地铁接触网缺陷检测中的多重融合定位技术浅析

刘峙岳

摘要：本文主要介绍了多重融合定位技术，重点介绍了多普勒雷达技术、激光测距技术以及多重融合定位技术的实际应用，多重融合定位技术可以提高定位的准确度，还可以提升检测工作的质量，因此可以在列车接触网缺陷检测中进行广泛地应用。

关键词：地铁接触网；缺陷检测；多重融合定位

1多重融合定位技术

列车在运行的过程中，接触网以及其他发挥供电作用的基础设备非常容易出现故障，如果工作人员没有及时发现故障的存在并对其进行解决，那么就会造成非常严重的后果。因此，对地铁接触网故障进行检测是一项非常重要的工作。多重融合定位技术将多种技术结合起来，大大提升了接触网故障检测的质量和效率，下面对这些技术进行详细地介绍。

1.1多普勒雷达技术

一般情况下，列车底部的雷达中都会有特定的天线，而物体在运动的过程中会发射出特定的信号，这些信号可以利用微波探测技术来检测，微波探测技术的基础是多普勒效应，微波探测设备所发射出来的波信号的频率和幅度都会随着物体的运动而发生一定的变化，在此基础上，可以利用雷达对物体运动的速度进行准确的捕捉，这样就可以利用速度数据和其他信息来获得位于发射波与接收波之间的多普勒频率。

1.2激光测距技术

激光三角测距方法的核心为三角光路，该光路是由物面、光源以及接收元件组成的，一般情况下，将激光二极管作为光源，整个激光三角测距的原理如图1所示。在进行实际测距的过程中，会在同一个探测模块中对光源和接受元件进行统一的放置，光源信号向外发出后，接收元件以及镜头就会在短时间内对反射光源的信号进行接收，然后信号会在微处理器内完成整流和转换，在这个过程中，信号传播的终点是位于接收镜头中的接收元件。测量到相关的数据和信息之后，就可以根据数学几何原理知识对被测物以及接收元件之间的具体距离进行较为准确的测量和计算，同时也可以得到光束传播的角度。

1.3RFID技术

RFID技术的最大特点就是可以进行自动识别，而且完成识别工作并不需要与识别对象进行接触，与其他识别技术相比，RFID技术不会过多地受到环境的影响。整个RFID识别设备是由天线、标签和阅读器三个部分组成的。一般情况下，标签位于列车的出入站中，而天线则被安装在列车的底部位置。如果进出站的列车底部装有RFID天线，那么列车在运行的过程中就会完成对标签的扫描，这样车站的所有信息就可以被快速地记录下来。

2地铁接触网缺陷检测中的多重融合定位技术的应用

多重融合定位技术在列车上的具体体现就是弓网缺陷定位设备的应用，该设备的构成模块有测速雷达、激光测距传感设备以及RFID。多重融合定位技术模块在列车上具体的安装位置如图2所示。

列车在运行的过程中，雷达所发挥的主要作用就是对列车运行的实时速度进行准确的测量，然后再利用相关的算法对列车此刻的里程进行智能化的计算，激光测距传感设备发挥的主要作用就是将列车的速度、里程数据与接触网门庭结构的具体位置匹配起来，再加上RFID采集到的详细的站点信息，这样就可以利用多重融合定位技术对地铁接触网的缺陷进行较为准确地检测。

2.1测速雷达

测量列车速度的雷达一般情况下都位于列车的底部位置，与其他位置相比，列车底部的速度可以更加准确地反映出整个列车的速度，因此列车在行进的过程中，雷达可以利用多普勒技术对其实时速度进行准确地测量，然后将这些信息传输到相关的工作人员手里。需要注意的是，测速雷达的工作温度必须处于零下40摄氏度到70摄氏度的范围之内，否则就会导致速度测量的准确性在一定程度上有所降低。

2.2激光测距传感设备

激光测距传感设备与测速雷达不同，该设备安装在列车的顶部位置，该测距方法的原理为光学领域的三角测法。利用激光测距传感设备进行测量时，不会出现漏检的意外情况，而且测量的准确度最高可以达到百分之百，对同一个接触网支柱进行抓拍时，两次抓拍甚至多次抓拍产生的误差最大不会超过5毫米，而且激光测距传感设备测距时并不会受到測量环境光线变化的影响，但是环境的温度也必须保持在零下40摄氏度到70摄氏度的范围内。

2.3RFID模块与天线

RFID模块的安装位置并不在列车上，而是位于列车出入站隧道中的侧面墙壁上，而RFID天线则位于列车底部位置的侧面。如果列车本身装有RFID天线，那么列车在进站或者出站时，RFUD模块就会迅速地对列车标签进行扫描，并对扫描之后得到的信息和数据进行记录和保存。RFID模块的频率一般保持在902兆赫兹到928兆赫兹之间，最大功率为6瓦，最大抗风强度可以达到每小时216千米。

3小结

地铁接触网缺陷检测中使用的多重融合定位技术实现了多普勒雷达技术、激光测距传感技术以及RFID技术的有机结合，与现有的缺陷定位技术相比都很大的优越性，在很大程度上提升了缺陷定位的精准度，可以帮助工作人员快速高效地对接触网的缺陷进行检测，这样，列车接触网存在的故障就可以被快速地维修，那么列车的正常运行就不会受到大的影响。

参考文献

[1]李永光，吴宽，王熙楠，宗立明，房金萍.地铁接触网缺陷检测中的多重融合定位技术[J].城市轨道交通研究，2018，21（08）：156-159.

[2]刘贺.基于线结构光的轻轨接触网缺陷三维检测方法研究[D].重庆大学，2017.

（作者单位：南京地铁运营有限责任公司）