智慧轨交——首创长基线双目法接触网连续测量机器人

摘 要：现有的便携式接触网测量仪大多采用点激光+角度传感器的测距方案，需要人工进行对点测量，测量效率低（测量速度约1 km/h），操作繁琐，携带和移动作业十分不便，且会增加事故风险率。为此，本项目针对接触网检测设备智能改造问题，提出了一种使用双目测量技术对接触网数据采集的解决方案。该方案具有结构简单、成本低廉、适用性强等优点。特别适用于非接触式数据的自动化采集。

关键词：双目技术；双目技术；接触网；导高；拉出值

1 作品简介

长基线双目法接触网连续测量机器人主要由动力系统、双目测量系统、智能避障系统、核心数据处理系统、云端控制系统五个部分组成。双目测量系统用于采集接触网相关图像数据，利用双目相机通过匹配相同点来计算待测点坐标，采用了线激光和补光灯的形式解决匹配画面单一的难点；核心数据处理系统通过设计深度学习图像算法对接触网测量的关键点位置进行图像识别，将其位置进行自动标记，并且数据可自动通过图像识别标注，最后将采集数据实时处理并上传云端，根据现场需求可选择5G、WiFi、无线电通信方式；智能避障系统搭载TOF激光雷达，可侦测10 m范围内的障碍物并定位距离和方向；被动安全保护采用防撞触边，可起到缓冲撞击，并控制小车急停及关闭系统；云端控制系统可实时监察机器人运行状态并控制机器人运行。该机器人能够满足高铁、普铁、地铁三种不同应用场景，满足不同的精度需求。

2 技术原理

本项目在相机安装座上设计有4个自由度的调节，在相机标定时可以进行共面性调试，避免因为基线距离较长使

2个相机安装出现不共面现象进而导致测量精度降低。同时，提出基于闭环控制的电动垂直轨道的方案，缩短了机器人车体长度，并且能够保持良好的垂直轨道效果，有效地降低了机器人总质量，使其控制在单人便携的10 kg以内。

系统采用长焦距长基线测量方案，满足高精度大量程测量要求。接触网的导高量程为5 300～6 500 mm，拉出值量程为±600 mm，测量机器人在满足量程要求的前提下，导高测量精度达到0.5‰，拉出值测量精度达到3‰，测量精度高、量程大。

项目运用深度神经元网络算法进行特征识别，并将北斗卫星定位与地图融合算法，自动识别支柱、定位器、吊弦的位置并记录对应的导高拉出值，有效地改进了区域建议网络，提高了图像识别的速度，实现了自主行走和避障、全自动测量。

3 创新点及市场前景

本产品能够通过云端控制平台远程命令控制其在指定的线路上自主测量接触网数据，该平台可搭载于Android、iOS、PC端，相比于传统人工手动测量，操作更加简便；在轨测量的运行速度可达5 km/h，相比较传统的人工测量效率可提高5倍以上；搭载了WiFi、5G、无线电通信模式，可以实时查看测量数据并控制该机器人的运行。

目前我国铁路上大量装备的接触网测量装置（例如DJJ-8）为点激光式测量、纯手动操作，每次测量都需要进行人工操作对点，且只能单点测量，费事费力，效率十分低下。随着铁路运输的高效化，这种手动测量的方式已经不能满足新时代下的铁路运维需求。因此，针对电气化铁路建设和运营维护，研发全自动的铁路接触线测量装备对接触线进行快速、准确、非接触的检测是必不可少的。我们的目标市场主要是全国的高铁、普铁、地铁的接触网安全检测的中场，接触线的安全性直接影响电力机车的安全运行，接触网检测设备是铁路线的必要设备，每10公里接触线需要2台检测设备，至今中国铁路运营电气化里程量达10万公里，即需要2万台接触线检测设备，我们设备售价10万，所以市场规模可达200亿，我们的产品实现了对接触网的全自动化高效精准检测。