地鐵接觸網缺陷檢測中的多重融合定位技術淺析

劉峙岳

摘要：本文主要介紹了多重融合定位技術，重點介紹了多普勒雷達技術、激光測距技術以及多重融合定位技術的實際應用，多重融合定位技術可以提高定位的準確度，還可以提升檢測工作的質量，因此可以在列車接觸網缺陷檢測中進行廣泛地應用。

關鍵詞：地鐵接觸網；缺陷檢測；多重融合定位

1多重融合定位技術

列車在運行的過程中，接觸網以及其他發揮供電作用的基礎設備非常容易出現故障，如果工作人員沒有及時發現故障的存在并對其進行解決，那么就會造成非常嚴重的后果。因此，對地鐵接觸網故障進行檢測是一項非常重要的工作。多重融合定位技術將多種技術結合起來，大大提升了接觸網故障檢測的質量和效率，下面對這些技術進行詳細地介紹。

1.1多普勒雷達技術

一般情況下，列車底部的雷達中都會有特定的天線，而物體在運動的過程中會發射出特定的信號，這些信號可以利用微波探測技術來檢測，微波探測技術的基礎是多普勒效應，微波探測設備所發射出來的波信號的頻率和幅度都會隨著物體的運動而發生一定的變化，在此基礎上，可以利用雷達對物體運動的速度進行準確的捕捉，這樣就可以利用速度數據和其他信息來獲得位于發射波與接收波之間的多普勒頻率。

1.2激光測距技術

激光三角測距方法的核心為三角光路，該光路是由物面、光源以及接收元件組成的，一般情況下，將激光二極管作為光源，整個激光三角測距的原理如圖1所示。在進行實際測距的過程中，會在同一個探測模塊中對光源和接受元件進行統一的放置，光源信號向外發出后，接收元件以及鏡頭就會在短時間內對反射光源的信號進行接收，然后信號會在微處理器內完成整流和轉換，在這個過程中，信號傳播的終點是位于接收鏡頭中的接收元件。測量到相關的數據和信息之后，就可以根據數學幾何原理知識對被測物以及接收元件之間的具體距離進行較為準確的測量和計算，同時也可以得到光束傳播的角度。

1.3RFID技術

RFID技術的最大特點就是可以進行自動識別，而且完成識別工作并不需要與識別對象進行接觸，與其他識別技術相比，RFID技術不會過多地受到環境的影響。整個RFID識別設備是由天線、標簽和閱讀器三個部分組成的。一般情況下，標簽位于列車的出入站中，而天線則被安裝在列車的底部位置。如果進出站的列車底部裝有RFID天線，那么列車在運行的過程中就會完成對標簽的掃描，這樣車站的所有信息就可以被快速地記錄下來。

2地鐵接觸網缺陷檢測中的多重融合定位技術的應用

多重融合定位技術在列車上的具體體現就是弓網缺陷定位設備的應用，該設備的構成模塊有測速雷達、激光測距傳感設備以及RFID。多重融合定位技術模塊在列車上具體的安裝位置如圖2所示。

列車在運行的過程中，雷達所發揮的主要作用就是對列車運行的實時速度進行準確的測量，然后再利用相關的算法對列車此刻的里程進行智能化的計算，激光測距傳感設備發揮的主要作用就是將列車的速度、里程數據與接觸網門庭結構的具體位置匹配起來，再加上RFID采集到的詳細的站點信息，這樣就可以利用多重融合定位技術對地鐵接觸網的缺陷進行較為準確地檢測。

2.1測速雷達

測量列車速度的雷達一般情況下都位于列車的底部位置，與其他位置相比，列車底部的速度可以更加準確地反映出整個列車的速度，因此列車在行進的過程中，雷達可以利用多普勒技術對其實時速度進行準確地測量，然后將這些信息傳輸到相關的工作人員手里。需要注意的是，測速雷達的工作溫度必須處于零下40攝氏度到70攝氏度的范圍之內，否則就會導致速度測量的準確性在一定程度上有所降低。

2.2激光測距傳感設備

激光測距傳感設備與測速雷達不同，該設備安裝在列車的頂部位置，該測距方法的原理為光學領域的三角測法。利用激光測距傳感設備進行測量時，不會出現漏檢的意外情況，而且測量的準確度最高可以達到百分之百，對同一個接觸網支柱進行抓拍時，兩次抓拍甚至多次抓拍產生的誤差最大不會超過5毫米，而且激光測距傳感設備測距時并不會受到測量環境光線變化的影響，但是環境的溫度也必須保持在零下40攝氏度到70攝氏度的范圍內。

2.3RFID模塊與天線

RFID模塊的安裝位置并不在列車上，而是位于列車出入站隧道中的側面墻壁上，而RFID天線則位于列車底部位置的側面。如果列車本身裝有RFID天線，那么列車在進站或者出站時，RFUD模塊就會迅速地對列車標簽進行掃描，并對掃描之后得到的信息和數據進行記錄和保存。RFID模塊的頻率一般保持在902兆赫茲到928兆赫茲之間，最大功率為6瓦，最大抗風強度可以達到每小時216千米。

3小結

地鐵接觸網缺陷檢測中使用的多重融合定位技術實現了多普勒雷達技術、激光測距傳感技術以及RFID技術的有機結合，與現有的缺陷定位技術相比都很大的優越性，在很大程度上提升了缺陷定位的精準度，可以幫助工作人員快速高效地對接觸網的缺陷進行檢測，這樣，列車接觸網存在的故障就可以被快速地維修，那么列車的正常運行就不會受到大的影響。

參考文獻

[1]李永光，吳寬，王熙楠，宗立明，房金萍.地鐵接觸網缺陷檢測中的多重融合定位技術[J].城市軌道交通研究，2018，21（08）：156-159.

[2]劉賀.基于線結構光的輕軌接觸網缺陷三維檢測方法研究[D].重慶大學，2017.

（作者單位：南京地鐵運營有限責任公司）