智慧軌交——首創長基線雙目法接觸網連續測量機器人

摘 要：現有的便攜式接觸網測量儀大多采用點激光+角度傳感器的測距方案，需要人工進行對點測量，測量效率低（測量速度約1 km/h），操作繁瑣，攜帶和移動作業十分不便，且會增加事故風險率。為此，本項目針對接觸網檢測設備智能改造問題，提出了一種使用雙目測量技術對接觸網數據采集的解決方案。該方案具有結構簡單、成本低廉、適用性強等優點。特別適用于非接觸式數據的自動化采集。

關鍵詞：雙目技術；雙目技術；接觸網；導高；拉出值

1 作品簡介

長基線雙目法接觸網連續測量機器人主要由動力系統、雙目測量系統、智能避障系統、核心數據處理系統、云端控制系統五個部分組成。雙目測量系統用于采集接觸網相關圖像數據，利用雙目相機通過匹配相同點來計算待測點坐標，采用了線激光和補光燈的形式解決匹配畫面單一的難點；核心數據處理系統通過設計深度學習圖像算法對接觸網測量的關鍵點位置進行圖像識別，將其位置進行自動標記，并且數據可自動通過圖像識別標注，最后將采集數據實時處理并上傳云端，根據現場需求可選擇5G、WiFi、無線電通信方式；智能避障系統搭載TOF激光雷達，可偵測10 m范圍內的障礙物并定位距離和方向；被動安全保護采用防撞觸邊，可起到緩沖撞擊，并控制小車急停及關閉系統；云端控制系統可實時監察機器人運行狀態并控制機器人運行。該機器人能夠滿足高鐵、普鐵、地鐵三種不同應用場景，滿足不同的精度需求。

2 技術原理

本項目在相機安裝座上設計有4個自由度的調節，在相機標定時可以進行共面性調試，避免因為基線距離較長使

2個相機安裝出現不共面現象進而導致測量精度降低。同時，提出基于閉環控制的電動垂直軌道的方案，縮短了機器人車體長度，并且能夠保持良好的垂直軌道效果，有效地降低了機器人總質量，使其控制在單人便攜的10 kg以內。

系統采用長焦距長基線測量方案，滿足高精度大量程測量要求。接觸網的導高量程為5 300～6 500 mm，拉出值量程為±600 mm，測量機器人在滿足量程要求的前提下，導高測量精度達到0.5‰，拉出值測量精度達到3‰，測量精度高、量程大。

項目運用深度神經元網絡算法進行特征識別，并將北斗衛星定位與地圖融合算法，自動識別支柱、定位器、吊弦的位置并記錄對應的導高拉出值，有效地改進了區域建議網絡，提高了圖像識別的速度，實現了自主行走和避障、全自動測量。

3 創新點及市場前景

本產品能夠通過云端控制平臺遠程命令控制其在指定的線路上自主測量接觸網數據，該平臺可搭載于Android、iOS、PC端，相比于傳統人工手動測量，操作更加簡便；在軌測量的運行速度可達5 km/h，相比較傳統的人工測量效率可提高5倍以上；搭載了WiFi、5G、無線電通信模式，可以實時查看測量數據并控制該機器人的運行。

目前我國鐵路上大量裝備的接觸網測量裝置（例如DJJ-8）為點激光式測量、純手動操作，每次測量都需要進行人工操作對點，且只能單點測量，費事費力，效率十分低下。隨著鐵路運輸的高效化，這種手動測量的方式已經不能滿足新時代下的鐵路運維需求。因此，針對電氣化鐵路建設和運營維護，研發全自動的鐵路接觸線測量裝備對接觸線進行快速、準確、非接觸的檢測是必不可少的。我們的目標市場主要是全國的高鐵、普鐵、地鐵的接觸網安全檢測的中場，接觸線的安全性直接影響電力機車的安全運行，接觸網檢測設備是鐵路線的必要設備，每10公里接觸線需要2臺檢測設備，至今中國鐵路運營電氣化里程量達10萬公里，即需要2萬臺接觸線檢測設備，我們設備售價10萬，所以市場規模可達200億，我們的產品實現了對接觸網的全自動化高效精準檢測。