Catenary Measurement System for Real-Time Automated Diahnosis

실시간 자동화 진단을 위한 전차선 검측시스템

In this paper, we propose a method that measures the height and stagger of an catenary using the laser profile images. One line laser and area scanner CCD cameras are used. To quickly and accurately extract, from a photographed image, the area of the overhead line on which the line laser is shone, we consider the established fact that the catenary is the lowest among the electric wires. Here we are solving the the distance to the catenary if we know the distance the camera is from the ground and the angle of the catenary in the field of view. The angle will be related to the number of pixels in the image. This pixels per degree is a constant for the camera. Also, because of the different pixel resolution of the camera according to the overhead line position, we compensate the measurement result through camera calibration.

전차선은 철도 전기차량에 전기를 안정적으로 공급하기 위한 시설물로서, 차량이나 외부요인에 의한 전차선의 변형 및 파손을 검지하여 전기철도 시설물 규정에 따라 최적의 상태로 유지해야 할 필요성이 있다. 본 논문에서는 전차선 마킹을 위한 라인레이저와 고속카메라 간에 기하학적 구성을 이용하여 3차선 거리측정방식으로 전차선 높이와 편위를 측정하기 위한 시스템 개발에 관하여 기술하였다. 전차선 거리 측정방법은 이미지 상에 마킹된 전차선 프로파일의 픽셀위치를 삼각함수 기법을 적용하여 카메라와의 전차선간에 각도를 계산하였으며, 카메라는 랜즈 왜곡 및 심도, 원금감 등에 따라 측정대상에 대한 픽셀 해상도가 다르므로 전차선 위치변화에 따른 픽셀당 각도 분해능을 적용하였다. 또한 전차선은 조가선과 급전선등과 같은 다른 전기배선보다 가장 아래에 설비되어 있는 특징을 이용하여 FPGA 상에서 전차선에 마킹된 레이저 프로파일 데이터를 고속으로 추출하여 처리하였다. 개발시스템은 전차선 시설물 평가기준에 따라 전차선 높이, 편위 측정데이터를 실시간 분석하여 이상구간에 대한 실시간 자동화 진단기능을 수행토록 하였다.