Contact point analysis of catenary-pantograph system by using normal and thermal images

Abstract

Demiryolları, günümüzde diğer ulaşım türlerine göre daha çevreci, güvenli, konforlu ve daha az enerji kullanımı bakımından üstünlük göstermektedir. Demiryolu ulaşımında son zamanlarda elektrikli raylı sistemler geliştirilmiştir. Bu sistemler diğer demiryolu araçlarına göre daha hızlı olup, daha az enerji tüketir. Elektrikli raylı sistemlerde, elektriğin trene iletilmesi için geliştirilen pantograf katener sistemi oldukça önemlidir. Pantograf temas teli üzerinde hareket eder ve katenerden trene gücü iletir. Bu temas işleminin sürekliliğinin sağlanması son derece önemlidir. Mevsim şartlarından dolayı sıcak havalarda katener tellerinin genleşmesi ve soğuk havalarda büzüşmesi temas işleminin sürekliliğini yüksek oranda etkilemektedir. Ayrıca temas işleminin sürekliliği sağlanmadığı sürece pantograf katener sistemlerinde birçok arıza meydana gelmektedir. Bu arızaların zamanında tespit edilmesi demiryolu sisteminin bozulmadan onarılmasını ve düşük maliyetli olmasını sağlamaktadır. Ayrıca erken teşhis yapılarak demiryolu ulaşımlarının aksamaması sağlanmaktadır. Bu çalışmada pantograf katener sistemler için normal ve termal görüntü kullanılarak temas noktasının analizi için bir yöntem sunulmaktadır. Önerilen yöntemde normal ve termal görüntüden katener ve pantograf arasındaki temas noktası kenar çıkarım ve Hough dönüşümü ile bulunmakta, termal görüntüden ise temas noktasının sıcaklığı analiz edilmektedir. Temas noktasındaki aşırı ısınmalar analiz edilerek ark oluşumları tespit edilmektedir. Önerilen yöntemin doğruluğu TCDD Malatya Müdürlüğünde gerçek bir pantograftan alınan deneysel görüntüler ile ispat edilmiştir.Railways are more environmentally friendly, safe, and comfortable than other transport types and they are superior in terms of energy use. In railway transport, electric rail systems have been developed recently. These systems are faster than other railway vehicles, and consume less energy. In electric rail systems, developed pantograph-catenary system for the transmission of electricity from the train is very important. Pantograph slides on the contact wire and transmit the power from catenary to the train. This contact is extremely important to ensure continuity of operation. Contact process is affected from expansion of contact wire because of cold weather and shrinkage in hot weather condition. As long as the continuity process has not been ensured in pantograph-catenary system, many fault will occur. Detection of these faults at an early stage ensures the maintenance of railway systems before catastrophic faults have not occurred. Disruptions of railway system can be prevented by detecting faults at the inception stage. In this study, a new method has been proposed to analyze the contact point between pantograph and catenary system by using normal and thermal images. In the proposed method, contact point between catenary and pantograph are found from normal and thermal images by applying edge detection and Hough transform. The temperature analysis of the obtained contact point is done in the thermal image. Arcs are determined by analyzing overheat in contact points. The accuracy of the proposed method is proved by analyzing a real pantograph images taken from directorate of Malatya TCDD.