Pantograf-katener sistemlerinde görüntü işleme tabanlı temassız izleme yöntemlerinin geliştirilmesi

Günümüzde önemli bir ulaşım aracı olan elektrikli trenler hızlı, güvenilir ve konforlu bir yapıya sahiptir. Demiryolu ulaşımı bu avantajlarının yanında izlenmesi, bakımı, arızası ve kazaları açısından oldukça maliyetlidir. Bundan dolayı raylı sistemler için doğruluğu yüksek izleme ve tespit algoritmaları geliştirilmektedir. Bir demiryolu aracı için tekerleklerin üzerinde hareket ettiği raylar ve elektriğin iletimini sağlayan pantograf-katener sistemi en önemli bileşenlerdir. Bu tez çalışmasında pantograf-katener sistemleri için görüntü işleme tabanlı izleme ve arıza teşhisine yönelik yöntemler geliştirilmiştir. Özellikle hızlı trenlerde pantograf-katener sistemlerinde arklar, aşırı sürtünme, yanlış temas kuvveti, pantograf üst çubuğu arızası ve katener hattı arızaları gibi birçok arızalar oluşabilir. Literatürde bu arızaların teşhisi için temaslı ve temassız teknikler olmakla birlikte günümüzde görme tabanlı temassız tekniklerin kullanımı zorunlu hale gelmiştir. Bu tez çalışmasında pantograf-katener sistemlerinin görme tabanlı izlenmesi ve arıza teşhisi için üç temel çalışma sunulmaktadır. Birinci çalışma görüntü işleme kullanılarak pantograf modellerinin çıkarılmasına yöneliktir. Trenlerde çeşitli şekillerde kullanılabilen pantograf tiplerinin belirlenmesi doğru bir izleme ve arıza tespiti için önemlidir. Burada kenar çıkarma algoritmaları ile pantograf doğruları bulunarak, bu doğruların konum ve açı bilgisinden pantograf tipi tespit edilmektedir. İkinci çalışma katener hattının pantografa temas ettiği noktanın tespitine ve izlenmesine yöneliktir. Görüntü işleme ile bulunan katener hattı ve pantograf üst çubuğunun kesiştiği nokta, geliştirilen algoritmalarla tespit edilerek katener hattının pantograf yüzeyinde düzenli olarak gezindiği izlenmektedir. Son çalışmada termal kameralardan alınan görüntüler ile temas noktasında oluşan ark noktaları da tespit edilebilmektedir. Burada pantograf üst bölgesi sürekli izlenerek pantografın ömrü ve oluşabilecek arızalara yönelik çıkarımlar elde edilmekte, hem de oluşan çeşitli arızaların tespitine yönelik önerilen algoritmalar FPGA ile gerçekleştirilmektedir. Sonuç olarak bu tez çalışmasında raylı sistemlerde pantograf-katener sistemlerinin yüksek doğrulukla izlenmesi ve arızaların teşhis edilmesine yönelik görüntü işleme tabanlı yöntemler geliştirilmiş ve gerçek veriler ile doğrulanmıştır. Bu tez çalışması 112E067'nolu TÜBİTAK 1001 programı kapsamında yürütülen araştırma projesi ile desteklenmiş, yapılan çalışmalar çeşitli ulusal ve uluslararası yayınlar ile sonuçlandırılmıştır.