本发明公开了基于弧垂变化的架空线清扫调控分析方法、系统及装置，涉及数据处理技术领域，其技术方案要点是：通过对实时的竖向倾角信息和行驶速率信息分析得到表征清扫机器倾斜状态以及当前所处架空线弧垂变化情况，在综合考虑了清扫机器倾斜状态和架空线弧垂变化情况分析得到基础调节变化量，经基础调节变化量实时调控后保持与架空线的接触压力保持一致，从而使清扫装置在整个行驶过程中的阻力作用相对稳定，利于清扫装置稳定行驶，同时可降低清扫装置克服摩擦阻力做功所带来的能耗，且在外界因素引起振动时的稳定性较强。
1.基于弧垂变化的架空线清扫调控分析方法，其特征是，包括以下步骤：S1：获取调节周期内清扫机器在架空线上连续行驶的竖向倾角信息和行驶速率信息；
S2：根据清扫机器在当前时刻竖向倾角值的绝对值确定第一调节因子，第一调节因子与竖向倾角绝对值呈正相关；
S3：根据清扫机器在当前时刻竖向倾角值的绝对值和正负确定清扫机器前侧的第一偏移系数以及清扫机器后侧的第二偏移系数；
S4：根据架空线在调节周期内的倾角变量速率确定第二调节因子，第二调节因子与倾角变量速率呈负相关；
S5：根据第一调节因子与第二调节因子的乘积确定基础调节变化量，并以基础调节变化量与第一偏移系数的乘积确定前侧调节变化量，以及以基础调节变化量与第二偏移系数的乘积确定后侧调节变化量。
2.根据权利要求1所述的基于弧垂变化的架空线清扫调控分析方法，其特征是，所述第一调节因子的计算公式具体为：其中， 表示第一调节因子； 表示清扫机器在当前时刻的竖向倾角值； 表示指数底数，取值为 ； 表示常数，取值为 ； 表示圆周率。
3.根据权利要求1所述的基于弧垂变化的架空线清扫调控分析方法，其特征是，所述第一调节因子的计算公式具体为：其中， 表示第一调节因子； 表示清扫机器在当前时刻的竖向倾角值； 表示常数，取值为 ； 表示圆周率。
4.根据权利要求1所述的基于弧垂变化的架空线清扫调控分析方法，其特征是，所述第一偏移系数和第二偏移系数的确定过程具体为：根据竖向倾角值的绝对值确定第一比值和第二比值，第一比值和第二比值之和为2，且第一比值不小于第二比值；
当竖向倾角值为零时的方向与清扫机器的行驶方向同侧时：若竖向倾角值为正值，则以第一比值与标准系数的乘积作为第一偏移系数，并以第二比值与标准系数的乘积作为第二偏移系数；
若竖向倾角值为负值，则以第一比值与标准系数的乘积作为第二偏移系数，并以第二比值与标准系数的乘积作为第一偏移系数。
5.根据权利要求1所述的基于弧垂变化的架空线清扫调控分析方法，其特征是，所述第一偏移系数和第二偏移系数的确定过程具体为：根据竖向倾角值的绝对值确定第一比值和第二比值，第一比值和第二比值之和为2，且第一比值不小于第二比值；
当竖向倾角值为零时的方向与清扫机器的行驶方向同侧时：若竖向倾角值为正值，则以第一比值作为第一偏移系数，并以第二比值作为第二偏移系数；
若竖向倾角值为负值，则以第一比值作为第二偏移系数，并以第二比值作为第一偏移系数。
6.根据权利要求1所述的基于弧垂变化的架空线清扫调控分析方法，其特征是，所述倾角变量速率的获得过程具体为：根据行驶速率信息和调节周期的乘积确定行驶路程；
7.根据权利要求1所述的基于弧垂变化的架空线清扫调控分析方法，其特征是，所述第二调节因子的计算公式具体为：其中， 表示第二调节因子； 表示倾角变量速率。
8.根据权利要求1所述的基于弧垂变化的架空线清扫调控分析方法，其特征是，所述第二调节因子的计算公式具体为：其中， 表示第二调节因子； 表示倾角变量速率； 表示常数，取值小于倾角变量速率的倒数。
9.基于弧垂变化的架空线清扫调控分析系统，其特征是，包括：信息采集模块，用于获取调节周期内清扫机器在架空线上连续行驶的竖向倾角信息和行驶速率信息；
倾角分析模块，用于根据清扫机器在当前时刻竖向倾角值的绝对值确定第一调节因子，第一调节因子与竖向倾角绝对值呈正相关；
偏移分析模块，用于根据清扫机器在当前时刻竖向倾角值的绝对值和正负确定清扫机器前侧的第一偏移系数以及清扫机器后侧的第二偏移系数；
变量分析模块，用于根据架空线在调节周期内的倾角变量速率确定第二调节因子，第二调节因子与倾角变量速率呈负相关；
调节分析模块，用于根据第一调节因子与第二调节因子的乘积确定基础调节变化量，并以基础调节变化量与第一偏移系数的乘积确定前侧调节变化量，以及以基础调节变化量与第二偏移系数的乘积确定后侧调节变化量。
10.基于弧垂变化的架空线清扫装置，其特征是，包括：机器主体（101），安装在架空线上，并在启动时沿架空线弧形轨迹方向行驶；
处理器，所述处理器执行程序时实现如权利要求1‑8中任意一项所述的基于弧垂变化的架空线清扫调控分析方法；
前侧伸缩件（102），一端与机器主体（101）连接，另一端连接前端清扫件（104），并依据前侧调节变化量进行伸缩量调节，以使得前端清扫件（104）接触架空线；
后侧伸缩件（103），一端与机器主体（101）连接，另一端连接后端清扫件（105），并依据后侧调节变化量进行伸缩量调节，以使得后端清扫件（105）接触架空线。
基于弧垂变化的架空线清扫调控分析方法、系统及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及数据处理技术领域，更具体地说，它涉及基于弧垂变化的架空线清扫调控分析方法、系统及装置。
背景技术
[0002] 架空线上的积尘、缠绕物容易造成线路短路，从而引发跳闸等事故，且在寒冷天气下易结冰，增加了架空线的重量，导致架空线下垂严重，所以对架空线上的积尘、缠绕物和
结冰物等进行清理是配电路线路维护必不可少的。
[0003] 现有的架空线清扫装置一般包括安装在架空线上的机器主体，并在机器主体两侧通过支撑结构配置清扫组件，清扫组件与架空线接触后实现对灰尘、结冰物和缠绕物的清
扫操作，例如公开号为CN210938624U的中国专利。此外，还有部分架空线清扫装置在通过在
机器主体内部配置清扫组件，在机器主体两侧通过设置支撑结构设置夹持架空线的行驶滚
轮，例如，公开号为CN107732764B的中国专利。然而，架空线受自身重量和杂物重量影响会
呈下垂变化，清扫组件或行驶滚轮在弧形的架空线上行驶过程中，前侧和后侧存在明显的
接触力度不平衡的情况，例如，弧形架空线上爬坡行驶时，前侧的清扫组件或行驶滚轮与架
空线接触压力较小，而在机器主体的重心变化影响下，后侧的清扫组件或行驶滚轮与架空
线接触压力较大，容易出现杂物清理不彻底或行驶阻力较大等情况。
[0004] 为克服上述问题，现有技术中有通过弹性伸缩装置来自适应改变清扫组件或行驶滚轮与架空线的接触压力，但弹性伸缩装置随着伸缩间距的变化，其弹力存在相应的变化，
使得前侧与后侧的接触压力仍然存在差异；另外，受风力和行驶过程中的振动影响，整个清
扫装置在架空线上也会存在振动，通过配置弹性伸缩装置使清扫组件或行驶滚轮与架空线
接触，容易出现脱离架空线的情况。因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的基于弧垂
变化的架空线清扫调控分析方法、系统及装置是我们目前急需解决的问题。
发明内容
[0005] 为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供基于弧垂变化的架空线清扫调控分析方法、系统及装置，在综合考虑了清扫机器倾斜状态和架空线弧垂变化情况分析得到
基础调节变化量，经基础调节变化量实时调控后保持与架空线的接触压力保持一致，从而
使清扫装置在整个行驶过程中的阻力作用相对稳定，利于清扫装置稳定行驶，同时可降低
清扫装置克服摩擦阻力做功所带来的能耗，且在外界因素引起振动时的稳定性较强。
[0006] 本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0007] 第一方面，提供了基于弧垂变化的架空线清扫调控分析方法，包括以下步骤：
[0008] S1：获取调节周期内清扫机器在架空线上连续行驶的竖向倾角信息和行驶速率信息；
[0009] S2：根据清扫机器在当前时刻竖向倾角值的绝对值确定第一调节因子，第一调节因子与竖向倾角绝对值呈正相关；
[0010] S3：根据清扫机器在当前时刻竖向倾角值的绝对值和正负确定清扫机器前侧的第一偏移系数以及清扫机器后侧的第二偏移系数；
[0011] S4：根据架空线在调节周期内的倾角变量速率确定第二调节因子，第二调节因子与倾角变量速率呈负相关；
[0012] S5：根据第一调节因子与第二调节因子的乘积确定基础调节变化量，并以基础调节变化量与第一偏移系数的乘积确定前侧调节变化量，以及以基础调节变化量与第二偏移
系数的乘积确定后侧调节变化量。
[0013] 进一步的，所述第一调节因子的计算公式具体为：
[0014]
[0015] 其中， 表示第一调节因子； 表示扫机器在当前时刻的竖向倾角值； 表示指数底数，取值为 ； 表示常数，取值为 ； 表示圆周率。
[0016] 进一步的，所述第一调节因子的计算公式具体为：
[0017]
[0018] 其中， 表示第一调节因子； 表示扫机器在当前时刻的竖向倾角值； 表示常数，取值为 ； 表示圆周率。
[0019] 进一步的，所述第一偏移系数和第二偏移系数的确定过程具体为：
[0020] 根据竖向倾角值的绝对值确定第一比值和第二比值，第一比值和第二比值之和为2，且第一比值不小于第二比值；
[0021] 当竖向倾角值为零时的方向与清扫机器的行驶方向同侧时：
[0022] 若竖向倾角值为正值，则以第一比值与标准系数的乘积作为第一偏移系数，并以第二比值与标准系数的乘积作为第二偏移系数；
[0023] 若竖向倾角值为负值，则以第一比值与标准系数的乘积作为第二偏移系数，并以第二比值与标准系数的乘积作为第一偏移系数。
[0024] 进一步的，所述第一偏移系数和第二偏移系数的确定过程具体为：
[0025] 根据竖向倾角值的绝对值确定第一比值和第二比值，第一比值和第二比值之和为2，且第一比值不小于第二比值；
[0026] 当竖向倾角值为零时的方向与清扫机器的行驶方向同侧时：
[0027] 若竖向倾角值为正值，则以第一比值作为第一偏移系数，并以第二比值作为第二偏移系数；
[0028] 若竖向倾角值为负值，则以第一比值作为第二偏移系数，并以第二比值作为第一偏移系数。
[0029] 进一步的，所述倾角变量速率的获得过程具体为：
[0030] 根据行驶速率信息和调节周期的乘积确定行驶路程；
[0031] 根据竖向倾角变量与行驶路程之比确定倾角变量速率。
[0032] 进一步的，所述第二调节因子的计算公式具体为：
[0033]
[0034] 其中， 表示第二调节因子； 表示倾角变量速率。
[0035] 进一步的，所述第二调节因子的计算公式具体为：
[0036]
[0037] 其中， 表示第二调节因子； 表示倾角变量速率； 表示常数，取值小于倾角变量速率的倒数。
[0038] 第二方面，提供了基于弧垂变化的架空线清扫调控分析系统，包括：
[0039] 信息采集模块，用于获取调节周期内清扫机器在架空线上连续行驶的竖向倾角信息和行驶速率信息；
[0040] 倾角分析模块，用于根据清扫机器在当前时刻竖向倾角值的绝对值确定第一调节因子，第一调节因子与竖向倾角绝对值呈正相关；
[0041] 偏移分析模块，用于根据清扫机器在当前时刻竖向倾角值的绝对值和正负确定清扫机器前侧的第一偏移系数以及清扫机器后侧的第二偏移系数；
[0042] 变量分析模块，用于根据架空线在调节周期内的倾角变量速率确定第二调节因子，第二调节因子与倾角变量速率呈负相关；
[0043] 调节分析模块，用于根据第一调节因子与第二调节因子的乘积确定基础调节变化量，并以基础调节变化量与第一偏移系数的乘积确定前侧调节变化量，以及以基础调节变
化量与第二偏移系数的乘积确定后侧调节变化量。
[0044] 第三方面，提供了基于弧垂变化的架空线清扫装置，包括：
[0045] 机器主体，安装在架空线上，并在启动时沿架空线弧形轨迹方向行驶；
[0046] 处理器，所述处理器执行程序时实现如第一方面中任意一项所述的基于弧垂变化的架空线清扫调控分析方法；
[0047] 前侧伸缩件，一端与机器主体连接，另一端连接前端清扫件，并依据前侧调节变化量进行伸缩量调节，以使得前端清扫件接触架空线；
[0048] 后侧伸缩件，一端与机器主体连接，另一端连接后端清扫件，并依据后侧调节变化量进行伸缩量调节，以使得后端清扫件接触架空线。
[0049] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0050] 1、本发明提出的基于弧垂变化的架空线清扫调控分析方法，通过对实时的竖向倾角信息和行驶速率信息分析得到表征清扫机器倾斜状态以及当前所处架空线弧垂变化情
况，在综合考虑了清扫机器倾斜状态和架空线弧垂变化情况分析得到基础调节变化量，经
基础调节变化量实时调控后保持与架空线的接触压力保持一致，从而使清扫装置在整个行
驶过程中的阻力作用相对稳定，利于清扫装置稳定行驶，同时可降低清扫装置克服摩擦阻
力做功所带来的能耗，且在外界因素引起振动时的稳定性较强；
[0051] 2、本发明还考虑了清扫机器前侧与后侧在架空线弧形变化情况下的差异，使得所确定的前侧调节变化量和后侧调节变化量能够更加精确的符合实际情况，进一步保证了前
侧与后侧的接触压力平衡；
[0052] 3、本发明依据当前时刻竖向倾角值的绝对值和正负能够快速的确定表示前侧与后侧差异的第一偏移系数和第二偏移系数，判断逻辑简单，第一偏移系数和第二偏移系数
可随着清扫机器在架空线的不同位置为实时改变，处理效率高。
附图说明
[0053] 此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
[0054] 图1是本发明实施例中的流程图；
[0055] 图2是本发明实施例中的系统框图；
[0056] 图3是本发明实施例中清扫装置的结构示意图。
[0057] 附图中标记及对应的零部件名称：
[0058] 101、机器主体；102、前侧伸缩件；103、后侧伸缩件；104、前端清扫件；105、后端清扫件。
具体实施方式
[0059] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作
为对本发明的限定。
[0060] 需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。
[0061] 需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0062] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0063] 实施例1：基于弧垂变化的架空线清扫调控分析方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0064] S1：获取调节周期内清扫机器在架空线上连续行驶的竖向倾角信息和行驶速率信息；
[0065] S2：根据清扫机器在当前时刻竖向倾角值的绝对值确定第一调节因子，第一调节因子与竖向倾角绝对值呈正相关；
[0066] S3：根据清扫机器在当前时刻竖向倾角值的绝对值和正负确定清扫机器前侧的第一偏移系数以及清扫机器后侧的第二偏移系数；
[0067] S4：根据架空线在调节周期内的倾角变量速率确定第二调节因子，第二调节因子与倾角变量速率呈负相关；
[0068] S5：根据第一调节因子与第二调节因子的乘积确定基础调节变化量，并以基础调节变化量与第一偏移系数的乘积确定前侧调节变化量，以及以基础调节变化量与第二偏移
系数的乘积确定后侧调节变化量。
[0069] 本发明通过对实时的竖向倾角信息和行驶速率信息分析得到表征清扫机器倾斜状态以及当前所处架空线弧垂变化情况，在综合考虑了清扫机器倾斜状态和架空线弧垂变
化情况分析得到基础调节变化量，经基础调节变化量实时调控后保持与架空线的接触压力
保持一致，从而使清扫装置在整个行驶过程中的阻力作用相对稳定，利于清扫装置稳定行
驶，同时可降低清扫装置克服摩擦阻力做功所带来的能耗，且在外界因素引起振动时的稳
定性较强。
[0070] 作为一种可选的实施方式，第一调节因子的计算公式具体为：
[0071]
[0072] 其中， 表示第一调节因子； 表示扫机器在当前时刻的竖向倾角值； 表示指数底数，取值为 ； 表示常数，取值为 ； 表示圆周率。
[0073] 作为另一种可选的实施方式，第一调节因子的计算公式具体为：
[0074]
[0075] 其中， 表示第一调节因子； 表示扫机器在当前时刻的竖向倾角值； 表示常数，取值为 ； 表示圆周率。
[0076] 需要说明的是，第一调节因子还可以采用其他类似的计算公式进行确定，满足第一调节因子与竖向倾角绝对值呈正相关即可。
[0077] 作为一种可选的实施方式，第一偏移系数和第二偏移系数的确定过程具体为：根据竖向倾角值的绝对值确定第一比值和第二比值，第一比值和第二比值之和为2，且第一比
值不小于第二比值。当竖向倾角值为零时的方向与清扫机器的行驶方向同侧时：若竖向倾
角值为正值，则以第一比值与标准系数的乘积作为第一偏移系数，并以第二比值与标准系
数的乘积作为第二偏移系数；若竖向倾角值为负值，则以第一比值与标准系数的乘积作为
第二偏移系数，并以第二比值与标准系数的乘积作为第一偏移系数。
[0078] 作为另一种可选的实施方式，第一偏移系数和第二偏移系数的确定过程具体为：根据竖向倾角值的绝对值确定第一比值和第二比值，第一比值和第二比值之和为2，且第一
比值不小于第二比值。当竖向倾角值为零时的方向与清扫机器的行驶方向同侧时：若竖向
倾角值为正值，则以第一比值作为第一偏移系数，并以第二比值作为第二偏移系数；若竖向
倾角值为负值，则以第一比值作为第二偏移系数，并以第二比值作为第一偏移系数。
[0079] 倾角变量速率的获得过程具体为：根据行驶速率信息和调节周期的乘积确定行驶路程；根据竖向倾角变量与行驶路程之比确定倾角变量速率。
[0080] 作为一种可选的实施方式，第二调节因子的计算公式具体为：
[0081]
[0082] 其中， 表示第二调节因子； 表示倾角变量速率。
[0083] 作为另一种可选的实施方式，第二调节因子的计算公式具体为：
[0084]
[0085] 其中， 表示第二调节因子； 表示倾角变量速率； 表示常数，取值小于倾角变量速率的倒数。
[0086] 需要说明的是，第二调节因子还可以采用其他类似的计算公式进行确定，满足第二调节因子与倾角变量速率呈负相关即可。
[0087] 实施例2：基于弧垂变化的架空线清扫调控分析系统，如图2所示，包括信息采集模块、倾角分析模块、偏移分析模块、变量分析模块和调节分析模块。
[0088] 其中，信息采集模块，用于获取调节周期内清扫机器在架空线上连续行驶的竖向倾角信息和行驶速率信息；倾角分析模块，用于根据清扫机器在当前时刻竖向倾角值的绝
对值确定第一调节因子，第一调节因子与竖向倾角绝对值呈正相关；偏移分析模块，用于根
据清扫机器在当前时刻竖向倾角值的绝对值和正负确定清扫机器前侧的第一偏移系数以
及清扫机器后侧的第二偏移系数；变量分析模块，用于根据架空线在调节周期内的倾角变
量速率确定第二调节因子，第二调节因子与倾角变量速率呈负相关；调节分析模块，用于根
据第一调节因子与第二调节因子的乘积确定基础调节变化量，并以基础调节变化量与第一
偏移系数的乘积确定前侧调节变化量，以及以基础调节变化量与第二偏移系数的乘积确定
后侧调节变化量。
[0089] 实施例3：基于弧垂变化的架空线清扫装置，如图3所示，机器主体101、前侧伸缩件102、后侧伸缩件103和处理器，前侧伸缩件102和后侧伸缩件103分布在机器主体101的两
侧，且机器主体101配置有可测量倾斜角度的仪器设备，例如三轴陀螺仪、水平传感器等。
[0090] 其中，机器主体101，安装在架空线上，并在启动时沿架空线弧形轨迹方向行驶；处理器，处理器执行程序时实现如实施例1中记载的基于弧垂变化的架空线清扫调控分析方
法；前侧伸缩件102，一端与机器主体101连接，另一端连接前端清扫件104，并依据前侧调节变化量进行伸缩量调节，以使得前端清扫件104接触架空线；后侧伸缩件103，一端与机器主
体101连接，另一端连接后端清扫件105，并依据后侧调节变化量进行伸缩量调节，以使得后
端清扫件105接触架空线。
[0091] 在本实施例，前侧伸缩件102和后侧伸缩件103可采用电动伸缩节或驱动气缸。此外，伸缩量调节还可以替换为旋转角度调节以达到相同目的。另外，处理器还可替换为信号
收发器，将采集的数据通过信号收发器上传至上位机进行处理，再接受上位机下发的信号
进行调节。
[0092] 工作原理：本发明通过对实时的竖向倾角信息和行驶速率信息分析得到表征清扫机器倾斜状态以及当前所处架空线弧垂变化情况，在综合考虑了清扫机器倾斜状态和架空
线弧垂变化情况分析得到基础调节变化量，经基础调节变化量实时调控后保持与架空线的
接触压力保持一致，从而使清扫装置在整个行驶过程中的阻力作用相对稳定，利于清扫装
置稳定行驶，同时可降低清扫装置克服摩擦阻力做功所带来的能耗，且在外界因素引起振
动时的稳定性较强；此外，还考虑了清扫机器前侧与后侧在架空线弧形变化情况下的差异，
使得所确定的前侧调节变化量和后侧调节变化量能够更加精确的符合实际情况，保证了前
侧与后侧的接触压力平衡。
[0093] 以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明
的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
