專利名稱：軌道交通車輛關鍵設備狀態(tài)的智能集成及監(jiān)控方法
技術領域：
本發(fā)明涉及軌道交通安全領域的關鍵設備監(jiān)控及評估技術，尤其涉及軌道交通車輛關 鍵設備狀態(tài)的智能集成及監(jiān)控方法。
背景技術：
目前對列車的軸承、車輪、轉(zhuǎn)向架等關鍵裝備分別存在著一些單獨的檢測技術手段和 裝置，如對車輪軸承溫度、車速、水箱液位、供發(fā)電電源等參數(shù)的監(jiān)測和預警手段。這些 檢測設備，基本上是安裝在地面，采用的是離散不連續(xù)的方式，缺乏對這些關鍵裝備的實 時連續(xù)檢測，同時缺乏對輪軌動態(tài)關系的檢測。對列車關鍵裝備缺乏全面、準確、實時、 智能的檢測方法，無法對系統(tǒng)的可靠性進行準確的評估。因此，急需研制新型的車載式的 關鍵裝備的檢測裝置。
在引進的新技術中，圖像識別技術在城市軌道交通運營安全中有一定的應用，但僅應 用到對駕駛員操作狀況，前方路面狀況判別等簡單應用上。作為衡量是否列車脫軌的重要 參數(shù)，輪軌關系的狀態(tài)， 一直缺乏有效的檢測手段。我們采用高速智能圖像分析系統(tǒng)來檢 測輪軌關系狀態(tài)，本系統(tǒng)對于圖像的分析完全脫離人工的參與，它能夠獨立、自動、實時 監(jiān)測輪軌的接觸狀態(tài)，如當出現(xiàn)異常的跳軌現(xiàn)象但又未造成車輛脫軌時，系統(tǒng)能夠自動發(fā) 現(xiàn)情況并及時提醒工作人員檢修，排除隱患，以防止更大的事故發(fā)生。目前，利用圖像分 析技術研究輪軌關系并達到安全預警的效果的研究在國內(nèi)尚屬空白。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的是提供一種軌道交通車輛關鍵設備狀態(tài)的智能集 成及監(jiān)控方法，該方法基于圖像分析及振動分析技術的新型的車載式的軌道交通車輛關鍵 部件工作狀態(tài)檢測、評估與預警系統(tǒng)，為軌道交通中車輛關鍵部件的正常運行提供技術保 障。
本發(fā)明技術方案是
一種軌道交通車輛關鍵設備狀態(tài)的智能集成及監(jiān)控方法，它是針對軌道交通中車輛關鍵部件監(jiān)測與檢測問題，采用高速智能分析系統(tǒng)檢測輪軌關系狀態(tài)，其特征在于，采用分 層次系統(tǒng)架構(gòu)，建立傳感網(wǎng)絡，將傳感網(wǎng)絡監(jiān)測到的數(shù)據(jù)上傳給數(shù)據(jù)處理與預警系統(tǒng)，所 述數(shù)據(jù)處理與預警系統(tǒng)利用基于圖像分析技術與振動分析技術的傳感器數(shù)據(jù)處理集成技 術，經(jīng)過數(shù)據(jù)融合，實現(xiàn)軌道交通車輛關鍵設備狀態(tài)的智能監(jiān)控和預警。
所述分層次體系架構(gòu)包括
第一級平臺由對車輛關鍵部件實施監(jiān)測的傳感器組成，用于完成車輛關鍵部件運行 狀態(tài)的實時信號采集；
第二級平臺由嵌入式傳感器設備構(gòu)成的傳感器網(wǎng)絡，用于實現(xiàn)各傳感器信號數(shù)據(jù)上
傳；
第三級平臺車載計算機系統(tǒng)，用于完成基于圖像分析技術與振動分析技術的數(shù)據(jù)分 析與預警。
所述傳感器設備包括圖像傳感器和振動傳感器。
所述軌道交通車輛關鍵設備狀態(tài)的智能集成及監(jiān)控方法，其實現(xiàn)的具體步驟如下
(1) 根據(jù)所述分層次系統(tǒng)構(gòu)架構(gòu)建各分層；
(2) 傳感器對車輛關鍵部件實施監(jiān)測，并實時采集車輛關鍵部件運行狀態(tài)的信號，并 把采集到的信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；
(3) 傳感器將轉(zhuǎn)換后數(shù)字信號的數(shù)據(jù)經(jīng)由傳感器網(wǎng)絡上傳到車載計算機數(shù)據(jù)處理與預 警系統(tǒng)；
(4)數(shù)據(jù)處理與預警系統(tǒng)對收到的數(shù)字信號的數(shù)據(jù)采用圖像分析技術與振動分析技術 進行集中式數(shù)據(jù)處理，并充分考慮了各異構(gòu)傳感器數(shù)據(jù)及傳感器網(wǎng)絡中傳感器之間的關聯(lián) 性，獲得當前各關鍵部件工作狀態(tài)，并在某關鍵部件出現(xiàn)異?；虺霭踩R界點時進行預 警行為，同時數(shù)據(jù)處理與預警系統(tǒng)能為決策者提供可視化的實時各關鍵部件狀態(tài)數(shù)據(jù)。
所述車輛關鍵部件包括輪軌、減振器、車輪軸承、轉(zhuǎn)向架。
所述分層次架構(gòu)的底層的傳感器，包括輪軌相對位移圖像檢測傳感器、輪軌相互作用 振動檢測傳感器、減振器振動檢測傳感器、車輪軸承振動檢測傳感器、轉(zhuǎn)向架振動檢測傳 感器；所述分層次架構(gòu)的底層的傳感器具有車輛關鍵部件的狀態(tài)監(jiān)測作用。
所述實現(xiàn)軌道交通車輛關鍵設備狀態(tài)的智能監(jiān)控包括完成對輪軌相對位移的監(jiān)測以及 輪軌、減振器、車輪軸承、轉(zhuǎn)向架的檢測。
本發(fā)明的有益效果是采用嵌入式車載傳感器及傳感器網(wǎng)絡技術，實現(xiàn)車載實時的車 輛關鍵部件運行狀態(tài)的監(jiān)測與檢測；采用分層架構(gòu)使大量的異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合工作集中到后 臺數(shù)據(jù)處理模塊；采用先進的圖像分析技術與振動分析技術對數(shù)據(jù)進行分析與預警；充分 利用基于網(wǎng)絡化平臺的監(jiān)測數(shù)據(jù)的關聯(lián)性使分析與預警的結(jié)果更具有可靠性。


圖1為本發(fā)明的基本體系結(jié)構(gòu)圖2為基于圖像處理技術的輪軌相對位移監(jiān)測流程圖; . 圖3為本發(fā)明軌道交通車輛關鍵設備監(jiān)測傳感器及處理技術的示意圖。
具體實施例方式
圖1所示為本發(fā)明的基本體系結(jié)構(gòu)圖。在圖1中，采用分層架構(gòu)，對車輛關鍵部件實施 監(jiān)測的傳感器屬于第一級平臺，主要完成車輛關鍵部件運行狀態(tài)的實時信號采集；圖像傳 感器與振動傳感器所構(gòu)成的傳感器網(wǎng)絡屬于第二級，實現(xiàn)各傳感器信號數(shù)據(jù)上傳；車載計 算機系統(tǒng)(數(shù)據(jù)處理與預警系統(tǒng))屬于第三級，主要完成基于圖像分析技術與振動分析技 術的數(shù)據(jù)分析與預警。
圖2所示為基于圖像處理技術的輪軌相對位移監(jiān)測流程圖；在圖2中，圖像傳感器對 軌道交通車輛中輪軌相對位移進行監(jiān)測，通過采集圖像的方式實現(xiàn)，同時采用嵌入式的空 域頻率表示算法解決高速物體運動造成的圖像模糊問題；采用松弛多步算法解決運動中出 現(xiàn)的圖像畸形；采用貝葉斯準則、概率密度函數(shù)來提高抗干擾性；釆用GNC替代算法出去 圖像的噪聲，以提高圖像的清晰度等；并最終將圖像數(shù)據(jù)提交至數(shù)據(jù)處理與預警系統(tǒng)。
圖3為本發(fā)明軌道交通車輛關鍵設備監(jiān)測傳感器及處理技術的示意圖。在圖3中，圖 像傳感器主要用于對輪軌特征之一 (輪軌相對位移)進行監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)提交至處理系統(tǒng) 作基于圖像分析技術的數(shù)據(jù)分析；振動傳感器主要負責對輪軌、減振器、車輪軸承、轉(zhuǎn)向 架等關鍵設備進行檢測，并將數(shù)據(jù)提交至處理系統(tǒng)作振動分析技術的數(shù)據(jù)分析。
以上所述的實施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實施方式
，本領域的技術人員在本發(fā)明 技術方案范圍內(nèi)進行的通常變化和替換都應包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種軌道交通車輛關鍵設備狀態(tài)的智能集成及監(jiān)控方法，它是針對軌道交通中車輛關鍵部件監(jiān)測與檢測問題，采用高速智能分析系統(tǒng)檢測輪軌關系狀態(tài)，其特征在于，采用分層次系統(tǒng)架構(gòu)，建立傳感網(wǎng)絡，將傳感網(wǎng)絡監(jiān)測到的數(shù)據(jù)上傳給數(shù)據(jù)處理與預警系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)處理與預警系統(tǒng)將基于圖像分析技術與振動分析技術作為數(shù)據(jù)采集的各種傳感器集成在一起，經(jīng)過數(shù)據(jù)融合，實現(xiàn)軌道交通車輛關鍵設備狀態(tài)的智能監(jiān)控和預警。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種軌道交通車輛關鍵設備狀態(tài)的智能集成及監(jiān)控方法，其特征在于，所述分層次體系架構(gòu)包括第一級平臺由對車輛關鍵部件實施監(jiān)測的傳感器組成，用于完成車輛關鍵部件運行狀 態(tài)的實時信號采集；第二級平臺由嵌入式傳感器設備構(gòu)成的傳感器網(wǎng)絡，用于實現(xiàn)各傳感器信號數(shù)據(jù)上傳；第三級平臺車載計算機系統(tǒng)，用于完成基于圖像分析技術與振動分析技術的數(shù)據(jù)分 析與預警。
3.根據(jù)權利要求2述的一種軌道交通車輛關鍵設備狀態(tài)的智能集成及監(jiān)控方法，其特征在于，所述傳感器設備包括圖像傳感器和振動傳感器。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種軌道交通車輛關鍵設備狀態(tài)的智能集成及監(jiān)控方法，其 特征在于，所述軌道交通車輛關鍵設備狀態(tài)的智能集成及監(jiān)控方法，其實現(xiàn)的具體步驟如 下(1) 根據(jù)所述分層次系統(tǒng)構(gòu)架構(gòu)建各分層；(2) 傳感器對車輛關鍵部件實施監(jiān)測，并實時采集車輛關鍵部件運行狀態(tài)的信號，把 采集到的信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；(3) 傳感器將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號的數(shù)據(jù)經(jīng)由傳感器網(wǎng)絡上傳到車載計算機數(shù)據(jù)處理與 預警系統(tǒng)；(4) 數(shù)據(jù)處理與預警系統(tǒng)對收到的上述數(shù)字信號的數(shù)據(jù)采用圖像分析技術與振動分析 技術進行集中式數(shù)據(jù)處理，并充分考慮了各異構(gòu)傳感器數(shù)據(jù)及傳感器網(wǎng)絡中傳感器之間的 關聯(lián)性，獲得當前各關鍵部件工作狀態(tài)，并在某關鍵部件出現(xiàn)異常或超出安全臨界點時進行預警行為，同時數(shù)據(jù)處理與預警系統(tǒng)能為決策者提供可視化的實肘各關鍵部件狀態(tài)數(shù)據(jù)。
5. 根據(jù)權利要求1或4所述的一種軌道交通車輛關鍵設備狀態(tài)的智能集成及監(jiān)控方法， 其特征在于，所述車輛關鍵部件包括輪軌、減振器、車輪軸承、轉(zhuǎn)向架。
6. 根據(jù)權利要求1或4所述的一種軌道交通車輛關鍵設備狀態(tài)的智能集成及監(jiān)控方 法，其特征在于，所述分層次架構(gòu)的底層的傳感器，包括輪軌相對位移圖像檢測傳感器、 輪軌相互作用振動檢測傳感器、減振器振動檢測傳感器、車輪軸承振動檢測傳感器、轉(zhuǎn)向 架振動檢測傳感器；所述分層次架構(gòu)的底層的傳感器具有車輛關鍵部件的狀態(tài)監(jiān)測作用。
7. 根據(jù)權利要求1或4所述的一種軌道交通車輛關鍵設備狀態(tài)的智能集成及監(jiān)控方 法，其特征在于，所述實現(xiàn)軌道交通車輛關鍵設備狀態(tài)的智能監(jiān)控包括完成對輪軌相對位 移的監(jiān)測以及輪軌、減振器、車輪軸承、轉(zhuǎn)向架的檢測。
全文摘要
本發(fā)明涉及軌道交通安全領域的關鍵設備監(jiān)控及評估技術，尤其涉及軌道交通車輛關鍵設備狀態(tài)的智能集成及監(jiān)控方法。它是針對軌道交通中車輛關鍵部件監(jiān)測與檢測問題，采用高速智能分析系統(tǒng)檢測輪軌關系狀態(tài)，采用分層次系統(tǒng)架構(gòu)，建立傳感網(wǎng)絡，將傳感網(wǎng)絡監(jiān)測到的數(shù)據(jù)上傳給數(shù)據(jù)處理與預警系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)處理與預警系統(tǒng)將基于圖像分析技術與振動分析技術作為數(shù)據(jù)采集的各種傳感器集成在一起，經(jīng)過數(shù)據(jù)融合，實現(xiàn)軌道交通車輛關鍵設備狀態(tài)的智能監(jiān)控和預警。本發(fā)明實現(xiàn)了車載實時的車輛關鍵部件運行狀態(tài)的監(jiān)測與檢測；使大量的異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合工作集中到后臺數(shù)據(jù)處理模塊；充分利用基于網(wǎng)絡化平臺的監(jiān)測數(shù)據(jù)的關聯(lián)性使分析與預警的結(jié)果更具可靠性。
文檔編號B61K9/00GK101110107SQ200710120819
公開日2008年1月23日 申請日期2007年8月27日 優(yōu)先權日2007年8月27日
發(fā)明者燁 張, 卓 王, 王艷輝, 勇 秦, 蔡國強, 賈利民 申請人:北京交通大學