專(zhuān)利名稱(chēng)：一種車(chē)載智能軌道巡檢系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種車(chē)載智能軌道巡檢系統(tǒng) 技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及鐵路軌道檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種車(chē)載智能軌道巡檢系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]鐵路作為一項(xiàng)關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重大項(xiàng)目，其安全維護(hù)至關(guān)重要。隨著鐵路里程的 增加，列車(chē)速度的提高，對(duì)鐵路基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)檢測(cè)的需求急速上升。高鐵線路開(kāi)通以后，禁 止人工上道巡視，傳統(tǒng)的鐵路基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)檢查和養(yǎng)護(hù)已經(jīng)不能滿足要求，所以各種軌道 檢測(cè)設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。[0003]目前鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的檢測(cè)方法分為:人工檢測(cè)、線陣激光的連續(xù)掃描裝置、面陣圖 像傳感器的計(jì)算機(jī)視覺(jué)檢測(cè)裝置，但都有各自缺點(diǎn)。首先人工檢測(cè)主要用于低速列車(chē)軌道 檢測(cè)中；線陣激光的連續(xù)掃描裝置檢測(cè)速度較低，通用性不高；面陣圖像傳感器的計(jì)算機(jī) 視覺(jué)檢測(cè)裝置也是檢測(cè)速度較低，并且需要過(guò)多的人工干預(yù)。此外除去人工檢測(cè)方法的其 余兩種檢測(cè)方法都無(wú)法檢測(cè)全部的鐵路基礎(chǔ)設(shè)施，并且由于設(shè)備性能、安裝位置等問(wèn)題導(dǎo) 致采集到的圖像精度不高，以至于無(wú)法根據(jù)采集到的圖像判別鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的真實(shí)情況。發(fā)明內(nèi)容[0004]本實(shí)用新型的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種車(chē)載智能軌道巡檢系 統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)能在動(dòng)態(tài)情況下對(duì)有砟軌道或者無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)病害進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，建立檢 測(cè)數(shù)據(jù)地面分析平臺(tái)，通過(guò)人機(jī)結(jié)合方式快速正確地識(shí)別檢測(cè)區(qū)間內(nèi)軌道結(jié)構(gòu)各種缺陷圖 像，包括鋼軌表面?zhèn)麚p、剝落掉塊、光帶異常；軌道扣件的缺損或歪斜；軌道板的裂紋、異物 和道床的翻漿冒泥等，為軌道狀態(tài)的檢測(cè)、預(yù)警，科學(xué)制定養(yǎng)護(hù)維修計(jì)劃和標(biāo)準(zhǔn)提供可靠依 據(jù)。[0005]本實(shí)用新型目的實(shí)現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成:[0006]一種車(chē)載智能軌道巡檢系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括感知模塊、數(shù)據(jù)采集和存 儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和電源模塊，所述數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)模塊連接并控制所述感知模塊采 集數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)分析模塊連接并接收所述數(shù)據(jù)采集和儲(chǔ)存模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)，所述電源模塊 分別連接所述感知模塊、數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)智能分析模塊。[0007]所述感知模塊為軌道板檢測(cè)裝置、扣件和軌腰檢測(cè)裝置、鋼軌表面檢測(cè)裝置中的 一種或至少兩種的組合，且上述三個(gè)檢測(cè)裝置都由相機(jī)、照明光源組成，所述相機(jī)的視場(chǎng)范 圍處于所述照明光源的光照范圍內(nèi)。[0008]所述軌道板檢測(cè)裝置包括兩個(gè)相機(jī)、三個(gè)照明光源，所述相機(jī)和所述照明光源間 隔設(shè)置，且所述相機(jī)的照準(zhǔn)面以及所述照明光源的光照面都朝向所述軌道板。[0009]所述扣件和扣腰檢測(cè)裝置包括四個(gè)相機(jī)以及與其一一對(duì)應(yīng)的照明光源，所述相機(jī) 固定在所述照明光源的光照面上，所述相機(jī)劃分為左、右兩組，每組中的相機(jī)都呈向兩個(gè)相 機(jī)連線中點(diǎn)的斜角布置。[0010]所述鋼軌表面檢測(cè)裝置包括兩個(gè)相機(jī)以及其一一對(duì)應(yīng)的照明光源，所述相機(jī)固定于所述照明光源后方，且兩者呈夾角布置。[0011 ] 所述相機(jī)為高分辨率線陣列CCD相機(jī)，列車(chē)時(shí)速為100km/h時(shí)，其檢測(cè)像素精度小 于Imm ;所述照明光源為L(zhǎng)ED高亮度照明設(shè)備。[0012]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:本實(shí)用新型可檢測(cè)高速鐵路無(wú)砟軌道及既有線有砟軌道扣 件脫落、歪斜；鋼軌表面?zhèn)麚p(含擦傷、剝落掉塊);鋼軌表面光帶分布；道床翻漿冒泥以及軌 道板上的遺留物；軌道板裂紋。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同數(shù)量相機(jī)條件下檢測(cè)缺陷項(xiàng)目較多，檢測(cè)精度 較高，安裝、使用、維修方便，性價(jià)比高。


[0013]圖1是本實(shí)用新型系統(tǒng)構(gòu)成示意圖；[0014]圖2是本實(shí)用新型中軌道板檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；[0015]圖3是本實(shí)用新型中扣件和扣腰檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；[0016]圖4是本實(shí)用新型中鋼軌表面檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
[0017]
以下結(jié)合附圖通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明， 以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解:[0018]如圖1-4所不，圖中1-15標(biāo)記分別為:車(chē)廂1、光源2、相機(jī)3、光源4、相機(jī)5、光源6、右軌7、軌道面8、左軌9、光源10、相機(jī)11、光源12、相機(jī)13、鋼軌面14、扣件15。[0019]實(shí)施例:如圖1所示，本實(shí)施中的智能軌道巡檢系統(tǒng)包括感知模塊、數(shù)據(jù)采集和存 儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、電源模塊。[0020]感知模塊:CCD高速線陣列攝像設(shè)備，用以線掃描軌道，提供高清晰的線拼接圖 像；LED高亮度照明設(shè)備，用以攝像設(shè)備照明；里程定位設(shè)備，用以確定每幀圖像的實(shí)際位置。[0021]數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)模塊:圖像采集、存儲(chǔ)軟件及其相應(yīng)工控機(jī)設(shè)備。[0022]電源模塊:直流電源設(shè)備、電壓逆變和穩(wěn)壓設(shè)備。[0023]數(shù)據(jù)分析模塊:圖像地面分析回放軟件和圖像智能自動(dòng)識(shí)別軟件及其相應(yīng)的計(jì)算 機(jī)處理設(shè)備?；胤藕妥詣?dòng)識(shí)別軟件用以顯示采集的圖像，并通過(guò)自動(dòng)識(shí)別軟件篩選，最后由 人工確定缺陷圖像，輸出報(bào)表。[0024]本實(shí)施例中的感知模塊由軌道板檢測(cè)裝置、扣件和扣腰檢測(cè)裝置、鋼軌表面檢測(cè) 裝置這三部分構(gòu)成，以實(shí)現(xiàn)軌道扣件脫落、歪斜；鋼軌表面?zhèn)麚p(含擦傷、剝落掉塊)；鋼軌表 面光帶分布；道床翻漿冒泥以及軌道板上的遺留物；軌道板裂紋這些項(xiàng)目的檢測(cè)。[0025]如圖2所示，軌道板檢測(cè)裝置包括光源2、相機(jī)3、光源4、相機(jī)5、光源6，上述部件 都固定于車(chē)廂I的底部，其中相機(jī)3設(shè)置于左軌9的正上方，以記錄左軌9兩側(cè)軌道面8的 情況，相機(jī)5設(shè)置于右軌7的正上方，以記錄右軌7兩側(cè)軌道面8的情況。此處額外需要闡 明的是:首先相機(jī)3和相機(jī)5都與光源間隔設(shè)置，其目的在于能夠使相機(jī)3、相機(jī)5的照準(zhǔn) 面處于光源形成的光亮面之內(nèi)，使得能夠清晰拍攝到軌道面8的表面情況；相機(jī)3和相機(jī) 5間的相對(duì)位置應(yīng)滿足，兩者的照準(zhǔn)面所覆蓋的區(qū)域之間不存在死角，即軌道面8上不存在 拍攝不到的區(qū)域。[0026]如圖3所示，扣件和軌腰檢測(cè)裝置包括光源10、相機(jī)11，相機(jī)11固定在光源10的 光亮面上。對(duì)于扣件和扣腰的檢測(cè)采用四個(gè)相機(jī)11以及一一相對(duì)的四個(gè)光源10，其中兩兩 相機(jī)11、光源10相結(jié)合并形成向內(nèi)斜角，以拍攝到左軌9和右軌7上的扣件15以及扣腰。 此處額外需要闡明的是:拍攝同一根軌道的兩個(gè)相機(jī)11的轉(zhuǎn)角相同且應(yīng)滿足，兩者的照準(zhǔn) 面所覆蓋的區(qū)域之間不存在死角，即左軌9和右軌7上的扣件15和扣腰部分不存在拍攝不 到的區(qū)域。[0027]如圖4所示，鋼軌表面檢測(cè)裝置包括光源12、相機(jī)13，兩者之間呈斜角布置，即光 源12的光亮面垂直照向鐵軌，而相機(jī)13扭轉(zhuǎn)一角度，使其照準(zhǔn)面的拍攝范圍處于光源12 的光亮面之中，以拍攝到鋼軌面14的表面情況。[0028]上述三個(gè)裝置總的來(lái)說(shuō)都需遵循，相機(jī)的拍攝范圍處于光源的光亮面之中這樣一 相對(duì)位置關(guān)系，所以滿足這一相對(duì)位置關(guān)系的其他結(jié)構(gòu)也在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。[0029]本實(shí)施例在具體實(shí)施時(shí):根據(jù)探傷車(chē)的結(jié)構(gòu)，感知裝置安裝在探傷小車(chē)與轉(zhuǎn)向架 之間，理由如下:一是有足夠物理空間，狹長(zhǎng)的通道可以容納安裝整套設(shè)備，二是該位置距 離轉(zhuǎn)向架較近，車(chē)體的晃動(dòng)影響較小，三是上部橫梁可視，可作為本設(shè)備承重梁，安裝方便。 以上加裝方案經(jīng)車(chē)輛、安監(jiān)部門(mén)確認(rèn)可行。[0030]本實(shí)施中采用的各個(gè)部件參數(shù)為:(I)軌道板面檢測(cè):相機(jī)分辨率2k、單個(gè)相機(jī)視 場(chǎng)范圍〈1600mm、采樣頻率0_36KHz、檢測(cè)像素精度〈1mm ；(2)扣件、軌腰、鋼軌表面光帶檢 測(cè):相機(jī)分辨率lk、單個(gè)相機(jī)視場(chǎng)范圍〈500mm、采樣頻率0_36KHz、檢測(cè)像素精度〈0.3mm ； 磁盤(pán)容量:4T (可檢測(cè)存放10000ΚΜ圖形數(shù)據(jù))。采用LED的光路合理設(shè)計(jì)，保證了在極短 的曝光時(shí)間內(nèi)被拍攝區(qū)域的光照強(qiáng)度，確保了在動(dòng)態(tài)下圖像采集的高清晰度。采用工業(yè)計(jì) 算機(jī)RaidO磁盤(pán)陣列技術(shù)和專(zhuān)用軟件壓縮處理技術(shù)，保證了海量圖像的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)。采用了 專(zhuān)用的圖像解析方法，多種缺陷圖形模式能自動(dòng)識(shí)別。各種灰度情況下各種被測(cè)物體不同 的圖像模型的數(shù)據(jù)庫(kù)建立。[0031]本實(shí)施例中的各個(gè)感知模塊都采用模塊化設(shè)計(jì)，所以組成部分較少，并且維修、使 用、維護(hù)、替換都更加方便。
權(quán)利要求1.一種車(chē)載智能軌道巡檢系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括感知模塊、數(shù)據(jù)采集和存 儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和電源模塊，所述數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)模塊連接并控制所述感知模塊采 集數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)分析模塊連接并接收所述數(shù)據(jù)采集和儲(chǔ)存模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)，所述電源模塊 分別連接所述感知模塊、數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)智能分析模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車(chē)載智能軌道巡檢系統(tǒng)，其特征在于:所述感知模塊為 軌道板檢測(cè)裝置、扣件和軌腰檢測(cè)裝置、鋼軌表面檢測(cè)裝置中的一種或至少兩種的組合，且 上述三個(gè)檢測(cè)裝置都由相機(jī)、照明光源組成，所述相機(jī)的視場(chǎng)范圍處于所述照明光源的光 照范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種車(chē)載智能軌道巡檢系統(tǒng)，其特征在于:所述軌道板檢測(cè) 裝置包括兩個(gè)相機(jī)、三個(gè)照明光源，所述相機(jī)和所述照明光源間隔設(shè)置，且所述相機(jī)的照準(zhǔn) 面以及所述照明光源的光照面都朝向所述軌道板。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種車(chē)載智能軌道巡檢系統(tǒng)，其特征在于:所述扣件和扣腰 檢測(cè)裝置包括四個(gè)相機(jī)以及與其一一對(duì)應(yīng)的照明光源，所述相機(jī)固定在所述照明光源的光 照面上，所述相機(jī)劃分為左、右兩組，每組中的相機(jī)都呈向兩個(gè)相機(jī)連線中點(diǎn)的斜角布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種車(chē)載智能軌道巡檢系統(tǒng)，其特征在于:所述鋼軌表面檢 測(cè)裝置包括兩個(gè)相機(jī)以及其一一對(duì)應(yīng)的照明光源，所述相機(jī)固定于所述照明光源后方，且 兩者呈夾角布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求2、3、4或5所述的一種車(chē)載智能軌道巡檢系統(tǒng)，其特征在于:所述相 機(jī)為高分辨率線陣列CCD相機(jī)，其檢測(cè)像素精度小于Imm ;所述照明光源為L(zhǎng)ED高亮度照明設(shè)備。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及鐵路軌道檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種車(chē)載智能軌道巡檢系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括感知模塊、數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和電源模塊，所述數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)模塊連接并控制所述感知模塊采集數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)智能分析模塊連接并接收所述數(shù)據(jù)采集和儲(chǔ)存模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)，所述電源模塊分別連接所述感知模塊、數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)分析模塊。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是可檢測(cè)高速鐵路無(wú)砟軌道及既有線有砟軌道的軌道扣件脫落、歪斜；鋼軌表面?zhèn)麚p；鋼軌表面光帶分布異常；道床翻漿冒泥以及軌道板上的遺留物；軌道板裂紋。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同數(shù)量相機(jī)條件下檢測(cè)缺陷項(xiàng)目較多，檢測(cè)精度較高，安裝、使用、維修方便，性價(jià)比高。
文檔編號(hào)G07C3/00GK203165044SQ20132005004
公開(kāi)日2013年8月28日 申請(qǐng)日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月30日
發(fā)明者朱挺, 張建強(qiáng), 鄭建, 聶海麗, 吳立群, 朱有桃 申請(qǐng)人:上海鐵路局科學(xué)技術(shù)研究所