轨道列车红外检测系统及检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铁路检测技术领域，特别涉及一种轨道列车的动态检测技术。
【背景技术】
[0002]列车安全运行是铁路运输安全的重中之中，随着动车组高速大密度开行、客车的大规模大幅度提速，以及高站台对作业的影响，动、客车的运行安全保障措施需要进一步加强。对于在高速运行状态下的列车来说，动车组齿轮箱、万向轴、轴承、制动片、空调出风口、电机、左侧轴箱、右侧轴箱等安全关键部位一旦出现温度异常升高，必须及时排查，否则可能带来重大安全隐患，因此提高车辆高速运行中部件状态的检测和异常预警，提高动客车检修运用质量，加强检修作业质量的监控至关重要。为避免由于停车致使某些故障特征减弱，并保证足够的发现和处理故障的时间，使列车在运行状态下进行在线检测，成为研发人员迫切需要解决的问题。
[0003]为此，中国专利CN 104321627A和CN101716945A提出了一种铁路机车红外热像监测方法及系统，在列车穿过红外成像装置的视场时，获取红外成像数据，经过计算机分析进行温度评价。其缺点是:红外成像装置无法获知故障发生处的精确位置，导致发现故障后，排除时间长，影响轨道线路正常运行。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服现有技术中的问题，提供一种对于运行中的轨道列车进行红外检测的系统，能够迅速且精确地定位故障位置。
[0005]本发明的技术方案是，
本发明工作原理是:
本发明与现有技术相比的优点是:本发明将红外信息采集装置采集到的实时红外信息与车辆实时位置信息对应，通过分析处理模块与标准信息进行分析比对，能够迅速识别出异常部位并准确定位故障位置，因此本发明能够在列车高速运行过程中进行在线检测，提高了列检效率，并具有智能检测、高温报警、自动识别、定位准确的优点，提高车辆检修质量，为车辆安全运行提供保障。
【附图说明】
[0006]附图1为本发明的工作原理图；
附图2为本发明的红外检测系统在轨道的布置图；
附图3为本发明的分析处理模块的组成结构示意图；
附图4为本发明的红外检测系统的组成架构框图；
其中:100、轨道；101、空调出风口 ；102、万向轴；103、齿轮箱；104、第一电机；105、第二电机;106、第一制动片;107、第二制动片;108、第三制动片;109、左轮;110、右轮;111、左轴箱；112、右轴箱；200、轨边设备；201、第一磁钢；202、第二磁钢；203、脉冲生成电路；211、左侧部图像采集箱；212、右侧部图像采集箱；213、第一底部图像采集箱；214、第二底部图像采集箱；215、第三底部图像采集箱；220、车号识别装置；300、轨边机柜；400、服务器。
【具体实施方式】
[0007]下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
[0008]本发明的轨道列车红外检测系统建设在高铁干线、客运专线的到达站周边，能够对列车的底部和两侧的关键部位进行动态检测，并通过设备联网，将检测数据上传至集中监控中心进行分析、复合，将高温报警信息及时上报。该系统可用于有轨车辆，如动车组、地铁、城铁、普通列车等的温度异常检测和故障预警。特别是，该系统可以对行驶中的列车进行检测，以实现列车不停靠或者进站前就可以方便对列车进行非接触检测，一旦发现列车存在温度异常等故障，可以准确定位故障点，从而在列车进车站时迅速维护列车或排除故障。
[0009]参见附图2、4所示，本发明的轨道列车红外检测系统包括轨边设备200、轨边机柜300和监控中心。轨边设备实现经过列车的图像拍摄，轨边机柜实现列车自动识别及信息上传，监控中心负责对实时采集的图像信息与列车在正常行驶状态下的标准信息进行比较，识别异常和报警。监控中心通常设置在车辆检修基地的检测作业中心，由列车检修基地服务器400对网内列车的信息进行统一处理，而对于一些简易的检测系统来说，也可以通过设置在轨边的机房进行图片的识别和分析，再将处理后的结果上传至管理平台。
[0010]图1为本发明的工作原理图，该轨道列车红外检测系统，包括:红外信息采集装置、定位信息采集模块、分析处理模块、报警模块。其中，红外信息采集装置为轨边设备，其可以为红外数据采集装置，也可以为红外图像信息采集装置，只要是能够达到红外信息采集的装置，均在本发明的保护范围之内，在优选实施方式中，红外图像信息采集模块优选为红外热像仪。分析处理模块和报警模块设置在监控中心，通过列车检修基地服务器400进行分析处理，而轨边机柜提供高速网络传输接口，将轨边设备采集到的信息实时传输至监控中心。
[0011]如图2所示，轨道100的左侧设置有左侧部图像采集箱211，轨道100的右侧设置有右侧部图像采集箱212，一对轨道100之间设置有第一底部图像采集箱213、第二底部图像采集箱214、第三底部图像采集箱215，其中，左侧部图像采集箱211用于采集左侧轴箱111的图像信息，右侧部图像采集箱212用于采集右侧轴箱112的图像信息；而位于列车底部的底部图像采集箱213、214、215用于采集列车的齿轮箱103、万向轴102、轴承、第一制动片106、第二制动片107、第三制动片108、以及空调出风口 101的图像信息。各个图像采集箱内分别设置有红外热像仪，以拍摄待检测部位的热成像，从而发现待检测部位的温度异常，红外热像仪可选用适应的行车速度在5?80Km / H的超高速红外摄像头。
[0012]定位信息采集模块，用于获取列车的实时位置信息。该定位信息采集模块包括设置在轨边机柜内的车号识别装置，该车号识别装置具有高速摄像机和对车型车号图像信息进行分析识别的处理器，能够检测当前列车的车型、车号。将实时位置信息与红外信息结合，工作人员就能够知道当前的红外信息对应的是哪列车，哪节车厢，从而确定红外信息所记录的位置。车号识别装置还能为系统迅速调用当前列车的车辆信息和历史信息等信息，与铁路信息系统联网后，还可以获知该列车的经过时间、段内停留时间、值乘人员、调度管理等信息。
[0013]此外，为了获得清晰稳定的红外图像信息，避免拍摄速度与列车速度不匹配，造成图像拖影和变形，该定位信息采集模块还包括用于测量列车实时速度的测速装置；及，根据所述的实时速度生成帧频信号并发送给各个图像采集箱，以使图像采集箱能够同步时序采集红外图像信息的脉冲生成电路203。
[0014]该测速装置可以包括:测速雷达和/或测速磁钢，以及本领域常用的其他测速方式。参见图2，本实施例中，测速装置采用测速磁钢，包含成对设置的第一磁钢201和第二磁钢202。所述的测速装置的输出端与脉冲生成电路203的输入端信号连接，而脉冲生成电路203与各图像采集箱相连，通过获取列车通过磁钢组的实时速度并生成与列车的实时速度相匹配的帧频信号，以使红外图像信息采集模块能够同步时序采集图像，避免图像变形。由于每帧红外图像信息都有拍摄时刻信息，因此根据时刻信息和列车的实时速度，就能够得知当前拍摄的红外图像对应的列车的具体位置。
[0015]在本发明的优选实施例中，为了精确定位异常部位的位置，便于观测和比对，所述的定位信息采集模块还包括与所述的红外图像信息采集模块同步时序的可见光图像信息采集模块，所述的侧部图像采集箱211和215、底部图像采集箱213、214、215，分别设置有一个红外图像信息采集模块和一个可见光图像信息采集模块，该可见光图像信息采集模块与红外图像信息采集模块集成在在一起，并且以相同时序相同帧频拍摄。该可见光图像信息采集模块可以是二维图像信息采集模块或者三维图像信息采集模块，用于采集车辆待检测区域的可见光图像信息。所述的分析处理模块还包含用于将所述的可见光图像信息和所述的实时红外信息迭加的处理器。当系统检测到列车存在温度异常部位时，通过可见光图像信息可以迅速定位故障位置发生点，以及温度异常部位的零部件情况。而相应地，在红外检测系统提供可见光图像信息的情况下，作为比较基础，标准信息中也包含二维或三维标准可见光图像信息。
[0016]为适应夜间或低照度情况下拍摄，提高成像质量，所述的可见光图像信息采集模块还包括用于产生投射于所述的待检测区域的补充光源，补光光源可采用常见的LED光源或激光光源等。
[0017]上述红外图像信息采集模块、可见光图像信息采集模块采集到的实时图像信息，以及定位信息采集模块采集的车型车号信息、车速信息等信息，通过轨边机柜的高速网络传输系统传送至列车检修基地服务器400，在列车检修基地服务器400中设有数据分析处理模块。
[0018]分析处理模块，用于将实时红外信息和可见光图像信息与列车在正常行驶状态下的标准信息进行定位对应及比对，并依据比对结果识别温度异常部位。
[0019]分析处理模块在进行信息比对之前，首先对图片进行定位对应。由于列车行进速度已经得知，并且红外图像信息采集模块和可见光图像信息采集模块均按照时序拍摄，因此分析处理模块可以根据每帧图像拍摄的时刻，计算出当前图片距离图像采集箱的距离，即得知拍摄部位，分析处理模块在标准信息中筛选，找到该拍摄部位对应的标准信息，也就完成了对当前图片的拍摄位置的“定位”。
[0020]所述的分析处理模块包括用于存储列车在正常行驶状态下的标准信息的第一存储器、用于将实时红外信息与标准信息中的红外信息进行比对的第一比较器、根据第一比较器的比对结果提取实时红外信息中的异常部位的处理器。
[0021]车号识别装置将当前列车的车型车号信息反馈给分析处理模块，分析处理模块根据车型、车号找到第一存储器中对应该车