专利名称：一种车载智能轨道巡检系统的制作方法
技术领域：
一种车载智能轨道巡检系统 技术领域[0001]本实用新型涉及铁路轨道检测领域，具体涉及一种车载智能轨道巡检系统。
背景技术：
[0002]铁路作为一项关系国计民生的重大项目，其安全维护至关重要。随着铁路里程的 增加，列车速度的提高，对铁路基础设施状态检测的需求急速上升。高铁线路开通以后，禁 止人工上道巡视，传统的铁路基础设施状态检查和养护已经不能满足要求，所以各种轨道 检测设备应运而生。[0003]目前铁路基础设施的检测方法分为:人工检测、线阵激光的连续扫描装置、面阵图 像传感器的计算机视觉检测装置，但都有各自缺点。首先人工检测主要用于低速列车轨道 检测中；线阵激光的连续扫描装置检测速度较低，通用性不高；面阵图像传感器的计算机 视觉检测装置也是检测速度较低，并且需要过多的人工干预。此外除去人工检测方法的其 余两种检测方法都无法检测全部的铁路基础设施，并且由于设备性能、安装位置等问题导 致采集到的图像精度不高，以至于无法根据采集到的图像判别铁路基础设施的真实情况。发明内容[0004]本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种车载智能轨道巡检系 统，该系统通过能在动态情况下对有砟轨道或者无砟轨道结构病害进行连续测量，建立检 测数据地面分析平台，通过人机结合方式快速正确地识别检测区间内轨道结构各种缺陷图 像，包括钢轨表面伤损、剥落掉块、光带异常；轨道扣件的缺损或歪斜；轨道板的裂纹、异物 和道床的翻浆冒泥等，为轨道状态的检测、预警，科学制定养护维修计划和标准提供可靠依 据。[0005]本实用新型目的实现由以下技术方案完成:[0006]一种车载智能轨道巡检系统，其特征在于:所述系统包括感知模块、数据采集和存 储模块、数据分析模块和电源模块，所述数据采集和存储模块连接并控制所述感知模块采 集数据，所述数据分析模块连接并接收所述数据采集和储存模块内的数据，所述电源模块 分别连接所述感知模块、数据采集和存储模块、数据智能分析模块。[0007]所述感知模块为轨道板检测装置、扣件和轨腰检测装置、钢轨表面检测装置中的 一种或至少两种的组合，且上述三个检测装置都由相机、照明光源组成，所述相机的视场范 围处于所述照明光源的光照范围内。[0008]所述轨道板检测装置包括两个相机、三个照明光源，所述相机和所述照明光源间 隔设置，且所述相机的照准面以及所述照明光源的光照面都朝向所述轨道板。[0009]所述扣件和扣腰检测装置包括四个相机以及与其一一对应的照明光源，所述相机 固定在所述照明光源的光照面上，所述相机划分为左、右两组，每组中的相机都呈向两个相 机连线中点的斜角布置。[0010]所述钢轨表面检测装置包括两个相机以及其一一对应的照明光源，所述相机固定于所述照明光源后方，且两者呈夹角布置。[0011 ] 所述相机为高分辨率线阵列CCD相机，列车时速为100km/h时，其检测像素精度小 于Imm ;所述照明光源为LED高亮度照明设备。[0012]本实用新型的优点是:本实用新型可检测高速铁路无砟轨道及既有线有砟轨道扣 件脱落、歪斜；钢轨表面伤损(含擦伤、剥落掉块);钢轨表面光带分布；道床翻浆冒泥以及轨 道板上的遗留物；轨道板裂纹。结构简单，同数量相机条件下检测缺陷项目较多，检测精度 较高，安装、使用、维修方便，性价比高。
[0013]图1是本实用新型系统构成示意图；[0014]图2是本实用新型中轨道板检测装置结构示意图；[0015]图3是本实用新型中扣件和扣腰检测装置结构示意图；[0016]图4是本实用新型中钢轨表面检测装置结构示意图。
具体实施方式
[0017]
以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明， 以便于同行业技术人员的理解:[0018]如图1-4所不，图中1-15标记分别为:车厢1、光源2、相机3、光源4、相机5、光源6、右轨7、轨道面8、左轨9、光源10、相机11、光源12、相机13、钢轨面14、扣件15。[0019]实施例:如图1所示，本实施中的智能轨道巡检系统包括感知模块、数据采集和存 储模块、数据分析模块、电源模块。[0020]感知模块:CCD高速线阵列摄像设备，用以线扫描轨道，提供高清晰的线拼接图 像；LED高亮度照明设备，用以摄像设备照明；里程定位设备，用以确定每帧图像的实际位置。[0021]数据采集和存储模块:图像采集、存储软件及其相应工控机设备。[0022]电源模块:直流电源设备、电压逆变和稳压设备。[0023]数据分析模块:图像地面分析回放软件和图像智能自动识别软件及其相应的计算 机处理设备。回放和自动识别软件用以显示采集的图像，并通过自动识别软件筛选，最后由 人工确定缺陷图像，输出报表。[0024]本实施例中的感知模块由轨道板检测装置、扣件和扣腰检测装置、钢轨表面检测 装置这三部分构成，以实现轨道扣件脱落、歪斜；钢轨表面伤损(含擦伤、剥落掉块)；钢轨表 面光带分布；道床翻浆冒泥以及轨道板上的遗留物；轨道板裂纹这些项目的检测。[0025]如图2所示，轨道板检测装置包括光源2、相机3、光源4、相机5、光源6，上述部件 都固定于车厢I的底部，其中相机3设置于左轨9的正上方，以记录左轨9两侧轨道面8的 情况，相机5设置于右轨7的正上方，以记录右轨7两侧轨道面8的情况。此处额外需要阐 明的是:首先相机3和相机5都与光源间隔设置，其目的在于能够使相机3、相机5的照准 面处于光源形成的光亮面之内，使得能够清晰拍摄到轨道面8的表面情况；相机3和相机 5间的相对位置应满足，两者的照准面所覆盖的区域之间不存在死角，即轨道面8上不存在 拍摄不到的区域。[0026]如图3所示，扣件和轨腰检测装置包括光源10、相机11，相机11固定在光源10的 光亮面上。对于扣件和扣腰的检测采用四个相机11以及一一相对的四个光源10，其中两两 相机11、光源10相结合并形成向内斜角，以拍摄到左轨9和右轨7上的扣件15以及扣腰。 此处额外需要阐明的是:拍摄同一根轨道的两个相机11的转角相同且应满足，两者的照准 面所覆盖的区域之间不存在死角，即左轨9和右轨7上的扣件15和扣腰部分不存在拍摄不 到的区域。[0027]如图4所示，钢轨表面检测装置包括光源12、相机13，两者之间呈斜角布置，即光 源12的光亮面垂直照向铁轨，而相机13扭转一角度，使其照准面的拍摄范围处于光源12 的光亮面之中，以拍摄到钢轨面14的表面情况。[0028]上述三个装置总的来说都需遵循，相机的拍摄范围处于光源的光亮面之中这样一 相对位置关系，所以满足这一相对位置关系的其他结构也在本实用新型的保护范围之中。[0029]本实施例在具体实施时:根据探伤车的结构，感知装置安装在探伤小车与转向架 之间，理由如下:一是有足够物理空间，狭长的通道可以容纳安装整套设备，二是该位置距 离转向架较近，车体的晃动影响较小，三是上部横梁可视，可作为本设备承重梁，安装方便。 以上加装方案经车辆、安监部门确认可行。[0030]本实施中采用的各个部件参数为:(I)轨道板面检测:相机分辨率2k、单个相机视 场范围〈1600mm、采样频率0_36KHz、检测像素精度〈1mm ；(2)扣件、轨腰、钢轨表面光带检 测:相机分辨率lk、单个相机视场范围〈500mm、采样频率0_36KHz、检测像素精度〈0.3mm ； 磁盘容量:4T (可检测存放10000ΚΜ图形数据)。采用LED的光路合理设计，保证了在极短 的曝光时间内被拍摄区域的光照强度，确保了在动态下图像采集的高清晰度。采用工业计 算机RaidO磁盘阵列技术和专用软件压缩处理技术，保证了海量图像的实时存储。采用了 专用的图像解析方法，多种缺陷图形模式能自动识别。各种灰度情况下各种被测物体不同 的图像模型的数据库建立。[0031]本实施例中的各个感知模块都采用模块化设计，所以组成部分较少，并且维修、使 用、维护、替换都更加方便。
权利要求1.一种车载智能轨道巡检系统，其特征在于:所述系统包括感知模块、数据采集和存 储模块、数据分析模块和电源模块，所述数据采集和存储模块连接并控制所述感知模块采 集数据，所述数据分析模块连接并接收所述数据采集和储存模块内的数据，所述电源模块 分别连接所述感知模块、数据采集和存储模块、数据智能分析模块。
2.根据权利要求1所述的一种车载智能轨道巡检系统，其特征在于:所述感知模块为 轨道板检测装置、扣件和轨腰检测装置、钢轨表面检测装置中的一种或至少两种的组合，且 上述三个检测装置都由相机、照明光源组成，所述相机的视场范围处于所述照明光源的光 照范围内。
3.根据权利要求2所述的一种车载智能轨道巡检系统，其特征在于:所述轨道板检测 装置包括两个相机、三个照明光源，所述相机和所述照明光源间隔设置，且所述相机的照准 面以及所述照明光源的光照面都朝向所述轨道板。
4.根据权利要求2所述的一种车载智能轨道巡检系统，其特征在于:所述扣件和扣腰 检测装置包括四个相机以及与其一一对应的照明光源，所述相机固定在所述照明光源的光 照面上，所述相机划分为左、右两组，每组中的相机都呈向两个相机连线中点的斜角布置。
5.根据权利要求2所述的一种车载智能轨道巡检系统，其特征在于:所述钢轨表面检 测装置包括两个相机以及其一一对应的照明光源，所述相机固定于所述照明光源后方，且 两者呈夹角布置。
6.根据权利要求2、3、4或5所述的一种车载智能轨道巡检系统，其特征在于:所述相 机为高分辨率线阵列CCD相机，其检测像素精度小于Imm ;所述照明光源为LED高亮度照明设备。
专利摘要本实用新型涉及铁路轨道检测领域，具体涉及一种车载智能轨道巡检系统，其特征在于所述系统包括感知模块、数据采集和存储模块、数据分析模块和电源模块，所述数据采集和存储模块连接并控制所述感知模块采集数据，所述数据智能分析模块连接并接收所述数据采集和储存模块内的数据，所述电源模块分别连接所述感知模块、数据采集和存储模块、数据分析模块。本实用新型的优点是可检测高速铁路无砟轨道及既有线有砟轨道的轨道扣件脱落、歪斜；钢轨表面伤损；钢轨表面光带分布异常；道床翻浆冒泥以及轨道板上的遗留物；轨道板裂纹。结构简单，同数量相机条件下检测缺陷项目较多，检测精度较高，安装、使用、维修方便，性价比高。
文档编号G07C3/00GK203165044SQ20132005004
公开日2013年8月28日 申请日期2013年1月30日 优先权日2013年1月30日
发明者朱挺, 张建强, 郑建, 聂海丽, 吴立群, 朱有桃 申请人:上海铁路局科学技术研究所