专利名称：轮轨接触关系可视化检测装置及其检测方法
技术领域：
本发明涉及轨道交通领域，具体而言，涉及一种轮轨接触关系可视化检测装置及其检测方法。
背景技术：
由于列车的车轮以及铁轨的形状都是比较复杂的，而在列车行进时，车轮与铁轨的接触关系对于评判列车的运行安全性等方面又有非常重要的用途，因此如何获得列车行进状态下准确、直观的轮轨接触关系是自列车发明以来人们一直想解决的问题。但到目前为止，相关技术只能通过间接手段或实验室方法来研究轮轨接触状态，即通过模拟行车的手段来获得结果。通过这种实验的方式由于实验条件与真实状态存在较大差距，因此所得的数据与真实状态差距较大。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种轮轨接触关系可视化检测装置，以解决上述的问题。本发明的另一个目的在于提供一种轮轨接触关系可视化检测方法，以辅助解决上述的问题。本发明的实施例提供了一种轮轨接触关系可视化检测装置，包括测速单元、触发单元、拍摄单元、光源、处理单元以及标记物列；其中，所述光源包括面光源；所述测速单元、所述面光源、所述触发单元以及所述拍摄单元沿列车的行进方向依次分布；所述面光源为两个；两个所述面光源分别位于被测钢轨的两侧；所述拍摄单元为两个；两个所述拍摄单元分别位于被测钢轨的两侧；且位于被测钢轨一侧的所述拍摄单元与位于该被测钢轨另一侧的所述面光源相对；所述标记物列包括沿列车的行进方向依次分布在检测区域内的多个标记物；所述测速单元用于:检测列车的行驶速度；所述触发单元用于:在被测车轮进入检测区域时控制拍摄单元开始拍摄，在被测车轮离开检测区域时控制拍摄单元停止拍摄；所述拍摄单元用于:根据列车的行驶速度以及预定的拍摄数量计算出拍摄速度并根据该拍摄速度拍摄检测区域内列车的被测车轮与被测钢轨的轮轨接触画面；所述光源用于:照射检测区域；所述处理单元用于:根据画面中的标记物以及预先储存的标记物参数对拍摄单元拍摄的画面进行矫正，并将拍摄单元所获取的两张同一位置的矫正后的画面进行拼接处理形成轮轨关系图像。本发明的另一实施例提供了一种轮轨接触关系可视化检测方法，包括下列步骤:
检测列车的行驶速度，并根据列车行驶速度以及预定的拍摄数量计算出拍摄速度；在被测车轮进入检测区域后开始按计算出的拍摄速度拍摄检测区域内列车的被测车轮与被测钢轨的轮轨接触画面；在被测车轮离开检测区域后停止拍摄；根据画面中的标记物以及预先储存的标记物参数对拍摄单元拍摄的画面进行矫正；将所获取的两张同一位置的矫正后的画面进行拼接处理形成轮轨关系图像。本发明上述所提供的轮轨接触关系可视化检测装置及方法，通过各单元之间的相互配合能够使被测车轮与检测区域内的钢轨的接触关系清晰的被拍摄单元拍摄下来，之后通过画面中的标记物以及预先储存的标记物参数对画面进行矫正并拼接便可获得列车行进状态下被测车轮与钢轨的接触关系。在此过程中，为了保证拍摄单元能够清晰捕获到被测车轮与钢轨的接触关系画面，特意将面光源和拍摄单元沿列车的行进方向分布，并将位于被测钢轨一侧的拍摄单元与位于该被测钢轨另一侧的面光源相对，这样便能够保证拍摄单元处于背光拍摄，能够更加清晰的捕捉到被测车轮与钢轨的轮廓，从而更直观的反应其接触情况。
图1示出了本发明实施例所提供的轮轨接触关系可视化检测装置的结构示意图。
附图标记:1_测速单元，2-拍摄单元，3-面光源，4-开启模块，5-关闭模块，6_反光板，7-第一点光源,8-第二点光源,9-线光源，10-标记物列。
具体实施例方式下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。本发明的实施例提供了一种轮轨接触关系可视化检测装置，如图1所示，包括测速单元1、触发单元、拍摄单元2、光源、处理单元(未示出)以及标记物列10 ；其中，光源包括面光源3 ;测速单元1、面光源3、触发单元以及拍摄单元2沿列车的行进方向依次分布；面光源3为两个；两个面光源3分别位于被测钢轨的两侧；拍摄单元2为两个；两个拍摄单元2分别位于被测钢轨的两侧；且位于被测钢轨一侧的拍摄单元2与位于该被测钢轨另一侧的面光源3相对；标记物列10包括沿列车的行进方向依次分布在检测区域内的多个标记物；测速单元I用于:检测列车的行驶速度；触发单元用于:在被测车轮进入检测区域时控制拍摄单元2开始拍摄，在被测车轮离开检测区域时控制拍摄单元2停止拍摄；拍摄单元2用于:根据列车的行驶速度以及预定的拍摄数量计算出拍摄速度并根据该拍摄速度拍摄检测区域内列车的被测车轮与被测钢轨的轮轨接触画面；光源用于:照射检测区域；处理单元用于:根据画面中的标记物以及预先储存的标记物参数对拍摄单元2拍摄的画面进行矫正，并将拍摄单元2所获取的两张同一位置的矫正后的画面进行拼接处理形成轮轨关系图像。本发明上述实施例所提供的轮轨接触关系可视化检测装置，通过各单元之间的相互配合能够使被测车轮与检测区域内的钢轨的接触关系清晰的被拍摄单元2拍摄下来，之后通过画面中的标记物以及预先储存的标记物参数对画面进行矫正并拼接便可获得列车行进状态下被测车轮与钢轨的接触关系。在此过程中，为了保证拍摄单元2能够清晰捕获到被测车轮与钢轨的接触关系画面，特意将面光源3和拍摄单元2沿列车的行进方向分布，并将位于被测钢轨一侧的拍摄单元2与位于该被测钢轨另一侧的面光源3相对，这样便能够保证拍摄单元2处于背光拍摄，能够更加清晰的捕捉到被测车轮与钢轨的轮廓，从而更直观的反应其接触情况。拍摄单元2可以采用高速摄像机或其它具有图像获取功能的设备。优选地，触发单元可以包括开启模块4和关闭模块5两部分，沿列车的行进方向，开启模块4和关闭模块5分别位于检测区域的两侧。这样能够更方便的对拍摄单元2进行控制。在拍摄过程中，由于列车的车轮设置有轮缘，单纯通过设置面光源3可能无法清晰的照射到使轮缘与钢轨之间的缝隙，导致拍摄出的画面不能清晰、准确的反应出该处的接触状况。为了避免上述情况，可以设置一块反光板6，反光板6位于该被测钢轨朝向另一根钢轨的一侧；光源还包括第一点光源7，第一点光源7朝向反光板6设置，以使其所发出的光能经反光板6反射至检测区域内。这样便可将光反射至轮缘与钢轨之间的缝隙内。之所以采用点光源是因为点光源的能量更强，呈现出的轮廓更加清晰。优选地，光源还可以 包括第二点光源8 ;第二点光源8位于被测钢轨远离另一根钢轨的一侧。这样可以进一步起到补光作用，使钢轨另一侧的轮廓更加清晰。为了使标记物在画面中能够清晰的显示出来，光源还可包括用于照射所述标记物的线光源9。优选地，可以在所述被测钢轨的两侧均设有所述标记物列10以及线光源9 ;位于钢轨一侧的线光源9照射与其同侧的标记物。这样能够使两个拍摄单元2均能够清晰的捕获到标记物。进一步地，还可将标记物设置为黑白相间，配合线光源9能够进一步提高标记物在画面上的清晰程度。为了便于制造和安装，还可以将同一标记物列10中的所有标记物集成设计为一块标记板。这样就不用再分别制造单个标记物，再安装时标记物之间的距离等参数也不用再做调整，便可直接安放在铁轨两侧。优选地，开启模块4和关闭模块5均可包括相对应的传感器发射端和传感器接收端。这种结构简单，控制方便，成本低。优选地，处理单元可以为工业计算机，其处理能力强，速度快，效率高，而且系统稳定性和安全性也更强。本发明的另一个实施例提供了一种使用上述实施例所提供的轮轨接触关系可视化检测装置的轮轨接触关系可视化检测方法，包括下列步骤:
SlOl:检测列车的行驶速度，并根据列车行驶速度以及预定的拍摄数量计算出拍摄速度；S102:在被测车轮进入检测区域后开始按计算出的拍摄速度拍摄检测区域内列车的被测车轮与被测钢轨的轮轨接触画面；S103:在被测车轮离开检测区域后停止拍摄；S104:根据画面中的标记物以及预先储存的标记物参数对拍摄单元拍摄的画面进行矫正；S105:将所获取的两张同一位置的矫正后的画面进行拼接处理形成轮轨关系图 像。通过上述方法便可获得列车行进状态下被测车轮与钢轨的接触关系。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均 应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.轮轨接触关系可视化检测装置，其特征在于，包括测速单元、触发单元、拍摄单元、光源、处理单元以及标记物列； 其中，所述光源包括面光源；所述测速单元、所述面光源、所述触发单元以及所述拍摄单元沿列车的行进方向依次分布； 所述面光源为两个；两个所述面光源分别位于被测钢轨的两侧； 所述拍摄单元为两个；两个所述拍摄单元分别位于被测钢轨的两侧；且位于被测钢轨一侧的所述拍摄单元与位于该被测钢轨另一侧的所述面光源相对； 所述标记物列包括沿列车的行进方向依次分布在检测区域内的多个标记物； 所述测速单元用于:检测列车的行驶速度； 所述触发单元用于:在被测车轮进入检测区域时控制拍摄单元开始拍摄，在被测车轮离开检测区域时控制拍摄单元停止拍摄； 所述拍摄单元用于:根据列车的行驶速度以及预定的拍摄数量计算出拍摄速度并根据该拍摄速度拍摄检测区域内列车的被测车轮与被测钢轨的轮轨接触画面； 所述光 源用于:照射检测区域； 所述处理单元用于:根据画面中的标记物以及预先储存的标记物参数对拍摄单元拍摄的画面进行矫正，并将拍摄单元所获取的两张同一位置的矫正后的画面进行拼接处理形成轮轨关系图像。
2.根据权利要求1所述的轮轨接触关系可视化检测装置，其特征在于，所述触发单元包括开启模块和关闭模块，沿列车的行进方向，所述开启模块和所述关闭模块分别位于检测区域的两侧。
3.根据权利要求1所述的轮轨接触关系可视化检测装置，其特征在于，还包括反光板；所述反光板位于该被测钢轨朝向另一根钢轨的一侧；所述光源还包括第一点光源，所述第一点光源朝向所述反光板设置，以使其所发出的光能经反光板反射至北侧区域内。
4.根据权利要求1所述的轮轨接触关系可视化检测装置，其特征在于，所述光源还包括第二点光源；所述第二点光源位于被测钢轨远离另一根钢轨的一侧。
5.根据权利要求1所述的轮轨接触关系可视化检测装置，其特征在于，所述光源还包括用于照射所述标记物的线光源。
6.根据权利要求5所述的轮轨接触关系可视化检测装置，其特征在于，所述被测钢轨的两侧均设有所述标记物列以及线光源；位于钢轨一侧的所述线光源照射与其同侧的标记物。
7.根据权利要求5或6所述的轮轨接触关系可视化检测装置，其特征在于，所述标记物的表面颜色为黑白相间。
8.根据权利要求1所述的轮轨接触关系可视化检测装置，其特征在于，所述开启模块和所述关闭模块均包括相对应的传感器发射端和传感器接收端。
9.根据权利要求1所述的轮轨接触关系可视化检测装置，其特征在于，所述处理单元为工业计算机。
10.使用权利要求1至9中任一项所述的轮轨接触关系可视化检测装置的轮轨接触关系可视化检测方法，其特征在于，包括下列步骤: 检测列车的行驶速度，并根据列车行驶速度以及预定的拍摄数量计算出拍摄速度；在被测车轮进入检测区域后开始按计算出的拍摄速度拍摄检测区域内列车的被测车轮与被测钢轨的轮轨接触画面； 在被测车轮离开检测区域后停止拍摄； 根据画面中的标记物以及预先储存的标记物参数对拍摄单元拍摄的画面进行矫正； 将所获取的两张同一位置的矫正 后的画面进行拼接处理形成轮轨关系图像。
全文摘要
本发明涉及轨道交通领域，具体为一种轮轨接触关系可视化检测装置及其检测方法。轮轨接触关系可视化检测装置包括测速单元、触发单元、拍摄单元、光源、处理单元以及标记物列；其中，光源包括面光源；测速单元、面光源、触发单元以及拍摄单元沿列车的行进方向依次分布；面光源为两个；两个面光源分别位于被测钢轨的两侧；拍摄单元为两个；两个拍摄单元分别位于被测钢轨的两侧；且位于被测钢轨一侧的拍摄单元与位于该被测钢轨另一侧的面光源相对；标记物列包括沿列车的行进方向依次分布在检测区域内的多个标记物；本发明提供的一种轮轨接触关系可视化检测装置及其检测方法，能够更加清晰的捕捉到被测车轮与钢轨的轮廓，从而更直观的反应其接触情况。
文档编号G01C11/00GK103234526SQ201310161879
公开日2013年8月7日 申请日期2013年5月6日 优先权日2013年5月6日
发明者肖杰灵, 刘学毅, 王平, 徐井芒, 刘婷林, 赵坪锐, 张渝 申请人:西南交通大学