一种车载式智能轨道巡检系统的制作方法

本实用新型涉及铁路线路巡检技术领域，尤其涉及一种车载式智能轨道巡检系统。

背景技术：

截止2017年末，中国内地共计34个城市开通轨道交通并投入运营，总运营线路长度达5053km，其中地铁3884km，占总里程的77.2％。随着城市规模快速扩大，轨道交通逐渐成为城市客运的一种主要交通工具，并对居民生活的影响逐步加深，修建城市轨道交通的城市大多人口众多，对轨道交通依赖度较高，数分钟的故障延误，都将给人们的日常出行带来极大的不便。要求城市轨道交通必须具有高可用性与安全性，轨道是关乎城市轨道交通运行安全的重要设备之一，一旦发生轨道故障，将会引发较为严重的行车事故，造成十分严重的经济代价和社会影响。因此，为保证运营安全，提高城市轨道交通的高可用性与安全性，必须加强对轨道状态的及时检查。

目前国内对轨道状态的巡检主要以人工步行巡检为主。一般都是在运营停止后，利用人工到线路步行巡视的方式，人眼观察发现缺陷，进行记录处理，但是人工巡视方式劳动强度较高，工作效率较低，需要消耗大量的人力资源。而且一般是夜间和隧道内作业，光照条件不好，工作环境也比较恶劣，通过人眼观察来进行缺陷识别，受人员素质和工作积极性的影响，具有一定的不确定性。

目前个别线路配备了安装在工程车上的自动巡检装置，利用夜间检修时间，在工程车辆的快速行走过程中，对轨道状态进行快速自动检查，但是现有的自动巡检装置一般采用传统视觉模式识别技术识别轨道缺陷，由于轨道线路设备复杂，该方式识别正确率较低。工程车辆上线运行，会占用线路检修时间，需要提前申请行车点，一般只能每隔几个月或者半个月对线路检查一次，而轨道线路需要每天都进行巡视检查，因此该方式只能作为当前人工巡检方式的一个补充，不能达到代替人工巡检的目的。

技术实现要素：

针对上述所属情况，提供一种巡检效率高定位精准的车载式智能轨道巡检系统。

一种车载式智能轨道巡检系统，包括车下设备、车内设备和车辆段设备，其特征在于，所述智能轨道巡检系统以列车为搭载平台；

车下设备，所述车下设备包括设置在车底的检测梁，所述检测梁上设置有电子标签读卡器、同步触发装置和与所述同步触发装置进行电连接的至少三组高清成像组；

车内设备，所述车内装置包括电源装置、检测主机、前置数据处理装置、无线通信设备装置和有线通讯装置，所述电源装置与所述检测主机进行电连接，所述前置数据处理装置输出端与检测主机第一信号输入端相连接，所述有线通讯装置输出端与检测主机第二信号输入端相连接，所述检测主机信号输出端与所述无线通信设备信号输入端相连接，所述电子标签读卡器信号输出端与检测主机第三信号输入端相连接，所述同步触发装置信号输出端与所述前置数据处理装置第一信号输入端相连接；

车辆段设备，所述车辆段设备包括终端计算机和联网设备，所述无线通信设备信号输出端与所述联网设备信号输入端相连接，所述联网设备信号输出端与终端计算机信号输入端相连接。

优选的，所述高清成像组为三组。

进一步的，所述高清成像组每组由两个相对称的高速工业相机和光源组成。

进一步的，所述检测梁上设置有第一凹面、第二凹面和第三凹面，所述凹面由左端面、右端面和中部面组成，所述第一高清成像组和第二高清成像组分别设置于左端面和右端面内，所述第一凹面的右端面和第二凹面的左端面上端设置有第三高清成像组。

进一步的，所述同步触发装置设置于第二凹面内。

进一步的，所述车下设备还包括设置在车轮轴头上的距离脉冲编码器，所述距离脉冲编码器信号输出端与所述前置数据处理装置第二信号输入端连接。

优选的，所述车内设备设置于车内座椅下方的设备相中。

本实用新型采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

(1)巡检效率高；

在列车运行过程中每天对轨道线路进行反复检测，相较于每天夜间进行人工巡检和周期性的安排工程车进行车载巡视的方式，具有更高的巡检效率。而且系统的运用可减少人工巡检的频次，可节约大量的人力资源。

(2)巡检的实时性好；

系统在电客车运行时间段随时在线，能及时掌握轨道缺陷状态，快速做出维修决策。

(3)快速、可靠的识别轨道缺陷；

系统采用传统图像处理算法和二次识别的方法，兼顾了缺陷识别的快速性和可靠性。

(4)定位检测准确；

系统结合轨枕检测、光电速度传感器、电子标签信息和车辆tcms信息，实现对检测位置的准确测量。

附图说明

图1为一种车载式智能轨道巡检系统示意图。

图2为检测梁结构图。

附图标记说明：1、检测梁；2、高速工业相机；3、光源；4、同步触发装置；5、第一凹面；6、第二凹面；7、第三凹面。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合；

如图1所示，一种车载式智能轨道巡检系统，包括车下设备、车内设备和车辆段设备，智能轨道巡检系统以列车为搭载平台；

车下设备，车下设备包括设置在车底的检测梁1，检测梁1与铁轨贴合面具有两个凹面，铁轨延伸至凹面内，检测梁1上设置有电子标签读卡器、同步触发装置和与同步触发装置进行电连接的三组高清成像组，铁轨上设置有电子标签，电子标签阅读器布置在检测梁1中部下方，用于在列车运行过程中感应线路上电子标签位置，对运行里程进行校准，具体型号为北京砖信公司的vfr61m型电子标签阅读器，此电子标签阅读器采用工业级阅读器(hdreader)是一种能远距离识别id标签卡的射频识别设备(rfid)，机械和电子部分具有非常好的坚固耐用性，适用于专用于恶劣环境，具有防喷射水、防尘及抵御其它恶劣环境条件的结构保护。可在400km/h速度下准确识别线路上的电子标签信息。

车内装置包括电源装置、检测主机、与检测主机进行信号连接的前置数据处理装置和与检测主机进行信号连接的无线通信设备装置和有线通讯装置，车内设备设置于车内座椅下方的设备相中，起到了较好的保护作用，电子标签读卡器与检测主机进行信号连接，电源装置将电客车系统输出的dc110v转换成各检测模块所需的电压使各检测模块能正常工作，检测装置电源由车辆系统提供dc110v和ac220v两路电源供给，在线路正产运行过程中由ac220v供电，在车辆停止运行降弓后由dc110v电源逆变为ac220v电源用于系统关机。当车辆通过tcms接口向检测主机发送车辆故障信息时，系统切断自身电源，以避免影响车辆故障运行，前置数据处理装置能够接收距离编码器、同步触发装置等输出的信息，进行调制处理后，传输至检测主机进行分析处理，同步触发装置4安装在检测梁1底部，由高速激光测距传感器、速度传感器输出距离脉冲、嵌入式同步触发系统、以及相机触发电路组成，嵌入式同步触发系统采用小型单片机系统参数配置如下：微控制器：atmega328；时钟：16mhz；sram：2kb；数字io口：14个；模拟量输入口：6个；计数器：1个；有线通信设备用于接收车辆tcms信息，将车辆系统输出的速度、运行方向、开关门等信息传输至检测主机进行分析处理；无线通信设备将检测主机检测到的轨道缺陷信息实时发送至公共云服务器，由部署在公共云服务器上的服务程序实时将缺陷数据信息传输至车辆段终端计算机。

车辆段设备包括与检测主机进行信号连接的终端计算机和联网设备，终端计算机通过联网设备连接至internet，读取从公共云服务器传输来的轨道巡检缺陷数据，进行显示，保存和报警。还可以通过数据分析处理程序读取从检测主机取回的数据硬盘上的图像和检测结果数据，对图像进行浏览，放大，标记等，并能对检测缺陷信息进行统计汇总，报表打印。

如图2所示，高清成像组每组由两个高速工业相机2和光源3组成，相机型号为宝盟的hxg40工业数字相机，参数配置如下为，传感器：cmos；分辨率：2048*2048；曝光时间：0.02～1000ms；最高帧率：223fps；接口：双千兆网，照明光源3采用海格拉斯的4122685型机器视觉专用频闪led光源3，额定功率432w；脉冲宽度1～1023μs；响应时间≤15μs。检测梁1上设置有第一凹面5、第二凹面6和第三凹面7，所述凹面由左端面、右端面和中部面组成，所述第一高清成像组和第二高清成像组分别设置于左端面和右端面内，所述第一凹面5的右端面和第二凹面6的左端面上端设置有第三高清成像组，其中第一高清成像组和第二高清成像组分别从两个侧面拍摄钢轨区域，第三高清成像组从正上方拍摄钢轨中间的道床区域，实现对道床断面的全覆盖并通过同步触发装置进行反馈，不仅减少了拍摄盲区还提高了反馈效率。

车下设备还包括设置在车轮轴头上的距离脉冲编码器，脉冲编码器与前置数据处理装置进行信号连接，距离脉冲编码器是一种将旋转位移转换成一串数字脉冲信号的旋转式传感器，这些脉冲能用用于测量直线位移，脉冲编码器与检测主机进行信号连接，距离脉冲编码器主要部分为基恩士的lrtb5000型光电传感器。编码器在车轮每走行一周输出80个脉冲，检测计算机通过对脉冲进行计数，即可计算出车辆走行距离，假设车轮直径为d，读取的脉冲数为n，则车辆走行距离为l＝πdn/80。

上述实施例中，距离脉冲编码器与现有电客车制动系统共用，编码器输出两路相互独立的脉冲信息，一路供制动系统使用，另一路供轨道巡检系统使用。

车载式轨道智能巡检系统通过在载客运行的列车上安装智能巡检装置，利用高清成像组件在车辆运行过程中对轨道道床区域进行高清成像拍摄，并通过同步触发装置对图像进行反馈，检测主机进行智能识别，发现轨道缺陷，及时将缺陷图片及检测位置信息等通过无线网络发送至巡检系统云服务器上，并利用云计算技术分析处理检测结果数据，便于维修人员及时对缺陷进行评价和处理。

本车载式智能轨道巡检系统主要实现的功能为：在电客车走行过程中对轨道及道床进行高清图像采集；实时在线检测软件对轨道状态图像进行智能缺陷识别，自动识别缺陷包括钢轨裂纹及断轨；钢轨扣件断裂、移位及缺失；轨枕裂纹及掉块；道床空间异物入侵；感应板移位；巡检位置检测，测量电客车当前走行的位置(公里标)，作为系统所记录的钢轨缺陷在线路上的坐标信息，钢轨缺陷图片缺陷类型、缺陷位置信息通过无线网络发送至云服务器，线路上需要重点关注的位置，如道岔等位置的实时图像也可通过无线网络发送至云服务器，便于实时查看设备状态，轨道缺陷信息及图片保存在云服务器上，安装在终端监控计算机上的客户端程序能查看缺陷信息，并进行汇总统计，对比分析，在电客车载客运行过程中每天对轨道线路进行反复检测，相较于每天夜间进行人工巡检和周期性的安排工程车进行车载巡视的方式，具有更高的巡检效率。而且系统的运用可减少人工巡检的频次，可节约大量的人力资源。

以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本实用新型进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。