CN110450813B - 一种动车组全车身运行故障动态图像检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动车组全车身运行故障动态图像检测系统，其特征在于：包括检测棚(1)，安装在动车组入库前的线路上，跨设在轨道上方，允许动车组以运动的方式贯穿通过；还包括轨边基本检测单元，位于检测现场，用于采集数据；所述轨边基本检测单元包括触发开关(2)、车轮踏面图像监测单元(3)、走行部图像采集单元(4)、侧箱和裙板采集单元(5)、车侧身图像采集单元(6)、车窗图像采集单元(7)、车顶图像采集单元(8)、车号识别单元(9)；当动车组行驶贯穿通过时，可以对动车组全车身进行运行故障的动态图像采集和检测，可以有效的缩短人工作业难度、作业时间、降低配件成本、提高故障检测准确率和效率。

Description

一种动车组全车身运行故障动态图像检测系统及检测方法

技术领域

本发明属于铁路车辆检修检测领域，具体涉及一种动车组全车身运行故障动态图像检测系统。

背景技术

目前，我国开发的高速动车组标志着中国铁路已跨入世界铁路先进行列，如机电高度一体化的动车组，融合了机械、电子、冶金、非金属材料应用等领域的前沿技术。但是，对于在高速运行状态下运行的动车组来讲，任何一个细微的故障都可能引发重大事故，传统的以人为主的检查作业方式容易造成漏检，检车作业质量和效率难以得到保证，增加了发生动车组运行安全隐患的概率。因此，提高动车组检修运用质量，加强动车组检查作业质量的监控至关重要。

目前动车组检查作业面临几大困难：

1、客列检检车作业范围不包括动车组，动车组运用安全无法得到有效保障；

2、动车组结构复杂，入库检查的零部件多，且仅局限于车侧、车底设备，易造成漏检；

3、动车组作业质量监控难，动车入库静态检修较难发现在运行中才能体现出来的隐性故障。

发明内容

针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供了一种动车组全车身运行故障动态图像检测系统，安装在动车组入库前的线路上，当动车组行驶贯穿通过时，可以对动车组全车身进行运行故障的动态图像采集和检测，可以有效的缩短人工作业难度、作业时间、降低配件成本、提高故障检测准确率和效率。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种动车组全车身运行故障动态图像检测系统，其中：包括检测棚，安装在动车组入库前的线路上，跨设在轨道上方，允许动车组以运动的方式贯穿通过；

还包括轨边基本检测单元，位于检测现场，用于采集数据；

所述轨边基本检测单元包括触发开关、车轮踏面图像监测单元、走行部图像采集单元、侧箱和裙板采集单元、车侧身图像采集单元、车窗图像采集单元、车顶图像采集单元、车号识别单元；

所述触发开关、车轮踏面图像监测单元、走行部图像采集单元、侧箱和裙板采集单元均设置在所述检测棚内的地面层上；所述车侧身图像采集单元、车窗图像采集单元、车顶图像采集单元、车号识别单元均固定在所述检测棚上。

优选地，所述触发开关设置在每股轨道的横向两侧的地面上；

所述触发开关包括来车触发开关和离车所述触发开关，分别位于动车组行驶方向的前后端。

优选地，所述车轮踏面图像监测单元固定在每股轨道两根钢轨的横向外侧。

优选地，所述走行部图像采集单元设置在每股轨道两根钢轨之间的地面上。

优选地，所述侧箱和裙板采集单元设置每股轨道的横向两侧的地面上。

优选地，所述车侧身图像采集单元固定在所述检测棚的两检测棚侧壁的内侧，且与所述侧箱和裙板采集单元不在同一个很截面内。

优选地，所述车窗图像采集单元固定在所述检测棚的两检测棚侧壁的内侧，并高于所述车侧身图像采集单元和所述侧箱和裙板采集单元。

优选地，所述检测棚的两检测棚侧壁的内侧固定有所述车顶图像采集单元，并高于所述车窗图像采集单元、位于动车组的车顶侧边；

动车组的车顶上方也设有所述车顶图像采集单元，其通过横向支架固定在所述检测棚的两检测棚侧壁的内侧，或者固定在所述检测棚的棚顶下。

优选地，所述车号识别单元固定在所述检测棚的两检测棚侧壁的内侧，并低于所述车侧身图像采集单元，位于所述检测棚的纵向两端。

优选地，所述轨边基本检测单元还包括现场设备间；

所述现场设备间设置在所述检测棚的外侧，其内设有采集数据的处理设备。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种如前所述的动车组全车身运行故障动态图像检测系统的检测方法，包括如下步骤：

当动车组驶入检测棚触发来车触发开关时，轨边基本检测单元的其他采集单元即开始采集工作；

通过车轮踏面图像监测单元获取车轮踏面的图像；通过走行部图像采集单元采集车底车侧走行部、制动配件、底架悬吊件、钩缓连接、车体两侧裙板、转向架的图像数据；通过侧箱和裙板采集单元采集裙板外侧的图像数据；通过车侧身图像采集单元和车窗图像采集单元采集包括车体车身、车窗、风挡在内的车侧可视部件图像；通过车顶图像采集单元采集运行列车包括车顶天线、绝缘子、受电弓在内的车顶可视部件图像；通过车号识别单元统一识别动车组车号信息、车次信息；

当动车组驶离检测棚触发离车触发开关时，轨边基本检测单元的其他采集单元即停止采集工作；

现场控制中心对采集数据进行处理，并将采集和处理的数据传输到远程控制中心，再传输至与分局服务器和/或路局服务器。

上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明的动车组全车身运行故障动态图像检测系统，安装在动车组入库前的线路上，当动车组行驶贯穿通过时，可以对动车组全车身进行运行故障的动态图像采集和检测，可以有效的缩短人工作业难度、作业时间、降低配件成本、提高故障检测准确率和效率。

2、本发明的动车组全车身运行故障动态图像检测系统，采集运行列车车顶天线、绝缘子、受电弓等其他车顶可视部件高品质图像，自动采集车体车身、车窗、风挡等车侧可视部件高品质图像，自动采集车侧、车底走行部高品质二维图像和三维数据，通过图像特征匹配、模式识别技术自动识别动车组车顶关键部件，车底车侧走行部、制动配件、底架悬吊件、钩缓连接、车体两侧裙板、转向架等部位的部件缺失、变形等异常情况。在系统报表终端，通过人机交互，自动实现走行部可视部件三维图像显示。系统适用于高低速各型动车组日常动态检测。

3、本发明的动车组全车身运行故障动态图像检测系统，实现了全车360度全周高清图像监测，采用了最新的图像分层编解码与传输技术，保障图像分辨率不受损失的同时提高了图像查看响应速度，提升了用户体验。

4、本发明的动车组全车身运行故障动态图像检测系统，实现了车顶、车体车窗、车侧车底关键部件自动识别，针对关键部件进行重点分析与判断，从而实现“抓重点部位、关键点不漏报”，其中关键部件可根据实际需求进行变更。

5、本发明的动车组全车身运行故障动态图像检测系统，提供了三维检测模块，在二维图像分析的基础上，结合了三维数据特征分析，通过“二维判断为主，三维数据辅助判断”的方式，进一步降低了光照、水渍等二维图像难以区分的差异。

6、本发明的动车组全车身运行故障动态图像检测系统，实现了关键走行部件异常自动检测和预警提示功能，相比于无分析功能和仅依赖图像比对技术的系统，系统报警量少，可在有限的检修时间内有针对性的指导检修人员开展作业，提高了作业质量。

7、本发明的动车组全车身运行故障动态图像检测系统，底中相机、顶中相机、侧面走行部相机均采用4K分辨率线阵相机，其余顶中侧部、车体车窗、钢轨外侧、钢轨内侧位置为2K分辨率线阵相机。比既有正线TEDS系统的图像分辨率提升约50％，且同时图像覆盖区域扩大整车360°范围。图像清晰度提升后有助于后续的报警识别，更可监控室分析人员更好的通过图像分辨故障，图像覆盖范围扩大后可实现整车运行故障的图像监视。

附图说明

图1是本发明实施例的动车组全车身运行故障动态图像检测系统的组成示意图；

图2是本发明实施例的动车组全车身运行故障动态图像检测系统的轴向示意图；

图3是本发明实施例的动车组全车身运行故障动态图像检测系统的俯视示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。

作为本发明的一种较佳实施方式，如图1-3所示，本发明提供一种动车组全车身运行故障动态图像检测系统，其中：包括检测棚1，安装在动车组入库前的线路上，跨设在轨道上方，允许动车组以运动的方式贯穿通过；

系统还包括轨边基本检测单元，位于检测现场，用于采集数据；系统还包括现场控制中心、远程控制中心。

如图2-3所示，所述轨边基本检测单元包括触发开关2、车轮踏面图像监测单元3、走行部图像采集单元4、侧箱和裙板采集单元5、车侧身图像采集单元6、车窗图像采集单元7、车顶图像采集单元8、车号识别单元9。

所述触发开关2、车轮踏面图像监测单元3、走行部图像采集单元4、侧箱和裙板采集单元5均设置在所述检测棚1内的地面层上；所述车侧身图像采集单元6、车窗图像采集单元7、车顶图像采集单元8、车号识别单元9均固定在所述检测棚1上。

所述触发开关2设置在每股轨道的横向两侧的地面上；所述触发开关2包括来车触发开关和离车所述触发开关，分别位于动车组行驶方向的前后端。当动车组驶入检测棚1触发来车触发开关时，轨边基本检测单元的其他采集单元即开始采集工作；当动车组驶离检测棚1触发离车触发开关时，轨边基本检测单元的其他采集单元即停止采集工作。

所述车号识别单元9固定在所述检测棚1的两检测棚侧壁101的内侧，并低于所述车侧身图像采集单元6，位于所述检测棚1的纵向两端，辅助系统统一识别动车组车号信息、车次信息。

所述车轮踏面图像监测单元3固定在每股轨道两根钢轨的横向外侧，用于获取车轮踏面的图像。

所述走行部图像采集单元4设置在每股轨道两根钢轨之间的地面上，用于采集车底车侧走行部、制动配件、底架悬吊件、钩缓连接、车体两侧裙板、转向架等部位的部件缺失、变形等异常情况的图像数据。

所述侧箱和裙板采集单元5设置每股轨道的横向两侧的地面上，用于采集裙板外侧的图像数据。

所述车侧身图像采集单元6固定在所述检测棚1的两检测棚侧壁101的内侧，具体为相机，用于采集车侧身包括侧面行走部的图像数据，且与所述侧箱和裙板采集单元5不在同一个很截面内，可纵向错开设置，避免相互干扰。

所述车窗图像采集单元7固定在所述检测棚1的两检测棚侧壁101的内侧，并高于所述车侧身图像采集单元6和所述侧箱和裙板采集单元5，基本与车窗在同一高度区域，用于采集车窗的图像数据。通过车侧身图像采集单元和车窗图像采集单元可以自动采集车体车身、车窗、风挡等车侧可视部件高品质图像。

所述检测棚1的两检测棚侧壁101的内侧固定有所述车顶图像采集单元8，并高于所述车窗图像采集单元7、位于动车组的车顶侧边；动车组的车顶上方也设有所述车顶图像采集单元8，其通过横向支架固定在所述检测棚1的两检测棚侧壁101的内侧，或者固定在所述检测棚1的棚顶102下。车顶图像采集单元可以自动采集运行列车车顶天线、绝缘子、受电弓等其他车顶可视部件高品质图像。

前述图像采集单元均可为相机，底中相机、顶中相机、侧面走行部相机均采用4K分辨率线阵相机，其余顶中侧部、车体车窗、钢轨外侧、钢轨内侧位置为2K分辨率线阵相机。比既有正线TEDS系统的图像分辨率提升约50％，且同时图像覆盖区域扩大整车360°范围。图像清晰度提升后有助于后续的报警识别，更可监控室分析人员更好的通过图像分辨故障，图像覆盖范围扩大后可实现整车运行故障的图像监视。

如图2所示，所述轨边基本检测单元还包括现场设备间10，作为现场控制中心使用；所述现场设备间10设置在所述检测棚1的外侧，其内设有采集数据的处理设备和数据的异地远程传输设备，将采集和处理的数据传输到远程控制中心，再传输至与分局服务器和/或路局服务器。

本发明的动车组全车身运行故障动态图像检测系统的检测方法，包括如下步骤：

当动车组驶入检测棚1触发来车触发开关时，轨边基本检测单元的其他采集单元即开始采集工作。

通过车轮踏面图像监测单元3获取车轮踏面的图像；通过走行部图像采集单元4采集车底车侧走行部、制动配件、底架悬吊件、钩缓连接、车体两侧裙板、转向架等部位的部件缺失、变形等异常情况的图像数据；通过侧箱和裙板采集单元5采集裙板外侧的图像数据；通过车侧身图像采集单元6和车窗图像采集单元7采集车体车身、车窗、风挡等车侧可视部件高品质图像；通过车顶图像采集单元8采集运行列车车顶天线、绝缘子、受电弓等其他车顶可视部件高品质图像；通过车号识别单元9统一识别动车组车号信息、车次信息。

当动车组驶离检测棚1触发离车触发开关时，轨边基本检测单元的其他采集单元即停止采集工作。

现场控制中心对采集数据进行处理，并将采集和处理的数据传输到远程控制中心，再传输至与分局服务器和/或路局服务器。

在现行的检修工艺中，主要依靠人工进行一级修作业，具有工作时间长、人工作业强度大等缺点。本发明的动车组全车身运行故障动态图像检测系统，安装在动车组入库前的线路上，当动车组行驶贯穿通过时，可以对动车组全车身进行运行故障的动态图像采集和检测，可以有效的缩短人工作业难度、作业时间、降低配件成本、提高故障检测准确率和效率。系统的经济和社会效益主要体现在以下几方面：

(1)缩减人工成本：减少一级修班组检修人员，降低人工使用成本。

(2)缩减时间成本：实现自动检测，自动预警异常结果，提前知晓异常区域，从而进行有针对性的维护，缩短单编组列车的日常作业时间。

(3)降低安全风险：机器视觉的优点在于严格，相比人工作业而言，不需担心作业人员责任心问题而导致的疏于检查，酿成行车事故。

(4)降低管理成本：规范的数据管理方式，可以开展有效的工作责任追溯，使工作人员责任性更强，从而降低管理组的成本。

(5)提供学习/培训素材：通过收集、汇总典型的故障现象，提炼共性，提出预防措施，作为提升作业小组技能水平的免费培训材料。

因此，动车组全车运行故障动态图像综合监测系统的成功应用，将为用户在人工成本、时间成本、风险成本、管理成本、培训成本等的控制上起到积极的推动作用。

本发明的动车组全车身运行故障动态图像检测系统，实现了全车360度全周高清图像监测，采用了最新的图像分层编解码与传输技术，保障图像分辨率不受损失的同时提高了图像查看响应速度，提升了用户体验。

本发明的动车组全车身运行故障动态图像检测系统，实现了车顶、车体车窗、车侧车底关键部件自动识别，针对关键部件进行重点分析与判断，从而实现“抓重点部位、关键点不漏报”，其中关键部件可根据实际需求进行变更。

本发明的动车组全车身运行故障动态图像检测系统，提供了三维检测模块，在二维图像分析的基础上，结合了三维数据特征分析，通过“二维判断为主，三维数据辅助判断”的方式，进一步降低了光照、水渍等二维图像难以区分的差异。

本发明的动车组全车身运行故障动态图像检测系统，实现了关键走行部件异常自动检测和预警提示功能，相比于无分析功能和仅依赖图像比对技术的系统，系统报警量少，可在有限的检修时间内有针对性的指导检修人员开展作业，提高了作业质量。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种动车组全车身运行故障动态图像检测系统，其特征在于：包括检测棚（1），安装在动车组入库前的线路上，跨设在轨道上方，允许动车组以运动的方式贯穿通过；

还包括轨边基本检测单元，位于检测现场，用于采集数据；以及现场控制中心和远程控制中心；

所述轨边基本检测单元包括触发开关（2）、车轮踏面图像监测单元（3）、走行部图像采集单元（4）、侧箱和裙板采集单元（5）、车侧身图像采集单元（6）、车窗图像采集单元（7）、车顶图像采集单元（8）、车号识别单元（9）；

所述触发开关（2）、车轮踏面图像监测单元（3）、走行部图像采集单元（4）、侧箱和裙板采集单元（5）均设置在所述检测棚（1）内的地面层上；所述车侧身图像采集单元（6）、车窗图像采集单元（7）、车顶图像采集单元（8）、车号识别单元（9）均固定在所述检测棚（1）上；

所述触发开关（2）设置在每股轨道的横向两侧的地面上；

所述触发开关（2）包括来车触发开关和离车触发开关，分别位于动车组行驶方向的前后端；

所述车轮踏面图像监测单元（3）固定在每股轨道两根钢轨的横向外侧；

所述走行部图像采集单元（4）设置在每股轨道两根钢轨之间的地面上；

所述侧箱和裙板采集单元（5）设置在每股轨道的横向两侧的地面上；

所述车侧身图像采集单元（6）固定在所述检测棚（1）的两检测棚侧壁（101）的内侧，且与所述侧箱和裙板采集单元（5）不在同一个横截面内；

所述车窗图像采集单元（7）固定在所述检测棚（1）的两检测棚侧壁（101）的内侧，并高于所述车侧身图像采集单元（6）和所述侧箱和裙板采集单元（5）；

动车组的车顶上方也设有所述车顶图像采集单元（8），其通过横向支架固定在所述检测棚（1）的两检测棚侧壁（101）的内侧，或者固定在所述检测棚（1）的棚顶（102）下；且所述车顶图像采集单元（8）高于所述车窗图像采集单元（7）、位于动车组的车顶侧边；

所述车号识别单元（9）固定在所述检测棚（1）的两检测棚侧壁（101）的内侧，并低于所述车侧身图像采集单元（6），位于所述检测棚（1）的纵向两端；

所述轨边基本检测单元还包括现场设备间（10）；

所述现场设备间（10）设置在所述检测棚（1）的外侧，其内设有采集数据的处理设备，所述现场设备间（10）作为现场控制中心使用，用于将采集和处理的数据传输到远程控制中心，再传输至分局服务器和/或路局服务器。

2.一种动车组全车身运行故障动态图像检测系统的检测方法，用于如权利要求1中所述的动车组全车身运行故障动态图像检测系统的检测使用，其特征在于，包括如下步骤：

当动车组驶入检测棚（1）触发来车触发开关时，轨边基本检测单元的其他采集单元即开始采集工作；

通过车轮踏面图像监测单元（3）获取车轮踏面的图像；通过走行部图像采集单元（4）采集车底车侧走行部、制动配件、底架悬吊件、钩缓连接、车体两侧裙板、转向架的图像数据；通过侧箱和裙板采集单元（5）采集裙板外侧的图像数据；通过车侧身图像采集单元（6）和车窗图像采集单元（7）采集包括车体车身、车窗、风挡在内的车侧可视部件图像；通过车顶图像采集单元（8）采集运行列车包括车顶天线、绝缘子、受电弓在内的车顶可视部件图像；通过车号识别单元（9）统一识别动车组车号信息、车次信息；

当动车组驶离检测棚（1）触发离车触发开关时，轨边基本检测单元的其他采集单元即停止采集工作；

现场控制中心对采集数据进行处理，并将采集和处理的数据传输到远程控制中心，再传输至与分局服务器和/或路局服务器。