CN110823606A - 一种动车组闸片智能诊断系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动车组闸片智能诊断系统，包括轨边基本检测单元、现场控制中心和远程控制中心，轨边基本检测单元包括触发开关、图像采集单元、轨边控制单元和车号识别模块，在动车组轮对通过触发开关时，触发开关被触发并发送来车信息给枕边控制单元，枕边控制单元接收到触发开关的指令后控制图像采集单元对动车组车底的闸片进行图像采集，并将采集的图像传送给现场控制中心，现场控制中心通过特征模式识别技术和边缘检测技术识别出动车组车底的闸片，再通过图像对比技术判断闸片缺失情况。本发明提高了工作效率，并有效防止人为漏检漏修和失误造成严重后果，保证动车组运行的安全。

Description

一种动车组闸片智能诊断系统及方法

技术领域

本发明属于动车组检修技术领域，更具体地，涉及一种动车组闸片智能诊断系统及方法。

背景技术

闸片、制动盘、制动夹钳等组成了动车组的基础制动装置，基础制动装置是动车组的核心部件之一。动车组制动质量的优劣直接决定了其安全性能。制动闸片作为制动系统的关键部件，其健康状态直接关系到制动系统的正常运转。闸片在装配过程中产生偏差或者在使用过程中有异物夹杂在闸片和制动盘之间，也会使闸片出现超出预期的磨耗，这种磨耗一方面会降低闸片使用寿命，另一方面会使制动过程不平稳甚至影响制动效果，严重时可能使闸片无法与制动盘接触，导致动车组失去制动力而发生事故。制定合理的闸片维修策略对动车组至关重要。

随着动车组动车组向高速、高密度发展，制动装置故障逐渐增多，迅速、准确地检测出闸片状态，对保障动车组运行安全具有重要的意义。目前国内各动车组段、所对闸片的检查主要依靠以下2种手段：①目视，速度快，但人工作业强度大，准确性低；②钢板尺测量，检查准确度较高，但速度慢、人工作业强度非常大。国外除上述方法外，还有一种光截图像测量法检测闸片厚度，但该系统暂无法适应国内多种动车组闸片厚度检测的需求。

为了保证制动系统的性能，目前铁路部门普遍采用定时(运行里程) 更换。由此产生两种风险：一是欠维修；二是过度修。前者造成磨损过度，影响行车安全，后者造成浪费，增加动车组运营成本。虽然动车组制动系统大约只占整个动车组成本的15％，但由于闸片数量多，维修工作量大，在动车组运营成本中却占到40％以上。因此，需要一种有效的手段对动车组制动闸片的磨损情况进行在线监测和估算，以便预测闸片的使用寿命。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了动车组闸片智能诊断系统及方法，检测准确，实现高铁动车组安全可靠运行。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种动车组闸片智能诊断系统，其特征在于，包括轨边基本检测单元、现场控制中心和远程控制中心，所述现场控制中心通过网络与远程控制中心连接，其中，

所述轨边基本检测单元包括触发开关、图像采集单元、轨边控制单元和车号识别模块，所述触发开关和图像采集单元均布置在轨道上，所述轨边控制单元和车号识别模块均设置于轨道外，在动车组轮对通过触发开关时，触发开关被触发并发送来车信息给枕边控制单元，枕边控制单元接收到触发开关的指令后控制图像采集单元对动车组车底的闸片进行图像采集，并将采集的图像传送给现场控制中心，现场控制中心通过特征模式识别技术和边缘检测技术识别出动车组车底的闸片，再通过图像对比技术判断闸片缺失情况。

优选地，所述现场控制中心在判断闸片缺失情况后，计算闸片剩余厚度并实现闸片状态的离线图视化观察，同时将获得的图像数据上传到远程控制中心数据库，采用大数据分析方法，展示闸片磨耗趋势，根据不同动车组车型的闸片磨损到限规程，实现闸片剩余厚度分级预警。

优选地，所述现场控制中心位于现场设备间，以实现轨边基本检测单元的供电和图像的采集，并对获得的图像数据进行分析处理和存储。

优选地，所述远程控制中心位于远程控制室，在远程控制中心，可设置轨边基本检测单元的参数、监控轨边基本检测单元的运行状态和检测过程。

优选地，所述图像采集单元采用光学图像检测技术自动获取闸片的图像，在轨道上布置的多个补偿光源分别采用垂直向上打光的方式，以使补偿光源只打亮闸片的底部，并通过将闸片端面打亮、闸片侧面和制动盘面打暗的方式让闸片的边缘特征得以显现出来。

按照本发明的另一个方面，还提供了采用所述的动车组闸片智能诊断系统进行动车组闸片智能诊断的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)确保轨边基本检测单元的图像采集单元可自动采集图像；

2)图像采集单元待机；

3)现场控制中心判断开始检测信号是否有效，如果否，则返回步骤2)，如果是，则下发开始检测指令给图像采集单元，同时现场控制中心的主控箱响应开始检测指令，清零时间计数单元；

4)图像采集单元的采集箱开罩；

5)触发开关被驶入轨道的动车组触发；

6)图像采集单元采集动车组的闸片图像并发送给现场控制中心进行分析处理；

7)现场控制中心判断轨边基本检测单元结束检测信号是否有效，如果否，则返回步骤6)，如果是，则进入步骤8)；

8)现场控制中心进行图像分析，并获得闸片的缺失处理结果；

9)现场控制中心将获得的闸片图像数据及缺失处理结果上传至远程控制中心。

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，能够取得下列有益效果：

1)本发明通过图像采集单元可以采集闸片的图像信息，然后再经过现场控制中心的分析处理，可以获得闸片的缺失情况，判断准确而且效率高；

2)本发明提出的动车组闸片智能诊断系统，可在动车组行驶过程中监测闸片的磨损情况，解决了传统检修中主要依靠人工测量闸片及检查，完全依靠检修工人的经验、工作时间长、人工作业强度大、同时作业计划不均衡导致闸片浪费等缺点，提高了工作效率，并有效防止人为漏检漏修和失误造成严重后果，保证动车组运行的安全。

3)本发明可以根据动车组的制动情况，较为精确的检测每动车组闸片的磨损量，可以在保证闸片制动性能的前提下，合理的按照闸片检修规范更换到限闸片，避免过早提前更换闸片，延长闸片的使用寿命，从而减少浪费，降低动车组运营成本。

4)本发明具备全天候24小时的自动双向检测功能，即无论动车组从哪个方向经过检测区，系统均能完成双向检测的自动开始和结束、数据采集、数据处理分析、结果输出，并实现闸片状态实时预警。

附图说明

图1是本发明的示意图；

图2是本诊断系统的工作流程图。

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。

参照图1，一种动车组闸片智能诊断系统，该诊断系统设置在动车组入库线上，从而保障动车组的安全可靠，从而实现高铁动车组安全可靠运行，本检测方法同样可适用于机车、车辆及地铁领域，该诊断系统主要包括基本检测单元、现场控制中心和远程控制中心，其中，

(1)轨边基本检测单元

轨边基本检测单元位于检测现场，实现采集模组系统检测功能，所述轨边基本检测单元包括触发开关、图像采集单元、轨边控制单元和车号识别模块，所述触发开关和图像采集单元均布置在轨道上，所述轨边控制单元和车号识别模块均位于轨道外侧，动车组轮对通过触发开关时，触发开关被触发并发送来车信息给枕边控制单元，枕边控制单元接收到触发开关的指令后控制图像采集单元对动车组车底的闸片进行图像采集，并将采集的图像传送给现场控制中心，现场控制中心通过特征模式识别技术和边缘检测技术识别出动车组车底的闸片，再通过通过图像对比技术判断闸片缺失情况(如图2)。另外，还可以根据闸片缺失情况提供分级预警功能。系统覆盖动车组车底全部闸片，适用于各车型动车组闸片检测。当动车组经过时，车号识别模块通过拍摄动车组外侧车号进行识别。

本诊断采用光学图像技术，自动采集各型动车组底部的轮装、轴装闸片高清图像。

图像采集单元采用“光学图像检测技术”自动获取闸片高清图像，轨道上的补偿光源分别采用垂直向上打光的方式，使补偿光源只打亮闸片的底部，并通过将闸片端面打亮、闸片侧面和制动盘面打暗的方式让闸片的边缘特征得以显现出来。在轨道内采用一排图像采集单元采集所有闸片的图像，并且一个图像采集单元采集相邻两个位置的闸片，保障一排图像采集单元的布局可采集全动车组各位置闸片的图像，相邻的两个图像采集单元共采集相邻的三个闸片的图像，这样可以使得图像采集单元对闸片进行交叉采集，交叉验证，能有效防止误采集。

动车组在行驶过程中使触发开关被触发输出车辆到来信号，图像采集单元及补偿光源自动做好图像数据采集准备工作。在动车组通过检测设备区间时，图像采集单元采集图像，在图像采集的过程中，现场控制中心通过网络及时将车辆图像、车号等信息高速传输到图像储存服务器，图像信息检测终端通过网络从服务器上获取机车、动车组图像数据、车号信息后显示在终端上，现场控制中心自动对图像进行分析和处理，对异常的图像进行自动报警提示，通过将拍摄到的图像和数据库中正常时候图像进行比对，在允许阈值内为正常，超出则为异常。检修人员对报警图像进行核查和确认。

(2)现场控制中心

现场控制中心位于现场设备间，实现轨边基本检测单元的供电、控制、数据和图像的采集、分析处理、存储，同时通过网络与远程控制中心进行通讯。现场控制中心由控制箱、工控机、通讯箱等设备组成。

(3)远程控制中心

远程控制中心位于远程控制室，是整个诊断系统的控制中心、数据管理中心和监控中心，由控制台、控制机及其外围设备构成。在远程控制中心，可以设置轨边基本检测单元的参数，监控轨边基本检测单元的运行状态和检测过程，查看、统计、分析和打印检测数据。

参照图2，本诊断系统进行智能诊断的方法如下：

1)判断图像采集单元自动采集是否有效，如果否，则手动控制现场设备，然后手动触发图像采集单元采集图像，再手动查看分析图像，然后手动调整现场设备并调整图像采集单元参数，以确保图像采集单元可自动采集图像；如果是，则进入步骤2)

2)图像采集单元待机；

3)现场控制中心判断开始检测信号是否有效，如果否，则返回步骤2)，如果是，则下发开始检测指令给图像采集单元，同时现场控制中心的主控箱响应开始检测指令，清零时间计数单元；

4)图像采集单元的采集箱开罩；

5)触发开关被驶入轨道的动车组触发；

6)图像采集单元采集动车组的闸片图像并发送给现场控制中心进行分析处理；

7)现场控制中心判断轨边基本检测单元结束检测信号是否有效，如果否，则返回步骤6)，如果是，则进入步骤8)；

8)现场控制中心进行图像分析，并获得闸片的缺失处理结果；

9)现场控制中心将获得的闸片图像数据及缺失处理结果上传至远程控制中心。

10)远程控制中心对闸片图像数据及缺失处理结果进行报表显示，然后诊断结束。

本发明可以根据每列动车组的制动情况，较为精确的检测每列动车组闸片的磨损量，可以在保证闸片制动性能的前提下，合理的按照闸片检修规范更换到限闸片，避免过早提前更换闸片，延长闸片的使用寿命，从而减少浪费，降低动车组运营成本。

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 (8)

1.一种动车组闸片智能诊断系统，其特征在于，包括轨边基本检测单元、现场控制中心和远程控制中心，所述现场控制中心通过网络与远程控制中心连接，其中，

所述轨边基本检测单元包括触发开关、图像采集单元、轨边控制单元和车号识别模块，所述触发开关和图像采集单元均布置在轨道上，所述轨边控制单元和车号识别模块均设置于轨道外，在动车组轮对通过触发开关时，触发开关被触发并发送来车信息给枕边控制单元，枕边控制单元接收到触发开关的指令后控制图像采集单元对动车组车底的闸片进行图像采集，并将采集的图像传送给现场控制中心，现场控制中心通过特征模式识别技术和边缘检测技术识别出动车组车底的闸片，再通过图像对比技术判断闸片缺失情况。

2.根据权利要求1所述的一种动车组闸片智能诊断系统，其特征在于，所述现场控制中心在判断闸片缺失情况后，计算闸片剩余厚度并实现闸片状态的离线图视化观察，同时将获得的图像数据上传到远程控制中心数据库，采用大数据分析方法，展示闸片磨耗趋势，根据不同动车组车型的闸片磨损到限规程，实现闸片剩余厚度分级预警。

3.根据权利要求1所述的一种动车组闸片智能诊断系统，其特征在于，所述现场控制中心位于现场设备间，以实现轨边基本检测单元的供电和图像的采集，并对获得的图像数据进行分析处理和存储。

4.根据权利要求1所述的一种动车组闸片智能诊断系统，其特征在于，所述远程控制中心位于远程控制室，在远程控制中心，可设置轨边基本检测单元的参数、监控轨边基本检测单元的运行状态和检测过程。

5.根据权利要求1所述的一种动车组闸片智能诊断系统，其特征在于，所述图像采集单元设置有多个并且它们沿着轨道的横向布置成一排，以采集所有闸片的图像。

6.根据权利要求5所述的一种动车组闸片智能诊断系统，其特征在于，一个图像采集单元可采集相邻两个闸片的图像，并且相邻的两个图像采集单元共采集相邻的三个闸片的图像。

7.根据权利要求1所述的一种动车组闸片智能诊断系统，其特征在于，所述图像采集单元采用光学图像检测技术自动获取闸片的图像，在轨道上布置的多个补偿光源分别采用垂直向上打光的方式，以使补偿光源只打亮闸片的底部，并通过将闸片端面打亮、闸片侧面和制动盘面打暗的方式让闸片的边缘特征得以显现出来。

8.采用权利要求1～7中任一权利要求所述的动车组闸片智能诊断系统进行动车组闸片智能诊断的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)确保轨边基本检测单元的图像采集单元可自动采集图像；

2)图像采集单元待机；

3)现场控制中心判断开始检测信号是否有效，如果否，则返回步骤2)，如果是，则下发开始检测指令给图像采集单元，同时现场控制中心的主控箱响应开始检测指令，清零时间计数单元；

4)图像采集单元的采集箱开罩；

5)触发开关被驶入轨道的动车组触发；

6)图像采集单元采集动车组的闸片图像并发送给现场控制中心进行分析处理；

7)现场控制中心判断轨边基本检测单元结束检测信号是否有效，如果否，则返回步骤6)，如果是，则进入步骤8)；

8)现场控制中心进行图像分析，并获得闸片的缺失处理结果；

9)现场控制中心将获得的闸片图像数据及缺失处理结果上传至远程控制中心。

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