CN111554005A - 铁路货运列车智能巡检方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁路货运列车智能巡检方法，包括步骤S1：确定待检铁路货运列车；步骤S2：智能巡检机器人开始巡检扫描作业并且将巡检扫描获得的数据传输到数据分析与控制中心模块；步骤S3：智能巡检机器人完成指令动作；步骤S4：管控中心系统对智能巡检机器人采集的信息进行处理并且识别故障和缺陷，以生成诊断结果报告。本发明公开的一种铁路货运列车智能巡检方法，其采用了先进的双臂机器人技术、机器视觉技术、图像识别技术、全自动化智能分析定位检测技术和列车仿真模拟检测技术等，以人工模拟作业方式对列车底部、转向架等可视零部件进行灵活多角度的自动检测。

Description

铁路货运列车智能巡检方法

技术领域

本发明属于铁路货运列车巡检机器人技术领域，具体涉及一种铁路货运列车智能巡检方法。

背景技术

多年来，随着我国铁路的大面积提速、重载快运技术的更迭、运输生产能力布局的调整、长交路运输组织格局施行，在有限的技检作业时间内，技检作业运行安全保障区段逐渐延长，直接对技检作业场的技术作业手段和作业组织能力提出了更高的要求。

但是，在一般情况下，我国货车的检修大多以列检现场作业为主，这项作业仍旧依赖工人手工现场完成，不能形成简便有效的体系，均采用的是检修人员目视检查的形式，在机械化、自动化、智能化的发展上仍处于起步和探索阶段。2017年至今在哈尔滨铁路局哈尔滨车辆段内发生的由于工作失误引发的行车责任事故就有二十多起。目前铁路车辆部门通常采用人工作业的方式对货车进行列检，由大量技术工人通过钻车底、来回跑动、肉眼查看和凭感觉的方式进行检车作业。显而易见，这种作业方式存在劳动密集、人力成本高、作业环境不友好、故障率高以及工作效率低等问题，急需将机器人自动巡检运用到铁路车辆巡检中来。

发明内容

本发明的主要目的在于提供铁路货运列车智能巡检方法，其采用了先进的双臂机器人技术、机器视觉技术、图像识别技术、全自动化智能分析定位检测技术和列车仿真模拟检测技术等，以人工模拟作业方式对列车底部、转向架等可视零部件进行灵活多角度的自动检测，高效解决动车组一级修和城轨电客车日列检人工作业存在的问题。展示结果显示该系统能够自动准确寻找检测目标位置并自动检测目标状态，定位和检测精度可达到0.05mm，同时该系统可在列车通电状态下工作，提高了检修质量与效率。

为达到以上目的，本发明提供一种铁路货运列车智能巡检方法，通过智能巡检机器人对铁路货运列车进行巡检，包括以下步骤：

步骤S1：确定待检铁路货运列车(待检铁路货运列车是完成编组停在列检股道上，正在进行列车技术检查作业的铁路车辆)；

步骤S2：智能巡检机器人开始巡检扫描作业并且将巡检扫描获得的数据传输到数据分析与控制中心模块；

步骤S3：智能巡检机器人完成指令动作；

步骤S4：管控中心系统对智能巡检机器人采集的信息进行处理并且识别故障和缺陷，以生成诊断结果报告。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S1具体实施为以下步骤：

步骤S1.1：设置安全防护设施(待检铁路货运列车编组完成停入列检股道后，按照铁路列检作业要求在列车首尾两侧设置脱轨器(脱轨器为列检场必备设备)，保证作业安全)；

步骤S1.2：打开风控大闸并且连接风管(开风控大闸上电就绪，为检修列车安装风控大闸出风，接通供风管，确保车辆正常供风)；

步骤S1.3：智能巡检机器人开机自检(轮式机器人(智能巡检机器人)开机上电，并自动检查各内部模块健康状态，自检数据包括但不限于：电池电量、温度湿度、各个传感器工作状态、运行方向的障碍物距离等，保证当前列检作业完整顺利进行)。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S2具体实施为以下步骤：

步骤S2.1：巡检指令由控制复示程序客户端发起，经过中心监控管理程序进行编译处理后，由中心管理服务器发出，巡检指令通过列检无线网络平台发送至对应的智能巡检机器人(巡检指令包括但不限于：作业模式、机器人行驶速度、机器人编号和检修车辆数等)；

步骤S2.2：收到巡检指令的智能巡检机器人开始巡检扫描作业(巡检扫描作业由一台轮式机器人完成，在指定速度行驶的过程中，对检修车辆的底部信息进行全息扫描，扫描得到的数据包括但不限于：检修车辆的车号、车型、无缝图像、视频和车底所有可视零部件的形状尺寸等)；

步骤S2.3：巡检扫描获得的数据由各自的控制处理芯片汇聚处理后，反馈回中心监控管理程序并且中心监控管理程序对数据进行解析并进行相关处理后得到巡检数据(巡检数据包括但不限于：所有检修车辆车号及其编组顺序、车辆底部1:1模型、带有距离刻度的车辆无缝图像、视频录像和每辆车制动缸位置等)。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S3具体实施为以下步骤：

步骤S3.1：智能巡检机器人进行识别和定位折角塞门并且关闭折角塞门；

步骤S3.2：智能巡检机器人进行识别和定位风管并且通过机械臂摘除风管。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S1.3具体实施为以下步骤：

步骤S1.3.1：巡检智能机器人开机上电并且数据采集系统自动检查内部各个模块的健康状态，以形成当前自检数据；

步骤S1.3.2：数据采集系统将自检数据发送到数据处理系统并且数据处理系统对当前自检数据与预设自检参数进行比较，以判断巡检智能机器人是否达到工作标准。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S1.3.1具体实施为以下步骤：

步骤S1.3.1.1：数据采集系统采集巡检智能机器人的电池电量健康状态，以形成电池电量数据；

步骤S1.3.1.2：数据采集系统采集巡检智能机器人的温度湿度健康状态，以形成温度湿度数据；

步骤S1.3.1.3：数据采集系统采集巡检智能机器人运行方向的障碍物距离，以形成障碍物距离数据。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S1.3.2具体实施为以下步骤：

步骤S1.3.2.1：数据处理系统将电池电量数据与预设自检参数进行比较，如果电池电量数据不低于预设自检参数则判断巡检智能机器人的电池电量达到工作标准，否则数据处理系统生成报警信息并且发送到后台管理系统；

步骤S1.3.2.2：数据处理系统将温度湿度数据与预设自检参数进行比较，如果温度湿度数据不低于预设自检参数则判断巡检智能机器人的温度湿度达到工作标准，否则数据处理系统生成报警信息并且发送到后台管理系统；

步骤S1.3.2.3：数据处理系统将电池电量数据与预设自检参数进行比较，如果巡检智能机器人运行方向的障碍物距离不低于预设自检参数则判断巡检智能机器人的运行方向达到工作标准，否则数据处理系统生成报警信息并且发送到后台管理系统。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S1.3.2.1具体实施为以下步骤：

步骤S1.3.2.1.1：如果电池电量数据大于满状态时的50％，则判断巡检智能机器人的电池电量达到工作标准；

步骤S1.3.2.1.2：如果电池电量数据位于满状态时的30％-50％之间，则判断巡检智能机器人的电池电量达到工作标准，数据处理系统生成提示信息并且将提示信息发送到后台管理系统；

步骤S1.3.2.1.3：如果电池电量数据小于满状态时的30％，则判断巡检智能机器人的电池电量没有达到工作标准，数据处理系统生成报警信息并且将报警信息发送到后台管理系统。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S1.3.2.3具体实施为以下步骤：

步骤S1.3.2.3.1：如果巡检智能机器人运行方向的障碍物距离大于50米，则判断巡检智能机器人的运行方向达到工作标准；

步骤S1.3.2.3.2：如果巡检智能机器人运行方向的障碍物距离位于20米到50米之间，则判断巡检智能机器人的运行方向达到工作标准，数据处理系统生成提示信息并且将提示信息发送到后台管理系统；

步骤S1.3.2.3.3：如果巡检智能机器人运行方向的障碍物距离小于20米，则判断巡检智能机器人的运行方向没有达到工作标准，数据处理系统生成报警信息并且将报警信息发送到后台管理系统。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

在本发明的优选实施例中，本领域技术人员应注意，本发明所涉及的折角塞门、风管等可被视为现有技术。

优选实施例。

本发明公开了一种铁路货运列车智能巡检方法，通过智能巡检机器人对铁路货运列车进行巡检，包括以下步骤：

步骤S1：确定待检铁路货运列车(待检铁路货运列车是完成编组停在列检股道上，正在进行列车技术检查作业的铁路车辆)；

步骤S2：智能巡检机器人开始巡检扫描作业并且将巡检扫描获得的数据传输到数据分析与控制中心模块；

步骤S3：智能巡检机器人完成指令动作；

步骤S4：管控中心系统对智能巡检机器人采集的信息进行处理并且识别故障和缺陷，以生成诊断结果报告。

具体的是，步骤S1具体实施为以下步骤：

步骤S1.1：设置安全防护设施(待检铁路货运列车编组完成停入列检股道后，按照铁路列检作业要求在列车首尾两侧设置脱轨器(脱轨器为列检场必备设备)，保证作业安全)；

步骤S1.2：打开风控大闸并且连接风管(开风控大闸上电就绪，为检修列车安装风控大闸出风，接通供风管，确保车辆正常供风)；

步骤S1.3：智能巡检机器人开机自检(轮式机器人(智能巡检机器人)开机上电，并自动检查各内部模块健康状态，自检数据包括但不限于：电池电量、温度湿度、各个传感器工作状态、运行方向的障碍物距离等，保证当前列检作业完整顺利进行)。

更具体的是，步骤S2具体实施为以下步骤：

步骤S2.1：巡检指令由控制复示程序客户端发起，经过中心监控管理程序进行编译处理后，由中心管理服务器发出，巡检指令通过列检无线网络平台发送至对应的智能巡检机器人(巡检指令包括但不限于：作业模式、机器人行驶速度、机器人编号和检修车辆数等)；

步骤S2.2：收到巡检指令的智能巡检机器人开始巡检扫描作业(巡检扫描作业由一台轮式机器人完成，在指定速度行驶的过程中，对检修车辆的底部信息进行全息扫描，扫描得到的数据包括但不限于：检修车辆的车号、车型、无缝图像、视频和车底所有可视零部件的形状尺寸等)；

步骤S2.3：巡检扫描获得的数据由各自的控制处理芯片汇聚处理后，反馈回中心监控管理程序并且中心监控管理程序对数据进行解析并进行相关处理后得到巡检数据(巡检数据包括但不限于：所有检修车辆车号及其编组顺序、车辆底部1:1模型、带有距离刻度的车辆无缝图像、视频录像和每辆车制动缸位置等)。

进一步的是，步骤S3具体实施为以下步骤：

步骤S3.1：智能巡检机器人进行识别和定位折角塞门并且关闭折角塞门(巡检智能机器人通过双目立体视觉系统在视野范围内检测折角塞门，巡检智能机器人将检测到的折角塞门通过图像信号处理模块进行信息处理并且将处理后的信息进行传输，巡检智能机器人移动到折角塞门并且通过电机驱动模块将折角塞门关闭)；

步骤S3.2：智能巡检机器人进行识别和定位风管并且通过机械臂摘除风管(巡检智能机器人通过双目立体视觉系统在视野范围内检测风管，巡检智能机器人将检测到的风管通过红外成像处理模块进行信息处理并且将处理后的信息进行传输，巡检智能机器人移动到风管并且通过机械臂驱动模块将风管摘除)。

更进一步的是，步骤S1.3具体实施为以下步骤：

步骤S1.3.1：巡检智能机器人开机上电并且数据采集系统自动检查内部各个模块的健康状态，以形成当前自检数据；

步骤S1.3.2：数据采集系统将自检数据发送到数据处理系统并且数据处理系统对当前自检数据与预设自检参数进行比较，以判断巡检智能机器人是否达到工作标准。

优选地，步骤S1.3.1具体实施为以下步骤：

步骤S1.3.1.1：数据采集系统采集巡检智能机器人的电池电量健康状态，以形成电池电量数据；

步骤S1.3.1.2：数据采集系统采集巡检智能机器人的温度湿度健康状态，以形成温度湿度数据；

步骤S1.3.1.3：数据采集系统采集巡检智能机器人运行方向的障碍物距离，以形成障碍物距离数据(当前自检数据包括但不限于：电池电量、温度湿度、各个传感器工作状态、运行方向的障碍物距离等，保证当前列检作业完整顺利进行)。

优选地，步骤S1.3.2具体实施为以下步骤：

步骤S1.3.2.1：数据处理系统将电池电量数据与预设自检参数进行比较，如果电池电量数据不低于预设自检参数则判断巡检智能机器人的电池电量达到工作标准，否则数据处理系统生成报警信息并且发送到后台管理系统；

步骤S1.3.2.2：数据处理系统将温度湿度数据与预设自检参数进行比较，如果温度湿度数据不低于预设自检参数则判断巡检智能机器人的温度湿度达到工作标准，否则数据处理系统生成报警信息并且发送到后台管理系统；

步骤S1.3.2.3：数据处理系统将电池电量数据与预设自检参数进行比较，如果巡检智能机器人运行方向的障碍物距离不低于预设自检参数则判断巡检智能机器人的运行方向达到工作标准，否则数据处理系统生成报警信息并且发送到后台管理系统。

优选地，步骤S1.3.2.1具体实施为以下步骤：

步骤S1.3.2.1.1：如果电池电量数据大于(电池)满状态时的50％，则判断巡检智能机器人的电池电量达到工作标准；

步骤S1.3.2.1.2：如果电池电量数据位于满状态时的30％-50％之间，则判断巡检智能机器人的电池电量达到工作标准，数据处理系统生成(充电)提示信息并且将提示信息发送到后台管理系统；

步骤S1.3.2.1.3：如果电池电量数据小于满状态时的30％，则判断巡检智能机器人的电池电量没有达到工作标准，数据处理系统生成报警信息并且将报警信息发送到后台管理系统。

优选地，步骤S1.3.2.3具体实施为以下步骤：

步骤S1.3.2.3.1：如果巡检智能机器人运行方向的障碍物距离大于50米，则判断巡检智能机器人的运行方向达到工作标准；

步骤S1.3.2.3.2：如果巡检智能机器人运行方向的障碍物距离位于20米到50米之间，则判断巡检智能机器人的运行方向达到工作标准，数据处理系统生成(障碍物)提示信息并且将提示信息发送到后台管理系统；

步骤S1.3.2.3.3：如果巡检智能机器人运行方向的障碍物距离小于20米，则判断巡检智能机器人的运行方向没有达到工作标准，数据处理系统生成报警信息并且将报警信息发送到后台管理系统。

优选地，智能巡检机器人主要由智能运载平台、多自由度柔性机器手臂、激光雷达、监控摄像头、红外成像传感器、音频传感器、差分GPS定位传感器、无线通信模块等部分组成。

智能巡检机器人采用先进的双臂机器人技术、激光雷达技术、机器视觉技术、自主导航技术、全自动化智能分析定位检测技术和列车仿真模拟检测技术等，对货运列车车轮、轴承、转向架、车钩、空气制动装置、车箱等各部位进行图像、激光雷达、红外成像等检测信息的采集，同时完成关闭折角塞门、摘风管等操作。由智能机器人巡检代替货运列车的人工检测，以机器人模拟人工作业方式对列车可视零部件进行灵活多角度的自动检测，高效解决货运列车列检人工作业存在的问题，增加检修范围,提高故障缺陷识别率，降低漏检率，缩短检修时间，提高检修效率。

数据分析与控制中心，实现对机器人的控制，并对机器人采集的数据进行高性能的快速数据分析，识别、判断以及报警货运列车的缺陷和故障，给出检测结果和生成检测报告。

值得一提的是，本发明专利申请涉及的折角塞门、风管等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。

对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，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。

Claims (9)

1.一种铁路货运列车智能巡检方法，通过智能巡检机器人对铁路货运列车进行巡检，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：确定待检铁路货运列车；

步骤S2：智能巡检机器人开始巡检扫描作业并且将巡检扫描获得的数据传输到数据分析与控制中心模块；

步骤S3：智能巡检机器人完成指令动作；

步骤S4：管控中心系统对智能巡检机器人采集的信息进行处理并且识别故障和缺陷，以生成诊断结果报告。

2.根据权利要求1所述的一种铁路货运列车智能巡检方法，其特征在于，步骤S1具体实施为以下步骤：

步骤S1.1：设置安全防护设施；

步骤S1.2：打开风控大闸并且连接风管；

步骤S1.3：智能巡检机器人开机自检。

3.根据权利要求2所述的一种铁路货运列车智能巡检方法，其特征在于，步骤S2具体实施为以下步骤：

步骤S2.1：巡检指令由控制复示程序客户端发起，经过中心监控管理程序进行编译处理后，由中心管理服务器发出，巡检指令通过列检无线网络平台发送至对应的智能巡检机器人；

步骤S2.2：收到巡检指令的智能巡检机器人开始巡检扫描作业；

步骤S2.3：巡检扫描获得的数据由各自的控制处理芯片汇聚处理后，反馈回中心监控管理程序并且中心监控管理程序对数据进行解析并进行相关处理后得到巡检数据。

4.根据权利要求3所述的一种铁路货运列车智能巡检方法，其特征在于，步骤S3具体实施为以下步骤：

步骤S3.1：智能巡检机器人进行识别和定位折角塞门并且关闭折角塞门；

步骤S3.2：智能巡检机器人进行识别和定位风管并且通过机械臂摘除风管。

5.根据权利要求2或4任一项所述的一种铁路货运列车智能巡检方法，其特征在于，步骤S1.3具体实施为以下步骤：

步骤S1.3.1：巡检智能机器人开机上电并且数据采集系统自动检查内部各个模块的健康状态，以形成当前自检数据；

步骤S1.3.2：数据采集系统将自检数据发送到数据处理系统并且数据处理系统对当前自检数据与预设自检参数进行比较，以判断巡检智能机器人是否达到工作标准。

6.根据权利要求5所述的一种铁路货运列车智能巡检方法，其特征在于，步骤S1.3.1具体实施为以下步骤：

步骤S1.3.1.1：数据采集系统采集巡检智能机器人的电池电量健康状态，以形成电池电量数据；

步骤S1.3.1.2：数据采集系统采集巡检智能机器人的温度湿度健康状态，以形成温度湿度数据；

步骤S1.3.1.3：数据采集系统采集巡检智能机器人运行方向的障碍物距离，以形成障碍物距离数据。

7.根据权利要求6所述的一种铁路货运列车智能巡检方法，其特征在于，步骤S1.3.2具体实施为以下步骤：

步骤S1.3.2.1：数据处理系统将电池电量数据与预设自检参数进行比较，如果电池电量数据不低于预设自检参数则判断巡检智能机器人的电池电量达到工作标准，否则数据处理系统生成报警信息并且发送到后台管理系统；

步骤S1.3.2.2：数据处理系统将温度湿度数据与预设自检参数进行比较，如果温度湿度数据不低于预设自检参数则判断巡检智能机器人的温度湿度达到工作标准，否则数据处理系统生成报警信息并且发送到后台管理系统；

步骤S1.3.2.3：数据处理系统将电池电量数据与预设自检参数进行比较，如果巡检智能机器人运行方向的障碍物距离不低于预设自检参数则判断巡检智能机器人的运行方向达到工作标准，否则数据处理系统生成报警信息并且发送到后台管理系统。

8.根据权利要求7所述的一种铁路货运列车智能巡检方法，其特征在于，步骤S1.3.2.1具体实施为以下步骤：

步骤S1.3.2.1.1：如果电池电量数据大于满状态时的50％，则判断巡检智能机器人的电池电量达到工作标准；

步骤S1.3.2.1.2：如果电池电量数据位于满状态时的30％-50％之间，则判断巡检智能机器人的电池电量达到工作标准，数据处理系统生成提示信息并且将提示信息发送到后台管理系统；

步骤S1.3.2.1.3：如果电池电量数据小于满状态时的30％，则判断巡检智能机器人的电池电量没有达到工作标准，数据处理系统生成报警信息并且将报警信息发送到后台管理系统。

9.根据权利要求8所述的一种铁路货运列车智能巡检方法，其特征在于，步骤S1.3.2.3具体实施为以下步骤：

步骤S1.3.2.3.1：如果巡检智能机器人运行方向的障碍物距离大于50米，则判断巡检智能机器人的运行方向达到工作标准；

步骤S1.3.2.3.2：如果巡检智能机器人运行方向的障碍物距离位于20米到50米之间，则判断巡检智能机器人的运行方向达到工作标准，数据处理系统生成提示信息并且将提示信息发送到后台管理系统；

步骤S1.3.2.3.3：如果巡检智能机器人运行方向的障碍物距离小于20米，则判断巡检智能机器人的运行方向没有达到工作标准，数据处理系统生成报警信息并且将报警信息发送到后台管理系统。