CN112762837A - 一种分布式列车轮对尺寸检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种分布式列车轮对尺寸检测系统，能大幅度减少了室内控制系统到轨边图像检测箱的线路敷设数量，大幅提高系统的稳定性，为维护人员进行系统维护带来更多的便利：包括相连接的：图像检测箱，用于获取列车轮对图像；中央控制器，用于控制所述图像检测箱并对所述图像检测箱采集的列车轮对图像进行检测，输出列车轮对尺寸检测结果；Ethercat通讯单元，用于所述图像检测箱与所述中央控制器的通讯。
Description
技术领域
本发明涉及车轮检测技术领域，尤其涉及一种分布式列车轮对尺寸检测系统。
背景技术
随着我国铁路行业的高速发展，在正线上列车运行的速度越来越快，这就对列车轮对运行状态提出严格要求，以保证列车在正线上高速安全地运行。
在列车高速运行中，由于列车制动或快速启动会使列车轮对踏面擦伤、剥离或不圆，轮缘磨损等现象，这些现象会对列车运行造成安全隐患。
如公开号为CN1899904A的中国发明专利公开了一种列车轮对尺寸在线检测方法及装置，现有的轮对尺寸检测系统通常是采用集中控制方法，分布在轨边的检测装置都由室内控制柜中的中央控制单元由信号线延长直接联接，各个室外检测装置中只有执行机构和信息采集机构，采用这种集中控制方法，线路种类繁多，线路信号容易受干扰，导致线路敷设工作量大、调试周期长，设备维护不方便，遇到室外设备需要更换检修时，拆装过程非常繁琐。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种分布式列车轮对尺寸检测系统，能大幅度减少室内控制系统到轨边图像检测箱的线路敷设数量，大幅提高系统的稳定性，为维护人员进行系统维护带来更多的便利。
其技术方案是这样的：一种分布式列车轮对尺寸检测系统，其特征在于：包括相连接的：
图像检测箱，用于获取列车轮对图像；
中央控制器，用于控制所述图像检测箱并对所述图像检测箱采集的列车轮对图像进行检测，输出列车轮对尺寸检测结果；
Ethercat通讯单元，用于所述图像检测箱与所述中央控制器的通讯。
进一步的，所述中央控制器与所述图像检测箱之间构成星形连接。
进一步的，所述图像检测箱设置在室外，所述中央控制器设置在室内。
进一步的，所述图像检测箱包括与Ethercat通讯控制模块通讯连接的：
视觉传感器，用于采集列车轮对图像；
补偿光源模块，用于在所述视觉传感器采集列车轮对图像时进行补光。
进一步的，所述图像检测箱还包括与所述Ethercat通讯控制模块通讯连接的：
保护门电机控制模块，用于控制所述图像检测箱的保护门电机的启停；
保护门开关状态检测模块，用于检测所述图像检测箱的保护门的开关状态。
进一步的，所述图像检测箱还包括与所述Ethercat通讯控制模块通讯连接的：
散热装置，用于对所述图像检测箱进行散热；
温度采集模块，所述温度采集模块设置在所述图像检测箱内，用于检测所述图像检测箱内的温度。
进一步的，所述图像检测箱还包括与所述Ethercat通讯控制模块通讯连接的：
加热装置，用于对所述图像检测箱进行加热。
进一步的，所述散热装置采用散热风扇。
进一步的，所述Ethercat通讯单元包括Ethercat交换机，用于连接所述中央控制器和所述图像检测箱的Ethercat通讯控制模块。
进一步的，所述图像检测箱与所述Ethercat交换机之间通过总线电缆连接。
本发明的分布式列车轮对尺寸检测系统，通过把集中控制改为分布式控制，轨边的图像检测箱内部控制用于控制和采集轨边图像检测相关设备信息和状态，中央控制器与图像检测箱呈分布式设置，中央控制器连接轨边各个图像检测箱并进行集中控制和数据处理；轨边各个图像检测箱与室内中央处理器之间使用Ethercat通讯单元进行通讯，Ethercat通讯单元基于Ethercat总线技术，将中央控制器与图像检测箱之间采用星形连接方式进行通讯、并联运行，使每个轨边的图像检测箱配置内都完全相同并且相互独立的与室内的中央处理器通讯，为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准，同时，它降低了现场总线的使用成本，此外还具有高精度设备同步、可选线缆冗余、功能性安全协议的特点，在轨边某一个图像检测箱出现故障时，不会对整个系统的运行产生影响，不会对系统中其他的图像检测箱产生影响；使用分布式控制方法，能大幅度减少室内控制系统到轨边图像检测箱的线路敷设数量，大幅提高系统的稳定性，为维护人员进行系统维护带来更多的便利。
附图说明
图1为本发明的分布式列车轮对尺寸检测系统的系统框图；
图2为第一实施例中的图像检测箱的系统框图；
图3为第二实施例中的图像检测箱的系统框图；
图4为第三实施例中的图像检测箱的系统框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
见图1，本发明的分布式列车轮对尺寸检测系统，包括相连接的：
图像检测箱1，用于获取列车轮对图像；
中央控制器2，用于控制图像检测箱并对图像检测箱采集的列车轮对图像进行检测，输出列车轮对尺寸检测结果；
Ethercat通讯单元3，用于图像检测箱1与中央控制器2的通讯,本系统采用多套图像检测箱1分布检测，以同时检测多个位置的轮对信息，并通过主控系统集中处理，提高了列车轮传检测的准确性和快速性。
在本发明的实施例中，图像检测箱1设置在室外，具体的，通常设置在轨边，从而可以方便的获取列车轮对图像，中央控制器2设置在室内。
具体在本发明的实施例中，中央控制器2与图像检测箱1之间构成星形连接，Ethercat通讯单元3包括Ethercat交换机，用于连接中央控制器2和图像检测箱1的Ethercat通讯控制模块101。
具体的，图像检测箱与Ethercat交换机之间通过总线电缆连接。
为了实现列车轮对尺寸智能检测系统布线方便、电缆类型统一、施工检修和维护方便、避免干扰的问题，本设计采用分布式控制装置，把集中在室内的控制功能分散到轨边每个图像检测箱1中，所有测量单元通过实时总线连接，这样使每个图像检测箱1到室内控制主机电缆类型统一。
中央控制器2通过与图像检测箱1之间的Ethercat通讯实现对轨边图像检测箱的控制和数据采集；图像检测箱构成单独的检测单元，通过Ethercat通讯接收中央控制器的控制命令实现设备的控制，并反馈相关的状态和图像数据。
通过轨边的图像检测箱的模块化设计，使得每个轨边图像检测箱配置内都完全相同，实现了每个轨边图像检测单元的就地控制，减少了室内控制系统到室外图像检测箱的线路敷设数量，提高了系统的稳定性，通过轨边各个图像检测箱与室内的中央控制器之间使用Ethercat星形连接方式进行通讯、并联运行，实现轨边各个图像检测箱相互独立的与室内中央处理单元通讯，互不干扰，实现了系统高度冗余。当系统某处出现故障时，维护人员可以快速准确的找到故障点，使系统的维护更加便利。
本发明的分布式列车轮对尺寸检测系统，经过把集中控制方式改为分布式控制方式，减少大量布线，降低了施工难度，增强了系统抗干扰能力，使得系统有了模块化设计，在系统故障时维护人员能够准确的找到故障点，为系统维护带来更多的便利。
见图2，具体在本发明的实施例中，图像检测箱1包括与Ethercat通讯控制模块101通讯连接的：
视觉传感器102，用于采集列车轮对图像；
补偿光源模块103，用于在视觉传感器采集列车轮对图像时进行补光。
视觉传感器102可以采集列车轮对图像，补偿光源模块103在视觉传感器102采集图像反馈给中央控制器1后，根据采集的图像的情况，具体选择是否启动补偿光源模块103进行补光。
在本发明的一个实施例中，图像检测箱1还包括与Ethercat通讯控制模块101通讯连接的：
保护门电机控制模块104，用于控制图像检测箱的保护门电机的启停；
保护门开关状态检测模块105，用于检测图像检测箱的保护门的开关状态。
图像检测箱1在视觉传感器102位置处对应设置了保护门，在视觉传感器102需要启动采集图像时，保护门电机控制模块104控制开启保护门，在视觉传感器102不需要工作时，保护门电机控制模块104控制关闭保护门，保护视觉传感器不受损。
见图3，在本发明的一个实施例中，图像检测箱1还包括与Ethercat通讯控制模块101通讯连接的：
散热装置106，用于对图像检测箱进行散热；
温度采集模块107，温度采集模块107设置在图像检测箱内，用于检测图像检测箱内的温度。
在图像检测箱1设置温度采集模块107后，温度采集模块107可以采集图像检测箱1中的温度信息，并将温度信息反馈给中央控制器2，中央控制器2在检测到图像检测箱1中温度过高以后，可以启动散热装置106进行散热，具体来说，散热装置106可以采用散热风扇。
见图4，在本发明的一个实施例中，图像检测箱1还包括与Ethercat通讯控制模块101通讯连接的：
加热装置108，用于对图像检测箱进行加热。
在北方严寒气候下，室外温度往往可能达到零下几十度，在此温度下，会影响图像检测箱1的器件的正常工作，为此设计了加热装置108，可以对图像检测箱进行加热，避免温度过低影响正常工作。
同时，为了提高系统的稳定性、减少线路的敷设、增强系统抗干扰能力和提升后期维护的便利性，图像检测箱采用一根EtherCAT实时总线连接到室内的中央控制器，实现对图像检测箱的控制和数据采集，图像检测箱使用一根电源电缆对轨边图像检测单元进行供电，由于使用少量的电缆，减少了过车时形成的轨道电路干扰和强磁场干扰，并且使用Ethercat星形连接方式进行通讯、并联运行可以实现了系统高度冗余。
轨边图像检测箱内部控制只需要接入中央控制器的一根电源电缆和一根通信电缆即可，其内部通过Ethernet通讯模块对补偿光源、保护门电机和散热风扇进行控制并采集开关门状态和箱内温度。
本发明的分布式列车轮对尺寸检测系统，通过把集中控制改为分布式控制，轨边的图像检测箱内部控制用于控制和采集轨边图像检测相关设备信息和状态，中央控制器与图像检测箱呈分布式设置，中央控制器连接轨边各个图像检测箱并进行集中控制和数据处理；轨边各个图像检测箱与室内中央处理器之间使用Ethercat通讯单元进行通讯，Ethercat通讯单元基于Ethercat总线技术，将中央控制器与图像检测箱之间采用星形连接方式进行通讯、并联运行，使每个轨边的图像检测箱配置内都完全相同并且相互独立的与室内的中央处理器通讯，为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准，同时，它降低了现场总线的使用成本，此外还具有高精度设备同步、可选线缆冗余、功能性安全协议的特点，在轨边某一个图像检测箱出现故障时，不会对整个系统的运行产生影响，不会对系统中其他的图像检测箱产生影响；使用分布式控制方法，能大幅度减少室内控制系统到轨边图像检测箱的线路敷设数量，大幅提高系统的稳定性，为维护人员进行系统维护带来更多的便利。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种分布式列车轮对尺寸检测系统，其特征在于：包括相连接的：
图像检测箱，用于获取列车轮对图像；
中央控制器，用于控制所述图像检测箱并对所述图像检测箱采集的列车轮对图像进行检测，输出列车轮对尺寸检测结果；
Ethercat通讯单元，用于所述图像检测箱与所述中央控制器的通讯。
2.根据权利要求1所述的一种分布式列车轮对尺寸检测系统，其特征在于：所述中央控制器与所述图像检测箱之间构成星形连接。
3.根据权利要求1所述的一种分布式列车轮对尺寸检测系统，其特征在于：所述图像检测箱设置在室外，所述中央控制器设置在室内。
4.根据权利要求1所述的一种分布式列车轮对尺寸检测系统，其特征在于：所述图像检测箱包括与Ethercat通讯控制模块通讯连接的：
视觉传感器，用于采集列车轮对图像；
补偿光源模块，用于在所述视觉传感器采集列车轮对图像时进行补光。
5.根据权利要求4所述的一种分布式列车轮对尺寸检测系统，其特征在于：所述图像检测箱还包括与所述Ethercat通讯控制模块通讯连接的：
保护门电机控制模块，用于控制所述图像检测箱的保护门电机的启停；
保护门开关状态检测模块，用于检测所述图像检测箱的保护门的开关状态。
6.根据权利要求1所述的一种分布式列车轮对尺寸检测系统，其特征在于：所述图像检测箱还包括与所述Ethercat通讯控制模块通讯连接的：
散热装置，用于对所述图像检测箱进行散热；
温度采集模块，所述温度采集模块设置在所述图像检测箱内，用于检测所述图像检测箱内的温度。
7.根据权利要求1所述的一种分布式列车轮对尺寸检测系统，其特征在于：所述图像检测箱还包括与所述Ethercat通讯控制模块通讯连接的：
加热装置，用于对所述图像检测箱进行加热。
8.根据权利要求7所述的一种分布式列车轮对尺寸检测系统，其特征在于：所述散热装置采用散热风扇。
9.根据权利要求7所述的一种分布式列车轮对尺寸检测系统，其特征在于：所述Ethercat通讯单元包括Ethercat交换机，用于连接所述中央控制器和所述图像检测箱的Ethercat通讯控制模块。
10.根据权利要求1所述的一种分布式列车轮对尺寸检测系统，其特征在于：所述图像检测箱与所述Ethercat交换机之间通过总线电缆连接。
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