CN112762994A - 走行部状态监测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种走行部状态监测装置和方法，其中，该监测装置包括：轮对监测组件用于获取轨道列车的轮对的尺寸数据；图像识别组件用于获取轨道列车的车底图像数据和车侧图像数据；温度监测组件用于获取轨道列车的发热部件的温度数据；数据处理组件用于根据尺寸数据、车底图像数据、车侧图像数据和温度数据，与预设状态数据进行比对，得到走行部的状态监测结果。该技术方案中，通过将状态监测装置设置在轨道列车的轨道处，当轨道列车通行时，能够获取轨道列车的轮对的尺寸数据、车底图像数据、车侧图像数据和温度数据，并与预设状态数据进行对比分析，能够实时在线的监测轨道列车的走行部状态，提高走行部的状态检修效率。

Description

走行部状态监测装置和方法

技术领域

本申请涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种走行部状态监测装置和方法。

背景技术

随着城市建设不断的推进，轨道交通的建设和运营成为城市不可或缺的一部分，现有的轨道列车通过走行部实现在预先铺设的轨道上行驶，走行部作为轨道列车的关键部件，在整个列车系统中起着承载、走行和牵引等作用，走行部的服役状态对轨道列车的安全运行至关重要。

现有技术中，走行部的状态检修方式主要是在轨道列车回库之后，再安排检修人员检查走行部的各个部件的状态，整个检修的过程依赖检修人员的检修经验来排查走行部可能存在的安全隐患，对检修人员的经验的依赖性高，导致走行部的状态检修效率低。

发明内容

本申请提供一种走行部状态监测装置和方法，用于解决现有走行部状态检修效率低的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种走行部状态监测装置，包括：轮对监测组件、图像识别组件、温度监测组件和数据处理组件；所述轮对监测组件、温度监测组件和图像识别组件均与所述数据处理组件连接；

所述轮对监测组件用于获取轨道列车的轮对的尺寸数据；

所述图像识别组件用于获取轨道列车的车底图像数据和车侧图像数据，所述车底图像数据包括列车车底图像、列车转向架图像和车底螺栓图像，所述车侧图像数据包括车侧螺栓图像和高度阀杆图像；

所述温度监测组件用于根据轨道列车的发热部件的温度数据，所述发热部件包括轨道列车的轴箱、电机和弱电箱；

所述数据处理组件用于获取所述尺寸数据、车底图像数据、车侧图像数据和温度数据，与预设状态数据进行比对，得到走行部的状态监测结果，所述状态监测结果用于指示走行部状态是否异常。

在第一方面的一种可能设计中，所述轮对监测组件包括激光传感器和光电开关，所述光电开关与所述激光传感器连接，所述激光传感器与所述数据处理组件连接；

所述光电开关用于接收到轨道列车的第一通行信号，控制所述激光传感器开启或关闭；

所述激光传感器用于在被开启时，对轨道列车的轮对进行扫描，得到轮对的尺寸数据。

在第一方面的另一种可能设计中，所述图像识别组件包括车底图像采集组件和车侧图像采集组件，所述车底图像采集组件和车侧图像采集组件均与所述数据处理组件连接；

所述车底图像采集组件用于在接收到轨道列车的第二通行信号时，根据预设拍摄频率对轨道列车的车底进行拍摄，得到车底图像数据，所述预设拍摄频率根据轨道列车的行驶速度计算得到；

所述车侧图像采集组件用于在接收到轨道列车的第三通行信号时，对轨道列车的侧面预设拍摄区域进行拍摄，得到车侧图像数据。

在第一方面的再一种可能设计中，所述车底图像采集组件包括第一光源和至少四个线阵相机，所述第一光源与所述线阵相机连接，所述线阵相机与所述数据处理组件连接。

在第一方面的又一种可能设计中，所述车侧图像采集组件包括第二光源和至少四个面阵相机，所述第二光源与所述面阵相机连接，所述面阵相机与所述数据处理组件连接。

在第一方面的又一种可能设计中，所述温度监测组件包括红外相机，所述红外相机与所述数据处理组件连接；

所述红外相机用于在接收到轨道列车的第四通行信号时，测量所述轨道列车的发热部件的辐射温度，得到所述温度数据。

在第一方面的又一种可能设计中，还包括磁钢组件，所述磁钢组件设置于轨道列车的钢轨，所述磁钢组件分别与所述轮对监测组件、图像识别组件和温度监测组件连接；

所述磁钢组件用于当轨道列车通行至所述磁钢组件所处位置时，获取轨道列车的通行时刻数据，并根据所述通行时刻数据生成轨道列车的通行信号。

在第一方面的又一种可能设计中，还包括：车号识别组件，所述车号识别组件与所述数据处理组件连接；

所述车号识别组件用于获取轨道列车的标识车号。

在第一方面的又一种可能设计中，还包括：报警组件，所述报警组件与所述数据处理组件连接；

所述报警组件用于获取所述状态监测结果，当所述状态监测结果指示走行部状态异常时，输出报警信号。

第二方面，本申请实施例提供一种走行部状态监测方法，应用于走行部状态监测装置，所述装置包括轮对监测组件、图像识别组件、温度监测组件和数据处理组件，所述方法包括：

轮对监测组件获取轨道列车的轮对的尺寸数据；

所述图像识别组件获取轨道列车的车底图像数据和车侧图像数据，所述车底图像数据包括列车车底图像、列车转向架图像和车底螺栓图像，所述车侧图像数据包括车侧螺栓图像和高度阀杆图像；

所述温度监测组件获取轨道列车的发热部件的温度数据，所述发热部件包括轨道列车的轴箱、电机和弱电箱；

所述数据处理组件根据所述尺寸数据、车底图像数据、车侧图像数据和温度数据，与预设状态数据进行比对，得到走行部的状态监测结果，所述状态监测结果用于指示走行部状态是否异常。

本申请实施例提供的走行部状态监测装置和方法，通过将状态监测装置设置在轨道列车的轨道处，当轨道列车通行时，能够获取轨道列车的轮对的尺寸数据、车底图像数据、车侧图像数据和温度数据，并与预设状态数据进行对比分析，能够实时在线的监测轨道列车的走行部状态，提高走行部的状态检修效率。

附图说明

图1为本申请实施例提供的走行部状态监测装置的第一应用场景示意图；

图2为本申请实施例提供的走行部状态监测装置的第二应用场景示意图；

图3为本申请实施例提供的走行部状态监测装置实施例一的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的轨道列车的车轮轮对的轮廓示意图；

图5为本申请实施例提供的走行部状态监测装置实施例二的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的走行部状态监测装置的系统结构示意图；

图7为本申请实施例提供的走行部状态监测方法的流程交互示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

随着城市人口的不断聚集，很多的城市为了避免交通拥挤，都在加大轨道列车的建设，城市与城市之间为了加强人口流动，也相继建设有城铁等，作为最具可持续性的城市交通运输模式，城市轨道交通对我国经济发展、民生改善和社会安全起着不可替代的全局性支撑作用，随着城市轨道交通成网运营，高密度、技术复杂、耦合强、环境影响等对轨道交通安全保障带来了巨大的挑战，而走行部作为轨道列车的关键部件，在整个车辆系统中起着承载、走行、牵引等作用，其服役状态对轨道列车的安全运行至关重要，在日常的检修维护过程中，需要时刻关注走行部的车底车侧部件有无异常温升，有无螺栓脱落、部件断裂、异物悬挂情况，以及轮对的尺寸等，一旦有异常状态，就需要及时的进行维修以保障轨道列车的安全运行。

现有的轨道列车的检修模式主要是通过检修人员进行人工检查，在轨道列车出库运行时，通过在轨道列车上安装传感器，检测轨道列车的轴箱温度和振动，只有等轨道列车回库之后，才可以进行人工检测，现有的人工检测通常只能检查到走行部部件的表面安装状态，且依靠检修人员经验难以做到真正及时的排除可能存在的隐患，人工检修方式耗费工时长、检修效率低、对检修人员的经验依赖性高。

针对上述问题，本申请实施例提供了一种走行部状态监测装置和方法，主要技术构思如下：通过在轨道列车运行的轨道处设置监测装置，当轨道列车在轨道上运行时，可以通过轮对监测组件实时采集轨道列车的轮对的尺寸数据、车底图像数据、车侧图像数据和发热部件的温度数据，然后对这些数据进行分析，即可判断出轨道列车在运行过程中走行部是否有异常状态，实现了将入库后的人工检测变成轨道列车在线运行自动检测，从而显著的提高了对轨道列车走行部的检修效率。

图1为本申请实施例提供的走行部状态监测装置的第一应用场景示意图，如图1所示，轨道列车11平时都是在轨道12上运行和行驶的，监测装置(未图示)可以铺设在轨道12附近，通过监测装置可以采集到轨道12上通行的轨道列车11的走行部的状态，然后对走行部的状态进行分析对比即可确定轨道列车11的走行部状态是否存在有异常。

示例性的，走行部的状态包括有轮对的尺寸数据、轨道列车转向架状态、车底螺栓状态、车侧螺栓状态、高度阀杆状态、轨道列车的轴箱温度、电机温度和弱电箱温度等。

图2为本申请实施例提供的走行部状态监测装置的第二应用场景示意图，如图2所示，轨道列车21通过走行部211在轨道22上运行行驶，轨道22具有起始点和末尾点，轨道列车21从起始点出库并慢慢加速进入运行行驶状态，在末尾点入库并结束运行行驶状态。

下面，通过具体实施例对本申请的技术方案进行详细说明。需要说明的是，下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。

图3为本申请实施例提供的走行部状态监测装置实施例一的结构示意图。如图3所示，该监测装置包括：轮对监测组件31、图像识别组件32、温度监测组件33和数据处理组件34。

其中，轮对监测组件31、温度监测组件33和图像识别组件32均与数据处理组件34连接。

示例性的，由于是对运行中的轨道列车的走行部的状态进行监测，为了保证走行部的状态监测的准确性，该监测装置可以设置在轨道列车出库或者入库的轨道区段，或者设置在轨道列车运行速度不高于40KM/H的其它轨道区段，这样能够保证监测装置清楚完整的采集到走行部的相关状态数据。

在本实施例中，轮对监测组件31用于获取轨道列车的轮对的尺寸数据。具体的，轮对监测组件31可以设置在轨道上的某一个轨道区段，当轨道列车经过该轨道区段时，轮对监测组件31获取轨道列车的第一通行信号，开始工作，采集轨道列车的轮对的信息得到轮对的尺寸数据。

示例性的，轮对监测组件31可以是扫描仪，将扫描仪设置在轨道上并将扫描光线的发射方向设置为朝上，当轨道列车行驶到扫描仪上方时，可以通过扫描仪来对轨道列车底部的轮对进行扫描，得到整个轮对的轮廓信息，通过对轮廓信息进行分析即可确定轮对的尺寸数据。

示例性的，轮对的尺寸数据包括有轮对的轮缘高度、轮缘后读、轮对直径、轮对内侧距和QR值等尺寸信息，其中，QR值是指从滚动圆踏面基准线以上10mm处引垂线与轮缘内测有一交点，轮缘顶部向下2mm引垂线与轮缘内测有一交点，这两个交点的水平距离就为QR值。

图像识别组件32用于获取轨道列车的车底图像数据和车侧图像数据。

其中，车底图像数据包括列车车底图像、列车转向架图像和车底螺栓图像，车侧图像数据包括车侧螺栓图像和高度阀杆图像

具体的，为了保证采集到的图像数据准确完整，图像识别组件32可以设置分为两部分，第一部分为车底图像采集组件，用于对车底图像进行采集，第二部分为车侧图像采集组件，用于对车侧图像进行采集。

车底图像采集组件可以设置在轨道上的某一个轨道区段，当轨道列车经过该轨道区段时，获取到轨道列车的第二通行信号，根据预设拍摄频率对轨道列车的车底进行拍摄，得到车底图像数据。其中，预设拍摄频率可以根据轨道列车的行驶速度计算得到。

车侧图像采集组件可以设置在轨道的侧旁的某一个轨道区段，当轨道列车经过该轨道区段时，获取到轨道列车的第三通行信号，对轨道列车的侧面预设拍摄区域进行拍摄，得到车侧图像数据。

示例性的，图像识别组件32可以是摄像设备或者录像设备，摄像头可以在某一个时刻进行定时拍摄，而录像设备则可以长时间持续的进行视频录制，得到图像数据。

温度监测组件33用于获取轨道列车的发热部件的温度数据。

其中，发热部件包括轨道列车的轴箱、电机和弱电箱。

具体的，温度监测组件33可以设置在轨道上，当感应到有轨道列车经过时，对轨道列车的轴箱、电机和弱电箱的温度进行测量。

示例性的，温度监测组件33可以是红外相机或者红外测温仪，采用红外相机可以对被测目标的整体温度分布进行捕获，快速发现高温点、低温点，同时红外相机还支持全帧测温、区域测温、线测温和点测温，而采用红外测温仪则可以进行单点测量，即测量某一个位置点的温度数据。

可选的，当轨道列车没有进入到红外相机的测量范围时，可以先将红外相机的保护盖关闭，避免红外相机在不工作的时候收到外界环境的干扰，只有当红外相机获取到轨道列车的第四通行信号，轨道列车即进入到红外相机的测量范围时，保护盖才会被打开，开启红外相机进行温度测量。

数据处理组件34用于根据尺寸数据、车底图像数据、车侧图像数据和温度数据，与预设状态数据进行比对，得到走行部的状态监测结果.

其中，状态监测结果用于指示走行部状态是否异常。

具体的，预设状态数据可以包括限制尺寸、预设图像和温度限制等，数据处理组件34可以是处理设备，其包括至少一个处理器，通过处理器来对轮对的尺寸数据进行分析，如果轮对的尺寸数据超出限制尺寸，则会输出尺寸超限报警提示，同时，处理器还可以根据车侧图像数据进行自动识别和分析，确定车侧的螺栓是否发生脱落、高度阀杆是否出现断裂以及车侧是否有异物悬挂等，同时，处理器还可以对温度数据进行检测，确定轨道列车的轴箱、电机以及车下的弱电箱的温度是否超过温度限制，如果超过温度限制，还可以进行高温报警。

示例性的，数据处理组件34可以由三个处理器组成，每一个处理器处理一组数据(尺寸数据和温度数据分别作为一组，车底图像数据和车侧图像数据共作为一组)，通过三个处理器并行处理，能够提高数据出处理效率，快速的得到走行部的状态监测结果。

示例性的，数据处理组件34可以包括有处理设备和结果输出设备，处理设备可以设置在轨道旁边，具体可以设置在轨边箱中，通过处理设备来获取轮对监测组件31、图像识别组件32和温度监测组件33采集到的数据，并进行数据处理，处理的结果传输至结果输出设备进行输出。

可选的，结果输出设备可以是轨道列车的中心管理系统，结果输出设备具体可以包括有操作控制台、监控系统、数据库和数据综合分析和管理软件等。进一步的，通过结果输出设备还可以控制轮对监测组件31、图像识别组件32和温度监测组件33与轨边箱中的处理设备通信，监控设备的运行状况，管理最终的状态监测结果，并且具有数据的输出和输入接口，用于接入既有的城轨综合检测与评估预警系统，为轨道列车的走行部安全保障与评价提供数据支撑。

应当说明的是，上述的第一通行信号、第二通行信号和第三通行信号可以通过磁钢组件生成，其中，磁钢组件在安装之后与轨道构成磁路，磁钢组件可以包括有开机磁钢、测速磁钢和触发磁钢，开机磁钢用于在轨道列车经过开机磁钢时生成来车信号，测速磁钢用于检测轨道列车的行进速度，触发磁钢能够在轨道列车通过时被触发，生成通行信号，后续将对磁钢组件进行详细介绍说明。

本申请实施例通过轮对监测组件、图像识别组件和温度监测组件可以实时的检测轨道列车走行部的尺寸数据、图像数据和温度数据，然后通过数据处理组件来确定走行部的状态是否出现异常，不需要人工进行检测，提高了轨道列车走行部的检修效率。

可选的，在一些实施例中，轮对监测组件31包括激光传感器和光电开关，光电开关与激光传感器连接，激光传感器与数据处理组件连接；

光电开关用于获取轨道列车的第一通行信号，控制激光传感器开启或关闭，激光传感器用于在被开启时，对轨道列车的轮对进行扫描，得到轮对的尺寸数据。

具体的，当采用激光传感器测量轮对的尺寸所采用的原理是光学的三角测量原理，激光传感器包括有发射器、摄像头和光敏探测器，当发射器发射激光束照射到目标物体的表面上时，将形成一个光条，经过摄像头上的透镜在激光传感器的光敏探测器上产生像，通过对光敏探测器获取的图像进行膨胀、腐蚀、二值化处理，之后提取图像光斑中心线，由于发射器与摄像头的相对位置是固定的，当激光传感器与目标物体的距离发生变化时，光敏探测器上的像点位置也相应发生变化，根据物像的三角形关系，就可以根据传感器结构参数计算出高度的变化，即测量了高度变化。

图4为本申请实施例提供的轨道列车的车轮轮对的轮廓示意图，当轨道列车的轮对通过轮对监测组件所设置的轨道区段时，光电开关根据轨道列车的通行信号，控制激光传感器开启，激光传感器的激光投向轮对踏面上，激光传感器分别对车轮内、外踏面进行扫描，获取踏面信息，提取得到图4所示的车轮廓形，同时激光传感器也会测量车轮直径尺寸信息，对这些测量数据融合可获得轮对内侧距，采集到车轮直径，轮对内侧距等尺寸数据后，发送到数据处理组件，对轮对尺寸数据进行分析处理。

可选的，当轨道列车完全通过轮对监测组件所设置的轨道区段后，光电开关会根据轨道列车的通行信号(例如计轴数量信号)，控制激光传感器关机，同时，在未感应轨道列车进入到轮对监测组件所设置的轨道区段时，激光传感器的保护盖不开启，因此不会危及站在系统周边的任何人员。

可选的，在一些实施例中，上述的车底图像采集组件包括第一光源和至少四个线阵相机，第一光源与线阵相机连接，线阵相机与数据处理组件连接。

具体的，当轨道列车入库经过开机磁钢时，车底图像采集组件接收到来车信号，车底图像采集组件准备开机，轨道列车继续前行，由测速磁钢可得出轨道列车的行进速度，从而可以计算出线阵相机的预设拍摄频率，线阵相机及第一光源同步采集整个轨道列车通行车底图像采集组件所设置的轨道区段的过程数据，然后测速磁钢通过轴计数，当轨道列车通行完24个轮对时，线阵相机将停止拍摄，最终获取到拍摄的图像数据并保存。

线阵相机预设拍摄频率与轨道列车的行进速度相对应，当轨道列车通过车底图像采集组件所设置的轨道区段后，线阵相机就获得了轨道列车的车底图像数据。后续可以通过数据处理组件对保存的车底图像数据进行分析处理，自动识别出车底有无异物及螺栓是否脱落等情况。

可选的，还可以通过车号识别组件识别该轨道列车的标识车号，数据处理组件获取到该标识车号之后，可以精确定位到具体列车、具体位置的异常情况，为后续检修提供更方便的信息。

示例性的，针对螺栓等固定形状的检测物，在判断螺栓是否脱落时，前期可以通过模板匹配方法定位螺栓，也可通过人工添加标识，后期采用深度学习的方法训练模板，进而提高整体的识别率。

示例性的，针对车底有无异物的检测，可以通过后期对列车车底图像进行裁割，获得轮对内侧面的图像，会根据轮对的外形特征，采用比对的方法识别异物。

示例性的，车底图像采集组件还可以包括有数据整合板，数据整合板用于把四个线阵相机采集的GIGE信号(通信协议，GigE Vision)的图像数据合并成1路CXP信号输出至数据处理组件。

可选的，为减少传输接口，四个线阵相机采集的图像数据可以经过整合压缩后通过通信接口与数据处理组件通信。

示例性的，可以选用两个CMOS传感器类型线阵相机，每个相机覆盖的视场在1米左右，采用的相机分辨率为2048，每个像素的分辨率为0.5mm，两个CMOS传感器类型相机的镜头朝上，针对车底进行扫描，另外两个线阵相机与车轮侧面成一定角度，对车轮侧面进行扫描。

可选的，在一些实施例中，上述的车侧图像采集组件包括第二光源和至少四个面阵相机，第二光源与面阵相机连接，面阵相机与数据处理组件连接。

具体的，车侧图像数据包括车侧螺栓图像和高度阀杆图像，其中，车侧螺栓包括有车侧轴端螺栓、一系簧螺栓和TBU螺栓，在触发磁钢被触发生成第三通行信号的时候，面阵相机接收到第三通行信号，即表示轨道列车即将行驶到面阵相机所设置的轨道区段，面阵相机与第二光源同步工作实现拍摄，得到TBU螺栓的位置，并可以通过车速及视场的关系，连续触发拍摄，即可以把包含TBU螺栓、车轮侧面的图像拍摄完整。

后续的数据处理组件直接对车侧图像数据进行处理，与预设状态数据中的预设图像进行对比，即可以判断出车侧螺栓、高度阀杆等是否有断裂或者故障现象，其中，预设图像可以是车侧螺栓、高度阀杆处于正常状态时的图像。

示例性的，数据处理组件针对螺栓等固定形状的检测物，在判断其是否断裂或者存在故障时，初期可以将预设图像作为模板进行匹配来定位螺栓，也可通过人工添加标识来实现螺栓断裂或故障的识别，后期可以采用深度学习的方法训练模板，进而提高整体的识别率。

可选的，开机磁钢设置于轨道列车入库的轨道区段，当轨道列车入库经过开机磁钢时，车侧图像采集组件会接收到来车信号，准备开机工作，轨道列车继续前行，当轨道列车的车轮轮对经过触发磁钢时，触发磁钢工作并生成第二通行信号，这样整车经过时会触发面阵相机和第二光线协同进行拍摄24次，每次面阵相机被触发时都可拍摄到关键部位的图像信息，形成12组数据，关键部位包括有车侧轴端螺栓图像、一系簧螺栓图像、TBU螺栓图像和高度阀杆图像。

后续数据处理组件可以通过回放及识别系统，对保存的24组数据进行分析处理，自动识别出TBU螺栓、车侧轴端螺栓、一系簧螺栓有无脱落、高度阀杆有无断裂等现象，并导出不良报告。

示例性的，车侧图像采集组件的四个面阵相机采集的GIGE信号的车侧图像数据输出至数据处理组件之后，可以上传保存到服务器中，方便后续进行追溯。

可选的，在一些实施例中，温度监测组件包括红外相机，红外相机与数据处理组件连接；

红外相机用于在获取到轨道列车的第四通行信号时，获取轨道列车的发热部件的辐射温度，得到温度数据。

红外相机的工作原理如下：通过镜头镜片材质选择过滤反射掉绝大多数光线，仅允许通过较窄取值范围的远红外光照射到温度传感器表面，运用光电技术检测物体热辐射的红外线特定波段信号，将该信号转换成可供人类视觉分辨的图像和图形，并可以进一步计算出温度数据。

具体的，轨道列车车底的电机、弱电箱和轴箱的位置可以通过轨道列车的型号来确定，通过红外成像原理，测量得到轨道列车的电机、弱电箱、轴箱外表辐射温度，并对外表辐射温度进行整理得到温度数据，当轨道雷车存在有多个电机、弱电箱和轴箱时，可以通过触发磁钢间隔的生成若干个第四通行信号，红外相机每接收到一个第四通行信号，则进行一次温度测量并计数。

示例性的，红外相机拍摄的得到的温度据通可以通过GIGE信号传输到轨边箱进行数据整合，并进行分析处理。

示例性的，数据处理组件可以根据温度数据，提取得到轨道列车的电机、弱电箱和轴箱的温度波形，并与预设状态数据中的温度限制进行匹配对比，温度限制可以是异常波形模板、热轴波形模版，数据处理组件对每个电机、弱电箱、轴箱的温度状态进行判别，判别结果可以是微热、强热和激热等结果，并且数据处理组件可以自动导出不良报表。

示例性的，微热、强热、激热的温度值可以根据实际情况选择，数据处理组件可以根据不同的判别结果，输出对应的提示，例如判别到电机的温度在微热状态时，判定是正常，输出正常提示；在强热状态时，判定有故障，输出检修提示；激热状态时，判定严重故障，输出轨道列车停运检修提示。

示例性的，红外相机可以选用测温型非制冷红外相机，测温型非制冷红外相机支持全帧测温、区域测温、线测温及点测温，可测量得到任意点温度数据。

图5为本申请实施例提供的走行部状态监测装置实施例二的结构示意图，如图5所示，该监测装置包括轮对监测组件51、图像识别组件52、温度监测组件53、数据处理组件54和磁钢组件55。

其中，轮对监测组件51、图像识别组件52、温度监测组件53、数据处理组件54与上述所介绍的类似，在此不做赘述。

磁钢组件55设置于轨道列车的轨道处，磁钢组件55分别与轮对监测组件51、图像识别组件52和温度监测组件53连接；

磁钢组件51用于当轨道列车通行至磁钢组件51所处位置时，获取轨道列车的通行时刻数据，并根据通行时刻数据生成轨道列车的通行信号。

具体的，磁钢组件51包括有开机磁钢、测速磁钢和触发磁钢，开机磁钢用于检测车辆到达其正上方的时刻，同时测速磁钢可以测量轨道列车的行驶速度，并确定出轨道列车行进到轮对监测组件、图像识别组件和温度监测组件的时刻，然后触发磁钢生成通行信号，以触发后续的轮对监测组件、图像识别组件和温度监测组件进行数据采集。

其中，磁钢组件的工作原理如下：磁钢组件安装后与钢轨构成磁路，轨道列车的车轮轮对通过磁钢组件时，由于轮缘从磁钢组件顶端中间通过，使磁通量增大，引起磁钢组件线圈的磁通量变化，线圈产生感应电动势，能够感应出一个近似正弦的电压信号，将此信号进行调理，得出一个轴位标准电平信号，最后即可以通过采集电信号标记轮对经过的时刻。

示例性的，磁钢组件还包括信号调理电路和时刻标记器(例如计时器)。

可选的，在一些实施例中，走行部状态监测装置还包括：车号识别组件，车号识别组件与数据处理组件连接；车号识别组件用于获取轨道列车的标识车号。

具体的，车号识别组件采用无线频移键控(FSK，Frequency-shift keying)调制方式，读取轨道列车上的车载电子标签中存储的车型、车号信息。

示例性的，车号识别组件包括有车号识别天线和识别组件，当车号识别组件接收到开机磁钢发送的来车信号时，车号识别天线和识别组件开启，发出微波查询信号，当轨道列车下面的电子标签经过微波查询信号覆盖区域时，电子标签向车号识别天线反射回带有电子标签数据的微波信号，通过车号识别天线接收，识别组件进行解码完成电子标签数据的读取，并通过通讯接口上传到数据处理组件。

示例性的，车号识别组件的工作频率可在910.1MHz、912.1MHz、914.1MHz三个频点间进行选择，设备输出功率小于1.2W，可有效避免对周围其它电子设备的干扰。

可选的，在一些实施例中，走行部状态监测装置还包括：报警组件，报警组件与数据处理组件连接；

报警组件用于获取状态监测结果，当状态监测结果指示走行部状态异常时，输出报警信号。

示例性的，报警组件可以是语音报警组件或者文字/数字报警组件，具体的，语音报警组件可以是扬声器，文字/数字报警组件可以是显示界面等。

图6为本申请实施例提供的走行部状态监测装置的系统结构示意图，如图6所示，该走行部状态监测装置包括有供电箱61，供电箱61用于为各个用电设备进行供电，车号识别组件包括有车号识别设备62和车号识别天线622，图像识别组件包括有线阵相机631、面阵相机632，温度监测组件包括红外相机633，轮对监测组件包括光电开关641和激光传感器642，数据处理组件包括有图像及温度处理设备63和轮对尺寸处理设备64，磁钢组件包括有开机磁钢661、测速磁钢662和触发磁钢663，地面中心设备65可以包括有报警组件以及操作控制台、监控系统、数据库、数据综合分析和管理软件等等。

具体的，开机磁钢设置在轨道上，当轨道列车通过开机磁钢上方时，开机磁钢会发出来车信号，后续图像识别组件、温度监测组件和轮对监测组件收到来车信号，进入待机检测状态，车号识别天线622读取轨道列车上安装的车号电子标签，对通过的轨道列车的车号进行识别，识别的车号信息会传输到后续图像识别组件、温度监测组件和轮对监测组件。

轮对监测组件采用激光传感器642和光电开关641，测速磁钢662可以测量得到轨道列车的行驶速度，得到轨道列车行驶到轮对监测组件所设置的轨道区段的时刻，当轨道列车行驶到该轨道区段时，触发磁钢663发出通行信号给轮对监测组件，光电开关641控制激光传感器642开启，通过激光传感器642对轨道列车的轮对进行动态测量，测量后的轮对数据通过轮对尺寸处理设备64进行处理，在处理过程中会接入车号信息，轮对尺寸处理设备64整合车号信息、轮对的尺寸数据，根据预设状态数据中的限制尺寸进行匹配对比，得到对应的匹配检测结果并输出到地面中心设备65。

图像识别组件采用线阵相机631和面阵相机632，在轨道列车行驶到图像识别组件所设置的轨道区段时，触发磁钢663产生通行信号给线阵相机631、面阵相机632，由线阵相机631、面阵相机632，对车底和车侧存在螺栓脱落，高度阀杆断裂，异物悬挂进行图像采集，得到车底图像数据和车侧图像数据，然后经过图像及温度处理设备63，图像及温度处理设备63整合车底图像数据、车侧图像数据、车号信息、车轴信息，根据预设状态数据中的预设图像，进行匹配识别处理，得到匹配识别结果并通过既有通讯井的网线或光纤输出到地面中心设备65。

温度监测组件采用红外相机633，在轨道列车行驶到红外相机633所设置的轨道区段时，触发磁钢663产生通行信号给红外相机633，红外相机633对电机、弱电箱、轴箱的温度进行采集，得到温度数据，然后经过图像及温度处理设备63，图像及温度处理设备63整合车号信息和温度数据，根据预设状态数据中的温度限制，进行温度检测，得到检测结果并通过既有通讯井的网线或光纤输出到地面中心设备65。

地面中心设备65中可以搭载有城轨综合检测与评估预警系统，根据数据处理组件反馈的状态监测结果，进行预警、报警等提示。

上述各实施例对本申请实施例提供的走行部状态监测装置进行了详细说明，下面对该监测装置的监测方法进行解释说明，对于本方法实施例中未提及的部分可以参照上述各实施例的记载。

根据本申请实施例介绍的上述方案，下述通过具体实施例介绍基于上述走行部状态监测装置的监测方法。

图7为本申请实施例提供的走行部状态监测方法的流程交互示意图，该方法可以应用于上述的走行部状态监测装置，如图7所示，该方法包括以下步骤：

S701、轮对监测组件获取轨道列车的轮对的尺寸数据；

S702、图像识别组件获取轨道列车的车底图像数据和车侧图像数据；

S703、温度监测组件获取轨道列车的发热部件的温度数据；

S704、数据处理组件根据尺寸数据、车底图像数据、车侧图像数据和温度数据，与预设状态数据进行比对，得到走行部的状态监测结果。

其中，车底图像数据包括列车车底图像、列车转向架图像和车底螺栓图像，车侧图像数据包括车侧螺栓图像和高度阀杆图像，发热部件包括轨道列车的轴箱、电机和弱电箱，状态监测结果用于指示走行部状态是否异常。

具体的，可以在轨道列车通行的轨道上设置磁钢组件，磁钢组件包括有开机磁钢、测试磁钢和触发磁钢，通过开机磁钢获取轨道列车的来车信号，当轨道列车通过时，开机磁钢会发出来车信号，轮对监测组件、图像识别组件、温度监测组件和数据处理组件都会进入待机检测状态，测速磁钢可以测量轨道列车的行驶速度，然后确定轨道列车通过轮对监测组件、图像识别组件、温度监测组件的时刻，最后由触发磁钢来分别发送通行信号给轮对监测组件、图像识别组件、温度监测组件，以触发各个组件进行工作，对轨道列车的走行部进行数据采集。

可选的，可以通过车号识别天线读取轨道列车上安装的车号电子标签，对通过的轨道列车进行车号识别，识别的车号信息会传输到轮对监测组件、图像识别组件和温度监测组件。

示例性的，轮对监测组件采用激光传感器，对轨道列车的轮对进行动态测量，测量后的尺寸数据发送至数据处理组件，

示例性的，图像识别组件包括有线阵相机和面阵相机，温度监测组件包括有红外相机，图像识别组件用于对车底和车侧存在螺栓脱落，高度阀杆断裂，异物悬挂的情况进行图像采集，红外相机则对轨道列车的电机、弱电箱温度、轴箱的温度数据进行采集。

数据处理组件整合图像数据、温度数据和尺寸数据及车号信息、车轴信息，与预设状态数据进行比对匹配，得到匹配的检测结果，作为走行部的状态监测结果。

可选的，数据处理组件可以将匹配的检测结果通过既有通讯井的网线或光纤输出到地面中心设备后接入城轨综合检测与评估预警系统，最终城轨综合检测与评估预警系统会根据检测结果及报告，进行预警、报警提示。

本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系；在公式中，字符“/”，表示前后关联对象是一种“相除”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b，或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a-b，a-c，b-c，或a-b-c，其中，a，b，c可以是单个，也可以是多个。

可以理解的是，在本申请实施例中涉及的各种数字编号仅为描述方便进行的区分，并不用来限制本申请的实施例的范围。在本申请的实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请的实施例的实施过程构成任何限定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种走行部状态监测装置，其特征在于，应用于轨道列车，包括：轮对监测组件、图像识别组件、温度监测组件和数据处理组件；所述轮对监测组件、温度监测组件和图像识别组件均与所述数据处理组件连接；

所述轮对监测组件用于获取轨道列车的轮对的尺寸数据；

所述图像识别组件用于获取轨道列车的车底图像数据和车侧图像数据，所述车底图像数据包括列车车底图像、列车转向架图像和车底螺栓图像，所述车侧图像数据包括车侧螺栓图像和高度阀杆图像；

所述温度监测组件用于获取轨道列车的发热部件的温度数据，所述发热部件包括轨道列车的轴箱、电机和弱电箱；

所述数据处理组件用于根据所述尺寸数据、车底图像数据、车侧图像数据和温度数据，与预设状态数据进行比对，得到走行部的状态监测结果，所述状态监测结果用于指示走行部状态是否异常。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轮对监测组件包括激光传感器和光电开关，所述光电开关与所述激光传感器连接，所述激光传感器与所述数据处理组件连接；

所述光电开关用于获取轨道列车的第一通行信号，控制所述激光传感器开启或关闭；

所述激光传感器用于在被开启时，对轨道列车的轮对进行扫描，得到轮对的尺寸数据。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述图像识别组件包括车底图像采集组件和车侧图像采集组件，所述车底图像采集组件和车侧图像采集组件均与所述数据处理组件连接；

所述车底图像采集组件用于在获取到轨道列车的第二通行信号时，根据预设拍摄频率对轨道列车的车底进行拍摄，得到车底图像数据，所述预设拍摄频率根据轨道列车的行驶速度计算得到；

所述车侧图像采集组件用于在获取到轨道列车的第三通行信号时，对轨道列车的侧面预设拍摄区域进行拍摄，得到车侧图像数据。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述车底图像采集组件包括第一光源和至少四个线阵相机，所述第一光源与所述线阵相机连接，所述线阵相机与所述数据处理组件连接。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述车侧图像采集组件包括第二光源和至少四个面阵相机，所述第二光源与所述面阵相机连接，所述面阵相机与所述数据处理组件连接。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温度监测组件包括红外相机，所述红外相机与所述数据处理组件连接；

所述红外相机用于在获取到轨道列车的第四通行信号时，获取所述轨道列车的发热部件的辐射温度，得到所述温度数据。

7.根据权利要求1-6任一项所述的装置，其特征在于，还包括磁钢组件，所述磁钢组件设置于轨道列车的轨道处，所述磁钢组件分别与所述轮对监测组件、图像识别组件和温度监测组件连接；

所述磁钢组件用于当轨道列车通行至所述磁钢组件所处位置时，获取轨道列车的通行时刻数据，并根据所述通行时刻数据生成轨道列车的通行信号。

8.根据权利要求1-6任一项所述的装置，其特征在于，还包括：车号识别组件，所述车号识别组件与所述数据处理组件连接；

所述车号识别组件用于获取轨道列车的标识车号。

9.根据权利要求1-6任一项所述的装置，其特征在于，还包括：报警组件，所述报警组件与所述数据处理组件连接；

所述报警组件用于获取所述状态监测结果，当所述状态监测结果指示走行部状态异常时，输出报警信号。

10.一种走行部状态监测方法，其特征在于，应用于走行部状态监测装置，所述装置包括轮对监测组件、图像识别组件、温度监测组件和数据处理组件，所述方法包括：

所述轮对监测组件获取轨道列车的轮对的尺寸数据；

所述图像识别组件获取轨道列车的车底图像数据和车侧图像数据，所述车底图像数据包括列车车底图像、列车转向架图像和车底螺栓图像，所述车侧图像数据包括车侧螺栓图像和高度阀杆图像；

所述温度监测组件获取轨道列车的发热部件的温度数据，所述发热部件包括轨道列车的轴箱、电机和弱电箱；

所述数据处理组件根据所述尺寸数据、车底图像数据、车侧图像数据和温度数据，与预设状态数据进行比对，得到走行部的状态监测结果，所述状态监测结果用于指示走行部状态是否异常。

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