CN114312905B - 一种道岔尖轨形态图像实时监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种道岔尖轨形态图像实时监测装置，用工业视角相机、激光位移传感器、X方向标尺和数据处理平台实现对被监测道岔的尖轨进行实时监测，它们均不会影响列车在被监测道岔上的通行，因此，本发明能够不受现场场地限制的安装在被监测道岔的应用场地中，具有硬件简约、安装简单快速、可靠性高、可扩展能力强的优点。并且，本发明通过数据处理平台执行步骤S1至步骤S4，能够远程的实时监控被监测道岔的尖轨在相应的检测时刻相对于正常情况的三维姿态变化，以便于及时发现尖轨的尖轨在三维姿态变形方面的故障，并提高被监测道岔的日常维护检查效率。

Description

一种道岔尖轨形态图像实时监测装置

技术领域

本发明涉及道岔尖轨的监测设备，具体的说是一种道岔尖轨形态图像实时监测装置。

背景技术

道岔在铁路和地铁行业是必备轨道基础设施，担负着正常运营时列车变轨运行的重要任务，尤其在地铁行业，高峰期每隔2分钟左右就要动作二次，完成一次轨道切换任务。道岔特殊结构要素：尖轨刨切垂向刚度变小；尖轨受轮对横向力约束弱；辙叉咽喉区三角危害域；导曲线及岔前岔后轨距、平顺影响。随着铁路提速后道岔新建和改造任务重大，其运行的可靠性直接影响到列车的行车安全。根据近10年来铁路信号设备故障统计分析，道岔故障占信号设备故障总数的比例一直在20％～30％左右，显然是影响运输效率的主要因素之一。据统计，全国信号联锁的道岔合计有14万套，广州地铁某线为例：正线道岔43组，车辆段68组，如此推算目前广州地铁运行300公里线路在用道岔总数超过1000组。这样，采用以往的道岔养护方法，安排维修“天窗”与维修人员安全以及设备安全检查方面均难以满足运维要求。

在已经公开的监控方法：中国发明专利申请CN201710719956.0公开了基于图像识别的道岔尖轨爬行量监测方法、装置及其系统,该方法包括:选定采集装置采集的监控区域,监控区域包括道岔尖轨尖端,贴紧道岔尖轨放置的标尺；获取单位像素点数所占的距离m；将道岔尖轨尖端的棱线作为第一标注线,获取道岔尖轨尖端的棱线距离所述监控区域边界线的像素点个数N1；若道岔尖轨有爬行量时,在监控区域内,将当前道岔尖轨尖端的棱线作为第二标注线,获取道岔尖轨尖端的棱线距离所述监控区域边界线的像素点个数N2；道岔尖轨爬行量的计算式:N＝(N2-N1)×m,进而能够在不受外界环境的影响下,对道岔尖轨爬行量实现准确测量。

而公开的另一种监控方法：中国发明专利申请CN201910720154.0所公开的一种全图像铁路道岔在线集成检测装置及方法,包括有第一检测机构,第二检测机构和第三检测机构,所述第一检测机构包括有第一面阵相机和第二面阵相机,及第三面阵相机,所述第二检测机构包括有第一线阵相机和第二线阵相机,及第一变焦球形面阵相机和第二变焦球形面阵相机,所述第三检测机构包括有第三线阵相机,第四线阵相机,第五线阵相机和第六线阵相机；该全图像铁路道岔在线集成检测装置及方法高效自动检测道岔日常维护全检项目；安全监测预警道岔病害和指导维修管理工作；多层次预防修含测量,甄别,排除车辆转向架等外来病害因素。

以上方法虽然从技术角度讲清楚了技术原理，但前者存在多维空间监测方法不够，不能全方位反应尖轨的形态及尖轨缺失情况等；后者由于受现场场地限制，设备安装困难，无法实现全部功能。道岔尖轨部的姿态对列车行车安全致关重要，平时正常运行时段，人员无法到现场查看与巡检，一旦发生故障不能在第一时间知道，只能在收车清场后派人巡视时才有可能被发现。形变不能及时发现，会出现重大行车安全事故隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种道岔尖轨形态图像实时监测装置。

解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种道岔尖轨形态图像实时监测装置，适用于对被监测道岔的尖轨进行实时监测，其中，参见图2，所述尖轨在滑动垫板上滑动以能够实现与所述被监测道岔的基本轨之间的密贴与斥离，在该两者的密贴状态下，所述基本轨能够与尖轨的尖端部和主体部密贴的两个端面分别记为基本轨上侧面和基本轨内侧面；

其特征在于，所述道岔尖轨形态图像实时监测装置包括：工业视角相机、高精度的第一激光位移传感器、X方向标尺和数据处理平台；其中，所述X方向标尺的刻度可以优选为0.2mm/格。

所述工业视角相机和第一激光位移传感器均安装在被监测道岔所在的地面位置，所述第一激光位移传感器的感应方向垂直指向即沿下述的Y方向指向所述基本轨内侧面，所述X方向标尺固定在所述基本轨内侧面上并沿所述基本轨的延伸方向即沿下述的X方向延伸设置；并且，所述工业视角相机的拍摄角度，使得：在所述尖轨与基本轨密贴时，所述尖轨的尖轨端面和X方向标尺均纳入到所述工业视角相机的拍摄图像中，且所述拍摄图像的像素横坐标方向平行于所述基本轨内侧面的垂直方向即平行于下述的Y方向，所述拍摄图像的像素纵坐标方向平行于竖直方向即平行于下述的Z方向；

所述数据处理平台通过对所述工业视角相机的拍摄图像和第一激光位移传感器的传感数据进行分析处理，实现对所述被监测道岔的尖轨进行实时监测。

从而，本发明用工业视角相机、激光位移传感器、X方向标尺和数据处理平台实现对被监测道岔的尖轨进行实时监测，其中，工业视角相机和激光位移传感器布置在被监测道岔所在的地面位置，X方向标尺布置在基本轨的基本轨内侧面，数据处理平台则布置在被监测道岔之外，它们均不会影响列车在被监测道岔上的通行，因此，本发明能够不受现场场地限制的安装在被监测道岔的应用场地中，具有硬件简约、安装简单快速、可靠性高、可扩展能力强的优点。

作为本发明的优选实施方式：所述数据处理平台对被监测道岔的尖轨进行实时监测的方法，包括：

步骤S1、构建包含X方向、Y方向和Z方向的三维坐标系，所述X方向为所述基本轨的延伸方向并以列车在基本轨上的行进方向为正，所述Y方向为所述基本轨内侧面的垂直方向并以从基本轨的外侧向内侧为正，所述Z方向为竖直方向并以向上为正；

步骤S2、以所述尖轨端面上的某一个点作为尖轨识别点，在所述尖轨与基本轨密贴、且被监测道岔未有列车通过、且所述被监测道岔处于没有损坏的正常工况的正常情况下，将所述尖轨识别点在此正常情况下的位置作为所述三维坐标系的原点O，并控制所述工业视角相机在此正常情况下进行拍摄，得到的拍摄图像记为零位标定拍摄图像；

并且，依据预设的形状特征，识别出所述零位标定拍摄图像中的尖轨端面和X方向标尺，以标定出所述原点O的X方向坐标零位、Y方向坐标零位和Z方向坐标零位；其中，参见图2和图3，所述X方向坐标零位为：所述零位标定拍摄图像中，所述尖轨端面在X方向标尺上的读数；参见图2和图4，所述Y方向坐标零位对应于所述尖轨识别点在零位标定拍摄图像中的像素横坐标u0；参见图2和图4，所述Z方向坐标零位对应于所述尖轨识别点在零位标定拍摄图像中的像素纵坐标v0；

步骤S3、在所述被监测道岔的工作过程中，从所述尖轨与基本轨密贴的时间中选出检测时刻，并控制所述工业视角相机在检测时刻进行拍摄，得到拍摄图像记为检测拍摄图像；

步骤S4、对于每一个所述检测时刻，依据预设的形状特征，识别出所述检测拍摄图像中的尖轨端面和X方向标尺，以检测出所述尖轨在相应的检测时刻相对于所述正常情况的三维姿态变化，其中：

所述三维姿态变化的X方向变化量△X为：参见图3，所述检测拍摄图像中，所述尖轨端面在X方向标尺上的读数相对于所述X方向坐标零位的变化量；

所述三维姿态变化的Y方向变化量△Y＝(u1-u0)*λ-Y1，式中，参见图4，u1为所述尖轨识别点在检测拍摄图像中的像素横坐标，λ为所述拍摄图像的像素横坐标尺寸与所述Y方向的实际尺寸之间的换算比例，偏移补偿量Y1表示所述基本轨在检测时刻相对于正常情况的Y方向偏移量，由所述第一激光位移传感器在检测时刻相对于正常情况的传感数据差值测得，用于补偿基本轨在Y方向受到推拉作用力而产生的偏移，以提高Y方向变化量△Y的检测精度；

所述三维姿态变化的Z方向变化量△Z＝(v1-v0)*β，式中，参见图4，v1为所述尖轨识别点在检测拍摄图像中的像素纵坐标，β为所述拍摄图像的像素纵坐标尺寸与所述Z方向的实际尺寸之间的换算比例。

从而，本发明能够远程的实时监控被监测道岔的尖轨在相应的检测时刻相对于正常情况的三维姿态变化，以便于及时发现尖轨的尖轨在三维姿态变形方面的故障，并提高被监测道岔的日常维护检查效率。

另外，通过对检测拍摄图像进行人工复核，能够及时处理并确认被监测道岔的状态。

优选的：所述道岔尖轨形态图像实时监测装置还包括车轮传感器，所述列车在基本轨上行进时先经过车轮传感器再经过所述尖轨；

所述步骤S3中，将所述车轮传感器被列车触发的时刻作为所述检测时刻。当然，所述检测时刻也可以是车轮传感器被列车触发时刻经过一定延迟时间后的时刻，或者采用其他方式确定检测时刻，只要能够反映列车通过时对被监测道岔的影响即可。

优选的：参见图2，所述尖轨识别点为所述尖轨端面的尖端部的尖端点。当然，所述尖轨识别点也可以是尖轨端面上能够通过图像识别技术准确识别出的其他点。

优选的：所述步骤S4中的换算比例λ和换算比例β，通过以下方式确定：

将矩形标准块至于所述工业视角相机的拍摄范围以内，且所述矩形标准块的长度方向和宽度方向分别平行于所述Y方向和Z方向；并且，在所述正常情况下用所述工业视角相机进行拍摄，得到的拍摄图像记为换算标定拍摄图像，以计算得到：换算比例λ＝LY/Lu，换算比例β＝LZ/Lv，式中，LY和LZ分别为所述矩形标准块的实际长度和实际宽度，Lu和Lv分别为所述矩形标准块在所述换算标定拍摄图像中的像素横坐标尺寸和像素纵坐标尺寸。

作为本发明的优选实施方式：所述数据处理平台对被监测道岔的尖轨进行实时监测的方法，还包括：

步骤S5、在执行步骤S4的期间，判断是否能够从所述检测拍摄图像中识别出尖轨端面，如果判断结果为否，则发出所述尖轨存在轨尖缺失故障的警告。

优选的：所述步骤S5中，如果判断结果为是，则通过识别所述检测拍摄图像中的尖轨端面，检测出所述尖轨的尖端部在相应的检测时刻的高度和厚度。

作为本发明的优选实施方式：所述道岔尖轨形态图像实时监测装置还包括第二激光位移传感器，该第二激光位移传感器安装在被监测道岔所在的地面位置，且该第二激光位移传感器的感应方向垂直指向即沿所述Y方向指向所述尖轨的内侧平面；

所述数据处理平台对被监测道岔的尖轨进行实时监测的方法，还包括：

步骤S6、在所述被监测道岔的工作过程中，判断所述第一激光位移传感器与第二激光位移传感器的传感数据之差是否与标准距离的偏差在预设的误差阈值以内，如果判断结果为否，则发出所述尖轨存在与基本轨的密贴度不合格故障的警告，以防止尖轨与基本轨之间存在障碍物而导致危险；其中，所述标准距离为：在所述尖轨与基本轨密贴时，所述尖轨的内侧平面与所述基本轨内侧面在Y方向上的距离。

优选的：所述工业视角相机位于第一防护机构内，所述第一激光位移传感器和第二激光位移传感器位于第二防护机构内。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

第一，本发明用工业视角相机、激光位移传感器、X方向标尺和数据处理平台实现对被监测道岔的尖轨进行实时监测，其中，工业视角相机和激光位移传感器布置在被监测道岔所在的地面位置，X方向标尺布置在基本轨的基本轨内侧面，数据处理平台则布置在被监测道岔之外，它们均不会影响列车在被监测道岔上的通行，因此，本发明能够不受现场场地限制的安装在被监测道岔的应用场地中，具有硬件简约、安装简单快速、可靠性高、可扩展能力强的优点。

第二，本发明通过数据处理平台执行步骤S1至步骤S4，能够远程的实时监控被监测道岔的尖轨在相应的检测时刻相对于正常情况的三维姿态变化，以便于及时发现尖轨的尖轨在三维姿态变形方面的故障，并提高被监测道岔的日常维护检查效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明的道岔尖轨形态图像实时监测装置的结构示意图；

图2为本发明中工业视角相机拍摄得到的拍摄图像的示意图；

图3为本发明中尖轨端面在检测时刻相对于正常情况的X方向坐标变化示意图；

图4为本发明中尖轨端面在检测时刻相对于正常情况的Y方向和Z方向坐标变化示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图对本发明进行详细说明，以帮助本领域的技术人员更好的理解本发明的发明构思，但本发明权利要求的保护范围不限于下述实施例，对本领域的技术人员来说，在不脱离本发明之发明构思的前提下，没有做出创造性劳动所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例一

如图1所示，本发明公开的是一种道岔尖轨形态图像实时监测装置，适用于对被监测道岔的尖轨1进行实时监测，其中，参见图2，所述尖轨1在滑动垫板2上滑动以能够实现与所述被监测道岔的基本轨3之间的密贴与斥离，在该两者的密贴状态下，所述基本轨3能够与尖轨1的尖端部1-1和主体部密贴的两个端面分别记为基本轨上侧面3a和基本轨内侧面3b；

所述道岔尖轨形态图像实时监测装置包括：工业视角相机4、高精度的第一激光位移传感器5、X方向标尺6和数据处理平台；其中，所述X方向标尺6的刻度可以优选为0.2mm/格。

所述工业视角相机4和第一激光位移传感器5均安装在被监测道岔所在的地面位置，所述第一激光位移传感器5的感应方向垂直指向即沿下述的Y方向指向所述基本轨内侧面3b，所述X方向标尺6固定在所述基本轨内侧面3b上并沿所述基本轨3的延伸方向即沿下述的X方向延伸设置；并且，所述工业视角相机4的拍摄角度，使得：在所述尖轨1与基本轨3密贴时，所述尖轨1的尖轨端面1a和X方向标尺6均纳入到所述工业视角相机4的拍摄图像中，且所述拍摄图像的像素横坐标方向u平行于所述基本轨内侧面3b的垂直方向即平行于下述的Y方向，所述拍摄图像的像素纵坐标方向v平行于竖直方向即平行于下述的Z方向；

所述数据处理平台通过对所述工业视角相机4的拍摄图像和第一激光位移传感器5的传感数据进行分析处理，实现对所述被监测道岔的尖轨1进行实时监测。

从而，本发明用工业视角相机4、激光位移传感器、X方向标尺6和数据处理平台实现对被监测道岔的尖轨1进行实时监测，其中，工业视角相机4和激光位移传感器布置在被监测道岔所在的地面位置，X方向标尺6布置在基本轨3的基本轨内侧面3b，数据处理平台则布置在被监测道岔之外，它们均不会影响列车在被监测道岔上的通行，因此，本发明能够不受现场场地限制的安装在被监测道岔的应用场地中，具有硬件简约、安装简单快速、可靠性高、可扩展能力强的优点。

实施例二

在上述实施例一的基础上，本实施例二还采用了以下优选的实施方式：

所述数据处理平台对被监测道岔的尖轨1进行实时监测的方法，包括：

步骤S1、构建包含X方向、Y方向和Z方向的三维坐标系，所述X方向为所述基本轨3的延伸方向并以列车在基本轨3上的行进方向为正，所述Y方向为所述基本轨内侧面3b的垂直方向并以从基本轨3的外侧向内侧为正，所述Z方向为竖直方向并以向上为正；

步骤S2、以所述尖轨端面1a上的某一个点作为尖轨识别点1b，在所述尖轨1与基本轨3密贴、且被监测道岔未有列车通过、且所述被监测道岔处于没有损坏的正常工况的正常情况下，将所述尖轨识别点1b在此正常情况下的位置作为所述三维坐标系的原点O，并控制所述工业视角相机4在此正常情况下进行拍摄，得到的拍摄图像记为零位标定拍摄图像；

并且，依据预设的形状特征，识别出所述零位标定拍摄图像中的尖轨端面1a和X方向标尺6，以标定出所述原点O的X方向坐标零位X0、Y方向坐标零位Y0和Z方向坐标零位Z0；其中，参见图2和图3，所述X方向坐标零位X0为：所述零位标定拍摄图像中，所述尖轨端面1a在X方向标尺6上的读数；参见图2和图4，所述Y方向坐标零位Y0对应于所述尖轨识别点1b在零位标定拍摄图像中的像素横坐标u0；参见图2和图4，所述Z方向坐标零位Z0对应于所述尖轨识别点1b在零位标定拍摄图像中的像素纵坐标v0；

步骤S3、在所述被监测道岔的工作过程中，从所述尖轨1与基本轨3密贴的时间中选出检测时刻，并控制所述工业视角相机4在检测时刻进行拍摄，得到拍摄图像记为检测拍摄图像；

步骤S4、对于每一个所述检测时刻，依据预设的形状特征，识别出所述检测拍摄图像中的尖轨端面1a和X方向标尺6，以检测出所述尖轨1在相应的检测时刻相对于所述正常情况的三维姿态变化，其中：

所述三维姿态变化的X方向变化量△X为：参见图3，所述检测拍摄图像中，所述尖轨端面1a在X方向标尺6上的读数相对于所述X方向坐标零位X0的变化量；

所述三维姿态变化的Y方向变化量△Y＝(u1-u0)*λ-Y1，式中，参见图4，u1为所述尖轨识别点1b在检测拍摄图像中的像素横坐标，λ为所述拍摄图像的像素横坐标尺寸与所述Y方向的实际尺寸之间的换算比例，偏移补偿量Y1表示所述基本轨3在检测时刻相对于正常情况的Y方向偏移量，由所述第一激光位移传感器5在检测时刻相对于正常情况的传感数据差值测得，用于补偿基本轨3在Y方向受到推拉作用力而产生的偏移，以提高Y方向变化量△Y的检测精度；

所述三维姿态变化的Z方向变化量△Z＝(v1-v0)*β，式中，参见图4，v1为所述尖轨识别点1b在检测拍摄图像中的像素纵坐标，β为所述拍摄图像的像素纵坐标尺寸与所述Z方向的实际尺寸之间的换算比例。

从而，本发明能够远程的实时监控被监测道岔的尖轨1在相应的检测时刻相对于正常情况的三维姿态变化，以便于及时发现尖轨1的尖轨1在三维姿态变形方面的故障，并提高被监测道岔的日常维护检查效率。

另外，通过对检测拍摄图像进行人工复核，能够及时处理并确认被监测道岔的状态。

以上为本实施例二的基本实施方式，可以在该基本实施方式的基础上做进一步的优化、改进和限定：

优选的：所述道岔尖轨形态图像实时监测装置还包括车轮传感器7，所述列车在基本轨3上行进时先经过车轮传感器7再经过所述尖轨1；

所述步骤S3中，将所述车轮传感器7被列车触发的时刻作为所述检测时刻。当然，所述检测时刻也可以是车轮传感器7被列车触发时刻经过一定延迟时间后的时刻，或者采用其他方式确定检测时刻，只要能够反映列车通过时对被监测道岔的影响即可。

优选的：参见图2，所述尖轨识别点1b为所述尖轨端面1a的尖端部1-1的尖端点。当然，所述尖轨识别点1b也可以是尖轨端面1a上能够通过图像识别技术准确识别出的其他点。

优选的：所述步骤S4中的换算比例λ和换算比例β，通过以下方式确定：

将矩形标准块至于所述工业视角相机4的拍摄范围以内，且所述矩形标准块的长度方向和宽度方向分别平行于所述Y方向和Z方向；并且，在所述正常情况下用所述工业视角相机4进行拍摄，得到的拍摄图像记为换算标定拍摄图像，以计算得到：换算比例λ＝LY/Lu，换算比例β＝LZ/Lv，式中，LY和LZ分别为所述矩形标准块的实际长度和实际宽度，Lu和Lv分别为所述矩形标准块在所述换算标定拍摄图像中的像素横坐标尺寸和像素纵坐标尺寸。

实施例三

在上述实施例二的基础上，本实施例三还采用了以下优选的实施方式：

所述数据处理平台对被监测道岔的尖轨1进行实时监测的方法，还包括：

步骤S5、在执行步骤S4的期间，判断是否能够从所述检测拍摄图像中识别出尖轨端面1a，如果判断结果为否，则发出所述尖轨1存在轨尖缺失故障的警告。

以上为本实施例三的基本实施方式，可以在该基本实施方式的基础上做进一步的优化、改进和限定：

优选的：所述步骤S5中，如果判断结果为是，则通过识别所述检测拍摄图像中的尖轨端面1a，检测出所述尖轨1的尖端部1-1在相应的检测时刻的高度和厚度。

实施例四

在上述实施例二或实施例三中任意一个实施例的基础上，本实施例四还采用了以下优选的实施方式：

所述道岔尖轨形态图像实时监测装置还包括第二激光位移传感器8，该第二激光位移传感器8安装在被监测道岔所在的地面位置，且该第二激光位移传感器8的感应方向垂直指向即沿所述Y方向指向所述尖轨1的内侧平面1c；

所述数据处理平台对被监测道岔的尖轨1进行实时监测的方法，还包括：

步骤S6、在所述被监测道岔的工作过程中，判断所述第一激光位移传感器5与第二激光位移传感器8的传感数据之差是否与标准距离的偏差在预设的误差阈值以内，如果判断结果为否，则发出所述尖轨1存在与基本轨3的密贴度不合格故障的警告，以防止尖轨1与基本轨3之间存在障碍物而导致危险；其中，所述标准距离为：在所述尖轨1与基本轨3密贴时，所述尖轨1的内侧平面1c与所述基本轨内侧面3b在Y方向上的距离。

以上为本实施例四的基本实施方式，可以在该基本实施方式的基础上做进一步的优化、改进和限定：

优选的：所述工业视角相机4位于第一防护机构9内，所述第一激光位移传感器5和第二激光位移传感器8位于第二防护机构10内。

本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种道岔尖轨形态图像实时监测装置，适用于对被监测道岔的尖轨(1)进行实时监测，其中，所述尖轨(1)能够实现与所述被监测道岔的基本轨(3)之间的密贴与斥离，所述基本轨(3)能够与尖轨(1)的尖端部(1-1)和主体部密贴的两个端面分别记为基本轨上侧面(3a)和基本轨内侧面(3b)；

其特征在于，所述道岔尖轨形态图像实时监测装置包括：工业视角相机(4)、第一激光位移传感器(5)、X方向标尺(6)和数据处理平台；

所述工业视角相机(4)和第一激光位移传感器(5)均安装在被监测道岔所在的地面位置，所述第一激光位移传感器(5)的感应方向垂直指向所述基本轨内侧面(3b)，所述X方向标尺(6)固定在所述基本轨内侧面(3b)上并沿所述基本轨(3)的延伸方向延伸设置；并且，所述工业视角相机(4)的拍摄角度，使得：在所述尖轨(1)与基本轨(3)密贴时，所述尖轨(1)的尖轨端面(1a)和X方向标尺(6)均纳入到所述工业视角相机(4)的拍摄图像中，且所述拍摄图像的像素横坐标方向(u)平行于所述基本轨内侧面(3b)的垂直方向，所述拍摄图像的像素纵坐标方向(v)平行于竖直方向；

所述数据处理平台通过对所述工业视角相机(4)的拍摄图像和第一激光位移传感器(5)的传感数据进行分析处理，实现对所述被监测道岔的尖轨(1)进行实时监测。

2.根据权利要求1所述道岔尖轨形态图像实时监测装置，其特征在于：所述数据处理平台对被监测道岔的尖轨(1)进行实时监测的方法，包括：

步骤S1、构建包含X方向、Y方向和Z方向的三维坐标系，所述X方向为所述基本轨(3)的延伸方向并以列车在基本轨(3)上的行进方向为正，所述Y方向为所述基本轨内侧面(3b)的垂直方向并以从基本轨(3)的外侧向内侧为正，所述Z方向为竖直方向并以向上为正；

步骤S2、以所述尖轨端面(1a)上的某一个点作为尖轨识别点(1b)，在所述尖轨(1)与基本轨(3)密贴、且被监测道岔未有列车通过、且所述被监测道岔处于正常工况的正常情况下，将所述尖轨识别点(1b)在此正常情况下的位置作为所述三维坐标系的原点O，并控制所述工业视角相机(4)在此正常情况下进行拍摄，得到的拍摄图像记为零位标定拍摄图像；

并且，依据预设的形状特征，识别出所述零位标定拍摄图像中的尖轨端面(1a)和X方向标尺(6)，以标定出所述原点O的X方向坐标零位(X0)、Y方向坐标零位(Y0)和Z方向坐标零位(Z0)；其中，所述X方向坐标零位(X0)为：所述零位标定拍摄图像中，所述尖轨端面(1a)在X方向标尺(6)上的读数；所述Y方向坐标零位(Y0)对应于所述尖轨识别点(1b)在零位标定拍摄图像中的像素横坐标u0；所述Z方向坐标零位(Z0)对应于所述尖轨识别点(1b)在零位标定拍摄图像中的像素纵坐标v0；

步骤S3、在所述被监测道岔的工作过程中，从所述尖轨(1)与基本轨(3)密贴的时间中选出检测时刻，并控制所述工业视角相机(4)在检测时刻进行拍摄，得到拍摄图像记为检测拍摄图像；

步骤S4、对于每一个所述检测时刻，依据预设的形状特征，识别出所述检测拍摄图像中的尖轨端面(1a)和X方向标尺(6)，以检测出所述尖轨(1)在相应的检测时刻相对于所述正常情况的三维姿态变化，其中：

所述三维姿态变化的X方向变化量△X为：所述检测拍摄图像中，所述尖轨端面(1a)在X方向标尺(6)上的读数相对于所述X方向坐标零位(X0)的变化量；

所述三维姿态变化的Y方向变化量△Y＝(u1-u0)*λ-Y1，式中，u1为所述尖轨识别点(1b)在检测拍摄图像中的像素横坐标，λ为所述拍摄图像的像素横坐标尺寸与所述Y方向的实际尺寸之间的换算比例，偏移补偿量Y1表示所述基本轨(3)在检测时刻相对于正常情况的Y方向偏移量，由所述第一激光位移传感器(5)在检测时刻相对于正常情况的传感数据差值测得；

所述三维姿态变化的Z方向变化量△Z＝(v1-v0)*β，式中，v1为所述尖轨识别点(1b)在检测拍摄图像中的像素纵坐标，β为所述拍摄图像的像素纵坐标尺寸与所述Z方向的实际尺寸之间的换算比例。

3.根据权利要求2所述道岔尖轨形态图像实时监测装置，其特征在于：所述道岔尖轨形态图像实时监测装置还包括车轮传感器(7)，所述列车在基本轨(3)上行进时先经过车轮传感器(7)再经过所述尖轨(1)；

所述步骤S3中，将所述车轮传感器(7)被列车触发的时刻作为所述检测时刻。

4.根据权利要求2所述道岔尖轨形态图像实时监测装置，其特征在于：所述尖轨识别点(1b)为所述尖轨端面(1a)的尖端部(1-1)的尖端点。

5.根据权利要求2所述道岔尖轨形态图像实时监测装置，其特征在于：所述步骤S4中的换算比例λ和换算比例β，通过以下方式确定：

将矩形标准块至于所述工业视角相机(4)的拍摄范围以内，且所述矩形标准块的长度方向和宽度方向分别平行于所述Y方向和Z方向；并且，在所述正常情况下用所述工业视角相机(4)进行拍摄，得到的拍摄图像记为换算标定拍摄图像，以计算得到：换算比例λ＝LY/Lu，换算比例β＝LZ/Lv，式中，LY和LZ分别为所述矩形标准块的实际长度和实际宽度，Lu和Lv分别为所述矩形标准块在所述换算标定拍摄图像中的像素横坐标尺寸和像素纵坐标尺寸。

6.根据权利要求2至5任意一项所述道岔尖轨形态图像实时监测装置，其特征在于：所述数据处理平台对被监测道岔的尖轨(1)进行实时监测的方法，还包括：

步骤S5、在执行步骤S4的期间，判断是否能够从所述检测拍摄图像中识别出尖轨端面(1a)，如果判断结果为否，则发出所述尖轨(1)存在轨尖缺失故障的警告。

7.根据权利要求6所述道岔尖轨形态图像实时监测装置，其特征在于：所述步骤S5中，如果判断结果为是，则通过识别所述检测拍摄图像中的尖轨端面(1a)，检测出所述尖轨(1)的尖端部(1-1)在相应的检测时刻的高度和厚度。

8.根据权利要求2至5任意一项所述道岔尖轨形态图像实时监测装置，其特征在于：所述道岔尖轨形态图像实时监测装置还包括第二激光位移传感器(8)，该第二激光位移传感器(8)安装在被监测道岔所在的地面位置，且该第二激光位移传感器(8)的感应方向垂直指向所述尖轨(1)的内侧平面(1c)；

所述数据处理平台对被监测道岔的尖轨(1)进行实时监测的方法，还包括：

步骤S6、在所述被监测道岔的工作过程中，判断所述第一激光位移传感器(5)与第二激光位移传感器(8)的传感数据之差是否与标准距离的偏差在预设的误差阈值以内，如果判断结果为否，则发出所述尖轨(1)存在与基本轨(3)的密贴度不合格故障的警告；其中，所述标准距离为：在所述尖轨(1)与基本轨(3)密贴时，所述尖轨(1)的内侧平面(1c)与所述基本轨内侧面(3b)在Y方向上的距离。

9.根据权利要求8所述道岔尖轨形态图像实时监测装置，其特征在于：所述工业视角相机(4)位于第一防护机构(9)内，所述第一激光位移传感器(5)和第二激光位移传感器(8)位于第二防护机构(10)内。

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