CN117490577A - 一种用于测量铁路有砟轨道道砟颗粒运移的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于测量铁路有砟轨道道砟颗粒运移的方法，涉及铁路有砟轨道技术领域，所述方法包括：在测量周期的开始时刻，通过相机拍摄道砟的第一图像；通过多个压力传感器，获得第一压力数据，在y方向上设置多个压力传感器，相机和视野范围内的压力传感器组成测量站点，在轨道沿线有多个测量站点；在测量周期的结束时刻，通过相机拍摄道砟的第二图像；通过多个压力传感器，获得第二压力数据；根据第一图像、第二图像、第一压力数据和第二压力数据，获得各个测量站点的道砟颗粒运移评分；根据多个测量站点的道砟颗粒运移评分，确定有砟轨道的道砟颗粒运移状况。根据本发明，便于对道砟的维护。
Description
技术领域
本发明涉及铁路有砟轨道技术领域，尤其涉及一种用于测量铁路有砟轨道道砟颗粒运移的方法。
背景技术
在相关技术中，CN113465510A涉及一种用于测量铁路有砟轨道道砟颗粒运移的装置及方法，包括：支架，固定于铁路道床附近独立基础上，或固定于独立于有砟轨道模型试验装置的基础上；摄像机，安装在所述支架上，用于在列车运行荷载加载过程中，采集不同阶段的视频，所述视频中包含设置在道砟表面的标记点；数码相机，安装在所述支架上，用于在列车运行荷载加载过程中，采集不同阶段的照片，所述照片中包含设置在道砟表面的标记点；其中所述摄像机和所述数码相机的拍摄方向垂直于水平面；处理单元，分别与摄像机和数码相机相连，用于获取摄像机和数码相机拍摄的视频和照片，通过追踪视频和照片中道砟上标记点的位置，得到不同时刻道砟颗粒的瞬态运移和长历时运移信息。然而，该方法仅通过图像数据判断道砟颗粒是否出现移动，无法判断移动方向，也难以确定运移的具体情况。
CN112160305B涉及一种对轨道路基内部变形和细颗粒流失监测装置，包括：设置于路基道砟层内的内部损伤监测装置，所述内部损伤监测装置通过导线连接有电阻采集仪，所述电阻采集仪无线连接有电阻信号接收仪。该发明提供的对轨道路基内部变形和细颗粒流失监测装置，可以实现远程情况下对轨道交通荷载下铁路路基内的变形和细颗粒流失实时连续监测，经济方便，实用价值较高。然而，该方法仅通过智能导电粗颗粒间形成的导电网络对轨道路基内部进行监测，难以确定道砟是否出现运移，也难以确定道砟运移的具体情况。
公开于本申请背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明提供一种用于测量铁路有砟轨道道砟颗粒运移的方法，解决了难以确定道砟运移的具体情况的技术问题。
根据本发明的第一方面，提供一种用于测量铁路有砟轨道道砟颗粒运移的方法，包括：步骤S101，在当前测量周期的开始时刻，通过安装在有砟轨道的接触网支柱上的相机拍摄有砟轨道的道砟的第一图像；步骤S102，通过设置在有砟轨道的道砟底部的多个压力传感器，获得第一压力数据，其中，有砟轨道方向为x方向，在与x方向垂直的y方向上设置多个压力传感器，在有砟轨道的同一侧且x方向坐标相同多个压力传感器为一组压力传感器，在有砟轨道的两侧均具有多组压力传感器，多组压力传感器的位置均位于所述相机的视野范围内，并且，所述相机和所述视野范围内的多组压力传感器组成测量站点，在所述有砟轨道沿线具有多个测量站点；步骤S103，在当前测量周期的结束时刻，通过所述相机拍摄有砟轨道的道砟的第二图像；步骤S104，通过设置在有砟轨道的道砟底部的多个压力传感器，获得第二压力数据；步骤S105，根据所述第一图像、所述第二图像、所述第一压力数据和所述第二压力数据，获得各个测量站点的道砟颗粒运移评分；步骤S106，根据多个测量站点的道砟颗粒运移评分，确定所述有砟轨道的道砟颗粒运移状况。
根据本发明，根据所述第一图像、所述第二图像、所述第一压力数据和所述第二压力数据，获得各个测量站点的道砟颗粒运移评分，包括：根据各组压力传感器的第一压力数据和第二压力数据，确定道砟颗粒散落状况评分；根据各组压力传感器的第一压力数据和第二压力数据，以及各组内的压力传感器的序号，确定道砟颗粒外移状况评分，其中，远离有砟轨道的压力传感器的序号大于靠近有砟轨道的压力传感器的序号；对所述第一图像进行轮廓检测处理，确定道砟的第一铺设范围；对所述第二图像进行轮廓检测处理，确定道砟的第二铺设范围；根据所述第一铺设范围和所述第二铺设范围，确定道砟范围变化状况评分；根据所述第一图像和所述第二图像，确定道砟移动状况评分；根据所述道砟颗粒散落状况评分、道砟颗粒外移状况评分、道砟范围变化状况评分和所述道砟移动状况评分，确定所述道砟颗粒运移评分。
根据本发明，根据各组压力传感器的第一压力数据和第二压力数据，确定道砟颗粒散落状况评分，包括：根据公式确定道砟颗粒散落状况评分/>，其中，/>为第i组中的第j个压力传感器获得的第二压力数据，/>为第i组中的第j个压力传感器获得的第一压力数据，n为每组压力传感器的数量，m为测量站点内压力传感器组的数量，i≤m，j≤n，且i、j、m和n均为正整数。
根据本发明，根据各组压力传感器的第一压力数据和第二压力数据，以及各组内的压力传感器的序号，确定道砟颗粒外移状况评分，包括：根据公式确定道砟颗粒外移状况评分/>，其中，/>为第i组中的第j个压力传感器获得的第二压力数据，/>为第i组中的第j个压力传感器获得的第一压力数据，n为每组压力传感器的数量，m为测量站点内压力传感器组的数量，i≤m，j≤n，且i、j、m和n均为正整数。
根据本发明，根据所述第一铺设范围和所述第二铺设范围，确定道砟范围变化状况评分，包括：根据公式确定道砟范围变化状况评分/>，其中，/>为所述第二铺设范围的面积，/>为所述第一铺设范围的面积。
根据本发明，根据所述第一图像和所述第二图像，确定道砟移动状况评分，包括：对所述第一图像进行二值化处理，获得第一二值化图像；对所述第二图像进行二值化处理，获得第二二值化图像；对所述第二二值化图像和所述第一二值化图像进行作差处理，获得对比图像；根据所述第二铺设范围，在所述对比图像中确定目标区域；确定所述目标区域中，像素值不为0的目标像素点的位置坐标；确定所述目标像素点与有砟轨道的边缘的第一距离；根据所述目标像素点与有砟轨道的边缘的第一距离、所述目标区域的边缘以及有砟轨道的边缘，确定道砟移动状况评分。
根据本发明，根据所述目标像素点与有砟轨道的边缘的第一距离、所述目标区域的边缘以及有砟轨道的边缘，确定道砟移动状况评分，包括：过所述目标像素点，设置有砟轨道的边缘的垂线；获得所述垂线与所述目标区域的边缘的交点；获取所述交点与所述有砟轨道的边缘的第二距离；根据公式确定道砟移动状况评分/>，其中，/>为第s个目标像素点对应的第二距离，/>为第s个目标像素点对应的第一距离，M为目标像素点的总数，s≤M，且s和M为正整数，/>为第二铺设范围的面积，/>为对比图像的像素密度。
根据本发明，根据所述道砟颗粒散落状况评分、道砟颗粒外移状况评分、道砟范围变化状况评分和所述道砟移动状况评分，确定所述道砟颗粒运移评分，包括：对所述道砟颗粒散落状况评分、道砟颗粒外移状况评分、道砟范围变化状况评分和所述道砟移动状况评分进行加权求和，获得所述道砟颗粒运移评分。
根据本发明，根据多个测量站点的道砟颗粒运移评分，确定所述有砟轨道的道砟颗粒运移状况，包括：获取多个测量站点的位置的车流密度；根据所述车流密度，对多个测量站点的道砟颗粒运移评分进行加权平均处理，获得所述有砟轨道的道砟颗粒运移状况。
根据本发明的一种用于测量铁路有砟轨道道砟颗粒运移的方法，在对轨道道砟颗粒运移的具体情况进行测量时，首先根据第一压力数据、第二压力数据和测量站点内压力传感器组的数量，得出站点内各个传感器组上方的道砟颗粒散落状况，提升道砟颗粒散落状况评分的全面性和准确性；再通过压力传感器获得的第一压力数据、第二压力数据以及传感器的序号来评价道砟颗粒外移的程度，获得道砟颗粒外移状况评分，提升道砟颗粒外移状况评分的准确性和客观性，减少判断过程中的人为因素；接着通过第一铺设范围和第二铺设范围来评价道砟范围的变化，获得道砟范围变化状况评分；最后通过目标像素点与砟边缘的距离为目标像素点的像素值进行加权，从而加权后的目标像素点在像素点总数中的占比，获得的道砟移动状况评分，以准确且客观地反映移运状况的严重程度。本发明通过相机、压力传感器获得轨道道砟的图像数据以及压力数据，通过整合图像数据以及压力数据进行计算和分析，将有砟轨道的道砟颗粒运移状况以道砟颗粒运移评分的形式表现，能够准确和及时的了解有砟轨道的道砟颗粒的运移的具体情况，大幅度减少了日常维护道砟的工作量和开支，提高了列车运行的安全性。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本发明。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将更清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例，
图1示例性地示出根据本发明实施例的一种用于测量铁路有砟轨道道砟颗粒运移的方法的流程图；
图2示例性地示出根据本发明实施例的一种用于测量铁路有砟轨道道砟颗粒运移的方法的示意图。
实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。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不再赘述。
图1示例性地示出根据本发明实施例的一种用于测量铁路有砟轨道道砟颗粒运移的方法，所述方法包括：步骤S101，在当前测量周期的开始时刻，通过安装在有砟轨道的接触网支柱上的相机拍摄有砟轨道的道砟的第一图像；
步骤S102，通过设置在有砟轨道的道砟底部的多个压力传感器，获得第一压力数据，其中，有砟轨道方向为x方向，在与x方向垂直的y方向上设置多个压力传感器，在有砟轨道的同一侧且x方向坐标相同多个压力传感器为一组压力传感器，在有砟轨道的两侧均具有多组压力传感器，多组压力传感器的位置均位于所述相机的视野范围内，并且，所述相机和所述视野范围内的多组压力传感器组成测量站点，在所述有砟轨道沿线具有多个测量站点；步骤S103，在当前测量周期的结束时刻，通过所述相机拍摄有砟轨道的道砟的第二图像；步骤S104，通过设置在有砟轨道的道砟底部的多个压力传感器，获得第二压力数据；步骤S105，根据所述第一图像、所述第二图像、所述第一压力数据和所述第二压力数据，获得各个测量站点的道砟颗粒运移评分；
步骤S106，根据多个测量站点的道砟颗粒运移评分，确定所述有砟轨道的道砟颗粒运移状况。
根据本发明的实施例的一种用于测量铁路有砟轨道道砟颗粒运移的方法，通过相机、压力传感器获得轨道道砟的图像数据以及压力数据，通过整合图像数据以及压力数据进行计算和分析，将有砟轨道的道砟颗粒运移状况以道砟颗粒运移评分的形式表现，能够准确和及时的了解有砟轨道的道砟颗粒的运移的具体情况，大幅度减少了日常维护道砟的工作量和开支，提高了列车运行的安全性。
根据本发明的一个实施例，在步骤S101中，在当前测量周期的开始时刻，通过安装在有砟轨道的接触网支柱上的相机拍摄有砟轨道的道砟的第一图像。
例如，将相机安装在接触网支柱上，镜头正对着地面，拍摄角度为俯视，在测量周期开始时，通过相机拍摄的图像称为有砟轨道的道砟的第一图像。
根据本发明的一个实施例，在步骤S102中，通过设置在有砟轨道的道砟底部的多个压力传感器，获得第一压力数据，其中，有砟轨道方向为x方向，在与x方向垂直的y方向上设置多个压力传感器，在有砟轨道的同一侧且x方向坐标相同多个压力传感器为一组压力传感器，在有砟轨道的两侧均具有多组压力传感器，多组压力传感器的位置均位于所述相机的视野范围内，并且，所述相机和所述视野范围内的多组压力传感器组成测量站点，在所述有砟轨道沿线具有多个测量站点。
例如，有砟轨道的道砟底部设置有多个压力传感器，以轨道的方向为x方向，以垂直轨道的方向为y方向，压力传感器设置在y方向上，在轨道同一侧且x坐标相同的压力传感器为同一组，同一组压力传感器中的传感器距离轨道的距离不同，轨道的两侧均设有多组压力传感器，相机和处于相机视野范围内的多组压力传感器构成一个站点，在测量周期开始时，通过多个压力传感器，获得道砟对压力传感器的压力数据，即第一压力数据。
根据本发明的一个实施例，在步骤S103中，在当前测量周期的结束时刻，通过所述相机拍摄有砟轨道的道砟的第二图像。
例如，在测量周期的结束时刻，通过相机拍摄有砟轨道的道砟的第二图像，第二图像为测量周期结束时轨道的道砟的俯视图。
根据本发明的一个实施例，在步骤S104中，通过设置在有砟轨道的道砟底部的多个压力传感器，获得第二压力数据。
例如，在测量周期结束时，通过多个压力传感器，获得道砟对压力传感器产生的压力数据，即第二压力数据。
根据本发明的一个实施例，在步骤S105中，根据所述第一图像、所述第二图像、所述第一压力数据和所述第二压力数据，获得各个测量站点的道砟颗粒运移评分。
例如，测量周期可设置为一个月，将测量周期开始时，相机和压力传感器分别获得的第一图像和第一压力数据，测量周期结束时相机和压力传感器分别获得的第二图像和第二压力数据，通过第一图像和第一压力数据，以及第二图像和第二压力数据进行计算，得到各个测量站点的道砟颗粒运移评分。
根据本发明的一个实施例，根据所述第一图像、所述第二图像、所述第一压力数据和所述第二压力数据，获得各个测量站点的道砟颗粒运移评分，包括：根据各组压力传感器的第一压力数据和第二压力数据，确定道砟颗粒散落状况评分；根据各组压力传感器的第一压力数据和第二压力数据，以及各组内的压力传感器的序号，确定道砟颗粒外移状况评分，其中，远离有砟轨道的压力传感器的序号大于靠近有砟轨道的压力传感器的序号；对所述第一图像进行轮廓检测处理，确定道砟的第一铺设范围；对所述第二图像进行轮廓检测处理，确定道砟的第二铺设范围；根据所述第一铺设范围和所述第二铺设范围，确定道砟范围变化状况评分；根据所述第一图像和所述第二图像，确定道砟移动状况评分；根据所述道砟颗粒散落状况评分、道砟颗粒外移状况评分、道砟范围变化状况评分和所述道砟移动状况评分，确定所述道砟颗粒运移评分。
例如，受列车经过时产生的气流的影响，道砟颗粒的移动不一定正好沿着y方向移动，道砟颗粒可能从传感器的正上方散落到其他方位，传感器受到的压力会减小，在这种情况下，第一压力数据的总和大于第二压力数据的总和，可通过第一压力数据和第二压力数据，确定道砟颗粒散落状况评分。
根据本发明的一个实施例，根据各组压力传感器的第一压力数据和第二压力数据，确定道砟颗粒散落状况评分，包括：根据公式（1）确定道砟颗粒散落状况评分，（1）其中，/>为第i组中的第j个压力传感器获得的第二压力数据，/>为第i组中的第j个压力传感器获得的第一压力数据，n为每组压力传感器的数量，m为测量站点内压力传感器组的数量，i≤m，j≤n，且i、j、m和n均为正整数。
例如，表示第i组中压力传感器获得的第一压力数据的总和，表示第i组中压力传感器获得的第二压力数据的总和，/>表示测量周期结束时道砟颗粒对压力传感器的压力与测量周期开始时道砟颗粒对压力传感器的压力之比，即测量周期结束时道砟颗粒的重力与即测量周期开始时道砟颗粒的重力之比，表示测量周期结束时，散落的道砟颗粒（即，不在压力传感器之上的道砟）的重力与测量周期开始时道砟颗粒的重力之比，/>表示根据测量站点内压力传感器组的数量m求平均值，得出道砟颗粒散落状况评分，/>越小代表道砟颗粒散落越少，/>越大代表道砟颗粒散落越多。
通过这种方式，根据第一压力数据、第二压力数据和测量站点内压力传感器组的数量，得出站点内各个传感器组上方的道砟颗粒散落状况，提升道砟颗粒散落状况评分的全面性和准确性。
根据本发明的一个实施例，根据各组压力传感器的第一压力数据和第二压力数据，以及各组内的压力传感器的序号，确定道砟颗粒外移状况评分，包括：根据公式（2）确定道砟颗粒外移状况评分，/>（2）其中，/>为第i组中的第j个压力传感器获得的第二压力数据，/>为第i组中的第j个压力传感器获得的第一压力数据，n为每组压力传感器的数量，m为测量站点内压力传感器组的数量，i≤m，j≤n，且i、j、m和n均为正整数。
例如，表示发生颗粒外移状况时，传感器所获得的第二压力数据与第一压力数据的差值，/>表示发生颗粒外移状况时，传感器所获得的第二压力数据与第一压力数据的差值与第一压力数据之比，/>表示第i组内的n个传感器的第二压力数据与第一压力数据的差值与第一压力数据之比之和，在测量周期开始时，接近轨道的方位，道砟铺设的越厚，远离轨道的方位，道砟铺设的越薄，即同一压力传感器组内，序号越小的传感器所获得的第一压力数据大于序号越大的传感器所获得的第一压力数据，假设第i组压力传感器有3个，在测量周期开始时，/>=2000N，/>=1000N，/>=200N，在测量周期结束时，/>=1800N，/>=1100N，/>=300N，所得/>等于0.5，因为越靠近轨道的第一压力数据越大，即基数越大，则该分式的分母越大，道砟在由靠近轨道的位置向远离轨道的位置移运时，则从基数较大的位置移运到基数较小的位置，对于基数较小的位置的增幅大于对于基数较小的位置的降幅，所以/>大于0，且颗粒外移状况越严重，/>越大，/>表示测量周期结束时道砟颗粒对压力传感器的压力与测量周期开始时道砟颗粒对压力传感器的压力之比，道砟颗粒的移动不仅仅是按照y方向，有可能想其他方向发生偏移，因此，/>表示颗粒外移的整体状况，即，靠近轨道的位置的道砟可能不仅沿y方向外移，也可能散落到其他位置，因此，可通过上述比例表示颗粒外移的整体状况。/>表示根据测量站点内压力传感器组的数量进行平均，确定道砟颗粒外移状况评分/>。
通过这种方式，可以通过压力传感器获得的第一压力数据、第二压力数据以及传感器的序号来评价道砟颗粒外移的程度，获得道砟颗粒外移状况评分，提升道砟颗粒外移状况评分的准确性和客观性，减少判断过程中的人为因素。
根据本发明的一个实施例，道砟颗粒进行移动时，道砟所在的范围也会随之变化，通过第一铺设范围和第二铺设范围，确定道砟范围变化状况评分。根据所述第一铺设范围和所述第二铺设范围，确定道砟范围变化状况评分，包括：根据公式（3）确定道砟范围变化状况评分，/>（3）其中，/>为所述第二铺设范围的面积，/>为所述第一铺设范围的面积。
例如，表示测量周期结束与测量周期开始时的铺设范围的面积之差，/>示测量周期结束与测量周期开始时的铺设范围的面积之差与原面积之比，/>越大代表道砟颗粒散落越多。
通过这种方式，通过第一铺设范围和第二铺设范围来评价道砟范围的变化，获得道砟范围变化状况评分，提升道砟范围变化状况评分的准确性和客观性，减少判断过程中的人为因素。
根据本发明的一个实施例，根据所述第一图像和所述第二图像，确定道砟移动状况评分，包括：对所述第一图像进行二值化处理，获得第一二值化图像；对所述第二图像进行二值化处理，获得第二二值化图像；对所述第二二值化图像和所述第一二值化图像进行作差处理，获得对比图像；根据所述第二铺设范围，在所述对比图像中确定目标区域；确定所述目标区域中，像素值不为0的目标像素点的位置坐标；确定所述目标像素点与有砟轨道的边缘的第一距离；根据所述目标像素点与有砟轨道的边缘的第一距离、所述目标区域的边缘以及有砟轨道的边缘，确定道砟移动状况评分。
例如，对图像进行二值化处理，将一部分的像素值设置为1，将一部分像素值设置为0，例如，将像素值大于或等于设定阈值的像素点的像素值直接设为1，将其他像素点的像素值设为0。像素值为1的像素点为黑色，像素值为0的像素点为白点，对比图像中像素值不为0的位置为第二二值化图像和第一二值化图像中有差异的位置；确定目标像素点与有砟轨道的边缘的第一距离，表示目标像素点坐标的y值。
根据本发明的一个实施例，根据所述目标像素点与有砟轨道的边缘的第一距离、所述目标区域的边缘以及有砟轨道的边缘，确定道砟移动状况评分，包括：过所述目标像素点，设置有砟轨道的边缘的垂线；获得所述垂线与所述目标区域的边缘的交点；获取所述交点与所述有砟轨道的边缘的第二距离；根据公式（4）确定道砟移动状况评分，
（4）其中，/>为第s个目标像素点对应的第二距离，/>为第s个目标像素点对应的第一距离，M为目标像素点的总数，s≤M，且s和M为正整数，/>为第二铺设范围的面积，/>为对比图像的像素密度。
例如，像素点离道砟边缘的距离，/>表示道砟边缘距离轨道的距离，/>越大，表示像素点离铁轨的距离越远，离道砟边缘的距离越近，并且，离铁轨的距离较远，则受到的火车的气流的影响较小，该位置的道砟发生移运可表示移运的状况较为严重，因此，可将/>作为权值，表示离铁轨的距离越远，则权值越大，/>表示对所有目标像素点（即，发生移运的道砟在对比图像中的像素点）的像素值进行加权求和，/>表示第二铺设范围内的像素点数量，二者的比值即为道砟移动状况评分，即，发生移运的道砟的像素点的像素值的加权平均值，亦可表示加权后的目标像素点在像素点总数中的占比，该占比越大，则表示发生移运的目标像素点数量越多，且移运状况越严重。
通过这种方式，可通过目标像素点与砟边缘的距离为目标像素点的像素值进行加权，从而加权后的目标像素点在像素点总数中的占比，获得的道砟移动状况评分，以准确且客观地反映移运状况的严重程度。
根据本发明的一个实施例，根据所述道砟颗粒散落状况评分、道砟颗粒外移状况评分、道砟范围变化状况评分和所述道砟移动状况评分，确定所述道砟颗粒运移评分，包括：
对所述道砟颗粒散落状况评分、道砟颗粒外移状况评分、道砟范围变化状况评分和所述道砟移动状况评分进行加权求和，获得所述道砟颗粒运移评分。
根据本发明的一个实施例，在步骤S106中，根据多个测量站点的道砟颗粒运移评分，确定所述有砟轨道的道砟颗粒运移状况。
根据本发明的一个实施例，根据多个测量站点的道砟颗粒运移评分，确定所述有砟轨道的道砟颗粒运移状况，包括：获取多个测量站点的位置的车流密度；根据所述车流密度，对多个测量站点的道砟颗粒运移评分进行加权平均处理，获得所述有砟轨道的道砟颗粒运移状况。
例如，可利用车流密度来确定权重，车流密度越大，则对道砟的影响越大，因此，车流密度大的测量站点可设置较大的权重，车流密度小的测量站点可设置较小的权重，进而根据每个测量站点的道砟颗粒运移评分进行加权平均处理，确定整条轨道的道砟颗粒运移状况。
根据本发明的实施例的一种用于测量铁路有砟轨道道砟颗粒运移的方法，在对轨道道砟颗粒运移的具体情况进行测量时，首先根据第一压力数据、第二压力数据和测量站点内压力传感器组的数量，得出站点内各个传感器组上方的道砟颗粒散落状况，提升道砟颗粒散落状况评分的全面性和准确性；再通过压力传感器获得的第一压力数据、第二压力数据以及传感器的序号来评价道砟颗粒外移的程度，获得道砟颗粒外移状况评分，提升道砟颗粒外移状况评分的准确性和客观性，减少判断过程中的人为因素；接着通过第一铺设范围和第二铺设范围来评价道砟范围的变化，获得道砟范围变化状况评分；最后通过目标像素点与砟边缘的距离为目标像素点的像素值进行加权，从而加权后的目标像素点在像素点总数中的占比，获得的道砟移动状况评分，以准确且客观地反映移运状况的严重程度。本发明通过相机、压力传感器获得轨道道砟的图像数据以及压力数据，通过整合图像数据以及压力数据进行计算和分析，将有砟轨道的道砟颗粒运移状况以道砟颗粒运移评分的形式表现，能够准确和及时的了解有砟轨道的道砟颗粒的运移的具体情况，大幅度减少了日常维护道砟的工作量和开支，提高了列车运行的安全性。
图2示例性地示出根据本发明实施例的一种用于测量铁路有砟轨道道砟颗粒运移的方法的示意图。
相机安装在有砟轨道的接触网支柱上，有砟轨道方向为x方向，在与x方向垂直的y方向上设置多个压力传感器，在有砟轨道的同一侧且x方向坐标相同多个压力传感器为一组压力传感器，在有砟轨道的两侧均具有多组压力传感器，多组压力传感器的位置均位于相机的视野范围内，即波浪线范围内，相机和视野范围内的多组压力传感器组成测量站点，在有砟轨道沿线具有多个测量站点。
本发明可以是方法、装置、系统和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本发明的各个方面的计算机可读程序指令。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
Claims (9)
1.一种用于测量铁路有砟轨道道砟颗粒运移的方法，其特征在于，包括：
步骤S101，在当前测量周期的开始时刻，通过安装在有砟轨道的接触网支柱上的相机拍摄有砟轨道的道砟的第一图像；步骤S102，通过设置在有砟轨道的道砟底部的多个压力传感器，获得第一压力数据，其中，有砟轨道方向为x方向，在与x方向垂直的y方向上设置多个压力传感器，在有砟轨道的同一侧且x方向坐标相同多个压力传感器为一组压力传感器，在有砟轨道的两侧均具有多组压力传感器，多组压力传感器的位置均位于所述相机的视野范围内，并且，所述相机和所述视野范围内的多组压力传感器组成测量站点，在所述有砟轨道沿线具有多个测量站点；步骤S103，在当前测量周期的结束时刻，通过所述相机拍摄有砟轨道的道砟的第二图像；步骤S104，通过设置在有砟轨道的道砟底部的多个压力传感器，获得第二压力数据；步骤S105，根据所述第一图像、所述第二图像、所述第一压力数据和所述第二压力数据，获得各个测量站点的道砟颗粒运移评分；步骤S106，根据多个测量站点的道砟颗粒运移评分，确定所述有砟轨道的道砟颗粒运移状况。
2.根据权利要求1所述的用于测量铁路有砟轨道道砟颗粒运移的方法，其特征在于，根据所述第一图像、所述第二图像、所述第一压力数据和所述第二压力数据，获得各个测量站点的道砟颗粒运移评分，包括：根据各组压力传感器的第一压力数据和第二压力数据，确定道砟颗粒散落状况评分；根据各组压力传感器的第一压力数据和第二压力数据，以及各组内的压力传感器的序号，确定道砟颗粒外移状况评分，其中，远离有砟轨道的压力传感器的序号大于靠近有砟轨道的压力传感器的序号；对所述第一图像进行轮廓检测处理，确定道砟的第一铺设范围；对所述第二图像进行轮廓检测处理，确定道砟的第二铺设范围；根据所述第一铺设范围和所述第二铺设范围，确定道砟范围变化状况评分；根据所述第一图像和所述第二图像，确定道砟移动状况评分；根据所述道砟颗粒散落状况评分、道砟颗粒外移状况评分、道砟范围变化状况评分和所述道砟移动状况评分，确定所述道砟颗粒运移评分。
3.根据权利要求2所述的用于测量铁路有砟轨道道砟颗粒运移的方法，其特征在于，根据各组压力传感器的第一压力数据和第二压力数据，确定道砟颗粒散落状况评分，包括：根据公式确定道砟颗粒散落状况评分/>，其中，/>为第i组中的第j个压力传感器获得的第二压力数据，/>为第i组中的第j个压力传感器获得的第一压力数据，n为每组压力传感器的数量，m为测量站点内压力传感器组的数量，i≤m，j≤n，且i、j、m和n均为正整数。
4.根据权利要求2所述的用于测量铁路有砟轨道道砟颗粒运移的方法，其特征在于，根据各组压力传感器的第一压力数据和第二压力数据，以及各组内的压力传感器的序号，确定道砟颗粒外移状况评分，包括：根据公式确定道砟颗粒外移状况评分/>，其中，/>为第i组中的第j个压力传感器获得的第二压力数据，/>为第i组中的第j个压力传感器获得的第一压力数据，n为每组压力传感器的数量，m为测量站点内压力传感器组的数量，i≤m，j≤n，且i、j、m和n均为正整数。
5.根据权利要求2所述的用于测量铁路有砟轨道道砟颗粒运移的方法，其特征在于，根据所述第一铺设范围和所述第二铺设范围，确定道砟范围变化状况评分，包括：
根据公式确定道砟范围变化状况评分/>，其中，/>为所述第二铺设范围的面积，/>为所述第一铺设范围的面积。
6.根据权利要求2所述的用于测量铁路有砟轨道道砟颗粒运移的方法，其特征在于，根据所述第一图像和所述第二图像，确定道砟移动状况评分，包括：对所述第一图像进行二值化处理，获得第一二值化图像；对所述第二图像进行二值化处理，获得第二二值化图像；对所述第二二值化图像和所述第一二值化图像进行作差处理，获得对比图像；根据所述第二铺设范围，在所述对比图像中确定目标区域；确定所述目标区域中，像素值不为0的目标像素点的位置坐标；确定所述目标像素点与有砟轨道的边缘的第一距离；根据所述目标像素点与有砟轨道的边缘的第一距离、所述目标区域的边缘以及有砟轨道的边缘，确定道砟移动状况评分。
7.根据权利要求6所述的用于测量铁路有砟轨道道砟颗粒运移的方法，其特征在于，根据所述目标像素点与有砟轨道的边缘的第一距离、所述目标区域的边缘以及有砟轨道的边缘，确定道砟移动状况评分，包括：过所述目标像素点，设置有砟轨道的边缘的垂线；获得所述垂线与所述目标区域的边缘的交点；获取所述交点与所述有砟轨道的边缘的第二距离；根据公式确定道砟移动状况评分/>，其中，为第s个目标像素点对应的第二距离，/>为第s个目标像素点对应的第一距离，M为目标像素点的总数，s≤M，且s和M为正整数，/>为第二铺设范围的面积，/>为对比图像的像素密度。
8.根据权利要求2所述的用于测量铁路有砟轨道道砟颗粒运移的方法，其特征在于，根据所述道砟颗粒散落状况评分、道砟颗粒外移状况评分、道砟范围变化状况评分和所述道砟移动状况评分，确定所述道砟颗粒运移评分，包括：对所述道砟颗粒散落状况评分、道砟颗粒外移状况评分、道砟范围变化状况评分和所述道砟移动状况评分进行加权求和，获得所述道砟颗粒运移评分。
9.根据权利要求1所述的用于测量铁路有砟轨道道砟颗粒运移的方法，其特征在于，根据多个测量站点的道砟颗粒运移评分，确定所述有砟轨道的道砟颗粒运移状况，包括：获取多个测量站点的位置的车流密度；根据所述车流密度，对多个测量站点的道砟颗粒运移评分进行加权平均处理，获得所述有砟轨道的道砟颗粒运移状况。
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