CN202345718U - 一种铁路转辙机表示杆缺口视频监测系统 - Google Patents

Abstract

一种铁路转辙机表示杆缺口视频监测系统，其特征是：包括设置在转辙机现场的红外摄像机、图像采集处理器、启动电流传感器、振动传感器、温湿度传感器、通讯分机，设置在监测站的通讯主机、工控机。由图像采集处理器在转辙机现场直接对原始像素图像进行处理和特征参数提取，从而实现对表示杆缺口数据的精确计算。然后经通讯网络传输至工控机输出结果。其传输速度及处理速度快，实时性强，而且图像分辨率高，更便于观察；此外不需要设置标志，从而不需要对转辙机进行任何改造，不需要新敷设电缆，可根据现场情况灵活组网；设置更简便。

Description

一种铁路转辙机表示杆缺口视频监测系统

技术领域

本实用新型涉及铁路转辙机表示杆缺口监测技术领域，具体是一种铁路转辙机表示杆缺口视频监测系统。 

背景技术

随着我国铁路现代化建设的迅速发展，列车运行速度和运行密度也随之大大提高，为使铁路信号设备保持良好的质量状态，对维护工作的高效、科学性提出了更高的要求。 

转辙机是铁路道岔控制系统得主要信号设备，除用于道岔的转换与锁闭外，转辙机表示杆缺口偏移量的大小反映了道岔尖轨(及芯轨)所处位置和状态。 

转辙机上设置有L型缺口指示标(主要是指示标的垂直部分，水平部分仅用来固定)，表示杆上杆、表示杆下杆。 

表示杆上杆设有缺口(缺口宽度6mm～7mm)，表示杆下杆也设有缺口(缺口宽度6mm～7mm)。表示杆上杆的缺口和表示杆下杆的缺口统称表示杆缺口。L型缺口指示标固定不变，表示杆上杆与表示杆下杆都可能左右移动，也就是表示杆上杆的缺口和表示杆下杆的缺口都可能左右移动。 

正常工作时，转辙机有2个位置，分别是定位和反位，即定反位位置信息。 

转辙机在定位，表示杆上杆的缺口正对L型缺口指示标的中心，此时，L型缺口指示标的左边沿到表示杆上杆缺口的左边沿之间的距离，称定位缺口，其距离的大小，称为定位缺口数据。 

转辙机在反位，表示杆下杆的缺口正对L型缺口指示标的中心，此时，L型缺口指示标的左边沿到表示杆下杆缺口的左边沿之间的距离，称反位缺口，其距离的大小，称为反位缺口数据。 

定位缺口数据与反位缺口数据统称为缺口数据。 

由于转辙机工作环境非常恶劣，动作频繁，加之轨温变化，轨道线路整修，道岔杆件磨耗旷动等，使得表示杆状态会发生变化，当缺口偏移量超标时，严重影响行车安全。 

转辙机表示杆缺口监测产品主要有开关量式、数字式、视频式。 

开关量式缺口监测产品，价格低廉、安装方便、而且与温湿度等环境无关，但是它只能定性检测转辙机表示缺口状态，不能把缺口的变化状态完全量化，已慢慢被市场淘汰。 

数字式缺口监测产品，实现了缺口变化状态的量化，但是由于不够直观，作业人员需学习并记住监测产品传输上来的不同数字的含义，然后根据数字分析缺口的状态，对作业人员的要求较高。 

视频式缺口监测产品，可以直观的随时查看转辙机表示杆缺口图像，提高了工作效率，减少了作业人员的工作强度，不受环境限制。 

但目前的视频监测式缺口监测装置其摄像头分辨率低，并且使用现场多达上百台转辙机，转辙机内的摄像设备将图像压缩为JPG数字图像，分别上传到设备机房，集中由监测软件计算出缺口偏移量，图像质量有损失，处理速度慢、实时性不强，没有过车视频、振动视频、温湿度、振动强度监测功能。 

此外，目前的视频监测方式都是间接计算缺口的大小，其方法是：在转辙机内缺口旁确定一固定位置，做一标记，如画一直线，在转辙机内缺口处固定一个金属片，金属片随缺口移动，金属片上画一直线，与标记的直线平行，采用摄像头对缺口进行拍照，得到缺口图像，对缺口图像进行分析，计 算出标记的直线与随缺口移动的直线之间的位置坐标差，根据已经确定的对应关系，间接计算缺口的大小。由于要在表示杆上设置标记，需对转辙机进行改造，施工比较困难，标记的设置精度也比较难以控制。 

实用新型内容

为了克服上述现有技术存在的缺点，本实用新型的目的还在于提供一种铁路转辙机表示杆缺口视频监测系统，该系统传输速度及处理速度快，实时性强。 

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种铁路转辙机表示杆缺口视频监测系统，该系统包括： 

红外摄像机，设置在转辙机现场用于采集表示杆缺口图像； 

图像采集处理器，设置在转辙机现场用于将采集到的所述表示杆缺口图像进行图像处理并得出表示杆缺口数据和定反位位置信息； 

启动电流传感器，用于采集转辙机启动电流信号以控制所述的红外摄像机录制扳动道岔视频； 

振动传感器，用于采集转辙机振动信号以控制所述的红外摄像机录制过车振动视频； 

温湿度传感器，用于采集转辙机现场温湿度信息； 

通讯分机，设置在转辙机现场用于将所述的扳动道岔视频、过车振动视频压缩编码后，与所述的表示杆缺口数据和定反位位置信息、转辙机现场温湿度信息一起传输至通讯网络； 

通讯主机，用于接收通讯分机传输至通讯网络的信息数据； 

工控机，用于接收通讯主机接收到的信息数据并输出表示杆缺口数据、定反位位置信息、转辙机现场温湿度信息和扳动道岔视频、过车振动视频。 

本实用新型的有益效果是：该系统，因为各转辙机现场的摄像机采集到的图像及其它信息直接在转辙机现场通过图像采集处理器进行处理，然后再传输至监测站的工控机，所以比现有技术中分别输送至工控机再进行统一处理的方式，传输速度及处理速度快，实时性强，而且该系统的红外摄像机采集的图像分辨率高，更便于观察；此外，不设置标志，不需要对转辙机进行任何改造，而是直接根据采集到的转辙机表示杆缺口图像采集直接计算缺口数据；该系统不需要新敷设电缆，可根据现场情况灵活组网；设置更简便。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明： 

图1为本实用新型中铁路转辙机表示杆缺口视频监测系统的实施例的结构图； 

图2为图1中图像采集处理器的结构框图； 

图3为图1所示系统实施监测的流程图； 

图中：1工控机，2通讯主机，3通讯网络，4通讯分机，5图像采集处理器，6红外摄像机，7温湿度传感器，8振动传感器，9启动电流传感器，10信号微机监测系统。 

具体实施方式

如图1所示，该铁路转辙机表示杆缺口视频监测系统，包括： 

红外摄像机6，设置在转辙机现场用于采集表示杆缺口图像；该红外摄像机采用OV9650 130万像素的红外摄像头； 

图像采集处理器5，设置在转辙机现场用于将采集到的所述表示杆缺口图像进行图像处理并得出表示杆缺口数据和定反位位置信息； 

启动电流传感器9，用于采集转辙机启动电流信号以控制所述的红外摄像机6录制扳动道岔视频； 

振动传感器8，用于采集转辙机振动信号以控制所述的红外摄像机6录制过车振动视频； 

温湿度传感器7，用于采集转辙机现场温湿度信息； 

通讯分机4，设置在转辙机现场用于将所述的扳动道岔视频、过车振动视频压缩编码后，与所述的表示杆缺口数据和定反位位置信息、转辙机现场温湿度信息一起传输至通讯网络3； 

通讯主机2，用于接收通讯分机4传输至通讯网络3的信息数据； 

工控机1，用于接收通讯主机2接收到的信息数据并输出表示杆缺口数据、定反位位置信息、转辙机现场温湿度信息和扳动道岔视频、过车振动视频。 

如图2所示，该系统中的图像采集处理器5包括CPU、参数配置寄存器，其CPU采用400MHz的i.MX27作为微处理器并采用linux系统，CPU通过其CSI接口外接OV9650 130万像素的红外摄像头，通过其以太网接口连接通讯分机4，通过其IIC口连接温湿度传感器7、振动传感器8。CPU设置有供导入嵌入式软件的USB口。 

该系统中的通讯网络既支持现场只有2芯线缆的电力载波传输网络，传输速率50～70kb/s；也支持现场有4芯线缆的ADSL和OFDM线缆载波技术组成的以太传输网络，传输速率800～2000kb/s；还支持光纤传输，传输速率10～100Mb/s；以及以上2线+4线方式的混合组网。 

该系统可以采用以下三种结构中的任意一种：(1)220V交流供电、数据传输共用2线电缆；(2)2线供220V交流电源，2线传输数据，共4线电缆；(3)2线电缆供220V交流电源，光纤传输数据。 

上述工控机、通讯主机设置在监测站的室内；通讯分机、图像采集处理器、红外摄像机、温湿度传感器、振动传感器、启动电流传感器均设置室外的转辙机现场。 

此外，所述的工控机可以通过CAN总线接入现有的信号微机监测系统10，将信息传输至信号微机监测系统，供远端查看。 

如图3所示，通过上述铁路转辙机表示杆缺口视频监测系统实现的监测方法，包括以下步骤： 

a)、利用130万像素的摄像头在红外灯照明条件下直接采集表示杆缺口图像； 

b)、在转辙机现场： 

将采集到的所述表示杆缺口图像进行图像处理并得出表示杆缺口数据和定反位位置信息； 

采集转辙机启动电流信号并根据该信号启动扳动道岔视频录制； 

采集转辙机振动信号并根据该信号启动过车振动视频录制； 

采集转辙机现场温湿度信息； 

c)、将步骤b)中录制的扳动道岔视频、过车振动视频压缩编码后，与步骤b)中在转辙机现场得出的表示杆缺口数据和定反位位置信息、转辙机现场温湿度信息一起传输至监测站的工控机； 

d)、所述工控机输出表示杆缺口数据、定反位位置信息、转辙机现场温湿度信息和扳动道岔视频、过车振动视频。 

通过上述方法，将各摄像头采集的图像直接在转辙机现场进行处理，然后通过通讯网络分别传输至远端监测站的工控机输出，提高了处理速度、传输速度、从而实时性更强，而且图像质量更高，而且降低了对远端设备的要求。此外，监测系统设置简便，可以根据现场情况自由组网。 

上述方法直接采用缺口图像进行计算得出缺口数据，不用设置标志，从而能避免因标志本身的设置精度对监测结果的精确度的影响，使得监测结果 更精确，误差更小，满足铁道部规定的缺口的误差不大于0.1mm的要求。此外，不用再做标志，从而不需对现有的转辙机进行设备改造，使得监测系统安装实现更简便。 

本实用新型并不仅仅局限于上述实施例。 

Claims (1)

1.一种铁路转辙机表示杆缺口视频监测系统，其特征是，该系统包括：

红外摄像机，设置在转辙机现场用于采集表示杆缺口图像；

图像采集处理器，设置在转辙机现场用于将采集到的所述表示杆缺口图像进行图像处理并得出表示杆缺口数据和定反位位置信息；

启动电流传感器，用于采集转辙机启动电流信号以控制所述的红外摄像机录制扳动道岔视频；

振动传感器，用于采集转辙机振动信号以控制所述的红外摄像机录制过车振动视频；

温湿度传感器，用于采集转辙机现场温湿度信息；

通讯分机，设置在转辙机现场用于将所述的扳动道岔视频、过车振动视频压缩编码后，与所述的表示杆缺口数据和定反位位置信息、转辙机现场温湿度信息一起传输至通讯网络；

通讯主机，用于接收通讯分机传输至通讯网络的信息数据；

工控机，用于接收通讯主机接收到的信息数据并输出表示杆缺口数据、定反位位置信息、转辙机现场温湿度信息和扳动道岔视频、过车振动视频。 

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