CN206983987U - 铁路线路设备外观巡检系统 - Google Patents

铁路线路设备外观巡检系统 Download PDF

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杜馨瑜
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Abstract

本实用新型提供一种铁路线路设备外观巡检系统,包括:用于获取检测车运行距离的里程收集装置;用于获取接触网外观图像,以结合运行距离作为确定接触网外观损伤位置的依据的接触网巡检装置;用于获取轨道外观图像,以结合运行距离作为确定轨道外观缺损位置的依据的轨道巡检装置;用于获取铁路通信信号设备外观图像,以结合运行距离作为确定铁路通信信号设备外观缺损位置的依据的轨旁电务巡检装置;接触网巡检装置、里程收集装置安装于检测车的车顶;轨道巡检装置和轨旁电务巡检装置安装于检测车的车底。采用本实用新型系统可对这些基础设施设备外观进行自动化检查,节省人力和时间,提高检查效率。

Description

铁路线路设备外观巡检系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及铁路线路巡检技术领域,特别涉及一种铁路线路设备外观巡检系 统。
背景技术
[0002] 电气化铁路主要由轨道、接触网、通信信号设备构成,在日程的业务管理上一般按 照三大块划分为工务(管理轨道)、供电(管理接触网)、电务(管理通信信号设备)三个专业 部门进行对应管理。其中工务专业主要负责管理钢轨、扣件、轨道板等设备;供电专业负责 管理接触网、支柱及接触网悬挂装置;电务专业负责管理轨旁用于传输通信信号的设备,该 类设备种类繁多,包含了应答器、轨腰塞钉、信号机、应答器等多种。由于线路基础设施分布 的地区跨度大,环境多变、每天运营过程中受列车冲击力作用,轨道设备、扣件、接触网、通 信信号设备可能发生磨损、断裂、异常形变等问题。对这些专业基础设施设备外观的检查过 去多依赖于人工巡道的作业方法,巡视工作量大、夜间作业可视条件差、检查作业效率低, 同时还可能给巡视人员带来未知的安全风险,这种落后的人工巡检方式消耗了大量的人力 和资源,也因其耗时、低效、主观性强等诸多缺点,已不能满足现代高速铁路检测所要求的 高效、准确的要求。 实用新型内容
[0003] 本实用新型实施例提供了一种铁路线路设备外观巡检系统,可以对这些专业基础 设施设备外观进行自动化检查,节省人力和时间,提高检查效率。
[0004] 该铁路线路设备外观巡检系统以检测车为搭载平台;
[0005] 该铁路线路设备外观巡检系统包括:接触网巡检装置、轨道巡检装置、轨旁电务巡 检装置和里程收集装置;接触网巡检装置、里程收集装置安装于检测车的车顶;轨道巡检装 置和轨旁电务巡检装置安装于检测车的车底;
[0006] 其中,里程收集装置用于:获取检测车的运行距离;
[0007] 接触网巡检装置用于:获取接触网外观图像,以结合运行距离作为确定接触网外 观损伤位置的依据;
[0008] 轨道巡检装置用于:获取轨道外观图像,以结合运行距离作为确定轨道外观缺损 位置的依据;
[0009] 轨旁电务巡检装置用于:获取铁路通信信号设备外观图像,以结合运行距离作为 确定铁路通信信号设备外观缺损位置的依据。
[0010] 在一个实施例中,所述接触网巡检装置、轨道巡检装置、轨旁电务巡检装置均包括 相机。
[0011] 在一个实施例中,所述接触网巡检装置采用面阵相机;轨道巡检装置和轨旁电务 巡检装置采用线阵相机。
[0012] 在一个实施例中,所述接触网巡检装置采用多个面阵相机,面阵相机的镜头朝向 接触网。
[0013]在一个实施例中,所述轨道巡检装置采用多个线阵相机,线阵相机的镜头朝向轨 道。
[0014]在一个实施例中,所述轨旁电务巡检装置采用多个线阵相机,线阵相机的镜头朝 向铁路通彳§信号设备。
[0015]在一个实施例中,所述接触网巡检装置、轨道巡检装置、轨旁电务巡检装置还均包 括光照设备;
[0016]所述光照设备用于:给相机提供光源。
[0017] 在一个实施例中,所述光照设备采用LH)光源和/或LVD光源。
[0018]在一个实施例中,还包括:限界检测装置,安装于检测车的车头或车尾;
[0019] 所述限界检测装置用于:获取检测车周边物体与检测车的距离,以作为确定检测 车周边物体是否超出界限的依据。
[0020] 在一个实施例中,所述限界检测装置采用环形激光阵列,该环形激光阵列与轨道 垂直,激光头朝向环外。
[0021] 在本实用新型实施例中,该铁路线路设备外观巡检系统以检测车为搭载平台;采 用里程收集装置获取检测车的运行距离;采用接触网巡检装置获取接触网外观图像,以结 合运行距离作为确定接触网外观损伤位置的依据;采用轨道巡检装置获取轨道外观图像, 以结合运行距离作为确定轨道外观缺损位置的依据;采用轨旁电务巡检装置获取铁路通信 信号设备外观图像,以结合运行距离作为确定铁路通信信号设备外观缺损位置的依据;其 中,接触网巡检装置、里程收集装置安装于检测车的车顶;轨道巡检装置和轨旁电务巡检装 置安装于检测车的车底。本实用新型系统采用自动化的装置对这些基础设施设备外观进行 自动化检查,可以节省人力和时间,从而提高检查效率。
附图说明
[0022] 为了更清楚地说明本实用新型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 是本实用新型的一些实施例,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附图。
[0023] 图1是本实用新型实施例提供的一种铁路线路设备外观巡检系统结构示意图; [0024]图2是本实用新型实施例提供的一种接触网巡检装置的安装位置示意图;
[0025]图3是本实用新型实施例提供的一种轨道巡检装置的安装位置示意图一;
[0026]图4是本实用新型实施例提供的一种轨道巡检装置的安装位置示意图二;
[0027]图5是本实用新型实施例提供的一种轨旁电务巡检装置的安装位置示意图;
[0028]图6是本实用新型实施例提供的一种限界检测装置结构及安装位置示意图。
具体实施方式
[0029]下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实 施例。基于本实用新型中的实施例,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,都属于本实用新型保护的范围。
[0030] 在本实用新型实施例中,提供了一种铁路线路设备外观巡检系统,可以对接触网、 轨道和轨旁电务等专业基础设施设备对外观进行自动化检查,节省人力和时间,提高检查 效率。
[0031] 图1是本实用新型实施例提供的一种铁路线路设备外观巡检系统结构示意图,如 图1所示,该铁路线路设备外观巡检系统以检测车(综合巡检车)为搭载平台,可适应不同速 度的搭载平台,最高可满足160km/h的检测速度需求。该铁路线路设备外观巡检系统包括: 接触网巡检装置、轨道巡检装置、轨旁电务巡检装置和里程收集装置;接触网巡检装置、里 程收集装置安装于检测车的车顶;轨道巡检装置和轨旁电务巡检装置安装于检测车的车 底。
[0032] 其中,里程收集装置用于:获取检测车的运行距离;
[0033] 接触网巡检装置用于:获取接触网外观图像,以结合运行距离作为确定接触网外 观损伤位置的依据;
[0034]轨道巡检装置用于:获取轨道外观图像,以结合运行距离作为确定轨道外观缺损 位置的依据;
[0035]轨旁电务巡检装置用于:获取铁路通信信号设备外观图像,以结合运行距离作为 确定铁路通信信号设备外观缺损位置的依据。
[0036]具体实施时,本实用新型通过对接触网外观图像、轨道外观图像、铁路通信信号设 备外观图像的处理来确定接触网外观、轨道外观、铁路通信信号设备外观是否有损伤,因 此,为了获得接触网外观图像、轨道外观图像、铁路通信信号设备外观图像,本系统中的接 触网巡检装置、轨道巡检装置、轨旁电务巡检装置均包括相机。其中,接触网巡检装置可以 采用面阵相机,利用面阵相机采用定点抓拍的工作方式进行成像;轨道巡检装置和轨旁电 务巡检装置可以采用线阵相机,利用线阵相机进行等间距运动扫描的工作方式。具体的,可 以米用线阵CCD相机和面阵CCD相机。CCD,Charge-coupled Device,电荷親合元件,可以称 为CCD图像传感器。CCD是一种半导体器件,能够把光学影像转化为数字信号。CCD上植入的 微小光敏物质称作像素(Pixel)。一块CCD上包含的像素数越多,其提供的画面分辨率也就 越高。CCD的作用就像胶片一样,但它是把图像像素转换成数字信号。CCD上有许多排列整齐 的电容,能感应光线,并将影像转变成数字信号。经由外部电路的控制,每个小电容能将其 所带的电荷转给它相邻的电容。
[0037]具体实施时,接触网是铁路电气化工程的主构架,是沿铁路线上空“之”字形架设 的向电力机车供电的特殊形式的高压输电线路。接触网由接触悬挂、支持装置、定位装置、 支柱与基础几部分组成。接触悬挂包括接触线、吊弦、承力索以及连接零件和绝缘子。接触 悬挂通过支持装置架设在支柱上,其功用是将从牵引变电所获得的电能输送给电力机车。 支持装置用以支持接触悬挂,并将其负荷传给支柱或其它建筑物。根据接触网所在区间、站 场和大型建筑物而有所不同。支持装置包括腕臂、水平拉杆、悬式绝缘子串,棒式绝缘子及 其它建筑物的特殊支持设备。定位装置包括定位管和定位器,其功用是固定接触线的位置, 使接触线在受电弓滑板运行轨迹范围内,保证接触线与受电弓不脱离,并将接触线的水平 负荷传给支柱。支柱与基础用以承受接触悬挂、支持和定位装置的全部负荷,并将接触悬挂 固定在规定的位置和高度上。支柱与基础包括如水泥支柱、钢柱及支撑这些结构物的基础, 支柱与基础的作用主要是连接接触网导线和基础构件;接触网导线,这部分作用就是传输 电流给电力机车;其他辅助构件,包括回流线、附加悬挂等。
[0038] 由于接触网包括以上众多零部件,因此接触网巡检装置需要采用多个面阵相机, 对接触网设备进行多视角、高清成像。接触网巡检装置中采用的面阵相机的数量是根据实 际的情况设定的。
[0039] 多个面阵相机的镜头朝向接触网,由于接触网的众多零部件位于铁路线上空,因 此,相当于多个面阵相机的镜头朝向天空,仰拍接触网图像。下面举例说明接触网巡检装置 的安装位置。
[0040] 图2是本实用新型实施例提供的一种接触网巡检装置的安装位置示意图,如图2所 示,接触网巡检装置的基本设计原理为:基于精确定位、触发抓拍、多相机同步采集等技术, 使用多个高帧、高清摄像组件,接触网巡检装置在车顶的分布如图2所示。
[0041] (1)支持装置高清摄像组件:使用高清工业面阵相机,对腕臂、定位管、定位器、绝 缘子及其他零部件进行高清图像采集,成像范围为轨顶连线以上4800mm至8100mm范围与轨 顶连线的垂直中心线左侧3500mm至右侧3500mm范围相交叉区域,正反面拍摄;如图2所示的 相机1至4。
[0042] (2)吊柱座高清摄像组件:使用高清工业面阵相机,对吊柱座区域设备进行高清图 像采集,成像范围为吊柱座2700mmX2700mm区域,正反面拍摄;如图2所示的相机5至8。
[0043] (3)接触悬挂高清摄像组件:使用高清、高帧工业面阵相机,对承力索、接触线、吊 弦、线夹及中心锚结等设备进行高清图像连续采集,成像范围为轨顶连线以上4800mm至 8100mm范围区域,左右侧拍摄;如图2所示的相机13和14。
[0044] (4)附加悬挂高清摄像组件:使用高清、高帧工业面阵相机,对加强线、回流线、AF 线、保护线、避雷线或架空地线等附加悬挂区域设备进行高清图像连续采集,成像范围为附 加悬挂区域,正反面、左右侧拍摄;如图2所示的相机9至12。
[0045] 还可以包括:补偿装置高清摄像组件:使用高清工业面阵相机,对张力补偿装置进 行高清图像采集,正反面拍摄;该部分相机在图2中未画出,该部分相机安装于车底。接触悬 挂高清视频摄像组件:使用高清、高帧工业面阵相机,对接触悬挂设备进行高清图像连续采 集,成像范围为轨顶连线以上4800mm至8100mm范围区域,正反面拍摄,该部分相机在图2中 同样未_出。
[0046] 具体的,各高清摄像组件可以使用ieoo万像素以上、甚至高达2900万像素分辨率 的高性能工业面阵摄像头,可以实现更高的图像分辨率和清晰度,以便于后续图像的分析 处理和智能识别。
[0047] 在实际应用时,接触网巡检装置还可以包括高速激光定位触发装置:使用高性能 激光定位传感器(如图2所示的激光检测器I、2、3和4),准确检测支柱(或吊柱)位置,触发接 触网巡检装置进行高清图像采集。
[0048] 上面只是其中一种接触网巡检装置的安装位置示意图,根据实际需要,接触网巡 检装置中的相机在检测车上的安装位置还可以有其他的形式,相机的数量也可以是其他 的。
[0049] 具体实施时,由于轨道是两条,且轨道上安装有扣件和轨道板等设备,因此轨道巡 检装置需要采用多个线阵相机,对轨道设备进行多视角、高清成像。具体的数量可以是5个 或6个,还可以是其他的数量。线阵相机的镜头朝向轨道。
[0050]下面举例说明轨道巡检装置的安装位置。
[0051]图3是本实用新型实施例提供的一种轨道巡检装置的安装位置示意图一;如图3所 示,采用五个线阵相机对轨道进行连续拍摄得到可见光图像。五个线阵相机分成2组,第一 组线阵相机21、22和23,第二组线阵相机23、24和25,线阵相机23为两条钢轨共用相机,线阵 相机23的镜头可以旋转。这五个线阵相机吊装在一个垂直于钢轨的悬挂梁上,镜头均朝向 钢轨,从5个不同视角获取到轨道外观图像。
[0052]图4是本实用新型实施例提供的一种轨道巡检装置的安装位置示意图二;如图4所 示,采用六个线阵相机对轨道进行连续拍摄得到可见光图像。六个线阵相机分成2组,每组3 个,第一组线阵相机21、22和23,第二组线阵相机24、25和26,这六个线阵相机吊装在一个垂 直于钢轨的悬挂梁上,镜头均朝向钢轨,从六个不同视角获取到轨道外观图像。
[0053]具体实施时,轨旁电务巡检装置可以采用多个线阵相机,对铁路通信信号设备进 行高清成像。具体的数量可以是2个线阵相机,线阵相机的镜头朝向铁路通信信号设备。 [0054]下面举例说明轨旁电务巡检装置的安装位置。
[0055]图5是本实用新型实施例提供的一种轨旁电务巡检装置的安装位置示意图;如图5 所示,采用两个线阵相机对铁路通信信号设备进行连续拍摄得到可见光图像。两个线阵相 机21和22,吊装在一个垂直于钢轨的悬挂梁上,镜头均背向钢轨朝向铁路通信信号设备。 [0056]具体实施时,由于综合巡检车经常是在夜间对接触网外观、轨道外观、铁路通信信 号设备外观进行巡检,夜间作业可视条件差,因此接触网巡检装置、轨道巡检装置、轨旁电 务巡检装置还均包括光照设备;光照设备用于给相机提供光源,保证了成像视场的光强照 度和光谱均匀度,确保获得高品质的图像信息。
[0057]具体的,光照设备的种类是多种多样的,本实用新型中光照设备可以采用Lm)光源 和/或LVD (Low Voltage Directive)光源。
[0058]具体实施时,在获取接触网外观图像、轨道外观图像、铁路通信信号设备外观图像 时,需要知道获得的是哪一个距离处的图像,因此本系统还需要用到里程收集装置,用来获 取检测车的运行距离。其中,里程收集装置可以采用GPS装置或里程表。获得检测车的运行 距离后,将该运行距离与接触网外观图像、轨道外观图像、铁路通信信号设备外观图像结 合,当根据图像确定接触网外观、轨道外观或铁路通信信号设备外观中的一个或多个出现 损伤,可以确定是在哪个运行距离处出现问题。
[0059]具体实施时,该铁路线路设备外观巡检系统还可以包括:限界检测装置,安装于检 测车的车头或车尾;用于获取检测车周边物体(比如,树木、电线杆、铁路周围的护栏等等) 与检测车的距离,根据该距离确定检测车周边物体是否超出界限。当该距离小于预设阈值 时,说明物体没有超出界限,不会对列车的运行造成危险;当该距离大于预设阈值时,说明 物体超出界限,会对列车的运行造成危险,从而需要检测人员去处理。具体的,还需要将该 距离与列车的运行距离相结合,确定是在哪一个运行距离处的物体超出或未超出界限。
[0060] 具体的,限界检测装置可以米用环形激光阵列,如图6所示,该环形激光阵列位于 两条轨道之间,与轨道垂直,激光头朝向环外。该环形激光阵列中的激光头数量根据实际需 要设置。
[0061] 具体实施时,由于线路设备种类多样,不同设备的尺寸、病害的模式特征、异常幅 度都存在较大的差异性,可采用看图检查、对比分析这两种方式开展。(1)看图检查是指检 测人员通过人工视觉观察图像中的设备来查找病害,该种方式对检测的病害类型没有限 定,检测人员可根据需求调阅任意地点的巡检图像进行查看判断设备状态。(2)对比分析是 指通过将同一目标两次采集周期的图像进行比较,发现设备状态发生的变化来发现设备异 常。这种对比分析方法主要针对异常模式难以精确定义和归纳的目标,比如轨腰塞钉、应答 器等缺陷。通过比较目标的两次变化状态来进行判断预警。当状态变化较为明显时,通知检 测员进行仔细甄别。这类变化并不意味着设备病害,只是对状态的改变进行预警提醒。
[0062]综上所述,采用本实用新型提出的铁路线路设备外观巡检系统具有如下优点: [0063] (1)构建了可覆盖线路基础设施所有主要设备的巡检系统,该巡检系统投入运用 可以解决执行一次检测任务,采集覆盖线路主体基础设施的图像数据;解决了之前按专业 进行检测,检查项目覆盖不全,不同专业需分别安排时间进行巡检作业的问题,将铁路基础 设施巡检的覆盖面和效率提升到了一个全新高度。
[0064] (2)采用针对线路基础设施的多视角立体化的视觉成像系统(接触网外观巡检装 置、轨道外观巡检装置、轨旁电务外观巡检装置),采用运动拍照的方式记录设备状态,检测 数据全面覆盖了组成电气化铁路线路的轨道、供电、通信信号三大部分的主要设备。
[0065] (3)该系统可以布置在多种机车车辆上,对构成线路的主要基础设施进行巡检,节 省人力巡检资源,对及时高效发现线路基础设施设备外观异常有重要意义。
[0066] 以上所述仅为本实用新型的优选实施例而己,并不用于限制本实用新型,对于本 领域的技术人员来说,本实用新型实施例可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精祌 和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种铁路线路设备外观巡检系统,其特征在于,该铁路线路设备外观巡检系统以检 测车为搭载平台; 该铁路线路设备外观巡检系统包括:接触网巡检装置、轨道巡检装置、轨旁电务巡检装 置和里程收集装置;接触网巡检装置、里程收集装置安装于检测车的车顶;轨道巡检装置和 轨旁电务巡检装置安装于检测车的车底; 其中,里程收集装置用于:获取检测车的运行距离; 接触网巡检装置用于:获取接触网外观图像,以结合运行距离作为确定接触网外观损 伤位置的依据; 轨道巡检装置用于:获取轨道外观图像,以结合运行距离作为确定轨道外观缺损位置 的依据; 轨旁电务巡检装置用于:获取铁路通信信号设备外观图像,以结合运行距离作为确定 铁路通信信号设备外观缺损位置的依据。
2. 如权利要求1所述的铁路线路设备外观巡检系统,其特征在于,所述接触网巡检装 置、轨道巡检装置、轨旁电务巡检装置均包括相机。
3. 如权利要求2所述的铁路线路设备外观巡检系统,其特征在于,所述接触网巡检装置 采用面阵相机;轨道巡检装置和轨旁电务巡检装置采用线阵相机。
4. 如权利要求3所述的铁路线路设备外观巡检系统,其特征在于,所述接触网巡检装置 采用多个面阵相机,面阵相机的镜头朝向接触网。
5. 如权利要求3所述的铁路线路设备外观巡检系统,其特征在于,所述轨道巡检装置采 用多个线阵相机,线阵相机的镜头朝向轨道。
6. 如权利要求3所述的铁路线路设备外观巡检系统,其特征在于,所述轨旁电务巡检装 置采用多个线阵相机,线阵相机的镜头朝向铁路通信信号设备。
7. 如权利要求2所述的铁路线路设备外观巡检系统,其特征在于,所述接触网巡检装 置、轨道巡检装置、轨旁电务巡检装置还均包括光照设备; 所述光照设备用于:给相机提供光源。
8. 如权利要求7所述的铁路线路设备外观巡检系统,其特征在于,所述光照设备采用 LED光源和/或LVD光源。
9. 如权利要求1所述的铁路线路设备外观巡检系统,其特征在于,还包括:限界检测装 置,安装于检测车的车头或车尾; 所述限界检测装置用于:获取检测车周边物体与检测车的距离,以作为确定检测车周 边物体是否超出界限的依据。
10. 如权利要求9所述的铁路线路设备外观巡检系统,其特征在于,所述限界检测装置 采用环形激光阵列,该环形激光阵列与轨道垂直,激光头朝向环外。
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