CN218550004U - 货运列车装载状态检测系统 - Google Patents

Abstract

货运列车装载状态检测系统包括：检测系统主体，其包括第一、第二侧连接架体，第一、第二侧连接架体的上方设置有上连接架体且共同围成检测通道；检测通道中设置有轨道，轨道构造为允许装载货物的机车车辆在检测通道中沿平直线路运行、沿曲线线路运行或者停留；第一工业摄像模块，其设置于第一侧连接架体并配置为以第一采集姿态采集检测通道中的装载货物的机车车辆的视频；第二工业摄像模块，其设置于第二侧连接架体并配置为以第二采集姿态采集检测通道中的装载货物的机车车辆的视频；和第三工业摄像模块，其设置于上连接架体并配置为第三采集姿态采集检测通道中的装载货物的机车车辆的视频。本申请具有动态检测效果好且精度高的优点。

Description

货运列车装载状态检测系统

技术领域

本实用新型属于铁路运输技术领域，尤其涉及一种货运列车装载状态检测系统。

背景技术

铁路行车安全是铁路运输工作的重中之重，影响行车安全的重要因素之一是货运列车装载状态。在货车装载运输过程中需要防止超重、偏重、集重、超限、货物脱落、篷布脱落、车门开放等情况，对货运列车装载状态的有效控制成为保障行车安全最重要的核心之一。

随着计算机和人工智能技术的发展，铁路货运列车安全检查逐步实现计算机自动检测，传统的人工检测已经被代替。例如中国专利申请（CN110524553A）中所公开的方案：“一种铁路货检机器人智能图像分析系统，通过架设在铁路轨道旁的机器人在定制轨道上滑行巡检，实时采集货运棚车外观状态和货物装载状态，如：外观损伤、物理形变、施封状态等视频图像数据，利用站场WIFI、5G技术或者有限传输方式，传输到车站智能分析终端上，实时呈现货检过程中的检查内容和检查结果，结合货检专业检查规范、货运棚车正常外观状态等信息，通过后端图像分析软件，利用及其学习算法和模型比对，实现货运棚车外观状态和货物转载状态的自动化检查、故障告警和预警等功能。”

采用货检机器人虽然可以对货运状态进行有效检测，但由于机器人的物理尺寸有限，通常明显小于机车车辆的体积，因此对于机器人搭载的图像采集装置的视角调整有更高的要求，需要更快的机械响应速度，必要时还需要调整机器人的位置，存在检测效率低的问题。

发明内容

本实用新型针对现有技术中货检机器人物理尺寸有限，在进行货运状态检测时需要调整视角和位置，存在检测效率低的问题，设计并提供一种货运列车装载状态检测系统。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用下述技术方案予以实现：

货运列车装载状态检测系统，包括：检测系统主体，其包括第一侧连接架体和第二侧连接架体，所述第一侧连接架体和第二侧连接架体的上方设置有上连接架体，所述第一侧连接架体、第二侧连接架体和上连接架体共同围成检测通道；所述检测通道中设置有轨道，所述轨道构造为允许装载货物的机车车辆在所述检测通道中沿平直线路运行、沿曲线线路运行或者停留；第一工业摄像模块，所述第一工业摄像模块设置于所述第一侧连接架体，所述第一工业摄像模块配置为以第一采集姿态采集所述检测通道中的装载货物的机车车辆的视频；第二工业摄像模块，所述第二工业摄像模块设置于所述第二侧连接架体，所述第二工业摄像模块配置为以第二采集姿态采集所述检测通道中的装载货物的机车车辆的视频；和第三工业摄像模块，所述第三工业模块设置于所述上连接架体，所述第三工业摄像模块配置为第三采集姿态采集所述检测通道中的装载货物的机车车辆的视频。

进一步的，还包括：控制机柜，所述控制机柜设置于所述检测通道外侧并靠近所述第一侧连接架体或第二侧连接架体设置；所述控制机柜中设置有：网络硬盘录像机，所述网络硬盘录像机与所述第一工业摄像模块、第二工业摄像模块和所述第三工业摄像模块通信连接，所述网络硬盘录像机配置为接收所述第一工业摄像模块、第二工业摄像模块和第三工业摄像模块采集的所述检测通道中的装载货物的机车车辆的视频并存储；和处理模块，所述处理模块与所述网络硬盘录像机通信连接。

进一步的，还包括：计轴传感模块，所述计轴传感模块包括至少两个磁钢传感器，两个磁钢传感器沿所述轨道的延伸方向依次布设以限定目标轨道区间；所述计轴传感模块用于监测并识别通过所述目标轨道区间的机车车辆，所述计轴传感模块配置为在机车车辆通过所述目标轨道区间时生成并输出第一触发信号至所述处理模块。

进一步的，还包括：射频天线，所述射频天线设置于目标轨道区间中轨道的两条枕木中间，所述射频天线配置为识别机车车辆车底的电子标签；所述控制机柜中还设置有：识别模块，所述识别模块与所述射频天线耦接且与所述处理模块通信连接，所述识别模块用于驱动所述射频天线工作或向所述处理模块输出识别结果。

进一步的，所述处理模块包括数据采集板卡，所述数据采集板卡的输入端分别连接所述网络硬盘录像机、计轴传感模块和识别模块的输出端。

进一步的，还包括：第一边缘计算板卡，所述第一边缘计算板卡与所述第一工业摄像模块通信连接且设置于所述第一护罩内，所述第一护罩设置于所述第一侧连接架体；第二边缘计算板卡，所述第二边缘计算板卡与所述第二工业摄像模块通信连接且设置于所述第二护罩内，所述第二护罩设置于所述第二侧连接架体；和第三边缘计算板卡，所述第三边缘计算板卡与所述第三工业摄像模块通信连接且设置于所述第三护罩内，所述第三护罩设置于所述上连接架体。

进一步的，还包括：服务器，所述服务器设置于机房，所述服务器与第一通信模块通信连接，所述第一通信模块包括第一网络交换机和第一光模块；所述控制机柜还包括：第二通信模块，所述第二通信模块包括第二网络交换机和第二光模块，所述第一通信模块与所述处理模块和所述第二通信模块通信连接。

进一步的，还包括：客户端，所述客户端与所述服务器通信连接，所述客户端设置有报警模块。

进一步的，所述第一工业摄像模块、第二工业摄像模块和第三工业摄像模块为面阵相机。

可选的，所述检测通道中还设置有引导模块，所述引导模块为设置在所述检测通道中的多个磁钉。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：

由于第一工业摄像模块、第二工业摄像模块和第三工业摄像模块的采集姿态可调，因此可以获得至少三个视角的、装载货物的机车车辆的视频。检测过程中无需调节检测系统主体的位置，也不影响机车车辆的运行，机车车辆可在直线线路运行、曲线线路运行或者停留状态实现检测。本申请具有动态检测效果好且精度高的优点。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。

图1 为本实用新型所提供的货运列车装载状态检测系统一种实施例的结构示意图；

图2为本实用新型所提供的货运列车装载状态检测系统一种实施例的结构示意框图；

图3为本实用新型所提供的货运列车装载状态检测系统中计轴传感模块的结构示意框图；

图4为本实用新型所提供的货运列车装载状态检测系统另一种实施例的结构示意框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

下面详细描述本实用新型的实施例，具体实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

针对现有技术中货检机器人物理尺寸有限，在进行货运状态检测时需要调整视角和位置，存在检测效率低的问题，本申请设计并提供一种货运列车装载状态检测系统。参见图1和图2，货运列车装载状态检测系统主要由检测系统主体10、第一工业摄像模块20、第二工业摄像模块21和第三工业摄像模块22等部分组成。如图所示，在本申请的一些实施方式中，检测系统主体10包括第一侧连接架体11、第二侧连接架体12和上连接架体13。其中，第一侧连接架体11和第二侧连接架体12设置于地面之上，第一侧连接架体11和第二侧连接架体12与地面之间可以通过常用的土建基础结构固定（例如混凝土基础），土建基础结构不是本申请所保护的重点，在此不再进行进一步介绍。第一侧连接架体11和第二侧连接架体12的下方可选地也可以设置滑轮或者滑轨，即配置为是可移动的。上连接架体13设置在第一侧连接架体11和第二侧连接架体12的上方，第一侧连接架体11、第二侧连接架体12和上连接架体13共同围成检测通道14。在本申请的一些实施方式中，第一侧连接架体11、第二侧连接架体12和上连接架体13由钢结构制成，例如可以由Q235、Q345或者16Mn等合金钢建造。检测通道14中设置有轨道15。轨道15构造为允许装载货物的机车测量在检测通道14中沿平直线路运行、沿曲线线路运行或者停留。

在本申请的一些可选的实施方式中，本申请所提供的货运列车装载检测系统可以配置在真实的货运铁路线路上执行检测。

在本申请的另一些可选的实施方式中，本申请所提供的货运列车装载检测系统也可以配置在货场执行模拟检测以提高作业安全性，例如车库、港口、大型工厂等配置有机车车辆31的场所。当配置在货场执行模拟检测时，检测通道14中的轨道15可以设计为直线轨道15和弯轨的组合，例如一段直线轨道15和一段人字形轨道15的组合，以检测货运列车沿直线线路运行、曲线线路运行时的装载状态，便于识别偏载状态。在执行停留状态检测时，货运列车装载检测系统还可以配置执行向货运列车装载货物的AGV的装载状态，因此，在本申请的一些实施方式中，检测通道14中还设置有引导模块，引导模块为设置在检测通道14中并位于轨道15一侧的多个磁钉。

在第一侧连接架体11上设置有第一工业摄像模块20。第一工业摄像模块20配置为以第一采集姿态采集检测通道14中的装载货物的机车车辆31的视频。在如上的可选的实施方式中，第一工业摄像模块20也配置为以第一采集姿态采集向货运列车装载货物的AGV的视频。在第二侧连接架体12上设置有第二工业摄像模块21。第二工业摄像模块21配置为以第二采集姿态采集检测通道14中装载货物的机车车辆31的视频。在如上述可选的实施方式中，第二工业摄像模块21也配置为以第二采集姿态采集向货运列车装载货物的AGV的视频。在上连接架体13上设置有第三工业摄像模块22。第三工业摄像模块22配置为以第三采集姿态采集检测通道14中装载货物的机车车辆31的视频。在如上述可选的实施方式中，第三工业摄像模块22也配置为以第三采集姿态采集向货运列车装载货物的AGV的视频。

由于第一工业摄像模块20、第二工业摄像模块21和第三工业摄像模块22的采集姿态可调，因此可以获得至少三个视角的、装载货物的机车车辆31的视频。检测过程中无需调节检测系统主体10的位置，也不影响机车车辆31的运行，机车车辆31可在直线线路运行、曲线线路运行或者停留状态实现检测。货检的检查算法可以采用如对比文件中所公开的算法，不是本实用新型的保护重点，在此不再重复介绍。

本申请所提供的货运列车装载检测系统可以配置在真实的货运铁路线路上执行检测。在本实施方式中，具体来说，检测系统主体10跨设于货运铁路线路上。检测通道14外侧，更具体地靠近第一侧连接架体11（也可以是靠近第二侧连接架体12）设置有控制机柜19。控制机柜19中设置有网络硬盘录像机24（Network Video Recorder, NVR）。网络硬盘录像机24与第一工业摄像模块20、第二工业摄像模块21和第三工业摄像模块22通信连接，网络硬盘录像机24配置为接收第一工业摄像模块20、第二工业摄像模块21和第三工业摄像模块22采集的检测通道14中的装载货物的机车车辆31的视频并存储。网络硬盘录像机24可以对第一工业摄像模块20、第二工业摄像模块21和第三工业摄像模块22输出的视频进行存储和管理，形成分布式架构，同时也便于检测系统的扩展，例如还可以扩展多组工业摄像模块以提高检测精度。网络硬盘录像机24可有效提高传输速率，同时可以进行数据校验，提高系统的容错性。网络硬盘录像机24与控制机柜19中的处理模块25通信连接。处理模块25的硬件结构将在下文中予以详细介绍。

在可选的实施方式中，所述第一工业摄像模块20、第二工业摄像模块21和第三工业摄像模块22均为面阵相机。

货运列车装载检测系统可以定位机车车辆31的每一节车厢，并利用网络硬盘录像机24中的、整辆机车的视频确定每一节车厢的装载状态。为定位机车车辆31的每一节车厢，货运列车装载状态检测系统还包括计轴传感模块26。计轴传感模块26包括至少两个磁钢传感器。两个磁钢传感器沿轨道15的延伸方向依次布设以限定目标轨道15区间（目标轨道15区间如图3中D所示）。计轴传感模块26用于监测并识别通过目标轨道15区间的机车车辆31，计轴传感模块26配置为在机车车辆31通过目标轨道15区间时生成并输出第一触发信号至处理模块25。

示例性的，当机车车辆31进入目标轨道15区间时（即经过目标轨道15区间时），两个相邻的磁钢传感器（如图3中33、34所示）连续激活，这样触发两个在时间上重叠的信号，即可以监测到机车车辆31的位置的行驶方向。两个时间上重叠的信号作为一组信号可以用于第一触发信号并输出至处理模块25。在硬件结构上，如图3所示，第一磁钢传感器33包括第一磁钢传感器发送线圈33-2和第一磁钢传感器接收线圈33-1，第二磁钢传感器34包括第二磁钢传感器发送线圈34-2和第二磁钢传感器接收线圈34-1。两个发送线圈通入交流电，车轮经过时，由于车轴的作用，对应的第一磁钢传感器接收线圈33-1与第一磁钢传感器发送线圈33-2耦合，第二磁钢传感器接收线圈34-1与二磁钢传感器发送线圈34-2耦合，两个接收线圈中的电信号均会发生变化（例如电压下降、相位变化等），这样每通过一节车厢，两个接收线圈中的电信号即会发生一次变化，从而可以定位车厢。当两个磁钢传感器的计数相同时，即目标轨道15区间不再被占用，机车车辆31已经驶离目标。由于时间和距离已知，同时也可以计算出机车车辆31的速度（或者也可以通过速度仪进行检测），即实现记轴判辆。

另一方面，在轨道15中还设置有射频天线27。射频天线27设置于目标轨道15区间中轨道15的两条枕木中间。射频天线27配置为识别机车车辆31车底的电子标签32。控制机柜19中还设置有识别模块28。识别模块28一方面与射频天线27耦接（即电性连接），另一方面与处理模块25通信连接。识别模块28用于驱动射频天线27工作或向处理模块25输出识别结果。

示例性的，当计轴传感器模块生成并输出第一触发信号至处理模块25时，处理模块25即通过识别模块28驱动射频天线27进行工作，读取并识别机车车辆31车底的电子标签32，解析出车辆的车号信息。处理模块25即可以根据车号信息调用网络硬盘录像机24中存储的，该辆列车的视频，并根据计轴判辆的结果对网络硬盘录像机24中存储的，该辆列车的视频进行分割，并判断每一节车厢是否存在动态异常。识别模块28至少包括射频天线27的天线匹配电路。

从硬件角度，处理模块25优选包括数据采集板卡和处理器。数据采集板卡的输入端分别连接网络硬盘录像机24、计轴传感模块26和识别模块28的输出端，以采样不同格式的信号。处理器优选由一颗MCU芯片实现。

为提高数据处理效率，如图4，检测系统还包括：第一边缘计算板卡35，第一边缘计算板卡35与第一工业摄像模块20通信连接且设置于第一护罩16内，第一护罩16设置于第一侧连接架体11。第二边缘计算板卡36，第二边缘计算板卡36与第二工业摄像模块21通信连接且设置于第二护罩17内，第二护罩17设置于第二侧连接架体12。第三边缘计算板卡37，第三边缘计算板卡37与第三工业摄像模块22通信连接且设置于第三护罩18内，第三护罩18设置于上连接架体13。边缘计算板卡均可以选用市售的板卡。

装载异常的预警由服务器29和客户端30实现。服务器29设置于机房，服务器29与第一通信模块38通信连接，第一通信模块38包括第一网络交换机和第一光模块。在控制机柜19一侧，控制机柜19还包括：第二通信模块39，第二通信模块39包括第二网络交换机和第二光模块，第一通信模块38与处理模块25和第二通信模块39通信连接。客户端30与服务器29通信连接，客户端30设置有报警模块。客户端30可以是计算机、平板电脑、智能手机、PDA、可穿戴设备，以及类似的，可以实现远程通信的电子设备。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.货运列车装载状态检测系统，其特征在于，包括：

检测系统主体，其包括第一侧连接架体和第二侧连接架体，所述第一侧连接架体和第二侧连接架体的上方设置有上连接架体，所述第一侧连接架体、第二侧连接架体和上连接架体共同围成检测通道；所述检测通道中设置有轨道，所述轨道构造为允许装载货物的机车车辆在所述检测通道中沿平直线路运行、沿曲线线路运行或者停留；

第一工业摄像模块，所述第一工业摄像模块设置于所述第一侧连接架体，所述第一工业摄像模块配置为以第一采集姿态采集所述检测通道中的装载货物的机车车辆的视频；

第二工业摄像模块，所述第二工业摄像模块设置于所述第二侧连接架体，所述第二工业摄像模块配置为以第二采集姿态采集所述检测通道中的装载货物的机车车辆的视频；和

第三工业摄像模块，所述第三工业模块设置于所述上连接架体，所述第三工业摄像模块配置为第三采集姿态采集所述检测通道中的装载货物的机车车辆的视频。

2.根据权利要求1所述的货运列车装载状态检测系统，其特征在于，还包括：

控制机柜，所述控制机柜设置于所述检测通道外侧并靠近所述第一侧连接架体或第二侧连接架体设置；

所述控制机柜中设置有：

网络硬盘录像机，所述网络硬盘录像机与所述第一工业摄像模块、第二工业摄像模块和所述第三工业摄像模块通信连接，所述网络硬盘录像机配置为接收所述第一工业摄像模块、第二工业摄像模块和第三工业摄像模块采集的所述检测通道中的装载货物的机车车辆的视频并存储；和

处理模块，所述处理模块与所述网络硬盘录像机通信连接。

3.根据权利要求2所述的货运列车装载状态检测系统，其特征在于，还包括：

计轴传感模块，所述计轴传感模块包括至少两个磁钢传感器，两个磁钢传感器沿所述轨道的延伸方向依次布设以限定目标轨道区间；所述计轴传感模块用于监测并识别通过所述目标轨道区间的机车车辆，所述计轴传感模块配置为在机车车辆通过所述目标轨道区间时生成并输出第一触发信号至所述处理模块。

4.根据权利要求3所述的货运列车装载状态检测系统，其特征在于，还包括：

射频天线，所述射频天线设置于目标轨道区间中轨道的两条枕木中间，所述射频天线配置为识别机车车辆车底的电子标签；

所述控制机柜中还设置有：

识别模块，所述识别模块与所述射频天线耦接且与所述处理模块通信连接，所述识别模块用于驱动所述射频天线工作或向所述处理模块输出识别结果。

5.根据权利要求4所述的货运列车装载状态检测系统，其特征在于，

所述处理模块包括数据采集板卡，所述数据采集板卡的输入端分别连接所述网络硬盘录像机、计轴传感模块和识别模块的输出端。

6.根据权利要求5所述的货运列车装载状态检测系统，其特征在于，还包括：

第一边缘计算板卡，所述第一边缘计算板卡与所述第一工业摄像模块通信连接且设置于第一护罩内，所述第一护罩设置于所述第一侧连接架体；

第二边缘计算板卡，所述第二边缘计算板卡与所述第二工业摄像模块通信连接且设置于第二护罩内，所述第二护罩设置于所述第二侧连接架体；和

第三边缘计算板卡，所述第三边缘计算板卡与所述第三工业摄像模块通信连接且设置于第三护罩内，所述第三护罩设置于所述上连接架体。

7.根据权利要求6所述的货运列车装载状态检测系统，其特征在于，还包括：

服务器，所述服务器设置于机房，所述服务器与第一通信模块通信连接，所述第一通信模块包括第一网络交换机和第一光模块；

所述控制机柜还包括：

第二通信模块，所述第二通信模块包括第二网络交换机和第二光模块，所述第一通信模块与所述处理模块和所述第二通信模块通信连接。

8.根据权利要求7所述的货运列车装载状态检测系统，其特征在于，还包括：

客户端，所述客户端与所述服务器通信连接，所述客户端设置有报警模块。

9.根据权利要求8所述的货运列车装载状态检测系统，其特征在于，

所述第一工业摄像模块、第二工业摄像模块和第三工业摄像模块为面阵相机。

10.根据权利要求1所述的货运列车装载状态检测系统，其特征在于，

所述检测通道中还设置有引导模块，所述引导模块为设置在所述检测通道中的多个磁钉。

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