CN2513860Y

CN2513860Y - 列车质量动态监控装置

Info

Publication number: CN2513860Y
Application number: CN 01252622
Authority: CN
Inventors: 马建华; 段红兵; 陈伯胜; 贺雄明; 杨爱芝
Original assignee: 贺雄明
Priority date: 2001-11-29
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2002-10-02
Anticipated expiration: 2011-11-29

Abstract

列车质量动态监控装置属于记录、浏览和判别列车运行状态下其零配件质量的监控技术领域。技术方案要点是:它由数据采集器、数据处理器和监控器构成,经电源、视频、控制线,传输光缆相连。数据采集器中的8个感应磁头安装在列车运行钢轨的内侧,它们具有不同的功能。7个摄像机分别垂直安装在两股道的中心线和两相邻的枕木的中间,另单一水平摄像机安装在后者的外侧。13个光源分别配置在垂直摄像机左右两侧、钢轨的内侧构成内环光源;在两平行钢轨的两侧、两枕木之间配有左、右侧光源;在两水平摄像机的外侧构成单一水平摄像机之内配有独立的光源。零部件按所设计部位数值安装。在计算机软硬件的控制下,能完成图像的采集、处理;车型、车速、车辆零配件质量判别和监控功能。可作为铁路列车运行监控设备及检修设备。

Description

列车质量动态监控装置

技术领域

列车质量动态监控装置属于记录、浏览和判别在列车运行状态下其列车车辆零配件质量的监控技术领域，是用于列车质量动态监控的光电一体化控制产品。

背景技术

目前列检所职工检车作业量大，每辆车检查位置多，稍有疏忽，极易造成漏检作业而影响行车安全。为了消除列检作业漏检故障，对运行中的列车质量进行适时监控，以达到机控代替人控的目的，为此对“列车质量动态监控装置”产品，进行了开发研究。本装置通过摄像机对高速运行中的车辆转向架、制动系统、车钩缓冲装置和车体等关键部位及时采集准确清晰的图像，并通过相应软硬件进行精确的分析处理，计算出列车运行速度、判断出列车车种车型，同时存储、显示或按要求打印、传输列车关键部位的图片，以判别(人工判别和机器自动判别两种方式并存)出列车转向架、制动系统、钩缓装置、车体等部件及其零配件有无缺损、断裂、裂纹、丢失等故障，并对这些运行状态加以监控，为列车运行安全提供可靠的依据。

为了验证本技术方案的新颖性，申请人曾进行了文献检索，未发现有与此相同的技术。向中国技术专利局提出申请，也未发现有与此相类同的技术在媒体上披露。在市场调查中，也未有按照此技术方案设计的产品为社会公用。

发明内容

为了要解决上述问题，本实用新型采用了以下的技术方案，它包括了以下方面的内容：

首先，数据采集器与数据处理器之间连有电源线、视频线和控制线，数据处理器与监控器之间连有传输光缆；8个列车信息感应磁头通过连接固定夹具安装在列车运行钢轨(10)的内侧，启动装置工作的列车信息感应磁头(1)位于最上方，以下依次为：车速粗测和车型识别的列车信息感应磁头(2)、(3)；头(5)；转向架整体拍摄的列车信息感应磁头(6)；结束图像采集的列车信息感应磁头(7)；关闭装置工作列车信息感应磁头(8)。7个摄像机按以下位置进行配置：两个垂直安装的摄像机(12-1)、(12-2)，被垂直安装在列车运行股道中心线上和两相邻的枕木(10)的中间，由四个水平摄像机(13-1)、(13-2)、(13-3)、(13-4)构成的水平摄像机组依次对称安装在列车运行股道的两侧，另有单一水平安装的摄像机(13-5)安装在水平摄像机组的外侧任意一边。13个光源按以下位置进行配置：在两垂直安装的摄像机(12-1)、(12-2)的左右两侧，两平行钢轨的内侧，并通过垂直安装的摄像机横向中心线上安装有4个光源(14-6)、(14-7)、(14-8)、(14-9)，构成内环光源组；在两平行钢轨的左侧，在枕木(10-1)和(10-2)之间的中心线上和枕木(10-3)和(10-4)之间的中心线上紧贴着钢轨处分别安装有2个光源(14-1)、(14-4)，同时，在两平行钢轨的左侧，在两个水平摄像机(13-3)、(13-4)的中心连线的中点处，上下相互间隔一定的距离分别安装有2个光源(14-2)、(14-3)，这4个光源(14-1)、(14-2)(14-3)(14-4)构成左侧光源组；同样，在两平行钢轨的右侧，以两平行钢轨的中心线为对称轴，在左侧光源组的对称位置安装4个光源(14-10)、(14-11)、(14-12)、(14-13)构成右侧光源组；在两平行钢轨的左侧或右侧，随摄象机(13-5)走，在摄象机(13-5)与摄象机(13-4)之间或者是在摄象机(13-5)与摄象机(13-2)之间，靠上方离一定的距离安装1个光源(14-5)，形成一独立光源点。以上各零、部件的平面位置关系为：8个列车信息感应磁头(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)安装在距轨面以下35～40毫米左右的同一水平面上；两个垂直安装的摄像机(12-1)、(12-2)，镜头朝上，镜头水平面在钢轨面以下500～600毫米处，镜头垂直中心线与钢轨面垂直；四个水平摄像机(13-1)、(13-2)、(13-3)、(13-4)安装在与钢轨面平行、在钢轨面以上的同一水平面上，四个水平摄像机的水平中心轴都与钢轨垂直，其中摄像机(13-1)、(13-3)的水平中心轴在一条线上、摄像机(13-2)、(13-4)水平中心轴在一条线上；摄像机(13-5)的安装面与水平面成一定仰视夹角，安装点在钢轨面以上、在两平行钢轨以外，相机中心线的水平投影与钢轨垂直。4根枕木的位置关系：4根枕木(10-1)、(10-2)、(10-3)、(10-4)相互平行，并都与钢轨垂直，同时安装在钢轨下，其中，枕木(10-1)和枕木(10-3)的中心线与垂直安装的摄像机(12-1)的中心在同一条线上，枕木(10-2)和枕木(10-4)的中心线与垂直安装的摄像机(12-2)的中心在同一条线上。

其次，8个列车信息磁头的相互位置关系如下：磁头(1)、(6)之距L0＝90000～110000毫米；磁头(2)与(3)之距L1＝280毫米；磁头(3)与(6)之距L2＝70000～80000毫米：磁头(4)与(5)之距L3＝600～650毫米；磁头(5)与(6)之距L4＝500～550毫米；磁头(6)与(7)之距L5＝800～840毫米；磁头(6)与(8)之距L6＝1200～1240毫米；磁头(6)与摄像机(13-2)和(13-4)之间水平中心连线之距L7＝225～227毫米。两水平安装摄像机沿钢轨方向之距L8＝1290～1300毫米；水平安装摄像机与枕木(10-2)、(10-3)之间的中心线之距L9＝645～650毫米；两垂直安装摄像机的中心沿钢轨方向之距L10＝960毫米；垂直安装摄像机与两枕木(10-2)、(10-3)的中心线之距L11＝480毫米。13个光源的相互位置关系如下：两侧光源组中的光源(14-2)、(14-3)、(14-11)、(14-12)与枕木(10-2)、(10-3)之间的中心线之距L12＝100～150毫米；两侧光源(14-2)、(14-3)、(14-11)、(14-12)与其同侧列车运行钢轨的外沿之距L13＝1200～1300毫米；两侧光源组中的光源(14-1)、(14-4)、(14-10)、(14-13)与其所在位置的枕木(10-1)和(10-2)或(10-3)和(10-4)之间的中心线之距L14＝90～150毫米，与其同侧列车运行钢轨的外沿之距L15＝12～150毫米；独立光源点(14-5)沿列车运行钢轨方向与单一水平摄像机的中心线之距L16＝300～350毫米，与所在一侧列车运行钢轨的外沿之距L17＝1600～1800毫米。水平摄像机(13-1)、(13-2)、(13-3)、(13-4)与列车运行的两平行钢轨的中心线之距L18＝2950～3100毫米；摄像机(13-5)与列车运行的两平行钢轨的中心线之距L19＝4750～4850毫米。光源的安装角度(逆时针为正，顺时针为负)如下：内环光源组(14-6)、(14-7)、(14-8)、(14-9)的光源以光轴为中心，安装角度为光轴与水平面成60±5°的仰角，光轴在水平面上的投影与钢轨垂直；左侧光源组的光源(14-1)、(14-2)、(14-3)、(14-4)以光轴为中心，其中光源(14-1)和(14-4)的光轴与水平面成45±5°的仰角，光源(14-2)和(14-3)的光轴与水平面成15±5°的仰角，同时，光源(14-1)的光轴在水平面上的投影与钢轨垂直线成-60±5°的夹角、光源(14-2)的光轴在水平面上的投影与钢轨垂直线成-60±5°的夹角，光源(14-3)的光轴在水平面上的投影与钢轨垂直线成60±5°的夹角、光源(14-4)的光轴在水平面上的投影与钢轨垂直线成60±5°的夹角；右侧光源组的光源(14-10)、(14-11)、(14-12)、(14-13)的安装角度是以两平行钢轨中心线为对称轴，按左侧光源组的位置对称布置；独立光源点(14-5)以其光轴为中心，与平面成5～10°仰角，光轴在水平面上的投影与钢轨垂直线成30±5°的夹角。各摄像机的安装角度为：4个水平摄像机(13-1)、(13-2)、(13-3)、(13-4)的安装面与列车运行的两平行钢轨的轨面平行，4个水平摄像机的中心轴线分别与两钢轨间的中心线成90°夹角；摄像机(13-5)的中心轴线与水平面成5～10°仰角，其中心轴线在水平面上的投影与两钢轨间的中心线成90°夹角；2个垂直摄像机(12-1)、(12-2)的中心轴线与水平面垂直。

由于采用了以上这些硬件技术措施和相应的软件处理后，本装置具有以下的有益效果：

1、图像采集：在光源照度充分或不足(通过装置加以补偿)的情况下均能采集到高速动态的车辆零配件和部件图像。

2、车型车速判别：对通过列车各车的车种车型、车速等信息能够进行判别。

3、动态监控：通过对通过列车的动态图像的拍摄、录取、筛选、分析和处理，清晰地显示出车体转向架、车钩缓冲器、制动系统以及车体检修标记等车体部件和标记的图片，可通过人工浏览或计算机判别出闸瓦、闸瓦钎、枕簧、制动梁、上拉杆、下拉杆、中拉杆、钩身托板螺栓螺母、钩尾销螺栓螺母、钩门螺栓以及车体下部的圆销、开口销等零配件有无缺损、丢失、裂纹等非正常的信息，以达到对运行中的车辆质量状况进行动态监控的目的。

4、一车一档：对于通过的列车，系统数据库中按一车一档的格式建立，同时在监控屏幕上也按一车一屏的方式显示出来。

5、系统操作具有通用性、操作简单、功能齐全。

6、系统数据便于存贮、查询、传输和共享，可连续保存30天的所有通过列车的车辆质量状况数据，以备事故定责、查询和网上传输用。

附图说明

图1列车质量动态监控装置方框图

图中包括了以下部分：数据采集器：它由列车信息感应磁头、摄像机和光源构成。数据处理器：它由车速车型计算和处理的计算机、图像采集和分析处理的计算机、操作及数据库计算机构成。监控器：它由操作、图片浏览、故障判别、数据存储、打印、传输等环节构成。

图2列车质量动态监控装置组成结构示意图

图中各标号的定义如下：1、2、3、4、5、6、7、8——列车信息感应磁头，它们通过连接固定夹具依次安装在列车运行钢轨的内侧，其中磁头(1)具有启动装置的功能，给装置内相关设备分别提供交流220伏、直流30伏和直流12伏等工作电源；磁头(2)、(3)安装在磁头(1)的下方，具有对列车速度进行粗测和对列车类型进行识别的功能；磁头(4)安装在(3)号磁头的下方，具有启动图像处理程序和接通光源的功能；磁头(5)、(6)依次安装在磁头(4)的下方，可进行精测列车及时速度和实测点与车箱的相对位置等，同时，磁头(6)还开启转向架整体拍摄功能，使7个摄像机同时抓拍；磁头(7)结束图像处理指令，将数据输入数据库；磁头(8)发出关闭电源、道心保护门和光源的信号。9——两条列车运行钢轨。10——枕木，其中有4根(10-1)、(10-2)、(10-3)、(10-4)要调整间距，其它的枕木不需要调整(图中也未加表示)，都与钢轨相垂直。11——列车行进方向，由上至下。12——两个垂直安装摄像机、安装在与两根列车运行钢轨相平行的中心线上，合拍拼在一起，形成转向架下部全貌，13——五个水平安装摄像机，其中有4个依次对称安装在两平行钢轨的两侧，4个摄像机构成一长方形的4个顶角，另一摄像机安装在该长方形底边的延长线上：14——光源，共有13个，在两垂直安装的摄像机的左右两外侧，两平行钢轨的内侧，并通过垂直安装的摄像机横向中心线上安装有4个光源，构成内环光源组；在列车两运行钢轨的左侧，在枕木(10-1)和(10-2)之间的中心线上和枕木(10-3)和(10-4)之间的中心线上紧贴着钢轨处分别安装有2个光源(14-1)、(14-4)，同时，在两平行钢轨的左侧，在两个水平摄像机(13-3)、(13-4)的中心连线的中点处，上下相互间隔一定的距离分别安装有2个光源(14-2)、(14-3)，这4个光源(14-1)、(14-2)(14-3)(14-4)构成左侧光源组；同样，在两平行钢轨的右侧，以两平行钢轨的中心线为对称轴，在左侧光源组的对称位置安装4个光源(14-10)、(14-11)、(14-12)、(14-13)构成右侧光源组；在两平行钢轨的左侧或右侧，随摄象机(13-5)走，在摄象机(13-5)与摄象机(13-4)之间或者是在摄象机(13-5)与摄象机(13-2)之间，靠上方离一定的距离安装1个光源(14-5)，形成一独立光源点。

具体实施方式

申请人认为按照上述技术方案和所给定的数值范围，即可制得不同型号的列车质量动态监控装置。实现本实用新型的一组典型的数据如下：

L0＝10000毫米，L1＝280毫米，L2＝80000毫米，L3＝630毫米，L4＝525毫米，

L5＝840毫米，L6＝1240毫米，L7＝225毫米，L8＝1295毫米，L9＝647毫米，

L10＝960毫米，L11＝480毫米，L12＝120毫米，L13＝1250毫米，L14＝90毫米，

L15＝120毫米，L16＝300毫米，L17＝1700毫米，L18＝3000毫米，L19＝4800毫米

L20＝645毫米，L21＝340毫米，L22＝645毫米。

Claims

1、一种列车质量动态监控装置，它包括由列车信息感应磁头、摄像机和光源构成的数据采集器、由车速车型计算及处理的计算机、图像采集和分析处理的计算机、操作及数据库计算机构成的数据处理器、由操作、图片浏览、故障判别、数据存储、打印、传输等环节构成的监控器等三部分，其特征是：

①数据采集器与数据处理器之间连有电源线、视频线和控制线，数据处理器与监控器之间连有传输光缆；

②8个列车信息感应磁头通过连接固定夹具安装在列车运行钢轨(9)的内侧，启动装置工作的列车信息感应磁头(1)位于最上方，以下依次为：车速粗测和车型识别的列车信息感应磁头(2)、(3)；启动图像处理程序的列车信息感应磁头(4)；开始抓拍图像的列车信息感应磁头(5)；转向架整体拍摄的列车信息感应磁头(6)；结束图像采集的列车信息感应磁头(7)；关闭装置工作列车信息感应磁头(8)；

③7个摄像机按以下位置进行配置：两个垂直安装的摄像机(12-1)、(12-2)，被垂直安装在列车运行股道中心线上和两相邻的枕木(10)的中间，由四个水平摄像机(13-1)、(13-2)、(133)、(13-4)构成的水平摄像机组依次对称安装在列车运行股道的两侧，另有单一水平安装的摄像机(13-5)安装在水平摄像机组的外侧任意一边；

④13个光源按以下位置进行配置：在两垂直安装的摄像机(12-1)、(12-2)的左右两侧，两平行钢轨的内侧，并通过垂直安装的摄像机横向中心线上安装有4个光源(14-6)、(14-7)、(14-8)、(14-9)，构成内环光源组；在两平行钢轨的左侧，在枕木(10-1)和(10-2)之间的中心线上和枕木(10-3)和(10-4)之间的中心线上紧贴着钢轨处分别安装有2个光源(14-1)、(14-4)，同时，在两平行钢轨的左侧，在两个水平摄像机(13-3)、(13-4)的中心连线的中点处，上下相互间隔一定的距离分别安装有2个光源(14-2)、(14-3)，这4个光源(14-1)、(14-2)(14-3)(14-4)构成左侧光源组；同样，在两平行钢轨的右侧，以两平行钢轨的中心线为对称轴，在左侧光源组的对称位置安装4个光源(14-10)、(14-11)、(14-12)、(14-13)构成右侧光源组；在两平行钢轨的左侧或右侧，伴随摄象机(13-5)，在摄象机(13-5)与摄象机(13-4)之间或者是在摄象机(13-5)与摄象机(13-2)之间，靠上方离一定的距离安装1个光源(14-5)，形成一独立光源点；

⑤各零、部件的平面位置关系为：8个列车信息感应磁头(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)安装在距轨面以下35～40毫米左右的同一水平面上；两个垂直安装的摄像机(12-1)、(12-2)，镜头朝上，镜头水平面在钢轨面以下500～600毫米处，镜头垂直中心线与钢轨水平面垂直；四个水平摄像机(13-1)、(13-2)、(13-3)、(13-4)安装在与钢轨平行、在钢轨面以上的同一水平面上，四个水平摄像机的水平中心轴都与钢轨垂直，其中摄像机(13-1)、(13-3)的水平中心轴在一条线上、摄像机(13-2)、(13-4)水平中心轴在一条线上；摄像机(13-5)的安装面与水平面成一定仰视夹角，安装点在钢轨面以上、在两平行钢轨以外，相机中心线的水平投影与钢轨垂直；

⑥4根枕木的位置关系：4根枕木(10-1)、(10-2)、(10-3)、(10-4)相互平行，并都与钢轨垂直，同时安装在钢轨下，其中，枕木(10-1)和枕木(10-3)的中心线与垂直安装的摄像机(12-1)的中心在同一条线上，枕木(10-2)和枕木(10-4)的中心线与垂直安装的摄像机(12-2)的中心在同一条线上。

2、根据权利要求1所述的一种列车质量动态监控装置，其特征是：8个列车信息磁头的相互位置关系如下：磁头(1)、(6)之距L0＝90000～110000毫米；磁头(2)与(3)之距L1＝280毫米；磁头(3)与(6)之距L2＝70000～80000毫米；磁头(4)与(5)之距L3＝600～650毫米；磁头(5)与(6)之距L4＝500～550毫米；磁头(6)与(7)之距L5＝800～840毫米；磁头(6)与(8)之距L6＝1200～1240毫米；磁头(6)与摄像机(13-2)和(13-4)之间水平中心连线之距L7＝225～227毫米。

3、根据权利要求1所述的一种列车质量动态监控装置，其特征是：两水平安装摄像机沿钢轨方向之距L8＝1290～1300毫米；水平安装摄像机与枕木(10-2)、(10-3)之间的中心线之距L9＝645～650毫米；两垂直安装摄像机的中心沿钢轨方向之距L10＝960毫米；垂直安装摄像机与两枕木(10-2)、(10-3)的中心线之距L11＝480毫米。

4、根据权利要求1所述的一种列车质量动态监控装置，其特征是：13个光源的相互位置关系如下：两侧光源组中的光源(14-2)、(14-3)、(14-11)、(14-12)与枕木(10-2)、(10-3)之间的中心线之距L12＝100～150毫米；两侧光源(14-2)、(14-3)、(14-11)、(14-12)与其同侧列车运行钢轨的外沿之距L13＝1200～1300毫米；两侧光源组中的光源(14-1)、(14-4)、(14-10)、(14-13)与其所在位置的枕木(10-1)和(10-2)或(10-3)和(10-4)之间的中心线之距L14＝90～150毫米，与其同侧列车运行钢轨的外沿之距L15＝120～150毫米；独立光源点(14-5)沿列车运行钢轨方向与单一水平摄像机的中心线之距L16＝300～350毫米，与所在一侧列车运行钢轨的外沿之距L17＝1600～1800毫米。

5、根据权利要求1所述的一种列车质量动态监控装置，其特征是：水平摄像机(13-1)、(13-2)、(13-3)、(13-4)与列车运行的两平行钢轨的中心线之距L18＝2950～3100毫米；摄像机(13-5)与列车运行的两平行钢轨的中心线之距L19＝4750～4850毫米。

6、根据权利要求1或4所述的一种列车质量动态监控装置，其特征是光源的安装角度按逆时针为正，顺时针为负如下：内环光源组(14-6)、(14-7)、(14-8)、(14-9)的光源以光轴为中心，安装角度为光轴与水平面成60±5°的仰角，光轴在水平面上的投影与钢轨垂直；左侧光源组的光源(14-1)、(14-2)、(14-3)、(14-4)以光轴为中心，其中光源(14-1)和(14-4)的光轴与水平面成45±5°的仰角；光源(14-2)和(14-3)的光轴与水平面成15±5°的仰角；光源(14-1)的光轴在水平面上的投影与钢轨垂直线成-60±5°的夹角；光源(14-2)的光轴在水平面上的投影与钢轨垂直线成-60±5°的夹角；光源(14-3)的光轴在水平面上的投影与钢轨垂直线成60±5°的夹角、光源(14-4)的光轴在水平面上的投影与钢轨垂直线成60±5°的夹角；右侧光源组的光源(14-10)、(14-11)、(14-12)、(14-13)的安装角度是以两平行钢轨中心线为对称轴，按左侧光源组的位置对称布置；独立光源点(14-5)以其光轴为中心，与平面成5～10°仰角，光轴在水平面上的投影与钢轨垂直线成30±5°的夹角。

7、根据权利要求1或5所述的一种列车质量动态监控装置，其特征是：各摄像机的安装角度为：4个水平摄像机(13-1)、(13-2)、(13-3)、(13-4)的安装面与列车运行的两平行钢轨的轨面平行，4个水平摄像机的中心轴线分别与两钢轨间的中心线成90°夹角；摄像机(13-5)的中心轴线与水平面成5～10°仰角，其中心轴线在水平面上的投影与两钢轨间的中心线成90°夹角；2个垂直摄像机(12-1)、(12-2)的中心轴线与水平面垂直。