CN2884370Y - 列车装载安全综合检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种列车装载安全综合检测装置，它包括车辆装载超限检测装置、辅助测量装置、地面安全检测装置、视频监控装置、数据分析处理装置、光端机、中控微机和综合控制单元，数据分析处理装置包括车速车位测量系统、数据采集仪、车号接收器、工控机和工作站，综合控制单元与上述各装置电联接，光端机包括发射光端机和接收光端机，其接收光端机与中控微机相连。本实用新型功能完备，可实现对车辆超载、超偏、超限、列车扁疤、脱轨系数等参数的自动数据采集、存储、解析、计算、报警、显示、自动远程传输，可实现真正的无人值守，精度高、灵敏度高且节能，采用多传感器融合技术，能在恶劣的环境下准确测量，避免干扰。

Description

列车装载安全综合检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种检测装置，更确切地说是针对铁路、公路、桥涵等运输车辆运行过程中的装载超载、超偏、超限及车号识别的实时在线自动检测装置，属于交通安全检测的技术领域。

背景技术

交通业是我国国民经济发展的基础，铁路的逐步提速、高速公路的不断拓展延伸，安全高效的交通运输是保障经济稳定发展的基础。虽然政府加大了对各种超载、超偏、超限的货物运输的查处、然而铁路、公路仍不断延续着因“三超”问题导致的车辆事故的发生。除了通过交警、铁路的货检员对货物装载的人工控制，有不少科研机构及企业采用了各种检测手段：采用CCD摄影测量，综合采用激光、超声波等技术或采用光电对射技术的，均达不到实用效果，存在检测精度低，实现功能不全、不能完全取代人工检查。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种功能完备、可实现对车辆超载、超偏、超限、列车扁疤、脱轨系数等参数的自动数据采集、存储、解析、计算、报警、显示、自动远程传输，真正实现无人值守的综合检测装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种列车装载安全综合检测装置，包括车辆装载超限检测装置、辅助测量装置、地面安全检测装置、视频监控装置、数据分析处理装置、光端机、中控微机和综合控制单元，数据分析处理装置包括车速车位测量系统、数据采集仪、车号接收器、工控机和工作站，综合控制单元与上述各装置电联接，光端机包括发射光端机和接收光端机，其接收光端机与中控微机相连，其中：

车辆装载超限检测装置包括三维激光扫描仪、CCD测高摄像机、激光雷达、CCD测宽摄像机、预警红外对管和测量光幕，其三维激光扫描仪和测量光幕直接与发射光端机相连，CCD测高摄像机、激光雷达、CCD测宽摄像机通过工作站与发射光端机相连，预警红外对管通过车速车位测量系统与发射光端机相连；

辅助测量装置包括磁钢组、高频无极灯、计节光电对管、背景板和车号识别装置，磁钢组、计节光电对管通过车速车位测量系统与发射光端机相连，车号识别装置通过车号接收器和工作站与发射光端机相连。

地面安全检测装置包括二维板式传感器、剪力传感器和重力传感器，各传感器通过数据采集仪和工控机与发射光端机相连。

视频监控装置包括三台彩色CCD摄像机、录像机和电视幕墙，CCD摄像机与发射光端机相连，录像机和电视幕墙通过视频分配器与接收光端机相连。

所述微机包括数据显示打印上传服务器、端部超限微机和下部超限微机，这三台微机分别与接收光端机相连。

所述综合控制单元包括光敏电阻、单片机和继电器，该综合控制单元通过串口与微机通讯。

所述三维激光扫描仪由激光器及CCD摄像机组成，利用三角测量原理测出通过车辆下部的三维轮廓。

所述车辆装载超限检测装置、辅助测量装置和视频监控装置设置在供列车穿行的龙门架上，龙门架两侧由下至上依次设置有相对的车号识别装置、三维激光扫描仪、光幕、监视摄像机和激光雷达，车号识别装置和三维激光扫描仪设置在龙门架下方两侧，车号识别装置的前端处设有预警红外对管，光幕与列车两侧相对应，在龙门架一侧的监视摄像机上方设有与车厢顶部高度相当的CCD测高摄像机，在CCD测高摄像机与激光雷达之间设有高频无极灯，在三维激光扫描仪与光幕之间设有计节光电对管，龙门架另一侧的监视摄像机上方设有与CCD测高摄像机相对的背景板，在背景板与监视摄像机之间设有计节光电对管，龙门架顶部的中央位置处也设有监视摄像机，该监视摄像机的两侧对称地设置有测宽摄像机、预警红外对管和高频无极灯。

所述辅助测量装置的磁钢组以及地面安全检测装置的二维板式传感器、剪力传感器和重力传感器均设置在铁轨内侧。

本实用新型的三维激光扫描仪安装在车辆下方的两侧，测量车辆下部超限，测高CCD摄像机的安装位置与车厢顶部高度相当，并在略高于像机的位置上安装激光雷达，通过数据融合技术综合测量中部超限及上部超限，由激光雷达或测量光幕完成端部超限检测，由红外对管进行宽度方向的超限预判，利用车轮切割磁钢产生的波形，启动测量系统并通过整流、放大、滤噪最后通过单片机程序计算车辆通过速度，利用对管计算出货车节数，综合车号识别装置、综合控制单元的计节测速功能给超限物体定位，利用高频无极灯提供夜间等照度较低的情况下的摄像机测量的辅助照明，利用黑白相间的背景板减少图象测量的虚景现象，地面安全检测装置的二维板式传感器可获取垂直力和横向力，从而获取货车的脱轨系数、在结合剪力传感器获取车辆总重、结合车号识别系统算出车辆超载偏载状态，利用波形分析车轮扁疤情况。

本实用新型的优点在于：

1、功能全面：能全面测量车辆各部位的超限，又能获取车辆的超偏载、扁疤、脱轨系数等地面检测的安全参数，采用三维激光扫描仪测量下部超限，解决摄影测量和激光雷达测量不能测到的车辆死角，使得本实用新型能测量全部的超限部位，车辆运行地面安全检测部分除能检测出超偏载外，同时能对对车辆的运行状态进行综合评价；

2、精度高、灵敏度高：采用图像测量与激光雷达结合的方式测量车辆中部和下部超限，数据融合算法充分考虑两种方式优缺点，取长补短，兼顾激光雷达达不到而图像测量能达到的高灵敏度，同时又能测出超限物的三维坐标，从而获得图像测量所不能测到的超限级别；

3、节能：智能灯光系统，照度不足且来车时，灯光才启动，照明灯采用最新的绿色照明——高频无极灯，装置照明耗电功率从5500瓦降至1320瓦。

附图说明

图1为本实用新型的结构安装示意图；

图2为本实用新型的组成原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

附图标记说明如下：

1-三维激光扫描仪    2-CCD测高摄像机

3-激光雷达                      4-CCD测宽摄像机

5-预警红外对管                  6-计节光电对管

7-光幕                          8-磁钢组

9-高频无极灯                    10-重力传感器

11-二维板式传感器               12-剪力传感器

13-车号识别装置                 14-车号接收天线

15-CCD摄像机                    16-车速车位测量系统

17-数据采集仪                   18-工控机

19-工作站                       20-光端机

21-龙门架电源/电气控制子系统    22-车号接收器

23-中控室电源/电气控制子系统

24-数据显示打印上传服务器

25-端部超限工控机               26-下部超限工控机

27-下部超限工控机               28-视频分配器

29-电视幕墙                     30-背景板

如图1、图2所示的列车装载安全综合检测装置，它主要由车辆装载超限检测装置、辅助测量装置、地面安全检测装置、视频监控装置、数据分析处理装置、光端机、中控微机和综合控制单元构成，综合控制单元与上述各装置电联接。其中数据分析处理装置由车速车位测量系统16、数据采集仪17、车号接收器22、工控机18和工作站19组成，综合控制单元由电源/电气控制子系统21、23构成，电源/电气控制子系统21、23由光敏电阻、单片机和继电器构成，并通过串口与微机通讯，光端机20包括发射光端机和接收光端机，其接收光端机与中控微机相连，中控微机包括数据显示打印上传服务器24、端部超限工控机25和下部超限工控机27，这三台微机分别与接收光端机相连。

车辆装载超限检测装置由三维激光扫描仪1、CCD测高摄像机2、激光雷达3、CCD测宽摄像机4、预警红外对管5和测量光幕7组成，三维激光扫描仪1和测量光幕7直接与发射光端机相连，CCD测高摄像机2、激光雷达3、CCD测宽摄像机4通过工作站19与发射光端机相连，预警红外对管5通过车速车位测量系统16与发射光端机相连，三维激光扫描仪1由激光器及CCD摄像机组成，利用三角测量原理测出通过车辆下部的三维轮廓。

辅助测量装置由磁钢组8、高频无极灯9、计节光电对管6、背景板30和车号接收天线14组成，磁钢组8、计节光电对管6通过车速车位测量系统16与发射光端机相连，车号接收天线14通过车号接收器22和工作站19与发射光端机相连，磁钢组8设置在铁轨内侧。

地面安全检测装置由多组二维板式传感器11、剪力传感器12和重力传感器10组成，各传感器均通过数据采集仪17和工控机18与发射光端机相连，二维板式传感器11、剪力传感器12和重力传感器10设置在铁轨内侧。

视频监控装置由三台彩色CCD摄像机15、录像工控机27和电视幕墙29构成，CCD摄像机15与发射光端机相连，录像机工控机27和电视幕墙29通过视频分配器28与接收光端机相连。

如图1所示，车辆装载超限检测装置、辅助测量装置和视频监控装置的主要检测、监控部件均设置在供列车穿行的龙门架上，龙门架两侧由下至上依次设置有相对的车号识别装置13、三维激光扫描仪1、光幕7、监视摄像机15和激光雷达3，车号识别装置13和三维激光扫描仪1设置在龙门架下方两侧，车号识别装置13的前端设有预警红外对管5，光幕7与列车两侧相对应，在龙门架左侧的监视摄像机15上方设有与车厢顶部高度相当的CCD测高摄像机2，在CCD测高摄像机2与激光雷达3之间设有高频无极灯9，在三维激光扫描仪1与光幕7之间设有计节光电对管6，龙门架右侧的监视摄像机15上方设有与CCD测高摄像机2相对的背景板30，在背景板与监视摄像机15之间设有计节光电对管6，两侧的计节光电对管斜向对应，龙门架顶部的中央位置处也设有监视摄像机15，该监视摄像机的两侧对称地设置有测宽摄像机4、预警红外对管5和高频无极灯9。

当列车通过磁钢组8时，车轮切割磁钢产生电信号，车速车位测量系统16接到电信号，向电源/电气控制子系统21发出信号启动各测量装置，当环境照度不足时，车速车位测量系统16发出信号启动照明装置，同时根据计节对管6的信号算出车节，利用同一车轮在恒距离的磁钢产生信号的时间差算出车速，最后输出串口数据传给现场机柜内的工控机18和工作站19，同时通过光端机20传给中控室的各微机。工作站19的高速串口采集卡及图像采集卡将激光雷达3、测高摄像机2、测宽摄像机4的信息采集到计算机，结合车速车位测量系统16的串口数据，通过相应的算法分析、解析、计算，最后得出车辆的超限信息。通过二维板式传感器11、剪力传感器12、重力传感器10获得过往货车的轴重、横向力的模拟信号，送入数据采集仪17，经过信号放大，滤波处理和A/D转换后得到货车经过以后的波形数据以中断方式送入工控机18，计算机将得到的数据进行分析与解算，得到各种车辆的总重、车辆净重、静轮重、净轴重、累计通过总重、平均轴重、超载与偏载前后转向架重量，前后转向架左右重量差、车轮扁疤、脱轨系数等结果，系统通过光端机20将彩色CCD摄像机15获得的视频信号经视频分配器28传入录像工控机27及电视幕墙29，将三维激光扫描仪1传入下部超限工控机26及光幕7得到的信号传入端部超限工控机25，将工作站18及工控机19得到的数据传入服务器24，下部超限工控机26、端部超限工控机25将分析处理后的数据传入服务器24，最后服务器将获取的数据统一处理、显示、打印、上传。在实施例中末作详细描述的内容属于本专业技术人员已知的现有技术。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1、一种列车装载安全综合检测装置，其特征在于，包括车辆装载超限检测装置、辅助测量装置、地面安全检测装置、视频监控装置、数据分析处理装置、光端机、中控微机和综合控制单元，数据分析处理装置包括车速车位测量系统、数据采集仪、车号接收器、工控机和工作站，综合控制单元与上述各装置电联接，光端机包括发射光端机和接收光端机，其接收光端机与中控微机相连，其中：

车辆装载超限检测装置包括三维激光扫描仪、CCD测高摄像机、激光雷达、CCD测宽摄像机、预警红外对管和测量光幕，其三维激光扫描仪和测量光幕直接与发射光端机相连，CCD测高摄像机、激光雷达、CCD测宽摄像机通过工作站与发射光端机相连，预警红外对管通过车速车位测量系统与发射光端机相连；

辅助测量装置包括磁钢组、高频无极灯、计节光电对管、背景板和车号识别装置，磁钢组、计节光电对管通过车速车位测量系统与发射光端机相连，车号识别装置通过车号接收器和工作站与发射光端机相连；

地面安全检测装置包括二维板式传感器、剪力传感器和重力传感器，各传感器通过数据采集仪和工控机与发射光端机相连；

视频监控装置包括三台彩色CCD摄像机、录像机和电视幕墙，CCD摄像机与发射光端机相连，录像机和电视幕墙通过视频分配器与接收光端机相连。

2、根据权利要求1所述的列车装载安全综合检测装置，其特征在于，所述微机包括数据显示打印上传服务器、端部超限微机和下部超限微机，这三台微机分别与接收光端机相连。

3、根据权利要求1所述的列车装载安全综合检测装置，其特征在于，所述综合控制单元包括光敏电阻、单片机和继电器，该综合控制单元通过串口与微机通讯。

4、根据权利要求1所述的列车装载安全综合检测装置，其特征在于，所述三维激光扫描仪由激光器及CCD摄像机组成，利用三角测量原理测出通过车辆下部的三维轮廓。

5、根据权利要求1至4任一所述的列车装载安全综合检测装置，其特征在于，所述车辆装载超限检测装置、辅助测量装置和视频监控装置设置在供列车穿行的龙门架上，龙门架两侧由下至上依次设置有相对的车号识别装置、三维激光扫描仪、光幕、监视摄像机和激光雷达，车号识别装置和三维激光扫描仪设置在龙门架下方两侧，车号识别装置的前端处设有预警红外对管，光幕与列车两侧相对应，在龙门架一侧的监视摄像机上方设有与车厢顶部高度相当的CCD测高摄像机，在CCD测高摄像机与激光雷达之间设有高频无极灯，在三维激光扫描仪与光幕之间设有计节光电对管，龙门架另一侧的监视摄像机上方设有与CCD测高摄像机相对的背景板，在背景板与监视摄像机之间设有计节光电对管，龙门架顶部的中央位置处也设有监视摄像机，该监视摄像机的两侧对称地设置有测宽摄像机、预警红外对管和高频无极灯。

6、根据权利要求5所述的列车装载安全综合检测装置，其特征在于，所述辅助测量装置的磁钢组以及地面安全检测装置的二维板式传感器、剪力传感器和重力传感器均设置在铁轨内侧。