一种铁路轮轨硌伤智能检测系统的制作方法

本实用新型涉及铁路轨道的技术领域，尤其是一种铁路轮轨硌伤智能检测系统。

背景技术：

目前现有技术主要依靠人工检测，高速铁路轮轨硌伤发生后，主要依靠人工在夜间天窗上线，肉眼排查，排查时间长，效率低，排查难度大，严重影响正常的行车秩序。

技术实现要素：

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种铁路轮轨硌伤智能检测系统，通过轴箱振动监测和钢轨光带图像检测来综合判定，利用gps定位故障出现的位置，同步振动监测和图像检测的时间，轴箱振动信号在采集的过程中控制器记录采集时间，同时利用gps测速功能对车辆位置实现定位，在检测过程中振动信号有效值超限时，结合车速和线路基础数据信息，筛选出该关注区间的具有疑似特征的图像数据进行动车组车轮踏面硌伤结果确认，通过图像直观的确认钢轨轨面硌伤。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种铁路轮轨硌伤智能检测系统，可实现对钢轨硌伤和车轮硌伤的检测，其特征在于：包括与数据采集分析系统相连的轴箱振动监测系统、钢轨硌伤图像采集分析系统和车辆位置定位系统，其中所述数据采集分析系统、所述钢轨硌伤图像采集分析系统和所述车辆位置定位系统均安装于动车组设备仓内，所述轴箱振动监测系统的振动加速度传感器安装于车辆转向架轮对轴箱上方；所述数据采集分析系统的车轮踏面硌伤信号采集分析机根据接收所述轴箱振动监测系统的振动加速度传感器的振动信号以及所述车辆位置定位系统的gps时空定位装置的车辆定位信息，读取所述钢轨硌伤图像采集分析系统的高速成像装置所拍摄的图像数据，并且所述钢轨硌伤图像采集分析系统通过其钢轨光带图像采集分析机分析所述图像数据，从而实现硌伤判别。

所述高速成像装置包括左右相对设置的激光光源相线阵列相机，所述激光光源相线阵列相机通过图像压缩模块可将所拍摄的图像发送给所述钢轨光带图像采集分析机。

还包括锂电池、电源分配模块和wifi增强路由器，其三者均安装于所述动车组设备仓内。

本实用新型的优点是：检测速度快，占用时间少，可在运营时间段内检测，能快速检测出高速铁路钢轨硌伤，同时能快速检测出动车组车轮踏面硌伤。

附图说明

图1为本实用新型的示意图；

图2为本实用新型的钢轨硌伤图像采集分析系统的示意图；

图3为本实用新型的振动加速度传感器的位置布置示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-3所示，图中1-10标记分别表示为：振动加速度传感器1、车轮踏面硌伤信号采集分析机2、钢轨光带图像采集分析机3、高速成像装置4、gps时空定位装置5、wifi增强路由器6、锂电池7、电源分配模块8、动车组设备仓9、图像压缩模块10。

实施例：如图1-3所示，本实施例主要包括数据采集分析系统、轴箱振动监测系统、钢轨硌伤图像采集分析系统和车辆位置定位系统，数据采集分析系统、钢轨硌伤图像采集分析系统和车辆位置定位系统均安装于动车组设备仓9内。其中，数据采集分析系统包括车轮踏面硌伤信号采集分析机2，轴箱振动监测系统包括振动加速度传感器1，钢轨硌伤图像采集分析系统包括钢轨光带图像采集分析机3和高速成像装置4，车辆位置定位系统包括gps时空定位装置5。

如图3所示，本实施例中，在动车组第二节辆车前后转向架轮对轴箱上方各安装一只振动加速度传感器1，方向为垂向，采用高强度ab胶水粘接方式进行安装，共计四只。振动加速度传感器1可采集轴箱振动加速度信号，其中，在轮轨表面正常、接触状态良好的情况下，车辆和钢轨的振动信号在时域中是一种稳定波形，在频域中不体现能量聚集点；而当轮轨运行过程中出现剥离、擦伤、多边形等，严重时有轮轨硌伤情况时，轮轨接触匹配不良，导致车辆和钢轨的振动信号将包含上述轮轨伤损引起的不平稳或冲击信息。通过采用振动加速度传感器1可对转向架轮对轴箱的振动信号进行采集、处理和分析，对比分析正常与异常信号，可以有效提取出轮轨硌伤信息，加上一些定位技术（车辆位置定位系统）可以判定钢轨硌伤位置。

如图1所示，当振动加速度传感器1上的轴箱振动加速度信号出现异常时，车轮踏面硌伤信号采集分析机2可采集轴箱振动监测系统上控制器所记录的该时刻（轴箱振动加速度信号出现异常的时刻），同时利用gps时空定位装置5的测速功能，可以确定此时车辆所处的位置，实现对车辆的定位。通过对车辆的定位，可以读取出该处高速成像装置4所拍摄的该位置处的钢轨的图像数据，并通过钢轨光带图像采集分析机3对此图像数据进行分析，从而判断出此处是否发生硌伤现象。

如图2所示，高速成像装置4采用左右相对设置的激光光源相线阵列相机，该激光光源相线阵列相机朝向钢轨。钢轨硌伤图像采集分析系统采用机器视觉技术，利用线结构光结合线阵列相机完成钢轨硌伤的图像采集；选择高频率的线阵列相机辅助以激光光源，以一定的切斜角拍摄钢轨顶面，存储连续的高分辨率、高清晰度的钢轨顶面图像，应用先进的图像视觉技术和光照模型，对钢轨进行等间隔线阵图像采集，现有光源技术满足系统性能需求。本实施例中，由gps时空定位装置5采集速度信息，经由信号触发产生模拟编码器触发信号，触发2台激光光源相线阵列相机同时采集图像，相机接收触发信号，逐行拍摄，并将拍摄的图像传递给图像压缩模块10，通过图像压缩模块10的整合发送给钢轨光带图像采集分析机3，钢轨光带图像采集分析机3做相应处理后将图像保存下来，最后通过wifi增强路由器6传送给车轮踏面硌伤信号采集分析机2，车轮踏面硌伤信号采集分析机2可以为集成有相应处理功能的笔记本电脑。其中，钢轨光带图像采集分析机3采用钢轨光带异常的自动检测算法来识别钢轨硌伤：通过循环输入图像，对每幅图像进行处理，根据预处理后的图像的灰度变化，利用水平投影和垂直投影的平滑性改变来检测缺陷，正常情况下的投影曲线应是平滑的，如出现波动超过设定限值，则说明光带有缺陷，钢轨有硌伤。

如图1所示，动车组设备仓9内还安装有锂电池7、电源分配模块8和wifi增强路由器6，锂电池7用于供电，电源分配模块8可根据各系统的不同用电将锂电池7的电量分隔开，以满足各系统的用电需求，wifi增强路由器6为数据采集装置与终端设备之间的通讯构建了无线网络。为了解决动车组设备仓9取电难以及延长锂电池7供电时间的问题，使用可更换的锂电池，并加装了无线遥控开关来控制检测设备的供电状态。

综上所述，本实施例中，通过轴箱振动监测和钢轨光带图像检测来综合判定，利用gps定位故障出现的位置，同步振动监测和图像检测的时间，轴箱振动信号在采集的过程中控制器记录采集时间，同时利用gps测速功能对车辆位置实现定位，在检测过程中振动信号有效值超限时，结合车速和线路基础数据信息，筛选出该关注区间的具有疑似特征的图像数据进行动车组车轮踏面硌伤结果确认，通过图像直观的确认钢轨轨面硌伤。

虽然以上实施例已经参照附图对本实用新型目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本实用新型作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。