视频图像处理技术在保障机车调车作业安全方面的研究与实践

根据正线机车调车作业特点及现场环境,提出一种基于图像识别技术的脱轨器检测方法,设计了一套正线机车调车作业安全预警装置。通过检测脱轨器表示器的颜色、形状等特征,分析当前轨道平行曲线,确定当前轨道脱轨器状态,在必要时对乘务员进行安全预警,从而保证调车作业安全。     

日本铁路货运公司江差线泉沢站—札苅站间列车脱轨事故调查报告(待续)

介绍了本次列车脱轨事故的调查经过,从轨道设施、车辆及运用条件入手,对列车脱轨事故开展了全面调查。通过运行试验及数值仿真,分析了车辆结构、货物装载条件、轨道综合不平顺等因素对列车脱轨的影响,推测了事故发生的原因,提出了具体的安全对策与今后待解决的问题。     

大风灾害引起的货物列车脱轨全过程分析

针对货物列车在大风灾害下的安全运行问题,基于列车-轨道系统空间振动计算模型及列车脱轨能量随机分析理论,提出大风灾害下列车脱轨全过程计算方法。以我国常见的大风灾害为对象,计算运营速度下货物列车在8~10级大风环境中的脱轨全过程,对脱轨机理、轮轨几何接触状态及轮轨相对位置进行分析。研究结果表明:大风灾害引起的列车-轨道系统输入能量的增加是导致货物列车脱轨的主要原因;随着风速及车速的增大,系统输入能量随之增加,转向架与钢轨的横向相对位移增大明显,但转向架摇头角变化较小;另外,曲线线路上列车横向振动更加剧烈,其中转向架与钢轨横向相对位移及转向架摇头角均大于直线上的相应值,其最大分别为87.3 mm和4.59°。上述机理及数据可为列车车轮脱轨掉道检测装置提供参考,确保列车在脱轨瞬间及时停车。     

日本上越新干线列车脱轨事故探究

日本新县中越地区于2004年10月23日发生里氏6.8级浅层直下型地震,地震引起线路剧烈横向晃动和上下起伏震动,导致列车脱轨。在新干线沿线加大地震早期检测预报系统布设密度,研究新的地震波检测方法以及地震预报技术和装置。研究和试验L型防脱轨护轮轨,并对鱼尾板进行加厚改造。在转向架上安装振动加速度检测仪,提高制动反应速度。在转向架轴箱下面安装反L型车辆导向装置,车辆脱轨后,导向装置会钩住钢轨,防止车辆过远偏离轨道溜逸。用厚钢板包覆桥墩、向桥裂缝灌注树脂和用碳纤维布等方法对桥梁进行加固。通过对列车脱轨事故分析和采取的对策,为我国铁路建设提供参考和借鉴。     

列车曲线脱轨原因分析及防范措施

本文对列车通过曲线时的轮轨作用力进行分析,根据力的平衡条件推导出列车曲线脱轨的临界条件和脱轨系数,并对影响脱轨系数的因素进行排查,提出了在机车车辆、货物装载、曲线养护和司机操作要领等方面防止列车曲线脱轨的措施及细化事故地点检查测量范围的建议,以减少脱轨事故的发生。     

钢轨爬行及路基表层冻胀检测技术

针对我国现有轨道爬行及路基冻融引起的钢轨高低检测技术的不足,提出一种基于机器视觉及光学成像原理的钢轨爬行及路基表层冻胀的非接触式检测技术。根据检测技术原理建立光学模型,基于模板匹配、自动化阈值、图像形态学处理等图像处理方法,通过硬件系统实现对钢轨爬行及路基表层冻胀引起的钢轨高低位移的测量,并经由GPRS无线通讯技术将数据实时传输至WEB数据服务器,可以实现对检测数据的实时监控管理。在哈大高铁K186+600及K148+600两点安装设备进行验证性试验,试验结果表明,该技术可定点定时采集钢轨实时图像,自动检测钢轨相对“零点”时刻的爬行数据及路基表层冻胀数据,并在爬行或路基表层冻胀数据超限时自动报警,指导铁路养护作业。     

地震时防脱轨对策用横向减振器的开发

<正>2004年10月23日发生的新泻县中越地震中,上越新干线受到了损伤,"朱鹮325"号高速列车甚至发生了脱轨事故。此前也曾研究过铁路土木结构物的抗震补强设计方法,并且引进过早期的地震检测系统等,以这次的脱轨事故为契机,除了上述抗震措施的研究应用外,还应该寻求防止车辆脱轨与溜逸的对策。根据对车辆的各种研究可知,提高车体横向减振器的减振性能,抑制车辆的振动,可作为地震时有效的防脱轨对策。因此,以这类研究结果为     

基于机器视觉的地铁主动式障碍物检测系统

针对现有异物入侵检测模型参数多、实时性差等问题,文章提出一种新型地铁主动式障碍物检测系统。首先通过使用稀疏化和通道剪枝的方法,得到轻量级YOLOv3异物检测模型,然后使用HSV、Lab颜色空间中的亮度通道辅助边缘检测,并进行透视变换处理,提取轨道可通行区域,最后基于PyQt5开发了主动式轨道障碍物检测系统。该系统已在地铁电客车上进行了验证,可实现障碍物检测及异物入侵报警等功能。     

货物列车空车脱轨现象的初步分析

根据国内外对车辆脱轨问题的研究成果，结合甸南津浦线和大秦线脱轨试验数据，一语文对三大件式轨转向架货车在空车或装载较少情况下脱轨的可能性及其主要因素进行了初步的分析，提出了在脱轨事故调查和预防轨事故中应注意的主要问题，为综合因素造成的脱轨事故的预防和调查提供参考。     

铁路钢板梁桥上货物列车脱轨全过程仿真

基于列车脱轨能量随机分析理论,提出了桥上列车脱轨全过程的计算方法。根据此方法,对我国京山线老滦河桥及京广线黄河桥等2座钢板梁桥上的货物列车脱轨全过程进行计算,得出列车脱轨时的车-桥系统振动响应。研究结果表明:列车脱轨时,脱轨系数、轮重减载率及桥梁横向振幅都非常大,远远超过规范规定值;脱轨时间非常短,约在0.2 s以内。与有关文献研究结果一致。该方法对于桥上列车脱轨事故再现及预防具有一定现实意义。     

地铁列车障碍物视频识别系统设计

基于视频图像识别技术的列车障碍物识别系统,可以实现无人驾驶列车前进方向轨道内障碍物的自动检测。该系统通过采用2台独立的高清摄像机采集图像数据,经软件的智能计算分析,可识别列车前方是否存在障碍物,并实现障碍物与车辆之间的距离测量。该技术在业内属首次开发,可实现列车前方障碍物的检测,有效替代司机进行线路瞭望。目前本系统已通过功能仿真验证测试,拟在实际运行线路的列车上进一步进行功能验证。     

地道桥顶进法对既有轨道动态特性影响的试验研究

为保证地道桥顶进过程中上方便梁轨道的列车安全运行,必须对列车通过时既有轨道动态特性进行全面检测。试验的三个阶段为限速阶段、制动阶段、监测阶段,试验内容包括轨道脱轨系数、轮重减载率、轨距弹性挤开量等。根据试验结果,分析地道桥顶进法对既有轨道动态特性的影响,同时全过程监控行车安全,为以后地道桥顶进施工时提高列车限速提供重要参数。     

障碍物检测装置碰撞过程动力学仿真研究

城市轨道交通无人驾驶列车车载障碍物检测设备可以在列车与前方障碍物发生接触碰撞时,及时检测到障碍物并触发列车紧急制动,从而保证列车运行安全。文章通过数值仿真方法,模拟障碍物与检测设备碰撞过程,得到碰撞过程中的冲击力、弹簧变形、检测横梁位移等相关动力学数据,完成不同材质与不同质量的障碍物触发报警临界速度归纳分析,对障碍物检测设备优化设计,避免误报、漏报具有重要意义。     

关于中目黑站内列车脱轨相撞事故的调查报告(待续)

介绍了列车脱轨原因的判断方法。从车辆、轨道和运用条件入手，对列车脱轨事故进行了调查，通过现场运行试验，分析了轨道、车辆结构和参数对列车脱轨的影响，并提出了具体的安全对策和今后的研究课题。     

基于卷积神经网络的航拍视频轨道异物检测方法

针对无人机航拍视频轨道异物检测存在动态背景及异物类型多样等问题,提出了一种基于CNN(卷积神经网络)的航拍视频轨道异物检测方法：对航拍单帧图像采用Canny边缘检测、概率Hough变换、线段筛选等确定轨道区域;采用改进的MobileNet CNN模型对轨道区域图像进行单帧图像异物检测分类;利用视频的帧间相关性优化单帧检测结果,得到最终的视频轨道异物检测结果;并采用自建的实拍轨道区域图像数据集进行试验。结果表明,该方法适用于航拍视频中存在多种类型异物的情况,并能实现有效检测。     

罐车脱轨事故频发原因探讨

从2003年至2004年，全路多次发生油罐车脱轨事故，不仅严重影响了运营秩序，而且还造成了巨大的财产损失。事故调查发现，货物列车运行速度在正常运营速度和构造速度范围内，罐车的各项指标和尺寸均符合设计和部颁标准，经检查脱轨地段前后100m线路发现轨道几何尺寸多处超临时补修标准，定责为工务段线路失修。轨道几何尺寸超限是否就是导致罐车脱轨的唯一和最终原因值得进一步探讨。     

基于3D相机的轨道扣件部件丢失与松动智能检测

轨道扣件在运营过程中会出现松动甚至掉落、断裂等异常情况,不利于列车行驶稳定和安全,需要进行定期、及时的检查与维修。传统的人工巡检效率低,难以匹配我国轨道交通的快速发展,且对于部件松动等不易察觉的问题检测效果差。利用计算机视觉形成自动化的检测设备逐渐成为发展趋势,其中基于三角测量原理的线结构光技术因其成本低、精度高、速度快等优点得到广泛应用,且适合轨道检测场景。该技术核心设备为可以采集并分析线结构光进行三维重建的3D相机,基于成像原理设计可搭载于轨道检测车的扣件检测系统并进行现场试验,经过数据分析和处理可以分别得到高质量的图像数据和三维模型。针对图像数据利用目标检测的方法,构建数据集,搭载YOLO(You Only Look Once)v5深度学习模型,实现挡肩及扣件部件的快速识别,进行部件丢失检测;针对三维模型利用轨道扣件相对位置固定的特点,根据阈值筛选扣件数据并进一步得到弹条及螺栓等部件的坐标信息,通过边缘提取、平面拟合等方法计算位移量,进行部件松动检测。研究结果表明,检测系统可以采集高质量的扣件数据,扣件部件识别平均精准度达到99.0%,速度满足现场实时检测的要求,同时对于弹条和螺...     

基于行车安全的连续轨道桥梁抗震设计研究北大核心

为探讨实用的轨道桥梁抗震设计方法,以轨道交通中广泛使用的连续轨道桥梁为研究对象,通过建立的地震荷载作用下车—轨—桥系统动力响应分析模型,模拟了列车在不同强度和卓越频率的人工地震波作用下过桥的全过程,分析了车辆类型、地震强度和频谱特征等因素对车辆与桥梁结构动力响应的影响;采用日本关于行车安全度的评价指标(脱轨系数、轮重减载率和横向轮轨力)作为地震时桥上车辆运行安全的评定标准,以列车脱轨临界状态时的桥梁动力响应作为桥梁振动的限值,统计得到了确保地震发生时列车安全运行的桥梁容许横向位移限值和横向加速度限值,绘制了桥梁振动限值曲线,并利用拉格朗日插值法得到曲线的数学表达式。研究结果表明,规范规定的桥梁横向位移限值有时不能满足地震作用下车辆运行安全的要求,对位于地震区的连续轨道桥梁横向振动位移限值的确定需要考虑地震动强度和频谱特性的影响。     

基于行车安全的连续轨道桥梁抗震设计研究

为探讨实用的轨道桥梁抗震设计方法,以轨道交通中广泛使用的连续轨道桥梁为研究对象,通过建立的地震荷载作用下车—轨—桥系统动力响应分析模型,模拟了列车在不同强度和卓越频率的人工地震波作用下过桥的全过程,分析了车辆类型、地震强度和频谱特征等因素对车辆与桥梁结构动力响应的影响;采用日本关于行车安全度的评价指标(脱轨系数、轮重减载率和横向轮轨力)作为地震时桥上车辆运行安全的评定标准,以列车脱轨临界状态时的桥梁动力响应作为桥梁振动的限值,统计得到了确保地震发生时列车安全运行的桥梁容许横向位移限值和横向加速度限值,绘制了桥梁振动限值曲线,并利用拉格朗日插值法得到曲线的数学表达式。研究结果表明,规范规定的桥梁横向位移限值有时不能满足地震作用下车辆运行安全的要求,对位于地震区的连续轨道桥梁横向振动位移限值的确定需要考虑地震动强度和频谱特性的影响。     

动车所小半径曲线脱轨安全性研究

车辆以较低的速度通过小半径曲线时常会发生脱轨事故,为了研究动车组在动车所内小半径曲线脱轨的特性,应用多体动力学软件建立了8辆编组的CRH5型动车组仿真模型,考虑了悬挂参数和车钩缓冲装置的非线性特性。在某动车所半径250m的曲线进行了仿真模型的验证试验,应用MiniProf钢轨廓形仪和轨道几何状态测试手推车分别测试了钢轨磨耗和线路的轨道几何状态,将其作为仿真模型的输入参数;在钢轨轨腰粘贴应变片,利用应变片测试原理进行地面轮轨垂直力和水平力测试,应用现场测试数据对仿真模型进行验证,发现计算结果与试验结果吻合较好。应用该仿真模型分析了曲线连续正矢差、轨道几何状态及轮轨型面对车辆脱轨的影响,结果表明:(1)曲线连续正矢差对脱轨系数和横向力影响较大,对轮重减载率影响较小;(2)新车轮与磨耗钢轨接触时的脱轨系数增大约40%;(3)较大的轨道高低不平顺容易引发车辆爬轨脱轨,应严格控制小半径曲线外股的高低偏差;(4)对于CRH5型动车组,由于5车质量较轻,5车的车轮抬升量较其他车增大约35%,使得通过曲线的脱轨安全裕度减小。