中国铁道科学研究院2013年科技成果简介(续五)

<正>29高速铁路工务综合巡检系统针对高速铁路工务综合巡检的需求,开展高速铁路工务综合巡检技术及系统的研发。该系统主要由轨道状态巡检子系统、钢轨轮廓检测子系统、线路限界检测子系统和定位同步子系统组成。基于轨道图像清晰成像技术采集轨道图像数据,其中钢轨轮廓图像的实时采集速率达到80帧·s-1,运用专门的图像处理及模式识别技术和算法分析轨道图像数据,自动     

变流器数字控制系统中基于IP软核的DSP,MCU和FPGA芯片间的数据通信技术

针对变流器数字控制系统的DSP,MCU和FPGA芯片需要快速、可靠地完成一定数据量通信的要求,基于FPGA的IP软核实现双口RAM方法,研究适用于MCU,DSP和FPGA芯片间的数据通信技术。首先利用Altera公司提供的FPGA开发环境Quartus中的MegaWizard进行配置,实现1个双口RAM模块;基于该模块,依次设计单向三口RAM模块、双向三口RAM模块以及双向三口RAM模块与MCU和DSP芯片的接口部分,并将带有与MCU和DSP芯片接口的双向三口RAM模块封装成1个用户可以直接使用的顶层模块。对该顶层模块进行编译的结果表明:该技术可以可靠、经济和方便地实现变流器数字控制系统中MCU,DSP和FPGA芯片间的数据通信。     

160 km/h电传动内燃综合巡检车研制

针对国内高速综合检测车、接触网检测车、轨道检测车和电务检测车的不足,研制集高速铁路工务、电务、供电关键设备设施和沿线环境检测监测、综合数据分析处理和运营维修辅助决策支持技术为一体的综合巡检车。概述160 km/h电传动内燃综合巡检车的总体布局和各部分组成及功能,详细论述巡检系统的组成和功能。综合巡检车的巡检系统运用机器视觉、激光传感、无线传输、实时图像采集、图像智能识别和海量数据分析处理等技术,能够实现各个设备设施的检测与分析。目前,综合巡检车已完成的24项试验项目,全部符合试验大纲要求。     

高速列车车下设备舱远程监测系统开发技术研究

文章以LabVIEW软件作为研究平台，完成了高速列车车下设备舱远程监测系统的研究和设计。系统数据采集使用LabVIEW FPGA数据采集模块，应力采集采用流程化配置，数据传输采用DMAFIFO方法，使得系统实现了车下设备舱关键受力部位数据的实时采集、实时显示、快速储存和离线回放等功能。     

高速铁路综合巡检车研制

面向高速铁路基础设施外观状态高效、智能、综合的巡检需求,研制了高速铁路综合巡检车.介绍高速铁路综合巡检车总体架构,阐述综合巡检系统研制中涉及的高速动态成像、巡检数据图像智能分析、巡检数据综合管理和综合展示等子系统的设计原理,以及高速铁路综合巡检车在大西高铁开展试验验证的情况.应用成果表明,高速综合巡检车可高效巡检发现线...     

轨道状态巡检系统

随着既有线提速和高速铁路的陆续建设,动车组高速运行对铁路各项基础设施养护维修提出了更高要求.轨道作为重要的铁路基础设施,其运用状态对行车安全具有直接和至关重要的影响.因此,必须加强对其动态检测和状态监控,及时指导养护维修.轨道状态巡检系统基于非接触测量理念,应用视觉测量、图像处理、模式识别等技术,对轨道图像信息进行采集、分析和综合处理,其高效、智能的特点能满足高速铁路巡检的需求.     

高速铁路轨腰塞钉巡检系统研究

轨腰塞钉是关系到行车安全的重要电务轨旁设备。在巡检车上安装图像采集装置,巡检车开行时可获取沿线轨腰塞钉的图像数据,由高性能图像处理工控机完成图像的采集、预处理和存储工作,车载服务器对图像数据实时分析处理,实现轨腰塞钉自动筛选,结合地面数据和车载定位信息准确定位设备位置,切实指导养护维修。     

一种城轨车辆牵引变流器控制单元的硬件设计

为满足城轨车辆部件轻量化、小型化、集成化的要求,通过对城轨车辆牵引变流器的功能进行分析,明确了牵引变流器控制单元应具备系统级和逆变器级控制、通讯、信号处理和故障诊断等功能,从而提出以控制系统模块、数据处理和监控模块、信号处理模块组成的紧凑型牵引控制单元架构。在硬件设计中,采用微控制单元(MCU)完成系统级控制;采用数字信号处理器(DSP)完成逆变器级控制;采用可编程逻辑器件(FPGA)作为MCU和DSP的协处理器,并负责所有对外部电路的接口;采用开关量处理电路、模拟量采集和处理电路、脉冲输出及反馈处理电路,对牵引变流器的各类型信号进行处理,完成控制系统模块指令的输出和系统状态的采集。通过型式试验和牵引系统地面联调试验,验证了牵引变流器控制单元的性能符合设计要求,适用于集成度较高、空间相对紧张的场合。     

车载轨道状态巡检技术发展及应用

介绍车载轨道状态巡检技术的国内外研究现状,阐述我国自行研制的车载轨道状态巡检系统的功能及特点,该系统主要针对轨道存在的钢轨表面擦伤、扣件异常、轨枕掉块、轨道板裂纹及线路有异物等现象进行检测,分为图像采集、图像分析、数据管理3个模块。简述目前巡检技术在我国铁路日常检测中的运用状况和作业模式,提出今后需要进一步深化研究的领域。     

电务巡检管理系统

为了实现智能化现场实时巡检管理,设计了基于32位CPU和激光条码采集组件的电务巡检管理系统,提升了巡检过程的可追溯性及对巡检的多级监督。采用数字信号处理、智能电源管理算法及数据动态存储,有效增大了在室外强光环境下的扫描距离,提高一次充电的条码识读次数,解决了指令堆积问题,使系统的整体性能得到了较大的提高。设计通过了西安铁路局科技成果技术鉴定。     

钢轨探伤车综合智能检测系统

大型钢轨探伤车普遍采用超声波检测钢轨内部疲劳伤损,但国内已有的超声波系统架构平台在复杂线路区间探伤检测运用时存在数据拥塞和计算机死机现象而导致区段漏检,并且伤损的识别主要依靠人工全程回放.为提高信号处理速度和伤损识别能力,降低人工回放的工作量,进行了基于新型总线的超声波探伤系统和基于卷积神经网络深度学习的伤损智能识别技...     

城市轨道交通轨道检测系统关键设备研制及应用

为了探索一种可应用于城市轨道交通运营列车组的轨道检测方法,基于ARM微处理器和现场可编程门阵列(FPGA)设计搭载式轨道检测系统。分析了搭载式轨道检测系统的总体架构和数据处理印刷电路板的设计过程,并对系统的核心部件嵌入式微处理板卡进行了重点探讨,该板卡可实现小型化、低功率、多样化数据集成。对该系统进行了动态试验验证,试验结果说明该系统在准确性、重复性、一致性等方面都满足标准要求。搭载式轨道检测系统可安装于城市轨道交通运营列车上进行实时检测,大大提高了轨道检测的效率和实时性,可有效指导线路养护维修工作,且该系统不必占用专门检测车资源,具有良好的经济效益。     

一种改进的十字交叉轨道扣件定位方法

针对传统的十字交叉定位法对轨道扣件区域定位不准确,对图像要求较高,需要特定角度的光照采集才能实现扣件定位,定位过程较慢等问题,提出一种改进的十字交叉定位法对其进行定位。通过对其图像中扣件的初步位置判断定位,然后用中值滤波的图像增强,Canny算子的边缘提取,灰度投影的判断来提高定位准确性,加快定位速率,通过实验表明,改进的定位方法能够很好解决光照采集角度、快速有效的定位和判断出扣件,实现对扣件区域的初定位。     

高铁隧道内基于北斗卫星的导航定位延伸系统硏究

为了满足高速铁路隧道内的列车定位需求,提出了高铁隧道内基于卫星导航的定位延伸技术。采用中国自行研制、安全可控的全球卫星定位北斗卫星导航系统(BDS),利用现有设施、设备、漏缆、交换机,增加卫星导航接收机、再生卫星信号源等设备,将隧道外北斗卫星导航定位信息二次处理后.实时同步到隧道内信号发射设备上,实现隧道内卫星导航信号全覆盖,连续实时定位、不失锁,保障移动终端卫星接收机正常连续工作,为高铁运营、实时监控提供全方位支撑。     

基于GPS的CIR卫星定位单元设计

机车综合无线通信设备(CIR)用于实现机车和调度台之间的通信,兼容当前铁路调度系统中使用的450MHz和GSM-R二种通信方式。为实现以上二种通信方式的自动切换,以及450MHz通信区段内通信频点的选择,研究设计了一种基于GPS的卫星定位单元。介绍了卫星定位单元的总体设计、硬件结构和算法软件。现场实验结果表明,设计的卫星定位单元能够在使用中准确地实现通信方式和通信频点的自动切换,满足CIR的通信要求。     

东莞轨道交通R2线综合监控系统中的WEB系统设计

针对东莞轨道交通R2线的具体需求,提出了1种在综合监控系统中架设1个WEB系统的方案。介绍了该WEB系统的基础平台和软硬件架构,对WEB系统的功能模块、数据流和通信机制进行了描述和分析;提出了1种基于SVG和Ajax技术的设计方案,并描述了WEB视频发布功能和系统安全性。该方案可将综合监控系统的重要信息以网页方式供外部浏览、查询,并可实现在轨道交通内部网中查看全线所有摄像机的实时图像,为地铁管理人员提供了远程查看及管理功能。     

地铁车辆段大间距立柱式检查坑轨道受力特性研究

为明确车辆段库内扣件大间距立柱式检查坑轨道的受力特性,基于有限单元法,研究不同扣件间距对轨道受力变形的影响;通过ANSYS与LS_DYNA建立车辆-轨道耦合动力学模型,对实际列车动荷载下的轨道受力变形进行计算;建立扣件锚固螺栓精细化有限元模型,进一步分析螺栓的受力情况。结果表明：(1)在列车静荷载作用下,随着扣件间距增加,胶垫压缩量、扣件剪切力均呈现明显线性增大趋势,扣件上拔力先增大后减小,扣件间距取1.9 m时,胶垫压缩量超出规范要求值,故建议立柱式检查坑扣件间距不超过1.8 m;(2)扣件间距取设计值1.4 m时,在列车动荷载作用下,最大轮轨力为81.76 kN,相较于静轮载增加2.2%,扣件受力变形符合规定要求;(3)在抗拔力和剪切力作用下,螺栓和螺纹套管的受力均符合设计要求。     

基于截线法的铁路扣件骨架提取算法

为了能够精确描述铁路扣件端部形状,提高铁路扣件的识别率,以及满足扣件检测的实时性要求,提出了一种基于截线法的铁路扣件骨架提取算法。首先,通过预处理得到原始图像的二值图像及其感兴趣区域;其次,应用不同方向的方位距离变换计算扣件各端部区域的骨架生长点;然后,以骨架生长点为中心沿扣件的弯曲方向分别利用水平线族和竖直线族扫描扣件端部轮廓,得到截线段后,计算其中心点;最后依次连接骨架生长点和所有截线中心点即可得到完整的扣件图像骨架。理论分析与实验结果证明,本文算法对扣件形状的描述能力强,并且可以准确识别扣件形状。对于复杂图像的识别具有较好的效果,在识别缺陷扣件时具有较强的应用优势。算法运行时间较短,可以达到实时性的要求。