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     

车载轨道巡检系统研制

论述了车载轨道巡检系统结构及各子系统设计方案。巡检系统由轨道图像采集、数据分析和数据管理3个子系统构成。图像采集子系统采用线阵CCD等间距运动扫描获取轨道图像。基于机器学习理论构建了数据分析子系统,可对钢轨表面伤损、扣件异常进行智能识别。数据管理子系统可对检出缺陷进行组合查询并输出报表。该系统目前已应用于我国各高速铁路干线,对轨道主体设备外观进行普查,最高检测速度可达160 km/h。     

GTC-80型钢轨探伤车及其运用

GTC-80型钢轨探伤车是我国集成研发的新一代钢轨探伤车,在原探伤系统基础上进行诸多改进,并在车辆系统、轨道巡检系统上采用完全自主化技术,整车实现对钢轨伤损和轨道状态的综合检测,整体检测速度达到80 km/h.结合我国铁路钢轨探伤检测和轨道巡检的实际情况,从整车结构布局、超声检测系统、轨道巡检系统3方面介绍GTC-80型钢轨探伤车及其在我国铁路钢轨探伤领域的运用情况.     

车载智能轨道巡检系统的研究与应用

在高铁大规模建设和开通运营的环境下,工务部门亟需采用车载动态非接触方式对轨道病害进行检测。车载智能轨道巡检系统通过布置于车底的高速相机阵列,拍摄列车通过高铁线路的整个车底下道床图像,存储于计算机,并在后期通过智能识别软件对图像中的扣件、钢轨和轨道板等进行智能诊断,自动识别出有缺陷的地方,为高铁的养护提供了依据。     

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.     

轨道状态确认车检测系统的研制

根据高速旅客列车安全运行的要求,研制用于轨道状态确认车上的轨道几何检测系统、环境监视系统、限界检测系统及车载局域网系统。轨道几何检测系统采用惯性基准原理、陀螺平台和计算机实时处理等技术,通过专用的数字滤波数学模型计算水平、超高、高低、轨向、曲率,解决不同运行速度和不同运行方向检测结果的准确性和一致性问题;通过最新研制的车载局域网,实现计算机实时显示轨道几何波形、网络打印机打印波形图的功能。实时显示叠加轨道几何波形的线路周边环境图像。构架式光电伺服轨距测量装置,采用构架与轴箱间的侧滚和垂向位移量修正的技术,保证跟踪轨距点的稳定性,消除轴箱式轨距测量的不安全隐患。     

基于轻量级卷积神经网络的地铁轨道线路状态检测系统

轨道作为承载车辆运行的重要部件，其工作状态对地铁运营的安全性有重要影响。传统人工巡检或者采用轨检车的检测模式只能在正线停运后进行作业，工作效率低。针对该问题，提出一种基于地铁运营列车的轨道线路状态检测系统，该系统采用高速线扫相机对轨道线路进行实时图像采集，并将采集数据送入轻量级RegNet骨干神经网络提取图像深层特征。在此基础上，加入双向特征金字塔网络进行多层次特征融合。最后将融合特征输入目标检测头实现轨道线路状态的实时检测。结合基于云边协同的困难样本挖掘以及模型部署加速技术，算法可实现高准确率、高实时性的检测性能。试验表明，该系统针对11类钢轨伤损及扣件状态的检测平均准确率（mAP）达到0.951，推理速度大于20 f/s,满足地铁在载客运营同时对轨道线路状态进行实时检测的需求。     

基于计算机视觉的车载轨道巡检系统研制

基于计算机视觉的车载轨道巡检系统由图像数据采集、数据分析和信息管理3个子系统组成;采用线阵相机进行1.6mm等间距运动扫描,并运用多线程交互和虚拟内存映射技术实现运动状态下轨道图像数据的采集和存储;在分析轨道图像病害特征的基础上,运用主成分分析、线性判别分析和Adaboost等方法建立机器学习模型,实现对钢轨、扣件和道床3个区域病害的模式识别。应用验证表明:系统能够有效检出钢轨表面擦伤、扣件缺失和移位以及轨道板裂纹等病害,其中钢轨表面擦伤、扣件缺失的检出率达95%;能够代替传统的人工步行巡道,而且最高巡检速度可达160km.h-1。     

车载式地铁轨道缺陷巡检系统设计

提出一种新的车载式地铁轨道缺陷巡检系统,利用机器视觉技术,通过对系统硬件和软件的设计,实现轨道道床空间全断面高清晰成像、检测位置信息获取、轨道缺陷智能识别以及轨道缺陷数据无线传输保存等功能。最后,将该巡检系统应用在广州地铁8号线上,试验结果表明,该巡检系统具有定位精准、轨道缺陷检测精确、实时传输和分析的优点,适用于我国地铁轨道缺陷巡检,可有力保障列车安全、可靠运行。     

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。     

基于RFID技术的轨道巡检病害精确定位系统研究

系统采用RFID无线射频技术辅助提高巡检列车病害精确定位,是对现有定位技术（如GPS、编码器GYK）的基础上进行改进和创新,解决累计误差,对定位精度的补充和提高.是一套完整的由电子标签阅读器、机械支架、标签里程基础数据库、里程定位采集、修正软件组成的车载轨道故障精确定位装置.在轨道巡检实时维护检测中,能提升定位病害的精度.     

面向重载机车智能运维的车载弓网检测系统集成研究

提高弓网系统服役在线检测水平并评估其服役状态,已成为重载机车智能运维建设中弓网系统检测运维需解决的关键性问题。在介绍现役弓网系统检测现状的基础上,分析总结了弓网系统检测需求、检测对象和面临的技术挑战,通过弓网检测系统集成研究并综合运用车载网络、物联网、云计算、图像识别和机器视觉算法等技术,提出并建立了一种适应重载机车并包含接触网状态巡检、受电弓动态运行参数检测和弓网动态相互作用关系检测功能的车载弓网检测系统。试验表明,该系统可实现弓网系统在线检测、故障诊断、智能预测、应急处理和受电弓健康管理,提升弓网系统在线检测评估效果,保障线路牵引供电安全可靠。     

高速铁路电务轨旁设备巡检系统研究

电务轨旁设备巡检系统综合应用低照度感光、激光照度补偿、图像数据压缩、机器视觉等技术,安装在高速铁路巡检车辆上,实现电务轨旁设备外观图像采集、管理和分析功能。该系统应用机器视觉技术,通过对比原始图像数据,实现设备变化的自动识别;结合地面台账数据和车载定位信息,准确定位异常设备图像和设备位置,实现图像自动筛选和自动检测,切实为电务轨旁设备养护维修提供依据和指导。     

铁路信号机房智能巡检系统设计

针对铁路信号机房设备人工巡检作业效率低、设备异常检测准确性难以保证、故障处理效率低、现场作业人员缺乏技术支持和安全控制等问题,文章设计了铁路信号机房智能巡检系统。系统由机房智能巡检设备、数据中心设备和维修终端设备构成;机房智能巡检设备采用轨道式巡检机器人,可依据巡检计划自动执行巡检作业,采集视频/图像和温度等监测数据并上传至数据中心设备;数据中心设备采用智能视频/图像分析技术,自动识别设备指示灯,据此判断设备是否出现异常;当检测到异常时,维修终端设备立即向调度员报警。在实现日常巡检作业无人化、达到减员增效目标的基础上,该系统借助巡检机器人的视频监控和语音通话功能,辅助信号维修人员进行远程故障检查,为现场作业人员提供远程指导,验证现场作业人员身份,监督其作业过程,增强信号机房现场作业安全管控。     

青岛悬挂式单轨轨道梁内部巡检设备研制

以青岛四方机车车辆股份有限公司悬挂式单轨车辆试验线为工程背景,分析提出了轨道梁内部巡检设备功能需求,研究确定了其总体设计、检测系统、定位系统、控制系统、安全系统以及主要技术指标等巡检设备技术方案,研制出巡检设备并在该试验线成功应用。     

基于FPGA和DSP的高速实时轨道巡检图像采集处理系统

基于FPGA和DSP的高速实时轨道巡检图像采集处理系统由光学系统、FPGA模块、DSP图像处理模块及上位机组成.为提升图像采集的质量,提出并设计线阵相机加激光光源的组合方案,用以有效滤除阳光干扰,避免图像过度曝光.针对高速实时采集需求,设计FPGA采集模块,实现巡检图像采集控制和传输.针对实时智能检测需求,开发基于DS...     

安全综合检测车的研制

介绍我国正在研制的第一辆安全综合检测车。该车由轨道状态检测、接触网检测、轮轨连续作用力测量、线路周边环境监视、通信信号检测(预留)等五个检测子系统组成。分别对轨道状态、接触网、轮轨连续作用力、线路周边环境进行检测或监视,概述了检测内容、检测原理及其技术指标。该车检测数据的实时处理是通过网络化计算机数据处理子系统完成的。该车综合分析技术包括轨道检测结果对接触网拉出值检测偏差值的修正和补偿技术、轨道检测结果与轮轨作用力测量结果的对比及分析技术、环境监视图像与轨道检测结果的实时叠加综合技术以及整车电磁兼容问题研究等。     

城市轨道交通搭载式轨道几何检测系统

文章介绍城市轨道交通搭载式轨道几何检测系统。该系统主要由车载设备和地面工作站组成,基于无线通信链路完成车载设备和地面工作站的信息交互,实现在车辆运营状态下的车载设备数据采集和传输、地面系统远程控制和检测数据同步分析的功能。经过试验验证,该系统稳定可靠、数据准确度高、重复性好,可大大提高检测效率,节约车辆调度资源,满足城市轨道交通轨道安全评估验收、日常检查、基础试验的需要。     

基于车载的轨道扣件同步采集系统设计及实现

线阵相机常用于轨道扣件检测时图像获取,在拍摄轨道扣件图像时受车辆变速和振动的影响,获取的图像信息容易出现失真现象;为了解决该问题,设计了一种基于车载的轨道扣件同步采集系统。通过建立测速及补偿模型和等距变换关系,实现线阵相机等间距拍摄轨道扣件图像的触发控制,通过建立传感器同步采集模型实现多传感器信息的同步采集控制。利用FPGA实现线阵相机等距触发控制和传感器信号同步采集功能。最后,搭建轨道检测小车对该系统进行实验验证,并在相同的测试条件下与基于常规光电编码器直接触发采集的方法进行对比;实验结果表明,基于车载脉冲等距触发采集的方法在变速条件下采集的轨道扣件图像不失真,并能准确同步采集各传感器信息。     

基于控制器局域网总线的车载轨道检测系统设计研制

为提高检测性能、简化系统结构,设计研制基于控制器局域网(CAN)总线的车载轨道检测系统,全部使用数字信号传感器,并将分立式传感器集成,将检测梁安装在车下,以检测梁作为惯性器件、激光摄像组件和数字式地面标志传感器ALD的安装平台;基于惯性基准测量技术、激光摄像测量技术、图像处理技术,通过CAN总线网络进行数字信号同步采集和传输,并根据检测梁与轨道之间的运动姿态关系,结合数字滤波及误差补偿和修正技术,建立与系统结构相匹配的数学计算模型,得到轨道的轨距、高低、轨向和水平等几何参数。通过实验室标定、第三方检验和现场实车测试,基于CAN总线的车载轨道检测系统的准确性、重复性和再现性等技术指标均达到相应的要求,且与现有型号的车载轨道检测系统相比零备件损耗可降低46%。