列车制动状态下异常车轮识别系统及方法技术方案

本发明专利技术实施例提供一种列车制动状态下异常车轮识别系统及方法，属于轨道交通技术领域。通过采集列车各个车轮轮缘的多幅红外热像图并进行处理以形成各个车轮的完整轮缘红外热像图，然后提取各个车轮的完整轮缘红外热像图中的温差带的纹理特征并分别计算各车轮的纹理特征中每个参数的每个特征值与该参数的所有特征值的平均值间的误差率，进而进行异常车轮的判定，与现有技术相比，本发明专利技术因只对过车时的车轮进行检测而无需在列车上进行安装，所需费用低，且由于是对车轮踏面红外热像图进行检测，提高了判定结果的准确性。

【技术实现步骤摘要】
列车制动状态下异常车轮识别系统及方法
本专利技术涉及轨道交通
，具体地涉及一种列车制动状态下异常车轮识别系统及方法。
技术介绍
目前现在列车制动系统故障诊断采用车载制动系统压力测量装置，采集列车管、制动缸、副风缸压力变化数据，进而进行分析处理以判断车辆级故障。但由于该测量装置需要安装在每节车辆上，设备费用大，且由于货车车辆无电源，以至很难在货车车辆上安装此装置。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种列车制动状态下异常车轮识别系统及方法，通过提取各车轮的完整轮缘红外热像图中的温差带的纹理特征，并计算纹理特征中各个参数的每个特征值与该参数的所有特征值的平均值间的误差率从而判定异常车轮。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供一种列车制动状态下异常车轮识别系统，所述系统包括：采集单元和监测系统，针对所述列车的每个车轮：所述采集单元采集每个车轮轮缘的多幅红外热像图；所述监测系统用于：将所述每个车轮轮缘的所述多幅红外热像图进行处理以形成所述每个车轮的完整轮缘红外热像图；及提取所述每个车轮的完整轮缘红外热像图中的温差带的纹理特征；针对所述纹理特征中的每个参数，所述监测系统执行以下步骤：分别计算各车轮的所述纹理特征中参数的每个特征值与该参数的所有特征值的平均值间的误差率，如果计算出所述各车轮中任一者的所述纹理特征中有两个参数的特征值的所述误差率超过误差阈值，则判定所述车轮为异常车轮。可选的，所述采集单元包括对称设置在轨道两侧的两台采集箱。可选的，所述对称设置在轨道两侧的两台采集箱的数量为两组。可选的，所述系统还包括：测速装置，用于检测所述列车的行驶速度；第一触发装置，用于如果所述列车的车轮经过所述第一触发装置，则该第一触发装置发送触发信号至所述监测系统，所述监测系统响应于接收到所述第一触发装置发送的触发信号，根据所述列车的行驶速度控制所述前轮采集装置和/或后轮采集装置进行所述各车轮轮缘的红外热像图采集。可选的，所述纹理特征包括：所述温差带的能量、对比度、相关度和熵。可选的，所述误差阈值为30％。相应的，本专利技术实施例还提供一种列车制动状态下异常车轮识别方法，所述方法包括：针对所述列车的每个车轮：采集每个车轮轮缘的多幅红外热像图；将所述每个车轮轮缘的所述多幅红外热像图进行处理以形成所述每个车轮的完整轮缘红外热像图；及提取所述每个车轮的完整轮缘红外热像图中的温差带的纹理特征；针对所述纹理特征中的每个参数：分别计算各车轮的所述纹理特征中参数的每个特征值与该参数的所有特征值的平均值间的误差率，如果计算出所述各车轮中任一者的所述纹理特征中有两个参数的特征值的所述误差率超过误差阈值，则判定所述车轮为异常车轮。可选的，所述方法还包括：检测所述列车的行驶速度；如果所述列车的车轮经过第一触发装置，则发送触发信号；响应于接收到所述第一触发装置发送的触发信号，根据所述列车的行驶速度进行所述各车轮轮缘的红外热像图采集。通过上述技术方案，本专利技术通过采集列车各个车轮轮缘的多幅红外热像图并进行处理以形成各个车轮的完整轮缘红外热像图，然后提取各个车轮的完整轮缘红外热像图中的温差带的纹理特征并分别计算各车轮的纹理特征中每个参数的每个特征值与该参数的所有特征值的平均值间的误差率，进而进行异常车轮的判定，与现有技术相比，本专利技术因只对过车时的车轮进行检测而无需在列车上进行安装，所需费用低，且由于是对车轮踏面红外热像图进行检测，提高了判定结果的准确性。本专利技术实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术实施例，但并不构成对本专利技术实施例的限制。在附图中：图1是本专利技术一实施例提供的一种列车制动状态下异常车轮识别系统的框图。图2是车轮的示意图。图3是本专利技术一实施例提供的一种列车踏面磨损检测系统的示意图。图4是本专利技术一实施例提供的采集箱的示意图。图5是本专利技术一实施例提供的一种列车制动状态下异常车轮识别方法的流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术实施例，并不用于限制本专利技术实施例。在本专利技术实施例中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“前”、“后”是以列车来临的方向为“前”，以列车离去的方向为“后”。图1是本专利技术一实施例提供的一种列车制动状态下异常车轮识别系统的框图，所述系统包括：采集单元和监测系统，针对列车的每个车轮：采集单元采集每个车轮轮缘的多幅红外热像图；监测系统用于：将每个车轮轮缘的多幅红外热像图进行处理以形成每个车轮的完整轮缘红外热像图；及提取每个车轮的完整轮缘红外热像图中的温差带的纹理特征；针对纹理特征中的每个参数，监测系统执行以下步骤：分别计算各车轮的纹理特征中参数的每个特征值与该参数的所有特征值的平均值间的误差率，如果计算出各车轮中任一者的纹理特征中有两个参数的特征值的误差率超过误差阈值，则判定车轮为异常车轮。其中，车轮轮缘可为嵌在车轮上的轮箍的位置，采集车轮轮缘的红外热像图可为采集嵌在车轮上的轮箍的红外热像图，车轮轮缘位置如图2所示，其中A为车轮踏面，B为轮缘。经实验发现，在制动过程中，由于踏面的热传导，刚与制动系统的闸瓦接触后的踏面附近的轮缘区域也升温较快，且与其他轮缘区域的温度梯度大，轮缘的温度数据相比于踏面温度数据表征效果更明显。此外，由于角度原因，相比于对车轮刚接触过闸瓦的踏面的采集，轮缘的图像采集难度更低。采集单元采集的每个车轮轮缘的多幅红外热像图为列车行驶过程各车轮分别在多个时刻的轮缘红外热像图，采集的轮缘红外热像图中包含了采集区内所有采集对象的图像信息，因此需要对各车轮的红外热像图中刚与闸瓦接触后的踏面附近的轮缘进行裁剪、拼接和组合，以得到各个车轮完整的轮缘红外热像图。具体的，可使用滚动位移拼接算法对各车轮的多幅轮缘红外热像图进行拼接组合。通过将各个车轮在多个时刻刚与闸瓦接触后的踏面附近的轮缘区域进行拼接组合，可以还原整个车轮在所有踏面区域均与闸瓦接触后附近的一周的轮缘的红外热像图。该热像图是不同时刻不同区域的集合，虽不能反映整个车轮的轮缘在某一特定时刻的状态，但对于获取车轮踏面的各个区域在与闸瓦接触后接触区域附近的轮缘的温度变化情况，进而对分析制动状态下各车轮与制动系统的闸瓦的接触情况具有重要意义。轮缘红外热像图中的温差带为与周围温度有明显差别的带状温度分布区域，可以理解，形成的车轮的完整轮缘红外热像图中可能包括多个温差带，而我们提取的纹理特征是针对所有温差带，而并不是每个温差带，具体的，可分别对各车轮的完整轮缘红外热像图中温度梯度最大的边界区域像素进行分割，得到车轮清晰、完整的轮缘温差带热分布云图，从而进行纹理特征提取。因此针对每个车轮提取的纹理特征只有一组。纹理特征可包括有多个参数，在获取到各车轮的纹理特征后，先计算纹理特征的各参数在各车轮红外热像图中的特征值的平均值，然后针对各参数，计算参数在各车轮中的特征值与该参数的特征值的平均值间的误差率，具体的，误差率的表达式可为：如果某一车轮的纹理特征中有两个参数的特征值的误差率超过误差阈值，则可判定该车轮故障。此外，考虑到轮对的关联性，将该车轮与位于该车本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种列车制动状态下异常车轮识别系统，其特征在于，所述系统包括：采集单元和监测系统，针对所述列车的每个车轮：所述采集单元采集每个车轮轮缘的多幅红外热像图；所述监测系统用于：将所述每个车轮轮缘的所述多幅红外热像图进行处理以形成所述每个车轮的完整轮缘红外热像图；及提取所述每个车轮的完整轮缘红外热像图中的温差带的纹理特征；针对所述纹理特征中的每个参数，所述监测系统执行以下步骤：分别计算各车轮的所述纹理特征中参数的每个特征值与该参数的所有特征值的平均值间的误差率，如果计算出所述各车轮中任一者的所述纹理特征中有两个参数的特征值的所述误差率超过误差阈值，则判定所述车轮为异常车轮。

【技术特征摘要】
1.一种列车制动状态下异常车轮识别系统，其特征在于，所述系统包括：采集单元和监测系统，针对所述列车的每个车轮：所述采集单元采集每个车轮轮缘的多幅红外热像图；所述监测系统用于：将所述每个车轮轮缘的所述多幅红外热像图进行处理以形成所述每个车轮的完整轮缘红外热像图；及提取所述每个车轮的完整轮缘红外热像图中的温差带的纹理特征；针对所述纹理特征中的每个参数，所述监测系统执行以下步骤：分别计算各车轮的所述纹理特征中参数的每个特征值与该参数的所有特征值的平均值间的误差率，如果计算出所述各车轮中任一者的所述纹理特征中有两个参数的特征值的所述误差率超过误差阈值，则判定所述车轮为异常车轮。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述采集单元包括对称设置在轨道两侧的两台采集箱。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述对称设置在轨道两侧的两台采集箱的数量为两组。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：测速装置，用于检测所述列车的行驶速度；第一触发装置，用于如果所述列车的车轮经过所述第一触发装置，则该第一触发装置发送触发信号至所述监测系统，所述监测系统响应于接收到所述第一触发...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春林，辛民，石兴，康凤伟，李权福，王洪昆，王文刚，边志宏，卢宇星，王蒙，方琪琦，王萌，刘洋，李建刚，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司，神华铁路货车运输有限责任公司，北京铁科合力科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11