一种有轨电车梯形道岔变形监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种有轨电车梯形道岔变形监测系统，包括变形数据测量单元、数据采集单元和管理分析预警单元；变形数据测量单元包括光纤光栅传感器(4)和摄像装置(5)，光纤光栅传感器(4)设在基本轨(3)、尖轨(3)的前端和根部、心轨(2)的辙叉处且与各处轨道变形耦合，摄像装置(5)为若干个且分别设在所述心轨(1)和尖轨(1)处；数据采集单元包括光纤数据传输模块(8)、带宽光源(6)和光纤光栅调节仪(7)，管理分析预警单元包括图像处理模块(10)和数据处理模块(11)。本实用新型专利技术的有轨电车梯形道岔变形监测系统，填补了有轨电车梯形道岔变形监测空白且监测全面准确。

【技术实现步骤摘要】
一种有轨电车梯形道岔变形监测系统
本技术属于梯形道岔监测
，更具体地，涉及一种有轨电车梯形道岔变形监测系统。
技术介绍
有轨电车具有建造成本低、建设难度低、节能环保、共享路权等优点，目前已在多个城市成功应用并普遍推广。梯形道岔是将一直股钢轨和多个曲股钢轨相结合的道岔，能在有限的空间内实现多股变线的功能，可以在短距离内将车辆引导至各股道上，并且具有占地少等优越性，因此在有轨电车车辆基地内广为应用。铁路钢轨的状态监测现有技术中已有研究，但目前还没有专门针对梯形道岔形变的监测系统，又由于梯形道岔结构的复杂的特殊性，较小的形变就会产生很大的影响，因此需要设计专门针对梯形道岔的形变监测系统，以保证车辆运行的安全性。对铁路钢轨的状态进行监测，常用的监测方式有电阻应变片、视频图像处理技术、红外热成像、振弦式测试、电涡流等进行应力监测、位移监测、温度监测；如图1所示，梯形道岔包括基础轨、尖轨、曲轨道和三开叉心，结构比较精细复杂，常规的监测方式不能适应于梯形道岔的全方面监测。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本技术提供有轨电车梯形道岔变形监测系统，设置变形数据监测系统，在梯形道岔的基本轨、尖轨前端、尖轨根部和心轨辙叉设置光纤光栅传感器并且与各处轨道耦合，在心轨和尖轨区域设置摄像装置，将轨道根据形状分段，分别监测，以满足梯形道岔的复杂性；设置数据采集单元将变形数据监测系统监测到的数据进行传输，设置管理分析单元对摄像装置拍摄的图像进行处理和对光纤光栅传感器采集的信息进行处理，得到各处轨道对应的变形量，从而得到梯形道岔基本轨、心轨和尖轨处的形变对梯形道岔形成全面准确的监测。为了实现上述目的，本技术提供一种有轨电车梯形道岔变形监测系统，梯形道岔包括尖轨、心轨和基本轨，包括变形数据测量单元、数据采集单元和管理分析预警单元；所述变形数据测量单元包括光纤光栅传感器和摄像装置，所述光纤光栅传感器设置在所述基本轨、尖轨的前端和根部、心轨的辙叉处且与各处轨道变形耦合，所述摄像装置为若干个且分别布置在所述心轨和尖轨处；所述数据采集单元包括光纤数据传输模块、与所述光纤光栅传感器双向连接的带宽光源、与所述带宽光源连接的光纤光栅调节仪，所述光纤数据传输模块的一端与所述光纤光栅调节仪和摄像装置连接，另一端与所述管理分析预警单元连接；所述管理分析预警单元包括相互连接的图像处理模块和数据处理模块。进一步地，所述图像处理模块包括像素点位置提取模块、变形量测算模块和图像混合加权模块；所述像素点位置提取模块用于建立坐标系并提取照片中的各个像素点的位置；所述图像混合加权模块用于对连续拍摄的若干张照片进行筛选并加权求均值；所述变形量测算模块用于利用间隔一段时间的前后两张照片的同一像素点的位置关系获取变形量。进一步地，所述图像处理模块包括图像筛选模块、图像切割提取模块和图像重合比对模块；所述图像筛选模块用于对清晰度差或角度偏差大的图像进行删除，并将角度相同的照片归为一类；所述图像切割提取模块用于对同一类的照片建立相同的坐标系提取各像素点的参数并绘制对应的二维平面图；所述图像重合对比模块用于对间隔一段时间的两张相同类的照片对应的二维平面图进行比对，并完成若干个不同二维平面的对比以得到相应的变形量。进一步地，所述管理分析预警模块还包括预存有各变形量对应的阈值的预警模块，所述预警模块用于接收检测的变形数据并与预存的阈值进行比对并在超阈值时发出预警。进一步地，所述摄像装置为角度和高度可调节的装置，且所述摄像装置上设有与所述管理分析预警单元连接的控制模块。进一步地，分布在所述基本轨、尖轨的前端和根部以及心轨辙叉处的若干个所述光纤传感器均并联设置。总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：(1)本技术的有轨电车梯形道岔变形监测系统，设置变形数据监测系统，在梯形道岔的基本轨、尖轨前端、尖轨根部和心轨辙叉设置光纤光栅传感器并且与各处轨道耦合，在心轨和尖轨区域设置摄像装置，将轨道根据形状分段，分别监测，以满足梯形道岔的复杂性。(2)本技术的有轨电车梯形道岔变形监测系统，设置数据采集单元将变形数据监测系统监测到的数据进行传输，设置管理分析单元对摄像装置拍摄的图像进行处理和对光纤光栅传感器采集的信息进行处理，得到各处轨道对应的变形量，从而得到梯形道岔基本轨、心轨和尖轨处的形变对梯形道岔形成全面准确的监测。附图说明图1是梯形道岔的结构示意图；图2是本技术实施例中变形数据测量单元中各监测部件的分布位置示意图；图3是本技术实施例中梯形道岔变形监测系统的结构示意图；在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-尖轨、2-心轨、3-基本轨、4-光纤光栅传感器、5-摄像装置、6-带宽光源、7-光纤光栅调节仪、8-数据传输模块、9-存储模块、10-图像处理模块、11-数据处理模块、12-预警模块。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。此外，下面所描述的本技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。图2是本技术实施例中变形数据测量单元中各监测部件的分布位置示意图。图3是本技术实施例中梯形道岔变形监测系统的结构示意图。如图2和图3所示，本技术的监测系统包括变形数据测量单元、数据采集单元和管理分析预警单元，变形数据测量单元包括光纤光栅传感器4、摄像装置5和标记靶。光纤光栅传感器包括若干个，若干个光纤光栅传感器4布置在基本轨、尖轨前端、尖轨根部和心轨辙叉的位置，且与基本轨、尖轨前端、尖轨根部和心轨辙叉处变形耦合，光纤光栅传感器4用于测量轨道内部应变和小位移形变；且分布在基本轨、尖轨前端、尖轨根部和心轨辙叉处的光纤传感器4之间并联设置，相互独立互不干扰。摄像装置5设置在心轨和尖轨区域，优选地，摄像装置5位高清摄像头，高清摄像头利用视频感知技术和图像处理技术测量道岔区尖轨和心轨的大变形，如尖轨的伸缩量、弯曲或倾斜角，心轨的位移等。标记靶与高清摄像头匹配设置，标记靶设置在高清摄像头的镜头范围内，每一处高清摄像头对应设置至少一处标记靶，标记靶作为参考点用于对尖轨或心轨的变形量进行分析。优选地，标记靶为固定在地面或轨道上的结构，或仅为标记，或其他已经存在的参考物，只要是可以用于作为尖轨或心轨变形测量的参考点就可。优选地，摄像装置5为角度和高度可调节的装置，摄像装置5上设有控制模块，控制模块与管理分析预警单元连接，通过管理分析预警单元控制调节摄像装置5的高度和角度。数据采集单元包括宽带光源6、光纤光栅调节仪7、数据传输模块8和存储模块9。宽带光源6与光纤光栅传感器4双向连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有轨电车梯形道岔变形监测系统，梯形道岔包括尖轨(1)、心轨(2)和基本轨(3)，其特征在于，包括变形数据测量单元、数据采集单元和管理分析预警单元；/n所述变形数据测量单元包括光纤光栅传感器(4)和摄像装置(5)，所述光纤光栅传感器(4)设置在所述基本轨(3)、尖轨(1)的前端和根部、心轨(2)的辙叉处且与各处轨道变形耦合，所述摄像装置(5)为若干个且分别布置在所述心轨(2)和尖轨(1)处；/n所述数据采集单元包括光纤数据传输模块(8)、与所述光纤光栅传感器(4)双向连接的带宽光源(6)、与所述带宽光源(6)连接的光纤光栅调节仪(7)，所述光纤数据传输模块(8)的一端与所述光纤光栅调节仪(7)和摄像装置(5)连接，另一端与所述管理分析预警单元连接；/n所述管理分析预警单元包括相互连接的图像处理模块(10)和数据处理模块(11)。/n

【技术特征摘要】
1.一种有轨电车梯形道岔变形监测系统，梯形道岔包括尖轨(1)、心轨(2)和基本轨(3)，其特征在于，包括变形数据测量单元、数据采集单元和管理分析预警单元；
所述变形数据测量单元包括光纤光栅传感器(4)和摄像装置(5)，所述光纤光栅传感器(4)设置在所述基本轨(3)、尖轨(1)的前端和根部、心轨(2)的辙叉处且与各处轨道变形耦合，所述摄像装置(5)为若干个且分别布置在所述心轨(2)和尖轨(1)处；
所述数据采集单元包括光纤数据传输模块(8)、与所述光纤光栅传感器(4)双向连接的带宽光源(6)、与所述带宽光源(6)连接的光纤光栅调节仪(7)，所述光纤数据传输模块(8)的一端与所述光纤光栅调节仪(7)和摄像装置(5)连接，另一端与所述管理分析预警单元连接；
所述管理分析预警单元包括相互连接的图像处理模块(10)和数据处理模块(11)。


2.根据权利要求1所述的一种有轨电车梯形道岔变形监测系统，其特征在于，所述图像处理模块(10)包括像素点位...

【专利技术属性】
技术研发人员：程春阳，缪东，李文胜，史明红，舒冬，姚应峰，葛红，肖俊，邱海波，李威，王德威，郭钦，郭文浩，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42