一种多功能轨道检测系统技术方案

本发明专利技术提供了一种多功能轨道检测系统，包括：数据采集模块，用于利用摄像装置和若干类传感器模组，采集轨道监测数据；数据存储模块，用于利用无线网络和信号线路，接收并存储所述轨道监测数据；数据分析模块，用于对所述轨道监测数据进行检测和分类，发现轨道接触网状态异常、轨道几何状态异常或轨道轮廓磨耗状态异常，并发出相应的故障预警；故障诊断模块，用于对所述状态异常进行诊断，提示故障类型并提供相应的维修方案。本发明专利技术通过采用摄像装置和若干类传感器模组采集轨道检测数据，可以实现对轨道性能状态的多功能检测，及时发现状态异常和故障，并提供相应的维修方案，提高了轨道管理维护的水平。理维护的水平。理维护的水平。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能轨道检测系统


[0001]本专利技术涉及轨道检测
，具体涉及一种多功能轨道检测系统。

技术介绍

[0002]为了保证高速列车的平稳安全运行，铁路工务部门需要定期对高速铁路轨道进行检测，评估线路各区段轨道质量并通知线下部门进行复查维修。但是轨道检查车在采集数据时，由于列车的自身振动影响、检测设备故障或者轨道病害等原因，轨道动态检测数据中通常存在部分异常状态。这些异常的存在阻碍了对轨道动态检测数据的深入挖掘，因此有必要检测出轨道动态检测数据中的异常区段并对异常情况进行分析，保证高速铁路轨道动态检测数据的真实性、有效性以及可靠性。目前，在轨道检测中还存在数据采集不全面、数据分析方法不够先进、故障定位及自行诊断不够精准的问题，需要一种多功能轨道检测系统。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种多功能轨道检测系统，通过采用摄像装置和若干类传感器模组采集轨道检测数据，可以实现对轨道性能状态的多功能检测，及时发现状态异常和故障，并提供相应的维修方案，提高了轨道管理维护的水平。
[0004]本专利技术提供了一种多功能轨道检测系统，其特征在于，包括：
[0005]数据采集模块，用于利用摄像装置和若干类传感器模组，采集轨道监测数据；
[0006]数据存储模块，用于利用无线网络和信号线路，接收并存储所述轨道监测数据；
[0007]数据分析模块，用于对所述轨道监测数据进行检测和分类，发现轨道接触网状态异常、轨道几何状态异常或轨道轮廓磨耗状态异常，并发出相应的故障预警；<br/>[0008]故障诊断模块，用于对所述状态异常进行诊断，提示故障类型并提供相应的维修方案。
[0009]进一步地，所述摄像装置包括线阵工业相机、面阵工业相机，所述若干类传感器模组包括无轴承速度传感器、位置传感器、轴端测速传感器、惯性导航传感器和RFID定位传感器组成的主传感器模组；所述摄像装置用于采集轨道接触网图像数据信息和轨道轮廓磨耗图像数据信息；所述若干类传感器模组用于采集轨道几何状态数据信息。
[0010]进一步地，所述数据存储模块包括车载数据服务器、地面数据中心和云平台数据中心；所述车载数据服务器，用于存储所述轨道接触网图像数据信息；所述地面数据中心用于存储所述轨道轮廓磨耗图像数据信息和轨道几何状态数据信息；所述云平台数据中心用于存储更新历史故障数据信息；所述车载数据服务器连接地面数据中心，所述地面数据中心连接云平台数据中心。
[0011]进一步地，所述数据分析模块包括轨道接触网状态检测单元，用于对所述轨道接触网图像数据信息进行分析处理，发现轨道接触网状态异常；所述轨道接触网状态检测单元包括图像矫正子单元、图像对比子单元和磨损判定子单元；
[0012]所述图像矫正子单元，用于获取预设的左右两个相机的立体图像，并对所述立体图像进行畸变校正和立体校正，得到轨道接触网的左右矫正图像；
[0013]所述图像对比子单元，用于基于半全局立体匹配算法，对所述左右矫正图像进行立体匹配，获得视差图；
[0014]所述磨损判定子单元，用于根据所述视差图，绘制三维重建图，将轨道接触网图像的俯视图与原图进行对比，判定轨道接触网的磨耗状态是否异常。
[0015]进一步地，所述数据分析模块包括轨道几何状态检测单元，用于基于检测模型检测轨道的几何状态；所述检测模型包括数据编码子单元和数据解码子单元；
[0016]所述数据编码子单元，用于利用编码器模型将数据映射到特征空间；所述数据编码子单元包括：
[0017]使用双向长短期记忆网络模型提取得到数据的上下文特征；
[0018]基于注意力机制，根据所述上下文特征，提取得到融合长期趋势信息以及周期性信息的里程信息；
[0019]基于自注意力机制提取得到数据属性间相关性信息；
[0020]利用多层感知机，对所述里程信息和所述属性间相关性信息进行压缩融合，得到突显特征信息；
[0021]所述数据解码子单元，用于将所述突显特征信息重构为原始输入数据；所述数据解码子单元包括：
[0022]利用多层感知机，对所述突显特征信息进行解压缩处理，得到里程信息和属性间相关性信息；
[0023]使用双向长短期记忆网络模型对所述里程信息进行处理，得到数据的重构序列；
[0024]使用一个全连接层对所述重构序列进行输出，得到原始输入数据。
[0025]进一步地，所述数据分析模块包括轨道几何状态分类单元，用于对所述原始输入数据进行分类；所述几何状态分类单元包括分类模型建立子单元和分类模型训练子单元；
[0026]所述分类模型建立子单元，用于获取所述原始输入数据的融合特征，使用全局平均池化层对所述融合特征进行降采样处理，使用全连接层进行分类；所述全连接层的激活函数为softmax函数；
[0027]所述分类模型训练子单元，用于使用半监督学习技术对模型进行训练；所述分类模型训练子单元包括：使用随机扰动函数对输入数据进行扰动，得到两个干扰版本；将所述两个干扰版本分别输入模型进行预测，得到预测结果；采用损失函数计算有标签样本数据的交叉熵损失和无标签样本数据的一致性正则化损失；使用BP算法更新参数，直至模型参数收敛。
[0028]进一步地，所述数据分析模块包括轨道轮廓磨耗状态检测单元，用于对轨道的钢轨、接头及轨枕图像进行分析处理，发现轨道轮廓磨耗；所述轨道轮廓磨耗检测单元包括图像预处理子单元、图像边缘检测子单元和轨道轮廓磨耗识别子单元；
[0029]所述图像预处理子单元，用于对所述轨道的钢轨、接头及轨枕图像数据进行多通道数字化处理，并进行直方图均衡化处理，获得预处理图像；
[0030]所述图像边缘检测子单元，用于利用Canny算子对所述预处理图像进行边缘检测，获得边缘图像；
[0031]所述轨道轮廓磨耗识别子单元，用于基于霍夫变换，对所述边缘图像进行处理，获得直线点图像，通过OpencvCV编程，计算得到所述直线点图像中的直线间夹角值，若所述直线间夹角值小于标准角度值，则判定出现轨道轮廓磨耗状态异常。
[0032]进一步地，所述图像边缘检测子单元包括：基于二维卷积图像平衡处理方式对所述预处理图像进行滤波处理；增加计算的梯度幅值及方向；采用双峰法进行图像阈值分割。
[0033]进一步地，所述数据分析模块包括预警单元；所述预警单元包括预警分类子单元、预警记录管理子单元、预警处理子单元；
[0034]所述预警分类子单元，用于对轨道接触网状态异常、轨道几何状态异常或轨道轮廓磨耗状态异常进行分类预警，并将所述预警信息和故障简要情况发送给相应的工作人员；
[0035]所述预警记录管理子单元，用于对预警记录进行管理，包括显示预警记录对应的位置信息、时间信息、预警记录发生时刻前后预定时间范围内的图像数据信息；并对误报、漏报、延报的预警记录进行标注；
[0036]所述预警处理子单元，用于将预警记录以及所对应的故障数据发送至云平台数据中心。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能轨道检测系统，其特征在于，包括：数据采集模块，用于利用摄像装置和若干类传感器模组，采集轨道监测数据；数据存储模块，用于利用无线网络和信号线路，接收并存储所述轨道监测数据；数据分析模块，用于对所述轨道监测数据进行检测和分类，发现轨道接触网状态异常、轨道几何状态异常或轨道轮廓磨耗状态异常，并发出相应的故障预警；故障诊断模块，用于对所述状态异常进行诊断，提示故障类型并提供相应的维修方案。2.根据权利要求1所述的一种多功能轨道检测系统，其特征在于，所述摄像装置包括线阵工业相机、面阵工业相机，所述若干类传感器模组包括无轴承速度传感器、位置传感器、轴端测速传感器、惯性导航传感器和RFID定位传感器组成的主传感器模组；所述摄像装置用于采集轨道接触网图像数据信息和轨道轮廓磨耗图像数据信息；所述若干类传感器模组用于采集轨道几何状态数据信息。3.根据权利要求1所述的一种多功能轨道检测系统，其特征在于，所述数据存储模块包括车载数据服务器、地面数据中心和云平台数据中心；所述车载数据服务器，用于存储所述轨道接触网图像数据信息；所述地面数据中心用于存储所述轨道轮廓磨耗图像数据信息和轨道几何状态数据信息；所述云平台数据中心用于存储更新历史故障数据信息；所述车载数据服务器连接地面数据中心，所述地面数据中心连接云平台数据中心。4.根据权利要求1所述的一种多功能轨道检测系统，其特征在于，所述数据分析模块包括轨道接触网状态检测单元，用于对所述轨道接触网图像数据信息进行分析处理，发现轨道接触网状态异常；所述轨道接触网状态检测单元包括图像矫正子单元、图像对比子单元和磨损判定子单元；所述图像矫正子单元，用于获取预设的左右两个相机的立体图像，并对所述立体图像进行畸变校正和立体校正，得到轨道接触网的左右矫正图像；所述图像对比子单元，用于基于半全局立体匹配算法，对所述左右矫正图像进行立体匹配，获得视差图；所述磨损判定子单元，用于根据所述视差图，绘制三维重建图，将轨道接触网图像的俯视图与原图进行对比，判定轨道接触网的磨耗状态是否异常。5.根据权利要求1所述的一种多功能轨道检测系统，其特征在于，所述数据分析模块包括轨道几何状态检测单元，用于基于检测模型检测轨道的几何状态；所述检测模型包括数据编码子单元和数据解码子单元；所述数据编码子单元，用于利用编码器模型将数据映射到特征空间；所述数据编码子单元包括：使用双向长短期记忆网络模型提取得到数据的上下文特征；基于注意力机制，根据所述上下文特征，提取得到融合长期趋势信息以及周期性信息的里程信息；基于自注意力机制提取得到数据属性间相关性信息；利用多层感知机，对所述里程信息和所述属性间相关性信息进行压缩融合，得到突显特征信息；所述数据解码子单元，用于将所述突显特征信息重构为原始输入数据；所述数据解码子单元包括：
利用多层感知机，对所述突显特征信息进行解压缩处理，得到里程信息和属性间相关性信息；使用双向长短期记忆网络模型对所述里程信息进行处理，得到数据的重构序列；使用一个全连接层对所述重构序列进行输出，得到原始输入数据。6.根据权利要求5所述的一种多功能轨道检测系统，其特征在于，所述数据分析模块包括轨道几何状态分类单元，用于对所述原始输入数据进行分类；所述几何状态分类单元包括分类模型建立子单元和分类模型训练子单元；所述分类模型建立子单元，用于获取所述原始输入数据的融合特征，使用全局平均池化层对所述融合...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冶，李云龙，车显达，
申请(专利权)人：北京运达华开科技有限公司，
类型：发明
国别省市：