铁路车轮踏面擦伤图像动态探测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种铁路车轮踏面擦伤图像动态探测装置，属于对铁路机车（车辆）车轮踏面进行检测的机械检测设备结构的技术领域。包括设置复数个内置摄像机的擦伤探测摄像机箱，利用车轮定位系统，图像采集系统，控制电路，通过工控机对固定设置的摄像机拍摄的轮对图像对轮对安全状态进行探测，该装置可用于铁路正线通过车辆的轮对检测、动车组入库时的轮对检测和机车入库时的轮对检测，能够动态测量正常运行列车轮对踏面的故障状态，包括擦伤、剥离、碾堆等车轮故障，使检修工人能够及时处理列车车轮故障，保证列车安全运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铁路车轮踏面擦伤图像动态探测装置，属于机械设备检测装置结 构的
，具体说属于对铁路机车(车辆)车轮踏面进行检测的机械检测设备结构的

技术介绍
在铁路运用中，走行部分尤其是轮对运行状态对列车安全具有重要作用。对安全 产生重要作用的轮对参数包括轮缘磨耗、圆周磨耗、踏面擦伤等。当车轮踏面出现擦伤、剥 离和碾堆等故障时，在列车运行过程中会对钢轨产生额外的冲击力，使钢轨寿命降低，严重 时还可造成裂纹和断裂。在打击钢轨的同时擦伤故障还给车辆本身带来冲击，产生震动，对 车辆轴承产生破坏作用。目前，我国铁路轮对的动态检测还停留在手工阶段，操作条件差、劳动强度大、劳 动效率低。而且车辆检修实行计划检修，运行车辆的车轮参数变化状况和突发故障如擦伤 等不易及时发现，且人工检查工作量大，易发生漏检。现有轮对自动测量设备，一般为静态检测设备，检测时需要将轮对从机车车辆的 转向架上分解下来，该类设备一般在铁路机车车辆入库检修时使用。在线轮对动态测量设 备在国内外也有应用，其对擦伤进行探测的主要方式是采用振动传感器测量的方式，由于 振动力的大小和列车运行速度和载重以及传感器的安装位置相关，该方式难以定量检测擦 伤故障，同时也无法判断故障类型。
技术实现思路
本专利技术铁路车轮踏面擦伤图像动态探测装置提供了一种安装在铁路线路上的安 全检测系统。该设备可用于铁路正线通过车辆的轮对检测、动车组入库时的轮对检测和机 车入库时的轮对检测，以实现能够动态测量正常运行列车轮对踏面的故障状态，包括擦伤、 剥离、碾堆等车轮故障，通过图像识别的方式计算擦伤和其它故障的深度面积，对轮对安全 状态进行预报，使检修工人能够及时处理列车车轮故障，保证列车安全运行的目的。为达到上述目的本专利技术的技术方案是一种铁路车轮踏面擦伤图像动态探测装置，包括十二套擦伤探测摄像机箱，该擦伤探测摄像机箱分别安装位于两钢轨外侧位置， 分前、后轮擦伤探测摄像机箱和左、右轮擦伤探测摄像机箱；前轮擦伤探测摄像机箱正对来 车方向，两钢轨外侧各安装三个擦伤探测摄像机箱，共六个擦伤探测摄像机箱；后轮擦伤探 测摄像机箱背对来车方向，两钢轨外侧各安装三个擦伤探测摄像机箱，共六个擦伤探测摄 像机箱；十二套辅助照明光源箱，该辅助照明光源箱分别安装位于两钢轨外侧位置，分前 后轮辅助照明光源箱和左右轮辅助照明光源箱；前轮辅助照明光源箱正对来车方向，两钢 轨外侧各安装三个辅助照明光源箱；后轮辅助照明光源箱背对来车方向，两钢轨外侧各安4装三个辅助照明光源箱；一车轮定位系统；图像采集系统；图像采集和识别软件；控制电路；工控机；该擦 伤探测摄像机箱、辅助照明光源箱和车轮定位系统分别通过电缆和控制电路与所述的工控 机硬件连接；该图像采集系统与所述的控制电路硬件连接，该图像采集和识别软件预装在 该工控机内存装置中。该擦伤探测摄像机箱包括呈封闭状的机壳，摄像机及安装座、旋转电磁铁开门机 构设置于该机壳内部，安装卡具设置于该机壳外部并与钢轨固定连接。该擦伤探测摄像机箱内的摄像机以摄像机光轴和摄像机焦点为准，距钢轨内侧距 离为200 500mm，低于轨平面100 300mm，光轴与钢轨平面成15 35度角仰拍，采用 8 16mm镜头，拍摄距离为2800 2000mm范围。该擦伤探测摄像机箱分布在钢轨两侧，每三个为一组，沿钢轨方向形成左前、右 前、左后、右后四组，形成每组拍摄一个车轮，左前、右前拍摄车辆转向架前轮踏面，左后、右 后拍摄车辆转向架后轮踏面，每台摄像机拍摄两幅图像，每个车轮共拍摄六幅照片的结构， 每组擦伤探测摄像机箱内呈均勻分布且两两相距700 1000mm。该辅助照明光源箱由照明灯、开关门机构、机箱组成，所述照明灯采用卤素灯或高 亮LED灯；每个辅助照明光源箱对应一个擦伤探测摄像机箱且设置于该擦伤探测摄像机箱 外侧，每组辅助照明光源箱内均勻分布且两两相距700 IOOOmm ；照明光源照射方向与摄 像机光轴成20 45度角，辅助照明光源箱距轨500 1200mm。该车轮定位系统由设置于同一根钢轨内侧的三套车轮信号传感器及传感器信号 接收电路组成；所述车轮信号传感器分别通过传感器信号接收电路与所述的控制电路硬件 相连，该第一车轮信号传感器与第二车轮信号传感器相距3050米，该第二车轮信号传感器 与第三车轮信号传感器相距3米士1米；该第二车轮信号传感器与擦伤探测摄像机箱相距 2660毫米士500毫米，同时与辅助照明光源箱相距960毫米士300毫米；该第三车轮信号 传感器与擦伤探测摄像机箱相距2660毫米士500毫米，同时与辅助照明光源箱相距960毫 米士300毫米。该图像采集系统包括四台装有图像采集卡的图像采集工控机，每台采集工控机分 别对应采集到同一个轮位图像的三套擦伤探测摄像机箱并与之硬件连接，每台采集工控机 对采集到的图像进行图像识别运算并通过控制电路输出。采用本专利技术的技术方案由于铁路车轮踏面擦伤图像动态探测装置是一套安装在 铁路线路上的安全检测系统，该系统通过车轮定位系统定位、擦伤探测摄像机箱拍摄、拍摄 正常行驶的轮对图像数据通过图像采集系统和图像采集和识别软件处理。采用摄像机拍摄 踏面图像通过图像识别，计算踏面擦伤、剥离掉块等情况，精确测定踏面擦伤深度，能够满 足测量精度要求，相对于振动等其他测量的方式来说，由于振动力的大小和列车运行速度 和载重以及传感器的安装位置相关，该方式难以定量检测擦伤故障，同时也无法判断故障 类型。通过图像测量方式，能够根据故障外部形状和特征判断出故障的类型，包括擦伤、剥 离、碾堆等，可实现故障的直观和定量分析。同时，在预报故障时，维修人员可通过故障图像 直观判断测量的准确程度，可实现室内故障人工二次确认，极大的提高了预报的准确性，方 便工作人员判断和处理故障。提高工作效率。由于擦伤探测摄像机箱的摄像机安装位置位于钢轨外侧，分前后轮探测箱和左右轮探测箱。前轮探测箱摄像机正对来车方向，左右侧各安装三个探测箱，按车轮轮对面互成 120度区域分别拍摄。后轮探测箱摄像机背对来车方向，左右侧各安装三个探测箱，按车轮 轮对面互成120度区域分别拍摄。左右探测箱采用对称结构。该测量装置直接用卡具安装，不用作基础和在轨道上打孔，安装方便，测量精度 高，对测量环境要求低，能够满足高速测量的要求。铁路车轮踏面擦伤图像动态探测装置采用了一体化工业产品设计，安装维护方 便，具有良好的互换性。对环境具有良好的适应能力。附图说明图1为本专利技术车辆擦伤探测原理示意2为本专利技术车辆擦伤探测轨边设备布局示意3为本专利技术车辆擦伤探测箱内结构示意4为本专利技术车辆擦伤探测箱轨道上安装示意图具体实施例方式下面结合附图和实施实例对本专利技术应用于车辆在线测量作进一步说明。其它场合 如机车和动车测量可参照本实施例进行。如图1、图2、图3和图4所示铁路车轮踏面擦伤图像动态探测装置，包括十二套擦伤探测摄像机箱，该擦伤探测摄像机箱分别安装位于两钢轨外侧位置， 沿机车运行方向可分前、后轮擦伤探测摄像机箱和左、右轮擦伤探测摄像机箱；前轮左擦伤 探测摄像机箱4，5，6和前轮右擦伤探测摄像机箱7，8，9正对来车方向，两钢轨外侧分左右 各安装三个擦伤探测摄像机箱，共六个擦伤探测摄像机箱；后轮左擦伤探测摄像机箱1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁路车轮踏面擦伤图像动态探测装置，其特征在于：包括十二套擦伤探测摄像机箱，该擦伤探测摄像机箱分别安装位于两钢轨外侧位置，分前、后轮擦伤探测摄像机箱和左、右轮擦伤探测摄像机箱；前轮擦伤探测摄像机箱（４），（５），（６）和（７），（８），（９）正对来车方向，两钢轨外侧各安装三个擦伤探测摄像机箱，共六个擦伤探测摄像机箱；后轮擦伤探测摄像机箱（１０），（１１），（１２）和（１３），（１４），（１５）背对来车方向，两钢轨外侧各安装三个擦伤探测摄像机箱，共六个擦伤探测摄像机箱；十二套辅助照明光源箱，该辅助照明光源箱分别安装位于两钢轨外侧位置，分前后轮辅助照明光源箱和左右轮辅助照明光源箱；前轮辅助照明光源箱（１６），（１７），（１８）和（１９），（２０），（２１）正对来车方向，两钢轨外侧各安装三个辅助照明光源箱；后轮辅助照明光源箱（２２），（２３），（２４）和（２５），（２６），（２７）背对来车方向，两钢轨外侧各安装三个辅助照明光源箱；一车轮定位系统；图像采集系统；图像采集和识别软件；控制电路；工控机；该擦伤探测摄像机箱、辅助照明光源箱和车轮定位系统分别通过电缆和控制电路与所述的工控机硬件连接；该图像采集系统与所述的控制电路硬件连接，该图像采集和识别软件预装在该工控机内存装置中。...

【技术特征摘要】
一种铁路车轮踏面擦伤图像动态探测装置，其特征在于包括十二套擦伤探测摄像机箱，该擦伤探测摄像机箱分别安装位于两钢轨外侧位置，分前、后轮擦伤探测摄像机箱和左、右轮擦伤探测摄像机箱；前轮擦伤探测摄像机箱(4)，(5)，(6)和(7)，(8)，(9)正对来车方向，两钢轨外侧各安装三个擦伤探测摄像机箱，共六个擦伤探测摄像机箱；后轮擦伤探测摄像机箱(10)，(11)，(12)和(13)，(14)，(15)背对来车方向，两钢轨外侧各安装三个擦伤探测摄像机箱，共六个擦伤探测摄像机箱；十二套辅助照明光源箱，该辅助照明光源箱分别安装位于两钢轨外侧位置，分前后轮辅助照明光源箱和左右轮辅助照明光源箱；前轮辅助照明光源箱(16)，(17)，(18)和(19)，(20)，(21)正对来车方向，两钢轨外侧各安装三个辅助照明光源箱；后轮辅助照明光源箱(22)，(23)，(24)和(25)，(26)，(27)背对来车方向，两钢轨外侧各安装三个辅助照明光源箱；一车轮定位系统；图像采集系统；图像采集和识别软件；控制电路；工控机；该擦伤探测摄像机箱、辅助照明光源箱和车轮定位系统分别通过电缆和控制电路与所述的工控机硬件连接；该图像采集系统与所述的控制电路硬件连接，该图像采集和识别软件预装在该工控机内存装置中。2.如权利要求1所述的铁路车轮踏面擦伤图像动态探测装置，其特征在于该擦伤探测 摄像机箱包括呈封闭状的机壳(32)，摄像机及安装座(30)、旋转电磁铁开门机构(31)设置 于该机壳(32)内部，安装卡具(33)设置于该机壳(32)外部并与钢轨(29)固定连接。3.如权利要求2所述的铁路车轮踏面擦伤图像动态探测装置，其特征在于该擦伤探测 摄像机箱内的摄像机以摄像机光轴和摄像机焦点为准，距钢轨内侧距离为200 500mm，低 于轨平面100 300mm，光轴与钢轨平面成15 35度角仰拍，采用8 16mm镜头，拍摄距 离为2800 2000mm范围。4.如权利要求1所述的铁路车轮踏面擦伤图像动态探测装置，其特征在于该擦伤探测 摄像机箱分布在钢轨...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹亮，龚婷，王义成，周之祺，王振亚，
申请(专利权)人：北京福斯达轨道交通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11