[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公开说明书
[11]公开号CN 1843822A [43]公开日2006年10月11日
[21]申请号200610042771.2[22]申请日2006.04.30
[21]申请号200610042771.2
[71]申请人西安英卓电子科技有限公司
地址710075陕西省西安市高新5路2号创阔大厦
b112室
[72]发明人王侃伟 方宗德 [74]专利代理机构陕西电子工业专利中心代理人王品华
[51]Int.CI.B61K 9/12 (2006.01)
权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 4 页
[54]发明名称
[57]摘要
本发明公开了一种列车轮对动态检测系统及检
测方法，主要解决列车的安全行驶问题。整个检测
装置，该现场检测装置在现场控制装置的控制下完
成各项检测任务，并将输出的检测结果通过远程传
输通道传输到远程控制装置进行处理和参数测量；
远程控制装置固化有后台轮对动态检测软件，控制
测量和专家系统故障识别、自动存储、显示、打印；
现场控制装置控制现场检测装置执行检测任务，并
与远程控制装置保持通信。本发明具有检测功能全
面，不与机车车辆接触，自动化程度和测量精度高、
可实现无人值守管理、性价比高等优点。
200610042771.2权 利 要 求 书第1/2页 1.一种列车轮对动态检测系统，包括：
现场控制装置，用于控制现场检测装置执行检测任务，并与远程控制装置保持通信； 远程控制装置，用于控制系统的开启、检测进程，图像采集、自动存储、显示、打印、图像分析和专家系统故障识别；
现场检测装置，在现场控制装置的控制下完成各项检测任务，并将输出的检测结果通过远程传输通道传输到远程控制装置。
2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于现场控制装置主要由可编程控制器PLC组成，该PLC输出
的控制信号连接到现场检测装置，控制现场检测装置的传感器触发动作以及与远程控制装置之间的通信。
3.据权利要求1所述的检测系统，其特征在于现场检测装置包括：轮对内距动态测量单元、轮对动态尺寸检测单元、辅助动态检测单元和底部零部件动态探伤检测单元，该四个单元分别安装在列车轨道的侧面。
4.据权利要求1所述的检测系统，其特征在于远程控制装置主要由高速图像处理器、显示器组成，该高速图像处理器中固化有完成轮对尺寸动态测量、辅助检测和列车底部零部件探伤检测模块；该高速图像处理器接收现场控制装置发送的控制信号，并向现场检测装置发送现场检测的信号及状态信号。
5.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于尺寸动态检测模块包括： 图像获取单元，用于获取轮对踏面光截曲线；
光截图像曲线拟合单元，用于对踏面光截曲线进行光截曲线拟合，得到一条反映踏面轮廓的单像素光截曲线；
畸变校正单元，用于完成光截曲线从像素到外形实际尺寸的坐标变换； 尺寸测量单元，用于测量踏面磨耗、轮辋厚度、轮缘高度、轮缘厚度、车轮直径。
6.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于辅助动态检测模块包括： 车轮计数单元，用于完成对车轮的记录、显示和保存；
机车计数单元，用于完成对机车数的记录、显示和保存。
7.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于列车底部零部件动态探伤检测模块包括：
图像获取单元，用于采集列车底部零部件的探伤图像；
200610042771.2权 利 要 求 书 第2/2页 图像平滑单元，用于对采集的底部零部件探伤图像进行消噪和平滑处理； 图像增强单元，用于提高底部零部件探伤图像的清晰度；
图像分割单元，用于提取底部零部件探伤图像边缘；
边缘曲线拟合单元，用于对提取的边缘曲线进行拟合；
特征提取单元，用于提取探伤图像部位特征变量；
判断决策单元，用于对探伤图像进行判断分类。
8.一种利用权利要求1的系统进行列车轮对综合尺寸参数检测的方法，按如下过程进行：
(1)通过现场检测装置的轮对尺寸测量单元，采用光截图像法获取轮对踏面光截曲线；
(2)采用跟踪虫模板法对踏面光截曲线进行光截曲线拟合，得到一条反映踏面轮廓的单像素光截曲线；
(3)采用非线性模型代替线性模型，完成光截曲线从像素到外形实际尺寸的坐标变换；
(4)采用标准的踏面轮廓曲线与光截曲线匹配，并按照铁道部标准测量踏面磨耗、轮辋厚度、轮缘高度、轮缘厚度、车轮直径综合尺寸参数。
9.一种利用权利要求1的系统进行列车底部零部件动态探伤检测的方法，按如下过程进行：
(1)通过现场检测系统的列车底部零部件动态探伤检测单元采集底部零部件的图像；
(2)采用由领域平均和中值滤波组成的复合滤波器对拍摄的列车底部零部件探伤图像进行平滑处理；
(3)采用区域模糊增强法对拍摄的底部零部件探伤图像进行增强，提高图像清晰度；
(4)采用基于巴布小波Bubble的多尺度边缘提取法提取底部零部件探伤图像的边缘；
(5)采用基于边界斜率探伤图像形状分析法对提取底部零部件探伤图像探伤部位进行边缘曲线拟合；
(6)采用边界链码计算傅立叶系数，由傅立叶系数提取形状特征变量，作为底部零部件探伤图像特征变量；
(7)采用模糊识别的方法对底部零部件探伤图像部位特征变量进行判断分类，确定探伤类型并测量探伤尺寸，发现超限，及时报警。
200610042771.2说 明 书第1/8页
列车轮对动态检测系统及检测方法
技术领域
本发明属于测量技术领域，涉及列车轮对检测，具体地说是一种列车轮对动态检测系统及检测方法，可用于对列车的日常维护与检修。
背景技术
随着火车几次提速，对列车维护检修自动化要求越来越高，为了列车正常运行，需要提高火车检修水平。轮对的状态是客货列车安全运行的关键所在，铁道技术管理规程对轮对关键尺寸参数和列车底部关键零部件的探伤状态都有明确规定，一旦超限，发现不及时，将会造成轮轴断裂、车轮脱轨等恶性行车事故。
在轮对关键尺寸参数检测方面，目前车辆检修部门的检测手段大多数是在列车停止作业时用专用检查工具人工检测，劳动强度大，检测效率低，易出漏检，不能适应铁路高效运营的发展需要。国内对于轮对尺寸自动检测的研究比较晚，各科研院所大都在理论与实验阶段，最近两年北京、广州、上海、郑州、江岸等单位陆续研制自动检测系统，所应用的方法分别为：光栅检测技术、激光测距装置、接触式高精度测位移装置、无接触位移检测装置等，但采用以上方式应用高精密设备，造价高，使用环境要求苛刻。
在列车轮对探伤检测方面，目前车辆检修部门列车部件探伤大多采用人工检测、超声波检测等手段，容易受人眼分辨能力和易疲劳等主观因素的影响，并且难以操作，精确度不高，易出漏检，国内，近年来，逐渐开始研究轮对在线自动探伤装置，形成了利用涡流传感器阵列和传感器跟踪方式测量车轮表面缺陷的构思，但并没有投入实际运用，另外也有利用振动加速度法动态测量踏面擦伤的装置，但效果并不理想。目前，尚未有一种检测项目全面、广泛适用的在线列车轮对动态检测系统及检测方法。 发明的内容
本发明的目的是针对上述方法存在问题，打破传统测量方法和工具，提供一种对行进中的列车轮对进行动态检测的系统及检测的方法，以提高列车检修的随机性和检修水平。
实现本发明目的的技术方案是：利用光学技术、计算机视觉技术、图像处理技术、测绘技术、激光技术进行自动控制与检测、自动存储并打印相关数据及进行技术管理。
200610042771.2说 明 书 第2/8页整个系统包括现场检测装置、现场控制装置、远程传输通道和远程控制装置，其中： 现场控制装置，用于控制现场检测装置执行检测任务，并与远程控制装置保持通信；
远程控制装置，用于控制系统的开启、检测进程，图像的采集、自动存储、显示、打印、图像分析和专家系统故障识别；
现场检测装置，在现场控制装置的控制下完成各项检测任务，并将输出的检测结果通过远程传输通道传输到远程控制装置。
上述列车轮对动态检测系统，其中所述的现场控制装置主要由可编程控制器PLC 组成，该PLC输出的控制信号连接到现场检测装置，控制现场检测装置的传感器触发动作以及与远程控制装置之间的通信。
上述列车轮对动态检测系统，其中所述的远程控制装置主要由高速图像处理器、显示器组成，该高速图像处理器中固化有完成轮对尺寸动态检测、辅助动态检测和列车底部零部件探伤检测模块；该高速图像处理器接收现场控制装置发送的控制信号，并向现场检测装置发送现场检测的信号及状态信号。
上述列车轮对动态检测系统，其中所述现场检测装置包括：轮对内距动态测量单元、轮对动态尺寸检测单元、辅助动态检测单元和底部零部件动态探伤检测单元，该四个单元分别安装在轨道侧部。
上述列车轮对动态检测系统，其中所述的轮对尺寸动态检测模块包括： 图像获取单元，用于获取轮对
踏面光截曲线；
光截图像曲线拟合单元，用于对踏面光截曲线进行光截曲线拟合，得到一条反映踏面轮廓的单像素光截曲线；
畸变校正单元，用于完成光截曲线从像素到外形实际尺寸的坐标变换； 尺寸测量单元，用于测量踏面磨耗、轮辋厚度、轮缘高度、轮缘厚度、车轮直径。 上述列车轮对动态检测系统检测系统，其中所述的辅助动态检测模块包括： 车轮计数单元，用于完成对车轮的记录、显示和保存；
机车计数子单元，用于完成对机车数的记录、显示和保存。
上述列车轮对动态检测系统，其中所述的列车底部零部件探伤检测模块包括： 图像获取单元，用于采集列车底部零部件的探伤图像；
图像平滑单元，用于对采集的底部零部件探伤图像进行消噪和平滑处理； 图像增强单元，用于提高底部零部件探伤图像的清晰度；
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