本发明专利技术公开的一种基于视觉分析的车载钢轨病害监测装置及其工作方法，属于轨道交通钢轨病害健康监测技术领域。包括数据处理及分析模块、里程定位装置、高速相机和补光灯；高速相机和补光灯设置在钢轨上方并通过悬挂装置与行进中列车的车体连接；里程定位装置、高速相机和补光灯分别与数据处理及分析模块连接。本发明专利技术基于视觉分析的原理，用高速相机代替人眼，大大提高了检测效率；同时，该装置可以设置在列车车体的下方，不需要专门的大型专业检测车，可以随列车的行进及时的发现问题并进行后续处理，不会影响正常的列车运行，实现运检一体，提高了轨道交通的安全性和稳定性，具有良好的应用前景。好的应用前景。好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉分析的车载钢轨病害监测装置及其工作方法
[0001]本专利技术属于轨道交通钢轨病害健康监测
，具体涉及一种基于视觉分析的车载钢轨病害监测装置及其工作方法。
技术介绍
[0002]轨道交通经过长期的运营，钢轨病害问题日益凸显出来，轨头剥离是当今重载铁路运输中常出现的一种钢轨损伤，主要发生在轨头内侧圆角处，发生的主要原因是由于轨头内侧圆角处的轮轨接触应力较大，钢轨表面下几毫米处的剪应力使得钢轨产生剪切疲劳，产生裂纹后，钢轨表面掉块，轨面出现凹坑，进一步加剧轮轨表面不平顺，产生更为严重的高频振动与噪声问题。
[0003]目前，对于轨道的运营状况监测主要分为大型专业检测车的周期性检测、小型设备检测与人工检测；大型专业检测车的周期性检测对于轨道病害不能及时发现；小型检测设备灵活性好，但针对日益加剧的检测任务，检测效率相对较低；人工检测主要凭肉眼观察及经验进行病害检测，检测效率极低，检测质量因人而异。
技术实现思路
[0004]为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于视觉分析的车载钢轨病害监测装置及其工作方法，能够实现对钢轨病害的准确定位和高效识别，提高轨道交通的安全性和稳定性。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]本专利技术公开了一种基于视觉分析的车载钢轨病害监测装置，包括数据处理及分析模块、里程定位装置、高速相机和补光灯；高速相机和补光灯设置在钢轨上方并通过悬挂装置与行进中列车的车体连接；里程定位装置、高速相机和补光灯分别与数据处理及分析模块连接。
[0007]优选地，高速相机包括顶部高速相机和内侧高速相机，补光灯包括顶部补光灯和内侧补光灯；顶部高速相机和顶部补光灯正对钢轨顶部，内侧高速相机和内侧补光灯正对钢轨顶部内侧。
[0008]进一步优选地，顶部高速相机通过球铰与悬挂装置连接，顶部补光灯与顶部高速相机固定连接；内侧高速相机通过球铰与悬挂装置连接，内侧补光灯与内侧高速相机固定连接。
[0009]优选地，补光灯为摄影补光灯。
[0010]优选地，悬挂装置固定在车体后侧转向架的前端。
[0011]进一步优选地，悬挂装置与后侧转向架可拆卸地连接。
[0012]优选地，数据处理及分析模块连接有数据存储模块和通讯模块，通讯模块与上位机连接。
[0013]优选地，高速相机外部设有球形防护罩。
[0014]本专利技术公开的上述基于视觉分析的车载钢轨病害监测装置的工作方法，包括：
[0015]基于钢轨病害的数据，数据处理及分析模块设置报警阈值；车体行进过程中，补光灯对高速相机进行补光，高速相机采集钢轨的图像数据发送至数据处理及分析模块，数据处理及分析模块对采集到的图像数据进行处理及分析，与里程定位装置采集到的定位数据进行匹配；对于超出报警阈值的数据信息进行报警。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0017]本专利技术公开的一种基于视觉分析的车载钢轨病害监测装置，基于视觉分析的原理，用高速相机代替人眼，大大提高了检测效率；同时，该装置可以设置在列车车体的下方，不需要专门的大型专业检测车，可以随列车的行进及时的发现问题并进行后续处理，不会影响正常的列车运行，实现运检一体。高速相机采集到的图像数据，经数据处理及分析模块处理及分析后，与里程定位装置采集到的定位数据进行匹配，能够高效识别钢轨病害并准确定位，提高了轨道交通的安全性和稳定性。
[0018]进一步地，通过顶部高速相机和内侧高速相机结合的方式，可以同时对钢轨上表面包含光带范围和轨头内侧圆角处的钢轨表面进行图像采集，提高了监测范围。
[0019]更进一步地，顶部高速相机和内侧高速相机分别通过球铰与悬挂装置连接，便于调整角度；顶部补光灯和内侧补光灯分别与顶部高速相机和内侧高速相机固定连接，保证其之间的匹配度。
[0020]进一步地，补光灯为摄影补光灯，避免白天检测时不同色光交叉致使图像信息失真。
[0021]进一步地，悬挂装置固定在车体后侧转向架的前端，可更好对钢轨进行图像采取。
[0022]更进一步地，悬挂装置与车体底部的转向架可拆卸地连接，便于安装拆卸及调整位置。
[0023]进一步地，数据处理及分析模块连接有数据存储模块和通讯模块，能够将数据进行存储，便于后续对历史数据进行分析研究；并能够将数据信息通过通讯模块及时传递给上位机，保证监测的及时性。
[0024]进一步地，能够防水防尘，保护高速相机不受管道内残留介质等侵害；同时能够防止反光影响图像数据的采集。
[0025]本专利技术公开的上述基于视觉分析的车载钢轨病害监测装置的工作方法，基于大数据的机器学习方法，可以对钢轨病害进行准确定位，高效识别，不依赖操作者的技能水平和经验，具有良好地应用前景。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的整体结构纵向示意图；
[0027]图2为本专利技术的整体结构横向示意图；
[0028]图3为本专利技术的工作状态监测原理示意图。
[0029]图中：1为数据处理及分析模块，2为里程定位装置，3为高速相机，31为顶部高速相机，32为内侧高速相机，4为补光灯，41为顶部补光灯，42为内侧补光灯，5为悬挂装置，6为车体，7为转向架，8为钢轨。
具体实施方式
[0030]下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述，其内容是对本专利技术的解释而不是限定：
[0031]如图1和图2，为本专利技术的基于视觉分析的车载钢轨病害监测装置，包括数据处理及分析模块1、里程定位装置2、高速相机3和补光灯4；高速相机3和补光灯4设置在钢轨8上方并通过悬挂装置5与正常运行的列车的车体6连接，具体地，悬挂装置5采用不锈钢材料焊接而成，固定在车体6后侧转向架7行进方向的前端。数据处理及分析模块1和里程定位装置2设置在车体6的车厢内；里程定位装置2、高速相机3和补光灯4分别与数据处理及分析模块1连接。
[0032]在本专利技术的一个较优的实施例中，高速相机3包括顶部高速相机31和内侧高速相机32，补光灯4包括顶部补光灯41和内侧补光灯42；顶部高速相机31和顶部补光灯41正对钢轨8顶部，内侧高速相机32和内侧补光灯42正对钢轨8顶部内侧。上述设备总共两组，分别对称地设在两条钢轨8上方。
[0033]在本专利技术的一个较优的实施例中，高速相机3外部设有球形防护罩。
[0034]在本专利技术的一个较优的实施例中，顶部高速相机31通过球铰与悬挂装置5连接，顶部补光灯41与顶部高速相机31固定连接；内侧高速相机32通过球铰与悬挂装置5连接，内侧补光灯42与内侧高速相机32固定连接。
[0035]在本专利技术的一个较优的实施例中，补光灯4为摄影补光灯。
[0036]在本专利技术的一个较优的实施例中，悬挂装置5与车体6底部的转向架7可拆卸地连接。如通过螺栓、卡扣或者电磁铁，均能够实现与车体6底部的转向架7便捷且可靠的连接。
[0037]在本专利技术的一个较优的实施例中，数据处理本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于视觉分析的车载钢轨病害监测装置，其特征在于，包括数据处理及分析模块(1)、里程定位装置(2)、高速相机(3)和补光灯(4)；高速相机(3)和补光灯(4)设置在钢轨(8)上方并通过悬挂装置(5)与行进中列车的车体(6)连接；里程定位装置(2)、高速相机(3)和补光灯(4)分别与数据处理及分析模块(1)连接。2.根据权利要求1所述的基于视觉分析的车载钢轨病害监测装置，其特征在于，高速相机(3)包括顶部高速相机(31)和内侧高速相机(32)，补光灯(4)包括顶部补光灯(41)和内侧补光灯(42)；顶部高速相机(31)和顶部补光灯(41)正对钢轨(8)顶部，内侧高速相机(32)和内侧补光灯(42)正对钢轨(8)顶部内侧。3.根据权利要求2所述的基于视觉分析的车载钢轨病害监测装置，其特征在于，顶部高速相机(31)通过球铰与悬挂装置(5)连接，顶部补光灯(41)与顶部高速相机(31)固定连接；内侧高速相机(32)通过球铰与悬挂装置(5)连接，内侧补光灯(42)与内侧高速相机(32)固定连接。4.根据权利要求1所述的基于视觉分析的车载钢轨病害监测装置，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：周运来，毕纪元，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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