轨旁智能综合检测系统
北京东土拓明科技有限公司
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一 系统概述
二 产品线介绍
三 现场应用
系统概述
随着我国城市轨道交通行业的快速发展,车辆数量日益激增,运营时间不断延长,车辆及其运营维护
压力也同步增大 ,目前存在如下问题 :
准备品种多,检修任
务重,质量要求高,人工
检查效率低
以人工为主的检修方式,运维成
本高,阻碍规模化发展
检查效率低 运维成本高 维修强度大
设备维修的频次和要求随车辆
服役时间的增加而日趋上升
系统架构
随着当今技术的进步,设施设备的系统化、自动化、精密化程度的不断提高,在机器视觉、大数据、
云计算的大背景下,我司结合行业新技术应用情况,针对大规模网络化运营特性下的复杂设备系统运维要
求,突破性的引入了大数据及人工智能相关技术,“轨旁智能综合检测系统”应运而生。
轨旁智能综合检测系统安装在车辆段入段走行线或正线,系统对城轨车辆外观、车轮、车底走行部、
车侧转向架、走行部温度等关键部件工作状态进行全面监控及检测。
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一 系统概述
二 产品线介绍
三 现场应用
车辆外观检测系统
受电弓状态检测系统
轮对故障检测系统
踏面缺陷动态检测系统
走行部温度检测系统
一、车辆外观检测系统
系统采用2D和3D高精度图像采集、深度学习、
标准模型建模等技术,实现对地铁外观可视部件
的智能诊断分析,能够准确识别外观常见“松、
脱、断”以及渗油等典型故障,有效提高了故障
识别率。
l 利用在轨边安装成像组件模块,采用多角度
立体建模及部件模块化技术;
l 三维图像进行基于立体模型的组合比对,实现
故障自动预警;
l 异常报警信息及大容量图像数据实时传输至
段内报警终端,人工仅需对异常报警信息进
行人工确认。
车辆外观检测系统-系统组成
系
统
组
成
车辆外观检测系统-功能及技术指标
Ø 可对轨外车底部、走行部3D点云数据和2D可视图像
进行采集,可对车窗、窗上部到车顶、车顶2D可视
图像进行采集,为检测可视部位异常情况提供基础
数据;
Ø 系统具备双向接车功能,自动识别车位号和端位号;
Ø 系统能自动计轴计辆并实时测量车速;
Ø 系统能够自动生成含过车时间、车号、车速等内容
的列车报表,并上传至服务器。
Ø 具有拍照触发控制功能,拍摄帧率可根据车速自动
调整;
Ø 图像识别软件识别项点覆盖用户日检内容中360系
统所能拍摄到的所有项点,包括但不限于部件变形、
部件移位、部件缺失、异物入侵等;
系统功能
参数名称 参数内容
适应车速 入库线:5~40km/h
2D相机分辨率 2K、4K
3D相机分辨率 2560*832
自动识别
能自动识别直径8mm及以上的螺栓等部件
丢失,识别率≥95%
部件发生8mm及以上的异常形变或移位,
识别率:≥80%
能自动识别20mm×20mm及以上异物,识别
率:≥95%
设备供电 AC220V
匹配精度
2D&3D设备成像设备可提供可贴合的2D可
视图像与3D点云数据,在行驶方向像素偏
移不大于2个像素,在垂于行车方向像素
偏移不大于2个像素;
工作温度 -40℃~70℃
工作湿度 ≤95%
成像模块防护
等级
IP67
技术参数
车辆外观检测系统-图像采集模块
车底沉箱
Ø 由车顶图像采集模块、车侧图像采集模块、车底图像采集模块构成,实现车辆外观360度可视化部件无死角覆盖。
Ø 模块化、冗余化设计,便于安装更换。
Ø 模块采用防护箱体和保护门结构,保护门只有在列车通过时才打开,保护箱具有抗震性,内部具有排水和自动除尘功能,
适应轨边环境。
车辆外观检测系统-图像采集模块
Ø 2D线扫描成像模块最高分辨率达到4K,3D成像模块最高分辨率达到2560*832,先进的抗阳光干扰技术,实
现系统的24小时全天候工作。
Ø 采用2D线扫描成像和3D重建技术,实现2D图像和3D图像的完美贴合。排除油污、水渍、记号笔印记的影响。
车
底
成
像
效
果
图
车辆外观检测系统-图像采集模块
车顶成像效果图
车辆外观检测系统-图像采集模块
走行部成像效果图
车辆外观检测系统-缺陷识别
接地碳刷挂异物
报警
空气弹簧异物
报警
二、受电弓状态检测系统
系统采用高速、高分辨率、非接触式
图像分析测量技术,实现对受电弓滑板磨
耗、中心线偏移等关键特性参数的动态自
动检测和车顶异物及关键部件状态的室内
可视化观测。
受电弓状态检测系统-系统组成
系
统
组
成
受电弓状态检测系统-功能及技术指标
Ø 系统能够采集列车受电弓和碳滑板在升、降弓情
况下的3D点云数据,为检测受电弓的姿态及碳滑
板的磨耗、破损、断裂等异常情况提供基础数据;
Ø 通过图像算法,实现受电弓中心相对于轨道中心
的偏移;
Ø 系统具备双向接车功能,能够自动识别车位号和
端位号;
Ø 系统能自动计轴计辆并实时测量车速;
Ø 系统能够自动生成含过车时间、车号、车速等内
容的列车报表,并上传至服务器。
Ø 具有拍照触发控制功能,拍摄帧率可根据车速自
动调整;
参数名称 参数内容
适应车速 入库线:5~40km/h
3D相机分辨率 2560*832
滑板磨耗检测精度 ±0.5mm
滑板有效检测长度 1000mm
受电弓中心线偏差检测精
度
±3m
受电弓中心线偏差检测范
围
±400mm
设备供电 AC220V
工作温度 -40℃~70℃
工作湿度 ≤95%
成像模块防护等级 IP67
系统功能 技术参数
受电弓状态检测系统-图像采集模块
2D成像效果 3D成像效果
Ø 模块安装在检测棚顶部,采用多光束激光配合三维重建技术,可实现多条轮廓的测量,提高受电弓检测精度,
多点实测数据能大大提升测量的准确性。
Ø 模块化、冗余化设计,便于安装更换。
受电弓状态检测系统-图像采集模块
碳
滑
板
磨
耗
测
量
磨
耗
剩
余
量
Ø 通过对碳滑板表面的三维
建模,测量碳滑板表面最
高点和最低点。构建滑板
表面感兴趣统计范围
三、轮对故障检测系统
系统是安装在车辆入库线路或正线上,采
用国际先进成熟的光截图像测量技术在线动态
检测车轮各相关部位的尺寸,通过图像特征匹
配、模式识别技术对轮缘厚度、轮缘高度、垂
直磨耗、车轮直径、轮对内侧距、踏面形状等
进行准确的测量,对超限的测量参数进行报警。
轮对故障检测系统-系统组成
系
统
组
成
轮对故障检测系统-功能及技术指标
Ø 系统能够实现轮对外形几何尺寸自动检测:
踏面磨耗、轮缘厚度、轮缘高度、车轮直
径、轮对内侧距、QR值、轮辋厚度等;
Ø 自动绘制轮对踏面外形全轮廓曲线,能与
标准踏面及车辆轮对踏面形状进行比较;
Ø 系统具备双向接车功能,能够自动识别车
位号和端位号;
Ø 系统能自动计轴计辆并实时测量车速;
Ø 系统能够自动生成含过车时间、车号、车
速等内容的列车报表,并上传至服务器。
技术参数
参数名称 参数内容
适应车速 入库线:5~40km/h
设备供电 AC220V
工作温度 -40℃~70℃
工作湿度 ≤95%
成像模块防护等级 IP67
检测项目 检测范围 检测精度
轮缘高度 25~40mm ±0.3mm
轮缘厚度 20~40mm ±0.3mm
踏面磨耗 0~15mm ±0.3mm
QR值 0~13mm ±0.6mm
轮对内侧 1345~1365mm ±1mm
车轮直径 750~1300mm ±1mm
系统功能
轮对故障检测系统-外形尺寸检测模块
现场实物图 成像箱体
Ø 尺寸检测模块主要由8组激光-相机组合而成,负责采集车轮外形激光曲线,单车轮光截线为4条。
Ø 模块采用防护箱体和保护门结构,保护门只有在列车通过时才打开,保护箱具有抗震性,内部具
有排水和自动除尘功能,适应轨边环境。
轮对故障检测系统-外形尺寸检测模块
单个模块 系统布局
Ø 利用光截图像测量技术,使用线激光作为投射光源,面阵CCD相机作为采集设备,线光源沿轮心方向投射到
车轮踏面部分形成包含踏面外形尺寸信息的光截曲线,经图像采集、处理获得车轮外形尺寸。
轮对故障检测系统-外形尺寸检测模块
单
个
模
组
激
光
曲
线
轮
对
关
键
尺
寸
Ø 采用智能跟踪算法,能够根据图像的轮廓趋势,自动地进行跟踪方向的调整,解决图像遮挡造成的提取不完整。
Ø 自动拼接技术,根据轮对的曲线特征,自动进行内外图像的在空间区域的拼接操作。
测量效果 测量效果
四、踏面缺陷动态检测系统
系统安装在车辆入库线路或正线上,采用
高速高分辨率图像测量技术在线动态检测车轮
踏面擦伤、剥离、硌伤、凹坑等表面缺陷,具
有图像化视图分析、缺陷定位、直观判别缺陷
功能,并对缺陷进行预警
踏面缺陷动态检测系统-系统组成
系
统
组
成
踏面缺陷动态检测系统-功能及技术指标
Ø 系统采用多组成像单元,实现踏面图像车
轮踏面整圆周360°高清图像监测;
Ø 自动实现列车车轮踏面擦伤、剥离、硌伤、
凹坑等表面缺陷的自动预警,具有图像化
视图分析、缺陷定位、直观判别缺陷功能;
Ø 系统具备双向接车功能,能够自动识别车
位号和端位号;
Ø 系统能自动计轴计辆并实时测量车速;
Ø 系统能够自动生成含过车时间、车号、车
速等内容的列车报表,并上传至服务器。
参数名称 参数内容
适应车速 入库线:5~40km/h
相机分辨率 不低于200万像素
图像分辨率 0.6mm/pixel
设备供电 AC220V
工作温度 -40℃~70℃
工作湿度 ≤95%
成像模块防护等级 IP67
技术参数
系统功能
踏面缺陷动态检测系统-缺陷检测模块
检测原理
Ø 系统沿轨道的单边车轮布置8台相机-补光单元阵列,当车辆经过检测区触发CCD摄像机实时抓拍,依次采
集车轮的表面情况,完成一个车轮圆周的图像记录。
Ø 所采集到的图像进行图像复原、通过图像算法进行优化显示。
踏面缺陷动态检测系统-缺陷检测模块
踏面剥离
Ø 采用CMOS高动态成像技术,实现踏面的高清成像,形成高清晰度、无拖影的图像,反映目标物的细节。
踏面缺陷动态检测系统-缺陷检测模块
踏面划伤
五、走行部温度检测系统
系统利用多元光子探头探测多点轴箱、
齿轮箱及电机温度。对其进行实时监测,
实现被监测部件的自动实时故障诊断和分
级报警,对于保障地铁车辆行车安全具有
重要的意义。
走行部温度检测系统-系统组成
系
统
组
成
走行部温度检测系统-功能及技术指标
Ø 具备轴承端盖温度、齿轮箱端盖温度、电
机温度等走行部关键部件温度自动检测功
能;
Ø 系统具备双向接车功能,能够自动识别车
位号和端位号;
Ø 系统能自动计轴计辆并实时测量车速;
Ø 系统能够自动生成含过车时间、车号、车
速等内容的列车报表,并上传至服务器。
参数名称 参数内容
适应车速 入库线:5~40km/h
定量检测精度 ≤2℃
温度检测 准确率95%
测温范围 0~200℃
设备供电 AC220V
工作温度 -40℃~70℃
工作湿度 ≤95%
成像模块防护等级 IP67
技术参数
系统功能
走行部温度检测系统-温度检测模块
Ø 每1个探头的探测范围是160mm,全部6个探头的探测范围是0.96m,对于各型地铁车辆的车体底部的电机、
齿轮箱及车轴都可以有效探测。
Ø 模块采用防护箱体和保护门结构,保护门只有在列车通过时才打开,保护箱具有抗震性,内部具
有排水和自动除尘功能,适应轨边环境。
温度探测示意图
温度探测模块
走行部温度检测系统-温度检测模块
温度探测示意图 温度探测波形图
接车测速模块
磁钢
Ø 磁钢采用永久磁铁、磁敏元件组成固定磁场,对移动车轮进行检测,判别车轮接近、离开的状态,不受
铁路电气化电场和雷电等干扰源影响,具有高可靠性、高抗干扰性。
Ø 单向接车安装4个磁钢,双向接车8个磁钢,每个方向安装4个磁钢。
Ø 实时测量车速,计轴、计辆、分车。
工作原理
车号识别模块
车号识别模块
Ø 在车辆不停车的情况下,通过智能识别算法完成列车的车号信息的自动识别,并及时将车号数据信息上
传到服务器,对进出车辆进行自动统计,并保存数据。
Ø 由轨边一体化图像采集模块、图像处理与分析主机等主要部分组成。
车号识别模块
车号识别原理
Ø 采用耦合条件下特征提
取技术,采用canny、形
态学等算法。完成车号
图像的精准识别。
Ø 车号成像清晰、无脱颖,
覆盖完整,准确识别车
号信息。
远程控制中心
Ø 数据综合分析及管理软件采用B/S架构,对各项检测数据
进行存储、统计、分析,各级部门通过网页即可实时浏览
检测数据,并可以按照不同的要求能提供检测数据报表,
绘制曲线图,并能够对超限检测数据根据超限程度进行分
级报警、显示、导出。
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一 系统概述
二 产品线介绍
三 现场应用
现场应用
系
统
整
体
布
局
示
意
现场应用
轨
边
设
备
轨
边
设
备
室
内
控
制
中
心
轨
边
控
制
中
心
谢谢
THANKS

Trackside Intelligent Comprehensive Detection System