CN106428108A - 列车装载安全检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明是列车装载安全检测装置，它由：摄像机、激光雷达、光幕、三维激光扫描仪、重力传感器、剪力传感器、二维板式传感器、光电对管、综合控制单元等组成。其特点是：功能全面，能全面测量车辆各部位的超限，又能获取车辆的超偏载、扁疤、脱轨系数等地面检测的安全参数；精度高、灵敏度高；节能。本发明采用多传感器融合技术，能在恶劣的环境下准确测量，避免干扰。

Description

列车装载安全检测装置

技术领域

本发明属于针对铁路、公路、桥涵等运输车辆运行过程中的装载超载、超偏、超限及车号识别的实时在线自动检测装置，属于交通安全检测的技术领域。

背景技术

交通业是我国国民经济发展的基础，铁路的逐步提速、高速公路的不断拓展延伸，安全高效的交通运输是保障经济稳定发展的基础。虽然政府加大了对各种超载、超偏、超限的货物运输的查处、然而铁路、公路仍不断延续着因“三超”问题导致的车辆事故的发生。除了通过交警、铁路的货检员对货物装载的人工控制，有不少科研机构及企业采用了各种检测手段：采用CCD摄影测量，综合采用激光、超声波等技术或采用光电对射技术的，均达不到实用效果，存在检测精度低，实现功能不全、不能完全取代人工检查。

发明内容

本发明的目的是提供一种功能完备、可实现对车辆超载、超偏、超限、列车扁疤、脱轨系数等参数的自动数据采集、存储、解析、计算、报警、显示、自动远程传输，真正实现无人值守的综合检测装置。

本发明的技术方案是：设有综合控制单元：光敏电阻、单片机、继电器构成，该综合控制单元通过串口与微机通讯；设有车辆装载超限检测装置：由三维激光扫描仪(1)、CCD测高摄像机(2)、激光雷达(3)、CCD测宽摄像机(4)、预警红外对管(5)、测量光幕(7)构成；设有辅助测量装置：采用磁钢组(8)、高频无极灯(9)、计节对管(6)、矩形背景板(12)、车号识别装置(13)构成；设有超偏载及扁疤脱轨系数等车辆运行地面安全检测装置：由二维板式传感器(10)、剪力传感器(11)、重力传感器(14)构成；设有视频监控装置：由三台彩色摄像机(15)组成。

三维激光扫描仪由激光器及摄像机组成，利用三角测量原理测出通过车辆下部的三维轮廓，三维激光扫描仪安装在车辆下方的两侧，测量车辆下部超限，一台测高摄像机安装在与车厢顶部相当高度的一侧框架上，并在略高于像机的位置两侧上安装激光雷达，通过数据融合技术综合测量中部超限及上部超限，由激光雷达或测量光幕完成端部超限检测，由红外对管进行宽度方向的超限预判。

利用车轮切割磁钢产生的波形，启动测量系统并通过整流、放大、滤噪最后通过单片机程序计算车辆通过速度，利用对管计算出货车节数，综合车号识别装置、综合控制单元的计节测速功能给超限物体定位，利用高频无极灯提供夜间等照度较低的情况下的摄像机测量的辅助照明，利用黑白相间的矩形背景板减少图象测量的虚景现象。

车辆运行地面安全检测装置由二维板式传感器获取垂直力和横向力，从而获取货车的脱轨系数、在结合剪力传感器获取车辆总重、结合车号识别系统算出车辆超载偏载状态，利用波形分析车轮扁疤情况。

本发明的优点在于：

1.功能全面。能全面测量车辆各部位的超限，又能获取车辆的超偏载、扁疤、脱轨系数等地面检测的安全参数，采用三维激光扫描仪测量下部超限，解决摄影测量和激光雷达测量不能测到的车辆死角，使得本发明能测量全部的超限部位。车辆运行地面安全检测部分除能检测出超偏载外，同时能对对车辆的运行状态进行综合评价。

2.精度高、灵敏度高。采用图像测量与激光雷达结合的方式测量车辆中部和下部超限，数据融合算法充分考虑两种方式优缺点，取长补短，兼顾激光雷达达不到而图像测量能达到的高灵敏度，同时又能测出超限物的三维坐标，从而获得图像测量所不能测到的超限级别。

3.节能。智能灯光系统，照度不足且来车时，灯光才启动。照明灯采用最新的绿色照明——高频无极灯，装置照明耗电功率从5500瓦降至1320瓦。

附图说明

图1为本发明的结构安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明。

如图1所示，当列车通过磁钢组(8)，车轮切割磁钢产生电信号，综合控制单元(16)接到电信号，向电源/电气控制子系统(21)发出信号启动各测量系统，当环境照度不足时，综合控制单元(16)发出信号启动照明系统，同时综合控制单元(16)根据计节对管(6)的信号算出车节，利用同一车轮在恒距离的磁钢产生信号的时间差算出车速，最后输出串口数据传给现场机柜内的工控机(18)和工作站(19)，同时通过光端机(20)传给中控室的各微机。工作站(19)的高速串口采集卡及图像采集卡将激光雷达(3)、测高摄像机(2)、测宽摄像机(4)的信息采集到计算机，结合综合控制单元(16)的串口数据，通过相应的算法分析、解析、计算，最后得出车辆的超限信息。通过二维板式传感器(10)、剪力传感器(11)、重力传感器(14)获得过往货车的轴重、横向力的模拟信号，送入数据采集仪(17)，经过信号放大，滤波处理和A/D转换后得到货车经过以后的波形数据以中断方式送入工控机(18)，计算机将得到的数据进行分析与解算，得到各种车辆的总重、车辆净重、静轮重、净轴重、累计通过总重、平均轴重、超载与偏载前后转向架重量，前后转向架左右重量差、车轮扁疤、脱轨系数等结果，系统通过光端机(20)将彩色摄像机(15)获得的视频信号经视频分配器(28)传入录像工控机(27)及电视幕墙，将三维激光扫描仪(1)传入下部超限工控机(26)及光幕(7)得到的信号传入端部超限工控机(25)，将工作站(18)及工控机(19)得到的数据传入服务器(24)，下部超限工控机(26)、端部超限工控机(25)将分析处理后的数据传入服务器(24)，最后服务器将获取的数据统一处理、显示、打印、上传。

本说明书中末作详细描述的内容属于本专业技术人员已知的现有技术。

Claims (2)

1.列车装载安全检测装置，其特征在于：设有综合控制单元：由光敏电阻、单片机、继电器构成，该综合控制单元通过串口与微机通讯；设有车辆装载超限检测装置：由三维激光扫描仪(1)、CCD测高摄像机(2)、激光雷达(3)、CCD测宽摄像机(4)、预警红外对管(5)、测量光幕(7)构成；设有辅助测量装置：采用磁钢组(8)、高频无极灯(9)、计节对管(6)、矩形背景板(12)、车号识别装置(13)构成；设有超偏载及扁疤脱轨系数等车辆运行地面安全检测装置：由二维板式传感器(10)、剪力传感器(11)、重力传感器(14)构成；设有视频监控装置：由三台彩色摄像机(15)、录像机(27)、电视幕墙(29)组成；设有数据分析处理工作站及工控机，数据显示打印上传服务器。

2.按照权利要求1所述的车辆安全综合检测装置，其特征在于：三维激光扫描仪由激光器及摄像机组成，利用三角测量原理测出通过车辆下部的三维轮廓，三维激光扫描仪安装在车辆下方的两侧，测量车辆下部超限，一台测高摄像机安装在与车厢顶部相当高度的一侧框架上，并在略高于像机的位置两侧上安装激光雷达，通过数据融合技术综合测量中部超限及上部超限，由激光雷达或测量光幕完成端部超限检测，由红外对管进行宽度方向的超限预判。