钢轨伸缩调节器监测系统及方法与流程

本发明涉及轨道监测，尤其涉及一种钢轨伸缩调节器监测系统及方法。

背景技术：

1、钢轨伸缩调节器是桥上无缝线路中保证大跨度桥梁与轨道协调变形的重要装置，钢轨伸缩调节器一般设置在大跨度桥梁两端梁缝处，具备滑动功能，且滑动部件具有足够的强度和刚度，满足列车通过的需要。钢轨伸缩调节器随着桥梁的伸缩变形而发生尖轨、基本轨以及伸缩纵梁的伸缩变形，钢枕和剪刀叉也会一起协同运动，在长期的伸缩过程中钢轨伸缩调节器会出现各种隐性和显性的病害，在列车荷载和桥梁变形的长期作用以及极端高温下，尖轨和基本轨位移可能超出限值，钢轨伸缩调节器容易出现钢轨光带不连续、剪刀叉变形、轨下胶垫窜出、轨距挡板滑移、剪刀叉连杆损坏、轨枕歪斜、伸缩纵梁卡阻等问题，使得日常养护维修量较大，危及行车安全。

2、现有的钢轨伸缩调节器变形识别方法主要依靠人工识别，巡道人员通过读取尖轨和基本轨以及伸缩纵梁上的刻度尺来计算钢轨伸缩调节器的变形情况，从而知道位移是否超标，通过靠尺测量来检查组件变形是否影响列车运行。为了实时获取钢轨伸缩调节器位移数据，也有通过接触式传感器进行尖轨和基本轨位移测量，例如通过在轨道上粘贴光纤光栅传感器来测量轨道和桥梁的振动，通过在轨道上安装位移传感器来测量钢轨的位移。接触式测量方法存在传感器脱落的风险，会危及行车安全。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种钢轨伸缩调节器监测系统及方法，旨在解决现有钢轨伸缩调节器变形识别依靠人工或接触式传感器，存在精度不高以及安全隐患等问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种钢轨伸缩调节器监测系统，包括：

3、多个反光标识，分别设置于基准点和多个位移测点处；

4、图像识别和测温装置，包括集成为一体的位移识别设备和红外测温设备，所述位移识别设备包括光学摄影测量单元、红外激光补光单元以及算力计算平台，所述光学摄影测量单元和所述红外激光补光单元分别与所述算力计算平台连接；其中，

5、所述红外测温设备，用于实时采集钢轨表面的温度；

6、所述光学摄影测量单元，用于根据所述反光标识采集测量图像；

7、所述红外激光补光单元，用于进行补光；

8、所述算力计算平台，用于根据所述测量图像通过几何成像位置关系获得所述反光标识的位置偏移量，并通过所述反光标识的位置偏移量确定尖轨位移、基本轨位移、钢枕间距以及伸缩纵梁纵向位移。

9、在一些实施例中，所述位移测点包括：钢枕间距测点、伸缩纵梁纵向位移测点、全局观测测点、梁缝间距测点、尖轨伸缩位移测点以及基本轨伸缩位移测点。

10、在一些实施例中，所述红外测温设备，包括红外温度传感器和集成于所述红外温度传感器中的数据采集模块；其中，

11、所述红外温度传感器，用于发射红外激光至所述钢轨上，并通过所述温度数据采集模块获取钢轨表面的温度数据；

12、所述数据采集模块，还用于实时将所述温度数据传输至所述算力计算平台。

13、在一些实施例中，所述光学摄影测量单元，包括无畸变光学镜头以及低照度cmos图像传感器；

14、所述光学摄影测量单元，具体用于采集粘贴于钢轨上的反光标识，以获取尖轨、基本轨、钢枕以及伸缩纵梁的位置图像坐标。

15、在一些实施例中，所述红外激光补光单元，包括激光光源和激光控制模组；

16、所述红外激光补光单元，具体用于通过所述激光控制模组控制所述激光光源的强度和角度，以调整所述反光标识的受光情况。

17、在一些实施例中，所述算力计算平台为arm高算力计算平台，图像识别算法模块和数据处理模块以嵌入式开发方式集成于所述arm高算力计算平台。

18、在一些实施例中，所述图像识别和测温装置，还包括保护罩、立杆、钢筋笼以及混凝土台座；其中，

19、所述保护罩半包围所述位移识别设备，所述位移识别设备通过所述立杆安装于钢轨伸缩调节器的两侧，所述立杆通过所述混凝土台座固定于桥梁表面，所述混凝土台座内安装所述钢筋笼进行加固。

20、在一些实施例中，所述钢轨伸缩调节器监测系统还包括一台通用信号采集仪和两台户外机柜；所述位移识别设备还包括通信单元，与所述算力计算平台连接；其中，

21、所述通信单元，用于将尖轨位移、基本轨位移、钢枕间距以及伸缩纵梁纵向位移的位移数据发送至所述通用信号采集仪；

22、所述户外机柜，用于为所述钢轨伸缩调节器监测系统提供电力和通信保障。

23、此外，为实现上述目的，本发明还提出一种钢轨伸缩调节器监测方法，包括：

24、确定基准点以及多个位移测点；

25、分别在所述基准点和所述位移测点处设置反光标识；

26、在测点视场范围内安装图像识别和红外测温设备；其中，所述图像识别和红外测温设备包括集成为一体的位移识别设备和红外测温设备，所述位移识别设备包括光学摄影测量单元、红外激光补光单元以及算力计算平台；

27、开启图像识别功能和位置算法，根据所述图像识别和红外测温设备采集测量图像以及钢轨表面的温度；

28、根据所述测量图像通过几何成像位置关系获得所述反光标识的位置偏移量；

29、通过所述反光标识的位置偏移量确定尖轨位移、基本轨位移、钢枕间距以及伸缩纵梁纵向位移。

30、在一些实施例中，所述根据所述测量图像通过几何成像位置关系获得所述反光标识的位置偏移量，包括：

31、获取第一时刻的所述基准点的基准坐标和所述图像识别和红外测温设备的当前设备坐标；

32、通过所述测点视场范围的实际情况标定所述光学摄影测量单元的镜头放大倍率；

33、采集第二时刻的测量图像，根据所述测量图像确定图像像素；

34、基于所述基准坐标、所述当前设备坐标、所述镜头放大倍率以及所述图像像素根据几何成像位置关系确定所述反光标识的位置偏移量。

35、本发明提出的钢轨伸缩调节器监测系统，包括：多个反光标识，分别设置于基准点和多个位移测点处；图像识别和测温装置，包括集成为一体的位移识别设备和红外测温设备，所述位移识别设备包括光学摄影测量单元、红外激光补光单元以及算力计算平台，所述光学摄影测量单元和所述红外激光补光单元分别与所述算力计算平台连接；其中，所述红外测温设备，用于实时采集钢轨表面的温度；所述光学摄影测量单元，用于根据所述反光标识采集测量图像；所述红外激光补光单元，用于进行补光；所述算力计算平台，用于根据所述测量图像通过几何成像位置关系获得所述反光标识的位置偏移量，并通过所述反光标识的位置偏移量确定尖轨位移、基本轨位移、钢枕间距以及伸缩纵梁纵向位移。本发明中，通过反光标识以及图像识别和测温装置实现基于图像识别和红外测温的钢轨伸缩调节器监测，从而对钢轨伸缩调节器尖轨位移、基本轨位移、钢枕间距以及伸缩纵梁纵向位移进行非接触式精确测量，可以实时获取钢轨伸缩调节器的健康状况，减小人工巡检压力。此外，非接触式测量方式可以避免传感器脱落造成的安全隐患，提升了列车运行的安全系数，解决了现有钢轨伸缩调节器变形识别依靠人工或接触式传感器，存在精度不高以及安全隐患等问题。