（已批）gj-3和gj-4型轨检车轨距轨向检测装置项目立项可行性分析报告（存档）

参照进口新型轨检车验收办法，对郑州局改造后轨检车进行测试和检验共分为三个阶段系统精度检验通过轨检车检出超限数据，到线路上对系统精度和各检测项目间空间位置同步性进行对比，在充分考虑现场动静态差异情况下，验证系统是否达到预期技术指标。

本阶段在郑州局对该轨检车进行试运行期间，于年月进行了系统精度检验。

从轨检车测量结果中选取处不同项目超限，与工务段人员到现场进行现场复核，并进行数据分析和对比。

其比较结果如下表所示序号线别里程超限内容动态值复查值复查人段别陇海上轨距刘良子王玉武赵中灵洛阳陇海上左高洛阳陇海上右高洛阳陇装调试软件融合数据处理系统更新机柜及工作台各种信号线电缆接插件工控机台服务器台液晶显示器台高速激光打印机台操作系统套轨检数据库管理软件包套轨道几何波形浏览及波形打印软件包套轨道几何超限编辑及报表打印软件包套接口板及处理软件块交换机台多功能接口卡块通信及传输应用软件套系统安装调试包含整车维修标定等附件温馨提示本文来自文库巴巴文档下载网站，更多文档请到文库巴巴网站下载。

文库巴巴是个专注于文档在线分享平台，提供可行性研究报告资金申请报告商业计划书立项申请报告投资分析报告立项申请报告可行性计划书管理手册项目建议书教学计划导学案项目投标书实施方案申报书全文在线免费阅读与文档下载，全站资料均为格式文档。

右边界，用窗口套住亮带图像，只处理窗口内图像，不处理窗口外图像。

图像处理包括低通滤波，中值滤波，灰度校正，直方图均衡，二值化，分区标号等。

型和型轨距轨向检测检测装置研制亮带细化目是找出亮带中心线。

有两种方法是二值图像细线化算法，包括细线化，消除短枝和间隙等。

二是灰度图像细化算法。

坐标变换目是对图像进行几何校正。

数据处理和数据库将实测轮廓线与标准轮廓线进行比较，并测量其左右轨距偏差值。

图像库压缩存储视频图像。

系统标定在亮带细化和坐标变换中，通常有八个参数需要确定，系统标定就是要得到这些参数。

为了在工作中参数保持不变，光源与摄像机应安装在个坚固构件上，使其相对几何位置保持不变。

光源照射平面应与钢轨纵轴保持垂直。

作到上述两点，既能保证标定参数不变。

坐标变换摄像传感器物像共轭关系如图所示，为物平面地平面，为像平面光敏面，为投影中心物镜物方节点和近年来型和型轨道检查车被广泛应用于线路检查工作，对保证铁路运输安全和提高旅客列车平稳舒适性均发挥了重要作用。

但和型轨检车轨距轨向测量装置采用安装于轴箱上轨距吊梁检测方式在安全性及可靠性方面不能满足铁路大提速要求，为此运输局下发运基设备号文要求对型轨检车轨距轨向系统进行改造。

检测中心开始对新型轨距轨向检测系统技术展开研究，并在高速图像处理关键技术方面形成突破，实现了采用摄像技术实时检测轨距轨向功能。

同时对车波形显示编辑与打印报表等数据处理系统进行了全面升级，经系统调试验收，于年月底交付郑州局使用。

国内外轨检车现状国内轨检车概况目前国内轨检车轨距轨向测量装置大量采用安装于轴箱轨距吊梁式检测系统。

随着我国铁路运行速度不断提高，方面轨检车检查密度增加，运营更加频繁另方面轨距吊梁工作环境恶化，承受振动和代入式，得在式，中，是像点在像平面坐标系中坐标，可从图像中提取。

，是对应物点在物方坐标系轨道坐标系中坐标，是我们要求参数。

包含八个参数这些参数决定于近景摄影内方位元素和外方位元素。

如果这些方位元素已知，要确定这八个参数必须列出八个方程，也就是说必须利用四对控制点已知坐标。

当控制点数大于型和型轨距轨向检测检测装置研制时，采用最小二乘法，选择最佳控制点因为度所以因而是等腰三角形，所以得同样在平面内，因为∽得因为∽，是等腰三角形，所以也是等腰三角形，则，所以型和型轨距轨向检测检测装置研制可进步化简为式中对张图片而言是定值，和是极平行四边形两个边。

上面得出了种像点与对应物点在以等角点为原点坐标系中关系式。

根据需要还可以得出其他形式坐标关系式，如以像主点和对应点为原点坐标关系式以像主点和底点为原点坐标关系式以主合点和遁点为原点坐标关系式在般情况下，取像片平面直角坐标系，取物方平面直角坐标系。

像片平面直角坐标系与以等角点为原点底坐标系之间关系如图所示。

，与，之间关系如下物方平面直角坐标系与物方坐标系之间关系如图所示。

，与，之间关系下图图由式，和式，得代入式，得在式，中，是像点在像平面坐标系中坐标，可从图像中提取。

，是对应物点在物方坐标系轨道坐标系中坐标，是我们要求参数。

包含八个参数这些参数决定于近景摄影内方位元素和外方位元素。

如果这些方位元素已知，要确定这八个参数必须列出八个方程，也就是说必须利用四对控制点已知坐标。

当控制点数大于型和型轨距轨向检测检测装置研制时，采用最小二乘法，选择最佳控制点。

亮带细化亮带细化目是找出亮带中心线。

有两种方法是二值图像细线化算法，包括细线化消除短枝和间隙等。

二是灰度图像细化算法。

灰度图像细化沿亮带垂直方向钢轨纵轴方向作切面，在切面上亮带光能量分布应如图所示。

取最亮点连线作为亮带中心线。

这要求在钢轨表面沿光带垂直方向作系列平行直线，提取这些平行直线与亮带交线上最亮点。

应当特别指出，我们不可能在钢轨上完成这工作，只能在摄像机图像上完成此项工作。

由于图像几何畸变，这些平行直线像并不是平行直线，而是相交于点直线，该点是这组直线灭点合点，在图中，像平面上像底点就是合点。

过合点和亮带上任意点作直线，找出直线上最亮点，将这些点相连就是钢轨轮廓线像，经坐标变换即可得到钢轨轮廓线。

二值图像细化图像细化目是把具有定宽度线条状区域削减细化到个像素点宽度，也就是要找到图像骨架。

我们找光带中心线实质上就是找光带骨架。

最著名算法是算法，可参阅文献语言图像处理程序设计。

该文献中还介绍了几种相关祘法如间隙消除算法消除算法所得到细线图形间隙和缺口。

短枝削去算法算法所得到细线图形毛刺和短叉。

图细线平滑算法使细线图形连续平滑。

图像处理图像处理目是消除干扰噪音，改善图像质量。

比如低通滤波，中值滤波，灰度校正，直方图均衡，二值化，分区标号等等。

简要介绍如下。

直方图与灰度修正最常见图像缺陷是全幅图像偏暗或偏亮，亮度范围不足或非线性等因素造成对比度不足，严重影响图像视觉效果。

如果图像灰度量化为至同样在平面内，因为∽得因为∽，是等腰三角形，所以也是等腰三角形，则，所以型和型轨距轨向检测检测装置研制可进步化简为式中统。

同时，随着现代社会数据处理手段和信息化程度不断提高，原有型和型轨检车数据处理系统已无法适应当前铁路提速高速重载和信息化要求。

具体表现如下由于型轨检车检测系统采用热敏绘图仪输出检测波形，热敏绘图仪属进口产品，维修成本很高，很难提供及时零配件供应热敏绘图纸成本远远高于普通复印纸，而且用绘图纸记录检测波形，工作人员在查找线路病害进行两次数据对比，以及对检测波形图进行保存等方面很不方便。

由于现有型轨检车数据处理系统采用操作系统为，采用命令行进行超限编辑，用数据文件对检测数据进行存储。

用户在操作和维护等方面存在很多不便，同时也很难对其数据进行查询分析和再利用。

大大束缚了利用轨检车数据进行综合分析，从而科学有效指导养护维修线路能力。

因此，为提高轨检车数据处理水平，提高轨检行业信息化程度，拟对轨检车系统进行如下改进工作在系统下编写波形图显示打印软件，实现功能包括用计算机实时存储显示打印波形图，可进行波形图准确测量，实现当前检测数据与历史数据进行波形对比，综合比较分析轨道变化原因等功能，取代原有热敏波形绘图仪。

在系统下编写超限编辑软件，实现原有型轨检车所有功能，如超限编辑和报表输出。

同时将轨道检测相关数据存储在轨道管理数据库中进行管理和利用，并保证各种型号轨检车数据库格式统。

改造后轨检车超限数据库采用通用数据库方式，便于检测数据再利用并与新型轨检车致，可下载到检测中心正在建设检测数据中心数据库，打印表格规范统。

型和型轨距轨向检测检测装置研制基本原理轨距检测系统基本原理该装置采用图像测量技术，由摄像传感器获取钢轨断面轮廓图像，对该图像进行实时处理，从而得到钢轨上被测点空间位置信号。

该方案又分为机器视觉方案和激光测距方案两种。

激光测距方案成本高，技术难度大。

我们采用机器视觉方案并配备套带状结构光源照明系统，所以又称为光取断面法。

其结构原理如图所示图在理想情况下，用光源照亮被测物体断面轮廓线，用摄像机采集断面垂直方向图像，即可提取断面轮廓图像。

但这种理想情况是无法实现首先，被测物体表面被照亮部分不是厚度为零亮线，而是有定厚度亮带。

其次，由于现场安装条件所限，不可能在断面垂直方向安装摄像机，只能从斜侧方向采集图像。

因而我们必须解决两大问题是必须找到亮带中心线，二是对图像进行几何矫正。

钢轨断面检测系统光机配置如图所示，系统工作原理框图如图所示。

各方框功能介绍如下图像采集调用图像卡库函数，将视频图像采集到计算机内存。

轨向加速度计激光光源摄像头图图亮带搜索亮带图像只占视频图像部分。

为提高处理速级，若两物体灰度厂修改造轴箱弹簧厂修改造摩擦套厂修改造轴箱前盖厂修改造轴承国产提速各厂修改造轴箱密封圈厂修改造横向缓冲器厂修改造摇枕吊套各厂修改造摇枕弹簧组厂修改造牵引拉杆装置厂修改造制动梁厂修改造闸瓦厂修改造闸瓦间隙调整装置等厂修改造各圆销衬套厂修改造各紧固件厂修改造表轨检车转向架更换轨检装置及厂修改造用必换件清单序号配件名称图号数量辆备注构架二位构架轨检装置改造用位构架更换加强型构架，厂修改造用。

光电编码器轨检装置改造接地装置轨检装置改造吊梁装置轨检装置改造轴箱缓冲垫厂修改造橡胶堆定位器厂修改造轴箱弹簧厂修改造导柱厂修改造轴箱前盖厂修改造轴承各厂修改造轴箱密封圈厂修改造横向缓冲器厂修改造摇枕吊厂修改造高度阀调节杆厂修改造锁紧圈厂修改造防尘套厂修改造吊轴厂修改造枕吊堆厂修改造牵引套厂修改造抗侧扭杆装置厂修改造空簧胶囊厂修改造橡胶支承座厂修改造节流阀型厂修改造密封圈厂修改造空簧上胶垫厂修改造旁承摩耗板厂修改造牵引拉杆装置厂修改造转向架部分改造方案序号配件名称图号