有型轨检车的所有功能，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的统。改造后的轨检车超限数据库采用通用数据库方式，便于检测数据的再利用并与新型轨检车致，可下载到检测中心正在建设的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的研制中国铁道科学研究院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的空间位置信号。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的断面轮廓线，用摄像机采集断面垂直方向的图像，即可提取断面轮廓图像。但这种理想情况是无法实现的首先，被测物体表面被照亮的部分不是厚度为零的亮线，而是有定厚度的亮带。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的中心线，二是对图像进行几何矫正。钢轨断面检测系统的光机配置如图所示，系统工作原理框图如图所示。各方框的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型和型轨距轨向检测装置的研制中国铁道科学研究院图图亮带搜索亮带图像只占视频图像的部分。为提高处理速度，应根据亮带的些特征，提取出亮带图像的上下左右边界，用窗口套住亮带图像，只处理窗口内的图像，不处理窗口外的图像。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的研制中国铁道科学研究院亮带细化目的是找出亮带的中心线。有两种方法是二值图像的细线化算法，包括细线化，消除短枝和间隙等。二是灰度图像的细化算法。坐标变换目的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安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铁道科学研究院研究报告型和型轨距轨向检测装置的研制基础设施检测中心技术报告文件专页院总编号中心编号参加单位目录号报告题目和型轨检车轨距轨向检测装置的研究报告日期年月项目编号项目组长或作者作者合同编号项目组成员报告类型研究报告密级非密关键词轨检车轨距轨向检测模型图像处理主编内容摘要和型轨道检查车是为检查轨道病害指导线路维修保障行车安全而研制的大型动态检测设备。该设备的轨距轨向测量装置采用安装于轴箱上的轨距吊梁方式，其安全性及可靠性方面不能满足铁路大提速的要求，为此科技司设立了该装置的研究项目。项目组在大量调研的基础上，采用了当今国际在该领域内的先进技术，以钢轨断面图像检测方式，实现轨距轨向的实时测量。本文系统地论述了该装置的检测模型基本原理图像处理的基本方法及采用数据处理芯片实现系统集成，并以郑州局轨检车为试点进行的改造工作。在对轨距轨向检测系统进行改造的同时，检测中心同时对此车的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，轨检车于年月底交付郑州局使用。项目完成单位基础设施检测中心地址邮编项目组长签字中心学委会主任签字主管主任签字目录国内外轨检车现状国内轨检车概况国外轨检车轨距轨向检测系统轨距轨向检测装置研制的必要性与实现目标基本原理轨距检测系统基本原理坐标变换亮带细化图像处理系统标定系统构成轨向合成原理利用型车原有惯性系统合成轨向数据采集和处理系统数据采集和处理系统总体结构数据处理系统转向架部分改造方案适应新轨距轨向检测系统的改造建议对转向架的进步改造系统测试与性能检验系统精度检验系统重复性检验系统长途稳定性检验结束语附件型轨检车轨距轨向改造内容型和型轨距轨向检测装置的研制中国铁道科学研究院型和型轨距轨向检测装置的研制近年来型和的提高，轮轨作用力的增大，轴箱的振动随之增大，工作环境的恶劣束缚了检测系统的性能。随着传感器技术及计算机技术的发展，开始采用二维光电位移传感器，如面阵芯片等。较为典型的系统如美国公司的系统及日本黄色医生轨检车。前者采用线型激光光源摄像机图像处理系统，通过对钢轨断面轮廓图像的测量获得轨距轨向测量值。后者采用线型激光光源二维敏感器件信号处理系统，通过系统结构确定的几何关系获得到被测点的测量值。因此，上世纪年代末期，满足于更高精度和检测速度的激光和摄像技术获得应用并逐步取代了原有的其他检测系统。目前，当今世界高速铁路发达的国家，激光和摄像检测技术获得了广泛的应用，而且，已成为目前世界上轨道检测系统的主流。如日本美国法国德国意大利等，均不同程度采用了该检测技术，从而提高了系统检测速度精度和可靠性。型和型轨距轨向检测装置的研制中国铁道科学研究院轨距轨向检测装置研制的必要性与实现目标鉴于型和型轨检车轨距轨向系统安全性的缺陷和其较高的故障率，该检测子系统的更新换代成为当务之急。本项目的主要研究目标采用国产的轨距轨向子系统集成到现有国内大量使用的型和型轨检车的检测系统中。借鉴国外的先进经验，研制出摄像方式的轨距轨向测量系统。同时，随着现代社会数据处理手段和信息化程度的不断提高，原有型和型轨检车的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的要求。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，很难提供及时的零配件供应热敏绘图纸的成本远远高于普通的复印纸，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。由于现有的型轨检车数据处理系统采用的操作系统为，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的能力。因此，为提高轨检车的数据处理水平，提高轨检行业的信息化程度，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的平稳舒适性均发挥了重要作用。但和型轨检车的轨距轨向测量装置采用安装于轴箱上的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的要求，为此运输局下发运基设备号文要求对型轨检车的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的技术展开研究，并在高速图像处理的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的功能。同时对车的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的轨距吊梁式检测系统。随着我国铁路运行速度不断提高，方面轨检车的检查密度增加，运营更加频繁另方面轨距吊梁工作环境恶化，承受的振动和冲击加大使轨距吊梁运用中存在安全隐患，旦发生断梁事故，不仅中断检测工作，而且严重影响行车安全。同时检测速度提高后，轨距吊梁相对于安装基准的振动位移加大，造成轨距轨向测量准确性显著下降，甚至有时无法检测，严重影响了线路检查工作。据不完全统计，目前，大部分型轨检车检测速度达到公里小时后，由于轨距吊梁的振荡，轨距轨向无法正常检测。少数轨检车，如和轨检车，在速度达到公里小时后，轨距吊梁就开始振荡，导致轨距轨向无法检测。实际上，从年开始，随着检测速度的提高，陆续发生了北京局部成都局乌鲁木齐局轨检车断梁事故，采用该种检测方式的型和型轨检车存在的安全隐患不能小视。而且，为防止断梁事故，般列车运行万公里要更换检测梁，但这只是解决安全隐患的补救措施，不能从根本上解决问题。同时随着列车运行速度的提高，维护检测精度的难度增加，维修工作量大大增加，在快速线路检查中，经常出现因来不及维修而出现漏检现象。因此，有必要采用新技术对原有装备进行改造，以提高轨道检测系统的可靠性，满足铁路提速后对线路质量状况监测的要求。中国铁道科学研究院国外轨检车轨距轨向检测系统上世纪年代以来，通常采用维光电位移传感器，为满足测量系统的定位要求，安装基准般选择在以轮对为刚体的结构上。如美国公司系列轨检车德国轨检车等，从测量原理角度来看，测量链的简捷有助于提高测量系统的精度。但是，随着检测速度型和型轨距轨向检测装置的研制中国铁道科学研究院图改造后的型轨检车转向架图改造后的型轨检车转向架转向架部分改造方案中国铁道科学研究院图改造后的型轨检车转向架构架图改造后的型轨检车转向架轴头型和型轨距轨向检测装置的研制中国铁道科学研究院建议对转向架的进步改造为保证上述改造质量，结合改造，建议轨检车进厂按部定厂修规程要求厂修，其同时需按部运客车文要求进行转向架改造更换加强型的构架装轨检梁的改进构架是经加强的弹簧托梁牵引拉杆抗侧滚扭杆及优化后的橡胶件枕吊堆橡胶堆等改进系定位装置防松吊座的紧固防松装置采用超高分子聚乙烯下旁承与不锈钢上旁承对磨的摩擦副原为四覆乙烯下旁承与上旁承对磨所有更换铸件均采用级钢对关键件如构架枕吊牵引拉杆等加强探伤检查。高度阀加装防护罩。转向架部分改造方案中国铁道科学研究院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装置轨检装置改造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