基于机器视觉的刚性接触网绝缘子病害检测系统

针对刚性接触网绝缘子病害造成的城市轨道交通弓网故障,以及在雨雾环境下对绝缘子裂纹病害检测的工程需求,设计了基于机器视觉的刚性接触网绝缘子病害检测系统。基于深度摄像头和激光雷达技术,采用暗通道先验算法预处理在雨雾环境下的图像;采用SURF算法实现绝缘子的快速特征识别;采用小波变换和维纳滤波技术进一步优化图像;采用改进型Canny算法提取绝缘子裂纹病害边缘,使得系统对绝缘子病害检测的准确率达到92.5%,误判率仅为5%。     

一种跨座式单轨车弓网接触力检测系统

接触网和受电弓接触是否良好直接关系到列车的运行安全,而弓网接触力是衡量弓网受流质量和评价运行线路状况的重要指标.设计了一种跨座式单轨车弓网接触力检测系统,将光纤光栅应变计和温度计粘贴在受电弓的集电舟基板上,光栅解调仪将传感器的光信号转化为应变值发送给上位机,上位机对应变值数据处理得到弓网接触力.通过对集电舟的应力分析确定了光栅应变计最佳的粘贴位置,通过最小二乘拟合算法实现将集电舟应变值转换为弓网接触力;采用单轨车受电弓性能试验台对该系统进行标定,检测精度达到±5 N.该系统安装在跨坐式单轨车对重庆轨道交通3号线童家院子到鱼洞运行段进行弓网接触力检测,对运行线路状态评估.该测量系统具有可安装在运行车辆上,对受电弓结构影响小,可对弓网接触力实时监测的优点.     

不同线路条件对车辆动力学性能的影响

为探查不同曲线半径和线路激励对车辆动力学性能的影响,应用动力学方法建立车辆-轨道系统动力学模型,计算各动力学评价指标的变化情况.研究结果表明:增加曲线半径有利于增加车辆通过曲线的安全性;车辆经过曲线线路连接处时脱轨概率较大,可重点考虑曲线线路连接位置车辆的运行状态;适当增大曲线半径可以减少轮轨间磨耗,有效降低车轮与轨道的磨耗速度;轨道激励变化对车辆临界速度的影响较大,可根据实际运行工况计算最佳临界速度范围.     

基于不同线路条件下的车辆动力学性能分析

随着我国在既有线上的线路改造和载运量的不断增加,对线路参数的设计要求也随之提高。应用动力学方法建立车辆-轨道系统动力学模型,研究不同曲线半径和线路激励对车辆动力学性能的影响。研究结果表明：增加曲线半径有利于增加车辆曲线通过安全性,车辆经过曲线线路连接处时脱轨概率变大,驶入曲线时的脱轨系数明显高于驶出曲线,重点考虑曲线线路连接位置处的车辆通过速度以及车辆运行状态;适当增加曲线半径可以减少轮轨间磨耗,有效降低磨耗速度;轨道激励变化对车辆临界速度的影响较大,应根据实际运行工况模拟得出最佳临界速度范围。     

基于故障树-贝叶斯网络的受电弓系统可靠性评估

受电弓是城市轨道交通车辆重要电气设备,其稳定性直接影响车辆受流稳定性,受电弓的良好性能是车辆安全运营的保证之一.针对受电弓系统可靠性评估故障树分析法的局限性,将故障树分析法与贝叶斯网络相结合进行受电弓系统可靠性的分析研究.该方法不但能计算出受电弓系统可靠性指标,还可以对系统失效时各部件失效的条件概率进行求解,进而得到各个部件对系统的可靠性影响程度,进行正反推理诊断,找出受电弓系统可靠性的薄弱环节,提高了其可靠性分析的效率.为地铁车辆受电弓系统的可靠性评估及其故障检修提供理论依据.     

基于多目机器视觉的城市轨道交通自动化监控系统设计

该文设计了基于多目机器视觉的城市轨道交通自动化监控系统。用户通过交互层发送城市轨道交通多目机器视觉图像采集指令;图像采集层接收指令后,控制多目视觉图像采集模块采集图像并存储到数据库,并发送至逻辑运算层;逻辑运算层连接城市轨道交通第三方子系统,获取运行数据和图像,并使用联动执行服务和实时数据管理进行自动化监控;同时,使用图像预处理和异物侵限检测模块对轨道交通安全进行监控。监控结果传输至交互层,呈现给用户。实验表明,该系统可有效实现城市轨道交通自动化监控,监控及时性较好,应用效果良好。     

轨道病害视觉检测：背景、方法与趋势

铁路作为国家重要基础设施、国民经济大动脉和大众化运输方式,对社会经济发展起着不可替代的支撑作用。轨道是铁路系统的重要组件,轨道病害检测是铁路工务部门的核心业务。传统的人工巡检不仅费时费力,而且检测结果容易受到各种主观因素的影响。因此,自动化轨道病害检测对维护铁路运输安全具有重要的现实意义。考虑到视觉检测在速度、成本和可视化等方面的优势,本文聚焦于轨道病害视觉检测技术。首先以广泛应用的无砟轨道为例介绍轨道的基本结构,对常见的轨道表观病害进行样例展示、成因分析和影响评价;简要梳理常见的自动化轨道检测技术的基本原理和应用场景,对轨道病害视觉检测面临的图像质量不均、可用特征较少和模型更新困难等主要挑战进行归纳;然后,依照前景模型、背景模型、盲源分离模型及深度学习模型的分类逻辑对轨道病害视觉检测领域的研究现状进行综述,简要介绍了各类方法的代表性工作,总结了各类方法的技术特点与应用局限性;最后,针对智能化铁路的发展需求,展望了未来轨道病害视觉检测技术的研究趋势,即利用小样本/零样本学习、多任务学习与多源异构数据融合等技术手段来解决当前视觉检测系统中的鲁棒性弱、虚警率高等问题。     

计算机视觉技术在智能交通系统中的应用

随着经济的发展,如何保障交通的顺畅与安全,已成为当今的研究热点。本文介绍了智能交通系统的组成,计算机视觉技术的应用,着重论述计算机视觉技术在智能交通系统中的应用。     

基于局部离群因子的城市轨道交通行车安全防护设备状态监控系统

为了实现对城市轨道交通行车安全防护设备的智能化监控,提出基于局部离群因子的城市轨道交通行车安全防护设备状态监控系统设计方法。将安全设备的状态监控系统分为火灾自动报警系统、屏蔽门/安全门、广播系统、乘客信息系统等,结合对城市轨道交通行车安全防护设备安全影响因素,进行车辆段及设备应用配置分析,通过设施配备标准体系优化设计,实现对消防设施和综合监控设施配置,采用软件系统和预警接收单元联合控制的方法,采用局部离群因子检测,实现对城市轨道交通行车安全的烈度速报及视觉控制,实现城市轨道交通行车安全防护设备状态特征分析,提高状态监测的可靠性。测试结果表明,采用该方法进行城市轨道交通行车安全防护设备状态监控的可靠性较高,提高城市轨道交通的安全保障度。     

基于局部离群因子的城市轨道交通行车安全防护设备状态监控系统

为了实现对城市轨道交通行车安全防护设备的智能化监控,提出基于局部离群因子的城市轨道交通行车安全防护设备状态监控系统设计方法。将安全设备的状态监控系统分为火灾自动报警系统、屏蔽门/安全门、广播系统、乘客信息系统等,结合对城市轨道交通行车安全防护设备安全影响因素,进行车辆段及设备应用配置分析,通过设施配备标准体系优化设计,实现对消防设施和综合监控设施配置,采用软件系统和预警接收单元联合控制的方法,采用局部离群因子检测,实现对城市轨道交通行车安全的烈度速报及视觉控制,实现城市轨道交通行车安全防护设备状态特征分析,提高状态监测的可靠性。测试结果表明,采用该方法进行城市轨道交通行车安全防护设备状态监控的可靠性较高,提高城市轨道交通的安全保障度。     

A new arc detection method based on fuzzy logic using S-transform for pantograph–catenary systems

pantograph–catenary system is one of the critical components used in electrical trains. It ensures the transmission of the electrical energy to the train taken from the substation that is required for electrical trains. The condition monitoring and early diagnosis for pantograph–catenary systems are very important in terms of rail transport disruption. In this study, a new method is proposed for arc detection in the pantograph–catenary system based signal processing and S-transform. Arc detection and condition monitoring were achieved by using current signals received from a real pantograph–catenary system. Firstly, model based current data for pantograph–catenary system is obtained from Mayr arc model. The method with S-transform is developed by using this current data. Noises on the current signal are eliminated by applying a low pass filter to the current signal. The peak values of the noiseless signals are determined by taking absolute values of these signals in a certain frequency range. After the data of the peak points has been normalized, a new signal will be obtained by combining these points via a linear interpolation method. The frequency-time analysis was realized by applying S-transform on the signal obtained from peak values. Feature extraction that obtained by S-matrix was used in the fuzzy system. The current signal is detected the contdition as healthy or faulty by using the outputs of the fuzzy system. Furthermore the real-time processing of the proposed method is examined by applying to the current signal received from a locomotive.     

计算机视觉技术在列车运行状态综合检测中的应用①

对国外典型的利用图像处理技术建立的钢轨检测系统进行了介绍。对国外的利用图像处理进行接触网磨损检测的系统进行了总结。回顾了我国利用计算机视觉技术对列车综合参数进行检测的现状和发展,对图像处理技术在我国的高速铁路综合检测车的应用进行了展望。     

基于5G无线通信技术的城市轨道交通信息传输系统设计

目前提出的城市轨道交通信息传输系统运行稳定性较差,导致丢包率过高;基于5G无线通信技术设计一种新的城市轨道交通信息传输系统,利用列车自动监控系统、区域控制系统、车载控制系统、联锁控制系统、数据库存储系统和数据通信子系统等构建系统框架;设计硬件的监控子系统、控制器、5G无线数据通信子系统,保障城市轨道交通的信息传输及即时通信;选用Socket将应用程序分为客户端和服务器,在服务器收到客户端连接请求后,向客户端返回响应消息,实现软件通信功能,同时设计了通信信号损耗分析程序;为验证系统效果设定对比实验,结果表明,基于5G无线通信技术的城市轨道交通信息传输系统能够有效保证传输过程稳定性,降低通信过程丢包率,具有较好的传输安全性。     

基于弓网电弧检测系统的电弧电流分析

基于弓网放电机理,提取电弧发生时刻放电特征量—(250±10)nm波段的紫外光,作为在线检测目标,研制出了一种非接触式紫外弓网电弧检测系统。利用该检测系统对广州地铁二号线弓网电弧现象,进行现场检测,利用经验模态分解(EMD)方法筛除电弧电流的趋势信号,对处理后的电流信号进行分析,结果表明:电弧的发生导致牵引电流中0~50 Hz谐波幅值明显增加。     

高速接触网检测车数据处理软件系统的研制

针对现有接触网检测车缺乏功能全面、性能优良的配套数据处理软件的现状，结合沈阳铁路局的具体需要，采用软件工程、数据库、多媒体、通信等技术，研制了一种适合高速接触网检测的数据处理软件系统。高速接触网参数检测数据经过本软件处理后，一方面能准确地反映高速接触网的运行状态，为接触网的调整和维护提供科学依据；另一方面也能为高速接触网的受流分析与弓网系统的优化设计提供试验数据和参考。该软件已应用于现场并取得良好效果。     

高速列车弓网故障响应研究

弓网系统是牵引供电系统中重要组成部分,受电弓与接触线之间良好的动态性能是列车平稳受流的重要前提.由于列车速度的提高,弓网间耦合振动加剧,并直接导致弓网故障的发生.基于受电弓及接触网的结构动力学特性,建立了弓网垂向耦合振动系统模型,对弓网系统中受电弓连接件松动、接触线磨损、定位器失效等情况下的接触力响应进行了动力学仿真及分析,初步从动力学角度进行分类,为弓网接触力测控以及故障诊断打下基础.     

机器视觉工业检测系统的应用与发展

介绍了机器视觉工业检测系统的发展概况,阐述了机器视觉的研究已经从实验室走向实际应用的发展阶段,业已成为当代计算机技术研究的热点,获得了广泛的工业应用。重点讨论了机器视觉系统在实际工业生产中的应用及工业视觉检测原理、常用图像处理算法等。举例说明了如何利用模板匹配法对目标图像进行识别,从而实现对产品包装的检测。最后,指出在社会高度信息化发展过程中,在人类获取信息中占很大比例的视觉信息处理技术及机器视觉测量系统,将受到人们越来越多的关注。     

基于UML的列车自动防护系统需求建模研究

针对列车自动防护系统(ATP)对软件的高安全性的需求,提出并实现了一种基于UML的需求建模方法。该方法借鉴了形式化语言的特点,在经典的状态机模型上做了改进,引入了超级状态机,并定义了精确的规则和语义,实现了对复杂的ATP系统的形式化建模。在某城市地铁线路的信号系统的应用表明,此方法建立的需求模型避免了语言描述的二义性,降低了软件故障率,提高了ATP系统的安全性,且更易于开发和维护。     

弓网接触力反馈线性化控制

通过扩展状态变量得到受电弓的非线性模型,利用非线性系统的微分几何理论,构造微分同胚变换和状态反馈表达式,得到了受电弓线性化模型,设计反馈控制律解决弓网接触力的跟踪问题,并证明了内状态的一致最终有界性,考虑弓头易受干扰问题,采用非线性干扰观测器补偿反馈控制律.研究对比表明,所提出的基于干扰观测器的反馈线性化控制策略能有效解决弓网接触力的跟踪问题,同时克服了反馈线性化控制依赖于精确模型的缺点,为一定工况下弓网最优接触力的跟踪控制提供可行方案.     

城市轨道交通智能视频分析关键技术综述

轨道交通是改善城市公共交通状况的有效途径。随着城市轨道交通的快速建设,人们对城市轨道交通的安全问题越来越重视。智能视频分析技术通过对监控视频流的实时分析,对场景中的各种目标进行检测、分类、跟踪,并分析和判断目标的行为,从而能在异常情况发生时可以及时报警、主动防范,提高处理突发事件的效率。主要研究了智能视频分析技术在轨道交通智能视频监控系统中的应用背景及技术框架,总结了智能视频分析中的关键技术的不同实现方法及其常见的算法。