一种基于高精度触发的列车车轮通过识别装置及方法与流程

1.本发明涉及列车轮对检测系统中车辆车轮通过检测领域，具体涉及一种基于高精度触发的列车车轮通过识别装置及方法。


背景技术：

2.在铁路检测领域中，为了检测车轮通过，常在铁轨内侧安装2组磁感应传感器接收器，铁轨外侧安装2组磁感应传感器发送器，没有轮轴通过时，相位角为正，接收电压为最大，当有轮轴通过时，相位为0度，无接收电压。这种方案是典型的计轴器应用，用于统计列车通过车轮轮对数，铁路应用广泛，目前缺少识别到车轮通过时，产生触发信号接口，该方案存在要求安装传感器数量多(2组磁感应传感器接收器+2组磁感应传感器发送器)，需在室内处理主机安装处理板卡，成本高，且不适应于远距离且不能超限安装的场景；进而造成车轮通过识别准确性不高、测量精度不高等问题。另外，轮与轨直接接触摩擦所致的车轮轮缘内侧部分金属表面比较光滑，进而基于金属反光问等也会造成的车轮通过识别准确性不高、测量精度不高的问题。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是现有列车车轮通过识别装置不适应于距离远且不能超限安装的场景，且存在对车轮通过识别准确性不高、测量精度不高等问题。本发明目的在于提供一种基于高精度触发的列车车轮通过识别装置及方法，本发明采用一种触发传感器(非磁感应传感器)和采集处理触发板卡实现对触发传感器反馈信号采集和处理识别到车轮通过时刻，采集处理板卡可准确检测出列车车轮通过时刻，并立即触发相机拍照和光源补光。另外，还解决了基于金属反光问等造成的车轮通过识别准确性不高、测量精度不高等问题。
4.本发明通过下述技术方案实现：
5.第一方面，本发明提供了一种基于高精度触发的列车车轮通过识别装置，该装置包括：
6.触发传感器组，用于实时采集轮对车轮通过时的原始波形信号，对原始波形信号进行滤波处理，并将滤波处理后的信号转化为电平信号，及将电平信号传输至采集处理触发板卡；其中，触发传感器组包括第一触发传感器和第二触发传感器；
7.采集处理触发板卡，用于实时接收电平信号，并对电平信号进行滤波处理和关联判断，判断出列车轮对车轮通过时刻，同时产生拍照触发信号；
8.相机和光源模块，用于根据拍照触发信号，进行列车轮对车轮通过时刻进行拍照，得到车轮通过时刻图片。
9.进一步地，电平信号包括高电平信号和低电平信号；
10.高电平信号表示有轮对车轮通过，低电平信号表示无轮对车轮通过。
11.进一步地，触发传感器组采用第一种安装方式：
12.第一触发传感器通过夹持工装与地铁或铁路钢轨进行连接固定，触发传感器的检测面垂直指向车辆轮缘中心线；
13.第二触发传感器通过机械工装与基础面连接，第二触发传感器的检测面水平指向列车外侧车轮。
14.进一步地，第一触发传感器的检测面与车辆轮缘中心线的距离大于距离预设值；
15.第二触发传感器距离列车外侧车轮的水平距离为l，l大于距离预设值；
16.第二触发传感器高于钢轨水平面高度10mm。
17.进一步地，触发传感器组采用第二种安装方式：
18.第一触发传感器通过夹持工装与地铁或铁路钢轨进行连接固定，第一触发传感器与水平面存在a角度夹角，第一触发传感器的检测面与车辆轮缘外侧接近相互平行；
19.第二触发传感器通过机械工装与基础面连接，第二触发传感器的检测面水平指向列车外侧车轮。
20.进一步地，第二触发传感器的检测面与车辆轮缘外侧的距离大于距离预设值；
21.第二触发传感器距离列车外侧车轮的水平距离为l，l大于距离预设值；
22.第二触发传感器高于钢轨水平面高度10mm。
23.进一步地，第一触发传感器采用激光测距传感器或者电感式传感器，第二触发传感器采用激光测距传感器。
24.进一步地，在列车轮对车轮通过第一触发传感器，当车轮与第一触发传感器之间距离小于等于检测距离远端阈值时，第一触发传感器反馈有效的高电平信号至采集处理触发板卡；当车轮与第一触发传感器之间距离大于检测距离远端阈值时，第一触发传感器反馈无效的低电平信号至采集处理触发板卡。
25.进一步地，关联判断包括逻辑运算和车轮轴距判断；
26.逻辑运算的具体步骤为：将第一触发传感器的电平信号和第二触发传感器的电平信号进行逻辑与，得到第一判断结果；
27.车轮轴距判断的具体步骤为：判断车辆的2个车轮之间轴距是否等于列车车轮标准轴距，得到第二判断结果；
28.根据第一判断结果和第二判断结果进行关联判断：
29.当第一判断结果和第二判断结果同时为真时，则判断得出轮对车轮通过，并记录轮对车轮通过时刻；
30.当第一判断结果和第二判断结果不同时为真时，则判断得出无轮对车轮通过。
31.第二方面，本发明又提供了一种基于高精度触发的列车车轮通过识别方法，该方法应用于所述的一种基于高精度触发的列车车轮通过识别装置；该方法包括：
32.实时采集轮对车轮通过时的原始波形信号，对原始波形信号进行滤波处理，并将滤波处理后的信号转化为电平信号，及将电平信号传输至采集处理触发板卡；其中，触发传感器组包括第一触发传感器和第二触发传感器；
33.采集处理触发板卡实时接收电平信号，并对电平信号进行滤波处理和关联判断，判断出列车轮对车轮通过时刻，同时产生拍照触发信号；
34.相机和光源模块根据拍照触发信号，进行列车轮对车轮通过时刻进行拍照，得到车轮通过时刻图片。
35.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
36.1、本发明采用一种触发传感器(非磁感应传感器)和采集处理触发板卡实现对触发传感器反馈信号采集和处理识别到车轮通过时刻，采集处理板卡可准确检测出列车车轮通过时刻，并立即触发相机拍照和光源补光。本发明可滤除偏移轮缘中心线通过时刻检测距离误差，结合逻辑运算和车轮轴距判断的关联判断，提高了识别准确率。
37.2、本发明提供了两种触发传感器组的安装方式，安装灵活性提高；降低安装传感器数量，成本降低；提高触发传感器应用场景，适用于地铁和铁路轮对车轮通过检测。
附图说明
38.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
39.图1为本发明一种基于高精度触发的列车车轮通过识别装置结构示意图；
40.图2为本发明触发传感器组第一种安装方式示意图；
41.图3为本发明触发传感器组第二种安装方式示意图；
42.图4为本发明车轮廓形检测距离波形示意图；
43.图5为本发明车轮廓形检测距离波形示意图；
44.图6为本发明一种基于高精度触发的列车车轮通过识别方法流程图。
具体实施方式
45.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
46.基于现有列车车轮通过识别装置常规采用4组磁感应传感器，只适应于短距离和能够超限安装的场景，并不适应于距离远且不能超限安装的场景，且存在对车轮通过识别准确性不高、测量精度不高等问题。
47.本发明设计了一种基于高精度触发的列车车轮通过识别装置及方法，本发明采用一种触发传感器(非磁感应传感器)和采集处理触发板卡实现对触发传感器反馈信号采集和处理识别到车轮通过时刻，采集处理板卡可准确检测出列车车轮通过时刻，并立即触发相机拍照和光源补光。且本发明提供了两种触发传感器组的安装方式，提高触发传感器应用场景，适用于地铁和铁路轮对车轮通过检测。
48.列车车轮长期在轨道运行，列车转弯期间，列车车轮轮缘内侧部分与钢轨摩擦，使得车轮轮缘内侧部分轮缘金属表面比较光滑(轮与轨直接接触摩擦所致)；当车体通过曲线轨道期间，车体整体偏向一侧时，如图2所示虚线为车轮轮缘偏移后，如果第一触发传感器使用激光测距传感器指向轮缘部位，此时，激光测距传感器指向轮缘内侧表面比较光滑金属面时，检测距离存在反射光方向改变，检测距离可能检测误差大数据；那么本发明采集处理触发板卡通过对采集信号进行滤波算法处理，再结合设计正常检测距离范围限定条件，可以准确识别出车轮通过检测。
49.为了更好的解决基于金属反光问题造成的车轮通过识别准确性，测量精度，第一触发传感器可使用电感式传感器对金属反光不会产生影响，可以更加准确检测车轮通过检
测，也可以将触发传感器与水平方向有一个夹角固定连接，第一触发传感器检测面与列车车轮轮缘外侧平行，为了更加精准确定车轮通过，还可以在车轮外侧加装第二触发传感器高于轨平面一定高度h2，水平指向列车车轮，该第二触发传感器使用激光测距传感器；采集处理触发板卡采集两路触发传感器信号进行综合逻辑与判断，可以更佳精准识别到车轮通过，减低误识别率。
50.实施例1
51.如图1所示，本发明一种基于高精度触发的列车车轮通过识别装置，该装置钢轨侧的触发传感器组、固定传感器夹持工装、采集处理触发板卡及相机和光源模块；采集处理触发板卡识别出车轮通过时，准确触发相机和光源拍摄图片，抓拍车轮通过时刻图片。其中：
52.触发传感器组，用于实时采集轮对车轮通过时的原始波形信号，对原始波形信号进行滤波处理，并将滤波处理后的信号转化为电平信号，及将电平信号传输至采集处理触发板卡；其中，触发传感器组包括第一触发传感器和第二触发传感器，两个触发传感器都与采集处理板卡进行信号连接；
53.采集处理触发板卡，用于实时接收电平信号，并对电平信号进行滤波处理和关联判断，判断出列车轮对车轮通过时刻，同时产生拍照触发信号；
54.相机和光源模块，用于根据拍照触发信号，进行列车轮对车轮通过时刻进行拍照，得到车轮通过时刻图片。
55.作为进一步地实施，电平信号包括高电平信号和低电平信号；
56.高电平信号表示有轮对车轮通过，低电平信号表示无轮对车轮通过。
57.作为进一步地实施，触发传感器组的安装方式有两种，如下：
58.如图2所示，第一种安装方式为：
59.第一触发传感器通过夹持工装与地铁或铁路钢轨进行连接固定，触发传感器的检测面垂直指向车辆轮缘中心线；第一触发传感器的检测面与车辆轮缘中心线之间的距离h1大于距离预设值；因为本发明是针对不能够超限安装的场景，距离预设值一般为66。
60.第二触发传感器通过机械工装与基础面连接，第二触发传感器的检测面水平指向列车外侧车轮，第二触发传感器距离列车外侧车轮的水平距离为l，l大于距离预设值；第二触发传感器高于钢轨水平面高度为h2＝10mm。
61.如图3所示，第二种安装方式为：
62.第一触发传感器通过夹持工装与地铁或铁路钢轨进行连接固定，第一触发传感器与水平面存在a角度夹角，第一触发传感器的检测面与车辆轮缘外侧接近相互平行；第二触发传感器的检测面与车辆轮缘外侧之间的距离h1大于距离预设值；
63.第二触发传感器通过机械工装与基础面连接，第二触发传感器的检测面水平指向列车外侧车轮，第二触发传感器距离列车外侧车轮的水平距离为l，l大于距离预设值；第二触发传感器高于钢轨水平面高度为h2＝10mm。
64.地铁车轮通过检测原理过程描述：根据地铁和铁路限界，检测设备不能超过车辆设备限界要求，第一种安装方式的第一触发传感器，选择可使用激光测距传感器，可以解决不超设备限界安装问题；第二种安装方式的第一触发传感器，轮缘外侧本身不会有摩擦，金属表面不存在反光问题，对激光测距传感器无影响，也可使用电感式传感器检测车轮通过。
65.作为进一步地实施，第一触发传感器选择激光测距传感器时，可以实时检测通过
列车车轮实时距离，通过设置激光测距传感器有效检测距离范围，包括最近距离范围和最远距离范围，在列车轮对车轮通过第一触发传感器，当车轮与第一触发传感器之间距离小于等于检测距离远端阈值时，第一触发传感器反馈有效的高电平信号至采集处理触发板卡；当车轮与第一触发传感器之间距离大于检测距离远端阈值时，第一触发传感器反馈无效的低电平信号至采集处理触发板卡。
66.第一触发传感器选择电感式传感器时，有列车车轮通过触发传感器时，当车轮与电感式传感器之间距离满足小于等于检测距离阈值时，电感式传感器产生一个高电平信号给到采集处理触发板卡；当车轮与电感式传感器之间距离满足大于检测距离阈值时，电感式传感器产生一个低电平信号给到采集处理触发板卡电感式传感器。
67.以上两种安装方式的第二触发传感器均采用激光测距传感器。
68.作为进一步地实施，关联判断包括逻辑运算和车轮轴距判断；
69.逻辑运算的具体步骤为：将第一触发传感器的电平信号和第二触发传感器的电平信号进行逻辑与，得到第一判断结果；
70.车轮轴距判断的具体步骤为：判断车辆的2个车轮之间轴距是否等于列车车轮标准轴距，其中地铁车轮标准轴距为2200mm，得到第二判断结果；
71.根据第一判断结果和第二判断结果进行关联判断：
72.当第一判断结果和第二判断结果同时为真时，则判断得出轮对车轮通过，并记录轮对车轮通过时刻；
73.当第一判断结果和第二判断结果不同时为真时，则判断得出无轮对车轮通过。
74.本发明的采集处理触发板卡根据接收到第一触发传感器反馈的高低电平信号和第二触发传感器反馈的原始距离数据进行滤波处理，剔除异常距离数据；再进行两种信号进行逻辑与，即可准确判断出车轮通过时刻，并立刻触发相机拍照和光源补光。
75.图4中所示，图中x轴表示时间，y轴表示距离，其中虚线表示车轮轮缘与触发传感器之间距离波形。激光测距传感器反馈信号接入到采集触发板卡，车轮通过激光测距期间，采集触发板卡可以检测到一个电平变化波形。
76.图5为车轮廓形检测距离波形示意图(滤波后)。
77.本发明两种触发传感器的安装方式，安装灵活性提高；降低安装传感器数量，成本降低；可滤除偏移轮缘中心线通过时刻检测距离误差，结合逻辑运算和车轮轴距判断的关联判断，提高了识别准确率。
78.实施例2
79.如图6所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例提供了一种基于高精度触发的列车车轮通过识别方法，该方法应用于实施例1所述的一种基于高精度触发的列车车轮通过识别装置；该方法包括：
80.采集轮对车轮通过时的原始波形信号，对原始波形信号进行滤波处理，并将滤波处理后的信号转化为电平信号，及将电平信号传输至采集处理触发板卡；其中，触发传感器组包括第一触发传感器和第二触发传感器；
81.采集处理触发板卡接收电平信号，并对电平信号进行滤波处理和关联判断，判断出列车轮对车轮通过时刻，同时产生拍照触发信号；
82.相机和光源模块根据拍照触发信号，进行列车轮对车轮通过时刻进行拍照，得到
车轮通过时刻图片。
83.本发明方法的具体流程步骤参考实施例1的各模块执行即可，此实施例中不再一一赘述。
84.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
85.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
86.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
87.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
88.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于高精度触发的列车车轮通过识别装置，其特征在于，该装置包括：触发传感器组，用于实时采集轮对车轮通过时的原始波形信号，对所述原始波形信号进行滤波处理，并将滤波处理后的信号转化为电平信号，及将所述电平信号传输至采集处理触发板卡；其中，所述触发传感器组包括第一触发传感器和第二触发传感器；采集处理触发板卡，用于实时接收所述电平信号，并对所述电平信号进行关联判断，判断出列车轮对车轮通过时刻，同时产生拍照触发信号；相机和光源模块，用于根据所述拍照触发信号，进行列车轮对车轮通过时刻进行拍照，得到车轮通过时刻图片。2.根据权利要求1所述的一种基于高精度触发的列车车轮通过识别装置，其特征在于，所述电平信号包括高电平信号和低电平信号；所述高电平信号表示有轮对车轮通过，所述低电平信号表示无轮对车轮通过。3.根据权利要求1所述的一种基于高精度触发的列车车轮通过识别装置，其特征在于，所述触发传感器组采用第一种安装方式：所述第一触发传感器通过夹持工装与地铁或铁路钢轨进行连接固定，所述触发传感器的检测面垂直指向车辆轮缘中心线；所述第二触发传感器通过机械工装与基础面连接，所述第二触发传感器的检测面水平指向列车外侧车轮。4.根据权利要求3所述的一种基于高精度触发的列车车轮通过识别装置，其特征在于，所述第一触发传感器的检测面与车辆轮缘中心线的距离大于距离预设值；所述第二触发传感器距离列车外侧车轮的水平距离为l，l大于距离预设值；所述第二触发传感器高于钢轨水平面高度10mm。5.根据权利要求1所述的一种基于高精度触发的列车车轮通过识别装置，其特征在于，所述触发传感器组采用第二种安装方式：所述第一触发传感器通过夹持工装与地铁或铁路钢轨进行连接固定，所述第一触发传感器与水平面存在a角度夹角，所述第一触发传感器的检测面与车辆轮缘外侧相互平行；所述第二触发传感器通过机械工装与基础面连接，所述第二触发传感器的检测面水平指向列车外侧车轮。6.根据权利要求5所述的一种基于高精度触发的列车车轮通过识别装置，其特征在于，所述第二触发传感器的检测面与车辆轮缘外侧的距离大于距离预设值；所述第二触发传感器距离列车外侧车轮的水平距离为l，l大于距离预设值；所述第二触发传感器高于钢轨水平面高度10mm。7.根据权利要求1所述的一种基于高精度触发的列车车轮通过识别装置，其特征在于，所述第一触发传感器采用激光测距传感器或者电感式传感器，第二触发传感器采用激光测距传感器。8.根据权利要求7所述的一种基于高精度触发的列车车轮通过识别装置，其特征在于，在列车轮对车轮通过第一触发传感器，当车轮与第一触发传感器之间距离小于等于检测距离远端阈值时，第一触发传感器反馈有效的高电平信号至采集处理触发板卡；当车轮与第一触发传感器之间距离大于检测距离远端阈值时，第一触发传感器反馈无效的低电平信号至采集处理触发板卡。
9.根据权利要求1所述的一种基于高精度触发的列车车轮通过识别装置，其特征在于，所述关联判断包括逻辑运算和车轮轴距判断；所述逻辑运算的具体步骤为：将第一触发传感器的电平信号和第二触发传感器的电平信号进行逻辑与，得到第一判断结果；所述车轮轴距判断的具体步骤为：判断车辆的2个车轮之间轴距是否等于列车车轮标准轴距，得到第二判断结果；根据所述第一判断结果和第二判断结果进行关联判断：当第一判断结果和第二判断结果同时为真时，则判断得出轮对车轮通过，并记录轮对车轮通过时刻；当第一判断结果和第二判断结果不同时为真时，则判断得出无轮对车轮通过。10.一种基于高精度触发的列车车轮通过识别方法，其特征在于，该方法应用于如权利要求1至9中任一所述的一种基于高精度触发的列车车轮通过识别装置；该方法包括：实时采集轮对车轮通过时的原始波形信号，对所述原始波形信号进行滤波处理，并将滤波处理后的信号转化为电平信号，及将所述电平信号传输至采集处理触发板卡；其中，所述触发传感器组包括第一触发传感器和第二触发传感器；采集处理触发板卡实时接收所述电平信号，并对所述电平信号进行滤波处理和关联判断，判断出列车轮对车轮通过时刻，同时产生拍照触发信号；相机和光源模块根据所述拍照触发信号，进行列车轮对车轮通过时刻进行拍照，得到车轮通过时刻图片。

技术总结
本发明公开了一种基于高精度触发的列车车轮通过识别装置及方法，该装置包括：触发传感器组，用于实时采集轮对车轮通过时的原始波形信号，对原始波形信号进行滤波处理，并将滤波处理后的信号转化为电平信号，及将电平信号传输至采集处理触发板卡；其中，触发传感器组包括第一触发传感器和第二触发传感器；采集处理触发板卡，用于实时接收电平信号，并对电平信号进行关联判断，判断出列车轮对车轮通过时刻，同时产生拍照触发信号；相机和光源模块，用于根据拍照触发信号，进行列车轮对车轮通过时刻进行拍照，得到车轮通过时刻图片。本发明适应于距离远且不能超限安装的场景，且对车轮通过识别准确性高、测量精度高。过识别准确性高、测量精度高。过识别准确性高、测量精度高。


技术研发人员：李文宝 向文剑 刘朝洪 陈元
受保护的技术使用者：成都唐源电气股份有限公司
技术研发日：2023.04.11
技术公布日：2023/6/14