TEDS設(shè)備原理及應(yīng)用

(沈陽(yáng)局集團(tuán)公司沈陽(yáng)動(dòng)車(chē)段 吉林 長(zhǎng)春 130000)

一、系統(tǒng)組成

動(dòng)車(chē)組運(yùn)行故障動(dòng)態(tài)圖像檢測(cè)系統(tǒng)(Trouble of moving EMU Detection System，簡(jiǎn)稱(chēng)TEDS)，由軌邊圖像采集、探測(cè)站分析處理、調(diào)度中心報(bào)警終端等設(shè)備組成。系統(tǒng)總體架構(gòu)分為三大部分，軌邊探測(cè)站部分、動(dòng)車(chē)檢修基地檢測(cè)中心部分、局級(jí)監(jiān)控中心部分。其中軌邊探測(cè)站部分包含軌邊機(jī)房設(shè)備、軌邊采集設(shè)備、圖像分析設(shè)備。

(一)軌邊采集設(shè)備

軌邊采集設(shè)備包含三套沉箱、兩套側(cè)箱、一套線陣圖像采集箱以及一套動(dòng)車(chē)車(chē)號(hào)圖像采集設(shè)備。系統(tǒng)采用線面攝像頭相結(jié)合的方式，共采用11個(gè)高速高分辨率數(shù)字工業(yè)檢測(cè)攝像頭。

三套沉箱中放置五個(gè)超高速高清晰面陣數(shù)字?jǐn)z像頭，采集動(dòng)車(chē)底部的高清圖像，線陣圖像采集箱中放置一個(gè)超高速高清晰線陣數(shù)字?jǐn)z像頭，掃描動(dòng)車(chē)底部整體圖像。

側(cè)部包含了兩套側(cè)箱，其中一套用于轉(zhuǎn)向架圖像采集分析、一套用于裙板位置圖像采集分析，同時(shí)為了獲取動(dòng)車(chē)組車(chē)號(hào)作為動(dòng)車(chē)組車(chē)輛的唯一性標(biāo)識(shí)，側(cè)部軌邊設(shè)備包括了一套動(dòng)車(chē)車(chē)號(hào)圖像采集設(shè)備。

(二)軌邊機(jī)房設(shè)備

軌邊機(jī)房設(shè)備主要由圖像信息采集設(shè)備、車(chē)輛信息采集設(shè)備、門(mén)燈控制設(shè)備、電源箱、圖像數(shù)據(jù)服務(wù)器、圖像識(shí)別服務(wù)器、光纖傳輸設(shè)備、UPS等設(shè)備組成。其功能如下所示。

1.圖像信息采集設(shè)備：用于接收高速攝像機(jī)陣列信息，對(duì)圖像信息處理和傳輸。

2.車(chē)輛信息采集設(shè)備：用于接收車(chē)輪傳感器的信號(hào)，計(jì)軸計(jì)輛、測(cè)速，控制補(bǔ)償光源和保護(hù)門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉。

3.門(mén)燈控制設(shè)備：用于控制保護(hù)門(mén)開(kāi)合及激光光源的開(kāi)關(guān)。

4.電源箱：提供系統(tǒng)設(shè)備穩(wěn)定、可靠的電源

5.圖像數(shù)據(jù)服務(wù)器：用于存儲(chǔ)過(guò)車(chē)信息，歷史圖像數(shù)據(jù)，故障圖像信息，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。

6.圖像識(shí)別服務(wù)器：用于進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)運(yùn)算，對(duì)過(guò)車(chē)圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)分析處理，進(jìn)行車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別及智能比對(duì)識(shí)別，實(shí)現(xiàn)異常圖像報(bào)警功能。

7.光纖傳輸設(shè)備：用于軌邊設(shè)備采集的數(shù)據(jù)向異常報(bào)警終端的傳輸。

8.UPS：不間斷電源，用于為系統(tǒng)提供停電及電壓突變保護(hù)。

二、技術(shù)特點(diǎn)

(一)采用線陣掃描技術(shù)

(1)采用線陣相機(jī)作為拍攝單元拍攝圖像完整連續(xù)，無(wú)拼接。同時(shí)采用廣角鏡頭，底部拍攝圖片整體無(wú)拼接；(2)抗陽(yáng)光干擾效果好，白天夜晚拍攝圖片亮度一致；(3)拍攝圖片亮度均勻；(4)補(bǔ)償光源系統(tǒng)對(duì)線陣相機(jī)無(wú)電信號(hào)干擾；(5)抗沙塵雨雪等惡劣環(huán)境影響；(6)有利于圖像的自動(dòng)識(shí)別。

(二)圖像傳輸和處理加速技術(shù)

系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，利用圖像傳輸及處理加速技術(shù)，圖像檢測(cè)終端只需要通過(guò)WEB網(wǎng)頁(yè)即能實(shí)現(xiàn)動(dòng)車(chē)圖像的實(shí)時(shí)瀏覽，為動(dòng)車(chē)圖像的異地檢測(cè)和監(jiān)控提供了有效的手段。

(三)異常圖像報(bào)警技術(shù)

系統(tǒng)可自動(dòng)對(duì)所有攝像頭采集的圖像進(jìn)行圖像處理，采用智能學(xué)習(xí)算法對(duì)同一車(chē)輛的同一部位的圖像進(jìn)行比對(duì)和分析，對(duì)出現(xiàn)異常的圖像進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警和提示。

(四)車(chē)號(hào)識(shí)別技術(shù)

系統(tǒng)根據(jù)車(chē)號(hào)相機(jī)拍攝的車(chē)號(hào)部位圖像，采用圖像識(shí)別技術(shù)，自動(dòng)識(shí)別出車(chē)號(hào)信息，并建立車(chē)輛圖像信息與車(chē)號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

(五)適應(yīng)低速及停車(chē)功能

系統(tǒng)采用的KG50型車(chē)輪傳感器可保證列車(chē)在低速或停車(chē)時(shí)不會(huì)丟軸，同時(shí)系統(tǒng)采用先進(jìn)的信號(hào)采集技術(shù)及控制算法，能夠有效解決低速和停車(chē)問(wèn)題。

(六)良好的數(shù)據(jù)交換接口

系統(tǒng)具備良好的數(shù)據(jù)交換接口，能與動(dòng)車(chē)組信息管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換功能，實(shí)時(shí)獲取動(dòng)車(chē)組車(chē)次信息，向動(dòng)車(chē)組信息管理系統(tǒng)上傳故障圖像數(shù)據(jù)。

三、技術(shù)參數(shù)

(一)硬件技術(shù)參數(shù)

1.適應(yīng)動(dòng)車(chē)組速度：5～250Km/h；

2.保護(hù)門(mén)開(kāi)啟、關(guān)閉反應(yīng)時(shí)間：≤1.5S；

3.補(bǔ)償光源開(kāi)啟關(guān)閉響應(yīng)時(shí)間：≤1S；

4.攝像機(jī)：高速工業(yè)線陣相機(jī)，分辨率≥1024像素/線；

5.補(bǔ)償光源：采用紅外線性激光光源；

6.控制方式：使用車(chē)輪傳感器；

7.服務(wù)器：采用雙機(jī)備份服務(wù)器；

8.監(jiān)測(cè)站報(bào)警終端：根據(jù)動(dòng)車(chē)運(yùn)用所的實(shí)際運(yùn)用需求動(dòng)態(tài)配置；

9.存儲(chǔ)容量：故障檢測(cè)原始數(shù)字信息及故障圖像在TEDS系統(tǒng)內(nèi)保存不少于2年；其他圖像信息保存不少于30天；

10.工作環(huán)境：室外：-40℃～70℃，室內(nèi)：-10℃～50℃；

11.用電容量：探測(cè)站軌邊機(jī)房用電總?cè)萘俊?0KVA；監(jiān)測(cè)中心機(jī)房用電總?cè)萘俊?KVA；

12.探測(cè)站地線設(shè)置：防雷接地電阻小于4Ω；

13.防雷組件：標(biāo)稱(chēng)放電電流(8/20μs)：In≥70kA，沖擊電流(10/350μs)：Iimp≥15kA，電壓保護(hù)水平：Up≤2.5kV。

(二)軟件技術(shù)參數(shù)

1.系統(tǒng)能自動(dòng)計(jì)軸、計(jì)輛，計(jì)軸誤差小于3×10-6，計(jì)輛誤差小于3×10-5；

2.系統(tǒng)能自動(dòng)測(cè)量車(chē)速，正常行駛過(guò)程中測(cè)量速度誤差不超過(guò)±0.5Km/h；

3.車(chē)號(hào)識(shí)別率大于99.9%；

4.系統(tǒng)能自動(dòng)識(shí)別動(dòng)車(chē)組車(chē)輛一位端；

5.系統(tǒng)采用ORACLE9i及以上版本數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息；

6.圖片統(tǒng)一采用JPG格式存儲(chǔ)；

7.系統(tǒng)具備圖像放大功能，能夠?qū)?xì)小部件進(jìn)行多級(jí)放大顯示；

8.系統(tǒng)具采用B/S結(jié)構(gòu)，各級(jí)部門(mén)通過(guò)網(wǎng)頁(yè)即可實(shí)時(shí)瀏覽動(dòng)車(chē)組各部位圖像；

9.系統(tǒng)采用的圖像傳輸與處理加速器系統(tǒng)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)低帶寬通道下的圖像實(shí)時(shí)瀏覽。

10.動(dòng)車(chē)組通過(guò)探測(cè)站后，10秒內(nèi)軟件界面即能瀏覽動(dòng)車(chē)組信息。

四、結(jié)論

TEDS 系統(tǒng)技術(shù)的提出和實(shí)現(xiàn)將從根本上改變動(dòng)態(tài)檢車(chē)員的作業(yè)模式，并會(huì)對(duì)原有的貨車(chē)探測(cè) TFDS 系統(tǒng)及普通客車(chē)探測(cè) TVDS 系統(tǒng)由事后故障檢查、到重點(diǎn)故障自動(dòng)識(shí)別再到系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)故障預(yù)警，消除事故隱患的技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。