[发明专利]一种列车车轮空转及滑行的实时监测方法

说明书

本发明公开了一种列车车轮空转及滑行的实时监测方法，包括以下步骤：步骤10)安装设备：将摄像机和平面镜分别固定安装在列车的底架，列车的车轮和轨枕上分别设置标定块；步骤20)调试摄像机焦距，固定拍摄范围，使车轮上的标定块在平面镜中成的虚像和轨枕上的标定块位于摄像机的拍摄范围内；步骤30)将视频中每帧图像转化成灰度图像，并分解灰度图像：步骤40)测算列车运行速度；步骤50)测算列车车轮转动速度；步骤60)判断车轮的运行状态。该监测方法利用一个摄像机即可实现监测，有效的解决双摄像机的检测需要严格进行时间同步的校准,提高了监测的效率。

技术领域

本发明涉及列车车轮的实时监测领域，具体来说，涉及一种列车车轮空转及滑行的实时监测方法。

背景技术

在列车运行中，如果没有足够的粘着牵引力，其结果势必没有足够的速度。如果轮轨间的粘着失效，便会出现列车车轮发生空转的现象，导致轮轨擦伤，而严重的擦伤往往是钢轨疲劳失效的重要根源之一。铁路工务部门，每年仅仅为了修换擦伤的钢轨，就要花费大量资金。同时，当列车制动时，如果轮轨作用界面之间的粘着失效，将造成车轮滑行，形成车轮擦伤。车轮擦伤不仅使列车运行时车辆/轨道产生强烈的振动，轮轨间产生强烈的冲击噪声，而且会导致车轮轴承、车轴和轨道的损伤，增加轮轨维修费用。因此，在列车运行时，牵引力与制动力的施加都必须满足粘着条件，否则就会导致列车空转或滑行。列车车轮一旦发生空转或者滑行现象，将极大的破坏正常的轮轨接触关系，甚至导致脱轨事故的发生。因此对于列车的空转滑行监测具有十分重要的作用。

传统的检测手段主要是通过测速定位的方式来分析列车车轮的空转或滑行状态，主要测速方法有：测速电机、光电式速度传感器、多普勒雷达、激光测速、惯性加速度传感器、GPS测速等，这些方法存在检测精度不足的问题，同时在实际的检测中往往是多种测速方法间的组合应用，存在检测数据格式的差异和数据融合的问题，对后台数据处理设备要求极高。

随着数字图像技术的发展和视频图像分析处理的成熟，视频测速得到了广泛的应用，对于列车车轮的空转及滑行监测，主要采用双摄像机监测的手段，但其存在两台摄像机需要同步触发、摄像机更换维修麻烦等问题。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种列车车轮空转及滑行的实时监测方法，利用一个摄像机即可实现监测，有效的解决双摄像机的检测需要严格进行时间同步的校准,提高了监测的效率。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明实施例采用如下的技术方案：

一种列车车轮空转及滑行的实时监测方法，所述的监测方法包括以下步骤：

步骤10)安装设备：将摄像机和平面镜分别固定安装在列车的底架，列车的车轮位于轨枕上，在列车的车轮和轨枕上分别设置标定块；车轮上的标定块在平面镜中成的虚像与轨枕上的标定块处于同一水平面中；

步骤20)调试摄像机焦距，固定拍摄范围，使车轮上的标定块在平面镜中成的虚像和轨枕上的标定块位于摄像机的拍摄范围内，获取视频数据；

步骤30)将视频中每帧图像转化成灰度图像fk(i,j)，并分解灰度图像：每帧图像的像素为n×m，其中，n、m均为偶数，fk(i,j)表示第k帧图像的二维矩阵中像素坐标点(i,j)的灰度值，像素坐标系原点位于图像的左上角，以向下为x轴的正方向，向右为y轴的正方向，i∈[1，n]，j∈[1，m]，k的取值范围为[1，sumframe]之间的整数，sumframe表示视频分解成图像的总帧数；