[发明专利]一种铁路轨道、轨道板状态多维智能监测方法及系统

说明书

本发明提出一种铁路轨道、轨道板状态多维智能监测方法及系统，监测方法包括：S1多维智能监测系统获取铁轨和轨道板的表面温度，测量铁轨的距离并转化为铁轨偏心距离，获取观测图像；S2将表面温度、铁轨偏心距离传输给控制模块，并将观测图像传输给处理模块，处理模块结合深度学习网络和视觉检测技术计算出轨道板位移和轨道爬移；S3将表面温度、铁轨偏心距离以及轨道板位移、轨道爬移测量结果封装并传输到管理中心；S4管理中心对各监测点位进行温度、位移态势分析，推送铁路轨道、轨道板异常位移报警。该多维智能监测方法和系统实现了对铁路轨道、轨道板状态的综合、长期、智能监测，提高了铁路运行的安全性。

技术领域

本发明涉及一种铁路轨道、轨道板状态多维智能监测方法及系统，属于铁路轨道、轨道板安全监测领域。

背景技术

在温度、列车制动和混凝土收缩等载荷作用下，铁路轨道、轨道板承担复杂的横向力和纵向力。当因高温导致轨道板胀板达到3mm以上，且线路高低或方向偏差超过 3mm，应及时安排整治，以免发生行车安全隐患；当前多由防护员、巡线员在天窗时间对铁路轨道爬移、轨道板位移、过渡板与支承层连接部位接缝大小及变形情况、过渡板与轨道板相对位移、支承层与轨道板相对位移等参数进行人工测量和核验，该方法费时费力、主观性强，且记录数据多为纸质化、碎片化，不利于全生命周期数据整理及后续分析。

铁路轨道旁设备安装空间有限，对监测设备尺寸、防护性能等有较高的要求，且现场存在列车振动、雨雾、风雪、泥污等干扰，普通视频监测、光纤光栅技术和加速度位移传感等监测手段在进行现场施工时，存在现场取电困难、施工难度大、硬件和施工成本高等问题，设计新的监测方案和系统，以对铁路轨道、轨道板状态进行综合、长期、智能的监测，依然具有较大的需求和探索空间。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提出一种铁路轨道、轨道板状态多维智能监测方法及系统，其通过多维度的智能监测设备获取铁轨和轨道板处的多种参数，并计算出轨道板位移和轨道爬移，从而实现自动化监控和报警。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明的铁路轨道、轨道板状态多维智能监测方法，包括：

S1、多维智能监测系统获取铁轨和轨道板的表面温度、测量铁轨的距离，并转化为铁轨偏心距离，以及获取观测图像；

S2、将步骤S1获取的表面温度、铁轨偏心距离传输给多维智能监测系统控制模块，并且将步骤S1获取的观测图像传输给多维智能监测系统处理模块，处理模块结合深度学习网络和视觉检测技术计算出轨道板位移和轨道爬移；

S3、将表面温度、铁轨偏心距离以及轨道板位移、轨道爬移测量结果封装传输到管理中心；

S4、管理中心对各监测点位进行温度、位移态势分析，推送铁路轨道、轨道板异常位移报警，同时，对各监测点位的位移发展情况和报警次数进行月季年统计分析，并结合监测区段内所有监测点位的监测信息，形成行车计划建议和保养维护建议。

在一个实施方式中，在观测位置安装高精度观测标尺，作为轨道板位移、轨道爬移测量的参考点。

在一个实施方式中，步骤S2中，处理模块计算轨道板位移、轨道爬移具体包括：

S21、采用图像超分辨和对比度增强，提升图像分辨率，达到高精度测量的目的；

S22、采用图像分割方法定位出标尺的边界位置，获取观测标尺掩码图像，同时，进行关键点检测，配合掩码图像的角点，计算位移观测参考点的坐标；

S23结合旋转机构转动和标尺的标准尺寸，计算相机参数自标定和标尺实际位移。

在一个实施方式中，步骤S21具体包括：设计观测标尺边缘和角点对比度增强的超分辨网络，为使超分辨后的图像与目标图像具有相同的对比度和纹理，采用图像不同特征通道之间的相关性衡量图像纹理，即：