[发明专利]一种列车车轮空转及滑行的实时监测方法

摘要

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。

主权项

1.一种列车车轮空转及滑行的实时监测方法，其特征在于，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个，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；将fk(i，j)分为用于列车运行速度检测的和用于车轮转动速度检测的两个矩阵，其中，且i∈[1，n]，j∈[1，m/2]；且i∈[1，n]，j∈[1，m/2]；步骤40)测算列车运行速度；所述的步骤40)中，利用式(1)计算的灰度平均值：其中，表示第k帧图像的灰度平均值，对集合中每一帧图像求取灰度平均值，得到第一散点序列对第一散点序列进行二阶差分，对差分结果取绝对值，得到第一序列数据g1(k)，k的取值范围为[1，sumframe-2]，表示第k+2帧图像的灰度平均值，表示第k+1帧图像的灰度平均值；对第一序列数据g1(k)进行局部极大值检测，如果检测得到的极大值满足设定的阈值则记录该极大值的坐标Xnumber1，Xnumber1表示第number1个极大值点的帧坐标；设置扫描范围R1，检验极大值点的帧坐标Xnumber1前后的R1帧坐标内是否存在其他极大值点，如果存在其它极大值点，则取这些极大值点帧坐标的均值，作为融合后的极大值点帧坐标，持续扫描并融合，直到在扫描范围内没有出现其他极大值点，对第一序列数据g1(k)进行扫描和融合后，获得最终融合后的第一极大值帧坐标序列表示在第一极大值帧坐标序列中，作为第No1次检测到轨枕标定块的第帧图像；利用式(2)测算列车运行速度：其中，L表示相邻两个轨枕之间的距离；ΔT表示相邻两帧图像之间的时间间隔；表示在时间区间内的列车运行速度；表示轨枕标定块第j+1次被检测到时所在的帧图像在整个帧图像中的序号；表示轨枕标定块第j次被检测到时所在的帧图像在整个帧图像中的序号；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。