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基于图像识别的轮轨冲角测量系统研究

中国铁道科学 2005年第5期26卷 82-85页

作者：李国顺金炜范荣巍铁道科学研究院机车车辆研究所北京100081

为了解决机车车辆运行过程中轮轨冲角的连续测量问题,研究基于运动图像识别的轮轨冲角测量原理,提出轮轨冲角测量方法。运用该方法研制了由图像采集系统、同步采集控制系统、图像处理软件等组成的轮轨冲角测量系统,通过连续测量转向架... 详细信息

为了解决机车车辆运行过程中轮轨冲角的连续测量问题,研究基于运动图像识别的轮轨冲角测量原理,提出轮轨冲角测量方法。运用该方法研制了由图像采集系统、同步采集控制系统、图像处理软件等组成的轮轨冲角测量系统,通过连续测量转向架侧架与轨道的夹角和轮对与侧架的夹角计算轮轨冲角。应用该测量方法对DF8B三轴径向转向架机车进行实车线路试验,测得该车径向机构锁定和不锁定两种状态下通过250 m半径曲线时的第一轴和第三轴轮轨冲角变化曲线。

关键词：图像识别轮轨冲角测量方法测量系统

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基于激光线的轮轨冲角检测新方法

光电工程 2017年第8期44卷 818-825页

作者：马增强宋子彬王永胜石家庄铁道大学电气与电子工程学院石家庄050043

冲角是列车蛇形运动稳定性评价中的一关键性指标。由于列车走行步复杂、冲角值极小等原因,导致轮轨间冲角测量难度大、测量不准确等问题。本文提出一种基于激光线检测的轮轨冲角检测方法,该方法将与轮对运动方向共线的激光线照在轨面上... 详细信息

冲角是列车蛇形运动稳定性评价中的一关键性指标。由于列车走行步复杂、冲角值极小等原因,导致轮轨间冲角测量难度大、测量不准确等问题。本文提出一种基于激光线检测的轮轨冲角检测方法,该方法将与轮对运动方向共线的激光线照在轨面上,通过图像畸形校正、Meanshift算法平滑、Radon直线检测等算法处理分别获取轨道边缘线和激光线的位置,计算两者在图像中的夹角检测出轮轨冲角。通过仿真数据和检测结果对比表明,该方法能够实现轮轨冲角的图像检测,且原理简单可行,最后给出检测误差的修正方法,增加了检测方法的鲁棒性。该方法的提出为后续列车运行的稳定性和安全性评价奠定了基础。

关键词：蛇形运动轮轨冲角图像检测激光线

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车载式相机轮轨冲角图像检测

中国图象图形学报 2018年第3期23卷 418-427页

作者：马增强宋子彬王永胜石家庄铁道大学电气与电子工程学院石家庄050043

目的在列车运行安全性评价中,轮轨冲角是一关键性指标。列车运行过程中车体存在强烈振动,而且在基于应变片及传感器的冲角接触测量方法中存在许多弊端,例如丢失,损坏等问题,但冲角作为轮轨接触安全状态评价中的重要参数,对列车运行稳定... 详细信息

目的在列车运行安全性评价中,轮轨冲角是一关键性指标。列车运行过程中车体存在强烈振动,而且在基于应变片及传感器的冲角接触测量方法中存在许多弊端,例如丢失,损坏等问题,但冲角作为轮轨接触安全状态评价中的重要参数,对列车运行稳定性评价方面具有重要意义。为了避免接触测量方法中测量传感部件易损坏,丢失以及冲角值小等原因导致轮轨冲角检测难度大等问题,提出了一种新的轮轨冲角的图像检测方法。方法首先,将CCD传感器安装在转向架上构成视觉检测系统;其次,根据相机物像空间几何成像模型建立车轮运动中轮缘角度与图像中椭圆短轴变化关系,实现对3维空间中轮缘位置和角度信息的采样与记录,并证明了轮缘几何特性与车轮偏转角度之间单一映射关系,将轮轨冲角φ的检测转化为椭圆短轴长度特征的检测,缩减了检测难度,增加了可行性;最后,给出冲角仿真结果。结果实验结果表明,该方法测得的冲角值与使用仪器检测的冲角数值平均误差为0.024°,最大误差0.084°,单帧图像检测时间大约400 ms,通过仿真得出冲角的范围在0.75°内,且随机车速度的增大而增大,冲角在径向机构未锁定时小于锁定状态。结论该方法检测速度较快且准确性较高,具有一定的工程应用价值,能为后续列车运行的稳定性和安全性评价奠定了一定的基础。

关键词：蛇形运动轮轨冲角椭圆检测安全性评价

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用激光测试轮轨冲角

应用激光 1990年第5期10卷 211-214页

作者：杜辉强铁道部科学研究院研究生部

本文介绍了用He—Ne激光测试轮轨冲角的新技术,并讨论了可能影响测量结果的因素。

关键词：列车运行轮轨冲角激光测试

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基于数字图像处理的轮轨冲角检测方法研究

基于数字图像处理的轮轨冲角检测方法研究

作者：宋子彬石家庄铁道大学

学位级别：硕士

随着铁路高速化和重载化发展,轮轨间相互作用更加剧烈,容易引发轮轨间磨耗严重、接触疲劳和脱轨等故障,所以监测、分析轮轨接触参数对行车稳定性和安全性有重要意义。列车通过大坡道和小半径转弯区域时会引起轮轨接触状态多变,冲角增加... 详细信息

随着铁路高速化和重载化发展,轮轨间相互作用更加剧烈,容易引发轮轨间磨耗严重、接触疲劳和脱轨等故障,所以监测、分析轮轨接触参数对行车稳定性和安全性有重要意义。列车通过大坡道和小半径转弯区域时会引起轮轨接触状态多变,冲角增加,从而导致非正常磨耗增加。冲角作为轮轨接触状态评估的一个重要指标,不仅在提高行车安全性及舒适性方面起决定性作用,也是轮轨磨耗测量中的重要参数。本文分别就列车在直行和转弯两种场景下的轮轨接触冲角变化量进行研究,针对两种场景特性分别利用不同数字图像检测方法来实现轮轨冲角检测。列车在直行情况下,因车体存在蛇形运动使轮轨间易产生轮轨位移、侧滚和冲角。文中将安装在转向架上的CCD传感器和红外激光源组成冲角图像检测装置,使激光线照在轨面上且与轮对运行方向一致,以此表示轮对运行方向,通过相机获取轨面图像来获取激光线和轨道边缘图像,并通过图像滤波、特征检测、直线拟合等步骤确定轨道边缘线和激光线准确位置,由此计算两者在图像中的角度,即轮轨瞬时冲角。列车通过转弯区域时,轨道弯曲程度不同导致轮轨接触情况复杂,使大冲角和大位移的情况时常发生。本文提出一种基于图形几何映射关系模型的轮轨冲角检测方法,该方法在相机成像原理的基础上,将相机固定在列车转向架的特定位置,构建几何成像模型使图像中车轮几何形态与其空间位置成单一对应关系,由此将车轮偏转角的检测转化为椭圆短轴测量,通过数学模型计算得出偏转角与图像椭圆在数值上的对应关系,并由车轮图像信息得到冲角量。为了确保轨道边缘检测的准确性,文中运用广义插值傅立叶变换来加快radon变换并改变最小插值误差来调节GIFT参数。另外针对背景复杂,噪声严重的车轮图像,使用基于边缘曲率及区域搜索的椭圆检测优化算法进行椭圆检测,并误差范围内,应用建立的映射模型实现了冲角检测。在最后,分别针对两种方法进行了模拟检测实验,以此验证方法的合理性和有效性。

关键词：轮轨接触轮轨冲角激光线图像处理算法椭圆检测