鐵路貨車貨物裝載端部竄出檢測的研究.pdf

1、隨著我國鐵路大面積提速，鐵路安全運(yùn)輸對貨運(yùn)列車裝載檢測的要求也越來越高，而我國鐵路目前投入使用的貨運(yùn)列車裝載檢測裝備尚不適應(yīng)新形勢條件下運(yùn)輸安全監(jiān)控的需要，尤其是直接影響行車安全的貨車裝載限界檢測有待于深化研究，本論文主要針對貨車裝載限界檢測中貨物端部竄出這一問題進(jìn)行研究。 1．鐵路貨車裝載超限檢測技術(shù)與裝備現(xiàn)狀介紹了鐵路貨車裝載檢測技術(shù)與檢測裝備的需求和現(xiàn)狀，以貨車裝載限界檢測為重點(diǎn)，介紹了目前我國應(yīng)用于鐵路運(yùn)輸現(xiàn)場的兩種鐵路

2、貨車裝載限界檢測裝置，即武測方案和鐵科方案，并分析了兩種方案采用的技術(shù)路線和各自的優(yōu)缺點(diǎn)。 2．鐵路貨車裝載端部竄出課題的提出從鐵路貨車貨物裝載縱向超限檢測識別的必要性出發(fā)，介紹并分析了既有武大方案實(shí)現(xiàn)端部竄出檢測識別的技術(shù)方案和優(yōu)缺點(diǎn)，基于實(shí)現(xiàn)鐵路貨車貨物裝載縱向超限檢測，確定了本研究論文的選題——鐵路貨車貨物裝載端部竄出檢測的研究。 在此基礎(chǔ)上，結(jié)合目前投入使用的超限檢測系統(tǒng)的技術(shù)和裝置，以鐵科方案“安全門”為基礎(chǔ)，

3、提出并簡單介紹了用于實(shí)現(xiàn)貨物列車端部竄出檢測目的的技術(shù)方案和研究思路。 3．基于二維激光掃描技術(shù)的端部竄出識別介紹了基于“安全門”的二維激光掃描檢測數(shù)據(jù)，不用添加其它硬件設(shè)備，進(jìn)行端部竄出的檢測和識別的方法和過程。 該方案首先利用某一車鉤部位相鄰車輛車型的識別結(jié)果，確定是否需要進(jìn)行該部位是否存在端部竄出的檢測和識別。再對每一幀數(shù)據(jù)按照y值進(jìn)行分類，通過對各類成員的x值進(jìn)行判斷，確定是否存在端部竄出，同時要排除車輛端部制動

4、盤的干擾。最后，根據(jù)掃描檢測出的各幀數(shù)據(jù)分布特性、檢測數(shù)據(jù)成員分類和車輛運(yùn)行速度，即可確定端部竄出的具體三維空間外輪廓尺寸。 本方案僅需在既有鐵科方案“安全門”的檢測過程中增加對現(xiàn)有檢測數(shù)據(jù)的分析判斷，只增加一個端部竄出的識別分析判斷軟件模塊，不用添加其它硬件設(shè)備，即可得到是否存在端部竄出，并計(jì)算得到出端部竄出三維輪廓的檢測結(jié)果。 4．端部竄出的圖像識別簡要介紹了數(shù)字圖像處理技術(shù)，并以幾個有代表性的車輛連接處圖像的處理為

5、例，經(jīng)過二值化分割、灰度保存、中值濾波、輪廓提取、加強(qiáng)垂直邊緣、閾值面積消去，最后進(jìn)行車鉤處車廂邊緣的識別及端部竄出的判定，并結(jié)合激光檢測結(jié)果來提高端部竄出長度的判斷精度。 利用圖像識別來判別斷端部竄出，會有很多因素影響其判別結(jié)果。如現(xiàn)場的氣候、光線變化會影響圖片的質(zhì)量，圖像處理方法本身會給車輛邊緣的檢測帶來一定誤差。 5．分析和結(jié)論貨車裝載端部竄出識別兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)分析通過對兩種檢測方法識別端部竄出的實(shí)現(xiàn)方法和處理過

6、程進(jìn)行了論述，結(jié)合試驗(yàn)研究過程，對兩種檢測方法的優(yōu)缺點(diǎn)作了對比分析： 在既有鐵路“安全門”檢測裝備的基礎(chǔ)上，不增加新的硬件設(shè)備，只需在檢測軟件中對現(xiàn)有激光二維掃描的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，可以識別端部竄出是否存在，并可較為準(zhǔn)確地檢測出端部竄出的三維坐標(biāo)。 列車運(yùn)行速度越慢，檢測采樣越密；列車速度越快，檢測間隔就越稀。為了減小由于采樣間隔帶來的誤差，采用了傳感器錯開布置的方式，相當(dāng)于加密了采樣間隔。上述誤差基本上只存在于端部

7、竄出長度方向尺寸的檢測上。 利用圖像識別技術(shù)檢測端部竄出，可以采用一個攝像機(jī)，判斷是否存在端部竄出的現(xiàn)象。并可以利用二維激光判斷端部竄出的結(jié)果數(shù)據(jù)以及圖像處理的判別結(jié)果，來計(jì)算端部竄出的長度。 采用圖像技術(shù)識別端部竄出，受氣候、光線等的干擾因素很多，在一些比較惡劣的氣候或光線條件下可能無法準(zhǔn)確識別是否存在端部竄出或識別的準(zhǔn)確率受到影響。圖像處理方法本身會給車輛邊緣的檢測帶來一定誤差。 本論文設(shè)計(jì)的檢測系統(tǒng)采用了兩

8、種檢測手段相結(jié)合的方法，即在安裝有鐵路“安全門”處，增加一個攝像機(jī)，可以驗(yàn)證激光檢測的結(jié)果，并提高檢測精度；同時也為不同車站間，明確貨物裝載狀態(tài)的變動、區(qū)分各自的責(zé)任提供了很有力的佐證手段。并保證現(xiàn)場較好的照明條件，以減少光線對圖像識別結(jié)果的影響。 主要研究結(jié)論 1．本論文在分析了鐵路貨車貨物裝載檢測裝備的需求和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了貨物列車端部竄出檢測研究的必要性，同時分析了貨物列車端部竄出檢測的研究現(xiàn)狀，并研究了在鐵建

9、所現(xiàn)有鐵路“安全門”基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)貨物列車端部竄出檢測功能的可行性。 2．本論文基于鐵路“安全門”采用激光二維掃描技術(shù)獲得的檢測數(shù)據(jù)，根據(jù)端部竄出的數(shù)據(jù)特征，研究提出了貨車裝載端部竄出的識別方法，這一識別方法可排除列車制動盤對端部竄出檢測的干擾，準(zhǔn)確率高，且不用添加任何硬件設(shè)備。 3．本論文研究提出的利用二維激光掃描技術(shù)識別鐵路貨車裝載端部竄出識別方法，經(jīng)過理論分析和實(shí)際現(xiàn)場試驗(yàn)，證明利用該識別方法檢測端部竄出貨物的三維輪廓

10、坐標(biāo)是可行的，但在縱向長度的準(zhǔn)確計(jì)算中受掃描傳感器頻率特性和列車速度的影響有一定的誤差。 4．本論文研究提出的用數(shù)字圖像處理方法識別貨車裝載端部竄出，并結(jié)合二維激光檢測端部竄出的結(jié)果數(shù)據(jù)判斷端部竄出的長度，提高了檢測精度，經(jīng)試驗(yàn)考核證明是可行的。 5．用數(shù)字圖像處理來識別端部竄出的方法有很多因素影響其判別結(jié)果，如現(xiàn)場的氣候、光線變化等會影響圖片的質(zhì)量，圖像處理方法本身也會給識別結(jié)果造成一定的誤差。建議本論文在貨物列車裝載

11、端部竄出檢測的研究還存在較多不足之處和值得改進(jìn)的地方，需要以后繼續(xù)努力完善。主要體現(xiàn)在： 利用激光二維掃描的檢測數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)端部竄出檢測需要充分了解列車端部竄出部分的數(shù)據(jù)特征，得到相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)閾值，從而提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確率。由于試驗(yàn)的樣本數(shù)據(jù)有限，因此，本論文獲得的有關(guān)激光掃描端部竄出的的數(shù)據(jù)特征信息還不夠全面，只運(yùn)用一些先驗(yàn)知識顯然有欠缺，還需要對大量的現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。 采用圖像識別技術(shù)檢測貨物列車裝載端部竄出問題，在