基于机器成像的动车受电弓及走行部故障检测系统的设计与实现

摘要

随着我国高速铁路快速发展，高速动车开始大量开行，其运行安全俨然成为了关注焦点。在动车高速运行状态下，任何细微的故障，都可能酿成重大事故，而受电弓和走行部作为动车组最重要的部件，它们的运行状态监测和检修质量以及异常报警变得尤为重要。本文设计并实现动车受电弓以及走行部的故障检测系统，提供受电弓和走行部的设备管理和监控、数据统计分析、三维展示、全景展示、故障自动识别和异常报警等功能，为管理和维修人员提供便利，保障动车的运行安全。
　　本文设计的动车受电弓以及走行部的故障检测系统采用了MFC、Spring、Mybatis、ThriftRPC框架技术，结合了工业相机、三维激光扫描仪等先进的机器成像设备，集成了动车车辆标识技术、3D点云配准技术、激光测距技术、模板匹配技术，大大提高了系统的故障识别率、增加了系统的可扩展性、降低系统的耦合性。该系统主要包括数据采集模块、故障识别和报警模块、后台管理和监控模块以及统计分析和展示模块。作者独立设计并实现了如下四个模块:
　　(1)数据采集客户端模块:该模块主要包括使用工业相机和三维立体扫描仪，对动车的受电弓和走行部部件进行数据采集，以及对数据进行的初步处理，数据上传和调用故障识别接口。
　　(2)故障识别和报警模块:该模块主要包括受电弓的点云数据接收、分析受电弓各项数据、数据汇总、走行部的图片接收、动车模板匹配、sift故障分析、图片拼接、故障展示、异常报警、维修接口调用。
　　(3)统计分析和展示模块:该模块主要包括对动车的受电弓及走行部的有效历史数据进行统计分析、故障点分析、车型分析、统计图的生成、数据的导出、图表的打印、受电弓的激光三维图和走行部的全景图的展示。
　　(4)后台管理和监控模块:该模块主要包括数据库管理、主从配置、用户的权限管理、用户的增删改查、设备状态监控、过车视频的搜索、回看、下载。
　　经过无数次的在实验基地测试，目前，该项目已经在兰州铁路局部分动车路段安装运用，使用效果达到了设计目标，有效提高了动车入库检修作业效率，提高了对隐蔽故障发现能力。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1项目背景

1．2课题相关国内外发展现状研究

1．3课题的主要内容和论文的组织结构

2受电弓及走行部故障检测系统相关理论及技术综述

2．1 MFC框架

2．2 Spring框架

2．3 MybatiS框架

2．4 ThriftRPC框架

2．5非阻塞异步IO机制

2．6本章小结

3 受电弓及走行部故障检测系统需求分析

3．1需求分析综述

3．1．1产品特点分析

3．1．2用户特征分析

3．2功能性需求分析

3．2．1数据采集客户端

3．2．2故障识别和报警

3．2．3统计分析和展示

3．2．4后台管理和监控

3．3非功能性需求分析

3．4本章小结

4受电弓及走行部故障检测系统概要设计

4．1设计目标

4．2系统总体功能结构

4．3系统技术实现架构

4．4网络拓扑图

4．5系统数据库设计

4．5．1数据库E-R图设计

4．5．2数据字典设计

4．6本章小结

5受电弓及走行部故障检测系统详细设计与实现

5．1 数据采集客户端模块

5．1．1受电弓采集

5．1．2走行部采集

5．2故障识别和报警模块

5．2．1 受电弓故障识别和报警

5．2．2走行部故障识别和报警

5．3统计分析和展示模块

5．4后台管理和监控模块

5．4．1数据库和用户管理

5．4．2设备状态和视频监控

5．5本章小结

6系统测试与验收

6．1系统功能测试

6．2系统实现与验收

7结论

7．1全文总结

7．2展望

参考文献

作者简历及攻读硕士专业学位期间取得的研究成果

学位论文数据集