一种网轨隧综合检测系统及方法

摘要

本发明涉及列车综合检测技术领域，涉及一种网轨隧综合检测系统及方法。本发明通过车载处理系统对弓网检测系统、轨道检测系统、隧道检测系统之间的几何参数信息以及巡检图像信息进行信息交换、深度融合及综合分析，使得各子系统实现共享定位信息、共享时钟信息、共享计算资源、共享补偿信息等，通过车载处理系统与其它子系统通过联动来实现信息交换和信息深度融合，全方位保证列车的安全性，提高了地铁整体维护水平，同时在确定几何参数信息在列车正常运行下的参数数值是否超限或图像信息中是否存在异常信息来综合判断列车的运行状态，由此确定异常位置、异常原因以及异常情况，也能对已发现缺陷进行复核，多维度精准匹配。

说明书

技术领域

本发明涉及列车综合检测技术领域，涉及一种网轨隧综合检测系统及方法。

背景技术

当前城市的不同出行方式中，地铁出行越来越受到市民的青睐。由于地铁长时间的运行以及地质因素等各种未知因素可能导致地铁线路中的一些设备存在螺栓松动、设备超过设定界限等情况严重地危害列车的安全运行。目前，采用人工检测的模式已经不适合线路自动化检测的迫切需求，检测评估方法和内容不能完全覆盖整体系统，虽然各个业务系统之间虽然部分实现了互联互通，但是协同联动机制缺乏，“信息孤岛”依然存在，检测监测效率低下，无法满足运营需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种全方位保证列车的安全性，能对已发现缺陷进行复核，多维度精准匹配难题，其检测速度更快，检测操作更加便捷和高效的网轨隧综合检测系统及方法。

为了解决上述技术问题，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种网轨隧综合检测系统，包括弓网检测系统、轨道检测系统、隧道检测系统、车载处理系统以及为列车网轨隧综合检测提供电源的电源系统；所述弓网检测系统，用于实时采集弓网几何参数信息以及列车的接触网巡检图像；所述轨道检测系统，用于实时采集列车姿态参数信息、轨道图像信息、钢轨断面信息以及轨道几何参数信息；所述隧道检测系统，用于实时采集隧道全程的360°图像信息、隧道断面信息以及车辆动态包络线信息；

所述车载处理系统，用于对弓网运行状态、轨道运行状态、隧道状态的全方位综合检测监测，并对弓网检测系统、轨道检测系统、隧道检测系统之间的参数信息以及图像信息进行信息交换和综合分析，确定所述参数信息在列车正常运行下的参数数值是否超限或图像信息中是否存在异常信息来综合判断列车的运行状态。

进一步地，所述弓网检测系统包括：弓网参数测量模块、弓网视频采集模块、异常探测模块；所述弓网参数测量模块用于实时测量运行列车的接触网几何参数信息并将接触网几何参数信息传输至车载处理系统存储；所述弓网视频采集模块用于采集运行列车实时接触网巡检图像；所述异常探测模块用于检测运行列车弓网系统中的弓网异常现象。

进一步地，所述轨道检测系统包括：轨道参数测量模块、惯性模块、轨道巡检模块、轨道断面采集模块；所述轨道巡检模块用于采集轨道以及道床的图像信息并将图像信息传输至车载处理系统；所述惯性模块用于测量列车运行时的姿态参数信息；所述轨道参数测量模块用于实时测量运行轨道的轨道几何参数信息并将轨道几何参数信息传输至车载处理系统存储；所述轨道断面采集模块用于采集运行轨道的断面图像。

进一步地，所述隧道检测系统包括限界检测模块、隧道巡检模块；所述限界检测模块，用于实时获取列车所处隧道的隧道断面信息以及车辆动态包络线信息；所述隧道巡检模块，用于实时获取隧道全程的360°图像信息，并将获得到的图像信息传输至车载处理系统。

进一步地，所述弓网检测系统还包括传感器模块，所述传感器模块包括电流传感器、加速度传感器和压力传感器，所述加速度传感器用于检测接触网上的硬点，所述加速度传感器设置在受电弓上，加速度传感器将受电弓的运行信息传输至车载处理系统来确认基础网的硬点情况；所述压力传感器用于实时采集接触网与受电弓的接触信息，压力传感器将接触信息传输至车载处理系统来确认弓网接触状态，所述电流传感器用于实时采集列车的电流数据。

进一步地，所述轨道断面采集模块包含激光传感器和断面相机，所述激光传感器，用于发射激光并将激光照射在轨道断面上；所述断面相机，用于拍摄激光照射下的轨道断面以获得实时的轨道廓形图，所述车载处理模块将轨道廓形图与标准轨道轮廓进行对比获得轨道磨损位置。

进一步地，所述限界检测模块包括限界3D组件和限界雷达组件，所述限界3D组件设置在列车车头，所述限界雷达组件设置在列车车尾，所述限界3D组件用于实时获得隧道断面参数以及车辆动态包络线参数，所述限界雷达组件用于定位、等距触发限界3D组件采集隧道断面图像。

进一步地，所述隧道巡检模块设置在列车车头上，所述隧道巡检模块包括3-6个巡检相机、与巡检相机对应的补光装置以及图像分析模块，3-6个巡检相机均分布设置于所述车头上，所述巡检相机用于获取所述隧道不同位置处的内壁图像，通过巡检相机拍摄列车在隧道内行驶过程的连贯图像；所述图像分析模块，用于对采集到的图像进行增强和分割，以及对隧道缺陷及其它干扰物进行区分。

本发明还包括一种网轨隧综合检测方法，包括：

获取网轨隧综合系统中的弓网检测系统、轨道检测系统、隧道检测系统的参数以及图像；

确定所述参数信息在列车正常运行下的参数数值是否超限或图像信息中是否存在异常信息，

若确认参数信息在匹配的参数数值范围内超限，则确认与该参数信息相匹配的联动参数是否超限，并通过与该参数信息以及联动参数对应的图像判断网轨隧综合系统是否出现异常情况并得到该异常情况的发生位置；

若确认图像中出现异常信息，则确认与该图像相匹配的联动图像是否出现异常，并通过与该图像以及联动图像对应的参数信息确认网轨隧综合系统出现异常信息的原因。

进一步地，还包括：

实时获取隧道断面图像、车辆动态包络线、轨道断面图像建立正常状态下的标准隧道、车辆动态包络线以及标准轨道轮廓的数据库，数据库中的标准隧道轮廓匹配有对应的轨道轮廓参数，标准轨道轮廓匹配有对应的轨道轮廓参数，将隧道断面轮廓与数据库中同一位置的标准隧道轮廓进行对比，将车辆动态包络线与数据库中同一位置的标准车辆限界进行对比，用以获得隧道轮廓与车辆动态包络线之间的限界关系，将断面图像与数据库中同一位置的标准轨道轮廓进行对比用以获得轨道磨损位置以及轨道状态。

本发明的有益效果：

本发明通过车载处理系统对弓网检测系统、轨道检测系统、隧道检测系统之间的几何参数信息以及巡检图像信息进行信息交换、深度融合及综合分析，实现各子系统之间共享定位信息、共享时钟信息、共享计算资源、共享补偿信息等，通过车载处理系统与其它子系统通过联动来实现信息交换和信息深度融合，全方位保证列车的安全性，提高了地铁整体维护水平，同时在确定几何参数信息在列车正常运行下的参数数值是否超限或图像信息中是否存在异常信息来综合判断列车的运行状态，由此确定异常位置、异常原因以及异常情况，也能对已发现缺陷进行复核，多维度精准匹配，其检测速度更快，精度更高，检测操作更加便捷和高效，成本大大降低。

附图说明

图1是本发明的一种网轨隧综合检测系统及方法示意图。

图2是本发明的检测流程示意图。

图3是本发明的弓网检测系统示意图。

图4是本发明的轨道检测系统示意图。

图5是本发明的隧道检测系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1-图5所示，一种网轨隧综合检测系统，包括弓网检测系统、轨道检测系统、隧道检测系统、车载处理系统以及为列车网轨隧综合检测提供电源的电源系统；所述弓网检测系统，用于实时采集弓网几何参数信息以及列车的接触网巡检图像；所述轨道检测系统，用于实时采集列车姿态参数信息、轨道图像信息、钢轨断面信息以及轨道几何参数信息；所述隧道检测系统，用于实时采集隧道全程的360°图像信息、隧道断面信息以及车辆动态包络线信息；

所述车载处理系统根据获取的弓网检测系统、轨道检测系统、隧道检测系统的参数以及图像，用于对弓网运行状态、轨道运行状态、隧道状态的全方位综合检测监测，并对弓网检测系统、轨道检测系统、隧道检测系统之间的参数信息以及图像信息进行信息交换和综合分析，确定所述参数信息在列车正常运行下的参数数值是否超限或图像信息中是否存在异常信息来综合判断列车的运行状态。

所述图像信息包括列车的接触网巡检图像信、轨道图像信、钢轨断面图像信、隧道全程的360°图像信、隧道断面图像信；所述参数信包括弓网几何参数信、列车姿态参数信、轨道几何参数信以及车辆动态包络线信。

本发明通过车载处理系统对弓网检测系统、轨道检测系统、隧道检测系统之间的几何参数信息以及巡检图像信息进行信息交换、深度融合及综合分析，实现各子系统之间共享定位信息、共享时钟信息、共享计算资源、共享补偿信息等，通过车载处理系统与其它子系统通过联动来实现信息交换和信息深度融合，全方位保证列车的安全性，提高了地铁整体维护水平，同时在确定几何参数信息在列车正常运行下的参数数值是否超限或图像信息中是否存在异常信息来综合判断列车的运行状态，由此确定异常位置、异常原因以及异常情况，也能对已发现缺陷进行复核，多维度精准匹配，其检测速度更快，精度更高，检测操作更加便捷和高效，成本大大降低。

弓网检测设备采用非接触式检测技术对弓网动力学参数、接触网几何参数、弓网关系、接触网状态等进行检测。轨道检测设备采用非接触式检测技术对轨道动态几何参数、轨道状态等进行检测。隧道检测设备采用非接触式检测技术对隧道限界、隧道状态等进行检测。

数据中心接收列车装置上传的各种检测数据和报警信息，从而实现多专业数据融合、对车载检测监测装置上报的各种离线原始数据和实时报警缺陷进行全方位、多维度的大数据计算与分析，对运营线路的质量状态、线路缺陷等进行全面综合分析，为运营线路的维护、检修作业提供有力支撑和全流程闭环跟踪管理。

所述列车为运营车和检测车中的任意一种，所述网轨隧综合检测系统安装于列车上，采用车载自动检测监测的方法，能够更全面的获取隧道的数据。

所述弓网检测系统包括：弓网参数测量模块、弓网视频采集模块、异常探测模块；所述弓网视频采集模块用于采集运行列车实时接触网巡检图像，并将接触网巡检图像传输至车载处理系统存储，所述弓网参数测量模块用于实时测量运行列车的接触网几何参数信息并将接触网几何参数信息传输至车载处理系统存储，所述异常探测模块用于检测运行列车弓网系统中的弓网异常现象，并将探测信号传输至车载处理系统，所述车载处理模块根据探测信号前后的接触网巡检图像、接触网几何参数信息来确定弓网异常以及位置，同时根据探测信号确定弓网异常情况，并发出相应报警信息。

弓网参数测量模块对刚性和柔性接触网的导高、拉出值、定位点接触线高低差进行测量，应要适应刚性和柔性接触网最大拉出值±450mm，导高3900mm-6000mm范围，因此需要利用面阵相机覆盖刚性、柔性接触网和隧道内、外接触网导高、拉出值、定位点接触线高低差测量范围，同时通过激光器就行光源补偿，用以提高检测精度。

本发明的弓网异常情况包括接触网构件脱落、接触网松脱、出现电火花现象、硬点、压力、电流超限，受电弓磨损等情况，弓网几何参数与弓网巡检之间进行联动分析，综合判别能够找到弓网真正的缺陷，当弓网几何参数中某一个位置出现一个或者多个几何参数超限，通过确认与该几何参数信息相匹配的轨道检测系统或者隧道检测系统中的联动参数是否超限，与同一个位置的轨道图像巡检以及联动参数对应图像进行关联，查看轨道巡检图像和联动图像确定该位置前后多个图像以此完成综合分析。

所述弓网视频采集模块配置有补光灯，用于对地铁的柔性、刚性接触网进行连续视频采集、拍摄、视频存储，弓网视频采集模块可发出每秒20帧触发信号，车载处理系统接收连续视频相机拍摄每秒20帧JPG图像数据，实时监视接触线轮廓。

所述弓网参数测量模块、弓网视频采集模块、异常探测模块均设置在列车顶部，所述弓网视频采集模块、异常探测模块朝向列车行进方向设置，所述弓网参数测量模块朝向列车上方设置，且所述弓网参数测量模块设置在所述弓网视频采集模块、异常探测模块的上方，所述车载处理系统设置于列车车厢内部。

还包括传感器模块，所述传感器模块包括电流传感器、加速度传感器和压力传感器，所述加速度传感器用于检测接触网上的硬点，所述加速度传感器设置在受电弓上，加速度传感器将受电弓的运行信息传输至车载处理系统来确认基础网的硬点情况；所述压力传感器用于实时采集接触网与受电弓的接触信息，压力传感器将接触信息传输至车载处理系统来确认弓网接触状态，所述电流传感器用于实时采集列车的电流数据，当燃弧发生，牵引电流表现为跌落，当燃弧熄灭牵引电流表现为突变上升。因此，电流传感器将电流跌落和上升的过程作为燃弧进行综合判断，提高检测准确性。

还包括振动补偿模块，所述振动补偿模块设置在列车底部，所述振动补偿模块用于实时检测列车与轨道顶面的位置偏移情况，并将位置偏移信息传输至车载处理系统，车载处理系统根据接收到的位置偏移信息对接触网几何参数信息做出相应补偿。

静态几何参数的测量计算以轨道平面为参考基准，当车体与轮对之间并非刚性接触时，在这些情况下以车体中心线为参考基准，必然造成拉出值测量计算存在偏差。本发明通过3D相机（振动补偿模块）与轨道顶面的位置偏移，实现对车体倾斜角度的测量计算，实现对车体相对轨道平面的倾斜、摇摆、侧滚进行实时测量，进而对几何参数的测量计算结果进行补偿。

还包括定位模块，所述定位模块设置在列车底部，所述定位模块用于实时检测列车运行速度及方向信息，并将运行速度及方向信息传输至车载处理系统，车载处理系统根据接收到的接触网巡检图像和运行速度及方向信息精确定位列车位置。

定位模块利用多普勒原理对车辆运动速度和行驶方向进行非接触测量，能适应不同的反射路面，能克服转速传感器所引起的速度故障，可消除因车轮空转、滑行和轮径磨损引起的测速误差，提高列车测速、测距精度，进而实现车辆运行位置的准确定位。

所述接触网几何参数信息包括刚性、柔性接触网和隧道内、外接触网的导高、拉出值、定位点接触线高低差。

所述异常探测模块包括燃弧相机、紫外传感器以及温湿度传感器，所述燃弧相机用于对弓网交互区域进行视频采集，通过燃弧相机采集的视频来识别出受电弓、接触线上出现的电火花现象；所述紫外传感器用于检测弓网电火花产生的紫外光信号；所述温湿度传感器用于采集列车运行时的温湿度数据；所述车载处理系统根据紫外光信号、温湿度数据来确认弓网电火花的紫外放电强度。

具体的，燃弧相机用于对弓网交互区域进行视频采集，通过检测识别受电弓、接触线上出现的燃弧、火花。紫外传感器输出的数据为电压信号，将紫外信号和温湿度数据传输给车载处理系统，通过车载处理系统判断紫外放电是否超限，并发出相应的报警信号。

所述轨道检测系统包括：轨道参数测量模块、惯性模块、轨道巡检模块、轨道断面采集模块；所述轨道巡检模块用于采集轨道以及道床的图像信息并将图像信息传输至车载处理系统；所述惯性模块用于测量列车运行时的姿态参数信息；所述轨道参数测量模块用于实时测量运行轨道的轨道几何参数信息并将轨道几何参数信息传输至车载处理系统存储，所述轨道断面采集模块用于采集运行轨道的断面图像，所述车载处理系统根据接收到的姿态参数信息、图像信息、断面信息以及轨道几何参数信息确定轨道异常的位置以及出现轨道异常的原因，以此获得轨道维护信息。

所述轨道巡检模块包括轨道相机以及道床相机，所述轨道相机用于对钢轨进行等距扫描获得钢轨表面图像以及与钢轨相连接的轨枕图像和扣件图像，所述道床相机用于对道床进行等距扫描获得到道床图像。

钢轨表面图像包括轨道内侧图像、轨道外侧图像、轨道顶部图像，使得轨道相机全面获得轨道的巡检图像，通过图像判定轨检部件是否存在缺陷，采用人工抽查或者现有技术中心的图像智能识别方法进行判定。

轨道异常包括轨道夹板处接头螺栓缺失、轨道扣件缺失（轨下及板下大胶、弹条）、铁垫板螺栓缺失、道岔螺栓缺失、轨枕裂缝、掉块以及轨道波磨（外形）磨损。

所述轨道几何参数信息包括对轨道的轨距、超高、高低、轨向、三角坑、车体加速度等参数，由完成轨距不平顺检测、轨距变化率 、高低不平顺检测、水平不平顺检测、轨向不平顺检测、轨向变化率、三角坑检测、复合不平顺检测、曲率检测、曲率变化率。

轨道断面采集模块包含激光传感器和断面相机，所述激光传感器，用于发射激光并将激光照射在轨道断面上；所述断面相机，用于拍摄激光照射下的轨道断面以获得实时的轨道廓形图，所述车载处理模块将轨道廓形图与标准轨道轮廓进行对比获得轨道磨损位置。

通过实时的轨道廓形图与标准轨道轮廓进行对比，可以获取到轨道顶部磨耗、轨道侧面磨耗以及设定点的磨耗等，进而为轨道的磨损状况与轨道状态进行评判。提取磨损位置的变化值就是磨耗值。磨耗计算的具体实现方法：采集到轨形数据轮廓角度校正 ；标准钢轨垂直磨耗点与侧面磨耗点提取；磨耗钢轨垂直磨耗点与侧面磨耗点提取；将垂直磨耗点与侧面磨耗点与标准轨进行匹配。

车体的横滚、俯仰、方向三个姿态和车体垂直振动加速度、水平振动加速度和纵向振动加速度测量均由惯性模块完成，所述惯性模块包括三个加速度计和三个倾角仪，在外界激励下，引起加速度计和倾角仪应变片发生变化，传感器把形体变化转化成数字信号输出至车载处理系统，从而实现对车体姿态和各向加速度的测量。

所述轨道参数测量模块、惯性模块、轨道巡检模块、轨道断面采集模块均设置在列车底部，所述轨道巡检模块设置在轨道上方，所述轨道断面采集模块设置在道床上方，所述车载处理系统以及电源模块设置于列车车厢内。

还包括雷达测速模块，所述雷达测速模块设置在列车底部，所述雷达测速模块用于实时检测列车运行车速及里程数据，并将车速及里程数据传输至车载处理系统，车载处理系统根据接收到的车速及里程数据映射为列车定位信息。

雷达测速模块可对车辆运动速度和行驶方向进行非接触测量，能适应不同的反射路面，能克服转速传感器所引起的速度故障，可消除因车轮空转、滑行和轮径磨损引起的测速误差，提高列车测速、测距精度，进而实现车辆运行位置的准确定位。

所述隧道检测系统包括限界检测模块、隧道巡检模块；所述限界检测模块，用于实时获取列车所处隧道的隧道断面信息以及车辆动态包络线信息；所述隧道巡检模块，用于实时获取隧道全程的360°图像信息，并将获得到的图像信息传输至车载处理系统；车载处理系统，用于接收隧道巡检模块传输的隧道图像信息以及限界检测模块传输的隧道断面信息和车辆动态包络线信息，并根据隧道图像信息以及与隧道图像信息对应位置的隧道断面信息、车辆动态包络线信息以确定隧道是否存在安全隐患。

所述车载处理系统根据隧道断面信息与标准隧道断面对比、车辆动态包络线信息与标准车辆限界对比得到限界信息，若限界信息超限，则确认与该限界信息相匹配的联动参数是否超限，再结合定位信息针对超限进行超限预警提示，则再将与限界信息对应位置前后时间的隧道图像信息和联动图像确认隧道缺陷。

所述车载处理系统根据隧道图像信息得到隧道信息，若隧道信息中存在异常，则确认与该图像相匹配的联动图像是否出现异常，则再将隧道信息与其相对应的限界信息和联动图像对应参数信息确认隧道或者车辆异常原因。

所述车载处理系统将所接收信息传输至地面数据中心，数据中心将多有参数信息以及图像信息存储与数据库中，并在与数据库相连接的终端显示器上进行实时显示隧道断面轮廓信息，并将图像采集信息进行实时存储在主机服务器上以备后续分析，查询。

所述限界检测模块包括限界3D组件和限界雷达组件，所述限界3D组件设置在列车车头，所述限界雷达组件设置在列车车尾，所述限界3D组件用于实时获得隧道断面参数以及车辆动态包络线参数，所述限界雷达组件用于定位、等距触发限界3D组件采集隧道断面图像，5mm距离采集一帧数据。

所述限界3D组件包括5个限界相机，相邻限界相机之间的夹角为72°，所述限界相机用于获得列车在行车过程中的隧道参数以及隧道断面图像，所述车载处理系统根据5个限界相机采集的测量隧道参数以及隧道断面图像获得连贯的隧道参数及隧道断面信息。

本发明为了覆盖检测要求的所有视野采用了5个相机，相邻相机之间夹角为72°位置安装使得相机视野既能够覆盖隧道内断面最近位置与最远位置。利用三角测距原理测量隧道断面参数。为了测量参数，需要对五个相机进行单独标定其内参、外参，再将五个相机采集的点云进行单独计算其实际物理坐标，最后将五个相机的物理坐标进行现有技术中的拼接融合成断面完整的信息。其中正对轨道的两个相机承担着参数补偿功能。

所述限界3D组件还包括激光组件，通过激光组件和限界相机确认列车与隧道之间的位置关系，保证运行的稳定性，同时还可根据列车与隧道关系获得列车与轨道之间的异常，避免轨道上异物等原因造成隧道检测的错误。

根据各个限界相机的激光组件分布情况，在相邻两个相机视野叠加处，按照相应规则获取点云数据。利用相机采集的点云数据结合各自的相机标定数据计算得到物理坐标，从而拼接得到完整的隧道断面信息，隧道轮廓以及车辆动态包络线的线条的实时变化，判定设备和车辆的超限情况；将隧道轮廓以及车辆动态包络线通过3D效果图展示隧道的3D模型，实时判定隧道类型。

第三部分是实时显示车辆运行信息，包括时间和定位（站点、速度和公里标）。

所述隧道巡检模块设置在列车车头上，所述隧道巡检模块包括3-6个巡检相机、与巡检相机对应的补光装置以及图像分析模块，3-6个巡检相机均分布设置于所述车头上，所述巡检相机用于获取所述隧道不同位置处的内壁图像，，通过巡检相机拍摄列车在隧道内行驶过程的连贯图像；所述图像分析模块，用于对采集到的图像进行增强和分割，以及对隧道缺陷及其它干扰物进行区分。

车载处理系统可实现数据采集、压缩、存储、分析、报警等工作。此外，图像分析模块可基于现有的智能图像识别算法对隧道侧壁或顶部的漏水、掉块、湿渍、管片错台等缺陷进行自动检测识别，并将检测结果及时返回给车载处理系统，车载处理系统将缺陷处前后的隧道断面信息，车辆动态包络线以及隧道内壁图像打包自动上传至地面的数据中心进行后续维护和分析，数据中心负责隧道的各种报警缺陷的呈现、展示、统计、硬盘数据分析等。

所述限界检测模块还包括里程定位组件，所述里程定位组件用于实时检测列车运行车速及里程数据，并将车速及里程数据传输至车载处理系统，车载处理系统将车速及里程数据与隧道断面信息对应确认站台和隧道，以此触发限界3D组件采集隧道断面信息。

利用惯导设备采集到的车辆振动信息，将车辆模型轮廓进行变换得到其振动后的轮廓，再结合标准车辆限界信息进行判断，当有超限点时进行报警输出，同时输出当前的定位信息。

利用巡检得到的巡检图像结合相机标定数据计算得到物理坐标，并经数据融合得到隧道断面轮廓。将隧道轮廓与隧道限界标准模板进行判断是否超过界限，针对超过限界的进行报警输出，同时输出当前的定位信息。

通过运行车速及里程数据确定列车所处位置，判断当前处于隧道区域还是站台区域。如果是隧道区域，限界3D组件工作；如果是站台区域，关闭限界3D组件，避免限界3D组件中的激光辐射人眼，保证人身安全。

本发明还包括一种网轨隧综合检测方法，包括：

获取网轨隧综合系统中的弓网检测系统、轨道检测系统、隧道检测系统的参数以及图像；所述图像包括列车的接触网巡检图像、轨道图像、钢轨断面图像、隧道全程的360°图像、隧道断面图像；所述参数包括弓网几何参数、列车姿态参数、轨道几何参数以及车辆动态包络线；

确定所述参数信息在列车正常运行下的参数数值是否超限或图像信息中是否存在异常信息，

若确认参数信息在匹配的参数数值范围内超限，则确认与该参数信息相匹配的联动参数是否超限，并通过与该参数信息以及联动参数对应的图像判断网轨隧综合系统是否出现异常情况并得到该异常情况的发生位置；

若确认图像中出现异常信息，则确认与该图像相匹配的联动图像是否出现异常，并通过与该图像以及联动图像对应的参数信息确认网轨隧综合系统出现异常信息的原因。

将弓网参数、弓网图像、轨道几何、轨道巡检、隧道断面参数与隧道巡检之间进行联动分析，综合判别能够找到列车检测真正的缺陷，当隧道断面中某一个位置出现列车轮廓超限，则确认与列车轮廓参数信息相匹配的轨道几何参数是否超限以及弓网参数出现脱落至轨道上以及隧道断面是否出现脱落物，在与同一个位置的隧道巡检、轨道巡检、弓网图像进行关联，查看隧道巡检图像确定该位置是否为隧道进出口，如果是隧道进出口则认为该位置列车轮廓不超限，如果是非隧道进出口那么该位置列车轮廓超限，则根据隧道巡检、轨道巡检、弓网图像判定隧道内壁是否出现内壁脱落、漏水等情况，轨道是否有义务或者磨损，接触网是否脱落至轨道上，根据参数信息和图像确认一个或者多个原因导致参数异常，针对性进行维护，以此完成综合分析

还包括：

实时获取隧道断面图像、车辆动态包络线、轨道断面图像建立正常状态下的标准隧道、车辆动态包络线以及标准轨道轮廓的数据库，数据库中的标准隧道轮廓匹配有对应的轨道轮廓参数，标准轨道轮廓匹配有对应的轨道轮廓参数，将隧道断面轮廓与数据库中同一位置的标准隧道轮廓进行对比，将车辆动态包络线与数据库中同一位置的标准车辆限界进行对比，用以获得隧道轮廓与车辆动态包络线之间的限界关系，将断面图像与数据库中同一位置的标准轨道轮廓进行对比用以获得轨道磨损位置以及轨道状态。

根据所述弓网系统图像以确定弓网异常情况，同时根据存在异常情况前后的弓网图像以及几何参数来确定出现弓网异常情况的位置以及出现异常的原因，并发出相应报警信息。

所述弓网几何参数包括刚性、柔性接触网和隧道内、外接触网的导高、拉出值、定位点接触线高低差。

当所述弓网异常情况为电火花现象时，通过弓网系统图像来识别出受电弓、接触线上出现的电火花现象，采集弓网电火花产生的紫外光信息以及实时温湿度数据，根据紫外光信息、温湿度数据来计算弓网电火花产生的紫外辐射能来表征电火花强度。

本发明通过接触网几何参数信息来初步判断弓网系统问题的尺寸参数，通过弓网视频采集模块采集的实时视频可以快速确认问题的图像信息，反之，弓网视频采集模块采集的实时视频可以对弓网参数测量模块获得的接触网几何参数信息进行精度校正，保证检测精度。

本实施例还包括：

接触网的拉出值在±300mm-±450mm，接触线高度为3900mm-4000mm，接触线的高度差为0-180mm且弓网电火花面积小于25像素时，则监控前后3-6帧接触网巡检图像；

接触网的拉出值在±350mm，接触线高度大于5500mm或小于4000mm，接触线的高度差为0-180mm且弓网电火花面积小于25像素时，则监控前后6-10帧接触网巡检图像；

若接触网巡检图像、接触网几何参数信息出现在阈值边缘徘徊且并未超出阈值时，根据弓网的巡视图像信息综合分析确定几何参数异常信息，预防电火花的发生，保证行车安全。

接触网的拉出值在±350mm，接触线高度为4000mm-5500 mm，接触线的高度差为0-180mm且弓网电火花面积大于25像素时，则监控前后11-15帧接触网巡检图像。

且接触网巡检图像、接触网几何参数信息均未超出阈值，根据紫外光信息、温湿度数据来计算弓网电火花产生的紫外辐射能来表征电火花强度，可快速排查相关位置，进行及时维护，保证行车安全。

本发明的车顶的弓网参数测量模块由面阵相机和激光器构成，主要完成刚性和柔性接触网几何参数测量，弓网视频采集模块完成接触线轮廓实时监视；燃弧相机和紫外传感器对受电弓与接触线离线产生的火花进行实时检测；接触式应变压力传感器对接触线不平顺和接触网压力及受电弓电流进行计算；同时在车顶还可预留模块用于高清成像模块，用于后续设备升级使用。车底振动补偿模块安装在车体上，当车辆在曲线、弯道区段行进时由于内外轨的超高造成车体向内轨面倾斜，必然造成拉出值测量计算存在偏差，3D相机以轨道平面为参考基准作为补偿。测速模块（定位模块）安装于车辆的底部（钢轨内侧固定螺栓的正上方或侧上方）相对空旷的位置获取速度信息。

实时获取轨道以及道床的图像和运行轨道的断面图像，检测轨道系统中的异常故障点，若存在，根据对应位置的轨道几何参数以及姿态参数确认轨道异常参数，再根据轨道以及道床的图像、断面图像判断出现轨道异常的原因，以此获得轨道维修信息；反之，则根据轨道以及道床的图像、断面图像实时校正轨道几何参数以及姿态参数，以此获得轨道维护信息。

根据对应位置的轨道几何参数以及姿态参数确认轨道异常参数，再根据轨道以及道床的图像、断面图像判断出现轨道异常的原因；根据轨道以及道床的图像、断面图像实时校正轨道几何参数以及姿态参数，以此获得轨道维护信息，将轨道的巡检信息与轨道几何参数进行综合分析得到轨道异常位置以及异常原因，进一步提高检测精度。

根据对应位置的轨道几何参数以及姿态参数确认轨道异常参数，再根据轨道以及道床的图像、断面图像判断出现轨道异常的原因；

具体的，实时获得的轨距超出预设阈值，此时列车会出现晃动或者列车轮与钢轨未完全接触出现空转时，通过轨道以及道床的图像和断面图像可以判断此刻钢轨的情况，即是道床枕木断裂、钢轨扣件松脱、钢轨有较大溃边等等原因导致，可进行快速判断异常原因，获得轨道维修信息，针对性进行后续维护。

反之，则根据轨道以及道床的图像、断面图像实时校正轨道几何参数以及姿态参数，以此获得轨道维护信息；

具体的，实时获得的轨道以及道床的图像、断面图像，根据图像中出现的异常情况，即道床枕木断裂、钢轨扣件松脱、钢轨有较大溃边等异常时，此时轨道的轨距、超高、高低、轨向、三角坑、车体加速度均为超出设定阈值，若此异常不会造成行车安全，则将对几何参数以及姿态参数进行实时校正精度，避免发出误报；若是异常可以临时使用，但不利于行车安全，应当发出维护报警，对相对应位置进行及时维护。

若轨道几何参数信息出现在阈值边缘徘徊且并未超出阈值时，缩短断面图像和轨道以及道床的图像的采样间隔，并调取参数异常点前后8-11帧图像，通过多帧图像综合分析确定几何参数异常信息，预防轨道异常的发生，保证行车安全。

当轨道轨距为1450mm，左右轨的高低范围为±100mm，列车的横向加速度范围为±8m/s²，复合不平顺范围为±120mm，则断面图像的采样间隔为0.25m，轨道以及道床的图像采样间隔为1.6mm。

当轨道参数超出阈值，几何参数来计算轨道信息及位置，根据巡检图像和断面图像可快速排查相关位置，进行及时维护，保证行车安全。

较优选的方案为轨道轮廓采集间隔0.25m和图像采集采用是线阵相机采样间隔（行进方向）1mm；将采集的轨道轮廓通过惯性基准法与2D点云数据基于波长算出轨道几何参数；线阵相机采集1000条数据组组装成JPG图像构成轨道巡检图像包括左右轨道巡检、轨道道床巡检；

实时获取列车所处隧道的隧道断面信息、车辆动态包络线以及隧道全程的360°图像，检测隧道系统中的异常位置，根据隧道全程图像以及与隧道全程图像对应位置的隧道断面信息、车辆动态包络线以确定隧道是否存在安全隐患。

所述异常位置信息包括隧道设备超限和车辆超限信息及其位置，用以总分析得到异常原因，将实际参数与图像结合，减少图像运算量，检测隧道轮廓和车辆轮廓参数计算量较小，对系统性能无特殊要求，成本较低。

还包括：

将隧道断面信息与标准隧道断面对比、车辆动态包络线与标准车辆限界对比得到限界信息，当限界信息超过阈值，则再将与限界信息对应位置前后时间的隧道图像信息确认隧道缺陷；

当隧道信息中存在异常，则再将隧道信息与其相对应的限界信息确认隧道或者列车异常原因。

实时获取隧道断面图像、车辆动态包络线建立正常状态下的标准隧道和车辆动态包络线的数据库，根据实时所述数据库中的标准隧道轮廓匹配有对应的轨道轮廓参数，将隧道断面轮廓与数据库中同一位置的标准隧道轮廓进行对比，将车辆动态包络线与数据库中同一位置的标准车辆限界进行对比，用以获得隧道轮廓与车辆动态包络线之间的限界关系。

当车辆动态包络线未出现超限点，车速为0-80km/h，巡检图像异常面积小于15mm*15mm时，则监控前后3-6帧隧道图像信息；巡检未出现异常，则不需要监控前后隧道图像。

当车辆动态包络线未出现超限点，若巡检图像异常面积出现在阈值边缘徘徊且并未超出阈值时，监控前后3-6帧隧道图像信息综合分析确定几何参数异常信息。

当车辆动态包络线出现1个以上超限点，车速为0-100km/h，巡检图像异常面积大于等于15mm*15mm时，则监控前后11-15帧隧道图像信息。

当车辆动态包络线出现1个以上超限点，巡检图像异常面积大于等于15mm*15mm时，通过监控前后11-15帧隧道图像信息可快速排查相关位置，进行及时维护，保证行车安全。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。