地铁检测（精选7篇）
地铁检测 篇1
作为计算机视觉和模式识别发展的一个重要方向,行人检测技术被广泛应用于地铁站等智能交通的视频监控、检测中。对地铁站的行人检测,能有效预防环境安全及灾害事故的发生,保证行人的行车安全,具有很大的实用价值,是近年来人们研究的热点问题。车志富[1]等采用图像梯度向量直方图特征表征行人,改进了HOG特征提取算法,结合支持分类器SVM对行人进行检测。该方法对于一些有遮挡或有重叠的行人检测效率不高。雷涛[2]等提出了一种基于区域背景建模的运动人体分割算法,能够在复杂背景下提取运动人体骨架。该算法在RGB彩色模型中能快速提出阴影,提取图像前景,但在背景与前景灰度相似时,提取到的目标有空洞。综合目前检测技术可以看出,实时、准确的检测行人的难点在于:1)行人自身特征提取;2)受光照、设备自身局限的影响使得背景及其复杂;3)人体骨架提取的精确性。
数学形态学是一种非线性图像信号处理和分析理论,它不但符合人的感知系统,而且在描绘区域和结构表达方面有很大的优势,所以受到了很大的重视。借助数学形态学在处理形态相关的图像中的优势,该文通过对地铁监控图像中提取的序列图像进行预处理;再用背景建模法,得到运动人体目标。
1 预处理
因为天气环境的变化等因素常常会引起拍摄图像的变形失真,所以有必要采取合理的预处理措施来改善图像质量。首先,对序列图像中值滤波,它在一定的条件下可以克服线性滤波器等带来的图像细节模糊,而且对滤除脉冲干扰及图像扫描噪声较为有效。然后,采用直方图均衡对图片进行增强,增加对比度以便图像的后处理。
2 背景建模
相比于其他运动目标提取方法,背景建模可以完整的提取运动信息,计算较简便。它是基于序列图像中相邻两帧图像的比较,这样可以将背景与前景分割出来,实现运动目标的识别。基于这种理念,分割性能的好坏与场景中的动态变化联系密切。目前,背景建模的主要方式有Kalman滤波器模型、单高斯分布模型以及混合高斯分布模型等[3]。为了减少动态变化的影响,利用文献2提出的更新背景区域的建模方法对背景进行建模,具体步骤如下:
1)取出图像序列中第s帧和第s+1帧,并做两帧的差分图像,得到运动区域图像,记为M(x,y)。得到的若干个运动区域表示为:
2)以第s帧为背景,取出第t帧和t+1帧,并做两帧的差分图像,得到运动区域图像,记为N(x,y)。得到的若干个运动区域表示为:
3)利用1、2步在s帧中找出静止的区域,记为K(x,y)。
4)观察区域K(x,y),若静止的概率大于3/4,则认为是背景区域。
5)当背景区域不断更新时,前景区域也在不停更新,当背景帧图像近似均匀分布时,可作为终止条件,此时可以得到目标运动区域。
3 运动人体分割
数学形态学是一种非线性图像信号处理和分析理论,它不但符合人的感知系统,而且在描绘区域和结构表达方面有很大的优势,所以受到了很大的重视。该文首先对运动人体利用当前帧与背景帧做差,然后对差图像灰度化,再利用形态学开闭运算进行滤波,并二值化,通过填充孔洞和边界清除,便得到了完整且清晰的运动目标区域。
4 实验结果
本文对自然环境下,地铁站视频图像进行分析,在背景较为复杂的情况下,实现了运动人体检测。采用数学形态学处理,能够满足硬件并行计算的要求,同时满足了地铁站视频监控系统的实时性。从图1可以看出,该方法可以正确分割运动行人。
5 结束语
提出了一种将背景建模与形态学相结合的行人检测算法。通过对地铁站监控图像分析,该算法能在较为复杂的环境中,准确建模,解决了运动目标区域定位问题;实现了人体分割。但是,若地铁站行人较为密集,行人被一些物体遮挡以及光线过明、过暗等情况,该算法不能很好的提取目标区域。
摘要：针对地铁视频监控中行人检测问题,提出了一种将背景建模与形态学相结合的行人检测方法。算法首先对视频序列图像进行预处理;然后利用背景建模不断更新复杂环境中运动区域,提取目标区域;再通过改进的形态学算法对目标区域进行人体检测。实验结果表明,该方法能够准确地检测地铁视频监控中的行人,运算速率较快,鲁棒性较高。
关键词：背景建模,骨架提取,运动分析
参考文献
[1]车志富,苗振江,王梦思.地铁视频监控系统中的行人检测研究与应用[J].现代城市轨道交通,2010:31-36.
[2]雷涛,罗薇薇,樊养余,等.复杂背景下的运动人体骨架提取算法[J].计算机应用研究,2010,27(8):3194-3200.
[3]武健荣,杜向龙,刘海涛.一种基于Kalman滤波器的自适应背景建模改进算法[J].传感器与微系统,2011,31(1):52-58.
地铁隧道瓦斯光纤传感检测系统 篇2
关键词：光纤红外光谱,光谱吸收,探头
0 引言
瓦斯 (CH4) 是我国煤矿采矿工作中的一大杀手, 并且我国煤矿产业占比重最大的当属采矿工作, 近几年我国的煤矿产业日益蓬勃发展, 随之而来的是瓦斯积聚所引起瓦斯事故逐年增加, 这也正是当前我们国家煤矿产业所面临的日益严峻的问题。为了减少此类事故的发生, 需要对瓦斯气体浓度进行实时的监控, 主要检测技术包括半导体瓦斯气体传感器, 电化学瓦斯气体传感器, 载体催化燃烧气体传感器, 光干涉型瓦斯气体传感器等。应用最为广泛的是光纤红外光谱传感器。
1 光纤红外光谱吸收瓦斯原理
光学探头是一个简单开放光路, 并且由两个光纤准直透镜组成。如何检测瓦斯气体呢?它的原理是通过瓦斯气体进入探头后触发探头另一端, 则它的光强会减弱, 减弱后的光进入光电转换器的方式是光纤引入, 总之光纤红外光谱吸收瓦斯主要是通过检测电信号的强弱变化, 然后进一步计算出待测瓦斯气体浓度。瓦斯气体吸收谱线波长与激光光源发出波长相近, 激光光源发出光波, 进而与光纤进行耦合, 然后与探点处的气体通过光纤连接; 目前最常用的检测方法为谐波检测法。
光纤红外光谱吸收瓦斯主要是利用瓦斯气体的物理特性对在石英光纤透射窗口内传播的近红外光波产生吸收, 被测瓦斯气体浓度是正比于光强衰减的, 通过上述物理特性, 可以通过对瓦斯气体吸收产生的光强衰减成都进而得到瓦斯气体的浓度。而该物理特性的吸收会使得光强衰减并且该光强衰减程度与被测瓦斯气体的浓度成比例关系, 由此测量由于瓦斯气体吸收产生的光强衰减程度就可得到瓦斯气体的浓度
1.1 气体光谱吸收的基本原理
物质都是出于运动的状态, 所有物体的分子都是通过化学键和原子紧密连接起来的, 原子外层价电子会发生跃迁, 处于分子内部的原子也会发生振动, 也包括分子自己的振动, 它们共同构成了原子与化学键的运动。通过科学研究发现, 转动能级的跃迁存在于每个分子发生振动能级跃迁时, 是一个普遍的现象。这是因为这种运动形式可能吸收外界能量而引起能级跃迁。由实验结果可得, 由光谱线产生的线强会受到温度的影响, 这是因为温度也会影响在不同能量级之间的分布情况。原子从低能级向高能级跃迁一般总是和气体分子的吸收有关系的。
光谱线的线强作为吸收光谱谱线的基本的性质, 它的受激辐射, 受激吸收, 自发辐射三者之间存在着强度的净效果是由光谱线的线强体现的。这个过程发生在跃迁过程中。
决定光谱线光强的关键性因素取决于在上下能级的分子数和能级间跃迁概率。
要想分辨出被待测气体的种类, 可以通过测量由被测气体的吸收所引起的光强衰减, 然后通过计算可以得到被测气体的浓度, 要想分辨出气体的种类还需要通过对一些波长的光谱的吸收峰位置进行一定的选择, 这个吸收峰实际上就是被测气体在石英光纤透射窗口内的吸收峰。通过实验研究发现, 初始光强和二次谐波信号场以及气体的浓度存在着一定的关系。这样要想得到气体浓度只需要测量二次谐波信号。通过这种测量方式可以彻底消除光强波动以及其他因素所引起的一些不利因素, 这是因为初始光强和二次谐波的商是跟初始光强无关的。
根据比尔·朗伯特 (Beor一Lalnbert) 定律I= I0exp (-α (v) CL) 式中α (v) 为气体吸收系数, 吸收现象是与吸收光强的能力成正比, 根据上式可以得到 α (v) 的值与吸收光强的能力成正比, 为了便于检测系统对后来信号的检测, 应该让吸收现象更为明显。所以在这个过程中最关键的是选择一个甲烷吸收最强的波长。
由实验数据分析可得, 甲烷在吸收谱线强度数量级在10 到25 之间时, 的数量级为10 到21, 要想彻底防止空气中其余气体对造成影响, 选择的甲烷的数量级必须达到其他空气中气体的数量级的5 倍。通过研究实验最终可以测得选择的甲烷气体的特定吸收峰波长为1665纳米左右时最佳。
1.2 传感器光学探头基于检测系统设计
探头设计也是气体测量中的一个很重要的问题。要想作为传感器的探头, 对气室的要求也有很多, 要想兼顾各方面几乎是不可能的, 所以我们对于气室的选择也是值得考虑的。需要权衡各个方面的利弊。吸收光程也就是气室的长度是作为一个很重要的因素在对气室设计的过程中, 通过增大吸收作用的长度, 可以增强吸收的现象, 进而使检测系统的设计更为精密。当光源发出一束光, 它是如何变为平行光的呢?它就是通过光纤传到输入光学准直器, 再通过气室, 最后到达输出光学准直器, 通过它的接收, 再传输到输出光纤中最后到达光电转换部分。探头在实际中经常会受到各种环境因素的干扰, 究其原因当然是因为它里面含有光学器件。所以在实际中会受到干扰进而影响其稳定性能。然而光的强度的衰减则基于当光通过气室时由于甲烷气体的存在而发生光谱吸收现象。
2 总结和发展前景
光纤检测技术是我国检测技术的又一里程碑式的突破, 几年的光景已经深入各个研究领域, 尤其是分布式光纤传感监测技术, 在很多方面都可以突破各个技术难关。在当下, 对分布式光纤的研究还要继续, 还有很多不足需要弥补。但是分布式光纤传感监测技术的优势也是有目共睹的, 因此它已成为国际上一些主要发达国家如日本、瑞士、加拿大、美国、法国、英国等国的研发热点和重大研究课题, 研发工作的重点主要集中分布式光纤传感技术的性能改善和应用技术的研发。
参考文献
[1]孙强, 秦威, 孙睿幁.基于Sagnac干涉的新型光缆径路探测方法研究[J].铁道学报, 2014, 36 (04) :60-64.
地铁检测 篇3
长期以来, 在我国的地铁运营中, 供电设备的可靠程度、机车运行的安全系数以及对于突发事故的及时处理都是保证地铁能够正常运行的重要条件。接触网和引导变电所是地铁供电设备中不可缺失的两大重要部分, 而接触网又是地铁运行的重要动力源泉。因此这就要求地铁经营者们要对地铁接触网进行严格的检测和维修, 从而保证地铁运行能够具有更高的水平和质量。
目前, 各个地铁运营商所采用的地铁接触网的检测技术都各有不同, 这就造成了地铁接触网的检测技术无法形成科学系统的理论, 使得一些新兴的地铁企业对这方面技术的使用增加了认知上的难度。因此为了将地铁接触网的检测技术完全统一起来, 形成系统的知识与技术共存的理论, 另外再结合一些先进的检测和维修技术以及存在的一些缺陷等, 对地铁接触网的检测提出了一些新的展望, 从而研究出了地铁接触网的检测仪与地铁机车联合作用的一体化平台, 并将检测结果与日常的运行状况结合起来, 探索出了符合现代化地铁接触网的检测技术的新思路, 为引导国内的地铁接触网的检测理论发展提供了合理的客观依据。
2 目前地铁接触网的检测的方法
目前国内地铁接触网使用的检测方法有专业技术人员手动检测和检测车自动化检测两种, 通过这两种方法从而测量出接触网的标准参数, 几何参数以及弓网参数, 弓网参数是一组动态参数, 具有不稳定性。这两组数据组成了地铁交通的接触网的维修和检验的参考数据。
在专业技术人员的手动检测中, 使用的检测仪有两种, DDJ-8和TDJ-6两种类型, 这两种检测仪都是比较简单轻便的手持式。这种人员测量的模式一般只用于地铁接触网的复核上, 并且需要消耗的人力物力比较大, 但获得的效率又比较低, 因此不能得到较为全面的发展。下文将对目前使用最为广泛的刚性的地铁接触网中所采用的方法进行简要的分析和阐述, 从而为地铁接触网的检测发展趋势提供良好的依据。目前使用的地铁接触网的接触式检测仪 (见图1) 。
2.1 几何参数
在地铁接触网的参数测量中, 几何参数一般测量的基础数据有导线与地面的距离, 导线的长度以及锚段的间距等。国内目前大部分的地铁运营公司的地铁接触网的检测仪器都是采用非接触式的, 这种仪器主要运用的是激光雷达的发射与接收信号的或光束的原理, 从而检测出几何参数。在这种测量方法中还运用到了立体成像中的二维平面技术, 但是由于受到这种仪器的测量精度的的影响, 因此在实际情况中的使用次数也渐渐变少。由于地铁机车在运行的过程中会产生强烈的振动, 因此专家们又发明了一种车振补偿检测仪, 这种检测仪目前已经取得了大量的应用, 并且还将成为未来地铁接触网的主流检测仪。
2.2 弓网参数
弓网系统一般是地铁接触网中的服役设备, 弓网参数主要指弓网在服役的过程中产生的动态参数。通过弓网参数就可以准确的分析接触网的在工作时受到的压力值以及方差, 从而测定公网的服役性能。首先要在弓网中压力接收滑板的两头端点处设置四个感应器, 这四个感应器主要是用来传递压力, 并在末端显示出压力的大小, 在电弓运行的过程中, 就可以可以通过牛顿定律来计算电弓重量以及接触网所受到的压力值。由于弓网参数是动态的, 因此会受到很多因素的影响, 因此必须选择质地优良的传感器来进行测量。目前常使用的传感器为接触式五轮仪传感器, 具体及构成如图2所示。
3 地铁接触网的发展趋势
根据目前国内已有的检测技术和方法来看, 大部分的检测数据都是通过检测车进行检测的, 这很容易影响弓网参数值的真确性, 所以在未来的检测技术的发展技术中, 要将这一因素考虑进去, 从而是检测的结果更加精确合理。从地铁接触网的检测技术的发展趋势来看, 首先应该考虑机车运行过程中的信号数据以及检测车所测得数据相结合, 从个体到整体, 从略检到精简, 从而设计出一个检测车与机车一体化的综合性检测系统, 并将几何参数以及弓网参数联系在一起, 从而建立起一个科学系统的检测和维修体系。基于这个基础, 首先就要在机车上安装一个燃弧测量器, 从而测量所有线路的相关信息数据, 同时又达到实时监控的目的;其次要针对机车在运行过程中的振动特性安装一个车振补偿设备, 并在计算记得控制下, 运用检测车, 对所有的区域进行全方位的检测和复核, 从而测量出精准的导线的高度和拉伸的长度, 并在参数处理结果出来后, 反复检验曲线的异常情况和重叠性。最后还要根据两组参数的的值是否复核标准予以鉴定, 对于不符合标准的就要及时进行复查和维修, 从而保证机车运行的安全性和可靠性。
4 总结
总之, 针对地铁接触网的检测和维修, 必须要做到由点到面的全方位检测, 要从各个组成以及小环节入手发现问题并解决问题, 从而为提高接触网的检测效率提供更有效地依据和客观理论, 为国内的地铁接触网的检测注入新的活力。
参考文献
地铁检测 篇4
1 动静态差异影响分析
轨道检测车检测结果(动态)与静态人工检查存在一定的差异，其实真实的反应了轨道状态在动态条件与静态条件下的差异，根据我们多年来的轨检车动态检查经验、现场复核情况，影响线路动静态检测差异的主要因素概括起来主要与以下因素有关：
1.1 检测速度
首先，GJ-4轨道检测车轨向、高低检测本身有速度要求，轨向检测的最低要求为25km/h，高低检测的最低要求为15km/h，根据前期的现场复核，轨向检测需要在30km/h以上速度的情况下，检测结果才具有参考性。
其次，对于部分特殊地段，检测的速度对检测会产生影响。如三号线北延段某一曲线半径为1000m，超高设置为140mm，该处行车设计速度为110km/h，轨检车以平均速度60km/h通过此曲线时与80km/h通过该曲线时，检测出的车体横向加速度不同。
1.2 设备状态
轨道设备的状态不良也会引起动静态差异。如轨枕空吊、道床翻浆冒泥容易引起高低超限及水平超限;扣件或轨距垫失效容易引起轨距及轨向超限，但静态检测结果不一定能检测出该处已超过维修保养标准。
1.3 轨道附属设备
不同的轨道结构对轨检动静态结果也会产生影响：1)碎石道床由于弹性较大，当轨检车通过该区段时，轨道受弹性力的影响，轨道结构产生变形较大引起各类超限;2)弹性短轨枕地段由于轨枕下面安装了尼龙胶套，检测车通过时轨道结构产生变形较大引起各类超限，另外由于施工原因，部分弹性短轨枕胶套与混凝土间存在空吊也会引起水平超限。
1.4 维修方法
部分工务人员在进行整改轨检车超限时存在“头痛医头、脚痛医脚”的情况，确不知轨道检测车的很多超限都是轨道条件在动态情况下的综合反应，如：车体振动的影响因素有高低、轨向、水平、扣件扣压力不足、轨距垫离缝等;轨向超限可能是由于轨距、正矢、曲线磨耗等原因引起。
2 利用轨检结果指导维修
利用轨检车波形图及检测数据指导维修，养成“修检同行，先检重修”的管理理念。由于地铁线网较大，仅靠检修分部分析并不能将轨检数据融入到实际生产和线路状态分析中。所以，各分部应建立自己的数据分析指导小组，提高实际检修能力。
轨检车检测应用实例分析
2.1 波形图判读
1)识读与判断。图1为某次检测到的某处轨向超限，当时采用的轨向检测标准为Ⅰ级6mm，Ⅱ级10mm，Ⅲ级16mm。
2) 3号位置：峰值最大达到11m m。根据检测标准，我们判断3号位置超限为Ⅱ级超限。其中超限峰值h=-11mm×1=-11mm，超限长度l=2mm×2.5m/mm=5m。3) 2号位置：峰值最大达到15mm(未达到或超过-Ⅲ级16mm)。根据检测标准，我们判断3号位置超限为Ⅱ级超限。其中超限峰值h=-15mm×1=-15mm，超限长度l=3m m×2.5m/m m=7m。4) 1号位置：峰值最大达到11m m。根据检测标准，我们判断4号位置超限为Ⅱ级超限。其中超限峰值h=11m m×1=11m m，超限长度l=1m m×2.5m/m m=2m。
其他高低、水平、三角坑、轨距的判读方法与上例一致。但需注意的是水平超限峰值按图幅1∶6的比例进行计算。
2.2 一号线轨向问题
1)现场数据勘查如表1所示
2)原因分析。通过现场静态核查，现场复核数据正矢最大偏差为+6m m，轨距最大为+7m m，其他线路参数、扣件及附属设备正常。从本次复核情况来看，轨检车反映的轨向里程和数据与现场存在问题基本上大同小异。本次黄长下行K5+408处复核轨距为+7mm，主要为钢轨磨耗所致，轨向主要分布在曲线地段，特别是小半径曲线的圆曲线、缓和曲线和直线过渡地段，以及没有缓和曲线过渡的曲线，属轨向变化不平顺所致，是工务常见的问题。
3)建议整改措施。a.以部门技师带队，对全线网曲线逐个进行轨距、正矢整改，消除轨向问题。b.对于线网磨耗达到轻伤标准及以上的小半径曲线钢轨进行有计划的更换。
3 结语
地铁检测 篇5
近年来,车辆安全检测系统在城市轨道交通车辆段与综合基地中得到逐步的推广和应用,如北京地铁太平湖车辆段、万柳车辆段,杭州地铁七堡车辆段、宁波地铁、成都地铁、昆明地铁等。车辆安全检测系统可自动判别通过车辆的车轮外形几何尺寸、踏面平轮故障、受电弓滑板磨耗、中心线偏差和受电弓工作位接触压力等,同时实现车顶异物状况查看、受电弓磨耗及压力报警、车辆轴承温度监控、车轮状况自动判别、列车车号自动识别、运行方向、自动测速和自动计辆、计轴等功能。在地铁车辆段中,车辆安全检测系统一般包括轮对几何尺寸检测系统、车轮擦伤检测系统、车号识别系统、受电弓磨耗及中心线检测系统、受电弓压力检测系统、安防系统,其中在接触轨受电的线路上,不设受电弓磨耗及中心线检测系统、受电弓压力检测系统。
车辆安全检测系统在土建及各系统设计过程中,主要涉及站场、建筑、结构、通风空调、给排水及消防、低压配电与照明、通信、信号、轨道等专业,各专业之间的协调和匹配,称为技术接口。各专业只有加强协调,密切配合,方能使车辆安全检测系统设备顺利安装,运行安全、可靠,达到设备功能的最大化。
本文分析了车辆安全检测系统在土建设计时各专业的接口,以供参考。
2 车辆安全检测系统实物介绍
车辆安全检测系统要满足其功能需要在列车入库线上设置相应的检测设备及相关的基建部分,主要包括整体道床、检测棚、现场设备间及远程控制中心。检测棚、现场设备间、远程控制中心及安防系统的相互关系,详见图1所示。
整体道床、检测棚及安装的检测设备如图2所示。
现场设备间主要为车辆安全检测系统的控制室、配电室、主要负责检测数据的实时采集、数据处理、形成检测结果。现场设备间有条件时,应紧邻检测设备设置,条件困难时,到检测设备的距离应不大于20m。现场设备间如图3所示。
远程控制中心为车辆安全检测系统的终端,检测的数据及分析报告在远程控制中心实现下载、打印。远程控制中心一般设置在车辆段的调度中心。
3 车辆段安全检测系统的技术接口
3.1 与站场专业接口
车辆安全检测系统设备安装的轨道需要位于车辆出入段线的入段线上,安装处至少有60m长的平直线路,且列车的通过速度不大于15km/h,因此,车辆安全检测系统在设计时需提供设备安装线路的位置给站场专业。
3.2 与轨道专业接口
车辆安全检测系统安装位置需考虑20m的60kg/m钢轨线路,道床类型为整体道床。由于车辆段段内道床类型一般为碎石道床,钢轨类型为50kg/m钢轨,因此,在整体道床和碎石道床之间及60kg/m钢轨和50kg/m之间设置过渡段,过渡段的长度一般不小于10m。
另外,整体道床需考虑排水,道床两侧需设置排水沟;道床内需考虑各种管线的预埋及电缆沟。
3.3 与建筑专业接口
如前所述,车辆安全检测系统设备安装现场需设置检测棚和现场设备间。检测棚轴线尺寸:20m×6.0m,检测棚的净空需满足限界要求。设备间轴线尺寸:10m×3.0m,净空高于3m,墙面及顶棚作防尘处理,地面采用防静电活动地板,设备间地面预埋φ120mm镀锌管6根至整体道床电缆沟底(轮对及受电弓线缆用),埋设深度比附近地面低800mm,设备间设防盗门窗。建筑设计风格应与车辆段内大库统一。
3.4 与结构专业接口
轮对动态检测装置设整体道床20m×4.22m,整体道床两端设置过渡段各10m,整体道床及过渡段基础均按照在动载荷(轴重≤14t,速度=20km/h)条件下不开裂、不下沉。
整体道床上部设挡光棚,挡光棚需按当地最大风力考虑结构设计,立柱的基础在北方高寒地区应考虑增加防冻处理。
3.5 与通风空调专业接口
设备间需设轴流风机机械通风。
3.6 与给排水及消防专业接口
整体道床的排水沟应与室外给排水相接。设备间需设置洗手池1处,需考虑上下水设施。
3.7 与低压配电和照明专业接口
现场设备间需提供30kW/380V动力用电。各间设380V、220V/20A电源插座各1个,预留3相空调插座1个。各面墙设置220V/10A五孔插座各1个,共4个,20A/220V插座1个。设备现场要求制作系统接地,接地电阻不大于1Ω。
远程控制室应设远程监控室用电5kW/220V。防雷接地要求不大于4Ω。
3.8 与通信专业接口
现场设备间需设铁路直拨电话一部。现场设备间与远程控制室间需设6芯单模信号光缆两根,分别用于轮对检测和受电弓检测。
3.9 与信号专业接口
因探伤设备模块需要探伤钢轨连接并接地,要影响轨道电路和地铁列车的回流,因此探伤钢轨需屏蔽在外,探伤钢轨区域两端需设置绝缘接头。
3.1 0 与接触网专业接口
检测棚区段接触网高度为6000mm,内不允许安装吊弦;接触网与检测棚间的防护距离需符合铁路标准,检测棚两端各10m外设隔离开关。
3.1 1 与综合监控专业接口
安防系统需纳入车辆段整个安防系统,便于信息共享,统一管理。
4 界面划分
界面划分主要分析专业之间技术接口设计界面划分、车辆安全检测系统设备招标范围的的建议,供设计及设备招标时参考。
专业之间技术接口如图4所示。轨道专业与建筑专业的界面划分建议如下:平面上以整体道床及两侧排水沟(一般与电缆沟共用)范围即线路中心线两侧各2110mm范围为分界点,竖向上以整体道床下碎石垫层为分界点,线路两侧2110mm范围以内及整体道床厚度范围(包括该范围内的所有预埋管线、轨道支撑块)为轨道专业设计,以外为建筑专业设计。
车辆安全检测系统设备供货商供货范围的建议如下:车辆安全检测系统设备一套、负责60kg/m探伤钢轨的加工(钢轨可由车辆段轨道专业负责)、提供各检测模块预埋件、空气压缩机2台、控制柜3台、远程控制中心的液晶显示器、台式电脑、打印机。
5 结语
车辆安全检测系统是车辆段的一个重要设备,其在车辆段土建、系统的设计过程中,涉及专业众多,接口较复杂。本文分析该设备与车辆段各设计专业的接口,提出了设计时主要专业间的设备界面划分和招标范围的建议,仅供设计或设备招标时参考。
摘要：介绍了车辆安全检测系统的功能及组成,并分析了该设备在地铁车辆段土建、系统设计时与各专业的接口,提出了设计时主要专业间的设备界面划分和招标范围的建议。
关键词：车辆安全检测系统,地铁车辆段,接口,界面划分,招标范围
参考文献
[1]GB50157—2003地铁设计规范[S].
[2]董向阳.地铁建设中的技术接口管理[J].城市轨道交通研究,2003,6(3):16-19.
[3]赖于坚.地铁车辆段三大检修工艺设备的技术接口[J].都市快轨交通,2007(5):92-95.
地铁检测 篇6
目前国内地铁列车基本都采用有人驾驶运行方式,由司机操作列车并负责瞭望列车运行前方轨道确保无障碍物落入轨道区间,随着城市轨道交通技术的发展,国内一些大城市提出建设全自动无人驾驶地铁列车,提高运行效率。2014年8月,国内首条全自动无人驾驶线路上海10号线开通运营,其无人驾驶列车车头下方安装了一个基于机械触发原理的障碍物检测系统用于代替司机对前方线路瞭望功能,其基本原理是在列车高速运行中撞到障碍物后将触发列车车头下方安装的机械行程杆运动,进而触发继电器开关电路,使列车紧急停车。该方案存在明显不足之处,即不能对列车前进方向轨道内的障碍物实现提前检测与预警,提高行车安全,另一方面通过机械的碰撞实现障碍物的检测不可避免地对车辆设备造成损伤。本文提出了一种基于激光雷达、红外摄像机、3D摄像机、无线电雷达、超声波传感器等多技术融合的障碍物识别系统对轨道中存在的异常物体进行检测和识别,该系统安装在无人驾驶列车车头前方,列车运行中各种传感器同时工作,将采集数据发送到障碍物处理主机由主机进行智能分析处理判断是否为障碍物以及障碍物的距离。
1 障碍物检测系统的构成
多技术融合的障碍物检测系统主要由五大模块组成(如图1所示),分别为传感器及传感器融合模块、行为分析模块、用户接口模块、列车接口模块、全局服务模块。
++:非常好;+:好;0:一般;-:差;--:非常差
传感器及传感器融合模块主要进行列车运行前方环境数据的采集和整合,并将采集的障碍物按照障碍物、参照物、无关物进行分类列表建立数据库。由于地铁列车运行环境复杂,对列车运营安全性要求较高,单一传感存在不足(如图2所示),通过多种传感器技术相互融合的技术可以很好的克服单一传感器技术的不足,提高系统的检测效果。
行为分析模块主要通过周期性的采集传感器融合模块检测到的障碍物信息进行列车运行控制操作,比如列车加速、减速控制等;
用户接口模块主要是一台触摸显示器,该显示屏提供列车基本的运营状态信息,以及列车前方障碍物、参照物、无关物体信息清单,并设有一个紧急制动停车按钮,主要在调试期间使用。
列车接口模块主要为列车的牵引和制动控制单元,其主要为车辆牵引动力单元和列车制动停车控制单元两个部分组成。
全局服务模块为障碍物检测系统的上位管理主机主要用于障碍物检测系统的运行信息存储和运行状态的检测和管理。
2 系统软件设计
多技术融合的障碍物检测系统基于研华成熟的Mini-ITX工控硬件平台设计,软件采用Jave语言进行开发,每个传感器设一个独立的线程,每个传感器数字信号处理及数据融合点设有一个独立的线程,每个障碍物的触发处理设一个独立的线程,每个线程通过一个共享的全局模型数据结构进行数据交换和传递,具体的软件系统结构如图3所示。
3 试验结果
为了验证系统的可行性和有效性,对所设计的系统进行了实际路况测试,检验系统的工作效果。多技术融合的障碍物检测系统的显示器设有各种传感器模式下采集的图形信息,图4为激光雷达识别出轨道旁边电线杆,并计算出电线杆的距离。图5为红外线传感器识别出轨道内的异常物体。
4 结束语
本文通过基于激光雷达、红外摄像机、3D摄像机、无线电雷达、超声波传感器等多技术融合的地铁列车障碍物识别系统,克服单一传感器技术检测的不足,实现列车前方障碍物的实时检测,代替了司机的瞭望值守功能,比目前上海十号线机械式的障碍物检测系统在技术手段上更先进,有效提高了列车运行的安全性,但是目前该障碍物检测系统技术还存在不足,比如在复杂的光照和雨雪天气下会对系统的检测精度和检测距离产生不良影响,并存在障碍物误报问题,因此需要在以后的工作中进一步的完善各种传感器数据处理算法,提高系统对障碍物检测的精度和可靠性。
参考文献
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地铁检测 篇7
为了缓解城市地面交通的严重拥挤状态,全国大型城市相继兴建地下铁道。目前正在建设地铁工程的城市有北京、天津、广州、深圳、南京,武汉、重庆,而规划有轨道交通(包括地铁)建设工程项目的城市已达26个之多。包括正在筹建中的苏州、杭州、沈阳、成都、青岛、西安等城市。其中大多采用了盾构法区间隧道建设工法。除此之外,盾构法隧道施工在诸如地下供水隧道、合流污水管道、供电和通讯电缆隧道、煤气管道等方面的应用也日渐普及。盾构法以其独特的优越性在城市交通及市政工程中发挥着作用。
这些年来,盾构掘进机的制造、管片的生产工艺和施工技术也在不断地发展,“钢筋混凝土衬砌的管模(简称钢模)”在盾构法施工中是整个隧道工程质量的主要关键技术之一,控制管片钢模的精度成为管片生产工艺中至关重要的一环。经过数十年的隧道技术、施工工法研究和工程实践,管模正在向高精度、多品种、便于操作、劳动强度低、生产周期短的方向发展。管模的检测方法也在传统的方法上有了很多的演变并随着科技的发展产生了一些新兴的方法,在本文中就管模检测的传统方法和现阶段新兴的检测方法做出分析和比较。
1 激光跟踪仪的测量原理
激光跟踪仪外观,如图1所示。
其距离测量部分相应装置包括距离测量装置(IFM)、鸟池(Birdbath)、绝对测量装置和反射器。距离测量采用的是激光干涉测距的方式,利用光学干涉法原理,通过测量干涉条纹的变化来测量距离的变化量,所以激光跟踪仪的IFM只能测量相对距离,如果需要测量跟踪头中心到空间点的绝对距离,必须给出一个基准距离。而跟踪头中心到传感器单元上固定点——鸟池(Birdbath)的距离是已知的,可作为基准距离。当反射器从鸟池内开始移动,IFM会测量出反射器移动的相对距离,在加上基准距离就得到了绝对距离。如果激光束被打断,则必须重新回到基点以重新初始化IFM(go home)。
角度测量部分相应装置包括水平度盘、垂直度盘、步进马达及读数系统,其装置类似于电子经纬仪的角度测量装置。利用光电转换原理和微处理 器自动对度盘进行读数并记录输出。
跟踪控制部分主要有位置检测器来完成。反射器反射回来的光经过分光镜时,有一部分光进入位置检测器,当反射器移动时这一部分光将会在反射器上产生一个偏移值, 根据这个偏移值位置检测器就会控制马达转动直到偏移值为零,从而达到跟踪的目的。
控制部分相应装置包括控制器、电缆等,该部分用于计算机与激光跟踪仪之间进行数据交换。激光跟踪仪在用于测量时将与计算机之间进行大量数据交换,而且要求很高的数据传输速度,因此计算机与激光跟踪仪之间通过控制器采用局域网(LAN)形式传输数据。
激光跟踪仪既可以用于静态测量也可以用于动态测量。激光器发出的激光经双轴跟踪镜反射至目标,经目标反射器沿原路返回,两个马达分别驱动跟踪镜沿水平轴和垂直轴转动,将激光始终导向反射器,马达驱动信号来自平面位置传感器,它将出射光与入射光之间的偏移量转换成驱动电信号,只要激光不中断,跟踪仪可持续跟踪目标。跟踪仪至反射器的距离通过激光干涉仪测得,马达驱动时带动两个码盘转动,给出水平角和垂直角。激光跟踪仪采用球坐标定位, 如图2所示,目标空间坐标由式(1)给出
2 激光跟踪仪的站间联测
激光跟踪仪常被用在航空航天、汽车制造、造船、各种检测以及通用精密加工等大尺寸精密测量行业中的应用。而这些领域的测量工作需要解决的是部件的各部位之间相互的关系,这使得仅需要一个相对的坐标系统即可,也就是说只要根据工作的需要定出坐标系统的原点和各个轴系的方向就可以了。仪器的对中操作不再需要,故仪器本身也没有装配对中装置。
管模体积庞大形状较为复杂,这就使得对其的检验测量工作不能在同一个测站上完成,所以为了使得在每一测站上所得到的数据在同一坐标系统之内就需要解决测站之间的联测问题。
在LTD600所配备的硬件中有一种与反射器有关的配件——反射器的基座,如图3所示。图3中,1为CCR 1.5"标准反射器(钢制三重镜角柜反射器);2为用于放置反射器的宽大的铝质磁性基座,具有在铁制钢模上不易移位且本身不易变形的良好特性。有了上述装置使得测站间的联测易于解决。
在钢模的检测过程中,对每一片钢模的检测都是当作一个独立的工程完成的,就是说每一片钢模的测量都有自己独立的系统。仅对于一片钢模来说,往往是设置它第一测站的测站中心点为该坐标系中任意的已知点(不一定为原点),再结合如图2中所示的轴系方向来确定一个右手系的坐标系统,并在第一测站进行最初的测量工作。
在第一站测完需要搬动仪器到第二测站之前,需要在钢模上选出至少三个在第一测站和接下来的第二测站都能测量到的区域(点),在这些区域(点)上安置发射器基座,并在把反射器放入基座后测得几个基座的坐标。期间,需要保证基座不产生任何移动。当仪器移动到第二测站后,在进行一般的测量工作之前需要先测得几个基座位置的坐标,软件操作系统会以几个基座点作为公共点,根据对基座点测量所得的坐标,以很快的速度把第二测站的坐标系统转换到第一测站所设置的坐标系统当中;接下来所测的坐标就归为同一坐标系统下的数据了。
两个测站系统之间的转换是依据最基本的坐标系统转换的原理。只是在此仅需要三个旋转参数和三个平移参数,而不需要尺度参数,是因为在每一测站上开始的测量坐标系统已经具有了统一的尺度基准。在此,为了保证测站间坐标系统的转换精度至少需要三个公共点(基座处);在钢模的实际检测过程中,我们通常选用的是应用四个基座来测得四个公共点的坐标进行坐标系统的转换以保证精度。
3 激光跟踪仪的管模检测软件
3.1 管模检测软件的功能组合
(1)“emScon Transfer Tool”功能软件是用来检验跟踪器的连接情况的。这个功能软件的编写是和激光跟踪仪的机载程序有很大联系的,是不允许用户去随意开发改动的。
(2)“Spatial Analyzer(空间分析仪)” 是一个直接用于管模测量采集数据的功能软件。测量开始的时候要先选择相应模板文件,在该软件的数据内已经存有几种管片与模具的模板文件。
“Mould-Measurement-CN.mp”用于用户自己规定测量计划的模具检测中,这是一个可以继续进行模板添加的软件,用户可以根据自己的需要在软件数据当中添加相应的模具模板文件进去。
“Segment-Measurement-CN.mp” 用于用户自己规定测量计划的管片检测中,这是一个可以继续进行模板添加的软件,用户可以根据自己的需要在软件数据当中添加相应的管片模板文件进去。
以上这三种软件都具有数据导出的功能,在测量操作的最后一步就是集合采集到的管模多个面的点的三维数据坐标并输出。输出是软件默认允许的格式“*.ob-”。
(3)“SA-TO-OBR Converter” 用来完成从 SA(空间分析仪)导出的*.ob-文件,使其转换成TubGeo能读的格式“*.ob-r-1”。
(4)“Tubgeo2” 作为产品质量控制的一部分被用于模件和管片的形状检查和连续制造加工中的控制以避免可能出现的失败。作为一个平差软件,Tubgeo2 可计算物件的 3D几何外形。Tubgeo2使用的坐标是由测量3D模具和管片的测量系统来获得的,但是它所允许的输入文件的格式只能为经“SA-TO-OBR Converter”转换后的“*.ob-r-1”。有了物体点的测量坐标,Tubgeo2计算出6个有界限正面,背面,左面,右面,外面和里面的表面的最佳适合面。通过把它们相交,就可以获得测试件的 8 个角点。
(5) “TubReport” 用来生成模具和管片测量结果的报告。如果一个模具必须被修正,以适合其所要求的几何允差,则软件就可能会计算和绘制一改正后的图单。
3.2 空间分析软件的配置
双击图标Spatial Analyzer打开测量软件Spatial Analyzer(空间分析)。直接打开一个JOB文件。保存的时候软件会提示输入管片或模型的号码或名称,如23456B1P1。程序将自动添加扩展名*.xit。所有必要的设置都须设置准确,否则将不得不进行手动设置。
对于管片模型测量,先要打开一个模板文件,这个模板文件包含有备好的关联和设备位置的大概信息。点击主菜单File,选择Open命令,进入模板向导选择所需要的模板。保存文件时用另外一个名称,如当前管片或模型的名称保存(见图4)。
3.3 测量程序
(1)第一站的测量
设置好动态测量模式(如空间扫描)并且确认过管模或管片上位面的群名称后,将反射棱镜从鸟池中取出并移向待测位面。接下来开始测量,沿着蜿蜒的曲线扫描各位面。注意确保到反射棱镜的光束不会中断。如果一个完整的面量测完毕,先停止测量然后将反射棱镜由测量表面放回鸟池。按此步骤观测管模或管片上所有能通视的观测表面(前、后、左、右)和柱面(内、外)。
测量定向点时,将测量参数改变为“Single Pt To SA”。如图5将Group名称和第一个目标target都设置为OP1。
测量所有能接收到光束的定向点。将反射棱镜放于适当位置的基座(宽大的磁性铝质基座)中。开始测量,然后等到测量指示灯又变为绿色,移动棱镜到下一个基座。目标点号将自动增加。
定向点的基座必须被绝对稳固地吸附在管模表面上。确保定向点的观测按照严格的顺序(或许可以通过给基座编号来实现)。
(2)更换测站
在第一站测完定向点后,将反射棱镜放到其专用的贮藏器件中(盒子或抽屉)。接下来将跟踪器移到下一站。注意鸟池指向的方向必须与SA软件中的模板方向一致。确保跟踪器从新的测站上能与所有前面错过的位置通视。在一个能看到所有表面和定向点的合适位置放好跟踪器。将反射棱镜放入鸟池。打开空间分析软件SA,进入跟踪器界面,从两个工具中选择正确的反射棱镜类型。
更换测站后,必须激活一个新的观测工具并与跟踪器界面连接。确保在正确的对话框中连接了正确的工具。设置了跟踪器之后,选择观测形状参数“Single Pt. To SA”。因为每个测站配置定向点在下一站中都将重测,所以重新命名新的数据群OP2。注意按照相同顺序进行测量以免有些点混淆。
3.4 坐标转换
从SA中导出*.ob-文件之后,必须按一定格式进行转换以使TubGeo能被阅读。这个工作是由SA-TO-OBR 转换程序(SA-TO-OBR.exe)来完成的。
点击程序界面上的“Selectfile"按钮开始转换。从打开文件对话框中选择*.ob-文件后点打开按钮。在接下来弹出的保存对话框中点击保存按钮。文件扩展名由*.ob-将自动变为*.ob-r-1,并且文件将自动加上页脚。
关闭坐标转换程序,打开TubGeo程序进行几何运算,并生成一个成果报告。
3.5 有完整数据的报告
两个装载的tubgeo.txt 文件被结合成一份完整数据报告。这可以分割为用户的报告。
有关用户正从事的项目要求,可以在用户报告中插入或取消单个标准或整个图块。报告配置被分成几个扇区(见图6)。
管片或模具有4个类型。此选择会影响到用户报告和改正单中的草图。
如果要计算模具改正,必须放入如下数值:模具厚度,外柱体到外测量点的距离和内柱体到内测量点的距离(见图7)。
对于扇区报告,在此扇区中,可定义用户报告包含了哪个数据和需要多少位小数点。这些值都将从完整报告进行复制(见图8)。
3.6 绘图及结果汇总
程序画图结果,如图9所示。
图10中表示的是有交点求得长度、厚度以及弧长等后的结果汇总,其中设计值是已经给定的。
4 结论
钢模的检测其实早已经在改变过去传统的检测方法了,早期钢模的弧长尺寸不能直接测量,只能由加工机床来保证。后来设计和制造了高精度的样板,采用高精度的样板作为检测工具,进行钢模及管片的检测。采用样板法,可控制钢模制造过程中的误差,使装配尺寸精度容易控制,还能使模芯定位更为精确,提高了钢模的制造质量,在钢模检验及管片厂生产管片过程中,使检测变得更精确、直接和简易。
随着隧道建设的迅速发展,施工技术和精度要求都不断提高,控制钢模的精度将直接决定最后的管片精度。新兴的检测技术无论在精度还是效率方面均明显优于传统的样板检测方法。当然,样板检测方法毕竟在管片钢模检测方法的历史中起到不可磨灭的作用,也经过了这么多年的隧道建设的考验,说明它也是成熟的,完善的。而且,新兴检测方法涉及到激光跟踪系统等系列高科技电子产品的使用,其成本必然昂贵。
LTD600系统在管模和管片检测的程序中,前后共使用了三套程序,SA、TUBGEO、TUBREPORT,在使用的过程中,我们发现有些地方不尽完美,如空间分析软件SA在导入的坐标文件属于记事本文件格式,却不能直接使用记事本进行修改,而是重新使用程序附带的另外一个子程序进行编辑,从某方面来讲,这个子程序是多余的。另外,从测量到运算,再到最后得出成果报告,很多文件不得不重新读取,频繁重复读取文件,占用了大量的内存,运行较缓慢。
LTD600系统检测使用的是徕卡激光跟踪仪,它配备了高精度的垂直和水平角度编码器,可以实现精确的角度测量,又配备了获得专利的徕卡干涉仪,可以实现精确的距离测量,还配备了绝对测距仪,具有断光续接的功能,实时的环境补偿传感器,使得应用范围更加广泛,测量更加精确,可以实现真正的快速检测。这套系统对于高精度,高效率的现代工业测量有相当高的利用价值,目前正广泛应用于航空航天、汽车、造船等工业测量中。
摘要：随着时代的发展,现代化的隧道建设对隧道管片的精度要求越来越高,对生产管片的模具的精度要求也越来越高。我国的管片钢模的设计生产起步比较晚,相对国外的技术有一定的差距。本文采用高精度激光跟踪仪进行管模检测,并就传统方法与新兴方法各自的优缺点进行比较、分析和讨论。
关键词：隧道管模,管片,检测,样板法,激光跟踪仪
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