專利名稱：列車裝載安全綜合檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種檢測裝置，更確切地說是針對鐵路、公路、橋涵等運輸車輛運行過程中的裝載超載、超偏、超限及車號識別的實時在線自動檢測裝置，屬于交通安全檢測的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
交通業(yè)是我國國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)，鐵路的逐步提速、高速公路的不斷拓展延伸，安全高效的交通運輸是保障經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展的基礎(chǔ)。雖然政府加大了對各種超載、超偏、超限的貨物運輸?shù)牟樘?、然而鐵路、公路仍不斷延續(xù)著因“三超”問題導(dǎo)致的車輛事故的發(fā)生。除了通過交警、鐵路的貨檢員對貨物裝載的人工控制，有不少科研機構(gòu)及企業(yè)采用了各種檢測手段采用CCD攝影測量，綜合采用激光、超聲波等技術(shù)或采用光電對射技術(shù)的，均達不到實用效果，存在檢測精度低，實現(xiàn)功能不全、不能完全取代人工檢查。
實用新型內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型的目的是提供一種功能完備、可實現(xiàn)對車輛超載、超偏、超限、列車扁疤、脫軌系數(shù)等參數(shù)的自動數(shù)據(jù)采集、存儲、解析、計算、報警、顯示、自動遠程傳輸，真正實現(xiàn)無人值守的綜合檢測裝置。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是一種列車裝載安全綜合檢測裝置，包括車輛裝載超限檢測裝置、輔助測量裝置、地面安全檢測裝置、視頻監(jiān)控裝置、數(shù)據(jù)分析處理裝置、光端機、中控微機和綜合控制單元，數(shù)據(jù)分析處理裝置包括車速車位測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集儀、車號接收器、工控機和工作站，綜合控制單元與上述各裝置電聯(lián)接，光端機包括發(fā)射光端機和接收光端機，其接收光端機與中控微機相連，其中車輛裝載超限檢測裝置包括三維激光掃描儀、CCD測高攝像機、激光雷達、CCD測寬攝像機、預(yù)警紅外對管和測量光幕，其三維激光掃描儀和測量光幕直接與發(fā)射光端機相連，CCD測高攝像機、激光雷達、CCD測寬攝像機通過工作站與發(fā)射光端機相連，預(yù)警紅外對管通過車速車位測量系統(tǒng)與發(fā)射光端機相連；輔助測量裝置包括磁鋼組、高頻無極燈、計節(jié)光電對管、背景板和車號識別裝置，磁鋼組、計節(jié)光電對管通過車速車位測量系統(tǒng)與發(fā)射光端機相連，車號識別裝置通過車號接收器和工作站與發(fā)射光端機相連。
地面安全檢測裝置包括二維板式傳感器、剪力傳感器和重力傳感器，各傳感器通過數(shù)據(jù)采集儀和工控機與發(fā)射光端機相連。
視頻監(jiān)控裝置包括三臺彩色CCD攝像機、錄像機和電視幕墻，CCD攝像機與發(fā)射光端機相連，錄像機和電視幕墻通過視頻分配器與接收光端機相連。
所述微機包括數(shù)據(jù)顯示打印上傳服務(wù)器、端部超限微機和下部超限微機，這三臺微機分別與接收光端機相連。
所述綜合控制單元包括光敏電阻、單片機和繼電器，該綜合控制單元通過串口與微機通訊。
所述三維激光掃描儀由激光器及CCD攝像機組成，利用三角測量原理測出通過車輛下部的三維輪廓。
所述車輛裝載超限檢測裝置、輔助測量裝置和視頻監(jiān)控裝置設(shè)置在供列車穿行的龍門架上，龍門架兩側(cè)由下至上依次設(shè)置有相對的車號識別裝置、三維激光掃描儀、光幕、監(jiān)視攝像機和激光雷達，車號識別裝置和三維激光掃描儀設(shè)置在龍門架下方兩側(cè)，車號識別裝置的前端處設(shè)有預(yù)警紅外對管，光幕與列車兩側(cè)相對應(yīng)，在龍門架一側(cè)的監(jiān)視攝像機上方設(shè)有與車廂頂部高度相當(dāng)?shù)腃CD測高攝像機，在CCD測高攝像機與激光雷達之間設(shè)有高頻無極燈，在三維激光掃描儀與光幕之間設(shè)有計節(jié)光電對管，龍門架另一側(cè)的監(jiān)視攝像機上方設(shè)有與CCD測高攝像機相對的背景板，在背景板與監(jiān)視攝像機之間設(shè)有計節(jié)光電對管，龍門架頂部的中央位置處也設(shè)有監(jiān)視攝像機，該監(jiān)視攝像機的兩側(cè)對稱地設(shè)置有測寬攝像機、預(yù)警紅外對管和高頻無極燈。
所述輔助測量裝置的磁鋼組以及地面安全檢測裝置的二維板式傳感器、剪力傳感器和重力傳感器均設(shè)置在鐵軌內(nèi)側(cè)。
本實用新型的三維激光掃描儀安裝在車輛下方的兩側(cè)，測量車輛下部超限，測高CCD攝像機的安裝位置與車廂頂部高度相當(dāng)，并在略高于像機的位置上安裝激光雷達，通過數(shù)據(jù)融合技術(shù)綜合測量中部超限及上部超限，由激光雷達或測量光幕完成端部超限檢測，由紅外對管進行寬度方向的超限預(yù)判，利用車輪切割磁鋼產(chǎn)生的波形，啟動測量系統(tǒng)并通過整流、放大、濾噪最后通過單片機程序計算車輛通過速度，利用對管計算出貨車節(jié)數(shù)，綜合車號識別裝置、綜合控制單元的計節(jié)測速功能給超限物體定位，利用高頻無極燈提供夜間等照度較低的情況下的攝像機測量的輔助照明，利用黑白相間的背景板減少圖象測量的虛景現(xiàn)象，地面安全檢測裝置的二維板式傳感器可獲取垂直力和橫向力，從而獲取貨車的脫軌系數(shù)、在結(jié)合剪力傳感器獲取車輛總重、結(jié)合車號識別系統(tǒng)算出車輛超載偏載狀態(tài)，利用波形分析車輪扁疤情況。
本實用新型的優(yōu)點在于1、功能全面能全面測量車輛各部位的超限，又能獲取車輛的超偏載、扁疤、脫軌系數(shù)等地面檢測的安全參數(shù)，采用三維激光掃描儀測量下部超限，解決攝影測量和激光雷達測量不能測到的車輛死角，使得本實用新型能測量全部的超限部位，車輛運行地面安全檢測部分除能檢測出超偏載外，同時能對對車輛的運行狀態(tài)進行綜合評價；2、精度高、靈敏度高采用圖像測量與激光雷達結(jié)合的方式測量車輛中部和下部超限，數(shù)據(jù)融合算法充分考慮兩種方式優(yōu)缺點，取長補短，兼顧激光雷達達不到而圖像測量能達到的高靈敏度，同時又能測出超限物的三維坐標，從而獲得圖像測量所不能測到的超限級別；3、節(jié)能智能燈光系統(tǒng)，照度不足且來車時，燈光才啟動，照明燈采用最新的綠色照明——高頻無極燈，裝置照明耗電功率從5500瓦降至1320瓦。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)安裝示意圖；圖2為本實用新型的組成原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。
附圖標記說明如下1-三維激光掃描儀2-CCD測高攝像機
3-激光雷達 4-CCD測寬攝像機5-預(yù)警紅外對管 6-計節(jié)光電對管7-光幕 8-磁鋼組9-高頻無極燈10-重力傳感器11-二維板式傳感器 12-剪力傳感器13-車號識別裝置 14-車號接收天線15-CCD攝像機16-車速車位測量系統(tǒng)17-數(shù)據(jù)采集儀 18-工控機19-工作站 20-光端機21-龍門架電源/電氣控制子系統(tǒng)22-車號接收器23-中控室電源/電氣控制子系統(tǒng)24-數(shù)據(jù)顯示打印上傳服務(wù)器25-端部超限工控機 26-下部超限工控機27-下部超限工控機 28-視頻分配器29-電視幕墻 30-背景板如圖1、圖2所示的列車裝載安全綜合檢測裝置，它主要由車輛裝載超限檢測裝置、輔助測量裝置、地面安全檢測裝置、視頻監(jiān)控裝置、數(shù)據(jù)分析處理裝置、光端機、中控微機和綜合控制單元構(gòu)成，綜合控制單元與上述各裝置電聯(lián)接。其中數(shù)據(jù)分析處理裝置由車速車位測量系統(tǒng)16、數(shù)據(jù)采集儀17、車號接收器22、工控機18和工作站19組成，綜合控制單元由電源/電氣控制子系統(tǒng)21、23構(gòu)成，電源/電氣控制子系統(tǒng)21、23由光敏電阻、單片機和繼電器構(gòu)成，并通過串口與微機通訊，光端機20包括發(fā)射光端機和接收光端機，其接收光端機與中控微機相連，中控微機包括數(shù)據(jù)顯示打印上傳服務(wù)器24、端部超限工控機25和下部超限工控機27，這三臺微機分別與接收光端機相連。
車輛裝載超限檢測裝置由三維激光掃描儀1、CCD測高攝像機2、激光雷達3、CCD測寬攝像機4、預(yù)警紅外對管5和測量光幕7組成，三維激光掃描儀1和測量光幕7直接與發(fā)射光端機相連，CCD測高攝像機2、激光雷達3、CCD測寬攝像機4通過工作站19與發(fā)射光端機相連，預(yù)警紅外對管5通過車速車位測量系統(tǒng)16與發(fā)射光端機相連，三維激光掃描儀1由激光器及CCD攝像機組成，利用三角測量原理測出通過車輛下部的三維輪廓。
輔助測量裝置由磁鋼組8、高頻無極燈9、計節(jié)光電對管6、背景板30和車號接收天線14組成，磁鋼組8、計節(jié)光電對管6通過車速車位測量系統(tǒng)16與發(fā)射光端機相連，車號接收天線14通過車號接收器22和工作站19與發(fā)射光端機相連，磁鋼組8設(shè)置在鐵軌內(nèi)側(cè)。
地面安全檢測裝置由多組二維板式傳感器11、剪力傳感器12和重力傳感器10組成，各傳感器均通過數(shù)據(jù)采集儀17和工控機18與發(fā)射光端機相連，二維板式傳感器11、剪力傳感器12和重力傳感器10設(shè)置在鐵軌內(nèi)側(cè)。
視頻監(jiān)控裝置由三臺彩色CCD攝像機15、錄像工控機27和電視幕墻29構(gòu)成，CCD攝像機15與發(fā)射光端機相連，錄像機工控機27和電視幕墻29通過視頻分配器28與接收光端機相連。
如圖1所示，車輛裝載超限檢測裝置、輔助測量裝置和視頻監(jiān)控裝置的主要檢測、監(jiān)控部件均設(shè)置在供列車穿行的龍門架上，龍門架兩側(cè)由下至上依次設(shè)置有相對的車號識別裝置13、三維激光掃描儀1、光幕7、監(jiān)視攝像機15和激光雷達3，車號識別裝置13和三維激光掃描儀1設(shè)置在龍門架下方兩側(cè)，車號識別裝置13的前端設(shè)有預(yù)警紅外對管5，光幕7與列車兩側(cè)相對應(yīng)，在龍門架左側(cè)的監(jiān)視攝像機15上方設(shè)有與車廂頂部高度相當(dāng)?shù)腃CD測高攝像機2，在CCD測高攝像機2與激光雷達3之間設(shè)有高頻無極燈9，在三維激光掃描儀1與光幕7之間設(shè)有計節(jié)光電對管6，龍門架右側(cè)的監(jiān)視攝像機15上方設(shè)有與CCD測高攝像機2相對的背景板30，在背景板與監(jiān)視攝像機15之間設(shè)有計節(jié)光電對管6，兩側(cè)的計節(jié)光電對管斜向?qū)?yīng)，龍門架頂部的中央位置處也設(shè)有監(jiān)視攝像機15，該監(jiān)視攝像機的兩側(cè)對稱地設(shè)置有測寬攝像機4、預(yù)警紅外對管5和高頻無極燈9。
當(dāng)列車通過磁鋼組8時，車輪切割磁鋼產(chǎn)生電信號，車速車位測量系統(tǒng)16接到電信號，向電源/電氣控制子系統(tǒng)21發(fā)出信號啟動各測量裝置，當(dāng)環(huán)境照度不足時，車速車位測量系統(tǒng)16發(fā)出信號啟動照明裝置，同時根據(jù)計節(jié)對管6的信號算出車節(jié)，利用同一車輪在恒距離的磁鋼產(chǎn)生信號的時間差算出車速，最后輸出串口數(shù)據(jù)傳給現(xiàn)場機柜內(nèi)的工控機18和工作站19，同時通過光端機20傳給中控室的各微機。工作站19的高速串口采集卡及圖像采集卡將激光雷達3、測高攝像機2、測寬攝像機4的信息采集到計算機，結(jié)合車速車位測量系統(tǒng)16的串口數(shù)據(jù)，通過相應(yīng)的算法分析、解析、計算，最后得出車輛的超限信息。通過二維板式傳感器11、剪力傳感器12、重力傳感器10獲得過往貨車的軸重、橫向力的模擬信號，送入數(shù)據(jù)采集儀17，經(jīng)過信號放大，濾波處理和A/D轉(zhuǎn)換后得到貨車經(jīng)過以后的波形數(shù)據(jù)以中斷方式送入工控機18，計算機將得到的數(shù)據(jù)進行分析與解算，得到各種車輛的總重、車輛凈重、靜輪重、凈軸重、累計通過總重、平均軸重、超載與偏載前后轉(zhuǎn)向架重量，前后轉(zhuǎn)向架左右重量差、車輪扁疤、脫軌系數(shù)等結(jié)果，系統(tǒng)通過光端機20將彩色CCD攝像機15獲得的視頻信號經(jīng)視頻分配器28傳入錄像工控機27及電視幕墻29，將三維激光掃描儀1傳入下部超限工控機26及光幕7得到的信號傳入端部超限工控機25，將工作站18及工控機19得到的數(shù)據(jù)傳入服務(wù)器24，下部超限工控機26、端部超限工控機25將分析處理后的數(shù)據(jù)傳入服務(wù)器24，最后服務(wù)器將獲取的數(shù)據(jù)統(tǒng)一處理、顯示、打印、上傳。在實施例中末作詳細描述的內(nèi)容屬于本專業(yè)技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)。
本實用新型不局限于上述最佳實施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術(shù)方案，均落在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種列車裝載安全綜合檢測裝置，其特征在于，包括車輛裝載超限檢測裝置、輔助測量裝置、地面安全檢測裝置、視頻監(jiān)控裝置、數(shù)據(jù)分析處理裝置、光端機、中控微機和綜合控制單元，數(shù)據(jù)分析處理裝置包括車速車位測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集儀、車號接收器、工控機和工作站，綜合控制單元與上述各裝置電聯(lián)接，光端機包括發(fā)射光端機和接收光端機，其接收光端機與中控微機相連，其中車輛裝載超限檢測裝置包括三維激光掃描儀、CCD測高攝像機、激光雷達、CCD測寬攝像機、預(yù)警紅外對管和測量光幕，其三維激光掃描儀和測量光幕直接與發(fā)射光端機相連，CCD測高攝像機、激光雷達、CCD測寬攝像機通過工作站與發(fā)射光端機相連，預(yù)警紅外對管通過車速車位測量系統(tǒng)與發(fā)射光端機相連；輔助測量裝置包括磁鋼組、高頻無極燈、計節(jié)光電對管、背景板和車號識別裝置，磁鋼組、計節(jié)光電對管通過車速車位測量系統(tǒng)與發(fā)射光端機相連，車號識別裝置通過車號接收器和工作站與發(fā)射光端機相連；地面安全檢測裝置包括二維板式傳感器、剪力傳感器和重力傳感器，各傳感器通過數(shù)據(jù)采集儀和工控機與發(fā)射光端機相連；視頻監(jiān)控裝置包括三臺彩色CCD攝像機、錄像機和電視幕墻，CCD攝像機與發(fā)射光端機相連，錄像機和電視幕墻通過視頻分配器與接收光端機相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車裝載安全綜合檢測裝置，其特征在于，所述微機包括數(shù)據(jù)顯示打印上傳服務(wù)器、端部超限微機和下部超限微機，這三臺微機分別與接收光端機相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車裝載安全綜合檢測裝置，其特征在于，所述綜合控制單元包括光敏電阻、單片機和繼電器，該綜合控制單元通過串口與微機通訊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車裝載安全綜合檢測裝置，其特征在于，所述三維激光掃描儀由激光器及CCD攝像機組成，利用三角測量原理測出通過車輛下部的三維輪廓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的列車裝載安全綜合檢測裝置，其特征在于，所述車輛裝載超限檢測裝置、輔助測量裝置和視頻監(jiān)控裝置設(shè)置在供列車穿行的龍門架上，龍門架兩側(cè)由下至上依次設(shè)置有相對的車號識別裝置、三維激光掃描儀、光幕、監(jiān)視攝像機和激光雷達，車號識別裝置和三維激光掃描儀設(shè)置在龍門架下方兩側(cè)，車號識別裝置的前端處設(shè)有預(yù)警紅外對管，光幕與列車兩側(cè)相對應(yīng)，在龍門架一側(cè)的監(jiān)視攝像機上方設(shè)有與車廂頂部高度相當(dāng)?shù)腃CD測高攝像機，在CCD測高攝像機與激光雷達之間設(shè)有高頻無極燈，在三維激光掃描儀與光幕之間設(shè)有計節(jié)光電對管，龍門架另一側(cè)的監(jiān)視攝像機上方設(shè)有與CCD測高攝像機相對的背景板，在背景板與監(jiān)視攝像機之間設(shè)有計節(jié)光電對管，龍門架頂部的中央位置處也設(shè)有監(jiān)視攝像機，該監(jiān)視攝像機的兩側(cè)對稱地設(shè)置有測寬攝像機、預(yù)警紅外對管和高頻無極燈。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的列車裝載安全綜合檢測裝置，其特征在于，所述輔助測量裝置的磁鋼組以及地面安全檢測裝置的二維板式傳感器、剪力傳感器和重力傳感器均設(shè)置在鐵軌內(nèi)側(cè)。
專利摘要本實用新型公開了一種列車裝載安全綜合檢測裝置，它包括車輛裝載超限檢測裝置、輔助測量裝置、地面安全檢測裝置、視頻監(jiān)控裝置、數(shù)據(jù)分析處理裝置、光端機、中控微機和綜合控制單元，數(shù)據(jù)分析處理裝置包括車速車位測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集儀、車號接收器、工控機和工作站，綜合控制單元與上述各裝置電聯(lián)接，光端機包括發(fā)射光端機和接收光端機，其接收光端機與中控微機相連。本實用新型功能完備，可實現(xiàn)對車輛超載、超偏、超限、列車扁疤、脫軌系數(shù)等參數(shù)的自動數(shù)據(jù)采集、存儲、解析、計算、報警、顯示、自動遠程傳輸，可實現(xiàn)真正的無人值守，精度高、靈敏度高且節(jié)能，采用多傳感器融合技術(shù)，能在惡劣的環(huán)境下準確測量，避免干擾。
文檔編號B61K9/02GK2884370SQ20052014701
公開日2007年3月28日 申請日期2005年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月27日
發(fā)明者范震, 楊少波, 楊本專 申請人:武漢利德高新技術(shù)股份有限公司