倪逸文 中国铁路上海局集团有限公司科研所

1 引言

动车组车轮踏面硌伤使得车辆异常振动，走行部零部件损伤加剧、缩短其使用寿命，同时也影响旅客的舒适性。动车组车轮踏面硌伤时常发生，究其原因，是由于钢轨轨面存在异物造成的，钢轨异物主要依靠人工上线排查，排查时间长、难度大，严重影响正常的行车秩序。亟需研究制定一套有效、智能和可靠的钢轨异物检测装置，为确保高速铁路动车组在发现车轮踏面硌伤后快速的判定钢轨异物位置，消除行车安全隐患。

2 研究目标与方案

高铁钢轨轨面异物检测装置采用机器视觉技术，利用线结构光结合线阵列相机完成钢轨硌伤的间隔线阵图像采集，在时速不大于350 km/h（97.2 m/s）条件下，为保证图像分辨率不大于0.5 mm/pixel，理论曝光时间应不大于6 us，考虑运动模糊及拖影，工业应用环境下曝光时间应不大于5 us(对应相机采集频率166 kHz)。

在本装置中，为了使图像不变形，需要根据动车组实际车速来触发线阵列相机，车速越快，触发越快。因动车组车下无法安装编码器，最终是要靠模拟触发，使用GPS获得实时速度值，通过模拟触发硬件发送触发信号给相机进行触发。

3 硬件设计

高铁钢轨轨面异物检测装置以CRH380BL设备仓作为安装平台，快速安装，主要由高速成像装置、钢轨光带图像采集分析机箱、电源分配模块、锂电池、GPS时空定位装置、WIFI增强路由器等模块组成。如图1所示：

图1 高铁钢轨轨面异物检测装置结构原理图