通过图像处理方式判断道岔转辙机缺口的数值
转辙机缺口视频监测系统在铁路既有线的应用
转辙机缺口视频监测系统在铁路既有线的应用转辙机缺口视频监测系统在铁路既有线的应用近年来，随着铁路运输需求的不断增长，对铁路安全的要求也日益提高。
其中，转辙机作为铁路交通系统的关键设备之一，其性能与状态的稳定可靠性直接关系到列车的正常运行与乘客的安全。
然而，在铁路既有线的运营中，转辙机缺口问题常常成为铁路安全隐患的一个主要来源。
为了及时掌握转辙机缺口的情况，提升铁路运输的安全性和可靠性，转辙机缺口视频监测系统应运而生，并在铁路既有线的应用中发挥着重要作用。
转辙机缺口视频监测系统是一种利用高清摄像机、图像处理技术和数据分析算法相结合的监测设备，可以实时监测并分析转辙机缺口的状态。
通过摄像机的采集，系统可以捕捉到转辙机关键部位的图像和视频，并对其进行处理和分析。
一旦检测到转辙机缺口现象，系统会立即发出警报并将报警信息传输至相关工作人员，以实现快速反应和处理，确保铁路交通的正常运行。
转辙机缺口视频监测系统的应用具有以下几个方面的优势。
首先，转辙机缺口视频监测系统可以实现对转辙机缺口的实时监测。
传统的巡检方法主要依靠人工观察，不仅工作量大、效率低，而且存在着主观误判的风险。
而通过视频监测系统，可以实现对转辙机缺口状态的全天候监测和记录，提高了监测的准确性和可靠性。
其次，转辙机缺口视频监测系统可以提供详细的缺口数据分析。
在传统巡检模式中，往往无法全面了解转辙机缺口的具体情况，难以及时发现问题。
而监测系统所采集到的图像和视频，可以通过图像处理技术和数据分析算法进行详细分析，提取出转辙机缺口的尺寸、位置、形状等关键特征信息，为后续的维修和改进工作提供科学依据。
同时，转辙机缺口视频监测系统可以实现对转辙机缺口状态的远程监控和管理。
通过网络连接，相关工作人员可以实时查看监测系统所采集到的图像和视频，并利用远程监控软件对转辙机缺口进行实时监测和管理。
这极大地方便了监测和维修人员的工作，提高了工作效率和运维水平。
最后，转辙机缺口视频监测系统为铁路运输安全管理提供了重要的技术支持。
转辙机表示缺口视频监测系统
［ ６ ］ 郭军 ， 刘 和平 ， 刘平． 基于大 电流检测 的霍 尔传感 器应
用＿ Ｊ ］ ． 传感器 与微 系统 ， ２ ０ １ １ ，３ ０ （ ５ ） ：１ ４ ２ —１ ４ ５ ．
［ ７ ３ ＷＡ ＮＧ Ｐ ｉ ｎ ｇ ，Ｃ ＨＥ Ｎ Ｒ ｏ ｎ ｇ ． Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ
பைடு நூலகம்
程 有 限公 司联 合研 制 了转辙 机表 示缺 口视 频监 测 系
统 ，２ ０ １ ５年 ３月 ｌ ６日在 郑州 铁路 局 荥 阳站 和海 棠 寺 站安 装试 用 ，２ ０ １ ６年 ５月 ２ ７日通 过 了郑 州铁 路 局 科学 技术 委 员会技 术 评审 。
１ 设 计 思 想
１ ．采 用高 分 辨 率 图像 传 感 器 ， 电力 载 波 传 输 技 术及 智 能 图像 处理 技 术 ，结合 数据 分析 、多 特征
位 等 多个参 数进 行 监测 ，既扩展 了缺 口报 警设 备 的
功 能 ，又实 时 全面监 测 转辙 机工 作状 态参 数 ，及 时
参
考
文
献
路通信信号工程技术 （ Ｒ Ｓ Ｃ Ｅ ） ，２ ０ １ ３ ， １ ０ （ ５ ） ：９ Ｏ 一９ ３ ．
［ １ ］ 何涛 ， 范 多旺 ， 魏宗 寿． 计 算机 联锁全 电子 三相交 流转 辙机控制模块 ＿ Ｊ ］ ． 铁 道学报 ， ２ ０ １ １ ，３ ３ （ ４ ） ：８ Ｏ 一８ ３ ． ［ ２ ］ 刘涛． 相交 流电动 转辙 机 ５线制 道岔 电路模 拟试 验
ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｓ ｅ ｒ ｖ ｉ ｃ ｅ ａ ｔ ａ ｎ ｙ ｔ ｉ ｍｅ ．
图像式转辙机缺口监测在现场中的应用及维护
图像式转辙机缺口监测在现场中的应用及维护随着道岔的广泛使用，如何利用缺口监测实现对道岔缺口的实时监控并做好缺口预调，已是防范卡缺口故障的发生的技术手段之一。
文章以图像式缺口监测为例，对缺口监测的原理和现场维护进行分析。
标签：缺口监测；应用；维护随着铁路现代化的快速建设和高铁的快速发展，对道岔设备的稳定性提出了更高的要求，有效地利用缺口监测装置及时根据环境温度、缺口状态及道岔使用状况做好道岔缺口预调，最大限度降低道岔卡缺口故障、减少对行车干扰已成为现场道岔维护的重要技术手段之一。
本文以图像式缺口监测装置为例，对缺口监测装置的原理及日常维护进行探讨。
1缺口监测原理及系统构成道岔缺口是衡量道岔状态的重要因素之一，如果道岔缺口调整不当，极易造成道岔卡缺口故障从而造成道岔失去表示，影响正常接发列车。
长期以来，道岔缺口位置的调整一直是电务维护工作中重要的任务之一，人工道岔缺口检查既费力乂费时，且引人而异，难以做到及时准确，缺口监测装置能准确反映道岔缺口状态，对于提高电务作业效率具有重要意义。
□前常见的道岔缺口监测有两种，即图像式缺口监测和非图像式缺口监测，图像式能够直观地反映缺口的实际状态，本文以图像式缺口监测为例进行讨论。
1」系统组成图像式缺口监测的组成部分主要有以下部分：图像釆集处理器、缺口视频监测主机、通信主机、网络转换器、网络分机、载波分机等部分组成。
设备分为两部分，即：室内部分和室外部分。
室内部分主要有检测主机和通信主机，室外部分主要有图像采集器、网络分机等。
1.2原理分析图像式缺口监测系统一般釆用高像素红外数字摄像头用来采集室外缺口位置图像，山图像采集处理器直接对原始图像进行处理和特征参数提取、计算，从而实现对表示杆缺口偏移量或缺口大小的精确监测。
同时缺口监测系统还可以把道岔扳动过程、过车时缺口变化状态及转辙机的振动加速度、当前机内的温度、缺口位置图片、缺口位置信息、湿度等数据，通过通讯线路实时传送到机械室或信号丄区值班室内的终端上。
转辙机缺口视频监测报警系统浅析
转辙机缺口视频监测报警系统浅析摘要：转辙机缺口监测报警系统是保证行车安全，加强信号设备管理，监测铁路信号转辙机设备运用质量的重要行车设备。
缺口视频监测报警系统采用先进的红外摄像头代替传感器对缺口状态信息进行实时状态、历史图像或视频清楚、直观的监测，为现场电务人员维修提供可靠的依据。
该系统为电务维护部门服务的系统设备，降低设备故障发生率，为确保铁路行车安全，提高运输效率具有重要意义。
关键词：转辙机；缺口；视频监测；Switch machinegapvideomonitoring alarm systemanalysisChen changshou(Xinjiang RailwaySurvey and Design InstituteCo. Ltd., XinjiangUrumqi 830011) Abstract:Switch machinegap monitoringalarmsystem is to ensure traffic safety, Strengthen the management ofsignal equipment, Monitoring of railwaysignalswitch machineequipmentusingquality the importanttraffic equipment. The systemuses the infrared cameraadvancedinstead ofsensors to monitorreal-time status,historicalimage or videoclear,intuitiveto the gapstate informationgapvideomonitoring alarm, Provides the reliable basis for thefieldof telecommunication personnelrepair. Thesystem ofequipmentmaintenanceservices,reduce the equipmentfailure rate,to ensure thesafety of train operation,it has an important significance to improvethe transportation efficiency.Key words：Switch machine; Gap; Videomonitoring;0引言随着铁路现代化建设的迅速发展，列车运行速度不断提高，运行密度也在逐步加大；因此，对道岔设备质量提出了更高的要求。
转辙机的故障预测与健康管理技术
转辙机的故障预测与健康管理技术汪倩;周振威;陆裕东;史峥宇;孟凡江【摘要】阐述国内外转辙机故障预测与健康管理(prognostics and health management,PHM)技术的发展现状,提出转辙机PHM技术的原理框架,并给出转辙机PHM技术的关键点,包括敏感参数分析、数据采集、故障物理分析、特征提取、健康评估、故障诊断、故障预测以及决策计划等,为转辙机PHM技术的工程应用提供理论基础.【期刊名称】《都市快轨交通》【年(卷),期】2015(028)001【总页数】4页(P58-61)【关键词】转辙机;故障预测与健康管理;技术框架【作者】汪倩;周振威;陆裕东;史峥宇;孟凡江【作者单位】暨南大学信息科学技术学院广州 510632;工业和信息化部电子第五研究所广州 510610;工业和信息化部电子第五研究所广州 510610;工业和信息化部电子第五研究所广州 510610;工业和信息化部电子第五研究所广州 510610;广州市地下铁道总公司广州 510310【正文语种】中文【中图分类】U231.94转辙机是控制道岔转换、锁闭及监督的关键设备，随着我国城市轨道交通的建设规模不断扩大，速度和运量不断增加，其故障率呈现上升趋势，容易导致道岔的误动作、不动作、不完全动作，严重影响轨道交通的运营效率(见表1)。
由于转辙机的数量庞大、结构复杂，传统的事后维修和定期维护，耗费资源且效率低，很难严格保障道岔和转辙机的正常运行。
为了提高可靠性和工作效率, 对转辙机进行状态监控和故障预测显得越来越迫切。
故障预测与健康管理(prognostics and health management，PHM)技术是一种综合的技术解决方案，包括设备状态监测、健康评估、故障诊断和故障预测等功能，能够满足地铁设备维修保障的需求，有效地降低故障率，节约保障资源并减少经济损失。
因此，将PHM技术应用于转辙机的维修维护具有现实意义。
道岔缺口监测操作与维护手册
道岔缺口监测操作与维护手册目录一前言...................................................................... 错误!未定义书签。
二名词解释 .............................................................. 错误!未定义书签。
2.1 用户和用户管理............................................... 错误!未定义书签。
2.2 设备、设备组和设备管理 ............................... 错误!未定义书签。
2.3 预警和告警....................................................... 错误!未定义书签。
2.4 缺口、缺口值、缺口偏移量和缺口查询........ 错误!未定义书签。
2.5 阻力、阻力曲线和阻力查询 ........................... 错误!未定义书签。
2.6 全景动态图像................................................... 错误!未定义书签。
2.7 工作参数 .......................................................... 错误!未定义书签。
三主操作界面 .......................................................... 错误!未定义书签。
3.1 主要元素 .......................................................... 错误!未定义书签。
3.2 功能按钮列表................................................... 错误!未定义书签。
道岔缺口监测的校核(20240522)
ZD6转辙机下置摄像头： 缺口大小都设置为2， 像素总数都设置为110， 缺口线固定在表示杆 边沿，通过调整基线 位置来校核缺口。
设置标准缺口图片，记录基线位置
济南天龙厂家设备计算缺口值的软件逻辑：通过识别黑白对比度（二化值）明显处，来确定缺口线 位置，通过设置像素比值提供给缺口监测软件一个计算尺度，从而计算出缺口线与基线的距离数值， 即缺口数值。
（二）济南天龙 厂家设备
在缺口图像总界面，点 击单台缺口图像，进入 “画缺口参数”界面， 点击“显示参数信息” 设置视频缺口值。
1.液压转辙机缺口的设置方法
（1）设置2毫米对应像素总数
老式摄像头不管是J1或J2对应缺口大小都设置为2，像素总数都设置为63。
V2摄像头不管是J1或J2对应缺口大小都设置为2，像素总数都设置为56。
重点提示：设置完缺口的相关参数 后，想要查看缺口值，需要右击图 片，选择重新识别，即可查看设置 后的缺口值。
错误使用初始化缺口功能，初始化塞尺图被误修改，导致缺口值不准。
如果误操作点了“初始化按钮”，一 定要看好提示，点击“是”才能退出。
杭州慧景厂家设备计算缺口值的软件 逻辑：通过识别表示杆边沿特征来确 定缺口线位置，通过识别检查柱特征 防止小缺口不被识别，通过设置初始 化塞尺图提供给缺口监测软件一个计 算尺度，从而计算出缺口线与基线的 距离数值，即缺口数值。
慧景厂家的液压转辙机，摄像头直照，长时间软件运用实践证明，液压转辙机基线位置在光线照不到的检查柱边缘处； 在温差变化大的季节，要检查基线位置，及时调整。
1.ZD6转辙机缺口的设置方法
错误缺口位置
正确缺口位置
慧景厂家的ZD6转辙机，摄像头斜照， 缺口线位置固定在表示杆边沿，通过 调整基线位置来校核缺口（现场人员 提供实际缺口值，室内人员调整基线 位置来校核视频缺口）。
道岔缺口1.8mm
道岔缺口1.8mm
道岔缺口是指铁路道岔中心线至相邻轨道中心线的水平距离，
通常用来确保列车顺利通过道岔。
1.8mm的道岔缺口在铁路运输中
是一个非常重要的参数。
首先，从技术角度来看，1.8mm的道岔缺
口需要符合铁路行业的标准和规范，以确保列车在通过道岔时能够
平稳、安全地行驶。
此外，这个数值也需要考虑到列车的速度、车
辆的类型以及轨道的状况等因素，以保证列车的正常运行。
另外，从安全角度来看，1.8mm的道岔缺口需要经过严格的检
测和维护，以确保道岔的正常运行，避免因缺口不当而导致的安全
事故。
铁路部门需要对道岔进行定期检查和维护，确保道岔缺口处
于符合标准的状态。
此外，从运输效率角度来看，1.8mm的道岔缺口也需要考虑到
列车的正常运行和调度。
道岔缺口的大小会直接影响列车的通过速
度和运行的平稳性，因此需要根据实际情况进行合理的调整和维护，以保证铁路运输的效率和正常运行。
总的来说，1.8mm的道岔缺口对于铁路运输来说是一个重要的
参数，需要从技术、安全和运输效率等多个角度进行全面考虑和管理，以确保铁路运输的安全和顺畅。
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简要说明材料
内容：通过图像处理方式判断道岔转辙机缺口的数值
检测对象：铁路道岔转辙机内的动作杆，在道岔动作后的转辙机内机械缺口数值
背景信息：铁路道岔是列车在不同线路之间转换的通道，道岔转辙机就是搬动道岔的机具，分布在轨旁。
以往判断道岔转辙机搬动道岔是否动作，是否动作到位，是依靠转辙机内的继电器信息进行上传，也就是到位、异常等简单信息。
根据铁路总公司已有的标准规范，希望在现有技术基础上，增加图像显示方式。
即通过图像处理的方式，通过观察和处理道岔转辙机内部机械缺口图像，在控制室内能够看到图像和检测出的缺口宽度。
从而给维护人员提供直观信息，并且根据缺口宽度以及历史数值的变化趋势，判断是否要对转辙机内部的机械装置进行维护和调整。
现有模块：当前已经有了软硬件模块，能够成为一个系统使用，但是还存在一些问题，其中一个就是图像处理部分，精度不高。
当前的软硬件模块如下：
前端模块，接口连接摄像头和相关传感器
机房内的上位机
整个系统主要分为两部分：前端模块、上位机机柜。
前端模块由arm板为核心，连接摄像头和外围传感器（电流、液压等监测传感器），安装在线路旁的道岔转辙机内部。
尺寸大概为：20*8*8cm。
将图像和其余相关监测信息进行处理和计算分析之后，通过线路已有的网络上传给上位机。
上位机机柜安装在车站的机械室或者控制室内，接收前端模块上传的图像，进行相应的存储和显示调用。
现有技术难点：
1、缺口宽度的基准线
现在已有技术模板上是通过手动添加的方式增加进去的，希望能够通过程序自动寻找并识别出基准线。
也就是缺口（黑色阴影区域）的其中一条边线。
2、缺口基准线的识别精度
由于受到摄像头光源、机械物件或外界空间影响，基准线位置处，也就是金属杆边界处亮面和阴影位置处阴影区的分界，不是十分明显，可能是一个具有一定宽度的区域，而且该区域上的亮暗分布也并不是均匀的。
在现有技术方案中，受这点的影响很大，使得缺口值的判断受到较大误差影响。
3、增加图像处理的容错能力
当机械构件上涂抹的防护油层过多，或者前端模块上拍照的LED 灯时间长了后亮度衰减，光线变昏暗时，对识别精度造成困扰。
4、对缺口监测视频中的缺口宽度变化监测
当道岔转辙机动作到位后，理论上缺口不会有变化，但是在列车经过时，由于车体导致的振动，会通过机械方式传导至转辙机内，使相关机械件振动，造成整个缺口的宽度也发生动态变化。
因此，对缺口在列车经过时的视频拍摄并上传，对缺口数值变化进行分析处理和动态曲线显示，防止振动过程中出现异常导致缺口区域的机械件发生意外，导致转辙机下次动作时不能正常工作。
当前对视频的缺口动态变化的处理，精度不高，而且两相邻数据之间的间隔较长（1秒），使得监测意义降低而且不准确。
缺口位置以及摄像头安装位置示意图：
整个黄色杆件上，左右两侧分别各分布一个摄像头，图中仅给出了左侧的示意图。
右侧与此完全类似，是对应另一侧的一个缺口。
两边的缺口值是联动关系，一侧大另一侧就小，理想状态下，两侧监测到的缺口数值之和是一个常数。
做成两边，当前的技术思路是互为备用的想法。
相关图像：
1、道岔以及道岔转辙机
2、道岔转辙机内的缺口实物图像
3、模块摄像头上传的图像。