專利名稱：火車死鉤自動(dòng)檢測(cè)及報(bào)警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種檢測(cè)裝置，特別是用于檢測(cè)火車相鄰兩節(jié)車廂間反位狀態(tài)的
直O(jiān)
背景技術(shù)：
目前，在運(yùn)輸量大的港口、冶金、煤炭和熱電等工業(yè)部門，火車卸料一般是采用翻車機(jī)進(jìn)行卸料，即定位車推動(dòng)火車車廂進(jìn)入翻車房，一、二、三或四節(jié)車廂為一組，在翻車大臂的作用下，車廂同時(shí)側(cè)向翻轉(zhuǎn)，在重力作用下，將車廂內(nèi)的物料傾倒出，并由下面的傳送帶將物料運(yùn)走。但是每節(jié)車廂兩側(cè)一側(cè)為活鉤(鉤子不僅與鉤底座相連，而且還可在鉤底座內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng))，另一側(cè)為死鉤(鉤子僅與鉤底座相連，不能在鉤底座內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng))，要翻轉(zhuǎn)的一組車廂兩端的兩個(gè)鉤頭至少要有一個(gè)是活鉤才能保證翻車機(jī)的正常作業(yè)。但在鐵路運(yùn)輸過(guò)程中， 經(jīng)常會(huì)對(duì)車廂進(jìn)行重新排列組合，一旦出現(xiàn)火車死鉤現(xiàn)象(即連接車廂的兩個(gè)鉤頭均為死鉤)，翻車機(jī)繼續(xù)作業(yè)將可能會(huì)損壞鉤頭、夾輪器以及定位車減速機(jī)軸承，嚴(yán)重時(shí)還可能造成火車掉道事故，不但影響生產(chǎn)效率，同時(shí)也造成了巨大經(jīng)濟(jì)損失。為了防止上述事故發(fā)生，各企業(yè)只好采用人工對(duì)于火車的死鉤進(jìn)行目測(cè)。它的不足之處是不但浪費(fèi)人力，而且還可能由于人為因素產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷。因此，亟需一種可靠的技術(shù)手段用于死鉤檢測(cè)，避免事故的發(fā)生。目前，針對(duì)此問(wèn)題已經(jīng)申請(qǐng)的專利201020279178. 4，采用的技術(shù)是通過(guò)采用工業(yè)相機(jī)提取車廂端部的顏色特征，依據(jù)顏色特征關(guān)系判別鉤頭是否為死鉤。經(jīng)過(guò)實(shí)際使用發(fā)現(xiàn)，主要存在如下問(wèn)題1、部分車廂經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用，顏色特征不明顯；2、早中晚光線不同導(dǎo)致車廂端部顏色受光線陰影影響非常嚴(yán)重。最終實(shí)際統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，死鉤的識(shí)別率只能達(dá)到85%左右，存在一定的局限性。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種能準(zhǔn)確、穩(wěn)定地檢測(cè)火車車廂間死鉤的火車死鉤的檢測(cè)及保護(hù)裝置。本發(fā)明主要是一種基于激光逆向工程技術(shù)，通過(guò)兩節(jié)車廂間連接風(fēng)管的形狀判斷是否存在死鉤現(xiàn)象的火車死鉤檢測(cè)及保護(hù)裝置。本實(shí)用新型的方法主要是1、采集風(fēng)管數(shù)據(jù)在火車車廂進(jìn)入翻車房前行進(jìn)方向的側(cè)面某一固定位置設(shè)置激光傳感器，最優(yōu)位置為第三節(jié)與第四節(jié)車廂之間，這樣既給檢測(cè)控制計(jì)算機(jī)留有充足的數(shù)據(jù)處理時(shí)間，又不影響下面的檢測(cè)和死鉤現(xiàn)象的處理。為保證獲取數(shù)據(jù)的有效性，在上述激光傳感器外面設(shè)有保護(hù)罩，防護(hù)等級(jí)至少為IP65，以防止雨雪風(fēng)沙將其損壞。2、數(shù)據(jù)處理上述傳感器獲取相鄰兩節(jié)火車之間的風(fēng)管輪廓數(shù)據(jù)集后，傳遞到檢測(cè)控制計(jì)算機(jī)中，該檢測(cè)控制計(jì)算機(jī)采用卡爾曼濾波算法，將相鄰兩車廂間描述風(fēng)管特征的數(shù)據(jù)提取出來(lái)，并根據(jù)其扭曲的特征判斷是死鉤還是活鉤，如是活鉤則繼續(xù)檢測(cè)下一節(jié)車廂，如是死鉤則檢測(cè)控制計(jì)算機(jī)即向操作室發(fā)出警報(bào)信號(hào)，操作人員可對(duì)車廂翻車順序進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，避免發(fā)生事故。
3[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型所用的激光傳感器為工作溫度范圍寬，且在保護(hù)罩的作用下，保證其能在各種氣候及光照條件下實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的檢測(cè)，結(jié)果穩(wěn)定、成本低，避免了工作人員目測(cè)帶來(lái)的視覺(jué)誤差及其它人為因素帶來(lái)的影響。2、依據(jù)卡爾曼濾波算法能夠準(zhǔn)確從數(shù)據(jù)集中提取出表征風(fēng)管特征的數(shù)據(jù)，根據(jù)風(fēng)管扭曲特征可以快速地檢測(cè)到死鉤故障，并及時(shí)反饋給操作室，因此該方法又起到防止鉤頭被翻車機(jī)損壞的報(bào)警和保護(hù)作用。3、無(wú)縫連接，本裝置采用OPC的方式與現(xiàn)有的控制系統(tǒng)無(wú)縫連接，可以將檢測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)發(fā)送給操作員上位機(jī)，采用聲、光報(bào)警的方式通知操作員，工作人員不用出現(xiàn)場(chǎng)，不僅改善了的工作條件，而且操作安全。

圖1為本實(shí)用新型的示意簡(jiǎn)圖。附圖標(biāo)號(hào)1一前車廂，2—兩車廂之間的鉤頭，3—兩車廂之間的風(fēng)管，4一后車廂， 5—保護(hù)罩，6—激光傳感器，7—檢測(cè)控制計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖1對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述。在圖1所示的火車死鉤的檢測(cè)及保護(hù)裝置的示意簡(jiǎn)圖中，在兩車廂之間有連接它們的風(fēng)管。在火車車廂進(jìn)入翻車房前行進(jìn)方向的側(cè)面與車廂距離約為5米的位置(具體位置需要根據(jù)車皮長(zhǎng)度及翻車房結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算)設(shè)置激光傳感器，該固定位置恰好為第三節(jié)與第四節(jié)車廂之間的位置。在上述激光傳感器的外面設(shè)有具有恒溫調(diào)節(jié)功能和雨刷器的保護(hù)罩。上述激光傳感器獲取連接風(fēng)管的連續(xù)數(shù)據(jù)點(diǎn)，由通信或者模擬量的方式傳送到檢測(cè)控制計(jì)算機(jī)中，在檢測(cè)控制計(jì)算機(jī)中使用Visual C++編寫程序用于對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。首先采用卡爾曼濾波算法，剔除數(shù)據(jù)集中的無(wú)效數(shù)據(jù)。然后依據(jù)車廂、車輪等先驗(yàn)數(shù)據(jù)，找到兩節(jié)車廂之間的數(shù)據(jù)起始點(diǎn)和終止點(diǎn)，對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行模糊聚類，并自適應(yīng)計(jì)算閾值，判斷聚類中心是否表明風(fēng)管發(fā)生扭曲形變。如果判斷風(fēng)管扭曲形變的概率超過(guò)25%，則說(shuō)明被判斷的鉤頭為死鉤；反之，則為活鉤。 如是活鉤則繼續(xù)檢測(cè)下一節(jié)車廂，如是死鉤則檢測(cè)控制計(jì)算機(jī)通過(guò)OPC的方式，即向操作室操作員界面發(fā)出警報(bào)信號(hào)，操作人員可對(duì)車廂翻車順序進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，避免發(fā)生事故。根據(jù)風(fēng)管扭曲判斷活鉤或死鉤，其難點(diǎn)在于火車一動(dòng)速度快，在連續(xù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，檢測(cè)到數(shù)千點(diǎn)數(shù)據(jù)，需要快速?gòu)闹刑崛〕雒枋鲲L(fēng)管形狀的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷。為了解決這個(gè)問(wèn)題，采用卡爾曼濾波發(fā)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，剔除無(wú)效數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)自適應(yīng)算法確定閾值，對(duì)處理后數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊聚類，判斷得出風(fēng)管是否具有扭曲特征，進(jìn)而得出是否為死鉤的結(jié)論。該死鉤的調(diào)整方法當(dāng)檢測(cè)到某兩節(jié)車廂之間的鉤為死鉤時(shí)，并且該鉤又正好處于相鄰的一節(jié)車廂轉(zhuǎn)動(dòng)、另一節(jié)車廂不動(dòng)的位置，則檢測(cè)控制計(jì)算機(jī)發(fā)出信號(hào)給電氣控制系統(tǒng)，該電氣控制系統(tǒng)調(diào)整定位車推動(dòng)裝置，即將兩節(jié)物料車廂推入翻車房，再由翻車房另一側(cè)補(bǔ)充一節(jié)空車廂，這樣通過(guò)翻兩節(jié)物料車廂和一節(jié)空車廂即可調(diào)整過(guò)來(lái)。同理，如果檢測(cè)出連續(xù)兩個(gè)鉤均為死鉤時(shí)，則可將一節(jié)物料車廂推入翻車房，再由翻車房另一側(cè)補(bǔ)充兩節(jié)空車廂，這樣通過(guò)翻一節(jié)物料車廂和兩節(jié)空車廂即可調(diào)整過(guò)來(lái)。如果檢測(cè)出連續(xù)三個(gè)鉤均為死鉤，則緊急停車，另行處理。
權(quán)利要求1.一種火車死鉤的檢測(cè)及保護(hù)裝置，其特征在于(1)在火車車廂進(jìn)入翻車房前行進(jìn)方向的側(cè)面某一固定位置設(shè)置激光傳感器；(2)上述激光傳感器獲取相鄰兩節(jié)火車車廂之間風(fēng)管的連續(xù)采樣數(shù)據(jù)后，傳遞到檢測(cè)控制計(jì)算機(jī)中，該檢測(cè)控制計(jì)算機(jī)采用卡爾曼濾波、模糊聚類及自適應(yīng)閾值計(jì)算法，將風(fēng)管的扭曲特征提取出來(lái)，并根據(jù)其扭曲特征判斷是死鉤還是活鉤，如是活鉤則繼續(xù)檢測(cè)下一節(jié)車廂，如是死鉤則檢測(cè)控制計(jì)算機(jī)即向操作室發(fā)出警報(bào)信號(hào)，操作人員可對(duì)車廂翻車順序進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火車死鉤的檢測(cè)及保護(hù)裝置，其特征在于激光傳感器最好設(shè)置在第三節(jié)與第四節(jié)車廂之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火車死鉤的檢測(cè)及保護(hù)裝置，其特征在于檢測(cè)結(jié)果由控制結(jié)算機(jī)采用OPC的方式傳輸給上位操作機(jī)。
專利摘要一種火車死鉤的檢測(cè)及保護(hù)裝置，其主要是在火車車廂進(jìn)入翻車房前行進(jìn)方向的側(cè)面某一固定位置設(shè)置激光傳感器；上述激光傳感器獲取相鄰兩節(jié)火車車廂之間風(fēng)管的連續(xù)數(shù)據(jù)后，傳遞到檢測(cè)控制計(jì)算機(jī)中，該檢測(cè)控制計(jì)算機(jī)采用卡爾曼濾波、模糊聚類及自適應(yīng)計(jì)算閾值算法，將風(fēng)管的扭曲特征提取出來(lái)，并根據(jù)其是否扭曲判斷是死鉤還是活鉤，如是活鉤則繼續(xù)檢測(cè)下一節(jié)車廂，如是死鉤則檢測(cè)控制計(jì)算機(jī)即向操作室發(fā)出警報(bào)信號(hào)，操作人員可對(duì)車廂翻車順序進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。本實(shí)用新型能在各種氣候及光照條件下實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的檢測(cè)，結(jié)果穩(wěn)定、成本低，避免了工作人員目測(cè)帶來(lái)的視覺(jué)誤差及其它人為因素帶來(lái)的影響。
文檔編號(hào)G09F9/00GK202193079SQ201120272580
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者仝兆國(guó), 馮三軍, 劉爽, 張文明, 李海濱, 李雅倩, 熊坤, 王濤, 田云川, 范鐵斌 申請(qǐng)人:秦皇島港股份有限公司