车载式相机轮轨冲角图像检测

目的 在列车运行安全性评价中,轮轨冲角是一关键性指标.列车运行过程中车体存在强烈振动,而且在基于应变片及传感器的冲角接触测量方法中存在许多弊端,例如丢失,损坏等问题,但冲角作为轮轨接触安全状态评价中的重要参数,对列车运行稳定性评价方面具有重要意义.为了避免接触测量方法中测量传感部件易损坏,丢失以及冲角值小等原因导致轮轨冲角检测难度大等问题,提出了一种新的轮轨冲角的图像检测方法.方法 首先,将CCD传感器安装在转向架上构成视觉检测系统;其次,根据相机物像空间几何成像模型建立车轮运动中轮缘角度与图像中椭圆短轴变化关系,实现对3维空间中轮缘位置和角度信息的采样与记录,并证明了轮缘几何特性与车轮偏转角度之间单一映射关系,将轮轨冲角ψ的检测转化为椭圆短轴长度特征的检测,缩减了检测难度,增加了可行性;最后,给出冲角仿真结果.结果 实验结果表明,该方法测得的冲角值与使用仪器检测的冲角数值平均误差为0.024°,最大误差0.084°,单帧图像检测时间大约400 ms,通过仿真得出冲角的范围在0.75°内,且随机车速度的增大而增大,冲角在径向机构未锁定时小于锁定状态.结论 该方法检测速度较快且准确性较高,具有一定的工程应用价值,能为后续列车运行的稳定性和安全性评价奠定了一定的基础.