铁路电务轨旁设备是电务系统的基础,包括信号箱、应答器、塞钉等设备,其外观设备状态直接影响行车安全。传统人工上道巡视电务设备状态的方式,其效率、质量、安全性较低,检测周期长,投入成本大,已不能满足我国高铁运营里程不断增加的发展趋势。为此,对高铁电务轨旁设备状态可视化智能检测系统进行研究,以解决高铁电务轨旁设备人工检测效率和准确性低、劳动强度大,危险性高等问题,该项目于2016年列入上海铁路局科研计划项目。该成果是应用于高铁电务轨旁设备外观状态检测的新型专用设备,在动态情况下对电务轨旁设备检测区域进行连续等间距图像采集与存储,地面数据分析平台智能筛选电务设备图像,通过智能识别方式对成像区域内的结构异常或缺陷部位进行图像识别与管理,自动生成电务设备巡检报告,为电务轨旁设备状态的检测、预警,科学制定养护维修计划和标准提供可靠依据。同时建立了电务设备检测数据分析中心,结合现场运用,制定了完备的运用维护管理办法。系统采用机器视觉、激光传感、实时图像采集、图像智能识别和海量数据分析处理等技术进行设计开发,主要由车载控制分析模块、高清图像采集模块和地面数据分析平台组成。系统选择现场设备类型涵盖6大类电务轨旁设备的可视化结构状态检测及系统的应用管理研究,主要包括:1.轨腰塞钉及引线的脱落;2.应答器的表面结构状态异常;3.信号箱盒及线缆表面结构状态异常;4.道岔装置的结构状态异常;5.电缆槽盖板破损和缺失;6.其他电务设备的结构状态异常(如道岔防雪板、融雪装置防护管等); 7. 电务轨旁设备状态可视化智能检测系统的应用管理研究。主要功能有:1.对高铁沿线电务轨旁设备轨腰塞钉及引线、应答器、信号箱盒及线缆、道岔装置、道岔防雪板、融雪装置、电缆槽盖板等区域进行图像采集,输出高清图像;2.自动提取高铁沿线轨腰塞钉销、应答器、信号箱等轨旁设备的高清图像;3.对成像区域内的结构异常或缺陷(包括:变形、缺失、松脱、移位、裂损等)部位进行识别与分析;4.提供故障标注界面,用户可在故障确认及处理后进行录入,故障信息由数据库统一管理,并可生成各类统计及分析报表。创新点:1.以探伤车为平台,集电务、工务设备巡检系统为一体,在共用天窗内实现多专业联合作业和数据共享,改变传统人工低效巡检方式;2.结构光和线相机组合模块,减少阳光、风雨等对图像质量的影响;3. 利用基于改进Canny算子对塞钉边缘检测定位,以及边界轨迹追踪,曲率检测等识别方法,实现塞钉销等设备的自动筛选;4.建立完善的电务设备检测、存储、识别、分析报告、复核检修反馈等应用体系,充分发挥车载机器视觉检测智能、高效的优势。应用推广及效益情况:成果于2016年5月开始分别安装在上海局四台钢轨探伤车上投入应用。经两年应用表明:检测系统性能稳定,操作简单,实用性强,满足电务轨旁设备高效、高质量巡检需求,填补了轨旁设备智能巡检的空白,实现了专业联合作业和数据共享,提升了电务检测管理水平,契合了“强基达标,提质增效”的工作主题,具有较好的推广应用前景。成果现已推广4套,数据服务里程已达15万公里,提高检测效率约20倍,取得了显著的经济和社会效益。成果的研究与应用,提高了电务轨旁设备巡检效率和设备检修的针对性,对确保列车的运营秩序,提高信号设备安全性和可靠性具有十分积极和重要的意义。该成果于2017年9月16日通过了上海局集团公司科技成果技术评审,技术总体达到了国内领先水平,获得2017年度上海局集团公司科技进步一等奖、2018年度中国铁道学会科技奖三等奖。授权专利情况:实用新型专利“一种高铁电务轨旁设备状态可视化智能检测系统”已授权;发明专利“一种轨腰塞钉销及引线检测图像智能识别方法”已受理。