一种基于大数据的城市轨道交通安全智能检测系统的制作方法

本发明涉及轨道交通检测技术领域，涉及到一种基于大数据的城市轨道交通安全智能检测系统。

背景技术：

随着我国轨道交通的快速发展，火车、动车、地铁等轨道交通工具速度的不断提高，对轨道的质量要求也越来越高，轨道的状态是影响轨道交通工具行车安全的重要因素，轨道在日复一日的使用过程中，难免会出现一些安全隐患，如轨道开裂产生裂纹和轨道线路扭曲变形，如果不及时处理修护，将会导致严重的交通事故，给人们生命和财产造成重大损失。

目前对轨道线路的安全检测一般采用目测的和仪器检测方式，其采用目测查看轨道是否有开裂和轨道线路是否有变形，检测准确度不高，而且只能检测肉眼能够看到的轨道开裂和轨道线路变形情况，对肉眼看不到的微小开裂和微小变形无法检测，但这些微小隐患如果不及时检测出，长此累积，也会造成安全事故，同时目前使用仪器检测轨道线路安全，在检测过程中有时会损坏轨道，影响轨道的正常使用。

技术实现要素：

本发明的技术任务是针对上述存在的问题，提供一种检测准确度高，能够检测轨道微小开裂和轨道线路微小变形情况的，属于无损检测的基于大数据的城市轨道交通安全智能检测系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种基于大数据的城市轨道交通安全智能检测系统，包括轨道区域划分模块、射线照相模块、裂纹分析处理模块、超声波检测模块、变形分析处理模块、参数数据库、建模分析模块、分析服务器、移动小车、远程控制中心和显示终端；

所述轨道区域划分模块，用于待检测的轨道进行检测段划分，将轨道从轨道起点到终点这一长度段，按照预设的划分间隔距离划分为若干长度相同且相互连接的检测段，若干检测段按照从起点到终点的顺序进行编号，依次标记为1,2,…,i,…,n；

所述射线照相模块，包括射线探伤设备，移动小车在行驶过程中，移动小车上的摄像探伤仪分别向轨道两侧电轨发射射线，其发射的射线穿透两侧电轨，通过射线胶片予以显像记录，获得各检测段射线照相胶片，并将获得的射线照相胶片放入暗室进行处理得到各检测段轨道射线底片，并发送至裂纹分析处理模块；

所述参数数据库，存储各裂纹面积对应的裂纹指数，存储预设的距离差阈值，存储各变形等级对应的距离差绝对值，存储各轨道变形等级对应的变形系数，并存储轨道交通开裂影响系数和轨道交通变形影响系数。

所述裂纹分析处理模块与射线照相模块连接，接收射线照相模块发送的各检测段轨道射线底片，裂纹分析处理模块包括黑度计，裂纹分析处理模块将接收的每个检测段轨道射线底片图像分割为若干局部底片图像，利用黑度计获取各局部底片图像的黑度，并进行相互对比，若存在黑度差，则表明该检测段轨道存在裂纹，其中存在黑度差的位置即为裂纹出现的位置，统计该检测段轨道射线底片存在黑度差的位置个数，即为裂纹的个数，同时对各裂纹所属的局部底片图像进行聚焦放大，查看局部底片图像中裂纹的范围，并统计各裂纹的面积，同时将获取的各裂纹面积与预设的各裂纹面积对应的裂纹指数进行对比，筛选该存在裂纹的检测段各裂纹面积对应的裂纹指数，构成单个裂纹检测段裂纹参数集合f(fλ1,fλ2,...,fλj,...,fλk)，fλj表示为该存在裂纹的检测段第j个裂纹对应的裂纹指数，以此统计待检测的轨道中存在裂纹的检测段编号和各裂纹检测段的裂纹检测段裂纹参数集合，并发送至建模分析模块；

所述超声波检测模块，包括超声波测距设备，移动小车在行驶过程中，移动小车上的超声波传感器分别同时向分别向轨道两侧电轨发射超声波，超声波传感器在发射时刻的同时开始计时，超声波信号在传播过程中碰到轨道电轨就立即返回来，超声波传感器接收到反射回来的超声波信号就立即停止计时，通过对超声波信号返回的时间进行记录和判断，确定各检测段移动小车超声波发射位置分别与两侧电轨的距离，并发送至变形分析处理模块；

所述变形分析处理模块与超声波检测模块连接，接收超声波检测模块发送的各检测段移动小车超声波发射位置与两侧电轨的距离，将接收的每个检测段移动小车超声波发射位置与两侧电轨的距离均进行差值对比，获取各检测段距离差的绝对值，将各检测段距离差绝对值与预设的距离差阈值进行对比，若处于预设的距离差阈值之内，则表明该检测段不存在轨道变形，若大于预设的距离差阈值，则表明该检测段存在轨道变形，统计轨道变形检测段编号，并发送至建模分析模块，同时将各轨道变形检测段距离差的绝对值与预设的各变形等级对应的距离差绝对值进行对比，筛选各轨道变形检测段距离差的绝对值对应的轨道变形等级，并发送至建模分析模块；

所述建模分析模块分别与裂纹分析处理模块和变形分析处理模块连接，接收裂纹分析处理模块发送的待检测的轨道中存在裂纹的检测段编号和各裂纹检测段的裂纹检测段裂纹参数集合，根据接收的各裂纹检测段的裂纹检测段裂纹参数集合统计单个裂纹检测段开裂系数，并根据接收的存在裂纹的检测段编号和各裂纹检测段开裂系数，计算轨道交通综合开裂系数，发送至分析服务器；

所述建模分析模块接收变形分析处理模块发送的轨道变形检测段编号和各轨道变形检测段各轨道变形检测段段距离差的绝对值对应的轨道变形等级，提取参数数据库中各轨道变形等级对应的变形系数，筛选各轨道变形检测段对应的变形系数，构成轨道变形检测段变形系数集合ξ(ξe1,ξe2,...,ξel,...,ξem)，ξel表示为第l个轨道变形检测段的第e个轨道变形等级对应的变形系数，e＝1,2,3,并计算轨道交通综合变形系数，发送至分析服务器；

同时，建模分析模块将接收的存在裂纹的检测段编号和轨道变形检测段编号发送至远程控制中心；

所述远程控制中心与建模分析模块连接，接收建模分析模块发送的存在裂纹的检测段编号和轨道变形检测段编号，调派相关人员进行处理；

所述分析服务器与建模分析模块连接，接收建模分析模块发送的轨道交通综合开裂系数和轨道交通综合变形系数，统计轨道交通综合危险评估系数，并发送至显示终端；

所述显示终端与分析服务器连接，接收分析服务器发送的轨道交通综合危险评估系数，并进行显示。

根据本发明的一种能够实现的方式，所述移动小车分别与射线照相模块和超声波检测模块连接，在从轨道起点到终点这一长度段的轨道电轨上匀速行驶，所述射线探伤设备包括小型型射线探伤仪和射线胶片，所述小型射线探伤仪安装在移动小车底部，其用于对轨道两侧电轨发射射线，所述射线胶片安装在轨道电轨上，其用于对射线穿透电轨的图像进行显像，所述超声波测距设备包括超声波传感器，所述超声波传感器安装在移动小车底部，其用于对轨道电轨发射超声波信号和接收反射回来的超声波信号。

根据本发明的一种能够实现的方式，所述单个裂纹检测段开裂系数的计算公式为式中fλj表示为该存在裂纹的检测段第j个裂纹对应的裂纹指数。

根据本发明的一种能够实现的方式，所述轨道交通综合开裂系数的计算公式为式中σg表示为第g个裂纹检测段的开裂系数，h表示为裂纹检测段的个数，n表示为轨道交通检测段总个数。

根据本发明的一种能够实现的方式，所述轨道交通综合变形系数的计算公式为式中ξel表示为第l个轨道变形检测段的第e个轨道变形等级对应的变形系数，e＝1,2,3，h表示为变形检测段的个数，n表示为轨道交通检测段总个数。

根据本发明的一种能够实现的方式，所述轨道交通综合危险评估系数的计算公式为η表示为轨道交通综合开裂系数，χ表示为轨道交通综合变形系数，α表示轨道交通开裂影响系数，β表示为轨道交通变形影响系数。

根据本发明的一种能够实现的方式，还包括定位标记模块，其分别与裂纹分析处理模块和变形分析处理模块连接，定位标记模块包括gps定位仪，对裂纹分析处理模块统计的出现轨道裂纹的具体位置进行定位和标记，同样对变形分析处理模块统计的出现轨道变形的具体位置进行定位和标记，并将定位的位置信息发送至远程控制中心，远程控制中心接收定位标记模块发送的轨道裂纹的具体位置信息和轨道变形的具体位置，调派相关人员进行处理。

有益效果：

(1)本发明通过射线照相模块和超声波检测模块对轨道交通上的裂纹和变形情况进行检测，并通过裂纹分析处理模块和变形分析处理模块对检测的轨道交通裂纹和变形参数进行分析，结合建模分析模块统计轨道交通综合开裂系数和轨道交通综合变形系数，进而得到轨道交通综合危险评估系数，实现了轨道交通的智能检测，具有检测准确度高和可靠性高的特点，其得到的轨道交通综合危险评估系数直观地展示了轨道交通的危险状况，便于为管理人员修护轨道交通提供可靠的参考依据。

(2)本发明通过使用射线探伤设备和超声波测距设备，对轨道交通的裂纹和变形情况进行无损检测，其采用的检测方法为无损检测，具有非破坏性，在检测过程中不会损害轨道，保障了轨道的正常使用，且能够检测轨道交通的微小开裂和微小变形情况，检测精度高。

(3)本发明通过对待检测的轨道进行检测段划分，结合建模分析模块统计的存在裂纹的检测段编号和轨道变形检测段编号为相关人员提供需要修护轨道位置的粗定位，同时通过定位标记模块标记存在裂纹的轨道检测段具体位置和存在变形的轨道检测段具体位置，为相关人员提供需要修护轨道位置的精细定位，双重定位的设置，方便相关人员快速找到，节省了寻找时间，提高了轨道的修护进度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的模块示意图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，一种基于大数据的城市轨道交通安全智能检测系统，包括轨道区域划分模块、射线照相模块、裂纹分析处理模块、超声波检测模块、变形分析处理模块、参数数据库、建模分析模块、移动小车、分析服务器、远程控制中心、显示终端和定位标记模块。

轨道区域划分模块，用于待检测的轨道进行检测段划分，将轨道从轨道起点到终点这一长度段，记为s，按照预设的划分间隔距离进行划分，间隔距离记为d,将待检测的轨道划分为若干长度相同且相互连接的检测段，划分的检测段个数,记为n，若干检测段按照从起点到终点的顺序进行编号，依次标记为1,2,…,i,…,n。

本优选实施例中预设的划分间隔距离越小越好，划分距离越小，其划分越精细，划分的检测段越多，为后续进行轨道修护提供更加精确的检测段编号。

移动小车分别与射线照相模块和超声波检测模块连接，在从轨道起点到终点这一长度段的轨道电轨上匀速行驶。

射线照相模块，包括射线探伤设备，所述射线探伤设备包括小型型射线探伤仪和射线胶片，所述小型射线探伤仪安装在移动小车底部，其用于对轨道两侧电轨发射射线，所述射线胶片安装在轨道电轨上，其用于对射线穿透电轨的图像进行显像，移动小车在行驶过程中，移动小车上的摄像探伤仪分别向轨道两侧电轨发射射线，其发射的射线穿透两侧电轨，通过射线胶片予以显像记录，获得各检测段射线照相胶片，并将获得的射线照相胶片放入暗室进行处理得到各检测段轨道射线底片，并发送至裂纹分析处理模块。

本优选实施例根据射线探伤的原理，射线能穿透肉眼无法穿透的物质使胶片感光，即当强度均匀的射线束透照射轨道电轨时，能使胶片乳剂层中的卤化银产生潜影，如果轨道电轨局部区域存在缺陷或结构存在差异，它将改变物体对射线的衰减，使得不同部位透射射线强度不同，照射到胶片各处的射线强度也就会产生差异，便可根据暗室处理后的底片各处黑度差来判别缺陷，以这样的方式进行检测轨道电轨上裂纹情况，其定性更准确，其显示的底片可供长期保存。

同时，本实施例的射线探伤设备还包括增感屏，贴附在射线胶片前后两侧，与胶片一起进行射线照相，由于射线的穿透能力很强，大部分射线穿过胶片，胶片仅吸收入射射线很少的能量，利用增感能够屏吸收一部分射线能量，达到缩短曝光时间的目的。

参数数据库，存储各裂纹面积对应的裂纹指数，存储预设的距离差阈值，存储各变形等级对应的距离差绝对值，存储各轨道变形等级对应的变形系数，并存储轨道交通开裂影响系数和轨道交通变形影响系数。

裂纹分析处理模块与射线照相模块连接，接收射线照相模块发送的各检测段轨道射线底片，裂纹分析处理模块包括黑度计，裂纹分析处理模块将接收的每个检测段轨道射线底片图像分割为若干局部底片图像，利用黑度计获取各局部底片图像的黑度，并进行相互对比，若存在黑度差，则表明该检测段轨道存在裂纹，其中存在黑度差的位置即为裂纹出现的位置，统计该检测段轨道射线底片存在黑度差的位置个数，即为裂纹的个数，同时对各裂纹所属的局部底片图像进行聚焦放大，查看局部底片图像中裂纹的范围，并统计各裂纹的面积，同时将获取的各裂纹面积与预设的各裂纹面积对应的裂纹指数进行对比，筛选该存在裂纹的检测段各裂纹面积对应的裂纹指数，构成单个裂纹检测段裂纹参数集合f(fλ1,fλ2,...,fλj,...,fλk)，fλj表示为该存在裂纹的检测段第j个裂纹对应的裂纹指数，以此统计待检测的轨道中存在裂纹的检测段编号和各裂纹检测段的裂纹检测段裂纹参数集合，并发送至建模分析模块。

超声波检测模块，包括超声波测距设备，所述超声波测距设备包括超声波传感器，所述超声波传感器安装在移动小车底部，其用于对轨道电轨发射超声波信号和接收反射回来的超声波信号。移动小车在行驶过程中，移动小车上的超声波传感器分别同时向分别向轨道两侧电轨发射超声波，超声波传感器在发射时刻的同时开始计时，超声波信号在传播过程中碰到轨道电轨就立即返回来，超声波传感器接收到反射回来的超声波信号就立即停止计时，通过对超声波信号返回的时间进行记录和判断，确定各检测段移动小车超声波发射位置分别与两侧电轨的距离，并发送至变形分析处理模块。

本优选实施例中通过使用射线探伤设备和超声波测距设备，对轨道交通的裂纹和变形情况进行无损检测，其采用的检测方法为无损检测，具有非破坏性，在检测过程中不会损害轨道，保障了轨道的正常使用，且能够检测轨道交通的微小开裂和微小变形情况，检测精度高。

变形分析处理模块与超声波检测模块连接，接收超声波检测模块发送的各检测段移动小车超声波发射位置与两侧电轨的距离，将接收的每个检测段移动小车超声波发射位置与两侧电轨的距离均进行差值对比，获取各检测段距离差的绝对值，将各检测段距离差绝对值与预设的距离差阈值进行对比，若处于预设的距离差阈值之内，则表明该检测段不存在轨道变形，若大于预设的距离差阈值，则表明该检测段存在轨道变形，统计轨道变形检测段编号，并发送至建模分析模块，同时将各轨道变形检测段距离差的绝对值与预设的各变形等级对应的距离差绝对值进行对比，筛选各轨道变形检测段距离差的绝对值对应的轨道变形等级，并发送至建模分析模块。

建模分析模块分别与裂纹分析处理模块和变形分析处理模块连接，接收裂纹分析处理模块发送的待检测的轨道中存在裂纹的检测段编号和各裂纹检测段的裂纹检测段裂纹参数集合，根据接收的各裂纹检测段的裂纹检测段裂纹参数集合统计单个裂纹检测段开裂系数式中fλj表示为该存在裂纹的检测段第j个裂纹对应的裂纹指数，并根据接收的存在裂纹的检测段编号和各裂纹检测段开裂系数，计算轨道交通综合开裂系数式中σg表示为第g个裂纹检测段的开裂系数，h表示为裂纹检测段的个数，d表示为预设的划分间隔距离，s表示为待检测的轨道长度，综合开裂系数越大，表明轨道出现裂纹的地方越多，开裂程度越高，建模分析模块将计算的轨道交通综合开裂系数发送至分析服务器。

所述建模分析模块接收变形分析处理模块发送的轨道变形检测段编号和各轨道变形检测段各轨道变形检测段段距离差的绝对值对应的轨道变形等级，提取参数数据库中各轨道变形等级对应的变形系数，筛选各轨道变形检测段对应的变形系数，构成轨道变形检测段变形系数集合ξ(ξe1,ξe2,...,ξel,...,ξem)，ξel表示为第l个轨道变形检测段的第e个轨道变形等级对应的变形系数，e＝1,2,3,并计算轨道交通综合变形系数式中ξel表示为第l个轨道变形检测段的第e个轨道变形等级对应的变形系数，e＝1,2,3，h表示为变形检测段的个数，d表示为预设的划分间隔距离，s表示为待检测的轨道长度，综合变形系数越大，表明轨道变形程度越高，建模分析模块将统计的轨道交通综合变形系数发送至分析服务器。

同时，建模分析模块将接收的存在裂纹的检测段编号和轨道变形检测段编号发送至远程控制中心。

定位标记模块，其分别与裂纹分析处理模块和变形分析处理模块连接，定位标记模块包括gps定位仪，对裂纹分析处理模块统计的出现轨道裂纹的具体位置进行定位和标记，同样对变形分析处理模块统计的出现轨道变形的具体位置进行定位和标记，并将定位的位置信息发送至远程控制中心。

远程控制中心分别与建模分析模块和定位标记模块连接，接收建模分析模块发送的存在裂纹的检测段编号和轨道变形检测段编号，同时接收定位标记模块发送的轨道裂纹的具体位置信息和轨道变形的具体位置，调派相关人员进行处理。

本优选实施例中通过建模分析模块统计的存在裂纹的检测段编号和轨道变形检测段编号为相关人员提供需要修护轨道位置的粗定位，同时通过定位标记模块标记存在裂纹的轨道检测段具体位置和存在变形的轨道检测段具体位置，为相关人员提供需要修护轨道位置的精细定位，双重定位的设置，方便相关人员快速找到，节省了寻找时间，提高了轨道的修护进度。

分析服务器与建模分析模块连接，接收建模分析模块发送的轨道交通综合开裂系数和轨道交通综合变形系数，统计轨道交通综合危险评估系数η表示为轨道交通综合开裂系数，χ表示为轨道交通综合变形系数，α表示轨道交通开裂影响系数，β表示为轨道交通变形影响系数，轨道交通综合危险评估系数越大，表明轨道危险性越大，分析服务器将统计的轨道交通综合危险评估系数发送至显示终端。

显示终端与分析服务器连接，接收分析服务器发送的轨道交通综合危险评估系数，并进行显示，方便相关人员直观了解轨道的综合危险状况。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

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