郭建華

（蘭州鐵路局 貨運(yùn)處，甘肅 蘭州 730000）

蘭州鐵路局迎水橋站貨車高清電子預(yù)檢系統(tǒng)是在現(xiàn)有超偏載檢測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合超偏載檢測(cè)信息、貨物裝載全斷面超限自動(dòng)檢測(cè)、車輛端部超限自動(dòng)檢測(cè)、大小車門開(kāi)閉自動(dòng)檢測(cè)，以及高清視頻監(jiān)控等的綜合信息系統(tǒng)，對(duì)運(yùn)行中的貨車實(shí)現(xiàn)裝載貨物超重、偏重、偏載、超限和車門狀態(tài)的自動(dòng)檢測(cè)，并輔助以高清圖像、視頻等信息進(jìn)行確認(rèn)和存查，為貨檢工作提供一種有效的技術(shù)手段。

1 系統(tǒng)的總體特征

貨車高清電子預(yù)檢系統(tǒng)采用激光檢測(cè)技術(shù)、圖像處理技術(shù)、無(wú)線傳輸技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，總體上具有以下特征。

（1）自動(dòng)監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)啟，對(duì)通過(guò)車輛進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)和錄像，自動(dòng)判別可能危及運(yùn)輸安全的超限、超偏載等車輛裝載狀態(tài)不良情況并報(bào)警。對(duì)于每趟列車，系統(tǒng)提供報(bào)警監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和圖片供貨檢人員進(jìn)行檢查和確認(rèn)。

（2）功能豐富。系統(tǒng)監(jiān)測(cè)包括超限檢測(cè)、超偏載檢測(cè)、車門狀態(tài)監(jiān)測(cè)等內(nèi)容，同時(shí)還接入車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)、確報(bào)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，經(jīng)后臺(tái)自動(dòng)匹配，為報(bào)警車輛提供詳細(xì)的檢測(cè)數(shù)據(jù)、圖片視頻信息，以及車次、車號(hào)、發(fā)站、到站、品名等信息，方便報(bào)警車輛的處理和貨檢作業(yè)。系統(tǒng)軟件提供打印、查詢、統(tǒng)計(jì)分析、遠(yuǎn)程訪問(wèn)等功能。

（3）使用方便。系統(tǒng)采用模塊設(shè)計(jì)，可根據(jù)需要和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際在統(tǒng)一平臺(tái)上建設(shè)集成多種自動(dòng)檢測(cè)功能的貨檢預(yù)檢系統(tǒng)?？蛻舳撕头?wù)器軟件體系采用 B/S 結(jié)構(gòu)，便于鐵路辦公網(wǎng)上的授權(quán)客戶登錄訪問(wèn)。操作界面采用 Web 技術(shù)，方便鐵路局、車站貨運(yùn)管理和貨檢人員使用。

（4）功能可靠。系統(tǒng)滿足全天候、連續(xù)不間斷地實(shí)時(shí)檢測(cè)要求，主要傳感器考慮了防雨雪、防雷、防風(fēng)沙等因素，并適應(yīng)白天和黑夜等的不同光照情況。

2 系統(tǒng)主要模塊及功能

貨車高清電子預(yù)檢系統(tǒng)主要由超限檢測(cè)子系統(tǒng)、車門自動(dòng)檢測(cè)子系統(tǒng)、高清監(jiān)控子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)、作業(yè)管理子系統(tǒng)和查詢子系統(tǒng)等組成，并集成了超偏載檢測(cè)數(shù)據(jù)、車號(hào)數(shù)據(jù)和運(yùn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)。

2.1 超限檢測(cè)子系統(tǒng)

鐵路機(jī)車車輛限界和貨物裝載邊界是多邊形結(jié)構(gòu)，只有經(jīng)過(guò)測(cè)量得到車輛及貨物的全斷面輪廓尺寸，并與限界進(jìn)行對(duì)比，才能準(zhǔn)確判斷貨物是否超限，以及超限部位、超限等級(jí)和超限尺寸等信息。

激光二維掃描技術(shù)采用面掃描方式，可以直接得到物體斷面輪廓上各點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)值，并且具有激光測(cè)量不受干擾、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。貨車高清電子預(yù)檢系統(tǒng)在迎水橋站安裝2臺(tái)激光掃描傳感器用于貨物裝載輪廓的全斷面掃描，檢測(cè)原理如圖1所示。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了以下功能。

（1）列車通過(guò)時(shí)，可實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)裝載貨物車輛的斷面輪廓尺寸，超限檢測(cè)結(jié)果如圖2所示。

（2）根據(jù)測(cè)量得到裝載貨物車輛的斷面輪廓尺寸，并判斷其是否超限。對(duì)于發(fā)生貨物超限的車輛，可提供超限貨物的超限位置、超限等級(jí)、超限數(shù)值等。

（3）對(duì)于超限的車輛提供車輛輪廓圖片和證據(jù)圖片，供貨檢人員在作業(yè)中重點(diǎn)檢查和核查，并作為貨檢站檢查作業(yè)資料保存。

（4）系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)車輛的序位，配合車號(hào)信息可以準(zhǔn)確定位超限車輛。

2.2 車門自動(dòng)識(shí)別子系統(tǒng)

棚車的車門在運(yùn)行中打開(kāi)不僅會(huì)增大運(yùn)行阻力，增加能量消耗，還可能引起貨物的丟失；由于車速改變會(huì)引起未固定的車門在滑槽中滑動(dòng)，造成貨物墜落。敞車的車門在運(yùn)行中打開(kāi)，可能會(huì)侵入限界，撞壞信號(hào)機(jī)等地面設(shè)施，引發(fā)行車事故。因此，判定車門的開(kāi)閉狀態(tài)對(duì)貨車運(yùn)行安全十分重要。

車門自動(dòng)識(shí)別子系統(tǒng)采用圖像識(shí)別技術(shù)檢測(cè)棚車車門開(kāi)閉狀態(tài)。系統(tǒng)有選擇地提取貨車車門位置的圖像，大幅減少處理圖片的數(shù)量，節(jié)省了計(jì)算時(shí)間和存儲(chǔ)空間。系統(tǒng)獲取圖像之后，采用模式識(shí)別技術(shù)自動(dòng)識(shí)別車輛類型，然后針對(duì)棚車圖像進(jìn)一步識(shí)別車門的開(kāi)閉狀態(tài)。目前，系統(tǒng)采用的算法可以在 1 s 內(nèi)處理完 1 節(jié)車輛的圖像，滿足圖像識(shí)別的準(zhǔn)確性和快捷性要求。

車門自動(dòng)識(shí)別子系統(tǒng)采用激光掃描數(shù)據(jù)判別敞車中門、小門開(kāi)閉狀態(tài)。當(dāng)敞車中門打開(kāi)角度超限時(shí)，判別中門為開(kāi)；當(dāng)敞車小門未銷好，在運(yùn)行中掀開(kāi)時(shí)，系統(tǒng)同樣可以判別。現(xiàn)場(chǎng)敞車小門打開(kāi)情況如圖3所示。現(xiàn)場(chǎng)激光掃描數(shù)據(jù)判別圖片如圖 4所示。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)敞車小門打開(kāi)情況

圖4 敞車小門激光掃描數(shù)據(jù)判別示意圖

2.3 高清監(jiān)控子系統(tǒng)

在貨檢工作中，貨物列車進(jìn)站前，貨檢人員需要對(duì)車輛的兩側(cè)及上方進(jìn)行預(yù)檢。采用線陣相機(jī)技術(shù)的高清監(jiān)控子系統(tǒng)可提供 2 mm×2 mm 超高分辨率的圖像，為人工核查貨物裝載狀態(tài)的各種細(xì)節(jié)提供極大的幫助。

高清監(jiān)控子系統(tǒng)由前端的高清線陣相機(jī)、同步觸發(fā)模塊、圖像編碼解碼模塊和回放模塊等組成，能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能。

（1）列車通過(guò)時(shí)，在電視墻上實(shí)時(shí)顯示同一列車從頂面和側(cè)面監(jiān)測(cè)貨物列車運(yùn)行狀態(tài)的多路高清圖像，供值班人員在室內(nèi)進(jìn)行預(yù)檢，如圖5所示。

（2）列車通過(guò)后，為每一節(jié)車輛提供多幅的高清圖片，值班人員可根據(jù)機(jī)檢結(jié)果，對(duì)重點(diǎn)車輛詳細(xì)查看高清照片，核實(shí)裝載貨物的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)機(jī)檢與人工核查的有機(jī)結(jié)合。

圖5 同一節(jié)車側(cè)面和上部的高清圖像

（3）通過(guò)局域網(wǎng)，系統(tǒng)提供高清監(jiān)控視頻的事后回放功能。圖像回放時(shí)，可以慢速、快速、倒放，并支持抓拍、打印等功能，可為管理人員進(jìn)行事后事故分析和狀態(tài)確認(rèn)提供幫助。

（4）采用軟硬件優(yōu)化方式，實(shí)現(xiàn)夜間裝煤敞車等不易辨識(shí)圖像的增強(qiáng)，為在全天任何時(shí)間段內(nèi)都可以得到高質(zhì)量的監(jiān)控圖像提供保障。

2.4 數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)是貨車高清電子預(yù)檢系統(tǒng)中數(shù)據(jù)管理的核心部分，系統(tǒng)采用 SQL-SERVER 數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠?qū)z測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行入庫(kù)、查詢、檢索和統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)具體功能如下。

（1）超限檢測(cè)、車門自動(dòng)檢測(cè)、超偏載檢測(cè)和相關(guān)圖片的入庫(kù)。

（2）運(yùn)統(tǒng)一信息的入庫(kù)。

（3）人工核查結(jié)果的入庫(kù)。

（4）同一列車中各種圖像資料和數(shù)據(jù)的整合。（5）貨檢日常作業(yè)情況的入庫(kù)。

（6）為其他相關(guān)子系統(tǒng)提供查詢、檢索、統(tǒng)計(jì)等功能。

2.5 貨檢作業(yè)管理子系統(tǒng)

貨檢作業(yè)管理子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)信息的遠(yuǎn)程查詢和管理功能，可進(jìn)行查詢、檢索和統(tǒng)計(jì)，充分實(shí)現(xiàn)信息共享，如圖6所示?；诰钟蚓W(wǎng)技術(shù)和 Web 頁(yè)面技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在鐵路辦公網(wǎng)上的任意計(jì)算機(jī)可以訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，并具備以下功能。

（1）根據(jù)超限檢測(cè)、車門檢測(cè)、超偏載檢測(cè)等數(shù)據(jù)結(jié)果，指導(dǎo)作業(yè)人員對(duì)重點(diǎn)車輛進(jìn)行有針對(duì)性的檢查。

（2）人工現(xiàn)場(chǎng)核查后，對(duì)于確認(rèn)裝載狀態(tài)有問(wèn)題的車輛，進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入并保存到服務(wù)器上。

（3）根據(jù)指定日期、車次和車號(hào)的動(dòng)態(tài)組合查詢條件，方便地查詢列車或特定幾個(gè)順位的貨物裝載車輛的圖像資料并選擇打印。

（4）查詢、檢索交接車輛的裝載狀態(tài)記錄，清晰預(yù)檢交接車輛的貨物裝載狀態(tài)，以及貨車進(jìn)出場(chǎng)時(shí)間記錄及管理，提高車輛管理工作效率和水平。

（5）可查詢不同班組、人員的作業(yè)情況，并提供周統(tǒng)計(jì)、月統(tǒng)計(jì)等分析功能。檢查、抽查在崗人員作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化，督促職工遵守“兩紀(jì)”，以確保安全生產(chǎn)。

3 系統(tǒng)的應(yīng)用效果

貨車高清電子預(yù)檢系統(tǒng)通過(guò)在迎水橋站的實(shí)際應(yīng)用，其效果突出表現(xiàn)在以下方面。

（1）軟硬件的優(yōu)化設(shè)計(jì)，提供高可靠的檢測(cè)信息。系統(tǒng)綜合采用以下技術(shù)，保障了檢測(cè)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定可靠。采用模塊化結(jié)構(gòu)，各子系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，提高了整體系統(tǒng)的可靠性，并便于設(shè)備維護(hù)；采用激光二維掃描技術(shù)，不受陽(yáng)光等外界因素的影響，檢測(cè)精度可靠；采用特殊設(shè)計(jì)的照明系統(tǒng)、同步控制系統(tǒng)及軟件優(yōu)化算法，在全天 24 小時(shí)都可以提供穩(wěn)定清晰的監(jiān)控圖像；數(shù)據(jù)集成采用模糊匹配算法模型，通過(guò)自動(dòng)匹配和人工輔助二次匹配技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與鐵路運(yùn)輸管理信息系統(tǒng) (TMIS) 確報(bào)信息的匹配，使系統(tǒng)與確報(bào)信息匹配率達(dá)到 90% 左右，檢測(cè)數(shù)據(jù)的利用率明顯提高，從而使系統(tǒng)報(bào)警評(píng)判準(zhǔn)確性明顯加強(qiáng)。

（2）實(shí)現(xiàn)貨運(yùn)安全各類檢測(cè)信息的集成與綜合應(yīng)用。系統(tǒng)在一個(gè)統(tǒng)一的界面上，將超偏載、軌道衡、超限和車門狀態(tài)檢測(cè)等多個(gè)安全系統(tǒng)的檢測(cè)信息全部集成起來(lái)，以車輛為單位關(guān)聯(lián)顯示多系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果，徹底解決了車站值班員在不同監(jiān)控系統(tǒng)的多個(gè)監(jiān)控終端情況下面臨的人員少、工作壓力大等難題。通過(guò)一個(gè)集成窗口即可掌握各類檢測(cè)信息，且操作簡(jiǎn)單方便，提高了工作效率。

（3）實(shí)現(xiàn)貨檢工作的閉環(huán)控制，創(chuàng)建新型貨檢作業(yè)模式。利用信息化手段，通過(guò)對(duì)貨物運(yùn)輸過(guò)程中裝載質(zhì)量的全程跟蹤監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝載加固報(bào)警車輛“預(yù)警→復(fù)核→處理”全過(guò)程的閉環(huán)控制，創(chuàng)立了“確報(bào)＋機(jī)檢＋人工標(biāo)注”三合一重點(diǎn)車預(yù)報(bào)單指導(dǎo)“人工重點(diǎn)核實(shí)”的新型貨檢作業(yè)模式和作業(yè)流程，有效杜絕人工盲目檢車及安全檢查的死角，改變傳統(tǒng)的、落后的作業(yè)模式和手工作業(yè)流程，減輕了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，增強(qiáng)了監(jiān)控管理力度。

貨車高清電子預(yù)檢系統(tǒng)的推廣應(yīng)用，將會(huì)為鐵路車站的貨檢工作提供可靠的檢測(cè)數(shù)據(jù)和信息化的管理平臺(tái)，在確保作業(yè)質(zhì)量的同時(shí)，有助于實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)向現(xiàn)代、由人控向機(jī)控、由粗放管理向集約管理的標(biāo)志性轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)貨運(yùn)安全監(jiān)控模式的全面創(chuàng)新。