王華夏，漆泰岳，王 睿

(西南交通大學交通隧道工程教育部重點實驗室，成都 610031)

高速鐵路隧道襯砌裂縫自動化檢測硬件系統(tǒng)研究

王華夏，漆泰岳，王 睿

(西南交通大學交通隧道工程教育部重點實驗室，成都 610031)

襯砌裂縫是最常見的隧道病害。由于高速鐵路列車運行速度較快，襯砌裂縫造成襯砌混凝土掉塊會對高速鐵路運行造成極大安全隱患。目前國內襯砌裂縫檢測還停留在以人工檢測為主的階段，而基于圖像處理的檢測系統(tǒng)，已經廣泛應用于橋梁、公路等工程中，但是由于隧道自身的特殊性，檢測系統(tǒng)的發(fā)展較為緩慢。在結合高速鐵路隧道自身特點基礎上，提出一套隧道裂縫自動化檢測系統(tǒng)，并對系統(tǒng)工作原理進行闡釋，在此基礎上對系統(tǒng)內部各項硬件設備進行選型，最后在實驗室內完成組裝和調試，基本達到了預期的效果。

鐵路隧道;隧道襯砌，裂縫，自動檢測，圖像采集

近些年來國內建設了大量的高速鐵路，高速鐵路對線路平直性要求較高，在穿越山嶺地帶時，基本是以橋梁和隧道的形式通過的，橋梁和隧道占整個線路的比例很高，部分甚至超過了90%。

隧道襯砌由于各種內外因素綜合作用造成裂縫病害出現(xiàn)，包括混凝土收縮和外部荷載引起的裂縫。此外，高速鐵路中列車高速運行引發(fā)的空氣動力學效應會加劇襯砌結構裂縫的開展，裂縫會降低混凝土結構物的承載能力、耐久性及防水性。如果襯砌裂縫導致襯砌混凝土發(fā)生掉快，則會在很大程度上威脅高速鐵路運行的安全。日本高速鐵路就曾出現(xiàn)隧道襯砌掉塊導致列車脫軌的嚴重事故，因此，需要周期性地對襯砌裂縫進行檢測和修復。伴隨著大量高速鐵路隧道的建設和投入運營，未來相當長一段時間內，我國都將面臨著大量隧道需要定期進行維護、檢修的現(xiàn)狀。然而，我國高速鐵路的快速發(fā)展也暴露了配套設施建設滯后的問題，隧道檢測方面的技術和設備較為落后，無法滿足快速發(fā)展的隧道建設的要求。

高速鐵路隧道具有允許檢測時間很短的特點，隧道檢測若只利用鐵路線路開天窗這一段很短的時間開展工作，使用人工或人工儀器檢測很難完成任務。尤其是在我國目前修建了一批長大隧道，依靠人工更加無法在要求的時間內完成檢測。另外，高速鐵路運行具有速度快的特殊性，列車駛入隧道后會產生巨大的空氣壓力和負壓效應，若檢修人員不及時撤離，會嚴重威脅檢測人員生命安全。

國外一些發(fā)達國家如德國、日本等在裂縫襯砌檢測方面，比國內的技術要成熟和先進，除了以上的國內的2種方法，主要是取自動化的檢測方法。本文利用圖像采集與處理技術實現(xiàn)對襯砌裂縫的自動檢測。首先對隧道襯砌進行自動圖像采集，CCD照相機掃描就是一種常見的圖像自動采集方式。通過圖像采集卡即可將CCD相機的視頻信號采集到計算機的內存中，實時顯示、存儲和處理。利用計算機編制軟件，對采集到的海量圖像數(shù)據(jù)進行處理，包括裂縫的識別、提取、計算。

通過本項目的研究，提出一套系統(tǒng)的裂縫圖像采集、圖像處理、裂縫尺寸測量以及安全性評定標準，為未來幾年內高速鐵路隧道的快速檢測提供可靠的方法，在保持高速鐵路的安全及順利運營方面，具有重要的意義。

1 自動化檢測系統(tǒng)總體方案設計

車載隧道襯砌裂縫檢測法就如同電視錄像，利用以CCD相機為核心部件的圖像采集系統(tǒng)對隧道斷面進行連續(xù)的信息采集，將光信號轉變?yōu)殡娦盘?，然后經過A/D信號轉換，再次將電信號轉變?yōu)橛嬎銠C可以識別的數(shù)字圖像信息，輸入計算機并存盤，然后再經過圖像處理系統(tǒng)，提取出襯砌裂縫信息，如裂縫的范圍，具體位置以及裂縫的走向、寬度等，最后對裂縫危害作出評價，對下一步的監(jiān)測以及防治提出指導性意見。系統(tǒng)的工作原理如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)工作原理

高速鐵路隧道裂縫自動化檢測系統(tǒng)首先需要完成的工作是對外部數(shù)據(jù)的采集、傳輸和存檔。外部數(shù)據(jù)主要是指采集到的襯砌裂縫圖像信息、圖像位置信息和速度傳感器產生的脈沖信號。其中最重要，也是與最終實現(xiàn)對襯砌裂縫進行自動化檢測最重要的數(shù)據(jù)是襯砌裂縫的圖像。裂縫圖像的自動檢測技術主要基于工業(yè)領域機器視覺檢測原理［11］，利用高效率的相機對隧道襯砌裂縫圖像進行快速采集，代替效率低下的人工檢測。采集到的襯砌圖像通過在計算機上編制的軟件進行處理，進而實現(xiàn)對裂縫的識別、提取和測量，并且利用編制的自動化判別系統(tǒng)對裂縫危害進行評估，從而實現(xiàn)從圖像采集、圖像識別到危險評估的一整套自動檢測方案。檢測系統(tǒng)因需要在高速鐵路隧道內運行，故需要安裝在有軌檢測車上，實際應用中可在高速鐵路軌道上運行。其硬件組成如圖2所示。根據(jù)圖2所示的自動化檢測系統(tǒng)示意圖對實驗室試驗階段的試驗裝置進行設計，并在實驗室中對設備進行組裝、調試和優(yōu)化。

圖2 系統(tǒng)硬件組成

2 自動化檢測系統(tǒng)硬件選型

檢測系統(tǒng)硬件的主要構成包括以下設備:有軌檢測車、CCD相機、光學系統(tǒng)(鏡頭)、圖像采集卡、電源、照明系統(tǒng)、定位系統(tǒng)(包括轉速傳感器與紅外傳感器)等。整個系統(tǒng)集成安裝在有軌檢測車上，以便后期在高速鐵路軌道上進行檢測工作。系統(tǒng)擁有高性能的圖像采集系統(tǒng)和圖像處理系統(tǒng)，以便保證系統(tǒng)在高速運行的狀態(tài)下采集高精度的隧道襯砌圖像，后期進行圖像處理分析時，能夠依據(jù)采集到的裂縫圖像提取到各種裂縫的特征參數(shù)，并根據(jù)特征參數(shù)對隧道安全狀況進行評估。

2.1 CCD相機及鏡頭選型

在隧道裂縫圖像采集過程中，相機鏡頭與隧道襯砌處于高速相對運動之中;另一方面，裂縫自動檢測又要求相機拍攝到高清晰高分辨率的圖像。這兩方面的原因就給圖像采集帶來了很大困難。

電荷耦合器件(CCD)的功能是把二維光學圖像信號轉變成一維以時間為自變量的視頻輸出信號。CCD可分為兩大類:線陣CCD和面陣CCD，兩者都利用CCD將光學信號轉換成電信號，實現(xiàn)圖像的采集。由于線陣傳感相機直接將接收到的一維光信號轉換成時序的電信號，即獲得一維的圖像信號。若想用線陣CCD獲得二維圖像信號，必須使線陣CCD與二維圖像做相對掃描運動［7］。

圖像采集部分的核心是CCD相機，它的工作程序是當列車駛入隧道后，相機開始進行隧道襯砌信息的采集，再將所采集的信息進行儲存，使之成為可以進一步處理的信息。從結構上可以將CCD分為線陣CCD和面陣CCD兩種。線陣相機是通過被攝物體的移動，利用單行像素的圖像傳感器(一維)來建立二維圖像。相對于面陣圖像的獲取，線陣圖像在獲取高分辨率的圖像時成本低、動態(tài)范圍大、光敏感度高，而且允許被掃描物體的移動速度較快。線陣CCD因只有1排感光器件，故相對面陣CCD簡單，成本自然相對較低。線陣CCD可以擁有數(shù)量巨大的單排感光單元，在測量范圍一定的前提下，其測量精度比面陣CCD高很多，從而能夠滿足裂縫檢測的高精度要求。并且線陣CCD實時傳輸光電變換信號和自掃描速度快、頻率響應高，能夠實現(xiàn)動態(tài)采集，并能在低照度下工作［4］。在襯砌裂縫自動化采集系統(tǒng)中，若檢測車以30 km/h的速度行駛，則每秒鐘行進的距離約為8.33 m，在這種工作條件下面陣CCD采集到的圖像會產生模糊、拖影等嚴重影響圖像質量的情況，這就給下一步的圖像自動識別造成難以克服的影響，也不利于提高檢測的精確度。由于面陣CCD相機自身工作原理的局限性，使其不適于對動態(tài)目標連續(xù)無遺漏地高精度捕捉［4］。線陣CCD每次只采集1行圖像，而且線陣CCD的工作頻率可以達到幾十MHz，采集到圖像就不會因檢測車的高速運動對圖像質量產生影響。另外，線陣CCD相機是對隧道襯砌進行連續(xù)掃描拍攝，可以在隧道縱向形成連續(xù)的圖像，避免了圖像重合和拼接的問題。

對于隧道襯砌裂縫圖像自動采集系統(tǒng)，線陣CCD相機采集隧道襯砌表面圖像進而獲得襯砌裂縫信息，而由于襯砌表面顏色和紋理都較為單一，不需要使用彩色CCD，黑白CCD完全能夠滿足檢測需要。另外相同價位的黑白CCD和彩色CCD相機相比，彩色CCD相機的分辨率及靈敏度都較低，黑白CCD相機更能滿足圖像后期處理的高精度要求，且相對于彩色圖像，黑白圖像所占用的存儲空間更小，處理速度更快，尤其是對于檢測整條隧道，系統(tǒng)需要處理海量數(shù)據(jù)的情況下，黑白CCD相機的速度優(yōu)勢更加明顯。

由于采集系統(tǒng)是進行動態(tài)采集的，在車輛行駛的情況下要滿足檢測襯砌裂縫≥0.2 mm的裂縫，同時還要在高速鐵路隧道停止運營的允許時間(開天窗)內完成檢測。該系統(tǒng)選擇的線陣攝像機應該能同時滿足以上兩個條件，即裂縫的限值(精度要求)和時間限值。

由于本系統(tǒng)中采用線陣CCD相機，檢測車運行方向與隧道縱向一致，線陣CCD垂直于檢測車運行方向布置，因此只需要考慮豎向點數(shù)即可。假設拍攝范圍的高度為2 m，由于系統(tǒng)要求能夠達到的精度為能識別0.2 mm以上的裂縫，因此計算線陣CCD的分辨率至少要達到2/0.000 2=10 000才能滿足檢測要求。

對于時間要求，以石太客運專線太行山隧道為例，隧道長度約為27.87 km，若檢測時間限制在120 min(T)，隧道的長度為 L，則列車速度 v≥L/T=13.94 km/h，即3.87 m/s。線陣相機拍攝一次橫向寬度范圍按最大精度計算，即0.2 mm，則線陣相機若每秒鐘連續(xù)拍攝，需拍攝3.87/0.000 2=19 350次，即要求相機頻率大于19 350 Hz。考慮到在同樣硬件條件下，相機的精度越高相應的頻率越低，因此，同時滿足高精度和高速度條件對相機要求較高，可考慮在滿足精度的前提下，降低圖像采集速度，一條隧道可以分多次采集。

根據(jù)以上各方面的要求，本車載系統(tǒng)選擇的線陣CCD照相機為DALSA公司的Piranha3高分辨線陣相機。Piranha3系列利用DALSA最新的IT-Px傳感器，其具有最優(yōu)靈敏度，是DALSA公司目前可用的最大分辨率和最大輸出量的線掃描CCD相機。表1是相機的特性。

表1 Piranha3線陣CCD的特性

圖像采集系統(tǒng)中另外一個重要組成部分是相機鏡頭，鏡頭是機器視覺系統(tǒng)的窗口，因此其對裂縫圖像采集起著關鍵性的作用。要選擇合適的鏡頭保證光學系統(tǒng)成像清晰，做到透光性強、雜散光少，像面照度分布均勻，足夠的相對孔徑，圖像幾何畸變小。由于本系統(tǒng)中采用的線陣CCD光敏區(qū)域較長，故應選用視場較大的物鏡。綜合以上要求，本檢測系統(tǒng)選用Myutron公司生產的 FV8528W-P2型鏡頭，該鏡頭為固定焦距85 mm，工作距離0.46～∞，適合長距離及大視野拍攝。這款鏡頭可以很好地滿足相機的使用要求，達到系統(tǒng)采集隧道裂縫圖像的要求。

2.2 圖像采集卡選型

圖像采集卡(Framegrabber)是控制相機拍攝，將CCD獲取的圖像信號進行采集和數(shù)字化后傳輸?shù)诫娔X中，以數(shù)據(jù)文件的形式保存在硬盤上的硬件設備。隧道裂縫圖像自動檢測系統(tǒng)在掃描整個隧道襯砌的圖像信息時，所獲取的圖像數(shù)據(jù)量非常大，而且這些海量的數(shù)據(jù)要求在一定的時間內采集完畢并傳送到計算機內對裂縫圖像進行處理和分析，因此需要較快的速度保證圖像采集的工作順利完成。圖像采集卡是連接圖像采集和圖像處理部分的橋梁，圖像采集卡將CCD獲取的圖像信號經過AD轉換，轉換成電腦能夠識別、處理的數(shù)字信號，將海量數(shù)據(jù)通過PCI總線直接傳輸?shù)诫娔X中，減輕了CPU的工作壓力，留給CPU更多的時間對裂縫圖像進行識別、提取和處理。

選擇圖像采集卡一般要遵循以下幾個原則。

(1)圖像采集卡的接口制式一定要與所選相機一致，否則導致系統(tǒng)無法工作。

(2)相機的數(shù)據(jù)率不能超過圖像采集卡的數(shù)據(jù)率，公式如下

其中，Data Rate(Grabber)為采集卡的數(shù)據(jù)率;Data Rate(Camera)為相機的數(shù)據(jù)率;R為相機的分辨率;f為相機的幀頻;d為相機的數(shù)字深度。

(3)PCI總線的傳輸速率和采集卡緩存的大小要能夠滿足傳輸大量隧道襯砌圖像數(shù)據(jù)的要求。

(4)隧道檢測車在運行時，應根據(jù)檢測車的運行速度向采集卡發(fā)出采集圖像的信號，所以必須保證發(fā)出的控制信號和外觸發(fā)信號采集卡可以接受，要根據(jù)具體情況選擇支持控制信號的合適采集卡。

(5)圖像采集卡需要專門的軟件來支持硬件的工作，選擇圖像采集卡同時要考慮支持軟件的功能，考慮視覺系統(tǒng)的易用性。

根據(jù)上述對線陣相機選型的特性分析，采用與相機對應的DALSA公司的Xcelera-CL PX4 Full圖像采集卡。各項參數(shù)見表2。

表2 Xcelera-CL PX4 Full參數(shù)規(guī)格

2.3 照明系統(tǒng)

由于檢測車是以一定的速度對隧道襯砌圖像進行采集，而隧道內亮度較低，且襯砌表面材料一般為混凝土，顏色較暗，因此可能造成檢測系統(tǒng)在采集圖像時通過鏡頭進入的光線不足，導致采集到的圖像亮度不夠，達不到后續(xù)進行圖像處理的要求，從而給裂縫圖像識別、提取和分析帶來困難。因此，考慮在檢測系統(tǒng)中加入照明設備，以保證獲取的圖片質量。此外，照明系統(tǒng)的光強、方位和均勻性等的變化對相機獲取襯砌裂縫的靈敏度與分辨能力影響也非常大，所以要選擇合適的光源和打光技巧。

在機器視覺系統(tǒng)中常用的輔助照明光源有鹵素燈、熒光、激光、LED等。以上幾種光源擁有各自的優(yōu)缺點，需要根據(jù)隧道襯砌裂縫自動化檢測的特定情況進行選擇。鹵素燈價格昂貴，并且使用中耗損嚴重，壽命較短，使用時需要定期更換以保證亮度達標;熒光燈的亮度差、穩(wěn)定性不高，尤其不適合應用在亮度較低的隧道檢測上。LED具有單色性好、壽命長、穩(wěn)定性及均勻性好和亮度便于調節(jié)等特點，通過組合多個LED可以得到合適的照明條件。因此，本系統(tǒng)采用組合LED光源作為裂縫自動采集系統(tǒng)的輔助照明光源。通過固定支架在相機兩側分別固定2個長條形LED光源，使光線與照相機鏡頭方向平行，使得照相機拍攝范圍能夠獲得足夠的亮度。

2.4 定位系統(tǒng)

定位系統(tǒng)是高速鐵路隧道襯砌檢測系統(tǒng)必須重視的一個子系統(tǒng)，是整個系統(tǒng)可行性的基礎。

本系統(tǒng)中的裂縫采集系統(tǒng)是安裝在可以高速運行的檢測車上的，檢測車在隧道內高速行駛配合圖像采集系統(tǒng)完成對隧道裂縫圖像的采集。線陣CCD相機每觸發(fā)一次采集到一行圖像，通過檢測車在隧道內連續(xù)運行掃描得到二維襯砌圖像，而檢測車的運行速度不可能精確地保持恒定，如果不對檢測車運行速度加以監(jiān)控，線陣CCD得到的隧道襯砌圖像就無法完整獲取整個隧道的圖像信息。使用速度傳感器可以協(xié)調相機采集隧道襯砌圖像數(shù)據(jù)的頻率與檢測車行駛速度。通過脈沖信號的輸出，進而觸發(fā)線陣CCD實時采集每行圖像，使得檢測車的運行速度與線陣CCD的掃描頻率保持同步。本系統(tǒng)采用美國先進的霍爾元件來拾取轉速信號，記錄儀接收到轉速信號就開始正常工作。這種速度傳感器采用優(yōu)良的材質和獨特的防護結構，使它具有很高的安全性能而且能保持足夠的精度。這種速度傳感器的工作原理是對車輪旋轉脈沖進行計數(shù)，通過測得的脈沖頻求得系統(tǒng)的行進速度。理論的測速公式為

式中 D——機車輪徑;m;

f——傳感器輸出脈沖頻率，Hz;

N——車輪轉一周脈沖傳感器所發(fā)出的脈沖個數(shù)。

此外，為了進一步提高隧道裂縫檢測系統(tǒng)的自動化程度，需要設計一個自動判別系統(tǒng)開始和結束工作的子系統(tǒng)。當檢測車進入隧道后系統(tǒng)開始工作，當檢測車離開隧道后系統(tǒng)關閉，停止圖像采集。本系統(tǒng)采用紅外線距離傳感器來完成這一工作，可在檢測車兩側安裝垂直于檢測車行進方向的紅外線距離傳感器，當紅外線測距儀檢測到車輛與周圍物體間距離發(fā)生突變且小于某個數(shù)值，就可認為檢測車已經駛入隧道，向系統(tǒng)發(fā)出指令開始圖像采集工作，同理，在檢測車離開隧道時也可以實現(xiàn)自動關閉系統(tǒng)，停止采集工作。通過這種方法實現(xiàn)了檢測系統(tǒng)的自動化開啟和關閉。

2.5 移動檢測車

檢測車不僅是檢測人員活動的場所，檢測人員需要長時間在檢測車內完成工作，同時檢測車也是整個襯砌裂縫檢測系統(tǒng)的載體。檢測車的整體剛度、布局以及減振性能等都會直接影響圖像采集的精度。考慮到后期實際應用于高速鐵路隧道，檢測車必須能夠在鐵路軌道上運行。

考慮到機車應用的外掛要求和相機拍攝的精度要求等方面的因素，需要在檢測車上給相機設計一個固定支架。固定支架的設計主要考慮以下幾個因素:(1)照相機必須安裝在車輛合適的位置，以便達到所要求的拍攝范圍以及拍攝精度，因此相機與LED光源安裝在可在一定范圍內調節(jié)的伸縮機構上。另外，相機相互之間的角度也應可以調節(jié)，使得相機之間采集到圖像有搭接的部分。(2)不僅檢測車自身要采取減振措施，支架同樣需要采取一定的減振措施，車身與支架之間安裝阻尼減振器，消除車身振動、變形等對圖像采集造成的影響，保證檢測車在高速行駛的情況下拍攝圖像的質量。(3)因為線陣CCD相機及鏡頭是比較精密的儀器，需要在相機鏡頭前部安裝防護罩，在工作時防護罩自動開啟，防護罩在系統(tǒng)不工作時關閉，以保護圖像采集設備安全。(4)整個結構應具有良好剛性，且具有較強的耐蝕性，保證檢測系統(tǒng)長時間在隧道惡劣環(huán)境下工作的安全穩(wěn)定。

3 系統(tǒng)功能測試及存在問題

在實驗室內，對上文所述硬件進行組裝和調試。使用混凝土砌塊模擬隧道襯砌，檢驗各個子系統(tǒng)的實際性能，包括最佳的照明效果，線陣相機采集到圖像的精度，分析在不同掃描速度下采集圖像的分辨率，最終得到現(xiàn)有條件下圖像采集的極限速度。分析檢測精度的各種影響因子，并針對各影響因素提出解決辦法，最大限度地提高采集圖像的質量。對系統(tǒng)進一步改進和優(yōu)化，不斷提升圖像識別速度，實現(xiàn)裂縫圖像數(shù)據(jù)的高速識別和采集。技術路線如圖3所示。

圖3 技術路線

試驗過程中存在的主要問題如下。

(1)檢測系統(tǒng)采集圖像的精度和范圍不能完全達到理想的效果。這主要是由于現(xiàn)有硬件設備條件的限制。因現(xiàn)有線陣CCD的感光單元有限，若測量精度能夠達到理想的0.2 mm，則拍攝到的圖像范圍較小，在實際高速鐵路隧道工程中，需要多臺相機同時進行作業(yè)，不經濟的同時給圖像拼接帶來困難。這需要后期采用精度更高的線陣相機來解決這一問題。另外，檢測車車身在運行過程中產生的振動、傾斜都會造成圖像精度降低，速度越快造成的影響越大，需要進一步加強檢測車的減振措施來消除影響。

(2)圖像采集的極限速度需要進一步提高。實驗中，一方面檢測車移動速度越快，采集到的圖像質量隨之降低;另一方面，圖像的高速采集還涉及到海量數(shù)據(jù)的傳輸、處理和保存的問題，速度越快對硬件系統(tǒng)的要求越高。對于圖像采集、識別的極限速度有待進一步研究加以提高。

(3)定位系統(tǒng)的累積誤差問題。定位系統(tǒng)作為圖像采集的核心控件，對采集圖像的完整性和準確性有很大影響，但是在長距離的運行過程中不可避免地產生累積誤差，需要研究加以消除。

(4)本文試驗中，自動化檢測系統(tǒng)主要是CCD相機對裂縫圖像的采集，只從表面裂縫情況對隧道的安全狀況進行評價較為片面。在下一步的研究中，自動化檢測系統(tǒng)應當集成地質雷達等設備對隧道襯砌背后空洞、漏水狀況進行全方位的檢測，有利于隧道安全狀況的全面評估。

4 結語

在總結了國內外隧道檢測技術現(xiàn)狀的基礎上，結合我國高速鐵路快速發(fā)展的現(xiàn)實情況，提出了基于CCD圖像采集的隧道自動化檢測方案。依據(jù)隧道襯砌裂縫檢測的特點，對自動檢測系統(tǒng)的總體方案和工作原理進行了闡述。針對此自動化檢測系統(tǒng)，考慮到系統(tǒng)工作特點，對系統(tǒng)的硬件設備選型依據(jù)進行了詳細的介紹，包括線陣CCD相機、鏡頭、圖像采集卡、照明系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、檢測車等重要硬件設備。最終，通過在實驗室中對本系統(tǒng)的各項性能進行調試，初步達到了自動化檢測的目標。通過自動化檢測系統(tǒng)為我國高速鐵路隧道襯砌裂縫的檢測提供一種全新而高效的方法，對于實際應用中可能出現(xiàn)的某些不足，有待在后續(xù)研究和實際應用中加以改進和完善。

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Research on Hardware System for Automatic Detection of Tunnel Lining Crack on High-Speed Railway

WANG Hua-xia，QI Tai-yue，WANG-Rui
(MOE Key Laboratory of Transportation Tunnel Engineering，Southwest Jiaotong University，Chengdu 610031，China)

Lining crack is one of the most common diseases of the tunnel.Because the train runs very fast on high-speed railway，the concrete debris-falling due to tunnel lining cracking may cause serious safety hazard on the operation of high-speed railway.At present in China，however，it is manual inspection that dominates the inspection of tunnel lining crack，while the detection system based on image processing has been widely used in bridges，roads and other projects;but because of the particularity of the tunnel，the development of detection system used for tunnel is relatively slow.In this paper，by combining with the characteristics of high-speed railway tunnel itself，a set of automatic detection system used for detecting the tunnel lining cracks was put forward，and the working principle of this system was analyzed.On this basis，the models of various hardware devices in relation to this automatic detection system were selected.Finally，the assembling and debugging for this system were all completed in laboratory，and the expected result has been basically achieved.

railway tunnel;tunnel lining;crack;automatic detection;image acquisition

U238;U45

A

1004-2954(2013)10-0097-05

2013-03-11;

2013-04-13

國家自然科學基金資助項目(51278423);中央高校基本科研業(yè)務費專項資金項目(SWJTU11ZT33)

王華夏(1989—)，男，碩士研究生，E-mail:lemonshou@yahoo.cn。