漏泄同轴电缆车载图像智能检测系统的研究与应用

尹 昭

（中国铁路广州局集团有限公司长沙电务段，长沙 410006）

漏泄同轴电缆是铁路无线通信的重要组成部分，其作用是将电磁波沿线路均匀辐射及接收，主要布放于铁路隧道、弯道等无线信号难以覆盖的地段，实现对电磁场盲区的覆盖。由于列车在高速运行时产生的风洞效应，漏缆及固定组件容易松动、脱落，存在严重行车安全隐患。目前，铁路沿线漏缆巡视及检查是每月人工步巡1次。人工巡检方式巡检效率低，作业人员劳动强度大；由于是夜间“天窗”（高铁和城际线路）时间作业，照明条件差，隐患故障查出率低；而且部分地点位于长大隧道和荒野地区，作业人员人身安全存在隐患。为此，将漏泄同轴电缆车载图像智能检测系统用于巡检作业，以提高巡检质量、检测效率及人员劳效。

1 系统组成

漏泄同轴电缆车载图像智能检测系统由便携车载检测装置和地面数据中心组成，如图1所示。

便携车载检测装置临时安装在动检动车组车厢内安全窗处，通过1台高速低照度工业相机对隧道内漏缆进行高清图像的采集。本装置可更换镜头和改变角度以实现现场的拍摄要求，实时记录拍摄信息，并将采集的信息解析后上传至数据中心服务器，或通过移动硬盘转储至数据中心服务器，数据入库并处理后，通过浏览终端进行图片浏览与故障分析。

1.1 便携车载检测装置

便携车载检测装置是由5部分组成：便携式摄像存储系统、多功能驱动箱、架设结构、辅助照明系统、激光测距仪，如图2所示。装置实现对漏缆整体（漏缆、线卡、 防火卡、接头等）进行高清图像采集。可实现 350 km/h的情况下高速成像，成像准确率不受车速高低及车速变化影响。自动对漏缆整体进行图像采集，无需人工开启及运行控制。

便携式摄像存储系统：主要实现数据的压缩、存储、显示、调焦；设备架设好以后，打开系统，LCD显示器会显示系统自检，然后进入图像显示界面，显示图像为当前相机拍摄到的图像，这时可以进行焦距调节、光圈调节、设备角度调节；当进入隧道以后（手动存储或者自动存储）设备都会开始采集压缩，存储图像到移动硬盘中。

多功能控制箱：主要是驱动“便携式摄像存储系统”和“补光设备”，并接收激光测距仪的数据，处理后生成触发信号发送到“便携式摄像存储系统”。

架设结构：将便携式摄像存储系统和补光设备架设在动检车的车窗位置，支架底部放在窗台上，上下吸盘吸附在车窗玻璃上，结构稳定，架设方便。

辅助照明系统：每套设备有4个补光灯，灯会放在架子的两边，对相机进行补光。

激光测距仪：安装在车窗位置，每个测距仪有一个小支架，使激光测距仪紧贴在车窗玻璃上。

1.2 地面数据中心

地面数据中心是由硬件部分和软件系统两大模块构成。地面数据中心硬件部分由数据存储服务器、大容量磁盘阵列和浏览终端3部分组成。

地面数据中心硬件部分主要由2台数据存储服务器、1台大容量磁盘阵列、1台交换机和若干台游览终端组成，如图3所示。

图3 地面数据中心硬件部分构成Fig.3 Trackside data center hardware structure

地面数据中心软件部分主要由回放软件和综合作业管理平台2部分组成。

回放系统用于对便携车载检测装置所拍摄的图像数据进行上传和播放。主要包含加载本地数据、浏览图像、数据裁剪、读取下载SATA数据盘数据、对设备进行对时和修改线路数据等作用。

综合作业管理平台用于对便携车载检测装置所生成的图像进行数据导入、图片浏览、故障标记、故障查询等功能。管理平台主要作用为进行数据分析，将公里标数据和采集的漏缆数据一起导入使用的在线分析软件浏览图像即分析过程，故障标记和历史数据查询。

2 系统功能

2.1 自动检测隧道功能

隧道信息由激光定位模块完成。激光定位模块检测到反射目标的距离信息，根据距离信息作为判断隧道的标准。如果距离小于某一阈值，连续判断固定时间段，距离始终小于阈值，则判断当下设备位于隧道内部，智能控制系统自动打开高亮频闪光源，并自动开始存储隧道图像数据。

如果距离大于阈值，并持续固定时间段，则判断设备位于隧道外部，智能控制系统进行延时拍摄，记录隧道外漏缆、承力索等，延时拍摄结束后自动关闭激光光源，并自动结束存储图像数据。

2.2 照度补偿功能

采用大功率频闪灯作为补偿光源。保证图像拍摄不受外界光线变化的影响，为高速相机阵列提供恒定光源，瞬时亮度高，启动速度快。

2.3 图像压缩数据的采集存储功能

采用嵌入式存储，进一步压缩系统的体积和重量。通过控制软件接收显示用的高速相机阵列信息，对图像信息处理和传输。采用精确控制策略，精确定位隧道位置。

2.4 图像数据的处理和传输功能

图像采集设备将采集到的图像通过千兆网或者移动硬盘，传输至中心服务器存储。

2.5 作业管理平台功能

通过作业管理平台，可人工浏览图像信息，进行故障判别，也可以机器判别故障信息，确保分析结果的准确可靠。系统能提供故障标记工具,用于在故障部位准确标注,并在故障图片中显示出隧道名称、该故障距隧道出口的位置、标记时间、标记作业人员和故障名称等信息，便于故障图片的管理和通知现场对故障的准确定位和处理。

3 系统应用

漏泄同轴电缆车载图像智能检测系统已于2019年5月在中国铁路广州局集团有限公司长沙电务段管内进行应用，每月利用便携车载检测终端对管内京广高铁、沪昆高铁及长株潭城际等高铁及城际隧道漏缆设备进行 1 次车巡检测。具体应用情况如下。

系统可实施高速图像采集，实时图像压缩、存储，图像分辨率可达0.8个像素/平方毫米，适应350 km/h以内的运行速度进行检测。

系统自动采集漏缆整体图像，对漏缆线卡采用综合定位方式(隧道探测定位装置、漏缆标识、C2/C3数据等)。由于系统定位精度高，已多次采集到漏缆卡具缺失并及时告知现场，现场人员收到分析报告后均在一周内完成问题整改，大大提高问题整治效率。

对铁路沿线漏缆及配件进行状态模式识别，故障判别率远高于人工肉眼巡视。目前管内使用该系统的线路人工步巡周期已由每月1次变更为每季1次，极大提高人员劳效。

4 结束语

智能漏泄同轴电缆图像检测系统，采用了全新的非接触图像采集技术，对铁路沿线漏缆及配属件进行检测，利用动检车对图像采集区间漏缆及配属件（漏缆、线卡、防火卡、接头等）进行图像高速成像，同时采用人机结合的方式对漏缆安装牢固状态进行识别，具有抗电磁干扰能力强、光源亮度高、均匀照明、图像清晰度高、功耗小、方便携带、寿命长等优点。该系统能自动判别漏缆的松动、脱落、断裂等，人机联控，提高故障判别的可靠性；能够替代人工室外检查作业，降低劳动强度，提高巡检作业效率和质量，降低巡检作业人员人身安全风险。