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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

如图1所示，本发明实施例提供了一种城市轨道交通热滑检测系统，包括打火弧光检测模块2、影像采集模块1、定位模块6、存储与分析模块3以及报警模块5；打火弧光检测模块2集成于影像采集模块1上，并用于检测热滑试验过程中的电弧光；影像采集模块1安装于列车外部，并用于采集热滑过程的接触轨的工作影像以及电弧光火花图像；定位模块6包括陀螺仪惯性导航子模块、GPS子模块和RFID定位标签子模块；GPS子模块和RFID定位标签子模块安装于影像采集模块1上，陀螺仪惯性导航子模块安装于车厢内，陀螺仪惯性导航子模块、GPS子模块和RFID定位标签子模块共同确定接触轨的打火点和故障点的位置信息；存储与分析模块3电连接打火弧光检测模块2、影像采集模块1以及定位模块6，并用于保存影像采集模块1采集的信息，以及对保存的热滑过程的接触轨的工作影像信息、电弧光火花图像信息以及接触轨的打火点和故障点的位置信息进行分析判断；报警模块5关联存储与分析模块3，存储与分析模块3分析判断出热滑检测过程中出现异常时，报警模块5启动。

本发明实施例提供的一种城市轨道交通热滑检测系统及检测方法，在列车的外部安装影像采集模块1，并将打火弧光检测模块2集成于影像采集模块1上，当热滑试验过程中，通过影像采集模块1采集热滑全过程的接触轨工作影像，并且影像采集模块1还能够捕获到打火弧光检测模块2检测到的火花图像以及火花时间的整段视频，同时，通过定位模块6对打火点和事故点的位置进行精确定位，然后，将影像采集模块1采集的信息以及定位模块6的定位信息传输给存储与分析模块3进行存储与分析，并将存储与分析模块3与报警模块5相关联，从而判断出热滑试验过程中出现火花时间准确的故障点以及影像视频，并启动报警模块5，从而使工作人员及时获取故障信息。通过采用本发明的城市轨道交通热滑检测系统及检测方法，有效解决了现有技术中接触轨热滑试验人工监测准确率低的问题，提高了热滑试验检测的准确率以及后期维护效率。

在实际应用当中，本实施例的检测系统能够很大程度简化目前热滑测试的复杂程度，减少大量的人工参与，实现数据全面自动采集和分析，同时，能够对故障点及时全面准确的捕获与定位，必要时还能回看事故发生的细节。这对于提高热滑测试效率，提升热滑测试试验数据价值具有重大意义，实现了热滑事故点的定位与信息导出，辅助进行事故清理，让热滑测试真正成为检验地铁施工工作顺利完成和列车安全运营的标准。

此外，本实施例中优选的，影像采集模块1包括500万分辨率常亮非红外防水摄像机、摄像机固定装置以及传输数据线。打火弧光检测模块2采用具有宽角度敏感、长距离、高速检测功能的超短波紫外检测探测器（即后文提到的传感器）与传输线路组成，利用对超短紫外波长敏感的火焰传感器，来实现对高压放电弧光信号的捕捉，实现了打火故障现象的捕捉。定位模块6中，在隧道内的接触轨附近安装有RFID定位标签，按照500米为一处安装点进行安装（具体按照隧道长度进行安装，确保每区间最少密度为4套），将RFID定位标签子模块固定在摄像机固定装置上，通过RFID定位标签子模块对RFID定位标签的信息进行采集，并进行单独信号传输；GPS子模块安装于摄像头上，用于室外高架段的定位；陀螺仪惯性导航子模块采用SC-INS-200S三轴陀螺仪惯性制导装置，用于进行区间定位的修偏。存储与分析模块3由经过特殊改装的工控录像一体机组成，工控部分主要运行分析软件，并对上述3个模块采集的信息进行分析判断，并进行事件记录。通过摄像机采集的录像部分主要进行全过程视频保存。报警模块5用于对存储与分析模块3检测出的时间进行声光报警提醒。

参考图1所示，还包括显示模块4；显示模块4电连接影像采集模块1和存储与分析模块3，并用于显示热滑过程的接触轨的工作影像以及存储与分析模块3检测出的异常影音。

本实施例中，通过增加显示模块4，并将影像采集模块1和存储与分析模块3与显示模块4实现连接，可以将采集的热滑试验全过程的接触轨的工作影像以及事故点异常影音信息、时间信息、火花图像更好地呈现给试验人员，以便更高效、更全面的获取热滑测试信息。

如图2所示，存储与分析模块3包括存储子模块31、工控机32、热滑检测子模块33以及异常状态记录子模块34；存储子模块31用于保存热滑检测全过程的影音信息，并能够将保存的热滑检测全过程的影音信息通过显示模块4显示；工控机32用于接收定位模块6的位置信息以及存储子模块31中存储的影音信息，并控制报警模块5的开启；热滑检测子模块33用于对工控机32中接收的影音信息进行分析，并将分析后的结果反馈给工控机32；异常状态记录子模块34用于记录热滑检测子模块33分析出的异常信息，并将异常信息反馈给工控机32，并通过显示模块4显示异常信息。

本实施例中，具体的，存储子模块31（可以采用硬盘录像机）提取并存储影音采集模块1采集的信息，其中，存储子模块31中存储的信息一方面可以通过显示模块4进行显示，另一方面，将存储子模块31中存储的信息传输给工控机32；同时，工控机32又能够提取定位模块6的位置信息，通过热滑检测子模块33（热滑检测软件）对试验过程中采集的全过程影像、位置信息进行与列车外部打火弧光检测模块2对电弧光进行捕捉分析，并将分析后的结果反馈给工控机32，异常状态记录子模块34记录热滑检测子模块33分析出的异常信息，并将异常信息反馈给工控机32，或导出综合检测信息35，然后工控机32控制启动声光报警。实现热滑事故点的定位与信息导出，辅助进行事故清理。

作为本实施例的进一步优化，异常信息包括异常影音信息、异常时间信息、异常位置信息。

本实施例中，异常状态记录子模块34记录的异常信息包括异常影音信息、异常时间信息、异常位置信息，可以将故障信号捕捉和试验视频信息记录进行有效统一，并能够导出综合检测信息35，以便于提高热滑事故点的检测准确性和效率，避免后期因事故点未检测出引起的运营事故。

作为本实施例的进一步优化，存储子模块31与影像采集模块1之间采用回调接口进行连接。

本实施例中，由于火花事件必须实时接收，以便在事件发生后立即在显示模块4的显示界面显示，因此采用中断回调接口的方式对存储子模块31与影像采集模块1进行处理。在软件系统启动连接影像采集模块1（摄像头）时，立即在影像采集模块1（摄像头）接口中注册回调函数，在影像采集模块1（摄像头）捕获火花事件时，立即调用回调函数，同时传递事件发生时间等信息，软件系统在回调接口中记录火花事件的相关信息，包括发生时间，当前的位置坐标信息，并请求影像采集模块1（摄像头）异步传输火花事件视频和图像数据。

作为本实施例的进一步优化，工控机32与影像采集模块1之间采用网口通讯的方式进行信息传输。

本实施例中，具体的，火花图像以及火花事件的整段视频的传输，采用网口通讯的方式，通过TCP/IP协议结合中断机制。考虑效率，采用多线程异步传输技术将火花事件的视频数据和图像数据完整的上传到工控机32。TCP/IP协议的无差错、不丢失、不重复传输的特性可确保数据传输的完整性；由于火花事件上报的实时性要求，数据传输采用通过事件时间定位数据，再进行多线程异步传输。

作为本实施例的进一步优化，陀螺仪惯性导航子模块和RFID定位标签子模块均采用串行协议通讯；陀螺仪惯性导航子模块用于进行区间定位修偏；RFID定位标签子模块用于对隧道内RFID定位标签的信息进行采集。

具体的，SC-INS-200S三轴陀螺仪惯性制导装置和RFID定位标签子模块均采用串行协议进行通讯，由于陀螺仪惯性组合导航子模块以及RFID标签在信号有效距离内时，数据是不间断传输的，因此必须确保软件系统在处理数据时不会出现字节位置错乱，否则计算结果将会非常不正确，所以软件系统采用循环缓存接收，识别包头数据和校验以及阻塞丢包的方式，即将接收数据存放在一块固定大小的缓存，在接收数据长度达到整包大小时即对该包数据进行识别，如果包头和数据校验正确则进行计算，否则进行字节偏移，直到识别到下一个包头数据，如果缓存满则接收的数据不放入缓存，确保不会因为系统偶发阻塞导致数据包延迟处理，防止出现定位数据与时间出现较大偏差的现象。

如图3所示，一种城市轨道交通热滑检测方法，包括如下步骤：

S101：通过影像采集模块采集热滑全过程的接触轨的工作影像以及火花图像，并将采集到的信息传递至存储与分析模块。

S102：通过定位模块获取接触轨的打火点和故障点的位置信息，并将获取的位置信息传递至存储与分析模块。

S103：通过存储与分析模块对热滑全过程的接触轨的工作影像信息、火花图像信息以及接触轨的打火点和故障点的位置信息进行存储并分析。

S104：当存储与分析模块分析出异常信息时，报警模块启动。

本实施例的一种城市轨道交通热滑检测方法，其特点是，用传感器加工业摄像机的方法，在整个热滑试验过程中，摄像机和传感器实时监测接触面的状况，摄像机记录热滑的视频图像信息，传感器检测接触面的打火现象，当出现打火现象时，打火产生的电火花触发了传感器，产生告警事件，并对告警阶段的数据进行分析和保存；同时输出告警信号并记录相关信息。

传感器的选型，涉及到对原始故障（打火现象）的捕捉。信号捕捉的准确与否，决定了技术可行性。热滑过程中，列车高速运转，如果灵敏度过低，可能会错过一些较小的事件；而列车在热滑过程中，不仅要经过地下区段，还要经过高架路段，外部背景的变化差异很大，还有阳光、灯光等因素，如果灵敏度过高，则可能会导致误触发事件太多，因此将传感器和摄像机一体化集成。

其中，传感器和摄像机一体化集成，由于热滑测试对于安装在车厢外面的设备有非常严格的要求，严禁设备侵线，在测试过程中不得脱落任何部件，为了保证摄像效果，安装支架也必须非常牢固，因此设备必须集成度高，体积小。利用传感器捕捉信号和高清摄像机的联动，实现对故障产生过程的完整记录。

作为本实施例的进一步优化，通过存储与分析模块3对热滑全过程的接触轨的工作影像信息、火花图像信息以及接触轨的打火点和故障点的位置信息进行存储并分析之后，还包括：通过显示模块4显示热滑过程的接触轨的工作影像以及存储与分析模块3检测出的异常影音。

具体的，显示模块4要求实时显示当前的测试进度、火花事件以及各个硬件系统模块的工作状态，通过色彩和声音等方式及时直观的报告测试情况，方便测试人员通过观察显示屏即可实时掌握测试的全面情况，并能够及时处理异常问题。要求显示模块4的软件显示界面一键启动测试，无需测试人员过多的与软件系统进行交互操作。结合界面需求以及需要与硬件系统模块实时通讯的现实，综合考虑后采用C++语言编程实现软件系统，达到性能最佳同时又能够保持界面友好的效果。同时，采用数据库技术和文件系统技术保存测试数据，以便测试人员通过菜单操作可方便的查询历史测试详细数据，包括各个火花事件的相关数据以及各站点故障点的统计分析。

作为本实施例的进一步优化，通过定位模块6获取接触轨的打火点和故障点的位置信息，并将获取的位置信息传递至存储与分析模块3包括：在隧道路段时，通过陀螺仪惯性导航子模块以及RFID定位标签子模块获取接触轨的打火点和故障点的位置信息，并将获取的位置信息传递至存储与分析模块3；在高架路段时，通过GPS子模块以及RFID定位标签子模块获取接触轨的打火点和故障点的位置信息，并将获取的位置信息传递至存储与分析模块3。

具体的，热滑事故定位方法主要是如何实现在隧道内以及高架段对打火事故点进行精确定位。在热滑测试过程中，列车从停车场出发，按预定的测试路线进行测试，需要经过高架段、隧道等路线。在应用过程中，采用了一种组合的精确定位方法 ：在高架段采样用GPS定位加RFID标签辅助定位的方式，实现对地铁列车位置的精确定位；在隧道路段，采用陀螺仪惯性导航子模块加RFID标签定位的方法来定位。同时结合打火电火花检测传感器，在有事故发生时，软件记录发生事故的事件，同时事故定位软件计算出当前定位位置，从而确定了本次异常事故发生的精确位置。

在高架段，因为有较好的GPS信号，利用GPS定位，就可以确定当前的位置，但GPS的精度，没法确定列车是在左线还是右线，特别是在道岔位置，更是无法判断。为此，技术实现上，采用了RFID标签，将标签事先安装在轨道固定位置上（根据里程标），然后记录并导入软件；当列车经过RFID标签位置时，软件根据事先导入的数据，分析出当前列车的位置（左线还是右线），同时再跟进GPS的位置信息，就可以非常准确地定位到事故发生时的位置。

在隧道路段，由于没有GPS信号，列车的位置定位由惯性制导装置加RFID标签来确定，同样的，将RFID标签事先安装在轨道固定位置上（根据里程标），然后记录并导入软件，两个RFID之间的定位，就由惯性组合导航系统来计算，利用惯性导航系统的里程累积功能和RFID的定点定位功能，可以达到定位精确，系统简单的效果，惯性导航系统的里程有累计积分误差，但在一定时间内的误差是很小的，而RFID的定点定位又给系统提供了一个误差校正功能。这样系统在隧道里面的定位就能达到精准定位的效果。

以上实施例的目的是为接触轨热滑试验研究一种比较专业化的检测系统，为整个试验过程提供完整准确的数据，让热滑试验提供的数据能够更加完整的反映列车在隧道内或者轨道上受电靴与接触轨的接触面状态，在出现接触面状态不满足运营要求时，及时将故障发生时的状态和列车在轨道的确切位置保存下来，以供试验后的检查和整改。本实施例技术开发的成功，可以让热滑试验的数据更有参考价值，试验完成后，对轨道整体的状态更加清晰，并能准确的找到试验中发现的故障点，逐个排查，全面有效的完成热滑试验后的整改工作。相对于原来以人工全程记录，大范围（1km）搜索确认故障位置的方式，本实施例提供的方案全程自动记录，不仅能完整记录故障点出现的时间、状况，还可以迅速定位到该点对于的确切位置（本实施例目标定位在100m以内），极大的提升了热滑试验的效率。

此外，本方案开发成果已经在广州地铁二十一号线供电系统工程热滑试验过程中进行了完整验证试验与应用。

本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请技术方案的范围。