TFDS室外设备加装遮挡棚的必要性探讨

2011-06-20薛春生上海铁路局南京东车辆段

上海铁道增刊 2011年4期

薛春生上海铁路局南京东车辆段

货车运行故障动态图像检测系统（TFDS）是应用计算机、网络通讯、自动控制和图像采集处理技术并引进科学的管理方法和系统化的开发方法，为铁路货车运行故障检测提供故障图片信息动态收集、存储、传输及预警服务，提高列检作业质量、效率和车辆安全防范的水平，加强货车运用中故障基础信息收集、管理的人机系统。

目前我国铁路行业应用的TFDS系统主要采用高速摄像技术对运行中的列车各部位进行快速抓拍，再将拍摄的图像传至检测中心，并根据设定的速度进行显示并存储于存储器中，同时采取人机结合检测、判断的方式，通过分析所拍摄的车辆部件的各个图像，对所有可能存在的故障进行搜索、检测和判断，并及时通知室外维修人员直接、快捷地针对所检测到的故障进行相应处理，从而实现对行驶中的铁路车辆进行动态的检测和监控。TFDS代替了以往铁路检车人员对部分车辆部件的检查，减轻了检车员的劳动强度，增加了检车员的安全保障，同时有效地预防了列车的车钩分离、制动闸件脱落、摇枕、侧架、基础制动装置发生折裂等危及行车的故障，缩短了技检的时间，提高了车辆检修质量，保证了列车的安全运行。但是随之而来的TFDS系统所采集图片的清晰度问题也更加突出，图片的清晰度直接影响到检车质量以及工作效率，甚至影响到货车的安全运行。本文针对轨边设备从两个方面分析外界因素对TFDS系统采集图片的干扰，并且提出设备改造建议。

1 轨边设备概述

轨边设备主要是系统前端探测设备，有车轮传感器、车号天线和高速数字摄像机。用于直接采集列车车辆信息，抓拍图像。另外轨边设备还包括防护设备、补偿光源和配线箱，如图1所示。

图1 TFDS系统室外设备安装图

其中补偿光源为摄像机抓拍图像提供光源补偿，补偿光源和摄像机都被安装在防护设备（侧箱和底箱）内，如图2所示：

图2 补偿光源及高速数字摄像机安装图

2 外界因素干扰对图片采集的影响

2.1 逆光干扰的影响

众所周知在摄像专业中有一种摄像技术称为逆光摄影，而这种逆光摄影还可以分为两种，一种是在逆光条件下，所要拍摄的物体将直线传播进摄像头的光线完全遮挡住，使物体在摄像头中的成像为暗影，从而形成美丽的图像；另一种也是在逆光条件下，所要拍摄的物体将直线传播进摄像头的光线没有完全遮挡住，有部分光线直接传播进摄像头，使物体在摄像头中的成像为一侧曝光过分，形成带光亮区域的影像，从而形成另一种韵味的美丽图像。但是这种逆光摄像技术在TFDS系统中体现出来，就变成了系统的缺点，在逆光条线下，所采集到的图片无论是形成暗影的图像，还是形成带光亮区域的影像，都会使所采集到图片中车辆部件无法辨认，从而影响检车作业。如图3所示为侧箱摄像头在逆光条件下采集到的图片，图4所示为底箱摄像头在逆光条件下采集到的图片。

图3 侧箱摄像头在逆光条件下采集到的图片

图4 底箱摄像头在逆光条件下采集到的图片

这种质量的图片不仅看不清楚列车部件的细节，还对动态检车员的眼睛造成很大的伤害，特别是在夏季，阳光直射强度比较大，在早晨和下午阳光照进侧箱时很容易出现曝光严重情况，非常不利于检车作业。目前虽然通过技术更新对设备进行滤光改造，但设备两边侧箱图片明暗悬殊很大的情况仍然存在，如果能安装某些装置将阳光挡住的话，照出的图片将会很正常。

2.2 外界环境对图片采集的影响

TFDS设备在列车通过时系统会自动检测后面有没有车辆，所以会有几秒的延迟才会将大门关闭，如果遇到大雨大雪天气，列车通过后即使很短的时间也会在镜头上落入雨雪。特别是夏季和冬季，雨雪天气有时长达数小时甚至几天，这就对这段时间内通过的列车图片质量造成很大的影响。如果设备顶部有东西挡住防止雨雪落上镜头的话，将会对接车质量有很大的提高。列车通过时TFDS设备周围如果有垃圾的话也会被带入设备内部，徐州地区西陇海上行设备紧挨生活区，其镜头就经常被一些生活垃圾挡住，维修人员处理时都很无奈。如果设备处在一个比较封闭的环境下的话，将会大大减少这种情况的出现。

3 设备改造设想建议

TFDS系统图片采集棚设想是基于影楼中的“摄影棚”思想，在摄影棚中拍摄过照片的人都会知道，摄影棚中是一个完全封闭自然光照射的空间，物体表面发生的光线反射及漫反射，是依靠人为提供的补偿光源，从合理角度对物体进行照射，从而拍摄出高质量、高清晰度的照片。这里提出的TFDS系统图片采集棚（如图5所示），在人为提供的补偿光源下，从合理角度照射在探测站通过的货车车体上时，可以拍摄出高质量、高清晰度的照片，并且可以遮挡自然强光，有效地避免侧箱和底箱采集图片时发生的逆光摄影效果，而且这种采集棚在恶劣天气下，还可以有效降低摄像头脏污程度，从而保证图片的采集质量。