轨道交通的故障检测系统研究

吉宁+杨慧斌+王乐+周程力

摘要：研究了应用四旋翼无人机来进行轨道故障检测的方法。以小型四旋翼无人机为载体，搭载成像设备应对突发道路状况执行智能化、快速高效的故障检测，提高道路安全水平。系统通过远距离无线实时影像数据回传，在地面信息处理中心进行影像数据处理，以便可以快速分析故障发生原因以及对故障发生地点进行GPS定位，为交通管理部门、市民提供实时可靠的轨交故障信息，进而能使轨道交通快速恢复运行。

关键词：四旋翼无人机；轨道交通；故障检测；图像处理

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.12.099

0引言

众所周知，轨道交通对我们的生活起着重要的影响。当轨道等设施出现故障时，检测故障产生原因以及对故障进行定位，成了轨交故障检测的关键问题。按照以往的老办法，就是用人力进行排除，这种办法虽然可行，但是不免费时费力，本文研究了一种更加省时省力的方法来进行轨道的故障排除工作，进而能使轨道交通更加快捷的恢复运行。使用四旋翼无人机进行故障检测就是一个比较好的办法，它有几个优点：首先，它是在空中飞行检测，速度较之人力要更加快捷；其次，四旋翼无人机体积小，能进入人不能进入的地方进行故障检验，保障工作人员的生命安全，为交通管理部门及时提供故障路段實时图像，为交通部门快速定位轨交故障点提供技术保障。

1轨道交通故障检测系统的组成

（1）飞行系统：飞行系统是由四旋翼无人机、图像采集传输模块、GPS定位模块构成，主要作用于轨道故障部分的图像采集以及对故障轨道的位置定位。

（2）控制系统：由无人机遥控器加上采集的图像对无人机进行联合控制。保证无人机能够准确的进行对故障的检测。

（3）数据传输系统：数据传输系统是由地面接收站和无人机上的数据传输模块构成，主要作用是进行图像的实时传输以及对目标地点的GPS信息的实时接受。

（4）地面信息处理中心：针对轨道检测及四旋翼无人机的特性，在地面设置信息处理及控制中心，具体功能为信息的采集和处理和无人机的飞行控制数据及图像数据。四旋翼飞行器的实时航拍及GPS定位系统，不仅可以实现飞行器的平稳飞行、姿态控制，还能通过摄像头实时监控飞行环境，GPS模块采集飞行器位置数据，使飞行器的功能更加全面，实现了小型无人机的人性化和实用化。四大系统协同作用，共同构成无人机的轨道交通故障检测系统，系统组成架构如图1所示。

2实时图像及GPS信息传输软件的开发

基于四旋翼无人机的轨道交通故障检测系统的优点在于能够准确的将轨道故障部分进行实时的图像采集以及GPS定位数据的实时传输，为此需要开发地面工作站的应用程序。该软件主要由图像接收、飞行数据接收、图像显示以及飞行数据显示等四部分组成。

航拍图像通过无线模块传入地面图像采集卡，通过调用图像采集卡提供的接口函数，可以实时获取和显示图像。飞行数据通过数传电台传至地面接收模块，接收模块与计算机之间为串口通信，通过循环读取计算机串口数据，即可获得实时飞行数据。

3无人机轨道交通故障检测检测系统的工作流程

本系统可以应用于轨道故障的快速检测以及日常巡检，由无人机上的图像采集摄像头对地面轨道进行实时抓拍，并且通过数据传输模块实时传输至地面接收站，同时无人机上的GPS定位系统也将实时作用并且将实时传输至地面接收站，而无人机采集的图像和位置信息将通过接受软件的处理，将图像，位置两者进行融合，观测人员就能够在地面接收站获取轨道某位置的故障情况，从而能够对精确定位的故障轨道进行快速检修，使得轨道交通尽快恢复运作，避免因人力排除缓慢而对交通带来的影响。

4结论

针对轨道交通故障，采用无人机进行故障检测，同时实时传输图像和GPS定位数据，能够更好的更快的解决问题。经实际运行，无人机故障检测系统能够更加准确的将轨道的故障部分检测出来，较之于人力，更加迅速，便捷。

参考文献

[1]彭仲仁，刘晓锋，张立业等.无人飞机在交通信息采集中的研究进展和展望[J].交通运输工程学报，2012，（06）：119126.

[2]赵玉朋，李卫国，王利利.基于APM飞行控制器的四旋翼飞行器的研究[J].江苏科技信息，2016，（19）：7779.

[3]杨茂，李小龙.基于仿真数据的旋翼系统故障识别[J].浙江大学学报（工学版），2013，（12）：155157.