胡怡東 曾明

? 摘要：車載式地鐵軌道缺陷巡檢系統(tǒng)是一套功能完善、性能優(yōu)良的基于計(jì)算機(jī)視覺、深度學(xué)習(xí)的巡檢系統(tǒng)，集成了扣件檢測、軌枕檢測、異物檢測、鋼軌檢測、感應(yīng)板檢測五個(gè)檢測模塊以及缺陷檢測位置定位等，結(jié)合Tiny YOLOv3初次檢測識別和改進(jìn)的YOLOv3二次檢測識別的目標(biāo)檢測算法，能夠精確定位缺陷位置，實(shí)時(shí)根據(jù)所采集的圖像對軌道缺陷進(jìn)行智能識別、判斷和分類，最后將軌道缺陷信息數(shù)據(jù)通過客戶端軟件存儲及上傳至電腦端實(shí)時(shí)顯示，相關(guān)維修人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患并進(jìn)行檢修，從而提高了軌道線路巡檢效率和準(zhǔn)確率，保障了地鐵列車的運(yùn)行安全。

? 關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)視覺;深度學(xué)習(xí);檢測模塊;精確定位;智能識別

? 一、引言

地鐵在日常城市生活中承擔(dān)著重要的交通職能，它方便了人們的交通出行，縮短了區(qū)域間的通勤時(shí)間，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供高效、有力的交通保障。然而高速、快捷的背后是軌道安全所面臨的巨大壓力與挑戰(zhàn)，如高頻率的列車發(fā)送讓軌道處于高負(fù)荷狀態(tài)，進(jìn)而引發(fā)軌道狀態(tài)異常，威脅列車行駛安全。針對軌道安全問題，人們提出了一些檢測方法，總結(jié)起來有扣件缺陷檢測、鋼軌裂紋檢測、軌枕破裂掉塊檢測、感應(yīng)板移位檢測、異物檢測等。

? 二、系統(tǒng)構(gòu)成

本文所提出的車載式地鐵軌道缺陷巡檢系統(tǒng)主要由安裝在電客車底部的檢測梁、安裝在車輪軸頭上的速度傳感器、安裝在車內(nèi)客室座位下的檢測機(jī)柜、部署在云服務(wù)器上的檢測數(shù)據(jù)處理服務(wù)器程序和安裝在終端監(jiān)控計(jì)算機(jī)上的客戶端程序等組成。

? 三、關(guān)鍵技術(shù)

車載式地鐵軌道缺陷巡檢系統(tǒng)識別判斷流程主要包括數(shù)據(jù)采集、缺陷檢測、缺陷識別以及數(shù)據(jù)存儲與上傳等。其中較為關(guān)鍵的技術(shù)包括：1.軌道缺陷檢測，其包括了扣件檢測、軌枕檢測、異物檢測、鋼軌檢測、感應(yīng)板檢測五個(gè)檢測模塊以及缺陷檢測位置定位;2.在結(jié)合基于計(jì)算機(jī)視覺、深度學(xué)習(xí)算法，以及Tiny YOLOv3初次檢測識別的基礎(chǔ)上，改進(jìn)的YOLOv3二次檢測識別的目標(biāo)檢測算法實(shí)現(xiàn)毫秒級識別，識別效果較好;3.數(shù)據(jù)存儲及上傳。

? 四、系統(tǒng)驗(yàn)證核實(shí)

車載式地鐵軌道缺陷巡檢系統(tǒng)在廣州地鐵八號線安裝以來，每天能檢出彈條缺失、彈條松動(dòng)、螺栓缺失、道床異物缺陷等軌道缺陷，且檢測快、識別準(zhǔn)，能夠及時(shí)地向相應(yīng)維修工班提供故障信息和故障位置，從而能及時(shí)地處理故障，保障地鐵的安全運(yùn)營。

? 五、結(jié)論

本文提出的車載式地鐵軌道缺陷巡檢系統(tǒng)集成了扣件檢測、軌枕檢測、異物檢測、鋼軌檢測、感應(yīng)板檢測五個(gè)檢測模塊以及缺陷檢測位置定位，利用計(jì)算機(jī)視覺、深度學(xué)習(xí)，結(jié)合目標(biāo)檢測算法實(shí)時(shí)采集軌道道床空間全斷面高清晰圖像、精確檢測列車運(yùn)行位置以及智能識別軌道缺陷，并將檢測數(shù)據(jù)通過客戶端軟件存儲及上傳到電腦實(shí)時(shí)顯示，方便工作人員監(jiān)視，及時(shí)處理故障。以廣州地鐵8號線為例，驗(yàn)證了本文所提出的車載式地鐵軌道缺陷巡檢系統(tǒng)具有檢測快、識別準(zhǔn)，能夠及時(shí)地向相應(yīng)維修工班提供故障信息和故障位置，保障了地鐵運(yùn)營安全，節(jié)約了地鐵運(yùn)營成本。

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（作者單位：1.廣州地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營事業(yè)總部;2.西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院）