TFDS室外設(shè)備加裝遮擋棚的必要性探討

薛春生 上海鐵路局南京東車輛段

貨車運(yùn)行故障動態(tài)圖像檢測系統(tǒng)（TFDS）是應(yīng)用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通訊、自動控制和圖像采集處理技術(shù)并引進(jìn)科學(xué)的管理方法和系統(tǒng)化的開發(fā)方法，為鐵路貨車運(yùn)行故障檢測提供故障圖片信息動態(tài)收集、存儲、傳輸及預(yù)警服務(wù)，提高列檢作業(yè)質(zhì)量、效率和車輛安全防范的水平，加強(qiáng)貨車運(yùn)用中故障基礎(chǔ)信息收集、管理的人機(jī)系統(tǒng)。

目前我國鐵路行業(yè)應(yīng)用的TFDS系統(tǒng)主要采用高速攝像技術(shù)對運(yùn)行中的列車各部位進(jìn)行快速抓拍，再將拍攝的圖像傳至檢測中心，并根據(jù)設(shè)定的速度進(jìn)行顯示并存儲于存儲器中，同時(shí)采取人機(jī)結(jié)合檢測、判斷的方式，通過分析所拍攝的車輛部件的各個圖像，對所有可能存在的故障進(jìn)行搜索、檢測和判斷，并及時(shí)通知室外維修人員直接、快捷地針對所檢測到的故障進(jìn)行相應(yīng)處理，從而實(shí)現(xiàn)對行駛中的鐵路車輛進(jìn)行動態(tài)的檢測和監(jiān)控。TFDS代替了以往鐵路檢車人員對部分車輛部件的檢查，減輕了檢車員的勞動強(qiáng)度，增加了檢車員的安全保障，同時(shí)有效地預(yù)防了列車的車鉤分離、制動閘件脫落、搖枕、側(cè)架、基礎(chǔ)制動裝置發(fā)生折裂等危及行車的故障，縮短了技檢的時(shí)間，提高了車輛檢修質(zhì)量，保證了列車的安全運(yùn)行。但是隨之而來的TFDS系統(tǒng)所采集圖片的清晰度問題也更加突出，圖片的清晰度直接影響到檢車質(zhì)量以及工作效率，甚至影響到貨車的安全運(yùn)行。本文針對軌邊設(shè)備從兩個方面分析外界因素對TFDS系統(tǒng)采集圖片的干擾，并且提出設(shè)備改造建議。

1 軌邊設(shè)備概述

軌邊設(shè)備主要是系統(tǒng)前端探測設(shè)備，有車輪傳感器、車號天線和高速數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。用于直接采集列車車輛信息，抓拍圖像。另外軌邊設(shè)備還包括防護(hù)設(shè)備、補(bǔ)償光源和配線箱，如圖1所示。

圖1 TFDS系統(tǒng)室外設(shè)備安裝圖

其中補(bǔ)償光源為攝像機(jī)抓拍圖像提供光源補(bǔ)償，補(bǔ)償光源和攝像機(jī)都被安裝在防護(hù)設(shè)備（側(cè)箱和底箱）內(nèi)，如圖2所示：

圖2 補(bǔ)償光源及高速數(shù)字?jǐn)z像機(jī)安裝圖

2 外界因素干擾對圖片采集的影響

2.1 逆光干擾的影響

眾所周知在攝像專業(yè)中有一種攝像技術(shù)稱為逆光攝影，而這種逆光攝影還可以分為兩種，一種是在逆光條件下，所要拍攝的物體將直線傳播進(jìn)攝像頭的光線完全遮擋住，使物體在攝像頭中的成像為暗影，從而形成美麗的圖像；另一種也是在逆光條件下，所要拍攝的物體將直線傳播進(jìn)攝像頭的光線沒有完全遮擋住，有部分光線直接傳播進(jìn)攝像頭，使物體在攝像頭中的成像為一側(cè)曝光過分，形成帶光亮區(qū)域的影像，從而形成另一種韻味的美麗圖像。但是這種逆光攝像技術(shù)在TFDS系統(tǒng)中體現(xiàn)出來，就變成了系統(tǒng)的缺點(diǎn)，在逆光條線下，所采集到的圖片無論是形成暗影的圖像，還是形成帶光亮區(qū)域的影像，都會使所采集到圖片中車輛部件無法辨認(rèn)，從而影響檢車作業(yè)。如圖3所示為側(cè)箱攝像頭在逆光條件下采集到的圖片，圖4所示為底箱攝像頭在逆光條件下采集到的圖片。

圖3 側(cè)箱攝像頭在逆光條件下采集到的圖片

圖4 底箱攝像頭在逆光條件下采集到的圖片

這種質(zhì)量的圖片不僅看不清楚列車部件的細(xì)節(jié)，還對動態(tài)檢車員的眼睛造成很大的傷害，特別是在夏季，陽光直射強(qiáng)度比較大，在早晨和下午陽光照進(jìn)側(cè)箱時(shí)很容易出現(xiàn)曝光嚴(yán)重情況，非常不利于檢車作業(yè)。目前雖然通過技術(shù)更新對設(shè)備進(jìn)行濾光改造，但設(shè)備兩邊側(cè)箱圖片明暗懸殊很大的情況仍然存在，如果能安裝某些裝置將陽光擋住的話，照出的圖片將會很正常。

2.2 外界環(huán)境對圖片采集的影響

TFDS設(shè)備在列車通過時(shí)系統(tǒng)會自動檢測后面有沒有車輛，所以會有幾秒的延遲才會將大門關(guān)閉，如果遇到大雨大雪天氣，列車通過后即使很短的時(shí)間也會在鏡頭上落入雨雪。特別是夏季和冬季，雨雪天氣有時(shí)長達(dá)數(shù)小時(shí)甚至幾天，這就對這段時(shí)間內(nèi)通過的列車圖片質(zhì)量造成很大的影響。如果設(shè)備頂部有東西擋住防止雨雪落上鏡頭的話，將會對接車質(zhì)量有很大的提高。列車通過時(shí)TFDS設(shè)備周圍如果有垃圾的話也會被帶入設(shè)備內(nèi)部，徐州地區(qū)西隴海上行設(shè)備緊挨生活區(qū)，其鏡頭就經(jīng)常被一些生活垃圾擋住，維修人員處理時(shí)都很無奈。如果設(shè)備處在一個比較封閉的環(huán)境下的話，將會大大減少這種情況的出現(xiàn)。

3 設(shè)備改造設(shè)想建議

TFDS系統(tǒng)圖片采集棚設(shè)想是基于影樓中的“攝影棚”思想，在攝影棚中拍攝過照片的人都會知道，攝影棚中是一個完全封閉自然光照射的空間，物體表面發(fā)生的光線反射及漫反射，是依靠人為提供的補(bǔ)償光源，從合理角度對物體進(jìn)行照射，從而拍攝出高質(zhì)量、高清晰度的照片。這里提出的TFDS系統(tǒng)圖片采集棚（如圖5所示），在人為提供的補(bǔ)償光源下，從合理角度照射在探測站通過的貨車車體上時(shí)，可以拍攝出高質(zhì)量、高清晰度的照片，并且可以遮擋自然強(qiáng)光，有效地避免側(cè)箱和底箱采集圖片時(shí)發(fā)生的逆光攝影效果，而且這種采集棚在惡劣天氣下，還可以有效降低攝像頭臟污程度，從而保證圖片的采集質(zhì)量。

圖5 TFDS系統(tǒng)圖片采集棚

4 總結(jié)

TFDS系統(tǒng)圖片采集棚設(shè)計(jì)簡單有效，不需要多么貴重的材料，成本低，安裝簡單，如果能采用，不僅能提高檢車質(zhì)量和效率，還能減少動態(tài)維修人員的出行次數(shù)，節(jié)約了成本，還降低了上道作業(yè)的安全隱患。