CN115179999A - 一种基于远程视频的轨道交通安全监测管理*** - Google Patents

一种基于远程视频的轨道交通安全监测管理*** Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于远程视频的轨道交通安全监测管理***，通设置轨道划分模块、轨道段信息获取模块、轨道数据库、钢轨外观安全监测模块、轨枕安全监测模块、道床积水安全监测模块、路基异物安全监测模块、生物安全监测模块、轨道段安全综合分析模块和安全管理预警终端，分析得到各轨道段的综合安全系数，并对轨道段进行相应的安全管理预警，本发明监测维度具有全面性，能够为轨道交通的安全评估提供可靠性依据，进而能有效保障轨道交通的运行稳定性，本发明智能化水平较高，考虑到轨道交通的历程长，结构复杂等监测难点，进而极大地缓解了检测人员的工作强度，不仅提高了监测效率，同时也有效保障了轨道交通的运行安全。

Description

一种基于远程视频的轨道交通安全监测管理***
技术领域
本发明属于轨道交通安全监测管理技术领域，具体而言，涉及一种基于远程视频的轨道交通安全监测管理***。
背景技术
随着科学与技术的迅速发展，轨道交通逐渐成为交通发展的重要支撑部分，在整个交通运输产业中发挥着不可忽视的重要作用，现有的轨道交通具有舒适性强和容量大等优势受到了社会广泛的青睐与应用，同时轨道交通能够极大地缩减人们的出行时间成本，不仅加强了城市间的沟通交流，且极大地缓解了交通运输压力，与此同时，由于轨道的结构复杂，其安全问题也不容忽视，任何一处的安全问题监测不到位都会增加交通事故的发生率，进而影响整个交通运输工作的推进与发展，因此，需要对轨道进行合理高效的安全监测管理。
如今，对轨道的安全监测具体存在以下几个方面的弊端：
(1)现有技术大多采用人工定期检测方式实现对轨道交通的安全监测，智能化水平较低，由于轨道交通的历程长，结构复杂，进而给检测人员带来极大的工作强度，而人眼视线也存在监测盲区，导致难以发现轨道的细微安全问题，进而增加了轨道交通运行安全风险，同时人工检测的实时性较差，导致无法及时对轨道的安全问题进行及时的处理与防范，不仅监测效率低下，同时也无法有效保障轨道交通的运行安全。
(2)现有技术大多仅关注轨道自身的安全监测，缺乏对轨道所属区域的外界环境进行安全监测，例如积水状况、异物及生物的安全监测，导致监测维度片面，无法为轨道交通的安全评估提供可靠性依据，进而不能有效保障轨道交通的运行稳定性。
发明内容
为了克服背景技术中的缺点，本发明实施例提供了一种基于远程视频的轨道交通安全监测管理***,能够有效解决上述背景技术中涉及的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于远程视频的轨道交通安全监测管理***，包括：轨道划分模块、轨道段信息获取模块、轨道数据库、钢轨外观安全监测模块、轨枕安全监测模块、道床积水安全监测模块、路基异物安全监测模块、生物安全监测模块、轨道段安全综合分析模块和安全管理预警终端；
所述轨道划分模块用于对轨道进行划分，进而获取若干个轨道段，并将其分别编号为1,2,...,i,...,q；
所述轨道段信息获取模块用于通过高清摄像仪对各轨道段进行远程视频拍摄，进而获取各轨道段对应的视频，并从中提取各轨道段所属图像信息；
所述轨道数据库用于存储轨道段所属钢轨对应的标准三维外观图像，存储轨枕标准外形轮廓和各轨道段所属各轨枕对应各检测点的标准三维坐标，存储道床允许积水覆盖面积和道床允许积水深度，存储路基异物所属安全间距，并存储允许进入轨道所属生物对应的最大体积和允许生物停留的最大时长；
所述钢轨外观安全监测模块用于对各轨道段所属钢轨的外观进行安全监测，分析得到各轨道段所属钢轨外观对应的安全系数；
所述轨枕安全监测模块用于对各轨道段所属轨枕进行安全监测，分析得到各轨道段所属轨枕对应的安全系数；
所述道床积水安全监测模块用于对各轨道段所属道床的积水状况进行安全监测，分析得到各轨道段所属道床积水状况对应的安全系数；
所述路基异物安全监测模块用于对各轨道段所属路基的异物进行安全监测，分析得到各轨道段所属路基异物对应的安全系数；
所述生物安全监测模块用于对各轨道段进行生物安全监测，分析得到各轨道段对应的生物安全系数；
所述轨道段安全综合分析模块用于对各轨道段进行安全综合分析，分析得到各轨道段的综合安全系数；
所述安全管理预警终端用于对各轨道段进行综合安全管理预警。
作为本发明进一步的设计，所述提取各轨道段所属图像信息，其中各轨道段所属图像信息包括钢轨、各轨枕和路基对应的三维外观图像。
作为本发明进一步的设计，所述分析得到各轨道段所属钢轨外观对应的安全系数，具体分析过程为：
A1:基于各轨道段所属钢轨对应的三维外观图像，并将其与轨道数据库中存储的轨道段所属钢轨对应的标准三维外观图像进行对比，进而提取出各轨道段所属钢轨对应各外观缺陷区域，并将其分别编号为1,2,...,m,...,v,进而提取各轨道段所属钢轨对应各外观缺陷区域的外观缺陷类型和外观缺陷面积；
A2:将各轨道段所属钢轨对应各外观缺陷区域的外观缺陷类型与设定的各外观缺陷类型所属单位面积的安全影响因子进行匹配，进而获取各轨道段所属钢轨对应各外观缺陷区域的外观缺陷类型所属单位面积的安全影响因子；
A3:基于各轨道段所属钢轨对应各外观缺陷区域的外观缺陷面积，据此计算各轨道段所属钢轨外观对应的安全系数，其计算公式为：
Figure BDA0003815844770000041
其中ωGA i表示为第i个轨道段所属钢轨外观对应的安全系数，i表示为各轨道段的编号，i＝1,2,...,q,m表示为各外观缺陷区域的编号，m＝1,2,...,v,Cim和χim″分别表示为第i个轨道段所属钢轨对应第m个外观缺陷区域的外观缺陷面积和该外观缺陷类型所属单位面积的安全影响因子。
作为本发明进一步的设计，所述分析得到各轨道段所属轨枕对应的安全系数，具体分析过程为：
B1:基于各轨道段所属各轨枕对应的三维外观图像，从中提取各轨道段所属各轨枕对应的外形轮廓；
B2:基于轨道数据库中存储的轨枕标准外形轮廓，进而提取轨枕标准外形轮廓面积，并将各轨道段所属各轨枕对应的外形轮廓与轨枕标准外形轮廓进行重合对比，进而提取各轨道段所属各轨枕对应的外形轮廓重合面积，据此计算各轨道段所属轨枕对应的外形轮廓重合度，其计算公式为：
Figure BDA0003815844770000051
其中σi表示为第i个轨道段所属轨枕对应的外形轮廓重合度，j表示为各轨道段所属各轨枕的编号，j＝1,2,...,n,sij′表示为第i个轨道段所属第j个轨枕对应的外形轮廓重合面积，S0″表示为轨枕标准外形轮廓面积，e表示为自然常数；
B3:基于各轨道段所属各轨枕对应的外形轮廓，进而对各轨道段所属各轨枕进行三维坐标系构建，并按照设定的距离间隔对各轨道段所属各轨枕进行检测点布设，进而获取各轨道段所属各轨枕对应各检测点，并提取各轨道段所属各轨枕对应各检测点的三维坐标；
B4:将各轨道段所属各轨枕对应各检测点的三维坐标与轨道数据库中存储的各轨道段所属各轨枕对应各检测点的标准三维坐标进行对比，计算各轨道段所属轨枕的沉降偏移状况对应的安全系数，其计算公式为：
Figure BDA0003815844770000052
Figure BDA0003815844770000053
其中
Figure BDA0003815844770000054
表示为第i个轨道段所属轨枕的沉降偏移状况对应的安全系数，r表示为各检测点的编号，r＝1,2,...,w,xij0 r、yij0 r和zij0 r分别表示为第i个轨道段所属第j个轨枕对应第r个检测点的标准三维坐标值，xijr′、yijr′和zijr′分别表示为第i个轨道段所属第j个轨枕对应第r个检测点的三维坐标值；
B5:基于各轨道段所属轨枕对应的外形轮廓重合度和各轨道段所属轨枕的沉降偏移状况对应的安全系数，进而计算各轨道段所属轨枕对应的安全系数，其计算公式为：
Figure BDA0003815844770000061
其中
Figure BDA0003815844770000062
表示为第i个轨道段所属轨枕对应的安全系数。
作为本发明进一步的设计，所述分析得到各轨道段所属道床积水状况对应的安全系数，具体分析过程为：
C1:依据各轨道段对应的视频，并从中定位至道床区域，判断其是否存在积水状况，若存在，则从中提取各轨道段所属道床区域对应的积水覆盖面积和积水深度；
C2:将各轨道段所属道床区域对应的积水覆盖面积和积水深度分别与轨道数据库中的道床允许积水覆盖面积和道床允许积水深度进行对比，计算各轨道段所属道床积水状况对应的安全系数，其计算公式为：
Figure BDA0003815844770000063
其中μJS i表示为第i个轨道段所属道床积水状况对应的安全系数，fsi和shi分别表示为第i个轨道段所属道床区域对应的积水覆盖面积和积水深度，FS0″和SH0″分别表示为道床允许积水覆盖面积和道床允许积水深度,φ1和φ2分别表示为预设的道床积水覆盖面积和道床积水深度对应的安全影响占比权重因子。
作为本发明进一步的设计，所述分析得到各轨道段所属路基异物对应的安全系数，具体分析过程为：
D1:依据各轨道段所属路基对应的三维外观图像，进而提取各轨道段所属路基中心线，并判断各轨道段所属路基是否存在异物，若存在，则提取各异物对应的外形轮廓，进而获取各异物对应的体积；
D2:将各异物对应的体积与设定的异物单位体积所属安全影响因子进行匹配，计算各轨道段所属路基的异物体积对应的安全系数，其计算公式为：
Figure BDA0003815844770000071
其中εi表示为第i个轨道段所属路基的异物体积对应的安全系数，k表示为各异物的编号，k＝1,,2,...,p,Vik表示为第i个轨道段所属路基的第k个异物对应的体积，Φ″表示为设定的异物单位体积所属安全影响因子；
D3:基于各异物对应的外形轮廓，从中提取各异物对应的外形轮廓中心点，进而获取各轨道段所属路基的各异物对应的外形轮廓中心点距离各轨道段所属路基中心线的间距，并将其与轨道数据库中存储的路基异物所属安全间距进行对比，计算各轨道段所属路基的异物距离路基中心线的间距对应的安全系数，其计算公式为：
Figure BDA0003815844770000072
其中δi表示为第i个轨道段所属路基的异物距离路基中心线的间距对应的安全系数，lk i表示为第i个轨道段所属路基的第k个异物对应的外形轮廓中心点距离该轨道段所属路基中心线的间距，L0″表示为路基异物所属安全间距；
D4:基于各轨道段所属路基的异物体积对应的安全系数和各轨道段所属路基的异物距离路基中心线的间距对应的安全系数，进而计算各轨道段所属路基异物对应的安全系数，其计算公式为：
Figure BDA0003815844770000081
θYW i表示为第i个轨道段所属路基异物对应的安全系数，a1和a2分别表示为设定的异物体积和异物距离路基中心线的间距对应的安全修正系数。
作为本发明进一步的设计，所述分析得到各轨道段对应的生物安全系数，具体分析过程为：
E1:依据各轨道段对应的视频，判断其是否存在生物进入，若存在，则提取各轨道段所属各生物对应的体积和停留时长；
E2:将各轨道段所属各生物对应的体积和停留时长分别与轨道数据库中允许进入轨道所属生物对应的最大体积和允许生物停留的最大时长进行对比，计算各轨道段对应的生物安全系数，其计算公式为：
Figure BDA0003815844770000082
其中ξSW i表示为第i个轨道段对应的生物安全系数，f表示为各生物的编号，f＝1,2,...,u,WVmax和Tmax分别表示为允许进入轨道所属生物对应的最大体积和允许生物停留的最大时长,wvi f和ti f分别表示为第i个轨道段所属第f个生物对应的体积和停留时长，γ1和γ2分别表示为预设的生物体积和生物停留时长对应的安全修正因子。
作为本发明进一步的设计，所述分析得到各轨道段的综合安全系数，具体分析过程为：
F1:基于各轨道段所属钢轨外观对应的安全系数、各轨道段所属轨枕对应的安全系数、各轨道段所属道床积水状况对应的安全系数、各轨道段所属路基异物对应的安全系数和各轨道段对应的生物安全系数，进而计算各轨道段的综合安全系数，其计算公式为：
Figure BDA0003815844770000091
其中ψi表示为第i个轨道段的综合安全系数，κ1、κ2、κ3、κ4和κ5分别表示为设定的轨道所属钢轨、轨枕、道床、路基和生物对应的安全修正系数。
作为本发明进一步的设计，所述对各轨道段进行综合安全管理预警，其具体过程为：基于各轨道段的综合安全系数，并将其与设定的轨道段的标准综合安全系数进行对比，若某轨道段的综合安全系数低于轨道段的标准综合安全系数，则对该轨道段进行安全管理预警，并显示该轨道段对应的编号。
相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下有益效果：
(1)本发明通过提供一种基于远程视频的轨道交通安全监测管理***，智能化水平较高，考虑到轨道交通的历程长，结构复杂等监测难点，进而极大地缓解了检测人员的工作强度，克服了人眼存在视线盲区的影响，能够发现轨道的细微安全问题，进而降低了轨道交通运行安全风险，本发明提高了监测的实时性，进而能够及时对轨道的安全问题进行处理与防范，不仅提高了监测效率，同时也有效保障了轨道交通的运行安全。
(2)本发明分别通过对各轨道段的钢轨外观、轨枕、道床积水、路基异物和生物进行安全监测，据此评估各轨道段的综合安全系数，不仅实现了对轨道自身进行安全监测，同时对道床积水状况，路基异物和生物进行了安全监测，进而弥补了现有技术中多仅关注轨道自身安全监测的局限性，监测维度具有全面性，能够为轨道交通的安全评估提供可靠性依据，进而能有效保障轨道交通的运行稳定性。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明的***结构示意图。
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
参照图1所示，本发明提供一种基于远程视频的轨道交通安全监测管理***，包括：轨道划分模块、轨道段信息获取模块、轨道数据库、钢轨外观安全监测模块、轨枕安全监测模块、道床积水安全监测模块、路基异物安全监测模块、生物安全监测模块、轨道段安全综合分析模块和安全管理预警终端；
所述轨道划分模块和轨道段信息获取模块相连接，钢轨外观安全监测模块、轨枕安全监测模块、道床积水安全监测模块、路基异物安全监测模块和生物安全监测模块均分别与轨道段信息获取模块、轨道数据库和轨道段安全综合分析模块相连接，安全管理预警终端和轨道段安全综合分析模块相连接。
所述轨道划分模块用于对轨道进行划分，进而获取若干个轨道段，并将其分别编号为1,2,...,i,...,q；
所述轨道段信息获取模块用于通过高清摄像仪对各轨道段进行远程视频拍摄，进而获取各轨道段对应的视频，并从中提取各轨道段所属图像信息；
具体地，所述提取各轨道段所属图像信息，其中各轨道段所属图像信息包括钢轨、各轨枕和路基对应的三维外观图像。
所述轨道数据库用于存储轨道段所属钢轨对应的标准三维外观图像，存储轨枕标准外形轮廓和各轨道段所属各轨枕对应各检测点的标准三维坐标，存储道床允许积水覆盖面积和道床允许积水深度，存储路基异物所属安全间距，并存储允许进入轨道所属生物对应的最大体积和允许生物停留的最大时长；
所述钢轨外观安全监测模块用于对各轨道段所属钢轨的外观进行安全监测，分析得到各轨道段所属钢轨外观对应的安全系数；
具体地，所述分析得到各轨道段所属钢轨外观对应的安全系数，具体分析过程为：
A1:基于各轨道段所属钢轨对应的三维外观图像，并将其与轨道数据库中存储的轨道段所属钢轨对应的标准三维外观图像进行对比，进而提取出各轨道段所属钢轨对应各外观缺陷区域，并将其分别编号为1,2,...,m,...,v,进而提取各轨道段所属钢轨对应各外观缺陷区域的外观缺陷类型和外观缺陷面积；
A2:将各轨道段所属钢轨对应各外观缺陷区域的外观缺陷类型与设定的各外观缺陷类型所属单位面积的安全影响因子进行匹配，进而获取各轨道段所属钢轨对应各外观缺陷区域的外观缺陷类型所属单位面积的安全影响因子；
A3:基于各轨道段所属钢轨对应各外观缺陷区域的外观缺陷面积，据此计算各轨道段所属钢轨外观对应的安全系数，其计算公式为：
Figure BDA0003815844770000121
其中ωGA i表示为第i个轨道段所属钢轨外观对应的安全系数，i表示为各轨道段的编号，i＝1,2,...,q,m表示为各外观缺陷区域的编号，m＝1,2,...,v,Cim和χim″分别表示为第i个轨道段所属钢轨对应第m个外观缺陷区域的外观缺陷面积和该外观缺陷类型所属单位面积的安全影响因子。
需要说明的是，上述外观缺陷类型包括：裂纹，腐蚀生锈和破损等。
在本发明的具体实施例中，对各轨道段所属钢轨外观进行安全监测和分析，其目的在于，考虑到钢轨作为轨道交通中与列车的直接接触部分，其外观缺陷会直接影响列车的运行安全，因此，对各轨道段所属钢轨外观进行安全监测，进而能够有效保障列车的平稳运行。
所述轨枕安全监测模块用于对各轨道段所属轨枕进行安全监测，分析得到各轨道段所属轨枕对应的安全系数；
具体地，所述分析得到各轨道段所属轨枕对应的安全系数，具体分析过程为：
B1:基于各轨道段所属各轨枕对应的三维外观图像，从中提取各轨道段所属各轨枕对应的外形轮廓；
B2:基于轨道数据库中存储的轨枕标准外形轮廓，进而提取轨枕标准外形轮廓面积，并将各轨道段所属各轨枕对应的外形轮廓与轨枕标准外形轮廓进行重合对比，进而提取各轨道段所属各轨枕对应的外形轮廓重合面积，据此计算各轨道段所属轨枕对应的外形轮廓重合度，其计算公式为：
Figure BDA0003815844770000131
其中σi表示为第i个轨道段所属轨枕对应的外形轮廓重合度，j表示为各轨道段所属各轨枕的编号，j＝1,2,...,n,sij′表示为第i个轨道段所属第j个轨枕对应的外形轮廓重合面积，S0″表示为轨枕标准外形轮廓面积，e表示为自然常数；
B3:基于各轨道段所属各轨枕对应的外形轮廓，进而对各轨道段所属各轨枕进行三维坐标系构建，并按照设定的距离间隔对各轨道段所属各轨枕进行检测点布设，进而获取各轨道段所属各轨枕对应各检测点，并提取各轨道段所属各轨枕对应各检测点的三维坐标；
B4:将各轨道段所属各轨枕对应各检测点的三维坐标与轨道数据库中存储的各轨道段所属各轨枕对应各检测点的标准三维坐标进行对比，计算各轨道段所属轨枕的沉降偏移状况对应的安全系数，其计算公式为：
Figure BDA0003815844770000141
Figure BDA0003815844770000142
其中
Figure BDA0003815844770000143
表示为第i个轨道段所属轨枕的沉降偏移状况对应的安全系数，r表示为各检测点的编号，r＝1,2,...,w,xij0 r、yij0 r和zij0 r分别表示为第i个轨道段所属第j个轨枕对应第r个检测点的标准三维坐标值，xijr′、yijr′和zijr′分别表示为第i个轨道段所属第j个轨枕对应第r个检测点的三维坐标值；
在本发明的具体实施例中，通过计算各轨道段所属轨枕对应的外形轮廓重合度，并对各轨道段所属各轨枕对应各检测点进行分析计算得到各轨道段所属轨枕的沉降偏移状况对应的安全系数，进而能够发现各轨道段所属轨枕有无缺损和毁坏现象，并能够监测出各轨道段所属轨枕的沉降偏移状况，轨枕作为轨道的重要支撑部分，其安全状态会轨道交通的运行稳定性产生重要影响，因此，对轨枕进行安全监测具有十分重要的意义。
B5:基于各轨道段所属轨枕对应的外形轮廓重合度和各轨道段所属轨枕的沉降偏移状况对应的安全系数，进而计算各轨道段所属轨枕对应的安全系数，其计算公式为：
Figure BDA0003815844770000144
其中
Figure BDA0003815844770000145
表示为第i个轨道段所属轨枕对应的安全系数。
所述道床积水安全监测模块用于对各轨道段所属道床的积水状况进行安全监测，分析得到各轨道段所属道床积水状况对应的安全系数；
具体地，所述分析得到各轨道段所属道床积水状况对应的安全系数，具体分析过程为：
C1:依据各轨道段对应的视频，并从中定位至道床区域，判断其是否存在积水状况，若存在，则从中提取各轨道段所属道床区域对应的积水覆盖面积和积水深度；
C2:将各轨道段所属道床区域对应的积水覆盖面积和积水深度分别与轨道数据库中的道床允许积水覆盖面积和道床允许积水深度进行对比，计算各轨道段所属道床积水状况对应的安全系数，其计算公式为：
Figure BDA0003815844770000151
其中μJS i表示为第i个轨道段所属道床积水状况对应的安全系数，fsi和shi分别表示为第i个轨道段所属道床区域对应的积水覆盖面积和积水深度，FS0″和SH0″分别表示为道床允许积水覆盖面积和道床允许积水深度,φ1和φ2分别表示为预设的道床积水覆盖面积和道床积水深度对应的安全影响占比权重因子。
在本发明的具体实施例中，通过对道床的积水状况进行安全监测分析，其目的在于，考虑到积水状况能够反映出道床排水***的安全状态，同时考虑到积水对道床的挤压和冲击影响，对此进行安全监测和分析，进而能够有效保障轨道交通运输***的运行安全和运行稳定性。
所述路基异物安全监测模块用于对各轨道段所属路基的异物进行安全监测，分析得到各轨道段所属路基异物对应的安全系数；
具体地，所述分析得到各轨道段所属路基异物对应的安全系数，具体分析过程为：
D1:依据各轨道段所属路基对应的三维外观图像，进而提取各轨道段所属路基中心线，并判断各轨道段所属路基是否存在异物，若存在，则提取各异物对应的外形轮廓，进而获取各异物对应的体积；
D2:将各异物对应的体积与设定的异物单位体积所属安全影响因子进行匹配，计算各轨道段所属路基的异物体积对应的安全系数，其计算公式为：
Figure BDA0003815844770000161
其中εi表示为第i个轨道段所属路基的异物体积对应的安全系数，k表示为各异物的编号，k＝1,,2,...,p,Vik表示为第i个轨道段所属路基的第k个异物对应的体积，Φ″表示为设定的异物单位体积所属安全影响因子；
D3:基于各异物对应的外形轮廓，从中提取各异物对应的外形轮廓中心点，进而获取各轨道段所属路基的各异物对应的外形轮廓中心点距离各轨道段所属路基中心线的间距，并将其与轨道数据库中存储的路基异物所属安全间距进行对比，计算各轨道段所属路基的异物距离路基中心线的间距对应的安全系数，其计算公式为：
Figure BDA0003815844770000162
其中δi表示为第i个轨道段所属路基的异物距离路基中心线的间距对应的安全系数，lk i表示为第i个轨道段所属路基的第k个异物对应的外形轮廓中心点距离该轨道段所属路基中心线的间距，L0″表示为路基异物所属安全间距；
D4:基于各轨道段所属路基的异物体积对应的安全系数和各轨道段所属路基的异物距离路基中心线的间距对应的安全系数，进而计算各轨道段所属路基异物对应的安全系数，其计算公式为：
Figure BDA0003815844770000171
θYW i表示为第i个轨道段所属路基异物对应的安全系数，a1和a2分别表示为设定的异物体积和异物距离路基中心线的间距对应的安全修正系数。
需要说明的是,上述异物包括：垃圾、树枝和石块等。
在本发明的具体实施例中，通过对各轨道段所属路基的异物进行安全监测分析，降低了异物对轨道造成卡顿的风险发生率，进而为后续对轨道段的综合安全评估提供可靠性依据。
所述生物安全监测模块用于对各轨道段进行生物安全监测，分析得到各轨道段对应的生物安全系数；
具体地，所述分析得到各轨道段对应的生物安全系数，具体分析过程为：
E1:依据各轨道段对应的视频，判断其是否存在生物进入，若存在，则提取各轨道段所属各生物对应的体积和停留时长；
E2:将各轨道段所属各生物对应的体积和停留时长分别与轨道数据库中允许进入轨道所属生物对应的最大体积和允许生物停留的最大时长进行对比，计算各轨道段对应的生物安全系数，其计算公式为：
Figure BDA0003815844770000172
其中ξSW i表示为第i个轨道段对应的生物安全系数，f表示为各生物的编号，f＝1,2,...,u,WVmax和Tmax分别表示为允许进入轨道所属生物对应的最大体积和允许生物停留的最大时长,wvi f和ti f分别表示为第i个轨道段所属第f个生物对应的体积和停留时长，γ1和γ2分别表示为预设的生物体积和生物停留时长对应的安全修正因子。
需要说明的是，上述生物包括：人和动物。
在本发明的具体实施例中，通过对生物进行安全监测分析，进而能够有效避免轨道中出现的生物对轨道交通的运行安全影响，同时基于生物对应的体积和停留时长评估各轨道段对应的生物安全系数，提高了对生物安全监测的全面性，在较大程度上保障了轨道交通中列车的平稳运行。
所述轨道段安全综合分析模块用于对各轨道段进行安全综合分析，分析得到各轨道段的综合安全系数；
具体地，所述分析得到各轨道段的综合安全系数，具体分析过程为：
F1:基于各轨道段所属钢轨外观对应的安全系数、各轨道段所属轨枕对应的安全系数、各轨道段所属道床积水状况对应的安全系数、各轨道段所属路基异物对应的安全系数和各轨道段对应的生物安全系数，进而计算各轨道段的综合安全系数，其计算公式为：
Figure BDA0003815844770000181
其中ψi表示为第i个轨道段的综合安全系数，κ1、κ2、κ3、κ4和κ5分别表示为设定的轨道所属钢轨、轨枕、道床、路基和生物对应的安全修正系数。
在本发明的具体实施例中，通过对各轨道段的钢轨外观、轨枕、道床积水、路基异物和生物进行安全监测，据此评估各轨道段的综合安全系数，不仅实现了对轨道自身进行安全监测，同时对道床积水状况，路基异物和生物进行了安全监测，进而弥补了现有技术中多仅关注轨道自身安全监测的局限性，监测维度具有全面性，能够为轨道交通的安全评估提供可靠性依据，进而能有效保障轨道交通的运行稳定性。
所述安全管理预警终端用于对各轨道段进行综合安全管理预警。
具体地，所述对各轨道段进行综合安全管理预警，其具体过程为：基于各轨道段的综合安全系数，并将其与设定的轨道段的标准综合安全系数进行对比，若某轨道段的综合安全系数低于轨道段的标准综合安全系数，则对该轨道段进行安全管理预警，并显示该轨道段对应的编号。
在一种实施例中，对某轨道段进行安全管理预警，并显示该轨道段对应的编号，能够为轨道管理人员提供可视化的数据，进而能够及时发现并处理该轨道段的安全问题，不仅便捷了工作人员的管理，且有效降低了轨道安全风险事故的发生率。
在本发明的具体实施例中，通过提供一种基于远程视频的轨道交通安全监测管理***，智能化水平较高，考虑到轨道交通的历程长，结构复杂等监测难点，进而极大地缓解了检测人员的工作强度，克服了人眼存在视线盲区的影响，能够发现轨道的细微安全问题，进而降低了轨道交通运行安全风险，本发明提高了监测的实时性，进而能够及时对轨道的安全问题进行处理与防范，不仅提高了监测效率，同时也有效保障了轨道交通的运行安全。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于远程视频的轨道交通安全监测管理***，其特征在于，包括：轨道划分模块、轨道段信息获取模块、轨道数据库、钢轨外观安全监测模块、轨枕安全监测模块、道床积水安全监测模块、路基异物安全监测模块、生物安全监测模块、轨道段安全综合分析模块和安全管理预警终端；
所述轨道划分模块用于对轨道进行划分，进而获取若干个轨道段，并将其分别编号为1,2,...,i,...,q；
所述轨道段信息获取模块用于通过高清摄像仪对各轨道段进行远程视频拍摄，进而获取各轨道段对应的视频，并从中提取各轨道段所属图像信息；
所述轨道数据库用于存储轨道段所属钢轨对应的标准三维外观图像，存储轨枕标准外形轮廓和各轨道段所属各轨枕对应各检测点的标准三维坐标，存储道床允许积水覆盖面积和道床允许积水深度，存储路基异物所属安全间距，并存储允许进入轨道所属生物对应的最大体积和允许生物停留的最大时长；
所述钢轨外观安全监测模块用于对各轨道段所属钢轨的外观进行安全监测，分析得到各轨道段所属钢轨外观对应的安全系数；
所述轨枕安全监测模块用于对各轨道段所属轨枕进行安全监测，分析得到各轨道段所属轨枕对应的安全系数；
所述道床积水安全监测模块用于对各轨道段所属道床的积水状况进行安全监测，分析得到各轨道段所属道床积水状况对应的安全系数；
所述路基异物安全监测模块用于对各轨道段所属路基的异物进行安全监测，分析得到各轨道段所属路基异物对应的安全系数；
所述生物安全监测模块用于对各轨道段进行生物安全监测，分析得到各轨道段对应的生物安全系数；
所述轨道段安全综合分析模块用于对各轨道段进行安全综合分析，分析得到各轨道段的综合安全系数；
所述安全管理预警终端用于对各轨道段进行综合安全管理预警。
2.根据权利要求1所述的一种基于远程视频的轨道交通安全监测管理***，其特征在于：所述提取各轨道段所属图像信息，其中各轨道段所属图像信息包括钢轨、各轨枕和路基对应的三维外观图像。
3.根据权利要求1所述的一种基于远程视频的轨道交通安全监测管理***，其特征在于：所述分析得到各轨道段所属钢轨外观对应的安全系数，具体分析过程为：
A1:基于各轨道段所属钢轨对应的三维外观图像，并将其与轨道数据库中存储的轨道段所属钢轨对应的标准三维外观图像进行对比，进而提取出各轨道段所属钢轨对应各外观缺陷区域，并将其分别编号为1,2,...,m,...,v,进而提取各轨道段所属钢轨对应各外观缺陷区域的外观缺陷类型和外观缺陷面积；
A2:将各轨道段所属钢轨对应各外观缺陷区域的外观缺陷类型与设定的各外观缺陷类型所属单位面积的安全影响因子进行匹配，进而获取各轨道段所属钢轨对应各外观缺陷区域的外观缺陷类型所属单位面积的安全影响因子；
A3:基于各轨道段所属钢轨对应各外观缺陷区域的外观缺陷面积，据此计算各轨道段所属钢轨外观对应的安全系数，其计算公式为：
Figure FDA0003815844760000031
其中ωGA i表示为第i个轨道段所属钢轨外观对应的安全系数，i表示为各轨道段的编号，i＝1,2,...,q,m表示为各外观缺陷区域的编号，m＝1,2,...,v,Cim和χim″分别表示为第i个轨道段所属钢轨对应第m个外观缺陷区域的外观缺陷面积和该外观缺陷类型所属单位面积的安全影响因子。
4.根据权利要求3所述的一种基于远程视频的轨道交通安全监测管理***，其特征在于：所述分析得到各轨道段所属轨枕对应的安全系数，具体分析过程为：
B1:基于各轨道段所属各轨枕对应的三维外观图像，从中提取各轨道段所属各轨枕对应的外形轮廓；
B2:基于轨道数据库中存储的轨枕标准外形轮廓，进而提取轨枕标准外形轮廓面积，并将各轨道段所属各轨枕对应的外形轮廓与轨枕标准外形轮廓进行重合对比，进而提取各轨道段所属各轨枕对应的外形轮廓重合面积，据此计算各轨道段所属轨枕对应的外形轮廓重合度，其计算公式为：
Figure FDA0003815844760000032
其中σi表示为第i个轨道段所属轨枕对应的外形轮廓重合度，j表示为各轨道段所属各轨枕的编号，j＝1,2,...,n,sij′表示为第i个轨道段所属第j个轨枕对应的外形轮廓重合面积，S0″表示为轨枕标准外形轮廓面积，e表示为自然常数；
B3:基于各轨道段所属各轨枕对应的外形轮廓，进而对各轨道段所属各轨枕进行三维坐标系构建，并按照设定的距离间隔对各轨道段所属各轨枕进行检测点布设，进而获取各轨道段所属各轨枕对应各检测点，并提取各轨道段所属各轨枕对应各检测点的三维坐标；
B4:将各轨道段所属各轨枕对应各检测点的三维坐标与轨道数据库中存储的各轨道段所属各轨枕对应各检测点的标准三维坐标进行对比，计算各轨道段所属轨枕的沉降偏移状况对应的安全系数，其计算公式为：
Figure FDA0003815844760000041
，
其中
Figure FDA0003815844760000042
表示为第i个轨道段所属轨枕的沉降偏移状况对应的安全系数，r表示为各检测点的编号，r＝1,2,...,w,xij0 r、yij0 r和zij0 r分别表示为第i个轨道段所属第j个轨枕对应第r个检测点的标准三维坐标值，xijr′、yijr′和zijr′分别表示为第i个轨道段所属第j个轨枕对应第r个检测点的三维坐标值；
B5:基于各轨道段所属轨枕对应的外形轮廓重合度和各轨道段所属轨枕的沉降偏移状况对应的安全系数，进而计算各轨道段所属轨枕对应的安全系数，其计算公式为：
Figure FDA0003815844760000043
其中
Figure FDA0003815844760000044
表示为第i个轨道段所属轨枕对应的安全系数。
5.根据权利要求4所述的一种基于远程视频的轨道交通安全监测管理***，其特征在于：所述分析得到各轨道段所属道床积水状况对应的安全系数，具体分析过程为：
C1:依据各轨道段对应的视频，并从中定位至道床区域，判断其是否存在积水状况，若存在，则从中提取各轨道段所属道床区域对应的积水覆盖面积和积水深度；
C2:将各轨道段所属道床区域对应的积水覆盖面积和积水深度分别与轨道数据库中的道床允许积水覆盖面积和道床允许积水深度进行对比，计算各轨道段所属道床积水状况对应的安全系数，其计算公式为：
Figure FDA0003815844760000051
其中μJS i表示为第i个轨道段所属道床积水状况对应的安全系数，fsi和shi分别表示为第i个轨道段所属道床区域对应的积水覆盖面积和积水深度，FS0″和SH0″分别表示为道床允许积水覆盖面积和道床允许积水深度,φ1和φ2分别表示为预设的道床积水覆盖面积和道床积水深度对应的安全影响占比权重因子。
6.根据权利要求5所述的一种基于远程视频的轨道交通安全监测管理***，其特征在于：所述分析得到各轨道段所属路基异物对应的安全系数，具体分析过程为：
D1:依据各轨道段所属路基对应的三维外观图像，进而提取各轨道段所属路基中心线，并判断各轨道段所属路基是否存在异物，若存在，则提取各异物对应的外形轮廓，进而获取各异物对应的体积；
D2:将各异物对应的体积与设定的异物单位体积所属安全影响因子进行匹配，计算各轨道段所属路基的异物体积对应的安全系数，其计算公式为：
Figure FDA0003815844760000061
其中εi表示为第i个轨道段所属路基的异物体积对应的安全系数，k表示为各异物的编号，k＝1,,2,...,p,Vik表示为第i个轨道段所属路基的第k个异物对应的体积，Φ″表示为设定的异物单位体积所属安全影响因子；
D3:基于各异物对应的外形轮廓，从中提取各异物对应的外形轮廓中心点，进而获取各轨道段所属路基的各异物对应的外形轮廓中心点距离各轨道段所属路基中心线的间距，并将其与轨道数据库中存储的路基异物所属安全间距进行对比，计算各轨道段所属路基的异物距离路基中心线的间距对应的安全系数，其计算公式为：
Figure FDA0003815844760000062
其中δi表示为第i个轨道段所属路基的异物距离路基中心线的间距对应的安全系数，lk i表示为第i个轨道段所属路基的第k个异物对应的外形轮廓中心点距离该轨道段所属路基中心线的间距，L0″表示为路基异物所属安全间距；
D4:基于各轨道段所属路基的异物体积对应的安全系数和各轨道段所属路基的异物距离路基中心线的间距对应的安全系数，进而计算各轨道段所属路基异物对应的安全系数，其计算公式为：
Figure FDA0003815844760000063
θYW i表示为第i个轨道段所属路基异物对应的安全系数，a1和a2分别表示为设定的异物体积和异物距离路基中心线的间距对应的安全修正系数。
7.根据权利要求6所述的一种基于远程视频的轨道交通安全监测管理***，其特征在于：所述分析得到各轨道段对应的生物安全系数，具体分析过程为：
E1:依据各轨道段对应的视频，判断其是否存在生物进入，若存在，则提取各轨道段所属各生物对应的体积和停留时长；
E2:将各轨道段所属各生物对应的体积和停留时长分别与轨道数据库中允许进入轨道所属生物对应的最大体积和允许生物停留的最大时长进行对比，计算各轨道段对应的生物安全系数，其计算公式为：
Figure FDA0003815844760000071
其中ξSW i表示为第i个轨道段对应的生物安全系数，f表示为各生物的编号，f＝1,2,...,u,WVmax和Tmax分别表示为允许进入轨道所属生物对应的最大体积和允许生物停留的最大时长,wvi f和ti f分别表示为第i个轨道段所属第f个生物对应的体积和停留时长，γ1和γ2分别表示为预设的生物体积和生物停留时长对应的安全修正因子。
8.根据权利要求7所述的一种基于远程视频的轨道交通安全监测管理***，其特征在于：所述分析得到各轨道段的综合安全系数，具体分析过程为：
F1:基于各轨道段所属钢轨外观对应的安全系数、各轨道段所属轨枕对应的安全系数、各轨道段所属道床积水状况对应的安全系数、各轨道段所属路基异物对应的安全系数和各轨道段对应的生物安全系数，进而计算各轨道段的综合安全系数，其计算公式为：
Figure FDA0003815844760000081
其中ψi表示为第i个轨道段的综合安全系数，κ1、κ2、κ3、κ4和κ5分别表示为设定的轨道所属钢轨、轨枕、道床、路基和生物对应的安全修正系数。
9.根据权利要求1所述的一种基于远程视频的轨道交通安全监测管理***，其特征在于：所述对各轨道段进行综合安全管理预警，其具体过程为：基于各轨道段的综合安全系数，并将其与设定的轨道段的标准综合安全系数进行对比，若某轨道段的综合安全系数低于轨道段的标准综合安全系数，则对该轨道段进行安全管理预警，并显示该轨道段对应的编号。
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