高铁动态测试自动执行系统设计与实现.pdf
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1、Experience Exchange经验交流机械工业标准化与质量高铁动态测试自动执行系统设计与实现机科发展科技股份有限公司荆中国铁路呼和浩特局集团有限公司包头电务段口解蕾萌0 0 9 第贸摘要基于高速铁路联调联试动态测试仿真系统,设计了DMI智能操控设备,开发了车载设备自动驾驶功能,实现了动态测试的自动执行,解放人力,提高了测试效率。DMI智能操控设备用工业相机实时采集DMI的显示界面,经图像处理获取显示的信息内容,对信息加以整合并进行逻辑处理,生成按键指令,设备内的智能手指接收按键指令并按压DMI按键。结合识别的信息内容和列控地面数据,计算出目标速度,通过列车接口仿真输出加减速信号,实现A
2、TP的自动驾驶功能,从而实现了动态测试的自动执行。关键词动态测试图像处理智能操控雄陈浩郝询高速铁路联调联试列控设备动态测试仿真系统可连接不同型号ATP设备,通过连接真实的列控设备,在室内环境下可实现车地联调。真实线路联调联试前,在试验室通过此系统遍历执行动态测试序列,对列控设备功能和数据进行动态验证,可提前发现数据问题,提高测试效率。执行动态测试序列时,操控车载ATP设备比较复杂,需进行DMI按键操作以及操控牵引手柄、制动手柄等。ATP在启动和运行过程中,针对不同的运营场景,需在ATP的人机界面DMI上按压不同的按键进行特定的输入指令操作。如:车载ATP的SOM流程,需要依次输入司机号、车次号
3、、运行等级、编组数选择、载频选择等信息;列车在正常运行中也需要进行按键操作,包括模式转换确认,文本提示确认,目视/调车模式下警惕确认,制动缓解及设备重启等;ATP启动后,需操控牵引手柄和制动手柄对列车加减速,实现动态跑车。因此设计一个可自动执行动态测试序列的自动执行系统,将会大大解放人力,并提升整个系统的智能化水平。自动执行系统实现自动操控车载ATP和自动驾驶功能。1功能描述自动执行系统包括DMI智能操控设备、测试仿真系统和列车接口仿真。DMI智能操控设备实时采集车载DMI的画面,通过图像处理识别显示的信息内容,将信息打包后通过网络发送给测试仿真系统,测试仿真系统经过一系列的逻辑推演,一方面自
4、动驾驶功能给出加减速信号到列车接口仿真控制ATP加减速,另一方面生成按键指令并发送给DMI智能操控设备,设备内的智能手指及时响应按键指令,按压DMI按键。从而实现自动执行功能,可代替列车司机来完成操控车载设备。自动执行34经验交流Experience Exchange系统功能框图如图1所示。图像图像处理DMI智能显示操控仪表设备按键智能手指动作牵引列车接口ATP制动仿真图1自自动执行系统功能框图2总体设计(1)硬件设计目前国内有2 0 0 C、2 0 0 H、30 0 H、30 0 S、300T等多种车载设备的DMI,为保证产品的一致性,设计了兼容各种不同类型DMI结构的DMI智能操控设备,并
5、且同时具备手动按键和自动按键功能。该设备通过一种机械结构能够安装在DMI显示仪表上。DMI智能操控设备外形如图2 所示。DMI智能操控设备主要包括相机、图像处理板和智能手指控制电路板。逻辑推演相机:彩色CMOS工业相机,实时采集测DMI显示屏的画面。试图像处理板:实现图像的采集和处理,按键指令真系统加减速信号并将图像识别的信息内容打包发送至测试仿真系统。智能手指控制板:接收按键指令,并控制智能手指,实现DMI按键的智能操控。(2)软件设计软件包括DMI智能操控软件和测试仿真系统上的自动驾驶软件。1)D MI 智能操控软件DMI智能操控软件包括图像功能模块和按键功能模块,如图3所示。DMI智能操
6、控软件图像功能模块按键功能模块图像采集按键信号解网图络通像处理信图像增强图像校正图像分制图像识别按键信号热串通信析行执机械工业标准化与质量LLLLLLLLLLL2023.5总图3DMI智能操控软件架构图像功能模块包含图像采集、图像处理和网图2 DMI智能操控设备外形图络通信3个子模块。DMI智能操控设备保留DMI的视窗,在上图像采集:使用千兆以太网GigE工业相方用固定杆安装工业相机采集图像。设备内的智机的SDK,实时采集并获取DMI显示界面。能手指由贯通式直线电机驱动,不影响原DMI图像处理:使用OpenCV库开发。包含图的按键。没有按键指令时,靠弹簧力支撑,按键像增强、图像校正、图像分割和
7、图像识别4部分。处于弹起状态;收到按键指令时,直线电机向下图像增强:对采集的图像进行中值滤波去噪运动,按下按键。支持人工/自动两种按键方式。总第6 0 0 期处理。35Experience Exchange经验交流内容(数据、模式、载频、等级、其他、启动、缓解、警惕、确定、取消、删除等)、人控/机控机械工业标准化与质量巢0 0 9 第图像校正:选用的相机是50 0 万像素,分辨率为2 56 0 19 2 0,为提高图像处理的运算速度,首先将图像以线性插值的方式按比例缩小为1200 x900分辨率;因相机安装位置角度与拍摄目标存在对应误差,拍出的照片会有多余的边角、倾斜、扭曲等不良影响,需要通过
8、透视变换,对倾斜、扭曲的图像进行校正,获取标准的DMI矩形显示界面。图像校正效果对比如图4所示。15010021450CTCS2110000进入宪全施控视式1.0049常用提110040进入解分靠控桃式机控10 38 进入修机模式K1276+0451502010025030050214350400450完全CTCS211000进入完全座控损式X1:00490640进入分施控概式机控进入待机桃式K1276+045图4图像校正效果对比图像分割:校正后的图像,DMI的显示内容区域固定,可按尺寸/像素比划分不同的区域,再对各分区域进行图像识别。图5依次是某一时刻显示界面分割出的驾驶等级、制动等级、车辆
9、运行模式、RBC连接状态、可扩展功能按键区菜单内容1、菜单内容8 的目标区域。确定3个分量表示每个像素的颜色特征。确定各颜色CTCS 2待机图5图像分割出的目标区域图像识别:它是图像处理的核心功能,涉及到图标识别、文字识别和颜色识别。DMI车载显示仪表显示的内容很多,因此需要识别很多信息:a.图标信息,制动图标(EB、N B、B1、B4、P C U T、R EL S)、特殊区段信息(过分相、临时限速、隧道)、RBC连接状态、速度仪表盘等;b.数字信息,当前速度、车次号等信息;C.英文信息,驾驶等级信息(CTCS-2、C T C S-3);d.汉字信息,车辆运行模式(目视、完全、部分、待机、反向
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