随着铁路工业的高速化发展,无缝线路轨道因其维护成本低、列车振动小、使用年限长等优点被广泛应用。外界温度变化、列车碾压、启制动都会使钢轨产生内部应力,当内部应力大于扣件压力时钢轨会发生形变并产生纵向位移。由于无缝线路几乎没有轨缝,钢轨无法自由伸缩释放内部应力,容易出现胀轨、断轨、甚至翻车等重大安全事故。因此,设计一套钢轨纵向位移检测系统,对列车的安全运营具有重大意义。首先,本文设计了基于图像处理的钢轨纵向位移检测系统的总体方案,阐述了系统的测量原理。设计了图像采集方案及相关机械结构,根据测量距离和视野推算工业相机和镜头参数,进行测试后选择使用两台海康威视500W像素彩色工业相机搭配焦距为50mm、75mm镜头,对相机进行二次开发完成图像采集。其次,针对便携式图像采集设备的安装误差,提出了相机偏转误差补偿模型。重点讨论了图像经过处理后得到钢轨纵向纵向位移的整体流程,主要包括预处理、改进型Canny边缘检测、形状筛选、色彩提取、尺寸转化等操作。然后对比各个数据库的优缺点,在My SQL数据库管理系统中设计数据库内容。系统识别并解析测量点处的二维码后,通过网络访问相应数据库进行数据管理。之后,在Visual Studio软件的MFC框架中,设计检测系统的人机交互界面,方便工作人员进行操作。当测量数据大于安全值时,向测量人员发出警报。使用C++编程语言搭配Open CV图像处理开源库,实现了钢轨纵向位移检测系统的各项功能,并生成了可以在Windows系统下运行的可执行程序。最后,搭建模拟实验平台,在实验平台和真实钢轨上进行测试。实验结果表明,该方法具有较高的准确性和可靠性,能够满足工程需要。检测系统的测量纵深可达11m,位移检测范围为±35mm,测量精度可以保持在1mm以内。目前本系统已经通过相关部门测试,签订了相关合同。