一种基于激光检测的列车防护系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于激光检测的列车防护系统及方法。该列车防护系统包括：用于向所述当前列车前方发射激光脉冲并接收回波脉冲信息的激光传感器模块；用于获取列车当前位置以及是否处于弯道和处于弯道时弯道曲率信息的电子地图定位模块；实时采集和存储上述回波脉冲信息的信息采集存储模块；用于获取测距数据以及当前列车当前位置和/或弯道曲率信息调整当前列车的运行速度的数据处理分析模块。本发明专利技术仅需要在列车前部安装相应的设备即可，无需在每个车站安装地面设备，也无需依赖其他列车处于正常工作状态，占用车载空间小，安装简单方便。同时，本发明专利技术还可以作为ATP系统的辅助系统，减少列车碰撞的可能性，提高列车行驶安全。

Train protection system and method based on laser detection

The invention relates to a train protection system based on laser detection and a method thereof. Including the train protection system for the current sensor module to the laser emission and laser pulse in front of the train to receive echo pulse information; used to get the current position and whether the train in the corners and in the electronic map positioning curve curvature information acquisition module; information storage module of the pulse echo information used to obtain real-time acquisition and storage; a range of data and the current train analysis module of the current position and / or curvature information to adjust the current running speed of the train data processing. The invention only needs to be in the front of the train to install the equipment can be installed in each station, without ground equipment, there is no need to rely on other trains in normal working condition, vehicle occupied space is small, easy to install. At the same time, the invention can also be used as an auxiliary system of a ATP system to reduce the possibility of train collision and improve the safety of train running.

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光检测的列车防护系统及方法
本专利技术涉及轨道交通领域，尤其涉及一种基于激光检测的列车防护系统及方法。
技术介绍
现有技术中，城市轨道交通采用列车自动保护系统(AutomaticTrainProtection，ATP)进行列车行车安全防护，即在每一列车安装定位设备、通信设备以及地面站用检测设备，各设备之间进行通信，通过追踪列车防止碰撞追尾。为实现对前方列车进行检测，某公司设计一种有轨列车检测前方障碍物的系统，包括摄像头、毫米波雷达和轨道控制单元组成，利用摄像头所采集的图像来识别障碍物，并根据速度等变量确定与障碍物之间的距离，并计算与前车发生碰撞的可能性，进而避免碰撞追尾现象的发生。上述方法存在以下缺陷：(1)ATP系统需要在地面安装设备，并且依赖于另一列车设备的正常运行。若某一列车处于非正常工作状态时，在直道、弯道等路段的行车安全依靠司机观察或电话闭塞措施来判断，存在列车追尾的隐患。(2)采用图像识别时，由于图像识别算法复杂，运算量大，对系统性能要求高；并且需要多传感器融合，成本较高。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种基于激光检测的列车防护系统及方法，用于解决现有技术中ATP系统安装复杂且依赖另一列车正常运行，或者图像识别算法复杂对系统性能高的问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于激光检测的列车防护系统，所述系统包括：激光传感器模块、电子地图定位模块、信息采集存储模块和数据处理分析模块；其中，所述激光传感器模块包括至少二个激光测距仪，安装在当前列车的车头位置，用于向所述当前列车前方发射激光脉冲并接收回波脉冲信息；所述电子地图定位模块用于获取当前列车的当前位置，以及根据上述当前位置在电子地图中查询确定所述当前列车在电子地图中是否处于弯道和处于弯道时弯道曲率信息；所述信息采集存储模块与所述激光传感器模块相连接，用于实时采集和存储所述激光传感器模块所接收的回波脉冲信息；所述数据处理分析模块分别与所述激光传感器模块、所述电子地图定位模块和所述信息采集存储模块相连接，用于根据上述回波脉冲信息获取测距数据，并结合当前列车的当前位置和/或弯道曲率信息获取所述当前列车行驶的安全速度V，以及根据所述安全速度V调整当前列车的运行速度。可选地，所述系统还包括与所述数据处理分析模块相连接的声光报警模块，该声光报警模块用于在所述数据处理分析模块产生声光报警控制信号时以声光方式进行报警。可选地，所述激光传感器模块包括三个激光测距仪；所述三个激光测距仪安装在所述当前列车的车头区域，且所述三个激光测距仪的轴线平行。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种基于激光检测的列车防护方法，基于第一方面所述的列车防护系统实现，所述方法包括：激光传感器模块向列车前方发射激光脉冲并接收回波脉冲信息；电子地图定位模块获取当前列车的当前位置，以及根据上述当前位置在电子地图中查询所述当前列车是否处于弯道和处于弯道时弯道曲率信息；数据处理分析模块根据上述回波脉冲信息获取测距数据，并结合当前列车的当前位置和/或弯道曲率信息获取所述当前列车行驶的安全速度V，以及根据所述安全速度V调整当前列车的运行速度。可选地，所述方法还包括：声光报警模块在接收到所述数据处理分析模块生成声光报警控制信号时启动声光报警。可选地，所述数据处理分析模块结合当前列车的当前位置和/或弯道曲率信息获取所述当前列车行驶的安全速度V的步骤包括：根据所述当前位置在电子地图中查询所述当前列车是否处于直道；若是，则计算所有测距数据的平均值并将该平均值作为测距结果；根据所述测距结果计算当前列车行驶的安全速度V。可选地，所述数据处理分析模块结合当前列车的当前位置和/或弯道曲率信息获取所述当前列车行驶的安全速度V的步骤包括根据所述当前位置在电子地图中查询所述当前列车是否处于弯道；若是，则获取所述弯道的曲率信息以及对应所述弯道的速率最高值V0；从所有的测距数据中选择最小测距值作为测距结果；根据所述测距结果获取当前列车行驶的安全速度V；判断所述安全速度V是否大于所述速率最高值V0，若是，则将所述速率最高值V0替换为当前列车行驶的安全速度；其中，所述弯道包括：隧道内弯道和隧道外弯道。可选地，所述数据处理分析模块根据上述回波脉冲信息获取测距数据的步骤之后，所述方法还包括：判断所述测距数据是否为有效值，若是，则执行根据所述测距数据、所述位置信息获取所述当前列车行驶的安全速度V的步骤；若否，则当前列车的前方无车且处于直道行驶状态按照当前运行速度行驶，或者当前列车无车且处于弯道行驶状态则按照该弯道的速率最高值V0行驶。可选地，所述数据处理分析模块根据上述回波脉冲信息获取测距数据的步骤之后，所述方法还包括：将所述测距数据和预设的最小安全距离进行比较；若所述测距数据小于所述最小安全距离，则向声光报警模块发送用于报警的声光报警控制信号。可选地，所述数据处理分析模块根据上述回波脉冲信息获取测距数据的步骤之后，所述方法还包括：信息采集存储模块存储所述测距数据。由上述技术方案可知，本专利技术通过在当前列车的车头区域安装包括激光传感器模块、电子地图定位模块、信息采集存储模块、数据处理分析模块和声光报警模块；所述激光传感器模块包括至少二个激光测距仪，安装在当前列车的车头位置，用于向所述当前列车前方发射激光脉冲并接收回波脉冲信息；所述电子地图定位模块用于获取当前列车的当前位置，以及根据上述当前位置确定所述当前列车在电子地图中是否处于弯道和处于弯道时弯道曲率信息；所述信息采集存储模块与所述激光传感器模块相连接，用于实时采集和存储所述激光传感器模块所接收的回波脉冲信息；所述数据处理分析模块分别与所述激光传感器模块、所述电子地图定位模块和所述信息采集存储模块相连接，用于根据所述回波脉冲信息获取测距数据，以及根据当前列车在电子地图中的当前位置和/或弯道曲率信息调整所述当前列车的运行速度；所述声光报警模块与所述数据处理分析模块相连接，用于在所述数据处理分析模块产生声光报警控制信号时以声光方式进行报警。与现有技术相比较，本专利技术仅需要在列车前部安装相应的设备即可，无需在每个车站安装地面设备，也无需依赖其他列车处于正常工作状态，占用车载空间小，安装简单方便。同时，本专利技术还可以作为ATP系统的辅助系统，减少列车碰撞的可能性，提高列车行驶安全。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的一种基于激光检测的列车防护系统框图；图2为激光测距仪安装示意图图3为激光测距原理示意图；图4为本专利技术提供的一种基于激光检测的列车防护方法的流程示意图；图5～图6为列车直道行驶时检测原理示意图；图7～图13为列车弯道行驶时检测原理示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于激光检测的列车防护系统，其特征在于，所述系统包括：激光传感器模块、电子地图定位模块、信息采集存储模块和数据处理分析模块；其中，所述激光传感器模块包括至少二个激光测距仪，安装在当前列车的车头位置，用于向所述当前列车前方发射激光脉冲并接收回波脉冲信息；所述电子地图定位模块用于获取当前列车的当前位置，以及根据上述当前位置在电子地图中查询所述当前列车是否处于弯道和处于弯道时弯道曲率信息；所述信息采集存储模块与所述激光传感器模块相连接，用于实时采集和存储所述激光传感器模块所接收的回波脉冲信息；所述数据处理分析模块分别与所述激光传感器模块、所述电子地图定位模块和所述信息采集存储模块相连接，用于根据上述回波脉冲信息获取测距数据，并结合当前列车的当前位置和/或弯道曲率信息获取所述当前列车行驶的安全速度V，以及根据所述安全速度V调整当前列车的运行速度。

【技术特征摘要】
1.一种基于激光检测的列车防护系统，其特征在于，所述系统包括：激光传感器模块、电子地图定位模块、信息采集存储模块和数据处理分析模块；其中，所述激光传感器模块包括至少二个激光测距仪，安装在当前列车的车头位置，用于向所述当前列车前方发射激光脉冲并接收回波脉冲信息；所述电子地图定位模块用于获取当前列车的当前位置，以及根据上述当前位置在电子地图中查询所述当前列车是否处于弯道和处于弯道时弯道曲率信息；所述信息采集存储模块与所述激光传感器模块相连接，用于实时采集和存储所述激光传感器模块所接收的回波脉冲信息；所述数据处理分析模块分别与所述激光传感器模块、所述电子地图定位模块和所述信息采集存储模块相连接，用于根据上述回波脉冲信息获取测距数据，并结合当前列车的当前位置和/或弯道曲率信息获取所述当前列车行驶的安全速度V，以及根据所述安全速度V调整当前列车的运行速度。2.根据权利要求1所述的列车防护系统，其特征在于，所述系统还包括与所述数据处理分析模块相连接的声光报警模块，该声光报警模块用于在所述数据处理分析模块产生声光报警控制信号时以声光方式进行报警。3.根据权利要求1或2所述的列车防护系统，其特征在于，所述激光传感器模块包括三个激光测距仪；所述三个激光测距仪安装在所述当前列车的车头区域，且所述三个激光测距仪的轴线平行。4.一种基于激光检测的列车防护方法，其特征在于，基于权利要求1～3任一项所述的列车防护系统实现，所述方法包括：激光传感器模块向列车前方发射激光脉冲并接收回波脉冲信息；电子地图定位模块获取当前列车的当前位置，以及根据上述当前位置在电子地图中查询所述当前列车是否处于弯道和处于弯道时弯道曲率信息；数据处理分析模块根据上述回波脉冲信息获取测距数据，并结合当前列车的当前位置和/或弯道曲率信息获取所述当前列车行驶的安全速度V，以及根据所述安全速度V调整当前列车的运行速度。5.根据权利要求4所述的列车防护方法，其特征在于，所述方法还包括：声光报警模块在接收到所述数据处理分析模块生成声...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，张建明，
申请(专利权)人：交控科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11