本发明专利技术公开了基于多线三维雷达的轨道异物侵限检测装置、系统及方法，涉及轨道交通安全防护技术领域，解决了现有的二维、三维激光雷达侵限异物检测装置还存在交通入侵异物检出时间较长的问题，并提高了侵限异物属性区别能力，其技术要点包括：识别轨道异物的识别装置和装设识别装置的支撑装置，支撑装置设置于轨道内侧、外侧或上方；识别装置包括高清视屏采集装置和多线三维激光雷达采集装置，高清视频采集装置与所述多线三维激光雷达采集装置配合安装于所述支撑装置来监测轨道异物侵限，多线三维激光雷达采集装置的优点在于可对多条轨道进行识别，提高了监测效率，设置高清视频采集装置来监测边缘的轨道，实现对轨道异物侵限更准确的识别。
【技术实现步骤摘要】
基于多线三维雷达的轨道异物侵限检测装置、系统及方法
本专利技术涉及轨道交通安全防护
，具体地，涉及基于多线三维雷达的轨道异物侵限检测装置、系统及方法。
技术介绍
轨道交通是指运营车辆需要在特定轨道上行驶的一类交通工具或运输系统。最典型的轨道交通就是由传统火车和标准铁路所组成的铁路系统。轨道交通，比如普铁、高铁、轻轨、地铁等，它们在交通领域中扮演着重要的角色。在轨道交通系统中，对铁路线路进行检查，分析轨道是否发生异物侵限行为是保障轨道交通的安全的必要方式。目前轨道交通安全防护领域引入了二维激光雷达，并取得了一定成效。但目前基于二维激光雷达的轨道交通侵限异物检测装置在实际使用中，存误报、漏报问题较多并逐渐被三维激光雷达产品取代。在部分异物侵限检测系统中，三维激光雷达产品成功取代了二维激光雷达相关产品，有效的减少了系统漏报，提高了环境适应性的。但目前二维、三维激光雷达侵限异物检测装置还存在如下缺陷，不能获取侵限异物三维信息(二维激光雷达)或获取侵限异物三维信息时间较长(伺服控制三维激光雷达)，在同一时刻获取的三维信息较少。特别是通过激光雷达加伺服电机旋转控制采集信息的方式，用在监测多条轨道区域时，整体扫描时间会更长，侵限异物检出时间也会增加数倍，在一定程度上增加了铁路安全运行的风险。监测装置只依赖三维激光雷达，容易出现对侵限异物判定错误，以及通过转动部件来带动二维激光雷达和三维激光雷达在长期转动下容易发生线材连接损坏，伺服电机也在不同温度的区域存在适应能力不足的问题，导致整体装置维护成本较高。因此，为了减少轨道交通入侵异物检出时间，提高轨道交通行车安全，提高侵限异物属性区别能力，我们提供基于多线三维雷达的轨道异物侵限检测装置、系统及方法来解决以上问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是如何减少轨道交通入侵异物检出时间，提高轨道交通行车安全，提高侵限异物属性区别能力，本专利技术目的在于提供基于多线三维雷达的轨道异物侵限检测装置，解决了现有二维、三维激光雷达对多条铁路线路同时监测时，对距离激光雷达较远的轨道识别精度不如近处轨道，且现有三维激光雷达监测区域有限，通过伺服电机和转动部件带动三维激光雷达加旋转导致对整体多个轨道扫描时间过长，且转动部件在长期使用后存在维护问题，成本过高。本专利技术通过下述技术方案实现：基于多线三维雷达的轨道异物侵限检测装置，包括识别轨道异物的识别装置和装设所述识别装置的支撑装置，所述支撑装置设置于轨道内侧、外侧或上方，所述识别装置包括高清视屏采集装置和多线三维激光雷达采集装置，所述高清视频采集装置与所述多线三维激光雷达采集装置配合安装于所述支撑装置来监测轨道异物侵限。采用上述方案，识别装置除了多线三维激光雷达采集装置还设有高清视频采集装置，多线三维激光雷达采集装置相比三维激光雷达采集装置的优点在于可对多条轨道进行识别，但对于三维激光雷达采集装置和多线三维激光雷达采集装置都存在对远处轨道异物侵限识别能力较差，额外设置高清视频采集装置与三维激光雷达采集装置配合使用，可实现对远处轨道异物属性的精准判定，在轨道数量较多时，支撑装置可设置于轨道两侧，可调节两侧识别装置的识别方向来调节识别范围，实现对多条轨道交通异物侵限精确判定，对于多线三维激光雷达采集装置和高清视频采集装置的安装可采用螺丝固定件等简单的方式固定连接，便于后期维护。进一步地，所述支撑装置包括地笼和安装架，所述地笼埋于地面，所述地笼漏出地面的部分与安装架固定连接。采用上述方案，地笼一部分埋设于地面以下，保证了设备的安全与稳定，在地笼漏出地面部分预设安装螺丝，在安装架与地笼固定连接后，装置更加牢固。进一步地，所述多线三维激光雷达采集装置内设有调控装置温度的恒温装置。采用上述方案，由于轨道分布于不同的区域，在不同的环境由于过高温度或过低温度会影响多线三维激光雷达采集装置的正常运行，通过在多线三维激光雷达采集装置内设置恒温装置可使多线三维激光雷达采集装置在极端环境也能实现对轨道的监测。进一步地，所述安装架包括安装杆或龙门架。采用上述方案，针对不同的轨道位置安装架可为安装杆与龙门架，在轨道位于隧道、桥梁等区域时，由于安装区域受限，安装架为安装杆，在铁路线路弯曲较大或铁路电气杆较多时，为避免电气杆遮挡，实现无盲区监测，安装架为龙门架。进一步地，所述安装杆的高度可调范围为0～8m。采用上述方案，对应铁轨的不同位置区域，安装杆根据当地的现场环境相应安装为不同高度来检测轨道。进一步地，所述多线三维雷达的轨道异物侵限检测系统包括：多线三维激光雷达采集单元，用于识别和采集铁路线路信息并将其记录生成云数据A；高清视频采集单元，用于监测铁路线路信息并生成云数据B；算法处理单元，用于处理云数据A与云数据B并生成待监测区域的异物侵限信息；警报输出单元，用于处理异物侵限信息生成可视化警示信号。采用上述方案：相比于单一设置多线三维激光雷达采集单元，高清视频采集单元额外采集侵限异物三维特征信息进一步识别，对异物的属性与类别进行进一步区分，减少了装置对侵限异物的误报与漏报问题。进一步地，基于多线三维雷达的轨道异物侵限检测方法，包括以下步骤：(a)多线三维激光雷达采集装置与高清视频采集装置启动，多线三维激光雷达采集单元采集铁路线路待监测区域的信息并记录为云数据A,高清视频采集单元将铁路线路待监测区域的信息采集记录为云数据B；(b)算法处理单元提取并处理云数据A与云数据B，生成待监测区域的异物侵限信息；(c)警报输出单元读取并识别异物侵限信息，触发相应级别的现场报警和信号提示。采用上述方案：警报输出单元识别云数据A与云数据B生成待监测区域的异物侵限信息，触发对应级别的现场报警与信号提示，增加了装置预警的多样性。进一步地，于该步骤(a)中，还包括步骤：(a1)多线三维激光雷达采集装置识别并记录异物侵限范围、异物总体积大小、异物停留时间；(a2)设置筛选异物总体积大小的阈值A、异物停留时间的阈值B和异物侵限范围的阈值C；将大于等于阈值A的异物总体积大小生成输出结果A1，将大于等于阈值B的异物停留时间生成输出结果A2，将大于等于阈值C的异物侵限范围生成输出结果A3，A1、A2和A3作为云数据A。采用上述方案：多线三维激光雷达采集单元通过设置阈值A、阈值B和阈值C来筛选异物总体积大小、异物停留时间和异物侵限范围，可初步筛选出对轨道运行无法构成威胁的异物，减少算法处理单元的信息处理量。进一步地，于该步骤(b)中，还包括步骤：(b1)构建采集到的云数据A,生成以多线三维激光雷达为中心的极坐标系三维点云极坐标；采用直角坐标变换处理三维点云极坐标，建立轨道曲线方程；(b2)提取轨道曲线方程，采用多线三维激光雷达到铁轨内侧中心线垂线交点为原点，构建通过原点并平行于铁轨的内侧铁轨中心线为X轴的直角坐标系，建立轨道坐标系并进行空间分割；(b3)对各分割空间采用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于多线三维雷达的轨道异物侵限检测装置，其特征在于，所述三维激光雷达的轨道交通异物侵限检测装置包括：/n识别轨道异物的识别装置(2)和装设所述识别装置(2)的支撑装置(3)，所述支撑装置(3)设置于轨道(1)内侧、外侧或上方；/n所述识别装置(2)包括高清视屏采集装置和多线三维激光雷达采集装置(22)；/n所述高清视频采集装置(21)与所述多线三维激光雷达采集装置(22)配合安装于所述支撑装置(3)来监测轨道异物侵限。/n
【技术特征摘要】
1.基于多线三维雷达的轨道异物侵限检测装置，其特征在于，所述三维激光雷达的轨道交通异物侵限检测装置包括：
识别轨道异物的识别装置(2)和装设所述识别装置(2)的支撑装置(3)，所述支撑装置(3)设置于轨道(1)内侧、外侧或上方；
所述识别装置(2)包括高清视屏采集装置和多线三维激光雷达采集装置(22)；
所述高清视频采集装置(21)与所述多线三维激光雷达采集装置(22)配合安装于所述支撑装置(3)来监测轨道异物侵限。
2.根据权利要求1所述的基于多线三维雷达的轨道异物侵限检测装置，其特征在于，所述支撑装置(3)包括地笼(31)和安装架，所述地笼(31)埋于地面(4)，所述地笼(31)漏出地面(4)的部分与安装架固定连接。
3.根据权利要求1所述的基于多线三维雷达的轨道异物侵限检测装置，其特征在于，所述多线三维激光雷达采集装置(22)内设有调控装置温度的恒温装置。
4.根据权利要求2所述的基于多线三维雷达的轨道异物侵限检测装置，其特征在于，所述安装架包括安装杆(32)或龙门架(33)。
5.根据权利要求4所述的基于多线三维雷达的轨道异物侵限检测装置，其特征在于，所述安装杆(32)的高度可调范围为0～8m。
6.基于多线三维雷达的轨道异物侵限检测系统，其特征在于，使用权利要求1至5任一项所述的基于多线三维雷达的轨道异物侵限检测装置，所述多线三维雷达的轨道异物侵限检测系统包括：
多线三维激光雷达采集单元，用于识别和采集铁路线路信息并将其记录生成云数据A；
高清视频采集单元，用于监测铁路线路信息并生成云数据B；
算法处理单元，用于处理云数据A与云数据B并生成待监测区域的异物侵限信息；
警报输出单元，用于处理异物侵限信息生成可视化警示信号。
7.基于多线三维雷达的轨道异物侵限检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)多线三维激光雷达采集装置与高清视频采集装置启动，多线三维激光雷达采集单元采集铁路线路待监测区域的信息并记录为云数据A,高清视频采集单元将...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄建林，赵佳韬，
申请(专利权)人：四川润英达电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51
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