轨道车运行探测预警系统技术方案

一种轨道车运行探测预警系统，属于行车安全技术领域。本发明专利技术针对现有轨道车运行采用人工瞭望的方式进行预警，可靠性差的问题。包括通过变焦摄像机采集车辆行车前方300米内的障碍物图像；根据障碍物图像进行目标物识别，得到识别结果；识别结果包括无障碍和障碍物识别名称；当识别结果为障碍物识别名称时，计算获得障碍物的空间位置信息；根据障碍物的空间位置信息和车辆本身当前状态信息进行计算，获得对变焦摄像机的方位调整控制信号；同时判断障碍物是否在车辆行车方向的防护界限内产生安全威胁，若是，发送报警信号。本发明专利技术可实现行车前方障碍物的自动识别。前方障碍物的自动识别。前方障碍物的自动识别。

【技术实现步骤摘要】
轨道车运行探测预警系统


[0001]本专利技术涉及轨道车运行探测预警系统，属于行车安全


技术介绍

[0002]随着铁路建设的快速发展,列车运行速度的不断提高,对列车的行车安全要求越来越高。现有的列控及ATP系统采用信号闭塞、接近应答等手段来保证行车安全，但列控系统只能监测作为合作目标的行进列车，而对于具有突发性及不可预测性的非合作目标侵限事件的发生不能提前预警。另外，铁路施工作业用工务机械车在施工作业条件下时，其地面信号系统通常情况下处于关闭或者失效状态，因此，不能对作业用工务机械车起到安全监控的作用。
[0003]目前对列车车辆运行的安全瞭望由人工进行，并通过地面信号系统进行行车控制。人工瞭望存在有效距离不足，受作业人员精力集中度影响的问题，一旦作业人员精力不集中，将对瞭望产生中断。而在地面控制系统发生故障或按照施工检修计划关闭时，或车载设备存在故障无法接受控制信号时，将会造成严重的行车安全隐患。
[0004]通过“6.01”石家庄电力机车调车挤坏道岔事故、“7.23”哈尔滨铁路局工务机械车作业区间相撞人身伤亡事故、“4.28”胶济铁路特别重大交通事故、“10
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23”广东和谐号列车撞人事故以及“7.23”甬温线动车组追尾人身伤亡事故等的发生充分说明，仅仅依靠人工瞭望与地面信号控制系统来保证行车安全，是远远不够的。
[0005]列车在行车工作中可能发生的问题包括：驾驶员劳动强度过大导致精力不集中、驾驶员脱岗、司乘人员突发疾病、瞭望条件不好以及人工目视观测距离不足等；由地质灾害造成的线路落石，塌陷等情况；另外还存在地面信号/通信系统故障无法对司机进行提示提醒的状况，这都极易造成行车事故。
[0006]简而言之，在目前铁路行车发展越来越快的情况下，机车车辆自身还没有配套的自主主动探测系统。因此，不能对运行方向上的疑似障碍，例如人员、汽车/火车车辆、牲畜、落石、土堆、倒树等目标以及垮塌等情况进行自主探测并作出判断。在整个行车作业的全程需要通过人工肉眼进行瞭望。
[0007]因此，需要一套独立于地面信息系统的主动探测系统，来实现列车行进方向的自主瞭望，并具备主动长距离侦测预警能力，从而保证行车安全。

技术实现思路

[0008]针对现有轨道车运行采用人工瞭望的方式进行预警，可靠性差的问题，本专利技术提供一种轨道车运行探测预警系统。
[0009]本专利技术的一种轨道车运行探测预警系统，包括，
[0010]图像采集模块，用于通过变焦摄像机采集车辆行车前方300米内的障碍物图像；
[0011]车载主机识别模块，用于根据障碍物图像进行目标物识别，得到识别结果；所述识别结果包括无障碍和障碍物识别名称；当识别结果为障碍物识别名称时，计算获得障碍物
的空间位置信息；
[0012]状态更新模块，用于根据障碍物的空间位置信息和车辆本身当前状态信息进行计算，获得对变焦摄像机的方位调整控制信号；
[0013]报警模块，用于根据障碍物的空间位置信息以及车辆本身当前状态信息，判断障碍物是否在车辆行车方向的防护界限内产生安全威胁，若是，发送报警信号。
[0014]根据本专利技术的轨道车运行探测预警系统，所述变焦摄像机设置在车辆车头顶端的光学舱内；所述变焦摄像机通过云台进行方位调整，所述云台通过舵机驱动，所述舵机通过变焦摄像机的方位调整控制信号进行控制。
[0015]根据本专利技术的轨道车运行探测预警系统，所述变焦摄像机可实现可见光与不可见光障碍物图像采集。
[0016]根据本专利技术的轨道车运行探测预警系统，其特征在于所述变焦摄像机通过设置在车辆车头顶端的大功率红外灯进行光学补偿。
[0017]根据本专利技术的轨道车运行探测预警系统，所述车载主机识别模块通过基于Darknet的深度神经网络进行目标物识别；所述计算获得障碍物的空间位置信息包括：障碍物与所述车辆的相对速度、距离以及方位角度；
[0018]所述识别结果还包括，对识别的障碍物图像通过显示屏显示。
[0019]根据本专利技术的轨道车运行探测预警系统，所述车载主机识别模块进行目标物识别的过程包括：
[0020]车载主机将障碍物图像通过硬件编码器解算为30帧/s的图像数据流，根据基于Darknet的深度神经网络的数据处理速度，对图像数据流进行抽帧处理获得抽取的画面帧图像；将抽取的画面帧图像送入基于Darknet的深度神经网络进行障碍物识别与比对，在抽取的画面帧图像上识别并标注出需要防护的对象；车载主机再根据抽取的画面帧图像像素信息以及变焦摄像机的当前位置以及角度信息，通过仿射变换算法，拟合获得障碍物图像的空间环境景深，将已标注的需要防护的对象放入空间环境景深中，获得障碍物相对于车辆的空间位置信息。
[0021]根据本专利技术的轨道车运行探测预警系统，所述报警模块根据障碍物相对于的车辆的空间位置信息计算获得障碍物与车辆的相对位置与相对速度，再结合轨道识别，判断障碍物对车辆的运行是否产生安全威胁。
[0022]根据本专利技术的轨道车运行探测预警系统，所述光学舱内还设置GPS模块，用于实时解算车辆经纬度、速度、海拔数据及时间信息。
[0023]根据本专利技术的轨道车运行探测预警系统，所述变焦摄像机采用T10X-pro云台一体相机，所述一体相机采用海康威视的5倍光学变焦机芯及20倍光学变焦机芯。
[0024]根据本专利技术的轨道车运行探测预警系统，所述报警信号包括以下两种形式：
[0025]1)障碍物侵入车辆行车方向的防护界限内，但与车辆的距离超过车辆制动控制安全距离，报警信号为语音危险提示，直到障碍物处于防护界限以外；
[0026]2)障碍物侵入车辆行车方向的防护界限内，但与车辆的距离处于车辆制动控制安全距离内，报警信号为碰撞警告提示，直到障碍物处于防护界限以外或驾驶员手动解除报警信号。
[0027]本专利技术的有益效果：本专利技术系统具备长距离大范围侦测能力，能够对列车运行前
方的疑似障碍物进行观测追踪，结合被跟踪目标的相对距离，相对速度，方位角度，自身列车速度进行计算，可对驾驶员进行提示提醒，采取车辆制动操作。
[0028]本专利技术系统在视觉瞭望不佳情况下仍旧能够对前方目标进行扫描追踪，对驾驶人员的操作行为进行辅助。还可以具备车辆摘挂辅助功能，通过图像采集及处理并进行识别给司机实时提供摘挂车辆相对距离与速度，以便于司机控车。
[0029]本专利技术采用自动障碍识别的方式代替现有人工瞭望判断障碍物模式，识别结果更加可靠，并且节省了人工成本，效率高。
附图说明
[0030]图1是本专利技术所述轨道车运行探测预警系统的流程图。
具体实施方式
[0031]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，所描述的实施例仅仅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的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨道车运行探测预警系统，其特征在于包括，图像采集模块，用于通过变焦摄像机采集车辆行车前方300米内的障碍物图像；车载主机识别模块，用于根据障碍物图像进行目标物识别，得到识别结果；所述识别结果包括无障碍和障碍物识别名称；当识别结果为障碍物识别名称时，计算获得障碍物的空间位置信息；状态更新模块，用于根据障碍物的空间位置信息和车辆本身当前状态信息进行计算，获得对变焦摄像机的方位调整控制信号；报警模块，用于根据障碍物的空间位置信息以及车辆本身当前状态信息，判断障碍物是否在车辆行车方向的防护界限内产生安全威胁，若是，发送报警信号。2.根据权利要求1所述的轨道车运行探测预警系统，其特征在于，所述变焦摄像机设置在车辆车头顶端的光学舱内；所述变焦摄像机通过云台进行方位调整，所述云台通过舵机驱动，所述舵机通过变焦摄像机的方位调整控制信号进行控制。3.根据权利要求2所述的轨道车运行探测预警系统，其特征在于，所述变焦摄像机可实现可见光与不可见光障碍物图像采集。4.根据权利要求3所述的轨道车运行探测预警系统，其特征在于所述变焦摄像机通过设置在车辆车头顶端的大功率红外灯进行光学补偿。5.根据权利要求4所述的轨道车运行探测预警系统，其特征在于，所述车载主机识别模块通过基于Darknet的深度神经网络进行目标物识别；所述计算获得障碍物的空间位置信息包括：障碍物与所述车辆的相对速度、距离以及方位角度；所述识别结果还包括，对识别的障碍物图像通过显示屏显示。6.根据权利要求5所述的轨道车运行探测预警系统，其特征在于，所述车载主机识别模块进行目标物识别的过程包括：车载主机将障碍物图像通过硬件编码...

【专利技术属性】
技术研发人员：周际，陈峰，楚树桥，吉凯，郭旭光，尹航，
申请(专利权)人：哈尔滨铁路减速顶调速研究有限公司黑龙江御林湾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：