[發明專利]一種鐵路沿線異物侵限無人機智能辨識和預警方法及系統

有效

• 申請號: 201710300788.1
• 申請日: 2017-04-30
• 公開（公告）號: CN107097810B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 劉輝;李燕飛;熊若鑫
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B61L23/04
• 分類號: B61L23/04;A01M29/18
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 龔燕妮

技術領域

本發明屬于鐵路軌道檢測領域，特別涉及一種鐵路沿線異物侵限無人機智能辨識和預警方法及系統。

背景技術

鐵路異物侵限對鐵路行車安全的危害極其重大，輕者造成列車晚點，重者會給國家和人民帶來嚴重的經濟損失。近年，鐵路沿線環境安全隱患日益突出，給人民生命和財產帶來極大的安全風險。據統計，鐵路系統的故障屬于設備本身故障的占20％，而外部環境帶來的故障卻占到了80％，導致火車晚點的原因大部分為“異物侵限”。隨著鐵路建設的快速發展，列車運行速度不斷提高，對列車運行安全的要求也不斷提高。

異物侵限事件中侵限的異物主要分為兩類：一類是受外力或自然因素影響侵入鐵路建筑限界的障礙物，此類侵限異物在侵入限界內后相對靜止，如山體滑坡、泥石流塌方等造成的道上沙石，另一類是誤入鐵路建筑限界的生物類障礙物，此類侵限異物主要指鳥類?，F有的異物侵限監測方式有雙電纜傳感器監測方式、微波監測方式、紅外線監測方式和視頻監測方式。這些異物侵限方式的監測點一般設置在易發生落物的鐵路地段，如跨鐵路公路橋、隧道口、高速公路與鐵路并行處、鐵路正線等處所，在列車到達侵限地點前發出報警，控制列車限速停車，保證列車運行安全。但隨著高鐵路網規模的增大，近年來時有鳥類侵入鐵路建筑限界，撞擊運行中的高速列車，由于高鐵沿線缺乏有效的驅鳥方法，鳥類撞擊對高鐵運行的影響日益受到重視。資料顯示，2011年3月8日，G1024次高鐵列車由廣州南開往武漢，列車行駛到岳陽至武漢區間時，遭遇撞鳥事件，導致列車停運20多分鐘；2012年7月29日，上海虹橋開往金華的D5663次列車在義烏境內發生過一次撞鳥事件，并導致列車停運10多分鐘。鳥撞防治是世界性難題，國際航空聯合會將鳥撞定為“A”類安全事故。撞擊事件一般發生在鳥類起飛階段，因此高鐵受到鳥類撞擊的概率比飛機受到撞擊的概率更大，雖然驅鳥車等設備能盡量減少飛鳥撞擊飛機的概率，但這個經驗用在日漸拓展的高鐵網絡上，無疑顯得捉襟見肘。目前的異物侵限監測方式主要針對上述的第一類侵限異物，而且只能檢測到某一區段內異物侵限事件，有“監控盲區”。對于第二類異物侵限事件目前鐵路并無有效監測手段。發明專利《鐵路驅鳥系統》(申請號為201110155588.4，公開號為CNl02301991A)，由安裝在鐵路上的驅鳥器和安裝在高速列車上的控制臺組成。當高速列車超過一定速度時，控制器啟動數字信號發射器，反復向這些驅鳥器發射對應數字信號，啟動這些驅鳥器驅趕鳥類。但由于需要在整條鐵路沿線設置驅鳥裝置，施工量大，且無法實現對鳥類的定向驅趕，并沒有較大的實用性。

這類異物侵限事件的發生具有突發性、無規律可循和不可預測等特點，這給異物侵限監測工作帶來巨大的挑戰，因此急需一種新型的鐵路沿線異物侵限識別和預警方法及系統。

發明內容

本發明提供了一種鐵路沿線異物侵限無人機智能辨識和預警方法及系統，其目的在于，實現對鐵路沿線異物侵限的無盲區檢測、降低鐵路部門安裝沿線異物侵限檢測系統的成本以及防止鳥類對運行的高速列車的威脅。

一種鐵路沿線異物侵限無人機智能辨識和預警方法，包括以下步驟：

步驟1：對鐵路軌道進行等間距劃分，每個軌道區間設置有監控單元，每個監控單元配置有1組無人機異物侵限檢測裝置；

所述無人機異物侵限檢測裝置包括飛行裝置及裝載在飛行裝置上的Kinect傳感器陣列、超聲波驅鳥器、探鳥雷達、無線通信模塊和GPS模塊；

步驟2：當某監控單元所轄的線路區間內通過軌道電路檢測到有列車通行時，監控中心向無人機異物侵限檢測裝置下達起飛指令，并把列車實時位置、實時速度發送給無人機異物侵限檢測裝置；

步驟3：無人機異物侵限檢測裝置根據監控單元發送的列車實時位置和實時速度飛行到列車前方，并實時保持在距離列車S處；

步驟4：當無人機異物侵限檢測裝置到達距離列車前方S處時，與列車保持同步跟蹤狀態后，無人機異物侵限檢測裝置開始檢測工作，同步進行如下操作：

(1)利用Kinect傳感器采集陣列開始采集所在位置的圖像信息，并通過無線傳輸發送給Kinect圖像處理大數據中心；

(2)利用探鳥雷達采集所在位置的雷達反射信息，并通過無線傳輸發送給雷達處理大數據中心；

(3)根據監控中心發送的列車時速信息，調整自身飛行速度，與列車實時速度保持同步；

步驟5：Kinect圖像處理大數據中心和雷達處理大數據中心分別對各自接收的數據進行分析處理；