[發明專利]列車軌道用障礙物探測方法及障礙物探測系統

在審

• 申請號: 201910628638.2
• 申請日: 2019-07-12
• 公開（公告）號: CN110209200A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 朱瑩;高翔
• 申請（專利權）人: 上海電氣泰雷茲交通自動化系統有限公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G01S13/93;G01S13/86
• 代理公司: 上海灣谷知識產權代理事務所(普通合伙) 31289
• 代理人: 肖進

本發明公開了列車軌道用障礙物探測方法和障礙物探測系統，當列車故障停在區間后，車載控制器自動啟動車上的無人機，由無人機在列車前方固定距離完成道路情況的實時探測工作，無人機將保持與車載控制器的無線通信，進行障礙物探測，并實時將結果傳送給車載控制器，一旦檢測到障礙物或者道岔不在正確位置，車載控制器將通過計算更新列車移動授權距離和無人機的飛行授權位置，對列車實現提前報警并者采取緊急制動措施。該發明將有效識別軌道前方障礙物，提前預知道路前方包括彎道的情況，將大大提高列車從故障恢復的效率。

技術領域

本發明涉及軌道交通技術領域，尤其涉及用于列車軌道的障礙物探測技術。

背景技術

國內現行運營的地鐵主要的障礙物監測手段是采用物理接觸式的障礙物防護檢測，在車體轉向架上安裝防碰撞障礙物檢測裝置，一旦列車和障礙物發生碰撞，將觸發車頭下方機械裝置位移，然后觸發緊急制動安全環路中的繼電器動作及時停下列車。該方法的缺點是只有當碰撞發生時才會起到保護作用，列車無法提前預知線路情況實施提前防護。目前，國內外正在研究新型的障礙物檢測方法，主要包括基于視頻的障礙物智能識別、基于激光/毫米波雷達傳感器的檢測方法。如專利CN106778569A就提出了一種直道場景下的鐵路障礙物檢測方法，專利CN108482427A提出一種非接觸式軌道車輛障礙物檢測系統和安全控制方法。這些方法利用了先進的計算機手段，實現了障礙物的提前檢測。然而這些方法也存在一定的局限。設備受限于安裝在車頭的固定位置，檢測距離和范圍有限，特別是地鐵隧道內彎道較多，這些方法都無法探測彎道內障礙物的狀況。

發明內容

本發明的目的在于提供列車軌道用障礙物探測方法和障礙物探測系統，有效識別軌道前方障礙物，提前預知道路前方包括彎道的情況。

實現上述目的的技術方案是：

一種列車軌道用障礙物探測方法，基于無人機和車載控制器，包括：

建立無人機與車載控制器之間的雙向通信；

列車故障停在區間后，車載控制器啟動無人機，并根據列車進路預留信息設置列車的授權距離，然后將列車的授權距離作為當前的無人機飛行授權距離發送給無人機；

無人機根據所述當前的無人機飛行授權距離和自身存儲的線路數據地圖飛行；

無人機實時測量自身的位置坐標，并傳輸給車載控制器；

無人機識別出障礙物并獲取障礙物的輪廓大小、第一空間位置和第二空間位置，然后將障礙物及其輪廓大小、第一空間位置和第二空間位置進行信息整合，獲得障礙物信息，并將障礙物信息傳輸給車載控制器；

車載控制器根據無人機的位置坐標計算獲得無人機相對于列車的位置；

車載控制器根據障礙物信息和無人機相對于列車的位置，計算出更新的無人機飛行授權距離，并傳輸給無人機；

無人機根據更新的無人機飛行授權距離及自身存儲的線路數據地圖飛行。

優選的，無人機通過搭載GPS實時測量自身的位置坐標。

優選的，無人機通過搭載的視覺導航攝像頭獲取圖像數據，通過基于深度神經網絡的物體檢測算法在圖像中獲得包含檢測物體特征的候選框，并對所述候選框進行分類，篩選出軌旁設備、列控設備以及障礙物，

無人機通過搭載的毫米波雷達，利用毫米波根據收發的時間差獲得障礙物與毫米波雷達的空間距離，作為第一空間位置；

無人機通過搭載的激光雷達，利用光波根據收發的時間差獲取障礙物到激光雷達的空間距離，作為第二空間位置；同時利用反射波形成的三維點陣數據通過聚類算法判斷出障礙物的輪廓大小。

優選的，無人機識別出道岔時，對比自身存儲的線路數據地圖上的道岔位置，若不匹配，將該道岔判斷為障礙物。