[發明專利]鐵路限界異物侵入檢測方法、裝置及系統

有效

• 申請號: 202010467594.2
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111583257B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 趙鑫欣;孫淑杰;杜馨瑜;王凡;程雨;劉俊博;譚松;吳奇永;王昊;王勝春;王寧
• 申請（專利權）人: 中國鐵道科學研究院集團有限公司;中國鐵道科學研究院集團有限公司基礎設施檢測研究所;北京鐵科英邁技術有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/13;G06T7/62;G06V10/762
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王天堯;湯在彥

本發明提供了一種鐵路限界異物侵入檢測方法、裝置及系統，該方法包括：獲取設定鐵路限界范圍的多幀激光點數據；對每幀激光點數據中多個激光點進行聚類，獲得每幀激光點數據中多個激光點簇，基于所述多個激光點簇，過濾掉每幀激光點數據中的干擾激光點；提取過濾后的每幀激光點數據中每個激光點簇的輪廓；基于過濾后的每幀激光點數據中每個激光點簇的輪廓和該幀激光點數據的相鄰幀激光點數據中對應激光點簇，判定該激光點簇是否侵入鐵路限界范圍。本發明可以對鐵路限界異物侵入進行檢測，虛警率低，準確性高，效率高。

技術領域

本發明涉及軌道交通安全技術領域，尤其涉及一種鐵路限界異物侵入檢測方法、裝置及系統。

背景技術

為了保障鐵路運輸的安全性，防止列車運行時與鐵路沿線建筑物和設備發生撞擊/刮蹭事故，鐵路管理部門針對鐵路沿線建筑物、設備和列車車輛都制定了標準的輪廓尺寸線，稱為鐵路限界(Railway?Clearances)。鐵路限界包括列車車輛限界和建筑接近限界，前者規定了列車車體及其裝載貨物的橫斷面最大尺寸，后者規定了保證列車安全通行所需要的空間橫斷面的最小尺寸，鐵路沿線建筑物和設備都不允許侵入此限界范圍內。

近年來，新建鐵路線路和改造既有鐵路線路的里程不斷增多，對鐵路運輸安全提出了巨大的挑戰。在新建和改造鐵路線路的過程中，鐵路場站、站臺、雨棚、隧道、橋梁的修建與改造都有可能出現不符合“標準軌距鐵路限界規范”的情況，鐵路沿線設備也有可能侵入到限界范圍內，容易導致列車運行時發生撞擊/刮蹭事故，影響鐵路的整體運營秩序，造成巨大的經濟和人員損失。因此，鐵路限界異物侵入檢測系統需要高效、準確地檢測出異物的位置和尺寸，以確保列車在行駛時有足夠的行駛空間，保障列車的安全運行。

目前，鐵路限界異物入侵檢測方法主要有橫斷面法、軌跡法、綜合斷面法和斷面攝像法。橫斷面法需要先人工選定施測橫斷面位置，采用凈空檢查尺或凈空檢查架進行測量，逐位置測出橋隧的凈空輪廓，然后進行鐵路限界異物侵入的檢測分析。軌跡法是通過安裝在車體上的測量觸手，獲取其外端點的運動軌跡得到車體各方位的凈空、凈寬變化曲線。綜合斷面法是一種定高測寬方法，通過安裝在平車上的開屏式檢查架的外圍測量觸手與橋隧部位接觸，得到各測量觸手位置的數據。然而，以上方法在檢測過程中均需要大量的人工干預操作，檢測效率低、測量精度不足、工作量大、可靠性差，已無法滿足當前鐵路限界異物侵入檢測任務的需求。斷面攝像法是一種自動化程度較高的方法，該方法通過線型激光器在被測建筑物表面投射激光光帶，然后通過安裝在車體上的攝像機拍攝該激光光帶，得到建筑物的輪廓線，最后，使用圖像處理方法計算出被測建筑物的實際位置和尺寸。該方法的操作簡單、檢測效率高，但對光照變化較為敏感，僅適用于隧道限界的檢測，對隧道以外的建筑限界檢測可靠性較低。

隨著車載激光掃描設備的快速發展，基于車載激光雷達的測量方法成為當前鐵路限界異物侵入檢測任務的主要方式。該方法通過一臺或多臺激光雷達連續不斷的向鐵路沿線建筑物表面投射激光點，然后，根據激光點的距離、反射率和角度分辨率等信息計算出該激光點的二維直角坐標，進而得到建筑物輪廓，最后，計算每個激光點與鐵路限界標準點的偏移值識別鐵路限界異物侵入檢測。該方法具有高效、準確、可靠等特點，并且對光照條件的變化不敏感，能夠在復雜環境下使用。

然而，基于車載激光雷達的鐵路限界異物入侵檢測系統在實際檢測時仍存在以下問題：激光雷達投射的激光點數據存在諸多的干擾點，其原因可能與檢測現場的環境有關(如道床積水、隧道壁滲水、軌面波磨、飛蟲等)，無法準確地測試量化。干擾點的位置分布沒有規律，其反射率、角度分辨率等特征與正常激光點沒有區別，導致檢測結果中虛警率較高，產生很多異物侵入的誤報。實際檢測時，需要對大量的異物侵入斷面圖像進行人工復核，影響了檢測效率和準確性

發明內容

本發明實施例提出一種鐵路限界異物侵入檢測方法，用以對鐵路限界異物侵入進行檢測，虛警率低，準確性高，效率高，該方法包括：

獲取設定鐵路限界范圍的多幀激光點數據；