淺談地鐵站臺門異物自動檢測技術

闕帆

摘 要：隨著社會的發展，地鐵由有人駕駛向無人駕駛探索。其中，自動檢測站臺門與車門間是否夾住乘客是一個非常重要的技術，關系著乘客的人身安全。文章從系統性能、安裝維護等方面介紹了現有站臺門與車門間的異物自動檢測技術及其工作原理。

關鍵詞：異物自動檢測技術；站臺門；分析

1 背景

從上世紀八十年代開始，為解決司機罷工引起的對軌道交通線路運營的影響，西方國家紛紛著手研究能滿足更高運輸質量需求的新型城市軌道交通系統，全自動駕駛系統在這個背景下應運而生，當時主要應用在中低運量的軌道交通領域內。

隨著全自動駕駛的廣泛應用及技術的逐步完善，其帶來的技術先進性、城市軌道交通運營效率和自動化水平的提高、人力資源配置的優化、系統安全性可靠性的提高等效果逐漸顯現出來。世界越來越多的軌道交通線路開始采用全自動駕駛系統。近年來，我國也開始關注全自動駕駛系統，站臺門的異物自動檢測技術是全自動駕駛的重要組成部分。

2 現有地鐵的防夾技術

為了保證乘客的安全，目前地鐵公司大多采用的是人工檢測，即在車尾安裝 望燈帶，開車前由列車司機下車觀察燈帶是否完整，來判斷站臺門與車門之間是否存在異物。由于地鐵站間距離短、發車頻率高，司機需要不斷重復完成出站、進站、開關車門、 望等標準操作項目，易出紕漏且耗時長。因此，研制一種安裝和維護方便的地鐵站臺門與車門之間的空隙異物自動檢測裝置，輔助或代替列車司機進行上述檢查具有重要的意義。

目前用于地鐵站臺門與車門之間空間異物檢測的方案主要有以下4種：（1）紅外光幕法；（2）激光探測法；（3）基于激光掃描的站臺門與列車門之間異物檢測法；（4）基于機器視覺的站臺門與列車門之間異物檢測法。

2.1 紅外光幕法

紅外光幕法的裝置由紅外發射器、紅外接收器和主機組成。該技術由紅外發射器向對應的紅外接收器發射特征光，由接收器檢測發射器發出的特征光，根據接收器檢測到的信號特征判斷直線光路上的障礙物。由于發射器發射的信號為紅外光，光斑隨著探測距離的增加逐漸增大，故不適于遠距離檢測。在實際使用中，因站臺門和車門產生漫反射導致在實際存在障礙物的情況下，發射信號容易繞過障礙物造成誤檢。設備安裝在列車與站臺門之間，受限界條件限制，檢測區域受限，雖然沒有侵入列車限界，但是超出站臺的設備限界、對行車安全也存在較大安全隱患。

2.2 激光探測法

激光探測法其原理與紅外光幕法類似，由接收器檢測發射器發出的特征光，根據接收器檢測到的信號特征判斷直線光路上的障礙物是否存在。該方法也存在著容易誤檢的問題；針對曲線站臺，設備數量增加后，誤報率也相應增加。設備安裝在列車與站臺門之間，受限界條件限制，檢測區域受限。雖然沒有侵入列車限界，但是超出站臺的設備限界、對行車安全也存在較大安全隱患。

2.3 基于激光掃描的站臺門與列車門之間異物檢測法

激光掃描的基本工作原理：采用TOF飛行時間測距的基本原理實現一維測量，采用旋轉掃描的方式實現二維測量；利用HDDM采樣技術，提高檢測精度和可靠性。激光探測器安裝于站臺頂梁下方、站臺門側上方，采用膨脹螺栓與專用支架配合的方式，每個站臺門安裝一個，所有設備安裝位置不侵入設備限界，因此探測區域不受限制，且不會影響行車安全。但目前還沒有應用到站臺門的實際案例，成熟性、可靠性待進一步驗證。

2.4 基于機器視覺的站臺門與列車門之間異物檢測法

機器視覺就是利用攝像頭和計算機來代替人眼做測量和判斷，它是目前物體檢測領域的一個研究熱點，雖然還沒有應用到地鐵站臺門的空隙異物檢測中，但是在其它方面得到了廣泛的研究，有很強的潛力。機器視覺的基本檢測原理是當相機和特征光帶之間有物體阻礙時，采集的特征光帶會有明顯的變化，從而判斷是否有異物。

使用機器視覺進行異物檢測的一般流程下圖所示：（1）利用攝像機獲取外界視頻圖像；（2）對圖像進行相應的預處理（降噪等）；（3）提取圖像中的目標描述特征（顏色直方圖等）；（4）將提取的特征與模板特征進行比較，如果變化超過閾值則認為異物存在，反之則不存在。

機器視覺傳感器安裝于站臺頂梁下方、站臺門側上方，采用膨脹螺栓與專用支架配合的方式；特征光源安裝于站臺底部，不超出站臺邊沿，距離站臺邊沿不大于200mm。所有設備安裝位置不侵入設備限界?；跈C器視覺的站臺門與列車門之間異物檢測系統從原理上是可行的，但是還沒有實際應用案例，對夾人探測可確保安全，對夾物是否要進行安全等級認證，可靠性有待驗證。本原理在工業上已經有大量的應用，但還沒有站臺門實際應用案例。

3 結束語

由于地鐵車門與站臺門之間空隙具有距離遠、光線暗等特點，而列車發車頻率高、駕駛員各項操作時間有限使得目前的人工檢測存在較大的誤檢。本文分析了現有的異物自動檢測技術，并對比了它們之間的優劣。但這些技術在地鐵應用中都不成熟，還需設備廠家與地鐵公司共同探索，從運營制度、技術和設備改進等方面應用檢測技術，共同保護乘客的安全。

參考文獻

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