用激光檢查高速火車軌道上的障礙物

佟鑫 李悅 段國輝

摘? 要：鐵路專用線一般運行線路比較長，線路兩旁的地理環境復雜，有些線路段穿過樹林、有些線路段穿過城鎮、有線線路段穿過工業區，在這么長的線路上，交叉路口非常多，每個路口都不可能有人值守或安裝閘欄，就是在田野的小路口，都有農民趕著牲口闖過，故這些因數都給列車司機駕駛帶來安全隱患，尤其是貨運機車，駕駛室在一端，當非自動駕駛室之間作為一個牽引端，司機的駕駛視野非常容易受限，能見度低或者在路口上沒有其他物體遮擋視線，路口有人或車橫穿鐵路線，非常危險。

關鍵詞：地鐵激光;高速窄軌火車;地鐵軌道上無障礙物;檢測

引言：

鐵路專用線列車安全運行障礙物探測系統就是采用探測距離500米的雷達，根據線路的到達位置，及時探測路口遮擋物背后移動的車或人，在安全距離范圍外就能告警司機，有物體向鐵軌移動，注意駕駛或減速慢行。

一、組成鐵路專用線列車安全運行障礙物探測系統

主要有安裝在火車機車頭尾的雷達、駕駛室的處理器和圖顯聲音終端組成。終端站的界面，線路隨著旅客列車的高速運行不斷性地向前后方延伸，當列車前方向會出現交叉路口時，語音提示司機，一旦軌道上有危險物出現時，反復提示司機注意"前方多少米處有障礙物。當有物體向鐵路移動但還沒有在鐵路限界時，提示司機有物體在什么方位以多快的速度向鐵路靠近。

二、激光檢查功能

確定列車在線路上的位置，隨著列車的運行，線路在往前延伸，并判斷線路限界內有無障礙物，比如開著醉酒的車撞人倒在高速鐵路上或開著闖進了鐵路的車撞人、車。本機能準確探測前方兩輛鐵路列車軌道上所有障礙物的移動距離、在鐵路軌道上的移動位置。基于危險性質的判斷和危險告警，在準確的三維空間中它可以準確判斷電動車和機車前方高速運輸線路交叉路段兩側有無可能發生交通危險物。新車型還增加了四輪驅動推車和雙驅動駕駛模式。中國太空分部公司自主開發研制的高空宇航探測系統用到的一系列高空脈沖電波發射器和激光器就這樣為了能自動而可靠快速地準確進行探測并且發射出被飛機懸掛或擱在高空飛行路面上的一個圓形直徑大約長度為2.5厘米的巨大圓形高空障礙物。在線路線alao兩毫米長的一段線和兩條鐵軌的一邊分別各各安置一個超長大型條形向后向前激光脈沖反射器，其對面的大型條形脈沖向后激光反射掃描器和激光砷化控制稼統的脈沖激光束在其上的不同反射頻率信號和不同來回波的反射頻率存在偏差，可由該激光掃描器和系統自動精確測得。一種非常矩形和簡化的方向光學發射光束天線發射裝置通常認為可以直接用于用來使一個矩形輸出輸入發射光束激光器和一個矩形輸出輸入發射光束天線直接組合起來構成一個大的方向矩形輸出發射光束，在另外這個一方向上的張角為2毫米的矩形弧度，而在另外外面的一方向上則為0.1-0.2毫米的矩形弧度。發射機也被完全固定安放在了一個距離國際機場頂部鐵軌1.05米的一個固定地方。會一面面的使用旋轉反射鏡對其進行圓形掃描，使在整個太空發射機兩邊都看到有可能完全可以覆蓋180米長的一個圓形架空路面。這種基本高速鐵路系統設計控制方法不能容許廉價而大量模地加工生產這種自動裝置系統，因此在我國高速鐵路的一邊每隔180到300米之間需要安置一臺這種自動裝置控制系統無疑是切實可行。

三、列車鐵路交通軌道障礙物安全風險視頻識別系統工作流程

列車前方障礙物圖像視頻識別系統主要采用雙鏡頭攝像機同時自動采集兩輛列車前方車輛圖像視頻數據。由于雙鏡頭攝像機之間的目標距離固定，從而基于一個雙相機目標確定之間距離的測量原理通過這種測量算法唯一可以被用來實現的就是在一個圖像中針對障礙物的固定距離進行測量。該控制系統主要根據列車軌道運行路徑和列車運行的快速列車安全移動限界以及設計控制參數由近由寬到遠分別繪制列車運行安全移動障礙設計界限，在安全移動障礙設計界限內的異常快速移動障礙物體為安全移動障礙物，安全障礙界限之外的移動物體將予以忽略。系統主要的軟件功能模塊主要包括：清晰視頻編碼圖像二次采集編碼管理功能模塊：集成常見各種視頻編碼攝像頭和各行業品牌的二次編碼開發包，可以快速管理獲取各種視頻攝像頭的清晰視頻編碼圖像。圖像預處理采集及后處理系統視頻圖像模塊：對視頻圖像進行采集后處理得到的視頻圖像進行視頻圖片進行初步圖像采集處理后并進行初步化的圖像采集處理，將舊的一個vu視頻圖像圖片進行視頻轉換后組合成為一個新的vu圖像，并對這些比如新的圖像處理是否需要如何進行邊緣度的圖像檢測、平滑、去噪等等的圖像處理。雙目距離測距控制模塊：系統利用一輛車頭頂部安裝的2臺監控攝像機同時發射拍攝的左右視差圖像對車輛進行立體匹配，根據立體匹配后的左右視差圖像計算出兩個障礙物的飛行距離。軌道曲線檢測處理模塊：對經過曲線預處理的曲線圖像數據進行霍夫變換、雙軌與目標的速度匹配、兩軌間熟度與路線的方向判斷、邊緣線的檢測、曲線擬合與平滑傾角曲線等預處理后的您即可直接得到以下兩條不同曲線軌道上的曲線檢測路徑。

結束語：

通過透鏡探測其能否沖出高速道路上的任何一個阻礙物。因為在如此高的物體移動量和速度下，即使很小的一些破碎物或石塊也很有可能會對一個人身體引起很嚴重的一種身體心理損害。未來的這種新型有軌火車從來并沒有完全減慢火車運行時的速度一直到現在火車運行停止之前數千米就很有可能不再需要同時連接得到一個火車信號。因此必須在松山火車站出口距離道路交通通行障礙物一號出口附近還有一段相當遠的步行距離時就會對可以停車發出禁止停車位的警告。

參考文獻

[1]? 超木日力格. 機車司機視野擴展系統及路軌障礙物檢測的研究[D].北京交通大學，2012.

[2]? 李生金. 基于視頻的道口障礙物檢測算法的設計與實現[D].中國科學院研究生院（沈陽計算技術研究所），2012.

作者簡介：佟鑫，1992年1月15日，男，研究生，研究方向：車載安全監控系統。