CN105083328A - 车载光学探测结合无线网桥通讯的机车防撞方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载光学探测结合无线网桥通讯的机车防撞方法，包括以下步骤：地面检测机构获取铁路沿线的图像信息；通过无线网桥传送到所在区域的列车车载设备；列车车载设备接收处理的图像信息并产生控制命令并对机车进行控制。本发明还公开了一种车载光学探测结合无线网桥通讯的机车防撞装置。本发明通过无线网桥实现铁路沿线的采集装置与车载控制装置之间的通信，判别钢轨上是否有障碍物覆盖，从而实现机车防撞，在夜间、雨、雪、雾等天气情况下仍能探测所需保证安全的距离，能全天候工作，为行车安全提供重要保障。

Description

车载光学探测结合无线网桥通讯的机车防撞方法及装置

技术领域

本发明涉及铁路安全运行领域，具体涉及一种车载光学探测结合无线网桥通讯的机车防撞方法及装置。

背景技术

铁路目前防撞的方法是闭塞行车方法，通过闭塞区间来判断前方线路是否空闲，空闲就确认前方没有障碍物，可以运行。而这种技术方法的缺点是，即便确认线路空闲，而闭塞区间仍然有障碍物时，比如：由于种种原因导致的两条钢轨不导电(钢轨导电不良、车轮导电不良、障碍物是非导电体)时，钢轨上的所有障碍物都无法探测到；车辆、塌方、洪水漫道等等，通过现有技术手段无法检测到，因而发生列车碰撞事故。

还有凭司机目测，这完全受制于司机的体能、智能、责任心等。白天一般在600米左右，而其夜间司机的观测距离仅200～300米，雨雾天则更差，几近于臆测行车。而机车的制动距离最低800米，再加上司机反应时间所越过的距离，是无法避免事故的。多数的重大行车事故一般都是在后半夜、司机体能下降、气象条件恶劣加上没有科学手段防控而发生的，这是行车安全的一大隐患。国内尚无科学的解决方法。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供一种车载光学探测结合无线网桥通讯的机车防撞方法及装置。

本发明采用的技术方案是：一种车载光学探测结合无线网桥通讯的机车防撞方法，包括以下步骤：

地面检测机构获取铁路沿线的图像信息；

通过无线网桥传送到所在区域的列车车载设备；

列车车载设备接收处理的图像信息并产生控制命令并对机车进行控制。

进一步地，所述获取铁路沿线的图像信息，具体包括：设置在铁路沿线的摄像装置对铁路沿线进行图像采集，并将获得的图像信息传送到图像处理单元进行处理。

进一步地，所述通过无线网桥传送到所在区域的列车车载设备，具体包括：设置在摄像装置上的无线传输接口将处理单元处理的图像信息发送到与该摄像装置所在区域的列车车载设备上。

进一步地，所述摄像装置为超远距远红外摄像机或CCD探测装置。

进一步地，所述列车车载设备接收处理的图像信息并产生控制命令并对机车进行控制，具体包括：列车车载设备的无线接收单元接收到摄像装置无线传输的图像处理信息进行存储，同时通过车载控制单元对图像处理信息分析判断，产生控制命令对机车的制动控制单元进行控制。

进一步地，所述机车是指铁路机车、轨道车以及具有自轮运转特性的工程机械。

一种车载光学探测结合无线网桥通讯的机车防撞装置，包括：

路况采集模块，用于对钢轨轨迹标定区段及进口处进行图像采集和分析处理信息并将其进行无线发送；

车载控制模块，接收采集单元传送的分析处理信息，对机车进行减速和制动控制；

所述路况采集模块与车载控制模块之间采用无线网桥技术实现数据的传输。

进一步地，所述路况采集模块包括：

摄像装置，用于采集路况的图像信息；

图像处理单元，用于对采集的图像信息进行分析处理；

无线发射单元，用于将图像处理单元处理的图像信息通过无线传送。

进一步地，所述摄像装置为超远距远红外摄像机或CCD探测装置。

进一步地，所述车载控制模块包括：

无线接收单元，用于接收无线发射单元发送的图像信息；

图像处理及存储单元，用于对无线接收单元接收的图像信息进行存储和处理；

控制单元，接收图像处理及存储单元对图像的处理信息并对机车的制动控制单元进行控制，控制显示单元对图像信息进行显示。

本发明的有益效果为：

1、本发明结合远红外或CCD探测装置，即使在夜间、雨、雪、雾天气情况下仍能探测所需的安全距离，能全天候工作；

2、可在各种天气情况下探测和识别在安全距离范围内的在机车行进线路上和两侧的人、汽车、火车、牛、羊、落石、倒伏树木等障碍物；

3、测量各种障碍物和机车间的距离，伴有提示和报警；

4、本发明采用国内外最先进的自动化智能化装备，摆脱目前技术的困境，确保铁路行车的安全和社会经济效益；

5、本发明利用现有的机车运行安全控制技术，通过已有的列控装置LKJ(或者GYK轨道车运行控制设备)获得机车速度、位置等运行状态信息，形成运行制动曲线，采用全天候远红外探测、图像智能识别和目标判定、锁定等技术对障碍物识别，利用无线高精确定位和组网技术、无线网桥通信等技术对径路桥梁状态和道边山体状态进行监测，同时也对线路旁的慢行标志牌、蓝白色灯等标志进行识别和警示，对识别结果得到的相应信息进行分类从而进行列车控制，通过显示器进行人机交互，有效加强了列车运行过程中的安全保障；

6、本发明填补了调车作业监控这一行车隐患和行车安全空白领域，可以进行科学、有效、精准的防控；

7、本发明和目前的运行控制***共用一套装置，将会给铁路带来节约设备资源、便利售后维修、优化行车规章、优化行车设备等无尽的经济效益。

附图说明

图1是本发明提出的一种车载光学探测结合无线网桥通讯的机车防撞方法流程图；

图2是本发明实施例中所述摄像装置布设结构图。

图3是本发明提出的一种车载光学探测结合无线网桥通讯的机车防撞装置结构图；

图4是本发明实施例提供的所述路况采集模块结构图；

图5是本发明实施例提供的所述车载控制模块结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行进一步的说明。

参见图1，是本发明提出的一种车载光学探测结合无线网桥通讯的机车防撞方法流程图。

如图1所示，一种车载光学探测结合无线网桥通讯的机车防撞方法，包括以下步骤：

步骤101，地面检测机构获取铁路沿线的图像信息；

步骤102，通过无线网桥传送到所在区域的列车车载设备；

步骤103，列车车载设备接收处理的图像信息并产生控制命令并对机车进行控制。

本发明实施例中，通过已有的列控装置LKJ(或者GYK轨道车运行控制设备)获得机车速度、位置等运行状态信息，形成运行制动曲线，采用全天候远红外探测、图像智能识别和目标判定、锁定等技术对障碍物识别，利用无线高精确定位和组网技术、无线网桥通信等技术对径路桥梁状态和道边山体状态进行监测，同时也对线路旁的慢行标志牌、蓝白色灯等标志进行识别和警示，对识别结果得到的相应信息进行分类从而进行列车控制，通过显示器进行人机交互，有效加强了列车运行过程中的安全保障。

在步骤101中，所述获取铁路沿线的图像信息，具体包括：设置在铁路沿线的摄像装置对铁路沿线进行图像采集，并将获得的图像信息传送到图像处理单元进行处理。

本发明实施例中，所述摄像装置为红外或CCD探测装置，以一定的间距均匀设置在铁路沿线，用于对铁路沿线路况信息无盲区监控，通过摄像装置的采集单元对铁路沿线路况进行图像采集，然后通过图像处理单元对采集的图像进行处理分析，获取路况状态信息。

在步骤102中，所述通过无线网桥传送到所在区域的列车车载设备，具体包括：设置在摄像装置上的无线传输接口将处理单元处理的图像信息发送到与该摄像装置所在区域的列车车载设备上。

在步骤103中，所述列车车载设备接收处理的图像信息并产生控制命令并对机车进行控制，具体包括：列车车载设备的无线接收单元接收到摄像装置无线传输的图像处理信息进行存储，同时通过车载控制单元对图像处理信息分析判断，产生控制命令对机车的制动控制单元进行控制。

上述步骤103中，所述机车是指铁路机车、轨道车以及具有自轮运转特性的工程机械。

本发明实施例中，利用无线网桥技术，将处理过的图像传输给所在区域的列车车载设备，列车车载设备对接收到的图像信息进行处理并存储；控制单元通过对处理过的图像信息进行分析判断，控制制单元根据处理的结果进行分析判断，并将判断的结果传输给机车或轨道车监控设备，机车监控设备或轨道车监控设备根据接收到信息，输出对应的指令。

参见图2，为本发明实施例提出的所述摄像装置布设结构图。

如图2所示，机车ET进入ABCD有效范围的A点时，A点传感器检测到机车信息或障碍物信息经过处理后，通过无线传输单元发送给所在区域的机车车载设备，车载设备根据接收到的信息做出准确判断，是提示减速运行还是输出常用制动或紧急制动。由于B点定向天线与A点定向天线主瓣所覆盖区域有重叠部分，故从A点视频切换至B点视频时没有无线覆盖盲区。同理，由于A点监控摄像头与B点监控摄像头视频覆盖区域也有重叠部分，故对铁路沿线路况监控也没有盲区。

参见图3，为本发明提出的一种车载光学探测结合无线网桥通讯的机车防撞装置结构图。

如图3所示，一种车载光学探测结合无线网桥通讯的机车防撞装置，包括：

路况采集模块201，用于对钢轨轨迹标定区段及进口处进行图像采集和分析处理信息并将其进行无线发送；

车载控制模块202，接收采集单元传送的分析处理信息，对机车进行减速和制动控制。

所述路况采集模块201与车载控制模块202之间采用无线网桥技术实现数据的传输。

参见图4，为本发明实施例中所述路况采集模块结构图。

所述路况采集模块201包括：

摄像装置211，用于采集路况的图像信息；

图像处理单元212，用于对采集的图像信息进行分析处理；

无线发射单元213，用于将图像处理单元处理的图像信息通过无线传送。

进一步地，所述摄像装置211为超远距远红外摄像机或CCD探测装置。

参见图5，为本发明实施例中所述车载控制模块结构图。

所述车载控制模块202包括：

无线接收单元221，用于接收无线发射单元发送的图像信息；

图像处理及存储单元222；用于对无线接收单元接收的图像信息进行存储和处理；

控制单元223；接收图像处理及存储单元222对图像的处理信息并对机车的制动控制单元224进行控制，控制显示单元225对图像信息进行显示。

本发明实施例中，无线发射单元和无线接收单元采用无线网桥技术将铁路沿线安装的红外或CCD探测装置探测到的障碍物信息，传输给机车车载控制设备。

本发明实施例中，车载控制模块还设置语音报警模块，机车车载控制设备根据接收到的红外或CCD探测装置探测到的障碍物信息进行分析判断，当前方存在障碍物时，发出语音报警。

机车车载控制设备根据接收到的红外或CCD探测装置探测到的障碍物信息进行分析判断，当前方存在障碍物时，发出语音报警，当达到一定条件时，机车车载控制设备通过RS422总线将制动指令发送给列车监控设备，从而实现对列车的紧急制动。机车车载控制设备设置有数据存储单元，可将接收到图像信息进行存储，以便数据的查阅。机车车载控制设备通过对接收到的图像信息进行处理还原成原有的视频信息，经显示器实时显示出来，以便司机实时掌握前方的路况信息。

本发明实施例中，通过在铁路沿线安装红外或CCD探测装置，利用远红外或CCD探测装置，将探测到的信息，传输给图像处理单元，经图像处理单元进行处理，然后利用无线网桥技术，将处理过的图像传输给所在区域的列车车载设备，列车车载设备对接收到的图像信息进行处理并存储；控制单元通过对处理过的图像信息进行分析判断，控制单元根据处理的结果进行分析判断，并将判断的结果，传输给机车或轨道车监控设备，机车监控设备或轨道车监控设备根据接收到信息，输出对应的指令。

本发明实施例中，通过对机车运行的钢轨轨迹标定区段及进口处进行图像提取，并对提取的图像进行分析判断，获得钢轨轨迹的状态信息，从而对机车的运行进行控制。本发明实施例中，采用车载光学探测结合无线网桥通讯的机车防撞方法，可以识别机车前方线路上和两侧的行人、汽车、火车、牛、羊、火车、落石、倒伏树木等障碍物；识别各障碍物和机车的距离，伴有提示和报警；识别线路上的限速标志牌及限速数值；识别线路上的信号灯颜色状态，伴有提示和报警。

本发明采用远红外或CCD探测技术，利用远红外或CCD和图像识别、数据处理、故障预警及确报信息发送技术组成的探测基站，实现铁路线路无盲区全覆盖的探测。地面探测基站是静态的，瞄准钢轨轨迹所探测的区段，判断有无外界物品侵入，通过无线网桥技术向机车发送故障指令以及监控图像，以此实现机车防撞。本方法弥补了上述的人工观测和行车闭塞方法的技术空白以及缺陷，使铁路行车安全更有保障。

本发明达到的技术指标为：

(1)在良好气象条件下(不论白天及黑夜)：对危害行车安全的障碍物(火车、汽车、落石、塌方路基、倒伏树木)发现距离不小于2000米，对影响行车安全的障碍物(行人、牛、羊)发现距离不小于1000米，对红、蓝、白、黄、双黄、黄闪、双黄闪、绿黄、绿等各种色灯信号发现距离不小于1000米，对线路上限速标志牌及限速的数值识别距离不小于500米。

(2)在雨、雪、雾等恶劣气象条件下(不论白天及黑夜)：对各种障碍物、各种色灯信号及限速标志牌数值的识别距离是人眼直接观察距离的2倍。

(3)对各种最近的障碍物、色灯、标志牌等目标距机车的距离判断精确度：

距离2000米时：误差100米；

距离1000米时，误差50米。

本发明的有益效果为：

1、本发明结合远红外或CCD探测技术，即使在夜间、雨、雪、雾天气情况下仍能探测所需的安全距离，能全天候工作；

2、可在各种天气情况下探测和识别在安全距离范围内的在机车行进线路上和两侧的人、汽车、火车、牛、羊、落石、倒伏树木等障碍物；

3、测量各种障碍物和机车间的距离，伴有提示和报警；

4、本发明采用国内外最先进的自动化智能化装备，摆脱目前技术的困境，确保铁路行车的安全和社会经济效益；

5、本发明利用现有的机车运行安全控制技术，通过已有的列控装置LKJ(或者GYK轨道车运行控制设备)获得机车速度、位置等运行状态信息，形成运行制动曲线，采用全天候远红外探测、图像智能识别和目标判定、锁定等技术对障碍物识别，利用无线高精确定位和组网技术、无线网桥通信等技术对径路桥梁状态和道边山体状态进行监测，同时也对线路旁的慢行标志牌、蓝白色灯等标志进行识别和警示，对识别结果得到的相应信息进行分类从而进行列车控制，通过显示器进行人机交互，有效加强了列车运行过程中的安全保障；

6、本发明填补了调车作业监控这一行车隐患和行车安全空白领域，可以进行科学、有效、精准的防控；

7、本发明和目前的运行控制***共用一套装置，将会给铁路带来节约设备资源、便利售后维修、优化行车规章、优化行车设备等无尽的经济效益。

本发明实施例中，通过摄像机构采集的图像和机车自身参数，通过数据处理及监控操作，对机车的运行状态进行控制，控制机车减速或其他行车功能，该发明可以实现自动识别障碍物和控制列车，达到确保预防冲、脱、挤和撞车事故的目的，极大提高铁路及社会的安全、经济、社会效益。

上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (10)

1.一种车载光学探测结合无线网桥通讯的机车防撞方法，其特征在于，包括以下步骤：

地面检测机构获取铁路沿线的图像信息；

通过无线网桥传送到所在区域的列车车载设备；

列车车载设备接收处理的图像信息并产生控制命令并对机车进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种车载光学探测结合无线网桥通讯的机车防撞方法，其特征在于，所述获取铁路沿线的图像信息，具体包括：设置在铁路沿线的摄像装置对铁路沿线进行图像采集，并将获得的图像信息传送到图像处理单元进行处理。

3.根据权利要求1所述的一种车载光学探测结合无线网桥通讯的机车防撞方法，其特征在于，所述通过无线网桥传送到所在区域的列车车载设备，具体包括：设置在摄像装置上的无线传输接口将处理单元处理的图像信息发送到与该摄像装置所在区域的列车车载设备上。

4.根据权利要求1所述的一种车载光学探测结合无线网桥通讯的机车防撞方法，其特征在于，所述摄像装置为超远距远红外摄像机或CCD探测装置。

5.根据权利要求1所述的一种车载光学探测结合无线网桥通讯的机车防撞方法，其特征在于，所述列车车载设备接收处理的图像信息并产生控制命令并对机车进行控制，具体包括：列车车载设备的无线接收单元接收到摄像装置无线传输的图像处理信息进行存储，同时通过车载控制单元对图像处理信息分析判断，产生控制命令对机车的制动控制单元进行控制。

6.根据权利要求5所述的一种车载光学探测结合无线网桥通讯的机车防撞方法，其特征在于，所述机车是指铁路机车、轨道车以及具有自轮运转特性的工程机械。

7.一种车载光学探测结合无线网桥通讯的机车防撞装置，其特征在于，包括：

路况采集模块，用于对钢轨轨迹标定区段及进口处进行图像采集和分析处理信息并将其进行无线发送；

车载控制模块，接收采集单元传送的分析处理信息，对机车进行减速和制动控制；

所述路况采集模块与车载控制模块之间采用无线网桥技术实现数据的传输。

8.根据权利要求7所述的一种车载光学探测结合无线网桥通讯的机车防撞装置，其特征在于，所述路况采集模块包括：

摄像装置，用于采集路况的图像信息；

图像处理单元，用于对采集的图像信息进行分析处理；

无线发射单元，用于将图像处理单元处理的图像信息通过无线传送。

9.根据权利要求8所述的一种车载光学探测结合无线网桥通讯的机车防撞装置，其特征在于，所述摄像装置为超远距远红外摄像机或CCD探测装置。

10.根据权利要求7所述的一种车载光学探测结合无线网桥通讯的机车防撞装置，其特征在于，所述车载控制模块包括：

无线接收单元，用于接收无线发射单元发送的图像信息；

图像处理及存储单元，用于对无线接收单元接收的图像信息进行存储和处理；

控制单元，接收图像处理及存储单元对图像的处理信息并对机车的制动控制单元进行控制，控制显示单元对图像信息进行显示。