高架单轨观光车防撞系统的研究

廖巧云

中国中车株洲电机机车有限公司，湖南株洲 412001

高架单轨观光车防撞系统的研究

廖巧云

中国中车株洲电机机车有限公司，湖南株洲 412001

高架观光单轨车多车在同一环形轨道上运行时需重点考虑其安全距离，以防止碰撞。其多运行于山区且多弯道，周围环境因素对防撞系统干扰较大，防止误动作是防撞系统的关键。多种方法比较，阐明了视觉防撞系统的准确性。

高架单轨观光车；视觉；防撞系统；安全距离

高架单轨观光车是指用于景区旅游观光或小区域特色专用运输的小型单轨交通系统，有别于城市轨道交通，其速度基本在15km/h以下，多为人工驾驶，其控制系统相对简单，无相应信号系统。当多车在同一环形轨道上运行时需要考虑安全运行距离，以防止碰撞给设备和游客带来伤害。

传统的防撞一般采用红外线对射、超声波对射、激光扫描雷达，但是由于观光车一般运行在山区，轨道为箱型钢轨，且运行轨道存在＞20米的弯曲半径和〈10%的坡度，其运行环境（主要指雨雾、强光、轨旁树木花草、户外高温、不规则的风、振动、防护栅栏、弯道）易使其产品误动作或者检测不到。近年随着机器视觉的发展，让其识别特定的标识物，并根据相应的特征参数计算出距离，可以有效地防止误动作，提高了防撞系统的可靠性、准确性。

1 传统的防撞方式

传统的防撞方式一般是在高架单轨观光车的车头、车尾（运行在其前方的车）安装红外线/超声波接收、发射装置或者激光扫描雷达。采用对射的方式主要是为了避免其他物体的反射，使其产生误动作。

器件关键参数的选择。高架单轨游览车的正常制动距离≤15m，紧急制动距离≤7.5m，故其安全运行距离选择在30m。根据轨道拐弯半径及其坡度计算其视角应当±43°（见图1）。

故器件的关键选型参数为：工作距离7.5～30米，视角45°。

防撞系统的基本工作原理（详见图2），PLC根据器件反馈的距离，对变频器做出相应的动作指示，防撞系统动作如表1所示。

图1 器件视角选择

图2 防撞系统基本工作原理

表1 防撞系统对应动作表

传统防撞方式的试验结果如下。

相应器件安装在观光车上后，按照15km/h在试验线上运行，试验运行结果如下表2。

表2 试验运行结果

红外线主要对强光、高温、振动敏感，易产生误动作，且前后车更换后需要重新调整安装位置。超声波在提高安装高度后，主要对不规则的强风敏感，易产生误动作，而且前后车更换要调整位置。激光扫描雷达主要对轨道旁的花木、及其周边防护墙体等无法识别，容易产生误动作。

为了适应弯道和距离等工况需要，相应器件的工作距离和视角都较大，可以选择的范围收到限制。

为保证车辆的顺畅运行，避免紧急制动给游客带来的恐慌，以上防撞方式存在缺陷。

2 机器视觉防撞系统

机器视觉系统是指通过机器视觉产品将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。

2.1 系统构成

摄像机：拍摄频率25Hz，视角45°，视距＞30米。此方案中为了安装方便，将光源加在摄像机侧。

工业计算机：防震动，计算输出响应时间≤20ms。

检测目标：前方车辆尾部的本公司的LOGO（公司在输出产品时均会在同一位置喷绘本公司LOGO）。

与控制系统接口：根据计算软件得出的距离参数，动作输出同表1，相应输出3个继电器信号。考虑到该信号为安全信号，继电器信号为常闭点，且进行组合使用，用BOOL形式表示如表3。

U2

A

1674-6708（2015）148-0129-01