用激光检查高速火车轨道上的障碍物

佟鑫 李悦 段国辉

摘  要：铁路专用线一般运行线路比较长，线路两旁的地理环境复杂，有些线路段穿过树林、有些线路段穿过城镇、有线线路段穿过工业区，在这么长的线路上，交叉路口非常多，每个路口都不可能有人值守或安装闸栏，就是在田野的小路口，都有农民赶着牲口闯过，故这些因数都给列车司机驾驶带来安全隐患，尤其是货运机车，驾驶室在一端，当非自动驾驶室之间作为一个牵引端，司机的驾驶视野非常容易受限，能见度低或者在路口上没有其他物体遮挡视线，路口有人或车横穿铁路线，非常危险。

关键词：地铁激光;高速窄轨火车;地铁轨道上无障碍物;检测

引言：

铁路专用线列车安全运行障碍物探测系统就是采用探测距离500米的雷达，根据线路的到达位置，及时探测路口遮挡物背后移动的车或人，在安全距离范围外就能告警司机，有物体向铁轨移动，注意驾驶或减速慢行。

一、组成铁路专用线列车安全运行障碍物探测系统

主要有安装在火车机车头尾的雷达、驾驶室的处理器和图显声音终端组成。终端站的界面，线路随着旅客列车的高速运行不断性地向前后方延伸，当列车前方向会出现交叉路口时，语音提示司机，一旦轨道上有危险物出现时，反复提示司机注意"前方多少米处有障碍物。当有物体向铁路移动但还没有在铁路限界时，提示司机有物体在什么方位以多快的速度向铁路靠近。

二、激光检查功能

确定列车在线路上的位置，随着列车的运行，线路在往前延伸，并判断线路限界内有无障碍物，比如开着醉酒的车撞人倒在高速铁路上或开着闯进了铁路的车撞人、车。本机能准确探测前方两辆铁路列车轨道上所有障碍物的移动距离、在铁路轨道上的移动位置。基于危險性质的判断和危险告警，在准确的三维空间中它可以准确判断电动车和机车前方高速运输线路交叉路段两侧有无可能发生交通危险物。新车型还增加了四轮驱动推车和双驱动驾驶模式。中国太空分部公司自主开发研制的高空宇航探测系统用到的一系列高空脉冲电波发射器和激光器就这样为了能自动而可靠快速地准确进行探测并且发射出被飞机悬挂或搁在高空飞行路面上的一个圆形直径大约长度为2.5厘米的巨大圆形高空障碍物。在线路线alao两毫米长的一段线和两条铁轨的一边分别各各安置一个超长大型条形向后向前激光脉冲反射器，其对面的大型条形脉冲向后激光反射扫描器和激光砷化控制稼统的脉冲激光束在其上的不同反射频率信号和不同来回波的反射频率存在偏差，可由该激光扫描器和系统自动精确测得。一种非常矩形和简化的方向光学发射光束天线发射装置通常认为可以直接用于用来使一个矩形输出输入发射光束激光器和一个矩形输出输入发射光束天线直接组合起来构成一个大的方向矩形输出发射光束，在另外这个一方向上的张角为2毫米的矩形弧度，而在另外外面的一方向上则为0.1-0.2毫米的矩形弧度。发射机也被完全固定安放在了一个距离国际机场顶部铁轨1.05米的一个固定地方。会一面面的使用旋转反射镜对其进行圆形扫描，使在整个太空发射机两边都看到有可能完全可以覆盖180米长的一个圆形架空路面。这种基本高速铁路系统设计控制方法不能容许廉价而大量模地加工生产这种自动装置系统，因此在我国高速铁路的一边每隔180到300米之间需要安置一台这种自动装置控制系统无疑是切实可行。

三、列车铁路交通轨道障碍物安全风险视频识别系统工作流程

列车前方障碍物图像视频识别系统主要采用双镜头摄像机同时自动采集两辆列车前方车辆图像视频数据。由于双镜头摄像机之间的目标距离固定，从而基于一个双相机目标确定之间距离的测量原理通过这种测量算法唯一可以被用来实现的就是在一个图像中针对障碍物的固定距离进行测量。该控制系统主要根据列车轨道运行路径和列车运行的快速列车安全移动限界以及设计控制参数由近由宽到远分别绘制列车运行安全移动障碍设计界限，在安全移动障碍设计界限内的异常快速移动障碍物体为安全移动障碍物，安全障碍界限之外的移动物体将予以忽略。系统主要的软件功能模块主要包括：清晰视频编码图像二次采集编码管理功能模块：集成常见各种视频编码摄像头和各行业品牌的二次编码开发包，可以快速管理获取各种视频摄像头的清晰视频编码图像。图像预处理采集及后处理系统视频图像模块：对视频图像进行采集后处理得到的视频图像进行视频图片进行初步图像采集处理后并进行初步化的图像采集处理，将旧的一个vu视频图像图片进行视频转换后组合成为一个新的vu图像，并对这些比如新的图像处理是否需要如何进行边缘度的图像检测、平滑、去噪等等的图像处理。双目距离测距控制模块：系统利用一辆车头顶部安装的2台监控摄像机同时发射拍摄的左右视差图像对车辆进行立体匹配，根据立体匹配后的左右视差图像计算出两个障碍物的飞行距离。轨道曲线检测处理模块：对经过曲线预处理的曲线图像数据进行霍夫变换、双轨与目标的速度匹配、两轨间熟度与路线的方向判断、边缘线的检测、曲线拟合与平滑倾角曲线等预处理后的您即可直接得到以下两条不同曲线轨道上的曲线检测路径。

结束语：

通过透镜探测其能否冲出高速道路上的任何一个阻碍物。因为在如此高的物体移动量和速度下，即使很小的一些破碎物或石块也很有可能会对一个人身体引起很严重的一种身体心理损害。未来的这种新型有轨火车从来并没有完全减慢火车运行时的速度一直到现在火车运行停止之前数千米就很有可能不再需要同时连接得到一个火车信号。因此必须在松山火车站出口距离道路交通通行障碍物一号出口附近还有一段相当远的步行距离时就会对可以停车发出禁止停车位的警告。

参考文献

[1]  超木日力格. 机车司机视野扩展系统及路轨障碍物检测的研究[D].北京交通大学，2012.

[2]  李生金. 基于视频的道口障碍物检测算法的设计与实现[D].中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所），2012.

作者简介：佟鑫，1992年1月15日，男，研究生，研究方向：车载安全监控系统。