[发明专利]一种铁路沿线异物侵限无人机智能辨识和预警方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于铁路轨道检测领域，特别涉及一种铁路沿线异物侵限无人机智能辨识和预警方法及系统。

背景技术

铁路异物侵限对铁路行车安全的危害极其重大，轻者造成列车晚点，重者会给国家和人民带来严重的经济损失。近年，铁路沿线环境安全隐患日益突出，给人民生命和财产带来极大的安全风险。据统计，铁路系统的故障属于设备本身故障的占20％，而外部环境带来的故障却占到了80％，导致火车晚点的原因大部分为“异物侵限”。随着铁路建设的快速发展，列车运行速度不断提高，对列车运行安全的要求也不断提高。

异物侵限事件中侵限的异物主要分为两类：一类是受外力或自然因素影响侵入铁路建筑限界的障碍物，此类侵限异物在侵入限界内后相对静止，如山体滑坡、泥石流塌方等造成的道上沙石，另一类是误入铁路建筑限界的生物类障碍物，此类侵限异物主要指鸟类。现有的异物侵限监测方式有双电缆传感器监测方式、微波监测方式、红外线监测方式和视频监测方式。这些异物侵限方式的监测点一般设置在易发生落物的铁路地段，如跨铁路公路桥、隧道口、高速公路与铁路并行处、铁路正线等处所，在列车到达侵限地点前发出报警，控制列车限速停车，保证列车运行安全。但随着高铁路网规模的增大，近年来时有鸟类侵入铁路建筑限界，撞击运行中的高速列车，由于高铁沿线缺乏有效的驱鸟方法，鸟类撞击对高铁运行的影响日益受到重视。资料显示，2011年3月8日，G1024次高铁列车由广州南开往武汉，列车行驶到岳阳至武汉区间时，遭遇撞鸟事件，导致列车停运20多分钟；2012年7月29日，上海虹桥开往金华的D5663次列车在义乌境内发生过一次撞鸟事件，并导致列车停运10多分钟。鸟撞防治是世界性难题，国际航空联合会将鸟撞定为“A”类安全事故。撞击事件一般发生在鸟类起飞阶段，因此高铁受到鸟类撞击的概率比飞机受到撞击的概率更大，虽然驱鸟车等设备能尽量减少飞鸟撞击飞机的概率，但这个经验用在日渐拓展的高铁网络上，无疑显得捉襟见肘。目前的异物侵限监测方式主要针对上述的第一类侵限异物，而且只能检测到某一区段内异物侵限事件，有“监控盲区”。对于第二类异物侵限事件目前铁路并无有效监测手段。发明专利《铁路驱鸟系统》(申请号为201110155588.4，公开号为CNl02301991A)，由安装在铁路上的驱鸟器和安装在高速列车上的控制台组成。当高速列车超过一定速度时，控制器启动数字信号发射器，反复向这些驱鸟器发射对应数字信号，启动这些驱鸟器驱赶鸟类。但由于需要在整条铁路沿线设置驱鸟装置，施工量大，且无法实现对鸟类的定向驱赶，并没有较大的实用性。

这类异物侵限事件的发生具有突发性、无规律可循和不可预测等特点，这给异物侵限监测工作带来巨大的挑战，因此急需一种新型的铁路沿线异物侵限识别和预警方法及系统。

发明内容

本发明提供了一种铁路沿线异物侵限无人机智能辨识和预警方法及系统，其目的在于，实现对铁路沿线异物侵限的无盲区检测、降低铁路部门安装沿线异物侵限检测系统的成本以及防止鸟类对运行的高速列车的威胁。

一种铁路沿线异物侵限无人机智能辨识和预警方法，包括以下步骤：

步骤1：对铁路轨道进行等间距划分，每个轨道区间设置有监控单元，每个监控单元配置有1组无人机异物侵限检测装置；

所述无人机异物侵限检测装置包括飞行装置及装载在飞行装置上的Kinect传感器阵列、超声波驱鸟器、探鸟雷达、无线通信模块和GPS模块；

步骤2：当某监控单元所辖的线路区间内通过轨道电路检测到有列车通行时，监控中心向无人机异物侵限检测装置下达起飞指令，并把列车实时位置、实时速度发送给无人机异物侵限检测装置；

步骤3：无人机异物侵限检测装置根据监控单元发送的列车实时位置和实时速度飞行到列车前方，并实时保持在距离列车S处；

步骤4：当无人机异物侵限检测装置到达距离列车前方S处时，与列车保持同步跟踪状态后，无人机异物侵限检测装置开始检测工作，同步进行如下操作：

(1)利用Kinect传感器采集阵列开始采集所在位置的图像信息，并通过无线传输发送给Kinect图像处理大数据中心；

(2)利用探鸟雷达采集所在位置的雷达反射信息，并通过无线传输发送给雷达处理大数据中心；

(3)根据监控中心发送的列车时速信息，调整自身飞行速度，与列车实时速度保持同步；

步骤5：Kinect图像处理大数据中心和雷达处理大数据中心分别对各自接收的数据进行分析处理；