[发明专利]一种列车自主感知系统

说明书

本发明涉及一种列车自主感知系统，该系统包括：车载子系统，用于识别出轨行区中的障碍物；轨旁子系统，用于弥补车载子系统传感器探测距离的局限性，以及增强对视线受遮挡的重点区域检测；手持移动终端子系统，由列车值乘人员携带和操作，用于查看显示和确认操作；中心服务器子系统，用于获取各子系统设备的工作状态及告警信息，并进行基于全局状态数据的综合逻辑处理；调度终端子系统，与中心服务器子系统通信，用于获取并显示沿线各子系统、各设备的工作状态，显示车辆位置，轨旁子系统安装位置，查看各子系统的报警信息以及管理各子系统设备。与现有技术相比，本发明具有列车能够主动去发现障碍物，并且根据障碍物的情况进行处理等优点。

技术领域

本发明涉及轨道交通信号系统，尤其是涉及一种列车自主感知系统。

背景技术

轨道交通安全关系到参与人的生命安全和财产安全，一直是轨道交通行业关注的重点。在历年来的轨道交通故障统计中发现，轨行区障碍物侵限是造成事故的主要原因，障碍物包括各类不应该出现在轨行区的异物，如行人、汽车、前方列车、各类施工遗留工具设备、人防门、钻头、倒塌轨旁设施、树木、塌方、泥石流等。针对这些障碍物的防护，目前以人工瞭望和周边系统联合防护为主，列车司机在行驶中的重要职能就是根据周围环境判断行驶安全，进行列车制动。无人驾驶模式下则采用封闭环境、专有路权的方法来保证轨道区域内无障碍物出现，此外还有一些边坡防护、天气预警等手段，进行预防性防护。

这些防护都是由外界施加到列车上的，列车本身并没有针对障碍物的检测能力。如全自动无人驾驶线路上，控制列车行驶的信号系统，根据列车的相对位置及线路状态确定列车的行走，当轨行区出现障碍物时，由于信号系统无法探测，因此就无法防护，造成行车事故，如列车碰撞人防门、钻头打穿隧道刮伤列车等。如果能为列车增加自主障碍物感知能力，让列车能够自主感知到障碍物，并且制动，可以大大降低列车的事故率，提高行车安全。

传统的列车障碍物感知技术主要包括接触式障碍物感知系统和非接触式障碍物感知系统。接触式障碍物感知系统如各类异物推杆，安装于列车车轮前方，在触碰到障碍物时会发生位移或者形变，相关传感器采集监测这种位移或形变，处理主机根据传感器数据进行判断，感知到障碍物，通知列控系统，进而由列控系统控制列车减速停车。非接触式障碍物感知系统如各类脱轨检测系统，利用脱轨时产生的各种剧烈震动、传感器相对钢轨的位移等参数变化来检测事故的发生，进而控制列车减速停车。这类传统感知技术的缺点就是事故发生后才能检测到，无法提前预测事故。另外在各类有人驾驶列车上，依靠司机瞭望来确保行车安全，行车过程中司机需要全程精神专注，劳动强度高，容易疲劳，且人的反应时间、专注能力等容易受各种因素干扰，存在疏忽的情况。

随着近几年技术的进步，出现了以视频处理为主的主动障碍物检测技术，特别是人工智能技术的发展，相关运算能力的提升，让基于机器学习的障碍物识别技术变成可能。在轨道交通领域，障碍物识别的一般方法是先识别轨行区，然后识别各类物体，最后把两者相交的部分作为障碍物，输出位置信息。激光雷达技术和毫米波雷达技术的成熟，又使得三维距离测量和速度测量更加精确，增加了距离信息的障碍物信息，进一步提高了信息的可用性，可以根据距离采取不同的应对措施。查询近几年的轨道交通领域障碍物检测专利，以视频摄像机为主，搭配毫米波雷达、激光雷达、或者双目视觉成像，主要讨论各种改进和组合检测方法，基本以车载系统为主，也有部分厂家提出了轨旁辅助检测系统，以及利用车载、轨旁、服务器组成系统，完成障碍物检测的方法。这类专利大都重点在障碍物检测的算法，或者系统的构成上。对障碍物检测到之后的操作，描述得比较少。进过检索，中国专利公开号《CN114572279A》提出了一种轨交远程驾驶智能防护系统，该系统仅作为列控信号系统降级或者无法工作时的备用系统，通过地面远程授权移动列车，障碍物检测系统作为安全防护，一旦发现障碍物则立即停车。同时中国专利公开号《CN113954911A》和《CN110027592A》提出的专利重点在于增加了障碍物检测的列控系统，利用障碍物检测技术和轨旁检测技术代替现有的列控信号系统车载和轨旁设备，技术难度比较大，实现困难。