非接触式轨道交通间隙探测系统的制作方法

1.本发明属于轨道交通安全设备技术领域，具体涉及非接触式轨道交通间隙探测系统。


背景技术：

2.为保证行车安全，轨道交通需要设置站台屏蔽门，而屏蔽门与列车之间必须满足一定的间距要求。在屏蔽门与列车门关闭后，两门之间存在一定的间隙。若有乘客或异物滞留在该间隙区域，列车启动运行后可能会导致重大伤亡事故发生。现有的间隙探测方法，可分为物理探测和自动探测两类。物理探测主要包括安装瞭望灯带、安装机械挡板等，该类方法安装复杂度低，成本低，但存在人为干扰和光照干扰，容易引起误判。自动探测主要包括红外光幕、激光对射、视频探测等，红外光幕安装较复杂、受光照干扰大，激光对射安装复杂、受扰动影响大，视频探测成本较高、受光照和算法干扰大。


技术实现要素：

3.实用新型目的：本实用新型的目的在于提供一种基于激光雷达的非接触式轨道交通间隙探测系统。
4.技术方案：本实用新型所述的非接触式轨道交通间隙探测系统，包括主控模块，所述的主控模块与探测模块、站台报警模块、司机室报警模块通信连接，所述的司机室报警模块与执行机构控制模块通信连接；
5.所述的探测模块用于在接收到主控模块的工作信号后，对目标间隙探测并将获取的探测数据发送至主控模块；
6.所述的主控模块用于对探测数据进行处理后，将间隙探测结果发送至站台报警模块和司机室报警模块；主控模块还用于结合车辆、执行机构状态信息以及站台报警模块和司机室报警模块发送的探测控制信息，向探测模块发送工作指令；
7.所述的执行机构控制模块用于向司机室报警模块发送执行机构状态信息，并根据接收到的执行机构控制指令控制执行机构动作；
8.所述的司机室报警模块用于向主控模块发送车辆、执行机构状态信息以及探测控制信息，获取并展示间隙探测结果；
9.所述的站台报警模块用于向主控模块发送探测控制信息，获取并展示间隙探测结果。
10.优选的，执行机构控制模块包括用于控制并获取屏蔽门工作状态的屏蔽门门控器和/或用于控制并获取列车门工作状态的列车门门控器。
11.优选的，探测模块包括用于采集屏蔽门和列车门之间的激光点云探测数据的激光雷达，所述的激光雷达设置在屏蔽门和列车门之间的间隙。
12.优选的，站台报警模块包括站点值班室终端和设置在站台的站台报警装置。
13.优选的，站点值班终端包括对讲机以及用于显示间隙探测结果、车辆状态信息、车
门和站台门状态信息、车厢拥挤度信息等的控制显示终端。对讲机可供站点值班人员随身携带，控制显示终端可设置在站点值班室。
14.优选的，站台报警装置包括当间隙内存在异物时用于报警的声光报警装置以及用于显示间隙探测结果、客流引导信息的数据显示终端。
15.优选的，司机室报警模块包括用于显示车辆、执行机构工作状态以及间隙探测结果的人机交互系统。
16.优选的，主控模块与用于接收、存储、分析探测数据和间隙探测结果的远程监控服务器通信连接。
17.优选的，主控模块设置在站台上，所述的主控模块与司机室报警模块无线通信连接，所述的司机室报警模块与执行机构控制模块通过列车专用网络通信连接，所述的主控模块与站台报警模块有线通信连接或无线通信连接。
18.进一步的，探测模块获取的探测数据通过主控模块处理后得到间隙探测结果，根据主控模块的内置算法，可输出探测结果包括：间隙异物报警、车门人流量统计、车内拥挤度计算等。
19.进一步的，站台报警模块和司机室报警模块发送的探测控制信息包括探测系统旁路信息，当主控模块收到站台报警模块或司机室报警模块发送的探测模块旁路信息时，则控制探测模块停止工作，当主控模块未收到站台报警模块或司机室报警模块发送的探测模块旁路信息时，则结合车辆和执行机构工作状态控制探测模块工作状态，具体步骤如下：
20.(1)当车辆停稳，列车门和屏蔽门还未打开时，主控模块控制探测模块工作并将扫描数据发送给主控模块；
21.(2)主控模块将探测结果发送至站台报警模块和司机室报警模块，若间隙不存在异物，此时司机室报警模块控制车门开启，当车门打开后，主控模块控制探测模块周期性扫描将扫描数据发送给主控模块，主控模块对扫描数据进行处理获得经过间隙的物体的运行方向、体积和数量等信息；
22.(3)当列车门和屏蔽门关闭，车辆还未出发时，主控模块控制探测模块工作并将扫描数据发送给主控模块，若间隙存在异物，则主控模块将探测结果和报警信息发送至站台报警模块和司机室报警模块。
23.进一步的，主控模块与探测模块之间使用有线数据通信线路连接，由于主控模块和站台报警装置均设置在站台上，则主控模块和站台报警装置通过有线通信连接，主控模块和站点值班终端采用无线通信连接。远程监控服务器与主控模块之间通过有线通信或无线通信方式完成数据交互。
24.有益效果：该种基于激光雷达的非接触式轨道交通间隙探测系统能够在列车进站开门前、列车开门后、列车关门出站前对车门和站台门之间间隙进行物体探测，并将探测结果发送至列车司机室报警模块、站点值班室终端和站台报警装置，将异物报警信息进行多方传输并利用多种方式输出探测结果，提高了间隙异物处置的及时性、准确性。
附图说明
25.图1为本实用新型中非接触式轨道交通间隙探测系统的系统结构示意图；
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
27.非接触式轨道交通间隙探测系统，包括主控模块，主控模块与探测模块、远程监控服务、站台报警模块、司机室报警模块通信连接，所述的司机室报警模块与执行机构控制模块通信连接；
28.本实施例中，探测模块用于在接收到主控模块的工作信号后，对目标间隙探测并将获取的探测数据发送至主控模块；探测模块包括用于采集屏蔽门和列车门之间的激光点云探测数据的激光雷达，激光雷达设置在屏蔽门和列车门之间的间隙，激光雷达可使用多线扫描激光雷达、单线立体扫描激光雷达、固态激光雷达等雷达中的一种。
29.本实施例中，主控模块用于对探测数据进行处理后，将探测结果发送至站台报警模块和司机室报警模块；主控模块还用于结合车辆、执行机构状态信息以及站台报警模块和司机室报警模块发送的探测控制信息，向探测模块发送工作指令；主控模块基于dragon board控制板、树莓派控制板或其它嵌入式控制板实现。
30.本实施例中，执行机构控制模块用于向司机室报警模块发送执行机构状态信息，并根据接收到的执行机构控制指令控制执行机构动作；执行机构控制模块包括用于控制并获取屏蔽门工作状态的屏蔽门门控器以及用于控制并获取列车门工作状态的列车门门控器。
31.本实施例中，司机室报警模块用于向主控模块发送车辆、执行机构状态信息以及探测控制信息，获取并展示间隙探测结果；司机室报警模块包括用于显示车辆、执行机构工作状态以及间隙探测结果的人机交互系统。
32.本实施例中，站台报警模块用于向主控模块发送探测控制信息，获取并展示间隙探测结果。站台报警模块包括站点值班室终端和站台报警装置。站点值班终端包括对讲机和控制显示终端，控制显示终端能够显示异物报警信息、车辆状态信息、车门和站台门状态信息、车厢拥挤度信息等，报警信息直接推送至该终端，值班人员可迅速做出反应；控制显示终端还能够根据需求将系统旁路信息发送给主控模块。站台报警装置包括声光报警装置和数据显示终端，数据显示终端能够实现异物报警、客流引导信息播报等功能，声光报警装置则能够在间隙内存在异物时利用声光手段实现报警。
33.本实施例中，远程监控服务器用于接收、存储、分析探测数据和间隙探测结果，所述的远程监控服务器还与远程监控系统连接，通过远程监控系统展示远程监控服务器内探测分析结果。
34.本实施例中，探测模块通过数据通信线路与主控模块之间完成数据通信，数据通信线路可以采用usb通信线、以太网通信线、mipi csi通信线、无线网络、蓝牙通信、can通信等通信方式中的一种或多种。
35.主控模块与站台报警装置之间可通过串口、can等有线通信方式实现通信，主控模块与站点值班终端可通过lora、zigbee等无线通信方式实现通信，主控模块与司机室报警模块无线通信连接，司机室报警模块与执行机构控制模块通过列车专用网络通信连接，主控模块上预留有与远程监控服务器的通信接口，当需要时远程监控服务器与主控模块之间通过有线通信或无线通信方式完成数据交互。
36.本实施例中，当司机室报警模块或站台报警模块向主控模块发送的探测控制信息
为探测系统旁路信息时，主控模块将探测模块处于旁路的工作状态发送给司机室报警模块和站台报警模块，同时主控模块不发送车停稳、未开门信息给激光雷达，探测模块系统不进行探测工作。
37.当司机室报警模块或站台报警模块未向主控模块发送探测系统旁路信息时，该种非接触式轨道交通间隙探测系统的工作流程如下：
38.步骤s1，主控模块接收到车停稳、未开门信息，未接收到系统旁路信息，则将车停稳、未开门信息发送给探测模块。
39.步骤s2，探测模块接收到主控模块发送的车停稳、未开门信息，对屏蔽门和列车门之间的间隙进行扫描，获取间隙原始点云数据，并将该点云数据传输给主控模块。
40.步骤s3，主控模块接收到开门信息，未接收到系统旁路信息，则将开门信息发送给探测模块。
41.步骤s4，探测模块接收到主控模块发送的开门信息，对屏蔽门和列车门之间的间隙进行周期性扫描，获取经过间隙的物体统计点云数据，将点云数据实时传输给主控模块。
42.步骤s5，探测模块接收到主控模块发送的车停稳、门关到位信息，对屏蔽门和列车门之间的间隙进行扫描，获取间隙检测点云数据，并将该点云数据传输给主控模块。
43.步骤s6，主控模块将接收到的点云数据进行处理，计算物体运行方向、体积，分析和统计进出车厢的人、物的数量和体积。
44.步骤s7，主控模块将实时统计出的车厢人数信息、物体体积信息、计算出的拥挤度统计信息、客流引导信息、系统工作信息等发送给站台报警模块、驾驶室报警模块等。
45.步骤s8，主控模块将预处理后的检测点云数据与原始点云数据进行配准、背景滤除、物体识别等，若未发现检测点云数据中有新增物体，不产生异物报警信息，此时，站台报警模块将接收到的系统工作信息通过本地声光报警装置实现显示；通过声音实现客流引导信息播报，司机室报警模块将接收到的人数统计信息、拥挤度统计信息、系统工作信息等进行显示。
46.步骤s9，若发现检测点云数据中有新增物体，产生异物报警信息，发送给站台报警模块、驾驶室报警模块。此时，站台报警模块将接收到的异物报警信息、系统工作信息通过本地声光报警装置实现报警；通过无线通信实现将异物报警推送至值班对讲机；通过声音实现客流引导信息播报，司机室报警模块将接收到的异物报警信息、人数统计信息、拥挤度统计信息、系统工作信息等进行显示；通过通信将异物报警信息发送至执行机构，由执行机构进行下一步安全处理，执行机构接收到异物报警引起的动作指令，进行下一步安全处理，重复s3，至无异物报警引起的动作指令产生。
47.在上述工作步骤中，必要时可传输异物报警信息、人数统计信息、拥挤度统计信息、系统工作状态信息等至远程监控服务器，远程监控系统可以通过远程监控服务器内数据显示显示异物报警、人数统计、拥挤度统计、系统工作状态等信息，并对上述数据进行整合、分析，实现异物报警预警、车辆调度预警等功能。
48.综上，由于激光雷达属自动探测方法，其受光照影响小、对人体安全、立体检测、算法简单，是理想的非接触式异物探测设备，因此，该种基于激光雷达的非接触式轨道交通间隙探测系统能够在列车进站开门前、列车开门后、列车关门出站前对间隙进行物体探测，并将探测信息多方向发送至列车司机室报警模块、站点值班室终端和站台报警装置，并在不
同终端利用多方式输出探测结果，实现间隙异物检测的同时也能够为车厢人数统计、车厢拥挤程度判定、客流引导提供数据基础。

技术特征：
1.非接触式轨道交通间隙探测系统，其特征在于：包括主控模块，所述的主控模块与探测模块、站台报警模块、司机室报警模块通信连接，所述的司机室报警模块与执行机构控制模块通信连接；所述的探测模块用于在接收到主控模块的工作信号后，对目标间隙探测并将获取的探测数据发送至主控模块；所述的主控模块用于对探测数据进行处理后，将间隙探测结果发送至站台报警模块和司机室报警模块；主控模块还用于结合车辆、执行机构状态信息以及站台报警模块和司机室报警模块发送的探测控制信息，向探测模块发送工作指令；所述的执行机构控制模块用于向司机室报警模块发送执行机构状态信息，并根据接收到的执行机构控制指令控制执行机构动作；所述的司机室报警模块用于向主控模块发送车辆、执行机构状态信息以及探测控制信息，获取并展示间隙探测结果；所述的站台报警模块用于向主控模块发送探测控制信息，获取并展示间隙探测结果。2.根据权利要求1所述的非接触式轨道交通间隙探测系统，其特征在于：所述的执行机构控制模块包括用于控制并获取屏蔽门工作状态的屏蔽门门控器和/或用于控制并获取列车门工作状态的列车门门控器。3.根据权利要求1所述的非接触式轨道交通间隙探测系统，其特征在于：所述的探测模块包括用于采集屏蔽门和列车门之间的激光点云探测数据的激光雷达，所述的激光雷达设置在屏蔽门和列车门之间的间隙。4.根据权利要求1所述的非接触式轨道交通间隙探测系统，其特征在于：所述的站台报警模块包括站点值班终端和设置在站台的站台报警装置。5.根据权利要求4所述的非接触式轨道交通间隙探测系统，其特征在于：所述的站点值班终端包括对讲机以及用于显示间隙探测结果、车辆状态信息、车门和站台门状态信息、车厢拥挤度信息的控制显示终端。6.根据权利要求4所述的非接触式轨道交通间隙探测系统，其特征在于：所述的站台报警装置包括当间隙内存在异物时用于报警的声光报警装置以及用于显示间隙探测结果、客流引导信息的数据显示终端。7.根据权利要求1所述的非接触式轨道交通间隙探测系统，其特征在于：所述的司机室报警模块包括用于显示车辆、执行机构工作状态、间隙探测结果以及车厢拥挤度信息的人机交互系统。8.根据权利要求1所述的非接触式轨道交通间隙探测系统，其特征在于：所述的主控模块与用于接收、存储、分析探测数据和间隙探测结果的远程监控服务器通信连接。9.根据权利要求1所述的非接触式轨道交通间隙探测系统，其特征在于：所述的主控模块设置在站台上，所述的主控模块与司机室报警模块无线通信连接，所述的司机室报警模块与执行机构控制模块通过列车专用网络通信连接，所述的主控模块与站台报警模块有线通信连接或无线通信连接。

技术总结
本实用新型公开了一种非接触式轨道交通间隙探测系统，包括主控模块，主控模块与探测模块、远程监控服务器、站台报警模块、司机室报警模块通信连接，所述的司机室报警模块与执行机构控制模块通信连接；其中探测模块用于在接收到主控模块的工作信号后，对目标间隙探测并将获取的探测数据发送至主控模块；主控模块用于对探测数据进行处理后，将探测结果发送至站台报警模块和司机室报警模块；主控模块还用于结合车辆、执行机构状态信息以及站台报警模块和司机室报警模块发送的探测控制信息，向探测模块发送工作指令；该种间隙探测系统对间隙进行物体探测，并将探测信息进行多方传输，提高了间隙异物处置的及时性、准确性。准确性。准确性。


技术研发人员：刘晓 张贻南 黄莉莉 张伟
受保护的技术使用者：南京康尼机电股份有限公司
技术研发日：2022.08.03
技术公布日：2022/12/27