[发明专利]一种城铁障碍物及脱轨检测系统

权利要求书

1.一种城铁障碍物及脱轨检测系统，包括脱轨检测模块和障碍物检测模块，所述脱轨检测模块和障碍物检测模块分别用于对列车与轨道之间的位置关系和列车前方障碍物信息进行检测；其特征在于，还包括车载主机、列车控制系统和若干数据采集传感器，所述脱轨检测模块和障碍物检测模块以及数据采集传感器分别与所述车载主机通信连接，所述障碍物检测模块包括毫米波雷达、激光雷达和摄像机，所述毫米波雷达用于采集列车前方的3D点云数据；毫米波雷达用于采集列车前方的2D点云数据，摄像机用于采集列车前方的图像信息；所述毫米波雷达、激光雷达和摄像机分别与车载主机通信连接，所述车载主机与所述列车控制系统通信连接；

所述车载主机用于对毫米波雷达、激光雷达、摄像机以及数据采集传感器所采集的数据信息进行分析处理，并结合脱轨检测模块的检测数据对车辆当前风险状态进行判定，并输出控制或报警信号到列车控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种城铁障碍物及脱轨检测系统，其特征在于，所述车载主机包括：

图像目标分割单元，所述图像目标分割单元用于分离图像中的物体轮廓、背景轮廓和轨道线轮廓；

轨道线分割单元，所述轨道线分割单元用于确定轨道的位置和前进方向，并通过轨道前进方向以及列车轮廓数据判定车体在空间中的位置和大小；

传感器特征融合单元，所述传感器特征融合单元用于将摄像机采集的图像信息和毫米波雷达与激光雷达获取的坐标信息进行坐标统一，并确定图像中物体的坐标以及相对于列车的速度；

障碍物判定单元，所述障碍物判定单元用于判定物体运动轨迹是否会和列车轮廓相交；

碰撞风险/脱轨风险判定单元，所述碰撞风险/脱轨风险判定单元用于根据脱轨检测模块、障碍物判定单元、轨道线分割单元的数据信息进行综合判断当前列车所处环境和状态是否存在碰撞风险和脱轨风险，并将该信息发送至列车控制系统；

所述图像目标分割单元的信号输出端分别与所述轨道线分割单元和传感器特征融合单元的信号输入端连接，所述传感器特征融合单元和轨道线分割单元的信号输出端分别与障碍物判定单元的信号输入端连接，所述障碍物判定单元、轨道线分割单元和脱轨检测单元的信号输出端分别与碰撞风险/脱轨风险判定单元的信号输入端连接。

3.根据权利要求2所述的一种城铁障碍物及脱轨检测系统，其特征在于，所述脱轨检测模块包括脱轨检测传感器单元和脱轨检测控制单元，所述脱轨检测传感器单元包括加速度传感器和位移传感器，通过对列车加速度和列车速度进行采集并发送到脱轨检测控制单元进行分析并输出控制。

4.根据权利要求3所述的一种城铁障碍物及脱轨检测系统，其特征在于，所述加速度传感器有多个，分别用于采集多个轴向的加速度信号。

5.根据权利要求4所述的一种城铁障碍物及脱轨检测系统，其特征在于，还包括加速度校准单元，所述加速度校准单元与加速度传感器分别连接，用于将所述加速度传感器采集的各个轴向上的加速度信息经过加速度校准单元进行校准。

6.根据权利要求3所述的一种城铁障碍物及脱轨检测系统，其特征在于，所述所述脱轨检测控制单元连接有驱动脱轨继电器，当判定列车脱轨时触发所述驱动脱轨继电器动作。

7.根据权利要求6所述的一种城铁障碍物及脱轨检测系统，其特征在于，所述驱动脱轨继电器连接有列车紧急制动系统，当判定列车脱轨时触发所述驱动脱轨继电器动作，进一步触发所述列车紧急制动系统动作。

8.根据权利要求7所述的一种城铁障碍物及脱轨检测系统，其特征在于，当列车紧急制动系统动作时，通过列车控制系统向轨道上的对向列车和后向列车发出紧急制动提示信号。