地铁列车障碍物视频识别系统设计

基于视频图像识别技术的列车障碍物识别系统,可以实现无人驾驶列车前进方向轨道内障碍物的自动检测。该系统通过采用2台独立的高清摄像机采集图像数据,经软件的智能计算分析,可识别列车前方是否存在障碍物,并实现障碍物与车辆之间的距离测量。该技术在业内属首次开发,可实现列车前方障碍物的检测,有效替代司机进行线路瞭望。目前本系统已通过功能仿真验证测试,拟在实际运行线路的列车上进一步进行功能验证。     

用于动车组故障检测的车号识别算法

列车车号是其身份的唯一标识，动车组运行故障动态图像检测系统（TEDS）根据列车车号在图像库中找寻该列车拍摄的历史图像，以其比对现场采集图像，从而实现对运行列车状态的实时监测。然而动车组目前尚未安装射频识别电子标签，鉴于此，利用视频分析技术对动车组车号图像进行自动识别成为亟需解决的问题。文章提出一种基于语义共生概率的模板匹配算法对车号字符进行识别。实验结果表明，本算法对车号的识别正确率和有效性满足铁路总公司的相关要求，保障了TEDS的工作效果。     

基于目标识别与跟踪的嵌入式铁路异物侵限检测算法研究

铁路线路异物侵限是威胁行车安全的一个重要隐患。基于机器视觉与嵌入式技术设计了异物侵限自动检测系统,利用FPGA和ARM芯片实现了图像采集处理硬件平台。提出异物目标分类和运动行为分析相结合的嵌入式异物侵限检测算法。算法采用两级判别结构,首先利用支持向量机及一组特征向量对背景差分图像得到的异物目标进行分类,根据分类结果滤除大部分行进列车目标,之后运用Kalman滤波器设计目标跟踪算法,对其余目标进行行为和运动趋势分析,滤除其中非侵限干扰信息提高报警准确率,并对有侵限趋势的异物提前预警。实验表明,该系统能够有效地识别检测区域内的异物目标,系统侵限报警准确率达到97.11%,平均检测频率达13帧/s。     

地铁曲线站台空隙异物自动检测预警系统研究

针对地铁司机在开车前无法独自完成曲线站台车门与屏蔽门间空隙异物检测而存在运营安全的隐患,提出一套地铁曲线站台空隙异物自动检测预警系统。通过在站台每扇屏蔽门上方安装微型摄像机来拍摄站台屏蔽门与车门间空隙图像,利用图像处理算法对所拍摄的图像进行车门检测并确定车门在图像中的区域（即感兴趣区域）,在乘客上下车完成后对感兴趣区域进行异物检测,并在存在异物的情况下发出预警,提醒司机延迟开车。实验证明,该系统能准确检测出空隙中存在的异物,可以辅助列车司机完成开车前对地铁曲线站台空隙异物的检测。     

铁路线路障碍监测报警系统研究

针对山区铁路防范危岩落石、动物、行人等异物侵限的严峻形势,提出采用三维扫描模式的铁路线路障碍监测报警系统的解决方案。通过设备研制和现场试验,实现激光雷达对预设防护区域进行不间断扫描获取三维图像,内置算法单元对侵入防区的障碍物进行实时分析处理并生成对应的报警信息,现场控制柜(二级服务器)将报警信息进行分类、存储并上传到监控中心。系统可全天候、全天时有效判识多种场景侵限异物,为铁路防范异物侵限提供可靠的技术装备。     

车载非接触式钢轨磨耗测量方法研究及应用

车载非接触式钢轨磨耗测量方法基于激光摄像三角测量原理,利用安装在列车转向架端头的图像采集设备获取钢轨断面结构光图像,将其传输至图像处理单元进行图像预处理、图像匹配、坐标转换,得到钢轨轮廓的实测值,并与标准轨进行比对得出钢轨的实测磨耗值。采用该方法对京承铁路、宝成铁路、成昆铁路、大秦重载铁路等线路进行了多次线上试验,结果表明,测量结果的重复性误差低于0.2 mm,满足现场作业要求。     

列车冲撞浆砌片石式线路终端车挡的动态仿真分析

首次采用离散单元法对列车冲撞浆砌片石式线路终端车挡进行仿真分析.利用建立的浆砌片石式终端车挡离散单元模型和列车纵向动力学模型,通过两模型间的数据交换,实现冲撞过程的仿真.以某次溜车事故为例,对列车冲撞浆砌片石式终端车挡的动态过程进行仿真分析.结果表明:列车以4.3m·s-1的初速度冲撞浆砌片石式线路终端车挡,冲撞后列车的速度降至3.96m·s-1,表明该车挡能够吸收的能量较少;冲撞后车挡墙体中的土壤颗粒分布以及车辆结构的损坏与现场情况吻合程度很好,表明对冲撞过程的仿真模拟是有效的.对不同初速度冲撞工况进行仿真,结果表明,浆砌片石式终端车挡消耗的能量、最大冲击力和列车末速度均随着冲撞初速度的增大而增大;拟合得到列车冲撞末速度与初速度的线性关系,并计算出浆砌片石式终端车挡的最大允许冲撞速度为0.6504m.s-1,当车速低于该速度时,该车挡可以阻止列车冲出轨道.     

轨道交通远程瞭望系统

在轨道交通领域,如何提升列车运行净空安全成为目前运营的迫切需求。当前快速发展的人工智能技术、传感器技术以及无人驾驶技术为解决上述问题奠定技术基础。文章介绍一种轨道交通远程瞭望系统,其基于车载感知系统,采用障碍物识别、列车速度测量和三维地图构建3 种技术感知列车周围的环境,并运用车路协同感知系统实现路侧与车侧协同感知,判断前方线路情况,从而指导司机行车或采取防护措施,提高列车的运行安全性。     

列车无线重联系统设计

为了结合轨道交通线路的客流变化,实现大客流大编组,小客流小编组,以最经济的方式降低运营成本,提升轨道资源的利用率,设计了列车无线重联系统。该系统主要通过对列车间无线通信、列车间隔控制、列车重联控制算法等关键技术研究的基础上,结合实验室半实物仿真和试验线装车测试对列车无线重联功能进行验证,其中列车间无线通信采用了4G云及Wi-Fi通信,保证了列车间隔控制的稳定性,列车定位则采用了无线Uwb信标确保了列车起停的准确性,该系统硬件主要包括无线重联控制单元、远程输入输出单元、交换机等,软件主要包括无线重联控制单元、地面控制中心、车载显示单元、远程输入输出单元等涉及的程序。该系统最终经验证实现了在多种运营场景下的列车无线重联。     

基于深度学习的铁路限界快速检测算法

列车行驶环境快速、可靠、精准感知是列车安全、高效运行的前提和关键支撑技术。列车若无法提前感知非法侵入铁路限界范围内的异物,并在短时间内有效制动,将会导致严重的安全事故。为解决列车运行环境内影响运行安全的异物侵限问题,基于深度学习算法,提出一种铁路轨道限界快速检测算法。该方法首先采用预设行锚框的方式对图像进行划分,将传统分割算法的逐像素预测,转变为对每个行锚框进行逐网格预测,以达到显著降低算法计算量,并提高检测速度的目的。同时,通过快速识别图像中属于轨道部分的像素,结合轨道线的连续特征进行追踪,达到铁路轨道坐标的智能快速识别。最后根据标准轨距下限界的定义,对识别出的轨道线坐标和侵限区域进行扩充,以确定铁路异物入侵限界的范围。通过在真实轨道数据集上的对比实验,验证所提算法能以172FPS的速度快速检测铁路限界,且轨道线和限界区域的识别精度分别达到98.96%和98.12%,F1值分别达到99.68%和98.95%,限界区域检测的平均交并比MIoU达到96.88%,各类指标均取得当前最好的准确率和性能,满足高速列车对环境感知精度和速度要求,可以为异物侵限检测、目标跟踪和列车控制等环境感知及运...     

线路障碍自动监测报警系统及其应用

为确保铁路运输安全,研发用于铁路沿线实时监测异物侵限并实现自动报警的线路障碍自动监测报警系统。系统主要由激光探测器、主控模块、报警单元及远程服务器等组成,激光探测器可实现在各种气象条件下对线路及周边范围的无人值守,发现侵限异物后主控模块驱动报警单元发出报警信号,并上传报警信息至服务端。该系统为铁路行车提供了更真实、更直观、更全面、更具实效性的安全保障手段,并在试点应用中取得良好效果。     

城市轨道安全门智能门机控制系统研究

本文针对现有城市轨道安全门控制系统存在安全门夹人或挤人的问题,提出了基于图像特征匹配城市轨道安全门智能控制系统和方法.智能控制系统采用图像特征提取和匹配的方法,不仅能有效地减少图像目标识别运算时间,而且能实时判断列车车门和站台安全门之间是否存在异物,以及列车进出站的状态,做出智能化的判断和决策,从而能有效的保障列车安全节能运行及乘客的安全,以及安全门系统安全性、可靠性和可用性.     

高速动车组踏面清扫控制系统设计

高速动车组普遍配置踏面清扫装置，用于改善车轮踏面状态。施加踏面清扫力时对踏面上的异物进行清除，对踏面微小机械损伤进行修复，提升轮轨黏着系数，降低列车冲击、振动，抑制车轮转动噪声。文章从踏面清扫装置的功能需求出发，系统介绍了踏面清扫装置的组成和工作原理，重点阐述了踏面清扫信号设计、控制逻辑、手动测试、远程切除、故障诊断和信息显示等一整套控制系统解决方案。控制逻辑基于列车速度、制动指令、滑行、空转、线路条件和时间等参数设计，可根据工程实际需求进行参数优化；手动测试和远程切除功能大大简化了踏面清扫日常功能测试和故障应急处置工作；故障诊断功能可实时监测系统状态并进行故障诊断，实现故障信息、状态信息可视化显示，并将信息推送至健康预测管理系统(PHM)地面终端。该方案提升了踏面清扫功能的有效性和可靠性，提高了控制系统的智能化水平，便于踏面清扫装置实现健康预测管理和状态修。     

铁路路况识别系统的设计和开发

为了实现对多种复杂铁路路况的识别,需要采集路况图像并加以处理,以得到识别所需的图像特征,最后通过模式识别辨别路况.由摄像机、采集卡、计算机及相关软件建立一套路况图像采集与识别系统.探讨数字图像的采集、图像处理中同态滤波、对比度增强、优化二值化算法、膨胀操作、粒子滤波等处理方法以及模式识别方法在铁路路况识别系统中的应用.经过现场验证,所设计系统识别准确率达94.4%,识别效果理想,可以满足路况采集及识别的需要,是一种可以运用在铁路机车智能减振系统中的新方法.     

基于最大期望算法的列车完整性检测方法

面向中国中西部低密度线路条件,基于GNSS的列车完整性检测系统是一种经济有效的列车完整性解决手段,也可作为制动管风压检测的辅助冗余检测方式,以进一步保障列车运行安全。针对列车运行过程中基于GNSS列车完整性检测系统问题建立完整性检测模型,模型包含列车完整状态及断裂状态下的系统时间动态转换过程。基于系统参数先验统计特性未知情况下的模型参数估计,提出基于最大期望算法的离线训练学习方法,得到列车完整性检测系统模型后验参数的极大似然估计。在列车完整性检测过程中,针对当前时刻的观测值,进行列车完整性所有状态的概率推理估计,采用高斯和滤波的方法实现状态的概率推理计算,选取最大概率下的列车完整性状态,实现列车完整性检测。结合现场测试及仿真数据,针对本文提出的列车完整性检测方法进行测试验证,结果证明了该方法的有效性。     

地铁屏蔽门与车门间异物自动检测技术

目前,国内地铁大都由司机瞭望车尾处光带是否完整来判断车门与屏蔽门之间空隙是否存在异物,该方法误检率高。本文结合地铁车门与屏蔽门之间空隙的特点,从系统性能、安装维护等方面详细比较了目前可能用于地铁屏蔽门与列车之间异物自动检测技术,提出了基于机器视觉的地铁屏蔽门与车门间异物自动检测方法。试验结果证明,该方法具有检测准确率高、设备体积小、安装维护简单、成本低等特点,应用前景广阔。     

基于窄带物联网的全电子联锁远程监测系统研究

伴随全电子联锁系统的推广应用,针对实时监测系统运行状态和及时有效进行设备维护的需求,结合全电子联锁系统执行单元特点并采用窄带物联网技术,从系统软硬件两方面研究设计了一种全电子联锁远程监测系统。在此基础上,通过对系统在交互通信时数据传输过程可能存在遭受窃取、伪造等安全风险的分析,提出系统通信数据的加密模型并优化了密钥更新算法。系统测试、通信数据加密模型及密钥更新算法验证结果表明,研究的全电子联锁远程监测系统能够实现实时监测全电子联锁系统设备并将设备状态或故障信息安全传输和显示于用户终端,提出的通信数据加密模型及密钥更新算法能够有效地保障通信数据的传输安全,系统设计能够满足铁路安全运营和维护的需要。     

地铁风险空间分析及异物检测系统技术要求

为了规范地铁风险空间异物检测系统的设计与安装,切合未来地铁无人驾驶的需求,首先分析地铁站台屏蔽门与列车门之间风险空间的风险特性与异物事件的发生原因,对比现有防夹装置和风险空间异物检测技术的优缺点,然后根据异物事件的异物体积、风险性与危害程度进行风险等级划分,并对现有异物检测系统进行检测水平评估,最后总结未来地铁无人驾驶环境下的异物检测系统必须达到理想化人工瞭望灯带技术及其以上的检测水平,本研究为未来地铁无人驾驶技术和异物检测技术的发展与应用提供参考。     

基于声发射技术的道岔尖轨伤损监测系统研究

道岔尖轨是轨道的风险控制关键点，针对现有伤损检测技术在道岔尖轨处存在盲区的问题，提出一种基于声发射信号的铁路道岔尖轨伤损监测方法，研发出道岔尖轨损伤监测系统。系统基于伤损模式分类算法对列车经过钢轨时所产生的声发射信号进行分析，实现对尖轨伤损状态的识别。现场测试数据表明该方法能够有效识别道岔尖轨的伤损。     

远程自动连续监测系统在复杂地铁工程中的应用

远程自动连续监测系统具有数据采集、交换、处理和反馈4个方面的功能,由现场监测和数据采集系统、主控计算机系统及应用终端系统3部分组成。现场监测和数据采集系统由电水平尺、数码测缝计、智能数码位移计等测试设备和自动数据采集器组成,安装在车站;主控计算机系统安装在站台办公室;应用终端系统分别安装在监测单位、施工单位和运营公司。监测系统可以设定为自动工作,也可以改由操作人员手动控制。通过对监测数据回归分析,可以预测测点可能的最终位移值和既有线路的安全状况。在地铁5号线左线采用浅埋暗挖法下穿地铁2号线雍和宫车站工程中,应用此系统实时监测既有轨道等结构物的变形情况,保障了既有地铁2号线的正常运营。