專利名稱：一種鐵路機(jī)車調(diào)車作業(yè)安全防控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及鐵路機(jī)車應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種鐵路機(jī)車調(diào)車作業(yè)安全防控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)機(jī)車進(jìn)行出入庫(kù)或轉(zhuǎn)場(chǎng)等單機(jī)作業(yè)時(shí)，由于機(jī)車乘務(wù)員瞭望問(wèn)題致使機(jī)車冒進(jìn)調(diào)車信號(hào)引發(fā)的擠壞道岔等調(diào)車作業(yè)事故，已經(jīng)成為機(jī)務(wù)安全控制當(dāng)中的重要環(huán)節(jié)。目前，迫切需要在鐵路機(jī)車調(diào)車安全方面給出一種解決方法，防止機(jī)車冒進(jìn)，以準(zhǔn)確的控制機(jī)車調(diào)車，達(dá)到安全準(zhǔn)確的目的。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供的一種鐵路機(jī)車調(diào)車作業(yè)安全防控系統(tǒng)，以防止機(jī)車冒進(jìn)，對(duì)調(diào)車作業(yè)實(shí)現(xiàn)安全自動(dòng)預(yù)警。本實(shí)用新型提供了一種鐵路機(jī)車調(diào)車作業(yè)安全防控系統(tǒng)，包括通過(guò)網(wǎng)線相連接的工控主機(jī)和圖像采集裝置，所述工控主機(jī)和圖像采集裝置均設(shè)置的機(jī)車內(nèi)，由車載110伏直流電供電；所述工控主機(jī)經(jīng)485連線與列控裝置相連接，實(shí)時(shí)讀取機(jī)車運(yùn)行參數(shù)；在監(jiān)測(cè)到機(jī)車進(jìn)入調(diào)車狀態(tài)時(shí)，工控主機(jī)向圖像采集裝置發(fā)送控制信號(hào)，控制圖像采集裝置采集經(jīng)路信息，并將采集到的圖像返回工控主機(jī)；所述工控主機(jī)從采集回的圖像中識(shí)別調(diào)車信號(hào)燈顏色，若信號(hào)燈顏色為藍(lán)色或紅色，則向與之相連的語(yǔ)音裝置發(fā)送控制信號(hào)，控制輸出語(yǔ)音提示警告；工控主機(jī)從列控裝置實(shí)時(shí)讀取機(jī)車速度，當(dāng)小于制動(dòng)距離時(shí)機(jī)車速度未達(dá)到減速要求時(shí)，工控主機(jī)通過(guò)485通信電源模塊強(qiáng)制輸出IlOV直流電到排風(fēng)閥控制排風(fēng)系統(tǒng)，進(jìn)行緊急剎車。本實(shí)用新型提供的一種鐵路機(jī)車調(diào)車作業(yè)安全防控系統(tǒng)，包括通過(guò)網(wǎng)線相連接的工控主機(jī)和圖像采集裝置，所述工控主機(jī)和圖像采集裝置均設(shè)置的機(jī)車內(nèi)，由車載110伏直流電供電，可見系統(tǒng)無(wú)需安裝地面設(shè)備，僅需在機(jī)車上安裝作業(yè)安全防控系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，僅涉及機(jī)務(wù)部門，投資少。上述結(jié)構(gòu)通過(guò)對(duì)機(jī)車調(diào)車狀態(tài)下調(diào)車信號(hào)燈、鋼軌及道岔信息的圖像進(jìn)行檢測(cè)及信息判斷，并對(duì)變化位置及變化趨勢(shì)進(jìn)行擬合分類，最終對(duì)各類信號(hào)燈及道岔信息運(yùn)行異常提出預(yù)警并提交給調(diào)車操作員進(jìn)行最終確認(rèn)。系統(tǒng)通過(guò)檢查機(jī)車調(diào)車作業(yè)中信號(hào)燈和道岔信息的變化過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了調(diào)車作業(yè)的安全自動(dòng)預(yù)警功能， 將事故消除在萌芽狀態(tài)，提高了機(jī)車調(diào)車作業(yè)的安全運(yùn)行防范水平。

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種鐵路機(jī)車調(diào)車作業(yè)安全防控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。參見圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了鐵路機(jī)車調(diào)車作業(yè)安全防控系統(tǒng)，包括通過(guò)網(wǎng)線相連接的工控主機(jī)10和圖像采集裝置11，所述工控主機(jī)和圖像采集裝置均設(shè)置在機(jī)車內(nèi)，由車載110伏直流電供電；所述工控主機(jī)經(jīng)485連線與列控裝置12相連接，實(shí)時(shí)讀取機(jī)車運(yùn)行參數(shù)；在監(jiān)測(cè)到機(jī)車進(jìn)入調(diào)車狀態(tài)時(shí)，工控主機(jī)向圖像采集裝置發(fā)送控制信號(hào)，控制圖像采集裝置采集經(jīng)路信息，并將采集到的圖像返回工控主機(jī)；所述工控主機(jī)從采集回的圖像中識(shí)別調(diào)車信號(hào)燈顏色，若信號(hào)燈顏色為藍(lán)色或紅色，則向與之相連的語(yǔ)音裝置13發(fā)送控制信號(hào)，控制輸出語(yǔ)音提示警告。工控主機(jī)從列控裝置實(shí)時(shí)讀取當(dāng)前機(jī)車速度，并從采集回的圖像中計(jì)算出目標(biāo)與車頭的距離，當(dāng)該距離小于制動(dòng)距離時(shí)，當(dāng)前機(jī)車速度未達(dá)到減速要求時(shí)，強(qiáng)制輸出制動(dòng)指令，即通過(guò)485通信電源模塊強(qiáng)制輸出IlOV直流電到排風(fēng)閥控制排風(fēng)，控制排風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行緊急剎車。所述工控主機(jī)通過(guò)顏色定位法及目標(biāo)屬性分析對(duì)信號(hào)燈進(jìn)行檢測(cè)。所述工控主機(jī)根據(jù)當(dāng)前機(jī)車速度，采用三角函數(shù)計(jì)算目標(biāo)與車頭的距離。所述控制所述圖像采集裝置采集經(jīng)路信息具體為根據(jù)機(jī)車運(yùn)行速度控制所述圖像采集裝置按預(yù)置頻率進(jìn)行經(jīng)路信息采集。所述圖像采集裝置由高清工業(yè)相機(jī)和廣角鏡頭組成；所述圖像采集裝置通過(guò)機(jī)械封裝及可調(diào)支架，安裝于機(jī)車駕駛室內(nèi)司機(jī)左前方；通信及供電纜布置于機(jī)車底部。所述工控主機(jī)在進(jìn)行圖像識(shí)別和分析時(shí)，采用圖像去霧處理技術(shù)，對(duì)采集的圖像進(jìn)行去霧處理；和/或，對(duì)采集到的圖像樣本進(jìn)行降噪和增強(qiáng)處理。所述系統(tǒng)還包括與所述工控主機(jī)相連接的顯示裝置16，顯示工控主機(jī)從采集回的圖像中識(shí)別出的鋼軌及道岔的開口方向，根據(jù)此信息判斷前方調(diào)車信號(hào)是否屬于該機(jī)車行走經(jīng)路。本實(shí)用新型實(shí)施例中，優(yōu)選的，利用7階不變矩提取區(qū)域聯(lián)合紋理特征對(duì)鐵軌進(jìn)行檢測(cè)；采用Delaimay三角剖分法進(jìn)行道岔開口方向的分析與判斷。進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)還包括與所述工控主機(jī)相連接的存儲(chǔ)裝置14，記錄列控信息和圖像信息，便于事后分析。進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)分析裝置15，與所述存儲(chǔ)裝置相連接，利用離線的數(shù)據(jù)分析軟件，對(duì)存儲(chǔ)裝置內(nèi)記錄的列控信息與圖像信息進(jìn)行整理分析。幫助運(yùn)用部門掌握該車輛的結(jié)合道路視頻數(shù)據(jù)的詳細(xì)運(yùn)行狀態(tài)、分析乘務(wù)員的危險(xiǎn)駕駛傾向、進(jìn)行確定的事件回放與查證、掌握機(jī)車運(yùn)行調(diào)度效率等信息。下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型實(shí)施例提供的鐵路機(jī)車調(diào)車作業(yè)安全防控系統(tǒng)為了引導(dǎo)司機(jī)安全駕駛，達(dá)到安全作業(yè)的目的，采用智能視頻分析技術(shù)和圖像識(shí)別技術(shù)，自主研發(fā)了鐵路調(diào)車信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)車輛行進(jìn)中拍攝的前方視頻圖像進(jìn)行處理來(lái)獲取道岔狀態(tài)信息，從而判斷出列車的前方行進(jìn)路線以及該路線沿途信號(hào)燈的狀態(tài)，并根據(jù)距離和速度進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警提示。當(dāng)判斷機(jī)車要冒進(jìn)時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)控制排風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行緊急剎車，減少事故發(fā)生。系統(tǒng)采用先進(jìn)的圖像處理算法，僅需在機(jī)車上安裝檢測(cè)攝像頭和處理裝置，無(wú)需地面設(shè)備及無(wú)線通信設(shè)備，尤其適用于長(zhǎng)交路局外單機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)作業(yè)等場(chǎng)合。圖像采集裝置由200w像素的高清工業(yè)相機(jī)和廣角鏡頭組成，通過(guò)機(jī)械封裝及可調(diào)支架，安裝于駕駛室內(nèi)司機(jī)左前方，向前探照。機(jī)車I、II端各安裝一套采集裝置，主控裝置位于機(jī)車I端副駕左前機(jī)柜內(nèi)部，通信及供電纜布置于機(jī)車底部。主控裝置及采集裝置皆通過(guò)車載110VDC供電。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的作業(yè)安全防控功能實(shí)現(xiàn)(1)經(jīng)路圖像采集機(jī)車進(jìn)入調(diào)車狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)高清工業(yè)相機(jī)開始集經(jīng)路信息，主要拍攝區(qū)域?yàn)楫?dāng)前機(jī)車前方鋼軌5-80m，由于信號(hào)燈大多位于行車方向左側(cè)(有極個(gè)別位于右側(cè)的情況)，所以拍攝區(qū)域會(huì)向左偏移。系統(tǒng)可以根據(jù)機(jī)車實(shí)時(shí)速度動(dòng)態(tài)調(diào)整采集頻率，機(jī)車高速行進(jìn)時(shí)系統(tǒng)可以自動(dòng)提高采集幀率，以提高反應(yīng)速度；機(jī)車低速行進(jìn)時(shí)系統(tǒng)可以降低采集幀率，以節(jié)省儲(chǔ)存空間。系統(tǒng)圖像采集最大幀率為6幀/秒。(2)預(yù)采集/判斷工控主機(jī)通過(guò)485連線機(jī)車TAX2箱，實(shí)時(shí)讀取機(jī)車運(yùn)行相關(guān)信息。用于自動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)、待機(jī)、采集幀率調(diào)整、制動(dòng)排風(fēng)設(shè)備及其它設(shè)備的運(yùn)行判斷。(3)視頻信息處理采集到的每一幀圖像通過(guò)千兆網(wǎng)線回傳，由工控主機(jī)計(jì)算分析處理進(jìn)行圖像識(shí)另IJ。通過(guò)識(shí)別圖像中的軌道信息，判斷所屬調(diào)車信號(hào)燈的位置，進(jìn)而識(shí)別信號(hào)燈顏色。(4)控制排風(fēng)設(shè)備當(dāng)識(shí)別出信號(hào)燈狀態(tài)為藍(lán)燈(或紅燈)時(shí)系統(tǒng)語(yǔ)音提示警告。當(dāng)進(jìn)入制動(dòng)距離速度未達(dá)到減速要求時(shí)，系統(tǒng)則強(qiáng)制輸出制動(dòng)指令，即通過(guò)485通信電源模塊輸出110VDC到排風(fēng)閥控制排風(fēng)，以達(dá)到減速安全行駛的目的。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的鐵路機(jī)車調(diào)車作業(yè)安全防控系統(tǒng)，其硬件環(huán)境及參數(shù)如下攝像設(shè)備高清工業(yè)檢測(cè)相機(jī)；鏡頭2套；視頻處理主機(jī)1套CPU主頻不低于2. OG ；CPU 2 核以上；內(nèi)存要求2G及以上。該系統(tǒng)主要完成如下功能1)系統(tǒng)能自動(dòng)搜索當(dāng)前列車經(jīng)路對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈；
5[0044]2)系統(tǒng)能自動(dòng)檢測(cè)信號(hào)燈顏色及道岔狀態(tài)；3)系統(tǒng)能自動(dòng)根據(jù)距離和車速進(jìn)行語(yǔ)音提示，防止超速和冒進(jìn)信號(hào)；4)系統(tǒng)能自動(dòng)測(cè)距，根據(jù)距離減速剎車，防止擠道岔；5)系統(tǒng)能自動(dòng)記錄LKJ列控信息和視頻圖像信息，便于事后分析；6)系統(tǒng)可以自動(dòng)進(jìn)入和退出調(diào)車狀態(tài)，自動(dòng)判斷司機(jī)換端，無(wú)需人工設(shè)置；7)系統(tǒng)具有解鎖功能；8)系統(tǒng)有效監(jiān)控距離5 60m ；9)系統(tǒng)適應(yīng)車速0 30km/h ；10)系統(tǒng)測(cè)距誤差小于3米。系統(tǒng)主要具有如下特點(diǎn)(1)系統(tǒng)無(wú)需安裝地面設(shè)備，僅需在機(jī)車上安裝作業(yè)安全防控系統(tǒng)；(2)系統(tǒng)可以通過(guò)檢測(cè)鋼軌與道岔狀態(tài)自動(dòng)判斷當(dāng)前列車經(jīng)路，尋找調(diào)車信號(hào)燈， 自動(dòng)判斷信號(hào)燈顏色；(3)系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)信號(hào)燈顏色，可以預(yù)防突然變燈造成的事故；(4)系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)距，自動(dòng)判斷剎車距離，防止超速冒進(jìn)；(5)系統(tǒng)與LKJ列控裝置結(jié)合，實(shí)時(shí)獲取列車信息，可自動(dòng)減速剎車；(6)系統(tǒng)采用先進(jìn)圖像處理算法，可以適應(yīng)白天、夜間、雨霧天氣等惡劣天氣；( 7 )系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，僅涉及機(jī)務(wù)部門，投資少。進(jìn)一步的，本實(shí)施例所述系統(tǒng)，還包括圖像去霧處理霧天作業(yè)情況，可見度低，只能看出物體的大概輪廓，如果在此時(shí)作業(yè)，司機(jī)很難準(zhǔn)確判斷調(diào)車信號(hào)狀態(tài)。而，采用圖像去霧處理技術(shù)，對(duì)采集的圖像進(jìn)行去霧增強(qiáng)處理，可得較為清晰的物體輪廓、形狀。本實(shí)施例提供的作業(yè)安全防控系統(tǒng)中，可以進(jìn)一步的識(shí)別分析鐵軌和道岔開口方向，以及信號(hào)燈等信息，并在顯示屏上顯示。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)并驗(yàn)證了多種彩色圖像處理、視頻處理、自動(dòng)量測(cè)等技術(shù)，解決了一般條件下可能會(huì)遇到的各種技術(shù)難點(diǎn)，系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)詳細(xì)介紹如下。本系統(tǒng)不僅可全面檢測(cè)出藍(lán)燈(或紅燈)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)低漏檢率，同時(shí)，通過(guò)鐵軌檢測(cè)算法和道岔信息的判斷，可進(jìn)一步判斷出當(dāng)前機(jī)車行走經(jīng)路并確認(rèn)該機(jī)車對(duì)應(yīng)的調(diào)車信號(hào)，便于駕駛司機(jī)準(zhǔn)確辨認(rèn)對(duì)應(yīng)調(diào)車信號(hào)，誤報(bào)率低。并且，系統(tǒng)可自動(dòng)測(cè)算目標(biāo)與機(jī)車距離，不但可為機(jī)車司機(jī)提供報(bào)警距離，便于司機(jī)及時(shí)判斷時(shí)下操作。而且當(dāng)判斷機(jī)車要冒進(jìn)時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)控制排風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行緊急剎車，并發(fā)出緊急警報(bào)以提示駕駛?cè)藛T，減少事故發(fā)生。1、信號(hào)燈檢測(cè)信號(hào)燈的檢測(cè)，主要通過(guò)顏色定位法進(jìn)行檢測(cè)，并通過(guò)目標(biāo)屬性進(jìn)行識(shí)別。其中， 顏色定位法主要根據(jù)調(diào)車信號(hào)燈固有顏色模式，利用機(jī)器視覺的方法首先進(jìn)行模型訓(xùn)練、 分類，判定重點(diǎn)顏色所在的圖像區(qū)域。然后對(duì)可疑區(qū)域求取面積、形狀、紋理等屬性，依照調(diào)車信號(hào)燈先驗(yàn)知識(shí)，粗略篩除非目標(biāo)區(qū)域，保留疑似目標(biāo)區(qū)域。檢測(cè)出鐵軌并且判斷出道岔之后就能夠確定列車的行進(jìn)路線(道岔及鐵軌的檢測(cè)將在后續(xù)章節(jié)介紹)，該方法可對(duì)疑似目標(biāo)區(qū)域進(jìn)一步確認(rèn)并得到信號(hào)燈所處的位置，在這基礎(chǔ)上判斷信號(hào)燈的狀態(tài)就不會(huì)將臨線的信號(hào)燈誤判成當(dāng)前列車的信號(hào)燈。該方法充分結(jié)合分類識(shí)別理論并依據(jù)可靠調(diào)車信號(hào)燈先驗(yàn)知識(shí)，可做到零漏報(bào)，且誤報(bào)率低。2、鐵軌檢測(cè)首先在鐵軌檢測(cè)主要利用7階不變矩提取區(qū)域聯(lián)合紋理特征的方法進(jìn)行鐵軌的檢測(cè)，鐵軌特征經(jīng)過(guò)區(qū)域聯(lián)合紋理變換之后，可以表現(xiàn)得比較穩(wěn)定，在鐵軌附近的其他干擾目標(biāo)則表現(xiàn)的比較雜亂，所以在這一特征下可以比較穩(wěn)定的檢測(cè)出鐵軌。其次，為了在紋理區(qū)域中獲得與基元相關(guān)的信息需要對(duì)該區(qū)域取樣，取樣的過(guò)程實(shí)際上是在紋理區(qū)域中抽取一組水平線，對(duì)位于水平線上的像素點(diǎn)的灰度級(jí)別求一階導(dǎo)數(shù)即，略去的點(diǎn)以允許基元中各像素的灰度具有一定的變化范圍。將這些點(diǎn)按照導(dǎo)數(shù)的一正一負(fù)配對(duì)，這些點(diǎn)對(duì)將水平線分成一組小線段。稱左端點(diǎn)導(dǎo)數(shù)為正且右端點(diǎn)導(dǎo)數(shù)為負(fù)的線段為“明線段”其長(zhǎng)度為1435毫米內(nèi)距，標(biāo)準(zhǔn)軌道的長(zhǎng)度為1435毫米。最后，將明暗線段基元的灰度分布分別歸一化，并根據(jù)紋理分析的結(jié)果將歸一化后的分布假設(shè)為軌距像素的分布及背景像素的分布。至此二值化閾值的選取問(wèn)題轉(zhuǎn)化為兩類模式即軌距像素P與背景像素q的劃分問(wèn)題。由于軌道像素及背景像素?zé)o法準(zhǔn)確獲得， 所以我們根據(jù)模式識(shí)別技術(shù)中的最大最小準(zhǔn)則來(lái)獲取二值化閾值。采用高清工業(yè)相機(jī)分別在白天、傍晚、夜間、霧天、雨天等天氣情況下針對(duì)不同車輛拍攝的彩色圖像，隨車拍攝了大量數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)證明該方法能夠100%準(zhǔn)確檢測(cè)出軌道。3、圖像預(yù)處理經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，需對(duì)采集到的圖像樣本分別進(jìn)行降噪和增強(qiáng)處理。圖像降噪主要采用形態(tài)濾波方法，又稱數(shù)學(xué)形態(tài)或圖像代數(shù)，是以形態(tài)為基礎(chǔ)對(duì)圖像進(jìn)行分析的數(shù)學(xué)工具。數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)是一種用于數(shù)學(xué)圖像處理和模式識(shí)別的新理論和新方法。它是具有積分幾何和隨機(jī)集論建立起來(lái)的數(shù)學(xué)方法。通過(guò)數(shù)學(xué)形態(tài)變換將一個(gè)復(fù)雜的圖像信號(hào)分解為具有物理意義的各個(gè)部分，將其與背景剝離，同時(shí)保持信號(hào)主要的形狀特征。該方法進(jìn)行信號(hào)處理時(shí)只取決于待處理信號(hào)的局部形狀特征，要比傳統(tǒng)的線性濾波更為有效。利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)構(gòu)成低通濾波器，其實(shí)原始信號(hào)伴隨比較強(qiáng)的噪聲，甚至發(fā)生了嚴(yán)重的畸變，但其基本軌道及信號(hào)燈形狀仍可以被識(shí)別、重構(gòu)及增強(qiáng)?；跀?shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的形態(tài)濾波器的基本思想是用具有一定形態(tài)的結(jié)構(gòu)元素去度量和提取圖像中的對(duì)應(yīng)形狀已達(dá)到對(duì)圖像的分析和識(shí)別的目的。數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的運(yùn)算以腐蝕和膨脹這兩種基本運(yùn)算為基礎(chǔ)， 引用了其他常用的開運(yùn)算、閉運(yùn)算等數(shù)學(xué)形態(tài)運(yùn)算。因調(diào)車信號(hào)的檢測(cè)易受外界環(huán)境的影響，如雨、霧、霾等，這里我們主要對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行去霧處理。項(xiàng)目組人員到現(xiàn)場(chǎng)收集了大量的機(jī)車調(diào)車作業(yè)的圖像信息并實(shí)驗(yàn)，最終采取基于單一通道的去霧處理方法。該方法通過(guò)在云霧場(chǎng)景中有效估計(jì)光學(xué)變換矩陣，去除云霧干擾，增加圖像可視性，恢復(fù)場(chǎng)景。4、道岔信息鐵軌檢測(cè)出來(lái)之后如果前方出現(xiàn)道岔，需要提取出前方道岔的開口方向。道岔判斷部分主要采用的是Delaimay三角剖分法進(jìn)行道岔形狀的分析與判斷。Delaimay三角剖分法精度與穩(wěn)定性高，非常適合于道岔這種不確定幾何邊界的非規(guī)則目標(biāo)形狀分析。所以這里選擇Delaimay三角剖分法對(duì)道岔形狀進(jìn)行分析和判斷。Delaunay三角剖分的定義為如果點(diǎn)集的一個(gè)三角剖分只包含Delaimay邊，那么該三角剖分稱為Delaimay三角剖分。要滿足Delaimay三角剖分的定義，必須符合下面兩個(gè)重要的準(zhǔn)則1)空?qǐng)A特性=DeIaunay三角網(wǎng)是唯一的，在Delaimay三角形網(wǎng)中任一三角形的外接圓范圍內(nèi)不會(huì)有其它點(diǎn)存在。2)最大化最小角特性在散點(diǎn)集可能形成的三角剖分中，Delaimay三角剖分所形成的三角形的最小角最大。從這個(gè)意義上講，Delaimay三角網(wǎng)是“最接近于規(guī)則化的”的三角網(wǎng)。具體來(lái)說(shuō)是指在兩個(gè)相鄰的三角形構(gòu)成凸四邊形的對(duì)角線，在相互交換后，六個(gè)內(nèi)角的最小角不再增大。經(jīng)典的Delaimay剖分算法主要有兩類1)增量算法又稱為Delaimay空洞算法或加點(diǎn)法，其思路為從一個(gè)三角形開始， 每次增加一個(gè)點(diǎn)，保證每一步得到的當(dāng)前三角形是局部?jī)?yōu)化的三角形。2)局部變換法又稱為換邊或換面法，其思路為構(gòu)造非優(yōu)化的三角網(wǎng)，然后對(duì)兩個(gè)共邊三角形形成的凸四邊形迭代換邊優(yōu)化。迄今為止關(guān)于Delaimay三角剖分已經(jīng)出現(xiàn)了很多算法，主要有分治算法、逐步插入法、三角網(wǎng)生長(zhǎng)法等。其中三角網(wǎng)生長(zhǎng)算法由于效率較低，目前較少采用；分治算法最為高效，但算法相對(duì)比較復(fù)雜；逐點(diǎn)插入法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但它的時(shí)間復(fù)雜度差。特別是近些年， 隨著計(jì)算機(jī)水平的不斷提升，又出現(xiàn)了各種各樣的改進(jìn)算法。該系統(tǒng)主要根據(jù)逐步插入法的原理，進(jìn)行Delaimay三角剖分。其基本步驟為1)獲取點(diǎn)集坐標(biāo)數(shù)組；2)獲取點(diǎn)集外圍邊界； 3 )根據(jù)邊界及內(nèi)部點(diǎn)生成三角網(wǎng)。5、距離測(cè)算根據(jù)車體的移動(dòng)速度，采用三角函數(shù)來(lái)測(cè)試距離。檢測(cè)范圍是5-60m。運(yùn)動(dòng)圖像識(shí)別的車軌道，利用一種局部的近似弧長(zhǎng)參數(shù)化插值方法，把圖像移動(dòng)范圍內(nèi)的軌道路線當(dāng)作兩條不斷延伸的弧線，把平面內(nèi)的弧線分為無(wú)數(shù)的小三角形，對(duì)曲線的弧長(zhǎng)函數(shù)進(jìn)行分段逼近，段與段之間是相互獨(dú)立的，且差值曲線在插值點(diǎn)處的弧長(zhǎng)與原參數(shù)曲線的真實(shí)長(zhǎng)度相等，最后利用三角函數(shù)來(lái)測(cè)算距離。本實(shí)用新型提供的一種鐵路機(jī)車調(diào)車作業(yè)安全防控系統(tǒng)，包括通過(guò)網(wǎng)線相連接的工控主機(jī)和圖像采集裝置，所述工控主機(jī)和圖像采集裝置均設(shè)置的機(jī)車內(nèi)，由車載110伏直流電供電，可見系統(tǒng)無(wú)需安裝地面設(shè)備，僅需在機(jī)車上安裝作業(yè)安全防控系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，僅涉及機(jī)務(wù)部門，投資少。上述結(jié)構(gòu)通過(guò)對(duì)機(jī)車調(diào)車狀態(tài)下調(diào)車信號(hào)燈、鋼軌及道岔信息的圖像進(jìn)行檢測(cè)及信息判斷，并對(duì)變化位置及變化趨勢(shì)進(jìn)行擬合分類，最終對(duì)各類信號(hào)燈及道岔信息運(yùn)行異常提出預(yù)警并提交給調(diào)車操作員進(jìn)行最終確認(rèn)。系統(tǒng)通過(guò)檢查機(jī)車調(diào)車作業(yè)中信號(hào)燈和道岔信息的變化過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了調(diào)車作業(yè)的安全自動(dòng)預(yù)警功能， 將事故消除在萌芽狀態(tài)，提高了機(jī)車調(diào)車作業(yè)的安全運(yùn)行防范水平。鐵路機(jī)車調(diào)車作業(yè)安全防控系統(tǒng)技術(shù)的提出和實(shí)現(xiàn)將從根本上改變調(diào)車操作員的作業(yè)模式及原有事故處理手段，該系統(tǒng)旨在輔助機(jī)車司機(jī)進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)，安全作業(yè)，具有深遠(yuǎn)的實(shí)際意義。需要說(shuō)明的是，在本文中，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的裝置或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種裝置或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……，，限定的要素，并不排除在包括所述要素的裝置或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。 以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種鐵路機(jī)車調(diào)車作業(yè)安全防控系統(tǒng)，其特征在于，包括通過(guò)網(wǎng)線相連接的工控主機(jī)和圖像采集裝置，所述工控主機(jī)和圖像采集裝置均設(shè)置的機(jī)車內(nèi)，由車載110伏直流電供電；所述工控主機(jī)經(jīng)485連線與列控裝置相連接，實(shí)時(shí)讀取機(jī)車運(yùn)行參數(shù)；在監(jiān)測(cè)到機(jī)車進(jìn)入調(diào)車狀態(tài)時(shí)，工控主機(jī)向圖像采集裝置發(fā)送控制信號(hào)，控制圖像采集裝置采集經(jīng)路信息，并將采集到的圖像返回工控主機(jī)；所述工控主機(jī)從采集回的圖像中識(shí)別調(diào)車信號(hào)燈顏色，若信號(hào)燈顏色為藍(lán)色或紅色，則向與之相連的語(yǔ)音裝置發(fā)送控制信號(hào)，控制輸出語(yǔ)音提示警告；當(dāng)小于制動(dòng)距離時(shí)，所述工控主機(jī)從列控裝置讀取的機(jī)車速度未達(dá)到減速要求，則通過(guò)485通信電源模塊強(qiáng)制輸出IlOV直流電到排風(fēng)閥控制排風(fēng)系統(tǒng)，進(jìn)行緊急剎車。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所述控制所述圖像采集裝置采集經(jīng)路信息具體為根據(jù)機(jī)車運(yùn)行速度控制所述圖像采集裝置按預(yù)置頻率進(jìn)行經(jīng)路信息采集。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采集裝置由高清工業(yè)相機(jī)和廣角鏡頭組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采集裝置通過(guò)機(jī)械封裝及可調(diào)支架，安裝于機(jī)車駕駛室內(nèi)司機(jī)左前方；通信及供電纜布置于機(jī)車底部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括與所述工控主機(jī)相連接的顯示裝置，顯示工控主機(jī)從采集回的圖像中識(shí)別出的鋼軌及道岔的開口方向，根據(jù)此信息判斷前方調(diào)車信號(hào)燈是否屬于該機(jī)車行走經(jīng)路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括與所述工控主機(jī)相連接的存儲(chǔ)裝置，記錄列控信息和圖像信息，便于事后分析。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)分析裝置，與所述存儲(chǔ)裝置相連接，對(duì)所述存儲(chǔ)裝置內(nèi)記錄的列控信息與圖像信息進(jìn)行整理分析。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種鐵路機(jī)車調(diào)車作業(yè)安全防控系統(tǒng)，涉及鐵路機(jī)車應(yīng)用領(lǐng)域。包括通過(guò)網(wǎng)線相連接的工控主機(jī)和圖像采集裝置，均設(shè)置的機(jī)車內(nèi)，由車載110伏直流電供電；主機(jī)經(jīng)485連線與列控裝置相連，在監(jiān)測(cè)到進(jìn)入調(diào)車狀態(tài)時(shí)，向圖像采集裝置發(fā)送控制信號(hào)，控制圖像采集裝置采集經(jīng)路信息；主機(jī)從圖像中識(shí)別調(diào)車信號(hào)燈顏色，若為藍(lán)色或紅色，向與之相連的語(yǔ)音裝置發(fā)送控制信號(hào)。主機(jī)從列控裝置讀取機(jī)車速度，當(dāng)小于制動(dòng)距離時(shí)機(jī)車速度未達(dá)到減速要求，通過(guò)485通信電源模塊強(qiáng)制輸出110V直流電到排風(fēng)閥緊急剎車。無(wú)需安裝地面設(shè)備，僅需在機(jī)車上安裝；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單安裝方便，投資少。實(shí)現(xiàn)安全自動(dòng)預(yù)警功能，提高機(jī)車調(diào)車作業(yè)安全運(yùn)行防范水平。
文檔編號(hào)B61L27/00GK202294882SQ20112035059
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者宋野, 李駿, 王新宇, 董雪松, 袁寧, 許皓, 鄭煜 申請(qǐng)人:北京華興致遠(yuǎn)科技發(fā)展有限公司, 蘇州艾特光視電子技術(shù)有限公司