鐳神智能|軌道異物侵限智能監(jiān)測(cè)方案，有效保障軌道行車安全

上一篇文章中，我們淺談了D2809次列車事故引發(fā)的汛期鐵路安全思考和鐵路隱患預(yù)防的重要性。

思考過后，綜合軌道交通存在的隱患問題，提供怎樣的解決方案，是今天的主要內(nèi)容。

當(dāng)前軌道環(huán)境存在以下問題：

公路跨鐵路地段、公路與鐵路并行緊鄰地段、施工路段附近、鐵路正線以及山區(qū)中常有可能發(fā)生坍塌落石和泥石流等情況。

隧道是交通事故多發(fā)的路段之一，受制于地理?xiàng)l件限制，隧道內(nèi)彎道多、彎道大、彎道急，燈光條件有限的情況下，當(dāng)遇到落石情況時(shí)，極大影響行車安全。

軌道中突發(fā)闖入的人、動(dòng)物等異物侵限情況時(shí)有發(fā)生。

高鐵站內(nèi)鋼架結(jié)構(gòu)的風(fēng)雨棚，在長(zhǎng)期運(yùn)行、使用過程中，歷經(jīng)季節(jié)氣候變化，尤其是近些年強(qiáng)風(fēng)、強(qiáng)降雨等極端氣候?qū)覍翌l發(fā)，其鋼架結(jié)構(gòu)難免出現(xiàn)各種變形、損傷，成為了行車和旅客安全的重大隱患。

以上情況具有突發(fā)性、無規(guī)律性和不可預(yù)測(cè)性。

為了解決上述隱患，基于3D激光雷達(dá)實(shí)時(shí)探測(cè)技術(shù)，鐳神智能自主研發(fā)軌道交通異物侵限智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，從硬件到算法提供整體解決方案，依據(jù)需求分別有定點(diǎn)式安裝和車載式安裝兩種方案，具有快速響應(yīng)、精準(zhǔn)識(shí)別異物、穩(wěn)定可靠等工作特點(diǎn)。

定點(diǎn)式方案

激光雷達(dá)軌道異物侵限智能監(jiān)測(cè)定點(diǎn)式方案，采用3D激光雷達(dá)，安裝于軌道異物侵限多發(fā)地段、隧道、易塌方山體及月臺(tái)周邊，全天時(shí)智能監(jiān)測(cè)，及時(shí)對(duì)軌道異物入侵進(jìn)行預(yù)警。

定點(diǎn)監(jiān)測(cè)軌道侵限情況

同時(shí)，也能轉(zhuǎn)換監(jiān)控視場(chǎng)，針對(duì)易滑坡山體，進(jìn)行泥石流等突發(fā)災(zāi)害的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警。

定點(diǎn)監(jiān)測(cè)易塌方路段的山體情況

定點(diǎn)式的軌道異物侵限智能監(jiān)測(cè)方案，具有120°×25°的超廣視場(chǎng)角，通過組合安裝方法，可全方位無死角覆蓋特殊路段，做到監(jiān)測(cè)無盲區(qū)。

對(duì)于20×20cm的小物體，即使在200米的探測(cè)距離，激光雷達(dá)依舊有效感知，分辨率可達(dá)至0.03°×0.05°，呈現(xiàn)5~6個(gè)穩(wěn)定的點(diǎn)云像素點(diǎn)，清晰準(zhǔn)確識(shí)別異物。

小物體的有效感知

根據(jù)路側(cè)監(jiān)測(cè)的需求，鐳神智能激光雷達(dá)可實(shí)時(shí)監(jiān)控軌道意外情況的發(fā)生，真正做到快速響應(yīng)。

如果說定點(diǎn)式方案是在已知隱患路段進(jìn)行多地多點(diǎn)的監(jiān)測(cè)預(yù)防 ，那車載式方案則是基于更無法預(yù)測(cè)到的險(xiǎn)情進(jìn)行的第二道防線布置。

車載式方案

鐳神智能車載式方案所用激光雷達(dá)擁有905nm及1550nm兩種光源配置可選。均采用車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，且在尺寸、功耗、功能安全、成本等進(jìn)行了全面整合優(yōu)化，通過一系列嚴(yán)苛測(cè)試，上車應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)意義。

905nm激光雷達(dá)

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1550nm光纖車規(guī)混合固態(tài)激光雷達(dá)

此次車載式方案需要特別介紹的是，以鐳神智能自研自產(chǎn)的1550nm光纖激光器做光源的混合固態(tài)激光雷達(dá)，它抗光強(qiáng)度高，不受自然光以及高亮度的對(duì)射光影響，探測(cè)更穩(wěn)定、探測(cè)距離更遠(yuǎn)，對(duì)小物體的探測(cè)能力更優(yōu)秀。

車載式方案通過安裝在車頭表面的激光雷達(dá)，無接觸式實(shí)時(shí)探測(cè)前方道路情況，精準(zhǔn)抓取入侵軌道的異物，有效識(shí)別人、動(dòng)物、車輛、滾石、落物等不同目標(biāo)屬性，并輸出距離、3D輪廓等信息。

車端軌道異物侵限智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

系統(tǒng)搭載了慣性測(cè)量單元（IMU），即使在信號(hào)衰減的隧道內(nèi)，也不會(huì)影響列車前方環(huán)境的三維建模和列車行駛的實(shí)時(shí)定位。

地鐵實(shí)測(cè)效果

一旦監(jiān)測(cè)異常數(shù)據(jù)，算法單位將會(huì)啟動(dòng)信息分發(fā)傳輸模塊，將設(shè)置監(jiān)控范圍內(nèi)有異常的目標(biāo)告警信息及時(shí)提醒司機(jī)制動(dòng)或其他上報(bào)處理。

點(diǎn)云效果

1550nm光纖車規(guī)混合固態(tài)激光雷達(dá)，探測(cè)距離1.5m~300m(250m@10%)，探測(cè)精度±3cm，幀率10~20FPS，漏報(bào)率極低，給予列車司機(jī)或交通大后臺(tái)更多的安全冗余時(shí)間。

由于不同列車的速度不同，車端激光雷達(dá)的探測(cè)距離與刷新頻率自然也需要匹配不同車進(jìn)行方案定制。

根據(jù)以下高鐵、動(dòng)車、貨車、輕軌的時(shí)速，可得知不同列車的運(yùn)行狀態(tài)是不一樣的。

高鐵的最高速度是300km/h~350km/h

動(dòng)車的最高速度是200km/h~250km/h

火車的最高速度是120km/h、140km/h和160km/h

輕軌的最高速度是80km/h或者100km/h

由于高鐵的運(yùn)行速度最快，為了提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，對(duì)激光雷達(dá)的探測(cè)距離和探測(cè)幀率要求最高。為此，在探測(cè)過程無玻璃隔擋的前提下，鐳神智能可根據(jù)不同列車需求定制公里級(jí)探測(cè)量程的激光雷達(dá)。

當(dāng)前，鐳神智能激光雷達(dá)軌道異物侵限智能監(jiān)測(cè)方案，已成功在北京、深圳、蘇州等城市落地應(yīng)用，有效提高了軌道運(yùn)行安全系數(shù)。

而未來，鐳神智能也希望助力更多城市的軌道應(yīng)用，減少軌道事故的發(fā)生。