闕帆

摘 要：隨著社會的發(fā)展，地鐵由有人駕駛向無人駕駛探索。其中，自動(dòng)檢測站臺門與車門間是否夾住乘客是一個(gè)非常重要的技術(shù)，關(guān)系著乘客的人身安全。文章從系統(tǒng)性能、安裝維護(hù)等方面介紹了現(xiàn)有站臺門與車門間的異物自動(dòng)檢測技術(shù)及其工作原理。

關(guān)鍵詞：異物自動(dòng)檢測技術(shù)；站臺門；分析

1 背景

從上世紀(jì)八十年代開始，為解決司機(jī)罷工引起的對軌道交通線路運(yùn)營的影響，西方國家紛紛著手研究能滿足更高運(yùn)輸質(zhì)量需求的新型城市軌道交通系統(tǒng)，全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在這個(gè)背景下應(yīng)運(yùn)而生，當(dāng)時(shí)主要應(yīng)用在中低運(yùn)量的軌道交通領(lǐng)域內(nèi)。

隨著全自動(dòng)駕駛的廣泛應(yīng)用及技術(shù)的逐步完善，其帶來的技術(shù)先進(jìn)性、城市軌道交通運(yùn)營效率和自動(dòng)化水平的提高、人力資源配置的優(yōu)化、系統(tǒng)安全性可靠性的提高等效果逐漸顯現(xiàn)出來。世界越來越多的軌道交通線路開始采用全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。近年來，我國也開始關(guān)注全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，站臺門的異物自動(dòng)檢測技術(shù)是全自動(dòng)駕駛的重要組成部分。

2 現(xiàn)有地鐵的防夾技術(shù)

為了保證乘客的安全，目前地鐵公司大多采用的是人工檢測，即在車尾安裝 望燈帶，開車前由列車司機(jī)下車觀察燈帶是否完整，來判斷站臺門與車門之間是否存在異物。由于地鐵站間距離短、發(fā)車頻率高，司機(jī)需要不斷重復(fù)完成出站、進(jìn)站、開關(guān)車門、 望等標(biāo)準(zhǔn)操作項(xiàng)目，易出紕漏且耗時(shí)長。因此，研制一種安裝和維護(hù)方便的地鐵站臺門與車門之間的空隙異物自動(dòng)檢測裝置，輔助或代替列車司機(jī)進(jìn)行上述檢查具有重要的意義。

目前用于地鐵站臺門與車門之間空間異物檢測的方案主要有以下4種：（1）紅外光幕法；（2）激光探測法；（3）基于激光掃描的站臺門與列車門之間異物檢測法；（4）基于機(jī)器視覺的站臺門與列車門之間異物檢測法。

2.1 紅外光幕法

紅外光幕法的裝置由紅外發(fā)射器、紅外接收器和主機(jī)組成。該技術(shù)由紅外發(fā)射器向?qū)?yīng)的紅外接收器發(fā)射特征光，由接收器檢測發(fā)射器發(fā)出的特征光，根據(jù)接收器檢測到的信號特征判斷直線光路上的障礙物。由于發(fā)射器發(fā)射的信號為紅外光，光斑隨著探測距離的增加逐漸增大，故不適于遠(yuǎn)距離檢測。在實(shí)際使用中，因站臺門和車門產(chǎn)生漫反射導(dǎo)致在實(shí)際存在障礙物的情況下，發(fā)射信號容易繞過障礙物造成誤檢。設(shè)備安裝在列車與站臺門之間，受限界條件限制，檢測區(qū)域受限，雖然沒有侵入列車限界，但是超出站臺的設(shè)備限界、對行車安全也存在較大安全隱患。

2.2 激光探測法

激光探測法其原理與紅外光幕法類似，由接收器檢測發(fā)射器發(fā)出的特征光，根據(jù)接收器檢測到的信號特征判斷直線光路上的障礙物是否存在。該方法也存在著容易誤檢的問題；針對曲線站臺，設(shè)備數(shù)量增加后，誤報(bào)率也相應(yīng)增加。設(shè)備安裝在列車與站臺門之間，受限界條件限制，檢測區(qū)域受限。雖然沒有侵入列車限界，但是超出站臺的設(shè)備限界、對行車安全也存在較大安全隱患。

2.3 基于激光掃描的站臺門與列車門之間異物檢測法

激光掃描的基本工作原理：采用TOF飛行時(shí)間測距的基本原理實(shí)現(xiàn)一維測量，采用旋轉(zhuǎn)掃描的方式實(shí)現(xiàn)二維測量；利用HDDM采樣技術(shù)，提高檢測精度和可靠性。激光探測器安裝于站臺頂梁下方、站臺門側(cè)上方，采用膨脹螺栓與專用支架配合的方式，每個(gè)站臺門安裝一個(gè)，所有設(shè)備安裝位置不侵入設(shè)備限界，因此探測區(qū)域不受限制，且不會影響行車安全。但目前還沒有應(yīng)用到站臺門的實(shí)際案例，成熟性、可靠性待進(jìn)一步驗(yàn)證。

2.4 基于機(jī)器視覺的站臺門與列車門之間異物檢測法

機(jī)器視覺就是利用攝像頭和計(jì)算機(jī)來代替人眼做測量和判斷，它是目前物體檢測領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，雖然還沒有應(yīng)用到地鐵站臺門的空隙異物檢測中，但是在其它方面得到了廣泛的研究，有很強(qiáng)的潛力。機(jī)器視覺的基本檢測原理是當(dāng)相機(jī)和特征光帶之間有物體阻礙時(shí)，采集的特征光帶會有明顯的變化，從而判斷是否有異物。

使用機(jī)器視覺進(jìn)行異物檢測的一般流程下圖所示：（1）利用攝像機(jī)獲取外界視頻圖像；（2）對圖像進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)處理（降噪等）；（3）提取圖像中的目標(biāo)描述特征（顏色直方圖等）；（4）將提取的特征與模板特征進(jìn)行比較，如果變化超過閾值則認(rèn)為異物存在，反之則不存在。

機(jī)器視覺傳感器安裝于站臺頂梁下方、站臺門側(cè)上方，采用膨脹螺栓與專用支架配合的方式；特征光源安裝于站臺底部，不超出站臺邊沿，距離站臺邊沿不大于200mm。所有設(shè)備安裝位置不侵入設(shè)備限界。基于機(jī)器視覺的站臺門與列車門之間異物檢測系統(tǒng)從原理上是可行的，但是還沒有實(shí)際應(yīng)用案例，對夾人探測可確保安全，對夾物是否要進(jìn)行安全等級認(rèn)證，可靠性有待驗(yàn)證。本原理在工業(yè)上已經(jīng)有大量的應(yīng)用，但還沒有站臺門實(shí)際應(yīng)用案例。

3 結(jié)束語

由于地鐵車門與站臺門之間空隙具有距離遠(yuǎn)、光線暗等特點(diǎn)，而列車發(fā)車頻率高、駕駛員各項(xiàng)操作時(shí)間有限使得目前的人工檢測存在較大的誤檢。本文分析了現(xiàn)有的異物自動(dòng)檢測技術(shù)，并對比了它們之間的優(yōu)劣。但這些技術(shù)在地鐵應(yīng)用中都不成熟，還需設(shè)備廠家與地鐵公司共同探索，從運(yùn)營制度、技術(shù)和設(shè)備改進(jìn)等方面應(yīng)用檢測技術(shù)，共同保護(hù)乘客的安全。

參考文獻(xiàn)

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