列车识别系统及其方法、列车安全检查系统及其方法与流程

本发明涉及列车安全检查技术领域，尤其涉及一种列车识别系统及其方法、列车安全检查系统及其方法。

背景技术：

在实际中的对列车的车型或行驶状况进行识别有非常重要的意义，可自动地获知通过列车的情况，例如可用于安全检查领域或维修领域等。

发明人所知晓的一种相关技术是在铁轨沿线设置多个磁钢传感器，通过磁钢检测列车相对速度及列车车轴位置以确定轴距，根据轴距的不同识别列车类型。但是此种识别方案需要将传感器安装在铁路上，占地大，对火车运行有一定的安全隐患，对低速火车响应能力差，而且传感器安装点受限、数量也有限制，这样检测点就有局限性，对于改装车辆，比如同一种轴距参数的车辆，改装为客户或是货车，就无法从轴距上区分。

发明人所知晓的另一种相关技术是利用线阵相机获得车辆侧面轮廓信息，以通过控制系统自动识别车辆类型。但是此种识别方案对于线阵相机的安装点也有一定的要求和限制，同一列车只能有一次检测机会，对于速度变化适应能力较差，占地大，采集图像数量大、处理速度慢，对于系统的处理能力要求高。

技术实现要素：

本发明的实施例提供了一种列车识别系统及其方法、列车安全检查系统及其方法，能够提高对列车识别的灵活性。

为实现上述目的，本发明的实施例第一方面提供了一种列车识别系统，包括：

远程检测部件，用于通过远程监测的方式获取被检列车的整体特征信息；和

识别模块，用于根据获取的整体特征信息判断出被检列车的类型和/或行进情况。

进一步地，被检列车的类型包括机车、货车、客车和/或工程车；或者被检列车的行进情况包括：有无列车到来、行进方向、行进路线和/或行进速度。

进一步地，远程检测部件包括摄像头，用于拍摄被检列车的视频信息。

进一步地，摄像头设有多个，多个摄像头具有不同的焦距，分别用于在列车处于不同距离范围时进行拍摄。

进一步地，摄像头的拍摄角度、高度和/或焦距可调。

进一步地，摄像头设有一个，拍摄的视频划分为不同区域以对应不同的轨道；或者摄像头设有多个，多个摄像头分别对应拍摄不同的轨道。

进一步地，远程检测部件包括激光或雷达。

为实现上述目的，本发明的实施例第二方面提供了一种基于上述实施例列车识别系统的方法，包括：

远程检测部件通过远程监测的方式获取被检列车的整体特征信息；

识别模块根据获取的整体特征信息判断出被检列车的类型和/或行进情况。

进一步地，识别模块从获取的整体特征信息中提取列车的特征参数，以判断出被检列车行进速度的步骤具体包括：

在摄像头的视野范围内，沿着被检列车由远及近的方向选定第一位置和第二位置；

从视频中获得被检列车由第一位置到达第二位置的帧数和所需时间，得出视频中的被检列车由第一位置到达第二位置的帧数率；

将被检列车的帧数率与列车在预设行进速度下的帧数率进行比较，以得出被检列车的行进速度。

为实现上述目的，本发明的实施例第三方面提供了一种基于上述实施例列车识别系统的列车安全检查系统，包括：

检查设备，用于对被检列车进行安全检查；

上述各实施例的列车识别系统，设在邻近检查设备所在区域；和

辐射控制模块，用于根据识别模块判断出的被检列车的类型和/或行进情况控制检查设备的工作状态。

进一步地，辐射控制模块用于在识别模块判断出即将到来的被检列车中存在货车车厢的情况下开启检查设备进行预热，在不存在货车车厢的情况下使检查设备保持关闭状态。

进一步地，辐射控制模块用于在识别模块判断出有货车车厢通过检查设备的情况下使检查设备发出射线，并在识别模块判断出有机车或客车车厢通过检查设备，或者被检列车的行进速度减小至预设值或停止的情况下，使检查设备停止发出射线。

进一步地，辐射控制模块用于调整检查设备的扫描频率与识别模块判断出的被检列车的行进速度相匹配。

进一步地，列车识别系统集成设置在检查设备上。

为实现上述目的，本发明的实施例第四方面提供了一种列车安全检查方法，包括：

判断被检列车的类型和/或行进情况；

根据判断出的被检列车的类型和/或行进情况控制检查设备的工作状态。

进一步地，根据判断出的被检列车的类型和/或行进情况控制检查设备的工作状态的步骤具体包括：

在判断出被检列车即将到来时，再判断被检列车中是否存在货车车厢，如果存在则开启检查设备进行预热，否则使检查设备保持关闭状态。

进一步地，根据判断出的被检列车的类型和/或行进情况控制检查设备的工作状态的步骤具体包括：

在检查设备开启的状态下，判断通过检查设备的列车车型，若有货车车厢通过检查设备，则使检查设备发出射线进行检查；若有机车或客车车厢通过检查设备，则使检查设备停止发出射线或减小射线发出剂量。

进一步地，根据判断出的被检列车的类型和/或行进情况控制检查设备的工作状态的步骤具体包括：

在被检列车的行进速度减小至预设值或停止的情况下，使检查设备停止发出射线或减小射线发出剂量。

进一步地，还包括：

调整检查设备的扫描频率与被检列车的行进速度相匹配。

基于上述技术方案，本发明一个实施例的列车识别系统，远程检测部件通过远程监测的方式获取被检列车的整体特征信息，可在列车轨道所在区域外灵活地布置远程检测部件，降低对设置位置的需求；而且通过远程监测，在列车由远及近行驶的过程中有多次识别机会，以提高识别准确性，并能提早进行识别以便及时给出结果；另外通过获取被检列车的整体特征信息，可全面地为判断列车的类型和/或行进情况提供依据，进一步提高识别的准确性，对不同的列车均有较好的适应性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明列车识别系统的一个实施例的模块组成示意图；

图2为本发明列车安全检查系统的一个实施例的模块组成示意图；

图3为本发明列车安全检查方法的一个实施例的流程示意图；

图4为本发明列车安全检查方法的另一个实施例的流程示意图。

具体实施方式

以下详细说明本发明。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

本发明中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

在本发明的描述中，采用了“上”、“下”、“顶”、“底”、“前”、“后”、“内”和“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操控，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示，本发明提供了一种列车识别系统，在一个实施例中，包括远程检测部件10和识别模块20，远程检测部件10用于通过远程监测的方式获取被检列车的整体特征信息，包括列车的颜色或轮廓等。例如，可设在轨道宽度方向上位于列车外侧的区域，实现远距离监测。识别模块20用于根据获取的整体特征信息提取列车的特征参数，以判断出被检列车的类型和/或行进情况。根据识别模块20的判断结果，可对列车进行故障诊断、维修或安全检查等。

其中，被检列车的车型包括机车、货车、客车和/或工程车等特殊车型，此处的车型可以是列车的整体类型或者单个列车中各车厢的类型。对于不同的车型，对于故障诊断、维修或安全检查等后续工作的要求不同，因此快速准确判断车型可保证正确执行后续工作。

被检列车的行进情况包括：有无列车到来、行进方向、行进路线和/或行进速度。根据有无列车到来可实时控制工作设备的启停，并使设备的工作性能参数与列车行进方向、行进路线和/或行进速度相匹配。

本发明该实施例的列车识别系统与现有技术相比至少具备如下优点之一：

(1)远程检测部件10采用远程监测的方式，可在列车轨道所在区域外灵活地布置远程检测部件10，降低对设置位置的需求，能够在靠近列车识别系统对应的工作设备的区域布置安装，布局紧凑，占地面积小，维护方便。在选择安装场地时灵活度更大，不用考虑弯道、岔道和车站等情况。

而采用线阵相机或传感器只能在列车行驶到远程检测部件10所在位置时才能进行检测，考虑信息处理所需时间，为了提早识别，远程检测部件10只能与工作设备(例如检查设备)间隔一段距离设置，间隔距离需要根据列车行驶速度设定，且占地面积大，维护不方便。

(2)远程检测部件10采用远程监测的方式，在列车由远及近行驶的过程中有多次识别机会，以提高识别准确性，并能提早进行识别以便及时给出结果供工作设备使用，对于行进速度快的列车也具备较强的适应能力，可适用于不同行驶速度的列车。

而采用线阵相机或传感器为了提早识别，远程检测部件10只能与工作设备(例如检查设备)间隔一段距离设置，在列车提速后可能需要重新改变远程检测部件10的位置。

(3)通过获取被检列车的整体特征信息，可全面地为判断列车的类型和/或行进情况提供依据，在列车差异较小且行进速度较快时也利于提高识别的准确性，对不同的列车均有很好的适应性。

而采用线阵相机或传感器只能在特定位置获得列车的局部信息，在列车外形差异小或者进行改造后难以获得准确的结果。

(4)通过获取被检列车的整体特征信息，无需进行列车信息的拼接或整合，有利于直接判断出列车的类型和/或行进情况，可提高信息处理速度，从而提高系统的识别能力。

而采用线阵相机则需要对采集的图像进行拼接，处理图像数量大，处理速度慢，响应能力差。

在一些实施例中，远程检测部件10包括摄像头，用于拍摄被检列车的视频信息，识别模块20用于从摄像头拍摄的视频信息中提取列车的特征参数，以判断出被检列车的类型和/或行进情况。在视频中可对整个列车和列车中的部分车厢的图像都可以进行识别判断。

通过视频可直接提取列车的关键特征参数，例如列车颜色、长度、高度和轴距等，列车识别系统可采用大量样本进行深度学习，以将被检列车的类型的关键特征参数进行匹配，从而确定被检列车的类型。在识别列车类型时，可使摄像头从合适的角度进行拍摄，而且为了提高判断准确性，可安装多个摄像头从多个不同角度拍摄，以综合反映列车各个角度的细节。

而且，通过视频中的图像可直观准确地判断出有无列车到来和行进方向，并直接判断出列车的行进路线，有效解决弯道和岔道等复杂轨道情况。

另外，通过视频中的图像变化可准确地获得被检列车的行进速度。具体地，在摄像头视野范围内由远及近的方向选定第一位置和第二位置，从视频中获得被检列车由第一位置到达第二位置的帧数和所需时间，得出视频中的列车由第一位置到达第二位置的帧数率。再将得到的帧数率与列车在预设行进速度下的帧数率进行比较，可得出被检列车的行进速度。

在摄像头视野范围内沿着列车的行进方向可以设置多个检测位置，任意两个检测位置均可以作为第一位置和第二位置实现速度检测，所以对于被检列车的速度检测可以连续、不间断地进行，同时还可以实现车辆方向的检测，比如停车、倒车等异常情况。

在一些实施例中，摄像头设有多个，多个摄像头设在同一区域，且具有不同的焦距，分别用于在列车相对于摄像头处于不同距离范围时进行拍摄，焦距大小与距离范围的远近呈正比，以保证列车由远及近行驶过程中的视频拍摄质量，为识别模块20的准确判断提供基础。

通过安装不同焦距的摄像机，可对列车处于不同距离范围时进行拍摄，比如焦距小的摄像头近距离拍摄列车，焦距大的摄像头远程拍摄列车，焦距居中的摄像头拍摄处于中间距离位置的列车。比如10mm焦距内的摄像头拍摄工作设备区域范围内的列车，10-30mm焦距的摄像头拍摄中间距离范围，30mm焦距以上的摄像头对更远的地方进行监控。

每个摄像头均可以覆盖一定的范围，不同焦距的摄像头覆盖的范围也不同，只要多个摄像头实现由远及近的连续覆盖即可，无需整合各个摄像头的拍摄的视频。焦距最大的摄像头最早开始识别，之后是临近的，依次类推，只要摄像头范围内有火车，就一直识别。

通过使用不同焦距的摄像头，可以清楚地观察不同的距离范围，这样就不用在设备之外安装过多的其它设备来检测、观察当地的情况，只需将远程检测部件10都集中安装在工作设备区域内，可使远程检测部件10和工作设备整体结构更加紧凑，减少占用空间，易于维护。

进一步地，摄像头的拍摄角度、高度和/或焦距可调。通过对摄像头拍摄角度的调整，可调节对列车的最佳拍摄角度，也可针对列车在多条并排铁轨上的位置进行调整；通过对摄像头拍摄高度的调整，可调节拍摄远点的位置，为列车类型和/或行进情况的识别留出足够的时间。通过对摄像头焦距的调整，可根据需要拍摄视频的距离范围。

通过对视频流的图像分析和识别，可判断是否有列车到来，在预设摄像头拍摄角度、高度、焦距等参数后，可按照前述方法确定第一位置和第二位置，以对列车的进行速度测量。

在一些实施例中，如果需要采用一套检查设备30对多条轨道进行检查，可采用两种方式。其一，摄像头设有一个，将拍摄的视频划分为不同区域以对应不同的轨道。其二，摄像头设有多个，多个摄像头分别对应拍摄不同的轨道，以对行驶于不同轨道上的列车进行检测和识别。

上述实施例中的远程检测部件10除了采用摄像头，还可以采用激光或雷达。其中，激光检测可以一定的频率进行扫描，利用激光测距的原理进行检测，以获取被检列车的轮廓信息，从而匹配识别出列车类型，或判断列车行进情况。雷达检测是用电磁波发现目标被检列车并测定其空间位置，雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此可获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息。

其次，本发明还提供了一种基于上述实施例所述列车识别系统的识别方法，在一个实施例中，包括：

远程检测部件10通过远程监测的方式获取被检列车的整体特征信息；

识别模块20根据获取的整体特征信息判断出被检列车的类型和/或行进情况。

进一步地，识别模块20从获取的整体特征信息中提取列车的特征参数，以判断出被检列车行进速度的步骤具体包括：

在摄像头视野范围内由远及近的方向选定第一位置和第二位置；

从视频中获得被检列车由第一位置到达第二位置的帧数和所需时间，得出视频中的被检列车由第一位置到达第二位置的帧数率；

将被检列车的帧数率与列车在预设行进速度下的帧数率进行比较，以得出被检列车的行进速度。

该实施例可通过视频中的图像变化可准确地获得被检列车的行进速度。

再次，本发明还提供了一种列车安全检查系统，如图2所示，包括检查设备30、辐射控制模块40和上述实施例的列车识别系统。其中，检查设备30用于对被检列车进行安全检查，在需要进行扫描检查时，使检查设备30中的射线源发出射线，以对通过的列车进行扫描检查，判断列车中的货物是否符合安全标准。列车识别系统设在邻近检查设备30所在区域，辐射控制模块40用于根据识别模块20判断出的被检列车的类型和/或行进情况控制检查设备30的工作状态。

在该实施例中，由于远程检测部件10采用远程监测的方式，因而可将远程检测部件10布置在邻近检查设备30所在区域，使设备整体布局紧凑，占地面积小，维护方便。在选择安装场地时灵活度更大，不用考虑弯道、岔道和车站等情况。而且，远程检测部件10对列车类型和行进情况的判断较为准确，可精确地控制检查设备30的启停和发出射线时机。另外，远程检测部件10能够提早识别列车类型和行进情况，并提高信息处理速度，可使检查设备30全面及时地对列车中的货物进行检查，避免出现漏检。

而现有技术中采用线阵相机由于需要拼接图像，为了给提早识别，远程检测部件10只能与检查设备30间隔一段距离设置，使整个列车安全检查系统需要占据较大的空间，需要在不同地点分别维护。而且只能单次对列车进行识别，识别结果准确度不高，可能导致列出中的货物出现漏检。

在一些实施例中，辐射控制模块40用于在识别模块20判断出即将到来的被检列车中存在货车车厢的情况下开启检查设备30进行预热等准备工作，在不存在货车车厢的情况下使检查设备30保持关闭状态，例如，列车为单机车或是双机车等不包含车厢的结构，或是整列车都为客车等。

通过远程检测部件10的远程监测，可使识别模块20提前判断出即将到来的被检列车中是否存在货车车厢，如果存在则开启检查设备30，以提前进行预热，待货车车厢经过检查设备30时再发出射线，这样能够使检查状态设备在货车车厢经过时及时地处于检查状态。如果不存在货车车厢则使检查设备30保持关闭，降低检查设备30的功率消耗，并减少设备损耗。

在一些实施例中，辐射控制模块40用于在识别模块20判断出有货车车厢通过检查设备30的情况下使检查设备30发出射线，并在识别模块20判断出有机车或客车车厢通过检查设备30，或者被检列车的行进速度减小至预设值或停止的情况下，使检查设备30停止发出射线或减小射线发出剂量。

该实施例在识别出列车中有货车车厢通过检查设备30时就发出射线检查货物，可全面地对列车中承载的货物进行检查，在机车或客车车厢通过检查设备30时就停止发出射线，或减小射线发出剂量，能够减小射线对人员造成的伤害，提高检查设备30对于列车检查的安全性。另外，当列车行进速度减小至预设值或停止的情况下，为了防止稍后有人员从列车中出来，也可使检查设备30停止发出射线。

在一些实施例中，辐射控制模块40用于调整检查设备30的扫描频率与识别模块20判断出的被检列车的行进速度相匹配。通过视频流获得列车行进的速度，可对检查设备30的扫描频率进行实时调整，以保证扫描的图像不失真，从而更清楚地观察到货车内部的货物情况。

在一些实施例中，列车识别系统集成设置在检查设备30上。这样远程检测部件10无需占用额外的空间，设备布局紧凑、占地面积小，便于扫描检查设备30的布置、安装，而且可将列车安全检查系统作为整体的设备进行维护，在选择安装场地时灵活度更大，不用考虑弯道、岔道、车站等情况。另外，识别模块20可独立设置，也可与检查设备30自身的控制系统集成设置。

最后，本发明提供了一种基于上述列车识别系统或列车安全检查系统的检查方法，在一个实施例中，如图3所示，包括：

步骤101、判断被检列车的类型和/或行进情况；

步骤102、根据判断出的被检列车的类型和/或行进情况控制检查设备30的工作状态。

其中，步骤101可由识别模块20实时执行，步骤102可由辐射控制模块40执行。在该实施例中，由于远程检测部件10采用远程监测的方式，远程检测部件10对列车类型和行进情况的判断较为准确，可精确地控制检查设备30的启停和发出射线时机。另外，远程检测部件10能够提早识别列车类型和行进情况，并提高信息处理速度，可使检查设备30全面及时地对列车中的货物进行检查，避免出现漏检。

在一些实施例中，如图4所示，步骤102具体包括：

步骤201、在判断出被检列车即将到来时，再判断被检列车中是否存在货车车厢，如果存在则执行步骤202，否则执行步骤203；

步骤202、开启检查设备30进行预热；

步骤203、使检查设备30保持关闭状态。

其中，步骤201-203由辐射控制模块40执行。该实施例既能够使检查状态设备在货车车厢经过时及时地处于检查状态，而且可在不存在货车车厢的情况下使检查设备30保持关闭，降低检查设备30的功率消耗，并减少设备损耗。

在一些实施例中，如图4所示，步骤102具体包括：

步骤301、在检查设备30开启的状态下，判断通过检查设备30的列车车型，若有货车车厢通过检查设备30，则执行步骤302；若有机车或客车车厢通过检查设备30，则执行步骤303；

步骤302、使检查设备30发出射线进行检查；

步骤303、使检查设备30停止发出射线或减小射线发出剂量。

其中，步骤301-303由辐射控制模块40执行。该实施例在识别出列车中有货车车厢通过检查设备30时就发出射线检查货物，可全面地对列车中承载的货物进行检查，在机车或客车车厢通过检查设备30时就停止发出射线，或减小射线发出剂量，能够减小射线对人员造成的伤害，提高检查设备30对于列车检查的安全性。

在一些实施例中，步骤102具体包括：在被检列车的行进速度减小至预设值或停止的情况下，使检查设备30停止发出射线或减小射线发出剂量。该实施例的目的是防止稍后从列车中出来的人员受到射线伤害，提高人员安全性。

在一些实施例中，本发明的列车安全检查方法还包括：

步骤103、调整检查设备30的扫描频率与被检列车的行进速度相匹配。

步骤103在图中未示出，可由辐射控制模块40执行，可在列车在视频中出现后并在通过检查设备30之间随时进行调整。通过视频流获得列车行进的速度，可对检查设备30的扫描频率进行实时调整，以保证扫描的图像不失真，从而更清楚地观察到货车内部的货物情况。

由此，本发明的列车识别系统和方法能够远程检测有无列车到来、行进速度、行进方向和列车类型等，无需在离检查设备30较远的位置安装传感器、检测器件等，可有效减小占地面积，避免在铁轨上安装器件。而且对于列车类型能够多次、实时识别地进行判断，对于单轨、双轨、甚至多条轨道，弯道、岔道等复杂轨道情况，都能够提高系统的综合判断能力，从而提高检查设备30使用的安全性，同时减少火车在轨道上由于颠簸等情况对传感器产生的影响，为检查设备30稳定可靠运行提供基础。

以上对本发明所提供的一种列车识别系统及其方法、列车安全检查系统及其方法进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。