一种列车检查系统及检查方法与流程

本发明涉及安全检查领域，尤其涉及一种列车检查系统及检查方法。

背景技术：

随着国际货物贸易往来日益频繁，国际安全问题日益严峻，安全检查系统越来越多地出现在各种货物集散地以及交通枢纽，例如各国的海关、机场、码头、车站等。

其中基于x射线的检查系统，能够在不破坏物品表面的情况下，对其中包含的物质进行检查并实时成像，并且由于其能量高、穿透效果好、运输安全且无后续污染而受到各种安检场所的青睐。但是高剂量的x射线容易对人体造成损害，而部分待检测物品，例如列车是以驾驶人员或工作人员操作的情况下通过待检测通道，此时就需要确保列车上人员的安全，进行相应的避让。

目前的x射线列车检查系统为保证列车上人员的辐射安全，采用对机车及机车相邻货车车厢避让的方案进行扫描检查。同时为了避免由于列车速度快而在扫描图像中产生加速器剂量缓升问题，采用出束前提前预热加速器的方案，保证加速器出束时剂量稳定，从而保证图像质量。具体步骤如下：在列车距离主束一定距离时，对加速器进行提前加高压及加磁触发频率预热；当列车接近束流中心线例如进入扫描通道时，控制加速器的预热磁触发频率下降到一定范围，以保证机车司机辐射安全；当机车及相邻1节车厢通过束流中心线时，恢复加速器的正常磁触发频率，并控制加速器开始出束扫描。

然而这种对机车及机车相邻列车车厢避让的方案，难以检查到机车及机车相邻列车车厢夹带走私物、危险品的情况，使得安全检查留有隐患；并且，加速器预热频率所采取的高频-低频-高频转换对加速器的自动频率控制(afc)电机要求较高，特别在列车高速行驶时，还可能会出现afc电机调节滞后而导致加速器剂量缓升现象，从而影响图像质量；此外，上述步骤对于控制系统的要求较高，需要多套传感器与控制单元，不但控制系统复杂、成本高，还容易出现传感器信号误报而使加速器高频预热，并对列车上人员造成超标剂量的辐射。

技术实现要素：

本发明的至少一个目的是提出一种列车检查系统及检查方法，能够在保证列车上人员安全的前提下，对列车中的有人车厢(机车、客车以及与机车、客车相邻的货车)进行扫描。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种列车检查系统，能够通过扫描设备对列车成像从而进行安全检查，所述扫描设备包括加速器和探测器，所述列车检查系统包括：第一传感器，设置于所述加速器的列车来向，能够检测是否有列车经过；第二传感器，设置于所述加速器与所述第一传感器之间，能够检测是否有列车经过；以及控制器，被配置为在所述第一传感器检测到列车经过时，使所述加速器预热，并在所述第二传感器检测到列车经过时，控制所述加速器以第一剂量出束，对所述列车进行安全检查；其中，所述第一剂量被设定为满足所述列车上人员的辐射防护安全条件。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述控制器被进一步配置为：在控制所述加速器以第一剂量出束时，控制所述加速器的出束频率与所述列车的行驶速度对应。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述控制器被进一步配置为：在所述列车的行驶速度变化量在设定范围之内时，控制所述加速器的出束频率不变。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，在所述加速器的出束频率不变的情况下，根据所述列车的速度对所述列车成像的变形部分进行校正。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述列车检查系统进一步包括：第三传感器，设置于所述加速器的列车来向，能够判断所述列车车厢的种类。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述第三传感器包括：轴距传感器，能够通过采集所述列车车厢的轴距，判断所述列车车厢的种类；和/或图像传感器，能够通过采集所述列车车厢的图像信息，判断所述列车车厢的种类。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述控制器被进一步配置为：基于所述第三传感器的判断结果，在所述列车可正常扫描的车厢经过加速器时，控制所述加速器以第二剂量出束，对所述列车进行安全检查；其中，所述第二剂量被设定为不受所述列车上人员的辐射防护安全条件限制。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述控制器被进一步配置为：在控制所述加速器以第二剂量出束时，控制所述加速器的出束频率与所述列车的行驶速度对应，并根据所述列车的行驶速度的变化，实时地调整所述加速器的出束频率，以保证列车成像质量。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述可正常扫描的车厢包括：所述列车上不与客车或机车相邻的货车车厢。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，在列车从所述第一传感器到所述第二传感器的过程中，所述加速器能够被预热至所述加速器在最高扫描频率下不出现剂量缓升现象。

本发明还提供了一种列车检查方法，用于通过扫描设备对列车成像从而进行安全检查，所述扫描设备包括加速器和探测器，所述列车检查方法包括：在所述列车经过第一传感器的时候，使所述加速器进入低频预热模式；以及在所述列车经过第二传感器的时候，使所述加速器以第一剂量出束，对列车进行安全检查；其中，所述第一剂量被设置为所述加速器的出束剂量满足所述列车上人员的辐射防护安全条件。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述列车检查方法包括：判断所述列车车厢的种类，在所述列车可正常扫描的车厢经过所述加速器时，控制所述加速器以第二剂量出束，对列车进行安全检查；其中，所述第二剂量被配置为所述加速器的出束剂量不受所述列车上人员的辐射防护安全条件限制。

基于上述技术方案，本发明实施例以能够满足列车上人员的辐射防护安全条件的第一剂量使所述加速器出束，从而能够在保证列车上人员安全的前提下，对列车中的有人车厢(机车、客车以及与机车、客车相邻的货车)进行扫描。

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为本发明实施例所提供的列车检查系统布置方案结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的列车检查系统沿列车行驶方向截面示意图；

图3为本发明实施例所提供的列车检查系统出束频率与列车速度对应相似三角形原理示意图。

附图标记：110、加速器，120、探测器，131、第一相机，132、第二相机，133、第三相机，134、第四相机，141、第一入口光幕，142、第二入口光幕，151、第一出口光幕，152、第二出口光幕，161、第一区域激光传感器，162、第二区域激光传感器，163、第三区域激光传感器，164、第四区域激光传感器，165、第五区域激光传感器，166、第六区域激光传感器，171、第一防护墙，172、第二防护墙，aa’、束流中心线，s0(或x0)、第一传感器，s1(或x1)、第二传感器。

具体实施方式

下面可以参照附图以及文字内容理解本发明的内容以及本发明与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。

需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本发明的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：可以将本发明提供的任一技术手段进行替换或将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。

本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围，本发明的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。

下面结合附图1～2对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

如图1所示，本发明提供了一种列车检查系统，能够通过扫描设备对列车成像从而进行安全检查，所述扫描设备包括加速器110和探测器120，所述列车检查系统包括：第一传感器s0(或x0)，设置于所述加速器110的列车来向，能够检测是否有列车经过；第二传感器s1(或x1)，设置于所述加速器110与所述第一传感器s0(或x0)之间，能够检测是否有列车经过；以及控制器，被配置为在所述第一传感器s0(或x0)检测到列车经过时，使所述加速器110预热，并在所述第二传感器s1(或x1)检测到列车经过时，控制所述加速器110以第一剂量出束，对所述列车进行安全检查；其中，所述第一剂量被设定为满足所述列车上人员的辐射防护安全条件。

需要说明的是，对于列车的安全检查而言，其中列车检测系统，包括加速器110与探测器120，一般设置于列车轨道的两侧，以对经过所述加速器110出束中心面的列车进行辐射成像。然而列车在轨道上的行驶方向为正向或反向，因此为了尽可能地节省列车检测系统中传感器的布置，如图1所示，传感器将以加速器110及探测器120为轴，沿所述轨道对称布置，即图中s0与x0对称设置，图中s1与x1对称设置。因此为了简化，以下以图中出束中心线aa’以左的部分进行说明，图中出束中心线aa’以右的部分可由对称性相应得出。

所述列车检查系统以加速器110和探测器120为核心，利用加速器110发射射线并由探测器120接收，随后进行处理成像以观察物品内部的情况。由于能够在不破坏物品表面的前提下探查物品的内部情况，上述列车检查系统能够有效应用于对列车的检查过程中。

其中，对于以x射线为探测射线的列车检查系统而言，探测射线可通过加速电子撞击靶材生成，并且对于处于行驶状态的列车而言，需要探测射线以一定的频率对列车进行辐射，再通过多个时刻的辐射探测结果对列车进行成像。因此，对x射线的辐射剂量可能产生影响的参数包括了加速器110发射射线的频率、加速器110利用电磁场为电子加速时所加的电压，以及电子源生成电子的电流等参数。

然而，由于x射线被发现是对生物体有害的，可使生物细胞受到抑制、破坏甚至坏死，致使机体发生不同程度的生理、病理和生化等方面的改变。因此，在本发明实施例所提供的列车检查系统对列车的车厢进行检查的过程中，需要严格控制加速器110的出束剂量符合人员的辐射防护安全条件，例如在ansi/iips-n43.17-2009中规定，驾驶员单次接收的剂量不能超过0.25μsv。因此，虽然出束剂量并不对应于驾驶员所接收的剂量，但是一般而言需要至少控制加速器110的出束剂量不超过上述规定，才能保证驾驶员的辐射防护安全。

基于辐射防护安全要求，本发明实施例设置第一传感器s0(或x0)，用于检测是否有列车经过，并在列车经过所述第一传感器s0(或x0)时，使所述加速器110预热。由于所述加速器的出束需要两个条件，一是用来加速电子的微波磁场；二是电子源加高压产生电子被微波磁场加速打靶产生x射线。

因此对所述加速器进行的预热是指：提前给加速管通过微波建立加速场，一旦电子源发出电子，就能加速电子并打靶产生x射线。其中，微波的频率越高，加速管加速电子的能量越强。由于电子源在加速管没有加高压之前不会产生电子，但是加速管中仍然有少量自由飘浮的电子，还是能够被处于预热状态的微波磁场加速打靶而产生少量的射线。

基于此，对加速器预热的微波频率不能太高，以免由于加速自由漂浮的电子而产生超过辐射安全要求的射线剂量。相应的，对加速器预热的微波频率也不能太低甚至没有，以免在正常出束状态下，由于微波建立磁场所需的时间而出现剂量缓升(所述剂量缓升是指：当同时调整微波频率与电子枪电流时，加速器110的出束剂量将从零开始缓慢渐升，使得对物品的探测成像出现偏差)的现象。

当所述加速器110由于第一传感器s0(或x0)的检测结果而得到预热后，受第二传感器s1(或x1)检测结果的影响，加速器110将以第一剂量出束，并对列车进行扫描成像。如上文所述，受人员辐射防护安全条件的影响，所述第一剂量将被严格控制于不影响列车上人员的安全为准。与相关的列车检查系统相对比，本发明实施例可以对有人员存在的车厢进行安全检查，避免在这类车厢中藏匿危险物品的可能，有效消除列车安全检查的死角，保证安全检查的全面性与彻底性。

如图2、图3所示，作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述控制器被进一步配置为：在控制所述加速器110以第一剂量出束时，控制所述加速器110的出束频率与所述列车的行驶速度对应。

具体而言，当加速器110的靶点到列车中心线距离为a，加速器110的靶点到探测器120的距离为b，列车车速为v，探测器120截面宽度为d，加速器110出束频率为f，过采样参数为k时，根据相似三角形原理，将有：

一般而言，加速器110的靶点到列车中心线距离a、加速器110靶点到探测器120的距离b、探测器120截面宽度d和过采样参数k相对于同一个列车检查系统是固定的参数，此时，列车的速度v与加速器110的出束频率f就有了一一对应的关系，即列车的速度与加速器110的出束频率呈正比。对应于列车检查的情景而言，当列车速度越快时，为了保证能够继续沿行驶方向，以相同的距离间隔对列车进行辐射成像，需要保证加速器110的出束频率随之增加。

本发明实施例所提供的列车检测系统可以通过速度传感器与自动频率控制(automaticfrenquencycontrol-afc)装置相配合进行对加速器110出束频率的控制与调节。即在列车速度发生变化的时候，相应调节加速器110的出束频率，以保证辐射成像的质量与安全检查的效果。

进一步的，作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述控制器被进一步配置为：在所述列车的行驶速度变化量在设定范围之内时，控制所述加速器110的出束频率不变。

虽然为了保证辐射成像的效果，加速器110的出束频率应当与列车的行驶速度相对应，但是由于所述第一剂量远低于加速器110的正常出束剂量(通常而言第一剂量不足加速器110正常出束剂量的10％)，处于第一剂量出束的加速器110将远离其额定功率。因此，为了使所述加速器110的出束剂量尽可能稳定，本发明实施例所提供的列车检测系统在列车的行驶速度变化量在设定范围之内时，使所述加速器110的出束频率不变，以尽可能规避较低的出束剂量对于加速器110稳定性的影响。

此时，列车行驶速度变化量的设定范围可依据所述第一剂量以及所述加速器110的型号与种类进行标定，并以不对辐射成像的质量产生较大的影响为准。例如，可以选取列车速度变化量处于列车行驶最高速度的5％以内时，不对加速器110的出束频率进行调整。当然，所述列车行驶速度变化量的设定范围也可以设定为固定的数值范围，例如±15km/h。

进一步的，作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，在所述加速器110的出束频率不变的情况下，根据所述列车的速度对所述列车成像的变形部分进行校正。

由于以第一剂量出束的剂量远低于加速器110出束剂量的正常值，并且在列车速度变化不大的情况下，加速器110的出束频率保持不便，使得本发明实施例所提供的列车检查系统在这种情况下的辐射成像容易出现变形等情况。此时，为了保证变形部分不对安全检测的判断结果产生影响，可以根据所述列车的速度或其他影响因素，通过算法对辐射成像的图像变形部分进行几何校正。

如图1所示，作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述列车检查系统进一步包括：第三传感器，设置于所述加速器110的列车来向，能够判断所述列车车厢的种类。所述第三传感器可以设置为多个或多组，以保证对列车车厢的种类判断的准确性。

所述第三传感器包括：轴距传感器，能够通过采集所述列车车厢的轴距，判断所述列车车厢的种类；和/或图像传感器，能够通过采集所述列车车厢的图像信息，判断所述列车车厢的种类。

其中所述图像传感器可以包括第一相机、第二相机、第三相机以及第四相机，分别设置在所述列车检查系统的进口方向轨道的两侧，以及出口方向轨道的两侧，并相应地位于所述加速器110的列车来向，以尽可能得到列车多角度的图像信息，并提前得出列车车厢种类的检测结果。而所述轴距传感器可以相应地布置于所述第一传感器s0(或x0)的位置，例如可以设置于列车的轨道内或轨道旁，以根据所述列车的轴距判断所述列车的型号参数与功能参数。

进一步的，作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述控制器被进一步配置为：基于所述第三传感器的判断结果，在所述列车可正常扫描的车厢经过加速器110时，控制所述加速器110以第二剂量出束，对所述列车进行安全检查；其中，所述第二剂量被设定为不受所述列车上人员的辐射防护安全条件限制。

对于可正常扫描的车厢(无人员活动的车厢)而言，当所述加速器110的出束剂量不再受所述列车上人员的辐射防护安全条件的限制时，所述第二剂量可以设定为加速器110在额定工作状态下的出束剂量，以使所述加速器110能够工作在稳定的出束区间，保证对列车安全检测的辐射成像质量。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述控制器被进一步配置为：在控制所述加速器110以第二剂量出束时，控制所述加速器110的出束频率与所述列车的行驶速度对应，并根据所述列车的行驶速度的变化，实时地调整所述加速器110的出束频率，以保证列车成像质量。

由于以第二剂量进行出束时，所述加速器110的工作状态比较稳定，因此可以根据列车的行驶速度对加速器110的出束频率进行调节，以保证列车行驶速度发生变化的时候，加速器110能够做相应的调整，从而避免对列车安全检查的辐射成像出现几何变形等问题。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述可正常扫描的车厢包括：所述列车上不与客车或机车相邻的货车车厢。

以上述标准筛选的可正常扫描的车厢范围仅为货车，并且排除掉了与机车或客车相邻的货车，从而进一步避免对列车上由人员活动的车厢产生超过辐射防护安全条件的辐射剂量，保证列车上人员的健康要求。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，在列车从所述第一传感器s0(或x0)到所述第二传感器s1(或x1)的过程中，所述加速器110能够被预热至所述加速器110在最高扫描频率下不出现剂量缓升现象。

如图1所示，所述第一传感器s0(或x0)s0到所述第二传感器s1(或x1)s1之间的距离为l+n，该距离被设定为满足列车在最高速度行驶状态下，所述加速器110依旧能够正常预热，并在列车通过出束中心时，以列车行驶速度所对应的出束频率进行出束。例如，一般列车的行驶速度为100km/h～300km/h，而加速器110的预热时间通常为6～8秒，此时可以将所述第一传感器s0(或x0)s0与第二传感器s1(或x1)s1之间的距离l+n相应地设置为不小于666m(300km/h*8s)。当然，所述第一传感器s0(或x0)s0与第二传感器s1(或x1)s1之间的距离l+n也可以根据列车的型号种类或者列车检查系统所设置的轨道的行驶速度确定。

进一步的，本发明实施例所提供的列车检查系统还包括了第一防护墙171与第二防护墙172，设置于所述列车轨道的两侧，用以对辐射射线进行阻挡或吸收，保护轨道两侧人员的安全。

此外，在所述第一防护墙171以及第二防护墙172的内侧，还相应的设置了第一区域激光传感器161、第二区域激光传感器162、第三区域激光传感器163、第四区域激光传感器164、第五区域激光传感器165和第六区域激光传感器166，用以对通过所述列车检测系统的列车进行实时的速度测量，并使控制器能够根据上述多个激光传感器的测量结果，对加速器110的出束频率进行精准控制。

在所述第一防护墙171以及第二防护墙172所构成的检查通道的入口与出口，还相应的设置有第一入口光幕141、第二入口光幕142、第一出口光幕151以及第二出口光幕152，进一步对列车进入所述列车检查系统进行监控，避免由于对空气进行扫描标定对可能通过的列车上人员造成健康危害。

本发明还提供了一种列车检查方法，用于通过扫描设备对列车成像从而进行安全检查，所述扫描设备包括加速器110和探测器120，所述列车检查方法包括：在所述列车经过第一传感器s0(或x0)的时候，使所述加速器110进入低频预热模式；以及在所述列车经过第二传感器s1(或x1)的时候，使所述加速器110以第一剂量出束，对列车进行安全检查；其中，所述第一剂量被设置为所述加速器110的出束剂量满足所述列车上人员的辐射防护安全条件。

作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述列车检查方法包括：判断所述列车车厢的种类，在所述列车可正常扫描的车厢经过所述加速器110时，控制所述加速器110以第二剂量出束，对列车进行安全检查；其中，所述第二剂量被配置为所述加速器110的出束剂量不受所述列车上人员的辐射防护安全条件限制。

基于上述技术方案，本发明实施例以能够满足列车上人员的辐射防护安全条件的第一剂量使所述加速器110出束，从而能够在保证列车上人员安全的前提下，对列车中的有人车厢(机车、客车以及与机车、客车相邻的货车)进行扫描，避免了有人员活动的车厢上走私以及藏匿危险物品的风险。

本发明还通过简化加速器110出束频率以及加速器110出束剂量的控制方案，提高了系统的可靠性，避免相关列车检查系统频繁对加速器110实行高-低-高频率控制转换，而影响加速器110工作的稳定性。

此外，本发明实施例中的加速器110在正常出束前始终在辐射防护安全范围内，避免了加速器110出束频率高-低-高转换的过程中，由于光幕信号出现误报，导致高频预热，对机车司机存在辐射剂量超标的风险。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

在本发明的描述中如果使用了术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等，那么上述术语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和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备、机构、部件或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。