本发明涉及地铁安全技术领域，尤其涉及一种地铁屏蔽门限界区智能防夹检测报警装置和方法。
背景技术：
地铁屏蔽门是一项集建筑、机械、材料、电子和信息等学科于一体的高科技产品，使用于地铁站台。屏蔽门将站台和列车运行区域隔开，通过控制系统控制其自动开启，主要保障列车、乘客进出站时的安全。地铁屏蔽门和列车门之间的狭缝称为限界区，这种限界区是保证地铁列车安全运行所必须的。一旦屏蔽门和列车门之间的限界区内发生夹人夹物，若此时列车行车会造成重大的安全事故，因此十分必要寻找一种能够检测地铁屏蔽门和列车门之间限界区内发生夹人夹物的方法。
目前地铁系统主要采用的有三种方案，红外电子围栏、灯带观测和加装防夹挡板。其中红外电子围栏主要采用红外对射管对来检测是否有人或物挡住红外光线，该方法主要受限于其检测分辨率与安装的红外对射管方式有关，并且该方案不适用于月牙形站台，随着地铁列车运行时的震动造成红外对射管的偏离会导致很高的虚警率。灯带观测法主要是在屏蔽门下边沿安装一条直的led灯带，通过列车驾驶员对灯带的观测来判断是否有夹人夹物情况，该方法主要是通过驾驶员的主观判断，增加了驾驶员的思想负担，而且该方法不适用于月牙形站台。加装防夹挡板的方法，只能检测限界区底部空间的检测，对于背包带这种高于挡板高度的夹人夹物情形无法检测，而且挡板会造成一定的侵界，给列车的安全运行留下隐患。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提出了一种检测精度高、虚警率低、对直线站台和月牙形站台都能使用的地铁屏蔽门限界区智能防夹检测报警装置和方法。
本发明的技术方案是这样实现的：一方面，本发明提供了一种地铁屏蔽门限界区智能防夹检测报警装置，其包括激光发射模块、激光检测模块和分析处理器，激光发射模块包括激光器、准直透镜和线形光学发生器，激光检测模块包括会聚透镜、窄带滤光片和光电探测器，其中，
激光器，落在准直透镜主光轴的焦点上，发出激光；
准直透镜，将入射激光转化为点状光斑出射；
线形光学发生器，将入射点状光斑转化为线状光斑并投射在限界区；
会聚透镜，聚焦经限界区内障碍物反射的线状光斑；
光电探测器，设置于会聚透镜的焦平面位置；
窄带滤光片，设置于会聚透镜和光电探测器之间的光路上；
分析处理器，与光电探测器信号连接，对光电探测器采集的信号进行分析，计算限界区内障碍物与激光发射模块的实时距离，并计算实时距离与预设距离的差值，当所述差值超出设定的阈值时发出报警信号，否则给出行车安全信号。
在以上技术方案的基础上，优选的，激光器为半导体激光器；准直透镜为非球面准直透镜或球面透镜；线形光学发生器为鲍威尔透镜、柱面透镜或波浪透镜。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述激光发射模块固定在屏蔽门系统顶端的列车门中间位置，线形光学发生器投射的线状光斑落在限界区地面的中心线上。
另一方面，本发明提供了一种地铁屏蔽门限界区智能防夹检测报警方法，其采用本发明第一方面所述的地铁屏蔽门限界区智能防夹检测报警装置，分析处理器检测地铁列车和屏蔽门关门和开门的信号，在接收到地铁列车和屏蔽门关门的信号后，激光器发出激光脉冲，分析处理器检测并计算激光经激光器发出、再被光电探测器接收到的时间差δt，并根据时间差δt计算限界区内障碍物与激光发射模块的距离。
在以上技术方案的基础上，优选的，计算限界区内障碍物与激光发射模块的距离公式如下，
其中，c为大气中光速，d为限界区内障碍物与激光发射模块的距离。
在以上技术方案的基础上，优选的，每次列车停车开门前，计算限界区内障碍物与激光发射模块的距离作为预设距离，限界区内障碍物与激光发射模块的实时距离与上一次测量得到的预设距离进行比较并计算二者的差值，当所述差值超出设定的阈值时发出报警信号，否则给出行车安全信号。
本发明的地铁屏蔽门限界区智能防夹检测报警装置和方法不光适用于地铁屏蔽门，也适用于电梯门的安全检测。
本发明的地铁屏蔽门限界区智能防夹检测报警装置和方法相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)设置激光发射模块、激光检测模块和分析处理器，利用激光测距实现对限界区的检测，没有机械旋转部件，提高系统稳定性；
(2)每次列车停车开门之前对限界区进行标定，更新预设距离，自动纠正列车运行时震动造成距离偏移造成的距离偏移影响，精度更高；
(3)利用窄带滤光片过滤背景光影响，对车厢内乘客和行李的杂散光自动排除在告警区域之外，虚警率低；
(4)本发明结构简单，价格低廉，采用算法完成检测报警，减少人为的维护和检测硬件设备，具有检测精度高，虚警率低的优点，对于极小的障碍目标也能实现检测告警，对直线站台和月牙形站台都能使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明地铁屏蔽门限界区智能防夹检测报警装置的检测原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
本发明的地铁屏蔽门限界区智能防夹检测报警装置，如图1所示，其包括激光发射模块1、激光检测模块2和分析处理器3。
激光发射模块1，发出线状光斑并投射在限界区。具体的，其包括激光器11、准直透镜12和线形光学发生器13。
激光器11，落在准直透镜12主光轴的焦点上，发出激光脉冲。具体的，激光器11可采用半导体激光器，优选采用人眼安全的红外半导体激光器。
准直透镜12，将激光器11的点状激光脉冲准直成点状光斑出射，激光器11落在准直透镜12主光轴的焦点上。具体的，准直透镜12为非球面准直透镜或球面透镜。
线形光学发生器13，将入射点状光斑转化为线状光斑并投射在限界区。具体的，经过准直透镜12出射的点状光斑落在线形光学发生器13的中心位置上。线形光学发生器13为鲍威尔透镜、柱面透镜或波浪透镜。
通过设置激光器11、准直透镜12和线形光学发生器13，激光器11发射出一个激光脉冲，经过准直透镜12和线形光学发生器13后扩束成一条狭窄的光带照射在限界区。具体的，所述激光发射模块1固定在屏蔽门系统顶端的列车门中间位置，线形光学发生器13投射的线状光斑落在限界区地面的中心线上。
激光检测模块2，检测经障碍物反射的激光脉冲。其包括会聚透镜21、窄带滤光片22和光电探测器23。窄带滤光片22主要过滤掉背景光的干扰。
光电探测器23，设置于会聚透镜21的焦平面位置；
窄带滤光片22，设置于会聚透镜21和光电探测器23之间的光路上；
分析处理器3，与光电探测器23信号连接，对光电探测器23采集的信号进行分析，计算限界区内障碍物与激光发射模块1的实时距离，并计算实时距离与预设距离的差值，当所述差值超出设定的阈值时发出报警信号，否则给出行车安全信号。如此，在限界区内的障碍物对激光脉冲反射回波信号经过会聚透镜21汇聚后，通过窄带滤光片22后消除背景光干扰，进入光电探测器23中，光电探测器23将接收到的激光脉冲反射回波信号转换成电信号经过电路的放大、整形、鉴时和测时处理得出接收信号和发射信号的时间差δt，利用大气中光速c恒定，利用飞行时间原理可以计算出障碍物离激光发射模块1的距离d：
具体的，分析处理器3检测地铁列车和屏蔽门关门和开门的信号，在接收到地铁列车和屏蔽门关门的信号后，激光器11发出激光脉冲，分析处理器3检测并计算激光经激光器11发出、再被光电探测器23接收到的时间差δt，并根据时间差δt计算限界区内障碍物与激光发射模块1的距离。
如此，在没有人和物体通过时，所述障碍物为限界区地面，预设距离和实时距离均为限界区地面与激光发射模块1的距离，预设距离与实时距离差值小于阈值，分析处理器3给出行车安全信号；当有人或物体通过时，所述障碍物为限界区内通过的人或物体，预设距离为限界区地面与激光发射模块1的距离，实时距离为限界区内通过的人或物体与激光发射模块1的距离，预设距离与实时距离差值大于阈值，分析处理器3给出报警信号给列车控制系统，提示限界区内有障碍物，避免列车门和屏蔽门进行强行关门操作，防止夹伤乘客和禁止列车行车，提高地铁运行安全性。
在列车运行时发生的震动会导致预设距离发生偏移，从而导致计算分析出现偏差。因此，本发明的铁屏蔽门限界区智能防夹检测报警方法，每次列车停车开门前，计算限界区内障碍物与激光发射模块1的距离作为预设距离，限界区内障碍物与激光发射模块1的实时距离与上一次测量得到的预设距离进行比较并计算二者的差值，当所述差值超出设定的阈值时发出报警信号；否则给出行车安全信号。
如此，所述分析处理器3具有智能学习功能，每次列车停车开门前，限界区内障碍物为限界区地面，计算限界区内障碍物与激光发射模块1的距离作为预设距离，从而消除列车运行时发生的震动会导致预设距离发生偏移导致的精度偏差。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。