一种列车与其行驶方向上障碍物间距离的检测方法与流程

本发明涉及城市轨道交通技术领域，具体涉及一种列车与其行驶方向上障碍物间距离的检测方法。

背景技术：

城市轨道交通中的列车的运行，承载了大中城市公共交通中的运行主力，成为了城市的可持续发展因素中不可或缺的一项；同时，保证列车的运行安全也是保证市民出行安全及在高峰时段避免拥堵的有效手段；在列车行驶方向上的障碍物或其他列车等，是影响列车运行安全的影响因素之一，而尤其是在列车转弯或运行至坡道时，列车驾驶员无法及时发现前方障碍物或对与障碍物间的距离不确定，而无法及时做出准确的应急操作，进而影响了列车的运行安全。

目前，列车本身并没有一种有效的手段对前方障碍物或车辆距离进行检测，现有的移动闭塞方案中列车根据行车许可进行驾驶，假如前方车辆为非通信车，则列车只能以固定闭塞的方式进行驾驶，无法及时确定与前方障碍物或车辆间距离，影响了列车运行的安全及列车的运行效率。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种列车与其行驶方向上障碍物间距离的检测方法，包括：

步骤1.在城市轨道交通中的目标列车的两端车头端面分别安装两组激光测速仪，其中，所述车头端面为列车驾驶室中垂直于列车行驶方向的驾驶玻璃所在的端面；

步骤2.分别设置各组所述激光测距仪的激光检测角度，使得两组激光测速仪均用于检测目标列车在直线运行时与列车行驶方向上的障碍物之间的距离，且其中一组还用于检测目标列车在转弯时与列车行驶方向上的障碍物之间的距离，另一组还用于检测目标列车在运行至坡道时与列车行驶方向上的障碍物之间的距离；

步骤3.在目标列车在直线线路上运行、行驶至转弯处或运行至坡道时，分别根据对应的所述激光测距仪判断所述目标列车的行驶方向上是否存在障碍物，若存在障碍物，则进入步骤4；

步骤4.根据所述激光测距仪与列车行驶方向上的障碍物之间的距离，确定所述列车与所述障碍物之间距离。

进一步的，所述步骤1包括：

以车头端面的中心点为十字坐标中心，在位于横坐标方向上的车头两侧分别设置左激光测距仪a及右激光测距仪b，并在位于纵坐标方向上的车头端面的上端和下端分别设置上激光测距仪c及下激光测距仪d。

进一步的，所述步骤2包括：

将所述左激光测距仪a及右激光测距仪b的激光检测角度均设置为θ，并将所述左激光测距仪a及右激光测距仪b的激光发射方向设为朝向所述激光在所述目标列车的行驶方向且所述激光在所述目标列车的行驶方向上交汇，其中，θ为列车的行驶线路上的最大弯道的角度；

以及将所述上激光测距仪c及下激光测距仪d的激光检测角度均设置为β，并将所述上激光测距仪c及下激光测距仪d的激光发射方向设为朝向所述激光在所述目标列车的行驶方向且所述激光在所述目标列车的行驶方向上交汇，其中，β为列车的行驶线路上的坡道的最大角度。

进一步的，所述步骤3包括：

步骤3-1.判断所述目标列车当前的运行状态；若所述目标列车当前的运行状态为转弯，则进入步骤3-2；

若所述目标列车当前的运行状态为运行至坡道，则进入步骤3-3；

若所述目标列车运行在直线线路上，则进入步骤3-4；步骤3-2.根据转弯方向在左激光测距仪a和右激光测距仪b中选取主测距仪及辅助测距仪，并判定列车行驶方向上是否存在障碍物，若存在，则进入步骤4；

步骤3-3.根据坡道的角度在将所述上激光测距仪c和下激光测距仪d中选取主测距仪及辅助测距仪，并判定列车行驶方向上是否存在障碍物，若存在，则进入步骤4；

步骤3-4.根据任意一组激光测距仪，判定列车行驶方向上是否存在障碍物，若存在，则进入步骤4。

进一步的，若所述目标列车当前的运行状态为左转弯，则所述步骤3-2包括：

将所述右激光测距仪b确认为主测距仪，并将所述左激光测距仪a确认为辅助测距仪，在左激光测距仪a和右激光测距仪b均检测到障碍物且与障碍物之间的距离均小于第一最大有效测距时，判定列车行驶方向上存在障碍物，进入步骤4；其中，所述第一最大有效测距为所述车头端面的中心点到第一激光交点间的距离，所述第一激光交点为所述左激光测距仪a和右激光测距仪b的激光交汇点。

进一步的，若所述目标列车当前的运行状态为右转弯，则所述步骤3-2包括：

将所述左激光测距仪a确认为主测距仪，并将所述右激光测距仪b确认为辅助测距仪，在左激光测距仪a和右激光测距仪b均检测到障碍物且与障碍物之间的距离均小于第一最大有效测距时，判定列车行驶方向上存在障碍物，进入步骤4；其中，所述第一最大有效测距为所述车头端面的中心点到第一激光交点间的距离，所述第一激光交点为所述左激光测距仪a和右激光测距仪b的激光交汇点。

进一步的，若所述目标列车当前的运行状态为运行至上坡道，则所述步骤3-3包括：

将所述下激光测距仪d确认为主测距仪，并将所述上激光测距仪c确认为辅助测距仪，在上激光测距仪c和下激光测距仪d均检测到障碍物且与障碍物之间的距离均小于第二最大有效测距时，判定列车行驶方向上存在障碍物，进入步骤4；其中，所述第二最大有效测距为所述车头端面的中心点到第二激光交点间的距离，所述第二激光交点为所述上激光测距仪c或下激光测距仪d的激光交汇点。

进一步的，若所述目标列车当前的运行状态为运行至下坡道，则所述步骤3-3包括：

将所述上激光测距仪c确认为主测距仪，并将所述下激光测距仪d确认为辅助测距仪，在上激光测距仪c和下激光测距仪d均检测到障碍物且与障碍物之间的距离均小于第二最大有效测距时，判定列车行驶方向上存在障碍物，进入步骤4；其中，所述第二最大有效测距为所述车头端面的中心点到第二激光交点间的距离，所述第二激光交点为所述上激光测距仪c或下激光测距仪d的激光交汇点。

进一步的，若所述目标列车当前的运行状态为转弯或运行至坡道，则所述步骤4包括：

步骤4-1.比较所述主测距仪与列车行驶方向上的障碍物之间、所述辅助测距仪与列车行驶方向上的障碍物之间的距离值，根据其中较小的距离值获取所述目标列车与障碍物之间的距离；

步骤4-2.根据所述目标列车与障碍物之间的距离，控制所述目标列车继续运行及紧急刹车。

进一步的，若所述目标列车当前的运行状态为运行在直线线路上，则所述步骤4包括：

将任意一组中的2个激光测距仪的检测结果做冗余处理，获取所述目标列车与障碍物之间的距离，并根据目标列车与障碍物之间的距离，控制所述目标列车继续运行及紧急刹车。

由上述技术方案可知，本发明所述的一种列车与其行驶方向上障碍物间距离的检测方法，有效且高效的实现了列车行驶方向上障碍物的检测、及对列车与其行驶方向上障碍物间距离的获取，使得非通信列车也可以及时获取与其行驶方向上车辆或障碍物间距离，保证了列车的运行安全及运行效率。

1、本发明的技术方案，不但可以用于根据救援车辆与待救援列车间的测距结果尽量靠近待救援列车，也可以根据运营中的列车与障碍物间的测距结果控制列车紧急避停及清障，保证了列车救援的救援效率的同时，也保证了运营中列车的运行安全。

2、本发明的技术方案，通过在车头端面安装激光测距仪，实现了在没有行车许可的情况下，能够及时且有效的获取与前方障碍物或列车的距离。

3、本发明的技术方案，通过对各激光测距仪的激光检测角度的调整，使得能够全面且有效的检测到列车在转弯或运行至坡道时前方的障碍物或列车。

4、本发明的技术方案，通过确定主测距仪与辅助测距仪，判定列车行驶方向是否存在障碍物，使得判断结果准确且可靠，避免了单个测距仪可能引起的障碍物误判的缺陷。

5、本发明的技术方案，能够及时且有效的获取列车与障碍物间的距离，使得运行中的列车能够根据该距离值进行紧急刹车或继续行进的判断，进而提高了列车救援的效率及运行中列车的安全性。

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是本发明的一种列车与其行驶方向上障碍物间距离的检测方法的流程示意图；

图2是本发明的步骤100中的激光测距仪的安装结构示意图；

图3是本发明的步骤200中的激光测距仪的左右激光检测角度示意图；

图4是本发明的步骤200中的激光测距仪的上下激光检测角度示意图；

图5是本发明的检测方法中步骤300的流程示意图；

图6是本发明的检测方法中步骤400的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例一提供了一种列车与其行驶方向上障碍物间距离的检测方法，参见图1，该检测方法具体包括如下步骤：

步骤100：在城市轨道交通中的目标列车的两端车头端面分别安装两组激光测速仪，其中，车头端面为列车驾驶室中垂直于列车行驶方向的驾驶玻璃所在的端面。

在本步骤中，首先确定需要进行测距的城市轨道交通中的列车，可以是正常的载客列车，也可以是救援车辆；然后对将需要测距的目标列车的两端车头端面分别安装两组激光测速仪，使得列车在向两端的任何一个方向行进时，均可以进行障碍物测距。

步骤200：分别设置各组激光测距仪的激光检测角度。

在本步骤中，在将各组激光测距仪安装在驾驶玻璃所在的端面后，调整各组激光测距仪的激光检测角度，使得两组激光测速仪均用于检测目标列车在直线运行时与列车行驶方向上的障碍物之间的距离，且其中一组还用于检测目标列车在转弯时与列车行驶方向上的障碍物之间的距离，另一组还用于检测目标列车在运行至坡道时与列车行驶方向上的障碍物之间的距离。

步骤300：在目标列车在直线线路上运行、行驶至转弯处或运行至坡道时，分别根据对应的激光测距仪判断目标列车的行驶方向上是否存在障碍物，若存在障碍物，则进入步骤400。

在本步骤中，若目标列车是行驶在平直轨道上时，将各组激光测距仪测量得到的数据做冗余处理。

步骤400：根据激光测距仪与列车行驶方向上的障碍物之间的距离，确定列车与障碍物之间距离。

在本步骤中，在确定列车与障碍物之间距离后，列车驾驶员根据该距离判断列车是否继续运行或紧急避停，其中，若为救援车辆与待救援列车间的测距，则驾驶员控制列车继续运行，并实时关注距离值得变化，直到靠近待救援列车后停车救援；若为运营中的列车与未在意料之中的障碍物之间的测距，则驾驶员控制列车紧急避停，并告知清障部门对障碍物进行清理。

从上述描述可知，本实施例的检测方法不但可以用于根据救援车辆与待救援列车间的测距结果尽量靠近待救援列车，也可以根据运营中的列车与障碍物间的测距结果控制列车紧急避停及清障，保证了列车救援的救援效率的同时，也保证了运营中列车的运行安全。

在一种可选实施方式中，提供了上述检测方法中步骤100的一种具体实施方案。该步骤100具体包括如下步骤：

参见图2的激光测距仪在车头端面的安装结构，以车头端面的中心点o为十字坐标中心，在位于横坐标x方向上的车头两侧分别设置左激光测距仪a及右激光测距仪b，并在位于纵坐标y方向上的车头端面的上端和下端分别设置上激光测距仪c及下激光测距仪d。

从上述描述可知，本实施例的检测方法通过在车头端面安装激光测距仪，实现了在没有行车许可的情况下，能够及时且有效的获取与前方障碍物或列车的距离。

在一种可选实施方式中，提供了上述检测方法中步骤200的一种具体实施方案。该步骤200具体包括如下步骤：

参见图3的激光测距仪的左右激光检测角度的设置，将左激光测距仪a及右激光测距仪b的激光检测角度均设置为θ，并将左激光测距仪a及右激光测距仪b的激光发射方向设为朝向激光在目标列车的行驶方向且激光在目标列车的行驶方向上交汇，其中，θ为列车的行驶线路上的最大弯道的角度；

参见图4的激光测距仪的上下激光检测角度的设置，将上激光测距仪c及下激光测距仪d的激光检测角度均设置为β，并将上激光测距仪c及下激光测距仪d的激光发射方向设为朝向激光在目标列车的行驶方向且激光在目标列车的行驶方向上交汇，其中，β为列车的行驶线路上的坡道的最大角度。

从上述描述可知，本实施例的检测方法通过对各激光测距仪的激光检测角度的调整，使得能够全面且有效的检测到列车在转弯或运行至坡道时前方的障碍物或列车。

在一种可选实施方式中，提供了上述检测方法中步骤300的一种具体实施方案。参见图5，该步骤300具体包括如下步骤：

步骤301：判断目标列车当前的运行状态；其中，列车驾驶室内的车载设备根据车辆运行时的速度、角度及车身晃动等信息，实时判断目标列车当前处于直线运行、转弯还是坡道运行。

若目标列车当前的运行状态为转弯，则进入步骤302。

若目标列车当前的运行状态为运行至坡道，则进入步骤303。

若目标列车运行在直线线路上，则进入步骤304。

步骤302：根据转弯方向在左激光测距仪a和右激光测距仪b中选取主测距仪及辅助测距仪，并判定列车行驶方向上是否存在障碍物，若存在，则进入步骤400。在本步骤中，若目标列车当前的运行状态为左转弯，则步骤302具体包括如下内容：

将右激光测距仪b确认为主测距仪，并将左激光测距仪a确认为辅助测距仪，在左激光测距仪a和右激光测距仪b均检测到障碍物且与障碍物之间的距离均小于第一最大有效测距时，判定列车行驶方向上存在障碍物，进入步骤4。

其中，第一最大有效测距为车头端面的中心点到第一激光交点间的距离，第一激光交点为左激光测距仪a和右激光测距仪b的激光交汇点，第一最大有效测距s＝(车头宽度/2)*tan(90-θ)米。

若目标列车当前的运行状态为右转弯，则步骤302具体包括如下内容：

将左激光测距仪a确认为主测距仪，并将右激光测距仪b确认为辅助测距仪，在左激光测距仪a和右激光测距仪b均检测到障碍物且与障碍物之间的距离均小于第一最大有效测距时，判定列车行驶方向上存在障碍物，进入步骤4。

其中，第一最大有效测距为车头端面的中心点到第一激光交点间的距离，第一激光交点为左激光测距仪a和右激光测距仪b的激光交汇点。

步骤303：根据坡道的角度在将上激光测距仪c和下激光测距仪d中选取主测距仪及辅助测距仪，并判定列车行驶方向上是否存在障碍物，若存在，则进入步骤400。

在本步骤中，若目标列车当前的运行状态为运行至上坡道，则步骤303具体包括如下内容：

将下激光测距仪d确认为主测距仪，并将上激光测距仪c确认为辅助测距仪，在上激光测距仪c和下激光测距仪d均检测到障碍物且与障碍物之间的距离均小于第二最大有效测距时，判定列车行驶方向上存在障碍物，进入步骤4。

其中，第二最大有效测距为车头端面的中心点到第二激光交点间的距离，第二激光交点为上激光测距仪c或下激光测距仪d的激光交汇点。

在本步骤中，若目标列车当前的运行状态为运行至下坡道，则步骤303具体包括如下内容：

将上激光测距仪c确认为主测距仪，并将下激光测距仪d确认为辅助测距仪，在上激光测距仪c和下激光测距仪d均检测到障碍物且与障碍物之间的距离均小于第二最大有效测距时，判定列车行驶方向上存在障碍物，进入步骤4。

其中，第二最大有效测距为车头端面的中心点到第二激光交点间的距离，第二激光交点为上激光测距仪c或下激光测距仪d的激光交汇点，第二最大有效测距均为(车头高度/2)*tan(90-β)米。

步骤304：根据任意一组激光测距仪，判定列车行驶方向上是否存在障碍物，若存在，则进入步骤400。

在本步骤中，激光测距仪a、b和激光测距仪c、d均可以对列车行驶方向上是否存在障碍物进行检测，然后将任意一组中的2个激光测距仪的检测结果做冗余处理，获取目标列车与障碍物之间的距离。

从上述描述可知，本实施例的检测方法通过确定主测距仪与辅助测距仪，判定列车行驶方向是否存在障碍物，使得判断结果准确且可靠，避免了单个测距仪可能引起的障碍物误判的缺陷。

在一种可选实施方式中，提供了上述检测方法中步骤400的一种具体实施方案。

若目标列车当前的运行状态为转弯或运行至坡道，参见图6，则该步骤400具体包括如下步骤：

步骤401：比较主测距仪与列车行驶方向上的障碍物之间、辅助测距仪与列车行驶方向上的障碍物之间的距离值，根据其中较小的距离值获取目标列车与障碍物之间的距离。

列车运行至转弯处时，列车车头距离障碍物为左激光测距仪a和右激光测距仪b的激光测距的较小值乘以sin(90-θ)。

列车运行至坡道时，列车车头距离障碍物为上激光测距仪c、下激光测距仪d的激光测距的较小值乘以sin(90-β)。

步骤402：根据目标列车与障碍物之间的距离，控制目标列车继续运行及紧急刹车。

若目标列车当前的运行状态为运行在直线线路上，则该步骤400具体包括如下步骤：

激光测距仪a、b和激光测距仪c、d均可以对列车行驶方向上是否存在障碍物进行检测，将任意一组中的2个激光测距仪的检测结果做求和取平均值处理，获取目标列车与障碍物之间的距离，并根据目标列车与障碍物之间的距离，控制目标列车继续运行及紧急刹车。

从上述描述可知，本实施例的检测方法及时且有效的获取列车与障碍物间的距离，使得运行中的列车能够根据该距离值进行紧急刹车或继续行进的判断，进而提高了列车救援的效率及运行中列车的安全性。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。