CN102681024A

CN102681024A - 连续反射式激光探测装置

Info

Publication number: CN102681024A
Application number: CN2012101657295A
Authority: CN
Inventors: 王启华; 王东波; 张琨; 王海波
Original assignee: BEIJING DOVA LASER TECHNOLOGIES Co Ltd
Current assignee: BEIJING DOVA LASER TECHNOLOGIES Co Ltd
Priority date: 2012-05-24
Filing date: 2012-05-24
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2032-05-24
Also published as: CN102681024B

Abstract

本发明涉及一种连续反射式激光探测装置，其包括：激光发射器；激光接收器；发射光反射镜，用于调整来自激光发射器的激光束的方向，使其反射到地面指定点建立反射激光源；接收光反射镜，用于改变经所述反射激光源射入的激光束的方向，使其射入激光接收器；激光接收器对接收到的激光束进行处理和鉴别，发出探测正常或报警信号。将该探测装置安装在高速铁路、城际铁路或地铁的每扇屏蔽门的内侧，向站台边缘发射激光束，随着敞开的屏蔽门转为关闭，激光束将对乘车通道区域进行连续地全范围扫描，如夹人或有障碍物遮挡即会发出报警信号。该装置结构简单，安装调试方便，探测结果准确可靠，抗光电磁干扰性强，适应地面常用反射物体。

Description

连续反射式激光探测装置

技术领域

本发明涉及激光探测技术领域，特别是一种反射式激光探测装置，适用于高速铁路、城际铁路、地铁对站台屏蔽门与列车间隙进行安全检测。

背景技术

高速铁路、城际铁路、地铁的屏蔽门(或安全门)系统可以防止乘客跌落轨道发生危险，减少人为引起的停车延误和行车事故。为保证列车安全运行，在列车与屏蔽门之间又需要保留一定的空间。但是少数乘客不顾安全信号提示，强行上车未成又无退路时，人体或携带的物体就可能被夹在间隙处，从而会导致伤亡事故的发生，同时危及行车安全。

为了确保乘客人身安全和列车正常运行，近年来，高速铁路、城际铁路、地铁运营部门一直在努力探索有效和可靠的屏蔽门与列车间隙防夹人安全措施。包括：

1.站台尾端的灯带安全显示器。

其由悬挂在车尾的一串发光管组成，加装在屏蔽门立柱外侧。驾驶员在列车启动之前，需要从车头位置穿过间隙区向车尾瞭望，如果清楚地看到全部灯带，就认为屏蔽门与车门之间没有遮挡物；如果看不清楚或只看到局部，则认为可能存在障碍物。

2.屏蔽门上方的被动红外探测器。

人体都有恒定体温，会发出特定波长的红外线。当人体滞留在间隙内时，红外接收器即会接收到相应的红外辐射信号，而人体的任何运动又都会导致接收到的红外辐射信号发生变化，经相关电路鉴别处理后即可产生报警信号。

3.短距离对射式红外线探测器。

红外线探测器的一侧是等间距安装的红外发射管，另一侧是相同数量同样排列的红外光电接收管，探测器柱树立于屏蔽门和列车门夹缝中间。当没有障碍物遮挡时，红外接收管能接收到对面红外发射管发出的红外光信号，如有障碍物遮挡时，因接收不到红外光信号而发出报警。

4.长距离对射式激光探测器。

在整个通长带防护区域的始端设置激光发射机，将发射出的方向性极好的激光束直接射向终端接收机处。由接收机将接收到的脉冲光信号转换成相应的电信号，当光束被遮断或信号异常时，则向控制主机发出报警信号，从而实现对激光束所经过的全程监测。

近些年，高速铁路、城际铁路迅速发展，并开始大量采用屏蔽门和安全门。在地铁内，屏蔽门或安全门与列车间隙很小，采用对射式激光探测器时，可以精心布设在安全界限以外和屏蔽门之间。但是，在高速铁路、城际铁路中，由于运行速度大幅度提高，安全界限向站台内方向明显加宽。安全界限加宽，表明在该宽区域地平面上方不允许安装任何设备和检测装置，而由此又导致屏蔽门(或安全门)与列车间隙进一步加宽，则乘客可能滞留的危险区域更大。高速行车、宽区域滞留、缺乏安全检测报警，几项因素使得乘客人身安全和行车安全受到的威胁更为严重。

而站台尾端的灯带安全显示器，对于靠近地面的物体滞留，人为观察难免疏忽和判断失误；站台为曲线段时又可能看不到车尾灯带。屏蔽门上方的被动红外探测器，容易受各种热源和流动气体干扰；人体的红外辐射也容易被衣物遮挡；环境温度与人体温度接近时，有时会造成短时间失灵。短距离对射式红外线探测器，由于红外发射管发出光束的发散角和光斑较大，因而传输过程中有效功率密度衰减较大而导致传输距离近，并且在窄间隙传输中容易出现乱反射现象而发生漏报警。长距离对射式激光探测器，主要适于长距离的直线段，在曲线段则可能加大设备成本。

一般的反射式激光探测器以探测目标的反射光作为有效信号，对前方指定区域探测可靠性较差。探测源光弱或区域内目标反射率偏低时，反射激光信号减弱会导致有效信号丢失，即漏检区域内目标；探测源光强，区域外物体反射激光信号强，又可能被误认为有效信号，即误检区域内目标。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种连续反射式激光探测装置，以克服上述可靠性差、漏检、误检等缺陷。它具有在安全界限外设置而对安全界限内较宽的探测区域进行可靠检测，同时由单束警戒线扫描完成平面区域检测的功能。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种连续反射式激光探测装置，其包括：

激光发射器1，用于发射激光束；

激光接收器5，用于接收激光束；

发射光反射镜3，用于调整来自激光发射器1的激光束的方向，使其反射到地面指定点建立反射激光源；

接收光反射镜7，用于改变经所述反射激光源射入的激光束的方向，使其射入激光接收器5；

激光接收器5对接收到的激光束进行处理和鉴别，发出探测正常或报警信号。

其中，该激光探测装置还包括主板17，用于安装激光发射器1、发射光反射镜3、接收光反射镜7、激光接收器5，主板17上还安装有发射电路板9、接收电路板10。

其中，该激光探测装置还包括盒体前盖16、盒体后盖14，盒体前盖16、盒体后盖14一起形成探测器盒，主板17安装在该探测器盒内。

其中，所述激光发射器1包括半导体激光管22、负透镜23和正透镜24；由发射电路板9输出的电脉冲激励半导体激光管22，半导体激光管22发出具有编码特征的激光束，再经负透镜23和正透镜24组合对激光束的光波整形变换后，发射出准直激光束；

所述激光接收器5包括接收器筒30、接收透镜26、滤光片27和光电元件28；由接收器筒30中的接收透镜26接收激光束，经滤光片27滤除杂散光，由光电元件28转换为电信号。

其中，盒体前盖16上开设有出射窗口11和入射窗口12，由发射光反射镜3调整方向后的激光束，经出射窗口11发射到地面指定点，以建立反射激光源；由反射激光源反射后的激光束经入射窗口12射向接收光反射镜7，接收光反射镜7调整激光束的方向，使其射入激光接收器5。

其中，当反射激光源发出的激光束无遮挡地进入激光接收器5时，接收电路板10输出探测正常信号；当反射激光源发出的激光束被遮挡而不能进入激光接收器5时，接收电路板10输出报警信号。

其中，激光发射器1固定在发射器支架2上，发射光反射镜3固定在发射光反射镜座4上，接收光反射镜7固定在接收光反射镜座8上，激光接收器5固定在接收器支架6上；发射器支架2、发射光反射镜座4、接收光反射镜座8、接收器支架6分别安装在主板17上。

其中，探测器盒通过主板17两端的盒体固定和调整螺丝13组装到盒体支架18上，盒体支架18安装到屏蔽门上。

其中，发射光反射镜座4底部装有反射镜微调轴19，可对发射光反射镜3的水平方向进行微调，以改变激光束的水平方向；探测器盒通过主板17两端的盒体固定和调整螺丝13组装到盒体支架18上，通过盒体固定和调整螺丝13可对探测器盒的垂直方向进行微调，以改变激光束的垂直方向，使激光束入射到指定点；

该激光束，在垂直方向上，倾斜于地表面呈不为0°的夹角，以保证反射激光源的强度；在水平方向上，沿站台边缘线斜向前方射出时呈不为0°的夹角，以实现发射激光束和反射激光束的分离。

其中，激光探测装置分别安装在屏蔽门左门33和屏蔽门右门34上，即屏蔽门左门33和屏蔽门右门34上各安装一套激光探测装置，当屏蔽门左门33和屏蔽门右门34由敞开转为关闭时，同时带动激光探测装置移动，使激光束进行移动扫描；扫描过程中遇有障碍物遮断激光束时，激光接收器5立即通过接收电路板10输出报警信号。

(三)有益效果

本发明上述技术方案所提供的连续反射式激光探测装置，采用反射式激光探测器结构，可以实现发射器和接收器均在安全界限外同侧布设。本反射式激光探测装置，充分利用激光束发散角小、功率密度大的特点，形成可靠的反射式激光源；采用了独特的反射式激光束通断信号识别原理，经工作方式转换，实现了对射式激光探测器功能，从而实现了在安全界限外设置探测器而对安全界限内进行可靠的安全检测的目的。同时，通过单束激光警戒线的移动扫描，实现了整个平面区域的检测。

该装置结构简单，探测结果可靠，抗光电磁干扰性强，适应地面常用反射物体表面(瓷砖、水泥、铝台板等)。同时适于其它因设备界限制约或环境特殊要求，在监视区域内无法布设探测器，而需要安全检测的类似场合。尤其适于高速铁路、城际铁路或地铁条件下，对站台屏蔽门(或安全门)与列车间隙防夹人和滞留物体的安全检测。

以上说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明的连续反射式激光探测装置总体结构的主视图；

图2为本发明的连续反射式激光探测装置总体结构的俯视图；

图3为本发明的连续反射式激光探测装置总体结构的侧视图；

图4为本发明的激光探测装置的激光发射器的结构示意图；

图5为本发明的激光探测装置的激光接收器的结构示意图；

图6为本发明的激光探测装置的工作原理示意图。

图中：1、激光发射器；2、发射器支架；3、发射光反射镜；4、发射光反射镜座；5、激光接收器；6、接收器支架；7、接收光反射镜；8、接收光反射镜座；9、发射电路板；10、接收电路板；11、出射窗口；12、入射窗口；13、盒体固定和调整螺丝；14、盒体后盖；15、电接线插座；16、盒体前盖；17、主板；18、盒体支架；19、反射镜微调轴；20、激光器外筒；21、激光器内筒；22、半导体激光管；23、负透镜；24、正透镜；25、激光器内筒后盖；26、接收透镜；27、滤光片；28、光电元件；29、接收器筒前盖；30、接收器筒；31、接收器筒后盖；32、激光器外筒前盖；33、屏蔽门左门；34、屏蔽门右门；35、站台边缘。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-3所示，本发明的连续反射式激光探测装置包括：激光发射器1、发射光反射镜3、接收光反射镜7和激光接收器5。激光发射器1用于发射激光束；发射光反射镜3，用于调整来自激光发射器1的激光束的方向，使其反射到地面指定点O₁或O₂，建立反射激光源；接收光反射镜7，用于改变经所述反射激光源(即地面指定点O₁或O₂)射入的激光束的方向，使其射入激光接收器5；激光接收器5，用于接收激光束；激光接收器5对接收到的激光束进行处理和鉴别，发出探测正常信号或报警信号。

激光发射器1固定在发射器支架2上，发射光反射镜3固定在发射光反射镜座4上，发射光反射镜座4通过底部的反射镜微调轴19可以进行发射光反射镜3的水平方向微调，从而调整出射激光束的水平方向。

该激光束，在垂直方向上倾斜于地表面，即与地面保持一定的夹角，该夹角不为0°，以保证反射激光源的强度。在水平方向上，沿站台边缘线斜向前方射出时保持一定的夹角，该夹角不为0°，从而使发射激光束和反射激光束能够可靠分离。由此保证探测装置可靠工作。

该激光探测装置还包括主板17，用于安装激光发射器1、发射光反射镜3、接收光反射镜7、激光接收器5，主板17上还安装有发射电路板9、接收电路板10。

该激光探测装置还包括盒体前盖16、盒体后盖14，盒体前盖16、盒体后盖14一起形成探测器盒，主板17安装在该探测器盒内。

参看图3，激光发射器1、发射器支架2、发射光反射镜3、发射光反射镜座4、反射镜微调轴19、激光接收器5、接收器支架6、接收光反射镜7和接收光反射镜座8，均安装在探测器盒内的主板17的前面，上面盖有盒体前盖16，盒体前盖16上开设有出射窗口11和入射窗口12。发射电路板9、接收电路板10，均安装在探测器盒内的主板17的后面，上面盖有盒体后盖14。

探测器盒通过主板17两端的盒体固定和调整螺丝13组装到盒体支架18上，盒体支架18安装到屏蔽门上。调整反射镜微调轴19，可以改变发射光束的水平方向，再调整盒体固定和调整螺丝13，可以改变探测器盒以及发射激光束的垂直方向，从而使激光束入射到地面指定点O₁或O₂。该地面指定点O₁或O₂与入射窗口12的连线应与站台边缘垂直。

激光发射器1经发射电路板9产生的电脉冲激励，发射出具有编码特征的激光束，经发射光反射镜3反射后由出射窗口11射出。激光接收器5固定在接收器支架6上，接收光反射镜7固定在接收光反射镜座8上。由入射窗口12进入的激光束，经接收光反射镜7反射后，射入激光接收器5，所产生的电信号经接收电路板10放大、鉴别、处理后，发出正常信号或报警信号。输入直流电源和输出信号线通过电接线插座15转接。

如图4所示，本发明中的激光发射器1包括激光器外筒20、激光器内筒21、半导体激光管22、负透镜23、正透镜24、激光器内筒后盖25、激光器外筒前盖32。

激光器内筒21嵌套在激光器外筒20内，负透镜23装在激光器内筒21的前端，正透镜24由激光器外筒前盖32安装在激光器外筒20的前端。激光器内筒后盖25位于激光器内筒21尾部。

由发射电路板9激励半导体激光管22发射激光，经激光器内筒21中的负透镜23、激光器外筒20中的正透镜24组成的透镜组将光束整形为准直光束。

如图5所示，本发明中的激光接收器5包括接收器筒30、接收透镜26、接收器筒前盖29、滤光片27、光电元件28、接收器筒后盖31。滤光片27、光电元件28分别位于接收器筒30内，通过接收器筒30内壁上的台肩实现定位。接收器筒前盖29将接收透镜26安装在接收器筒30前端，接收器筒后盖31位于接收器筒30的尾端。

由接收器筒30中的接收透镜26接收激光束，经滤光片27滤除杂散光，由光电元件28转换为电信号。

激光接收器5，接收反射激光源发出的反射激光束信号，并通过光电元件28转换为电信号，同时由接收电路板10对该电信号进行放大、处理和编码特征鉴别。

光电元件28可以是光电管或硅光电池，也可以是其他能将光信号转换为电信号的元件。

如图6所示，本发明中的激光探测装置的基本工作原理如下，以探测器盒安装在屏蔽门左门33(或安全门左门)为例，由激光发射器1发射激光束，经发射光反射镜3反射，由出射窗口11射出，经站台边缘35的地面反射点O₁反射，反射激光束i₁即激光警戒线垂直射入入射窗口12，经接收光反射镜7反射后，由激光接收器5接收激光束。

随着屏蔽门左门33由敞开状态启动右移时，反射激光束i₁对左半区域进行扫描，遇有障碍物遮断反射光束时，激光接收器5即会输出报警信号(继电器触点断开或高电平可选)。具体而言，当屏蔽门左门33由敞开转为关闭时，同时带动激光探测装置移动，使激光束进行移动扫描；扫描过程中遇有障碍物遮断激光束时，激光接收器5立即通过接收电路板10输出报警信号，报警信号可以表现为继电器触点断开或者高电平，或者本领域常见的其他报警信号，如声光报警器。当反射激光源发出的激光束无遮挡地进入激光接收器5时，接收电路板10输出探测正常信号(继电器触点闭合或低电平)。

同样，当探测器盒安装在屏蔽门右门34(或安全门右门)上时，由激光发射器1发射激光束，经发射光反射镜3反射，由出射窗口11射出，经站台边缘35的地面反射点O₂反射，反射激光束i₂即激光警戒线垂直射入入射窗口12，经接收光反射镜7反射后，由激光接收器5接收激光束。

随着屏蔽门右门34(或安全门右门)由敞开状态启动左移时，反射激光束i₂对右半区域进行扫描，遇有障碍物遮断反射光束时，该侧激光接收器5即会输出报警信号(继电器触点断开或高电平可选)。具体而言，当屏蔽门右门34由敞开转为关闭时，同时带动激光探测装置移动，使激光束进行移动扫描；扫描过程中遇有障碍物遮断激光束时，激光接收器5立即通过接收电路板10输出报警信号，报警信号可以表现为继电器触点断开或者高电平，或者本领域常见的其他报警信号，如声光报警器。当反射激光源发出的激光束无遮挡地进入激光接收器5时，接收电路板10输出探测正常信号(继电器触点闭合或低电平)。

在屏蔽门或安全门的左、右门闭合的过程中，两侧激光接收器5的任一侧出现警情都会向控制中心发出报警信号，从而完成整个区域的防夹人和障碍物检测。

该激光探测装置结构简单，抗光电磁干扰性强，适应地面常用反射物体(瓷砖、水泥、铝台板等，对于特殊光面物体可涂敷条形漫反射层)，便于推广。同时适用于其它因设备界限制约或环境特殊要求，在监视区域内无法布设探测器的类似场合。

该装置充分利用激光束发散角小、功率密度大的特点，形成可靠的反射式激光源；由于采用独特的反射式激光束通断信号识别原理，实现了反射式装置和对射式工作的转换，因而检测结果准确可靠。反射式激光探测装置全部安装在安全界限以外而对安全界限以内区域检测，并以单束激光实现全平面区域连续检测，对高速铁路、城际铁路、地铁屏蔽门(或安全门)系统保证乘客人身安全和行车安全具有重大意义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种连续反射式激光探测装置，其包括：

激光发射器(1)，用于发射激光束；

激光接收器(5)，用于接收激光束；

其特征在于，该连续反射式激光探测装置还包括：

发射光反射镜(3)，用于调整来自激光发射器(1)的激光束的方向，使其反射到地面指定点建立反射激光源；

接收光反射镜(7)，用于改变经所述反射激光源射入的激光束的方向，使其射入激光接收器(5)；

激光接收器(5)对接收到的激光束进行处理和鉴别，发出探测正常或报警信号。

2.如权利要求1所述的连续反射式激光探测装置，其特征在于：

该激光探测装置还包括主板(17)，用于安装激光发射器(1)、发射光反射镜(3)、接收光反射镜(7)、激光接收器(5)，主板(17)上还安装有发射电路板(9)、接收电路板(10)。

3.如权利要求2所述的连续反射式激光探测装置，其特征在于：

该激光探测装置还包括盒体前盖(16)、盒体后盖(14)，盒体前盖(16)、盒体后盖(14)一起形成探测器盒，主板(17)安装在该探测器盒内。

4.如权利要求2或3所述的连续反射式激光探测装置，其特征在于：

所述激光发射器(1)包括半导体激光管(22)、负透镜(23)和正透镜(24)；由发射电路板(9)输出的电脉冲激励半导体激光管(22)，半导体激光管(22)发出具有编码特征的激光束，再经负透镜(23)和正透镜(24)组合对激光束的光波整形变换后，发射出准直激光束；

所述激光接收器(5)包括接收器筒(30)、接收透镜(26)、滤光片(27)和光电元件(28)；由接收器筒(30)中的接收透镜(26)接收激光束，经滤光片(27)滤除杂散光，由光电元件(28)转换为电信号。

5.如权利要求3所述的连续反射式激光探测装置，其特征在于：

盒体前盖(16)上开设有出射窗口(11)和入射窗口(12)，由发射光反射镜(3)调整方向后的激光束，经出射窗口(11)发射到地面指定点，以建立反射激光源；由反射激光源反射后的激光束经入射窗口(12)射向接收光反射镜(7)，接收光反射镜(7)调整激光束的方向，使其射入激光接收器(5)。

6.如权利要求2或3所述的连续反射式激光探测装置，其特征在于：

当反射激光源发出的激光束无遮挡地进入激光接收器(5)时，接收电路板(10)输出探测正常信号；当反射激光源发出的激光束被遮挡而不能进入激光接收器(5)时，接收电路板(10)输出报警信号。

7.如权利要求3所述的连续反射式激光探测装置，其特征在于：

激光发射器(1)固定在发射器支架(2)上，发射光反射镜(3)固定在发射光反射镜座(4)上，接收光反射镜(7)固定在接收光反射镜座(8)上，激光接收器(5)固定在接收器支架(6)上；发射器支架(2)、发射光反射镜座(4)、接收光反射镜座(8)、接收器支架(6)分别安装在主板(17)上。

8.如权利要求3所述的连续反射式激光探测装置，其特征在于：

探测器盒通过主板(17)两端的盒体固定和调整螺丝(13)组装到盒体支架(18)上，盒体支架(18)安装到屏蔽门上。

9.如权利要求7所述的连续反射式激光探测装置，其特征在于：

发射光反射镜座(4)底部装有反射镜微调轴(19)，可对发射光反射镜(3)的水平方向进行微调，以改变激光束的水平方向；探测器盒通过主板(17)两端的盒体固定和调整螺丝(13)组装到盒体支架(18)上，通过盒体固定和调整螺丝(13)可对探测器盒的垂直方向进行微调，以改变激光束的垂直方向，使激光束入射到指定点；

该激光束，在垂直方向上，倾斜于地表面呈不为0°的夹角，在水平方向上，沿站台边缘线斜向前方射出时呈不为0°的夹角。

10.如权利要求1-3中任一项所述的连续反射式激光探测装置，其特征在于：

该激光探测装置分别安装在屏蔽门左门(33)和屏蔽门右门(34)上，当屏蔽门左门(33)和屏蔽门右门(34)由敞开转为关闭时，同时带动激光探测装置移动，使激光束进行移动扫描；扫描过程中遇有障碍物遮断激光束时，激光接收器(5)立即通过接收电路板(10)输出报警信号。