CN110712665A - 机车安全驾驶智能辅助装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机车安全驾驶智能辅助装置，属于轨道车辆技术领域，其包括设置于机车上的采集端、处理端以及显示端；采集端，采集端即用于拍摄机车附近的视频并将拍摄的视频信息发送给处理端；处理端，处理端在接收到采集端发送的视频信息时，计算出视频中的物体到机车的距离，并根据物体到机车之间的距离、物体的速度以及运动方向等来判断乘务人员需要采取加速、减速、常规制动或者紧急制动的操作以避开物体；显示端，显示端设置为驾驶室内的显示屏，使乘务人员能够清楚的看清机车四周的情况，本发明具有代替传统的直接采取紧急制动以减小制动距离的方式、从而不消耗燃油、减少对机车的损坏的效果。

Description

机车安全驾驶智能辅助装置
技术领域
本发明涉及轨道车辆技术领域，尤其是涉及一种机车安全驾驶智能辅助装置。
背景技术
机车是牵引或推送铁路车辆运行，而本身不装载营业载荷的自推进车辆，俗称火车头。按运送每吨公里消耗燃料量计算，机车是耗能最少的陆地运输工具。在中国台湾等地以及大陆地区也有将重型摩托车称为“机车”的叫法。
铁路运输的能量消耗主要体现在机车牵引列车运行过程中，在既定的运行图、列车编组计划等运营管理状况下，同一列车在规定的时间内完成规定的运输距离存在着多种不同的牵引运行操纵方法，而不同的操纵方法直接导致列车运行能耗不同。
目前，机车乘务员操纵水平对能源消耗影响是不容忽视的。同一列车，会因机车乘务员的不同的操纵方法而消耗能源不同，熟悉线路纵断面、准确掌握列车运行速度及区间运行时分、操纵平稳、制动时机恰当的乘务员的操纵，燃油消耗就少。反之，燃油消耗就会增加，单耗上升。同时列车平稳的操纵减少了列车冲击受力，因此减轻了机车和车辆的磨损。
但是，在机车在轨道上行使时，轨道上易出现突发情况，当轨道上出现人或物时，为避免造成人身事故和财产损失，需要火车制动，但是机车乘务员在看到轨道上出现人或物时，正常情况下均采取紧急制动以减小制动距离，这样不仅燃油消耗增加，还容易导致机车内的物体发生距离晃动，容易造成机车的损坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种机车安全驾驶智能辅助装置，能够拍摄机车前后左右的图像并在驾驶室的显示屏上显示，处理端能够根据图像中出现的物体，计算出物体到机车之间的距离和速度，并根据当前机车的速度，计算出机车需要加速、减速常规制动或者紧急制动以便能够避开物体，代替传统的直接采取紧急制动以减小制动距离的方式，从而不消耗燃油，还能减少对机车的损坏。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种机车安全驾驶智能辅助装置，包括设置于机车上的采集端、处理端以及显示端；采集端，采集端即用于拍摄机车附近的视频并将拍摄的视频信息发送给处理端；处理端，处理端在接收到采集端发送的视频信息时，计算出视频中的物体到机车的距离，并根据物体到机车之间的距离、物体的速度以及运动方向等来判断乘务人员需要采取加速、减速、常规制动或者紧急制动的操作以避开物体；显示端，显示端设置为驾驶室内的显示屏，使乘务人员能够清楚的看清机车四周的情况。
通过采用上述方案，采集端实时拍摄机车附近视频信息，并将拍摄到的视频信息发送给处理端，处理端根据视频中的信息，测量目标物体的运动方向和运动速度，路线分析单元根据目标物体的速度和方向再结合机车的运行速度和方向分析出乘务人员应该加速、减速、常规制动还是紧急制动，并将操作指示发送给显示端并显示在显示屏上，从而代替传统的乘务人员的主观判断，不是直接采取紧急制动以减小制动距离，从而减少燃油的消耗，还能减少对机车的损坏。
本发明进一步设置为：所述处理端包括：接收模块，接收模块用于接收视频发送模块发送的视频信息，并将接收到视频信息输出；处理模块，处理模块连接接收模块并接收接收模块输出的视频信息，同时测量视频中的目标物体的运动速度、方向以及距离机车的距离，然后计算出常规制动的制动距离和紧急制动的制动距离，并将常规制动距离以及紧急制动距离与目标物体之间的距离进行对比，选择哪种操作能够避开视频中出现的目标物体。
通过采用上述方案，接收模块接收采集端发送的视频信息，并将检测到视频信息发送给处理模块，处理模块能够测量视频中的目标物体的运动速度、方向以及距离机车的距离，并根据机车的运动方向和速度，计算出常规制动的制动距离和紧急制动的制动距离，并将常规制动距离以及紧急制动距离与目标物体之间的距离进行对比，选择合适的操作方式而不是选择紧急制动。
本发明进一步设置为：所述处理模块包括：路线分析单元，路线分析单元即根据当前机车的行驶速度，计算出常规制动的制动距离和紧急制动的制动距离，并将常规制动距离以及紧急制动距离与目标物体之间的距离进行对比，若常规制动的制动距离小于机车到目标物体之间的距离，则采用常规制动就能成功避开目标物体，若目标物体到机车之间的距离位于常规制动距离和紧急制动距离之间，即紧急制动距离<机车到目标物体之间的距离<常规制动距离，则选择紧急制动才能成功避开目标物体；若目标物体到机车的距离小于紧急制动距离，即紧急制动距离<机车到目标物体之间的距离，则搜索机车到目标物体之间的铁轨上是否有道岔，若有道岔则可选择变轨以便避开目标物体；路线分析单元，路线分析单元根据路线分析单元根据检测分析的情况，最终得出结论需要乘务人员加速行驶、减速行驶、常规制动还是紧急制动，并将分析的结果发送给显示屏。
通过采用上述方案，计算出常规制动的制动距离和紧急制动的制动距离，并将常规制动距离以及紧急制动距离与目标物体之间的距离进行对比，若常规制动的制动距离小于机车到目标物体之间的距离，即常规制动距离<机车到目标物体之间的距离，则采用常规制动就能成功避开目标物体，若目标物体到机车之间的距离位于常规制动距离和紧急制动距离之间，即紧急制动距离<机车到目标物体之间的距离<常规制动距离，则选择紧急制动才能成功避开目标物体；若目标物体到机车的距离小于紧急制动距离，即紧急制动距离<机车到目标物体之间的距离，则搜索机车到目标物体之间的铁轨上是否有道岔，若有道岔则可选择变轨以便避开目标物体，分析的结果发送给显示屏，使乘务人员根据显示屏显示的结果来选择操作按钮，从而代替传统的人为判断，减少人为的主观判断，进而减少人身安全和财产损失。
本发明进一步设置为：所述处理模块还包括距离检测单元，距离检测单元设置为红外线测距离传感器。
通过采用上述方案，通过设置红外线测距离传感器向目标物体发射红外线，即能测出目标物体距离机车的距离。
本发明进一步设置为：所述接收模块可以通过有线传输或无线传输。
通过采用上述方案，有线传输更加稳定，使传输的画质更加清晰，无线传输的成本低还能远距离传输。
本发明进一步设置为：所述处理端还包括识别模块，识别模块用于识别视频中出现的目标物体是有生命还是无生命，识别模块包括雷达生命探测器。
通过采用上述方案，识别出目标物体是否有生命，目标物体若为有生命的物体，则目标物体可能发生不定性的运动，以便乘务人员的能够及时采取相应的措施，雷达生命探测器用于探测视频中出现的物体为是有生命还是无生命的，雷达生命探测器主要利用电磁波的反射原理制成，通过检测生命活动所引起的各种微动，从这些微动中得到呼吸、心跳的有关信息，从而辨识有无生命；雷达生命探测器是目前世界上最先进的生命探测仪，它主动探测的方式使其不易受到温度、湿度、噪音、现场地形等因素的影响，电磁信号连续发射机制更增加了其区域性侦测的功能。
本发明进一步设置为：所述处理端还包括警示模块，警示模块包括设置于驾驶室内的耳麦以及设置于机车外侧壁的扩音器。
通过采用上述方案，当发现目标物体有生命时，可通过耳麦进行语音输入，通过扩音器经信息传播给目标物体进行警示以便目标物体停止运动或撤离，从而能够避免伤亡。
本发明进一步设置为：所述采集端包括：视频采集模块，视频采集模块包括设置于机车前后左后的前端摄像头、后端摄像头、左端摄像头以及右端摄像头，前端摄像头、后端摄像头、左端摄像头以及右端摄像头分别用于拍摄机车行使过程中前后左右的视频并将拍摄的视频信息发送给视频发送模块，前端摄像头、后端摄像头、左端摄像头以及右端摄像头具有自动对焦功能；视频发送模块，视频发送模块用于将视频采集模块采集的视频发送给接收模块。
通过采用上述方案，前端摄像头、后端摄像头、左端摄像头以及右端摄像头分别用于拍摄机车行使过程中前后左右的视频并将拍摄的视频信息发送给视频发送模块，使机车运行四周的视频信息均能采集到，以便乘务人员在驾驶室内能够看到机车前后左右的情况，前端摄像头、后端摄像头、左端摄像头以及右端摄像头具有自动对焦功能，能够自动对焦视频中的出现的物体，是拍摄目标物体更清晰。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.通过在机车上设置有采集端、处理端以及显示端；采集端，采集端即用于拍摄机车附近的视频并将拍摄的视频信息发送给处理端；处理端，处理端在接收到采集端发送的视频信息时，计算出视频中的物体到机车的距离，并根据物体到机车之间的距离、物体的速度以及运动方向等来判断乘务人员需要采取加速、减速、常规制动或者紧急制动的操作以避开物体；显示端，显示端设置为驾驶室内的显示屏，使乘务人员能够清楚的看清机车四周的情况，达到了代替传统的乘务人员的主观判断，不是直接采取紧急制动以减小制动距离，从而不消耗燃油，还能减少对机车的损坏；
2.通过在处理模块设置路线分析单元，路线分析单元即根据当前机车的行驶速度，计算出常规制动的制动距离和紧急制动的制动距离，并将常规制动距离以及紧急制动距离与目标物体之间的距离进行对比，若常规制动的制动距离小于机车到目标物体之间的距离，则采用常规制动就能成功避开目标物体，若目标物体到机车之间的距离位于常规制动距离和紧急制动距离之间，即紧急制动距离<机车到目标物体之间的距离<常规制动距离，则选择紧急制动才能成功避开目标物体；若目标物体到机车的距离小于紧急制动距离，即紧急制动距离<机车到目标物体之间的距离，则搜索机车到目标物体之间的铁轨上是否有道岔，若有道岔则可选择变轨以便避开目标物体，能够准确分析出乘务人员应该怎样驾驶；
3.通过在识别模块用于识别视频中出现的目标物体是有生命还是无生命，识别模块包括雷达生命探测器，识别出目标物体是否有生命，目标物体若为有生命的物体，则目标物体可能发生不定性的运动，以便乘务人员的能够及时采取相应的措施，雷达生命探测器用于探测视频中出现的物体为是有生命还是无生命的，雷达生命探测器主要利用电磁波的反射原理制成，通过检测生命活动所引起的各种微动，从这些微动中得到呼吸、心跳的有关信息，从而辨识有无生命。
附图说明
图1是实施例的系统图；
图2是处理端的模块图。
图中，1、机车；2、采集端；21、视频采集模块；211、前端摄像头；212、后端摄像头；213、左端摄像头；214、右端摄像头；22、视频发送模块；3、处理端；31、接收模块；32、识别模块；321、雷达生命探测器；33、处理模块；331、距离检测单元；3311、红外线测距离传感器；332、路线分析单元；333、操作指示单元；34、报警呼救模块；35、警示模块；4、显示端；41、显示屏。
具体实施方式
一种机车安全驾驶智能辅助装置，参见图1，包括设置于机车1上用于采集机车1周围视频的采集端2，机车1上还连接有对采集端2采集的信息进行处理的处理端3，机车1上还连接有用于对采集端2采集的视频以及处理端3处理后的数据进行显示的显示端4。显示端4设置为驾驶室内的显示屏41，以便乘务人员能够及时查看机车1附近情况。
参见图1，采集端2包括视频采集模块21和视频发送模块22；视频采集模块21包括设置于机车1前后左后的前端摄像头211、后端摄像头212、左端摄像头213以及右端摄像头214，前端摄像头211、后端摄像头212、左端摄像头213以及右端摄像头214分别用于拍摄机车1行使过程中前后左右的视频并将拍摄的视频信息发送给视频发送模块22，使机车1运行四周的视频信息均能采集到，以便乘务人员在驾驶室内能够看到机车1前后左右的情况，前端摄像头211、后端摄像头212、左端摄像头213以及右端摄像头214具有自动对焦功能，能够自动对焦视频中的出现的物体；视频发送模块22，视频发送模块22用于将视频采集模块21采集的视频发送给处理端3和显示端4。
参见图1和图2，处理端3包括接收模块31、识别模块32、处理模块33、报警呼救模块34以及警示模块35。接收模块31，接收模块31用于接收视频发送模块22发送的视频信息，并将接收到视频信息发送给识别模块32以及处理模块33；接收模块31可以通过有线传输或无线传输，有线传输更加稳定，使传输的画质更加清晰，无线传输的成本低还能远距离传输。识别模块32用于识别视频中出现的物体为是有生命还是无生命，识别模块32包括雷达生命探测器371，雷达生命探测器371用于探测视频中出现的物体为是有生命还是无生命的，雷达生命探测器371主要利用电磁波的反射原理制成，通过检测生命活动所引起的各种微动，从这些微动中得到呼吸、心跳的有关信息，从而辨识有无生命；雷达生命探测器371是目前世界上最先进的生命探测仪，它主动探测的方式使其不易受到温度、湿度、噪音、现场地形等因素的影响，电磁信号连续发射机制更增加了其区域性侦测的功能。
参见图2，处理模块33包括距离检测单元331、路线分析单元332以及操作指示单元333。距离检测单元331，距离检测单元331设置为红外线测距离传感器3311，通过设置红外线测距离传感器3311向目标物体发射红外线，即能测出目标物体距离机车1的距离；路线分析单元332，路线分析单元332即根据当前机车1的行驶速度，若物体处于机车1运动的前方，计算出常规制动的制动距离和紧急制动的制动距离，并将常规制动距离以及紧急制动距离与目标物体之间的距离进行对比，若常规制动的制动距离小于机车1到目标物体之间的距离，即常规制动距离<机车1到目标物体之间的距离，则采用常规制动就能成功避开目标物体；若目标物体到机车1之间的距离位于常规制动距离和紧急制动距离之间，即紧急制动距离<机车1到目标物体之间的距离<常规制动距离，则选择紧急制动才能成功避开目标物体；若目标物体到机车1的距离小于紧急制动距离，即紧急制动距离<机车1到目标物体之间的距离，则搜索机车1到目标物体之间的铁轨上是否有道岔，若有道岔则可选择变轨以便避开目标物体，同时，判断出需要变轨的轨道上是否有列车出现，从而能够避免安全事故的发生。若目标物体出现在机车1的侧壁，则判断出目标物体是否运动，若目标物体发生运动，判断出目标物体运动的方向和速度，根据目标物体运动的方向和速度来判断需要加速行驶或者减速行驶以便能够成功避开目标物体；操作指示单元333，操作指示单元333根据路线分析单元332根据检测分析的情况，最终得出结论需要乘务人员加速行驶、减速行驶、常规制动还是紧急制动，并将系统分析的结果发送给显示屏41，使乘务人员根据显示屏41显示的结果来选择操作按钮，从而代替传统的人为判断，减少人为的主观判断，进而减少人身安全和财产损失。
参见图2，警示模块35，警示模块35包括设置于驾驶室内的耳麦以及设置于机车1外侧壁的扩音器，当发现目标物体有生命时，可通过耳麦进行语音输入，通过扩音器经信息传播给目标物体进行警示以便目标物体停止运动或撤离，从而能够避免伤亡。报警呼救模块34，报警呼救模块34用于在发生事故和突发状况时，及时报警，以便救援人员能够第一时间赶到，减少人员伤亡和财产损失。
使用原理：前端摄像头211、后端摄像头212、左端摄像头213以及右端摄像头214分别用于拍摄机车1行使过程中前后左右的视频并将拍摄的视频信息发送给视频发送模块22，使机车1运行四周的视频信息均能采集到，以便乘务人员在驾驶室内能够看到机车1前后左右的情况；之后，视频发送模块22将接收的信息发送给接收模块31，接收模块31将接收到视频信息发送给识别模块32以及处理模块33，识别模块32用于判断视频中的物体是否有生命，处理模块33检测出目标物体到机车1之间的距离，测量目标物体的运动方向和运动速度，路线分析单元332根据目标物体的速度和方向再结合机车1的运行速度和方向分析出乘务人员应该加速、减速、常规制动还是紧急制动，并将操作指示显示在显示屏41上，从而代替传统的乘务人员的主观判断，能够减少人员伤亡和财产损失。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种机车安全驾驶智能辅助装置，其特征在于：
包括设置于机车(1)上的采集端(2)、处理端(3)以及显示端(4)；
采集端(2)，采集端(2)即用于拍摄机车(1)附近的视频并将拍摄的视频信息发送给处理端(3)；
处理端(3)，处理端(3)在接收到采集端(2)发送的视频信息时，计算出视频中的物体到机车(1)的距离，并根据物体到机车(1)之间的距离、物体的速度以及运动方向等来判断乘务人员需要采取加速、减速、常规制动或者紧急制动的操作以避开物体；
显示端(4)，显示端(4)设置为驾驶室内的显示屏(41)，使乘务人员能够清楚的看清机车(1)四周的情况。
2.根据权利要求1所述的机车安全驾驶智能辅助装置，其特征在于：
所述处理端(3)包括：
接收模块(31)，接收模块(31)用于接收视频发送模块(22)发送的视频信息，并将接收到视频信息输出；
处理模块(33)，处理模块(33)连接接收模块(31)并接收接收模块(31)输出的视频信息，同时测量视频中的目标物体的运动速度、方向以及距离机车(1)的距离，然后计算出常规制动的制动距离和紧急制动的制动距离，并将常规制动距离以及紧急制动距离与目标物体之间的距离进行对比，选择哪种操作能够避开视频中出现的目标物体。
3.根据权利要求2所述的机车安全驾驶智能辅助装置，其特征在于：
所述处理模块(33)包括：
路线分析单元(332)，路线分析单元(332)即根据当前机车(1)的行驶速度，计算出常规制动的制动距离和紧急制动的制动距离，并将常规制动距离以及紧急制动距离与目标物体之间的距离进行对比，若常规制动的制动距离小于机车(1)到目标物体之间的距离，则采用常规制动就能成功避开目标物体，若目标物体到机车(1)之间的距离位于常规制动距离和紧急制动距离之间，即紧急制动距离<机车(1)到目标物体之间的距离<常规制动距离，则选择紧急制动才能成功避开目标物体；若目标物体到机车(1)的距离小于紧急制动距离，即紧急制动距离<机车(1)到目标物体之间的距离，则搜索机车(1)到目标物体之间的铁轨上是否有道岔，若有道岔则可选择变轨以便避开目标物体；
路线分析单元(332)，路线分析单元(332)根据路线分析单元(332)根据检测分析的情况，最终得出结论需要乘务人员加速行驶、减速行驶、常规制动还是紧急制动，并将分析的结果发送给显示屏(41)。
4.根据权利要求2所述的机车安全驾驶智能辅助装置，其特征在于：所述处理模块(33)还包括距离检测单元(331)，距离检测单元(331)设置为红外线测距离传感器(3311)。
5.根据权利要求2所述的机车安全驾驶智能辅助装置，其特征在于：所述接收模块(31)可以通过有线传输或无线传输。
6.根据权利要求1所述的机车安全驾驶智能辅助装置，其特征在于：所述处理端(3)还包括识别模块(32)，识别模块(32)用于识别视频中出现的目标物体是有生命还是无生命，识别模块(32)包括雷达生命探测器(321)。
7.根据权利要求1所述的机车安全驾驶智能辅助装置，其特征在于：所述处理端(3)还包括警示模块(35)，警示模块(35)包括设置于驾驶室内的耳麦以及设置于机车(1)外侧壁的扩音器。
8.根据权利要求1所述的机车安全驾驶智能辅助装置，其特征在于：
所述采集端(2)包括：视频采集模块(21)，视频采集模块(21)包括设置于机车(1)前后左后的前端摄像头(211)、后端摄像头(212)、左端摄像头(213)以及右端摄像头(214)，前端摄像头(211)、后端摄像头(212)、左端摄像头(213)以及右端摄像头(214)分别用于拍摄机车(1)行使过程中前后左右的视频并将拍摄的视频信息发送给视频发送模块(22)，前端摄像头(211)、后端摄像头(212)、左端摄像头(213)以及右端摄像头(214)具有自动对焦功能；
视频发送模块(22)，视频发送模块(22)用于将视频采集模块(21)采集的视频发送给接收模块(31)。
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