CN112188168A - 地铁列车全自动驾驶检修区域司机登车区域防护系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地铁列车全自动驾驶检修区域司机登车区域防护系统，系统中：控制及显示模块用于实时控制及监控现场设备并显示；视频侦测模块用于对登车区域进行边界越界侦测，抓拍越界并回传至控制及显示模块；激光检测模块用于对登车区域的边界进行物理检测；声光报警模块用于驱动现场警示灯闪烁及播放语音督促越界人员离开危险区域；外部接口模块接入全自动驾驶检修区域TIAS系统的区域开放信号及人员防护开关信号，作为所述系统的防护控制条件。实现了地铁列车全自动驾驶检修区域的人员防护功能，替代了传统的人工防护模式，实现自动化控制，无需人工干预，提高了作业效率、作业先进性及防护的可靠性，警示效果明显。

Description

地铁列车全自动驾驶检修区域司机登车区域防护系统

技术领域

本发明涉及地铁列车运营维护技术领域，具体涉及一种地铁列车全自动驾驶检修区域司机登车区域防护系统。

背景技术

地铁列车在检修作业过程中，人身安全是检修作业中必须严格把控的关键点。在现有的地铁列车全自动驾驶检修区域检修运营场景中规定，检修作业人员进入全自动驾驶检修区域需满足区域开放信号及人员防护开关开启，地铁列车处于信号闭锁状态；但司机等登车人员进入全自动检修区域不受此场景限制，如若司机等登车人员进入检修区域后在不明确自动驾驶地铁列车进出车时间的情况下，随意穿行股道，极易造成被地铁列车剐蹭等人身伤害事故。

现有技术中，对司机等登车人员进入全自动检修区域的活动，仍采取人工把控及对讲机对话沟通的方式，极易出现部分登车人员在沟通不到位、人员把控不到位的情况下进入检修作业区域，随意穿行股道从而与正在运动中的全自动驾驶地铁列车碰撞，造成人身伤害事故。此种沟通及把控方式存在作业效率底下，人员把控易失效，警示效果不佳，不能有效地防护登车人员的安全。

发明内容

本发明的目的是提供一种地铁列车全自动驾驶检修区域司机登车区域防护系统，以实现在全自动驾驶检修区域登车人员的安全防护。

本发明所采用的技术方案为：

地铁列车全自动驾驶检修区域司机登车区域防护系统，其特征在于：

所述系统包括控制及显示模块、视频侦测模块、激光检测模块、声光警示模块，外部数据接口模块；

所述控制及显示模块用于实时控制及监控现场设备，并集中显示现场视频监控画面；

所述视频侦测模块用于在登车区域的防护时间内，对登车区域进行边界越界侦测，并对越界人员及信息进行抓拍，实时回传至所述控制及显示模块；

所述激光检测模块用于对登车区域的边界进行物理检测，与所述视频侦测模块互为补充；

所述声光报警模块用于根据所述控制及显示模块控制的控制信号，驱动现场警示灯闪烁及播放语音督促越界人员离开危险区域；

所述外部接口模块接入了全自动驾驶检修区域TIAS系统的区域开放信号及人员防护开关信号，作为所述系统的防护控制条件。

所述控制及显示模块包括西门子PLC、台式电脑、PLC组态软件、逻辑控制电气电路；

所述控制及显示模块，用于通过所述逻辑控制电气电路采集所述激光检测模块、所述视频侦测模块的区域边界侵界信息，将所述区域边界侵界信息传输至所述西门子PLC，所述西门子PLC按规定逻辑判断后进行响应控制输出，通过所述逻辑控制电气电路控制所述声光报警模块工作，所述PLC组态软件实时展现所述设备的工作状态及所述区域边界侵界信息、侵界图像及视频，告知系统管理员。

所述控制及显示模块中：

所述西门子PLC，用于接收所述视频侦测模块及所述激光检测模块的检测报警信息，输出控制所述声光报警模块警示工作信号；

所述台式电脑，用于运行PLC编程软件及所述PLC组态软件，并用于实时显示现场视频监控图像及区域侵界提示；

所述PLC组态软件，用于建立人机互动界面，通过实时监控所述西门子PLC内部点位及外部输入/输出点位变化，以图形动画形式展现现场设备的工作状态及区域侵界报警提示，并自动调取侵界视频供查询；

所述逻辑控制电气电路，用于根据所述西门子PLC的输出控制信号，对所述视频侦测模块、所述声光报警模块、所述激光检测模块进行供电控制及驱动控制，且现场所述激光检测模块及所述视频侦测模块的检测信息通过所述逻辑控制电气电路实时传输至所述西门子PLC。

所述视频侦测模块包含警戒摄像头、硬盘录像机、前端光电交换机、机架式光电交换机；

所述视频侦测模块，通过所述警戒摄像头对所述司机登车防护区域划定所述区域边界，并设置所述区域边界跨越检测功能及活体检测功能，利用所述前端光电交换机及光纤的数据传输通道实时将所述警戒摄像头的所述报警信号及所述视频监控图像传输至所述硬盘录像机，所述控制及显示模块可实时访问获取所述报警信号及所述视频图像。

所述视频侦测模块中：

所述警戒摄像头，安装于所述司机登车防护区域的上方，每个区域至少两个，用于：

（1）视频监控：所述警戒摄像头对所述司机登车防护区域内进行全天候的图像监控；

（2）区域边界检测：所述警戒摄像头对视频监控画面的所述司机登车防护区域划定边界，设置边界跨越检测功能及所述司机登车防护区域内活体检测功能，并规定所述边界跨越检测功能的跨越方向，即当登车人员跨越所述司机登车防护区域边界进入危险区域时，输出报警信号，当所述登车人员跨越所述司机登车防护区域边界由所述危险区域进入所述司机登车防护区域时，不输出报警信号；

所述硬盘录像机，用于存储所述警戒摄像头的视频录像及抓拍图像，所述警戒摄像头的报警信号可利用所述硬盘录像机的报警输入输出接口传送至所述西门子PLC，另所述PLC组态软件实时访问所述硬盘录像机调取所述司机登车防护区域的所述视频监控录像及所述区域边界侵界抓拍图像；

所述前端光电交换机，安装于现场所述司机登车防护区域，用于实现远程实时传输所述警戒摄像头的视频信息；

所述机架式光电交换机，安装于信息机房，用于汇聚所有所述司机登车防护区域的所述警戒摄像头的视频监控图像，统一接入所述硬盘录像机。

所述激光检测模块安装于所述司机登车防护区域边界，通过发射不可见激光射线对所述司机登车防护区域进行物理检测，并实时通过所述逻辑控制电气电路将侵界信息传输至所述控制及显示模块，与所述视频侦测模块互为补充。

所述声光报警模块包含带语音播放的红色警示灯，广播音柱及喊话；

所述声光报警模块，通过所述控制及显示模块输出控制信号，驱动所述红色警示灯闪烁红光及播放固定语音督促所述违规侵界人员离开所述危险区域，并可通过所述库内广播及喊话，配合所述警戒摄像头视频监控图像，再次督促所述违规侵界人员离开所述危险区域进入所述司机登车防护区域。

所述声光报警模块中：

所述红色警示灯，安装于现场所述司机登车防护区域，每个区域至少4个，通过闪烁红灯及播放固定语音督促所述违规侵界人员离开危险区域进入所述司机登车防护区域；

所述广播音柱及喊话，安装于现场所述司机登车防护区域，每个区域至少2个，用于系统使用人员对不顾所述红色警示灯警示的所述违规侵界人员进行喊话，再次督促所述违规侵界人员离开危险区域进入所述司机登车防护区域。

所述外部接口模块通过基于MODBUS/TCP协议与所述外部TIAS系统及所述SPKS开关箱建立数据链接，获取所述检修区域的开放信号及所述人员防护开关信号，作为系统防护及检测的控制信号，控制系统的防护时间。

本发明具有以下优点：

本发明用于地铁列车全自动驾驶检修区域中对司机等登车人员的安全防护，对司机等登车人员划定一个具有安全防护的活动区域，设立区域边界检测，限制司机等登车人员的活动范围，防止登车人员随意穿行股道；对于区域边界采用视频侦测技术及激光检测技术双重检测手段，保证检测的可靠性及报警输出的准确率；对于系统的工作采用链接外部区域开放信号，实现自动化控制，智能运行，全程无需人工干预，且全程视频监控登车人员的活动轨迹，对违规越界人员进行图像记录及信息记录；现场声光报警模块警示效果明显。

附图说明

图1是本发明实施例提供的设备系统图。

图2是本发明实施例提供的设备布置图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是本发明实施例提供的一种适用于地铁列车全自动驾驶检修区域的司机登车区域防护系统的结构框图，该系统应用在地铁列车全自动驾驶检修区域，如图1所示，该系统包含控制及显示模块10，激光检测模块20，声光报警模块30，视频侦测模块40，外部数据接口模块50；控制及显示模块作为系统的控制及运算核心，控制其余模块设备工作，同时实时采集各模块回传的设备信息，如区域边界侵界信息、视频监控图像信息，外部接口数据等信息。

参考图1，控制及显示模块10包含西门子PLC11、PLC组态软件12、台式电脑13、逻辑控制电气电路14;西门子PLC11作为控制及显示模块11的核心设备，用于与外部系统进行数据传送，接收视频侦测模块40中警戒摄像头41及激光对射装置21的区域边界检测信息，按照既定判断算法对接收信息进行过滤判断，输出控制声光报警模块30工作信号；PLC组态软件12是控制及显示模块10的监控设备，通过建立一套良好的人机互动界面，实时监控西门子PLC11内部点位及外部输入/输出点位变化，以图形动画形式展现现场设备的工作状态及进行区域侵界报警提示，同时通过TCP/IP访问硬盘录像机42实时获取视频监控图像的数据流；台式电脑13是控制及显示模块10的显示设备，用于运行及显示PLC组态软件12界面及现场视频监控画面；逻辑控制电气电路14是控制及显示模块10的执行机构，用于直接直接采集现场设备信息经电隔离后传输至西门子PLC11，及根据西门子PLC11的输出控制信号，直接驱动控制声光报警模块进行声光警示。

其中，西门子PLC11、PLC组态软件12、台式电脑13、逻辑及控制电气电路14安装于DCC控制室内供调度人员集中使用；逻辑控制电气电路14采集到视频侦测模块40及激光检测模块20的区域检测报警信息后，经内部继电器电隔离后传输至西门子PLC11，当西门子PLC11判定区域报警信息符合判定条件，输出控制信号至逻辑控制电气电路14内对应区域的继电器，继电器通电吸合，驱动控制对应报警区域的声光报警模块30工作；PLC组态软件12监控到西门子PLC11有区域报警输入后，弹出有人员侵界提示弹窗提示调度人员进行确认并实时反应现场红色警示灯31的工作状态，并根据区域侵界报警时间截取对应区域监控视频及抓拍图像；控制及显示模块10以PLC控制为核心，控制可靠，且利用逻辑控制电气电路为信号中转站，实现信号电隔离，可保证设备的可靠稳定运行，且人机互动界面良好，使用人员可一目了然的了解现场登车区域内登车人员的活动轨迹，且区域侵界提示准确、有效，信息记录齐全，相比现有技术中，可有效地提高地铁列车的检修效率以及更好的监护登车人员的人身安全。

参考图1，激光检测模块20包含激光对射装置21，通过激光射线对司机登车防护区域进行检测，并实时通过逻辑控制电气电路14将侵界报警信息传输至控制及显示模块10。

其中，参考图2，激光对射装置21安装于司机登车防护区域的边界处，每个防护区域至少4套，激光对射装置21发射端沿着司机登车防护区域的4个边界射出多束不可见的激光光束到接收端，当登车人员越过防护区域边界时，身体会遮挡激光光束，接收端接收激光射线中断，从而输出一组报警信号至控制及显示模块10；激光检测模块20采用激光检测技术，检测距离远，且多光束的点对点检测方式可有效的提高防护区域边界检测的可靠性及准确性。

参考图1，声光报警模块30包含红色警示灯（带语音播放）31、广播音柱及喊话32；红色警示灯（带语音播放）31通过闪烁红色及播放固定语音督促违规侵界人员离开危险区域进入司机登车防护区域，广播音柱及喊话32用于系统使用人员对不顾红色警示灯31声光警示的违规侵界人员进行喊话，再次督促违规侵界人员离开危险区域进入登车防护区域。

其中，参考图2，红色警示灯（带语音播放功能）安装于现场司机登车防护区域内，每个区域至少安装4个；广播音柱32在于现场司机登车防护区域内，每个区域至少2个，，对讲话筒安装于DCC控制内，便于系统使用人员使用；当控制及显示模块10接收到现场防护区域侵界信号后， 输出声光警示控制信号至逻辑控制电气电路14内对应控制继电器，控制继电器线圈得电，触点吸合，驱动红色警示灯31亮灯并闪烁，播放定制语音警示督促违规侵界人员离开危险区域进入防护区域，当系统使用人员通过视频监控观察发现违规侵界人员不顾声光警示执意进入危险区域时，可通过对讲话筒对库内人员进行喊话，再次督促违规侵界人员离开危险区域进入安全防护区域；声光警示模块30设备安装于司机登车防护区域的各个醒目位置，警示范围涵盖整个防护区域，警示效果明显，且固定语音播放功能及广播音柱喊话功能配合视频监控有效提高了警示的震摄性，可有效的防护司机等登车人员的人身安全。

参考图1，视频侦测模块40包含警戒摄像头41、硬盘录像机42、前端光电交换机43、机架式光电交换机44；警戒摄像头41用于对司机登车防护区域进行全天候视频监控，并对视频监控画面内司机登车防护区域划定边界，设置边界跨越检测功能及区域内活体检测功能，通过图像分析技术判定司机登车区域内人员是否侵界；硬盘录像机42用于存储警戒摄像头41的视频录像及抓拍图像，并将警戒摄像头41的区域侵界报警信号转发至控制及显示模块10；前端光电交换机43用于实现远程实时传输警戒摄像头的视频信息；机架式光电交换机用于汇聚所有司机登车防护区域的警戒摄像头41的视频监控图像，统一接入硬盘录像机42内。

其中，参考图2，警戒摄像头安装于现场司机登车防护区域，每个区域至少2个，前端光电交换机43安装于现场司机登车防护区域，每个区域1个，硬盘录像机42、机架式光电交换机44安装DCC控制室内；警戒摄像头41全范围监控司机登车防护区域，通过图像对比及图像深度学习算法对防护区域边界设置了边界跨界检测功能及活体检测功能，并规定了边界跨越检测功能的跨越方向报警，当登车人员跨越登车防护区域边界进入危险区域时输出报警信号，当登车人员由危险区域进入登车防护区域时，不输出报警信号；硬盘录像机42通过前端光电交换机43及机架式光电交换机44实时获取各防护区域内警戒摄像头41的视频录像的数据流并实时存储，实时接收警戒摄像头41的区域侵界报警信号，并及时转发至控制及显示模块10；PLC组态软件12通过TCO/IP访问硬盘录像机实时调取各区域的监控画面用于显示；视频侦测模块不仅提供了全天24小时的现场视频监控功能，便于调度人员实时远程了解现场各防护区域内登车人员的活动轨迹，且利用图像分析技术及深度学习算法实现各防护区域边界的智能化检测，与激光检测模块20配合，物理检测技术及图像检测技术结合，双重检测技术有效提高了人员侵界检测的可靠性及准确性，保证每个违规越界人员都可以检测到，有效地防护限制各登车人员的活动范围，杜绝随意穿行股道的情况，保证各登车人员的人身安全，同时设备高度智能化、自动化，可有效地提高检修作业效率，缓解劳动强度。

参考图1，外部数据接口模块50包含TIAS系统区域开放信号51、SPKS开关箱52。

其中TIAS系统区域开放信号51及SPKS开关箱52作为系统的外部输入信号，通过MODBUS/TCP建立数据链接，用于控制激光检测模块20及视频侦测模块40的检测功能启用。示例性的，当TIAS系统区域开放信号51及SPKS开关箱52内的开关已开启时，此时地铁列车全自动驾驶检修区域内属于安全防护状态，无需进行特定防护，控制及显示模块10输出控制屏蔽激光检测模块20及视频侦测模块40的检测功能，无登车防护区域侵界报警提示；当TIAS系统区域开放信号51及SPKS开关箱52内的开关已开启未同时满足时，地铁列车全自动驾驶检修区域内未处于安全防护状态，全自动驾驶地铁列车处于行车信号未闭锁状态，控制及显示模块10输出控制启用激光检测模块20及视频侦测模块40的检测功能，用于限制各区域登车人员的活动范围，防护各登车人员的人身安全。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.地铁列车全自动驾驶检修区域司机登车区域防护系统，其特征在于：

所述系统包括控制及显示模块、视频侦测模块、激光检测模块、声光警示模块，外部数据接口模块；

所述控制及显示模块用于实时控制及监控现场设备，并集中显示现场视频监控画面；

所述视频侦测模块用于在登车区域的防护时间内，对登车区域进行边界越界侦测，并对越界人员及信息进行抓拍，实时回传至所述控制及显示模块；

所述激光检测模块用于对登车区域的边界进行物理检测，与所述视频侦测模块互为补充；

所述声光报警模块用于根据所述控制及显示模块控制的控制信号，驱动现场警示灯闪烁及播放语音督促越界人员离开危险区域；

所述外部接口模块接入了全自动驾驶检修区域TIAS系统的区域开放信号及人员防护开关信号，作为所述系统的防护控制条件。

2.根据权利要求1所述的地铁列车全自动驾驶检修区域司机登车区域防护系统，其特征在于：

所述控制及显示模块包括西门子PLC、台式电脑、PLC组态软件、逻辑控制电气电路；

所述控制及显示模块，用于通过所述逻辑控制电气电路采集所述激光检测模块、所述视频侦测模块的区域边界侵界信息，将所述区域边界侵界信息传输至所述西门子PLC，所述西门子PLC按规定逻辑判断后进行响应控制输出，通过所述逻辑控制电气电路控制所述声光报警模块工作，所述PLC组态软件实时展现所述设备的工作状态及所述区域边界侵界信息、侵界图像及视频，告知系统管理员。

3.根据权利要求2所述的地铁列车全自动驾驶检修区域司机登车区域防护系统，其特征在于：

所述控制及显示模块中：

所述西门子PLC，用于接收所述视频侦测模块及所述激光检测模块的检测报警信息，输出控制所述声光报警模块警示工作信号；

所述台式电脑，用于运行PLC编程软件及所述PLC组态软件，并用于实时显示现场视频监控图像及区域侵界提示；

所述PLC组态软件，用于建立人机互动界面，通过实时监控所述西门子PLC内部点位及外部输入/输出点位变化，以图形动画形式展现现场设备的工作状态及区域侵界报警提示，并自动调取侵界视频供查询；

所述逻辑控制电气电路，用于根据所述西门子PLC的输出控制信号，对所述视频侦测模块、所述声光报警模块、所述激光检测模块进行供电控制及驱动控制，且现场所述激光检测模块及所述视频侦测模块的检测信息通过所述逻辑控制电气电路实时传输至所述西门子PLC。

4.根据权利要求3所述的地铁列车全自动驾驶检修区域司机登车区域防护系统，其特征在于：

所述视频侦测模块包含警戒摄像头、硬盘录像机、前端光电交换机、机架式光电交换机；

所述视频侦测模块，通过所述警戒摄像头对所述司机登车防护区域划定所述区域边界，并设置所述区域边界跨越检测功能及活体检测功能，利用所述前端光电交换机及光纤的数据传输通道实时将所述警戒摄像头的所述报警信号及所述视频监控图像传输至所述硬盘录像机，所述控制及显示模块可实时访问获取所述报警信号及所述视频图像。

5.根据权利要求4所述的地铁列车全自动驾驶检修区域司机登车区域防护系统，其特征在于：

所述视频侦测模块中：

所述警戒摄像头，安装于所述司机登车防护区域的上方，每个区域至少两个，用于：

（1）视频监控：所述警戒摄像头对所述司机登车防护区域内进行全天候的图像监控；

（2）区域边界检测：所述警戒摄像头对视频监控画面的所述司机登车防护区域划定边界，设置边界跨越检测功能及所述司机登车防护区域内活体检测功能，并规定所述边界跨越检测功能的跨越方向，即当登车人员跨越所述司机登车防护区域边界进入危险区域时，输出报警信号，当所述登车人员跨越所述司机登车防护区域边界由所述危险区域进入所述司机登车防护区域时，不输出报警信号；

所述硬盘录像机，用于存储所述警戒摄像头的视频录像及抓拍图像，所述警戒摄像头的报警信号可利用所述硬盘录像机的报警输入输出接口传送至所述西门子PLC，另所述PLC组态软件实时访问所述硬盘录像机调取所述司机登车防护区域的所述视频监控录像及所述区域边界侵界抓拍图像；

所述前端光电交换机，安装于现场所述司机登车防护区域，用于实现远程实时传输所述警戒摄像头的视频信息；

所述机架式光电交换机，安装于信息机房，用于汇聚所有所述司机登车防护区域的所述警戒摄像头的视频监控图像，统一接入所述硬盘录像机。

6.根据权利要求5所述的地铁列车全自动驾驶检修区域司机登车区域防护系统，其特征在于：

所述激光检测模块安装于所述司机登车防护区域边界，通过发射不可见激光射线对所述司机登车防护区域进行物理检测，并实时通过所述逻辑控制电气电路将侵界信息传输至所述控制及显示模块，与所述视频侦测模块互为补充。

7.根据权利要求6所述的地铁列车全自动驾驶检修区域司机登车区域防护系统，其特征在于：

所述声光报警模块包含带语音播放的红色警示灯，广播音柱及喊话；

所述声光报警模块，通过所述控制及显示模块输出控制信号，驱动所述红色警示灯闪烁红光及播放固定语音督促所述违规侵界人员离开所述危险区域，并可通过所述库内广播及喊话，配合所述警戒摄像头视频监控图像，再次督促所述违规侵界人员离开所述危险区域进入所述司机登车防护区域。

8.根据权利要求7所述的地铁列车全自动驾驶检修区域司机登车区域防护系统，其特征在于：

所述声光报警模块中：

所述红色警示灯，安装于现场所述司机登车防护区域，每个区域至少4个，通过闪烁红灯及播放固定语音督促所述违规侵界人员离开危险区域进入所述司机登车防护区域；

所述广播音柱及喊话，安装于现场所述司机登车防护区域，每个区域至少2个，用于系统使用人员对不顾所述红色警示灯警示的所述违规侵界人员进行喊话，再次督促所述违规侵界人员离开危险区域进入所述司机登车防护区域。

9.根据权利要求8所述的地铁列车全自动驾驶检修区域司机登车区域防护系统，其特征在于：

所述外部接口模块通过基于MODBUS/TCP协议与所述外部TIAS系统及所述SPKS开关箱建立数据链接，获取所述检修区域的开放信号及所述人员防护开关信号，作为系统防护及检测的控制信号，控制系统的防护时间。

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