CN115416724B - 一种动车组障碍物检测及控制电路、系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种动车组障碍物检测及控制电路、系统，应用于控制领域。本申请所提供的动车组障碍物检测及控制电路，通过视觉传感器和雷达传感器实时检测动车运行线路上的障碍物情况，经障碍物检测主机对检测结果分析判断后通过控制开关组件的开合控制紧急制动安全环路的得失电，当判断结果为存在障碍物时断开开关组件使紧急制动安全环路失电，实现动车组紧急制动停车，保护动车组上人员的人身安全，同时避免或最大程度地减少障碍物对动车组产生的损伤。本申请还提供一种动车组障碍物检测及控制系统，有益效果同上。

Description

一种动车组障碍物检测及控制电路、系统

技术领域

本申请涉及控制领域，特别是涉及一种动车组障碍物检测及控制电路、系统。

背景技术

随着科技的发展，高速铁路也得到快速的发展，由于其速度快、价格实惠的优点成为出游、出差的热门交通方式，受到大众的喜爱，其运行安全也日益受到人们的关注。

针对高速铁路线路的安全问题，目前主要通过在沿线事故多发线路上安装监控装置进行实时监控，当监控到高速铁路线路出现异常后由地面调度中心负责处理。

但是，由于监控范围有限，当监控中未出现异常时并不能完全代表线路上没有障碍，仍存在安全隐患。而且，上述高速铁路线路安全防护措施均从地面进行，而未在动车组上进行自我防护，特别在大雨、雷电等恶劣天气下，监控不清晰、监控信号不稳定等都会导致地面调度中心不能及时处理障碍，严重影响动车组在高速铁路线路上的运行安全。

因此，寻求一种动车组障碍检测及控制电路是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种动车组障碍物检测及控制电路、系统，用于动车组的自我防护。

为解决上述技术问题，本申请提供一种动车组障碍物检测及控制电路，包括：

雷达传感器和视觉传感器，雷达传感器和视觉传感器分别与障碍物检测主机连接，用于检测动车运行线路上的障碍物并将检测数据发送至障碍物检测主机；

障碍物检测主机与电源连接；障碍物检测主机与开关组件连接，用于分析检测数据判断是否有障碍物并根据判断结果控制开关组件的开合；

紧急制动安全环路与开关组件连接，用于失电时启动紧急制动。

优选地，开关组件包括：

第一继电器，第一继电器的控制端分别与电源、障碍物检测主机连接，用于当障碍物检测主机判断视觉传感器检测到障碍物时失电；

第二继电器，第二继电器的控制端分别与电源、障碍物检测主机连接，用于当障碍物检测主机判断雷达传感器检测到障碍物时失电；

第三继电器，第三继电器的第一控制端通过第一继电器的常开触点、第二继电器的常开触点与障碍物检测主机连接，第三继电器的第二控制端与电源连接，第三继电器的常开触点连接于障碍物检测主机和紧急制动安全环路之间，用于当第一继电器的常开开关和/或第二继电器的常开开关断开时失电，以控制紧急制动安全环路失电。

优选地，开关组件还包括状态继电器；

状态继电器的控制端分别与电源和障碍物检测主机连接，障碍物检测主机用于根据视觉传感器和雷达传感器的工作状态控制状态继电器得失电；

状态继电器的第一常开触点接入到第一继电器的控制端与障碍物检测主机之间，状态继电器的第二常开触点接入到第二继电器的控制端与障碍物检测主机之间，用于当视觉传感器和/或雷达传感器的工作状态为失效状态时控制第一继电器和第二继电器失电。

优选地，还包括TCMS屏，TCMS屏与障碍物检测主机连接，用于显示障碍物检测主机发送的障碍物信息和故障信息。

优选地，还包括第一旁路开关，第一旁路开关连接于障碍物检测主机与第三继电器的控制端之间，用于闭合时使第三继电器得电。

优选地，还包括第二旁路开关，第二旁路开关连接于第三继电器的常开触点的两端，用于闭合时使紧急制动安全环路得电。

优选地，视觉传感器的数量为多个，用于检测不同方向的障碍物。

优选地，雷达传感器的数量为多个，用于检测不同方向的障碍物。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种动车组障碍物检测及控制系统，包括MCU，还包括动车组障碍物检测及控制电路。

本申请所提供的动车组障碍物检测及控制电路，通过视觉传感器和雷达传感器实时检测动车运行线路上的障碍物情况，经障碍物检测主机对检测结果分析判断后通过控制开关组件的开合控制紧急制动安全环路的得失电，当判断结果为存在障碍物时断开开关组件使紧急制动安全环路失电，实现动车组紧急制动停车，保护动车组上人员的人身安全，同时避免或最大程度地减少障碍物对动车组产生的损伤。

本申请所提供的动车组障碍物检测及控制系统，有益效果同上。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例所提供的一种动车组障碍物检测及控制的逻辑电路图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，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例，都属于本申请保护范围。

本申请的核心是提供一种动车组障碍物检测及控制电路、系统，用于，用于动车组的自我防护。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

本申请实施例提供一种动车组障碍物检测及控制电路，包括：

雷达传感器和视觉传感器，雷达传感器和视觉传感器分别与障碍物检测主机连接，用于检测动车运行线路上的障碍物并将检测数据发送至障碍物检测主机；

障碍物检测主机与电源连接；障碍物检测主机与开关组件连接，用于分析检测数据判断是否有障碍物并根据判断结果控制开关组件的开合；

紧急制动安全环路与开关组件连接，用于失电时启动紧急制动。

具体的，雷达传感器、视觉传感器与障碍物检测主机连接，利用激光雷达与机器视觉融合技术，通过雷达传感器和视觉传感器对动车运行线路上的障碍物进行检测，这种检测通常是实时的，将检测数据发送至障碍物检测主机进行分析判断动车所在的运行线路上是否存在障碍物，进而做出相应的控制。当判断结果为存在障碍物时，障碍物检测主机控制开关组件断开，与开关组件连接的紧急制动安全环路失电，此时动车启动紧急制动；当判断结果为不存在障碍物时，障碍物检测主机控制开关组件闭合，与开关组件连接的紧急制动安全环路得电，此时动车正常行驶，不启动紧急制动。

需要说明的是，本申请实施例对于雷达传感器、视觉传感器的型号不做限定，通常需要综合考虑性能和价格进行选择。另外，本申请实施例对于雷达传感器、视觉传感器的数量不做限定，当雷达传感器、视觉传感器的数量为一个的时候，可以减少电路成本，但是当雷达传感器、视觉传感器一旦出现故障，整个电路都失去作用，可靠性差；当雷达传感器、视觉传感器的数量为多个的时候，当其中的一个出现故障时，通过在障碍物检测主机设置合适的判断逻辑不会影响整个电路的功能。另外，本申请实施例对开关组件中的具体器件没有限定，可以是继电器、三级管等，对于器件的数量也没有限定，可以是一个，也可以是多个，例如，开关组件为一个继电器，当障碍物检测主机判断动车运行线路上存在障碍物时，控制上述继电器失电，继电器的常开触点断开，此时紧急制动安全环路失电，动车启动紧急制动；当障碍物检测主机判断动车运行线路上不存在障碍物时，控制上述继电器得电，继电器的常开触点闭合，此时紧急制动安全环路得电，动车不启动紧急制动，正常行驶。开关组件中的开关器件为多个的情况将在下面的实施例中做具体说明。

本申请实施例所提供的动车组障碍物检测及控制电路，通过视觉传感器和雷达传感器实时检测动车运行线路上的障碍物情况，经障碍物检测主机对检测结果分析判断后通过控制开关组件的开合控制紧急制动安全环路的得失电，当判断结果为存在障碍物时断开开关组件使紧急制动安全环路失电，实现动车组紧急制动停车，保护动车组上人员的人身安全，同时避免或最大程度地减少障碍物对动车组产生的损伤。

上述实施例对开关组件没有具体限定，由于使用单个开关器件作为开关组件的可靠性差且存在与紧急制动安全回路电路匹配困难的问题，本申请实施例作为一种优选实施例，图1为本申请实施例所提供的一种动车组障碍物检测及控制的逻辑电路图，如图1所示，开关组件包括：

第一继电器K1，第一继电器K1的控制端分别与电源、障碍物检测主机连接，用于当障碍物检测主机判断视觉传感器检测到障碍物时失电；

第二继电器K2，第二继电器K2的控制端分别与电源、障碍物检测主机连接，用于当障碍物检测主机判断雷达传感器检测到障碍物时失电；

第三继电器K3，第三继电器K3的第一控制端通过第一继电器K1的常开触点、第二继电器K2的常开触点与障碍物检测主机连接，第三继电器K3的第二控制端与电源连接，第三继电器K3的常开触点连接于障碍物检测主机和紧急制动安全环路之间，用于当第一继电器K1的常开开关和/或第二继电器K2的常开开关断开时失电，以控制紧急制动安全环路失电。

具体的，在动车组障碍物检测及控制电路正常使用中，障碍物检测主机通常做出如下判断：

当障碍物检测主机判断视觉传感器检测到障碍物且障碍物检测主机判断雷达传感器检测到障碍物时，第一继电器K1、第二继电器K2失电，第一继电器K1和第二继电器K2的常开触点断开，进而第三继电器K3失电，第三继电器K3串联到动车组紧急制动安全环路中的常开触点断开，动车组实现紧急制动；

当障碍物检测主机判断视觉传感器未检测到障碍物且障碍物检测主机判断雷达传感器检测到障碍物时，第一继电器K1得电，第二继电器K2失电，第一继电器K1的常开触点闭合，第二继电器K2的常开触点断开，进而第三继电器K3失电，第三继电器K3串联到动车组紧急制动安全环路中的常开触点断开，动车组实现紧急制动；

当障碍物检测主机判断视觉传感器检测到障碍物且障碍物检测主机判断雷达传感器未检测到障碍物时，第一继电器K1失电，第二继电器K2得电，第一继电器K1的常开触点断开，第二继电器K2的常开触点闭合，进而第三继电器K3失电，第三继电器K3串联到动车组紧急制动安全环路中的常开触点断开，动车组实现紧急制动；

当障碍物检测主机判断视觉传感器未检测到障碍物且障碍物检测主机判断雷达传感器未检测到障碍物时，第一继电器K1、第二继电器K2得电，第一继电器K1的常开触点闭合，第二继电器K2的常开触点闭合，进而第三继电器K3得电，第三继电器K3串联到动车组紧急制动安全环路中的常开触点闭合，动车组正常运行。

需要说明的是，本申请实施例对于视觉传感器和雷达传感器的数量不做限定，显而易见的，视觉传感器和雷达传感器的数量越多，视觉传感器和雷达传感器对于障碍物的检测结果的一致性越高。另外，对于继电器的具体型号不做限定。

本申请实施例限定开关组件为三个继电器，通过三个继电器的共同控制动车组紧急制动安全环路的得失电，使控制更加可靠，同时，将第三继电器K3单独用于连接紧急制动安全环路，避免了电路匹配困难的问题。另外，当视觉传感器和雷达传感器的检测结果不一致时说明其中一类传感器出现了故障或其他特殊情况，如环境恶劣，本申请实施例中通过三个继电器的组合控制，使任一类传感器检测到障碍物都会控制动车组紧急制动，以保障动车组的安全运行。

基于上述实施例，本申请实施例作为一种优选实施例，开关组件还包括状态继电器K4；

状态继电器K4的控制端分别与电源和障碍物检测主机连接，障碍物检测主机用于根据视觉传感器和雷达传感器的工作状态控制状态继电器K4得失电；

状态继电器K4的第一常开触点K41接入到第一继电器K1的控制端与障碍物检测主机之间，状态继电器K4的第二常开触点K42接入到第二继电器K2的控制端与障碍物检测主机之间，用于当视觉传感器和/或雷达传感器的工作状态为失效状态时控制第一继电器K1和第二继电器K2失电。

具体的，障碍物检测主机程序中设有传感器状态检测单元，因此障碍物检测主机具有检测视觉传感器和雷达传感器的工作状态的功能。考虑到实际应用中，会选择多个可靠性优的视觉传感器和雷达传感器，因此，传感器状态检测单元的检测逻辑为：只有当同类型所有传感器检测结果一致时，认为该类型传感器处于正常工作状态；若出现同类型某一个传感器检测结果与其他传感器不一致时，认为该传感器为失效状态。

当障碍物检测主机检测到所有视觉传感器和所有雷达传感器均处于正常工作状态控制状态继电器K4得电，状态继电器K4的第一常开触点K41、状态继电器K4的第二常开触点K42闭合；当障碍物检测主机检测到视觉传感器和/或雷达传感器的工作状态为失效状态时失电，状态继电器K4的第一常开触点K41、状态继电器K4的第二常开触点K42断开，从而使第一继电器K1和第二继电器K2失电。

本申请实施例通过状态继电器K4保障了障碍物检测及控制电路是在障碍物检测主机判断所有视觉传感器和所有雷达传感器处于正常工作状态时才生效，避免了因视觉传感器和雷达传感器的故障问题导致障碍物检测主机做出错误的障碍物判断，使动车组无法及时紧急制动或错误的紧急制动。

本申请实施例作为一种优选实施例，还包括TCMS屏，TCMS屏与障碍物检测主机连接，用于显示障碍物检测主机发送的障碍物信息和故障信息。

具体的，当障碍物检测主机判断动车运行线路上有障碍物时，在控制开关组件断开的同时，向TCMS发送障碍物信息，告知动车组上的司机。当障碍物检测主机检测到开关组件、视觉传感器、雷达传感器出现故障时，也会将故障信息发送给TCMS，提醒司机。

本申请实施例在上述实施例的基础上，设置有TCMS显示屏，能够将障碍物信息和故障信息清晰、直观地提醒司机，进一步保障了动车组的安全运行。

本申请实施例作为一种优选实施例，还包括第一旁路开关S1，第一旁路开关S1连接于障碍物检测主机与第三继电器K3的控制端之间，用于闭合时使第三继电器K3得电。

具体的，当障碍物检测主机检测到第一继电器K1、第二继电器K2、状态继电器K4中任意一个或组合出现故障时，向TCMS显示屏发送故障信息，提醒司机，此时司机可以通过闭合第一旁路开关S1，使第三继电器K3得电，从而使紧急制动安全环路得电，动车组可以正常行驶。

本申请实施例通过设置第一旁路开关S1，保障了在第一继电器K1、第二继电器K2、状态继电器K4中任意一个或组合出现故障时，仍然可以通过控制第一旁路开关S1保障动车组正常行驶。

本申请实施例作为一种优选，还包括第二旁路开关S2，第二旁路开关S2连接于第三继电器K3的常开触点的两端，用于闭合时使紧急制动安全环路得电。

具体的，当障碍物检测主机检测到第三继电器K3出现故障或判断传感器的状态为失效状态时，向TCMS显示屏发送故障信息，提醒司机，此时动车组障碍物检测及控制电路处于失效状态，司机可以通过闭合第二旁路开关S2，使紧急制动安全环路得电，动车组可以正常行驶。

本申请实施例通过设置第二旁路开关S2，保障了在第三继电器K3出现故障或传感器的状态为失效状态时，仍然可以通过控制第二旁路开关S2保证动车组正常行驶。

本申请实施例作为一种优选，视觉传感器的数量为多个，用于检测不同方向的障碍物。

本申请实施例通过限定视觉传感器的数量为多个，保障视觉传感器检测结果的可靠性，同时，通过在不同方向上设置视觉传感器也能够检测到不同方向的障碍物，进一步保障动车运行安全。

本申请实施例作为一种优选，雷达传感器的数量为多个，用于检测不同方向的障碍物。

本申请实施例通过限定雷达传感器的数量为多个，保障雷达传感器检测结果的可靠性，同时，通过在不同方向上设置雷达传感器也能够检测到不同方向的障碍物，进一步保障动车运行安全。

在上述实施例中，对于动车组障碍物检测及控制电路进行了详细描述，本申请还提供动车组障碍物检测及控制系统对应的实施例。

由于系统部分的实施例与电路部分的实施例相互对应，因此系统部分的实施例请参见电路部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

本申请所提供的动车组障碍物检测及控制系统，与上述动车组障碍物检测及控制电路对应，具有动车组障碍物检测及控制电路相同的有益效果。

以上对本申请所提供的动车组障碍物检测及控制电路、系统进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (8)

1.一种动车组障碍物检测及控制电路，其特征在于，包括：

雷达传感器和视觉传感器，所述雷达传感器和所述视觉传感器分别与障碍物检测主机连接，用于检测动车运行线路上的障碍物并将检测数据发送至所述障碍物检测主机；

所述障碍物检测主机与电源连接；所述障碍物检测主机与开关组件连接，用于分析所述检测数据判断是否有障碍物并根据判断结果控制所述开关组件的开合；

紧急制动安全环路与所述开关组件连接，用于失电时启动紧急制动；

所述开关组件包括：

第一继电器，所述第一继电器的控制端分别与所述电源、所述障碍物检测主机连接，用于当所述障碍物检测主机判断所述视觉传感器检测到障碍物时失电；

第二继电器，所述第二继电器的控制端分别与所述电源、所述障碍物检测主机连接，用于当所述障碍物检测主机判断所述雷达传感器检测到障碍物时失电；

第三继电器，所述第三继电器的第一控制端通过所述第一继电器的常开触点、所述第二继电器的常开触点与所述障碍物检测主机连接，所述第三继电器的第二控制端与所述电源连接，所述第三继电器的常开触点连接于所述障碍物检测主机和所述紧急制动安全环路之间，用于当第一继电器的常开开关和/或所述第二继电器的常开开关断开时失电，以控制所述紧急制动安全环路失电。

2.根据权利要求1所述的动车组障碍物检测及控制电路，其特征在于，所述开关组件还包括状态继电器；

所述状态继电器的控制端分别与所述电源和所述障碍物检测主机连接，所述障碍物检测主机用于根据所述视觉传感器和所述雷达传感器的工作状态控制所述状态继电器得失电；

所述状态继电器的第一常开触点接入到所述第一继电器的控制端与所述障碍物检测主机之间，所述状态继电器的第二常开触点接入到所述第二继电器的控制端与所述障碍物检测主机之间，用于当所述视觉传感器和/或所述雷达传感器的工作状态为失效状态时控制所述第一继电器和所述第二继电器失电。

3.根据权利要求1所述的动车组障碍物检测及控制电路，其特征在于，还包括TCMS屏，所述TCMS屏与所述障碍物检测主机连接，用于显示所述障碍物检测主机发送的障碍物信息和故障信息。

4.根据权利要求2所述的动车组障碍物检测及控制电路，其特征在于，还包括第一旁路开关，所述第一旁路开关连接于所述障碍物检测主机与所述第三继电器的控制端之间，用于闭合时使所述第三继电器得电。

5.根据权利要求4所述的动车组障碍物检测及控制电路，其特征在于，还包括第二旁路开关，所述第二旁路开关连接于所述第三继电器的常开触点的两端，用于闭合时使所述紧急制动安全环路得电。

6.根据权利要求1至5任一项所述的动车组障碍物检测及控制电路，其特征在于，所述视觉传感器的数量为多个，用于检测不同方向的障碍物。

7.根据权利要求6所述的动车组障碍物检测及控制电路，其特征在于，所述雷达传感器的数量为多个，用于检测不同方向的障碍物。

8.一种动车组障碍物检测及控制系统，包括MCU，其特征在于，还包括如权利要求1至7任一项所述的动车组障碍物检测及控制电路。

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