CN115503787A - 一种轨道交通车钩连挂检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轨道交通车钩连挂检测装置，包括第一车辆与第二车辆，第一车辆正面由顶部至底部设置有第一激光测距传感器、第三激光测距传感器、第一摄像头、第一车辆定位灯、第四激光传感器、第二摄像头及第二激光测距传感器；第二车辆背面设置有第二车辆定位灯。本发明还公开了一种轨道交通车钩连挂检测方法。本发明通过构建多目摄像头、激光测距传感器和定位灯组成的信息采集装置，将所采集信息加以处理和提供给人员交互的车载计算显示设备；通过数据的采集和信息交互能方便作业人员实时监控和得知车钩位置参数，减少连挂作业时的安全风险。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通装备技术领域，具体来说，涉及一种轨道交通车钩连挂检测装置及方法。
背景技术
目前，轨道交通车辆在进行连挂作业时，车钩处暂无可监测分析的设备，依赖人工测量定位，在某些特殊连挂场合，可能会由于人为失误出现撞钩、撞车等事故，由此会引发车辆损伤、运营延误等经济损失，且存在安全生产事故的风险。因此，亟需一种自动化轨道佳通车钩检测装置，来检测车辆车钩参数。
例如中国专利CN201810342066.7公开了一种用于轨道交通车辆的测量定位装置及辅助连挂装置、车钩连挂方法，该装置公开的测量定位装置包括可伸缩杆、车钩对钩范围标识、弯钩、定位板；所述车钩对钩范围标识设置在可伸缩杆上，所述弯钩和定位板设置在可伸缩杆的同一端部；所述弯钩用于将车钩辅助对钩装置的吊钩挂在车钩的辅助对钩吊环上或车钩头保护踏板的支柱上，所述定位板用于定位在不需要对中调整的车钩的钩头位置；解决了调节车钩时无法定位的问题。但该装置虽也能提供连挂时车钩的实时位置，但仍然依靠实体性量具进行对比，需要下车进行安装和目测，仍存在安全风险和人员误差。
中国专利CN202110169878.8公开了车钩缓冲装置的状态监测方法及系统，该方法包括：处理器从传感器获取检测信息；传感器包括：实时检测车钩连挂面的间距数据的距离传感器、实时检测吸能装置的位移数据的位移传感器、实时检测吸能装置受到的冲击力数据的力传感器、实时检测车钩缓冲装置的摆角数据的角度传感器、安装于车钩的主轴位置的限位开关中的至少一种；处理器对检测信息进行边缘计算处理，得到车钩缓冲装置状态；处理器根据检测信息和/或车钩缓冲装置状态生成数据包，并将数据包按照预设机制发送给列车接收终端和/或存储模块和/或数据中心。但是该方法在使用了传感器采集数据，但采用的传感器所采集的数据量不足，其目的也时只为了检测当前车钩的连挂状态，而不能检测初当前车钩是否可以进行连挂。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种轨道交通车钩连挂检测装置及方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
为此，本发明采用的具体技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供了一种轨道交通车钩连挂检测装置，包括第一车辆与第二车辆，第一车辆正面由顶部至底部设置有第一激光测距传感器、第三激光测距传感器、第一摄像头、第一车辆定位灯、第四激光传感器、第二摄像头及第二激光测距传感器；第二车辆背面设置有第二车辆定位灯。
进一步的，第一车辆定位灯位于第一车辆正面中心位置，第二车辆定位灯位于第二车辆背面中心位置。
进一步的，第一激光测距传感器与第二激光测距传感器分别位于第一车辆定位灯正上方与正下方；第三激光测距传感器与第四激光测距传感器分别位于第一车辆定位灯两侧。
进一步的，第一摄像头位于第三激光传感器远离第一车辆定位灯的一侧；第二摄像头位于第四激光传感器远离第一车辆定位灯的一侧。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种轨道交通车钩连挂检测方法，该方法包括以下步骤：
S1、轨道交通在进行连挂作业时，根据人机交互界面选择自动连挂方式；
S2、连挂过程中第一车辆端面的多目摄像机进行实时画面监控并定位第二车辆端面处第二车辆定位灯的位置，利用第二车辆定位灯的位置信息通过多目视觉算法得出两车车钩的平面偏移量；
S3、第一车辆的多个激光测距传感器对两车辆之间的车钩进行距离测量；
S4、数据处理装置对测量得到的距离参数与车钩规格参数进行对比，判断连挂结果是否符合规格参数。
进一步的，所述第一车辆的多个激光测距传感器对两车辆之间的车钩进行距离测量，包括以下步骤：
S31、第一车辆端面处垂直方向的第一激光测距传感器与第二激光测距传感器分别测量两个车辆车钩之间的垂直距离，通过数据处理装置计算出垂直角度偏移量；
S32、第一车辆端面水平方向的第三激光测距传感器与第四激光测距传感器分别测量两个车辆车钩之间的水平距离，通过数据处理装置计算出水平角度偏移量。
进一步的，所述通过数据处理装置计算出垂直角度偏移量的计算公式为：
式中，α1表示垂直角度偏移量；
L1表示第三激光测距传感器与第四激光测距传感器之间的距离；
h1表示第一激光测距传感器至车钩的距离；
h2表示第二激光测距传感器至车钩的距离。
进一步的，所述通过数据处理装置计算出水平角度偏移量的计算公式为：
式中，α2表示水平角度偏移量；
L2表示第一激光测距传感器与第二激光测距传感器之间的距离；
h3表示第三激光测距传感器至车钩的距离；
h4表示第四光测距传感器至车钩的距离。
进一步的，所述数据处理装置对测量得到的距离参数与车钩规格参数进行对比，判断连挂结果是否符合规格参数，包括以下步骤：
S41、数据处理装置将计算得到的垂直角度偏移量、水平角度偏移量分别与第二车辆的车钩规格参数进行对比；
S42、当对比结果符合时，人机交互界面显示OK，并可进行正常的行车连挂作业；
S43、当对比结果不符合时，人机交互界面显示NO，并在两车辆距离达到规定数值时，进行长鸣警惕报警且中断自动连接，并提示不可连挂需要切换手动连挂，再判断是否切换手动连接进行警报解除。
进一步的，所述判断是否切换手动连接进行警报解除，包括以下步骤：
S431、若中断自动连接后未切换手动连接，当行车至两车辆距离小于最小规定数值后，在进行长鸣警惕报警并提示不可连挂需切换手动连挂的同时向车辆发出制动指令使列车制动停车；
S432、若中断自动连接后人员下车手动调节车钩位置直至所有测试结果均符合归参数的情况下，警惕报警解除，人机交互界面显示OK并可进行正常的行车连挂作业。
本发明的有益效果为：
1、通过构建多目摄像头、激光测距传感器和定位灯组成的信息采集装置，将所采集信息加以处理和提供给人员交互的车载计算显示设备；通过数据的采集和信息交互能方便作业人员实时监控和得知车钩位置参数，减少连挂作业时的安全风险。
2、通过设置四个激光测距传感器分两组进行水平角度偏移量和垂直角度测量，实现较为精准的判定，同时多个摄像头构成的多目摄像机进行实时画面监控有利于用户在人机交互界面清晰观察，准确掌握连接状态，并且可以选择手动连挂或自动连挂，且选择自动连挂后判定不可自动连挂也可以切换手动连挂，操作更合理，此外，在判定不可自连挂后有报警和制动停车，提高了连挂的稳定性和安全性。
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，下面描述中的附图仅仅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是根据本发明实施例一中的一种轨道交通车钩连挂检测装置结构示意图；
图2是根据本发明实施例一中的一种轨道交通车钩连挂检测方法的流程图；
图3是根据本发明实施例一中的一种轨道交通车钩连挂检测方法的两车辆之间距离计算示意图；
图4是根据本发明实施例一中的一种轨道交通车钩连挂检测方法的逻辑运算流程图；
图5是根据本发明实施例二中的一种轨道交通车钩连挂检测装置结构示意图；
图6是根据本发明实施例二中的一种轨道交通车钩连挂检测装置中第二车辆标定板结构示意图；
图7是根据本发明实施例二中的一种轨道交通车钩连挂检测方法的流程图；
图8是根据本发明实施例二中的一种轨道交通车钩连挂检测方法的运算逻辑流程图。
图中：
1、第一车辆；2、第二车辆；3、第一激光测距传感器；4、第三激光测距传感器；5、第一摄像头；6、第一车辆定位灯；7、第四激光传感器；8、第二摄像头；9、第二激光测距传感器；10、第二车辆定位灯；11、第二车辆标定板。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
实施例一
根据本发明的实施例，提供了一种轨道交通车钩连挂检测装置。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1所示，根据本发明实施例的轨道交通车钩连挂检测装置及方法，包括第一车辆1与第二车辆2，所述第一车辆1正面由顶部至底部设置有第一激光测距传感器3、第三激光测距传感器4、第一摄像头5、第一车辆定位灯6、第四激光传感器7、第二摄像头8及第二激光测距传感器9；所述第二车辆2背面设置有第二车辆定位灯10。
在一个实施例中，所述第一车辆定位灯6位于所述第一车辆1正面中心位置，所述第二车辆定位灯10位于所述第二车辆2背面中心位置。
在一个实施例中，所述第一激光测距传感器3与所述第二激光测距传感器9分别位于所述第一车辆定位灯6正上方与正下方；所述第三激光测距传感器4与所述第四激光测距传感器7分别位于所述第一车辆定位灯6两侧；
在一个实施例中，所述第一摄像头5位于所述第三激光传感器4远离所述第一车辆定位灯6的一侧；所述第二摄像头8位于所述第四激光传感器7远离所述第一车辆定位灯6的一侧。
根据本发明的另一个实施例，如图2-图4所示，还提供了一种轨道交通车钩连挂检测方法，该方法包括以下步骤：
S1、轨道交通在进行连挂作业时，根据人机交互界面选择自动连挂方式；
车辆内部设置有车载计算显示设备，车载计算显示设备包括数据处理装置和人机交互界面，其中所述数据处理装置将所述采集装置采集到的数据进行计算处理并将其与车钩规格参数进行对比，所述人机交互界面上显示出对比结果。人机交互界面还包括报警模块，当对比结果超过阈值时产生连续短鸣报警提示。
S2、连挂过程中第一车辆1端面的多目摄像机进行实时画面监控并定位第二车辆2端面处第二车辆定位灯10的位置，利用第二车辆定位灯10的位置信息通过多目视觉算法得出两车车钩的平面偏移量；
S3、第一车辆1的多个激光测距传感器对两车辆之间的车钩进行距离测量，包括以下步骤：
S31、第一车辆1端面处垂直方向的第一激光测距传感器3与第二激光测距传感器9分别测量两个车辆车钩之间的垂直距离，通过数据处理装置计算出垂直角度偏移量；
所述通过数据处理装置计算出垂直角度偏移量的计算公式为：
式中，α1表示垂直角度偏移量；
L1表示第三激光测距传感器4与第四激光测距传感器7之间的距离；
h1表示第一激光测距传感器3至车钩的距离；
h2表示第二激光测距传感器9至车钩的距离。
S32、第一车辆1端面水平方向的第三激光测距传感器4与第四激光测距传感器7分别测量两个车辆车钩之间的水平距离，通过数据处理装置计算出水平角度偏移量。
所述通过数据处理装置计算出水平角度偏移量的计算公式为：
式中，α2表示水平角度偏移量；
L2表示第一激光测距传感器3与第二激光测距传感器9之间的距离；
h3表示第三激光测距传感器4至车钩的距离；
h4表示第四光测距传感器7至车钩的距离。
数据处理装置将计算得出的结果与车钩规格参数进行对比，如以地铁车辆常用330型全自动车钩为例，其规格参数中，自动连挂条件为平面中心点位置横向偏移不超过±170mm、垂直偏移不超过±90mm，角度偏移水平和垂直均为不超过8.5°
S4、数据处理装置对测量得到的距离参数与车钩规格参数进行对比，判断连挂结果是否符合规格参数，包括以下步骤：
S41、数据处理装置将计算得到的垂直角度偏移量、水平角度偏移量分别与第二车辆2的车钩规格参数进行对比；
S42、当对比结果符合时，人机交互界面显示OK，并可进行正常的行车连挂作业；
S43、当对比结果不符合时，人机交互界面显示NO，并在两车辆距离达到规定数值时，进行长鸣警惕报警且中断自动连接，并提示不可连挂需要切换手动连挂，再判断是否切换手动连接进行警报解除。
其中，所述判断是否切换手动连接进行警报解除，包括以下步骤：
S431、若中断自动连接后未切换手动连接，当行车至两车辆距离小于最小规定数值后，在进行长鸣警惕报警并提示不可连挂需切换手动连挂的同时向车辆发出制动指令使列车制动停车；
S432、若中断自动连接后人员下车手动调节车钩位置直至所有测试结果均符合归参数的情况下，警惕报警解除，人机交互界面显示OK并可进行正常的行车连挂作业。
实施例二
根据本发明的实施例，提供了一种轨道交通车钩连挂检测装置。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图5-图6所示，根据本发明实施例的轨道交通车钩连挂检测装置及方法，包括第一车辆1与第二车辆2，所述第一车辆1正面由顶部至底部设置有第一激光测距传感器3、第三激光测距传感器4、第一摄像头5、第一车辆定位灯6、第四激光传感器7、第二摄像头8及第二激光测距传感器9；所述第二车辆2背面设置有第二车辆标定板11。
在一个实施例中，所述第一车辆定位灯6位于所述第一车辆1正面中心位置，所述第二车辆标定板11位于所述第二车辆2背面中心位置。
在一个实施例中，所述第一激光测距传感器3与所述第二激光测距传感器9分别位于所述第一车辆定位灯6正上方与正下方；所述第三激光测距传感器4与所述第四激光测距传感器7分别位于所述第一车辆定位灯6两侧；
在一个实施例中，所述第一摄像头5位于所述第三激光传感器4远离所述第一车辆定位灯6的一侧；所述第二摄像头8位于所述第四激光传感器7远离所述第一车辆定位灯6的一侧。
根据本发明的另一个实施例，如图7-图8所示，还提供了一种轨道交通车钩连挂检测方法，该方法包括以下步骤：
S1、轨道交通在进行连挂作业时，根据人机交互界面选择自动连挂方式；
S2、连挂过程中多目摄像机进行实时画面监控并定位第二车辆2端面处第二车辆标定板11的位置；
S3、第一车辆1的多个激光测距传感器对两车辆之间的车钩进行距离测量；
S4、数据处理装置对测量得到的距离参数与车钩规格参数进行对比，判断连挂结果是否符合规格参数。
第一摄像头5和第二摄像头8将捕捉第二车辆标定板11上方块的信息，如图6所示，并通过标定算法进行标定计算；数据处理装置将计算得出的结果与车钩规格参数进行对比的同时会和标定计算结果同步对比，三者对比结果为符合时，人机交互界面上显示OK；当对比结果不符合时，人机交互界面上显示NO。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过构建多目摄像头、激光测距传感器和定位灯组成的信息采集装置，将所采集信息加以处理和提供给人员交互的车载计算显示设备；通过数据的采集和信息交互能方便作业人员实时监控和得知车钩位置参数，减少连挂作业时的安全风险。通过设置四个激光测距传感器分两组进行水平角度偏移量和垂直角度测量，实现较为精准的判定，同时多个摄像头构成的多目摄像机进行实时画面监控有利于用户在人机交互界面清晰观察，准确掌握连接状态，并且可以选择手动连挂或自动连挂，且选择自动连挂后判定不可自动连挂也可以切换手动连挂，操作更合理，此外，在判定不可自连挂后有报警和制动停车，提高了连挂的稳定性和安全性。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种轨道交通车钩连挂检测装置，包括第一车辆(1)与第二车辆(2)，其特征在于：
所述第一车辆(1)正面由顶部至底部设置有第一激光测距传感器(3)、第三激光测距传感器(4)、第一摄像头(5)、第一车辆定位灯(6)、第四激光传感器(7)、第二摄像头(8)及第二激光测距传感器(9)；
所述第二车辆(2)背面设置有第二车辆定位灯(10)。
2.根据权利要求1所述的一种轨道交通车钩连挂检测装置，其特征在于：所述第一车辆定位灯(6)位于所述第一车辆(1)正面中心位置，所述第二车辆定位灯(10)位于所述第二车辆(2)背面中心位置。
3.根据权利要求2所述的一种轨道交通车钩连挂检测装置，其特征在于：所述第一激光测距传感器(3)与所述第二激光测距传感器(9)分别位于所述第一车辆定位灯(6)正上方与正下方；
所述第三激光测距传感器(4)与所述第四激光测距传感器(7)分别位于所述第一车辆定位灯(6)两侧。
4.根据权利要求3所述的一种轨道交通车钩连挂检测装置，其特征在于：所述第一摄像头(5)位于所述第三激光传感器(4)远离所述第一车辆定位灯(6)的一侧；
所述第二摄像头(8)位于所述第四激光传感器(7)远离所述第一车辆定位灯(6)的一侧。
5.一种轨道交通车钩连挂检测方法，用于权利要求1-4中所述一种轨道交通车钩连挂检测装置的使用，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、轨道交通在进行连挂作业时，根据人机交互界面选择自动连挂方式；
S2、连挂过程中第一车辆(1)端面的多目摄像机进行实时画面监控并定位第二车辆(2)端面处第二车辆定位灯(10)的位置，利用第二车辆定位灯(10)的位置信息通过多目视觉算法得出两车车钩的平面偏移量；
S3、第一车辆(1)的多个激光测距传感器对两车辆之间的车钩进行距离测量；
S4、数据处理装置对测量得到的距离参数与车钩规格参数进行对比，判断连挂结果是否符合规格参数。
6.根据权利要求5所述的一种轨道交通车钩连挂检测方法，其特征在于：所述第一车辆(1)的多个激光测距传感器对两车辆之间的车钩进行距离测量，包括以下步骤：
S31、第一车辆(1)端面处垂直方向的第一激光测距传感器(3)与第二激光测距传感器(9)分别测量两个车辆车钩之间的垂直距离，通过数据处理装置计算出垂直角度偏移量；
S32、第一车辆(1)端面水平方向的第三激光测距传感器(4)与第四激光测距传感器(7)分别测量两个车辆车钩之间的水平距离，通过数据处理装置计算出水平角度偏移量。
7.根据权利要求6所述的一种轨道交通车钩连挂检测方法，其特征在于：所述通过数据处理装置计算出垂直角度偏移量的计算公式为：
式中，α1表示垂直角度偏移量；
L1表示第三激光测距传感器(4)与第四激光测距传感器(7)之间的距离；
h1表示第一激光测距传感器(3)至车钩的距离；
h2表示第二激光测距传感器(9)至车钩的距离。
8.根据权利要求6所述的一种轨道交通车钩连挂检测方法，其特征在于：所述通过数据处理装置计算出水平角度偏移量的计算公式为：
式中，α2表示水平角度偏移量；
L2表示第一激光测距传感器(3)与第二激光测距传感器(9)之间的距离；
h3表示第三激光测距传感器(4)至车钩的距离；
h4表示第四光测距传感器(7)至车钩的距离。
9.根据权利要求5所述的一种轨道交通车钩连挂检测方法，其特征在于：所述数据处理装置对测量得到的距离参数与车钩规格参数进行对比，判断连挂结果是否符合规格参数，包括以下步骤：
S41、数据处理装置将计算得到的垂直角度偏移量、水平角度偏移量分别与第二车辆(2)的车钩规格参数进行对比；
S42、当对比结果符合时，人机交互界面显示OK，并可进行正常的行车连挂作业；
S43、当对比结果不符合时，人机交互界面显示NO，并在两车辆距离达到规定数值时，进行长鸣警惕报警且中断自动连接，并提示不可连挂需要切换手动连挂，再判断是否切换手动连接进行警报解除。
10.根据权利要求9所述的一种轨道交通车钩连挂检测方法，其特征在于：所述判断是否切换手动连接进行警报解除，包括以下步骤：
S431、若中断自动连接后未切换手动连接，当行车至两车辆距离小于最小规定数值后，在进行长鸣警惕报警并提示不可连挂需切换手动连挂的同时向车辆发出制动指令使列车制动停车；
S432、若中断自动连接后人员下车手动调节车钩位置直至所有测试结果均符合归参数的情况下，警惕报警解除，人机交互界面显示OK并可进行正常的行车连挂作业。
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