一種基于激光檢測(cè)的列車防護(hù)系統(tǒng)及方法與流程

本發(fā)明涉及軌道交通領(lǐng)域，尤其涉及一種基于激光檢測(cè)的列車防護(hù)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，城市軌道交通采用列車自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)(AutomaticTrainProtection，ATP)進(jìn)行列車行車安全防護(hù)，即在每一列車安裝定位設(shè)備、通信設(shè)備以及地面站用檢測(cè)設(shè)備，各設(shè)備之間進(jìn)行通信，通過(guò)追蹤列車防止碰撞追尾。

為實(shí)現(xiàn)對(duì)前方列車進(jìn)行檢測(cè)，某公司設(shè)計(jì)一種有軌列車檢測(cè)前方障礙物的系統(tǒng)，包括攝像頭、毫米波雷達(dá)和軌道控制單元組成，利用攝像頭所采集的圖像來(lái)識(shí)別障礙物，并根據(jù)速度等變量確定與障礙物之間的距離，并計(jì)算與前車發(fā)生碰撞的可能性，進(jìn)而避免碰撞追尾現(xiàn)象的發(fā)生。

上述方法存在以下缺陷：(1)ATP系統(tǒng)需要在地面安裝設(shè)備，并且依賴于另一列車設(shè)備的正常運(yùn)行。若某一列車處于非正常工作狀態(tài)時(shí)，在直道、彎道等路段的行車安全依靠司機(jī)觀察或電話閉塞措施來(lái)判斷，存在列車追尾的隱患。(2)采用圖像識(shí)別時(shí)，由于圖像識(shí)別算法復(fù)雜，運(yùn)算量大，對(duì)系統(tǒng)性能要求高；并且需要多傳感器融合，成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種基于激光檢測(cè)的列車防護(hù)系統(tǒng)及方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中ATP系統(tǒng)安裝復(fù)雜且依賴另一列車正常運(yùn)行，或者圖像識(shí)別算法復(fù)雜對(duì)系統(tǒng)性能高的問(wèn)題。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于激光檢測(cè)的列車防護(hù)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：激光傳感器模塊、電子地圖定位模塊、信息采集存儲(chǔ)模塊和數(shù)據(jù)處理分析模塊；其中，

所述激光傳感器模塊包括至少二個(gè)激光測(cè)距儀，安裝在當(dāng)前列車的車頭位置，用于向所述當(dāng)前列車前方發(fā)射激光脈沖并接收回波脈沖信息；

所述電子地圖定位模塊用于獲取當(dāng)前列車的當(dāng)前位置，以及根據(jù)上述當(dāng)前位置在電子地圖中查詢確定所述當(dāng)前列車在電子地圖中是否處于彎道和處于彎道時(shí)彎道曲率信息；

所述信息采集存儲(chǔ)模塊與所述激光傳感器模塊相連接，用于實(shí)時(shí)采集和存儲(chǔ)所述激光傳感器模塊所接收的回波脈沖信息；

所述數(shù)據(jù)處理分析模塊分別與所述激光傳感器模塊、所述電子地圖定位模塊和所述信息采集存儲(chǔ)模塊相連接，用于根據(jù)上述回波脈沖信息獲取測(cè)距數(shù)據(jù)，并結(jié)合當(dāng)前列車的當(dāng)前位置和/或彎道曲率信息獲取所述當(dāng)前列車行駛的安全速度V，以及根據(jù)所述安全速度V調(diào)整當(dāng)前列車的運(yùn)行速度。

可選地，所述系統(tǒng)還包括與所述數(shù)據(jù)處理分析模塊相連接的聲光報(bào)警模塊，該聲光報(bào)警模塊用于在所述數(shù)據(jù)處理分析模塊產(chǎn)生聲光報(bào)警控制信號(hào)時(shí)以聲光方式進(jìn)行報(bào)警。

可選地，所述激光傳感器模塊包括三個(gè)激光測(cè)距儀；所述三個(gè)激光測(cè)距儀安裝在所述當(dāng)前列車的車頭區(qū)域，且所述三個(gè)激光測(cè)距儀的軸線平行。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種基于激光檢測(cè)的列車防護(hù)方法，基于第一方面所述的列車防護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所述方法包括：

激光傳感器模塊向列車前方發(fā)射激光脈沖并接收回波脈沖信息；

電子地圖定位模塊獲取當(dāng)前列車的當(dāng)前位置，以及根據(jù)上述當(dāng)前位置在電子地圖中查詢所述當(dāng)前列車是否處于彎道和處于彎道時(shí)彎道曲率信息；

數(shù)據(jù)處理分析模塊根據(jù)上述回波脈沖信息獲取測(cè)距數(shù)據(jù)，并結(jié)合當(dāng)前列車的當(dāng)前位置和/或彎道曲率信息獲取所述當(dāng)前列車行駛的安全速度V，以及根據(jù)所述安全速度V調(diào)整當(dāng)前列車的運(yùn)行速度。

可選地，所述方法還包括：

聲光報(bào)警模塊在接收到所述數(shù)據(jù)處理分析模塊生成聲光報(bào)警控制信號(hào)時(shí)啟動(dòng)聲光報(bào)警。

可選地，所述數(shù)據(jù)處理分析模塊結(jié)合當(dāng)前列車的當(dāng)前位置和/或彎道曲率信息獲取所述當(dāng)前列車行駛的安全速度V的步驟包括：

根據(jù)所述當(dāng)前位置在電子地圖中查詢所述當(dāng)前列車是否處于直道；

若是，則計(jì)算所有測(cè)距數(shù)據(jù)的平均值并將該平均值作為測(cè)距結(jié)果；

根據(jù)所述測(cè)距結(jié)果計(jì)算當(dāng)前列車行駛的安全速度V。

可選地，所述數(shù)據(jù)處理分析模塊結(jié)合當(dāng)前列車的當(dāng)前位置和/或彎道曲率信息獲取所述當(dāng)前列車行駛的安全速度V的步驟包括

根據(jù)所述當(dāng)前位置在電子地圖中查詢所述當(dāng)前列車是否處于彎道；

若是，則獲取所述彎道的曲率信息以及對(duì)應(yīng)所述彎道的速率最高值V0；

從所有的測(cè)距數(shù)據(jù)中選擇最小測(cè)距值作為測(cè)距結(jié)果；

根據(jù)所述測(cè)距結(jié)果獲取當(dāng)前列車行駛的安全速度V；

判斷所述安全速度V是否大于所述速率最高值V0，若是，則將所述速率最高值V0替換為當(dāng)前列車行駛的安全速度；

其中，所述彎道包括：隧道內(nèi)彎道和隧道外彎道。

可選地，所述數(shù)據(jù)處理分析模塊根據(jù)上述回波脈沖信息獲取測(cè)距數(shù)據(jù)的步驟之后，所述方法還包括：

判斷所述測(cè)距數(shù)據(jù)是否為有效值，若是，則執(zhí)行根據(jù)所述測(cè)距數(shù)據(jù)、所述位置信息獲取所述當(dāng)前列車行駛的安全速度V的步驟；

若否，則當(dāng)前列車的前方無(wú)車且處于直道行駛狀態(tài)按照當(dāng)前運(yùn)行速度行駛，或者當(dāng)前列車無(wú)車且處于彎道行駛狀態(tài)則按照該彎道的速率最高值V0行駛。

可選地，所述數(shù)據(jù)處理分析模塊根據(jù)上述回波脈沖信息獲取測(cè)距數(shù)據(jù)的步驟之后，所述方法還包括：

將所述測(cè)距數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)的最小安全距離進(jìn)行比較；

若所述測(cè)距數(shù)據(jù)小于所述最小安全距離，則向聲光報(bào)警模塊發(fā)送用于報(bào)警的聲光報(bào)警控制信號(hào)。

可選地，所述數(shù)據(jù)處理分析模塊根據(jù)上述回波脈沖信息獲取測(cè)距數(shù)據(jù)的步驟之后，所述方法還包括：信息采集存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)所述測(cè)距數(shù)據(jù)。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明通過(guò)在當(dāng)前列車的車頭區(qū)域安裝包括激光傳感器模塊、電子地圖定位模塊、信息采集存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)處理分析模塊和聲光報(bào)警模塊；所述激光傳感器模塊包括至少二個(gè)激光測(cè)距儀，安裝在當(dāng)前列車的車頭位置，用于向所述當(dāng)前列車前方發(fā)射激光脈沖并接收回波脈沖信息；所述電子地圖定位模塊用于獲取當(dāng)前列車的當(dāng)前位置，以及根據(jù)上述當(dāng)前位置確定所述當(dāng)前列車在電子地圖中是否處于彎道和處于彎道時(shí)彎道曲率信息；所述信息采集存儲(chǔ)模塊與所述激光傳感器模塊相連接，用于實(shí)時(shí)采集和存儲(chǔ)所述激光傳感器模塊所接收的回波脈沖信息；所述數(shù)據(jù)處理分析模塊分別與所述激光傳感器模塊、所述電子地圖定位模塊和所述信息采集存儲(chǔ)模塊相連接，用于根據(jù)所述回波脈沖信息獲取測(cè)距數(shù)據(jù)，以及根據(jù)當(dāng)前列車在電子地圖中的當(dāng)前位置和/或彎道曲率信息調(diào)整所述當(dāng)前列車的運(yùn)行速度；所述聲光報(bào)警模塊與所述數(shù)據(jù)處理分析模塊相連接，用于在所述數(shù)據(jù)處理分析模塊產(chǎn)生聲光報(bào)警控制信號(hào)時(shí)以聲光方式進(jìn)行報(bào)警。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明僅需要在列車前部安裝相應(yīng)的設(shè)備即可，無(wú)需在每個(gè)車站安裝地面設(shè)備，也無(wú)需依賴其他列車處于正常工作狀態(tài)，占用車載空間小，安裝簡(jiǎn)單方便。同時(shí)，本發(fā)明還可以作為ATP系統(tǒng)的輔助系統(tǒng)，減少列車碰撞的可能性，提高列車行駛安全。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明提供的一種基于激光檢測(cè)的列車防護(hù)系統(tǒng)框圖；

圖2為激光測(cè)距儀安裝示意圖

圖3為激光測(cè)距原理示意圖；

圖4為本發(fā)明提供的一種基于激光檢測(cè)的列車防護(hù)方法的流程示意圖；

圖5～圖6為列車直道行駛時(shí)檢測(cè)原理示意圖；

圖7～圖13為列車彎道行駛時(shí)檢測(cè)原理示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1示出了本發(fā)明提供的一種基于激光檢測(cè)的列車防護(hù)系統(tǒng)框圖。參見(jiàn)圖1，該列車防護(hù)系統(tǒng)包括：激光傳感器模塊、電子地圖定位模塊、信息采集存儲(chǔ)模塊和數(shù)據(jù)處理分析模塊；其中，

所述激光傳感器模塊包括至少二個(gè)激光測(cè)距儀，安裝在當(dāng)前列車的車頭位置，用于向所述當(dāng)前列車前方發(fā)射激光脈沖并接收回波脈沖信息；

所述電子地圖定位模塊用于獲取當(dāng)前列車的當(dāng)前位置，以及根據(jù)上述當(dāng)前位置在電子地圖中查詢所述當(dāng)前列車是否處于彎道和處于彎道時(shí)彎道曲率信息；

所述信息采集存儲(chǔ)模塊與所述激光傳感器模塊相連接，用于實(shí)時(shí)采集和存儲(chǔ)所述激光傳感器模塊所接收的回波脈沖信息；

所述數(shù)據(jù)處理分析模塊分別與所述激光傳感器模塊、所述電子地圖定位模塊和所述信息采集存儲(chǔ)模塊相連接，用于根據(jù)上述回波脈沖信息獲取測(cè)距數(shù)據(jù)，并結(jié)合當(dāng)前列車的當(dāng)前位置和/或彎道曲率信息獲取所述當(dāng)前列車行駛的安全速度V，以及根據(jù)所述安全速度V調(diào)整當(dāng)前列車的運(yùn)行速度。

本發(fā)明中上述激光傳感器模塊至少包括二個(gè)激光測(cè)距儀?？蛇x地，本發(fā)明一實(shí)施例中激光傳感器模塊包括三個(gè)激光測(cè)距儀，如圖2所示，三個(gè)激光測(cè)距儀分別安裝在所述當(dāng)前列車的車頭區(qū)域，且所述三個(gè)激光測(cè)距儀的軸線平行(如圖3所示)?？衫斫獾氖牵S線平行有利于檢測(cè)彎道內(nèi)的前方列車，提高檢測(cè)的精度。需要說(shuō)明的是，激光測(cè)距儀的數(shù)量可以根據(jù)具體場(chǎng)景進(jìn)行調(diào)整，例如，設(shè)置四個(gè)、五個(gè)甚至更多的激光測(cè)距儀，這樣可以提高測(cè)距結(jié)果的準(zhǔn)確度。但是激光測(cè)距儀數(shù)量的增加也會(huì)增加數(shù)據(jù)處理分析模塊的計(jì)算量，降低數(shù)據(jù)處理速度，此時(shí)需要本領(lǐng)域技術(shù)人員在處理速度與準(zhǔn)確度進(jìn)行平衡。

上述電子地圖定位模塊包括定位單元和電子地圖單元，上述定位單元可以是當(dāng)前列車上已有的定位裝置，例如，GPS定位裝置，也可以是為電子地圖定位模塊單獨(dú)設(shè)置的GPS定位裝置或者其他定位設(shè)備?？衫斫獾氖?，為該電子地圖定位模塊單獨(dú)設(shè)置定位裝置時(shí)，可以減少與當(dāng)前列車的交互信息，提高系統(tǒng)的可靠性。定位單元獲取當(dāng)前列車的地理位置，即列車的經(jīng)緯度坐標(biāo)。電子地圖單元從上述定位單元讀取經(jīng)緯度坐標(biāo)，然后根據(jù)該經(jīng)緯度坐標(biāo)結(jié)合電子地圖確定當(dāng)前列車在電子地圖上的位置，從而可以得到當(dāng)前位置下列車所處軌道的形狀。上述軌道形狀包括直道和彎道，其中彎道包括隧道內(nèi)彎道和隧道外彎道。

需要說(shuō)明的是，上述電子地圖是指預(yù)先存儲(chǔ)在車載設(shè)備中的地圖數(shù)據(jù)。所述地圖數(shù)據(jù)包括各個(gè)地理位置的軌道形狀，例如是直道還是彎道。并且，當(dāng)是彎道時(shí)，所述地圖數(shù)據(jù)還包括彎道的曲率信息以及該彎道的速率最高值V0。該電子地圖可以從地圖提供商獲得，還可以是企業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后自己建立的電子地圖。無(wú)論何種電子地圖都可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例的方案，都落入本發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)范圍。

本發(fā)明實(shí)施例中數(shù)據(jù)處理分析模塊可以采用單片機(jī)、ARM芯片或者DSP芯片實(shí)現(xiàn)。該數(shù)據(jù)處理分析模塊用于判斷當(dāng)前列車之前是否存在前方列車、存在前方列車時(shí)計(jì)算兩車之間的距離以及計(jì)算該當(dāng)前列車安全行駛速度等，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行選擇，本發(fā)明實(shí)施例不作限定。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例中信息采集存儲(chǔ)模塊分別連接激光傳感器模塊和數(shù)據(jù)處理分析模塊，用于采集和存儲(chǔ)激光測(cè)距儀獲取的回波信息和數(shù)據(jù)處理分析模塊計(jì)算的測(cè)距數(shù)據(jù)。當(dāng)然，該信息采集存儲(chǔ)模塊還可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)處理分析模塊處理的中間數(shù)據(jù)以及最終數(shù)據(jù)等(例如，當(dāng)前列車的運(yùn)行速度、安全速度)，也可以存儲(chǔ)上述電子地圖數(shù)據(jù)。

本發(fā)明一實(shí)施例提供的列車防護(hù)系統(tǒng)還包括聲光報(bào)警模塊。如圖1所示，該聲光報(bào)警模塊連接數(shù)據(jù)處理分析模塊，用于根據(jù)數(shù)據(jù)處理分析模塊發(fā)送的聲光報(bào)警控制信號(hào)進(jìn)行報(bào)警。該聲光報(bào)警模塊可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的指示燈和蜂鳴器實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明實(shí)施例不作限定。

本發(fā)明一實(shí)施例還提供了一種基于激光檢測(cè)的列車防護(hù)方法，基于上文中的列車防護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，如圖4所示，所述列車防護(hù)方法包括：

S1、激光傳感器模塊向列車前列車前方發(fā)射激光脈沖并接收回波脈沖信息；

S2、電子地圖定位模塊獲取當(dāng)前列車的當(dāng)前位置，以及根據(jù)上述當(dāng)前位置在電子地圖中查詢所述當(dāng)前列車是否處于彎道和處于彎道時(shí)彎道曲率信息；

S3、數(shù)據(jù)處理分析模塊根據(jù)上述回波脈沖信息獲取測(cè)距數(shù)據(jù)，并結(jié)合當(dāng)前列車的當(dāng)前位置和/或彎道曲率信息獲取所述當(dāng)前列車行駛的安全速度V，以及根據(jù)所述安全速度V調(diào)整當(dāng)前列車的運(yùn)行速度。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的檢測(cè)方法各步驟進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

首先，介紹S1、激光傳感器模塊向列車前列車前方發(fā)射激光脈沖并接收回波脈沖信息的步驟。

本發(fā)明實(shí)施例中采用三個(gè)激光測(cè)距儀實(shí)現(xiàn)上述檢測(cè)方法。可以理解的是，隨著激光測(cè)距儀數(shù)量的增加，檢測(cè)方法所得結(jié)果的準(zhǔn)確性同樣提高，但是會(huì)增加數(shù)據(jù)處理分析模塊的計(jì)算量。當(dāng)列車防護(hù)系統(tǒng)還包括信息采集存儲(chǔ)模塊時(shí)，該信息采集存儲(chǔ)模塊所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量也會(huì)線性增長(zhǎng)，增加存儲(chǔ)設(shè)備的成本。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體使用場(chǎng)景的實(shí)際需求，選擇合適數(shù)量的激光測(cè)距儀。因此，本發(fā)明實(shí)施例中，激光測(cè)距儀的數(shù)量設(shè)置在三個(gè)，即可應(yīng)用于高速列車的前方前方列車檢測(cè)。

實(shí)際應(yīng)用中，如圖2所示，上述三個(gè)激光測(cè)距儀(圖2中標(biāo)號(hào)1，2，3)安裝在當(dāng)前列車的車頭位置，每個(gè)激光測(cè)距儀的出光方向與當(dāng)前列車直接行駛時(shí)的方向相平行。也就是說(shuō)，如圖3所示，出光方向?yàn)楫?dāng)前列車的正前方，三個(gè)激光測(cè)距儀在每個(gè)測(cè)量周期內(nèi)會(huì)發(fā)射一次激光脈沖，發(fā)射時(shí)間可以同步的。當(dāng)遇到障礙物(隧道壁、前方列車、建筑物等)時(shí)，激光脈沖會(huì)返回形成回波信號(hào)；激光測(cè)距儀可以實(shí)時(shí)獲取得到回波信號(hào)。

需要說(shuō)明的是，上述激光測(cè)距儀具有有效測(cè)距量程，并且該有效測(cè)距量程會(huì)遠(yuǎn)大于當(dāng)前列車與前方列車之間允許的最小距離即兩車安全距離。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體使用場(chǎng)景選擇合適類型的激光測(cè)距儀，本發(fā)明不作限定。

其次，介紹S2、電子地圖定位模塊獲取當(dāng)前列車的當(dāng)前位置，以及根據(jù)上述當(dāng)前位置在電子地圖中查詢所述當(dāng)前列車是否處于彎道和處于彎道時(shí)彎道曲率信息的步驟。

上述電子地圖定位模塊實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前列車的當(dāng)前位置(主要指地理位置信息如經(jīng)緯度坐標(biāo))。然后，該電子地圖定位模塊將上述當(dāng)前位置與電子地圖進(jìn)行匹配得到當(dāng)前列車在電子地圖以及軌道中的準(zhǔn)確位置，進(jìn)而從匹配后的電子地圖中得到當(dāng)前列車所處軌道的形狀，例如當(dāng)前軌道為直道、彎道、單軌道彎道或者多軌道彎道等，其中彎道又包括隧道內(nèi)彎道和隧道外彎道。

當(dāng)當(dāng)前列車所處位置為彎道時(shí)，從電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)讀取該彎道的曲率以及速率最高值V0。

最后，介紹S3、數(shù)據(jù)處理分析模塊根據(jù)上述回波脈沖信息獲取測(cè)距數(shù)據(jù)，并結(jié)合當(dāng)前列車的當(dāng)前位置和/或彎道曲率信息獲取所述當(dāng)前列車行駛的安全速度V，以及根據(jù)所述安全速度V調(diào)整當(dāng)前列車的運(yùn)行速度的步驟。

數(shù)據(jù)處理分析模塊接收來(lái)自每個(gè)激光測(cè)距儀傳輸?shù)幕夭ㄐ盘?hào)計(jì)算當(dāng)前列車自身與前方障礙物之間的測(cè)距數(shù)據(jù)，電子地圖定位模塊傳輸?shù)漠?dāng)前列車所處位置的軌道形狀和/或彎道曲率以及速率最高值V0，計(jì)算在當(dāng)前位置情況下當(dāng)前列車的行駛速度，包括：

1、軌道形狀為直道。

(1)如圖5所示，若三個(gè)激光測(cè)距儀所測(cè)得的距離為該測(cè)距儀的最大量程值或者沒(méi)有，則表明當(dāng)前列車在直道上行駛，且其正前方?jīng)]有障礙物(即前方?jīng)]有列車)，該情況下，當(dāng)前列車按照現(xiàn)有速度行駛。

(2)若三個(gè)激光測(cè)距儀所對(duì)應(yīng)的測(cè)距距離相等(實(shí)際應(yīng)用中，由于前方列車的形狀存在一定的差別，允許存在一定的誤差，這可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定。若在誤差范圍內(nèi)，本發(fā)明認(rèn)為兩者距離相等)，則列車在直道上行駛，且當(dāng)前列車的正前方存在障礙物即前方列車，如圖6所示，該情況下，以一個(gè)激光測(cè)距儀與前方列車的測(cè)距距離作為測(cè)距結(jié)果Z?？蛇x地，為消除誤差對(duì)測(cè)距結(jié)果的影響，可以將三個(gè)測(cè)距距離的平均值作為測(cè)距結(jié)果Z。

然后將上述測(cè)距結(jié)果與兩車安全距離Z0進(jìn)行比較，當(dāng)測(cè)距結(jié)果Z大于或者等于兩車安全距離Z0時(shí)，根據(jù)當(dāng)前列車的預(yù)設(shè)制動(dòng)速度a0以及上述測(cè)距結(jié)果Z計(jì)算當(dāng)前列車的安全速度V，此時(shí)當(dāng)前列車按照以上述安全速度V行駛。其中，安全速度V的計(jì)算公式如下：

式中，V表示當(dāng)前列車此時(shí)刻的安全速度；a0表示預(yù)設(shè)制動(dòng)速度，通常情況下是指當(dāng)前列車的最差制動(dòng)速度；Z表示測(cè)距結(jié)果。

當(dāng)測(cè)距結(jié)果Z小于兩車安全距離Z0時(shí)，數(shù)據(jù)處理分析模塊生成聲光報(bào)警控制信號(hào)，用于提示司機(jī)人工減速或者制動(dòng)。當(dāng)測(cè)距結(jié)果Z大于兩車安全距離Z0時(shí)，按照所計(jì)算的安全速度V行駛，此時(shí)危險(xiǎn)解除。

2、軌道形狀為彎道

當(dāng)前列車處理彎道時(shí)，對(duì)應(yīng)三個(gè)激光測(cè)距儀的距離會(huì)發(fā)生變化，根據(jù)彎道的不同，其變化方式也不同。下面以右彎道為例進(jìn)行說(shuō)明

1)單軌道彎道

(1)隧道內(nèi)彎道

當(dāng)前列車處于隧道內(nèi)時(shí)，包括則進(jìn)入彎道、彎道中和即將出彎道三種情況，該三種情況下，當(dāng)前列車都沿著彎道切線前行，所有三種情況下測(cè)距方式相同。若每個(gè)激光測(cè)距儀與前方障礙物之間的距離按照當(dāng)前列車所處彎道方向依次增大，則將距離最小值作為測(cè)距結(jié)果Z。

如圖7所示，當(dāng)前列車剛進(jìn)入彎道時(shí)，由于隧道壁的影響，三個(gè)激光測(cè)距儀所對(duì)應(yīng)的測(cè)距數(shù)據(jù)不一致。對(duì)應(yīng)激光測(cè)距儀A的距離為A-A1，對(duì)應(yīng)激光測(cè)距儀B的距離為B-B1，對(duì)應(yīng)激光測(cè)距儀C的距離為C-C1，其長(zhǎng)度依次增加。即距離A-A1為本周期內(nèi)測(cè)距結(jié)果Z。如圖8所示，距離A-A1可以通過(guò)以下公式計(jì)算：

式中，Z表示測(cè)距結(jié)果即距離A-A1的長(zhǎng)度；R表示當(dāng)前彎道的曲率即當(dāng)前列車的拐彎半徑；AO表示激光測(cè)距儀A到彎道圓心的距離。

如圖7與圖8所示，當(dāng)當(dāng)前列車前方?jīng)]有列車時(shí)，以三個(gè)激光測(cè)距儀中最小距離A-A1作為測(cè)距結(jié)果Z，即剛進(jìn)入彎道、彎道中和即將出彎道時(shí)，距離A-A1理論上保持不變。此時(shí)以預(yù)設(shè)制動(dòng)速度和上述測(cè)距結(jié)果Z即距離A-A1計(jì)算當(dāng)前列車的安全速度V。若該安全速度V大于或者等于隧道的速率最高值V0，則以隧道的速率最高值V0行駛，反之以安全速度V行駛。

當(dāng)前列車前方存在列車時(shí)，當(dāng)前列車從直道進(jìn)入彎道，如圖9所示，前方列車開(kāi)始遮擋當(dāng)前列車右側(cè)的激光脈沖即激光測(cè)距儀C所發(fā)出的激光脈沖，此時(shí)A-A1<B-B1且C-C1<B-B1；當(dāng)兩車靠近時(shí)，如圖10所示，前方列車遮擋激光測(cè)距儀C和B所發(fā)出的激光脈沖，此時(shí)A-A1<B-B1且C-C1<B-B1；當(dāng)兩車進(jìn)一步靠近時(shí)，如圖11所示，前方列車遮擋激光測(cè)距儀C、B和A所發(fā)出的激光脈沖，此時(shí)A-A1>B-B1>C-C1。如圖12所示，當(dāng)前列車在彎道中時(shí)，前方列車遮擋激光測(cè)距儀C、B和A所發(fā)出的激光脈沖。

根據(jù)上述四種情況可知，三個(gè)激光測(cè)距儀對(duì)應(yīng)的測(cè)距距離未按照彎道方向依次增大(依次增大是指：A-A1<B-B1<C-C1)，則將距離最小值作為測(cè)距結(jié)果Z。然后數(shù)據(jù)處理分析模塊繼續(xù)計(jì)算當(dāng)前列車的安全速度V，對(duì)比安全速度V與隧道的速率最高值V0，安全速度V大，則當(dāng)前列車以隧道的速率最高值V0行駛，反之以安全速度V行駛。

(2)隧道外彎道

當(dāng)前列車在隧道外即開(kāi)闊地帶彎道運(yùn)行時(shí)，由于沒(méi)有隧道壁遮擋，則激光測(cè)距方式與隧道中不同。

若每個(gè)激光測(cè)距儀未得到測(cè)距結(jié)果，即當(dāng)前列車前方?jīng)]有障礙物時(shí)，當(dāng)前列車以所處彎道的彎道安全速度行駛，該情況與單軌道彎道的計(jì)算方法相同，請(qǐng)參考上文。若至少一個(gè)激光測(cè)距儀得到與前方障礙物之間的距離，則將該距離中的最小值作為測(cè)距結(jié)果Z。然后根據(jù)預(yù)設(shè)制動(dòng)速度a0和測(cè)距結(jié)果Z計(jì)算當(dāng)前列車的安全速度V。數(shù)據(jù)處理分析模塊對(duì)比安全速度V與彎道的速率最高值V0，若安全速度V大，則當(dāng)前列車以彎道的速率最高值V0行駛，反之以安全速度V行駛。

如圖11與圖12所示，每個(gè)激光測(cè)距儀與前方障礙物之間的距離按照當(dāng)前列車所處彎道方向依次減小，則將距離最小值作為測(cè)距結(jié)果，即距離C-C1最小此時(shí)當(dāng)前列車前方有列車。然后數(shù)據(jù)處理分析模塊根據(jù)上文計(jì)算安全速度V，請(qǐng)參考上文，在此不再贅述。

2)多軌道彎道，以雙軌道為例。

(1)臨道無(wú)車且本道有車時(shí)，以每個(gè)激光測(cè)距儀與前方列車之間的距離中的最小值作為測(cè)距結(jié)果Z。然后數(shù)據(jù)處理分析模塊根據(jù)上文計(jì)算安全速度V，請(qǐng)參考上文，在此不再贅述。

(2)若臨道有車且本道有車時(shí)，如圖13所示，以與本道內(nèi)前方列車之間距離的最小值作為測(cè)距結(jié)果Z。然后數(shù)據(jù)處理分析模塊根據(jù)上文計(jì)算安全速度V，請(qǐng)參考上文，在此不再贅述。

(3)若臨道有車且本道無(wú)車時(shí)，以所有距離中的最小值作為測(cè)距結(jié)果Z。然后數(shù)據(jù)處理分析模塊根據(jù)上文計(jì)算安全速度V，請(qǐng)參考上文，在此不再贅述。

上述各種情況，當(dāng)測(cè)距結(jié)果Z小于兩車安全距離時(shí)，則數(shù)據(jù)處理分析模塊生成聲光報(bào)警控制信號(hào)。

可選地，當(dāng)聲光報(bào)警模塊接收到上述聲光報(bào)警控制信號(hào)時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警，提示司機(jī)人機(jī)減速或者制動(dòng)，從而避免碰撞追尾事故的發(fā)生。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)(包括但不限于磁盤(pán)存儲(chǔ)器、CD-ROM、光學(xué)存儲(chǔ)器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來(lái)描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器，使得通過(guò)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的裝置。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲(chǔ)在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，使得存儲(chǔ)在該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的步驟。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說(shuō)明書(shū)的范圍當(dāng)中。