本發(fā)明屬于鐵路調(diào)機調(diào)車，特別涉及一種鐵路調(diào)機調(diào)車作業(yè)安全預警方法、系統(tǒng)、設備和介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著鐵路的高速發(fā)展，客運高速化和貨運重載化程度的不斷的提高，對鐵路軌道異物入侵識別提出了新的挑戰(zhàn)。異物入侵多表現(xiàn)為落石、行人、動物及車輛的入侵等，這些異物的入侵具有很強的隨機性。異物入侵占鐵路交通事故的50%以上，不僅可能中斷鐵路交通正常運行，破壞鐵路軌道和列車。因此，在調(diào)機調(diào)車作業(yè)過程中，需要對軌道中的障礙物進行識別。

2、目前鐵路調(diào)機調(diào)車作業(yè)有機車牽引車輛和機車推送車輛兩種運行方式，車輛及輛數(shù)不固定。參照圖1所示，當前的作業(yè)方式是，一名調(diào)車員掛在車列前部，對線路進行觀察，充當司機的眼睛，進行觀察線路信號和線路異物，通過手持電臺發(fā)送語音和信令給司機，司機按照信令行車，并把觀察的結(jié)果通過400m電臺，使用信令或語音方式將平調(diào)指令傳輸給司機。其中，信令一般為距離信息（十五三車等）或者控車信息（推進、停車、加速等），司機按照這些信息進行相應的控車操作。然而，司機根據(jù)平調(diào)指令進行控車調(diào)速，有一定的滯后性，而且連接員乘騎在車廂上也存在一定的人身風險，比如司機下閘過猛或加速過快可能導致連接員摔落。

3、因此，現(xiàn)有技術(shù)中通過安裝在調(diào)車機車上的異物識別裝置進行識別，然而，這些裝置在直線牽引時雖能進行一定識別，但在曲線軌道中無法識別障礙物，并且異物識別裝置無法計算障礙物與列車的距離和預計到達時間，導致無法提供及時的預警和采取適當?shù)拇胧?，難以滿足鐵路調(diào)車作業(yè)的安全需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對背景技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出一種鐵路調(diào)機調(diào)車作業(yè)安全預警方法、系統(tǒng)、設備和介質(zhì)。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本公開提出一種鐵路調(diào)機調(diào)車作業(yè)安全預警方法，包括：

4、通過標定后的相機和毫米波雷達分別獲取第一障礙物的軌道圖像以及第二障礙物的極坐標；

5、將所述軌道圖像輸入至訓練好的yolov5模型中，得到邊界框像素坐標；

6、將所述邊界框像素坐標轉(zhuǎn)換為第一全局坐標，將所述極坐標轉(zhuǎn)換為第二全局坐標；

7、基于所述第一全局坐標和第二全局坐標，將所述第一障礙物和第二障礙物進行匹配，得到目標障礙物，并確定所述目標障礙物的全局坐標；

8、基于所述目標障礙物的全局坐標，確定列車到達所述目標障礙物的時間；

9、將所述時間與預設的時間閾值進行比較，確定是否進行預警。

10、優(yōu)選的，標定相機和毫米波雷達，包括：

11、確定全局坐標系；

12、通過標定板確定相機內(nèi)參以及相機外參；

13、通過測定毫米波雷達的安裝位置和朝向確定毫米波雷達外參；

14、通過時鐘同步機制使所述相機和所述毫米波雷達采集的數(shù)據(jù)具有相同的時間戳。

15、優(yōu)選的，驗證所述相機和所述毫米波雷達采集的數(shù)據(jù)是否在時間和空間上對齊。

16、優(yōu)選的，所述將所述邊界框像素坐標轉(zhuǎn)換為第一全局坐標，包括：

17、通過相機內(nèi)參將所述邊界框像素坐標轉(zhuǎn)換為第一障礙物在相機坐標系下的三維坐標；

18、通過相機外參將第一障礙物在相機坐標系下的三維坐標轉(zhuǎn)換為第一全局坐標。

19、優(yōu)選的，所述將所述極坐標轉(zhuǎn)換為第二全局坐標，包括：

20、將所述極坐標轉(zhuǎn)換為笛卡爾坐標；

21、通過毫米波雷達外參將所述極坐標轉(zhuǎn)換為第二全局坐標。

22、優(yōu)選的，所述基于所述目標障礙物的全局坐標，確定列車到達所述目標障礙物的時間，包括：

23、基于所述目標障礙物的全局坐標，確定列車當前位置到目標障礙物的曲線距離；

24、確定列車當前速度；

25、基于所述列車當前速度以及所述曲線距離計算列車到達所述目標障礙物的時間。

26、優(yōu)選的，所述基于所述目標障礙物的全局坐標，確定列車當前位置到目標障礙物的曲線距離，包括：

27、根據(jù)列車當前速度和方向，確定列車當前位置；

28、基于所述列車當前位置，通過列車定位系統(tǒng)，確定列車當前位置坐標以及彎軌曲線坐標；

29、基于所述彎軌曲線坐標確定彎軌的幾何參數(shù)；其中，所述幾何參數(shù)包括曲率半徑和切線方程；

30、根據(jù)目標障礙物的全局坐標以及所述幾何參數(shù)，計算目標障礙物到軌道中心的投影點；

31、計算所述列車當前位置坐標到所述投影點的軌道弧長；其中，所述軌道弧長為列車當前位置到目標障礙物的曲線距離。

32、第二方面，本公開提出一種鐵路調(diào)機調(diào)車作業(yè)安全預警系統(tǒng)，包括：

33、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于通過標定后的相機和毫米波雷達分別獲取第一障礙物的軌道圖像以及第二障礙物的極坐標；

34、邊界框像素坐標確定模塊，用于將所述軌道圖像輸入至訓練好的yolov5模型中，得到邊界框像素坐標；

35、坐標轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述邊界框像素坐標轉(zhuǎn)換為第一全局坐標，將所述極坐標轉(zhuǎn)換為第二全局坐標；

36、障礙物匹配模塊，用于基于所述第一全局坐標和第二全局坐標，將所述第一障礙物和第二障礙物進行匹配，得到目標障礙物，并確定所述目標障礙物的全局坐標；

37、時間計算模塊，用于基于所述目標障礙物的全局坐標，確定列車到達所述目標障礙物的時間；

38、預警模塊，用于將所述時間與預設的時間閾值進行比較，確定是否進行預警。

39、第三方面，本公開提出一種電子設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器上存儲有能夠在所述處理器上運行的計算機指令，其特征在于，所述處理器運行所述計算機指令時執(zhí)行第一方面所述的一種鐵路調(diào)機調(diào)車作業(yè)安全預警方法。

40、第四方面，本公開提出一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機指令，當計算機指令運行時，可以實現(xiàn)第一方面所述的一種鐵路調(diào)機調(diào)車作業(yè)安全預警方法。

41、本發(fā)明的有益效果：

42、本發(fā)明的方法通過雷達和相機分別獲取障礙物數(shù)據(jù)，雷達提供了距離和速度信息，能夠在各種天氣條件下穩(wěn)定工作，而相機則提供了豐富的視覺信息，能夠準確識別障礙物的類別和形狀，進而能夠?qū)⒍攉@取的數(shù)據(jù)進行匹配，確定障礙物信息，解決了現(xiàn)有單傳感器檢測精度不足以及多傳感器數(shù)據(jù)融合不精確的問題，并通過彎軌數(shù)據(jù)計算列車到達障礙物時間，使得列車在彎軌等復雜路段能夠及時采取預警，提升了作業(yè)安全性。

43、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書以及附圖中所指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種鐵路調(diào)機調(diào)車作業(yè)安全預警方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵路調(diào)機調(diào)車作業(yè)安全預警方法，其特征在于，標定相機和毫米波雷達，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鐵路調(diào)機調(diào)車作業(yè)安全預警方法，其特征在于，驗證所述相機和所述毫米波雷達采集的數(shù)據(jù)是否在時間和空間上對齊。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鐵路調(diào)機調(diào)車作業(yè)安全預警方法，其特征在于，所述將所述邊界框像素坐標轉(zhuǎn)換為第一全局坐標，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鐵路調(diào)機調(diào)車作業(yè)安全預警方法，其特征在于，所述將所述極坐標轉(zhuǎn)換為第二全局坐標，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵路調(diào)機調(diào)車作業(yè)安全預警方法，其特征在于，所述基于所述目標障礙物的全局坐標，確定列車到達所述目標障礙物的時間，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鐵路調(diào)機調(diào)車作業(yè)安全預警方法，其特征在于，所述基于所述目標障礙物的全局坐標，確定列車當前位置到目標障礙物的曲線距離，包括：

8.一種鐵路調(diào)機調(diào)車作業(yè)安全預警系統(tǒng)，其特征在于，包括：

9.一種電子設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器上存儲有能夠在所述處理器上運行的計算機指令，其特征在于，所述處理器運行所述計算機指令時執(zhí)行權(quán)利要求1至7任一項所述的一種鐵路調(diào)機調(diào)車作業(yè)安全預警方法。

10.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機指令，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于鐵路調(diào)機調(diào)車技術(shù)領域，提供了一種鐵路調(diào)機調(diào)車作業(yè)安全預警方法、系統(tǒng)、設備和介質(zhì)，包括通過標定后的相機和毫米波雷達分別獲取第一障礙物的軌道圖像以及第二障礙物的極坐標；將軌道圖像輸入至訓練好的YOLOv5模型中，得到邊界框像素坐標；將邊界框像素坐標轉(zhuǎn)換為第一全局坐標，將極坐標轉(zhuǎn)換為第二全局坐標；基于第一全局坐標和第二全局坐標，將第一障礙物和第二障礙物進行匹配，得到目標障礙物，并確定目標障礙物的全局坐標；通過雷達和相機分別獲取障礙物數(shù)據(jù)，進而能夠?qū)⒍攉@取的數(shù)據(jù)進行匹配，確定障礙物信息，并通過彎軌數(shù)據(jù)計算列車到達障礙物時間，使得列車在彎軌等復雜路段能夠及時采取預警。

技術(shù)研發(fā)人員：劉德福,趙強,李志兵,劉晶,劉文才,劉斌,王彬鑒,王正午,李興禹,高強
受保護的技術(shù)使用者：北京全路通信信號研究設計院集團有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15