一种基于计算机视觉辅助驾驶的动车段智能列车运行系统的制作方法

本发明涉及人工智能、计算机视觉和列车自动控制，特别涉及一种基于计算机视觉辅助驾驶的动车段智能列车运行系统。

背景技术：

1、目前，高速铁路空载动车组出入动车段/所（以下简称“动车段”），以及动车段内动车组从存车线至检修库、洗车线等处均需由司机操控，需要额外配置司机进行驾驶，司机在完成一项驾驶任务后，往往需要步行较远距离才能再次进入其他列车进行作业，人员利用不够充分，时间浪费严重，制约动车段内作业效率。因此存在改善动车段智能列车运行方式的技术需求。

技术实现思路

1、由于空载动车组出入动车段或在动车段内走行时速度较低，具备自动驾驶技术及计算机视觉驾驶辅助技术应用条件，因此为节省人力资源、降低劳动强度、提高运输能力、提升系统智能化水平，本发明的目的是提供一种基于计算机视觉辅助驾驶的动车段智能列车运行系统，在现有ctcs-2级列控系统的基础上加装基于自动驾驶及计算机视觉驾驶辅助技术的智能出入段控制系统，同时修改部分设备接口、新增调度员（含动车段行车人员，以下统称调度员）职责等，实现动车组在动车段内及出入动车段自动驾驶的功能目标。

2、本发明的第一方面在于提供一种基于计算机视觉辅助驾驶的动车段智能列车运行系统，所述运行系统与基于自动驾驶及计算机视觉辅助驾驶的智能出入段控制系统连接，所述控制系统与所述列车的列控系统连接；所述基于计算机视觉辅助驾驶的动车段智能列车运行系统包括：计算机视觉驾驶辅助子系统、动车组动车段专用ato子系统以及动车段列车远程驾驶子系统；所述动车组动车段专用ato子系统与所述动车段列车远程驾驶子系统通过无线通信连接；其中：

3、所述计算机视觉驾驶辅助子系统基于列车信号机、调车信号机以及车载图像采集设备的图像信号模拟司机行车；

4、所述动车组动车段专用ato子系统具备调车模式下运行功能，与所述计算机视觉驾驶辅助子系统进行通信，在所述计算机视觉驾驶辅助子系统的信息下对车辆进行控制，模拟司机操作进行驾驶；

5、所述动车段列车远程驾驶子系统处于地面并具有司机操控台，获取基于所述计算机视觉驾驶辅助子系统获得的列车前方展望视角；所述动车段列车远程驾驶子系统通过车地通信与所述动车组动车段专用ato子系统进行通信，所述司机操控台用于使司机能够观看所述列车前方展望视角，并同时对列车进行远距离操控，达到处理各种特殊和非正常情况的目的。

6、优选的，所述计算机视觉驾驶辅助子系统基于列车信号机、调车信号机以及车载图像采集设备的图像信号模拟司机行车包括：

7、所述计算机视觉驾驶辅助子系统对列车信号机和调车信号机的显示信号进行识别，基于所述识别的结果进行测距获得距离信号，并基于所述距离信号对动车组动车段专用ato子系统下达加速或减速指令，以模拟司机根据目视信号进行行车；以及

8、所述计算机视觉驾驶辅助子系统检测行车前方危及所述列车的行车安全的各类障碍物目标，和/或判断线路轨旁特定目标对所述列车的安全运行是否构成障碍，并当检测到行车前方出现危及所述列车的行车安全的一个或多个障碍物目标，和/或确定线路轨旁特定目标对所述列车的安全运行构成障碍的情况下，向所述动车组动车段专用ato子系统发送报警以及紧急制动指令，由所述动车组动车段专用ato子系统控制车载ato采取紧急制动措施。

9、优选的，所述计算机视觉驾驶辅助子系统对列车信号机和调车信号机的显示信号进行识别，基于所述识别的结果进行测距获得距离信号包括：

10、获取组合传感器组的一个或多个图像和距离信号并将所述一个或多个图像和距离信号进行融合获得融合信号；其中所述组合传感器组包括高分辨率摄像机以及一个或多个雷达传感器；

11、基于所述融合信号和人工智能模型，获得动车段内外列车、调车信号机的整体识别和显示识别，作为列车信号机和调车信号机的显示信号；

12、基于所述显示信号进行信号识别和信号机距离的测算从而获得所述距离信号。

13、优选的，所述雷达传感器为激光雷达或毫米波雷达。

14、优选的，所述获取基于所述计算机视觉驾驶辅助子系统获得的列车前方展望视角包括：所述动车段列车远程驾驶子系统利用计算机视觉驾驶辅助子系统的高分辨率摄像机获得的列车前方展望视角。

15、优选的，所述动车段列车远程驾驶子系统能够切换控制多台动车段内的列车。

16、优选的，基于所述运行系统所述列车的自动驾驶范围为动车段存车线至相邻车站股道之间的列车进路，包含进/出段、进/出站进路及动车走行线区间，及动车段内，动车组从存车线至检修库、洗车线的调车进路。

17、优选的，所述计算机视觉驾驶辅助子系统通过图像增强模块与车载图像采集设备；所述动车组动车段专用ato子系统通过车载信号接口模块与车载atp系统连接。

18、优选的，所述基于计算机视觉辅助驾驶的动车段智能列车运行系统还包括：

19、运营管理与监督子系统以及设备及自动化区域监测子系统；其中，

20、所述运营管理与监督子系统用于实现的功能包括：

21、（1）形成自动出入段，并且能够自动进入或者终止任何动车组的自动驾驶以及自动为出段动车组排列出段进路，满足发车条件后，动车组经动车走行线自动运行至相邻动车段和/或动车车站；

22、（2）在雨雪模式下，系统自动调整列车的运行参数；

23、所述设备及自动化区域监测子系统用于实现的功能包括：

24、（1）设置驾驶模式指示灯；

25、（2）确定驾驶故障场景，并根据驾驶故障场景切换低速通过模式或自动驾驶模式；

26、（3）检测障碍物，并根据障碍物情况和列车状态进行驾驶模式的切换；

27、（4）缓解紧急制动。

28、本发明的第二方面在于提供一种基于计算机视觉辅助驾驶的动车段智能列车运行系统在动车智能运行中的应用。

29、本发明的系统和应用的有益效果：

30、（1）本发明给出的基于计算机视觉驾驶辅助技术的动车段/所智能列车运行系统，可以在动车组进出动车段及在动车段内部进行调车作业时进行全自主化的自动运行，大幅提高动车段内作业效率。

31、（2）本发明给出的基于计算机视觉驾驶辅助技术的动车段/所智能列车运行系统，可以在动车组进出动车段及在动车段内部进行调车作业时进行全自主化的自动运行，从而大幅减少动车段内司机数量，节约人力成本。

32、（3）本发明给出的基于计算机视觉驾驶辅助技术的动车段/所智能列车运行系统，可以在动车组进出动车段及在动车段内部进行调车作业时进行全自主化的自动运行，使用机器视觉代替人类司机，可有效避免由司机疲劳或精神状态等方面原因导致的事故，提升动车段内作业安全性。

技术特征：

1.一种基于计算机视觉辅助驾驶的动车段智能列车运行系统，其特征在于，所述运行系统与基于自动驾驶及计算机视觉辅助驾驶的智能出入段控制系统连接，所述控制系统与所述列车的列控系统连接；所述基于计算机视觉辅助驾驶的动车段智能列车运行系统包括：计算机视觉驾驶辅助子系统、动车组动车段专用ato子系统以及动车段列车远程驾驶子系统；所述动车组动车段专用ato子系统与所述动车段列车远程驾驶子系统通过无线通信连接；其中：

2.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉辅助驾驶的动车段智能列车运行系统，其特征在于，所述计算机视觉驾驶辅助子系统基于列车信号机、调车信号机以及车载图像采集设备的图像信号模拟司机行车包括：

3.根据权利要求2所述的一种基于计算机视觉辅助驾驶的动车段智能列车运行系统，其特征在于，所述计算机视觉驾驶辅助子系统对列车信号机和调车信号机的显示信号进行识别，基于所述识别的结果进行测距获得距离信号包括：

4.根据权利要求3所述的一种基于计算机视觉辅助驾驶的动车段智能列车运行系统，其特征在于，所述雷达传感器为激光雷达或毫米波雷达。

5.根据权利要求4所述的一种基于计算机视觉辅助驾驶的动车段智能列车运行系统，其特征在于，所述获取基于所述计算机视觉驾驶辅助子系统获得的列车前方展望视角包括：所述动车段列车远程驾驶子系统利用计算机视觉驾驶辅助子系统的高分辨率摄像机获得的列车前方展望视角。

6.根据权利要求5所述的一种基于计算机视觉辅助驾驶的动车段智能列车运行系统，其特征在于，所述动车段列车远程驾驶子系统能够切换控制多台动车段内的列车。

7.根据权利要求6所述的一种基于计算机视觉辅助驾驶的动车段智能列车运行系统，其特征在于，基于所述运行系统所述列车的自动驾驶范围为动车段存车线至相邻车站股道之间的列车进路，包含进/出段、进/出站进路及动车走行线区间，及动车段内，动车组从存车线至检修库、洗车线的调车进路。

8.根据权利要求7所述的一种基于计算机视觉辅助驾驶的动车段智能列车运行系统，其特征在于，所述计算机视觉驾驶辅助子系统通过图像增强模块与车载图像采集设备；所述动车组动车段专用ato子系统通过车载信号接口模块与车载atp系统连接。

9.根据权利要求8所述的一种基于计算机视觉辅助驾驶的动车段智能列车运行系统，其特征在于，所述基于计算机视觉辅助驾驶的动车段智能列车运行系统还包括：

10.一种权利要求1-9任一所述的基于计算机视觉辅助驾驶的动车段智能列车运行系统在动车智能运行中的应用。

技术总结本发明公开一种基于计算机视觉辅助驾驶的动车段智能列车运行系统，运行系统与基于自动驾驶及计算机视觉辅助驾驶的智能出入段控制系统连接，控制系统与列车的列控系统连接；基于计算机视觉辅助驾驶的动车段智能列车运行系统包括：计算机视觉驾驶辅助子系统、动车组动车段专用ATO子系统及动车段列车远程驾驶子系统；动车组动车段专用ATO子系统与动车段列车远程驾驶子系统通过无线通信连接。还公开了该系统在动车智能运行中的应用，加装基于自动驾驶及计算机视觉驾驶辅助技术的智能出入段控制系统，同时修改部分设备接口、新增调度员职责，实现动车组在动车段内及出入动车段自动驾驶，节省人力资源、降低劳动强度、提高运输能力和提升系统智能化水平。技术研发人员：范楷,张淼,易海旺,李昂,孙延浩,惠子南,丁舒忻受保护的技术使用者：中国国家铁路集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/3/17