Los sensores láser LiDAR facilitan la digitalización de las operaciones de trenes de carga

Resumen

Para monitorear las zonas de vía durante el maniobreo de trenes de carga, incluso al invertir, un equipo de cinco socios, incluido FH Aachen, está desarrollando un sistema de monitoreo de vías—sistema de asistencia para maniobras SAMIRA. Esto implica fusionar nubes de puntos LiDAR con datos de cámaras para detectar con precisión objetos en las vías. Este paso digital ahorra recursos humanos y sienta las bases para operaciones ferroviarias automáticas, permitiendo un maniobreo seguro y eficiente de trenes de carga.

01 Sistema de Asistencia al Movimiento de Trenes de Carga

Desafío del Proyecto

轨道区域的手动监控越来越难以执行。迄今为止，调动货运列车一直是两人的工作。如果列车向后移动，调车助手必须站在最后一节车厢上，通过无线电通知机车司机轨道区域是否有任何障碍物。这项任务必须在风和日丽的天气中执行，而且存在一定的风险，因此很难找到从事此项工作的人员。虽然列车司机可以通过远程控制自己承担这项任务，需要他们在改变方向时必须走遍列车的整个长度，这非常耗时。也不是最佳解决方案。

Solución

El sistema de asistencia para el movimiento de trenes de carga desarrollado por el equipo del proyecto asume el control del monitoreo de la vía y brinda apoyo a los conductores de las locomotoras. El sistema de asistencia monitorea toda el área de la vía durante las maniobras y detecta obstáculos . Este dispositivo portátil alimentado por batería se instala en la parte trasera del tren. Contiene varios sensores para la detección del entorno y una computadora para el procesamiento de datos.

Los sensores integrados incluyen dos sensores LiDAR de Blickfeld para la detección de obstáculos en 3D , una cámara estereoscópica para la detección a corta distancia, dos cámaras adicionales que proporcionan la base de datos para la detección de objetos basada en algoritmos y un sensor de radar. Además, el sistema cuenta con una señal de advertencia sonora. El maquinista de la locomotora dispone de una tableta en la cabina que muestra en tiempo real la zona de vía detrás del tren e indica objetos, personal, señales u otros vehículos dentro de la zona de monitoreo.

Estos objetos se detectan fusionando imágenes de cámara y nubes de puntos 3D. Los algoritmos de reconocimiento de imagen identifican áreas de vía y objetos basándose en las imágenes de la cámara, pero no pueden determinar la posición exacta de los objetos; solo la fusión con la nube de puntos logra este paso. Asegúrese de que el camino del tren permanezca despejado durante la marcha atrás sin el asistente de maniobras.

02 Fusión de imágenes de cámara y nubes de puntos 3D de LiDAR

在列车调动应用中，Cube1的70°水平视野非常适合密切关注轨道区域，即使在轻微转弯时也是如此。因为铁路运营中的振动非常大，传感器技术必须保证非常稳健 。Blickfeld 传感器的固态特性能够满足以上要求，并且以低廉的价格提供高分辨率的点云数据也很突出。因此，负责LiDAR和摄像头系统的FH Aachen决定将 Blickfeld传感器技术集成到系统中。

Matthias Blumenschein (Asistente de investigación en Ingeniería de Vehículos Ferroviarios, Universidad de Ciencias Aplicadas FH Aachen) declaró: "La tecnología de sensores LiDAR de Blickfeld es exactamente lo que esperábamos en términos de precio, resolución y campo de visión . "

03 Perspectivas

Para proteger de manera más integral las operaciones de maniobra de trenes, el siguiente paso será introducir un concepto de proyecto para módulos fijos utilizados en la inspección de vías. Detrás de curvas u otras secciones donde la visibilidad es difícil para el conductor, el sistema puede enviar información en tiempo real a la cabina para permitir frenar a tiempo cuando sea necesario. En la segunda fase, esta tecnología puede servir como un primer paso hacia la consecución de la operación automática.