Sensores a laser LiDAR habilitam a digitalização das operações de trens de carga

Visão geral

Para monitorar áreas de via durante o manobramento de trenes de carga, mesmo ao ré, uma equipe de cinco parceiros, incluindo a FH Aachen, está desenvolvendo um sistema de monitoramento de vias—sistema de assistência para manobras SAMIRA. Isso envolve fundir nuvens de pontos LiDAR com dados de câmeras para detectar com precisão objetos nas vias. Esse passo digital economiza recursos humanos e estabelece as bases para operações ferroviárias automáticas, permitindo o manobramento seguro e eficiente de trenes de carga.

01 Sistema de Auxílio ao Manobra de Trens de Carga

Desafio do Projeto

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。

Solução

O sistema de assistência ao manobra de comboios de mercadorias desenvolvido pela equipa do projeto assume o controlo da monitorização das vias e fornece apoio aos condutores das locomotivas. O sistema de assistência monitoriza toda a área da via durante as manobras e deteta obstáculos . Este dispositivo portátil alimentado por bateria é instalado na parte traseira do comboio. Contém vários sensores para deteção do ambiente e um computador para processamento de dados.

Os sensores integrados incluem dois sensores LiDAR da Blickfeld para detecção de obstáculos em 3D , uma câmera estéreo para detecção de curto alcance, duas câmeras adicionais que fornecem a base de dados para detecção de objetos baseada em algoritmos e um sensor de radar. Além disso, o sistema possui um sinal de alerta sonoro. O maquinista da locomotiva está equipado com um tablet na cabine que exibe em tempo real a área da via atrás do trem e indica objetos, pessoal, sinais ou outros veículos dentro da zona de monitoramento.

Estes objetos são detectados fundindo imagens da câmera e nuvens de pontos 3D. Os algoritmos de reconhecimento de imagem identificam áreas de via e objetos com base nas imagens da câmera, mas não conseguem determinar a posição exata dos objetos; apenas a fusão com a nuvem de pontos realiza essa etapa. Garanta que o caminho do trem permaneça desobstruído durante a ré sem o assistente de manobra.

02 Fusão de imagens de câmera e nuvens de pontos 3D do 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 (Assistente de Pesquisa em Engenharia de Veículos Ferroviários, Universidade de Ciências Aplicadas FH Aachen) afirmou: "A tecnologia de sensores LiDAR da Blickfeld é exatamente o que esperávamos em termos de preço, resolução e campo de visão . "

03 Perspetivas

Para proteger de forma mais abrangente as operações de manobra de comboios, o próximo passo será introduzir um conceito de projeto para módulos fixos utilizados na inspeção de vias. Atrás de curvas ou outras secções onde a visibilidade é difícil para o maquinista, o sistema pode enviar informações em tempo real à cabine para permitir travagens atempadas quando necessário. Na segunda fase, esta tecnologia pode servir como um primeiro passo rumo à operação automática.