Лазерные датчики LiDAR способствуют цифровизации эксплуатации грузовых поездов

Обзор

Для мониторинга участков пути при маневрировании грузовых поездов, даже при движении задним ходом, команда из пяти партнеров, включая FH Aachen, разрабатывает систему мониторинга путей—система помощи при маневрировании SAMIRA. Это включает в себя слияние облаков точек LiDAR с данными камер для точного обнаружения объектов на путях. Этот цифровой шаг экономит человеческие ресурсы и закладывает основу для автоматизированных железнодорожных операций, обеспечивая безопасное и эффективное маневрирование грузовых поездов.

01 Система вспомогательной маневровки грузовых поездов

Проектные вызовы

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。

Решение

Система помощи при маневрировании грузовых поездов, разработанная проектной группой, берет на себя мониторинг путей и оказывает поддержку машинистам локомотивов. Система помощи в процессе маневрирования контролирует всю зону пути и обнаруживает препятствия . Это портативное устройство с батарейным питанием устанавливается в хвосте поезда. Оно содержит различные датчики для обнаружения окружающей среды и компьютер для обработки данных.

Интегрированные датчики включают два лазерных сканера (LiDAR) от компании Blickfeld для обнаружения трехмерных препятствий , стереокамеру для обнаружения на близком расстоянии, две дополнительные камеры, обеспечивающие данные для алгоритмического обнаружения объектов, и радарный датчик. Кроме того, система оснащена звуковым сигналом тревоги. Машинист локомотива оснащен планшетом в кабине, который отображает в реальном времени участок пути позади поезда и указывает на объекты, персонал, сигналы или другие транспортные средства в зоне мониторинга.

Эти объекты обнаруживаются путем слияния изображений камеры и 3D-облаков точек. Алгоритмы распознавания изображений идентифицируют участки пути и объекты на основе изображений камеры, но не могут определить точное положение объектов; только слияние с облаком точек позволяет выполнить этот шаг. Обеспечьте, чтобы путь поезда оставался свободным при движении задним ходом без помощника маневров.

02 Слияние изображений камеры и облаков точек LiDAR в 3D

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。

Маттиас Блуменшайн (ассистент по исследованиям в области инженерии железнодорожных транспортных средств, Университет прикладных наук FH Аахен) заявил: "Технология лидарных сенсоров Blickfeld — это именно то, что мы ожидали с точки зрения цены, разрешения и угла обзора . "

03 Перспективы

Для более комплексной защиты операций перестановки поездов следующим шагом будет внедрение концепции проекта фиксированных модулей для проверки путей. За поворотами или другими участками, где видимость затруднена для машиниста, система может передавать информацию в реальном времени в кабину для своевременного торможения при необходимости. На втором этапе эта технология может стать первым шагом к достижению автоматического управления.