全自动驾驶地铁车辆编号识别方法研究与应用

刘延朝,林泽南

福州地铁集团有限公司运营事业部，福建 福州 350000

摘要：近年来，随着我国社会经济的快速发展，城市轨道交通规划建设规模逐年攀升，而地铁在城市轨道中占比已高达 75%  。本文主要对全自动驾驶地铁车辆编号识别方法研究与应用进行论述，详情如下。

关键词： 全自动驾驶；地铁车辆；编号识别

引言

全自动运行系统是地铁车辆中自动化程度最高的系统，其集成了通信、信号、控制和计算机等技术，使列车实现全过程自动化运行。在无人区内自动完成车辆的唤醒、自检、启动、加速、减速、巡航、惰行、停车、折返及休眠等。停车列检库是车辆停放、列检作业的主要场所，按照功能划分为无人区及检修区，每 2 ～3 股道为一检修分区，分区间采用栅栏进行物理隔离。为了取代既有人工视觉记录列车车号的方式，实现无人区自动化运维，本文提出了一种基于深度学习的地铁车辆车号识别方法。

1基于信号识别的地铁屏蔽门自动控制系统

1.1系统初始化

屏蔽门通电后微控制器 TMDSCNCD28388D 启动后初始化系统，开始执行初始优化控制程序，配置屏蔽门控制系统正常运行的控制参数。系统初始化主要包括系统运行变量初始化、屏蔽门运行控制参数初始化和屏蔽门电源驱动控制系统初始化。

1.2控制指令的执行

在正常情况下，控制器接收来自站台信号处理器的信号；在站台检修以及停运、消防、战备等特殊紧急情况下，由所属站台应急管理人员，通过站台人工直接进行干预，并将指令输出到生成器，由生成器生成站台应急管理控制指令，此时站台控制器不需要接收来自信号处理器输出的指令信号。为有效抑制干扰信号对系统内部扰动产生的影响，系统控制算法采用微分方程增量式 PID算法，这种算法的基本思想是在普通增量式 PID算法中加入低通滤波器，从而得到较为理想的输出控制量，根据输出表达式实现自动控制。

2地铁车辆列检机器人动态路径规划方法

列检是地铁车辆日常检修中最初级的修程，主要内容为对车辆主要部件进行外观检查，以目视为主；周期为每天或者两天一次，一般2人同时作业，完成1列车列检作业需40分钟左右  。人工进行车辆列检作业，具有工作时间长、作业强度大、易漏检等缺点。在列检作业中应用工业机器人技术自动完成车底检测作业，可有效降低人工作业强度、减少作业时间、提高车辆利用率。本文提出一种基于视觉引导的列检机器人作业路径规划方法，可适用于车辆底部复杂多变的环境，以期推动工业机器人技术在地铁检修领域的应用发展。列检机器人路径可用以下要素描述：(1) 标识点。包括标识列检起点与终点。列检机器人远离起点移向终点是前进，反之为后退。(2) 驻停点。标识机器人中间驻停或转换行驶方向的点。(3) 路段。由两个驻停点构成路段的起始与终结点，起始与终结点即指明路段上的行驶方向。把以上三类要素按对应的序号顺序排列，可构成列检机器人完整的行驶路径。列检机器人机械臂通过空间伸展，在位置不变的情况下，形成形如去掉一个中心圆柱的球，结合机器人在检查坑内的一维纵向行走，能够形成完整的三维移动叠加空间。

3地铁司机智能视频监控系统应用

目前，国内大部分地铁线路所配属列车司机室视频监控系统均不具备智能分析功能，对地铁列车运行过程中司机是否标准化作业缺乏动态监控数据，只能通过在线监控平台或者本地下载视频进行人工回放分析。一旦发生安全事件，只能做到事后分析，无法对司机违规驾驶、异常行为做到及时提醒和智能化管控。推进视频监控系统智能化应用有利于促进地铁自动化及智能化发展，可以更精准、更实时的进行安全监管，同时提高地铁运营效率。智能视频监控系统由车载系统、传输网络和控制中心构成。通过前端视频监控、智能辅助驾驶保障车辆行驶过程中的安全运行，采用基于地铁司机生理特征的疲劳检测技术，通过简单的观察地铁司机眼睛、头部、脸部等面部特征变化来评价是否疲劳。同时，通过地铁司机接打电话、抽烟、不目视前方等行为配合监测非标准作业情况，以语音播报方式对司机进行预警，有效杜绝司机危险驾驶的行为。在实时分级预警的同时通过4G/5G 网络（或车地无线网络）将现场视频、图片及报警信息等证据回传到终端管理系统平台，告知管理人员及时处理，阻止不规范行为的发生。此外，对地铁司机驾驶行为和行车报警信息进行分类集中管理不仅节省了大量的存储空间 , 而且避免司机异常行为发生后管理人员重复的查找和取证。

4城市地铁导视系统服务设计策略

地铁导视系统的规划设计不仅局限于地铁站内部的空间与环境，还有部分导视服务已超出地铁站室内空间并延伸为城市公共交通导视服务的一部分，帮助人们在需要乘车时找到地铁口，或到站后在出站时明确目的景点方向。只有所有这些地铁导视服务系统中的资源协同发挥作用，才能帮助乘客在短时间内做出正确决定。因此，文中的地铁导视系统服务设计定义为：在地铁站内部以及地铁延展空间环境中，有效地设计和规划导视媒介、服务提供者等资源，进行方向、位置信息和路线传达等功能，解决乘客站内站外寻路问题，为乘客乘坐地铁提供良好乘车体验的完善的视觉导引系统设计。服务设计理念为地铁导视系统设计提供了更多的逻辑性、合理性和可能性。相较于旧式地铁导视系统，服务设计丰富了其内涵，将可利用的服务元素资源整合，给乘客提供了更加完善的乘车体验，实现整体设计价值。地面导视与优化可识别性：地铁的地面标识系统缺乏设计，当前采用的是传统的水泥柱与黑白地铁 Logo 组成，与现代城市的电线杆的形式相似，会给乘客带来视觉混淆，无论在白天还是在晚上都难以发现地铁站的入口。在对其进行设计时，可采用其本身的品牌色作为指示灯柱的颜色，同时运用文字与地铁标识进行可视化的设计。同时，在景区中加入地铁方向以及出入口的号码指示，地铁的站点都有很多出口，地下的出入口指示对乘客的提醒也需要增加视觉上的对比。在地铁建筑外每隔一段距离加入地铁的指示方向牌，方便游客进行地铁路线的选择。视觉识别系统：地铁的品牌色为红白配色，但是在其出入口、小程序的设计、导视牌等没有匹配该品牌色，车厢以及候车安全围栏也是如此，对于乘客接受地铁服务的体验和地铁品牌的推广存在一定障碍，在设计规划时可以对其形象设计，在其检票口、入站口以及地铁指示牌等中加入品牌色的标识，这有助于增强其品牌识别性并提高乘客乘坐地铁的体验感。

结语

总之，在信息支撑系统的基础上，将三维智能轮廓传感器扫描的点云数据与工业相机拍摄照片数据互补，并将机械臂动作精度与三维点云数据测量及工业相机二维照片度量有效融合，制定了基于视觉引导的列检机器人动态路径规划方法。

参考文献

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