城轨车辆障碍物检测装置分析.docx

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城轨车辆障碍物检测装置分析

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随着我国轨道交通事业迅速发展，轨道列车障碍物检测方法近年来也成为研究热点。尤其是地铁无人驾驶技术的快速发展，更加促进许多新技术在障碍物检测系统上的应用。本文针对目前主流应用的障碍物检测装置进行介绍，对障碍物检测系统的特征、方式、技术参数等做详细分析。

城轨车辆障碍物检测无人驾驶

引言

2011年上海地铁10号线列车运营过程中由于信号系统故障，列车切除ATP通过人工驾驶，采用电话闭塞方式列车限速运行。期间14:51分列车豫园至老西门下行区间以35Km/h的速度发生追尾，事故造成271人受伤。不仅如此，国内地铁车辆与车辆段库门碰撞事故、与线路终点止挡碰撞事故及轨道上障碍物的碰撞事故也屡见不鲜。人工驾驶容易受到工作状态、危险识别能力、个人经验等主观因素的影响，同时弯道、坡道、照明等线路环境也会对人工驾驶造成一定影响，从而引起安全风险。因此城轨车辆的障碍物检测装置成为当务之急。

在无人驾驶方面，根据自动运行城市轨道交通（AUGT）标准IEC62267的第8.5.5章节车载障碍物检测装置的规定，障碍物检测装置最迟在列车前方障碍物与该装置接触时进行探测，如发现障碍物，列车应立即施加紧急制动。同时标准中要求，发现障碍物时，应向OCC（中央控制中心）报告信息，并且只有在危险条件得到解决后才能恢复运行。目前国内外轨道车辆的障碍物检测装置主要分为接触式和非接触式两大类。

1、国内现状分析

国内首条自主研发的全自动运行地铁线路北京燕房线采用的是接触式障碍物与脱轨检测装置，通过安装于列车转向架位置的检测装置，检测轨道附近障碍物，并将威胁程度不大的障碍物清出轨道，对于威胁程度较大的障碍物，通过碰撞来触发紧急制动信号，从而保障行车安全。国内某些科技公司自主开发的接触式障碍物与脱轨检测装置，检测装置同样安装于转向架前方，当轨道上的障碍物撞击到检测横梁或列车脱轨钢轨撞击到检测横梁时，会使检测弹簧发生大的变形从而触发行程开关动作，串联到列车紧急制动回路里的行程开关使列车产生紧急制动停车，同时通过不同的行程开关的动作向列车TCMS上报事件（是障碍物还是脱轨）信息，此种方式将障碍物检测与脱轨检测集成控制，提高车辆的安全性能。

非接触式障碍物检测装置最早应用于与城市交通线路混跑的有轨电车，主要通过雷达及视频成像等技术对前方固定范围内的障碍物进行分析、处理，起到辅助司机驾驶的功能，在车辆存在冲撞风险时施加相应的安全保护措施，从而避免对人员和车辆造成伤害。由于其能够探测的距离较远，可在车辆接触到障碍物之前提前发出预警信号，因此该种方式是未来障碍物检测装置的一种趋势，但是由于该种方式为非接触直接判断障碍物，因此对设备的稳定性和安全性提出了更高的要求，目前也是各障碍物检测厂家的技术突破方向。

2、接触式障碍物检测装置

接触式的障碍物检测装置主要由检测横梁、检测板弹簧、限位轴、行程开关和接线盒等组成，障碍物检测装置安装在头车转向架构架正前方。目前多数厂家的障碍物检测装置都集成脱轨检测功能，当轨道上的障碍物撞击到检测横梁或列车脱轨钢轨撞击到检测横梁时，会使检测弹簧发生大的变形从而触发行程开关动作，串联到列车紧急制动回路里的行程开关使列车产生紧急制动停车，同时，通过不同的行程开关的动作向列车TCMS上报事件信息，即车辆出现障碍物检测还是脱轨。

为保证障碍物检测装置的稳定性，新型的障碍物检测装置将板弹簧用一个固定点（用螺栓固定）和多个限位点（用转轴限制位移或其他方式）来约束它的位移，使检测横梁在列车运行中不发生相对于转向架构架的自身振动，这样消除了误动作报警的可能，大大的提高了装置的稳定性，克服了传统的障碍物检测装置的悬臂梁弹簧带来的自身振动大、容易误动作报警的缺点，同时，由于新型障碍物检测装置消除了传统障碍物检测装置检测横梁相对于构架的侧滚和摇头振动，降低了检测梁吊座根部的振动弯矩与扭矩，也大大提高了吊座的疲劳强度。

障碍物检测装置集成的脱轨检测功能即在横梁两端增加两个电阻传感器，通过主机实时检测电阻传感器的阻值。当出现脱轨情况时，铁轨与电阻传感器接触，导致电阻传感器的阻值发生变化，通过车辆TCMS或者脱轨检测主机施加紧急制动并且上报事件。

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非接触式障碍物检测装置

随着国内城市轨道交通行业的高速发展，接触式障碍物检测装置由于其装置本身的局限性，无法实现更高要求的障碍物检测目的，因此非接触式障碍物检测装置应运而生。国内非接触式障碍物检测装置主要采用二次雷达通信、一次雷达和图像视觉感知等技术，通过不同技术的融合实现列车防撞和障碍物检测的目的。

3.1二次雷达应用

二次雷达技术源于航天领域，能够克服外界复杂电磁环境影响，对正线和试车线上列车的速度与距离进