一種站臺(tái)安全門與車門區(qū)間安全的輔助系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及城市軌道交通安全領(lǐng)域，具體地講是涉及基于圖像識(shí)別技術(shù)的一種監(jiān)測(cè)軌道交通站臺(tái)安全門(屏蔽門)與列車車門之間區(qū)域安全的輔助系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，城市地鐵、輕軌等軌道交通站臺(tái)為了節(jié)能和安全，在我國(guó)主要是為了防止乘客擅入軌行區(qū)的安全考慮，各城市花重金在軌道交通站臺(tái)上使用(全高或半高)安全門(屏蔽門)系統(tǒng)(PSD )，其系統(tǒng)的屏蔽墻圍繞站臺(tái)距邊緣30CM左右的地方連續(xù)布置，將站臺(tái)候車區(qū)與軌道行車區(qū)隔開，屏蔽墻上設(shè)有乘客上下列車的安全門(屏蔽門)通道，安全門(屏蔽門)與軌道上?？康牧熊囓囬T一一對(duì)應(yīng)，平時(shí)安全門(屏蔽門)處于關(guān)閉且鎖閉狀態(tài)，其由列車本身的車門系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)及安全門(屏蔽門)控制系統(tǒng)共同協(xié)調(diào)配合實(shí)現(xiàn)安全門(屏蔽門)與列車門同步開啟和關(guān)閉，從而避免乘客從站臺(tái)進(jìn)入隧道發(fā)生危險(xiǎn)。信號(hào)ATC系統(tǒng)(車載及軌旁子系統(tǒng))與站臺(tái)安全門(屏蔽門)系統(tǒng)(PSD )基于無(wú)線傳輸技術(shù)建立車-地雙向數(shù)據(jù)通信的聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，構(gòu)成安全門(屏蔽門)系統(tǒng)(PSD )與信號(hào)ATC系統(tǒng)之間相互聯(lián)鎖關(guān)系，當(dāng)列車一旦進(jìn)入通過(guò)設(shè)置在站臺(tái)終端適當(dāng)位置的車-地通信單元覆蓋區(qū)域，立刻被軌旁子系統(tǒng)(信號(hào)軌旁設(shè)備)“捕獲”，進(jìn)而建立以軌旁子系統(tǒng)為主的主從式半雙工高速數(shù)據(jù)通信鏈路交換信息，當(dāng)信號(hào)車載通過(guò)精確定位系統(tǒng)檢測(cè)到列車速度為零且停車窗內(nèi)，并施加了防溜制動(dòng)，則表明列車具備了開、關(guān)車車門及站臺(tái)安全門(屏蔽門)的條件，便發(fā)出允許開門指令，不管采用自動(dòng)開門管理模式，還是手動(dòng)開門管理模式，隨后其發(fā)出開門指令均分別傳遞至車門控制器和軌旁子系統(tǒng)(信號(hào)軌旁設(shè)備)，軌旁子系統(tǒng)再將開門指令傳遞到安全門(屏蔽門)系統(tǒng)(PSD )，實(shí)現(xiàn)分別完成車門和安全門(屏蔽門)開啟；當(dāng)乘客上下完備，不管采用自動(dòng)關(guān)門管理模式，還是手動(dòng)關(guān)門管理模式，其發(fā)出關(guān)門指令均分別傳遞至車門控制器和軌旁子系統(tǒng)(信號(hào)軌旁設(shè)備)，軌旁子系統(tǒng)再將關(guān)門指令傳遞到安全門(屏蔽門)系統(tǒng)(PSD )，分別完成車門和安全門(屏蔽門)關(guān)閉并鎖閉，車門開/關(guān)狀態(tài)信息直接傳遞至信號(hào)車載，安全門(屏蔽門)開/關(guān)狀態(tài)信息通過(guò)軌旁子系統(tǒng)傳遞至信號(hào)車載，當(dāng)信號(hào)車載同時(shí)接收到“安全門(屏蔽門)關(guān)閉并鎖閉”狀態(tài)和“車門關(guān)閉并鎖閉”狀態(tài)信息后，才容許列車出發(fā)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可知:當(dāng)乘客上下完備，車門與安全門(屏蔽門)均關(guān)閉并鎖閉后，車門與安全門(屏蔽門)之間區(qū)域無(wú)障礙物，則車門與安全門(屏蔽門)之間區(qū)域的物理狀態(tài)與列車進(jìn)站停穩(wěn)后車門與安全門(屏蔽門)均未開啟時(shí)物理狀態(tài)相同。
[0003]因安全門(屏蔽門)與列車門同步開啟和關(guān)閉是由信號(hào)ATC系統(tǒng)、列車本身的車門控制器系統(tǒng)及安全門(屏蔽門)系統(tǒng)(PSD )共同協(xié)調(diào)配合實(shí)現(xiàn)，由于各系統(tǒng)信號(hào)傳遞和執(zhí)行的差異性，運(yùn)用延時(shí)，只能做到原則上同步。當(dāng)前，安全門(屏蔽門)與列車車門的開啟順序設(shè)置有列車車門首先開啟，緊接著安全門(屏蔽門)開啟；或安全門(屏蔽門)首先開啟，緊接著列車車門開啟，總之安全門(屏蔽門)與列車車門幾乎同時(shí)開啟，前后時(shí)間差只有幾妙；待乘客上車，發(fā)送關(guān)門信號(hào)之后，安全門(屏蔽門)與列車車門的關(guān)門順序設(shè)置有先關(guān)列車車門，緊接著關(guān)安全門(屏蔽門)；或先關(guān)安全門(屏蔽門)，緊接著關(guān)列車車門，總之安全門(屏蔽門)與列車車門幾乎同時(shí)關(guān)閉，前后時(shí)間差只有幾妙。眾所周知:安全門(屏蔽門)與列車車門開啟時(shí)采用完全同步或順序不同方式，安全門(屏蔽門)與列車車門之間都不存在被夾問(wèn)題，但安全門(屏蔽門)與列車車門關(guān)閉時(shí)不管采取完全同步或順序不同方式均存在安全門(屏蔽門)與列車車門之間被夾的安全隱患。所以現(xiàn)有的安全門(屏蔽門)系統(tǒng)中都加裝了防夾的安全防護(hù)裝置，分別有被各城市屏蔽門系統(tǒng)廣泛采用的在滑動(dòng)門底部設(shè)計(jì)斜面防站人擋板，以杜絕乘客主觀逗留在滑動(dòng)門門體和列車門之間的被動(dòng)式物理方式，以及在安全門(屏蔽門)上設(shè)計(jì)金屬擋板(防夾板)來(lái)探測(cè)障礙物，當(dāng)遇到障礙物時(shí)可以阻礙滑動(dòng)門的關(guān)閉，配合門控單元的檢測(cè)系統(tǒng)，可以大大提高安全門(屏蔽門)的安全性的主動(dòng)式物理方式。但僅僅依靠物理的方式檢測(cè)屏蔽門與列車之間是否有障礙物的存在還是有很大的局限性，另外由于需要考慮到美觀和車輛限界，也不太可能將物理式的探測(cè)裝置做的很大，充滿整個(gè)縫隙空間。所以只安裝有被動(dòng)式物理方式和主動(dòng)式物理方式防護(hù)的軌道交通站臺(tái)安全門(屏蔽門)與列車車門關(guān)閉時(shí)還存在夾人的安全隱患，近年來(lái)發(fā)生夾人的事件不時(shí)的見諸媒體，如2007年07月15日下午3時(shí)34分，上海市軌道交通I號(hào)線上海體育館站往宰莊方向的站臺(tái)上，一名20多歲的男子在蜂鳴器鳴響與屏蔽門燈光頻閃的情況下強(qiáng)行上車，被卡在列車與安全門(屏蔽門)中間，并在列車啟動(dòng)后受擠壓墜落隧道身亡；又如2014年11月6日晚上7時(shí)左右，北京地鐵5號(hào)線惠新西街南口站一名女子被夾在安全門(屏蔽門)和列車中間，并在列車啟動(dòng)后受擠身亡。所以各城市軌道交通站臺(tái)份份增設(shè)非接觸式探測(cè)方式，一般選用抗干擾能力較好的紅外激光探測(cè)的方式來(lái)檢測(cè)安全門(屏蔽門)與列車車門關(guān)閉后其間隙是否有障礙物的安全防護(hù)裝置。如2007年7月后上海地鐵采用在地鐵屏蔽門安裝紅外線光幕探測(cè)儀，紅外線光幕探測(cè)儀的探測(cè)器(發(fā)射器和接收器)分別安裝在車門和安全門(屏蔽門)間隙的左右兩側(cè)，在列車車門和站臺(tái)安全門(屏蔽門)完全關(guān)閉后，探測(cè)器設(shè)置在兩側(cè)的紅外線光幕探測(cè)儀會(huì)自動(dòng)發(fā)射出紅外線，形成一道光幕屏障，接收器能夠接收到發(fā)射光的信號(hào)則表示正常，可以發(fā)車，如果兩扇門之間夾有異物阻斷光幕(乘客被夾)，探測(cè)儀就會(huì)在第一時(shí)間發(fā)出警報(bào)信息，終止發(fā)車信號(hào)，通知前方的駕駛員不要啟動(dòng)列車，障礙物清除時(shí)即可停止報(bào)警允許啟動(dòng)列車，以保證旅客和車輛運(yùn)輸?shù)陌踩?。但采用非接觸式激光探測(cè)的方式來(lái)防護(hù)安全門(屏蔽門)與列車車門關(guān)閉時(shí)其區(qū)間被夾問(wèn)題，存在安裝調(diào)試?yán)щy，沒有實(shí)時(shí)超前自檢功能，隨著使用時(shí)間的推移，設(shè)備老化或局部損壞，會(huì)出現(xiàn)誤報(bào)，如發(fā)射器損壞或接收器擊穿。也有文獻(xiàn)記載，如:《微型電腦應(yīng)用》2011年第3期，第26-28頁(yè)的“基于圖像識(shí)別技術(shù)的站臺(tái)屏蔽門智能控制系統(tǒng)”、專利申請(qǐng)?zhí)枮?00710045171.6的站臺(tái)屏門智能系統(tǒng)及申請(qǐng)?zhí)枮?00710045172.0站臺(tái)屏門智能控制方法，均為運(yùn)用圖像識(shí)別技術(shù)代替現(xiàn)有的安全門(屏蔽門)系統(tǒng)中安全門(屏蔽門)與列車車門之間區(qū)域防夾檢測(cè)裝置，構(gòu)成新的安全門(屏蔽門)系統(tǒng)，因預(yù)先存入圖像模板，隨著時(shí)間的推移鏡頭灰塵沉結(jié)、圖像傳感器老化或損壞等問(wèn)題出現(xiàn)導(dǎo)致誤報(bào)率將越來(lái)越高，且燈光等環(huán)境隨著的時(shí)間的推移也會(huì)發(fā)生變化，會(huì)加重誤報(bào)率的出現(xiàn)，即雖然防夾了，但出現(xiàn)沒有異物時(shí)，會(huì)報(bào)被夾的問(wèn)題出現(xiàn)，且沒有視頻檢測(cè)單元自檢功能。又如:專利申請(qǐng)?zhí)枮?0130284929.7的基于視頻光幕的地鐵門安全監(jiān)控系統(tǒng)，是一種基于視頻圖像識(shí)別技術(shù)解決地鐵門關(guān)閉后防夾的問(wèn)題，其只簡(jiǎn)單地提到地鐵門視頻光幕裝置的工作狀態(tài)可控，但如何控制根本沒有涉及，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)其說(shuō)明書記載理解為:接收到關(guān)門信號(hào)時(shí)開始監(jiān)控與識(shí)別，列車起動(dòng)后停止監(jiān)控與識(shí)別。當(dāng)檢測(cè)到有異物時(shí)，發(fā)送阻擋關(guān)門信號(hào)，提示司機(jī)不能強(qiáng)制關(guān)門開車或自動(dòng)鎖定地鐵啟動(dòng)系統(tǒng)；異物消失才，且接收到門關(guān)好信號(hào)，才可啟動(dòng)列車。當(dāng)識(shí)別到存在異物時(shí)，還可將含有異物的視頻圖像送顯示屏顯示，提供駕駛員歡察與參考。但該發(fā)明存在地鐵門視頻光幕裝置沒有自檢功能，并不能超前認(rèn)別到地鐵門視頻光幕裝置故障問(wèn)題，如當(dāng)攝像頭中鏡頭有灰塵、圖像傳感器老化或損壞存在靈敏度下降等不可靠的問(wèn)題。
[0004]因軌道交通站臺(tái)上安全門(屏蔽門)系統(tǒng)的屏蔽墻上安全門(屏蔽門)是乘客上下列車的唯一通道，為了確保停站的列車車門正對(duì)安全門(屏蔽門)，方便乘客經(jīng)安全門(屏蔽門)上下列車，安全門(屏蔽門)的寬度(凈開度)均設(shè)置大于列車車門的寬度，安全門(屏蔽門)的寬度(凈開度)采用以軌道上列車停車精度為基準(zhǔn)，寬度(凈開度)一般設(shè)置為列車車門寬度加2倍的停車最大誤差，如列車車門寬度為1.3米，列車停車精度為正負(fù)30CM時(shí)，安全門(屏蔽門)的寬度(凈開度)設(shè)置為1.9米。同時(shí)眾所周知:屏蔽墻上安全門的高度一般為，閉式屏蔽門門體的高度2.8?3.2米，開式屏蔽門高度一般為1.2?1.5米。城市地鐵、輕軌的列車每節(jié)車廂長(zhǎng)度大于10米。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的和解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有非接觸式檢測(cè)安全門(屏蔽門)與列車車門關(guān)閉后其間隙是否存在障礙物的安全防護(hù)裝置的缺陷，提出一種站臺(tái)安全門與車門區(qū)間安全的輔助系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，運(yùn)用圖像識(shí)別技術(shù)進(jìn)行:系統(tǒng)初始化時(shí)建立列車?？繒r(shí)圖像及其特征信息的基本模板，系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，在列車?？空九_(tái)開門前進(jìn)行采集現(xiàn)場(chǎng)圖像及其特征信息暫存，接收到開門指令時(shí)將暫存的圖像及其特征信息與基本模板比較，根據(jù)特征信息值比較誤差設(shè)定視頻采集單元好壞，當(dāng)認(rèn)定視頻采集單元為好時(shí)從暫存的圖像中獲取與基本模板相似度最大的圖像及其特征信息為現(xiàn)場(chǎng)模板，列車上下旅客關(guān)閉安全門后采集實(shí)時(shí)圖像與現(xiàn)場(chǎng)模板比較，識(shí)別安全門(屏蔽門)與列車車門關(guān)閉后其間隙是否有障礙物，若有障礙物阻止安全門向信號(hào)車載設(shè)備傳遞的安全門已關(guān)閉好信息，從而阻止列車自動(dòng)出站，在站臺(tái)車頭處設(shè)有顯示監(jiān)測(cè)圖像和報(bào)警信息裝置，且報(bào)警信息以圖形嵌入對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)圖像內(nèi)，列車駕駛員和站臺(tái)工作人員通過(guò)圖像和報(bào)警信息查詢和識(shí)別報(bào)警內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)靠性的安全門關(guān)閉后，列車出站前防夾監(jiān)測(cè)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0007]一種站臺(tái)安全門與車門區(qū)間安全的輔助系統(tǒng)，包括:圖形顯示模塊，通信系統(tǒng)，與信號(hào)軌旁設(shè)備相連接的主控制器，安裝在每個(gè)相應(yīng)的安全門處采集和檢測(cè)安全門與列車車門之間間隙圖像和障礙物的視頻圖像監(jiān)控單元；所述主控制器經(jīng)信號(hào)軌旁設(shè)備與信號(hào)車載設(shè)備、安全門系統(tǒng)建立連接，經(jīng)通信系統(tǒng)與圖形顯示模塊和視頻圖像監(jiān)控單元建立連接；所述視頻圖像監(jiān)控單元經(jīng)通信系統(tǒng)還與圖形顯示模塊建立連接；
[0008]所述視頻圖像監(jiān)控單元包括感光器件為黑白CMOS的攝像頭、視頻圖像處理器、存儲(chǔ)器、與通信系統(tǒng)相配的通信接口 ；通過(guò)通信接口經(jīng)通信系統(tǒng)與圖形顯示模塊和主控制器建立連接，所述視頻圖像處理器包括中央處理器ARM、A/D轉(zhuǎn)換模塊，嵌入有圖像增強(qiáng)模塊、圖像識(shí)別模塊；攝像頭通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊與ARM相連接，存儲(chǔ)器與視頻圖像處理器相連接，視頻圖像處理器經(jīng)通信接口與通信系統(tǒng)相連接；所述A/D轉(zhuǎn)換模塊將接到的攝像頭所攝模擬圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號(hào)，圖像增強(qiáng)模塊對(duì)A/D轉(zhuǎn)換模塊輸出的圖像信號(hào)增強(qiáng)處理，圖像識(shí)別模塊包括對(duì)增強(qiáng)了的數(shù)字圖像進(jìn)行圖像特征信息提取、矩陣建立，圖像間誤差檢測(cè)和相關(guān)度識(shí)別；所述圖形顯示模塊是以大型的液晶的顯示屏為顯示終端的圖像與報(bào)警信息處理的顯示裝置，該裝置安裝在列車?？繒r(shí)車頭對(duì)應(yīng)的站臺(tái)上；所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)增強(qiáng)了的數(shù)字圖像及其特征信息，所述特征信息包括圖像灰度直方圖及其平均灰度；
[0009]存儲(chǔ)器包括固定模板存儲(chǔ)區(qū)域、暫存模板存儲(chǔ)區(qū)域和自檢圖像存儲(chǔ)區(qū)域；固定模板存儲(chǔ)區(qū)域存儲(chǔ)輔助系統(tǒng)初始化時(shí)采集的列車?？吭谡九_(tái)上，列車門和安全門均不打開上下客時(shí)安全門與列車車門間隙間的一幀數(shù)字圖像及其特征信息，固定模板存儲(chǔ)區(qū)域存儲(chǔ)的圖像及其特征信息設(shè)定為基本模板；自檢圖像存儲(chǔ)區(qū)域選擇性存儲(chǔ)輔助系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中接收到列車駛?cè)胝九_(tái)停車信號(hào)至開門指令時(shí)間段內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)字圖像及其特征信息，以自檢圖像存儲(chǔ)區(qū)域所存的圖像及其特征信息與基本模板比較提取安全門關(guān)閉后與采集的現(xiàn)場(chǎng)圖像比較的模