一種站臺安全門與車門區(qū)間安全的輔助系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及城市軌道交通安全領域，具體地講是涉及基于圖像識別技術的一種監(jiān)測軌道交通站臺安全門(屏蔽門)與列車車門之間區(qū)域安全的輔助系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法。
【背景技術】
[0002]目前，城市地鐵、輕軌等軌道交通站臺為了節(jié)能和安全，在我國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)的屏蔽墻圍繞站臺距邊緣30CM左右的地方連續(xù)布置，將站臺候車區(qū)與軌道行車區(qū)隔開，屏蔽墻上設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一一對應，平時安全門(屏蔽門)處于關閉且鎖閉狀態(tài)，其由列車本身的車門系統(tǒng)、信號系統(tǒng)及安全門(屏蔽門)控制系統(tǒng)共同協(xié)調配合實現(xiàn)安全門(屏蔽門)與列車門同步開啟和關閉，從而避免乘客從站臺進入隧道發(fā)生危險。信號ATC系統(tǒng)(車載及軌旁子系統(tǒng))與站臺安全門(屏蔽門)系統(tǒng)(PSD )基于無線傳輸技術建立車-地雙向數(shù)據(jù)通信的聯(lián)動系統(tǒng)，構成安全門(屏蔽門)系統(tǒng)(PSD )與信號ATC系統(tǒng)之間相互聯(lián)鎖關系，當列車一旦進入通過設置在站臺終端適當位置的車-地通信單元覆蓋區(qū)域，立刻被軌旁子系統(tǒng)(信號軌旁設備)“捕獲”，進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，當信號車載通過精確定位系統(tǒng)檢測到列車速度為零且停車窗內，并施加了防溜制動，則表明列車具備了開、關車車門及站臺安全門(屏蔽門)的條件，便發(fā)出允許開門指令，不管采用自動開門管理模式，還是手動開門管理模式，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)(信號軌旁設備)，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 )，實現(xiàn)分別完成車門和安全門(屏蔽門)開啟；當乘客上下完備，不管采用自動關門管理模式，還是手動關門管理模式，其發(fā)出關門指令均分別傳遞至車門控制器和軌旁子系統(tǒng)(信號軌旁設備)，軌旁子系統(tǒng)再將關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)關閉并鎖閉，車門開/關狀態(tài)信息直接傳遞至信號車載，安全門(屏蔽門)開/關狀態(tài)信息通過軌旁子系統(tǒng)傳遞至信號車載，當信號車載同時接收到“安全門(屏蔽門)關閉并鎖閉”狀態(tài)和“車門關閉并鎖閉”狀態(tài)信息后，才容許列車出發(fā)。本領域技術人員可知:當乘客上下完備，車門與安全門(屏蔽門)均關閉并鎖閉后，車門與安全門(屏蔽門)之間區(qū)域無障礙物，則車門與安全門(屏蔽門)之間區(qū)域的物理狀態(tài)與列車進站停穩(wěn)后車門與安全門(屏蔽門)均未開啟時物理狀態(tài)相同。
[0003]因安全門(屏蔽門)與列車門同步開啟和關閉是由信號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)調配合實現(xiàn)，由于各系統(tǒng)信號傳遞和執(zhí)行的差異性，運用延時，只能做到原則上同步。當前，安全門(屏蔽門)與列車車門的開啟順序設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開啟，前后時間差只有幾妙；待乘客上車，發(fā)送關門信號之后，安全門(屏蔽門)與列車車門的關門順序設置有先關列車車門，緊接著關安全門(屏蔽門)；或先關安全門(屏蔽門)，緊接著關列車車門，總之安全門(屏蔽門)與列車車門幾乎同時關閉，前后時間差只有幾妙。眾所周知:安全門(屏蔽門)與列車車門開啟時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題，但安全門(屏蔽門)與列車車門關閉時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裝置，分別有被各城市屏蔽門系統(tǒng)廣泛采用的在滑動門底部設計斜面防站人擋板，以杜絕乘客主觀逗留在滑動門門體和列車門之間的被動式物理方式，以及在安全門(屏蔽門)上設計金屬擋板(防夾板)來探測障礙物，當遇到障礙物時可以阻礙滑動門的關閉，配合門控單元的檢測系統(tǒng)，可以大大提高安全門(屏蔽門)的安全性的主動式物理方式。但僅僅依靠物理的方式檢測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裝置做的很大，充滿整個縫隙空間。所以只安裝有被動式物理方式和主動式物理方式防護的軌道交通站臺安全門(屏蔽門)與列車車門關閉時還存在夾人的安全隱患，近年來發(fā)生夾人的事件不時的見諸媒體，如2007年07月15日下午3時34分，上海市軌道交通I號線上海體育館站往宰莊方向的站臺上，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行上車，被卡在列車與安全門(屏蔽門)中間，并在列車啟動后受擠壓墜落隧道身亡；又如2014年11月6日晚上7時左右，北京地鐵5號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，并在列車啟動后受擠身亡。所以各城市軌道交通站臺份份增設非接觸式探測方式，一般選用抗干擾能力較好的紅外激光探測的方式來檢測安全門(屏蔽門)與列車車門關閉后其間隙是否有障礙物的安全防護裝置。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儀，紅外線光幕探測儀的探測器(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，在列車車門和站臺安全門(屏蔽門)完全關閉后，探測器設置在兩側的紅外線光幕探測儀會自動發(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)，探測儀就會在第一時間發(fā)出警報信息，終止發(fā)車信號，通知前方的駕駛員不要啟動列車，障礙物清除時即可停止報警允許啟動列車，以保證旅客和車輛運輸?shù)陌踩?。但采用非接觸式激光探測的方式來防護安全門(屏蔽門)與列車車門關閉時其區(qū)間被夾問題，存在安裝調試困難，沒有實時超前自檢功能，隨著使用時間的推移，設備老化或局部損壞，會出現(xiàn)誤報，如發(fā)射器損壞或接收器擊穿。也有文獻記載，如:《微型電腦應用》2011年第3期，第26-28頁的“基于圖像識別技術的站臺屏蔽門智能控制系統(tǒng)”、專利申請?zhí)枮?00710045171.6的站臺屏門智能系統(tǒng)及申請?zhí)枮?00710045172.0站臺屏門智能控制方法，均為運用圖像識別技術代替現(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)域防夾檢測裝置，構成新的安全門(屏蔽門)系統(tǒng)，因預先存入圖像模板，隨著時間的推移鏡頭灰塵沉結、圖像傳感器老化或損壞等問題出現(xiàn)導致誤報率將越來越高，且燈光等環(huán)境隨著的時間的推移也會發(fā)生變化，會加重誤報率的出現(xiàn)，即雖然防夾了，但出現(xiàn)沒有異物時，會報被夾的問題出現(xiàn)，且沒有視頻檢測單元自檢功能。又如:專利申請?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別技術解決地鐵門關閉后防夾的問題，其只簡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，本領域技術人員根據(jù)其說明書記載理解為:接收到關門信號時開始監(jiān)控與識別，列車起動后停止監(jiān)控與識別。當檢測到有異物時，發(fā)送阻擋關門信號，提示司機不能強制關門開車或自動鎖定地鐵啟動系統(tǒng)；異物消失才，且接收到門關好信號，才可啟動列車。當識別到存在異物時，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，并不能超前認別到地鐵門視頻光幕裝置故障問題，如當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題。
[0004]因軌道交通站臺上安全門(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安全門(屏蔽門)，方便乘客經安全門(屏蔽門)上下列車，安全門(屏蔽門)的寬度(凈開度)均設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，寬度(凈開度)一般設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30CM時，安全門(屏蔽門)的寬度(凈開度)設置為1.9米。同時眾所周知: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)車廂長度大于10米。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的和解決的技術問題是針對現(xiàn)有非接觸式檢測安全門(屏蔽門)與列車車門關閉后其間隙是否存在障礙物的安全防護裝置的缺陷，提出一種站臺安全門與車門區(qū)間安全的輔助系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法，運用圖像識別技術進行:系統(tǒng)初始化時建立列車?？繒r圖像及其特征信息的基本模板，系統(tǒng)運行過程中，在列車停靠站臺開門前進行采集現(xiàn)場圖像及其特征信息暫存，接收到開門指令時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定視頻采集單元好壞，當認定視頻采集單元為好時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)場模板，列車上下旅客關閉安全門后采集實時圖像與現(xiàn)場模板比較，識別安全門(屏蔽門)與列車車門關閉后其間隙是否有障礙物，若有障礙物阻止安全門向信號車載設備傳遞的安全門已關閉好信息，從而阻止列車自動出站，在站臺車頭處設有顯示監(jiān)測圖像和報警信息裝置，且報警信息以圖形嵌入對應的監(jiān)測圖像內，列車駕駛員和站臺工作人員通過圖像和報警信息查詢和識別報警內容，從而實現(xiàn)靠性的安全門關閉后，列車出站前防夾監(jiān)測。
[0006]為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的技術方案是:
[0007]一種站臺安全門與車門區(qū)間安全的輔助系統(tǒng)，包括:圖形顯示模塊，通信系統(tǒng)，與信號軌旁設備相連接的主控制器，安裝在每個相應的安全門處采集和檢測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；所述主控制器經信號軌旁設備與信號車載設備、安全門系統(tǒng)建立連接，經通信系統(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、存儲器、與通信系統(tǒng)相配的通信接口 ；通過通信接口經通信系統(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轉換模塊，嵌入有圖像增強模塊、圖像識別模塊；攝像頭通過A/D轉換模塊與ARM相連接，存儲器與視頻圖像處理器相連接，視頻圖像處理器經通信接口與通信系統(tǒng)相連接；所述A/D轉換模塊將接到的攝像頭所攝模擬圖像信號轉換為數(shù)字圖像信號，圖像增強模塊對A/D轉換模塊輸出的圖像信號增強處理，圖像識別模塊包括對增強了的數(shù)字圖像進行圖像特征信息提取、矩陣建立，圖像間誤差檢測和相關度識別；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警信息處理的顯示裝置，該裝置安裝在列車停靠時車頭對應的站臺上；所述存儲器存儲增強了的數(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]存儲器包括固定模板存儲區(qū)域、暫存模板存儲區(qū)域和自檢圖像存儲區(qū)域；固定模板存儲區(qū)域存儲輔助系統(tǒng)初始化時采集的列車?？吭谡九_上，列車門和安全門均不打開上下客時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，固定模板存儲區(qū)域存儲的圖像及其特征信息設定為基本模板；自檢圖像存儲區(qū)域選擇性存儲輔助系統(tǒng)運行過程中接收到列車駛入站臺停車信號至開門指令時間段內現(xiàn)場采集的數(shù)字圖像及其特征信息，以自檢圖像存儲區(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閉后與采集的現(xiàn)場圖像比較的模