城铁车主动障碍物检测与避障技术研究

摘要：基于深度学习与环境语义理解的综合避障系统，可显著提升城铁车在突发障碍物场景下的响应速度与可靠性，为轨道交通自主化升级提供理论支撑。基于此，本文首先阐述

关键词：城铁车；主动障碍物检测；避障技术

引言：

城市轨道交通作为城市公共交通骨干网络，其运行安全直接关系到乘客生命财产安全与社会运行效率。随着列车自动驾驶技术（ATO）的快速发展，城铁车需具备在隧道、高架桥、站台等复杂场景下主动感知环境并规避障碍物的能力。传统基于轨道电路的信号系统存在响应滞后、覆盖范围局限等问题，难以满足极端工况下的安全需求。因此，研究基于车-地协同的主动障碍物检测与避障技术，已成为提升轨道交通系统韧性的关键方向。

一、城铁车主动障碍物检测与避障技术优势

（一）提高安全性​

城铁车运行时会陷入诸多潜在障碍物威胁，积极障碍物检测与避障技术的应用改进了安全保障水平，先进的传感器系统如激光雷达，毫米波雷达与高清摄像头等，可随时全方位扫描列车前方及周边环境。障碍物一旦检测到，其位置、大小、运动状态等关键信息会立即分析，在城市复杂的轨道交通环境中，行人误闯轨道、异物掉落等情况时，传感器捕捉这些异常状况时避障系统遵照预先指定安全策略启动，调整列车运行状态。与依靠司机人工瞭望和经验判断等传统的形式相比，自动障碍物检测与避障技术在司机疲劳，视线受阻等因素的干扰上完全不受影响，对障碍物的识别和应对在时效性与准确性上都明显提升，安全事故发生的概率从主要上缩减，为城铁运行创建起一道坚固的安全防线。

（二）降低运营成本​

从运作成本的角度执行评定，自动障碍物检测与避障技术优势突出，防止了因碰撞事故造成的列车损伤和维修费用的增多。以往碰撞发生后，车体、转向架及电气设备等关键部件往往会不同程度地损坏，维修另外耗时费力，而且更换零部件和专业服务也使资金投入大幅增多，而该技术的使用使这类事故的发生得以有效控制，维修时段得以提升，维修成本削减。而且，事故引发的运作中断也得以控制，防止了运作方因大量乘客滞留而带来的社会影响，同样减小运作方因为防止延误导致的额外疏导费用和赔偿费用。

二、城铁车主动障碍物检测与避障技术应用策略

（一）多源异构传感器融合的精准检测方法

城铁车的运行环境较为复杂，依靠单一传感器做到全面且精准的障碍物检测艰巨很大，如果采用多源异构传感器融合技术，整合激光雷达、毫米波雷达与摄像头等不同类型的设备便能改善这种情况，激光雷达可快速获取障碍物的距离和形状等三维信息，但其在颜色或材质等方面的识别能力却较弱，毫米波雷达即便遇到恶劣天气，照样能够维持稳定的性能，即时监测障碍物的速度及相互间距离的变化，摄像头可以给予十分丰富的视觉纹理数据，这对于判定障碍物类别有一定的帮助作用。接下来就需设计数据融合算法，这一过程中要先对各类传感器收集的数据执行预处理，取得有价值的信息特征之后，在此基础上完成综合分析的操作。卡

（二）基于轨道环境特征的智能避障预测策略

城铁在轨道上运行时，周围环境会体现出一定的规律性，借助机器学习相关算法，对沿线的地貌特征、设施布局还有历史中障碍物显现的数据等内容展开深入探究，接着搭建出轨道环境特征的模型系统，联系列车此刻所处的位置以及行驶状况，再配合已有的模型来推断列车前方可能出现的障碍物情况。例如在弯道或者车站周边这些比较特别的地方，该模型可以体现出由行人或者车辆等原因引发障碍现象的概率有所偏高这一趋势，一旦探测到可能即将体现障碍物这件事，就能够赶在事发前揭开避障机制的流程。 避障策略可遵照障碍物种类，位置以及列车行驶速度等因素出现动态变化，当遇到小型障碍时，轻微降低速度或者对行进路线稍作调整就能达成避开目标；不过大型障碍出现时，则得要紧急启动制动程序执行处理。

（三）能量收集与无线供电驱动的持续监测避障策略

传统城铁车辆依赖车载电源为障碍物检测与避障设备供电，但由于受限于电量，期限性保养和充电等问题，常常遭遇中断的风险，但是能量收集与无线供电技术为这类装备带来了可持续的能源充实方式，诸如可在列车顶部增设太阳能面板，依靠行车过程中的天然光执行能量捕获，并存储光化为为电的过程产物。而在轨道沿线，则可安置无线充能装置，当车辆运行至邻近位置时借助电磁原理输送能量以达成无线充电需求，使得此类车载器具从容地维持长时间正常作业而不再受电源不足限制困扰。能量收集与无线供电系统还能附加智能能源经营单元，此单元可按照设备耗能状况以及所收集能量情形调配并调度电力资源，在光照强劲时，就会优先采纳太阳能予以供电，并将多余的电量存储下来，到了阴天或者夜晚的时候，则自动切换至无线充电或者是利用储能电池供电的方式。

结束语

综上所述，城铁车主动障碍物检测与避障技术已形成“感知-决策-控制”的完整技术链，在传感器融合、实时规划等关键环节取得突破。随着5G通信与车路协同技术普及，城铁车将向“感知-通信-控制”一体化方向发展，为构建更安全、高效的轨道交通系统奠定技术基础。

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