车载式轨道交通客流运能及运行安全智能监控和预警系统

1、一种车载式轨道交通客流运能及运行安全智能监控和预警系统，其特征 在于，它由包含客流运能/场景图像信息智能传感器、械振动/噪声信息智能传 感器、轮轨状态和车辆底盘图像信息智能传感器及路况图像信息智能传感器中 的至少一种或一组带数据通讯接口的车辆运行状态获取智能传感装置、至少一 套用于把车辆运行状态获取智能传感装置进行组网、与各个车辆运行状态获取 智能传感装置进行数据和信息通讯，并能进行数据存储及数据融合、分析和处 理，完成系统功能设定和操作、预警信息发布和控制、与路基或地面设备进行 信息通讯或下载的列车监控和预警控制器构成，各个车辆运行状态获取智能传 感装置、列车监控和预警控制器之间均由相互匹配的有线网络/通讯总线或无线 网络/通讯总线联接。
2、如权利要求1所述的车载式轨道交通客流运能及运行安全智能监控和预 警系统，其特征在于，所述的车辆运行状态获取智能传感装置之一种为用来获 取车厢内部乘客饱和度或拥挤度、定量地采集和分析车厢门口处乘客上下车情 况或车窗外乘客因车辆超员滞留在站台上的情况、监控车厢内外有关场景信息、 用来完成车辆运行过程中的异常事件的智能分析和监控及图像信息记录的客流 运能/场景图像信息智能传感器，它由基于普通黑白、彩色图像或红外图像获取 传感部件/总成制成的图像传感单元、用来对图像信号进行信号处理、数据采集 处理、图像信息智能分析、安全事件监测、人群/客流密度数据提取、图像比对、 视频监控、图像的边沿检测与抽取、图像/轮廓的识别和跟踪、图像压缩、数据 识别和提取、背景信息学习、数据比对、运算和分析、形成监控和预警结果、 信息记录和存储并完成数据管理工作的基于微处理器的图像信息智能处理单 元、用于监控和预警结果输出、设置操作、控制信号输入和输出、数据通讯及 图像信号传输的输入/输出单元和为上述各单元供电的电源电路单元四部分组 成，图像信息智能处理单元中还设有信息和数据存储组件、与图像传感单元输 出的图像输出信号相匹配的并能按不同技术指标完成相应信号处理和数据采集 的信号处理通路或接口电路，数据存储组件的读/写控制和数据线对应地与微处 理器的控制端口和数据端口线相连，图像传感单元中的图像信号输出分别连接 到与之对相应的图像信息智能处理单元中的信号处理通路或接口电路的输入 端，信号处理通路或接口电路的输出端分别与图像信息智能处理单元中的微处 理器的相应的图像数据输入端口相连，图像信息智能处理单元中的微处理器的 其它数据输入/输出端口或数据线分别与输入/输出单元的相应信号或数据线相 连，供电电源电路单元的相应输出线与各单元的电源线相连接，客流运能/场景 图像信息智能传感器安装于轨道交通客车车厢的内部、走廊、车门或车体外部 的便于全视角监控车厢内/外部情况、车厢门口内/外或车辆窗口内外情况、车 门工况和车厢内部空间场景的适当位置，根据需要图像传感单元可采用360°全 视角全景摄像头、反射境式全景摄像头、多摄像头结构或可程控云台和变焦结 构的摄像头组件，根据安装条件的不同和功能需求的不同分别把图像信息智能 传感器设置成具有一个外壳的内嵌式一体化结构，或设计制作成图像传感单元 相对独立安装结构、其它部分为模块化结构的分体式结构。
3、如权利要求1所述的车载式轨道交通客流运能及运行安全智能监控和预 警系统，其特征在于，所述的车辆运行状态获取智能传感装置之一种为用来获 取车辆或机车底盘上的重要部件和轮轨运行状态的机械振动/噪声信息智能传 感器，它由至少一组用于获取特定机械部件或总成的运行振动信息、噪声信息 及车速或车轮转速的机械振动/噪声和转速传感单元、用来对机械振动/噪声信 号进行信号处理、数据采集处理、机械振动/噪声信息智能分析、安全事件监测、 背景信息学习、数据的比对、运算和分析、形成监控和预警结果、信息记录和 存储并完成数据管理工作的基于微处理器的机械振动/噪声信息智能处理单元、 用于监控和预警结果输出、设置操作、控制信号输入和输出或数据信息通讯的 输入/输出单元和为上述各单元供电的电源电路单元四部分组成，机械振动/噪 声信息智能处理单元中还设有信息和数据存储组件、与机械振动/噪声传感单元 输出的机械振动/噪声输出信号相匹配的并能按不同技术指标完成相应信号处 理和数据采集的信号处理通路或接口电路，数据存储组件的读/写控制和数据线 对应地与微处理器的控制端口和数据端口线相连，机械振动/噪声传感单元中 的机械振动/噪声信号输出分别连接到与之对相应的机械振动/噪声信息智能处 理单元中的信号处理通路或接口电路的输入端，信号处理通路或接口电路的输 出端分别与机械振动/噪声信息智能处理单元中的微处理器的相应的机械振动/ 噪声数据输入端口相连，机械振动/噪声信息智能处理单元中的微处理器的其它 数据输入/输出端口或数据线分别与输入/输出单元的相应信号或数据线相连， 供电电源电路单元的相应输出线与各单元的电源线相连接，机械振动/噪声信息 智能传感器安装于车辆底盘上靠近被监测部件或总成的适当位置，可根据安装 条件的不同和功能需求的不同分别把机械振动/噪声信息智能传感器设置成具 有一个外壳的内嵌式一体化结构，或设计制作成机械振动/噪声传感单元相对独 立或分布式安装结构、其它部分为模块化结构的分体式结构。
4、如权利要求1所述的车载式轨道交通客流运能及运行安全智能监控和预 警系统，其特征在于，所述的车辆运行状态获取智能传感装置之一种为用来获 取包括车轮在钢轨上运行状态、轨道变形和车辆底盘重要部件外部轮廓/特征的 车辆底盘和轮轨状态图像信息智能传感器，它由基于普通黑白、彩色图像、红 外图像或激光干涉波图像获取的传感部件/总成制作的图像传感单元、用来对 图像信号进行信号处理、数据采集处理、图像信息智能分析、车轮抬高量监测 和提取、图像比对、脱轨和颠覆过程轮轨状态监控、图像的边沿检测与抽取、 图像轮廓跟踪、图像压缩、数据识别和提取、背景信息学习、数据比对、运算 和分析、形成监控和预警结果、信息记录和存储并完成数据管理工作的基于微 处理器的图像信息智能处理单元、用于监控和预警结果输出、设置操作、控制 信号输入和输出或数据信息通讯的输入/输出单元和为上述各单元供电的电源 电路单元四部分组成，图像信息智能处理单元中还设有信息和数据存储组件、 与图像传感单元输出的图像输出信号相匹配的并能按不同技术指标完成相应信 号处理和数据采集的信号处理通路或接口电路，数据存储组件的读/写控制和数 据线对应地与微处理器的控制端口和数据端口线相连，图像传感单元中的图像 信号输出分别连接到与之相对应的图像信息智能处理单元中的信号处理通路或 接口电路的输入端，信号处理通路或接口电路的输出端分别与图像信息智能处 理单元中的微处理器的相应的图像数据输入端口相连，图像信息智能处理单元 中的微处理器的其它数据输入/输出端口或数据线分别与输入/输出单元的相应 信号或数据线相连，供电电源电路单元的相应输出线与各单元的电源线相连接， 车辆底盘和轮轨状态图像信息智能传感器，安装在车辆底盘下面适当位置，根 据需要其图像传感单元可采用360°全视角全景摄像头、反射境式全景摄像头、 多摄像头结构或可程控云台和变焦结构的摄像头组件，根据安装条件的不同和 功能需求的不同分别把车辆底盘和轮轨状态图像信息智能传感器设置成具有一 个外壳的内嵌式一体化结构，或设计制作成图像传感单元相对独立安装结构、 其它部分为模块化结构的分体式结构，并根据需要设置相应的夜间图像传感辅 助光源或采用具有夜视功能的摄像头、用于其防尘、防污、防水的透视罩结构 及自动清洗装置。
5、如权利要求1所述的车载式轨道交通客流运能及运行安全智能监控和预 警系统，其特征在于，所述的车辆运行状态获取智能传感装置之一种为用来获 取包括轨道异常、道路障碍、道岔状态、列车冲突、路基塌陷、电力供电线路/ 装置和设施外观完好状态信息及与列车事故相关联的道路状态之路况信息的路 况图像信息智能传感器，它由用于获取路况信息的传感组件单元、用来对路况 传感信号进行模拟信号处理、数据采集处理、图像信息智能分析、图像比对、 图像的边沿检测与抽取、图像轮廓跟踪、图像压缩、数据识别和提取、背景信 息学习、数据比对、运算和分析、形成监控和预警结果、信息记录和存储并完 成数据管理工作的基于微处理器的图像信息智能处理单元、用于监控和预警结 果输出、设置操作、控制信号输入和输出或数据信息通讯的输入/输出单元和为 上述各单元供电的电源电路单元四部分组成，图像信息智能处理单元中还设有 信息和数据存储组件、与图像传感单元输出的图像输出信号相匹配的并能按不 同技术指标完成相应信号处理和数据采集的信号处理通路或接口电路，数据存 储组件的读/写控制和数据线对应地与微处理器的控制端口和数据端口线相连， 图像传感单元中的图像信号输出分别连接到与之相对应的图像信息智能处理单 元中的信号处理通路或接口电路的输入端，信号处理通路或接口电路的输出端 分别与图像信息智能处理单元中的微处理器的相应的图像数据输入端口相连， 图像信息智能处理单元中的微处理器的其它数据输入/输出端口或数据线分别 与输入/输出单元的相应信号或数据线相连，供电电源电路单元的相应输出线与 各单元的电源线相连接，路况图像信息智能传感器，安装在列车头部或尾部适 当位置，根据需要其图像传感单元可采用适合的模拟摄像头或数字摄像头，并 可根据需要可把摄像头设置成可程控云台和变焦结构或360°全景摄像头，或者 采用基于激光干涉成像传感器、一维距离像、合成孔径或逆合成孔径雷达成像 技术的图像传感器，其输出端线与传感信息智能处理单元中相对应的信号处理 通路或接口电路的输入端相连。
6、如权利要求1、2、3、4或5所述的车载式轨道交通客流运能及运行安 全智能监控和预警系统，其特征在于，列车监控和预警控制器由用于完成数据 融合、数据处理、智能分析、系统运行管理和系统控制的高性能工控计算机主 板组件、触摸操作/显示屏组件、大容量数据存储组件、操作键盘、至少一个用 于通讯、组网、控制或下载上传数据的接口板卡/调制解调器组件和电源组件构 成，触摸操作/显示屏组件、数据存储组件、操作键盘和接口板卡/调制解调器 组件上的相应的控制和数据线分别与工控计算机主板组件上的对应的控制和数 据线相联接，电源组件的每组电源输出线对应连接到上述每个组件的电源输入 端，接口板卡/调制解调器与列车各个车辆的上的带数据通讯接口的车辆运行状 态获取智能传感装置、列车上的既有或新设的与监控、预警和应急处理相关联 的设备或装置以及与地面或路基上安装的、与监控、预警和应急处理相关联的 设备之间，可根据需要构成有线的或无线的点对点、点对多点的数据通讯或控 制联接。
7、如权利要求1、2、3、4或5所述的车载式轨道交通客流运能及运行安 全智能监控和预警系统，其特征在于，列车监控和预警控制器中设置有相应的 通讯接口板卡，可根据需要匹配接驳/获得车辆上的包括车轮轴承温度、车轴状 态、水箱水量、车辆横向风力/风速、车门状态、供电电源或空调工况在内的既 有或新设置的设备工作状态传感装置的信号或数据，还可匹配接驳/获得气象环 境信息或卫星定位装置的数据。
8、如权利要求1、2、3、4或5所述的车载式轨道交通客流运能及运行安 全智能监控和预警系统，其特征在于，系统中根据需要在客车车辆上或机车上 设有包含用于乘务员/乘客进行手动报警的紧急报警按钮、报警电话/对讲装置、 用于应急诱导和信息发布的图文诱导屏/显示器、用于紧急报警的声/光报警器 或应急/背景音乐广播装置之中的至少一种装置。
9、如权利要求1、2、3、4或5所述的车载式轨道交通客流运能及运行安 全智能监控和预警系统，其特征在于，列车监控和预警控制器中设置有相应的 通讯接口板卡，可根据需要接驳既有或新设的包括报警、列车紧急制动、消防 联动或疏散诱导在内的列车应急联动控制装置。
10、如权利要求1、2、3、4或5所述的车载式轨道交通客流运能及运行安 全智能监控和预警系统，其特征在于，列车监控和预警控制器中设置有相应的 通讯接口板卡，可根据需要接驳既有或新设的列车驾驶室的包括驾驶员状态监 视及其非正常状态警示、操作确认/纠错或声像记录在内的监控装置。

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