王泉東，楊岳,，羅意平，魏曉斌，劉斯斯

(1.中南大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙410075；2.株洲電力機(jī)車有限公司 大功率交流傳動(dòng)電力機(jī)車系統(tǒng)集成國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 株洲412000)

鐵路運(yùn)輸具有運(yùn)輸能力強(qiáng)、效率高、運(yùn)營(yíng)成本低等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在我國(guó)得到了飛速發(fā)展[1]。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)，截至2018年底，我國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)13.1 萬(wàn)km，其中高鐵2.9 萬(wàn)km，占世界高鐵總量的66.6%，鐵路電氣化率和復(fù)線率分別居世界第1 和第2 位。鐵路已成為我國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著關(guān)鍵作用。在此情況下，如何保證列車運(yùn)行的安全、快速、可靠也成為鐵路運(yùn)營(yíng)單位必須面對(duì)的問(wèn)題。異物侵入鐵路安全限界(異物侵限)可能引發(fā)交通事故，危害鐵路交通的安全與穩(wěn)定，已引起社會(huì)的高度重視。鐵路限界是為了保證運(yùn)輸安全而制定的建筑物和設(shè)備在鐵路線路上與機(jī)車車輛相互間不能逾越的輪廓尺寸線。所有侵入鐵路限界、妨礙鐵路系統(tǒng)正常運(yùn)行的物體都可視為侵限異物。異物的種類有很多，對(duì)鐵路安全構(gòu)成較大影響和安全威脅，表1列舉了不同種類的侵限異物給鐵路運(yùn)輸帶來(lái)的安全危害。異物侵限事件具有突發(fā)性和隨機(jī)性，發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)往往很難預(yù)測(cè)。因此，先進(jìn)實(shí)用、穩(wěn)定可靠的異物檢測(cè)技術(shù)是保障列車運(yùn)行安全的重要前提。傳統(tǒng)異物檢測(cè)工作由人工完成，這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率較低。為了提高檢測(cè)效率、降低人工勞動(dòng)量，多種自動(dòng)化的異物檢測(cè)技術(shù)已應(yīng)用于鐵路行業(yè)。目前常見的自動(dòng)化異物檢測(cè)方法有：電網(wǎng)檢測(cè)法、光纖光柵檢測(cè)法、視頻檢測(cè)法、雷達(dá)檢測(cè)法、超聲檢測(cè)法和紅外線屏障檢測(cè)法。這些方法都結(jié)合先進(jìn)檢測(cè)算法和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行異物檢測(cè)，在一定程度上能提高異物檢測(cè)效率并降低工作人員的工作量。然而，異物檢測(cè)技術(shù)還面臨著以下挑戰(zhàn)：侵限異物種類眾多且形態(tài)特征各異；鐵路全線路異物檢測(cè)任務(wù)量大；現(xiàn)有異物檢測(cè)技術(shù)的時(shí)效性不理想。結(jié)合所面臨的挑戰(zhàn)與研究現(xiàn)狀，本文將常見的異物檢測(cè)方法歸納為接觸式檢測(cè)法和非接觸式檢測(cè)法兩大類，對(duì)各種檢測(cè)方法的技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用范疇進(jìn)行分析和總結(jié)，并對(duì)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。

表1 侵限異物種類與危害Table 1 Intrusion types and hazards

1 接觸式異物檢測(cè)

鐵路侵限異物接觸式檢測(cè)是通過(guò)傳感元件與異物直接或間接接觸獲得異物信息的檢測(cè)方法。這類方法數(shù)據(jù)處理較為簡(jiǎn)單，技術(shù)相對(duì)成熟。常見的接觸式檢測(cè)方法主要有電網(wǎng)檢測(cè)法和光纖光柵檢測(cè)法。

1.1 電網(wǎng)檢測(cè)法

電網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)一般安裝于鐵路兩側(cè)的防護(hù)網(wǎng)上，通過(guò)電纜中電流的通斷來(lái)檢測(cè)異物。根據(jù)電網(wǎng)的復(fù)雜程度，可將電網(wǎng)檢測(cè)法分為單電網(wǎng)檢測(cè)法和雙電網(wǎng)檢測(cè)法。單電網(wǎng)內(nèi)部接通直流電，當(dāng)異物撞斷電纜時(shí)，電路被切斷，回路中的重力安全繼電器自動(dòng)跌落，系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)。雙電網(wǎng)具有2 層電纜，當(dāng)1 層電纜斷線時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警信息；當(dāng)2 層電纜同時(shí)斷線時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信息。

石華武[2]提出一個(gè)基于直流電的雙電網(wǎng)，并將其應(yīng)用于鐵路異物檢測(cè)和防災(zāi)。張智祥[3]在雙電網(wǎng)的電纜傳輸?shù)闹绷麟娭屑尤雱?dòng)態(tài)信號(hào)，解決了電網(wǎng)檢測(cè)法的假通問(wèn)題。劉洋[4]將2 層電網(wǎng)分別安裝在防護(hù)網(wǎng)的兩側(cè)，通過(guò)2 電網(wǎng)數(shù)據(jù)的協(xié)同濾波提升了侵限異物檢測(cè)的準(zhǔn)確性。XU 等[5]提出一個(gè)基于泄露同軸電纜的異物侵限檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)各電纜內(nèi)獲得的布爾混沌信號(hào)回波進(jìn)行濾波并與發(fā)射波對(duì)比確定侵限異物的位置，位置精度為30 cm。

1.2 光纖光柵檢測(cè)法

光纖光柵是一種通過(guò)一定方法使光纖纖芯的折射率發(fā)生軸向周期性變化而形成的衍射光柵。當(dāng)光纖光柵傳感器受到外力影響時(shí)，其反射光的峰值波長(zhǎng)出現(xiàn)漂移[6]。在鐵路異物檢測(cè)的實(shí)際應(yīng)用中，一般光纖光柵傳感器安裝于防護(hù)網(wǎng)或者纜繩上，如圖1(A 為光纖光柵應(yīng)力傳感器，B 為光纖光柵應(yīng)變傳感器，C 為光纖光柵振動(dòng)傳感器)。當(dāng)異物撞擊防護(hù)網(wǎng)時(shí)，光纖光柵異物檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)傳感器內(nèi)的反射光峰值漂移量探測(cè)出防護(hù)網(wǎng)的受力、變形和振動(dòng)，進(jìn)而對(duì)異物侵限嚴(yán)重程度做出評(píng)估。

圖1 光纖光柵異物檢測(cè)系統(tǒng)Fig.1 Fiber grating intrusion detection system

Gebbia 等[7]提出一個(gè)典型的異物侵限檢測(cè)系統(tǒng)，將光纖光柵傳感器安裝在護(hù)欄上檢測(cè)侵限異物。劉建斌[8]將光纖bragg 光柵與SNS 柔性防護(hù)網(wǎng)配合使用，預(yù)防滾石入侵鐵路限界。Catalano 等[9-10]將集成了光纖光柵拉力傳感器的橡膠墊放置于鐵軌旁邊，通過(guò)橡膠墊被踩踏產(chǎn)生的形變檢測(cè)行人的侵限行為；并將集成橡膠墊中的光纖光柵拉力傳感器的排布網(wǎng)格化，能夠檢測(cè)出入侵行人的重量與位置[11]。

2 非接觸式檢測(cè)法

鐵路侵限異物非接觸檢測(cè)法借助電磁波和聲波的傳輸特性，在不接觸被測(cè)物體表面的情況下，得到異物的參數(shù)信息。這類方法能獲取的數(shù)據(jù)中包含的信息量較大，數(shù)據(jù)處理相對(duì)較難。主要包括視頻檢測(cè)法、超聲波檢測(cè)法、雷達(dá)檢測(cè)法和紅外線屏障法。

2.1 視頻檢測(cè)

鐵路侵限異物視頻檢測(cè)利用相機(jī)代替視覺器官作為圖像采集工具，由計(jì)算機(jī)代替大腦完成數(shù)據(jù)處理和信息提取[12]。原理上，相機(jī)獲取的異物圖像為三維數(shù)字矩陣(RGB 圖像)，使用不同的圖像處理算法對(duì)異物圖像進(jìn)行矩陣運(yùn)算，可提取出圖像中包含的侵限異物信息。根據(jù)相機(jī)是否隨載體移動(dòng)，可將視頻檢測(cè)法分為固定視頻檢測(cè)法和車載視頻檢測(cè)法。

2.1.1 固定視頻檢測(cè)

固定視頻檢測(cè)法以監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，在通過(guò)圖像處理算法實(shí)現(xiàn)侵限異物自動(dòng)檢測(cè)的同時(shí)，也能提供24 h 實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面以輔助工作人員確認(rèn)監(jiān)控點(diǎn)的安全狀況。

Oh 等[13]通過(guò)對(duì)比背景差分法的運(yùn)算結(jié)果和預(yù)設(shè)閾值的差異檢測(cè)從月臺(tái)掉入軌道區(qū)域的行人；并在原系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，基于立體視覺相機(jī)檢測(cè)異物位置和大小[14]。Song 等[15]在背景差分法提取軌道區(qū)域的基礎(chǔ)上，使用模糊分類算法計(jì)算列車的位置和運(yùn)動(dòng)速度，對(duì)視頻數(shù)據(jù)的處理速度為12.5 ms/幀。Silar 等[16]使用基于改進(jìn)的Lucas-Kanade 算法對(duì)侵限異物的圖像進(jìn)行光流向量提取，通過(guò)基于K 均值聚類算法求解控侵限異物的位置與運(yùn)動(dòng)速度。Pu等[17]建立一個(gè)鐵路平交道口的模型，基于圖像差分法檢測(cè)侵限的汽車，并測(cè)試了不同光照強(qiáng)度對(duì)檢測(cè)精度的影響。Delgado 等[18]使用背景模板法提取車站的鐵路道床與行人輪廓，通過(guò)計(jì)算行人輪廓和道床區(qū)域的重合度檢測(cè)從月臺(tái)掉落到道床的行人，檢測(cè)精度可達(dá)90%。TENG 等[19]使用背景差分法進(jìn)行鐵路邊坡的滑坡檢測(cè)，檢測(cè)精度為96%。ZHANG等[20]使用背景模板學(xué)習(xí)法提取鐵路平交道口的背景模板，通過(guò)在背景模板中計(jì)算相鄰視頻幀之間的像素移動(dòng)值，檢測(cè)列車即將通過(guò)平交道口時(shí)異物的侵限行為，并對(duì)異物侵限引發(fā)的安全風(fēng)險(xiǎn)做出了評(píng)估。

2.1.2 車載視頻檢測(cè)

由于鐵路線路不是完全封閉的，異物侵限在鐵路全線都有可能發(fā)生，安裝于固定位置的異物檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)范圍有限，不能實(shí)現(xiàn)鐵路全線異物檢測(cè)。車載視頻檢測(cè)系統(tǒng)的相機(jī)安裝于列車的頭部，隨著列車的運(yùn)行進(jìn)行鐵路全線異物檢測(cè)[21]，如圖2。

圖2 車載視頻檢測(cè)系統(tǒng)Fig.2 Train-mounted and intrusion detection system

Mockel 等[22]將攝像頭和激光雷達(dá)安裝于列車的頭部，通過(guò)融合視頻數(shù)據(jù)和雷達(dá)信號(hào)檢測(cè)鐵路侵限異物，該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的魯棒性，能實(shí)現(xiàn)120 km/h時(shí)速下的異物實(shí)時(shí)檢測(cè)。Miyayama 等[23]為了保障有軌電車前方的運(yùn)行安全，基于背景差分法提取電車前方動(dòng)態(tài)異物的運(yùn)動(dòng)向量，并通過(guò)比較電車和異物的運(yùn)動(dòng)向量判斷電車是否會(huì)與異物發(fā)生碰撞，判斷正確率為92%。Aminmansour 等[24]基于列車的駕駛艙視角，通過(guò)集成方向梯度法、Radon 變換、分水嶺算法、距離變換等一系列圖像處理算法進(jìn)行平交道口的車輛檢測(cè)，在白天對(duì)侵限車輛檢測(cè)精度可達(dá)95.72%。Berg 等[25]使用紅外相機(jī)獲取鐵路運(yùn)行環(huán)境的熱力圖像，基于前景-背景分割算法從圖像中分離列車前方的異物，能滿足200 km/h 時(shí)速下的異物檢測(cè)需求。Mukojima 等[26]通過(guò)背景差分法檢測(cè)列車前方的侵限異物，結(jié)合歸一化向量距離法和徑向延伸濾波器2 種方法的優(yōu)勢(shì)，提高了異物檢測(cè)的穩(wěn)健性，檢測(cè)精度為85.8%。Van 等[27]發(fā)明了一個(gè)基于車載前視攝相機(jī)和GPS 的異物檢測(cè)裝置，能檢查鐵路兩側(cè)植物的侵限情況，并記錄侵限位置。

2.2 雷達(dá)檢測(cè)法

雷達(dá)使用電磁波的反射原理獲得被測(cè)物體的位置、形態(tài)等信息。圖3為基于束波雷達(dá)的鐵路平交道口異物檢測(cè)系統(tǒng)，2 個(gè)束波雷達(dá)雷達(dá)分布于鐵路的兩側(cè)，分別以50 度寬的波束掃描寬度覆蓋整個(gè)鐵路平交道口區(qū)域。當(dāng)有異物進(jìn)入監(jiān)控區(qū)域時(shí)，雷達(dá)發(fā)射出的電磁波被侵限異物反射。根據(jù)發(fā)射波與反射波的信號(hào)差，基于光的多普勒效應(yīng)可求出侵限異物的距離和大小[28]。

圖3 基于雷達(dá)的異物檢測(cè)系統(tǒng)Fig.3 Radar-based intrusion detection system

Narayanan 等[29]基于MIMO 雷達(dá)設(shè)計(jì)了一個(gè)鐵路平交道口異物檢測(cè)系統(tǒng)，能評(píng)估侵限異物對(duì)平交道口造成的安全風(fēng)險(xiǎn)。Govoni 在超帶寬雷達(dá)技術(shù)的基礎(chǔ)上提出了多天線數(shù)據(jù)融合方法[30]，能夠同時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)10 km 范圍的鐵路異物；并對(duì)數(shù)據(jù)融合算法進(jìn)行了改進(jìn)，能根反饋信號(hào)對(duì)侵限異物進(jìn)行重建[31]。Hsieh 等[32]使用激光雷達(dá)對(duì)鐵路平交道口進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并以一種新的無(wú)線傳輸方案將異物檢測(cè)結(jié)果傳輸給即將通過(guò)平交道口的列車，使駕駛員擁有充足的時(shí)間應(yīng)對(duì)列車面臨的險(xiǎn)情。Amaral 等[33]基于激光雷達(dá)獲得的數(shù)據(jù)庫(kù)建立了鐵路平交道口的背景點(diǎn)云模板，通過(guò)對(duì)比實(shí)時(shí)點(diǎn)云與點(diǎn)云背景的差異檢測(cè)侵限異物的位置與大小，每幀點(diǎn)云的處理時(shí)間為100 ms。Roberts 等[34]發(fā)明了一種列車防撞裝置，通過(guò)車載雷達(dá)實(shí)時(shí)檢測(cè)列車前方的侵限異物，能在發(fā)生險(xiǎn)情時(shí)輔助駕駛員緊急停車。Horne 等[35]依據(jù)雷達(dá)的侵限異物檢測(cè)信息控制平交道口四象限門的開合，防止有異物被四象限門困在平交道口內(nèi)，并使用視頻監(jiān)控輔助評(píng)估該方法的有效性。Van 等[36]使用變化檢測(cè)和半自動(dòng)識(shí)別的方法從激光雷達(dá)獲取的數(shù)據(jù)中提取落石的位置、形狀、體積等詳細(xì)參數(shù)，得出了采樣距離間隔對(duì)邊坡落石發(fā)生的頻率-幅值關(guān)系的影響。WU 等[37]將雷達(dá)安裝在列車的車身，通過(guò)射頻接收強(qiáng)度判斷站臺(tái)行人是否與列車保持安全距離，并測(cè)量了不同種類異物的射頻接收強(qiáng)度值。Shinoda 等[38]使用激光雷達(dá)掃描有軌電車的前方道路，基于語(yǔ)義識(shí)別的方法檢測(cè)電車前方軌道上的行人、車輛等異物，檢測(cè)范圍為120 m。

2.3 超聲檢測(cè)法

基于超聲在傳播過(guò)程中的衰減和反射特性，可將超聲應(yīng)用于檢測(cè)鐵路異物。圖4為一個(gè)典型的超聲波異物檢測(cè)系統(tǒng)(EA和EB為編碼不同的超聲發(fā)射器，R 為超聲接收器)。該系統(tǒng)以超聲覆蓋鐵路路面，當(dāng)異物進(jìn)入超聲波的覆蓋范圍時(shí)，超聲波會(huì)因異物遮擋而衰減。根據(jù)超聲的衰減量，可判斷異物大小。不同的超聲編碼用于區(qū)分超聲來(lái)源，以判斷異物的位置[39]。

Mcconnell 等[40]發(fā)明一個(gè)基于超聲的異物檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)聲波的反射原理測(cè)量鐵路平交道口是否存在列車。Alvarez 等[41]建立一個(gè)基于多編碼超聲異物檢測(cè)系統(tǒng)，使用超聲場(chǎng)覆蓋鐵路區(qū)域，通過(guò)超聲波被遮擋的衰減量來(lái)檢測(cè)墜落到鐵軌上的異物；并在原系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行超聲信息解調(diào)方法優(yōu)化[42]。

圖4 超聲異物檢測(cè)系統(tǒng)Fig.4 Ultrasonic intrusion detection system

2.4 紅外線屏障法

紅外線屏障法利用紅外線易被物體遮擋的特性檢測(cè)鐵路侵限異物。如圖5(E 為紅外線發(fā)射器，R 為紅外線接收器)，分別將紅外線發(fā)射器和紅外線接收器布置于鐵路兩側(cè)，每一個(gè)紅外線發(fā)射器發(fā)射出編碼不同的紅外線波束，當(dāng)有異物遮擋紅外線信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)因被遮擋而缺失的紅外線的編碼序列判斷異物的位置，并通過(guò)紅外線信號(hào)缺失量計(jì)算侵限異物的大小。

Garcia 等[43]基于互補(bǔ)序列對(duì)和相互正交組序列對(duì)[44]的信號(hào)編碼方法搭建紅外線屏障，可檢測(cè)尺寸大于邊長(zhǎng)為50 cm 的立方體的異物；同時(shí)，基于信號(hào)冗余法[45]、卡爾曼濾波器[46]、H∞濾波器[47]和主成分分析[48]等方法優(yōu)化了異物檢測(cè)算法，降低了系統(tǒng)的誤報(bào)率；并集成紅外線屏障、視頻監(jiān)控器和超聲屏障等設(shè)備[49]，使用模糊邏輯和D-S 證據(jù)理論對(duì)融合數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提高了系統(tǒng)對(duì)小型物體的抗擾能力[50]。

表2 各類異物檢測(cè)方法的適用場(chǎng)景Table 2 Applicable scenarios for various Intrusion detection methods

表3 各類異物檢測(cè)方法的綜合性能Table 3 Comprehensive performance of various Intrusion detection methods

圖5 紅外線屏障Fig.5 Infrared barrier

3 評(píng)價(jià)與比較

綜上所述，各異物檢測(cè)方法的適用場(chǎng)景如表2(Y 為適用，N 為不適用)。從表2可以看出：

視頻檢測(cè)法和雷達(dá)檢測(cè)法在各種鐵路場(chǎng)景中應(yīng)用更加廣泛。因相機(jī)和雷達(dá)的傳感器集成度高，體積較小，檢測(cè)范圍較大，故能較好地適應(yīng)多種鐵路場(chǎng)景。而電網(wǎng)檢測(cè)法、光纖光柵、超聲檢測(cè)法和紅外線檢測(cè)法涉及的傳感器較多,需要占用較多的空間，故在平交道口和車站等人流量較大的鐵路場(chǎng)景使用少。

各異物檢測(cè)方法的綜合性能比較見表3。由表3可見：

1)接觸式異物檢測(cè)法具有誤判率較低，能全天候使用，實(shí)施的技術(shù)難度低等優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)相對(duì)成熟。但檢測(cè)工作的進(jìn)行依賴于異物與傳感系統(tǒng)的接觸，因此無(wú)法檢測(cè)到從鐵路上方掉入鐵路區(qū)域的異物和懸空的異物，也無(wú)法檢測(cè)到異物的大小和種類。

2)相比接觸式異物檢測(cè)法而言，非接觸式異物檢測(cè)法能獲得更多的異物信息，可以檢測(cè)異物的大小和所處位置，檢測(cè)精度更高。特別是視頻檢測(cè)法和雷達(dá)檢測(cè)法，這2 種方法獲取的異物數(shù)據(jù)蘊(yùn)含豐富的語(yǔ)義，目前的技術(shù)還不能完全將數(shù)據(jù)中包含的信息提取出來(lái)，具有極大的發(fā)展?jié)摿εc開發(fā)應(yīng)用價(jià)值。

3)超聲檢測(cè)法與紅外線屏障法由于靈敏度較高，容易受到小型物體(樹葉、雜草等)影響產(chǎn)生誤報(bào)。受制于交叉射線式的檢測(cè)方式的約束，這2 種檢測(cè)方法容易漏檢沒有遮擋超聲和紅外線而進(jìn)入軌道區(qū)域的小型異物。另外，超聲檢測(cè)法和紅外線屏障法涉及的傳感器眾多，增大了系統(tǒng)的不可靠性和維護(hù)難度。故超聲檢測(cè)法與紅外線屏障法在鐵路行業(yè)的應(yīng)用相對(duì)較少。

4 發(fā)展趨勢(shì)

以上對(duì)目前研究的各種鐵路侵限異物檢測(cè)方法工作原理、技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用范疇進(jìn)行了分析比較。 面對(duì)鐵路異物種類眾多、鐵路里程總量大、軌道車輛的行車速度加快、事故預(yù)防能力不強(qiáng)等異物檢測(cè)現(xiàn)狀與難點(diǎn)，鐵路入侵異物檢測(cè)發(fā)展的未來(lái)趨勢(shì)包括以下幾點(diǎn)：

1)更大的檢測(cè)范圍。對(duì)于電網(wǎng)檢測(cè)法和光纖光柵檢測(cè)法等接觸式異物檢測(cè)方法，需要在事故多發(fā)的路段加設(shè)防護(hù)網(wǎng)與傳感器系統(tǒng)以提高在鐵路異物檢測(cè)在全路段的覆蓋率；對(duì)于固定視頻檢測(cè)法、雷達(dá)檢測(cè)法、超聲檢測(cè)法和紅外線屏障法等固定式非接觸異物檢測(cè)法，需要提高單個(gè)傳感器的檢測(cè)范圍，以更少的傳感器覆蓋整個(gè)檢測(cè)區(qū)域，從而提升異物檢測(cè)的經(jīng)濟(jì)性并降低系統(tǒng)的維護(hù)難度；對(duì)于車載視頻檢測(cè)法等移動(dòng)式非接觸檢測(cè)法，需要提高將檢測(cè)范圍提高到800 m 以上，才能保證列車在發(fā)現(xiàn)異物后能在標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)距離內(nèi)及時(shí)制動(dòng)。

2)更高的檢測(cè)效率。為了保障鐵路系統(tǒng)運(yùn)行安全，需要實(shí)現(xiàn)侵限異物的快速甚至實(shí)時(shí)檢測(cè)，才能給工作人員和列車充足的異物處理時(shí)間。

3)多種檢測(cè)方法集成使用。不同的鐵路入侵異物檢測(cè)技術(shù)均有不同的優(yōu)點(diǎn)和局限性，單一原理的檢測(cè)技術(shù)不足以應(yīng)對(duì)所有的使用情況，且難以獲得入侵異物的全部信息。融合多種異物檢測(cè)傳感器數(shù)據(jù)獲得的檢測(cè)結(jié)果具有更高的精確度，有助于異物侵限狀況的評(píng)估并為鐵路安全維護(hù)提供更準(zhǔn)確的參考。

4)智能化。現(xiàn)有的鐵路入侵異物檢測(cè)方法自動(dòng)化程度仍然不高，很大一部分工作仍由人工完成。隨著先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理算法和計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于鐵路行業(yè)，較機(jī)械化的異物檢測(cè)任務(wù)對(duì)人工的需求量將得以減少。

5)大數(shù)據(jù)管理。結(jié)合多種異物檢測(cè)方法，全面記錄異物入侵?jǐn)?shù)據(jù)與案例?；诖髷?shù)據(jù)和云計(jì)算管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)異物在線檢測(cè)和歷史數(shù)據(jù)等模態(tài)信息的融合分析和數(shù)據(jù)挖掘，準(zhǔn)確評(píng)估不同鐵路路段的安全性。

5 結(jié)論

對(duì)電網(wǎng)檢測(cè)法、光纖光柵檢測(cè)法、視頻檢測(cè)法、雷達(dá)檢測(cè)法、超聲檢測(cè)法和紅外線屏障法等鐵路侵限異物檢測(cè)方法的研究背景、相關(guān)工作、應(yīng)用場(chǎng)景、綜合性能和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行綜述。電網(wǎng)檢測(cè)法和光纖光柵檢測(cè)法等接觸式異物檢測(cè)法目前使用最多，技術(shù)最為成熟。視頻檢測(cè)法和雷達(dá)檢測(cè)法能有效提取侵限異物的位置、大小等參數(shù)，檢測(cè)精度高，具有較大的發(fā)展?jié)摿?。未?lái)的異物檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向在追求更大的檢測(cè)范圍和更快的檢測(cè)速度的同時(shí)，也會(huì)將多種檢測(cè)方法集成使用，以提高異物檢測(cè)系統(tǒng)的抗擾能力并獲得更可靠的檢測(cè)結(jié)果。異物檢測(cè)的智能化與大數(shù)據(jù)管理將提高異物檢測(cè)效率，并提供可靠的鐵路安全維護(hù)綜合決策。