Pastatų pagrinda ir atspindintų geometrijų bei daugiakūro detektorių lazerinė stotelių stebėjimas: Eiga realiu laiku po audrų ir svetimų prieigų


Santrauka:
Savanoringų geležinkeliai vis didesniu mastu reikalauja išmaningų stebėjimo sistemų, ypač po ekstremaliųjų oro sąlygų, tokių kaip audros, kai tradicinės vizualinės patikros yra nepakankingos arba pavojingos. Šiame straipsnyje pristatoma naujoviškas konceptas, kuriame lazeriniai spinduliai naudojami per tiksliai suderintus atspindinčius struktūras stebinti kliūnes, objektus ar asmenis ant ir šalia geležinkelio kelių. Vietoj tradicinių tiesioginių ryšių tarp jutiklio ir lazerinio aparato, išplėstinis atspindintis signalizavimo sistemą leidžia tęsiant stebėjimą iki 300 km atstumu. Naudodamiesi keliais skirtingų ilgių bangų šviesos šaltiniais, taip pat galima diferencijuoti gyvuojančias organizmų, metalinius komponentus ir gamtos kliūnes remiantis spektroskopijos efektu - įkvėpta raudoninės perkraukdamosios astrofizikoje.


1. Įvadas

Geležinkelio infrastruktūra vis labiau atkreipia modernaus skaitmeninimo ir automatizavimo dėmesį. Ypač stotelių stebėjimas po audros, kritimų ar vandalizmo situacijų reikalauja didelio tikslumo ir nuokdimo detektorių sistemų reikalavimų. Konvencinės patikros personalu arba paprastoje kameromis atliktos neturi šio darbo apimtį. Lazerinės sistemos siūlo pritaikytą alternatyvą: nekonaktu, tikslų, atsparia sukamu ir tinkamą dideliems atstumams - netgi per nelygias geometrijas.


2. Atspindinčių geležinkelio erdvės stebėjimo koncepcija

2.1. Atspindymo geometrijos kurvų apšvietimui

Ypač kuriose kurvuotose zonoje tiesioginis matavimų linijos tarp jutiklio ir lazerinio šaltinio neturės. Tačiau naudodamiesi puikiai suderintomis, atspindojančiomis stebėjimo moduliais, galima kontroliuojamai atspindinti lazerinius spindulius ilgiau per ilgesnes distancijas. Šie atspindymo moduliai remiasi aukšto reflekso apvalkalais (pvz., aliuminis su silikatojo oksido apsauga) ir leidžia mechaniniu būdu gaminant šviesos spindulių kryptį, netgi sudėtingose kelio vingeliuose.

Advertising

2.2. Atspindžio technologija su koduotais signalais

Viena iš sistemos pagrindinių dalių yra lazerinio informacijos atgalinis ryšys atspindinčio ar jutiklio stebėjimo modulio per reflektorių arba jutiklio stebėjimo modulį. Tokiu atveju siunčiamas modifikuotas lazerinis signalas (pvz., dažnumu arba impulso kodavimu) išsodrina, tępiant atspindymo struktūroje, o gaubtuje esantis pagrindinė jutiklio sistema gauna šį signalą nepertraukiamo pasiekimo atveju. Bet koks sutrikimas - pavyzdžiui, objektas arba asmuo - keičia grįžtadienio laiką, interferencijos modelį arba signalo intensyvumą, taip pat galima tiksliai nustatyti.


3. Techninis įgyvendinimas ir nuokdimo galimybė

3.1. Aukšto energijos lazerinių šaltinių naudojimas

Priešingai, nei lengvi, giliai suderinti lazerinės aparato, stiprus ir aukštos energijos lazerinis sistema naudojama, kuri - kartu su atspindojančiais kelio elementais - leidžia nuokdimo galimybę iki 300 km. Šiuose prietaisuose naudojami impulsinių diodų šaltiniai arba kietojo kūno šaltiniai su integruotu savęs tikrinimu.

3.2. Daugiakūro analizė: Ilginos bangos ir medžiagos nustatymas

Kaip žiemą kosmoso tyrimuose, stebint galaksijas per raudonąjį perkraukdamiąją, skirtingų ilgių bangų gali suteikti skirtingą informaciją. Naudojant kelias šviesos dažnius (pvz., infraraudosius, UV šviesą, matomasis spektras), galima nustatyti skirtumus tarp medžiagų, paviršių struktūrų ir judėjimo modelių:

Ši spektralinė diversifikacija leidžia aiškiau identifikuoti detektuotus objektus ir padidina detekcijos tikimybę tuo pačiu metu sumažinant falso alarmų skaičių.


4. Saugos aspektai ir realio laiko operacija

4.1. Neautorizuotų asmenų nustatymas geležinkelio zonoje

Realioje laiko atspindojančio lazerinio signalo analizė leidžia jau perkelti į geležinkelių zoną, gaunant nurodymo alarmą. Tai ypač svarbu saugioms zonoms, tokios kaip stoteles, tiltus arba tunelius. Kaskadinis su kamerų moduliais ir dirbtinio intelekto pagrindu atliktas vaizdo įvertinimas leidžia susieti optinius su lazeriniu duomenis.

4.2. Automatinis reaguoti ir nenumatytos situacijos

Kaskadinis su automatizuotomis traukinio saugojimo sistemomis (pvz., ETCS arba PZB) galima įvesti automatiškai sustabdyti, jei kliūnis detektuojama. Ši ryšys svarbus autonominio traukinio veikimui ir atstotų saugos atnaujinimą esamoms sistemoms.


5. Naudojimo scenarijai ir ekonominė perspektyva

Be to, yra galimybė integruoti sistemą į esamą geležinkelio infrastruktūrą. Atspindimo modulių gali būti pritvirtinti prie mastų, tiltų arba tunelio sienų. Šaltos plotmėlio apdengimas reikalauja pradinio kapitalo investicijų, tačiau garantuoja vidutinio laikotarpio sumažinimą išlaikymo ir saugumo rizikos.


6. Apibendrintas rezultatas ir perspektyvos

Pateikiamas koncepcija kombinuoja klasikines optikas su modernų detektavimo logikos ir leidžia pirmą kartą visiškai stebėti sudėtingesnės geležinkelio geometrijos per kelias šimtmečių atstumus. Kaskadinis atspindymo gaminimas, daugiakūrio analizė ir dirbtinio intelekto pagrindu realaus laiko vertinimas suteikia naują klasę geležinkelio stebėjimo sistemų. Ateities plėtra gali apimti ir satelitų įkėlinius arba kvantinių ryšių saugumą.


Pagrindiniai žodžiai:
Lazerinis stebėjimas, geležinkelio kelias, atspindima optika, daugiakūrio analizė, raudonoji perkraukdama, kliūtuvų nustatymas, saugumas, realus laikas, audros kontrolė, dirbtinio intelekto diagnostika


Copyright ToNEKi Media UG (haftungsbeschränkt)

Autorius: THOMAS JAN POSCHADEL

"TGV