面向350km/h高速列车，如何选择满足±0.1km/h精度和全天候运行的真地面速度监测技术？【高速铁路，智能检测】

1. 高速铁路车辆的基本结构与技术要求

高速铁路车辆，我们通常称之为动车组，它不仅仅是速度快，更是一个高度集成、精密运行的复杂系统。在理解速度监测技术时，首先需要对它的“被测物”——高速列车——有一些基本认识。

想象一下，一列高速列车就像一个在特定轨道上高速奔跑的“巨型精密机械兽”。它的核心结构包括：车体（承载乘客和设备）、转向架（连接车体和车轮，内含驱动电机和制动系统）、轮对（车轮和车轴组成，直接与钢轨接触）。在高速行驶状态下，列车对速度的控制要求极为严苛。

为了确保安全和效率，高速铁路车辆对运行速度的实时监测和控制有着非常高的技术要求：

• 高精度： 速度测量必须极其精确，即使是微小的误差也可能影响列车运行图、自动驾驶系统（ATO）的性能，甚至影响行车安全。这就像你驾驶一辆F1赛车，油门和刹车的响应必须毫厘不差。

• 高实时性： 列车速度变化快，监控系统需要迅速捕捉并反馈速度信息，以便控制系统及时调整牵引或制动。如果反馈滞后，就像你玩一个即时策略游戏，指令下达了但单位反应迟钝，就会错失战机。

• 全天候、全环境适应性： 无论是晴空万里、瓢泼大雨、漫天飞雪，还是在隧道、高架桥上，传感器都必须稳定可靠地工作。同时，高速列车运行环境复杂，存在强烈的电磁干扰、振动和温度变化，传感器需要具备强大的抗干扰能力和环境适应性。

• 真地面速度测量： 传统的轮对速度传感器通过测量车轮转速来估算速度，但高速运行时存在车轮打滑（启动或制动时）、车轮磨耗导致直径变化、以及悬挂系统沉降等因素，这些都会导致测得的速度与列车相对于地面的真实速度产生偏差。为了闭环控制和安全，对“真地面速度”的需求非常迫切。

2. 高速铁路车辆运行速度监测参数标准简介

在高速铁路领域，对车辆运行速度的监测不仅仅是“快慢”那么简单，它涉及一系列定义清晰、评估严格的参数。这些参数是衡量一个测速系统性能好坏的关键。

• 运行速度（Operating Speed）： 这是指列车相对于地面的实际运动速度。它不同于轮周速度，因为轮周速度会受到车轮打滑或磨耗的影响。精确的运行速度是列车自动驾驶、信号系统和安全控制的核心输入。

• 速度精度（Speed Accuracy）： 指测量到的速度值与真实速度值之间的偏差程度。通常用最大误差或均方根误差来表示。例如，要求在200公里/小时的速度下，测量误差不超过±0.1公里/小时。

• 刷新率/响应时间（Refresh Rate/Response Time）： 指传感器输出新速度数据的时间间隔，或者系统从检测到速度变化到输出该变化所需的时间。对于高速列车，高刷新率（比如每秒20次或更高）才能满足实时控制的需求。如果刷新率低，就像看幻灯片而不是电影，无法捕捉到连续的运动变化。

• 测量范围（Measurement Range）： 指传感器能够可靠测量速度的最低值和最高值。高速列车从启动（可能0.1公里/小时）到最高运营速度（可能350公里/小时甚至更高）都需要被准确测量。

• 环境适应性（Environmental Adaptability）： 描述传感器在不同环境条件下（如温度、湿度、雨、雪、雾、电磁干扰、振动等）保持性能的能力。

• 多目标检测能力（Multi-Target Detection Capability）： 在某些监控场景下（如道岔区、编组站），可能需要同时监测多列列车或车辆的速度和位置。

这些参数的评估通常需要将待测传感器的输出与一个已知的高精度参考系统（如高精度GPS RTK系统或安装在轨道上的高精度编码器）进行比对，以验证其性能是否符合设计要求。

3. 实时监测/检测技术方法

在高速铁路监控领域，为了实现车辆运行速度的实时监测和控制，市面上涌现出多种先进的技术方案。这些技术各有侧重，适用于不同的应用场景。

3.1 市面上各种相关技术方案

A. 雷达多普勒测速技术

工作原理与物理基础：

雷达多普勒测速技术，其核心是著名的“多普勒效应”。想象一下救护车鸣笛，当它向你驶来时，笛声听起来会变尖（频率变高），当它远离你时，笛声会变低沉（频率变低）。这就是多普勒效应在声波中的体现。雷达多普勒测速传感器也是类似原理，只不过它发射和接收的是电磁波（比如无线电波或微波），而不是声波。

传感器持续发射固定频率的电磁波束，当这些波束遇到移动的列车并反射回来时，由于列车的运动，反射波的频率会发生微小的变化。如果列车朝传感器靠近，反射波频率会升高；如果远离，频率会降低。传感器会精确测量这个频率的“偏移量”（即多普勒频移）。

这个频率偏移量与列车的相对速度成正比。其物理基础可以由以下公式概括：

多普勒频移 (fd) = (2 * v * cos(theta)) / lambda

其中：* fd 是多普勒频移，也就是发射波和反射波的频率差。* v 是被测物体（列车）相对于传感器的速度。* cos(theta) 是一个角度因子，theta 代表雷达波束方向与列车运动方向之间的夹角。在理想情况下，如果传感器直接对准列车前进方向（即theta接近0度），cos(theta)接近1，测量最直接。如果传感器垂直于列车运动方向（theta接近90度），则无法测量速度，就像你站在一列火车侧面，你听不到它靠近或远离的声音频率变化一样。* lambda 是发射电磁波的波长。波长越短，频率越高，同样的运动速度引起的多普勒频移就越大，测量分辨率理论上可以更高。

通过测量fd，并已知lambda和theta，就可以精确计算出v。

核心性能参数的典型范围：

• 速度精度： 高端的雷达多普勒测速系统精度可达±0.05 km/h，通常在±0.2 km/h以内。

• 测量范围： 通常覆盖0.1 km/h到350 km/h甚至更高，满足高速铁路的全部速度需求。

• 刷新率： 可达到20 Hz甚至50 Hz以上，提供高动态实时数据。

• 安装距离： 几十毫米到几米，具有一定灵活性。

技术方案的优缺点：

• 优点：

  • 真地面速度测量： 这是其最大优势。与车轮编码器不同，它直接测量列车相对于地面的速度，完全不受车轮打滑、车轮磨耗导致直径变化、或悬挂系统沉降等因素的影响。这对于列车精确的牵引、制动控制和防滑保护至关重要。

  • 全天候性能： 电磁波对雨、雪、雾、尘埃等具有较强的穿透能力，因此在恶劣天气条件下仍能保持较好的测量性能，受环境光照影响极小。

  • 非接触式： 无需与被测物体直接接触，避免磨损，提高了系统的寿命和可靠性。

  • 高动态响应： 快速的信号更新率使其非常适合需要实时数据输入的闭环控制系统。

  • 安装灵活： 可与被测物体平行安装，通常体积紧凑。

• 缺点：

  • 角度敏感： 测速精度受安装角度影响，需要精确校准和固定。

  • 无法提供距离和轮廓信息： 主要是为了测速，无法像激光雷达那样提供目标的距离和精细轮廓数据。

  • 可能存在电磁干扰： 如果附近有其他设备发射相同频段的电磁波，可能导致干扰，影响测量精度。

B. 脉冲飞行时间激光扫描（Lidar ToF）技术

工作原理与物理基础：

这种技术就像拿着一个极高速的“激光手电筒”去测量距离。传感器发射一个非常短促的激光脉冲，这个脉冲以光速飞向目标（列车或轨道上的障碍物），然后被目标反射回来。传感器精准地测量激光从发出到接收反射回波所需的时间。

由于激光以恒定的光速传播，通过简单的物理公式就可以计算出距离。如果传感器持续扫描，并记录一系列点的距离，就可以构建出目标的二维甚至三维轮廓信息。

物理基础公式：距离 (D) = (c * t) / 2其中：* D 是传感器到目标的距离。* c 是光在空气中的速度，大约为 3 x 10^8 米/秒。* t 是激光脉冲从发射到接收反射所需的时间。* 除以2是因为激光走了去程和回程两段路。

列车的速度可以通过连续测量距离并结合时间变化来计算（速度 = 距离变化量 / 时间变化量）。

核心性能参数的典型范围：

• 测量范围： 通常几十米到数百米，例如20米、200米。

• 距离精度： 毫米级到厘米级（例如±15毫米）。

• 角度分辨率： 高达0.1度到1度，可以识别非常小的目标。

• 扫描频率： 25 Hz到100 Hz，可以快速更新扫描数据。

技术方案的优缺点：

• 优点：

  • 高精度距离和轮廓检测： 能提供目标的精确距离和精细轮廓，非常适合障碍物检测、车辆分类和区域闯入检测。

  • 不受环境光照影响： 激光波长通常在近红外或可见光范围之外，基本不受环境光照强弱变化的影响。

  • 方向性好： 激光束窄，可以实现精确的点对点或区域扫描。

• 缺点：

  • 天气敏感： 激光信号在雨、雪、雾、沙尘等恶劣天气中衰减严重，测量性能会急剧下降，甚至完全失效。

  • 易受污染影响： 传感器光学窗口上的灰尘、泥浆等污物会直接影响测量精度。

  • 通过距离推算速度： 并非直接测量速度，相对于多普勒雷达，在纯速度测量方面可能存在累积误差。

• 成本考量： 相对较高。

C. 调频连续波雷达（FMCW Radar）技术

工作原理与物理基础：

FMCW雷达是雷达技术的一种高级形式，它不像普通多普勒雷达那样发射固定频率的波，而是发射频率随时间线性变化的连续电磁波。想象一个声音发生器，它的音调在持续地、有规律地升高（或者降低），然后你聆听这个声音在物体上反射回来的回声。

当发射波频率变化时，如果目标是静止的，反射波与当前发射波之间只会有一个与距离相关的频率差（因为反射波是早先某个时刻发射的）。如果目标在运动，除了距离产生的频率差，还会有一个多普勒频移。通过分析发射波与反射波的频率差和相位差，FMCW雷达可以同时高精度地测量目标的距离和速度。

这个技术的基础在于，当发射信号的频率线性扫描时，经过时间延迟后的反射信号与当前发射信号的瞬时频率差可以由距离和速度共同决定。

物理基础公式（简化理解）：频率差 (delta_f) = (2 * v * fc / c) + (2 * B * R / (c * T))其中：* delta_f 是发射波与反射波的频率差。* v 是目标的径向速度。* fc 是雷达发射的中心频率。* c 是电磁波在空气中的速度。* B 是频率扫描的带宽。* R 是目标的距离。* T 是频率扫描的周期。

通过对这个频率差信号进行处理，就可以分离出距离和速度信息。

核心性能参数的典型范围：

• 距离精度： 厘米级至分米级。

• 速度精度： 约±1 km/h至±2 km/h。

• 测量范围： 几十米到数百米，例如高达76米甚至更远。

• 多目标检测： 可同时检测和跟踪多个目标的距离、速度和方向。

技术方案的优缺点：

• 优点：

  • 同时测距和测速： 能够在一个传感器中提供丰富的目标信息，包括精确的距离和速度，对于复杂的交通场景非常有用。

  • 全天候性能： 具有与多普勒雷达类似的优异穿透能力，在雨、雪、雾等恶劣天气下表现稳定。

  • 多目标跟踪： 能够区分并跟踪多个目标，并提供其各自的距离和速度。

  • 非侵入式安装： 通常可以路侧杆装，无需破坏路面。

• 缺点：

  • 计算复杂性： 信号处理和算法相对复杂，需要更强的处理能力。

  • 分辨率限制： 在目标密集、距离相近的场景下，分辨能力可能受到限制。

• 成本考量： 较高。

D. 视频分析技术

工作原理与物理基础：

视频分析技术就像雇佣了一个不知疲倦的“高级侦察员”，它使用高分辨率摄像机持续拍摄高速铁路沿线的视频画面。然后，通过内置或外接的边缘计算设备，利用计算机视觉算法和深度学习模型，对这些视频流进行实时分析。

“侦察员”会首先在画面中识别出所有感兴趣的“目标”（如列车），然后像给目标贴上标签一样进行跟踪。通过连续帧中目标在画面上位置的变化（像素位移）和已知的时间间隔（视频帧率），以及预先校准的相机参数（如焦距、安装高度等），系统就能计算出列车在真实世界中的运动速度、方向和流量等信息。

物理基础是基于图像处理中的目标检测、跟踪算法，以及几何变换和透视原理。简化公式：实际速度 (V) = (像素位移 * 像素-实际距离转换系数) / 时间间隔

其中：* 像素-实际距离转换系数 依赖于摄像机的标定，将图像中的像素距离转换为真实世界的距离。* 时间间隔 是视频帧之间的间隔（1/帧率）。

核心性能参数的典型范围：

• 分辨率： 通常为HDTV 1080p (1920x1080) 或更高。

• 帧率： 最高可达50/60 fps。

• 功能： 车辆识别、分类、跟踪、流量统计、速度估算、占有率、排队长度等。

技术方案的优缺点：

• 优点：

  • 直观且多功能： 提供丰富的视觉信息，可以同时进行车辆分类、异常行为识别等多种分析，甚至作为事件的视觉证据。

  • 部署灵活： 可利用现有监控网络，易于与其他交通管理系统集成。

  • 软件升级潜力： 可通过软件更新持续提升功能和性能。

• 缺点：

  • 环境敏感： 严重依赖可见光，受光照条件（夜间、逆光）和天气（雨、雪、雾、霾）影响极大，性能可能急剧下降。

  • 遮挡问题： 车辆之间相互遮挡或障碍物遮挡会影响检测和跟踪的准确性。

  • 速度精度： 相对其他直接测速技术，视频分析的速度精度通常较低，且依赖于精确的相机标定和场景条件。

• 成本考量： 硬件成本相对较低，但分析软件和系统集成成本可能较高。

3.2 市场主流品牌/产品对比

这里我们将对比几家在高速铁路及交通监控领域知名的国际品牌及其采用的技术方案。

• 美国韦斯特科 (采用FMCW雷达技术)

  • 该品牌以其SmartSensor HD等产品闻名，采用FMCW雷达技术。它能同时测量目标的距离和速度，并且具备多车道覆盖能力。其典型优势是高精度全天候性能，能穿透雨、雪、雾和黑暗环境，实现非侵入式路侧安装。在高速铁路的沿线监控中，可用于监测列车通过特定区域的速度和距离，并可能提供轨道占用信息。据公开信息，其速度精度可达±1.6公里/小时，车辆检测距离高达76米，最多可覆盖8车道。

• 英国真尚有 (采用雷达多普勒技术)

  • 英国真尚有的LP-DS200多普勒测速传感器，是一款基于雷达多普勒技术的真测速传感器。该传感器采用雷达前端，通过平面天线持续发射24 GHz的电磁波，利用多普勒效应进行速度测量。其速度测量范围为0.8 km/h 至 200 km/h，信号更新率达到20 Hz，适用于实时监测和控制。LP-DS200具有强大的环境适应性，工作温度范围为-40°C 至 +70°C，防护等级达到IP6KX、IPX7、IPX9K，能够在各种恶劣环境中可靠工作。同时，该传感器易于安装，可与被测物体平行安装，安装距离可在100 mm 至 700 mm范围内调节，并提供脉冲、串行 RS232 和 CAN 总线输出。

• 德国西克 (采用脉冲飞行时间激光扫描技术)

  • 德国西克的LMS111-10000等产品，采用脉冲飞行时间激光扫描技术（Lidar ToF）。该技术通过发射激光脉冲并测量其往返时间来精确计算距离，并通过扫描机制获取被测区域内物体的轮廓和位置信息。其核心优势在于高分辨率和高精度物体检测，能够进行精细的车辆轮廓检测和分类。典型测量范围20米，角度分辨率0.5°/1°可调，扫描频率25Hz/50Hz。在高速铁路应用中，它更常用于站台、隧道口或道岔区域的异物入侵检测、限界检测或列车轮廓扫描，而非直接的列车运行速度测量。

• 加拿大利达泰克 (采用固态激光雷达技术)

  • 加拿大利达泰克的LeddarVu 8等产品，采用了其专利的固态激光雷达技术。这种技术无机械扫描部件，通过同时发射多个激光脉冲并进行先进的数字信号处理，在一个固定视场内捕获多个距离和强度值，实现区域检测和多目标追踪。其优势在于紧凑的设计、高可靠性、长寿命，并且在恶劣天气（如雨、雾、雪、尘）下表现稳定。测量范围可达215米（取决于反射率），刷新率高达100Hz，工作温度范围广。在高速铁路场景中，固态激光雷达可用于交叉口管理、轨道异物检测以及列车与周边环境的距离监测等，可以辅助进行速度监测，但通常不是直接的列车地面速度测量首选。

3.3 选择设备/传感器时需要重点关注的技术指标及选型建议

在高速铁路监控领域选择合适的测速设备/传感器，就像为一艘航空母舰选择导航系统，既要精准又要可靠。以下是一些关键技术指标及其选型建议：

重点关注的技术指标

1. 速度精度（Speed Accuracy）：

   • 实际意义： 这是衡量测速系统最核心的指标。高速列车在极高的速度下运行，任何微小的速度偏差都可能导致制动距离不准确、ATO系统控制失误，甚至影响行车安全。就像高铁列车需要在特定位置精准停车，如果速度测量不准，可能停过站或未到站。

   • 影响： 精度不足会直接影响列车运行的平稳性、准点率和安全性，尤其在闭环控制系统中，累积误差可能引发严重后果。

2. 实时性/刷新率（Real-time Performance/Refresh Rate）：

   • 实际意义： 指传感器能多快地提供最新的速度数据。高速列车速度变化快，需要传感器能像“快枪手”一样迅速捕捉并反馈，才能满足实时监测和控制系统的需求。

   • 影响： 刷新率低会导致系统对速度变化的响应迟滞，无法及时调整牵引力或制动力，可能造成控制不稳定、超速或停车不准。

3. 真地面速度测量能力（True Ground Speed Measurement Capability）：

   • 实际意义： 指传感器能否直接测量列车相对于地面的真实速度，而非车轮转速。

   • 影响： 如果仅仅依赖车轮转速估算速度，会受到车轮打滑、磨耗、直径变化等因素影响，导致测量值与真实值不符，这在高精度控制场景下是不可接受的。

4. 环境适应性（Environmental Adaptability）：

   • 实际意义： 传感器在恶劣天气（雨、雪、雾、沙尘）、极端温度（-40°C至+70°C）、强电磁干扰和剧烈振动等高速铁路运行环境中保持稳定工作的能力。

   • 影响： 环境适应性差的传感器在恶劣条件下容易失效或性能下降，导致监控系统失灵，可能引发安全隐患或运营中断。

5. 测量距离和范围（Measurement Range）：

   • 实际意义： 指传感器能够有效测量速度的最小和最大距离，以及能够测量的最小和最大速度值。

   • 影响： 距离不足可能无法覆盖所需监测区域，范围不够则无法涵盖列车从启动到最高运行速度的全部区间。

6. 输出接口与集成能力（Output Interface and Integration Capability）：

   • 实际意义： 传感器提供的数据接口（如CAN总线、RS232、脉冲输出等）是否与列车控制系统或地面监控平台兼容，以及是否容易集成。

   • 影响： 接口不兼容或集成难度大，会增加系统设计和部署的复杂性和成本。

选型建议

• 对于列车核心的地面速度测量和闭环控制（如ATO、制动系统）： 雷达多普勒测速技术是首选，特别是当需要高精度“真地面速度”和优异全天候性能时。它的非接触式、对车轮打滑不敏感的特性，使其在高铁这种对安全和精度要求极高的场景中具有独特优势。

• 对于需要同时进行距离和速度监测，且对多目标跟踪有需求的场景（如道岔区、编组站）： FMCW雷达技术是一个非常有力的竞争者。它能提供更全面的目标信息，并且同样具有良好的全天候性能。

• 对于轨道沿线、站台或隧道口等区域的异物入侵检测、限界检测或精细轮廓扫描： 激光雷达（ToF或固态）技术更具优势。它的高精度距离和轮廓获取能力，能有效识别潜在障碍物。但需要注意其在恶劣天气下的性能衰减。

• 对于辅助性监控、交通流量统计、辅助行为识别等场景： 视频分析技术可以作为补充，提供直观的视觉信息，但其速度测量精度和全天候性能不足以作为主速度测量手段。

3.4 实际应用中可能遇到的问题和相应解决建议

即使选择了最先进的技术，在高速铁路的实际应用中，各种传感器系统也可能面临一系列挑战。

1. 环境干扰问题

• 原因与影响：

  • 电磁干扰： 高速铁路沿线存在复杂的电磁环境，如牵引供电系统、通信信号等，可能对雷达传感器的电磁波信号产生干扰，导致测量数据不准确或不稳定。

  • 恶劣天气影响： 激光雷达在浓雾、大雨、大雪、强沙尘等恶劣天气下，激光束容易被散射和吸收，导致信号衰减严重，测量距离缩短，甚至完全失效。雷达虽然穿透力强，但在极端降雨或降雪情况下，也可能受到一定影响。

  • 传感器窗口污染： 灰尘、泥浆、冰雪或鸟粪等污物附着在传感器光学窗口或雷达天线罩上，会阻挡信号传输，严重影响测量性能。

• 解决建议：

  • 优化安装位置： 选择远离强电磁干扰源的位置安装传感器，或加装电磁屏蔽罩。

  • 多传感器融合： 采用不同原理的传感器（如雷达与惯导系统、或雷达与激光雷达）进行数据融合，互相验证和弥补，提高整体系统的鲁棒性。例如，当激光雷达受恶劣天气影响时，雷达数据仍可提供可靠的速度信息。

  • 自动清洁装置： 为传感器配备自动雨刷、喷淋或加热除冰系统，定期清除传感器窗口上的污物和冰雪。

  • 抗干扰算法： 采用先进的信号处理和滤波算法，有效识别并抑制干扰信号。

2. 安装与校准问题

• 原因与影响：

  • 安装角度偏差： 尤其是雷达多普勒传感器，其测速精度对安装角度（即雷达波束与列车运动方向的夹角）非常敏感。如果安装角度存在偏差，会导致速度测量出现系统性误差。

  • 长期振动与位移： 高速列车运行产生的剧烈振动和冲击，可能导致传感器安装支架松动或传感器本身发生微小位移，进而影响测量精度。

• 解决建议：

  • 精确校准工具： 使用高精度的安装夹具和校准工具，确保传感器按照设计要求精确安装。

  • 防振设计： 采用减振支架和防松螺栓，增强传感器安装的稳固性，抵抗振动和冲击。

  • 定期检查与再校准： 建立定期巡检和维护制度，检查传感器安装状态，并进行周期性的精度校准，确保其长期稳定运行。

3. 数据传输与处理瓶颈

• 原因与影响：

  • 高速数据量大： 高刷新率传感器（如20Hz、50Hz）会产生大量实时数据，如果传输带宽不足或处理能力有限，可能导致数据丢失、传输延迟或系统过载。

  • 实时性要求高： 闭环控制系统对数据延迟要求极低，任何传输或处理的延迟都可能影响控制指令的及时性。

• 解决建议：

  • 高速通信接口： 采用CAN总线、工业以太网等高速、高可靠性的数据通信接口。

  • 边缘计算： 在传感器端或靠近传感器的地方部署边缘计算单元，对原始数据进行初步处理、滤波和压缩，减少传输数据量，减轻后端服务器的负担。

  • 优化算法： 采用高效的数据处理算法，缩短数据处理时间。

4. 维护与可靠性挑战

• 原因与影响：

  • 恶劣环境下的器件老化： 极端温度、湿度、紫外线等因素会加速电子元器件和结构材料的老化，降低传感器寿命。

  • 故障诊断困难： 系统复杂，一旦出现故障，定位问题可能需要专业工具和经验。

• 解决建议：

  • 工业级设计： 选择具有高防护等级（IP6Kx/IPX7/IPX9K）、宽温范围、抗振动冲击的工业级传感器产品。

  • 模块化设计： 采用模块化设计，便于快速更换故障部件，缩短维修时间。

  • 远程诊断与预测性维护： 建立远程监控和诊断系统，实时监测传感器健康状态，提前预警潜在故障，实现预测性维护，而非被动故障修复。

  • 备用与冗余： 对于关键的测速点，考虑部署冗余传感器，确保一个失效时，另一个能立即接管。

4. 应用案例分享

• 列车自动控制系统（ATO）与精确停车：雷达多普勒传感器为ATO系统提供精确的列车对地速度，使列车能够实现精确的加减速控制和站台精准停车，大大提高运营效率和旅客体验。

• 列车超速保护与安全控制：在高速铁路的信号和安全系统（如CTCS）中，实时精确的列车速度是核心输入，雷达多普勒测速传感器一旦发现列车超速，能立即触发告警或紧急制动指令，有效防止事故发生。

• 防打滑/防空转控制：通过对比轮周速度与雷达测得的真地面速度，系统能实时检测车轮打滑或空转情况，从而快速调整牵引力或制动力，保护车轮，提高列车动力学性能和安全性。

• 弓网关系动态监测：将雷达或激光传感器安装在受电弓附近，可实时监测受电弓与接触网之间的相对速度和距离，帮助优化受电弓设计和维护，确保高速运行中的电流稳定传输。

• 站台异物入侵与限界检测：激光雷达和FMCW雷达可部署在站台边缘或隧道入口，高精度实时扫描区域，一旦发现有人员或物体入侵安全区域，或列车超出限界，立即发出警报。