随着现代化进程不断加快,越来越多的城市开始发展城市轨道交通行业。无人驾驶城轨列车作为现代化轨道交通的热门领域,轨道障碍物及脱轨检测技术是其需要解决的难点。本文在对比现有接触式障碍物检测系统以及参考国内外对智能车的障碍物检测方法的基础上,研究了一种非接触式障碍物检测方法,并设计了适用于无人驾驶城轨列车的非接触障碍物及脱轨检测系统。论文首先根据无人驾驶城轨列车运行的特点,提出系统的整体设计方案:选用多线制激光雷达与摄像机作为无人驾驶列车障碍物检测的工具,用脱轨检测模块检测列车脱轨。根据激光雷达与视频图像处理的特点,提出一种适用于轨面障碍物的检测方法。当列车行驶于直线轨道时,系统将轨道边界与激光雷达的相对位置作为检测限定条件,去除干扰点,实现障碍物的检测;当列车行驶于弯道时,利用视频处理技术提取图像中的铁轨边界,并依据摄像机的内参数矩阵以及单目测距模型将激光雷达扫描到的点转换为图像上对应的投影点,最后依据投影点是否落在图像上轨道边界区域内外来确定是否为障碍物。依据理论分析结果,并结合城轨列车制动原理,设计了一套非接触障碍物检测系统。该系统由车载主机与脱轨检测模块组成,其中车载主机内部含有工业计算机、激光雷达接口板和主控板。系统的硬件设计主要包括以STM32为核心控制主控板的各个硬件设计和脱轨检测模块的硬件设计;软件设计由用于处理激光雷达与摄像机采集的数据的上位机软件和用于控制主控板以及脱轨检测模块的下位机软件组成。最后,本文搭建了城轨列车非接触障碍物检测系统试验平台,设计试验验证系统基本功能及相关理论。试验结果表明,本文提出的适用于轨面障碍物检测的方法并以此方法设计的整个系统是可行的。