JP2010063260A - 列車走行制御装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軌道内障害物による列車事故及び信号見落としによる列車事故を回避する。
【解決手段】車両１の先頭の上下左右の位置には、複数の撮像装置２−１〜２−４が配置されている。複数の撮像装置２−１〜２−４は、走行区間前方の軌道画像を一定間隔で撮影し、予め記憶しておいた画像認識データベースの画像と、車両１の撮像装置２−１〜２−４による実画像とを絶対キロ程に同期させて比較し、画像認識データベースに記録された画像とは異なる画像を認識した場合、例えば、軌道内に障害物が検出された場合、ブレーキを動作させ車両を停止させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、車上に具備される画像認識装置にて障害物を検知した時点でブレーキ動作を指令する列車走行制御装置及び方法に関するものである。

従来、車上に具備される画像認識装置は、運転台からの眺望等、乗客用へのサービスとして使用されていることが知られている。また、車上に具備される画像認識装置は、車両限界計測用として使用されていることが知られている。

例えば、特許文献１には車両周囲に面状に光を投光し、車両走行限界の障害物に当った像を検出して障害物の判定を行う走行車両による限界測定方法および装置が記載されている。また、特許文献２には、交通機関の全周囲の画像を撮影し状況に関する画像・音声データを記録したデータベースと比較して制御することが記載されている。
特開平４−１８９６７２号公報 特開２００４−４６８７５号公報

ところで、踏切警報機鳴動中に、軌道内に人または車が閉じ込められた場合、例えば都市部の幅員の大きい踏切では赤外線センサー等で軌道内に障害物を検出した場合、非常発報または特殊発光信号機により乗務員に喚起することは可能であるが、列車速度が高い場合、障害物手前で停車することができなくなる可能性があり得る。

特に、自動車が踏切内で脱輪した場合、自動車運転手は何とかして踏切から出ようとしている間に警報機が鳴動し、踏切に具備されている非常ボタンを押さないまま自動車内に閉じ込められるか、車外に出てしまうことにより列車が衝突してしまい大事故となる例がある。

また、列車運転経験時間の短い乗務員にとっては、発着線の多い一般の駅において、副本線等の進入機会の少ない軌道に進入する場合、どの場内信号機が自列車の信号現示なのかわかりにくく、信号を見落として信号冒進となる場合がありうる。

この発明は、列車先頭部に複数個の撮像装置が具備され、撮像装置は、走行区間前方の軌道画像を一定間隔で、また曲線区間や勾配区間では少なくとも１台の撮像装置に軌道が認識できるように撮像装置の位置を設定するものである。

また、車両の先頭部に具備された撮像装置による画像と絶対キロ程とを同期して記録した画像認識データベースを車上に設け、列車走行中、撮像装置を通じて画像認識装置が認識した画像と画像認識データベースとを比較し、異なる画像を検知した時点でブレーキ動作をするものである。

また、天候や時間帯、季節に対応して画像認識データベースに切換え、列車走行中、撮像装置を通じて画像認識装置が認識した画像と進路に合致した画像認識データベースとを比較し、異なる画像を検知した時点でブレーキ動作をするものである。

また、先行列車と同様の運行となる場合、先行列車にて記録された画像認識データベースに切換え、列車走行中、撮像装置を通じて画像認識装置が認識した画像と進路に合致した画像認識データベースとを比較し、異なる画像を検知した時点でブレーキ動作をするものである。

また、車上に具備される撮像装置を通して画像認識装置が認識した画像が、地上に具備される踏切動作反応灯を検出したとき、認識した画像と画像と予め撮影した画像データベースとの比較を開始し、検出中、軌道内に障害物を検知した時点でブレーキ動作をするものである。

さらに、画像認識装置が認識した画像が、地上に具備される踏切を検出したとき、認識した画像と予め撮影した画像データベースとの比較を開始し、検出中、軌道内に障害物を検知した時点でブレーキ動作をするものである。

さらに、列車に最も近い踏切に具備された撮像装置の画面を無線にて列車に送信して運転台に表示し、踏切を通過すると次の踏切画像を表示し、踏切に具備された非常警報ボタンを操作した時点でブレーキ動作をするものである。

さらに、画像認識装置が認識した画像が、地上に具備される場内信号機を検出したとき、認識した画像と本来進入するべき番線の信号の画像と列車速度とを予め撮影した画像データベースとの比較を開始し、検出中、車上に具備する列車情報制御装置から受信した列車進行情報とも比較し、本来進入すべき路線の信号現示が自列車が進入すべき信号と異なる場合、進行以外の信号で現示信号制限速度以上で走行している時点でブレーキ動作をするものである。

本発明によれば、今まで主に目視により軌道上に障害物がないことを確認していたが、これに加え、画像により軌道上の障害物が検出できることにより、軌道内障害物による列車事故を回避できるようになる効果を奏する。

また、乗務員にとっては場内信号機を画像により検出することにより、信号の見落としを回避できるようになる効果がある。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施例１の車両先頭部に配置された複数の撮像装置を説明する図である。車両１の先頭の上下左右の位置には、複数の撮像装置２−１〜２−４が配置されている。なお、図１には４つの撮像装置が示されているが、複数の撮像装置は４個には限定されず、列車が走行する走行区間の曲線区間や勾配区間の数や程度に応じて必要な数の撮像装置が配置される。

複数の撮像装置２−１〜２−４は、走行区間前方の軌道画像１３を一定間隔で撮影し、また曲線区間や勾配区間では、少なくとも１台の撮像装置２に軌道が認識できるように撮影範囲の向きが異なるように位置を設定する。そして、図３に示されるように、複数の撮像装置２により撮影された画像を重ね合わした画像全体を絶対キロ程と同期して画像認識装置１６により画像認識を行い、画像認識データベース１７として記録・蓄積する。

以上のように作成された画像認識データベース１７に記録された画像と、車両１の撮像装置２による実画像とを絶対キロ程に同期させて比較し、画像認識装置１６が画像認識データベース１７に記録された画像とは異なる画像を認識した場合、例えば、軌道１２内に障害物が検出された場合、画像認識装置１６は、ブレーキ動作リレー１８を無加圧とする指令信号を出力する。これは、ブレーキ動作リレー１８は負論理であるため、ブレーキ動作リレー１８が無加圧となるとブレーキ動作をし、ブレーキ動作リレー１８が加圧されるとブレーキ緩解をする。また、軌道１２内から障害物が軌道１２外に移動した場合には、ブレーキ動作リレーを加圧とするように列車制御を行う。

本発明の実施例２について図４により説明する。動作を開始すると、ステップＳ４０１において、画像認識装置１６は予め実施例１で述べた画像認識データベース１７に画像を記録・蓄積しておく。
ステップＳ４０２において、画像認識データベース１７に記録された画像のうち、踏切動作反応灯１４が点灯したことが認識できる画像を抽出して画像認識装置１６に記憶させておき、データ量軽減のため他の画像認識データは破棄する。但し、ステップＳ４０３において、画像認識データ中に踏切動作反応灯１４が複数存在する場合は、各々の踏切動作反応灯について検知できるようにしておく。

画像認識装置１６に記憶させた踏切動作反応灯１４の点灯画像を検知すると、ステップＳ４０４において、ステップ画像認識装置１６にて画像認識データベース１７に記録された画像と、列車の撮像装置２で撮影された画像３とを絶対キロ程に同期させて比較するとともに、踏切動作反応灯１４の点灯画像を追跡し、画像認識装置１６が画像認識データベース１７に記録された画像とは異なる画像を認識した場合、例えば、ステップＳ４０５において、軌道１２内に障害物が検出された場合や、ステップＳ４０６において、比較途中に踏切動作反応灯１４が滅灯した場合には、ステップＳ４０７において、ブレーキ動作リレー１８を無加圧とする指令信号を出力する。また、ステップＳ４０８において、軌道１２内から障害物が軌道外に移動した場合には、ステップＳ４０９において、ブレーキ動作リレー１８を加圧する。

本発明の実施例３について図５により説明する。ステップＳ５０１において、画像認識装置１６は予め実施例１で述べた画像認識データベース１７に画像を記録・蓄積しておく。
ステップＳ５０２において、画像認識データベース１７に記録された画像のうち、踏切警報機１０または踏切遮断機１１が認識できる画像を抽出して画像認識装置１６に記憶させておき、データ量軽減のため他の画像認識データは破棄する。
但し、ステップＳ５０３において、踏切２１が複数存在する場合は、各々の踏切２１について検知できるようにしておく。

画像認識装置１６に記憶させた踏切画像を検知すると、ステップＳ５０４において、画像認識装置１６に記憶された画像データベース１７に記録された画像と、列車の撮像装置２で撮影される踏切画像３とを絶対キロ程に同期させて比較し、画像認識装置１６が画像認識データベース１７に記録された画像とは異なる画像を認識した場合、例えば、ステップＳ５０５において、軌道１２内に障害物が検出された場合、ステップＳ５０６において、ブレーキ動作リレー１８を無加圧にする指令信号を出力する。また、ステップＳ５０７において、軌道１３内から障害物が軌道外に移動した場合には、ステップＳ５０８において、ブレーキ動作リレー１８を加圧する。

本発明の実施例４について図６により説明する。ステップＳ６０１において、画像認識装置１６は予め実施例１で述べた画像認識データベース１７に画像を記録・蓄積しておく。ステップＳ６０２において、カーブが連続し見通しの悪い踏切には地上側に図示しない撮像装置を設けておき、ステップＳ６０３において、撮像装置で撮影した画像を図示しない車上装置に無線にて送信する。ステップＳ６０４において、車両３は、次の踏切状況を運転台の画像表示器１９に表示する。ステップＳ６０５において、列車接近時は車上側で踏切状況と自車の撮像装置２による踏切画像とを比較し、ステップＳ６０６において、比較途中に軌道１２内に障害物が検出された場合、ステップＳ６０７において、ブレーキ動作リレー１８を無加圧にする指令信号を出力する。また、ステップＳ６０８において、軌道１２内から障害物が軌道外に移動した場合には、ステップＳ６０９において、ブレーキ動作リレー１８を加圧する。

本発明の実施例５について図７により説明する。ステップＳ７０１において、撮像装置２は、走行区間前方の信号機画像を一定間隔で、また曲線区間や勾配区間にある信号機では少なくとも１台の撮像装置２に信号機１５が認識できるように位置を設定し、重ね合わされた画像全体を絶対キロ程と同期して記録し、画像認識データベース１７として記録・蓄積する。

ステップＳ７０２において、以上のように作成された画像認識データベース１７に記録された画像と、車両１の撮像装置２による実画像とを絶対キロ程に同期させて比較し、ステップＳ７０３において、車上に具備する図示しない列車情報制御装置から受信した列車進行情報とも比較し、ステップＳ７０４において、本来進入すべき路線の信号現示が自列車が進入する信号と異なる場合、ステップＳ７０５において、信号現示が進行信号でないにもかかわらず信号現示の制限速度を超過した時点で、ステップＳ７０６において、ブレーキ動作リレー１８を無加圧にする指令信号を出力する。また、ステップＳ７０７において、自列車が進入すべき信号と合致した場合には、ステップＳ７０８において、ブレーキ動作リレー１８を加圧する。

以上は２次元で処理しているものであるが、３次元処理により、より一層精度の高い検出が可能となる。

本発明は、鉄道分野における利用に適しているが、鉄道車両以外の他の車両の制御にも応用が可能である。

図１は、本発明の実施例１の列車走行制御装置を設けた鉄道車両を示す図である。 図２は、本発明の実施例１における撮像装置の撮影画像を示す図である。 図３は、本発明の実施例１におけるシステム構成図である。 図４は、本発明の実施例２の列車走行制御方法のフローチャートである。 図５は、本発明の実施例３の列車走行制御方法のフローチャートである。 図６は、本発明の実施例４の列車走行制御方法のフローチャートである。 図７は、本発明の実施例５の列車走行制御方法のフローチャートである。

符号の説明

１ 車両
２−１〜２−４ 撮像装置
１０ 踏切警報機
１１ 踏切遮断機
１２ 軌道
１３ 画像
１４ 踏切動作反応灯
１５ 信号機
１６ 画像認識装置
１７ 画像認識データベース
１８ ブレーキ動作リレー
１９ 画像表示器

Claims (18)

1. 車両の先頭部に備えられる複数個の撮像装置と、各撮像装置が、走行区間前方の軌道の画像を一定間隔で撮影し、前記軌道の曲線区間や勾配区間では前記複数個の撮像装置のうち少なくとも１台の撮像装置に軌道が認識できるように前記複数の撮像装置の位置を設定する設定装置とを有することを特徴とする列車走行制御装置。
2. 車両の先頭部に具備された複数個の撮像装置と、前記複数個の撮像装置により撮影された画像と走行区間の絶対キロ程とを同期して記録した画像認識データベースと、列車走行中、前記撮像装置が撮影し画像認識装置が認識した画像と前記画像認識データベースに記録された画像とを比較し、異なる画像を検知した時点でブレーキ動作を指令する制御装置とを有することを特徴とする列車走行制御装置。
3. 請求項１または２に記載の列車走行制御装置において、
   進路に合致した画像認識データベースに切換え、列車走行中、前記撮像装置が撮影し前記画像認識装置が認識した画像と進路に合致した前記画像認識データベースに記録された画像とを比較し、異なる画像を検知した時点でブレーキ動作を指令する制御装置を有することを特徴とする列車走行制御装置。
4. 請求項１または２に記載の列車走行制御装置において、
   天候や時間帯、季節に対応した画像認識データベースに切換え、列車走行中、前記撮像装置が撮影し前記画像認識装置が認識した画像と進路に合致した画像認識データベースに記録された画像とを比較し、異なる画像を検知した時点でブレーキ動作を指令する制御装置を有することを特徴とする列車走行制御装置。
5. 請求項１または２に記載の列車走行制御装置において、
   先行列車と同様の運行となる場合、前記先行列車にて記録された画像認識データベースに切換え、列車走行中、前記撮像装置が撮影し前記画像認識装置が認識した画像と前記先行列車にて記録された画像認識データベースに記録された画像とを比較し、異なる画像を検知した時点でブレーキ動作を指令する制御装置を有することを特徴とする列車走行制御装置。
6. 請求項１または２に記載の列車走行制御装置において、
   車上に具備される前記撮像装置が撮影し前記画像認識装置が認識した画像が、地上に具備される踏切動作反応灯を検出したとき、認識した画像と予め撮影し前記画像データベースに記録された画像との比較を開始し、前記踏切動作反応灯の検出中に、前記軌道内に障害物を検知した時点でブレーキ動作を指令する制御装置を有することを特徴とする列車走行制御装置。
7. 請求項１または２に記載の列車走行制御装置において、
   車上に具備される前記撮像装置が撮影し前記画像認識装置が認識した画像が、地上に具備される踏切を検出したとき、認識した画像と予め撮影し前記画像データベースに記録された画像との比較を開始し、前記踏切の検出中に、前記軌道内に障害物を検知した時点でブレーキ動作を指令する制御装置を有することを特徴とする列車走行制御装置。
8. 請求項１または２に記載の列車走行制御装置において、
   車上に具備される前記撮像装置が撮影し前記画像認識装置が認識した画像が、地上に具備される場内信号機を検出したとき、認識した画像と本来進入するべき番線の信号の画像と、予め撮影した画像データベースに記録された画像との比較を開始し、前記場内信号機の検出中に、車上に具備する列車情報制御装置から受信した列車進行情報をも参照し、前記認識した画像内の前記場内信号の信号現示が、本来進入すべき進路の信号現示において自列車が進入すべき信号と異なる場合には、進行以外のを示す進路を現示信号制限速度以上で走行している時点でブレーキ動作を指令する制御装置を有することを特徴とする列車走行制御装置。
9. 請求項１または２に記載の列車走行制御装置において、
   前記走行区間の列車に最も近い踏切に具備された撮像装置の画像を無線にて列車に送信して運転台に表示し、前記踏切を通過すると次の踏切画像を表示し、前記踏切に具備された非常警報ボタンが操作された時点でブレーキ動作を指令する制御装置を有することを特徴とする列車走行制御装置。
10. 車両の先頭部に複数個の撮像装置が具備され、各撮像装置は、走行区間前方の軌道の画像を一定間隔で撮影し、前記軌道の曲線区間や勾配区間では前記複数個の撮像装置のうち少なくとも１台の撮像装置に軌道が認識できるように前記複数の撮像装置の位置を設定することを特徴とする列車走行制御方法。
11. 車両の先頭部に具備された複数個の撮像装置により撮影された画像と走行区間の絶対キロ程とを同期して記録した画像認識データベースを車上に設け、列車走行中、前記撮像装置が撮影し画像認識装置が認識した画像と前記画像認識データベースに記録された画像とを比較し、異なる画像を検知した時点でブレーキ動作を指令することを特徴とする列車走行制御方法。
12. 請求項１０または１１に記載の列車走行制御方法において、
    進路に合致した画像認識データベースに切換え、列車走行中、前記撮像装置が撮影し前記画像認識装置が認識した画像と進路に合致した前記画像認識データベースに記録された画像とを比較し、異なる画像を検知した時点でブレーキ動作を指令することを特徴とする列車走行制御方法。
13. 請求項１０または１１に記載の列車走行制御方法において、
    天候や時間帯、季節に対応した画像認識データベースに切換え、列車走行中、前記撮像装置が撮影し前記画像認識装置が認識した画像と進路に合致した画像認識データベースに記録された画像とを比較し、異なる画像を検知した時点でブレーキ動作を指令することを特徴とする列車走行制御方法。
14. 請求項１０または１１に記載の列車走行制御方法において、
    先行列車と同様の運行となる場合、前記先行列車にて記録された画像認識データベースに切換え、列車走行中、前記撮像装置が撮影し前記画像認識装置が認識した画像と前記先行列車にて記録された画像認識データベースに記録された画像とを比較し、異なる画像を検知した時点でブレーキ動作を指令することを特徴とする列車走行制御方法。
15. 請求項１０または１１に記載の列車走行制御方法において、
    車上に具備される前記撮像装置が撮影し前記画像認識装置が認識した画像が、地上に具備される踏切動作反応灯を検出したとき、認識した画像と予め撮影し前記画像データベースに記録された画像との比較を開始し、前記踏切動作反応灯の検出中に、前記軌道内に障害物を検知した時点でブレーキ動作を指令することを特徴とする列車走行制御方法。
16. 請求項１０または１１に記載の列車走行制御方法において、
    車上に具備される前記撮像装置が撮影し前記画像認識装置が認識した画像が、地上に具備される踏切を検出したとき、認識した画像と予め撮影し前記画像データベースに記録された画像との比較を開始し、前記踏切の検出中に、前記軌道内に障害物を検知した時点でブレーキ動作を指令することを特徴とする列車走行制御方法。
17. 請求項１０または１１に記載の列車走行制御方法において、
    車上に具備される前記撮像装置が撮影し前記画像認識装置が認識した画像が、地上に具備される場内信号機を検出したとき、認識した画像と本来進入するべき番線の信号の画像と、予め撮影した画像データベースに記録された画像との比較を開始し、前記場内信号機の検出中に、車上に具備する列車情報制御装置から受信した列車進行情報をも参照し、前記認識した画像内の前記場内信号の信号現示が、本来進入すべき進路の信号現示において自列車が進入すべき信号と異なる場合には、進行以外の信号を示す進路を現示信号制限速度以上で走行している時点でブレーキ動作を指令することを特徴とする列車走行制御方法。
18. 請求項１０または１１に記載の列車走行制御方法において、
    前記走行区間の列車に最も近い踏切に具備された撮像装置の画像を無線にて列車に送信して運転台に表示し、前記踏切を通過すると次の踏切画像を表示し、前記踏切に具備された非常警報ボタンが操作された時点でブレーキ動作を指令することを特徴とする列車走行制御方法。

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