JP2011045167A - 運転支援システム、運転支援方法、運転支援プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、車両に搭載され、運転者の運転を支援する運転支援システム、運転支援方法、運転支援プログラムに関し、運転者が車両を規定の停止位置に確実に停止させることができるように運転者の運転操作を支援できる運転支援システム、運転支援方法、運転支援プログラムを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、運転者による車両の運転を支援する運転支援システムであって、運転者による車両へのブレーキ操作を検出するブレーキ操作検出手段と、車両の運転速度を検出する運転速度検出手段と、車両の減速度を検出する減速度検出手段と、ブレーキ操作検出手段によりブレーキ操作が検出されたとき、車両速度検出手段で検出される運転速度と、減速度検出手段で検出される減速度とに基づいて車両の予想停止位置を算出する予想停止位置算出手段と、予想停止位置算出手段で算出された予想停止位置を表示する表示手段とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、運転支援システム、運転支援方法、運転支援プログラムに係り、特に、車両に搭載され、運転者の運転を支援する運転支援システム、運転支援方法、運転支援プログラムに関する。

鉄道は、一度に多数の乗客を運ぶ交通機関である。脱線などの事故の際には被害は甚大なものとなってしまう。そこで、鉄道における安全性を考えると、車両故障などによる事故とヒューマンエラーでの事項が考えられるが、後者については、自動車や航空機などの他分野と比較するとあまり研究されていない。

また、近年においても、ヒューマンエラーを原因とした鉄道事故は発生しているため、ヒューマンエラーへの対策が重要とされている。

事故の要因としては、列車運転時に運転士が何らかの精神的負荷により精神的に余裕をなくして意識が別の方へ向き、運転操作に影響を及ぼすことで、事故へ繋がる危険性が高くなると考えられる。精神的余裕がなくなる要因の一つとしてはオーバーランがある。

オーバーラン自体は事故に直結しないが、その後のダイヤの遅れやオーバーランをした事実が運転士への負荷となり得る可能性があると考えられる。

そこで、運転士の運転操作の支援する技術が提案されている。

一例として、停止すべき位置を列車の運転士に分かりやすい状態で迅速且つ正確に誘導するために、地上に停止位置の目標表示灯を設け、停止位置を運転士に提示し、一方、車両側の表示装置に停止目標までの距離を表示させるシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、他の例として、列車を定位置に停止させる位置合わせ運転時の運転者の負担を軽減するために、地上にカメラを設置し、カメラの映像を用いて列車と停止位置の関係を検出し、列車の停止位置が定位置から外れたときに運転者に異常報知するとともに、カメラの撮影画像を表示して、運転者の運転を支援するシステムが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平１１−７８８８３号公報 特開２００４−１３６７５４号公報

しかるに、従来の運転支援システムは、運転者に予測停止位置などを視覚的に提示するものではないので、ブレーキレバーなどの操作を直感的に行うことができず、十分は運転支援が行えなかった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、予想停止位置を表示し、運転者が車両を規定の停止位置に確実に停止させることができるように運転者の運転操作を支援できる運転支援システム、運転支援方法、運転支援プログラムを提供することを目的とする。

本発明は、運転者による車両の運転を支援する運転支援システムであって、運転者による車両へのブレーキ操作を検出するブレーキ操作検出手段と、車両の運転速度を検出する運転速度検出手段と、車両の減速度を検出する減速度検出手段と、ブレーキ操作検出手段によりブレーキ操作が検出されたとき、車両速度検出手段で検出される運転速度と、減速度検出手段で検出される減速度とに基づいて車両の予想停止位置を算出する予想停止位置算出手段と、予想停止位置算出手段で算出された予想停止位置を表示する表示手段とを有する。

なお、予想停止位置算出手段は、運転速度を

減速度を

予想停止位置までの距離を

としたとき、

により算出する。

本発明は、運転者によるブレーキ操作が検出されたとき、車両の運転速度と車両の減速度とに基づいて車両の予想停止位置を算出し、表示手段に予想停止位置を表示させることにより、運転者は、現在のブレーキ操作での予想停止位置を認識でき、予想停止位置が決められた停止位置と近接するようにブレーキ操作を行うことで、車両を決められた停止位置に停止させることができる。

本発明の一実施例のブロック構成図である。 予想停止位置算出手段１１４の処理フローチャートである。 予想停止位置の表示方法を説明するための図である。 本発明の一実施例の変形例のブロック構成図である。 本変形例の予想停止位置算出手段１１４の処理フローチャートである。 本変形例の予想停止位置の表示方法を説明するための図である。 目標停止位置までの距離に対する予想停止位置の推移を示す図である。 目標停止位置までの距離に対するブレーキレバー１０２のポジションの推移を示す図である。 ブレーキポジションの変化量に対するブレーキポジションの切換の頻度を示す図である。 目標停止位置に停止するために必要な減速度（所要減速度）に対する実減速度を示す図である。

図１は本発明の一実施例のブロック構成図を示す。

本実施例の運転支援システム１００は、例えば、鉄道車両に搭載され、運転者の運転を支援するシステムであり、運転者による車両１０１へのブレーキレバーの操作を検出するブレーキ操作検出手段１１１、車両１０１の運転速度を検出する運転速度検出手段１１２と、車両１０１の減速度を検出する減速度検出手段１１３と、ブレーキ操作検出手段１１１によりブレーキ操作が検出されたとき、車両速度検出手段１１２で検出される運転速度と減速度検出手段１１３で検出される減速度に基づいて車両１０１の予想停止位置を算出する予想停止位置算出手段１１４と、予想停止位置算出手段１１４で算出された予想停止位置を表示する表示手段１１５とを含む構成とされ、ブレーキレバーを減速側にかけたときに、車両速度と減速度の関係から列車の予想停止位置をリアルタイムに表示するシステムである。

ブレーキ操作検出手段１１１は、ブレーキレバーなどの操作を検出するものであり、例えば、ロータリポテンショメータなどから構成される。

車両速度検出手段１１２は、例えば、速度発電機、アンプ、アナログデジタル変換器などを含み、台車などに取り付けられ、車両１５０の速度を検出する。速度発電機などで検出されたアナログ検出信号は、アンプで増幅されて、アナログデジタル変換器によりデジタルデータに変換されて、予想停止位置算出手段１１４に供給される。なお、車両速度検出手段１１２は、速度発電機に限定されるものではなく、車両の走行速度を検出できるものであればよい。

減速度検出手段１１３は、例えば、加速度センサであり、車両の室内に設けられ、車両１１３にかかる加速度を検出する。

予想停止位置算出手段１１４は、マイコン、ＣＰＵ、メモリなどを含む構成とされており、不揮発性メモリなどに記憶された予想停止位置算出プログラムを実行し、ブレーキ操作検出手段１１１によりブレーキレバーの操作が検出されると、車両速度検出手段１１２から車両速度データを取得し、減速度検出手段１１３から車両の減速度データを取得し、車両の予想停止位置を算出する。

図２は予想停止位置算出手段１１４の処理フローチャートを示す。

予想停止位置算出手段１１４は、ステップＳ１−１で、ブレーキレバーが操作されると、予想停止位置算出手段１１４は、ステップＳ１−２で、車両速度検出手段１１２から車両速度データを取得する。また、予想停止位置算出手段１１４は、ステップＳ１−３で、減速度検出手段１１３から車両の減速度を取得する。

次に、予想停止位置算出手段１１４は、ステップＳ１−４で、取得した車両速度及び車両減速度に基づいて予測停止位置を算出する。

ここで、予想停止位置算出手段１１４による予想停止位置の算出方法について説明する。

車両速度を

、車両の減速度を

、予想停止位置までの距離を

とすると、予想停止位置までの距離Ｘ(t)は、

で表される。

このとき、本実施例では、車両速度Ｖ(t)、車両減速度ａ(t)は、リアルタイムで取得した
予想停止位置算出手段１１４は、ステップＳ１−５で、算出した予想停止位置までの距離Ｘ(t)に基づいてフロントグラス１０３に表示する停止位置を示す枠ｆの大きさを決定し、表示手段１１５に表示する。

例えば、予想停止位置までの距離Ｘ(t)が長い程、枠ｆの大きさは小さく、予想停止位置までの距離Ｘ(t)が短くなるにつれて枠ｆの大きさは大きくなるようにする。

表示手段１１５は、例えば、ヘッドアップディスプレイ装置などから構成されている。ヘッドアップディスプレイ装置は、車両のフロントグラスに透過的に情報を表示させるディスプレイ装置である。表示手段１１５は、車両１０１のフロントグラス１０３に枠ｆなどを用いて予想停止位置を表示する。

次に、表示手段１１５への予想停止位置の表示方法について説明する。

図３は予想停止位置の表示方法を説明するための図を示す。

車両から予想停止位置までの距離がＸ11のときは、例えば、図３に実線で示すような枠ｆ11がフロントグラス１０３に透過的に表示される。

また、車両から予想停止位置までの距離がＸ11より短い距離Ｘ12（Ｘ11＞Ｘ12）のときには、図３に一点鎖線で示すような枠ｆ12がフロントグラス１０３に透過的に表示される。

さらに、車両１０１から予想停止位置までの距離がＸ11より長い距離Ｘ13（Ｘ11＜Ｘ13）のときは、図３に破線で示すような枠ｆ13がフロントグラス１０３に透過的に表示される。

運転者は、線路脇に設置された規定の停止位置マーカｍと、フロントグラス１０３に表示される予想停止位置枠ｆ11、ｆ12、ｆ13とを参照し、停止位置マーカｍの位置と予想停止位置ｆ11、ｆ12、ｆ13などの位置とが一致するようにするブレーキレバー１０２を操作する。これにより、車両１０１を停止位置マーカｍがある規定の停止位置に停止させることができる。

なお、このとき、車両の現在位置情報及び目標停止位置の情報を予想停止位置算出手段１１４が認識できる構成とすることにより、例えば、フロントグラス１０３に表示される枠ｆ11、ｆ12、ｆ13の色を、目標停止位置の手前に停止しそうな場合には水色、目標停止位置を超えそうな場合には赤色で表示することも可能である。

図４は本発明の一実施例の変形例のブロック構成図を示す。同図中、図１と同一構成部部分には、同一符号を付し、その説明は省略する。

本変形例の運転支援システム２００は、車両位置検出手段２１１、目標停止位置情報記憶手段２１２を含む構成とされている。

車両位置検出手段２１１は、例えば、ＧＰＳであり、車両の外側や内側に取り付けられ、車両１５０の走行位置を検出する。なお、車両位置検出手段２１１は、ＧＰＳに限定されるものではなく、車両の位置を検出できるシステムであればよい。

目標停止位置情報記憶手段２１２は、メモリなどの記憶装置から構成されており、目標停止位置情報及び車両１０１の経路情報が記憶されている。

図５は、本変形例の予想停止位置算出手段１１４の処理フローチャートを示す。同図中、図２と同一処理ステップには同一符号を付し、その説明は省略する。

本変形例では、予想停止位置算出手段１１４は、ステップＳ１−４で予想停止位置が算出されると、次に、予想停止位置算出手段１１４は、ステップＳ２−１で、車両位置検出手段２１１から現在の車両位置情報を取得する。また、予想停止位置算出手段１１４は、ステップＳ２−２で、目標停止位置情報記憶手段２１２から車両の経路情報、目標停止位置情報などを取得する。

予想停止位置算出手段１１４は、ステップＳ２−３で車両１０１の現在車両位置情報と目標停止位置情報並びに経路情報から現在車両位置から目標停止位置までの距離を算出し、算出した距離から予想停止位置を減算することにより、予想停止位置と目標停止位置の誤差を算出する。

予想停止位置算出手段１１４は、ステップＳ２−４で、算出した予想停止位置までの距離Ｘ(t)に基づいてフロントグラス１０３に表示する停止位置を示す枠ｆの大きさを決定し、表示手段１１５に表示する。このとき、予想停止位置算出手段１１４は、算出した予想停止位置と目標停止位置との誤差に基づいて表示色を変える。例えば、予測停止位置が目標停止位置の手前の場合には枠ｆを水色で表示し、目標停止位置を超えそうな場合には赤色で表示する。

図６は、本変形例の予想停止位置の表示方法を説明するための図を示す。

図６に示されるように、予測停止位置が停止位置マーカｍで示される目標停止位置の手間の場合には、予想停止位置が枠ｆ21に示すように表示される。このとき、枠ｆ21は、水色で表示される。また、予測停止位置が停止位置マーカｍで示される目標停止位置を超える場合には、予想停止位置が枠ｆ22に示すように表示される。このとき、枠ｆ22は、赤色で表示される。

これにより、運転者は、枠ｆの色によって停止位置が目標停止位置の手前か、目標停止位置を超えるか否かを直感的に判断でき、ブレーキレバー１０２の操作を行うことができる。

なお、枠ｆの表示色は水色又は赤色に限定されるものではない。

なお、本実施例では、予想停止位置を枠ｆにより表示するようにしたが、水平線、垂直線などの線分などにより表示するようにしてもよい。

本実施例の運転支援システム１００を用いることにより、運転者が車両を規定の停止位置に確実に停止させることができるように、運転者の運転操作を支援することができる。

次に、本実施例の効果について列車運転シミュレータによる実験結果を基に説明を行う。

ここでは、実験を行う上で実車では危険性があること、様々なシチュエーションを短時間で行えないことなどから列車シミュレータ（以降シミュレータ）を用いて実験を行った。

実験で使用するシミュレータは、２台のプロジェクタによって立体視による前方視界を生成し、スクリーンに投影している。加速・減速などの体感は感じることはできないが、操作・音響効果・視界情報などから実際の運転をしている感覚は高い構成とされている。

次に実験の条件について説明する。

被験者は、シミュレータの操作に習熟した２０代男性２名で行った。運転課題は、実路線を模擬した４駅間を運転し、駅にある目標停止位置に列車を停止するものである。列車速度は、実路線の規定速度とした。実験では、全走行暗算課題を課し、支援システムが無い場合と、有る場合とで、各々２回ずつの走行を行った。

また、副次課題として、音声によって前回呈示された一桁の数字に対して、提示された数字を足し合わせて、一の位を回答するという心的負荷を想定した暗算課題を行った。

次に、実験結果について説明する。

実験を行った被験者２名のうち運転操作の違いが顕著に見られた被験者１名の１駅間分の結果を期す。

図７は、目標停止位置までの距離に対する予想停止位置の推移を示す図、図８は、目標停止位置までの距離に対するブレーキレバー１０２のポジションの推移を示す図である。なお、図７、図８において、破線は運転支援システム１００を用いない場合の実験結果、実線は運転支援システム１００を用いた場合の実験結果を示している。

また、図７において、縦軸の予想停止位置は、マイナス側へ推移すると目標停止位置の手前に停止、プラス側へ推移すると目標停止位置を超えて停止することを意味している。運転支援システム１００を用いない場合には、図７に破線で示すようにマイナス側から一度、プラス側へ推移した後、ゼロに近づいている。これに対し、運転支援システム１００を用いた場合には、図７に実線で示すようにマイナス側から、徐々にゼロに近づいていることがわかる。

また、図８において、ブレーキレバー１０２のポジションが大きくなるほど強く減速する。運転支援システム１００を用いない場合には、図８に破線で示すように、車両１０１が停止する直前にブレーキを一度強めてから停止するのに対して、運転支援システム１００を用いた場合には、図８に実線で示すように目標停止位置が近づくにつれ徐々にブレーキを緩めていき、弱いブレーキで停止していることがわかる。

図９は、ブレーキポジションの変化量に対するブレーキポジションの切換の頻度を示す図であり、横軸がノッチ変化量、縦軸がその頻度を表している。

図９において、黒塗りが運転支援システム１００を用いない場合、斜線が運転支援システム１００を用いた場合の結果を示している。

図９において、ノッチ変化量が大きくなるほど、一度に動かすノッチハンドルの変動が大きいことを示す。運転支援システム１００を用いない場合は、図９に示すようにノッチの変化量が大きいのに対して、運転支援システム１００を用いた場合には、緩やかなノッチ操作を行っていることがわかる。

図１０は、目標停止位置に停止するために必要な減速度（所要減速度）に対する実減速度を示す図である。

図１０において、横軸は、目標停止位置に停止するために必要な減速度（所要減速度）、縦軸は実減速度を示し、破線は、運転支援システム１００を用いていない場合、実線は、運転支援システム１００を用いた場合の実験結果示している。

図１０に示すように、運転支援システム１００を用いていない場合、運転支援システム１００を用いている場合のいずれにおいても、実減速度に近づける、すなわち、図１０に一点鎖線で示す線分に近づくように、ブレーキレバー１０２を操作していることがわかる。運転支援システム１００を用いていない場合には、図１０に破線で示すように、車両の停止前にブレーキをかけ直しているため一点鎖線で示す線分をまたぐように推移しているのに対し、運転支援システム１００を用いた場合には、ブレーキ操作を始めてから滑らかな減速を行っているため、徐々に一点鎖線で示す線分に向かって推移していることがわかる。

以上のような、実験の結果により、暗算を課した状態でも運転支援システム１００を用いることにより、スムーズな運転操作ができることがわかる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形例が考えられることは言うまでもない。

１００、２００ 運転支援システム
１０１ 車両、１０２ ブレーキレバー
１０３ フロントグラス
１１１ ブレーキ操作検出手段、１１２ 車両速度検出手段、１１３ 減速度検出手段
１１４ 予想停止位置算出手段、１１５ 表示手段
２１１ 車両位置検出手段、２１２ 目標停止位置情報記憶手段

Claims (6)

1. 運転者による車両の運転を支援する運転支援システムであって、
   前記運転者による前記車両へのブレーキ操作を検出するブレーキ操作検出手段と、
   前記車両の運転速度を検出する運転速度検出手段と、
   前記車両の減速度を検出する減速度検出手段と、
   前記ブレーキ操作検出手段によりブレーキ操作が検出されたとき、前記車両速度検出手段で検出される前記運転速度と、前記減速度検出手段で検出される前記減速度とに基づいて前記車両の予想停止位置を算出する予想停止位置算出手段と、
   前記予想停止位置算出手段で算出された前記予想停止位置を表示する表示手段とを有する運転支援システム。
2. 前記予想停止位置算出手段は、
   前記運転速度を
   

   

   前記減速度を
   

   

   前記予想停止位置までの距離を
   

   

   としたとき、
   

   

   により算出する請求項１記載の運転支援システム。
3. 運転者による車両の運転を支援する運転支援方法であって、
   前記運転者による前記車両へのブレーキ操作を検出するブレーキ操作検出手順と、
   前記車両の運転速度を検出する運転速度検出手段により、前記車両の運転速度を検出する運転速度検出手順と、
   前記車両の減速度を検出する減速度検出手段により、前記車両の減速度を検出する減速度検出手順と、
   処理手段により、前記ブレーキ操作検出手順でブレーキ操作が検出されたとき、前記車両速度検出手順で検出される前記運転速度と、前記減速度検出手順で検出される前記減速度とに基づいて前記車両の予想停止位置を算出する予想停止位置算出手順と、
   前記処理手段により、前記予想停止位置算出手順で算出された前記予想停止位置を表示手段に表示させる表示手順とを有する運転支援方法。
4. 前記予想停止位置算出手順は、
   前記運転速度を
   

   

   前記減速度を
   

   

   前記予想停止位置までの距離を
   

   

   としたとき、
   

   

   により算出する請求項３記載の運転支援方法。
5. コンピュータに、
   車両を運転する運転者による該車両へのブレーキ操作を検出するブレーキ操作検出手段からブレーキ操作を検出させるブレーキ操作検出手順と、
   前記車両の運転速度を検出する運転速度検出手段から前記車両の運転速度を取得させる運転速度検出手順と、
   前記車両の減速度を検出する減速度検出手段から前記車両の減速度を取得させる減速度検出手順と、
   前記ブレーキ操作検出手順でブレーキ操作が検出されたとき、前記車両速度検出手順で取得した前記運転速度と、前記減速度検出手順で取得した前記減速度とに基づいて前記車両の予想停止位置を算出させる予想停止位置算出手順と、
   前記予想停止位置算出手順で算出された前記予想停止位置を表示手段に表示させる表示手順とを実行させる運転支援プログラム。
6. 前記予想停止位置算出手順は、
   前記運転速度を
   

   

   前記減速度を
   

   

   前記予想停止位置までの距離を
   

   

   としたとき、
   

   

   により算出する請求項５記載の運転支援プログラム。

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