JP2011242268A

JP2011242268A - 列車種別検出装置

Info

Publication number: JP2011242268A
Application number: JP2010115153A
Authority: JP
Inventors: Yozo Fukumoto; 陽三福本
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2010-05-19
Filing date: 2010-05-19
Publication date: 2011-12-01
Anticipated expiration: 2030-05-19
Also published as: JP5421188B2

Abstract

【課題】列車の種別を判別し、あらゆる車種について乗降扉の位置検出を正確に行う。
【解決手段】列車前端の排障器５を含む領域を撮影する第１カメラ７と、列車後端の排障器６を含む領域を撮影する第２カメラ８からの撮像情報に基づいて列車前端及び後端の位置を求めるとともに、この両位置間の距離である列車長を算出し、この列車長から列車の種別を判別することにより、乗降扉の位置を検出する。また、列車前、後端位置を求めるに際して、カメラ視野に応じた重み付けを行い、合成演算するようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は軌道系交通システムにおいて、プラットホームに停止した列車の種別を検出する列車種別検出装置に関するものである。

プラットホームに停止した列車を検出する技術として、特許文献１に記載されたものが公知である。

この公知技術では、画像センサ(たとえばビデオカメラ)で列車の画像を背景画像とともに撮影し、この撮像情報から列車前端の停止位置を求める。

そして、この列車の前端位置から乗降扉の位置までの距離は既知であるから、求められた列車前端位置から乗降扉の位置を算出し、この乗降扉の位置が、プラットホームに設けられた安全柵とが一致しているか否かを判定し、一致している場合に安全柵の扉を開けるように構成されている。

特開２００８−２９８５０１号公報

しかし、この公知技術は、一種類(列車長が一定で、列車前端から乗降扉までの距離も一定)の列車を対象として、列車前端位置のみを求めて乗降扉の位置を割り出す構成であるため、列車長が異なる複数種類の列車が混在して運行される交通システムでは、列車の種別によって乗降扉の位置を正確に検出できない場合が生じる。

つまり、公知技術では列車の種別(列車長)を判別できないため、乗降扉の位置検出の点で不十分となっていた。

そこで本発明は、列車の種別を判別し、あらゆる車種について乗降扉の位置検出を正確に行うことができる列車種別検出装置を提供するものである。

請求項１の発明は、列車が停止した状態での列車の前端を撮影する列車前端撮像手段と、列車の後端を撮影する列車後端撮像手段と、この両撮像手段からの撮像情報が入力される列車種別判別部とを備え、この列車種別判別部は、上記撮像情報から列車の前端位置と後端位置とを求めて、この両位置間の距離である列車長を算出し、この列車長から列車の種別の判別するように構成されたものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、上記列車種別判別部は、上記列車前端及び後端両撮像手段からの撮像情報から求められる列車前端及び後端位置の情報に対して、撮像領域に応じた重み係数を掛けて合成演算する合成演算部を備えたものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、上記列車前端及び後端両撮像手段は、先頭車両の前端及び最後尾車両の後端に設けられた排障器を含む領域を撮影し、上記列車種別判別部は、上記排障器の位置を列車の前端位置及び後端位置として求めるように構成されたものである。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの構成において、列車を構成する車両の乗降扉の開閉状態を表示する車側灯を撮影する車側灯撮像手段を備え、上記列車種別判別部は、上記車側灯撮像手段からの撮像情報から車側灯の位置を検出するように構成されたものである。

請求項５の発明は、請求項４の構成において、列車ごとの列車前端または後端と車側灯との位置関係の情報を収納したデータベースを備え、上記列車種別判別部は、上記列車前端及び後端両撮像手段のうち一方の列車端撮像手段の故障時に、上記データベースからの情報に基づき、他方の列車端撮像手段からの撮像情報から割り出した列車前端または後端位置と車側灯の位置とから列車種別を判別するように構成されたものである。

本発明によると、列車の前端及び後端の撮像情報から列車前端、後端双方の位置を求め、この両端位置から列車長を算出して列車種別を判別するため、列車種別を正確に検出することができる。

このため、複数種類の列車が混在して運行される交通システムにおいて、あらゆる車種について乗降扉の位置検出を正確に行うことができる。

ところで、撮像情報の精度は撮像領域に応じて変化し、撮像手段(たとえばカメラ)の真下で最も精度が高く、ここから遠くなるほど低くなる。

そこで請求項２の発明では、撮像情報から求められる列車前端及び後端位置の情報に対して、撮像領域に応じた重み係数を掛けて合成演算する(所謂重み付け処理を行う)構成としたから、列車前端及び後端の位置検出の精度を高めることができる。

一方、列車には、先頭車両の前端及び最後尾車両の後端に障害物排除のための排障器が設けられ、この排障器は、車種ごとに固有の形状を有する。

請求項３の発明によると、この排障器を含む領域を撮影し、排障器の位置を列車の前端及び後端位置として求めるため、車種判別の精度をさらに高めることができる。

請求項４，５の発明によると、列車の乗降扉の開閉状態を示す車側灯を撮影し、その撮像情報から車側灯の位置を検出するため、車側灯の位置を特定できることで、その位置の点灯／消灯状態を検出するだけで車側灯の点、消灯を正確に判別することができる。すなわち、点灯色の識別を行う必要も、非常ランプ等の他の車側表示灯と混同するおそれもない。

ここで、列車の前端または後端と車側灯の位置関係は車種ごとに特定され既知であるため、列車の前端または後端の位置と車側灯の位置が分かれば、列車の種別を判別することが可能である。すなわち、車側灯の位置を検出することで車種判別機能を補完することが可能である。

そこで請求項５の発明では、列車前端または後端と車側灯の位置関係の情報を収納したデータベースを作成し、列車前、後端位置を検出する両撮像手段の一方が故障した場合に、他方の撮像情報から割り出した列車前端または後端位置と車側灯位置とから列車種別を判別するように構成したから、装置の信頼性が向上する。

本発明の実施形態に係る列車種別検出装置における列車とその前、後端を撮像するカメラの配置を示す側面図である。列車を上から見た場合の全カメラの配置と装置のシステム構成を示す図である。実施形態による列車種別検出の基本的作用を説明するための図である。基本的作用に重み付け処理を加えた場合の作用を説明するための図である。実施形態による列車検出において、車側灯位置検出を行い、かつ、これにより車種判別機能を補完する構成を説明するための図である。実施形態装置のブロック構成図である。

まず、この装置の概要を説明する。

図１，２において、１は複数の車両を連結して構成される列車、２はこの列車１の先頭車両、３は最後尾の車両、４は中間車両である。

先頭車両２の前端下部及び最後尾車両３の後端にはそれぞれ障害物を排除するための排障器５，６が設けられている。

実施形態では、この前後の排障器５，６を列車１の前端、後端として、列車１がプラットホームに進入・停止した状態でこの排障器５，６を含む領域Ｚｆ，Ｚｒを列車前端、後端両撮像手段としての第１及び第２両カメラ(ビデオカメラ)７，８によって撮影するように構成されている。

また、車両(ここでは中間車両４を例示している。以下、この例で説明する)の側面に対向して車側灯撮像手段としての第３、第４カメラ(ビデオカメラ)９，１０が配置され、車両の側面に設けられた乗降扉の開閉状態を表示する車側灯１１，１２をこの両カメラ９，１０によって撮影するように構成されている。

各カメラ７〜１０で撮影された画像(撮像情報)は、図２に示す列車種別判別部(コンピュータ)１３に入力され、この列車種別判別部１３により列車１の前、後端位置の算出、列車長の算出、車種判別等の処理が行われるとともに、その処理結果に基づく信号や各種の指令が可動ホーム柵等の外部装置１４に出力される。

列車種別判別部１３で行われる処理の内容(作用)を図３，４によって説明する。

(ｉ) 基本的作用
列車前端及び後端位置の検出と列車種別の判別は、基本的には第１、第２両カメラ７，８からの撮像情報に基づいて行われる。

図３において、ａは第１カメラ７の真下(既知)から列車前端(前部排障器５)までの距離(計測値)、ｂは第２カメラ８の真下から列車後端(後部排障器６)までの距離(計測値)、Ｌは両カメラ間距離(既知)、Ｔｎは前後の排障器間の距離、つまり列車長(算出値)であり、列車の種別によってこの列車長Ｔｎが変わる。

ここで、
Ｔｎ＝Ｌ−ａ−ｂ
であるから、ａ，ｂを検出することによってＴｎを算出し、列車種別を判別することができる。

ここで、列車前、後端位置は、たとえば特許文献１に記載された装置と同様に、列車進入前の軌道を撮影したベース画像と進入・停止後の検出画像とを比較し、両画像の輝度または色の差を判別することによって求めることができる。

そして、列車前、後端位置が求められれば、カメラ位置は既知であるから、ａ，ｂが求められ、上記式によって列車長Ｔｎを算出し、列車種別を判別することができる。

(ｉｉ) 重み付け
第１、第２両カメラ７，８からの撮像情報の精度は撮像領域(カメラ視野)Ｚｆ，Ｚｒ内の位置(対カメラ間距離)によって異なる。

一般的には、カメラ７，８の真下(最短距離点)で撮像情報の精度が最も高く、ここから遠くなるほど精度が低くなる。

そこでこの実施形態では、撮像情報から求められる列車前端及び後端位置の情報に対して、カメラ視野に応じた重み係数Wa,Wbを掛けて合成演算する(所謂重み付け処理を行う)構成がとられている。

図４によって説明する。

ａ，ｂにおける仮重み係数について小文字の「w」を用いてwa,wbで表す。

カメラ７，８の視野をＡｖ，Ｂｖ(カメラの性能によって決まる既知の値)とすると、
wa＝(Ａｖ−ａ)／Ａｖ
wb＝(Ｂｖ−ｂ)／Ｂｖ
となり、カメラ真下(ａ＝０，ｂ＝０)ではwa，wb＝１となる。

一方、wa，wbはカメラ７，８の視野端に向かって直線状に「０」(ＡＶ−ａ＝０、ＢＶ−ｂ＝０)に近づく。

この仮重み係数wa，wbに対し、重み係数について大文字の「Ｗ」を用いてＷａ，Ｗｂで表すと、
Ｗａ＝wa／(wa＋wb)
Ｗｂ＝wb／(wa＋wb)
であり、Ｗａ＋Ｗｂ＝１となるように正規化する。

そして、
ａ＝Ｘａ
Ｌ−Ｔｎ−ｂ＝Ｘｂ
と置くと、求める停止点Ｘ０(第１カメラ真下から列車前端までの距離)は、
Ｘ０＝Ｘａ×Ｗａ＋Ｘｂ×Ｗｂ……式(１)
で求められる。

この重み付けにより、停止点Ｘ０の検出精度を高めることができる。

たとえば、
Ｘａ＝３０ｍｍ
Ｗａ＝０．８
Ｘｂ＝４０ｍｍ
Ｗｂ＝０．２
の場合、単純平均では、
(３０＋４０)／２＝３５ｍｍ
となるのに対し、式(１)を用いた重み付け処理により、
Ｘ０＝２４＋８＝３２ｍｍ
と高精度化することができる。

上記処理により、列車前端、後端の位置を求めて列車長を算出し、列車種別を判別することができる。

このため、複数種類の列車が混在して運行される交通システムにおいて、あらゆる車種について乗降扉の位置検出を正確に行い、乗降扉とプラットホームの可動安全柵の扉との一致／不一致を正確に判別することができる。

(ｉｉｉ) 車側灯位置検出
図５において、第１カメラ７の真下から第３、第４両カメラ９，１０までの距離ＸＣ，ＸＤは既知であるから、第３、第４両カメラ９，１０から車側灯１１，１２までの距離ｃ，ｄは、列車種別と、前記のようにして求めた第１カメラ真下から列車前端までの距離Ｘ０と、上記ＸＣ，ＸＤがあれば決定できる。

一方、列車種別(列車長Ｔｎ)と上記Ｘ０が分かれば、上記ｃ，ｄが特定できるため、第３、第４両カメラ９，１０からの撮像情報から、特定された車側灯位置での点灯／消灯の別を画像から判別するだけで、車側灯１１，１２の点灯／消灯を正確に検出することができる。

すなわち、点灯色の識別を行う必要もないし、非常ランプ等の他の車側表示灯と混同するおそれもない。

また、列車１の前端または後端と車側灯１１，１２の位置関係は車種ごとに特定され既知であるため、列車１の前端または後端の位置と車側灯１１，１２の位置が分かれば、列車１の種別を判別することが可能である。

すなわち、車側灯１１，１２の位置ｃ，ｄを検出することで車種判別機能を補完することが可能である。

具体的には、列車前端または後端と車側灯１１，１２の位置関係の情報を収納したデータベースを作成しておき、列車前、後端位置を検出する第１、第２両カメラ７，８の一方が故障した場合に、他方の撮像情報から割り出した列車前端または後端位置と、第３、第４カメラ９，１０の撮像情報から求めた車側灯位置とからデータベースを参照して列車種別を判別することができる。

さらに、車側灯１１，１２の点灯／消灯の情報を列車１の在線検知、通過検知にも用いることができる。

以上の処理を行う列車種別判別部１３の構成を図６に示す。

第１、第２両カメラ７，８からの撮像情報は前端位置計測部１５、後端位置計測部１６に、第３、第４両カメラ９，１０からの撮像情報は車側灯点灯検出部１７，１８にそれぞれ送られる。

また、前カメラ７〜１０の撮像情報が列車在線判定部１９に送られ、列車の在線の有無が判定される。

この列車在線判定部１９での判定結果(「在線」または「在線していない」)は、停止位置計測指令部２０及び列車在線情報出力部２１を通じて外部装置１４に送られる一方、「在線」の判定時に停止位置計測指令部２０から前端位置、後端位置両計測部１５，１６に計測指令が出され、両計測部１５，１６、及び停止位置合成演算部２２による前記した列車前、後端両位置の重み付け処理を含む演算が開始される。

また、両計測部１５，１６からの計測値が車側灯検出指令部２３に送られ、これに基づいて車側灯点灯検出部１７，１８に点灯検出指令が出される。これにより、両検出部１７，１８による車側灯１１，１２の点灯検出が行われる。

両検出部１７，１８による検出結果に基づいて、点灯位置計測部２４，２５で車側灯１１，１２の位置が計測されるとともに、点灯状態判定部２６，２７で点灯／消灯の別が判定され、この点灯／消灯の判定結果が乗降扉開閉表示出力部２８を通じて外部装置１４に送られる。

一方、停止位置合成演算部２２での演算結果(列車長Ｔｎ等)は車種判定部２９に送られ、点灯位置計測部２４，２５からの点灯位置情報、それにデータベース３０に収納されたデータに基づいて列車種別が判定される。

なお、点灯状態判定部２６，２７は、車側灯点灯検出部１７，１８から何らかの車側表示灯が点灯したことを伝えられるとともに、車種判定部２９からその表示灯が乗降扉の開閉状態を示す車側灯であることを教えられ、これにより本来の車側灯１１，１２が点灯あるいは消灯していると判定する。

また、データベース３０には、列車ごとの列車前端、後端と車側灯１１，１２との位置関係の情報も収納され、前記のように第１カメラ７または第２カメラ８の故障時に車側灯１１，１２の位置情報を用いた車種判別機能の補完作用が行われる。

車種判定部２９での判定結果は、車種情報出力部３１を通じて外部装置１４に送られるとともに、停止位置情報出力部３２に送られる。

この停止位置情報出力部３２には、停止位置合成演算部２２からの演算結果が並行して送られ、車種情報と停止位置演算情報を合わせた停止位置情報が外部装置１４に送られる。

外部装置１４は、上記各情報に基づいて可動ホーム柵の扉の開閉制御や各種表示等を行う。

(ｉｖ) その他
実施形態に係る列車種別検出装置は、列車の前進／後進にかかわらず適用することができる。

また、実施形態では、第１カメラ７が列車先頭側となる場合で説明したが、第１、第２両カメラ７，８は列車の前後端に対称的に配置しているので、単線駅等で、列車が反対側から進入して停止しても同様の作用効果を得ることができる。

他の実施形態
(１) 上記実施形態では、列車の前後端に設けられた排障器５，６を含む領域を第１、第２両カメラ７，８で撮影する構成をとったが、撮影領域は全種類の列車に共通したものであって列車前、後端位置を特定できるものであればよく、列車屋根の前、後端や車両連結器等、他の部分を含む領域を撮影してもよい。

あるいは、列車に検知マークを設け、これを含む領域を撮影する構成をとってもよい。

(２) 上記実施形態では、列車位置の演算に重み付け処理を加える構成をとったが、高精度を要求されない場合はこの重み付け処理を省略してもよい。

(３) 上記実施形態では、仮重み係数ｗ(ｗａ，ｗｂ)を０から１へ直線状に変化する場合で説明したが、たとえば超広角レンズを使った場合等、カメラの特性によって非線形関数になる場合もある。この場合でも、Ｗａ＋Ｗｂ＝１となるように非線形関数を用いて重み付け処理することができる。

１列車
２先頭車両
３最後尾車両
４中間車両
５前部排障器
６後部排障器
７列車前端撮像手段としての第１カメラ
８列車後端撮像手段としての第２カメラ
９，１０車側灯撮像手段としての第３、第４カメラ
１１，１２車側灯
１３列車種別判別部
１４外部装置
１５前端位置計測部
１６後端位置計測部
１７，１８車側灯点灯検出部
２２停止位置合成演算部
２３車側灯検出指令部
２４点灯位置計測部
２６点灯状態判定部
２９車種判定部
３０データベース

Claims

列車が停止した状態での列車の前端を撮影する列車前端撮像手段と、列車の後端を撮影する列車後端撮像手段と、この両撮像手段からの撮像情報が入力される列車種別判別部とを備え、この列車種別判別部は、上記撮像情報から列車の前端位置と後端位置とを求めて、この両位置間の距離である列車長を算出し、この列車長から列車の種別の判別するように構成されたことを特徴とする列車種別検出装置。
上記列車種別判別部は、上記列車前端及び後端両撮像手段からの撮像情報から求められる列車前端及び後端位置の情報に対して、撮像領域に応じた重み係数を掛けて合成演算する合成演算部を備えたことを特徴とする請求項１記載の列車種別検出装置。
上記列車前端及び後端両撮像手段は、先頭車両の前端及び最後尾車両の後端に設けられた排障器を含む領域を撮影し、上記列車種別判別部は、上記排障器の位置を列車の前端位置及び後端位置として求めるように構成されたことを特徴とする請求項１または２記載の列車種別検出装置。
列車を構成する車両の乗降扉の開閉状態を表示する車側灯を撮影する車側灯撮像手段を備え、上記列車種別判別部は、上記車側灯撮像手段からの撮像情報から車側灯の位置を検出するように構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の列車種別検出装置。
列車ごとの列車前端または後端と車側灯との位置関係の情報を収納したデータベースを備え、上記列車種別判別部は、上記列車前端及び後端両撮像手段のうち一方の列車端撮像手段の故障時に、上記データベースからの情報に基づき、他方の列車端撮像手段からの撮像情報から割り出した列車前端または後端位置と車側灯の位置とから列車種別を判別するように構成されたことを特徴とする請求項４記載の列車種別検出装置。