JP2017214041A - 車両制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】
車両運行における安全性及び稼働率の双方を考慮した車両制御を可能にする車両制御システムを提供する。
【解決手段】
車両制御システム１は、軌道１００を走行する車両１０に設置されて軌道１００の所定地点（区間Ｘ１）における障害物の有無を検知する監視動作を行う車載センサ１０２と、車両１０以外の所定の場所に設置されて所定地点（区間Ｘ１）における障害物の有無を検知する監視動作を行う地上センサ３０と、地上センサ３０による監視動作の監視結果を収集して記憶する監視情報サーバ２０と、それぞれのセンサによる監視結果に基づいて車両１０の目標速度を決定する速度決定部１０３と、速度決定部１０３によって決定された目標速度に基づいて車両１０の走行速度を制御する車両制御装置１０４と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両制御システムに関し、軌道上を走行する車両を制御する車両制御システムに適用して好適なものである。

従来、軌道上の障害物を検知するセンサを設け、センサが障害物を検知した場合には警報等を通報することによって、軌道上を走行する車両の安全性を確保しようとする通報システムが知られている。

例えば特許文献１には、緊急時に運転士とともに乗客にも緊急情報を提供する列車自動通報システムが開示されている。特許文献１の列車自動通報システムは、軌道内または起動沿いに設けられた監視カメラによって撮影された映像に基づいて障害物検知装置が障害物を検知し、障害物検知装置から検知結果を受信した緊急情報自動通報装置が緊急度をランク分けし、ランクに応じた緊急情報を運転士及び乗客に通報するように構成されている。

また特許文献２では、特許文献１の列車自動通報システムには「地上に敷設されたセンサが故障した場合の安全性および運行稼働率の向上について考慮されていない」という課題があるとして、当該課題を解決し、地上に敷設されたセンサが故障した場合に従来よりも列車の安全性および運行稼働率を向上させ得る車両制御システムが開示されている。

特開２００９−２０２６３５号公報 特開２０１６−０４６９９８号公報

しかし、特許文献２に開示された車両制御システムでは、軌道上のある地点で、地上に敷設されたセンサと車両に搭載されたセンサのどちらもが故障などの理由によって障害物を検知できなくなった場合などに、車両運行の安全性を優先すると、実際には障害物が存在しない場合であっても車両を停止させる事態が生じるため、車両運行の稼働率が著しく低下してしまうおそれがあった。また、逆に車両運行の稼働率を優先すると、障害物の有無が不明であることから車両運行の安全性が低下するおそれがあった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、軌道上の障害物の有無を十分に検知できなくなった場合でも、車両運行における安全性及び稼働率の双方を考慮した車両制御を可能にする車両制御システムを提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため、本発明においては、第１の軌道を走行する第１の車両の運行を制御する車両制御システムが提供される。この車両制御システムは、第１の車両に設置されて第１の軌道の所定地点が検知範囲内に収まったときに当該所定地点における障害物の有無を検知する監視動作を実行可能な第１のセンサと、第１の車両以外の所定の場所に設置されて所定のタイミングで所定地点における障害物の有無を検知する監視動作を実行可能な１以上の第２のセンサと、第２のセンサによる監視動作の監視結果を収集して記憶する監視結果収集部と、監視結果収集部に記憶された監視結果または第１のセンサによる監視動作の監視結果に基づいて第１の車両の目標速度を決定する速度決定部と、速度決定部によって決定された目標速度に基づいて第１の車両の走行速度を制御する速度制御部と、を備え、さらに速度決定部は、第１または第２のセンサによる監視動作が最後に行われてからの経過時間と第１または第２のセンサによる監視動作による障害物の有無の検知結果とに基づいて、複数段階に規定されたリスクレートのうちから所定地点において障害物が存在することの危険度合いを評価して１のリスクレートを決定するリスク評価部と、リスク評価部によって決定されたリスクレートに応じて、速度制御部に指令する目標速度を決定する速度指令演算部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、車両運行における安全性及び稼働率の双方を考慮した車両制御を可能にする車両制御システムを提供できる。

第１の実施の形態に係る車両制御システムの構成例を説明するための図である。 図１に示した車両制御システムの主要な機能構成例を示すブロック図である。 リスクレートの決定に関する処理例を説明するための図である。 第１の実施の形態に係る車両制御システムによる作動例を説明するための図（その１）である。 第１の実施の形態に係る車両制御システムによる作動例を説明するための図（その２）である。 第２の実施の形態に係る車両制御システムの構成例を説明するための図である。 第２の実施の形態に係る車両制御システムによる作動例を説明するための図である。 第３の実施の形態に係る車両制御システムの構成例を説明するための図である。

以下図面について、本発明の実施の形態を詳述する。

（１）第１の実施の形態
（１−１）車両制御システム１の構成
図１は、第１の実施の形態に係る車両制御システムの構成例を説明するための図である。第１の実施の形態に係る車両制御システム１では、図１に示すように、車両１０が軌道１００上を予め決まった運転計画に従って走行することで輸送を実現する鉄道輸送システムへの適用を想定して説明する。

まず、図１を参照しながら、車両制御システム１の各構成について説明する。

図１に示す車両１０は、軌道１００上を走行する車両である。図１の場合、車両１０は左から右の方向を進行方向として、軌道１００の区間Ｘ１に進入しようとしている。車両１０は、外部との通信を行う通信部１０１、所定の範囲内で障害物の有無を検知することができる車載センサ１０２、車両１０の目標速度（詳細は後述する）を決定するための速度決定部１０３、及び目標速度に基づいて車両１０の走行速度を制御する車両制御装置１０４を備えている。なお、区間Ｘ１は、本実施の形態において障害物の有無を検知する対象となる「所定地点（所定範囲）」の一例である。

通信部１０１は、無線通信によって車両１０の外部（図１の場合は監視情報サーバ２０の通信部２０１）との間でデータや信号を通信可能であり、一般的な無線通信の通信インタフェースによって実現することができる。

車載センサ１０２は、所定の監視範囲における障害物の有無を検知（または監視）可能なセンサであって、一般的な障害物センサを利用することができる。より具体的には、図１に示す車載センサ１０２は、軌道１００上を走行する車両１０が区間Ｘ１に接近して区間Ｘ１が監視範囲に収まったときに、区間Ｘ１における障害物の有無を検知する。車載センサ１０２による検知の結果は監視結果として速度決定部１０３に入力される。

なお、車載センサ１０２から速度決定部１０３に向けて有用な監視結果を出力可能なタイミングは、車両１０が区間Ｘ１に十分に近づいて区間Ｘ１を車載センサ１０２の検知距離に収め、区間Ｘ１における障害物の有無の監視動作が実行できたとき以降である。したがって、それ以前のタイミングで車載センサ１０２から速度決定部１０３に監視結果が送られたとしても、当該監視結果の内容は障害物の有無も監視時刻も「未決」とされる。

速度決定部１０３は、車両制御システム１が備える各センサ（車載センサ１０２，地上センサ３０）による所定地点（例えば区間Ｘ１）における障害物の検知結果（監視情報，監視結果）を収集し、当該収集した情報に基づいて、車両１０が当該所定地点を走行する際の目標速度を決定することができる。また、速度決定部１０３は、監視情報サーバ２０に対して、監視情報サーバ２０に蓄積された監視情報を提供するように要求する機能も有している（監視情報要求）。このような速度決定部１０３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ等を備えて構成される計算機装置によって実現することができる。速度決定部１０３の特徴的な機能構成の詳細は、図２を参照しながら後述する。

車両制御装置１０４は、車両１０の走行速度を制御する制御装置であって、例えば一般的に鉄道車両等で用いられている車両制御装置を利用することができる。車両制御装置１０４は、車両１０の走行速度を任意の速度に変更したり、車両１０の走行速度の上限速度を設定したり、走行中の車両１０を停止させたりすることができるが、特に本実施の形態では、速度決定部１０３で決定された目標速度が速度指令として入力された場合に、速度指令で指示された目標速度を超えないように車両１０の走行速度を制御（主に減速制御）する。

図１に示す監視情報サーバ２０は、車両制御システム１の管理者等が保有するコンピュータであって、外部との通信を行う通信部２０１、監視情報サーバ２０における全般的な制御を司る監視情報管理部２０２、及び監視情報管理部２０２の制御によって生成される監視情報を記憶する監視情報記憶部２０３を備えている。監視情報サーバ２０は、例えば車両管制室や軌道１００が通過する駅舎等に設置される。監視情報管理部２０２による制御の詳細は後述するが、簡単にまとめると、監視情報サーバ２０は、地上センサ３０からの監視結果を受信し、受信した監視結果に基づく監視情報を生成して記憶するとともに、車両１０からの監視情報の提供要求（監視情報要求）に応じて車両１０に監視情報を送信する機能を有する。

通信部２０１は、無線通信や有線通信等によって監視情報サーバ２０の外部（図１の場合は車両１０の通信部１０１や地上センサ３０）との間でデータや信号を通信可能であり、一般的な通信インタフェースによって実現することができる。

監視情報管理部２０２は、通信部２０１を介して軌道１００上の障害物の有無を監視するセンサ（図１の場合は地上センサ３０）からの監視結果を受け取り、監視情報として監視情報記憶部２０３に記憶・蓄積させるとともに、通信部２０１を介して車両１０から監視情報要求を受け取った場合には、監視情報記憶部２０３に記憶されている監視情報を通信部２０１を介して車両１０に送信する。監視情報記憶部２０３に記憶される監視情報には、障害物の有無を示す情報の他、監視を行った監視時刻を示す情報が含まれる（後述の図３の監視情報サーバ２０内を参照）。

なお、監視情報サーバから車両１０に送信される監視情報は、監視情報記憶部２０３に記憶されている全ての監視情報である必要はなく、例えば区間Ｘ１に関する監視情報のみを送信するようにしてもよい。このように必要な監視情報だけを送信することによって、車両１０の速度決定部１０３が目標速度を決定する処理に要する時間を短縮する効果が期待できる。

また、さらなる処理負荷の軽減の観点から、監視情報サーバ２０は、以前の監視情報要求の際に車両１０に送信した監視情報がある場合には、当該監視情報を再送することはせず、監視情報記憶部２０３に記憶されている監視情報のうち未処理（未送信）の監視情報だけを車両１０に送信するようにしてもよい。またさらに、監視情報サーバ２０は、複数のセンサからの監視結果を監視情報として記憶するような構成（不図示であるが、地上センサ３０が複数設置されるような構成の場合が想定される）において、未処理（未送信）の監視情報が複数のセンサで存在する場合には、監視した時刻が新しい方の監視結果だけを使って監視情報を送信するようにしてもよい。

監視情報サーバから車両１０に送信される監視情報に関する上記のバリエーションは、本発明の他の実施の形態（第２，第３の実施の形態）にも適用することができる。

監視情報記憶部２０３は、監視情報管理部２０２の制御に従って監視情報を記憶する記憶媒体である。監視情報記憶部２０３は、新たに監視情報の記憶が指示された場合、当該監視情報を過去に記憶した監視情報に追加する態様で監視情報を更新する。監視情報記憶部２０３に記憶される監視情報については、後述の図３の監視情報サーバ２０内にその一例が示されている。

図１に示す地上センサ３０は、軌道１００の所定地点（所定範囲と考えてもよく、例えば区間Ｘ１）の障害物の有無を検知できる場所に配置される固定センサであって、当該所定地点における障害物の有無を継続的に検知（または常時検知）する監視動作を行い、その監視動作の結果を監視結果として監視情報サーバ２０に出力（送信）する機能を有する。地上センサ３０から監視情報サーバ２０に出力される監視情報には、障害物の有無を示す検知結果の他、当該検知を行った監視時刻が含まれる。

なお、地上センサ３０による監視結果の出力は、例えば、区間Ｘ１における障害物の有無を常時検知する監視動作を行い、複数回の監視動作の結果をまとめて定期的に監視結果として監視情報サーバ２０に出力するものであってもよいし、また例えば、定期的に区間Ｘ１における障害物の有無を検知する監視動作を行い、当該監視動作のたびに監視結果を監視情報サーバ２０に出力するものであってもよい。

以上が車両制御システム１の各構成についての説明であるが、本実施の形態において、各センサ（地上センサ３０，車載センサ１０２）がそれぞれ監視する障害物の種類は特に制限されない。具体的に監視対象となり得る障害物としては、例えば、落石や土砂崩れ、または踏切への侵入物などが挙げられるが、これらの障害物は、監視対象の地点（区間Ｘ１）における環境的特徴によって障害物となる発生頻度が異なるものである。したがって、車両制御システム１の各センサは、監視対象の地点（区間Ｘ１）の環境的特徴に応じて最も懸念される障害物の有無を検知するために適した検知ロジックを備えるようにすることが好ましい。

また、車両制御システム１では、各センサが異なる検知ロジックや検知機構を有することによって、主な検知対象とする障害物の種類を分散させるようにしてもよい。例えば、視野角の広い光学式センサを用いるようにすれば、区間Ｘ１だけでなく他の地点までも監視対象とすることができる。また、地上に固定される地上センサ３０とは違い、車両１０に設置される車載センサ１０２の場合、車載センサ１０２で区間Ｘ１に障害物が有ることを検知した場合に、車両１０と障害物までに十分な距離が確保され、その距離を使って障害物の手前までに車両１０を十分に減速できることが求められることから、車載センサ１０２が有する検知範囲（検知距離）の性能は、上記した「十分な距離」を確保可能な程度に長いことが好ましい。このようにセンサによって主な検知対象を分散させると、監視対象の地点（区間Ｘ１）における多様な危険状況を検知することに期待できる。このようなバリエーションは、後述する他の実施の形態にも同様に適用可能である。

（１−２）機能構成
次に、車両制御システム１の主要部における機能構成について図２を参照しながら説明する。図２は、図１に示した車両制御システムの主要な機能構成例を示すブロック図である。図２では、図１に示した車両制御システム１において入出力される情報が記載されており、特に速度決定部１０３の詳細な構成が追記されている。

図２に示すように、速度決定部１０３は、車両１０の位置情報を取得する位置検出部１０５、監視情報サーバ２０に監視情報の提示を要求する監視情報要求部１０６、所定地点（例えば区間Ｘ１）に関する車両１０のリスクレートを決定するリスク評価部１０７、及びリスクレートに基づいて車両１０の目標速度（速度指令値）を決定する速度指令演算部１０８を備えている。以下に各部の特徴を説明する。

位置検出部１０５は、車両１０の位置を検出する機能を有し、当該検出によって得られる位置情報を監視情報要求部１０６に出力する。具体的には、位置検出部１０５は、例えば鉄道車両が一般的に備えるような、車輪の回転数を計数して基準位置（駅や駅間の軌道上に設置されたビーコンの位置など）からの相対位置を算出することによって車両１０の相対位置を検出（算出）するようにしてもよいし、ＧＰＳ（Global Positioning System）のような衛星測位システムを用いて車両１０の絶対位置を検出（算出）するようにしてもよい。

監視情報要求部１０６は、位置検出部１０５から車両１０の位置情報を受け取り、例えば車両１０が区間Ｘ１から所定の距離に接近した場合等に、通信部１０１を介して監視情報要求を監視情報サーバ２０に通知するように指示する。監視情報サーバ２０では、監視情報要求を受け取ると、監視情報管理部２０２が監視情報記憶部２０３に記憶している監視情報を車両１０に送信し、当該送信された監視情報は通信部１０１を介してリスク評価部１０７に入力される。

リスク評価部１０７は、監視情報サーバ２０からの監視情報及び車載センサ１０２からの監視結果を入力として、監視対象の所定地点（区間Ｘ１）に関する車両１０のリスクレートを決定する。ここで、「区間Ｘ１に関する車両１０のリスクレート」とは、区間Ｘ１に障害物があることによって車両１０の通行が支障される危険性の度合いを示すものである。区間Ｘ１にリスクレートが高いほど、区間Ｘ１に障害物があって車両１０の通行に支障を与える可能性が高い。リスクレートの決定の詳細は（３）で後述する。そして、リスク評価部１０７が決定したリスクレートは速度指令演算部１０８に出力される。

速度指令演算部１０８は、リスク評価部１０７で決定されたリスクレートに基づいて、当該リスクレートに対応する目標速度を決定する。ここで、目標速度とは、車両１０に許容する走行速度の上限目標を意味し、具体的には例えば、後述の図３で速度指令演算部１０８内に示された速度指令値に相当する。そして、速度指令演算部１０８は、車両１０の走行速度が目標速度を超えないようにするよう、車両制御装置１０４に速度指令を出力する。

このように、車両制御システム１では、速度決定部１０３が、監視対象の所定地点（区間Ｘ１）に対して行われた各センサ（地上センサ３０，車載センサ１０２）の監視動作の結果（監視結果，監視情報）に基づいて、監視対象の所定地点において障害物が有る危険性をリスクレートとして決定し、当該リスクレートに応じた目標速度を決定して速度指令を出すことによって、区間Ｘ１に障害物があることによって通行が支障される危険度を鑑みながら車両１０の走行速度を制御できるようになる。

（１−３）リスクレートと目標速度
図３は、リスクレートの決定に関する処理例を説明するための図である。前述したように、本実施の形態においてリスクレートとは、区間Ｘ１に障害物があって車両１０の通行が支障される危険性の度合いを示すものである。以下では、図３を参照しながら、リスクレートの決定やその後の目標速度の決定等を行う処理の一例について説明する。

まず、図３に示すように、リスク評価部１０７は、監視情報サーバ２０及び車載センサ１０２からそれぞれ監視情報及び監視結果を受け取り、受け取った監視情報及び監視結果に基づいて、障害物検知情報及び経過時間情報を生成する監視情報演算処理１１１を行う。

監視情報演算処理１１１では、監視情報に含まれる障害物有無のデータと監視結果に含まれる障害物有無のデータとを参照し、監視情報または監視結果の何れか一方にでも障害物が有ると示された場合には障害物「有」という障害物検知情報が得られ、監視情報及び監視結果の何れにも障害物が無いと示された場合には障害物「無」という障害物検知情報が得られる。この障害物検知情報を用いて、第１のリスクレート算出処理１１２が行われる。

また、監視情報演算処理１１１では、監視情報に含まれる監視時刻のデータと監視結果に含まれる監視時刻のデータとを参照し、両監視時刻のうちの新しい方の時刻と現在時刻との差分（すなわち、車両制御システム１におけるセンサ（地上センサ３０，車載センサ１０２）が最後に監視動作を行ってからの「経過時間」）を計算することによって、経過時間情報が得られる。この経過時間情報を用いて、第２のリスクレート算出処理１１３が行われる。

なお、車載センサ１０２からの監視結果は、前述したように区間Ｘ１に対する監視動作が行われたときに定まるものであるから、例えば区間Ｘ１が車載センサ１０２の監視範囲内に入るまでは、監視結果は「未決」とされる。そして、このような「未決」の監視結果については、リスク評価部１０７による処理結果に寄与しない。すなわち、車載センサ１０２からの監視結果が「未決」のときは、障害物検知情報及び経過時間情報は監視情報サーバ２０からの監視情報によってのみ決定される。

第１のリスクレート算出処理１１２では、障害物の有無に基づいて第１のリスクレートの算出が行われる。具体的には例えば、監視情報演算処理１１１を経て得られた障害物検知情報が障害物「有」であった場合には比較的高いリスクレート「Ｓ」を第１のリスクレートとして算出し、監視情報演算処理１１１を経て得られた障害物検知情報が障害物「無」であった場合にはリスクレート「Ｓ」よりも低いリスクレートであるリスクレート「Ｌ」を第１のリスクレートとして算出する。

一方、第２のリスクレート算出処理１１３では、経過時間に基づいて第２のリスクレートの算出が行われる。第２のリスクレート算出処理１１３では、監視情報演算処理１１１を経て得られた経過時間情報で示される経過時間が長いほど、高いリスクレートが第２のリスクレートとして算出される。具体的には例えば、経過時間情報の経過時間が１分以下の場合はリスクレート「Ｌ」を第２のリスクレートとし、経過時間情報の経過時間が１分より長く２分以下の場合はリスクレート「Ｍ」を第２のリスクレートとし、経過時間情報の経過時間が２分より長く３分以下の場合はリスクレート「Ｈ」を第２のリスクレートとし、経過時間情報の経過時間が３分より長い場合はリスクレート「Ｓ」を第２のリスクレートとする。

そして、第１のリスクレート算出処理１１２で算出された第１のリスクレートと第２のリスクレート算出処理１１３で算出された第２のリスクレートとに基づいてリスクレート決定処理１１４が行われることによって、最終的なリスクレートが決定される。具体的には、第１のリスクレート（図３の場合、ＳまたはＬ）と第２のリスクレート（図３の場合、Ｓ，Ｈ，Ｍ，Ｌの何れか）とのうち、「ＯＲ」の論理演算を行って何れか高いほうのリスクレートを選ぶことによって、入力されたリスクレートのうち危険度合いの高い方のリスクレートを最終的なリスクレートとして採用（決定）する。例えば、一方のリスクレートが「Ｌ」で他方のリスクレートが「Ｍ」である場合は、危険度合いの高いリスクレート「Ｍ」が採用される。

このようにリスクレート決定処理１１４では、障害物の有無に関する危険度がそれぞれのリスクレート（第１，第２のリスクレート）で算出されたうちから、ＯＲ論理演算によってより危険度合いの高いリスクレートを選択することにより、安全性を重視したリスクレートを決定することができる。

次いで、リスクレート決定処理１１４で得られたリスクレートは、リスク評価部１０７によって決定されたリスクレートとして速度指令演算部１０８に出力され、速度指令演算部１０８は、入力されたリスクレートに応じて目標速度（速度指令値）を決定する。

図３には、速度指令演算部１０８内に、リスクレートに応じた目標速度（速度指令値）の具体例がテーブルで示されている。このテーブルによれば、リスクレート決定処理１１４が行われると、リスクレートが「Ｌ」のときは「通過（最高時速４０ｋｍ）」、リスクレートが「Ｍ」のときは「強めブレーキ停止可能速度（最高時速３０ｋｍ）」、リスクレートが「Ｈ」のときは「弱めブレーキ停止可能速度（最高時速２０ｋｍ）」、リスクレートが「Ｓ」のときは「停止（時速０ｋｍ）」が、それぞれ速度指令値（目標速度）として決定される。なお、速度指令値「停止」は、対象の所定地点（区間Ｘ１）の手前で車両１０を停止させることを意味する。また、各リスクレートに対応付けられる具体的な目標速度の速度値は一例に過ぎず、車両１０のブレーキ性能や軌道１００が敷設されている路線で許容された最高走行速度等に応じて、適切な速度値が設定されることが好ましい。

そして、リスクレート決定処理１１４で決定された目標速度が速度指令として車両制御装置１０４に出力されることにより（図２参照）、車両制御装置１０４が当該目標速度を超えないように車両１０の走行速度を制御する。

以上が、リスクレート及び目標速度の決定に関する詳細な説明である。上記説明では、リスクレートを低い方からＬ，Ｈ，Ｍ，Ｓの順に最大４段階で規定して説明したが、本実施の形態に係る車両制御システム１におけるリスクレートの規定はこれに限定されるものではない。

例えば監視対象の所定地点（例えば区間Ｘ１）において障害物が「有」か「無」かの２段階でリスクレートを規定するようにしてもよい。このような場合、３段階以上のリスクレートを規定する場合に比べて処理負荷が少ないという利点がある。

また例えば、３段階以上のリスクレートを規定する場合には、規定する段階数が多いほど処理は相対的に複雑になるが、例えば障害物が車両１０の通行を支障する危険性に、その支障の確率や支障されたときの被害度などの尺度を盛り込むことができるため、それらの詳細な尺度を勘案したきめ細かいリスクレートの決定（リスクレーティング）が可能になるという利点がある。後の図３等ではリスクレートに応じて車両１０の走行速度を制御する処理について説明するが、細分化されたリスクレートが用いられるほど、車両１０の走行速度を詳細に制御することができ、輸送の安全性及び速達性をよく両立することに期待できる。

また、図３に示した目標速度（速度指令値）の具体例において、リスクレート「Ｍ」の「強めブレーキ停止可能速度」とリスクレート「Ｈ」の「弱めブレーキ停止可能速度」のように複数段階の停止可能速度を設けたのは、車両１０の乗客の乗り心地や安全を考慮したためである。詳しく説明すると、リスクレート「Ｍ」が決定される状況よりもリスクレート「Ｈ」が決定される状況のほうが、車両１０が監視対象の所定地点（区間Ｘ１）に差し掛かった際に障害物が発見される可能性が高い。実際に障害物が発見される（例えば車載センサ１０２によって障害物「有」が検知される）と、リスクレートは「Ｓ」に格上げされて、車両１０に対する速度指令値は「停止（時速０ｋｍ）」となる。このような場合、車載センサ１０２の検知距離の間を車両１０が走行するまでの間に車両１０の走行速度を時速０ｋｍにまで減速させる必要が生じる（すなわち、検知距離より短い制動距離となるようにブレーキをかける必要が生じる）ことから、リスクレートが格上げされる前の速度指令値が高速であるほど急なブレーキが必要となり、乗客の乗り心地の低下や、転倒などによる安全性の低下につながるおそれがある。そこで、このような事象（将来の車両停止）への備えとして、車両停止の速度指令が出される可能性が比較的高い場合には、事前に車両１０の走行速度を低め（すなわち、弱めブレーキ停止可能速度）に制御するようにしている。

（１−４）車両制御システム１の作動例
以上、本実施の形態に係る車両制御システム１の構成及びその特徴的な処理等について説明してきたが、以下ではこのような車両制御システム１による作動例を示し、その効果を説明する。

（１−４−１）作動例（その１）
図４は、第１の実施の形態に係る車両制御システムによる作動例を説明するための図（その１）である。図４では、地上センサ３０及び車載センサ１０２の監視動作が正常に機能している場合に、車両１０が軌道１００上を区間Ｘ１の方向に走行しているときの車両制御システム１においてどのような速度指令、リスクレート、経過時間、及び検知結果が示されるかを時間経過に沿って示している。

図４において、速度指令（０ｋｍ／ｈ，２０ｋｍ／ｈ，３０ｋｍ／ｈ，４０ｋｍ／ｈ）は、速度指令演算部１０８から車両制御装置１０４に入力される速度指令を示しており、その具体的な値は図３に例示した速度指令値に対応している。また、図４のリスクレート（Ｓ，Ｈ，Ｍ，Ｌ）は、リスク評価部１０７から速度指令演算部１０８に入力されるリスクレートを示しており、その具体的な値は図３に例示したリスクレートの値に対応している。また、図４の経過時間（３分，２分，１分，０分）は、区間Ｘ１に対して最後に監視動作が行われてからの経過時間を示しており、その具体的な値は図３に例示した第２のリスクレートの基準となる経過時間に対応している。また、図４の障害物検知Ａ，障害物検知Ｂは、それぞれ車載センサ１０２，地上センサ３０による区間Ｘ１に対する障害物の有無の監視結果を示している。具体的には、「有」は障害物が検知されたことを意味し、「無」は障害物が検知されなかったことを意味し、「未」は障害物の検知が未だ行われていないことを意味する。なお、図４において障害物検知Ａ，Ｂ上の点から経過時間に対して引かれた矢印は、当該「点」において障害物の有無を検知する監視動作が行われ、当該監視動作が行われたことによって経過時間が「０分」にリセットされることを示している。

このように、図４ではそれぞれの情報量（障害物検知、経過時間、リスクレート、速度指令）が連動して変化するさまが示されており、連動関係を示すために矢印が用いられている。実際には処理時間や伝送時間などが生じるため、これらの連動による情報量の変化は同時刻に発生するものではないが、説明の便宜上、連動する変化は同一の時刻で示されている。そして、上述した図４の表示方法は、後述する図５，図７でも同様であり、以後は重複する説明を省略する。

図４によれば、地上センサ３０による障害物検知Ｂは、定期的に１分間隔で区間Ｘ１における障害物の有無を確認している。そして、障害物検知Ｂによる監視結果は、時刻ｔ１１の確認時まではすべて「無」となり、時刻ｔ１３の確認時に「有」となっている。

一方、車載センサ１０２による障害物検知Ａによる障害物の有無の確認は、時刻ｔ１２で初めて行われており、それまでの間は区間Ｘ１が車載センサ１０２の監視範囲に入っていないために「未」（未決）として扱われる。そして、障害物検知Ａによる監視結果は、時刻ｔ１２では「無」であるが、その次の確認タイミングである時刻ｔ１４では「有」となっている。

このような障害物検知の監視結果が得られる場合の車両制御システム１の動作について時系列で説明すると、まず時刻ｔ１１までは、障害物検知Ｂによる監視結果「無」に基づいて、経過時間が１分経過すると０分にリセットされる状況が繰り返され、このときリスクレートは最も危険度合いが低い「Ｌ」が決定されるので、速度指令における目標速度は４０ｋｍ／ｈ（通過）となり、経過時間の増大を理由にリスクレートが格上げされることはない。その後、時刻ｔ１２では障害物検知Ａによる監視結果も得られるが、このときの監視結果も「無」であることから、リスクレート及び目標速度に変更はない。

その後、時刻ｔ１３において、地上センサ３０が区間Ｘ１に障害物が有ることを検知したことにより、障害物検知Ｂによる監視結果「有」が得られる。このとき、監視結果が得られたことによって経過時間は０分にリセットされる一方、障害物「有」という監視結果に基づいてリスクレートは最も危険度合いが高い「Ｓ」が決定され、速度指令における目標速度は０ｋｍ／ｈ（停止）となる。

なお、図４の場合、障害物検知Ｂの監視結果が得られた時刻ｔ１３からほどなくして、時刻ｔ１４のタイミングで車載センサ１０２による障害物検知Ａでも障害物「有」の監視結果が得られるが、時刻ｔ１３の時点では、地上センサ３０による障害物検知Ｂの監視結果だけが「有」となる。このように障害物検知の監視結果が異なるような場合であっても、車両制御システム１は、前述したＯＲ論理演算によって危険度合いが高い方のリスクレートを決定するようにすることから、地上センサ３０による監視結果に基づいていち早く車両１０を停止させる速度指令を出して安全性を確保することができる。

（１−４−２）作動例（その２）
図５は、第１の実施の形態に係る車両制御システムによる作動例を説明するための図（その２）である。図５では、故障などの理由で地上センサ３０の監視動作が途中から正常に機能しなくなって車載センサ１０２の監視動作しか得られなくなった場合に、車両１０が軌道１００上を区間Ｘ１の方向に走行しているときの車両制御システム１においてどのような速度指令、リスクレート、経過時間、及び検知結果が示されるかを時間経過に沿って示している。

図５によれば、時刻ｔ２１までは、図４の時刻ｔ１１までの場合と同様に、障害物検知Ｂによる監視結果「無」だけが１分周期で得られており、障害物検知Ａによる監視結果は「未」（未決）のままである。車載センサ１０２は、後の時刻ｔ２４のタイミングで初めて区間Ｘ１における障害物の有無を確認できるとし、時刻ｔ２４で初めて障害物検知Ａによる監視結果が得られる。

このような状況で時刻ｔ２２に地上センサ３０が故障したとすると、その後は障害物検知Ｂによる監視結果が得られなくなる。このとき、前述したように障害物検知Ａによる監視結果も時刻ｔ２３までは得られないことから、時刻ｔ２１〜ｔ２４までの間、一切の監視結果が得られないことで、経過時間が増大していく。図５には、経過時間の増大とともに、リスクレートは「Ｌ」から「Ｍ」、「Ｈ」、「Ｓ」へと、高い危険度合いを示すものに格上げされる。そして、リスクレートの格上げに伴って、より低速な目標速度が速度指令で指示されるようになる。時刻ｔ２３では、ついに最高の危険度合いを示すリスクレート「Ｓ」が決定されたことに伴って、速度指令は目標速度を０ｋｍ／ｈ（停止）とする。

つまり、図５の時刻ｔ２３では、地上センサ３０または車載センサ１０２によって区間Ｘ１において障害物が有ることが実際に検知されていなくても、最後に障害物の有無を確認してからの経過時間が増大したことに基づいて、車両１０を停止するように制御する。このような車両制御は、区間Ｘ１における障害物の有無を確認できていない時間（経過時間）が増大した場合には当該区間Ｘ１に障害物が有るかもしれない危険性（リスク）が高まるという観点から予防的に車両１０を減速又は停止させるものであり、このような車両制御を行うことによって、実際に区間Ｘ１に進入してしまう前に車両１０の安全を確保することができる。

そして図５の場合、時刻ｔ２３において速度指令の目標速度が０ｋｍ／ｈ（停止）とされることで車両１０は区間Ｘ１に到達する前に停止されることになるが、その後の時刻ｔ２４において車載センサ１０２による障害物検知Ａによって障害物「無」の監視結果が得られることで、経過時間が０分にリセットされるとともに、最も低い危険度合いを示すリスクレート「Ｌ」が決定される。そしてリスクレート「Ｌ」が決定されたことによって、区間Ｘ１に障害物が有るかもしれないという危険な状況が回避されたと判断されることから、速度指令の目標速度は４０ｋｍ／ｈ（通過）に戻され、車両１０は区間Ｘ１を通過することができるようになる。

このように時刻ｔ２４における車両制御が行われることで、車両制御システム１は、区間Ｘ１における危険性の増大に基づいて車両１０を一旦停止するように制御したとしても、その後にセンサによって区間Ｘ１に障害物が存在しないことが確認されると、作業員等による区間Ｘ１の現地確認を必要とすることなく、車両１０に対する当該制御を解除して通常の走行制御に復帰させることができる。そして、このように作業員等による確認を必ずしも必要とすることなく車両１０の停止から復帰までの車両制御が可能なことは、特に車両１０が無人運転車両であるときに高い有効性を発揮する。

なお、図５の時刻ｔ２３で速度指令の目標速度が０ｋｍ／ｈ（停止）とされた後、時刻ｔ２４において障害物検知Ａによって障害物「有」の監視結果が得られた場合には、車両１０に対する停止の速度指令は解除されず、車両１０は停止される。そして、作業員や運転士等によって障害物の除去が行われた後に、車両１０の走行が再開されることとなる。

また、図４や図５の動作例では、車載センサ１０２による障害物検知Ａの監視動作が行われるタイミングと、地上センサ３０による障害物検知Ｂの監視動作が行われるタイミングとが異なるように示されている。車両制御システム１では、例えば地上センサ３０による監視動作が１分間隔で毎分の「００秒」に行われるように予め設定されているとすると、車載センサ１０２による監視動作を「３０秒」に行われるように設定することで、監視動作の実行タイミングのずれを実現することができる。このように複数のセンサによる障害物検知の監視動作の実行タイミングをずらすことにより、複数のセンサが正常に作動しているときには頻繁に監視動作が実行されることになるので、区間Ｘ１に障害物が有った場合に早期に発見することができる。また、監視動作の実行タイミングをずらすことで、監視動作が行われる間隔を短縮できるため、経過時間がリセットされる機会が増加し、区間Ｘ１で障害物が検知されないときにリスクレートが不必要に格上げされない（すなわち、リスクレートの格上げに伴う目標速度の減速によって不必要な速度制限が行われない）ようにする効果にも期待できる。このような監視動作のタイミングのずらしは、後述する第２，第３の実施の形態でも採用することができる。

（１−５）効果
以上、本実施の形態に係る車両制御システム１によれば、軌道１００上を走行する車両１０が同軌道上の所定地点（区間Ｘ１）に侵入した障害物によって安全な通行が支障されることに対して、車両１０に搭載される車載センサ１０２及び区間Ｘ１を常時監視可能な地上センサ３０によって区間Ｘ１における障害物の有無を監視した情報に基づいて、当該区間Ｘ１において障害物が有ることの危険度合い（リスクレート）を決定し、当該決定されたリスクレートに基づいて速度指令の目標速度を決めて車両１０の走行速度を制御することにより、区間Ｘ１に侵入した障害物によって車両１０の安全な通行が支障されることを抑制・防止することができる。

また、本実施の形態に係る車両制御システム１では、車両１０の走行速度をどのような目標速度に制御すれば安全に区間Ｘ１を通行できるか（あるいは区間Ｘ１に到達する前に停止できるか）について、当該区間Ｘ１における障害物の有無が最後に監視されてからの経過時間に基づいて決定することができる。具体的には、経過時間が長いほど、新たに侵入する障害物によって支障されるリスクが高いという観点により、区間Ｘ１に障害物が有った場合には、乗客の安全を考慮しながら有人運転時に運転士（無人運転車両の場合は自動車両制御システム）が障害物の手前で車両を十分に減速することが容易になるよう、目標速度をより低速に設定して、車両の加減速を制御することができる。

また、本実施の形態に係る車両制御システム１では、上記リスクレートが高いときに単に車両１０を停止させる制御を行うだけでは、所定地点（区間Ｘ１）に障害物が無かった場合に車両１０の運行稼働率が低下してしまうことを鑑みて、複数段階の目標速度に対応する複数段階のリスクレートを用意してそのうちの１つのリスクレートに決定することによって、リスクレートが高いほど目標速度を低速に設定する一方で、リスクレートが比較的低い場合には目標速度の減速加減を弱めることができる。この結果、本実施の形態に係る車両制御システム１によれば、所定地点に障害物が有ることによって車両１０の通行に支障が出ることに対して、車両１０の安全性と運行稼働率とを両立させながら、予防的に対処した車両制御を実現することができる。

（２）第２の実施の形態
（２−１）車両制御システム２の構成
図６は、第２の実施の形態に係る車両制御システムの構成例を説明するための図である。第２の実施の形態に係る車両制御システム２は、第１の実施の形態に係る車両制御システム１と比較した場合に、地上センサ３０及び車両１０の車載センサ１０２だけでなく、車両１０の軌道１００とは別の軌道２００を走行する車両４０に備えられた車載センサ４０２によっても、所定地点（区間Ｘ１）における障害物の有無の監視が行われることを特徴としている。そして図６にも示すように、車両制御システム２の構成は、車両４０に関連する以外は第１の実施の形態に係る車両制御システム１とほぼ同様であり、簡略のためこれらの説明は省略する。

図６に示したように、車両４０は、軌道２００上を車両１０と対抗する方向に走行する車両であって、車両１０とは逆の方向から区間Ｘ１の方に接近してくる。軌道２００と軌道１００との関係は、鉄道輸送で一般的に実用化されている複線の設定と捉えることができる。

車両４０は、外部との通信を行う通信部４０１、所定の範囲内で障害物の有無を検知することができる車載センサ４０２、及び車両４０の位置を把握することができる位置特定部４０３を備えている。ここで、区間Ｘ１は、障害物の有無を検知する対象となる「所定地点（所定範囲）」の一具体例であって、第１の実施の形態における区間Ｘ１と同一のもとの考えて良い。

通信部４０１は、無線通信によって車両４０の外部（図６の場合は監視情報サーバ２０の通信部２０１）との間でデータや信号を通信可能であり、一般的な無線通信の通信インタフェースによって実現することができる。

車載センサ４０２は、車両１０の車載センサ１０２と同様に、所定の監視範囲における障害物の有無を検知（または監視）可能なセンサであって、一般的な障害物センサを利用することができる。より具体的には、図６に示す車載センサ４０２は、軌道２００上を走行する車両４０が軌道１００上の区間Ｘ１を監視範囲に収めたときに、区間Ｘ１における障害物の有無を検知する。

車載センサ４０２による検知の結果は、監視結果として監視情報サーバ２０に送信される。この監視結果には、障害物の有無を示す検知結果と当該検知を行った監視時刻とが含まれる。なお、車載センサ４０２から監視情報サーバ２０に監視結果が送信されるタイミングは、区間Ｘ１の監視結果が監視情報サーバ２０に確実に伝えられるものであればよい。具体的には例えば、車両４０が区間Ｘ１を通過するために要する時間よりも短い周期で周期的に監視結果を送信するようにしてもよいし、あるいは車両４０が区間Ｘ１を通過するタイミングに合わせて監視結果を送信するようにしてもよい。このようなタイミングで監視結果を送信することによって、車載センサ４０２による区間Ｘ１に対する監視結果が監視情報サーバ２０に確実に提供される。

また、車載センサ４０２の検知ロジックや検知機構は特定のものに限定されず、第１の実施の形態で車両制御システム１の各センサについて前述したのと同様に、区間Ｘ１の環境的特徴に配慮しながら、車両４０が区間Ｘ１に接近したときに区間Ｘ１における障害物の有無を検知することに適したものであればよい。特に、車載センサ４０２の場合、監視対象とする区間Ｘ１は自身が走行する軌道２００とは別の軌道１００上にあることから、長い検知距離や広い検知角度を監視性能として有することが好ましい。そこで、具体的には例えば、視野角の広い光学式センサを用いることが考えられる。

位置特定部４０３は、車両４０の位置を検出する機能を有し、具体的には例えば、鉄道車両が一般的に備えるような、車輪の回転数を計数して基準位置（駅や駅間の軌道上に設置されたビーコンの位置など）からの相対位置を算出することによって車両４０の相対位置を検出する装置や、ＧＰＳのような衛星測位システムを用いて車両４０の絶対位置を検出する装置で実現することができる。位置特定部４０３が車両４０の位置を把握することによって、車両４０の車載センサ４０２がその監視範囲に区間Ｘ１を収めたか否かを判断でき、監視範囲に収めたときに区間Ｘ１における障害物の有無を確認することができる。

そして、車両４０の車載センサ４０２による監視結果を受信する監視情報サーバ２０では、地上センサ３０による監視結果に対する処理と同様に、車載センサ４０２による監視結果が監視情報として記憶・蓄積される。より詳細には、監視情報管理部２０２が、監視情報として監視情報記憶部２０３に記憶・蓄積させるとともに、通信部２０１を介して車両１０から監視情報要求を受け取った場合には、監視情報記憶部２０３に記憶されている監視情報を通信部２０１を介して車両１０に送信する。

なお、車両１０における処理は、第１の実施の形態の車両制御システム１における処理とほぼ同様なので詳細な説明は省略する。違いとしては、監視情報サーバ２０から受け取る監視情報のなかに車載センサ４０２による監視結果も含まれることから、３個のセンサ（車載センサ１０２，地上センサ３０，車載センサ４０２）による監視結果に基づいてリスクレートの決定処理や目標速度の決定処理が行われる。

このように、第２の実施の形態に係る車両制御システム２によれば、第１の実施の形態よりも多くのセンサから監視結果を得て、これらの監視結果に基づいて車両１０の走行制御を行うことができるため、第１の実施の形態の車両制御システム１によって得られる効果に加えて、車両１０の安全性及び運行稼働率をより高く確保する効果に期待できる。

（２−２）車両制御システム２の作動例
本実施の形態に係る車両制御システム２による作動例を示し、その効果を説明する。

図７は、第２の実施の形態に係る車両制御システムによる作動例を説明するための図である。図７に示す障害物検知Ａ，障害物検知Ｂは、図４，図５に示した障害物検知Ａ，障害物検知Ｂと同じく、車載センサ１０２による監視結果及び地上センサ３０による監視結果であり、図７で新たに示された障害物検知Ｃは、車載センサ４０２による監視結果である。

図７において、地上センサ３０による障害物検知Ｂは、時刻ｔ３２までは定期的に１分間隔で区間Ｘ１に対する障害物「無」の監視結果を出力するが、時刻ｔ３３のタイミングで地上センサ３０に故障が発生して以後の監視結果が出力されなくなっている。また、車載センサ１０２による障害物検知Ａは、区間Ｘ１に対して監視動作を行うことなく（「未」（未決）の監視結果のまま）、時刻ｔ３１で車載センサ１０２に故障が発生して以後の監視結果が出力されなくなっている。一方、車載センサ４０２による障害物検知Ｃは、障害物検知Ａ，障害物検知Ｂの監視結果がともに出力されなくなった時刻ｔ３３の時点では、区間Ｘ１が車載センサ４０２の監視範囲に収められていないために「未」（未決）の状態であるが、その後、時刻ｔ３４のタイミングにおいて、車載センサ４０２の監視範囲に収まった区間Ｘ１に対して監視動作が行われて障害物「無」の監視結果が出力される。

上記のように各センサによる障害物検知が行われるときに、車両制御システム２においてどのような速度指令、リスクレート、経過時間、及び検知結果が示されるかを時間経過に沿って説明する。

まず、前述の通り時刻ｔ３１で車載センサ１０２が故障してしまうが、それ以前から障害物検知Ａの監視結果は「未」であることから、図７の場合、障害物検知Ａの監視結果は経過時間やリスクレート等に影響を与えることがない。

そして、時刻ｔ３２までは、地上センサ３０による障害物検知Ｂの監視結果に基づいて、１分ごとに経過時間が０分にリセットされるため、リスクレートは最も低い「Ｌ」のまま維持され、速度指令の目標速度も４０ｋｍ／ｈ（通過）が維持される。これは図４の開始から時刻ｔ１１までの状況や図５の開始から時刻ｔ２１までの状況と同様である。なお、障害物検知Ｃからは監視結果が出力されていないため「未」となり、リスクレート等に影響を与えない。

次に、時刻ｔ３３において地上センサ３０が故障してしまうと、以後は何れの障害物検知からも障害物の有無に関する監視結果が出力されない期間が時刻ｔ３４まで続くため、徐々に経過時間が増大していく。そして、経過時間が１分を超えると、リスクレートが「Ｍ」に格上げされて速度指令の目標速度は３０ｋｍ／ｈ（強めブレーキ停止可能速度）に減速され、さらに１分が経過して経過時間が２分を超えると、リスクレートが「Ｈ」に格上げされて速度指令の目標速度は２０ｋｍ／ｈ（弱めブレーキ停止可能速度）に減速される。

上記のように、時刻ｔ３２から時刻ｔ３４までの間は、監視結果を出力し得る２つのセンサ（車載センサ１０２，地上センサ３０）がともに故障してしまったことで、障害物検知の監視結果が得られずに経過時間が増大する一方となるが、この間、実際に区間Ｘ１における障害物の有無が確認できなくても、経過時間の増大に伴って障害物が存在する危険性が高まっているという判断のもと、リスクレートを格上げして速度指令の目標速度を減速していくことが可能となる。車両制御システム２では、このような目標速度の減速を可能にすることで、仮に区間Ｘ１に障害物が有ることが目視できたような場合には、弱めのブレーキ制動を行うだけで、乗客が転倒等しないように安全性を確保しながら区間Ｘ１の手前で車両１０を停止させることができる。

しかし、このような障害物検知の監視結果が得られない状況が続くと、最終的には、図５の時刻ｔ２３で説明したのと同様に、最も危険度合いが高いリスクレート「Ｓ」が決定されてしまい、速度指令の目標速度を０ｋｍ／ｈ（停止）として、車両１０を停止させることになってしまう。そして、障害物検知の監視結果が得られない以上は、運転士等の判断によってしか、車両１０による運行・輸送を継続することができない。また仮に車両１０が無人運転車両である場合には、作業員が対象地点の区間Ｘ１まで赴いて安全を確認した後、所定の安全手順を経て運転を再開することが必要となるため、運転再開のためにより多くの時間を要することになり、車両１０の運行稼働率が大幅に低下してしまうおそれもある。

そこで、車両制御システム２では、このような状況を打開し得る障害物検知として車載センサ４０２による障害物検知Ｃが用意されている。すなわち、車載センサ１０２，地上センサ３０がともに故障してしまったとしても、車両１０の対向方向から走行してきた車両４０が区間Ｘ１に接近し、車載センサ４０２によって区間Ｘ１における障害物の有無が確認されることによって、経過時間の増大をリセットし、区間Ｘ１における障害物の有無に関するリスクレートを再計算することができる。

具体的には、図７の時刻ｔ３４のタイミングにおいて、障害物検知Ｃによって障害物「無」の監視結果が得られることで、経過時間は０分にリセットされ、さらに、障害物も「無」であると確認されたことから、リスクレートは最も危険度合いが低い「Ｌ」に格下げされる。その結果、速度指令の目標速度も４０ｋｍ／ｈ（通過）に復帰されることから、運転士や作業員等による上記の安全手順を経なくても、車両１０の走行速度を復帰させて、安全に区間Ｘ１を通過させることができる。

以上のように、図７に示したような動作制御が行われることによって、車両制御システム２では、複数のセンサ（車載センサ１０２，地上センサ３０）の故障等によって対象地点（区間Ｘ１）における障害物の有無の監視結果が得られない期間が続いた場合には経過時間の増大に伴ってリスクレートを格上げして速度指令の目標速度を減速させることによって、車両１０が区間Ｘ１に進入する前に、危険度合いに応じて車両１０の走行速度を制御することができ、乗客の安全を確保しながら障害物への対応を可能にすることができる。

さらに、車両制御システム２では、上記のように複数のセンサが故障した場合であっても、他の車両４０に搭載されたセンサ（車載センサ４０２）によっても対象地点における障害物の有無の監視結果が得られるようにすることで、経過時間の増大に伴って車両１０の目標速度が減速された後でも、新たに得られた監視結果によって障害物が無いことが確認されると、運転士や作業員等による現地確認を必要とすることなく、車両１０を通常走行に戻すことが可能なため、車両１０の安全性を考慮した走行制御を行うとともに、車両１０の運行稼働率も確保することができる。

そして、このような車両制御システム２は、車両１０が無人運転車両であるときに、より効果を発揮する。従来の車両制御システムでは、無人運転車両の場合、安全確認をセンサ等に頼るしかないため、例えば駅の中間でセンサが故障して区間Ｘ１における障害物の有無が確認できなくなったときには、作業員が現場に赴いて復旧手順を行うしかなく、現場に向かうまでの時間が掛かる点や軌道上で作業をすることによる二次被害のリスクがある点が問題となってしまう。しかし、車両制御システム２では、近隣の軌道を走行する車両（例えば本例の軌道２００を走行する車両４０）によって区間Ｘ１における障害物の有無の確認が可能になることから、安全性を確認したうえで車両１０を無人運転のまま自走させて次の駅に到着させることができる。つまり、作業員の復旧手順の実施による時間消費や二次被害のリスクを低減・回避でき、無人運転車両であっても車両１０の安全性及び運行稼働率をともに確保することができるものである。

なお、上記の説明では、車両４０は車両１０と対向する方向に走行するとしたが、本実施の形態に係る車両制御システム２において車両４０の走行方向はこれに限定されるものではない。例えば、鉄道の複々線で一般的に見られるように、車両４０が車両１０の軌道１００と隣り合う軌道２００上を車両１０と同じ方向に併走するような場合にも適用することができる。

さらに、上記の説明では、車両１０以外に車載センサを搭載する車両は車両４０だけであったが、本実施の形態に係る車両制御システム２では、さらに多くの車両のそれぞれに車載センサ４０２と同様のセンサを備えるようにしてもよい。具体的には例えば、軌道１００の両側に２本の軌道が敷設されているような場合に、それぞれの軌道上を走行する車両に上記の車載センサを搭載して区間Ｘ１における障害物の有無を確認できるようにすることで、より多くの監視結果を監視情報サーバ２０に集めて、信頼性の高い車両１０の走行制御を可能にすることができる。

（３）第３の実施の形態
図８は、第３の実施の形態に係る車両制御システムの構成例を説明するための図である。第３の実施の形態に係る車両制御システム３は、第１の実施の形態に係る車両制御システム１と比較した場合に、車両１０に先行して同じ軌道１００上を走行する車両５０と、車両５０の位置を追跡可能な車両追跡装置６０とをさらに備える点が異なっている。図８に示すように、車両制御システム３の構成は、車両５０及び車両追跡装置６０以外は第１の実施の形態に係る車両制御システム１とほぼ同様であり、簡略のためこれらの説明は省略する。第３の実施の形態に係る車両制御システム３では、車両５０による所定地点（区間Ｘ１）の走行結果に基づいて、所定地点における障害物の有無の監視動作が行われたと見なすことを特徴とする。

図８に示したように、車両５０は、車両１０と同じ軌道１００上を走行する車両であって、車両１０よりも先に区間Ｘ１を通過している。車両５０は、外部との通信を行う通信部５０１、及び車両５０の位置情報を取得する位置検出部５０２を備えている。

通信部５０１は、無線通信によって車両５０の外部（図８の場合は車両追跡装置６０）に対してデータや信号を通信可能であり、一般的な無線通信の通信インタフェースによって実現することができる。

位置検出部５０２は、車両５０の位置を検出する機能を有し、当該検出によって得られた位置情報を、通信部５０１を介して車両追跡装置６０に周期的に送信する。詳細は省略するが、位置検出部５０２は、第１の実施の形態で前述した位置検出部１０５と同様の構成によって実現することができる。

車両追跡装置６０は、車両５０から送信される位置情報を用いて車両５０の位置を追跡可能な装置である。車両追跡装置６０が有する車両５０の位置を追跡する機能は、鉄道輸送システムで運行管理等の目的で一般的に用いられている機能であり、車両５０の位置検出部５０２から周期的に送信される位置情報に基づいてその位置を把握することができる。なお、車両追跡装置６０の設置場所は特に限定されず、例えば、車両管制室に設置されてもよいし、監視情報サーバ２０の内部に備えられる構成としてもよい。

車両追跡装置６０は、車両５０の位置を追跡することによって車両５０が区間Ｘ１を通過した時刻を把握し、車両５０による区間Ｘ１の走行結果によって区間Ｘ１における障害物の有無の監視動作が行われたと見なし、当該監視動作の監視結果（車両５０による区間Ｘ１の監視結果）を監視情報サーバ２０に送信する。具体的には、車両５０が区間Ｘ１を安全に通過した場合には、通過した時刻（監視時刻）に区間Ｘ１に障害物が無かったということを意味するので、当該監視時刻に障害物が「無」とする監視結果が送信される。一方、車両５０が区間Ｘ１を安全に通過できなかった場合には、区間Ｘ１に到達した時間を監視時刻として、当該監視時刻に障害物が「有」とする監視結果が送信される。

そして、監視情報サーバ２０では、監視情報管理部２０２が、地上センサ３０から送られてくる地上センサ３０による区間Ｘ１の監視結果に対する処理と同様に、車両追跡装置６０から送られてきた車両５０による区間Ｘ１の監視結果を監視情報として監視情報記憶部２０３に記憶・蓄積させる。

監視情報サーバ２０が、地上センサ３０による区間Ｘ１の監視結果と車両５０による区間Ｘ１の監視結果とを監視情報として記憶・蓄積することによって、車両１０から監視情報要求を受けた場合にはこれらの監視情報が車両１０に送信される。そして車両１０では、これらの監視情報と車載センサ１０２による監視結果とを用いて第１の実施の形態で説明したのと同様の処理が行われる。その結果、速度決定部１０３が、車載センサ１０２、地上センサ３０及び車両５０による区間Ｘ１の監視結果に基づいて速度指令の目標速度を決定することができ、車両制御装置１０４が当該決定された目標速度で車両１０の走行速度を制御する。

以上に説明してきたように、本実施の形態に係る車両制御システム３は、同じ軌道１００上で車両１０に先行する車両５０が所定地点（区間Ｘ１）を安全に通過できた場合には、その通過実績が区間Ｘ１に障害物が無いことを意味するという考えのもとで、センサによる区間Ｘ１の障害物の確認と同等の監視結果として扱う。したがって、車両制御システム３では、このような監視結果（車両５０による監視結果）の分だけ第１の実施の形態の車両制御システム１よりも多くの監視結果が収集されることから、第１の実施の形態の車両制御システム１によって得られる効果に加えて、より安全性を確保しながら車両１０の運行を制御することに期待できる。

また、別の観点で言えば、本実施の形態に係る車両制御システム３は、第２の実施の形態に係る車両制御システム２において別の軌道２００上を走行する車両４０から区間Ｘ１の監視結果を得られるようにしていた代わりに、先行する車両５０の通過結果によって区間Ｘ１の監視結果を得られるようにしたものとも言える。したがって、本実施の形態に係る車両制御システム３によれば、第２の実施の形態に係る車両制御システム２と同様の効果を得ることができる。

具体的には例えば、第２の実施の形態で図７に例示したように、車両１０の車載センサ１０２と地上センサ３０の両方に故障が発生して障害物検知の監視結果が得られないような状況であったとしても、車両制御システム３では、先行した車両５０から通過結果に基づいて区間Ｘ１の監視結果が得られた場合には、当該監視結果に基づいて、経過時間、リスクレート、及び速度指令の目標速度を決定することができるため、区間Ｘ１に障害物がある危険性を考慮した車両１０の運行制御を行うことができる。

さらに、本実施の形態に係る車両制御システム３による固有の効果としては、鉄道輸送システムで運行管理等の目的で一般的に用いられている機能を有した車両追跡装置６０及び位置検出部５０２を利用することができるため、第２の実施の形態の車載センサ４０２のように車両制御の対象となる車両１０以外の車両に新たにセンサを設置することなく、所定地点における障害物の有無に関する監視結果を取得することができることが挙げられる。

ところで、本実施の形態に係る車両制御システム３は、先行した車両５０による安全な通過実績を区間Ｘ１の監視結果として利用可能にすることができるが、実際の鉄道輸送を想定したとき、先行する車両５０と後続する車両１０との運行間隔にはある程度の長さが求められてしまうことから、車両５０による監視結果だけに基づいて車両１０の目標速度が決定されるような場合には、経過時間が増大しすぎてしまう可能性がある。そして経過時間が増大しすぎると、リスクレートの大幅な格上げが避けられず、結果として車両１０の走行速度（目標速度）が大幅に抑制されてしまう可能性が高くなってしまう。

経過時間の増大について具体的には、鉄道輸送では一般的に、同じ軌道１００上を走行する車両１０と車両５０との間は保安の観点から所定程度以上の車両間距離を維持することが求められるため、少なくとも当該車両間距離に応じた運行間隔が生じることとなり、その運行間隔によって経過時間が増大することが予想される。また、そもそもの輸送計画において先行する車両５０と後続する車両１０の運行間隔は数分から数十分とされることが一般的であることから、経過時間も数分から数十分という長時間になってしまうことが予想される。

そこで、車両制御システム３では、このような想定課題に対応すべく拡張した実施の形態として、車両５０の代わりに、仮に車両１０と接触しても車両１０の通行に支障を与えないような小型軽量の模型車両（例えば、鉄道輸送の現場で「露払い列車」と呼ばれる車両に相当）や、軌道１００に沿って飛行する小型無人偵察機（例えば、ドローン）といった移動体を用いるようにしてもよい。

そして、車両５０の代わりに上記移動体を用いる場合には、当該移動体に通信部５０１及び位置検出部５０２に相当する部品を備えるようにする。またさらに、上記移動体に周囲の状況をより良く確認するためのセンサを搭載し、その確認結果を車両追跡装置６０または監視情報サーバ２０に送信するようにすれば、区間Ｘ１を含む軌道１００上における障害物を見逃すことなく検知することができるので、障害物の有無の監視動作に対する信頼性を向上させることができ、車両１０の安全な走行制御に寄与することができる。

このように拡張された第３の実施の形態に係る車両制御システム３においても、車両５０の代用とされる移動体が区間Ｘ１またはその上空を通過することによって、土砂崩れや踏切に取り残された車両のような障害物の有無を確認することができるため、区間Ｘ１に対する監視結果を得ることができる。具体的には例えば、模型車両や小型無人偵察機が区間Ｘ１を通過できなかった場合は、車両追跡装置６０は当該移動体の位置が区間Ｘ１の周辺から動かなくなることを認識する。このような場合、車両追跡装置６０は区間Ｘ１に障害物が有るという結果とその監視時刻を監視情報サーバ２０に送信することで、当該移動体による区間Ｘ１に対する監視結果を出力することができる。

このように、車両制御システム３は、車両５０を上記移動体で代用することによって、車両５０と同様の機能を果たすことができるとともに、保安上必要とされる車両間距離を気にすることなく、例えば車両１０から近い前方を先行させることができるため、実際の鉄道輸送を想定したときについて上記したような経過時間の増大という課題を解消することができる。

（４）他の実施の形態
なお、上述の第１〜第３の実施の形態による車両制御システム１〜３では、障害物の有無を確認する監視対象の地点を１つの区間Ｘ１に限定して説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、監視対象の区間を複数設けるようにしてもよい。このような場合、監視情報サーバ２０が、監視対象の区間ごとに障害物の有無を確認した結果とその監視時刻とを監視情報として記憶・蓄積する。そして、速度決定部１０３の監視情報要求部１０６が、車両１０が差し掛かろうとする区間の監視情報を監視情報要求によって監視情報サーバ２０に要求するようにすれば、上述の各実施の形態で区間Ｘ１に適用したのと同様のことが、複数の区間のそれぞれに適用することができ、当該複数の区間における障害物の有無の危険度合いに基づいて車両１０の速度制御を実現することができる。

なお、このように複数の区間を監視対象とする場合に、複数の区間のそれぞれに専用の地上センサ３０を設けるようにするとき、複数の地上センサ３０が軌道１００に沿って敷設されることになる。このとき、地上センサ３０の個数が増えたことによって地上センサ３０の何れかが故障してしまう可能性は増加する。しかし、第１〜第３の実施の形態で説明したように、本発明は、センサが故障する等して監視対象の区間に対する監視結果のいくつかが得られないような状況になったとしても、他に得られた監視結果によって危険度合い（リスクレート）の決定を補助し、十分に車両１０の安全を考慮した速度制御を実現することができることから、上述のように複数の地上センサ３０のうちの一部が故障し得る状況ではかえって本発明による効果が発揮される場面が増えると期待される。

また、上述の第１〜第３の実施の形態による車両制御システム１〜３では、速度決定部１０３は車両１０に搭載されるとして説明したが（図１，図６，図８参照）、本発明はこれに限らず、例えば監視情報サーバ２０と同様に地上の所定の設備に配置されるようにしてもよい。また、車両１０の車載センサ１０２による監視結果は、速度決定部１０３に直接入力されるように説明したが（図２参照）、本発明はこれに限らず、車載センサ１０２による監視結果も監視情報サーバ２０に送信されて監視情報記憶部２０３に記憶・蓄積されるようにしてもよい。このような場合、監視情報サーバ２０に全ての監視結果が収集されるため、リスクレートの決定処理や目標速度の決定処理を監視情報サーバ２０内で実行するように構成することも有効となる。

また、上述の第１〜第３の実施の形態では、車両１０が軌道１００上を予め決まった運転計画に従って走行する鉄道輸送システムに適用して説明を行ったが、本発明の適用範囲は鉄道輸送システムに限るものではなく、車両が予め定められた経路を走行し、かつ、その経路に進入した障害物との接触によって当該車両の走行が懸念されるような環境であれば、例えば自動車や工場内の搬送機器による輸送システムにも適用することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

また、図において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実施上は殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１，２，３ 車両制御システム
１０，４０，５０ 車両
６０ 車両追跡装置
２０ 監視情報サーバ
３０ 地上センサ
１００，２００ 軌道
１０１，４０１，５０１ 通信部
１０２，４０２ 車載センサ
１０３ 速度決定部
１０４ 車両制御装置
１０５ 位置検出部
１０６ 監視情報要求部
１０７ リスク評価部
１０８ 速度指令演算部
１１１ 監視情報演算処理
１１２ 第１のリスクレート算出処理
１１３ 第２のリスクレート算出処理
１１４ リスクレート決定処理
２０１ 通信部
２０２ 監視情報管理部
２０３ 監視情報記憶部
４０３ 位置特定部
５０２ 位置検出部

Claims (10)

1. 第１の軌道を走行する第１の車両の運行を制御する車両制御システムであって、
   前記第１の車両に設置されて前記第１の軌道の所定地点が検知範囲内に収まったときに当該所定地点における障害物の有無を検知する監視動作を実行可能な第１のセンサと、
   前記第１の車両以外の所定の場所に設置されて所定のタイミングで前記所定地点における障害物の有無を検知する監視動作を実行可能な１以上の第２のセンサと、
   前記第２のセンサによる監視動作の監視結果を収集して記憶する監視結果収集部と、
   前記監視結果収集部に記憶された監視結果または前記第１のセンサによる監視動作の監視結果に基づいて前記第１の車両の目標速度を決定する速度決定部と、
   前記速度決定部によって決定された目標速度に基づいて前記第１の車両の走行速度を制御する速度制御部と、
   を備え、
   前記速度決定部は、
   前記第１または前記第２のセンサによる監視動作が最後に行われてからの経過時間と前記第１または前記第２のセンサによる監視動作による障害物の有無の検知結果とに基づいて、複数段階に規定されたリスクレートのうちから前記所定地点において障害物が存在することの危険度合いを評価して１のリスクレートを決定するリスク評価部と、
   前記リスク評価部によって決定されたリスクレートに応じて、前記速度制御部に指令する前記目標速度を決定する速度指令演算部と、を有する
   ことを特徴とする車両制御システム。
2. 前記速度決定部は、前記監視結果収集部または前記第１のセンサから新たな前記監視結果が得られるごとに、当該新たな監視結果に基づいて前記リスク評価部によるリスクレートの決定および前記速度指令演算部による目標速度の決定を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両制御システム。
3. 前記リスク評価部は、
   前記第１または前記第２のセンサによる監視動作による障害物の有無の検知結果に基づいて第１のリスクレートを算出し、
   前記第１または前記第２のセンサによる監視動作が最後に行われてからの経過時間に基づいて第２のリスクレートを算出し、
   前記算出された前記第１及び前記第２のリスクレートのうち、高い危険度合いを示すほうのリスクレートを最終的なリスクレートに決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両制御システム。
4. 前記第１または前記第２のセンサによる前記監視結果において障害物が有ると検知された場合には、前記速度決定部は前記目標速度を「０」に決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両制御システム。
5. 前記経過時間が長くなるほど、前記リスク評価部は高い危険度合いを示すリスクレートを決定し、前記速度指令演算部はより低速な目標速度を決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両制御システム。
6. 前記第２のセンサの少なくとも１つは、前記所定地点の障害物の有無を常時検知できる場所に設置されて前記監視動作を任意のタイミングで繰り返し実行可能な固定センサである
   ことを特徴とする請求項１記載の車両制御システム。
7. 前記第１および前記第２のセンサの少なくとも何れかのセンサによる前記所定地点に対する前記監視動作が、他のセンサによる前記監視動作とは異なるタイミングで実行可能である
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両制御システム。
8. 前記第２のセンサの少なくとも１つが、前記第１の軌道とは別の第２の軌道を走行する第２の車両に設置され、
   当該第２のセンサは、前記第１の軌道の所定地点が検知範囲内に収まったときに当該所定地点における障害物の有無を検知する監視動作を実行可能であり、
   当該第２のセンサによる監視動作の監視結果が前記監視結果収集部に入力される
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両制御システム。
9. 前記第１の軌道を前記第１の車両に先行して移動する移動体と、
   前記移動体の位置を追跡する車両追跡部と、
   をさらに備え、
   前記車両追跡部は、前記第１の軌道を移動する前記移動体の位置を追跡することによって前記移動体が前記所定地点を安全に通過するか否かを監視し、安全に通過できた場合には当該所定地点に障害物が無い旨の監視結果を前記監視結果収集部に出力し、安全に通過できなかった場合には当該所定地点に障害物が有る旨の監視結果を前記監視結果収集部に出力する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両制御システム。
10. 前記移動体は、前記第１の軌道を走行する模型車両または前記第１の軌道に沿って飛行する無人偵察機である
    ことを特徴とする請求項９に記載の車両制御システム。
    

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