JP2021059172A - 進入検知装置、進入検知システム、及び、進入検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】進入禁止エリアへの許可されていない移動体の進入を検知する。【解決手段】進入検知装置３０は、進入禁止エリアの一例である線閉未着手区間を含む監視領域ＭＡに向けて発せられた電波の第１の反射点Ｒ１から、少なくとも移動速度に関する第１の閾値と反射強度に関する第２の閾値とを用いて、監視対象の第２の反射点Ｒ２を抽出する抽出手段６０と、抽出手段６０で抽出された第２の反射点Ｒ２を、１つ以上のグループにグループ分けするグループ化手段７０と、第２の反射点Ｒ２のうちの同一グループに属する第２の反射点Ｒ２の監視領域ＭＡ内における分布状態に基づいて、許可されていない移動体の一例である作業用車両Ｖが線閉未着手区間に進入したか否かを判定する判定手段８０と、を備える。【選択図】図１０Ａ

Description

本明細書の開示は、進入禁止エリアへの許可されていない移動体の進入を検知するための進入検知装置、進入検知システム、及び、進入検知方法に関する。

線路内で保守作業を行うための措置の一つとして、線路閉鎖が知られている。線路閉鎖は、線路のある一定区間への列車の進入を禁止する措置である。線路閉鎖は、例えば、特許文献１に記載されるように、“線路閉鎖てこ”と呼ばれるスイッチを用いてその一定区間の進入側の信号機に停止信号を現示することにより行われる。線路閉鎖が行われることで、保守作業員や軌陸車などの作業用車両は、線路閉鎖が行われた区間（以降、線閉区間と記す。）内において安全を確保しながら保守作業を行うことができる。

従って、保守作業の安全対策として導入される進入検知システムには、線閉区間への移動体の進入を許容する一方で、線閉区間外の線路への移動体の進入を監視し、進入を検知すると警告するといった機能が望まれている。なお、保守作業員や作業用車両に代表される移動体の進入検知には、例えば、特許文献２に記載されるようなレーダー技術が採用し得る。

特開２０１８−０６９９４５号公報 特開２０００−０８８９５２号公報

ところで、実際の保守作業では、様々な事情から、線閉区間外の線路への保守作業員の進入を認めているケースが少なくない。このため、保守作業員の進入とは区別しながら、線閉区間外の線路への作業用車両の進入を検知する技術が求められている。

なお、以上では、線閉区間外の線路への進入を検知する場合を例に説明したが、保守作業員に代表される人間と、車両などの人間以外の移動体と、を区別して禁止されたエリアへの進入を検知したいという要求は、鉄道分野に限らずに様々な分野で生じ得る。

このような実情から、本発明の一側面に係る目的は、進入禁止エリアへの許可されていない移動体の進入を検知する技術を提供することである。

本発明の一態様に係る進入検知装置は、進入禁止エリアを含む監視領域に向けて発せられた電波の第１の反射点から、少なくとも移動速度に関する第１の閾値と反射強度に関する第２の閾値とを用いて、監視対象の第２の反射点を抽出する抽出手段と、前記抽出手段で抽出された前記第２の反射点を、１つ以上のグループにグループ分けするグループ化手段と、前記第２の反射点のうちの同一グループに属する第２の反射点の前記監視領域内における分布状態に基づいて、許可されていない移動体が前記進入禁止エリアに進入したか否かを判定する判定手段と、を備える。

本発明の一態様に係る進入検知システムは、上記の一態様に係る進入検知装置と、警報装置と、を備える。前記判定手段は、許可されていない移動体が前記進入禁止エリアに進入したと判定した場合に、許可されていない移動体が前記進入禁止エリアに進入したことを示す進入検知信号を警報装置に出力する。前記警報装置は、前記進入検知信号に基づいて警報を発する。

本発明の一態様に係る進入検知方法は、進入禁止エリアを含む監視領域に向けて発せられた電波の第１の反射点から、少なくとも移動速度に関する第１の閾値と反射強度に関する第２の閾値とを用いて、監視対象の第２の反射点を抽出し、抽出された前記第２の反射点を、１つ以上のグループにグループ分けし、前記第２の反射点のうちの同一グループに属する第２の反射点の前記監視領域内における分布状態に基づいて、許可されていない移動体が前記進入禁止エリアに進入したか否かを判定する。

上記の態様によれば、進入禁止エリアへの許可されていない移動体の進入を検知することができる。

本発明の一実施形態に係る進入検知システムの全体構成図である。 監視領域と線路の関係を例示した説明図である。 検出装置の構成を例示した図である。 検出装置で検出された反射点の分布を例示した図である。 進入検知装置の構成を例示した図である。 進入検知装置の機能ブロック図である。 移動体上の第１の反射点を例示した図である。 移動体上の第２の反射点を例示した図である。 進入検知システムが行う進入検知方法の一例を示すフローチャートである。 エリア情報の一例を示した図である。 軌陸車が監視領域を移動したときの検出結果を説明するための図である。 保守作業員が監視領域を移動したときの検出結果を説明するための図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る進入検知システムの全体構成図である。図２は、監視領域と線路の関係を例示した説明図である。以下、図１及び図２を参照しながら、本実施形態に係る進入検知システム１００の全体構成について説明する。

図１に示す進入検知システム１００は、図２に示すように、レーダー技術を活用して走査領域ＳＡ内に設定された監視領域ＭＡを監視することで、監視領域ＭＡ内の線閉区間外の線路（以降、線閉未着手区間と記す。）への移動体の進入を検知するシステムである。より具体的には、進入検知システム１００は、線閉未着手区間への保守作業員Ｐの進入が認められているケースを想定し、線閉未着手区間への作業用車両Ｖの進入を検知するように構成されている。なお、線閉未着手区間は、進入が禁止されたエリア（以降、進入禁止エリアと記す。）の一例である。

作業用車両Ｖは、特に限定しないが、例えば、軌陸車である。軌陸車は、道路と線路の両方を移動可能な車両であり、道路を走って保守作業場所の付近まで移動することができる。軌陸車は、この利点により、線路内の保守作業においてしばしば利用される典型的な作業用車両である。

監視領域ＭＡとしては、線路の保守作業のために、保守作業員Ｐや作業用車両Ｖが線路を横断する際の通路となる領域を設定すればよい。なお、図２に示す監視領域ＭＡは、並行して伸びる４本の線路（Ｔ１〜Ｔ４）のうちの線路Ｔ１側から進入して、線路Ｔ１から線路Ｔ４のそれぞれに対して順番に保守作業を行う場合に設定される監視領域の一例である。

監視領域ＭＡは、空間的に連続した複数のエリア（エリアＡ０〜エリアＡ４）から構成される。進入検知システム１００では、監視領域ＭＡを構成する各エリアへの進入がエリア単位で検知される。このため、監視領域ＭＡを構成する複数のエリアは、２本以上の線路を同一のエリアに含まないように区画されることが望ましい。これにより、各エリアへの進入をそのエリア内の線路への進入と見做すことで、各線路への進入を個別に検知することができるからである。

また、監視領域ＭＡは、監視領域ＭＡ内を横断する線路の本数よりも多い数のエリアに分割することが望ましく、さらに、監視領域ＭＡの少なくとも進入側の端部に、線路を含まない予備エリアを設けることが望ましい。ここで、監視領域ＭＡの進入側とは、保守作業員Ｐや作業用車両Ｖが監視領域ＭＡに進入する入口となる側のことである。図２に示すエリアＡ０は予備エリアの一例である。予備エリアを設けることで、後述する進入検知方法によってすべての線路への進入を検知することが可能となる。

進入検知システム１００は、図１に示すように、検出装置１０と、進入検知装置３０と、警報装置５０を備えている。検出装置１０は、いわゆるレーダー装置である。検出装置１０は、設定された監視領域ＭＡに向けて電波を送信し、受信した反射波に基づいて電波が反射した反射点を検出する。進入検知装置３０は、監視領域ＭＡに向けて発せられた電波の反射点の情報に基づいて線閉未着手区間への作業用車両Ｖの進入を検知する。警報装置５０は、進入検知装置３０が線閉未着手区間への作業用車両Ｖの進入を検知すると、警報を発する。

進入検知システム１００は、撮影装置２０を備えてもよい。撮影装置２０は、例えば、監視領域ＭＡを撮影して監視領域ＭＡの映像を記録するデジタルカメラである。撮影装置２０の設置場所は、監視領域ＭＡを撮影できる限り、特に限定しない。撮影装置２０は、例えば、検出装置１０の近くに設置されてもよく、また、検出装置１０から離れた場所に設定されてもよい。

進入検知システム１００は、さらに、インターフェース（ＩＦ）装置４０を備えてもよい。進入検知システム１００は、線閉区間と線閉未着手区間とを識別するために、例えば、列車運行管理システム（以降、ＰＴＣと記す。）から取得した情報を用いてもよく、ＰＴＣ２００と通信可能に接続されてもよい。ＩＦ装置４０は、ＰＴＣ２００と情報をやり取りする。

図３は、検出装置の構成を例示した図である。図４は、検出装置で検出された反射点の分布を例示した図である。図５は、進入検知装置の構成を例示した図である。図６は、進入検知装置の機能ブロック図である。図７Ａは、移動体上の第１の反射点を例示した図である。図７Ｂは、移動体上の第２の反射点を例示した図である。以下、図３から図６を参照しながら、進入検知システム１００について、さらに詳細に説明する。

まず、図３及び図４を参照しながら、検出装置１０について詳細に説明する。検出装置１０は、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式のレーダー装置である。検出装置１０は、周波数変調された連続波を送受信するセンサ部１１と、センサ部１１からの出力信号であるビート信号に基づいて反射点を検出する信号処理装置１６と、を備えている。

センサ部１１は、図３に示すように、信号発生器１２と、送信用のＴＸアンテナ１３と、受信用のＲＸアンテナ１４と、ミキサー１５を備えている。信号発生器１２は、周波数が線形に変化するチャープ信号を送信信号として出力する。ＴＸアンテナ１３は、信号発生器１２から出力された送信信号に基づいて、周波数が変調された連続波である送信波を送信する。なお、ＴＸアンテナ１３が送信する送信波は、特に限定しないが、例えば、７６ＧＨｚ帯域のミリ波である。

ＴＸアンテナ１３から送信された送信波は、走査領域ＳＡ内の物体で反射する。ＲＸアンテナ１４は、走査領域ＳＡ内の物体で反射した反射波を受信し、受信信号を出力する。なお、センサ部１１は、後述する角度検出のために、２つ以上のＲＸアンテナ１４を有していることが望ましい。ミキサー１５は、信号発生器１２から出力された送信信号とＲＸアンテナ１４から出力された受信信号とをミキシングして、ビート信号を生成する。ミキサー１５で生成されたビート信号は、信号処理装置１６へ出力される。

信号処理装置１６は、ビート信号に基づいて反射点を検出する。より詳細には、信号処理装置１６は、反射点の情報として、反射点の位置（距離、基準となる方向に対する角度）を算出する。また、信号処理装置１６は、反射点の情報として、反射点の移動速度、及び、反射点からの反射波の強度（反射強度）も算出する。なお、ビート信号に基づいて反射点の距離、角度、移動速度を算出する方法については、既知の任意の方法を採用し得る。特に限定しないが、例えば、以下に示すように、レンジＦＦＴ、ドプッラーＦＦＴ、角度ＦＦＴを用いて算出してもよい。

信号処理装置１６は、反射点までの距離を算出するために、一定時間間隔で出力した複数のチャープ信号（複数のチャープ信号をまとめてチャープフレームともいう。）に対応する複数のビート信号の各々に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を行ってもよい。以降、このＦＦＴ処理をレンジＦＦＴ処理と記し、このＦＦＴ結果をレンジＦＦＴと記す。ビート信号の周波数、つまり、レンジＦＦＴのピークが示す周波数であるビート周波数は、送信波と反射波の周波数差を示していて、反射点までの距離に対応している。信号処理装置１６は、この特徴を利用して、レンジＦＦＴによって得られたビート周波数から反射点までの距離を算出してもよい。

また、信号処理装置１６は、反射点の速度を算出するために、複数のチャープ信号に対応する複数のレンジＦＦＴに対してレンジ（距離）毎にさらにＦＦＴ処理を行ってもよい。以降、このＦＦＴ処理をドップラーＦＦＴ処理と記し、このＦＦＴ結果をドップラーＦＦＴと記す。複数のチャープ信号に対応するビート信号間の位相差、つまり、ドップラーＦＦＴのピークが示す角周波数は、反射点の移動速度に対応している。信号処理装置１６は、この特徴を利用して、ドップラーＦＦＴによって得られた角周波数から反射点の移動速度を算出してもよい。

さらに、信号処理装置１６は、基準方向に対する反射点の角度を算出するために、複数のＲＸアンテナ１４に対応する複数のドップラーＦＦＴに対してＦＦＴ処理を行ってもよい。以降、このＦＦＴ処理を角度ＦＦＴ処理と記し、このＦＦＴ結果を角度ＦＦＴと記す。反射点から複数のＲＸアンテナ１４までの距離はそれぞれ異なるため、複数のＲＸアンテナ１４で得られるビート信号には、位相差が生じている。この位相差と複数のＲＸアンテナ１４の位置関係から反射点の基準方向に対する角度を求めることができる。信号処理装置１６は、この特徴を利用して、角度ＦＦＴから反射点の基準方向に対する角度を算出してもよい。

以上のように、検出装置１０は、走査領域ＳＡ内の任意の位置で反射した反射波を受信して反射点を検出する。このため、検出装置１０では、図４に示すように、予め設定された監視領域ＭＡ内の反射点Ｒ１だけではなく、監視領域ＭＡ外の反射点Ｒ１も検出される。なお、図４は、検出装置１０で検出した反射点Ｒ１の位置をプロットした図であり、監視領域ＭＡ内外に多数の反射点Ｒ１が分布している様子が示されている。以降では、検出装置１０で検出された、線閉未着手区間を含む監視領域に向けて発せられた電波の反射点Ｒ１を、第１の反射点と記し、後述する第２の反射点と区別する。

次に、図５から図７Ｂを参照しながら、進入検知装置３０について詳細に説明する。進入検知装置３０は、線閉未着手区間への許可されていない移動体の進入を検知するコンピュータである。進入検知装置３０は、特に限定しないが、例えば、図５に示すように、プロセッサ３１と、メモリ３２と、補助記憶装置３３と、入力装置３４と、出力装置３５と、可搬記録媒体３８を駆動する可搬記録媒体駆動装置３６と、バス３７と、通信装置３９を備えてもよい。補助記憶装置３３及び可搬記録媒体３８は、それぞれプログラムを記録した非一過性のコンピュータ読取可能記録媒体の一例である。

プロセッサ３１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などを含む１つ以上の任意の処理回路である。プロセッサ３１は、補助記憶装置３３又は可搬記録媒体３８に格納されているプログラムをメモリ３２に展開して実行することで、図６に示す進入検知装置３０の機能的構成要素（抽出手段６０、グループ化手段７０、判定手段８０）の一部又は全部として機能してもよい。

メモリ３２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの任意の半導体メモリである。メモリ３２は、プログラムの実行の際に、補助記憶装置３３又は可搬記録媒体３８に格納されているプログラムまたはデータを記憶するワークメモリとして機能する。補助記憶装置３３は、例えば、ハードディスク、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリである。補助記憶装置３３は、主に各種データ及びプログラムの格納に用いられる。

可搬記録媒体駆動装置３６は、可搬記録媒体３８を収容する。可搬記録媒体駆動装置３６は、メモリ３２又は補助記憶装置３３に記憶されているデータを可搬記録媒体３８に出力することができ、また、可搬記録媒体３８からプログラム及びデータ等を読み出すことができる。可搬記録媒体３８は、持ち運びが可能な任意の記録媒体である。可搬記録媒体３８には、例えば、ＳＤカード、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）フラッシュメモリ、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)などが含まれる。

入力装置３４は、キーボード、マウスなどである。出力装置３５は、表示装置、プリンタなどである。通信装置３９は、検出装置１０、撮影装置２０、ＩＦ装置４０、及び、警報装置５０の一部又は全部と通信する有線通信モジュールである。通信装置３９は、無線通信モジュールであってもよい。バス３７は、プロセッサ３１、メモリ３２、補助記憶装置３３等を、相互にデータの授受可能に接続する。

なお、図５に示す構成は、進入検知装置３０のハードウェア構成の一例である。進入検知装置３０はこの構成に限定されるものではない。進入検知装置３０は、汎用装置であっても専用装置であってもよい。進入検知装置３０は、例えば、専用設計の電気回路、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などを備えてもよい。また、進入検知装置３０は、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）を用いて構成されてもよい。

進入検知装置３０は、線閉未着手区間への許可されていない移動体の進入を検知するための機能構成として、図６に示すように、抽出手段６０と、グループ化手段７０と、判定手段８０を備えている。以下では、従来の進入検知装置では困難であった、保守作業員Ｐの進入を許容しながら作業用車両Ｖの進入を適切に検知することが可能な点に注目して、進入検知装置３０の各構成要素について詳細に説明する。

抽出手段６０は、検出装置１０で検出された第１の反射点Ｒ１から、監視対象の反射点である第２の反射点Ｒ２を抽出する。抽出手段６０の主な役割は、第１の反射点Ｒ１の中から、許可されていない移動体（この例では作業用車両Ｖ）の反射点を第２の反射点Ｒ２として抽出し、それ以外の反射点を除外することである。この役割を果たすために、抽出手段６０は、第１の反射点Ｒ１のうちの、移動体ではない固定物（例えば、図２に示す線路Ｔ１から線路Ｔ４、信号機Ｌ１から信号機Ｌ４、警報装置Ｗ１から警報装置Ｗ４、その他、木、電柱、等々）の反射点を除外し、さらに、保守作業員Ｐの反射点を除外する。また、抽出手段６０は、第１の反射点Ｒ１のうち、監視領域ＭＡ外の反射点も除外する。

抽出手段６０は、移動体ではない反射点を除外するために、移動速度に関する閾値（以降、第１の閾値と記す。）を用いる。より具体的には、抽出手段６０は、第１の反射点Ｒ１から、第１の閾値以下の移動速度の反射点を除外して、第１の閾値を超える移動速度の反射点を抽出する。完全に静止している物体を除外する場合であれば、第１の閾値として０を用いればよい。なお、第１の閾値としては、実質的に物体が静止しているとみなせる程度の移動速度を設定すればよい。

移動速度に関する第１の閾値を用いて反射点を除外した場合、作業用車両Ｖの反射点も除外する可能性がある。ただし、進入検知システム１００は、線閉未着手区間への進入時点で問題となる事象を検知するように設計されている。静止している作業用車両Ｖが線閉未着手区間へ進入することは起こり得ないため、この設計の下では、移動速度に関する第１の閾値によって作業用車両Ｖの反射点が除外されて問題は生じない。

抽出手段６０は、さらに、保守作業員Ｐの反射点を除外するために、反射強度に関する閾値（以降、第２の閾値）を用いる。より具体的には、抽出手段６０は、第１の反射点Ｒ１から、第２の閾値以下の反射強度の反射点を除外して、第２の閾値を超える反射強度の反射点を抽出する。一般的に保守作業員Ｐに比べて作業用車両Ｖは高い反射率の材料で構成されているため、図７Ａに示すように、作業用車両Ｖの反射点（第１の反射点Ｒ１）の反射強度は、保守作業員Ｐの反射点（第１の反射点Ｒ１）の反射強度よりも高くなる。なお、図７Ａでは、反射点を示す黒丸の大きさが反射強度を表している。このため、第２の閾値として、作業用車両Ｖを代表する反射強度と保守作業員Ｐを代表する反射強度の間の値を用いることで、図７Ｂに示すように、保守作業員Ｐの反射点を除外しながら、作業用車両Ｖの反射点を、第２の反射点Ｒ２として抽出することができる。また、保守作業員Ｐのゴーストが反射点として検出されている場合には、ゴーストも除外することができる。ゴーストの反射強度は、保守作業員Ｐの反射点よりもさらに低いからである。

なお、反射強度は、検出装置１０から反射点までの距離にも依存する。このため、反射強度に関する第２の閾値は、固定値に限らない。第２の閾値は、反射点までの距離の関数として設定されてもよい。これにより、距離に起因する反射強度の変動を考慮することができるため、さらに高精度に作業用車両Ｖの反射点を抽出することが可能となる。

以上のように、抽出手段６０は、第１の反射点Ｒ１から、少なくとも移動速度に関する第１の閾値と反射強度に関する第２の閾値とを用いて、監視対象の第２の反射点Ｒ２を抽出する。これにより、高い精度で、保守作業員Ｐの反射点を除外して、作業用車両Ｖの反射点を第２の反射点Ｒ２として抽出することができる。

グループ化手段７０は、抽出手段６０で抽出された第２の反射点Ｒ２を、１つ以上のグループにグループ分けし、グループ分けの結果を示す情報（グループ情報）を出力する。図７Ａ及び図７Ｂでは、反射点の反射強度を可視化するために反射点が大きさを有するように描かれているが、実際の反射点は大きさを有しない。グループ化手段７０の主な役割は、空間的な大きさを持たない第２の反射点Ｒ２をグループ化することで、第２の反射点Ｒ２によって代表されている移動体に空間的な大きさを与えることである。また、可能な限り移動体の空間的な大きさを再現することである。この役割を果たすために、グループ化手段７０は、第２の反射点Ｒ２の中から同一の移動体からの反射点（点群）を推定し、推定した同一の移動体からの反射点（点群）毎に第２の反射点Ｒ２をグループ分けする。

グループ化手段７０は、同一の移動体の反射点を推定するために、第２の反射点Ｒ２の位置を用いてもよい。同一の移動体の反射点は、その移動体の大きさ以上には広がって存在しないため、図７Ｂに示すように、作業用車両Ｖの大きさ未満の空間に集合している反射点を同一の移動体の反射点と見做してグループ化してもよい。なお、図７Ｂには、同一の移動体の反射点であると推定されたグループＧが作業用車両Ｖに複数存在する例が示されている。グループＧの空間的な大きさが検出装置１０の距離分解能に対してある程度大きければ、図７Ｂに示すように、作業用車両Ｖの複数の反射点が単一のグループＧにグループ化されずに、複数グループＧにグループ化されてもよい。つまり、単一の移動体が複数の移動体として認識されてもよい。

また、グループ化手段７０は、同一の移動体の反射点を推定するために、第２の反射点Ｒ２の移動速度を用いてもよい。同一の移動体は、全体が実質的に同じ移動速度で移動する。特に、検知対象の移動体が作業用車両Ｖである場合、作業用車両Ｖの部分によって移動速度が大きく異なることは稀である。そのため、第２の反射点Ｒ２のうち移動速度が実質的に同じ反射点を同一の移動体の反射点と見做してもよい。なお、グループ化手段７０は、第２の反射点Ｒ２の位置と移動速度の組み合わせによって同一の移動体の反射点を推定してよい。

以上のように、グループ化手段７０は、第２の反射点Ｒ２を、第２の反射点Ｒ２の位置又は移動速度の少なくとも一方に基づいて推定される同一の移動体からの反射点毎に、グループ分けする。これにより、作業用車両Ｖを空間的に大きさを有するグループＧ（点群）として検出することが可能となる。また、仮に抽出手段６０によって保守作業員Ｐの反射点が十分に除外されず第２の反射点Ｒ２に保守作業員Ｐの反射点が残っている場合であっても、第２の反射点Ｒ２のグループＧの空間的に広がり（大きさ）の違いによって、保守作業員Ｐと誤認することなく作業用車両Ｖを見分けることが可能となる。

判定手段８０は、抽出手段６０で抽出された第２の反射点Ｒ２とグループ化手段７０から出力されたグループ情報とに基づいて、作業用車両Ｖが線閉未着手区間に進入したか否かを判定する。具体的には、判定手段８０は、第２の反射点Ｒ２とグループ情報とに基づいて、グループ化手段７０によってグループ化された同一グループＧに属する第２の反射点Ｒ２の監視領域ＭＡ内における分布状態を特定し、その分布状態に基づいて、作業用車両Ｖが線閉未着手区間に進入したか否かを判定する。

さらに具体的には、判定手段８０は、例えば、同一グループＧに属する第２の反射点Ｒ２が複数のエリアのうちの線閉未着手区間と線閉未着手区間に隣接する別のエリアとに存在する場合に、作業用車両Ｖが線閉未着手区間に進入したと判定してもよい。エリアＡ１が線閉未着手区間であれば、エリアＡ１とエリアＡ０、又は、エリアＡ１とエリアＡ２に同一グループＧに属する第２の反射点Ｒ２が位置する場合に、判定手段８０は、作業用車両Ｖが線閉未着手区間に進入したと判定すればよい。

判定手段８０は、線閉未着手区間に作業用車両Ｖが進入したと判定した場合に、作業用車両Ｖが線閉未着手区間に進入したことを示す進入検知信号を警報装置５０に出力してもよい。さらに、警報装置５０は、進入検知信号に基づいて警報を発してもよい。これにより、誤って線閉未着手区間に進入した作業用車両Ｖは線閉未着手区間に進入した事実を即座に把握することが可能であり、事故等が発生する前に線閉未着手区間から脱することが可能となる。

以上のように構成された進入検知システム１００によれば、線閉未着手区間への保守作業員Ｐの進入が認められているケースであっても、保守作業員Ｐの進入を許容しながら線閉未着手区間への作業用車両Ｖの進入を検知することができる。また、進入検知装置３０によれば、レーダー装置で検出された反射点の情報を取得することで、保守作業員Ｐの進入を許容しながら線閉未着手区間への作業用車両Ｖの進入を検知することができる。

図８は、進入検知システムが行う進入検知方法の一例を示すフローチャートである。図９は、エリア情報の一例を示した図である。図１０Ａは、軌陸車が監視領域ＭＡを移動したときの検出結果を説明するための図である。図１０Ｂは、保守作業員が監視領域ＭＡを移動したときの検出結果を説明するための図である。以下、図８から図１０Ｂを参照しながら、進入検知システム１００が行う進入検知方法の具体例について説明する。

進入検知システム１００は、図８に示す進入検知方法を開始すると、まず、エリア情報を取得する（ステップＳ１）。エリア情報は、監視領域ＭＡを構成する複数のエリアの各々が進入禁止エリアか否かを示す情報である。ステップＳ１では、例えば、ＩＦ装置４０がＰＴＣ２００からエリア情報を取得し、進入検知装置３０へ出力する。以降では、ステップＳ１において、図９に示すエリア情報９０を取得した場合を例に説明する。エリア情報９０は、エリアＡ２からＡ４が線路閉鎖未着手の鉄道線路を含む進入禁止エリア（線閉未着手区間）であり、他のエリア（エリアＡ０、Ａ１）は進入禁止エリアでないことを示している。

その後、進入検知システム１００は、監視領域ＭＡをスキャンし（ステップＳ２）、第１の反射点Ｒ１を検出する（ステップＳ３）。ステップＳ２では、検出装置１０のセンサ部１１は監視領域ＭＡに向けて７６ＧＨｚ帯のミリ波を発し、その反射波を受信する。ステップＳ３では、検出装置１０の信号発生器１２がセンサ部１１から出力されたビート信号を処理して、第１の反射点Ｒ１を検出する。

第１の反射点Ｒ１が検出されると、進入検知システム１００は、第１の反射点Ｒ１から第２の反射点Ｒ２を抽出する（ステップＳ４）。ステップＳ４では、進入検知装置３０は、検出装置１０から取得した第１の反射点Ｒ１から、監視領域ＭＡ内に位置し、反射強度が第１の閾値以上であり、移動速度が第２の閾値より大きい、という条件を満たす第１の反射点Ｒ１を、第２の反射点Ｒ２として抽出する。これにより、固定物、保守作業員Ｐ、ゴーストなどに対応する反射点のほとんどが除去される。

第２の反射点Ｒ２が抽出されると、進入検知システム１００は、第２の反射点Ｒ２をグループ化する（ステップＳ５）。ステップＳ５では、進入検知装置３０は、第２の反射点の位置又は移動速度の少なくとも一方に基づいて同一の移動体からの第２の反射点を推定し、同一の移動体からの第２の反射点毎に、第２の反射点Ｒ２をグループ化する。

グループ化が完了すると、進入検知システム１００は、グループＧ毎に線閉未着手区間への進入の有無を判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６では、進入検知装置３０は、まず、ステップＳ１で取得したエリア情報に基づいて、エリアＡ２〜エリアＡ４を進入禁止エリアとして特定する。その後、進入検知装置３０は、グループＧ毎に、グループＧに属する第２の反射点が存在するエリアを特定する。さらに、進入検知装置３０は、グループ毎に、特定されたエリアに、進入禁止エリアであるエリアＡ２〜エリアＡ４の少なくとも１つと、その少なくも１つの進入禁止エリアに隣接するエリアが含まれているか否かを判定する。具体的には、進入検知装置３０は、特定されたエリアに、エリアＡ１とエリアＡ２、エリアＡ２とエリアＡ３、エリアＡ３とエリアＡ４のうちの少なくとも１つが含まれる場合には、作業用車両Ｖが線閉未着手区間に進入したと判定する。

その後、進入検知システム１００は、不適切な進入が発生したか否かを判定する（ステップＳ７）。ステップＳ７では、進入検知装置３０は、グループ毎に行われたステップＳ６の判定処理の少なくとも１つにおいて、作業用車両Ｖが線閉未着手区間に進入したと判定された場合に、不適切な進入が発生したと判定する。より詳細には、進入検知装置３０は、作業用車両Ｖが進入したと判定した根拠となったエリアの組み合わせを特定し、そのエリアの組み合わせの境界部分に設置された警報装置５０に、進入検知信号を出力する。例えば、エリアＡ１とエリアＡ２の組み合わせが特定された場合であれば、図２に示す警報装置Ｗ２に進入検知信号を出力する。なお、図２に示す警報装置Ｗ１から警報装置Ｗ４は、警報装置５０の具体例であり、例えば、光で警報を発する警光灯である。

ステップＳ７において不適切な進入が発生したと判定すると、進入検知システム１００は、警報を発する（ステップＳ８）。ステップＳ８では、警報装置５０は、進入検知装置３０から出力された進入検出信号に基づいて警報を発する。例えば、進入検知装置３０から警光灯である警報装置Ｗ２に信号が出力された場合であれば、警報装置Ｗ２が発光することで警報を発する。

ステップＳ７において不適切な進入が発生していない場合、又は、ステップＳ８が終了すると、進入検知システム１００は監視期間中か否かを判定し（ステップＳ９）、監視期間が終了するまで、ステップＳ１からステップＳ９の処理を繰り返す。

進入検知システム１００が図８に示す進入検出方法を行うことで、例えば、図１０Ａに示すように、作業用車両Ｖが時刻ｔ１にエリアＡ０を出発して時刻ｔ８にエリアＡ４まで進む場合であれば、それぞれエリアＡ２、エリアＡ３、エリアＡ４へ進入する時刻ｔ４、時刻ｔ６、時刻ｔ８に、警報装置５０が警報を発する。一方、図１０Ｂに示すように、保守作業員Ｐが時刻ｔ１にエリアＡ０を出発して時刻ｔ８にエリアＡ４まで進んだとしても、警報装置５０は警報を発しない。このように、進入検知システム１００によれば、進入禁止エリアへの保守作業員Ｐの進入を許容しながら、作業用車両Ｖの進入禁止エリアへの進入を検知することができる。

上述した実施形態は、発明の理解を容易にするための具体例を示したものであり、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。本明細書に記載した進入検知装置、進入検知システム、及び、進入検知方法は、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲において、さまざまな変形、変更が可能である。

上述した実施形態に係る進入検知システム１００は、作業用車両Ｖの鉄道線路への進入を検知するシステムとして記載したが、本明細書に記載した進入検知システムの適用範囲は、鉄道分野に限らない。進入検知システムは、予め設定された進入禁止エリアへの進入を検知するものであればよい。

また、上述した実施形態に係る進入検知システム１００は、ミリ波レーダー装置を有するシステムとして記載したが、レーダー装置から発する電波は、十分な距離分解能が得られる限り上述した７６ＧＨｚ帯域のミリ波に限らない。例えば、７９ＧＨｚ帯域のミリ波などの他の帯域のミリ波を発するレーダー装置が採用されてもよく、マイクロ波を発するレーダー装置が採用されてもよい。

また、上述した実施形態に係る進入検知システム１００は、ＦＭ−ＣＷ方式のレーダー装置を有するシステムとして記載したが、レーダー装置の変調方式は、ＦＭ−ＣＷ方式に限らない。例えば、２周波ＣＷ方式のレーダー装置やその他の方式のレーダー装置が採用されてもよい。

１０ 検出装置
１１ センサ部
１２ ＴＸアンテナ
１３ ＲＸアンテナ
１７ 信号処理装置
２０ 撮影装置
３０ 進入検知装置
４０ ＩＦ装置
５０ 警報装置
６０ 抽出手段
７０ グループ化手段
８０ 判定手段
１００ 進入検知システム
Ａ０〜Ａ４ エリア
Ｇ グループ
Ｌ１〜Ｌ４ 信号機
ＭＡ 監視領域
Ｐ 保守作業員
Ｒ１ 第１の反射点
Ｒ２ 第２の反射点
ＳＡ 走査領域
Ｔ１〜Ｔ４ 線路
Ｖ 作業用車両
Ｗ１〜Ｗ４ 警報装置

Claims (8)

1. 進入禁止エリアを含む監視領域に向けて発せられた電波の第１の反射点から、少なくとも移動速度に関する第１の閾値と反射強度に関する第２の閾値とを用いて、監視対象の第２の反射点を抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段で抽出された前記第２の反射点を、１つ以上のグループにグループ分けするグループ化手段と、
   前記第２の反射点のうちの同一グループに属する第２の反射点の前記監視領域内における分布状態に基づいて、許可されていない移動体が前記進入禁止エリアに進入したか否かを判定する判定手段と、を備える
   ことを特徴とする進入検知装置。
2. 請求項１に記載の進入検知装置において、
   前記監視領域は、前記進入禁止エリアを含む空間的に連続した複数のエリアからなり、
   前記判定手段は、前記第２の反射点のうちの同一グループに属する第２の反射点が前記複数のエリアのうちの前記進入禁止エリアと前記進入禁止エリアに隣接する別のエリアとに存在する場合に、許可されていない移動体が前記進入禁止エリアに進入したと判定する
   ことを特徴とする進入検知装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の進入検知装置において、
   前記グループ化手段は、前記第２の反射点を、前記第２の反射点の位置又は移動速度の少なくとも一方に基づいて推定される同一の移動体からの反射点毎に、グループ分けする
   ことを特徴とする進入検知装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の進入検知装置において、
   前記進入禁止エリアは、線路閉鎖未着手の鉄道線路を含み、
   前記許可されていない移動体は、作業用車両である
   ことを特徴とする進入検知装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の進入検知装置において、
   前記判定手段は、許可されていない移動体が前記進入禁止エリアに進入したと判定した場合に、許可されていない移動体が前記進入禁止エリアに進入したことを示す進入検知信号を警報装置に出力する
   ことを特徴とする進入検知装置。
6. 請求項５に記載の進入検知装置と、
   前記進入検知信号に基づいて警報を発する前記警報装置と、を備える
   ことを特徴とする進入検知システム。
7. 請求項６に記載の進入検知システムにおいて、さらに、
   前記監視領域に向けて前記電波を送信し、前記電波の反射波を受信し、受信した前記反射波に基づいて前記第１の反射点を検出するレーダー装置と、を備える
   ことを特徴とする進入検知システム。
8. 進入禁止エリアを含む監視領域に向けて発せられた電波の第１の反射点から、少なくとも移動速度に関する第１の閾値と反射強度に関する第２の閾値とを用いて、監視対象の第２の反射点を抽出し、
   抽出された前記第２の反射点を、１つ以上のグループにグループ分けし、
   前記第２の反射点のうちの同一グループに属する第２の反射点の前記監視領域内における分布状態に基づいて、許可されていない移動体が前記進入禁止エリアに進入したか否かを判定する
   ことを特徴とする進入検知方法。

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