JP2021094944A - 列車移動検知システムおよび列車移動検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】列車の電源断時に、補助電源を必要とせず列車の移動検知を行い得ると共に、滑走などにより車輪が回転せずに列車が移動した場合でも列車の移動検知を行う列車移動検知システムを提供する。【解決手段】列車１０１の移動を検知する列車移動検知システムＳは、地上子からの情報をもとに列車の位置を検出する車上装置１０２と地上装置１１２とが通信できない状態からの復帰直後に、撮像部１０４から列車の周囲の画像を取得し、画像と照合用画像とを比較した結果に基づいて、通信できない状態となってから復帰するまでに列車が移動したか否かを示す移動検知情報を算出し、移動検知情報を車上装置へ出力する。【選択図】図１

Description

本発明は、列車移動検知システムおよび列車移動検知方法に関する。

１区域に１列車のみの運転を許可する「閉そく方式」を用いて列車制御を行うために、これまでは軌道回路を用いた列車検知が行われてきた。しかしながら、近年は、車上と地上間の伝送に無線通信システムを導入することによって、列車からの位置報告による列車検知を実現し、鉄道通信システムのコスト低減を図ろうという動きがある。

米国や中国では、無線通信により列車制御を行うＣＢＴＣ（Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ Ｔｒａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）システムの導入が進められている。一方欧州圏では国毎に異なる信号システムの共通化による相互運用性向上を目的としてＥＲＴＭＳ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｒａｉｌ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）／ＥＴＣＳ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｔｒａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれるシステムが開発され、導入が進められている。ＥＲＴＭＳ／ＥＴＣＳでは、無線システムにＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（登録商標））網をベースとしたＧＳＭ−Ｒ（ＧＳＭ−Ｒａｉｌｗａｙ）を使用している。

ＣＢＴＣ、ＥＲＴＭＳ／ＥＴＣＳでみられるような、鉄道保安システムは、列車内の車上装置と、列車外の地上装置にて構成され、車上装置と地上装置との間を無線にて伝送する。車上装置は、設置された地上子を列車が通過する際に検知することで、その地点の位置を認識し、この位置情報と列車の速度情報、地上装置から受信した走行許可などを基に速度照査を行い、列車速度が制限速度を超過した場合にはブレーキ指令を出力することで列車速度を制限速度以下に減速するというように、列車全体を制御する。

この制御を実現するために、地上装置は車上装置が実装された列車の位置を検知する必要がある。従来、地上装置は区間内の軌道回路やアクセルカウンターなどの列車検知装置を用いて列車位置の検出を行ってきた。一方、ＣＢＴＣ、ＥＲＴＭＳ／ＥＴＣＳのような無線通信を用いた鉄道保安システムにおいては、車上装置が地上子の位置と列車の移動距離に基づいた在線位置情報を地上装置に送信することで、地上装置は列車位置を検知し制御を実施する。これにより、列車検知装置が不要となりコスト低減を図ることができる。

一方で、停留などにより車両自体の電源が落とされる場合など、車上装置の電源がＯＦＦされる際、車上装置から地上装置へ位置報告が出来なくなる。この場合、車上装置は位置を確定するために地上子を検知するまで、地上装置は車上装置の位置を正しく把握できない。このため、車上装置は電源が再度投入された際に、内蔵の記録媒体などに記録していた前回電源を切断した時の位置情報を地上装置に報告することで、地上装置はこの列車の位置を検知することが可能である。

しかしながら、車上装置は電源を切断されている間は、列車が移動したか否か検知することができない。このため、車上装置の電源切断中に列車が移動してしまった場合、記録していた位置情報と実際の在線位置とが異なってしまうため、位置情報を使用することができない。実際とは異なった列車位置を制御に用いた場合、地上装置は実際に列車が停車している位置には当該列車が存在していないと誤認識し、その位置に他の列車の進入を許可してしまうことによる列車同士の衝突の危険性がある。

この問題の解決方法として、特許文献１では列車移動の有無を検知する列車移動検知装置を用いる。当該列車移動検知装置は車上装置の電源が切断された後も補助電源により稼働し、速度センサから取得する情報により列車移動の有無を判定し、車上装置の電源が復帰した際に列車移動の有無情報を車上装置に出力する。

特開２０１６−４６９２１号公報

前述の列車移動検知装置は、列車の電源断時に、当該装置を稼働させるための補助電源が必要であり、列車内に補助電源を設置するためのスペースを確保する必要がある。また、列車が長時間電源ＯＦＦとなった場合、補助電源に蓄えた電力を使い切ってしまい移動検知できなくなる可能性がある。さらに、滑走などにより車輪が回転せずに列車が移動した場合の移動検知ができない問題がある。

本発明は上述の点を考慮してなされたものであり、列車の電源断時に、補助電源を必要とせず列車の移動検知を行い得ると共に、滑走などにより車輪が回転せずに列車が移動した場合でも列車の移動検知を行い得るようにすることを１つの目的とする。

かかる課題を解決するため本発明においては、一態様として、列車の移動を検知する列車移動検知システムであって、地上子からの情報をもとに前記列車の位置を検出する車上装置と地上装置とが通信できない状態からの復帰直後に、撮像部から前記列車の周囲の画像を取得し、前記画像と照合用画像とを比較した結果に基づいて、前記通信できない状態となってから復帰するまでに前記列車が移動したか否かを示す移動検知情報を算出し、前記移動検知情報を前記車上装置へ出力するようにした。

本発明によれば、例えば、列車の電源断時に、補助電源を必要とせず列車の移動検知を行い得ると共に、列車が車輪の空転により移動した場合でも列車の移動検知を行い得る。

本発明の実施形態１に係る列車移動検知システムの概略構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態１に係る移動検知装置の概略構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態１に係る移動検知装置におけるメイン処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態１に係る地上サーバの画像データ受信時処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２に係る移動検知装置の概略構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態２に係る列車移動検知システムにおけるメイン処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２に係る地上サーバの画像データ受信時処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態３に係る移動検知装置の概略構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態３に係る列車移動検知システムにおけるメイン処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態３に係る地上サーバの画像データ受信時処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態４に係る地上サーバのデータベース構築処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態４に係る列車移動検知システムにおけるメイン処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態４に係る地上サーバの画像データ受信時処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態５に係る列車移動検知システムにおけるメイン処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態５に係る地上サーバの画像データ受信時処理の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態に係る列車移動検知システム等について図面を参照して説明する。以下に説明する実施形態において、同一または類似の要素および処理に同一の符号を付し、重複説明を省略する。また、後出の実施形態では、既出の実施形態との差異を説明し、重複説明を省略する。また以下の実施形態の説明および各図で示す構成および処理は、本発明の理解および実施に必要な程度で実施形態の概要を例示するものであり、本発明に係る実施の態様を限定することを意図する趣旨ではない。また、各実施形態および各変形例は、本発明の趣旨を逸脱せず、整合する範囲内で、一部または全部を組み合せることができる。

［実施形態１］
＜実施形態１の列車移動検知システムＳの構成＞
本発明の実施形態１に係る列車移動検知システムＳの概略構成の一例を示す図である。図１に示すように、列車移動検知システムＳは、カメラ（撮像部）１０４と、移動検知装置１０７と、地上サーバ１０６と、を有する。列車１０１は、車上装置１０２と、速度発電機１０３と、カメラ１０４と、アンテナ１０５と、移動検知装置１０７と、を有する。

車上装置１０２は、地上装置１１２から受信した信号と速度発電機１０３から受信した列車速度を用いて速度照査を行う。カメラ１０４は、列車１０１の周囲の外景を撮影する。カメラ１０４は、例えば、列車１０１の周囲の外景を明瞭に捉えるためのハイスピードカメラ、肉眼では捉えられない物体の特徴を取得するための赤外線カメラ、夜間やトンネル内の運行でも使用できる暗視カメラなどである。カメラ１０４として、これらの複数種類のカメラを、状況に応じて使い分けたり、同時に使用したりしてもよい。

移動検知装置１０７は、機能および動作を制御するプロセッサを有する。移動検知装置１０７は、カメラ１０４によって撮影された列車周囲の外景の画像データをアンテナ１０５を介して地上サーバ１０６へ送信し、アンテナ１０５を介して地上サーバ１０６から受信した移動検知情報を車上装置１０２へ通知する。移動検知情報は、車上装置１０２の電源断予告時から電源断復帰時の間における、列車１０１の「移動あり」および「移動なし」の区別を含む情報である。なお、車上装置１０２の電源断は、車上装置１０２が地上装置１１２と通信できない状態の一例である。

地上サーバ１０６は、移動検知装置１０７へ列車１０１の「移動あり」情報の移動検知情報を送信する際、移動検知情報に位置情報を含めて送信する。

なお、車上装置１０２の電源断は、列車１０１の停車後における列車１０１の電源断に伴うものや、車上装置１０２自体の故障といったアクシデントを原因とするものなどがある。また、移動検知装置１０７と地上サーバ１０６は、複数の車両と同時に通信を行うことから、５Ｇのような高速大容量通信の無線通信規格を用いることで帯域不足を回避できる。

地上サーバ１０６は、アンテナ１０８と、無線制御部１０９と、アプリケーション実行部１１１と、データベース１１０と、を有する。無線制御部１０９は、アンテナ１０８を介して移動検知装置１０７へ送信する情報を符号化および変調し、移動検知装置１０７から受信した画像データを復調および復号する。アプリケーション実行部１１１は、アプリケーションプログラムを実行するプロセッサによって実現され、復調および復号された画像データを照合用画像としてデータベース１１０に格納し、また、複数の画像データを比較して列車の移動有無を判定し、移動検知情報を算出する。

地上装置１１２は、列車１０１に後続する続行列車へ停止限界を通知し、また、アプリケーション実行部１１１から移動有無の判定結果を受信する。

＜実施形態１の移動検知装置１０７の構成＞
図２は、本発明の実施形態１に係る移動検知装置１０７の概略構成の一例を示す図である。移動検知装置１０７は、送信部１０７１と、受信部１０７２と、無線制御部１０７３と、を有する。

送信部１０７１は、車上装置１０２から電源断予告信号が入力されると、カメラ１０４によって撮影された画像データと車上装置１０２により検出され出力された位置情報を、地上サーバ１０６へ送信するためにエンコードする。受信部１０７２は、地上サーバ１０６から受信した移動検知情報および位置情報をデコードし、車上装置１０２へ通知する。位置情報は、列車１０１が走行する軌道の地上子の各位置と速度発電機１０３により求まる最寄りの地上子からの距離の組み合せによって特定できる、列車１０１の軌道上の位置を示す情報である。

無線制御部１０７３は、送信部１０７１から出力された送信データを変調してアンテナ１０５を介して送出し、アンテナ１０５を介して地上サーバ１０６から受信した信号を復調して受信部１０７２へ伝送する。

列車１０１に搭載されたカメラ１０４は、列車１０１の周囲の枕木や、標識、地上子などを含んだ外景を撮影する。カメラ１０４は、列車１０１の前方向、後方向、横方向、上方向など、外景を撮影できる１つ以上のカメラを含む。また、カメラ１０４は、移動検知装置１０７へ画像データを出力する機能を有する。

＜実施形態１の移動検知装置１０７におけるメイン処理＞
図３は、本発明の実施形態１に係る移動検知装置１０７におけるメイン処理の一例を示すフローチャートである。本処理は、主に移動検知装置１０７のプロセッサによって実行される。

先ずステップＳ１１では、移動検知装置１０７は、車上装置１０２から車上装置１０２の電源断予告信号を受信したか否かを判定する。電源断予告信号は、車上装置１０２が電源断される以前のタイミングで、車上装置１０２によって移動検知装置１０７に対して出力される。移動検知装置１０７は、電源断予告信号を受信した場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）にステップＳ１２へ処理を移し、電源断予告信号を受信していない場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）にステップＳ１１を繰り返す。

次にステップＳ１２では、移動検知装置１０７は、車上装置１０２の位置情報とカメラ１０４の画像データを読み込む。次にステップＳ１３では、移動検知装置１０７は、ステップＳ１２で読み込んだ画像データと位置情報を地上サーバ１０６へ送信する。ステップＳ１３で位置情報と共に地上サーバ１０６へ送信される画像データは、車上装置１０２の電源断予告時の画像データである。

次にステップＳ１４では、移動検知装置１０７は、車上装置１０２が電源断から復帰したか否かを判定する。移動検知装置１０７は、車上装置１０２が電源断から復帰した場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）にステップＳ１５へ処理を移し、電源断から復帰していない場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）にステップＳ１４を繰り返す。

ステップＳ１５では、移動検知装置１０７は、カメラ１０４から画像データを読み込み、エンコードする。次にステップＳ１６では、移動検知装置１０７は、ステップＳ１５で読み込みエンコードされた画像データを地上サーバ１０６へ送信する。ステップＳ１６で地上サーバ１０６へ送信される画像データは、車上装置１０２の電源断復帰時の画像データである。次にステップＳ１７では、移動検知装置１０７は、地上サーバ１０６から位置検知情報を受信する。

次にステップＳ１８では、移動検知装置１０７は、ステップＳ１７で受信された移動検知情報に位置情報が含まれるか否かを判定する。移動検知装置１０７は、ステップＳ１７で受信された情報が、位置情報を含む場合（ステップＳ１８：Ｙｅｓ）にステップＳ１９へ処理を移し、位置情報を含まない「移動あり」情報である場合（ステップＳ１８：Ｎｏ）にステップＳ２０へ処理を移す。

ステップＳ１９では、移動検知装置１０７は、ステップＳ１７で受信した位置情報を車上装置１０２へ出力する。一方ステップＳ２０では、移動検知装置１０７は、ステップＳ１７で受信した「移動あり」情報を車上装置１０２へ出力する。続くステップＳ２１では、列車１０１は、地上子を踏み位置確定するまで低速運転される。ステップＳ１９またはＳ２１が終了すると、ステップＳ２２では、列車１０１の運行が再開される。

＜実施形態１の地上サーバ１０６の画像データ受信時処理＞
図４は、本発明の実施形態１に係る地上サーバ１０６の画像データ受信時処理の一例を示すフローチャートである。

先ずステップＳ３１では、地上サーバ１０６は、移動検知装置１０７から受信した画像データが電源断復帰時の画像データであるか否かを判定する。地上サーバ１０６は、移動検知装置１０７から受信した画像データが、電源断復帰時の画像データである場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）にステップＳ３２へ処理を移し、電源断予告時の画像データである場合（ステップＳ３１：Ｎｏ）にステップＳ３６へ処理を移す。

ステップＳ３２では、地上サーバ１０６は、電源断復帰時の画像データとデータベース１１０に格納されている電源断予告時の画像データを比較する。地上サーバ１０６は、電源断復帰時の画像データと電源断予告時の画像データを比較照合した結果、一致する場合（ステップＳ３３：Ｙｅｓ）にステップＳ３４へ処理を移し、一致しない場合（ステップＳ３３：Ｎｏ）にステップＳ３５へ処理を移す。

ステップＳ３４では、地上サーバ１０６は、「移動なし」情報と、ステップＳ３３で比較一致した画像データと共にデータベース１１０に格納されている位置情報を含んだ移動検知情報を移動検知装置１０７へ送信する。一方ステップＳ３５では、地上サーバ１０６は、「移動あり」情報の移動検知情報を移動検知装置１０７へ送信する。「移動あり」情報とは、地上サーバ１０６によって、車上装置１０２の電源断予告時と電源断復帰時の画像データが一致しないため、電源断予告時から電源断復帰時の間に列車１０１の移動があったと判定された場合に通知される情報である。

他方ステップＳ３６では、地上サーバ１０６は、受信した電源断予告時の画像データを、同時に受信した位置情報と共にデータベース１１０に格納する。

＜実施形態１の効果＞
本実施形態によれば、移動検知装置１０７は、車上装置１０２の電源断予告時と電源断復帰時に地上サーバ１０６と通信を行うことで、電源断予告時と電源断復帰時の間における列車１０１の移動を検知可能であり、車上装置１０２の電源が停止している間に移動検知装置１０７を動作させるための電源を不要化できる。よって、列車１０１上の機器搭載スペースが削減できる。また、車上装置１０２の電源再投入時に列車１０１の外景が変化に基づいて列車１０１の移動を検知するため、電源が電力切れであっても列車１０１の移動検知が可能である。また、滑走などにより車輪が回転せず空転して列車１０１が移動した場合でも移動を検知することができる。

＜実施形態１の変形例＞
列車移動検知システムＳは、車上装置１０２の電源断から復帰までに列車移動があったにもかかわらず画像データの比較処理の結果として「移動なし」情報を誤って出力したり、車上装置１０２の電源断から復帰までに列車移動がなかったにもかかわらず画像データの比較処理の結果として「移動あり」情報を誤って出力したりする場合がある。そこで、本来の列車位置とは異なる判定を地上サーバ１０６が出力する可能性を低減させるため、１または複数の他の位置検知手段を組み合わせて列車移動検知を行ってもよい。

例えば、地上サーバ１０６は、車上装置１０２の電源断予告時および電源復帰後のそれぞれにおいて、列車１０１に搭載されたＧＰＳ受信機が出力する位置情報と画像データを受信する。そして、地上サーバ１０６は、電源断予告時および電源復帰後の２つの画像データの一致度が、第１閾値以上の場合に２つの画像データが一致するとし、第２閾値以上かつ第１閾値未満の場合であって各画像データに対応付けられたＧＰＳの位置情報が一致するとき２つの画像データが一致するする。他方、地上サーバ１０６は、電源断予告時および電源復帰後の２つの画像データの一致度が第２閾値未満の場合には２つの画像データが一致しないとする。このようにして、地上サーバ１０６は、列車移動検知を行うことにより、列車移動検知の精度向上が期待できる。

また、データベース１１０に格納される画像データは、画像データに対し画像処理を施した状態で格納してもよい。例えば、元の画像データから特徴量を抽出したデータを格納することで、データサイズを圧縮できるので、車上装置１０２の電源断からの復帰時後、画像データの比較処理が完了するまでの処理時間を短くできる等のメリットがある。

［実施形態２］
＜実施形態２の移動検知装置１０７の構成＞
図５は、本発明の実施形態２に係る移動検知装置１０７の概略構成の一例を示す図である。実施形態２の移動検知装置１０７は、実施形態１の移動検知装置１０７と比較して、不揮発メモリ１０７４をさらに有する点が異なる。

移動検知装置１０７では、送信部１０７１は、車上装置１０２から電源断予告信号が入力されると、カメラ１０４によって撮影された画像データを、地上サーバ１０６へ送信するためにエンコードする。受信部１０７２は、地上サーバ１０６から受信した移動検知情報をデコードし、車上装置１０２へ通知する。

また、車上装置１０２から電源断予告信号が入力されると、不揮発メモリ１０７４に、車上装置１０２から出力された位置情報が格納される。また、地上サーバ１０６から「移動なし」情報が受信されると、不揮発メモリ１０７４に格納されている位置情報が車上装置１０２へ出力される。

＜実施形態２の列車移動検知システムＳにおけるメイン処理＞
図６は、本発明の実施形態２に係る列車移動検知システムＳにおけるメイン処理の一例を示すフローチャートである。

実施形態２に係る列車移動検知システムＳにおけるメイン処理では、実施形態１に係るメイン処理（図３参照）と比較して、ステップＳ１３、Ｓ１７、Ｓ１８、Ｓ１９に代えて、ステップＳ１３Ｂ、Ｓ１７Ｂ、Ｓ１８Ｂ、１９Ｂがそれぞれ実行される。その他は実施形態１に係る列車移動検知システムＳにおけるメイン処理と同様である。

ステップＳ１３Ｂでは、移動検知装置１０７は、ステップＳ１２で読み込んだ画像データを地上サーバ１０６へ送信し、ステップＳ１２で読み込んだ位置情報を不揮発メモリ１０７４に格納する。

ステップＳ１７Ｂでは、移動検知装置１０７は、地上サーバ１０６から移動検知情報を受信する。次にステップＳ１８Ｂでは、移動検知装置１０７は、移動検知情報として「移動なし」情報を受信したか否かを判定する。移動検知装置１０７は、「移動なし」情報を受信した場合（ステップＳ１８Ｂ：Ｙｅｓ）にステップＳ１９Ｂへ処理を移し、「移動あり」情報を受信した場合（ステップＳ１８Ｂ：Ｎｏ）にステップＳ２０へ処理を移す。

ステップＳ１９Ｂでは、移動検知装置１０７は、不揮発メモリ１０７４に格納されている位置情報を車上装置１０２へ出力する。

＜実施形態２の地上サーバ１０６の画像データ受信時処理＞
図７は、本発明の実施形態２に係る地上サーバ１０６の画像データ受信時処理の一例を示すフローチャートである。

実施形態２に係る地上サーバ１０６の画像データ受信時処理では、実施形態１に係る画像データ受信時処理（図４参照）と比較して、ステップＳ３１、Ｓ３６が省略され、ステップＳ３４に代えて、ステップＳ３４Ｂが実行される。その他は実施形態１に係る地上サーバ１０６の画像データ受信時処理と同様である。すなわちステップＳ３４Ｂでは、地上サーバ１０６は、移動検知情報として、画像データが比較一致したことを示す「移動なし」情報を移動検知装置１０７へ送信する。

＜実施形態２の効果＞
本実施形態によれば、実施形態１の効果に加え、移動検知装置１０７から地上サーバ１０６へ電源断予告時の位置情報を送信しないので、通信量を削減すると共に、地上サーバ１０６での位置情報の管理のためのリソースおよび処理負荷を削減することができる。また、電源断復帰時に電源断予告時の正確な位置情報を再取得することができる。

［実施形態３］
実施形態２では車上装置１０２の電源断を契機として列車１０１の移動検知を行っているのに対し、実施形態３では、車上装置１０２と地上装置１１２の通信断の検知を契機として列車１０１の移動検知を行う。車上装置１０２は、地上装置１１２から応答が一定時間ない場合に通信断と見なし、通信断信号を移動検知装置１０７へ出力する。なお、車上装置１０２と地上装置１１２の通信断は、車上装置１０２が地上装置１１２と通信できない状態の一例である。

＜実施形態３の移動検知装置１０７の構成＞
図８は、本発明の実施形態３に係る移動検知装置１０７の概略構成の一例を示す図である。

実施形態３の移動検知装置１０７では、車上装置１０２から通信断信号が入力されると、不揮発メモリ１０７４に、カメラ１０４によって撮影された画像データと車上装置１０２から出力された位置情報が格納される。また、送信部１０７１は、車上装置１０２からの通信断信号がネゲートされると、カメラ１０４によって撮影された画像データと、不揮発メモリ１０７４に格納されている画像データを、地上サーバ１０６へ送信するためにエンコードする。受信部１０７２は、地上サーバ１０６から受信した移動検知情報をデコードし、車上装置１０２へ通知する。

＜実施形態３の列車移動検知システムＳにおけるメイン処理＞
図９は、本発明の実施形態３に係る列車移動検知システムＳにおけるメイン処理の一例を示すフローチャートである。

実施形態３に係る列車移動検知システムＳにおけるメイン処理では、実施形態２に係るメイン処理（図６参照）と比較して、ステップＳ１１、Ｓ１３Ｂ、Ｓ１４、Ｓ１６に代えて、ステップＳ１１Ｃ、Ｓ１３Ｃ、Ｓ１４Ｃ、Ｓ１６Ｃがそれぞれ実行される。その他は実施形態２に係る列車移動検知システムＳにおけるメイン処理と同様である。

ステップＳ１１Ｃでは、移動検知装置１０７は、車上装置１０２から通信断信号を受信したか否かを判定する。移動検知装置１０７は、車上装置１０２から通信断信号を受信した場合（ステップＳ１１Ｃ：Ｙｅｓ）にステップＳ１２へ処理を移し、車上装置１０２から通信断信号を受信していない場合（ステップＳ１１Ｃ：Ｎｏ）にステップＳ１１を繰り返す。

ステップＳ１３Ｃでは、移動検知装置１０７は、ステップＳ１２で読み込んだ画像データと位置情報を不揮発メモリ１０７４に格納する。次にステップＳ１４Ｃでは、移動検知装置１０７は、車上装置１０２からの通信断信号がネゲートしたか否かを判定する。移動検知装置１０７は、車上装置１０２からの通信断信号がネゲートした場合（ステップＳ１４Ｃ：Ｙｅｓ）にステップＳ１５へ処理を移し、車上装置１０２からの通信断信号がネゲートしていない場合（ステップＳ１４Ｃ：Ｎｏ）にステップＳ１４Ｃを繰り返す。

ステップＳ１５に続きステップＳ１６Ｃでは、移動検知装置１０７は、ステップＳ１５で読み込みエンコードされた画像データと、不揮発メモリ１０７４に格納されている画像データを地上サーバ１０６へ送信する。

＜実施形態３に係る地上サーバ１０６の画像データ受信時処理＞
図１０は、本発明の実施形態３に係る地上サーバ１０６の画像データ受信時処理の一例を示すフローチャートである。

実施形態３に係る地上サーバ１０６の画像データ受信時処理では、実施形態２に係る画像データ受信時処理（図７参照）と比較して、ステップＳ３２に代えて、ステップＳ３２Ｃが実行される。その他は実施形態２に係る地上サーバ１０６の画像データ受信時処理と同様である。すなわちステップＳ３２Ｃでは、地上サーバ１０６は、受信した２つの画像データ（通信断信号のネゲート後にカメラ１０４から読み込んだ画像データと、不揮発メモリ１０７４に格納されている画像データ）を比較処理する。

＜実施形態３の効果＞
本実施形態によれば、実施形態２の効果に加え、車上装置１０２と地上装置１１２の通信が切断していた間の列車１０１の移動検知を行うことができる。

［実施形態４］
実施形態４では、地上サーバ１０６のデータベース１１０に、列車の走行中に軌道上の複数の地点で撮影された画像データと各地点の位置情報とを対応付けて予め格納しておき、列車から送信されてきた画像データとデータベース１１０に格納されている画像データとを照合する。データベース１１０において一致する画像データに対応付けられている位置情報を取得することで、列車移動検知だけでなく列車自体の位置も判別する。

実施形態４の列車移動検知システムＳの構成は、実施形態１の列車移動検知システムＳの構成と同様である。しかし、実施形態４では、実施形態１の地上サーバ１０６が受信した電源断予告時の画像データを位置情報と共にデータベース１１０に格納することに代えて、列車が走行する路線上の複数の地点の画像データと各位置情報とを対応付けて予め保持するデータベーステーブルをデータベース１１０に格納する点が異なる。データベース１１０に格納されるデータベーステーブルは、列車が走行する路線上の複数の位置情報と、各位置情報に対応する地点の画像データとを対応付けて予め保持するテーブルである。なお、データベース１１０に格納されるデータは、テーブル形式に限らず、その他のデータ形式であってもよい。

＜実施形態４の地上サーバ１０６のデータベース構築処理＞
図１１は、本発明の実施形態４に係る地上サーバ１０６のデータベース構築処理の一例を示すフローチャートである。データベース構築処理は、列車１０１が軌道上を走行して、データベース１１０のデータベーステーブルに情報を蓄積する際に、列車移動検知システムＳによって実行される。以下、ステップＳ４１〜Ｓ４４の処理が、車上装置１０２の電源断まで繰り返し実行される。

先ずステップＳ４１では、移動検知装置１０７は、車上装置１０２から出力された位置情報と、カメラ１０４から取得された列車１０１の周囲の外景の画像データを、地上サーバ１０６へ送信する。

次にステップＳ４２では、地上サーバ１０６のアプリケーション実行部１１１は、移動検知装置１０７から受信した位置情報と画像データをデータベース１１０に格納する。次にステップＳ４３では、アプリケーション実行部１１１は、位置情報と画像データをデータベース１１０に格納完了したことを示す格納完了フラグを、移動検知装置１０７へ送信する。次にステップＳ４４では、移動検知装置１０７は、アプリケーション実行部１１１から格納完了フラグを受信する。ステップＳ４４が終了すると、次の位置情報と画像データが取得され蓄積されるようにステップＳ４１〜Ｓ４４の処理が再度実行される。

＜実施形態４の列車移動検知システムにおけるメイン処理＞
図１２は、本発明の実施形態４に係る列車移動検知システムＳにおけるメイン処理の一例を示すフローチャートである。

実施形態４に係る列車移動検知システムＳにおけるメイン処理では、実施形態１に係るメイン処理（図３参照）と比較して、ステップＳ１１〜Ｓ１３が省略され、ステップＳ１７、Ｓ１８、Ｓ２０に代えて、ステップＳ１７Ｄ、Ｓ１８Ｄ、Ｓ２０Ｄがそれぞれ実行される。その他は実施形態２に係る列車移動検知システムにおけるメイン処理と同様である。

ステップＳ１７Ｄでは、移動検知装置１０７は、地上サーバ１０６から、移動検知情報として位置情報または比較エラー情報を受信する。ここでの位置情報は、データベース１１０において、ステップＳ１６で移動検知装置１０７から地上サーバ１０６へ送信された画像データと一致する画像データに対応付けられている列車１０１の現在の位置情報である。また、比較エラー情報は、ステップＳ１６で移動検知装置１０７から地上サーバ１０６へ送信された画像データと一致する画像データが、データベース１１０に存在しないことを示す情報である。

次にステップＳ１８Ｄでは、移動検知装置１０７は、ステップＳ１７Ｄで位置情報を受信したか否かを判定する。移動検知装置１０７は、ステップＳ１７Ｄで位置情報を受信した場合（ステップＳ１８Ｄ：Ｙｅｓ）にステップＳ１９へ処理を移し、ステップＳ１７Ｄで比較エラー情報を受信した場合（ステップＳ１８Ｄ：Ｎｏ）にステップＳ２０Ｄへ処理を移す。ステップＳ２０Ｄでは、移動検知装置１０７は、受信した比較エラー情報を車上装置１０２へ出力する。

＜実施形態４の地上サーバ１０６の画像データ受信時処理＞
図１３は、本発明の実施形態４に係る地上サーバ１０６の画像データ受信時処理の一例を示すフローチャートである。

実施形態４に係る地上サーバ１０６の画像データ受信時処理では、実施形態１に係る画像データ受信時処理（図４参照）と比較して、ステップＳ３１、Ｓ３２、Ｓ３３、Ｓ３４、Ｓ３５に代えてステップＳ３１Ｄ、Ｓ３２Ｄ、Ｓ３３Ｄ、Ｓ３４Ｄ、Ｓ３５Ｄがそれぞれ実行され、ステップＳ３６に続いてステップＳ３７、Ｓ３８が実行される。その他は実施形態１に係る地上サーバ１０６の画像データ受信時処理と同様である。

すなわちステップＳ３１Ｄでは、地上サーバ１０６は、移動検知装置１０７から受信した画像データが電源断復帰時の画像データであるかデータベース構築時の画像データかを判定する。地上サーバ１０６は、移動検知装置１０７から受信した画像データが、電源断復帰時の画像データである場合（ステップＳ３１Ｄ：Ｙｅｓ）にステップＳ３２Ｄへ処理を移し、データベース構築処理時の画像データである場合（ステップＳ３１Ｄ：Ｎｏ）にステップＳ３６へ処理を移す。

ステップＳ３２Ｄでは、地上サーバ１０６は、電源断復帰時の画像データとデータベース１１０のデータベーステーブルに格納されている画像データを比較する。地上サーバ１０６は、電源断復帰時の画像データとデータベース１１０のデータベーステーブルに格納されている画像データを比較した結果、一致する画像データがデータベース１１０に存在する場合（ステップＳ３３Ｄ：Ｙｅｓ）にステップＳ３４へ処理を移し、一致する画像データがデータベース１１０に存在しない場合（ステップＳ３３Ｄ：Ｎｏ）にステップＳ３５へ処理を移す。

ステップＳ３４Ｄでは、地上サーバ１０６は、データベース１１０においてステップＳ３３Ｄで一致すると判定された画像データに対応付けられている位置情報を移動検知装置１０７へ送信する。一方ステップＳ３５Ｄでは、地上サーバ１０６は、比較エラー情報を移動検知装置１０７へ送信する。

他方ステップＳ３６に続いてステップＳ３７では、地上サーバ１０６は、受信したデータベース構築時の画像データをデータベース１１０へ格納完了したことを示す格納完了フラグを、移動検知装置１０７へ送信する。次にステップＳ３８では、地上サーバ１０６は、車上装置１０２が電源断されたか否かを判定する。地上サーバ１０６は、車上装置１０２が電源断された場合（ステップＳ３８：Ｙｅｓ）に画像データ受信時処理を終了し、車上装置１０２が電源断されていない場合（ステップＳ３８：Ｎｏ）に次の位置情報と画像データの取得のためにステップＳ３６へ処理を戻す。

＜実施形態４の効果＞
本実施形態によれば、移動検知装置１０７は、画像データと位置情報を蓄積した地上サーバ１０６と通信することで列車位置が検知可能であり、列車１０１の電源が停止している間に移動検知装置１０７を動作させるための補助電源を不要化でき、列車が地上子を検知する前に在線位置を特定することができる。また、地上サーバ１０６による列車位置判定は、各列車がデータベースを持つ場合よりもデータを一元管理することでデータベース構築が早く、新規路線や分岐するような列車通過が少ない路線で有利である。

＜実施形態４の変形例＞
列車移動検知システムＳの比較結果が該当なしである場合、列車移動検知システムＳが位置情報を応答するまで列車移動検知システムＳは画像データのみを地上サーバ１０６に送信し続けてもよい。地上子を踏むことによる位置確定に加え、本機能を設けることで、より早い位置確定が期待できる。また、比較の結果、一致する画像データがデータベース１１０に存在しないと判断された画像データを、データベース１１０に蓄積するようにしてもよい。このように蓄積された画像データは、後で位置情報を付与可能とすることで、データベーステーブルの蓄積情報が充実し、以降の列車移動検知システムＳの列車移動検知精度の向上が期待できる。

また、一致率の高い画像データの候補が複数存在する場合、車上装置１０２の電源切断中に長距離を移動することは考えにくいため、車上装置１０２の電源断直前の位置情報に最も近い位置情報を選ぶようにし、大きく異なる位置情報は除外するようにしてもよい。

また、列車位置が検知可能な列車移動検知システムＳにおけるデータベース１１０の構築のためのデータ収集の頻度を減らすことができれば、列車１０１側と地上サーバ１０６側の双方の消費電力を低減できるため、コスト低減や省エネルギーにつながる。例えば、地下鉄やトンネルなどの区間は季節や時間を問わず変化しにくい特性から撮影頻度を下げることができる一方で、工事中や木々が生い茂る区間は季節や１日の時間帯で大きく様相が変化する可能性があるため、撮影頻度を下げることはできない。

また、地下鉄やトンネルは、景色が類似する区間では位置の判別がしにくい。カメラ１０４により撮影された画像データに基づく位置検知の精度が向上するように、例えば線路脇に所定のオブジェクトを設置することで位置の判別がしやすくなる。

また、列車の位置検知は、季節や、天候、列車種別などの列車の車外の外景が変化する条件ごとに画像データをデータベース１１０に蓄積させることにより、位置検知の確度向上が期待できる。例えば、季節により木々の状態が変化すること、列車種別によりカメラ１０４の取り付け位置が変化することなどにより、画像処理の結果が大きく変わる可能性がある。よって、例えば、位置情報と日時情報の１つの組み合わせに対して、異なる条件のそれぞれに対応する複数の画像データをデータベース１１０に格納しておくことで、列車の外景が季節や時刻などに応じて変化する場合であっても、画像データから位置情報を取得することができるようになる。

［実施形態５］
実施形態４では車上装置１０２の電源断を契機として列車１０１の移動検知を行うのに対し、実施形態５では、車上装置１０２と地上装置１１２の通信断を契機として列車１０１の移動検知および位置情報算出を行う。車上装置１０２は、地上装置１１２から応答が一定時間ない場合に通信断と見なし、通信断信号を移動検知装置１０７へ出力する。

実施形態５の列車移動検知システムＳの構成は、実施形態３の列車移動検知システムＳの構成と同様である。しかし、実施形態５では、データベース１１０に、実施形態４と同様の、列車が走行する路線上の複数の地点の画像データと各位置情報とを対応付けて予め保持するデータベーステーブルを格納する点が異なる。

＜実施形態５の列車移動検知システムＳにおけるメイン処理＞
図１４は、本発明の実施形態５に係る列車移動検知システムＳにおけるメイン処理の一例を示すフローチャートである。

実施形態５に係る列車移動検知システムにおけるメイン処理では、実施形態４に係るメイン処理と比較して、ステップＳ１４に代えてステップＳ１４Ｃが実行され、ステップＳ１４Ｃの前にステップＳ１１Ｃが実行される。その他は実施形態４に係る列車移動検知システムＳにおけるメイン処理と同様である。なお、ステップＳ１１Ｃ、Ｓ１４Ｃは、図９を参照して既述であるのでここでの説明を省略する。

＜実施形態５の地上サーバ１０６の画像データ受信時処理＞
図１５は、本発明の実施形態５に係る地上サーバ１０６の画像データ受信時処理の一例を示すフローチャートである。

実施形態５に係る地上サーバ１０６の画像データ受信時処理では、ステップＳ３１Ｄ、Ｓ３６、Ｓ３７、Ｓ３８が省略される以外は、実施形態４に係る画像データ受信時処理（図１３参照）と同様である。

＜実施形態５の効果＞
本実施形態によれば、実施形態４の効果に加え、車上装置１０２と地上装置１１２の通信が切断していた間の列車１０１の移動検知を行うことができる。

なお、実施形態４〜５では、車上装置１０２の電源断または通信断からの復帰を契機として、移動検知装置１０７から地上サーバ１０６へ列車１０１の周囲の画像を送信し、地上サーバ１０６においてこの画像に対応する位置情報を取得し、移動検知装置１０７へ通知されるとした。しかし、これに限らず、実施形態１〜３と同様に、車上装置１０２の電源断時または通信断時における列車１０１の位置情報を地上サーバ１０６または移動検知装置１０７に保存しておき、車上装置１０２の電源断または通信断からの復帰時の画像に対応する位置情報との異動に基づいて、列車１０１の移動検知を行ってもよい。

また、上述の実施形態１〜５に示した地上サーバ１０６が行う画像データの比較処理を、移動検知装置１０７が行うように構成してもよい。この場合、移動検知装置１０７は、データベースを有し、取得した画像データおよび位置情報をデータベースに格納する。

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、各実施形態の処理における各ステップは、同一結果を得ることができる限りにおいて適宜順序を入れ替えて実行されてもよい。

Ｓ：列車移動検知システム、１０１：列車、１０２：車上装置、１０３：速度発電機、１０４：カメラ、１０５，１０８：アンテナ、１０６：地上サーバ、１０７：移動検知装置、１０９：無線制御部、１１０：データベース、１１１：アプリケーション実行部、１１２：地上装置、１０７１：送信部、１０７２：受信部、１０７３：無線制御部、１０７４：不揮発メモリ

Claims (13)

1. 列車の移動を検知する列車移動検知システムであって、
   地上子からの情報をもとに前記列車の位置を検出する車上装置と地上装置とが通信できない状態からの復帰直後に、撮像部から前記列車の周囲の画像を取得し、
   前記画像と照合用画像とを比較した結果に基づいて、前記通信できない状態となってから復帰するまでに前記列車が移動したか否かを示す移動検知情報を算出し、
   前記移動検知情報を前記車上装置へ出力する
   ことを特徴とする列車移動検知システム。
2. 前記列車に搭載された移動検知装置と、前記移動検知装置と通信可能な地上サーバと、を含み、
   前記移動検知装置は、
   前記車上装置の電源断の直前に前記撮像部から取得した前記列車の周囲の第１の画像と、前記車上装置の電源断からの復帰直後に前記撮像部から取得した前記列車の周囲の第２の画像と、を前記地上サーバへ送信し、
   前記地上サーバから受信した前記移動検知情報を前記車上装置へ出力し、
   前記地上サーバは、
   前記第２の画像と前記照合用画像である前記第１の画像とを比較した結果に基づいて、前記車上装置が電源断となってから復帰するまでの前記移動検知情報を算出し、
   前記移動検知情報を前記移動検知装置へ送信する
   ことを特徴とする請求項１に記載の列車移動検知システム。
3. 前記移動検知装置は、
   前記車上装置の電源断の直前に前記車上装置から前記列車の位置情報を取得し、前記第１の画像と共に前記地上サーバへ送信し、
   前記地上サーバは、
   前記第２の画像と前記第１の画像とが一致する場合に、前記列車の移動なしを示す前記移動検知情報として、前記位置情報を前記移動検知装置へ送信し、
   前記第２の画像と前記第１の画像とが一致しない場合に、前記列車の移動ありを示す前記移動検知情報を前記移動検知装置へ送信する
   ことを特徴とする請求項２に記載の列車移動検知システム。
4. 前記移動検知装置は、
   前記車上装置の電源断の直前に、前記車上装置から前記列車の位置情報を取得して自装置に記憶する一方、前記第１の画像を前記地上サーバへ送信し、
   前記地上サーバから、前記列車の移動なしを示す前記移動検知情報を受信した場合には自装置に記憶している前記位置情報を前記車上装置へ出力し、前記列車の移動ありを示す前記移動検知情報を受信した場合には該移動ありの情報を前記車上装置へ出力し、
   前記地上サーバは、
   前記第２の画像と前記第１の画像とが一致する場合に、前記列車の移動なしを示す前記移動検知情報を前記移動検知装置へ送信し、
   前記第２の画像と前記第１の画像とが一致しない場合に、前記列車の移動ありを示す前記移動検知情報を前記移動検知装置へ送信する
   ことを特徴とする請求項２に記載の列車移動検知システム。
5. 前記列車に搭載された移動検知装置と、前記移動検知装置と通信可能な地上サーバと、を含み、
   前記移動検知装置は、
   前記車上装置と前記地上装置との通信断の検知時に、前記撮像部から前記列車の周囲の第１の画像を取得し、前記車上装置から前記列車の位置情報を取得し、前記第１の画像と前記位置情報を共に自装置に記憶し、
   前記車上装置と前記地上装置との通信断の復帰直後に、自装置に記憶している前記第１の画像と、前記撮像部から取得した第２の画像と、を前記地上サーバへ送信し、
   前記地上サーバから、前記列車の移動なしを示す前記移動検知情報を受信した場合には自装置に記憶している前記位置情報を前記車上装置へ出力し、前記列車の移動ありを示す前記移動検知情報を受信した場合には該移動ありの情報を前記車上装置へ出力し、
   前記地上サーバは、
   前記第２の画像と前記照合用画像である前記第１の画像とが一致する場合に、前記列車の移動なしを示す前記移動検知情報を前記移動検知装置へ送信し、
   前記第２の画像と前記第１の画像とが一致しない場合に、前記列車の移動ありを示す前記移動検知情報を前記移動検知装置へ送信する
   ことを特徴とする請求項１に記載の列車移動検知システム。
6. 前記移動検知装置は、
   前記移動検知情報が前記列車の移動なしを示す情報である場合に、前記位置情報に基づいて前記列車の運転を再開する
   ことを特徴とする請求項３〜５の何れか１項に記載の列車移動検知システム。
7. 前記列車に搭載された移動検知装置と、前記列車が走行する軌道上の複数の地点で撮影された複数の画像を各地点の位置情報と対応付けて前記照合用画像として格納するデータベースを有し前記移動検知装置と通信可能な地上サーバと、を含み、
   前記移動検知装置は、
   前記撮像部から取得した前記列車の周囲の画像を前記地上サーバへ送信し、
   前記地上サーバは、
   前記移動検知装置から受信した前記列車の周囲の画像と前記データベースに格納されている前記照合用画像とを比較した結果に基づいて、前記移動検知情報として前記列車の現在の位置情報を算出し、
   前記現在の位置情報を前記移動検知装置へ送信する
   ことを特徴とする請求項１に記載の列車移動検知システム。
8. 前記移動検知装置は、
   前記地上サーバから前記現在の位置情報を受信するまで、前記撮像部から前記列車の周囲の画像を取得して前記地上サーバへ送信する
   ことを特徴とする請求項７に記載の列車移動検知システム。
9. 前記移動検知装置は、
   前記列車の走行中に、前記撮像部から取得した前記列車の周囲の画像を前記列車の位置情報と共に前記地上サーバへ送信し、
   前記地上サーバは、
   前記移動検知装置から受信した前記列車の周囲の画像を前記位置情報と対応付けて前記照合用画像として前記データベースに格納する
   ことを特徴とする請求項７または８に記載の列車移動検知システム。
10. 前記データベースは、
    前記照合用画像として、１つの前記位置情報と対応付けて、前記列車の車外の外景が変化する条件ごとに異なる前記列車の周囲の画像を格納する
    ことを特徴とする請求項７〜９の何れか１項に記載の列車移動検知システム。
11. 前記地上サーバは、
    前記列車の周囲の画像と前記データベースに格納されている前記照合用画像とを比較した結果、前記データベースに前記列車の周囲の画像と一致する画像が存在しない場合に、前記列車の周囲の画像を前記照合用画像として前記データベースに格納する
    ことを特徴とする請求項７〜１０の何れか１項に記載の列車移動検知システム。
12. 前記移動検知装置は、
    前記車上装置と前記地上装置との通信断の復帰直後に、前記撮像部から前記列車の周囲の画像を取得して前記地上サーバへ送信し、
    前記地上サーバから、前記列車の現在の位置情報を受信した場合には該現在の位置情報を前記車上装置へ出力し、
    前記地上サーバは、
    前記移動検知装置から受信した前記列車の周囲の画像と前記データベースに格納されている前記照合用画像とを比較した結果に基づいて、前記列車の現在の位置情報を算出し、
    前記列車の現在の位置情報を前記移動検知装置へ送信する
    ことを特徴とする請求項７〜１１の何れか１項に記載の列車移動検知システム。
13. 列車の移動を検知する列車移動検知システムが行う列車移動検知方法であって、
    前記列車移動検知システムが、
    地上子からの情報をもとに前記列車の位置を検出する車上装置と地上装置とが通信できない状態からの復帰直後に、撮像部から前記列車の周囲の画像を取得し、
    前記画像と照合用画像とを比較した結果に基づいて、前記通信できない状態となってから復帰するまでに前記列車が移動したか否かを示す移動検知情報を算出し、
    前記移動検知情報を前記車上装置へ出力する
    各処理を含んだことを特徴とする列車移動検知方法。

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