JP4900810B2 - 列車位置検知装置と列車制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、列車の走行位置を検知する列車制御装置、特に走行位置の検知精度の向上に関するものである。

走行している列車の位置を検知するため、列車の車軸に設けた速度発電機から出力する交流信号により車輪の回転数を積算して列車の走行距離を算出して走行位置を検出している。このように車輪の回転数を利用して列車の走行位置を検出する方法は、走行中における車輪の空転や滑走が生じると列車の走行距離を正確に算出できなくなり、列車の走行位置検出精度が低下してしまう。

この列車の走行位置検出精度の低下を防止するため、特許文献１に示すように、列車が地上側に設置された地上子やＩＤタグやトランスポンダなどを通過するたびに車輪の回転数を積算して算出した列車の走行距離を補正し、補正した走行距離により列車の走行位置を検出している。

このように列車が地上子を検出するたびに走行位置を補正するためには、多くの地上子等の地上設備を設置する必要があり、曲線部などで速度制限区間を増やす場合には、地上設備の増設や移設しなければならず多くの費用がかかってしまう。

この地上設備の増設や移転を必要とせずに、曲線部などで速度制限を行うため、特許文献２に示すように、超音波センサや光センサを使用してトンネルや跨線橋などの軌道沿いの凹凸を検出したりあるいはカメラを使用して線路沿いの既存設備などを認識して列車位置を補正するようにしている。

また、特許文献３や特許文献４にはＧＰＳを利用して列車の走行位置を検知して速度制限を行う装置が開示されている。特許文献３に示された車両運転支援システムは、車両に搭載したＧＰＳ受信機からの緯度・経度信号に基づいて車両の現在位置を検出し、検出した車両の位置が速度検知エリア内であるか否を判定し、速度検知エリアで列車の速度が制限速度を越えないように制御している。

特許文献４に示された列車走行情報検知装置は、複数の車両で編成された列車の先頭車両と最後尾車両にＧＰＳ受信機を搭載し、各ＧＰＳ受信機からの緯度・経度信号に基づいて列車の前後の現在位置をそれぞれ検出し、検出した列車の前後の現在位置とＧＰＳアンテナの設置位置により測位計算をして列車全体の在線位置と向きを把握している。また、ビルや駅構内の庇などで一方のＧＰＳ受信機から緯度・経度信号が得られない場合は、他方のＧＰＳ受信機からの緯度・経度信号により列車の現在位置を検出するようにしている。
特開昭６０−１５７９５７号公報 特開２０００−１３４７０４号公報 特開２００２−３３５６０７号公報 特開２００４−１６８２１６号公報

特許文献２に示すように、トンネルや跨線橋などの軌道沿いの凹凸を検出したりあるいは線路沿いの既存設備を認識して列車の走行位置を補正する場合、軌道沿いには同じような凹凸を有するトンネルや跨線橋及び既存設備が存在するため、走行位置を誤検出する可能性がある。

また、特許文献３や特許文献４に示すように、ＧＰＳ受信機からの緯度・経度信号に基づいて列車の現在位置を検知しても、ＧＰＳ受信機に異常や故障あった場合、間違った緯度・経度信号により列車が実際に走行している位置と異なる位置を認識すると、実際に列車が走行している位置の制限速度以上で走行する可能性があり、安全性が確保できなくなるという短所がある。

この発明は、このような短所を改善し、列車の走行位置を高精度で安定して検知することができる列車制御装置を提供することを目的とするものである。

この発明の列車制御装置は、列車に搭載された撮像装置と車上装置を有し、前記撮像装置は、列車が走行する線区近傍の風景や構造物（以下、風景等という）と位置目盛を有する看板や目印などの固有の地点情報表示標識を撮影し、前記車上装置は、情報記憶部と特徴抽出部と画像判定部と地点情報抽出部と列車位置補正部及び速度制御部を有し、前記情報記憶部は、画像情報記憶部と制御情報記憶部を有し、前記画像情報記憶部は、あらかじめ撮影した線区近傍の風景等と固有の地点情報表示標識の画像パターンとその画像の位置情報を有する画像情報が格納され、前記制御情報記憶部は、速度制限区間毎の地点情報と制限速度情報が格納され、前記特徴抽出部は、前記撮像装置で撮影した画像の特徴を抽出して画像パターンを認識し、前記画像判定部は、前記特徴抽出部で認識した画像パターンと前記情報記憶部に記憶している画像パターンとを比較し、認識した画像パターンの風景等が前記画像情報記憶部に記憶されているかどうかを判定し、認識した画像パターンの風景等が記憶されている場合、その画像パターンに有する地点情報表示標識が前記画像情報記憶部に記憶した画像パターンの地点情報表示標識と一致しているかどうかを判定し、前記地点情報抽出部は撮影した画像パターンと一致する画像パターンが前記画像情報記憶部に記憶されているとき、その画像パターンに対応して前記画像情報記憶部に記憶した画像の位置情報を抽出して列車の現在の走行位置と決定し、前記列車位置補正部は、前記地点情報抽出部で決定した列車の走行位置により速度発電機から出力する速度信号により算出する列車の走行位置を補正し、前記速度制御部は、前記列車位置補正部で補正した列車の走行位置と前記制御情報記憶部に記憶した速度制限区間毎の地点情報と照合し、該当する地点情報に対応した制限速度情報を読み出して列車の速度を制限速度以下になるように制御し、前記画像判定部で撮影した画像の風景等が前記画像情報記憶部に記憶されているかどうかを判定し、地点情報表示標識が不一致の場合あるいは撮影した画像に地点情報表示標識がない場合、列車の速度を最低制限速度で制御することを特徴とする。

この発明は、撮像装置で撮影した画像の風景等が記憶されているかどうかを判定し、撮影した画像の風景等が記憶されている場合、その画像に有する地点情報表示標識が画像情報記憶部に記憶した地点情報表示標識と一致している場合に情報記憶部に記憶した画像の位置情報を列車の走行位置として決定するから、列車が走行している現在位置を安定して検出することができる。

また、列車の走行位置を検出するために地上には位置目盛を有する看板や目印などを設置するだけで済むから、低価格で設置することができる。

また、撮影した画像の風景等が情報記憶部に記憶されているが、情報記憶部に記憶した画像なかの地点情報表示標識と撮影した画像のなかの地点情報表示標識が異なる場合や撮影した画像に地点情報表示標識がない場合は、何らかしらの異常が生じたと判断して列車の速度を最低制限速度で制御するから列車を安全に走行させることができる。

図１はこの発明の列車制御装置の構成図である。図に示すように、列車制御装置は、列車１に搭載された撮像装置２と車上装置３を有する。撮像装置２は列車１が走行する線区近傍の風景や構造物（以下、風景等という）４と例えば位置目盛を有する看板や目印などの固有の地点情報表示標識５を撮影する。

車上装置３は、図２のブロック図に示すように、情報記憶部６と画像処理部７と特徴抽出部８と画像判定部９と地点情報抽出部１０と列車位置補正部１１及び速度制御部１２を有する。情報記憶部６は、あらかじめ撮影した線区近傍の風景等４と固有の地点情報表示標識５を撮影した画像の特徴を抽出して画像パターンを認識し、認識した画像パターンとその画像の位置情報を識別子とともに格納した画像情報記憶部１３と、速度制限区間毎の地点情報と制限速度情報を格納した制御情報記憶部１４を有する。

画像処理部７は撮像装置２で撮影した画像に対して階調補正やシェーディング補正等の各種処理を行う。特徴抽出部８は画像処理部７で処理された画像の特徴を抽出して画像パターンを認識する。画像判定部９は特徴抽出部８で認識した画像パターンと情報記憶部６に記憶した画像パターンと比較して撮像装置２で撮影した画像と一致している画像が情報記憶部６に記憶されているかどうかを判定する。地点情報抽出部１０は撮像装置２で撮影した画像と一致する画像が情報記憶部６に記憶されている判定したとき、情報記憶部６に記憶した画像の位置情報を抽出して列車１の現在の走行位置と決定する。列車位置補正部１１は地点情報抽出部１０で決定した列車１の走行位置により速度発電機１５から出力する速度信号により位置検出部１６で算出する列車１の走行位置を補正する。速度制御部１２は、補正した列車１の走行位置と制御情報記憶部１４に記憶した速度制限区間毎の地点情報と照合し、該当する地点情報に対応した制限速度情報を読み出し、速度発電機１５からの信号により速度検出部１７から出力される列車２の走行速度が読み出した制限速度以下になるように制御する。

この列車制御装置で列車１の走行位置を検知して列車１の速度を制御するときの処理を図３のフローチャートを参照して説明する。

列車１が走行しているとき、撮像装置２は走行する線区近傍の風景４と固有の地点情報表示標識５を撮影して車上装置３の画像処理部７に出力する（ステップＳ１）。画像処理部７は入力した画像に対して各種処理を行い、処理した画像データを特徴抽出部８に出力する。特徴抽出部８は入力した画像データの特徴を抽出して画像パターンを認識し、認識した画像パターンを画像判定部９に出力する（ステップＳ２）。画像判定部９は入力した画像パターンと情報記憶部６に記憶した画像パターンとを比較して撮像装置２で撮影した画像の風景等４と一致している画像が情報記憶部６の画像情報記憶部１３に記憶されているかどうかを判定する（ステップＳ３）。この判定の結果、撮像装置２で撮影した画像の風景等４と一致している画像が画像情報記憶部１３に記憶されていない場合は前記処理を繰り返す（ステップＳ１〜Ｓ３）。

そして撮像装置２で撮影した画像の風景等４と一致している画像が画像情報記憶部１３に記憶されている場合、画像判定部９はその画像パターンの地点情報表示標識５と撮影した画像の地点情報表示標識５が一致しているかどうかを判定し、記憶されている画像パターンの地点情報表示標識５と撮影した画像の地点情報表示標識５が一致している場合はその旨を示す信号を地点情報抽出部１０に出力する。また、記憶されている画像パターンの地点情報表示標識５と撮影した画像の地点情報表示標識５が一致していない場合、あるいは撮影した画像に地点情報表示標識５がない場合は、地点情報表示標識５の設置位置に異常が生じたことを示す信号を速度制御部１２に出力する（ステップＳ４）。

地点情報抽出部１０は撮影した画像と完全に一致する画像が画像情報記憶部１３に記憶されていることを示す信号を入力すると、その画像パターンに対応して画像情報記憶部１３に記憶した画像の位置情報を抽出して列車１の現在の走行位置と決定して列車位置補正部１１に出力する（ステップＳ５）。列車位置補正部１１は入力した列車１の走行位置により位置検出部１６から出力される列車１の走行位置を補正して速度制御部１２に出力する（ステップＳ６）。速度制御部１２は入力した列車１の走行位置と制御情報記憶部１４に記憶した速度制限区間毎の地点情報と照合し、該当する地点情報に対応した速度制限区間の制限速度情報を読み出し、速度検出部１７から出力される列車２の走行速度を読み出した制限速度以下になるように制御する（ステップＳ７）。また、速度制御部１２は、画像判定部９から地点情報表示標識５の設置位置に異常が生じたことを示す信号を入力すると、最低制限速度で列車１の速度を制御する（ステップＳ８）。

このように撮像装置２で撮影した画像の風景等４が画像情報記憶部１３に記憶されているかどうかを判定し、撮影した画像の風景等４が画像情報記憶部１３に記憶されている場合、その画像に有する地点情報表示標識５が画像情報記憶部１３に記憶した地点情報表示標識５と一致している場合に画像情報記憶部１３に記憶した画像の位置情報を列車１の走行位置として決定するから、そのとき列車１が走行している位置を安定して検出することができる。

また、列車１の走行位置を検出するために地上には位置目盛を有する看板や目印などを設置するだけで済むから、低価格で設置することができる。

また、撮影した画像の風景等４が画像情報記憶部１３に記憶されているが、画像情報記憶部１３に記憶した画像なかの地点情報表示標識５と撮影した画像のなかの地点情報表示標識５が異なる場合や撮影した画像に地点情報表示標識５がない場合は、何らかしらの異常が生じたと判断して列車１の速度を最低制限速度で制御するから安全性を向上することができる。

前記説明では、地点情報表示標識５として位置目盛を有する看板や目印などを利用した場合について説明したが、軌道の分岐部も固有の地点情報として利用しても良い。

この発明の列車制御装置の構成図である。 車上装置の構成を示すブロック図である。 列車制御装置の処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１；列車、２；撮像装置、３；車上装置、４；風景等、５；地点情報表示標識、
６；情報記憶部、７；画像処理部、８；特徴抽出部、９；画像判定部、
１０；地点情報抽出部、１１；列車位置補正部、１２；速度制御部、
１３；画像情報記憶部、１４；制御情報記憶部、１５；速度発電機、
１６；位置検出部、１７；速度検出部。

Claims (1)

1. 列車に搭載された撮像装置と車上装置を有し、
   前記撮像装置は、列車が走行する線区近傍の風景や構造物（以下、風景等という）と位置目盛を有する看板や目印などの固有の地点情報表示標識を撮影し、
   前記車上装置は、情報記憶部と特徴抽出部と画像判定部と地点情報抽出部と列車位置補正部及び速度制御部を有し、
   前記情報記憶部は、画像情報記憶部と制御情報記憶部を有し、前記画像情報記憶部は、あらかじめ撮影した線区近傍の風景等と固有の地点情報表示標識の画像パターンとその画像の位置情報を有する画像情報が格納され、前記制御情報記憶部は、速度制限区間毎の地点情報と制限速度情報が格納され、
   前記特徴抽出部は、前記撮像装置で撮影した画像の特徴を抽出して画像パターンを認識し、
   前記画像判定部は、前記特徴抽出部で認識した画像パターンと前記情報記憶部に記憶している画像パターンとを比較し、認識した画像パターンの風景等が前記画像情報記憶部に記憶されているかどうかを判定し、認識した画像パターンの風景等が記憶されている場合、その画像パターンに有する地点情報表示標識が前記画像情報記憶部に記憶した画像パターンの地点情報表示標識と一致しているかどうかを判定し、
   前記地点情報抽出部は撮影した画像パターンと一致する画像パターンが前記画像情報記憶部に記憶されているとき、その画像パターンに対応して前記画像情報記憶部に記憶した画像の位置情報を抽出して列車の現在の走行位置と決定し、
   前記列車位置補正部は、前記地点情報抽出部で決定した列車の走行位置により速度発電機から出力する速度信号により算出する列車の走行位置を補正し、
   前記速度制御部は、前記列車位置補正部で補正した列車の走行位置と前記制御情報記憶部に記憶した速度制限区間毎の地点情報と照合し、該当する地点情報に対応した制限速度情報を読み出して列車の速度を制限速度以下になるように制御し、前記画像判定部で撮影した画像の風景等が前記画像情報記憶部に記憶されているかどうかを判定し、地点情報表示標識が不一致の場合あるいは撮影した画像に地点情報表示標識がない場合、列車の速度を最低制限速度で制御することを特徴とする列車制御装置。

Images