JP5096959B2 - 列車自動通報システム - Google Patents

Description

この発明は、列車運行に対する障害物を監視し、障害物を検知した場合に緊急通報を行う列車自動通報システムに関するものである。

特許文献１のような従来の列車自動通報システムは、プラットホームなどの列車軌道近傍にカメラやセンサーを設置して自動的に障害物を検知し、障害物と判断した場合は走行中の列車に、減速または停止させる内容の緊急信号を送ると共に、列車指令所、駅職員にも情報を送信するようになっていた。

特開２００４−９９９３号公報（第５〜１２頁、図１）

従来の列車自動通報システムは、緊急信号を列車の運転士、列車指令所および駅職員に送信するが、乗客に対しては何の情報も与えていなかった。このため、乗客は列車の急ブレーキ動作時や障害物との衝突時に強い衝撃に曝される可能性がある。
列車が障害物と衝突する可能性がある場合には、事前に乗客に対して車内放送や表示などの方法を用いて警告を与え、対応方法を案内し、乗客が警告や案内に従った行動をとれば、ムチ打ち症などの被災を回避することができる。
また、緊急ブレーキがかけられる場合でも、事前に手すりやつり革に掴まるよう案内されれば、乗客は転倒を回避することができる。

現状では、乗客に対して案内を行うことができるのは車掌だけであり、車掌は運転士からの連絡を受けて乗客に案内を行うため、障害物の検知から乗客への案内までに時間がかかってしまう場合が多い。
また、車掌による案内よりも先に運転士のブレーキ操作が行われることが多く、乗客は無防備な状態で緊急ブレーキ作動時や障害物との衝突時に不意に衝撃を受けることになる。
しかし、上記のような従来のシステムでは、運転士に対してのみ警告を与え、乗客や車掌に対しては直接警告を与えないので、列車の脱線や衝突といった乗客にとっての不測の事態に対し、十分な事前情報提示がなく、被害が大きくなってしまう等の問題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされてものであり、緊急時に運転士とともに乗客にも緊急情報を提供するようにした列車自動通報システムを得ることを目的としている。

この発明に係わる列車自動通報システムにおいては、列車軌道上の障害物を監視するように配置された監視カメラ、この監視カメラによって撮影された映像を解析し、列車軌道上の障害物の有無を判別し、障害物を判別した場合には近くを走行中の列車に対して障害物情報を無線で発信する障害物検知装置、及び各列車に搭載され、障害物検知装置の発信する障害物情報を受信して、緊急情報を通報する緊急情報自動通報装置を備え、緊急情報自動通報装置は、列車速度と障害物までの距離に応じて、緊急度をランク付けしたランク情報を記憶している記憶手段を有し、列車の運転台に配置された運転台ディスプレイ装置と、列車に配置され、列車の車両に配置されたディスプレイ装置への表示及びスピーカによる放送のいずれか一方または両方を行う列車情報提供装置とに緊急情報の通報を行うように構成されるとともに、障害物情報について、列車の速度と列車の障害物までの残距離に基づき、記憶手段を参照して、緊急度のランク付けを行い、ランクに対応して予め設定された内容の緊急情報を通報するものである。

この発明は、以上説明したように、列車軌道上の障害物を監視するように配置された監視カメラ、この監視カメラによって撮影された映像を解析し、列車軌道上の障害物の有無を判別し、障害物を判別した場合には近くを走行中の列車に対して障害物情報を無線で発信する障害物検知装置、及び各列車に搭載され、障害物検知装置の発信する障害物情報を受信して、緊急情報を通報する緊急情報自動通報装置を備え、緊急情報自動通報装置は、列車速度と障害物までの距離に応じて、緊急度をランク付けしたランク情報を記憶している記憶手段を有し、列車の運転台に配置された運転台ディスプレイ装置と、列車に配置され、列車の車両に配置されたディスプレイ装置への表示及びスピーカによる放送のいずれか一方または両方を行う列車情報提供装置とに緊急情報の通報を行うように構成されるとともに、障害物情報について、列車の速度と列車の障害物までの残距離に基づき、記憶手段を参照して、緊急度のランク付けを行い、ランクに対応して予め設定された内容の緊急情報を通報するので、ランクに応じた緊急情報を運転士に通報すると同時に、車内に設置されたディスプレイ装置、スピーカから映像、音声により乗客に対しても通報を行い、いち早く乗客に危険を認知させられるという効果がある。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について図に基いて説明する。
図１は、この発明の実施の形態１による列車自動通報システムを示す構成図である。
図１において、列車自動通報システムは、地上部に設けられる機器と、車両に設けられる機器から構成される。
地上部としては、監視カメラ１と障害物検知装置１０がある。監視カメラ１は、鉄道の軌道内または軌道沿いに設けられ、監視カメラ１により撮影された映像は、障害物検知装置１０に取り込まれる。障害物検知装置１０は、監視カメラ１から入力された映像をもとに障害物２を検知し、無線伝送手段を用いて検知結果を常時発信している。
車両のシステムは、次のように構成される。緊急情報自動通報装置２０は、障害物検知装置１０からの検知結果を受けて、列車情報を運転士及び乗客に通報する。速度発電機３０は、正弦波形の交流を発電する。ＧＰＳアンテナ３１は、ＧＰＳ電波を受信する。無線アンテナ３２は、車両に搭載される無線手段で障害物検知装置１０と通信を行うためのアンテナである。運転台ディスプレイ４０は、運転士に列車情報を表示する。列車情報提供装置５０は、列車情報を列車案内用のディスプレイ装置５１及び自動放送用のスピーカ５２により乗客に提供する。

図２は、この発明の実施の形態１による障害物検知装置を示す構成図である。
図２において、１、１０は図１におけるものと同一のものである。
地上に設けられる障害物検知装置１０は、次のように構成されている。映像処理部１１は、入力されたアナログの映像信号を受けてディジタル信号処理する。映像比較部１２は、監視カメラ１が撮影した映像と映像記憶部１３の情報とを比較する。映像記憶部１３は、列車軌道上に障害物が何も無い状態の映像を記憶している。障害物パターン記憶部１４は、障害物パターンを固定記憶している。障害物判断部１５は、映像比較部１２により変化がある場合に、列車にとって障害物かどうかを判断する。無線伝送手段１６は、走行中の列車に対して緊急信号を送信する。無線伝送手段１６の出力は、無線アンテナ１７に接続されている。

図３は、この発明の実施の形態１による緊急情報自動通報装置を示す構成図である。
図３において、２０、３０〜３２は図１におけるものと同一のものである。
緊急情報自動通報装置２０は、次のように構成されている。無線手段２１は、無線アンテナ３２を介して障害物検知装置１０からの無線信号を受信する。速度カウンタ２２は、速度発電機３０の出力から列車速度を検知する。位置検出手段２３は、ＧＰＳ電波から、または速度カウンタ２２で検出された速度データを積算するという方法で列車位置を求める。
記憶手段２４は、障害物検知用の監視カメラ１の鉄道路線における設置場所データや列車速度と障害物までの距離に応じて、列車情報自動通報のランク情報を記憶している読み出し専用の記憶手段である。ランクセレクタ２５は、障害物情報の緊急度をランク分けする。演算処理手段２６は、位置検出手段２３の出力により、障害物までの残距離を演算する。割り込み信号発生手段２７は、運転台ディスプレイ４０及び列車情報提供装置５０に対する割り込み信号を発生し、自動通報出力を行う。

図４は、この発明の実施の形態１による緊急情報自動通報装置の緊急情報通報ランクファイルを示す図である。
図４において、列車速度と障害物との距離に応じて緊急情報通報ランクが付与されている。ランクによる場合分け基準は、例えばランクＡは、緊急ブレーキをかけても列車と障害物との衝突が回避できない可能性があるような緊急度が極めて高い場合、ランクＢは、通常ブレーキ操作により列車と障害物との衝突は回避できる場合などである。

次に、動作について説明する。
まず、地上部の動作について説明する。監視カメラ１は、列車運転障害が発生しそうな場所、例えば踏切やプラットホーム、大きな曲線部分で見通しの悪い箇所や落石の多い地点等に設置されるが、目的に応じてＣＣＤカメラ、赤外線カメラ、暗視カメラなど撮影環境に応じた仕様のものが採用される。
また、設置される監視カメラ１は、１台に限らず、複数台設置されることもある。その場合、１台が故障した場合でも他のカメラで撮影することができるため、システムに冗長性を持たせることができる。
監視カメラ１で撮影された映像は、通常ＲＧＢの色信号と水平・垂直同期信号のアナログ信号で障害物検知装置１０に取り込まれる。障害物検知装置１０では、監視カメラ１から入力した映像をもとに、ディジタル処理が行われ、障害物２が検知される。

障害物検知装置１０での障害物２の検知は、次のように行われる。図２で、監視カメラ１から入力されたアナログの映像信号は、映像処理部１１でディジタル信号処理される。映像記憶部１３には監視カメラ１が撮影している範囲の、列車軌道上に何もない状態の映像が保存されている。映像比較部１２は、映像記憶部１３より障害物が何も無い状態の映像データを取り出し、映像処理部１１より得られる新たに撮影された映像と比較する。映像記憶部１３のデータと監視カメラ１で撮影したデータを比較した結果、変化があれば障害物判断部１５にて、列車軌道上の物体が列車にとって障害物となるかどうかの判断を行う。

列車にとっての障害物とは、線路上の落石、車、人体などであり、列車の安全または運行に支障を及ぼすものを指す。一方、列車の運行に影響のない小動物、小さなゴミなどは障害物とはみなさない。
障害物パターン記憶部１４には、列車にとって障害物となる物体の様々なパターンが記憶されている。映像比較部１２で検出された映像変化情報を、障害物パターン記憶部１４の障害物パターンと比較して一致した場合、列車軌道上に障害物があると判断する。
また、必ずしも障害物パターン記憶部１４のパターンデータと一致しなくても、検出された変化物の大きさがある程度以上の大きさの場合、障害物と判断するとしてもよい。
列車軌道上に障害物があると判断した場合、障害物検知装置１０は、無線伝送手段１６により走行中の列車に対して障害物の検知を送信する。

次に、車両側の緊急情報自動通報装置２０の動作について説明する。
図３で、車両には速度発電機３０が積載されていて正弦波形の交流を発電する。速度発電機３０は、通常、車両台車軸端または電動機歯車ケースに取り付けられていて、車輪の回転が上昇すれば発生する正弦波数も比例して増える。速度カウンタ２２では、正弦波交流を取り込んで波形整形して矩形のパルスを得る。このパルスを一定時間計数し、単位時間の計数に変換すれば、速度が得られる。位置情報も同様にして車輪が一回転してＮ個の正弦波を発生したとする。車輪の直径（車輪径：Ｄ）は決まっているので、一回転すればπＤ（ｍｍ）進み、Ｎ個のパルスが得られる。これを位置検出手段２３で積算すれば、列車位置が得られる。また、各駅ごとのドアの開閉で積分値をリセットすれば、検出誤差の極小化が行える。
以上は、速度発電機３０を用いた位置検出例であるが、公知のようにＧＰＳを用いて衛星が発する電波によって位置検出することも可能である。この場合は、ＧＰＳアンテナ３２からの信号を受け取って位置検出手段２３で位置を検出する。

演算処理手段２６では、記憶手段２４より沿線における監視カメラ配置情報ファイルを読み出して位置検出手段２３で検出された位置情報を得て、障害物検知装置１０が検知した障害物の入力元である監視カメラ１の設置されている場所までの残距離を算出する。

一方、無線手段２１にて障害物検知装置１０からの緊急信号を受信した場合、この信号は、ランクセレクタ２５に取り組まれる。ランクセレクタ２５には他に速度カウンタ２２より列車速度情報と演算処理手段２６で求められた障害物を検知した監視カメラまでの残距離が入力される。

ランクセレクタ２５で当該列車の障害物２までの残距離と列車自体の速度をもとに、緊急信号の通報ランクを決定する。通報ランクの決定に際して、ランクセレクタ２５は記憶手段２４で保存している緊急情報通報ランクファイルを参照する。
図４は、緊急情報通報ランクファイルの一例である。図４に見られるとおり、速度が何段かに区分されており、残距離も何段かに区分されている。ランクセレクタ２５は、障害物までの残距離情報と列車速度情報を用いて緊急情報通報ランクファイルと照らし合わせることにより、現状の自分がどういう状態にあるかを確認し、通報ランクを決定する。図４の緊急情報通報ランクファイルは、列車によって異なる場合もあり、また晴天時と雨天時でそれぞれ異なる場合があるなど、状況に応じて様々なファイルを用意してもよい。

ランクによる場合分け基準は、例えばランクＡは、緊急ブレーキをかけても列車と障害物との衝突が回避できない可能性があるような緊急度が極めて高い場合、ランクＢは通常ブレーキ操作により列車と障害物との衝突は回避できる場合などである。ランクによって緊急度を分ける理由は、ランクによって運転士および乗客へのアナウンスの内容を変えるためである。
例えば、ランクＡの場合は障害物と列車との衝突の可能性がある場合であるため、運転士には緊急停止を行う指令を出し、乗客に対しては列車と障害物が衝突したときに備えた姿勢をとってもらう必要があり、より緊急性の高いアナウンスを行う必要がある。
ランクＢの場合は、急ブレーキだけですむ場合であり、運転士には減速や停止の指令を出し、乗客に対しては近くの手すりやつり革につかまるよう注意を促すアナウンスでよい。なお、ランクはＡ、Ｂの２段階だけでなく、運転士や乗客へのアナウンス内容によっては３段階以上に分けてもよい。

以上のように、ランクセレクタ２５で緊急信号通報ランクが決められると、割り込み信号発生手段２７で割り込み信号が作成されて、運転台上ディスプレイ４０および列車情報提供装置５０に向けて発信される。

列車情報提供装置５０の先には、各車両にディスプレイ装置５１が接続されており、それまで放映していた通常の放送内容を瞬時に緊急用の映像に切り換える。切り換える映像は、ランクによって選択され、例えばランクＡの場合、「しゃがんで重心を低くする」旨の警告文字情報、重心を低くした人のピクトグラムおよび注意を促すランプの点滅などである。ランクＢの場合は、近くの手すりやつり革につかまる旨の警告文字情報やピクトグラムなどである。
また、同時に列車情報提供装置５０に接続されたスピーカ５２からランクに応じたアナウンスを流す。例えばランクＡの場合、「列車が緊急停止しますのでしゃがんで重心を低くしてください。」などの内容である。ランクＢの場合は、「急ブレーキにご注意下さい。」などの内容である。
これらの情報は、運転士のブレーキ操作よりも先に乗客に伝わるため、乗客は障害物との衝突だけでなく、緊急ブレーキにも備えることが出来、不意の衝撃に対し、事前に防備体勢を取ることができる。

割り込み信号発生手段２７は、運転台ディスプレイ４０に対しても割り込み信号を発生する。運転台ディスプレイ４０は、運転士に対してさまざまな情報を提供する。運転士への緊急事態の連絡は、この運転台ディスプレイ４０に情報を表示することによって行われる。障害物の有無だけでなく、列車と障害物との距離を表示することも出来る。あわせて音声などにより運転士に通報してもよい。
運転士は連絡を受けて、ランクに従ったブレーキ操作を行う。ランクＡの場合は障害物との衝突が避けられない可能性があるため、直ちに緊急ブレーキをかけ、緊急停止の措置を行う。ランクＢなどの場合でも、急停止やブレーキによる減速などの操作を行う。
緊急信号の割り込みが発生してから一定時間経過後もしくはブレーキが解除された状態になった場合、あるいは障害物が取り払われたのを障害物検知装置１０が検知した場合、緊急情報自動通報装置２０は、この情報を取り組み判断し、緊急表示終了割り込みを作成して運転台ディスプレイ４０と列車情報提供装置５０とそれに接続されるディスプレイ装置５１を通常の状態に復帰させる。

実施の形態１によれば、線路上に設置されたカメラを用いて列車軌道上の障害物を自動で検知して列車に緊急信号を送ることにより、運転士に通報すると同時に車内に設置されたディスプレイ装置及びスピーカからの音声および映像により、乗客に対しても通報を行い、いち早く乗客に危険を認知させられるという効果がある。
また、緊急情報をランク付けし、ランクに応じた通報を行うようにすることで、運転士及び乗客は、事前に緊急時の防御体勢を取ることができる。

実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２による列車自動通報システムを示す構成図である。
図５において、１、１０、２０、３０〜３２、４０、５０〜５２は図１におけるものと同一のものである。列車無線地上システム６０は、中央局、業務用ネットワークおよび複数の基地局を一括したものである。列車無線地上システム６０は、通信回線６１を介して障害物検知装置１０と接続される。車両には、列車無線地上システム６０と交信する列車無線用アンテナ６２と列車無線移動局６３を設けている。

図６は、この発明の実施の形態２による障害物検知装置を示す構成図である。
図６において、１、１０〜１７は図２におけるものと同一のものである。図６では、列車無線インタフェース１８（列車無線インタフェース手段）を設けて、通信回線６１に接続され、列車無線地上システム６０と通信できるようになっている。

図７は、この発明の実施の形態２による緊急情報自動通報装置を示す構成図である。
図７において、２０〜２７、３０〜３２は図３におけるものと同一のものである。図７では、移動局インタフェース２８（移動局インタフェース手段）を設けて、列車無線移動局６３に接続されている。

実施の形態１では、障害物検知装置１０からの信号を無線信号にて直接走行中の列車に送信する方法を示した。しかし、この場合、直接列車に情報伝達できる距離は、最長でも１００ｍに届くかどうかであるため、実施の形態２では、障害物検知装置１０の無線伝送手段１６からの無線信号の到達範囲外にいる列車に情報伝達するために、列車無線を使って走行中の列車に信号を送信する方法を併用する。

列車無線は、運転指令や業務連絡用に用いる通話系チャンネル、緊急通報に用いられる非常系チャンネル、指令所と保守員間の連絡に用いられる保守系チャンネルが設けられている。軌道上には複数の基地局が設けられ、運転指令業務を行う中央指令所に設けられる中央局と業務用ネットワーク経由で接続されている。
図５の列車無線地上システム６０は、中央局、業務用ネットワークおよび複数の基地局を一括している。この列車無線地上システム６０と交信するため、車両には列車無線用アンテナ６２と列車無線移動局６３を設け、運転指令と列車乗務員が交信できるようになっている。

実施の形態２の障害物検知装置１０では、図５に示されるように、列車無線インタフェース手段１８が付加され、列車無線地上システム６０と通信回線６１で接続される。列車軌道上に障害物があると判断した場合、通信回線６１より列車無線地上システム６０に検知した障害物情報を与え、これを受信した列車無線地上システム６０は、非常系チャンネルを用いて、障害物と衝突する可能性のある列車や、障害物の影響を受ける列車に対して基地局を経由して情報を送る。

実施の形態２では、列車に搭載されている緊急情報自動通報装置２０は、障害物検知装置１０から無線ＬＡＮ等の無線伝送手段１６からと、列車無線地上システム６０を通じてとの２通りの方法で障害物情報を受け取る。この際、両方法で情報が得られていれば、無線ＬＡＮ等の無線伝送手段１６からの情報を優先し、交信範囲外または伝送情報欠落のため、無線ＬＡＮ等の無線伝送手段１６からの情報が得られていなければ、列車無線地上システム６０からの情報を用いて、ランク選択に用いる。

実施の形態２によれば、列車無線のシステムを用いて一度中央指令所に情報を送り、中央指令所から走行中の列車に信号を送ることによって、障害物を検知した障害物検知装置から離れた位置にあって、そのまま行けば当該列車が当該障害物検知装置に対する接近第１位列車であるか、それ以降の後続列車であるかに関わらず、運転規制を受ける可能性のある列車に対し、警告を発することができるという利点を有する。

この発明の実施の形態１による列車自動通報システムを示す構成図である。 この発明の実施の形態１による障害物検知装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による緊急情報自動通報装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による緊急情報自動通報装置の緊急情報通報ランクファイルを示す図である。 この発明の実施の形態２による列車自動通報システムを示す構成図である。 この発明の実施の形態２による障害物検知装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態２による緊急情報自動通報装置を示す構成図である。

符号の説明

１ 監視カメラ
２ 障害物
１０ 障害物検知装置
１１ 映像処理部
１２ 映像比較部
１３ 映像記憶部
１４ 障害物パターン記憶部
１５ 障害物判断部
１６ 無線伝送手段
１７ 無線アンテナ
１８ 列車無線インタフェース
２０ 緊急情報自動通報装置
２１ 無線手段
２２ 速度カウンタ
２３ 位置検出手段
２４ 記憶手段
２５ ランクセレクタ
２６ 演算処理手段
２７ 割り込み信号発生手段
２８ 移動局インタフェース
３０ 速度発電機
３１ ＧＰＳアンテナ
３２ 無線アンテナ
４０ 運転台上ディスプレイ
５０ 列車情報提供装置
５１ ディスプレイ装置
５２ スピーカ
６０ 列車無線地上システム
６１ 通信回線
６２ 列車無線用アンテナ
６３ 列車無線移動局

Claims (3)

1. 列車軌道上の障害物を監視するように配置された監視カメラ、
   この監視カメラによって撮影された映像を解析し、列車軌道上の障害物の有無を判別し、障害物を判別した場合には近くを走行中の列車に対して障害物情報を無線で発信する障害物検知装置、
   及び各列車に搭載され、上記障害物検知装置の発信する障害物情報を受信して、緊急情報を通報する緊急情報自動通報装置を備え、
   上記緊急情報自動通報装置は、
   列車速度と上記障害物までの距離に応じて、緊急度をランク付けしたランク情報を記憶している記憶手段を有し、
   上記列車の運転台に配置された運転台ディスプレイ装置と、上記列車に配置され、上記列車の車両に配置されたディスプレイ装置への表示及びスピーカによる放送のいずれか一方または両方を行う列車情報提供装置とに上記緊急情報の通報を行うように構成されるとともに、
   上記障害物情報について、上記列車の速度と上記列車の障害物までの残距離に基づき、上記記憶手段を参照して、緊急度のランク付けを行い、上記ランクに対応して予め設定された内容の上記緊急情報を通報することを特徴とする列車自動通報システム。
2. 上記緊急情報自動通報装置は、上記障害物検知装置から障害物情報を受信する無線手段と、速度発電機からの出力を取り込んで上記列車の速度を得る速度カウンタと、ＧＰＳからの電波または上記速度カウンタにより得られた上記列車の速度情報を積分して、上記列車の位置を検知する位置検出手段と、上記列車の位置情報に基づき演算される上記障害物までの残距離及び上記列車の速度情報を用いて緊急度のランクを選択するランクセレクタと、上記運転台ディスプレイ装置及び上記列車情報提供装置に対し、上記緊急情報を伝える割り込み信号を発生させる割り込み信号発生手段とを有することを特徴とする請求項１記載の列車自動通報システム。
3. 上記障害物検知装置は、上記障害物検知装置により検知された障害物情報を当該障害物検知装置から離れた位置を走行中の列車に列車無線により発信するための上記列車無線インタフェース手段を有し、
   上記緊急情報自動通報装置は、上記列車無線を受信する移動局インタフェース手段を有し、上記障害物検知装置の発信する障害物情報を受信していない場合に、上記移動局インタフェース手段によって受信した上記列車無線による障害物情報に基づく上記緊急情報を通報することを特徴とする請求項１または請求項２記載の列車自動通報システム。

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