JP6220322B2 - ホーム検知方法およびホーム検知装置ならびに列車の開扉支援装置 - Google Patents

Description

本発明は，ホーム検知方法およびホーム検知装置ならびに列車の開扉支援装置に関する。

列車からの乗客の転落事故を防ぐため、列車（単体車両も含む。）がホームの無い位置に停止した場合は、車掌が開扉操作を行ってもドアを開かせないようにした開扉支援装置は、たとえば、非特許文献１，２に記載されている。

非特許文献１に記載の開扉支援装置は、列車の最前部と最後部の左右両側に超音波センサを設け、超音波センサから照射される超音波の反射波を最前部と最後部の左側または右側の同一側で受けた場合に、その側にホームが有ると判断するホーム検知装置を用いる。そして、乗務員が誤ってホームの無い側のドアを開扉させるスイッチ操作を行なっても、ホーム検知装置がホームが有ると判断していないことに基づいてドア開閉装置のドア開放動作を禁止するようにしたものである。

しかし、非特許文献１の超音波式ホーム検知装置は、次の２点において問題がある。第１点は、ホーム側面の状態（凹凸面）により超音波が乱反射するので、ホーム有無の判定が不安定になり、信頼性が低いことである。この判定の不安定を防止するためには、ホーム側面の改修等が必要になる。改修を不要にするため、ホームの検知状態を一定時間保持する検知時素付ホーム検知装置も非特許文献１に開示された。

第２点は、ホーム笠石の高さは路線ごとに異なることがあるため、車両に取付けた超音波センサの高さとホーム笠石の高さの差異によりホームを正しく認識できないことがあることである。

非特許文献２の開扉支援装置は、ホームの高さなどの制約を受けないようにして、信頼性を高めたホーム検知装置を使用している。このホーム検知装置は、レーザセンサを用いる方式であり、車両に取付けたレーザセンサのレーザ光照射角θのときの対象物までの距離を基に座標変換により車両と反射点との相対変位を計算し、θを一定範囲で変化させながら反射点の軌跡を計算し、その軌跡がホーム上面としての特徴を有するか否かでホームの有無を判定するものである。

ＪＲＥＡＳＴ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｎｏ.２１ ＪＲＥＡＳＴ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｎｏ.２９

非特許文献２のレーザ式ホーム検知装置は、非特許文献１の超音波式ホーム検知装置の問題点を解決し、全てのホームを正しく認識することができる。しかし、レーザ光照射角θを一定範囲で変化させながら反射点の軌跡を計算し、その軌跡がホーム上面としての特徴を有するか否かでホームの有無を判定するから、ホーム上面にたとえば積雪がある場合は、ホームを正しく検知することは困難である。したがって、北陸や北海道など、積雪によりホームが雪で覆われることが多い地域では、レーザ式ホーム検知装置を導入することができない。

また、上記ホーム検知装置は、いずれも、列車が停止したときに左右いずれの側にホームが有るかを検知するものであり、停車場構内における列車の停止位置までの通過経路や停止位置は認識することができない。したがって、進路設定装置の何らかの誤動作により列車が誤った位置に停止しても、これを自動的に認識することはできない。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、車上に搭載した機器のみで、積雪の影響を受けない、信頼性の高いホーム検知方法およびホーム検知装置を提供することを目的とする。また、本発明は、そのホーム検知装置の検知結果を用いて、乗務員がホームの無い側のドアを開扉させる誤操作を有効に防止できる開扉支援装置を提供することを目的とする。

本発明によるホーム検知方法は、列車の走行速度が所定値まで下がった時に、列車の最前部窓内側に固定したカメラにより列車の進行方向前方の所定範囲を連続的に撮影し、得られた画像のコンピュータによる画像処理によりその画像の所定領域にホームの特徴を表す像を抽出したとき、前記所定範囲にホームが存在すると判定することを特徴とする。

ホームの特徴は、ホームの笠の端面の長手方向に連続する陰影やホームの上面の長手方向に連続する点字ブロック列とすることが好ましい。

本発明による他のホーム検知方法は、列車の走行速度が所定値まで下がった時に、列車の最前部窓内側に固定したカメラにより列車の進行方向前方のレール中心線の左右両側の所定範囲を連続的に撮影し、得られた画像のコンピュータによる画像処理によりその画像の左右両側のハ字形の所定領域にホームの特徴を表す像を抽出したとき、ホームの特徴を表す像を抽出した所定領域に対応する左側または右側にホームが存在すると判定することを特徴とする。

本発明によるさらに他のホーム検知方法は、駅ごとに停車場構内（以下、構内という。）の可能なルート全てのポイントおよびホーム線路の位置情報（緯度情報と経度情報。以下、同じ。）のデータならびにポイントにおける通過方向のデータを記憶させた構内線路情報テーブルを車上に備え、車上に搭載された測位装置から時々刻々入力する位置情報を構内線路情報テーブルと照合し、測位装置から入力した位置情報がいずれかのポイントの位置情報と一致したとき、車上に搭載されているジャイロセンサが出力する通過方向のデータが、構内線路情報テーブルに登録されている通過方向のデータのいずれと一致し、その後、測位装置から入力する位置情報が構内線路情報テーブルに登録されている着番線の位置情報のいずれと一致するかにより、列車が入線した着番線を特定し、入線した列車の走行速度が所定値まで下がった時に、列車の最前部窓内側に固定したカメラにより列車の進行方向前方のレール中心線の左右両側の所定範囲を連続的に撮影し、得られた画像のコンピュータによる画像処理によりその画像の左右両側の所定領域にホームの特徴を表す像を抽出したとき、特定された着番線のホームの特徴を表す像を抽出した所定領域に対応する側にホームが存在すると判定することを特徴とする。

上記ホーム検知方法において、構内線路情報テーブルに構内の列車進入方向の最初のポイントから所定距離手前の位置の位置情報も登録しておき、測位装置から入力した位置情報がその最初のポイントから所定距離手前の位置の位置情報と一致したときにジャイロセンサを起動させることが好ましい。

本発明によるホーム検知装置は、列車の最前部窓内側に固定され、進行方向前方を連続的に撮影するカメラと、列車の走行速度を検出する速度検出装置と、カメラが出力する画像信号と速度検出装置が出力する速度信号を入力して所定の制御および処理を行う演算処理装置と、画像処理プログラム等を格納している記憶装置とを有する。演算処理装置は、速度検出装置が検出する列車速度が所定速度以下になったときにカメラの撮影を開始させ、かつカメラから入力する画像に対する画像処理プログラムの実行を開始させる起動部と、画像処理プログラムの実行によりカメラから入力する画像中の所定範囲にホームの特徴を表す画像を抽出する画像処理部と、ホームの特徴を表す画像を抽出したときホームが有ると判定するホーム存在判定部とを有する。

本発明による他のホーム検知装置は、上記ホーム検知装置において、カメラは列車の進行方向前方のレール中心線の左右両側の所定範囲を連続的に撮影するものであり、画像処理部はその撮影により得られた画像の画像処理によりその画像の左右両側の所定領域にホームの特徴を表す画像を抽出するものであり、ホーム存在判定部は画像処理部がホームの特徴を表す画像を抽出した所定領域の側にホームが存在すると判定するものであることを特徴とする。

本発明によるさらに他のホーム検知装置は、ＧＰＳおよび前記ジャイロセンサの出力信号を用いて停止位置を判定する停止位置判定部の判定結果である着番線が、カメラが出力した画像の画像処理の結果であるホーム側に対応するか否かを判定する総合判定部を有することを特徴とする。

本発明による列車の開扉支援装置は、列車速度が所定速度以下になったときに前記ホーム検知装置のホーム存在判定部が列車の左側または右側にホームが有ると判定した場合は、列車のホームが有ると判定された側と反対側のドアの開扉操作が禁止されていることを示す表示器、もしくは列車のホームが有ると判定された側のドアの開扉操作が可能になったこと示す表示器を有することを特徴とする。

本発明によるもう一つの列車の開扉支援装置は、前記表示器が開扉スイッチの中に表示内容が開扉スイッチの外側に表示されるように設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、列車の走行速度が所定値まで下がった時に、列車の最前部窓内側に固定したカメラにより列車の進行方向前方の所定範囲を連続的に撮影し、得られた画像のコンピュータによる画像処理によりその画像の所定領域にホームの特徴を表す像を抽出したとき、前記所定範囲にホームが存在すると判定するので、車上に搭載した機器のみでホームを検知することができ、ホームの高さの違いやホームの端面の状態などに影響されることがないばかりでなく、特に積雪の影響を受けずに、信頼性の高いホーム検知が可能なホーム検知装置を提供することができる。

また、本発明は、そのホーム検知装置の検知結果を用いて、乗務員がホームの無い側のドアを開扉させる誤操作を有効に防止できる開扉支援装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係るホーム検知装置の構成を概略的に示すブロック図である。 カメラの車載位置の一例を示す図である。 図２のカメラの運転室前面窓における位置の一例を示す図である。 車載カメラの撮影方向および角度の一例を示す図である。 図４の車載カメラからホームのある線路の前方を見た場合の映像の一例を示す図である。 図４の車載カメラで図５の線路前方の一定範囲を撮影した場合の画像である。 図６の画像を画像処理する場合の処理内容および処理結果を説明する図である。 駅の線路構成の一例を示す図である。 データベースを構成する線路情報テーブルの一例を示す図である。 線路情報テーブル作成用のデータ収集装置の構成を示す図である。 図１の演算処理装置および記憶装置の詳細を示す図である。 停止位置判定アルゴリズムを説明する図である。 ホーム検知装置の作用を説明するフローチャートである。 車掌室に設けられる開扉スイッチとその取付盤を示す斜視図である。

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

［ホーム検知装置］
図１に示すように、ホーム検知装置Ａは、コンピュータシステムで構成されていて、測位装置１と、ジャイロセンサ２と、カメラ３と、速度検出装置４と、演算処理装置５と、記憶装置６と、表示装置７とを有する。このホーム検知装置Ａは、列車に搭載して用いられる。

測位装置１は、衛星または地上基地局などの基準電波発信源からの電波を受信し、その時点の自己の所在位置情報（緯度情報および経度情報）を得るものであり、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を用いることができる。以下、測位装置をＧＰＳという。

ジャイロセンサ２は、角速度を計測するものであり、列車に取付けられた場合は、ヨー角からレールに対する列車の相対的方向を検出することができる。ヨー角は、フリージャイロにより直接測定することができるし、ヨーレートを積分して求めることもできる。

カメラ３は、連続撮影が可能なビデオカメラやステレオカメラ等の車載カメラであり、図２に示すように、列車ＴＲの最前部窓内側に、列車ＴＲがホームのある線路に停止する場合にそのホームの特徴を表す物を撮影できるように取り付けられる。速度検出装置４は、たとえば速度発電機等の列車の走行速度を検出する既知のものである。

演算処理装置５は、ＣＰＵで構成されていて、ＧＰＳ１、ジャイロセンサ２、カメラ３、速度検出装置４、記憶装置６および表示装置７に電気的に接続されている。演算処理装置５は、主として、カメラ３から入力する画像を画像処理して、レールの左右いずれかの側にホームが存在するときにそのホームを検知する機能と、ＧＰＳ１から時々刻々入力する位置情報およびジャイロセンサ２から入力するヨー角に基づいて、列車の所在位置および列車がポイントを通過するときの通過方向を判定する機能と、および列車の停止位置を判定する機能とを有する。詳細は後述される。

図２の３Ａは、列車ＴＲが左方向に走行する場合の最前部窓内側に設けられたカメラ、３Ｂは列車ＴＲが右方向に走行する場合の最前部窓内側に設けられたカメラである。カメラ３は図３に示すように、窓Ｗの運転手の視界を妨げない位置、たとえば左下等に設置される。また、カメラ３は図４に示すように、線路Ｒの左側または右側のいずれにホームが存在する場合でも、そのホームの長手方向の一定範囲を撮影できる方向と角度をもって取付けられる。図５は線路Ｒの右側にホーム１０１がある場合の映像を示している。そして、図６は、その映像の中の一定範囲をカメラ３により撮影した場合の画像１００を示している。

カメラ３が出力する画像データは、演算処理装置５により記憶装置６のバッファメモリに保存され、演算処理装置５の後述される画像処理部５４により画像処理をされる。しかし、カメラ３は常時稼働されている訳ではない。速度検出装置４がホームに入線する列車の速度がたとえば５ｋｍ／ｈ程度まで下がったことを検出した時に、カメラ３が撮影を開始するように設定されている。ホームの存在判定は、実際にドアを扱う停止間際に行えばよいため現実的である上、これにより、不要な撮影や画像処理、ノイズによる誤検知が回避されている。

演算処理装置５の画像処理部５４は、画像処理プログラムを実行して、カメラ３から入力される画像１００に対して２値化処理またはエッジ処理により画像の中からホームの特徴を表すもの（画像）を抽出する。たとえば、図５において、ホーム１０１の右側上方に太陽がある場合は、そのホーム１０１のレール１０２側の端面１０３およびホーム立ち上がり面１０４に当たる光量が少ないので、端面１０３およびホーム立ち上がり面１０４はホーム上面に比し、暗い（輝度が低い）。

したがって、図６に示すように、図５の一定範囲を撮影した画像１００には、太くて暗い斜めの楔形の線１０３Ａが現れる。この太くて暗い斜めの楔形の線１０３Ａはホーム１０１の特徴を表す画像（以下、特徴画像という。）の一例である。

この点に着目して、画像処理プログラムは、図７に示すように、画像１００の中のレール１０２の中心線１０５の左右両側にその中心線に対して所定の傾角と幅を有する片仮名のハ字形に似た領域１０６Ｌ，１０６Ｒを設定し、その領域に特徴画像１０３Ａがあるかないかを探索し、ある場合はその特徴画像１０３Ａを抽出する処理を行う。そして、図１１の演算処理装置５の画像処理部５４は、特徴画像１０３Ａが抽出された場合は、演算処理装置５のホーム存在判定部５５がその位置にホームがあると判定して、ホームを検知したことを意味する信号を出力する。

図７の例においては、演算処理装置５の画像処理部５４は、レール１０２の右側の領域１０６Ｒに特徴画像１０３Ａを抽出したので、演算処理装置５のホーム存在判定部５５は、レール１０２の右側にホームがあると判定する。これに対し、図７の左側の領域１０６Ｌに特徴画像１０３Ａを抽出した場合は、ホーム存在判定部５５はレール１０２の左側にホームがあると判定する。

ホームの特徴を表す物には、上記のホーム１０１の端面１０３の陰影（１０３Ａ）のほか、ホーム１０１の上面に敷設してある黄色い点字ブロック１０７の列がある。また、図示されていないが、列車停止位置の前方におけるホーム上面に植設されている、停止目標を示す標識や運転手用バックミラー等がある。これらは、カメラ３から得られる画像１００の中に現れる。したがって、これらも特徴画像となり得る。

ホームの端面１０３またはホームの立ち上がり面１０４の画像を特徴画像とする場合は、これらの面の輝度がホームの上面の輝度と識別可能な程度に異なれば検知（抽出）が可能である。したがって、ホーム上に積雪があるときも、ホームの端面１０３は周辺に比べて細長く黒っぽい領域として露出している可能性が高いので、積雪に影響されずにホームの検知が可能である。特にホームの立ち上がり面１０４は積雪時でも雪は付着しにくいという特徴がある（仮に付着しても、列車の走行に伴ってかき落とされる）。ゆえに、とくに降雪量の多い地方でのホーム検知に有効である。

黄色の点字ブロック列は、黄色の領域がある程度連なった箇所という、ホーム上では他にあまり見られない特徴を有する。さらに色相に着目して、黄色の色相領域を選択的に抽出する画像処理を適用することで、点字ブロック列を良好に抽出することができる。したがって、ホームに当たる太陽光の方向如何に関わりなく、ホームの検知が可能である。

カメラ３にステレオカメラを使用すれば、距離情報を取得して、ホームの存在を判定することも可能である。ホームの立ち上がり面１０４に十分な輝度差が無い場合に抽出が困難となる弱点を補うことができる。

ホームの端面１０３またはホームの立ち上がり面１０４の画像を特徴画像とする場合は、これらの面１０３，１０４への太陽光の当たり具合によっては、特徴画像の抽出が困難な場合があり得る。そこで、本発明の好ましい実施の形態においては、カメラ３によるホーム検知の上記弱点を補うため、ＧＰＳ１とジャイロセンサ２を用いる後述の列車通過方向判定および停止位置判定を行って、ホーム検知の信頼性の向上を図っている。

ＧＰＳ１とジャイロセンサ２による列車通過方向判定および停止位置判定を行うため、各駅の線路構成における列車の走行経路をデータ化した線路情報テーブルからなるデータベースを備えている。そこで、図１の演算処理装置５及び記憶装置６について詳述する前に、データベースを構成する線路情報テーブルについて説明する。

図８は、ある駅（ＳＴ１）の線路構成を示す図である。図８において、矢印ａは線路Ｒにおける列車の進行方向（下り）を示す。Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は線路Ｒに設けてあるポイントであり、線路Ｒは各ポイントＰ１，Ｐ２，Ｐ３においてそれぞれ左右に分岐され、ポイントＰ２，Ｐ３以降の線路Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれホームＰＦ１，ＰＦ２の左右両側を延長している。Ｒ１は１番線であり、右側に１番ホームＰＦ１がある。Ｒ２は２番線であり、左側に２番ホームＰＦ２がある。また、Ｒ３は３番線であり、右側に３番ホームＰＦ３がある。Ｒ４は４番線であり、左側に４番ホームＰＦ４がある。そして、図８におけるＳＰは、列車の進行方向の最初のポイントＰ１から所定距離、たとえば１００ｍ手前の地点であり、後述されるジャイロセンサ起動地点として用いられる。

記憶装置６には、システムプログラム、後述される通過方向判断プログラム、停止位置判定プログラムおよび上記画像処理プログラムが格納されているほか、列車が走行する路線の全駅の線路構成を表すデータが登録されている線路情報テーブルＴ１，Ｔ２，〜Ｔｎが保存されている。

図９は、図８のＳＴ１駅に下りで進入する場合の線路情報テーブルＴを示す。この線路情報テーブルＴには、図８のジャイロセンサ起動地点ＳＰの位置情報と、各ポイントＰ１〜Ｐ３の位置情報と、各ホーム（ＰＦ１〜ＰＦ４）に隣接する線路（Ｒ１〜Ｒ４）の位置情報が登録されている。また、線路情報テーブルＴには、列車がポイントＰ１〜Ｐ３を通過するときのジャイロセンサ２が出力するヨー角（通過方向）が登録されている。

ポイントＰ１におけるヨー角が左（ＹＬ）の場合はポイントＰ１における列車通過方向は左、すなわち、ポイントＰ２方向であることが表されている。ポイントＰ１におけるヨー角が右（ＹＲ）の場合はポイントＰ１における列車通過方向は右、すなわち、ポイントＰ３方向であることが表されている。また、ポイントＰ２におけるヨー角が左（ＹＬ）の場合はポイントＰ２における列車通過方向は左で、その方向のホームの着番線は１番線（Ｒ１）であること、およびホームは右側であることが表されている。ポイントＰ２におけるヨー角が右（ＹＲ）の場合はポイントＰ２における列車通過方向は右で、その方向のホームの着番線は２番線（Ｒ２）であること、およびホームは左側であることが表されている。さらに、ポイントＰ３におけるヨー角が左（ＹＬ）の場合はポイントＰ３における列車通過方向は左で、その方向のホームの着番線は３番線（Ｒ３）であること、およびホームは右側であることが表されている。そして、ポイントＰ３におけるヨー角が右（ＹＲ）の場合はポイントＰ３における列車通過方向は右で、その方向のホームの着番線は４番線（Ｒ３）であること、およびホームは左側であることが表されている。

［線路情報テーブルの作成方法］
図１０は、線路情報テーブルＴを作成するために使用されるデータ収集装置Ｂの一例である。データ収集装置Ｂは、マイコン基板１１、ＧＰＳ１２、ジャイロセンサ１３、ＬＣＤ等の表示部１４および向き表示部１５を有する。マイコン基板１１にはＧＰＳ１２とジャイロセンサ１３が接続されている。表示部１４は、ＧＰＳ１２とジャイロセンサ１３の測定結果を表示するための装置である。向き表示部１５は、各ポイントにおける列車の通過方向を左右の位置で表示するための２個のＬＥＤを有する。２個のＬＥＤは、同じ位置で異なる色で表示するものとしてもよい。

データ収集装置Ｂを使用するときは、マイコン基板１１に設けてあるＳＤカードスロットにＳＤカード１６を装着し、マイコン基板１１、ＧＰＳ１２、ジャイロセンサ１３に電源を供給して駆動させる。そのデータ収集装置Ｂを持って列車に乗り込み、列車の走行に伴ってＧＰＳ１２とジャイロセンサ１３が出力するデータをＳＤカード１６に取得する。これと同時に、その列車のホーム進入方向等の動きをメモ書きする。

マイコン基板１１は、線路情報テーブル作成プログラムの実行により、ＳＤカード１６に取得されたデータと国土地理院の地理情報を基に、図９に示した線路情報テーブルＴを作成する。１または複数の路線における全駅の線路情報テーブルＴ１，Ｔ２，〜Ｔｎが作成された後は、それらの線路情報テーブルＴ１，Ｔ２，〜ＴｎによりデータベースＤＢが構成され、そのデータベースＤＢがデータロガー等に格納される。そして、そのデータロガー等からデータベースＤＢが図１の記憶装置６に転写される。

図１０のデータ収集装置Ｂに代えて、図１のホーム検知装置Ａを用いて線路情報テーブルＴ１，Ｔ２，〜Ｔｎを作成し、記憶装置６に格納してもよい。記憶装置６に限らず、外部記憶装置（図示省略）を用いてもよい。

データベースＤＢの線路情報テーブルＴ１，Ｔ２，〜Ｔｎ（ＧＰＳからの位置情報およびジャイロセンサからのヨー角のデータ）をもとに通過方向判定プログラムおよび停止位置判定プログラムが作成される。作成された通過方向判断プログラムおよび停止位置判定プログラムは、各列車のホーム検知装置Ａの記憶装置６に格納され、列車が路線の起点から発車するとともに、それらのプログラムの実行が開始される。

図１１は、演算処理装置５の機能および記憶装置６のデータ構成を示すブロック図である。演算処理装置５は、所在位置検索部５１と、ジャイロセンサ起動部５２と、ＧＰＳ１、ジャイロセンサ２およびカメラ３から入力したデータを記録する取得データ記録部５３と、画像処理部５４と、ホーム存在判定部１の５５と、通過方向判定部５６と、停止位置
判定部５７と、ホーム存在判定部２の５８と、総合判定部５９とを含む。

所在位置検索部５１は、ＧＰＳ１から時々刻々入力する位置情報から列車の所在位置を推定し、その所在位置が特定の構内の進入点であると判定した場合に、通過方向判定部５６が記憶装置５からその構内に対応する線路情報テーブル（Ｔ１，Ｔ２，〜Ｔｎのいずれか１つ）を読み出して、その線路情報テーブルのデータを用いて通過方向判断プログラムの実行を開始する。そして、ＧＰＳ１から入力する位置情報を線路情報テーブルのデータと照合して、その位置情報が線路情報テーブルに登録されているジャイロセンサ起動地点ＳＰの位置情報と一致したとき、または近似したとき、ジャイロセンサ起動部５２は、ジャイロセンサ２を起動させる。

ＧＰＳ１は常に正確な位置情報を出力するとは限らない。そこで、所在位置検索部５１は、ＧＰＳ１が線路情報テーブルに登録されている位置情報と一致したときに限らず、近似したときも、列車の所在位置は線路情報テーブルに登録されている位置と合致したものと看做すように設定されている。

取得データ記録部５３は、ジャイロセンサ２が起動された後に、列車が構内の各ポイントを通過するときにジャイロセンサ２が出力するヨー角を順次記憶装置６に記録する。ジャイロセンサ２が出力するヨー角は、列車がそのポイントにおいて曲がらずに直進する場合、左に曲がる場合、右に曲がる場合とでそれぞれ異なる。

画像処理部５４は、既述したように、カメラ３から入力される画像データに対して所定のプログラムに従って画像処理を行い、ホームを検知したとき、ホーム存在判定部１の５５はホームが存在する側を示すデータを含む出力信号を表示装置７に与える。

［通過方向判定および停止位置判定］
通過方向判定部５６は、ジャイロセンサ２から入力されたヨー角に基づいて、列車のポイントにおける通過方向を判定する。また、記憶装置６に記録された複数のポイントにおける通過方向の軌跡を線路情報テーブルＴと照合して、構内における列車の通過方向を判定する。そして、停止位置判定部５７は、列車がポイントＰ２，Ｐ３を通過した後のＧＰＳ１からの位置情報に基づいて線路Ｒ１〜Ｒ４のいずれかに進入したことを判定する。

図１２は、図８の線路Ｒを走行する列車がジャイロセンサ起動地点ＳＰから所定のポイントを通過して、構内の所定の停止位置（ホーム）に到達する場合の通過方向判定および停止位置判定のアルゴリズムを説明するものである。図１２において、ＳＰはジャイロセンサ起動地点、Ｐ１〜Ｐ４はポイント、ＹＬはジャイロセンサの方向判定結果が左であること、ＹＲはジャイロセンサの方向判定結果が右であること、Ｒ１〜Ｒ４は着番線、ＨＲはホームが右側に存在すること、ＨＬはホームが左側に存在することを、それぞれ表している。

したがって、図１２のＳＤ１は、列車がジャイロセンサ起動地点ＳＰを通過した後、最初のポイントＰ１を左方向に通過し、ポイントＰ２を左方向に通過して、１番線（Ｒ１）に停止する場合の通過方向判定および停止位置判定のアルゴリズムである。また、図１２のＳＤ２は、ポイントＰ１を左方向通過後、ポイントＰ２を右方向に通過して、２番線（Ｒ２）に停止する場合の判定アルゴリズムである。図１２のＳＤ３は、ポイントＰ１を右方向通過後、ポイントＰ３を左方向に通過して、３番線（Ｒ３）に停止する場合の判定アルゴリズムである。図１２のＳＤ４は、ポイントＰ１を右方向通過後、ポイントＰ３を右方向に通過して、４番線（Ｒ３）に停止する場合の判定アルゴリズムである。

上記のように、ホーム検知装置Ａを搭載した列車が図８に示した線路Ｒを駅構内に進入し、所定の径路を経て１番線（Ｒ１）から４番線（Ｒ４）までのいずれかの所定位置まで走行して停止する場合、その列車が通過するジャイロセンサ起動地点ＳＰおよび各ポイントの位置情報がＧＰＳ１より演算処理装置５に入力され、所在位置検索部５１により線路情報テーブルＴに登録されている位置情報と照合される。その照合の結果、列車の所在位置がジャイロセンサ起動地点ＳＰおよび各ポイントＰ１〜Ｐ３の位置と一致または近似と判断された場合は、通過方向判定部５６により列車の通過方向が判定される。また、ポイントＰ２，Ｐ３における通過方向の判定結果が出ると、停止位置判定部５７は、線路情報テーブルＴから列車のその後の進行方向が判るので、列車の停止位置、すなわち、着番線（Ｒ１〜Ｒ４の１つ）を予測することができる。

また、図９に例示されているように、各着番線（Ｒ１〜Ｒ４）に対応するホームの存在位置（列車の進行方向に対してホームが存在する側）は決まっているので、図１２に示すように、各着番線（Ｒ１〜Ｒ４）が判定されると、ホーム存在判定部２の５８は停止位置のホーム側を判定可能である。

したがって、列車が停止する場合に、その停止位置の左右いずれの側にホームが存在するかを車掌室等に設けた表示装置５に出力することが可能である。これにより、乗務員は、列車の停止前にホームが停止位置の左右いずれの側に存在するかを知ることができる。したがって、乗務員がホームの無い側の開扉スイッチを誤操作することを防止することができる。

［作用の説明］
上記ホーム検知装置Ａを搭載した列車が運行を開始し、図８の線路Ｒを走行する場合を例として、ホーム検知装置Ａの作用を図１３を用いながら説明する。運行が開始されると、ＧＰＳ１が起動され（図１３のＳ１。Ｓ１はステップ番号。）、所在位置検索部５１は、列車の所在位置の検索を行う（Ｓ２）。

そして、検索された所在位置の変化から列車の進行方向が上りと下りのいずれであるかを判定する（Ｓ３）。下りであると判定した場合は、近づく駅の下り線の線路情報テーブル（Ｔ１，Ｔ２，〜Ｔｎ）を記憶装置６から読み出し、以後、これを判断基準として用いる（Ｓ４）。

その後、ＧＰＳ１から入力される位置情報をその線路情報テーブルのデータと照合して、その位置情報が線路情報テーブルに登録されているジャイロセンサ起動地点ＳＰの位置情報と一致または近似するか否かを判定する（Ｓ５）。すなわち、列車がジャイロセンサ起動地点ＳＰに到達したか否かを監視する。Ｓ５の判定結果がＹ（肯定）のときは、ジャイロセンサ起動部５２は、ジャイロセンサ２を起動させる（Ｓ６）。

ジャイロセンサ２を起動させた後は、図１３のＳ７において、列車が最初のポイントＰ１に到来したか否かを監視する。ポイントＰ１に到来したと判定したときは、取得データ記録部５３がその時の位置情報とジャイロセンサ２が出力するヨー角データの取得記録を行う（Ｓ８）。ジャイロセンサ２は、列車がそのポイントにおいて直進する場合、左に曲がる場合、右に曲がる場合のそれぞれに応じたヨー角の値を出力する。

そこで、Ｓ９においてヨー角の値を基に、ポイントＰ１での列車の分岐方向はポイントＰ２方向か否かを判断する。ポイントＰ２方向であると判断したときは、Ｓ１０において、その列車がポイントＰ２に到来したか否かを監視し、ポイントＰ２に到来したと判定したときは、取得データ記録部５３がその時の位置情報を記録する（Ｓ１１）。続いて、ポイントＰ２での列車の分岐方向は１番線（Ｒ１）方向か否かを判断する（Ｓ１２）。列車の分岐方向は１番線（Ｒ１）方向と判断したときは、取得データ記録部５３がその時の位置情報を記録するとともに、表示装置７はその列車は１番線（Ｒ１）に進入したことを表示する（Ｓ１３）。

Ｓ１２において、列車が１番線（Ｒ１）方向に進入したと判定しない場合は、Ｓ１４において取得データ記録部５３がその時の位置情報を記録するとともに、表示装置７はその列車は２番線（Ｒ２）に進入したことを表示する。

また、Ｓ９において列車がポイントＰ１における分岐方向がポイントＰ２方向でないと判断した場合は、Ｓ１５において、列車がポイントＰ３に到来したか否かを監視し、ポイントＰ３に到来したと判定したときは、取得データ記録部５３がその時の位置情報を記録する（Ｓ１６）。続いて、Ｓ１７において列車のポイントＰ３における分岐方向が３番線（Ｒ３）方向か否かを判断する。列車の分岐方向は３番線（Ｒ３）方向と判断したときは、取得データ記録部５３がその時の位置情報を記録するとともに、表示装置７はその列車は３番線（Ｒ３）に進入したことを表示する（Ｓ１８）。

Ｓ１７において、列車が３番線（Ｒ３）方向に分岐したと判定しない場合は、Ｓ１９において、取得データ記録部５３がその時の位置情報を記録するとともに、表示装置７はその列車は４番線（Ｒ４）に進入したことを表示する。

上記Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１８，Ｓ１９において列車が進入する線路の線路番号を表示するときは、まだ、列車は所定位置（ホーム）に停止していない。そして、既述したように、列車の速度が所定速度、たとえば５ｋｍ／ｈになった時、カメラ３が起動され、かつＳ２０において上述した画像処理によるホーム存在判定が行なわれる。

Ｓ３において、列車の進行方向が上りと判定されたときは、近づく駅の上り線の線路情報テーブルを記憶装置６から読み出し（Ｓ４’）、以後、上述した下り線の場合と同様に、ＧＰＳからの位置情報およびジャイロセンサからの通過方向情報を用いて、通過方向判定および停止位置判定ならびにホーム存在判定が行われ、カメラからの画像情報を用いてホーム存在判定が行われる。

［他の実施の形態］
取得データ記録部５３は、各ポイントの位置情報とジャイロセンサ２が出力するヨー角を記録することに代えて、ポイントを通過した事実と通過方向を記録するようにしてもよい。また、同様に、列車が入線した着番線の位置情報を記録することに代えて、入線した線路番号のみを記録するようにしてもよい。

画像処理によるホーム存在判定は、ホーム端面にたとえば西日が当たったり、濃霧等の影響を受けたりなどして特徴画像の抽出が困難な場合があるため、ホームを１００％の確度で検知することは現実的に難しい。しかし、このような場合を除けば、左右を誤って判定することはない。一方、ＧＰＳおよびジャイロセンサを用いるホーム存在判定は、ＧＰＳの電波の外乱またはジャイロセンサの地震などの影響により、左右を誤って判定することが無いとは言えない。

図１１の総合判定部５９は、両ホーム存在判定部５５，５８の判定結果を受けて、双方の判定結果が一致する場合はその判定結果を採用し、双方の判定結果が一致しない場合は、予め優先に設定したホーム存在判定結果を採用するようにしている。その場合は、表示装置７により車掌に対して注意を喚起することが望ましい。ただし、天候条件、たとえば濃霧や吹雪などにより、画像処理によるホーム存在判定結果が不明である場合は、ＧＰＳおよびジャイロセンサによるホーム存在判定結果を重視するような判定ロジックが有効である。

［開扉支援装置］
図１４は、車掌室などに設置されている開扉スイッチ１３１と取付盤１３２の一例を示す。開扉スイッチ１３１と取付盤１３２は、列車の左右のドアの開閉を制御するため、車掌室の左右両側に設けられる。そこで、列車がホームに止まった時にホームの無い側の開扉スイッチ１３１が開扉操作をされることを防止するため、取付盤１３２の開扉スイッチ１３１に近い位置に、図１の表示装置７またはその一部としての表示器１３３を設けてある。そして、演算処理装置５は、総合判定部５９のホーム存在判定結果を基に列車がホームに止まった時にホームのある側の開扉スイッチ１３１の表示器１３３には、開扉操作を禁止する表示をしないが、ホームの無い側の開扉スイッチ１３１の表示器１３３には、開扉操作を禁止する表示をするように、プログラムが組み込まれている。また、その逆に、ホームのある側の開扉スイッチ１３１の表示器１３３に、開扉操作を許可する表示をするようプログラムしても構わない。

開扉操作を禁止あるいは許可する表示は、発光、音声のいずれでもよいが、車掌室内には多種の音声が混雑することが少なくないので、色付きの発光を用いることが好ましい。表示器１３３は、取付盤１３２に取付けることに代えて、開扉スイッチ１３１の中に発光が外部から良く見えるように設けることが好ましい。たとえば、赤色に発光している場合は、開扉操作が禁止されていることを容易に認識することができる。またたとえば、緑色に発光している場合は、開扉操作が可能と容易に認識することができる。したがって、ホームの無い側のドアを誤って開放することがないので、乗客の転落事故を防止することができる。

ＴＲ 列車
３Ａ，３Ｂ カメラ
Ｒ 線路
１００ 画像
１０１ ホーム
１０２ レール
１０３ ホームの端面
１０３Ａ 特徴画像
１０４ 立ち上がり面
１０５ レール中心線
１０６Ｌ，１０６Ｒ 所定領域
図８において
Ｒ 線路
ＳＰ ジャイロセンサ起動地点
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ ポイント
Ｒ１ １番線
Ｒ２ ２番線
Ｒ３ ３番線
Ｒ４ ４番線
ＰＦ１〜ＰＦ４ ホーム

Claims (10)

1. 列車の走行速度が所定値まで下がった時に、前記列車の最前部窓内側に固定したカメラにより前記列車の進行方向前方の所定範囲を連続的に撮影し、得られた画像のコンピュータによる画像処理によりその画像の所定領域にホームの特徴を表す像を抽出したとき、前記所定範囲にホームが存在すると判定することを特徴とするホーム検知方法。
2. 列車の走行速度が所定値まで下がった時に、前記列車の最前部窓内側に固定したカメラにより前記列車の進行方向前方のレール中心線の左右両側の所定範囲を連続的に撮影し、得られた画像のコンピュータによる画像処理によりその画像の左右両側のハ字形の所定領域にホームの特徴を表す像を抽出したとき、前記ホームの特徴を表す像を抽出した所定領域に対応する左側または右側にホームが存在すると判定することを特徴とするホーム検知方法。
3. 請求項１または２に記載のホーム検知方法において、前記ホームの特徴は、ホームの笠の端面の長手方向に連続する陰影やホームの上面の長手方向に連続する点字ブロック列であることを特徴とするホーム検知方法。
4. 駅ごとに停車場構内（以下、構内という。）の少なくとも各ポイントおよびホーム線路の位置情報（緯度情報と経度情報。以下、同じ。）のデータならびに前記ポイントにおける列車の通過方向のデータを記憶させた構内線路情報テーブルを車上に備え、車上に搭載された測位装置から時々刻々入力する位置情報を前記構内線路情報テーブルと照合し、前記測位装置から入力した位置情報がいずれかのポイントの位置情報と一致したとき、車上に搭載されているジャイロセンサが出力する通過方向のデータが、前記構内線路情報テーブルに登録されている通過方向のデータのいずれと一致し、その後、前記測位装置から入力する位置情報が前記構内線路情報テーブルに登録されている着番線の位置情報のいずれと一致するかにより、前記列車が入線した着番線を特定し、入線した前記列車の走行速度が所定値まで下がった時に、前記列車の最前部窓内側に固定したカメラにより前記列車の進行方向前方のレール中心線の左右両側の所定範囲を連続的に撮影し、得られた画像のコンピュータによる画像処理によりその画像の左右両側の所定領域にホームの特徴を表す像を抽出したとき、前記特定された着番線の前記ホームの特徴を表す像を抽出した所定領域に対応する側に前記ホームが存在すると判定することを特徴とするホーム検知方法。
5. 請求項４に記載のホーム検知方法において、前記構内線路情報テーブルに構内の列車進入方向の最初のポイントから所定距離手前の位置の位置情報も登録しておき、前記測位装置から入力した位置情報がその最初のポイントから所定距離手前の位置の位置情報と一致したときにジャイロセンサを起動させることを特徴とするホーム検知方法。
6. 列車の最前部窓内側に固定され、進行方向前方を連続的に撮影するカメラと、列車の走行速度を検出する速度検出装置と、前記カメラが出力する画像信号と速度検出装置が出力する速度信号を入力して所定の制御および処理を行う演算処理装置と、画像処理プログラム等を格納している記憶装置とを有し、前記演算処理装置は、前記速度検出装置が検出する列車速度が所定速度以下になったときに前記カメラの撮影を開始させ、かつ前記カメラから入力する画像に対する画像処理プログラムの実行を開始させる起動部と、前記画像処理プログラムの実行により前記カメラから入力する画像中の所定範囲にホームの特徴を表す画像を抽出する画像処理部と、前記ホームの特徴を表す画像を抽出したときホームが有ると判定するホーム存在判定部とを有するホーム検知装置。
7. 請求項６に記載のホーム検知装置において、前記カメラは列車の進行方向前方のレール中心線の左右両側の所定範囲を連続的に撮影するものであり、前記画像処理部はその撮影により得られた画像の画像処理によりその画像の左右両側の所定領域にホームの特徴を表す画像を抽出するものであり、前記ホーム存在判定部は前記画像処理部が前記ホームの特徴を表す画像を抽出した所定領域の側にホームが存在すると判定するものであることを特徴とするホーム検知装置。
8. 請求項６に記載のホーム検知装置において、ＧＰＳおよびジャイロセンサの出力信号を用いて停止位置を判定する停止位置判定部と、その停止位置判定部の判定結果である着番線が、前記カメラが出力した画像の画像処理の結果であるホーム側に対応するか否かを判定する総合判定部とをさらに有することを特徴とするホーム検知装置。
9. 請求項６、７または８に記載のホーム検知装置において、列車速度が所定速度以下になったときに前記ホーム検知装置のホーム存在判定部が列車の左側または右側にホームが有ると判定した場合は、前記列車のホームが有ると判定された側と反対側のドアの開扉操作が禁止されていることを示す表示器、もしくはホームのある側のドアの開扉操作が許可されていることを示す表示器を備えてなることを特徴とする列車の開扉支援装置。
10. 請求項９に記載の列車の開扉支援装置において、前記表示器が開扉スイッチの中に表示内容が開扉スイッチの外側に表示されるように設けられていることを特徴とする列車の開扉支援装置。

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