JP6430293B2 - 侵入物検知システム - Google Patents

Description

本発明は、侵入物検知システムに関する。特に予め定められた軌道を車両が走行する鉄道輸送のような、予め定められた停止地点（駅）や運転計画の下で運用する輸送システムに関する。

鉄道などの予め定めた軌道を走行する輸送システムでは、車両前方の軌道上に人や物（以下、侵入物）が侵入すると、走行する車両と接触する事故に発展し、侵入物そのものや車両の乗員の安全性が損なわれる可能性がある。この可能性を低減するための対策として、運転士が車両前方の軌道上を監視し、侵入物を発見したときにはブレーキを適用するのが一般的である。これに加え、駅プラットフォームにおいて軌道への人の転落を監視する装置の実用など、センサシステムを用いた侵入物の自動検知も対策として考案されている。例えば特開２００４−１２６６５０号公報（特許文献１）には、車両の走行経路に沿って連続的にカメラを敷設した監視システムの構成が開示されている。

特開２００４−１２６６５０号公報

軌道に沿って監視センサを敷設するとき、軌道上のより広い区間を監視しようとすればするほどセンサの数が多数に上り、その分だけ消費電力が増大する。これに伴って、侵入物監視センサへ給電するための電源装置が大規模化し、その設置に広い空間を要したり、コストが上がったりする。このような事情から、侵入物監視センサの消費電力を低減することが望まれる。

前述したような課題を解決するために、本発明は、車両の走行する進路に沿って配置され、進路の所定の区間内の障害物を検知する検知手段と、検知手段の検知結果を取得し、侵入物の有無を出力する検知部と、検知手段の起動モードを、第一のモードと、第一のモードよりも検知手段の消費電力の少ない第二のモードのいずれかを選択的に切替え可能なモード制御部と、車両が所定の地点に到着したことを示す到着通知の受信の有無に基づいてモード制御部へ切替え指示を出力する沿線制御装置と、を備え、沿線制御装置は、車両が出発駅に到着したことを検知する際に車両から出発駅到着通知を受信し、出発駅到着通知を受信すると第一のモードへの切替え指示を出力し、第一のモードによる検知結果に基づいて車両へ出発駅からの発進許可を出力することを特徴とする侵入物衝突防止システムを提供する。

本発明が提供する侵入物衝突防止システムによると、侵入物監視センサの消費電力を低減できる。

実施例１におけるシステム構成を示す図 実施例１におけるセンサユニット群の構成を示す図 実施例１における監視区間を説明する図 実施例１におけるセンサユニット群を活性化するための処理の流れを示す図 実施例１における、車両が監視対象区間を退出した状態を示す図 実施例１におけるセンサユニット群を不活化するための処理の流れを示す図

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

本発明の一実施形態である侵入物衝突防止システムのシステム構成を図１に示す。
本実施例では、車両１０１が軌道１１０上を予め決まった運転計画に従って走行することで輸送を実現する鉄道輸送システムへの適用を想定する。これは本発明の適用を鉄道輸送システムに限る意図ではなく、自動車や工場内搬送機器による輸送など、車両が予め決まった経路を走行し、かつ侵入物との接触が懸念される環境であれば、同様に適用できる。

以降での説明を簡単にするため、軌道１１０上の地点Ｓ１、Ａ、Ｂ、Ｓ２を定義する。これらの地点は車両１０１の進行方向に向かってこの順番に並んで有る。地点Ｓ１は駅地点である。すなわち、車両１０１は地点Ｓ１において、乗客や荷物の乗降のために、数十秒〜数分停車することが計画されている。地点Ａは後に説明する監視区間１０９の一端であり、地点Ｂはその他端である。地点Ｓ２は、地点Ｓ１と同様の駅地点で、Ｓ１からＳ２へと車両１０１が移動する場合は、地点Ｓ１は出発駅であり、地点Ｓ２は到着駅とみなせる。このような定義に基づき、本実施例では、一つの駅間区間を車両１０１が走行する場面を具体的に考える。もちろん駅は他にも複数あって良く、以下で考える一つの駅間区間の例を各駅間に置き換えれば、本発明の適用を全線に拡張することは容易である。その他、複数の駅が密集するような場合し、駅間が短い路線においては、必ずしも隣接する２駅を本実施例でのＳ１、Ｓ２と設定する必要はなく、隣接せずとも、所定の距離が離れた２駅をＳ１、Ｓ２と適用すれば、処理負荷を減らすことが可能となる。

車両１０１は、車載制御装置１０２及び車載センサ１０３を搭載する。
車載センサ１０３は車両１０１の進行方向前方の軌道上の侵入物を監視できるように備えられた車載検知手段である。本発明の実施に際してそのセンサの種類を特に限定する必要は無いが、例えばカメラ（撮像手段）やレーザレーダのようなセンサが、この用途に利用できる。車載センサ１０３は、侵入物を発見したとき、その情報を車載制御装置１０２に送信する。

車載制御装置１０２は、車両１０１を減速させたり、加速を抑止させたりする機能を備えている。例えば電気鉄道の場合、モータやインバータで構成される駆動装置と、これに制御指令を与える自動列車制御装置や信号保安装置の車載器との組み合わせによって車載制御装置１０２を構成すればよい。車載制御装置１０２は、車載センサ１０３から侵入物発見の情報を取得した場合、侵入物と車両１０１との接触を防ぐ目的で、車両１０１を減速させる。また、地点Ｓ１や地点Ｓ２のような駅地点に停車したとき、後に説明する沿線制御装置１０６から発進許可を受信するまでは、駅地点から出発するための加速を抑止することで、車両１０１を駅地点に止まらせる。

車載制御装置１０２はまた、車両１０１が地点Ｓ１や地点Ｓ２のような駅地点に到着したことを検知する位置検知手段と、そのことを後述の沿線制御装置１０６へ通知する通知手段とを備える。この位置検知手段の具体的な実現方法は特に限定しないが、例えば駅地点に地上子を備え、車載制御装置１０２がその地上子と電気的に結合可能な手段を備えれば、その結合の状態から駅地点への到着を検知できる。あるいは、車載制御装置１０２が車輪の回転数を検知・積算する手段と、次の駅地点までの予め決まった残走距離を記憶する手段とを備えていれば、回転数の積算と車輪径から算出した走行距離と、記憶した残走距離とを比較することで、駅地点への到着を検知できる。その他、軌道回路や車軸検知装置のような地上設備を用いて列車検知を行っても良い。

車載制御装置１０２から沿線制御装置１０６への通信手段は、これも特に限定はしないが、例えば無線通信を利用すれば、特別な信号線を設けることなく済む。この通信手段が双方向通信可能な手段であれば、前述した発進許可の受信に、その通信手段を利用しても良い。

軌道１１０の沿線には、センサユニット群１０５及び沿線制御装置１０６が有る。
センサユニット群１０５は、軌道１１０上に予め定めた監視区間１０９において、車両１０１の走行を支障する侵入物を監視し、侵入物を検知したときに、その情報を沿線制御装置１０６へと伝送する。センサユニット群１０５が監視する対象は、例えば、車両１０１を破損し得る軌道上への落石、車両１０１と接触することで安全が損なわれ得る侵入者などである。

センサユニット群１０５には、第１のモードと第２のモードの２つの動作モードがある。第１のモードは前述の機能を提供する通常の動作モード（標準モード）であり、第２のモードはそれよりも消費電力が小さい節電モードである。センサユニット群１０５は、沿線制御装置１０６へインタフェースを提供するモード制御部１１１を備え、これを介して沿線制御装置１０６からモード切替指令を受信し、その指令の内容に応じてこれら２つの動作モードのいずれかを選択的に切り替えることができる。これら２つの動作モードやモード制御部１１１の詳細については、センサユニット群１０５の構成と合わせて、以下で説明する。

尚、ここで２つの動作モードを取り上げたが、これはセンサユニット群１０５の動作モードを２つに限定する意図ではない。３つ以上の動作モードがあっても、それらの消費電力に差があるならば、相対的に消費電力の小さい一つ乃至複数の動作モードを節電モードとみなし、それ以外を標準モードとみなすことで、本発明は同様に適用できる。

続いて図２を用い、センサユニット群１０５の構成を説明する。センサユニット群１０５は、前述のモード制御部１１１と、３つのセンサユニット２０１、２０２、２０３と、インタフェース部２０８とを含む。このうちセンサユニット２０１、２０２、２０３は各々、センサユニット群１０５に前述に監視機能を提供するためのセンサ手段を有する。
ここで、センサユニット群１０５に含まれるセンサユニットの数を３つとしたのは、センサユニット１つでは監視できる軌道上の区間は限定的であるが、連続的に並べて配置することでセンサユニット群１０５に求められる分の区間（図１の監視区間１０９）の監視を実現できることを想定しているためであり、本発明の適用をこの場合に限定する意図ではない。センサユニット群１０５に求められる監視区間を満足できる範囲で、１つ乃至複数のセンサユニットがあれば、その数によらず、以下に説明する内容を適用できる。
尚、説明の便宜上、センサユニット２０１、２０２、２０３は互いに同様の構成であるとし、以下ではセンサユニット２０１を代表に詳述する。実際には、センサユニット２０１、２０２、２０３の構成が互いに異なっている場合でも、センサユニット２０１が以下で説明する構成を備えていれば本発明は実施できる。同様の構成を他のセンサユニット２０２、２０３も備えていれば、これらにも以下で説明する内容が適用でき、結果としてより大きな効果を期待できる。

センサユニット２０１は、センサ手段としてカメラ２０４（撮像手段）及びレーダ２０５（レーザレーダ）と、検知部２０６と、これらに電力を供給する蓄電池２０７と、発電装置２０９から成る。以下、これらについて説明する。

カメラ２０４は、軌道上の所定区間の映像を撮影し、これを映像データとして検知部２０６へ出力する。軌道上の所定区間は、カメラ２０４の設置位置及び仕様性能によって決まる。軌道上の必要な区間を撮影できる限りにおいては、カメラ２０４の種類はどのようなものでもよい。

レーダ２０５の要件も、カメラ２０４と同様で、軌道上の所定区間を対象にセンシングし、そのデータを検知部２０６へ出力する。この要件を満たす限りにおいては、レーダの原理はどのようなものでも良い。例えば、ミリ波レーダであっても良い。ここで、レーダ２０５が対応する軌道上の所定区間は、カメラ２０４が対応する所定区間と重複を持つ。レーダ２０５とカメラ２０４のそれぞれが出力する互いに重複する区間のセンシング情報は、後述するように、検知部２０６において、高精度な検知処理を行う目的で利用される。レーダ２０５はまた、モード制御部１１１とのインタフェースを持ち、これを介してモード制御部１１１から、センシング機能は性能低下するが消費電力は小さいという節電状態へと、移行させることができる。ここで、このような節電状態としては、具体的には、スタンバイ状態（センシングは行わないが、指令があればすぐにセンシングが開始できる状態）や、あるいは間欠的にしかセンシングを行わないような状態が有り得る。

検知部２０６はＣＰＵ、主記憶及び周辺回路から成る汎用演算部であり、カメラ２０４とレーダ２０５により取得したデータから侵入物の情報を抽出するためのソフトウェアを保持し、動作させることができる。検知部２０６は、このソフトウェアによって検出した侵入物の有無の情報（監視情報）を、インタフェース部２０８へ出力する。ここで、このソフトウェアの論理は、一方でカメラ２０４からの映像データの中で動きのあるものを侵入物候補として抽出し、他方でレーダ２０５で取得したデータの中から侵入物候補を抽出し、いずれか一方でも侵入物候補が抽出されたときに、侵入物有りとの監視情報を出力するものとする。このようにすることで、片方のセンサが侵入物を検知し損なっても、もう片方のセンサがそれを検知して、結果的に検知の可能性が向上すると期待できる。但しレーダ２０５には前述のように節電状態があり、このときはレーダ２０５で取得したデータを利用しない、あるいはデータに特別なフィルタリング処理を施すなど、節電状態で取得したデータが誤検知などの悪影響を及ぼさないように、適切な処理を加えることとする。

尚、検知部２０６のソフトウェアの論理は、前述の論理に限る必要は無い。例えば、カメラ２０４からのデータとレーダ２０５からのデータのそれぞれから検出した侵入物候補のうち互いに一致するものを侵入物と認識するように処理することで、本来は侵入物と検知せず見逃すべき対象（車両の運行を支障しない空き缶や新聞紙など）を侵入物であると検知すること、すなわち誤検知をする可能性を減らすことができ、ひいては誤検知による車両の不要な減速を減らすことができる。

また、本実施例ではカメラ２０４とレーダ２０５という互いに種類の異なるセンサデバイスを想定するが、これらが同じ種類のセンサデバイスであってもよい。同じ種類のセンサデバイスを用いることで、ソフトウェアの論理を統一でき、記憶装置に占める容量を節約できたり、一般に開発コストを低減できたりする。一方、本実施例のように互いに異なるセンサデバイスを利用したときには、一方のセンサに原理的特性による未検知・誤検知の傾向箇所があっても、原理的特性の異なる他方のセンサで、その傾向箇所の検知性能を補えることが期待できる。ただし、求められる安全性などの要件を勘案して比較的低い検知性能でも十分とされる場合であれば、カメラやレーダなどの検知手段は必ずしも複数備えていなくても本発明の効果は実現できる。例えば、検知する時間間隔の短い（検知頻度の高い）第１のモードと、間隔の長い（検知頻度の低い）第２のモードとを備えてもよい。

検知部２０６のソフトウェアに関して、もう一つ重要な機能を説明する。検知部２０６のソフトウェアは、軌道を走行する車両と侵入物とを区別して認識する機能を提供する。センサユニット２０１は軌道を監視している限り、時折通過する車両を捉えることになるが、これを侵入物と認識し、その原因で車両の制御に干渉していては、車両運行の稼働率が低下するおそれがある。この機能は、このような事態を避けるために有効である。具体的には、検知部２０６は、予めカメラ２０４やレーダ２０５で車両１０１がどのように捉えられるかのパターンを予め記憶しており、カメラ２０４やレーダ２０５で捉えた動体とそのパターンとを比較し、比較結果が一致すれば、その動体を車両１０１として識別する。比較結果が不一致の場合は、その動体を侵入物として認識する。

尚、センサユニット２０１で捉えた動体について車両と侵入物とを区別して認識できれば、その論理はこれに限る必要はない。また、その区別はセンサユニット２０１で行われる必要はなく、例えば沿線制御装置１０６が行っても良い。この一例としては、沿線制御装置１０６が、センサユニット２０１、２０２、２０３のそれぞれから取得した監視情報に基づき、それぞれが捉えた動体の大きさや速度を割り出し、その結果から車両か否かを判断する方法がある。あるいは、沿線制御装置１０６が車両１０１の運転計画を予め記憶しており、その運転計画と現在時刻情報と、センサユニット２０１、２０２、２０３から取得した監視情報との一致を用いて、捉えた動体の車両らしさを判断しても良い。例えば、捉えた物体の検知位置、検知時刻、大きさ、進行する向き、移動速度の少なくとも１つが、運転計画上の走行車両情報と近ければ近いほど、車両と判定すればよい。

続いてセンサユニット２０１の電源について説明する。侵入物検知部２０６、カメラ２０４、レーダ２０５が動作するための電力は、蓄電池２０７から供給される。蓄電池２０７には、電力を対象装置へ供給するのに適切な形へ変換する変換器や、充電残量に応じて充放電を制御する管理部が、必要に応じて付属している。

発電装置２０９は、発電した電力を蓄電池２０７へ充電する。また、侵入物検知部２０６、カメラ２０４、レーダ２０５へ直接給電することもでき、そのための電力変換器を備えている。蓄電池２０７が満充電状態であるなど充電を許容しないときは、余剰な発電エネルギーを消費させることもできる。

以上で説明した電源構成によって必要な全ての電力をまかなえば、センサユニット２０１は、他の沿線設備など地理的に離れた電力源からの電源配線を必要とすることなく設置でき、移設も容易である。

尚、蓄電池２０７の種類は特に問わない。例えば比較的エネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池を用いれば、センサユニット２０１をより小型に構成できると期待できる。また発電装置２０９は、必要な電力が発電できれば、どのような原理の発電装置でも良い。例えば、環境条件が適せば、太陽光発電や風力発電を利用できる。発電装置２０９に太陽光発電や風力発電のような発電量の時間的分布が原理的に一定しない方式に基づくものを適用する場合であっても、前述の通り蓄電池２０７と連携することで、侵入物検知部２０６、カメラ２０４、レーダ２０５を安定的に連続動作できる。

モード制御部１１１は、沿線制御部１１１から受けたモード切替指令に応じて、レーダ２０５を節電状態に切り替えたり、あるいは標準状態に復帰させたりできることは、前述の通りである。モード制御部１１１は、このような制御を、センサユニット２０２、２０３が備えるセンサ装置（レーダ）にも同様に適用できる。モード制御部１１１の電源は、インタフェースを有する沿線制御装置１０６から給電しても、センサユニット２０１、２０２、２０３のいずれかから給電しても、どちらでも良い。

尚、このときセンサユニット２０１、２０２、２０３各々のセンサ装置の制御を独立に行えば、カメラが故障したセンサユニットに対しては、監視機能の稼動を継続させるために、レーダを常に標準状態に保持するといった制御も可能になる。

インタフェース部２０８は、センサユニット２０１、２０２、２０３が監視して得た侵入物の情報を沿線制御装置１０６へ出力するためのインタフェースを提供するものであり、必要な電気電子的変換や、情報の分離・統合を行う。具体的には、センサユニット２０１、２０２、２０３のそれぞれから取得した監視情報を区別して処理できるだけの情報を、沿線制御装置１０６が受信可能な形の通信データに載せて、沿線制御装置１０６へ出力する。ここで、沿線制御装置１０６が必要とする情報が、例えばセンサユニット２０１、２０２、２０３のいずれかが侵入物を見つけたことが分かる情報で十分であれば、インタフェース部２０８においてセンサユニット２０１、２０２、２０３からの情報を論理和などで統合した後、出力しても良い。こうすることで、センサユニット群１０５と沿線制御装置１０６の間の通信情報量が小さく済む。

次に、図３を用いて監視区間１０９の範囲について解説する。図中の計画ダイヤ３０１は、車両１０１が駅地点Ｓ１と駅地点Ｓ２の間の駅間をどのように加減速するかを予め定めるものである。具体的には、軌道１１０上の位置に応じて、そのときに車両１０１があるべき速度（計画速度）を定めている。駅地点Ｓ１では停車するため速度ゼロであり、そこから駅地点Ｓ２に向かって加速し、地点Ａにおいて速度Ｖｏに達する。その後、加速から定速へと移り、やがて減速を始め、地点Ｂで速度Ｖｏまで減速する。そのまま減速を続け、駅地点Ｓ２で停車する。このような計画ダイヤ３０１の下、地点Ａと地点Ｂを両端とする監視区間１０９は、車両１０１が速度Ｖｏ以上で走行するように計画されている区間と言い換えられる。以下、速度Ｖｏの決め方と、そのときの監視区間１０９が持つ特徴について説明する。

速度Ｖｏは、その速度で走行中の車両１０１が、車載センサ１０３で車両前方の軌道への侵入物を発見してから減速を開始し、制動距離が当該侵入物までの距離よりも小さく済む、すなわち当該侵入物と接触することなく停止できるための、上限速度である。この速度は、車両１０１の減速性能と車載センサ１０３の最大検知距離によって、予め一つに決めることができる。

このように決めたＶｏの下、計画ダイヤ３０１に従って走行する車両１０１は原理的に、駅地点Ｓ１と駅地点Ｓ２との間の区間で監視区間１０９以外のところでは、車載センサ１０３によって侵入物との衝突を回避できるが、監視区間１０９においては、車載センサ１０３だけでは侵入物との衝突を防げないことがある。監視区間１０９にはこのような原理上の不利があるが、センサユニット群１０５が前述したような侵入物の監視を行うことで、この不利は補われる。言い換えると、監視区間１０９以外の区間は、侵入物と車両１０１との接触を防ぐために、車載センサ１０３があれば十分である。この意味で、上記のように監視区間１０９を定めたとき、これを監視するセンサユニット群１０５が備えるセンサユニットの数は、監視区間１０９以外に拡張せずに済むため、必要十分に済む。尚、監視区間１０９以外の区間であっても、車両１０１が計画ダイヤ３０１よりも高速に走行していたり、車載センサ１０３が期待の性能を発揮できないような環境条件であったりなど、車載センサ１０３だけでは原理的な不足が生じる場合に対し、センサユニット群１０５の監視範囲を監視区間１０９を越えて拡張すれば、より冗長性が増すこと期待できる。例えば駅地点Ｓ１〜駅地点Ｓ２間の全てが監視対象となるように拡張しても良い。このとき、車載センサ１０３が機能しなくとも、全線にわたって車両１０１と侵入物との衝突を防ぐ効果が発揮されると期待できる。

なお、車載センサ１０３の最大検知距離によって速度Ｖｏにはバラつきがあると想定されるため、当該区間を走行する車両に搭載される車載センサ１０３のうち、最大検知距離のもっとも短いセンサを想定して速度Ｖｏを設定すればよい。つまり、もし車載センサ１０３を持たない車両も走行することが想定される場合は、最大検知距離を０、つまり全域にわたってセンサユニット群１０５を配置すればよい。

また、駅地点Ｓ１〜駅地点Ｓ２間の全域にセンサユニット群１０５を備える場合であっても、当該区間を走行する車両の車載センサ１０３の最大検知距離に基づいて、センサユニット群１０５のセンサユニットを選択的に起動させてもよい。つまり、駅間を様々な最大検知距離を有する車載センサ１０３を搭載した車両が走行するため、走行する車両の車載センサ１０３ごとに、監視区間１０９を動的に変化させ、変化後の監視区間１０９内に含まれるセンサユニット抽出し、本実施例のように動作させ、その監視区間１０９外に配置されるセンサユニットは、電源をオフ（もしくはスタンバイ状態等）にしておけばよい。その場合、センサユニットごとに監視可能な区間情報を備えておき、車両１０１が地点Ｓ１に到着する際に、当該車両１０１の車載センサ１０３の性能情報、及び計画ダイヤ情報に基づいて算出される監視区間１０９と、各センサユニットの監視可能区間情報が重複しているセンサユニットを起動させ続ければよい。そして、当該監視区間１０９と、監視可能区間が重ならないセンサユニットの電源はオフ等とすればよい。

次に、以上の構成の下、軌道への侵入物と車両１０１との衝突を防ぐための処理の流れを、図４を用いて説明する。

図４は、車両１０１が搭載する車載制御装置１０２、沿線制御装置１０６、センサユニット群１０５それぞれの処理をそれぞれへ割り当てたレーンに示し、処理の順序を矢印で、またそれぞれの間で授受される情報を、レーンをまたがる形で示している。起点は車載制御装置１０２の処理４０１とする。

処理４０１は、車両１０１が駅地点Ｓ１に到着したことを検知する処理である。この検知は、車載制御装置１０２の説明と共に前述した位置検知機能により実現する。これを検知したときに、車載制御装置１０２はまず、自身が駅地点Ｓ１から加速発進することを抑止する。この発進抑止状態は、後述する処理４１１で発進許可を受信するまでは、有効とされる。車載制御装置１０２は更に、出発駅に到着したことを通知する到着通知４０２を沿線制御装置１０６へ送信する。ここで処理４０１はイベント駆動、周期駆動のいずれでも良いが、周期駆動の場合、駅地点Ｓ１への到着が検知されるまで、処理４０１の検知が繰り返される。

処理４０３は沿線制御装置１０６の処理であり、到着通知４０２を受けたとき、センサユニット群へモード切替指令４０４を送信する。これは、センサユニット群１０５に標準モードで監視をさせ、その監視情報を取得することが目的である。したがって、このときモード切替指令４０４には、センサユニット群１０５を標準モードへ切り替えるような情報が載せられる。

センサユニット群１０５は、モード切替指令４０４を受け、処理４０５を実施する。処理４０５は、標準モードに移行し、その状態で侵入物を監視する処理である。こうして取得した最新の監視結果を、監視情報４０６として沿線制御装置１０６へ送信する。

沿線制御装置１０６は、監視情報４０６を受信し、処理４０７を実施する。処理４０７は監視情報４０６を確認し、センサユニット群１０５で検知された侵入物の有無を確認する。侵入物が有れば処理４０９を、侵入物が無ければ処理４０８を実施する。

処理４０９は、侵入物への対応手順を呼び出す処理である。侵入物への対応手順は、具体的には様々考えられるが、本発明の実施に際して特別な限定は無い。このためここでは中身を詳述しないが、一例を挙げるならば、車両１０１の運転を管制する指令員に侵入物の存在を通報し、これを受けた指令員が侵入物を確認・対応する方法がある。

処理４０８は、発進許可４１０を車載制御装置１０２に送信する処理である。

車載制御装置１０２は、発進許可４１０を受信したとき、処理４１１を実施する。処理４１１は、発進許可４１０を認め、処理４０１の説明で前述した駅地点Ｓ１からの発進の抑止を解除する処理である。すなわち、車両１０１は処理４１１の後に初めて、駅地点Ｓ１から発進することが可能となる。

以上、図４に示す一連の処理により、車両１０１は駅地点Ｓ１に到着した後、センサユニット群１０５を標準モードへ切り替えて監視区間１０９に侵入物が無いことを確認させ、侵入物が無いことを確認できた後、駅地点Ｓ１から発進することになる。侵入物が有れば、駅地点Ｓ１に止まる。このように車両１０１が駅地点Ｓ１にあるときに一連の処理を実施することにはいくつかの利点がある。一つは、駅地点Ｓ１は元々乗客や荷物を乗降させるように設計された地点であるため、仮に侵入物を発見して車両１０１がこの地点で待機することになっても、駅中間で待機することに比べて、退避を含めた乗客や荷物の運用が容易な点である。二つ目に、車両１０１は駅地点Ｓ１に、乗客や荷物の乗降のために数十秒停車することが予め計画されており、この時間を利用してセンサユニット群１０５を標準モードに切り替えたり監視情報を取得したりといった上述の一連の処理を実施できることである。つまり、車両が駅に停車している時間を利用して侵入物を監視することで、車両の運転計画に特段の支障を及ぼさないという、更なる効果が期待できる。なお、一連の処理時間が車両の停車時間よりも長くかかることを予測した場合などは、到着通知４０２を待たずに処理を開始してもよい。一方、車両の運転計画への支障を許容できる場合などは、到着通知４０２を受けた後、更に遅いタイミングで処理を開始してもよい。
なお、図４では、到着通知４０２を車両１０１から受信しているが、駅周辺の地上装置（地上子、起動回路、車軸検知装置、ディジタルループ等）で車両の位置を検知し、地上装置から沿線制御装置１０６へと到着通知４０２を送信してもよい。

次に、図５に示すように車両１０１が駅地点Ｓ２に到着したときについて説明する。このときの車載制御装置１０２、沿線制御装置１０６、センサユニット群１０５の間の処理の流れを図６を用いて説明する。図６の記法は図４のそれと同様であるため、記法の説明は省略する。処理の流れは車載制御装置１０２の処理６０１を起点とする。

処理６０１は、車両１０１が駅地点Ｓ２に到着したことを検知する処理である。この検知は、車載制御装置１０２の説明と共に前述した位置検知機能により実現する。これを検知したときに、車載制御装置１０２は、到着駅に到着したことを通知する到着通知６０２を沿線制御装置１０６へ送信する。

処理６０３は沿線制御装置１０６の処理であり、到着通知６０２を受けたとき、センサユニット群へモード切替指令６０４を送信する。これは、センサユニット群１０５を節電モードに切り替えさせることが目的である。したがって、このときモード切替指令６０４には、センサユニット群１０５を節電モードへ切り替えるような情報が載せられる。
センサユニット群１０５は、モード切替指令６０４を受け、処理６０５を実施する。処理６０５は、節電モードに移行する処理である。具体的には、節電モードの説明で前述した通り、センサユニット群１０５を構成するセンサユニットの備えるレーダ装置の監視機能を、消費電力の低い方に切り替える。

以上により、本実施例で対象とした軌道区間において、車両が駅地点Ｓ１からＳ２に向かって走行するとき、駅間の一部の区間で侵入物を監視するセンサユニット群を、普段は節電モードで待機させ、車両が区間入り口の駅（Ｓ１）に到着してから区間出口の駅（Ｓ２）まで到達するまでの間に限って消費電力が大きい代わりに高度な侵入物検知機能を発揮できる標準モードに切り替えるようにすることで、センサユニット群の消費電力を低減できる。センサユニット群は蓄電池及び発電機を備えることで長大な電源配線を不要とし、また上記で消費電力を低減した分だけこれらの電源装置を小型に済ませることができる。またセンサユニット群を標準モードと節電モードとの間で切り替える処理を駅地点に停車中に実施することで、モードの切り替えや侵入物の走査に要する時間を特別に確保する必要を最小限にとどめられる。また車両が区間入り口の駅（Ｓ１）を発進する条件に、センサユニット群が標準モードで侵入物を走査した結果として侵入物が無いと確認したこと、を加えることで、乗客や荷物の運用の便が良い駅地点を拠点に、侵入物との衝突可能性を抑止することができる。

尚、この処理を実施する上で、車両が、駅からの発進や車両の減速機能を通常備える自動列車制御装置（ＡＴＯ）や信号保安装置（ＡＴＰ）を本発明の目的に限らず予め搭載しているとき、これらの装置に本発明の実施に係る車載制御装置の機能を実施させることができる。信号保安装置の機能を利用する場合は、軌道上に存在する複数の車両どうしを排他制御する目的で設けられた閉塞区間が列車制御の基本単位となることから、センサユニット群によって監視する区間（監視区間）を閉塞区間と一致させることで、監視区間に侵入物の可能性があるときに、車両を監視区間に進入させることなく停止させる制御が、信号保安装置が元来備える機能を利用することで比較的容易に実現できる。

また、図４で説明した処理において、処理４１１で車載制御装置１０２が発進許可を確認した後、車載制御装置１０２から沿線制御装置１０６へこれを通知し、このときに沿線制御装置１０６がセンサユニット群１０５を節電モードに切り替えさせるような構成も考えられる。このとき、車両１０１が駅地点Ｓ１を発進した後は監視区間１０９における侵入物検知性能が節電モード並みに低下するが、センサユニット群１０５の消費電力を必要最小限に止めることができる。

また、車両の走行路に沿ってセンサユニットを並べたセンサユニット群１０５に、標準モードで監視している最中に車両の通過を識別したら自発的に節電モードへ切り替わる機能を持たせれば、図４で説明した処理でセンサユニット群を標準モードへ切り替えて車両が駅地点Ｓ１を発進した後、センサユニット群を再び節電モードへ切り替える処理は、この機能に任せることができる。このとき、監視区間１０９を車両が通過するまでは、センサユニット群１０５により車両前方の侵入物を標準モード並みの検知性能で監視でき、かつセンサユニット群１０５の消費電力をそのために必要最小限に止めることができる。センサユニット群１０５を構成するセンサユニット２０１、２０２、２０３のそれぞれ独立にこの機能を実施させた際には、更にきめ細かくセンサユニット群１０５の消費電力を最小化できる。

以上の説明の中で、車両が駅地点Ｓ１やＳ２に到着したことの検知は車載制御装置１０２の位置検知機能で実現したが、軌道の沿線に車両位置を検知するための機能があっても良い。例えば、信号保安システムが車両位置検知に利用するような車軸検知装置が沿線に設置されていれば、これを兼用できる。あるいは、駅地点における侵入物（プラットフォームから軌道へ転落した旅客など）を監視するセンサユニット群があり、これが上述したような車両の通過を識別する機能を利用するときには、これを車両位置検知に兼用できる。このようなとき、車両位置検知のために新たな装置や機能を増設する必要がなく、システム構成が簡素に済む。

また、本実施例では車両が駅地点Ｓ１に到着した後でセンサユニット群を標準モードへ切り替えさせたが、例えばレーダが標準モードへの切り替えを指令されてから十分な監視機能を提供できるようになるまでに、ヒータの加熱などの理由である程度時間がかかるような場合には、その時間（起動時間）を見込んで駅地点Ｓ１に到着する少し前から、センサユニット群へ標準モードへの切り替えを指令してもよい。これは、車両が駅地点Ｓ１に至るまでにも軌道を走行して来る場合、前述の位置検知機能にその軌道上の駅地点Ｓ１よりも少し前の位置への到着を検知させるようにすることで、実現可能である。

１０１ 車両
１０２ 車載制御装置
１０３ 車載センサ
１０５ センサユニット群
１０６ 沿線制御装置
１０９ 監視区間
１１０ 軌道
１１１ モード制御部
２０１〜２０３ センサユニット
２０４ カメラ
２０５ レーダ
２０６ 検知部
２０７ 蓄電池
２０８ インタフェース部
２０９ 発電装置
３０１ 計画ダイヤ
４０１〜４１１、６０１〜６０５ 処理

Claims (13)

1. 車両の走行する進路に沿って配置され、前記進路の所定の区間内の障害物を検知する検知手段と、
   前記検知手段の検知結果を取得し、侵入物の有無を出力する検知部と、
   前記検知手段の起動モードを、第一のモードと、前記第一のモードよりも前記検知手段の消費電力の少ない第二のモードのいずれかを選択的に切替え可能なモード制御部と、
   前記車両が所定の地点に到着したことを示す到着通知の受信の有無に基づいて前記モード制御部へ切替え指示を出力する沿線制御装置と、
   を備え、
   前記沿線制御装置は、前記車両が出発駅に到着したことを検知する際に前記車両から出発駅到着通知を受信し、
   前記出発駅到着通知を受信すると前記第一のモードへの前記切替え指示を出力し、
   前記第一のモードによる前記検知結果に基づいて前記車両へ前記出発駅からの発進許可を出力する侵入物検知システム。
2. 請求項１に記載の侵入物検知システムであって、
   前記沿線制御装置は、前記車両が到着駅に到着したことを検知する際に前記車両から到着駅到着通知を受信し、
   前記到着駅到着通知を受信すると前記第二のモードへの前記切替え指示を出力する侵入物検知システム。
3. 請求項１に記載の侵入物検知システムであって、
   前記車両は、前記出発駅への到着を検知すると自車両の発進抑止状態を有効にし、
   前記沿線制御装置は、前記第一のモードによる前記検知結果により、前記所定の区間内に侵入物が無いことを確認すると、前記発進抑止状態を解除する前記発進許可を出力する侵入物検知システム。
4. 請求項１に記載の侵入物検知システムであって、
   前記検知手段が検知する物体の大きさ、または移動速度のいずれかに基づいて、
   前記物体が前記所定の区間内を走行する車両であるか否かを判定する侵入物検知システム。
5. 請求項４に記載の侵入物検知システムであって、
   前記所定の区間を走行する車両の運転計画情報を取得し、
   前記物体の前記大きさ、前記移動速度、検知位置、検知時刻、進行する向きの少なくとも１つと、前記運転計画情報とを比較し、前記物体が前記所定の区間内を走行する車両であることを判定する侵入物検知システム。
6. 請求項１に記載の侵入物検知システムであって、
   前記検知手段は、第一のセンサと第二のセンサとを含み、
   前記第二のセンサが前記障害物を検知する区間は、前記第一のセンサが前記障害物を検知する区間と少なくとも一部が重複する侵入物検知システム。
7. 請求項６に記載の侵入物検知システムであって、
   前記モード制御部は、前記第一のセンサと前記第二のセンサの少なくともいずれか一方の起動状態を制御する前記侵入物検知システム。
8. 請求項７に記載の侵入物検知システムであって、
   前記モード制御部は、
   前記第一のセンサ及び前記第二のセンサが有効となる第一のモードと、
   前記第一のセンサが有効で、かつ前記第二のセンサが省電力状態となる第二のモードと、を含む侵入物検知システム。
9. 請求項８に記載の侵入物検知システムであって、
   前記第一のセンサは撮像手段であり、
   前記第二のセンサはレーダであり、
   前記省電力状態とは、前記レーダが電源オフであること、或いはスタンバイ状態であること、或いはセンシングの間隔が間欠的であること、のいずれかである侵入物検知システム。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の侵入物検知システムは、
    前記検知手段と前記検知部を含むセンサユニットを複数備えたセンサユニット群を有し、
    前記センサユニット群の備える複数の前記検知部からの出力を受け、当該出力の一部を前記沿線制御装置へ出力するインタフェース部を備える侵入物検知システム。
11. 請求項１０に記載の侵入物検知システムであって、
    前記センサユニットの各々は、自ユニット内の前記検知手段へ電力供給可能な発電手段、または蓄電手段の少なくともいずれかを備える侵入物検知システム。
12. 請求項１０または請求項１１に記載の侵入物検知システムであって、
    前記車両は、自車両の進行方向前方の所定の距離の前記障害物を検知する車載検知手段を備え、
    前記センサユニット群が前記障害物を検知する前記所定の区間は、前記車載検知手段の検知距離、前記車両の減速性能、及び前記車両の計画ダイヤに基づいて設定される侵入物検知システム。
13. 請求項１２に記載の侵入物検知システムであって、
    前記検知手段は、前記進路に沿って連続的に配置され、
    複数の前記センサユニットの各々は、前記所定の区間の一部の区間内の前記障害物を検知し、
    前記センサユニット群は、前記所定の区間内の前記障害物を検知し、
    前記沿線制御装置は、前記車両が前記出発駅を出発後に、前記車両の位置情報を取得し、前記位置情報に基づいて、前記センサユニットごとに前記起動モードの切替え指示を出力する侵入物検知システム。

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