JP6983730B2

JP6983730B2 - 障害物検知装置および障害物検知方法

Info

Publication number: JP6983730B2
Application number: JP2018126503A
Authority: JP
Inventors: 由実有賀
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2018-07-03
Filing date: 2018-07-03
Publication date: 2021-12-17
Anticipated expiration: 2038-07-03
Also published as: JP2020008295A

Description

本発明は、障害物検知装置および障害物検知方法に関し、特に、列車走行時における人物等を含めた障害物の検知に好適である。

列車走行に対する障害物を検知する技術として、特許文献１には、レーダ技術を用いた障害物検知装置及び方法が提案されている。この文献には、「列車に搭載されたレーダの出力信号を読み込み、列車が走行しているときのレーダの出力信号と記憶手段に記憶された障害物が存在しないときの基準信号との差分に基づいて、レーダの探索範囲に障害物が存在するか否かを判定する」という記載がある。

特開２０１５-３４７９３号公報

特許文献１では、障害物と見なすための差分の閾値を上げると、車両より小さな障害物が存在した場合に障害物としての検知が不可能である。逆に、差分の閾値を下げると、ノイズによる差分が含まれてくるため、列車走行に影響の無い物体まで障害物と検知する恐れがある。
そこで、本発明に係る障害物検知装置及び障害物検知方法は、障害物の認識率を向上させ、特に人物等については誤認識なく安全性を確保させることを目的とする。

本発明に係る障害物検知装置は、列車の前方へ発射した電波の反射波により当該前方にある物体までの距離と方向とを検出するレーダと、列車の前方の温度を検出する温度センサと、列車の前方に障害物があることを判断する判断部とを備え、判断部は、レーダが検出した物体の検知レベルと列車の走行路線上前方の既存の検知レベルとの差分が第１の閾値未満である場合には、当該差分および温度センサが検出した物体の温度信号に基づいて、物体が障害物であるか否かを判断し、前記差分が第１の閾値以上である場合には、温度信号に拘らず物体を障害物と判断することを特徴とする。

本発明によれば、列車走行時に支障を来たす障害物の認識率を向上させ、特に人物等については誤認識なく安全性を確保させることができる。

本発明に係る障害物検知装置の構成の一例を示す図である。列車に搭載するレーダ検知器および温度センサの設置位置の一例を示す図である。レーダ検知器および温度センサによる検知データの一例とデータベースからの読み込みデータとの照合の一例を示す図である。路線上前方の既存の検知データのデータベースを作成するための試験走行時におけるフローチャートを示す図である。列車走行時における障害物の検知および衝突を回避するためのフローチャートを示す図である。

以下、本発明を実施するための形態として、実施例について図面を用いて説明する。

図１は、本発明に係る障害物検知装置の構成の一例を示す図である。
レーダ検知器１は、列車の進行方向の線路上に存在する物体に対して、その物体までの距離およびその物体の方向を測定して、測定信号をＣＰＵ３に入力する。

温度センサ２は、列車の進行方向の線路上に存在する物体の温度を測定して、測定信号をＣＰＵ３に入力する。ここで、温度センサ２は、赤外カメラであってもよい。

ＣＰＵ３は、レーダ検知器１からの距離および方向の検出信号並びに温度センサ２からの温度検出信号をそれぞれ入力データとして、線路上に障害物がない平常時の場合のデータ、すなわち走行路線上前方の既存情報のデータを格納するデータベース４からの読み込みデータとデータ照合を行う。

データベース４は、列車１１の車両内に搭載する場合、または、地上設備の方に設け、無線設備等を介してデータ通信を行う形態でもよい。そして、データベース４には、少なくとも列車が走行する路線上前方の既存情報が格納されているものである。

ＣＰＵ３による上記データ照合の結果により障害物と判定された場合には、ＣＰＵ３は、障害物までの距離に応じて、列車のブレーキに関する制御を行うブレーキ制御装置５に対して制御指令を出力する。それと共に、ＣＰＵ３は、警報器６に対して運転士等の乗務員に対する警報を報知させる指令を出力する。また併せて、ＣＰＵ３は、列車１１に具備する警笛（図示せず）を使用して列車外部へ向かって警笛を鳴らす指令を出力してもよい。

また、ＣＰＵ３は、現在位置確認装置７から入力する現在位置情報により次駅への到着を判断する。この現在位置確認装置７による現在位置情報の取得には、ＧＰＳ情報の他、無線装置からの現在位置情報やキロ程情報等を用いてもよい。

図２は、列車１１に搭載するレーダ検知器１および温度センサ２の設置位置の一例を示す図である。図では、レーダ検知器１および温度センサ２を、列車１１の前面に設置する例を示しているが、この設置位置に限定されるものではない。

図３は、レーダ検知器１および温度センサ２による検知データの一例とデータベース４からの読み込みデータとの照合の一例を示す図である。
レーダ検知器１のみで障害物の検知を行った検知データ（図３の（ａ））と、データベース４からの読み込みデータ（図３の（ｂ））との差分を検出し、差分が閾値Ａを上回った場合に障害物と判定する（図３の（ｃ））。

しかし、線路上に立ち入った物体の検知信号が障害物と認定する閾値を下回るレベルの信号であった場合に、障害物として検知することができない。また、閾値のレベルを下げると、列車走行に影響の無いノイズ信号を障害物と見なしてしまう恐れがある。

そこで、温度センサ２の測定データ（図３の（ｄ））も併せて照合することにより、一定の物体認識温度を超える物体が存在する場合には、物体認識温度を超えた物体に対して、レーダ検知器１からの検知データとデータベース４上の既存の検知データとの差分をとり、閾値Ｂ（Ｂ＜Ａ）を上回る値であれば障害物と認識する（図３の（ｅ））。これにより、線路上に立ち入った人物等に対しても誤りなく検出し、列車走行に支障を来たす障害物の検出率延いては安全性を向上させることができる。

図４は、走行路線上前方の既存の検知データのデータベースを作成するための試験走行時におけるフローチャートを示す図である。
図４に示すフローチャートの各ステップの動作態様は、以下のとおりである。

ステップ００１（Ｓ００１）：走行路線上前方の建造物を含む物体の既存の検知データから成るデータベースを作成するために、列車１１は、走行路線上にてレーダ検知器１を起動状態にして走行を開始する。
ステップ００２（Ｓ００２）：レーダ検知器１は、走行路線上前方の物体情報を所定の路線において検知する。

ステップ００３（Ｓ００３）：所定の路線走行後に、ＣＰＵ３は、ステップ００２（Ｓ００２）で検知し収集したデータを、データベース４へ集約して保存する。
ステップ００４（Ｓ００４）：上記ステップ００１（Ｓ００１）〜ステップ００３（Ｓ００３）の処理フローを複数回行って試験走行を終了し、確定したデータによりデータベース４を作成する。

図５は、列車走行時における障害物の検知および衝突を回避するためのフローチャートを示す図である。
図５に示すフローチャートの各ステップの動作態様は、以下のとおりである。

ステップ１０１（Ｓ１０１）：列車１１は、レーダ検知器１および温度センサ２を起動状態にして駅を出発し、線路上を走行する。

ステップ１０２（Ｓ１０２）：ＣＰＵ３は、キロ程やＧＰＳ等を使って現在位置確認装置７からの現在位置情報を確認し、特定の場所を通過したら次駅到着と見なし、ステップ１０３（Ｓ１０３）に進む。通過していない場合、Ｓ１０４に進む。

ステップ１０３（Ｓ１０３）：ＣＰＵ３は、ホーム上の人物は障害物として検知しないので、障害物の検知処理を停止する。
ステップ１０４（Ｓ１０４）：レーダ検知器１は、線路上の物体情報を検知する。

ステップ１０５（Ｓ１０５）：ＣＰＵ３は、ステップ１０４（Ｓ１０４）でレーダ検知器１が検知した線路上のデータと、データベース４上に記録された同位置の既存の検知データとを照合する。

ステップ１０６（Ｓ１０６）：ＣＰＵ３は、ステップ１０５（Ｓ１０５）で照合したデータの差分が閾値Ａ以上の場合には、ステップ１１１（Ｓ１１１）に進む。閾値Ａ未満の場合には、ステップ１０７（Ｓ１０７）に進む。

ステップ１０７（Ｓ１０７）：温度センサ２により、列車進行方向の温度を検知する。
ステップ１０８（Ｓ１０８）：ＣＰＵ３は、検知温度が物体として認識される一定の温度以上の場合、ステップ１０９（Ｓ１０９）に進む。一定の温度未満の場合、ステップ１０２（Ｓ１０２）へ戻る（図に示す「Ｄ」の流れ）。

ステップ１０９（Ｓ１０９）：ＣＰＵ３は、検知温度が一定の温度以上である物体に対し、その物体の位置におけるレーダ検知器１で検知したデータとデータベース４上に記録された既存の検知データとを照合する。

ステップ１１０（Ｓ１１０）：ＣＰＵ３は、ステップ１０９（Ｓ１０９）で照合したデータの差分が、閾値Ｂ（Ｂ＜Ａ）以上の場合、ステップ１１１（Ｓ１１１）に進む（図に示す「Ｅ」の流れ）。閾値Ｂ未満の場合、ステップ１０２（Ｓ１０２）へ戻る（図に示す「Ｄ」の流れ）。

ステップ１１１（Ｓ１１１）：ＣＰＵ３は、レーダ検知器１を使用して検知した障害物までの距離を測定し、この測定した距離に応じてブレーキ制御装置５に対して制御指令を出力し、ブレーキ制御を行う。また、ＣＰＵ３は、警報器６に対して指令を出力し、前方に障害物があることを知らせる警報を運転手等の乗務員に報知し、必要に応じて、図示しない警笛に対しても指令を出力し、列車外へ警笛を鳴らしてもよい。

ステップ１１２（Ｓ１１２）：ＣＰＵ３は、検知した障害物が列車の進行方向において検知されなくなった場合には、ステップ１１３（Ｓ１１３）に進む。一方で、ＣＰＵ３は、検知した障害物がまだ依然として列車前方の線路上で検知されている場合には、ステップ１１４（Ｓ１１４）に進む。

ステップ１１３（Ｓ１１３）：ＣＰＵ３は、ブレーキ制御装置５に対する制御指令を解除し、障害物があることを知らせる警報および警笛のための指令も解除し、ステップ１０２（Ｓ１０２）へ戻る（図に示す「Ｄ」の流れ）。

ステップ１１４（Ｓ１１４）：ＣＰＵ３は、ブレーキ制御装置５に対する制御指令を継続する形でステップ１１２（Ｓ１１２）に戻る（図に示す「Ｆ」の流れ）。

１…レーダ検知器、２…温度センサ、３…ＣＰＵ、４…データベース、
５…ブレーキ制御装置、６…警報器、７…現在位置確認装置、１１…列車

Claims

列車の前方へ発射した電波の反射波により当該前方にある物体までの距離と方向とを検出するレーダと、
前記列車の前方の温度を検出する温度センサと、
前記列車の前方に障害物があることを判断する判断部と
を備え、
前記判断部は、前記レーダが検出した前記物体の検知レベルと前記列車の走行路線上前方の既存の検知レベルとの差分が第１の閾値未満である場合には、当該差分および前記温度センサが検出した前記物体の温度信号に基づいて、前記物体が障害物であるか否かを判断し、前記差分が前記第１の閾値以上である場合には、前記温度信号に拘らず前記物体を障害物と判断する
ことを特徴とする障害物検知装置。
請求項１に記載の障害物検知装置であって、
前記判断部は、前記温度信号が所定の温度以上である場合に、前記差分が前記第１の閾値より小さい第２の閾値以上であれば、前記物体を障害物と判断する
ことを特徴とする障害物検知装置。
請求項１または２に記載の障害物検知装置であって、
前記既存の検知レベルは、前記列車に搭載したまたは地上設備に設けたデータベースから取得する
ことを特徴とする障害物検知装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の障害物検知装置であって、
前記判断部は、前記障害物を判断すると、当該障害物までの距離に応じてブレーキ制御を行うための制御指令を出力する
ことを特徴とする障害物検知装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の障害物検知装置であって、
前記判断部は、前記障害物を判断すると、前記列車の乗務員に対する警報を報知する指令を出力する
ことを特徴とする障害物検知装置。
請求項５に記載の障害物検知装置であって、
前記判断部は、前記障害物を判断すると、さらに前記列車外へ警笛を鳴らす指令を出力する
ことを特徴とする障害物検知装置。
レーダを用いて列車の前方にある物体までの距離と方向とを検出する第１のステップと、
前記レーダが検出した前記物体の検知レベルと前記列車の走行路線上前方の既存の検知レベルとの差分を算出する第２のステップと、
前記差分が第１の閾値以上であれば前記物体を障害物と判断する第３のステップと、
温度センサを用いて前記列車の前方の温度を検出する第４のステップと、
前記温度センサが検出した前記物体の温度信号が所定の温度以上である場合に、前記差分が前記第１の閾値より小さい第２の閾値以上であれば前記物体を障害物と判断する第５のステップと
を有する障害物検知方法。
請求項７に記載の障害物検知方法であって、
前記障害物と判断した前記物体までの距離を検知し当該距離に応じて前記列車のブレーキ制御を行う第６のステップ
をさらに有する障害物検知方法。