JP7120546B2 - 人検知システム - Google Patents

Description

本発明は、人検知システムに関する。

鉄道の保線作業を行うための各種機器が取付けられ、レールその他の保線作業を行う保線車両が知られている。特許文献１には、保線作業において、保線車両のオペレータに対し、先行する作業員が線路に埋設された信号線等の埋設物を発見して知らせることが記載されている。

特開平６－０６４５４１号公報

特許文献１に記載されているように、保線作業では、保線車両と共に、保線車両の周りで作業員が作業を行っている。保線作業中、作業員は、保線車両の周囲から所定距離（例えば約２ｍ）以内の範囲に侵入してはならないことになっている。しかしながら、作業員が誤って当該範囲に侵入してしまう可能性がある。作業員の安全を確保するため、作業員が当該範囲に侵入してきた場合に、侵入してきた作業員を確実に検知し、警告を行うようにする必要がある。

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、保線車両の周囲に侵入してきた人を確実に検知することができる人検知システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る人検知システムは、鉄道の保線車両用の人検知システムであって、前記保線車両の外周の所定の位置に配置された赤外線センサと、前記保線車両の外周の所定の位置に配置されたマイクロウェーブセンサまたは超音波センサと、警告を行うための警告手段と、前記赤外線センサ、及び、前記マイクロウェーブセンサまたは前記超音波センサにより前記保線車両の周囲に侵入してきた人を検知し、人が検知された場合には前記警告手段により警告を発するようにする制御部と、を備えるものである。
ものである。

上述のように、人検知システムでは、保線車両の周囲に配置した赤外線センサ、及び、マイクロウェーブセンサまたは超音波センサで人の検知を行い、人が検知された場合には警告手段により、当該侵入してきた人、及び、保線車両の運転者と操作者に対して警告を発する。赤外線センサを保線車両の外側に配置することで、保線車両の周囲の所定距離以内の範囲において人が検知できない死角が生じないようにすることができる。また、赤外線センサとともに、マイクロウェーブセンサまたは超音波センサによっても人の検知を行うことで、赤外線センサで誤検知が生じやすい状況でも人の検知を精度良く行うことができる。これにより、保線車両の周囲から所定距離以内の範囲に侵入してきた人を確実に検知することができる。

本発明によれば、保線車両の周囲に侵入してきた人を確実に検知することができる。

本実施の形態に係る人検知システムの構成の一例を示すブロック図である。 本実施の形態に係る人検知システムを鉄道の保線車両に組み込んだ状態を示す模式図である。 フロント側モニタ、リア側モニタに映し出された画像の例を示す写真である。 保線車両の周囲において、赤外線センサが人を検知する範囲を示す模式図である。 保線車両の周囲において、赤外線センサが人を検知する範囲を示す模式図である。 赤外線センサ１２による人、電柱及び電柱以外の障害物を検知したときの出力（電流値）をオシロスコープに表示させたグラフである。 保線車両の周囲において、マイクロウェーブセンサが人を検知する範囲を示す模式図である。 保線車両の周囲において、マイクロウェーブセンサが人を検知する範囲を示す模式図である。 人検知システムの制御部において、人検知を行う処理の流れを示すフローチャートである。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

まず、図１及び図２を参照して本実施の形態にかかる人検知システムの構成について説明する。
図１は、本実施の形態に係る人検知システム１０の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、人検知システム１０は、制御部１１と、赤外線センサ１２と、マイクロウェーブセンサ１３と、明るさセンサ１４と、警告手段としてのサイレン１５及びブザー１６と、モニタとしてのフロント側モニタ１７及びリア側モニタ１８と、フロント側カメラ１９と、リア側カメラ２０と、を備えている。

赤外線センサ１２は、物体から放射される赤外線（波長が０．７８～１００ミクロン）を検知するセンサである。赤外線センサ１２において、赤外線の強さの大小が温度の高低に対応している。マイクロウェーブセンサ１３は、マイクロ波を利用して動体を検知するためのセンサである。明るさセンサ（照度センサ）１４は、明るさを検知するためのセンサで、例えば、受光素子に入射した光を電流に変換して明るさを検知する。ここで、明るさは、照度［ｌｘ］である。

サイレン１５は、警報音を鳴らすためのものである。ブザー１６は、電磁石を利用し、振動板の振動によって、うなるような低い音を出させる装置である。フロント側モニタ１７は、フロント側カメラ１９により撮影された画像を映し出すモニタである。リア側モニタ１８は、リア側カメラ２０により撮影された画像を映し出すモニタである。

制御部１１は、コントロールボックス内に設置され、赤外線センサ１２、マイクロウェーブセンサ１３を制御して保線車両の周囲から所定距離以内の範囲に侵入してきた人を検知する。そして、制御部１１は、人を検知した場合に、サイレン１５、ブザー１６により、当該範囲に人が侵入していることを知らせる。また、制御部１１は、照度センサ１４からの情報に基づいて、人を検知するための処理の制御モードの切替えを行う。制御部１１における人を検知する処理の詳細については後述する。さらに、制御部１１は、フロント側カメラ１９、リア側カメラ２０の撮影した画像が、それぞれ、フロント側モニタ１７、リア側モニタ１８に適切に映し出されるよう制御する。

図２は、本実施の形態に係る人検知システム１０を鉄道の保線車両１００に組み込んだ状態を示す模式図である。なお、図２において、紙面の上側が前方、紙面の下側が後方、紙面の左側が左側方、紙面の右側が右側方である。図２に示すように、保線車両１００は、運転室１００ａと、機関室１００ｂと、動作部１００ｃと、昇降口１００ｄと、後部室１００ｅと、を備えている。運転室１００ａでは、運転者が保線車両１００の運転を行う。動作部１００ｃでは、実際に保線作業を行う。後部室１００ｅでは操作者（オペレータ）が動作部１００ｃの操作を行う。

保線車両１００において、赤外線センサ１２は、前方１箇所、後方１箇所、左右側方にそれぞれ４箇所の計１０箇所設置されている。また、マイクロウェーブセンサ１３は、前方の左右側方にそれぞれ１箇所、中央付近の左右側方にそれぞれ１箇所、の計４箇所に設置されている。サイレン１５は、左前側方と右後側方とにそれぞれ１箇所ずつ設置されている。ブザー１６は、運転室１００ａに１箇所、後部室１００ｅに１箇所設置されている。

フロント側カメラ１９は、保線車両１００における、前方１箇所、前側の左右側方にそれぞれ２箇所の合計５箇所に設置されている。リア側カメラ２０は、保線車両１００における、後方１箇所、後側の左右側方にそれぞれ２箇所の合計５箇所に設置されている。フロント側モニタ１７は、運転室１００ａと後部室１００ｅにそれぞれ設置されている。リア側モニタ１８も、運転室１００ａと後部室１００ｅにそれぞれ設置されている。

図３は、フロント側モニタ１７、リア側モニタ１８に映し出された画像の例を示す写真である。図３に示すように、フロント側モニタ１７には保線車両１００の前側における周囲の状況が映し出され、リア側モニタ１８には保線車両１００の後側における周囲の状況が映し出されている。これにより、運転室にいる運転者及び後部室にいる操作者は、保線車両１００の周囲の状況（周囲に人が侵入しているかいないか）を確認することができる。

次に、保線車両１００の周囲において、赤外線センサ１２が人を検知する範囲について説明する。
図４及び図５は、保線車両１００の周囲において、赤外線センサ１２が人を検知する範囲を示す模式図である。なお、図４において、紙面の上側が前方、紙面の下側が後方、紙面の左側が左側方、紙面の右側が右側方である。図５において、紙面の上側が前方、紙面の下側が後方、紙面の左側が下方（地面側）、紙面の右側が上方（天井側）である。図４に示すように、赤外線センサ１２が人を検知する範囲は、破線で囲んだ領域Ａ１、すなわち、保線車両１００の周囲から所定の距離Ｗ１（例えば約２ｍ）の範囲である。また、図５に示すように、赤外線センサ１２が人を検知する範囲は、破線で囲んだ領域Ａ２、すなわち、地面から所定の距離Ｗ２（例えば約２ｍ）の範囲である。所定の距離Ｗ１及び所定の距離Ｗ２の範囲は、保線作業中に人が侵入してきてはいけない範囲である。つまり、赤外線センサ１２では、保線作業中に人が侵入してきてはいけない範囲をカバーすることができる。

次に、赤外線センサ１２による人の検知方法について以下で説明する。
図６は、赤外線センサ１２による人、電柱及び電柱以外の障害物を検知したときの出力（電流値）をオシロスコープに表示させたグラフである。なお、オシロスコープは、カイセ株式会社製のＳＫ－２５００を用いた。グラフにおいて、横軸は時間で１目盛が５００ｍｓ、縦軸は電流値で１目盛が５００ｍＶである。縦軸の電流値の大小は、赤外線の強さの大小、すなわち温度(熱量)の高低に対応する。赤外線センサ１２では、瞬間的に変化した周囲との温度の違いの程度を検出している。

図６に示すように、赤外線センサ１２により検出された、人の波形の特徴、電柱の波形の特徴、電柱以外の障害物の波形の特徴は、それぞれ異なっている。このように、発明者らによる実験の結果から、人の温度の波形と人以外の障害物の温度の波形が同じになることはほぼあり得ないことが判明した。よって、赤外線センサ１２によって測定した波形の特徴から、人と、人以外の障害物とを良好に識別することができる。

また、仮に人と人以外の障害物との温度が一致した場合であっても識別可能にするため、赤外線センサ１２に微分回路を付加するようにしてもよい。すなわち、赤外線センサ１２に微分回路を付加することで、ある一定の強さで、かつ、一定以上の速度（例えば５～１０ｋｍ／ｈ）で移動する熱源に対してのみ反応するように赤外線センサ１２を設定することができる。これにより、赤外線センサ１２によって、人と、人以外の障害物とをより精度良く識別することができる。

次に、保線車両１００の周囲において、マイクロウェーブセンサ１３が人を検知する範囲について説明する。
図７及び図８は、保線車両１００の周囲において、マイクロウェーブセンサ１３が人を検知する範囲を示す模式図である。なお、図７において、紙面の上側が前方、紙面の下側が後方、紙面の左側が左側方、紙面の右側が右側方である。図８において、紙面の上側が前方、紙面の下側が後方、紙面の左側が下方（地面側）、紙面の右側が上方（天井側）である。

図７に示すように、マイクロウェーブセンサ１３で検知する領域Ａ３は、保線作業中に人が侵入してきてはいけない範囲である領域Ａ１を全てカバーすることができず、一部に電波の届かない死角が生じる。同様に、図８に示すように、マイクロウェーブセンサ１３で検知する領域Ａ４は、保線作業中に人が侵入してきてはいけない範囲である領域Ａ３を全てカバーすることができず、一部に電波の届かない死角が生じる。

図１に示す、本実施の形態に係る人検知システム１０では、上述した、赤外線センサ１２、マイクロウェーブセンサ１３を用いて保線車両１００の周囲から所定距離以内の範囲に侵入してきた人を検知する。人検知システム１０の制御部１１において、人を検知するための処理の制御モードとして、夜間作業モードと昼間作業モードの２つを備えている。夜間作業モードは、夜間において保線作業を行うときに使用する制御モードで、赤外線センサ１２及びマイクロウェーブセンサ１３を用いて人の検知を行う。昼間作業モードは、昼間において保線作業を行うときに使用する制御モードで、マイクロウェーブセンサ１３を用いて人の検知を行う。

上述したように、マイクロウェーブセンサ１３では、保線作業中に人が侵入してきてはいけない範囲を全てカバーすることができず、一部に電波の届かない死角が生じる。夜間作業モードでは、人の検知に、赤外線センサ１２及びマイクロウェーブセンサ１３を用いるため、保線車両１００の周囲から所定距離以内の範囲に侵入してきた人を精度良く検知することができる。

一方、昼間作業モードでは、人の検知にマイクロウェーブセンサ１３しか用いないため、夜間作業モードよりも保線車両１００の周囲から所定距離以内の範囲に侵入してきた人の検知精度は劣る。しかしながら、昼間の作業では、夜間の作業と比べて、保線車両１００の周囲の視界が良好である。このため、フロント側モニタ１７、リア側モニタ１８にそれぞれ映し出された、フロント側カメラ１９、リア側カメラ２０の撮影した画像によって、運転者及び操作者が、適切に人の侵入を確認することができる。よって、昼間の作業では、マイクロウェーブセンサ１３による人の検知と、運転者及び操作者によるフロント側モニタ１７及びリア側モニタ１８の確認により、作業者の安全を確保することができる。

図１に示す、人検知システム１０の制御部１１では、明るさセンサ１４の検知した情報に基づいて制御モード（昼間作業モード、夜間作業モード）の切替えを行う。つまり、明るさセンサ１４により明るさが所定の閾値以上であると検知された場合、制御部１１は、昼間作業モードによって人の検知を行う。一方、明るさセンサ１４により明るさが所定の閾値未満であると検知された場合、制御部１１は、夜間作業モードによって人の検知を行う。

なお、人検知システム１０において、夜間の作業と昼間の作業で制御モードを区別せずに、いずれの作業においても、赤外線センサ１２及びマイクロウェーブセンサ１３を用いて保線車両１００の周囲から所定距離以内の範囲に侵入してきた人を検知するようにしてもよい。ただし、赤外線センサ１２は、外気温が上昇する昼間に使用する場合、夜間に使用する場合に対して、人と人以外の障害物との識別精度が劣る。このため、赤外線センサ１２を昼間の作業に使用した場合、人以外の障害物を人であると検知してしまう可能性がある。よって、昼間に作業をする場合には、赤外線センサ１２を作動させない昼間作業モードで人の検知を行う方が好ましい。

次に、人検知システム１０の制御部１１において、人検知を行う処理の流れについて以下で説明する。なお、以下の説明においては図１も適宜参照する。
図９は、人検知システム１０の制御部１１において、人検知を行う処理の流れを示すフローチャートである。図９に示すように、まず、フロント側モニタ１７、リア側モニタ１８、フロント側カメラ１９及びリア側カメラ２０を作動させる（ステップＳ１０１）。これにより、フロント側カメラ１９、リア側カメラ２０により撮影された保線車両の周囲の画像が、フロント側モニタ１７、リア側モニタ１８にそれぞれ映し出される。続いて、明るさセンサ１４が検知した、保線車両１００の周囲の明るさが所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。上述したように明るさは照度［ｌｘ］であり、所定の閾値は例えば２０００ｌｘである。

ステップＳ１０２において、明るさセンサ１４が検知した、保線車両１００の周囲の明るさが所定の閾値以上であると判定された場合、制御モードを昼間作業モードに設定し、マイクロウェーブセンサ１３を作動させる（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０２において、明るさセンサ１４が検知した、保線車両１００の周囲の明るさが所定の閾値未満であると判定された場合、制御モードを夜間作業モードに設定し、赤外線センサ１２及びマイクロウェーブセンサ１３を作動させる（ステップＳ１０４）。

ステップＳ１０３、ステップＳ１０４に続いて、人が検知されたか否かを判定する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５において、人が検知されたと判定された場合、サイレン１５及びブザー１６を発動させ（ステップＳ１０６）、処理をステップＳ１０５に戻す。ステップＳ１０５において、人が検知されたと判定されなかったと判定された場合、サイレン１５及びブザー１６を発動させている場合にはサイレン１５及びブザー１６を停止する（ステップＳ１０７）。

ステップＳ１０７に続いて、保線作業が終了したか否かを判定する（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０８において、保線作業が終了したと判定された場合、処理を終了する。ステップＳ１０８において、保線作業が終了していないと判定された場合、処理をステップＳ１０２に戻す。

以上により、本実施の形態に係る人検知システム１０では、保線車両１００の周囲に配置した赤外線センサ１２及びマイクロウェーブセンサ１３で人の検知を行い、人が検知された場合には警告手段としてのサイレン１５及びブザー１６により、当該侵入してきた人、及び、保線車両１００の運転者と操作者に対して警告を発する。赤外線センサ１２を保線車両の外側に配置することで、保線車両１００の周囲の所定距離以内の範囲において人が検知できない死角が生じないようにすることができる。また、赤外線センサ１２とともに、マイクロウェーブセンサ１３によって人の検知を行うことで、赤外線センサ１２で誤検知が生じやすい状況でも人の検知を精度良く行うことができる。これにより、保線車両の周囲に侵入してきた人を確実に検知することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。上記実施の形態において、マイクロウェーブセンサの代わりに超音波センサを用いてもよい。超音波センサは、超音波を発信し、対象物を検知するセンサである。

図９を参照して説明した人検知を行う処理のステップＳ１０６において、人が検知されたと判定された場合に、サイレン１５及びブザー１６を発動させるとともに、保線車両１００の動作を停止させるようにしてもよい。これにより、作業員の安全をより確実に確保することができる。

１０ 人検知システム
１１ 制御部
１２ 赤外線センサ
１３ マイクロウェーブセンサ
１４ 明るさセンサ
１５ サイレン
１６ ブザー
１７ フロント側モニタ
１８ リア側モニタ
１８ リア側モニタ
１９ フロント側カメラ
２０ リア側カメラ
１００ 保線車両
１００ａ 運転室
１００ｂ 機関室
１００ｃ 動作部
１００ｄ 昇降口
１００ｅ 後部室

Claims (4)

1. 鉄道の保線車両用の人検知システムであって、
   前記保線車両の外周の所定の位置に配置された赤外線センサと、
   前記保線車両の外周の所定の位置に配置されたマイクロウェーブセンサまたは超音波センサと、
   警告を行うための警告手段と、
   前記赤外線センサ、及び、前記マイクロウェーブセンサまたは前記超音波センサにより前記保線車両の周囲に侵入してきた人を検知し、人が検知された場合には前記警告手段により警告を発するようにする制御部と、
   周囲の明るさを検出する明るさセンサと、を備え、
   前記制御部は、明るさセンサにより検出された、前記保線車両の周囲の明るさが所定の閾値以上の場合には前記赤外線センサを作動させないようにする、
   人検知システム。
2. 前記赤外線センサは、微分回路を有し、赤外線の強さが所定値以上で、かつ、所定の速度以上で移動する熱源に対してのみ反応するように設定されている、
   請求項１に記載の人検知システム。
3. 前記保線車両の外周の所定の位置に配置されたカメラと、
   前記カメラにより撮影された前記保線車両の周囲の画像を映し出すモニタと、をさらに備える、
   請求項１または２に記載の人検知システム。
4. 前記制御部において、人が検知された場合には、前記保線車両に対し、動作を停止させるよう指示する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の人検知システム。

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