JP7288380B2 - データ記録装置及びデータ記録方法 - Google Patents

Description

本発明は、データ記録装置及びデータ記録方法に関する。

近年、運転士の高齢化に伴う人材不足懸念やオペレーションコスト低減などの理由により、既設の軌道輸送システムにおいて運転を自動で行う研究が行われている。軌道上を輸送用車両が走行する軌道輸送システムでは、軌道上に障害物があった場合、操舵による回避が出来ないため、軌道上の障害物を検知することは軌道輸送システムの安全性や運用性を向上させるために重要である。

経路上の障害物を自動で検知する仕組みとして、ミリ波レーダー、レーザーレーダー、カメラなど外界センサを用いる方法が研究されているが、前記の外界センサは周囲の環境（天候、明るさ、周囲の構造物）によって仕様上の性能に対する実際の性能が変動しうるという特徴がある。そのため、様々な条件における外界センサデータを蓄積して障害物検知ロジックの学習・検証を行うことが重要となる。しかしながら外界センサ（特にカメラ）のデータは容量が大きく、すべてのデータを記録することが難しく、外界センサデータを効率よく記録する技術が必要となる。

特許文献１には、記録トリガ条件が成立したときに過去の記録データに基づいて記録データのフォーマット（分解能やサンプリングレート）を変更することでデータ記録容量を低減する技術が開示されている。

特開２０１３－１８２５１０号公報

障害物検知ロジックの学習・検証に用いられる外界センサデータは、軌道輸送システムに搭載された障害物検知ロジックが使用した外界センサデータと同一であることが望ましく、分解能やサンプリングレートを変更して外界センサデータを記録することは望ましくない。特許文献１に記載の技術では、分解能やサンプリングレートを変更することでデータ記録容量を低減している。そのため、特許文献１に記載の技術は、記録データを障害物検知ロジックの学習・検証に使用できないといった問題がある。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、分解能やサンプリングレートを変更することなく外界センサデータを効率よく記録することを目的とする。

上記課題を解決するために、代表的な本発明のデータ記録装置の一つは、取得データプロパティ記憶部は、外界センサが出力するデータ（以下、「外界センサデータ」という。）を記録すべき外界環境をデータプロパティとして記憶し、外界センサデータプロパティ認識部は、外界センサデータに対応する外界環境をデータプロパティとして認識し、データ記録要否判定部は、前記外界センサデータプロパティ認識部のデータプロパティと前記取得データプロパティ記憶部のデータプロパティをもとに、外界センサデータを記録する必要があるか否かを判断し、データ記録部は、前記データ記録要否判定部によって記録する必要があると判断された外界センサデータを記録するものである。

本発明によれば、分解能やサンプリングレートを変更することなく外界センサデータを効率よく記録することが可能であり、記録データ容量を制限しつつ障害物検知ロジックの学習・検証に使用する様々な条件における外界センサデータを蓄積することが可能となる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施例に係るデータ記録装置が搭載される軌道輸送システムの全体構成を示す図である。 本発明の実施例に係るデータ記録装置の機能ブロックを示す図である。 本発明の実施例に係るデータ記録装置の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施例に係るデータ記録装置のデータプロパティ一覧を示す図である。

以下、本発明に係る実施の形態の一つとして、実施例について図面を参照して説明する。
本開示において、「外界環境」とは、外界センサや当該外界センサを搭載した車両が検知又は取得した車両をとりまく外界の環境を意味する。このため、外界環境は、例えば、時刻、気象、車両位置、対象物位置、検知対象物などを用いて表される。
また、「データプロパティ」とは、外界センサによって取得されたデータを分類するための指標であって、外界環境の場合と同様に、例えば、時刻、気象、車両位置、対象物位置、検知対象物などを用いて表される。

図１は、本発明の実施例に係るデータ記録装置が搭載される軌道輸送システムの全体構成を示す図である。軌道輸送システムは、運転台１０１、車両同士の衝突を防ぎ、軌道輸送システムの安全を担保する保安装置１０２、周囲をセンシングするミリ波レーダー、レーザーレーダー、カメラなどの外界センサ１０３、外界センサ１０３からの情報をもとに軌道上の障害物を検知し、運転台１０１を介して運転士に対して障害物の検知結果を報知するとともに、障害物との衝突の可能性が高いと判断した場合に保安装置１０２に対して停止信号を送信する障害物検知支援システム１０４、地上と様々な情報を送受信する地上－車上通信システム１０５、データ記録装置１０６からなる。

保安装置１０２は、車両の位置を把握しており、データ記録装置１０６に車両位置情報を送信する。車両位置は車両速度の積分から算出することが一般的である。障害物検知支援システム１０４は、外界センサ１０３からの情報をもとに障害物を検知する。障害物検知支援システム１０４は、障害物の属性（人、自動車など）も認識し、検知対象物情報としてデータ記録装置１０６に送信する。また、運転台１０１を介して運転士に対して障害物の検知結果を報知するとともに、障害物との衝突の可能性が高いと判断した場合に保安装置１０２に対して停止信号を送信する。障害物検知支援システム１０４は、運転士への報知内容と保安装置１０２への停止信号をデータ記録装置１０６にも送信する。障害物検知支援システム１０４は、外界センサ１０３のデータから検知対象物情報を生成できればよく、その検知ロジックは問わない。

運転士は所定のダイヤで走行できるように車両の加減速を操作する。運転士の操作は運転台１０１を介してデータ記録装置１０６に送信される。地上－車上通信システム１０５は、データ記録装置１０６が必要とする情報のうち、車両で生成が困難な情報について地上から受信しデータ記録装置１０６に送信する。地上から受信する情報としては時刻、天候、保守計画、路線条件（駅の位置、踏切の位置、トンネルの位置など）がある。なお、路線条件については頻繁に変更される情報ではないため、車両内に路線条件記憶部（図示せず）を設けるようにしてもよい。要はデータ記録装置１０６が必要な情報が提供されればよく、その入手方法は問わない。

また、運転台１０１、保安装置１０２、外界センサ１０３、障害物検知支援システム１０４、地上－車上通信システム１０５とデータ記録装置１０６との間でデータを直接授受する方法を説明したが、各部からのデータをデータ記録装置１０６が受信できればよく、その手段は例えば車両内の情報を管理するシステムである車両情報制御装置（図示せず）などを介してもよい。

図２は、本発明の実施例に係るデータ記録装置の機能ブロックを示す図である。データ記録装置１０６は、外界センサデータを記録すべき外界環境をデータプロパティとして記憶する取得データプロパティ記憶部２０１、各種情報から外界センサデータに対応する外界環境をデータプロパティとして認識する外界センサデータプロパティ認識部２０２、外界センサデータを記録する必要があるか否かを判断するデータ記録要否判定部２０３、外界センサデータを記録するデータ記録部２０４からなる。

外界センサデータプロパティ認識部２０２は、保安装置１０２から車両位置情報を、障害物検知支援システム１０４から検知対象物情報を、地上－車上通信システム１０５から時刻、天候、保守計画、路線条件を、取得する。データ記録要否判定部２０３は、運転台１０１から運転操作を、障害物検知支援システム１０４から運転士への報知内容と保安装置１０２への停止信号を、地上－車上通信システム１０５から保守計画を、取得する。

次にデータ記録装置のデータ記録方法について説明する。図３は、本発明の実施例に係るデータ記録装置の処理を示すフローチャートである。ステップ３０１が取得データプロパティ記憶部２０１、ステップ３０２が外界センサデータプロパティ認識部２０２、ステップ３０３～３０５がデータ記録要否判定部２０３、ステップ３０６～３０８がデータ記録部２０４における処理である。

ステップ３０１：
取得データプロパティ記憶部は、データ記録部から記録済みの外界センサデータのデータプロパティを取得し、取得データプロパティ記憶部で管理しているデータプロパティ一覧を更新する。なお、記録済みの外界センサデータのデータプロパティは、新たに外界センサデータを記録するたびに取得してもよいし、定期的に取得してもよい。

データプロパティは、例えば時刻、気象、車両位置、対象物位置、検知対象物の各条件の組み合わせで定義される。時刻については時間で管理してもよいし、朝・昼・夕方・夜といった時間帯でデータプロパティを定義してもよい。気象については天候（晴、雨、雪、吹雪、強風など）や照度といった条件でデータプロパティを定義する。車両位置は自車両の位置を示しており、自車両が駅にいるのかトンネルにいるのか曲線区間にいるのかといった条件でデータプロパティを定義する。対象物位置は障害物検知支援システムが検知する障害物の位置を示しており、障害物が踏切か、ホーム上か、トンネル内か曲線区間かといった条件でデータプロパティを定義する。検知対象物は障害物検知支援システムが検知する障害物の属性を示しており、人・自動車・土砂などの条件でデータプロパティを定義する。

図４は、本発明の実施例に係るデータ記録装置のデータプロパティ一覧を示す図である。データプロパティ一覧は、例えば時刻、気象、車両位置、対象物位置、検知対象物の各条件の組み合わせの一覧である。時刻が１０条件、気象が５条件、車両位置が４条件、対象物位置が５条件、検知対象物が９条件の場合、データプロパティは９０００通り定義される。それぞれのデータプロパティについて取得すべきデータ数が取得必要データ数として定義されており、データプロパティに対応する外界センサデータが記録済みの場合は、その数が記録済みデータ数として記憶されている。記録済みデータ数が取得必要データ数未満のデータプロパティについては、未取得データプロパティとして定義される。

取得データプロパティ記憶部は、未取得データプロパティと定義されたデータプロパティをデータ記録要否判定部に未取得データプロパティとして送信する。ステップ３０２に進む。

ステップ３０２：
外界センサデータプロパティ認識部は、取得データプロパティ記憶部においてデータプロパティを定義する各条件をもとに、外界センサデータに対応する外界環境をデータプロパティとして認識する。具体的には障害物検知支援システムや地上－車上通信システム、保安装置からの情報をもとに、外界センサデータに対応する外界環境を例えば時刻、気象、車両位置、対象物位置、検知対象物で分類し、外界センサデータに対応する外界環境をデータプロパティとしてデータ記録要否判定部に送信する。ステップ３０３に進む。

ステップ３０３：
データ記録要否判定部は、外界センサデータプロパティ認識部から外界センサデータに対応する外界環境に関するデータプロパティを、取得データプロパティ記憶部から未取得データプロパティを、受信する。外界センサデータに対応する外界環境に関するデータプロパティが未取得データプロパティに含まれる場合は、データを記録する必要ありという情報をデータ記録要否情報としてデータ記録部に送信する。データを記録する必要ありという情報は外界センサデータプロパティ認識部で認識しているデータプロパティが変化するまで送信し続ける。外界センサデータに対応する外界環境に関するデータプロパティが未取得データプロパティに含まれない場合は、データを記録する必要なしという情報をデータ記録要否情報としてデータ記録部に送信する。ステップ３０４に進む。

ステップ３０４：
データ記録要否判定部は、地上－車上通信システムからの保守計画の情報をもとに、保守計画の更新があったか否かを判断する。保守作業では事前に保守対象路線の情報（画像など）が存在すると保守計画を立てる上で有用である。保守対象路線の情報は最新の情報であることが望ましいため、外界センサデータに対応する外界環境に関するデータプロパティが未取得データプロパティではなくても外界センサデータを記録する。保守計画の更新があった場合は、保安装置からの車両位置情報をもとに、更新された保守計画の区間が車両位置付近かどうかを判断し、車両位置が保守計画が更新された区間内や付近である場合は保守計画ありという情報を保守計画更新情報としてデータ記録部に送信する。ステップ３０５に進む。
これにより、保守が計画されている区間の外界センサデータを重点的に記録することが可能となり、保守対象路線の最新の情報を保守計画に活用することが可能となる。

ステップ３０５：
データ記録要否判定部は、障害物検知支援システムや運転台からの情報をもとに、障害物検知支援システムの出力（例えば、運転士に対する注意報知や停止信号など）と運転士の運転操作に差異が発生したか、否かを判断する。障害物検知支援システムが運転士に対する注意報知や停止信号を出力しているにも関わらず、運転士がその注意報知にそぐわない操作や停止信号をキャンセルするような操作（例えば加速やキャンセルボタンの押下）をしている場合、障害物検知支援システムの障害物検知ロジックが誤検知をしている可能性が高い。また、障害物検知支援システムが運転士に対する注意報知や停止信号を出力していないにも関わらず、運転士がブレーキをかけた場合、障害物検知支援システムの障害物検知ロジックが未検知をしている可能性が高い。このような条件における外界センサデータは障害物検知ロジックの改良を行う上で有用である。そのため、このような場合は外界センサデータに対応する外界環境に関するデータプロパティが未取得データプロパティではなくてもデータを記録するようにする。障害物検知支援システムの出力と運転士の運転操作に差異が発生した場合、運転操作乖離ありという情報を運転操作乖離情報としてデータ記録部に送信する。ステップ３０６に進む。
これにより、障害物検知支援システムの出力と運転士の運転操作に差異が発生した場合の外界センサデータを記録することが可能となり、このような場合の外界センサデータを障害物検知ロジックの改良に活用することが可能となる。

ステップ３０６：
データ記録部は、データ記録要否情報、保守計画更新情報、運転操作乖離情報を取得する。データ記録部は、データ記録要否情報、保守計画更新情報、運転操作乖離情報のいずれかが「あり」か否かを確認する。「あり」の場合はステップ３０７に進み、「なし」の場合は今回の処理を終了する。

ステップ３０７：
データ記録部は、外界センサデータを記録する。データ記録部はステップ３０６でデータを記録する必要ありと判定された時点から所定時間（例えば３０秒）さかのぼった時点からの外界センサデータを記録し、ステップ３０６でデータを記録する必要ありと判定されている間は外界センサデータを記録する。ステップ３０８に進む。

ステップ３０８：
データ記録部は、新たに記録した外界センサデータのデータプロパティを取得データプロパティ記憶部に送信する。

図３の処理では保守計画の更新があった場合、データ記録要否判定部において外界センサデータを記録する必要があると判断している構成を説明したが、取得データプロパティ記憶部の情報を更新することで、車両位置が保守計画が更新された区間内や付近である場合は外界センサデータを記録するようにしてもよい。この場合、図３のステップ３０４がなくなり、ステップ３０１が以下のように変更される。

ステップ３０１’：
取得データプロパティ記憶部は、データ記録部から記録済みの外界センサデータのデータプロパティを取得し、取得データプロパティ記憶部で管理しているデータプロパティ一覧を更新する。データプロパティは、例えば時刻、気象、車両位置、対象物位置、検知対象物の各条件の組み合わせで定義される。車両位置は自車両の位置を示しており、自車両がどの駅にいるのかどのトンネルにいるのかどの曲線区間にいるのかといった条件でデータプロパティを定義する。それぞれのデータプロパティについて取得すべきデータ数が取得必要データ数として定義されており、データプロパティに対応する外界センサデータが記録済みの場合は、その数が記録済みデータ数として記憶されている。記録済みデータ数が取得必要データ数未満のデータプロパティについては、未取得データプロパティとして定義される。
また、地上－車上通信システムからの情報をもとに（図示せず）、保守計画の更新があったか否かを判断する。保守計画の更新があった場合は、データプロパティ一覧に記載された車両位置が保守計画の区間に含まれているかどうかを判断し、車両位置が保守計画の区間に含まれるデータプロパティについては記録済みデータ数に関わらず未取得データプロパティとして定義する。取得データプロパティ記憶部は、未取得データプロパティと定義されたデータプロパティをデータ記録要否判定部に未取得データプロパティとして送信する。
これによっても、保守が計画されている区間の外界センサデータを重点的に記録することが可能となり、保守対象路線の最新の情報を保守計画に活用することが可能となる。

本実施例では運転士が運転操作を行う例で説明したが、本発明は車両の運転操作もシステムが行う無人運転システムにも適用可能である。その場合は図３のステップ３０５を削除すればよい。

本実施例では保守計画更新情報、運転操作乖離情報が「あり」となった場合に、外界センサデータの記録が無条件で実施されるため、データ記録部の容量を圧迫することが考えられる。そのため保守計画更新情報、運転操作乖離情報が「あり」となった場合に、新しい外界センサデータに対応する外界環境に関するデータプロパティと同じデータプロパティを持つ過去の外界センサデータをデータ記録部から破棄して新しい外界センサデータを記録する。このようにすることでデータ記録部の容量を圧迫することなく、最新の外界センサデータを保守や障害物検知ロジックの改良に活用できるようになる。

本実施例では記録済みデータ数が取得必要データ数に達すると外界センサデータの記録を行わない方法を説明したが、新しい外界センサデータに対応する外界環境に関するデータプロパティが取得必要データ数に達しているデータプロパティと同じ場合、新しい外界センサデータに対応する外界環境に関するデータプロパティと同じデータプロパティを持ち、かつ最も記録日時が古い外界センサデータをデータ記録部から破棄して新しい外界センサデータを記録するようにしてもよい。このようにすることでデータ記録部の容量を圧迫することなく常に最新の外界センサデータを記録することが可能となる。

以上のように、本発明に係る実施例によれば、分解能やサンプリングレートを変更することなく外界センサデータを効率よく記録することが可能であり、記録データ容量を制限しつつ障害物検知ロジックの学習・検証に使用する様々な条件における外界センサデータを蓄積することが可能となる。また、保守が計画されている区間の外界センサデータを重点的に記録することが可能となり、保守対象路線の最新の情報を保守計画に活用することが可能となる。さらに、障害物検知支援システムの出力と運転士の運転操作に差異が発生した場合の外界センサデータを記録することが可能となり、このような場合の外界センサデータを障害物検知ロジックの改良に活用することが可能となる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１０６ データ記録装置
２０１ 取得データプロパティ記憶部
２０２ 外界センサデータプロパティ認識部
２０３ データ記録要否判定部
２０４ データ記録部

Claims (8)

1. 取得データプロパティ記憶部と、
   外界センサデータプロパティ認識部と、
   データ記録要否判定部と、
   データ記録部と
   を備えるデータ記録装置であって、
   前記データ記録装置は、外界センサが出力するデータ（以下、「外界センサデータ」という。）を受信し、
   前記取得データプロパティ記憶部は、外界センサデータを記録すべき外界環境をデータプロパティとして記憶し、
   前記外界センサデータプロパティ認識部は、外界センサデータに対応する外界環境をデータプロパティとして認識し、
   前記データ記録要否判定部は、前記外界センサデータプロパティ認識部のデータプロパティと前記取得データプロパティ記憶部のデータプロパティをもとに、外界センサデータを記録する必要があるか否かを判断し、
   前記データ記録部は、前記データ記録要否判定部によって記録する必要があると判断された外界センサデータを記録し、
   前記取得データプロパティ記憶部は、前記データ記録部に記録された外界センサデータのデータプロパティに基づいて記録すべきデータプロパティを更新する
   データ記録装置。
2. 請求項１に記載のデータ記録装置であって、
   前記データ記録要否判定部は、前記データ記録装置が搭載された車両の位置と保守計画の区間を比較し、前記車両の位置が前記保守計画の区間に含まれる場合にも、外界センサデータを記録する必要があると判断する
   データ記録装置。
3. 請求項１に記載のデータ記録装置であって、
   前記取得データプロパティ記憶部は、データプロパティの車両位置と保守計画の区間を比較し、前記データプロパティの車両位置が前記保守計画の区間に含まれる場合には、該当するデータプロパティを記録すべきデータプロパティとして更新する
   データ記録装置。
4. 請求項１に記載のデータ記録装置であって、
   前記データ記録装置は、障害物検知支援システムの出力と、運転台が出力する運転士の運転操作とを受信し、
   前記データ記録要否判定部は、前記障害物検知支援システムの出力と前記運転操作を比較し、前記障害物検知支援システムの出力と前記運転操作に差異が生じている場合は、外界センサデータを記録する必要があると判断する
   データ記録装置。
5. データ記録方法であって、
   外界センサデータを記録すべき外界環境をデータプロパティとして記憶する取得データプロパティ記憶ステップと、
   外界センサデータに対応する外界環境をデータプロパティとして認識する外界センサデータプロパティ認識ステップと、
   前記外界センサデータプロパティ認識ステップのデータプロパティと前記取得データプロパティ記憶ステップのデータプロパティをもとに、外界センサデータを記録する必要があるか否かを判断するデータ記録要否判定ステップと、
   前記データ記録要否判定ステップによって記録する必要があると判断された外界センサデータを記録するデータ記録ステップと
   を備え、
   前記取得データプロパティ記憶ステップは、前記データ記録ステップによって記録された外界センサデータのデータプロパティに基づいて記録すべきデータプロパティを更新する
   データ記録方法。
6. 請求項５に記載のデータ記録方法であって、
   前記データ記録要否判定ステップは、車両位置と保守計画の区間を比較し、前記車両位置が前記保守計画の区間に含まれる場合にも、外界センサデータを記録する必要があると判断する
   データ記録方法。
7. 請求項５に記載のデータ記録方法であって、
   前記取得データプロパティ記憶ステップは、データプロパティの車両位置と保守計画の区間を比較し、前記データプロパティの車両位置が前記保守計画の区間に含まれる場合には、該当するデータプロパティを記録すべきデータプロパティとして更新する
   データ記録方法。
8. 請求項５に記載のデータ記録方法であって、
   前記データ記録要否判定ステップは、障害物検知支援システムの出力と運転台からの運転士の運転操作を比較し、前記障害物検知支援システムの出力と前記運転操作に差異が生じている場合は、外界センサデータを記録する必要があると判断する
   データ記録方法。

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