JP7472497B2

JP7472497B2 - 車両ドア制御装置及び車両ドア制御方法

Info

Publication number: JP7472497B2
Application number: JP2020004684A
Authority: JP
Inventors: 哲雄鈴木
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2020-01-15
Filing date: 2020-01-15
Publication date: 2024-04-23
Anticipated expiration: 2040-01-15
Also published as: JP2021109632A

Description

本開示は、車両ドア制御装置及び車両ドア制御方法に関する。

特許文献１には、鉄道車両のドアに挟まれた異物を検出する技術が開示されている。特許文献１の異物検出装置は、ドア外部に設けられたカメラで撮像されたドア開放前画像を基準画像とし、乗降客の乗降後の画像を判定画像として取得し、基準画像と判定画像との差分を求め、この差分に基づいてドアに挟まれた異物を検出する。

特開２００５－３４９９９７号公報

インターネット＜ＵＲＬ：https://monoist.atmarkit.co.jp/mn/articles/1608/29/news040_2.html＞

しかしながら、従来技術は、ドアに挟まれている異物を検出できるものの、駆け込み乗車などに起因して、人がドアに挟まれることを防止することが難しい。

本開示は、人がドアに挟まれることを防止する技術を提供する。

本開示は、一の態様として、
鉄道車両のドアの周囲に存在する人を撮像する撮像部と、
ニューラルネットワークを用いて、前記撮像部からの画像データに基づき、前記人が前記ドアに挟まれ得る状態にあるか否かを予測する予測部と、
前記人が前記ドアに挟まれ得る状態にあると予測されたとき、前記ドアの閉動作を制御するドア制御部とを備える、車両ドア制御装置を提供する。

本開示によれば、人がドアに挟まれることを防止できる。

本実施の形態に係る車両ドア制御装置の構成例を示す図一般的な車両ドアの外観図本実施の形態に係る車両ドア制御装置が適用される車両ドアの外観図全閉時における車両ドアの開閉機構の拡大図全開時における車両ドアの開閉機構の拡大図画像取り込み部３２及びカバー３３の斜視図図６に示す画像取り込み部３２及びカバー３３の側面図形状が異なるカバー３３の斜視図図８に示すカバー３３の側面図画像取り込み部３２を緩衝材３４を介して鴨居部１０に固定する例を示す図回転式カバー３３の動作を説明するための図車両ドア制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートイベント受信処理を説明するためフローチャート乗降客情報の作成処理を説明するためのフローチャートイベント受信処理を説明するためのフローチャート挟まり監視処理を説明するためのフローチャート状態遷移を示す図全体制御部の動作を説明するためのフローチャート全体制御部の動作を説明するためのフローチャート全体制御部の動作を説明するためのフローチャート全体制御部の動作を説明するためのフローチャート全体制御部の動作を説明するためのフローチャートドア挟まり対応処理を説明するためのフローチャート監視定義テーブルの一例を示す図乗降客情報ファイルの一例を示す図鏡が取り付けられた１枚扉式車両ドアの外観図鏡が取り付けられていない場合の撮像範囲鏡が取り付けられている場合の撮像範囲１つの鏡と１つの画像取り込み部が取り付けられた２枚扉式車両ドアの外観図２つの画像取り込み部が取り付けられた２枚扉式車両ドアの外観図

以下、本開示に係る実施形態について図面を用いて説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。また、以下に示す実施の形態は、本開示の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本開示の技術的思想は、構成部品の構造、配置等を下記のものに限定されない。本開示の技術的思想は、特許請求の範囲の記載に基づいて定められる技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

図１は、本実施の形態に係る車両ドア制御装置の構成例を示す図である。図１に示す車両ドア制御システム１００は、車両上位システム３００と車両ドア制御装置２００とを備える。車両上位システム３００は、例えば、鉄道車両（以下、"車両"ともいう）の全体を統括的に管理する列車情報管理装置である。

車両上位システム３００は、動作指令部３０１を備える。動作指令部３０１は、閉／開完了（ドア開完了又はドア閉完了を示す情報など）及び異常情報（ドア挟まり異常を示す情報など）が入力され、車両のドアを制御するための開閉動作指示（開・閉指示イベント）を、車両ドア制御装置２００に対して出力する。

車両ドア制御装置２００は、全体制御部１、モータ制御部２、出力部３、画像取り込み部３２、及び画像処理部５を備える。

全体制御部１は、車両ドア制御装置２００の動作を統括制御する。全体制御部１は、動作指令部３０１及び画像処理部５からのイベント指示に従って、モータ制御部２に正転（ドア開）、停止（開閉動作の停止）、逆転（ドア閉）、逆転延長（ドア閉の延長）などのイベント情報を出力する。また、全体制御部１は、例えば、ドアを通過する人が、ドアに挟まれ得る状態にあると予測されたとき、ドアの閉動作を制御するドア制御部としての機能を有する。ドアを通過とは、ドアが配置される車両の開口部を通過することである。また、全体制御部１は、画像処理部５に対して、画像収集開始・終了、及び、ドア閉開始イベントを通知する。

モータ制御部２は、車両が備えるドアを駆動するモータを制御する。モータ制御部２は、ドアを開けるために、例えば、一定速度でモータを正転させる。モータ制御部２は、ドアを閉めるために、例えば、一定速度でモータを逆転させ、あるいは、速度を変化させながらモータを逆転させる。モータ制御部２は、モータの逆転時、例えばドアが全開の状態から、第１速度でモータを逆転させ始め、延長要求が入力されたとき、第１速度よりも遅い第２速度でモータを逆転させることで、ドア閉速度を低下させる。延長要求とは、例えば、車両上位システム３００又は画像処理部５などから送信される要求である。なお、モータを逆転させる速度は、これに限定されず、三段階以上の複数の段階に変更されてもよい。

出力部３は、ドアの開閉の際に異常が発生したことを、乗降客などに報知する報知部であり、例えば、ＬＥＤランプ、ブザーなどである。

画像取り込み部３２は、車両のドアの周囲に存在する人を一定の撮像範囲で撮像する撮像部（より具体的には、カメラ）である。撮像範囲の詳細については、後述する。

画像処理部５は、画像取り込み部３２からの画像データに基づき、乗車又は降車する目的で車両のドアに近づいてくる人を認識し、ドアを閉じる指示が入力される前に、当該人がドアに挟まれ得る状態にあるか否かを予測する予測部としての機能を有する。ドアに挟まれ得る人の検出方法には、例えば、ＤＮＮ(Deep Neural Network)のＳＳＤ（Single Shot multibox Detector）アルゴリズムなどが利用される。このとき、人以外にも、子供の挟み込みも防止する観点から、ベビーカーも検出してもよい。なお、人が持つ鞄はドアに挟まっても人が怪我をせず、また、鞄を意図的に挟み込む乗客が存在し予測が難しいため、鞄は、乗降客情報の作成処理での検出対象にしなくてもよい。画像処理部５は、ドアに挟まれ得る人を検出した場合、ドアの閉時間を延長すればその人を挟むことなく乗降させることができる、と判断した場合、時間延長の要求を全体制御部１に出力する。当該判断の詳細については、後述する。

画像処理部５の予測部は、例えばニューラルネットワークモデルにより構築される。ニューラルネットワークモデルは、例えば開発言語「Ｐｙｔｈｏｎ」、フレームワーク「Ｔｅｎｓｏｒｆｌｏｗ」、などを用いて記述することによって作成される。ニューラルネットワークモデルは、入力層と、隠れ層と呼ばれる中間層と、出力層とを有する。ニューラルネットワークモデルでは、中間層の数を増やして深層構造にする構成が採られる。活性化関数には、ランプ関数「ＲｅＬＵ」、線形関数「Ｌｉｎｅａｒ」などが利用される。活性化関数は、ニューラルネットワークにおいて、線形変換をした後に適用する非線形関数もしくは恒等関数を意味する。ニューラルネットワークモデルを用いて、例えばドアに駆け込み乗車する人を認識するためには、ニューラルネットワークモデルに対して、教師データ又は訓練データと呼ばれる画像データを利用して、深層学習させる必要がある。前述した予測部は、学習済みのニューラルネットで構成されることによって、入力された人の画像の特徴量の情報に応じて、適切な学習済みの特徴量を迅速に識別できる。なお、予測部には、ニューラルネット以外にも、例えばSVM(Support Vector Machine)、SIFT（Scale-Invariant Feature Transform）等の手法を用いてもよい。

次に，図２～図５を参照して、画像取り込み部３２の取り付け位置等について説明する。

図２は、一般的な車両ドアの外観図である。図３は、本実施の形態に係る車両ドア制御装置が適用される車両ドアの外観図である。図２及び図３には、２枚扉式の車両のドア４０が例示される。鴨居部１０の車両内と車両外の双方に、ドア状態通知用のランプ３０が設置される。鴨居部１０は、ドア４０が配置される車両の開口部の上部に設けられる。鴨居部１０には、例えば、ドアロック時の強制解除レバー３１が設けられる。

図３に示すように、画像取り込み部３２及びカバー３３は、車両の内側に設置される。カバー３３は、画像取り込み部３２を覆う部材である。画像取り込み部３２が車両の内側に設置されることによって、画像取り込み部３２が風や雨にさられて故障することを抑制できる。カバー３３が車両の内側に設置されることによって、カバー３３の色焼け、汚れ、キズなどによるメンテナンスサイクルを伸ばすことができる。

また、画像取り込み部３２は、ドアが開いたときに、車両の開口部を介して、車両の内側と外側を見通し可能な位置に設けられる。このように画像取り込み部３２を設けることにより、車両の外側と内側の双方に画像取り込み部３２を設置しなくても、１つの画像取り込み部３２で車両内外の様子を撮像できるため、画像取り込み部３２の設置に伴う車両の製造コストを低減できる。また、例えば、車内が混雑している場合でもドア付近の様子を撮像できるため、画像データを防犯に活用できる。

また、画像取り込み部３２は、全方位の撮像を可能とするため、例えば魚眼レンズを備える。この構成により、複数の画像取り込み部３２を設けることなく、ドア付近の様子を広範囲に撮像でき、画像取り込み部３２の設置に伴う車両の製造コストを低減できる。画像取り込み部３２には、カバー３３が設けられる。カバー３３は、画像取り込み部３２を覆い、ドアを通過する人の画像取り込み部３２への衝突を防止して、人の頭部と画像取り込み部３２の双方を保護する保護部材である。カバー３３は、画像取り込み部３２を保護しつつ、ドア付近の様子を撮像できるように、透明なアクリル板等で形成される。

図４は、全閉時における車両ドアの開閉機構の拡大図である。図５は、全開時における車両ドアの開閉機構の拡大図である。図４及び図５には、ドア駆動機構の一例が示される。図４及び図５に示すように、ドアの駆動は、モータ制御部２で駆動されるモータに繋がるピニオン５１と、ピニオン５１の回転運動を直線運動に変換して右側のドア４０をスライドさせる上ラック５３と、ピニオン５１の回転を直線運動に変換して左側のドア４０をスライドさせる下ラック５２とにより行われる。

次に、図６から図１１を参照して、カバー３３などの構成例について説明する。

図６は、画像取り込み部３２及びカバー３３の斜視図、図７は、図６に示す画像取り込み部３２及びカバー３３の側面図である。画像取り込み部３２を取り付けると、入り口（車両のドア取り付けの開口部）中央の一部だけ出っ張るため、人の乗降の際、画像取り込み部３２へ頭部をぶつける可能性がある。この対策として、図７に示すように、断面が四角形状のカバー３３が、画像取り込み部３２の周囲に取り付けられる。

図８は、形状が異なるカバー３３の斜視図、図９は、図８に示すカバー３３の側面図である。図８及び図９に示すカバー３３は、断面が半円状の保護部材である。この構成により、カバー３３が全体的に湾曲しているため、人の頭部に与える衝撃を緩和できる。

図１０は、画像取り込み部３２を緩衝材３４を介して鴨居部１０に固定する例を示す図である。図１０に示すように、カバー３３に人の頭部が当たったときの衝撃を吸収するために、衝撃により曲がる緩衝材３４を介して、カバー３３を固定してもよい。緩衝材３４は、例えば、弾性変形するゴムなどで形成される。カバー３３が緩衝材３４の変形により可動することで、頭部への衝撃を緩和できる。

図１１は、回転式のカバー３３の動作を説明するための図である。図１１に示す回転式のカバー３３は、例えば、円弧形状に形成された部材で構成され、その両端部が、固定部材３７及びバネ３６により保持されて、全体が上下左右に移動可能に固定される。固定部材３７及びバネ３６は、例えばカバー３３の端部が収納される収納体の内部に配置される。図１１の左から一番目の図は、カバー３３に人の頭部などが当たっていない状態を示す。図１１の左から二番目の図は、カバー３３の真下部分に人の頭部などが当たって、カバー３３が上移動した状態を示す。図１１の左から三番目の図は、カバー３３の右側に人の頭部などが当たって、カバー３３が左回転及び上移動した状態を示す。図１１の左から四番目の図は、カバー３３の左側に人の頭部などが当たって、カバー３３が右回転及び上移動した状態を示す。

バネ３６は、緩衝材の一例である。カバー３３がバネ３６の変形により可動することで、頭部への衝撃を緩和できる。カバー３３の上方への移動を制限する規制部材３５が設けられてもよい。

以下では、図１２を参照して、本開示の特徴部分である画像処理部５の挟まりの監視方法について説明し、図１３を参照して車両ドア制御装置の全体の動作について説明する。

図１２は、車両ドア制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートであり、図１２を利用して、画像処理部５の挟まりの監視方法について説明する。ここでは、説明の便宜上、駅のホームで車両へ乗車予定の乗客が３種類（乗客Ａ、乗客Ｂ、乗客Ｃ）存在する場合の動作例について説明する。乗客Ａ、乗客Ｂ、乗客Ｃは、この順で車両に乗車するものとする。なお、図１２では、乗車時の動作について説明しているが、降車時も同様に読み替えることができる。

ｔ０は、第１速度でドア閉を開始する時刻であり、ドア閉の開始の通知を受信した時刻に等しい。ｔ１は、ドアが全開のときに、乗客がドアに到達するまでの時間（乗車開始予定時間）である。ｔ２は、乗客がドアに到達してからドアを通過するまでの時間（乗車完了時間）である。

ｔ０'は、ドア閉速度が、第１速度から第２速度に変化するときの時刻を表す。ｔ３は、ｔ０から第２速度でドア閉動作が終了するまでの時間（ｔ０から第２速度でドアが全閉するまでの時間）を表す。ｔ４は、ドア閉動作が延長された場合における、ｔ０から第２速度でドア閉動作が終了するまでの時間を表す。ドアが全開のとき、画像取り込み部３２で画像収集が行われ、乗降客の認識と、認識した乗降客の挟み込み予測が行われる。

乗客Ａの乗車は、ｔ０'よりも前に完了するため、乗客Ａの挟み込みはないものと判断される。

乗客Ｂの乗車は、ｔ３以降に完了するが、ドア閉の延長時間ｔｗ分、延長された時間（ｔ４）よりも前に完了する。したがって、ドアの閉時間を延長することにより乗客Ｂの挟み込みはないものと判断される。延長時間ｔｗは、例えば、列車の出発時刻を延長してもダイヤ乱れへの影響が少ない範囲内で設定される。例えば、列車が到着予定時刻よりも速く特定の駅に到着した場合や、列車が出発予定時刻から遅発しても走行区間で回復運転ができる場合（通常の力行速度よりも高めにするなど）などに、延長時間ｔｗは設定される。これにより、手動でドア開動作を行わなくとも、挟み込みを防止できると共に、ダイヤ乱れの影響を小さくできる。

乗客Ｃの乗車完了は、ｔ４以降である。この場合、乗客Ｃの挟み込み防止のために、ドアを開くとダイヤ乱れの影響が大きくなるおそれがある。したがって、この場合には、ｔ３でドア全閉を維持した状態とされる。

下表のように、乗客Ａ、乗客Ｂ、乗客Ｃの存在の有無に応じて、ドアの閉時間は決定される。ドアの閉時間を延長してもドアに挟まる人がいると判断される場合は、ドアの閉時間を実際に延長してもドアに挟まれることになり、ドアの閉時間を延長することに意味がないので、ドアの閉時間は延長されない。下表において、○は"存在する"を表し、×は"存在しない"を表す。

次に、図１３から図１６を参照して、画像処理部５の動作について詳細に説明する。図１３は、イベント受信処理を説明するためフローチャートである。図１４は、乗降客情報の作成処理を説明するためのフローチャートである。図１５は、イベント受信処理を説明するためのフローチャートである。図１６は、挟まり監視処理を説明するためのフローチャートである。

画像処理部５は、３つのタスクで構成される。１つ目のタスクは、不定期に発生するイベントを受信するための「イベント受信処理」である。２つ目のタスクは、ドア挟まりを監視する「挟まり監視処理」である。３つ目のタスクは、画像データからの「乗降客情報の作成処理」である。なお、本実施の形態において、「挟まり監視処理」は、「乗降客情報の作成処理」と同時に実施されることはない。

イベント受信処理において、画像処理部５は、全体制御部１からドア全開の通知の受信を待ち（ステップＳ８）、ドア全開の通知を受信したとき（ステップＳ９，Ｙｅｓ）、挟まり監視処理が起動しているか否かを判断する（ステップＳ１０）。画像処理部５は、挟まり監視処理の起動中でない場合（ステップＳ１０，Ｎｏ）には、画像取り込み部３２を起動し（ステップＳ１１）、画像データの収集を開始して、図１４に示す、乗降客情報の作成処理を起動する（ステップＳ１２）。

乗降客情報の作成処理は、ステップＳ１からステップＳ７の処理を含む。これらの処理により、乗降客情報が作成される。乗降客情報の作成停止指示が来たとき、乗降客情報の作成が終了する。ここでの乗降客情報は、乗降客情報ファイルに保存される。乗降客情報ファイルの詳細については、後述する。

乗降客情報の作成処理において、画像処理部５は、画像データ（スキャンデータ）を読み込み（ステップＳ１）、画像データからドアに向かってくる一又は複数の人を検出する（ステップＳ２）。

画像処理部５は、予め設定された対象人数分（ｎ）の人を検出していない場合（ステップＳ３，Ｎｏ）、乗車開始予定時間（前述したｔ１）と乗車完了時間（前述したｔ２）を算出する（ステップＳ４）。ｔ１とｔ２の算出方法については、後述する。

ステップＳ５において、画像処理部５は、挟み込みの可能性のある対象者を識別する識別ＩＤ、ｔ１及びｔ２などと共に、乗降客情報を、乗降客情報ファイルに保存する。識別ＩＤは、画像データに基づき検出された複数の人を区別して識別できるものであればよく、例えばサイクリックな番号などである。

ステップＳ６において、画像処理部５は、乗降客情報の作成処理を停止するための情報（停止情報）を読み込み、停止無しの場合（ステップＳ７，Ｎｏ）、ステップＳ１以降の処理を実行し、停止有りの場合（ステップＳ７，Ｙｅｓ）、乗降客情報の作成処理を終了する。

図１３に戻り、画像処理部５は、ドア全開の通知を受信していない場合（ステップＳ９，Ｎｏ）、ドア全閉の通知を受信したか否かを判断する（ステップＳ１４）。

画像処理部５は、ドア全閉の通知を受信した場合（ステップＳ１４，Ｙｅｓ）、挟まり監視処理の停止（ステップＳ１５）と、画像取り込み部３２に対して画像取り込みを停止させる処理（ステップＳ１６）を実行する。

画像処理部５は、ドア全閉の通知を受信していない場合（ステップＳ１４，Ｎｏ）、ドア閉の開始通知を受信したか否かを判断する（ステップＳ１７）。

画像処理部５は、ドア閉の開始通知を受信した場合（ステップＳ１７，Ｙｅｓ）、ステップＳ１８からステップＳ３１までの処理を実行する。ステップＳ１８からステップＳ３１までの処理については後述する。

画像処理部５は、ドア閉の開始通知を受信していない場合（ステップＳ１７，Ｎｏ）、ステップＳ８以降の処理を実行する。

ステップＳ１８では、挟まり監視処理が起動中か否かが判断される。

画像処理部５は、挟まり監視処理が起動中の場合（ステップＳ１８，Ｙｅｓ）、挟まり監視処理の再開を通知する（ステップＳ１９）。

画像処理部５は、挟まり監視処理が起動中でない場合（ステップＳ１８，Ｎｏ）、ステップＳ２０からステップＳ３１までの処理を実行する。

画像処理部５は、ステップＳ２０からステップＳ３１の処理が、対象人数分完了していない場合（ステップＳ２０，Ｎｏ）、図１２に示す、ｔ１、ｔ２、ｔ３及びｔ４を算出する（ステップＳ２１）。

ｔ１の算出は、例えば、ｔ１＝ドアから人までの距離［ｍｍ］／移動速度［ｍｍ／ｓｅｃ］により算出される。距離［ｍｍ］は、例えば、上掲の非特許文献１に開示される通り、ＤＮＮを使用することによって、単眼カメラで、人物や物体の大きさ、それらの特定の部位からの被測定対象までの距離などを算出できる。

ｔ２の算出は、例えば、ｔ２＝ｔ１＋人の幅［ｍｍ］／移動速度［ｍｍ／ｓｅｃ］により算出される。人の幅は、所定の値（例えば５００［ｍｍ］）に設定される。

ｔ３及びｔ４は、ｔ０を０とした時の相対時間であり、後述する監視定義テーブルに設定される値を用いて求められる。以下に、ｔ３及びｔ４の算出式の一例を示す。

ｔ３［ｍｓ］＝（Ｌ１／ｓ１＋（Ｌ２－Ｌ１）／ｓ２）×１０００
ｔ４［ｍｓ］＝ｔ３＋ｔｗ

上記のｔ３及びｔ４の算出式中のｓ１は、ドアが閉まるときの第１速度であり、ｓ２は、ドアが閉まるときの第２速度である。第２速度は第１速度よりも遅い。Ｌ１は、第１速度ｓ１で閉まるドアが全閉するまでの移動距離であり、Ｌ２は、第２速度ｓ２で閉まるドアが全閉するまでの移動距離である。

なお、延長時間ｔｗ中のドアの移動は、ｔ３からｔ４までの時間で行われるため、延長時間ｔｗ中のドアの第２速度ｓ２は、次の式で算出される。

第２速度ｓ２＝（Ｌ２－Ｌ１）／（ｔ４－ｔ０'）

なお、ドアは数秒で閉まるのが通常であるため、ドアが閉まる途中に、挟まり予測をリアルタイムに実施するためには高い処理能力を有するハードウェアが必要である。そのため、挟まり予測は、車両停止後の最初のドア開指令によるドア全開から開始し、ドア閉開始のタイミングでドア閉時間を決定する。これにより、ハードウェアの処理能力を高めることなく、挟まりを適切に抑制できる。ハードウェアの処理能力が高い場合には、挟まり予測をリアルタイムに実施してもよい。

次に、ステップＳ２２において、画像処理部５は、ｔ２がｔ３より長いか否を判定する。すなわち、挟まれる人がいるか否かを判定する。なお、ステップＳ２２の処理は、ドア閉の通知後に実行されるため、例えば、ラッシュ時などのように、乗降客の動きが複雑になる場面に適用しても問題はない。

ｔ２がｔ３より短い場合（ステップＳ２２，Ｎｏ）、画像処理部５は、乗降客が挟まれないと判断して（ステップＳ２６）、ステップＳ２５の処理を実行する。

ｔ２がｔ３より長い場合（ステップＳ２２，Ｙｅｓ）、画像処理部５は、ｔ２が、ｔｗ分延長した時間（ｔ４）より長いか否かを判定する（ステップＳ２３）。

ｔ２がｔ４より長い場合（ステップＳ２３，Ｎｏ）、画像処理部５は、ドア閉時間をｔｗ分延長しても、乗降客が挟まれると判断して処理を終了する（ステップＳ２７）。

ｔ２がｔ４より短い場合（ステップＳ２３，Ｙｅｓ）、画像処理部５は、ドア閉時間をｔｗ分延長すれば、乗降客が挟まれないと判断して処理を継続する（ステップＳ２４）。

なお、全ての人のｔ２がｔ４よりも短い場合、画像処理部５は、延長動作を全体制御部１に通知する。１人でもｔ２がｔ４より長い場合には、画像処理部５は、通常動作（延長をしない動作）を全体制御部１に通知する。「全ての人」は、例えばドアに向かって集まってくる複数の乗降客の全員を表す。ただし、現実的には、ドアの前に多くの人が集まっている状態で、ドア閉が始まった場合には、それらの人の大半は駆け込み乗車をすることがない。そのため、挟まり監視処理の対象となるような駆け込み乗車（又は降車）の対象となる人は、それらの内、一定人数（例えば１０人～１５人）であり、これらの人が「全ての人」として設定される。なお、ドアに向かって集まってくる乗降客数に応じて、延長動作か通常動作かを選択可能に構成してもよいが、一定人数以上の場合に、延長動作を継続しても、ドアに挟まる人が存在する可能性が高いため、その場合、ダイヤ遅延が大きくなる。ダイヤ遅延を回避するため、本実施の形態では、延長動作ではなく、通常動作としている。

画像処理部５は、対象人数分のループが完了した場合（ステップＳ２０，Ｙｅｓ）、ステップＳ２８からステップＳ３１の処理を実行する。

画像処理部５は、ドア閉の延長により挟まれる人がいるか否かを判断する（ステップＳ２８）。画像処理部５は、ドア閉の延長により挟まれる人がいない場合（ステップＳ２８，Ｎｏ）、ドア閉の延長通知（延長動作通知）を行う（ステップＳ２９）。

画像処理部５は、ドア閉の延長により挟まれる人がいる場合（ステップＳ２８，Ｙｅｓ）、ドア閉の通常動作通知を行う（ステップＳ３２）。つまり、ドア閉の延長をしても人がドアに挟まれることになり、発車の遅延が大きくおそれがあるからである。このため、本動作例では、ステップＳ３２において、ドア閉の通常動作通知を行うことで、発車の遅延を抑制できる。延長動作の有無を通知後、ステップＳ３０で乗降客情報の作成処理が停止され、ステップＳ３１では、乗降客とドアとの接触を監視するため、挟まり監視処理（ステップＳ３３からステップＳ４０まで）が起動される。

挟まり監視処理において、画像処理部５は、画像データ（スキャンデータ）を読み込み（ステップＳ３３）、ドアと乗客の距離を算出する（ステップＳ３４）。

画像処理部５は、ドア挟まり再開通知を読み出し（ステップＳ３５）、人がドアに挟まっているか否かを判断する（ステップＳ３６）。画像処理部５は、ドア挟まり中でない場合（ステップＳ３６，Ｎｏ）、ドアと乗客の距離が指定監視距離（Ｌ３）以下であるか否かを判断する。指定監視距離（Ｌ３）は、ドアと乗客の距離の算出値と比較される閾値である。

ドアと乗客の距離が指定監視距離（Ｌ３）以下の場合（ステップＳ３７，Ｙｅｓ）、画像処理部５は、ドア挟まり検知を全体制御部１に通知して（ステップＳ３８）、その後、ステップＳ３９の処理を行う。

ドア挟まり検知の通知を受信した全体制御部１は、以下の処理を行う。

（１）ブザーを異常音、ランプを異常点灯とする。

（２）ドアを指定距離（０の場合は、開動作が一瞬止まる）だけ開き、再度閉じる。

（３）再度ドアに挟まりそうになった場合は、指定回数（ｍ）繰り返す。

（４）指定回数繰り返した場合は、閉動作を停止する。

（５）処理中に車両上位システム３００から、ドア開の指示又はドア閉の指示がきたら、その指示を優先する。すなわち、乗務員の手動によるドア開閉の操作がなされたら、挟み込み防止の処理などを停止して、手動操作を優先する。

画像処理部５は、ドアと乗客の距離が指定監視距離（Ｌ３）以下ではない場合（ステップＳ３７，Ｎｏ）、ステップＳ３８の処理を経ずに、ステップＳ３９の処理を行う。

画像処理部５は、挟まり監視処理の停止要求の読み出しを行い（ステップＳ３９）、ドアが全閉になったとき画像取り込み処理と挟まり監視処理を停止する（ステップＳ４０）。

なお、ドアの挟まり監視処理においては、ドア閉動作中に、ドア挟まりが生じる場合、乗務員の状況判断でドア開指令を受信する場合などがある。画像処理部５は、これらが生じた場合でも、ドアが全閉状態になるまで、ドア挟まり監視（画像の監視）を継続して行う。画像の監視を継続することにより、ドアの動きと人の動きをリアルタイムに検出できるため、挟まり検出を即座に行うことができる。

次に図１７から図２３を参照して、全体制御部の動作を詳細に説明する。

図１７は、状態遷移を示す図である。図１８から図２２は、全体制御部の動作を説明するためのフローチャートである。図２３は、ドア挟まり対応処理を説明するためのフローチャートである。図１７に示す（１）～（１７）の処理は、図１８から図２３に示す（１）～（１７）の処理に対応する。

全体制御部１は、全体制御処理（ステップＳ５１からステップＳ１００）と、ドア挟まり対応処理（ステップＳ１０１からステップＳ１１６）のタスクで構成される。各ステップの処理動作は以下の通りである。

［図１８；（１）］
ステップＳ５１では、ドアへの通電の有無の判断が行われ、通電によりドアは全閉状態になる。

ステップＳ５２では、ドアへの通電後に、ドア全閉状態でドア開指示の有無が判断される。

［図１８；（２）］
ステップＳ５３では、全閉状態でドア開指示が有る場合、モータ制御部２にドア開指示（モータ正転指示）が出力される。

ステップＳ５４では、モータ正転指示により、モータ正転中状態にされる。

［図１８；（７）］
ステップＳ５５では、全開状態でドア閉指示の有無が判断される。

ステップＳ５７では、全開状態でドア閉指示が有る場合、モータ制御部２に逆転指示（閉動作）が出力される。

ステップＳ５８では、画像処理部５にドア閉の開始イベントが送信される。

ステップＳ５９では、挟まり動作実行回数カウンタが０（クリア）にされる。なお、画像処理部５は、ドア閉時間の延長時に挟まる人がいないとき、閉時間延長のイベントを全体制御処理に出力する。

ステップＳ６０では、モータ逆転指示により、モータ逆転中状態にされる。

［図１８；（５）、（３）］
ステップＳ６１では、正転中（ドア開動作中）におけるドア閉指示の有無が判断される。

ステップＳ６２では、ドア閉指示が無く、ドアが全開になった場合、ドア挟まり監視を行うため、画像処理部５にドア全開イベントを送る。これにより、画像処理部５は、画像取り込み部３２からの画像データに基づき、乗降客情報（ドアに向かっている人を検出し、ドアまでの距離と移動速度）の収集を開始する。

ステップＳ６３では、ドア全開状態にされる。

ステップＳ６４では、ドア閉指示が有る場合、モータ制御部２に停止指示が出力される。

ステップＳ６５では、モータ正転停止待ち状態にされる。

［図１９；（６）、（４）、（８）］
ステップＳ６６では、逆転中（ドア閉動作中）におけるドア開指示の有無が判断される。

ステップＳ６７では、ドア開指示が無い場合、ドア閉時間の延長有無の通知があるか否かが判断される。

ステップＳ６８では、ドア閉時間の延長の通知が無い場合、ドアが全閉にされるため、画像処理部５にドア全閉イベントを送る。

ステップＳ６９では、ドア全閉状態にする。

ステップＳ７０では、ブザーから異常音を発生させ、あるいは、ランプをドア閉状態にする。

ステップＳ７１では、ドア開指示が有る場合、一旦モータを停止する停止指示を出力する。

ステップＳ７２では、モータ逆転停止待ち状態にする。

ステップＳ７３では、ドア閉時間の延長の通知が有る場合、延長の有無が判断される。

ステップＳ７４では、モータ制御部２に対して、モータ逆転時の延長指示を出す。

ステップＳ７５では、ドア閉時間の延長の通知の有無にかかわらず、ドア挟まり監視状態に遷移する。

［図２０；（１６）］
ステップＳ７６では、モータ正転停止待ち状態で、停止通知の有無が判断される。

ステップＳ７７では、停止通知が有る場合、モータ制御部２に、通常時間での逆転指示（ドア閉指示）を行う。本処理は、ドア開中での、車両上位システム３００からのドア閉指示のため、画像処理部５の閉時間延長判断の処理は行わない。

ステップＳ７８では、モータ逆転中状態にする。

［図２０；（１７）］
ステップＳ７９では、モータ逆転停止待ち状態で、停止通知の有無が判断される。

ステップＳ８０では、停止通知が有る場合、モータ制御部２に、通常時間での正転指示（ドア開指示）を行う。

ステップＳ８１では、モータ正転中状態にする。

［図２１；（１４）、（９）、（１３）］
ステップＳ８２では、ドア挟まり監視中に車両上位システム３００からのドア開指示の有無が判断される。

ステップＳ８３では、ドア開指示が有る場合、ドア挟まり監視を中止する。

ステップＳ８４では、ドア挟まり対応処理でドア停止要求中であるか否かが判断される。

ステップＳ８５では、ドア停止要求中の場合、モータ制御部２のドア開閉終了イベントを待つ。

ステップＳ８６では、モータ制御部２にモータ正転指示を出す。

ステップＳ８７では、モータ正転中状態にする。

なお、ステップＳ８２からステップＳ８７では、ドア挟まり監視状態で、車両上位システム３００からドア開指示がきたら、ドア挟まり監視を中止してドア開動作を行う。この時、自動開閉リトライは、リセットしない（挟まり動作実行回数カウンタは、０（クリア）にしない。）。これは、すでに閉動作に入っているので、車両の出発を遅らせないためである。

ステップＳ８８では、ドア停止要求中ではない場合、正転中であるか否かが判断される。

ステップＳ８９では、正転中の場合、モータ制御部２にモータ停止要求を出す。

ステップＳ９０では、モータ制御部２のモータ停止イベント待ちにする。

ステップＳ９１では、ドア開指示が無い場合、画像処理部５からのドア挟まり通知の有無が判断される。

ステップＳ９２では、ドア挟まり通知が有る場合、ドア挟まり対応処理を起動する。

ステップＳ９３では、ドア挟まり通知が無い場合、モータ制御部２から、モータ停止などのイベント通知の有無が判断される。

ステップＳ９４では、イベント通知が有る場合、当該イベントを、ドア挟まり対応処理にそのまま通知する。通知を受けたドア挟まり処理は、通知内容に従った処理を順次行う。
［図２２；（１５）］
ステップＳ９５では、ドア挟まり異常発生状態で、車両上位システム３００からのドア開指示の有無が判断される。

ステップＳ９６では、ドア開指示が有る場合、モータ制御部２に正転指示を行う。

ステップＳ９７では、モータ正転中状態にする。

ステップＳ９８では、ドア開指示が無い場合、ドア閉指示の有無が判断される。

ステップＳ９９では、ドア閉指示が有る場合、モータ制御部２に逆転指示を行う。

ステップＳ１００では、モータ逆転中状態にする。

［図２３；（１０）、（１２）、（１１）］
ステップＳ１０１では、ドア挟まり処理において、ドア挟まりが発生したら異常通知（ランプ、ブザーなどによる発報、車両上位システム３００への通知）を行う。

ステップＳ１０２では、挟まり動作実行回数カウンタを更新する。

ステップＳ１０３では、挟まり動作実行回数カウンタが指定回数以下であるか否かが判断される。

ステップＳ１０４では、挟まり動作実行回数カウンタが指定回数以下の場合、モータ制御部２に対して、ドア閉を停止させる停止指示を出す。

ステップＳ１０５では、モータ制御部２からのイベントを待つ。

ステップＳ１０６では、ドア閉動作が停止したか否かが判断される。

ステップＳ１０７では、ドア閉動作が停止した場合、監視定義テーブル６のドア挟まり検出時の指定距離Ｌ４［ｍｍ］分、ドアを開けるようにモータ制御部２にドア開指示を出す。監視定義テーブル６の詳細については後述する。

ステップＳ１０８では、モータ制御部２からの完了イベントを待つ。

ステップＳ１０９では、モータ制御部２にドア閉指示を出す。

ステップＳ１１０では、モータ逆転中状態にする。

ステップＳ１１１では、画像処理部５にドア開イベントを送る。

ステップＳ１１２では、挟まり動作実行回数カウンタが指定回数を超えた場合、車両上位システム３００に異常停止を通知する。

ステップＳ１１３では、ドア挟まり異常発生状態にし、ドア閉動作を停止する。その後は、乗務員からの開閉指示に従う。

ステップＳ１１４では、モータ制御部２からのイベントを待つ。

ステップＳ１１５では、ドア閉動作が停止したか否かが判断される。

ステップＳ１１６では、ドア閉動作が停止した場合、全体制御部１をドア挟まり異常発生状態にする。

図２４は、監視定義テーブルの一例を示す図である。監視定義テーブル６には、例えば以下に示す情報が設定される。

（１）ドア閉の延長時間ｔｗ［ｍｓ］
（２）第１速度で閉まるドアの移動距離Ｌ１［ｍｍ］
（３）ドア閉時の第１段階での第１速度ｓ１［ｍｍ／ｓ］
（４）ドア閉時の第２段階での第２速度ｓ２［ｍｍ／ｓ］
（５）第２速度で閉まるドアの移動距離Ｌ２［ｍｍ］
（６）指定監視距離Ｌ３［ｍｍ］
（７）ドア挟まり検出時にドア開閉をリトライする指定回数ｍ［回］
（８）ドア挟まり検出時にドアを開ける指定距離Ｌ４［ｍｍ］

図２５は、乗降客情報ファイルの一例を示す図である。乗降客情報ファイル７には、例えば、以下に示す情報が記録される。なお、これらの情報は、画像データを、例えばＡＤＡＳで必要な１０～１５ｆｐｓの周期でサンプリングされる。

（１）乗車人数［人］
（２）ドアと乗客の距離［ｍｍ］
（３）乗客の移動速度［ｍｓ］

図２６は、鏡が取り付けられた１枚扉式車両ドアの外観図である。図２６には、１枚扉式車両ドアに、画像取り込み部３２と反対側に凸面鏡（鏡５０）を設け、カバー３３を無くした構成例が示される。画像取り込み部３２は、ドア又はドア近傍に設置される鏡５０に映し出される当該ドアの周囲に存在する人を撮像する。図２７は、鏡が取り付けられていない場合の撮像範囲（斜線で示す範囲）であり、図２８は、鏡が取り付けられている場合の撮像範囲（斜線で示す範囲）である。図２７に示すように、画像取り込み部３２がドア中央に設置される場合、ドアの厚みを２ａ（一枚のドアの厚みが１ａ）とし、ドア幅を２ｂ（一枚のドアの幅が１ｂ）としたとき、撮像範囲は、３６０°－４θ（θ＝ｔａｎ^－１ａ／ｂ）により計算される。画像取り込み部３２は、例えば、１８０°などの広角レンズを使用する。図２７の例では、ドアの厚み分の視界が遮られる。図２８の例では、撮像範囲が、画像取り込み部３２を中央に置いた場合よりも広げることができる。

図２９は、１つの鏡と１つの画像取り込み部が取り付けられた２枚扉式車両ドアの外観図である。図２９では、画像取り込み部３２及び鏡５０が邪魔にならないように、２枚扉のうち、一方の扉の上端付近に一つの画像取り込み部３２が設置され、もう一方の扉の上端付近に一つの鏡５０が設置される。図２９の例では、２枚扉のそれぞれに鏡５０を設ける形態に比べて、鏡５０の個数を削減でき、製造コストが低減する。

図３０は、２つの画像取り込み部が取り付けられた２枚扉式車両ドアの外観図である。図３０では、２枚扉のそれぞれの端部に、画像取り込み部３２が互いに向き合うように設置されている。図３０の例では、撮像範囲の死角を軽減して鮮明な画像が得られる。

以上に説明したように、本実施の形態に係る車両ドア制御装置は、ニューラルネットワークを用いて、撮像部からの画像データに基づき、ドアを通過する人がドアに挟まれ得る状態にあるか否かを予測し、人がドアに挟まれ得る状態と予測されたとき、ドアの閉動作を制御するように構成されている。

ドア閉時の駆け込み乗車による車両遅延が常態化し、また、駆け込み乗車により乗客が怪我をした場合には、損害賠償請求や訴訟などの対応を迫られることがある。これらが駅係員、乗務員等の精神的負担となっている。本実施の形態に係る車両ドア制御装置によれば、駅係員、乗務員等などがドア挟まり監視をしなくとも、自動的に挟まり監視と挟まりを防ぐ動作を行うことができる。したがって、乗務員などの精神的負担を軽減しながら、乗降客の安全性を大幅に向上させることができる。特にラッシュ時などにおいては、乗務員などによる監視が困難な状況でも、本実施の形態に係る車両ドア制御装置が挟まり監視をサポートするため、挟み込みによるダイヤの乱れの増大を抑制できるという効果が得られる。

また、本実施の形態に係る車両ドア制御装置によれば、ドアに向かってくる人がドアに挟まると判断された場合、ドア閉動作中に、ドア閉速度を低下させることで、ドア全閉までの時間を長くできる。これにより、人がドアに挟まる確率を大幅に低減できる。

また、本実施の形態に係る車両ドア制御装置によれば、ドアに向かってくる人がドアに挟まると判断された場合、ドアの閉動作を停止して、ドアを少し開いてから、再びドアを閉める動作を行う。再度、挟まりそうになることもあるため、この手順を指定回数分繰り返す。それでも解決しない場合には、警告を発して（ブザー、ランプ等）、ドアが開いた状態で閉動作を停止し、車両上位システムからの指示に従う。

なお、本実施の形態は、乗車する人に対するドア閉動作だけでなく降車する人に対するドア閉動作にも適用できる。

以上の実施の形態に示した構成は、本開示の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本開示の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略又は変更することも可能である。

１：全体制御部
２：モータ制御部
３：出力部
５：画像処理部
３２：画像取り込み部
３３：カバー
３４：緩衝材
３６：バネ
３７：固定部材
４０：ドア
５０：鏡
２００：車両ドア制御装置
３００：車両上位システム

Claims

鉄道車両のドアの周囲に存在する人を撮像する撮像部と、
前記撮像部からの画像データに基づき、前記人が前記ドアに挟まれ得る状態にあるか否かを予測する予測部と、
前記人が前記ドアに挟まれ得る状態にあると予測されたとき、前記ドアの閉動作を制御するドア制御部と、
前記ドアの上部に配置される鴨居部に設けられる前記撮像部を覆うと共に、前記ドアを通過する前記人の前記撮像部への衝突を防止する保護部材と、を備え、
前記ドア制御部は、前記ドアの閉時間を延長すれば前記人が前記ドアに挟まれないと予測されるとき、前記ドアの閉動作中に前記ドアの閉速度を低下させることで前記ドアの閉時間を延長する、車両ドア制御装置。
前記ドア制御部は、前記ドアの閉時間を延長すれば複数の前記人の全てが前記ドアに挟まれないと予測されるとき、前記ドアの閉動作中に前記ドアの閉速度を低下させることで前記ドアの閉時間を延長する、請求項１に記載の車両ドア制御装置。
前記ドア制御部は、前記ドアの閉時間を延長しても前記人が前記ドアに挟まれると予測されるとき、前記ドアの閉動作中に前記ドアの閉速度を低下させることで前記ドアの閉時間を延長することをしない、請求項１又は２に記載の車両ドア制御装置。
前記ドア制御部は、前記ドアの閉時間を延長しても複数の前記人の中で前記ドアに挟まれる人が含まれると予測されるとき、前記ドアの閉動作中に前記ドアの閉速度を低下させることで前記ドアの閉時間を延長することをしない、請求項３に記載の車両ドア制御装置。
鉄道車両のドアの周囲に存在する人を撮像する撮像部と、
前記撮像部からの画像データに基づき、前記人が前記ドアに挟まれ得る状態にあるか否かを予測する予測部と、
前記人が前記ドアに挟まれ得る状態にあると予測されたとき、前記ドアの閉動作を制御するドア制御部と、
前記ドアの上部に配置される鴨居部に設けられる前記撮像部を覆うと共に、前記ドアを通過する前記人の前記撮像部への衝突を防止する保護部材と、を備え、
前記ドア制御部は、前記人の数が所定人数以上の場合、前記ドアの閉動作中に前記ドアの閉速度を低下させることで前記ドアの閉時間を延長することをしない、車両ドア制御装置。
前記保護部材は、前記撮像部を覆い、かつ、前記撮像部との間に空間を形成するように配置される、請求項１から５のいずれか一項に記載の車両ドア制御装置。
前記保護部材は、断面が湾曲形状又は四角形状である、請求項１から６のいずれか一項に記載の車両ドア制御装置。
前記保護部材は、緩衝材により可動する、請求項１から７のいずれか一項に記載の車両ドア制御装置。
前記保護部材は、前記保護部材への前記人の衝突時に移動する、請求項１から８のいずれか一項に記載の車両ドア制御装置。
前記ドア制御部は、前記人が前記ドアに挟まれ得る状態と予測されたときの前記ドアの閉じる速度を変化させる、請求項１から９のいずれか一項に記載の車両ドア制御装置。
前記ドア制御部は、第１速度で前記ドアを全閉にすると前記人が挟まれ、かつ、前記第１速度よりも遅い第２速度で前記ドアを全閉にすると前記人が挟まれない場合、前記第２速度で前記ドアを閉じる、請求項１から１０のいずれか一項に記載の車両ドア制御装置。
前記ドア制御部は、前記人が前記ドアに挟まれ得るとき、前記ドアの閉動作を停止し、停止後に前記ドアの開閉動作を行う、請求項１から１１のいずれか一項に記載の車両ドア制御装置。
前記予測部は、前記ドアを閉じる指示が入力される前に、前記人が前記ドアに挟まれ得る状態にあるか否かを予測する、請求項１から１２のいずれか一項に記載の車両ドア制御装置。
前記撮像部は、鏡に映し出される前記ドアの周囲に存在する人を撮像する、請求項１から１３のいずれか一項に記載の車両ドア制御装置。
前記ドアの開閉の際に異常が発生したことを報知する報知部を備える、請求項１から１４のいずれか一項に記載の車両ドア制御装置。
鉄道車両のドアの上部に配置される鴨居部に設けられる撮像部を覆うと共に、前記ドアを通過する人の前記撮像部への衝突を防止する保護部材を備える車両ドア制御装置が行う車両ドア制御方法であって、
前記ドアの周囲に存在する人を撮像する前記撮像部からの画像データに基づき、前記人が前記ドアに挟まれ得る状態にあるか否かを予測し、
前記ドアの閉時間を延長すれば前記人が前記ドアに挟まれないと予測されるとき、前記ドアの閉動作中に前記ドアの閉速度を低下させることで前記ドアの閉時間を延長する、
車両ドア制御方法。
鉄道車両のドアの上部に配置される鴨居部に設けられる撮像部を覆うと共に、前記ドアを通過する人の前記撮像部への衝突を防止する保護部材を備える車両ドア制御装置が行う車両ドア制御方法であって、
前記ドアの周囲に存在する人を撮像する前記撮像部からの画像データに基づき、前記人が前記ドアに挟まれ得る状態にあるか否かを予測し、
前記人が前記ドアに挟まれ得る状態にあると予測されたとき、前記ドアの閉動作を制御し、
前記人の数が所定人数以上の場合、前記ドアの閉動作中に前記ドアの閉速度を低下させることで前記ドアの閉時間を延長することをしない、
車両ドア制御方法。