特開 2024-99137 鉄道車両制御システム、及び鉄道車両制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024099137

(43)【公開日】2024-07-25

(54)【発明の名称】鉄道車両制御システム、及び鉄道車両制御方法

(51)【国際特許分類】

   B61L 23/00 20060101AFI20240718BHJP

【ＦＩ】

B61L23/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023002849

(22)【出願日】2023-01-12

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和４年度、国土交通省、次世代鉄道開発補助金事業、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 美彦

(72)【発明者】

【氏名】大嶽 達哉

(72)【発明者】

【氏名】高橋 雄介

(72)【発明者】

【氏名】小林 広幸

(72)【発明者】

【氏名】瀬戸 直人

(72)【発明者】

【氏名】服部 陽平

(72)【発明者】

【氏名】行木 英明

【テーマコード（参考）】

5H161

【Ｆターム（参考）】

5H161AA01

5H161BB02

5H161DD20

5H161DD21

5H161DD22

5H161FF01

5H161FF07

(57)【要約】

【課題】監視にかかる処理負担を軽減すると共に、監視に必要な情報を適切なタイミングで提供することができる鉄道車両制御システム、及び鉄道車両制御方法を提供することができる。
【解決手段】実施形態の鉄道車両制御システムは、第１取得部と、第２取得部と、決定部と、検出制御部と、走行制御部とを備える。前記第１取得部は、鉄道車両の前方を撮像した画像データを取得する。前記第２取得部は、前記鉄道車両が走行するレールの地点ごとに検出対象が定められた検出対象情報を取得する。前記決定部は、前記鉄道車両の現在地点を決定する。前記検出制御部は、前記検出対象情報に基づいて、前記現在地点に対応する前記地点に対して定められた前記検出対象を、前記画像データから検出する。前記走行制御部は、前記検出制御部による検出結果に基づいて前記鉄道車両の走行を制御する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄道車両の前方を撮像した画像データを取得する第１取得部と、
前記鉄道車両が走行するレールの地点ごとに検出対象が定められた検出対象情報を取得する第２取得部と、
前記鉄道車両の現在地点を決定する決定部と、
前記検出対象情報に基づいて、前記現在地点に対応する前記地点に対して定められた前記検出対象を、前記画像データから検出する検出制御部と、
前記検出制御部による検出結果に基づいて前記鉄道車両の走行を制御する走行制御部と、
を備える鉄道車両制御システム。

【請求項2】

前記鉄道車両が走行する走行ルートを取得する第３取得部を更に備え、
前記決定部は、前記走行ルートにおける前記現在地点を決定する、
請求項１に記載の鉄道車両制御システム。

【請求項3】

前記第２取得部は、前記走行ルートにおいて設定距離を走行するごとに前記検出対象情報を受信する、
請求項２に記載の鉄道車両制御システム。

【請求項4】

前記第２取得部は、前記走行ルートを含む前記検出対象情報を一度に受信する、
請求項２に記載の鉄道車両制御システム。

【請求項5】

前記第１取得部は、２次元の前記画像データと、３次元の前記画像データとを取得し、
前記検出制御部は、２次元の前記画像データと、３次元の前記画像データとのそれぞれから前記検出対象を検出する、
請求項１に記載の鉄道車両制御システム。

【請求項6】

ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）により前記鉄道車両の現在位置を示す位置情報を取得する第４取得部を更に備え、
前記決定部は、前記画像データと、前記位置情報とに基づいて、前記現在地点を決定する、
請求項１に記載の鉄道車両制御システム。

【請求項7】

前記検出制御部による検出結果を送信する送信部を更に備える、
請求項１に記載の鉄道車両制御システム。

【請求項8】

前記送信部は、前記検出対象情報に定められたレールに関する情報と、前記検出制御部により前記画像データから検出されたレールとに相違がある場合に、相違を警告するアラート情報を送信する、
請求項７に記載の鉄道車両制御システム。

【請求項9】

前記検出制御部による検出結果を記憶する記憶制御部を更に備える、
請求項１に記載の鉄道車両制御システム。

【請求項10】

前記第２取得部は、レールと、ランドマークと、駅と、土地勾配と、踏切との少なくとも一つに関する情報を含む前記検出対象情報を取得する、
請求項１から請求項９の何れか一項に記載の鉄道車両制御システム。

【請求項11】

鉄道車両の前方を撮像した画像データを取得し、
前記鉄道車両が走行するレールの地点ごとに検出対象が定められた検出対象情報を取得し、
前記鉄道車両の現在地点を決定し、
前記検出対象情報において現在地点に対して定められた前記検出対象を、前記画像データから検出し、
検出結果に基づいて前記鉄道車両の走行を制御する、
ことを含む鉄道車両制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、鉄道車両制御システム、及び鉄道車両制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、鉄道車両の自動運転が求められている。鉄道車両は、決められた走行ルートを走行し、決められた時刻に駅のホームに進入する必要がある。また、鉄道車両は、レールに設けられた分岐器により進行方向を変更するため、他の装置と連動する必要がある。さらに、鉄道車両は、安全に走行する必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１６４０１３号公報

【特許文献2】特開２０２０－１７９７９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、他の装置や周囲の環境の全てを常に監視すると、監視にかかる処理負担が大きくなってしまう。また、天候、季節、時間帯の影響で、監視対象に関する一部の情報が欠落したり、得られても信頼性の低い情報が含まれなかったりする問題が発生する。

【0005】

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、監視にかかる処理負担を軽減すると共に、監視に必要な情報を適切なタイミングで提供することができる鉄道車両制御システム、及び鉄道車両制御方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態の鉄道車両制御システムは、第１取得部と、第２取得部と、決定部と、検出制御部と、走行制御部とを備える。前記第１取得部は、鉄道車両の前方を撮像した画像データを取得する。前記第２取得部は、前記鉄道車両が走行するレールの地点ごとに検出対象が定められた検出対象情報を取得する。前記決定部は、前記鉄道車両の現在地点を決定する。前記検出制御部は、前記検出対象情報に基づいて、前記現在地点に対応する前記地点に対して定められた前記検出対象を、前記画像データから検出する。前記走行制御部は、前記検出制御部による検出結果に基づいて前記鉄道車両の走行を制御する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、第１の実施形態の鉄道車両制御システムの概略の一例を示す図である。

【図2】図２は、検出対象情報を説明する説明図である。

【図3】図３は、検出対象情報のデータ構成の一例を示す図である。

【図4】図４は、２次元データの一例を示す図である。

【図5】図５は、土地起伏情報の一例を示す図である。

【図6】図６は、第１の実施形態に係る検出装置が有する機能の一例を示す図である。

【図7】図７は、走行ルートの一例を示す図である。

【図8】図８は、撮影画像により形成された検出結果の一例を示す図である。

【図9】図９は、第１の実施形態に係る検出装置が実行する走行検出処理の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に添付図面を参照して、鉄道車両制御システム、及び鉄道車両制御方法を詳細に説明する。なお、以下の各実施形態および変形例における説明において、同一の符号が付されている部分は実質的に同一の機能を有しており、重複部分については適宜説明を省略する。

【0009】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の鉄道車両制御システム１の概略の一例を示す図である。鉄道車両制御システム１は、中央装置１０と、鉄道車両２０とを有する。そして、中央装置１０と、鉄道車両２０とは、通信可能に接続される。なお、図１に示す鉄道車両制御システム１は、１台の鉄道車両２０を有しているが、複数の鉄道車両２０を有していてもよい。

【0010】

中央装置１０は、サーバ装置などの情報処理装置である。中央装置１０は、鉄道車両２０の走行を制御する。例えば、中央装置１０は、鉄道車両２０の走行ルートや、走行ルートの各地点の通過時刻などを有する走行ルートを鉄道車両２０に送信する。また、中央装置１０は、鉄道車両２０が走行ルートで検出した検出結果を受信する。

【0011】

鉄道車両２０は、前方の検出結果に基づいて速度やブレーキを制御する鉄道の車両である。言い換えると、鉄道車両２０は、自動運転により走行する鉄道の車両である。ここで、自動運転において、鉄道車両２０は、決められた走行ルートを走行し、決められた時刻に駅のホームに進入する必要がある。また、鉄道車両２０は、レールＲ１（図２参照）に設けられた分岐器Ｄ１（図７参照）により進行方向を変更するため、中央装置１０等の他の装置と連動する必要がある。さらに、鉄道車両２０は、安全に走行する必要がある。

【0012】

そのため、鉄道車両２０は、前方を監視する必要がある。例えば、駅のホームに進入する場合には、ホームの人と衝突してしまうことを防止するために、鉄道車両２０は、前方のホーム側を監視する必要がある。駅のホームを通過した後、鉄道車両２０は、前方のホーム側を監視する必要は無い。鉄道車両２０は、前方のホーム側よりも、レールＲ１（図２参照）の側方に設置された標識などのランドマークＬ１を監視すべきである。そして、鉄道車両２０は、前方のホーム側や、ランドマークＬ１に限らず、多くの対象を監視する必要がある。

【0013】

しかしながら、鉄道車両２０は、多くの対象を常時監視すると、監視に係る処理量が膨大になってしまう。さらに、監視すべき対象は、地点に応じて異なっている。

【0014】

そこで、鉄道車両２０は、地点ごとに定められた監視対象を監視する。さらに詳しくは、鉄道車両２０は、車両本体２０１、通信装置２０２、ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）２０３、カメラ２０４、位置測位装置２０５、検出装置２０６、中継装置２０７、起動スイッチ２０８、運転スイッチ２０９、走行制御装置２１０、及び記憶装置２１１を有する。

【0015】

車両本体２０１は、鉄道車両２０の本体である。例えば、車両本体２０１は、鉄道車両２０を走行させるモータやブレーキなどである。

【0016】

通信装置２０２は、鉄道車両２０と中央装置１０との通信を実行する装置である。

【0017】

ＬｉＤＡＲ２０３は、レーザー光を照射し、レーザー光の反射光が戻ってくるまでの時間により、対象物までの距離を測定する。ＬｉＤＡＲ２０３は、３次元データである距離画像を生成する。距離画像とは、複数の画素のそれぞれが対象物までの距離を示した画像である。ＬｉＤＡＲ２０３は、鉄道車両２０の前方、つまり鉄道車両２０の進行方向に向けられる。これにより、ＬｉＤＡＲ２０３は、鉄道車両２０の進行方向の距離画像を撮影する。なお、鉄道車両２０は、３次元データを取得する装置として、ＬｉＤＡＲ２０３に限らず他の装置を有していてもよい。

【0018】

カメラ２０４は、可視光により撮影する装置ある。カメラ２０４は、２次元データである撮影画像を生成する。また、カメラ２０４は、ステレオカメラなどの対象物までの距離を測定可能な装置であってもよい。カメラ２０４は、鉄道車両２０の前方、つまり鉄道車両２０の進行方向に向けられる。これにより、カメラ２０４は、鉄道車両２０の進行方向の撮影画像を撮影する。なお、カメラ２０４は、ステレオカメラに限らず、単眼カメラであってもよい。

【0019】

位置測位装置２０５は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）により鉄道車両２０の現在位置を測位する。言い換えると、位置測位装置２０５は、測位衛星からの電波に基づいて、鉄道車両２０の現在位置を取得する。

【0020】

検出装置２０６は、地点ごとに検出対象が定められた検出対象情報に基づいて、検出処理を実行する装置である。例えば、検出装置２０６は、プロセッサ、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などを有するコンピュータである。プロセッサは、例えば、検出装置２０６を統括的に制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）である。ＲＡＭは、各種プログラムやパラメータを記憶する不揮発性の主記憶装置である。ＲＯＭは、プロセッサの作業領域を提供する揮発性の補助記憶装置である。プロセッサは、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムに従い、ＲＡＭをワーキングエリアに使用して各種演算処理を実行する。

【0021】

中継装置２０７は、データを中継する装置である。例えば、中継装置２０７は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標） ＨＵＢなどの装置である。

【0022】

起動スイッチ２０８は、鉄道車両２０を起動させるスイッチである。言い換えると、起動スイッチ２０８は、鉄道車両２０の電源を入れるスイッチである。

【0023】

運転スイッチ２０９は、鉄道車両２０を自動運転により走行させるスイッチである。言い換えると、運転スイッチ２０９は、走行制御装置２１０により鉄道車両２０を走行させるスイッチである。

【0024】

走行制御装置２１０は、検出装置２０６による検出結果に基づいて鉄道車両２０の走行を制御する。走行制御装置２１０は、走行制御部の一例である。さらに詳しくは、走行制御装置２１０は、検出装置２０６による検出結果に基づいて鉄道車両２０の加速、減速、ブレーキなどを制御する。例えば、走行制御装置２１０は、プロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを有するコンピュータである。プロセッサは、例えば、走行制御装置２１０を統括的に制御するＣＰＵである。ＲＡＭは、各種プログラムやパラメータを記憶する不揮発性の主記憶装置である。ＲＯＭは、プロセッサの作業領域を提供する揮発性の補助記憶装置である。プロセッサは、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムに従い、ＲＡＭをワーキングエリアに使用して各種演算処理を実行する。

【0025】

記憶装置２１１は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）などの補助記憶装置である。記憶装置２１１は、地図情報２１２を記憶する。

【0026】

地図情報２１２は、鉄道車両２０の走行ルートを含む地域の地図の情報である。地図情報２１２は、トンネルや橋梁など土木構造物に関する情報、制限速度に関する情報、架線柱や標識などのランドマークＬ１に関する情報、色灯や入替や中継信号機や通信局などの鉄道設備に関する情報、勾配や曲線や分岐や踏切などの線路に関する情報、ホームや地上階などの多層駅や高架下や地下などの高さに関する情報、及び、線路平面図などの情報を有する。なお、これら情報は一例であり、地図情報２１２は、これら情報の一部を有していなくても良いし、他の情報を有していてもよい。

【0027】

また、地図情報２１２は、検出対象情報を有する。検出対象情報は、地点ごとに検出対象が定められた情報である。検出対象は、距離画像や撮影画像などの画像データから検出する対象である。例えば、検出対象は、駅や、レールＲ１や、標識などのランドマークＬ１や、土地の起伏や、踏切などである。さらに、検出対象は、物体に限らず、検知エリアであってもよい。例えば、鉄道車両２０は、駅のホームに進入する場合には、ホームの人と衝突してしまうことを防止するために、ホーム側に形成した検知エリアを監視する。また、鉄道車両２０は、踏切に進入する場合には、立ち往生している人や車と衝突してしまうことを防止するために、踏切に形成した検知エリアを監視する。また、鉄道車両２０は、線路に隣接する建築物や樹木と衝突してしまうことを防止するために、鉄道車両２０から設定された範囲内に形成した検知エリアを監視する。そして、地図情報２１２は、地点ごとに検知エリアが定められていてもよい。

【0028】

図２は、検出対象情報を説明する説明図である。図２に示すように、鉄道車両２０は、出発駅から到着駅に向かってレールＲ１上を走行する。レールＲ１の周囲には、標識などのランドマークＬ１が設置される。検出対象情報には、レールＲ１の設定地点Ｐ１ごとに検出対象が定められている。設定地点Ｐ１は、レールＲ１において２０～３０センチメートルごとに設定される。なお、設定地点Ｐ１の間隔は、２０センチメートル以下であってもよいし、３０センチメートル以上であってもよい。さらに、設定地点Ｐ１の間隔は、一定に限らず、場所によって異なっていてもよい。

【0029】

図３は、検出対象情報のデータ構成の一例を示す図である。検出対象情報は、設定地点Ｐ１ごとに、設定地点識別情報、設定地点位置情報、場所情報、駅情報、レール情報、ランドマーク情報、土地起伏情報、及び踏切情報が関連付けられている。

【0030】

設定地点識別情報は、設定地点Ｐ１のそれぞれを識別するための番号である。設定地点位置情報は、設定地点Ｐ１が設定された地点の位置を示す情報である。例えば、設定地点位置情報は、対象となる設定地点Ｐ１の緯度、経度、標高などの情報である。

【0031】

場所情報は、該当する設定地点Ｐ１の場所に関する情報である。場所情報は、場所、レール分岐器、土地起伏、ランドマーク有無、踏切有無などの情報を有する。場所は、駅近傍であるかや、駅と駅との間であるかを示す情報である。レール分岐器は、レールＲ１に分岐器が設置されているか否かを示す情報である。土地起伏は、設定地点Ｐ１が設定された地点の土地が平坦と上り坂と下り坂との何れに該当するのかを示す情報である。ランドマーク有無は、ランドマークＬ１の有無を示す情報である。踏切有無は、踏切の有無を示す情報である。

【0032】

駅情報は、該当する設定地点Ｐ１が駅の場合に設定される情報である。駅情報は、駅を識別するための番号、駅における鉄道車両２０の進行方向を示す方面などの情報を有する。

【0033】

レール情報は、レールＲ１に関する情報である。レール情報は、詳細情報と、２次元データと、３次元データとを有する。詳細情報は、レールＲ１の種類、レールＲ１の分岐数、レールＲ１の複数の分岐における鉄道車両２０の進行方向、直線や右カーブや左カーブなどの形状を有する。２次元データは、撮影画像におけるレールＲ１の形状を示す情報である。２次元データは、ノード数と、各ノードＮ１の位置を２次元で表現した座標とを有する。また、３次元データは、距離画像におけるレールＲ１の形状を示す情報である。２次元データは、ノード数と、各ノードＮ１の位置を３次元で表現した座標とを有する。

【0034】

図４は、２次元データの一例を示す図である。図４に示すように、ノードＮ１とは、レールＲ１の形状を示す点である。そして、座標は、各ノードＮ１の位置を示す情報である。２次元データ及び３次元データは、レールＲ１の形状を点で表現することで、レールＲ１の形状を線で表現する場合よりも容易に管理することができる。

【0035】

ランドマーク情報は、該当する設定地点Ｐ１で検出すべきランドマークＬ１に関する情報である。ランドマーク情報は、個数と、種類と、大きさと、座標と、を有する。個数は、該当する設定地点Ｐ１で検出すべきランドマークＬ１の個数を示す情報である。種類は、左カーブ、右カーブ、上り坂、下り坂、駅までの距離などの検出すべきランドマークＬ１の種類を示す情報である。大きさは、撮影画像におけるランドマークＬ１の大きさを示す情報である。座標は、撮影画像におけるランドマークＬ１が存在する位置を示す座標などの情報である。例えば、座標は、撮影画像においてランドマークＬ１に外接する矩形により、ランドマークＬ１が存在する位置を表現する場合に、右上および左下などを示す座標である。

【0036】

土地起伏情報は、該当する設定地点Ｐ１における土地の勾配を示す情報である。土地起伏情報は、第１勾配と、第２勾配と、勾配変化点とを有する。図５は、土地起伏情報の一例を示す図である。第１勾配は、撮影画像において、鉄道車両２０から勾配変化点までの第１領域Ａ１の勾配を示す情報である。例えば、第１勾配は、水平距離１０００メートル当たりの高低を示す情報である。第２勾配は、撮影画像において、勾配変化点よりも遠方の第２領域Ａ２の勾配を示す情報である。例えば、第２勾配は、水平距離１０００メートル当たりの高低を示す情報である。勾配変化点は、鉄道車両２０の進行方向において、勾配が変化する変化点Ｃ１である。

【0037】

踏切情報は、該当する設定地点Ｐ１に踏切が有る場合に、踏切のタイプを示す情報である。踏切のタイプとは、遮断機の有無を示す情報である。

【0038】

図６は、第１の実施形態に係る検出装置２０６が有する機能の一例を示す図である。検出装置２０６のプロセッサは、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムに従い、ＲＡＭをワーキングエリアに使用して各種処理を実行することで、図６に示す機能を実現する。すなわち、検出装置２０６は、走行ルート取得部２００１、位置情報取得部２００２、画像データ取得部２００３、自己位置推定部２００４、検出対象情報受信部２００５、検出制御部２００６、検出結果通知部２００７、及び記憶制御部２００８を有する。

【0039】

なお、検出装置２０６の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

【0040】

走行ルート取得部２００１は、鉄道車両２０が走行する走行ルートを取得する。走行ルート取得部２００１は、第３取得部の一例である。ここで、図７は、走行ルートの一例を示す図である。鉄道車両２０は、始点であるＡ駅の１番線から、終点であるＦ駅の１番線まで走行する場合に、複数の分岐器Ｄ１を通過する。分岐器Ｄ１とは、レールＲ１を繋ぎ変えることで、鉄道車両２０の進行方向を変更する機器である。すなわち、鉄道車両２０は、分岐器Ｄ１を通過する場合に、複数の走行ルートを選択することができる。

【0041】

ところが、実際には、鉄道車両２０は、様々な条件により走行ルートが決定される。例えば、走行ルートは、進行方向、鉄道車両種別、駅番線、レール分岐器、勾配、鉄道車両速度、駅予定時刻などの条件により決定される。進行方向は、鉄道車両２０が進む方向である。図７に示す走行ルートの場合、進行方向は、Ａ駅からＦ駅に進むことや、Ｆ駅からＡ駅に進むことなどである。鉄道車両種別は、全ての駅に停車する各駅停車や、予め定められた駅に停車する急行などの種別である。駅番線は、鉄道車両２０が進入する駅の番線である。レール分岐器は、レールＲ１に設置された分岐器Ｄ１である。勾配は、平坦、上り坂、下り坂などのレールＲ１の各地点の勾配である。鉄道車両速度は、レールＲ１の各地点での鉄道車両２０の走行速度や、加速や、減速などである。駅予定時刻は、鉄道車両２０が駅を通過する予定時刻である。

【0042】

例えば、走行ルート取得部２００１は、これら条件に適合する走行ルートを中央装置１０から受信する。また、走行ルート取得部２００１は、これら条件に適合する走行ルートの全部又は一部を生成することで取得してもよい。

【0043】

位置情報取得部２００２は、ＧＮＳＳにより鉄道車両２０の現在位置を示す位置情報を取得する。位置情報取得部２００２は、第４取得部の一例である。すなわち、位置情報取得部２００２は、位置測位装置２０５から鉄道車両２０の現在位置を示す位置情報を取得する。

【0044】

画像データ取得部２００３は、鉄道車両２０の前方を撮像した画像データを取得する。画像データ取得部２００３は、第１取得部の一例である。さらに詳しくは、画像データ取得部２００３は、２次元の画像データである撮影画像をカメラ２０４から取得し、３次元の画像データである距離画像をＬｉＤＡＲ２０３から取得する。

【0045】

自己位置推定部２００４は、鉄道車両２０の現在地点を決定する。自己位置推定部２００４は、決定部の一例である。すなわち、自己位置推定部２００４は、走行ルート取得部２００１により取得された走行ルートにおける現在地点を決定する。さらに詳しくは、自己位置推定部２００４は、撮影画像と距離画像との少なくとも一方と、位置情報とに基づいて、現在位置を決定する。自己位置推定部２００４は、撮影画像と距離画像との少なくとも一方と、検出対象情報とを比較する。

【0046】

例えば、自己位置推定部２００４は、カメラ２０４により撮影された撮影画像に適合する２次元データを検出対象情報から選択する。また、自己位置推定部２００４は、ＬｉＤＡＲ２０３により撮影された距離画像に適合する３次元データを検出対象情報から選択する。自己位置推定部２００４は、選択した２次元データに対応付けられた設定地点位置情報と、選択した３次元データに対応付けられた設定地点位置情報とに基づいて、鉄道車両２０の現在地点を推定する。そして、自己位置推定部２００４は、推定した現在地点と、位置情報取得部２００２により取得された位置情報とに基づいて、鉄道車両２０の現在地点を推定する。

【0047】

検出対象情報受信部２００５は、鉄道車両２０が走行するレールＲ１の地点ごとに検出対象が定められた検出対象情報を取得する。検出対象情報受信部２００５は、第２取得部の一例である。例えば、検出対象情報受信部２００５は、鉄道車両２０が設定距離を走行する毎に、これから走行する区間の検出対象情報を受信する。すなわち、検出対象情報受信部２００５は、レールＲ１と、ランドマークＬ１と、駅と、土地勾配と、踏切との少なくとも一つに関する情報を含む検出対象情報を取得する。なお、検出対象情報受信部２００５は、設定距離を走行する毎に限らず、設定された地点に到達した場合に、これから走行する区間の検出対象情報を受信してもよい。さらに、検出対象情報受信部２００５は、走行ルートを含む検出対象情報を一度に受信してもよい。

【0048】

検出制御部２００６は、検出対象情報に基づいて、自己位置推定部２００４により決定された現在地点に対応する設定地点Ｐ１に対して定められた検出対象を、画像データから検出する。さらに詳しくは、検出制御部２００６は、自己位置推定部２００４により決定された現在地点に適合する設定地点Ｐ１の設定地点位置情報を検出対象情報から選択する。そして、検出制御部２００６は、選択した設定地点位置情報に対応付けられた情報により特定される検出対象を、画像データから検出する。すなわち、検出制御部２００６は、２次元の画像データである撮影画像と、３次元の画像データと距離画像のそれぞれから検出対象を検出する。

【0049】

例えば、検出制御部２００６は、検出対象情報において設定地点位置情報に対応付けられた２次元データに示されたレールＲ１を、撮影画像から検出する。また、検出制御部２００６は、検出対象情報において設定地点位置情報に対応付けられた３次元データに示されたレールＲ１を、距離画像から検出する。また、検出制御部２００６は、設定地点位置情報に対応付けられたランドマーク情報に示されたランドマークＬ１を、撮影画像と距離画像とから検出する。

【0050】

検出結果通知部２００７は、検出制御部２００６による検出結果を通知する。さらに詳しくは、検出結果通知部２００７は、検出制御部２００６による検出結果を走行制御装置２１０に通知する。例えば、検出結果通知部２００７は、検出対象情報において設定地点位置情報に対応付けられた情報により特定される検出対象を正常に検出したことを通知する。また、検出結果通知部２００７は、設定地点位置情報に対応付けられた情報により特定される検出対象と、検出結果とに相違があった場合に、異常が有ることを通知する。例えば、検出結果通知部２００７は、レールＲ１上に障害物が有るなどの異常を通知する。

【0051】

さらに、検出結果通知部２００７は、検出制御部２００６による検出結果を中央装置１０に送信する。検出結果通知部２００７は、送信部の一例である。例えば、検出結果通知部２００７は、設定地点位置情報に対応付けられた情報により特定される検出対象と、検出結果とに相違があった場合に、異常が有ることを送信する。さらに、検出結果通知部２００７は、異常を検出した地点や、異常を検出した撮影画像や距離画像を中央装置１０に送信してもよい。

【0052】

例えば、検出結果通知部２００７は、検出対象情報において設定地点位置情報に対応付けられたレールに関する情報と、検出制御部２００６により画像データから検出されたレールＲ１とに相違がある場合に、相違を警告するアラート情報を中央装置１０等の他の装置に送信する。この場合に、検出結果通知部２００７は、走行制御装置２１０を経由して中央装置１０に送信してもよいし、走行制御装置２１０を経由させずに中央装置１０に送信してもよい。

【0053】

記憶制御部２００８は、検出制御部２００６により検出された検出結果を記憶する。例えば、記憶制御部２００８は、検出制御部２００６による検出処理の実行ログを記憶する。ここで、メンテナンスを行う場合や、事故が発生した場合などに、管理者は、検出装置２０６により検出された検出結果を確認する必要がある。そこで、記憶制御部２００８は、実行ログなどの検出結果を記憶する。

【0054】

また、記憶制御部２００８は、実行ログなどの検出結果として、テキストデータに限らず、画像データを記憶してもよい。すなわち、記憶制御部２００８は、撮影画像や距離画像を記憶してもよい。図８は、撮影画像により形成された検出結果の一例を示す図である。図８に示すように、検出制御部２００６は、検出対象情報に基づいて、レールＲ１の形状を示すノードＮ１を撮像画像に配置する。そして、検出制御部２００６は、ノードＮ１に基づいて、レールＲ１を検出する。また、検出制御部２００６は、検出対象情報に基づいて、ランドマークＬ１を検出する検出領域Ａ３を撮像画像に配置する。そして、検出制御部２００６は、検出領域Ａ３からランドマークＬ１を検出する。

【0055】

この場合に、記憶制御部２００８は、ノードＮ１や検出領域Ａ３などが配置された撮影画像を記憶する。これにより、管理者は、検出制御部２００６による検出処理を確認することができる。さらに、記憶制御部２００８は、検出結果を記憶装置２１１に記憶してもよいし、鉄道車両２０の他の記憶媒体に記憶してもよいし、中央装置１０に記憶してもよい。

【0056】

次に、第１の実施形態に係る検出装置２０６が実行する処理について説明する。

【0057】

図９は、第１の実施形態に係る検出装置２０６が実行する走行検出処理の一例を示すフローチャートである。

【0058】

走行ルート取得部２００１は、中央装置１０から走行ルートを取得する（ステップＳ１）。

【0059】

自己位置推定部２００４は、位置情報取得部２００２により取得された位置情報と、画像データ取得部２００３により取得された撮影画像と、距離画像とに基づいて、鉄道車両２０の現在地点を決定する（ステップＳ２）。

【0060】

検出対象情報受信部２００５は、検出対象情報を中央装置１０から受信する（ステップＳ３）。

【0061】

検出制御部２００６は、画像データ取得部２００３により取得された撮影画像と、距離画像と、検出対象情報とに基づいて、検出処理を実行する（ステップＳ４）。

【0062】

検出結果通知部２００７は、検出処理による検出結果を走行制御装置２１０に通知する（ステップＳ５）。さらに、検出結果通知部２００７は、中央装置１０に対して検出結果を通知してもよい。

【0063】

自己位置推定部２００４は、位置情報取得部２００２により取得された位置情報と、画像データ取得部２００３により取得された撮影画像と、距離画像とに基づいて、鉄道車両２０の現在地点を決定する（ステップＳ６）。

【0064】

自己位置推定部２００４は、検出対象情報を前回受信してから鉄道車両２０が設定距離以上に走行したか否かを判定する（ステップＳ７）。設定距離以上に走行していない場合に（ステップＳ７；Ｎｏ）、検出制御部２００６は、ステップＳ４において検出処理を実行する。

【0065】

一方、設定距離以上に走行した場合に（ステップＳ７；Ｙｅｓ）、検出対象情報受信部２００５は、ステップＳ３において検出対象情報を中央装置１０から受信する。

【0066】

そして、検出装置２０６は、自動運転を終了するまで走行検出処理を実行する。

【0067】

以上のように、第１の実施形態に係る鉄道車両制御システム１は、鉄道車両２０の前方を撮像した撮影画像や距離画像などの画像データを取得する。また、鉄道車両制御システム１は、鉄道車両２０が走行するレールＲ１の設定地点Ｐ１ごとに検出対象が定められた検出対象情報を取得する。鉄道車両制御システム１は、鉄道車両２０の現在地点を決定する。また、鉄道車両制御システム１は、検出対象情報において現在地点に対して定められた検出対象を画像データから検出する。そして、鉄道車両制御システム１は、検出結果に基づいて鉄道車両２０の走行を制御する。

【0068】

このように、検出対象情報は、設定地点Ｐ１ごとに検出対象が定められている。鉄道車両制御システム１は、検出対象情報に基づいて、検出対象を検出する。そして、鉄道車両制御システム１は、検出結果に基づいて、鉄道車両２０を走行させる。したがって、鉄道車両制御システム１は、監視にかかる処理負担を軽減すると共に、監視に必要な情報を適切なタイミングで提供することができる。

【0069】

また、本実施形態の検出装置２０６で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルで、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの半導体記憶装置等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。

【0070】

また、当該プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、当該プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

【0071】

また、当該プログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。

【符号の説明】

【0072】

１…鉄道車両制御システム、１０…中央装置、２０…鉄道車両、２０１…車両本体、２０２…通信装置、２０３…ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）、２０４…カメラ、２０５…位置測位装置、２０６…検出装置、２０７…中継装置、２０８…起動スイッチ、２０９…運転スイッチ、２１０…走行制御装置、２１１…記憶装置、２１２…地図情報、２００１…走行ルート取得部、２００２…位置情報取得部、２００３…画像データ取得部、２００４…自己位置推定部、２００５…検出対象情報受信部、２００６…検出制御部、２００７…検出結果通知部、２００８…記憶制御部、Ａ１…第１領域、Ａ２…第２領域、Ａ３…検出領域、Ｃ１…変化点、Ｄ１…分岐器、Ｌ１…ランドマーク、Ｎ１…ノード、Ｐ１…設定地点、Ｒ１…レール。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】