JP2011209026A - 列車速度計測システム - Google Patents

Abstract

【課題】 この発明は、カメラを使用して映像を取得しマッチング処理することによって、通常走行時はもとより、車軸空転時にも、より正確な対地速度を計測することのできる列車速度計測システムを得ることを目的とする。
【解決手段】 線路には基準マーク２が設けられており、これを撮影するカメラ５で撮影し、撮影された画像又は映像をマッチング処理して基準マーク２を画像処理部４で抽出する。画像処理部４により抽出した基準マークに基づき得られる距離情報及びカメラによる撮影フレームの時間情報によって、演算部３は列車速度を演算する。このような列車速度の計測によって、通常走行時はもとより、車軸空転時にも、より正確に対地速度を計測する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、列車において、車両に搭載した画像や映像を用いて対地速度の計測を行うことを目的とした列車速度計測システムに関するものである。

一般に列車速度の計測は、駆動軸に取り付けられた速度発電機によって行う方法が主流であり、また改良された列車速度検出方法が特許文献１に記載されている。この特許文献１によれば、速度発電機とは別に、モータの駆動制御で使用している速度情報を用いることによりモータの回転数から列車の速度を検出するというものである。

特開２００８−１８２８０８号公報

従来の列車速度計測システムにおいては、特許文献１に記載されているように、モータの駆動制御で使用している速度情報や、駆動軸に取り付けられた速度発電機からの情報を用いて、列車の対地速度を計測するものであった。このような計測システムにおいては、通常走行時には、列車のモータや速度発電機と直結した車軸がレールとかみ合っており、モータや速度発電機からの情報は正しく対地速度を示すことになるが、急ブレーキ時など、車軸が空転した場合には、正確な対地速度が得られないという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、カメラを使用して映像を取得しマッチング処理することによって、通常走行時はもとより、車軸空転時にも、より正確な対地速度を計測することのできる列車速度計測システムを得ることを目的とする。

この発明に係る列車速度計測システムは、線路に設けられた基準マークを撮影するカメラと、このカメラにより撮影された画像又は映像をマッチング処理して上記基準マークを抽出する画像処理部と、この画像処理部により抽出した基準マークに基づき得られる距離情報及びカメラによる撮影フレームの時間情報によって列車速度を演算する演算部とを備えたものである。

この発明によれば、カメラにより撮影された画像又は映像をマッチング処理して上記基準マークを抽出し、基準マークに基づき得られる距離情報及びカメラによる撮影フレームの時間情報によって列車速度を演算するので、車軸空転時にも、より正確に対地速度を計測することができる。

この発明の実施の形態１に係る列車速度計測システムの構成を表す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態１にかかる基準マークの拡大図である。 この発明の実施の形態１にかかる基準マークの一つの具体例である。 この発明の実施の形態２に係る列車速度計測システムの構成を表す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態３に係る列車速度計測システムの構成を表す機能ブロック図である。 この発明の実施の形態３に係る基準マークの拡大図である。 基準マークの別の具体例である。

実施の形態１

この発明の実施の形態１に係る列車速度計測システムを図１乃至図３を用いて説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係る列車速度計測システムの構成を表す機能ブロック図である。図１において、１は車両、２は線路上に設けた基準マーク、３は演算部、４は画像処理部、５はカメラである。基準マーク２は、基準位置を示す線上の印と、一意に振られた番号で構成される。

図２はこの発明の実施の形態１にかかる基準マーク２の拡大図である。線路上に設けたれた基準マーク２は、レール７の下に敷かれる枕木６の上に設ける。図３はこの発明の実施の形態１にかかる基準マーク２の一つの具体例を示している。基準マーク２は、列車進行方向に並行な線、進行方向に対し垂直な線、および数字から構成している。この例では、基準マーク２はごく単純化しており、カメラ５によって撮像している基準マーク２とその前後の基準マーク２との差異は、基準マーク２に付与した識別符号によって判別されることになる。

つぎに、列車速度計測システムの動作について説明する。車両１には、基準マーク２を撮影するためのカメラ５が搭載されている。このカメラ５は、車両１の底面に真下を向くように搭載されており、線路上に設けた基準マーク２を撮影する。撮影はフレームごとの極短時間の一定間隔で実施する。このカメラ５の上位装置として、カメラ５から出力される信号を入力し、画像処理する画像処理部４を搭載している。画像処理部４では、画像マッチング処理などの画像処理を行うことで、基準マーク２の情報を抽出する。いま、低速で車両１が走行しており、複数回の撮影にわたって、フレーム内に同一の基準マーク２がフレームインして撮影される場合には、この複数回の撮影によって、基準マーク２の移動量ｄ（距離情報）とその移動に要する時間ｓ（時間情報）を取得することができ、これらによって車両１の対地速度ｖ＝ｄ／ｓを演算部３において算出することができる。

また、車両１が高速で走行し、連続する撮影における前後のフレーム内に同一の基準マーク２がフレームインしない場合には、各フレームごとに基準マーク２に付された識別符号を画像処理部４で判読して車両１の対地速度を演算することができる。即ち、カメラ５は各フレームを一定間隔で撮影しているので、ある基準マーク２が撮影されたフレームから、それに隣接する基準マーク２が撮影されたフレームまでのフレーム数をカウントをしておくことにより、２つの隣接する基準マーク２の撮影時間間隔としての時間情報ｓを演算することができる。ここで隣接する基準マーク２間の距離Ｌ（距離情報）は、それらの基準マーク２を設置したときに既知となっているので、これらによって車両１の対地速度ｖ（＝Ｌ／ｓ）を演算部３において算出することができる。

上記のように、カメラ５で撮影する各フレームでの基準マーク２を画像処理部４で判読し、各フレームにおける基準マーク２のフレーム内での位置、及び認識した基準マーク２の識別符号を演算部３へ出力し、演算部３は、列車速度が遅いために撮影フレーム間で同一の識別符号が入力されてくるときには対地速度をｖ＝ｄ／ｓにより求め、列車速度が速いために撮影フレーム間で異なる識別符号が入力されてくるときには対地速度をｖ＝Ｌ／ｓにより求める。このような列車速度の計測によれば、通常走行時はもとより、車軸空転時にも、より正確に対地速度を計測することができる。

実施の形態２

この発明の実施の形態２に係る列車速度計測システムを図４により説明する。図４はこの発明の実施の形態２に係る列車速度計測システムの構成を表す機能ブロック図である。図４に示す列車速度計測システムは複数の計測系統を有している。具体的には、第１の系統は、演算部３−１、画像処理部４−１、カメラ５−１で構成され、第２の系統は、演算部３−２、画像処理部４−２、カメラ５−２で構成されている。

各計測系統の演算部３−１及び３−２で求めた列車速度は、平均化部１０に入力され、平均化部１０で２系統から得た列車速度を平均化することによって、より正確な列車速度を求めることができる。なお、図４では、演算部３及び画像処理部４を分散配置しているが、これらの装置の処理能力を上げることによって、カメラ５部分のみを分散配置するようにしてもよい。

実施の形態３

この発明の実施の形態３に係る列車速度計測システムを図５乃至図７により説明する。図５はこの発明の実施の形態３に係る列車速度計測システムの構成を表す機能ブロック図である。図５に示す列車速度計測システムは複数の計測系統を有しており、このうち１つ又は複数の計測系統に赤外線を検出する赤外線カメラ１１を用いるものである。図６はこの発明の実施の形態３に係る基準マークの拡大図であり、基準マーク２０には発光素材を使用しているものである（基準マーク自体の形態は実施の形態１と同様）。

赤外線カメラ１１及び発光素材による基準マーク２０を用いることにより、悪天候や夜間においても基準マーク２０を明確に識別することができ、画像処理部４において画像マッチング処理などの画像処理を実施することができる。

尚、実施の形態１に示す１系統による列車速度計測システムにおいても、カメラ５を赤外線カメラ１１とし、基準マーク２を発光素材による基準マーク２０によるものとしてもよい。

また、この発明の実施の形態１乃至３に係る基準マークを図７に示すような基準マーク２１とすることもできる。図７は基準マークの別の具体例であり、線路位置に対する固有の情報、例えば線路の特定区間ごとに定めたマーキング（“Ａ”の文字）を付すことにより、これを画像処理部４で抽出して、列車位置情報を得ることができるものである。

また、図１、図４、図５に示す列車速度計測システムにおいて、基準マーク２や基準マーク２０の代わりに、線路に敷設された枕木の幅(列車進行方向)を用いて速度を検出するようにしてもよい。すなわち、枕木の縁（枕木のへり）の部分の画像上での移動を撮影したフレームから画像処理部４により検出し、その移動量とフレーム速度の関係から列車速度を求めることができる。

１ 車両
２、２０、２１ 基準マーク
３ 演算部
４ 画像処理部
５ カメラ
６ 枕木
７ レール
１０ 平均化部
１１ 赤外線カメラ

Claims (6)

1. 線路に設けられた基準マークを撮影するカメラと、このカメラにより撮影された画像又は映像をマッチング処理して上記基準マークを抽出する画像処理部と、この画像処理部により抽出した基準マークに基づき得られる距離情報及びカメラによる撮影フレームの時間情報によって列車速度を演算する演算部とを備えたことを特徴とする列車速度計測システム。
2. 線路に設けられた基準マークを撮影するカメラ、このカメラにより撮影された画像又は映像をマッチング処理して上記基準マークを抽出する画像処理部、この画像処理部により抽出した基準マークに基づき得られる距離情報及びカメラによる撮影フレームの時間情報によって列車速度を演算する演算部を有する複数の計測系統を備え、各計測系統により求めた列車速度を平均化する平均化部とを備えたことを特徴とする列車速度計測システム。
3. 上記複数の計測系統のうち、一部の計測系統が有するカメラが赤外線を検出するカメラであることを特徴とする請求項２に記載の列車速度計測システム。
4. 上記カメラが撮影する基準マークに発光素材が用いられていることを特徴とする請求項３に記載の列車速度計測システム。
5. 上記画像処理部は、撮影する基準マークに付された線路位置情報を抽出することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の列車速度計測システム。
6. 上記基準マークの代わりに、線路に敷設された枕木を用いたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の列車速度計測システム。

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