(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車の乗降用扉を検出する車両扉検出装置において、
自然光または照明光の照射により車両表面で生じる反射光のうち、単一または複数の特定波長域の光量を検出する手段と、
前記光量を基に特定物質を含む物体の有無を検出する手段と、
前記物体の検出により車両における乗降用扉の位置を検出する手段とを備えたことを特徴とする列車扉検出装置。
【請求項２】
請求項１の列車扉検出装置において、
単一または複数の特定波長域の光量を検出する手段は、少なくとも１つの特定波長域として７７０ｎｍから１６００ｎｍの範囲内の光を検出することを特徴とする列車扉検出装置。
【請求項３】
請求項１の列車扉検出装置において、
特定物質含む物体の有無を検出する手段は、ゴム部材を検出することを特徴とする列車扉検出装置。
【請求項４】
請求項１の列車扉検出装置において、
特定物質含む物体の有無を検出する手段は、車両表面に貼付または塗布した部材を検出することを特徴とする列車扉検出装置。
【請求項５】
請求項１の列車扉検出装置において、
特定物質含む物体の有無を検出する手段は、第一の物体における特定波長の反射光量と、第二の物体における特定波長の反射光量との比較により扉の検出を行うことを特徴とする列車扉検出装置。
【請求項６】
請求項１の列車扉検出装置において、
特定物質含む物体の有無を検出する手段は、扉または扉周辺に位置するゴムまたはカーボンにおける特定波長の反射光量と、扉または扉周辺に位置する金属または塗料における特定波長の反射光量との比較により扉の検出を行うことを特徴とする列車扉検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、列車の各車両に付属する乗客の乗降用扉の数および位置を検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道列車車両の扉位置を検出する装置としては、特許文献１に記載のように、列車の側面に記載されている車両番号をカメラで撮影し、得られた画像から文字のパターン認識を行い、その文字情報をキーとして列車編成テーブルを検索することで各車両の特徴情報を得る装置や、特許文献２に記載のように、距離測定センサにて、センサから車両側面までの距離を測定することで、車両側面に対し若干内側に位置する扉部分を検出する装置等が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２３９２３７号公報
【特許文献２】特許第３４０７９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
列車の各車両に付属する乗客の乗降用扉の位置を高信頼，高精度に検出する場合、特許文献１記載の技術では、人間が認識できる可視光により車両番号画像を取得する。車両番号部分に付着した汚れや影などの影響で車両番号画像が正常に取得できない場合、車両情報を得られない。また、装置内に番号に対応した車両情報テーブルを持つか、またはネットワークを介して他の端末内の車両情報テーブルを参照する必要がある。
【０００５】
更に、特許文献２記載の技術では、センサと車両側面の距離特性を検出するため、車両の振動や、貨物列車等の特殊車両に同様な距離特性があった場合、扉部の誤検出が発生してしまう。本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、車両の扉部を構成する物体の材質そのものの光学的特性を検出することで、信頼性の高い扉位置検出を実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、列車の乗降用扉を検出する車両扉検出装置において、自然光または照明光の照射により車両表面で生じる反射光のうち、単一または複数の特定波長域の光量を検出する手段と、光量を基に特定物質を含む物体の有無を検出する手段と、物体の検出により車両における乗降用扉の位置を検出する手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明は列車扉検出装置において、単一または複数の特定波長域の光量を検出する手段は、少なくとも１つの特定波長域として７７０ｎｍから１６００ｎｍの範囲内の光を検出することを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明は列車扉検出装置において、特定物質を含む物体の有無を検出する手段は、ゴム部材を検出することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明は列車扉検出装置において、特定物質を含む物体の有無を検出する手段は、車両表面に貼付または塗布した部材を検出することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明は列車扉検出装置において、特定物質を含む物体の有無を検出する手段は、第一の物体における特定波長の反射光量と、第二の物体における特定波長の反射光量との比較により扉の検出を行うことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明は列車扉検出装置において、特定物質を含む物体の有無を検出する手段は、扉または扉周辺に位置するゴムまたはカーボンにおける特定波長の反射光量と、扉または扉周辺に位置する金属または塗料における特定波長の反射光量との比較により扉の検出を行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の列車扉検出装置によれば各物質特有の光学的特性を利用して、扉範囲内に特定物質が特定の形状を伴って存在するか否かで検出を行うため、可視光による検出面の撮像で問題となる汚れや影，太陽光や照明光の鏡面反射で生じるハレーション、また、検出装置と車両間の距離特性を検出する場合に問題となる、車両の振動，類似特性部の誤検出などの影響はなく、信頼性の高い車両扉検出装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００１４】
以下、本発明の実施例を図１〜図１１により説明する。
【００１５】
図１は本発明の装置全体の一実施例である。列車１０１は、矢印方向に走行中の３両編成列車を上側から見た図である。車両扉検出部１０２は、走行中の列車１０１の通過時に車両側面を撮影し、各車両の乗降用扉位置を検出する機能である。ホームゲート制御部
１０３は、駅ホームの安全柵のゲートの開閉を制御する機能であり、乗客の乗降時に、車両扉検出部１０２からの扉位置情報により、安全柵のゲートの開閉位置と開閉幅を制御する。
【００１６】
次に図１の装置全体の動作について説明する。車両扉検出部１０２は、例えば駅のホームの端部に配置してあり、列車がホームに入ってくると、車両検知部４０１が列車の先頭部を検知する。制御部５０１は車両検知信号を受け、分光部２０１，扉検出部３０１を起動する。分光部２０１は列車１０１の側面からの反射光の受光を開始する。扉検出部３０１は分光部２０１からの列車画像データを基に扉の検出を実行する。上記一連の動作を、車両検知部４０１が列車の後端部の検知終了まで連続して実行する。車両後端部までの扉検出が完了すると、制御部５０１は分光部２０１および扉検出部３０１の動作を停止させる。次に制御部５０１は扉検出部３０１からの情報より、各車両の扉数と扉の位置を算定し、ホームゲート制御部１０３に情報を伝達する。ホームゲート制御部１０３は各車両の扉の位置に応じてホームゲートの開く位置および幅を制御する。
【００１７】
図２に分光部２０１の一実施例を示す。分光部２０１は走行中の列車１０１の側面を順次撮影する機能であり、動画像撮影用カメラで実現できる。フィルタ２０２は特定波長域の光のみ通過する手段であり、ガラス主成分のバンドパスフィルタで実現できる。
【００１８】
図３は分光部２０１のフィルタ２０２の一特性例である。フィルタ２０２ａは、５００ｎｍ近傍の波長の光に対し高い透過率を示す例である。またフィルタ２０２ｂは、１０００ｎｍ近傍の波長の光に対し高い透過率を示す例である。レンズ２０３は被写体からの反射光を集光する機能であり、ガラス素材のレンズで実現できる。画像センサ部２０４は、一つの光電変換素子を一画素とすると、例えば縦方向４００万画素、横方向６４０万画素の光電変換素子の集合体で構成され、受光した光量を電荷量に変換し出力する機能であり、ＣＣＤイメージセンサで実現できる。ＡＤ変換部２０５は、画像センサ部２０４が出力する全ての光電変換素子のアナログ電圧出力を１素子ずつ順番にデジタル信号に変換する機能であり、半導体のＡＤ変換器で実現できる。光源２０６は車両撮影用の光源であり、車両扉検出のための反射光を得るために夜間や雨天等、太陽光の得られない場合に点灯する機能であり、ハロゲン電球や、乗降客に眩しくないよう、人間の目では知覚できない近赤外線光源等を用いて実現できる。上記の構成により、分光部２０１では、車両の側面から太陽光または光源２０６の反射光をフィルタ２０２で受光し、特定の波長領域の反射光のみをレンズ２０３を介して画像センサ部２０４に集光する。画像センサ部２０４では光電変換を行い、ＡＤ変換器２０５にてデジタルデータに変換し、扉検出部３０１に出力する。
【００１９】
図４に扉検出部３０１の一実施例を示す。扉検出部３０１は分光部２０１から入力した車両の画像情報を基に車両扉の位置を検出する手段である。画像メモリ３０２ａおよび
３０２ｂは、分光部２０１ａおよび２０１ｂから入力された画像データを格納する機能であり、半導体メモリで実現できる。画像メモリ３０２ａには、図３のフィルタ特性２０２ａで示される５００ｎｍの波長の反射光で取得した画像が格納される。また画像メモリ３０２ｂには、図３のフィルタ特性２０２ｂで示される１０００ｎｍの波長の反射光で取得した画像が格納される。
【００２０】
図９の左側の図は、画像メモリ３０２に格納された画像データの一例で、車両扉の左右の扉の間にゴムのスペーサが露出している例である。また図９の右側の図は、画像メモリ３０２に格納された別の画像データの例で、扉間にゴムスペーサの露出のない車両扉の左右の扉にカーボン製のラベルを貼付した例である。
【００２１】
また、図６は、左から扉の塗装面，アルミ面，ゴムスペーサ，カーボン製ラベルのそれぞれ５００ｎｍと１０００ｎｍの波長光での反射率特性の例である。以上より、画像メモリ３０２ａと３０２ｂに格納される画像は、図９に示すように、形状は同一であるが、図６の特性より各部分の濃度はそれぞれ異なる画像が格納される。
【００２２】
図４において、除算部３０３は画像メモリ３０２ａの各画素のデータを、３０２ｂに格納された同一画素位置のデータで除算を行う。出力として、例えば除算結果が１以上であれば“１”を出力し、１未満であれば“０”を出力する機能であり、ＣＰＵプログラムである除算命令とその商の整数値を出力することで実現できる。例えば、車両扉の塗装表面，アルミ面，扉間のゴムスペーサ部およびカーボン塗布ラベルのそれぞれ５００ｎｍおよび１０００ｎｍの光の反射率が図６に示すようであった場合、それぞれの５００ｎｍの反射率を１０００ｎｍの反射率で除した値は図７のようになる。その結果、除算部３０３の出力は、塗装表面，アルミ面では“０”を、ゴムスペーサ部およびカーボン塗布ラベルでは“１”を出力する。結果メモリ３０４は、除算部３０３で得られた出力を格納する領域であり、半導体メモリで実現できる。
【００２３】
図１０に、図９の画像を除算部３０３で処理し、結果メモリ３０４に格納したデータ出力例を示す。“１”を黒で、“０”を白で示した場合、ゴムスペーサ部分および、カーボンラベル部分のみが“１”として出力される。パターン検出部３０５は、結果メモリ内のデータから、予め登録しておいたパターンと、結果メモリ内の“１”の集合体の形状を照合し、登録パターンと一致か否かを出力する機能であり、ＣＰＵにて、予め基準パターンメモリ３０６に格納しておいた基準パターンと比較し、一致度を調べるパターンマッチングプログラムを実行することで実現できる。なお基準パターンメモリ３０６は半導体メモリで実現できる。
【００２４】
図５は扉検出部３０１の別の実施例であり、分光部２０１ｂからの入力データを用い検出を行う例である。図中３０２ｂ，３０４〜３０６は図４の実施例と同一機能である。判定しきい値部３０７は画像メモリ３０２ｂ内の画像データを一画素ごとに２値化するための基準値を生成する機能であり、例えば画像メモリ内の全データの最大値に、定数（例えば０.５ ）を乗じた値を判定しきい値として生成する。例えば、車両扉の塗装表面，アルミ面，扉間のゴムスペーサ部およびカーボンラベルのそれぞれ５００ｎｍおよび１０００
ｎｍの光の反射率が図６に示すようであった場合、最大値であるアルミ反射率の１／２を判定しきい値とすると図８のようになる。その結果として比較部３０８の出力は、塗装表面，アルミ面では“０”を、ゴムスペーサ部およびカーボンラベルでは“１”を出力する。そして結果メモリ３０４の格納されるデータは図４の実施例同様に図１０に示す結果と同様になる。
【００２５】
図１１に車両検知部４０１の一実施例を示す。車両検知部４０１は列車の先端部，後端部および車両間の連結部を検出する機能である。図１１において、投光部４０２は検知光を対象物に投射する機能であり、赤色発光ダイオードで実現できる。光検知部４０３は対象物による反射光を検知する機能であり、光電変換素子であるフォトダイオードで実現できる。車両側面部４０４は車両を前方向から見た断面図である。車両連結部４０５は車両の連結部を前方向から見た断面図である。次に動作を説明する。最初に、車両検知部４０１の前に車両が存在しない場合、投光部４０２より投射した光Ｓ０は直進し、光検知部４０３で反射光を検出しない。次に、車両連結部４０５が車両検知部４０１の前面にある場合、投光部４０２より投射した光Ｓ１は車両連結部４０５で反射光Ｒ１として反射するが光検知部４０３と異なる位置に到達し、光検知部４０３で検知しない。そして、車両側面部４０４が車両検知部４０１の前にある場合、投光部４０２より車両側面部４０４に投射された光Ｓ２は車両側面部４０４で反射し、反射光Ｒ２として光検知部４０３に入射する。この結果、光検知部４０３は、列車を構成する各車両が前にある期間、反射光Ｒ２を検出し、車両検知信号を制御部５０１に出力することで、車両の存在および各車両の長さを検出できる。
【００２６】
また、図１において、制御部５０１は車両検知部４０１からの検知信号により、分光部２０１，扉検出部３０１に対し動作の開始および停止の指令を出すこと、および扉検出部からの検出信号を受け、ホームゲート制御１０３に車両扉の位置を通知する機能であり、ＣＰＵおよびプログラムの制御動作で実現できる。
【００２７】
以上示したように本発明の列車扉検出装置によれば各物質特有の光学的特性を利用して、扉範囲内に特定物質が特定の形状を伴って存在するか否かで検出を行うことが可能なため、可視光による撮像で問題となる汚れや影，ハレーション、また、検出装置と車両間の距離特性を検出する場合に問題となる、車両の振動，類似特性部の誤検出などの影響はなく、信頼性の高い車両扉検出装置を実現できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、列車の各車両に付属する乗客の乗降用扉の数および位置を検出する装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】車両扉検出装置の実現方法を示した説明図。
【図２】分光部の実現方法を示した説明図。
【図３】フィルタの光学特性を示した説明図。
【図４】扉検出部の一実現方法を示した説明図。
【図５】扉検出部の別の実現方法を示した説明図。
【図６】扉構成部品の分光特性を示した説明図。
【図７】除算部での処理結果を示した説明図。
【図８】比較部での処理結果を示した説明図。
【図９】画像メモリの格納データを示した説明図。
【図１０】結果メモリの格納データを示した説明図。
【図１１】車両検知部の一実施例を示した説明図。
【符号の説明】
【００３０】
１０１…列車、１０２…車両扉検出部、１０３…ホームゲート制御部、２０１…分光部、２０２…フィルタ、２０３…レンズ、２０４…画像センサ部、２０５…ＡＤ変換部、
３０１…扉検出部、３０２…画像メモリ、３０３…除算部、３０４…結果メモリ、３０５…パターン検出部、３０６…基準パターンメモリ、３０７…判定しきい値部、３０８…比較部、４０１…車両検知部、４０２…投光部、４０３…光検知部、４０４…車両側面部、４０５…車両連結部。
【図１】
0004475202.tif 000002
【図２】
0004475202.tif 000003
【図３】
0004475202.tif 000004
【図４】
0004475202.tif 000005
【図５】
0004475202.tif 000006
【図６】
0004475202.tif 000007
【図７】
0004475202.tif 000008
【図８】
0004475202.tif 000009
【図９】
0004475202.tif 000010
【図１０】
0004475202.tif 000011
【図１１】
0004475202.tif 000012