画像解析及び通信技術を活用した踏切事故防止支援システムへの取組

交通システム研究部 主席研究員 竹内 俊裕

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平成29年度 講演会

講演内容
1.背景
2.踏切事故防止支援システム
3.まとめ
4.今後の課題2

平成29年度 講演会

背 景
鉄軌道分野
鉄道運転事故件数は長期的には減少傾向にあるものの、さらなる安全性向上のための対策が必要
全体の約３割を占めている踏切での事故を減らすことが、鉄道の安全性向上には重要な課題
踏切事故死亡者の約７割は歩行者、そのうち約４割が高齢者
高齢ドライバーが接近中の列車に気付かずに事故に遭うケース、高齢者が踏切を渡りきれずに事故に遭うケース
鉄道運転事故件数
鉄道運転事故件数と踏切事故件数の比較

2000（全体）事故件数（踏切）事故件数

727件

1500
1000
500

236件
27262524232221201918171615141312111098765432

平成元年度

6362616059

昭和58年度0

出展：国土交通省鉄道局 鉄軌道輸送の安全に関わる情報

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平成29年度 講演会

背 景
自動車分野
センシングデバイス
通信デバイス

ASV推進計画

汎用技術として安価に使用できる環境
新たな技術を安全対策へ取入れ
省コストで安全性向上

出展：国土交通省自動車局 第5期ASV推進計画パンフレット

軌道系交通システムへ活用
道路交通との協調双方の安全性を向上

自律検知型安全運転支援技術の開発・実用化・普及

踏み間違い防止装置等、高齢者
踏切での列車と自動車やの事故防止対策

歩行者との衝突事故防止

4平成29年度 講演会

踏切事故防止支援システム
踏切事故防止支援システムコンセプト①踏切へ接近する自動車のドライバーに対して、踏切保安設備の動作状態を報知する。
②動作中の踏切内で停滞した自動車や歩行者を検出し、その情報を接近する列車に報知するとともに、列車の接近を停滞中の自動車や歩行者へも報知する。

踏切事故削減効果※踏切障害物検知装置等の設置が容易ではない地方鉄道への設置を考慮し、汎用技術を活用した低コストシステム
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平成29年度 講演会

踏切事故防止支援システム
現車試験の実施
山形鉄道フラワー長井線

試験列車

第二勧進代踏切第二勧進代踏切試験自動車

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平成29年度 講演会

踏切事故防止支援システム
システム構成と主な機能
汎用回線による通信
踏切遮断時進入防止支援機能
踏切停滞支援機能
踏切停滞検知機能

ｸﾗｳﾄﾞｻｰﾊﾞｰ

ｲﾝﾀｰﾈｯﾄ

ｸﾗｲｱﾝﾄ端末（列車）

ｸﾗｲｱﾝﾄ端末（自動車）
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ｸﾗｲｱﾝﾄ端末（踏切）平成29年度 講演会

踏切事故防止支援システム
踏切遮断時進入防止支援機能
動作中の踏切に接近中の自動車のドライバーに対して、情報提供等の支援を行う。
踏切保安設備
動作状態

ｲﾝﾀｰﾈｯﾄ
ｲﾝﾀｰﾈｯﾄ

支援情報8

平成29年度 講演会

踏切事故防止支援システム
踏切遮断時進入防止支援機能
ＧＰＳにより自車位置を検知し、現在位置から踏切までの距離に応じて、ドライバーに対して情報提供や注意喚起を音声と表示で支援する。
情報提供

300m

注意喚起

200m

ドライバーのブレーキ操作による減速に伴いTTCが変化し、一度行われた支援が再び行われ、ドライバーにとって煩わしく感じる

TTCによる支援で確認された課題

距離に応じて支援することにより安定した支援を確認
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平成29年度 講演会

踏切事故防止支援システム
踏切遮断時進入防止支援機能動画

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平成29年度 講演会

踏切事故防止支援システム
踏切停滞支援機能
動作中の踏切内に停滞している自動車や歩行者の情報を接近している列車の運転士に対して、情報提供等の支援を行う。
また、停滞している自動車のドライバーや歩行者に列車の接近を情報提供等により支援を行う。

支援情報

停滞検知状態

ｲﾝﾀｰﾈｯﾄ
車両状態
列車状態

支援情報

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平成29年度 講演会

踏切事故防止支援システム
踏切停滞支援機能
踏切内での停滞を認識したクラウドサーバーより、接近中の列車に対して、列車の現在位置と運転パターンから当該踏切までの到達予想時間に応じて、情報提供等の支援を行う。
同時に停滞中の自動車のドライバーに対しても、列車到達までの残り時間に応じて情報提供等の支援を行う。
情報提供

注意喚起

5分以上

情報提供 注意喚起

警報

警報

1分未満

1分～5分

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平成29年度 講演会

踏切事故防止支援システム
踏切停滞支援機能
踏切停滞支援情報：警報

クライアント端末（列車）クライアント端末（自動車）13

平成29年度 講演会

踏切事故防止支援システム
踏切停滞検知機能
踏切を通行する自動車や歩行者等の映像から、画像解析技術を活用して踏切内の停滞を検知し、踏切が動作中の場合は障害物検知情報としてクラウドサーバーに伝送する。
障害物検知エリア

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平成29年度 講演会

踏切事故防止支援システム
踏切停滞検知機能
障害物検出方法
最新のフレーム画像と１フレーム前の画像から動きのある物体のみを抽出する。（差分抽出により動きのない背景が除去される。）
４フレーム前３フレーム前動的差分抽出２フレーム前動的差分抽出１フレーム前動的差分抽出15

最新フレーム

動的差分抽出

平成29年度 講演会

踏切事故防止支援システム
踏切停滞検知機能
障害物進入検知
動的物体を抽出した画像の四辺を矩形で抽出（障害物進入検知範囲）し、抽出した各矩形をＸ座標（横ピクセル）ごとに輝度の総和を積算してグラフ化し、ピークがしきい値を超えた場合に障害物進入検知と判定する。
しきい値

超過

しきい値

しきい値
しきい値
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平成29年度 講演会

踏切事故防止支援システム
踏切停滞検知機能
障害物追従検知
障害物の進入を検知した瞬間のフレーム画像から障害物進入検知範囲を除いた部分を抽出（障害物追従検知範囲）し、その部分を基準画像として保持し、以降の入力画像との動的差分抽出を行い、結果を二値化する。
障害物追従
検知範囲

障害物進入検知の瞬間

基準画像

障害物進入検知時の画像

動的差分抽出

二値化
二値化した差分抽出画像

抽出結果
差分抽出画像17

入力画像
平成29年度 講演会

踏切事故防止支援システム
踏切停滞検知機能
障害物検出方法
二値化した画像を、Ｘ座標（横ピクセル）ごと、Ｙ座標（縦ピクセル）ごとに輝度の総和を積算してグラフ化し、両方のグラフのピーク（下図の●と●）がしきい値（下図の）を超えている場合に障害物として認識する。
しきい値
しきい値

二値化した差分抽出画像

輝度総和積算グラフ

障害物を認識している状態で、踏切が動作開始した場合に『障害物あり』としてクラウドサーバーへ伝送する。
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平成29年度 講演会

踏切事故防止支援システム
踏切停滞検知機能
障害物検出例
動画再生
自動車
自動車
歩行者
歩行者
歩行者

通常
通常
通常
高齢者
停滞

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平成29年度 講演会

踏切事故防止支援システム踏切停滞検知機能
試験結果
時刻

天候

9:30～10:00
10:00～11:00
11:00～12:00
12:00～13:00
13:00～14:00
14:00～15:00

雪
小雪
晴れ
晴れ
晴れ
晴れ

合計

自動車
歩行者
通過数 検出数 不検出数 外乱(*1) 通過数 検出数 不検出数 外乱(*1)
3282415220048
48
00
77003330
3321114039
112520555551
442822644441
333300252

21786%

3514%

2667

55
82%

1218%

10

*1 大粒の雪や急激なコントラストの変化を障害物と判定した回数

自動車86％、歩行者82％の検出率を確認
降雪時でも検出できることを確認
大粒の雪や急激なコントラストの変化の瞬間画像が基準画像となった場合に、以後不検出となる事象も確認
常に障害物が存在している状況となることから安全側であるがシステム不信となる
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平成29年度 講演会

踏切事故防止支援システム
踏切停滞検知機能
雪の影響による誤検知の例
動画再生
雪の影響

誤検知

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平成29年度 講演会

踏切事故防止支援システム
踏切停滞検知機能
雪の影響による誤検知の例
解析フロー(障害物存在判定ｽﾃｰﾀｽ)
ｽﾃｰﾀｽ
ﾁｪｯｸ
入力画像と(物体進入判定ｽﾃｰﾀｽ)
基準画像との差分抽出
入力画像と１ﾌﾚｰﾑ前の画像
障害物との差分抽出
しきい値
超過
物体進入
NO
YES
しきい値
超過
障害物存在
YES
確定処理
基準画像
保持
物体進入
確定処理
障害物存在
判定ｽﾃｰﾀｽ遷移

踏切動作

NO

NO

YES
踏切内停滞
伝送処理

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物体進入
判定ｽﾃｰﾀｽ遷移

平成29年度 講演会

踏切事故防止支援システム
踏切停滞検知機能
雪の影響による誤検知の例
大粒の雪を基準画像として保持
入力画像との差分抽出で常に障害物存在と判定
以後 踏切を通過する自動車や歩行者を検出できずパラメータにより対策可能23

平成29年度 講演会

踏切事故防止支援システム
踏切停滞検知機能
雪の影響による誤検知の対策例
動画再生
雪の影響

パラメータ変更

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平成29年度 講演会

まとめ
まとめ
踏切事故防止を目的として踏切事故実態に基づき踏切事故防止支援システムを構築
現車試験において、構築したシステムの機能検証を実施◆踏切遮断時進入防止支援機能
TTCによる支援方法から、距離による支援方法に変更し、安定した支援が行われることを確認◆踏切停滞支援機能
列車の運転士と自動車のドライバー双方に、情報提供等の支援が提供されることを確認◆踏切停滞検知機能
画像解析技術を活用し、約85％の検知率で踏切を通過する自動車や歩行者を検知できることを確認
天候（大粒の雪）や急激なコントラストの変化の影響については、パラメータ等の調整を自動化する等によって対策が可能であることを確認
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平成29年度 講演会

今後の課題
今後の課題

踏切事故防止支援システムの実用化に向けた検討
踏切遮断時進入防止支援機能・効果評価等により最適な支援距離や支援方法に関する検討・高齢ドライバーや軽度の認知症ドライバーによる進入防止方法に関する検討

踏切停滞支援機能
・最適な支援タイミングや支援方法に関する検討

踏切停滞検知機能
・モニターランによる様々な時間帯や天候のデータ収集
・状況に応じたパラメータ設定の調整と設定自動化の検討
・解析精度（検知率）の向上と信頼性に関する検討26

平成29年度 講演会