速度超過等判定装置の開発

速度超過等判定装置の開発
交通安全環境研究所
吉永 純
独立行政法人 交通安全環境研究所
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目次
１．まえがき
２．運転の異常を検知する装置の開発
(1) 標準運転パターンから速度超過を検出
(2) 軌道、信号の異常を検出して、車上で記録
(3) 映像により運転士の異常操作を検出
３．走行実験
４．あとがき
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１．まえがき
„ プローブ車両技術のうち、運転状況に係る異常の検出
¾ 速度で判断（標準運転曲線からのずれ）して検出
¾ ノッチ操作、モータ電流変化等の情報から判断（一定時間
等）して検出
„ 軌道、信号等からの異常情報を受信して記録
¾ GPSにより列車の位置検知を車上で行う
¾ 軌道、信号の異常情報を受信して、列車上に表示
„ 映像による運転異常の検知
¾ 運転士のノッチ操作を画像解析することにより異常を検知
¾ 標準ノッチ操作からの逸脱
„ 走行実験取得データ
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２ 運転の異常を検知する装置の開発
（１） 標準運転パターンからのずれを検出して、速度超過を検出
停車駅へ停止する場合
信号Ｃ
信号B
停車駅
信号Ａ
80km
制限
100km/h
ATS
(ATS-P等)
速度のパターンマッチング
80km制限
ブレーキ
再力行
再力行
ＡＴＳ停止パターン
ブレーキ
速度制限標識失念？
→危険
通過駅と誤認識？
0km/h
信号Ａ
カーブ
信号Ｂ
信号C
停止点
"逸脱"の累積量
速度超過の蓄積量
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停車駅への停止∼先行列車に接近する場合∼
速度のパターンマッチング
100km/h
ＡＴＳ停止パターン
80km/h制限
ブレーキ
速度制限標識失念？
45km/h 制限
注意信号見落し？
再力行
0km/h
信号Ａ
カーブ
信号Ｂ
信号C
停止点
速度超過の蓄積量
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運転異常検知に関する情報
(1) 速度情報
→ 運転の異常が最終的に現れる
(2)ノッチ操作、モータ電流情報
→ 運転の異常が直ちに現れる
(1) 標準運転速度からの偏差（特に超過）
→ 意図的な異常運転に対応
(2)標準運転速度からの偏差の蓄積
→ 運転傾向の異常に対応
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（２） 軌道、信号の異常情報を受信して記録する装置の開発
・列車の位置、異常検出位置をGPSにより記録する方式の開発
(1)GPSによる位置検知、進行方向自動判別機能
ＧＰＳからの自列車の進行方向から自動で運転方向を認識し、行き先設定する
(2)キロ程による距離情報
ＧＰＳによる緯度経度に加え、基点からの距離及び地図上へのプロット表示をする
(3)速度
GPS による位置変化から、速度を算出して表示する
(4)ソフトウェア間通信
マップマッチングソフトで把握した(1)∼(3)の情報を、軌道異常検出ソフトに伝送する
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・軌道、信号の異常情報の画面表示
・測定データと、設定されたしきい値を比較し、異常と判定される場合、
画面上の警報表示と、地図上に自列車位置を専用色で地図上に表示する。
・ログファイルに記録されたデータによる再生表示も可能。
モニタ画面上の列車位置検知情報に、軌道、信号からの異常情報を表示
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ソフトウェア間通信により軌道異常等の測定値データ、列車の状況を入出力
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（３） 映像による運転異常の検知
・運転士の操作、動作を画像解析することにより異常を検出
速度発電機
GPSｱﾝﾃﾅ
カメラ
処理装置（PC）
ﾃﾞｯﾄﾞﾏﾝ検出ｿﾌﾄｳｪｱ
記録装置
システム構成：ノッチ操作を記録し、標準操作からの
乖離を検出（ソフトウェア処理）
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項 目
スペック
画像素子
1/3 インチ Sony Super HAD Color CCD
総画素数
H:512
V:492
信号方式
NTSC
走査方式
2:1 インターレース
同期方式
内部同期
走査周波数
H:15.734KHz
V:59.94Hz
水平解像度
330 本以上
S/N 比
48db 以上（AGC OFF)
シャッタースピード
1/60∼1/10.000sec
最低被写体照度
0.1 ルクス（F:1.2)
インフラデッドライトコンディションで 0.00 ルクス
使用したカメラ
（赤外線）
：夜間も使用可
処理装置上で見る
カメラの映像
運転士の操作
検出例
（頭部の動き）
運転手の頭部が
一定時間以上動き無し
運転手の頭部が
警報判定位置を一定時間以上超過
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３ 実験線による走行実験
検知、記録装置
表示装置
車内運転状況
前方位置
位置検知、運転状況記録と表示装置
軌道、信号
異常検知装置
からの異常出力
映像取得カメラ
車内に位置検知、記録装置、表示装置、カメラを設置して、
軌道、信号の異常検知システム（日大）からの異常出力を表示
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1501-E-25
1503-E-25
40
35
30
25
20
15
10
5
0
1502-E-25
1504-E-25
直線部
R100
標準運転パターンの作成
0
100
200
300
距離 [m]
東行き
西行き
速度 [km/h]
速度 [km/h]
実験線における運転状況
400
500
40
35
30
25
20
15
10
5
0
600
1501-W-25
1503-W-25
直線部
1502-W-25
1504-W-25
R100
0
100
200
300
距離 [m]
400
500
600
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標準運転と実運転の比較
標準運転曲線
実運転
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列車位置検知例
：速発データ
：ＧＰＳ生データ
：ＧＰＳ補正データ
進
行
方
向
島地トンネル
GPSと速度発電機による位置検知でトンネル内でも検知可能
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列車位置検知方法
：速発による自車両位置
：ＧＰＳによる自車両位置
低速時はGPSによる位置検知、高速時は速発による位置検知
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標準運転からの速度超過を検出して異常を出力
速度情報
状況
映像による
データ
波状摩耗位置
位置
走行履歴
速度超過位置
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標準運転からの速度偏差の蓄積を検出して異常を出力
速度偏差設定値
速度偏差の
蓄積制限値
列車走行
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軌道の異常を検出してその位置、そのときの列車の状況を表示
速度情報
軌道異常発生表示
波状摩耗位置
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信号の異常を検出してその位置、そのときの列車の状況を表示
速度情報
軌道境界で異常を検知
軌道回路Ａ
軌道回路Ｂ
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軌道、信号の異常情報を受信して記録する装置による試験
実路線でのＧＰＳ測位結果
走行試験１
有効ﾃﾞｰﾀ
数
全ﾃﾞｰﾀ数
1,673
走行試験２
全ﾃﾞｰﾀ数
1,445
平均補
正距離
最小補正
距離
1,673
4.4m
0.0m
有効ﾃﾞｰﾀ
数
平均補正
距離
最小補正
距離
1,445
8.6m
0.0m
最大補正
距離
平均健康
衛星数
15.1m
最大補正
距離
6.5
平均健康
衛星数
49.7m
6.6
平均可視
衛星数
12.0
平均可視
衛星数
12.1
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最大補正距離
49.7m
補正距離
14.2m
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映像による運転異常検知システムの実験例
角度解析
ノッチ
取得画像
解析画像
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４．あとがき
（プローブ技術として標準運転からの乖離）
„ 速度超過を検出して異常を判断
„ 速度超過量を蓄積して異常を判断
„ 列車の位置検知（GPS、速発）表示と組み合わせ
（軌道、信号異常情報の表示）
„ 軌道、信号の異常を受けて、その位置を表示
„ 位置はGPSと速発によりリアルタイムに検知
„ 軌道、信号の異常箇所がリアルタイムに検知、表示
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