物体検出ユニット、物体検出装置、横断路の移動物体検知装置及びプログラム
【課題】表面が滑らかで光沢のある黒い物体などレーザ光線の反射率が低い物体の位置、形状を正確に検出する物体検出ユニットを提供する。
【解決手段】物体検出部２０ａ〜２０ｄが読み出された固定物体の位置データ中から距離の測定値を示す信号のあるレーザ光線の照射角度ごとに、そのレーザ光線の照射角度に対応する監視領域内に存在する物体の位置データ中から受光なしを示す信号のあるレーザ光線の照射角度を抽出する（Ｓ１２５）。そして、抽出されたレーザ光線の照射角度がある場合には、物体検出部２０ａ〜２０ｄがそのレーザ光線の照射角度の位置には、レーザ光線を反射しない移動物体が存在すると判断する。一方、抽出されたレーザ光線の照射角度がない場合には、物体検出部２０ａ〜２０ｄが監視領域内にレーザ光線を反射しない移動物体が存在しない、と判断する（Ｓ１３０）。
【解決手段】物体検出部２０ａ〜２０ｄが読み出された固定物体の位置データ中から距離の測定値を示す信号のあるレーザ光線の照射角度ごとに、そのレーザ光線の照射角度に対応する監視領域内に存在する物体の位置データ中から受光なしを示す信号のあるレーザ光線の照射角度を抽出する（Ｓ１２５）。そして、抽出されたレーザ光線の照射角度がある場合には、物体検出部２０ａ〜２０ｄがそのレーザ光線の照射角度の位置には、レーザ光線を反射しない移動物体が存在すると判断する。一方、抽出されたレーザ光線の照射角度がない場合には、物体検出部２０ａ〜２０ｄが監視領域内にレーザ光線を反射しない移動物体が存在しない、と判断する（Ｓ１３０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軌道などの走行路に設置された横断路を横断する物体の位置、形状を検出する技術に関し、特に表面が滑らかで光沢のある黒い物体などレーザ光線の反射率が低い物体の位置・形状を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、踏切に列車が接近している場合に、踏切道に存在する自動車や歩行者などを検出して警報を発生させる踏切障害物検知装置が知られている。このような踏切障害物検知装置においては、踏切道にレーザ光線を走査しながら送信するとともに、踏切道内の障害物によって反射したレーザ光線を受光するよう構成されており、反射されたレーザ光線を受光した場合には、踏切道内に障害物が存在すると認定するとともに、障害物が自動車か歩行者や自転車などかを識別する（例えば、特許文献１参照。）。なお、このような障害物の識別については、上述の特許文献１中に明記はされていないが、レーザ光線の照射角度およびそのレーザ光線を受光するまでの所要時間から障害物の位置を特定すると推測される。また、踏切道にレーザ光線を走査する一周期の間にレーザ光線を受光した受光結果に基づき、障害物の大きさを推定してその障害物が自動車か歩行者や自転車などかを識別すると推測される。
【０００３】
また、上述の踏切障害物検知装置においては、反射されたレーザ光線を一定時間受光し続けている場合には、踏切道から退避するよう注意喚起するため、障害物に対して警報を発生させる。
【特許文献１】特開２００２−３７０７８号公報（第３，４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述のような踏切障害物検知装置においては、踏切道に存在する表面が滑らかで光沢のある黒色や濃紺色の車などを正確に検出できないといった問題があった。すなわち、表面が滑らかで光沢のある黒色や濃紺色の物体にレーザ光線を発射するとこの物体から反射されるレーザ光線の強度が低くなり物体を検出できない場合がある。これは、黒色や濃紺色の物体から反射されるレーザ光線の強度は、白色系の物体に比べて低い。さらに表面が滑らかで光沢のある物体から反射されるレーザ光線は、例えば鏡面のように反射されるため、入射方向へは散乱しにくい。したがって、レーザ光線を発射する装置とレーザ光線を受光する装置とが一体化されているような障害物体検知装置においては、物体の面に垂直すなわち物体の表面から９０度の角度の方向に比べ角度の少ない方向からレーザ光線を発射する場合には、受光されるレーザ光線の強度は角度が少なくなると低くなる。
【０００５】
このような問題を解決する方法として、レーザ光線の発射出力を高める方法が考えられるが歩行者の目にレーザ光線が当たると目を傷める危険性がある。
なお、このような問題は、軌道に設置された踏切道だけでなく、例えば道路に設置された横断歩道や、工場などの構内道路に設置された横断路などの走行路に設置された横断路においても同様の問題が生じるおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような不具合に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、表面が滑らかで光沢のある黒い物体などレーザ光線の反射率が低い物体の位置、形状を正確に検出することにより、走行路に設置された横断路を横断する物体の位置、形状を正確に検出することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した問題点を解決するためになされた本発明の物体検出ユニット（３：なお、この欄においては、発明に対する理解を容易にするため、必要に応じて「発明を実施するための最良の形態」欄において説明した構成要素を括弧内に示すが、この記載によって特許請求の範囲を限定することを意味するものではない。）は、横断路を含むよう設定された監視領域内へレーザ光線を走査しながら発射し、監視領域内の物体によって反射されたレーザ光線を受光した場合には前記物体からレーザ光線を受光した位置までの距離を計測し、この距離の計測値を示す距離データをレーザ光線の走査位置に関連付けて出力し、受光しない場合には受光なしを示す距離データをレーザ光線の走査位置に関連付けて出力可能なレーザ光線発射・受光手段（１０）と、レーザ光線発射・受光手段（１０）を制御して前記監視領域内へレーザ光線を走査しながら発射させ、前記反射されたレーザ光線を受光させ、レーザ光線発射・受光手段（１０）から出力された前記監視領域内の距離データに基づいて物体の位置を検出する制御手段（２０）と、を備えている。
【０００８】
そして、制御手段（２０）は、以下の処理を実行する。
（イ）レーザ光線発射・受光手段（１０）を制御して前記監視領域内の固定物体へレーザ光線を走査しながら発射させ、前記固定物体によって反射されたレーザ光線を受光させ、レーザ光線発射・受光手段（１０）から出力された第１の距離データを記憶部（２０）へ記憶する。
【０００９】
（ロ）レーザ光線発射・受光手段（１０）を制御して前記監視領域内の物体へレーザ光線を走査しながら発射させ、前記物体によって反射されたレーザ光線を受光させ、レーザ光線発射・受光手段（１０）から出力された第２の距離データを前記記憶部（２０）へ記憶する。
【００１０】
（ハ）記憶部（２０）に記憶された前記第１の距離データを読み出し、その読み出した第１の距離データ中から距離の計測値が示されている監視領域内の走査位置を抽出し、その抽出された走査位置ごとに、その走査位置に対応する前記第２の距離データを記憶部（２０）から読み出し、その読み出した第２の距離データ中から受光なしが示されている走査位置を選定する。
【００１１】
（ニ）前記選定された走査位置に基づいて移動物体の位置を検出する。
上述のように、本発明の物体検出ユニット（３）は、表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車の車体などレーザ光線の反射率が低い物体の位置を検出できる。
【００１２】
すなわち、上述の（イ）の処理において、監視領域内に移動物体がない状態における基準データとしての第１の距離データが記憶される。また、上述の（ロ）の処理において、監視領域内の移動物体がある状態やない状態における検出対象データとしての第２の距離データが記憶される。
【００１３】
そして、上述の（ハ）の処理において、第１の距離データ中から距離の測定値が示されている監視領域内の走査位置を抽出し、その抽出された走査位置ごとに、その走査位置に対応する第２の距離データ中から受光なしが示されている走査位置を選定する。ここで、監視領域内に移動物体がなければ、第１の距離データと第２の距離データとの差異はないので、第１の距離データ中から距離の測定値が示されている走査位置に対応する第２の距離データ中から受光なしの走査位置を選定することはない。この処理において、第２の距離データ中から受光なしの走査位置が選定された場合には、発射したレーザ光線が反射されにくい移動物体に当たったためレーザ光線が反射されにくく受光できなかったと考えられる。すなわち、レーザ光線の反射率の低い物体例えば黒い自動車の車体にレーザ光線が発射されたために反射されなかったと考えられる。そこで、発射したレーザ光線が反射されにくい走査位置を選定すれば、レーザ光線の反射率の低い物体例えば黒い自動車の車体を検出することができる。つまり、上述の（ニ）の処理において、選定された走査位置に基づいてレーザ光線の反射率の低い物体例えば自動車の車体などの移動物体の位置を検出できる。
【００１４】
したがって、表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車の車体などレーザ光線の反射率が低い物体の位置を検出できる。なお、上述の「移動物体」の具体例としては、自動車や二輪車、歩行者等が挙げられる。また、上述の移動物体でない物体である固定物体の具体例としては、警報機や遮断機、標識、遮断棹、操作器、柵、縁石などが挙げられる。
【００１５】
ここで、監視領域内の走査位置とは、レーザ光線発射・受光手段（１０）がレーザ光線を走査する始点からの角度位置を指す。例えばレーザ光線を発射できる最大角度が１８０度の場合には、始点位置は「０度」の角度位置であり、終点位置は「１８０度」の角度位置となる。
【００１６】
なお、上述のような表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車の車体などレーザ光線の反射率が低い物体の位置を検出する場合には、発射したレーザ光線が反射されにくい走査位置を選定している。したがって、発射したレーザ光線が反射されにくい走査位置なので距離の測定値を示す距離データがない。そのため、表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車の車体などの移動物体の位置を検出する検出精度が十分得られない場合も考えられる。
【００１７】
しかし、例えば黒い自動車において、車体はレーザ光線の反射率が低い物体に相当するが、タイヤなどはレーザ光線を反射する。そこで、レーザ光線の反射率が低い物体であっても、一部にレーザ光線を反射する部位があれば、距離の測定値を示す距離データに基づいてその部位の位置を検出できる。つまり、発射したレーザ光線が反射されにくい走査位置を選定してレーザ光線の反射率の低い物体例えば自動車の車体の位置を検出するとともに、レーザ光線を反射する部位例えば自動車のタイヤについての距離の測定値を示す距離データに基づいて自動車のタイヤの位置を検出できれば、移動物体例えば黒い自動車の位置をより正確に検出できる。そこで、請求項２に記載のようにするとよい。
【００１８】
すなわち、制御手段（２０）は、さらに、以下の処理を実行するとよい。
（ホ）前記第２の距離データを読み出し、その読み出した第２の距離データ中から距離の計測値が示されている監視領域内の走査位置を抽出し、その抽出された走査位置ごとに、その走査位置に対応する前記第１の距離データを読み出し、その読み出した第１の距離データが距離の計測値を示す場合には、前記第２の距離の計測値と前記第１の距離の計測値との差分を算出し、その差分が所定値以上ある走査位置を選定し、さらに前記読み出した第１の距離データが受光なしを示す場合には、その走査位置を選定する。
【００１９】
（へ）前記選定された走査位置に対応する第２の距離データに基づいて移動物体の位置を検出する。
（ト）前記（ニ）による移動物体の検出結果と、前記（ヘ）による移動物体の検出結果とを統合し、統合した結果に基づいて移動物体の位置を検出する。
【００２０】
このように構成された本発明の物体検出ユニット（３）によれば、表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車の車体などレーザ光線の反射率が低い物体の位置を検出するとともに、レーザ光線を反射する部位例えば自動車のタイヤについての距離の測定値を示す距離データに基づいて自動車のタイヤの位置を検出できるので、移動物体例えば黒い自動車の位置をより正確に検出できる。
【００２１】
すなわち、請求項１による表面が滑らかで光沢のある黒い物体などレーザ光線の反射率が低い物体の位置を検出する処理に加えて、物体から反射されるレーザ光線による物体の位置を検出するために上述の（ホ）、（ヘ）及び（ト）の処理を実行する。
【００２２】
上述の（ホ）の処理において、検出対象データとしての第２の距離データ中から距離の測定値が示されている監視領域内の走査位置ごとに、その走査位置に対応する基準データとしての第１の距離データが距離の計測値を示す場合には、第２の距離の計測値と第１の距離の計測値との差分を算出する。そして、その差分が所定値例えばレーザ光線発射・受光手段（１０）固有の分解能の値より大きければ、その走査位置を選定する。さらに、その走査位置に対応する基準データとしての第１の距離データが受光なしを示す場合には、その走査位置を選定する。
【００２３】
そして、上述の（へ）の処理において、選定された走査位置に対応する検出対象データとしての第２の距離データに基づいてレーザ光線を反射する物体例えば自動車のタイヤなどの移動物体の位置を検出できる。
【００２４】
そして、上述の（ト）の処理において、前記（ニ）による移動物体の検出結果と、前記（ヘ）による移動物体の検出結果とを統合し、統合した結果に基づいて移動物体の位置を検出する。すなわち、移動物体が例えば表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車などの場合には、前記（ニ）の処理によって黒い車体が検出され、前記（ト）の処理
によって、タイヤが検出される。つまり、例えば検出された黒い車体の検出結果とタイヤの検出結果とを統合すれば、移動物体例えば黒い自動車の位置をより正確に検出できる。
【００２５】
したがって、表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車の車体などレーザ光線の反射率が低い物体の位置を検出するとともに、レーザ光線を反射する部位例えば自動車のタイヤについての距離の測定値を示す距離データに基づいて自動車のタイヤの位置を検出できるので、移動物体例えば黒い自動車の位置をより正確に検出できる。
【００２６】
また、物体検出ユニット（３）によって検出された物体が移動物体であると判断された場合には、請求項３に記載のように、移動物体の位置変化から車両の走行を妨げるおそれがあるか否かを予測するとよい。
【００２７】
すなわち、車両接近判断手段（４０）が、走行路を走行する車両がその走行路に設置された横断路に接近しているか否かを判断する。また、物体検出ユニット（３）が、横断路を含むよう設定された監視領域内に存在する移動物体の少なくとも位置を検出する。ここで、車両接近判断手段（４０）によって横断路へ車両が接近していると判断された場合には、移動物体判断手段（４０）が、物体検出ユニット（３）によって検出された移動物体が移動中であるか否かを判断する。さらに、移動物体判断手段（４０）によって移動物体が移動中であると判断された場合には、位置変化予測手段（５１）がその移動物体の位置変化を予測し、妨害予測手段（５３）が、位置変化予測手段（５１）によって予測された移動物体の位置変化に基づき、その移動物体が車両の走行を妨げるおそれがあるか否かを予測するとよい。
【００２８】
このような本発明によれば、走行路に設置された横断路を横断する表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車の車体などレーザ光線の反射率が低い物体の位置を検出するとともに、レーザ光線を反射する部位例えば自動車のタイヤについての距離の測定値を示す距離データに基づいて自動車のタイヤの位置を検出できるので、移動物体例えば黒い自動車の位置をより正確に検出できる。そして、移動物体例えば黒い自動車の位置変化を予測することにより、その移動物体が接近中の車両の走行を妨げるおそれがあるか否かを正確に予測できる。
【００２９】
この場合、上述の「走行路」の具体例としては、鉄道車両が走行する軌道や、自動車などの車両が走行する「道路」、工場などの構内で運搬車両が走行する「構内道路」などが挙げられる。また、横断路の具体例としては、軌道に設置された「踏切道」や、道路に設置された「横断歩道」、工場などの構内道路に設置された「横断路」などが挙げられる。
【００３０】
なお、上述の物体検出ユニット（３）については、請求項４に記載のように、複数の物体検出ユニット（３）が存在してそれぞれによる移動物体の検出結果を統合してもよい。
この場合、物体検出統合手段（３０）が、複数の物体検出ユニット（３）それぞれによる移動物体の検出結果を統合し、統合した結果に基づいて移動物体の位置を検出するとともに、移動物体の形状を推定するとよい。
【００３１】
このようにすれば、複数の物体検出ユニット（３）を異なる位置に設置することにより、死角が生じないように移動物体を検出できる。また、複数の物体検出ユニット（３）それぞれによるレーザ光線の走査面を同一面上に重ね合わせ統合することによって、移動物体の位置を検出するとともに、異なる方向からの移動物体の検出位置によって移動物体の形状を推定できるので移動物体の認識精度を高められる。したがって、表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車の位置を検出するとともに、黒い自動車の形状を推定できる。
【００３２】
なお、請求項３に記載の横断路の移動物体検知装置（２）についても請求項５に記載のように、複数の物体検出ユニット（３）が存在してそれぞれによる物体の検出結果を統合してもよい。
【００３３】
この場合も、物体検出統合手段（３０）が、複数の物体検出ユニット（３）それぞれによる移動物体の検出結果を統合し、統合した結果に基づいて移動物体の位置を検出するとともに、移動物体の形状を推定するとよい。
【００３４】
このようにすれば、請求項３に記載の横断路の移動物体検知装置（２）についても請求項４と同様の効果を得ることができる。
なお、物体検出ユニット（３）が設置される横断路によっては、固定物体となる標識、柵、縁石などが少ない場合がある。固定物体が少ない場合には、当然固定物体から反射されるレーザ光線も少なくなるため、距離の測定値を示す距離データが少なくなり、受光なしを示す距離データが多くなる。そのため、移動物体の受光なしと比較するための固定物体の距離の測定値を有する走査位置が減少し、表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車の車体などレーザ光線の反射率が低い物体の検出精度が十分得られない場合も考えられる。そこで、請求項６に記載のようにするとよい。
【００３５】
すなわち、レーザ光線発射・受光手段（１０）から発射されるレーザ光線の光軸が横断路を含むよう設定された監視領域に平行な角度から、監視領域内の方向へ監視区域内に入らない角度までの間に設定されているとよい。
【００３６】
このようにすれば、固定物体となる標識、柵、縁石などが少ない場所においても地面から反射されるレーザ光線を得られるので固定物体の距離の測定値を有する走査位置の数を確保でき、移動物体（表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車の車体などレーザ光線の反射率が低い物体）をより正確に検出することができる。また、レーザ光線の光軸が地面方向に発射されるため、レーザ光線が横断路を歩行中の歩行者の目に入りにくい。
【００３７】
また、請求項４に記載の物体検出装置（４）においても物体検出ユニット（３）が設置される横断路によっては、固定物体となる標識、柵、縁石などが少ない場合がある。そこで、請求項７に記載のようにするとよい。
【００３８】
すなわち、レーザ光線発射・受光手段（１０）から発射されるレーザ光線の光軸が横断路を含むよう設定された監視領域に平行な角度から、監視領域内の方向へ監視区域内に入らない角度までの間に設定され、物体検出統合手段（３０）は、複数の物体検出ユニット（３）それぞれによる移動物体の検出結果に基づいて移動物体の位置を検出するとよい。
【００３９】
このようにすれば、固定物体となる標識、柵、縁石などが少ない場所においても地面から反射されるレーザ光線を得られるので、移動物体（表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車の車体などレーザ光線の反射率が低い物体）をより正確に検出することができる。
【００４０】
また、物体検出統合手段（３０）は、複数の物体検出ユニット（３）がそれぞれ検出された物体が移動物体であるか否かを判断し、それぞれにより検出された物体の検出結果を統合しないので、統合するための処理負荷を軽減できる。そして、それぞれのレーザ光線発射・受光手段（１０）から発射されるレーザ光線の光軸の高さと水平位置調整によりレーザ光線の走査面を同一面上に重ね合わせる必要がなくなり、物体検出装置（４）の設置と保守とが容易となる。さらに、レーザ光線の光軸が地面方向に発射されるため、レーザ光線が横断路を歩行中の歩行者の目に入りにくい。
【００４１】
また、物体検出ユニット（３）のうちの何れかが故障しても他の物体検出ユニット（３）によって物体の検出を続行することができるので、当該物体検出装置（４）の信頼性を高めることができる。
【００４２】
また、請求項５に記載の横断路の移動物体検知装置（２）においても物体検出ユニット（３）が設置される横断路によっては、固定物体となる標識、柵、縁石などが少ない場合がある。そこで、請求項８に記載のようにするとよい。
【００４３】
すなわち、レーザ光線発射・受光手段（１０）から発射されるレーザ光線の光軸が横断路を含むよう設定された監視領域に平行な角度から、監視領域内の方向へ監視区域内に入らない角度までの間に設定され、物体検出統合手段（３０）は、複数の物体検出ユニット（３）それぞれによる移動物体の検出結果に基づいて移動物体の位置を検出するとよい。
【００４４】
このようにすれば、請求項７と同様の効果を得ることができる。
なお、横断路を含むよう設定された監視領域内に走行路が複数存在する場合には、請求項９に記載のように、物体検出ユニット（３）が走行路それぞれの間に、且つ横断路の側方に設置されているとよい。
【００４５】
このようにすれば、例えば横断路を含む監視領域に２走行路ある場合、監視領域を２分割すれば、１走行路を列車が通過中であっても、他の１走行路を含む監視領域を監視できる。詳説すれば、例えば２走行路の間に、且つ横断路の側方に１つの物体検知装置（３）を設け、横断路を含む監視領域を各走行路に応じて監視領域を２分割する。すると、１走行路を列車が通過中であっても、他の１走行路の監視を続けられる。また、例えば横断路を含む監視領域に２走行路ある場合、横断路の４隅の１隅に１つの物体検知装置（３）を設置した場合では、２走行路の距離を監視しなければならないが、２走行路の間に、且つ横断路の側方に１つの物体検出ユニット（３）を設置した場合では、１走行路の距離を監視すればよい。つまり、２走行路の間に、且つ横断路の側方に１つの物体検出ユニット（３）を設置した場合の方が、同数の物体検出ユニット（３）で検出感度を向上させることができる。換言すれば、検出感度を同じになるようにすれば、物体検出ユニット（３）の数を削減できる。
【００４６】
また、請求項３、請求項５及び請求項８の何れかに記載の横断路の移動物体検知装置（２）においても横断路を含むよう設定された監視領域内に走行路が複数存在する場合には、請求項１０に記載のように、物体検出装置（３）が走行路それぞれの間に、且つ横断路の側方に設置されているとよい。
【００４７】
このようにすれば、請求項９と同様の効果を得ることができる。
また、請求項４または請求項７に記載の物体検出装置（４）においても横断路を含むよう設定された監視領域内に走行路が複数存在する場合には、請求項１１に記載のように、物体検出ユニット（３）が走行路それぞれの間に、且つ横断路の側方に設置されているとよい。
【００４８】
このようにすれば、請求項９と同様の効果を得ることができる。
ところで、例えば踏切などに設置させる横断路の移動物体検知装置（２）においては、物体検出ユニット（３）などの当該横断路の移動物体検知装置（２）の各構成部位が正常に作動中であることを診断することにより、各構成部位の故障を検出して車両運行の安全性を確保している。このような診断手法としては、例えば柱などの固定物体を監視領域内に設置して物体検出ユニット（３）によって検出し、その検出した固定物体が同一位置に検出されるときには、当該横断路の移動物体検知装置（２）の各構成部位が正常に作動中であると判断する手法が知られている。しかし、このような判断手法においては、例えば柱などの診断用の固定物体を監視領域内に設置する必要がある、といった問題があった。
【００４９】
そこで、請求項１２に記載のように、既に監視領域内に設置されている固定物体を利用して当該横断路の移動物体検知装置（２）の各構成部位が正常に作動中であることを診断するとよい。
【００５０】
すなわち、物体検出ユニット（３）によって検出された物体のうち移動物体以外の物体である固定物体の一つの位置を常時監視し、その監視結果に基づいてその特定の固定物体が同一位置に検出される場合には当該横断路の移動物体検知装置（２）の各構成部位が正常に作動中であると判断する自己診断手段（４０）を備えるとよい。
【００５１】
このようにすれば、例えば柱などの診断用の固定物体を監視領域内に設置しなくても、物体検出ユニット（３）などの当該横断路の移動物体検知装置（２）の各構成部位が正常に作動中であるか否かを診断することができる。
【００５２】
なお、請求項１３に記載のように、請求項３、請求項５、請求項８、及び請求項１０の何れかに記載の横断路の移動物体検知装置（２）における移動物体判断手段（４０）、位置変化予測手段（５１）及び妨害予測手段（５３）は、コンピュータを機能させるプログラムとして実現できる。または、請求項１２に記載の横断路の移動物体検知装置（２）における移動物体判断手段（４０）、位置変化予測手段（５１）、妨害予測手段（５３）及び自己診断手段（８０）は、コンピュータを機能させるプログラムとして実現できる。したがって、本発明は、プログラムの発明として実現できる。また、このようなプログラムの場合、例えば、ＦＤ、ＭＯ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、必要に応じてコンピュータにロードして起動することにより用いることができる。この他、ＲＯＭやバックアップＲＡＭをコンピュータ読み取り可能な記録媒体として本プログラムを記録しておき、ＲＯＭあるいはバックアップＲＡＭをコンピュータに組み込んで用いても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下に本発明の実施形態を図面とともに説明する。
なお、以下の説明において説明を容易とするために複数ある構成要素につては、例えば４つの物体検出ユニット３を物体検出ユニット３ａ〜３ｄのように、物体検出ユニット３の符号に「ａ〜ｄ」を付加して区別する。
【００５４】
図１は、警報発生装置１の概略構成図である。また、図２は、警報発生装置１と４つの物体検出ユニット３ａ〜３ｄとが設置された踏切を示す説明図であり、図３は、センサー１０の構造を示す説明図であり、図４は、センサー１０ａ〜１０ｄによる監視領域を示す説明図であり、図５（ａ）は、センサー１０によって障害物と背景とにレーザ光線を照射している状態を示す説明図であり、図５（ｂ）は、障害物を挟んで互いに対向するように設置された２つのセンサー１０ａ，１０ｂによって障害物にレーザ光線を照射している状態を示す説明図である。
【００５５】
図６（ａ）は、踏切に存在する障害物としての自動車９１と、軌道にそって設置されている固定物体としての柵９０ａ〜９０ｄとを上方から鳥瞰した様子を示す説明図であり、図６（ｂ）は、踏切に存在する自動車９１の車体を４つの物体検出ユニット３ａ〜３ｄによって検出する状態を示す説明図であり、図６（ｃ）は、踏切に存在する自動車９１の４つのタイヤを４つの物体検出ユニット３ａ〜３ｄによって検出する状態を示す説明図であり、図６（ｄ）は、上述した踏切に存在する自動車９１の車体の検出位置と自動車９１の４つのタイヤの検出位置を統合する状態を示す説明図であり、図６（ｅ）は、その統合した検出位置に基づいて自動車９１全体の位置を検出する状態を示す説明図である。
【００５６】
図７（ａ）は、踏切に存在する障害物としての自動車９１と、軌道にそって設置されている固定物体としての柵９０ａ〜９０ｄとを上方から鳥瞰した様子を示す説明図であり、図７（ｂ）は、踏切に存在する自動車９１の車体を４つの物体検出ユニット３ａ〜３ｄによって検出した結果を示す説明図であり、図７（ｃ）は、踏切に存在する自動車９１の４つのタイヤを４つの物体検出ユニット３ａ〜３ｄによって検出した結果と、上述した踏切に存在する自動車９１の車体の検出結果とを統合した結果を示す説明図である。
【００５７】
［警報発生装置１の構成の説明］
図１に示す警報発生装置１は、Ｎ個の物体検出ユニット３ａ〜３ｎと、情報統合部３０と、識別部４０と、位置・速度算出部５１と、停滞・脱出予側部５３と、発光制御部５４と、音声制御部５５と、特殊信号発光機６０と、音声発生部７０と、健全性自己診断部８０と、から構成されている。なお、上述の情報統合部３０には、Ｎ個の物体検出ユニット３ａ〜３ｎが接続可能である。そして、物体検出ユニット３ａ〜３ｎには、それぞれ１つのセンサー１０ａ〜１０ｎと、このセンサー１０ａ〜１０ｎに接続可能な物体検出部２０ａ〜２０ｎと、から構成されている。なお、本実施形態における警報発生装置１は、上述の情報統合部３０に４個の物体検出ユニット３ａ〜３ｄが接続されており、踏切内に設置される（図２参照）。そして、物体検出ユニット３ａ〜３ｄには、それぞれ１つのセンサー１０ａ〜１０ｄと、このセンサー１０ａ〜１０ｄにはそれぞれ１つの物体検出部２０ａ〜２０ｄが接続されている。また、上述の識別部４０、位置・速度算出部５１、停滞・脱出予側部５３、発光制御部５４、音声制御部５５および健全性自己診断部８０は、それぞれＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏ及びこれらの構成を接続するバスラインなどからなる周知のマイクロコンピュータを中心に構成されている。
【００５８】
また、上述の警報発生装置１を構成する各部位のうち、Ｎ個の物体検出ユニット３ａ〜３ｎと、情報統合部３０とは、物体検出装置４を構成する。
そして、上述の警報発生装置１を構成する各部位ののうち、Ｎ個の物体検出ユニット３ａ〜３ｎと、情報統合部３０と、識別部４０と、位置・速度算出部５１と、停滞・脱出予側部５３と、健全性自己診断部８０とは、障害物検知装置２を構成する。
【００５９】
なお、障害物検知装置２は、横断路の移動物体検知装置に該当する。また、センサー１０は、レーザ光線発射・受光手段に該当し、物体検出部２０は、制御手段に該当し、情報統合部３０は、物体検出統合手段に該当する。さらに、識別部４０は、車両接近判断手段と、移動物体判断手段とに該当し、位置・速度算出部５１は、位置変化予測手段に該当し、停滞・脱出予側部５３は、妨害予測手段に該当する。また、健全性自己診断部８０は、自己診断手段に該当する。
【００６０】
［センサー１０の構成の説明］
センサー１０は、図３（ａ）に例示するように、レーザ光線照射式のセンサーである。具体的には、センサー１０は、踏切道を含む監視領域へ向けてレーザ光線を照射する照射部１１０ａと、照射部１１０ａを水平方向に回転させる駆動部１１０ｂと、照射部１１０ａから照射されたレーザ光線の進行方向を変更するための反射ミラー１１０ｃ，１１０ｄ、照射部１１０ａによって照射された後に物体によって反射されたレーザ光線を受光するための受光部１１０ｅと、を備えている。なお、反射ミラー１１０ｃは、物体によって反射されたレーザ光線を透過させて受光部１１０ｅに導く機能も有している。
【００６１】
また、上述の監視領域については、図２に例示するように、列車が走行するための軌道（走行路）に設置された踏切道（横断路）に存在する通行人や自転車などの「物体」を検出するため、センサー１０の個数や各センサー１０の設置場所、各センサー１０のレーザ光線の照射方向などを考慮することにより、少なくとも踏切道を含むよう設定されている。本実施形態では、図２に例示するように、４台のセンサー１０ａ〜１０ｂが物体検出ユニット３ａ〜３ｄに収納されて、監視領域の４隅に設置されている。
【００６２】
なお、上述の監視領域に存在する「物体」は、「固定物体」および「移動物体」に分類される。このうち固定物体とは、建築限界内に設置されており、障害物検知の対象から除外すべき性質のものを云い、具体的には、種々の構造物や警報機、遮断機、標識、遮断桿、操作器、柵、縁石などが挙げられる。なお、本実施形態のようなレーザ光線による障害物検知では、警報発生装置１の起動時に一定時間以上動かない物体を固定物体として認識し、移動物体とは区別して処理を行うことが考えられる。このことにより、例えば、監視領域内に信号機や標識類、ＡＴＳ地上子の制御器等の固定物が存在する場合についても、移動物体のみを選択的に検知対象とすることが可能となる。また、移動物体は、上述の物体のうち固定物体を除いたものを云い、具体例としては、自動車や二輪車、歩行者等が挙げられる。なお、移動物体が踏切内に落とした物体については、固定物体とは区別して識別する。また、踏切を通過する列車については、従来の障害物検知装置と同様に、信号条件を用いて特殊信号発光機６０への出力をマスクすることで、障害物検知対象から排除している。
【００６３】
このように構成されたセンサー１０は、踏切の踏切道に存在する物体を検出することができる。すなわち、センサー１０は、照射部１１０ａが、踏切の踏切道を含む監視領域へ向けて、レーザ光線を水平方向に約１８０度の範囲で回転方位ごとに高速・高密度で照射し、その照射したレーザ光線が踏切の踏切道に存在する物体に当たって反射した場合には、受光部１１０ｅがその反射されたレーザ光線を受光し、物体から受光部１１０ｅまでの距離を計測する（図３（ｂ）参照）。そして、センサー１０は、照射したレーザ光線を受光した場合には、その受光したレーザ光線の照射角度および距離の測定値を示す出力信号を物体検出部２０へ出力する。一方、センサー１０は、照射したレーザ光線を受光しない場合には、その受光しないレーザ光線の照射角度および受光なしを示す出力信号を物体検出部２０へ出力する。
【００６４】
［物体検出部２０ａ〜２０ｄの構成の説明］
物体検出部２０ａ〜２０ｄは、センサー１０ａ〜１０ｄからの出力信号に基づき、踏切道に存在する移動物体の位置を検出する機能を有する。具体的には、物体検出部２０ａ〜２０ｄは、センサー１０ａ〜１０ｄからの出力信号である距離の測定値を示す信号もしくは受光なしを示す信号をレーザ光線の照射角度に関連付けて、物体検出部２０ａ〜２０ｄが有するメモリ（図示せず）に記録する。
【００６５】
また、物体検出部２０は、検出した移動物体の位置を示す情報を情報統合部３０へ出力する。ここで、物体検出部２０ａ〜２０ｄが有するメモリは、記憶部に該当する。
［固定物体の位置データの記憶手法の説明］
物体検出部２０ａ〜２０ｄが、例えば数秒間などの所定時間の間、レーザ光線の照射角度に関連つけて記憶されている距離の測定値を示す信号もしくは受光なしを示す信号が変化するか否かを判断し、変化なしと判断された場合に「固定物体」と識別して、物体検出部２０ａ〜２０ｄが有するメモリに固定物体の位置データとして記憶する。
【００６６】
［反射率の低い物体の検出手法の説明］
次に、反射率の低い物体の検出手法を説明する。
固定物体の位置データと監視領域内に存在する物体の位置データとは、物体検出部２０ａ〜２０ｄが有するメモリに記録されているのであるが、この物体検出部２０ａ〜２０ｄが有するメモリに記録されている固定物体の位置データと監視領域内に存在する物体の位置データとを物体検出部２０ａ〜２０ｄが読み出す。そして、物体検出部２０ａ〜２０ｄが読み出された固定物体の位置データ中から距離の測定値を示す信号のあるレーザ光線の照射角度ごとに、そのレーザ光線の照射角度に対応する監視領域内に存在する物体の位置データ中から受光なしを示す信号のあるレーザ光線の照射角度を選定する。そして、その選定されたレーザ光線の照射角度がある場合には、物体検出部２０ａ〜２０ｄがそのレーザ光線の照射角度の位置には、レーザ光線を反射しない移動物体が存在すると判断する。一方、選定されるレーザ光線の照射角度がない場合には、物体検出部２０ａ〜２０ｄが監視領域内にレーザ光線を反射しない移動物体が存在しないと判断する。
【００６７】
［反射する物体の検出手法の説明］
次に、反射する物体の検出手法を説明する。
物体検出部２０ａ〜２０ｄが読み出された監視領域内に存在する物体の位置データ中から距離の測定値を示す信号のあるレーザ光線の照射角度ごとに、そのレーザ光線の照射角度に対応する固定物体の位置データが距離の測定値を示す信号の場合には、それぞれの距離の測定値を示す信号から距離の差分を計算する。そして、物体検出部２０ａ〜２０ｄがその差分が所定値例えばセンサー１０ａ〜１０ｄに固有の分解能の値より大きい場合には、そのレーザ光線の照射角度を選定する。一方、そのレーザ光線の照射角度に対応する固定物体の位置データが受光なしを示す信号の場合には、物体検出部２０ａ〜２０ｄがそのレーザ光線の照射角度を選定する。そして、選定されたレーザ光線の照射角度がある場合には、物体検出部２０ａ〜２０ｄがそのレーザ光線の照射角度の位置には、レーザ光線を反射する移動物体が存在すると判断する。また、物体検出部２０ａ〜２０ｄのセンサー１０ａ〜１０ｄから移動物体までの距離は、物体検出部２０ａ〜２０ｄがその選定されたレーザ光線の照射角度に対応する監視領域内に存在する物体の位置データ中の距離の測定値を示す信号から読み出す。一方、この処理によって選定されるレーザ光線の照射角度がない場合には、物体検出部２０ａ〜２０ｄが監視領域内にレーザ光線を反射する移動物体が存在しないと判断する。
【００６８】
［移動物体の検出手法の説明］
上述した［反射率の低い物体の検出］によって選定された受光なしを示す信号のあるレーザ光線の照射角度がある場合や［反射する物体の検出処理］によって選定されたレーザ光線の照射角度がある場合には、物体検出部２０ａ〜２０ｄが監視領域に移動物体があると判断する。一方、「反射率の低い物体の検出処理」によって選定されるレーザ光線の照射角度がなく、且つ「反射する物体の検出処理」によって選定されるレーザ光線の照射角度もない場合には、物体検出部２０ａ〜２０ｄが監視領域に移動物体がないと判断する。
【００６９】
［情報統合部３０の構成の説明］
情報統合部３０は、Ｎ個の物体検出部２０ａ〜２０ｎからの出力信号を統合し、その統合された物体の位置を示す情報を識別部４０へ出力する機能を有する。なお、本実施形態のように警報発生装置１が４個のセンサー１０ａ〜１０ｄおよび４個の物体検出部２０ａ〜２０ｄを備える場合には、情報統合部３０は、４個の物体検出部２０からの出力信号を統合して識別部４０へ出力する。
【００７０】
［統合手法の説明］
上述した［反射率の低い物体の検出処理］によって選定された受光なしを示す信号のあるレーザ光線の照射角度がある場合には、情報統合部３０が次のように移動物体の存在エリアの絞込みを行なう。図５（ａ）に例示するようにセンサー１０によって照射したレーザ光線が反射率の少ない障害物に当たった場合には障害物に当たったレーザ光線が反射されにくいが、障害物を除いたレーザ光線を反射する背景にレーザ光線が当たった場合にはレーザ光線が反射される。したがって、レーザ光線が反射されにくいレーザ光線の照射角度には、反射率の少ない障害物が存在すると判断できる。しかし、反射率の少ない障害物が存在するレーザ光線の照射角度を検出できるが、距離を検出できないために正確な位置を検出できない。しかし、図５（ｂ）に例示するように、反射率の少ない障害物を挟んで互いに対向するように設置された２つのセンサー１０ａ，１０ｂによって反射率の少ない障害物にレーザ光線を照射した場合には、センサー１０ａから反射率の少ない障害物の外縁を結んだ２つの直線とセンサー１０ｂから反射率の少ない障害物の外縁を結んだ２つの直線が交差する間の領域に反射率の少ない障害物が存在すると絞り込める。また、図６（ａ）は、踏切に存在する障害物としての自動車９１と、軌道にそって設置されている固定物体としての柵９０ａ〜９０ｄとを上方から鳥瞰した様子を示す説明図である。そして、図６（ｂ）は、踏切に存在する自動車９１の車体を４つの物体検出ユニット３ａ〜３ｄによって検出する状態を示す説明図である。この図６（ｂ）において、自動車９１の車体が反射率の少ない黒色の場合には、物体検出ユニット３ｂのセンサー１０ｂ（図示せず）によって照射されたレーザ光線は自動車９１の車体から反射されにくい。しかし、背景となっている固定物体としての柵９０ｄがレーザ光線を反射する物体の場合には、物体検出ユニット３ｂのセンサー１０ｂによって照射されたレーザ光線は柵９０ｄから反射される。そこで、物体検出ユニット３ｂのセンサー１０ｂから反射されるレーザ光線の照射角度と反射されにくいレーザ光線の照射角度の境界を結んだ直線を２本引けばその直線の間のレーザ光線の照射角度間に反射率の少ない黒色の自動車９１が存在すると判断する。同様に物体検出ユニット３ｃのセンサー１０ｃから反射されるレーザ光線の照射角度と反射されにくいレーザ光線の照射角度の境界を結んだ直線を２本引けばその直線の間のレーザ光線の照射角度間に反射率の少ない黒色の自動車９１が存在すると判断する。そして、物体検出ユニット３ｂのセンサー１０ｂから引いた２本の直線と物体検出ユニット３ｃのセンサー１０ｃから引いた２本の直線が交差する間の領域に反射率の少ない黒色の自動車９１が存在すると判断する。
【００７１】
［移動物体の位置・形状推定手法の説明］
上述した［反射する物体の検出］によって選定されたレーザ光線の照射角度がある場合には、情報統合部３０が次のように移動物体の位置と形状を推定する。図６（ｃ）は、踏切に存在する自動車９１のタイヤを４つの物体検出ユニット３ａ〜３ｄによって検出する状態を示す説明図である。この図６（ｃ）において、自動車９１のタイヤがレーザ光線を反射する物体である場合には、物体検出ユニット３ｂのセンサー１０ｂによって照射されたレーザ光線は自動車９１のタイヤから反射される。そこで、読み出された監視領域内に存在する物体の位置データ中から選定されたレーザ光線の照射角度ごとの距離の測定値から物体検出ユニット３ｂのセンサー１０ｂからの距離を読み出して自動車９１のタイヤの位置を検出する。また、同様に物体検出ユニット３ｃのセンサー１０ｃによって照射されたレーザ光線は自動車９１のタイヤから反射されるので、読み出された監視領域内に存在する物体の位置データ中から選定されたレーザ光線の照射角度ごとの距離の測定値から物体検出ユニット３ｃのセンサー１０ｃからの距離を読み出して自動車９１のタイヤの位置を検出する。物体検出ユニット３ｂのセンサー１０ｂと物体検出ユニット３ｃのセンサー１０ｃとによって検出された自動車９１のタイヤの位置は、異なる方向から検出されたものであるから例えば自動車９１のタイヤの一方向からの形状だけなく他方向からの形状も検出できるので、自動車９１のタイヤの位置と形状を推定できる。
【００７２】
そして、図６（ｄ）は、情報統合部３０が以上説明した手法によって検出した自動車９１の４つのタイヤの検出位置と上述した［統合手法の説明］において検出した自動車９１の車体の検出位置とを統合したものである。さらに、図６（ｅ）は、その統合した検出位置に基づいて自動車９１全体の位置の検出と形状とを推定したものである。このように例えば反射率の少ない黒色の自動車９１であってもその位置の検出と形状とを推定できる。
【００７３】
なお、図７（ａ）は、上述した［移動物体の位置・形状推定手法］を実験した踏切に存在する障害物としての自動車９１と、軌道にそって設置されている固定物体としての柵９０ａ〜９０ｄとを上方から鳥瞰した様子を示す説明図である。図７（ｂ）は、上述した［統合手法］によって踏切に存在する自動車９１の車体を４つの物体検出ユニット３ａ〜３ｄによって検出した結果を示す説明図である。図７（ｃ）は、上述した［移動物体の位置・形状推定手法］によって踏切に存在する自動車９１の４つのタイヤを４つの物体検出ユニット３ａ〜３ｄによって検出した結果と、上述した踏切に存在する自動車９１の車体の検出結果とを統合した結果を示す説明図である。なお、図７（ａ）、図７（ｂ）及び図７（ｃ）は、情報統合部３０が物体検出部２０ａ〜２０ｄから出力された移動物体の位置を示す情報に基づき、監視領域に存在する物体の位置を２次元直交座標系に変換したものである。具体的には、Ｘ軸が軌道の延長方向に対してほぼ平行に設定され、Ｙ軸が踏切道の延長方向に対してほぼ平行に設定されている。
【００７４】
［識別部４０の構成の説明］
識別部４０は、遮断棹を上げ下ろしさせるなどの踏切制御を実行する外部の踏切制御装置１００に接続されており、この踏切制御装置１００から踏切が鳴動中であることを示す情報を取得可能である。そして、識別部４０は、踏切制御装置１００から踏切が鳴動中であることを示す情報を取得した場合には、監視領域に移動物体が存在するか否かを判断するとともに、その移動物体が小型の移動物体であるのか大型の移動物体であるのかを識別する機能を有する。そして、識別部４０は、移動物体が小型の移動物体である場合にはその旨を位置・速度算出部５１へ出力し、一方、移動物体が大型の移動物体である場合にはその旨を発光制御部５４へ出力する機能を有する。
【００７５】
［位置・速度算出部５１の構成の説明］
位置・速度算出部５１は、識別部４０から出力された監視領域に存在する小型の移動物体に関する情報に基づき、その小型の移動物体の位置および移動速度を算出する機能を有する。また、算出した小型の移動物体の位置および移動速度に基づき、各小型の移動物体を追跡する機能を有する。また、小型の移動物体についての追跡結果を停滞・脱出予測部５３へ出力する機能を有する。また、小型の移動物体が監視領域内で突然消失してから一定時間以上追跡できなくなった場合には、この小型の移動物体についての追跡を中断するとともに、この小型の移動物体についての追跡を中断した旨を発光制御部５４へ出力する機能を有する。
【００７６】
［停滞・脱出予測部５３の構成の説明］
また、停滞・脱出予測部５３は、位置・速度算出部５１から出力された小型の移動物体についての追跡結果に基づき、その小型の移動物体が監視領域に停滞しているのか、または小型の移動物体が監視領域から脱出しようとしているのかを判断する機能を有する。また、停滞・脱出予測部５３は、小型の移動物体が監視領域に停滞しているか、低速であるため脱出することが困難と予測する場合には、その旨を発光制御部５４へ出力する機能および音声制御部５５へ出力する機能を有する。
【００７７】
なお、停滞・脱出予測部５３は、妨害予測手段に該当する。
［特殊信号発光機６０および音声発生部７０の構成の説明］
特殊信号発光機６０は、踏切道に接近中の列車の運転者に対して特殊信号を発光する機能を有する。また、音声発生部７０は、踏切の踏切道に存在する通行人などに対して警報音を発生させる機能を有する。
【００７８】
［発光制御部５４および音声制御部５５の構成の説明］
発光制御部５４は、識別部４０や位置・速度算出部５１や停滞・脱出予測部５３からの出力信号を受信した場合には、特殊信号発光機６０を制御して特殊信号を発光させることにより、踏切に接近中の列車の運転者に対して、踏切の踏切道に障害物が存在する旨を知らせて注意喚起する機能を有する。
【００７９】
また、音声制御部５５は、停滞・脱出予測部５３からの出力信号を受信した場合には、音声発生部７０を制御して警報音を発生させることにより、踏切の踏切道に存在する通行人などに対して注意喚起する機能を有する。
【００８０】
［健全性自己診断部８０の構成の説明］
健全性自己診断部８０は、警報発生装置１が正常に作動中であるか否かを判断する機能を有する。具体的には、健全性自己診断部８０は、上述の固定物体の一つを常時監視し、その監視結果に基づいてその特定の固定物体が同一位置に検出される場合には警報発生装置１の各構成部位が正常に作動中であると判断する。
【００８１】
［警報発生処理の説明］
次に、警報発生装置１の物体検出部２０ａ〜２０ｄ、情報統合部３０、識別部４０、位置・速度算出部５１、停滞・脱出予側部５３、発光制御部５４および音声制御部５５が実行する警報発生処理を、図８のフローチャートを参照して説明する。なお、この処理は、警報発生装置１が踏切に設置されてその電源が投入された際に実行される。なお、電源投入後の警報発生装置１については、メンテナンス時以外は停止させずに継続して作動させる。
【００８２】
まず、物体検出部２０ａ〜２０ｄが、上述した［固定物体の位置データの記憶手法］に基づいて監視領域内に存在する固定物体の位置データを記憶する（Ｓ１１０）。
そして、識別部４０が、踏切が鳴動中か否かを判断する（Ｓ１１２）。具体的には、踏切が鳴動中であることを示す情報を外部の踏切制御装置１００から取得した場合には、識別部４０が、踏切が鳴動中であると判断する。そして、踏切が鳴動中ではないと判断された場合には（Ｓ１１２：ＮＯ）、踏切が鳴動中であると判断されるまでＳ１１２の処理を繰り返し実行して待機する。一方、踏切が鳴動中であると判断された場合には（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、監視領域の監視を開始する（Ｓ１１５）。
【００８３】
そして、物体検出部２０ａ〜２０ｄが、監視領域内に存在する物体の位置データを記憶する（Ｓ１２０）。具体的には、物体検出部２０ａ〜２０ｄが、監視領域内におけるセンサー１０ａ〜１０ｄからの出力信号である距離の測定値を示す信号もしくはレーザ光線の受光なしを示す信号をレーザ光線の照射角度に関連付けて、物体検出部２０ａ〜２０ｄが有するメモリに記録する。
【００８４】
次に、物体検出部２０ａ〜２０ｄが、上述した［反射率の低い物体の検出手法］及び［反射する物体の検出手法］に基づいてレーザ光線の照射角度ごとに、監視領域内に存在する物体の位置データと固定物体の位置データとの差を抽出する（Ｓ１２５）。Ｓ１２５の処理が終了したらＳ１３０の処理を行なう。
【００８５】
Ｓ１３０の処理においては、物体検出部２０ａ〜２０ｄが、上述した［移動物体の検出手法］に基づいて監視領域に移動物体が存在するか否かを判断する。そして、監視領域に移動物体がないと判断された場合には（Ｓ１３０：ＮＯ）、Ｓ１１２へ戻り上述した処理を行なう。一方、監視領域に移動物体があると判断された場合には（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、Ｓ１４０の処理を行なう。
【００８６】
Ｓ１４０の処理においては、情報統合部３０が上述した［統合手法］に基づいて移動物体の存在エリアの絞込みの処理を行なう。Ｓ１４０の処理が終了したらＳ１４５の処理を行なう。
【００８７】
Ｓ１４５の処理においては、情報統合部３０が上述した［移動物体の位置・形状推定手法］に基づいて移動物体の位置と形状を推定する。
次に、Ｓ１４５の処理にて推定した結果に基づいて識別部４０がその移動物体が小型の移動物体であるのか大型の移動物体であるのかを識別する移動物体の大きさを推定する（Ｓ１５０）。
【００８８】
そして、識別部４０が推定された移動物体は大型か否かを判断する（Ｓ１５５）。移動物体が大きいと判断された場合には（Ｓ１５５：ＹＥＳ）、踏切に接近中の列車に対して踏切の踏切道に大型の移動物体が存在する旨を知らせて注意喚起するために後述するＳ１６０に移行する。一方、その障害物が大型ではないと判断された場合には（Ｓ１５５：ＮＯ）、その移動物体が小型の移動物体であると判断し、Ｓ１６２の処理を行なう。
【００８９】
Ｓ１６２の処理において、音声制御部５５が、音声発生部７０を制御して警報音を発生させることにより、踏切の踏切道に存在する通行人などに注意喚起する。そして、Ｓ１６２の処理が終了したら、Ｓ１６５の処理及びＳ１７５の処理へ移行する。なお、Ｓ１６５以降の処理とＳ１７５以降の処理とは並行して処理される。
【００９０】
Ｓ１６５の処理において、位置・速度算出部５１が小型の移動物体の移動速度を計算する。続いて、Ｓ１７０の処理において、Ｓ１６５にて算出された小型の移動物体の移動速度が歩行者以上か否かを判断する（Ｓ１７０）。具体的には、Ｓ１７０の処理において、その小型の移動物体が監視領域に停滞しているのか、または小型の移動物体が監視領域から脱出しようとしているのかを判断する。そして、その小型の移動物体が監視領域に停滞していると判断された場合、すなわち、小型の移動物体の移動速度が歩行者以上ではないと判断された場合には（Ｓ１７０：ＮＯ）、後述するＳ１６０へ移行する。一方、小型の移動物体の移動速度が歩行者以上であると判断された場合には（Ｓ１７０：ＹＥＳ）、Ｓ１８５の処理を行なう。
【００９１】
また、Ｓ１７５の処理において、位置・速度算出部５１が小型の移動物体の位置を算出し、その小型の移動物体の追跡を行なう。続いて、Ｓ１８０の処理において、小型の移動物体の追跡結果は正常か否かを判断する。具体的には、Ｓ１７５にて位置・速度算出部５１から出力された小型の移動物体についての追跡結果に基づき、レーザ光線の遮蔽や歩行者の転倒等により小型の移動物体を見失っていないか否かを判断する。そして、レーザ光線の遮蔽や歩行者の転倒等により小型の移動物体見失ったと判断された場合、すなわち追跡が正常でない場合には（Ｓ１８０：ＮＯ）、後述するＳ１６０へ移行する。一方、小型の移動物体が監視領域から脱出しようとしていると判断された場合、すなわち追跡が正常である場合には（Ｓ１８０：ＹＥＳ）、Ｓ１８５の処理を行なう。
【００９２】
Ｓ１８５の処理において、警報発生装置１の健全性を判断する。具体的には、健全性自己診断部８０が、先のＳ１１０にて認識した固定物体の一つ（例えば標識など）を常時監視し、その監視結果に基づいてその特定の固定物体が同一位置に検出される場合には警報発生装置１の各構成部位が正常に作動中であると判断する。警報発生装置１が正常に作動中であると判断された場合には（Ｓ１８５：ＹＥＳ）、Ｓ１１２へ移行してＳ１１２以下の処理を繰り返し実行する。一方、警報発生装置１が正常に作動中ではないと判断された場合には（Ｓ１８５：ＮＯ）、警報発生装置１が正常ではない旨を外部へ出力するとともに、本警報発生装置１を停止させる。そして、発光制御部５４が、特殊信号発光機６０を制御して特殊信号を発光させることにより、踏切の踏切道に通行人などが存在する旨を踏切に接近中の列車の運転者に知らせて注意喚起する（Ｓ１９０）。
【００９３】
Ｓ１６０の処理においては、発光制御部５４が、特殊信号発光機６０を制御して特殊信号を発光させることにより、踏切の踏切道に通行人などが存在する旨を踏切に接近中の列車の運転者に知らせて注意喚起する。そして、Ｓ１６０の処理が終了したら、Ｓ１１２の処理へ戻り上述した処理を行なう。
【００９４】
［効果］
従来の踏切障害物検知装置においては、踏切道に存在する表面が滑らかで光沢のある黒色や濃紺色の車などを正確に検出できないといった問題があった。
【００９５】
それに対して、本実施形態の警報発生装置１によれば、以下の処理を実行することによって表面が滑らかで光沢のある黒い物体などレーザ光線の反射率が低い物体の位置を検出できる。すなわち、（イ）監視領域内に移動物体がない状態での固定物体の位置データが記憶される。（ロ）監視領域内に存在する物体の位置データが記憶される。（ハ）固定物体の位置データ中から距離の測定値が示されている監視領域内の走査位置を抽出し、その抽出された走査位置ごとに、その走査位置に対応する監視領域内に存在する物体の位置データ中から受光なしが示されている走査位置を選定する。（ニ）選定された走査位置に基づいてレーザ光線の反射率が低い物体の位置を検出する。
【００９６】
また、本実施形態の警報発生装置１によれば、以下の処理をさらに実行することによって表面が滑らかで光沢のある黒い物体などレーザ光線の反射率が低い物体の位置と、一部の部位例えば自動車のタイヤなど反射物体の位置とを統合し、その統合結果を用いて移動物体の位置の検出と形状を推定できる。すなわち、（ホ）監視領域内に存在する物体の位置データ中から距離の測定値を示されている監視領域内の走査位置ごとに、その走査位置に対応する固定物体の位置データが距離の計測値を示す場合には、その走査位置を選定する。そして、その走査位置に対応する固定物体の位置データが受光なしを示す場合には、その走査位置を選定する。（へ）選定された走査位置に監視領域内に存在する物体の位置データに基づいてレーザ光線を反射する移動物体の位置を検出する。（ト）前記（ニ）による移動物体の検出結果と、前記（ヘ）による移動物体の検出結果とを統合し、統合した結果に基づいて移動物体の位置を検出する。すなわち、移動物体が例えば表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車などの場合には、前記（ニ）の処理によって黒い車体が検出され、前記（ト）の処理によって、タイヤが検出される。つまり、例えば検出された黒い車体の検出結果とタイヤの検出結果とを統合すれば、移動物体例えば黒い自動車の位置をより正確に検出できる。
【００９７】
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のような様々な態様にて実施することが可能である。
【００９８】
（１）上記実施形態では、４台のセンサー１０ａ〜１０ｂが物体検出ユニット３ａ〜３ｄに収納されて、監視領域の４隅に設置されていたが、これには限らない。１台のセンサー１０が物体検出ユニット３に収納されて、図９に例示するように２つの軌道の間で、且つ踏切道の側方に設置されてもよい。そして、センサー１０が照射するレーザ光線の光軸を水平方向より踏切道の方向へ踏切道に入らない角度まで下げて設定されてもよい。また、情報統合部３０の処理を物体検出部２０で実行してもよい。
【００９９】
このように構成された実施形態においては、例えば踏切道を含む監視領域に２軌道ある場合、監視領域を例えば監視領域Ａと、監視領域Ｂとに２分割すれば、監視領域Ｂの１軌道を列車が通過中であっても、他の１軌道を含む監視領域Ａを監視できる。また、例えば踏切道の４隅の１隅に１つの物体検出ユニット３を設置した場合では、２軌道の距離を監視しなければならないが、２つの軌道の間で、且つ踏切道の側方に設置されていれば、１軌道の距離を監視すればよい。つまり、２軌道の間に、且つ横断路の側方に１つの物体検出ユニット３を設置した場合の方が、同数の物体検出ユニットで検出感度を向上させることができる。換言すれば、検出感度を同じとすると物体検出ユニットの数を削減できる。
【０１００】
また、このように構成された実施形態においては、固定物体となる標識、柵、縁石などが少ない場所においても地面から反射されるレーザ光線を得られるので、移動物体（表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車の車体などレーザ光線の反射率が低い物体やレーザ光線を反射する物体例えば自動車のタイヤ）をより正確に検出することができる。
【０１０１】
さらに、物体検出部２０から出力される移動物体の位置を示す情報を統合することがないので、情報統合部３０の処理を物体検出部２０で実行でき、物体検出装置４の構成が簡単になる。
【０１０２】
（２）上記実施形態では、４台のセンサー１０ａ〜１０ｂが照射するレーザ光線の光軸が水平方向に照射されたが、これには限らない。センサー１０ａ〜１０ｂが照射するレーザ光線の光軸を水平方向より踏切道の方向へ踏切道に入らない角度まで下げて設定されてもよい。そして、情報統合部３０は、４つの物体検出部２０ａ〜２０ｄから出力される移動物体の位置を示す情報を統合しなくてもよい。
【０１０３】
このように構成された実施形態においては、上述した（１）と同様に固定物体となる標識、柵、縁石などが少ない場所においても地面から反射されるレーザ光線を得られるので、移動物体（表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車の車体などレーザ光線の反射率が低い物体やレーザ光線を反射する物体例えば自動車のタイヤ）をより正確に検出することができる。
【０１０４】
また、このように構成された実施形態においては、情報統合部３０が４つの物体検出部２０ａ〜２０ｄから出力される移動物体の位置を示す情報を統合しないので、統合するための処理負荷を軽減できる。そして、センサー１０ａ〜１０ｄから照射されるレーザ光線の光軸の高さと水平位置調整によりレーザ光線の走査面を合わせる必要がなくなるので、物体検出装置４の設置と保守とが容易となる。さらに、レーザ光線の光軸が地面方向に発射されるため、レーザ光線が横断路を歩行中の歩行者の目に入りにくい。
【０１０５】
（３）上記実施形態では、警報発生装置１を鉄道車両が走行する軌道に設置された踏切に設置しているが、これには限られず、警報発生装置１を走行路の横断路に設置してもよい。一例を挙げると、警報発生装置１を自動車などの車両が走行する道路の横断歩道に設置するといった具合である。また、警報発生装置１を工場などの構内道路の横断路に設置するといった具合である。
【０１０６】
（４）上記実施形態では、４台のセンサー１０ａ〜１０ｄが監視領域の４隅に設置され、そのセンサー１０ａ〜１０ｄが監視領域へ向けてレーザ光線を照射しているが、これには限られず、上述の監視領域を、例えば単線を含む監視領域とし、１つのセンサー１０によってこれら監視領域をそれぞれ監視するよう構成してもよい（図４（ａ）参照）。また、例えば上り線を含む監視領域と下り線を含む監視領域とに分割し、２つのセンサー１０によってこれら監視領域をそれぞれ監視するよう構成してもよい（図４（ｂ）参照）。さらに、軌道の数量に合わせて監視領域を分割し、監視領域の数量と同数のセンサー１０によってこれら監視領域をそれぞれ監視するよう構成してもよい（図４（ｃ）参照）。
【０１０７】
（５）上記実施形態では、４台のセンサー１０ａ〜１０ｄが監視領域の４隅に設置されていたが、これには限らない。これら複数のセンサー１０のうちの少なくとも２つを、踏切道の中央部を挟んで互いに対向するよう設置させてもよい。このようにすれば、例えば複数の通行人などが接近して存在する場合でも、対向する２つの方向からその複数の通行人などをより正確に検出することができる。
【０１０８】
また、これら複数のセンサー１０のうちの少なくとも２つを、軌道の側方（線路脇）のうちの何れか一方に設置させてもよい。このようにすれば、センサー１０を接続するケーブルを、線路を横断するように敷設する必要がなく、センサー１０の設置を容易にすることができる。
【０１０９】
（６）上記実施形態の警報発生装置１では、小型の移動物体が車両の走行を妨げるおそれがあると判断された場合には、発光制御部５４が、特殊信号発光機６０を制御して特殊信号を発光させることにより、踏切に接近中の列車の運転者に対して小型の移動物体が存在する旨を知らせて注意喚起しているが、これには限られず、車両の走行を妨げるおそれがある小型の移動物体が踏切の踏切道に存在する旨を、列車に通知するよう構成してもよい。一例を挙げると、送信制御部が、車両の走行を妨げるおそれがある小型の移動物体が踏切の踏切道に存在する旨を、送信部を制御して接近中の列車に送信させるといった具合である。このようにすれば、例えばその送信された情報を利用して接近中の列車に搭載されたＡＴＳ装置を作動させることにより、事故などを未然に防ぐことができる。
【０１１０】
（７）上記実施形態の警報発生装置１では、情報統合部３０と、識別部４０と、位置・速度算出部５１と、停滞・脱出予測部５３とがそれぞれ別々のマイクロコンピュータとして構成されているが、これには限られず、情報統合部３０が実行する機能、識別部４０が実行する機能、位置・速度算出部５１が実行する機能及び停滞・脱出予測部５３が実行する機能を一つのマイクロコンピュータによって実行させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】警報発生装置１の概略構成図である。
【図２】警報発生装置１と４つの物体検出ユニット３ａ〜３ｄとが設置された踏切を示す説明図である。
【図３】（ａ）はセンサーの構造を示す説明図であり、（ｂ）はセンサーが設置される高さを示す説明図である。
【図４】（ａ）はセンサー１０による監視領域の他の実施形態を示す説明図であり、（ｂ）はセンサー１０ａ，１０ｂによる監視領域の他の実施形態を示す説明図であり、（ｃ）は複数のセンサー１０ａ〜１０ｎによる監視領域の他の実施形態を示す説明図である。
【図５】（ａ）はセンサー１０によって障害物と背景とにレーザ光線を照射している状態を示す説明図であり、（ｂ）は障害物を挟んで互いに対向するように設置された２つのセンサー１０ａ，１０ｂによって障害物にレーザ光線を照射している状態を示す説明図である。
【図６】（ａ）は踏切に存在する障害物としての自動車９１と、軌道にそって設置されている固定物体としての柵９０ａ〜９０ｄとを上方から鳥瞰した様子を示す説明図であり、（ｂ）は自動車９１の車体を４つの物体検出ユニット３ａ〜３ｄによって検出する状態を示す説明図であり、（ｃ）は自動車９１の４つのタイヤを４つの物体検出ユニット３ａ〜３ｄによって検出する状態を示す説明図であり、（ｄ）は自動車９１の車体の検出位置と自動車９１の４つのタイヤの検出位置を統合する状態を示す説明図であり、（ｅ）は統合した検出位置に基づいて自動車９１全体の位置を検出する状態を示す説明図である。
【図７】（ａ）は自動車９１と、軌道にそって設置されている固定物体としての柵９０ａ〜９０ｄとを上方から鳥瞰した様子を示す説明図であり、（ｂ）は自動車９１の車体を４つの物体検出ユニット３ａ〜３ｄによって検出した結果を示す説明図であり、（ｃ）は自動車９１の４つのタイヤを４つの物体検出ユニット３ａ〜３ｄによって検出した結果と、自動車９１の車体の検出結果とを統合した結果を示す説明図である。
【図８】警報発生処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】１台のセンサー１０が物体検出ユニット３に収納されて、２つの軌道の間で、且つ踏切道の側方に設置された他の実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１…警報発生装置、２…障害物検知装置、３，３ａ〜３ｄ…物体検出ユニット、４…物体検出装置、１０，１０ａ〜１０ｄ…センサー、１１０ａ…照射部、１１０ｂ…駆動部、１１０ｃ，１１０ｄ…反射ミラー、１１０ｅ…受光部、２０、２０ａ〜２０ｄ…物体検出部、３０…情報統合部、４０…識別部、５１…位置・速度算出部、５３…停滞・脱出予測部、５４…発光制御部、５５…音声制御部、６０…特殊信号発光機、７０…音声発生部、８０…健全性自己診断部、９０ａ〜９０ｄ…柵、９１…自動車、１００…踏切制御装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軌道などの走行路に設置された横断路を横断する物体の位置、形状を検出する技術に関し、特に表面が滑らかで光沢のある黒い物体などレーザ光線の反射率が低い物体の位置・形状を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、踏切に列車が接近している場合に、踏切道に存在する自動車や歩行者などを検出して警報を発生させる踏切障害物検知装置が知られている。このような踏切障害物検知装置においては、踏切道にレーザ光線を走査しながら送信するとともに、踏切道内の障害物によって反射したレーザ光線を受光するよう構成されており、反射されたレーザ光線を受光した場合には、踏切道内に障害物が存在すると認定するとともに、障害物が自動車か歩行者や自転車などかを識別する（例えば、特許文献１参照。）。なお、このような障害物の識別については、上述の特許文献１中に明記はされていないが、レーザ光線の照射角度およびそのレーザ光線を受光するまでの所要時間から障害物の位置を特定すると推測される。また、踏切道にレーザ光線を走査する一周期の間にレーザ光線を受光した受光結果に基づき、障害物の大きさを推定してその障害物が自動車か歩行者や自転車などかを識別すると推測される。
【０００３】
また、上述の踏切障害物検知装置においては、反射されたレーザ光線を一定時間受光し続けている場合には、踏切道から退避するよう注意喚起するため、障害物に対して警報を発生させる。
【特許文献１】特開２００２−３７０７８号公報（第３，４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述のような踏切障害物検知装置においては、踏切道に存在する表面が滑らかで光沢のある黒色や濃紺色の車などを正確に検出できないといった問題があった。すなわち、表面が滑らかで光沢のある黒色や濃紺色の物体にレーザ光線を発射するとこの物体から反射されるレーザ光線の強度が低くなり物体を検出できない場合がある。これは、黒色や濃紺色の物体から反射されるレーザ光線の強度は、白色系の物体に比べて低い。さらに表面が滑らかで光沢のある物体から反射されるレーザ光線は、例えば鏡面のように反射されるため、入射方向へは散乱しにくい。したがって、レーザ光線を発射する装置とレーザ光線を受光する装置とが一体化されているような障害物体検知装置においては、物体の面に垂直すなわち物体の表面から９０度の角度の方向に比べ角度の少ない方向からレーザ光線を発射する場合には、受光されるレーザ光線の強度は角度が少なくなると低くなる。
【０００５】
このような問題を解決する方法として、レーザ光線の発射出力を高める方法が考えられるが歩行者の目にレーザ光線が当たると目を傷める危険性がある。
なお、このような問題は、軌道に設置された踏切道だけでなく、例えば道路に設置された横断歩道や、工場などの構内道路に設置された横断路などの走行路に設置された横断路においても同様の問題が生じるおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような不具合に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、表面が滑らかで光沢のある黒い物体などレーザ光線の反射率が低い物体の位置、形状を正確に検出することにより、走行路に設置された横断路を横断する物体の位置、形状を正確に検出することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した問題点を解決するためになされた本発明の物体検出ユニット（３：なお、この欄においては、発明に対する理解を容易にするため、必要に応じて「発明を実施するための最良の形態」欄において説明した構成要素を括弧内に示すが、この記載によって特許請求の範囲を限定することを意味するものではない。）は、横断路を含むよう設定された監視領域内へレーザ光線を走査しながら発射し、監視領域内の物体によって反射されたレーザ光線を受光した場合には前記物体からレーザ光線を受光した位置までの距離を計測し、この距離の計測値を示す距離データをレーザ光線の走査位置に関連付けて出力し、受光しない場合には受光なしを示す距離データをレーザ光線の走査位置に関連付けて出力可能なレーザ光線発射・受光手段（１０）と、レーザ光線発射・受光手段（１０）を制御して前記監視領域内へレーザ光線を走査しながら発射させ、前記反射されたレーザ光線を受光させ、レーザ光線発射・受光手段（１０）から出力された前記監視領域内の距離データに基づいて物体の位置を検出する制御手段（２０）と、を備えている。
【０００８】
そして、制御手段（２０）は、以下の処理を実行する。
（イ）レーザ光線発射・受光手段（１０）を制御して前記監視領域内の固定物体へレーザ光線を走査しながら発射させ、前記固定物体によって反射されたレーザ光線を受光させ、レーザ光線発射・受光手段（１０）から出力された第１の距離データを記憶部（２０）へ記憶する。
【０００９】
（ロ）レーザ光線発射・受光手段（１０）を制御して前記監視領域内の物体へレーザ光線を走査しながら発射させ、前記物体によって反射されたレーザ光線を受光させ、レーザ光線発射・受光手段（１０）から出力された第２の距離データを前記記憶部（２０）へ記憶する。
【００１０】
（ハ）記憶部（２０）に記憶された前記第１の距離データを読み出し、その読み出した第１の距離データ中から距離の計測値が示されている監視領域内の走査位置を抽出し、その抽出された走査位置ごとに、その走査位置に対応する前記第２の距離データを記憶部（２０）から読み出し、その読み出した第２の距離データ中から受光なしが示されている走査位置を選定する。
【００１１】
（ニ）前記選定された走査位置に基づいて移動物体の位置を検出する。
上述のように、本発明の物体検出ユニット（３）は、表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車の車体などレーザ光線の反射率が低い物体の位置を検出できる。
【００１２】
すなわち、上述の（イ）の処理において、監視領域内に移動物体がない状態における基準データとしての第１の距離データが記憶される。また、上述の（ロ）の処理において、監視領域内の移動物体がある状態やない状態における検出対象データとしての第２の距離データが記憶される。
【００１３】
そして、上述の（ハ）の処理において、第１の距離データ中から距離の測定値が示されている監視領域内の走査位置を抽出し、その抽出された走査位置ごとに、その走査位置に対応する第２の距離データ中から受光なしが示されている走査位置を選定する。ここで、監視領域内に移動物体がなければ、第１の距離データと第２の距離データとの差異はないので、第１の距離データ中から距離の測定値が示されている走査位置に対応する第２の距離データ中から受光なしの走査位置を選定することはない。この処理において、第２の距離データ中から受光なしの走査位置が選定された場合には、発射したレーザ光線が反射されにくい移動物体に当たったためレーザ光線が反射されにくく受光できなかったと考えられる。すなわち、レーザ光線の反射率の低い物体例えば黒い自動車の車体にレーザ光線が発射されたために反射されなかったと考えられる。そこで、発射したレーザ光線が反射されにくい走査位置を選定すれば、レーザ光線の反射率の低い物体例えば黒い自動車の車体を検出することができる。つまり、上述の（ニ）の処理において、選定された走査位置に基づいてレーザ光線の反射率の低い物体例えば自動車の車体などの移動物体の位置を検出できる。
【００１４】
したがって、表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車の車体などレーザ光線の反射率が低い物体の位置を検出できる。なお、上述の「移動物体」の具体例としては、自動車や二輪車、歩行者等が挙げられる。また、上述の移動物体でない物体である固定物体の具体例としては、警報機や遮断機、標識、遮断棹、操作器、柵、縁石などが挙げられる。
【００１５】
ここで、監視領域内の走査位置とは、レーザ光線発射・受光手段（１０）がレーザ光線を走査する始点からの角度位置を指す。例えばレーザ光線を発射できる最大角度が１８０度の場合には、始点位置は「０度」の角度位置であり、終点位置は「１８０度」の角度位置となる。
【００１６】
なお、上述のような表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車の車体などレーザ光線の反射率が低い物体の位置を検出する場合には、発射したレーザ光線が反射されにくい走査位置を選定している。したがって、発射したレーザ光線が反射されにくい走査位置なので距離の測定値を示す距離データがない。そのため、表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車の車体などの移動物体の位置を検出する検出精度が十分得られない場合も考えられる。
【００１７】
しかし、例えば黒い自動車において、車体はレーザ光線の反射率が低い物体に相当するが、タイヤなどはレーザ光線を反射する。そこで、レーザ光線の反射率が低い物体であっても、一部にレーザ光線を反射する部位があれば、距離の測定値を示す距離データに基づいてその部位の位置を検出できる。つまり、発射したレーザ光線が反射されにくい走査位置を選定してレーザ光線の反射率の低い物体例えば自動車の車体の位置を検出するとともに、レーザ光線を反射する部位例えば自動車のタイヤについての距離の測定値を示す距離データに基づいて自動車のタイヤの位置を検出できれば、移動物体例えば黒い自動車の位置をより正確に検出できる。そこで、請求項２に記載のようにするとよい。
【００１８】
すなわち、制御手段（２０）は、さらに、以下の処理を実行するとよい。
（ホ）前記第２の距離データを読み出し、その読み出した第２の距離データ中から距離の計測値が示されている監視領域内の走査位置を抽出し、その抽出された走査位置ごとに、その走査位置に対応する前記第１の距離データを読み出し、その読み出した第１の距離データが距離の計測値を示す場合には、前記第２の距離の計測値と前記第１の距離の計測値との差分を算出し、その差分が所定値以上ある走査位置を選定し、さらに前記読み出した第１の距離データが受光なしを示す場合には、その走査位置を選定する。
【００１９】
（へ）前記選定された走査位置に対応する第２の距離データに基づいて移動物体の位置を検出する。
（ト）前記（ニ）による移動物体の検出結果と、前記（ヘ）による移動物体の検出結果とを統合し、統合した結果に基づいて移動物体の位置を検出する。
【００２０】
このように構成された本発明の物体検出ユニット（３）によれば、表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車の車体などレーザ光線の反射率が低い物体の位置を検出するとともに、レーザ光線を反射する部位例えば自動車のタイヤについての距離の測定値を示す距離データに基づいて自動車のタイヤの位置を検出できるので、移動物体例えば黒い自動車の位置をより正確に検出できる。
【００２１】
すなわち、請求項１による表面が滑らかで光沢のある黒い物体などレーザ光線の反射率が低い物体の位置を検出する処理に加えて、物体から反射されるレーザ光線による物体の位置を検出するために上述の（ホ）、（ヘ）及び（ト）の処理を実行する。
【００２２】
上述の（ホ）の処理において、検出対象データとしての第２の距離データ中から距離の測定値が示されている監視領域内の走査位置ごとに、その走査位置に対応する基準データとしての第１の距離データが距離の計測値を示す場合には、第２の距離の計測値と第１の距離の計測値との差分を算出する。そして、その差分が所定値例えばレーザ光線発射・受光手段（１０）固有の分解能の値より大きければ、その走査位置を選定する。さらに、その走査位置に対応する基準データとしての第１の距離データが受光なしを示す場合には、その走査位置を選定する。
【００２３】
そして、上述の（へ）の処理において、選定された走査位置に対応する検出対象データとしての第２の距離データに基づいてレーザ光線を反射する物体例えば自動車のタイヤなどの移動物体の位置を検出できる。
【００２４】
そして、上述の（ト）の処理において、前記（ニ）による移動物体の検出結果と、前記（ヘ）による移動物体の検出結果とを統合し、統合した結果に基づいて移動物体の位置を検出する。すなわち、移動物体が例えば表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車などの場合には、前記（ニ）の処理によって黒い車体が検出され、前記（ト）の処理
によって、タイヤが検出される。つまり、例えば検出された黒い車体の検出結果とタイヤの検出結果とを統合すれば、移動物体例えば黒い自動車の位置をより正確に検出できる。
【００２５】
したがって、表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車の車体などレーザ光線の反射率が低い物体の位置を検出するとともに、レーザ光線を反射する部位例えば自動車のタイヤについての距離の測定値を示す距離データに基づいて自動車のタイヤの位置を検出できるので、移動物体例えば黒い自動車の位置をより正確に検出できる。
【００２６】
また、物体検出ユニット（３）によって検出された物体が移動物体であると判断された場合には、請求項３に記載のように、移動物体の位置変化から車両の走行を妨げるおそれがあるか否かを予測するとよい。
【００２７】
すなわち、車両接近判断手段（４０）が、走行路を走行する車両がその走行路に設置された横断路に接近しているか否かを判断する。また、物体検出ユニット（３）が、横断路を含むよう設定された監視領域内に存在する移動物体の少なくとも位置を検出する。ここで、車両接近判断手段（４０）によって横断路へ車両が接近していると判断された場合には、移動物体判断手段（４０）が、物体検出ユニット（３）によって検出された移動物体が移動中であるか否かを判断する。さらに、移動物体判断手段（４０）によって移動物体が移動中であると判断された場合には、位置変化予測手段（５１）がその移動物体の位置変化を予測し、妨害予測手段（５３）が、位置変化予測手段（５１）によって予測された移動物体の位置変化に基づき、その移動物体が車両の走行を妨げるおそれがあるか否かを予測するとよい。
【００２８】
このような本発明によれば、走行路に設置された横断路を横断する表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車の車体などレーザ光線の反射率が低い物体の位置を検出するとともに、レーザ光線を反射する部位例えば自動車のタイヤについての距離の測定値を示す距離データに基づいて自動車のタイヤの位置を検出できるので、移動物体例えば黒い自動車の位置をより正確に検出できる。そして、移動物体例えば黒い自動車の位置変化を予測することにより、その移動物体が接近中の車両の走行を妨げるおそれがあるか否かを正確に予測できる。
【００２９】
この場合、上述の「走行路」の具体例としては、鉄道車両が走行する軌道や、自動車などの車両が走行する「道路」、工場などの構内で運搬車両が走行する「構内道路」などが挙げられる。また、横断路の具体例としては、軌道に設置された「踏切道」や、道路に設置された「横断歩道」、工場などの構内道路に設置された「横断路」などが挙げられる。
【００３０】
なお、上述の物体検出ユニット（３）については、請求項４に記載のように、複数の物体検出ユニット（３）が存在してそれぞれによる移動物体の検出結果を統合してもよい。
この場合、物体検出統合手段（３０）が、複数の物体検出ユニット（３）それぞれによる移動物体の検出結果を統合し、統合した結果に基づいて移動物体の位置を検出するとともに、移動物体の形状を推定するとよい。
【００３１】
このようにすれば、複数の物体検出ユニット（３）を異なる位置に設置することにより、死角が生じないように移動物体を検出できる。また、複数の物体検出ユニット（３）それぞれによるレーザ光線の走査面を同一面上に重ね合わせ統合することによって、移動物体の位置を検出するとともに、異なる方向からの移動物体の検出位置によって移動物体の形状を推定できるので移動物体の認識精度を高められる。したがって、表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車の位置を検出するとともに、黒い自動車の形状を推定できる。
【００３２】
なお、請求項３に記載の横断路の移動物体検知装置（２）についても請求項５に記載のように、複数の物体検出ユニット（３）が存在してそれぞれによる物体の検出結果を統合してもよい。
【００３３】
この場合も、物体検出統合手段（３０）が、複数の物体検出ユニット（３）それぞれによる移動物体の検出結果を統合し、統合した結果に基づいて移動物体の位置を検出するとともに、移動物体の形状を推定するとよい。
【００３４】
このようにすれば、請求項３に記載の横断路の移動物体検知装置（２）についても請求項４と同様の効果を得ることができる。
なお、物体検出ユニット（３）が設置される横断路によっては、固定物体となる標識、柵、縁石などが少ない場合がある。固定物体が少ない場合には、当然固定物体から反射されるレーザ光線も少なくなるため、距離の測定値を示す距離データが少なくなり、受光なしを示す距離データが多くなる。そのため、移動物体の受光なしと比較するための固定物体の距離の測定値を有する走査位置が減少し、表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車の車体などレーザ光線の反射率が低い物体の検出精度が十分得られない場合も考えられる。そこで、請求項６に記載のようにするとよい。
【００３５】
すなわち、レーザ光線発射・受光手段（１０）から発射されるレーザ光線の光軸が横断路を含むよう設定された監視領域に平行な角度から、監視領域内の方向へ監視区域内に入らない角度までの間に設定されているとよい。
【００３６】
このようにすれば、固定物体となる標識、柵、縁石などが少ない場所においても地面から反射されるレーザ光線を得られるので固定物体の距離の測定値を有する走査位置の数を確保でき、移動物体（表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車の車体などレーザ光線の反射率が低い物体）をより正確に検出することができる。また、レーザ光線の光軸が地面方向に発射されるため、レーザ光線が横断路を歩行中の歩行者の目に入りにくい。
【００３７】
また、請求項４に記載の物体検出装置（４）においても物体検出ユニット（３）が設置される横断路によっては、固定物体となる標識、柵、縁石などが少ない場合がある。そこで、請求項７に記載のようにするとよい。
【００３８】
すなわち、レーザ光線発射・受光手段（１０）から発射されるレーザ光線の光軸が横断路を含むよう設定された監視領域に平行な角度から、監視領域内の方向へ監視区域内に入らない角度までの間に設定され、物体検出統合手段（３０）は、複数の物体検出ユニット（３）それぞれによる移動物体の検出結果に基づいて移動物体の位置を検出するとよい。
【００３９】
このようにすれば、固定物体となる標識、柵、縁石などが少ない場所においても地面から反射されるレーザ光線を得られるので、移動物体（表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車の車体などレーザ光線の反射率が低い物体）をより正確に検出することができる。
【００４０】
また、物体検出統合手段（３０）は、複数の物体検出ユニット（３）がそれぞれ検出された物体が移動物体であるか否かを判断し、それぞれにより検出された物体の検出結果を統合しないので、統合するための処理負荷を軽減できる。そして、それぞれのレーザ光線発射・受光手段（１０）から発射されるレーザ光線の光軸の高さと水平位置調整によりレーザ光線の走査面を同一面上に重ね合わせる必要がなくなり、物体検出装置（４）の設置と保守とが容易となる。さらに、レーザ光線の光軸が地面方向に発射されるため、レーザ光線が横断路を歩行中の歩行者の目に入りにくい。
【００４１】
また、物体検出ユニット（３）のうちの何れかが故障しても他の物体検出ユニット（３）によって物体の検出を続行することができるので、当該物体検出装置（４）の信頼性を高めることができる。
【００４２】
また、請求項５に記載の横断路の移動物体検知装置（２）においても物体検出ユニット（３）が設置される横断路によっては、固定物体となる標識、柵、縁石などが少ない場合がある。そこで、請求項８に記載のようにするとよい。
【００４３】
すなわち、レーザ光線発射・受光手段（１０）から発射されるレーザ光線の光軸が横断路を含むよう設定された監視領域に平行な角度から、監視領域内の方向へ監視区域内に入らない角度までの間に設定され、物体検出統合手段（３０）は、複数の物体検出ユニット（３）それぞれによる移動物体の検出結果に基づいて移動物体の位置を検出するとよい。
【００４４】
このようにすれば、請求項７と同様の効果を得ることができる。
なお、横断路を含むよう設定された監視領域内に走行路が複数存在する場合には、請求項９に記載のように、物体検出ユニット（３）が走行路それぞれの間に、且つ横断路の側方に設置されているとよい。
【００４５】
このようにすれば、例えば横断路を含む監視領域に２走行路ある場合、監視領域を２分割すれば、１走行路を列車が通過中であっても、他の１走行路を含む監視領域を監視できる。詳説すれば、例えば２走行路の間に、且つ横断路の側方に１つの物体検知装置（３）を設け、横断路を含む監視領域を各走行路に応じて監視領域を２分割する。すると、１走行路を列車が通過中であっても、他の１走行路の監視を続けられる。また、例えば横断路を含む監視領域に２走行路ある場合、横断路の４隅の１隅に１つの物体検知装置（３）を設置した場合では、２走行路の距離を監視しなければならないが、２走行路の間に、且つ横断路の側方に１つの物体検出ユニット（３）を設置した場合では、１走行路の距離を監視すればよい。つまり、２走行路の間に、且つ横断路の側方に１つの物体検出ユニット（３）を設置した場合の方が、同数の物体検出ユニット（３）で検出感度を向上させることができる。換言すれば、検出感度を同じになるようにすれば、物体検出ユニット（３）の数を削減できる。
【００４６】
また、請求項３、請求項５及び請求項８の何れかに記載の横断路の移動物体検知装置（２）においても横断路を含むよう設定された監視領域内に走行路が複数存在する場合には、請求項１０に記載のように、物体検出装置（３）が走行路それぞれの間に、且つ横断路の側方に設置されているとよい。
【００４７】
このようにすれば、請求項９と同様の効果を得ることができる。
また、請求項４または請求項７に記載の物体検出装置（４）においても横断路を含むよう設定された監視領域内に走行路が複数存在する場合には、請求項１１に記載のように、物体検出ユニット（３）が走行路それぞれの間に、且つ横断路の側方に設置されているとよい。
【００４８】
このようにすれば、請求項９と同様の効果を得ることができる。
ところで、例えば踏切などに設置させる横断路の移動物体検知装置（２）においては、物体検出ユニット（３）などの当該横断路の移動物体検知装置（２）の各構成部位が正常に作動中であることを診断することにより、各構成部位の故障を検出して車両運行の安全性を確保している。このような診断手法としては、例えば柱などの固定物体を監視領域内に設置して物体検出ユニット（３）によって検出し、その検出した固定物体が同一位置に検出されるときには、当該横断路の移動物体検知装置（２）の各構成部位が正常に作動中であると判断する手法が知られている。しかし、このような判断手法においては、例えば柱などの診断用の固定物体を監視領域内に設置する必要がある、といった問題があった。
【００４９】
そこで、請求項１２に記載のように、既に監視領域内に設置されている固定物体を利用して当該横断路の移動物体検知装置（２）の各構成部位が正常に作動中であることを診断するとよい。
【００５０】
すなわち、物体検出ユニット（３）によって検出された物体のうち移動物体以外の物体である固定物体の一つの位置を常時監視し、その監視結果に基づいてその特定の固定物体が同一位置に検出される場合には当該横断路の移動物体検知装置（２）の各構成部位が正常に作動中であると判断する自己診断手段（４０）を備えるとよい。
【００５１】
このようにすれば、例えば柱などの診断用の固定物体を監視領域内に設置しなくても、物体検出ユニット（３）などの当該横断路の移動物体検知装置（２）の各構成部位が正常に作動中であるか否かを診断することができる。
【００５２】
なお、請求項１３に記載のように、請求項３、請求項５、請求項８、及び請求項１０の何れかに記載の横断路の移動物体検知装置（２）における移動物体判断手段（４０）、位置変化予測手段（５１）及び妨害予測手段（５３）は、コンピュータを機能させるプログラムとして実現できる。または、請求項１２に記載の横断路の移動物体検知装置（２）における移動物体判断手段（４０）、位置変化予測手段（５１）、妨害予測手段（５３）及び自己診断手段（８０）は、コンピュータを機能させるプログラムとして実現できる。したがって、本発明は、プログラムの発明として実現できる。また、このようなプログラムの場合、例えば、ＦＤ、ＭＯ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、必要に応じてコンピュータにロードして起動することにより用いることができる。この他、ＲＯＭやバックアップＲＡＭをコンピュータ読み取り可能な記録媒体として本プログラムを記録しておき、ＲＯＭあるいはバックアップＲＡＭをコンピュータに組み込んで用いても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下に本発明の実施形態を図面とともに説明する。
なお、以下の説明において説明を容易とするために複数ある構成要素につては、例えば４つの物体検出ユニット３を物体検出ユニット３ａ〜３ｄのように、物体検出ユニット３の符号に「ａ〜ｄ」を付加して区別する。
【００５４】
図１は、警報発生装置１の概略構成図である。また、図２は、警報発生装置１と４つの物体検出ユニット３ａ〜３ｄとが設置された踏切を示す説明図であり、図３は、センサー１０の構造を示す説明図であり、図４は、センサー１０ａ〜１０ｄによる監視領域を示す説明図であり、図５（ａ）は、センサー１０によって障害物と背景とにレーザ光線を照射している状態を示す説明図であり、図５（ｂ）は、障害物を挟んで互いに対向するように設置された２つのセンサー１０ａ，１０ｂによって障害物にレーザ光線を照射している状態を示す説明図である。
【００５５】
図６（ａ）は、踏切に存在する障害物としての自動車９１と、軌道にそって設置されている固定物体としての柵９０ａ〜９０ｄとを上方から鳥瞰した様子を示す説明図であり、図６（ｂ）は、踏切に存在する自動車９１の車体を４つの物体検出ユニット３ａ〜３ｄによって検出する状態を示す説明図であり、図６（ｃ）は、踏切に存在する自動車９１の４つのタイヤを４つの物体検出ユニット３ａ〜３ｄによって検出する状態を示す説明図であり、図６（ｄ）は、上述した踏切に存在する自動車９１の車体の検出位置と自動車９１の４つのタイヤの検出位置を統合する状態を示す説明図であり、図６（ｅ）は、その統合した検出位置に基づいて自動車９１全体の位置を検出する状態を示す説明図である。
【００５６】
図７（ａ）は、踏切に存在する障害物としての自動車９１と、軌道にそって設置されている固定物体としての柵９０ａ〜９０ｄとを上方から鳥瞰した様子を示す説明図であり、図７（ｂ）は、踏切に存在する自動車９１の車体を４つの物体検出ユニット３ａ〜３ｄによって検出した結果を示す説明図であり、図７（ｃ）は、踏切に存在する自動車９１の４つのタイヤを４つの物体検出ユニット３ａ〜３ｄによって検出した結果と、上述した踏切に存在する自動車９１の車体の検出結果とを統合した結果を示す説明図である。
【００５７】
［警報発生装置１の構成の説明］
図１に示す警報発生装置１は、Ｎ個の物体検出ユニット３ａ〜３ｎと、情報統合部３０と、識別部４０と、位置・速度算出部５１と、停滞・脱出予側部５３と、発光制御部５４と、音声制御部５５と、特殊信号発光機６０と、音声発生部７０と、健全性自己診断部８０と、から構成されている。なお、上述の情報統合部３０には、Ｎ個の物体検出ユニット３ａ〜３ｎが接続可能である。そして、物体検出ユニット３ａ〜３ｎには、それぞれ１つのセンサー１０ａ〜１０ｎと、このセンサー１０ａ〜１０ｎに接続可能な物体検出部２０ａ〜２０ｎと、から構成されている。なお、本実施形態における警報発生装置１は、上述の情報統合部３０に４個の物体検出ユニット３ａ〜３ｄが接続されており、踏切内に設置される（図２参照）。そして、物体検出ユニット３ａ〜３ｄには、それぞれ１つのセンサー１０ａ〜１０ｄと、このセンサー１０ａ〜１０ｄにはそれぞれ１つの物体検出部２０ａ〜２０ｄが接続されている。また、上述の識別部４０、位置・速度算出部５１、停滞・脱出予側部５３、発光制御部５４、音声制御部５５および健全性自己診断部８０は、それぞれＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏ及びこれらの構成を接続するバスラインなどからなる周知のマイクロコンピュータを中心に構成されている。
【００５８】
また、上述の警報発生装置１を構成する各部位のうち、Ｎ個の物体検出ユニット３ａ〜３ｎと、情報統合部３０とは、物体検出装置４を構成する。
そして、上述の警報発生装置１を構成する各部位ののうち、Ｎ個の物体検出ユニット３ａ〜３ｎと、情報統合部３０と、識別部４０と、位置・速度算出部５１と、停滞・脱出予側部５３と、健全性自己診断部８０とは、障害物検知装置２を構成する。
【００５９】
なお、障害物検知装置２は、横断路の移動物体検知装置に該当する。また、センサー１０は、レーザ光線発射・受光手段に該当し、物体検出部２０は、制御手段に該当し、情報統合部３０は、物体検出統合手段に該当する。さらに、識別部４０は、車両接近判断手段と、移動物体判断手段とに該当し、位置・速度算出部５１は、位置変化予測手段に該当し、停滞・脱出予側部５３は、妨害予測手段に該当する。また、健全性自己診断部８０は、自己診断手段に該当する。
【００６０】
［センサー１０の構成の説明］
センサー１０は、図３（ａ）に例示するように、レーザ光線照射式のセンサーである。具体的には、センサー１０は、踏切道を含む監視領域へ向けてレーザ光線を照射する照射部１１０ａと、照射部１１０ａを水平方向に回転させる駆動部１１０ｂと、照射部１１０ａから照射されたレーザ光線の進行方向を変更するための反射ミラー１１０ｃ，１１０ｄ、照射部１１０ａによって照射された後に物体によって反射されたレーザ光線を受光するための受光部１１０ｅと、を備えている。なお、反射ミラー１１０ｃは、物体によって反射されたレーザ光線を透過させて受光部１１０ｅに導く機能も有している。
【００６１】
また、上述の監視領域については、図２に例示するように、列車が走行するための軌道（走行路）に設置された踏切道（横断路）に存在する通行人や自転車などの「物体」を検出するため、センサー１０の個数や各センサー１０の設置場所、各センサー１０のレーザ光線の照射方向などを考慮することにより、少なくとも踏切道を含むよう設定されている。本実施形態では、図２に例示するように、４台のセンサー１０ａ〜１０ｂが物体検出ユニット３ａ〜３ｄに収納されて、監視領域の４隅に設置されている。
【００６２】
なお、上述の監視領域に存在する「物体」は、「固定物体」および「移動物体」に分類される。このうち固定物体とは、建築限界内に設置されており、障害物検知の対象から除外すべき性質のものを云い、具体的には、種々の構造物や警報機、遮断機、標識、遮断桿、操作器、柵、縁石などが挙げられる。なお、本実施形態のようなレーザ光線による障害物検知では、警報発生装置１の起動時に一定時間以上動かない物体を固定物体として認識し、移動物体とは区別して処理を行うことが考えられる。このことにより、例えば、監視領域内に信号機や標識類、ＡＴＳ地上子の制御器等の固定物が存在する場合についても、移動物体のみを選択的に検知対象とすることが可能となる。また、移動物体は、上述の物体のうち固定物体を除いたものを云い、具体例としては、自動車や二輪車、歩行者等が挙げられる。なお、移動物体が踏切内に落とした物体については、固定物体とは区別して識別する。また、踏切を通過する列車については、従来の障害物検知装置と同様に、信号条件を用いて特殊信号発光機６０への出力をマスクすることで、障害物検知対象から排除している。
【００６３】
このように構成されたセンサー１０は、踏切の踏切道に存在する物体を検出することができる。すなわち、センサー１０は、照射部１１０ａが、踏切の踏切道を含む監視領域へ向けて、レーザ光線を水平方向に約１８０度の範囲で回転方位ごとに高速・高密度で照射し、その照射したレーザ光線が踏切の踏切道に存在する物体に当たって反射した場合には、受光部１１０ｅがその反射されたレーザ光線を受光し、物体から受光部１１０ｅまでの距離を計測する（図３（ｂ）参照）。そして、センサー１０は、照射したレーザ光線を受光した場合には、その受光したレーザ光線の照射角度および距離の測定値を示す出力信号を物体検出部２０へ出力する。一方、センサー１０は、照射したレーザ光線を受光しない場合には、その受光しないレーザ光線の照射角度および受光なしを示す出力信号を物体検出部２０へ出力する。
【００６４】
［物体検出部２０ａ〜２０ｄの構成の説明］
物体検出部２０ａ〜２０ｄは、センサー１０ａ〜１０ｄからの出力信号に基づき、踏切道に存在する移動物体の位置を検出する機能を有する。具体的には、物体検出部２０ａ〜２０ｄは、センサー１０ａ〜１０ｄからの出力信号である距離の測定値を示す信号もしくは受光なしを示す信号をレーザ光線の照射角度に関連付けて、物体検出部２０ａ〜２０ｄが有するメモリ（図示せず）に記録する。
【００６５】
また、物体検出部２０は、検出した移動物体の位置を示す情報を情報統合部３０へ出力する。ここで、物体検出部２０ａ〜２０ｄが有するメモリは、記憶部に該当する。
［固定物体の位置データの記憶手法の説明］
物体検出部２０ａ〜２０ｄが、例えば数秒間などの所定時間の間、レーザ光線の照射角度に関連つけて記憶されている距離の測定値を示す信号もしくは受光なしを示す信号が変化するか否かを判断し、変化なしと判断された場合に「固定物体」と識別して、物体検出部２０ａ〜２０ｄが有するメモリに固定物体の位置データとして記憶する。
【００６６】
［反射率の低い物体の検出手法の説明］
次に、反射率の低い物体の検出手法を説明する。
固定物体の位置データと監視領域内に存在する物体の位置データとは、物体検出部２０ａ〜２０ｄが有するメモリに記録されているのであるが、この物体検出部２０ａ〜２０ｄが有するメモリに記録されている固定物体の位置データと監視領域内に存在する物体の位置データとを物体検出部２０ａ〜２０ｄが読み出す。そして、物体検出部２０ａ〜２０ｄが読み出された固定物体の位置データ中から距離の測定値を示す信号のあるレーザ光線の照射角度ごとに、そのレーザ光線の照射角度に対応する監視領域内に存在する物体の位置データ中から受光なしを示す信号のあるレーザ光線の照射角度を選定する。そして、その選定されたレーザ光線の照射角度がある場合には、物体検出部２０ａ〜２０ｄがそのレーザ光線の照射角度の位置には、レーザ光線を反射しない移動物体が存在すると判断する。一方、選定されるレーザ光線の照射角度がない場合には、物体検出部２０ａ〜２０ｄが監視領域内にレーザ光線を反射しない移動物体が存在しないと判断する。
【００６７】
［反射する物体の検出手法の説明］
次に、反射する物体の検出手法を説明する。
物体検出部２０ａ〜２０ｄが読み出された監視領域内に存在する物体の位置データ中から距離の測定値を示す信号のあるレーザ光線の照射角度ごとに、そのレーザ光線の照射角度に対応する固定物体の位置データが距離の測定値を示す信号の場合には、それぞれの距離の測定値を示す信号から距離の差分を計算する。そして、物体検出部２０ａ〜２０ｄがその差分が所定値例えばセンサー１０ａ〜１０ｄに固有の分解能の値より大きい場合には、そのレーザ光線の照射角度を選定する。一方、そのレーザ光線の照射角度に対応する固定物体の位置データが受光なしを示す信号の場合には、物体検出部２０ａ〜２０ｄがそのレーザ光線の照射角度を選定する。そして、選定されたレーザ光線の照射角度がある場合には、物体検出部２０ａ〜２０ｄがそのレーザ光線の照射角度の位置には、レーザ光線を反射する移動物体が存在すると判断する。また、物体検出部２０ａ〜２０ｄのセンサー１０ａ〜１０ｄから移動物体までの距離は、物体検出部２０ａ〜２０ｄがその選定されたレーザ光線の照射角度に対応する監視領域内に存在する物体の位置データ中の距離の測定値を示す信号から読み出す。一方、この処理によって選定されるレーザ光線の照射角度がない場合には、物体検出部２０ａ〜２０ｄが監視領域内にレーザ光線を反射する移動物体が存在しないと判断する。
【００６８】
［移動物体の検出手法の説明］
上述した［反射率の低い物体の検出］によって選定された受光なしを示す信号のあるレーザ光線の照射角度がある場合や［反射する物体の検出処理］によって選定されたレーザ光線の照射角度がある場合には、物体検出部２０ａ〜２０ｄが監視領域に移動物体があると判断する。一方、「反射率の低い物体の検出処理」によって選定されるレーザ光線の照射角度がなく、且つ「反射する物体の検出処理」によって選定されるレーザ光線の照射角度もない場合には、物体検出部２０ａ〜２０ｄが監視領域に移動物体がないと判断する。
【００６９】
［情報統合部３０の構成の説明］
情報統合部３０は、Ｎ個の物体検出部２０ａ〜２０ｎからの出力信号を統合し、その統合された物体の位置を示す情報を識別部４０へ出力する機能を有する。なお、本実施形態のように警報発生装置１が４個のセンサー１０ａ〜１０ｄおよび４個の物体検出部２０ａ〜２０ｄを備える場合には、情報統合部３０は、４個の物体検出部２０からの出力信号を統合して識別部４０へ出力する。
【００７０】
［統合手法の説明］
上述した［反射率の低い物体の検出処理］によって選定された受光なしを示す信号のあるレーザ光線の照射角度がある場合には、情報統合部３０が次のように移動物体の存在エリアの絞込みを行なう。図５（ａ）に例示するようにセンサー１０によって照射したレーザ光線が反射率の少ない障害物に当たった場合には障害物に当たったレーザ光線が反射されにくいが、障害物を除いたレーザ光線を反射する背景にレーザ光線が当たった場合にはレーザ光線が反射される。したがって、レーザ光線が反射されにくいレーザ光線の照射角度には、反射率の少ない障害物が存在すると判断できる。しかし、反射率の少ない障害物が存在するレーザ光線の照射角度を検出できるが、距離を検出できないために正確な位置を検出できない。しかし、図５（ｂ）に例示するように、反射率の少ない障害物を挟んで互いに対向するように設置された２つのセンサー１０ａ，１０ｂによって反射率の少ない障害物にレーザ光線を照射した場合には、センサー１０ａから反射率の少ない障害物の外縁を結んだ２つの直線とセンサー１０ｂから反射率の少ない障害物の外縁を結んだ２つの直線が交差する間の領域に反射率の少ない障害物が存在すると絞り込める。また、図６（ａ）は、踏切に存在する障害物としての自動車９１と、軌道にそって設置されている固定物体としての柵９０ａ〜９０ｄとを上方から鳥瞰した様子を示す説明図である。そして、図６（ｂ）は、踏切に存在する自動車９１の車体を４つの物体検出ユニット３ａ〜３ｄによって検出する状態を示す説明図である。この図６（ｂ）において、自動車９１の車体が反射率の少ない黒色の場合には、物体検出ユニット３ｂのセンサー１０ｂ（図示せず）によって照射されたレーザ光線は自動車９１の車体から反射されにくい。しかし、背景となっている固定物体としての柵９０ｄがレーザ光線を反射する物体の場合には、物体検出ユニット３ｂのセンサー１０ｂによって照射されたレーザ光線は柵９０ｄから反射される。そこで、物体検出ユニット３ｂのセンサー１０ｂから反射されるレーザ光線の照射角度と反射されにくいレーザ光線の照射角度の境界を結んだ直線を２本引けばその直線の間のレーザ光線の照射角度間に反射率の少ない黒色の自動車９１が存在すると判断する。同様に物体検出ユニット３ｃのセンサー１０ｃから反射されるレーザ光線の照射角度と反射されにくいレーザ光線の照射角度の境界を結んだ直線を２本引けばその直線の間のレーザ光線の照射角度間に反射率の少ない黒色の自動車９１が存在すると判断する。そして、物体検出ユニット３ｂのセンサー１０ｂから引いた２本の直線と物体検出ユニット３ｃのセンサー１０ｃから引いた２本の直線が交差する間の領域に反射率の少ない黒色の自動車９１が存在すると判断する。
【００７１】
［移動物体の位置・形状推定手法の説明］
上述した［反射する物体の検出］によって選定されたレーザ光線の照射角度がある場合には、情報統合部３０が次のように移動物体の位置と形状を推定する。図６（ｃ）は、踏切に存在する自動車９１のタイヤを４つの物体検出ユニット３ａ〜３ｄによって検出する状態を示す説明図である。この図６（ｃ）において、自動車９１のタイヤがレーザ光線を反射する物体である場合には、物体検出ユニット３ｂのセンサー１０ｂによって照射されたレーザ光線は自動車９１のタイヤから反射される。そこで、読み出された監視領域内に存在する物体の位置データ中から選定されたレーザ光線の照射角度ごとの距離の測定値から物体検出ユニット３ｂのセンサー１０ｂからの距離を読み出して自動車９１のタイヤの位置を検出する。また、同様に物体検出ユニット３ｃのセンサー１０ｃによって照射されたレーザ光線は自動車９１のタイヤから反射されるので、読み出された監視領域内に存在する物体の位置データ中から選定されたレーザ光線の照射角度ごとの距離の測定値から物体検出ユニット３ｃのセンサー１０ｃからの距離を読み出して自動車９１のタイヤの位置を検出する。物体検出ユニット３ｂのセンサー１０ｂと物体検出ユニット３ｃのセンサー１０ｃとによって検出された自動車９１のタイヤの位置は、異なる方向から検出されたものであるから例えば自動車９１のタイヤの一方向からの形状だけなく他方向からの形状も検出できるので、自動車９１のタイヤの位置と形状を推定できる。
【００７２】
そして、図６（ｄ）は、情報統合部３０が以上説明した手法によって検出した自動車９１の４つのタイヤの検出位置と上述した［統合手法の説明］において検出した自動車９１の車体の検出位置とを統合したものである。さらに、図６（ｅ）は、その統合した検出位置に基づいて自動車９１全体の位置の検出と形状とを推定したものである。このように例えば反射率の少ない黒色の自動車９１であってもその位置の検出と形状とを推定できる。
【００７３】
なお、図７（ａ）は、上述した［移動物体の位置・形状推定手法］を実験した踏切に存在する障害物としての自動車９１と、軌道にそって設置されている固定物体としての柵９０ａ〜９０ｄとを上方から鳥瞰した様子を示す説明図である。図７（ｂ）は、上述した［統合手法］によって踏切に存在する自動車９１の車体を４つの物体検出ユニット３ａ〜３ｄによって検出した結果を示す説明図である。図７（ｃ）は、上述した［移動物体の位置・形状推定手法］によって踏切に存在する自動車９１の４つのタイヤを４つの物体検出ユニット３ａ〜３ｄによって検出した結果と、上述した踏切に存在する自動車９１の車体の検出結果とを統合した結果を示す説明図である。なお、図７（ａ）、図７（ｂ）及び図７（ｃ）は、情報統合部３０が物体検出部２０ａ〜２０ｄから出力された移動物体の位置を示す情報に基づき、監視領域に存在する物体の位置を２次元直交座標系に変換したものである。具体的には、Ｘ軸が軌道の延長方向に対してほぼ平行に設定され、Ｙ軸が踏切道の延長方向に対してほぼ平行に設定されている。
【００７４】
［識別部４０の構成の説明］
識別部４０は、遮断棹を上げ下ろしさせるなどの踏切制御を実行する外部の踏切制御装置１００に接続されており、この踏切制御装置１００から踏切が鳴動中であることを示す情報を取得可能である。そして、識別部４０は、踏切制御装置１００から踏切が鳴動中であることを示す情報を取得した場合には、監視領域に移動物体が存在するか否かを判断するとともに、その移動物体が小型の移動物体であるのか大型の移動物体であるのかを識別する機能を有する。そして、識別部４０は、移動物体が小型の移動物体である場合にはその旨を位置・速度算出部５１へ出力し、一方、移動物体が大型の移動物体である場合にはその旨を発光制御部５４へ出力する機能を有する。
【００７５】
［位置・速度算出部５１の構成の説明］
位置・速度算出部５１は、識別部４０から出力された監視領域に存在する小型の移動物体に関する情報に基づき、その小型の移動物体の位置および移動速度を算出する機能を有する。また、算出した小型の移動物体の位置および移動速度に基づき、各小型の移動物体を追跡する機能を有する。また、小型の移動物体についての追跡結果を停滞・脱出予測部５３へ出力する機能を有する。また、小型の移動物体が監視領域内で突然消失してから一定時間以上追跡できなくなった場合には、この小型の移動物体についての追跡を中断するとともに、この小型の移動物体についての追跡を中断した旨を発光制御部５４へ出力する機能を有する。
【００７６】
［停滞・脱出予測部５３の構成の説明］
また、停滞・脱出予測部５３は、位置・速度算出部５１から出力された小型の移動物体についての追跡結果に基づき、その小型の移動物体が監視領域に停滞しているのか、または小型の移動物体が監視領域から脱出しようとしているのかを判断する機能を有する。また、停滞・脱出予測部５３は、小型の移動物体が監視領域に停滞しているか、低速であるため脱出することが困難と予測する場合には、その旨を発光制御部５４へ出力する機能および音声制御部５５へ出力する機能を有する。
【００７７】
なお、停滞・脱出予測部５３は、妨害予測手段に該当する。
［特殊信号発光機６０および音声発生部７０の構成の説明］
特殊信号発光機６０は、踏切道に接近中の列車の運転者に対して特殊信号を発光する機能を有する。また、音声発生部７０は、踏切の踏切道に存在する通行人などに対して警報音を発生させる機能を有する。
【００７８】
［発光制御部５４および音声制御部５５の構成の説明］
発光制御部５４は、識別部４０や位置・速度算出部５１や停滞・脱出予測部５３からの出力信号を受信した場合には、特殊信号発光機６０を制御して特殊信号を発光させることにより、踏切に接近中の列車の運転者に対して、踏切の踏切道に障害物が存在する旨を知らせて注意喚起する機能を有する。
【００７９】
また、音声制御部５５は、停滞・脱出予測部５３からの出力信号を受信した場合には、音声発生部７０を制御して警報音を発生させることにより、踏切の踏切道に存在する通行人などに対して注意喚起する機能を有する。
【００８０】
［健全性自己診断部８０の構成の説明］
健全性自己診断部８０は、警報発生装置１が正常に作動中であるか否かを判断する機能を有する。具体的には、健全性自己診断部８０は、上述の固定物体の一つを常時監視し、その監視結果に基づいてその特定の固定物体が同一位置に検出される場合には警報発生装置１の各構成部位が正常に作動中であると判断する。
【００８１】
［警報発生処理の説明］
次に、警報発生装置１の物体検出部２０ａ〜２０ｄ、情報統合部３０、識別部４０、位置・速度算出部５１、停滞・脱出予側部５３、発光制御部５４および音声制御部５５が実行する警報発生処理を、図８のフローチャートを参照して説明する。なお、この処理は、警報発生装置１が踏切に設置されてその電源が投入された際に実行される。なお、電源投入後の警報発生装置１については、メンテナンス時以外は停止させずに継続して作動させる。
【００８２】
まず、物体検出部２０ａ〜２０ｄが、上述した［固定物体の位置データの記憶手法］に基づいて監視領域内に存在する固定物体の位置データを記憶する（Ｓ１１０）。
そして、識別部４０が、踏切が鳴動中か否かを判断する（Ｓ１１２）。具体的には、踏切が鳴動中であることを示す情報を外部の踏切制御装置１００から取得した場合には、識別部４０が、踏切が鳴動中であると判断する。そして、踏切が鳴動中ではないと判断された場合には（Ｓ１１２：ＮＯ）、踏切が鳴動中であると判断されるまでＳ１１２の処理を繰り返し実行して待機する。一方、踏切が鳴動中であると判断された場合には（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、監視領域の監視を開始する（Ｓ１１５）。
【００８３】
そして、物体検出部２０ａ〜２０ｄが、監視領域内に存在する物体の位置データを記憶する（Ｓ１２０）。具体的には、物体検出部２０ａ〜２０ｄが、監視領域内におけるセンサー１０ａ〜１０ｄからの出力信号である距離の測定値を示す信号もしくはレーザ光線の受光なしを示す信号をレーザ光線の照射角度に関連付けて、物体検出部２０ａ〜２０ｄが有するメモリに記録する。
【００８４】
次に、物体検出部２０ａ〜２０ｄが、上述した［反射率の低い物体の検出手法］及び［反射する物体の検出手法］に基づいてレーザ光線の照射角度ごとに、監視領域内に存在する物体の位置データと固定物体の位置データとの差を抽出する（Ｓ１２５）。Ｓ１２５の処理が終了したらＳ１３０の処理を行なう。
【００８５】
Ｓ１３０の処理においては、物体検出部２０ａ〜２０ｄが、上述した［移動物体の検出手法］に基づいて監視領域に移動物体が存在するか否かを判断する。そして、監視領域に移動物体がないと判断された場合には（Ｓ１３０：ＮＯ）、Ｓ１１２へ戻り上述した処理を行なう。一方、監視領域に移動物体があると判断された場合には（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、Ｓ１４０の処理を行なう。
【００８６】
Ｓ１４０の処理においては、情報統合部３０が上述した［統合手法］に基づいて移動物体の存在エリアの絞込みの処理を行なう。Ｓ１４０の処理が終了したらＳ１４５の処理を行なう。
【００８７】
Ｓ１４５の処理においては、情報統合部３０が上述した［移動物体の位置・形状推定手法］に基づいて移動物体の位置と形状を推定する。
次に、Ｓ１４５の処理にて推定した結果に基づいて識別部４０がその移動物体が小型の移動物体であるのか大型の移動物体であるのかを識別する移動物体の大きさを推定する（Ｓ１５０）。
【００８８】
そして、識別部４０が推定された移動物体は大型か否かを判断する（Ｓ１５５）。移動物体が大きいと判断された場合には（Ｓ１５５：ＹＥＳ）、踏切に接近中の列車に対して踏切の踏切道に大型の移動物体が存在する旨を知らせて注意喚起するために後述するＳ１６０に移行する。一方、その障害物が大型ではないと判断された場合には（Ｓ１５５：ＮＯ）、その移動物体が小型の移動物体であると判断し、Ｓ１６２の処理を行なう。
【００８９】
Ｓ１６２の処理において、音声制御部５５が、音声発生部７０を制御して警報音を発生させることにより、踏切の踏切道に存在する通行人などに注意喚起する。そして、Ｓ１６２の処理が終了したら、Ｓ１６５の処理及びＳ１７５の処理へ移行する。なお、Ｓ１６５以降の処理とＳ１７５以降の処理とは並行して処理される。
【００９０】
Ｓ１６５の処理において、位置・速度算出部５１が小型の移動物体の移動速度を計算する。続いて、Ｓ１７０の処理において、Ｓ１６５にて算出された小型の移動物体の移動速度が歩行者以上か否かを判断する（Ｓ１７０）。具体的には、Ｓ１７０の処理において、その小型の移動物体が監視領域に停滞しているのか、または小型の移動物体が監視領域から脱出しようとしているのかを判断する。そして、その小型の移動物体が監視領域に停滞していると判断された場合、すなわち、小型の移動物体の移動速度が歩行者以上ではないと判断された場合には（Ｓ１７０：ＮＯ）、後述するＳ１６０へ移行する。一方、小型の移動物体の移動速度が歩行者以上であると判断された場合には（Ｓ１７０：ＹＥＳ）、Ｓ１８５の処理を行なう。
【００９１】
また、Ｓ１７５の処理において、位置・速度算出部５１が小型の移動物体の位置を算出し、その小型の移動物体の追跡を行なう。続いて、Ｓ１８０の処理において、小型の移動物体の追跡結果は正常か否かを判断する。具体的には、Ｓ１７５にて位置・速度算出部５１から出力された小型の移動物体についての追跡結果に基づき、レーザ光線の遮蔽や歩行者の転倒等により小型の移動物体を見失っていないか否かを判断する。そして、レーザ光線の遮蔽や歩行者の転倒等により小型の移動物体見失ったと判断された場合、すなわち追跡が正常でない場合には（Ｓ１８０：ＮＯ）、後述するＳ１６０へ移行する。一方、小型の移動物体が監視領域から脱出しようとしていると判断された場合、すなわち追跡が正常である場合には（Ｓ１８０：ＹＥＳ）、Ｓ１８５の処理を行なう。
【００９２】
Ｓ１８５の処理において、警報発生装置１の健全性を判断する。具体的には、健全性自己診断部８０が、先のＳ１１０にて認識した固定物体の一つ（例えば標識など）を常時監視し、その監視結果に基づいてその特定の固定物体が同一位置に検出される場合には警報発生装置１の各構成部位が正常に作動中であると判断する。警報発生装置１が正常に作動中であると判断された場合には（Ｓ１８５：ＹＥＳ）、Ｓ１１２へ移行してＳ１１２以下の処理を繰り返し実行する。一方、警報発生装置１が正常に作動中ではないと判断された場合には（Ｓ１８５：ＮＯ）、警報発生装置１が正常ではない旨を外部へ出力するとともに、本警報発生装置１を停止させる。そして、発光制御部５４が、特殊信号発光機６０を制御して特殊信号を発光させることにより、踏切の踏切道に通行人などが存在する旨を踏切に接近中の列車の運転者に知らせて注意喚起する（Ｓ１９０）。
【００９３】
Ｓ１６０の処理においては、発光制御部５４が、特殊信号発光機６０を制御して特殊信号を発光させることにより、踏切の踏切道に通行人などが存在する旨を踏切に接近中の列車の運転者に知らせて注意喚起する。そして、Ｓ１６０の処理が終了したら、Ｓ１１２の処理へ戻り上述した処理を行なう。
【００９４】
［効果］
従来の踏切障害物検知装置においては、踏切道に存在する表面が滑らかで光沢のある黒色や濃紺色の車などを正確に検出できないといった問題があった。
【００９５】
それに対して、本実施形態の警報発生装置１によれば、以下の処理を実行することによって表面が滑らかで光沢のある黒い物体などレーザ光線の反射率が低い物体の位置を検出できる。すなわち、（イ）監視領域内に移動物体がない状態での固定物体の位置データが記憶される。（ロ）監視領域内に存在する物体の位置データが記憶される。（ハ）固定物体の位置データ中から距離の測定値が示されている監視領域内の走査位置を抽出し、その抽出された走査位置ごとに、その走査位置に対応する監視領域内に存在する物体の位置データ中から受光なしが示されている走査位置を選定する。（ニ）選定された走査位置に基づいてレーザ光線の反射率が低い物体の位置を検出する。
【００９６】
また、本実施形態の警報発生装置１によれば、以下の処理をさらに実行することによって表面が滑らかで光沢のある黒い物体などレーザ光線の反射率が低い物体の位置と、一部の部位例えば自動車のタイヤなど反射物体の位置とを統合し、その統合結果を用いて移動物体の位置の検出と形状を推定できる。すなわち、（ホ）監視領域内に存在する物体の位置データ中から距離の測定値を示されている監視領域内の走査位置ごとに、その走査位置に対応する固定物体の位置データが距離の計測値を示す場合には、その走査位置を選定する。そして、その走査位置に対応する固定物体の位置データが受光なしを示す場合には、その走査位置を選定する。（へ）選定された走査位置に監視領域内に存在する物体の位置データに基づいてレーザ光線を反射する移動物体の位置を検出する。（ト）前記（ニ）による移動物体の検出結果と、前記（ヘ）による移動物体の検出結果とを統合し、統合した結果に基づいて移動物体の位置を検出する。すなわち、移動物体が例えば表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車などの場合には、前記（ニ）の処理によって黒い車体が検出され、前記（ト）の処理によって、タイヤが検出される。つまり、例えば検出された黒い車体の検出結果とタイヤの検出結果とを統合すれば、移動物体例えば黒い自動車の位置をより正確に検出できる。
【００９７】
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のような様々な態様にて実施することが可能である。
【００９８】
（１）上記実施形態では、４台のセンサー１０ａ〜１０ｂが物体検出ユニット３ａ〜３ｄに収納されて、監視領域の４隅に設置されていたが、これには限らない。１台のセンサー１０が物体検出ユニット３に収納されて、図９に例示するように２つの軌道の間で、且つ踏切道の側方に設置されてもよい。そして、センサー１０が照射するレーザ光線の光軸を水平方向より踏切道の方向へ踏切道に入らない角度まで下げて設定されてもよい。また、情報統合部３０の処理を物体検出部２０で実行してもよい。
【００９９】
このように構成された実施形態においては、例えば踏切道を含む監視領域に２軌道ある場合、監視領域を例えば監視領域Ａと、監視領域Ｂとに２分割すれば、監視領域Ｂの１軌道を列車が通過中であっても、他の１軌道を含む監視領域Ａを監視できる。また、例えば踏切道の４隅の１隅に１つの物体検出ユニット３を設置した場合では、２軌道の距離を監視しなければならないが、２つの軌道の間で、且つ踏切道の側方に設置されていれば、１軌道の距離を監視すればよい。つまり、２軌道の間に、且つ横断路の側方に１つの物体検出ユニット３を設置した場合の方が、同数の物体検出ユニットで検出感度を向上させることができる。換言すれば、検出感度を同じとすると物体検出ユニットの数を削減できる。
【０１００】
また、このように構成された実施形態においては、固定物体となる標識、柵、縁石などが少ない場所においても地面から反射されるレーザ光線を得られるので、移動物体（表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車の車体などレーザ光線の反射率が低い物体やレーザ光線を反射する物体例えば自動車のタイヤ）をより正確に検出することができる。
【０１０１】
さらに、物体検出部２０から出力される移動物体の位置を示す情報を統合することがないので、情報統合部３０の処理を物体検出部２０で実行でき、物体検出装置４の構成が簡単になる。
【０１０２】
（２）上記実施形態では、４台のセンサー１０ａ〜１０ｂが照射するレーザ光線の光軸が水平方向に照射されたが、これには限らない。センサー１０ａ〜１０ｂが照射するレーザ光線の光軸を水平方向より踏切道の方向へ踏切道に入らない角度まで下げて設定されてもよい。そして、情報統合部３０は、４つの物体検出部２０ａ〜２０ｄから出力される移動物体の位置を示す情報を統合しなくてもよい。
【０１０３】
このように構成された実施形態においては、上述した（１）と同様に固定物体となる標識、柵、縁石などが少ない場所においても地面から反射されるレーザ光線を得られるので、移動物体（表面が滑らかで光沢のある黒い物体例えば黒い自動車の車体などレーザ光線の反射率が低い物体やレーザ光線を反射する物体例えば自動車のタイヤ）をより正確に検出することができる。
【０１０４】
また、このように構成された実施形態においては、情報統合部３０が４つの物体検出部２０ａ〜２０ｄから出力される移動物体の位置を示す情報を統合しないので、統合するための処理負荷を軽減できる。そして、センサー１０ａ〜１０ｄから照射されるレーザ光線の光軸の高さと水平位置調整によりレーザ光線の走査面を合わせる必要がなくなるので、物体検出装置４の設置と保守とが容易となる。さらに、レーザ光線の光軸が地面方向に発射されるため、レーザ光線が横断路を歩行中の歩行者の目に入りにくい。
【０１０５】
（３）上記実施形態では、警報発生装置１を鉄道車両が走行する軌道に設置された踏切に設置しているが、これには限られず、警報発生装置１を走行路の横断路に設置してもよい。一例を挙げると、警報発生装置１を自動車などの車両が走行する道路の横断歩道に設置するといった具合である。また、警報発生装置１を工場などの構内道路の横断路に設置するといった具合である。
【０１０６】
（４）上記実施形態では、４台のセンサー１０ａ〜１０ｄが監視領域の４隅に設置され、そのセンサー１０ａ〜１０ｄが監視領域へ向けてレーザ光線を照射しているが、これには限られず、上述の監視領域を、例えば単線を含む監視領域とし、１つのセンサー１０によってこれら監視領域をそれぞれ監視するよう構成してもよい（図４（ａ）参照）。また、例えば上り線を含む監視領域と下り線を含む監視領域とに分割し、２つのセンサー１０によってこれら監視領域をそれぞれ監視するよう構成してもよい（図４（ｂ）参照）。さらに、軌道の数量に合わせて監視領域を分割し、監視領域の数量と同数のセンサー１０によってこれら監視領域をそれぞれ監視するよう構成してもよい（図４（ｃ）参照）。
【０１０７】
（５）上記実施形態では、４台のセンサー１０ａ〜１０ｄが監視領域の４隅に設置されていたが、これには限らない。これら複数のセンサー１０のうちの少なくとも２つを、踏切道の中央部を挟んで互いに対向するよう設置させてもよい。このようにすれば、例えば複数の通行人などが接近して存在する場合でも、対向する２つの方向からその複数の通行人などをより正確に検出することができる。
【０１０８】
また、これら複数のセンサー１０のうちの少なくとも２つを、軌道の側方（線路脇）のうちの何れか一方に設置させてもよい。このようにすれば、センサー１０を接続するケーブルを、線路を横断するように敷設する必要がなく、センサー１０の設置を容易にすることができる。
【０１０９】
（６）上記実施形態の警報発生装置１では、小型の移動物体が車両の走行を妨げるおそれがあると判断された場合には、発光制御部５４が、特殊信号発光機６０を制御して特殊信号を発光させることにより、踏切に接近中の列車の運転者に対して小型の移動物体が存在する旨を知らせて注意喚起しているが、これには限られず、車両の走行を妨げるおそれがある小型の移動物体が踏切の踏切道に存在する旨を、列車に通知するよう構成してもよい。一例を挙げると、送信制御部が、車両の走行を妨げるおそれがある小型の移動物体が踏切の踏切道に存在する旨を、送信部を制御して接近中の列車に送信させるといった具合である。このようにすれば、例えばその送信された情報を利用して接近中の列車に搭載されたＡＴＳ装置を作動させることにより、事故などを未然に防ぐことができる。
【０１１０】
（７）上記実施形態の警報発生装置１では、情報統合部３０と、識別部４０と、位置・速度算出部５１と、停滞・脱出予測部５３とがそれぞれ別々のマイクロコンピュータとして構成されているが、これには限られず、情報統合部３０が実行する機能、識別部４０が実行する機能、位置・速度算出部５１が実行する機能及び停滞・脱出予測部５３が実行する機能を一つのマイクロコンピュータによって実行させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】警報発生装置１の概略構成図である。
【図２】警報発生装置１と４つの物体検出ユニット３ａ〜３ｄとが設置された踏切を示す説明図である。
【図３】（ａ）はセンサーの構造を示す説明図であり、（ｂ）はセンサーが設置される高さを示す説明図である。
【図４】（ａ）はセンサー１０による監視領域の他の実施形態を示す説明図であり、（ｂ）はセンサー１０ａ，１０ｂによる監視領域の他の実施形態を示す説明図であり、（ｃ）は複数のセンサー１０ａ〜１０ｎによる監視領域の他の実施形態を示す説明図である。
【図５】（ａ）はセンサー１０によって障害物と背景とにレーザ光線を照射している状態を示す説明図であり、（ｂ）は障害物を挟んで互いに対向するように設置された２つのセンサー１０ａ，１０ｂによって障害物にレーザ光線を照射している状態を示す説明図である。
【図６】（ａ）は踏切に存在する障害物としての自動車９１と、軌道にそって設置されている固定物体としての柵９０ａ〜９０ｄとを上方から鳥瞰した様子を示す説明図であり、（ｂ）は自動車９１の車体を４つの物体検出ユニット３ａ〜３ｄによって検出する状態を示す説明図であり、（ｃ）は自動車９１の４つのタイヤを４つの物体検出ユニット３ａ〜３ｄによって検出する状態を示す説明図であり、（ｄ）は自動車９１の車体の検出位置と自動車９１の４つのタイヤの検出位置を統合する状態を示す説明図であり、（ｅ）は統合した検出位置に基づいて自動車９１全体の位置を検出する状態を示す説明図である。
【図７】（ａ）は自動車９１と、軌道にそって設置されている固定物体としての柵９０ａ〜９０ｄとを上方から鳥瞰した様子を示す説明図であり、（ｂ）は自動車９１の車体を４つの物体検出ユニット３ａ〜３ｄによって検出した結果を示す説明図であり、（ｃ）は自動車９１の４つのタイヤを４つの物体検出ユニット３ａ〜３ｄによって検出した結果と、自動車９１の車体の検出結果とを統合した結果を示す説明図である。
【図８】警報発生処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】１台のセンサー１０が物体検出ユニット３に収納されて、２つの軌道の間で、且つ踏切道の側方に設置された他の実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１…警報発生装置、２…障害物検知装置、３，３ａ〜３ｄ…物体検出ユニット、４…物体検出装置、１０，１０ａ〜１０ｄ…センサー、１１０ａ…照射部、１１０ｂ…駆動部、１１０ｃ，１１０ｄ…反射ミラー、１１０ｅ…受光部、２０、２０ａ〜２０ｄ…物体検出部、３０…情報統合部、４０…識別部、５１…位置・速度算出部、５３…停滞・脱出予測部、５４…発光制御部、５５…音声制御部、６０…特殊信号発光機、７０…音声発生部、８０…健全性自己診断部、９０ａ〜９０ｄ…柵、９１…自動車、１００…踏切制御装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
横断路を含むよう設定された監視領域内へレーザ光線を走査しながら発射し、前記監視領域内の物体によって反射されたレーザ光線を受光した場合には前記物体からレーザ光線を受光した位置までの距離を計測し、この距離の計測値を示す距離データをレーザ光線の走査位置に関連付けて出力し、受光しない場合には受光なしを示す距離データをレーザ光線の走査位置に関連付けて出力可能なレーザ光線発射・受光手段と、
前記レーザ光線発射・受光手段を制御して前記監視領域内へレーザ光線を走査しながら発射させ、前記反射されたレーザ光線を受光させ、前記レーザ光線発射・受光手段から出力された前記監視領域内の距離データに基づいて物体の位置を検出する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
（イ）前記レーザ光線発射・受光手段を制御して前記監視領域内の固定物体へレーザ光線を走査しながら発射させ、前記固定物体によって反射されたレーザ光線を受光させ、前記レーザ光線発射・受光手段から出力された第１の距離データを記憶部へ記憶し、
（ロ）前記レーザ光線発射・受光手段を制御して前記監視領域内の物体へレーザ光線を走査しながら発射させ、前記物体によって反射されたレーザ光線を受光させ、前記レーザ光線発射・受光手段から出力された第２の距離データを前記記憶部へ記憶し、
（ハ）前記記憶部に記憶された前記第１の距離データを読み出し、その読み出した第１の距離データ中から距離の計測値が示されている監視領域内の走査位置を抽出し、その抽出された走査位置ごとに、その走査位置に対応する前記第２の距離データを前記記憶部から読み出し、その読み出した第２の距離データ中から受光なしが示されている走査位置を選定し、
（ニ）前記選定された走査位置に基づいて移動物体の位置を検出すること
を特徴とする物体検出ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の物体検出ユニットにおいて、
前記制御手段は、さらに、
（ホ）前記第２の距離データを読み出し、その読み出した第２の距離データ中から距離の計測値が示されている監視領域内の走査位置を抽出し、その抽出された走査位置ごとに、その走査位置に対応する前記第１の距離データを読み出し、その読み出した第１の距離データが距離の計測値を示す場合には、前記第２の距離の計測値と前記第１の距離の計測値との差分を算出し、その差分が所定値以上ある走査位置を選定し、さらに前記読み出した第１の距離データが受光なしを示す場合には、その走査位置を選定し、
（へ）前記選定された走査位置に対応する第２の距離データに基づいて移動物体の位置を検出し、
（ト）前記（ニ）による移動物体の検出結果と、前記（ヘ）による移動物体の検出結果とを統合し、統合した結果に基づいて移動物体の位置を検出すること
を特徴とする物体検出ユニット。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の物体検出ユニットと、
走行路を走行する車両が前記走行路に設置された横断路に接近しているか否かを判断する車両接近判断手段と、
前記車両接近判断手段によって前記横断路へ前記車両が接近していると判断された場合には、前記物体検出ユニットによって検出された移動物体が移動中であるか否かを判断する移動物体判断手段と、
前記移動物体判断手段によって前記移動物体が移動中であると判断された場合には、その移動物体の位置変化を予測する位置変化予測手段と、
前記位置変化予測手段によって予測された移動物体の位置変化に基づき、前記移動物体が前記車両の走行を妨げるおそれがあるか否かを予測する妨害予測手段と、
を備えることを特徴とする横断路の移動物体検知装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の複数の物体検出ユニットと、
前記複数の物体検出ユニットそれぞれによる移動物体の検出結果を統合し、統合した結果に基づいて移動物体の位置を検出するとともに、移動物体の形状を推定する物体検出統合手段と、
を備えることを特徴とする物体検出装置。
【請求項５】
請求項３に記載の横断路の移動物体検知装置において、
前記物体検出ユニットは複数存在し、
前記複数の物体検出ユニットそれぞれによる移動物体の検出結果を統合し、統合した結果に基づいて移動物体の位置を検出するとともに、移動物体の形状を推定する物体検出統合手段と、
を備えることを特徴とする横断路の移動物体検知装置。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の物体検出ユニットにおいて、
レーザ光線発射・受光手段から発射されるレーザ光線の光軸が横断路を含むよう設定された監視領域に平行な角度から、監視領域内の方向へ監視区域内に入らない角度までの間に設定されていることを特徴とする物体検出ユニット。
【請求項７】
請求項４に記載の物体検出装置において、
レーザ光線発射・受光手段から発射されるレーザ光線の光軸が横断路を含むよう設定された監視領域に平行な角度から、監視領域内の方向へ監視区域内に入らない角度までの間に設定され、
前記物体検出統合手段は、前記複数の物体検出ユニットそれぞれによる移動物体の検出結果に基づいて移動物体の位置を検出することを特徴とする物体検出装置。
【請求項８】
請求項５に記載の横断路の移動物体検知装置において、
レーザ光線発射・受光手段から発射されるレーザ光線の光軸が横断路を含むよう設定された監視領域に平行な角度から、監視領域内の方向へ監視区域内に入らない角度までの間に設定され、
前記物体検出統合手段は、前記複数の物体検出ユニットそれぞれによる移動物体の検出結果に基づいて移動物体の位置を検出することを特徴とする横断路の移動物体検知装置。
【請求項９】
請求項１、請求項２及び請求項６の何れかに記載の物体検出ユニットにおいて、
前記横断路を含むよう設定された監視領域内に走行路が複数存在する場合には、前記物体検出ユニットは、前記複数の走行路それぞれの間に、且つ前記横断路の側方に設置されていること
を特徴とする物体検出ユニット。
【請求項１０】
請求項３、請求項５及び請求項８の何れかに記載の横断路の移動物体検知装置において、
前記横断路を含むよう設定された監視領域内に走行路が複数存在する場合には、前記物体検出ユニットは、前記複数の走行路それぞれの間に、且つ前記横断路の側方に設置されていること
を特徴とする横断路の移動物体検知装置。
【請求項１１】
請求項４または請求項７に記載の物体検出装置において、
前記横断路を含むよう設定された監視領域内に走行路が複数存在する場合には、前記物体検出ユニットは、前記複数の走行路それぞれの間に、且つ前記横断路の側方に設置されていること
を特徴とする物体検出装置。
【請求項１２】
請求項３、請求項５及び請求項８の何れかに記載の横断路の移動物体検知装置において、
前記物体検出ユニットによって検出された物体のうち前記移動物体以外の物体である固定物体の一つの位置を常時監視し、その監視結果に基づいてその特定の固定物体が同一位置に検出される場合には当該横断路の移動物体検知装置の各構成部位が正常に作動中であると判断する自己診断手段を備えること
を特徴とする横断路の移動物体検知装置。
【請求項１３】
請求項３、請求項５、請求項８、及び請求項１０の何れかに記載の横断路の移動物体検知装置における移動物体判断手段、位置変化予測手段及び妨害予測手段として、または、請求項１２に記載の横断路の移動物体検知装置における移動物体判断手段、位置変化予測手段、妨害予測手段及び自己診断手段として、コンピュータを機能させるためのプログラム。
【請求項１】
横断路を含むよう設定された監視領域内へレーザ光線を走査しながら発射し、前記監視領域内の物体によって反射されたレーザ光線を受光した場合には前記物体からレーザ光線を受光した位置までの距離を計測し、この距離の計測値を示す距離データをレーザ光線の走査位置に関連付けて出力し、受光しない場合には受光なしを示す距離データをレーザ光線の走査位置に関連付けて出力可能なレーザ光線発射・受光手段と、
前記レーザ光線発射・受光手段を制御して前記監視領域内へレーザ光線を走査しながら発射させ、前記反射されたレーザ光線を受光させ、前記レーザ光線発射・受光手段から出力された前記監視領域内の距離データに基づいて物体の位置を検出する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
（イ）前記レーザ光線発射・受光手段を制御して前記監視領域内の固定物体へレーザ光線を走査しながら発射させ、前記固定物体によって反射されたレーザ光線を受光させ、前記レーザ光線発射・受光手段から出力された第１の距離データを記憶部へ記憶し、
（ロ）前記レーザ光線発射・受光手段を制御して前記監視領域内の物体へレーザ光線を走査しながら発射させ、前記物体によって反射されたレーザ光線を受光させ、前記レーザ光線発射・受光手段から出力された第２の距離データを前記記憶部へ記憶し、
（ハ）前記記憶部に記憶された前記第１の距離データを読み出し、その読み出した第１の距離データ中から距離の計測値が示されている監視領域内の走査位置を抽出し、その抽出された走査位置ごとに、その走査位置に対応する前記第２の距離データを前記記憶部から読み出し、その読み出した第２の距離データ中から受光なしが示されている走査位置を選定し、
（ニ）前記選定された走査位置に基づいて移動物体の位置を検出すること
を特徴とする物体検出ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の物体検出ユニットにおいて、
前記制御手段は、さらに、
（ホ）前記第２の距離データを読み出し、その読み出した第２の距離データ中から距離の計測値が示されている監視領域内の走査位置を抽出し、その抽出された走査位置ごとに、その走査位置に対応する前記第１の距離データを読み出し、その読み出した第１の距離データが距離の計測値を示す場合には、前記第２の距離の計測値と前記第１の距離の計測値との差分を算出し、その差分が所定値以上ある走査位置を選定し、さらに前記読み出した第１の距離データが受光なしを示す場合には、その走査位置を選定し、
（へ）前記選定された走査位置に対応する第２の距離データに基づいて移動物体の位置を検出し、
（ト）前記（ニ）による移動物体の検出結果と、前記（ヘ）による移動物体の検出結果とを統合し、統合した結果に基づいて移動物体の位置を検出すること
を特徴とする物体検出ユニット。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の物体検出ユニットと、
走行路を走行する車両が前記走行路に設置された横断路に接近しているか否かを判断する車両接近判断手段と、
前記車両接近判断手段によって前記横断路へ前記車両が接近していると判断された場合には、前記物体検出ユニットによって検出された移動物体が移動中であるか否かを判断する移動物体判断手段と、
前記移動物体判断手段によって前記移動物体が移動中であると判断された場合には、その移動物体の位置変化を予測する位置変化予測手段と、
前記位置変化予測手段によって予測された移動物体の位置変化に基づき、前記移動物体が前記車両の走行を妨げるおそれがあるか否かを予測する妨害予測手段と、
を備えることを特徴とする横断路の移動物体検知装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の複数の物体検出ユニットと、
前記複数の物体検出ユニットそれぞれによる移動物体の検出結果を統合し、統合した結果に基づいて移動物体の位置を検出するとともに、移動物体の形状を推定する物体検出統合手段と、
を備えることを特徴とする物体検出装置。
【請求項５】
請求項３に記載の横断路の移動物体検知装置において、
前記物体検出ユニットは複数存在し、
前記複数の物体検出ユニットそれぞれによる移動物体の検出結果を統合し、統合した結果に基づいて移動物体の位置を検出するとともに、移動物体の形状を推定する物体検出統合手段と、
を備えることを特徴とする横断路の移動物体検知装置。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の物体検出ユニットにおいて、
レーザ光線発射・受光手段から発射されるレーザ光線の光軸が横断路を含むよう設定された監視領域に平行な角度から、監視領域内の方向へ監視区域内に入らない角度までの間に設定されていることを特徴とする物体検出ユニット。
【請求項７】
請求項４に記載の物体検出装置において、
レーザ光線発射・受光手段から発射されるレーザ光線の光軸が横断路を含むよう設定された監視領域に平行な角度から、監視領域内の方向へ監視区域内に入らない角度までの間に設定され、
前記物体検出統合手段は、前記複数の物体検出ユニットそれぞれによる移動物体の検出結果に基づいて移動物体の位置を検出することを特徴とする物体検出装置。
【請求項８】
請求項５に記載の横断路の移動物体検知装置において、
レーザ光線発射・受光手段から発射されるレーザ光線の光軸が横断路を含むよう設定された監視領域に平行な角度から、監視領域内の方向へ監視区域内に入らない角度までの間に設定され、
前記物体検出統合手段は、前記複数の物体検出ユニットそれぞれによる移動物体の検出結果に基づいて移動物体の位置を検出することを特徴とする横断路の移動物体検知装置。
【請求項９】
請求項１、請求項２及び請求項６の何れかに記載の物体検出ユニットにおいて、
前記横断路を含むよう設定された監視領域内に走行路が複数存在する場合には、前記物体検出ユニットは、前記複数の走行路それぞれの間に、且つ前記横断路の側方に設置されていること
を特徴とする物体検出ユニット。
【請求項１０】
請求項３、請求項５及び請求項８の何れかに記載の横断路の移動物体検知装置において、
前記横断路を含むよう設定された監視領域内に走行路が複数存在する場合には、前記物体検出ユニットは、前記複数の走行路それぞれの間に、且つ前記横断路の側方に設置されていること
を特徴とする横断路の移動物体検知装置。
【請求項１１】
請求項４または請求項７に記載の物体検出装置において、
前記横断路を含むよう設定された監視領域内に走行路が複数存在する場合には、前記物体検出ユニットは、前記複数の走行路それぞれの間に、且つ前記横断路の側方に設置されていること
を特徴とする物体検出装置。
【請求項１２】
請求項３、請求項５及び請求項８の何れかに記載の横断路の移動物体検知装置において、
前記物体検出ユニットによって検出された物体のうち前記移動物体以外の物体である固定物体の一つの位置を常時監視し、その監視結果に基づいてその特定の固定物体が同一位置に検出される場合には当該横断路の移動物体検知装置の各構成部位が正常に作動中であると判断する自己診断手段を備えること
を特徴とする横断路の移動物体検知装置。
【請求項１３】
請求項３、請求項５、請求項８、及び請求項１０の何れかに記載の横断路の移動物体検知装置における移動物体判断手段、位置変化予測手段及び妨害予測手段として、または、請求項１２に記載の横断路の移動物体検知装置における移動物体判断手段、位置変化予測手段、妨害予測手段及び自己診断手段として、コンピュータを機能させるためのプログラム。
【図１】
【図４】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図９】
【図４】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図９】
【公開番号】特開２００７−１２６０２５（Ｐ２００７−１２６０２５Ａ）
【公開日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３２０９３９（Ｐ２００５−３２０９３９）
【出願日】平成１７年１１月４日（２００５．１１．４）
【出願人】（３９００２１５７７）東海旅客鉄道株式会社 (413)
【出願人】（５０４１３７９１２）国立大学法人 東京大学 (1,942)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月４日（２００５．１１．４）
【出願人】（３９００２１５７７）東海旅客鉄道株式会社 (413)
【出願人】（５０４１３７９１２）国立大学法人 東京大学 (1,942)
【Ｆターム（参考）】
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