把在汽車領域積累的傳感器等技術用於鐵路領域的嚐試越來越多。具有代表性的例子就是德國博世工程技術的舉措。該公司在2015年11月舉行的“第4屆鐵路技術展”上,介紹了汽車駕駛支援用攝像頭和毫米波雷達在鐵路領域的應用事例。
應用對象為輕軌(Light Rail Transit:LRT)等電車。據稱已開始在德國法蘭克福和漢諾威進行驗證實驗。
檢測軌道、汽車和行人
利用名為“多功能攝像頭”的單眼攝像頭檢測軌道或識別物體。利用名為“中距離雷達”的毫米波雷達計算與物體之間的距離。以通過這兩種傳感器獲得的結果為基礎,向電車駕駛員發出提醒,例如軌道旁邊有汽車、刹車力度不夠。單眼攝像頭和毫米波雷達的控製及測量結果利用名為“控製單元”的ECU進行分析。
攝像頭、毫米波雷達和ECU的硬件與麵向汽車的產品相同。例如,攝像頭的動態範圍達110dB。因此,電車從隧道或高架下駛出等,由黑暗的場所快速移動到明亮場所的情況也能準確捕捉到軌道。
毫米波雷達利用76G~77GHz頻帶。特點是,雨天也能測量與對象物之間的距離。最長可檢測160m的物體。
雖然硬件與用於汽車的產品相同,但識別算法等軟件是專門麵向鐵路定製的。電車的攝像頭新配備了軌道檢測功能。
用於道口和貨車
毫米波雷達還考慮用於道口旁邊設置的傳感器。用來檢測靠近道口的人和汽車等物體。目前正與開發信號燈和售票機等的德國Scheidt & Bachmann共同開發配備毫米波雷達的道口傳感器。
此外,博世還在開發配備車載加速度傳感器等的鐵路貨車用傳感器模塊。除了毫米波雷達外,還將配備溫度傳感器、磁場傳感器和GPS等。利用這些傳感器掌握貨物的情況,通過模塊配備的GSM或GRPS等移動通信方式,將傳感器類測量的結果和位置信息發送給服務器。雖然取決於使用條件,不過僅靠內置的電池一般能驅動約6年。
據稱利用該模塊可以調查貨車車軸的溫度是否合適,貨車車廂連接時的衝擊是否過大等。利用位置信息,還能追蹤貨物。該模塊預定在瑞士的貨車“SBB Cargo”上進行試用。
利用多台攝像頭的影像合成俯瞰影像
三菱電機也打算在鐵路領域應用與汽車相同的傳感器技術。該公司在鐵路技術展上,介紹了相關技術。
例如,利用“影像合成服務器”實時合成幾台乃至幾百台攝像頭的影像,製作大範圍俯瞰影像的技術。合成的俯瞰影像可以在平板電腦上查看。
在鐵路領域,設想整合候車室配置的多台監控攝像頭的影像,製作候車室內的俯瞰影像。監管員從俯瞰影像中發現異常部分後,點擊該部位,就會顯示拍攝該部位的攝像頭的影像。
在汽車領域利用時,是結合前後左右配備的4台車載攝像頭的影像,製作以車體為中心的俯瞰影像。此次的技術與麵向汽車的技術“基本相同”(解說員)。在三菱電機的展區,利用4台市售監控攝像頭拍攝了鐵路模型,顯示了合成後的影像。
此外,打算把自動駕駛汽車也利用的準天頂衛星用於鐵路車輛的位置檢測。與利用地麵設備的傳統列車位置檢測技術相比,可以高精度進行定位。利用準天頂衛星的話,能以數cm級的精度檢測位置。由此,預計可削減地麵設備的設置成本和管理成本。
目前正利用準天頂衛星“引路號”在埼玉川越線進行驗證實驗(圖6)。在列車上配備了汽車配備的定位終端。
日本發射的準天頂衛星隻有“引路號”一顆。因此,每天隻能利用8小時。預定2010年代後半期再發射三顆,從2018年度開始可以使用四顆衛星,實現24小時的利用體製。因此,打算2020年前後實現實用化。
利用3D測量車輛監控鐵路基礎設施
除此之外,還打算在鐵路領域應用駕駛汽車三維(3D)測量社會基礎設施的劣化情況並進行分析的“三菱基礎設施監控係統(MMSD)”。將駕駛配備多種傳感器類的汽車(測量車輛),測量並分析隧道和地麵設備(地麵應答器等)等沿線設備。通過使此前依靠人力(目視等)的檢查和測量作業實現自動化,來提高作業效率,抑製作業誤差。
測量車輛除了在前方和後方分別配備3D測量用激光雷達外,還在中央車頂配備了慣性測量單元(IMU)和5個GPS天線。這樣就可以在軌道沿線獲得具備經緯度信息的3D數據。前後方的激光雷達性能不同。前方的產品每秒可測量200萬點,而後方的產品測量30萬點。
在軌道沿線測量時,將測量車輛裝到可以在軌道上行駛的卡車(公鐵兩用車)車廂裏。公鐵兩用車的後方也預定追加與測量車輛後方配備的激光雷達相同的產品。公鐵兩用車以時速20km的速度行駛。