将车载传感器用于铁路 激光雷达用处多

把在汽车领域积累的传感器等技术用于铁路领域的尝试越来越多。具有代表性的例子就是德国博世工程技术的举措。该公司在2015年11月举行的“第4届铁路技术展”上，介绍了汽车驾驶支援用摄像头和毫米波雷达在铁路领域的应用事例。

应用对象为轻轨(Light Rail Transit：LRT)等电车。据称已开始在德国法兰克福和汉诺威进行验证实验。

检测轨道、汽车和行人

利用名为“多功能摄像头”的单眼摄像头检测轨道或识别物体。利用名为“中距离雷达”的毫米波雷达计算与物体之间的距离。以通过这两种传感器获得的结果为基础，向电车驾驶员发出提醒，例如轨道旁边有汽车、刹车力度不够。单眼摄像头和毫米波雷达的控制及测量结果利用名为“控制单元”的ECU进行分析。

摄像头、毫米波雷达和ECU的硬件与面向汽车的产品相同。例如，摄像头的动态范围达110dB。因此，电车从隧道或高架下驶出等，由黑暗的场所快速移动到明亮场所的情况也能准确捕捉到轨道。

毫米波雷达利用76G～77GHz频带。特点是，雨天也能测量与对象物之间的距离。最长可检测160m的物体。

虽然硬件与用于汽车的产品相同，但识别算法等软件是专门面向铁路定制的。电车的摄像头新配备了轨道检测功能。

用于道口和货车

毫米波雷达还考虑用于道口旁边设置的传感器。用来检测靠近道口的人和汽车等物体。目前正与开发信号灯和售票机等的德国Scheidt & Bachmann共同开发配备毫米波雷达的道口传感器。

此外，博世还在开发配备车载加速度传感器等的铁路货车用传感器模块。除了毫米波雷达外，还将配备温度传感器、磁场传感器和GPS等。利用这些传感器掌握货物的情况，通过模块配备的GSM或GRPS等移动通信方式，将传感器类测量的结果和位置信息发送给服务器。虽然取决于使用条件，不过仅靠内置的电池一般能驱动约6年。

据称利用该模块可以调查货车车轴的温度是否合适，货车车厢连接时的冲击是否过大等。利用位置信息，还能追踪货物。该模块预定在瑞士的货车“SBB Cargo”上进行试用。

利用多台摄像头的影像合成俯瞰影像

三菱电机也打算在铁路领域应用与汽车相同的传感器技术。该公司在铁路技术展上，介绍了相关技术。

例如，利用“影像合成服务器”实时合成几台乃至几百台摄像头的影像，制作大范围俯瞰影像的技术。合成的俯瞰影像可以在平板电脑上查看。

在铁路领域，设想整合候车室配置的多台监控摄像头的影像，制作候车室内的俯瞰影像。监管员从俯瞰影像中发现异常部分后，点击该部位，就会显示拍摄该部位的摄像头的影像。

在汽车领域利用时，是结合前后左右配备的4台车载摄像头的影像，制作以车体为中心的俯瞰影像。此次的技术与面向汽车的技术“基本相同”(解说员)。在三菱电机的展区，利用4台市售监控摄像头拍摄了铁路模型，显示了合成后的影像。

此外，打算把自动驾驶汽车也利用的准天顶卫星用于铁路车辆的位置检测。与利用地面设备的传统列车位置检测技术相比，可以高精度进行定位。利用准天顶卫星的话，能以数cm级的精度检测位置。由此，预计可削减地面设备的设置成本和管理成本。

目前正利用准天顶卫星“引路号”在埼玉川越线进行验证实验。在列车上配备了汽车配备的定位终端。

日本发射的准天顶卫星只有“引路号”一颗。因此，每天只能利用8小时。预定2010年代后半期再发射三颗，从2018年度开始可以使用四颗卫星，实现24小时的利用体制。因此，打算2020年前后实现实用化。

利用3D测量车辆监控铁路基础设施

除此之外，还打算在铁路领域应用驾驶汽车三维(3D)测量社会基础设施的劣化情况并进行分析的“三菱基础设施监控系统(MMSD)”。将驾驶配备多种传感器类的汽车(测量车辆)，测量并分析隧道和地面设备(地面应答器等)等沿线设备。通过使此前依靠人力(目视等)的检查和测量作业实现自动化，来提高作业效率，抑制作业误差。

测量车辆除了在前方和后方分别配备3D测量用激光雷达外，还在中央车顶配备了惯性测量单元(IMU)和5个GPS天线。这样就可以在轨道沿线获得具备经纬度信息的3D数据。前后方的激光雷达性能不同。前方的产品每秒可测量200万点，而后方的产品测量30万点。

在轨道沿线测量时，将测量车辆装到可以在轨道上行驶的卡车(公铁两用车)车厢里。公铁两用车的后方也预定追加与测量车辆后方配备的激光雷达相同的产品。公铁两用车以时速20km的速度行驶。

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