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公開番号2025111647
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-30
出願番号2025072056,2023122101
出願日2025-04-24,2018-08-15
発明の名称鉄道資産を検査するための無人航空機システム
出願人ビーエヌエスエフ・レイルウェイ・カンパニー,BNSF RAILWAY COMPANY
代理人個人,個人
主分類B61L 23/04 20060101AFI20250723BHJP(鉄道)
要約【課題】鉄道資産を検査するための無人航空機システムに関する。
【解決手段】空中システム制御ネットワーク、無人航空機(UAV)システム及び方法(2600)は、UAVを使用して鉄道資産を検査することを提供する。空中システム制御ネットワークは、複数の塔と、複数の通信塔に接続された地上制御システムとを含む。地上制御システムは、複数の通信塔を介して、鉄道路線及び飛行経路を含む飛行計画を送信し、複数の通信塔を介して、UAVが鉄道路線をモニタしている間にデータを受信し、受信されたデータに基づいて飛行経路に沿って障害を検出し、且つ障害に基づいて飛行計画を調整する。
【選択図】図26
特許請求の範囲【請求項１】
鉄道資産を検査するための無人航空機（ＵＡＶ）のための空中システム制御ネットワークであって、
複数の通信塔と、
前記複数の塔に接続された地上制御システムであって、
複数の通信塔を介して、鉄道路線及び飛行経路を含む飛行計画を送信することと、
前記複数の通信塔を介して、前記ＵＡＶが前記鉄道路線をモニタしている間にデータを受信することと、
前記受信されたデータに基づいて前記飛行経路に沿って障害を検出することと、
前記障害に基づいて前記飛行計画を調整することと
を行うように構成された地上制御システムと
を含む空中システム制御ネットワーク。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記受信されたデータは、現在の航空交通データ、障害物データ、地理情報データ及び航空音声データを含む、請求項１に記載の空中システム制御ネットワーク。
【請求項３】
前記複数の通信塔は、他の航空機とデータを通信するように構成された航空帯域無線機を含み、
前記飛行計画は、前記通信されたデータに基づいて調整される、請求項１に記載の空中システム制御ネットワーク。
【請求項４】
前記ＵＡＶは、前記鉄道路線の画像を捕捉するように構成された少なくとも１つのカメラを含み、
前記受信されたデータは、前記ＵＡＶに装着された前記少なくとも１つのカメラから捕捉された複数の画像を含む、請求項１に記載の空中システム制御ネットワーク。
【請求項５】
前記地上制御システムは、
前記飛行計画からの逸脱について前記複数の画像をモニタすることと、
前記複数の画像において前記鉄道路線を維持するために前記飛行計画を調整することと
を行うようにさらに構成される、請求項４に記載の空中システム制御ネットワーク。
【請求項６】
前記地上制御システムは、
前記鉄道路線の欠陥状態について前記複数の画像をモニタすること
を行うようにさらに構成される、請求項１に記載の空中システム制御ネットワーク。
【請求項７】
前記欠陥状態は、
前記飛行経路に沿って連続して撮影された第１の画像と第２の画像との違い、及び
前記第１の画像と、前記ＵＡＶの以前の飛行からの、同じ場所について捕捉された格納された画像との違い
から特定される、請求項６に記載の空中システム制御ネットワーク。
【請求項８】
鉄道路線をモニタするための無人航空機（ＵＡＶ）システムであって、
ＵＡＶと、
空中システム制御ネットワークと
を含み、前記空中システム制御ネットワークは、
複数の通信塔と、
前記複数の塔に接続された地上制御システムであって、
前記複数の通信塔を介して、鉄道路線及び飛行経路を含む飛行計画を送信することと、
前記複数の通信塔を介して、前記ＵＡＶが前記鉄道路線をモニタしている間にデータを受信することと、
前記受信されたデータに基づいて前記飛行経路に沿って障害を検出することと、
前記障害に基づいて前記飛行計画を調整することと
を行うように構成された地上制御システムと
を含む、無人航空機（ＵＡＶ）システム。
【請求項９】
前記受信されたデータは、現在の航空交通データ、障害物データ、地理情報データ及び航空音声データを含む、請求項８に記載のＵＡＶシステム。
【請求項１０】
前記複数の通信塔は、他の航空機とデータを通信するように構成された航空帯域無線機を含み、
前記飛行計画は、前記通信されたデータに基づいて調整される、請求項８に記載のＵＡＶシステム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、鉄道資産管理に関し、具体的には、鉄道資産を検査するための無人航空機システムに関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
鉄道業務の安全性及び効率は、列車、鉄道敷設用地、線路及び他の資産／設備の継続的な分析に非常に大きく依存する。犯罪活動並びに軌道冠水及び路盤浸食又は過熱（軌道は、高熱で曲がるか又は歪みが生じ得る）をもたらし得る異常気象事象を含め、軌道状態に影響を及ぼし且つ列車の動きに衝撃を与え得る多様な要因が存在する。地震、地滑り並びに踏切上の放棄車両及び他の物体は、軌道を妨害し得る。
【０００３】
警戒は、常にこれらの危害に対する最良の防御である。その結果、米連邦鉄道管理局（ＦＲＡ）規制及び会社の方針に準じて、軌道／鉄道敷設用地及び橋梁保守担当従業員は、軌道及び根本的なインフラ（橋梁、トンネル、支持構造、信号など）を定期的に検査する。現在、この作業は、主に社員が自動車、徒歩、専用レール機器又はレール設置型ハイレール（軌陸）車両で行う。この作業は、労働集約的である場合が多く、骨の折れる仕事であることもある。鉄道会社は、人間による検査をできる限り安全で正確なものにするためにできることをすべて行い得る。しかし、従業員が軌道及びレール構造を調べるために外に出掛ける必要がある際に常に伴う低減できないリスク要素が存在する。従業員は、軌道構造にまたがるか又は軌道構造上に乗る必要がある場合がある。軌道構造は、滑り易く、でこぼこしており、且つ／又はあらゆる天候にさらされ得る。橋梁などのいくつかの構造は、地面から高い所にある。検査ゾーンを進む列車は、特に交通量が多いエリアでリスクを増大させ得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示の実施形態は、空中システム制御ネットワークと、無人航空機（ＵＡＶ）システムと、無人航空機を使用して鉄道資産を検査するための方法とを提供する。
【０００５】
例示的な一実施形態では、空中システム制御ネットワークは、無人航空機を使用して鉄道資産を検査することを提供する。空中システム制御ネットワークは、複数の塔と、複数の塔に接続された地上制御システムとを含む。地上制御システムは、複数の通信塔を介して、鉄道路線及び飛行経路を含む飛行計画を送信し、複数の通信塔を介して、ＵＡＶが鉄道路線をモニタしている間にデータを受信し、受信されたデータに基づいて飛行経路に沿って障害を検出し、且つ障害に基づいて飛行計画を調整する。
【０００６】
別の例示的な実施形態では、無人航空機（ＵＡＶ）システムは、無人航空機を使用して鉄道資産を検査することを提供する。無人航空機（ＵＡＶ）システムは、ＵＡＶと、空中システム制御ネットワークとを含む。空中システム制御ネットワークは、複数の塔と、複数の塔に接続された地上制御システムとを含む。地上制御システムは、複数の通信塔を介して、鉄道路線及び飛行経路を含む飛行計画を送信し、複数の通信塔を介して、ＵＡＶが鉄道路線をモニタしている間にデータを受信し、受信されたデータに基づいて飛行経路に沿って障害を検出し、且つ障害に基づいて飛行計画を調整する。
【０００７】
別の例示的な実施形態では、方法は、無人航空機を使用して鉄道資産を検査することを提供する。方法は、複数の通信塔を介して、鉄道路線及び飛行経路を含む飛行計画を送信することと、複数の通信塔を介して、ＵＡＶが鉄道路線をモニタしている間にデータを受信することと、受信されたデータに基づいて飛行経路に沿って障害を検出することと、障害に基づいて飛行計画を調整することとを含む。
【０００８】
他の技術的な特徴は、以下の図、説明及び請求項から当業者に容易に明らかであり得る。
【０００９】
本開示及びその利点のより完全な理解を得るため、ここでは、添付の図面と併せて、以下の説明を参照する。添付の図面では、同様の参照番号は、同様の部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本開示の様々な実施形態による例示的な線路ネットワークを示す。
本開示の様々な実施形態による例示的な無人航空機システム（ＵＡＳ）オペレーション飛行制御センタを示す。
本開示の様々な実施形態による例示的なＵＡＳを示す。
本開示の様々な実施形態による例示的なＵＡＳを示す。
本開示の様々な実施形態による例示的な指令センタ（ＣＣ）ユーザインタフェース（ＵＩ）を示す。
本開示の様々な実施形態による例示的な地上制御システム（ＧＣＳ）設備を示す。
本開示の様々な実施形態による例示的な電気通信塔を示す。
本開示の様々な実施形態による例示的な電気通信塔を示す。
本開示の様々な実施形態による例示的な無線周波数（ｒｆ）受信範囲分析を示す。
本開示の様々な実施形態による例示的なシステム全体の概略図を示す。
本開示の様々な実施形態による例示的な航空交通認識システムの概要を示す。
本開示の様々な実施形態による例示的な航空交通認識システムの概要を示す。
本開示の様々な実施形態による航空交通の例示的なユーザインタフェース表示を示す。
本開示の様々な実施形態による例示的な非緩和異常接近リスクを示す。
本開示の様々な実施形態による例示的な歩行者リスクゾーンを示す。
本開示の様々な実施形態による例示的な安全回廊空域（ＳＣＡ）インタフェースを示す。
本開示の様々な実施形態による例示的な欠陥があるレール状態を示す。
本開示の様々な実施形態による例示的な欠陥があるレール状態を示す。
本開示の様々な実施形態による例示的な欠陥があるレール状態を示す。
本開示の様々な実施形態によるオペレーションの例示的な概念を示す。
本開示の様々な実施形態による例示的なＵＡＳエコシステムを示す。
本開示の様々な実施形態による例示的なＵＡＳシステムコンポーネントを示す。
本開示の様々な実施形態による例示的なＵＡＳを示す。
本開示の様々な実施形態による例示的なＵＡＳを示す。
本開示の様々な実施形態による例示的なＵＡＳを示す。
本開示の様々な実施形態による例示的な光センサを示す。
本開示の様々な実施形態による例示的なＵＡＳ安全境界を示す。
本開示の様々な実施形態による例示的なＵＡＳ安全境界を示す。
本開示の様々な実施形態による例示的な軌道完全性センサ画像を示す。
本開示の様々な実施形態による例示的な軌道完全性センサ画像を示す。
本開示の様々な実施形態による例示的なＵＡＳ潜在的レールヘッド不具合を示す。
本開示の様々な実施形態による例示的なＵＡＳ潜在的レールヘッド不具合を示す。
本開示の様々な実施形態による例示的なＵＡＳ潜在的レールヘッド不具合を示す。
本開示の様々な実施形態による例示的なＵＡＳ潜在的レールヘッド不具合を示す。
本開示の様々な実施形態による制御ネットワークの例示的なブロック図を示す。
本開示の様々な実施形態による例示的な鉄道敷設用地／空中システム制御ネットワークを示す。
本開示の様々な実施形態による無人航空機を使用して鉄道資産を検査するための例示的なプロセスを示す。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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