JP2005186651A - 車両位置算出装置、鉄道車両、地上設備及び車両位置表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】GPS衛星6を利用して現在の車両位置の地球座標系座標を測位し、測位結果をもとに軌道管理情報DB1014から車両位置に対して起点側最寄の地上設備とそのキロ程とを求める。次に、車両位置と起点側最寄の地上設備の地図座標系座標を求め、地図情報DB1012の軌道レイヤー1012aから軌道ベクトルデータRを読み出し、車両位置から起点側最寄の地上設備までの間の軌道5に沿った長さLmを算出する。そして、地図の縮尺から実距離Lrを算出して起点側最寄の地上設備のキロ程に加算し、車両位置のキロ程を算出する。そして、例えば算出した各車両のキロ程差と安全制動距離を比較して信号の種類を表示し、運転手に操作ナビゲーションする。
【選択図】図1
Description
従来の鉄道システムは、こうした閉塞区間における車両位置の検知を基礎に、鉄道車両の運行を実施している。例えば、各軌道回路には、信号機と該信号機を切り換えるためのトラックリレーとが設けられており、車輪による短絡に起因する電圧の変化でトラックリレーが作動し信号機を切り換える。これによって、一つの区間には一の車両しか入れないようにして、鉄道車両の衝突を防いでいる。
そして、仮想閉塞区間の始点及び終点を既存の信号設備とするならば、既存の地上設備の管理情報を転用することができ、改めて基準点を設定する手間が少なくて済むので好適である。
先ず、図1〜図3を参照して、車両位置算出の原理について説明する。図1は、車両位置算出のための要部ハードウェアの構成とその原理とを示す概念図である。
車載装置1000は、GPS衛星(GPS:Global Positioning System)6を利用して鉄道車両1の車両位置を測位する測位手段として、(1)GPS衛星(GPS; Global Positioning System)から発せられる電波を受信するためのGPSアンテナ1008と、(2)予め位置の判明している基準局7(例えば、電子基準局など)からGPS信号の誤差情報を含む電波を受信する位置補正用アンテナ1007と、(3)GPSアンテナ1008で受信した電波と、位置補正用アンテナ1007で受信した電波とに基づいてGPS衛星単独を利用した場合よりも高精度な地球座標系座標(緯度・経度・高度)を算出するGPS受信機1006とを備える。具体的には、例えばDGPS(ディファレンシャルGPS)や、RTK−GPS(リアルタイムキネマティック−GPS)といった測位方式を用いることができる。
本実施形態によれば、GPSアンテナ1008及びGPS受信機1006によって、現在の車両位置の地球座標系座標が測位できる(図1(b))。そして、軌道管理情報DB1014において、地上設備毎に地球座標系座標とキロ程とが対応づけられているので、両者を比較することによって、車両位置に対して起点側最寄の地上設備とそのキロ程とが分かる(図1(c))。したがって、起点側最寄りの地上設備から車両位置までの軌道に沿った実距離Lr(単位:km)を算出できれば、当該地上設備の設置位置のキロ程に算出した実距離Lrを加えることで車両位置のキロ程を算出することができることになる。
次に、上述の原理を踏まえたうえで、第1実施形態として、鉄道車両1の運転手に操作ナビゲーションをする例を説明する。
図4は、本実施形態における構成の一例を示す図である。同図に示すように、軌道5には車載装置1000を搭載した鉄道車両1(1a,1b)が走行し、要所に踏切保安設備1300が設置されている。尚、信号機及び標識はデータ上にのみ存在し、実質的に撤去可能であるので図示されていない。
車載装置1000は、この無線通信機1010で携帯電話機網の無線基地局4と通信し、通信回線2を介して運行管理処理装置1200とデータ通信する。運行管理処理装置1200は、軌道5を走行する全ての鉄道車両の運行管理に関する情報を鉄道事業者が集中管理するための装置である。例えば、サーバ装置や、パソコンなどによって実現できる。尚、ここで言う「通信回線」とは、データ授受が可能な通信路を意味する。即ち、通信回線とは、直接接続のための専用線(専用ケーブル)やイーサネット(登録商標)等によるLAN(Local Area Network)の他、電話通信網やケーブル網、インターネット等の通信網を含む意味であり、また通信方法については有線/無線を問わない意味である。
次に、本実施形態における機能構成について説明する。
図8は、本実施形態における車載装置1000の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。同図に示すように、車載装置1000は、CPU(Central Processing Unit)110と、GPS測位部112と、自律航法部114と、RAM(Random Access Memory)120と、ROM(Read Only Memory)140と、地図情報DB1012と、軌道管理情報DB1014と、表示部160と、通信部170と、を備える。そして、これら各要素は、信号線180によってデータ送受自在に接続されている。
ROM340は、CPU310に鉄道車両1の車両位置のキロ程と自設備のキロ程とに基づいて、鉄道車両1が自設備に接近するか否かを判定し、所定距離より接近する場合には遮断部372に踏切を遮断させる機能を実現させるための設備動作制御処理プログラム342と、自設備が設置されたキロ程である設備位置キロ程344とを記憶している。
遮断部372は、踏切を遮断する。図4の電動遮断機1306が該当する。
障害物検知部374は、踏切内の障害物を検知する手段であって、公知の障検(障害物検知用)発光器と障検受光器との組み合わせなどによって実現される。
次に、本実施形態における処理の流れを説明する。
図15は、本実施形態における車載装置1000の処理の流れを説明するためのフローチャートである。車載装置1000は、始発から終着までの間、同図に示す処理を所定時間間隔ごとに繰り返す。すなわち、キロ程算出処理を実行して車両位置のキロ程を算出し(ステップS2)、次いで、車両情報通信処理を実行して運行管理処理装置1200と通信して自車両の車速やキロ程などの車両情報を送信し、先行車両の車速やキロ程などの車両情報を受信する(ステップS4)。次に、操作ナビゲーション処理を実行して運転手への操作ナビゲーションを表示する(ステップS6)。
図16は、本実施形態における車載装置1000のキロ程算出処理の流れについて説明するためのフローチャートである。ここで説明される処理は、CPU110がキロ程算出プログラム142を読み出して実行することによって実現される。
で最も車両位置に近接する地上設備(起点側最寄の地上設備)を検索する(ステップS16;図1(c)相当)。検索した起点側最寄の地上設備の地上設備ID1014a、地球座標系座標1014b及びキロ程1014cを、地上設備情報128に格納する。
図17は、本実施形態における車両情報通信処理の流れについて説明するためのフローチャートである。ここで説明される処理は、CPU110が車載用車両情報通信プログラム146を、CPU210が運行管理用車両情報通信プログラム242を、それぞれ読み出して実行することによって実現される。
図18は、本実施形態における車載装置1000の操作ナビゲーション処理の流れを説明するためのフローチャートである。ここで説明される処理は、CPU110が操作ナビゲーションプログラム144を読み出して実行することによって実現される。
反対に、検索した最寄駅までのキロ程差が所定値を上回る場合(ステップS68;NO)、すなわち最寄駅までまだ距離が有る場合には、指示表示処理を実行して操作ナビゲーションをディスプレイ1004に表示させる(ステップS72)。
図19は、本実施形態における指示表示処理の流れを説明するためのフローチャートである。同図に示すように、先ずCPU110は、自車両のキロ程と先行車両のキロ程とのキロ程差を算出し(ステップS80)、自車両の車速と先行車両の車速とから自車両が先行車両に衝突せずに安全に停止するのに要する安全制動距離を算出する(ステップS82)。
図20は、本実施形態におけるデータベース更新処理の流れについて説明するフローチャートである。ここで説明される処理は、CPU110がデータベース更新プログラム148を読み出して実行することによって実現される。尚、本処理は鉄道車両1が終着駅に到着した場合に自動的に実行される、又は運転手が手動で実行する。
図21は、本実施形態における処理の流れを説明するためのフローチャートである。同図右のフローは、運行管理処理装置1200のCPU210が地上設備管理プログラム246を読み出して実行することによって実現されるフローである。同図左のフローは、踏切保安設備1300のCPU310が設備動作制御処理プログラム342を読み出して実行することによって実現されるフローである。
次に、図22〜図23を参照して、ディスプレイ1004に表示される表示画面の例について説明する。
車両番号表示部10は、自車両の車両番号122aが表示される。マップ表示部12には、地図情報DB1012に基づく車両位置周辺の地図が表示され、マップ表示部12中には駅マーク13と、軌道5を示す軌道線14と、自車両位置を示す自車両マーク15と、先行車両の車両位置を示す先行車両マーク16とが表示される。自車両マーク15と先行車両マーク16については、表示位置が常時更新される(ステップS62、S64に該当)。また、キロ程表示部17には現在の車両位置のキロ程が表示される(ステップS60に該当)。したがって、マップ表示部12とキロ程表示部17とによって、運転手は常に現在何処を走行しているかが一目で分かる。
次に、本発明の第2実施形態として、鉄道車両1が何らかの事故によって停止した場合に、運行管理処理装置1200において管轄の警察及び消防への緊急連絡先情報を閲覧する例について説明する。尚、第1実施形態と同様の構成要素については、同じ符号を付け詳細な説明は省略するものとする。
図24は、本実施形態における運行管理処理装置1200−2の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。同図に示すように、運行管理処理装置1200−2は、基本的に第1実施形態における運行管理処理装置1200と同様の構成を有しているが、特には緊急連絡先DB254を備え、ROM240は、CPU210に緊急連絡先DB254に基づいて事故発生時の緊急連絡先情報を表示する機能を実現させるための緊急連絡先表示制御プログラム248を記憶している。
次に、本実施形態における処理の流れについて説明する。鉄道車両1に事故が発生したことが判明したならば、所定の操作をデータ入力部213から入力して、緊急連絡先表示制御プログラム248を読み出して実行する。
図27は、本実施形態における表示部260の表示の一例を示す画面図である。同図に示すように、表示画面には、対象車両情報表示部30と、マップ表示部32と、最寄踏切情報表示部34と、緊急連絡先情報表示部36とが含まれる。
以上、本発明の第1及び第2実施形態について説明したが、本発明がこれらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱せず同様の作用・効果を得られる限りにおいて適宜構成要素の追加・削除・変更を行っても良い。
例えば、図30は、データ上の仮閉塞信号機を仮想的な閉塞区間(仮想閉塞区間)の始点及び終点とみなして、従来の考え方と同様にして信号を表示する指示表示処理Bの流れを示すフローチャートである。同図に示すように、先ず、軌道管理情報DB1014を参照して、進行方向最寄りの地上設備を検索し(ステップS300)、検索した地上設備が「閉塞信号設備(=閉塞信号機)」であるか否かを判定する(ステップS302)。閉塞信号設備である場合(ステップS302;YSE)、更に軌道管理情報DB1014を参照して、進行方向前方の2つ先の閉鎖区間の始点と終点のキロ程をそれぞれ検索する(ステップS304)。具体的には、進行方向最寄の地上設備より先の閉塞信号設備を検索し、そのキロ程が進行方向1つ目の閉塞区間の終点及び2つ目の閉塞区間の始点のキロ程となる。進行方向最寄の地上設備から進行方向に2つ目の閉塞信号設備を検索すれば、そのキロ程が2つ目の閉塞区間の終点のキロ程となる。
したがって、こうした処理によっても、仮想的な閉塞信号機のデータを用いることで、軌道回路に依存せずに信号を表示し、運転手に操作指示することができる。
5 軌道
6 GPS衛星
17 キロ程表示部
18,19 ナビゲーション表示部
30 対象車両情報表示部
34 最寄踏切情報表示部
36 緊急連絡先情報表示部
110 CPU(車載装置のCPU)
112 GPS測位部
120 RAM
122 車両識別情報
124 車両地球座標系座標
130 先行車両情報
132 車両キロ程履歴
140 ROM
142 キロ程算出プログラム
144 操作ナビゲーションプログラム
146 車載用車両情報通信プログラム
148 データベース更新プログラム
210 CPU(運行管理処理装置のCPU)
220 RAM
222 車両キロ程管理情報
240 ROM
242 運行管理用車両情報通信プログラム
244 軌道管理情報修正プログラム
246 地上設備管理プログラム
248 緊急連絡先表示制御プログラム
250 地図情報DB
252 軌道管理情報DB
254 緊急連絡先DB
310 CPU(踏切保安設備のCPU)
320 RAM
322 接近車両情報
340 ROM
342 設備動作制御処理プログラム
344 設備位置キロ程
372 遮断部
1000 車載装置
1002 車上処理装置
1006 GPS受信機
1008 GPSアンテナ
1012 地図情報DB
1014 軌道管理情報DB
1016 車速計測器
1200 運行管理処理装置
1300 踏切保安設備
1302 設備制御装置
1306 電動遮断機
Lr 実距離
R 軌道ベクトルデータ
Claims (10)
- GPS衛星(GPS:Global Positioning System)を利用して鉄道車両の車両位置を測位する測位手段と、
軌道の位置情報を含む地図情報及び前記測位した車両位置に基づいて、前記鉄道車両の位置を予め設定された起点からのキロ程で算出するキロ程算出手段と、
を備えることを特徴とする車両位置算出装置。 - 前記測位手段により測位された鉄道車両の車両位置を位置履歴として蓄積的に記憶する位置履歴手段と、
前記位置履歴手段に記憶された位置履歴に基づいて前記地図情報に含まれる軌道の位置情報を補正する軌道位置補正手段と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の車両位置算出装置。 - 軌道に沿って設定された複数の基準点毎のキロ程を格納した基準キロ程情報を記憶する基準キロ程情報記憶手段を更に備え、
前記キロ程算出手段は、
前記測位した車両位置に近接する基準点を、前記複数の基準点の中から選択する選択手段と、
前記測位した車両位置から前記選択手段によって選択された基準点までの軌道に沿った実距離を、前記地図情報を参照して算出する距離算出手段と、
を有し、前記選択された基準点のキロ程と前記算出された実距離とから、前記鉄道車両の位置をキロ程で算出する手段である、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の車両位置算出装置。 - 前記基準点には予め設定された仮想閉塞区間の始点及び終点が含まれ、自鉄道車両のキロ程を算出する請求項3に記載の車両位置算出装置と、
前記車両位置算出装置により算出された自鉄道車両のキロ程を他鉄道車両又は所定の管理装置に送信する送信手段と、
他鉄道車両又は所定の管理装置から他鉄道車両のキロ程を受信する受信手段と、
自鉄道車両のキロ程と前記受信手段により受信された他鉄道車両のキロ程と前記仮想閉塞区間の始点及び終点のキロ程とに基づいて、自鉄道車両より前方所定の仮想閉塞区間内に他鉄道車両が位置するか否かを判断し、位置すると判断した場合に所定の信号出力を行う信号出力手段と、
を備えることを特徴とする鉄道車両。 - 請求項3に記載の車両位置算出装置と、
前記車両位置算出装置により算出された自鉄道車両のキロ程を他鉄道車両又は所定の管理装置に送信する送信手段と、
他鉄道車両又は所定の管理装置から他鉄道車両のキロ程を受信する受信手段と、
自鉄道車両のキロ程と前記受信手段により受信された他鉄道車両のキロ程の差に基づいて、所定範囲内に他鉄道車両が位置するか否かを判断し位置すると判断した場合に所定の信号出力を行う信号出力手段と、
を備えることを特徴とする鉄道車両。 - 前記基準点には予め設定された地上設備の地点が含まれ、
前記車両位置算出装置で算出されたキロ程と前記地上設備地点のキロ程とに基づいて、自鉄道車両が地上設備に接近した場合に所定の指示出力を行う指示出力手段、
を備えることを特徴とする請求項4又は5に記載の鉄道車両。 - 前記地上設備には標識が含まれ、
前記指示出力手段は、接近した地上設備が標識であった場合に当該標識に応じた指示出力を行う標識指示出力手段を有する、
ことを特徴とする請求項6に記載の鉄道車両。 - 鉄道車両の接近に伴って所定の動作を行う地上設備において、
自地上設備のキロ程を記憶する自設備位置記憶手段と、
鉄道車両のキロ程を送信する所定の信号を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信した鉄道車両のキロ程と前記自設備位置記憶手段が記憶するキロ程とに基づいて、鉄道車両が自地上設備に接近したか否かを判定する判定手段と、
を備え、前記判定手段により接近と判定された場合に前記所定の動作を行うことを特徴とする地上設備。 - 請求項1〜3の何れか一項に記載の車両位置算出装置と、
鉄道車両の位置を前記地図情報に基づいた地図上に識別表示するとともに、前記キロ程算出手段により算出された当該鉄道車両のキロ程を表示する制御を行う表示制御手段と、
を備えることを特徴とする車両位置表示装置。 - 前記基準キロ程記憶手段が予め設定された踏切の地点を前記基準点に含んで記憶した請求項3に記載の車両位置算出装置と、
公的機関の緊急連絡先情報及び管轄区域を記憶する緊急連絡先記憶手段と、
前記地図情報に基づいて鉄道車両が位置する住所を算出する住所算出手段と、
前記住所算出手段により算出された住所を管轄区域に含む緊急連絡先情報を前記緊急連絡先記憶手段から読み出して表示する制御を行う緊急連絡先表示制御手段と、
鉄道車両の位置を前記地図情報に基づいた地図上に識別表示するとともに、前記車両位置算出装置により算出されたキロ程に基づいて前記鉄道車両の位置に近接する踏切の位置を前記基準キロ程記憶手段から読み出して識別表示する近接踏切表示制御手段と、
を備えることを特徴とする車両位置表示装置。
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