JP2007159309A - 信号冒進警報装置および車載機 - Google Patents

Abstract

【課題】信号機毎の無線機設置が要らない安価な信号冒進警報装置を実現する。
【解決手段】複数の信号機４１〜４４の信号情報が地上機５０に収集されて無線機５２から送信されるようにする。また、車載機３０では、ＧＰＳ受信機３３等によって列車２０の位置が安価に検知されるうえ、車上処理装置３４のマップマッチング処理によってＧＰＳの迷走の影響が軽減されて正確な位置が得られるとともに、無線機３５で信号情報を受信したときにはその情報と位置情報とに基づいて冒進の有無が判定され、冒進時には発報手段３４ａから警報音が発せられるようにする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、鉄道信号システムにおいて列車等の走行の安全性を確保するため、信号機が停止現示であるにもかかわらず信号機内方に冒進した列車等を停止させるべく警報を発する信号冒進警報装置および信号冒進警報用車載機に関する。
本願において、「列車等」には、鉄道の列車に加えて路面電車も含まれる。軌道を走行して駅間や停留所間を運行するものであれば、一両でも、連結車両でも、電気機関車でも、ディーゼル機関車でも、「列車等」に該当する。

鉄道の安全運行のため各種の信号保安装置等が実用化されており、その中には、速度照査が可能になった自動列車停止装置（ＡＴＳ）や、警報音を発して手動停止を促すようになった信号冒進警報装置・列車防護無線などがある。
速度照査の可能な自動列車停止装置は（例えば特許文献１参照）、列車制御装置が地上子からの信号に基づいて速度照査パターンを生成しこれと列車速度を照査して列車制御を行うものであるが、基本信号とマーカ信号とを使い分けて速度照査パターンの生成ばかりか解除まで動的に行うことにより、地上子が接近して設けられている場合でも的確に自動で列車を停止させることができるようになっている。

また、従来の信号冒進警報装置は（例えば特許文献２参照）、地上の信号機に取り付けられた送信機と、列車の運転台に設置された車載機とを具えている。送信機は、信号機の現示をセンサで検知し、その検知条件等の警報条件を無線機で送信するようになっている。車載機は、警報条件を無線機で受信し、これや運転方向切換スイッチ状態に基づいて列車が信号機内方に冒進したことが判明したときには、警報ブザーを鳴動させるようになっている。これにより、停止現示を見誤った列車運転士に対して、直ちに列車を停止させるためのブレーキ操作を促すことができる。これにはＡＴＳよりも安価で導入しやすいという利点もある。

さらに、列車防護無線は（例えば非特許文献１参照）、警音を発して列車運転士に列車停止を促す点や，無線で発報信号を送る点で，信号冒進警報装置と似ているが、運転士が列車の運転台のボタンを押すことで発報が起動される点や，他の列車が無線で発報信号を受信すると直ちに自動停止する点で，信号冒進警報装置と異なる。その発報信号は１ｋｍ以内の全列車に送信され、それを受信した列車は総て緊急停止するようになっている。

特許第３０６５３１３号公報 特許第３５７０９６５号公報 吉村寛・吉越三郎著「信号」第１７版、H3.7.20交友社、Ｐ５５

［未公開特許出願］ 特願２００５−０５８６３６号
一方、電車の運行状況を監視するのに必要な車両位置を検知するために、電車に搭載されて衛星航法システム(Global Positioning System）による測位を行うとともにその位置情報を無線にて送信するようになった電車位置検知装置が開発されている。
これは（上記の未公開特許出願を参照）、路面電車に搭載されて車両位置を検知する車載機であり、そのために、衛星航法システムによる測位を行って第１位置情報を得るＧＰＳ受信機と、電車の速度計から速度情報を取得する速度情報取得装置と、停留所に設置される地上機に適合した無線機と、位置情報を修正して発着を判定する車上処理装置とを備えている。

車上処理装置は、電車の路線に対応した路線マップデータと、これを用いて第１位置情報を路線上の第２位置情報に変換するマップマッチング手段と、速度情報取得装置の速度情報に基づく位置情報の選択的更新によって第２位置情報から第３位置情報を得る速度反映手段と、停留所の位置に対応した停留所マップデータと、これを用いて第３位置情報から電車の出発および到着を判定する発着判定手段とを有し、出発時および到着時に無線機を介して第３位置情報を送信するようになっている。

ＧＰＳ衛星(Global Positioning Satellite)からの情報により車両位置を特定する場合、ＧＰＳ単独では誤差が大きいので、ＦＭ多重方式や中波ビーコン方式などのディファレンシャル測位（Ｄ-ＧＰＳ、Differential Global Positioning System)を併用して測定位置を補正することが行われ、さらには電波状況の悪い場合等にも対処するためにマップデータを用いて測位システムの位置情報を路線上・軌道上の位置情報に変換するマップマッチング方法も採用されるが、車両が止まっていてもＧＰＳを利用して測定した車両位置は一点で止まることなく常に動いている状態になってしまうというＧＰＳの迷走は無くすことができない。

これに対処すべく創案されたのが上記の電車位置検知装置であり、この装置は、マップマッチングでも抑えきれないＧＰＳの迷走による車両位置情報への影響を速度情報での走行状態／停止状態と位置情報の更新／非更新との簡便な組み合わせで緩和抑制することにより停留所における電車の発着を車両位置情報に基づいて的確に判定しうるようになっている。衛星航法システムでの測定で得られる位置情報と、低精度ではあるが既存の速度計から安直に得られる速度情報との組み合わせ方を工夫したことにより、過大なコストを掛けないでも車載機側で電車の発着を的確に判定することができるのである。

ところで、上述した従来の信号冒進警報装置や自動列車停止装置なども、列車等の走行に伴って作動するものであり、列車等の位置や速度に起因して生じた危険や不都合な状況を把握するとともに、無線で通信するようになっているが、それぞれ不満を抱えている。
すなわち、従来の信号冒進警報装置では、信号機に取り付けられたセンサで信号機の現示を検知し、無線機で車上へ警報を送信するようになっていることから、信号機毎にセンサと無線機が必要となる。そのため、監視地点を増やすには、センサばかりか無線機も増設しなければならないので、コストが嵩む。

また、従来の自動列車停止装置では、列車速度を比較する必要のある地点に地上子を設置しなければならないので、様々な地点で列車速度を比較しようとする場合、たくさんの地上子が必要になるため、コストがアップしてしまう。自動列車停止装置は一般に信号冒進警報装置より高価である。しかも、地上子の設置には、周囲環境や車両性能等に応じて設置場所毎に調整することが必要になるため、設置箇所を増やすとそれに応じて調整の作業量も増加する。

さらに、信号冒進警報装置や自動列車停止装置が自列車の冒進や速度超過を検出するに止まるのに対し、列車防護無線は、他の列車に対し無線で発報信号を送出するようになっているが、従来の列車防護無線では、警報を発した列車が識別されることがなく、その列車の進行方向や現在位置が特定されることもなく、そのため発報信号を受信しても具体的な状況判断ができないので、発報信号を受信した列車が総て緊急停止することとなる。このような列車防護無線の使用は、安全確保のためとは言え、各列車で停止の必要の有無が確かめられることなく受信範囲内の列車が止まってしまうので、運行の乱れや収益上の損失が大きくなりがちなため、非常時に限られる。

このように、従来の信号冒進警報装置は、自動列車停止装置に比べれば安価であるが、依然としてコストが普及阻害要因となっている。一方、列車防護無線は安価でも信号冒進の自動検出やそれとの自動連動ができない。
そこで、信号冒進警報装置のコストダウンを図るべく、上述した電車位置検知装置のようにＧＰＳを利用して車両位置の検知を安価に行うとともに、それを利用して信号機内方への列車冒進を検知することにより、信号機毎の無線機設置は要らなくすることが、重要な技術課題となる。
また、コストアップを回避しながら、自動列車停止装置のように速度超過時にも警報を発したり、列車防護無線の他車通知機能を使い易い態様で兼備したり、それらの警報対象事態を漏れなく把握できるようにすることが、更なる技術課題となる。

本発明の信号冒進警報装置は（解決手段１）、このような課題を解決するために創案されたものであり、次の地上機と信号冒進警報用車載機とを備えている。
すなわち、地上機は（当初請求項１）、駅や停留所といった地上の駅等に設置されたものであって、地上側の無線機と、信号機の現示を検出する手段と、その検出情報を含む信号情報を前記地上側無線機にて送信する地上処理装置とを具えている。

また、信号冒進警報用車載機は（当初請求項１，２）、列車や路面電車といった列車等の運転台に置かれるものであって、音を出す発報手段と、衛星航法システムによる測位を行って第１位置情報を得るＧＰＳ受信機と、駅や停留所といった地上の駅等に設置された地上機の地上側無線機に通信方式の適合している列車等側の無線機と、冒進時には前記発報手段にて警報を発する車上処理装置とを具えている。しかも、前記車上処理装置は、前記列車等の軌道に対応した路線マップデータと、これを用いて前記第１位置情報を前記軌道上の第２位置情報に変換するマップマッチング手段と、信号機の現示を検出した検出情報を含む信号情報を前記列車等側無線機にて受信したとき該信号情報および前記第２位置情報に基づいて信号機内方への冒進の有無を判定する冒進判定手段とを有している。

また、本発明の信号冒進警報用車載機は（解決手段２，当初請求項３）、上記解決手段１の車載機であって、前記列車等の速度計から直に又は間接的に速度情報を取得する速度情報取得装置が具備されており、前記車上処理装置が、前記列車等の軌道に対応させて予め設定された固定の速度照査パターンと、この固定の速度照査パターンと前記第２位置情報と前記速度情報とに基づいて速度超過の有無を判定する速度超過判定手段とを有していて、速度超過時にも前記発報手段にて警報を発するようになっている、というものである。ここで、「速度計から間接的に速度情報を取得する」は、「速度計で計測した速度情報を取り扱えるようになっている機器から速度情報を取得する」の意味であり、例えば、速度計の信号出力側に接続されて速度情報を処理するようになっている速度モニタやカウンタ等から速度情報を取得する態様が挙げられる。

また、本発明の信号冒進警報用車載機は（解決手段３，当初請求項４）、上記解決手段２の車載機であって、前記車上処理装置が、前記信号情報および前記第２位置情報に基づいて列車等走行中に動的に速度照査パターンを生成する手段を有しており、前記速度超過判定手段が、前記の固定の速度照査パターンに基づく速度超過の有無判定に加えて前記の動的な速度照査パターンと前記第２位置情報と前記速度情報とに基づく速度超過の有無判定も行うようになっている、というものである。

また、本発明の信号冒進警報装置は（解決手段４）、上記解決手段１の信号冒進警報装置であって、次の地上機と信号冒進警報用車載機とを備えている。
すなわち、車載機は（当初請求項５，６）、上記解決手段１〜３の車載機であって、前記車上処理装置が、自機の警報情報（即ち少なくとも前記冒進判定手段が前記発報手段に出させる警報に係る情報）および前記第２位置情報を前記列車等側無線機にて送信する手段と、前記列車等側無線機にて他機の警報情報および位置情報を受信したときその情報に基づいて進行先における危険を回避する必要性の有無を判定する危険回避判定手段とを有していて、危険回避必要時にも前記発報手段にて警報を発するようになっている。

なお、上記括弧書内の「少なくとも」には、「警報情報」を「出た警報に係る情報」に限定しても良いが限定せずに「出た警報に係る情報」及び「警報が出なかったことの情報」の双方を「警報情報」に含めさせても良いという意味と、「前記速度超過判定手段が前記発報手段に出させる警報に係る情報」を「自機の警報情報」から排除しないという意味もある。ただし、他機から受信した警報情報に応じて出すこととなった警報に係る情報まで自機の警報情報に含ませるという意味はない。
地上機は（当初請求項６）、上記解決手段１の地上機であって、前記列車等側無線機から前記警報情報を前記地上側無線機にて受信するとその警報情報を前記地上側無線機にて送信するようになっている。

また、本発明の信号冒進警報装置は（解決手段５）、上記解決手段１の信号冒進警報装置であって、次の地上機と信号冒進警報用車載機とを備えている。
すなわち、車載機は（当初請求項７，８）、上記解決手段１〜３の車載機であって、前記車上処理装置が、前記発報手段にて警報を発した際に、どの地上機とも前記列車等側無線機で交信できないときは、その警報に係る警報情報および位置情報を一時記憶しておき、前記列車等側無線機にて何れかの地上機と交信できるようになったとき（直ちに又は駅到着等にて良好な通信状態を確認したとき）に、その一時記憶の情報を前記列車等側無線機にて送信するようになっている。尚、これと上記解決手段４との併用も可能である。
地上機は（当初請求項８）、上記解決手段１の地上機であって、前記地上側無線機とは別にそれより長距離でも通信しうる長距離通信手段を有していて、前記列車等側無線機から前記警報情報を前記地上側無線機にて受信するとその警報情報を前記長距離通信手段にて送信するようになっている。

このような本発明の信号冒進警報装置にあっては（解決手段１）、信号機の現示を含む信号情報が地上機から送信されるようになったので、無線機を信号機毎に設置しなくても良く、複数の信号機を一台の又は少数の地上機に割り当てることで、無線機の設置数を減らすことができる。また、信号冒進警報用車載機では、ＧＰＳを利用して列車等の位置が安価に検知されるうえ、路線マップデータを用いたマップマッチング処理によって第１位置情報が軌道上・路線上の第２位置情報に変換されるのでＧＰＳの迷走の影響が軽減されて正確な位置が得られる。

さらに、車載機によって、信号情報が受信されたとき、その信号情報と第２位置情報とに基づいて冒進が有ったか否か判定され、冒進時には警報音が発せられる。
このように信号機内方への列車冒進の有無判定が車載機で行われるようにしたことにより、ＧＰＳでの位置検知を利用して冒進を検知することが可能となり、そのため地上側では信号情報の収集と送信を行えば足りることとなるので、地上側無線機を地上機に設置したことにより、センサは別として無線機は信号機毎に設置しなくてもよくなる。また、冒進検知範囲の設定や変更も容易かつ安価に行うことができる。
したがって、この発明によれば、地上側無線機が信号機より少なくて済むので、安価な信号冒進警報装置を実現することができる。

また、本発明の信号冒進警報装置にあっては（解決手段２，３）、列車等に既設の速度計から速度情報が取得されるようにしたことにより、速度比較地点に地上子を設置する必要がなくなり、さしたるコストを掛けないでも、速度超過を検知することができる。そして、冒進時に加えて速度超過時にも警報が発せられるので、安全性の向上が安価に達成される。なお、固定の速度照査パターンだけで速度超過を検知する（解決手段２）よりも、固定の速度照査パターンでも動的な速度照査パターンでも速度超過を検知する（解決手段３）方が安全性が高いが、速度照査パターンの生成や速度超過の判定はコンピュータのプログラム等で安価に具現化することができる。また、速度比較地点の設定や変更も容易かつ安価に行うことができる。したがって、この発明によれば、自動列車停止装置のように速度超過時にも警報を発する信号冒進警報装置を安価に実現することができる。

さらに、本発明の信号冒進警報装置にあっては（解決手段４）、自機で発報が有ると、その警報情報および位置情報が地上機を介して他機に送信される。そして、それを受信した他機では、無条件に停止するのでなく、警報情報や位置情報に基づいて進行先における危険の回避必要性が判定され、危険回避必要時には警報が発せられるが、危険回避不要時には警報が発せられない。これにより、列車防護無線の他車通知機能が信号冒進の自動検出に自動連動して遂行されることとなる。しかも、そのための追加機能は、コストのかかるハードウェアを追加するまでもなく、コンピュータプログラムの拡張等で安価に具現化することが可能である。したがって、この発明によれば、列車防護無線の他車通知機能を使い易い態様で兼備した信号冒進警報装置を安価に実現することができる。

また、本発明の信号冒進警報装置にあっては（解決手段５）、車載機で発報が有ると、その警報情報および位置情報が地上機の長距離通信手段にて送信される。そのため、その警報情報を例えばセンタ処理装置の長距離通信手段で受信する等のことにより、長距離通信手段が駅や停留所にしか設置されていなくても、警報情報を収集し集中管理することが可能となる。しかも、地上機との近距離通信ができないときには車載機が警報情報を一時記憶して近距離通信可能になるまで送信を見合わせるようにもなっているので、通信範囲外の駅間や停留所間で生じた警報対象事態まで漏れなく把握され集中管理対象に含められる。したがって、この発明によれば、近距離通信の地上側無線機が信号機より少なく且つ長距離通信手段が地上側の駅等に散在設置された安価な装置であっても通信範囲内外の警報対象事態を集中管理しうる信号冒進警報装置を実現することができる。

このような本発明の信号冒進警報装置および車載機を実施するための好適な形態を幾つか説明する。
第１実施形態の信号冒進警報用車載機は、上記第２〜第５解決手段の車載機であって、前記車上処理装置が、前記速度情報取得装置の速度情報に基づく位置情報の選択的更新によって前記第２位置情報の修正を行う（尚この修正された第２位置情報を以降では第３位置情報と呼ぶ）速度反映手段と、前記駅等（駅や停留所）の位置に対応した駅マップデータと、これを用いて前記第３位置情報から前記列車等の出発および到着を判定する発着判定手段とを有し、出発時および到着時に前記列車等側無線機を介して前記第３位置情報を送信するようになっている、というものである。

この場合、路線マップデータを用いてマップマッチング処理を行って第１位置情報を軌道上・路線上の第２位置情報に変換することによりＧＰＳの迷走の影響を軽減し、そのうえで位置情報の更新を速度情報に基づき選択的に行って第２位置情報から第３位置情報（修正後の第２位置情報）を得ることによりＧＰＳの迷走の影響を更に軽減し、この第３位置情報から駅マップデータを用いて列車等の出発および到着を判定するとともに第３位置情報を（第２位置情報として）送信するようにしたため、発着の判定についても、それに応じて送信される車両位置情報についても、ＧＰＳの迷走による不所望な影響が十分に緩和抑制される。

第２実施形態の信号冒進警報用車載機は、上記第１実施形態の車載機であって、前記速度反映手段が位置情報の選択的更新を行うに際して、前記速度情報取得装置の速度情報が車両走行状態を示しているときには前記速度反映手段が前記第２位置情報を前記第３位置情報に採用し、前記速度情報取得装置の速度情報が車両停止状態を示しているときには前記速度反映手段が前記第３位置情報の更新をやめるようになっている、というものである。

この場合、位置情報の選択的更新を行う速度反映手段が、速度情報に基づく車両の走行状態／停止状態に応じて第２位置情報を第３位置情報に採用するか否かという簡便な手法で具体化されている。車両が停車中であるか走行中であるかを判断するには、速度がゼロであるか否かが分かれば良いので、精度の高い速度発電機を使用するまでもなく、既存の速度計の情報で十分である。

第３実施形態の信号冒進警報用車載機は、上記第１又は第２実施形態の車載機であって、前記列車等の運転方向を検出する手段が前記速度情報取得装置または他の情報取得装置に設けられ、前記第２位置情報および前記第３位置情報の何れか一方または双方について前記運転方向に反する向きの位置情報更新を停止する方向反映手段が前記車上処理装置に設けられている、というものである。

この場合、列車等の運転方向も取得して、運転方向に反する向きの位置情報更新を停止するようにしたことにより、低速度で走行している時に迷走によって停車していると誤判定されたり更には車両位置が後退していると誤判定されたりするのも防ぐことが可能となる。マップマッチング処理によって車両位置情報が軌道上・路線上に限定されているので、二者択一の運転方向を用いた簡便な補正でも、実際の運転状況と車両位置情報との整合を的確に採ることが可能となる。

第４実施形態の信号冒進警報用車載機は、上記第２実施形態の車載機であって、前記速度反映手段が位置情報の選択的更新を行うに際して、前記速度情報取得装置の速度情報が車両停止状態を示しているときでも、前記第２位置情報が前記第３位置情報より所定の閾値以上進んだ位置を示している場合には、前記速度反映手段が前記第２位置情報を前記第３位置情報に採用するようになっている、というものである。

この場合、閾値以上の位置変化があったときには速度反映手段が車両位置情報を速度情報に優先させるようにしたことにより、速度反映手段が位置情報の選択的更新を低速度の速度情報に基づく簡便な手法で行うものであっても、安価な速度計が見逃すような微速運転や断続運転による微少進行の継続や積上げをも見逃すことなく確実に位置情報に反映させることができる。

このような本発明の信号冒進警報装置および車載機について、これを実施するための具体的な形態を、以下の実施例１〜５により説明する。
図１〜３に示した実施例１は、上述した解決手段１（出願当初の請求項１〜２）を具現化したものであり、図４〜６に示した実施例２は、上述した解決手段２（出願当初の請求項３）を具現化したものであり、図７に示した実施例３は、上述した解決手段３（出願当初の請求項４）を具現化したものであり、図８〜１０に示した実施例４は、上述した解決手段４（出願当初の請求項５〜６）及び第１〜４実施形態を具現化したものであり、図１１に示した実施例５は、上述した解決手段５（出願当初の請求項７〜８）を具現化したものである。

本発明の信号冒進警報装置の実施例１について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１（ａ）は、信号冒進警報装置（３０，５０）を組み込んだ列車運行システムの概要構成図である。また、図１（ｂ）は車載機３０（信号冒進警報用車載機）の斜視図であり、図２は車載機３０の車上処理装置３４の機能ブロック図である。

この信号冒進警報装置では（図１（ａ）参照）、各々の列車２０に車載機３０が一セットずつ搭載され、列車の軌道１０に臨んで所々に設けられている駅４０には一台ずつ地上機５０が設置される。信号機も軌道１０に臨んで所々に設けられており、図示した駅４０には四台の信号機４１〜４４が適宜分散して設置されている。
列車２０は（図１（ａ）参照）、予め路線の定まっている軌道１０を走行するものであれば、一般の鉄道用の列車でも良く、道路等に敷設されたＬＲＴ（新型路面電車）でも良い。ＬＲＴの場合、駅が停留所になる。列車２０の運転台には、制御装置２１が内蔵されている。後述の実施例２で利用する速度計（２２）や運転方向切換スイッチ（２３）も、制御装置２１に接続された状態で、列車２０の運転台に設けられている。

地上機５０は（図１（ａ）参照）、プログラマブルなデジタルシグナルプロセッサやマイクロプロセッサシステムからなりプログラムに従って情報処理や通信制御を行う地上処理装置５１と、免許や申請の不要な特定小電力無線の規格に適合した小型で安価な地上側の無線機５２（地上側無線機）と、信号機４１の現示を検出するセンサ５３と、信号機４２の現示を検出するセンサ５４と、信号機４３の現示を検出するセンサ５５と、信号機４４の現示を検出するセンサ５６とを具えている。無線機５２及びセンサ５３〜５６は地上処理装置５１にケーブル接続されている。

センサ５３〜５６は、それぞれ対応する信号機の現示を電気信号として検出するものであり、信号機の各電球の駆動電流を検出する電流センサでも良く（例えば特許文献２参照）、信号の制御盤の制御信号が取り込めるような場合は信号入力回路でも良い。理想的には、信号機４１が３現示であればセンサ５３は三個設けられ、信号機４１が２現示であればセンサ５３は二個設けられるが、停止現示か否かが検知できれば、それより少なくても良い。他のセンサ５４〜５６も同様である。
地上側無線機５２は、後述する列車側の無線機３５（列車等側無線機）に通信方式が適合しており、両者の距離が数十ｍ〜二百ｍ程度の近距離に収まると両者の通信が可能となり、遠距離では通信が絶たれるものである。同時通話式でも良いが、ここでは制御の容易なトランシーバー式が採用されている。

地上処理装置５１は、例えば数秒程度の所定周期で信号情報の収集と送信とを繰り返すようになっている。信号情報の収集では、センサ５３〜５６からその検出値を例えば二値化して入力し、停止現示かそれ以外かを表す検出情報を得る。信号情報の送信では、その検出情報に信号機の識別情報たとえば番号や設置位置を付加して信号情報とし、管理対象の信号機４１〜４４に係る信号情報を連ねるとともに適宜なヘッダー等を付加して図示しない一の電文に仕上げ、その電文を地上側無線機５２にて送信するようになっている。また、地上処理装置５１は、無線機５２にて車載機３０から電文を受信すると、その電文から位置情報や識別情報等を抽出して、通信可能範囲（交信可能範囲）に入っている列車２０を把握・管理するようになっている。

信号冒進警報用車載機３０は（図１（ａ）参照）、列車２０の車両位置を検知するために、組込型の場合は制御装置２１と共に列車２０の運転台の内部や下に格納され、携帯型の場合は運転台の上や脇に置かれる。この車載機３０には（図１（ｂ）参照）、主要なハードウェアとして、ＦＭアンテナ３１とＧＰＳアンテナ３２とが接続されていてＦＭ多重の補正方式を併用した衛星航法システムによる測位を行って第１位置情報としての車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１）を得る公知のＧＰＳ受信機３３と、音を出す発報手段としてのスピーカ３４ａや操作入力手段としてのキーボード３４ｂの付設された車上処理装置３４と、上述の地上側無線機５２に通信方式の適合した特定小電力無線のものであって小型で安価な列車側無線機３５（列車等側無線機）とが具わっている。ＧＰＳ受信機３３や無線機３５は車上処理装置３４に信号ケーブルで接続されている。

車上処理装置３４は、プログラマブルなデジタルシグナルプロセッサやマイクロプロセッサシステムからなり、プログラムに従って冒進判定等の情報処理や通信の制御を行い、列車２０の冒進時にはスピーカ３４ａにて警報音を発するようになっている。具体的には（図２参照）、路線マップデータ（路線図情報・軌道情報）と信号機パラメータ（冒進範囲情報）と走行情報（運転方向）それぞれの領域がデータメモリに割り付けられ、マップマッチングルーチン（マップマッチング手段）と冒進判定ルーチン（冒進判定手段）と発報ルーチン（発報手段）と図示しない送信ルーチン及び受信ルーチン（通信制御手段）とがプログラムメモリにインストールされている。

路線マップデータは、列車２０の走行している又は走行する予定の列車の軌道１０（路線）に対応したものであり、例えば軌道１０を折れ線近似した場合は二次元座標点（Ｘｍ，Ｙｍ）の一連データである。
信号機パラメータは、軌道１０に臨んで設けられた信号機それぞれについて予め設定されており、各信号機毎に、その識別情報や，設置位置（Ｘｓ，Ｙｓ），上り線か下り線かのフラグ，規制範囲を示す距離情報などが設定されている。
走行情報は、運行の度に運行に先立つ準備段階でキーボード３４ｂの操作等にて設定しなおされる情報であり、これには、上りか下りかを区別するフラグや，それに加えて又はそれに代えて始発駅と終着駅の組などが含まれており、この走行情報を参照すれば少なくとも運転方向が分かるようになっている。

マップマッチングルーチンは、定期的に又は不定期にＧＰＳ受信機３３から車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１）を取得し、その度に路線マップデータを用いて車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１）を軌道１０上の第２位置情報としての車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）に変換するものであり、そのマップマッチング処理は公知の手法等で具現されている（例えば特開２００４−１２５５３７号公報の従来技術欄を参照）。ＧＰＳ受信機３３の受信状況の都合等で車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１）が得られなかったときは、一時記憶しておいた前回の変換位置情報（Ｘ２ａ，Ｙ２ａ）を車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）として用いるようにもなっている。なお、Ｘ，Ｙは例えば経度・緯度を基準とした二次元座標の符号である。また、図示しない受信ルーチンが無線機３５を介して地上機５０から信号情報を受信したときには、混信防止のため予め個別に設定された遅延時間の経過後、図示しない送信ルーチンが車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）に適宜な識別情報等を付加した電文を無線機３５にて送信するようになっている。

冒進判定ルーチンは、無線機３５を介して地上機５０から信号情報の電文を受信したとき、その信号情報と車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）と走行情報とに基づいて信号機内方への冒進の有無を判定する。具体的には、信号情報に停止現示が含まれているか否かを調べ、停止現示が含まれていなければ冒進は無しと判定するが、停止現示が含まれていれば、それを現示した信号機を信号情報内の識別情報等から特定し、それに対応する情報を信号機パラメータから抽出する。それから、その抽出情報に基づく上り下りの情報や規制範囲の情報と、走行情報に基づく運転方向や車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）とを突き合わせ比較する。そして、車両位置が規制範囲に入っていなければ冒進は無しと判定するが、車両位置が規制範囲に入っていれば冒進が有ったと判定するようになっている。

さらに、冒進判定ルーチンは、そうして出した冒進有無の判定結果（○，×）を発報ルーチンに引き渡すが、地上機５０から信号情報の電文を受信できないときには、上記の判定処理は行わず、定期的に又は不定期に、冒進無しの判定結果を発報ルーチンに引き渡すようになっている。
発報ルーチンは、受け取った判定結果が冒進有りのときにはスピーカ３４ａに警報音を出させ、受け取った判定結果が冒進無しのときにはスピーカ３４ａを止めるようになっている。警報音は、運転士に緊急停止を促すものであれば鳴動音でも合成音声でも良い。

この実施例１の信号冒進警報装置（３０，５０）について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図３は、一台の地上機５０と二台の車載機３０との通信ダイアグラムである。なお、図３中、車載機３０の縦線における実線部分は地上機５０と近距離通信の可能な状態を示し、破線部分は通信可能範囲から抜け出た状態を示している。

走行情報の設定等の済んだ列車２０が軌道１０上を走行すると、それに搭載された車載機３０では、随時、ＧＰＳ受信機３３から車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１）が取得され、その度に、路線マップデータを用いたマップマッチング処理が行われて車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１）から車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）が算出される。
また、軌道１０に臨む駅４０では、自動で又は手動で信号機４１〜４４の現示が制御される。そして、駅４０に設置された地上機５０では、定期的に信号機４１〜４４の現示が検出および収集され、その検出情報を含む信号情報が地上側無線機５２の通信可能範囲に送信される。

駅４０の近くに列車２０が来ていないときには（図３の時刻ｔ１参照）、地上機５０による信号情報の送信が繰り返されるだけで返信はないが、例えば上り線を走行してきた列車２０が地上機５０の通信可能範囲に入ると（時刻ｔ２参照）、その上り列車２０の車載機３０から車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）を含ませた電文が地上機５０に返信される。このような信号情報と位置情報とを遣り取りする交信は、上り列車２０が駅４０に停車したときや（時刻ｔ３参照）、通過後暫くは継続され（時刻ｔ４参照）、上り列車２０が駅４０から遠くへ離れて車載機３０が地上機５０の通信可能範囲を抜け出ると（時刻ｔ５参照）、止む。

例えば下り線を走行してきた列車２０が駅４０を通過したときも同様であり、通信可能範囲に入っているときだけ（時刻ｔ４〜ｔ５参照）、駅４０の地上機５０と下り列車２０の車載機３０とで信号情報と位置情報とを遣り取りする通信が交わされる。上り列車が下り列車の到着を待っていたような場合、地上機５０は複数台の車載機３０と交信することとなる（時刻ｔ４参照）。
このような交信がなされるので、駅４０及びその付近における列車２０の運行状況を上りも下りも的確に把握することができる。

そして、地上機５０と車載機３０との交信を伴った列車２０の運行中、停止現示の信号機内方に例えば信号機４１の規制範囲に、上り列車２０が停止しきれずに進入したとすると、その冒進が以下のようにして検出される。
すなわち、信号機４１の現示が停止になっているという信号情報が地上機５０から送信され、それが上り列車２０の車載機３０に受信されると、その車載機３０から位置情報の返信がなされるのに加えて、その車載機３０の車上処理装置３４で冒進判定ルーチンが実行される。

そして、冒進判定ルーチンによって、停止を現示した信号機４１が信号情報に基づいて特定され、信号機４１に関する上り下りの情報と規制範囲の情報が信号機パラメータから抽出される。それから、その上り下りの情報と走行情報に基づく運転方向とが比較され、何れも上りで一致するので、さらに、その規制範囲の情報と車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）とが比較され、この場合は車両位置が規制範囲に入っているので、冒進が有ったと判定される。
この冒進有りの判定は、上り列車２０が信号機４１の規制範囲外まで後退するか、信号機４１の現示が停止以外に切り替わるまで、継続して出される。

この判定は次々と発報ルーチンに引き渡されるので、上り列車２０の冒進が検知されると、その状態が解消されるまで、上り列車２０の運転席に置かれた車載機３０のスピーカ３４ａから警報音が発せられる。
そのため、それに促されて運転士がブレーキ等を操作するので、上り列車２０が緊急に停止することとなる。
こうして、ＡＴＳの無い軌道でも、冒進の発生が的確に抑制される。また、ＡＴＳの有る軌道では、安全性が格段に高まる。

本発明の信号冒進警報装置の実施例２について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図４は車載機６０の斜視図であり、図５は車載機６０の車上処理装置３４の機能ブロック図である。また、図６は、列車の軌道に沿った距離ｋｍを横軸に採り縦軸に速度ｋｍ／ｈを採ったグラフであり、固定の速度照査パターンＰｓは実線グラフで、列車の速度情報Ｖは二点鎖線グラフで示されている。

この信号冒進警報装置が上述した実施例１のものと相違するのは、速度照査機能が追加されたことであり、車載機３０が改造されて車載機６０になっている。なお、地上機５０は実施例１と同じままである。
信号冒進警報用車載機６０が上述した車載機３０と相違するのは、列車２０の速度計２２から速度情報Ｖを取得するとともに運転方向切換スイッチ２３から運転方向Ｄを取得する速度情報取得装置６１が追加された点と（図４参照）、車上処理装置３４のプログラムメモリに速度超過判定ルーチン（速度超過判定手段）が追加インストールされた点と（図５参照）、車上処理装置３４のデータメモリに固定の速度照査パターンＰｓが記憶保持されている点である（図５，図６参照）。

速度計２２や運転方向切換スイッチ２３は（図４参照）、列車２０の運転台の制御装置２１に接続されていた既存品であり（図１（ａ）参照）、速度情報取得装置６１は（図４参照）、速度情報Ｖの取得に際して、例えば、図示のように速度計２２から直に速度情報Ｖを取得するか、或いは図示は割愛したが制御装置２１そのときは速度情報Ｖを電圧レベルで連続的に取得し、そのアナログ信号をＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換し、このデジタル信号を車上処理装置３４に引き渡すようになっている。デジタル方式の速度モニタやカウンタ等を介して間接的に速度情報Ｖを取得する場合は、アナログ−デジタル変換が要らない。また、運転方向Ｄの取得は、例えば、図示のように運転方向切換スイッチ２３から直に運転方向Ｄを取得するか、或いは図示は割愛したが制御装置２１を介して間接的に運転方向Ｄを取得するが、そのときは運転方向Ｄを電圧レベルで連続的に取得し、そのアナログ信号をコンパレータ等で二値信号に変換し、この二値信号を車上処理装置３４に引き渡すようになっている。

速度情報取得装置６１で取得した速度情報Ｖと運転方向Ｄは車上処理装置３４に入力されて（図５参照）、速度情報Ｖは速度超過判定ルーチンに引き渡され、運転方向Ｄは走行情報に含められるように、車上処理装置３４のプログラムが拡張されている。そのため、この車載機６０の車上処理装置３４では、キーボード３４ｂ等で運転方向Ｄを手動設定しなくても、速度情報取得装置６１を利用して運転方向Ｄが自動設定される。
固定の速度照査パターンＰｓは、列車２０の軌道１０に対応させて予めキーボード３４ｂ等で設定された制限速度のデータ列であり（図５参照）、ここでは上述した路線マップデータの各点毎に上限速度が定められている（図６参照）。速度照査パターンＰｓは軌道・路線の全域に亘って設定され、少なくとも走行中は固定されている。

速度超過判定ルーチン（速度超過判定手段）は、速度照査パターンＰｓと車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）と速度情報Ｖとに基づいて速度超過の有無を判定し、車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）のところの速度照査パターンＰｓ値を速度情報Ｖが上回るという速度超過状態が一定距離以上継続すると、速度超過有りの判定を下し、その判定結果を発報ルーチンに引き渡すようになっている。
発報ルーチンは、速度超過有りのときにもスピーカ３４ａに警報音を出させるが、冒進時の警報音とは別の警報音で運転士に減速を促すようになっている。

このような実施例２の信号冒進警報装置の使用態様及び動作を説明する。
この場合、実施例１で上述したのと同じく、駅４０の近くでは地上機５０と列車２０の車載機６０とで信号情報と位置情報とを遣り取りする通信が交わされて列車２０の運行状況が把握されるとともに、信号機４１〜４４の停止現示にもかかわらずその規制範囲に列車２０が冒進するとその冒進が車載機６０によって検出されて運転席に警報音が出されるが、実施例１では無かった速度超過の判定と発報も、この実施例２では行われる。
すなわち（図６参照）、走行中に速度情報Ｖの値が速度照査パターンＰｓの値を上回り、その位置Ｃからその状態が継続しているのに、そのまま一定距離Ｅ以上走行すると、その位置Ｆでは速度超過有りの判定が下される。

この速度超過有りの判定は、速度情報Ｖの値が速度照査パターンＰｓの値を下回るまで継続して出される。その判定結果が次々と発報ルーチンに引き渡されるので、列車２０の速度超過継続が検知されるとその状態が解消されるまで、列車２０の運転席に置かれた車載機６０のスピーカ３４ａから警報音が発せられる。
そのため、それに促されて運転士がブレーキ等を操作するので、上り列車２０が適正速度まで減速することとなる。
こうして、速度照査の可能なＡＴＳの無い軌道でも、ＡＴＳ導入コストより遙かに少ないコスト負担で、速度照査の可能なＡＴＳを導入したかのように安全性が高まる。

本発明の信号冒進警報装置の実施例３について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図７は、列車の軌道１０に沿った距離ｋｍを横軸に採り縦軸に速度ｋｍ／ｈを採ったグラフであり、固定の速度照査パターンＰｓを実線グラフで示し、動的な速度照査パターンＰｄを破線グラフで示し、列車の速度情報Ｖを二点鎖線グラフで示している。

この信号冒進警報装置における車載機（信号冒進警報用車載機）が上述した実施例２の車載機６０と相違するのは、固定の速度照査パターンＰｓに基づく速度照査に加えて動的な速度照査パターンＰｄに基づく速度照査まで出来るようになった点である。そのために、車載機６０の車上処理装置３４について、プログラムメモリに速度照査パターン生成ルーチンが追加されるとともに、速度超過判定ルーチンの機能が拡張されている。

速度照査パターン生成ルーチンは、信号情報と車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）とに基づいて列車走行中でも動的に速度照査パターンＰｄを生成するものである。受信して得た信号情報に停止現示が含まれているとき、その停止現示の信号機の規制範囲の始端位置を信号機パラメータや路線パターンから求め、さらに車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）の現位置かその先から減速して規制範囲の始端位置の直前で停止するような曲線状または折線状の速度照査パターンＰｄを一時的に設定するようになっている（特許文献１参照）。

速度超過判定ルーチンは、上述した固定の速度照査パターンＰｓに基づく速度超過の有無判定に加えて、動的な速度照査パターンＰｄと車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）と速度情報Ｖとに基づく速度超過の有無判定も行うようになっている。具体的な判定手順等は固定の速度照査パターンＰｓのときと同じでも良いが、ここでは異なっており、車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）のところの速度照査パターンＰｄ値を速度情報Ｖが上回ると直ちに速度超過有りの判定を下し、その判定結果を発報ルーチンに引き渡すようになっている。

このような実施例３の信号冒進警報装置の使用態様及び動作を説明する。
この場合、駅４０の近くでは地上機５０と列車２０の車載機とで信号情報と位置情報とを遣り取りする通信が交わされて列車２０の運行状況が把握されるとともに、信号機４１〜４４の停止現示にもかかわらずその規制範囲に列車２０が冒進するとその冒進が車載機によって検出されて運転席に警報音が出され、さらに速度超過の判定と発報が固定の速度照査パターンＰｓだけでなく動的な速度照査パターンＰｄにも基づいて行われる。

例えばＡ駅からＢ駅に向かって進行している列車２０がＢ駅に近づいたとき等に信号機の現示が停止になっていたり停止になったりすると、その信号機の規制範囲の始端位置ＧからＡ駅側に伸びる速度照査パターンＰｄが動的に生成される。速度照査パターンＰｄは、位置Ｇで速度ゼロを示し、Ａ駅側に戻るに連れて大きな速度を示す。そして、その速度照査パターンＰｄを速度情報Ｖが上回ると、直ちに速度超過の判定が下される。例えば現在位置で速度情報Ｖが速度照査パターンＰｄを上回っていると、現在位置から、速度情報Ｖが速度照査パターンＰｄを下回る位置Ｈまで、速度超過の判定が出続ける。そのため、速度情報Ｖが固定の速度照査パターンＰｓを下回っているときでも、信号機の現示状態によっては、速度超過有りの判定が出されて運転席に警報音が発せられる。

このように、信号機内方への冒進が未だ生じていない段階でも、冒進発生の蓋然性があるときには、そのことが速度超過として検知されて警報音が発せられ、それによって運転士に減速が促されるので、冒進の発生を未然に防止することができる。
しかも、信号機の規制範囲の変更等が信号機パラメータのデータ書換処理等で簡便に行えるので、地上子の設置し直しを要するＡＴＳに比べて、調整コストも遙かに小さい。

本発明の信号冒進警報装置の実施例４について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図８（ａ）は、信号冒進警報装置（７０，８０）を組み込んだ列車運行システムの概要構成図である。また、図８（ｂ）は信号冒進警報用車載機７０の斜視図であり、図９は車載機７０の車上処理装置３４の機能ブロック図である。

この信号冒進警報装置（７０，８０）が上述した実施例３のものとハードウェア面で相違するのは（図８参照）、電話回線やインターネット回線を利用して無線通信を行う携帯端末８１が追加されて地上機８０の地上処理装置５１に接続されている点である。その他の相違は、ソフトウェアにあり、信号冒進警報用車載機７０の車上処理装置３４における機能拡張のためのプログラム追加と、地上機８０の地上処理装置５１における機能拡張のためのプログラム追加によるものである。機能拡張は２点あり、その一番目は列車防護無線の他車通知機能を高めながら取り入れた点であり、二番目はＧＰＳ迷走の影響を十分に抑制して位置精度を高めることで列車の発着まで管理できるようにした点である。

地上機８０の地上処理装置５１は、他車通知機能導入のため警報情報の転送を無線機５２利用の近距離通信にて行い、発着管理のため発着情報の転送を携帯端末８１利用の長距離通信にて行うようになっている。
車載機７０の車上処理装置３４については（図９参照）、他車通知機能導入のため、送信ルーチンや受信ルーチン等が改造され、危険判定ルーチン（危険回避判定手段）が追加インストールされている。また、位置精度向上のため方向反映ルーチン（方向反映手段）と速度反映ルーチン（速度反映手段）が追加インストールされ、発着管理のため発着判定ルーチン（発着判定手段）が追加インストールされるとともに駅マップデータ（駅位置情報）がデータメモリに割り付けられている。

詳述すると、車上処理装置３４の方向反映ルーチンは、方向反映前の車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）について運転方向Ｄに応じた情報更新を行って方向反映後の第２位置情報としての車両位置情報（Ｘ２２，Ｙ２２）を算出するものであり、具体的には、マップマッチングルーチンから受け取った車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）と一時記憶しておいた前回の算出位置情報（Ｘ２ｂ，Ｙ２ｂ）とを比較して、車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）が前回の算出位置情報（Ｘ２ｂ，Ｙ２ｂ）より運転方向Ｄへ進んだ位置を示しているとき即ち前進状態検出時には、車両位置情報（Ｘ２２，Ｙ２２）として車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）を採用し、車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）が前回の算出位置情報（Ｘ２ｂ，Ｙ２ｂ）より運転方向Ｄに反する向きへ進んだ位置を示しているとき即ち後退状態検出時には、車両位置情報（Ｘ２２，Ｙ２２）に係る位置情報更新を停止して、前回の算出位置情報（Ｘ２ｂ，Ｙ２ｂ）を車両位置情報（Ｘ２２，Ｙ２２）として繰り返し用いるようになっている。

速度反映ルーチンは、速度情報Ｖに基づく位置情報の選択的更新によって車両位置情報（Ｘ２２，Ｙ２２）から車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）を得るものであり、具体的には、速度情報Ｖが車両走行状態を示しているとき例えば速度が“０”より大きいとき或いは速度が所定の閾値より大きいときには、方向反映ルーチンから受け取った車両位置情報（Ｘ２２，Ｙ２２）を車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）に採用し、速度情報Ｖが車両停止状態を示しているとき例えば速度が“０”になっているか或いは速度が所定の閾値より小さいときには、車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）に係る位置情報更新を停止して、一時記憶しておいた前回の算出位置情報（Ｘ３ａ，Ｙ３ａ）を車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）として繰り返し用いるようになっている。

また、速度反映ルーチンは、速度情報Ｖに基づく位置情報の選択的更新が車両停止状態のときに位置情報の更新を停止するという情報処理だけでは、速度情報Ｖの低速時精度が悪いと微速運転が継続したときや断続的に行われたとき等に車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）の進行が遅れることがあるが、そのような事態にも適切に対処できるよう、車両位置情報を速度情報に優先させる処理も行うようになっている。具体的には、速度情報Ｖが車両停止状態を示しているときでも、車両位置情報（Ｘ２２，Ｙ２２）が前回の算出位置情報（Ｘ３ａ，Ｙ３ａ）より運転方向Ｄへ進んだ位置を示しており、而もその差が迷走防止に有効な閾値（例えば平均車両長に安全率たとえば“２”を掛けて得られる一定値２８ｍ）を上回っている場合には、車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）に係る位置情報の更新停止を一時解除して、車両位置情報（Ｘ２２，Ｙ２２）を車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）に採用するようになっている。

駅マップデータは、列車２０の軌道１０上に点在する駅４０の位置に対応したものであり、例えば各駅毎に両端の二次元座標点（Ｘｐ，Ｙｐ）を規定した一連のデータである。
発着判定ルーチンは、駅マップデータを用いて車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）から列車２０の出発および到着を判定するものであり、具体的には、駅マップデータから車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）に最も近い駅の位置情報を検索するとともに、車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）が変化しているときには列車２０が走行していると判定し、車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）が変化しなくなったときには列車２０が停止したと判定し、停止したときの位置が駅の中にあれば駅に到着したと判定し、走行中の位置が駅の中から外に出たときには駅から出発したと判定するようになっている。

そして、駅から出発したと判定したときには、送信ルーチン及び無線機３５を介して出発の旨と車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）とを送信し、駅に到着したと判定したときには、送信ルーチン及び無線機３５を介して到着の旨と車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）とを送信するようにもなっている。この発着の送信は、混信のおそれが無ければ送信ルーチンによる位置情報の送信と別タイミングで行っても良いが、ここでは送信ルーチンに委ねて位置情報と一緒に送信することにより容易かつ確実に混信を回避するようになっている。
送信ルーチンの他、冒進判定ルーチンや速度超過判定ルーチンも、第２位置情報として車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）に代えて車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）を用いるようになっている。

さらに、送信ルーチンは、冒進判定ルーチンが発報ルーチンに警報を出させたときの冒進有りの判定結果に加えてそうではないときの冒進無しの判定結果も自機の警報情報として一時保持するとともに、速度超過判定ルーチンが発報ルーチンに警報を出させたときの速度超過有りの判定結果に加えてそうではないときの速度超過無しの判定結果もやはり自機の警報情報として一時保持しておき、車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）の送信に際し、その電文に一時保持中の自機の警報情報も含ませて、それらの情報を一緒に列車側無線機３５（列車等側無線機）にて送信するようになっている。

受信ルーチンは、無線機３５を介して地上機８０から電文を受信したとき、その電文には位置情報だけでなく他機の警報情報も含められているので、位置情報を上述したように処理するとともに、警報を発することになった旨の情報が他機の警報情報に有るか否かを調べ、有った場合には、その他機の警報情報を危険判定ルーチンに引き渡すようになっている。複数有った場合にはそれら総てを引き渡す。無かった場合には、その旨の通知を危険判定ルーチンに渡すようになっている。

危険判定ルーチンは、その警報情報や通知に基づいて進行先における危険を回避する必要性の有無を判定し、危険回避必要時には発報手段に警報を出させるようになっている。危険回避の判定基準は、例えば、車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）と走行情報と路線マップデータ等から所定時間内の推定走行範囲を算出し、そこに他機の車両位置が入っているときには危険回避必要と判定し、入っていなければ危険回避不要と判定するようになっている。その際、他機の車両位置には冒進か速度超過かの警報原因に応じて適宜な幅を持たせるようにもなっている。なお、他機の車両位置は、次に述べるように地上機８０が警報情報を転送するとき警報情報に付加してくれているので、警報情報から得られるようになっている。

地上機８０の地上処理装置５１は、上例で述べたように小型で安価な無線機での近距離通信にて信号情報の送信と位置情報の受信を行うのに加えて、その近距離通信による警報情報の転送と、携帯端末８１利用の長距離通信による発着情報の転送も、行うようになっている。具体的には、車載機７０の無線機３５から出発または到着の旨と位置情報とが送信されて来たとき、それを無線機５２で受信すると、それを携帯端末８１にて図示しないセンタ処理装置へ転送する。また、列車側無線機３５から警報情報と位置情報が送信されて来て、それを無線機５２で受信すると一時保持しておき、次の信号情報を送信するとき一時保持中の警報情報を信号情報と一緒に無線機５２で送信することで、警報情報の転送を行う。さらに、その警報情報転送時には、情報源の車両の位置情報を警報情報に付加してから送信するようになっている。

この実施例４の信号冒進警報装置（７０，８０）について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図１０は、（ａ）が列車運行状況の模式図、（ｂ）が一台の地上機８０と二台の車載機７０との通信ダイアグラムである。

この列車運行システムでは、信号冒進等に警報を発するとともに、列車位置の検知を利用して列車の発着まで管理するために、各々の列車２０に車載機７０が一セットずつ搭載され、列車の軌道１０に臨んで所々に設けられている駅４０には一台ずつ地上機８０が設置される他、図示は割愛したが複数・多数の列車２０を集中管理するため適宜な所にセンタ処理装置が設置されている。センタ処理装置は、地上機８０から携帯端末８１にて転送されて来た車両位置情報を受信するための携帯端末と、それで収集した車両位置情報に基づいて複数・多数の列車２０の運転状態を管理する中央処理装置とを具えたものであり、監視のため表示板に運行状況を表示したり、運行の円滑のため場合によっては各列車２０に運転情報を配信することも、行うようになっている。

そして、列車２０が管理対象の軌道１０上を走行すると、それに搭載された車載機７０では、随時、車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１）と速度情報Ｖと運転方向Ｄとが取得され、その度に、路線マップデータを用いたマップマッチング処理が行われて車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１）から車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）が算出され、運転方向Ｄに反する向きの位置情報更新を停止する方向反映処理が行われて車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）から車両位置情報（Ｘ２２，Ｙ２２）が算出され、速度情報Ｖに基づく位置情報の選択的更新によって車両位置情報（Ｘ２２，Ｙ２２）から車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）が算出され、さらに、駅マップデータを用いて車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）から列車２０の出発や到着が判定される。

そして、最寄りの駅４０から列車２０が出発したと判定がなされると、車載機７０から地上機８０を介してセンタ処理装置へ出発の旨と車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）とが送信される。また、最寄りの駅４０に列車２０が到着したと判定がなされると、車載機７０から地上機８０を介してセンタ処理装置へ到着の旨と車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）とが送信される。それを受信したセンタ処理装置では、各列車２０が駅にいるのか駅間にいるのかを判別することが可能なので、運行状況を的確に把握して管理することができる。
このように、列車２０が駅４０にいる時しか列車２０と運転管理センタとの無線通信が行われないことから、通信負荷が軽いので、安価な小電力無線機を用いて無線通信のコストを削減することができる。

また、列車２０の発着の判定に際しては、車両が停車中であることを判断するために、既存の速度計２２から電圧レベルで簡易に速度情報Ｖが取り込まれ、速度情報Ｖが“０”のとき等には車両が停車中であると判断され、速度情報Ｖが“０”等でないときには車両が走行中であると判断される。このように既存の速度計から簡易に速度情報を取るようになっているので、安価である。しかも、車両が停車中であるか走行中であるかを判断するためには、速度が“０”であるか否かが分かれば良いので、速度情報Ｖが“０”等であるかそうでないかの二値の情報を使用するようにし、詳細な速度情報は必要としないため、既存の速度計の情報で十分となり、精度の高い速度発電機を使用しなくても済む。

さらに、速度情報Ｖに基づいて車両が停車中と判断した場合、すなわち速度情報Ｖが“０”のときには、入力されるＧＰＳによる位置情報が移動していても、出力の候補となる車両位置情報は、移動させず、その場所を維持する。このようにＧＰＳによる車両位置情報と速度計による速度情報とを組み合わせることで、車両の駅への到着および駅からの出発を的確に判断することが可能となっている。もっとも、微速運転の継続や断続運転などに起因して閾値以上の位置変化があったときには速度情報Ｖが“０”であっても車両位置情報が速度情報に優先することから、出力の候補となる車両位置情報が移動するので、速度情報Ｖに基づく位置更新の停止が過剰に続くことも回避される。

また、列車２０は通常運転では後退しないという特質に基づいて、運転方向切換スイッチ２３等から列車の運転方向が判別される。これにより、低速度で走行している時に迷走して車両位置情報が後退するという不所望な事象の発現を防ぐことが可能となる。さらに速度が低くなれば、速度情報により停車と判断されるので、実際の運転状況と車両位置情報との整合性をとることが可能となる。なお、運転方向切換スイッチ２３は列車に既設のものが利用でき、その切替状態等を取得するための速度情報取得装置６１は速度照査機能の付与時に追加されたものをそのまま利用することができるので、不所望なコスト増はない。

そのような列車２０の運行に際して、この実施例４でも、上述したのと同じく、駅４０の近くでは地上機８０と列車２０の車載機７０とで信号情報と位置情報とを遣り取りする通信が交わされて列車２０の運行状況が把握されるとともに、信号機４１〜４４の停止現示にもかかわらずその規制範囲に列車２０が冒進するとその冒進が車載機７０によって検出されて運転席に警報音が出され、さらに走行中に速度情報Ｖの値が速度照査パターンＰｓ，Ｐｄの値を上回るとその速度超過が車載機７０によって検出されて運転席に警報音が出されるが、上述の実施例では無かった警報情報の転送も、この実施例４では行われる。

すなわち（図１０参照）、地上機８０の通信可能範囲に複数台の列車２０が進入していて（図１（ａ）参照）、上り列車２０の車載機７０も下り列車２０の車載機７０も地上機８０と交信しているとき（図１（ｂ）参照）、何れの車載機７０からも発報無しの警報情報「警報−」しか地上機８０へ送信されないときには（時刻ｔ２参照）、次の地上機８０から車載機７０への信号情報送信時に発報無しの警報情報「警報−」が転送されるが（時刻ｔ３参照）、例えば上り列車２０の車載機７０から発報有りの警報情報「警報＋」が位置情報と共に地上機８０へ送信されると（時刻ｔ３参照）、次の地上機８０から車載機７０への信号情報送信時に発報有りの警報情報「警報＋」が転送される（時刻ｔ４参照）。

この発報有りの警報情報は上り列車２０の車載機７０からのものなので、上り列車２０の車載機７０では無視されるが、下り列車２０の車載機７０では危険判定ルーチンによって処理される。そして、下り列車２０の車載機７０では、警報の出た上り列車２０の位置が他機の車両位置として警報情報から抽出され、その上り列車２０の位置に警報原因対応の幅が付加され、下り列車２０の推定走行範囲が算出され、さらに上り列車２０の位置と下り列車２０の推定走行範囲とが干渉していないか否かが調べられて、危険回避が必要か不要か判定される。

そのため、例えば上り列車２０が信号機４１内方へ冒進して警報が発せられ、この信号機４１の規制範囲が下り列車２０の進行先まで及んでいるような場合（図１（ａ）参照）、下り列車２０に向けた信号機４４が停止現示でなかったとしても、下り列車２０ではその車載機７０から運転士に危険回避を促す警報が発せられる。
これに対し、例え上り列車２０が信号機４１内方へ冒進したとしても、信号機４１の規制範囲が下り列車２０の進行先まで及んでいなければ、下り列車２０の車載機７０からは危険回避を促す警報が出ないので、下り列車２０の運転士は信号機４４の現示に従って下り列車２０を走行させれば良い。

本発明の信号冒進警報装置の実施例５を説明する。図１１（ａ）は、列車の軌道１０に沿った距離ｋｍを横軸に採り縦軸に速度ｋｍ／ｈを採ったグラフであり、固定の速度照査パターンＰｓを実線グラフで示し、動的な速度照査パターンＰｄを破線グラフで示し、列車の速度情報Ｖを二点鎖線グラフで示している。また、図１１（ｂ）は、センタ処理装置と地上機と車載機との通信ダイアグラムである。
この信号冒進警報装置が上述した実施例４のものと相違するのは、発着情報に加えて発報有りの警報情報「警報＋」もセンタ処理装置に送信するようになったことである。

そのため、車載機の車上処理装置３４が、送信ルーチン及び発報ルーチンのプログラム拡張によって、発報ルーチン及びスピーカ３４ａにて警報を発した際に、どの地上機とも無線機３５（列車等側無線機）で交信できないときは、その警報に係る発報有りの警報情報「警報＋」およびそのときの車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）を無線機３５にて何れかの地上機と交信できるようになるまで一時記憶しておき、無線機３５にて何れかの地上機と交信できるようになったとき直ちに、その一時記憶の情報を無線機３５にて地上機へ送信するようになっている。

また、地上機は、地上側無線機５２より長距離でも通信しうる携帯端末８１（長距離通信手段）を用いて、発着情報の転送の他、警報情報の転送も、行うようになっている。すなわち、車載機の無線機３５から発報有りの警報情報「警報＋」と位置情報が送信されて来て、それを無線機５２で受信すると、無線機５２利用の近距離通信による車載機への警報情報の転送に加えて、その警報情報「警報＋」及び位置情報を携帯端末８１にて図示しないセンタ処理装置へ転送するようになっている。

さらに、この車載機と地上機は、無線機３５，５２での近距離通信の負荷および携帯端末８１での長距離通信の負荷を軽減するために、センタ処理装置向けの発報有り警報情報を一時記憶や送信する際には、原因の同じ警報情報「警報＋」が連続したときには、一連の警報情報「警報＋」のうち最初の警報情報や，最後の警報情報，速度超過量最大の警報情報，それらの組み合わせ情報などを抽出する等のことにより、一連の警報情報「警報＋」を一つか少数の警報情報に圧縮し、この圧縮情報を記憶保持や送信するようになっている。

この場合、例えば列車２０が先後のＡ駅，Ｂ駅いずれの地上機の通信範囲からも外れた駅間で速度情報Ｖが固定の速度照査パターンＰｓを上回る速度超過が発生したとすると（図１１（ａ）の位置Ｊから位置Ｋまでを参照）、そのとき、車載機のスピーカ３４ａからは警報が発せられるが、車載機から地上機へは発報有りの警報情報「警報＋」および車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）を送信することができないので（図１１（ｂ）の時刻ｔ２，ｔ３を参照）参照）、その警報情報「警報＋」は、センタ処理装置向けという属性が付されたうえで、車載機に一時記憶される。この一時記憶は車載機と地上機とが交信可能になるまで維持される。

そして、列車がＢ駅に近づいて車載機がＢ駅の地上機と交信可能になると（時刻ｔ４参照）、センタ処理装置向けに一時記憶されていた発報有りの警報情報「警報＋」および車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）が、無線機３５，５２利用の近距離通信により車載機から地上機へ送信され、更に携帯端末８１利用の遠距離通信により地上機からセンタ処理装置へ転送される。また、Ｂ駅に列車が到着したときには、その旨と車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）とが車載機から地上機を介してセンタ処理装置へ送信される（時刻ｔ６参照）。

こうして、センタ処理装置では、各列車がどこにいるのかという運行状況に加えて、各列車が駅近傍や駅間で速度超過等に起因して警報を発したという状況までも、運行状況を的確に把握して管理することができる。
なお、通信範囲外で警報情報を一時記憶して、交信可能になったら警報情報を送信するのは、固定の速度照査パターンＰｓに基づく速度超過が生じた場合に限らず、動的な速度照査パターンＰｄに基づく速度超過が生じた場合や、信号機内方へ列車が冒進した場合にも、役に立つ。例えば、障害物近傍の列車通過や雷等の発生などで通信が中断されたようなときでも、その情報がセンタ処理装置の収集から漏れないで済む。

［その他］
地上機５０，８０は、それぞれ、一の筐体に納めても良く、各部がケーブルを介さず直結されていても良く、内蔵等にて一体的に作り込まれていても良い。車載機３０，６０，７０も、同様であり、それぞれ、一の筐体に納めても良く、各部がケーブルを介さず直結されていても良く、内蔵等にて一体的に作り込まれていても良い。
上記の各実施例では、発報手段としてスピーカ３４ａを例示したが、発報手段は、警報音を出せるものであれば良く、例えばブザーやベルでも良く、警報音出力手段に加えて他の手段たとえば画面表示や振動を加えても良い。操作入力手段も、キーボード３４ｂに限られる訳でなく、マウスや，スイッチ，タッチパネル等でも良く、固定式でも可動式でも着脱式でも良く、ディスプレイと併用でも良い。

上記各実施例ではＧＰＳ受信機３３がＧＰＳアンテナ３２に加えてＦＭアンテナ３１も接続されてＦＭ多重方式のＤ-ＧＰＳを行うようになっていたが、ＧＰＳ受信機３３が中波ビーコン方式のＤ-ＧＰＳを行うようにしても良い。
上記実施例４では路線マップデータと駅マップデータとが分離していたが、これらのデータは、重複する部分があるので、混在状態や併合状態で記憶保持しても良い。
また、上記実施例４では方向反映ルーチンが車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）に適用されるようになっていたが、方向反映ルーチンの適用は、車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）に対して行うようにしても良く、車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）及び車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）の双方について行うようにしても良い。

さらに、上記実施例５では、車載機の車上処理装置３４が一時記憶した発報有り警報情報の送信は、地上機と交信可能になったら直ちに行うようになっていたが、通信状態が良好な状態になるはずの所定時間経過後や，所定距離走行後，駅到着時等に、行うようにしても良い。
また、上記実施例５の車載機の車上処理装置３４では、発報有り警報情報の一時記憶を送信ルーチン等が担うようになっていたが、冒進判定ルーチンや速度超過判定ルーチンが発報有り警報情報の一時記憶を担うようにしても良い。

本発明の実施例１について、信号冒進警報装置の構造を示し、（ａ）が装置を組み込んだ列車運行システムの概要構成図、（ｂ）が車載機の斜視図である。 車載機の車上処理装置の機能ブロック図である。 信号冒進警報装置の動作状態を示す通信ダイアグラムである。 本発明の実施例２について、車載機の斜視図である。 車載機の車上処理装置の機能ブロック図である。 列車の軌道に沿った距離ｋｍを横軸に採り縦軸に速度ｋｍ／ｈを採ったグラフであり、固定の速度照査パターンを実線グラフで示し列車の速度情報を二点鎖線グラフで示している。 本発明の実施例３について、列車の軌道に沿った距離ｋｍを横軸に採り縦軸に速度ｋｍ／ｈを採ったグラフであり、固定の速度照査パターンを実線グラフで示し動的な速度照査パターンを破線グラフで示し列車の速度情報を二点鎖線グラフで示している。 本発明の実施例４について、信号冒進警報装置の構造を示し、（ａ）が装置を組み込んだ列車運行システムの概要構成図、（ｂ）が車載機の斜視図である。 車載機の車上処理装置の機能ブロック図である。 信号冒進警報装置の動作状態を示し、（ａ）が列車運行状況の模式図、（ｂ）が通信ダイアグラムである。 本発明の実施例４について、（ａ）は、列車の軌道に沿った距離ｋｍを横軸に採り縦軸に速度ｋｍ／ｈを採ったグラフであり、固定の速度照査パターンを実線グラフで示し動的な速度照査パターンを破線グラフで示し列車の速度情報を二点鎖線グラフで示している。また、（ｂ）は、センタ処理装置と地上機と車載機との通信ダイアグラムである。

符号の説明

１０…軌道、
２０…列車、２１…制御装置、２２…速度計、２３…運転方向切換スイッチ、
３０…車載機、３１…ＦＭアンテナ、３２…ＧＰＳアンテナ、３３…ＧＰＳ受信機、
３４…車上処理装置、３４ａ…スピーカ（発報手段）、３５…無線機、
４０…駅、４１〜４４…信号機、
５０…地上機、５１…地上処理装置、５２…無線機、５３〜５６…センサ、
６０…車載機、６１…速度情報取得装置、
７０…車載機、８０…地上機、８１…携帯端末（長距離通信手段）

Claims (8)

1. 駅や停留所といった地上の駅等に設置された地上機と、列車や路面電車といった列車等の運転台に置かれる車載機とを備えた信号冒進警報装置であって、前記地上機は、地上側の無線機と、信号機の現示を検出する手段と、その検出情報を含む信号情報を前記地上側無線機にて送信する地上処理装置とを具えたものであり、前記車載機は、音を出す発報手段と、衛星航法システムによる測位を行って第１位置情報を得るＧＰＳ受信機と、前記地上側無線機に通信方式の適合している列車等側の無線機と、前記列車等の軌道に対応した路線マップデータとこれを用いて前記第１位置情報を前記軌道上の第２位置情報に変換するマップマッチング手段と前記列車等側無線機にて前記信号情報を受信したとき該信号情報および前記第２位置情報に基づいて信号機内方への冒進の有無を判定する冒進判定手段とを有し冒進時には前記発報手段にて警報を発する車上処理装置とを具えたものであることを特徴とする信号冒進警報装置。
2. 列車や路面電車といった列車等の運転台に置かれる信号冒進警報用車載機であって、音を出す発報手段と、衛星航法システムによる測位を行って第１位置情報を得るＧＰＳ受信機と、駅や停留所といった地上の駅等に設置された地上機の地上側無線機に通信方式の適合している列車等側の無線機と、冒進時には前記発報手段にて警報を発する車上処理装置とが具備されており、前記車上処理装置が、前記列車等の軌道に対応した路線マップデータと、これを用いて前記第１位置情報を前記軌道上の第２位置情報に変換するマップマッチング手段と、信号機の現示を検出した検出情報を含む信号情報を前記列車等側無線機にて受信したとき該信号情報および前記第２位置情報に基づいて信号機内方への冒進の有無を判定する冒進判定手段とを有していることを特徴とする信号冒進警報用車載機。
3. 前記列車等の速度計から直に又は間接的に速度情報を取得する速度情報取得装置が具備されており、前記車上処理装置が、前記列車等の軌道に対応させて予め設定された固定の速度照査パターンと、この固定の速度照査パターンと前記第２位置情報と前記速度情報とに基づいて速度超過の有無を判定する速度超過判定手段とを有していて、速度超過時にも前記発報手段にて警報を発するものであることを特徴とする請求項２記載の信号冒進警報用車載機。
4. 前記車上処理装置が、前記信号情報および前記第２位置情報に基づいて列車等走行中に動的に速度照査パターンを生成する手段を有しており、前記速度超過判定手段が、前記の固定の速度照査パターンに基づく速度超過の有無判定に加えて前記の動的な速度照査パターンと前記第２位置情報と前記速度情報とに基づく速度超過の有無判定も行うものであることを特徴とする請求項３記載の信号冒進警報用車載機。
5. 前記車上処理装置が、自機の警報情報および前記第２位置情報を前記列車等側無線機にて送信する手段と、前記列車等側無線機にて他機の警報情報および位置情報を受信したときその情報に基づいて進行先における危険を回避する必要性の有無を判定する危険回避判定手段とを有していて、危険回避必要時にも前記発報手段にて警報を発するものであることを特徴とする請求項２乃至請求項４の何れかに記載された信号冒進警報用車載機。
6. 前記車上処理装置が、自機の警報情報および前記第２位置情報を前記列車等側無線機にて送信する手段と、前記列車等側無線機にて他機の警報情報および位置情報を受信したときその情報に基づいて進行先における危険を回避する必要性の有無を判定する危険回避判定手段とを有していて、危険回避必要時にも前記発報手段にて警報を発するものであり、前記地上機が、前記列車等側無線機から前記警報情報を前記地上側無線機にて受信するとその警報情報を前記地上側無線機にて送信するものであることを特徴とする請求項１記載の信号冒進警報装置。
7. 前記車上処理装置が、前記発報手段にて警報を発した際に、どの地上機とも前記列車等側無線機で交信できないときは、その警報に係る警報情報および位置情報を一時記憶しておき、前記列車等側無線機にて何れかの地上機と交信できるようになったときに、その一時記憶の情報を前記列車等側無線機にて送信するものであることを特徴とする請求項２乃至請求項４の何れかに記載された信号冒進警報用車載機。
8. 前記車上処理装置が、前記発報手段にて警報を発した際に前記列車等側無線機にて何れの地上機とも交信できないときはその警報に係る警報情報および位置情報を一時記憶しておき前記列車等側無線機にて何れかの地上機と交信できるようになったときにその一時記憶の情報を前記列車等側無線機にて送信するものであり、前記地上機が、前記地上側無線機とは別にそれより長距離でも通信しうる長距離通信手段を有していて、前記列車等側無線機から前記警報情報を前記地上側無線機にて受信するとその警報情報を前記長距離通信手段にて送信するものであることを特徴とする請求項１記載の信号冒進警報装置。

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