JP2008207621A - 乗務員支援システム及びその車載端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両や地上設備を特別に変更することなく、正確なタイミングで乗務員に支援情報を報知することができる安価で合理的な乗務員支援システムを提供する。
【解決手段】 ＧＰＳ受信機を内蔵する携帯可能な車載端末装置１と、ＧＰＳ衛星Ｓａｉからの電波を受信してＧＰＳ測位動作を支援するアシスト情報を生成して配信するサーバ機器２と、サーバ機器２が配信するアシスト情報を受信するクライアント機器３と、クライアント機器３が受けたアシスト情報を、車両に搭載された車載端末装置１に向けて送信する送信機５とを備えて構成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両や地上設備について特に改造や変更を施すことなく、乗務員の運行ミスを未然に回避できる乗務員支援システム及びその車載端末装置に関する。

電車の停車駅を失念してホームを過走してしまうなど、乗務員のうっかりミスによって引き起こされる運転支障を回避するべく、従来から、駅停車列車表示灯などの支援システムが設けられてきた。しかし、一つの鉄道路線には、普通、準急、急行などに区分された各種の運行形態がある上に、力行、制動などの運転操作そのものが、基本的には運転士に任されているため、完全にミスを防止できる仕組みとはなっていない。このような状況において、停車駅の失念などを確実に防止するための装置の開発が望まれている。

ここで、自動列車運転システムのような大規模なシステムを構築することも考えられるが、これでは、車両や地上設備を大きく変更することが必要となり簡易性に欠ける。そもそも、乗務員のうっかりミスについては、大規模なシステムを導入しなくても、簡易な乗務員への支援システムを設けるだけで、ほぼ確実に解消することができると思われる。

そこで、乗務員による運行ミスの問題を合理的に解決する手法として、ＧＰＳ(Global Positioning System)技術を利用して車両の位置特定を行い、その位置情報に基づいて乗務員に種々の運転支援を行う装置が提案されている（特許文献１）。
特開２００５−１８６６５１号公報

しかし、特許文献１に記載の車両位置算出装置は、大掛かりな車両改造を必要とするので簡易性に欠ける。また、トンネルや地下などのＧＰＳ信号が届かない場所では機能しないといった致命的な問題もある。そこで、出願人は、先に、ＧＰＳ信号が届かない箇所でも、運転士に、次の停車駅や速度超過状態などを知らせることができる運行支援装置を提案している（特許文献２）。
特願２００６−０６２４５０号

但し、特許文献２に記載の発明は、計時タイマによって経過時間を把握して、ＧＰＳ信号が届かない箇所での報知動作を実行しているので、別途、電車の運行速度を正確に検出しない限り、報知タイミングの正確性に欠けるという問題があった。

また、始発駅から複数駅にわたってＧＰＳ信号が受信できない地下駅を運行した後、地上に出ると直ぐに次の停車駅が迫っているような場合には、特許文献２の発明では、有効に機能しない。

すなわち、ＧＰＳ受信機の測位開始状態には、コールドスタート、ウォームスタート、ホットスタートがあるが、例えば、地下に存在する始発駅で長時間待機した列車の場合には、コールドスタートとならざるを得ない。そして、コールドスタート状態では、アルマナックデータ（衛星暦almanac）も、エフェメリスデータ（軌道暦ephemeris）も把握されていないので、先ず、受信可能な衛星を検出してアルマナックを受信し、最適な衛星を決定した後、その決定された衛星のエフェメリスを受信して正確な衛星の位置を把握することから始めるしかない。

そのため、かなりの初期測位時間（ＴＴＦＦ:Time To First Fix）を消費してしまい、最初の地上停車駅に到着するまでに測位が完了しないことになる。また、アルマナックが把握されているウォームスタート状態でも、少なからず初期測位時間を要して（例えば３３秒程度）、必要時までに測位が完了しないことがある。

この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、車両や地上設備を特別に変更することなく、正確なタイミングで乗務員に支援情報を報知することができる安価で合理的な乗務員支援システムを提供することを目的とする。また、前記の乗務員支援システムで使用される車載端末装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係る車両乗務員への支援システムは、ＧＰＳ受信機を内蔵する携帯可能な車載端末装置と、ＧＰＳ衛星からの電波を受信してＧＰＳ測位動作を支援するアシスト情報を生成して配信するサーバ機器と、前記サーバ機器が配信するアシスト情報を受信するクライアント機器と、前記クライアント機器が受けたアシスト情報を、車両に搭載された前記車載端末装置に向けて送信する送信機とを備えて構成される。また、本発明は、前記支援システムで使用される車載端末装置でもある。

本発明の係る支援システムは、好ましくは、ＧＰＳ衛星からの電波を受信できない箇所に配置され、車両に搭載された前記車載端末装置に向けて、当該地点における報知情報を送信する地点発信機を更に備えている。また、前記送信機と前記車載端末装置とは、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈやＺｉｇＢｅｅなどの短距離無線通信規格に則って接続されるのが好ましい。

また、前記車載端末装置には、車両乗務員が実行すべき当日の業務内容が、時刻情報と共に全て記憶されているのが好適であり、更に好ましくは、これらの情報は、車載端末装置に装着された外部記憶媒体に記憶されるか、又は外部記憶媒体から車載端末装置に読込まれて記憶されている。

何れにしても、前記車載端末装置には、車両乗務員が実行すべき当日の業務内容に対応して、当該乗務員に注意を喚起すべき地点の位置情報と、前記位置情報で特定される地点で報知されるべき注意喚起情報とが関連して記憶されているのが好適である。ここで、注意喚起情報は、音声情報、文字又は記号による表示情報、及びランプ表示情報の何れか一種又はこれらの組み合わせであるのが効果的である。

また、前記注意を喚起すべき地点の位置情報は、乗務員が乗務する路線上に存在する構造物に関連して特定されるか、或いは、前記車載端末装置を路線上で動作させて取得されるのが好ましい。

車載端末装置は、好ましくは、ＧＰＳ受信機によって得られる位置情報の時間的推移に基づいて車両速度を常に把握し、この車両速度が限界値を超える場合には、その旨の報知動作を実行する。また、前記車載端末装置には、好ましくは、車両の発車タイミングを検出する加速度センサが設けられている。

ところで、本発明は、ＧＰＳ受信機と、前記ＧＰＳ受信機によるＧＰＳ測位動作を支援するアシスト情報を配信するサーバ機器に接続可能な通信部とを備えて構成され、前記ＧＰＳ受信機が受信したＧＰＳデータに基づいて、車両の現在位置を把握して、車両乗務員への運転支援動作を実行する車載端末装置でもある。

本発明において、前記受信部は、携帯電話やＰＤＡ(Personal Digital Assistants)を含む移動体通信機用のワイヤレスネットワークを通じてアシスト情報を受ける構成を採るのが好ましい。また、本発明では、ＧＰＳ衛星からの電波を受信できない箇所に配置されて、当該地点における報知情報を送信する地点発信機からの情報を受ける受信部を更に備えるのが好適である。また、サーバ機器に接続可能な前記通信部は、ＧＰＳ受信機と一体化されて構成されているのも効果的である。

上記した本発明によれば、車両や地上設備を特別に変更することなく、正確なタイミングで乗務員に支援情報を報知することができる安価で合理的な乗務員支援システムを実現できる。

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は、実施例に係る乗務員支援システムＳＹＳの全体構成を示すブロック図である。

図示の乗務員支援システムＳＹＳは、運転士が乗務時に運転台に持ち込む車載端末装置１と、上空約２万ｋｍの所定軌道を約１２時間周期で周回するＧＰＳ衛星Ｓａｉが発信する電波を受信して、ＧＰＳアシスト情報を生成して配信するアシストＧＰＳサーバ２と、配信されたＧＰＳアシスト情報を受信するアシストＧＰＳクライアント３と、サーバ２とクライアント３とを接続する通信回線４と、クライアント３が受けたアシスト情報を列車に送信する送信機５と、長いトンネルや地下駅などに配置される地点発信機６とで構成されている。

本システムの場合、車載端末装置１は、通常は、充電動作状態で収納庫に集中保管されており、始業点呼時に個々の運転士に貸与される。なお、通信回線４として、例えば、社内ＬＡＮ(Local Area Network)やインターネット回線が使用される。なお、これらの通信回線は、移動体通信網を活用したものであっても良いのは勿論である。

アシストＧＰＳサーバ２は、所定広さの地区毎に、利用範囲やネットワークのトラフィックなどに対応して１台ないし複数台が設けられる。但し、アシストＧＰＳサーバ２は、必ずしも、自社で確保する必要はなく、他社からの配信サービスを活用しても良いのは勿論である。

何れにしても、サーバ２の位置には、ＧＰＳ受信機が配置されており、ＧＰＳ衛星Ｓａｉから送信される航法メッセージを受信している。航法メッセージには、送信元のＧＰＳ衛星の軌道情報や補正情報からなるエフェメリスや、全てのＧＰＳ衛星の概略の軌道情報からなるアルマナックが含まれている。そして、アシストＧＰＳサーバ２は、受信した航法メッセージに基づいてＧＰＳアシスト情報を生成し、クライアント３からの要求に応じてこれを配信する。

アシストＧＰＳクライアント３は、当該列車区の沿線のうちＧＰＳ衛星の航法メッセージを長時間にわたって受信できない箇所に設けられる。例えば、始発駅や乗務交代駅などであって、長時間に亘り衛星が捕捉できない状況で乗務しなければならない駅などに設けられる。

アシストＧＰＳクライアント３は、通信回線４を通して、ＧＰＳアシスト情報をリアルタイム（１秒間隔）に取得している。取得するＧＰＳアシスト情報は、それまで航法メッセージを受信できなかったＧＰＳ受信機でも、迅速に測位演算を開始できるよう、アルマナック及びエフェメリスを含んだ情報である。したがって、このＧＰＳアシスト情報を取得したＧＰＳ受信機では、その時刻、その地域で捕捉すべき衛星を直ちに把握できるので、初期測位時間ＴＴＦＦを大幅に短縮することができる。因みに、この実施例では、衛星番号やドップラー周波数などを含むＧＰＳアシスト情報を車載端末装置１に伝送することにより、５秒程度の初期測位時間ＴＴＦＦを実現している。

送信機５は、クライアント３が受信したＧＰＳアシスト情報を、車載端末装置１に送信する機器であり、送信機５と車載端末装置１とは、ＺｉｇＢｅｅ規格で無線接続されている。ここで、ＺｉｇＢｅｅとは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈと同種の短距離無線通信規格であり、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈよりも低速で伝送距離も短いが、省電力で低コストという利点がある。物理層のインタフェースにはIEEE 802.15.4が使われ、無線ＬＡＮ規格のIEEE 802.11bと同じ２．４ＧＨｚ帯の周波数帯域を１６のチャンネルに分割して利用する。

地点発信機６は、トンネルや地下駅などに配置される他、高層ビルや山などの影響で、衛星の電波が一定時間とぎれる場所に配置される。但し、このような場所であっても、短時間で衛星を捕捉できる場合は、地点発信機６の配置を省略することができる。一方、複数の地下駅が連続する場合（例えば近鉄奈良線の難波⇔上本町）や、トンネルを抜けるとすぐに停車駅があるような場合（例えば近鉄奈良線の石切⇔生駒）には、必ず地点発信機６が配置される。

地点発信機６は、具体的には無線タグ（Radio Frequency Identification Tag）であって、予め記憶されている地点コードを、ＺｉｇＢｅｅ規格によって車載端末装置１に向けて無線送信する。地点発信機６が送信する地点コードは、その地点を通過する時点で車載端末装置１に表示すべき文字や、スピーカやＬＥＤによる報知内容を特定している。このような地点コードは、車載端末装置１からの指示に応答して返信したのでも良いが、簡易性の観点から、この実施例では、一定時間毎に、列車の方向に向けて地点コードを自動送信している。

図２（ａ）は、車載端末装置１の概略正面図を図示したもの、図３（ａ）は車載端末装置１の回路構成を図示したものである。図示の通り、車載端末装置１は、４．３インチ程度の液晶表示部ＬＣＤの周りに、各種のランプやキーなどが配置されて構成されている。

表示ランプとしては、注意喚起用に点灯／点滅する６個のＬＥＤからなる注意喚起ランプ１０と、ＧＳＰ電波の受信可能状態を示すＬＥＤによるＧＰＳランプ１１と、充電動作中であることを示す充電ランプ１２と、電源投入状態であることを示す電源ＯＮランプ１３とが設けられている。

注意喚起ランプ１０の左隣りには、光センサ１４が配置され、周囲の光強度を計測して、液晶表示部ＬＣＤの発光輝度を自動調整するようになっている。この車載端末装置１は、運転台に配置されて使用されるので、地上を走行する場合と地下を走行する場合とでは、周囲の光強度が大きく変わることになり、ＬＣＤ輝度の自動調整機能は極めて重要である。

また、充電ランプ１２の上部には、アナウンス音声を発声するスピーカ１５が配置されている。一方、操作キーとしては、液晶表示部ＬＣＤのナビゲーション画面において、必要な項目を選択する場合などに操作される十字キー１６と、車載端末装置１の動作モード選択用のモードスイッチ１７と、電源ＯＮ／ＯＦＦ時に操作される電源スイッチ１８とが設けられている。

この車載端末装置１は、仕業（業務）毎に運転士に貸与される。運転士の業務は、地域別に区分された列車区毎に、例えば１００通り程度に区分され、全体として、Ｎ通り（例えば７００通り程度）となる。このように区分された運転士の乗務内容は、全ての列車区又は担当列車区の全業務が、時刻情報と共にＳＤメモリカード(Secure Digital Memory Card)１９に記憶されている。ここで、各ＳＤメモリカードには、Ｎ通りの業務の何れかの仕業番号が、デフォルト値(default)として付与されている。

そして、運転士は、自己が担当する仕業番号にデフォルト設定された（ＳＤメモリカードを搭載した）車載端末装置１を始業時に受け取るので、その後は、車載端末装置１の指示にしたがって当日の業務を遂行すれば良いことになる。車載端末装置１は、電源投入後、デフォルト設定された仕業が自動起動されて立上る。なお、図２は、運転中の表示内容を例示したものである。

図３は、車載端末装置１の内部構成を図示したものである。図３（ａ）の概略側面図に示す通り、この車載端末装置１は、シールド板２０に区画された、ＧＰＳ回路基板２１及びメイン回路基板２２が積層されて構成されている。また、メイン回路基板２２には液晶表示部ＬＣＤが積層されている。

シールド板２０は、ＧＰＳ電波やＺｉｇＢｅｅ規格の電波によって、メイン回路基板２２のコンピュータ回路が悪影響を受けることを防止するものであり、上面と左右側面が前方に突出してメイン回路基板２２を覆っている。同様の趣旨から、メイン回路基板２２上の回路素子は、シールドケース２３で覆われている。

シールド板２０の上部には、内蔵されたＧＰＳ受信機用のアンテナ２４が配置され、ＧＰＳ回路基板２１の背面には充電式のバッテリパック２５が配置されている。バッテリパック２５は、例えば、充電式リチウムイオンバッテリ７．４Ｖ（２３００ｍＡｈ）が使用されるが、このバッテリパック２５のみによって一日の業務が遂行できるよう、車載端末装置１の消費電力量が適切に設計されている。

図３（ｂ）に示す通り、ＧＰＳ回路基板２１には、ＧＰＳ受信機を含むＧＰＳ受信モジュール２６と、外部電源を受けてバッテリパック２５を充電する充電回路２７と、運行時に列車の加速度を計測する加速度センサ２８と、地点発信機６やアシストＧＰＳクライアントの送信機５からの電波を受けるＺｉｇＢｅｅ受信部２９とが搭載されている。

ＧＰＳ受信モジュール２６は、ＧＰＳ衛星から測位時刻、緯度、経度、受信衛星数などの情報を受信して、受信地点の三次元座標（緯度、経度、高度）を算出している。具体的には、ＧＰＳ衛星から受信機２６に達するまでに要した（時刻ズレＴｎを含んだ）電波伝搬時間ΔＴと、光の伝播速度（光速）Ｃと、受信機時計と精密な衛星時計との時刻のズレＴｎと、衛星の座標位置（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）とに基づき、原理的には、下記の基本式に基づいて、受信機位置における三次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を算出する。なお、下式において、ＳＱＲは、ルート演算（１／２乗演算）、＊は、積演算を意味する。
Ｃ＊（ΔＴ−Ｔｎ）＝ＳＱＲ（（Ｘ−Ｘｎ）^２＋（Ｙ−Ｙｎ）^２＋（Ｚ−Ｚｎ）^２）
上式には４つの未知数（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｔｎ）が存在するので、常に４個の衛星から電波を受信する必要がある。また、ＧＰＳ衛星は、静止衛星ではなく約１２時間の周期で周回しているので、時刻の推移に合せて、適切な仰角を有する最適な４個の衛星を捕捉し続ける必要がある。

何れにしても、ＧＰＳ受信モジュール２６では、(a)最適な４個の衛星が捕捉されているか否かの情報（ＧＳＰ電波の受信可否状態）と、(b)ＧＳＰ電波の受信可能状態で算出された三次元座標をメイン回路基板２２に向けて出力する。

ところで、車載端末装置１がＧＰＳ電波の届かない場所に位置する時には、ＺｉｇＢｅｅ受信部２９は、アシストＧＰＳクライアント３の送信機５から送信されるアシストＧＰＳ情報や、地点発信機６から送信される地点コードを受けている。そして、ＺｉｇＢｅｅ受信部２９は、受信した各情報をメイン回路基板２２に出力している。

一方、メイン回路基板２２には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有するコンピュータ回路である制御モジュール３０が搭載されている。制御モジュール３０のＣＰＵは、メモリに格納された制御プログラムに基づいて動作して、乗務員の運転動作を支援する各種の報知動作を実現する。なお、ＯＳ(Operating System)としてWindows CE（登録商標）が使用されている。

メイン回路基板２２には、また、ＧＰＳ回路基板２１が出力する上記した各種データを受信する受信データ入力部３１と、十字キー１６などのデータを受けるキーデータ入力部３２と、ＳＤメモリカード１９の登録データを読み出すカードデータ入力部３３と、光センサ１４の検出データを受けるセンサデータ入力部３４とが設けられている。そして、制御モジュール３０のＣＰＵは、各入力部３１〜３４から受けた情報に基づいて、乗務員を支援する報知動作を実行する。具体的には、ＬＣＤ制御部３５を通して液晶表示部ＬＣＤを駆動し、ランプデータ出力部３６を通して各種のＬＥＤランプを駆動する。また、音声出力部３７を経由してスピーカからアナウンス音声を発する。

また、メイン回路基板２２には、データ出力部３８が設けられており、制御モジュール３０は、ＺｉｇＢｅｅ受信部２９から受けたＧＰＳアシスト情報を、データ出力部３８を通してＧＰＳ受信モジュール２６に渡すようにしている。なお、ＧＰＳアシスト情報については、メイン基板２２を経由させることなく、ＺｉｇＢｅｅ受信部２９から直接ＧＰＳ受信モジュール２６に渡すようにしても良い。

続いて、ＳＤメモリカード１９に登録されるデータについて説明する。ＳＤメモリカード１９には、全列車区又は一担当区の営業路線について、列車種別（普通、準急、急行、快速急行、特急など）毎に、注意喚起情報が登録されている。ここで、注意喚起情報とは、適宜に設定された注意喚起位置における報知内容や最高許容速度などである。注意喚起位置における報知内容には、(a)液晶表示部ＬＣＤにおける画面表示内容、(b)ＬＥＤランプによる点灯／点滅動作内容、(c)スピーカからのアナウンス音声が含まれる。

先に説明した通り、注意喚起情報は、仕業番号によって特定される運転士の一日の業務内容（乗務系統）に関連して登録されている。一日の業務内容は、仕業番号に応じて、＊時＊分にＡ車両に乗務してα駅まで移動した後、詰所で待機した後、＊＊時＊＊分からは、Ｂ車両に乗務してβ駅まで移動する、というように時刻に対応して特定されている。

そして、車載端末装置１において当日の仕業番号が選択されると、確認操作を経た後、制御モジュール３０は、ＧＰＳ情報に基づいて時刻と車両位置の関係を算出し、自動的に乗務系統を割り出すようにしている。なお、ＧＰＳ情報が得られない地点では、手動操作によって乗務系統が特定される。そして、その後は当日の勤務が完了するまで、運転士は、その車載端末装置と共に行動する。

以下、ＳＤメモリカード１９に登録される注意喚起情報について、その登録方法を含めて説明する。注意喚起情報は、乗務員に注意を喚起すべき地点の座標位置（緯度及び経度）を特定して登録する必要があるが、この緯度及び経度情報は、実際に列車を走行させて取得する場合と、鉄道会社が既に保有するデータベース（マッピングデータ）を活用する場合とがある。通常、鉄道会社は、鉄柱や駅などの構造物について、そのキロ程（基点からの距離データ）を含むマッピングデータを保有しているので、これを活用するのが有効である。

図４は、既存のマッピングデータを活用して、注意喚起情報を登録する手順を例示したものである。先ず、登録したい鉄道路線名、上下別、列車種別を特定して、既存のデータベースからマッピングデータを読み出す。ここで読み出したマッピングデータには、鉄柱番号や構造物やキロ程が含まれているので、これらを根拠に注意喚起地点を選択することができる。

また、選択しようとする地点前後の詳細な線路情報を参照しつつ、注意喚起メッセージや、ＬＥＤ点滅方法や、速度情報などの注意喚起情報を特定する。なお、特定される速度情報には、注意喚起地点を包含する駅間の最高速度や、停車駅進入時の停車限界速度などが含まれる。このようにして、既に存在するマッピングデータを活用することで、注意喚起情報がキロ程と共に特定されるので、キロ程を緯度情報と経度情報に換算してＳＤカードの注意喚起情報を登録することになる。

図４（ａ）は、ＳＤメモリカードに登録される注意喚起情報を、概念的に図示したものである。図４（ａ）の左から右に向かって列車が進行する場合に、(a)どの地点で、ＬＥＤランプがどのように点滅するか、(b)どの地点で、どのようなアナウンスが行われるか、(c)どの地点で、ＬＣＤにどのような表示がされるかが例示されている。

また、図４（ｂ）は、既存のデータベースを活用して注意喚起情報を登録する時の動作を例示したものである。ここでは、インデックス番号２１７の３３Ｋ８１８Ｍ４８のキロ程に位置する「鉄柱１０」の手前であって、インデックス番号２１６の地点が注意喚起地点として選択されている。そして、選択された注意喚起地点で活用される、メッセージ（アナウンス）番号や、ＬＥＤ点滅番号や、停止速度や、最高速度や、ＬＥＤ点滅時間などが登録される状態を示している。

なお、既存のデータベースを使用しない場合は、別途作成した地点登録装置（不図示）を、車載端末装置１と共に列車の運転台に持ち込み、注意喚起位置に達したタイミングで、地点登録装置のキーを押すことで、注意喚起位置（緯度、経度）と注意喚起情報とを対応して登録することになる。なお、緯度情報や経度情報は、車載端末装置１のＧＰＳ受信モジュール２６によって特定される。

続いて、車載端末装置１の動作内容について、図５及び図６のフローチャートに基づいて説明する。この乗務員支援システムでは、(a)原則として、必ずＧＰＳ受信モジュール２６からの位置情報に基づいて運転士への報知動作を実行すること、(b)但し、ＧＰＳデータが得られない地下路線などでは、地点発信機６からの指示に基づいて報知動作を実行すること、(c)加速度センサ２８からの情報に基づいて発車タイミングを把握すること、(d)ＧＰＳデータも地点発信機６からの地点情報も得られない箇所では、前記の発車タイミングと、列車ダイヤで決定されている駅間の移動時間と、ソフトウェアタイマＴＭとに基づいて、大まかな現在位置を把握すること、にしている。

以下、図５に基づいて説明すると、運転士が自己の仕業に対応する車載端末装置１を受け取って電源を投入すると、当日の業務内容を記憶したファイルデータが読み出され、各種の初期設定が実行される（ＳＴ１）。そして、これから開始される業務を特定する仕業番号が表示される（ＳＴ２）。

そこで、表示された仕業番号に間違いがないことを確認して、確認ボタンをＯＮ操作する（ＳＴ３）。なお、受け取った車載端末装置１が間違っていた場合には、他人の仕業番号が表示されるので、正しい仕業番号を入力し直す（ＳＴ４）。すると、仕業番号を取得した車載端末装置１では、ステップＳＴ１の処理に移行して、新規に指定された仕業番号に対応するファイルデータを読み出し、改めて初期設定が実行されることで、当日の業務を開始することができる（ＳＴ３）。

なお、ステップＳＴ１の初期処理では、列車の現在位置が始発駅の座標位置に特定されている。また、この初期処理では、ＧＰＳ衛星Ｓａｉからの電波が受信可能か否かを判定し、受信が不可能な場合には、アシストＧＰＳクライアント３からアシストＧＰＳ情報を取得して、ＧＰＳ受信モジュール２６に設定する。なお、初期処理が終わった段階では、業務番号を管理する管理変数Ｎはゼロに初期設定されている。

次に、運転台にセットされた車載端末装置１では、管理変数Ｎを更新した後、Ｎ番目の業務系統が読み出され（ＳＴ５）、例えば、図２（ａ）のような、Ｎ番目の乗務の初期画面が表示される（ＳＴ６）。以上で準備動作が完了したことになり、後は、運転士が出発ボタンを押すのを待つことになる（ＳＴ７）。なお、出発ボタンが押されなくとも、予め列車ダイヤで決定されている出発時刻になれば、ステップＳＴ７の待機処理を抜けるようになっている。

次に、加速度センサ２８の出力に基づいて、実際に列車が発車したか否かを判定する（ＳＴ８）。そして、列車の発車が確認されたら、次駅までのダイヤ上の所要時間を計時タイマＴＭに初期設定する（ＳＴ９）。この計時タイマＴＭは、その後、継続して計時動作を実行するが、ＧＰＳ衛星からの電波が受信不能であって、しかも、地点発信機６が設けられていない駅間では、計時タイマＴＭに基づいて報知動作が実行される（ＳＴ１０）。

但し、通常は、ＧＰＳデータに基づいて報知動作が実行される一方、ＧＰＳ衛星からの電波が受信不能の地下路線では、地点発信機６からの地点情報に基づいて報知動作が実行される（ＳＴ１０）。なお、これらの報知動作については、図６に基づいて更に後述する。

何れにしても、車載端末装置１では、必要な報知動作（ステップＳＴ１０の運転支援動作）を実行しつつ、列車が次の駅に到着するのを待つ（ＳＴ１１）。なお、次駅に到着したか否かは、計時タイマＴＭの値や、加速度センサの出力値や、ＧＰＳ位置データに出力に基づいて判定される。

停車駅に到着したと判定された場合には、次に、現在、遂行しているＮ番目の乗務が完了したかを判定する（ＳＴ１２）。例えば、Ｎ番目の乗務が「Ａ車両に乗務してα駅まで移動する」というものであれば、停車駅がα駅であるか否かが、ＧＰＳ位置データなどに基づいて判定される。そして、未だ、目標駅に到着していない場合には、ステップＳＴ８の処理に戻って、その停車駅からの発車を待つことになる。なお、現在の駅を出発すれば、ステップＳＴ９〜ＳＴ１１の処理を繰り返す。

一方、ステップＳＴ１２の処理によって、現在遂行しているＮ番目の乗務が完了したと判定される場合には、当日の業務が全て終了したか否かが判定される（ＳＴ１３）。先に説明した通り、一日の乗務内容は、全てＳＤメモリカード１９に記憶されているので、車載端末装置１は、ＧＰＳデータやその他の情報による現在位置や現在時刻によって、ステップＳＴ１３の判定を実行することができる。

そして、例えば、当日の業務が、更にＢ車両に乗務してβ駅まで移動するような場合には、管理変数Ｎが更新されて、ステップＳＴ５〜ＳＴ１３の処理が実行される。

図６は、ステップＳＴ１０（図５）の運転支援処理を、更に詳細に説明するフローチャートである。運転支援処理では、例えば１秒間隔で、ＧＰＳ受信モジュール２６及びＺｉｇＢｅｅ受信部２９からデータが取得される（ＳＴ２１）。

そして、取得データがＧＰＳモジュール２６からのＧＰＳデータである場合には（ＳＴ２２：Ｙｅｓ）、緯度情報及び経度情報などのＧＰＳデータに基づいて現在の座標位置を更新する（ＳＴ２３）。また、前回の座標位置からの移動距離と経過時間と比率から移動速度を算出する（ＳＴ２４）。

次に、算出された移動速度が、予め設定されている当該地点の最大許容速度を超えていないかを判定する（ＳＴ２６）。但し、ＧＰＳデータによって算出される位置情報の誤差を考慮して、過去複数回の算出値（移動速度）の移動平均値に基づいて判定する。そして、最大許容速度を超えている場合には、その旨の警告報知処理を実行する（ＳＴ２６）。

一方、正常な移動速度を維持している場合には、ステップＳＴ２３の処理で更新された位置情報に基づいて、注意喚起地点に達したか否かを判定する（ＳＴ２７）。そして、注意喚起地点である場合には、その旨の注意喚起処理を実行する（ＳＴ２８）。この時の報知処理は、図２（ｂ）（ｃ）や、図４（ａ）に例示した通りである。

ところで、ステップＳＴ２２の判定がＮｏの場合には、取得データが地点発信機６からの地点情報であるか否かが判定される（ＳＴ２９）。そして、この判定がＹｅｓの場合には、取得した地点情報に基づいて、現在位置を示す座標データを更新する（ＳＴ３０）。この位置更新処理によって、ＧＰＳ電波を受信できない地点でも正確に現在位置を把握することが可能となる。

次に、受信した地点情報に基づいて、図２（ｂ）（ｃ）や、図４（ａ）に例示した報知動作を実行する（ＳＴ３１）。したがって、衛星の電波を受けることができないトンネルや地下駅でも、乗務員に対する適切な注意喚起動作が実現される。なお、ＺｉｇＢｅｅ無線回線の伝送距離を、数ｍ程度に制限することにより、地点情報を受信して報知動作を開始するだけで、適切なタイミングの報知動作が実現される。

また、ステップＳＴ３１の注意喚起処理のタイミングでは、次駅までの所要時間を計時タイマＴＭに再設定する（ＳＴ３２）。計時タイマＴＭは、ステップＳＴ９の処理で初期設定された後、正確に更新されているものの、運行ダイヤからのズレを反映させることはできない。そこで、今回取得された地点情報に基づき、次駅までの距離に基づく適切な時間に、計時タイマＴＭを再設定するのである。

一方、ステップＳＴ２９の判定がＮｏの場合には、ステップＳＴ２１の処理で取得したデータが、ＧＰＳアシスト情報であるか否かが判定される（ＳＴ３３）。そして、ＧＰＳアシスト情報を受信している場合には、これをＧＰＳ受信モジュール２６に転送する。転送されたＧＰＳアシスト情報は、その後ＧＰＳ衛星からの電波が受信可能になった時に、ＧＰＳ受信モジュール２６において活用される。したがって、複数駅にわたって地下駅を運行した後、地上に出ると直ぐに次の停車駅が迫っているような場合でも、その後の報知処理（ＳＴ２５〜２８）を適切に実行することができる。

以上、本発明の実施例について具体的に説明したが、実施例の記載内容は、特に本発明を限定するものではなく、適宜な改変が可能である。特に、図５〜図６の処理内容は、単なる例示であり、何ら本発明を限定するものではない。

なお、前記の実施例では、Ｚｉｇｂｅｅ回線によってアシストＧＰＳ情報を伝送したが、ＧＰＳアンテナを簡単に屋外に取り付けられ、配線も短くて済むような場所では、ＧＰＳ再放射システムを採用するのも有効である。再放射システムでは、地上のＧＰＳアンテナでＧＰＳ衛星からの信号を受信し、その受信データを、ケーブルを経由して再放射アンテナから、車載端末装置１のＧＰＳ受信機に対して再放射する。この場合、車載端末装置１のＧＰＳ受信機は、擬似的に直接衛星から電波を受信しているのと同じ状態になり、常に測位処理を実行することができる。

また、実施例では、ＺｉｇＢｅｅ無線回線を使用したが、これに代えて、(a)携帯電話網を利用する方法、(b)無線ＬＡＮを利用する方法、(c)Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈを利用する方法を採っても良い。なお、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈとは、２．４ＧＨｚの周波数帯を使った短距離の機器との接続に特化した無線通信技術であり、IEEE 802.15.1で規格化されている。

なお、実施例のシステムは、列車に何らの改造を施さないことを前提に構築されているが、例えば、ＧＰＳ受信機の受信アンテナを列車の適所に配置し、そのアンテナ端子を運転台の近くに配置しても良い。この場合には、車載端末装置１をアンテナ端子に接続することで、ＧＰＳ受信機の受信感度を高めることができる。

また、ＧＰＳデータに基づいて算出される移動速度に基づいて、加速度センサ２８から算出される移動速度を常に補正することで、ＧＰＳ衛星からの電波を受信できない地点でも、定常的に移動速度を把握することが可能となる。なお、算出される移動速度は、加速度センサの出力値の積分処理と適宜な補正処理によるが、この補正処理には、各地点における列車の傾斜角度などを反映させるのが好ましい。傾斜角度などの情報は、ＳＤメモリカードの記憶されている当該路線上の地理データによって特定される。

更にまた、上記の実施例では、アシストＧＰＳクライアント３と送信機５とを設けたが、これらを省略することもできる。

図８は、このような変形システム及びその車載端末装置１Ａの回路構成を図示したものである。ここで、アシストＧＰＳサーバ２は、アシストＧＰＳデータ提供会社のサーバであり、ＧＰＲＳ(General Packet Radio Service)などの手順を使って一般の移動体通信回線（モバイルネットワーク）を介して端末機器のクライアントソフトとの通信を実行できるよう構成されている。

一方、車載端末装置１Ａには、移動体通信回線に接続可能な移動体端末回路４０が設けられ、また、クライアントソフトが搭載されている。そして、車載端末装置１Ａのスタートアップ時に、移動体端末回路４０は、軌道暦ephemeris、衛星暦almanac、衛星位置、正確な時刻、及び、その他衛星情報（health, status）の配信要求（リクエスト）を行い、これを受けたアシストＧＰＳサーバ２から前記のデータが配信される。したがって、これらのアシスト情報を受けることにより、車載端末装置１ＡのＧＰＳ受信モジュール２６では、初期受信時のＴＴＦＦを向上させることができ、数秒程度で測位が実行できることになる。なお、配信されるアシストＧＰＳデータは、３ＫＢもしくはそれ以下のサイズであり、携帯電話機やＰＤＡのワイヤレスネットワークに負担をかけることなく迅速に伝送される。

なお、図８の構成を変更して、移動体端末４０を、車載端末装置１Ｂの外部に設け、図１と同様の送信機５からＺｉｇＢｅｅ受信部２９に向けて、アシストＧＰＳデータを伝送しても良い。

更にまた、図９に示すように、ＧＰＳ受信モジュール２６において、直接、アシストＧＰＳデータを受信する構成を採るもの好適である。この場合、アシストＧＰＳサーバ２は、車載端末装置１Ｃに内蔵されたＧＰＳ受信機に対して、"differential almanac correction data"と称される特別の情報を提供する。この情報は、随時インターネット経由で簡単に取得できるので、簡易な構成でありながら、ＴＴＦＦの短縮と正確な測位を実現できる。

実施例に係る乗務員の支援システムＳＹＳを示す全体構成図である。 車載端末装置の外観を図示したものである。 車載端末装置の内部構成を図示したものである。 注意喚起動作とＳＤメモリカードへの登録データを説明する図面である。 車載端末装置の処理内容を説明するフローチャートである。 車載端末装置の処理内容を説明する別のフローチャートである。 車載端末装置の使用状態を示す図面である。 変形システム及びその車載端末装置の回路構成を図示したものである。 更に別の変形システム及びその車載端末装置の回路構成を図示したものである。

符号の説明

１ 車載端末装置
２ サーバ機器
３ クライアント機器
５ 送信機

Claims (14)

1. ＧＰＳ受信機を内蔵する携帯可能な車載端末装置と、
   ＧＰＳ衛星からの電波を受信してＧＰＳ測位動作を支援するアシスト情報を生成して配信するサーバ機器と通信可能なクライアント機器と、
   前記クライアント機器が受けたアシスト情報を、車両に搭載された前記車載端末装置に向けて送信する送信機と、を備えて構成される車両乗務員への支援システム。
2. ＧＰＳ衛星からの電波を受信できない箇所に配置され、車両に搭載された前記車載端末装置に向けて、当該地点における報知情報を送信する地点発信機を更に備える請求項１に記載の支援システム。
3. 前記送信機と前記車載端末装置とは、短距離無線通信規格に則って接続されている請求項１又は２に記載の支援システム。
4. 前記車載端末装置には、車両乗務員が実行すべき当日の業務内容が、時刻情報と共に全て記憶されている請求項１〜３の何れかに記載の支援システム。
5. 前記車載端末装置には、車両乗務員が実行すべき当日の業務内容に対応して、当該乗務員に注意を喚起すべき地点の位置情報と、前記位置情報で特定される地点で報知されるべき注意喚起情報とが関連して記憶されている請求項４に記載の支援システム。
6. 前記車載端末装置は、ＧＰＳ受信機によって得られる位置情報の時間的推移に基づいて車両速度を常に把握し、この車両速度が限界値を超える場合には、その旨の報知動作を実行している請求項１〜５の何れかに記載の支援システム。
7. 前記注意を喚起すべき地点の位置情報は、乗務員が乗務する路線上に存在する構造物に関連して特定されている請求項５に記載の支援システム。
8. 前記注意を喚起すべき地点の位置情報は、前記車載端末装置を路線上で動作させて取得される請求項５に記載の支援システム。
9. 前記車載端末装置には、車両の発車タイミングを検出する加速度センサが設けられている請求項１〜８の何れかに記載の支援システム。
10. 請求項１〜９の何れかの支援システムで使用される車載端末装置。
11. ＧＰＳ受信機と、前記ＧＰＳ受信機によるＧＰＳ測位動作を支援するアシスト情報を配信するサーバ機器に接続可能な通信部とを備えて構成され、
    前記ＧＰＳ受信機が受信したＧＰＳデータに基づいて、車両の現在位置を把握して、車両乗務員への運転支援動作を実行する車載端末装置。
12. 前記受信部は、携帯電話やＰＤＡを含む移動体通信機用のワイヤレスネットワークを通じてアシスト情報を受ける請求項１１に記載の車載端末装置。
13. ＧＰＳ衛星からの電波を受信できない箇所に配置されて、当該地点における報知情報を送信する地点発信機からの情報を受ける受信部を更に備える請求項１０〜１２の何れかに記載の車載端末装置。
14. サーバ機器に接続可能な前記通信部は、前記ＧＰＳ受信機と一体化されて構成されている請求項１０〜１３の何れかに記載の車載端末装置。