JP2008247245A - 列車位置異常検知システム - Google Patents

Abstract

【課題】 大掛かりな設備を必要とせず、かつ簡単な制御でＧＰＳ受信機による位置情報の異常を検知することのできる列車位置異常検知システムを提供する。
【解決手段】 列車１に搭載されＧＰＳ衛星２からの信号を受信するＧＰＳ受信機３と、列車１の現在の位置情報と、ＧＰＳ受信機３から出力される位置情報とを比較してＧＰＳ受信情報の異常を判定する列車位置異常検知装置５とを備えている。
【選択図】 図２

Description

本発明は列車位置異常検知システムに係り、特に、ＧＰＳ受信機から出力される列車の位置情報が正常であるか、異常であるかを判定することを可能とした列車位置検知システムに関するものである。

従来から、列車の位置を検出して安全な走行を行うために、ＡＴＣ（Automatic Train Control）システムやＡＴＯ（automatic train operation）システムなどのシステムが広く用いられている。

しかしながら、このようなシステム、特にＡＴＯシステムにおいては、システムの設置に際して大掛かりな設備が必要であり、設置コストも高く、例えば、地方などのあまり多額の費用を掛けることができない路線については、適用が困難である。

そのため、ＧＰＳ衛星からの信号を受信することで列車の位置を特定するＧＰＳ受信機を列車に搭載することが行われている。
この場合に、ＧＰＳ受信機から受信した情報を使用して列車制御を行うに際して、受信したＧＰＳ受信機からの位置情報をもとに列車位置を特定し、その列車の在線位置から速度制御や先行列車との間隔制御を行うものであるが、ＧＰＳ受信機により特定した列車位置が間違っていないことを保障する必要がある。

このようにＧＰＳ受信機による列車位置の異常を判断するため、従来から、複数のＧＰＳ受信機を用い、各ＧＰＳ受信機による受信データを比較してＧＰＳ受信機の異常を判断するＧＰＳ受信機が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００２−３２９８３９号公報

しかしながら、前記特許文献１によれば、安全を確保するため、複数のＧＰＳ受信機を必要とし、しかも、各ＧＰＳ受信機による情報を逐次比較する必要があるため、制御が極めて複雑となり、かつ、システム全体が大掛かりなものとなってしまうという問題を有している。

本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、大掛かりな設備を必要とせず、かつ簡単な制御でＧＰＳ受信機による位置情報の異常を検知することのできる列車位置異常検知システムを提供することを目的とするものである。

本発明は前記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、列車に搭載されＧＰＳ衛星からの信号を受信するＧＰＳ受信機と、前記列車の現在の位置情報と、前記ＧＰＳ受信機から出力される位置情報とを比較してＧＰＳ受信情報の異常を判定する列車位置異常判定装置とを備えていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１において、前記位置情報は、列車の高度情報であることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項２において、前記列車は、前記列車の現在の高度情報を測定する高度計を備え、前記列車位置異常判定装置は、前記高度計により測定される高度情報と、前記ＧＰＳ受信機から出力される高度情報とを比較して前記ＧＰＳ受信情報の異常を判定するものであることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項２において、前記列車位置異常検知装置は、列車の位置に高度情報を対応させた高度情報データベースを備え、前記高度情報データベースの前記列車位置に対応する高度情報と、前記ＧＰＳ受信機から出力される高度情報とを比較して前記ＧＰＳ受信情報の異常を判定するものであることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項４において、前記高度情報データベースは、前記列車が走行する概略エリアに対応する高度情報を格納したものであることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項４において、前記高度情報データベースは、前記列車が走行する位置に対応する高度情報を格納したものであることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、列車位置異常検知装置により、列車の位置情報とＧＰＳ受信機から出力される位置情報とを比較してＧＰＳ受信機の受信情報の異常を判定するようにしているので、簡単な制御で、確実に列車位置の異常を検知することができる。

請求項２に係る発明によれば、列車の高度情報とＧＰＳ受信機から出力される高度情報とを比較して、ＧＰＳ受信機の受信情報の異常を判定することにより、列車位置の異常を検知することができる。

請求項３に係る発明によれば、高度計により測定される高度情報と、ＧＰＳ受信機から出力される高度情報とを比較して、ＧＰＳ受信機の受信情報の異常を判定することにより、列車位置の異常を検知することができる。

請求項４に係る発明によれば、高度情報データベースの列車位置に対応する高度情報と、ＧＰＳ受信機から出力される高度情報とを比較して、ＧＰＳ受信情報の異常を判定することにより、列車位置の異常を検知することができる。

請求項５に係る発明によれば、高度情報データベースから概略エリアに対応する高度情報に基づいて列車の高度情報を抽出するようにしているので、高度計を用いることなく、より簡便に高度情報による異常検出が可能となる。

請求項６に係る発明によれば、高度情報データベースから、ＧＰＳ受信機から出力される位置情報に基づいて列車の高度情報を抽出するようにしているので、高度計を用いることなく、より簡便にかつ細かい高度情報による異常検出が可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明に係る列車位置異常検知システムの第１実施形態を示す概略図である。

図１に示すように、所定の路線を走行する列車１には、ＧＰＳ衛星２からの信号を受信するＧＰＳ受信機３が搭載されており、このＧＰＳ受信機３は、現在の列車１の緯度、経度、高度を出力することができるようになっている。また、列車１には、車両位置情報として車両の現在の高度を測定するための高度計４および列車位置異常検知装置５がそれぞれ搭載されており、本実施形態においては、ＧＰＳ受信機３、高度計４および列車位置異常検知装置５により列車位置異常検知システムが構成されている。

図２は、列車位置異常検知システムの実施形態を示すブロック図である。

図２に示すように、列車位置異常検知システムを構成する列車位置異常検知装置５は、ＧＰＳ受信機３から出力される緯度、経度、高度情報と、高度計４から出力される高度情報とを入力して高度値の差分を計算する計算部６を備えている。また、列車位置異常検知装置５には、計算部６の高度差分値と所定の判定閾値と比較してＧＰＳ受信機３の異常を判定する位置異常判定部７が備えられている。

位置異常判定部７に入力される閾値は、列車１が走行する路線に応じて適宜設定することが可能である。例えば、路線を走行する列車１の数が多い場合は、ＧＰＳ受信機３により受信した位置情報が異常であると、先行する列車１との間に安全性を確保するために十分な間隔をとることができなくなるおそれがあるため、安全性を考慮して閾値を小さく設定する必要がある。他方、路線を走行する列車１の数が少ない場合は、閾値を大きく設定しても安全性は十分に確保することができる。

次に、本実施形態の作用について図３に示すフローチャートを参照して説明する。

本実施形態においては、ＧＰＳ受信機３がＧＰＳ衛星２から現在の列車１の緯度、経度とともに高度情報を受信し、この高度情報を計算部６に出力する（ＳＴ１）。

続いて、列車１に搭載された高度計４により現在位置における列車１の高度を測定し、この高度を計算部６に出力する（ＳＴ２）。

そして、計算部６により、高度情報の差分を計算し、この高度差分値を位置異常判定部７に出力する（ＳＴ３）。位置異常判定部７は、所定の判定閾値を入力し（ＳＴ４）、この判定閾値と計算部６から送られた高度差分値とを比較し（ＳＴ５）、高度差分値が閾値より大きければ、異常と判定し（ＳＴ６）、高度差分値が閾値より小さければ、正常と判定する（ＳＴ７）。

この位置異常判定部７による位置異常判定については、例えば、位置異常判定部７により１回異常であると判断された場合に、ＧＰＳ受信機３の位置情報が異常であると判断するようにしてもよいし、位置異常判定部７により、複数回連続して異常と判断された場合に、ＧＰＳ受信機３による位置情報が異常であると判断するようにしてもよい。このとき、何回異常があると判断された場合にＧＰＳ受信機３の位置情報が異常であるとするかは、列車１が走行する路線に応じて適宜設定することができる。

そして、その後、必要に応じてＧＰＳ受信機３から出力される異常な位置情報を廃棄し、正常な位置情報に基づいて列車１の制御を行うものである。また、位置異常判定部７により常に異常であると判断される場合は、列車１を停止させるなど、適宜必要な制御を行う。

したがって、本実施形態においては、ＧＰＳ受信機３から出力される高度情報に基づいて、ＧＰＳ受信機３の受信情報の異常を判定するようにしているので、簡単な制御で、確実に列車位置の異常を検知することができる。

次に、本発明の第２実施形態について図４を参照して説明する。

図４は、本発明の第２の実施形態を示したものであり、列車位置異常検知装置５は、前記第１実施形態と同様に、計算部６と位置異常判定部７とを備えている。

また、列車位置異常検知装置５には、現在の列車１が走行している概略エリアを判定する概略エリア判定部８および概略エリア判定部８で判定されるエリア情報に高度情報を対応させた高度情報データベース９が備えられており、列車位置異常検知装置５には、この概略エリア判定部８から出力される概略エリア情報に基づいて高度情報データベース９の対応する高度情報を抽出して計算部６に出力する高度抽出部１０が備えられている。

例えば、列車１の全走行区間を概略エリアとして設定した場合には、この全走行区間における最低高度と最高高度とからなる高度範囲を高度情報データベース９として格納すればよい。また、概略エリア判定部８において、走行区間の各駅間を概略エリアとした場合には、各駅間における高度範囲を高度情報データベース９として格納すればよい。

さらに、走行路線を複数の区間に分割し、各区間における高度範囲を高度情報データベース９として格納すればよい。この場合、現在いずれの区間を走行しているか判定するには、例えば、走行路線に設置された地上子や無線タグなどから送信される位置情報を基準にして走行エリアを判定するようにしてもよいし、列車１の運転手が手動により入力した位置情報を基準にして走行エリアを判定するようにしてもよい。

次に、本実施形態の作用について図５に示すフローチャートを参照して説明する。

本実施形態においては、ＧＰＳ受信機３がＧＰＳ衛星２から現在の列車１の緯度、経度とともに高度情報を受信し、この高度情報を計算部６に出力する（ＳＴ１１）。一方、概略エリア判定部８により現在の概略エリアを判定し（ＳＴ１２）、高度抽出部１０に出力する。続いて、高度抽出部１０により概略エリアに基づいて高度情報データベース９から対応するエリアの高度情報を抽出して計算部６に出力する（ＳＴ１３）。

そして、計算部６により、ＧＰＳ受信機３から送られる高度が高度抽出部１０から送られる高度範囲にあるか否か計算し、この計算結果を位置異常判定部７に出力する（ＳＴ１４）。位置異常判定部７は、この計算結果により、ＧＰＳ受信機３からの高度が高度抽出部１０から送られる高度範囲にある場合には、ＧＰＳ受信機３による受信情報が正常であると判断する（ＳＴ１５）。一方、位置異常判定部７は、この計算結果により、ＧＰＳ受信機３からの高度が高度抽出部１０から送られる高度範囲を超えている場合には、所定の判定閾値を入力し、超過分の高度が閾値を超えているか否か判定する（ＳＴ１６）。そして、超過分の高度が閾値を越えていない場合には、ＧＰＳ受信機３による受信情報が正常であると判断し（ＳＴ１５）。超過分の高度が閾値を越えている場合には、ＧＰＳ受信機３による受信情報が異常であると判断する（ＳＴ１７）。

したがって、本実施形態においても前記第１実施形態と同様に、ＧＰＳ受信機３から出力される高度情報に基づいて、ＧＰＳ受信機３から出力される信号の異常を判定するようにしているので、簡単な制御で、確実に列車位置の異常を検知することができる。しかも、概略エリアに対応する高度情報に基づいて列車１の高度情報を抽出するようにしているので、高度計が不要となり、より簡便に高度情報による異常検出が可能となる。

次に、本発明の第３の実施形態について図６を参照して説明する。

図６は本発明の第３の実施形態を示したものであり、列車位置異常検知装置５は、前記第１実施形態および第２実施形態と同様に、計算部６と位置異常判定部７とを備えている。また、列車位置異常検知装置５は、ＧＰＳ受信機３から出力される緯度、経度の位置情報を入力し、この位置情報に基づいてその位置における高度を計算部６に出力する高度抽出部１０および列車１の位置情報に高度情報を対応させた高度情報データベース９を備えている。この高度情報データベース９は、列車１の位置における最低高度と最高高度とからなる高度範囲が高度情報として格納されている。

その他の構成は前記第１および第２実施形態と同様である。

次に、本実施形態の作用について図７に示すフローチャートを参照して説明する。

本実施形態においては、ＧＰＳ受信機３がＧＰＳ衛星２から現在の列車１の緯度、経度とともに高度情報を受信し、この高度情報を計算部６に出力するとともに（ＳＴ２０）、ＧＰＳ受信機３から位置情報を高度抽出部１０に出力する（ＳＴ２１）。高度抽出部１０により高度情報データベース９から位置情報に対応した高度情報の有無を検索し（ＳＴ２２）、対応する高度情報がない場合には、ＧＰＳ受信機３により受信する位置情報が走行路線における適正な位置情報ではないと判断する（ＳＴ２４）。

一方、対応する高度情報が高度情報データベース９に存在する場合は、対応する高度情報を取出して計算部６に出力する（ＳＴ２４）。

そして、計算部６により、ＧＰＳ受信機３から送られる高度が高度抽出部１０から送られる高度範囲にあるか否か計算し、この計算結果を位置異常判定部７に出力する（ＳＴ２５）。位置異常判定部７は、この計算結果により、ＧＰＳ受信機３からの高度が高度抽出部１０から送られる高度範囲にある場合には、ＧＰＳ受信機３による受信情報が正常であると判断する（ＳＴ２６）。一方、位置異常判定部７は、この計算結果により、ＧＰＳ受信機３からの高度が高度抽出部１０から送られる高度範囲を超えている場合には、所定の判定閾値を入力し、超過分の高度が閾値を超えているか否か判定する（ＳＴ２７）。そして、超過分の高度が閾値を越えていない場合には、ＧＰＳ受信機３による受信情報が正常であると判断し（ＳＴ２６）。超過分の高度が閾値を越えている場合には、ＧＰＳ受信機３による受信情報が異常であると判断する（ＳＴ２８）。

したがって、本実施形態においても前記第１および第２実施形態と同様に、ＧＰＳ受信機３から出力される高度情報に基づいて、ＧＰＳ受信機３から出力される信号の異常を判定するようにしているので、簡単な制御で、確実に列車位置の異常を検知することができる。しかも、ＧＰＳ受信機３から出力される位置情報に基づいて列車１の高度情報を抽出するようにしているので、細かい高度情報による異常検出が可能となる。

なお、前記各実施形態においては、列車１の位置情報として高度情報を用いた場合について説明したが、例えば、列車１の走行路線の勾配や路線のカーブなどの線路状況などを列車１の位置情報として用いてＧＰＳ受信機３の異常を判断するようにしてもよい。

また、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能である。

本発明に係る列車位置異常検知システムの第１実施形態を示す概略図である。 本発明に係る列車位置異常検知システムの第１実施形態を示すブロック図である。 本発明に係る列車位置異常検知システムの第１実施形態の動作を示すフローチャートである。 本発明に係る列車位置異常検知システムの第２実施形態を示すブロック図である。 本発明に係る列車位置異常検知システムの第２実施形態の動作を示すフローチャートである。 本発明に係る列車位置異常検知システムの第３実施形態を示すブロック図である。 本発明に係る列車位置異常検知システムの第３実施形態の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 列車
２ ＧＰＳ衛星
３ ＧＰＳ受信機
４ 高度計
５ 列車位置異常検知装置
６ 計算部
７ 位置異常判定部
８ 概略エリア判定部
９ 高度情報データベース
１０ 高度抽出部

Claims (6)

1. 列車に搭載されＧＰＳ衛星からの信号を受信するＧＰＳ受信機と、
   前記列車の現在の位置情報と、前記ＧＰＳ受信機から出力される位置情報とを比較してＧＰＳ受信情報の異常を判定する列車位置異常判定装置とを備えていることを特徴とする列車位置異常検知システム。
2. 前記位置情報は、列車の高度情報であることを特徴とする請求項１に記載の列車位置異常検知システム。
3. 前記列車は、前記列車の現在の高度情報を測定する高度計を備え、
   前記列車位置異常判定装置は、前記高度計により測定される高度情報と、前記ＧＰＳ受信機から出力される高度情報とを比較して前記ＧＰＳ受信情報の異常を判定するものであることを特徴とする請求項２に記載の列車位置異常検知システム。
4. 前記列車位置異常検知装置は、列車の位置に高度情報を対応させた高度情報データベースを備え、前記高度情報データベースの前記列車位置に対応する高度情報と、前記ＧＰＳ受信機から出力される高度情報とを比較して前記ＧＰＳ受信情報の異常を判定するものであることを特徴とする請求項２に記載の列車位置異常検知システム。
5. 前記高度情報データベースは、前記列車が走行する概略エリアに対応する高度情報を格納したものであることを特徴とする請求項４に記載の列車位置異常検知システム。
6. 前記高度情報データベースは、前記列車が走行する位置に対応する高度情報を格納したものであることを特徴とする請求項４に記載の列車位置異常検知システム。
   
   

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