JP2008247246A - 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、ＧＰＳ受信機３から出力される速度またはこの速度から計算された加減速度と列車性能データベース５に格納された列車１の最大速度または最大加減速度とを比較して、ＧＰＳ受信情報の異常を判定する列車位置異常検知装置４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ＧＰＳ受信機から出力される速度またはこの速度から計算された加減速度と列車性能データベースに格納された前記列車の最大速度または最大加減速度とを比較して、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、前記列車性能データベースには、前記列車の力行ノッチまたはブレーキノッチに応じた前記列車の最大速度または最大加減速度が格納され、前記列車位置異常検知装置は、前記列車の現在のノッチ情報に対応する最大速度または最大加減速度と比較して前記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３に係る発明は、請求項１または請求項２において、前記列車位置異常検知装置は、前記列車が走行する路線の勾配情報が格納された勾配データベースを備えるとともに、前記列車性能データベースから抽出した最大速度または最大加減速度を、前記勾配データベースの勾配情報に応じて補正する補正部を備えてい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、ＧＰＳ受信機から出力される速度またはこの速度から計算された加減速度と、列車性能データベースに格納された前記列車の最大速度または最大加減速度とを比較して、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、ＧＰＳ受信機による受信情報の異常を検知することができ、その結果、ＧＰＳ受信機による位置情報の異常を確実に検知することができる。

請求項２に係る発明によれば、列車位置異常検知装置により、列車の現在のノッチ情報に対応する最大速度または最大加減速度と比較して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、列車のノッチ情報に対応した、より正確なＧＰＳ受信機の受信情報の異常を検知することが可能となる。

請求項３に係る発明によれば、列車位置異常検知装置により、列車の現在の勾配情報に対応する最大速度または最大加減速度と比較して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、列車の勾配情報に対応した、より正確なＧＰＳ受信機の受信情報の異常を検知することが可能となる。

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、速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、列車位置異常検知装置４が搭載されており、本実施形態においては、ＧＰＳ受信機３および列車位置異常検知装置４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４は、列車１の力行ノッチまたはブレーキノッチに応じて発揮できる最大速度または最大加減速度が格納された列車性能データベース５を備えるとともに、列車１が走行する路線の勾配が格納された勾配データベース６を備えている。また、列車位置異常検知装置４には、列車１の現在のノッチ情報を入力して列車性能データベース５からそのノッチ情報に対応した最大速度または最大加減速度を抽出する速度・加減速度抽出部７が備えられるとともに、列車１の過去の位置に応じて勾配データベース６から対応する勾配情報を抽出する勾配抽出部８が備えられている。

また、列車位置異常検知装置４には、速度・加減速度抽出部７から送られる最大速度または最大加減速度と、勾配抽出部８から送られる勾配情報とを入力し、最大速度または最大加減速度を勾配情報に応じて補正する速度・加減速度補正部９が備えられている。これは、例えば、下り勾配であれば、その勾配に応じて最大速度または最大加減速度が増加し、逆に上り勾配であれば、その勾配に応じて最大速度または最大加減速度が減少するためである。

列車位置異常検知装置４には、ＧＰＳ受信機３から出力された速度情報を入力するとともに、後述する速度更新部１０から送られる過去速度に基づいて、列車１の現在の加減速度を計算する加減速度計算部１１が備えられている。列車位置異常検知装置４には、ＧＰＳ受信機３から送られる列車１の速度情報または加減速度計算部１１から送られる加減速度を入力するとともに、速度・加減速度補正部９から送られる補正後の最大速度または最大加減速度を入力し、ＧＰＳ受信機３からの速度と補正後の最大速度とを比較するか、または、加減速度計算部１１からの加減速度と補正後の最大加減速度とを比較することにより、ＧＰＳ受信機３からの速度または加減速度計算部１１からの加減速度が補正後の最大速度または最大加減速度を越えているか否かを判定する妥当性確認部１２が備えられている。

さらに、列車位置異常検知装置４には、妥当性確認部１２により判定された超過分の速度または加減速度と所定の閾値と比較してＧＰＳ受信機３の異常を判定する情報異常判定部１３が備えられている。

なお、情報異常判定部１３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。

また、列車位置異常検知装置４には、情報異常判定部１３によりＧＰＳ受信機３が正常であると判断された場合に、ＧＰＳ受信機３からの位置情報に基づいて現在の位置を更新する位置更新部１４および現在の速度を更新する速度更新部１０がそれぞれ備えられている。

次に、本実施形態の作用について図２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、経度とともに速度情報を受信し（ＳＴ１）、この速度情報を妥当性確認部１２および加減速度計算部１１にそれぞれ出力するとともに、速度更新部１０に有効な過去速度があるか否か判断する（ＳＴ２）。有効な過去速度がある場合には、加減速度計算部１１により有効な過去速度およびＧＰＳ受信機３から送られる現在の速度に基づいて加減速度を計算する（ＳＴ３）。

一方、位置更新部１４に有効な過去位置があるか否か判断し（ＳＴ４）、有効な過去位置がある場合は、この列車１の過去位置に基づいて勾配抽出部８により勾配データベース６から勾配情報を抽出し、速度・加減速度補正部９に出力する（ＳＴ５）。

続いて、速度・加減速度抽出部７により、列車１の現在のノッチ情報を入力して列車性能データベース５からそのノッチ情報に対応した最大速度または最大加減速度を抽出して速度・加減速度補正部９に出力し（ＳＴ６）、この速度・加減速度補正部９により、速度・加減速度抽出部７から送られる最大速度または最大加減速度を勾配情報に応じて補正し、妥当性確認部１２に出力する（ＳＴ７）。

妥当性確認部１２により、ＧＰＳ受信機３から送られる列車１の速度と速度・加減速度補正部９から送られる補正後の最大速度とを比較し、ＧＰＳ受信機３からの速度が補正後の最大速度を越えているか否かを判定し（ＳＴ８）、情報異常判定部１３により、妥当性確認部１２により判定された超過分の速度と所定の閾値と比較して（ＳＴ９）、超過分の速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（ＳＴ１０）。

また、同様に、妥当性確認部１２により、ＧＰＳ受信機３から送られる列車１の加減速度と速度・加減速度補正部９から送られる補正後の最大加減速度とを比較し、ＧＰＳ受信機３からの加減速度が補正後の最大加減速度を越えているか否かを判定し（ＳＴ１０）、情報異常判定部１３により、妥当性確認部１２により判定された超過分の加減速度と所定の閾値と比較して（ＳＴ９）、超過分の加減速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（ＳＴ１０）。

そして、ＧＰＳ受信機３の受信情報が異常と判断された場合には、同時に出力されるＧＰＳ受信機３による位置情報も異常であると判断し、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。

一方、ＧＰＳ受信機３から送られる列車１の速度または加減速度が速度・加減速度補正部９から送られる補正後の最大速度または最大加減速度より低いか、あるいいは超過した場合でも閾値より低い場合には、ＧＰＳ受信機３が正常であると判断し（ＳＴ１２）、位置更新部１４の位置情報を更新するとともに、速度更新部１０の速度情報を更新する（ＳＴ１３）。

したがって、本実施形態においては、ＧＰＳ受信機３から出力される速度またはこの速度から計算された加減速度と、列車性能データベース５から抽出した最大速度または最大加減速度とを比較することで、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、ＧＰＳ受信機３による受信情報の異常を検知することができ、その結果、ＧＰＳ受信機３による位置情報の異常を確実に検知することができる。

なお、前記各実施形態においては、勾配情報および列車１のノッチ情報に基づいて列車性能データベース５に格納された列車１の最大速度または最大加減速度を補正して、この補正後の最大速度または最大加減速度に基づいてＧＰＳ受信機３による情報の異常を判断するようにした場合について説明したが、必要に応じて、勾配情報による補正を行うことなく、列車１の最大速度または最大加減速度をノッチ情報のみに基づいて補正することにより、ＧＰＳ受信機３の異常を判断するようにしてもよいし、さらに、勾配情報およびノッチ情報による補正を行うことなく、列車１の最大速度または最大加減速度のみに基づいてＧＰＳ受信機３の異常を判断するようにしてもよい。

なお、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 列車位置異常検知装置
５ 列車性能データベース
６ 勾配データベース
７ 速度・加減速度抽出部
８ 勾配抽出部
９ 速度・加減速度補正部
１０ 速度更新部
１１ 加減速度計算部
１２ 妥当性確認部
１３ 情報異常判定部
１４ 位置更新部

Claims (3)

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ＧＰＳ受信機から出力される速度またはこの速度から計算された加減速度と列車性能データベースに格納された前記列車の最大速度または最大加減速度とを比較して、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. 前記列車性能データベースには、前記列車の力行ノッチまたはブレーキノッチに応じた前記列車の最大速度または最大加減速度が格納され、
   前記列車位置異常検知装置は、前記列車の現在のノッチ情報に対応する最大速度または最大加減速度と比較して前記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。
3. 前記列車位置異常検知装置は、前記列車が走行する路線の勾配情報が格納された勾配データベースを備えるとともに、前記列車性能データベースから抽出した最大速度または最大加減速度を、前記勾配データベースの勾配情報に応じて補正する補正部を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の列車位置異常検知システム。

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