JP2008254509A - 踏切障害物検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】踏切道内の障害物の誤検知を防いで確実に障害物を検知する。
【解決手段】踏切遮断機８の近傍に設けたセンサユニット２の面センサ５から標準反射体４にミリ波ビームを照射する。標準反射体４からの反射ビームの受信信号から反射強度計測部１２で標準反射体４からの反射強度を計測し、計測した反射強度と検知条件記憶部１１に記憶した基準反射強度に対する変化を反射強度判定部１４で判定する。この反射強度の変化に応じて面センサ５の受信信号から障害物を検知するための閾値を閾値補正部１５で補正して面センサ５の水平方向の検知領域を踏切道内に絞り、障害物検知の死角をなくすとともに踏切遮断機外の物体や遮断桿を障害物として検知することを防ぐ。
【選択図】 図２

Description

この発明は、例えば列車が走行する軌道の踏切道における自動車や歩行者を検知する障害物検知装置、特に検知精度の向上に関するものである。

鉄道保安装置の踏切警報装置は、軌道上を走行する列車が踏切に接近したときに踏切警報を開始し、踏切道の通行を遮断して列車の安全運転と踏切道を通行する自動車や歩行者の安全を図り、列車が踏切道を通過した後は速やかに通行遮断を解除して円滑な道路通行を確保するようにしている。

この踏切道における列車の安全運行が阻害されることを防止するため、例えばレーザーセンサや赤外線センサ、可視カメラによる光学センサあるいは超音波センサ又はループコイルセンサ等を使用した踏切障害物検知装置が使用されている。これらのセンサを使用した踏切障害物検知装置は、雨や雪、霧、風などの気象や照度等の影響を受けやすい。これに対して特許文献１や特許文献２に示すように、マイクロ波のうち波長が数ｍｍ前後の短いミリセンサを使用した踏切障害物検知装置は、気象や照度等の影響を受けにくく、簡単な構成で踏切内の障害物を確実に検知することができる。

特許文献１に示された踏切障害物検知装置は、レーザ光やミリ波を用いたレーダからなり、回転駆動する距離センサからレーザ光やミリ波を踏切内に放射し、その反射信号に基づいて物体の方位情報と、その方位情報に対応する物体の距離情報を検知し、あらかじめ記憶している方位情報毎の物体の距離情報と、検知した方位情報に対応する物体の距離情報とを比較し、検知した物体が障害物であるか否を判定するようにしている。また、踏切外の異なる３個所の隅にそれぞれ反射板を設け、反射板の反射信号に基づいて距離センサの回転方位と送受信性能のチェックと校正を行うようにしている。

特許文献２に示された踏切障害物検知装置は、踏切道を挟んでミリ波センサを有する計測装置とリフレクタを設け、計測装置のミリ波センサから踏切道にミリ波を照射してリフレクタからの反射波を受信し、受信した反射波からリフレクタまでの距離と反射強度を観測し、観測したリフレクタまでの距離と反射強度の変動があらかじめ定めた基準範囲外であるとき、計測装置に異常が発生したと判定する自己診断機能を持たせている。
特開２００３−１１８２４号公報 特開２００５−２３３６１５号公報

特許文献１と特許文献２に示された踏切障害物検知装置で踏切道にミリ波を照射するとき、水平方向に対して一定角度を有するビームを照射し、その範囲内にある物体からの反射波を受信して障害物の有無を判定している。このミリ波を使用して障害物を検知するとき、水平方向の受信感度と測定距離により検知範囲を規定しているが、ミリ波を送受信するミリ波センサの素子の特性が温度変化等により変動し、送信パワーと受信感度が変化するとともに測定距離に誤差が生じる。このため水平方向の検知範囲が変動し、例えば踏切遮断機より外部等の検知範囲外である物を障害物して判定してしまうことがある。

この発明は、このような短所を改善し、簡単な構成で障害物の誤検知を防いで確実に障害物を検知することができる踏切障害物検知装置を提供することを目的とするものである。

この発明の踏切障害物検知装置は、センサユニットと処理装置及踏切道を挟んで障害物検知領域外の所定の位置に配置された複数の標準反射体を有し、前記センサユニットは、複数の面センサを有し、踏切道に設けられた踏切遮断機の近傍に設置され、前記複数の面センサは、それぞれ水平方向に対して一定角度で配置され、水平方向と垂直方向に一定角度を有するミリ波ビームを照射し、相対する標準反射体からの反射ビームを受信するとともに踏切道内にある障害物からの反射ビームを受信し、前記処理装置は、あらかじめ設定された標準反射体の基準反射強度に対する前記面センサから入力する標準反射体からの反射信号から得られた反射強度の変化に応じて前記面センサの受信信号から障害物を検知するための閾値を補正することを特徴とする。

前記処理装置は、あらかじめ設定した前記面センサと標準反射体の既知の距離と前記面センサから入力した受信信号により検出した標準反射体までの計測距離によりあらかじめ設定した前記面センサの最大検知距離を補正することが望ましい。

また、前記処理装置には踏切道を列車が通過しないときの各面センサの最大検知距離と、列車通過時の最大検知距離が設定され、列車が通過するときに障害物を検知する各面センサの最大検知距離を小さくすると良い。

この発明は、面センサから標準反射体にミリ波ビームを照射し、標準反射体からの反射ビームの受信信号から標準反射体からの反射強度を計測し、計測した反射強度の設定された基準反射強度に対する変化に応じて面センサの受信信号から障害物を検知するための閾値を補正して面センサの水平方向の検知領域を踏切道内に絞ることにより、障害物の検知領域の精度を上げることができ、障害物検知の死角をなくすとともに踏切遮断機外の物体や遮断桿を障害物として検知することを防いで踏切内の障害物を安定して検知できる。

また、あらかじめ設定した面センサと標準反射体の既知の距離と面センサから入力した受信信号により検出した標準反射体までの計測距離によりあらかじめ設定した面センサの最大検知距離を補正して障害物の検知領域を絞ることにより、障害物の検知領域の精度を上げることができる。

さらに、処理装置に踏切道を列車が通過しないときの各面センサの最大検知距離とともに列車が通過するときに障害物を検知する各面センサの最大検知距離を設定し、設定した各最大検知距離を補正して障害物の検知領域を絞ることにより、踏切道を通過する列車を障害物として検知することを防ぐことができる。

図１は、この発明の踏切障害物検知装置の構成を示すブロック図である。図に示すように、踏切障害物検知装置１は、２組のセンサユニット２ａ，２ｂと処理装置３及び反射基準点となる複数のリフレクタ４ａ〜４ｆを有する。２組のセンサユニット２は、それぞれ３組の面センサ５ａ〜５ｃを有し、図２の配置図に示すように、軌道６の踏切道７に設けられた踏切遮断機８の近傍に、歩行者や車両が検知できる一定高さで設置されている。リフレクタ４ａ，４ｄは、直交する２面の反射面を有し、踏切道７を挟んで踏切遮断機８と対向する軌道６の外側の位置に配置され、リフレクタ４ｂ，４ｅは軌道６の間で踏切道7を挟んだ位置に配置され、リフレクタ４ｃ，４ｆは踏切道７を挟んで踏切遮断機８の近傍で軌道６と踏切道７の外側の位置に配置されている。面センサ５ａ〜５ｃは、水平方向に対して一定角度αで配置され、水平方向と垂直方向に一定角度を有するミリ波ビーム９により踏切道７内にある障害物からの反射ビームを受信する。一方のセンサユニット２ａに設けられた面センサ５ａはミリ波ビーム９を照射する水平方向の角度αによりリフレクタ４ａ又はリフレクタ４ｂからの反射ビームを受信し、面センサ５ｂはリフレクタ４ｂ又はリフレクタ４ｃからの反射ビームを受信し、面センサ５ｃはリフレクタ４ｃ又はリフレクタ４ｄからの反射ビームを受信する。他方のセンサユニット２ｂに設けられた面センサ５ａはリフレクタ４ｄ又はリフレクタ４ｅからの反射ビームを受信し、面センサ５ｂはリフレクタ４ｅ又はリフレクタ４ｆからの反射ビームを受信し、面センサ５ｃはリフレクタ４ｆ又はリフレクタ４ａからの反射ビームを受信する。

処理装置３は、信号処理部１０と検知条件記憶部１１と反射強度計測部１２と距離算出部１３と反射強度判定部１４と閾値補正部１５と最大検知距離補正部１６及びデータ処理部１７を有する。信号処理部１０は、面センサ５ａ〜５ｃから入力する信号から不要な信号を除去して目標とする受信信号を出力する。検知条件記憶部１１には、あらかじめ面センサ５ａ〜５ｃと相対する例えばリフレクタ４間の設定距離Ｒａｉ〜Ｒｃｉと、相対するリフレクタ４からの反射強度の基準反射強度Ｐａｉ〜Ｐｃｉと、面センサ５ａ〜５ｃの受信信号から面センサ５ａ〜５ｃ毎に人を検知するための基準閾値Ｔｈ１と自動車を検知するための基準閾値Ｔｈ２及び通常時に踏切道８内で障害物を検知するに必要な面センサ５ａ〜５ｃの最大検知距離Ｒａ〜Ｒｃと列車通過時に踏切道８を通過する列車を障害物として検知しないように定めた面センサ５ａ〜５ｃの最大検知距離Ｒｔａ〜Ｒｔｃが格納されている。この人を検知するための基準閾値Ｔｈ１と自動車を検知するための基準閾値Ｔｈ２は、人からの反射レベルと自動車からの反射レベルとで強度さがあり、このため人を検知するための基準閾値Ｔｈ１は自動車を検知するための基準閾値Ｔｈ２より高くしてある。

反射強度計測部１２は信号処理部１０から面センサ５ａ〜５ｃの受信信号を入力し、入力した受信信号からミリ波ビーム９の相対するリフレクタ４からの反射強度Ｐａｓ〜Ｐｃｓを計測する。距離算出部１３は面センサ５ａ〜５ｃの受信信号を入力して相対するリフレクタ４までの距離Ｒａｓ〜Ｒｃｓを算出する。反射強度判定部１４は反射強度計測部１１で計測した反射強度Ｐａｓ〜Ｐｃｓと検知条件記憶部１２に記憶した基準反射強度Ｐａｉ〜Ｐｃｉとを比較してミリ波ビーム９の相対するリフレクタ４からの反射強度の変化の有無と変化の度合を検出する。閾値補正部１５は反射強度判定部１４で検出したリフレクタ４からの反射強度の変化の度合により検知条件記憶部１１に記憶した基準閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２を補正する。最大検知距離補正部１６は踏切制御装置１８から列車通過の有無を示す信号を入力して検知条件記憶部１１に記憶した最大検知距離Ｒａ〜Ｒｃと最大検知距離Ｒｔａ〜Ｒｔｃのいずれかを距離算出部１３で算出した面センサ５ａ〜５ｃとリフレクタ４間の計測距離Ｒａｓ〜Ｒｃｓと既知の設定距離Ｒａｉ〜Ｒｃｉにより補正する。データ処理部１７は面センサ５ａ〜５ｃの受信信号から閾値補正部１５で補正した閾値と最大検知距離補正部１６で補正した最大検知距離により障害物の有無を検知する。

この踏切障害物検知装置１で踏切道７内に存在する障害物を検知するときの処理を図３のフローチャートを参照して説明する。

一方のセンサユニット２ａの面センサ５ａ〜５ｃは常時あるいはあらかじめ定めた一定周期毎にミリ波ビーム９を照射し、面センサ５ａは例えばリフレクタ４ａからの反射ビームを受信して受信信号を処理装置３に出力し、面センサ５ｂは例えばリフレクタ４ｂからの反射ビームを受信して受信信号を処理装置３に出力し、面センサ５ｃは例えばリフレクタ４ｄからの反射ビームを受信して受信信号を処理装置３に出力する。処理装置３の信号処理部１０は入力した信号を処理して面センサ５ａ〜５ｃの受信信号をそれぞれ反射強度計測部１２と距離計測部１３に出力する（ステップＳ１）。反射強度計測部１２は入力した受信信号からリフレクタ４ａ，４ｂ，４ｄからの反射強度Ｐａｓ〜Ｐｃｓを計測して反射強度判定部１４に出力する（ステップＳ２）。距離計測部１３は入力した受信信号により面センサ５ａ〜５ｃとリフレクタ４ａ，４ｂ，４ｄ間の距離Ｒａｓ〜Ｒｃｓを計測して最大検知距離補正部１６に出力する（ステップＳ３）。反射強度判定部１４は計測された反射強度Ｐａｓ〜Ｐｃｓと検知条件記憶部１１にあらかじめ記憶した基準反射強度Ｐａｉ〜Ｐｃｉとを比較してミリ波ビーム９のリフレクタ４ａ，４ｂ，４ｄからの反射強度の変化量ΔＰａ〜ΔＰｃを検出し、検出した反射強度の変化量ΔＰａ〜ΔＰｃを閾値補正部１５に出力する（ステップＳ４）。閾値補正部１５は反射強度判定部１４から入力する反射強度の変化量ΔＰａ〜ΔＰｃにより検知条件記憶部１１に記憶した基準閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２を閾値Ｔｈ１１，Ｔｈ２１と補正し、補正した閾値Ｔｈ１１，Ｔｈ２１をデータ処理部１８に出力する（ステップＳ５）。

一方、最大検知距離補正部１６は踏切制御装置１８から列車通過信号を入力していない通常時には距離計測部１３からタリフレクタ４ａ，４ｂ，４ｄまでの計測距離Ｒａｓ〜Ｒｃｓを入力すると、入力した計測距離Ｒａｓ〜Ｒｃｓと検知条件記憶部１１に記憶した既知の設定距離Ｒａｉ〜Ｒｃｉにより検知条件記憶部１１に記憶した面センサ５ａ〜５ｃによる検知領域の最大検知距離Ｒａ〜Ｒｃを補正最大検知距離Ｒａｃ〜Ｒｃｃに補正する（ステップＳ６，Ｓ７）。すなわち、面センサ５ａ〜５ｃを構成する送受信部の特性は温度により変化して計測距離に誤差が生じる。そこで既知の設定距離Ｒａｉ〜Ｒｃｉに標準反射体であるリフレクタ４ａ，４ｂ，４ｄを設け、面センサ５ａ〜５ｃでリフレクタ４ａ，４ｂ，４ｄからの反射ビームを受信して算出した計測距離Ｒａｓ〜Ｒｃｓより、例えば面センサ５ａの最大検知距離Ｒａを補正最大検知距離Ｒａｃ＝（Ｒａｉ／Ｒａｓ）・Ｒａと補正する。

データ処理部１７は面センサ５ａ〜５ｃからの受信信号を入力すると、入力した受信信号のなかで閾値補正部１５から入力した補正閾値Ｔｈ１１，Ｔｈ２１を超えた受信信号により障害物の検知処理を行う（ステップＳ８）。すなわち、面センサ５ａ〜５ｃで照射したミリ波ビーム９ａ〜９ｃにより障害物を検知する検知範囲は障害物からの反射による受信信号の閾値により定められ、図４（ａ）に示すように、標準反射強度Ｐａｉに応じて定めた基準閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２を超えた受信信号があった場合に障害物が存在したことになり、基準閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２により水平方向の検知角度αが定まる。そして反射強度が変化した場合、例えば図４（ｂ）に示すように、反射強度Ｐａｓが標準反射強度Ｐａｉより大きくなった場合に、基準閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２により障害物の有無を検知すると、水平方向の検知角度は角度βと広がり、踏切遮断機９外の物体を障害物として検知してしまう。そこで反射強度Ｐａｓが標準反射強度Ｐａｉに対して変化した場合、図４（ｃ）に示すように、変化量ΔＰに応じて基準閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２を大きく補正した閾値Ｔｈ１１，Ｔｈ２１として水平方向の検知角度が角度αになるようにして水平方向の検知領域を踏切道７内に絞る。また、障害物を検知するとき、最大検知距離補正部１６から入力した面センサ５ａ〜５ｃによる検知領域の補正最大検知距離Ｒａｃ〜Ｒｃｃを超える範囲は検出する障害物が存在しないとする。このようにして障害物の検知領域の精度を上げることができ、障害物検知の死角をなくすとともに踏切遮断機８外の物体や遮断桿を障害物として検知しないですむ。

処理装置３は前記各種処理を繰り返して（ステップＳ９，Ｓ１〜Ｓ８）、踏切制御装置１８から列車通過信号を入力すると、最大検知距離補正部１６は距離計測部１３から入力した計測距離Ｒａｓ〜Ｒｃｓと検知条件記憶部１１に記憶した既知の設定距離Ｒａｉ〜Ｒｃｉにより検知条件記憶部１１に記憶した列車通過時の面センサ５ａ〜５ｃによる検知領域の最大検知距離Ｒｔａ〜Ｒｔｃを、図５に示すように、補正最大検知距離Ｒｔａｃ〜Ｒｔｃｃに補正してデータ処理部１７に出力する（ステップＳ１０）。データ処理部１７は入力した補正最大検知距離Ｒｔａｃ〜Ｒｔｃｃを超える範囲は検出する障害物が存在しないとして障害物の検知処理を行う（ステップＳ８）。このようにして踏切道７を通過する列車１９を障害物として検知しないですむ。

前記説明ではセンサユニット２ａ，２ｂに３組の面センサ５ａ〜５ｃを設けた場合について説明したが、センサユニット２ａ，２ｂに１組の面センサ５を設け、一定タイミングで面センサ５を一定角度毎に走査させても良い。

この発明の踏切障害物検知装置の構成を示すブロック図である。 踏切道に対するセンサユニットの配置と照射ビームを示す平面図である。 踏切障害物検知装置の処理を示すフローチャートである。 反射強度に対する閾値によって変化する面センサの水平方向の検知角度を示す模式図である。 列車通過時の補正最大検知距離を示す平面図である。

符号の説明

１；踏切障害物検知装置、２；センサユニット、３；処理装置、４；リフレクタ、
５；面センサ、６；軌道、７；踏切道、８；踏切遮断機、９；ミリ波ビーム、
１０；信号処理部、１１；検知条件記憶部、１２；反射強度計測部、
１３；距離算出部、１４；反射強度判定部、１５；閾値補正部、
１６；最大検知距離補正部、１７；データ処理部、１８；踏切制御装置、１９；列車。

Claims (3)

1. センサユニットと処理装置及踏切道を挟んで障害物検知領域外の所定の位置に配置された複数の標準反射体を有し、
   前記センサユニットは、複数の面センサを有し、踏切道に設けられた踏切遮断機の近傍に設置され、前記複数の面センサは、それぞれ水平方向に対して一定角度で配置され、水平方向と垂直方向に一定角度を有するミリ波ビームを照射し、相対する標準反射体からの反射ビームを受信するとともに踏切道内にある障害物からの反射ビームを受信し、
   前記処理装置は、あらかじめ設定された標準反射体の基準反射強度に対する前記面センサから入力する標準反射体からの反射信号から得られた反射強度の変化に応じて前記面センサの受信信号から障害物を検知するための閾値を補正することを特徴とする踏切障害物検知装置。
2. 前記処理装置は、あらかじめ設定した前記面センサと標準反射体の既知の距離と前記面センサから入力した受信信号により検出した標準反射体までの計測距離によりあらかじめ設定した前記面センサの最大検知距離を補正する請求項１記載の踏切障害物検知装置。
3. 前記記処理装置には踏切道を列車が通過しないときの各面センサの最大検知距離と、列車通過時の最大検知距離が設定されている請求項２記載の踏切障害物検知装置。

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