JP2010269620A - 車両位置検知装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】地上通信装置1に設けられた情報取得部7は、地上通信装置1と車上通信装置2との無線通信6により、地上通信装置1から車上通信装置2までの距離と方位角を検出する。制御装置3は、情報取得部7で取得した距離と方位角の情報に基づき、記憶装置4に記憶されている地上通信装置1の位置情報と線路配置情報と照合し、車両5の線路上の位置を求める。
【選択図】図1
Description
また、これとは異なる車両位置検知の技術として、架線またはレールを信号伝送手段として利用し、地上側と車上側で信号をやり取りする時間を測定して位置を求める方法があった(例えば、特許文献2参照)。
更に、無線通信を利用した方法として、車上のアンテナから送信された信号を3つ以上の地上無線局で受信して、その時間差から等距離曲線を描いて存在位置を求める方法があった(例えば、特許文献3参照)。
また、無線通信ではなく、レーダにより車両に当たって跳ね返ってくる電波の伝播時間を計測して距離を求め、直線であると仮定した線路の上に同定することで車両の存在位置を求める方法があった(例えば、特許文献4参照)。
一方、特許文献2に記載されたような装置では、地上子といった構成を必要としないが、基地局のどちら側に車両がいるかを判別できず、また基地局の位置を通過する車両に対して速度の検知誤差が発生するという問題があった。更に、複数の番線がある駅構内などでは複数の送受信装置を線路または架線に設置する必要があるという問題もあった。
また、特許文献3に記載された装置では、最低3つの地上通信装置を設置しなければならず、地上設備により費用が掛かるという問題があった。更に、特許文献4に記載されたような装置では、対象とする車両が一本の線路上にいることを前提としており、停車場の中の複数の番線のどこにいるかを調べることができないという問題があった。またレーダによるため、検知したい車両以外からの反射波を区別することが困難であるという問題もあった。
図1は、この発明の実施の形態1による車両位置検知装置を示す構成図である。
図1に示す車両位置検知装置は、地上側に地上通信装置1を設置し、車両5の車上に車上通信装置2を設置する。そして、地上通信装置1に制御装置3と記憶装置4を接続して、地上通信装置1と車上通信装置2の間で無線通信6を行うことにより、地上通信装置1に設けられた情報取得部7が、地上通信装置1から車上通信装置2までの距離と方位角を検出するよう構成されている。即ち、地上通信装置1は、地上に設置され、前記車上通信装置と無線通信を行う装置である。車上通信装置2は、鉄道の線路上に位置する車両に設置され、地上通信装置と無線通信を行う装置である。制御装置3は、情報取得部7で取得した距離の方位角の情報に基づき、記憶装置4に記憶されている配置情報と照合して車両5の線路上の位置を求める装置である。記憶装置4は、地上通信装置1の位置情報と線路配置情報を記憶する装置である。車両5は線路上を走行する列車等の車両である。
地上通信装置1から車上通信装置2に対して、距離dとある基準方位からの角度θを求める。基準方位は、その地上通信装置1のアンテナの向きを基準にしても良いし、北など適当な向きを基準に定めてもよい。これに対して三角関数を利用することで、地上通信装置1と車上通信装置2の間の座標の差はdcosθとdsinθと求められる。これらの計算に当たっては、地球の球体を考慮して経緯度によって計算しても良いし、十分狭い範囲で適用するならば平面であるとみなして単純なXY座標で計算しても良いし、あるいは極座標などその他の座標系を用いても良い。
距離の測定については、電波の伝播時間を測定すれば、その伝播速度は既知であるので、通信装置間の距離を求めることができる。伝播時間の測定については、GPS信号のような外部からの時刻信号を受け取って地上通信装置1と車上通信装置2の間で正確に時刻を同期しておき、無線通信内容に発信時刻の情報を含めておいて、受信した側で測定した受信時刻との差から求める方式でも良いし、装置間で無線通信を往復させてそれに要した時間から処理時間を差し引き、残りの時間を2で割って片道の伝播時間とする方式でも良い。
地上通信装置1が車両5の車上通信装置2と無線通信を行い、情報取得部7により地上通信装置1と車両5の間の距離dと方位角θを求め(ステップST1)、ここから車両5の地上通信装置1に対する相対的な位置情報を求める(ステップST2)。記憶装置4に保持されている線路配置情報は、線路の形状を直線の組み合わせで近似した上で、その直線の始点と終点の経緯度や座標などの絶対的な位置情報により表現してあるもので、実際のデータの構造は図5のような構造を必要な数だけ組み合わせたものになっている。また、線路配置情報を平面上で概念的に示したのが図3の線路配置情報100である(白丸間の矢印の区間が線路区間に相当している)。この線路の形状の直線への近似の程度は必要とされる精度に応じて決定する。更に、これとは別に、地上通信装置1の絶対位置情報が図6のような形で、記憶装置4に保持されている。制御装置3は、これらの情報を記憶装置4より読み出す(ステップST3)。
図7は、実施の形態2の車両位置検知装置を示す構成図である。
図7に示す構成では、制御装置3と記憶装置4を車両5の車上に設置している。また、車上通信装置2に電波の到来方向を測定可能なアンテナと情報取得部7を設け、情報取得部7は、車上通信装置2と地上通信装置1との無線通信6により、車上通信装置2から地上通信装置1までの距離と方位角を測定する。制御装置3は車上通信装置2と接続され、情報取得部7で測定した情報と記憶装置4に保持されている配置情報と照合することで、車両5の線路上の位置を特定する。相対位置の測定と線路上への位置同定に関する原理は実施の形態1と同様であるため、ここでの説明は省略する。
上記実施の形態1または2において、記憶装置4に記憶される線路配置情報に線路の始点位置のキロ程情報を持たせておき、地上通信装置1と車上通信装置2との間の無線通信6で測定された距離と方位角に基づいて車両5の位置を同定する際に、線路の始点と終点の間のどの位置に最も近いかに応じてキロ程情報を按分することで、車両の存在位置を線路区間別ではなく、キロ程の情報で得ることもできる。即ち、実施の形態3は、線路配置情報としてキロ程情報を有し、制御装置は、車両の線路上の位置をキロ程で求めるようにしたものである。
図8は、実施の形態4の車両位置検知装置を示す説明図である。
図8は、1本の線路が複数の番線に分かれていくような場所において、その分岐点付近に地上通信装置1を設置した構成を示している。実際の地上通信装置1は、レールの間の車両と抵触しない位置に設置しても良いし、線路の脇の十分近いところに設置しても良いし、線路の上に橋渡ししてある支持物に設置しても良い。こうした分岐地点付近には多くの場合信号機が設置されているため、こうした信号機の支持柱に取り付ける方法もある。
上記各実施の形態では、地上通信装置1を単数設置した例であるが、地上通信装置1を複数設置してもよく、これら地上通信装置1と車上通信装置2との間で位置測定を行えば、複数の位置測定結果の合成からより高い精度で位置を求めることができる。実施の形態5は、このように地上通信装置1を複数設置した例である。
図10は、地上通信装置を3つ(地上通信装置1a,1b,1c)設置して、これらの位置を車両5に設置された情報取得部7から計測した例を示す説明図である。尚、車両5側の車上通信装置についてはその図示を省略している。
この例では、地上通信装置1a、地上通信装置1b、地上通信装置1cに対して車両5の情報取得部7からそれぞれの地上通信装置1a,1b,1cへの距離と方位角を測定する。そして、図示省略した制御装置は、記憶装置(これについても図示は省略している)に保持されているそれぞれの地上通信装置1a,1b,1cの位置情報を元に自車の位置を同定し、この情報を統計処理して精度を高めている。
Claims (10)
- 鉄道の線路上に位置する車両に設置された車上通信装置と、
地上に設置され、前記車上通信装置と無線通信を行う地上通信装置と、
前記地上通信装置と前記車上通信装置との無線通信により、前記地上通信装置から前記車上通信装置までの距離と方位角を検出する情報取得部と、
前記地上通信装置の位置情報と線路配置情報とを記憶する記憶装置と、
前記情報取得部で取得した距離と方位角の情報に基づき、前記記憶装置に記憶された情報と照合して前記車両の線路上の位置を求める制御装置とを備えた車両位置検知装置。 - 鉄道の線路上に位置する車両に設置された車上通信装置と、
地上に設置され、前記車上通信装置と無線通信を行う地上通信装置と、
前記地上通信装置に接続され、当該地上通信装置と前記車上通信装置との無線通信により、前記地上通信装置から前記車上通信装置までの距離と方位角を検出する情報取得部と、
前記車両に設置され、前記地上通信装置の位置情報と線路配置情報とを記憶する記憶装置と、
前記車両に設置されて前記車上通信装置と接続され、前記情報取得部で取得した距離と方位角の情報に基づき、前記記憶装置に記憶された情報と照合して前記車両の線路上の位置を求める制御装置とを備え、
前記情報取得部で取得した距離と方位角の情報を前記地上通信装置から前記車上通信装置への無線通信で伝送することを特徴とする車両位置検知装置。 - 鉄道の線路上に位置する車両に設置された車上通信装置と、
地上に設置され、前記車上通信装置と無線通信を行う地上通信装置と、
前記車上通信装置と前記地上通信装置との無線通信により、前記車上通信装置から前記地上通信装置までの距離と方位角を検出する情報取得部と、
前記地上通信装置の位置情報と線路配置情報とを記憶する記憶装置と、
前記情報取得部で取得した距離と方位角の情報に基づき、前記記憶装置に記憶された情報と照合して前記車両の線路上の位置を求める制御装置とを備えた車両位置検知装置。 - 鉄道の線路上に位置する車両に設置された車上通信装置と、
地上に設置され、前記車上通信装置と無線通信を行う地上通信装置と、
前記車上通信装置に接続され、当該車上通信装置と前記地上通信装置との無線通信により、前記車上通信装置から前記地上通信装置までの距離と方位角を検出する情報取得部と、
前記地上通信装置と接続され、当該地上通信装置の位置情報と線路配置情報とを記憶する記憶装置と、
前記地上通信装置と接続され、前記情報取得部で取得した距離と方位角の情報に基づき、前記記憶装置に記憶された情報と照合して前記車両の線路上の位置を求める制御装置とを備え、
前記情報取得部で取得した距離と方位角の情報を前記車上通信装置から前記地上通信装置への無線通信で伝送することを特徴とする車両位置検知装置。 - 地上通信装置と情報取得部とを複数設置し、制御装置は、各情報取得部により求めた車上通信装置への距離と方位角の情報を合成し、車両の線路上の位置を求めることを特徴とする請求項1または請求項2記載の車両位置検知装置。
- 地上通信装置を複数設置し、情報取得部は、前記複数の地上通信装置への距離と方位角を求め、制御装置は、前記情報取得部で求めた複数の地上通信装置への距離と方位角と、各地上通信装置の位置情報とに基づいて、車両の線路上の位置を求めることを特徴とする請求項3または請求項4記載の車両位置検知装置。
- 地上通信装置は、複数の番線の分岐地点近傍でかつ各番線全体を電波で見通すことができる位置に設置することを特徴とする請求項1から請求項6のうちのいずれか1項記載の車両位置検知装置。
- 制御装置は、車両の線路上の位置を求める処理を、時間的に異なる複数回に渡って行い、当該複数回の結果の差分から前記車両の移動速度を求めることを特徴とする請求項1から請求項7のうちのいずれか1項記載の車両位置検知装置。
- 線路配置情報として線路区間情報を有し、制御装置は、車両の線路上の位置を線路区間で求めることを特徴とする請求項1から請求項8のうちのいずれか1項記載の車両位置検知装置。
- 線路配置情報としてキロ程情報を有し、制御装置は、車両の線路上の位置をキロ程で求めることを特徴とする請求項1から請求項8のうちのいずれか1項記載の車両位置検知装置。
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