JP2012206608A

JP2012206608A - 踏切障害物検知装置

Info

Publication number: JP2012206608A
Application number: JP2011073782A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Sunaga; 雅之須永; Takayuki Kasai; 貴之笠井; Atsushi Onozato; 篤小野里; 正成 ▲高▼橋; Masashige Takahashi
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2012-10-25
Anticipated expiration: 2031-03-30
Also published as: JP5791932B2

Abstract

【課題】周囲温度の変化等にかかわらず踏切道内における障害物の有無を安定して検知することのできる踏切障害物検知装置を提供する。
【解決手段】踏切障害物検知装置１は、踏切道１０を含む検知領域内に電波を送信するとともに、この送信した電波に対する反射波を受信する送受信機２，３と、送受信機２，３によって受信された反射波の信号レベルと、あらかじめ設定された閾値とを比較して踏切道１０内における障害物の有無を判定する信号処理部６と、を含む。信号処理部６は、送受信器２，３による電波の送信が可能な領域内に存在する特定の固定物（例えば反射板４ａ，５ａ）による反射波の信号レベルを監視し、この監視された反射波の信号レベルが変動した場合に送受信器２，３によって受信された反射波の信号レベル又は上記閾値を補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、踏切道内に取り残された障害物をミリ波などの電波を用いて検知する踏切障害物検知装置に関する。

従来からミリ波などの電波を利用して、踏切道内に取り残された人、車椅子、自転車及び自動車などの障害物を検知する踏切障害物検知装置が知られている。この種の踏切障害物検知装置は、電波を検知領域に送信し、送信した電波の障害物による反射波によって障害物の検知を行うため、障害物の大小にかかわらず、踏切道内における障害物の有無を検知することができる。

特開２００１−３２５６９０号公報

しかし、送信される電波の信号レベルや反射波の受信感度などは、部品の温度特性や経時変化などによって変動する場合があるため、このような部品の温度特性や経時変化に起因する反射波の信号レベル変動を考慮しないと、踏切道内における障害物の有無を精度よく検知できないおそれがある。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、周囲温度の変化等にかかわらず踏切道内における障害物の有無を安定して検知することの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。

本発明の一側面による踏切障害物検知装置は、踏切道を含む検知領域内に電波を送信するとともに、この送信した電波の反射波を受信する送受信機と、前記送受信機によって受信された反射波の信号レベルと、あらかじめ設定された閾値とを比較して前記踏切道内における障害物の有無を判定する信号処理部と、を備え、前記信号処理部は、前記送受信器による前記電波の送信が可能な領域内に存在する特定の固定物による反射波の信号レベルを監視し、この監視された反射波の信号レベルが変動した場合に前記送受信器によって受信された反射波の信号レベル又は前記閾値を補正する。

本発明の他の側面による踏切障害物検知装置は、踏切道を含む検知領域内に電波を送信するとともに、この送信した電波の反射波を受信する送受信機と、前記送受信機によって受信された反射波の信号レベルと、あらかじめ設定された閾値とを比較して障害物の有無を判定する信号処理部と、を備え、前記送受信機は、内部に設けられた遅延線を介して電波を送受信することによって擬似的な反射波を生成し、前記信号処理部は、前記送受信部において生成された擬似的な反射波の信号レベルを監視し、この監視された擬似的な反射波の信号レベルが変動した場合に前記送受信器によって受信された反射波の信号レベル又は前記閾値を補正する。

上記特定の固定物による反射波の信号レベルや上記擬似的な反射波の信号レベルは、上述したような周囲温度の変化等がなければ、ほぼ一定であると考えられる。このため、上記踏切障害物検知装置によれば、周囲温度の変化等による反射波の信号レベルの変動分が反映された状態で障害物の有無を判定できるので、誤検知を防止して、踏切道内における障害物の有無を安定して検知することができる。

本発明の実施形態による踏切障害物検知装置の全体構成を示す図である。上記踏切障害物検知装置の送受信機の構成を概念的に示した図である。送受信機から入力したビート信号を解析・処理した結果（ビート周波数（距離）−反射レベル）の一例を示す図である。上記踏切障害物検知装置の信号処理部が実行する反射レベル（反射波の信号レベル）の補正処理のフローチャートである。擬似的な反射波を生成する送受信機の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による踏切障害物検知装置の全体構成を示している。本実施形態による踏切障害物検知装置１は、列車Ｔ１，Ｔ２の走行する線路５１，５２と道路５３（破線で示す）とが交差する踏切道１０における障害物の有無を検知する。踏切障害物検知装置１は、図１に示すように、第１送受信器２と、第２送受信器３と、複数の反射板４ａ〜４ｃ及び５ａ〜５ｃと、第１送受信器２及び第２送受信器３に接続された信号処理部６と、を含む。

第１送受信器２及び第２送受信器３は、平面視において踏切道１０を挟んで互いに対角に位置するように配置されている。具体的には、第１送受信器２は、踏切道１０の一方の出入口近傍で、かつ、踏切道１０に直交する方向における一方の側方（図１において左上側）に配置され、第２送受信器３は、踏切道１０の他方の出入口近傍で、かつ、踏切道１０に直交する方向における他方の側方（図１において右下側）に配置されている。

図２は、第１送受信機２の構成を概念的に示した図である。ここでは、第１送受信機２について説明するが、第２送受信機３についても同様である。
図２に示すように、第１送受信機２は、発振器（図示省略）を有する送信部２１と、送信アンテナ２２ａ〜２２ｃと、受信アンテナ２３ａ〜２３ｃと、受信部２４と、を含む。
送信部２１は、送信アンテナ２２ａ〜２２ｃを介して、周波数をスイープさせた電波（検知ビーム）を送信する。送信される電波（検知ビーム）は、特に制限されないが、本実施形態においては周波数帯域が３０〜３００ＧＨｚ（波長１０〜１ｎｍ）のミリ波を用いている。

受信部２４は、受信アンテナ２３ａ〜２３ｃを介して、送信部２１から送信された電波（検知ビーム）の物体による反射波を受信し、送信波と反射波とを合成してビート信号を生成する。生成されたビート信号には、物体（反射物）の距離に応じた反射波の位相遅れが含まれており、この位相遅れ（すなわち、物体までの距離）は、ビート信号における送信波と反射波との周波数差（ビート周波数）から算出することができる。

図１に戻って、第１送受信機２は、扇形状の領域Ｓａ〜Ｓｃ（一点鎖線で示す）に電波を送信するとともに送信した電波の反射波を受信してビート信号を生成する。同様に、第２送受信器３は、扇形状の領域Ｓｄ〜Ｓｆ（一点鎖線で示す）に電波を送信するとともに送信した電波の反射波を受信してビート信号を生成する。例えば、第１送受信器２は領域Ｓａ→Ｓｂ→Ｓｃの順に電波を送信し、その反射波を受信してビート信号を生成し、第２送受信器３は領域Ｓｆ→Ｓｅ→Ｓｄの順に電波を送信し、その反射波を受信してビート信号を生成する。但し、これに限るものではなく、第１送受信機２及び第２送受信機３による電波の送信順序は任意に設定することができる。ここで、領域Ｓａ〜Ｓｆは、空間的な空白領域が生じないように連続させてあり、これにより、踏切道１０のほぼ全ての領域に電波が送信される。第１送受信器２及び第２送受信機３は、それぞれ領域Ｓａ〜Ｓｃ，領域Ｓｄ〜Ｓｆへの電波の送信を周期的に繰り返して行い、その結果、生成されるビート信号を信号処理部６に出力する。

反射板４ａ〜４ｃは、それぞれ踏切道１０を挟んで第１送受信器２と対向するように設けられ、第１送受信器２から送信された電波を第１送受信器２に向けて反射する。また、反射板５ａ〜５ｃは、それぞれ踏切道１０を挟んで第２送受信器３と対向するように設けられ、第２送受信器３から送信された電波を第２送受信部３に向けて反射する。

信号処理部６は、外部から入力された作動条件に基づいて第１送受信機２及び第２送受信機３の作動を制御するとともに、第１送受信機２及び第２送受信機３から入力したビート信号を解析・処理して踏切道１０内のおける障害物の有無を判定する。また、定期的に第１送受信器２及び第２送受信器３の故障診断を行う。障害物の有無の判定結果や第１送受信器２及び第２送受信器３の故障診断の結果を含む検知結果は、例えば列車の運行制御を行う地上制御装置（図示省略）へと出力され、踏切道１０に設置された遮断機（図示省略）の駆動や列車Ｔ１，Ｔ２の運行停止等の制御に用いられる。

ここで、信号処理部６による障害物の有無の判定について説明する。
信号処理部６は、第１送受信部２及び第２送受信部３から入力したビート信号を解析・処理し、例えば検知周期毎にビート周波数（すなわち、距離）ごとの反射波の信号レベル（以下単に「反射レベル」という場合もある）を求める。そして、例えば、反射板による反射波の信号レベル（反射板の反射レベル）以外に、あらかじめ設定された閾値よりも大きい反射レベルが存在する場合、更に言えば、反射板の位置よりも手前側において上記閾値よりも大きい反射レベルが存在する場合に、踏切道１０内に障害物があると判定する。

図３は、第１送受信機２から入力したビート信号を解析・処理した結果（ビート周波数（距離）−反射レベル）の一例を示している。この図３に示される例は、第１送受信部２から領域Ｓａに送信された電波に対するものであるが、第１送受信機２から他の領域Ｓｂ，Ｓｃに送信される電波及び第２送受信機３から領域Ｓｄ〜Ｓｆに送信される電波についても同様である。図３に示される例の場合、反射板４ａによる反射波の信号レベル（反射レベルＰ１）のほかに、反射板４ａよりも第２送受信機２に近い、踏切道１０内となる位置に、上記閾値ＴＨよりも大きいレベルの反射レベルＰａが存在するため、踏切道１０内に障害物があると判定する。

次に、信号処理部６による第１送受信器２及び第２送受信器３の故障診断について説明する。故障診断を行う場合、信号処理部６は、第１送受信器２及び第２送受信器３に、それぞれ反射板４ａ〜４ｃ、反射板５ａ〜５ｃに向かう診断用電波を送信させる。すると、信号処理部６には、送信された診断用電波と各反射板による反射波とが合成されたビート信号が入力される。信号処理部６は、この入力されたビート信号を解析・処理して各反射板までの距離を求め、この求めた距離が、各反射板に対応して予め記憶されている判定距離に相当すれば、第１送受信器２及び第２送受信器３が正常に作動している（故障なし）と判定する。なお、ここでは診断用電波を用いているが、障害物の有無判定用の電波を用いて故障診断を行うようにしてもよい。

ところで、第１送受信器２や第２送受信器３を構成する部品、例えば、上述の送信部２１を構成する発振器やその他の電子部品及び／又は受信部２２を構成する電子部品は、一般に温度特性を有しており、周囲温度の変化によって送信波の信号レベル（以下単に「送信レベル」という場合もある）や反射波の受信感度が変動してしまうおそれがある。同様に、上記部品の経時変化（経時劣化）等によっても送信レベルや反射波の受信感度が変動するおそれがある。
例えば、周囲温度が変化して送信レベルが低下すると、障害物による反射波の信号レベルも小さくなるため、実際には障害物が踏切道１０内に存在するにもかかわらず、反射レベルが上記閾値ＴＨ以下となって障害物なしと判定してしまう可能性がある。
そこで、このような誤検知を防止するため、本実施形態による踏切障害物検知装置１では、信号処理部６が以下のような処理を行うようにしている。

すなわち、信号処理部６は、第１送受信器２による電波の送信が可能な領域内と、第２送受信器３による電波の送信が可能な領域内とのそれぞれに存在する固定物による反射波の信号レベル（固定物の反射レベル）を監視する。そして、この監視対象である反射レベルに変動があった場合には、そのレベル変動は周囲温度又は経時による変動であるとみなして第１送受信器２、第２送受信器３によって受信された各反射波の信号レベル、すなわち、上記ビート周波数ごとの反射レベルを補正し、補正後の反射レベルを用いて障害物の有無を判定する。上記監視対象である信号レベルは、上述したような周囲温度の変化や部品の経時変化がなければ、ほぼ一定であると考えられるからである。
上記固定物としては、反射板４ａ〜４ｃ，反射板５ａ〜５ｃはもちろん、踏切道１０の内外に存在する建築物も含まれる。但し、ここでは上記固定物を反射板とした場合、すなわち、上記監視対象を反射板による反射波の信号レベルとした場合について説明する。

図４は、信号処理部４によって実行される反射レベルの補正処理のフローチャートである。このフローは、例えば踏切障害物検知装置１の検知周期ごとに実行される。なお、このフローは、第１送受信器２によって受信された反射波の信号レベルを補正するものであるが、第２送受信器３によって受信された反射波の信号レベルの補正についても同様である。

図４において、ステップＳ１では、第１送受信機２から入力したビート信号の解析・処理結果（図２参照）から、監視対象である反射レベルＰｘ、すなわち、反射板４ａによる反射波の信号レベルＰ１（図２参照）を読込む。

ステップＳ２では、ステップＳ１で読込んだ反射レベルＰｘの基準レベルＰ_ＲＥＦに対する変動量（以下「レベル変動量」という）ΔＰ（＝│Ｐｘ−Ｐ_ＲＥＦ│）を算出する。上記基準レベルＰ_ＲＥＦは、踏切障害物検知装置１が踏切道１０内における障害物の有無を安定して検出することができる状態にあるときの反射板４ａによる反射波の信号レベルとしてあらかじめ設定されたものである。例えば、送信電波（検知ビーム）の反射板４ａによる反射波の信号レベルの設計ねらい値等を上記基準レベルＰ_ＲＥＦとしてあらかじめ記憶させておくことができる。あるいは、踏切障害物検知装置１を踏切道１０に設置する際に調整等を行って取得した、送信電波の反射板４ａによる反射波の信号レベルを上記基準レベルＰ_ＲＥＦとして記憶させておくことができる。

ステップＳ３では、ステップＳ２で算出したレベル変動量│ΔＰ│が所定値以上であるか否かを判定する。そして、レベル変動量│ΔＰ│が所定値以上であればステップＳ４に進み、レベル変動量ΔＰが所定値未満であれば本フローを終了する。ここで、所定値は、踏切障害物検地装置１において誤検知のおそれがないレベル変動量としてあらかじめ設定されたものであり、これにより、反射レベルの過剰な補正が抑制される。
なお、所定値＝０とすることもできる。この場合、監視対象である反射レベルＰｘに変動があると、直ちに各距離の反射レベルの補正が行われることになる。

ステップＳ４では、ステップＳ１で読込んだ監視対象の反射レベルＰｘと上記基準レベルＰ_ＲＥＦとの差をレベル補正量Ｃｐ（＝Ｐｘ−Ｐ_ＲＥＦ）として算出する。
ステップＳ５では、算出されたレベル補正値Ｃｐを用いて、第１送受信機２によって受信された反射波の信号レベルを補正する。具体的には、ビート周波数ごとの反射レベル（図２参照）に上記レベル補正量Ｃｐを加算する。

このように、本実施形態による踏切障害物検知装置においては、信号処理部が反射板による反射波の信号レベルを監視し、監視された信号レベルが変動した場合には、その変動分に応じて送受信機によって受信された反射波の信号レベルを補正する。そして、補正後の反射波の信号レベルを用いて障害物の有無を判定する。これにより、周囲温度の変化や経時変化によるレベル変動分が反映された状態で障害物の有無が判定されるので、誤検知を防止して、踏切道内における障害物の有無を安定して検知することができる。

ここで、上記実施形態においては、反射板４ａによる反射波の信号レベルを監視しているが、反射板４ａによる反射波の信号レベルに代えて、反射板４ｂ又は反射板４ｃによる反射波の信号レベルを監視してもよい。また、第２送受信器３によって受信される反射波の信号レベルについては、反射板５ａ〜５ｃのうちのいずれかによる反射波の信号レベルを監視して第２送受信機３によって受信される反射波の信号レベルの補正を行うようにすればよい。

また、上記実施形態においては、反射板による反射波の信号レベルが変動した場合に、送受信器によって受信された反射波の信号レベルを補正するようにしているが、これに代えて、障害物の有無の判定に用いる閾値ＴＨを補正してもよい。この場合には、上記レベル補正量Ｃｐ又はこれに相当する値を閾値ＴＨに加算すればよい。

また、上記実施形態においては、第１送受信器２、第２送受信器３による電波の送信が可能な領域内に存在する固定物として反射板を採用したが、これに限るものではなく、上述したように、踏切道１０の内外に存在する建築物（電架柱など）を上記固定物とすることもできる。この場合、当該建築物による反射波を障害物の検知に使用しないように構成する。具体的には、信号処理部６は、当該建築物の反射レベル及び反射板の反射レベル以外に、あらかじめ設定された閾値よりも大きい反射レベルが存在する場合に、踏切道１０内に障害物があると判定する。なお、第１送受信器２及び第２送受信器３による電波の送信が可能な領域内のそれぞれに遮断機が含まれる場合には、遮断機を上記固定物として利用することもできる。

さらに、以上では、踏切道１０の内外に存在する固定物（反射板や建築物など）による反射波の信号レベルを監視対象とし、この監視対象である信号レベル（反射レベル）が変動した場合に、送受信機によって受信された反射波の信号レベルを補正している。しかしながら、これに代えて、送受信機の内部において擬似的な反射波を生成し、この擬似的な反射波の信号レベルを監視対象としてもよい。以下に簡単に説明する。

図５は、擬似的に反射波を生成する送受信機の一例を示す図である。図２に示された構成との相違点は、擬似反射波生成用の送信アンテナ２２ｄ、擬似反射生成用の受信アンテナ２３ｄ、及び、送信アンテナ２２ｄと受信アンテナ２３ｄの間を接続する遅延線２５がさらに設けられていることである。遅延線２５は、例えば所定長さを有する同軸ケーブルを用いることができる。その他については図２に示された構成と同じである。

そして、図５に示された送受信機において、例えば踏切障害物検知装置の検知周期ごとに、送信部２１から送信される電波の一部を、送信アンテナ２２ｄ、遅延線２５及び受信アンテナ２３ｄを介して受信部２４が受信するように構成する。この受信波は、遅延線２５の長さに応じた距離にて反射された反射波に相当し、これにより、送受信機の内部において擬似的な反射波が生成される。なお、遅延線２５の途中に、例えば減衰器を設けることで、遅延線２５の長さを小さくしつつ、踏切道１０内における任意の位置にて反射された反射波に相当する擬似的な反射波を生成することができる。

この場合、上記受信波、すなわち、擬似的な反射波の信号レベルが上記監視対象である反射レベルＰｘに相当する。また、例えば、上記送受信機において基準温度（例えば２５℃）のもとで遅延線２５を介して受信される受信波の信号レベルをあらかじめ取得しておくことで、この取得された信号レベルを上記基準レベルＰ_ＲＥＦとすることができる。
このようにしても、送受信機による電波の送信が可能な領域内に存在する固定物（反射板や建築物など）の反射レベルを監視対象とした場合と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の実施形態及びその変形例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて更なる変形及び変更が可能であることはもちろんである。

１…踏切障害物検知装置、２…第１送受信機、３…第２送受信機、４ａ〜４ｃ…反射板、５ａ〜５ｃ…反射板、６…信号処理部、２１…送信部、２２ａ〜２２ｄ…送信アンテナ、２３ａ〜２３ｄ…受信アンテナ、２４…受信部、２５…遅延線

Claims

踏切道を含む検知領域内に電波を送信するとともに、この送信した電波の反射波を受信する送受信機と、
前記送受信機によって受信された反射波の信号レベルと、あらかじめ設定された閾値とを比較して障害物の有無を判定する信号処理部と、
を備えた踏切障害物検知装置であって、
前記信号処理部は、前記送受信器による前記電波の送信が可能な領域内に存在する特定の固定物による反射波の信号レベルを監視し、この監視された反射波の信号レベルが変動した場合に前記送受信器によって受信された反射波の信号レベル又は前記閾値を補正する、踏切障害物検知装置。
前記踏切道を挟んで前記送受信器と対向するように設けられ、前記送受信器から送信された電波を当該送受信機に向けて反射する反射板をさらに備え、
前記信号処理部は、前記特定の固定物による反射波の信号レベルとして、前記反射板による反射波の信号レベルを監視する、請求項１に記載の踏切障害物検知装置。
前記信号処理部は、前記特定の固定物による反射波の信号レベルとして、前記踏切道の内外に存在する建築物による反射波の信号レベルを監視する、請求項１に記載の踏切障害物検知装置。
踏切道を含む検知領域内に電波を送信するとともに、この送信した電波の反射波を受信する送受信機と、
前記送受信機によって受信された反射波の信号レベルと、あらかじめ設定された閾値とを比較して障害物の有無を判定する信号処理部と、
を備えた踏切障害物検知装置であって、
前記送受信機は、内部に設けられた遅延線を介して前記電波を送受信することによって擬似的な反射波を生成し、
前記信号処理部は、前記送受信部において生成された擬似的な反射波の信号レベルを監視し、この監視された擬似的な反射波の信号レベルが変動した場合に前記送受信器によって受信された反射波の信号レベル又は前記閾値を補正する、踏切障害物検知装置。