JP2015232456A

JP2015232456A - 列車検出装置

Info

Publication number: JP2015232456A
Application number: JP2014118712A
Authority: JP
Inventors: 鵬楊; Peng Yang; 雅史津田; Masafumi Tsuda; 史明岡松; Fumiaki Okamatsu; 篤沓屋; Atsushi Kutsunoya
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2014-06-09
Filing date: 2014-06-09
Publication date: 2015-12-24
Anticipated expiration: 2034-06-09
Also published as: JP6148643B2

Abstract

【課題】保守点検を容易にする列車検出装置を提供すること。
【解決手段】停止動作中の列車Ｔの前面を走査することで、列車Ｔの前面までの距離である列車距離を測定する距離センサ３を備え、距離センサ３によって測定された列車距離を基に列車Ｔを検出する列車検出装置１において、距離センサ３から基準物までの距離を基準距離として保持し、基準距離とは別に、距離センサ３によって実測した基準物までの距離を実測距離として、基準距離及び実測距離を用いて、距離センサ３の水平角方向における第１ズレ角及び仰角方向における第２ズレ角を検出するズレ角検出部４１と、ズレ角検出部４１によって検出された第１ズレ角及び第２ズレ角を用いて、距離センサ３によって測定された列車距離を補正する補正部４２と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、軌道上を走行する列車の状況及び状態を検出する装置に関し、特に、プラットホームに入線した列車の位置を検出する列車検出装置に関する。

従来から、ＡＴＯ（自動列車運転装置）やＴＡＳＣ（定位置停止装置）等の自動列車制御装置を用いて、プラットホームへの列車の入線や停止位置が検出されている。しかし、自動列車制御装置の導入コストは高価であり、導入できる路線には限りがある。
一方、鉄道の安全性についての要求の高まりを受けて、ホームドアやホーム柵の導入が推進されている。しかし、ホームドアやホーム柵システムの動作においては列車の入線、列車位置の検知が必要であり、自動列車制御装置よりも低コストで簡便な手段が求められている。

そこで近年、自動列車制御装置などの車上装置を設置せず、プラットホーム上やプラットホーム近傍に設置する地上装置のみで、列車の入線を検知して列車の先頭位置を検出する技術が開発され、実路線にも設置されている。この地上装置としては、レーザ光、電波又は音波等を用いる方式や画像処理を用いる方式が存在し、特許文献１に開示される列車停止位置の検出装置が知られている。

特許文献１に開示される列車停止位置の検出装置は、停止動作中の列車の前面に対してスポット状の測定光を左右方向に沿ってライン状に走査しつつ照射して、当該距離センサから列車の前面までの距離を測定する距離センサと、測定された距離に基づいて、列車の停止状態及び停止位置を検出することにより、列車の停止状態及び停止位置を検出する検出部と、を有することを特徴とする。

特開２０１２−２４０５１９号公報

特許文献１に開示される列車停止位置の検出装置などの地上装置は、線路内など、普段点検できない場所にあり、短い点検周期で保守点検（メンテナンス）を行うのは困難である。従って、当該地上装置の汚れの程度、設置位置のズレなどを、短い時間間隔で適時正確に把握することは困難である。
当該地上装置については、センサ自身に故障等を自己診断する機能が備えられているものがあるため、メンテナンス警告を出せる。しかし、設置された地上装置のセンサの汚れ程度や、センサの設置位置のズレ量などについては、メンテナンスの担当者が、実際に装置が設置された場所に行って目視確認や測定を行わなければ正確に把握することができないといった問題がある。

加えて、実際のメンテナンスに際しては、メンテナンスが必要な項目を事前に把握することができないため、全ての装置について全ての項目を点検する必要があるという問題もある。加えて、メンテナンス作業は複雑であり、全ての項目を、終電から始発までの限られた作業時間内で点検は終了できないといった問題も生じている。
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、保守点検を容易にする列車検出装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明は以下の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明に係る列車検出装置は、停止動作中の列車の前面を走査することで、前記列車の前面までの距離である列車距離を測定する距離センサを備え、前記距離センサによって測定された列車距離を基に前記列車を検出する列車検出装置であって、前記距離センサから基準物までの距離を基準距離として保持し、前記基準距離とは別に、前記距離センサによって実測した基準物までの距離を実測距離として、前記基準距離及び実測距離
を用いて、前記距離センサの水平角方向における第１ズレ角及び仰角方向における第２ズレ角を検出するズレ角検出部と、前記ズレ角検出部によって検出された第１ズレ角及び第２ズレ角を用いて、前記距離センサによって測定された前記列車距離を補正する補正部と、を備えることを特徴とする。

ここで、前記補正部が、前記列車の前面の形状を格納する列車形状データベースを保持し、前記第１ズレ角及び第２ズレ角を用いると共に、前記列車形状データベースに格納された前記列車の前面の形状に基づいて前記列車距離を補正すると良い。
また、前記補正部が、前記第１ズレ角を用いて前記距離センサによって測定された前記列車距離を補正した後に、前記第２ズレ角を用いて、前記第１ズレ角を用いて補正した前記列車距離を補正すると良い。

さらに、前記ズレ角検出部により検出された前記第１ズレ角及び第２ズレ角のいずれか一方が閾値を超えたときに警報を発する第１警報部を備えると良い。
加えて、前記距離センサの受信強度を基に、前記距離センサの汚れ程度を検出するセンサ汚れ検出部と、前記センサ汚れ検出部の検出結果を基に警報を発する第２警報部と、を備えると良い。

さらに、前記センサ汚れ検出部は、前記距離センサの受信強度と、前記距離センサが検出した列車距離と、前記列車の前面の反射率とを基に、前記距離センサの汚れ程度を算出するように構成されていると良い。

本発明に係る列車検出装置によれば、保守点検を容易にすることができる。

本発明の第１実施形態に係る列車検出装置、列車検出装置を設置するプラットホーム、及びプラットホームに入線する列車の構成を示す概略図である。第１実施形態による列車検出装置の距離センサと、プラットホーム、レール及び構造物との位置関係を上方から見た平面図である。第１実施形態による列車検出装置の構成を示すブロック図である。第１実施形態による距離センサで取得した距離データを示す図である。第１実施形態による距離センサの水平方向におけるズレ方向と、距離データを基にモニタ（表示部）に表示される固定物の画像とを対比して示す模式図である。第１実施形態による距離センサの仰角方向におけるズレによって変化する固定物の距離データについて、仰角方向に沿った側面と水平方向に沿った平面において説明する模式図である。第１実施形態による距離センサによって取得した列車の前面までの距離である列車距離を示すデータを示す図である。第１実施形態において、得られた列車距離データを第２ズレ角分だけ補正する方法を説明する模式図である。第１実施形態において、得られた列車距離データに対して、列車Ｔの先頭形状に合わせた補正をする方法を説明する模式図である。第１実施形態において、距離センサの水平方向のズレの４つのパターンを示す模式図である。第２実施形態による列車検出装置の構成を示すブロック図である。

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する各実施形態に共通する同一の構成部材には、同一の符号及び同一の名称を付すこととする。従って、同一の符号及び同一の名称が付された構成部材については、同じ説明を繰り返さない。
［第１実施形態］
図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態に係る列車検出装置１について説明する。図１は、本実施形態に係る列車検出装置１、列車検出装置１を設置するプラットホームＨ、及びプラットホームＨに入線する列車Ｔの概略構成を示す図である。図２は、列車
検出装置１の距離センサ３と、プラットホームＨ、軌道（レール）Ｒ及び構造物（固定物）Ｓとの位置関係を上方から見た平面図である。

本実施形態に係る列車検出装置１は、新幹線、在来線、新交通システム、地下鉄などの駅の、例えばプラットホームＨ（以下、単にホームＨという）上、又はホームＨの近傍に設置されて、このホームＨに停止する列車Ｔの列車停止位置Ｐの検出（検知）に限らず、ホームＨに停止しようとする（後述する「停止動作中」の）列車Ｔの位置や速度の検出を行うものである。列車検出装置１は、列車Ｔの車種や形状を検出するためのものであってもよい。

なお、ここでいう列車Ｔには軌道Ｒ上を走行するさまざまな走行体、例えば電車、モノレール、路面電車などが含まれる。また、本実施形態の以下の説明において、「列車停止位置Ｐ」は、実際に列車Ｔが停止した位置を意味し、「停止目標位置Ｐ_Ｏ」という場合は列車Ｔが停止すべき目標として駅のホームＨや軌道（レール）Ｒ上に予め定められた位置を意味する。また、列車Ｔの進行方向Ｄを向いたときの左右方向を、本説明においても左右方向という。

図１に示すように、本実施形態による列車検出装置１は、停止動作中の列車Ｔの前面を水平方向に沿ってライン状に走査することで、列車Ｔの前面までの距離である列車距離を測定する距離センサ３を備え、距離センサ３によって測定された列車距離を基に列車Ｔの停止位置を検出するものである。具体的に、列車検出装置１は、停止動作中の列車Ｔの前面に対して、例えばレーザビーム等スポット状の測定光２などを照射して、この列車Ｔの前面までの距離を測定する距離センサ３と、距離センサ３で測定された列車Ｔの前面までの距離に基づいて、列車Ｔの停止位置（列車停止位置Ｐ）を検出する制御装置４と、を有している。なお、上述の「停止動作中」とは、列車Ｔが、停止目標位置Ｐ_Ｏに停止すべく手動または自動で減速している状態にあることを意味する。

距離センサ３は、レーザ光、電波又は音波などを列車Ｔの前面に照射して、その前面からの反射を受信することで列車Ｔの前面までの距離を計測する非接触式の距離計である。本実施形態において距離センサ３としては、スポット状のレーザビームであるスポットレーザ光を測定光２として照射するレーザ距離計と呼ばれるものを例示する。距離センサ３は、列車Ｔの停止目標としてホームＨ上に予め設けられた停止目標位置Ｐ_Ｏを基準として、停止目標位置Ｐ_Ｏよりも列車Ｔの進行方向Ｄのさらに前方に配置されている。

距離センサ３には、計測レンジ（測定光２の射程）が少なくとも数十ｍ程度（例えば２０ｍ程度）のセンサが用いられる。このような射程を有する距離センサ３は、列車Ｔの進行方向Ｄの前方に向かって、停止目標位置Ｐ_Ｏよりも数ｍ程度（図例では１０ｍ）前方に離れた位置に設置される。
距離センサ３の具体的な設置場所としては、列車Ｔの前面に測定光２を照射してその反射を受信することができれば、ホームＨ上に設置しても、ホームＨ下の空間に設置してもよい。つまり、距離センサ３は、列車Ｔの進行方向Ｄに対して前方且つ左方向斜め又は右方向斜めから照射可能な位置に配置される。なお、距離センサ３は、列車Ｔのフロントガラス下から列車Ｔの前面の下方に設けられた連結器５上までの領域を狙って測定光２が照射されるように配置される。

このように配置された距離センサ３は、例えば、列車Ｔの前面に向けて、列車Ｔ前面の左右方向（つまり、水平方向）に沿った直線Ｌ上を往復しつつ、列車Ｔの前面を左右方向（水平方向）の全幅にわたってライン状に走査するように（１次元のラインスキャンとなるように）測定光２を照射する。このとき、距離センサ３による走査は、水平方向に限定されるものではない。列車Ｔを検出（検知）して当該列車Ｔの前面までの距離を測定することができるのであれば、水平方向以外に、例えば、垂直方向や斜め方向に沿った走査を行っても構わない。本実施形態では、水平方向を例示して説明を行う。

距離センサ３は、照射した測定光２の反射光を受光することにより、距離センサ３から列車Ｔの前面までの距離を、列車Ｔの水平方向の全幅にわたって測定する。この測定光２は一定の周期（数１０キロヘルツ程度）で距離センサ３から照射され、照射のたびに距離の計測が行われる。
この測定光２は、上述した距離センサ３から列車Ｔの前面に向けて照射されるものであるが、列車Ｔの前面の中でも特に連結器５を狙って照射されてもよい。連結器５は異なる種類の列車Ｔ間でも連結できるように、ほぼ同じ形状、且つ同じ高さ（軌道面から約１０００ｍｍ）に設けられており、またその設置位置も異なる種類の列車Ｔ間で同じ設計となっている。それゆえ、測定光２を連結器５を通るように水平方向に照射して連結器５までの距離を計測すれば、異なる種類の列車Ｔ間であっても距離の計測条件を統一することができる。

なお、図１に示すように、列車Ｔが距離センサ３に近づいても、距離センサ３が列車Ｔの左右方向（水平方向）の全幅を走査することができるよう、測定光２の左右方向の走査幅、言い換えれば距離センサ３の走査角度範囲は大きい方がよい。本実施形態において距離センサ３は、約１９０°程度の走査角度範囲を有する。言うまでもなく、走査角度範囲の上限付近及び下限付近は測距精度が低下する場合があるので、可能な限り走査角度範囲の中央値近傍で列車Ｔの前面を走査するのが好ましい。例えば、走査角度範囲のうち、中央値を含む所定範囲のみを用いて列車Ｔの前面を走査することとし、この所定範囲を外れた角度で列車Ｔの前面を走査しないように距離センサ３を保守することが望まれる。

図１に示すように、列車ＴがホームＨに入線したときは、距離センサ３から照射された測定光２は、列車Ｔの前面で反射する。しかし、図２に示すように、列車ＴがホームＨに入線していないときは、距離センサ３から照射された測定光２は、軌道（レール）Ｒを挟んでホームＨとは反対側にある（つまり、ホームＨの対岸側にある）固定物Ｓなどで反射する。固定物Ｓとは、駅舎を構成する部材や軌道（レール）Ｒを支持する部材など、駅構内において列車Ｔのようには移動せず、その位置を変えない構造物のことである。固定物Ｓの例としては、柱や板状のパネル（例えば、看板）などが考えられる。本実施形態では、固定物Ｓとして、略四角形で測定光２の照射方向に対して略垂直な２辺を有し、ホームＨに対してほぼ平行に配置された平板であるパネルを例示し説明を行う。

次に、図１及び図３を参照して、制御装置４について説明する。図３は、本実施形態による列車検出装置１の構成を示すブロック図である。制御装置４は、距離センサ３に接続されて距離センサ３を制御することで、距離センサ３が検出した距離データを取得する。制御装置４は、列車Ｔの停止位置を検出する停止位置検出部４０と、距離センサ３のズレ角を検出するズレ角検出部４１と、距離センサ３が検出した距離データの補正量を求める補正部４２と、ズレ角検出部４１が検出したズレ角が所定値以上となったときに警報を発する第１警報部４３と、停止位置検出部４０が検出した列車Ｔの停止位置及び第１警報部４３が発した警報などを表示する表示部（モニタ）４４とを有する。具体的に、制御装置４は、パソコンやシーケンサなどで構成される。制御装置４で行われる信号処理は、パソコンやシーケンサ内のプログラムを実行するという形で実現される。

停止位置検出部４０は、距離センサ３が検出した距離データに基づいて列車Ｔの停止位置を検出するものである。この停止位置の検出に基づいて、停止位置検出部４０は、距離センサ３で連続して計測された距離データの変化量が所定の閾値以下になった場合に列車Ｔが停止したと判断する。加えて、列車Ｔが停止したと判断された場合に測定された距離データを基に、列車Ｔの停止位置を推定する。

次に、停止位置検出部４０による列車停止位置Ｐの検出方法について具体的に説明する。
まず、ホームＨに列車Ｔが進入して徐々に速度を落とし、停止目標位置Ｐ_Ｏに近づいてきた場合を考える。その際、停止目標位置Ｐ_Ｏよりも列車Ｔの進行方向Ｄの前方に設けられた距離センサ３から測定光２が発射され、列車Ｔの前面に照射される。

距離センサ３からの測定光２が、測定角度範囲の左右一方端から他方端へ水平方向にスキャンするのに、通常は１０ミリ秒から２０ミリ秒程度必要である。すなわち、距離センサ３は、１０ミリ秒から２０ミリ秒の間隔で測定光２をライン状に照射して、照射した測定光２ごとに距離センサ３から列車Ｔの前面までの距離データを取得し、取得した距離データを制御装置４の停止位置検出部４０へ出力する。

停止位置検出部４０は、距離センサ３から列車Ｔの前面までの距離データを取得し、取
得した距離データの変化量が所定の閾値以下になった場合に列車Ｔが停止したと判断する。
図４Ａ、図４Ｂ及び図５を参照しながら、ズレ角検出部４１について説明する、図４Ａは、距離センサ３で取得した固定物Ｓの距離データを示す図である。図４Ｂは、距離センサの水平方向におけるズレ方向と、距離データを基にモニタ（表示部）４４に表示される固定物Ｓの画像とを対比して示す図である。図５は、距離センサの仰角方向におけるズレによって変化する固定物Ｓの距離データについて、仰角方向に沿った側面方向と水平方向に沿った平面方向において説明する図である。

ズレ角検出部４１は、距離センサ３が検出した距離データに基づいて距離センサ３の水平方向及び仰角方向（上下方向）のズレ角を検出するものである。
ズレ角検出部４１は、距離センサ３から、レールＲを挟んでホームＨとは反対側にある基準物である柱やパネルなどの固定物（構造物）Ｓまでの距離を基準距離として保持する。例えば、ズレ角検出部４１は、正しい水平角度及び仰角で設置された距離センサ３によって、図２に示す固定物Ｓまでの距離を測定し、図４Ａに示す距離データを基準距離データとして得る。図４Ａに示す基準距離データにおいて、長方形で囲まれた距離データが固定物Ｓまでの距離を示すデータであり、固定物Ｓにおいて距離センサ３に最も近い点Ａから最も遠い点Ｂまでの７つの距離データが基準距離データとして示されている。

図４Ｂの上段に示すように、正しい水平角度及び仰角で設置された距離センサ３によって測定された固定物Ｓの基準距離データが表示部（モニタ）４４上の平面座標にプロットされ、これらプロットされた基準距離データをつなぐことで、固定物Ｓの基準像ＳＩが形成される。
このとき、ズレ角検出部４１は、これら固定物Ｓの距離データを基準距離として保持すると共に、モニタ４４の平面座標上に形成された固定物Ｓの基準像ＳＩに沿って、つまり、基準距離データの配列方向に沿ってＸ座標を設定し、Ｘ座標に垂直な向きにＹ座標を設定する。

まず、ズレ角検出部４１は、距離センサ３の水平方向のズレ角を検出する。
具体的に、上述の基準距離（基準距離データ）を保持するズレ角検出部４１は、列車ＴがホームＨに入線していないときに、基準距離データとは別に、基準物である固定物Ｓまでの距離である実測距離を任意のタイミングで測定し、実測距離データを取得する。ズレ角検出部４１は、取得した実測距離データを、表示部（モニタ）４４上で基準距離データに基づいて設定したＸＹ座標上にプロットし、これらプロットされた実測距離データをつなぐことで、固定物Ｓの実測像ＭＩを形成する。

このように形成された実測像ＭＩが、図４Ｂの上段に示す基準像ＳＩと同じくＸ軸に沿っていれば、ズレ角検出部４１は、距離センサ３が少なくとも正しい水平角度を保って設置されていると判断する。
これに対して、図４Ｂの中段のモニタ表示に示すように、実測像ＭＩがＸ軸又はＸ軸に平行な軸に対して傾いて（傾きα°）いれば、ズレ角検出部４１は、水平方向において、当該α°の傾きに対応する一方向に距離センサ３が傾いていると判断する。さらに、図４Ｂの下段のモニタ表示に示すように、実測像ＭＩがＸ軸又はＸ軸に平行な軸に対して図４Ｂの中段とは反対側に傾いて（傾きα°）いれば、ズレ角検出部４１は、水平方向において、当該α°の傾きに対応する他方向に距離センサ３が傾いていると判断する。この実測像ＭＩの傾き（α°）は、図４Ｂの中段及び下段に示すモニタ表示において、次の式（１）によって得られる。

距離センサ３が水平方向にズレていれば、距離センサ３の水平方向における測定範囲における固定物Ｓの検出位置（上記Ｙ軸の値）が当該ズレ角の分だけ変化する。そこで、ズレ角検出部４１は、上述のように、基準距離データに基づく基準像ＳＩと、実測距離データに基づく実測像ＭＩとを用いて距離センサ３の水平方向におけるズレ角である第１ズレ
角（α°）を検出する。

尚、上述したズレ角検出部４１の構成において、基準距離データ及び実測距離データを、表示部（モニタ）４４上に設定した平面座標であるＸＹ座標上にプロットして表示したが、これら距離データ及び平面座標を必ずしもモニタ４４上に表示しなくてもよい。ズレ角検出部４１は、基準距離データ及び実測距離データに対して、例えばメモリ内で平面座標を設定することで、上述の記載と同様に、第１ズレ角（α°）を検出することができる。

次に、ズレ角検出部４１は、距離センサ３の仰角方向のズレ角を検出する。具体的に、図５の上段に示す側面図を参照して説明する。図５の上段に示す側面図は、ホームＨ側から固定物Ｓへ向かって見たときの距離センサ３及び固定物Ｓの位置関係を示す。
ズレ角検出部４１は、取得した実測距離データを用いて、固定物Ｓにおいて距離センサ３から最も遠い点までの距離を点Ｂ’までの距離として取得する。その上で、ズレ角検出部４１は、保持する基準距離データが示す、距離センサ３から最も遠い点Ｂまでの距離を用いて、この点Ｂまでの距離と点Ｂ’までの距離とが一致すれば、距離センサ３が少なくとも正しい仰角を保って設置されていると判断する。

これに対して、図５の上段の側面図に示すように、点Ｂまでの距離と点Ｂ’までの距離が一致しなければ、ズレ角検出部４１は、仰角方向において、距離センサ３が傾いていると判断する。この仰角方向の傾き（ｅ°）は、図５の上段に示す側面図において、次の式（２）によって得られる。

なお、図５の下段に示す平面図は、ホームＨを上方から見たとき、つまり、距離センサ３の水平面における距離センサ３及び固定物Ｓの位置関係を示すが、この平面が示すように、距離センサ３が仰角方向において傾いても、基準距離データ及び実測距離データの水平方向における成分は変化しない。
ズレ角検出部４１は、上述のように、基準距離データと実測距離データとを用いて距離センサ３の仰角方向におけるズレ角である第２ズレ角（ｅ°）を検出する。

ズレ角検出部４１は、第１ズレ角及び第２ズレ角のいずれか一方でも検出すると、検出したズレ角を、次に説明する補正部４２へ出力する。
続いて、図６〜図８を参照して、補正部４２について説明する。図６は、距離センサ３によって取得した列車Ｔの前面までの距離である列車距離を示すデータ（列車距離データ）を示す図であり、上段に水平方向におけるズレが発生しているときの距離データを示し、下段に水平方向におけるズレを第１ズレ角分だけ補正した距離データを示している。図７は、得られた列車距離データに仰角方向におけるズレを第２ズレ角分だけ補正する方法を説明する図である。

補正部４２は、ズレ角検出部４１によって検出された第１ズレ角及び第２ズレ角を用いて、距離センサ３によって測定された列車距離データの補正量を求め、当該列車距離データを補正するものである。補正部４２は、ズレ角検出部４１から、水平方向のズレ角である第１ズレ角及び仰角方向のズレ角である第２ズレ角の少なくとも一方を取得し、取得したズレ角を用いて、距離センサ３によって取得した列車距離データを補正する。

図６を参照して、具体的に説明する。図６の上段に示す距離データは、横軸が、距離センサ３の走査範囲における走査位置（走査角度）を示し、縦軸が、測定された列車距離を示す。なお、横軸及び縦軸の値は相対値である。
補正部４２は、水平方向のズレ角である第１ズレ角（α°）を取得していれば、図６の上段に示す列車距離データについて、第１ズレ角（α°）だけ走査角度を補正する。補正部４２は、第２ズレ角（ｅ°）を取得していなければ、第１ズレ角（α°）だけ補正した列車距離データを、距離センサ３が検出した距離データとして停止位置検出部４０へ出力する。

第２ズレ角（ｅ°）を取得していれば、補正部４２は、第１ズレ角（α°）だけ補正し
た列車距離データに、さらに第２ズレ角（ｅ°）に対応する補正を施す。つまり、図６の下段に示す第１ズレ角（α°）だけ補正した列車距離データの列車距離（縦軸）に対して、図７に示す方法で補正を施す。
図７において、図６の下段に示す列車距離データが示す列車距離は、距離センサ３が仰角ｅ°だけズレたときに計測された距離ｔ’であり、この距離ｔ’を第２ズレ角（ｅ°）を用いて補正することで、列車Ｔの前面までの真の距離である距離ｔを求める。真の距離ｔは、図７に示す側面図において、次の式（３）によって得られる。

補正部４２は、水平方向のズレ角である第１ズレ角（α°）分の補正が施された図６の下段に示す列車距離データに、さらに仰角方向におけるズレ角である第２ズレ角（ｅ°）に対応する補正を施した真の列車距離ｔからなる列車距離データを、距離センサ３が検出した距離データとして停止位置検出部４０へ出力する。
このように、補正部４２は、第１ズレ角（α°）を用いて距離センサ３によって測定された列車距離を補正した後に、第２ズレ角（ｅ°）を用いて、第１ズレ角（α°）を用いて補正した列車距離を補正する。

以上が、補正部４２の構成であるが、列車Ｔの先頭形状が図１や図７に示すような平面ではない場合、仰角方向におけるズレ角である第２ズレ角（ｅ°）に対応する補正において、上記式（３）による補正とは異なる補正が必要となる。
図８を参照しながら、列車Ｔの先頭形状が平面でない場合の補正について説明する。図８は、図７に対応する図であり、得られた列車距離データに対して、仰角方向におけるズレを第２ズレ角分だけ補正し、さらに列車Ｔの先頭形状に合わせた補正をする方法を説明する図である。

補正部４２は、予め、列車Ｔの先頭形状のＣＡＤデータ等の列車先頭データベースを保持し、当該データベースにより補正を行う。列車Ｔの前面の形状である先頭形状のＣＡＤデータ等を格納する列車形状データベースを保持し、第１ズレ角及び第２ズレ角を用いると共に、列車形状データベースに格納された列車Ｔの先頭形状（前面の形状）に基づいて列車距離を補正する。その補正方法下記に示す。

補正部４２は、次の式（４）を用いて、距離センサ３が第２ズレ角（ｅ°）だけずれたときに計測された距離ｔ’の計測位置の高さと、仰角方向のズレが無いときの真の列車距離ｔの計測位置の高さとの高さ差Ｂを計算する。

高さ差Ｂが得られれば、補正部４２は、列車先頭データベースを基に、当該高さ差Ｂが得られた水平方向における位置と同一の位置において、距離センサ３の位置のズレがないときの計測位置から、第２ズレ角（ｅ°）だけズレが生じたときに距離ｔ’を検知した計測位置までの直線距離である距離Ｙを求める。
求めるべき真の列車距離ｔは、図８における距離Ｘ_１と距離Ｘ_２の和（ｔ＝Ｘ_１＋Ｘ_２）であるので、上で求めた高さ差Ｂ、距離Ｙ、次の式（５）及び式（６）を用いて距離Ｘ_１と距離Ｘ_２を求める。

上記式（５）及び式（６）で求めた距離Ｘ_１と距離Ｘ_２の和をとることで、先頭形状が平面でない列車Ｔの真の列車距離ｔを求めることができる。
図９を参照しながら、第１警報部４３について説明する。図９は、距離センサ３の水平
方向のズレの４つのパターンを示す図である。
第１警報部４３は、ズレ角検出部４１が検出する第１ズレ角及び第２ズレ角を監視し、ズレ角検出部４１により検出された第１ズレ角及び第２ズレ角のいずれか一方が閾値を超えたときに警報を発する。

まず、図９は、水平方向におけるズレが生じたときの距離センサ３と列車Ｔの前面の位置関係を示しており、最上段である一段目は、水平方向のズレがほとんど発生していない、正常時に近い状態を示しており、Ｘ軸で示す距離センサ３の正面方向が列車の進行方向Ｄとほぼ平行になっている。二段目は、距離センサ３が列車Ｔの前面へ若干近づくような水平方向のズレが生じたときの状態を示しており、Ｘ軸で示す距離センサ３の正面方向が、ほぼ列車Ｔの前面を向いている。三段目は、一段目の状態よりもさらに大きな水平方向のズレが生じた状態を示しており、距離センサ３の正面方向が列車Ｔの前面から大きく遠ざかっている。四段目は、三段目とは反対側に大きなズレが生じた状態を示しており、距離センサ３の正面方向が列車Ｔの前面とほぼ平行になっている。

特に、図９の三段目及び四段目に示す距離センサ３の向きでは、列車Ｔの前面が距離センサ３の走査範囲から外れてしまう可能性があるため、第１警報部４３は、列車Ｔの水平方向の両端部のうち、図９に破線で示すように、距離センサ３の正面方向からより離れている端部と距離センサ３の正面を結ぶ直線が距離センサ３の正面方向に対してなす角度θを監視する。この角度θの監視は、距離センサ３が正しく設置されたときの角度θに第１ズレ角（α°）を加味することで行われるので、第１警報部４３は、第１ズレ角（α°）に上限及び下限の閾値を設けることで、角度θを監視して、許容範囲にあるか否かを判断することができる。この角度θの許容範囲は、列車Ｔの前面が距離センサ３の走査範囲（例えば、１９０°の走査角度範囲）にあるか否かという基準や、上述の第１ズレ角（α°）が、実測距離データの補正を有効に行うことができる範囲にあるか否かという基準などに基づいて決定することができる。

第１警報部４３は、地震等大きな揺れが発生したことで距離センサ３に水平方向のズレが生じ、第１ズレ角（α°）が閾値を超えた（角度θが許容範囲を超えた）とき、メンテナンス（保守、点検）を促す警報（アラーム）をモニタ４４へ出力する。第１警報部４３は、モニタ４４に表示される映像や、モニタ４４の周辺に設けられたスピーカ（図示せず）から発せられる音声を、アラームとして出力することができる。保守員は、そのアラームを確認してから、距離センサ３の水平方向の角度調整作業を行う。

加えて、第１警報部４３は、第２ズレ角（ｅ°）に基づいて、仰角方向におけるズレ角の監視を行う。第１警報部４３は、ラインスキャンの高さ（ｓｉｎ(ｅ)・ｔ’）が、列車Ｔの高さｈの範囲内にあるかを監視する。地震等大きな揺れが発生したことで距離センサ３に仰角方向のズレが生じ、ラインスキャンの高さ（ｓｉｎ(ｅ)・ｔ’）が列車Ｔの高さｈの範囲を超えたとき、第１警報部４３は、メンテナンス（保守、点検）を促す警報（アラーム）をモニタ４４へ出力する。保守員は、そのアラームを確認してから、距離センサ３の仰角方向の角度調整作業を行う。

以上のように構成された制御装置４を有する列車検出装置１によれば、距離センサ３に水平方向及び仰角方向のズレが生じた場合でも、距離センサ３が計測した列車距離を水平方向における第１ズレ角（α°）及び仰角方向における第２ズレ角（ｅ°）に基づいて、自動的に補正することができる。さらに、列車検出装置１は、水平方向や仰角方向のズレ角が、列車距離の補正ができなくなるほど大きくなったときに初めて、メンテナンスの必要を知らせるアラームを発する。従って、列車検出装置１は、距離センサ３のズレについての保守点検が必要な時期を適切に知らせることができ、アラームが発せられる以前に、ズレが生じているかどうかわからない距離センサ３の保守点検を省略することができる。

なお、第１警報部４３が、ズレ角検出部４１が検出した第１ズレ角（α°）及び第２ズレ角（ｅ°）をモニタ４４に表示させれば、保守員は、それら表示されたズレ角の値を参考にして距離センサ３のメンテナンスを実施することができる。
［第２実施形態］
次に、図１０を参照しながら、本発明の第２実施形態について説明する。

図１０は、本実施形態による列車検出装置１０の構成を示すブロック図である。列車検出装置１０は、第１実施形態による列車検出装置１の制御装置４の構成に加えて、距離センサ３の汚れ程度を検出するセンサ汚れ検出部４５と、センサ汚れ検出部４５の検出結果を基に警報を発する第２警報部４６とを有する制御装置１１を備えている。以下、列車検出装置１０の特徴的構成である制御装置１１のセンサ汚れ検出部４５及び第２警報部４６の構成について説明する。

センサ汚れ検出部４５は、距離センサの受信強度を基に、距離センサの汚れ程度を検出するものであり、距離センサの受信強度と、距離センサが検出した列車距離と、列車の前面の反射率とを基に、距離センサの汚れ程度を算出する。
具体的に、センサ汚れ検出部４５は、距離センサ３の受信強度であるＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）を用いると共に、距離センサ３の計測値である列車Ｔの前面までの距離、及び列車Ｔの前面の材料により決まる列車Ｔの前面の反射率に基づいて、距離センサ３の測定光２が透過する窓面の透過率（汚れの程度）を検出する。センサ汚れ検出部４５は、列車Ｔの前面の材料により決まる列車Ｔの前面の反射率を予め有しているが、反射率を判断するための列車Ｔの種別は、センサ汚れ検出部４５の外部から取得する。

センサ汚れ検出部４５は、列車Ｔの種類ごとに、ＲＳＳＩ、列車Ｔの前面までの距離（列車距離）、列車Ｔの前面の反射率、及び距離センサ３の窓面の汚れ程度を関連付けて構築されたＲＳＳＩデータベースを用意する。このデータベースの構築方法について下記に示す。
距離センサ３の受信強度（ＲＳＳＩ）、列車Ｔの前面までの距離、列車Ｔの前面の反射率、距離センサ３の窓面の汚れ程度の間には、次の式（７）に示す関係がある。

この式（７）に示す関係に基づいて、ＲＳＳＩデータベースが構築される。
センサ汚れ検出部４５は、距離センサ３から、列車Ｔの前面までの距離（列車距離）を取得すると同時に、距離センサ３の受信強度である受信ＲＳＳＩを受信し、当該列車Ｔの種別に応じた前面の反射率を取得する。その上で、ＲＳＳＩデータベースを参照し、取得した列車距離及び反射率に関連付けられたＲＳＳＩを検索する。センサ汚れ検出部４５は、検索によって抽出されたＲＳＳＩである抽出ＲＳＳＩと受信ＲＳＳＩとを比較し、受信ＲＳＳＩが抽出ＲＳＳＩより小さい場合、メンテナンスが必要な汚れが発生した可能性があると判断する。

このとき、センサ汚れ検出部４５は、取得した列車距離、反射率及び受信ＲＳＳＩを、上記式（７）に適用して、距離センサ３の測定光２が透過する窓面の透過率（汚れの程度）を算出し、算出した汚れの程度を第２警報部４６へ出力する。
第２警報部４６は、センサ汚れ検出部４５の検出結果を基に警報を発するものである。具体的に、第２警報部４６は、センサ汚れ検出部４５から取得した汚れの程度が閾値を超えたときに、距離センサ３の清掃を促すメンテナンスの警報（アラーム）をモニタ４４へ出力する。第２警報部４６は、モニタ４４に表示される映像や、モニタ４４の周辺に設けられたスピーカから発せられる音声を、アラームとして出力することができる。保守員は、そのアラームを確認してから、距離センサ３の清掃作業を行う。

以上のように構成された制御装置１１を有する列車検出装置１０によれば、第１実施形
態による列車検出装置１の効果に加えて、距離センサ３の窓面の汚れ程度が、列車距離の計測の精度に影響するほど大きくなったときに初めて、メンテナンスの必要を知らせるアラームを発する。従って、列車検出装置１０は、距離センサ３の窓面の汚れについての清掃が必要な時期を適切に知らせることができ、アラームが発せられる以前に、汚れているかどうかわからない距離センサ３の保守点検を省略することができる。

以上、上述の各実施形態による列車検出装置１及び列車検出装置１０は、距離センサ３の設置位置のズレや汚れについて、日頃の保守及び点検が不要になると共に、大きな自然災害等で距離センサ３の設置位置が大きくズレたときや、性能の低下を招くほど汚れたときにのみ、メンテナンスアラームを出力する。これによって、メンテナンスを必要とする項目を、適切な時期に保守員に知らせることができる。

ところで、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１０列車検出装置
２測定光
３距離センサ
４，１１制御装置
５連結器
４０停止位置検出部
４１ズレ角検出部
４２補正部
４３第１警報部
４４表示部（モニタ）
４５センサ汚れ検出部
４６第２警報部
Ｄ進行方向
Ｈプラットホーム
Ｐ列車停止位置
Ｐ_Ｏ停止目標位置
Ｒ軌道（レール）
Ｓ固定物（構造物）
Ｔ列車
ＳＩ基準像
ＭＩ実測像

Claims

停止動作中の列車の前面を走査することで、前記列車の前面までの距離である列車距離を測定する距離センサを備え、前記距離センサによって測定された列車距離を基に前記列車を検出する列車検出装置であって、
前記距離センサから基準物までの距離を基準距離として保持し、前記基準距離とは別に、前記距離センサによって実測した基準物までの距離を実測距離として、前記基準距離及び実測距離を用いて、前記距離センサの水平角方向における第１ズレ角及び仰角方向における第２ズレ角を検出するズレ角検出部と、
前記ズレ角検出部によって検出された第１ズレ角及び第２ズレ角を用いて、前記距離センサによって測定された前記列車距離を補正する補正部と、を備えることを特徴とする列車検出装置。
前記補正部が、前記列車の前面の形状を格納する列車形状データベースを保持し、前記第１ズレ角及び第２ズレ角を用いると共に、前記列車形状データベースに格納された前記列車の前面の形状に基づいて前記列車距離を補正することを特徴とする請求項１に記載の列車検出装置。
前記補正部が、前記第１ズレ角を用いて前記距離センサによって測定された前記列車距離を補正した後に、前記第２ズレ角を用いて、前記第１ズレ角を用いて補正した前記列車距離を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の列車検出装置。
前記ズレ角検出部により検出された前記第１ズレ角及び第２ズレ角のいずれか一方が閾値を超えたときに警報を発する第１警報部を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の列車検出装置。
前記距離センサの受信強度を基に、前記距離センサの汚れ程度を検出するセンサ汚れ検出部と、
前記センサ汚れ検出部の検出結果を基に警報を発する第２警報部と、を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の列車検出装置。
前記センサ汚れ検出部は、前記距離センサの受信強度と、前記距離センサが検出した列車距離と、前記列車の前面の反射率とを基に、前記距離センサの汚れ程度を算出するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の列車検出装置。