JP2016049907A - 列車通過方向判定方法およびその装置並びに列車停止位置判定方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車上に搭載した機器のみで、構内における列車の通過方向および停止位置を判定することができる方法および装置を提供する。
【解決手段】構内の可能なルート上の全てのポイントの位置情報およびポイントにおける通過方向のデータを記憶させた構内線路情報テーブルを車上に備え、車上の測位装置から時々刻々入力する位置情報を構内線路情報テーブルと照合し、入力した位置情報がいずれかのポイントの位置情報と一致したとき、車上のジャイロセンサが出力するヨー角が、そのポイントについて構内線路情報テーブルに登録されているヨー角から判断される通過方向と一致したときは、そのポイントを構内線路情報テーブルに登録されている方向に通過したと判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は，列車が上下どちらの方向から駅に進入して、構内のポイントをどちらの方向に通過したかを判定する方法およびその装置並びに列車の停止位置を判定する方法およびその装置に関する。

列車からの乗客の転落事故を防ぐため、列車（単体車両も含む。）がホームの無い位置に停止した場合は、車掌が開扉操作を行ってもドアを開かせないようにした開扉支援装置は、たとえば、非特許文献１，２に記載されている。

非特許文献１に記載の開扉支援装置は、列車の最前部と最後部の左右両側に超音波センサを設け、超音波センサから照射される超音波の反射波を最前部と最後部の左側または右側の同一側で受けた場合に、その側にホームが有ると判断するホーム検知装置を用いる。そして、乗務員が誤ってホームの無い側のドアを開扉させるスイッチ操作を行なっても、ホーム検知装置がホームが有ると判断していないことに基づいてドア開閉装置のドア開放動作を禁止するようにしたものである。

しかし、非特許文献１の超音波式ホーム検知装置は、次の２点において問題がある。第１点は、ホーム側面の状態（凹凸面）により超音波が乱反射するので、ホーム有無の判定が不安定になり、信頼性が低いことである。この判定の不安定を防止するためには、ホーム側面の改修等が必要になる。改修を不要にするため、ホームの検知状態を一定時間保持する検知時素付ホーム検知装置も非特許文献１に開示された。

第２点は、ホーム笠石の高さは路線ごとに異なることがあるため、車両に取付けた超音波センサの高さとホーム笠石の高さの差異によりホームを正しく認識できないことがあることである。

非特許文献２の開扉支援装置は、ホームの高さなどの制約を受けないようにして、信頼性を高めたホーム検知装置を使用している。このホーム検知装置は、レーザセンサを用いる方式であり、車両に取付けたレーザセンサのレーザ光照射角θのときの対象物までの距離を基に座標変換により車両と反射点との相対変位を計算し、θを一定範囲で変化させながら反射点の軌跡を計算し、その軌跡がホーム上面としての特徴を有するか否かでホームの有無を判定するものである。

ＪＲＥＡＳＴ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｎｏ.２１ ＪＲＥＡＳＴ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｎｏ.２９

非特許文献２のレーザ式ホーム検知装置は、非特許文献１の超音波式ホーム検知装置の問題点を解決し、全てのホームを正しく認識することができる。しかし、レーザ光照射角θを一定範囲で変化させながら反射点の軌跡を計算し、その軌跡がホーム上面としての特徴を有するか否かでホームの有無を判定するから、ホーム上面にたとえば積雪がある場合は、ホームを正しく検知することは困難である。したがって、北陸や北海道など、積雪によりホームが雪で覆われることが多い地域では、レーザ式ホーム検知装置を導入することができない。

また、上記ホーム検知装置は、いずれも、列車が停止したときに左右いずれの側にホームが有るかを検知するものであるから、観点を変えると、列車がホームのある所定の停止位置に到達したか否かを検知するものでもある。しかし、上記ホーム検知装置は、停車場構内における列車の停止位置までの通過経路や正確な停止位置は認識することができない。したがって、進路設定装置の何らかの誤動作により列車が誤った位置に停止しても、これを自動的に認識することはできない。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、車上に搭載した機器のみで、構内における列車がポイントを通過する方向を判定することができる列車ポイント通過方向判定方法および装置を提供することを目的とする。また、本発明は、列車ポイント通過方向の判定結果を利用して、列車の構内における停止位置を正確に判定することができる列車停止位置判定方法および装置を提供することを目的とする。

［列車通過方向判定方法］
本発明の列車通過方向判定方法は、駅構内の可能なルート上の全てのポイントの位置情報および前記ポイントにおける通過方向に対応した、上下線それぞれの到着想定番線データを記憶させた構内線路情報テーブルを車上に備え、前記車上に搭載された測位装置から時々刻々入力する位置情報を前記構内線路情報テーブルと照合し、前記測位装置から入力した位置情報がいずれかのポイントの位置情報と一致したとき、前記車上に搭載されているジャイロセンサが出力するヨー角と、そのポイントについて前記構内線路情報テーブルに登録されている、通過方向毎に想定されるヨー角とが一致したとき、そのポイントを前記構内線路情報テーブルに登録されている方向に通過したと判定することを特徴とする。

本発明の他の列車通過方向判定方法は、上記列車通過方向判定方法において、前記構内線路情報テーブルに列車が駅構内に進入する際に最初に通過するポイントから所定距離手前の位置の位置情報も登録しておき、前記測位装置から入力した位置情報が前記最初のポイントから所定距離手前の位置の位置情報と一致したときに前記ジャイロセンサを起動させることを特徴とする。

本発明の他の列車通過方向判定方法は、上記列車通過方向判定方法において、前記駅構内に進入した列車が所定の停止位置に停止するまでに通過する各ポイントの位置情報とそのポイントにおける通過方向のデータを時系列的に記録したルートデ―タとして保存し、その保存したルートデータを前記構内線路情報テーブルと照合して、一致したルートデ―タを基に列車の前記構内における通過方向を判定することを特徴とする。

本発明の列車通過方向判定装置は、いずれも車上に搭載される測位装置と、ジャイロセンサと、演算処理装置と、記憶装置と、表示装置とを有し、前記測位装置は列車の現在位置を計測して緯度情報と経度情報を出力するものであり、前記ジャイロセンサは、前記列車の最前部に設けられ、列車走行に伴う垂直軸周りの角速度（ヨー角）を検知して出力するものであり、前記記憶装置は、前記構内の可能なルート上の全てのポイントの位置情報および通過方向（ヨー角）のデータを記憶させた構内線路情報テーブルを格納しているものであり、前記演算処理装置は、前記測位装置から時々刻々入力される位置情報を前記構内線路情報テーブルに登録されている位置情報と照合して、前記列車の所在位置を推定する所在位置検索部と、前記列車の現在位置がポイントであると推定したときに前記ジャイロセンサから出力されるデータ（ヨー角）に基づいて前記列車の当該ポイントにおける通過方向を判定する通過方向判定部とを有することを特徴とする。

本発明の列車通過方向判定装置は、上記列車通過方向判定装置において、前記記憶装置は、前記構内に進入した列車が所定の停止位置に停止するまでに通過する各ポイントの位置情報とそのポイントにおける通過方向のデータをルートデ―タとして記憶しており、前記演算処理装置は、前記ルートデータを前記構内線路情報テーブルと照合して、一致したルートデ―タをもとに前記列車の前記構内における通過方向を判定する通過方向判定部とをさらに有することを特徴とする。

上記列車通過方向判定装置において、前記演算処理装置は、前記所在位置検索部が列車の所在位置が、駅構内に進入する際に最初に通過するポイントから所定距離手前の位置であると推定した時、前記ジャイロセンサを起動させるジャイロセンサ起動部を有することが好ましい。

本発明の列車停止位置判定方法は、記憶装置に上記構内線路情報テーブルを備え、構内に進入した列車が所定の停止位置に停止するまでに通過する各ポイントの位置情報とそのポイントにおける通過方向および所定の停止位置の位置情報をルートデ―タとして記録し、前記ルートデータを前記構内線路情報テーブルと照合し、一致したルートデ―タを基にその列車が構内のどの位置（何番線）に停止したかを判定することを特徴とする。

そして、本発明の列車停止位置判定装置は、上記列車通過方向判定装置において、前記記憶装置のルートデ―タに所定の停止位置の位置情報を含めるとともに、前記演算処理装置に、前記通過方向判定部が前記ルートデータと一致するデ―タを前記構内線路情報テーブルに見つけたとき、そのルートデ―タに含まれている停止位置の位置情報から停止位置を判定する停止位置判定部を付加してなることを特徴とする。

上記列車停止位置判定装置は、前記演算処理装置に、前記所在位置検索部が列車の所在位置が、駅構内に進入する際に最初に通過するポイントから所定距離手前の位置であると推定した時、前記ジャイロセンサを起動させるジャイロセンサ起動部を有することが好ましい。

本発明の実施の形態に係る通過方向判定装置の構成を概略的に示すブロック図である。 カメラの車載位置の一例を示す図である。 図２のカメラの運転室前面窓における位置の一例を示す図である。 車載カメラの撮影方向および角度の一例を示す図である。 図４の車載カメラからホームのある線路の前方を見た場合の映像の一例を示す図である。 図４の車載カメラで図５の線路前方の一定範囲を撮影した場合の画像である。 図６の画像を画像処理する場合の処理内容および処理結果を説明する図である。 駅の線路構成の一例を示す図である。 データベースを構成する線路情報テーブルの一例を示す図である。 線路情報テーブル作成用のデータ収集装置の構成を示す図である。 図１の演算処理装置および記憶装置の詳細を示す図である。 停止位置判定アルゴリズムを説明する図である。 ホーム検知装置の作用を説明するフローチャートである。 車掌室に設けられる開扉スイッチとその取付盤を示す斜視図である。

次に、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。

［通過方向判定装置］
図１に示すように、通過方向判定装置Ａは、コンピュータシステムで構成されていて、測位装置１と、ジャイロセンサ２と、カメラ３と、速度検出装置４と、演算処理装置５と、記憶装置６と、表示装置７とを有する。この通過方向判定装置Ａは、列車に搭載して用いられる。

測位装置１は、衛星または地上基地局などの基準電波発信源からの電波を受信し、その時点の自己の所在位置情報（緯度情報および経度情報）を得るものであり、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を用いることができる。以下、測位装置をＧＰＳという。

ジャイロセンサ２は、角速度を計測するものであり、列車に取付けられた場合は、ヨー角からレールに対する列車の相対的方向を検出することができる。ヨー角は、フリージャイロにより直接測定することができるし、ヨーレートを積分して求めることもできる。

カメラ３は、連続撮影が可能なビデオカメラやステレオカメラ等の車載カメラであり、図２に示すように、列車ＴＲの最前部窓内側に、列車ＴＲがホームのある線路に停止する場合にそのホームの特徴を表す物を撮影できるように取り付けられる。速度検出装置４は、たとえば速度発電機等の列車の走行速度を検出する既知のものである。

演算処理装置５は、ＣＰＵで構成されていて、ＧＰＳ１、ジャイロセンサ２、カメラ３、速度検出装置４、記憶装置６および表示装置７に電気的に接続されている。演算処理装置５は、主として、カメラ３から入力する画像を画像処理して、レールの左右いずれかの側にホームが存在するときにそのホームを検知する機能と、ＧＰＳ１から時々刻々入力する位置情報およびジャイロセンサ２から入力するヨー角に基づいて、列車の所在位置および列車がポイントを通過するときの通過方向を判定する機能と、および列車の停止位置を判定する機能とを有する。詳細は後述される。

図２の３Ａは、列車ＴＲが左方向に走行する場合の最前部窓内側に設けられたカメラ、３Ｂは列車ＴＲが右方向に走行する場合の最前部窓内側に設けられたカメラである。カメラ３は図３に示すように、窓Ｗの運転手の視界を妨げない位置、たとえば左下等に設置される。また、カメラ３は図４に示すように、線路Ｒの左側または右側のいずれにホームが存在する場合でも、そのホームの長手方向の一定範囲を撮影できる方向と角度をもって取付けられる。図５は線路Ｒの右側にホーム１０１がある場合の映像を示している。そして、図６は、その映像の中の一定範囲をカメラ３により撮影した場合の画像１００を示している。

カメラ３が出力する画像データは、演算処理装置５により記憶装置６のバッファメモリに保存され、演算処理装置５の後述される画像処理部５４により画像処理をされる。しかし、カメラ３は常時稼働されている訳ではない。速度検出装置４がホームに入線する列車の速度がたとえば５ｋｍ／ｈ程度まで下がったことを検出した時に、カメラ３が撮影を開始するように設定されている。ホームの存在判定は、実際にドアを扱う停止間際に行えばよいため現実的である上、これにより、不要な撮影や画像処理、ノイズによる誤検知が回避されている。

演算処理装置５の画像処理部５４は、画像処理プログラムを実行して、カメラ３から入力される画像１００に対して２値化処理またはエッジ処理により画像の中からホームの特徴を表すもの（画像）を抽出する。たとえば、図１０において、ホーム１０１の右側上方に太陽がある場合は、そのホーム１０１のレール１０２側の端面１０３およびホーム立ち上がり面１０４に当たる光量が少ないので、端面１０３およびホーム立ち上がり面１０４はホーム上面に比し、暗い（輝度が低い）。

したがって、図５の一定範囲を撮影した画像１００には、図６に示すように、太くて暗い斜めの楔形の線１０３Ａが現れる。この太くて暗い斜めの楔形の線１０３Ａはホーム１０１の特徴を表す画像（以下、特徴画像という。）の一例である。

この点に着目して、画像処理プログラムは、図７に示すように、画像１００の中のレール１０２の中心線１０５の左右両側にその中心線に対して所定の傾角とを幅を有する片仮名のハ字形に似た領域１０６Ｌ，１０６Ｒを設定し、その領域に特徴画像１０３Ａがあるかないかを探索し、ある場合はその特徴画像１０３Ａを抽出する処理を行う。そして、演算処理装置５の画像処理部５４は、特徴画像１０３Ａが抽出された場合は、演算処理装置５のホーム存在判定部１の５５がその位置にホームがあると判定して、ホームを検知したことを意味する信号を出力する。

図７においては、演算処理装置５の画像処理部５４は、レール１０２の右側の領域１０６Ｒに特徴画像１０３Ａを抽出したので、演算処理装置５のホーム存在判定部１の５５は、レール１０２の右側にホームがあると判定する。これに対し、図７の左側の領域１０６Ｌに特徴画像１０３Ａを抽出した場合は、ホーム存在判定部１の５５はレール１０２の左側にホームがあると判定する。

ホームの特徴を表す物には、上記のホーム１０１の端面１０３の陰影のほか、ホーム１０１の上面に敷設してある黄色い点字ブロック１０７の列がある。また、図示されていないが、列車停止位置の前方におけるホーム上面に植設されている、停止目標を示す標識や運転手用バックミラー等がある。これらは、カメラ３から得られる画像１００の中に現れる。したがって、これらも特徴画像となり得る。

ホームの端面１０３またはホームの立ち上がり面１０４の画像を特徴画像とする場合は、これらの面の輝度がホームの上面の輝度と識別可能な程度に異なれば検知（抽出）が可能である。特にホームの立ち上がり面は積雪時でも雪は付着しにくいという特徴がある（仮に付着しても、列車の走行に伴ってかき落とされる）。したがって、ホーム上に積雪があるときも、ホームの端面は周辺に比べて細長く黒っぽい領域として露出している可能性が高いので、積雪に影響されずにホームの検知が可能である。ゆえに、とくに降雪期間が長い地方でのホーム検知に有効である。

黄色の点字ブロック列は、黄色の領域がある程度連なった箇所という、ホーム上では他にあまり見られない特徴を有する。さらに色相に着目して、黄色の色相領域を選択的に抽出する画像処理を適用することで、点字ブロック列を良好に抽出することができる。したがって、ホームに当たる太陽光の方向如何に関わりなく、ホームの検知が可能である。

カメラ３にステレオカメラを使用すれば、距離情報を取得して、ホームの存在を判定することも可能である。ホームの立ち上がり面に十分な輝度差が無い場合に抽出が困難となる弱点を補うことができる。

ホームの端面１０３またはホームの立ち上がり面１０４の画像を特徴画像とする場合は、これらの面１０３，１０４への太陽光の当たり具合によっては、特徴画像の抽出が困難な場合があり得る。そこで、本発明の好ましい実施の形態においては、カメラ３によるホーム検知の上記弱点を補うため、ＧＰＳ１とジャイロセンサ２を用いる後述の列車通過方向判定および停止位置判定を行って、ホーム検知の信頼性の向上を図っている。

ＧＰＳ１とジャイロセンサ２による列車通過方向判定および停止位置判定を行うには、各駅の線路構成における列車の走行経路をデータ化した線路情報テーブルからなるデータベースを備える必要がある。そこで、図１の演算処理装置５及び記憶装置６について詳述する前に、データベースを構成する線路情報テーブルについて説明する。

図８は、ある駅（ＳＴ１）の線路構成を示す図である。図８において、矢印ａは線路Ｒにおける列車の進行方向（下り）を示す。Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は線路Ｒに設けてあるポイントであり、線路Ｒは各ポイントＰ１，Ｐ２，Ｐ３においてそれぞれ左右に分岐され、ポイントＰ２，Ｐ３以降の線路Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれホームＰＦ１，ＰＦ２の左右両側を延長している。Ｒ１は１番線であり、右側に１番ホームＰＦ１がある。Ｒ２は２番線であり、左側に２番ホームＰＦ２がある。また、Ｒ３は３番線であり、右側に３番ホームＰＦ３がある。Ｒ４は４番線であり、左側に４番ホームＰＦ４がある。そして、図２におけるＳＰは、列車の進行方向の最初のポイントＰ１から所定距離、たとえば１００ｍ手前の地点であり、後述されるジャイロセンサ起動地点として用いられる。

記憶装置６には、システムプログラム、後述される通過方向判定プログラム、停止位置判定プログラムおよび上記画像処理プログラムが格納されているほか、列車が走行する路線の全駅の線路構成を表すデータが登録されている線路情報テーブルＴ１，Ｔ２,〜Ｔｎが備えられ、データベースＤＢが構築されている。

図９は、図８のＳＴ１駅に下りで進入する場合の線路情報テーブルＴを示す。この線路情報テーブルＴには、図８のジャイロセンサ起動地点ＳＰの位置情報と、各ポイントＰ１〜Ｐ３の位置情報と、各ホーム（ＰＦ１〜ＰＦ４）に隣接する線路（Ｒ１〜Ｒ４）の位置情報が登録されている。また、線路情報テーブルＴには、列車がポイントＰ１〜Ｐ３を通過するときのジャイロセンサ２が出力するヨー角（通過方向）が登録されている。

ポイントＰ１におけるヨー角が左（ＹＬ）の場合はポイントＰ１における列車通過方向は左、すなわち、ポイントＰ２方向であることが表されている。ポイントＰ１におけるヨー角が右（ＹＲ）の場合はポイントＰ１における列車通過方向は右、すなわち、ポイントＰ３方向であることが表されている。また、ポイントＰ２におけるヨー角が左（ＹＬ）の場合はポイントＰ２における列車通過方向は左で、その方向のホームの着番線は１番線（Ｒ１）であること、およびホームは右側であることが表されている。ポイントＰ２におけるヨー角が右（ＹＲ）の場合はポイントＰ２における列車通過方向は右で、その方向のホームの着番線は２番線（Ｒ２）であること、およびホームは左側であることが表されている。さらに、ポイントＰ３におけるヨー角が左（ＹＬ）の場合はポイントＰ３における列車通過方向は左で、その方向のホームの着番線は３番線（Ｒ３）であること、およびホームは右側であることが表されている。そして、ポイントＰ３におけるヨー角が右（ＹＲ）の場合はポイントＰ３における列車通過方向は右で、その方向のホームの着番線は４番線（Ｒ４）であること、およびホームは左側であることが表されている。

［線路情報テーブルの作成方法］
図１０は、線路情報テーブルＴを作成するために使用されるデータ収集装置Ｂの一例である。データ収集装置Ｂは、マイコン基板１１、ＧＰＳ１２、ジャイロセンサ１３、ＬＣＤ等の表示装置１４および向き表示装置１５を有する。マイコン基板１１にはＧＰＳ１２とジャイロセンサ１３が接続されている。表示装置１４は、ＧＰＳ１２とジャイロセンサ１３の測定結果を表示するための装置である。向き表示装置１５は、各ポイントにおける列車の通過方向を左右の位置で表示するための２個のＬＥＤを有する。２個のＬＥＤは、同じ位置で異なる色で表示するものとしてもよい。

データ収集装置Ｂを使用するときは、マイコン基板１１に設けてあるＳＤカードスロットにＳＤカード１６を装着し、マイコン基板１１、ＧＰＳ１２、ジャイロセンサ１３に電源を供給して駆動させる。そのデータ収集装置Ｂを持って列車に乗り込み、列車の走行に伴ってＧＰＳ１２とジャイロセンサ１３が出力するデータをＳＤカード１６に取得する。これと同時に、その列車のホーム進入方向等の動きをメモ書きする。

マイコン基板１１は、線路情報テーブル作成プログラムの実行により、ＳＤカード１６に取得されたデータと国土地理院の地理情報を基に、図９に示した線路情報テーブルＴを作成する。１または複数の路線における全駅の線路情報テーブルＴ１，Ｔ２，〜Ｔｎが作成された後は、それらの線路情報テーブルＴ１，Ｔ２，〜ＴｎによりデータベースＤＢが構成され、そのデータベースＤＢがデータロガー等に格納される。そして、そのデータロガー等からデータベースＤＢが図１の記憶装置６に転写される。

図１０のデータ収集装置Ｂに代えて、図１の通過方向判定装置Ａを用いて線路情報テーブルＴ１，Ｔ２，〜Ｔｎを作成し、記憶装置６に格納してもよい。記憶装置６に限らず、外部記憶装置（図示省略）を用いてもよい。

データベースＤＢの線路情報テーブルＴ１，Ｔ２，〜Ｔｎ（ＧＰＳからの位置情報およびジャイロセンサからのヨー角のデータ）をもとに通過方向判定プログラムおよび停止位置判定プログラムが作成される。作成された通過方向判断プログラムおよび停止位置判定プログラムは、各列車の通過方向判定装置Ａの記憶装置６に格納され、列車が路線の起点から発車するとともに、それらのプログラムの実行が開始される。

図１１は、演算処理装置５の機能および記憶装置６のデータ構成を示すブロック図である。演算処理装置５は、所在位置検索部５１と、ジャイロセンサ起動部５２と、ＧＰＳ１、ジャイロセンサ２およびカメラ３から入力したデータを記録する取得データ記録部５３と、画像処理部５４と、ホーム存在判定部１の５５と、通過方向判定部５６と、停止位置判定部５７と、ホーム存在判定部２の５８と、総合判定部５９とを含む。

所在位置検索部５１は、ＧＰＳ１から時々刻々入力する位置情報から列車の所在位置を推定し、その所在位置が特定の構内の進入点であると判定した場合に、通過方向判定部５６が記憶装置５からその構内に対応する線路情報テーブル（Ｔ１，Ｔ２，〜Ｔｎのいずれか１つ）を読み出して、その線路情報テーブルのデータを用いて通過方向判定プログラムの実行を開始する。そして、ＧＰＳ１から入力する位置情報を線路情報テーブルのデータと照合して、その位置情報が線路情報テーブルに登録されているジャイロセンサ起動地点ＳＰの位置情報と一致したとき、または近似したとき、ジャイロセンサ起動部５２は、ジャイロセンサ２を起動させる。

ＧＰＳ１は常に正確な位置情報を出力するとは限らない。そこで、所在位置検索部３１は、ＧＰＳ１からの位置情報が線路情報テーブルに登録されている位置情報と一致したときに限らず、近似したときも、列車の所在位置は線路情報テーブルに登録されている位置情報と合致したものとして処理するように設定されている。

取得データ記録部５３は、ジャイロセンサ２が起動された後に、列車が構内の各ポイントを通過するときにジャイロセンサ２が出力するヨー角を順次記憶装置６に記録する。ジャイロセンサ２が出力するヨー角は、列車がそのポイントにおいて曲がらずに直進する場合、左に曲がる場合、右に曲がる場合とで異なる。

画像処理部５４は、既述したように、カメラ３から入力される画像データに対して所定のプログラムに従って画像処理を行い、ホームを検知したとき、ホーム存在判定部１の５５はホームが存在する側を示すデータを含む出力信号を表示装置７に与える。

［通過方向判定および停止位置判定］
通過方向判定部５６は、ジャイロセンサ２から入力されたヨー角に基づいて、列車のポイントにおける通過方向を判定する。また、記憶装置６に記録された複数のポイントにおける通過方向の軌跡を線路情報テーブルＴと照合して、構内における列車の通過方向を判定する。そして、停止位置判定部５７は、列車がポイントＰ２，Ｐ３を通過した後のＧＰＳ１からの位置情報に基づいて線路Ｒ１〜Ｒ４のいずれかに進入したことを判定する。

図１２は、図８の線路Ｒを走行する列車がジャイロセンサ起動地点ＳＰから所定のポイントを通過して、構内の所定の停止位置（ホーム）に到達する場合の通過方向判定および停止位置判定のアルゴリズムを説明するものである。図１２において、ＳＰはジャイロセンサ起動地点、Ｐ１〜Ｐ４はポイント、ＹＬはジャイロセンサの方向判定結果が左であること、ＹＲはジャイロセンサの方向判定結果が右であること、Ｒ１〜Ｒ４は着番線、ＨＲはホームが右側に存在すること、ＨＬはホームが左側に存在することを、それぞれ表している。

したがって、図１２のＳＤ１は、列車がジャイロセンサ起動地点ＳＰを通過した後、最初のポイントＰ１を左方向に通過し、ポイントＰ２を左方向に通過して、１番線（Ｒ１）に停止する場合の通過方向判定および停止位置判定のアルゴリズムである。図１２のＳＤ２は、ポイントＰ１を左方向通過後、ポイントＰ２を右方向に通過して、２番線（Ｒ２）に停止する場合の判定アルゴリズムである。図１２のＳＤ３は、ポイントＰ１を右方向通過後、ポイントＰ３を左方向に通過して、３番線（Ｒ３）に停止する場合の判定アルゴリズムである。そして、図１２のＳＤ４は、ポイントＰ１を右方向通過後、ポイントＰ３を右方向に通過して、４番線（Ｒ４）に停止する場合の判定アルゴリズムである。

上記のように、通過方向判定装置Ａを搭載した列車が図８に示した線路Ｒを駅構内に進入し、所定の径路を経て１番線（Ｒ１）から４番線（Ｒ４）までのいずれかの所定位置まで走行して停止する場合、その列車が通過するジャイロセンサ起動地点ＳＰおよび各ポイントの位置情報がＧＰＳ１より演算処理装置５に入力され、所在位置検索部５１により線路情報テーブルＴに登録されている位置情報と照合される。その照合の結果、列車の所在位置がジャイロセンサ起動地点ＳＰおよび各ポイントＰ１〜Ｐ３の位置と一致または近似と判断された場合は、通過方向判定部５６により列車の通過方向が判定される。また、ポイントＰ２，Ｐ３における通過方向の判定結果が出ると、停止位置判定部５７は、線路情報テーブルＴから列車のその後の進行方向が判るので、列車の停止位置、すなわち、着番線（Ｒ１〜Ｒ４の１つ）を予測することができる。

また、図９に例示されているように、各着番線（Ｒ１〜Ｒ４）に対応するホームの存在位置（列車の進行方向に対してホームが存在する側）は決まっているので、図１２に示すように、各着番線（Ｒ１〜Ｒ４）が判定されると、ホーム存在判定部２の５８は停止位置のホーム側を判定することが可能である。

したがって、列車が停止する場合に、その停止位置の左右いずれの側にホームが存在するかを車掌室等に設けた表示装置７に出力することが可能である。これにより、乗務員は、列車の停止前にホームが停止位置の左右いずれの側に存在するかを知ることができる。
したがって、乗務員がホームの無い側の開扉スイッチを誤操作することを防止することができる。

［作用の説明］
上記通過方向判定装置Ａを搭載した列車が運行を開始し、図８の線路Ｒを走行する場合を例として、通過方向判定装置Ａの作用を図１３を用いながら説明する。運行が開始されると、ＧＰＳ１が起動され（図１３のＳ１。Ｓ１はステップ番号。）、所在位置検索部３１は、列車の所在位置の検索を行う（Ｓ２）。

そして、検索された所在位置の変化から列車の進行方向が上りと下りのいずれであるかを判定する（Ｓ３）。下りであると判定した場合は、近づく駅の下り線の線路情報テーブル（Ｔ１，Ｔ２，〜Ｔｎ）を記憶装置６から読み出し、以後、これを判断基準として用いる（Ｓ４）。

その後、ＧＰＳ１から入力される位置情報をその線路情報テーブルのデータと照合して、その位置情報が線路情報テーブルに登録されているジャイロセンサ起動地点ＳＰの位置情報と一致または近似するか否かを判定する（Ｓ５）。すなわち、列車がジャイロセンサ起動地点ＳＰに到達したか否かを監視する。Ｓ５の判定結果がＹ（肯定）のときは、ジャイロセンサ起動部３２は、ジャイロセンサ２を起動させる（Ｓ６）。

ジャイロセンサ２を起動させた後は、図１３のＳ７において、列車が最初のポイントＰ１に到来したか否かを監視する。ポイントＰ１に到来したと判定したときは、取得データ記録部３３がその時の位置情報とジャイロセンサ２が出力するヨー角データを記録する（Ｓ８）。ジャイロセンサ２は、列車がそのポイントにおいて直進する場合、左に曲がる場合、右に曲がる場合のそれぞれに応じたヨー角の値を出力する。

そこで、Ｓ９においてヨー角の値を基に、ポイントＰ１での列車の分岐方向はポイントＰ２方向か否かを判断する。ポイントＰ２方向であると判断したときは、Ｓ１０において、その列車がポイントＰ２に到来したか否かを監視し、ポイントＰ２に到来したと判定したときは、取得データ記録部３３がその時の位置情報を記録する（Ｓ１１）。続いて、ポイントＰ２での列車の分岐方向は１番線（Ｒ１）方向か否かを判断する（Ｓ１２）。列車の分岐方向は１番線（Ｒ１）方向と判断したときは、取得データ記録部３３がその時の位置情報を記録するとともに、表示装置７はその列車は１番線（Ｒ１）に進入したことを表示する（Ｓ１３）。

Ｓ１２において、列車が１番線（Ｒ１）方向に進入したと判定しない場合は、Ｓ１４において取得データ記録部３３がその時の位置情報を記録するとともに、表示装置７はその列車は２番線（Ｒ２）に進入したことを表示する（Ｓ１４）。

また、Ｓ９において列車がポイントＰ１における分岐方向がポイントＰ２方向でないと判断した場合は、Ｓ１５において、列車がポイントＰ３に到来したか否かを監視し、ポイントＰ３に到来したと判定したときは、取得データ記録部３３がその時の位置情報を記録する（Ｓ１６）。続いて、Ｓ１７において列車のポイントＰ３における分岐方向が３番線（Ｒ３）方向か否かを判断する。列車の分岐方向は３番線（Ｒ３）方向と判断したときは、取得データ記録部３３がその時の位置情報を記録するとともに、表示装置７はその列車は３番線（Ｒ３）に進入したことを表示する（Ｓ１８）。

Ｓ１７において、列車が３番線（Ｒ３）方向に分岐したと判定しない場合は、Ｓ１９において取得データ記録部３３がその時の位置情報を記録するとともに、表示装置７はその列車は４番線（Ｒ４）に進入したことを表示する。

上記Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１８，Ｓ１９において列車が進入する線路の線路番号を表示するときは、まだ、列車は所定位置（ホーム）に停止していない。そして、既述したように、列車の速度が所定速度、たとえば５ｋｍ／ｈになった時、カメラ３が起動され、かつＳ２０において上述した画像処理によるホーム存在判定が行なわれる。

Ｓ３において、列車の進行方向が上りと判定されたときは、近づく駅の上り線の線路情報テーブルを記憶装置６から読み出し（Ｓ４’）、以後、上述した下り線の場合と同様に、ＧＰＳからの位置情報およびジャイロセンサからの通過方向情報を用いて、通過方向判定および停止位置判定ならびにホーム存在判定が行われ、カメラからの画像情報を用いてホーム存在判定が行われる。

［他の実施の形態］
取得データ記録部３３は、各ポイントの位置情報とジャイロセンサ２が出力するヨー角を記録することに代えて、ポイントを通過した事実と通過方向を記録するようにしてもよい。また、同様に、列車が入線した着番線の位置情報を記録することに代えて、入線した線路番号のみを記録するようにしてもよい。

画像処理によるホーム存在判定は、ホーム端面にたとえば西日が当たったり、濃霧等の影響を受けたりなどして特徴画像の抽出が困難な場合があるため、ホームを１００％の確度で検知することは現実的に難しい。しかし、このような場合を除けば、左右を誤って判定することはない。一方、ＧＰＳおよびジャイロセンサを用いるホーム存在判定は、ＧＰＳの電波の外乱またはジャイロセンサの地震などの影響により、左右を誤って判定することが無いとは言えない。

図１１の総合判定部５９は、両ホーム存在判定部５５，５８の判定結果を受けて、双方の判定結果が一致する場合はその判定結果を採用し、双方の判定結果が一致しない場合は、予め優先に設定したホーム存在判定結果を採用するようにしている。その場合は、表示装置７により車掌に対して注意を喚起することが望ましい。ただし、天候条件、たとえば濃霧や吹雪などにより画像処理によるホーム存在判定結果が不明である場合は、ＧＰＳおよびジャイロセンサによるホーム存在判定結果を重視するような判定ロジックが有効である。

［開扉支援装置］
図１４は、車掌室などに設置されている開扉スイッチ１３１と取付盤１３２の一例を示す。開扉スイッチ１３１と取付盤１３２は、列車の左右のドアの開閉を制御するため、車掌室の左右両側に設けられる。そこで、列車がホームに止まった時にホームの無い側の開扉スイッチ１３１が開扉操作をされることを防止するため、取付盤１３２の開扉スイッチ１３１に近い位置に、図１の表示装置７またはその一部である表示器１３３を設けてある。そして、演算処理装置５は、総合判定部５９のホーム存在判定結果を基に列車がホームに止まった時にホームのある側の開扉スイッチ１３１の表示器１３３には、開扉操作を禁止する表示をしないが、ホームの無い側の開扉スイッチ１３１の表示器１３３には、開扉操作を禁止する表示をするように、プログラムが組み込まれている。また、その逆に、ホームのある側の開扉スイッチ１３１の表示器１３３に、開扉操作を許可する表示をするようプログラムしても構わない。

開扉操作を禁止あるいは許可する表示は、発光、音声のいずれでもよいが、車掌室内には多種の音声が混在することが少なくないので、認識が容易な有色発光を用いることが好ましい。表示器１３３は、取付盤１３２に取付けることに代えて、開扉スイッチ１３１の中に発光が外部から良く見えるように設けることが好ましい。たとえば、開扉スイッチ１３１が赤色に発光している場合は、開扉操作が禁止されていることを容易に認識することができる。また、たとえば、開扉スイッチ１３１が緑色に発光している場合は、開扉操作が可能であると容易に認識することができる。したがって、ホームの無い側のドアを誤って開放することがないので、乗客の転落事故を防止することができる。

ＴＲ 列車
３Ａ，３Ｂ カメラ
Ｒ 線路
１００ 画像
１０１ ホーム
１０２ レール
１０３ ホームの端面
１０３Ａ 特徴画像
１０４ 立ち上がり面
１０５ レール中心線
１０６Ｌ，１０６Ｒ 所定領域
図８において
Ｒ 線路
ＳＰ ジャイロセンサ起動地点
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ ポイント
Ｒ１ １番線
Ｒ２ ２番線
Ｒ３ ３番線
Ｒ４ ４番線
ＰＦ１〜ＰＦ４ ホーム

Claims (9)

1. 構内の少なくとも各ポイントの位置情報および前記ポイントにおける通過方向のデータを記憶させた構内線路情報テーブルを車上に備え、前記車上に搭載された測位装置から時々刻々入力する位置情報を前記構内線路情報テーブルと照合し、前記測位装置から入力した位置情報がいずれかのポイントの位置情報と一致したとき、前記車上に搭載されているジャイロセンサが出力するヨー角が、そのポイントについて前記構内線路情報テーブルに登録されている通過方向と一致したときは、そのポイントを前記構内線路情報テーブルに登録されている方向に通過したと判定することを特徴とする列車通過方向判定方法。
2. 請求項１に記載の列車通過方向判定方法において、前記構内線路情報テーブルに上下線それぞれの列車が、構内に進入する際に最初に通過するポイントから所定距離手前の位置の位置情報も登録しておき、前記測位装置から入力した位置情報が前記最初のポイントから所定距離手前の位置の位置情報と一致したときに前記ジャイロセンサを起動させることを特徴とする列車通過方向判定方法。
3. 請求項１に記載の列車通過方向判定方法において、前記構内に進入した列車が所定の停止位置に停止するまでに通過する各ポイントの位置情報とそのポイントにおける通過方向のデータを時系列的に記録してルートデ―タとして保存し、その保存したルートデータを前記構内線路情報テーブルと照合して、一致したルートデ―タを基に列車の前記構内における通過方向を判定することを特徴とする列車通過方向判定方法。
4. いずれも車上に搭載される測位装置と、ジャイロセンサと、演算処理装置と、記憶装置と、表示装置とを有し、前記測位装置は列車の現在位置を計測して緯度情報と経度情報を出力するものであり、前記ジャイロセンサは、前記列車の最前部に設けられ、列車走行に伴う垂直軸周りの角速度（ヨー角）を検知して出力するものであり、前記記憶装置は、前記構内の少なくとも各ポイントの位置情報および通過方向（ヨー角）のデータを記憶させた構内線路情報テーブルを格納しているものであり、前記演算処理装置は、前記測位装置から時々刻々入力される位置情報を前記構内線路情報テーブルに登録されている位置情報と照合して、前記列車の所在位置を推定する所在位置検索部と、前記列車の現在位置がポイントであると推定したときに前記ジャイロセンサから出力されるデータ（ヨー角）に基づいて前記列車の当該ポイントにおける通過方向を判定する通過方向判定部とを有することを特徴とする列車通過方向判定装置。
5. 請求項４記載の列車通過方向判定装置において、前記記憶装置は、前記構内に進入した列車が所定の停止位置に停止するまでに通過する各ポイントの位置情報とそのポイントにおける通過方向のデータをルートデ―タとして記憶しており、前記演算処理装置は、前記ルートデータを前記構内線路情報テーブルと照合して、一致したルートデ―タをもとに前記列車の前記構内における通過方向を判定する通過方向判定部とをさらに有することを特徴とする列車通過方向判定装置。
6. 請求項４または５記載の列車通過方向判定装置において、前記演算処理装置は、前記所在位置検索部が列車の所在位置を最初のポイントから所定距離手前の位置であると推定した時、前記ジャイロセンサを起動させるジャイロセンサ起動部を有することを特徴とする列車通過方向判定装置。
7. 記憶装置に請求項１に記載の構内線路情報テーブルを備え、構内に進入した列車が所定の停止位置に停止するまでに通過する各ポイントの位置情報とそのポイントにおける通過方向および所定の停止位置の位置情報をルートデ―タとして記録し、前記ルートデータを前記構内線路情報テーブルと照合し、一致したルートデ―タを基にその列車が構内のどの位置（何番線）に停止したかを判定することを特徴とする列車の停止位置判定方法。
8. 請求項５に記載の列車通過方向判定装置において、前記記憶装置のルートデ―タに所定の停止位置の位置情報を含めるとともに、前記演算処理装置に、前記通過方向判定部が前記ルートデータと一致するデ―タを前記構内線路情報テーブルに見つけたとき、そのルートデ―タに含まれている停止位置の位置情報から停止位置を判定する停止位置判定部を付加してなることを特徴とする列車停止位置判定装置。
9. 請求項８に記載の列車停止位置判定装置において、前記演算処理装置は、前記所在位置検索部が列車の所在位置を最初のポイントから所定距離手前の位置であると推定した時、前記ジャイロセンサを起動させるジャイロセンサ起動部を有することを特徴とする列車停止位置判定装置。

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