JP2021047142A - 車両検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軌道を走行する列車の車両を検知する車両検知装置において、レーザ光の入射角によって車両までの距離を算出する精度が低下することを抑制する。【解決手段】軌道（５０）を走行する列車（６０）の車両（６０ａ）を検知する車両検知装置（２０）であって、車両の通過位置に向けて、複数の投光方向にレーザ光を投光する投光部と、投光部により投光された各レーザ光が物体で反射された各反射光を受光し、受光した各反射光の強度に応じた電気信号を出力する受光部と、受光部により出力された電気信号を、各投光方向に応じて設定された各ゲインにより補正する補正部と、補正部により補正された電気信号に基づいて、各投光方向における車両までの距離を算出する算出部と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、軌道を走行する列車の車両を検知する装置に関する。

従来、ホームに停車する列車の各車両の前端及び後端に対応する位置にそれぞれ測距センサを配置し、測距センサにより検出された車両の前端の位置及び後端の位置に基づいて車両の長さを算出する装置がある（特許文献１参照）。

特許第６０８１５４９号公報

ところで、特許文献１の装置では、各車両の前端及び後端に対応する位置にそれぞれ測距センサを必要とする。これに対して、１つの測距センサがレーザ光を投光する範囲、すなわち１つの測距センサの検出範囲を広くすることにより、測距センサの数を減らすことが考えられる。しかし、その場合、車両へのレーザ光の入射角によっては入射方向へ戻る反射光の割合が小さくなり、反射光に基づいて車両までの距離を算出する精度が低下するおそれがある。

本発明は、こうした課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、軌道を走行する列車の車両を検知する車両検知装置において、レーザ光の入射角によって車両までの距離を算出する精度が低下することを抑制することにある。

上記課題を解決するための第１の手段は、
軌道を走行する列車の車両を検知する車両検知装置であって、
前記車両の通過位置に向けて、複数の投光方向にレーザ光を投光する投光部と、
前記投光部により投光された各レーザ光が物体で反射された各反射光を受光し、受光した各反射光の強度に応じた電気信号を出力する受光部と、
前記受光部により出力された前記電気信号を、各投光方向に応じて設定された各ゲインにより補正する補正部と、
前記補正部により補正された前記電気信号に基づいて、各投光方向における前記車両までの距離を算出する算出部と、
を備える。

上記構成によれば、車両検知装置は、軌道を走行する列車の車両を検知する。投光部は、車両の通過位置に向けて、複数の投光方向にレーザ光を投光する。受光部は、投光部により投光された各レーザ光が物体で反射された各反射光を受光し、受光した各反射光の強度に応じた電気信号を出力する。

ここで、車両の表面とレーザ光とがなす角度が小さいほど、すなわち車両へのレーザ光の入射角（入射方向と境界面の法線とがなす角度）が大きいほど、入射方向へ戻る反射光の割合が小さくなる。このため、車両へのレーザ光の入射角が大きいほど、反射光の強度に応じた電気信号の大きさが小さくなる。その場合、電気信号に基づいて車両までの距離を算出する精度が低下するおそれがある。

この点、車両検知装置と軌道との位置関係、及び車両の形状寸法は予め決まっている。このため、列車が軌道上に存在する場合、各投光方向において車両検知装置から車両までの距離の真値は予め決まっている。したがって、車両までの距離の実測値を真値に近付けるように、電気信号を補正するゲインを各投光方向に応じて設定することができる。ゲインとは、電気信号の入力に対する出力の比である。なお、車両へのレーザ光の入射角が大きいほど、入射方向へ戻る反射光の割合が小さくなる度合、ひいては反射光の強度に応じた電気信号の大きさが小さくなる度合を、所定の計算式により算出することもできる。そこで、投光方向に応じて電気信号の大きさが小さくなることを相殺するように、各投光方向に応じて各ゲインを設定することもできる。

補正部は、受光部により出力された電気信号を、各投光方向に応じて設定された各ゲインにより補正する。そして、算出部は、補正部により補正された電気信号に基づいて、各投光方向における車両までの距離を算出する。このため、投光部により投光されたレーザ光が車両で反射された際に、算出部により算出される車両までの距離を、真値に近付けることができる。したがって、レーザ光の入射角によって車両までの距離を算出する精度が低下することを抑制することができる。

第２の手段では、前記投光部により投光された各レーザ光が前記車両に照射される状態において、前記投光部により前記複数の方向にレーザ光を投光させ、前記受光部、前記補正部、及び前記算出部の処理により算出させた前記各投光方向における前記車両までの距離を、予め取得された前記各投光方向における前記車両までの距離の真値に近付けるように、前記各投光方向に応じて前記各ゲインを設定するゲイン設定部を備える。

上記構成によれば、ゲイン設定部は、投光部により投光された各レーザ光が車両に照射される状態において、投光部により複数の方向にレーザ光を投光させる。ゲイン設定部は、受光部、補正部、及び算出部の処理により、各投光方向における車両までの距離を算出させる。そして、ゲイン設定部は、算出させた各投光方向における車両までの距離を、予め取得された各投光方向における車両までの距離の真値に近付けるように、各投光方向に応じて各ゲインを設定する。したがって、投光部により投光された各レーザ光が車両に照射される状態を作ることにより、車両までの距離を算出する構成を利用して、電気信号を補正するゲインを各投光方向に応じて設定することができる。

具体的には、第３の手段のように、前記ゲイン設定部は、前記投光部により投光された各レーザ光が前記車両に照射される状態において、前記投光部により前記複数の方向にレーザ光を投光させ、前記受光部、前記補正部、及び前記算出部の処理により算出させた前記各投光方向における前記車両までの距離を、予め取得された前記各投光方向における前記車両までの距離の真値に等しくするように、前記各投光方向に応じて前記各ゲインを設定する、といった構成を採用することができる。こうした構成によれば、各投光方向における車両までの距離の実測値を真値にさらに近付けることができる。

第４の手段では、前記車両検知装置と前記軌道との位置関係、及び前記車両の形状寸法に基づいて、前記各投光方向における前記車両までの距離の前記真値を設定する真値設定部を備える。こうした構成によれば、各投光方向における車両までの距離の真値を、ユーザがメジャー等を用いて実測する手間を省くことができるとともに、車両までの距離の真値を正確に設定することができる。

駅のホームでは、軌道を走行する列車が所定の停止位置に停止したか否か判定する必要がある。

この点、第５の手段では、算出部により算出された前記各投光方向における前記車両までの距離が、前記列車の先頭が所定の停止位置に停止した状態での前記各投光方向における前記車両までの距離の真値に等しいとみなせる状態が、所定時間を超えて継続した場合に、前記列車の先頭が前記停止位置に停止したと判定する判定部を備える。

上記構成によれば、列車の先頭が所定の停止位置に停止した時に、算出部により算出された各投光方向における車両までの距離が、列車の先頭が所定の停止位置に停止した状態での各投光方向における車両までの距離の真値に等しくなる（略等しくなる）ため、列車が停止位置に停止したことを判定することができる。さらに、車両検知装置は、レーザ光の入射角によって車両までの距離を算出する精度が低下することを抑制することができるため、列車が停止位置に停止したことを正確に判定することができる。

第６の手段では、前記車両検知装置は、駅のホームに設置されており、前記ホームには、各ドア部を有するホームドア装置が設置されており、前記判定部により前記列車の先頭が前記停止位置に停止したと判定されたことを条件として、前記ホームドア装置により前記各ドア部を開かせるドア制御部を備える。

上記構成によれば、ドア制御部は、判定部により列車の先頭が停止位置に停止したと判定されたことを条件として、ホームドア装置により各ドア部を開かせる。このため、車両検知装置により列車の先頭が停止位置に停止したと判定された場合に、ホームドア装置の各ドア部が開かれる。また、車両検知装置により列車の先頭が停止位置に停止したと判定されていない場合には、ホームドア装置の各ドア部が開かれない。したがって、ホームドア装置の各ドア部を自動的に開閉させることができ、ホームの駅員の負担を軽減することができる。

駅のホームでは、軌道を走行する列車が所定の入線位置を越えてホームに入ったことを検知する必要がある。そして、列車の先頭が入線位置を越えた時に、列車が入線位置を越えたこと（列車の入線）を検知することが望ましい。

この点、第７の手段では、前記算出部により算出された前記各投光方向における前記車両までの距離が、所定の入線位置に対応する入線距離よりも短い距離を含まない状態から含む状態に変わった時に、前記列車が前記入線位置を越えたことを検知する入線検知部を備える。

上記構成によれば、列車の先頭が所定の入線位置を越えた時に、列車の先頭に対応する投光方向における車両までの距離が入線距離よりも短くなるため、列車の先頭が入線位置を越えた時に、列車が入線位置を越えたことを検知することができる。さらに、車両検知装置は、レーザ光の入射角によって車両までの距離を算出する精度が低下することを抑制することができるため、列車の入線を正確に判定することができる。

駅のホームでは、軌道を走行する列車が所定の出線位置を越えてホームから出たことを検知する必要がある。そして、列車の後尾が出線位置を越えた時に、列車が出線位置を越えたこと（列車の出線）を検知することが望ましい。

この点、第８の手段では、前記算出部により算出された前記各投光方向における前記車両までの距離が、所定の出線位置に対応する出線距離よりも短い距離を含む状態から含まない状態に変わった時に、前記列車が前記出線位置を越えたことを検知する出線検知部を備える。

上記構成によれば、列車の後尾が所定の出線位置を越えた時に、列車の後尾に対応する投光方向における車両までの距離が出線距離よりも長くなるため、列車の後尾が出線位置を越えた時に、列車が出線位置を越えたことを検知することができる。さらに、車両検知装置は、レーザ光の入射角によって車両までの距離を算出する精度が低下することを抑制することができるため、列車の出線を正確に判定することができる。

ホーム、軌道、列車、及び車両検知装置を示す模式図。 レーザ光の投光態様を示す模式図。 各投光方向における各電気信号と検知閾値を示すグラフ。 車両検知装置のブロック図。 ゲイン設定及び列車の停止判定の手順を示すフローチャート。 各投光方向における距離の真値と検知閾値を示すグラフ。 各投光方向における距離の実測値と検知閾値を示すグラフ。 ゲインを調整する態様を示すグラフ。 調整されたゲインによる各投光方向における距離の実測値を示すグラフ。 入線検知の態様を示す模式図。 出線検知の態様を示す模式図。

以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、駅のホームにおいて列車の車両を検知する車両検知装置として具現化している。

図１に示すように、列車６０は複数の車両６０ａ，６０ｂを備えており、軌道５０を走行する。軌道５０は、２本のレール５１等を備えている。列車６０（物体）は、２本のレール５１の上を走行する。

矢印で示す列車６０の進行方向を前方として、軌道５０の右側方にはホーム７１が設けられている。なお、進行方向と反対方向を後方とする。

ホーム７１には、ホーム７１の縁に沿ってホームドア装置３０が設けられている。ホームドア装置３０は、本体部３１とドア部３２とを備えている。本体部３１は、ドア部３２を収納可能であり、ドア部３２が出入する。ドア部３２の位置は、ホーム７１に停止した車両６０ａ，６０ｂの扉６１，６２の位置に対応している。すなわち、列車６０の先頭６５が所定の停止位置Ｌｓに停止した状態で、各車両６０ａ，６０ｂの扉６１，６２に対向する位置に各ドア部３２が設けられている。本体部３１には、ドア部３２を駆動する図示しない駆動部が収納されている。なお、停止位置Ｌｓは、所定の幅を有する直線、すなわち所定の範囲であってもよい。

ホームドア装置３０の本体部３１には、車両検知装置２０が取り付けられている。車両検知装置２０は、列車６０の進行方向に対して垂直な方向が前方となるように、本体部３１に取り付けられている。列車６０の先頭６５が所定の停止位置Ｌｓに停止した状態で、列車６０の進行方向において車両６０ａの中央に対向する位置に車両検知装置２０が取り付けられている。なお、車両検知装置２０は、ホーム７１に設置されていてもよい。

図２は、車両検知装置２０によるレーザ光の投光態様を示す模式図である。

車両検知装置２０は、列車６０の通過位置に向けて複数の投光方向（例えば角度θ１〜θ５）にレーザ光を投光し、投光された各レーザ光が物体で反射された各反射光を受光する。角度θ１〜θ５は、車両６０ａの側面（表面）とレーザ光とがなす角度であり、例えばθ１＝９０°，θ２＝３０°，θ３＝２０°，θ４＝１０°，θ５＝５°である。そして、車両検知装置２０は、受光した各反射光の強度に応じて出力した電気信号Ｓに基づいて、各投光方向における車両６０ａまでの距離Ｄ１〜Ｄ５を算出する。なお、投光方向の数は、車両６０ａの長さ等に応じて任意に変更することができる。

ここで、車両６０ａの側面とレーザ光とがなす角度が小さいほど、すなわち車両６０ａへのレーザ光の入射角θｉ（入射方向と側面の法線とがなす角度）が大きいほど、入射方向へ戻る反射光の割合が小さくなる。すなわち、車両６０ａへのレーザ光の入射角θｉが大きいほど、レーザ光は車両６０ａの側面で鏡面反射し易くなる。このため、車両６０ａへのレーザ光の入射角θｉが大きいほど、反射光の強度に応じて出力する電気信号Ｓの大きさが小さくなる。

図３は、各投光方向（角度θ１〜θ５）における各電気信号Ｓ１〜Ｓ５と検知閾値Ｖｔを示すグラフである。破線のグラフは、入射角θｉが大きくなることによる減衰がない場合の電気信号Ｓを表している。

角度θ１では、入射角θｉ＝０°であるため、電気信号Ｓ１は減衰していない。レーザ光を投光してから経過時間ｔ１において、電気信号Ｓ１の電圧が検知閾値Ｖｔを超えている。車両検知装置２０は、レーザ光を投光してから電気信号Ｓｎの電圧が検知閾値Ｖｔを超えるまでの経過時間ｔに比例させて、車両検知装置２０から物体までの距離Ｄｍｎを算出する。このため、電気信号Ｓｎの電圧が検知閾値Ｖｔを超えるまでの経過時間ｔは、車両検知装置２０から物体までの距離Ｄｍｎに対応している。

角度θｎが小さくなるほど（入射角θｉが大きくなるほど）、電気信号Ｓｎは減衰している。このため、例えば角度θ４では、経過時間ｔｒ４において、減衰がない場合の電気信号Ｓｒ４の電圧が検知閾値Ｖｔを超えている。これに対して、経過時間ｔ４において、電気信号Ｓ４の電圧が検知閾値Ｖｔを超えている。すなわち、経過時間ｔ４は、経過時間ｔｒ４よりも時間Δｔだけ長くなっている。したがって、角度θ４では、車両検知装置２０から物体までの距離Ｄｍｎが、経過時間ｔｒ４に対応した真値よりも長く算出される。その結果、電気信号Ｓｎに基づいて車両６０ａまでの距離Ｄｍｎを算出する精度が低下する。なお、角度θ５では距離Ｄｍｎを算出できない。

図４は、車両検知装置２０のブロック図である。車両検知装置２０は、レーザダイオード２１、フォトダイオード２２、ミラー回転用モータ２３、制御ＣＰＵ２４、不揮発性メモリ２５、可変ゲインアンプ２６、比較部２７、変換部２８等を備えている。

レーザダイオード２１は、半導体に電流を流してレーザ発振させることで、レーザ光を発光する。レーザダイオード２１により発光されたレーザ光は、図示しないミラーにより反射される。ミラーがミラー回転用モータ２３により回転させられることで、レーザ光が複数の投光方向に投光される。ミラー回転用モータ２３は、制御ＣＰＵ２４からの回転指令により制御され、制御ＣＰＵ２４へ回転角度（ひいては角度θｎ）を出力する。なお、レーザダイオード２１、ミラー、及びミラー回転用モータ２３により、投光部が構成されている。

投光部は、前方の略１９０°の検出範囲をレーザ光で所定面に沿って、例えば３３ｍｓ周期（所定周期）で走査することが可能である。本実施形態では、所定面は水平面である。レーザ光には、例えば赤外線や、可視光、紫外線等を利用することができる。投光部は、ミラーの所定点を中心として、例えば０．２５°（所定角度）間隔でパルス状のレーザ光を投光することが可能である。本実施形態では、車両６０ａの通過位置に向けて、複数の投光方向（例えば上記角度θ１〜θ５、−θ２〜−θ５）にレーザ光を投光する。

フォトダイオード２２（受光部）は、レーザ光が物体で反射された反射光を受光し、受光した反射光の強度に応じた電気信号Ｓ（電圧信号）を出力する。フォトダイオード２２は、例えばアバランシェフォトダイオードである。フォトダイオード２２は、投光部によりレーザ光が投光される度に、受光した反射光の強度に応じた電気信号Ｓｎを出力する。

可変ゲインアンプ２６（補正部）は、制御ＣＰＵ２４によって各投光方向（角度θｎ）に応じて設定された各ゲインＧｎにより、各電気信号Ｓｎを増幅（補正）して出力する。各電気信号Ｓｎが各ゲインＧｎにより増幅された信号が、各電気信号Ｓｒｎ（補正された電気信号）である。ゲインＧｎは、電気信号Ｓｎ（入力）に対する電気信号Ｓｒｎ（出力）の比である。例えば、ゲインＧｎ＝１．０であればＳｒｎ＝Ｓｎとなり、ゲインＧｎ＝２．０であればＳｒｎ＝Ｓｎ×２となる。

比較部２７は、各電気信号Ｓｒｎと上記検知閾値Ｖｔとを比較し、レーザ光を投光してから電気信号Ｓｒｎの電圧が検知閾値Ｖｔを超えるまでの経過時間ｔｎを出力する。変換部２８は、経過時間ｔｎを、車両検知装置２０から物体までの距離Ｄｍｎに変換する。詳しくは、変換部２８は、距離Ｄｍｎが経過時間ｔｎに比例するように、経過時間ｔｎを距離Ｄｍｎに変換する。変換部２８は、距離Ｄｍｎを制御ＣＰＵ２４へ出力する。なお、比較部２７及び変換部２８により、算出部が構成されている。

制御ＣＰＵ２４は、車両検知装置２０と軌道５０との位置関係、及び車両６０ａの形状寸法に基づいて、各投光方向（角度θｎ）における車両６０ａまでの距離Ｄｎ（距離の真値）を設定する真値設定部２４ａの機能を実現する。制御ＣＰＵ２４は、算出部により算出された各投光方向における車両６０ａまでの距離Ｄｍｎが、列車６０の先頭６５が所定の停止位置Ｌｓに停止した状態での各投光方向における車両６０ａまでの距離の真値に等しいとみなせる状態が、所定時間を超えて継続した場合に、列車６０の先頭６５が停止位置Ｌｓに停止したと判定する判定部２４ｂの機能を実現する。制御ＣＰＵ２４は、判定部２４ｂにより列車６０の先頭６５が停止位置Ｌｓに停止したと判定されたことを条件として、ホームドア装置３０により各ドア部３２を開かせるドア制御部２４ｃの機能を実現する。これらの機能の詳細については後述する。

制御ＣＰＵ２４は、各投光方向における車両６０ａまでの距離Ｄｍｎを、予め取得された各投光方向における車両６０ａまでの距離の真値（距離Ｄｎ）に近付けることのできるゲインＧｎを求め、ゲインＧｎを不揮発性メモリ２５に書き込む。制御ＣＰＵ２４は、車両検知装置２０により車両６０ａまでの距離Ｄｍｎを算出する際に、不揮発性メモリ２５に書き込まれたゲインＧｎを読み込む。そして、制御ＣＰＵ２４は、各投光方向に応じてゲインＧｎを可変ゲインアンプ２６に設定する。なお、制御ＣＰＵ２４及び不揮発性メモリ２５により、ゲイン設定部が構成されている。

図５は、ゲインＧｎ設定及び列車６０の停止判定の手順を示すフローチャートである。この一連の処理、車両検知装置２０により実行される。

まず、投光方向を表す角度θｎの添字ｎをｎ＝１とする（Ｓ１１）。ｎ＝１のときにθｎはθ１となり、ｎ＝ｋのときにθｎはθｋとなる。

続いて、角度θｎの距離の真値（距離Ｄｎ）を設定する（Ｓ１２）。具体的には、図２に示すように、車両検知装置２０と軌道５０との位置関係、及び車両６０ａの形状寸法は予め決まっている。このため、列車６０がレール５１（軌道５０）上に存在する場合、各投光方向（角度θ１〜θ５）において車両検知装置２０から車両６０ａまでの距離の真値（距離Ｄｎ）は予め決まっている。そこで、車両検知装置２０と軌道５０との位置関係、及び車両６０ａの形状寸法を表す図面データ（データ）を入力する。入力した図面データに基づいて、角度θｎにおける車両６０ａまでの距離Ｄｎを算出する。そして、図６に示すように、経過時間ｔと、距離と、信号電圧との関係を表す座標軸に、算出した距離Ｄｎを設定する。

続いて、ｎを１増加させ（Ｓ１３）、ｎが最終番号を超えたか否か判定する（Ｓ１４）。この判定において、ｎが最終番号を超えていないと判定した場合（Ｓ１４：ＮＯ）、Ｓ１２の処理から再度実行する。一方、ｎが最終番号を超えたと判定した場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、Ｓ１５の処理へ進む。

Ｓ１５の処理では、ｎ＝１とする。続いて、ゲインＧｎをデフォルト値に設定する（Ｓ１６）。デフォルト値は、角度θｎに応じた標準値であってもよいし、一定の初期値であってもよい。

続いて、投光部により投光された各レーザ光が車両６０ａに照射される状態において、角度θｎにレーザ光を投光して、受光した反射光に基づいて角度θｎにおける車両６０ａまでの距離Ｄｍｎを算出する（Ｓ１７）。具体的には、投光部は、角度θｎにレーザ光を投光し、フォトダイオード２２は反射光を受光して電気信号Ｓｎを出力する。可変ゲインアンプ２６は、設定されたゲインＧｎにより電気信号Ｓｎを増幅して、電気信号Ｓｒｎを出力する。比較部２７はり、レーザ光を投光してから電気信号Ｓｒｎの電圧が検知閾値Ｖｔを超えるまでの経過時間ｔｎを出力する。変換部２８は、経過時間ｔｎを、車両検知装置２０から車両６０ａまでの距離Ｄｍｎに変換する。

続いて、算出した距離Ｄｍｎが上記距離Ｄｎ（距離の真値）と等しいか否か判定する（Ｓ１８）。ゲインＧｎのデフォルト値を一定の初期値にした場合、図７に示すように、距離Ｄｍｎは距離Ｄｎよりも長くなる。なお、図７では、デフォルト値のゲインＧｎ＝１．０により電気信号Ｓｎを増幅して出力された電気信号Ｓｒｎ、すなわち電気信号Ｓｎをそのまま示している。

そこで、Ｓ１８の判定において、距離Ｄｍｎが距離Ｄｎと等しくないと判定した場合（Ｓ１８：ＮＯ）、ゲインＧｎを調整する（Ｓ１９）。詳しくは、距離Ｄｍｎが距離Ｄｎよりも長いと判定した場合、ゲインＧｎを増加させる。一方、距離Ｄｍｎが距離Ｄｎよりも短いと判定した場合、ゲインＧｎを減少させる。すなわち、距離Ｄｍｎを距離Ｄｎに等しくする（近付ける）ように、角度θｎのゲインＧｎを設定する。その後、Ｓ１７の処理から再度実行する。このようにゲインＧｎを調整することにより、図８に示すように、距離ＤｍｎがＤｎと等しくなる。

そして、Ｓ１８の判定において、距離Ｄｍｎが距離Ｄｎと等しいと判定した場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、現在のゲインＧｎを角度θｎにおけるゲインとして不揮発性メモリ２５に書き込む（Ｓ２０）。

続いて、ｎを１増加させ（Ｓ２１）、ｎが最終番号を超えたか否か判定する（Ｓ２２）。この判定において、ｎが最終番号を超えていないと判定した場合（Ｓ２２：ＮＯ）、Ｓ１６の処理から再度実行する。一方、ｎが最終番号を超えたと判定した場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、Ｓ２３の処理へ進む。

Ｓ２３の処理では、ｎ＝１とする。続いて、不揮発性メモリ２５からゲインＧｎを読み込んで、可変ゲインアンプ２６にゲインＧｎとして設定する（Ｓ２４）。

続いて、車両検知装置２０により車両６０ａを検知する状態において、角度θｎにレーザ光を投光して、受光した反射光に基づいて角度θｎにおける車両６０ａまでの距離Ｄｍｎを算出する（Ｓ２５）。Ｓ２５の処理は、Ｓ１７の処理と同一である。

続いて、ｎを１増加させ（Ｓ２６）、ｎが最終番号を超えたか否か判定する（Ｓ２７）。この判定において、ｎが最終番号を超えていないと判定した場合（Ｓ２７：ＮＯ）、Ｓ２４の処理から再度実行する。一方、ｎが最終番号を超えたと判定した場合（Ｓ２７：ＹＥＳ）、Ｓ２８の処理へ進む。

Ｓ２８の処理では、算出された各角度θｎにおける車両６０ａまでの距離Ｄｍｎが、列車６０の先頭６５が所定の停止位置Ｌｓに停止した状態での各角度θｎにおける車両６０ａまでの距離Ｄｎに等しいとみなせる状態（適正停止状態）が、所定時間を超えて継続した場合に、列車６０の先頭６５が停止位置Ｌｓに停止したと判定する。ここで、各角度θｎに応じて設定された上記各ゲインＧｎによれば、投光部により投光された各レーザ光が車両６０ａに照射される状態になると、図９に示すように、算出された距離Ｄｍ１〜Ｄｍ５が距離Ｄ１〜Ｄ５に等しくなる。そして、列車６０の先頭６５が停止位置Ｌｓに停止したと判定したことを条件として、ホームドア装置３０により各ドア部３２を開かせる。一方、適正停止状態になっていない場合、及び適正停止状態が所定時間を超えて継続していない場合は、列車６０の先頭６５が停止位置Ｌｓに停止していないと判定する。そして、ホームドア装置３０により各ドア部３２を開かせない。

続いて、停止判定を終了するか否か判定する（Ｓ２９）。例えば、列車６０の営業運転時間においては停止判定を継続し、営業運転時間が終了した場合に停止判定を終了する。この判定において、停止判定を終了しないと判定した場合（Ｓ２９：ＮＯ）、Ｓ２３の処理から再度実行する。一方、この判定において、停止判定を終了すると判定した場合（Ｓ２９：ＹＥＳ）、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。

なお、Ｓ１１〜Ｓ１４の処理が真値設定部２４ａとしての処理に相当し、Ｓ１５〜Ｓ２２の処理がゲイン設定部としての処理に相当し、Ｓ２３〜Ｓ２８の処理が判定部２４ｂとしての処理に相当し、Ｓ２８の処理がドア制御部２４ｃとしての処理に相当する。

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

・車両検知装置２０と軌道５０との位置関係、及び車両６０ａの形状寸法は予め決まっている。このため、列車６０が軌道５０上に存在する場合、各投光方向（各角度θｎ）において車両検知装置２０から車両６０ａまでの距離の真値（距離Ｄｎ）は予め決まっている。したがって、車両６０ａまでの距離の実測値（距離Ｄｍｎ）を真値に近付けるように、電気信号Ｓｎを補正するゲインＧｎを各投光方向に応じて設定することができる。

・可変ゲインアンプ２６は、フォトダイオード２２により出力された電気信号Ｓｎを、各投光方向に応じて設定された各ゲインＧｎにより補正する。そして、算出部（比較部２７及び変換部２８）は、可変ゲインアンプ２６により補正された電気信号Ｓｎ（電気信号Ｓｒｎ）に基づいて、各投光方向における車両６０ａまでの距離Ｄｍｎを算出する。このため、投光部（レーザダイオード２１、ミラー、及びミラー回転用モータ２３）により投光されたレーザ光が車両６０ａで反射された際に、算出部により算出される車両６０ａまでの距離Ｄｍｎを、真値に近付けることができる。したがって、レーザ光の入射角θｉによって車両６０ａまでの距離Ｄｍｎを算出する精度が低下することを抑制することができる。

・制御ＣＰＵ２４は、投光部により投光された各レーザ光が車両６０ａに照射される状態において、投光部により複数の方向にレーザ光を投光させる。制御ＣＰＵ２４は、フォトダイオード２２、可変ゲインアンプ２６、及び算出部の処理により、各投光方向における車両６０ａまでの距離Ｄｍｎを算出させる。そして、制御ＣＰＵ２４及び不揮発性メモリ２５は、算出させた各投光方向における車両６０ａまでの距離Ｄｍｎを、予め取得された各投光方向における車両６０ａまでの距離の真値に近付けるように、各投光方向に応じて各ゲインＧｎを設定する。したがって、投光部により投光された各レーザ光が車両６０ａに照射される状態を作ることにより、車両６０ａまでの距離Ｄｍｎを算出する構成を利用して、電気信号Ｓｎを補正するゲインＧｎを各投光方向に応じて設定することができる。

・算出させた各投光方向における車両６０ａまでの距離Ｄｍｎを、予め取得された各投光方向における車両６０ａまでの距離の真値に等しくするように、各投光方向に応じて各ゲインＧｎを設定する。こうした構成によれば、各投光方向における車両６０ａまでの距離の実測値を真値にさらに近付けることができる。

・制御ＣＰＵ２４（真値設定部２４ａ）は、車両検知装置２０と軌道５０との位置関係、及び車両６０ａの形状寸法に基づいて、各投光方向における車両６０ａまでの距離の真値を設定する。こうした構成によれば、各投光方向における車両６０ａまでの距離の真値を、ユーザがメジャー等を用いて実測する手間を省くことができるとともに、車両６０ａまでの距離の真値を正確に設定することができる。

・制御ＣＰＵ２４（判定部２４ｂ）は、算出部により算出された各投光方向における車両６０ａまでの距離Ｄｍｎが、列車６０の先頭６５が所定の停止位置Ｌｓに停止した状態での各投光方向における車両６０ａまでの距離の真値に等しいとみなせる状態が、所定時間を超えて継続した場合に、列車６０の先頭６５が停止位置Ｌｓに停止したと判定する。上記構成によれば、列車６０の先頭６５が停止位置Ｌｓに停止した時に、算出部により算出された各投光方向における車両６０ａまでの距離Ｄｍｎが、列車６０の先頭６５が停止位置Ｌｓに停止した状態での各投光方向における車両６０ａまでの距離の真値に等しくなる（略等しくなる）ため、列車６０が停止位置Ｌｓに停止したことを判定することができる。さらに、車両検知装置２０は、レーザ光の入射角θｉによって車両６０ａまでの距離Ｄｍｎを算出する精度が低下することを抑制することができるため、列車６０が停止位置Ｌｓに停止したことを正確に判定することができる。

・制御ＣＰＵ２４（ドア制御部２４ｃ）は、列車６０の先頭６５が停止位置Ｌｓに停止したと判定されたことを条件として、ホームドア装置３０により各ドア部３２を開かせる。このため、車両検知装置２０により列車６０の先頭６５が停止位置Ｌｓに停止したと判定された場合に、ホームドア装置３０の各ドア部３２が開かれる。また、車両検知装置２０により列車６０の先頭６５が停止位置Ｌｓに停止したと判定されていない場合には、ホームドア装置３０の各ドア部３２が開かれない。したがって、ホームドア装置３０の各ドア部３２を自動的に開閉させることができ、ホーム７１の駅員の負担を軽減することができる。

なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

・図１０に示すように、駅のホーム７１では、軌道５０を走行する列車６０が所定の入線位置Ｌｉを越えてホーム７１に入ったことを検知する必要がある。そして、列車６０の先頭６５が入線位置Ｌｉを越えた時に、列車６０が入線位置Ｌｉを越えたこと（列車６０の入線）を検知することが望ましい。

この点、車両検知装置２０は、ホーム７１において列車６０の進行方向と反対方向の端部に設置されている。制御ＣＰＵ２４（入線検知部２４ｄ）は、算出部により算出された各投光方向における車両６０ａまでの距離Ｄｍｎが、所定の入線位置Ｌｉに対応する入線距離Ｄｉよりも短い距離Ｄｍｎを含まない状態から含む状態に変わった時に、列車６０が入線位置Ｌｉを越えたことを検知する。入線距離Ｄｉは、車両６０ａにおいて入線位置Ｌｉの部分に投光されたレーザ光の反射光及び入線位置Ｌｉに対応して設定されたゲインＧｎに基づいて算出される距離Ｄｍｎであってもよいし、入線位置Ｌｉにおける車両６０ａまでの距離の真値であってもよい。

上記構成によれば、列車６０の先頭６５が入線位置Ｌｉを越えた時に、列車６０の先頭６５に対応する投光方向における車両６０ａまでの距離Ｄｍｎが入線距離Ｄｉよりも短くなるため、列車６０の先頭６５が入線位置Ｌｉを越えた時に、列車６０が入線位置Ｌｉを越えたことを検知することができる。さらに、車両検知装置２０は、レーザ光の入射角θｉによって車両６０ａまでの距離Ｄｍｎを算出する精度が低下することを抑制することができるため、列車６０の入線を正確に判定することができる。

・図１１に示すように、駅のホーム７１では、軌道５０を走行する列車６０が所定の出線位置Ｌｏを越えてホーム７１から出たことを検知する必要がある。そして、列車６０の後尾６６が出線位置Ｌｏを越えた時に、列車６０が出線位置Ｌｏを越えたこと（列車６０の出線）を検知することが望ましい。

この点、車両検知装置２０は、ホーム７１において列車６０の進行方向の端部に設置されている。制御ＣＰＵ２４（出線検知部２４ｅ）は、算出部により算出された各投光方向における車両６０ｅまでの距離Ｄｍｎが、所定の出線位置Ｌｏに対応する出線距離Ｄｏよりも短い距離Ｄｍｎを含む状態から含まない状態に変わった時に、列車６０が出線位置Ｌｏを越えたことを検知する。出線距離Ｄｏは、車両６０ａにおいて出線位置Ｌｏの部分に投光されたレーザ光の反射光及び出線位置Ｌｏに対応して設定されたゲインＧｎに基づいて算出される距離Ｄｍｎであってもよいし、出線位置Ｌｏにおける車両６０ａまでの距離の真値であってもよい。

上記構成によれば、列車６０の後尾６６が出線位置Ｌｏを越えた時に、列車６０の後尾６６に対応する投光方向における車両６０ｅまでの距離Ｄｍｎが出線距離Ｄｏよりも長くなるため、列車６０の後尾６６が出線位置Ｌｏを越えた時に、列車６０が出線位置Ｌｏを越えたことを検知することができる。さらに、車両検知装置２０は、レーザ光の入射角θｉによって車両６０ｅまでの距離Ｄｍｎを算出する精度が低下することを抑制することができるため、列車６０の出線を正確に判定することができる。

・各投光方向（各角度θｎ）における車両６０ａまでの距離の真値（距離Ｄｎ）を、ユーザがメジャー等を用いて実測することもできる。

・車両６０ａへのレーザ光の入射角θｉが大きいほど、入射方向へ戻る反射光の割合が小さくなる度合、ひいては反射光の強度に応じた電気信号Ｓｎの大きさが小さくなる度合を、所定の計算式により算出することもできる。そこで、所定の計算式に基づいて、投光方向に応じて電気信号Ｓｎの大きさが小さくなることを相殺するように、各投光方向に応じて各ゲインＧｎを設定することもできる。

・ホーム７１に複数種類の列車６０が入る場合は、列車６０の種類に応じて各投光方向における車両６０ａまでの距離の真値を設定すればよい。

２０…車両検知装置、２１…レーザダイオード、２２…フォトダイオード（受光部）、２４…制御ＣＰＵ、２４ａ…真値設定部、２４ｂ…判定部、２４ｃ…ドア制御部、２４ｄ…入線検知部、２４ｅ…出線検知部、２６…可変ゲインアンプ（補正部）、２７…比較部、２８…変換部、３０…ホームドア装置、３２…ドア部、５０…軌道、６０…列車、６０ａ…車両、６０ｂ…車両、６０ｅ…車両、７１…ホーム。

Claims (8)

1. 軌道を走行する列車の車両を検知する車両検知装置であって、
   前記車両の通過位置に向けて、複数の投光方向にレーザ光を投光する投光部と、
   前記投光部により投光された各レーザ光が物体で反射された各反射光を受光し、受光した各反射光の強度に応じた電気信号を出力する受光部と、
   前記受光部により出力された前記電気信号を、各投光方向に応じて設定された各ゲインにより補正する補正部と、
   前記補正部により補正された前記電気信号に基づいて、各投光方向における前記車両までの距離を算出する算出部と、
   を備える車両検知装置。
2. 前記投光部により投光された各レーザ光が前記車両に照射される状態において、前記投光部により前記複数の方向にレーザ光を投光させ、前記受光部、前記補正部、及び前記算出部の処理により算出させた前記各投光方向における前記車両までの距離を、予め取得された前記各投光方向における前記車両までの距離の真値に近付けるように、前記各投光方向に応じて前記各ゲインを設定するゲイン設定部を備える、請求項１に記載の車両検知装置。
3. 前記ゲイン設定部は、前記投光部により投光された各レーザ光が前記車両に照射される状態において、前記投光部により前記複数の方向にレーザ光を投光させ、前記受光部、前記補正部、及び前記算出部の処理により算出させた前記各投光方向における前記車両までの距離を、予め取得された前記各投光方向における前記車両までの距離の真値に等しくするように、前記各投光方向に応じて前記各ゲインを設定する、請求項２に記載の車両検知装置。
4. 前記車両検知装置と前記軌道との位置関係、及び前記車両の形状寸法に基づいて、前記各投光方向における前記車両までの距離の前記真値を設定する真値設定部を備える、請求項２又は３に記載の車両検知装置。
5. 前記算出部により算出された前記各投光方向における前記車両までの距離が、前記列車の先頭が所定の停止位置に停止した状態での前記各投光方向における前記車両までの距離の真値に等しいとみなせる状態が、所定時間を超えて継続した場合に、前記列車の先頭が前記停止位置に停止したと判定する判定部を備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両検知装置。
6. 前記車両検知装置は、駅のホームに設置されており、
   前記ホームには、各ドア部を有するホームドア装置が設置されており、
   前記判定部により前記列車の先頭が前記停止位置に停止したと判定されたことを条件として、前記ホームドア装置により前記各ドア部を開かせるドア制御部を備える、請求項５に記載の車両検知装置。
7. 前記算出部により算出された前記各投光方向における前記車両までの距離が、所定の入線位置に対応する入線距離よりも短い距離を含まない状態から含む状態に変わった時に、前記列車が前記入線位置を越えたことを検知する入線検知部を備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両検知装置。
8. 前記算出部により算出された前記各投光方向における前記車両までの距離が、所定の出線位置に対応する出線距離よりも短い距離を含む状態から含まない状態に変わった時に、前記列車が前記出線位置を越えたことを検知する出線検知部を備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両検知装置。

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