JP4233371B2 - Railroad crossing obstacle detection device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、軌道の踏切における自動車や歩行者等を検知する踏切障害物検知装置、特に高輝度放電灯(以下、HID(High Intensity Discharge)ランプという)などの影響を除去して誤検知を防止し、安全性の向上を図るとともに、小形化により設置上の制約の低減に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】
特開平5−8731号公報
【特許文献2】
特開平10−76954号公報
鉄道保安装置の踏切警報装置は、軌道上を走行する列車が踏切に接近したときに踏切警報を開始し、踏切道の通行を遮断して列車の安全運転と踏切道を通行する自動車や歩行者の安全を図り、列車が踏切を通過した後は速やかに通行遮断を解除して円滑な道路通行ができるようにしている。
【0003】
この踏切道における列車の安全運行を阻害する自動車などの障害物を検出する踏切障害物検知装置として、特許文献1や特許文献2に示すように、踏切道と軌道を挟んだ両側に複数の発光器と受光器を組み合わせて配置し、踏切上に赤外線等の光ビームの光線網を配光し、列車が接近したときに光ビームが一定時間継続して遮光した場合、踏切道に自動車等の障害物がありと判断して列車に危険を報知している。
【0004】
この光ビームを利用した踏切障害物検知装置の発光器6は、図5のブロック図に示すように、発振器61と分周器62と変調器63と増幅器64及び発光ダイオード(LED)65を有する。発振器61は、数kHz例えば5kHzで励振して搬送波fcを出力する。この搬送波fcを分周器62で分周して数100Hz例えば250Hzの変調波fmを作成して変調器63に送る。変調器63は搬送波fcを変調波fmで図6の波形図に示すように変調して増幅器64に送る。増幅器64は送られた被変調波を増幅して発光素子(LED)65を駆動し、断続周期の変調光を発光させる。
【0005】
このLED65から出射する変調光を受光する受光器7は、図7のブロック図に示すように、受光部71と増幅器72とBPF73と検波器74とBPF75と増幅器76と変圧器77及び整流回路78を有する。受光部71は発光器6からの変調光をフォトダイオードPDで受光して電圧に変換し、増幅器72により増幅し、搬送波fcのBPF73で帯域外成分を除去し、検波器74で搬送波fcを整流し、BPF75で変調波fmの成分を取り出し、増幅器76で変調波fmの成分を増幅し、変圧器77で入力電源と出力部を分離し電源が出力に混入することを防止し、変圧器77から出力した信号を整流回路78で直流に変換して検知リレーを動作させる。そして発光器6と受光器7の間で光が遮断されたとき、受光器7の出力がなくなり、障害物ありとしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
近年、自動車のヘッドライトや電車の前照灯などに省エネルギと高寿命化のため高輝度放電灯(以下、HID(High Intensity Discharge)ランプの使用が急速に増加している。このHIDランプの光スペクトラムは、光ビームを利用した踏切障害物検知装置の発光器6で使用している近赤外領域まで広がっており、放電周波数は数100Hzであるので、その高調波の影響により受光器7が誤動作を起こすことがある。
【0007】
また、受光部71のフォトダイオードPDが太陽光などの直流光により飽和し、信号が抑圧されているのを防ぐために、一般的には、受光部71にインダクタンスLを挿入しているが、搬送波fcの周波数が低いため大きなインダクタンスが必要である。また、変調波fmの周波数も低いので、変調波fmの成分を取り出すBPF75なども大きくなり、装置の小形化を困難にしている。
【0008】
さらに、隣接踏切の干渉対策として複数の変調波を持つことは必要周波数帯域の点からも実現が難しいという問題もある。
【0009】
この発明はこのような問題を解消し、HIDランプなどの低周波の光雑音の影響を除去し、隣接踏切との相互干渉を防止するとともに、装置を小形化して設置上の制約を低減することが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ものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
この発明の踏切障害物検知装置は、周波数が10MHz帯の搬送波を分周し周波数が異なる複数の変調波を作成し、設置場所に応じて異なる周波数の変調波を選択し、選択した変調波のパルス幅を周波数に応じて補正した変調波で搬送波を変調して発光素子を駆動して断続周期の変調光を発光させる発光器と、前記発光器からの光を受光して電圧に変換し、設置場所に応じた周波数の変調波成分を取り出して直流に変換して出力する受光器とを有することを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1は踏切障害物検知装置の配置図である。図に示すように、踏切障害物検知装置は複数の発光器1a〜1eと複数の受光器2a〜2eを有する。発光器1a〜1eと受光器2a〜2eは踏切3の踏切道と軌道4を挟んだ両側に組み合わせて配置され、踏切上に近赤外線等の光ビームを配光し、列車5が接近したとき、受光器2a〜2eで受光している光ビームが一定時間継続して遮光した場合、踏切道に自動車等の障害物がありと判断して列車5に危険を報知する。
【0014】
発光器1は、図2のブロック図に示すように、発振器11と分周器12とスイッチ13とパルス幅制御回路14と変調器15と増幅器16及びLED17を有する。発振器11は、周波数が10MHzの搬送波fcを出力する。この搬送波fcを分周器12で分周して、周波数が6kHzの変調波fm1と、周波数が10kHzの変調波fm2及び周波数が14kHZの変調波fm3を作成する。これは踏切3で例えば変調波fm1を使用した場合、隣接する踏切では、スイッチ13を切り替えて変調波fm2と変調波fm3を使用することにより、隣接する踏切間で干渉しないようにするためである。
【0015】
このように分周器12から異なる周波数の複数の変調波fm1〜fm3を出力する場合、各変調波fm1〜fm3の平均値が大きく変わってしまい、受光器2で受光する光エネルギが変化してしまう。例えば図4の波形図に示すように、周波数が6kHzの変調波fm1と周波数が10kHzの変調波fm2についてそれぞれ平均値V1,V2を求めると、
変調波fm1の平均値V1=Vp×(tp/t1)
変調波fm2の平均値V2=Vp×(tp/t2)
となり、変調波fm1の周期t1=(1/fm1)と変調波fm2の周期t2=(1/fm2)とにより平均値V1,V2が変る。そこで分周器12から出力する変調波fm1〜fm3のパルス幅をパルス幅制御回路14で補正する。例えば、周波数が10kHzの変調波fm2のパルス幅を5μsとし、周波数が6kHzの変調波fm1のパルス幅を[5×(10/6)]μs、周波数が14kHZの変調波fm3のパルス幅を[5×(10/14)]μsと補正する。
【0016】
このパルス幅を補正した変調波fmにより10MHzの搬送波fcを振幅変調し、増幅器16で増幅してLED17を駆動して発光させる。
【0017】
このLED17からの光を受光する受光器2は、図3のブロック図に示すように、受光部21と増幅器22とBPF23と検波器24とBPF25とスイッチ26と増幅器27と変圧器28及び整流回路29を有する。受光部21は光/電圧変換素子例えばフォトダイオードPDを有し、発光器6からの光をフォトダイオードPDで受光し電圧に変換する。この電圧を増幅器22により増幅し、搬送周波数が10MHzの搬送波fcのBPF23で帯域外成分を除去し、検波器24で搬送波fcを整流し、BPF25で変調波fm1〜fm3の成分を取り出し、設置場所に応じて設定されたスイッチ26により例えば変調波fm1を取り出し増幅器27で増幅し、変圧器28から整流回路29を介して直流に変換して検知リレーを動作させる。
【0018】
この踏切障害物検知装置として影響を受ける光の雑音としてはインバータ蛍光灯やHIDランプからの光があるが、インバータ蛍光灯のインバータ周波数は100kHz程度までであり、輝度の点から直接の影響はなく、HIDランプの放電周波数は500Hz程度であるが、輝度が高く、その高調波の広がりも大きく、また、その光のスペクトラムが近赤外域まで及んでいるため、従来の例えば5kHzと低い搬送周波数の場合は、その影響を受けるが、搬送周波数として10MHz帯を使用することにより、この影響は無視できるとともにBPF23により完全に除去することができる。したがって受光器2がHIDランプなどの低周波の光雑音により誤検知することを防止でき、自動車等の踏切障害物を確実に検知することができる。
【0019】
また、受光部21から出力する変換電圧はフォトダイオードPDの負荷抵抗RLの両端で得ているが、フォトダイオードPDに太陽光が入った場合、太陽光は直流成分であるため、フォトダイオードPDが飽和して10MHzの信号が無くなってしまう。この対策として一般的には負荷抵抗RLと並列にインダクタンスLを接続して直流分を逃がす方法をとっている。このインダクタンスLは直流抵抗が小さく、信号に対しては負荷抵抗RLより十分大きいことが望ましい。例えばRL=1kΩとした場合、インダクタンスLのインピーダンスZLは信号に対しZL≫RLとして、ZL=10kΩとすると、搬送周波数が5kHzと10MHzでZL=10kΩになるインダクタンスLを求めると、
L(10kΩ/5kHz)≒150mH、
L(10kΩ/10MHz)≒150μH
となり、搬送周波数を10MHzにすることによりインダクタンスLの大きさを非常に小さくすることができる。
【0020】
また、搬送周波数を10MHzにすることにより、BPF23としてFM放送用の周波数が10.7MHzのBPFを使用することができるとともに検波器23やBPF24も小形化でき、受光器2を小型化することができ、設置上の制約を低減することができる。
【0021】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、周波数が10MHz帯の搬送波を分周し周波数が異なる複数の変調波を作成し、設置場所に応じて異なる周波数の変調波を選択し、選択した変調波のパルス幅を周波数に応じて補正した変調波で搬送波を変調して発光素子を駆動して断続周期の変調光を発光させ、受光器は受光した光を電圧に変換して設置場所に応じた周波数の変調波成分を取り出ことにより、受光器で受光する光エネルギを均一にするとともに隣接する踏切間の干渉を防ぐことができる。
【0022】
また、搬送波の周波数を10MHz帯にすることにより、変調周波数と搬送周波数との比が大きくとることができ、複数の変調周波数を得ることができる。
【0023】
さらに、搬送波の周波数として10MHz帯を使用することにより、HIDランプなどの低周波の光雑音の影響を除去することができ、HIDランプなどの低周波の光雑音により誤検知することを防止して自動車等の踏切障害物を確実に検知することができる。
【0024】
また、搬送波の周波数を10MHz帯にすることにより、受光部の受光素子に太陽光が入った場合の影響を除去するため受光素子の負荷抵抗と並列に接続したインダクタンスの大きさを非常に小さくすることができるとともに、BPFや検波器等の各部品を小型化して受光器を小型化でき、設置上の制約を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】踏切障害物検知装置の配置図である。
【図2】発光器の構成を示すブロック図である。
【図3】受光器の構成を示すブロック図である。
【図4】異なる周波数の変調波による光エネルギの変化を示す波形図である。
【図5】従来の発光器の構成を示すブロック図である。
【図6】発光器で出力する発光波形の波形図である。
【図7】従来の受光器の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1;発光器、2;受光器、3;踏切、4;軌道、5;列車、11;発振器、
12;分周器、13;スイッチ、14;パルス幅制御回路、15;変調器、
16;増幅器、17;LED、21;受光部、22;増幅器、
23;BPF、24;検波器、25;BPF、26;スイッチ、
27;増幅器、28;変圧器、29;整流回路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention eliminates the influence of a crossing obstacle detection device for detecting cars, pedestrians, etc. at a railroad crossing, particularly a high-intensity discharge lamp (hereinafter referred to as a HID (High Intensity Discharge) lamp) to prevent false detection. In addition to improving safety, it is related to reduction of installation restrictions by downsizing.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-8731 [Patent Document 2]
A railroad crossing warning device for a railway safety device starts a railroad crossing alarm when a train traveling on a track approaches the railroad crossing, blocks traffic on the railroad crossing, and ensures safe operation of the train and the railroad crossing. In order to ensure the safety of cars and pedestrians that pass through, the road is cut off immediately after the train has passed the railroad crossing so that smooth road traffic is possible.
[0003]
As a crossing obstacle detection device that detects obstacles such as automobiles that hinder the safe operation of trains on this railroad crossing, as shown in
[0004]
The
[0005]
As shown in the block diagram of FIG. 7, the light receiver 7 that receives the modulated light emitted from the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, the use of high-intensity discharge lamps (hereinafter referred to as HID (High Intensity Discharge) lamps) has been rapidly increasing in order to save energy and increase the life of automobile headlights and train headlights. The optical spectrum extends to the near-infrared region used in the
[0007]
Further, in order to prevent the photodiode PD of the
[0008]
Furthermore, there is a problem that it is difficult to realize a plurality of modulated waves as countermeasures against adjacent level crossings from the viewpoint of the necessary frequency band.
[0009]
The present invention eliminates such problems, eliminates the effects of low-frequency optical noise such as HID lamps, prevents mutual interference with adjacent level crossings, and reduces the size of the device to reduce installation restrictions. An object of the present invention is to provide a crossing obstacle detection device capable of
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The crossing obstacle detection device of the present invention divides a carrier wave having a frequency of 10 MHz to create a plurality of modulated waves having different frequencies, selects a modulated wave having a different frequency according to the installation location, and selects the modulated wave of the selected modulated wave. A light emitter that modulates a carrier wave with a modulated wave whose pulse width is corrected according to frequency and drives a light emitting element to emit modulated light of an intermittent period, and receives light from the light emitter and converts it into a voltage; And a light receiver that extracts a modulated wave component having a frequency corresponding to the installation location, converts the component into a direct current, and outputs the direct current .
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a layout diagram of a crossing obstacle detection device. As shown in the figure, the crossing obstacle detection device has a plurality of
[0014]
The
[0015]
As described above, when the plurality of modulated waves fm1 to fm3 having different frequencies are output from the
Average value V1 of modulated wave fm1 = Vp × (tp / t1)
Average value V2 of modulated wave fm2 = Vp × (tp / t2)
Thus, the average values V1 and V2 change depending on the period t1 = (1 / fm1) of the modulated wave fm1 and the period t2 = (1 / fm2) of the modulated wave fm2. Therefore, the pulse width of the modulated waves fm1 to fm3 output from the
[0016]
The carrier wave fc of 10 MHz is amplitude-modulated by the modulated wave fm with the corrected pulse width, amplified by the
[0017]
As shown in the block diagram of FIG. 3, the
[0018]
Light noise affected by this level crossing obstacle detection device includes light from an inverter fluorescent lamp or an HID lamp, but the inverter frequency of the inverter fluorescent lamp is up to about 100 kHz, and there is no direct influence from the point of brightness. The discharge frequency of the HID lamp is about 500 Hz, but the brightness is high, the spread of the harmonics is large, and the spectrum of the light extends to the near infrared region. In this case, it is affected, but by using the 10 MHz band as the carrier frequency, this influence can be ignored and can be completely removed by the
[0019]
The conversion voltage output from the
L (10 kΩ / 5 kHz) ≈150 mH,
L (10kΩ / 10MHz) ≒ 150μH
Thus, the inductance L can be made very small by setting the carrier frequency to 10 MHz.
[0020]
Further, by setting the carrier frequency to 10 MHz, a BPF having a frequency for FM broadcasting of 10.7 MHz can be used as the
[0021]
【The invention's effect】
As described above, the present invention generates a plurality of modulated waves having different frequencies by dividing a carrier wave having a frequency of 10 MHz, selects a modulated wave having a different frequency according to the installation location, and selects a pulse of the selected modulated wave. The carrier wave is modulated with a modulated wave whose width is corrected according to the frequency, and the light emitting element is driven to emit the modulated light of the intermittent period, and the light receiver converts the received light into a voltage and changes the frequency according to the installation location. By extracting the modulated wave component, the light energy received by the light receiver can be made uniform and interference between adjacent level crossings can be prevented.
[0022]
Further, by setting the carrier frequency to the 10 MHz band, the ratio between the modulation frequency and the carrier frequency can be increased, and a plurality of modulation frequencies can be obtained.
[0023]
Furthermore, by using the 10 MHz band as the frequency of the carrier wave, the influence of low-frequency optical noise such as HID lamps can be eliminated, and erroneous detection due to low-frequency optical noise such as HID lamps can be prevented. Crossing obstacles such as automobiles can be reliably detected.
[0024]
Also, by setting the frequency of the carrier wave to the 10 MHz band, the size of the inductance connected in parallel with the load resistance of the light receiving element is made very small in order to eliminate the influence when sunlight enters the light receiving element of the light receiving unit. In addition, it is possible to reduce the size of each component such as the BPF and the detector to reduce the size of the light receiver, thereby reducing the installation restrictions.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a layout view of a crossing obstacle detection device.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a light emitter.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a light receiver.
FIG. 4 is a waveform diagram showing changes in light energy due to modulated waves of different frequencies.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional light emitter.
FIG. 6 is a waveform diagram of a light emission waveform output from the light emitter.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a conventional light receiver.
[Explanation of symbols]
1; light emitter, 2; light receiver, 3; railroad crossing, 4; track, 5; train, 11;
12; Frequency divider, 13; Switch, 14; Pulse width control circuit, 15; Modulator,
16; amplifier, 17; LED, 21; light receiving unit, 22; amplifier,
23; BPF, 24; detector, 25; BPF, 26; switch,
27; amplifier, 28; transformer, 29; rectifier circuit.
Claims (1)
前記発光器からの光を受光して電圧に変換し、設置場所に応じた周波数の変調波成分を取り出して直流に変換して出力する受光器と、
を有することを特徴とする踏切障害物検知装置。 Modulation by dividing a carrier wave with a frequency of 10 MHz to create a plurality of modulated waves with different frequencies, selecting a modulated wave with a different frequency according to the installation location, and correcting the pulse width of the selected modulated wave according to the frequency A light emitter that modulates a carrier wave with a wave to drive a light emitting element to emit modulated light of an intermittent period;
A light receiver that receives light from the light emitter and converts it into a voltage, takes out a modulated wave component having a frequency according to the installation location, converts it into a direct current, and outputs it;
A crossing obstacle detection device characterized by comprising:
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