JP4426874B2 - 列車位置検出管理用の運行サーバ及び列車位置検出管理用の車載機器 - Google Patents

Description

この発明は、線路上を走る車両の位置を検出する装置及びシステムに関するものである。

従来のレール上を走る列車（車両）の位置認識については、車両が走行中の状態に対応して保安信号を次々に更新して行く情報を、同じに中央制御室に送って運行パネルに表示される方式が一般的である。つまり、レール２本の間を走る列車の車軸によりレール間が短絡される、軌道回路の短絡を検知する方法である。この場合は、レールの継ぎ目の間隔が車両の位置検出の最小分解能を決め、平均で３００メートル、ロングレール等による長い部分で１キロメートルの分解能しか得られない。そのため列車の位置で警報鳴動の開始を行う踏切では、十分に安全な開閉を行うために、かなり長時間に渡って踏切を閉鎖している。
また運行管理センタにおける列車運行管理では、模式図的なデフォルメ地図を用いているので、それとは別の国土地理院による精密日本地図上に描かれた踏切やポイント等の施設との位置関係が正確には判らない。

特に分岐を含む複数の線路が平行する部分において、車両が正確にどの線路（レール）を走行しているかを知りたい場合には、遥かに精度のよい車両位置の把握が要求される。また更に、現行の中央運行管理システムは上記の精密日本地図上に描かれていず、独自の線路表示を用いているので、日本地図と対応させた表示が出来ない。

従来、走行中の車両の位置検出精度を上げる改良方式として、線路近傍に複数の地上マーカを設置してこれらを緯度、経度と関連付けて記憶させ、またＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からのＤＧＰＳ信号を受信して、これらの両方の信号に基づいて車両の位置を確定する方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２６７２２０号公報

従来の改良方式の位置検出方法によれば、走行する線路の近傍に多数の地上マーカを常に設置しておく必要があり、システム規模が大きくなるという課題がある。地上マーカとして既存の設備を利用することも述べられているが、そうするとそれらの設備で位置分解能が制限される。
更に保守車両については、軌道回路の短絡機能を持っていない。これは保守車両が軌道回路の短絡を行うと、営業車両の運行管理に影響を与えるからである。保守車両で軌陸車と呼ばれるレール上と一般道路の両方を走れる車両がレールに進入する場合、線路を一本間違えても非常に危険な状態になるが、軌陸車自体の位置の把握ができず、侵入したレールの把握も困難であるという課題もある。
また、ＧＰＳ衛星を利用した測位演算によって車両位置を求める場合であっても、隣接するレール同士を識別するだけの位置分解能が得られず、車両の走行するレールを正確に特定することが出来なかった。

この発明は上記の課題を解決するためになされたもので、車両の走行する線路を識別することができ、少ない設備で正確な車両位置を得ることを目的とする。

この発明に係る列車位置検出管理用の運行サーバは、線路を走行中の車両からの測位衛星の観測に基づく車両位置情報を受信する通信部と、
線路の特定のポイントを位置情報と対応させて記憶する線路データベースと、
線路の側にある特定の施設情報を位置情報と対応させて記憶する施設情報データベースと、
走行中の車両の上記車両位置情報と、電子基準点の誤差と面補正パラメータを含む補正データとを用い、上記線路データベースと施設情報データベースとの情報を参照して、測位航法で擬似距離を計算して、車両位置を演算する演算部と、を備えた。

以上のようにこの発明によれば、車両位置情報と、補正データとを用いて、線路データベースと施設情報データベースとの情報を参照して、車両位置を演算するので、線路が複数ある複雑な区間においても、車両の走行する線路を識別できるという効果がある。

実施の形態１．
絶対位置を知るために、ＧＰＳシステムが有効であることはよく知られている。更にＧＬＯＮＡＳＳ衛星や、ＧＡＬＩＬＥＯ衛星を利用した全地球衛星航法システムなどや、測位衛星や準天頂衛星の利用、次世代ＧＰＳ、等の利用により、位置情報の利用のし易さや、精度が向上している。この情報を有効利用して、線路上を走行する車両の位置を正確に得る装置、システムを説明する。
図１は本実施の形態における列車位置検出管理システムの構成を示す図である。また図２は、運用に先だって必要な線路データと、施設情報データを収集する動作を示すフロー図であり、図３は準備された線路データベースの例を示す図である。図４は、列車位置検出管理システムの動作を説明するフロー図であり、図５は改良方式のＤＧＰＳ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）の説明図である。図６は列車から伝送されるＧＰＳの信号と、ＰＡＳ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ；国土位置情報サービス）センタからの補正データの例を示す図であり、図７は列車位置検出管理システムの出力表示例を示す図である。

図１において、列車の車載機器は、ＧＰＳアンテナ２１と、ＧＰＳアンテナ２１からのＧＰＳ観測情報を受けるＧＰＳ受信機２２と、この受信したＧＳＰによる観測情報をＧＰＳ位置情報として運行サーバに送信する通信部２３とで構成される。また、列車の一部の車両には、線路データと施設情報データ収集用の入力部２８が設けられている。ＧＰＳアンテナ２１は列車の屋根の中央（列車の長手方向の中心線上）に設置されている。
運行サーバ１０は、以下の要素で構成される。各列車に設けられたＧＰＳ受信機２２からのＧＰＳ位置情報を受信する通信部１１と、代表的な線路のポイントと地図の位置情報との対応を記憶する線路データベース１３と、また各種の施設と地図の位置情報との対応を記憶する施設情報データベース１４とを備えている。また、運行サーバ１０は、ＰＡＳセンタ３１からの補正位置情報を用いて、列車からのＧＰＳ位置情報を補正演算し、線路データベース１３と施設情報データベース１４とを参照して正確な列車位置を計算する演算部１２と、線路を区別した地図上に演算で得られた列車の位置を表示する列車位置表示装置を構成する出力部１５とを備えている。
ＰＡＳセンタ３１からは、複数の基準点における誤差と、その基準点に対応した面補正パラメータ（Ｆｌａｅｃｈｅｎ ｋｏｒｒｅｃｔｕｒ ｐａｒａｍｅｔｅｒ；ＦＫＰパラメータ）の値とが、補正データ３１ａとして入力される。
列車または列車の各車両と運行サーバ１０とは、列車無線等のデータ伝送システムで接続されており、運行サーバとＰＡＳセンタ３１とはインターネット等の通信回線で接続されている。

ＰＡＳセンタ３１は、複数の基準点にそれぞれ設置されたＧＰＳ受信器をネットワークで接続し、各ＧＰＳ受信器の観測情報を用いて、広域基準点網内でＦＫＰ方式の演算処理によって面補正パラメータを演算する（例えば、Ｇ．Ｗｕｂｂｅｎａ，Ａ．Ｂａｇｇｅ，Ｍ．Ｓｃｈｍｉｔｚ，”ＲＴＫ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｇｅｏ＋＋ ＧＮＳＭＡＲＴ−Ｃｏｎｃｅｐｔ，Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ，Ｒｅｓｕｌｔｓ”，ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ａｔ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ，ＩＯＮ ＧＰＳ−０１，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ１１．−１４．，２００１参照）。基準点のＧＰＳ受信器は、Ｌ１搬送波（１５７５．４２ＭＨｚ）とＬ２搬送波（１２２７．６ＭＨｚ）の二周波から成る搬送波位相データ、衛星測位時間データ、エフェメリスデータ、アルマナックデータ、及び擬似距離データなどの観測データを取得する。この観測データは、基準点の識別コードとともにＰＡＳセンタ３１に送られる。
また、ＧＰＳ受信機２２は、Ｌ１搬送波（１５７５．４２ＭＨｚ）の搬送波位相データ、衛星測位時間データ、エフェメリスデータ、アルマナックデータ、及び擬似距離データなどの観測データを取得する。取得した観測データに基づいて、ＧＰＳ受信機２２は測位航法演算によって単独測位を行い、列車の位置情報を得る。これら得られた観測情報と位置情報は、ＧＰＳ位置情報として通信部２３から送信される。

先ず線路データと、施設情報データを収集する動作を説明する。
最初に線路の代表的なポイントのＧＰＳ位置データを、測定用車両を用いて得て、地図と対応つける。図５（ａ）は本実施の形態における改良方式ＤＧＰＳの位置誤差補正を説明する図であり、電子基準点（以下、基準点）におけるＧＰＳ位置誤差ｅとその周辺における位置誤差が面上に得られることを示している。これを断面表示したものが図５（ｂ）であり、測定点が基準点１の面内にいる場合に、その位置誤差量はｅ＋δｅで得られることを示している。
従来のＤＧＰＳにおいては、それぞれの基準点における誤差ｅしか得られず、測定点が基準点から離れるに従って測定点での誤差量が多くなるのに対し、本改良方式のＤＧＰＳでは、概念的には、面補正パラメータとして勾配θが与えられる。基準点からδｘ、δｙ離れてもｔａｎθを乗算すればδｅが得られるので、測定点がかなり離れていても正確な誤差量が判る。実際には、上記勾配としてはＦＫＰ平面の南北成分の傾きと東西成分の傾きが与えられる。また、これら傾きを用いて、列車のＧＰＳ受信機２２の観測情報に基づいて距離依存誤差を演算し、観測情報で得られた測定点の擬似距離を補正することができる。この面補正パラメータは、ＰＡＳセンタ３１において、複数の基準点でＧＰＳ衛星信号を観測した観測情報に基づき、位置に依存する遅延量である電離層遅延量、対流圏遅延量、衛星軌道誤差量を求めて、各基準点周りでそれらの遅延量から、最も適切に当てはまるパラメータが求められる。なお、この改良方式のＤＧＰＳは、ＦＫＰ方式で擬似距離を補正するので、ＦＫＰ−ＤＧＰＳと呼んでも良い。

図５（ｃ）では、線路上を走行している列車（車両）が図で示す測定点でＧＰＳ位置情報を得たとすると、基準点１からの距離がδｘ、δｙ離れているとしてｅ＋δｅの補正が必要であることを説明している。つまり、後に図４で説明するＰＡＳセンタからの時刻データを含む図６（ｂ）で示す補正データ３１ａが、各基準点毎に、上記のようにして得られる。補正データ３１ａは、何処の基準点であるかを示す基準点名（基準点を識別するための識別情報；基準点ＩＤ）と、その基準点における誤差値ｅと、面補正パラメータと、誤差値ｅと面補正パラメータを取得したときの測位時刻とを含む補正情報を、各基準点毎にテーブル化した情報から成る。この場合、参照する基準点ＩＤが異なると、面補正パラメータも異なる値となる。
図１に示すように、補正データ３１ａはＰＡＳセンター３１から運行サーバ１０に一方向性のデータとして供給されており、予めＰＡＳセンター３１の運用会社との契約内容に基づいて、列車の運行業務エリア（例えば、関東地方、東海地方など）内の、線路周辺の全ての基準点に対応した補正情報が供給される。

勿論、補正データ３１ａは、運行サーバ１０が所在エリアを特定するためのエリア情報（例えば、神奈川県、静岡県など）を入力することによって、所在エリア内の全ての基準点に対応する補正データ３１ａを出力するような、両方向性のデータであっても良い。
この改良方式のＤＧＰＳの位置精度に関しては測量分野で実績が得られており、測定用の搬送波位相情報を得るキャリア受信機によって精度の差があるが、Ｌ１搬送波、Ｌ２搬送波の２周波方式ではセンチメートル単位で、１周波方式のものでも０．５〜１メートル単位である。市販の地図は数メートルの誤差がある、と云われているが、それに比べても十分な精度が得られる。
図５（ｃ）では、車両から最も至近距離に存在する基準点が基準点１であるので、この例の場合は、ＰＡＳセンタ２１から出力される補正データ３１ａの中から、基準点１を参照することによって、基準点１に対応した面補正パラメータを得ることができる。

図２において、Ｓ１０１はこのように線路の各ポイントをＧＰＳとＤＧＰＳの両方を用いて位置情報と対応付ける。即ち、上記で測定用の車両が線路データのポイントＡ１を検出した時点で得られる図６（ａ）で示すＧＰＳ値を、改良ＤＧＰＳ値で補正して、補正後の緯度、経度を属性情報としてポイント名に対応して記憶する。図３はこのようにして得られるデータベースの例を示している。例えばある線のポイントＡ１は、地図の位置情報として緯度４０度１０分１２．３４５６秒、経度１４０度１０分１２．３４５６秒、高度１５．７８メートルが測定結果として対応付けられる。また、各ポイント名に基準点ＩＤを対応付けて、各ポイント毎に周辺所在する基準点から所望の基準点を選択して、選択した基準点の基準点ＩＤを、属性情報に含めて記憶させておく。これによって、補正データ３１ａに含めて出力される複数の基準点ＩＤの中から、各ポイント毎に属性情報が対応する基準点ＩＤを選択すれば良い。各ポイント毎の属性情報は線路データベース１３に記憶される。

特に線路ポイントの情報は重要であり、分岐点を線路ポイントとして選定しておけば、分岐後の複数の別れた線路は、分岐点の位置情報から相対的に識別が可能である。また複数の線路が並行している区間では線路の中心間隔が最小は３．２メートルであることから、隣接する線路との位置を識別するには、少なくとも１．６メートルの分解能が必要である。このとき、分岐点の前後で面補正パラメータを切換えると、切換えの前後で測位結果が不連続となって、分岐前後の測位結果に誤差を生じる可能性があるので、分岐点の前後では基準点を切換えないことが望ましい。
上記改良方式のＤＧＰＳを使用すれば、１ｍ以内の精度を得ることができるので、十分に線路別の識別が出来る。なお、列車への設置上の制約で、ＧＰＳアンテナ２１を列車の長手方向の中心線上に設置できなくても、数十ｃｍ以下のオフセット量であれば、列車の横方向にずらして配置しても良い。

図２の準備作業においては、線路のポイントだけでなく、踏み切りやトンネル等の施設位置も同時に位置情報と対応つける。Ｓ１０２においてこれを行う。線路ポイントや施設情報の地点の入力は、車両の入力部２８を用いて行う。即ち、決めた線路ポイント及び施設を通過する地点で入力部２８を用いて位置を入力する。入力部２８に入力した線路ポイントにおいて、運行サーバ１０は、ＧＰＳ位置情報と対応がつけられる。この結果は、図３に示すと同様な形式でデータベースが構築される。トンネルについては、両端の位置を共に対応付けしておく。これを施設情報データベース１４に記憶する。
Ｓ１０３では、例えば国土地理院の地図を運行サーバ１０に用意しておき、この地図情報に線路のポイントと施設の位置情報を管理用として追記する。

線路データベース１３と施設情報データベース１４とに線路のポイントや、基準になる施設の緯度、経度からなる位置情報が記憶されると、これらを用いて新しく走行する車両の位置が得られる。
図１と図４を中心に用いて、車両位置を検出する動作を説明する。
先ず運行サーバ１０は、列車（車両）からの信号を識別するために、Ｓ１１１で識別用の列車番号を割当てる。
各列車ではＳ１１２において、線路を走行する車両に搭載したＧＰＳ受信機２２が、上空に位置する複数のＧＰＳ衛星からの電波に含まれる位置情報をＧＰＳアンテナ２１経由で受信、つまりＧＰＳ測位する。この場合のキャリア受信機は１周波のものでよい。ＧＰＳ受信機２２は位相信号も受信し、衛星からの情報に含まれる擬似距離、時刻、等から構成される図６（ａ）に示すＲＡＷデータを通信部２３から、Ｓ１１３において列車無線経由で運行サーバ１０に送信する。この内容は、識別用の列車ＩＤ番号、測位時刻、ＧＰＳ衛星の名前であるサイトネーム、その位置データ（擬似距離）を含んでいる。

運行サーバ１０は、その通信部１１経由で各列車の位置情報を受信する。一方Ｓ１１５で、運行サーバ１０にはＰＡＳセンタ３１から時刻データを含む図６（ｂ）に示す補正データ３１ａが送られてくる。ＰＡＳセンタ３１で得る電子基準点は、２００ないし３００キロメートル離れているが、それでも面補正を行うため、測定点が基準点から１００ないし１５０キロメートル離れていても十分な誤差補正が出来る。Ｓ１１６で演算部１２は、この補正データを用いて擬似距離を計算して、位置を推定する。
ＧＰＳ情報を用いて位置を推定する手法は、測位航法として知られている。その際に測定点で得られた測位情報と、同時刻の補正データを用いて補正をする方式を同期方式と呼ぶ。これに対して非同期方式と呼ばれる方式がある。これは測定点で得られた測位情報をそれまでに得られた補正データで補正するものである。測量分野等、時間制限があまり厳しくない分野においては、非同期方式が採用できるが、本実施の形態においても非同期方式でもよい。即ち、それまでに得られた補正データといっても、１ないし２秒毎に補正データが得られるので、精度はそれほど低下せず、測位間隔が１００ミリセカンド程度なので、リアルタイム性がある。

Ｓ１１７において、線路データベース１３、施設情報データベース１４に記憶されている線路ポイントや基準になる施設の緯度・経度情報を取込む。そして大切な動作であるがＳ１１８で、受信位置情報を補正した後の位置情報とを比較する。通常のＧＰＳ信号のみでは誤差が大きくて位置情報の精度が上がらないが、改良方式のＤＧＰＳであれば、上記で説明したように誤差がメートル単位で確定するので、位置精度がよい。この比較結果に基づいて、管理している地図情報上にプロットする。Ｓ１１９では、車両の位置を管理する。
なおＧＰＳ測位は、トンネルでは受信が出来ないが、車両の運行状態を監視している運行サーバ１０では、列車からＧＰＳ情報を受けなくても、本構成によれば、それまでの車両の走行状態（測位された位置の単位時間当たりの位置変化や、位置変化の時間変化率など）と線路ポイント通過情報から、車両の所在する線路を特定することができるので、車両の位置を確定できる。また、車両の走行状態と線路ポイント通過情報から、車両が次に通過する線路ポイントを外挿演算によって予測することも可能となる。これによって、例えば車両が次にどの施設（例えば、踏切、駅など）を通過するのかを、より精度の高い位置分解能で予測することができる。また、現在位置と次の通過ポイントとの位置差を、測位された位置の単位時間当たりの位置変化で除算することによって、次の通過ポイントに至るまでの時間を予測することができる。勿論、次の通過ポイントに至るまでの時間を予測する際に、位置変化の時間変化率を併用しても良いことは言うまでもない。

図７はこうした管理をしている地図情報に示される位置を運行サーバ１０の出力部１５からモニタに表示した例を示す図である。図において、モニタ画面４１上に描かれた分岐を含む線路４２に、車両４３がポイントＰ１ ４４を過ぎて、施設である踏切４５に向けて進行する様子が表示され、地図上で車両の現在位置を、他の具体的な施設と対比させて表示して、容易に確認できる。
軌陸車と呼ばれる線路（レール）と道路の両方を走れる車両については、線路上を走行開始する場合に特に、正確に位置を知ることが大切である。こうした場合、大抵は踏切等の施設から線路に入ることになり、運用開始に入力部２８からの通知や、別途の連絡があればなお容易に、開始位置を表示できる。また入力部２８からの入力は、位置情報の較正にも用いることができる。

以上のようにこの実施の形態によれば、車両位置情報と、補正データとを用いて、線路データベースと施設情報データベースとの情報を参照して、車両位置を演算するので、線路が複数ある複雑な区間においても、車両の存在する線路を識別することができるという効果がある。
また、地図と対比した正確で判りやすい位置管理が得られる効果がある。
更に、保守用の車両に対しても、その位置を把握できる効果がある。

実施の形態２．
運行サーバ１０で車両の位置を知る演算を行うのではなくて、各車両で位置を知る演算を行う構成を説明する。
図８は本実施の形態における列車位置検出管理システムの構成を示す図である。また図９は、本実施の形態における列車位置検出管理システムの動作を示すフロー図である。即ち、実施の形態１における演算部を車両内に演算部２４として設け、また線路データベース１３と施設情報データベース１４の一部をコピーした部分データベース２５を車両内に設けた構成とする。部分データベース２５は、例えばその車両が走行予定の線路の、走行予定区間における線路と施設情報のみをコピーしたものである。
対応して運行サーバ１０ｂは、演算部がなくなり、線路データベースと施設情報データベースから一部のデータを部分データベース２５に向けてコピー転送制御し、ＰＡＳセンタ３１からの補正データを車載機器へ転送制御し、また車両の通信部２３からの管理用データを受信して管理する制御部１６を備える。

図９を用いて動作を説明する。
ここで部分データベース２５には、既に走行線路の走行部分の線路と施設情報がコピーされているとする。運行サーバ１０からＳ１１１で列車番号の識別番号が与えられる。車両ではＳ１１２で、ＧＰＳ受信機２２がＧＰＳ測位を行う。一方Ｓ１１５で、運行サーバ１０にＰＡＳセンタ３１から伝送されてくる補正データ３１ａをＳ１３１で車両に送信する。車両ではＳ１３２で線路ポイントの情報を部分データベース２５から取得し、これらを用いてＳ１３３において実施の形態１と同様な演算をする。更にこのステップで演算部２４は、車両の位置情報を運行サーバ１０ｂに向けて出力する。即ちこの出力は通信部２３を通じて運行サーバ１０ｂに送信する。運行サーバ１０ｂではＳ１１９で、この情報に基づいて線路別に走行車両の位置を把握して、管理する。
Ｓ１３４で、構成図においては図示していない列車内モニタに対して図７相当の画面を出力することも出来るし、もっと簡単な車内サービス用の画面に簡易表示することもできる。
この構成によれば、実施の形態１と比べて車両の乗組員が正確な車両の位置情報を把握できるので、例えば踏切までの正確な距離が判り、非常の場合でも適切な処置を講じることができる効果がある。またホーム等での停止に利用することも可能である。

図１０は、この実施の形態における他の列車位置検出管理システムの構成を示す図である。図において図８の構成に対し、車両搭載機器としてジャイロ（加速度検出器）２６と、車速パルス検出器２７が追加された構成となっている。ジャイロ２６は加速度を検出し、車速パルス検出器２７は単位時間に車輪が回る回数を検出するので、車輪の周囲長を掛ければ車両の速度を検出することになる。
これらの検出された加速度入力と速度入力とを用いて走行距離を得る手法は、慣性航法またはＩＮＳ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）航法としてよく知られている。従って車両搭載の演算部として慣性航法システムを演算する補完機能を持たせれば、ＧＰＳが得られない状態、例えば高架道路の下やトンネル内においても、あるいはＧＰＳ衛星の数が少なく、かつ衛星を見る仰角が低くて十分なＧＰＳ測位が得られない場合でも補完した慣性航法により、連続して位置情報を得ることができる。そして仰角高く、十分な数のＧＰＳ測位が得られると、元の測位航法により位置を得るよう、切り替える。
あるいは、この切り替えを運行サーバ１０からの指令で行うようにしてもよい。例えばトンネルに入るという施設情報により、慣性航法に切り替え、トンネルを出たという施設情報により、ＧＰＳ測位航法に戻るようにしてもよい。
また、慣性航法による位置演算とＧＰＳ航法による位置演算とを併用して複合処理する際に、追跡される各ＧＰＳ衛星から送信される擬似距離情報と慣性航法の車速度情報を利用して、カルマンフィルタに基づくアルゴリズムで慣性航法とＧＰＳ測位航法の両システムの誤差を推定する、密結合（タイトカップリング）と呼ばれるアルゴリズムを用いても良い（詳細な情報については、特願２００４−０００２２３号を参照）。密結合のアルゴリズムを用いた場合は、ＧＰＳ測位航法と慣性航法の切り替えが滑らかに行われるとともに、車両のＧＰＳ受信機２２の捕捉する衛星の数が４つ以下に下がった場合でも、精度の良い測位が可能となる。
更に、実施の形態１においても適用できるが、測位航法の演算においても、位置情報を得る衛星として、運行サーバから進行方向にある特定の測位衛星を選択するよう指示を行うこともできる。
その他のＧＰＳによる位置演算は、実施の形態１と同様に行う。

上記各実施の形態において、車両としては営業車両を想定して説明したが、保守車両についても同様の構成とすることにより、その位置を把握できるようになる。最初に線路にいる場合に、打ち合せた線路ポイントまたは施設情報の部分からシステムに入る事にしておけば、またはその地点で入力部２８から線路ポイントまたは施設情報を入力するようにする。その結果、その点が基準となり、その車両に関して更に正確な位置情報が得られる。これを軌陸車に適用すると、軌陸車が線路内に進入する際にどのレールに入ったかという線路を正確に把握できるので、間違いを防ぐ効果が高い。

上記の実施の形態においては、図７の表示出力を運行サーバ１０の出力部１５からモニタに表示する例を示した。もちろんこの出力表示を運行サーバ１０以外の装置に出力してもよい。例えば列車の通信部２３は受信部とも考えられ、部分データベース２５には必要な線路情報または施設情報データも記憶されている。そこでこの部分データベース２５に地図を記憶し、またはそれとは別に国土地理院の地図を記憶するデータベースを設け、更に簡単な表示部を設けて、演算部２４は上記受信部が受信した列車の位置情報を線路情報または施設情報または地図とを合成して、この表示部に出力表示するようにしてもよい。こうすることで乗客に列車が現在どの位置にいるかを表示サービスできる効果がある。

上記説明では、列車位置検出管理システムは、全てハードウェアであるとして記述した。しかし、それに代えて各要素はソフトウェアにより同機能をプログラムで作成してファームウェア、または読取専用のＲＯＭに格納した構成とし、図２，４、図９の動作を行わせるようにしてもよいし、一部のみをソフトウェアで行うようにしてもよい。

この発明の本実施の形態における列車位置検出管理システムの構成を示す図である。 運用に先だって必要な線路データと、施設情報データを収集する動作を示すフロー図である。 準備された線路データベースの例を示す図である。 実施の形態１における列車位置検出管理システムの動作を説明するフロー図である。 改良されたＤＧＰＳの概念と、測定点誤差と、線路上の基準点と測定点の関係を示す説明図である。 列車から伝送されるＧＰＳの信号と、ＰＡＳセンタからの補正でーたの例を示す図である。 実施の形態１における地図情報に車両をモニタ表示した例を示す図である。 実施の形態２における列車位置検出管理システムの構成を示す図である。 実施の形態２における列車位置検出管理システムの動作を示すフロー図である。 実施の形態２における他の列車位置検出管理システムの構成を示す図である。

符号の説明

１０，１０ｂ 運行サーバ、１１ サーバ側通信部、１２ 演算部、１３ 線路データベース、１４ 施設情報データベース、１５ 出力部、１６ 制御部、２１ ＧＰＳアンテナ、２２ ＧＰＳ受信機、２３ 通信部、２４ 演算部、２５ 部分データベース、２６ ジャイロ、２７ 車速パルス検出器、２８ 入力部、３１ ＰＡＳセンタ、３１ａ 補正データ、Ｓ１０１ 線路上のポイント測位ステップ、Ｓ１０２ 施設位置の測位ステップ、Ｓ１０３ 地図情報への線路ポイント及び施設情報追記ステップ、Ｓ１１２ 列車におけるＧＰＳ測位ステップ、Ｓ１１３ ＧＰＳデータの運行サーバへの送信ステップ、Ｓ１１５ ＰＡＳセンタからの補正データ受信ステップ、Ｓ１１６ 補正計算による位置の高精度測位ステップ、Ｓ１１７ 線路データベースと施設情報データベースの取込みステップ、Ｓ１１８ 地図への車両位置追記ステップ、Ｓ１１９ 管理ステップ、Ｓ１３１ 高精度補正データ送信ステップ、Ｓ１３２ 線路ポイント通過情報取得ステップ、Ｓ１３３ 位置測位演算ステップ、Ｓ１３４ 列車位置表示ステップ。

Claims (4)

1. 線路を区別した地図を記憶する列車位置検出管理用の運行サーバにおいて、
   線路の特定のポイントにいる測定用車両と線路を走行中の走行車両とから測位衛星の観測に基づく車両位置情報を受信する通信部と、
   線路の特定のポイントと特定のポイントの位置情報とを対応させて線路データとして記憶する線路データベースと、
   通信部が受信した車両位置情報と、電子基準点の誤差と面補正パラメータを含む補正データとを用い、測位航法で擬似距離を計算して、車両位置を演算し、
   通信部が特定のポイントにいる測定用車両から車両位置情報を受信した場合には、演算した車両位置を特定のポイントの位置情報として線路の特定のポイントと対応させて線路データとして線路データベースに記憶し、記憶している地図に対して、特定のポイントの位置情報が示す位置に特定のポイントを追記し、
   通信部が走行中の走行車両から車両位置情報を受信した場合には、特定のポイントが追記された地図に対して、走行車両の車両位置をプロットする演算部と、
   演算部が走行車両の車両位置をプロットした地図を表示装置に表示する出力部と
   を備えたことを特徴とする列車位置検出管理用の運行サーバ。
2. 線路を走行する列車の車両に搭載される列車位置検出管理用の車載機器において、
   測位衛星から観測情報を受信する測位情報受信機と、
   請求項１記載の列車位置検出管理用の運行サーバの線路データベースに記憶された線路データの一部であって、列車が走行する走行線路の特定のポイントと特定のポイントの位置情報とを対応させた線路データを記憶する部分データベースと、
   電子基準点の誤差と面補正パラメータを含む補正データを受信する通信部と、
   測位情報受信機が受信した観測情報と通信部が受信した補正データとを用い、測位航法で擬似距離を計算して、車両位置を演算し、線路データが示す走行線路に対して、特定のポイントと車両位置とをプロットする演算部と、
   演算部が車両位置をプロットした走行線路を表示する列車内モニタと
   を備えたことを特徴とする列車位置検出管理用の車載機器。
3. 列車位置検出管理用の運行サーバは、さらに、
   線路の特定の施設と特定の施設の位置情報と対応させて記憶する施設情報データベースを備え、
   通信部は、特定の施設にいる測定用車両から測位衛星の観測に基づく車両位置情報を受信し、
   演算部は、
   通信部が特定の施設にいる測定用車両から車両位置情報を受信した場合には、演算した車両位置を特定の施設の位置情報として線路の特定の施設と対応させて施設情報データベースに記憶し、記憶している地図に対して、特定の施設の位置情報が示す位置に特定の施設を追記し、
   通信部が走行中の走行車両から車両位置情報を受信した場合には、特定のポイントと特定の施設とが追記された地図に対して、走行車両の車両位置をプロットする
   ことを特徴とする請求項１記載の列車位置検出管理用の運行サーバ。
4. 線路を走行する列車の車両に搭載される列車位置検出管理用の車載機器において、
   測位衛星から観測情報を受信する測位情報受信機と、
   請求項３記載の列車位置検出管理用の運行サーバの線路データベースに記憶された線路データの一部であって、列車が走行する走行線路の特定のポイントと特定のポイントの位置情報とを対応させた線路データと、請求項３記載の列車位置検出管理用の運行サーバの施設情報データベースに記憶され施設情報データの一部であって、列車が走行する走行線路の特定の施設と特定の施設の位置情報と対応させた施設情報データとを記憶する部分データベースと、
   電子基準点の誤差と面補正パラメータを含む補正データを受信する通信部と、
   測位情報受信機が受信した観測情報と通信部が受信した補正データとを用い、測位航法で擬似距離を計算して、車両位置を演算し、線路データが示す走行線路に対して、特定のポイントと特定の施設と車両位置とをプロットする演算部と、
   演算部が車両位置をプロットした走行線路を表示する列車内モニタと
   を備えたことを特徴とする列車位置検出管理用の車載機器。

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