JP4970319B2 - 列車位置算出装置、地上装置及び列車位置算出方法 - Google Patents

Description

本発明は、列車位置算出方法等に関する。

軌道を走行する列車の位置を検知する方法としては、軌道回路方式や速度発電機を用いた方式がある。速度発電機を用いた方式では、列車の車軸に速度発電機を取り付け、車軸の回転に伴って発生するパルス信号をもとに車軸の回転数を計数し、基準位置からの走行距離を算出し、走行距離によって現在の列車位置を算出する。しかし、この速度発電機を用いた方式では、車軸の空転／滑走により走行距離に誤差が生じるという問題があるが、軌道回路方式と組み合わせることで誤差が補正されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１７８６１４号公報

また、近年では、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いた方法も提案されている。しかしながら、ＧＰＳでは、列車に専用のＧＰＳ受信機を備える必要がある。また、ＧＰＳ信号を受信できないトンネル内等では、列車位置検知が不可能となる。更に、列車の運行制御等では、列車位置は基本的にキロ程が用いられているが、ＧＰＳによって検知される列車位置は緯度経度といった絶対位置である。このため、検知された位置を該当する軌道上の位置（キロ程）に変換する必要がある。本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡易な方法で列車位置を算出可能とすること目的としている。

上記課題を解決するための第１の発明は、
キロ程で示された配設位置を記憶する無線機（例えば、図１の地上装置３０）が軌道に沿って配設された当該軌道上を走行する列車（例えば、図１の列車１０）に設置されて、当該列車の列車位置を算出する列車位置算出装置（例えば、図１の車上装置２０）であって、
前記列車の走行によって通信圏内に位置した前記無線機と通信を行う通信部（例えば、図２の無線通信部２２０）と、
前記通信部を制御して、前記通信部の相手先無線機の配設位置を取得する無線機位置取得部（例えば、図２の処理部２１０）と、
前記列車と前記相手先無線機間の無線通信における伝搬遅延時間を算出する伝搬遅延時間算出部（例えば、図２の処理部２１０）と、
前記無線機位置取得部により取得された配設位置と前記伝搬遅延時間算出部により算出された伝搬遅延時間とに基づいて前記列車が位置するキロ程を列車位置として算出する列車位置算出部（例えば、図２の処理部２１０）と、
を備えた列車位置算出装置である。

また、第６の発明は、
キロ程で示された配設位置を記憶する無線機が軌道に沿って配設された当該軌道上を走行する列車の車上装置が、当該列車の列車位置を算出する列車位置算出方法であって、
前記車上装置は、前記列車の走行によって通信圏内に位置した前記無線機と通信を行う通信部を備え、
前記通信部を制御して、前記通信部の相手先無線機の配設位置を取得する無線機位置取得ステップ（例えば、図１０のステップＡ５）と、
前記列車と前記相手先無線機間の無線通信における伝搬遅延時間を算出する伝搬遅延時間算出ステップ（例えば、図１０のステップＡ１７）と、
前記無線機位置取得ステップにより取得された配設位置と前記伝搬遅延時間算出ステップにより算出された伝搬遅延時間とに基づいて前記列車が位置するキロ程を列車位置として算出する列車位置算出ステップ（例えば、図１０のステップＡ２５）と、
を含む列車位置算出方法である。

この第１又は第６の発明によれば、通信圏内の無線機と通信を行って、相手先無線機の配設位置が取得されるとともに、列車とこの相手先無線機間の無線通信における伝搬遅延時間が算出され、取得された配設位置と算出された伝搬遅延時間とに基づいて、列車が位置するキロ程が列車位置として算出される。無線機は軌道に沿って配設されている。また、伝搬遅延時間に光速を乗じることで、相手先無線機との間の距離を算出できる。つまり、無線機の配設位置がキロ程である場合、この無線機の配設位置から算出した距離だけ離れた位置のキロ程を列車の列車位置として算出することができる。従って、少なくとも１つの地上無線機との通信を行うといった簡易な方法で、列車位置をキロ程で算出することができる。

第２の発明は、第１の発明の列車位置算出装置であって、
前記通信部は、所定の通信可能距離を有し、
前記無線機は、前記所定の通信可能距離以下の距離間隔で前記軌道に沿って配設されており、
前記列車位置算出部は、前記無線機位置取得部が取得した配設位置及び前記伝搬遅延時間算出部が算出した伝搬遅延時間に基づき、前記列車の進行方向前方直近に位置する無線機と、進行方向後方直近に位置する無線機とを選択し、該選択した無線機それぞれの配設位置及び伝搬遅延時間に基づいて前記列車の前記列車位置を算出する、
列車位置算出装置である。

この第２の発明によれば、配設位置及び伝搬遅延時間に基づき、列車の進行方向直近に位置する無線機と進行方向後方直近に位置する無線機とが選択され、選択された無線機それぞれの配設位置及び伝搬遅延時間に基づいて列車の列車位置が算出される。無線機は、通信部の通信可能距離以下の距離間隔で軌道に沿って配設されており、少なくとも、列車の前方直近及び後方直近の無線機と通信が可能となっている。上述のように、原理的には、少なくとも１つの無線機と通信を行うことで列車位置を算出可能であるが、無線機の性能や、マルチパスやハイトパターンといった電波の乱れによって、算出した伝搬遅延時間が正確とならず、列車位置に誤差が生じるおそれがある。しかしながら、本発明のように、前方直近及び後方直近の合計２つの無線機を選択し、それぞれの無線機からの距離を算出することで、より正確に列車位置を算出することが可能となる。

第３の発明は、第１又は第２の発明の列車位置算出装置であって、
前記列車位置算出部は、前記無線機位置取得部により取得された各無線機の配設位置の差に基づく距離と、前記伝搬遅延時間算出部により算出された各無線機それぞれについての伝搬遅延時間に基づく前記列車から当該無線機までの距離とを用いた所定の誤差最小化演算を行って、前記列車の列車位置を算出する誤差最小化列車位置算出部（例えば、図２の処理部２１０；図１０のステップＡ２７）を有する、
列車位置算出装置である。

この第３の発明によれば、取得された各無線機の配設位置の差に基づく距離と、各無線機それぞれについての伝搬遅延時間に基づく列車から当該無線機までの距離とを用いた所定の誤差最小化演算を行って、列車の列車位置が算出される。上述のように、原理的には、少なくとも１つの無線機との通信を行うことで列車位置を算出できるが、無線機性能やマルチパス等によって列車位置に誤差が生じるおそれがある。しかし、本発明によれば、この誤差を補正してより正確な列車位置の算出が可能となる。ここで、誤差最小化演算としては、例えば最小二乗法がある。

第４の発明は、第１〜第３の何れかの発明の列車位置算出装置であって、
前記通信部は、前記無線機との間で所定の拡散符号を用いたスペクトラム拡散方式で所定データの送受信を行い、
前記伝搬遅延時間算出部は、前記所定データの送受信にかかる応答時間に基づき伝搬遅延時間を算出する第１算出部（例えば、図２の処理部２１０；図１０のステップＡ１７）と、前記無線機からの信号受信時の拡散符号のコード位相から伝搬遅延時間を算出する第２算出部（例えば、図２の処理部２１０；図１０のステップＡ３３）とを有する、
列車位置算出装置である。

この第４の発明によれば、無線機との間で所定の拡散符号を用いたスペクトラム拡散方式で所定データの送受信が行われる。このため、伝搬遅延時間の算出方法として、所定データの送受信にかかる応答時間に基づく方法、及び、無線機からの信号受信時の拡散符号のコード位相に基づく方法の何れの方法も実行可能である。

そこで、第５の発明として、
前記伝搬遅延時間算出部は、前記通信部が通信可能な前記無線機の数に応じて前記第１算出部及び第２算出部を切り替えて機能させて伝搬遅延時間を算出する列車位置算出装置を構成しても良い。

この第５の発明によれば、通信可能な無線機の数に応じて、伝搬遅延時間の算出方法が、所定データの送受信にかかる応答時間に基づく方法、或いは、拡散符号のコード位相に基づく方法の何れかに切り替えられる。これにより、通信可能な無線機の数が複数の場合には、所定データの送受信にかかる応答時間に基づいて伝搬遅延時間を算出し、例えば無線機の故障等によって通信可能な無線機が１つとなった場合には、拡散符号のコード位相から伝搬遅延時間を算出する方法に切り替えるといったことが可能となる。

本発明によれば、通信圏内の無線機と通信を行って、相手先無線機の配設位置が取得されるとともに、列車とこの相手先無線機間の無線通信における伝搬遅延時間が算出され、取得された配設位置と算出された伝搬遅延時間とに基づいて、列車が位置するキロ程が列車位置として算出することができる。無線機は軌道に沿って配設されている。また、伝搬遅延時間に光速を乗じることで、相手先無線機との間の距離を算出できる。つまり、無線機の配設位置がキロ程である場合、この無線機の配設位置から算出した距離だけ離れた位置のキロ程を、列車の列車位置として算出することができる。従って、少なくとも１つの地上無線機との通信を行うといった簡易な方法で、列車位置をキロ程で算出することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。

［構成］
図１は、本実施形態における列車位置算出システム１の構成図である。同図によれば、列車位置算出システム１は、列車１０に搭載される列車位置算出装置である車上装置２０と、軌道（線路）Ｒに沿って地上に固定設置された地上装置３０とから構成される。

車上装置２０は、スペクトラム拡散方式による無線通信を行う無線装置（ＳＳ無線機）を有し、通信圏内に位置する地上装置３０との無線通信を行って列車１０の列車位置を算出する処理を行う。具体的には、地上装置３０に対する呼出信号を送出し、通信圏内に位置する地上装置３０からこの呼出信号に応答した応答信号を受信すると、受信した応答信号をもとに、列車１０の現在の列車位置を算出する。

地上装置３０は、軌道Ｒに沿って隣り合う地上装置３０の間の設置間隔Ｄが、車上装置２０の通信可能距離よりも短い間隔（具体的には、５００ｍ〜１ｋｍ程度）で設置されている。勿論、この設置間隔Ｄは、地上装置３０毎に異なっていても良い。また、この地上装置３０は、車上装置２０との間でスペクトラム拡散方式による無線通信を行う無線装置を有し、車上装置２０からの呼出信号を受信すると、この呼出信号に応答した応答信号を車上装置２０に送信する。

ここで、地上装置３０と車上装置２０との間の無線通信は、車上装置２０が複数の地上装置３０との間で無線通信を行うこととなるため、ＣＳＭＡ／ＣＡ規格に準じた通信方式で行われる。

図２は、車上装置２０の機能構成を示す図である。同図によれば、車上装置２０は、処理部２１０と、無線通信部２２０と、記憶部２３０とを備えて構成される。

処理部２１０は、例えばＣＰＵで実現され、車上装置２０の全体制御を行う。また、処理部２１０は、列車位置算出プログラム２３１に従った列車位置算出処理を実行して、列車１０の現在の列車位置を算出する。

具体的には、列車位置算出処理では、先ず、地上装置３０に対する呼出信号を送出する。次いで、所定時間（例えば、２秒）の間、呼出信号に応答して地上装置３０から送信されてくる応答信号を受信する。この応答信号には、当該信号の送信元である地上装置３０に記憶されている地上装置データ３１０が含まれている。図３に、地上装置データ３１０の一例を示す。同図に示すように、地上装置データ３１０には、該当する地上装置３０の識別情報である装置ＩＤと、キロ程で表現された配設位置と、軌道Ｒに沿った隣の地上装置３０の装置ＩＤ及び当該装置と隣の地上装置３０との間の直線距離とが含まれている。

処理部２１０は、応答信号を受信すると、この受信した応答信号に含まれる地上装置データ３１０を、応答信号を受信した際の当該受信信号の拡散符号のずれ（コード位相）及び受信時刻と対応付けて、受信応答信号データ２３２に格納する。なお、受信時刻は、応答信号の受信を完了した時刻とする。

図４に、受信応答信号データ２３２の一例を示す。同図によれば、受信応答信号データ２３２は、１回の呼出信号に対する応答信号それぞれについて、その受信時刻２３２ａと、地上装置データ３１０に含まれる装置ＩＤ２３２ｂ、設置位置２３２ｃ、隣接地上装置２３２ｄの装置ＩＤ及び距離と、コード位相２３２ｅとを対応付けて格納している。

次いで、処理部２１０は、受信した応答信号の送信元の地上装置３０と、列車１０の現在の列車位置との相対的な位置関係を判断する。すなわち、列車１０の進行方向を前方として、送信元の地上装置３０が、列車１０の前方／後方の何れに位置するかを判断する。

図５は、列車１０と地上装置３０との位置関係の判断を説明する図である。同図では、左方向を列車１０の進行方向としている。そして前回の算出時刻ｔ０から今回の算出時刻ｔ１までの経過時間Δｔと、列車１０の最高走行速度Ｖｍとから、前回の算出時点から今回の算出時点までの間に列車１０が走行し得る最大距離Ｄｍを算出する。
Ｄｍ＝Ｖｍ×Δｔ ・・（１）

つまり、前回算出時の列車１０の位置Ｐ０から、軌道Ｒに沿って前方に距離Ｄｍだけ進んだ位置Ｐ１は、今回算出時において列車１０が進行し得る最大位置となる。この位置Ｐ０，Ｐ１と地上装置３０の位置とを比較して、今回算出時点において、地上装置３０が列車１０の進行方向前方／後方の何れに位置するかを判断する。なお、地上装置３０の位置及び列車１０の位置Ｐ０，Ｐ１はキロ程で表現されているので、このキロ程の大小を比較することで、前後の位置関係を判断できる。すなわち、位置Ｐ０より後方に位置する地上装置３０ａは、今回の算出時点において列車１０の進行方向「後方」と判断する。また、位置Ｐ１より前方に位置する地上装置３０ｃは、今回の算出時点において列車１０の進行方向「前方」と判断する。また、位置Ｐ０，Ｐ１との間に位置する地上装置３０ｂは、今回の算出時点において列車１０の前方であるのか後方であるのかは「不確定」と判断する。

なお、式（１）において、列車１０の最高走行速度Ｖｍを用いることとしたが、この最高速度Ｖｍに替えて、前回の算出時刻ｔにおける走行速度Ｖ０に所定の係数（例えば、１．５）を乗じた速度を用いることにしても良い。

ここで、前回の算出時刻ｔ０及び列車１０の位置Ｐ０は、算出履歴データ２３４から得ることができる。算出履歴データ２３４は、ここまでの列車１０の列車位置の算出履歴のデータである。図６に、算出履歴データ２３４の一例を示す。同図によれば、算出履歴データ２３４は、列車位置の算出時刻２３４ａと、算出された列車１０の列車位置２３４ｂとを対応付けて格納している。列車位置の算出時刻は、車上装置２０が呼出信号を送信した時刻とする。

列車１０と地上装置３０との相対的な位置関係の判断結果は、相対位置データ２３３に格納される。図７に、相対位置データ２３３の一例を示す。同図によれば、相対位置データ２３３は、応答信号の送信元である地上装置３０それぞれについて、装置ＩＤ２３３ａと、判断された列車１０に対する相対位置２３３ｂとを対応付けて格納している。

地上装置３０の相対位置（前方／後方）を判断すると、処理部２１０は、受信応答信号データ２３２を参照して、相対的な位置関係が判断された地上装置３０のうちから、列車１０の前方直近の地上装置３０及び後方直近の地上装置３０を選択する。ここで、「直近」とは、軌道Ｒに沿った距離が最も短い、すなわちキロ程の差が最も小さいことである。

次いで、選択した前方直近の地上装置３０と列車１０との間の伝搬遅延時間Ｔ１と、後方直近の地上装置３０と列車１０との間の伝搬遅延時間Ｔ２とを算出する。

図８は、伝搬遅延時間Ｔの算出を説明する図である。同図では、車上装置２０と２台の地上装置３０−１，３０−２との間で通信が行われる場合を示している。すなわち、送信時刻ｔ０において、車上装置２０が呼出信号を送信する。地上装置３０−１においてこの呼出信号が受信されると、続いて地上装置３０−１から応答信号が送信され、この応答信号が車上装置２０において受信される。また、地上装置３０−２において呼出信号が受信されるが、地上装置３０−２からは所定時間Δｔが経過した後に応答信号が送信され、この応答信号が車上装置２０において受信される。

この場合、地上装置３０−１の応答時間Ｓ１は、次式（２）となる。
Ｓ１＝ｔ１＋ｔｘ２＋ｔ４＋ｔｘ５ ・・（２）
また、地上装置３０−２の応答時間Ｓ２は、次式（３）となる。
Ｓ２＝ｔ２＋ｔｘ３＋Δｔ＋ｔ５＋ｔｘ７ ・・（３）
なお、応答時間Ｓは、呼出信号の送信時点からこれに対する応答信号の受信を完了した時点までの時間とする。

同図において、「ｔｘ１〜ｔｘ７」は、送信信号／応答信号の送受信に要する時間である。送信信号／応答信号を固定長とすると、この時間ｔｘ１〜ｘｔ７は、データ長によって決まる。また、「Δｔ」は、ＣＳＭＡ／ＣＡ通信によって生じる遅延時間であり、既知の値である。従って、遅延時間Ｔ１，Ｔ２は、応答時間Ｓ１，Ｓ２を用いると、次式（４ａ），（４ｂ）となる。
Ｔ１＝（ｔ１＋ｔ４）／２
＝（Ｓ１−（ｔｘ２＋ｔｘ５））／２ ・・（４ａ）
Ｔ２＝（ｔ２＋ｔ５）／２
＝（Ｓ２−（ｔｘ３＋Δｔ＋ｔｘ７））／２ ・・（４ｂ）

続いて、処理部２１０は、算出した伝搬遅延時間Ｔ１，Ｔ２をもとに、前方直近の地上装置３０−１と列車１０の間の距離Ｌ１、後方直近の地上装置３０−２と列車１０との間の距離Ｌ２を、次式（５ａ），（５ｂ）に従って算出する。
Ｌ１＝Ｃ×Ｔ１ ・・（５ａ）
Ｌ２＝Ｃ×Ｔ２ ・・（５ｂ）
式（５ａ），（５ｂ）において、「Ｃ」は光速である。

地上装置３０−１，３０−２間の軌道Ｒがほぼ直線とみなせる場合、距離Ｌ１とＬ２との和Ｌ１２は、軌道Ｒに沿った地上装置３０−１，３０−２の間の距離Ｄにほぼ等しくなる。そこで、地上装置３０−１，３０−２の間の距離の測定値である距離Ｌ１，Ｌ２の和Ｌ１２と、軌道Ｒに沿った地上装置３０−１，３０−２の間の距離Ｄとの距離の差ΔＬを算出する。地上装置３０−１，３０−２の間の軌道Ｒに沿った距離Ｄは、地上装置３０−１，３０−２それぞれのキロ程の差として算出される。そして、距離差ΔＬが所定値（例えば、１０ｍ）以下ならば、前方直近の地上装置３０−１の位置から、距離Ｌ１だけ軌道Ｒに沿って後方に離れた位置を、列車１０の現在の列車位置と判断する。地上装置３０の位置はキロ程で表現されており、キロ程から距離Ｌ１を加算或いは減算したキロ程が、列車の現在の列車位置となる。距離Ｌ１を、加算するか減算するかは、列車１０の進行方向が、キロ程が増加する方向であるのか減少する方向であるのかによって予め決まり、基本的には上り列車であるのか下り列車であるのかによって決まる。

一方、距離差ΔＬが所定値を超えるならば、測定に誤差が生じているとみなし、最小二乗法によって誤差補正を行う。図９は、最小二乗法による誤差補正を説明する図である。同図において、列車１０と地上装置３０−１，３０−２それぞれの間の実際の距離をＸ，Ｙ、地上装置３０−１，３０−２の間の実際の距離をＤとする。また、算出した距離Ｌ１と実際の距離Ｘとの誤差をε１、距離Ｌ２と実際の距離Ｙとの誤差をε２、算出した距離Ｌ１，Ｌ２の和と実際の距離Ｄｍとの差をε３とすると、次式（６ａ）〜（６ｂ）が成り立つ。
Ｘ＋Ｙ＝Ｄｍ＋ε３ ・・（６ａ）
Ｘ＝Ｌ１＋ε１ ・・（６ｂ）
Ｙ＝Ｌ２＋ε２ ・・（６ｃ）
この式（６）において、次式（７）で与えられるｆが最小となるＬ１，Ｌ２を算出する。
ｆ＝（ε１）^２＋（ε２）^２＋（ε３）^２ ・・（７）
この式（７）の解は、最小二乗法による誤差最小化演算により求められる。そして、算出したＸを前方直近の地上装置３０−１からの距離として、或いは、算出したＹを後方直近の地上装置３０−２からの距離として、列車１０の位置を算出する。

また、受信した応答信号の送信元の地上装置３０が、前方／後方の一方の地上装置３０のみである場合には、前方／後方直近の地上装置３０を選択する。次いで、選択した地上装置３０からの受信信号の拡散符号のずれ（コード位相）と、拡散符号のチップレートとから、この地上装置３０の伝搬遅延時間Ｔｓを算出する。このコード位相及びチップレートを用いた伝搬遅延時間Ｔｓの算出方法は公知の方法を適用可能であるため、詳細な説明は省略する。続いて、この地上装置３０との間の距離Ｌｓを、次式（８）に従って算出する。
Ｌｓ＝Ｔｓ×Ｃ ・・（８）

そして、この地上装置３０の位置から距離Ｌｓだけ軌道Ｒに沿って離れた位置を、列車の現在の列車位置と判断する。すなわち、地上装置３０の位置のキロ程から算出した距離Ｌｓを加算／減算したキロ程を、列車１０の列車位置とする。ここで、距離Ｌｓを加算するか減算するかは、選択した地上装置３０が列車１０の前方／後方の何れであるか、及び、列車１０の進行方向がキロ程が増加／減少する方向の何れであるのか（すなわち、上り／下りの何れであるか）に応じて決まる。

図２に戻り、無線通信部２２０は、スペクトラム拡散方式での無線通信を行う無線通信装置であり、外部装置（主に、地上装置３０）との間の無線通信を制御する。

記憶部２３０は、例えばＩＣメモリやハードディスク等で実現され、処理部２１０に車上装置２０を統合的に制御させるためのシステムプログラムや、各種機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶するとともに、処理部２１０の作業領域として用いられる。本実施形態では、記憶部２３０には、プログラムとして列車位置算出プログラム２３１が記憶されるとともに、データとして、受信応答信号データ２３２と、相対位置データ２３３と、算出履歴データ２３４とが記憶される。

［処理の流れ］
図１０は、列車位置算出処理の流れを説明するフローチャートである。同図によれば、先ず、地上装置３０に対する呼出信号を送出する（ステップＡ１）。そして、この呼出信号に対する応答信号を地上装置３０から受信したならば（ステップＡ３：ＹＥＳ）、受信した応答信号に含まれる地上装置データ及び当該受信信号のコード位相を、受信時刻と対応付けて受信応答信号データ２３２に記憶する（ステップＡ５）。

呼出信号の送出から所定時間が経過すると（ステップＡ７：ＹＥＳ）、処理部２１０は、受信された応答信号の数を判断する。そして、呼出信号に対して１以上の応答信号を受信したならば（ステップＡ９：ＹＥＳ）、前回の算出時から今回の算出時までの経過時間Δｔと、列車１０の最高走行速度Ｖｍとから、前回の列車位置の算出時からの最大走行距離Ｌｍを算出する（ステップＡ１１）。また、受信した応答信号それぞれについて、当該応答信号の送信元の地上装置３０が、列車１０の現在の列車位置の前方にあるか後方にあるかの相対的な位置関係を判断する（ステップＡ１３）。

前方及び後方に位置する地上装置３０の両方から、応答信号が受信されたならば（ステップＡ１５：ＹＥＳ）、相対的な位置関係が判断された地上装置３０のうちから、前方直近及び後方直近の地上装置３０を１つずつ選択する。次いで、選択した前方直近及び後方直近の地上装置３０それぞれについて、応答信号の応答時間Ｓ１，Ｓ２から伝搬遅延時間Ｔ１，Ｔ２を算出する（ステップＡ１７）。続いて、算出した伝搬遅延時間Ｔ１，Ｔ２を用いて、前方直近及び後方直近の地上装置それぞれと、列車１０との間の距離Ｌ１，Ｌ２を算出する（ステップＡ１９）。また、前方直近及び後方直近の地上装置３０間の軌道に沿った距離Ｄを算出する（ステップＡ２１）。

そして、算出した距離Ｌ１，Ｌ２の和Ｌ１２と距離Ｄとの差が所定距離以下ならば（ステップＡ２３：ＹＥＳ）、前方直近の地上装置３０の位置から距離Ｌ１だけ軌道Ｒに沿って離れた位置を、列車１０の現在の列車位置とする（ステップＡ２５）。一方、距離Ｌ１，Ｌ２の和Ｌ１２と距離Ｄとの誤差が所定距離を超えるならば（ステップＡ２３：ＮＯ）、測定誤差が大きいと判断して、最小二乗法による誤差補正を行って列車の列車位置を算出する（ステップＡ２７）。

また、前方／後方の一方の地上装置３０のみからしか応答信号が受信されない場合には（ステップＡ１５：ＮＯ〜ステップＡ２９：ＹＥＳ）、前方／後方直近の何れか１つの地上装置３０を選択する（ステップＡ３１）。次いで、選択した地上装置３０から受信した応答信号のコード位相から伝搬遅延時間Ｔｓを算出し（ステップＡ３３）、この伝搬遅延時間Ｔｓを用いて、選択した地上装置３０と列車１０との間の距離Ｌｓを算出する（ステップＡ３５）。そして、選択した地上装置３０の位置から算出した距離Ｌｓだけ離れた位置を、列車１０の列車位置とする（ステップＡ３７）。

また、応答信号が１つも受信されないならば（ステップＡ２９：ＮＯ）、列車位置は不明と判断する（ステップＡ３９）。以上の処理を行うと、ステップＡ１に戻り、再度同様の処理を行う。

［変形例］
なお、本発明の適用可能な実施形態は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。

（Ａ）複線区間
例えば、複線区間では、上り／下り方向それぞれでスペクトラム拡散変調の拡散符号を異ならせることで、混信を防止しつつ、上り／下り双方の列車が自列車の位置を算出可能となる。

（Ｂ）ＬＣＸケーブル
列車１０の車上装置２０と地上装置３０との間の通信線路として、漏洩同軸ケーブル（ＬＣＸ（Leaky Coaxial Cable）ケーブル）を用いることとしても良い。この場合、軌道Ｒに沿って敷設したＬＣＸケーブルに地上装置３０を接続し、車上装置２０は、このＬＣＸケーブルからの送出信号を受信する。

列車位置算出システムの構成図。 車上装置の機能構成図。 地上装置データのデータ構成例。 受信応答信号データのデータ構成例。 列車に対する地上装置の相対位置の判断の説明図。 算出履歴データのデータ構成例。 相対位置データのデータ構成例。 伝搬遅延時間の算出の説明図。 最小二乗法による誤差補正の説明図。 列車位置算出処理のフローチャート。

符号の説明

１ 列車位置算出システム
１０ 列車
２０ 車上装置
２１０ 処理部、２２０ 無線通信部
２３０ 記憶部
２３１ 列車位置算出プログラム、２３２ 受信応答信号データ
２３３ 相対位置データ、２３４ 算出履歴データ
３０ 地上装置、３１０ 地上装置データ
Ｒ 軌道

Claims (4)

1. キロ程で示された配設位置を記憶する無線機が軌道に沿って配設された当該軌道上を走行する列車に設置されて、当該列車の列車位置を算出する列車位置算出装置であって、
   前記列車の走行によって通信圏内に位置した前記無線機と通信を行う通信部と、
   前記通信部を制御して、前記列車の前方及び後方に位置する前記無線機（以下、それぞれを「前方無線機」及び「後方無線機」という。）から当該無線機の配設位置を取得する無線機位置取得部と、
   前記前方無線機及び前記後方無線機それぞれと前記列車との間の無線通信における伝搬遅延時間を算出する伝搬遅延時間算出部と、
   １）前記無線機位置取得部により取得された配設位置に基づく前記前方無線機と前記後方無線機間のキロ程基準距離と、２）前記伝搬遅延時間算出部により算出された伝搬遅延時間に基づく前記前方無線機及び前記後方無線機それぞれと前記列車との間の直線距離と、を用いた所定の誤差最小化演算を行って前記列車の列車位置を算出する列車位置算出部と、
   を備えた列車位置算出装置。
2. 前記列車位置算出部は、
   （ε１）前記前方無線機と前記列車間の実際の距離Ｘと、前記前方無線機と前記列車間の前記２）の直線距離との誤差、
   （ε２）前記後方無線機と前記列車間の実際の距離Ｙと、前記後方無線機と前記列車間の前記２）の直線距離との誤差、
   （ε３）前記１）のキロ程基準距離と、前記２）の直線距離の和との誤差、
   の３つの誤差ε１〜ε３の大きさの和が最小となる距離Ｘ，Ｙを求める演算を前記所定の誤差最小化演算として行って前記列車の列車位置を算出する、
   請求項１に記載の列車位置算出装置。
3. キロ程で示された配設位置を記憶する記憶部と、
   請求項１又は２に記載の列車位置算出装置からの送信信号に応じて、前記記憶部に記憶された配設位置のデータを含む応答信号を当該列車位置算出装置に送信する無線機と、
   を備えた地上装置。
4. キロ程で示された配設位置を記憶する無線機が軌道に沿って配設された当該軌道上を走行する列車の車上装置が、当該列車の列車位置を算出する列車位置算出方法であって、
   前記車上装置は、前記列車の走行によって通信圏内に位置した前記無線機と通信を行う通信部を備え、
   前記通信部を制御して、前記列車の前方及び後方に位置する前記無線機（以下、それぞれを「前方無線機」及び「後方無線機」という。）から当該無線機の配設位置を取得する無線機位置取得ステップと、
   前記前方無線機及び前記後方無線機それぞれと前記列車との間の無線通信における伝搬遅延時間を算出する伝搬遅延時間算出ステップと、
   １）前記無線機位置取得ステップで取得された配設位置に基づく前記前方無線機と前記後方無線機間のキロ程基準距離と、２）前記伝搬遅延時間算出ステップで算出された伝搬遅延時間に基づく前記前方無線機及び前記後方無線機それぞれと前記列車との間の直線距離と、を用いた所定の誤差最小化演算を行って前記列車の列車位置を算出する列車位置算出ステップと、
   を含む列車位置算出方法。

Images