JP5175507B2 - 改札機及び改札方法 - Google Patents

Description

この発明は、改札機及び改札方法に係り、特に、無線媒体との間で無線通信を行い、無線媒体の情報に基づいて改札通路の通過の可否を判定する改札機及び改札方法に関する。

近年、改札処理の省力化を目的として、改札機が導入されている。この改札機は、利用者が駅構内や遊戯施設などの施設内に入場する場合や、施設内から出場する場合などに、入場券、プリペイドカード、定期券、乗車券などの磁気式の券媒体を受け取り、券媒体に記録された情報に基づいて有効性の判定（すなわち利用者の改札通路の通過の可否を判定する改札処理）を行う。最近では、複数枚の磁気式券媒体に対応した改札機も実用化されている。この改札機は、１人の利用者から投入される複数枚の券媒体を受け取り、各券媒体に記録された情報に基づいて総合的に有効性の判定を行うものである。

また近年では、磁気式の券媒体以外にも無線式の券媒体を取り扱う改札機も実用化されている。このような改札機は、無線式の券媒体との間で無線通信を行い、券媒体から読み取った情報に基づいて有効性の判定を行う。無線式の券媒体としては、携帯電話などの携帯端末機器や、ＩＣチップを内蔵したＩＣカードなどが採用されている。

利用者が利用可能な券媒体の方式として、磁気式または無線式に統一されていないような会社線の各駅においては、両方式の券媒体を処理できるように磁気処理ユニット及び無線通信処理ユニットを併せ持つ改札機が導入されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−３２７０３１号公報

磁気式券媒体により改札処理を行う改札機では、利用者により投入口から投入された券媒体を受け取り、投入された券媒体に対して必要な処理、例えば磁気情報の読取処理、磁気情報の書込処理、印刷処理、パンチ処理などを行っている。また、無線式券媒体により改札処理を行う改札機では、券媒体と交信できる範囲を一定の交信エリアに絞り込み、交信エリアに翳された券媒体を検知した後に、券媒体に対して必要な処理を行っている。

このように、従来の改札機では、利用者が改札機を利用する場合に、所有している磁気式券媒体や無線式券媒体を取り出して、改札機への投入または翳しなどの特定動作をする必要があった。特に、無線式券媒体を利用する場合には、無線技術を利用しているにも関わらず、特定の狭い交信エリアへ券媒体を通過させて処理させる必要があった。

また、従来の改札機で取り扱い可能な無線式券媒体は高価であった。

この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、利用者にとっての利便性を向上するとともに、改札効率を向上して改札通路の利用者の流動性を改善することが可能であり、しかも、導入コストが安価な改札機及び改札方法を提供することにある。

この発明の第１の態様による改札機は、
無線媒体との間で無線通信を行い、無線媒体から読み取った情報に基づいて改札通路の通過の可否を判定する改札機であって、
第１周波数帯域で無線媒体との間で無線通信を行うアンテナ部を備えた第１無線通信処理ユニットと、
第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域で無線媒体との間で無線通信を行うアンテナ部を備えた第２無線通信処理ユニットと、
を備えたことを特徴とする。

この発明の第２の態様による改札方法は、
無線媒体との間で無線通信を行い、無線媒体から読み取った情報に基づいて改札通路の通過の可否を判定する改札機に適用可能な改札方法であって、
第１周波数帯域で無線媒体との間で無線通信を行うアンテナ部を備えた第１無線通信処理ユニットと、第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域で無線媒体との間で無線通信を行うアンテナ部を備えた第２無線通信処理ユニットとにより、無線媒体を検知するためのポーリングを開始し、
いずれかの無線通信処理ユニットにより無線媒体を検知したのに基づいて、検知した無線媒体から情報を読み取り、
無線媒体から読み取った情報に基づいて通過の可否を判定する、
ことを特徴とする。

この発明によれば、利用者にとっての利便性を向上するとともに、改札効率を向上して改札通路の利用者の流動性を改善することが可能であり、しかも、導入コストが安価な改札機及び改札方法を提供することができる。

以下、この発明の一実施の形態に係る改札機及び改札方法について図面を参照して説明する。

図１及び図２に示すように、改札機１００は、利用者が駅構内や遊戯施設などの施設内に入場する場合や、施設内から出場する場合などに、媒体の情報に基づいて有効性の判定（すなわち利用者の改札通路の通過の可否を判定する処理）を行うものであり、利用者が通行可能な改札通路に沿って配置されている。入場処理や出場処理などの処理を行う改札機１００で利用可能な媒体としては、普通乗車券、定期券、特急券、回数券、入場券、プリペイドカードなどの機能を有する媒体であり、無線式の媒体及び磁気式の媒体のいずれも対象となる。なお、無線式の媒体（無線媒体）とは、改札機１００側との無線通信が可能なＩＣチップを内蔵した携帯電話などの携帯端末機器、ＩＣチップを内蔵したＩＣカードなどの他、無線タグ（ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグなどとも称される）である。

これらの媒体は、媒体固有の識別情報（ＩＤ）や、媒体の有効性を判定する処理に必要な情報、例えば改札情報などを有している。鉄道などの交通機関で利用される媒体の改札情報としては、例えば、利用可能な区間情報、有効期限情報、入場記録情報、出場記録情報、利用者情報、利用額に対応した情報などがある。このような識別情報や改札情報などの各種情報は、無線媒体についてはメモリなどに所定形式で記憶されており、また、磁気式の媒体についてはその券面の磁気記録層に所定形式で磁気記録されている。

ここでは、無線式及び磁気式の媒体を利用可能な改札機１００について説明する。

改札機１００は、改札通路を規定する一対の筐体１及び１０を備えている。改札機１００の筐体１には、投入口２、排出口３、表示部４、ドア機構５、フレーム６、人間検知センサ７、表示器８、スピーカ８０、第１無線通信処理ユニット１１０などが設けられている。投入口２は、筐体１において、改札通路の進行方向（図２中の矢印Ａ）上流側に設置され、施設内への入場時または施設内からの出場時に投入された磁気式媒体を受け取り可能である。投入口２の近傍には、磁気式媒体の投入を阻止するためのシャッタが設けられている。また、排出口３は、筐体１における進行方向下流側に設けられ、投入口２から受け取った磁気式媒体を必要に応じて排出する。

表示部４は、利用者の進行方向Ａに対して筐体１における下流側、例えば排出口３の前方、あるいは後述する第２無線通信処理ユニットより下流側に配置され、利用者や係員などに対して種々の情報を表示して報知する機能を有している。ドア機構５は、筐体１における改札通路側の側面に設置され、利用者の通過を制御するために開閉可能に構成されている。このドア機構５は、利用者の通過を可能とする場合（有効性判定；改札処理における判定ＯＫの場合）に改札通路を開放し、また、利用者の通過を阻止する場合（有効性判定；改札処理における判定ＮＧの場合）に改札通路を閉鎖する。

フレーム６は、筐体１の上部に設けられ、改札通路を規定するための仕切りとなる。複数の人間検知センサ７は、筐体１及びフレーム６の改札通路側における側面部に設置されている。これらの人間検知センサ７は、利用者の改札機１００への接近や利用者の改札通路内での移動（改札通路内の所定位置に進入した利用者の有無）を検知するための出力信号を出力する。

表示器８は、フレーム６における進行方向下流側、例えば排出口３より前方付近、あるいは後述する第２無線通信処理ユニットより下流側に配置され、小児券、無効券、または異常券の投入や、機器の異常などが生じた場合に点灯または点滅し、装置の動作状態を報知する機能を有している。スピーカ８０は、筐体１における進行方向下流側、例えば排出口３より前方付近、あるいは後述する第２無線通信処理ユニットより下流側に配置され、利用者や係員などに対して種々の情報を音声により報知する機能を有している。

第１無線通信処理ユニット１１０は、筐体１における投入口２よりも進行方向下流側に配置されたアンテナ部１１３を備え、無線媒体との間で無線通信を行う。この第１無線通信処理ユニット１１０は、第１周波数帯域例えば１３．６５ＭＨｚの周波数で無線媒体との間で無線通信を行うように構成されている。アンテナ部１１３は、筐体１の上面に設置されている。この第１無線通信処理ユニット１１０によれば、アンテナ部１１３により約１００ｍｍ程度の交信エリアが形成され、この交信エリアを通過した無線媒体、または、交信エリアに翳された無線媒体と無線通信を行う。

また、改札機１００は、第１無線通信処理ユニット１１０とは別に、第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域で無線媒体との間で無線通信を行う第２無線通信処理ユニット１２０を備えている。この第２無線通信処理ユニット１２０は、第１無線通信処理ユニット１１０のアンテナ部１１３とは異なる位置に設置されたアンテナ部１２３を備えている。図１に示した例では、アンテナ部１２３は、改札通路の床面に設置されている。

この第２無線通信処理ユニット１２０は、第２周波数帯域例えば９５０ＭＨｚや２．４５ＧＨｚなどのＵＨＦ帯域で無線媒体との間で無線通信を行うように構成されている。この第２無線通信処理ユニット１２０によれば、第１無線通信処理ユニット１１０よりも長い通信距離で無線通信を行うことが可能であり、例えば１〜２ｍ程度の交信エリアが形成され、改札通路内の略全域を交信エリアとし、この交信エリアを通過した無線媒体と無線通信を行う。

このように通信距離が比較的長い第２無線通信処理ユニット１２０を搭載した改札機１００では、無線媒体を所持した利用者がアンテナなどに無線媒体を翳す動作を行うことなく、交信エリアに立ち入るのみで無線通信を行うことが可能であり、利用者にとっての利便性を向上することが可能となる。また、改札効率を向上することが可能となり、改札通路の利用者の流動性を向上することが可能となる。さらに、第２無線通信処理ユニット１２０による無線通信に対応した無線媒体として、比較的安価なＲＦＩＤタグなどの媒体を適用することが可能となり、導入コストを低減することが可能となる。

一方で、長い通信距離を形成する第２無線通信処理ユニット１２０を適用した場合には、隣接する他の改札機に設置された第２無線通信処理ユニット１２０による電波干渉を考慮する必要がある。

そこで、この実施の形態に係る改札機１００においては、電波干渉に比較的弱いＵＨＦ帯域のアンテナ部１２３は、図２に示すように、一対の筐体１及び１０の間に規定された改札通路の床面に設置されている。一対の筐体１及び１０は、金属製であり、アンテナ部１２３から放射される電波をシールドする機能を有している。このため、隣接する改札通路のそれぞれに設置されたアンテナ部１２３からの電波の干渉が抑制され、各改札通路を通過する無線媒体との間で精度よく無線通信を行うことが可能となる。

また、アンテナ部１２３の設置位置は、アンテナ部１１３と異なる位置であれば良く、図１及び図２に示したような例に限らない。例えば、図３及び図４に示した例のように、アンテナ部１２３は、筐体１及び１０の少なくとも一方における改札通路の側面に設置されても良い。このような位置にアンテナ部１２３を設置しても、筐体１及び１０による電波シールドにより、隣接する改札通路のそれぞれに設置されたアンテナ部１２３からの電波の干渉を抑制することが可能となる。

図５に示すように、改札機１００は、装置全体の制御を司るＣＰＵ６０を備えている。このＣＰＵ６０には、メモリ部６１、表示制御回路６２、ドア制御回路６３、通過検知回路６４、表示器制御回路６５、音声出力制御回路６６などが接続されている。

メモリ部６１は、ＲＯＭ（read only memory）、ＲＡＭ（random access memory）、運賃メモリなどを含んでいる。ＲＯＭは、ＣＰＵ６０の制御プログラムなどを記憶している。ＲＡＭは、制御プログラムのバッファとして情報を記憶するとともに、媒体から読み取った情報などの各種情報を記憶する。運賃メモリは、入場駅から設置駅までの利用額に対応した運賃情報を記憶している。

表示制御回路６２は、操作案内や有効性判定処理の結果などに対応した画像を表示するように表示部４を制御する。ドア制御回路６３は、有効性判定処理の結果に対応して改札通路を開閉するようにドア機構５の駆動を制御する。通過検知回路６４は、人間検知センサ７からの出力信号に基づいて利用者の通過（移動位置）を検知する。表示器制御回路６５は、改札機の動作状態などに応じたパターンで点灯するように表示器８を制御する。音声出力制御回路６６は、操作案内や有効性判定処理の結果などに対応した音声を出力するようにスピーカ８０を駆動する。

また、ＣＰＵ６０には、磁気処理ユニット制御部６７、第１無線通信処理ユニット制御部６８、第２無線通信処理ユニット制御部６９、通信制御部７１などが接続されている。

磁気処理ユニット制御部６７は、ＣＰＵ６０の制御に基づいて、磁気式の媒体に対して所定の処理を施すように、各磁気処理ユニットを制御する機能を有している。すなわち、磁気処理ユニット制御部６７は、読取部を制御する読取回路、書込部を制御する書込回路と、ベリファイ部を制御する読取回路、パンチ部を制御するパンチ制御回路、印刷部を構成するサーマルヘッドを制御する印刷制御回路、反転部を駆動する反転部駆動回路、搬送経路中に配置された複数の振り分けゲートを制御する振り分け制御回路、搬送経路中において磁気式媒体を一時的に保留するために配置された複数のストッパを制御するストッパ制御回路、搬送経路中に配置された複数のセンサからの出力信号を基に磁気式媒体の搬送状況を検知する検知回路、搬送経路に沿って磁気式媒体を搬送する複数のモータを制御する搬送制御回路などの機能を含んでいる。

第１無線通信処理ユニット制御部６８及び第２無線通信処理ユニット制御部６９は、それぞれＣＰＵ６０の制御に基づいて、第１無線通信処理ユニット１１０及び第２無線通信処理ユニット１２０を制御し、無線媒体に対して所定の処理を施す機能を有している。第１無線通信処理ユニット１１０及び第２無線通信処理ユニット１２０は、無線通信可能な交信エリアを通過する無線媒体との間で無線通信を行い、無線媒体から有効性判定処理に必要な情報を読み取る機能を有するとともに、有効性判定処理の結果に対応した情報を無線媒体に書き込む機能を有している。なお、無線媒体に情報を書き込む機能には、無線媒体から情報を消去する機能も含まれる。通信制御部７１は、ＣＰＵ６０の制御に基づき、改札機１００より上位の機器、例えばホストコンピュータとの間で情報通信を行う。

次に、無線媒体を用いた第１無線通信処理ユニット１１０及び第２無線通信処理ユニット１２０による無線通信について説明する。
図６に示すように、第１無線通信処理ユニット１１０は、アンテナ部１１３を介して、１３．５６ＭＨｚの周波数で無線媒体に対して一定時間の間隔でポーリングコマンドを発信して、交信エリアを形成する。同様に、第２無線通信処理ユニット１２０は、アンテナ部１２３を介して、２．４５ＧＨｚの周波数で無線媒体に対して一定時間の間隔でポーリングコマンドを発信して、交信エリアを形成する（ポーリング）。

無線媒体がアンテナ部１１３に翳される（あるいは交信エリアを通過する）、あるいは、無線媒体がアンテナ部１２３による交信エリアを通過すると、いずれかの無線通信処理ユニットと無線媒体との間で無線通信による情報のやり取りが開始される。つまり、このポーリングコマンドに対して、無線媒体からの返信信号が無線通信処理ユニットに向けて送信される（ポーリングレスポンス）。無線通信処理ユニットは、無線媒体からのポーリングレスポンスを受信すると、無線媒体を検知したと判断する。

そして、無線通信処理ユニットは、無線媒体を検知したのに基づいて、検知した無線媒体に対して識別情報や改札情報を含む各種情報を送信するように要求する（リードコマンド）。無線媒体は、無線通信処理ユニットからのリードコマンドを受信したのに基づいて、記憶していた各種情報を対応する無線通信処理ユニットに向けて送信する（リードレスポンス）。

無線通信処理ユニットが無線媒体から情報を受信したのに基づき、ＣＰＵ６０は、受信した情報（つまり無線媒体から読み取った情報）に基づいて利用者の改札通路の通過の可否を判定する有効性判定処理を行う（判定）。ＣＰＵ６０は、この有効性判定処理において、判定ＮＧであると判定した場合には、ドア制御回路６３を制御してドア機構５により改札通路を閉鎖するとともに、表示制御回路６２、表示器制御回路６５、及び、音声出力制御回路６６の少なくとも１つを制御して、表示、点灯または点滅、音声などにより、判定ＮＧである旨を利用者などに報知する。

一方、ＣＰＵ６０は、有効性判定処理の結果、判定ＯＫと判定した場合には、無線通信処理ユニットにより、ＣＰＵ６０における有効性判定処理の判定結果を含む情報を無線媒体に送信する（判定結果送信、ライトコマンド）。その後、無線媒体は、無線通信処理ユニットから送信されたライトコマンドを受信したのに基づいて、受信した情報をメモリなどに書き込み、記憶する（あるいは受信した情報に基づいて、記憶していた所定の情報を削除する）。そして、無線媒体は、無線通信処理ユニットに向けて情報が正常に書き込まれ一連の処理が完了したことを通知する（ライトレスポンス）。このような情報のやり取りにより、無線通信処理ユニットは、無線媒体に対して必要な情報を書き込む。

その後、無線通信処理ユニットは、無線媒体からライトレスポンスを受信したのに基づいて、無線媒体に対して処理を終了するためのクローズコマンドを送信する。無線媒体は、無線通信処理ユニットからのクローズコマンドを受信したのに基づいて、無線通信処理ユニットに対してクローズレスポンスを送信する。無線通信処理ユニットは、無線媒体からクローズレスポンスを受信したのに基づいて、ＣＰＵ６０に対して一連の処理が正常に終了した旨を通知する。

このような情報のやり取りにより、無線媒体と改札機１００における無線通信処理ユニットとの間で有効性判定処理に必要な改札情報の無線通信が行われる。

そして、ＣＰＵ６０は、ドア制御回路６３を制御してドア機構５により改札通路を開放するとともに、表示制御回路６２、表示器制御回路６５、及び、音声出力制御回路６６の少なくとも１つを制御して、表示、点灯または点滅、音声などにより、無線媒体の処理結果、例えば通過可能である旨や、利用金額（差し引いた金額）や残額などの利用情報、入場または出場情報などを利用者などに報知する。

上述したように、改札機において比較的交信エリアが広い無線通信処理ユニットを適用したことにより、無線媒体を所持しただけで利用可能となり、利用者にとっての利便性を向上することが可能となる。また、改札効率を向上することが可能となり、改札通路の利用者の流動性を向上することが可能となる。

また、ＵＨＦ帯域で無線通信可能な媒体として、比較的安価な無線媒体を適用することが可能となり、安価なコストでシステムの導入が可能となる。

さらに、電波干渉に比較的弱いＵＨＦ帯域のアンテナ部は、筐体の側面や改札通路の床面に設置されているため、金属製の筐体によって電波がシールドされ、隣接する改札機のアンテナ部からの電波との干渉を抑制することができ、精度よく無線媒体との間で無線通信を行うことが可能となる。

特に、第２無線通信処理ユニット１２０のアンテナ部１２３は、第１無線通信処理ユニット１１０のアンテナ部１１３よりも改札通路の進行方向下流側に設置されることが望ましい。

なお、複数種類の無線媒体を利用して改札通路を通過することも可能である。すなわち、第１無線通信処理ユニット１１０により、交信エリアに翳された無線媒体との間で無線通信を行う一方で、その後、改札通路を下流側に向かって進行したときに、第２無線通信処理ユニットにより、交信エリアを通過した無線媒体との間で無線通信を行い、これらの無線通信に基づき総合的に有効性判定処理を行っても良い。複数種類の無線媒体を利用する形態としては、例えば、１３．５６ＭＨｚ用の無線媒体をＩＣストアードフェアカードとして利用し、ＵＨＦ帯域の無線媒体を乗車券（乗車駅発の区間券など）として組み合わせて利用することなどが挙げられる。また、１３．５６ＭＨｚ用の無線媒体と、ＵＨＦ帯域の無線媒体とを１つの媒体に統合することも可能である。

この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

図１は、この発明の一実施の形態に係る改札機の外観を概略的に示す斜視図である。 図２は、図１に示した改札機における第１無線通信処理ユニット及び第２無線通信処理ユニットの交信エリアを説明するための図である。 図３は、この発明の一実施の形態に係る改札機の他の外観を概略的に示す斜視図である。 図４は、図３に示した改札機における第１無線通信処理ユニット及び第２無線通信処理ユニットの交信エリアを説明するための図である。 図５は、図１及び図３に示した改札機の制御系の構成を概略的に示すブロック図である。 図６は、無線媒体と無線通信処理ユニットとの無線通信によるやりとりを説明するための図である。

符号の説明

１…筐体 ２…投入口 ３…排出口 ４…表示部 ５…ドア機構 ６…フレーム ７…人間検知センサ ８…表示器 １０…筐体
６０…ＣＰＵ ６７…磁気処理ユニット制御部 ６８…第１無線通信処理ユニット制御部 ６９…第２無線通信処理ユニット制御部 ８０…スピーカ
１００…改札機 １１０…第１無線通信処理ユニット １１３…アンテナ部 １２０…第２無線通信処理ユニット １２３…アンテナ部

Claims (6)

1. 改札通路を規定する筐体と、
   第１周波数帯域で無線媒体との間で無線通信を行うとともに前記筐体の上面に設置されたアンテナ部を備えた第１無線通信処理ユニットと、
   第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域で無線媒体との間で無線通信を行うとともに前記筐体における改札通路側の側面または改札通路の床面に設置されたアンテナ部を備え、前記第１無線通信処理ユニットよりも通信距離が長い第２無線通信処理ユニットと、
   前記第１無線通信処理ユニットまたは前記第２無線通信処理ユニットにより無線媒体から読み取った情報に基づいて改札通路の通過の可否を判定する判定手段と、
   を備えたことを特徴とする改札機。
2. 前記筐体は、金属製であり、前記第２無線通信処理ユニットのアンテナ部から放射される電波をシールドすることを特徴とする請求項１に記載の改札機。
3. 前記第２無線通信処理ユニットのアンテナ部は、前記第１無線通信処理ユニットのアンテナ部より改札通路の進行方向下側に設置されたことを特徴とする請求項１に記載の改札機。
4. 前記第２無線通信処理ユニットは、ＵＨＦ帯域で無線媒体との間で無線通信を行うように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の改札機。
5. 無線媒体との間で無線通信を行い、無線媒体から読み取った情報に基づいて改札機の筐体で規定された改札通路の通過の可否を判定する改札機に適用可能な改札方法であって、
   第１周波数帯域で無線媒体との間で無線通信を行うとともに前記筐体の上面に設置されたアンテナ部を備えた第１無線通信処理ユニットと、第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域で無線媒体との間で無線通信を行うとともに前記筐体における改札通路側の側面または改札通路の床面に設置されたアンテナ部を備え、前記第１無線通信処理ユニットよりも通信距離が長い第２無線通信処理ユニットとにより、無線媒体を検知するためのポーリングを開始し、
   前記第１無線通信処理ユニットまたは前記第２無線通信処理ユニットにより無線媒体を検知したのに基づいて、検知した無線媒体から情報を読み取り、
   無線媒体から読み取った情報に基づいて通過の可否を判定する、
   ことを特徴とする改札方法。
6. 前記第２無線通信処理ユニットは、ＵＨＦ帯域で無線媒体との間で無線通信を行うことを特徴とする請求項５に記載の改札方法。

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