JP5289097B2 - 踏切警報適正化システム及びその要部装置 - Google Patents

Description

この発明は、鉄道の踏切に警報を出すシステムに関し、詳しくは、列車の停止する駅の直ぐ先に踏切が設けられている状況の下で踏切の警報時間を適正化して踏切の混雑を緩和する踏切警報適正化システムに関する。
また、本発明は、そのような踏切警報適正化システムに組み込まれてシステム構築に重要な役割を果たす要部装置、具体的には、軌道歪検出装置や，出発信号機現示時素調整装置，列車停止位置検知装置にも関する。

レール腹部に光ファイバセンサを貼り付けることで、鉄道用レールに沿って光ファイバセンサを布設し、この光ファイバセンサからの情報をレールの敷設基準情報記憶装置と比較して、レールの敷設位置の狂いを検出する、という技術が知られている（例えば特許文献１参照）。温度補正用の光ファイバセンサを並設して熱膨張に起因する誤差を除去する技術も知られており、有道床やスラブに対応可能なことも知られている。
また、光ファイバセンサをレールに限らず枕木やＲＣ床板に固定しても軌道に沿った光ファイバセンサの布設が行えることも知られている（例えば特許文献２参照）。

さらに、光ファイバを利用した歪み測定・変位測定の手法しては、例えばＢＯＴＤＲ(Brillouin Optical Time Domain Reflectmetory）を用いる方法や、ＦＢＧ(Fiber Bragg Greting）センサを用いる方法が知られている（例えば特許文献２参照）。
光ファイバセンサは、レールに流れる電車線電流に含まれるノイズの影響を受け難いうえ、列車信号を妨げる心配がないといった長所に加え、廉価なうえ、長距離に亘って連続的に計測できるといった利点も持っているため、鉄道の軌道の歪み検出に適している。
とは言え、従来は、光ファイバセンサを布設してから長期に亘って蓄積される軌道の変形量を監視するのが目的なので、列車の来ていないときの測定値だけが使用される。

一方、鉄道の踏切の混雑を緩和する技術についても公知のものがある（例えば非特許文献１参照）。これは、駅中間の踏切に関し、列車の速度や種別によりバラつく警報時間たとえば警報開始から列車の先頭が踏切に到着するまでの時間を一定に近づける警報制御を行うものである。具体的には、警報開始点に速度照査装置を設置するとか、運行管理システムから列車種別の情報を得、その情報により高速列車に対しては警報開始時間を遅延させないが、低速列車や駅に停止する列車に対しては警報開始時間を遅延させる等のことにより、踏切警報継続時間がなるべく一定になるようにしている。

もっとも、この踏切混雑緩和手法は、駅中間の踏切を対象にしたものであり、駅の直ぐ先に設けられている踏切は対象にしておらず、駅の直ぐ先に踏切が設けられている状況の下で駅構内から出発する列車に関連して踏切警報継続時間を安定させる警報制御を行うようにはなっていない。図８は、そのような従来システムの基本構成を示し、（ａ）が列車の停止する駅のホームトラックＨＴとその近傍の設備配置図、（ｂ）が出発信号機１４と踏切制御装置を制御する連動装置２０のブロック図、（ｃ）が連動装置２０の出発制御手段２１のフローチャートである。図９は、（ａ）が６両編成列車の停止状態を示す記号図、（ｂ）が８両編成列車の停止状態を示す記号図、（ｃ）が横軸に列車先頭位置を採り縦軸に踏切警報開始後の経過時間を採った列車位置タイムチャートである。

この従来システムを本願発明の課題の提示に役立つ程度に説明する。先ず、システムでの管理対象となる典型的でシンプルな駅では（図８（ａ）参照）、軌道１１のホームトラックＨＴ（区間）の脇にホーム１２が存在しており、列車進行方向（図では左から右へ）に見てホーム１２の直ぐ先のところに踏切１３と出発信号機１４とが接近して設置されている。図示の例では踏切１３がホームトラックＨＴに設けられているが、踏切１３はホームトラックＨＴの先のトラックＢＴ（区間）に設けられていることもある。出発信号機１４はホームトラックＨＴとその先のトラックＢＴとの間に設置され、ホームトラックＨＴとその後ろ側のトラックＡＴ（区間）との間には場内信号機１５が設置されている。

また、列車がホーム１２の後端位置に合わせて停止する尻合わせ停車を行う場合、ホーム１２と並んでいるホームトラックＨＴのうち、６両編成列車の先頭が位置すべき所には６両停止目標標識１６が設置され、８両編成列車の先頭が位置すべき所には８両停止目標標識１８が設置されている。これらの停止目標標識１６，１８は、列車の車両で２両分の距離に相当する約４０ｍほど離れており、６両停止目標標識１６が後側で踏切１３から遠く、８両停止目標標識１８が先で踏切１３に近くなっている。なお、８両停止目標標識１８と踏切１３との距離は、上記の標識間距離と大差ない５０ｍとする。

このような駅での列車運行を制御する典型的でシンプルな従来システムは（図８（ｂ）参照）、図示しない軌道回路と、出発信号機１４の現示を制御する連動装置２０と、踏切１３の踏切警報機の発報を制御する踏切制御装置とを備えている。軌道回路は軌道１１の各区間ＡＴ，ＨＴ，ＢＴにおける列車の有無を検出して各々の在線情報ＡＴＲ，ＨＴＲ，ＢＴＲを送出するものであり、踏切制御装置は外部から与えられた警報開始情報や警報終止情報に従って踏切警報機を制御するのに加えて連動装置２０の踏切警報制御にも従うことにより安全優先で踏切警報機を制御するようになっている。

連動装置２０は（図８（ｂ）参照）、ホームトラック在線情報ＨＴＲや出発信号機内方在線情報ＢＴＲさらには出発信号機進行現示てこ扱い情報（出発てこ扱い）に基づいて出発信号機現示情報を作成しそれを出発信号機１４に送出してその現示を制御するとともに踏切警報制御情報を作成しそれを踏切制御装置に送出してその踏切警報を制御するものである。その制御は、論理部にリレーやプログラムで実装された出発制御手段２１によって実行され、踏切警報制御の開始から出発信号機１４の進行現示まで現示時素２２の時間を確保するようになっている。

列車がホーム１２の後端位置に合わせて停止（尻合わせ停車）する場合、列車が出発するときの踏切制御としては、先頭車両が踏切にもっとも近い編成列車（編成長の長い列車）の先頭車両の位置から踏切１３までの距離を加味し、警報開始後列車が踏切１３まで到達する時間を規則に定められている時間を確保するために出発信号機１４に現示時素２２を設けている。そのように決められた現示時素２２は、予め設定された固定値・一定値となる。例え、手動設定や上位装置での自動設定などで可変設定されるようになっている場合でも、現示時素２２は列車停止位置と無関係に決められていた。

出発制御手段２１の内容をもう少し詳述すると（図８（ｃ）参照）、ホームトラックＨＴに列車の進来していることが確認でき（ステップＳ１１）、さらに出発てこ扱いの有ることが確認できたら（ステップＳ１２）、ホーム１２の直ぐ先に踏切１３が有るので、踏切１３に対する踏切警報制御を開始し（ステップＳ１３）、直ちに出発信号機１４の現示時素を設定する（ステップＳ１４）。その設定では何時も現示時素２２の値が使用される。そして、その現示時素の時間が経過するのを待ち（ステップＳ１５）、その時間が経過したら、出発信号機１４を進行現示に切り替える（ステップＳ１６）。それから、ホームトラックＨＴから列車の進出したことが確認できたら（ステップＳ１７）、踏切１３に対する踏切警報制御を停止して（ステップＳ１８）、停発車時の制御を終えるようになっている。

このような駅に、例えば編成長が６両と８両の２種類の列車が停発車する場合に、６両編成列車は先頭を６両停止目標標識１６に位置合わせして停止し（図９（ａ）参照）、８両編成列車は先頭を８両停止目標標識１８に位置合わせして停止するとし（図９（ｂ）参照）、さらに、６両停止目標標識１６と踏切１３との距離を９０ｍとし、８両停止目標標識１８と踏切１３との距離を５０ｍとし、６両停止目標標識１６と８両停止目標標識１８との距離を４０ｍとし、列車加速度を３ｋｍ／ｈ／ｓ（０．８６ｍ／ｓ^２）とし、現示時素２２を３０秒とし、出発合図と戸閉時間と合わせて１０秒とすれば、列車出発時に踏切１３の踏切警報機が警報を開始してから列車が踏切１３に到達するまでの時間が、８両編成列車では５１秒なのに対し（図９（ｃ）の太い実線を参照）、６両編成列車では５５秒となる（図９（ｃ）の太い長破線を参照）。この場合、６両編成列車の方が４秒長くなり、結果的に無駄にその分開かずの踏切を増長していることになる。

特開２００３−１３９５０８号公報 特開２００９−０１９８７８号公報

日本鉄道電気技術協会編「踏切保安装置詳説」 ｐ．１４５〜１５７「列車種別の選別と踏切制御回路」

このように、鉄道の従来システムでは、駅構内の出発信号機の付近の踏切については、依然として適正化制御が行われておらず、そのため、例えば朝夕のラッシュ時間帯に列車本数が数十本もあるような線区においては、開かずの踏切の解消が相変わらず進んでいない。
しかしながら、このような踏切にあっては、踏切警報継続時間が僅かでも短縮されると混雑は大きく緩和されることが多いので、列車の停止する駅の直ぐ先に踏切が設けられている状況の下でも踏切の警報時間を適正化することの要請は強い。

そこで、駅の直ぐ先に踏切が設けられていても、踏切の警報時間を適正化して踏切の混雑を緩和することができるように、出発制御処理を改良することが基本的な技術課題となる。
また、上述した利点を有する光ファイバセンサを従来とは異なる態様で利用することにより上記の基本課題を簡便に解決することが更なる技術課題となる。

本発明の踏切警報適正化システムは（解決手段１，出願当初請求項１）、このような課題を解決するために創案されたものであり、列車進行方向に出発信号機と踏切の存在する駅を通っている軌道に関連する鉄道設備の一部として設けられ前記出発信号機の現示と前記踏切の警報に係る制御を行う踏切警報適正化システムであって、前記軌道のうち列車重量に感応して歪む部位に設置されている光ファイバセンサを介して軌道歪情報を取得する軌道歪検出手段と、前記軌道歪情報に基づいて前記駅への列車進来時に列車停止位置を検知する列車停止位置検知手段と、前記踏切での踏切警報継続時間を安定させるよう前記列車停止位置に応じて前記出発信号機の現示時素を調整する出発信号機現示時素調整手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の出発信号機現示時素調整装置は（解決手段１，出願当初請求項２）、上記システムにおける一の要部を特定したものであり、列車進行方向に出発信号機と踏切の存在する駅を通っている軌道に関連する鉄道設備の一部として設けられ前記出発信号機の現示に係る制御を行う出発信号機現示時素調整装置であって、前記駅への列車進来時に前記踏切での踏切警報継続時間を安定させるよう前記駅での列車停止位置に応じて前記出発信号機の現示時素を調整することを特徴とする。

さらに、本発明の列車停止位置検知装置は（解決手段１，出願当初請求項３）、上記システムにおける他の要部を特定したものであり、列車進行方向に出発信号機と踏切の存在する駅を通っている軌道に関連する鉄道設備の一部として設けられる列車停止位置検知装置であって、前記軌道のうち列車重量に感応して歪む部位に係る軌道歪情報に基づいて前記駅への列車進来時に列車停止位置を検知することを特徴とする。

また、本発明（解決手段２）の列車停止位置検知装置（出願当初請求項４）や踏切警報適正化システム（出願当初請求項５）は、上記解決手段１の列車停止位置検知装置や踏切警報適正化システムであって、前記軌道歪情報を列車非進来時には基準データとして記憶しておき列車進来時には前記基準データで補正してから用いるようになっていることを特徴とする。

また、本発明の踏切警報適正化システムは（解決手段３，出願当初請求項６）、上記解決手段１の踏切警報適正化システムであって、前記光ファイバセンサが、前記軌道のうち列車重量に感応して同時に圧縮される部位と伸長する部位との双方に設置されており、前記軌道歪検出手段または前記列車停止位置検知手段が、前記軌道歪情報のうち同時に圧縮される部位と伸長する部位からの検出値については、両部位で同様に発現する列車重量非依存の歪み成分を相殺させる演算を行って両検出値を統合してから用いるようになっている、ことを特徴とする。

また、本発明の軌道歪検出装置は（解決手段３，出願当初請求項７）、上記解決手段３（出願当初請求項６）の踏切警報適正化システムの要部を特定したものであり、鉄道の軌道のうち列車重量に感応して同時に圧縮される部位と伸長する部位との双方に設置された光ファイバセンサと、前記光ファイバセンサを介して軌道歪情報を取得するとともに前記軌道歪情報のうち同時に圧縮される部位と伸長する部位からの検出値については両部位で同様に発現する列車重量非依存の歪み成分を相殺させる演算を行って両検出値を統合してから用いる検出値統合演算手段とを備えたことを特徴とする。

このような本発明の踏切警報適正化システム及びその要部装置にあっては（解決手段１）、列車進来時や列車非進来時の軌道歪情報が光ファイバセンサの利用によりレール電流等の影響を排して正確に検出することができる。また、そのような軌道歪情報に基づいて位置検出を行うことにより、列車が駅ホームに停止したときには、その列車停止位置を軌道回路での列車検知より細かな分解能で、列車停止位置を検知することができる。さらに、やはり列車が駅ホームに停止したときには、その列車の出発時間を規制する出発信号機に対してきめ細かな制御が行われて、踏切での踏切警報継続時間が従来より安定するので、踏切の閉時間が減少して、踏切の混雑が緩和される。

具体的には、列車が駅を出発してから踏切に到達するまでの列車走行時間が列車停止位置に応じて異なることを踏切混雑緩和に旨く利用すべく、列車走行時間が最短になったときでも安全が確保されるよう十分に長く決められた従来の現示時素を固定的に使用するのでなく、列車停止位置に基づいて列車走行時間の延びることが判るときには例えばその分だけ出発信号機の現示時素を短縮するといったことで、踏切の安全性を損なうことなく而も簡便に、踏切警報継続時間を安定させることができる。
したがって、この発明によれば、駅の直ぐ先に踏切が設けられていても踏切の警報時間を適正化して踏切の混雑を緩和するシステムや装置を簡便に実現することができる。

また、本発明の踏切警報適正化システム及びその要部装置にあっては（解決手段２）、列車停止位置検知の不要な列車非進来時には取得した軌道歪情報を基準データとして記憶しておくとともに、列車進来時には取得した軌道歪情報をそのまま列車停止位置検知に用いるのでなく基準データで補正してから用いるようにしたことにより、長期に亘って蓄積された歪み成分が軌道歪情報から除去されることから、列車重量による軌道の歪みだけが検出されるので、列車停止位置の検知性能が向上する。しかも、その改良は比較的簡単なデータ処理の追加によって容易に実現することができる。

さらに、本発明の踏切警報適正化システム及びその要部装置にあっては（解決手段３）、鉄道の軌道のうち列車重量に感応して同時に圧縮される部位と伸長する部位との双方から軌道歪情報を取得して、それらを統合するとともに、両部位で同様に発現する列車重量非依存の歪み成分は相殺されるようにしたことにより、列車重量による軌道の歪みはより明瞭に検出されるうえ、片方の部位だけからの検出では除去しにくい雑音成分が容易かつ的確に除去されるので、列車停止位置の検知性能が向上する。

本発明の実施例１について、踏切警報適正化システムの構造を示し、（ａ）がＦＢＧセンサの設置状況示すホームトラック及び近傍の設備配置図、（ｂ）が踏切警報適正化システムのブロック図である。 （ａ）が列車の停止状態を示す列車と軌道の側面図、（ｂ）が列車先頭部と軌道の拡大側面図、（ｃ）が横軸に列車先頭位置を採り縦軸に列車速度を採った停車時・発車時の速度変化グラフ、（ｄ）がＦＢＧセンサ設置箇所を列車の１両目が通過したときの軌道歪情報を示す信号波形図であり横軸が時間で縦軸が歪み量である。 （ａ）は８両編成列車が８両停止目標標識にあわせて停発車した時のＦＢＧセンサによる軌道歪情報の信号波形図とその二値化信号波形図と列車停止検知信号波形図、（ｂ）は６両編成列車が６両停止目標標識にあわせて停発車した時のＦＢＧセンサによる軌道歪情報の信号波形図とその二値化信号波形図と列車停止検知信号波形図である。 （ａ）が出発制御手段のフローチャート、（ｂ）が現示時素選択表の一例である。 （ａ）が６両編成列車の停止状態を示す記号図、（ｂ）が８両編成列車の停止状態を示す記号図、（ｃ）が横軸に列車先頭位置を採り縦軸に踏切警報開始後の経過時間を採った列車位置タイムチャートである。 本発明の実施例２について、列車停止位置検知装置の別態様を示し、（ａ）がＦＢＧセンサの布設状況を示すホームトラック及び近傍の設備配置図、（ｂ）が列車不存在時の軌道歪情報（ＦＢＧセンサ検出の歪み量）分布図、（ｃ）が列車進来時の軌道歪情報（ＦＢＧセンサ検出の歪み量）分布図、（ｄ）が標準歪みパターンのマッチング例、（ｅ）が列車先頭位置と出発信号機現示時素との対応グラフである。 本発明の実施例３について、（ａ）が列車の輪重の掛かったレールの変形状態を示すレールと車輪の側面図、（ｂ）が対をなすＦＢＧセンサの設置箇所の拡大側面図、（ｃ）が対をなすＦＢＧセンサの設置状態を示すレールの側面図、（ｄ）がそのレールの端面図、（ｅ）がレールの膨張に伴うＦＢＧセンサ検出歪の偏倚を示すグラフ、（ｆ）が対をなすＦＢＧセンサの検出歪を統合したもののグラフである。 従来システムについて、基本構成を示し、（ａ）が列車の停止する駅のホームトラックとその近傍の設備配置図、（ｂ）が出発信号機と踏切制御装置を制御する連動装置のブロック図、（ｃ）が連動装置の出発制御手段のフローチャートである。 （ａ）が６両編成列車の停止状態を示す記号図、（ｂ）が８両編成列車の停止状態を示す記号図、（ｃ）が横軸に列車先頭位置を採り縦軸に踏切警報開始後の経過時間を採った列車位置タイムチャートである。

このような本発明の踏切警報適正化システム及びその要部装置について、これを実施するための具体的な形態を、以下の実施例１〜３により説明する。
図１〜図５に示した実施例１は、上述した解決手段１（出願当初の請求項１〜３）を具現化したものであり、図６に示した実施例２は、上述した解決手段２（出願当初の請求項４〜５）を具現化したものであり、図７に示した実施例３は、上述した解決手段３（出願当初の請求項６〜７）を具現化したものである。
なお、それらの図示に際し従来と同様の構成要素には同一の符号を付して示したので、また、それらについて背景技術の欄で述べたことは以下の各実施例についても共通するので、重複する再度の説明は割愛し、以下、従来との相違点を中心に説明する。

本発明の踏切警報適正化システムの実施例１について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。

図１は、（ａ）がＦＢＧセンサＳ１，Ｓ２の設置状況示すホームトラックＨＴ及び近傍の設備配置図、（ｂ）が踏切警報適正化システムのブロック図である。また、図２は、（ａ）が列車の停止状態を示す列車（１〜８）と軌道１１の側面図、（ｂ）が列車先頭部と軌道１１の拡大側面図、（ｃ）が横軸に列車先頭位置を採り縦軸に列車速度を採った停車時・発車時の速度変化グラフ、（ｄ）がＦＢＧセンサ設置箇所を列車の１両目が通過したときの軌道歪情報を示す信号波形図であり横軸が時間で縦軸がＦＢＧセンサで検出した軌道の歪み量である。

さらに、図３は、（ａ）は８両編成列車が８両停止目標標識１８にあわせて停発車した時のＦＢＧセンサＳ１，Ｓ２による軌道歪情報（Ｓ１，Ｓ２）の信号波形図とその二値化信号波形図と列車停止検知信号（Ｐ１，Ｐ２）の波形図、（ｂ）は６両編成列車が６両停止目標標識１６にあわせて停発車した時のＦＢＧセンサＳ１，Ｓ２による軌道歪情報（Ｓ１，Ｓ２）の信号波形図とその二値化信号波形図と列車停止検知信号（Ｐ１，Ｐ２）の波形図であり、何れも横軸が時間軸である。また、図４は、（ａ）が出発制御手段４２のフローチャート、（ｂ）が現示時素選択表４３の一例である。

この踏切警報適正化システムが既述した従来システムと相違するのは（図１（ｂ）参照）、軌道歪検出装置３０が追加された点と、連動装置２０が改造されて連動装置４０になった点である。
軌道歪検出装置３０は、軌道布設部３２に少なくとも２個のＦＢＧセンサＳ１，Ｓ２が形成された光ファイバ３１と、光ファイバ３１に送受光を行ってＦＢＧセンサＳ１，Ｓ２それぞれの歪み量を検出するＦＢＧインタロゲータ３３とを備えたものであり、大抵、市販品で足りる。

ＦＢＧセンサＳ１，Ｓ２は何れも軌道１１のうち列車重量に感応して歪む部位に設置されて設置箇所の歪みを検出するが、ＦＢＧセンサＳ１は６両停止目標標識１６の近くに設置され、ＦＢＧセンサＳ２は８両停止目標標識１８の近くに設置されているので（図１（ａ）参照）、それぞれの部位の検出歪みが軌道歪情報（Ｓ１，Ｓ２）としてＦＢＧインタロゲータ３３から連動装置４０に送出されるようになっている。軌道１１におけるＦＢＧセンサ設置部位としては、レール腹部が典型例であるが、列車重量に感応して歪むところであれば、レールの他の部位でも良く、例えば、バラスト軌道では木製の枕木やＰＣ製のまくらぎでも良く、スラブ軌道ではスラブでも良い。ＦＢＧセンサは、予歪を付与しておけば、伸縮いずれの歪みも測定することができる。

ＦＢＧセンサＳ１，Ｓ２と軌道歪情報（Ｓ１，Ｓ２）について詳述すると（図２参照）、８両編成列車が先頭を８両停止目標標識１８に合わせて停止したときには、１両目の１軸目の輪重がＦＢＧセンサＳ２の感応範囲に掛かるとともに（図２（ａ），（ｂ）参照）、３両目の１軸目の輪重がＦＢＧセンサＳ１の感応範囲に掛かるよう、ＦＢＧセンサＳ１，Ｓ２が設置されている。これに対し、６両編成列車が先頭を６両停止目標標識１６に合わせて停止したときには、１両目の１軸目の輪重がＦＢＧセンサＳ１の感応範囲に掛かるが（図２（ａ），（ｂ）参照）、ＦＢＧセンサＳ２の感応範囲には列車の輪重が全く掛からないものとなっている。

また、走行して来た列車が減速してホーム１２に停止しそれから出発して加速したとき（図２（ｃ）参照）、減速時と停止時と加速時とで軌道歪情報（Ｓ１，Ｓ２）の波形が異なる。例えば、加速時には（図２（ｄ）参照）、１両目の前輪に属する１軸目と２軸目の輪重に応じて軌道歪情報の値が歪の有無を分ける閾値Ｖthを超える時間幅より、その後に続く１両目の後輪に属する３軸目と４軸目の輪重に応じて軌道歪情報の値が閾値Ｖthを超える時間幅の方が短くなる。減速時には逆転して前輪側の閾値Ｖth超の時間幅より後輪側の閾値Ｖth超の時間幅が長くなる。停止時には軌道歪情報が閾値Ｖth超の値をとり続け、列車の進出後は軌道歪情報が無歪の値をとり続ける。このような軌道歪情報（Ｓ１，Ｓ２）は、それを監視するだけでも列車の進来や，停止，進出を検知しうるものである。

連動装置４０は（図１（ｂ）参照）、列車先頭位置検知手段４１が追加された点と、出発制御手段２１が機能拡張により出発制御手段４２になっている点で、既述の従来装置２０と明確に相違する。
列車先頭位置検知手段４１は、列車停止位置検知手段や列車停止位置検知装置を連動装置４０の論理機能の一部として具現化したものであり、軌道歪情報（Ｓ１，Ｓ２）に基づいて駅への列車進来時に列車停止位置を検知するものであり、検知結果を列車停止検知信号Ｐ１，Ｐ２として出発制御手段４２に引き渡すようになっている。

この列車先頭位置検知手段４１について詳述すると（図３参照）、ＦＢＧセンサＳ１に基づく軌道歪情報について、輪重に応じた大きな歪の有ることを示す閾値Ｖth超の値が予め定めた時間ｔ１たとえば１０秒以上つづいたときには列車停止検知信号Ｐ１の値をＯＮにし、そのような歪みの無いことを示す閾値Ｖth未満の値が予め定めた時間ｔ２たとえば５秒以上つづいたときには列車停止検知信号Ｐ１の値をＯＦＦにすることで、列車停止検知信号Ｐ１を作成する。また、ＦＢＧセンサＳ２に基づく軌道歪情報について同様のことを行って列車停止検知信号Ｐ２を作成するようになっている。そのため、列車停止検知信号Ｐ１，Ｐ２は、８両編成列車が先頭を８両停止目標標識１８に合わせて停止したときにＯＮ，ＯＮの値をとり（図３（ａ）参照）、６両編成列車が先頭を６両停止目標標識１６に合わせて停止したときにＯＮ，ＯＦＦの値をとる（図３（ｂ）参照）。

出発制御手段４２は（図１（ｂ）参照）、出発信号機現示時素調整手段や出発信号機現示時素調整装置を連動装置４０の論理機能の一部として具現化したものであり、踏切１３での踏切警報継続時間を安定させるよう列車停止位置に応じて出発信号機１４の現示時素を可変調整するようになっている。なお、この例では、従来との違いが明瞭になるよう、時素調整に際し現示時素２２に代えて現示時素選択表４３を参照するようになっているが、現示時素選択表４３は必須でなく、例えば論理判定で場合分けしてから値の異なる現示時素を設定する等のことで、選択表に依らない可変調整を行うようにしても良い。

この出発制御手段４２について詳述すると（図４参照）、この手段４２が既述した従来の出発制御手段２１と相違するのは（図４（ａ）参照）、現示時素２２の固定的な値を使用して出発信号機１４の現示時素を設定した部分が（図８（ｃ）ステップＳ１４）、現示時素選択表４３を参照して出発信号機１４の現示時素を調整してから設定するようになった点である（図４（ａ）ステップＳ４２）。他は従来のままである。現示時素選択表４３には（図４（ｂ）参照）、列車停止検知信号Ｐ１，Ｐ２がＯＮ，ＯＦＦのときには６両編成列車が進来したので現示時素を２６秒に設定し、列車停止検知信号Ｐ１，Ｐ２がＯＮ，ＯＮのときには８両編成列車が進来したので現示時素を３０秒に設定し、その他のときには安全のため現示時素を長い方の３０秒に設定することが規定されている。

この実施例１の踏切警報適正化システムについて、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図５は、（ａ）が６両編成列車の停止状態を示す記号図、（ｂ）が８両編成列車の停止状態を示す記号図、（ｃ）が横軸に列車先頭位置を採り縦軸に踏切警報開始後の経過時間を採った列車位置タイムチャートであり、太い実線は８両編成列車のタイムチャートであり、太い長破線は６両編成列車のタイムチャートである。

この場合、上述したようにＦＢＧセンサＳ１が６両停止目標標識１６の近くに設置されＦＢＧセンサＳ２が８両停止目標標識１８の近くに設置されていることを前提として（図２（ｂ）参照）、６両編成列車が先頭を６両停止目標標識１６に位置合わせて停止すると（図５（ａ）参照）、ＦＢＧセンサＳ１が感応するがＦＢＧセンサＳ２は感応しないので、それに対応した軌道歪情報（Ｓ１，Ｓ２）が軌道歪検出装置３０から連動装置４０へ引き渡され、それに基づき列車先頭位置検知手段４１によって列車停止検知信号Ｐ１，Ｐ２がそれぞれＯＮ，ＯＦＦにされ、現示時素選択表４３を参照した出発制御手段４２によって出発信号機１４の現示時素が２６秒に設定される（図５（ｃ）参照）。

これに対し、８両編成列車が先頭を８両停止目標標識１８に位置合わせて停止した場合は（図５（ｂ）参照）、ＦＢＧセンサＳ１もＦＢＧセンサＳ２も感応するので、それに対応した軌道歪情報（Ｓ１，Ｓ２）が軌道歪検出装置３０から連動装置４０へ引き渡され、それに基づき列車先頭位置検知手段４１によって列車停止検知信号Ｐ１，Ｐ２がそれぞれＯＮ，ＯＮにされ、現示時素選択表４３を参照した出発制御手段４２によって出発信号機１４の現示時素が３０秒に設定される（図５（ｃ）参照）。なお、その他の場合も、安全優先の観点から、出発信号機１４の現示時素が長い方の３０秒に設定される。

そうすると、従来との比較のため、駅の基本構成に加えて両標識１６，１８と踏切１３との距離も背景技術欄で既述した通り９０ｍ，５０ｍであり、列車加速度も既述の通り、出発合図と戸閉時間も既述の通りとすると、列車出発時に踏切１３の踏切警報機が警報を開始してから列車が踏切１３に到達するまでの時間が、８両編成列車で５１秒になるばかりか、６両編成列車でも５１秒となる（図５（ｃ）参照）。このように列車編成が６両でも８両でも同じ５１秒になって、踏切の安全は十分に確保される一方、６両編成列車の方が従来に比べて４秒ほど短縮されるので、踏切１３の開く時間が延び開頻度も高まる。

本発明の踏切警報適正化システムの実施例２について、それに組み込まれている別態様の列車停止位置検知手段と出発信号機現示時素調整手段を、図面を引用して説明する。図６は、（ａ）がＦＢＧセンサＳ１〜Ｓｎの布設状況を示すホームトラックＨＴ及び近傍の設備配置図、（ｂ）が列車不存在時の軌道歪情報（ＦＢＧセンサＳ１〜Ｓｎで検出した歪み量）分布図、（ｃ）が列車進来時の軌道歪情報（ＦＢＧセンサＳ１〜Ｓｎで検出した歪み量）分布図、（ｄ）が標準歪みパターン４４のマッチング例、（ｅ）が列車先頭位置と出発信号機現示時素との対応グラフである。

この踏切警報適正化システムが上述した実施例１のものと相違するのは、光ファイバ３１の軌道布設部３２に形成されたＦＢＧセンサＳ１〜Ｓｎの個数が増えた点と、列車先頭位置検知手段４１（列車停止位置検知手段）が在線情報ＨＴＲに応じて軌道歪情報（Ｓ１，Ｓ２）を更正するようになった点と、列車先頭位置検知手段４１がパターンマッチングにて列車先頭位置Ｐを推定するようになった点と、出発制御手段４２（出発信号機現示時素調整手段）がグラフ定義の参照や関数の演算を行って列車先頭位置Ｐから出発信号機１４の現示時素を得るようになっている点である。

多数のＦＢＧセンサＳ１〜Ｓｎ（ｎは２より大きい正の整数）は、例えば１ｍピッチで形成され、６両停止目標標識１６と８両停止目標標識１８を含む広い範囲に亘って軌道１１のホームトラックＨＴに設置される（図６（ａ）参照）。そのため、軌道歪情報が軌道１１の長手方向に分布して状態でＦＢＧセンサ設置位置毎に得られるので（図６（ｂ）の黒丸群を参照）、列車が停止時に先頭を停止目標標識に合わせたときはもちろん合わせられなかったときでも、列車の先頭車両の輪重が何れかのＦＢＧセンサによって確実に検出されるものとなっている（図６（ｃ）参照）。なお、光ファイバセンサでは、ＦＢＧセンサの個数が多くても光ファイバ３１やＦＢＧインタロゲータ３３の数は増えない。

列車先頭位置検知手段４１は、ＦＢＧセンサＳ１〜Ｓｎに基づく軌道歪情報（Ｓ１〜Ｓｎ）を軌道歪検出装置３０から取得する度に、列車の進来／非進来を調べ、列車非進来時には軌道歪情報（Ｓ１〜Ｓｎ）を基準データとして図示しない適宜なメモリ等に記憶しておき、列車進来時には取得した軌道歪情報（Ｓ１〜Ｓｎ）を記憶していた基準データで補正してから列車先頭位置検知に用いるようになっている。列車が進来したことは、軌道歪情報（Ｓ１〜Ｓｎ）で確認できる他、ホームトラック在線情報ＨＴＲでも確認できる。

また、列車が進来していないことは、ホームトラック在線情報ＨＴＲだけで確認しても良いが、確実を期すには、先後のトラックＡＴ，ＢＴの在線情報も確認すると良い。軌道歪情報（Ｓ１〜Ｓｎ）でも列車非進来を確認できる。長期に亘って軌道１１に歪みが蓄積されると軌道歪情報（Ｓ１〜Ｓｎ）の波形が不所望に乱れ、例えば、軌道１１が上下に曲がると軌道歪情報波形も曲がり（図６（ｂ）の一点鎖線を参照）、軌道１１が一様に伸縮すると軌道歪情報波形が上下移動するが（図６（ｂ）の二点鎖線を参照）、軌道歪情報（Ｓ１〜Ｓｎ）の更正によって長期蓄積歪み成分が軌道歪情報から除去されることから（図６（ｂ）の黒丸群を参照）、列車重量による軌道１１の歪みだけが残るので（図６（ｃ）参照）、列車停止位置の検知性能が向上する。

また、列車先頭位置検知手段４１は、列車の先頭車両の前輪による軌道１１の歪み分布の実測値か算出値を標準歪みパターン４４として予め記憶保持しており、軌道歪情報（Ｓ１〜Ｓｎ）を軌道歪検出装置３０から取得する度に、標準歪みパターン４４と軌道歪情報（Ｓ１〜Ｓｎ）の波形の各部とのパターンマッチングを試行して、最も先頭側でマッチングした所を列車先頭位置Ｐに採用するようになっている（図６（ｄ）参照）。また、その列車先頭位置Ｐが変化しなくなったときには列車が停止したと判定し、それから列車先頭位置Ｐが変化し始めたら列車が出発したと判定するようにもなっている。

このような列車先頭位置Ｐは値が１ｍやそれより細かい分解能で算出されるので、そのような列車先頭位置Ｐからでも出発信号機１４の現示時素を得ることができるよう、出発制御手段４２（出発信号機現示時素調整手段）は、列車先頭位置Ｐの値が採りうる全範囲に亘って現示時素が規定されているグラフを参照するようになっているか（図６（ｅ）参照）、そのグラフと等価な関数を演算するようになっている。そのグラフや関数では、列車先頭位置Ｐが８両停止目標標識１８よりも踏切１３に寄った位置を示しているときには現示時素が安全側の３０秒になり、それより後側のＦＢＧセンサ設置範囲内の位置を列車先頭位置Ｐが示しているときには現示時素が踏切１３での踏切警報継続時間を一定にさせるような秒数になり、更にＦＢＧセンサ設置範囲より後方を列車先頭位置Ｐが示しているときには現示時素がＦＢＧセンサ設置範囲内のときの最小値たとえば２０秒になる。

この場合、データ記憶量や数値演算量は実施例１のときより増えるが、列車が停止目標標識１６，１８に合わせて適切に停止した場合に限らず、列車が停止目標標識１６，１８から外れた所に停止した場合でも、その停止位置に的確に対応した木目細かな現示時素調整がなされる。そのため、踏切１３の開く頻度がより高くなる。

本発明の踏切警報適正化システムの実施例３について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図７は、（ａ）が列車の輪重の掛かったレール１１ａの変形状態を示すレールと車輪の側面図、（ｂ）が対をなすＦＢＧセンサＳａ，Ｓｂの設置箇所の拡大側面図、（ｃ）が対をなすＦＢＧセンサＳａ，Ｓｂの設置状態を示すレール１１ａの側面図、（ｄ）がそのレール１１ａの端面図、（ｅ）がレール１１ａの膨張に伴うＦＢＧセンサＳａ，Ｓｂの検出歪の偏倚を示すグラフ、（ｆ）が対をなすＦＢＧセンサＳａ，Ｓｂの検出歪を統合した値（Ｓａ−Ｓｂ）のグラフである。

この踏切警報適正化システムが上述した実施例１，２のものと相違するのは、光ファイバ３１の軌道布設部３２が軌道１１のうち列車重量に感応して同時に圧縮される部位と伸長する部位との双方に設置されている点と、軌道歪情報のうち同時に圧縮される部位と伸長する部位からの検出値については両部位で同様に発現する列車重量非依存の歪み成分を相殺させる演算を行って両検出値を統合してから列車停止位置検知に供する検出値統合演算手段がＦＢＧインタロゲータ３３（軌道歪検出手段）と列車先頭位置検知手段４１（列車停止位置検知手段）とのうち何れか一方に組み込まれている点である。

軌道１１のうちレール１１ａを具体例にして詳述すると（図７（ａ）参照）、列車輪重の掛ったレール１１ａの腹部は中立線（一点鎖線を参照）より上が圧縮側になり中立線より下が伸長側になり、その圧縮側と伸長側とがそれぞれ列車重量に感応して同時に圧縮される部位と伸長する部位とに該当する。そして、上記の実施例１，２では一測定箇所に一個ずつであったＦＢＧセンサＳ１，Ｓ２…がそれぞれ二個ずつに増やされ、例えばＦＢＧセンサＳ１の設置箇所に一対のＦＢＧセンサＳａ，Ｓｂが設置されるが（図７（ｂ）〜（ｄ）参照）、その際、一方のＦＢＧセンサＳａは圧縮側に設置され、他方のＦＢＧセンサＳｂは伸長側に設置される。

検出値統合演算手段は、ＦＢＧセンサＳａにて検出した軌道歪（Ｓａ）とＦＢＧセンサＳｂにて検出した軌道歪（Ｓｂ）とのうち何れか一方たとえば軌道歪（Ｓｂ）を正負反転または既定値からの偏倚成分だけ反転させてから（図７（ｅ）参照）、両者を加算し（図７（ｆ）参照）、その加算後の軌道歪（Ｓａ−Ｓｂ）をＦＢＧセンサＳ１に基づく軌道歪情報（Ｓ１）の代わりに用いる。あるいは、軌道歪（Ｓａ）と軌道歪（Ｓｂ）との差（Ｓａ−Ｓｂ）を軌道歪情報（Ｓ１）の代わりに用いるようになっている。

このような演算により、列車進来時にはＦＢＧセンサＳａ設置箇所とＦＢＧセンサＳｂ設置箇所とで圧縮と伸長という反対方向に発現する列車重量依存の歪み成分は加増される一方、ＦＢＧセンサＳａ設置箇所とＦＢＧセンサＳｂ設置箇所で同様に発現する列車重量非依存の歪み成分は相殺されて縮小したり消滅することとなる。
そのため、レール１１ａが気温変化や日照などによって伸縮したような場合でも、レール１１ａの熱膨張は、列車重量非依存の歪みの典型例なので、検出値統合演算によってその影響が取り除かれる。すなわち、列車の去来に関わりなく軌道１１の長手方向に発現する一様な歪みによる悪影響が除去される。また、それと同時に列車の輪重に感応した歪みの検出信号レベルは増強されるので、Ｓ／Ｎ比が大きく改善される。

［その他］
上記実施例では、列車停止位置検知手段や出発信号機現示時素調整手段を連動装置に組み込む態様で実現していたが、列車停止位置検知手段や出発信号機現示時素調整手段は、軌道歪検出装置や，駅装置，ＣＴＣ装置，ＰＲＣ装置の何れか一つに纏めて又は複数のものに分散して実装しても良い。また、列車停止位置検知手段や出発信号機現示時素調整手段を連動装置から分離して個別の装置にしても良い。

上記実施例では、光ファイバを用いた軌道歪検出の具体的な手法として、光ファイバににＦＢＧ(Fiber Bragg Greting）センサを形成する例を挙げたが、光ファイバ利用の軌道歪検出手法は、列車の輪重に感応した軌道の歪みを検出できれば良く、例えばＢＯＴＤＲ(Brillouin Optical Time Domain Reflectmetory）やＢＯＴＤＡ(Brillouin Optical Time Domain Analysys)など適宜な光学的手法を使用することができる。
また、温度補償用の光ファイバ等を併用しても良い。

１〜８…列車の後尾から１両目車両〜８両目車両、
１１…軌道、１１ａ…レール、１２…ホーム、
１３…踏切、１４…出発信号機、１５…場内信号機、
１６…６両停止目標標識、１８…８両停止目標標識、
２０…連動装置、２１…出発制御手段、２２…現示時素、
３０…軌道歪検出装置、３１…光ファイバ、
３２…軌道布設部、３３…ＦＢＧインタロゲータ、
４０…連動装置、
４１…列車先頭位置検知手段（列車停止位置検知装置）、
４２…出発制御手段（出発信号機現示時素調整装置）、
４３…現示時素選択表、４４…標準歪みパターン、
Ｓ１，Ｓ２，Ｓｎ，Ｓａ，Ｓｂ…ＦＢＧセンサ

Claims (4)

1. 列車進行方向に出発信号機と踏切の存在する駅を通っている軌道に関連する鉄道設備の一部として設けられ前記出発信号機の現示と前記踏切の警報に係る制御を行う踏切警報適正化システムであって、前記軌道のうち列車重量に感応して歪む部位に設置されている光ファイバセンサを介して軌道歪情報を取得する軌道歪検出手段と、前記軌道歪情報に基づいて前記駅への列車の進来時に前記出発信号機の手前における前記列車の先頭に係る列車停止位置を検知する列車停止位置検知手段と、前記列車が前記駅を出発してから前記踏切に到達するまでの列車走行時間が前記列車停止位置に基づいて最短の列車走行時間より延びるときにはそれに応じて前記出発信号機の現示時素を最短の列車走行時間に対応した現示時素よりも短縮する出発信号機現示時素調整手段とを備えたことを特徴とする踏切警報適正化システム。
2. 列車進行方向に出発信号機と踏切の存在する駅を通っている軌道に関連する鉄道設備の一部として設けられ前記出発信号機の現示と前記踏切の警報に係る制御を行う出発信号機現示時素調整装置であって、前記駅への列車の進来時に検知された列車停止位置であって前記出発信号機の手前における前記列車の先頭に係る列車停止位置に基づいて、前記列車が前記駅を出発してから前記踏切に到達するまでの列車走行時間が最短の列車走行時間より延びるときには、それに応じて前記出発信号機の現示時素を最短の列車走行時間に対応した現示時素よりも短縮することを特徴とする出発信号機現示時素調整装置。
3. 前記光ファイバセンサが、前記軌道のうち列車重量に感応して同時に圧縮される部位と伸長する部位とにそれぞれ該当する歪の中立線の上と下との双方に設置されており、前記軌道歪検出手段または前記列車停止位置検知手段が、前記軌道歪情報のうち同時に圧縮される部位と伸長する部位からの検出値については、両部位で同様に発現する列車重量非依存の歪み成分を相殺させる演算を行って両検出値を統合してから用いるようになっている、ことを特徴とする請求項１記載の踏切警報適正化システム。
4. 鉄道の軌道のうち列車重量に感応して同時に圧縮される部位と伸長する部位とにそれぞれ該当する歪の中立線の上と下との双方に設置された光ファイバセンサと、前記光ファイバセンサを介して軌道歪情報を取得するとともに前記軌道歪情報のうち同時に圧縮される部位と伸長する部位からの検出値については両部位で同様に発現する列車重量非依存の歪み成分を相殺させる演算を行って両検出値を統合してから用いる検出値統合演算手段とを備えたことを特徴とする軌道歪検出装置。

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