JP5302620B2 - 踏切障害物検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、踏切内に取り残された障害物をミリ波などの電波により検知する踏切障害物検知装置に関する。

近年、ミリ波によって踏切内に取り残された障害物を検知する踏切障害物検知装置が開発されている。このミリ波式踏切障害物検知装置は、例えば特許文献１に開示されており、天候などの外部条件に影響されにくいという優れた特性を有する。

ミリ波式踏切障害物検知装置の優れた特性は、他にもある。従来の光式踏切障害物検知装置は、障害物がセンサ装置の光を遮断することにより障害物を検知するから、光軸同士の間隔に入り込める人間や車椅子などの小さい物体を検知しにくいという問題があった。これに対して、ミリ波式踏切障害物検知装置は、ミリ波を検知領域に送信し、障害物からの反射波により検知を行うから、小さい物体でも確実に検知することができる。もちろん、自動車のような大きな物体も、同様に検知することができる。

ミリ波は指向性を有しており、ミリ波式踏切障害物検知装置は、ミリ波のメインローブが検知領域と重なるように、ミリ波を送信アンテナから送信する。しかしながら、ミリ波のサイドローブが検知領域外に送信されることがあり、その反射波によって、検知領域外にある物体を障害物として誤検知してしまう問題があった。例えば、ミリ波のサイドローブが遮断棹の外側に漏れると、踏切待ちの自動車を障害物として誤検知してしまうおそれがあった。
特開２００６−１７４６７７号公報

本発明の課題は、障害物検知の信頼性を向上させた踏切障害物検知装置を提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明に係る踏切障害物検知装置は、センサ装置を含む。前記センサ装置は、送信アンテナと、受信アンテナと、信号処理部と、遮蔽部材とを含む。

前記送信アンテナは、検知領域に向けて電波を送信する。前記受信アンテナは、前記電波に対する反射波を受信する。前記信号処理部は、前記反射波の検出結果に基づいて前記検知領域内の障害物を検知する。

ここまで述べた構成は、従来技術に見られるが、本発明の特徴部分は次に述べる構成にある。すなわち、前記遮蔽部材は、前記電波に含まれるサイドローブを遮蔽する。

この踏切障害物検知装置によれば、検知領域に障害物が存在する場合、送信アンテナが送信した電波が障害物により反射され、その反射波を受信アンテナが受信し、これを信号処理部が検出することによって障害物を検知することができる。このとき、遮蔽部材は、電波のサイドローブを遮蔽しているから、サイドローブが検知領域以外の領域に送信されることがない。

したがって、本発明に係る踏切障害物検知装置は、検知領域以外の領域に存在する物体を、障害物として誤って検知することがない。

以上述べたように、本発明によれば、障害物検知の信頼性を向上させた踏切障害物検知装置を提供することができる。

図１は、本発明に係る踏切障害物検知装置を適用した踏切の構成を示す。この踏切は、複線の線路Ｒａ，Ｒｂと踏切道４が垂直に交差したものであり、遮断機３１ａ，３１ｂ及び遮断棹３２ａ，３２ｂが設置され、踏切道４のうち遮断棹３２ａ，３２ｂで挟まれた略長方形の領域を、検知領域Ｓとする。本発明に係る踏切障害物検知装置は、列車接近時に検知領域Ｓに取り残された自動車や人間などの障害物５，６を検知するものであって、センサ装置１ａ，１ｂと、反射板２ａ〜２ｆとを含む。

センサ装置１ａ，１ｂと反射板２ａ〜２ｆは、検知領域Ｓを挟んで対向するように設置されている。具体的には、センサ装置１ａは、踏切道４と線路Ｒａの脇であって、検知領域Ｓの一角の位置に設置され、センサ装置１ｂは、踏切道４と線路Ｒｂの脇であって、センサ装置１ａの設置位置に対して検知領域Ｓの対角の位置に設置されている。また、反射板２ａ〜２ｃは、センサ装置１ｂに対して踏切道４を挟んだ反対側であって、それぞれ、線路Ｒａ，Ｒｂの両外側と線路Ｒａ，Ｒｂの間に設置されている。

一方、反射板２ｄ〜２ｆは、センサ装置１ａに対して踏切道４を挟んだ反対側であって、それぞれ、線路Ｒａ，Ｒｂの両外側と線路Ｒａ，Ｒｂの間に設置されている。なお、センサ装置１ａ，１ｂと反射板２ａ〜２ｆは、線路Ｒａ，Ｒｂの建築限界線の基準に従って配置されている。

センサ装置１ａは、扇形の領域Ｓｄ〜Ｓｆ（図１の点線で囲まれた領域を参照）のそれぞれに電波を送信して検知を行い、センサ装置１ｂは、扇形の領域Ｓａ〜Ｓｃのそれぞれに電波を送信して検知を行う。検知領域Ｓは、この領域Ｓａ〜Ｓｆによってカバーされている。

図２は、踏切障害物検知装置の構成を示す。ここでは、例としてセンサ装置１ａを示しているが、センサ装置１ｂについても同様である。また、ここに示す構成は、各領域Ｓａ〜Ｓｆごとに設けられるため、センサ装置１ａ，１ｂに各３つ備えられている。

センサ装置１ａは、送信アンテナＡＴＮ１と、受信アンテナＡＴＮ２と、送信部１２と、受信部１３と、信号処理部１１とを含む。

送信部１２は、電波を生成し、送信アンテナＡＮＴ１は、検知領域Ｓに向けて電波Ｗ１を送信する。受信アンテナＡＮＴ２は、電波Ｗ１に対する反射波Ｗ２，Ｗ３を受信し、受信部１３は、反射波Ｗ２，Ｗ３を電気信号Ｅ２に変換して信号処理部１１に出力する。信号処理部１１は、反射波Ｗ２の検出結果に基づいて検知領域Ｓ内の障害物５，６を検知するとともに、反射波Ｗ３の検出結果に基づいて故障を検知する。

具体的には、信号処理部１１は、ＣＰＵなどを含む演算処理回路であって、線路Ｒａ，Ｒｂに沿って設置された地上子などから、列車の接近を通知する接近通知信号ＡＣＴを受信し、これを契機に送信部１２に送信指示信号Ｅ１を出力する。

送信部１２は、電波の生成回路であって、送信指示信号Ｅ１が入力されると、送信アンテナＡＮＴ１によって検知領域Ｓに電波Ｗ１を送信する。この電波Ｗ１としては、上述したようなミリ波を採用すると好ましい。なお、電波Ｗ１は、別々の送信部１２から領域Ｓａ〜Ｓｆに送信される。

電波Ｗ１は、検知領域Ｓに障害物５，６がある場合、障害物５，６に反射されて反射波Ｗ２となる。また、電波Ｗ１は、反射板２ａ〜２ｃに反射されて反射波Ｗ３となる。

受信部１３は、反射波Ｗ２，Ｗ３とを電気信号Ｅ２に変換する変換回路である。なお、送信アンテナＡＴＮ１，ＡＮＴ２としては、アレイアンテナなどを採用すると好ましい。

信号処理部１１は、受信部１３から電気信号Ｅ２を受信して、障害物５，６の有無を判定する。信号処理部１１は、障害物５，６が存在すると判定したとき、信号機などに障害物５，６の存在を通知する障害物通知信号ＡＬＭを送信する。これにより、例えば信号機を、踏切に接近中の列車に対して停止現示として、事故を未然に防止することができる。

また、信号処理部１１は、電気信号Ｅ２に基づいて故障判定を行う。信号処理部１１は、故障状態であると判定したとき、故障通知信号ＦＡＩＬを設備管理装置などに送信する。これにより、センサ装置１ａを点検するなどの適当な対処を行うことができる。

この信号処理部１１の動作について、具体的に説明する。図３は、センサ装置１ａ，１ｂからの距離に対する電気信号Ｅ２のレベル変化の例を示す。これは、信号処理部１１が、電気信号Ｅ２を解析することによって得られるものであって、横軸の距離は、電波Ｗ１の送信時刻からの経過時間を計測することによって算出される。ここで、曲線Ｇ１は、正常状態で、障害物５，６が存在するとき、一方、曲線Ｇ２は、故障状態の一例である。信号処理部１１は、図３のようなデータに基づき、反射波Ｗ２，Ｗ３を検出する。

信号処理部１１は、曲線Ｇ１に示すように、所定のしきい値ＴＨよりも大きいレベルＰ１を検出することにより、反射波Ｗ２を検出する。図２のように、障害物５，６が、センサ装置１ａ，１ｂからの距離Ｘ１の位置にあるとき、曲線Ｇ１に示すように、レベルＰ１は距離Ｘ１の位置に検出される。これにより、信号処理部１１は、検知領域Ｓ内に障害物５，６が存在するものと判定する。一方、曲線Ｇ２に示すように、しきい値ＴＨよりも大きいレベルが検出されない場合、信号処理部１１は、障害物５，６は存在しないものと判定する。

また、信号処理部１１は、図２のように、反射板２ａ〜２ｃが、センサ装置１ａ，１ｂからの距離Ｘ０の位置にあるとき、距離Ｘ０における電気信号Ｅ２のレベルＰ０を、反射波Ｗ３の受信レベルとして検出する。曲線Ｇ１に示すように、レベルＰ０がしきい値ＴＨよりも大きいとき、信号処理部１１は、送信部１２が正常に電波Ｗ１を送信しているものと判定する。一方、曲線Ｇ２に示すように、レベルＰ０がしきい値ＴＨよりも小さいとき、信号処理部１１は、電波Ｗ１の送信が正常でなく、故障が発生しているものと判定する。なお、本実施形態において、反射波Ｗ２，Ｗ３の検出にあたり、共通のしきい値ＴＨを用いているが、個別のしきい値を用いてもよい。

図４は、信号処理部１１の動作フローを示す。信号処理部１１は、接近通知信号ＡＣＴを受信すると（Ｓｔ１）、送信指示信号Ｅ１を出力する（Ｓｔ２）。送信後、受信部１３から電気信号Ｅ２が入力される（Ｓｔ３）。

そして、信号処理部１１は、電気信号Ｅ２を解析し、レベルＰ０＜ＴＨである場合（Ｓｔ４）、故障通知信号ＦＡＩＬを送信する（Ｓｔ７）。一方、そうでない場合、反射波Ｗ２を検出したとき（Ｓｔ５）は障害物通知信号ＡＬＭを送信する（Ｓｔ６）。

このように、この踏切障害物検知装置によれば、検知領域Ｓに障害物５，６が存在する場合、電波Ｗ１が障害物５，６により反射され、その反射波Ｗ２を信号処理部１１が検出することによって障害物５，６を検知することができる。また、正常に電波Ｗ１が送信された場合、電波Ｗ１が反射板２ａ〜２ｆにより反射され、その反射波Ｗ３を信号処理部１１が検出することによって正常に電波Ｗ１が送信されたことを検知することができる。

ここまで述べた構成は、従来技術に見られるが、本発明の特徴部分は次に述べる構成にある。すなわち、踏切障害物検知装置は、電波Ｗ１に含まれるサイドローブを遮蔽する遮蔽部材を含んでいる。以下に、この遮蔽部材について説明する。

図５は、センサ装置１ａ，１ｂ内部の正面図であり、図６は、上面図である。センサ装置１ａ，１ｂの正面に設けたレドームの内側には、アンテナユニットＵａ，Ｕｂ，Ｕｃが上下方向に三段並んで設けられている。アンテナユニットＵａ，Ｕｂ，Ｕｃは、日字形状の金属板である取付金具８と、矩形状のアレイアンテナである送信アンテナＡＴＮ１及び受信アンテナＡＮＴ２と、遮蔽部材９ａ，９ｂとを含む。各取付金具８には、送信アンテナＡＴＮ１と、受信アンテナＡＮＴ２と、遮蔽部材９ａ，９ｂとが取り付けられている。

送信アンテナＡＴＮ１と受信アンテナＡＮＴ２は、取付金具８の両端付近に、それぞれ取り付けられている。送信アンテナＡＴＮ１と受信アンテナＡＮＴ２の背面には、それぞれ導波管７ａ，７ｂが設けられ、送信部１２、受信部１３に導かれている。

また、アンテナユニットＵａ，Ｕｂ，Ｕｃは、図１に示す領域Ｓａ〜Ｓｆに従って、電波Ｗ１の送信方向を個別に設定できるように、上下左右に向きを機械的に調整できるようになっている。例えば、図５において、アンテナユニットＵａは紙面右方向に、アンテナユニットＵｃは紙面左方向に、それぞれ送信方向を調節されている。

遮蔽部材９ａ，９ｂは、それぞれ、金属板であって、その板面を送信アンテナＡＮＴ１，受信アンテナＡＮＴ２の側面に合わせ、電波Ｗ１の送信方向Ｄに突出するように設けられている。具体的には、遮蔽部材９ａ，９ｂは、それぞれ、一対の金属板が互いに対向した状態で、アンテナＡＮＴ１，ＡＮＴ２の両側面を板面で挟み込むように、端面が取付金具８に固定されている。

遮蔽部材９ａは、電波Ｗ１のサイドローブを遮蔽し、メインローブの放射方向が、符号Ｓ１で示すような扇状の範囲となるように形成されている。また、遮蔽部材９ｂは、受信アンテナＡＮＴ２の受信方向が、符号Ｓ２で示すような扇状の範囲となるように形成されている。このため、各アンテナＡＮＴ１，ＡＮＴ２の送信範囲及び受信範囲は、従来よりも正確に、領域Ｓａ〜Ｓｆのような扇形となる。

図７は、図１に示す線分Ｌに沿って検出される反射波Ｗ２のレベルを表している。このように、遮蔽部材９ａ，９ｂにより、各領域Ｓａ〜Ｓｆにメインローブ（図中の実線を参照）が送信され、サイドローブ（図中の点線を参照）は減少している。発明者の実験によれば、遮蔽部材９ａ，９ｂとしてアルミ板を用いて、約１０ｄＢのサイドローブを減少させることができた。これによって、サイドローブは、検知領域Ｓ以外の領域には送信されない（図中の斜線部を参照）から、踏切障害物検知装置は、遮断棹３２ａ，３２ｂや踏切待ちの自動車など、検知領域Ｓ以外の領域に存在する物体を、障害物として誤って検知することがない。

上述した遮蔽部材９ａ，９ｂは、本実施形態に限定されるものではない。図８は、他の実施形態に係るセンサ装置１ａ，１ｂ内部の正面図であり、図９は、上面図である。ここで、図８は、上述したアンテナユニットＵａ，Ｕｂ，Ｕｃのうちの一つを示している。

レドーム２０は、センサ装置１ａ，１ｂの前面に開閉自在に取り付けられ、閉じた状態では、送信アンテナＡＮＴ１と受信アンテナＡＮＴ２とを前方から覆っている。遮蔽部材１０ａ〜１０ｃは、それぞれ、金属板であって、その板面をレドーム２０の内面に合わせて設けられている。

具体的には、遮蔽部材１０ａは、正面から見て、送信アンテナＡＮＴ１の外側に位置するように設けられ、遮蔽部材１０ｂは、送信アンテナＡＮＴ２の外側に位置するように設けられている。また、遮蔽部材１０ｃは、送信アンテナＡＮＴ１と受信アンテナＡＮＴ２の間に位置するように設けられている。なお、遮蔽部材１０ａ〜１０ｃの長さ・横幅・厚み、そして材質は、上述した効果が得られるように、設計に応じて決定される。

この実施形態では、アンテナＡＮＴ１，ＡＮＴ２と遮蔽部材１０ａ〜１０ｃが分離して設けられているから、部品交換などのメンテナンスが容易である。一方、先に述べた実施形態（図５，図６を参照）では、アンテナＡＮＴ１，ＡＮＴ２と遮蔽部材９ａ，９ｂが一体的に設けられているから、アンテナＡＮＴ１，ＡＮＴ２の向きに応じて遮蔽部材９ａ，９ｂの位置・大きさを変更する必要がなく、送信方向の調整が容易である。

これまで述べたように、本発明に係る踏切障害物検知装置によれば、検知領域Ｓに障害物５，６が存在する場合、送信アンテナＡＮＴ１が送信した電波Ｗ１が障害物５，６により反射され、その反射波Ｗ２を受信アンテナＡＮＴ２が受信し、これを信号処理部１１が検出することによって障害物５，６を検知することができる。このとき、遮蔽部材９ａ，９ｂ，１０ａ〜１０ｃは、電波Ｗ１のサイドローブを遮蔽しているから、サイドローブが検知領域Ｓ以外の領域に送信されることがない。

以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。

本発明に係る踏切障害物検知装置を適用した踏切の構成である。 踏切障害物検知装置の構成である。 センサ装置からの距離に対する電気信号Ｅ１のレベル変化の例である。 信号処理部の動作フローである。 センサ装置の内部の正面図である。 センサ装置の内部の上面図である。 図１に示す線分Ｌに沿って検出される反射波Ｗ２のレベルを表す。 他の実施形態に係るセンサ装置の内部の正面図である。 他の実施形態に係るセンサ装置の内部の上面図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ センサ装置
１１ 信号処理部
１２ 送信部
１３ 受信部
５，６ 障害物
９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂ 遮蔽部材
２０ レドーム
ＡＮＴ１ 送信アンテナ
ＡＮＴ２ 受信アンテナ
Ｓ 検知領域
Ｗ１ 電波
Ｗ２，Ｗ３ 反射波
Ｅ２ 電気信号

Claims (4)

1. センサ装置を含む踏切障害物検知装置であって、
   前記センサ装置は、アンテナユニットと、信号処理部とを含み、
   前記アンテナユニットは、送信アンテナと、受信アンテナと、第１の遮蔽部材と、第２の遮蔽部材とを含み、
   前記送信アンテナは、検知領域に向けて電波を送信し、
   前記受信アンテナは、前記電波に対する反射波を受信し、
   前記第１の遮蔽部材は、一対の金属板であって、互いに対向する状態で、前記送信アンテナの両側面に設けられ、前記検知領域以外の領域に送信される前記電波のサイドローブを遮蔽し、前記電波のメインローブの放射方向、及び、放射範囲を扇形とし、
   前記第２の遮蔽部材は、一対の金属板であって、互いに対向する状態で、前記受信アンテナの両側面に設けられ、前記反射波の受信方向、及び、受信範囲を前記扇形とし、
   前記信号処理部は、前記反射波の検出結果に基づいて前記検知領域内の障害物を検知する、
   踏切障害物検知装置。
2. 請求項１に記載された踏切障害物検知装置であって、
   前記第１の遮蔽部材は、前記電波の送信方向に突出するように設けられており、
   前記第２の遮蔽部材は、前記反射波の受信方向に突出するように設けられており、
   踏切障害物検知装置。
3. 請求項１又は２に記載された踏切障害物検知装置であって、前記アンテナユニットを複数含み、
   前記複数の前記アンテナユニットは、互いに異なる送受信方向に向けて設定されている、
   踏切障害物検知装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載された踏切障害物検知装置であって、前記アンテナユニットは、取付金具を含み、
   前記送信アンテナと、前記受信アンテナと、前記遮蔽部材とは、同一の前記取付金具に取り付けられている、
   踏切障害物検知装置。

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