JP5317625B2 - 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放出し、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。

ミリ波式踏切障害物検知装置は、ミリ波を送受信するセンサ装置の他に、ミリ波が正常に送信されていることを検出するため、複数の反射板を備えている。この反射板は、センサ装置と対向する位置に設置されて、送信されたミリ波を反射する。センサ装置は、その反射波を受信し、その強さに基づいて故障の有無を判定する。

しかしながら、この反射板は、高価である上、センサ装置及びレールとの位置関係により設置場所に制約があり、また、光学的な特性を確保するための光軸調整などの作業に手間がかかっていた。さらに、反射板からの反射波は、雨や雪などにより散乱されるため、天候によっては故障検出の信頼性が落ちる場合があった。
特開２００６−１７４６７７号公報

本発明の課題は、故障検出の信頼性を向上させた、低コストで設置容易な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、送信部と、受信部と、信号処理部と、電波検出部とを含む。

前記送信部は、検知領域に電波を送信する。前記電波検出部は、前記電波を受信して、所定時間遅延させた後、検査用電波として前記受信部に向けて送信する。前記受信部は、前記電波に対する反射波と前記検査用電波とを受信し、電気信号に変換して前記信号処理部に出力する。

前記信号処理部は、前記電気信号を解析し、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とともに、前記検査用電波の検出結果に基づいて故障を検知する。

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、送信部が送信した電波が障害物により反射され、その反射波を受信部が受信し、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。また、電波検出部は、送信部が送信した電波を遅延させて検査用電波として受信部に送信し、これを信号処理部が検出することによって故障を検知することができる。

したがって、本発明に係る踏切障害物検知装置は、従来のような反射板を設置することなく、故障を検知することができるから、上述したように、天候によって故障検出の信頼性が落ちることはなく、また、コストを削減することができる。さらに、電波検出部は、送信部、受信部、信号処理部とともに、センサ装置内に設けることができるため、設置にあたって、上述したような手間のかかる作業が不要となる。

以上述べたように、本発明によれば、故障検出の信頼性を向上させた、低コストで設置容易な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を含む。センサ装置１ａ，１ｂは、線路Ｒａ，Ｒｂの建築限界線の基準に従って、互いに斜め向かいとなるように線路Ｒａ，Ｒｂの外側に配置されている。

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。

また、符号２は、参考として、従来、使用されていた反射板の設置位置を示している。上述したように、反射板は、センサ装置１ａ，１ｂや線路Ｒａ，Ｒｂの脇の限られた場所に設置されていた。そして、本発明に係る踏切障害物検知装置は、この反射板を不要とするものである。

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、送信部１２と、受信部１３と、信号処理部１１と、電波検出部１４とを含む。送信部１２は、アンテナＡＴＮ１によって、検知領域Ｓに電波Ｗ１を送信する。電波検出部１４は、電波Ｗ１を受信して、所定時間遅延させた後、検査用電波Ｗ３として受信部１３に向けて送信する。受信部１３は、アンテナＡＴＮ２によって、この電波Ｗ１に対する反射波Ｗ２と検査用電波Ｗ３とを受信し、電気信号Ｅ２に変換して信号処理部１１に出力する。

また、信号処理部１１は、電気信号Ｅ２を解析し、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、検査用電波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。

電波検出部１４は、検査用受信アンテナ１４１と、検査用送信アンテナ１４２と、遅延挿入部１４３とを含む。検査用受信アンテナ１４１は、アンテナＡＮＴ１の近傍に設けられ、送信部１２が送信した電波Ｗ１を受信する。

遅延挿入部１４３は、検査用受信アンテナ１４１及び検査用送信アンテナ１４２と接続され、検査用受信アンテナ１４１が受信した電波Ｗ１を所定時間遅延させて、検査用送信アンテナ１４２へ出力する。遅延挿入部１４３は、検査用電波Ｗ３に、センサ装置１ａ，１ｂから約２ｍ離れた位置に設置した反射板からの反射波と同等の遅延を与える。これは、一般的に、ノイズなどの影響により近距離にある物体を検知することが困難だからである。なお、遅延挿入部１４３としては、例えば同軸ケーブルなどを採用することができる。

検査用送信アンテナ１４２は、アンテナＡＮＴ２の近傍に設けられ、遅延挿入部１４３から入力された電波Ｗ１を検査用電波Ｗ３として受信部１３に向けて送信する。なお、検査用受信アンテナ１４１及び検査用送信アンテナ１４２としては、小型のピックアップアンテナなどを採用することができる。

受信部１３は、反射波Ｗ２と検査用電波Ｗ３とを電気信号Ｅ２に変換する変換回路である。なお、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と第２の検査用電波Ｗ３を検出する。

信号処理部１１は、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、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、遅延挿入部１４３の遅延時間に相当する距離Ｘ０における電気信号Ｅ１のレベルＰ０を、検査用電波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と検査用電波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、送信部１２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を受信部１３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。また、電波検出部１４は、送信部１２が送信した電波Ｗ１を遅延させて検査用電波Ｗ３として受信部１３に送信し、これを信号処理部１１が検出することによって故障を検知することができる。

次に、本発明の特徴部分である電波検出部１４の好適な実施形態について説明する。図５に、電波検出部１４の外観を示す。この電波検出部１４は、多層構造のプリント基板で実現され、その外層（表面）に検査用受信アンテナ１４１の導体パタンが印刷されており、図示しないが、これと反対側の外層（表面）には検査用送信アンテナ１４２（図２参照）の導体パタンが印刷され、内層（内側）には遅延挿入部１４３（図２参照）の導体パタンが印刷されている。ここで、検査用送信アンテナ１４２と、遅延挿入部１４３の導体パタンは、検査用受信アンテナ１４１の導体パタンと同様に形成されている。プリント基板としては、誘電率の高いものを使用すると、良好な伝播特性を示す。なお、符号Ａは、センサ装置１ａ，１ｂへの取り付けに使用する部分を示し、この部分Ａは、導体パタンが印刷されていない。

このように電波検出部１４をプリント基板によって実現すると、電波検出部１４を小型化並びに薄型化することができ、センサ装置１ａ，１ｂへの取り付けを容易にすることができる。これについて、以下に説明する。

図６は、センサ装置１ａ，１ｂの内部構造の一部の正面図であり、図７は、上面図である。ここで、図７に示す固定部材９と電波検出部１４は、図６の線分ＶＩＩ−ＶＩＩおける断面を示している。

センサ装置１ａ，１ｂの正面に設けたレドームの内側には、日字形状の金属板である取付金具８が上下方向に三段並んで設けられている。各取付金具８には、アンテナＡＴＮ１，ＡＮＴ２と電波検出部１４が取り付けられている。取付金具８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、上下左右に向きを調整できるようになっている。

アンテナＡＴＮ１，ＡＮＴ２は、取付金具８の両端部に、それぞれ取り付けられている。アンテナＡＴＮ１，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へと導かれている。

また、アンテナＡＴＮ１，ＡＮＴ２の間には、平板状の固定部材９が取付金具８に取り付けられている。この固定部材９は、電波検出部１４を固定している。

電波検出部１４は、表面に導体パタンが形成されていない部分Ａ（図５を参照）を、固定部材９の中央に設けられた溝部９１に嵌合することにより固定されている。このとき、電波検出部１４は、検査用受信アンテナ１４１の導体パタンが形成されている表面をアンテナＡＴＮ１側に向け、検査用送信アンテナ１４２の導体パタンが形成されている表面をアンテナＡＴＮ２側に向けた状態で固定されている。したがって、上述したように、送信部１２が送信した電波Ｗ１を受信して、検査用電波Ｗ３を受信部１３に向けて送信することができる。

このように、電波検出部１４をプリント基板によって構成すれば、電波検出部１４を小型化かつ薄型化して、アンテナＡＴＮ１，ＡＮＴ２の間の狭いスペースであっても、容易に取り付けることができ、好適にセンサ装置１ａ，１ｂ内に収納することができる。これに対して、例えば、電波検出部１４を導波管によって構成した場合、遅延を与えるための導波路が長いので、大きなスペースが必要となり、センサ装置１ａ，１ｂ内に取り付けることが非常に困難となる。

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は、従来のような反射板を設置することなく、故障を検知することができるから、上述したように、天候によって故障検出の信頼性が落ちることはなく、また、コストを削減することができる。さらに、電波検出部１４は、送信部１２、受信部１３、信号処理部１１とともに、センサ装置１ａ，１ｂ内に設けることができるため、設置にあたって、上述したような手間のかかる作業が不要となる。

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。 電波検出部の外観である。 センサ装置の内部構造の一部の正面図である。 センサ装置の内部構造の一部の上面図である。

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
１４ 電波検出部
１４１ 検査用受信アンテナ
１４２ 検査用送信アンテナ
１４３ 遅延挿入部
５，６ 障害物
Ｓ 検知領域
Ｗ１ 電波
Ｗ２ 反射波
Ｗ３ 検査用電波
Ｅ２ 電気信号

Claims (3)

1. 送信部と、受信部と、信号処理部と、電波検出部とを含む踏切障害物検知装置であって、
   前記送信部は、検知領域に電波を送信し、
   前記電波検出部は、前記電波を受信して所定時間遅延させた後、検査用電波として前記受信部に向けて送信するものであって、前記遅延の時間は、前記検知領域内において踏切道の外部に仮想された電波反射板の位置までの距離に対応しており、
   前記受信部は、前記電波に対する反射波と前記検査用電波とを受信し、電気信号に変換して前記信号処理部に出力し、
   前記信号処理部は、前記電気信号を解析し、前記検知領域内の障害物を検知するとともに、故障を検知するものであり、
   前記受信部は、前記電波検出部からの前記検査用電波を直接に受信し、
   前記信号処理部は、前記反射波の電気信号から前記障害物を検知し、前記検査用電波の電気信号からのみ故障を検知する、
   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、前記信号処理部は、前記電気信号を、個別または共通のしきい値を用いて解析する、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、
   前記電波検出部は、検査用受信アンテナと、検査用送信アンテナと、遅延挿入部とを含み、
   前記検査用受信アンテナは、前記送信部が送信した前記電波を受信し、
   前記遅延挿入部は、前記検査用受信アンテナが受信した前記電波を所定時間遅延させて、前記検査用送信アンテナへ出力し、
   前記検査用送信アンテナは、前記遅延挿入部から入力された前記電波を検査用電波として前記受信部に向けて送信する、
   踏切障害物検知装置。

Images