JP5498682B2 - 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。

しかしながら、近年の自動車の形状は多様であり、稀なケースではあるが、位置や向きによって、反射波が送信元のセンサ装置とは反対方向に散乱することがある。このような現象は、自動車に限られず、例えばコンテナのように、平面を有する他の物体でも起こりうる。この場合、障害物を検知することができないから、踏切事故を引き起こす危険がある。
特開２００５−２３４８１３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、センサ装置と、反射板とを含む。前記センサ装置と前記反射板は、検知領域を挟んで対向するように設置されている。

前記センサ装置は、送信部と、受信部と、信号処理部とを含む。前記送信部は、前記検知領域に電波を送信する。前記受信部は、この電波に対する反射波を受信し、電気信号に変換して前記信号処理部に出力する。

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からの第１の反射波と、前記反射板からの第２の反射波との検出結果に基づいて前記障害物を検知する。

本発明に係る踏切障害物検知装置に依れば、上述したような、第１の反射波の散乱が発生した場合であっても、第２の反射波に基づいて障害物を検知することができる。つまり、センサ装置と反射板は、検知領域を挟んで対向するように設置されているので、第２の反射波は、検知領域を横断しており、障害物によって遮断されると減衰する。とりわけ、自動車のように大きな物体で、反射板の設置間隔よりも長い部分を有する障害物であれば、第２の反射波の光軸の何れかを必ず遮断する。したがって、信号処理部が、第２の反射波の受信レベルの低下を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、人間や車椅子などのような小さな障害物は、上述したように光軸の隙間に入り込めるから、第２の反射波を遮断しないことがあり得る。しかし、このような障害物は複雑な形状を有しているから、第１の反射波をセンサ装置とは反対方向に散乱することはあり得ない。したがって、この場合、信号処理部が、第１の反射波を検出することによって、障害物を検知することができる。

さらに、受信部は、送信部からの電波の送信が停止しない限り、第２の反射波を継続して受信するから、信号処理部は、第２の反射波の消失により送信部の故障をも検知することができる。

よって、本発明に係る踏切障害物検知装置は、第１の反射波の検出と第２の反射波の検出を併用することにより、障害物の種類によらず、確実に検知を行うことができる。

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。また、反射板２ａ〜２ｆは、各領域Ｓａ〜Ｓｆに配置され、センサ装置１ａ，１ｂが送信した電波を反射する。このように、領域Ｓａ〜Ｓｆによって検知領域Ｓをカバーしている。

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と反射板２ｄを示しているが、同様の構成が、領域Ｓａ〜Ｓｆに対応してセンサ装置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。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，Ｗ３を受信し、電気信号Ｅ１に変換して信号処理部１１に出力する。

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Ｅ２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Ｅ２が入力されると検知領域Ｓｄ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。

検知領域Ｓｄに障害物５，６があるとき、電波Ｗ１は障害物５，６に反射され、第１の反射波Ｗ２となる。また、電波Ｗ１は反射板２ｄに反射され、第２の反射波Ｗ３となる。

受信部１３は、反射波Ｗ２，Ｗ３を電気信号Ｅ１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Ｅ１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。

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、信号処理部１１は、電気信号Ｅ１を解析し、検知領域Ｓ内の障害物５，６からの第１の反射波Ｗ２と、反射板２ｄからの第２の反射波Ｗ３との検出結果に基づいて障害物５，６を検知する。以下に、具体的な信号処理部１１の動作について説明する。

図３は、センサ装置１ａ，１ｂからの距離に対する電気信号Ｅ１のレベル変化を示す。これは、信号処理部１１が、電気信号Ｅ１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、障害物５，６が存在するとき、一方、曲線Ｇ２は、障害物５，６が存在しないときの一例である。信号処理部１１は、図３のようなデータに基づき、第１の反射波Ｗ２と第２の反射波Ｗ３を検出する。

信号処理部１１は、距離０〜Ｘにおいて、所定のしきい値ＴＨ１よりも大きいレベルＰ１を検出することにより、第１の反射波Ｗ２を検出する。また、信号処理部１１は、距離Ｘの位置に反射板２ａ〜２ｆが設置されていることを予め記憶しているから、距離Ｘにおける電気信号Ｅ１のレベルを、第２の反射波Ｗ３の受信レベルＰ２として検出する。

さらに、信号処理部１１は、この受信レベルＰ２を、所定のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２と比較して判定処理を行なう。ここで、曲線Ｇ１のように、ＴＨ１≦Ｐ２＜ＴＨ２のときは、第２の反射波Ｗ３が、障害物５，６により遮断されて減衰している場合である。一方、曲線Ｇ２のように、ＴＨ２≦Ｐ２のときは、第２の反射波Ｗ３が、障害物５，６により遮断されてない場合である。また、Ｐ２＜ＴＨ１のときは、受信部１３が第２の反射波Ｗ３を受信していない場合である。なお、しきい値ＴＨ１，ＴＨ２は、減衰の程度などに応じて、適宜決定されるものである。

本発明に係る踏切障害物検知装置に依れば、上述したような、第１の反射波Ｗ２の散乱が発生した場合であっても、第２の反射波Ｗ３に基づいて障害物５，６を検知することができる。つまり、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ので、第２の反射波Ｗ３は、検知領域Ｓを横断しており（図１の符号Ｌを参照）、障害物５によって遮断されると減衰する。とりわけ、自動車のように大きな物体で、反射板２ａ〜２ｆの設置間隔Ｈよりも長い部分を有する障害物５であれば、第２の反射波Ｗ３の光軸Ｌの何れかを必ず遮断する。したがって、信号処理部１１が、第２の反射波Ｗ３の受信レベルＰ２の低下を検出することによって、障害物５を検知することができる。すなわち、信号処理部１１は、第２の反射波Ｗ３の受信レベルＰ２がしきい値ＴＨ２より小さいとき、第１の反射波Ｗ２の検出の有無に関わらず、障害物５が存在すると判定する。

また、人間や車椅子などのような小さな障害物６は、上述したように光軸Ｌの隙間に入り込めるから、第２の反射波Ｗ３を遮断しないことがあり得る。しかし、このような障害物６は複雑な形状を有しているから、第１の反射波Ｗ２をセンサ装置１ａ，１ｂとは反対方向に散乱することはあり得ない。したがって、この場合、信号処理部１１が、第１の反射波Ｗ２を検出することによって、障害物６を検知することができる。すなわち、信号処理部１１は、第２の反射波Ｗ３の受信レベルＰ２がしきい値ＴＨ２より大きいとき、第１の反射波Ｗ２が検出された場合にのみ、障害物６が存在すると判定する。

さらに、受信部１３は、送信部１２からの電波Ｗ１の送信が停止しない限り、第２の反射波Ｗ３を継続して受信するから、信号処理部１１は、第２の反射波Ｗ３の消失により送信部１２の故障をも検知することができる。すなわち、信号処理部１１は、第２の反射波Ｗ３が検出されないとき、送信部１２が故障状態であると判定する。このとき、信号処理部１１は、故障通知信号ＦＡＩＬを設備管理装置などに送信する。

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Ｅ２を出力する（Ｓｔ２）。送信後、受信部１３から電気信号Ｅ１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、受信レベルＰ２＜ＴＨ１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）。一方、反射波Ｗ２を検出できないときは（Ｓｔ５）、ＴＨ１≦受信レベルＰ２＜ＴＨ２であれば障害物通知信号ＡＬＭを送信する（Ｓｔ６）。

よって、本発明に係る踏切障害物検知装置は、第１の反射波Ｗ２の検出と第２の反射波Ｗ３の検出を併用することにより、障害物５，６の種類によらず、確実に検知を行うことができる。このように、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。

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を示す。 踏切障害物検知装置の構成を示す。 センサ装置からの距離に対する電気信号のレベル変化を示す。 信号処理部の動作フローを示す。

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
２ａ〜２ｆ 反射板
５，６ 障害物
Ｓ 検知領域
Ｗ１ 電波
Ｗ２ 第１の反射波
Ｗ３ 第２の反射波
Ｅ１ 電気信号

Claims (2)

1. センサ装置と、反射板とを含む踏切障害物検知装置であって、
   前記センサ装置と前記反射板は、検知領域を挟んで対向するように設置され、
   前記センサ装置は、送信部と、受信部と、信号処理部とを含み、
   前記送信部は、前記検知領域に電波を送信し、
   前記受信部は、この電波に対する反射波を受信し、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からの第１の反射波、及び、前記反射板からの第２の反射波の検出結果をレベルの異なる２つのしきい値（ＴＨ１＜ＴＨ２）と比較して前記障害物の検知を行い、前記検知において、
   （ａ）前記第２の反射波の受信レベル（Ｐ２）がＴＨ１≦Ｐ２＜ＴＨ２のときは、前記第１の反射波が検出された場合に前記障害物が存在すると判定し、
   （ｂ）Ｐ２＜ＴＨ１のときは、前記第１の反射波の検出の有無に関わらず、前記障害物が存在すると判定する、
   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、前記第２の反射波が検出されないとき、前記送信部が故障状態であると判定する、踏切障害物検知装置。

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