JP5872151B2 - 踏切障害物検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、踏切道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道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障害物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、ミリ波を監視領域に送出し、障害物からの反射波により検知を行うから、小さい障害物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障害物も、同様に検知することができる。しかも、ミリ波式踏切障害物検知装置においては、踏切道の全領域を覆うようにミリ波を送出し、障害異物を面検知するのであるから、従来の光式の踏切障害物検知装置と異なって、光軸監視領域に光軸外死角を生じることがない。

このように、ミリ波式踏切障害物検知装置は、優れた特性を有するのであるが、検知の対象となる物体は、自動車、自転車、人などの移動物体であるから、移動物体であるか否かを検知しなければならない。移動物体であるか否かを検知するためには、物体が移動していること、及び、それが同一物体であることが判断できなければならない。特許文献１には、そのような手段は開示されていない。
特開２００５−２３４８１３号公報

本発明の課題は、物体が移動していること、及び、それが同一物体であることを判断し得る物体追跡機能を有する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、踏切道の外側に配置され踏切道を含む領域内に電波を送信し、前記領域内に存在する物体からの反射波を受信して電気信号に変換する送受信器と、前記送受信器から供給される前記電気信号に基づき、前記送受信器から前記物体までの距離を所定の検知周期毎に算出し、連続する２つの検知周期において算出された距離が予め定められた差内にあることを同一の物体と判断するための条件とする信号処理部とを含み、前記信号処理部は、前記所定の検知周期により前記物体の移動及び同一物判定を繰り返して行い、前記同一の物体の移動を追跡する。

また、踏切道を含む領域内に電波を送信し前記領域内に存在する物体からの反射波を受信して電気信号に変換する送受信器と、前記送受信器から供給される前記電気信号に基づき、所定の検知周期と検知を保障する前記物体の速度とから求めた同一物判定距離の刻みで距離−反射レベルの関係をサンプリングし、最大反射レベルの位置及びその位置から同一物判定距離の範囲内に物体ありと判定する信号処理部とを含み、前記信号処理部は、前記同一物判定距離の刻みで前記サンプリングを繰り返して行い、前記物体の移動を追跡する。

しかも、信号処理部は、連続する２つの検知周期において、今回の検知周期で算出された距離と、前回の検知周期で算出された距離が予め定められた差内にあることを、同一物体と判断するための条件とするから、物体が移動していることを検知すると同時に、それが同一の物体であると判定することができる。

更に、今回の検知周期で算出された距離と、前回の検知周期で算出された距離の２つのデータを用いて障害物となりえる物体の移動、及び、同一物判定を行うので、電波障害による誤検知を回避することができる。

以上述べたように、本発明によれば、物体が移動していること、及び、それが同一物体であることを判断し得る物体追跡機能を有する踏切障害物検知装置を提供することができる。

本発明に係る踏切障害物検知装置の一実施形態を概要的に示す図である。 本発明に係る踏切障害物検知装置における送受信器及び信号処理部の動作を示す図で、図２（Ａ）は送受信器の動作を示し、図２（Ｂ）、（Ｃ）は信号処理部の動作を示す。

図１に図示された踏切障害物検知装置は、踏切道４に入った障害物となりえる物体１０の有無を検知するもので、送受信器１、２と、反射板１１〜１３、２１〜２３と、信号処理部３とを備える。踏切道４は、列車６１の走行する線路５１（上り方向）及び列車６２の走行する線路５２（下り方向）と、同一平面上で交差しており、その出入り口に当たる両側に、遮断機７１、８１によって昇降駆動される遮断棹７２、８２が設けられている。図示の線路５１、５２の線形は、一例であって、これに限定されるものではない。物体１０には、人、車椅子、自転車又は自動車等が含まれる。

送受信器１、２は、遮断機７１、８１の遮断棹７２、８２の内側で、且、踏切道４の外側にあって、踏切道４を挟んで、対角位置に配置されている。送受信器１、２には、それぞれ担当する放射領域（Ｓ１１〜Ｓ１３）、（Ｓ２１〜Ｓ２３）が割り当てられており、これら放射領域（Ｓ１１〜Ｓ１３）、（Ｓ２１〜Ｓ２３）に対して、電波を周期的に送信し、踏切道４内の物体１０からの反射波を受信する。電波は、好ましくは、ミリ波帯の電波を用いる。ミリ波は、周知のように、周波数が３０〜３００ＧＨｚ（波長１０〜１ｍｍ）の電波であり、極めて狭い指向性を持つ。

送受信器１は、遮断機７１のある側の隅部近傍に配置してある。送受信器１の担当する放射領域（Ｓ１１〜Ｓ１３）は、遮断機７１の内側から、送受信器２の放射領域（Ｓ２１〜Ｓ２３）と隣接するまでの領域である。送受信器１の担当する放射領域（Ｓ１１〜Ｓ１３）は、空間的な空白領域が生じないように連続させる。

送受信器２は、遮断機８１のある側の隅部近傍に配置してある。送受信器２の担当する放射領域（Ｓ２１〜Ｓ２３）は、放射領域（Ｓ１１〜Ｓ１３）と隣接する領域から、遮断機８１の内側までの領域である。送受信器２の担当する放射領域（Ｓ２１〜Ｓ２３）も、空間的な空白領域が生じないように連続させる。

反射板１１〜１３は、踏切道４を挟んで送受信器１と対向するように設けられる。これらの反射板１１〜１３は、送受信器１から放射された電波を、送受信器１に向けて反射するものである。もう一組の反射板２１〜２３は、踏切道４を挟んで送受信器２と対向するように設けられる。この反射板２１〜２３は、送受信器２から放射された電波を、送受信器２に向けて反射する。反射板１１〜１３、２１〜２３からの反射波が検知されないとき、送受信器１、２が故障状態であると判定する。この判定は、信号処理部３によって行われる。

信号処理部３は、送受信器１、２に接続され、外部から供給される動作条件信号Ｓ１に基づき、送受信器１、２の動作を制御すると共に、送受信器１、２において受信した反射波の電気信号を用いて、物体１０の有無を判定する。また、反射板１１〜１３、２１〜２３で反射された反射波の受信情報に基づいて、送受信器１、２の診断を行う自己診断機能を備える。この信号処理部３は、送受信器１、２の近傍又は所定の電気機器室等に設けられる。信号処理部３は、ＣＰＵ又はマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）によって構成することができる。信号処理部３から出力される物体１０の有無判定結果及び自己診断結果の検知信号Ｓ２は、例えば鉄道交通システムの運行制御を行う図示しない地上制御装置へ送出され、踏切道の遮断機の開閉や列車の運行停止等の制御に用いられる。

信号処理部３は、送受信器１、２から電気信号が供給され、電気信号に基づき、送受信器１、２から物体１０までの距離を算出し、連続する２つの検知周期（検知時間）において、今回算出された距離と、前回算出された距離が予め定められた差内にあることを、同一の物体１０と判断するための条件とする。次に、この点について、図２を参照して説明する。

まず、送受信器１、２のうち、送受信器１について代表的に示すと、図２（Ａ）に図示するように、送受信器１は、自己の担当する放射領域（Ｓ１１〜Ｓ１３）において、空間的な空白領域が生じないように電波を放射し、その反射波を受信する動作を周期的に繰り返す。受信された反射波は、送受信器１において、電気信号に変換され、信号処理部３に供給される。

信号処理部３では、同一の物体１０と判断するための条件となる距離情報（同一物判定距離という）ΔＬを、例えば、メモリなどに格納してある。この同一物判定距離ΔＬは、検知周期Ｔ（ｈ)と、検知を保障する物体１０の速度Ｖ(ｍ/ｈ）とから、
ΔＬ（ｍ）＝Ｖ（ｍ/ｈ）・Ｔ（ｈ）
として求められる。単に、説明を具体化して、発明理解に資するための一例であるが、検知周期Ｔ＝１．５秒、移動速度Ｖ(ｍ/ｈ）＝１２００(ｍ/ｈ）とすると、
ΔＬ（ｍ）＝１２００（ｍ/ｈ）・（１．５／３６００）（ｈ）
＝０．５（ｍ）
となる。以下、この条件にしたがって、具体的に説明する。

信号処理部３は、与えられた検知周期Ｔ内において、同一物判定距離ΔＬ＝０．５ｍ刻みで、距離-反射レベルの関係をサンプリングする。物体１０が、距離Ｌ０＝１８ｍの位置にある図２（Ａ）から物体検知が開始されたとすると、最初の検知周期Ｔ１では、図２（Ｂ）に示すように、距離Ｌ０＝１８ｍの位置で最大反射レベル（電圧）Ｒｐが得られる。そこで、図２（Ｃ）に示すように、最初の検知周期Ｔ１では、距離Ｌ０＝１８ｍの位置に物体１０あり（○印）と判定する。本発明において、信号処理部３は、同一物判定距離ΔＬ＝０．５ｍの範囲において、同一の物体１０ありと判断するため、距離Ｌ０＝１８ｍの位置から、同一物判定距離ΔＬ＝０．５ｍの範囲内にある距離Ｌ２＝１８．５ｍの位置においても、物体１０あり（○印）と判定する。

最初の検知周期Ｔ１内において、検知最大距離Ｌ＝３２ｍまで、同一物判定距離ΔＬ＝０．５ｍ刻みで、距離-反射レベルの関係をサンプリングした後、次の検知周期Ｔ２に移る。検知周期Ｔ２においても、同様に、距離-反射レベルの関係をサンプリングする。上述したように、検知周期Ｔ１は、１．５秒であり、この検知周期Ｔ１＝１．５秒内に、物体１０が、矢印Ｆ１の方向に、同一物判定距離ΔＬ＝０．５ｍだけ移動すると想定した。したがって、検知周期Ｔ１において、距離Ｌ０＝１８ｍの位置にあった物体１０は、検知周期Ｔ２では、同一物判定距離ΔＬ＝０．５ｍだけ進んだ距離Ｌ２＝１８．５ｍの位置に移動することになり、距離Ｌ２＝１８．５ｍの位置で最大反射レベルＲｐとなる。そこで、距離Ｌ２＝１８．５ｍを、送受信器１から物体１０までの距離とし、図２（Ｃ）に示すように、検知周期Ｔ２では、距離Ｌ２＝１８．５ｍの位置に物体１０あり（○印）と判定する。本発明において、信号処理部３は、同一物判定距離ΔＬ＝０．５ｍの範囲において、同一の物体１０ありと判断するため、距離Ｌ２＝１８．５ｍの位置から、同一物判定距離ΔＬ＝０．５ｍの範囲内にある距離Ｌ２＝１９ｍの位置においても、物体１０あり（○印）と判定する。

以下、検知周期Ｔ３、Ｔ４、・・・Ｔｎにおいても、同様の処理を繰り返す。これにより、距離０の位置から、最大検知距離Ｌｍ＝３２ｍに到るまで、物体１０の移動を追跡することができる。

しかも、信号処理部は、検知周期Ｔ１〜Ｔｎのうち、連続する２つの検知周期（Ｔ１、Ｔ２）、（Ｔ２、Ｔ３）、・・・（Ｔｎ-１、Ｔｎ）における距離の差が、予め定められた差同一物判定距離ΔＬ内にあるとき、物体１０が移動していることを検知すると同時に、それが同一の物体１０であると判定することができる。

更に、今周期で算出された距離と、前周期で算出された距離の２つのデータを用いて物体１０の移動、及び、同一物判定を行うので、電波障害による誤検知を回避することができる。

説明は省略するが、物体１０が、矢印Ｆ１とは逆方向に、例えば、距離Ｌ０の位置から距離Ｌ１の方向に移動した場合にも、同様の物体追跡処理が実行される。また、上述した動作は、送受信器１２でも同様に行われる。なお、送受信器１、２による測距機能や、信号処理部３の信号処理方式は、特許文献１などで既に知られている技術をそのまま適用できる。

１、２ 送受信器
３ 信号処理部
１０ 物体

Claims (3)

1. 踏切道の外側に配置され踏切道を含む領域内に電波を送信し、前記領域内に存在する物体からの反射波を受信して電気信号に変換する送受信器と、 前記送受信器から供給される前記電気信号に基づき、前記送受信器から前記物体までの距離を所定の検知周期毎に算出し、連続する２つの検知周期において算出された距離が予め定められた差内にあることを同一の物体と判断するための条件とする信号処理部とを含み、 前記信号処理部は、前記所定の検知周期により前記物体の移動及び同一物判定を繰り返して行い、前記同一の物体の移動を追跡する、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、前記検知周期と、検知を保障する前記物体の速度とから求めた同一物判定距離の刻みで、距離−反射レベルの関係をサンプリングし、前記サンプリングによって得られた最大反射レベル位置及びその位置から同一物判定距離の範囲内に物体ありと判定する、踏切障害物検知装置。
3. 踏切道を含む領域内に電波を送信し前記領域内に存在する物体からの反射波を受信して電気信号に変換する送受信器と、 前記送受信器から供給される前記電気信号に基づき、所定の検知周期と検知を保障する前記物体の速度とから求めた同一物判定距離の刻みで距離−反射レベルの関係をサンプリングし、最大反射レベルの位置及びその位置から同一物判定距離の範囲内に物体ありと判定する信号処理部とを含み、 前記信号処理部は、前記同一物判定距離の刻みで前記サンプリングを繰り返して行い、前記物体の移動を追跡する、踏切障害物検知装置。
   
   

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