JP6695169B2 - 踏切障害物検知装置のフェールセーフ方法 - Google Patents
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Description
(1)2台の物体検知センサを必須としない。
(2)汎用の物体検知センサには、一切、手を加えない。従って、物体検知センサが変わっても、何らの改修をせずに対応できる。
(3)物体検知センサと基準標の設置位置を特定できる。
(4)基準標からの反射レベルの照合に関して、周囲環境に影響を受けない。
(1)スキャンニングのサイクル毎に、物体検知センサ2から受信した物体の位置(座標)から、当該物体が踏切道上の検知エリア内に存在するものか否を判断し、その結果、踏切道上に存在すること。
(2)検知した物体が踏切道上に所定の時間以上、滞留しているものであるか否を判断し、その結果、滞留するものであること。
(3)踏切警報が行われていること。
なお、障害物判定論理部10における障害物判定の論理については公知の技術であることと、この発明の主題ではないために、ここでの詳細説明は省略する。
フェールセーフ判定論理部11は、踏切障害物検知装置1を設置した運用開始時、あるいは運用後に「初期値設定」の入力があれば、基準標5,6の位置(座標)情報、変化制御に伴う反射レベルの差SDの値を初期値として記憶するが、この初期値の設定は次のようにして行う。まずON制御時の反射レベルの移動平均SHaveを求め、それと同時に基準標5,6の位置(座標)の平均値HSPを求める。次にOFF制御時の反射レベルの移動平均SLaveを求め、それと同時に基準標5,6の位置(座標)の平均値LSPを求める。そしてON制御時とOFF制御時の反射レベルの差SD(Have−Lave)を求め、その差SDをレベル差の初期値として不揮発性メモリに記憶するとともに、基準標5,6の位置(座標)に関して、HSPとLSPの平均を求め、基準標5,6の位置(座標)の初期値SPとして不揮発性メモリに記憶する。
基準標5,6の反射率、あるいは基準標の発光量をランダムに変化制御について説明する。基準標5,6の材質を、例えば液晶として構成した場合には、フェールセーフ判定論理部11から液晶に印加する電圧を、ランダムにON/OFF(大/小)制御することにより反射率を変化させる。また、基準標5,6の材質を物体検知センサ2からのレーザ光と同じ波長を発光する発光体(例えば、近赤外線ヒータ)として構成した場合には、フェールセーフ判定論理部11から発光体の電源をランダムにON/OFF(大/小)制御することにより発光量を変化させる。そしてスキャンニングのどのサイクル時に、ON制御/OFF制御するかを決めた「制御パターン表」を予め用意しておく。制御のパターン表は、例えば図3に示したようなものである。
反射レベルの移動平均の算出について説明する。フェールセーフ判定論理部11は、スキャンニングのサイクル毎に、ON制御した直近のN回(例えば3)のサイクル時の反射レベルHの移動平均Haveを求めて記憶する。今回受信したON制御時の反射レベルが、この時点の移動平均値Haveと比べ、許容範囲内であれば、この反射レベルを採用し、これを対象として新たに移動平均を求め、これを移動平均値Haveとする。反射レベルが許容範囲外であれば、この値を破棄する。
ランダムな変化制御に伴う反射レベルの差について説明する。フェールセーフ判定論理部11から基準標5,6をON(大(強))に制御したときの基準標5,6から物体検知センサ2への反射レベルHは、OFF(小(弱))制御したときの反射レベルLより大きい。濃霧などの周囲環境により、H、Lはそれぞれ変化するが、そのときどきのHとLの差Dは一定である。
踏切警報開始経過時間の算出について説明する。踏切警報が開始してからの時間を計数し、予め指定された時間が経過したことを監視する。すなわち、遮断完了は、遮断機が降下し、道路通行が遮断される時機で、警報開始後、約15〜20秒の時間で、踏切毎に指定する。列車到達は、列車が踏切道に到来する時機で、警報開始後、約30〜40秒の時間で、踏切毎に指定する。基準標5の場合、照合期間の判断は、図4に示すように警報開始後、列車が踏切道に到達する時間(約30〜40秒指定する)が経過したか否かで行う。また、基準標6の場合、照合期間の判断は、図5に示すように警報開始後、遮断完了する時間(約15〜20秒指定する)が経過したか否かで行い、さらに経過したときは警報開始後、列車が踏切道に到達する時間(約30〜40秒指定する)が経過したか否かで行う。
フェールセーフ判定論理部11では、スキャンニングのサイクル毎に、物体検知センサ2から得られる基準標5,6に関する、ON/OFF(大小(強弱))制御に応じてレーザ光の反射レベルが大小(強弱)変化に追従性しているか否かの照合、あるいはON/OFF制御に伴う反射レベルの差Dが初期値と一致しているか否かの照合、及び基準標の位置(座標)が初期値と一致しているか否かの照合、と3つの照合を行う。以下、障害物検知論理部3のフェールセーフ判定論理部11による照合処理について、図6〜9のフローチャートに基づき説明する。
図6に示すように、まず図3に示した制御パターン表からサイクル数N(N=1〜20を循環する)を抽出する(ステップ01)。この場合、現時点をNサイクルとする。次に抽出したサイクル数Nが照合期間中か否かを照合する(ステップ02)。そして抽出したサイクル数Nが照合期間中であれば、当該NサイクルはON制御期間か否かを照合する(ステップ03)。ON制御期間であればON制御処理を行う(ステップ04)。ON制御処理を行った後は、サイクル数を+1更新(N+1サイクル)とする(ステップ05)。更新した後はステップ01に戻り、以後も同じ処理を繰り返す。ステップ02で抽出したサイクル数Nが照合期間中でなければ処理をスキップして次のサイクルのステップ05へ進む。また、ステップ03でON制御期間でなければOFF制御処理を行う(ステップ06)。そしてOFF制御処理後、ステップ05へ進む。
図9に示すように、制御パターン表からサイクル数N(N=1〜20を循環する)を抽出する(ステップ01)。そして抽出したサイクル数Nが照合期間中か否かを照合する(ステップ02)。サイクル数Nが照合期間中であれば、次に当該NサイクルはON(大)制御期間か否かを照合する(ステップ03)。Nサイクルが制御期間中であれば基準標5,6をON(大)制御する(ステップ04)。そしてON制御時の反射レベルHを登録メモリに、このレベルHを上書きするとともに、最新の状態として登録、更新する(ステップ05)。次にON制御時の反射レベルHと直近のOFF制御時に登録した反射レベルLとの差(D=H−L)を求める(ステップ06)。そしてこの差Dがレベル差の初期値SDの許容範囲内か否かを照合する(ステップ07)。差Dが許容範囲内であればレベル差の照合結果を登録するメモリにOKと上書きするとともに、最新の状態として登録、更新する。そしてレベル差の照合に合格したと判断する(ステップ08,09)。次に基準標5,6の位置(座標)が初期値(SP)の許容範囲内か否かを照合する(ステップ10)。基準標5,6の位置(座標)が許容範囲内であれば位置照合結果を登録するメモリにOKと上書きするとともに、最新の状態として登録、更新する。そしてシステム正常と判断する。(ステップ11,12)。そしてサイクル数を+1更新して、(N+1)サイクルとする(ステップ13)。
2 物体検知センサ
3 障害物検知論理部
5 基準標(第1の基準標)
6 基準標(第2の基準標)
7 ケーブル
10 障害物判定論理部
11 フェールセーフ判定論理部
Claims (6)
- 踏切道に存在する障害物を検知する踏切障害物検知装置のシステム全体としてのフェールセーフ性を実現する方法であって、
前記踏切道における物体の有無や位置を投受光により検知するセンシング機能を有する1台の物体検知センサと、前記物体検知センサから送信される物体の有無、位置、踏切警報の有無等の情報を総合判断し、踏切警報等の情報を照合し、該物体が障害物か否かを判定する論理を有する障害物検知論理部と、前記物体検知センサの検知エリア内に少なくとも1ヶ所設置された基準標と、を有し、
前記障害物検知論理部は、前記基準標の反射率や発光量の大小(強弱)の変化を制御する一方、前記物体検知センサから受信する基準標からの反射レベルが、この大小(強弱)の変化制御に応じた該センサからの反射レベルの反射光が帰還するか否かを照合し、照合がNGの場合にシステム異常と判断し障害物が存在する状態の出力をして安全側に遷移することを特徴とするフェールセーフ方法。
- 障害物検知論理部は、反射率や発光量を大(強)に制御したとき、又は小(弱)に制御したときの、それぞれ物体検知センサから受信した基準標からの反射レベルと、それぞれ過去N回の移動平均値とを比較し、それぞれ許容値内にないときには、システム異常と判断し障害物が存在する状態の出力をして安全側に遷移する請求項1に記載のフェールセーフ方法。
- 障害物検知論理部は、踏切障害物検知装置を新設し運用開始時に、反射率や発光量を大(強)に制御したときに物体検知センサから受信した基準標からの反射レベルの過去N回の移動平均値と、小(弱)に制御したときの基準標からの反射レベルの過去N回の移動平均値との差を初期値として記憶し、同じく運用時の大小(強弱)制御時の反射レベルの差と初期値として記憶した差とを比較し、許容値内にないときには、システム異常と判断し障害物が存在する状態の出力をして安全側に遷移する請求項1に記載のフェールセーフ方法。
- 基準標は、障害物検知論理部を設置した鉄道線路の反対側の線路の外側で、踏切道近くの位置に線路に並行し、その反射面が物体検知センサと対向するように設けられ、踏切警報が開始され列車が踏切道に到来するまでの間、反射レベルの大(強)小(弱)の変化制御による照合を行う請求項1ないし3のいずれかに記載のフェールセーフ方法。
- 障害物検知論理部の設置位置の反対側の線路の外側で、踏切道を斜めに横断する位置で、反射面を物体検知センサと対向する位置に第2の基準標を設け、踏切警報が開始され、踏切遮断機が降下し、踏切道を通行する人や自動車がなくなる時機から、列車が踏切道に到来するまでの時機までの間、大(強)小(弱)の変化制御による照合を行う多重系構成にする請求項1ないし4のいずれかに記載のフェールセーフ方法。
- 第2の基準標は、一定の反射率をもち、基準標の位置(座標)のズレのみを照合する補助的な役割をもった反射材である請求項5に記載のフェールセーフ方法。
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