JP6802555B2 - Railroad vehicle position measurement system - Google Patents

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Description

本発明は、鉄道における軌道狂いの位置を特定するための鉄道車両位置測定システムに関する。 The present invention relates to a railroad vehicle position measuring system for identifying a track deviation position on a railroad.

軌条（レール）や枕木、道床等から構成される鉄道の軌道は、重量のある鉄道車両の通過、天候、地震等を原因として、時間経過とともに最初に設置した位置からずれていく。これを軌道狂いと呼ぶ。軌道狂いを放置すると、鉄道車両の乗り心地が悪化する他、重大事故につながる要因にもなる。そのため、軌道狂いの位置を特定して適切に補修することは、鉄道事業者にとって極めて重要な作業である。 Railroad tracks, which consist of rails, sleepers, trackbeds, etc., deviate from the originally installed position over time due to the passage of heavy railroad cars, weather, earthquakes, and so on. This is called orbital deviation. If the track is left out of order, the ride quality of the railroad vehicle will deteriorate and it will be a factor leading to a serious accident. Therefore, it is extremely important for railway operators to identify the position of the track deviation and repair it appropriately.

従来、行われていたキロポスト（距離標）を用いた、軌道狂いの位置特定の手法を図７（Ａ）にて説明する。キロポスト（距離標）とは、線路標識のひとつであり、線路の起点からの距離を示す。キロポスト（距離標）は、例えば１ｋｍ毎に設けられている。軌道狂いを特定したい事業者は、鉄道車両９０に例えば３軸の加速度センサを備えた動揺測定装置を設置し、随時キロポスト（距離標）１００を観測することで、動揺の大きな地点の位置を確認することができる。具体的には加速度をリアルタイムに紙に印刷するロガー（記録計）を動揺測定装置に接続し、キロポスト（距離標）１００を観測したときに、マークを入れていき、場所を確定させていくことが考えられる。例えば図７（Ａ）では、Ａ地点で動揺測定装置は、大きな揺れを感知しているので、随時観測しているキロポスト（距離標）１００のマークから位置を特定できる。しかしこのような手動と人間による観測に基づく方法は、手間も掛かり、軌道狂いの正確な位置を特定することが困難である。 A method of identifying the position of the orbital deviation using a kilometer post (distance marker), which has been conventionally performed, will be described with reference to FIG. 7 (A). A kilometer post (distance marker) is one of the track signs and indicates the distance from the starting point of the track. Kiloposts (distance markers) are provided, for example, every 1 km. A business operator who wants to identify a track deviation can confirm the position of a point with a large sway by installing a sway measuring device equipped with, for example, a 3-axis accelerometer on a railroad vehicle 90 and observing a kilometer post (distance marker) 100 at any time. can do. Specifically, connect a logger (recorder) that prints acceleration on paper in real time to a sway measuring device, and when observing a kilometer post (distance marker) 100, put a mark and confirm the location. Can be considered. For example, in FIG. 7A, since the shaking measuring device senses a large shaking at the point A, the position can be specified from the mark of the kilometer post (distance marker) 100 that is observed at any time. However, such a method based on manual and human observation is troublesome, and it is difficult to pinpoint the exact position of the orbital deviation.

鉄道車両９０の位置を自動的に取得する方法としては、鉄道車両９０の速度を、常時測定することが可能な、速度発電機を用いる手法も使用されている（例えば、特許文献１参照）。速度発電機とは、鉄道車両９０の車軸に取り付けられた速度計であり、車軸の回転速度から鉄道車両９０の速度を推定可能である。したがって、速度と時間を掛け合わせることで、走行距離を計算することが可能であり、動揺測定装置のデータと合わせることで、軌道狂いの位置を推定することができる。しかし、営業車両においては、速度発電機を搭載していても動揺測定装置に接続するためのコネクタが付いていない等、必ずしも速度発電機が利用できるとは限らない。よって軌道狂いの位置（キロ程）を求めることが困難な場合もある。 As a method of automatically acquiring the position of the railway vehicle 90, a method using a speed generator capable of constantly measuring the speed of the railway vehicle 90 is also used (see, for example, Patent Document 1). The speed generator is a speedometer attached to the axle of the railway vehicle 90, and the speed of the railway vehicle 90 can be estimated from the rotation speed of the axle. Therefore, it is possible to calculate the mileage by multiplying the speed and the time, and it is possible to estimate the position of the orbital deviation by combining it with the data of the sway measuring device. However, in a commercial vehicle, even if a speed generator is installed, the speed generator is not always available because it does not have a connector for connecting to the shaking measuring device. Therefore, it may be difficult to find the position of the orbital deviation (about a kilometer).

鉄道車両９０の位置を取得する方法としては、測位衛星の電波を使用することも考えられる。代表的な衛星測位システムとしては、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）がある。複数の人工衛星から発信された時刻信号を受信機で受信して、電波の遅延の差から地上の座標を求めるものであり、極めて正確かつ容易に受信機のある位置および速度を特定できる。図７（Ｂ）に、衛星測位による軌道狂い箇所の位置特定の手法を説明する。軌道狂いの位置を特定したい観測者は、鉄道車両９０に衛星測位電波受信機と、加速度センサ等を搭載し動揺の度合いを計測できる動揺測定装置を載せ、測定を行う。時間軸上の動揺情報を、衛星測位電波受信機により取得した位置情報に基づく距離軸上に割り付け、軌道狂い箇所の位置を特定することが可能である（例えば、特許文献２参照）。 As a method of acquiring the position of the railroad vehicle 90, it is also conceivable to use the radio waves of the positioning satellite. As a typical satellite positioning system, there is GPS (Global Positioning System). The receiver receives the time signals transmitted from a plurality of artificial satellites, and the coordinates on the ground are obtained from the difference in the delay of the radio waves, and the position and speed of the receiver can be specified extremely accurately and easily. FIG. 7B will explain a method for identifying the position of an orbital deviation portion by satellite positioning. An observer who wants to specify the position of an orbital deviation mounts a satellite positioning radio wave receiver, an acceleration sensor, or the like on a railroad vehicle 90 and mounts a sway measuring device capable of measuring the degree of sway, and performs measurement. It is possible to allocate the sway information on the time axis on the distance axis based on the position information acquired by the satellite positioning radio wave receiver and specify the position of the orbital deviation point (see, for example, Patent Document 2).

特開平８−６８６２４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-68624 特開２００７−２４５９１６号公報JP-A-2007-245916

しかし、衛星測位システムの技術だけでは、トンネル、山間部、谷間、駅構内では電波の受信状態が悪化して、位置測定できないことがある。つまり図８（Ａ）で示すように、衛星測位のための電波の受信機を搭載した鉄道車両９０が、トンネル１１０の中に入ってしまうと、トンネル内の鉄道車両１２０内では、位置および速度を特定することができない。すなわち速度および位置を随時取得して、軌道狂いの位置を知りたい場合、図８（Ｂ）のようなトンネル１１０の中では、トンネル内の鉄道車両１２０の位置、速度とも不明となってしまうという課題がある。また衛星測位のための電波の受信機は、起動に時間が掛かるため（２〜３分間）、受信機の位置および速度を測定できない時間帯が生じるのも欠点である。 However, the satellite positioning system technology alone may not be able to measure the position in tunnels, mountains, valleys, and station premises due to poor reception of radio waves. That is, as shown in FIG. 8A, when the railroad vehicle 90 equipped with the receiver of the radio wave for satellite positioning enters the tunnel 110, the position and speed in the railroad vehicle 120 in the tunnel. Cannot be identified. That is, when it is desired to acquire the speed and position at any time to know the position of the track deviation, the position and speed of the railroad vehicle 120 in the tunnel become unknown in the tunnel 110 as shown in FIG. 8 (B). There are challenges. In addition, since it takes time to start the radio wave receiver for satellite positioning (2 to 3 minutes), there is a drawback that the position and speed of the receiver cannot be measured.

さらに近年、我が国の国土は地震活動期に入ったとも言われており、地震が頻発している。地震が起こった後、軌道の様子を知るためには、目視観察の他、動揺度測定装置による測定が欠かせない。しかし軌道検測車ですぐに全線を検査するのは、大きな手間が掛かるため、簡単に営業車両に搭載が可能で、軌道狂いを発見できるシステムが強く求められている。 Furthermore, in recent years, it is said that Japan's territory has entered a period of seismic activity, and earthquakes are occurring frequently. In addition to visual observation, measurement with a sway measuring device is indispensable in order to know the state of the orbit after an earthquake. However, it takes a lot of time and effort to inspect the entire line immediately with a track inspection vehicle, so there is a strong demand for a system that can be easily installed in commercial vehicles and can detect track deviations.

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、衛星測位のための電波を受信する受信機から得られる位置情報および速度情報と、電磁波のドップラー現象を検出するドップラーセンサから得られる速度情報の両者を利用することで、常時、正確に軌道狂いの位置（キロ程）を特定することができる簡便な鉄道車両位置測定システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and position information and velocity information obtained from a receiver that receives radio waves for satellite positioning and velocity information obtained from a Doppler sensor that detects the Doppler phenomenon of electromagnetic waves. By using both of the above, it is an object of the present invention to provide a simple railroad vehicle position measurement system that can always and accurately identify the position (about km) of the track deviation.

なお、本明細書において、距離、キロ程という言葉については厳密に区別せず、いずれも所定の起点からの距離を意味することとする。 In addition, in this specification, the terms distance and kilometer are not strictly distinguished, and both of them mean the distance from a predetermined starting point.

（１）本発明は、電磁波のドップラー現象を検出するドップラーセンサと、前記ドップラーセンサから得られる情報に基づいて、鉄道車両の速度であるドップラー速度を取得するドップラー速度取得手段と、衛星測位システムを用いて、前記鉄道車両が存在する位置の緯度経度情報である衛星測位位置情報を取得する衛星測位位置情報取得手段と、前記衛星測位位置情報に基づいて、前記鉄道車両の速度である衛星測位速度を取得する衛星測位速度取得手段と、前記衛星測位速度に基づいて、前記ドップラー速度を較正した較正値である前記鉄道車両の較正速度を取得する較正手段と、前記衛星測位速度、又は、前記較正速度のうち、少なくとも一つを用いて前記鉄道車両のキロ程を決定するキロ程決定手段とを備えることを特徴とする鉄道車両位置測定システムを提供する。 (1) The present invention provides a Doppler sensor that detects the Doppler phenomenon of electromagnetic waves, a Doppler speed acquisition means that acquires the Doppler speed that is the speed of a railroad vehicle based on the information obtained from the Doppler sensor, and a satellite positioning system. The satellite positioning position information acquisition means for acquiring satellite positioning position information which is the latitude and longitude information of the position where the railroad vehicle exists, and the satellite positioning speed which is the speed of the railroad vehicle based on the satellite positioning position information. A satellite positioning speed acquisition means for acquiring the satellite positioning speed, a calibration means for acquiring the calibration speed of the railroad vehicle which is a calibration value obtained by calibrating the Doppler speed based on the satellite positioning speed, the satellite positioning speed, or the calibration. Provided is a railroad vehicle position measuring system including a kilometer determination means for determining a kilometer of the railway vehicle using at least one of the speeds.

上記（１）に記載する発明によれば、衛星測位システムを用いて鉄道車両の位置や速度を取得するだけでなく、ドップラーセンサから得られる情報に基づいて、鉄道車両の速度を取得することができるので、衛星測位のための電波を受信する受信機の受信条件が悪く、衛星測位電波から位置を特定することができない場所、時間帯においても、鉄道車両の正確な速度が特定できるという優れた効果を奏する。 According to the invention described in (1) above, it is possible not only to acquire the position and speed of a railroad vehicle by using a satellite positioning system, but also to acquire the speed of the railcar based on the information obtained from the Doppler sensor. Because it can be done, the reception conditions of the receiver that receives the radio waves for satellite positioning are bad, and it is excellent that the accurate speed of the railcar can be specified even in the place and time zone where the position cannot be specified from the satellite positioning radio waves. It works.

（２）本発明は、前記ドップラー速度取得手段が取得した前記ドップラー速度のうち、ノイズ信号を取り除くノイズ除去手段を備えることを特徴とする上記（１）に記載の鉄道車両位置測定システムを提供する。 (2) The present invention provides the railroad vehicle position measurement system according to (1) above, which comprises a noise removing means for removing a noise signal from the Doppler speed acquired by the Doppler speed acquiring means. ..

ドップラーセンサによる速度測定において、ドップラーセンサは広範囲に電磁波を放出し、反射して戻ってくる電磁波の周波数変化から速度を取得する。しかし反射場所によって取得される速度にはバラツキがでてしまうという欠点がある。上記（２）に記載する発明によれば、ドップラー速度取得手段が取得した前記ドップラー速度のうち、ノイズ信号を取り除くノイズ除去手段を鉄道車両位置測定システムが備えるので、バラツキのあるデータを除去して正確なドップラー速度を取得できるという優れた効果を奏する。 In speed measurement by a Doppler sensor, the Doppler sensor emits electromagnetic waves over a wide range and acquires the speed from the frequency change of the reflected and returned electromagnetic waves. However, there is a drawback that the speed obtained by the reflection location varies. According to the invention described in (2) above, since the railway vehicle position measuring system includes a noise removing means for removing a noise signal among the Doppler speeds acquired by the Doppler speed acquiring means, it removes various data. It has the excellent effect of being able to obtain accurate Doppler speed.

（３）本発明は、前記キロ程決定手段が、前記衛星測位速度、または、前記較正速度のどちらか一方を選択する選択手段をさらに備えることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の鉄道車両位置測定システムを提供する。 (3) The present invention comprises the above (1) or (2), wherein the kilometer determination means further includes a selection means for selecting either the satellite positioning speed or the calibration speed. Provided is the described railroad vehicle positioning system.

上記（３）に記載する発明によれば、キロ程決定手段が、衛星測位速度、または、較正速度のどちらか一方を選択する選択手段をさらに備えるので、衛星測位速度と較正速度の精度を比較した上で適切な速度を選択でき、より正確な鉄道車両の位置を特定可能になるという優れた効果を奏する。 According to the invention described in (3) above, since the kilometer determination means further includes a selection means for selecting either the satellite positioning speed or the calibration speed, the accuracy of the satellite positioning speed and the calibration speed are compared. After that, the appropriate speed can be selected, and it has the excellent effect of being able to pinpoint the position of the railroad vehicle more accurately.

（４）本発明は、衛星測位のための電波受信の状態を取得する電波受信状態取得手段をさらに有し、前記選択手段は、衛星測位のための電波受信の状態が良好であって、正確な衛星測位速度を取得できるときには、前記衛星測位速度を選択し、衛星測位電波のための前記電波受信の状態が良好ではなく、正確な衛星測位速度を取得できないときには、前記較正速度を選択することを特徴とする上記（３）に記載の鉄道車両位置測定システムを提供する。 (4) The present invention further includes a radio wave reception state acquisition means for acquiring a radio wave reception state for satellite positioning, and the selection means has a good radio wave reception state for satellite positioning and is accurate. Select the satellite positioning speed when a high satellite positioning speed can be obtained, and select the calibration speed when the radio wave reception condition for the satellite positioning radio wave is not good and an accurate satellite positioning speed cannot be obtained. The railroad vehicle position measuring system according to (3) above is provided.

上記（４）に記載する発明によれば、衛星測位のための電波受信の状態に基づいて、衛星測位速度と較正速度のうち適切な速度を選択できる。すなわち衛星測位のための電波受信の状態が良好であって、正確な衛星測位速度を取得できるときには、衛星測位速度を選択し、衛星測位のための電波受信の状態が良好ではなく、正確な衛星測位速度を取得できないときには、測位衛星からの電波受信と関係のないドップラー速度に基づく較正速度を選択することで、より正確なキロ程を取得可能になるという著しく優れた効果を奏する。 According to the invention described in (4) above, an appropriate speed can be selected from the satellite positioning speed and the calibration speed based on the state of radio wave reception for satellite positioning. That is, when the radio wave reception condition for satellite positioning is good and an accurate satellite positioning speed can be obtained, the satellite positioning speed is selected, and the radio wave reception condition for satellite positioning is not good and the satellite is accurate. When the positioning speed cannot be obtained, selecting a calibration speed based on the Doppler speed, which is not related to the reception of radio waves from the positioning satellite, has a remarkably excellent effect of being able to obtain a more accurate kilometer.

また、衛星測位位置情報取得手段が、十全に位置を取得できない時間帯、すなわち鉄道車両位置測定システム自体が起動された直後において、鉄道車両が動き出した場合でも、ドップラー速度取得手段が取得したドップラー速度に基づいてキロ程を取得できるという優れた効果を奏する。 In addition, even if the railroad vehicle starts moving immediately after the satellite positioning position information acquisition means cannot fully acquire the position, that is, immediately after the railcar position measurement system itself is activated, the Doppler speed acquisition means has acquired the Doppler. It has the excellent effect of being able to obtain about a kilometer based on speed.

（５）本発明は、前記ドップラーセンサと、衛星測位のための電波を受信するアンテナが、一体のハウジングに備えられることを特徴とする上記（１）乃至（４）のうちのいずれかに記載の鉄道車両位置測定システムを提供する。 (5) The present invention is described in any one of (1) to (4) above, wherein the Doppler sensor and an antenna for receiving radio waves for satellite positioning are provided in an integral housing. Provides a railroad vehicle position measurement system.

衛星測位電波受信機においては、測位衛星からの電波を受信するためのアンテナを、窓際等の電波の受信しやすい場所に設置することが必要である。また速度を測定するためのドップラーセンサも車外に電磁波を送信、受信し易い前方窓もしくは後方窓、またはその両方に設置しなければならない。上記（５）に記載する発明によれば、衛星測位電波からの信号を取得するアンテナが、ドップラーセンサと一体のハウジングに備えられるので、取り回しが簡便で営業車両にも簡単に搭載可能な鉄道車両位置測定システムを提供できるという優れた効果を奏する。 In the satellite positioning radio wave receiver, it is necessary to install an antenna for receiving the radio wave from the positioning satellite in a place where the radio wave can be easily received, such as near a window. Also, a Doppler sensor for measuring speed must be installed in the front window, the rear window, or both, which can easily transmit and receive electromagnetic waves outside the vehicle. According to the invention described in (5) above, since the antenna for acquiring the signal from the satellite positioning radio wave is provided in the housing integrated with the Doppler sensor, it is easy to handle and can be easily mounted on a commercial vehicle. It has the excellent effect of being able to provide a position measurement system.

（６）本発明は、前記ハウジングを前記鉄道車両の窓に固定させる固定手段を備えることを特徴とする上記（５）に記載の鉄道車両位置測定システムを提供する。 (6) The present invention provides the railway vehicle position measurement system according to (5) above, which comprises a fixing means for fixing the housing to the window of the railway vehicle.

衛星測位のための電波を受信するアンテナと、速度測定のためのドップラーセンサは、車両の外に向けて窓ガラス近傍に固定設置する必要がある。上記（６）に記載する発明によれば、アンテナとドップラーセンサを備えたハウジングが、窓に固定される固定手段により固定されるので、測位のための電波の的確な受信と、正確な速度測定が可能になるという優れた効果を奏する。 The antenna that receives radio waves for satellite positioning and the Doppler sensor for speed measurement must be fixedly installed near the window glass toward the outside of the vehicle. According to the invention described in (6) above, since the housing provided with the antenna and the Doppler sensor is fixed by the fixing means fixed to the window, accurate reception of radio waves for positioning and accurate speed measurement Has the excellent effect of being able to.

（７）本発明は、前記鉄道車両に搭載される動揺センサで取得される該鉄道車両の動揺の度合を示す値が、所定の閾値を超過しているか否かを判別する動揺度合判別手段と、前記動揺センサで取得される前記鉄道車両の動揺の度合を示す値が、前記動揺度合判別手段によって、前記所定の閾値を超過したと判別されたタイミングに、前記キロ程決定手段で決定された前記キロ程を記憶する記憶手段とを、さらに備えることを特徴とする上記（１）乃至（６）のうちのいずれかに記載の鉄道車両位置測定システムを提供する。 (7) The present invention is a means for determining the degree of sway that determines whether or not the value indicating the degree of sway of the railway vehicle acquired by the sway sensor mounted on the railway vehicle exceeds a predetermined threshold value. , The value indicating the degree of sway of the railway vehicle acquired by the sway sensor was determined by the kilometer determination means at the timing when it was determined by the sway degree determining means that the predetermined threshold was exceeded. The railroad vehicle position measuring system according to any one of (1) to (6) above is provided, further comprising a storage means for storing the kilometer.

上記（７）に記載する発明によれば、鉄道車両位置測定システムが、自動的に所定の閾値を超過しているか否かを判別できる動揺度合判別手段を有するので、連動するキロ程決定手段が決定する鉄道車両のキロ程の情報を組み合わせることで、動揺の度合いが所定の閾値を超過する場所に該当する軌道狂いの正確な位置（キロ程）を特定できるという優れた効果を奏する。 According to the invention described in (7) above, since the railway vehicle position measuring system has a sway degree determination means capable of automatically determining whether or not a predetermined threshold value is exceeded, the interlocking kilometer determination means is provided. By combining the information on the kilometer of the railroad vehicle to be determined, it is possible to identify the exact position (km) of the track deviation corresponding to the place where the degree of sway exceeds a predetermined threshold value, which is an excellent effect.

本発明によれば、衛星測位システムを用いて鉄道車両の位置や速度を取得するだけでなく、ドップラーセンサから得られる情報に基づいて、鉄道車両の速度を取得することができるので、衛星測位のための電波を受信する受信機の受信条件が悪く、衛星測位電波から位置を特定することができない場所、時間帯においても、鉄道車両の正確な速度が特定できるという優れた効果を奏する。 According to the present invention, not only the position and speed of the railroad vehicle can be acquired by using the satellite positioning system, but also the speed of the railroad vehicle can be acquired based on the information obtained from the Doppler sensor. Even in places and times when the position cannot be specified from satellite positioning radio waves due to poor reception conditions of the receiver that receives the radio waves, the accurate speed of the railcar can be specified, which is an excellent effect.

鉄道車両位置測定システムの全体構成図である。It is an overall block diagram of a railroad vehicle position measurement system. （Ａ）鉄道車両の速度から距離（キロ程）を決定するキロ程決定処理を説明 する説明図である。（Ｂ）区分求積法により距離（キロ程）を求める方法を説明する説 明図である。(A) It is explanatory drawing explaining the kilometer determination process of determining a distance (km) from the speed of a railroad vehicle. (B) It is an explanatory diagram explaining a method of finding a distance (about a kilometer) by a divisional quadrature method. 鉄道車両の速度Ｖ（ｔ）を取得するプログラムのフローチャートである。It is a flowchart of the program which acquires the speed V (t) of a railroad vehicle. （Ａ）補正係数Ｇの移動平均Ｇａを取得するサブルーチンのフローチャート である。（Ｂ）較正速度Ｖａを取得するサブルーチンのフローチャートである。(A) It is a flowchart of the subroutine which acquires the moving average Ga of the correction coefficient G. (B) It is a flowchart of the subroutine to acquire the calibration speed Va. ドップラー速度のノイズ除去を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the noise removal of Doppler speed. 速度を測定するドップラーセンサ等を備えたハウジングを窓ガラスに固定す る態様を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the mode of fixing the housing provided with the Doppler sensor which measures the speed to a window glass. （Ａ）従来の、距離標から軌道狂いが生じる位置を発見する手法を説明する 説明図である。（Ｂ）従来の、衛星測位電波信号から軌道狂いが生じる位置を発見する手法 を説明する説明図である。(A) It is explanatory drawing explaining the conventional method of finding the position where the orbit deviation occurs from a distance marker. (B) It is explanatory drawing explaining the conventional method of finding the position where the orbit deviation occurs from the satellite positioning radio signal. 従来の衛星測位電波信号から軌道狂いが生じる位置を発見する手法における課題 を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the problem in the method of finding the position where the orbit deviation occurs from the conventional satellite positioning radio signal.

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。図１〜図６は発明を実施する形態の一例であって、図中、同一の符号を付した部分は同一物を表わす。なお、各図において一部の構成を適宜省略して、図面を簡略化する。そして、部材の大きさ、形状、厚みなどを適宜誇張して表現する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1 to 6 are examples of embodiments according to the invention, and in the drawings, parts having the same reference numerals represent the same objects. In each drawing, some configurations will be omitted as appropriate to simplify the drawings. Then, the size, shape, thickness, etc. of the member are exaggerated as appropriate.

図１は、本発明の第一実施形態に係る鉄道車両位置測定システム１の全体構成図を示す。鉄道車両位置測定システム１は、衛星測位電波受信システム２と、ドップラー速度取得システム４と、動揺測定モジュール５０と、制御部６０と、通信用Ｉ／Ｆ（インターフェース）７０から主に構成される。衛星測位電波受信システム２とドップラー速度取得システム４は、一体のハウジング４５に包含される。また動揺測定モジュール５０も、一体のハウジング４５に包含しても良い。 FIG. 1 shows an overall configuration diagram of a railroad vehicle position measurement system 1 according to the first embodiment of the present invention. The railroad vehicle position measurement system 1 is mainly composed of a satellite positioning radio wave receiving system 2, a Doppler speed acquisition system 4, a sway measurement module 50, a control unit 60, and a communication I / F (interface) 70. The satellite positioning radio wave receiving system 2 and the Doppler speed acquisition system 4 are included in an integrated housing 45. The sway measurement module 50 may also be included in the integrated housing 45.

なお鉄道車両位置測定システム１には、衛星測位電波受信システム２と、ドップラー速度取得システム４と、動揺測定モジュール５０から取得された情報を統合して記憶、解析し、画像としてモニターに描画するＰＣ８０を含んで良い。 The railroad vehicle position measurement system 1 integrates the satellite positioning radio wave receiving system 2, the Doppler speed acquisition system 4, and the information acquired from the sway measurement module 50, stores and analyzes the information, and draws the information on the monitor as an image. May include.

衛星測位電波受信システム２は、衛星測位電波受信モジュール１０と、衛星測位電波信号解析モジュール２０を備える。衛星測位電波受信モジュール１０は、測位衛星３からの信号電波である衛星測位電波５を受信するアンテナ構造を備える。衛星測位電波信号解析モジュール２０は衛星測位位置情報取得手段、且つ、衛星測位速度取得手段であり、衛星測位電波受信モジュール１０で得られた信号から、鉄道車両が存在する位置の緯度経度情報である衛星測位位置情報を取得する衛星測位位置情報取得処理と、衛星測位位置情報に基づいて、鉄道車両の速度である衛星測位速度を取得する衛星測位速度取得処理を行う。また衛星測位電波受信システム２は、衛星測位のための電波受信の状態を取得する電波受信状態取得手段を有することが望ましい。 The satellite positioning radio wave receiving system 2 includes a satellite positioning radio wave receiving module 10 and a satellite positioning radio wave signal analysis module 20. The satellite positioning radio wave receiving module 10 includes an antenna structure that receives the satellite positioning radio wave 5 which is a signal radio wave from the positioning satellite 3. The satellite positioning radio signal analysis module 20 is a satellite positioning position information acquisition means and a satellite positioning speed acquisition means, and is latitude / longitude information of a position where a railroad vehicle exists from a signal obtained by the satellite positioning radio signal receiving module 10. The satellite positioning position information acquisition process for acquiring satellite positioning position information and the satellite positioning speed acquisition process for acquiring satellite positioning speed, which is the speed of a railroad vehicle, are performed based on the satellite positioning position information. Further, it is desirable that the satellite positioning radio wave receiving system 2 has a radio wave receiving state acquisition means for acquiring a radio wave reception state for satellite positioning.

ドップラー速度取得システム４は、ドップラーセンサ３０と、ドップラー信号解析モジュール４０を備える。電磁波のドップラー現象を検出するドップラーセンサ３０は、送信電磁波７を送信し、反射されて戻ってくる反射電磁波９を受信するアンテナ構造を有する。ドップラー信号解析モジュール４０は、ドップラー速度取得手段であり、ドップラーセンサ３０から得られる情報に基づいて、鉄道車両の速度であるドップラー速度を取得するドップラー速度取得処理を行う。 The Doppler speed acquisition system 4 includes a Doppler sensor 30 and a Doppler signal analysis module 40. The Doppler sensor 30 that detects the Doppler phenomenon of electromagnetic waves has an antenna structure that transmits a transmitted electromagnetic wave 7 and receives a reflected electromagnetic wave 9 that is reflected and returned. The Doppler signal analysis module 40 is a Doppler speed acquisition means, and performs a Doppler speed acquisition process for acquiring the Doppler speed, which is the speed of a railroad vehicle, based on the information obtained from the Doppler sensor 30.

発明者らがこれまでおこなった研究によれば、ドップラー速度取得システム４によって測定された速度であるドップラー速度は、衛星測位電波受信システム２によって測定された正確な速度である衛星測位速度より数％から１０％前後小さな値になることがわかっている。したがって衛星測位電波の受信状態が悪い場合に、正確な車両速度を推定するには、ドップラー速度を較正する必要がある。この較正処理については、後述する。 According to the research conducted by the inventors so far, the Doppler speed, which is the speed measured by the Doppler speed acquisition system 4, is several percent of the satellite positioning speed, which is the accurate speed measured by the satellite positioning radio wave receiving system 2. It is known that the value is as small as about 10%. Therefore, it is necessary to calibrate the Doppler speed in order to estimate the accurate vehicle speed when the reception condition of the satellite positioning radio wave is poor. This calibration process will be described later.

制御部６０は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどから構成され、各種制御を実行する。すなわち制御部６０は、後述するノイズ除去処理を行うノイズ除去手段、較正処理を行う較正手段、キロ程決定処理を行うキロ程決定手段、選択処理を行う選択手段をそれぞれ実現する。ＣＰＵはいわゆる中央演算処理装置であり、各種プログラムが実行されて様々な機能を実現する。具体的には、速度情報や位置情報について、後述する異常値判定処理、平均値算出処理、ノイズ除去処理、較正処理、キロ程決定処理、選択処理等をおこなう。ＲＡＭはＣＰＵの作業領域、記憶領域として使用され、ＲＯＭはＣＰＵで実行されるオペレーティングシステムやプログラムを記憶する。 The control unit 60 is composed of a CPU, RAM, ROM, and the like, and executes various controls. That is, the control unit 60 realizes a noise removing means for performing noise removal processing, a calibration means for performing calibration processing, a kilometer determination means for performing kilometer determination processing, and a selection means for performing selection processing, which will be described later. The CPU is a so-called central processing unit, and various programs are executed to realize various functions. Specifically, regarding speed information and position information, outlier determination processing, mean value calculation processing, noise removal processing, calibration processing, kilometer determination processing, selection processing, etc., which will be described later, are performed. The RAM is used as a work area and a storage area of the CPU, and the ROM stores an operating system and a program executed by the CPU.

ノイズ除去処理とは、ドップラー速度取得手段が取得したドップラー速度のうち、ノイズ信号を取り除く処理であり、ドップラー信号解析モジュール４０が行なってもよい。 The noise removal process is a process for removing a noise signal from the Doppler speed acquired by the Doppler speed acquisition means, and may be performed by the Doppler signal analysis module 40.

較正処理とは、上述の衛星測位速度に基づいて、ドップラー速度を較正した較正値である鉄道車両の較正速度を取得する処理である。 The calibration process is a process of acquiring the calibration speed of a railroad vehicle, which is a calibration value obtained by calibrating the Doppler speed based on the above-mentioned satellite positioning speed.

キロ程決定処理とは、衛星測位速度、又は、較正速度のうち、少なくとも一つを用いて鉄道車両のキロ程を決定する処理である。 The kilometer determination process is a process for determining the kilometer length of a railway vehicle using at least one of a satellite positioning speed or a calibration speed.

選択処理とは、衛星測位のための電波受信の状態が良好であって、正確な衛星測位速度を取得できるときには、鉄道車両の速度として衛星測位速度を選択し、衛星測位電波のための電波受信の状態が良好ではなく、正確な衛星測位速度を取得できないときには、鉄道車両の速度として較正速度を選択する処理である。 In the selection process, when the radio wave reception condition for satellite positioning is good and an accurate satellite positioning speed can be obtained, the satellite positioning speed is selected as the speed of the railroad vehicle, and the radio wave reception for the satellite positioning radio wave is performed. When the condition of is not good and the accurate satellite positioning speed cannot be obtained, the calibration speed is selected as the speed of the railroad vehicle.

上記の異常値判定処理、平均値算出処理、ノイズ除去処理、較正処理、キロ程決定処理、選択処理等については、ＰＣ８０に記憶された各種プログラムで行っても良い。 The above-mentioned outlier determination process, average value calculation process, noise removal process, calibration process, kilometer determination process, selection process, and the like may be performed by various programs stored in the PC 80.

衛星測位電波信号解析モジュール２０、および、ドップラー信号解析モジュール４０、と制御部６０は、無線又は有線の通信手段によって接続される。 The satellite positioning radio signal analysis module 20, the Doppler signal analysis module 40, and the control unit 60 are connected by wireless or wired communication means.

通信用Ｉ／Ｆ７０は、既存の通信規格、すなわちＲＳ２３２ＣやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）といった規格に則ったインターフェースであり、外付けのＰＣ８０に接続される。 The communication I / F70 is an interface conforming to existing communication standards, that is, standards such as RS232C and Bluetooth (registered trademark), and is connected to an external PC80.

動揺測定モジュール５０は、動揺測定モジュール５０が設置される鉄道車両の動揺の度合いを示す値を測定する動揺センサを有する。具体的には動揺センサとしては、例えば、多軸の加速度センサを備え、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向の加速度の時間変化を取得する。加速度の時間変化の大きさについて、閾値をあらかじめ設けておき、その閾値よりも大きな加速度の時間変化が生じている場所を軌道狂いのある場所と定めて良い。鉄道車両位置測定システム１は、各時刻において、鉄道車両の位置および、所定の起点からの距離（キロ程）を後述する手法で測定し、その時刻において動揺測定モジュール５０が測定した加速度と関連づけて記憶手段、すなわちメモリに記憶することで、軌道狂いの正確な位置を特定することができる。 The sway measurement module 50 has a sway sensor that measures a value indicating the degree of sway of the railway vehicle on which the sway measurement module 50 is installed. Specifically, as the sway sensor, for example, a multi-axis acceleration sensor is provided, and the time change of acceleration in the three-axis directions of the X-axis, Y-axis, and Z-axis orthogonal to each other is acquired. A threshold value may be set in advance for the magnitude of the time change of the acceleration, and a place where the time change of the acceleration larger than the threshold value occurs may be defined as a place where the orbit is out of order. The railroad vehicle position measurement system 1 measures the position of the railroad car and the distance (about a kilometer) from a predetermined starting point at each time by a method described later, and associates it with the acceleration measured by the shaking measurement module 50 at that time. By storing in a storage means, that is, a memory, the exact position of the orbital deviation can be specified.

すなわち、鉄道車両位置測定システム１は、鉄道車両に搭載される動揺センサである多軸の加速度センサで取得される該鉄道車両の動揺の度合を示す値が、所定の閾値を超過しているか否かを判別する動揺度合判別手段と、動揺センサで取得される鉄道車両の動揺の度合を示す値が、動揺度合判別手段によって、所定の閾値を超過したと判別されたタイミングに、キロ程処理を行うキロ程決定手段で決定されたキロ程を記憶する記憶手段であるメモリとを、さらに備えてよい。メモリは制御部６０にあっても良く、またＰＣ８０にあっても良い。 That is, in the railroad vehicle position measurement system 1, whether or not the value indicating the degree of shaking of the railroad vehicle acquired by the multi-axis acceleration sensor, which is a rocking sensor mounted on the railroad vehicle, exceeds a predetermined threshold value. At the timing when it is determined by the sway degree determination means that the sway degree determination means and the value indicating the sway degree of the railroad vehicle acquired by the sway sensor exceed a predetermined threshold, the processing is performed by about a kilometer. A memory, which is a storage means for storing the kilometer determined by the kilometer-determining means to be performed, may be further provided. The memory may be in the control unit 60 or in the PC 80.

また図１では、動揺測定モジュール５０は制御部６０に接続され、鉄道車両位置測定システム１に含まれた形態を示しているが、動揺測定モジュール５０を鉄道車両位置測定システム１とは別に設けてもよい。その場合でも、略同時刻において、鉄道車両位置測定システム１で取得される鉄道車両の速度情報、および、動揺測定モジュール５０で取得される動揺の度合いについての情報、の両者を統合することで、軌道狂いの正確な位置を特定することができる。 Further, in FIG. 1, the sway measurement module 50 is connected to the control unit 60 and shows a form included in the railroad vehicle position measurement system 1. However, the sway measurement module 50 is provided separately from the railcar position measurement system 1. May be good. Even in that case, by integrating both the speed information of the railroad vehicle acquired by the railroad vehicle position measurement system 1 and the information on the degree of sway acquired by the sway measurement module 50 at approximately the same time, The exact location of the orbital deviation can be identified.

なおハウジング４５には、衛星測位電波受信モジュール１０とドップラーセンサ３０が包含され、衛星測位電波信号解析モジュール２０とドップラー信号解析モジュール４０は、ハウジング４５とは別の筐体内に設けられても良い。またハウジング４５には、ドップラーセンサと、衛星測位のための電波を受信するアンテナが包含され、他の部材はハウジング４５とは別の筐体内に設けられても良い。 The housing 45 includes a satellite positioning radio wave receiving module 10 and a Doppler sensor 30, and the satellite positioning radio wave signal analysis module 20 and the Doppler signal analysis module 40 may be provided in a housing different from the housing 45. Further, the housing 45 includes a Doppler sensor and an antenna for receiving radio waves for satellite positioning, and other members may be provided in a housing different from the housing 45.

図２（Ａ）は、衛星測位電波受信システム２と、ドップラー速度取得システム４の少なくとも一方から得られる情報に基づいて、距離（キロ程）を決定するキロ程決定処理を説明する説明図である。鉄道車両位置測定システム１は、衛星測位電波受信システム２から取得した衛星測位速度、または、衛星測位電波受信システム２とドップラー速度取得システム４の両者から取得した情報に基づいて求められた較正速度、のいずれかを用いて、区分求積法により距離（キロ程）を取得する。すなわち衛星測位電波の受信状態が良好であれば、衛星測位速度を用い、衛星測位電波の受信状態が悪ければ較正速度を用いて計算をおこなうことが望ましい。すなわち、図２（Ａ）でいうならば、衛星測位電波の受信状態が良好なときには、スイッチは右側に接続され、衛星測位電波の受信状態が悪ければ、スイッチは左側に接続される。 FIG. 2A is an explanatory diagram illustrating a kilometer determination process for determining a distance (km) based on information obtained from at least one of the satellite positioning radio wave receiving system 2 and the Doppler speed acquisition system 4. .. The railroad vehicle position measurement system 1 has a satellite positioning speed acquired from the satellite positioning radio wave receiving system 2, or a calibration speed obtained based on information acquired from both the satellite positioning radio wave receiving system 2 and the Doppler speed acquisition system 4. Obtain the distance (about km) by the divisional producting method using one of the above. That is, it is desirable to perform the calculation using the satellite positioning speed if the reception state of the satellite positioning radio wave is good, and using the calibration speed if the reception state of the satellite positioning radio wave is poor. That is, according to FIG. 2A, when the reception state of the satellite positioning radio wave is good, the switch is connected to the right side, and when the reception state of the satellite positioning radio wave is bad, the switch is connected to the left side.

ここで区分求積法というのは、図２（Ｂ）のように、時間間隔Ｄｔの間の移動距離Ｌを、例えば所定の時刻ｔにおける速度Ｖ（ｔ）にＤｔを掛け合わせて求め、移動距離Ｌを足し合わせることで、所定の位置からの距離（キロ程）を求める手法である。 Here, in the segmented quadrature method, as shown in FIG. 2B, the movement distance L between the time intervals Dt is obtained by multiplying the velocity V (t) at a predetermined time t by Dt, and the movement is performed. This is a method of obtaining a distance (about a kilometer) from a predetermined position by adding the distances L.

なお衛星測位電波受信システム２は、受信機の位置情報である衛星測位位置情報を取得できるので、あらかじめ所定の位置までの正確なキロ程を、別の手段で求めておき、鉄道車両がその位置に到達したことを検出したならば、そこで距離を正確な値に補正し、車両速度Ｖ（ｔ）から求める距離の誤差が蓄積しないように、キロ程補正をおこなってもよい（図２（Ａ）参照）。具体的には、衛星測位電波の受信状態の良いポイントをあらかじめ決めておき、そのポイントの緯度経度情報を衛星測位電波受信システムで取得し、所定の起点からそのポイントまでのキロ程を軌道検測車で計測しておくことが望ましい。 Since the satellite positioning radio wave receiving system 2 can acquire satellite positioning position information which is the position information of the receiver, the accurate distance to a predetermined position is obtained in advance by another means, and the railroad vehicle is at that position. If it is detected that the vehicle has reached, the distance may be corrected to an accurate value, and the distance may be corrected by about a kilometer so that the error of the distance obtained from the vehicle speed V (t) does not accumulate (Fig. 2 (A). )reference). Specifically, a point with good reception of satellite positioning radio waves is determined in advance, latitude and longitude information of that point is acquired by the satellite positioning radio wave reception system, and the kilometer from a predetermined starting point to that point is track-inspected. It is desirable to measure by car.

次に、上記した第一実施形態に係る鉄道車両位置測定システム１の詳細な動作を説明する。 Next, the detailed operation of the railway vehicle position measurement system 1 according to the first embodiment described above will be described.

図３は、所定の時刻ｔにおける鉄道車両の速度Ｖ（ｔ）を取得するプログラムのフローチャートを示す。なお補正係数の移動平均Ｇａ、較正速度Ｖａを取得する各サブルーチンについては、それぞれ図４（Ａ）、図４（Ｂ）にて詳述する。 FIG. 3 shows a flowchart of a program for acquiring the speed V (t) of a railway vehicle at a predetermined time t. The subroutines for acquiring the moving average Ga of the correction coefficient and the calibration speed Va will be described in detail in FIGS. 4 (A) and 4 (B), respectively.

まず制御部６０は、衛星測位電波受信システム２から衛星測位電波の受信状態を取得する（ステップＳ１）。制御部６０は、衛星測位電波の受信状態が良好かどうかを判断する（ステップＳ２）。もしも良好であれば、制御部６０は、衛星測位電波受信システム２から衛星測位速度Ｖｇを取得する（ステップＳ３）。続いて制御部６０は、ドップラー速度取得システム４から、ドップラー速度Ｖｄを取得する（ステップＳ４）。制御部６０は、取得したドップラー速度Ｖｄについて、後述するノイズ除去処理をおこない、処理後の値を新たにドップラー速度Ｖｄとする（ステップＳ５）。さらに制御部６０は、サブルーチンに従い、補正係数Ｇを計算し、Ｇの移動平均Ｇａをメモリに記憶する（ステップＳ６）。そして制御部６０は、衛星測位速度Ｖｇを、所定の時刻ｔにおける鉄道車両の速度Ｖ（ｔ）としてメモリに記憶する（ステップＳ７）。 First, the control unit 60 acquires the reception state of the satellite positioning radio wave from the satellite positioning radio wave receiving system 2 (step S1). The control unit 60 determines whether or not the reception state of the satellite positioning radio wave is good (step S2). If it is good, the control unit 60 acquires the satellite positioning speed Vg from the satellite positioning radio wave receiving system 2 (step S3). Subsequently, the control unit 60 acquires the Doppler speed Vd from the Doppler speed acquisition system 4 (step S4). The control unit 60 performs noise removal processing described later on the acquired Doppler speed Vd, and newly sets the value after the processing as the Doppler speed Vd (step S5). Further, the control unit 60 calculates the correction coefficient G according to the subroutine and stores the moving average Ga of G in the memory (step S6). Then, the control unit 60 stores the satellite positioning speed Vg in the memory as the speed V (t) of the railway vehicle at a predetermined time t (step S7).

ステップＳ２において制御部６０により、衛星測位電波の受信状態が良好でないと判断されたならば、制御部６０は、ドップラー速度取得システム４からドップラー速度Ｖｄを取得する（ステップＳ８）。制御部６０は、取得したドップラー速度Ｖｄについて、後述するノイズ除去処理をおこない、処理後の値を新たにドップラー速度Ｖｄとする（ステップＳ９）。続いて制御部６０は、サブルーチンに従って較正速度Ｖａを計算する（ステップＳ１０）。そして制御部６０は、較正速度Ｖａを所定の時刻ｔにおける鉄道車両の速度Ｖ（ｔ）としてメモリに記憶する（ステップＳ１１）。 If the control unit 60 determines in step S2 that the reception state of the satellite positioning radio wave is not good, the control unit 60 acquires the Doppler speed Vd from the Doppler speed acquisition system 4 (step S8). The control unit 60 performs noise removal processing described later on the acquired Doppler speed Vd, and sets the value after the processing as a new Doppler speed Vd (step S9). Subsequently, the control unit 60 calculates the calibration speed Va according to the subroutine (step S10). Then, the control unit 60 stores the calibration speed Va as the speed V (t) of the railway vehicle at a predetermined time t in the memory (step S11).

ここでＶ（ｔ）を記憶するメモリは、制御部６０に備えられてもよく、ＰＣ８０にあってもよい。 Here, the memory for storing V (t) may be provided in the control unit 60 or may be in the PC 80.

図４（Ａ）を用いて、補正係数Ｇを計算し、補正係数Ｇの移動平均Ｇａをメモリに記憶するサブルーチンについて説明する。まず制御部６０は、補正係数Ｇ＝Ｖｇ／Ｖｄを計算する（ステップＳ１２）。続いて制御部６０は、補正係数Ｇをメモリに記憶する（ステップＳ１３）。そして制御部６０は、補正係数Ｇの移動平均値Ｇａを取得する（ステップＳ１４）。このとき制御部６０は、移動平均値Ｇａについては例えば過去１０件を常に保持し、１０件の移動平均値Ｇａを適宜求めてメモリに記憶し（ステップＳ１５）、後述する較正速度Ｖａの計算に用いる。ただし過去１０件分のデータがない場合には、メモリに蓄積されている補正係数Ｇのデータのみで移動平均値を求め、移動平均値Ｇａとして記憶してよい。また新たに記憶された補正係数Ｇが、直前の移動平均値Ｇａから例えば±５％以上ずれた値であるときには、移動平均値を計算するためのデータとして用いなくても良い。 A subroutine that calculates the correction coefficient G and stores the moving average Ga of the correction coefficient G in the memory will be described with reference to FIG. 4A. First, the control unit 60 calculates the correction coefficient G = Vg / Vd (step S12). Subsequently, the control unit 60 stores the correction coefficient G in the memory (step S13). Then, the control unit 60 acquires the moving average value Ga of the correction coefficient G (step S14). At this time, the control unit 60 always holds, for example, the past 10 moving average values Ga, obtains the 10 moving average values Ga as appropriate, stores them in the memory (step S15), and calculates the calibration speed Va, which will be described later. Use. However, when there is no data for the past 10 cases, the moving average value may be obtained only from the data of the correction coefficient G stored in the memory and stored as the moving average value Ga. Further, when the newly stored correction coefficient G is a value deviated from the immediately preceding moving average value Ga by, for example, ± 5% or more, it is not necessary to use it as data for calculating the moving average value.

なお制御部６０による補正係数Ｇの移動平均Ｇａの更新は、衛星測位速度Ｖｇの取得タイミングに合わせるなど、所定の時間間隔でおこなっても良い。 The moving average Ga of the correction coefficient G may be updated by the control unit 60 at predetermined time intervals, such as in accordance with the acquisition timing of the satellite positioning speed Vg.

図４（Ｂ）を用いて、較正速度Ｖａを取得するサブルーチンについて説明する。制御部６０は、較正速度Ｖａ＝Ｇａ×Ｖｄを取得する（ステップＳ１６）。このとき制御部６０は、移動平均値Ｇａがまだ取得されていない場合には、デフォルト値として、メモリにあらかじめ蓄積されている数値を用いてＶａを計算してもよい。 A subroutine for acquiring the calibration speed Va will be described with reference to FIG. 4 (B). The control unit 60 acquires the calibration speed Va = Ga × Vd (step S16). At this time, if the moving average value Ga has not yet been acquired, the control unit 60 may calculate Va using a numerical value stored in advance in the memory as a default value.

以上説明した手法により、制御部６０は、衛星測位電波の受信状態が悪く、衛星測位速度Ｖｇが取得できない時刻ｔにおいても、ドップラー速度Ｖｄと補正係数の移動平均Ｇａを用いて鉄道車両の速度Ｖ（ｔ）を計算することができる。したがって、鉄道車両位置測定システム１は、各時刻における鉄道車両の所定の起点からの距離（キロ程）を正確に計算できる。 According to the method described above, the control unit 60 uses the Doppler speed Vd and the moving average Ga of the correction coefficient to obtain the speed V of the railroad vehicle even at the time t when the reception state of the satellite positioning radio wave is poor and the satellite positioning speed Vg cannot be obtained. (T) can be calculated. Therefore, the railway vehicle position measurement system 1 can accurately calculate the distance (about km) from a predetermined starting point of the railway vehicle at each time.

図５は、ドップラー速度のノイズ信号を取り除くノイズ除去手段で行うノイズ処理を説明する説明図である。発明者らの研究によれば、測定されたドップラー速度については、バラツキが大きいものの、所定の時間内のバラツキのなかで、最大値を選択していけば十分滑らかで、正確な速度である衛星測位速度とも極めて相関の良い速度が得られることがわかっている。図５（Ａ）は、ドップラー速度取得システム４で得られたドップラー速度の時間変化を表す。ドップラー速度取得システム４は、所定の時間間隔で測定を連続しておこない、ノイズ除去手段は、例えば次のような異常値判定処理、平均値算出処理、最大値処理をおこなう。 FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating noise processing performed by a noise removing means for removing a noise signal having a Doppler speed. According to the research of the inventors, the measured Doppler velocity has a large variation, but the satellite is sufficiently smooth and accurate if the maximum value is selected within the variation within a predetermined time. It is known that a speed that is extremely correlated with the positioning speed can be obtained. FIG. 5A shows the time change of the Doppler speed obtained by the Doppler speed acquisition system 4. The Doppler speed acquisition system 4 continuously performs measurements at predetermined time intervals, and the noise removing means performs, for example, the following outlier determination processing, average value calculation processing, and maximum value processing.

なおここでいうデータとは、ドップラー速度取得システム４が連続して測定したドップラー速度である。前回データがない場合には、最初に得られたデータを正常とみなし、次にデータが得られたときに、最初に得られたデータを前回のデータ、次に得られたデータを今回のデータと考えて処理を進める。 The data referred to here is the Doppler velocity continuously measured by the Doppler velocity acquisition system 4. If there is no previous data, the first obtained data is regarded as normal, and when the next data is obtained, the first obtained data is the previous data, and the next obtained data is the current data. I think that and proceed with the process.

＜異常値判定処理＞
（１）前回データが正常であり、今回と前回の速度差が第一所定差、例えば５ｋｍ／ｈ以上あった場合は異常値とみなす。
（２）前回データが正常であり、今回の速度が所定速度、例えば５ｋｍ／ｈ未満、且つ、前回との速度差が第二所定差、例えば３０ｋｍ／ｈあった場合は異常値とみなす。
（３）前回データが異常であり、異常時の速度が今回の速度と異なっていることと、今回と過去直近の正常時の速度差が第三所定差、例えば２０ｋｍ／ｈ以下であった場合は正常値とみなす。
（４）前回データが異常であり、今回で異常データの継続回数が例えば４０回を超えている場合は正常値とみなす。 <Outlier judgment processing>
(1) If the previous data is normal and the speed difference between this time and the previous time is the first predetermined difference, for example, 5 km / h or more, it is regarded as an abnormal value.
(2) If the previous data is normal, the current speed is a predetermined speed, for example, less than 5 km / h, and the speed difference from the previous time is a second predetermined difference, for example, 30 km / h, it is regarded as an abnormal value.
(3) When the previous data is abnormal and the speed at the time of abnormality is different from the speed at this time, and the speed difference between this time and the latest normal time is the third predetermined difference, for example, 20 km / h or less. Is regarded as a normal value.
(4) If the previous data is abnormal and the number of times the abnormal data is continued this time exceeds, for example, 40 times, it is regarded as a normal value.

＜平均値処理＞
（１）例えば過去１０回の速度データを使い、平均値を求める。
（２）求めた平均値と今回の速度差が第四所定差、例えば３０ｋｍ／ｈ以上あった場合は、速度データとして平均値を採用する。 <Mean processing>
(1) For example, the average value is calculated using the speed data of the past 10 times.
(2) When the obtained average value and the current speed difference are the fourth predetermined difference, for example, 30 km / h or more, the average value is adopted as the speed data.

＜最大値処理＞
（１）例えば過去４０回の速度データを使い、最大値を求める。
（２）求めた最大値と今回の速度差が第五所定差、例えば５ｋｍ／ｈ以上あった場合は、速度データとして最大値を採用する。 <Maximum value processing>
(1) For example, the maximum value is obtained by using the speed data of the past 40 times.
(2) When the obtained maximum value and the current speed difference are the fifth predetermined difference, for example, 5 km / h or more, the maximum value is adopted as the speed data.

以上のような処理をおこなうことで、図５（Ａ）のデータは、図５（Ｂ）のようにバラツキが抑えられ、ノイズが除去されたデータとなる。 By performing the above processing, the data in FIG. 5 (A) becomes the data in which the variation is suppressed and the noise is removed as shown in FIG. 5 (B).

図６は、鉄道車両位置測定システムのハウジング４５等を説明する説明図である。図６（Ａ）は、衛星測位電波受信モジュール１０とドップラーセンサ３０を備えたハウジング４５であって、ハウジング４５を鉄道車両の窓ガラスに固定する固定手段１５０を備えたものを表す。窓ガラス固定手段１５０としては、例えば真空吸着をする吸盤のような吸着固定手段が考えられる。図６（Ｂ）のように、窓ガラスの内側面２１０に固定手段１５０でハウジング４５を固定することができる。このような態様にすることで、ハウジング４５は窓ガラスに簡単に固定できるので、窓ガラスを通して測位衛星３の信号電波を捉えることが可能になる。したがって衛星測位速度の取得および衛星測位位置情報を取得することができる。またドップラーセンサ３０のアンテナ構造により電磁波の送信、受信が可能なので、ドップラー速度の取得もできる。なお、鉄道車両位置測定システム１は、ハウジング４５とは別に、制御部６０を備えた筐体を有し、ハウジング４５と制御部６０の間の信号のやりとりは、既存の無線通信手段３００によっておこなうことが望ましい（図６（Ｂ）参照）。なおハウジング４５の固定手段１５０は、磁気吸着によるものであっても良い。 FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a housing 45 and the like of a railway vehicle position measurement system. FIG. 6A shows a housing 45 including a satellite positioning radio wave receiving module 10 and a Doppler sensor 30, which is provided with a fixing means 150 for fixing the housing 45 to the window glass of a railroad vehicle. As the window glass fixing means 150, for example, a suction fixing means such as a suction cup for vacuum suction can be considered. As shown in FIG. 6B, the housing 45 can be fixed to the inner side surface 210 of the window glass by the fixing means 150. In such a mode, the housing 45 can be easily fixed to the window glass, so that the signal radio wave of the positioning satellite 3 can be captured through the window glass. Therefore, it is possible to acquire the satellite positioning speed and the satellite positioning position information. Further, since the antenna structure of the Doppler sensor 30 can transmit and receive electromagnetic waves, the Doppler speed can also be acquired. The railway vehicle position measurement system 1 has a housing provided with a control unit 60 in addition to the housing 45, and signals are exchanged between the housing 45 and the control unit 60 by the existing wireless communication means 300. It is desirable (see FIG. 6B). The fixing means 150 of the housing 45 may be magnetically attracted.

以上、上述した実施形態に係る鉄道車両位置測定システム１によれば、衛星測位システムを用いて衛星測位電波受信システム２により、鉄道車両の位置や速度を取得するだけでなく、ドップラー速度取得システム４から得られる情報に基づいて、鉄道車両の速度を取得することができるので、衛星測位のための電波を受信する受信機の受信条件が悪く、衛星測位電波から位置を特定することができない場所、時間帯においても、鉄道車両の正確な速度が特定でき、動揺測定モジュール５０によって測定される各時刻における動揺の度合いと合わせることで、鉄道の軌道狂いのキロ程、位置を正確に特定できるという優れた効果を奏する。 As described above, according to the railroad vehicle position measurement system 1 according to the above-described embodiment, not only the position and speed of the railroad vehicle are acquired by the satellite positioning radio wave receiving system 2 using the satellite positioning system, but also the Doppler speed acquisition system 4 Since the speed of the railcar can be obtained based on the information obtained from, the receiving conditions of the receiver that receives the radio waves for satellite positioning are poor, and the position cannot be specified from the satellite positioning radio waves. Even in the time zone, the accurate speed of the railcar can be specified, and by combining it with the degree of sway at each time measured by the sway measurement module 50, it is possible to accurately identify the position of the railroad track deviation by a kilometer. Has an effect.

また、衛星測位電波受信システム２が、十全に位置や速度を取得できない時間帯、すなわち鉄道車両位置測定システム１自体が起動された直後において、鉄道車両が動き出した場合でも、ドップラー速度取得システム４が取得したドップラー速度に基づいてキロ程を取得できるという優れた効果を奏する。 Further, even if the railroad vehicle starts moving immediately after the satellite positioning radio wave receiving system 2 cannot fully acquire the position and speed, that is, immediately after the railroad vehicle position measuring system 1 itself is started, the Doppler speed acquisition system 4 It has the excellent effect of being able to obtain about a kilometer based on the Doppler speed obtained by.

なお、本発明の鉄道車両位置測定システムは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 It should be noted that the railroad vehicle position measurement system of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

例えば、あらかじめ取得された、鉄道車両位置測定システム１は、あらかじめ測定した緯度経度情報あるいはキロ程情報を対応させたマッチング情報に基づいて、キロ程を較正しても良い。ここでマッチング情報とは、例えば１ｋｍ毎のキロ程と、その地点での緯度経度を表すテーブルであり、キロ程を較正する元データとなり得る。衛星測位電波受信機により測定された位置情報や速度情報、およびドップラーセンサに基づく速度情報には、ある程度の誤差が含まれており、長い区間にわたって連続した距離測定をおこなうと、誤差が蓄積して正確な位置（キロ程）が把握できなくなる可能性がある。そこで、鉄道事業者は例えば軌道検測車であらかじめマッチング情報を測定して蓄積しておき、このマッチング情報に基づいて、本発明に係る鉄道車両位置測定システム１で得られたキロ程を較正することも考えられる。 For example, the railroad vehicle position measurement system 1 acquired in advance may calibrate the kilometer based on the latitude / longitude information measured in advance or the matching information corresponding to the kilometer information. Here, the matching information is, for example, a table representing a kilometer for each 1 km and a latitude / longitude at that point, and can be a source data for calibrating the kilometer. The position information and speed information measured by the satellite positioning radio wave receiver and the speed information based on the Doppler sensor contain some errors, and if continuous distance measurement is performed over a long section, the errors will accumulate. It may not be possible to know the exact position (about a kilometer). Therefore, the railway operator measures and accumulates matching information in advance with, for example, a track inspection vehicle, and calibrates the kilometer obtained by the railway vehicle position measurement system 1 according to the present invention based on this matching information. It is also possible.

１ 鉄道車両位置測定システム
２ 衛星測位電波受信システム
３ 測位衛星
４ ドップラー速度取得システム
５ 衛星測位電波
７ 送信電磁波
９ 反射電磁波
１０ 衛星測位電波受信モジュール
２０ 衛星測位電波解析モジュール
２５ アンテナ構造
３０ ドップラーセンサ
４０ ドップラー信号解析モジュール
４５ ハウジング
５０ 動揺測定モジュール
６０ 制御部
７０ 通信用Ｉ／Ｆ（インターフェース）
８０ ＰＣ
９０ 鉄道車両
１００ キロポスト（距離標）
１１０ トンネル
１２０ トンネル内の鉄道車両
１５０ 固定手段
２００ 窓ガラス
２１０ 窓ガラスの内側面
３００ 無線通信手段 1 Railroad vehicle position measurement system 2 Satellite positioning radio wave reception system 3 Positioning satellite 4 Doppler speed acquisition system 5 Satellite positioning radio wave 7 Transmitted electromagnetic wave 9 Reflected electromagnetic wave 10 Satellite positioning radio wave receiving module 20 Satellite positioning radio wave analysis module 25 Antenna structure 30 Doppler sensor 40 Doppler Signal analysis module 45 Housing 50 Shake measurement module 60 Control unit 70 Communication I / F (interface)
80 PC
90 Railroad vehicle 100 km post (distance marker)
110 Tunnel 120 Railcar in the tunnel 150 Fixing means 200 Window glass 210 Inner surface of window glass 300 Wireless communication means

Claims (7)

電磁波のドップラー現象を検出するドップラーセンサと、
前記ドップラーセンサから得られる情報に基づいて、鉄道車両の速度であるドップラー
速度を取得するドップラー速度取得手段と、
衛星測位システムを用いて、前記鉄道車両が存在する位置の緯度経度情報である衛星測
位位置情報を取得する衛星測位位置情報取得手段と、
前記衛星測位位置情報に基づいて、前記鉄道車両の速度である衛星測位速度を取得する
衛星測位速度取得手段と、
前記ドップラー速度及び前記衛星測位速度を比較して、前記ドップラー速度の補正係数を算出すると共に、前記補正係数を経時的に更新する手段と、
更新された前記補正係数に基づいて、前記ドップラー速度を較正した較正値である前記鉄道車両の較正速度を取得する較正手段と、
前記衛星測位速度、又は、前記較正速度のうち、少なくとも一つを用いて前記鉄道車両
のキロ程を決定するキロ程決定手段と、
を備えることを特徴とする鉄道車両位置測定システム。 A Doppler sensor that detects the Doppler phenomenon of electromagnetic waves,
A Doppler speed acquisition means for acquiring the Doppler speed, which is the speed of a railway vehicle, based on the information obtained from the Doppler sensor, and
A satellite positioning position information acquisition means for acquiring satellite positioning position information, which is latitude / longitude information of the position where the railroad vehicle exists, using a satellite positioning system.
A satellite positioning speed acquisition means for acquiring a satellite positioning speed, which is the speed of the railway vehicle, based on the satellite positioning position information.
A means for calculating the correction coefficient of the Doppler speed by comparing the Doppler speed and the satellite positioning speed, and updating the correction coefficient over time.
A calibration means for obtaining the calibration speed of the railway vehicle, which is a calibration value obtained by calibrating the Doppler speed based on the updated correction coefficient .
A kilometer determination means for determining the kilometer of the railway vehicle using at least one of the satellite positioning speed or the calibration speed.
A railroad vehicle position measurement system characterized by being equipped with. 前記ドップラー速度取得手段が取得した前記ドップラー速度のうち、ノイズ信号を取り
除くノイズ除去手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両位置測定システ
ム。 The railway vehicle position measuring system according to claim 1, further comprising a noise removing means for removing a noise signal among the Doppler speeds acquired by the Doppler speed acquiring means. 前記キロ程決定手段が、前記衛星測位速度、または、前記較正速度のどちらか一方を選
択する選択手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鉄道車
両位置測定システム。 The railroad vehicle position measurement system according to claim 1 or 2, wherein the kilometer determination means further includes a selection means for selecting either the satellite positioning speed or the calibration speed. 衛星測位のための電波受信の状態を取得する電波受信状態取得手段をさらに有し、前記
選択手段は、衛星測位のための電波受信の状態が良好であって、正確な衛星測位速度を取
得できるときには、前記衛星測位速度を選択し、衛星測位電波のための前記電波受信の状
態が良好ではなく、正確な衛星測位速度を取得できないときには、前記較正速度を選択す
ることを特徴とする請求項３に記載の鉄道車両位置測定システム。 It further has a radio wave reception state acquisition means for acquiring the radio wave reception state for satellite positioning, and the selection means has a good radio wave reception state for satellite positioning and can acquire an accurate satellite positioning speed. 3. A feature of claim 3, wherein the satellite positioning speed is sometimes selected, and when the radio wave reception state for the satellite positioning radio wave is not good and an accurate satellite positioning speed cannot be obtained, the calibration speed is selected. Railroad vehicle position measurement system described in. 前記ドップラーセンサと、衛星測位のための電波を受信するアンテナが、一体のハウジ
ングに備えられることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか一項に記載の
鉄道車両位置測定システム。 The railway vehicle position measurement system according to any one of claims 1 to 4, wherein the Doppler sensor and an antenna for receiving radio waves for satellite positioning are provided in an integral housing. .. 前記ハウジングを前記鉄道車両の窓に固定させる固定手段を備えることを特徴とする請
求項５に記載の鉄道車両位置測定システム。 The railway vehicle position measurement system according to claim 5, further comprising a fixing means for fixing the housing to the window of the railway vehicle. 前記鉄道車両に搭載される動揺センサで取得される該鉄道車両の動揺の度合を示す値
が、所定の閾値を超過しているか否かを判別する動揺度合判別手段と、
前記動揺センサで取得される前記鉄道車両の動揺の度合を示す値が、前記動揺度合判別
手段によって、前記所定の閾値を超過したと判別されたタイミングに、前記キロ程決定手
段で決定された前記キロ程を記憶する記憶手段とを、さらに備えることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか一項に記載の
鉄道車両位置測定システム。 A sway degree determination means for determining whether or not a value indicating the degree of sway of the railway vehicle acquired by the sway sensor mounted on the railway vehicle exceeds a predetermined threshold value.
The kilometer determination means determines the value indicating the degree of sway of the railway vehicle acquired by the sway sensor at the timing when the sway degree determination means determines that the value exceeds the predetermined threshold value. The railway vehicle position measuring system according to any one of claims 1 to 6, further comprising a storage means for storing a kilometer or so.
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