JP3301001B2 - 列車速度検出装置，列車加速度検出装置，踏切遮断桿制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動列車制御装置，踏
切遮断桿制御装置等に用いる列車速度検出装置，列車加
速度検出装置、およびこの列車速度検出装置を用いた踏
切遮断桿制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の踏切遮断桿制御装置では、踏切か
ら一定距離たとえば９００ｍに列車が到達したとき、遮
断桿の下降を開始するようにしている。しかしこの手法
では、安全確保のため最高速度の列車に合わせて遮断桿
の下降を開始しており、低速の列車が接近する場合、無
駄な待時間が生じる。

【０００３】これに対し、たとえば特開昭６０−４８６
５号公報記載の発明では、線路に沿って特開昭５５−９
３０７７号公報に示すような車軸検知器を複数配置し
て、列車の速度や加速度を検出し、この速度または加速
度により踏切遮断機の閉鎖開始時刻を決めることが提案
されている。

【０００４】図９，図１０はこの従来例の説明図であ
る。図９（従来例１）において、列車５１は、その矢印
の向きに走行し、線路に沿って配置された車軸検知子５
２，５３近傍を通過する。列車５１が車軸検知子５２，
５３間の距離Ｌ１を走行するのに要する時間は、車軸検
知回路５４，５５で車軸を検知した時刻の差ｔ１であ
り、列車５１の速度Ｖは、Ｖ＝Ｌ１／ｔ１となる。

【０００５】図１０（従来例２）において、列車６１
は、その矢印の向きに走行し、線路に沿って配置された
車軸検知子６２〜６５近傍を通過する。列車６１が車軸
検知子６２，６３間の距離Ｌ１を走行するときの速度
は、前述のようにして求められ、これをＶ１とする。同
様にして列車６１が車軸検知子６４，６５間の距離Ｌ１
を走行するときの速度をＶ２とする。ここで車軸検知子
６４，６５による車軸検知の時刻の差がｔ２であれば、
列車加速度αは、α＝（Ｖ２−Ｖ１）／ｔ２となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来例１，従来
例２では、夫々の車軸検知子と、速度，加速度を演算す
る演算装置との間に、検知信号を伝送する複数の信号伝
送線を設ける必要がある。

【０００７】この信号伝送線は、特に車軸検知子が広範
囲にわたって多数設けられるときは、その設置場所の確
保および設置作業が困難となり、設置後においても多数
の車軸検知子とその伝送線のメンテナンスを行っていく
作業が必要となるという問題がある。

【０００８】本発明は、このような状況のもとでなされ
たもので、列車検知器と演算装置との間に信号伝送線を
設置する必要のない、列車速度検出装置，列車加速度検
出装置、およびこの列車速度検出装置を用いた踏切遮断
桿制御装置を提供することを目的とするものである。踏
切遮断桿制御装置についてはフェイルセーフを考慮した
装置とすることも目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、線路に沿って複数の発光源を配置し、
この発光源を光センサで監視するようにする。

【００１０】詳しくは、本発明は、列車速度検出装置を
次の（１）のとおりに、列車加速度検出装置を次の
（２）のとおりに、また踏切遮断桿制御装置を次の
（３），（４）のとおりに、またこれらの装置を（５）
のとおりに構成する。

【００１１】（１）線路に沿って所定の間隔で配置した
複数の発光源と、この複数の発光源を監視する光センサ
と、この光センサで検出した発光源の数変化を検出する
発光源数変化検出手段と、この発光源数変化検出手段の
発光源の数変化検出のタイミングにもとづいて列車速度
を算出する列車速度算出手段とを備えた列車速度検出装
置。

【００１２】（２）前記（１）記載の列車速度検出装置
と、この列車速度検出装置における発光源数変化検出の
タイミングと同装置で検出した複数の列車速度にもとづ
いて列車加速度を算出する列車加速度算出手段とを備え
た列車加速度検出装置。

【００１３】（３）前記（１）記載の列車速度検出装置
と、この列車速度検出装置で検出した列車速度が小さく
なるにしたがい、踏切遮断桿の下降タイミングを最高の
列車速度の際の下降タイミングより、より遅らせるよう
に制御する制御手段とを備えた踏切遮断桿制御装置。

【００１４】（４）列車速度の検出にエラーが発生した
とき、制御手段は遮断桿の下降タイミングを最高の列車
速度の際の下降タイミングとする前記（３）記載の踏切
遮断桿制御装置。

【００１５】（５）列車が複数の発光源に接近したこと
を検知する列車接近検知手段と、列車が前記複数の発光
源を通過したことを検知する列車通過検知手段と、前記
列車接近検知手段で列車接近を検知したとき前記複数の
発光源を点灯し、前記列車通過検知手段で列車通過を検
知したとき前記複数の発光源を消灯する発光源点滅手段
とを備えた前記（１）ないし（４）のいずれかに記載の
装置。

【００１６】

【作用】前記（１）の構成により、光センサで発光源を
監視し、検出した発光源の数変化のタイミングにもとづ
いて列車速度を算出する。

【００１７】前記（２）の構成では、検出された複数の
列車速度と発光源数変化のタイミングにもとづいて列車
加速度が算出される。前記（３）の構成では、遮断桿の
下降タイミングが列車速度に応じて最高の列車速度の際
の下降タイミングより遅れるように制御され、（４）の
構成では、列車速度の検出にエラーが発生したとき、遮
断桿の下降タイミングは最高の列車速度の際の下降タイ
ミングになるように制御される。（５）の構成では列車
速度，加速度の算出を必要とするときのみ発光源が発光
する。

【００１８】

【実施例】以下本発明を実施例により詳しく説明する。

【００１９】（実施例１）図１は実施例１である“列車
速度，加速度検出装置”の説明図である。図において、
１は速度，加速度の検出対象の列車であり、その矢印の
向きに走行し、ある時間後には一点鎖線２に示す位置に
到達する。３−１〜３−５は線路に沿って距離Ｌの間隔
で配置されている発光源である。４は、発光源３−１〜
３−５を監視するための光学系，光センサおよびこの光
センサの出力により列車速度，列車加速度を算出する算
出部を備える主装置である。

【００２０】図２は本実施例の動作を示すフローチャー
トである。このフローチャートを参照しながら、列車速
度，列車加速度の算出の動作について説明する。なお、
同図でＳ１〜Ｓ１３は算出過程の段階（ステップ）を示
す番号である。

【００２１】フローチャートにおける動作のスタートは
主装置の電源投入あるいは列車接近に伴って発生する計
測の指令に基づく。

【００２２】スタートすると、ステップ１（Ｓ１）で、
タイマＴ，カウンタＣをリセットする。Ｓ２で光センサ
に投影されている発光源の数Ｈ₀ を検出する。今、列車
１が図１の実線の位置をその矢印の向きに走行中である
とする。このとき、主装置４の光センサには、発光源３
−１〜３−５が全て投影されており、発光源数Ｈ₀ ＝５
となる。

【００２３】Ｓ３で再度発光源数Ｈ_i を検出するが、列
車１の先端が発光源３−１の位置に達していなければ、
発光源数Ｈ_i ＝５であり、Ｓ４で前回検出の発光源数Ｈ
_i-1＝Ｈ₀ ＝５なので、Ｈ_i ＝Ｈ_i-1 となりＳ３へ戻
り、再度発光源数Ｈ_i の検出が行われる。このＳ３，Ｓ
４の動作は、列車１の先端が発光源３−１の位置に達す
るまで繰り返される。

【００２４】列車１の先端が発光源３−１の位置に達
し、主装置４側から見て、発光源３−１が列車１の先端
で覆われた状態になると、Ｓ３で検出の発光源数Ｈ_i は
４となる。このとき、Ｓ４でＨ_i ＝４，Ｈ_i-1 ＝５なの
でＨ_i ≠Ｈ_i-1 となり、Ｓ５に移りタイマＴがスタート
する。Ｓ６で再度発光源数Ｈ_j を検出する。このとき、
まだ列車１の先端が発光源３−２の位置に達していない
ので、Ｈ_j ＝４であり、前回検出の発光源数Ｈ_j-1 ＝Ｈ
_i ＝４なので、Ｓ７ではＨ_j ＝Ｈ_j-1 であり、Ｓ６へ戻
り、再度発光源数Ｈ_j の検出を行う。このＳ６，Ｓ７の
動作は、列車１の先端が発光源３−２の位置に達するま
で繰り返される。

【００２５】列車１の先端が発光源３−２の位置に達
し、主装置４側から見て発光源３−２が列車１の先端で
覆われた状態になると、Ｓ６で検出される発光源数Ｈ_j
は３となる。

【００２６】今回検出の発光源数Ｈ_j は３、前回検出の
発光源数Ｈ_j-1 は４であるから、Ｓ７でＨ_j ≠Ｈ_j-1 と
なり、Ｓ８に移りタイマ値（発光源数変化検出のタイミ
ング）Ｔ_j を検出する。今回検出のタイマ値がＴ_j で、
前回のタイマ値は０であるから、Ｓ９で列車速度Ｓｐ_j
は、Ｓｐ_j ＝Ｋ／（Ｔ_j −０）で求まる。Ｋは距離Ｌで
決まる定数である。

【００２７】Ｓ１０で列車加速度Ａｃ_j の算出に入る
が、ここでは、今回の速度は前述のとおりＳｐ_j で算出
されているが、前回の速度Ｓｐ_j-1 が算出されていない
ので、算出不能である。

【００２８】Ｓ１１に移り、カウンタ値を０から１にア
ップし、１とする。Ｓ１２で検出のカウンタ値Ｃ_i は１
なのでＳ１３でＣ_i ≠４であり、Ｓ６に戻る。

【００２９】Ｓ６で再度発光源数Ｈ_j を検出するが、列
車１の先端が発光源３−３の位置に達していないので、
Ｈ_j ＝３であり、Ｓ７でＨ_j ＝Ｈ_j-1 なのでＳ６へ戻
る。このＳ６，Ｓ７の動作は、列車１の先端が発光源３
−３の位置にかかるまで繰り返される。

【００３０】列車１の先端が発光源３−３の位置に達す
ると、Ｓ６でＨ_j ＝２となり、Ｓ７でＨ_j ≠Ｈ_j-1 とな
り、Ｓ８でそのときのタイマ値Ｔ_j を検出する。Ｓ９で
今回のタイマ値Ｔ_j と、前回のタイマ値Ｔ_j-1 にもとづ
いて列車速度Ｓｐ_j が算出される。なお前回のタイマ値
Ｔ_j-1 は、列車１の先端が発光源３−２の位置に達した
ときの値である。

【００３１】Ｓ１０で、今回検出の速度Ｓｐ_j ，タイマ
値Ｔ_j と前回検出の速度Ｓｐ_j-1 ，タイマ値Ｔ_j-1 にも
とづいて列車加速度Ａｃ_j は、Ａｃ_j ＝（Ｓｐ_j −Ｓｐ
_j-1 ）／（Ｔ_j −Ｔ_j-1 ）で求まる。

【００３２】Ｓ１１でカウンタＣが１アップし２とな
り、Ｓ１３ではＣ≠４で再びＳ６へ戻る。このＳ６〜Ｓ
１３の動作は、カウンタＣの値Ｃ_i が４となるまで繰り
返される。このようにして、発光源３−２，３−３，３
−４，３−５の位置近傍における列車速度Ｓｐ_j および
発光源３−３，３−４，３−５の位置近傍における列車
加速度Ａｃ_j を検出することができる。

【００３３】カウンタ値Ｃ_i が４となると、Ｓ１３でＣ
_i ＝４となりＳ１に戻り、タイマＴ，カウンタＣがリセ
ットされる。Ｓ２で発光源数Ｈ₀ を検出するが、ここで
は全ての発光源３−１〜３−５が列車１で覆われてお
り、Ｈ₀ ＝０となる。

【００３４】Ｓ３で再び発光源数Ｈ_i を検出する。ここ
ではまだ全ての発光源３−１〜３−５は列車１で覆われ
ているのでＨ_i ＝０であり、Ｓ４で今回検出の発生源数
Ｈ_ｉ＝０と前回検出の発光源数Ｈ_ｉ−１ ＝Ｈ₀ ＝０と
比較すると、Ｈ_i ＝Ｈ_i-1 なのでＳ３に戻る。このＳ
３，Ｓ４の動作は列車１の後端が発光源３−１の位置に
達するまで繰り返される。

【００３５】列車１の後端が発光源３−１の位置を通過
し、主装置４側から発光源３−１が見えるようになる
と、Ｓ３でＨ_i ＝１となり、Ｓ４でＨ_i ≠Ｈ_i-1 なので
Ｓ５に移る。Ｓ５で再びタイマＴがスタートする。Ｓ６
で発光源数Ｈ_j を検出し、Ｓ７で今回検出の発光源数Ｈ
_j と前回検出の発光源数Ｈ_j-1 の比較を行う。

【００３６】列車１の後端が発光源３−２の位置を通過
すると、Ｓ６でＨ_j ＝２となり、Ｓ７でＨ_j ≠Ｈ_j-1 で
Ｓ８に移り、タイマ値Ｔ_j を検出する。Ｓ９で前述と同
様にして列車速度Ｓｐ_j を算出する。Ｓ１０では前回の
速度Ｓｐ_j-1 が算出されていないので、列車加速度Ａｃ
_j は算出不能である。

【００３７】Ｓ１１でカウンタＣの値Ｃ_i を１アップ
し、Ｓ１２でＣ_i ＝１を検出し、Ｓ１３でＣ_i ≠４でＳ
６へ戻る。

【００３８】Ｓ６，Ｓ７の動作を繰り返している間に、
列車１の後端が発光源３−３の位置を通過すると、Ｓ６
でＨ_j ＝３となり、Ｓ７でＨ_j ≠Ｈ_j-1 でＳ８に移り、
タイマ値Ｔ_j を検出し、Ｓ９で列車速度Ｓｐ_j を算出す
る。Ｓ１０では今回検出の列車速度Ｓｐ_j ，タイマ値Ｔ
_j と前回検出の列車速度Ｓｐ_j-1 ，タイマ値Ｔ_j-1 によ
り列車加速度Ａｃ_j が算出される。Ｓ１１でカウンタ値
Ｃ_i が１アップし、Ｓ１２でＣ_i ＝２を検出し、Ｓ１３
でＣ_i ≠４でＳ６へ戻る。

【００３９】カウンタ値Ｃ_i が４になるまでＳ６〜Ｓ１
３の動作が繰り返され、前述のようにして発光源３−
４，３−５近傍での列車速度Ｓｐ_j および列車加速度Ａ
ｃ_j が算出される。Ｓ１２でＣ_i ＝４を検出すると、Ｓ
１３でＣ_i ＝４なのでＳ１へ戻り、タイマＴ，カウンタ
Ｃをリセットする。Ｓ２では既に列車１は発光源３−１
〜３−５を覆う位置にいないので、Ｈ₀ ＝５となる。次
の列車が来るまでＳ３，Ｓ４の動作が繰り返され、次の
列車の先端が発光源３−１の位置を通過すると、Ｓ３で
Ｈ_i ＝４となり、以下前述の列車１の速度，加速度検出
と同様の動作が行われる。

【００４０】このようにして、各列車について、列車速
度が８回、列車加速度が６回算出される。

【００４１】本実施例では夫々の発光源３−１〜３−５
と主装置４との間に、信号伝達線を設ける必要がないの
で、設置が容易であり、保安上も有利である。また列車
速度，列車加速度が多数回検出できるので、高い信頼性
を確保することができる。

【００４２】また本実施例では、大きさ，色，形状等が
多様でかつ高速で移動する列車そのものを監視するので
はなく、大きさ，色，形状が一定で、静止している発光
源を監視しているので、信号の処理が容易で、正確に列
車速度，列車加速度を検出することができる。

【００４３】（実施例２）図３は実施例２である“踏切
遮断桿制御装置”の概略的ブロック図である。図３にお
いて、２１，２２−１部は、実施例１（図１）における
主装置に相当し、不図示の線路に沿って配置した複数の
発光源を監視し、その数の変化のタイミングにもとづい
て列車速度を検出する部分である。列車速度の検出の仕
方は実施例１と同様であり、ここでの説明は省略する。

【００４４】２２−２は、列車速度計測部２２−１で計
測した列車速度にもとづいて、踏切遮断桿の下降，上昇
のタイミングを制御する遮断桿制御部であり、２３は遮
断桿制御部２２−２からの信号により不図示の踏切遮断
桿を駆動する踏切制御機である。

【００４５】遮断桿制御部２２−２は、列車速度計測部
２２−１から列車速度の信号を受け、この列車速度が小
さくなるにしたがい、踏切遮断桿の下降タイミングを最
高の列車速度の際の下降タイミングより、より遅らせた
信号を踏切制御機２３へ送る。

【００４６】これにより、列車速度が小さくなるにした
がい踏切遮断桿の下降タイミングの遅れ、無駄な待ち時
間を無くすことができる。

【００４７】遮断桿制御部２２−２は、列車速度計測部
２２−１で、たとえば所定回数の列車速度の計測ができ
ないなどのエラーが発生したときは、最高の列車速度の
際の遮断桿の下降タイミングを踏切制御機２３へ送っ
て、フェイルセーフ動作を行うように構成されている。

【００４８】なお、踏切遮断桿上昇のタイミングは従来
通りであり、説明を省略する。

【００４９】（変形）図４は２次元光センサであるビデ
オカメラの配置の説明図である。実施例１では図４のカ
メラ１の位置に主装置を配置している。この場合、線路
が直線状で発光源が直線上に配置されておれば、カメラ
の光センサへの投影画像は図５の（ａ）のようになる。
カメラ２の位置に主装置を配置する形で実施することも
でき、このときのカメラの光センサへの投影画像は図５
の（ｂ）のようになっている。このように発光源投影像
は直線上にあるので、光センサとして１次元のラインセ
ンサを用いることができる。

【００５０】ビデオカメラを用いるときは、図５の
（ｃ）に示すように画像の幾何変換を行うと、発光源数
の検出が容易となる。すなわち、図（ｃ）において、各
発光源は水平方向で同じ位置にあるので、各発光源に当
る水平走査線の走査の際、水平方向で同じタイミングで
輝度信号をラッチして発光源の有無を容易にかつ正確に
検出できる。

【００５１】ラインセンサを用いるときも、発光源が投
影される位置は予め決まっているから、ラインセンサの
出力のうち、前記位置の信号をラッチすることにより発
光源の有無を容易にかつ正確に検出することができる。

【００５２】このように、発光源の位置の信号のみをラ
ッチして発光源の有無を検出するようにして、発光源の
位置以外の位置にあるノイズの影響を避けることができ
る。

【００５３】ノイズを避ける手法としては、他に、発光
源を一定周波数の交流或は変調波で付勢し、光センサの
出力からこの一定周波数或は変調波の信号のみを取り出
して発光源数を検出するようにしてもよい。

【００５４】発光源の設置形態としては、図４に示す線
路わきの他に、図６で示すように、枕木に発光源を埋込
む形としてもよい。この場合、空港誘導路の中心線灯の
ようにハロゲン灯器を枕木に埋込むか、カメラと発光器
が近い場合、レーザ光やＬＥＤ発光素子をレンズを介し
て発光させてもよい。

【００５５】図７のように、踏切遮断桿制御装置を構成
して自己診断機能を持たせることができる。すなわち、
各発光源を互に異なるコード信号で駆動し、これをカメ
ラで受けて、診断部で各発光源のコードが受信できてい
るかどうか判定し、受信できていないときは、エラー発
生の警報を出力するものである。

【００５６】発光源にレーザ光を用いてこれをカメラか
ら遠方にセットする場合、レーザ光は強力な発光出力と
なるので、保線のメンテナンス要員がこれをのぞくと危
険である。

【００５７】図８は列車の接近条件（たとえば図９で示
すような車軸検知子を用いることができる）で発光源の
発光を開始し、所定距離列車が通過したとき（たとえば
踏切道を列車が通過したことを示す踏切終止点検知条件
で）この発光を停止させるようにしている。このように
すれば普段は発光素子が利用されないので、素子の寿命
が延長されると共に、作業者に与える危険も少なくする
ことができる。また、列車接近時、故障で発光素子が点
灯しない場合、遮断桿の下降は最大速度相当で行うよう
にすればよい。

【００５８】なお、前述の列車接近検知は、各実施例の
“複数の発光源”より遠方に常時点灯の発光源を配置
し、この発光源を主装置で監視する形で行うこともでき
る。

【００５９】各実施例は、発光源数の減少および増加を
検出しているが、発光源数の減少のみ、または増加のみ
を検出する形で実施することができる。

【００６０】発光源としては、可視光に限らず、赤外光
を用いる形で実施することができ、このときは、列車の
運転者への影響を無くすることができる。

【００６１】なお、各実施例では、列車速度，列車加速
度を演算により求めているが、本発明はこれに限らず、
テーブル検索により求める形で実施することもできる。

【００６２】請求項の“算出”の用語は、このテーブル
検索法を含む意味で用いている。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
列車検知器と演算装置の間に信号伝送線を設置する必要
がなく、この信号伝送線の設置場所の確保，設置作業，
保安等の問題が解消する。

【００６４】請求項３，請求項４記載の発明では、更に
フェイルセーフ動作を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の説明図

【図２】 実施例１の動作を示すフローチャート

【図３】 実施例２の構成を示すブロック図

【図４】 光センサの配置の説明図

【図５】 画像の幾何変換の説明図

【図６】 発光源の設置例を示す図

【図７】 自己診断機構の説明図

【図８】 実施例２の変形のブロック図

【図９】 従来例１の説明図

【図１０】 従来例２の説明図

【符号の説明】

１ 列車 ３−１〜３−５ 発光源 ４ 主装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01P 3/68 G01P 3/36 B61L 1/02 B61L 29/22 G01P 15/16

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 線路に沿って所定の間隔で配置した複数
   の発光源と、この複数の発光源を監視する光センサと、
   この光センサで検出した発光源の数変化を検出する発光
   源数変化検出手段と、この発光源数変化検出手段の発光
   源の数変化検出のタイミングにもとづいて列車速度を算
   出する列車速度算出手段とを備えたことを特徴とする列
   車速度検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の列車速度検出装置と、こ
   の列車速度検出装置における発光源数変化検出のタイミ
   ングと同装置で検出した複数の列車速度にもとづいて列
   車加速度を算出する列車加速度算出手段とを備えたこと
   を特徴とする列車加速度検出装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の列車速度検出装置と、こ
   の列車速度検出装置で検出した列車速度が小さくなるに
   したがい、踏切遮断桿の下降タイミングを最高の列車速
   度の際の下降タイミングより、より遅らせるように制御
   する制御手段とを備えたことを特徴とする踏切遮断桿制
   御装置。
4. 【請求項４】 列車速度の検出にエラーが発生したと
   き、制御手段は遮断桿の下降タイミングを最高の列車速
   度の際の下降タイミングとすることを特徴とする請求項
   ３記載の踏切遮断桿制御装置。
5. 【請求項５】 列車が複数の発光源に接近したことを検
   知する列車接近検知手段と、列車が前記複数の発光源を
   通過したことを検知する列車通過検知手段と、前記列車
   接近検知手段で列車接近を検知したとき前記複数の発光
   源を点灯し、前記列車通過検知手段で列車通過を検知し
   たとき前記複数の発光源を消灯する発光源点滅手段とを
   備えた前記請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の
   装置。