(57)【要約】【課題】地上側で列車の位置および速度を検知する新たな技術を提案すること。【解決手段】踏切１０の警報制御装置３０は、踏切１０に対する列車の位置および速度を検知する検知装置４０と、検知装置４０により検知された列車の位置および速度に基づいて、踏切１０の警報制御の開始タイミングおよび／又は終止タイミングを決定するタイミング決定部３２とを備える。検知装置４０は、踏切１０内または踏切１０から所定距離内に定められたレールＲの所定位置Ｐｉから、所定のパルス周波数のパルス波であるパルス波を周期的に送信する送信部４２と、列車がレールＲに在線していた場合に生じるパルス波に対する反射波を所定位置Ｐｉにて検出する検出部４４と、送信部４２によるパルス波の送信と検出部４４による反射波の検出との送受信間隔および当該送受信間隔の変化に基づいて、列車の位置および速度を算出する算出部４６とを備える。【選択図】図１
2020132064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レール上を走行する列車の位置および／又は速度を検知する検知方法であって、
所定のパルス周波数のパルス波を前記レールの所定位置から周期的に送信することと、
前記列車が前記レールに在線していた場合に生じる前記パルス波に対する反射波を前記所定位置にて検出することと、
前記パルス波と前記検出された反射波との送受信間隔に基づいて、前記列車の位置および／又は速度を算出することと、
を含む検知方法。
【請求項２】
前記反射波の前記検出の有無、および、前記算出された前記列車の位置、に基づいて、前記パルス周波数を制御すること、
を更に含む請求項１に記載の検知方法。
【請求項３】
前記パルス周波数を制御することは、前記反射波の前記検出がなされない場合の周波数に比べて、前記算出された前記列車の位置が前記所定位置に近いことを示す所定の近距離条件を満たす場合の周波数の方が、高くなるように制御することを含む、
請求項２に記載の検知方法。
【請求項４】
前記送信することは、第１のパルス周波数による第１のパルス波と、前記第１のパルス周波数より高い第２のパルス周波数による第２のパルス波とを重畳させて、又は、順次切り替えて送信することを含み、
前記検出することは、前記第１のパルス波に対する第１の反射波と、前記第２のパルス波に対する第２の反射波とを検出することを含み、
前記算出することは、前記第１のパルス波と前記検出された第１の反射波との送受信間隔を含む第１の送受信状況と、前記第２のパルス波と前記検出された第２の反射波との送受信間隔を含む第２の送受信状況と、に基づいて、前記列車の位置および／又は速度を算出することを含む、
請求項１に記載の検知方法。
【請求項５】
前記算出することは、
前記列車の位置が前記所定位置から遠いことを示す所定の遠距離条件を満たす場合には前記第１の送受信状況に基づいて前記列車の位置および／又は速度を算出することと、
前記列車の位置が前記所定位置に近いことを示す所定の近距離条件を満たす場合には前記第２の送受信状況に基づいて前記列車の位置および／又は速度を算出することと、
を含む、
請求項４に記載の検知方法。
【請求項６】
前記反射波の前記検出の有無に基づいて、所定区間内の列車の在線有無を判定すること、
を更に含む請求項１〜５の何れか一項に記載の検知方法。
【請求項７】
踏切の警報制御方法であって、
前記踏切内または前記踏切から所定距離内に前記所定位置を定め、前記踏切に対する、１）列車の位置、或いは、２）列車の位置および速度を、請求項１〜６の何れか一項に記載の検知方法により検知することと、
前記検知結果に基づいて、前記踏切の警報制御の開始タイミングおよび／又は終止タイミングを決定することと、
を含む警報制御方法。
【請求項８】
レール上を走行する列車の位置および／又は速度を検知する検知装置であって、
所定のパルス周波数のパルス波を前記レールの所定位置から周期的に送信する送信部と、
前記列車が前記レールに在線していた場合に生じる前記パルス波に対する反射波を前記所定位置にて検出する検出部と、
前記送信部による前記パルス波の送信と前記検出部よる前記反射波の検出との送受信間隔に基づいて、前記列車の位置および／又は速度を算出する算出部と、
を備えた検知装置。
【請求項９】
踏切の警報制御装置であって、
前記踏切内または前記踏切から所定距離内に前記所定位置を定め、前記踏切に対する、１）列車の位置、或いは、２）列車の位置および速度を検知する請求項８に記載の検知装置と、
前記検知装置による検知結果に基づいて、前記踏切の警報制御の開始タイミングおよび／又は終止タイミングを決定するタイミング決定部と、
を備えた警報制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、列車の位置および速度を検知する検知方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
列車の位置や速度の検知は様々な場面で利用されている。一例として踏切について説明する。鉄道の踏切には、踏切警報機や踏切しゃ断機、これらの動作を制御する踏切制御装置を含む踏切保安装置が設けられる。踏切保安装置は、列車の接近によって踏切警報機の鳴動や踏切しゃ断機の降下といった警報を開始し、列車の通過によって警報を終了する制御を行う。踏切への列車の接近や通過の検知方式としては、警報開始点や警報終止点に設置した踏切制御子によって検知する点制御方式や（例えば、特許文献１参照）、警報開始点から警報終止点までの踏切警報区間全体に軌道回路を設置し、区間内の列車を連続的に検知する連続閉電路方式、などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−９６７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、特に都市近郊区間などの運行本数が多い線区では、踏切の遮断時間が長くなる、いわゆる“開かずの踏切”が問題となっている。踏切の警報開始点は、列車が最高速度で走行する場合に、警報の開始から列車が踏切に到達するまでの警報時間が予め定められた標準警報時間を確保できるような位置に定められている。列車の運行本数が多い区間では、踏切を、同方向或いは逆方向の複数の列車が頻繁に通過することになり、各列車の警報が途切れずに連続することでしゃ断時間が長くなり易い。また、列車間隔が短い場合、列車速度が低下するため、踏切への到達時間が長くなり、その分、しゃ断時間が長くなる。
【０００５】
そこで、踏切のしゃ断時間の短縮のための様々な手法が開発されている。例えば、踏切に接近する列車の位置および速度に応じて警報開始点を切り替える手法がある。何れの手法にしても、踏切に接近する列車の位置および速度を、随時、取得する必要がある。
【０００６】
列車の位置や速度の検知が利用されている例として踏切を説明したが、踏切以外にも、列車の位置や速度を利用する或いは利用できる場面は種々ある。例えば、列車接近等の案内表示や放送を行う場合、定位置に停止したかどうかを検出する場合、等が挙げられる。
【０００７】
列車検知としては、上記の閉そく区間の在線を検知するための軌道回路が主流であるが、軌道回路は区間単位での在線を検知する装置であるため、列車の位置および速度の検知精度には自ずと限界がある。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、地上側で列車の位置および速度を検知する新たな技術を提案すること、である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための第１の発明は、
レール上を走行する列車の位置および／又は速度を検知する検知方法であって、
所定のパルス周波数のパルス波を前記レールの所定位置から周期的に送信することと、
前記列車が前記レールに在線していた場合に生じる前記パルス波に対する反射波を前記所定位置にて検出することと、
前記パルス波と前記検出された反射波との送受信間隔に基づいて、前記列車の位置および／又は速度を算出することと、
を含む検知方法である。
【００１０】
第１の発明によれば、レールの所定位置からパルス波を送信してその反射波を検出するといった簡易な方法で、レール上を走行する列車の位置および／又は速度を検知することができる。つまり、レール上の列車の輪軸によってレール間が短絡され、その短絡位置でパルス波が反射するが、パルス波の送信位置である所定位置から短絡位置までの距離（レールに沿った長さ）によって、パルス波の送信から反射波の検出までの送受信間隔が変化する。このため、送受信間隔から、パルス波の反射が生じた位置、つまり、列車の位置を検知することができる。また、列車の走行に伴ってレール間の短絡位置が変化するので、送受信間隔が変化する。このため、パルス波の送信を複数回行い、それぞれの送受信間隔の変化から、パルス波の反射が生じた位置の変化、つまり、列車の位置の変化である列車の速度を検知することができる。これらにより、地上側の所定位置において、列車の位置および／又は速度を検知することが可能となる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、
前記反射波の前記検出の有無、および、前記算出された前記列車の位置、に基づいて、前記パルス周波数を制御すること、
を更に含む検知方法である。
【００１２】
第２の発明によれば、反射波の検出の有無、および、算出した列車位置に基づいて、パルス波のパルス周波数を制御することで、反射波を検出し易くし、列車の位置および／又は速度を確実に検知することが可能となる。つまり、パルス波はレール中の伝播距離が長くなるにつれて減衰する。例えば、列車が存在しない場合や、在線するが所定位置から遠方である場合には、反射波が検出されにくくなる。このため、反射波が検出されない場合や、算出した列車位置が遠い場合には、パルス波のパルス周波数を低くすることで、パルス波のパルス幅が長くなり反射波を検出し易くすることができる。
【００１３】
第３の発明は、第２の発明において、
前記パルス周波数を制御することは、前記反射波の前記検出がなされない場合の周波数に比べて、前記算出された前記列車の位置が前記所定位置に近いことを示す所定の近距離条件を満たす場合の周波数の方が、高くなるように制御することを含む、
検知方法である。
【００１４】
パルス波はレール中の伝播距離が長くなるにつれて減衰するため、伝播距離が長い場合にはパルス幅が長くなるようにパルス周波数を低くし、伝播距離が短い場合にはパルス幅が短くなるようにパルス周波数を高くすることが好適である。このため、第３の発明のように、反射波が検出されない場合の周波数に比べて、列車位置が所定位置に近い場合の周波数のほうが高くなるように制御することで、反射波を検出し易くし、列車の位置および／又は速度をより精度良く検知することが可能となる。
【００１５】
第４の発明は、第１の発明において、
前記送信することは、第１のパルス周波数による第１のパルス波と、前記第１のパルス周波数より高い第２のパルス周波数による第２のパルス波とを重畳させて、又は、順次切り替えて送信することを含み、
前記検出することは、前記第１のパルス波に対する第１の反射波と、前記第２のパルス波に対する第２の反射波とを検出することを含み、
前記算出することは、前記第１のパルス波と前記検出された第１の反射波との送受信間隔を含む第１の送受信状況と、前記第２のパルス波と前記検出された第２の反射波との送受信間隔を含む第２の送受信状況と、に基づいて、前記列車の位置および／又は速度を算出することを含む、
検知方法である。
【００１６】
パルス波はレール中の伝播距離が長くなるにつれて減衰するため、例えば、列車が存在しない場合や、在線するが所定位置から遠方である場合には、反射波が検出されにくくなる。このため、第４の発明のように、パルス周波数が異なる２種類のパルス波（第１のパルス波、第２のパルス波）を重畳させて、又は、順次切り替えて送信し、それぞれについての送受信状況に基づくことで、列車の位置および／又は速度をより精度良く検知することが可能となる。
【００１７】
第５の発明は、第４の発明において、
前記算出することは、
前記列車の位置が前記所定位置から遠いことを示す所定の遠距離条件を満たす場合には前記第１の送受信状況に基づいて前記列車の位置および／又は速度を算出することと、
前記列車の位置が前記所定位置に近いことを示す所定の近距離条件を満たす場合には前記第２の送受信状況に基づいて前記列車の位置および／又は速度を算出することと、
を含む、
検知方法である。
【００１８】
パルス波はレール中の伝播距離が長くなるにつれて減衰する。このため、第５の発明のように、算出した列車の位置が所定位置から遠い場合には、パルス周波数が低いほうの第１のパルス波についての第１の送受信状況に基づき、算出した列車の位置が所定位置から近い場合には、パルス周波数が高いほうの第２のパルス波についての第２の送受信状況に基づくことで、列車の位置および／又は速度をより精度良く検知することが可能となる。
【００１９】
第６の発明は、第１〜第５の何れかの発明において、
前記反射波の前記検出の有無に基づいて、所定区間内の列車の在線有無を判定すること、
を更に含む検知方法である。
【００２０】
パルス波はレール中の伝播距離が長くなるにつれて減衰するため、例えば、列車が存在しない場合や、在線するが所定位置から遠方である場合には、反射波が検出されなくなる。このため、第６の発明のように、反射波が検出されない場合には、所定区間内に列車が在線していないことを判定することができる。所定区間は、例えば、パルス波のレール中の伝播距離と減衰の程度との関係から、反射波がほぼ検出されないとみなせる伝播距離までの区間として定めることができる。
【００２１】
第７の発明は、
踏切の警報制御方法であって、
前記踏切内または前記踏切から所定距離内に前記所定位置を定め、前記踏切に対する、１）列車の位置、或いは、２）列車の位置および速度を、第１〜第６の何れかの発明の検知方法により検知することと、
前記検知結果に基づいて、前記踏切の警報制御の開始タイミングおよび／又は終止タイミングを決定することと、
を含む警報制御方法である。
【００２２】
第７の発明によれば、踏切に対する列車の位置や速度を検知することができ、検知した列車の位置や速度に基づいて踏切の警報制御の開始タイミングおよび／又は終止タイミングを決定することで、踏切のしゃ断時間を短縮するような制御が可能となる。
【００２３】
第８の発明として、
レール上を走行する列車の位置および／又は速度を検知する検知装置であって、
所定のパルス周波数のパルス波を前記レールの所定位置から周期的に送信する送信部と、
前記列車が前記レールに在線していた場合に生じる前記パルス波に対する反射波を前記所定位置にて検出する検出部と、
前記送信部による前記パルス波の送信と前記検出部よる前記反射波の検出との送受信間隔に基づいて、前記列車の位置および／又は速度を算出する算出部と、
を備えた検知装置を構成しても良い。
【００２４】
第８の発明によれば、第１の発明の作用効果を有する検知装置を実現することができる。
【００２５】
第９の発明として、
踏切の警報制御装置であって、
前記踏切内または前記踏切から所定距離内に前記所定位置を定め、前記踏切に対する、１）列車の位置、或いは、２）列車の位置および速度を検知する第８の発明の検知装置と、
前記検知装置による検知結果に基づいて、前記踏切の警報制御の開始タイミングおよび／又は終止タイミングを決定するタイミング決定部と、
を備えた警報制御装置を構成しても良い。
【００２６】
第９の発明によれば、第７の発明の作用効果を有する警報制御装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】警報制御装置の適用例。
【図２】列車位置の検知の説明図。
【図３】列車速度の検知の説明図。
【図４】パルス周波数設定データの一例。
【図５】警報開始点設定データの一例。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態によって本発明が限定されるものではなく、本発明を適用可能な形態が以下の実施形態に限定されるものでもない。また、図面の記載において、同一要素には同一符号を付す。
【００２９】
［全体構成］
図１は、本実施形態の警報制御装置３０の適用例である。図１に示すように、警報制御装置３０は、鉄道における踏切１０の近傍に設置され、踏切１０に設置されている踏切しゃ断機１２や踏切警報機１４といった踏切保安設備を制御する。具体的には、レール上を走行する列車の接近によって踏切しゃ断機１２の降下や踏切警報機１４の鳴動等による警報を開始し、その後、列車の通過によって警報を停止するといった制御を行う。警報制御装置３０は、踏切１０に対する列車の位置および速度を検知する検知装置４０を有し、この検知装置４０が検知した列車の位置および速度に基づいて、踏切１０の警報制御を行う。
【００３０】
［原理］
（Ａ）列車の位置の検知
検知装置４０による列車の位置および速度の検知について説明する。図２は、検知装置４０による列車の検知方法を説明する図である。検知装置４０は、レールＲの所定位置Ｐｉからパルス波を周期的に送信する。パルス波を送信する所定位置Ｐｉは、踏切１０内或いは踏切１０からの距離が所定距離内である列車の進入側の位置である。パルス波は、例えば、所定周波数の正弦波の信号や、この正弦波を自乗した信号、或いは、方形波の信号を生成し、その波形の正値の半周期分の信号波形を取り出すことで生成することができる。勿論、パルス波はこれに限らない。例えば、正値とゼロと負値とを含む１周期分の信号波形をパルス波としてもよいし、三角波の半周期あるいは１周期分の信号波形をパルス波としてもよい。パルス波の送信間隔は、後述する送受信間隔Δｔよりも十分に長い時間（例えば０．１秒以上）とする。検知装置４０は、パルス波を、レールＲの所定位置Ｐｉから送信する。
【００３１】
レールＲ上に列車が存在する場合、その列車の輪軸によってレールＲ間が短絡されることから、その短絡位置Ｐｒでパルス波が反射し、所定位置Ｐｉにおいて反射波が検出される。所定位置Ｐｉにおけるパルス波の送信から反射波の検出までに要した送受信間隔Δｔから、所定位置Ｐｉから短絡位置Ｐｒまでの距離Ｄは、次式（１）で求められる。
【数１】
2020132064.tif 000003
送受信間隔Δｔは、所定位置Ｐｉにおけるパルス波の送信時刻を時刻ｔｉ、反射波の検出時刻を時刻ｔｓとすると、次式（２）で与えられる。
【数２】
2020132064.tif 000004
【００３２】
式（１）において、Ｖｐは、レールＲ中の電磁波の伝播速度であり、次式（３）で与えられる。
【数３】
2020132064.tif 000005
式（３）において、Ｖ０は光の速度、εｒはレールＲの比誘電率である。
【００３３】
この距離Ｄが、列車の位置に相当する。つまり、所定位置Ｐｉから距離Ｄだけ離れた位置が、パルス波の反射が生じた時刻ｔｒにおける列車の位置（精確には、先頭車両の輪軸による短絡位置Ｐｒ）である。所定位置Ｐｉがキロ程で表されているならば、その位置に距離Ｄを加算或いは減算することで、キロ程で表される列車位置に変換することができる。パルス波の反射が生じた時刻ｔｒは、次式（４）で与えられる。
【数４】
2020132064.tif 000006
【００３４】
（Ｂ）列車の速度の検知
このように、検知装置４０は、パルス波の送信からその反射波の検出までの送受信間隔Δｔから列車位置を検知する。更に、パルス波の送信およびその反射波の検出を連続して複数回行い、それぞれの送受信間隔Δｔの変化から、パルス波の反射が生じた位置の変化、つまり、列車位置の変化から列車の速度を検知する。
【００３５】
図３は、検知装置４０による列車の速度の検知方法を説明する図である。図３（ａ）に示すように、１回目のパルス波の送信時刻を時刻ｔｉ１、反射波の検出時刻を時刻ｔｓ１とすると、送受信間隔Δｔ１は、Δｔ１＝ｔｓ１−ｔｉ１、である。そして、パルス波の反射が生じた反射時刻ｔｒ１は、次式（５）となり、その反射が生じた位置Ｐｒ１までの距離Ｄ１は、次式（６）となる。
【数５】
2020132064.tif 000007
【００３６】
次いで、図３（ｂ）に示すように、２回目のパルス波の送信時刻を時刻ｔｉ２、反射波の検出時刻を時刻ｔｓ２とすると、送受信間隔Δｔ２は、Δｔ２＝ｔｓ２−ｔｉ２、である。そして、パルス波の反射が生じた反射時刻ｔｒ２は、次式（７）となり、その反射が生じた位置Ｐｒ２までの距離Ｄ２は、次式（８）となる。
【数６】
2020132064.tif 000008
【００３７】
従って、時刻ｔｒ１，ｔｒ２の間の列車位置の変化から、列車の速度Ｖは、次式（９）で与えられる。
【数７】
2020132064.tif 000009
この式（９）を変形して送受信間隔Δｔ１，Δｔ２を用いて表すと、次式（１０）となる。つまり、送受信間隔Δｔ１，Δｔ２に基づいて列車の速度Ｖを算出することができる。
【数８】
2020132064.tif 000010
【００３８】
なお、レールＲ上に列車が存在しない場合、或いは、存在するが充分遠い場合には、パルス波の反射が生じない、或いは、パルス波や反射波が減衰することで所定位置Ｐｉにおいて反射波は検出されない。この場合、レールＲの所定区間内（具体的には、所定位置Ｐｉを含む軌道回路内や、反射波が検出されると推定され得る最大距離の範囲内）に列車は存在しないと判断する。
【００３９】
また、パルス波の送信およびその反射波の検出を連続して複数回行うことで、列車の進行方向も判定することができる。具体的には、今回の反射波の検出による距離Ｄ２と、前回の反射波の検出による距離Ｄ１とを比較し、前回の距離Ｄ１より今回の距離Ｄ２のほうが小さければ、列車が所定位置Ｐｉに近づいていると判定し、逆に、前回の距離Ｄ１より今回の距離Ｄ２のほうが大きければ、列車が所定位置Ｐｉから遠ざかっていると判定することができる。
【００４０】
（Ｃ）パルス波の制御
検知装置４０は、パルス波の送信およびその反射波の検出を連続して複数回行うことで、踏切１０に接近する列車の位置および速度を断続的に検知することができる。このとき、反射波の有無、および、算出した列車の位置に基づいて、パルス波のパルス周波数（パルス幅）を制御する。具体的には、反射波の検出がなされない場合のパルス周波数に比べて、検知した列車の位置が所定位置に近いことを示す所定の近距離条件を満たす場合にパルス周波数のほうが高くなるように制御する。なお、パルス波のパルス周波数を制御することは、パルス波のパルス幅を制御することに相当する。つまり、パルス周波数を高くすることは、パルス波のパルス幅を短くすることであり、パルス周波数を低くすることは、パルス波のパルス幅を長くすることである。
【００４１】
検知装置４０は、踏切１０に接近してくる列車の位置および速度を検知するため、先ず、列車が充分に遠方であって反射波が検出されない状況では、パルス波のパルス周波数を所定の初期周波数Ｆ０とする。その後、列車の接近によって、反射波を検出して列車の位置および速度が検知できるようになった以降は、検知した列車位置に応じて、次回のパルス波のパルス周波数を、初期周波数Ｆ０より高いパルス周波数に変更する。
【００４２】
列車位置に応じたパルス周波数の変更は、例えば、所定位置Ｐｉから列車位置までの距離が所定距離以下であることを近距離条件として、この近距離条件を満たした場合に、より高いパルス周波数に変更することで実現できる。また、列車位置（所定位置Ｐｉからの距離Ｄに相当）とパルス周波数Ｆとの対応関係を、データテーブルや、距離Ｄを変数とする関係式（Ｆ＝ｆ（Ｄ））といった形式で予め定めておき、検知した列車位置に対応するパルス周波数Ｆに変更することとしてもよい。列車は踏切１０に接近してくることから、パルス波のパルス周波数Ｆを徐々に高くするように対応関係を定めておくとよい。これは、レールを伝播する信号の伝播距離が長いほど、パルス波の波形の減衰が大きくなり、反射波が検出されにくくなるため、伝播距離が長い場合にはパルス周波数を低くしてパルス幅を長く、伝播距離が短い場合にはパルス周波数を高くしてパルス幅を短くすることが好適であるためである。
【００４３】
（Ｄ）警報制御の開始タイミング
警報制御装置３０による踏切の警報制御について説明する。警報制御装置３０は、検知装置４０によって検知された列車の位置および速度に基づいて、踏切１０の警報制御の開始タイミングおよび終止タイミングを制御する。具体的には、踏切の手前に定められた警報開始点に列車が到達すると、踏切の警報制御を開始する。警報開始点は、線区に定められる最高速度で走行している列車が踏切に到達する前に余裕をもって踏切のしゃ断が完了する位置に定められる。その後、踏切の進出側に定められた警報終止点に列車が到達すると、警報制御を終了する。
【００４４】
警報制御装置３０は、接近する列車の速度に応じて警報開始点の位置を変更する。具体的には、接近している列車の速度が遅いほど、踏切１０から近い位置となるように警報開始点を変更する。検知装置４０は、踏切１０に接近してくる列車の位置および速度を検知するため、先ず、列車が充分に遠方であって反射波が検出されない状況では、警報開始点を所定の初期位置Ｐ０とする。この初期位置Ｐ０は、列車が線区に定められた最高速度で走行する場合を想定した警報開始位置である。その後、列車の接近によって、反射波を検出して列車の位置および速度が検知できるようになった以降は、検知した列車速度に応じて、警報開始点の位置を、初期位置Ｐ０より踏切１０に近い位置に変更する。
【００４５】
列車速度に応じた警報開始点の変更は、例えば、列車速度Ｖと警報開始点Ｐの位置との対応関係を、データテーブルや、列車速度Ｖを変数とする関係式（Ｐ＝ｆ（Ｖ））といった形式で予め定めておき、検知した列車速度に対応する位置に警報開始点を変更するようにすればよい。
【００４６】
また、警報制御装置３０は、検知された列車速度に応じて警報開始点の位置を変更すると、列車速度とともに検知された列車位置が警報開始点に到達しているかを判断する。そして、到達しているならば、直ちに、踏切の警報制御を開始させ、到達していないならば、検知された走行速度で走行した場合の警報開始点の到達時刻を予測して警報開始タイミングとする。なお、踏切１０の警報制御を開始した後は、列車が踏切１０を通過するまで警報制御を終了しない。列車の踏切１０の通過は、同様に、列車位置が警報終止点に到達したかによって判断する。警報終止点に到達したならば、踏切１０の警報制御を終了させる。
【００４７】
なお、単線の場合、踏切を両方向の列車が通過するため、踏切の両側それぞれに警報開始点および警報終止点が設けられる。上述のように、本実施形態の警報制御装置３０は、列車の進行方向をも判定できるので、一方向から踏切に接近して踏切を通過した列車が、当該列車からみて踏切の進出側に設けられている他方向の列車のための警報開始点に到達した場合には、列車の進行方向から、不要な警報制御を開始しないようにすることができる。
【００４８】
［機能構成］
図１に示したように、警報制御装置３０は、踏切１０に接近および進出する列車の位置および速度を検知する検知装置４０と、検知装置４０が検知した列車の位置および速度に基づいて、踏切の警報制御の開始および終止タイミングを決定するタイミング決定部３２とを有する。検知装置４０は、送信部４２と、検出部４４と、算出部４６とを有する。
【００４９】
送信部４２は、レールＲの所定位置Ｐｉから、所定のパルス周波数のパルス波を周期的に送信する。パルス波の送信タイミングやパルス周波数は、算出部４６の指示に従う。また、パルス波を送信すると、その送信時刻ｔｉを算出部４６に出力する。
【００５０】
検出部４４は、列車がレールＲに在線した場合に生じるパルス波に対する反射波を検出する。検出位置は、パルス波の送信位置と同じ所定位置Ｐｉである。検出部４４は、反射波を検出すると、その検出時刻ｔｓを算出部４６に出力する。
【００５１】
算出部４６は、送信部４２が送信したパルス波と検出部４４が検出した反射波との送受信間隔および送受信間隔の変化に基づいて、列車の位置および速度を算出する。具体的には、送信部４２によるパルス波の送信時刻ｔｉから、検出部４４による反射波の検出時刻ｔｓまでの経過時間を送受信間隔Δｔとして求め、式（１）に従って、所定位置Ｐｉから反射が生じた位置までの距離Ｄを算出し、この距離Ｄに基づいて列車位置を算出する。また、式（９），（１０）に従って、列車速度を算出する。
【００５２】
また、算出部４６は、送信部４２によるパルス波の送信タイミングやパルス周波数を制御する。送信タイミングは、今回のパルス波の送信時刻から、次回のパルス波の送信時刻までの時間間隔が、所定の送信待機時間よりも長くなるように制御する。送信待機時間は、パルス波が、検知対象区間の進入側の端部で反射した場合に反射波が所定位置Ｐｉに到達するまでに要する時間、である。検知対象区間は、検知装置４０が列車の位置および速度の検知対象とする区間であり、具体的には、列車が線区に定められる最高速度で走行する場合の警報開始点を含む長さの区間とし、パルス波の減衰や、絶縁継ぎ目の有無を考慮して定められる。
【００５３】
パルス周波数については、算出した列車位置に応じて制御する。つまり、パルス波を送信しても反射波が検出されない状況では、パルス周波数を所定の初期周波数Ｆ０とする。その後、反射波が検出されて列車位置を算出すると、パルス周波数設定データ４８に従って、算出した列車位置に対応するパルス周波数Ｆを、次回のパルス波のパルス周波数とする。
【００５４】
図４に、パルス周波数設定データ４８の一例を示す。パルス周波数設定データ４８は、例えば、図４（ａ）に示すような、列車位置に相当する所定位置Ｐｉからパルス波の反射位置までの距離Ｄと、パルス周波数Ｆとを対応付けたデータテーブルとしても良い。或いは、図４（ｂ）に示すような、距離Ｄとパルス周波数Ｆとの関係のグラフを表す関係式（Ｆ＝ｆ１（Ｄ），ｆ２（Ｄ））としても良い。何れの対応関係も、距離Ｄが長くなるにつれてパルス周波数Ｆが低くなるように定められている。
【００５５】
また、算出部４６は、初期位置Ｐｉからパルス波の反射が生じた位置までの距離Ｄの変化に基づいて、列車の進行方向を判定する。具体的には、今回の反射波の検出による距離Ｄ２と、前回の反射波の検出による距離Ｄ１とを比較し、前回の距離Ｄ１より今回の距離Ｄ２のほうが小さければ、列車が所定位置Ｐｉに近づいている、つまり、踏切１０に近づく方向に進行しており、逆に、前回の距離Ｄ１より今回の距離Ｄ２のほうが大きければ、列車が所定位置Ｐｉから遠ざかっている、つまり、踏切１０を通過して踏切１０から遠ざかる方向に進行している、と判定することができる。
【００５６】
タイミング決定部３２は、検知装置４０の検知結果である列車の位置および速度に基づいて、踏切１０の警報制御の開始タイミングおよび終止タイミングを決定する。具体的には、警報開始点設定データ３４に従って、検知された列車速度に対応する位置に警報開始点を変更・設定する。
【００５７】
図５に、警報開始点設定データ３４の一例を示す。警報開始点設定データ３４は、例えば、図５（ａ）に示すような、列車速度Ｖと、踏切１０から警報開始点までの距離Ｌとを対応付けたデータテーブルとしても良い。或いは、図５（ｂ）に示すような、列車速度Ｖと距離Ｌとの関係のグラフを表す関係式（Ｌ＝ｆ３（Ｖ），ｆ４（Ｖ））としても良い。何れの対応関係も、列車速度Ｖが速くなるにつれて距離Ｌが長くなるように定められている。
【００５８】
タイミング決定部３２は、検知された列車位置が、設定した警報開始点に到達しているかを判断し、到達しているならば、警報制御の開始タイミングが到来していると判断して、直ちに、踏切１０の踏切保安設備に対して警報制御を開始させる。列車位置が警報開始点に到達していないならば、検知された走行速度で走行した場合の警報開始点の到達時刻を予測して警報制御の開始タイミングとする。その後、列車位置が所定の警報終止点に到達しているかを判断し、到達しているならば、警報制御の終止タイミングが到来したと判断して、踏切１０の踏切保安設備に対して警報制御を終了させる。
【００５９】
なお、警報開始点を列車速度にかかわらず固定位置としてもよい。この場合、タイミング決定部３２は、検知された列車位置が当該警報開始点に到達しているかを判断して、警報制御の開始タイミングが到来しているかを判断する。つまり、検知装置４０の検知結果である列車の位置に基づいて、踏切の警報制御の開始タイミングおよび終止タイミングを決定する。
【００６０】
［作用効果］
このように、本実施形態の警報制御装置３０によれば、レールＲの所定位置Ｐｉからパルス波を送信してその反射波を検出するといった簡易な方法で、地上の所定位置からの列車の位置および速度を検知することができる。また、検知した列車の位置および速度に基づいて踏切１０の警報制御の開始および終止タイミングを決定することができるため、踏切のしゃ断時間を短縮する制御が可能となる。
【００６１】
［変形例］
なお、本発明を適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
【００６２】
例えば、パルス周波数が異なる複数種類のパルス波を重畳させて、又は、順次切り替えて交互に送信することにしても良い。具体的には、第１のパルス周波数Ｆ１による第１のパルス波と、第１のパルス周波数Ｆ１より高い第２のパルス周波数Ｆ２による第２のパルス波とを重畳させて、又は、順次切り替えて交互に送信し、反射波として、第１のパルス波に対する第１の反射波と、第２のパルス波に対する第２の反射波とを検出する。そして、第１のパルス波と第１の反射波との送受信間隔および送受信間隔の時間変化である第１の送受信状況に基づく列車の位置および速度と、第２のパルス波と第２の反射波との送受信間隔および送受信間隔の時間変化である第２の送受信状況に基づく列車の位置および速度とを算出し、これらから最終的な列車の位置および速度を決定する。前回検知した列車位置の所定位置Ｐｉからの距離が所定距離以上であることを列車位置が所定位置Ｐｉから遠いことを示す遠距離条件として、遠距離条件を満たす場合には、第１の送受信状況に基づく列車の位置および速度を採用し、前回検知した列車位置の所定位置Ｐｉからの距離が所定距離以下であることを列車位置が所定位置Ｐｉから近いことを示す近距離条件として、近距離条件を満たす場合には、第２の送受信状況に基づく列車の位置および速度を採用することで、列車の位置および速度をより精度良く検知することが可能となる。或いは、検出した反射波の減衰の程度が小さいほうといったように何れか一方を採用したり、両方の平均値を求める、としてもよい。
【００６３】
上述した実施形態では、検知した列車の位置および速度を踏切制御に利用する場合の例を説明した。しかし、検知した列車の位置および速度を利用できる形態は、上述した踏切制御に限らない。例えば、駅の定位置に停止したか否かを検知する形態に、上述した実施形態を適用し、定位置への停止を検知した場合に、ホームドア（ホーム柵）の制御を行うこととしてもよい。具体的には、列車位置が停止位置目標の近傍で、且つ列車速度がゼロ、すなわち停止した場合に、ホーム柵の扉を開制御する。
【００６４】
また、検出部４４による反射波の検出は、適宜公知技術を利用することができるが、検出した反射波の波形データを蓄積して学習するいわゆる機械学習の技術を適用することとしてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１０…踏切
１２…踏切しゃ断機、１４…踏切警報機
３０…警報制御装置
３２…タイミング決定部、３４…警報開始点設定データ
４０…検知装置
４２…送信部、４４…検出部
４６…算出部、４８…パルス周波数設定データ
Ｒ…レール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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