(57)【要約】【課題】地上子からの位置情報および速度発電機からの出力情報を用いることなく、列車の現在位置を測定すること。【解決手段】電波測位部３ａは、電波で送られる信号の受信結果に基づいて現在位置の経度および緯度を測位し、マップマッチング処理部３ｃは、電波測位部３ａにて測位された現在位置を線路マップ上の線路上に合致させ、現在位置演算部３ｄは、マップマッチング処理部３ｃにて合致された線路上の位置を起点とし、列車の加速度の検出結果から求めた走行距離を参照することで、線路上での列車の現在位置を演算する。【選択図】        図１
2010179737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波で送られる信号の受信結果に基づいて列車の現在位置の経度および緯度を測位する電波測位部と、
前記列車が走行する路線の線路配置と経度および緯度との関係が登録された線路マップを取得する線路マップ取得部と、
前記電波測位部にて測位された前記列車の現在位置を前記線路マップ上の線路上に合致させるマップマッチング処理部と、
前記マップマッチング処理部にて合致された線路上の位置を起点とし、前記列車の加速度の検出結果から求めた走行距離を参照することで、前記線路上での前記列車の現在位置を演算する現在位置演算部とを備えることを特徴とする列車位置測定装置。
【請求項２】
前記現在位置演算部は、前記電波測位部による測位結果とともに、前記列車の加速度の検出結果を用いることにより、前記線路上での列車の現在位置を演算することを特徴とする請求項１に記載の列車位置測定装置。
【請求項３】
前記列車の前後方向の加速度を検出する第１の加速度センサを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の列車位置測定装置。
【請求項４】
前記列車の左右方向の加速度を検出する第２の加速度センサをさらに備え、
前記現在位置演算部は、前記第２の加速度センサによる加速度の検出結果に基づいて、前記列車の現在の進行方向の変化を判断し、前記進行方向の変化が前記線路マップ上の線路の曲線に対応するように、前記線路上での列車の現在位置を補正することを特徴とする請求項３に記載の列車位置測定装置。
【請求項５】
前記第２の加速度センサが搭載された車両と異なる車両に搭載され、前記列車の左右方向の加速度を検出する第３の加速度センサをさらに備え、
前記現在位置演算部は、前記第２および第３の加速度センサによる加速度の検出結果および前記第２および第３の加速度センサにて加速度が検出された時の時間差に基づいて、前記列車が通り抜けた線路がどのような曲線であるかを判断することを特徴とする請求項４に記載の列車位置測定装置。
【請求項６】
前記列車の加速度の検出結果に基づいて前記列車が脱線したかどうかを判断する脱線判断部とを備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の列車位置測定装置。
【請求項７】
前記脱線判断部は、前記列車の加速度の検出結果が規定値以上の場合、前記列車の現在位置から前記線路マップで与えられる線路位置までの距離を算出し、その算出された距離が一定値以上の場合に前記列車が脱線したと判断することを特徴とする請求項６に記載の列車位置測定装置。
【請求項８】
自列車が脱線したことを他列車に無線で通知する防護無線機と、
架線からの電源の供給を受けることなく、前記列車位置測定装置および前記防護無線機に電源を供給するバックアップ電源とを備えることを特徴とする請求項６または７に記載の列車位置測定装置。
【請求項９】
電波で送られる信号の受信結果に基づいて列車の現在位置の経度および緯度を測位するステップと、
前記列車が走行する路線の線路配置と経度および緯度との関係が登録された線路マップを取得するステップと、
前記測位された前記列車の現在位置を前記線路マップ上の線路上に合致させるステップと、
前記線路マップ上の線路上に合致された位置を起点とし、前記列車の加速度の検出結果から求めた走行距離を参照することで、前記線路上での前記列車の現在位置を演算するステップとを備えることを特徴とする列車位置測定方法。
【請求項１０】
前記列車の左右方向の加速度の検出結果に基づいて、前記列車の現在の進行方向の変化を判断し、前記進行方向の変化が前記線路マップ上の線路の曲線に対応するように、前記線路上での列車の現在位置を補正することを特徴とする請求項９に記載の列車位置測定方法。
【請求項１１】
前記列車に編成された異なる車両の左右方向の加速度の検出結果の検出結果および前記異なる車両間で左右方向の加速度が検出された時の時間差に基づいて、前記列車が通り抜けた線路がどのような曲線であるかを判断することを特徴とする請求項１０に記載の列車位置測定方法。
【請求項１２】
前記列車の加速度の検出結果が規定値以上の場合、前記列車の現在位置から前記線路マップで与えられる線路位置までの距離を算出し、その算出された距離が一定値以上の場合に前記列車が脱線したと判断するステップをさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の列車位置測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は列車位置測定装置および列車位置測定方法に関し、特に、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ：全地球測位システム）による測位結果と列車の加速度の検出結果とを利用して列車の現在位置を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の列車位置測定方法では、地上子からの位置情報を列車の走行距離の算出の起点とし、車軸に取り付けられた速度発電機から出力されるパルス信号に基づいて走行距離を算出することで、列車の現在位置を求める方法がある。
【０００３】
また、特許文献１には、鉄道車両内に配置された推進制御装置にて粘着係数をリアルタイムで推定し、ＧＰＳ衛星からの信号をもとに算出した鉄道車両の位置と前記推定した粘着係数を結びつけ情報管理センターに送信することで、事前に粘着係数が低い位置を知る方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０２２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、速度発電機から出力されるパルス信号に基づいて走行距離を算出する方法では、車輪が滑走または空転を起こすと、走行距離の算出値に誤差が発生し、列車の現在位置の測定精度が落ちるという問題があった。また、地上子からの位置情報を用いるため、列車の現在位置の測定精度を向上させるためには、地上子の個数を増やす必要があり、地上の設備投資が増大するという問題もあった。
【０００６】
また、特許文献１に開示された方法では、滑走および空転の頻度の少ない車両走行を実現することができるが、降雨や降雪による粘着係数の変化に追従させるのが困難であり、速度発電機を用いて走行距離を算出する時の誤差を解消することができなかった。また、車輪の磨耗による車輪径の変化に起因する誤差や低速運転時の誤差に対しても、有効な対策とはなり得なかった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、地上子からの位置情報および速度発電機からの出力情報を用いることなく、列車の現在位置を測定することが可能な列車位置測定装置および列車位置測定方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の列車位置測定装置は、電波で送られる信号の受信結果に基づいて列車の現在位置の経度および緯度を測位する電波測位部と、前記列車が走行する路線の線路配置と経度および緯度との関係が登録された線路マップを取得する線路マップ取得部と、前記電波測位部にて測位された前記列車の現在位置を前記線路マップ上の線路上に合致させるマップマッチング処理部と、前記マップマッチング処理部にて合致された線路上の位置を起点とし、前記列車の加速度の検出結果から求めた走行距離を参照することで、前記線路上での前記列車の現在位置を演算する現在位置演算部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、地上子からの位置情報および速度発電機からの出力情報を用いることなく、列車の現在位置を測定することが可能という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明に係る列車位置測定装置および列車位置測定方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明に係る列車位置測定装置が適用される列車編成の実施の形態１の概略構成を示すブロック図である。図１において、列車には車両１ａ、１ｂ、１ｃが連結されている。そして、最前列の車両１ａには、運転台７およびパンタグラフ８が設置されるとともに、ＧＰＳ受信アンテナ２、列車位置測定装置３、加速度センサ６ａ、６ｂおよび列車保安装置４が設けられ、列車保安装置４にはトランスポンダ５が接続されている。また、最後尾の車両１ｃには、加速度センサ６ｃが設けられている。
【００１２】
ここで、列車位置測定装置３は、ＧＰＳによる測位結果と列車の加速度の検出結果とを利用して列車の現在位置を測定することができる。加速度センサ６ａは、列車の前後方向の加速度を検出することができ、加速度センサ６ｂ、６ｃは、列車の左右方向の加速度を検出することができる。なお、加速度センサ６ｂ、６ｃは、同一編成の列車内でなるべく離れるように設置することが好ましく、互いに異なる車両に設置するのがよい。
【００１３】
列車保安装置４は、列車位置測定装置３にて測定された現在の列車の位置に基づいて、列車を強制的に減速または停止させることができる。なお、列車保安装置４としては、例えば、自動列車制御装置（ＡＴＣ）や自動列車停止装置（ＡＴＳ）を用いることができる。
【００１４】
ここで、列車位置測定装置３には、電波測位部３ａ、線路マップ取得部３ｂ、マップマッチング処理部３ｃおよび現在位置演算部３ｄが設けられている。電波測位部３ａは、電波で送られる信号の受信結果に基づいて現在位置の経度および緯度を測位することができる。なお、電波測位部３ａとしては、例えば、ＧＰＳ受信機を用いることができ、ＧＰＳ衛星１１ａ、１１ｂから送られた信号に基づいて現在位置の経度および緯度を測位することができる。あるいは、電波測位部３ａとして、ガリレオなどの他の衛星測位システムを用いるようにしてもよいし、地上基地から送出される電波を受信することで現在位置を求める方式を用いるようにしてもよい。なお、図１でＧＰＳ衛星１１ａ、１１ｂは２個しか示していないが、測位用電波源（衛星や地上基地局）は３個以上必要なところを省略して描いている。
【００１５】
線路マップ取得部３ｂは、列車が走行する路線の線路配置が記述された線路マップを取得することができる。この線路マップには、列車が走行する路線の線路配置と経度および緯度との関係を登録することができる。また、列車が走行する路線の線路配置には、基準点からのキロ程を線路上の位置ごとに数メートル単位で記述したデータを含むことができる。なお、線路マップ取得部３ｂとしては、線路マップを記憶する記憶装置であってもよいし、無線通信にて線路マップを受信する受信装置であってもよい。
【００１６】
マップマッチング処理部３ｃは、電波測位部３ａにて測位された現在位置を線路マップ上の線路上に合致させることができる。なお、電波測位部３ａにて測位された現在位置が線路マップ上の線路からずれていた場合、電波測位部３ａにて測位された現在位置に最も近い線路上に列車の現在位置を移動させることができる。
【００１７】
現在位置演算部３ｄは、マップマッチング処理部３ｃにて合致された線路上の位置を起点として、列車の加速度の検出結果から求めた走行距離を参照することで、線路上での列車の現在位置を演算することができる。なお、現在位置演算部３ｄは、線路上での列車の現在位置を演算する場合、電波測位部３ａによるトラッキングモードでの測位結果とともに、列車の加速度の検出結果を補助的に用いることができる。なお、ＧＰＳ受信機のトラッキングモードでは、ＧＰＳ衛星１１ａ、１１ｂやＧＰＳサーバ局から測位計算に必要なアシスト情報（ＧＰＳ衛星１１ａ、１１ｂの番号や電離層情報）などを取得することなく、１秒間隔程度の短時間で連続測位することができる。
【００１８】
また、現在位置演算部３ｄは、左右方向の加速度の検出結果に基づいて、列車の現在の進行方向の変化を判断することができる。そして、列車の現在の進行方向の変化が線路マップ上の線路の曲線に対応するように、線路上での列車の現在位置を補正したり、ホームの入線番線を判断したりすることができる。
【００１９】
以下、電波測位部３ａとしてＧＰＳ受信機が用いられている場合を例にとって列車位置測定装置３の動作について説明する。
【００２０】
図１において、列車位置測定装置３が起動されると、ＧＰＳ衛星１１ａ、１１ｂから送られた信号がＧＰＳ受信アンテナ２にて受信され、電波測位部３ａに送られる。なお、列車位置測定装置３を動作させる電源は、パンタグラフ８を介して取得することができる。そして、電波測位部３ａにおいて、ＧＰＳ衛星１１ａ、１１ｂからの信号に基づいて現在位置の経度および緯度が測位され、その測位結果がマップマッチング処理部３ｃに送られる。
【００２１】
一方、線路マップ取得部３ｂでは線路マップが取得され、その線路マップの情報がマップマッチング処理部３ｃに送られる。そして、マップマッチング処理部３ｃにおいて、電波測位部３ａにて測位された現在位置が線路マップ上の線路の位置と照合され、電波測位部３ａにて測位された現在位置が線路マップの線路上に合致するように補正されることで、列車の現在位置が算出される。なお、線路マップの取得は、列車位置測定装置３の起動時に限らず、予めメモリ内に保存しておいてもよい。
【００２２】
そして、マップマッチング処理部３ｃにて線路マップの線路上に合致された列車の現在位置が算出されると、その列車の現在位置が現在位置演算部３ｄに送られる。
【００２３】
一方、加速度センサ６ａでは、列車の前後方向の加速度が検出されるとともに、加速度センサ６ｂ、６ｃでは、列車の左右方向の加速度が検出され、現在位置演算部３ｄに送られる。
【００２４】
そして、現在位置演算部３ｄにおいて、マップマッチング処理部３ｃにて合致された線路上の位置を起点として、加速度センサ６ａ〜６ｃによる加速度の積分処理が行われることで、その起点からの列車の走行距離が算出される。そして、その走行距離に対応した分だけ線路マップの線路上を移動した点が求められることで、列車の現在位置が測定される。
【００２５】
なお、現在位置演算部３ｄにて列車の現在位置を演算する場合、電波測位部３ａによるトラッキングモードでの測位結果も用いるようにしてもよい。そして、列車がトンネルやビル街などに進入したため、ＧＰＳ衛星１１ａ、１１ｂから送られた電波が列車に届かない場合、加速度センサ６ａ〜６ｃにて検出された加速度の検出結果を補助的に使用するようにしてもよい。
【００２６】
また、現在位置演算部３ｄにて列車の現在位置を演算する場合、加速度センサ６ｂ、６ｃによる左右方向の加速度の検出結果に基づいて、列車の現在の進行方向の変化を判断するようにしてもよい。そして、列車の現在の進行方向の変化の度合い（曲率半径など）を求め、列車の現在の進行方向の変化の度合いが、線路マップ上の線路の曲がり具合と一致しているかどうかを判断することができる。そして、列車の現在の進行方向の変化の度合いと、線路マップ上の線路の曲がり具合とが異なっている場合、列車の現在の進行方向の変化の度合いが、線路マップ上の線路の曲がり具合と一致するように、列車の現在位置を補正するようにしてもよい。
【００２７】
また、現在位置演算部３ｄにて列車の現在位置を演算する場合、左右方向の加速度が加速度センサ６ｂ、６ｃにてそれぞれ検出された時の順序および時間差を求め、それらの順序および時間差に基づいて、列車が通り抜けた線路がどのような曲線であるかを判断したり、ホームの入線番線を判断したりするようにしてもよい。
【００２８】
そして、現在位置演算部３ｄにて列車の現在位置が演算されると、その演算結果は、列車保安装置４に出力される。また、トランスポンダ５からは、列車の停止限界に関する情報が列車保安装置４に送られる。そして、列車保安装置４において、現在位置演算部３ｄにて演算された列車の現在位置とその停止限界との関係が判断され、列車の現在位置が停止限界に達したと判断されると、列車が強制的に減速されたり停止されたりする。
【００２９】
これにより、地上子からの位置情報および速度発電機からの出力情報を用いることなく、列車の現在位置を測定することが可能となる。このため、車輪が滑走または空転を起こしたり、車輪の磨耗によって車輪径が変化したりした場合においても、列車の現在位置の測定精度が落ちるのを防止することが可能となるとともに、列車の現在位置の測定精度を向上させるために、地上子の個数を増やす必要がなくなり、地上の設備投資が増大するのを抑えることができる。
【００３０】
図２は、図１の列車の進行状況と加速度センサ６ａ〜６ｃにかかる加速度との関係を線路マップと対比して示す平面図である。図２において、列車が直線状の線路ＰＬ上でＢ駅に向けてＡ駅ホームを出発したものとする。この場合、列車は直線的に加速されることから、加速度センサ６ａにて後方向の加速度αが検出されるとともに、加速度センサ６ｂ、６ｃにて検出される左右方向の加速度は０となる。そして、列車がＡ駅ホームを出発した後、加速度αの積算処理を行うことにより、Ａ駅ホームからの列車の走行距離を求めることができる。そして、Ａ駅ホームを基点として、その走行距離に対応した分だけ線路マップＭＰの線路ＶＬ上を移動した点Ｐ０を求めることで、列車の現在位置を測定することができる。
【００３１】
また、列車が実際の線路ＰＬ上の地点Ｃに差し掛かると、先ず車両１ａが右方向に向きを変え、加速度センサ６ｂにて左方向の加速度βが検出される。そして、加速度センサ６ｂにて左方向の加速度βが検出されると、図１の現在位置演算部３ｄは、加速度βの積算処理を行うことにより、右方向への旋回角を求めることができる。
【００３２】
ここで、この時の線路マップＭＰ上での列車の現在位置がＰ１であるものとすると、図１の現在位置演算部３ｄは、線路マップＭＰ上での列車の現在位置Ｐ１において、線路マップＭＰ上での線路ＶＬが、加速度センサ６ｂからの信号より求めた旋回角分だけ右方向に曲がっているかどうかを判断することができる。そして、線路マップＭＰ上での列車の現在位置Ｐ１において、線路マップＭＰ上での線路ＶＬが、加速度センサ６ｂからの信号より求めた旋回角分だけ右方向に曲がっていない場合、加速度センサ６ｂからの信号より求めた旋回角分だけ右方向に線路ＶＬが曲っている点Ｐ２を線路マップＭＰ上で求めることができる。そして、列車が実際の線路ＰＬ上の地点Ｃに差し掛かった場合、線路マップＭＰの線路ＶＬ上の点Ｐ２に列車の現在位置が対応するように、列車の現在位置を補正することができる。
【００３３】
図３（ａ）から図３（ｄ）は、図１の列車が分岐線（２番線）に進入した時の列車の進行状況と加速度センサ６ｂ、６ｃにかかる加速度との関係を示す平面図である。図３（ａ）において、列車が実際の線路上の右曲線に差し掛かると、先ず車両１ａが右方向に向きを変え、加速度センサ６ｂにて左方向の加速度βが検出されるとともに、加速度センサ６ｃにて検出される左右方向の加速度は０となる。そして、加速度センサ６ｂにて左方向の加速度βが検出されると、図１の現在位置演算部３ｄは、加速度βの積算処理を行うことにより、車両１ａの右方向への旋回角を求めることができる。
【００３４】
次に、図３（ｂ）において、列車がさらに走行し、２番線に進入したものとすると、車両１ａが左方向に向きを変え、加速度センサ６ｂにて右方向の加速度γが検出されるとともに、加速度センサ６ｃにて検出される左右方向の加速度は０となる。そして、加速度センサ６ｂにて右方向の加速度γが検出されると、図１の現在位置演算部３ｄは、加速度γの積算処理を行うことにより、車両１ａの左方向への旋回角を求めることができる。
【００３５】
次に、図３（ｃ）において、列車がさらに進入したものとすると、最後尾の車両１ｃが右方向に向きを変え、加速度センサ６ｃにて左方向の加速度βが検出されるとともに、加速度センサ６ｂにて検出される左右方向の加速度は０となる。そして、加速度センサ６ｃにて左方向の加速度βが検出されると、図１の現在位置演算部３ｄは、加速度βの積算処理を行うことにより、車両１ｃの右方向への旋回角を求めることができる。
【００３６】
そして、列車がさらに走行したものとすると、車両１ｃが左方向に向きを変え、加速度センサ６ｃにて右方向の加速度γが検出されるとともに、加速度センサ６ｂにて検出される左右方向の加速度は０となる。そして、加速度センサ６ｃにて右方向の加速度γが検出されると、図１の現在位置演算部３ｄは、加速度γの積算処理を行うことにより、車両１ｃの左方向への旋回角を求めることができる。
【００３７】
次に、図３（ｄ）において、列車がさらに走行したものとすると、列車は直線状の線路上を進むようになり、加速度センサ６ｂ、６ｃにて検出される左右方向の加速度は０となる。
【００３８】
図４（ａ）から図４（ｅ）は、図１の列車が分岐線（３番線）に進入した時の列車の進行状況と加速度センサ６ｂ、６ｃにかかる加速度との関係を示す平面図である。図４（ａ）において、列車が実際の線路上の右曲線に差し掛かると、先ず車両１ａが右方向に向きを変え、加速度センサ６ｂにて左方向の加速度βが検出されるとともに、加速度センサ６ｃにて検出される左右方向の加速度は０となる。そして、加速度センサ６ｂにて左方向の加速度βが検出されると、図１の現在位置演算部３ｄは、加速度βの積算処理を行うことにより、車両１ａの右方向への旋回角を求めることができる。
【００３９】
次に、図４（ｂ）において、列車がさらに走行し、３番線に進入したものとすると、車両１ａが左方向に向きを変え、加速度センサ６ｂにて右方向の加速度δが検出されるとともに、加速度センサ６ｃにて左方向の加速度βが検出される。そして、加速度センサ６ｂにて右方向の加速度δが検出されると、図１の現在位置演算部３ｄは、加速度δの積算処理を行うことにより、車両１ａの左方向への旋回角を求めることができる。また、加速度センサ６ｃにて左方向の加速度βが検出されると、図１の現在位置演算部３ｄは、加速度βの積算処理を行うことにより、車両１ｃの右方向への旋回角を求めることができる。
【００４０】
次に、図４（ｃ）において、列車がさらに走行したものとすると、車両１ａ、１ｃはそれぞれ直線上を進むようになり、加速度センサ６ｂ、６ｃにて検出される左右方向の加速度は０となる。
【００４１】
次に、図４（ｄ）において、列車がさらに進入したものとすると、最後尾の車両１ｃが左方向に向きを変え、加速度センサ６ｃにて右方向の加速度δが検出される。そして、加速度センサ６ｃにて右方向の加速度δが検出されると、図１の現在位置演算部３ｄは、加速度δの積算処理を行うことにより、車両１ｃの左方向への旋回角を求めることができる。
【００４２】
次に、図４（ｅ）において、列車がさらに走行したものとすると、列車は直線状の線路上を進むようになり、加速度センサ６ｂ、６ｃにて検出される左右方向の加速度は０となる。
【００４３】
ここで、列車が２番線に進入した時には、図３（ｂ）および図３（ｃ）に示すように、加速度センサ６ｂにて右方向の加速度γが検出されてから、加速度センサ６ｃにて左方向の加速度βが検出される。一方、列車が３番線に進入した時には、図４（ｂ）に示すように、加速度センサ６ｂにて右方向の加速度δが検出される前に、加速度センサ６ｃにて左方向の加速度βが検出される。このため、列車が２番線に進入した時と３番線に進入した時とでは、加速度センサ６ｂ、６ｃにてそれぞれ検出される左右の加速度の順序および時間が異なるようになる。従って、図１の現在位置演算部３ｄは、左右方向の加速度が加速度センサ６ｂ、６ｃにてそれぞれ検出された時の順序および時間差を求めることで、ホームの入線番線を判断することができる。
【００４４】
また、加速度センサ６ｂにて左右方向の加速度が検出された後、列車がどれだけ進行した後に、加速度センサ６ｂにて検出されたのと同一の加速度が加速度センサ６ｃにて検出されたかを判断することにより、どのような曲線を列車が通り抜けたかを判断することができる。
【００４５】
図５は、本発明に係る列車位置測定装置の実施の形態１の動作を示すフローチャートである。図５において、列車位置測定装置３の電源がオンされると（ステップＳＴ１００）、始発駅を発車する前に方向転換操作が行われ（ステップＳＴ１０１）、ＧＰＳ受信機が起動される（ステップＳＴ１０２）。
【００４６】
そして、ＧＰＳ衛星１１ａ、１１ｂから送られたＧＰＳ信号がＧＰＳ受信アンテナ２にて受信され、電波測位部３ａに送られる（ステップＳＴ１０３）。そして、電波測位部３ａは、ＧＰＳ衛星１１ａ、１１ｂからのＧＰＳ信号に基づいて現在位置の経度および緯度を測位し（ステップＳＴ１０４）、現在位置の経度および緯度をマップマッチング処理部３ｃに送る。
【００４７】
そして、マップマッチング処理部３ｃは、電波測位部３ａにて測位された現在位置の経度および緯度を線路マップ上の線路の位置と照合する（ステップＳＴ１０５）。そして、電波測位部３ａにて測位された現在位置の経度および緯度が線路マップの線路上に合致するように補正することで、列車の現在位置を算出し、その現在位置を線路マップ上の起点として設定する（ステップＳＴ１０６）。
【００４８】
次に、現在位置演算部３ｄは、加速度センサ６ａからの入力があるかどうかを判断し（ステップＳＴ１０７）、加速度センサ６ａからの入力があった場合、電波測位部３ａはトラッキングモードでの測位を行う（ステップＳＴ１０８）。ここで、現在位置演算部３ｄは、電波測位部３ａによるトラッキングモードでの測位結果とともに、加速度センサ６ａによる加速度の検出結果を補助的に用いることができる。
【００４９】
次に、現在位置演算部３ｄは、加速度センサ６ａからの入力があるかどうかを判断し（ステップＳＴ１０９）、加速度センサ６ａからの入力があった場合、加速度センサ６ａにて検出された加速度の積分計算を行うことで（ステップＳＴ１１０）、列車の走行距離を算出する。
【００５０】
次に、現在位置演算部３ｄは、加速度センサ６ｂからの入力があるかどうかを判断し（ステップＳＴ１１１）、加速度センサ６ｂからの入力があった場合、加速度センサ６ｂにて検出された加速度の積分計算を行うことで（ステップＳＴ１１２）、列車の旋回角を算出する。
【００５１】
次に、現在位置演算部３ｄは、加速度センサ６ｃからの入力があるかどうかを判断し（ステップＳＴ１１３）、加速度センサ６ｃからの入力があった場合、加速度センサ６ｃにて検出された加速度の積分計算を行うことで（ステップＳＴ１１４）、列車の旋回角を算出する。
【００５２】
次に、列車が停車したかどうかを判断し（ステップＳＴ１１５）、列車が停車していない場合、ＧＰＳトラッキング測位結果、加速度センサ６ａからの入力より求めた列車の走行距離、加速度センサ６ｂ、６ｃからの入力より求めた横方向の加速度、横方向の加速度がかかる時間、前後の車両で横方向の加速度がかかる時間差などに基づいて、列車の現在位置を更新し（ステップＳＴ１１６）、その現在位置を線路マップ上の線路の位置と照合することで、線路マップ上での列車の現在位置が測定される（ステップＳＴ１１７）。
【００５３】
例えば、加速度センサ６ａからの入力があった場合、加速度センサ６ａからの入力より列車の走行距離を求め、その走行距離に対応した分だけ線路マップ上での列車の位置を更新することで、列車の実際の現在位置が測定される。
【００５４】
また、加速度センサ６ｂからの入力があった場合、加速度センサ６ｂからの入力より横方向の加速度および横方向の加速度がかかる時間を算出する。そして、その算出結果から列車が現在走行している線路の曲がり具合を求め、その線路の実際の曲がり具合を線路マップ上での線路の曲がり具合と照合することで、列車の実際の現在位置が補正される。
【００５５】
さらに、加速度センサ６ｃからの入力があった場合、加速度センサ６ｂ、６ｃからの入力より横方向の加速度、横方向の加速度がかかる時間および前後の車両で横方向の加速度がかかる時間差を算出する。そして、その算出結果から列車がどのような曲線の線路を通り抜けたかを判断し、列車が実際に通り抜けた線路の曲線を線路マップ上の線路の曲線と照合することで、列車の実際の現在位置が補正される。
【００５６】
そして、列車が停車するまで、ステップＳＴ１０８〜ＳＴ１１７の処理が繰り返される（ステップＳＴ１１５）。そして、列車が停車した場合、電波測位部３ａは、ＧＰＳ衛星１１ａ、１１ｂからのＧＰＳ信号に基づいて現在位置の経度および緯度を測位し（ステップＳＴ１１８）、列車の現在位置を更新する（ステップＳＴ１１９）。そして、マップマッチング処理部３ｃは、電波測位部３ａにて測位された現在位置の経度および緯度が線路マップの線路上に合致するように列車の現在位置を補正する（ステップＳＴ１２０）。
【００５７】
次に、電源がオフされたかどうかを判断し（ステップＳＴ１２１）、電源がオフされない場合、列車が方向転換されるまで（ステップＳＴ１２２）、ステップＳＴ１０７〜ＳＴ１２１の処理を繰り返す。一方、列車が方向転換された場合、ステップＳＴ１０１に戻る。そして、電源がオフされるまで（ステップＳＴ１２１）、ステップＳＴ１０１〜ＳＴ１２２の処理を繰り返す。
【００５８】
実施の形態２．
図６は、本発明に係る列車位置測定装置が適用される列車編成の実施の形態２の概略構成を示すブロック図である。図６において、この列車位置測定装置１０３には、図１の列車位置測定装置３の構成に加え、脱線判断部３ｅが設けられている。また、最前列の車両１ａには、防護無線機１２、防護無線発信アンテナ１３およびバックアップ電源１４が設けられている。
【００５９】
ここで、脱線判断部３ｅは、列車の加速度の検出結果に基づいて列車が脱線したかどうかを判断することができる。具体的には、列車の加速度の検出結果が規定値以上の場合、列車の現在位置から線路マップで与えられる線路位置までの距離を算出し、その算出された距離が一定値以上の場合に列車が脱線したと判断することができる。
【００６０】
防護無線機１２は、防護無線発信アンテナ１３を介して自列車が脱線したことを他列車に通知することができる。バックアップ電源１４は、架線からの電源の供給を受けることなく、列車位置測定装置１０３および防護無線機１２に電源を供給することができる。
【００６１】
以下、列車位置測定装置１０３の動作について説明する。
【００６２】
図６において、列車位置測定装置３が起動されると、ＧＰＳ衛星１１ａ、１１ｂから送られた信号がＧＰＳ受信アンテナ２にて受信され、電波測位部３ａに送られる。そして、電波測位部３ａにおいて、ＧＰＳ衛星１１ａ、１１ｂからの信号に基づいて現在位置の経度および緯度が測位され、その測位結果がマップマッチング処理部３ｃおよび脱線判断部３ｅに送られる。なお、図６で、ＧＰＳ衛星１１ａ、１１ｂは２個しか示していないが、測位用電波源（衛星や地上基地局）は３個以上必要なところを省略して描いている。
【００６３】
一方、線路マップ取得部３ｂでは線路マップが取得され、その線路マップの情報がマップマッチング処理部３ｃおよび脱線判断部３ｅに送られる。そして、マップマッチング処理部３ｃにおいて、電波測位部３ａにて測位された現在位置が線路マップ上の線路の位置と照合され、電波測位部３ａにて測位された現在位置が線路マップの線路上に合致するように補正されることで、列車の現在位置が算出される。
【００６４】
そして、マップマッチング処理部３ｃにて線路マップの線路上に合致された列車の現在位置が算出されると、その列車の現在位置が現在位置演算部３ｄに送られる。
【００６５】
一方、加速度センサ６ａでは、列車の前後方向の加速度が検出されるとともに、加速度センサ６ｂ、６ｃでは、列車の左右方向の加速度が検出され、現在位置演算部３ｄおよび脱線判断部３ｅに送られる。
【００６６】
そして、現在位置演算部３ｄにおいて、マップマッチング処理部３ｃにて合致された線路上の位置を起点として、加速度センサ６ａ〜６ｃによる加速度の積分処理が行われることで、その起点からの列車の走行距離が算出される。そして、その走行距離に対応した分だけ線路マップの線路上を移動した点が求められることで、列車の現在位置が測定される。
【００６７】
また、加速度センサ６ｂ、６ｃによる左右方向の加速度の検出結果に基づいて、列車が現在走行している実際の線路の曲がり具合が算出される。そして、列車が現在走行している実際の線路の曲がり具合が、線路マップ上の線路の曲がり具合と一致するように、列車の現在位置が補正される。
【００６８】
そして、現在位置演算部３ｄにて列車の現在位置が演算されると、その演算結果は、列車保安装置４に出力される。また、トランスポンダ５からは、列車の停止限界に関する情報が列車保安装置４に送られる。そして、列車保安装置４において、現在位置演算部３ｄにて演算された列車の現在位置とその停止限界との関係が判断され、列車の現在位置が停止限界に達したと判断されると、列車が強制的に減速されたり停止されたりする。
【００６９】
また、電波測位部３ａによる測位結果、線路マップで与えられる線路位置および加速度センサ６ａ〜６ｃによる加速度の検出結果が脱線判断部３ｅに送られると、センサ６ａ〜６ｃによる加速度の検出結果が規定値以上であるかどうかが判断される。そして、センサ６ａ〜６ｃによる加速度の検出結果が規定値以上である場合、列車の現在位置から線路マップで与えられる線路位置までの距離が算出される。そして、その算出された距離が一定値以上の場合、列車が脱線したと判断され、その判断結果が防護無線機１２に送られる。
【００７０】
また、パンタグラフ８から供給される電圧は、バックアップ電源１４にて常に監視される。そして、脱線時などにおいてパンタグラフ８が架線から外れ、パンタグラフ８から供給される電圧の値が規定値以下になると、列車位置測定装置１０３および防護無線機１２に供給される電源がバックアップ電源１４に切り替えられる。
【００７１】
そして、自列車が脱線したという判断結果が防護無線機１２に送られると、防護無線発信アンテナ１３を介して他列車に通知される。
【００７２】
これにより、列車の脱線時において、ＡＴＣ信号やＡＴＳ信号を地上子から受けられなくなる場合においても、乗務員の操作を求めることなく、防護無線を発信させることができ、２重事故を確実に防止することができる。
【００７３】
図７は、本発明に係る列車位置測定装置の実施の形態２の動作を示すフローチャートである。図７において、図６の電波測位部３ａは、トラッキングモードでの測位を行った後（図５のステップＳＴ１０８）、変数Ｎを０に設定する（ステップＳＴ３１８）。
【００７４】
次に、現在位置演算部３ｄは、加速度センサ６ａからの入力があるかどうかを判断し（ステップＳＴ１０９）、加速度センサ６ａからの入力があった場合、加速度センサ６ａにて検出された加速度の積分計算を行うことで（ステップＳＴ１１０）、列車の走行距離を算出する。
【００７５】
次に、図６の脱線判断部３ｅは、センサ６ａによる加速度の検出結果が規定値以上であるかどうかを判断する（ステップＳＴ３００）。そして、センサ６ａによる加速度の検出結果が規定値以上である場合、ＧＰＳ測位および加速度の積分計算を行うことにより（ステップＳＴ３０３）、その時の列車の現在位置を算出する。そして、その時の列車の現在位置を線路マップで与えられる線路位置と照合することにより、列車の現在位置が一定値以上だけ線路から外れたかどうかを判断する（ステップＳＴ３０４）。そして、列車の現在位置が一定値以上だけ線路から外れた場合、変数Ｎを１だけインクリメントした後（ステップＳＴ３０５）、変数Ｎが所定値以上であるかどうかを判断する（ステップＳＴ３０６）。そして、変数Ｎが所定値以上である場合、列車が脱線したと判断し（ステップＳＴ３１５）、防護無線機１２を起動した後（ステップＳＴ３１６）、列車位置測定装置１０３の電源をオフする（ステップＳＴ３１７）。ここで、列車が脱線したと判断した場合に、列車位置測定装置１０３の電源をオフすることで、感電などの危険を防止するとともに、バックアップ電源１４の容量が無駄に消費されるのを防止することができる。
【００７６】
次に、センサ６ａによる加速度の検出結果が規定値以上でない場合または変数Ｎが所定値以上でない場合、現在位置演算部３ｄは、加速度センサ６ｂからの入力があるかどうかを判断する（ステップＳＴ１１１）。そして、加速度センサ６ｂからの入力があった場合、加速度センサ６ｂにて検出された加速度の積分計算を行うことで（ステップＳＴ１１２）、列車の旋回角を算出する。
【００７７】
次に、図６の脱線判断部３ｅは、センサ６ｂによる加速度の検出結果が規定値以上であるかどうかを判断する（ステップＳＴ３０１）。そして、センサ６ｂによる加速度の検出結果が規定値以上である場合、ＧＰＳ測位および加速度の積分計算を行うことにより（ステップＳＴ３０７）、その時の列車の現在位置を算出する。そして、その時の列車の現在位置を線路マップで与えられる線路位置と照合することにより、列車の現在位置が一定値以上だけ線路から外れたかどうかを判断する（ステップＳＴ３０８）。そして、列車の現在位置が一定値以上だけ線路から外れた場合、変数Ｎを１だけインクリメントした後（ステップＳＴ３０９）、変数Ｎが所定値以上であるかどうかを判断する（ステップＳＴ３１０）。そして、変数Ｎが所定値以上である場合、列車が脱線したと判断し（ステップＳＴ３１５）、防護無線機１２を起動した後（ステップＳＴ３１６）、列車位置測定装置１０３の電源をオフする（ステップＳＴ３１７）。
【００７８】
次に、センサ６ｂによる加速度の検出結果が規定値以上でない場合または変数Ｎが所定値以上でない場合、現在位置演算部３ｄは、加速度センサ６ｃからの入力があるかどうかを判断する（ステップＳＴ１１３）。そして、加速度センサ６ｃからの入力があった場合、加速度センサ６ｃにて検出された加速度の積分計算を行うことで（ステップＳＴ１１４）、列車の旋回角を算出する。
【００７９】
次に、図６の脱線判断部３ｅは、センサ６ｃによる加速度の検出結果が規定値以上であるかどうかを判断する（ステップＳＴ３０２）。そして、センサ６ｃによる加速度の検出結果が規定値以上である場合、ＧＰＳ測位および加速度の積分計算を行うことにより（ステップＳＴ３１１）、その時の列車の現在位置を算出する。そして、その時の列車の現在位置を線路マップで与えられる線路位置と照合することにより、列車の現在位置が一定値以上だけ線路から外れたかどうかを判断する（ステップＳＴ３１２）。そして、列車の現在位置が一定値以上だけ線路から外れた場合、変数Ｎを１だけインクリメントした後（ステップＳＴ３１３）、変数Ｎが所定値以上であるかどうかを判断する（ステップＳＴ３１４）。そして、変数Ｎが所定値以上である場合、列車が脱線したと判断し（ステップＳＴ３１５）、防護無線機１２を起動した後（ステップＳＴ３１６）、列車位置測定装置１０３の電源をオフする（ステップＳＴ３１７）。
【００８０】
なお、上述した実施の形態では、列車位置測定装置が３両編成の列車に搭載された場合を例にとって説明したが、３両編成の列車に限定されることなく、何両編成であってもよい。
【００８１】
また、上述した実施の形態では、列車の現在位置を測定するために、加速度センサ６ａ〜６ｃを用いる方法について説明したが、加速度センサ６ａのみを用いるようにしてもよいし、加速度センサ６ａ、６ｂのみを用いるようにしてもよい。
【００８２】
上記の実施の形態では、列車の走行距離を求める方法として加速度センサ６ａ、６ｂ、６ｃで検出された加速度の積分計算による場合を述べたが、電波測位部３ａによるトラッキングモードでの測位結果と、加速度の積分結果のうち、線路マップの線路ＶＬにより近い方の結果を選択して採用する方法を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
以上のように本発明に係る列車位置測定装置は、ＧＰＳによる測位結果と列車の加速度の検出結果とを利用して列車の現在位置を測定することができ、地上子からの位置情報および速度発電機からの出力情報を用いることなく、列車の現在位置を測定する方法に適している。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明に係る列車位置測定装置が適用される列車編成の実施の形態１の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１の列車の進行状況と加速度センサ６ａ〜６ｃにかかる加速度との関係を線路マップと対比して示す平面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｄ）は、図１の列車が分岐線（２番線）に進入した時の列車の進行状況と加速度センサ６ｂ、６ｃにかかる加速度との関係を示す平面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｅ）は、図１の列車が分岐線（３番線）に進入した時の列車の進行状況と加速度センサ６ｂ、６ｃにかかる加速度との関係を示す平面図である。
【図５】本発明に係る列車位置測定装置の実施の形態１の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明に係る列車位置測定装置が適用される列車編成の実施の形態２の概略構成を示すブロック図である。
【図７】本発明に係る列車位置測定装置の実施の形態２の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８５】
１ａ、１ｂ、１ｃ  車両
２  ＧＰＳ受信アンテナ
３、１０３    列車位置測定装置
３ａ  電波測位部
３ｂ  線路マップ取得部
３ｃ  マップマッチング処理部
３ｄ  現在位置演算部
３ｅ  脱線判断部
４  列車保安装置
５  トランスポンダ
６ａ〜６ｃ  加速度センサ
７  運転台
８  パンタグラフ
１１ａ、１１ｂ  ＧＰＳ衛星
１２  防護無線機
１３  防護無線発信アンテナ
１４  バックアップ電源
【図１】
2010179737.tif 000003
【図２】
2010179737.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010179737.tif 000006
【図５】
2010179737.tif 000007
【図６】
2010179737.tif 000008
【図７】
2010179737.tif 000009