(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一軌道上を複数の車両が走行する際の車両間の衝突防止装置において、
各車両には、ＧＰＳ用衛星４からの電波を受信するＧＰＳ受信部９と、ＧＰＳ受信部９の受信信号から軌道上の車両位置を測定するＧＰＳ位置測定部１８、２０と、車両間で互いに無線通信を行うための無線通信部６を備え、
軌道上を先行する先走行車両２には、走行方向の後側にレーザー光の反射部７を設け、
軌道上を前記先走行車両より後から走行する後走行車両３には、走行方向に向かってレーザー光を発信すると共にそのレーザー反射光を受信するレーザー光送受信部８と、制御装置１０と、出力部１９を設け、
前記制御装置１０は、無線通信部６を介して受信した先走行車両２のＧＰＳ位置測定部１８による測定位置と自己車両のＧＰＳ位置測定部２０による測定位置から先走行車両２との距離を演算するＧＰＳ距離演算部２１と、レーザー光の送受信値により先走行車両２との距離を演算するレーザー光距離演算部２２と、
ＧＰＳ距離演算部２１またはレーザー光距離演算部２１から出力される演算距離の値が予め設定した値以下になったときに、警報信号を出力部１９に出力する出力制御部２４と、
ＧＰＳ距離演算部２１から出力される演算距離の値が予め設定された値以上のときは、ＧＰＳ距離演算部２１からの出力信号を出力制御部２４に出力し、逆にＧＰＳ距離演算部２１から出力される演算距離の値が予め設定された値より小さいときは、レーザー光距離演算部２２からの出力信号を出力制御部２４に出力するように構成した距離演算選択部２３を有することを特徴とする車両間の衝突防止装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記制御装置１０に更にブレーキ作動部１５を設け、ＧＰＳ距離演算部２１またはレーザー光距離演算部２２から出力される演算距離の値が予め設定したブレーキ作動距離値以下になったとき、前記制御装置１０は前記ブレーキ作動部１５にブレーキ信号を出力して車両のブレーキ１６を作動するように構成したことを特徴とする車両間の衝突防止装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記出力部１９に警報灯を含む複数の表示部１３を設け、前記制御装置１０は、出力制御部２４から出力される演算距離の値に応じて複数の表示部１３を選択表示する表示制御部２５を有することを特徴とする車両間の衝突防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は同一軌道上を複数の車両が走行する際の車両間の衝突を防止する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道などの軌道は定期的または随時に保守点検を行う必要があり、通常、深夜など営業運行時間以外のときに軌道上に保守用車両を走行させて点検を行うと共に、必要に応じて軌道の修理を行っている。保守用車両としては、例えばレールの歪みを矯正するマルチ  プル  タイタンバー車（ＭＴＴ車）や、そのＭＴＴ車で矯正した線路の軌道上のバラスト（砂利）を掻き出し及び振動等を加えて軌道を安定化させる鉄道の保線機械車（ＢＲ車）などがある。
【０００３】
通常、同一軌道をＭＴＴ車とＢＲ車が前後して走行するが、先走行するＭＴＴ車と後走行するＢＲ車は安全上所定の距離（車両間隔）をとって注意深く走行する必要がある。
そこで同一軌道を複数の車両が安全に走行するため、車両間隔を常に自動測定し、車両間隔が安全距離を下回ったときに警報発信やブレーキ制御を行う装置が種々提案されている。
【０００４】
特許文献１、２にはＧＰＳによる位置測定方式を用いた列車衝突防止システムが記載されている。また特許文献３にはレーザー光による位置測定方式を用いた車両の衝突防止システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２５７３７７号公報
【特許文献２】特開２００３−４８５４１号公報
【特許文献３】特開平５−８７９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記した従来の２つの車両位置測定システムはそれぞれ一長一短があり、現場での危険回避性および効率性の要求を十分に満たせてはいない。すなわち、ＧＰＳによる位置測定方式は、自然環境等に対して測定の安定性は高く信頼性に優れているという長所はあるが、位置測定精度の向上に限界がある。これに対してレーザー光による位置測定方式は、測定精度が非常に高いという長所はあるものの、例えば濃霧の発生、線路脇から延びた小枝の葉などの障害的反射物の存在などにより、実際より少ない車間間隔の測定結果を出力することがあり、偶発的な停止動作などから効率性がＧＰＳによる位置測定方式より劣るという問題がある。
【０００７】
そこで本発明は、これら従来の車両衝突防止方式が有する問題を解決することを課題とし、そのための新規な車両衝突防止装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決する本発明の衝突防止装置は、同一軌道上を複数の車両が走行する際の車両間の衝突防止装置であって、各車両には、ＧＰＳ用衛星からの電波を受信するＧＰＳ受信部と、ＧＰＳ受信部の受信信号から軌道上の車両位置を測定するＧＰＳ位置測定部と、車両間で互いに無線通信を行うための無線通信部を備え、軌道上を先行する先走行車両には、走行方向の後側にレーザー光の反射部を設け、軌道上を前記先走行車両より後から走行する後走行車両には、走行方向に向かってレーザー光を発信すると共にそのレーザー反射光を受信するレーザー光送受信部と、制御装置と、出力部を設け、
前記制御装置は、無線通信部を介して受信した先走行車両のＧＰＳ位置測定部による測定位置と自己車両のＧＰＳ位置測定部による測定位置から先走行車両との距離を演算するＧＰＳ距離演算部と、レーザー光の送受信値により先走行車両との距離を演算するレーザー光距離演算部と、ＧＰＳ距離演算部またはレーザー光距離演算部から出力される演算距離の値が予め設定した値以下になったときに警報信号を出力部に出力する出力制御部と、
ＧＰＳ距離演算部から出力される演算距離の値が予め設定された値より大きいときにはＧＰＳ距離演算部からの出力信号を出力制御部に出力し、
逆にＧＰＳ距離演算部から出力される演算距離の値が予め設定された値より小さいときにはレーザー光距離演算部からの出力信号を出力制御部に出力するように構成した距離演算選択部を有することを特徴とする（請求項１）。
【０００９】
上記衝突防止装置において、前記制御装置に更にブレーキ作動部を設け、ＧＰＳ距離演算部またはレーザー光距離演算部から出力される演算距離の値が予め設定したブレーキ作動距離値以下になったとき、前記制御装置は前記ブレーキ作動部にブレーキ信号を出力して車両のブレーキを作動するように構成できる（請求項２）。
【００１０】
上記いずれかの衝突防止装置において、前記出力部に警報灯を含む複数の表示部を設け、前記制御装置は、出力制御部から出力される演算距離の値に応じて複数の表示部を選択表示する表示制御部を有することができる（請求項３）。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の衝突防止装置は、請求項１に記載のように、無線通信部を介して受信した先走行車両のＧＰＳ位置測定部による測定位置と自己車両のＧＰＳ位置測定部による測定位置から先走行車両との距離を演算するＧＰＳ距離演算部と、レーザー光の送受信値により先走行車両との距離を演算するレーザー光距離演算部と、
ＧＰＳ距離演算部またはレーザー光距離演算部から出力される演算距離の値が予め設定した値以下になったときに警報信号を出力部に出力する出力制御部と、
ＧＰＳ距離演算部から出力される演算距離の値が予め設定された値以上のときにはＧＰＳ距離演算部からの出力信号を出力制御部に出力し、
逆にＧＰＳ距離演算部から出力される演算距離の値が予め設定された値より小さいときにはレーザー光距離演算部からの出力信号を出力制御部に出力するように構成した距離演算選択部を有することを特徴とする。
【００１２】
このように構成することにより、距離測定精度の影響が少なくなる車両間隔の比較的長い場合（例えば５０ｍ以上の場合）は、自然環境等に対する測定安定性に優れたＧＰＳ距離演算部からの出力を利用して警報信号などの出力制御を行い、
距離測定精度の影響が大きくなる比較的短い車両間隔の場合、（例えば５０ｍ以下〜１０ｍ程度の場合）は距離測定精度の高いレーザー光距離演算部からの出力を利用して警報信号などの出力制御を行うことができる。そのため、従来の装置より安定性に優れ、自然環境に基づく誤動作を防止して、効率よく且つ高精度の衝突防止装置を提供することができる。
【００１３】
上記衝突防止装置において請求項２に記載のように、前記制御装置に更にブレーキ作動部を設け、ＧＰＳ距離演算部またはレーザー光距離演算部から出力される演算距離の値が予め設定したブレーキ作動距離値以下になったとき、前記制御装置は前記ブレーキ作動部にブレーキ信号を出力して車両のブレーキを作動するように構成できる。このように構成すると、車間距離が予め設定された値を下回ったときに、警報だけでなく後走行車を自動的に停止させることができる。
【００１４】
上記いずれかの衝突防止装置において、請求項３に記載のように、前記出力部に警報灯を含む複数の表示部を設け、前記制御装置は、出力制御部から出力される演算距離の値に応じて複数の表示部を選択表示する表示制御部を有することができる。このように構成すると、例えば車間距離に応じて異なった発色の警報灯を順次点灯させて運転者の危険認識を段階的に高めていくことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の衝突防止装置を搭載した保守車両の全体を模式的に示す図。
【図２】図１に示す先走行車両２および後走行車両３に設けた各装置をより具体的に示すブロック図。
【図３】図２に示す後走行車両３の制御装置１０に含まれる各部を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、図面に基づいて本発明の最良の実施形態を説明する。図１は本発明の衝突防止装置を搭載した保守車両の全体を模式的に示す図である。１は鉄道の軌道、２は軌道１上を矢印方向に先行する先走行車両（例えばＭＴＴ車）、３は同じ軌道１上を矢印方向に後走行する後走行車両（例えばＢＲ車）である。
【００１７】
先走行車両２と後走行車両３は共に、ＧＰＳ用衛星４からの電波を受信するＧＰＳ受信用アンテナ５と、車両間で互いに無線通信を行うための無線通信部６を備えている。ＧＰＳによる車両位置の測定は種々の方式が知られているが、比較的高い精度を期待できる静的干渉測位方式を採用することが好ましい。無線通信部６は電高周波もしくはマイクロ波を搬送波として無線通信を行うものであるが、例えばデータ信号を搬送する電波を広い周波数上に拡散させて送信するスペクトラム拡散方式（ＳＳ無線）を採用することができる。
【００１８】
先走行車両２の走行方向の後側（例えば後外壁の表面）にはレーザー光の反射部７が設けられ、後走行車両３の走行方向の前方には走行方向に向かってレーザー光を発信すると共に、そのレーザー反射光を受信するレーザー光送受信部８が設けられる。
【００１９】
図２は図１に示す先走行車両２および後走行車両３に設けた各装置をより具体的に示すブロック図である。後走行車両３には前記ＧＰＳアンテナ５に接続するＧＰＳ受信部９と、ＧＰＳ受信部９に接続する制御装置１０を備えている。制御装置１０はコンピュータ装置で構成され、マウスやキーボード等の入力部１１、液晶等によるディスプレー１２、１つ以上の警報灯を含む表示部１３、ブザー等の発音する警報器１４が接続される。これら表示部１３と警報器１４は出力部１９を構成する。さらに制御装置１０には無線通信部６とレーザー光送受信部８が接続される。
【００２０】
入力部１１は  先走行車両２と後走行車両３の種々の接近限界車間距離（車両間隔）の設定などを行い、ディスプレー１２は入力データや後述する制御装置１０の出力内容の表示等を行う。制御装置１０には更にブレーキ作動部１５が接続され、ブレーキ作動部１５により後走行車両３のブレーキ１６が作動するようになっている。
【００２１】
一方、先走行車両２には前記ＧＰＳアンテナ５に接続するＧＰＳ受信部９と、ＧＰＳ受信部９に接続する制御装置１７を備え、制御装置１７には無線通信部６が接続される。さらに制御装置１７には図示しないマウスやキーボード等の入力部や液晶等によるディスプレーが接続されると共に、内部にＧＰＳ位置測定部１８を含み、その測定値が無線通信部６に出力される。また、先走行車両２が後走行車両３と同じ機能を必要とする車両の場合には、前記後走行車両３と同様な機器が搭載される。
【００２２】
図３は図２に示す後走行車両３の制御装置１０に含まれる各部を示すブロック図である。ＧＰＳ受信部９の出力がＧＰＳ位置測定部２０に入力され、そこでＧＰＳによる後走行車両３の位置測定が実行される。ＧＰＳ位置測定部２０の出力はＧＰＳ距離演算部２１に入力され、ＧＰＳ距離演算部２１には更に先走行車両２のＧＰＳ位置測定部１８の出力が無線通信部６を介して入力される。なお、ＧＰＳ位置測定部２０は制御装置１０の一部を構成し、制御プログラムとしてその記憶部に予め格納された形態で設けられる。制御装置１０を構成する以下に述べる各部若しくは要素も同様な形態で設けられる。
【００２３】
レーザー光送受信部８の出力はレーザー光距離演算部２２に入力され、そこでレーザー光の送信信号と受信信号の差、例えば両信号の時間差や位相差から距離が演算される。レーザー光による車両位置の測定は種々の方式が知られているが、例えば赤外線パルスレーザー光を利用した距離測定方式を採用することができる。この方式による距離測定はプラスマイナス１ｍ程度の精度が得られ、比較的短い距離（例えば１０ｍ〜５０ｍ程度の範囲）の測定に適している。
【００２４】
レーザー光を反射する反射部７は、車両外面に貼着可能な通常の反射テープを使用することができ、例えば図１に示す先走行車両２の場合、走行方向の後部に１か所または数か所貼り付ける。レーザー光距離演算部２２の出力と前記ＧＰＳ距離演算部２１の出力は距離演算選択部２３に入力される。距離演算選択部２３から出力される先行車両２と後走行車両３との距離（車両間隔）の演算値は出力制御部２４に入力され、出力制御部２４の出力は表示制御部２５を介して図２に示す出力部１９に出力される。
【００２５】
〔作用〕
次に、本発明の衝突防止装置の作用を説明する。なお以下の説明は、同一軌道上を２つの保守用車両が走行する場合であって、先走行車両２がレールの歪みを矯正するＭＴＴ車であり、後走行車両３がＭＴＴ車で矯正した線路の軌道上のバラスト（砂利）を掻き出し及び振動等を加えて軌道を安定化させるＢＲ車であり、ＭＴＴ車の前方には他の保守用車両が存在しない場合の例である。
【００２６】
走行に先だって、衝突防止を必要とする後走行車両３の各設定を入力部１１から行う。なお設定プログラムは制御装置１０の図示しない記憶部に予め格納される。先ず図３に示す制御装置１０のＧＰＳ距離演算部２１とレーザー光距離演算部２２を選択する距離に設定する。すなわちＧＰＳ位置測定精度から算定される安全距離以下になったときに、ＧＰＳ距離演算部２１からレーザー光距離演算部２２に切り換えるように、先走行車両２と後走行車両３の車両間隔（例えば５０ｍ）を設定する。なおこの距離設定は実際に運行する車両速度に比例して長くする必要があるが、実験及び経験上から最適な設定を容易に行うことができる。
【００２７】
次に、出力部１９を構成する表示部１３として、複数の警報灯（もしくは監視灯）を含み、ブザーなどの警報器１４を有する場合は、夫々の警報灯を点灯（点滅作動も含む）させ且つ警報器１４を作動させるための先走行車両２と後走行車両３の車両間隔を複数設定する。例えば青、黄、赤の３種の警報灯（もしくは監視灯）を含む場合、車両間隔が１２０ｍ以上のときに青を点滅（安全表示）し、１２０ｍ〜３０ｍのときに青を連続点灯し、３０ｍ〜１０ｍのときに黄色を点滅すると共に警報器１４の第１動作（小音）を作動し、１０ｍ以下のときに赤を連続点灯すると共に警報器１４の第２動作（大音）を作動するような設定を行う。
【００２８】
更に、後走行車両３のブレーキ１６を作動させる先走行車両２と後走行車両３の車両間隔（例えば１０ｍ）を設定する。以上に述べた各設定は、前記のように図２に示す入力部１１から行うが、入力された設定値は制御装置１０に含まれる図示しない記憶部に記憶され、制御装置１０が予め格納された制御プログラムに従って実行する。
【００２９】
次に、図１に示すように同一の軌道１上に先走行車両２と後走行車両３を走行させるが、最初は安全上十分な車両間隔（例えば１００ｍ〜３００ｍ）になるように順次出発し、作業状況に応じた速度で両車両を走行する。先走行車両２と後走行車両３の位置はそれぞれＧＰＳ位置測定部１８、２０で自己車両の位置を連続的に測定されるが、後走行車両３は更にレーザー光位置測定部２２により自己車両の位置が連続的に測定される。
【００３０】
前記のような車両間隔の設定が行われた距離演算選択部２３は、出発時点ではＧＰＳ距離演算部２１を選択しており、レーザー光距離演算部２２は選択されていない。そのためこの時点ではＧＰＳ距離演算部２１の出力信号（車間距離１２０ｍ以上）が出力制御部２４および表示制御部２５を介して出力部１９に出力される。前記設定ではこの時点で正常車間距離状態を示す青の警報灯が点滅する。
【００３１】
車両間隔が次第に短くなって例えばＧＰＳ距離演算部２１の出力信号が１２０ｍ以下になると距離演算選択部２３が作動し、出力部１９の青の警報灯が連続点灯（準要注意車両間隔）に切り替わる。更に車両間隔が短くなって例えばＧＰＳ距離演算部２１の出力信号が５０ｍ以下になると、距離演算選択部２３が作動して出力制御部２４への出力は、ＧＰＳ距離演算部２１からレーザー光距離演算部２２に切り換わる。それと共に出力部１９の黄の警報灯が点灯して警報器１４が作動（注意車両間隔）する。なお、距離演算選択部２３の作動状態を表示する表示灯を設けることもできる。
【００３２】
更に、車両間隔が次第に短くなって例えばレーザー光距離演算部２２の演算距離が１０ｍ以下になると、出力制御部２４は出力部１９の赤の警報灯を点灯する。それと共に制御装置１０はブレーキ作動部１５にブレーキ作動信号を出力し、それによってブレーキ作動部１５は後走行車両３のブレーキ１６を作動させる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の衝突防止装置は、同一軌道上を複数の車両が走行する際の車両間の衝突を防止する装置として利用できる。
【符号の説明】
【００３４】
１  軌道
２  先走行車両
３  後走行車両
４  ＧＰＳ用衛星
５  ＧＰＳ受信用アンテナ
６  無線通信部
７  反射部
８  レーザー光送受信部
【００３５】
９  ＧＰＳ受信部
１０  制御装置
１１  入力部
１２  ディスプレー
１３  表示部
１４  警報器
１５  ブレーキ作動部
１６  ブレーキ  
【００３６】
１７  制御装置
１８  ＧＰＳ位置測定部
１９  出力部
２０  ＧＰＳ位置測定部
２１  ＧＰＳ距離演算部
２２  レーザー光距離演算部
２３  距離演算選択部
２４  出力制御部
２５  表示制御部
【図１】
0005468986.tif 000002
【図２】
0005468986.tif 000003
【図３】
0005468986.tif 000004