(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
踏切の所望の位置に設置された電波を発射する送信アンテナ及び上記電波の反射波を受信する受信アンテナを有する送受信部、この送受信部の位置とは異なる位置に設置された上記電波を反射する反射器、上記反射器により反射される反射電波および上記踏切に進入した物体により反射される反射電波から上記送受信部に対する上記反射器の位置および上記物体の位置を算出し、上記算出した反射器の位置と上記物体の位置とを比較して、上記物体が上記踏切内の検知領域内に存在するか否かを判定する信号処理部を備えたことを特徴とする踏切障害物検知装置。
【請求項２】
複数の反射器が踏切の検知領域と非検知領域の境界近傍又はその延長上に設置され、かつ信号処理部において算出された物体の位置と上記複数の反射器の位置とを比較して、上記物体が踏切内の上記検知領域内に存在するかを判定可能にした請求項１記載の踏切障害物検知装置。
【請求項３】
複数の線路が存在する踏切において、反射器が上記複数の線路の内いずれか隣り合う線路の間に設置され、かつ信号処理部において算出された物体の位置と上記反射器の位置とを比較して、上記物体が踏切内のいずれの線路上に存在するかを判定可能にした請求項１もしくは請求項２記載の踏切障害物検知装置。
【請求項４】
複数の線路が存在する踏切において、送受信部及び反射器がそれぞれ複数台設置され、いずれかの線路を列車が通過している場合においても、他の線路上に存在する物体の位置を検知可能にした請求項１ないし請求項３の何れかに記載の踏切障害物検知装置。
【請求項５】
送受信部及び反射器は、踏切内の物体を障害物であると判定する検知領域の境界近傍か又はその延長上に設置され、かつ信号処理部において算出された上記物体の位置と上記反射器の位置とを比較して、上記物体が上記検知領域内に存在する場合に、上記物体が障害物であると判定する請求項１ないし請求項４の何れかに記載の踏切障害物検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、踏切内の障害物を検知する踏切障害物検知装置に関し、特に、電波を発射し、障害物からの反射波を受信して、上記障害物の位置を検知する踏切障害物検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、例えば特開平１０−７６９５４号公報に示された従来の踏切障害物検知装置を示す構成図である。図７において、２３は検知光(具体的には、半導体レーザー光)を発光する発光素子、２２は発光素子２３から発光された検知光を反射する反射器、２４は反射器２２から反射された検知光を受光する受光素子である。２１は発光素子２３と受光素子２４を有する発受光器、２０ａ、２３ａ、２４ａ、２８ａはそれぞれ集光レンズ、２０ｂ、２３ｂ、２４ｂ、２８ｂはそれぞれ窓、２９ａ、２９ｂは反射鏡、２５はビーム送信出力回路、２６はビーム受信入力回路、２７は制御回路、３０はビーム送信出力回路２５、ビーム受信入力回路２６及び制御回路２７を有する制御器である。
【０００３】
踏切内に物体が存在しないとき、発光素子２３から発光された検知光は反射器２２で反射されて受光素子２４で受光されるが、踏切内に物体が存在すると発光素子２３から発光された検知光は、この物体により遮られ受光素子２４では検知光が受光されず、この受光されないということにより踏切内に障害物が存在すると判定している。
【０００４】
尚、図８は複線を横断するように設けられた、上記従来方式の踏切障害物検知装置の設置例である。図において、１０は踏切であり、その他の符号は図７に示したものと同一もしくは相当するものを表す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の踏切障害物検知装置においては、踏切内の物体が発光素子２３と受光素子２４の間に存在し検知光を遮る事によってのみ、その物体を障害物として検知することが可能であり、物体が検知光を遮らない位置にあった場合は障害物として検知できず、言わば踏切内に障害物を検知できない死角が存在するという問題点があった。
【０００６】
また、この死角を少なくするためには、発光素子と受光素子の組を多数設置する必要があり、機器数や機器間のケーブル本数が増大し多額の機器費および設置・敷設工事費が必要であるという問題点もあった。さらに、発光素子と受光素子の光軸を合わせる必要があり、この調整時間がかかるという問題点もあった。
【０００７】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、電波を使用しかつ広範囲に電波を発射することにより、踏切内の死角をなくすとともに、調整時間、機器費および設置・敷設工事費等の費用を削減し、同時に、鉄道における安全性の要求を満足させることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る踏切障害物検知装置は、電波を発射する送信アンテナ及び踏切内に存在する物体から上記電波の反射波を受信する受信アンテナを有する送受信部と、この受信アンテナで受信された反射波から上記物体の位置を算出する信号処理部と、上記物体が障害物であるか否かを判定する論理処理部とを備えた踏切障害物検知装置において、上記踏切内の所望の位置に設置され上記送信アンテナから発射された電波を反射する反射器を備え、かつ、上記反射器からの反射波を上記受信アンテナにより受信することにより、上記送信アンテナから電波が発射されたことを確認するようにしたものである。
【０００９】
又、送信アンテナから符号変調された電波を発射し、受信アンテナで受信された電波を復調して変調符号を抽出し、この抽出された変調符号と上記送信アンテナから発射された電波の変調符号とを比較し、上記受信アンテナで受信された電波が上記送信アンテナから発射された電波の反射波であるか否かを判定可能にしたものである。
【００１０】
又、複数の線路が存在する踏切において、反射器が上記複数の線路の内いずれか隣り合う線路の間に設置され、かつ、信号処理部において算出された物体の位置と上記反射器の位置とを比較して、上記物体が踏切内のいずれの線路上に存在するかを判定可能にしたものである。
【００１１】
又、送受信部及び反射器がそれぞれ複数台設置され、かつ、複数の線路が存在する踏切において、いずれかの線路を列車が通過している場合においても、他の線路上に存在する障害物を検知可能にしたものである。
【００１２】
又、送受信部及び反射器は、踏切内の物体を障害物であると判定する検知領域の境界か又はその延長上に設置され、かつ、論理処理部は、信号処理部において算出された上記物体の位置と上記反射器の位置とを比較して、上記物体が上記検知領域内に存在するか否かに基づき、上記物体が障害物であるか否かを判定するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は実施の形態１における踏切障害物検知装置の構成を示すもので、図において、１は踏切障害物検知装置本体であり、その内部の構成要素はそれぞれ、２は例えば軌道回路などとのインターフェースを行うインターフェース（Ｉ／Ｆ）部、３は測定された物体が障害物であるか否かを判定する論理処理部、４は物体からの反射波から物体までの距離と角度を算出する信号処理部、５はスペクトラム拡散（ＳＳ）変復調を行うＳＳ変復調部、６は変調された電波を発射する送信アンテナ６ａ及び物体からの反射波を受信する受信アンテナ６ｂからなる送受信部、７はＰＮ（擬似雑音）符号を発生するＰＮ符号発生器である。又、９は電波を反射するリフレクタ（反射器）である。
【００１４】
また、図２は本実施の形態における踏切障害物検知装置の設置例で、図において、１は踏切障害物検知装置本体、８は踏切内に存在する物体、９はリフレクタ（反射器）、１０は遮断桿、１１は送信アンテナ６ａからの電波の放射範囲の一例である。
【００１５】
図１および図２を用いて動作の説明を行う。ＳＳ変復調部５においてＰＮ符号発生器７で発生されたＰＮ符号によりスペクトラム拡散変調された電波は、送信アンテナ６ａから外部へ発射される。この発射された電波は物体８にあたり、その反射波が返ってくる。反射波は受信アンテナ６ｂで受信され、ＳＳ変復調部５で復調（逆拡散）される。この時、自己相関を取ることにより、信号処理部４において、物体８までの位置（具体的には、距離と角度）が算出される。
【００１６】
従来の検知光の照射による踏切障害物検知装置では、前述のとおり発光側と受光側の双方に装置が必要であるが、本発明では電波の発射側にのみ本装置本体を置くことで物体の位置を測定することが可能であり、装置費および装置やケーブルの設置・敷設費を減少させることができる。
【００１７】
尚、図２においてリフレクタ９が存在しない場合は、物体８の反射波のみが返ってくるが、物体８も存在しない場合は、何の反射も返ってこないことになり、これは送信アンテナ６ａの故障により電波が発射されていない状態と区別することができない。これを解決するために、リフレクタ９を設置し、物体８が存在しない場合でも、リフレクタ９の反射波を受信するようにし、送信−リフレクタの反射−受信を繰り返すことにより、電波が発射されていることを確認する。
【００１８】
ここで、万が一自己が発射した電波以外の電波を受信しても、本装置ではＰＮ符号による符号変調をかけているため、自己が変調した符号以外の符号により変調された電波（符号変調以外の変調方式による変調波あるいは無変調波を含む）は復調時(逆拡散時)に除外され、無反射波と同等に扱われる。これにより、物体８が存在しない場合と送信アンテナ６ａの故障等により電波が発射されていない状態とを確実に区別することが可能となる。
【００１９】
本実施の形態は、以上のように構成されているので、鉄道における安全性の要求を満足させることが可能となる。
【００２０】
つまり、特開平１０−７６９５４号公報に記載された発明のような、従来の光線の照射による踏切障害物検知装置においては、障害物が踏切内に無いにもかかかわらず、該装置の故障によって検知光を検知できない場合と、障害物が踏切内にある場合とで、検知結果が一致していた。即ち、いずれの場合においても、検知光が受信できない結果となっていた。このため、従来例においては、検知光が受信できない場合においては、単に装置の故障であって障害物が実際には存在しない場合と、実際に障害物が存在する場合とのいずれの場合も、列車を停止させることによって、衝突事故を確実に防止することが可能であった。
【００２１】
これに対し、本実施の形態のような障害物の検知手段として電波を用いる踏切障害物検知装置においては、障害物が実際には存在するにもかかわらず、踏切障害物検知装置の故障によって障害物からの反射波を受信できない場合と、障害物が踏切内に存在しない場合とで、検知結果が一致してしまう。即ち、いずれの場合においても、反射波が受信できない結果となる。この場合、装置の故障により障害物がないものと誤判断してしまうと、実際には障害物が存在し、列車との衝突事故が発生する可能性がある。
【００２２】
そのため、本実施の形態においては、リフレクタ９からの反射波を用いて、送信アンテナ６ａより電波が発射されていることを確認することにより、安全性の要求を満足させている。
【００２３】
実施の形態２．
図３は実施の形態２における踏切障害物検知装置の設置例を示すもので、複数の線路を横断する踏切においてリフレクタ９を各線路（上り線、下り線等）の間に設置する形態である。図３は複線の場合を示し、リフレクタ９は上下線間に複数個設置している。
【００２４】
この形態では、物体８からの反射により測定した位置とリフレクタ９からの反射により測定したリフレクタ９の位置（または、図３に示すように、複数のリフレクタ９間を補間した位置）とを比較することにより、物体８が踏切内のどの線路上に存在するかを判定することが可能である。
【００２５】
さらに、例えば下り線を列車が通過中であるという情報を外部から取りこむことにより、下り線を通過中の列車を障害物として誤判定することを防ぐことができる。
【００２６】
実施の形態３．
図４は実施の形態３における踏切障害物検知装置の設置例を示すもので、複数の線路を横断する踏切において踏切障害物検知装置を各線路(上り線、下り線等)をそれぞれカバーするように本装置を複数台設置する形態である。図３は複線の場合を示し、図の手前側に第１の踏切障害物検知装置本体１Ａを、対角線上に第２の踏切障害物検知装置本体１Ｂをそれぞれ設置した場合である。図中、１１Ａおよび１１Ｂはそれぞれ第１の踏切障害物検知装置本体１Ａおよび第２の踏切障害物検知装置本体１Ｂからの電波の放射範囲の例である。また、１２は通過中の列車を表している。なお、リフレクタについては記載を省略している。
【００２７】
この形態では、任意の線路を列車が通過中でも他の線路内の物体の位置を測定することが可能であり、踏切の安全性をさらに向上させることができる。図４は上り線を列車１２が通過している場合であるが、この場合、第１の踏切障害物検知装置本体１Ａだけでは、上り線を通過中の列車１２が邪魔をして、下り線側の物体８の位置を測定することができないが、第２の踏切障害物検知装置本体１Ｂを図の位置に設置することにより、下り線側の物体８の位置測定を可能としている。下り線側を列車１２が通過している場合は、第２の踏切障害物検知装置本体１Ｂだけでは上り線側が死角となるが、第１の踏切障害物検知装置本体１Ａにより上り線側の物体８の位置を測定することが可能である。
【００２８】
尚、本実施の形態においては、複数の踏切障害物検知装置１Ａ、１Ｂの配置例を示したが、送受信装置６とリフレクタ９のみを本実施の形態と同様に複数個配置して、Ｉ／Ｆ部２、論理処理部３、信号処理部４及びＳＳ変復調部５を共通とする構成としても、同様の効果を得ることが可能である。
【００２９】
実施の形態４．
図５は実施の形態４における踏切障害物検知装置の設置例を示すもので、リフレクタ９を踏切において障害物であるか否かを判定する境界線１３上（又は、その延長線上）に設置した形態である。
【００３０】
図６は、図５における遮断桿近傍を拡大したものである。図６において、１５はここに物体８が存在したら障害物として検知しなければならない領域(検知領域)、１３は障害物であるか否かを判定する境界線、１および９はこの境界線の延長線上に設置された踏切障害物検知装置本体およびリフレクタ、１４は物体８が当該エリアに存在しても障害物として判定してはいけない領域（非検知領域）である。
【００３１】
踏切の遮断桿近傍は、踏切が遮断していても、例えば人間が顔を遮断桿１０の内側に入れて列車の接近をのぞき込んだり、手前で停車した自動車の先端がわずかに遮断桿１０の下をくぐって踏切内部にはみ出すなど、踏切内部に物体があっても列車の運行には支障がない場合がある。しかし、人間も大きく上半身を乗り出したり、自動車も大きく遮断桿１０を越えて踏切内に侵入すると、列車の運行に支障をきたす。したがって、遮断桿１０からある一定距離までは物体８が存在しても障害物として判定してはいけないが、これを越えた領域に物体８が存在したら障害物と判定しなければならない境界線１３が存在する。そして、この境界線１３の内外の判定（即ち、物体８が検知領域１５に存在するか非検知領域１４に存在するかの判定）は厳密に行わなければならない。
【００３２】
この判定を行うために、境界線１３（又は、その延長線）上に踏切障害物検知装置本体１およびリフレクタ９を設置し、物体８の位置とリフレクタ９の位置(または踏切障害物検知装置本体１とリフレクタ９間を補間した位置)とを比較することにより、踏切障害物検知装置の測定誤差に影響されることなく物体８が境界線１３の内外どちらに位置するかを判定することが可能となる。
【００３３】
すなわち、θ0を踏切障害物検知装置本体１から見たリフレクタ９の方向、θ1を踏切障害物検知装置本体１から見た物体８の方向とすると、θ0≦θ1の時物体８は障害物であり、θ0＞θ1の時物体８は障害物ではないと判定する。尚、ここで、θ0、θ1は非検知領域から検知領域へ向かって大きな角度と定義した。
【００３４】
【発明の効果】
この発明に係る踏切障害物検知装置は、電波を発射する送信アンテナ及び踏切内に存在する物体から上記電波の反射波を受信する受信アンテナを有する送受信部と、この受信アンテナで受信された反射波から上記物体の位置を算出する信号処理部と、上記物体が障害物であるか否かを判定する論理処理部とを備えた踏切障害物検知装置において、上記踏切内の所望の位置に設置され上記送信アンテナから発射された電波を反射する反射器を備え、かつ、上記反射器からの反射波を上記受信アンテナにより受信することにより、上記送信アンテナから電波が発射されたことを確認するようにしたので、踏切内の死角をなくすとともに、調整時間、機器費および設置・敷設工事費等の費用を削減し、加えて、鉄道における安全性の要求を満足させることができる。
【００３５】
又、送信アンテナから符号変調された電波を発射し、受信アンテナで受信された電波を復調して変調符号を抽出し、この抽出された変調符号と上記送信アンテナから発射された電波の変調符号とを比較し、上記受信アンテナで受信された電波が上記送信アンテナから発射された電波の反射波であるか否かを判定可能にしたので、上記送信アンテナから発射された電波以外の電波を受信しても、その電波を除外することができ、そのため、上記送信アンテナから電波が発射されていることを確実に確認できるので、さらに安全性を向上することができる。
【００３６】
又、複数の線路が存在する踏切において、反射器が上記複数の線路の内いずれか隣り合う線路の間に設置され、かつ、信号処理部において算出された物体の位置と上記反射器の位置とを比較して、上記物体が踏切内のいずれの線路上に存在するかを判定可能にしたので、さらに安全性を向上することができる。
【００３７】
又、送受信部及び反射器がそれぞれ複数台設置され、かつ、複数の線路が存在する踏切において、いずれかの線路を列車が通過している場合においても、他の線路上に存在する障害物を検知可能にしたので、さらに安全性を向上することができる。
【００３８】
又、送受信部及び反射器は、踏切内の物体を障害物であると判定する検知領域の境界か又はその延長上に設置され、かつ、論理処理部は、信号処理部において算出された上記物体の位置と上記反射器の位置とを比較して、上記物体が上記検知領域内に存在するか否かに基づき、上記物体が障害物であるか否かを判定するので、踏切内の物体が列車の運行に支障がない場合と障害物となる場合とを区別することができ、そのため、さらに安全性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１の踏切障害物検知装置の構成図である。
【図２】  実施の形態１の踏切障害物検知装置の設置例である。
【図３】  実施の形態２の踏切障害物検知装置の設置例である。
【図４】  実施の形態３の踏切障害物検知装置の設置例である。
【図５】  実施の形態４の踏切障害物検知装置の設置例である。
【図６】  図５の踏切障害物検知装置近傍の拡大図である。
【図７】  従来の踏切障害物検知装置の構成図である。
【図８】  従来の踏切障害物検知装置の設置例である。
【符号の説明】
１  踏切障害物検知装置本体、  ２  Ｉ／Ｆ部、  ３  論理処理部、
４  信号処理部、  ５  ＳＳ変復調部、  ６  送受信部、
６ａ  送信アンテナ、  ６ｂ  受信アンテナ、  ７  ＰＮ符号発生器、
８  物体、  ９  リフレクタ、  １０  遮断桿、  １１  送信アンテナ、
１２  列車、  １３  境界線、  １４  非検知領域、  １５  検知領域。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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