(57)【要約】【課題】簡単な構成で踏切遮断機の遮断かん付近の障害物を高精度に検知する。【解決手段】屈折器７と第１の反射器８を、踏切道３の出入口に、踏切道３を挟んで対向して配置し、センサ部５から出射した検知ビームを屈折器７で第１の反射器８側に偏向し、第１の反射器８から反射した反射ビームをセンサ部５側に偏向させるとともにセンサ部５から出射した検知ビームで踏切道３全体を走査し、センサ部３から検知ビームを屈折器７側に送信しているとき、検知ビーム信号と反射ビーム信号の位相差又は遅延時間の変化により障害物の有無を判定し、自動車等の障害物が踏切遮断機の遮断かんを突破して進入したりした場合の検知精度を高める。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ部と屈折器と反射器及び処理装置を有し、
前記センサ部は送受信部と走査機構部を有し、前記送受信部は、列車が走行する軌道の踏切道に検知ビームを送信し、検知ビームの前記反射器及び障害物からの反射ビームを受信し、前記走査機構部は前記送受信部を回転又は首振りして前記送信部から送信する検知ビームを踏切道全体に走査させ、
前記屈折器と反射器は踏切道の出入口に、踏切道を挟んで対向して配置され、前記屈折器は前記センサ部から出射した検知ビームを前記反射器側に偏向し、前記反射器から反射した反射ビームを前記センサ部側に偏向し、
前記処理装置は、前記送受信部の回転角度と、前記送受信部からの検知ビーム信号及び反射ビーム信号を処理して障害物の有無を判定するものであり、前記送受信部から検知ビームを前記屈折器側に送信しているとき、検知ビーム信号と反射ビーム信号の位相差又は遅延時間の変化により障害物の有無を判定し、前記送受信部から検知ビームを前記屈折器側以外に送信しているとき、検知ビーム信号と送受信部で受信した反射ビーム信号により障害物までの距離を算出し、算出した距離とそのときの前記送受信部の回転角度から踏切道内の障害物の有無を判定することを特徴とする踏切障害物検知装置。
【請求項２】
前記処理装置は、前記送受信部から検知ビームを前記屈折器側に送信しているとき、前記送受信部で反射ビームを受信しないとき、踏切道の出入口付近に障害物有りと判定する請求項１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、列車が走行する軌道の踏切道における自動車や歩行者を検知する踏切障害物検知装置、特に検知精度の向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平１１−２２７６０８号公報
【特許文献２】特開２０００−３２６８５０号公報
【特許文献３】特開２００１−１３０４１２号公報
【非特許文献】文献名；踏切保安装置  ５９頁〜７３頁
社団法人日本鉄道電気技術協会
平成７年４月２０日発行
鉄道保安装置の踏切警報装置は、軌道上を走行する列車が踏切に接近したときに踏切警報を開始し、踏切道の通行を遮断して列車の安全運転と踏切道を通行する自動車や歩行者の安全を図り、列車が踏切道を通過した後は速やかに通行遮断を解除して円滑な道路通行を確保するようにしている。
【０００３】
この踏切道における列車の安全運行が阻害されることを防止するため例えば特許文献１や特許文献２及び特許文献３に示すようにレーザ光やレーダーを利用した踏切障害物検知装置が使用されている。この踏切障害物検知装置は、図７の平面図に示すように、列車１が走行する軌道２の踏切道３の踏切遮断機２２，２６が閉じているときに、走査機構部を有するセンサ部５１からレーザ光やレーダーを踏切道４に照射しながら、センサ部５１を回転したり一定角度回動してレーザ光やレーダーを走査させ、自動車等の障害物２１で反射したレーザ光やレーダーをセンサ部５１で検出し、センサ部５１からの出力信号を処理装置６１で処理して踏切道３に進入している障害物２１の有無を検知している。
【０００４】
また、非特許文献に示すように、発光器と受光器を組み合わせて踏切道上に光線網を配光し、この光線が一定時分継続して遮断されたとき、遮断した部分を障害物として検知している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１〜３に示された踏切障害物検知装置は、踏切道内を１組のセンサで走査して障害物の有無を検知するので設備の数が少なくて済むとともに、踏切道内を面的に走査するため、障害物の検知漏れが少なくなるという利点を有する。しかしながら、走査しているレーザ光等の反射を利用しているため、検知する障害物との対向角度によっては検知精度が悪くなってしまい、極端な場合は、障害物体を見逃すおそれもある。また、検知する障害物が複数存在すると乱反射、いわゆるマルチパスによりゴーストが発生してしまう。さらに、遮断かん付近の障害物を精度良く検知することが必要でがあるが、センサからの距離によって障害物か否かを判定するので、遮断かん付近では障害物の検知精度が低下するため、遮断かんと検知エリアの間に余裕が必要になってしまうという短所がある。
【０００６】
また、非特許文献に示された踏切障害物検知装置は、遮光式であるので障害物を高精度で検知でき、踏切遮断機の遮断かんの部分をわずかに突破した障害物も検知できる利点を有する。しかしながらビームを網状に配置するため、多くの発光器と受光器が必要になり、設備費が高価になってしまうという短所がある。
【０００７】
この発明はかかる短所を改善し、簡単な構成で踏切遮断機の遮断かん付近の障害物を高精度に検知できる踏切障害物検知装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
この発明の踏切障害物検知装置は、センサ部と屈折器と反射器及び処理装置を有し、センサ部は送受信部と走査機構部を有し、送受信部は、列車が走行する軌道の踏切道に検知ビームを送信し、検知ビームの反射器及び障害物からの反射ビームを受信し、走査機構部は送受信部を回転又は首振りして送信部から送信する検知ビームを踏切道全体に走査させ、屈折器と反射器は踏切道の出入口に、踏切道を挟んで対向して配置され、屈折器はセンサ部から出射した検知ビームを反射器側に偏向し、反射器から反射した反射ビームをセンサ部側に偏向し、処理装置は、送受信部の回転角度と、送受信部からの検知ビーム信号及び反射ビーム信号を処理して障害物の有無を判定するものであり、送受信部から検知ビームを屈折器側に送信しているとき、検知ビーム信号と反射ビーム信号の位相差又は遅延時間の変化により障害物の有無を判定し、送受信部から検知ビームを屈折器側以外に送信しているとき、検知ビーム信号と送受信部で受信した反射ビーム信号により障害物までの距離を算出し、算出した距離とそのときの送受信部の回転角度から踏切道内の障害物の有無を判定することを特徴とする。
【０００９】
また、処理装置は、送受信部から検知ビームを屈折器側に送信しているとき、送受信部で反射ビームを受信しないとき、踏切道の出入口付近に障害物有りと判定する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の踏切障害物検知装置の構成を示す平面図である。列車１が走行する軌道２の踏切道３に設けられた踏切障害物検知装置４は、センサ部５と処理装置６と屈折器７及び第１の反射器８と第２の反射器９を有する。
【００１１】
センサ部５は、踏切道３の一方の出入口５の外側に一定高さで設置され、図２のブロック図に示すように、送受信部１０と走査機構部１１を有する。送受信部１０はレーザー光や赤外線等の光波やレーダー等の電波の検知ビームを送信し、物体からの反射ビームを受信する。走査機構部１１は、駆動モータを有し送受信部１０を回転又は角度１８０度程度首振りして送受信部１０から送信する検知波を踏切道３全体に走査させる。
【００１２】
処理装置６は、中央処理装置１２と電源部１３と送受信制御部１４と走査制御部１５と角度計測部１６と処理切換部１７と距離計測部１８及び信号差演算部１９を有する。中央処理装置１２は踏切器具箱２０からの検知開始や終了や障害物検知出力等の条件により装置全体の動作を制御するとともに距離計測部１８と信号差演算部１９からの情報により踏切道３における障害物２１の有無を判断する。電源部１３はセンサ部５の走査機構部１１に電力を供給する。この走査機構部１１に供給された電力はスリップリング等の回転子を介して送受信部１０に送られる。送受信制御部１４は中央処理装置１２からの信号によりセンサ部５の送受信部１０を制御する。走査制御部１５は中央処理装置１２からの信号により走査機構部１１の動作を制御する。角度計測部１６は走査制御部１５からの制御信号により走査機構部１１の回転角度すなわち送受信部１０で送信する検知ビームの送信方向を検知する。処理切換部１７は角度計測部１７で検知した角度に応じて送受信部１０で送信した検知ビームと受信した反射ビームによる信号の処理を切り換える。距離計測部１８は送受信部１０で送信した検知ビームと受信した反射ビームによる信号により障害物２１までの距離を算出する。信号差演算部１９は送受信部１０で送信した検知ビームによる信号と受信した反射ビームによる信号の位相差や遅延時間を算出する。
【００１３】
屈折器７は軌道２を挟んでセンサ部５と反対側に設けられた踏切遮断機２２の近傍でセンサ部５と対向する位置に設けられ、図３に示すように、センサ部５の送受信部１０で送信した検知ビームを９０度偏向させる第１の反射部材２３と、第１の反射部材２３で偏向した検知ビームを、送受信部１０で送信した検知ビームに対して水平方向に９０度偏向させる第２の反射部材２４を有する。第１の反射器８は、踏切道３を挟んで屈折器７と対向する位置に設けられ、屈折器７で偏向した検知ビームを１８０度反射する反射部材２５を有する。第２の反射器８は、センサ部５側の踏切遮断機２６の近傍で踏切道３を挟んでセンサ部５と対向する位置に設けられ、センサ部５から送信した検知ビームを１８０度反射する反射部材２５を有する。
【００１４】
この踏切障害物検知装置４で、踏み切り道３を歩行する歩行者や車両などの障害物２１を検知するときの処理を図４のフローチャートを参照して説明する。
【００１５】
踏切器具箱２０から処理装置６に検知開始条件が入力すると、中央処理装置１２は送受信制御部１４と走査制御部１５に検知開始信号を送る。送受信制御部１４は検知開始信号が送られるとセンサ部５の送受信部１０を駆動し、検知ビームを送信し、走査制御部１５は検知開始信号が送られると、走査機構部１１を駆動して、走査機構部１１でセンサ部５を回転させたり、角度１８０度程度首振りさせてセンサ部５から送信している検知ビームで踏切道３を走査する（ステップＳ１）。この検知ビームで踏切道３を走査しているとき、角度計測部１６は走査制御部１５からの信号により検知ビームの送信角度を検出して中央処理装置１２に送るとともに処理切換部１７に送る（ステップＳ２）。処理切換部１７にはセンサ部５からの屈折器７の方位角すなわち軌道２と直交する角度と、センサ部９からの第２の反射器９の方位角すなわち軌道２と平行な角度が基準角度として設定され、送られた検知ビームの送信角度と基準角度とを比較し、センサ部５から送信した検知ビームの送信角度が軌道２と直交する角度と一致するか否と、軌道２と平行な角度と一致するか否を判定する（ステップＳ３，Ｓ４）。この判定の結果、センサ部５から送信した検知ビームの送信角度が軌道２と直交する角度や軌道２と平行な角度と一途しない場合は、検知ビームを屈折器７や反射器９の方向に送信していないとして、送受信部１０からの信号を距離計測部１８に送る。距離計測部１８は送られた信号に、送信している検知ビームの反射ビームの信号が含まれるかどうかを判定し（ステップＳ６）、反射ビームの信号が含まれている場合は、障害物２１が有りと判断して、送信している検知ビームの信号と反射ビームの信号から障害物２１までの距離を算出して中央処理装置１２に送る（ステップＳ６）。中央処理装置１２は送られた障害物２１までの距離とそのときの検知ビームの送信角度により障害物２１の位置を算出し（ステップＳ７）、算出した障害物２１に位置が踏切道３内かどうかを判定する。この判定の結果、踏切道３に障害物２１が存在している場合は（ステップＳ８）、踏切器具箱２０に障害物有りの情報を送り、特殊信号発光器を発光させて列車１に停止情報を伝える（ステップＳ９）。
【００１６】
また、センサ部５の送受信部１０から送信した検知ビームの送信角度が軌道２と直交する角度と一致する場合（ステップＳ３）、センサ部５から送信した検知ビームは屈折器７で屈折して、踏切遮断機２２の遮断かん２７と平行に進行して第１の反射器８に入射して、第１の反射器８で反射する。この反射ビームは遮断かん２７と平行に戻り、屈折器７で屈折してセンサ部５の送受信部１０で受信する。また、センサ部５から送信した検知ビームの送信角度が軌道２と平行な角度と一致する場合（ステップＳ４）、センサ部５から送信した検知ビームは踏切遮断機２３の遮断かん２７と平行に進行して第２の反射器９に入射して、第２の反射器９で反射する。この反射ビームは遮断かん２７と平行に戻り、センサ部５の送受信部１０で受信する。そこでセンサ部５から送信した検知ビームの送信角度が軌道２と直交する角度と一致する場合及びセンサ部５から送信した検知ビームの送信角度が軌道２と平行な角度と一致する場合（ステップＳ３，Ｓ４）、処理切換部１７は、センサ部５から送信した検知ビームと受信した反射ビームの信号を信号差演算部１９に送る。信号差演算部１９は、送信した検知ビームの信号が送られているとき、送受信部１０で反射ビームを受信せずに、反射ビームの信号が送られない場合は、反射信号無しの信号を中央処理装置１２に送る（ステップＳ１０）。中央処理装置１０は反射信号無しの信号が送られると、例えば自動車等の障害物２１は遮断かん２７の付近で斜めになっていると判断し、踏切器具箱２０に障害物有りの情報を送り、特殊信号発光器を発光させて列車１に停止情報を伝える（ステップＳ９）。
【００１７】
また、信号差演算部１９は、センサ部５から送信した検知ビームの信号と受信した反射ビームの信号の両方が送られている場合は、送信した検知ビームの信号と受信した反射ビームの信号の位相差や遅延時間を算出して中央処理装置１２に送る（ステップＳ１１）。センサ部５から屈折器７を通り第１の反射器８までの距離と、センサ部５から第２の反射器９までの距離は既知であり、センサ部５から送信した検知ビームと第１の反射器８及び第２の反射器９から反射して受信した反射ビームの位相差や遅延時間はそれぞれ一定値となる。この位相差や遅延時間は検知ビームの送信角度とともに規定値として中央処理装置１２に格納してある。そして中央処理装置１２は信号差演算部１９から送られる位相差や遅延時間と基準値とを比較し、送られている位相差や遅延時間が基準値より小さくなったとき（ステップＳ１１）、検知ビームが遮断かん２７の付近の踏切道３で反射したと判定し、遮断かん２７の付近に障害物２１があると判断して、踏切器具箱２０に障害物有りの情報を送り、特殊信号発光器を発光させて列車１に停止情報を伝える（ステップＳ９）。
【００１８】
このように踏切道３の出入口すなわち遮断かん２７の付近では検知ビームとその反射ビームを利用して障害物２１の有無を検知するから、例えば自動車等が遮断かん２７を突破して進入したりした場合の検知精度を高めることができ、列車１の運行の安全性を向上することができる。
【００１９】
また、センサ部５から送信した検知ビームと第１の反射器８及び第２の反射器９から反射して受信した反射ビームの位相差や遅延時間を検出することにより、装置の自己診断を行うこともできる。
【００２０】
前記説明では屈折器７に２枚の反射部材２３，２４を設けた場合について説明したが、センサ部５の送受信部１０からレーザ光を出射する場合は、図５の配置図に示すように、屈折器７を１個の直角プリズムで構成しても良い。
【００２１】
また、前記説明では、センサ部５を軌道２の外側に設けた場合について説明したが、図６に示すように、センサ部５を上りと下りの軌道２の間に設け、上りと下りの軌道２を挟んで踏切道３の出入口に屈折器７と反射器８をそれぞれ設けても良い。
【００２２】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、屈折器と反射器を、踏切道の出入口に、踏切道を挟んで対向して配置し、センサ部から出射した検知ビームを反射器側に偏向し、反射器から反射した反射ビームをセンサ部側に偏向させるとともにセンサ部から出射した検知ビームで踏切道全体を走査し、センサ部から検知ビームを屈折器側に送信しているとき、検知ビーム信号と反射ビーム信号の位相差又は遅延時間の変化により障害物の有無を判定するようにしたから、自動車等の障害物が踏切遮断機の遮断かんを突破して進入したりした場合の検知精度を高めることができ、列車の運行の安全性を向上することができる。
【００２３】
また、センサ部から検知ビームを屈折器側に送信しているとき、検知ビームに対する自動車等の障害物との角度によりセンサ部で反射ビームを受信しないとき、踏切道の出入口付近に障害物有りと判定するから、自動車等の障害物が遮断かんの付近で斜めになっている場合でも確実に検知することができる。
【００２４】
さらに、センサ部から送信した検知ビームと反射器から反射して受信した反射ビームの位相差や遅延時間を検出するから、装置の自己診断を行うこともでき、安定して障害物を検知することができる。
【００２５】
また、センサ部から検知ビームを屈折器側以外に送信しているとき、検知ビーム信号と送受信部で受信した反射ビーム信号により障害物までの距離を算出し、算出した距離とそのときの送受信部の回転角度から踏切道内の障害物の有無を判定するから、踏切道に進入した障害物も安定して検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の踏切障害物検知装置の構成を示す平面図である。
【図２】センサ部と処理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】屈折器と反射器の構成を示す斜視図である。
【図４】障害物の検知処理を示すフローチャートである。
【図５】他の屈折器を使用した踏切障害物検知装置の構成を示す平面図である。
【図６】上りと下りの線路間にセンサ部を設けた踏切障害物検知装置の構成を示す平面図である。
【図７】従来例の踏切障害物検知装置の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１；列車、２；軌道、３；踏切道、４；踏切障害物検知装置、
５；センサ部、６；処理装置、７；屈折器、８；第１の反射器、
９；第２の反射器、１０；送受信部、１１；走査機構部、
１２；中央処理装置、１３；電源部、１４；送受信制御部、
１５；走査制御部、１６；角度計測部、１７；処理切換部、
１８；距離計測部、１９；信号差演算部、２０；踏切器具箱、
２１；障害物。
【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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