(57)【要約】      （修正有）【課題】計算処理負荷の小さな算出方法で鉄道網における各列車の走行実績データを作成する。【解決手段】ＧＰＳ測位データ受信部４２は、無線基地局３から測位データを受信する。データベース部４３は、路線内の所定の基準点における緯度経度情報と基準駅からの距離程とを予め対応付けた線形基本データ並びに前記路線内の駅名、駅順及び距離程の関係を定義した駅定義データを記憶する。走行実績データ作成部４４Ａは、測位データを線形基本データに基づいて補正して現在時刻における列車の距離程を所定の周期で演算し、列車毎に走行実績データを作成する。そして、発着実績推論データ作成部４４Ｂは、駅定義データ並びに走行実績データの近似一次式に基づいて列車の各駅における到着時刻及び発車時刻を列車毎に推論し、発着実績推論データとして出力する。【選択図】図２
2012131389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地球を周回するＧＰＳ衛星と、
列車毎に搭載され、前記ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号に基づいて自車の緯度経度情報を測位し、測位データとして無線送信する車載ＧＰＳ測位装置と、
鉄道網内に配置され、前記車載ＧＰＳ測位装置から無線送信された前記測位データを中継する複数の無線基地局と、
これら無線基地局に接続され、前記列車の走行実績データを作成する走行実績計算用コンピュータと、
を備え、
前記走行実績計算用コンピュータは、
前記無線基地局から測位データを受信するＧＰＳ測位データ受信部と、
路線内の所定の基準点における緯度経度情報と基準駅からの距離程とを予め対応付けた線形基本データ並びに前記路線内の駅名、駅順及び距離程の関係を定義した駅定義データを記憶するデータベース部と、
前記ＧＰＳ測位データ受信部で受信された測位データを前記線形基本データに基づいて補正を行い、現在時刻における列車の距離程を所定の周期で演算し、列車毎に前記走行実績データを作成する走行実績データ作成部と、
前記駅定義データ並びに前記走行実績データの近似一次式に基づいて列車の各駅における到着時刻及び発車時刻を列車毎に推論し、発着実績推論データを作成する発着実績推論データ作成部と、
を有することを特徴とする列車走行実績データ作成システム。
【請求項２】
地球を周回するＧＰＳ衛星と、
列車毎に搭載され、前記ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号に基づいて自車の緯度経度情報を測位し、測位データとして無線送信する車載ＧＰＳ測位装置と、
鉄道網内に配置され、前記車載ＧＰＳ測位装置から無線送信された前記測位データを中継する複数の無線基地局と、
これら無線基地局に接続され、前記列車の走行実績データを作成する走行実績計算用コンピュータと、
を備え、
前記走行実績計算用コンピュータは、
前記無線基地局から測位データを受信するＧＰＳ測位データ受信部と、
路線内の所定の基準点における緯度経度情報と基準駅からの距離程とを予め対応付けた線形基本データ並びに予め立案された計画ダイヤデータを記憶するデータベース部と、
前記ＧＰＳ測位データ受信部で受信された測位データを前記線形基本データに基づいて補正して現在時刻における列車の距離程を所定の周期で演算し、列車毎に前記走行実績データを作成する走行実績データ作成部と、
前記走行実績データに含まれる距離程及び測位時刻に基づいて前記計画ダイヤデータを参照し、同じ距離程における進行差異時間を演算する進行差異時間演算部と、
を有することを特徴とする請求項１記載の列車走行実績データ作成システム。
【請求項３】
地球を周回するＧＰＳ衛星と、
列車毎に搭載され、前記ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号に基づいて自車の緯度経度情報を測位し、測位データとして無線送信する車載ＧＰＳ測位装置と、
鉄道網内に配置され、前記車載ＧＰＳ測位装置から無線送信された前記測位データを中継する複数の無線基地局と、
これら無線基地局に接続され、前記列車の走行実績データを作成する走行実績計算用コンピュータと、
を備え、
前記走行実績計算用コンピュータは、
前記無線基地局から測位データを受信するＧＰＳ測位データ受信部と、
路線内の所定の基準点における緯度経度情報と基準駅からの距離程とを予め対応付けた線形基本データ、前記路線内の駅名、駅順及び距離程の関係を定義した駅定義データ並びに予め立案された計画ダイヤデータを記憶するデータベース部と、
前記ＧＰＳ測位データ受信部で受信された測位データを前記線形基本データに基づいて補正して現在時刻における列車の距離程を所定の周期で演算し、列車毎に前記走行実績データを作成する走行実績データ作成部と、
前記駅定義データ並びに前記走行実績データの近似一次式に基づいて列車の各駅における到着時刻及び発車時刻を列車毎に推論し、発着実績推論データを作成する発着実績推論データ作成部と、
前記走行実績データに含まれる距離程及び測位時刻に基づいて前記計画ダイヤデータを参照し、同じ距離程における進行差異時間を演算する進行差異時間演算部と、
を有することを特徴とする請求項１記載の列車走行実績データ作成システム。
【請求項４】
前記走行実績計算用コンピュータに接続され、前記走行実績計算用コンピュータにおける処理結果を画面表示する運行管理装置を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３記載のいずれか一項記載の列車走行実績データ作成システム。
【請求項５】
列車毎に搭載された車載ＧＰＳ測位装置が、地球を周回する前記ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号に基づいて自車の緯度経度情報を測位し、測位データとして無線送信する測位データ送信ステップと、
鉄道網内に配置された複数の無線基地局が、前記車載ＧＰＳ測位装置から無線送信された前記測位データを受信し、前記複数の無線基地局に接続された走行実績計算用コンピュータに送信する測位データ送信ステップと、
前記走行実績計算用コンピュータが、前記無線基地局から測位データを受信するＧＰＳ測位データ受信ステップと、
前記走行実績計算用コンピュータが、前記受信された測位データを路線内の所定の基準点における緯度経度情報と基準駅からの距離程とを予め対応付けた線形基本データに基づいて補正を行い、現在時刻における列車の距離程を所定の周期で演算し、列車毎に前記走行実績データを作成する走行実績データ作成ステップと、
前記走行実績計算用コンピュータが、前記路線内の駅名、駅順及び距離程の関係を定義した駅定義データ並びに前記走行実績データの近似一次式に基づいて列車の各駅における到着時刻及び発車時刻を列車毎に推論し、発着実績推論データを作成する発着実績推論データ作成ステップと、
を有することを特徴とする列車走行実績データ作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、列車走行実績データ作成システム及び列車走行実績データ作成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道において、列車の走行している位置を検出する方法としては、（１）線路近傍に設置されたＡＴＳ（Automatic Train Stop：自動列車停止装置）の地上子等を基準の位置とし、既知値である車輪の径と、検出した車輪の回転数とに基づいて列車の積算走行距離を演算して基準位置から線路上における列車の現在位置（例えば、その線路の起点からのキロ程）を算出する方法、（２）鉄道の列車車両にＧＰＳ装置を設け、列車位置をＧＰＳの経度緯度情報によって把握する方法などが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８１６０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の技術においては、その列車が計画されたダイヤに対して、正確にダイヤ上を走行しているのか否か、どれぐらい進行に差異があるのか否か等は把握できていない。すなわち、列車の進み時間や遅れ時間は、駅の到着時間、発車時間の計測によってのみ可能であった。したがって、駅間途中の地点で止まった場合などには、各列車が計画ダイヤに対して何分遅れているのかを判断する手段がなかった。また、車載ＧＰＳ装置からデータを収集するシステムの場合には、ＧＰＳの測定精度が低いと、実際の列車位置との間に誤差が生じる。また、この誤差をシステム側で補正する場合には、同時に運行している多数の列車から測位データ（緯度経度情報）が常時集まってくるため、処理負荷が大きくなり実用化が困難であった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、計算処理負荷の小さな算出方法で鉄道網における各列車の走行実績データを作成可能な列車走行実績データ作成システム及び列車走行実績データ作成方法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】
【０００６】
本発明の一実施形態に係る列車走行実績データ作成システムは、地球を周回するＧＰＳ衛星と、列車毎に搭載され、ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号に基づいて自車の緯度経度情報を測位し、測位データとして無線送信する車載ＧＰＳ測位装置と、鉄道網内に配置され、車載ＧＰＳ測位装置から無線送信された測位データを中継する複数の無線基地局と、これら無線基地局に接続され、列車の走行実績データを作成する走行実績計算用コンピュータと、を備える。また、走行実績計算用コンピュータは、ＧＰＳ測位データ受信部、データベース部、走行実績データ作成部及び発着実績推論データ作成部を有する。ＧＰＳ測位データ受信部は、無線基地局から測位データを受信する。データベース部は、路線内の所定の基準点における緯度経度情報と基準駅からの距離程とを予め対応付けた線形基本データ並びに前記路線内の駅名、駅順及び距離程の関係を定義した駅定義データを記憶する。走行実績データ作成部は、ＧＰＳ測位データ受信部で受信された測位データを線形基本データに基づいて補正して現在時刻における列車の距離程を所定の周期で演算し、列車毎に走行実績データを作成する。そして、発着実績推論データ作成部は、駅定義データ並びに走行実績データの近似一次式に基づいて列車の各駅における到着時刻及び発車時刻を列車毎に推論し、発着実績推論データとして出力する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係る列車走行実績データ作成システムの全体構成例を示す図。
【図２】図１に示す列車走行実績データ作成システムの機能ブロック図。
【図３】図１に示す列車走行実績データ作成システムに適用されるコンピュータのハードウェア構成例を示す図。
【図４】図２に示す車載ＧＰＳ測位装置の処理の具体例を示すフローチャート。
【図５】図２に示す走行実績計算用コンピュータ及び運行管理装置間のデータ・プロセス相関図。
【図６】線形データの作成対象となる路線を説明するためのＧＩＳ表示イメージを示す図。
【図７】ＧＩＳ画面における線形データ作成点を示す図。
【図８】ＧＰＳの測位位置と線路との関係を説明する図。
【図９】キロ程から進行差異時間を算出する方法を説明する図。
【図１０】ＧＰＳ測位データと近似一次式の関係を示す図。
【図１１】図２に示すデータ処理部における処理例を示すフローチャート。
【図１２】線形基本データのＧＩＳ画面上での表示例を示す図。
【図１３】ＧＩＳ画面上での在線表示例を示す図。
【図１４】計画ダイヤとＧＰＳ実績ダイヤ２点間直線の重ね合わせ表示の具体例を示す図。
【図１５】計画ダイヤとＧＰＳ実績ダイヤ連続曲線の重ね合わせ表示の具体例を示す図。
【図１６】計画ダイヤと発着実績推論データの重ね合わせ表示の具体例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。  
１．システム構成
図１は、本実施形態に係る列車走行実績データ作成システムの全体構成例を示す図である。また、図２は、図１に示す列車走行実績データ作成システムの機能ブロック図である。
【０００９】
ＧＰＳ衛星１は、グローバル・ポジショニング・システム （GPS：Global positioning system）で用いられる人工衛星であり、地球を周回している。各ＧＰＳ衛星１は、搭載している高精度原子時計による時間情報と、約６日毎に更新される全衛星の概略の軌道情報と、約９０分毎に更新される衛星自身の詳細な軌道情報を含むデータを１８秒の信号に乗せて３０秒周期で１．２ＧＨｚ/１．５ＧＨｚ帯によって送信する。利用者は、このＧＰＳ信号を受信し、複数の衛星からの情報を元に高度な演算を行うことによって、受信地点の正確な三次元位置が得られる。
【００１０】
列車２は、車載ＧＰＳ測位装置２０を備えており、この車載ＧＰＳ測位装置２０はＧＰＳ衛星１からＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ受信機２１、測位データ管理コンピュータ２２、車上無線伝送装置２３からなる。ＧＰＳ受信機２１には、ジャイロセンサも組み込まれており、ＧＰＳによる緯度経度情報と共に列車位置の検出に用いられる。測位データ管理コンピュータ２２は、ＧＰＳ受信機２１で受信された緯度経度情報を一定時間ごとに収集し、測位時刻と予め設定された車両番号、列車番号を付加した測位データを作成し、車上無線伝送装置２３から測位データを鉄道網内に複数配置されている無線基地局３に送信する。そして、無線基地局３は列車２側から受信した測位データを走行実績計算用コンピュータ４に送信する。車上無線伝送装置２３及び無線基地局３に設けられた地上側無線伝送装置３０は、携帯電話、ＰＨＳなど電話網や、ＷｉＭＡＸのような広域無線通信網を利用してデータの送受信を行うことを想定している。
【００１１】
走行実績計算用コンピュータ４は、線形基本データ作成部４１、ＧＰＳ測位データ受信部４２、データベース部４３及びデータ処理部４４から構成されている。線形基本データ作成部４１は、路線内の所定の基準点における緯度経度情報と基準駅からの距離程（キロ程）とを予め対応付けるプログラムである。ＧＰＳ測位データ受信部４２は、車載ＧＰＳ測位装置２０から測位データを所定の周期で収集するプログラムである。データベース部４３は、線形基本データ、駅定義データ、計画ダイヤデータ及び測位データなど各種データを記憶するデータベースである。各データの詳細については後述する。
【００１２】
データ処理部４４は、走行実績データ作成部４４Ａ、発着実績推論データ作成部４４Ｂ及び進行差異時間演算部４４Ｃからなるプログラムである。走行実績データ作成部４４Ａは、ＧＰＳ測位データ受信部４２で受信された測位データを線形基本データに基づいて補正して現在時刻における列車の距離程を所定の周期で演算し、列車毎に走行実績データを作成する。
【００１３】
発着実績推論データ作成部４４Ｂは、駅定義データ並びに走行実績データの近似一次式に基づいて列車の各駅における到着時刻及び発車時刻を列車毎に推論し、発着実績推論データを作成する。進行差異時間演算部４４Ｃは、走行実績データに含まれる距離程及び測位時刻に基づいて計画ダイヤデータを参照し、同じ距離程における進行差異時間を演算する。
【００１４】
データ処理部４４は、これらのプログラムの協働により、列車２側から無線基地局３を介して受信した測位データを即座に補正処理し、列車の走行位置を示す測位時刻におけるキロ程位置を算出する。そして、測位時刻におけるキロ程位置を算出することにより、速度や計画ダイヤとの差異、発着時刻を推定することが可能となる。
【００１５】
運行管理装置５は、データベース部５１、運行状況解析部５２及び計画・実績比較部５３、及び表示部５４を備えたコンピュータである。データベース部５１は、走行実績計算用コンピュータ４側から取得されるデータや計画ダイヤデータ、地図データなどを記憶する記憶装置である。運行状況解析部５２は、計画ダイヤデータと走行実績計算用コンピュータ４側から取得した走行実績データ及び補正測位データに基づいて現在時刻における運行状況を解析して在線ＧＩＳデータとして表示部５４に出力するプログラムである。計画・実績比較部５３は、計画ダイヤデータ、走行実績データ及び発着実績推論データに基づいて計画ダイヤと実績ダイヤとの比較を行い、その比較結果を表示部５４に出力するプログラムである。
【００１６】
図３は、図１に示す列車走行実績データ作成システムに適用されるコンピュータのハードウェア構成例を示す図である。同図に示されるように、列車走行実績データ作成システムに適用されるコンピュータは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）４０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）４０３、入出力インターフェース４０４、システムバス４０５、入力装置４０６、表示装置４０７、補助記憶装置４０８および通信装置４０９から構成される。
【００１７】
ＣＰＵ４０１は、ＲＯＭ４０２やＲＡＭ４０３に格納されたプログラムやデータなどを用いて各種の演算処理を実行する処理装置である。ＲＯＭ４０２は、コンピュータを機能させるための基本プログラムや環境ファイルなどを記憶する読み取り専用の記憶装置である。ＲＡＭ４０３は、ＣＰＵ４０１が実行するプログラムおよび各プログラムの実行に必要なデータを記憶する記憶装置であり、高速な読み出しと書き込みが可能である。入出力インターフェース４０４は、各種のハードウェアとシステムバス４０５との接続を仲介する装置およびプログラムである。システムバス４０５は、ＣＰＵ４０１、ＲＯＭ４０２、ＲＡＭ４０３および入出力インターフェース４０４で共有される情報伝達路である。
【００１８】
また、入出力インターフェース４０４には、入力装置４０６、表示装置４０７、補助記憶装置４０８、および通信装置４０９などのハードウェアが接続されている。入力装置４０６は、ユーザからの入力を処理する装置であり、例えばキーボードやマウスなどである。表示装置４０７は、ユーザに対して演算結果や作成画面などを表示する装置であり、例えばＣＲＴ、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイなどである。補助記憶装置４０８は、走行実績データの作成プログラムやデータを蓄積する大容量の記憶装置であり、例えばハードディスク装置などである。
【００１９】
２．車載ＧＰＳ測位装置２０の動作
図４は、図２に示す車載ＧＰＳ測位装置２０の処理の具体例を示すフローチャートである。
【００２０】
列車２の運転手が、計画ダイヤに基づいて走行する列車の列車番号を入力すると（Ｓ４０１）、ＧＰＳによる測位を開始する。車載ＧＰＳ測位装置２０には、予め搭載されている車両番号がプリセットされており、列車番号を入力することで計画ダイヤ、列車番号及び車両番号が対応付けられる。尚、列車番号は計画ダイヤと紐付けするために必要であるが、単に走行実績を残すだけであれば省略可能である。
【００２１】
次に、測位データ管理コンピュータ２２内に設けられた時計装置（図示省略する）から現在時刻を読み出し、記憶（計時処理）する（Ｓ４０２）。次に、ＧＰＳ受信機２１から、緯度経度データを取得（緯度経度処理）する（Ｓ４０３）。そして、列車番号・車両番号データ、測位時刻データ及び緯度経度データから、これらを一纏めにした測位データを生成する（Ｓ４０４）。
【００２２】
次に、車載ＧＰＳ測位装置２０は、生成された測位データを最寄の無線基地局３の地上側無線伝送装置３０へ送信することで、走行実績計算用コンピュータ４に送信し（Ｓ４０５）、予め定めたＧＰＳ測位間隔のタイマーを起動する（Ｓ４０６）。
【００２３】
次に、列車の運転終了入力の割り込み有無を判定する（Ｓ４０７）。ここで、割り込みを検知した場合（Ｓ４０７：Ｙｅｓ）には、本装置の運転を終了する。これに対し、待機時間内に割り込みが無かった場合（Ｓ４０７：Ｎｏ）には、Ｓ４０８へ進む。
【００２４】
そして、一定時間経過したか否かを判定する（Ｓ４０８）。ここで、一定時間経過したと判定された場合（Ｓ４０８：Ｙｅｓ）、再びＳ４０２へ戻り、ＧＰＳの測位を繰り返す。
【００２５】
３．走行実績計算用コンピュータ４及び運行管理装置５の関係
図５は、図２に示す走行実績計算用コンピュータ４及び運行管理装置５の間のデータ・プロセス相関図である。
【００２６】
車載ＧＰＳ測位装置２０から送信された測位データは走行実績計算用コンピュータ４内に蓄積される。蓄積された測位データと、マスタデータである線形基本データ、駅定義データ、計画ダイヤデータから、後述する処理方法によって走行実績作成処理が動作し、補正測位データ、走行実績データ、発着実績推論データが生成される。
【００２７】
運行管理装置５では、これら生成データを使って、地図データと組み合わせＧＩＳ（Geographic Information System）表示でのＴＩＤ（Traffic Infomation Display）表示を実現する。また、計画ダイヤと実績ダイヤとの重ね合わせ表現による比較表示を実現する。
【００２８】
４．線形基本データの定義
本実施形態では、鉄道の路線を表す緯度、経度情報列を始発駅の起点位置からカーブや直線を考慮し順に定める。このとき各地点の緯度、経度情報とともに、その地点の始発駅からのキロ程を定義するものとする。これを線形基本データと称する。
【００２９】
図６は、線形データの作成対象となる路線を説明するためのＧＩＳ表示イメージを示す図である。ここでは、破線で囲まれた路線が線形データの作成対象である。この時のキロ程は、緯度経度からも２点間距離を求めることができるが、鉄道事業者が定めているその地点のキロ程を使用するものとする。以下の表１は線形基本データの具体例を示す。
【表１】
2012131389.tif 000003
【００３０】
図７は、図６に示すＧＩＳ画面における線形データ作成点を示す図である。ここでは、線形データ作成点が対象路線上に丸印で表されている。これらの作成点を結ぶことで対象路線がベクトルデータとして表現される。
【００３１】
５．測位データの定義
ＧＰＳ受信機２１から緯度経度情報、測位時刻が得られると、測位データ管理コンピュータ２２は、予め設定された車両番号（車両側で設定できる場合は列車番号も可能。ダイヤ乱れ時は列車番号を取得できない可能性がある。）をマージし、そのデータを測位時刻単位の測位データとする。測位データ管理コンピュータ２２は連続的にＧＰＳ受信機２１から緯度経度情報、測位時刻を取得し、測位データを発生させる。以下の表２にＧＰＳ受信機２１からの測位データの具体例を示す。
【表２】
2012131389.tif 000004
【００３２】
６．ＧＰＳ受信機２１からの測位データの位置補正処理
図８は、ＧＰＳの測位位置と線路との関係を説明する図である。同図において、白丸印で示された各点（点Ａ〜Ｄ）は線路内で緯度・経度及びキロ程が概知である基準地点を示し、隣接する基準地点をそれぞれ結んだ直線は線路を表すベクトルデータである。また、黒丸印で示された点ｘはＧＰＳの測位位置、三角印で示された点ｙは点ｘの位置補正により求められた列車２の在線位置を示す。本実施形態では、ＧＰＳの測位位置（点ｘ）が線路上から外れている場合、線路を表すベクトルデータ上に存在する地点への補正を行う。具体的には、ＧＰＳの測位位置（点ｘ）とベクトルデータの各基準点（点Ａ〜Ｄ）との距離を順次演算し、距離が最小となる基準地点Ａとこの最近接地点Ａに隣接し、かつ、距離が２番目に小さい地点Ｂとの間に列車が存在するものと判断する。
【００３３】
次に、そのＧＰＳの緯度経度位置から直線ＡＢとの垂直交点（点ｙ）を列車２が線路上に実際に存在する位置と仮定してＧＰＳ補正位置を求め、点ｙの緯度経度とキロ程を求めるものとする。尚、運用時には、車両、列車番号ごとに常時データが送られてくるので、最新のデータのみを使って、２点間距離を再計算し、線形基本データ上に存在するＧＰＳ補正位置を計算する。以下、ＧＰＳ補正位置の計算方法を詳述する。
【００３４】
本来地球は自転しているため、完全な球ではなく楕円体であり、その計算はかなり複雑となり計算負荷が大きくなるが、今回は緯度経度から直接値を求めず、比率によって算出させる方式をとる。本実施形態における位置算出、補正手法は、三平方の定理を使った、緯度経緯間距離高速演算（日本緯度付近）によるものである。
【００３５】
実際に日本の緯度別の地表上の距離は、
札幌：緯度１度あたり１１１．１ｋｍ、経度１度あたり８１．５ｋｍ
那覇：緯度１度あたり１１０．８ｋｍ、経度１度あたり９９．９ｋｍ
である。
【００３６】
つまり、緯度は国内どこでも1秒あたり３０ｍ、経度は１秒当たり札幌で２２．５ｍ、那覇で２７．８ｍとなる。緯度により５．３ｍの違いがあるが「誤差」として扱い、緯度１度あたり１１１ｋｍ、経度１度あたり９１ｋｍと定義して、三平方の定理（ｘ２＝ｙ２＋ｚ２）を使って計算すれば、日本国内での距離の計算は以下のようになる。
【００３７】
地点Ａの緯度ＮＡ、経度ＥＡ、地点Ｂの緯度ＮＢ、経度ＥＢとし２点間の距離をＤＡＢとすると、三平方の定理より以下のように求まる。
【００３８】
ＤＡＢ＝ｓｑｒｔ（（｜ＮＡ−ＮＢ｜）＊１１１）２＋（（｜ＥＡ−ＥＢ｜）＊９１）２）
営業路線エリアの緯度が狭い範囲に納まっている場合（例えば京王線など）は、経度１度あたりの距離をより正確な値にすることにより、演算精度を容易に向上させることができる。日本の国土地理院には、計算式などが例示されているが、本実施形態では三平方の定理により簡易的に計算することで、処理負荷の低減を図っている。
【００３９】
また、ＧＰＳ測位位置が線路ベクトルデータから大きくはずれないとみなせると定義すると、その距離比はほぼ等しくなり、図８の場合にはＤＡｘ：ＤＢｘ≒ＤＡｙ：ＤＢｙとなる。したがって、ＧＰＳ補正位置ｙの緯度経度を求めるためには、近接地点ＡからＧＰＳ補正位置ｙの距離ＤＡｙと、近接地点ＢからＧＰＳ補正位置ｙの距離ＤＢｙの比が求まれば、表１の線路を表す地点（緯度経度データ列）の連続する２点の按分によりＧＰＳ補正位置ｙの緯度経度を求めることもできる。求めるＧＰＳ補正位置ｙの緯度Ｎｙ、経度Ｅｙとし、最近接地点Ａから算出すると以下のようになる。
【００４０】
Ｎｙ＝ＮＡ＋（ＮＡ−ＮＢ）＊（ＤＡｘ／（ＤＡｘ＋ＤＢｘ））
Ｅｙ＝ＥＡ＋（ＥＡ−ＥＢ）＊（ＤＡｘ／（ＤＡｘ＋ＤＢｘ））
以下の表３に補正測位データの具体例を示す。
【表３】
2012131389.tif 000005
【００４１】
７．キロ程の算出処理
ＧＰＳ補正位置ｙのキロ程を求めるためには、上述の図８の場合、近接地点ＡからＧＰＳ補正位置ｙの距離ＤＡｙと、近接地点ＢからＧＰＳ補正位置yの距離ＤＢｙの比が求まれば、表１の線路を表す地点（緯度経度データ列）の連続する２点の按分により求めることができる。
【００４２】
よって、求めるＧＰＳ補正位置ｙのキロ程Ｋｙは、最近接地点Ａから算出すると以下のようになる。
【００４３】
Ｋｙ＝ＫＡ＋（ＫＢ−ＫＡ）＊（ＤＡｘ／（ＤＡｘ＋ＤＢｘ））
また、補正演算により求められたＧＰＳ補正位置ｙの車両番号（列車番号）、キロ程Ｋｙと測位時刻ｔｙは走行実績データとなるので、データベース部４３（記憶装置）に保存する。以下の表４は走行実績データの具体例である。
【表４】
2012131389.tif 000006
【００４４】
８．進行差異時間（遅れ、進み）の算出
ダイヤシステムで管理されている計画ダイヤデータと、ＧＰＳ補正位置ｙの列車番号、キロ程Ｋｙと測位時刻ｔｙから計画ダイヤとの差異時間（遅れ、進み）が算出できる。時間−距離グラフから、補正された測位位置の走行実績データのキロ程に対する、ダイヤデータの交点を求めると、計画ダイヤとの交点は本来通過すべき所定通過時刻を算出できる。ＧＰＳでの測位時刻と所定通過時刻との差が進行差異時間になる。
【００４５】
計画ダイヤデータは以下の表５のように定義される。
【表５】
2012131389.tif 000007
【００４６】
図９は、キロ程から進行差異時間を算出する方法を説明する図である。算出された進行差異時間は、走行実績データとして付加され保存される。
【００４７】
以下の表６は算出された走行実績データの具体例である。
【表６】
2012131389.tif 000008
【００４８】
９．対地平均速度、方角の算出
最新のＧＰＳ測位データから得られた走行実績データと測位時刻が１つ前の走行実績データとの比較演算から、平均速度と走行方角を求めることができる。Ｎ回目の測位により算出されたキロ程Ｋｎと測位時刻をＴｎ、Ｎ−1回目の測位により算出されたキロ程Ｋｎ−1と測位時刻をＴｎ−1とすると、平均速度Ｖｎは以下の式より求まる。
【００４９】
Ｖｎ＝｜（Ｋｎ−Ｋｎ−1）／（Ｔｎ−Ｔｎ−1）｜
また、方角は、上述した「７．キロ程の算出処理」からＮ回目、Ｎ−1回目の測位により算出された２点の緯度、経度から、東西距離、南北距離を求め、Ａｒｃｔａｎから角度を得る。算出された平均速度と走行方角は、走行実績データとして付加され保存される。以下の表７は平均速度及び走行方角が付加された走行実績データの具体例である。
【表７】
2012131389.tif 000009
【００５０】
１０．ＧＰＳ走行実績ダイヤから駅の到着時刻、発車時刻の算出
走行実績データから駅間のデータを抽出し（速度０から加速に変化した点から、減速から速度０になった点まで）、その測位時刻、キロ程データ群から、最小二乗法による一次方程式の近似を行う。得られた一次方程式から、駅キロ程との交点が到着時刻、発車時刻であると定義すると、列車の到着時刻、発車時刻を求めることができる。例えば、駅のキロ程を表すデータは以下の表８のように定義される。
【表８】
2012131389.tif 000010
【００５１】
連続する同一車両番号のＧＰＳの測位データの近似一次式は、駅端キロ程１〜駅端キロ程２の間に入り、速度０（正確には速度０にならないため、例えば１ｋｍ／ｈ未満になったとき）のデータを1つ含む連続データから算出する。以下の表９は近似一次式の算出に用いる連続した走行実績データの具体例である。
【表９】
2012131389.tif 000011
【００５２】
上記の走行実績データ群から、α駅の発車時刻、β駅の到着時刻を算出する。α駅、β駅で、走行実績データ群から得られる近似一次方程式の交点（ｘ軸値）を、発車時刻、到着時刻と定義付ける。
【００５３】
図１０は、ＧＰＳ測位データと近似一次式の関係を示す図である。今測定した、ＧＰＳ測位データから得られた走行実績データ（測位時刻、補正キロ程）が以下のように得られたとする。
【００５４】
［ｘ,ｙ］＝（ｘ１,ｙ１）,（ｘ２,ｙ２）,（ｘ３,ｙ３）,…,（ｘｎ−２,ｙｎ−２）,（ｘｎ-1,yn-1）,（ｘｎ,ｙｎ）
このとき、求めたい一次方程式を
ｙ＝ａｘ＋ｂ
とすると、変数ａ,ｂは最小二乗法による以下の式で求めることができる。
【数１】
2012131389.tif 000012
【００５５】
よって、α駅、β駅で、上記一次方程式の交点（ｘ軸値）が、発車時刻及び到着時刻であると定義付けると、それぞれキロ程ｙα,ｙβとしたときの、発車時刻、到着時刻はそれぞれ、ｘα,ｘβとなり以下のように算出できる。
【００５６】
ｘα＝（ｙα−ｂ）/ａ
ｘβ＝（ｙβ−ｂ）/ａ
上記手法で、各車両、各駅間で算出された発車時刻、到着時刻を以下の形式で蓄積していくことで以下の表１０に示すような発着実績推論データを算出する。
【表１０】
2012131389.tif 000013
【００５７】
１１．走行実績データの作成処理
図１１は、図２に示すデータ処理部における処理例を示すフローチャートである。
【００５８】
先ず、測位データを受信した走行実績計算用コンピュータ４は、線形基本データの各地点と、測位データ間の距離を演算する。最も近い線形基本データ２点から、それぞれの測位データ間距離で按分した線形基本データを結ぶ線上の地点を補正測位地点とし、その地点の緯度経度を算出して補正測位データとする（Ｓ１１０１）。
【００５９】
次に、線形基本データの各地点のキロ程から按分することにより、補正測位地点のキロ程を求める（Ｓ１１０２）。次に、キロ程から、計画ダイヤを逆引きし、本来走行すべき時刻を導き出し、測位時刻と本来走行すべき時刻の差を進行差異時間として算出する（Ｓ１１０３）。これら測位時刻とキロ程、進行差異時間を走行実績データとする。
【００６０】
次に、1つ前の測定データと比較することにより、その移動距離、測位間隔（時間）、緯度経度の差異から、平均速度や方角を求める（Ｓ１１０４）。これらデータも走行実績データに付加する。
【００６１】
次に、走行実績データと駅定義データを比較し、駅間の走行を完了したか否かを判定する（Ｓ１１０５）。ここで、駅間を超えて次の駅間に移動したと判定された場合（Ｓ１１０５：Ｙｅｓ）、駅間を走行した非線形な走行実績データから、線形な走行データを算出する。線形な走行実績一次式に変換し、駅キロ程との交点を理論上の発車時刻、到着時刻と定義し、発着実績推論データを算出する（Ｓ１１０６）。これに対し、駅間の移動はないと判定された場合は、Ｓ１１０１へ戻る。
【００６２】
そして、全ての区間について発着実績推論データの算出が終了したか否かを判定する（Ｓ１１０７）。ここで、全ての区間についての算出が終了したと判定された場合（Ｓ１１０７：Ｙｅｓ）には処理を終了する。これに対し、全ての区間についての算出が終了していないと判定された場合（Ｓ１１０７：Ｎｏ）には、Ｓ１１０１へ戻り、算出が終了するまで同様の処理を繰り返す。尚、上述の処理は、各列車の走行に合わせて常時収集されるデータに対して実行され、列車毎にリアルタイムで走行実績データが生成されるものとする。
【００６３】
１２．運行状況表示
図１２は、線形基本データのＧＩＳ画面上での表示例を示す図である。同図に示されるように、実際にＴＩＤ（Traffic Infomation Display）表示として鉄道の線路表示するときは、表１の各地点を結んだベクトル表示とする。
【００６４】
また、補正演算により求められたＧＰＳ補正位置ｙの緯度Ｎｙ、経度Ｅｙとすると、それをＧＩＳ表示上にアイコン表示する。アイコン色は遅れ時間によって変更するものとし、アイコンの上に列車番号を表示する。図１３は、ＧＩＳ画面上での在線表示例を示す図である。同図のように、ＧＩＳ画面上に線形基本ベクトルデータと列車位置のアイコンを表示することで、列車２が存在する場所や周囲の状況を正確に把握することができるので効果的である。例えば、列車番号２５０８Ａの列車２がＢ駅とＣ駅の間にある消防署付近を走行している、あるいは、停車していることが分かる。
【００６５】
１３．実績ダイヤの基本ダイヤ画面への重ね表示
運行管理装置５は、走行実績計算用コンピュータ４での生成データと計画ダイヤデータに基づいて基本ダイヤ画面上に実績データを重ね合わせた表示を行う。本実施形態では、計画ダイヤデータと重ね合わせるデータは３種類ある。図１４は、ＧＰＳから算出補正された走行実績データを直線で結んだ「ＧＰＳ実績ダイヤ２点間直線」、図１５は、ＧＰＳから算出補正された走行実績データをベジェ曲線で結んだ「ＧＰＳ実績ダイヤ連続曲線」、図１６は、発着実績推論データを使い多角形により描画した「発着実績推論データ」を計画ダイヤデータに重ね合わせた具体例をそれぞれ示す図である。表示形式は、画面上部のラジオボタンによって切り替え可能であり、各画面を参照することで計画ダイヤデータとの比較が可能である。
【００６６】
このように、本実施形態に係る列車走行実績データ作成システムによれば、以下の効果が奏される。  
（１）車載ＧＰＳ測位装置２０から収集された測位データから簡易な計算により、車両の位置（キロ程位置）を算出し、その実績データを蓄積することによって計画ダイヤとの差異を表示することができるため、計画ダイヤの問題点の発見が容易となる。  
（２）ある時刻においての車載ＧＰＳ測位装置２０から収集された実測データによって補正、算出されたキロ程データから、そのキロ程について計画ダイヤ上で計画されていた通過予定時刻を算出することができるため、経路途中での列車の進み時間・遅れ時間を求めることができる。  
（３）ＧＰＳからの測位データを高速で補正演算することにより、上記の進行差異時間も含めて、ＧＩＳ表示することができるため、運行状況の把握が容易となる。
【００６７】
尚、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１…ＧＰＳ衛星
２…列車
３…無線基地局
４…走行実績計算用コンピュータ
５…運行管理装置
２０…車載ＧＰＳ測位装置
２１…ＧＰＳ受信機
２２…測位データ管理コンピュータ
２３…車上無線伝送装置
３０…地上側無線伝送装置
４１…線形基本データ作成部
４２…ＧＰＳ測位データ受信部
４３…データベース部
４４…データ処理部
４４Ａ…走行実績データ作成部
４４Ｂ…発着実績推論データ作成部
４４Ｃ…進行差異時間演算部
５１…データベース部
５２…運行状況解析部
５３…計画・実績比較部
５４…表示部
４０１…ＣＰＵ
４０２…ＲＯＭ
４０３…ＲＡＭ
４０４…入出力インターフェース
４０５…システムバス
４０６…入力装置
４０７…表示装置
４０８…補助記憶装置
４０９…通信装置
【図２】
2012131389.tif 000014
【図３】
2012131389.tif 000015
【図４】
2012131389.tif 000016
【図５】
2012131389.tif 000017
【図６】
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【図７】
2012131389.tif 000019
【図８】
2012131389.tif 000020
【図９】
2012131389.tif 000021
【図１０】
2012131389.tif 000022
【図１１】
2012131389.tif 000023
【図１２】
2012131389.tif 000024
【図１３】
2012131389.tif 000025
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１】
2012131389.tif 000029