(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車平面踏切データを格納していて、各列車平面踏切データについてそれと関連して道路の向きデータを格納しているデータベースと、
車両位置を周期的に特定するGPS車両位置データを受け取るようにプログラムされていて、前記GPS車両位置データと前記列車平面踏切データを用いて、車両が平面踏切から予め決められた距離にあるのかどうかを判断するようにプログラムされているプロセッサーとを有し、
そのプロセッサーは道路の向きデータを道路車両の向きと関連づけるようにプログラムされていて、
そのプロセッサーはその車両が前記平面踏切から予め決められた距離内にあり、その道路車両がその平面踏切と交差している道路にあるときにセンサー表示を出すようにプログラムされている、そして
前記プロセッサーは前記GPS車両位置データを処理して、その車両の周りに守備半径を求めるようにプログラムされていて、
その半径は前記予め決められた距離で決められている、そして
前記GPS車両位置データは経緯度座標を持っていて、その各々の最小有効ビットを変えてその車両の位置の精度を減じるように処理される、
列車衝突回避システム。
【請求項２】
前記データベースは、列車平面踏切データと関連して、その平面踏切で鉄道線路と交差している道路の方向を示している方向データを格納している
請求項１記載の列車衝突回避システム。
【請求項３】
前記プロセッサーは、車両運行方向データを受け取り、前記車両運行方向データを前記データベース内に格納されている方向データと比較するようにプログラムされていて、前記車両が前記平面踏切から予め決められた距離内にあって、前記車両運行方向がその方向データと一致しているときには、前記センサー表示を出す
請求項２記載の列車衝突回避システム。
【請求項４】
前記データベースに格納されている各列車平面踏切データについて、それとの関連で、その列車平面踏切データで示されている平面踏切で、鉄道線路と交差する少なくとも１つの道路の方向データが格納されている
請求項２記載の列車衝突回避システム。
【請求項５】
前記列車平面踏切データと前記方向データが前記データベースに書かれていて、データベースの１回の読み出し操作の間に一緒に読み出される
請求項４記載の列車衝突回避システム。
【請求項６】
前記プロセッサーは、予め決められた数を加えまた減じることによって、前記経度座標の最小有効ビットと前記緯度座標の最小有効ビットを変えるようにプログラムされている
請求項１記載の列車衝突回避システム。
【請求項７】
前記方向データはある範囲のコンパス角度を持っている
請求項２記載の列車衝突回避システム。
【請求項８】
前記プロセッサーは、車両スピードデータを受け取って、車両スピードデータの関数として前記予め決められた距離を変化させるようにプログラムされている
請求項１記載の列車衝突回避システム。
【請求項９】
車両の地理的位置を検知する第一の検知器と、
その車両の近くへの列車の接近を検知する第二の検知器と、
その車両の向きを示しているデータを出す方向検出機器と、
道路が鉄道線路と交差している平面踏切の地理的座標を格納しているデータベースと、
その車両の地理的位置をその平面踏切座標と比較して、その車両がその平面踏切から予め決められた距離内にあるかどうかを判断するようにプログラムされているプロセッサーとを有し、
前記プロセッサーは、前記比較が肯定であり、前記検知器が車両の近くに列車の接近を検知し、そしてその車両の向きがその車両が平面踏切と交差するようになるときに、センサー表示を出すようにプログラムされている、そして
前記プロセッサーは前記GPS車両位置データを処理して、その車両の周りに守備半径を求めるようにプログラムされていて、
その半径は前記予め決められた距離で決められている、そして
前記GPS車両位置データは経緯度座標を持っていて、その各々の最小有効ビットを変えてその車両の位置の精度を減じるように処理される、
列車衝突回避システム。
【請求項１０】
前記検知器はＧＰＳ信号を用いて、その車両の地理的位置の経緯度パラメータを出す
請求項９記載の列車衝突回避システム。
【請求項１１】
前記第二の検知器は列車からの発信信号を用いて、その車両へのその接近を検知する
請求項９記載の列車衝突回避システム。
【請求項１２】
前記プロセッサーは車両スピードの関数として前記予め決められた距離を変化させるようにプログラムされている
請求項９記載の列車衝突回避システム。
【請求項１３】
前記センサー表示は警報を含んでいて、前記車両が前記平面踏切から前記予め決められた距離内にあることが検知されて、列車の接近が検知されていないときに、前記プロセッサーは注意センサー表示を出すようにプログラムされている
請求項９記載の列車衝突回避システム。
【請求項１４】
前記センサー表示は眼に見える表示を含んでいて、ただ予め決められた時間だけ出されそれから消えてしまう音信号を更に含んでいる
請求項９記載の列車衝突回避システム。
【請求項１５】
前記プロセッサーは、最小有効数字を変えることで地理的座標を修正して、前記データベースに格納されている地理的座標を処理するようにプログラムされている
請求項９記載の列車衝突回避システム。
【請求項１６】
前記地理的座標システムは多数桁緯度パラメータと多数桁経度パラメータを含んでいて、前記プロセッサーはその経緯度パラメータにディザーを与えることで前記踏切からの前記予め決められた距離を出すようにプログラムされている
請求項１５記載の列車衝突回避システム。
【請求項１７】
前記経緯度パラメータはその車両スピードの関数として、違った量のディザーを与えられる
請求項１６記載の列車衝突回避システム。
【請求項１８】
前記各パラメータは車両の所定のスピードについて同じ量だけディザーを与えられる
請求項１７記載の列車衝突回避システム。
【請求項１９】
前記データベースは、それぞれの道路と交差する複数の平面踏切の地理的位置に関するデータを格納するようになっていて、前記平面踏切のところで鉄道線路と交差する少なくとも１つの道路のコンパス方向を表している他のデータを前記各地理的位置との関連で格納している
請求項９記載の列車衝突回避システム。
【請求項２０】
車両位置を表示し、
その車両の運行方向を表示し、
データベースから、１つ以上の列車平面踏切の位置を特定するデータと、その列車平面踏切と交差している少なくとも１つの道路の向きを特定するデータとを読み込み、
その車両位置表示をその列車平面踏切の位置と比較し、
その車両運行方向表示をその列車平面踏切と交差している少なくとも１つの道路の向きと比較し、そして
その道路位置がその列車平面踏切から特定の距離内にあって、その車両運行方向がその道路向きと一致しているならば、列車と車両との衝突が起こりうるというセンサー表示を出す
工程を有し、
車両位置を表示するにあたり、
車両位置を周期的に特定するGPS車両位置データを受け取るようにプログラムされていて、前記GPS車両位置データと前記列車平面踏切データを用いて、車両が平面踏切から予め決められた距離にあるのかどうかを判断するようにプログラムされているプロセッサーを使用し、ここで
前記プロセッサーは前記GPS車両位置データを処理して、その車両の周りに守備半径を求めるようにプログラムされていて、
その半径は前記予め決められた距離で決められている、そして
前記GPS車両位置データは経緯度座標を持っていて、その各々の最小有効ビットを変えてその車両の位置の精度を減じるように処理される、
列車との衝突回避方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的には衝突回避システムに関し、特に車両が列車と衝突するおそれのある際に検出する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道線路の踏切での事故が増えているという問題がある。列車との衝突は一般に大惨事となり、列車の破壊力は他の車両には耐えられないものである。事実、連邦及び州の法律によって、「優先車両」と呼ばれている多くの種類の車両は「平面」踏切を通過する前に特別の注意をするように定められている。例えば、スクールバスや危険物搭載車両や他の緊急車両はよく踏切のところで停車して、進入前にやってくる列車のないことを確かめるように定められている。「平面」踏切では、自動車のハイウエイ、道路あるいは道が線路とじかに交差している。跨線橋のあるハイウエイと列車線路との交差点は「平面」踏切［ｇｒａｄｅ  ｃｒｏｓｓｉｎｇ］ではなく、たとえ車両と列車とが同じところに同時に到着しても衝突は起こらない。
【０００３】
線路の安全性はそれほど重要なものなので、新しい連邦機関が作られて平面踏切の安全性を向上させるための検討が行われている。毎年多くの人命事故が列車との衝突で起こっているので、列車の接近をその場所に来た交通に警報するセンサー及び検知器を開発する多くの努力がなされている。米国特許第５，７３９，７６８号によれば、車両と列車が互いに接近したところにあるときに、運転手にセンサー指示をする列車接近検知器がある。その特許にある列車接近検知器は、列車の先頭車両から最後の車両に送信している特定周波数を受信する。列車から発進されたキャリア周波数を解読して、発信されたデータフレームの中からあるデータを取りだして、それが列車から出された信号であることを確かめている。その列車接近検知器はその目的にはよくかなったものではあるが、列車とその車両が衝突するおそれがなくとも、その車両の運転手に列車の接近していることを警報する。例えば、列車と車が一緒に走っているが平行した道であって、その道路と線路には交差点のない時でも車両の運転手は列車接近の警報を受ける。
【０００４】
他の提案されている機器は、この問題を解決しようとするものであるが、より複雑で費用がかかり、列車にその機器を取り付けるのに設備が必要となるものである。例えば、フェラーリによる米国特許第４，９４２，３９５号によれば、列車は交差点にある受信器に第一の周波数で発信し、踏切にある発信器からやってくる車両に第二の周波数を発信する。このようにして車両は列車の発信を直接には受け取らないで、線路の踏切の近くに来たときにだけ車両は警報を受信するようになっている。
【０００５】
シャーキー等による米国特許第５，５５４，９２８号は、無線列車接近注意システムを開示しており、それによると、適切な働きをするためにＧＰＳ座標を機関車も車両も用いている。このシステムでは、機関車は列車のスピードをGPS座標をもとにして計算し、その座標と列車スピードを平面踏切にある伝送器に送る。平面踏切にある伝送器はその情報を受け取って、列車の到着する予定時間を計算する。到着予定時間が平面踏切から約２０から３０秒以内であれば、その平面踏切の伝送器はその踏切と警報範囲の境界両方の座標を発信する。車両に載せられている受信器はその平面踏切の座標とともに、その平面踏切の周りの警報範囲境界の座標を受信する。加えて、その車両自体にも、その車両の座標を受信するGPS受信器を備えている。その車両が警報範囲境界内にいるのかどうかをコントローラが判断する。そうであれば、コントローラはその車両が踏切から予め決めた範囲内にいるのかどうかを判断し、そうであれば、警報信号を出す。車両コントローラで計算して出す予め決めた範囲というのは、車両のスピードや車両の種類の関数である車両のブレーキ距離に応じて決められる。
【０００６】
【本発明が解決しようとしている課題】
他に多くの種類の車両と列車接近検知器が従来技術で提案されている。多くの提案されている技術は、列車あるいは車両に、あるいはそれら両方に取り付けなければならない、複雑で高価な機器である。車両に列車接近検知器を取り付けるには、その機器は一般的に言って効果があり、信頼線があり、価格に見合ったものでなければならないことは明らかである。
【０００７】
以上のことから、車両が列車の近くにあって、それと衝突することになっているときに、センサー指示を車両の運転手に出す列車接近検知器の改良であって、現在用いることのできる資源を用いた改良を行う必要のあることがわかるであろう。列車接近検知器の他の必要とする改良は、列車が従来から用いている通信のあることと、その車両の位置と運転方向を判断するのにグローバルポジショニング衛星（GPS）［ｇｌｏｂａｌ  ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｓａｔｅｌｌｉｔｅ］とを用いるものである。それによって、データは処理されて、その車両が列車と衝突するおそれのあるかどうかを判断される。副次的な必要性は、各平面踏切を特定するのに用いることのできるデータと、線路と交差している道路に関する対応するコンパス方角データを持っている列車接近検知器にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の原理と概念によれば、従来の機器にある問題点と不都合を極めて少なくしあるいは取り除いた改良した列車接近検知器を開示している。
【０００９】
本発明の好ましい実施態様によれば、列車が車両に接近しているかどうかを判断するだけでなく、その列車とその車両とが衝突の避けられないような同じ交差点に向かって動いているのかどうかを判断することのできる列車衝突回避システムを開示している。本発明の好ましい形としては、その列車衝突回避システムには、その車両の位置を決めるためのGPS経緯度パラメータを受信する第一のプロセッサーを持っている。その第一のプロセッサーは入力としてコンパスすなわち方角を持っており、車両の運行方向を示す。更に、その第一のプロセッサーは線路平面踏切位置を格納しているデータベースメモリーにアクセスできる。そのデータベースに格納されている平面踏切位置データは、線路と交差しているすべての道路についての向きすなわち方角と組み合わさっている。第一のプロセッサーと関連して第二のプロセッサーが働いて、列車の接近を検知する。第二のプロセッサーは米国特許第５，７３９，７６８号にすべて開示されているものであり、第一のプロセッサーとＩ／Ｏバスで組になっている。この列車接近検知器は、列車から少なくとも約１５００から２０００フィート内では列車通信を検知する。
【００１０】
車両のGPS経緯度座標は第一のプロセッサーで処理されて、範囲を決める関数とされる。その範囲関数は経緯度座標の大きな桁の数値を消去して、その車両の周りの守備範囲、例えば８００メータ、を決める。次に第一のプロセッサーはデータベースメモリーを検索してその車両の周りの守備範囲内にある平面踏切の場所を見つける。データベースの中に平面踏切が見つからない場合には、第一のプロセッサーは次のGPS経緯度座標とコンパス方角パラメータを受信し、同じ処理を行う。データベースメモリーに、その車両の周りの守備範囲内にある平面踏切が見つからなければ、第一のプロセッサーはその車両が、線路と交差している道路と同じ向きにあるのかどうかを判断する。これは、データベースに格納されている平面踏切データと関連して、格納されている方位データと、その車両の方角とを比較して実行される。この第二の比較の結果として合致しているときには、第二のプロセッサーに接続されているＩ／Ｏバスに信号が行く。第二のプロセッサーは割り当てられている周波数で発信している列車があるかどうかを検知することによって、その車両の接近しているところに列車があるかどうかを判断するようにプログラムされている。その周波数で発信している列車がないときには、第一レベルすなわち注意指示が車両の運転手に出される。第二のプロセッサーが、その車両の近くに列車のあることを実際に検知したときには、第二レベルすなわち警報が車両の運転手に出される。第一と第二レベルは別のものとして見え、聞こえる信号を車両運転手に出すことによって、その状況の重要性を示すようにしている。
【００１１】
本発明の変形として、車両の周りの守備範囲は車両のスピードの関数とすることができる。他の言い方をすれば、その車両のスピードがあるしきい値のスピードよりも大きいときには、守備範囲は自動的に拡大される。
【００１２】
更なる特徴と利点は、次に述べる本発明の好ましい実施態様についてのより詳しい説明と添付図面によって明らかとなるだろう。図面を通して、同じ部品、要素及び機能を参照するのに同じ参照符号を用いている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の好ましい実施態様による列車衝突回避システム１０のブロックダイアグラムである。システム１０は第一のプロセッサー１２と第二のプロセッサー１４を有し、各々はＩ／Ｏバス１６で結びつけられている。第一のプロセッサー１２は第一の入力として、GPSユニット１８から与えられる経緯度座標を持つ。その経緯度パラメータはGPSユニット１８からGPSプロセッサー１２へＲＳ−３２バス２０によって接続される。ＧＰＳユニット１８は一般の出力プロトコル例えばＮＭＥＡ０１８３を持っているような従来からあるいろんな機器とすることができる。例えば、ＧＰＳユニットは約１００ｍ以内の正確さでもって位置データを出すのに３つの衛星を使っているものとすることができる。他のもっと高価なＧＰＳユニットとしては、数フィート以内のより正確さを持っている１２個の衛星を使っているものとすることができる。更に、現在多くの自動車は移動電話と組み合わされたＧＰＳユニットを用いている。それは事故のあった場所のような集中したステーションとの情報を通信するためのもので、移動電話からの通話がはじめられる場所である。そのようなユニットはＲＳ−２３２出力を持っていて、経緯度座標情報を生じる。
【００１４】
ＧＰＳプロセッサー１２はまた電子コンパス２２から提供されるコンパス方角パラメータを受け取る。電子コンパス２２はＩ／Ｏバス２４によってGPSプロセッサー１２に接続されている。電子コンパス２２は違ったデザインのもの例えばピーワトロン６９４５デジタルコンパスのような市販のものを用いることができる。好ましくは、電子コンパス２２の出力が基本的な八方位すなわち北、北東、東、南東などを表しているデータストリングのものである。
【００１５】
GPSプロセッサー１２は車両のスピード指示器２６に接続されていて、車両のスピードに関するデータを出す。車両スピードユニット２６はＩ／Ｏバス２８でGPSプロセッサー１２に接続されている。
【００１６】
結局、データベースメモリー３０は多ビットデータバス３２でGPSプロセッサー１２に接続されている。そのデータベースメモリー３０はＥＥＰＲＯＭのような非揮発性タイプのものが好ましい。データベースメモリー３０はすべての平面線路踏切のデータを格納している。メモリー３０に格納されている特定のデータはレジスターストリングを含んでいて、それは踏切位置ストリングと方向ストリングからなる。その両方について後で詳しく述べる。図示していないが、GPSプロセッサー１２はまた１Ｍバイトのキャッシュメモリーを持つ。
【００１７】
上からわかるように、GPSプロセッサー１２はＩ／Ｏバス１６で列車接近およびデモジュレータプロセッサー１４に接続されている。その列車接近プロセッサー１４はメモリー３４，ＲＦユニット３６及びディスプレ３８に接続されている。ＲＦユニット３６はアンテナ４０を持っていて、機関車、列車などからの通信を受ける。列車の先頭と最後の車両間の通信には、政府機関によってただ特定の周波数が割り当てられていると言うことに注目すべきである。列車機関車と最後の車両間の通信はブレーキパイプ圧などの情報を出すのに必要である。ＲＦユニット３６は列車に割り当てられている特定周波数を受け取るように作られている。キャリア周波数を受信したときに、ＲＦユニット３６はライン４２を経由して、デモジュレータプロセッサー１４に対応する信号を出す。ディスプレイ３８はデモジュレータプロセッサー１４で動かされて、車両の運転手に列車接近を眼に見えるとともに音声でも知らせるとともに、車両が列車と衝突することになることを知らせる。列車接近デモジュレータプロセッサー１４，ＲＦユニット３６及びディスプレイ３８は米国特許第５，７３９，７６８号にもっと詳しく述べられていて、そのすべての開示をここでは参考文献とする。
【００１８】
簡単に述べると、列車衝突回避システム１０は次のように働く。周期的にGPS座標がGPSユニット１８によってGPSプロセッサー１２に出される。GPSユニット１８から出される経緯度座標は車両の地理上の位置を特定し、それに列車衝突回避システム１０が関連づけられる。GPSプロセッサー１２はまた電子コンパス２２と車両スピードユニット２６からの車両方向情報とスピード情報を受け取る。GPSプロセッサー１２はそして車両の経緯度座標を処理して、車両の周りの守備範囲までに広げる。GPSプロセッサー１２はそして平面踏切座標に関するデータベースメモリー３０を読んで、その座標のどれかが守備範囲の中に入っているかどうかを判断する。そうであればそしてプロセッサー１２は車両の向いているのが線路踏切と交差している道路の方向と一致しているかどうかを判断する。上に述べたように、平面交差点で線路と交差している道路の向きが、平面踏切座標データとしてデータベースに格納されている。これらの比較のいずれかがネガティブの場合、GPSプロセッサー１２は車両の次のGPS座標の処理に戻る。その反対に、両方の比較が肯定の場合、次に列車がその平面踏切の近くで検知されているのかどうかを判断する。列車が検知されていない場合、その列車衝突回避システム１０は車両の運転手に注意信号を送り、それに相応した音を出す。もし列車が平面踏切の近くに検知された場合には、警報とともに音を車両の運転手に出す。注意と警報の表示と音とは違っているので、車両の運転手が平面踏切でどの程度の注意を行わなければならないかを容易に決めることが出来る。
【００１９】
ここで図２〜５を参照して、発明の詳細な説明を行う。特に、図３ａと３ｂはGPSプロセッサー１２のプログラム処理を示している。GPSプロセッサー１２は列車接近検知器に使われているのと同じタイプのPICコントローラである。GPSプロセッサー１２のプログラミングに使われているコンパイラーはマイクロチップMPLAB C-１７バージョン２．０である。GPSプロセッサー１２をプログラムするのに用いられている言語はＣ言語である。好ましい実施態様では、GPSプロセッサー１２が新しいフレームの車両経緯度座標を受け取ったかどうかを判断される。これは図３ａの判断ブロック５０に示されている。上で述べたように、GPSユニットはいろんな変形を取ることが出来て、その多くは位置座標を１〜２秒ごとに提供することができる。GPS座標はシリアルストリングとしてGPSユニット１８からＲＳ−２３２バス２０を通って非同期なやり方でGPSプロセッサー１２に送られる。新しいGPSフレームの経緯度座標を受け取ったならば、処理は判断ブロック５０からプログラムフローブロック５２に移り、タイマーが動き始める。GPSプロセッサー１２は予め決まった時間例えば５秒のタイマーを保持している。ソフトウエアタイマーを用いることでGPSユニット１８は適切に作動することになる。例えば車両位置フレームを受け取っていない場合には、処理は判断ブロック５０から判断ブロック５４に行って、そこでタイマーが終了しているのかどうかを判断する。タイマーが終了していない場合、処理は判断ブロック５０の入力に戻る。その反対にタイマーが終了しているときには、処理は判断ブロック５４からプログラムフローブロック５６に行ってそこでGPSプロセッサー１２の出力を論理「高」にする。図１にあるように、GPSプロセッサー１２はＩ／Ｏバス１６によって列車接近デモジュレータプロセッサー１４に接続されている。
【００２０】
本発明の好ましい形においては、列車デモジュレータプロセッサー１４のソフトウエアは米国特許第５，７３９，７６８号に述べられたものから少し修正されてＩ／Ｏ入力１６で論理レベルを特定するようになっている。Ｉ／Ｏバス１６上の論理レベルが高レベルの時には列車接近デモジュレータプロセッサー１４は次に列車が接近しているかどうかを判断する。これは図３ａの判断ブロック５８に示されている。上記特許に完全に述べられているように、ＲＦユニット３６は狭帯域受信器であって、機関車や列車の運行で決まるキャリア周波数を受信する。よく知られているように、列車の先頭に着いている送信器は列車の最後車両に載せている受信器に対して、列車運行についての種々のパラメータを決めるのに、周期的に情報を送る。列車の最終車両はまた、先頭にあるトランシーバに、種々のパラメータを含んでいる応答をするのに送信機を備えている。それにも拘わらず、列車が、衝突回避システム１０から１５００フィートほどの近くにあるときに、列車接近デモジューレータプロセッサー１４は列車からの発信を受信する。プロセッサー１４が、その時に列車発信が生じていて、それを受信していると判断すると、処理が次に移る。事実、衝突回避システム１０の近くに列車がない場合には、処理は判断ブロック５８から判断ブロック５０の入力に戻る。列車が衝突回避システム１０の近くにいると、列車接近デモジュレータプロセッサー１４が判断した場合、処理はプログラムフローブロック６０に進む。ここで警報と音信号がプロセッサー１４から出される。
【００２１】
本発明の好ましい形において、ディスプレイ３８には、注意について眼に見える表示をし、警報について違った眼に見える表示を行う。注意についての眼に見える表示は、丸い鉄道踏切サインに２つの「Ｒ」の付いたようなシンボルである。シンボル内の２つの黄色い表示は眼に見える注意を示すのに一緒に輝く。音信号は２秒間隔で変化する８００と１２００Ｈｚのトーンである。音信号レベルは車両の周囲レベルよりも１５ｄＢ高いものである。車両の周囲の音レベルが上がった場合、音信号の大きさはそれに相応して大きくなり１０５ｄＢまで上がる。警報表示については、表示３８のシンボルはクロスバーで、クロスバーの上に「線路」と「踏切」の語を持っているものである。加えてクロスの下にある２つの赤いＬＥＤが交互に点滅する。音信号は注意の場合のものと同様なもので８秒間続く。注意と警報表示両方において、短時間だけ音信号が発生し、その後自動的に消える。一度注意あるいは警報が車両運転手に出されると、パラメータがシステムを変えるように入力されて衝突がその後生じないようになっても、それはそのサイクル通り進行する。その注意や警報表示は少なくとも５秒間続き、衝突が起こりそうな危険がもはやなくなれば消える。
【００２２】
再び図３ａを参照して、プログラムフローブロック６０から処理は判断ブロック５０に戻る。判断ブロック５０の結果として、新しいGPS座標フレームを受け取ってタイマーがブロック５２で動き始めたとすると、処理はブロック６２へ進んで、そこで車両位置が確認される。ここで車両位置は時間的にも確認されて、車両の位置座標がタイマーの時間範囲であると、有効なものと考えられる。それに代えて、当業者は車両の経度緯度座標が許される範囲内にあることを確認することによって、それについての予備処理を行うことができる。例えば、地上で有効な緯度座標は北と南の０°から９０°の間でなければならない。同様に、地上で有効な経度座標は東と西の０°から１８０°の間でなければならない。よく知られているように、０°経線は本初子午線（グリニッチ）にあり、１８０°は日付変更線にある。更に別のやり方では、当業者は前にいた座標あるいは前の座標の平均値を一時的に格納しておき、現在の座標がそれから大きく変わっていないことを確認することも好ましい。どの場合でも、車両位置を確認した後、車両のスピードと運行方向を、プログラムフローブロック６４に示しているようにGPSプロセッサー１２で得る。そのスピードと運行方向パラメータは各々車両スピードユニット２６と電子コンパス２２から得ることができる。
【００２３】
使われている速度計に応じて、そのスピードパラメータはデジタルあるいはアナログ、あるいは必要ならば直ぐにデジタルに変換できてGPSプロセッサー１２で処理できる他の信号タイプとすることができる。好ましい実施態様においては、車両スピードパラメータはアナログ電圧であり、それは車両の実際のスピードに応じたものである。電子コンパス２２からの運行方向パラメータはアナログ電圧、デジタル信号、あるいは、北、北東、東、南東、南などの基礎的な八方位を表している他の信号とすることができる。次に、GPSプロセッサー１２は、車両スピードをディザー数に関係づけている図５に示すテーブルにアクセスする。上で述べたように、車両スピードユニット２６からのアナログ電圧はライン２８を介してGPSプロセッサー１２に接続されている。GPSプロセッサー１２は内部にＡ／Ｄ変換器を持っていて、アナログ電圧を対応するデジタル信号に変換する。図５に示すように、車両スピードはアナログ電圧と線形の関係にある。そのテーブルは特定のディザー数を４つのスピード範囲に割り当てている。これからわかるように、より低いスピードでは高いスピードと比較してディザー数は低くなる。ここではただ４つの違ったレベルのスピードが使われているが、当業者はスピードレベルをより少なくあるいはより多くして対応するディザー数とすることができる。
【００２４】
プログラムフローブロック６８で、経緯度座標はテーブル５のディザー数によって許容量が決められる。車両の位置座標の許容量を決めるのに、経緯度座標の少数４桁目の有効ビットが落とされる。例えば、図２ａと２ｂにあるように、例として、車両の位置が北緯３５．９８７９で西経１２４．６４３２と仮定する。合衆国では緯度は北で、３５の数は度で、９８は分で、７９は秒で、８５は秒の更に小さいものである。同様な表示が経度座標にも使われて、違いは角度が西あるいは東となっていることである。許容量を出す操作において、経緯度座標の少数４桁目のビットが落とされて、残りの座標は北緯３５．９８７と西経１２４．６４３となる。例えば、車両スピードが３５マイル毎時とすると、図５のテーブルからディザー数は０．００１となる。車両の位置許容量として、値０．００１を切りつめた経緯度座標の両方に加え、減じられる。図２ａにあるように、許容操作の結果として、経度座標の範囲はＷ１２４．６４２からＷ１２４．６４４となる。同様に、緯度座標はＮ３５．９８６からＮ３５．９８８となる。これらの経度と緯度の範囲は破線で示されているように車両の周りの守備範囲となる。守備範囲が長方形あるいは四辺形であるが、その領域は車両の周りの守備半径として言うことができる。緯度の小数３桁目の数を０．００１だけ変えることによって、緯度座標の破線間の空間は約１００フィートである。経度座標の破線間の空間は幾分違っているが、それが緯度のものと同じと考えても誤りは大きくない。
【００２５】
図２ｂは、車両スピードが４０ｍｐｈから５９ｍｐｈの間にあるときの例であり、ディザー数は０．００２である。ここでは経緯度座標間の領域は更に大きくなり、それはスピードとともに増える。経緯度座標をプラスマイナス０．００２変えることで、車両の周りの守備半径は図２ａに示すより遅いスピードの車両のものよりも大きくなる。図５のテーブルを用いて理解できるように、より速いスピードを持っている車両はより大きな半径となる。当業者は、車両スピードと車両の守備範囲を関係付ける他の技術を用いることができる。
【００２６】
プログラムフローブロック７０はGPSプロセッサー１２でデータベースメモリーを読むことを示している。好ましくは、GPSプロセッサー１２は、狭い範囲のメモリーアドレスを選ぶようにプログラムされていて、車両の位置に近いところにある数少ない平面交差位置データを読む。これはGPSプロセッサー１２のキャッシュメモリーがデータベースメモリー３０よりも小さいためである。合衆国にある平面鉄道踏切の数は約３００，０００であると認められている。データベースメモリーを３００，０００回読んでそれらの情報を短時間に処理するには、高価で高速なプロセッサーを必要とする。本発明に用いているプロセッサーではデータベースメモリーのただ小さな部分だけが読まれる。その部分は、車両の位置に近い踏切の座標を格納しているところが選ばれる。例えば、車両位置座標が図２ａのようにプラスマイナス０．００１だけ許容範囲があるとすると、プロセッサー１２はデータベースメモリー３０を緯度座標Ｎ３５．９８６から始まって、Ｎ３５．９８８まで続けて読む。平面座標踏切はデータベースメモリーの中に緯度が上がっていく順で格納されている。車両の近くにある平面踏切位置にアクセスするために、メモリーアドレスを選ぶのに、種々の他の技術を使うことができる。例えば、（図示していないが）更に他のテーブルを使って、経緯度座標範囲をメモリーアドレスに関連づけることができる。合衆国の領域は例えば２５０マイル角の網目に分けることもできる。各網目にある鉄道交差点の座標は特定のアドレス範囲間にあるデータベースメモリー３０に格納されている。車両の経緯度座標を地理上の網目に関係付けるのに、データベースメモリー３０の対応するアドレスは容易にアクセスできて、車両が位置している同じ網目にある平面踏切位置を読むことができる。
【００２７】
図４に、データベースメモリー３０の各メモリー位置に格納されているデータのフォーマットを示している。図４はレジスターストリング８０を示していて、それは平面踏切の緯度座標を格納するのに１６バイト８２と、経度座標を格納するのに１６バイト８４と、平面踏切と交差している道路の方向に対応する向き情報を格納するのに６バイト領域８６がある。本発明の好ましい形では、経緯度座標は小数点の右の４ビットすべてが格納されている。向きフィールド８６の２バイトでコンパス方位には十分であるが、２バイトが１つの道路の向きを特定するのに使われていて、他の２バイトに道路の反対方向が格納されている。例えば、鉄道踏切と交差している南北の道路があったとすると、北と南を指しているものが向きストリングフィールド８６の各バイトに書き込まれている。向きストリング８６の第５と第６バイトは、鉄道と平行に一方通行のサービス道路の向きを格納するのに用いられている。そのサービス道路はそして鉄道と交差している道路と交わっているものである。この例では、そのサービス道路が鉄道線路と平行に走っていても、車両と列車の向きが同じになることがある。しかしその車両がサービス道路から、線路と交差している道路に出たならば、衝突が起こる可能性がある。向きフィールド８６に格納されているデータは標準の八方位に相当するものである。
【００２８】
あるいは正確さを上げるために、経緯度座標とともに道路の方向のコンパス角度をレジスターストリング８０に格納しておくことができる。複雑で多くの方向を持っている道路が平面踏切と組み合わさっているときには表示０Ｆを向き領域８６に格納しておくことができる。この表示はGPSプロセッサー１２に対して、道路の方向を無視しなければならないと言うことを示す。基本的に、データベースメモリー３０から読みとられたレジスターストリング８０が０Ｆなる向きストリングを持っているときには、車両の動いている方向に関係なく注意あるいは警報が出される。他の言い方をすれば、０Ｆの向き表示は、車両の向きを関係のないものとする。
【００２９】
好ましい実施態様においては、データベースメモリー３０に格納されている各平面踏切のレジスターストリング８０は次のフォーマットである。
Ｎ３５，９８．７９８５    Ｗ１２４，６４．３２５５    ０Ｅ、０Ｂ
【００３０】
ここで最初の１１文字は緯度で、次のＷから始まっている１２文字は経度で、最後の２対の文字は方向を示している。方向は：
北  ０Ｅ
北西  ０Ｃ
西  ０Ｄ
南西  ０９
南  ０Ｂ
南東  ０３
東  ０７
北東  ０６
すべて  ０Ｆ
【００３１】
図３ａのプログラムフローブロック７０までの処理を終えた段階で、GPSプロセッサー１２は車両の守備範囲と車両近くの踏切座標を格納しているデータベースメモリー３０の部分に取りかかる。判断ブロック７２に相当する指示を処理するのに、GPSプロセッサー１２はデータベース３０で読みとった最初の位置ストリングデータを比較して、図２ａの破線で示されているような守備範囲内かどうかを判断する。これは車両スピードが３５ｍｐｈであり、ディザー数がプラスマイナス０．００１であると仮定している。車両スピードとしては、判断ブロック７２の働きで、鉄道平面踏切がその車両に十分近いかどうかを見て、運転手にそれを指示するかどうかを判断する。初歩的な数学操作を用いて、GPSプロセッサー１２は、レジスターストリング８０の緯度座標がＮ３５．９８６とＮ３５．９８８の間にあるかどうかを判断する。また図２ａで示されているように、レジスターストリング８０の経度がＷ１２４．６４２とＷ１２４．６４４の間にあるかどうかを判断する。もし経度と緯度座標の両方ともが許容座標内に入っていない場合には、処理は判断ブロック７２から図３ｃの判断ブロック７４に移る。判断ブロック７４において、データベース３０のすべての関係する部分が読み込まれているかどうかを判断される。メモリーのすべての関係する部分が読み込まれているならば、車両の守備範囲に平面踏切はないと結論することができる。そして処理は図３ａに示されているように開始に戻る。その反対に、データベースメモリーのすべての部分が読み込まれていない場合には、プログラムフローブロック７６に示されているように、GPSプロセッサー１２はそのメモリーの直ぐ次に続く部分を読み込む。読み込まれると直ぐ次に続くレジスターストリング８０が多くの数のバイトメモリーデータを持っていて、キャッシュメモリーがあふれる。地理的な単位面積当たり鉄道平面踏切が密にある場合がある。図２ａの例においては、Ｎ３５．９８６とＮ３５．９８８の間にある緯度に対応するすべてのストリングデータをキャッシュメモリーに書き込む前に、キャッシュメモリーがあふれるかも知れない。この例では、その２つの境界間の緯度座標を格納しているデータベースメモリーの残りの部分をその後読んでキャッシュメモリーに一時的に格納する。そして車両位置座標を順次キャッシュメモリーのレジスターストリングと比較する。この操作はＮ３５．９８６とＮ３５．９８８の間にある緯度座標を有するレジスターストリングすべてがデータベース３０から読み込まれて、車両位置座標と比較し終えるまで続く。そして処理は判断ブロック７２に行って、データベース３０から読み込まれた平面踏切のどれかが車両範囲にあるかどうかを判断する。
【００３２】
簡単に反復すると、より高い車両スピードではディザー数はより大きく、そして図２ｂに示されているように、車両の周りの守備範囲は大きくなる。より大きな範囲では、守備範囲内の経緯度座標間で合致がより生じやすくなる。このようにして、警報表示を車両の運転手に出される時に、車両と平面踏切とはより大きな距離があることになる。
【００３３】
レジスターストリング８０の緯度及び経度座標の両方ともが守備範囲内にあることが判明した場合には、処理は判断ブロック７２から図３ｂの判断ブロック８０へ進む。判断ブロック８０に関連して、GPSプロセッサー１２から出される指示によって、レジスターストリング８０の向きフィールド８６と車両の向きとの比較が行われる。上で述べたように、車両の向きは電子コンパス２２から出される。車両の向きが、平面踏切と交差している道路の方向すなわち向きと同じ時に合致となることに注意をすることが重要である。更に車両の向きが、レジスターストリング８０の向きフィールド８６に格納されている向きデータと反対すなわち１８０度の場合にも、合致が起こる。他の言い方をすれば、車両が踏切に接近しているか、踏切から離れる向きにあるかに関係なく、合致することになる。合致することによって、その車両が平面踏切の近くにいるとともに、その踏切と交差している道路にまさにいると言うことを表示している。コンパスの読み精度を変えることで、GPSプロセッサー１２はプラスマイナス１０度程度の違いがあるにもかかわらず、車両と道路の向きが合致していることを見つけるようにプログラムすることができる。当業者は、平面踏切と車両との距離が減っていっているのか増えていっているのかを判断することでこの比較の正確さを上げることができる。距離が減っているときにはこれは必然的にその車両が平面踏切に近づいていると言うことを意味する。反対に、それらの間の距離が増えているときには、これはその車両がその平面踏切を通過して、反対方向を向いていて、もう衝突の危険がないということを意味している。車両が近づいているのか、平面踏切から離れる向きにあるのかを判断するのに他の技術を使うことができる。
【００３４】
判断ブロック８０から、GPSプロセッサー１２はブロック８２にあるように、出力ライン１６を論理「高」にする。これは、やってくる列車があるならばそれと車両の間での衝突の可能性があるということを、列車接近検知器に知らせる。判断ブロック８４で、列車接近デモジュレータプロセッサー１４は列車が車両の近くで検知されたかどうかを判断する。列車が車両の近くにあると検知されなかったならば、処理はブロック８６に行って、そこで注意表示を音信号とともに出す。このようにして、平面踏切が車両の守備範囲に見つかり、車両が交差点と交差している同じ道路にあるが、列車が近くにない際に注意表示が出される。図２ａと２ｂの破線で示している守備範囲に列車が検知される必要はないということに注意すべきである。これは、発信された列車信号の検知は単に信号の強さによるのであってGPSシステムを用いているためではないためである。しかし、当業者は、ＧＰＳシステムをもとにして、列車と車両間の距離を確かめる技術を用いることができる。
【００３５】
判断ブロック８４で、列車が車両の近くに本当にあると判断されたら、プログラムフローブロック８８に示されているように、警報と、それに関係して音信号が車両運転手に出される。上で述べたように、注意と警報表示は目で見て違ったものである。プログラムフローブロック８６又は８８のどちらかから、処理は図３ａのフローチャートの最初に戻る。また、もっと高度なＧＰＳユニットを用いて、その出力に位置座標、車両スピード及び車両の向きまでも含ませることができる。いずれにしても、車両の位置を判断し、車両の周りの守備範囲を決めて、守備範囲内に鉄道踏切があるかどうかを判断する、列車との衝突を避けるシステムが開示されている。これらの条件が合ったときに、更に車両が平面踏切と交差している道路にあるかどうかが判断される。その場合に、第一の表示が車両の運転手に出される。列車が踏切の近くに来たら、その時には第二の、もっと緊急性のある表示が車両運転手に出される。
【００３６】
本発明の好ましい実施態様を特定の衝突回避システム及びその処理方法を参照して説明したが、添付している特許請求の範囲にある発明の精神及び範囲から離れないで、小さな点での種々の変更はエンジニアリングやソフトウエアの選択の問題として行うことが出来ることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  好ましい実施態様による列車衝突回避システムの詳細なブロックダイアグラムである。
【図２ａ】  使われている経緯度座標の少数有効桁を用いて車両の守備範囲を示すダイアグラムである。
【図２ｂ】  使われている経緯度座標の少数有効桁を用いて車両の守備範囲を示すダイアグラムである。
【図３ａ】  ＧＰＳプロセッサーのプログラム処理を示しているソフトウエアフローチャートである。
【図３ｂ】  ＧＰＳプロセッサーのプログラム処理を示しているソフトウエアフローチャートである。
【図３ｃ】  ＧＰＳプロセッサーのプログラム処理を示しているソフトウエアフローチャートである。
【図４】  各鉄道平面踏切についてデータベースメモリーに格納されているデータのレジスターストリングを示す。
【図５】  車両スピードとディザー数を関連づけているシステムで用いられるテーブルを示す。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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【図５】
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