(57)【要約】【課題】ＩＣタグを敷設する方式に比べて格段に簡易なシステム構成で、トンネル内のより広い範囲で移動局の位置を把握することができるようにすること。【解決手段】このトンネル内位置把握システムは、トンネル内に５０ｍ間隔で配置した固定局１ａ〜１ｅを電源ケーブル３で接続し、コントロール装置１０を電源ケーブル３経由で各固定局１ａ〜１ｅとデータ通信可能にする。固定局１ａ〜１ｅから移動局２に対してＵＨＦ無線応答要求信号を与え、移動局２がこれに応えて超音波を送出する。各固定局１ａ〜１ｅが移動局２から送出された超音波が自局に到達するまでの超音波到達時間を計測し、コントロール装置１０が各固定局１ａ〜１ｅから超音波到達時間を収集して隣接する各固定局１ａ、１ｂから移動局１までの距離をその超音波到達時間から求め、移動局２の位置を確定する。【選択図】図２
2009019400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル内の既知の位置にそれぞれ配置され電源を供給する電源ケーブルに接続された複数の固定局と、前記電源ケーブルを介して前記各固定局とデータ通信するコントロール装置と、前記トンネル内を移動可能な移動局とを備え、
前記固定局から前記移動局に対して電波にて発信トリガを与え、前記移動局が発信トリガに応えて超音波を送出し、前記各固定局が前記移動局から送出された超音波が自局に到達するまでの超音波到達時間を計測し、前記コントロール装置が前記各固定局から超音波到達時間を収集して前記固定局から移動局までの距離をその超音波到達時間から求め、２つの固定局から移動局までの各距離と当該固定局の位置とから移動局の位置を確定することを特徴とするトンネル内位置把握システム。
【請求項２】
前記移動局は、前記固定局から電波の前記発信トリガを受信すると、電波による超音波送出トリガを発信する同時に超音波を送出し、
前記固定局は、前記発信トリガの送出又は前記超音波送出トリガの受信タイミングにてタイマを起動し、前記超音波の受信タイミングにてタイマを停止させて超音波到達時間を計測することを特徴とする請求項１記載のトンネル内位置把握システム。
【請求項３】
前記コントロール装置は、確定した移動局のトンネル内位置を当該移動局付近の固定局に対して電源ケーブル経由でデータ送信し、当該固定局から移動局に対してトンネル内位置を電波にて伝達することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のトンネル内位置把握システム。
【請求項４】
前記移動局は、近距離無線通信の相手端末となる携帯情報端末が予め登録されており、前記固定局からトンネル内位置が電波にて伝達された場合、前記登録携帯情報端末に対して近距離無線通信にてトンネル内位置を送信することを特徴とする請求項３記載のトンネル内位置把握システム。
【請求項５】
前記固定局は、上り線又は下り線を識別するための上下線区分、固定局設置場所の鉄道キロ程を示すキロ程区分、トンネル入口からの距離を示す距離区分からなる固定局識別番号を、前記コントロール装置へ送信する超音波到達時間と一緒に送信することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のトンネル内位置把握システム。
【請求項６】
トンネル外部の管理センターと前記コントロール装置とを電話回線を経由して回線接続し、前記コントロール装置が前記管理センターからの所在確認要求に対してトンネル内に存在する全ての移動局のトンネル内位置を確定して前記管理センターへ応答することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のトンネル内位置把握システム。
【請求項７】
トンネル外部の管理センターと前記コントロール装置とを電話回線を経由して回線接続し、前記コントロール装置が前記管理センターからの緊急連絡要求に対して前記固定局に緊急連絡情報を送信して当該固定局から移動局へ電波にて緊急連絡情報を伝達することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のトンネル内位置把握システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル内における移動局又は作業者の位置把握を可能にするトンネル内位置把握システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道関連の各種構造物の保守管理において、変状箇所の位置情報をキロ程で管理するため変状キロ程の把握は不可欠である。現状、トンネル内に設置されているキロ程表示板を作業員が目視で確認して変状キロ程を把握し、変状箇所の位置確認及び復旧作業等を行っている。ところが、トンネル内での高所作業台車上の作業であること及び見通しが悪いことなどからキロ程表示板を目視検索しての変状キロ程把握は困難な場合が多い。このため、トンネル内で作業員によるキロ程表示板の目視確認によることなく、トンネル内における自己の位置を把握できる方法が望まれる。
【０００３】
現在、ＧＰＳを用いることで移動体などの位置を精度良く計測することができるが、トンネル内は人工衛星からの電波を受信できないため、トンネル内における位置把握にはＧＰＳを用いることができない。
【０００４】
従来、ＩＣタグを利用したトンネル内の位置把握システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載の位置把握システムでは、トンネル内の軌道に沿って所定間隔で複数のＩＣタグを設置すると共にトンネル天井に所定間隔で複数の固定無線装置を配置する。トンネル内の軌道上を走行する台車にＩＣタグの位置情報を検出するＩＣタグ検出装置及び移動無線装置を搭載する。そして、台車が軌道上を走行しながらＩＣタグ検出装置が検出した位置情報を移動無線装置からトンネル天井の固定無線装置に伝送する。固定無線装置は、台車の移動無線装置から受信した位置情報をトンネル内の作業者が所持する移動通信端末に無線送信する。これにより、台車の位置情報を詳細に得ることができ、位置モニタから離れた坑内作業員にも確実に情報を伝達することができる。
【特許文献１】特開２００６−１８８９０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のＩＣタグを利用した位置把握システムは、ＩＣタグの設置間隔が位置分解能になると共にＩＣタグを検出できない位置では位置把握できないので、軌道上に多数のＩＣタグを短い間隔で設置しなければならず、ＩＣタグの設置個数及び設置作業が煩雑であり、コストアップとなる問題がある。しかも、ＩＣタグが設置されていない軌道から離れた位置の把握が困難であり、移動局が軌道以外の場所を移動する場合には適用することができないといった問題がある。
【０００６】
本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもので、ＩＣタグを敷設する方式に比べて格段に簡易なシステム構成で、トンネル内のより広い範囲で移動局の位置を把握することができるトンネル内位置把握システム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】
【０００７】
本発明のトンネル内位置把握システムは、トンネル内の既知の位置にそれぞれ配置され電源を供給する電源ケーブルに接続された複数の固定局と、前記電源ケーブルを介して前記各固定局とデータ通信するコントロール装置と、前記トンネル内を移動可能な移動局とを備え、前記固定局から前記移動局に対して電波にて発信トリガを与え、前記移動局が発信トリガに応えて超音波を送出し、前記各固定局が前記移動局から送出された超音波が自局に到達するまでの超音波到達時間を計測し、前記コントロール装置が前記各固定局から超音波到達時間を収集して前記固定局から移動局までの距離をその超音波到達時間から求め、２つの固定局から移動局までの各距離と当該固定局の位置とから移動局の位置を確定することを特徴とする。
【０００８】
このように構成されたトンネル内位置把握システムによれば、固定局を例えば５０ｍ間隔で配置して電力ケーブルで接続し、固定局側には電波送受信機能と超音波受信機能を搭載し、移動局側には電波送受信機能と超音波送信機能を搭載するだけの極めて簡素なシステム構成で移動局のトンネル内における位置を把握することができる。また、移動局がトンネル内のどこに存在していても位置を把握することができ、軌道から離れた場所で作業する作業員の位置把握が可能になる。
【０００９】
また本発明は、上記トンネル内位置把握システムにおいて、前記移動局は、前記固定局から電波の前記発信トリガを受信すると、電波による超音波送出トリガを発信する同時に超音波を送出し、前記固定局は、前記発信トリガの送出又は前記超音波送出トリガの受信タイミングにてタイマを起動し、前記超音波の受信タイミングにてタイマを停止させて超音波到達時間を計測することを特徴とする。
【００１０】
このように構成されたトンネル内位置把握システムによれば、固定局の発信トリガの送出又は移動局から発信された超音波送出トリガの受信タイミングにてタイマを起動し、前記超音波の受信タイミングにてタイマを停止させて超音波到達時間を計測するので、電波と超音波の到達時間差を利用して高精度に超音波到達時間を計測することができ、高い精度で移動局のトンネル内位置を計算できる。
【００１１】
また本発明は、上記トンネル内位置把握システムにおいて、前記コントロール装置は、確定した移動局のトンネル内位置を当該移動局付近の固定局に対して電源ケーブル経由でデータ送信し、当該固定局から移動局に対してトンネル内位置を電波にて伝達することを特徴とする。
【００１２】
このように構成されたトンネル内位置把握システムによれば、固定局から移動局に対してトンネル内位置を電波にて伝達するので、移動局において自局のトンネル内位置を表示することができ、移動局と共に行動する作業員は自分のトンネル内位置を容易に確認することができる。
【００１３】
また本発明は、上記トンネル内位置把握システムにおいて、前記移動局は、近距離無線通信の相手端末となる携帯情報端末が予め登録されており、前記固定局からトンネル内位置が電波にて伝達された場合、前記登録携帯情報端末に対して近距離無線通信にてトンネル内位置を送信することを特徴とする。
【００１４】
このように構成されたトンネル内位置把握システムによれば、作業員の携帯する携帯情報端末に対してトンネル内位置を伝達でき、作業員は自分のトンネル内位置を携帯情報端末に表示される位置情報から確認することができる。
【００１５】
また本発明は、上記トンネル内位置把握システムにおいて、前記固定局は、上り線又は下り線を識別するための上下線区分、固定局設置場所の鉄道キロ程を示すキロ程区分、トンネル入口からの距離を示す距離区分からなる固定局識別番号を、前記コントロール装置へ送信する超音波到達時間と一緒に送信することを特徴とする。
【００１６】
このように構成されたトンネル内位置把握システムによれば、固定局識別番号を解析することにより、固定局設置場所の鉄道キロ程、トンネル入口からの距離を取得することができ、コントロール装置において固定局識別番号からその設置位置情報を取得できる。
【００１７】
また本発明は、上記トンネル内位置把握システムにおいて、トンネル外部の管理センターと前記コントロール装置とを電話回線を経由して回線接続し、前記コントロール装置が前記管理センターからの所在確認要求に対してトンネル内に存在する全ての移動局のトンネル内位置を確定して前記管理センターへ応答することを特徴とする。
【００１８】
このように構成されたトンネル内位置把握システムによれば、トンネル外部の管理センターにおいてトンネル内に存在する全ての移動局のトンネル内位置を確認できる。
【００１９】
また本発明は、上記トンネル内位置把握システムにおいて、トンネル外部の管理センターと前記コントロール装置とを電話回線を経由して回線接続し、前記コントロール装置が前記管理センターからの緊急連絡要求に対して前記固定局に緊急連絡情報を送信して当該固定局から移動局へ電波にて緊急連絡情報を伝達することを特徴とする。
【００２０】
このように構成されたトンネル内位置把握システムによれば、トンネル外部の管理センターからトンネル内に存在する全ての又は特定の移動局に対して緊急連絡情報を伝えることが出来る。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ＩＣタグを敷設する方式に比べて格段に簡易なシステム構成で、トンネル内のより広い範囲で移動局の位置を把握することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係るトンネル内位置把握システムの概念図である。本実施の形態のトンネル内位置把握システムは、トンネル内に複数の固定局１ａ〜１ｅ（５つの固定局を例示）を所定間隔で配置し、トンネル内を移動する移動局２が固定局１ａ〜１ｅに対して超音波を送信して超音波到達時間から移動局２のトンネル内位置を把握するものである。移動局２はトンネル内を自由に移動可能な可搬型装置であるが、軌道上を走行する台車に搭載しても良い。
【００２３】
本例では、トンネル内において複数の固定局１ａ〜１ｅを５０ｍ間隔で配置しているが、超音波の到達距離、拡散、トンネル内形状、受信機側の受信性能等により最適化することが望ましい。また、固定局１ａ〜１ｅは所定間隔で配置しているが、既知の場所であれば等間隔に配置する必要はない。
【００２４】
上記複数の固定局１ａ〜１ｅはトンネル内に敷設された電力ケーブル３に接続されており、電力線通信（ＰＬＣ）技術を利用してデータ通信できるように構成されている。また、各固定局１ａ〜１ｅはＵＨＦ無線を送受信するための無線アンテナ４、超音波を受信するための超音波トランスジューサ５を備えている。
【００２５】
移動局２は、固定局１ａ〜１ｅから発信されたＵＨＦ無線信号をトリガにして超音波を発信する。そのために、ＵＨＦ無線信号を送受信するための無線アンテナ６及び超音波を発信する超音波トランスジューサ７を備えている。
【００２６】
図２は本実施の形態に係るトンネル内位置把握システムのシステム構成図である。
本実施の形態では、トンネル外の通信インフラに接続可能なコントロール装置としてのセンターＰＣ１０を備えている。なお、後述する管理センターと通信する必要が無ければ、必ずしもトンネル外の通信インフラに接続する必要はない。センターＰＣ１０は、トンネル内又は入口／出口付近に設置され、固定局１ａ〜１ｅ及び移動局２の選択呼出し機能、移動局位置データの収集機能、移動局２のトンネル内位置計算機能及び移動局２への位置情報の配信機能を有する。センターＰＣ１０はＰＬＣ装置１１を介してトンネル内の固定局１ａ〜１ｅと電力線通信する。ＰＬＣ装置１１は、センターＰＣ１０が電力ケーブル３を用いた電力線通信を行うための通信装置である。本例では、伝送速度が２００Ｍｂｐｓ、最大接続台数が１６台、電源がＡＣ１００Ｖのものを使用する。
【００２７】
固定局１ａは、ＰＬＣ装置１２ａを介して電力ケーブル３経由の電力線通信を行う。固定局１ａのＬＡＮインターフェース及び電源装置１３がＰＬＣ装置１２ａに接続され、ＬＡＮインターフェース側には伝送データが送受信され、電源装置側には電力が供給される。固定局１ａの制御器１４は、移動局２から送信される超音波の到達時間を計測するためのタイマ機能、超音波到達時間を記憶するメモリ機能及び移動局２と無線通信する機能を備えている。固定局１ａは、超音波トランスジューサ５が接続された超音波受信機１５が受信超音波を電気信号に変換して超音波受信タイミングを制御器１４へ与える。また、ＵＨＦ送受信機１６は、制御器１４から指令を受けて無線アンテナ４からＵＨＦ帯を用いた無線送信を行うと共に移動局２から送信されたＵＨＦ無線送信を無線アンテナ４で受信して制御器１４へ入力する。なお、他の固定局１ｂ〜１ｅも上記固定局１ａと同一の構成を有している。
【００２８】
移動局２は、無線アンテナ６が接続されＵＨＦ帯を用いた無線送受信を行うＵＨＦ送受信機１７と、超音波を送信する超音波トランスジューサ７が接続された超音波送信機１８と、制御器と表示器とが一体化された制御器本体１９とを有する。なお、トンネル内には同時に複数の移動局２が入ることができる。例えば、移動局毎に異なる周波数を使用して同時計測可能に構成することができる。
【００２９】
トンネル内に入っている作業員は、指示を受け取ると共に各自の位置確認を行うためのＰＤＡ３０ａ〜３０ｎを携帯しているものとする。例えば、一緒に作業を行う作業グループ毎に少なくとも１台の移動局２を準備し、当該移動局２に当該作業グループを構成する作業員が所持するＰＤＡ３０ａ〜３０ｎを登録する。ＰＤＡ３０ａ〜３０ｎは登録されている移動局２と通信可能であり、位置情報を自動受信して表示器に表示させることができるようにソフトウエアを構成している。ＰＤＡ３０ａ〜３０ｎは登録されている移動局２との間で近距離無線通信方式にてデータ通信を行うものとする。図２には示されていないが、ＰＤＡ３０ａ〜３０ｎの通信プロトコルと同一の通信機能を移動局２に搭載するものとする。トンネル内のように携帯通信網インフラが整備されていない場所では近距離無線通信が有効であるが通信範囲が制限される。本例では、各作業員は、各自のＰＤＡ３０ａ〜３０ｎが登録されている移動局２から所定範囲内で作業を行う限り、常に自分のトンネル内位置を把握することができる。
【００３０】
上記複数の固定局１ａ〜１ｅ及び移動局２は識別番号が予め定められており、センターＰＣ１０は識別番号にて固定局１ａ〜１ｅ及び移動局２を指定する。
【００３１】
次に、以上のように構成された本実施の形態の動作について説明する。
図３は本実施の形態に係るトンネル内位置把握システムの動作内容を示すシーケンス図である。同図を参照して、センターＰＣ１０においてトンネル内にいる移動局２の位置を把握する動作例を説明する。
【００３２】
センターＰＣ１０においてオペレータが位置探索対象となる移動局２の識別番号を選択して探索要求を入力する。オペレータの操作入力を受けたセンターＰＣ１０は、移動局２を位置探索対象とした応答要求指令をＰＬＣ装置１１から電力ケーブル３に接続された全ての固定局１ａ〜１ｅに対して一斉同報する。
【００３３】
各固定局１ａ〜１ｅでは、応答要求指令を受信すると、制御器１４が移動局２の識別番号を指定してＵＨＦ送受信機９から応答要求指令を電波にて発信する。制御器１４は、ＵＨＦ無線応答要求指令の発信と同時に、超音波受信機１５を起動して、移動局２で発信される超音波を受信可能な状態にする。
【００３４】
今回、探索対象となった移動局２は、トンネル内のいずれかの場所にいる。例えば、図４に示すようにトンネル内の上り線側の側壁に沿って５０ｍ間隔で固定局が配置されると共に、下り側の側壁に沿って固定局が５０ｍ間隔で配置されているものとし、移動局２は上り線側の固定局１ａと固定局１ｂの中間であって上り線側の側壁から所定距離だけ離れた場所にいるものとする。なお、各固定局の近くに記載の数字は固定局識別番号であり、上下線区分（０又は１）、キロ程区分（ｎｎＫｍ）、距離区分（５０ｍ間隔）である。後述するように、この数値が固定局識別情報となる。
【００３５】
移動局２は、固定局１ａ〜１ｅから発信されたＵＨＦ無線応答要求指令をＵＨＦ送受信機１４で受信して制御器本体１９へ伝える。制御器本体１９は、ＵＨＦ無線応答要求指令で自局の識別番号が選択されていれば、ＵＨＦ送受信機１４からＵＨＦ無線応答信号を発信すると同時に、超音波送信機１６から超音波を送信する。自局の識別番号が選択されていない場合は、超音波発信は行わない。
【００３６】
ここで、図５に示すように、各固定局１ａ〜１ｅから発信するＵＨＦ無線応答要求指令及び移動局２から発信するＵＨＦ無線応答信号の伝搬速度は略３０万Ｋｍ／ｓである。これに対して探索対象移動局２が送信する超音波の伝搬速度は３３０ｍ／ｓである。移動局２が即座にＵＨＦ無線応答信号を返すように設定されていれば、移動局２から固定局１ａ〜１ｅまでの超音波の到達時間に比べて、ＵＨＦ無線信号の往復時間は無視できるほど小さくなる。
【００３７】
本例では、周辺騒音による誤動作を防止するため、移動局２から受信されたＵＨＦ無線応答信号をトリガにしてタイマ起動するが、移動局２に対してＵＨＦ無線応答要求指令を発信したタイミングでタイマ起動しても良い。超音波受信機１５を起動してからＵＨＦ無線と超音波との伝搬速度差に基づいた時間経過後に超音波受信機１５で超音波が受信される。制御器１４は、超音波受信をトリガにしてタイマ停止させる。タイマで計時した経過時間は、超音波が移動局２から固定局１ａ〜１ｅまで到達するのに要した到達時間として記録する。
【００３８】
各固定局１ａ〜１ｅにおいて、上記同様にして探索対象移動局２から受信された超音波をトリガに超音波到達時間が計測されて記憶される。
【００３９】
センターＰＣ１０は、ＰＬＣ装置１１を介して各固定局１ａ〜１ｅに対して計測された超音波到達時間を返送するように返送要求を送信する。各固定局１ａ〜１ｅはセンターＰＣ１０から返送要求を受信すると、記憶しておいた超音波到達時間をＰＬＣ装置１２ａ、１２ｂ等から電力ケーブル３を介して返送する。
【００４０】
このとき、超音波到達時間データには各固定局の識別番号が付与される。上記した通り、固定局識別番号は上下線区分、キロ程区分、距離区分で構成されている。すなわち、センターＰＣ１０は固定局識別番号を解析するだけで、後述する距離計算に必要な固定局位置情報を取得することができる。
【００４１】
センターＰＣ１０では、各固定局１ａ〜１ｅから超音波到達時間データを収集し、収集した超音波到達時間を用いて探索対象移動局２のトンネル内における位置を計算する。具体的には、全固定局１ａ〜１ｅから得られた超音波到達時間データの中から最良のデータを２つ選択する。図６に示すように、移動局２から最も近い位置に配置された２つの固定局１ａ、１ｂのデータを選択することが望ましい。また、移動局２が上り線側固定局１ａの真横（トンネル横断方向）に位置する場合は、上り線側固定局１ａと下り線側の対向する固定局１ａａとの超音波到達時間を用いることができる。
【００４２】
移動局２から一方の固定局１ａまでの到達時間及び超音波の伝搬速度とから両者間の距離ｒ１が計算される。同様に、移動局２から他方の固定局１ｂまでの到達時間及び超音波の伝搬速度とから両者間の距離ｒ２が計算される。２つの固定局１ａ，１ｂの位置は既知であるので、三辺測位方式により移動局２の位置を計算することができる。したがって、移動局２は起動上に位置する必要はなく、トンネル内のどの位置に存在していても位置を検出することができる。
【００４３】
以上のようにして求めた探索対象移動局２の位置データは、センターＰＣ１０に保存される一方、移動局２へ送信される。センターＰＣ１０から移動局２へのデータ送信は電力ケーブル３及び最寄りの固定局１ａを経由して伝えられる。すなわち、センターＰＣ１０において移動局２の位置計算に用いた固定局１ａ又は１ｂを宛先に指定して移動局２への転送要求及びトンネル内位置データを送信する。固定局１ａ又は１ｂは、トンネル内位置データの転送要求を受信すると、ＵＨＦ送受信機９から移動局２を指定してトンネル内位置データをＵＨＦ無線送信する。
【００４４】
移動局２は、ＵＨＦ送受信機１４で受信されるデータの中から自局を指定したトンネル内位置データを取り込む。移動局２は取り込んだトンネル内位置データを表示器に表示してトンネル内の現在位置を表示させる。
【００４５】
また、当該移動局２に登録されている１つ又は複数のＰＤＡ３０ａ〜３０ｎへ近距離無線通信で送信する。ＰＤＡ３０ａ〜３０ｎは近距離無線通信で受信した位置情報を表示器に自動的に表示する。１台の移動局２に登録されているＰＤＡ３０ａ〜３０ｎは、その移動局２の近くで作業する作業員が携帯している。これにより、各作業員は、自己が登録されている移動局２から自分が保持しているＰＤＡ３０ａ〜３０ｎに現在の位置情報を受信して表示器に表示されることになる。例えば、作業員に対して予め変状箇所が書面にて指示されている場合、作業員はＰＤＡ３０ａ〜３０ｎに表示される現在位置を見ながら、指示された変状箇所に接近することができる。
【００４６】
なお、作業員が保持するＰＤＡ３０ａ〜３０ｎに予め変状箇所データを書き込んでおき、変状箇所とトンネル内の現在位置とを同じ画面上で重ねて表示するようにすることが望ましい。
【００４７】
移動局２から位置把握のための位置要求信号を発することもできる。作業員が移動局２に対して位置把握のための操作を行うと、制御器本体１９が自局の識別番号を含んだ位置要求信号を生成してＵＨＦ送受信機１７から無線送信する。移動局２からＵＨＦ無線送信された位置要求信号は固定局１ａで受信される。固定局１ａは移動局２から位置要求信号を受信した場合、移動局２及び当該固定局１ａの識別番号を含んだ位置要求信号をＰＬＣ装置１２ａから電力ケーブル３経由でセンターＰＣ１０へ送信する。同一の移動局２から送信された位置要求信号を複数の固定局で受信した場合は、センターＰＣ１０において所定の位置要求信号を選択する。
【００４８】
センターＰＣ１０では、固定局１ａから位置要求信号を受信すると、当該位置要求信号に含まれた移動局２の識別番号を位置探索対象とした応答要求指令をＰＬＣ装置１１から電力ケーブル３に接続された全ての固定局１ａ〜１ｅに対して一斉同報する。以降の動作内容は上述した通りである。
【００４９】
以上のように、本実施の形態によれば、トンネル内に所定間隔で複数の固定局１ａ〜１ｅを配置して電力ケーブル３経由で電力線通信可能とし、固定局１ａ〜１ｅから移動局２へＵＨＦ無線信号でトリガを与えて移動局２に超音波送信させて移動局２から固定局１ａ〜１ｅまでの超音波到達時間をそれぞれ計測し、３辺測位にて移動局２のトンネル内位置を検出するようにしたので、固定局１ａ〜１ｅを例えば５０ｍ間隔で配置して電力ケーブル３で接続し、固定局側にはＵＨＦ送受信機能と超音波受信機能を搭載し、移動局側にはＵＨＦ送受信機能と超音波送信機能を搭載するだけの極めて簡素なシステム構成で移動局２のトンネル内における位置を把握することができる。また、本実施の形態によれば、軌道上の位置に限らずトンネル内のＵＨＦ無線信号及び超音波信号が伝搬可能な場所であればあらゆる場所の位置を把握することができ、軌道から離れた場所で作業する作業員の位置把握が可能になる。
【００５０】
また、本実施の形態では、固定局１ａ〜１ｅから受信したＵＨＦ無線応答要求指令をトリガにして移動局２がＵＨＦ無線応答信号及び超音波を同時に発信し、固定局１ａ〜１ｅにおいて移動局２から受信されるＵＨＦ無線応答信号を超音波到達時間計測のタイマ起動トリガとしたので、周辺騒音による誤動作を防止することができる。
【００５１】
次に、トンネル外の管理センターにおいてトンネル内で作業する作業員の所在確認を行う場合について説明する。
【００５２】
図７は管理センターにおいて作業員の所在確認を行うためのシステムの概念図である。同図に示すように、トンネル外の管理センターに、パーソナルコンピュータで構成される遠隔管理装置４０を設置する。トンネル内に設置したセンターＰＣ１０及び固定局１ａ〜１ｅが接続された電力ケーブル３にＰＬＣモデム４１を接続し、当該ＰＬＣモデム４１から電話回線網４２経由で遠隔管理装置４０に接続できるようにしている。
【００５３】
図８は遠隔管理装置４０の機能ブロック図である。管理システム５１には作業員を管理するためのソフトウエアがインストールされており、所在確認及び緊急連絡などの管理画面を提供する。遠隔管理装置４０は電話回線用のモデム機能を有する通信部５２を介して電話回線網４２に接続される。また、所在確認用データベース５３にはトンネル内移動局キロ程情報及びトンネル内作業員情報が管理されている。管理システム５１には、ユーザインターフェース５４、ディスプレイ５５が接続されている。図９に示すように、トンネル内移動局キロ程情報は、トンネル内に入っている移動局の識別番号、当該移動局のトンネル内の位置（キロ程表示）、及び上り／下り線情報を含んで構成される。図１０に示すように、トンネル内作業員情報は、作業員識別ＩＤ、当該作業員のトンネル内での位置（キロ程表示）及び当該作業員が所持するＰＤＡ３０が登録されている移動局の識別情報を含んだ情報で構成されている。
【００５４】
上記システム構成において、管理センターからトンネル内で作業する作業員の所在確認を行う場合の動作について、図１１を参照して説明する。管理センターの遠隔管理装置４０から電話回線網４２経由でトンネル内のセンターＰＣ１０に回線接続し、センターＰＣ１０に対して所在確認要求のコマンドを送出する。
【００５５】
センターＰＣ１０は、遠隔管理装置４０から所在確認要求を受け取ると、位置探索対象となる移動局を指定せずに応答要求指令をＰＬＣ装置１１から電力ケーブル３に接続された全ての固定局１ａ〜１ｅに対して一斉同報する。
【００５６】
固定局１ａ〜１ｅは、応答要求指令を受信すると、移動局を選択しないでＵＨＦ無線応答要求指令を発する。ＵＨＦ無線応答要求指令を受信した各移動局２はＵＨＦ無線応答信号及び超音波を発信する。以降の動作内容は上述した通りである。このとき、移動局毎に異なるＵＨＦ無線周波数を割り付けておけば、超音波到達時間の同時計測が可能になる。移動局単位でシーケンシャルに計測しても良い。
【００５７】
センターＰＣ１０は、全ての移動局２についてトンネル内位置を計算する。この計算された全ての移動局２のトンネル内位置データは電話回線網４２経由で遠隔管理装置４０へ通知される。
【００５８】
遠隔管理装置４０では、センターＰＣ１０から全ての移動局２のトンネル内位置データを取得し、当該トンネル内位置データでトンネル内移動局キロ程情報及びトンネル内作業員情報を更新する。移動局２はトンネル内を移動するので、定期的に又は位置要求操作が有るたびに、上記位置確認を行い情報更新する。
【００５９】
遠隔管理装置４０は、所在確認要求が入力されると所在確認用データベース５３にアクセスして、最新のトンネル内移動局キロ程情報から現在トンネル内で作業している移動局２の識別情報及びトンネル内位置情報を取得し、さらにトンネル内作業員情報を参照して現在トンネル内で作業している移動局２に登録されている作業員を抽出する。そして、作業員の識別ＩＤと当該作業員を登録している移動局２のトンネル内位置を作業員のトンネル内位置情報として表示器に一覧表示させる。
【００６０】
また、管理センターからトンネル内で作業している作業員に緊急連絡を行う場合は、作業員識別ＩＤを管理画面上で選択して緊急連絡情報を入力する。遠隔管理装置４０は、指定された作業員識別ＩＤに基づいてトンネル内作業員情報から当該作業員が登録されている移動局２を特定する。この移動局２の識別番号を選択して電話回線網４２経由で緊急連絡要求（緊急連絡情報を含む）をセンターＰＣ１０へ要請する。
【００６１】
センターＰＣ１０は、緊急連絡要求を受け取り最寄りの固定局（１ａ〜１ｅのいずれか）に対して回線を確立し、当該固定局から緊急連絡先の移動局２にＵＨＦ無線通信で緊急連絡情報を送信する。移動局２は緊急連絡情報を近距離無線通信にて登録されているＰＤＡ３０に対して送信する。ＰＤＡ３０は移動局２から受信した緊急連絡情報を表示する。
【００６２】
このように、トンネル内で作業する特定の作業員に対して緊急連絡情報を伝えることが出来る。
【００６３】
なお、トンネル内で作業する全ての作業員に対して緊急連絡情報を伝えることも可能である。この場合は、遠隔管理装置４０の管理画面において移動局２を選択しないで一斉同報を選択する。これにより、トンネル内で作業する全ての作業員のＰＤＡ３０に緊急連絡情報が一斉同報される。
【００６４】
本発明は上述した実施の形態及びその変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、トンネル内における移動局又は作業者の位置を把握するシステムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施の形態に係るトンネル内位置把握システムの概念図
【図２】上記一実施の形態に係るトンネル内位置把握システムのシステム構成図
【図３】上記一実施の形態に係るトンネル内位置把握システムのシーケンス図
【図４】トンネルの上り線側及び下り線の側壁に沿って配置された固定局の配置図
【図５】上記一実施の形態における距離測定原理を示す図
【図６】図４の配置例での距離測定の具体例を示す説明図
【図７】管理センターにおいて作業員の所在確認を行うためのシステムの概念図
【図８】遠隔管理装置の機能ブロック図
【図９】トンネル内移動局キロ程情報のデータ構成図
【図１０】トンネル内作業員情報のデータ構成図
【図１１】トンネル内作業員の所在確認のためのシーケンス図
【符号の説明】
【００６７】
１ａ〜１ｅ…固定局、２…移動局、３…電力ケーブル、４…無線アンテナ、５…超音波トランスジューサ、６…無線アンテナ、７…超音波トランスジューサ、１０…センターＰＣ、１１…ＰＬＣ装置、１２ａ，１２ｂ…ＰＬＣ装置（固定局側）、１３…ＬＡＮインターフェース及び電源装置、１４…制御器、１５…超音波受信機、１６…ＵＨＦ送受信機、１７…ＵＨＦ送受信機、１８…超音波送信機、１９…制御器本体、３０ａ〜３０ｎ…ＰＤＡ、４０…遠隔管理装置、４１…ＰＬＣモデム、４２…電腕回線網
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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