特許第5827000号(P5827000)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5827000
(24)【登録日】2015年10月23日
(45)【発行日】2015年12月2日
(54)【発明の名称】踏切障害物検知装置
(51)【国際特許分類】
   B61L 29/00 20060101AFI20151112BHJP
【FI】
   B61L29/00 A
【請求項の数】4
【全頁数】8
(21)【出願番号】特願2010-250466(P2010-250466)
(22)【出願日】2010年11月9日
(65)【公開番号】特開2012-101620(P2012-101620A)
(43)【公開日】2012年5月31日
【審査請求日】2013年11月11日
(73)【特許権者】
【識別番号】000004651
【氏名又は名称】日本信号株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100130476
【弁理士】
【氏名又は名称】原田 昭穂
(74)【代理人】
【識別番号】100170678
【弁理士】
【氏名又は名称】江頭 達哉
(72)【発明者】
【氏名】須永 雅之
(72)【発明者】
【氏名】笠井 貴之
【審査官】 岩田 玲彦
(56)【参考文献】
【文献】 特開2008−254509(JP,A)
【文献】 特開2005−231461(JP,A)
【文献】 特開2003−267084(JP,A)
【文献】 米国特許第6340139(US,B1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B61L 29/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
検知領域に電波を送信しその反射波を受信する送受信部と、
前記反射波のレベルが閾値より大きいとき、障害物を検知し、前記反射波のレベルが所定値に達している領域の割合に応じて、前記閾値を変更する信号処理部とを含む踏切障害物検知装置であって、
前記検知領域における雨、霧、雪に起因する前記電波の乱反射を検出して、前記閾値を変更する、
踏切障害物検知装置。
【請求項2】
請求項1に記載された踏切障害物検知装置であって、前記信号処理部は、前記検知領域を単位距離ごとに分割して前記反射波のレベルを判断し、前記検知領域の全体にわたる距離のうち、前記反射波のレベルが所定値に達している距離の割合に応じて、前記閾値を変更する、踏切障害物検知装置。
【請求項3】
請求項1または2に記載された踏切障害物検知装置であって、前記信号処理部は、前記割合が所定の割合より小さいとき、前記閾値を、前記所定値より大きい第1基準値に設定し、前記割合が所定の割合以上であるとき、前記閾値を、前記第1基準値より大きい第2基準値に設定する、踏切障害物検知装置。
【請求項4】
請求項1に記載された踏切障害物検知装置であって、
前記反射波のレベルは、
前記電波に対する前記障害物により反射された反射波、及び、雨、雪、霧による乱反射に起因した反射波の差分をとったビート信号に変換し、前記ビート信号をフーリエ変換して算出される、
踏切障害物検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、踏切内に取り残された障害物をミリ波などの電波により検知する踏切障害物検知装置に関する。
【背景技術】
【0002】
光式踏切障害物検知装置は、障害物がセンサ装置の光を遮断することにより障害物を検知するから、光軸同士の間隔に入り込める人間や車椅子などの小さい物体を検知しにくいという問題があった。これに対して、例えば特許文献1に開示されているように、ミリ波によって踏切内に取り残された障害物を検知する踏切障害物検知装置が開発されている。
【0003】
ミリ波式踏切障害物検知装置は、ミリ波を検知領域に放出し、障害物からの反射波により検知を行うから、小さい物体でも確実に検知することができるし、自動車のような大きな物体も、同様に検知することができる。
【0004】
しかしながら、ミリ波式踏切障害物検知装置は、反射波に基づいて障害物を検知するために、雨などの天候の影響を受けやすく、乱反射による誤検出を招くおそれがある。この問題は、ミリ波による検出方式に限って存在するわけではなく、他の波長帯域の電波を使用する場合も存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2006−174677号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の課題は、雨などの天候の影響による障害物の誤検知を防止し得る踏切障害物検知装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述した課題を解決するため、本発明に係る踏切障害物検知装置は、送受信部と、信号処理部とを含む。
【0008】
前記送受信部は、検知領域に電波を送信して、その反射波を受信する。前記信号処理部は、前記反射波のレベルが閾値より大きいとき、障害物を検知する。
【0009】
本発明に係る踏切障害物検知装置の特徴として、前記信号処理部は、前記検知領域のうち、前記反射波のレベルが所定値に達している領域の割合に応じて、前記閾値を変更する。
【0010】
本発明に係る踏切障害物検知装置によれば、送受信部が電波を送信する検知領域のうち、反射波のレベルが所定値に達している領域の割合に応じて、障害物の検知に用いる閾値を変更するから、雨、霧、雪に起因する電波の乱反射が生じた場合、これを検出して、閾値を高い値に変更することができる。したがって、閾値の変化量を適宜に設定することによって、乱反射に対するノイズマージンを好適に増加させ、障害物の誤検知を防止することができる。
【発明の効果】
【0011】
以上述べたように、本発明によれば、雨などの天候の影響による障害物の誤検知を防止し得る踏切障害物検知装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】本発明に係る踏切障害物検知装置を適用した踏切の構成を示す。
図2】踏切障害物検知装置の構成を示す。
図3】閾値が第1基準値である場合のセンサ装置からの距離に対する反射波のレベル変化を示す。
図4】閾値が第2基準値である場合のセンサ装置からの距離に対する反射波のレベル変化を示す。
図5】信号処理部の動作フローを示す。
【発明を実施するための形態】
【0013】
図1は、本発明に係る踏切障害物検知装置を適用した踏切の構成を示す。この踏切は、線路6と踏切道4が垂直に交差したものであり、遮断機31a,31b及び遮断棹32a,32bが設置され、踏切道4のうち遮断棹32a,32bで挟まれた略長方形の領域を、検知領域Sとする。本発明に係る踏切障害物検知装置は、列車接近時に検知領域Sに取り残された自動車や人間などの障害物51を検知するものであって、センサ装置1a,1bと、複数の反射板2とを含む。
【0014】
センサ装置1aは、検知領域Sの一角付近に設置され、センサ装置1bは、センサ装置1aの設置位置に対して検知領域Sの対角の位置に設置されている。また、各反射板2は、検知領域Sを挟んで、センサ装置1a,1bと対向するように設置されている。センサ装置1a,1bと反射板2は、線路6の建築限界線の基準に従って配置されている。
【0015】
センサ装置1aは、扇形の領域Sd〜Sf(図1の点線で囲まれた領域を参照)のそれぞれに電波を送信して障害物51の検知を行い、センサ装置1bは、扇形の領域Sa〜Scのそれぞれに電波を送信して検知を行う。このように、検知領域Sは、領域Sa〜Sfによってカバーされている。
【0016】
また、反射板2は、これらの領域Sa〜Sfの各々に配置され、センサ装置1a,1bが送信した電波を反射し、センサ装置1a,1bの自己診断に利用される。もっとも、反射板2は、誤検出されないように検知領域Sの外に配置されている。
【0017】
図2は、踏切障害物検知装置の構成を示す。ここでは、代表としてセンサ装置1aの領域Sd〜Sfの1つに対応する構成のみを示しているが、他の領域Sd〜Sfに関しても同様であるとともに、並びに他方のセンサ装置1bにも同様の構成が備えられている。
【0018】
センサ装置1aは、アンテナ部10と、送受信部を構成する送信部12及び受信部13と、信号処理部11とを含む。
【0019】
信号処理部11は、CPUなどを含む演算処理回路であって、障害物検知動作の全体を制御する。信号処理部11は、線路6に沿って設置された器具箱から、列車の接近を通知する接近通知信号ACTを受信し、これを契機に送信部12に送信指示信号Tを出力する。
【0020】
送信部12は、アナログ信号の生成回路であって、送信指示信号Tに従って、アンテナ部10を介し、検知領域Sに電波W1を送信する。アンテナ部10は、複数のアンテナ101を含むアンテナアレイを備えている。
【0021】
アンテナ部10は、送信部12からの制御に従って、各アンテナ101から順次に、領域Sd〜Sfに向けて電波W1を送信する。電波W1は、領域Sd〜Sfを単位距離ごとに分割した場合の各距離に対応した複数の周波数をスイープさせたものである。該単位距離は、設計に応じて決定されるべきもので、ここでは、例えば0.5(m)とする。なお、電波W1としては、上述したようなミリ波を採用すると好ましい。
【0022】
電波W1は、検出対象たる障害物51により反射され、反射波W2を生ずるだけでなく、上述したように、雨、雪、霧など(符号52参照)の天候条件による乱反射に起因した反射波W3も生ずる。なお、反射波には、反射板2からのものも存在するが、便宜上、図示していない。
【0023】
受信部13は、アンテナ部10から、この電波W1に対する反射波W2,W3を受信し、これと送信部12の電波W1との差分をとったビート信号Rに変換して信号処理部11に出力する。
【0024】
信号処理部11は、ビート信号Rをフーリエ変換して、周波数ごとの信号レベル(mV)を算出し、これに基づき障害物51を検出する。障害物51を検出すると、信号処理部11は、検出信号ALMを器具箱へ出力する。これにより、当該踏切に接近中の列車に対して停止指示を与え、事故を未然に防止することができる。
【0025】
図3には、信号処理部11における解析処理により得られた、センサ装置1a,1bからの距離に対する反射波のレベル変化の例が示されている。このグラフは、雨、雪、霧などが存在しない良好な天候条件下の一例であり、また、横軸に示される個々の単位距離ΔLが上述した複数の周波数に対応し、単位距離ΔLごとに反射波のレベルを表している。
【0026】
信号処理部11は、検知領域Sと重なる領域Sd〜Sf内の距離範囲L(図1参照)において、閾値TH1より大きい反射波のレベルP1が存在すると、障害物51を検出する。また、信号処理部11は、距離全体にわたって反射ノイズを検出しているが、これは、極めて低レベルであるため、障害物51の誤検知を招くことはない。ちなみに、反射板2からの反射波のレベルP0は、図1を参照して理解されるように、距離範囲L外に存在するため、これによっても障害物51が誤検知されることはない。
【0027】
一方、図4には、雨、雪、霧などの天候条件下の一例が示されている。この場合、図から理解されるように、乱反射のために距離範囲L全体にわたってノイズレベルが増加している。したがって、閾値TH1から見るとノイズマージンが極めて小さく、上述したように、障害物51の誤検知を生ずるおそれがあった。
【0028】
ここまで述べる技術は、従来の踏切障害物検知装置と同様であるが、本発明に係る踏切障害物検知装置の特徴は、図5に示される信号処理部11の処理にある。すなわち、天候状態の変化に追従するため、信号処理部11は、検知領域Sのうち、反射波のレベルが所定値Cに達している領域の割合に応じて、障害物検知の閾値を第1基準値TH1、または第2基準値TH2に変更するのである。ここで、図5に示されるように、所定値C<第1基準値TH1<第2基準値TH2の関係が成立している。
【0029】
具体的に述べると、まず、信号処理部11は、反射波のレベルが所定値Cに達している単位距離ΔLの個数Nを計数する(符号St1)。そして、検知領域Sにわたる距離範囲L内の全単位距離ΔLの個数Nmaxから、検知領域Sのうち、反射波のレベルが所定値Cに達している領域の割合N/Nmaxを算出し、所定の割合Kと比較する(符号St2)。
【0030】
ここで、所定値Cは、雨、雪、霧などの様々な天候条件下での乱反射の実測結果を基準として、適宜に決定されるべきものである。
【0031】
また、所定の割合Kは、雨、雪、霧などの天候状態を確実に判断できるように、踏切道4を往来する最大の交通量に従って決定されるべきものである。つまり、所定の割合Kは、踏切が遮断されていないとき、距離範囲L内で障害物51が占める単位距離ΔLの割合の最大値より大きな値に設定しておかなければ、検知装置が、障害物51の反射波W2によって天候状態を誤認してしまうからである。例えば、往来する障害物51により全距離の3割程度が占有されるとすると、これより若干大きな割合となるように、K=0.4と設定すればよい。
【0032】
図4の場合、所定値Cより小さいレベルのノイズしかないため、検知領域S内に最大の交通量が存在しても、割合N/Nmax<Kが成立する。これにより、信号処理部11は、障害物検知の閾値を、低いほうの第1基準値TH1に設定する(St32)。
【0033】
一方、図5の場合、交通量がゼロであるとしても、乱反射のため、所定値Cより大きい反射レベルの単位距離ΔLの個数Nが11となる(図中の斜線部参照)。そうすると、割合N/Nmax=11/27、K=0.4であるから、割合N/Nmax≧Kが成立する。これにより、信号処理部11は、ノイズマージンを得るべく、障害物検知の閾値を、高いほうの第2基準値TH2に設定する(St31)。
【0034】
このように、天候状態に従って障害物検知の閾値を変更することによって、検出感度の若干の低下を代償とするだけで、ノイズマージンを増加させ、好適に障害物の誤検知を防止することができる。
【0035】
この処理は、列車の接近が通知された後で実行されてもよいが、装置動作のタイミングに余裕をもたせるために、常時、周期的に実行されると望ましい。
【0036】
また、本実施形態では、個別の信号処理部11が、各領域Sa〜Sfにおける距離の割合N/Nmaxに基づき、天候に起因する乱反射を個々に判断するようにしたが、領域Sa〜Sfの全体で判断してもよい。すなわち、単一の処理部が、領域Sa〜Sfにおける総合的な割合N/Nmaxを算出することによって、個別の領域Sa〜Sfごとの1次元的な判断ではなく、検知領域S全体としての2次元的な判断を可能とし、より高度な閾値の追従動作を実現するのである。
【0037】
さらに、本実施形態では、閾値が、第1基準値TH1と第2基準値TH2の2段階で変化する例を挙げたが、これに限定されることはなく、3段階以上に変化するようにしてもよい。すなわち、乱反射の程度を検出するために複数段階に分かれた所定値C1,C2,・・・を設定しておき、反射波レベルが到達した所定値C1,C2,・・・の段階に応じて、閾値が、第1基準値TH1,第2基準値TH2,第3基準値TH3,・・・と順次に変化するように構成するのである。これによると、閾値を、天候状態に追従してアナログ的に変化させることが可能となり、障害物検知にあたって、より適当なノイズマージンを制御することができる。
【0038】
以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
【符号の説明】
【0039】
11 信号処理部
12,13 送受信部
51 障害物
W1 電波
W2,W3 反射波
S 検知領域
TH1 第1基準値
TH2 第2基準値
ΔL 単位距離
図1
図2
図3
図4
図5