特許 6032942 列車位置算出装置および列車位置算出方法

(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】6032942

(24)【登録日】2016年11月4日

(45)【発行日】2016年11月30日

(54)【発明の名称】列車位置算出装置および列車位置算出方法

(51)【国際特許分類】

   B61L 25/02 20060101AFI20161121BHJP

【ＦＩ】

   B61L25/02 G

【請求項の数】9

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2012-117645(P2012-117645)

(22)【出願日】2012年5月23日

(65)【公開番号】特開2013-244758(P2013-244758A)

(43)【公開日】2013年12月9日

【審査請求日】2015年3月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】亀井 克之

(72)【発明者】

【氏名】徳丸 真

【審査官】 相羽 昌孝

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２５６５４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０４２１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０３７２７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１８６９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１６１２５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１２０４８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２７１２５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３３８６７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６１Ｌ １／００−９９／００

Ｂ６０Ｌ １／００− ３／１２

Ｂ６０Ｌ ７／００−１３／００

Ｂ６０Ｌ １５／００−１５／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

列車が走行する線路を区分する各線路ブロックごとに、所定のデータを記憶する線路データベースと、
前記列車が在線する線路ブロックを特定し、基準位置あるいは基準時刻からその線路ブロックの始端点および終端点までの走行距離をそれぞれ算出し、前記線路データベースに記憶させることで走行距離を付与する走行距離付与手段と、
ＧＰＳ衛星を利用して列車位置の座標を測位する測位手段と、
前記測位手段により測位された前記列車位置の座標を、前記基準位置あるいは基準時刻から前記列車位置までの走行距離に変換する測位値変換手段と、
前記列車の速度を測定する速度測定手段と、
前記測位値変換手段により変換された前記基準位置あるいは基準時刻から前記列車位置までの走行距離と、前記速度測定手段により測定された前記列車の速度を用いて、前記基準位置あるいは基準時刻から前記列車位置までの正しいと推定される走行距離を決定する列車位置決定手段と、
前記列車位置決定手段により決定された前記基準位置あるいは基準時刻から前記列車位置までの走行距離を前記列車位置のキロ程に変換して出力するキロ程変換手段と、
走行できる区間の始点の線路ブロックと終点の線路ブロックとを示す情報で構成される前記列車の走行許可情報を受信する走行計画受信手段と、
前記線路データベースと前記走行許可情報に基づいて、走行が許可された始点の線路ブロックから終点の線路ブロックに至る部分走行経路を決定する経路決定手段と、
を備え、
前記走行距離付与手段は、前記経路決定手段により前記部分走行経路が決定された場合に、前記部分走行経路を構成する各線路ブロックの始端点および終端点について、前記基準位置あるいは基準時刻から各線路ブロックの始端点および終端点までの走行距離をそれぞれ算出し前記線路データベースに記憶させる、列車位置算出装置。

【請求項2】

前記測位値変換手段は、前記列車位置の座標から最近の線路ブロック上の最近点を算出し、前記基準位置あるいは基準時刻からその線路ブロックの端点までの走行距離に、その端点から前記最近点までの線路ブロックに沿った長さを加算または減算して前記列車位置の座標を前記基準位置あるいは基準時刻から前記列車位置までの走行距離に変換する、請求項１記載の列車位置算出装置。

【請求項3】

前記線路データベースは、各線路ブロックごとの始端点および終端点に対するキロ程を記憶し、
前記キロ程変換手段は、前記列車位置決定手段により決定された走行距離と、前記基準位置から前記列車が在線する線路ブロックの始端点および終端点までの走行距離との差の比によって始端点および終端点のキロ程を按分することで、前記列車位置決定手段により決定された走行距離をキロ程に変換する、請求項１または請求項２記載の列車位置算出装置。

【請求項4】

前記走行距離付与手段は、前記基準位置あるいは基準時刻から前記線路ブロックの始端点までの走行距離に前記線路ブロックの始端点から終端点までの長さを加算することで、前記基準位置あるいは基準時刻から前記線路ブロックの終端点までの走行距離を算出し、
前記測位値変換手段は、前記基準位置あるいは基準時刻から前記最近の線路ブロックの始端点までの走行距離に、その始端点から前記最近点までの前記線路ブロックに沿った長さを加算することで、前記列車位置の座標を前記基準位置あるいは基準時刻から前記列車位置までの走行距離に変換する、請求項２に記載の列車位置算出装置。

【請求項5】

前記列車の進行方向を検知する方向検知手段をさらに備え、
前記速度測定手段は、前記方向検知手段により検知された前記列車の進行方向に基づいて、前記列車が前進する場合は正の速度として測定するとともに、前記列車が後進する場合は負の速度として測定し、
前記走行距離付与手段は、前記列車が在線すると特定された線路ブロックから次の線路ブロックに前進で進入したとき、前記基準位置あるいは基準時刻から次の線路ブロックの始端点までの走行距離に次の線路ブロックの長さを加算することで、前記基準位置あるいは基準時刻から次の線路ブロックの終端点までの走行距離を算出し、前記列車が在線すると特定された線路ブロックから前のブロックに後進で進入したとき、前記基準位置あるいは基準時刻から前の線路ブロック終端点までの走行距離から前の線路ブロックの長さを減算することで、前記基準位置あるいは基準時刻から前の線路ブロックの始端点までの走行距離を算出し、
前記測位値変換手段は、前記列車が前進しているときは、前記基準位置あるいは基準時刻から前記最近の線路ブロックの始端点までの走行距離にその始端点から前記最近点までの線路ブロックに沿った長さを加算することで、前記列車位置の座標を前記列車の走行距離に変換し、前記列車が後進しているときは、前記基準位置あるいは基準時刻から前記最近の線路ブロックの終端点までの走行距離にその終端点から前記最近点までの線路ブロックに沿った長さを減算することで、前記列車位置の座標を前記列車の走行距離に変換する、請求項２記載の列車位置算出装置。

【請求項6】

前記線路の近傍に設置された複数の地上子の設置位置と、それらのキロ程とを含むデータを記憶する地上子データベースと、
前記地上子と通信する通信手段と、
前記地上子データベースを用いて、前記通信手段が通信を行った前記地上子の設置位置のキロ程を前記列車位置のキロ程として求める設置位置算出手段とをさらに備え、
前記通信手段が前記地上子と通信を行った時点にて、前記設置位置算出手段により求められた前記列車位置のキロ程が、前記キロ程変換手段により変換された前記列車位置のキロ程に一致するように、前記走行距離付与手段は、前記基準位置あるいは基準時刻から前記線路ブロックの始端点および終端点までの走行距離を前記線路データベースに記憶させる、請求項１〜５のいずれか１つに記載の列車位置算出装置。

【請求項7】

列車が走行する線路を区分する複数の線路ブロックのうちの前記列車が在線する線路ブロックを特定し、基準位置あるいは基準時刻からその線路ブロックの始端点および終端点までの走行距離をそれぞれ算出し、各線路ブロックごとに所定のデータを記憶する線路データベースに記憶させることで走行距離を付与する走行距離付与工程と、
ＧＰＳ衛星の利用により測位された列車位置の座標を、前記基準位置あるいは基準時刻から前記列車位置までの走行距離に変換する測位値変換工程と、
前記列車の速度を測定する速度測定工程と、
前記測位値変換工程で変換された前記基準位置あるいは基準時刻から前記列車位置までの走行距離と、前記速度測定工程で測定された前記列車の速度を用いて、前記基準位置あるいは基準時刻から前記列車位置までの正しいと推定される走行距離を決定する列車位置決定工程と、
前記列車位置決定工程で決定された前記基準位置あるいは基準時刻から前記列車位置までの走行距離を前記列車位置のキロ程に変換して出力するキロ程変換工程と、
走行できる区間の始点の線路ブロックと終点の線路ブロックとを示す情報で構成される前記列車の走行許可情報を受信する走行計画受信工程と、
前記線路データベースと前記走行許可情報に基づいて、走行が許可された始点の線路ブロックから終点の線路ブロックに至る部分走行経路を決定する経路決定工程と、
を備え、
前記走行距離付与工程は、前記経路決定工程により前記部分走行経路が決定された場合に、前記部分走行経路を構成する各線路ブロックの始端点および終端点について、前記基準位置あるいは基準時刻から各線路ブロックの始端点および終端点までの走行距離をそれぞれ算出し前記線路データベースに記憶させる、列車位置算出方法。

【請求項8】

前記測位値変換工程は、前記列車位置の座標から最近の線路ブロック上の最近点を算出し、前記基準位置あるいは基準時刻からその線路ブロックの端点までの走行距離に、その端点から前記最近点までの線路ブロックに沿った長さを加算または減算して前記列車位置の座標を前記列車の走行距離に変換する、請求項７記載の列車位置算出方法。

【請求項9】

前記線路データベースは、各線路ブロックごとの始端点および終端点に対するキロ程を記憶し、
前記キロ程変換工程は、前記列車位置決定工程で決定された走行距離と、前記基準位置から前記列車が在線する線路ブロックの始端点および終端点までの走行距離との差の比によって始端点および終端点のキロ程を按分することで、前記列車位置決定工程で決定された走行距離をキロ程に変換する、請求項７または請求項８記載の列車位置算出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＧＰＳ測位と速度発電機により列車の位置を算出する列車位置算出装置および列車位置算出方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、列車の走行位置の算出装置として、速度発電機を用いるものがある。列車の車軸に取り付けた速度発電機から得られる車輪回転数に車輪径を乗ずることで走行距離が得られる。基準位置からの走行距離によって線路上の位置を特定する。ただし、この方法で算出される走行距離は、車輪径の変化や車輪の空転、滑走による誤差を含み、それが走行とともに蓄積していく。

【0003】

このため、算出される列車の位置は、正しい位置からのずれが時間とともに増大していくことになる。これを補正するため、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を用いて、随時列車位置の緯度経度あるいはこれに加えて高さを測位することが考えられる。

【0004】

ある緯度経度の基準位置に対し予め路線のキロ程を定義しておき、ＧＰＳで測位した列車位置がその緯度経度となった時点でその基準位置を列車位置として補正する技術が示されている（例えば特許文献１参照）。補正した後は、その基準位置のキロ程に走行距離を加算して列車位置としていく。

【0005】

また、基準位置以外の走行時にもＧＰＳの測位結果を利用して列車位置を随時補正する技術が示されている（例えば特許文献２参照）。この場合は、補正のため、測位した緯度経度を毎回基準位置からの走行距離に変換している。列車位置についても基準位置からの走行距離にて算出している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００８−１３７６５２号公報

【特許文献2】特開２００９−４２１７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に示された列車位置算出装置にあっては、緯度経度にキロ程が定義されていない地点を走行する場合、あるいは衛星状況や周囲の地形によってＧＰＳによる観測ができない場合は、前回キロ程が定義されていた地点で得たキロ程に走行距離を加算した値を現在のキロ程として列車位置を算出することになる。しかしながら、キロ程には、分岐や他路線への乗り入れなどによって走行経路上で不連続が存在することがあり、また、列車が本線以外を経由した場合や線路の移設があった場合、キロ程と実際に路線を走行する距離との間に差異が生じることになる。このため、前回キロ程が定義されていた地点で得たキロ程に走行距離を加算したのでは正しいキロ程の値にならないという問題点があった。

【0008】

特許文献２に示された列車位置算出装置にあっては、ＧＰＳの測位値である緯度経度を線路軌道上に投影して基準位置からの走行距離に変換している。この変換では、測位点と基準位置間で線路に沿った距離を積算していかなければならない。基準位置が遠く離れている場合、その間の線路線形も長く複雑となり、走行距離を算出するに際し演算の手間を要するという問題点があった。さらに、列車位置をキロ程にて出力する場合は、上記と同様に基準位置のキロ程に走行距離を加算しただけでは列車位置の正しいキロ程が得られないという問題点があった。

【0009】

速度発電機とＧＰＳによる列車位置算出において、ＧＰＳの測位値から基準位置からの走行距離を効率的に得るとともに、走行距離から正しいキロ程を求めるためには、走行経路各点について予めキロ程と走行距離を求めておくことが考えられる。しかし、同一地点でもそこを通過する列車の走行経路が異なる場合、その地点にいたる走行距離が異なってくる。また、単一の列車であっても、環状運転を行う場合は、同一地点でも通過する度に走行距離が異なってくる。このように、走行経路各点に定まった走行距離を定めることはできず、したがって、ＧＰＳの測位値から走行距離を効率よく算出することができない、また、走行距離から正しいキロ程を求めることができないという問題点があった。

【0010】

そこで、本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、列車位置をキロ程にて精度良く求めることが可能な列車位置算出装置および列車位置算出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】

【0011】

本発明に係る列車位置算出装置は、列車が走行する線路を区分する各線路ブロックごとに、所定のデータを記憶する線路データベースと、前記列車が在線する線路ブロックを特定し、基準位置あるいは基準時刻からその線路ブロックの始端点および終端点までの走行距離をそれぞれ算出し、前記線路データベースに記憶させることで走行距離を付与する走行距離付与手段と、ＧＰＳ衛星を利用して列車位置の座標を測位する測位手段と、前記測位手段により測位された前記列車位置の座標を、前記基準位置あるいは基準時刻から前記列車位置までの走行距離に変換する測位値変換手段と、前記列車の速度を測定する速度測定手段と、前記測位値変換手段により変換された前記基準位置あるいは基準時刻から前記列車位置までの走行距離と、前記速度測定手段により測定された前記列車の速度を用いて、前記基準位置あるいは基準時刻から前記列車位置までの正しいと推定される走行距離を決定する列車位置決定手段と、前記列車位置決定手段により決定された前記基準位置あるいは基準時刻から前記列車位置までの走行距離を前記列車位置のキロ程に変換して出力するキロ程変換手段と、走行できる区間の始点の線路ブロックと終点の線路ブロックとを示す情報で構成される前記列車の走行許可情報を受信する走行計画受信手段と、前記線路データベースと前記走行許可情報に基づいて、走行が許可された始点の線路ブロックから終点の線路ブロックに至る部分走行経路を決定する経路決定手段とを備え、前記走行距離付与手段は、前記経路決定手段により前記部分走行経路が決定された場合に、前記部分走行経路を構成する各線路ブロックの始端点および終端点について、前記基準位置あるいは基準時刻から各線路ブロックの始端点および終端点までの走行距離をそれぞれ算出し前記線路データベースに記憶させるものである。

【0012】

本発明に係る列車位置算出方法は、列車が走行する線路を区分する複数の線路ブロックのうちの前記列車が在線する線路ブロックを特定し、基準位置あるいは基準時刻からその線路ブロックの始端点および終端点までの走行距離をそれぞれ算出し、各線路ブロックごとに所定のデータを記憶する線路データベースに記憶させることで走行距離を付与する走行距離付与工程と、ＧＰＳ衛星の利用により測位された列車位置の座標を、前記基準位置あるいは基準時刻から前記列車位置までの走行距離に変換する測位値変換工程と、前記列車の速度を測定する速度測定工程と、前記測位値変換工程で変換された前記基準位置あるいは基準時刻から前記列車位置までの走行距離と、前記速度測定工程で測定された前記列車の速度を用いて、前記基準位置あるいは基準時刻から前記列車位置までの正しいと推定される走行距離を決定する列車位置決定工程と、前記列車位置決定工程で決定された前記基準位置あるいは基準時刻から前記列車位置までの走行距離を前記列車位置のキロ程に変換して出力するキロ程変換工程と、走行できる区間の始点の線路ブロックと終点の線路ブロックとを示す情報で構成される前記列車の走行許可情報を受信する走行計画受信工程と、前記線路データベースと前記走行許可情報に基づいて、走行が許可された始点の線路ブロックから終点の線路ブロックに至る部分走行経路を決定する経路決定工程とを備え、前記走行距離付与工程は、前記経路決定工程により前記部分走行経路が決定された場合に、前記部分走行経路を構成する各線路ブロックの始端点および終端点について、前記基準位置あるいは基準時刻から各線路ブロックの始端点および終端点までの走行距離をそれぞれ算出し前記線路データベースに記憶させるものである。

【発明の効果】

【0013】

本発明に係る列車位置算出装置によれば、列車が在線する線路ブロックを特定し、基準位置からその線路ブロックの始端点および終端点までの走行距離をそれぞれ算出し、線路データベースに記憶させることで線路ブロックに走行距離を付与し、ＧＰＳの測位値から走行距離への変換には、線路データベースに記憶された列車が在線する線路ブロックの端点に付与された走行距離を用いるため、線路の長さを積算することなく、単一の線路ブロックの情報のみでＧＰＳ測位点を走行距離に変換することができる。また、走行距離からのキロ程の算出においても線路ブロックの端点に付与された走行距離を用いることで、走行経路上にキロ程の不連続、あるいは、走行距離との差異があっても列車の走行距離をキロ程に精度良く変換することができる。走行距離付与手段は、経路決定手段により部分走行経路が決定された場合に、部分走行経路を構成する各線路ブロックの始端点および終端点について、基準位置あるいは基準時刻から各線路ブロックの始端点および終端点までの走行距離をそれぞれ算出し線路データベースに記憶させるため、走行計画によって確定している部分走行経路については分岐の影響を受けずに走行距離を算出し線路データベースに記憶させることができる。

【0014】

本発明に係る列車位置算出方法によれば、列車が在線する線路ブロックを特定し、基準位置からその線路ブロックの始端点および終端点までの走行距離をそれぞれ算出し、線路データベースに記憶させることで線路ブロックに走行距離を付与し、ＧＰＳの測位値から走行距離への変換には、列車が在線する線路ブロックの端点に付与された走行距離を用いるため、線路の長さを積算することなく、単一の線路ブロックの情報のみでＧＰＳ測位点を走行距離に変換することができる。また、走行距離からのキロ程の算出においても線路ブロックの端点に付与された走行距離を用いることで、走行経路上にキロ程の不連続、あるいは、走行距離との差異があっても列車の走行距離をキロ程に精度良く変換することができる。走行距離付与工程は、経路決定工程により部分走行経路が決定された場合に、部分走行経路を構成する各線路ブロックの始端点および終端点について、基準位置あるいは基準時刻から各線路ブロックの始端点および終端点までの走行距離をそれぞれ算出し線路データベースに記憶させるため、走行計画によって確定している部分走行経路については分岐の影響を受けずに走行距離を算出し線路データベースに記憶させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施の形態１に係る列車位置算出装置のブロック図である。

【図2】実施の形態１に係る列車位置算出装置の動作を示す説明図である。

【図3】実施の形態１に係る列車位置算出装置の線路データベースに記憶されるデータの構成例を示す図である。

【図4】実施の形態１に係る列車位置算出装置の動作を示す説明図である。

【図5】実施の形態１に係る列車位置算出装置の動作を示す説明図である。

【図6】実施の形態１に係る列車位置算出装置の動作を示す説明図である。

【図7】実施の形態１に係る列車位置算出装置の線路データベースに記憶されるデータの他の構成例を示す図である。

【図8】実施の形態１に係る列車位置算出装置の記憶装置に記憶されるデータの構成例を示す図である。

【図9】実施の形態１に係る列車位置算出装置の動作を示すフローチャートである。

【図10】実施の形態２に係る列車位置算出装置のブロック図である。

【図11】実施の形態２に係る列車位置算出装置の動作を示す説明図である。

【図12】実施の形態２に係る列車位置算出装置の動作を示す説明図である。

【図13】実施の形態２に係る列車位置算出装置の動作を示す説明図である。

【図14】実施の形態２に係る列車位置算出装置の動作を示すフローチャートの一部である。

【図15】実施の形態２に係る列車位置算出装置の動作を示すフローチャートの残部である。

【図16】実施の形態３に係る列車位置算出装置のブロック図である。

【図17】実施の形態３に係る列車位置算出装置の動作を示す説明図である。

【図18】実施の形態３に係る列車位置算出装置の動作を示すフローチャートの一部である。

【図19】実施の形態３に係る列車位置算出装置の動作を示すフローチャートの残部である。

【図20】実施の形態４に係る列車位置算出装置のブロック図である。

【図21】実施の形態４に係る列車位置算出装置の動作を示す説明図である。

【図22】実施の形態４に係る列車位置算出装置の動作を示すフローチャートの一部である。

【図23】実施の形態４に係る列車位置算出装置の動作を示すフローチャートの残部である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１について、図面を用いて以下に説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る列車位置算出装置のブロック図である。列車位置算出装置は、列車１０（図２参照）に装備され、ＧＰＳ受信機１（測位手段）と、ＧＰＳ測位値変換装置２（測位値変換手段）と、速度発電機３と、速度計測装置４と、列車位置決定装置５（列車位置決定手段）と、記憶装置７と、走行距離付与装置８（走行距離付与手段）と、キロ程変換装置９（キロ程変換手段）とを備えている。

【0017】

列車１０が走行する線路１３（図２参照）は、これを区分する各線路ブロックごとに、線種情報と、始端点および終端点のキロ程と、緯度経度高さなどが予め記憶された線路データベース６として記憶装置７に格納されている。走行距離付与装置８は、列車１０が在線する線路ブロックを特定し、基準位置からその線路ブロックの始端点および終端点までの走行距離をそれぞれ算出し、線路データベース６に記憶させることで走行距離を付与する。

【0018】

ＧＰＳ受信機１は、列車１０の走行位置である列車位置の座標を測位する。ＧＰＳ測位値変換装置２は、ＧＰＳ受信機１で受信された測位値を、列車１０の走行距離に変換する。速度発電機３は、列車１０の単位時間あたりの車軸回転数を計測する。速度計測装置４は、速度発電機３で計測された単位時間あたりの車軸回転数に車輪径を乗じて列車１０の速度を計測する。

【0019】

列車位置決定装置５は、ＧＰＳ測位値変換装置２と速度計測装置４から得られる値の双方あるいは一方の値を用いて、列車１０における正しいと推定される走行距離を決定する。キロ程変換装置９は、列車位置決定装置５で決定された走行距離を列車位置のキロ程に変換して出力する。なお、速度発電機３と速度計測装置４が速度測定手段に相当する。

【0020】

次に、列車位置算出装置の動作について説明する。図２は、列車位置算出装置の動作を示す説明図であり、図３は、線路データベース６に記憶されるデータ１４の構成例を示す図であり、図４〜図６は、列車位置算出装置の動作を示す説明図であり、図７は、線路データベース６に記憶されるデータ１４，３３の他の構成例を示す図であり、図８は、記憶装置７に記憶されるデータ３４の構成例を示す図である。

【0021】

ＧＰＳ受信機１は、列車１０の上部に設置されたアンテナでＧＰＳ衛星からの電波を受信することによって、その位置の座標を測位する。一般的な受信機ではアンテナの位置の緯度経度高さを、例えばＮＭＥＡ−０１８３形式にて出力する。ＧＰＳ受信機１によって測位された座標値で表される点をＧＰＳ測位点とする。ＧＰＳ受信機１による測位の誤差やノイズにより、ＧＰＳ測位点は必ずしも線路上には乗らない。

【0022】

図２に示すように、線路ブロックＴは、所定キロ程の地点または分岐点にて線路１３を区分したものになる。列車１０は、線路ブロックＴ上の位置Ｃにあるものとする。図３は、この場合のデータ１４の一例を示す図であり、平面線形、上下勾配とも直線の線路ブロックの例である。線路ブロックＴのデータ１４は、識別番号Ｎと始端点１５と終端点１６の緯度Ｂ、経度Ｌ、高さＨとキロ程Ｋ、そして、線路ブロックＴの平面的な線形と上下勾配の形状を示すデータとを有する。

【0023】

さらに、データ１４には、列車１０が、基準位置Ａから線路ブロックＴの端点（始端点１５および終端点１６）に至るまでの走行距離Ｄの領域が確保されている。データ１４において始端点を１、終端点を２の添え字で示す。平面線形は、直線、円曲線、緩和曲線で区分される。円曲線の場合は、さらに曲率半径を示す変数が加わる。緩和曲線はクロソイドまたは３次曲線で、クロソイドの場合は始端点１５と終端点１６の曲率半径、３次曲線の場合は各項の係数を有する。曲率半径は符号をつけて中心が終端点１６に向けて左右どちらにあるかを区別する。上下勾配は、例えば、直線、２次曲線で区分される。

【0024】

なお、始端点１５は列車１０の進行方向手前、終端点１６は進行方向奥として説明する。また、分岐等によりキロ程の不連続がある場合は、その不連続点で線路ブロックＴを分割し、単一の線路ブロックＴ内ではキロ程の不連続はないものとする。また、両端点１５，１６におけるキロ程の差であるキロ程長と、線路ブロックＴの座標値と形状から算出される線路ブロックＴの長さである線路ブロック長とは、本線に並行する線や線路の移設などにより、必ずしも一致しない。

【0025】

図４に示すように、例えば走行開始時の列車位置を基準位置Ａとし、基準位置Ａでは走行距離Ｄを０に設定する。また、基準位置Ａを含む初期線路ブロックＴ_ｉは特定されているとする。例えば、基準位置Ａのキロ程が得られているならば、そのキロ程を含む線路ブロックＴ_ｉを始端点１９と終端点２０のキロ程から検索できる。また、基準位置Ａの緯度経度が明らかな場合には、その位置に最も近い線路ブロックを始端点１９と終端点２０の緯度経度から検索できる。

【0026】

基準位置Ａのキロ程Ｋａが得られている場合、初期の線路ブロックＴ_ｉの始端点１９と終端点２０のキロ程Ｋ_ｉ１，Ｋ_ｉ２と線路ブロック長ｄ_ｉを用いて基準位置Ａから終端点２０までの長さＤ_ｉ２を、
Ｄ_ｉ２＝ｄ_ｉ×（Ｋ_ｉ２−Ｋ_ａ）／（Ｋ_ｉ２−Ｋ_ｉ１）
として求める。これを基準位置Ａから終端点２０までの走行距離とする。

【0027】

また、基準位置Ａから始端点１９までの長さを求め、この符号を負にして始端点１９の走行距離Ｄ_ｉ１とする。即ち、
Ｄ_ｉ１＝−ｄ_ｉ×（Ｋ_ａ−Ｋ_ｉ１）／（Ｋ_ｉ２−Ｋ_ｉ１）
により算出される。始端点１９の走行距離は負にして、キロ程の幅と走行距離の幅が上記の差異分は除いて一致するようにする。

【0028】

キロ程Ｋ_ａが得られていない場合は、以下で説明するように、基準位置Ａにて静止しているときにＧＰＳ測位を行い、ＧＰＳ測位点から初期線路ブロックＴ_ｉの両端点１９，２０までの線路ブロックＴ_ｉにそった長さになる経路長を計算し、それぞれＤ_ｉ１，Ｄ_ｉ２に格納する。このときもＤ_ｉ１の符号は負にする。

【0029】

列車１０が進行している場合、列車１０は線路ブロックを順次移行する。図５に示すように、列車１０は線路ブロックＴ_ｃに在線している。基準位置Ａから線路ブロックＴ_ｃの始端点２７までの走行距離をＤ_ｃ１、基準位置Ａから線路ブロックＴ_ｃの終端点２２までの走行距離をＤ_ｃ２とし、ともに値が分かっている。走行距離Ｄが、走行距離Ｄ_ｃ２を超えた時点で、列車１０は次の線路ブロック２３に移動したことになる。

【0030】

このとき、次の線路ブロックＴ_ｎｅｘｔを検索する。次の線路ブロックＴ_ｎｅｘｔでは、始端点２２が線路ブロックＴｃの終端点２２と同一点であり、基準位置Ａから始端点２２までの走行距離Ｄ_ｎ１が走行距離Ｄ_ｃ２と同一となる。基準位置Ａから次の線路ブロックＴ_ｎｅｘｔの終端点２４までの走行距離Ｄ_ｎ２は、基準位置Ａから始端点２２までの走行距離Ｄ_ｎ１にブロック長ｄ_ｎを加算する。即ち、
Ｄ_ｎ２＝Ｄ_ｎ１＋ｄ_ｎ
により算出される。線路ブロックを移行するごとに、このように基準位置Ａから両端点までの走行距離の値を算出して格納する。

【0031】

走行距離を算出した後、線路ブロックＴ_ｃを列車１０が移行した次の線路ブロックＴ_ｎｅｘｔを指すように置き換える。列車１０がさらにその先の線路ブロックＴ_ｎｎに移行した場合には、基準位置Ａから線路ブロックＴ_ｎｅｘｔの終端点２４までの走行距離を、基準位置Ａから線路ブロックＴ_ｎｎの始端点２４までの走行距離として上記と同様の動作を続行する。

【0032】

このように、初期の線路ブロックＴ_ｉから、それを元に列車１０が線路ブロックを移行するごとに、基準位置Ａから次の線路ブロックまでの走行距離を設定していく。在線する線路ブロックＴ_ｃに至る走行した線路ブロックでは、基準位置Ａからその両端点までの走行距離が算出されており、在線する線路ブロックＴ_ｃの終端点２２に接続される次の線路ブロックＴ_ｎｅｘｔでは、基準位置Ａから始端点２２までの走行距離が確定していることになる。

【0033】

図６を用いて、ＧＰＳ測位値変換装置２によるＧＰＳ測位点の走行距離への変換について説明する。まず、アンテナの高さを差し引き、線路１３上の高さに補正したＧＰＳ測位点Ｐ（Ｂ_ｇｐｓ，Ｌ_ｇｐｓ，Ｈ_ｇｐｓ）から線路ブロックで表された線路１３上への最短距離を与える最近点Ｑを求め、列車１０の位置をこのＱと推定する。最近点Ｑは、各線路ブロックとＧＰＳ測位点Ｐとの距離を計算し、その中で距離が最も小さくなる点として求められる。列車１０は連続的に移動するので、対象となる線路ブロックは、在線する線路ブロックとその始端および終端に接続する線路ブロックに限ってもよい。

【0034】

距離と最近点Ｑの計算は、図６のように線路ブロックが直線の場合はその直線への垂線２８の足を求め、垂線２８の距離を計算する。垂線２８の足が線路ブロック内に乗らない場合は、ＧＰＳ測位点Ｐと始端点あるいは終端点までの距離の小さな方を採用する。線路ブロックが円曲線や緩和曲線の場合も同様で、線路１３を表す図形への垂線の足とその垂線の距離を計算する。最短距離を与える線路ブロックをＴ_ｎｅａｒとし、図６では始端点３０、終端点３１とする。始端点３０をＳで表すと最近点Ｑと始端点３０との距離は、線路ブロックＴ_ｎｅａｒに沿った両者の距離であり、線路ブロックの線形が直線の場合はＳＱになる。これを、ＧＰＳ測位点Ｐに対する線路ブロックＴ_ｎｅａｒの始端点３０からの経路長Δｄとする。

【0035】

基準位置ＡからＧＰＳ測位点Ｐまでの走行距離Ｄ_ｇｐｓを求めるには、この線路ブロックＴ_ｎｅａｒの始端点３０から最近点Ｑまでの経路長Δｄに、基準位置Ａから始端点３０までの走行距離Ｄ_{ｎｅａｒ１}を加算すればよい。即ち、
Ｄ_ｇｐｓ＝Ｄ_{ｎｅａｒ１}＋Δｄ
により算出される。

【0036】

最近点Ｑが乗ると見込まれる線路ブロックは、線路ブロックが十分な長さをもつ場合、在線する線路ブロックＴ_ｃもしくは列車１０の移動や計測ノイズによってもその前後の線路ブロックとみなせる。上記の動作にて、これらの線路ブロックはいずれも基準位置Ａから始端点までの走行距離を有している。したがって、上記の動作により、最近点Ｑが乗る線路ブロックＴ_ｎｅａｒの１個のデータのみを用いてＧＰＳの測位結果を走行距離に変換することが可能になる。

【0037】

一方、走行距離Ｄからのキロ程Ｋへの変換は、キロ程変換装置９にて行う。図５に示すように、基準位置Ａから在線する線路ブロックＴ_ｃの両端点２７，２２までの走行距離を使っての按分により行う。即ち、
Ｋ＝（Ｋ_ｃ２−Ｋ_ｃ１）×（Ｄ−Ｄ_ｃ１）／（Ｄ_ｃ２−Ｄ_ｃ１）＋Ｋ_ｃ１
により変換される。右辺の変数はすべて値が得られているので、在線する線路ブロック１個のデータのみを用いて走行距離Ｄからキロ程Ｋを得ることができる。

【0038】

実施の形態１に係る列車位置算出装置の動作について、図９に示すフローチャートを用いて説明する。ステップＳＴ１では、列車１０の走行開始にあたり、初期化を行う。列車位置決定装置５は基準位置Ａを現在の位置Ｃに、走行距離Ｄを０に、速度計測装置４は前回の時刻を表すτ_ｏｌｄを現在の時刻τに設定する。また、走行距離付与装置８は、上記のように在線する線路ブロックＴ_ｃを特定し、基準位置Ａから線路ブロックＴ_ｃの始端点２７および終端点２２までの走行距離を算出して格納する。

【0039】

ステップＳＴ２では、速度計測装置４は、速度発電機３より列車１０の速度に関連する車軸の単位時間あたりの回転数ωを読み取る。回転数ωの読み取りは一定のサンプリング周期で実行され、その周期はＧＰＳ受信機１の測位周期に比べて短く、例えば０．１秒とする。また、時刻τをこの回転数ωを読み取った時刻に合わせる。

【0040】

ステップＳＴ３では、車軸の回転数に車輪半径ｒを乗じて列車１０の速度Ｖ＝２πωｒを算出する。また、次回の計測に備えて、τ_ｏｌｄをτで置き換える。

【0041】

ステップＳＴ４では、ＧＰＳ測位値変換装置２は、ＧＰＳ受信機１からの測位結果の出力があるかどうかを判定する。多くのＧＰＳ受信機１は１秒ごとに測位結果を出力するが、この列車位置算出装置の周期は、速度計測装置４による速度発電機３のサンプリング周期に合わせているため、ＧＰＳ受信機１の測位周期より短く、ＧＰＳ測位結果が出力されていない場合もある。その場合は、ＧＰＳ受信機１による測位結果を用いないで位置算出を実行する。出力があればステップＳＴ５に進み、そうでなければステップＳＴ９に進む。

【0042】

ステップＳＴ５では、ＧＰＳ受信機１からの測位結果が正常なものかどうかを判定する。ＮＭＥＡ−０１８３形式の出力では、測位に失敗してもその旨の出力がなされる。成功していることに加え、十分な数のＧＰＳ衛星によって測位がなされたこと、あるいは、ＤＯＰ値など誤差の指標が例えば３以下であること、また、例えばＤＧＰＳ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ＧＰＳ）方式の測位が成功したかどうかといった点を確認して、予め定められた基準を満たす結果であればステップＳＴ６に進み、そうでなければステップＳＴ９に進む。

【0043】

ステップＳＴ６では、ＧＰＳ測位値変換装置２は、ＧＰＳ受信機１が出力する測位座標（Ｂ_ｇｐｓ，Ｌ_ｇｐｓ，Ｈ_ｇｐｓ）を走行距離Ｄ_ｇｐｓに変換する。これは上記のように、ＧＰＳ測位点Ｐから最近の線路ブロックＴ_ｎｅａｒ上の最近点Ｑを求め、その始端点３０からの経路長Δｄを、基準位置Ａから線路ブロックＴ_ｎｅａｒの始端点３０までの走行距離Ｄ_{ｎｅａｒ１}に加算する。即ち、
Ｄ_ｇｐｓ＝Ｄ_{ｎｅａｒ１}＋Δｄ
により算出される。

【0044】

ステップＳＴ７では、ＧＰＳ測位値の誤差が小さいかどうかを判定する。これは、例えば、ＧＰＳ測位点Ｐから最近点Ｑまでの距離が、例えば、ＧＰＳ受信機１の誤差の二乗平均誤差の２倍より大きい場合は、測位値が何らかの誤差を受けた例外値であると判断してステップＳＴ９に進む。

【0045】

あるいは、これに加え、Ｄ_ｇｐｓと列車１０の速度Ｖから算出した走行距離Ｄ_ｔｇとの差がＧＰＳ受信機１の誤差の二乗平均誤差の２倍より大きい場合は、測位値が例外値であると判断してステップＳＴ９に進む。そうでなければ、ＧＰＳ測位値の誤差が小さいと判定してステップＳＴ８に進む。なお、Ｄ_ｔｇは、前回算出した列車位置Ｄ_ｏｌｄに前回からの時間経過τ−τ_ｏｌｄでの走行距離Ｖ（τ−τ_ｏｌｄ）を加算する。即ち、
Ｄ_ｔｇ＝Ｄ_ｏｌｄ＋Ｖ（τ−τ_ｏｌｄ）
により算出される。

【0046】

ステップＳＴ８では、列車位置決定装置５は、ＶとＤ_ｇｐｓを用いて正しいと推定される走行距離Ｄを算出、決定する。これは、例えばカルマンフィルタによって算出する。あるいは、ＧＰＳの精度が速度発電機３による走行距離Ｄ_ｔｇ＝Ｄ_ｏｌｄ＋Ｖ（τ−τ_ｏｌｄ）算出の精度よりも格段によいと見込まれる場合、あるいは、ＧＰＳ受信機１の誤差が、求める列車位置の要求精度よりも十分に小さい場合は、Ｄ_ｇｐｓをそのままＤとしてもよい。

【0047】

ステップＳＴ９では、このタイミングではＤ_ｇｐｓが得られていないので、列車位置決定装置５では、
Ｄ_ｔｇ＝Ｄ_ｏｌｄ＋Ｖ（τ−τ_ｏｌｄ）
により走行距離Ｄを決定する。これは、例えば、Ｄ_ｔｇのみをカルマンフィルタに入力してＤを求める。あるいは、Ｄ_ｔｇをそのまま走行距離Ｄとしてもよい。

【0048】

ステップＳＴ１０では、キロ程変換装置９は、走行距離からキロ程への変換を行うにあたり、まず、Ｄが在線する線路ブロックＴ_ｃの走行距離Ｄ_ｃ１からＤ_ｃ２の範囲に入るかどうかを判定する。入っていれば、ステップＳＴ１３に進み、入っていなければステップＳＴ１１にて在線する線路ブロックを更新する。

【0049】

ステップＳＴ１１では、在線する線路ブロックＴ_ｃの次の線路ブロックＴ_ｎｅｘｔを検索する。これは在線する線路ブロックＴ_ｃの終端点２２に接続される線路ブロックである。在線する線路ブロックを、次の線路ブロックＴ_ｎｅｘｔに更新する。

【0050】

在線する線路ブロックＴ_ｃの終端点２２に分岐があり接続される線路ブロックが複数存在する場合は、例えば、そのうちの最近点Ｑが存在する線路ブロックを次の線路ブロックＴ_ｎｅｘｔとする。あるいは、別途、線路１３の分岐装置の状態を取得して走行する次の線路ブロックＴ_ｎｅｘｔを特定するように構成してもよい。また、走行計画によって走行する線路ブロックが確定している場合には、それに従ってＴ_ｎｅｘｔを設定する。これらによっても定まらない場合は、そのすべてに上記の方法で最近点Ｑから終端点２２までの経路長を求めて格納し、在線する線路ブロックＴ_ｃの更新は、次回以降、最近点Ｑによって走行している線路ブロックが確定した時点で実行する。

【0051】

ステップＳＴ１２では、走行距離付与装置８は、在線する線路ブロックとして更新した次の線路ブロックＴ_ｎｅｘｔについて、基準位置Ａから始端点２２までの走行距離をＤ_ｎ１、基準位置Ａから終端点２４までの走行距離Ｄ_ｎ２を与える。始端点２２は、図５に示す在線していた線路ブロックＴ_ｃの終端点２２と同一座標であるため、基準位置Ａから線路ブロックＴ_ｎｅｘｔの始端点２２までの走行距離は、基準位置Ａから線路ブロックＴ_ｃの終端点２２までの走行距離と同一である。

【0052】

つまり、基準位置Ａから始端点２２までの走行距離Ｄ_ｎ１は、
Ｄ_ｎ１＝Ｄ_ｃ２（＝Ｄ_ｃ１＋ｄ_ｃ）
により算出される。なお、ｄ_ｃは在線する線路ブロックＴ_ｃのブロック長である。

【0053】

基準位置Ａから次の線路ブロックＴ_ｎｅｘｔの終端点２４までの走行距離Ｄ_ｎ２は、次の線路ブロックＴ_ｎｅｘｔのブロック長ｄ_ｎを用いて、
Ｄ_ｎ２＝Ｄ_ｎ１＋ｄ_ｎ
により算出され、この値が格納される。すでに走行距離の値を有している場合は、この新しく得た値に置き換える。走行距離は線路データベース６に格納してもよいし、線路データベース６の編集が難しい場合は、記憶装置７内に格納して適宜参照するようにしてもよい。

【0054】

ステップＳＴ１３では、キロ程変換装置９は、上記の変換方法によって走行距離Ｄからキロ程Ｋを求める。また、このキロ程Ｋを列車位置として出力する。これは、例えば運転士にディスプレイ画面上にて知らせる形で出力する。あるいは、列車の運行を管理する部署に送信するようにしてもよい。

【0055】

ステップＳＴ１４では、位置算出を終了するかどうかを判定し、続行する場合はステップＳＴ２に戻る。

【0056】

なお、ＧＰＳ測位値変換装置２、速度計測装置４、列車位置決定装置５、走行距離付与装置８、キロ程変換装置９が実行する上記の動作またはその一部は、列車１０に搭載した計算機のソフトウェアにて実行するように構成してもよい。

【0057】

また、速度発電機３に限らず、ドップラー速度計など他の速度計測機器によって列車１０の速度を得るように構成してもよい。同様に、ＧＰＳ受信機１に限らず、列車位置が計測できる方法であれば、他の方法によって測位を行うように構成してもよい。

【0058】

また、ＧＰＳによる測位を行うように記載したが、ここでは、衛星測位ＧＮＳＳ一般を表す。また、緯度経度などの地球上での絶対位置座標値を得るような測位方法であれば、他の方法によって測位を行ってもよい。

【0059】

また、座標値は緯度経度高さとして表しているが、計算を容易にするため、緯度経度高さを平面直角座標系やＵＴＭ（ユニバーサル横メルカトル）座標系などの直交座標系に変換して計算してもよい。また、直交座標系に変換した座標値を緯度経度に代えて線路ブロックデータを構成してもよい。

【0060】

また、最近点は３次元空間での図形で求めるように説明したが、線路の高低変化が小さい場合、緯度経度の２次元の図形で求めるようにしてもよい。

【0061】

また、上記ステップＳＴ６では、Ｄ_ｇｐｓを最近点の始端点からの経路長を、基準位置Ａから線路ブロックの始端点までの走行距離に加算して得たが、基準位置Ａから終端点までの走行距離が得られていれば、最近点から終端点までの経路長を、基準位置Ａから終端点までの走行距離から減算して得てもよい。

【0062】

また、図３に示す線路ブロックのデータでは、始端点および終端点それぞれに緯度経度高さ、および走行距離を格納するように構成したが、図７に示すように、始端点および終端点となる端点データ３３を独立させてデータベースを構成してもよい。端点データ３３は、識別番号ｎと緯度Ｂ、経度Ｌ、高さＨ、走行距離Ｄを有する。これにより、接続される同一の点の座標値と走行距離について、複数の線路ブロックが重複して持たなくて済む。キロ程については、路線によって同一点でもキロ程が異なるため、線路ブロックデータにて保持しておく。

【0063】

また、基準位置Ａから線路ブロックの端点までの走行距離の値を、線路データベース６を修正せずに別途記憶装置７に記憶する場合は、図８のようなデータ３４の形式にて記憶する。ＧＰＳ測位値の走行距離への変換は、基準位置Ａから在線する線路ブロックＴ_ｃまたはそれに接続される線路ブロックの始端点までの走行距離が必要になる。また、走行距離からキロ程への変換には、基準位置Ａから在線する線路ブロックＴ_ｃの両端点までの走行距離が必要になる。したがって、線路データベース６は、基準位置Ａから在線する線路ブロックＴ_ｃの両端点の走行距離のみを記憶していればよい。このように、少ないデータを新たに記憶するのみで処理を実行することができる。

【0064】

また、線路ブロックの形状として、直線、円弧、緩和曲線として記述したが、これらの形状を有する複数の線路ブロックが接続されたものをひとつの線路ブロックとして扱うように構成してもよい。

【0065】

また、実施の形態１では、ステップＳＴ２以降で基準位置Ａに関する情報は用いない。したがって、走行距離は基準位置Ａからの列車１０の走行した距離、あるいは、基準位置Ａから線路に沿った経路長として説明したが、基準位置Ａを列車１０が発した時刻を基準時刻として、その基準時刻から列車１０が走行した距離として与えても同一の値となるのでこれを用いてもよい。

【0066】

また、走行距離は、基準位置Ａあるいは基準時刻からの、列車１０が定められた進行方向に向けて前進走行した距離から列車１０が後進した距離を差し引いたものとして与えてもよい。列車１０の進行方向が変化しない場合には、同じ値となる。特に、上記の初期の線路ブロックＴ_ｉにおいては基準位置Ａから始端点１９までの走行距離Ｄ_ｉ１を負にしており、これは基準位置Ａから後進した場合に始端点１９に達する走行距離を正しく表す。また、基準時刻はその時点での列車位置が明らかになっているならば、どの時点としてもよい。また、基準位置Ａは随時更新するように構成してもよい。

【0067】

また、上記ステップＳＴ１１では、在線する線路ブロックＴ_ｃの終端点２２に接続される線路ブロックについて、基準位置Ａから始端点および終端点までの走行距離を格納したが、在線する線路ブロックＴ_ｃの終端点からたどり、一定の距離内に入る線路ブロックについて順次始端点と終端点の経路長を算出して格納していくように構成してもよい。この一定の距離は、例えば１０００ｍとする。

【0068】

また、速度計測装置４は列車１０の速度Ｖを算出し、列車位置決定装置５はこれを用いて走行距離Ｄを算出するように構成したが、速度計測装置４にて走行距離Ｄ_ｔｇを計算して、列車位置決定装置５はこのＤ_ｔｇを用いて走行距離Ｄを算出するように構成してもよい。

【0069】

また、ＧＰＳ測位値変換装置２は走行距離Ｄ_ｇｐｓを算出し、列車位置決定装置５はこれを用いて走行距離Ｄを算出するように構成したが、ＧＰＳ受信機１にて列車１０の移動速度を計測し、列車位置決定装置５はこの計測で得られた列車１０の移動速度を用いて走行距離Ｄを算出するように構成してもよい。

【0070】

このような構成によれば、走行距離付与装置８は、列車１０が在線する線路ブロックＴ_ｃの終端点２２に対して、基準位置Ａから始端点２７までの走行距離と線路ブロック長を用いて基準位置Ａから終端点２２までの走行距離を算出し与えることになる。列車１０が次の線路ブロックに移動した場合には、次の線路ブロックの始端点２２には、移動前の線路ブロックの終端点２２の基準位置Ａからの走行距離と同一である基準位置Ａからの走行距離が常に与えられている。これにより、次の線路ブロックの終端点の走行距離の算出が可能であり、走行にしたがって、順次線路ブロックの端点に連続的な走行距離値を付与していくことができる。

【0071】

このように走行距離付与装置８によって、基準位置Ａから列車１０が在線している線路ブロックＴ_ｃの終端点２２までの走行距離を与えることにより、列車１０がその線路ブロックＴ_ｃに在線する場合に加え次の線路ブロックに移動した場合においても、在線する線路ブロックＴ_ｃに対応するデータのみでＧＰＳ測位値を列車１０の走行距離に変換することができる。また、在線する線路ブロックＴ_ｃに対応するデータのみで列車１０の走行距離をキロ程に変換することができる。また、走行経路上にキロ程値の不連続があったとしても、走行距離をキロ程に精度良く変換することができる。

【0072】

また、線路ブロックに対応する走行距離の値は、走行距離付与装置８により列車１０が線路ブロックに進入するごとに計算して与えるように構成したので、予め列車位置決定装置５に走行経路が与えられていない場合および走行経路が変更になった場合でも、基準位置Ａから走行する線路ブロックの端点までの走行距離の値を与えることができ、在線する線路ブロック２１が有するデータのみでＧＰＳ測位値を列車１０の走行距離に変換することができる。また、在線する線路ブロックＴ_ｃに対応するデータのみで列車１０の走行距離をキロ程に変換することができる。

【0073】

また、線路ブロックに対応する走行距離の値は、走行距離付与装置８により列車１０が線路ブロックに進入するごとに計算して与えるように構成したので、例えば環状路線において同一の線路ブロックを複数回走行する場合においても、走行のたびに基準位置Ａからの積算の走行距離に線路ブロックの走行距離が更新される。したがって、環状走行の場合でも、特別な処理を必要とせずに、在線する線路ブロックＴ_ｃに対応するデータのみでＧＰＳ測位値を列車１０の走行距離に変換することができる。また、在線する線路ブロックＴ_ｃに対応するデータのみで列車１０の走行距離をキロ程に変換することができる。

【0074】

また、連続な走行距離値を用いて列車位置を決定するように構成したので、列車位置決定装置５において走行距離の決定にカルマンフィルタを用いた場合などは、それが有する内部状態、内部変数を変換することなくそのまま連続的に使用することができる。例えば、キロ程を用いたのでは、その不連続やＧＰＳ測位値に合わせての補正のたびに、内部状態を新しい数値に対応させて変換、あるいはフィルタそのものをリセットしなければならなくなる。また、分岐等による線路ブロック間でのキロ程の不連続があっても、特別な処理を必要とせずに列車１０の位置を算出することができる。

【0075】

以上のように、実施の形態１に係る列車位置算出装置では、列車１０が在線する線路ブロックを特定し、基準位置Ａからその線路ブロックの始端点および終端点までの走行距離をそれぞれ算出し、線路データベース６に記憶させることで線路ブロックに走行距離を付与し、ＧＰＳの測位値から走行距離への変換には、線路データベース６に記憶された列車が在線する線路ブロックの端点に付与された走行距離を用いるため、線路１３の長さを積算することなく、単一の線路ブロックの情報のみでＧＰＳ測位点を走行距離に変換することができる。また、走行距離からのキロ程の算出においても線路ブロックの端点に付与された走行距離を用いることで、走行経路上にキロ程の不連続、あるいは、走行距離との差異があっても列車１０の走行距離をキロ程に精度良く変換することができる。

【0076】

また、ＧＰＳ測位値変換装置２は、列車位置の座標から最近の線路ブロック上の最近点Ｑを算出し、基準位置Ａからその線路ブロックの端点までの走行距離に、その端点から最近点Ｑまでの線路ブロックに沿った長さを加算または減算して列車位置の座標を基準位置Ａから列車位置までの走行距離に変換するため、単一の線路ブロックが有するデータのみでＧＰＳ測位点を走行距離に変換することができる。

【0077】

また、キロ程変換装置９は、列車位置決定装置５により決定された走行距離と、基準位置Ａから列車１０が在線する線路ブロックの始端点および終端点までの走行距離との差の比によって始端点および終端点のキロ程を按分することで、列車位置決定装置５により決定された走行距離をキロ程に変換するため、単一の線路ブロックが有するデータのみで列車の走行距離をキロ程に変換することができる。

【0078】

また、走行距離付与装置８は、基準位置Ａから線路ブロックの始端点までの走行距離に線路ブロックの始端点から終端点までの長さを加算することで、基準位置Ａから線路ブロックの終端点までの走行距離を算出し、ＧＰＳ測位値変換装置２は、基準位置Ａから最近の線路ブロックの始端点までの走行距離に、その始端点から最近点Ｑまでの線路ブロックに沿った長さを加算することで、列車位置の座標を基準位置Ａから列車位置までの走行距離に変換するため、列車１０が前進のみで方向転換を行わない場合に、単一の線路ブロックが有するデータのみで測位点を走行距離に変換することができ、変換された走行距離をキロ程に変換することができる。

【0079】

＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２に係る列車位置算出装置について説明する。図１０は、実施の形態２に係る列車位置算出装置のブロック図である。なお、実施の形態２において、実施の形態１で説明したものと同様構成要素については同一符号を付して説明は省略する。

【0080】

実施の形態１では、列車１０の走行に伴って走行距離を加算させるように構成したが、実施の形態２では、列車１０の進行方向によって走行距離に符号を付けて動作させる。実施の形態２に係る列車位置算出装置は、実施の形態１に係る列車位置算出装置に方向検知装置３５（方向検知手段）を追加した構成である。

【0081】

方向検知装置３５は、列車１０が進行方向（前進、後進）を検知する。これは、例えば２台で構成した速度発電機の位相差によって検知してもよい。あるいは、レバーサの位置を電気的に読み取れるように構成し、その位置を読み取ることで検知するようにしてもよい。あるいは、列車１０の前後どちらの運転台にて運転されているかによって検知するようにしてもよい。

【0082】

次に、実施の形態２に係る列車位置算出装置の動作について説明する。図１１〜図１３は、実施の形態２に係る列車位置算出装置の動作を示す説明図である。実施の形態２では、走行距離を、基準位置Ａを出発してからの、あるいは基準時刻からの、列車１０の（前進距離）−（後進距離）で定義する。前進方向を正方向とした走行距離である。列車１０の前進の方向は予め定義されていて、前進して走行した場合の距離は正、後進して走行した場合の距離は負で積算する。後進を続けた場合は、走行距離が負になることもある。前進後進を繰り返して分岐線にも進入するような場合、異なる地点が同一の走行距離値をもつことがある。さらに、基準位置Ａ以外の地点でも、走行距離が０になることがある。

【0083】

実施の形態２においても、上記のように列車位置算出装置は、走行距離を介して列車位置の算出を実行する。このとき、基準位置Ａにかかわらず、在線する線路ブロックＴ_ｃの端点にて走行距離とキロ程が判明していればよい。走行距離が負になっても、基準位置Ａ以外で走行距離が０を示しても、列車位置の算出に支障はない。

【0084】

走行路線はすべて前進のみとは限らず、往復の走行やスイッチバック、方向転換しての他の路線への進入など、後進する場合がある。この場合、速度発電機３から得られる速度Ｖを正の値のまま取り扱ったのでは、線路ブロックの端点がもつ走行距離とは整合しなくなる。例えば、在線する線路ブロックＴｃ内で考えると、ＧＰＳ測位点から計算する走行距離Ｄｇｐｓは、基準位置Ａから始端点までの走行距離Ｄｃ１に最近点から始端点までの経路長Δｄを加算して計算される。その線路ブロックＴ_ｃ内で往復しようと、同一点では同一の走行距離Ｄ_ｇｐｓを得る。

【0085】

一方、速度発電機３からの速度Ｖから得られる走行距離Ｄ_ｔｇは、同一点に在線しても、往復のたびにＤ_ｔｇは増加していき、Ｄ_ｇｐｓと乖離する。そこで、実施の形態２では、列車１０の進行方向を検知し、方向転換があったとしても、常に基準位置Ａから線路ブロックの端点までの走行距離に合致した走行距離を算出する。

【0086】

方向検知装置３５は、列車１０の進行方向が前進か後進かを検知する。これは例えば、基準時刻から最初に進んだ方向を前進とする。あるいは、ひとつの走行計画に対して前進方向を定めてもよい。列車１０が前進している場合、速度Ｖは正の速度として測定され、後進している場合は負の速度として測定される。即ち、ＧＰＳ測位値変換装置２と走行距離付与装置８は列車１０が前進しているか後進しているかで走行距離の算出方法を切り替える。

【0087】

上記について図１１を用いて説明する。列車１０は線路ブロックＴ_{ｆｉｒｓｔ}から前進して線路ブロックＴ_{ｓｅｃｏｎｄ}に移行し、その線路ブロックＴ_{ｓｅｃｏｎｄ}上の位置５０にて折り返して後進し、線路ブロックＴ_{ｔｈｉｒｄ}に移行する。Ｔ_{ｆｉｒｓｔ}に在線していた時点では、始端点５２および終端点５３までの走行距離は確定しており、上記のように、列車１０が線路ブロックＴ_{ｓｅｃｏｎｄ}に移った時点で、走行距離付与装置８は、線路ブロックＴ_{ｓｅｃｏｎｄ}の始端点５３までの走行距離Ｄ_{ｓｅｃｏｎｄ１}として、線路ブロックＴ_{ｓｅｃｏｎｄ}の始端点５３と同一点である線路ブロックＴ_{ｆｉｒｓｔ}の終端点５３までの走行距離Ｄ_{ｆｉｒｓｔ２}を付与し、線路ブロックＴ_{ｓｅｃｏｎｄ}の終端点５４までの走行距離として、Ｄ_{ｓｅｃｏｎｄ１}に線路ブロックＴ_{ｓｅｃｏｎｄ}のブロック長ｄ_{ｓｅｃｏｎｄ}を加えた値を付与する。即ち、
Ｄ_{ｓｅｃｏｎｄ２}＝Ｄ_{ｓｅｃｏｎｄ１}＋ｄ_{ｓｅｃｏｎｄ}
により算出される。

【0088】

列車１０が折り返して線路ブロックＴ_{ｓｅｃｏｎｄ}から線路ブロックＴ_{ｔｈｉｒｄ}に後進で移行した場合、走行距離付与装置８は、線路ブロックＴ_{ｔｈｉｒｄ}の終端点５３までの走行距離Ｄ_{ｔｈｉｒｄ２}が、線路ブロックＴ_{ｔｈｉｒｄ}の終端点５３と同一点である線路ブロックＴ_{ｓｅｃｏｎｄ}の始端点５３までの走行距離Ｄ_{ｓｅｃｏｎｄ１}と同一であるので、これを付与し、線路ブロックＴ_{ｔｈｉｒｄ}の始端点５５までの走行距離Ｄ_{ｔｈｉｒｄ１}として、Ｄ_{ｔｈｉｒｄ２}から線路ブロックＴ_{ｔｈｒｉｄ}のブロック長ｄ_{ｔｈｒｉｄ}を差し引いた値を付与する。即ち、
Ｄ_{ｔｈｉｒｄ１}＝Ｄ_{ｔｈｉｒｄ２}−ｄ_{ｔｈｒｉｄ}
により算出される。

【0089】

前進の場合だけでなく後進の場合も、終端点までの走行距離は、始端点までの走行距離に線路ブロックの長さを加えた値になる。列車１０が線路ブロックＴ_{ｔｈｉｒｄ}を後進している場合は後進なのでＶは負であり、これから算出されるＤ_ｔｇは減少する。

【0090】

一方、ＧＰＳ測位値変換装置２は、終端点５３までの走行距離から、最近点５６と終端点５３間の経路長Δｄを差し引いた値として走行距離Ｄ_ｇｐｓを算出する。即ち、
Ｄ_ｇｐｓ＝Ｄ_{ｔｈｉｒｄ２}−Δｄ
により算出される。両者とも、終端点５３までの走行距離Ｄ_{ｔｈｉｒｄ２}から後進して始端点５５に向かうほど減少し、始端点５５に到達すると走行距離Ｄ_{ｔｈｉｒｄ１}となる。

【0091】

次に、実施の形態２に係る列車位置算出装置の動作について、図１４と図１５に示すフローチャートを用いて説明する。これらのステップの動作では、走行距離を列車１０の（前進距離）−（後進距離）として与える。

【0092】

ステップＳＴ２００では、実施の形態１のステップＳＴ１と同様、列車１０の走行開始にあたり、初期化を行う。列車位置決定装置５は、走行開始時点である現時点を基準時刻とし、走行開始位置である実施の形態１での基準位置Ａを現在の列車位置Ｃに、走行距離Ｄを０に設定する。速度計測装置４は、前回の時刻を表すτ_ｏｌｄを現在の時刻τに設定する。また、走行距離付与装置８は、上記のように在線する初期の線路ブロックを特定し、その線路ブロックの始端点および終端点までの走行距離を算出して格納する。

【0093】

ステップＳＴ２０１では、方向検知装置３５は列車１０の方向を検知し、それを示す変数ｓを前進ならば１、後進ならば−１にする。

【0094】

ステップＳＴ２０２では、速度計測装置４は速度発電機３の出力である車軸の回転数に、車輪半径ｒ、さらに方向を示す変数ｓを乗じて、
Ｖ＝２πｓωｒ
により算出される。ここで、Ｖは速度であり前進のときは正、後進のときは負になる。

【0095】

ステップＳＴ２０３では、ｓが１かどうかを判定する。１であれば列車１０は前進しているのでステップＳＴ６に進み、そうでなければ列車１０は後進しているので、ステップＳＴ２０４に進む。

【0096】

ステップＳＴ２０４では、列車１０が後進している場合、ＧＰＳ測位値変換装置２はＧＰＳ受信機１が出力する測位座標を走行距離Ｄ_ｇｐｓに変換する。これはステップＳＴ５と同様に、ＧＰＳ測位点から最近の線路ブロックＴ_ｎｅａｒ上の最近点Ｑを求める。

【0097】

図１２に示すように、このステップでは、最近の線路ブロックＴ_ｎｅａｒの終端点３１からの経路長Δｄ（≧０）を、線路ブロックＴ_ｎｅａｒの終端点３１までの走行距離Ｄ_{ｎｅａｒ２}から減算することで走行距離Ｄ_ｇｐｓを算出する。即ち、
Ｄ_ｇｐｓ＝Ｄ_{ｎｅａｒ２}−Δｄ
により算出される。

【0098】

列車１０が後進しているので、以下のステップＳＴ２０７の動作によって、在線する線路ブロックの両端点およびその始端点で接続される線路ブロックの終端点までの走行距離が計算されている状態となっている。

【0099】

最近の線路ブロックＴ_ｎｅａｒは在線する線路ブロックＴ_ｃ、または、列車１０が後進しているので在線する線路ブロックＴ_ｃの始端点に接続される線路ブロックである。したがって、最近の線路ブロックＴ_ｎｅａｒの終端点までについて正しい走行距離を有することになり、これを用いて最近点Ｑまでの走行距離を計算することができる。

【0100】

ステップＳＴ２０５では、Ｄが前回に位置検出において在線していた線路ブロックＴ_ｃの走行距離の範囲より大きいかどうかを判定する。大きければ列車１０は前進しているのでステップＳＴ１１に進み、そうでなければ列車１０は後進しているのでステップＳＴ２０６に進む。

【0101】

ステップＳＴ２０６では、図１３に示すように、キロ程変換装置９は、走行経路上、在線していた線路ブロックＴ_ｃの始端点２７に接続される線路ブロックＴ_ｐｒｅｖを検索する。在線する線路ブロックを、線路ブロックＴ_ｐｒｅｖに更新する。

【0102】

ここでもステップＳＴ１１と同様に、在線する線路ブロックＴ_ｃの始端点２７に分岐があり接続される線路ブロックが複数みつかる場合は、例えば、最近点Ｑが存在する線路ブロックを前の線路ブロックＴ_ｐｒｅｖとする。あるいは、線路の分岐装置の状態を取得して走行する次の線路ブロックＴ_ｐｒｅｖを特定してもよい。また、走行計画によって走行する線路ブロックが確定している場合には、移行する線路ブロックをＴ_ｐｒｅｖにする。これらによっても定まらない場合は、そのすべてに上記の方法で基準位置Ａから始端点までの走行距離を求めて格納し、在線する線路ブロックＴ_ｃの更新は、次回以降、最近点Ｑによって走行している線路ブロックが確定した時点で実行する。

【0103】

ステップＳＴ２０７では、走行距離付与装置８は、在線する線路ブロックとして更新した前の線路ブロックＴ_ｐｒｅｖについて、始端点３７までの走行距離Ｄ_ｐ１、終端点２７までの走行距離Ｄ_ｐ２を付与する。終端点２７は、図１３に示すように、在線していた線路ブロックＴ_ｃの始端点２７と同一点であるため、同一の走行距離を有している。前の線路ブロックＴ_ｐｒｅｖの終端点２７までの走行距離Ｄ_ｐ２は、在線していた線路ブロックＴ_ｃの始端点２７までの走行距離Ｄ_ｃ１である。

【0104】

線路ブロックＴ_ｐｒｅｖの始端点３７までの走行距離Ｄ_ｐ１は、
Ｄ_ｐ１＝Ｄ_ｐ２−ｄ_ｐ
により算出される。ここで、ｄ_ｐは線路ブロックＤ_ｐｒｅｖのブロック長である。すでに走行距離の値を有している場合は、この新しく得た値に置き換える。線路ブロックＴ_ｐｒｅｖの始端点３７までの走行距離は、線路データベース６に格納してもよいし、記憶装置７内に格納してもよい。

【0105】

このように、走行距離を前進で走行した距離から後進で走行した距離を差し引いたものとして与え、列車１０の進行方向を検知して時間間隔あたりの走行距離の符号を変更し、前進あるいは後進によって走行距離付与装置８とキロ程変換装置９の動作を切り替えることで、一部に後進がある路線を走行する場合でも、後進時に速度発電機３から得た速度がＧＰＳ測位点から求めた走行距離と乖離することを防いで、列車位置を算出することができる。

【0106】

以上のように、実施の形態２に係る列車位置算出装置では、列車１０の在線する線路ブロックを特定し、その線路ブロックの始端点および終端点までの走行距離を列車１０の前進後進に合わせてそれぞれ算出し、線路データベース６に記憶させることで線路ブロックに走行距離を付与し、ＧＰＳの測位値から走行距離への変換には、線路データベース６に記憶された列車が在線する線路ブロックの端点に付与された走行距離を列車１０の前進後進に合わせて用いるため、列車１０の前進後進にかかわらず、線路１３の長さを積算することなく、単一の線路ブロックの情報のみでＧＰＳ測位点を走行距離に変換することができる。また、走行距離からのキロ程の算出においても線路ブロックの端点に付与された走行距離を用いることで、走行経路上にキロ程の不連続、あるいは、走行距離との差異があっても列車１０の走行距離をキロ程に精度良く変換することができる。

【0107】

＜実施の形態３＞
次に、実施の形態３に係る列車位置算出装置について説明する。図１６は、実施の形態３に係る列車位置算出装置のブロック図である。なお、実施の形態３において、実施の形態１，２で説明したものと同様構成要素については同一符号を付して説明は省略する。

【0108】

実施の形態１では、列車１０の走行に合わせて線路ブロックの走行距離を計算して設定したが、実施の形態３では、走行計画を受け取ってその経路の線路ブロックについて走行距離を設定する。実施の形態３に係る列車位置算出装置は、実施の形態１に係る列車位置算出装置に走行計画受信装置３８（走行計画受信手段）と経路決定装置３９（経路決定手段）を追加した構成である。

【0109】

走行計画受信装置３８は、地上の無線設備である地上子から走行許可情報である走行計画を受信する。経路決定装置３９は、始点の線路ブロックと終点の線路ブロックの情報から線路データベースを参照して、始点の線路ブロックから終点の線路ブロックに至る部分走行経路を決定する。

【0110】

次に、実施の形態３に係る列車位置算出装置の動作について説明する。図１７は、列車位置算出装置の動作を示す説明図である。走行計画は、例えば、走行できる区間の始点の線路ブロックと終点の線路ブロックとの識別記号で構成される。部分走行経路４２はＭ個の線路ブロックで構成されており、これをＴ_ｍ：ｍ＝１，２，．．，Ｍで示す。

【0111】

始点の線路ブロックＴ_１から終点の線路ブロックＴ_Ｍに至る経路は、分岐部４７にかかわらず一意に定まり、かつ、列車１０の走行経路の一部をなすものであり、以下、部分走行経路４２と称す。走行計画によって部分走行経路４２が確定している場合には、部分走行経路４２内の線路ブロックの走行距離が確定する。部分走行経路４２を得た段階で線路ブロックの端点にその確定した部分走行経路４２を走行したときの走行距離を設定するように動作させる。

【0112】

次に、実施の形態３に係る列車位置算出装置の動作について、図１８と図１９に示すフローチャートを用いて説明する。ステップＳＴ３０１では、走行計画受信装置３８は、例えば地上子４６からの信号によって、新たに走行計画を受信したかどうかを判定する。受信していればステップＳＴ３０２に進み、そうでなければステップＳＴ２に進む。

【0113】

ステップＳＴ３０２では、経路決定装置３９は走行計画受信装置３８が受け取った走行計画から部分走行経路４２を求める。これは、例えば、走行計画が部分走行経路４２の始点の線路ブロックＴ_１と終点の線路ブロックＴ_Ｍを示す識別記号であり、経路決定装置３９は、線路データベース６に格納された線路ブロックのデータ１４における端点の情報を用いて、始点の線路ブロックＴ_１から終点の線路ブロックＴ_Ｍまで順次接続されている線路ブロックをたどり、始点から終点に至る経路を求める。

【0114】

これを効率よく行うため、線路データベース６に、各線路ブロックがどの線路ブロックと接続されているかを示す情報を持たせておいてもよい。部分走行経路４２は、線路ブロックを経路順に並べた形で保持する。ここで、走行計画は、その始点の線路ブロックＴ_１に在線しているタイミングで受け取るように構成されている。つまり、始点の線路ブロックＴ_１は在線する線路ブロックＴ_ｃであり、両端点の走行距離は求まっている。

【0115】

ステップＳＴ３０３では、走行距離付与装置８は、基準位置Ａから部分走行経路４２を構成する各線路ブロックの始端点および終端点までの走行距離を計算して設定する。１番目の始点である線路ブロックＴ_１は在線する線路ブロックＴ_ｃであり、基準位置Ａから始端点および終端点までの走行距離Ｄ_１１，Ｄ_１２はすでに設定されている。以降、基準位置Ａから順にｍ（ｍ＝２，３，．．，Ｍ）番目の線路ブロックＴ_ｍの始端点４４までの走行距離Ｄ_ｍ１は、基準位置Ａからその前の線路ブロックの終端点４４までの走行距離Ｄ_ｍ−１２と同一である。

【0116】

また、基準位置Ａから線路ブロックＴ_ｍの終端点４５までの走行距離Ｄ_ｍ２は、基準位置Ａから線路ブロックＴ_ｍの始端点４４までの走行距離Ｄ_ｍ１に線路ブロックＴ_ｍのブロック長ｄ_ｍを加算した値であり、即ち、
Ｄ_ｍ２＝Ｄ_ｍ１＋ｄ_ｍ
により算出される。

【0117】

ステップＳＴ３０４では、キロ程変換装置９は、在線する線路ブロックＴ_ｃが部分走行経路４２内で、かつ、その終点の線路ブロック４１でないかどうかを判定する。つまり、Ｔｃ∈｛Ｔｍ｜ｍ＝１，２，．．，Ｍ−１｝であるかどうかを判定する。そうであればステップＳＴ３０５に、そうでなければステップＳＴ１１に進む。

【0118】

ステップＳＴ３０５では、部分走行経路４２内において在線する線路ブロックの次の線路ブロックを在線する線路ブロックとして更新してステップＳＴ１３に進む。つまり、Ｔ_ｃがＴ_ｍ：ｍ＝１，２，．．，Ｍ−１であれば、
Ｔ_ｃ←Ｔ_ｍ＋１
に更新する。

【0119】

以上のように、実施の形態３に係る列車位置算出装置では、走行距離付与装置８は、経路決定装置３９により部分走行経路４２が決定された場合に、部分走行経路４２を構成する各線路ブロックの始端点および終端点について、基準位置Ａから各線路ブロックの始端点および終端点までの走行距離をそれぞれ算出し線路データベース６に記憶させるため、走行計画によって確定している部分走行経路４２については分岐の影響を受けずに走行距離を算出し線路データベース６に記憶させることができる。

【0120】

＜実施の形態４＞
次に、実施の形態４に係る列車位置算出装置について説明する。図２０は、実施の形態４に係る列車位置算出装置のブロック図である。なお、実施の形態４において、実施の形態１〜３で説明したものと同様構成要素については同一符号を付して説明は省略する。

【0121】

実施の形態４では、列車位置の算出に際し、線路１３の近傍に設置された自動列車停止装置（ＡＴＳ）および自動列車制御装置（ＡＴＣ）からの信号を用いる。実施の形態４に係る列車位置算出装置は、実施の形態１に係る列車位置算出装置に車上子５７（通信手段）と設置位置算出装置５８（設置位置算出手段）とを追加し、記憶装置７に地上子データベース５９をさらに記憶させた構成である。

【0122】

車上子５７は、地上に設置されたＡＴＳあるいはＡＴＣの地上子６０（図２１参照）と通信し、列車１０が地上子位置を通過するごとに信号を受信する。設置位置算出装置５８は、地上子データベース５９を用いて、車上子５７が受信した地上子６０の信号から、通過した地上子６０とその設置位置を特定する。

【0123】

次に、実施の形態４に係る列車位置算出装置の動作について説明する。図２１は、列車位置算出装置の動作を示す説明図である。実施の形態４においては、地上子６０の信号によって列車位置の補正を行う。これらの信号は、絶対的な列車位置を与えることができ、衛星配置など観測状況の影響を受けるＧＰＳに比べて精度が高い。つまり、車上子５７が信号を受信したときは、列車１０がその地上子６０の位置を通過したと考えることができる。

【0124】

地上子データベース５９は、各地上子６０ごとにその設置位置のキロ程を記憶している。地上子６０からの信号を受信した時点で、設置位置算出装置５８は地上子データベース５９から信号を受信した地上子６０を特定し、そこに格納された地上子６０のキロ程Ｋ_ｔを得る。さらに、キロ程変換装置９は、このＫ_ｔを列車位置として変換することなくＫ_ｔを出力する。

【0125】

ただし、このままでは基準位置Ａから列車位置までの走行距離Ｄを用いて変換されたキロ程ＫはＫ_ｔと一致せず、以降の動作で整合がとれなくなる。そこで、実施の形態４では、基準位置Ａから列車位置までの走行距離がＤのままでも、それがＫ_ｔに変換されるようにする。つまり、走行距離Ｄとキロ程Ｋ_ｔが同一位置を示すように補正を行う。

【0126】

これには、基準位置Ａから線路ブロックＴ_ｃの両端点までの走行距離の値を補正する。走行距離付与装置８は、在線する線路ブロックＴ_ｃについて、走行距離ＤがＫ_ｔに変換されるような基準位置Ａから両端点までの走行距離Ｄ_ｃ１’，Ｄ_ｃ２’を求め、Ｄ_ｃ１，Ｄ_ｃ２の値をこの値に補正する。即ち、Ｄ_ｃ１’，Ｄ_ｃ２’は次の式で示される。

【0127】

Ｄ_ｃ１’＝Ｄ−（Ｋ_ｔ−Ｋ_ｃ１）×ｄ_ｃ／（Ｋ_ｃ２−Ｋ_ｃ１）
Ｄ_ｃ２’＝Ｄ_ｃ１’＋ｄ_ｃ
ここで、ｄ_ｃは在線する線路ブロックＴ_ｃのブロック長である。

【0128】

このように補正すれば、列車位置決定装置５が行う列車１０の走行距離の演算は何ら影響を受けない。以降の動作においても、そのまま速度発電機３とＧＰＳ受信機１による位置決定演算を続行できる。特に、列車位置の決定にカルマンフィルタを用いている場合においても、それが有する内部状態、内部変数を変換することなくそのまま使用することができる。

【0129】

次に、実施の形態４に係る列車位置算出装置の動作について、図２２と図２３に示すフローチャートを用いて説明する。ステップＳＴ４０１では、車上子５７が、地上子６０から信号を受信したかどうかを判定する。受信していればステップＳＴ４０２に進み、そうでなければステップＳＴ１３に進む。

【0130】

ステップＳＴ４０２では、設置位置算出装置５８は、車上子５７が受信した地上子６０の信号から、記憶装置７に記憶されている地上子データベース５９を検索し、地上子６０を特定し、そのキロ程Ｋ_ｔを列車１０の通過位置（列車位置）とする。

【0131】

ステップＳＴ４０３では、キロ程変換装置９は、在線する線路ブロックＴ_ｃのキロ程Ｋ_ｃ１からＫ_ｃ２の範囲にＫｔが入るかどうかを判定する。入っていれば、ステップＳＴ４０５に進み、入っていなければステップＳＴ４０４において在線する線路ブロックを更新する。

【0132】

ステップＳＴ４０４では、在線する線路ブロックＴ_ｃの前後の線路ブロックを検索し、Ｋ_ｔがそのキロ程の範囲に入るものを新たに在線する線路ブロックとして更新する。

【0133】

ステップＳＴ４０５では、走行距離付与装置８は、基準位置Ａから在線する線路ブロックの両端点までの走行距離を更新する。

【0134】

ステップＳＴ４０６では、キロ程変換装置９は、キロ程Ｋ_ｔを列車位置として出力する。これは、例えば運転士にディスプレイ画面上にて知らせる形で出力する。あるいは、列車の運行を管理する部署に送信するようにしてもよい。

【0135】

なお、実施の形態４では、地上子６０のキロ程Ｋ_ｔに基づいて基準位置Ａから線路ブロックの両端点までの走行距離の値を補正するように構成したが、
Ｄ_ｔ＝（Ｋ_ｔ−Ｋ_ｃ１）×（Ｄ_ｃ２−Ｄ_ｃ１）／（Ｋ_ｃ２−Ｋ_ｃ１）＋Ｄ_ｃ１
によって、走行距離Ｄをキロ程Ｋ_ｔに整合する走行距離Ｄ_ｔに変更するように構成してもよい。

【0136】

また、実施の形態４では、ＡＴＳあるいはＡＴＣの地上子６０との通信によってキロ程を得るように構成したが、列車１０との通信が可能な他の通信設備との通信によってキロ程を得るように構成してもよい。

【0137】

以上のように、実施の形態４に係る列車位置算出装置では、車上子５７が地上子６０との通信を行った時点にて、設置位置算出装置５８により求められた列車位置のキロ程が、キロ程変換装置９により走行距離から変換された列車位置のキロ程に一致するように、走行距離付与装置８は、基準位置Ａから線路ブロックの始端点および終端点までの走行距離を線路データベース６に更新して記憶させるため、速度発電機３とＧＰＳ受信機１による一連の列車位置決定演算に影響を与えずに、正確な列車位置を得ることができる。

【0138】

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

【符号の説明】

【0139】

１ ＧＰＳ受信機、２ ＧＰＳ測位値変換装置、３ 速度発電機、４ 速度計測装置、５ 列車位置決定装置、６ 線路データベース、８ 走行距離付与装置、９ キロ程変換装置、３５ 方向検知装置、３８ 走行計画受信装置、３９ 経路決定装置、５７ 車上子、５８ 設置位置算出装置、５９ 地上子データベース。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】