6990280 位置検出装置、及び位置検出システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-07

(45)【発行日】2022-01-12

(54)【発明の名称】位置検出装置、及び位置検出システム

(51)【国際特許分類】

   B61L 25/02 20060101AFI20220104BHJP

【ＦＩ】

B61L25/02 G

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020133235

(22)【出願日】2020-08-05

【審査請求日】2020-08-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000001292

【氏名又は名称】株式会社京三製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110002871

【氏名又は名称】特許業務法人坂本国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】關 淳史

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼田 哲也

(72)【発明者】

【氏名】久賀谷 亮

【審査官】岩田 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－２６１０２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０５２１０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２６５６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２７２４３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６１Ｌ ２５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の速度情報に基づいて車両位置を演算する演算手段を備える位置検出装置であって、
磁気の強度及び極性を検知する磁気センサと、
磁気マーカの敷設位置を含むデータベースを記憶する記憶手段と、を備え、
前記演算手段は、前記磁気センサで検知した磁気の極性と、前記速度情報から算出される前記車両の走行距離とに基づいて、磁気の誤検知であるか否かを判定し、誤検知ではないと判定した場合に、前記磁気センサで検知された前記磁気マーカの検知個数をカウントするとともに、前記検知個数と前記データベースとに基づいて、前記車両位置を補正する、
ことを特徴とする位置検出装置。

【請求項2】

前記演算手段は、前記磁気センサで検知した磁気の極性と、前記走行距離とに基づいて、前記車両位置の補正を実行するか否かを判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。

【請求項3】

車両の速度情報に基づいて車両位置を演算する演算手段を備える位置検出装置であって、
磁気の強度及び極性を検知する磁気センサと、
軌道の延設方向に互いに離間して敷設された同じ極性の複数の磁気マーカによって構成されて前記延設方向に互いに離間して敷設される複数の磁気マーカグループの敷設位置を含むデータベースを記憶する記憶手段と、を備え、
前記演算手段は、前記磁気センサで前記磁気マーカグループ内の磁気マーカを１つでも検知すると、前記磁気マーカグループの検知個数をカウントするとともに、前記検知個数と前記データベースとに基づいて、前記車両位置を補正する、
ことを特徴とする位置検出装置。

【請求項4】

車両位置を検出する位置検出システムであって、
軌道内に敷設された磁気マーカと、
請求項１又は２に記載の位置検出装置と、を含み、
前記磁気マーカは、複数の同じ極性でグループを形成し、
隣り合うグループは、互いに異なる極性で敷設される、
ことを特徴とする位置検出システム。

【請求項5】

前記演算手段は、前記磁気センサで検知した磁気の極性と、前記走行距離とに基づいて、検知した磁気が同じグループ内のものであるか否かを判定する、
ことを特徴とする請求項４に記載の位置検出システム。

【請求項6】

前記演算手段は、前記グループ内の前記磁気マーカを１つでも検知すると、前記車両位置の補正を実行する、
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の位置検出システム。

【請求項7】

前記演算手段は、前記グループ内の前記磁気マーカのいずれか、最初に検知した前記磁気マーカのみに基づいて、前記車両位置の補正を実行する、
ことを特徴とする請求項４から５までのいずれか１項に記載の位置検出システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄道の列車制御を行うための位置検出装置、位置検出システム及び位置検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、鉄道の列車制御システムの構成要素である列車の位置検出装置には、地上装置で車両位置を検出するタイプと、車上装置で自車両の位置を認識するタイプとが存在している。

【0003】

地上装置タイプとしては、軌道回路を用いて車両位置を検出するものが、また、車上装置タイプとしては、車両の速度情報を積算することで走行距離を演算し、自らの車両位置を認識するものがそれぞれ知られている。

【0004】

後者の車上装置では、例えば、車両の速度情報を速度発電機から取得すると、速度情報に誤差が多く含まれることになるため、軌道内に敷設されたトランスポンダなどの位置補正子を利用して、車両位置（走行距離）の誤差を定期的にリセット（補正）する必要がある（特許文献１及び２参照）。

【0005】

ここで、近年では人手不足などの影響から、自動運転システムの導入が検討されているが、列車の自動運転には正確な位置検出が必須になっている。すなわち、車両の位置検出に高い分解能が求められてくる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開昭６０－１５７９５７号公報

【文献】特開平０２－２９０１０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、位置検出の分解能を高めようとすると、地上装置の場合、軌道回路を用いて車両位置を検出するため、分解能に応じて多くの設備や多大な費用が必要になってくる。一方、車上装置の場合でも、誤差のリセット回数を多くしようとすると、トランスポンダも安価とはいえないため、多大な費用が必要になってくる。

【0008】

そこで、本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであり、車両の位置検出を安価で正確にできる位置検出装置、位置検出システム及び位置検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】

【0009】

（１）本発明に係る１つの態様は、車両の速度情報に基づいて車両位置を演算する演算手段を備える位置検出装置であって、磁気の強度及び極性を検知する磁気センサと、磁気マーカの敷設位置を含むデータベースを記憶する記憶手段と、を備え、前記演算手段は、前記磁気センサで検知された前記磁気マーカの検知個数をカウントするとともに、前記検知個数と前記データベースとに基づいて、前記車両位置を補正するものである。
（２）上記（１）の態様において、前記演算手段は、前記磁気センサで検知した磁気の極性と、前記速度情報とに基づいて、磁気の誤検知であるか否かを判定してもよい。
（３）上記（１）又は（２）の態様において、前記演算手段は、前記磁気センサで検知した磁気の極性と、前記速度情報とに基づいて、前記車両位置の補正を実行するか否かを判定してもよい。
（４）本発明に係る別の１つの態様は、車両位置を検出する位置検出システムであって、軌道内に敷設された磁気マーカと、上記（１）から（３）までのいずれか１つに記載の位置検出装置と、を含むものである。
（５）上記（４）の態様において、前記磁気マーカは、複数の同じ極性でグループを形成し、隣り合うグループは、互いに異なる極性で敷設されてもよい。
（６）上記（５）の態様において、前記演算手段は、前記磁気センサで検知した磁気の極性と、前記速度情報とに基づいて、検知した磁気が同じグループ内のものであるか否かを判定してもよい。
（７）本発明に係る更に別の１つの態様は、車両の速度情報に基づいて車両位置を演算する位置検出方法であって、軌道内に敷設された磁気マーカを磁気センサで検知し、検知された前記磁気マーカの検知個数をカウントし、前記検知個数と、前記磁気マーカの敷設位置を含むデータベースとに基づいて、前記車両位置を補正するものである。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、車両の位置検出を安価で正確にできる位置検出装置、位置検出システム及び位置検出方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明に係る実施形態の位置検出システムを示す概略図である。

【図2A】磁気マーカグループの敷設状態を示す概略図である。

【図2B】磁気マーカグループの敷設状態を示す部分拡大図である。

【図3A】位置補正処理を示すフローチャートである。

【図3B】判定マトリクスを示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本明細書の実施形態においては、全体を通じて、同一の部材には同一の符号を付している。

【0013】

図１は、本発明に係る実施形態の位置検出システム１を示す概略図である。
位置検出システム１は、鉄道用列車制御システムの構成要素の１つであり、列車２（以降、「車両２」という。）の走行位置を、車上に設けられた位置検出装置１０によって検知又は認識できるように構成されている。なお、位置検出システム１は、枕木３ｂ上に２本の線路３ａを有する鉄道だけでなく、懸垂式鉄道や跨座式鉄道（いわゆる、モノレール）、あるいは案内軌条式鉄道（いわゆる新交通システム）などにも適用可能である。

【0014】

位置検出装置１０は、演算手段１１や記憶手段１２を少なくとも備えている。また、位置検出装置１０は、必要に応じて、検出した位置を表示する表示手段、各種設定を行う入力手段、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナデジ回路、車両操作盤など他の車上装置や列車運行管理システムや自動列車運行制御装置などの地上装置と通信可能な通信手段などを更に備えてもよい。

【0015】

演算手段１１は、電源からの電力供給によって動作し、記憶手段１２内の各種プログラムに応じて、位置検出装置１０の全体動作を制御するものである。なお、演算手段１１は、後述する位置補正の処理動作において、位置補正プログラムに従って各ステップの処理を実行するように、コンピュータを構成しているといえる。

【0016】

記憶手段１２は、例えば、組込型又は可搬型のＲＯＭ、フラッシュメモリなどを含むもので、各種機能を実現するためのプログラム、アプリケーション、データなどが格納されている。

【0017】

速度発電機２０は、車輪の車軸などに取り付けられ、車両２の速度情報Ｖに関する信号を出力する。この速度発電機２０には、例えば、車輪の回転速度に応じた交流電圧を信号として発生するものや、車輪１回転当たりに所定の数のパルス信号を発生するものなどが用いられる。

【0018】

また、速度発電機２０は、演算手段１１に接続されており、出力された信号は、演算手段１１に入力される。演算手段１１は、車輪の回転速度に応じた交流電圧を信号として取得すると、その電圧値から車両２の速度を逆算することができる。さらに、演算手段１１は、車両２の速度を積分して、走行距離Ｌや車両位置Ｘを演算することができる。

【0019】

このようにして、速度発電機２０から出力される信号は、車両位置Ｘ及び速度情報Ｖに置き換えられて、記憶手段１２に一時的又は継続的に記憶される。

【0020】

なお、速度発電機２０が車輪の回転回数に応じたパルス信号を出力する場合、演算手段１１は、入力されたパルス数を単純に積算することで、車輪の回転回数を逆算し、車両２の起点からの移動距離、すなわち車両位置Ｘを演算することができる。また、演算手段１１は、単位時間当たりのパルス数を積算するか、あるいは、車両位置Ｘをパルス収集時間で割ることで、車両２の速度を演算することができる。

【0021】

ところで、速度情報Ｖを出力する速度発電機２０を用いて車両２の車両位置Ｘを検出する場合、車輪の空転や滑走、あるいは摩耗によって、検出誤差や演算誤差が発生するため、後述する位置補正処理が必要になってくる。

【0022】

つぎに、磁気センサ３０は、敷設された磁気マーカ４０に対向するように、車両２（例えば、車体の底面や台車など）に設けられている。この磁気センサ３０は、磁気マーカ４０の磁気の強度（磁力）及び極性（Ｎ極及びＳ極）を検知可能なものであり、例えば、ホール素子、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）、磁気インピーダンス素子（ＭＩ素子）、フラックス・ゲートセンサなどが、必要精度に応じて適宜選択される。

【0023】

また、磁気センサ３０は、演算手段１１に接続されており、出力されたアナログ信号又はデジタル信号は、演算手段１１に入力される。演算手段１１は、取得した磁気信号に基づいて、磁気マーカ４０の検知個数をカウントし、また、磁気マーカ４０の極性ＮＳを判断する。

【0024】

なお、検知した磁気マーカ４０の検知個数及び極性ＮＳは、記憶手段１２に一時的又は継続的に記憶されている。

【0025】

つづいて、位置検出システム１の磁気マーカ４０について説明する。
図２Ａは、磁気マーカグループＭＧの敷設状態を示す概略図であり、図２Ｂは、磁気マーカグループＭＧの敷設状態を示す部分拡大図である。なお、図２Ａにおいて、各磁気マーカグループＭＧにそれぞれ１つの磁気マーカ４０のみが図示されているが、この磁気マーカ４０はイメージ像であって、本実施形態の例では、図２Ｂに示すように、１つの磁気マーカグループＭＧにそれぞれ同じ極性Ｎ（又はＳ）の３つの磁気マーカ４０が敷設されている。

【0026】

磁気マーカ４０は、永久磁石で形成されたもので、車両２が走行する軌道３内（例えば、線路３ａを支持する枕木３ｂや枕木３ｂ間のバラストなど）に敷設（埋設）されている。ただし、磁気センサ３０で検知可能であれば、磁気マーカ４０をその他の場所に敷設してもよい。

【0027】

また、磁気マーカ４０は、磁気センサ３０との間隔が、磁気マーカ４０を検知した際の出力信号の大きさ（つまり、出力値）が、地磁気のみを検知した際の出力値や微弱なノイズよりも十分大きくなるように、設定されている。そして、磁気センサ３０の出力値が、現実の磁気マーカ４０を検知した際の出力値の一定割合以下（例えば、５０％以下）であれば、演算手段１１はこれを不感帯域のものとして処理する。

【0028】

つまり、演算手段１１は、地磁気やノイズなどによる設定値未満の出力値を磁気センサ３０から取得した場合は、磁気マーカ４０の磁気を検知したと見做さず、一方、設定値以上の出力値を磁気センサ３０から取得した場合は、磁気マーカ４０の磁気を検知したと一応判断する。なお、以降の説明において、「磁気マーカ４０を検知する」や「磁気センサ３０で検知した磁気」や「磁気の検知」などは、磁気センサ３０が設定値以上の出力値を出力する場合、あるいは、演算手段１１が設定値以上の出力信号を磁気センサ３０から取得した場合のことを指すものとする。

【0029】

これらの磁気マーカ４０は、同じ極性Ｎ（又はＳ）を有するものが複数個（例えば、本実施形態では３個であるが、これに限らない。）集合して、１つの磁気マーカグループＭＧ（以降、単に「グループＭＧ」という。）を形成している。なお、１つのグループＭＧ内の各磁気マーカ４０は、磁気センサ３０による検知の際に、互いの磁場が干渉しない間隔Ｐ（例えば、２５ｃｍ～１００ｃｍ程度）で敷設されるとよい。

【0030】

また、あるｋ番目のグループＭＧ_ｋと、隣り合うｋ＋１番目のグループＭＧ_ｋ＋１とは、互いに異なる極性Ｎ又はＳとなるように敷設されている。そして、グループＭＧ_ｋとグループＭＧ_ｋ＋１との間隔Ｄは、例えば、トランスポンダを補正子とした間隔（１００ｍ～１０００ｍ程度）の半分以下にするとよい。

【0031】

そして、これらの複数の磁気マーカ４０からなる複数のグループＭＧについて、ある起点からの敷設位置（位置情報）を含んで、つまり、グループＭＧ_ｋのグループ番号ｋと、位置情報ｘ_ｋとが関連付けられて、磁気マーカ４０のデータベースＤＢが構成されている。このデータベースＤＢは、記憶手段１２に記憶されているが、車両２が走行する路線ごとに、書き換えられてもよい。

【0032】

なお、磁気マーカ４０は、ある路線の全区間に連続的に敷設されていてもよいが、車両２の運行に重要な施設や地点（例えば、駅（車両基地）、踏切、分岐器、トンネル（地下）、急勾配区間、曲線区間、工事区間など）の付近に断続的に敷設されていてもよい。その場合は、速度発電機２０を用いた車両２の車両位置Ｘから所定の地点に到達すると、位置検出装置１０は位置補正処理を開始する。また、運転手の操作により位置補正処理を開始してもよい。

【0033】

最後に、位置検出装置１０の位置補正処理について説明する。図３Ａは、位置補正処理を示すフローチャートである。

【0034】

車両２が走行を開始すると、演算手段１１は、走行に伴って速度発電機２０から出力されるパルス信号に基づいて、速度情報Ｖを演算し、さらに、現在の車両位置Ｘを演算し、記憶手段１２に記憶する。

【0035】

位置検出装置１０は、車両２の走行とともに位置補正処理を開始するか、又は、車両２が所定の地点に到達すると位置補正処理を開始する。

【0036】

ステップＳ１では、磁気センサ３０が磁気マーカ４０を検知するまで待機し（ステップＳ１－ＮＯ）、ある地点でグループＭＧｋの磁気マーカ４０を検知すると、演算手段１１は磁気信号を取得する（ステップＳ１－ＹＥＳ）。

【0037】

ステップＳ２では、演算手段１１は、磁気マーカ４０が存在するグループＭＧｋをカウントし、検知個数に「＋１」を加算し、記憶手段１２に記憶する。また、演算手段１１は、後述する同一グループＭＧ内での磁気検知の回数である同グループＭＧ検知回数をリセットし、カウントを「０」にして記憶手段１２に記憶する。

【0038】

ステップＳ３では、演算手段１１は、取得した磁気信号から検知した磁気マーカ４０の極性を判断し、例えば極性Ｎを「１」（極性Ｓならば「０」）と記憶手段１２に記憶する。なお、ステップＳ２及びＳ３は、順序が前後してもよい。

【0039】

ステップＳ４では、演算手段１１は、記憶手段１２からデータベースＤＢを読み込み、現在の検知個数に対応するグループＭＧｋのグループ番号ｋから位置情報ｘｋを取得し、これに基づいて現在の車両位置Ｘを補正し、時刻とともに記憶手段１２に記憶する。その後、ステップＳ５に進み、次の磁気マーカ４０を検知するまで待機する（ステップＳ５－ＮＯ）。

【0040】

その後、次の磁気マーカ４０を検知すると、演算手段１１は磁気信号を取得する（ステップＳ５－ＹＥＳ）。

【0041】

ステップＳ６では、演算手段１１は、ステップＳ３において記憶手段１２に記憶した最新の磁気マーカ４０の極性ＮＳと、今回取得した磁気の極性ＮＳとを比較し、異なれば「Ｔｒｕｅ」のフラグを立て、同じであれば「Ｆａｌｓｅ」のフラグを立てる。

【0042】

そして、ステップＳ７において、記憶手段１２に記憶している最新の磁気マーカ４０の検知位置（車両位置Ｘ）から今回取得した磁気信号の検知位置までの走行距離Ｌ（速度情報Ｖと経過時間に基づいて演算可能である。）と、次のグループＭＧｋ＋１の磁気マーカ４０の敷設間隔Ｄに基づいて設定された閾値Ｔと、とを比較し、走行距離Ｌが閾値Ｔ以上であれば「Ｔｒｕｅ」のフラグを立て、閾値Ｔ未満であれば「Ｆａｌｓｅ」のフラグを立てる。なお、本実施形態では、閾値Ｔは、２Ｐ＜Ｔ＜２（Ｄ－Ｐ）の範囲に設定される。

【0043】

ステップＳ８では、演算手段１１は、判定マトリクスに従って検知結果の判定を実行する。図３Ｂは、判定マトリクスを示す表である。
この判定マトリクスでは、ステップＳ６の磁気極性の比較の結果と、ステップＳ７の走行距離の比較の結果とから、（Ａ）「Ｄｅｔｅｃｔ」、（Ｂ）「Ｓａｍｅ」及び（Ｃ）「Ｅｒｒｏｒ」を判定する。

【0044】

そして、「磁気極性の比較」及び「走行距離の比較」の結果、「Ｔｒｕｅ」のフラグが２本立てば「Ｄｅｔｅｃｔ」、「Ｔｒｕｅ」（又は「Ｆａｌｓｅ」）のフラグが１本だけ立てば「Ｅｒｒｏｒ」、「Ｆａｌｓｅ」のフラグが２本立てば「Ｓａｍｅ」と判定する。

【0045】

（Ａ）「Ｄｅｔｅｃｔ」は、今回取得した磁気信号は、次のグループＭＧ_ｋ＋１の磁気マーカ４０のものであると判定する。
（Ｂ）「Ｅｒｒｏｒ」は、今回取得した磁気信号は、磁気の誤検知（又は誤作動）であると判定する。
（Ｃ）「Ｓａｍｅ」は、今回取得した磁気信号は、同じグループＭＧ_ｋの磁気マーカ４０のものであると判定する。

【0046】

この判定マトリクスによって、閾値Ｔ未満の走行距離Ｌで、同じ極性Ｎ（又はＳ）の磁気を連続して検知した場合には、新たに検知した磁気は、同じグループＭＧ_ｋの磁気マーカ４０のものであると判定することができ、また、閾値Ｔ以上の走行距離Ｌで、同じ極性Ｎ（又はＳ）の磁気を連続して検知した場合か、閾値Ｔ未満の走行距離Ｌで、異なる極性Ｎ（又はＳ）の磁気を検知した場合には、新たに検知した磁気は、磁気の誤検知であると判定することができる。そして、閾値Ｔ以上の走行距離Ｌで、異なる極性Ｎ（又はＳ）の磁気を検知した場合には、新たに検知した磁気は、次のグループＭＧ_ｋ＋１の磁気マーカ４０のものであると判定することができる。

【0047】

図３Ａに戻って、ステップＳ８の判定マトリクスの結果、「Ｓａｍｅ」となった場合、演算手段１１は、検知個数の加算や極性ＮＳの記憶を行うことなく、ステップＳ９で磁気信号の検知があった旨の記録を、時刻や車両位置Ｘとともに記憶手段１２に記憶する。

【0048】

ステップＳ１０では、演算手段１１は、同グループＭＧ内の磁気マーカ４０を検知したとして同グループＭＧ検知回数に「＋１」を加算し、記憶手段１２に記憶して、ステップＳ１１に進む。

【0049】

ここで、１つのグループＭＧ内には、同じ極性Ｎ（又はＳ）を有する３つの磁気マーカ４０が存在するため、４回連続同じ極性Ｎ（又は極性Ｓ）を検知することは、通常発生しない。よって、判定マトリクスでの判定で「Ｓａｍｅ」が３回連続する場合、すなわちステップＳ１１において、同グループＭＧ検知回数が「３」を超える場合（ステップＳ１１－ＹＥＳ）は、磁気の誤検知と判定し、「Ｅｒｒｏｒ」と見做してステップＳ１２に進む。また、同グループＭＧ検知回数が「２」以下の場合（ステップＳ１１－ＮＯ）ならば、ステップＳ５に進む。

【0050】

ステップＳ８の判定マトリクスの結果、「Ｄｅｔｅｃｔ」となった場合、ステップＳ２に戻り、再び、演算手段１１は、検知個数に「＋１」を加算し、記憶手段１２に記憶する。また、演算手段１１は、同グループＭＧ検知回数をリセットし、カウントを「０」にして記憶手段１２に記憶する。

【0051】

このように、検知個数のカウントは、検知した磁気マーカ４０が同じグループＭＧ_ｋのものでなく、次のグループＭＧ_ｋ＋１のものである場合に行われ、同じグループＭＧ_ｋのものである場合には行われない。これは、同じグループＭＧ内に存在する複数の磁気マーカ４０を、実質的に１つの磁気マーカ４０と見做すためである。

【0052】

つづいて、ステップＳ３では、検知した磁気マーカ４０の極性Ｓが、次のグループＭＧ_ｋ＋１のものであり、先に検知した磁気マーカ４０の極性Ｎと反対であるため、演算手段１１は、磁気マーカ４０の極性Ｓを、今回は「０」と記憶手段１２に記憶する。

【0053】

ステップＳ４では、演算手段１１は、記憶手段１２からデータベースＤＢを読み込み、現在の検知個数に対応するグループＭＧ_ｋ＋１のグループ番号ｋ＋１から位置情報ｘ_ｋ＋１を取得し、これに基づいて現在の車両位置Ｘを補正し、記憶手段１２に記憶する。その後、前回と同様にステップＳ５から各ステップに進む。

【0054】

そして、車両２が終着駅などで運行を停止すると、位置検出装置１０は位置補正処理を停止する。

【0055】

一方、ステップＳ８の判定マトリクスの結果、「Ｅｒｒｏｒ」となった場合、演算手段１１は、磁気センサ３０の誤検知や誤作動によるエラーを外部に通信手段などを介して報知し（ステップＳ１２）、位置検出装置１０は位置補正処理を停止して、システムのリセットなど再起動を待つことになる。なお、誤検知や誤作動は、磁気センサ３０による極性ＮＳの誤認や外部ノイズ、あるいは軌道３内の落下物などにより引き起こされる。

【0056】

また、エラーを報知した後は、駅や車両基地などの安全な施設まで、速度情報Ｖに基づいて車両位置Ｘを検出した上で徐行し、到着後に、リセットを行ったり、入力手段を用いて、車両位置Ｘや検出個数などの変更を手動で行ったりするとよい。

【0057】

このように、位置検出装置１０の位置補正処理では、あるグループＭＧ_ｋの磁気マーカ４０のうちいずれか１つでも検知されると、残りの検知結果に関わらず、その時点で車両位置Ｘの位置補正をまず実行する。よって、あるグループＭＧ_ｋ内の両端の磁気マーカ４０同士の離間距離（本実施形態では、間隔Ｐの２倍）が、位置補正の誤差になるが、１００ｃｍ程度であれば、車両２の運行に支障をきたすことがない。なお、あるグループＭＧ_ｋの磁気マーカ４０のうち１つしか検知できなかったとしても、「Ｅｒｒｏｒ」と判定することがない。

【0058】

また、１つのグループＭＧ内には、同じ極性Ｎ（又はＳ）を有する３つの磁気マーカ４０が存在するため、４回連続同じ極性Ｎ（又はＳ）を検知することは、通常発生しない。よって、判定マトリクスでの判定を少なくとも３回実行することで、「Ｓａｍｅ」が３回連続する場合も、「Ｅｒｒｏｒ」と見做して、磁気の誤検知と判定することができる。なお、１つのグループＭＧ内の磁気マーカ４０が４つであれば、判定マトリクスでの判定を少なくとも４回実行すればよいといえる。

【0059】

ところで、例えば、磁気センサ３０による磁気マーカ４０の見逃し率をＥとし、グループＭＧを構成する磁気マーカ４０の個数をｎとすると、グループＭＧの見逃し率は、Ｆ＝Ｅ^ｎとなるから、見逃し率Ｅを小さくするか、個数ｎを増やすかで、グループＭＧの見逃し率Ｆを小さくすることできる。本実施形態では、ｎ＝３であるため、Ｆの目標値を１×１０^－８以下にする場合、Ｅ＝１×１０^－３程度となるように磁気センサ３０の種類や磁気センサ３０と磁気マーカ４０との対向距離を選択するとよい。また、Ｅ＝１×１０^－４程度となるようにできれば、ｎ＝２となり、磁気マーカ４０の個数を減らすことができる。

【0060】

また、車両位置Ｘの補正記録や、ステップＳ９において記憶手段１２に記憶した「磁気信号の検知があった旨」の記録を解析することで、磁気センサ３０が見逃した磁気マーカ４０の敷設位置や磁気マーカ４０以外の磁気を検知した位置を確認することができ、軌道３の保守作業時に、磁気マーカ４０の位置調整や磁気強度の変更や落下物の回収などに役立てることができる。

【0061】

以上説明したとおり、本発明に係る実施形態の位置検出装置１０は、車両２の速度情報Ｖに基づいて車両位置Ｘを演算する演算手段１１を備える位置検出装置１０であって、磁気の強度及び極性ＮＳを検知する磁気センサ３０と、磁気マーカ４０の敷設位置を含むデータベースＤＢを記憶する記憶手段１２と、を備え、演算手段１１は、磁気センサ３０で検知された磁気マーカ４０の検知個数をカウントするとともに、検知個数とデータベースＤＢとに基づいて、車両位置Ｘを補正するものである。

【0062】

また、本発明に係る実施形態の位置検出方法は、車両２の速度情報Ｖに基づいて車両位置Ｘを演算する位置検出方法であって、軌道３内に敷設された磁気マーカ４０を磁気センサ３０で検知し、検知された磁気マーカ４０の検知個数をカウントし、検知個数と、磁気マーカ４０の敷設位置を含むデータベースＤＢとに基づいて、車両位置Ｘを補正するものである。

【0063】

これにより、外部から補正信号を取得することなく、車上に設けられた位置検出装置１０で、車両位置Ｘを逐次補正することができ、車両２の位置検出の精度を向上させることができる。

【0064】

本実施形態の演算手段１１は、磁気センサ３０で検知した磁気マーカ４０の極性ＮＳ（新たに検知した磁気の極性ＮＳ及び１つ前に検知した磁気の極性ＮＳ）と、速度情報Ｖ（走行距離Ｌが閾値Ｔ以上であるか否か）とに基づいて、磁気の誤検知であるか否かを判定する。これにより、ノイズなどの外乱による磁気の誤検知を検出することできる。

【0065】

本実施形態の演算手段１１は、磁気センサ３０で検知した磁気マーカ４０の極性ＮＳと、速度情報Ｖとに基づいて、車両位置Ｘの補正を実行するか否かを判定する。これにより、磁気の誤検知などがあった場合には、車両位置Ｘの補正を実行しないようにすることができる。

【0066】

本実施形態の位置検出システム１では、磁気マーカ４０は、複数の同じ極性Ｎ（又はＳ）で磁気マーカグループＭＧを形成し、隣り合う磁気マーカグループＭＧは、互いに異なる極性ＮＳで軌道３内に敷設されている。これにより、ノイズなどの外乱により、磁気センサ３０による磁気マーカ４０の見逃しが起きたとしても、同じ磁気マーカグループＭＧ内で複数回検知を行うことができ、車両位置Ｘの検出精度や信頼性を向上させることができる。また、地上補正子である磁気マーカ４０に永久磁石を用いることで、費用を抑えることができ、保守作業を減らすことができる。

【0067】

本実施形態の演算手段１１は、磁気センサ３０で検知した磁気の極性ＮＳと、速度情報Ｖに基づいて、検知した磁気の極性ＮＳが同じグループＭＧ_ｋ内のものであるか否かを判定する。これにより、検知した磁気マーカ４０が次のグループＭＧ_ｋ＋１のものであれば、車両位置Ｘの補正を実行することができる。

【0068】

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

【0069】

（変形例）
上記実施形態では、磁気マーカグループＭＧは、隣り合う磁気マーカグループＭＧ同士が異なる極性ＮＳとなるように敷設されたが、所定の規則（例えば、Ｎ極を「１」、Ｓ極を「０」として、繰り返し周期が最大となるＭ系列など）に従った配列で敷設されてもよい。そして、この場合、「Ｅｒｒｏｒ」などの判定は、同じ極性ＮＳが連続したときでなく、データベースＤＢ内の極性ＮＳの配列と一致しないときになる。

【0070】

上記実施形態では、磁気マーカグループＭＧは、複数の磁気マーカ４０からなる集合で構成したが、磁気検知の信頼性やエラー発生時の安全性に問題がない場合には、磁気マーカグループＭＧ構成する磁気マーカの数は１つでも構わない。

【0071】

つまり、真に図２Ａに示すとおり、単一の磁気マーカ４０で１つの磁気マーカグループＭＧを構成してもよい。このとき、磁気マーカ４０は、Ｓ極及びＮ極の極性が交互に異なるように敷設されることになる。そして、磁気マーカ４０の検知個数は、グループＭＧの検知個数でなく、真に磁気マーカ４０の検知個数となる。また、同グループＭＧ検知回数が「１」となる場合は、磁気の誤検知と判定される。

【0072】

なお、隣り合う磁気マーカグループＭＧの間隔Ｄ（この場合、隣り合う磁気マーカ４０の間隔Ｄとなる。）を、例えば、トランスポンダを補正子とした敷設間隔の半分以下にすることで、磁気センサ３０が１つの磁気マーカ４０を完全に見逃す検知漏れ（エラー）があったとしても、従前の補正間隔を上回ることができる。そのため、位置検出装置１０による位置検出の誤差は致命的なものとならない。ただし、システム上の安全性が確保できる間隔Ｄであれば、上記のものに限らない。また、この場合でも、上記変形例で述べたように、交互配列以外のものであってもよい。

【0073】

上記実施形態では、ステップＳ８で判定マトリクスに従って判定を実行したが、判定マトリクスを分解して、ステップＳ６の磁気極性の比較で分岐した後、ステップＳ７の走行距離の比較をそれぞれ判定してもよい。

【0074】

上記実施形態では、速度情報Ｖを車軸に取り付けた速度発電機２０から出力される信号に基づいて演算していたが、速度情報Ｖは、車両２の走行モータの回転速度やモータ制御盤の指令信号などから演算するようにしてもよい。

【0075】

また、上記実施形態の位置検出システム１は、衛星測位システム単独で、あるいは、速度発電機２０を併用して車両位置Ｘ及び速度情報Ｖを演算するようなものにも適用することができる。

【符号の説明】

【0076】

１ 位置検出システム
２ 車両（列車）
３ 軌道、３ａ 線路、３ｂ 枕木
１０ 位置検出装置
１１ 演算手段
１２ 記憶手段、ＤＢ データベース
２０ 速度発電機
３０ 磁気センサ
４０ 磁気マーカ、ＭＧ 磁気マーカグループ（グループ）
Ｖ 速度情報
Ｘ 車両位置

【要約】

【課題】車両の位置検出を安価で正確にできる位置検出装置、位置検出システム及び位置検出方法を提供する。
【解決手段】車両２の速度情報Ｖ（２０）に基づいて車両位置Ｘを演算する演算手段１１を備える位置検出装置１０であって、磁気の強度及び極性ＮＳを検知する磁気センサ３０と、磁気マーカ４０の敷設位置を含むデータベースＤＢを記憶する記憶手段１２と、を備え、演算手段１１は、磁気センサ３０で検知された磁気マーカ４０の検知個数をカウントするとともに、検知個数とデータベースＤＢとに基づいて、車両位置Ｘを補正するものである。
【選択図】図１

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】