列車位置検出システム
【課題】車上側での簡易且つ高精度の位置検出を実現するとともに、位置検出に要する地上側及び車上側の装置の簡素化を図ること。
【解決手段】走行路３には、深さが異なる３種類のスリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃが形成されたパターンプレート１０が配置されている。列車５には、高さ位置が異なることで検出可能なスリット部１１の種類が異なる複数の検出器３０−１〜３０−５が設けられている。そして、車上装置４０では、各検出器３０による検出信号Ｆから検出しているスリット部１１の種類を判定し、走行路３の特定位置に配置された特定種類のスリット部１１の検出によって、列車５が該特定位置に位置していることを検出する。
【解決手段】走行路３には、深さが異なる３種類のスリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃが形成されたパターンプレート１０が配置されている。列車５には、高さ位置が異なることで検出可能なスリット部１１の種類が異なる複数の検出器３０−１〜３０−５が設けられている。そして、車上装置４０では、各検出器３０による検出信号Ｆから検出しているスリット部１１の種類を判定し、走行路３の特定位置に配置された特定種類のスリット部１１の検出によって、列車５が該特定位置に位置していることを検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、列車位置検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、列車の位置を検出する方法として、車輪の回転数を計数する方法が知られている。現在開発が進んでいる磁気浮上式鉄道では、低速走行時には車輪を接地させて走行するが、高速走行時には車両が浮上して走行するため、車輪の回転数を計数することによる位置検出は不可能である。そこで、この浮上走行時の位置検出として、推進コイルに誘起される速度起電力に基づく位置検出と、バックアップとして、走行に伴って通過する地上側の浮上・案内コイルの数をカウントすることによる位置検出とを組み合わせる方法が、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３２８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えば駅ホームへの停車時など列車を所定位置に停止させる定位置停止制御では、停止目標点の手前に所定間隔で設置された地上子（マーカ）からの信号を車上で受信し、駅の停止点までの定位置停止パターンを発生させ、列車はこのパターンによって停止点までの減速制御を行う方法が一般的であった。この減速制御用の地上子の数は、停止点に設けられたものを含めて３〜４個が標準である。更に、停止目標点付近では、車上からの信号を地上に設けられた２，３個のループコイルで受信することで、ショート、ジャスト、オーバーといった列車の停止状態（停止目標点に対する実際の停止位置）が判定される。これは、例えばホームドアが設置されている駅ホームでは、車両ドアをホームドアに一致させるために必要な判定である。しかしながら、この方法では、駅ホームごと（更には、上り／下りの別ごと）に、減速制御用の地上子、及び、停止状態の判定用のループコイルを有する地上装置を設置する必要があり、設置コストや保守に要するコストがかかっていた。本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、車上側での簡易且つ高精度の位置検出を実現するとともに、位置検出に要する地上側及び車上側の装置の簡素化を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための第１の発明は、
光学式センサ又は磁気式センサでなる検出器（例えば、図３の検出器３０）による検出が可能な検出可能部材で構成され、切欠のある部分（例えば、図３のスリット部１１）と無い部分（例えば、図３の遮蔽部１３）とが同一の長さＬで、走行方向に沿って繰り返し出現するパターンプレート（例えば、図３のパターンプレート１０）を走行路（例えば、図１の走行路３）に配置して具備し、
前記パターンプレートの切欠部分には、通常切欠部分（例えば、図２のスリット部１１Ａ）と、切欠の深さが前記通常切欠部分よりも深い前記走行路中の特定位置を特定するための位置特定用切欠部分（例えば、図２のスリット部１１Ｂ，１１Ｃ）との２種類があり、
前記走行路を走行する列車（例えば、図１の列車５）に、
前記パターンプレートの切欠部分の出現を判定するために、Ｎ個（Ｎ≧３）の前記検出器を前記パターンプレートに沿った方向に間隔Ｄ＝（Ｎ−１）・Ｌ／Ｎで配列して有する第１の検出部（例えば、図３の検出器３０−１〜３０−３）と、
前記通常切欠部分の出現が判定不可能であり、且つ、前記位置特定用切欠部分の出現を判定可能な位置に前記検出器を有する第２の検出部（例えば、図３の検出器３０−４，３０−５）と、
前記第１の検出部の検出状態が、当該列車がα・Ｌ／Ｎ（αは１以上Ｎ未満の整数）の移動長移動する毎に表れる所定の検出論理パターンとなったことを検出することでα・Ｌ／Ｎの移動長分の移動を検出する移動検出部（例えば、図１６の速度算出部１１０）と、
前記第２の検出部の検出状態を用いて、当該列車が前記特定位置に位置するか否かを判定する特定位置判定部（例えば、図１６の停止位置判定部１３０）と、
を有する検出装置（例えば、図１，図１６の車上装置４０）を設け、
前記走行路を走行する列車が独自に列車位置を検出する列車位置検出システム（例えば、図１の列車位置検出システム１）である。
【０００６】
この第１の発明によれば、地上側には、切欠が有る部分と無い部分とが同一長さＬで走行方向に沿って繰り返し出現するパターンプレートが走行路に配置される。そして、車上側では、検出器によるパターンプレートの切欠部分の検出状態から、自列車が特定位置に位置するか否かが判定される。つまり、地上側には、パターンプレートを設置するのみで済むため、地上側の設備費用を安価にできるとともに、保守作業を簡易なものにできる。また、車上側では、パターンプレートの切欠部分を検出するといった簡易な方法によって、自列車の位置を独自に検出することができる。
【０００７】
当該列車と特定位置との相対位置を判定するためには、例えば次のような構成としても良い。すなわち、第２の発明として、第１の発明の列車位置検出システムであって、
前記特定位置判定部は、前記第１の検出部が有する前記検出器と前記第２の検出部が有する前記検出器との相対位置関係と、前記第１の検出部の検出状態と、前記第２の検出部の検出状態とに基づいて、当該列車と前記特定位置との相対位置を判定する手段（例えば、図１６の停止位置判定部１３０）を有する、
列車位置検出システムを構成しても良い。
【０００８】
より具体的には、前記位置特定用切欠部分には、深さの異なる複数種類の位置特定用切欠部分があり、
前記第２の検出部は、前記複数種類の位置特定用切欠部分それぞれに対応する前記検出器を有し、
前記特定位置判定部は、前記第２の検出部による前記複数種類の位置特定用切欠部分それぞれの検出結果に基づいて、当該列車と前記特定位置との相対位置を判定する、
列車位置検出システムを第３の発明として構成しても良い。
【０００９】
この構成によれば、例えば、特定位置そのものや、該特定位置から所定距離だけ手前の位置、所定距離だけ通過した位置といった、特定位置の近傍複数箇所に位置特定用切欠部分が現れるようにパターンプレートを構成・配置することで、この位置特定用切欠部分の検出によって、単に所定位置に位置することのみではなく接近といった特定位置との相対的な位置を検出することができる。
【００１０】
更に、第４の発明として、第１〜第３の何れかの発明の列車位置検出システムであって、
前記特定位置判定部は、更に、前記移動検出部の検出結果を用いて、当該列車の前記特定位置に対する相対的な位置を判定する、
列車位置検出システムを構成しても良い。
【００１１】
この第４の発明によれば、特定位置に位置するかを検出する位置検出と、所定の移動長分の移動検出とを組み合わせることで、より高精度な位置検出が実現される。
【００１２】
この場合、第５の発明として、
前記特定位置判定部は、前記αの値を変更することで前記移動検出部による検出可能な移動長を変更して、当該列車の前記特定位置に対する検出可能な相対的な位置の精度を変更する、
列車位置検出システムを構成しても良い。
【００１３】
この第５の発明によれば、例えば、特定位置に接近すると、αを小さくして検出される移動長「α・Ｌ／Ｎ」を短くして位置検出の精度を高めるといったように、走行状況に応じ位置検出の精度を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】列車位置検出システムの構成図。
【図２】パターンプレートの構成例。
【図３】検出部の構成図。
【図４】検出部の構成図。
【図５】検出器として光学式センサを用いた検出部の構成図。
【図６】速度検出原理の説明図。
【図７】進行方向判定原理の説明図。
【図８】進行方向判定原理の説明図。
【図９】位置検出原理の説明図。
【図１０】停止位置近傍の位置検出に用いるパターンプレートの構成図。
【図１１】停止位置近傍の検出区域の設定の説明図。
【図１２】到達域とパターンプレートとの位置関係の説明図。
【図１３】接近域とパターンプレートとの位置関係の説明図。
【図１４】通過域とパターンプレートとの位置関係の説明図。
【図１５】停止位置近傍での列車位置検出の説明図。
【図１６】車上装置の機能構成図。
【図１７】検出信号データのデータ構成例。
【図１８】重み付けテーブルのデータ構成例。
【図１９】変化パターンテーブルのデータ構成例。
【図２０】車上制御処理のフローチャート。
【図２１】車上制御処理中に実行される位置検出処理のフローチャート。
【図２２】パターンプレートの他の構成例。
【図２３】検出論理値と組み合わせた位置検出原理の説明図。
【図２４】検出部及びパターンプレートの他の構成例。
【図２５】検出部及びパターンプレートの他の構成例。
【図２６】パターンプレートと検出部との他の配置例。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、以下では、本発明をＨＳＳＴ磁気浮上式交通システムに適用した場合を説明するが、本発明の適用可能な実施形態がこれに限定されるものではない。
【００１６】
［システム構成］
図１は、本実施形態における列車位置検出システム１の構成例である。図１（ａ）は、列車５の側方から見た列車位置検出システム１の概略を示す図であり、図１（ｂ）は、列車５の進行方向に対する断面概略図である。
【００１７】
図１によれば、列車位置検出システム１は、ＨＳＳＴ磁気浮上式交通システムに適用され、列車５の走行路３に沿って設置されたパターンプレート１０と、列車５の先頭車両の前方下部に設けられてパターンプレート１０を非接触で検出する検出部２０と、列車５に搭載された車上装置４０とを備えて構成される。
【００１８】
図２は、パターンプレート１０の構造例を示す図である。図２に示すように、パターンプレート１０は、多数のスリット（切欠）を有するスリット板であり、スリットがある部分（スリット部）１１の幅（進行方向に沿った長さ）と、スリットが無い部分（遮蔽部）１３の幅とが、同一の長さＬ（例えば、３０ｃｍ程度）に形成されている。つまり、パターンプレート１０は、列車５の進行方向に沿って、スリット部１１と遮蔽部１３とが同一間隔Ｌで交互に現れるように形成されている。また、パターンプレート１０は、遮光性を有する部材、例えば非透明樹脂や金属板等によって形成されており、スリットによる開口部を上方に向けて略鉛直に設置されている。
【００１９】
また、パターンプレート１０に形成されるスリット部１１には、深さが異なる３種類のスリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃがあり、深さが浅い順に、スリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃとなっている。スリット部１１Ａは、主に列車速度Ｖの検出に用いられ、これ以外のスリット部１１Ｂ，１１Ｃは、主に列車位置の検出に用いられる。具体的には、スリット部１１Ｂ，１１Ｃは、走行路３中の特定位置（例えば、１０ｋｍ毎や駅等）に形成され、列車５がこの特定位置に位置することを、車上にて検知するためのマーカとしての役割を果たす。
【００２０】
図３，図４は、検出部２０とパターンプレート１０との設置位置関係を示す図である。図３は、検出部２０及びパターンプレート１０を上方から見た図であり、図４は、側方から見た図である。なお、図３において、上方向が列車５の進行方向であり、図４において、右方向が列車５の進行方向である。
【００２１】
図３，図４に示すように、検出部２０は、パターンプレート１０のスリット部１１を検出する５個の検出器３０−１〜３０−５（以下、まとめて「検出器３０」という）を有する。検出器３０は、その検出方向をパターンプレート１０に向けて設けられており、スリット部１１の検出有無を示す検出信号を車上装置４０に出力する。また、これらの検出部２０のうち、検出器３０−１〜３０−３は主に列車速度Ｖの検出に用いられ（Ｎ＝３）、検出器３０−４，３０−５は列車位置の検出に用いられる。
【００２２】
図３に示すように、検出器３０−１〜３０−５の水平方向の位置関係は、検出器３０−１〜３０−３については、パターンプレート１０に沿った方向に、列車５の進行方向前方から検出器３０−１〜３０−３の順に、所定の設置間隔「２Ｌ／３」をおいて設けられている。そして、検出器３０−４，３０−５は、検出器３０−１，３０−２の間であって、検出器３０−１，３０−２それぞれと所定の設置間隔「Ｌ／３」をおいて設けられている。
【００２３】
また、図４に示すように、高さ方向の位置関係は、検出可能なスリット部１１の種類が異なるよう、異なる高さ位置となっている。すなわち、検出器３０−１〜３０−３は、全ての種類のスリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを検出可能な略同じ高さ位置に設けられ、検出器３０−４は、検出器３０−１〜３０−３よりも低い位置であってスリット部１１Ｂ，１１Ｃのみを検出可能な高さ位置に設けられ、検出器３０−５は、検出器３０−４よりも低い位置であってスリット部１１Ｃのみを検出可能な高さ位置に設けられている。
【００２４】
また、本実施形態では、検出器３０として光学式センサが用いられる。図５は、検出器３０として光学式センサを用いた検出部２０の配置構成図である。図５に示すように、各検出器３０は、その間にパターンプレート１０を挟むように対向配置された１組の発光部３１及び受光部３２を有する。発光部３１はレーザ光やＬＥＤ光といったビーム状の光を発射し、受光部３２での受光有無が、スリット部１１の検出有無を表す検出信号Ｆとして出力される。つまり、発光部３１からの発射光が、パターンプレート１０のスリット部１１を通過して受光部３２で受光されると、スリット部１１が「有り（１）」と検出される。また、発光部３１からの発射光が、パターンプレート１０の遮蔽部１３で遮断されて受光部３２で受光されないと、スリット部１１が「無し（０）」と検出される。
【００２５】
そして、車上装置４０は、検出部２０からの検出信号Ｆをもとに、自列車５の走行速度Ｖや進行方向、走行位置を検出する。
【００２６】
［原理］
列車位置検出システム１における検出原理を説明する。但し、以下では、説明の簡単化のため、列車速度Ｖは一定であるとする。
【００２７】
（１）速度検出
まず、列車５の走行速度Ｖの検出原理を説明する。列車速度Ｖは、検出器３０−１〜３０−３からの検出信号Ｆ１〜Ｆ３の変化間隔から検出する。
【００２８】
図６は、走行速度Ｖの検出原理を説明する図である。図６では、上から順に、検出器３０−１〜３０−３それぞれによる検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３と、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３から生成される論理信号Ｒ１，Ｒ２とを示している。
【００２９】
上述のように、列車５が走行している場合、検出器３０では、パターンプレート１０のスリット部１１と遮蔽部１３とが交互に検出される。つまり、検出器３０からの検出信号Ｆは、「１（有り）」と「０（無し）」が交互に変化するパルス信号となる。また、検出器３０−１〜３０−３は、全ての種類のスリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを検出可能であり、スリット部１１と遮蔽部１３とは同一の長さＬに形成されている。このため、検出信号Ｆ１〜Ｆ３のパルス幅（時間間隔）Ｗは、列車５が距離Ｌを走行するのに要する時間となる。また、検出器３０−１〜３０−３は設置間隔「２Ｌ／３」をおいて設けられている。このため、検出信号Ｆ１に対して、距離「２Ｌ／３」に相当する分だけ検出信号Ｆ２の位相が遅れ、この検出信号Ｆ２に対して、距離「２Ｌ／３」に相当する分だけ検出信号Ｆ３の位相が遅れている。
【００３０】
そして、これらの検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３から、論理信号Ｒ１，Ｒ２が生成される。すなわち、論理信号Ｒ１は、検出信号Ｆの立ち上がり／立ち下がりに着目した信号であり、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３のうちの何れかの立ち上がりタイミング或いは立ち下がりタイミングで変化するパルス信号である。この論理信号Ｒ１のパルス幅Ｗａは、列車５が距離「Ｌ／３」を走行するのに要する時間ｔａとなる。例えば、Ｌ＝３０ｃｍとすると、パルス幅Ｗａは、列車５が１０ｃｍを走行するのに要する時間となる。
【００３１】
また、論理信号Ｒ２は、検出信号Ｆの立ち上がりに着目した信号であり、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３のうちの何れかの立ち上がりタイミングで変化するパルス信号である。各検出器３０が設置間隔「２Ｌ／３」をおいて設けられているため、この論理信号Ｒ２のパルス幅Ｗｂは、列車５が距離「２Ｌ／３」を走行するのに要する時間ｔｂとなる。例えば、Ｌ＝３０ｃｍとすると、パルス幅Ｗｂは、列車５が２０ｃｍを走行するのに要する時間となる。
【００３２】
そして、これらの論理信号Ｒ１，Ｒ２から列車５の走行速度Ｖが算出される。つまり、論理信号Ｒ１によれば、列車５の走行速度Ｖａが次式（１）で算出される。
Ｖａ＝Ｗａ／ｔａ
＝（Ｌ／３）／ｔａ ・・（１）
また、論理信号Ｒ２によれば、列車５の走行速度Ｖｂが次式（２）で算出される。
Ｖｂ＝Ｗｂ／ｔｂ
＝（２Ｌ／３）／ｔｂ （２）
このように、検出信号Ｆのパルス幅Ｗより短いパルス幅の論理信号Ｒ１，Ｒ２を生成し、この論理信号Ｒ１，Ｒ２のパルス幅Ｗａ，Ｗｂから、列車５の走行速度Ｖを算出する。
【００３３】
ところで、検出信号Ｆのパルス幅Ｗは時間間隔であるため、列車５の走行速度Ｖによって異なる。具体的には、速度Ｖが遅いほど、検出信号Ｆのパルス幅Ｗが長くなる。そこで、本実施形態は、現在の走行速度Ｖに応じて、速度算出に用いる論理信号Ｒ１，Ｒ２を使い分ける。具体的には、「高速」及び「低速」の２つの速度域を定め、現在の速度Ｖが「高速」の速度域では論理信号Ｒ２を用いた速度算出を行い、「低速」の速度域では論理信号Ｒ１を用いた速度算出を行う。つまり、速度Ｖが低い場合には、パルス幅が短いほうの論理信号Ｒ１を用いて速度算出を行い、速度が速い場合には、パルス幅が長いほうの論理信号Ｒ２を用いて速度算出を行う。例えば、全速度域を論理信号Ｒ２のみでカバーしようとすると、徐行又は停止に近い速度で走行している場合には、パルス幅が非常に長くなり走行速度Ｖの検出精度が劣化する。このため、速度域に応じて論理信号Ｒ１，Ｒ２を使い分けることで、走行速度Ｖの検出精度を高めることができる。
【００３４】
（２）進行方向判定
次に、列車５の進行方向の検出原理を説明する。列車５の進行方向は、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の値の変化から検出する。
【００３５】
図７は、進行方向の検出原理を説明する図である。図７では、上から順に、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３、検出論理値を示している。
【００３６】
「検出論理値」は、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３それぞれの値（１／０）の組合せ（すなわち、各検出器３０−１〜３０−３での検出状態（有り／無し）の組合せ）を表す値であり、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３それぞれの値を重み付けした合計値である。検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３それぞれの重み付けは、「１」，「２」，「４」とする。つまり、検出論理値は、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の値の並びを、検出信号Ｆ１の値を最下位ビットとした３ビットとみなした値に相当する。そして、列車５が正常に走行しているときに取り得る検出信号Ｆの値の組合せ及び対応する検出論理値は、「１」〜「６」の６種類となる。
【００３７】
列車５が走行しているときには、検出信号Ｆが周期的に変化することから、検出信号Ｆの値の組合せである検出論理値は周期的に変化する。この検出論理値の変化パターンは、列車５の進行方向によって異なる。つまり、図３に示した配置位置関係のように、検出器３０−１を先頭側として列車５が走行している場合には、検出論理値の変化パターンは図７に示すとおりである。ところが、列車５が逆方向に走行している場合、すなわち、検出器３０−３を先頭側として列車５が走行している場合には、検出論理値の変化パターンは、図８に示すようになる。
【００３８】
図８は、列車５が逆方向に走行している場合の検出信号Ｆを示す図である。図８では、上から順に、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３から生成される論理信号Ｒ１，Ｒ２、検出論理値を示している。
【００３９】
この場合、進行方向に対する検出器３０の配置順は、先頭側から検出器３０−３，３０−２，３０−１の順となる。つまり、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の位相は、図７に示した場合とは逆に、検出信号Ｆ３に対して、距離「２Ｌ／３」に相当する分だけ検出信号Ｆ２の位相が遅れ、この検出信号Ｆ２に対して、距離「２Ｌ／３」に相当する分だけ検出信号Ｆ１の位相が遅れている。従って、検出論理値の変化パターンは、図７に示した場合と異なる。
【００４０】
このように、検出論理値の変化パターンは、列車５の進行方向、及び、検出器３０−１〜３０−３の配置順によって決まる。このため、検出器３０−１〜３０−３それぞれからの検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３から求められる検出論理値の変化パターンを、列車５の進行方向及び検出器３０−１〜３０−３の配置順によって定まる変化パターンと比較することで、列車の進行方向（正／逆方向）を判定することができる。
【００４１】
（３）位置検出原理
続いて、列車位置の検出原理を説明する。列車位置は、検出信号Ｆ２，Ｆ４，Ｆ５の変化から検出する。
【００４２】
図９は、列車位置の検出原理を説明する図である。図９では、上から順に、パターンプレート１０におけるスリット部１１の配置順、検出信号Ｆ１〜Ｆ５、論理信号Ｃ，Ｄを示している。パターンプレート１０は、進行方向に沿って、スリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，Ａの順に現れるように形成されている。
【００４３】
ところで、検出器３０−１〜３０−３は、スリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの全てを検出可能であり、従って、検出信号Ｆ１〜Ｆ３のパルスは、スリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの何れかの検出によるパルスである。また、検出器３０−４は、スリット部１１Ｂ，１１Ｃのみを検出可能であり、従って、検出信号Ｆ４のパルスは、スリット部１１Ｂ，１１Ｃの何れかの検出によるパルスである。また、検出器３０−５は、スリット部１１Ｃのみを検出可能であり、従って、検出信号Ｆ５のパルスは、スリット部１１Ｃの検出によるパルスである。
【００４４】
また、検出器３０−４，３０−５は、検出器３０−２に対して進行方向前方に設置間隔「Ｌ／３」をおいて設けられている。このため、検出信号Ｆ４，Ｆ５の立ち上がりタイミングが、検出信号Ｆ２の対応するパルスの立ち上がりに対して、距離「Ｌ／３」に相当する分だけ進んでいる。
【００４５】
そして、論理信号Ｃは検出信号Ｆ２，Ｆ４から生成され、論理信号Ｄは検出信号Ｆ２，Ｆ５から生成される。つまり、論理信号Ｃは、検出信号Ｆ２の立ち上がりタイミングで、検出信号Ｆ４の値に変化する信号（すなわち、該タイミングで検出信号Ｆ４の値をラッチした信号）である。また、論理信号Ｄは、検出信号Ｆ２の立ち上がりタイミングで、検出信号Ｆ５の値に変化する信号（すなわち、該タイミングで検出信号Ｆ５の値をラッチした信号）である。つまり、論理信号Ｃは、スリット部１１Ｂ，１１Ｃの検出有無を表す信号であり、論理信号Ｄは、スリット部１１Ｃの検出有無を表す信号とみなせる。
【００４６】
そして、論理信号Ｃ，Ｄの値の組合せから、検出したスリット部１１の種類が、スリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの何れであるかを判断できる。すなわち、論理信号Ｃ，Ｄがともに「０」ならば、スリット部１１Ａを検出したと判断でき、論理信号Ｃが「１」且つ論理信号Ｄが「０」ならば、スリット部１１Ｂを検出したと判断でき、論理信号Ｃ，Ｄともに「１」ならば、スリット部１１Ｃを検出したと判断できる。
【００４７】
このように、論理信号Ｃ，Ｄの値の組合せからスリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの何れを検出したかを判断できる。そして、判断したスリット部１１の種類から、列車５の位置を検出することができる。例えば、走行路途中の特定位置（例えば、キロ程での１０ｋｍ地点）に対応するスリット部１１をスリット部１１Ｂとし、それ以外のスリット部１１はスリット部１１Ａとすることで、スリット部１１Ｂの検出によってこの特定位置への到達を検出できる。更に、特定位置に複数種類のスリット部１１を予め定められた順序で配置しておくことで、検出したスリット部１１の種類や順序から、特定位置の手前側や前方側といった特定位置に対する列車５の相対的な位置を検出することができる。
【００４８】
本実施形態では、列車５を所定の停止位置に停止させる停止制御に用いる。具体的には、スリット部１１Ａを通常スリットとし、スリット部１１Ｂ，１１Ｃを位置検出用の特別スリットとする。そして、停止位置（特定位置）の近傍に、特別スリットであるスリット部１１Ｂ，１１Ｃを所定の順序で配置しておき、このスリット部１１Ｂ，１１Ｃの検出によって、停止位置への接近や到達、通過といった停止位置に対する列車５の相対位置を検出する。
【００４９】
図１０は、停車駅の停止位置近傍におけるパターンプレート１０の形成例を示す図である。図１０に示すように、パターンプレート１０は、列車５の停止位置の近傍では、進行方向に沿って、スリット部１１Ｂ，１１Ａ，１１Ｃの順に現れるように形成されている。なお、この近傍区域以外では、スリット部１１Ａのみが形成されている。
【００５０】
また、この停止位置に対する列車５の相対的な位置を検出するため、図１１に示すように、停止位置を基準とした検出区域が定められる。すなわち、検出区域として、停止位置を含む到達域と、この到達域の進行方向手前側に隣接する接近域と、到達域の進行方向前方側に隣接する通過域とが定められる。そして、各検出区域とパターンプレート１０の各スリット部１１との位置関係は、図１２〜図１４に示すように構成されている。
【００５１】
図１２は、到達域とパターンプレート１０の各スリット部１１との位置関係を説明する図である。図１２に示すように、列車５が定められた停止位置に停車したときの検出器３０−２の検出位置を「ジャスト地点」とし、このジャスト地点を中心とする長さ「２Ｌ」の範囲が到達域となる。すなわち、ジャスト地点が、スリット部１１Ａの前方側の内縁１２ｃに一致する。そして、スリット部１１Ａの手前側の内縁１２ｂの位置から、次のスリット部１１Ｃの手前側の内縁１２ｄの位置までの範囲が到達域となる。
【００５２】
図１３は、接近域とパターンプレート１０の各スリット部１１との位置関係を示す図である。図１３に示すように、到達域の手前に隣接する長さ「２Ｌ」の区域が接近域となる。つまり、スリット部１１Ｂの手前側の内縁１２ａの位置から、到達域の開始位置、すなわち次のスリット部１１Ａの手前側の内縁１２ｂの位置までの範囲が、接近域となる。
【００５３】
図１４は、通過域とパターンプレート１０の各スリット部１１との位置関係を示す図である。図１４に示すように、到達域の前方側に隣接する区域が通過域となる。つまり、到達域の終了位置、すなわちスリット部１１Ｃの手前側の内縁１２ｄの位置から、次のスリット部１１Ａの手前側の内縁１２ｅの位置までの範囲が、通過域となる。
【００５４】
図１５は、停止位置近傍での列車位置の検出を説明する図である。図１５では、上から順に、パターンプレート１０における各スリット部１１の形成順、検出信号Ｆ１〜Ｆ５、論理信号Ｃ，Ｄを示している。停止位置近傍では、パターンプレート１０は、進行方向に沿って、スリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ａ，１１Ｃ，１１Ａ，・・・の順に現れるように形成されている。
【００５５】
先ず、列車５の位置が停止位置から充分手前側である場合、スリット部１１Ａが繰り返し検出されるため、検出信号Ｆ４，Ｆ５は「０」のままで変化せず、従って、論理信号Ｃ，Ｄは「０」のままで変化しない。
【００５６】
そして、列車５が停止位置に接近すると、検出器３０−４がスリット部１１Ｂを検出して検出信号Ｆ４が「０」から「１」に変化し（立ち上がり）、次いで、検出器３０−２がこのスリット部１１Ｂを検出して検出信号Ｆ２が「０」から「１」に変化する（立ち上がる）。つまり、この検出信号Ｆ２の立ち上がりタイミングｔ１において、検出信号Ｆ４は「１」であり、検出信号Ｆ５は「０」である。従って、タイミングｔ１では、論理信号Ｃが「０」から「１」へ変化し（立ち上がり）、論理信号Ｄは「０」のままで変化しない。また、このタイミングｔ１は、検出器３０−２がスリット部１１Ｂの手前側の内縁１２ａを検出したタイミングであり、図１３に示したように、接近域の開始位置に該当する。
【００５７】
次いで、検出器３０−２がその次のスリット部１１Ａを検出して検出信号Ｆ２が「０」から「１」に変化するが（立ち上がり）、この検出信号Ｆ２の立ち上がりタイミングｔ２では、検出器３０−４，３０−５はスリット部１１Ａを検出不可能なので検出信号Ｆ４，Ｆ５はともに「０」である。つまり、論理信号Ｃが「１」から「０」へ変化し（立ち下がり）、論理信号Ｄは「０」のままである。また、このタイミングｔ２は、検出器３０−２がスリット部１１Ａの手前側の内縁１２ｂを検出したタイミングであり、図１３に示したように、接近域の終了位置に該当するとともに、到達域の開始位置に該当する。
【００５８】
続いて、検出器３０−４，３０−５がその次のスリット部１１Ｃを検出して検出信号Ｆ４，Ｆ５が「０」から「１」に変化し（立ち上がり）、続いて、検出器３０−２がこのスリット部１１Ｃを検出して検出信号Ｆ２が「０」から「１」に変化する（立ち上がる）。つまり、この検出信号Ｆ２の立ち上がりタイミングｔ３では、検出信号Ｆ４，Ｆ５はともに「１」である。従って、論理信号Ｃ，Ｄが、ともに「０」から「１」へ変化する（立ち上がる）。また、このタイミングｔ３は、検出器３０−２がスリット部１１Ｃの手前側の内縁１２ｄを検出したタイミングであり、図１４に示したように、到達域の終了位置に該当するとともに、通過域の開始位置に該当する。
【００５９】
その後、検出器３０−２がその次のスリット部１１Ａを検出して検出信号Ｆ２が「１」に変化するが（立ち上がり）、この検出信号Ｆ２の立ち上がりタイミングｔ４では、検出器３０−４，３０−５はスリット部１１Ａを検出不可能であるので検出信号Ｆ４，Ｆ５はともに「０」である。従って、論理信号Ｃ，Ｄが、ともに「１」から「０」に変化する（立ち下がる）。また、この検出信号Ｆ２の立ち上がりタイミングｔ４は、図１４に示したように、スリット部１１Ａの手前側の内縁１２ｅを検出したタイミングであり、通過域の終了位置に該当する。
【００６０】
このように、論理信号Ｃ，Ｄの組合せの変化から、列車５が停止位置に接近し、到達した後、通過していくといった、停止位置に対する相対位置の変化を検出できる。つまり、タイミングｔ１〜ｔ２の期間では、列車５は接近域に位置していると判定し、タイミングｔ２〜ｔ３の期間では、到達域に位置していると判定し、タイミングｔ３〜ｔ４の期間では、通過域に位置していると判定する。
【００６１】
［機能構成］
図１６は、車上装置４０の機能構成を示すブロック図である。図１６によれば、車上装置４０は、機能的には、処理部１００と、記憶部３００と、通信部２００とを有する。
【００６２】
処理部１００は、例えばＣＰＵ等の演算装置で実現され、記憶部３００に記憶されたプログラムやデータ、検出部２０からの検出信号Ｆ等に基づいて、車上装置４０を構成する各部への指示やデータ転送を行い、車上装置４０の全体制御を行う。また、処理部１００は、速度算出部１１０と、進行方向判定部１２０と、停止位置判定部１３０と、走行制御部１４０とを有し、車上制御プログラム３１０に従った車上制御処理を行う。
【００６３】
車上制御処理では、処理部１００は、検出部２０が有する検出器３０−１〜３０−５それぞれからの検出信号Ｆ１〜Ｆ５を所定のサンプリング時間間隔（例えば、０．５ｓ）で取得し、取得した信号値に基づく処理を行う。取得した検出信号Ｆについては、現在からさかのぼって過去の所定期間（例えば、６０秒）の間のデータが、検出信号データ３４０として随時記憶更新される。
【００６４】
図１７は、検出信号データ３４０のデータ構成の一例を示す図である。図１７によれば、検出信号データ３４０は、検出時刻３５１毎に、検出信号Ｆ１〜Ｆ５それぞれの値である検出状態３５２と、検出論理値３５３とを対応付けて格納している。検出論理値３５３は、対応する検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３それぞれの検出状態３５２を、重み付けテーブル３２０に従って重み付けした値である。
【００６５】
図１８は、重み付けテーブル３２０のデータ構成の一例を示す図である。図１８によれば、重み付けテーブル３２０は、検出信号３２１それぞれについて、重み３２２を対応付けて格納している。
【００６６】
速度算出部１１０は、検出部２０からの検出信号Ｆに基づいて、自列車５の走行速度Ｖを算出する。具体的には、速度域が「低速」ならば、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の何れかの立ち上がり或いは立ち下がりのタイミングで変化する論理信号Ｒ１を生成し、このパルス幅Ｗａから速度Ｖａを算出する。つまり、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３それぞれの立ち上がりタイミング及び立ち下がりタイミングを検出し、この立ち上がり／立ち下がりタイミングの検出間隔ｔａ、及び、この検出間隔ｔａに相当する距離「Ｌ／３」から、式（１）に従って速度Ｖａを算出し、列車速度Ｖとする。一方、速度域が「高速」ならば、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の何れかの立ち上がりタイミングで変化する論理信号Ｒ２を生成し、このパルス幅Ｗｂから列車の速度Ｖｂを算出する。つまり、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３それぞれの立ち上がりタイミングを検出し、この立ち上がりタイミングの検出間隔ｔｂ、及び、この検出間隔ｔｂに相当する距離「２Ｌ／３」から、式（２）に従って速度Ｖｂを算出し、列車速度Ｖとする。
【００６７】
進行方向判定部１２０は、検出部２０からの検出信号Ｆに基づいて、自列車５の進行方向を判定する。具体的には、過去所定期間分の検出論理値の変化パターンが、変化パターンテーブル３３０にて定義される変化パターンに一致するかを判断し、一致すると判断した方向を、列車５の進行方向と判定する。
【００６８】
図１９は、変化パターンテーブル３３０のデータ構成の一例を示す図である。図１９によれば、変化パターンテーブル３３０は、列車の進行方向３３１毎に、検出論理値の変化パターン３３２を対応付けて格納している。この検出論理値の変化パターン３３２は、検出部２０における各検出部２０の配置順、及び、各検出部２０による検出信号Ｆの重み付けによって決まるものである。
【００６９】
停止位置判定部１３０は、検出部２０からの検出信号Ｆに基づいて、自列車５の位置を検出する。具体的には、検出信号Ｆ２の立ち上がりタイミングで検出信号Ｆ４の値に変化する論理信号Ｃを生成するとともに、検出信号Ｆ２の立ち上がりタイミングで検出信号Ｆ５の値に変化する論理信号Ｄを生成し、この論理信号Ｃ，Ｄの値の組合せから、自列車５が位置する検出区域を判断する。
【００７０】
つまり、検出信号Ｆ２の立ち上がりタイミングを検出し、この立ち上がりタイミングでの検出信号Ｆ４，Ｆ５の値の組合せの変化から、列車５が、接近域、到達域そして通過域と順に通過したことを検出する。すなわち、検出信号Ｆ４，Ｆ５がともに「０」である状態から、検出信号Ｆ４が「１」且つ検出信号Ｆ５が「０」に変化すると、自列車５が接近域に進入したと検出する。次いで、検出信号Ｆ４が「１」且つ検出信号Ｆ５が「０」である状態から、検出信号Ｆ４，Ｆ５がともに「０」に変化すると、自列車５が到達域に進入したと検出する。続いて、検出信号Ｆ４，Ｆ５がともに「０」の状態からともに「１」に変化すると、自列車５が通過域に進入したと検出する。その後、検出信号Ｆ４，Ｆ５がともに「１」の状態からともに「０」に変化すると、自列車５が通過域から進出したと検出する。
【００７１】
走行制御部１４０は、速度算出部１１０によって算出された速度Ｖや、停止位置判定部１３０によって判定された位置等をもとに、自列車５の走行を制御する。
【００７２】
図１６に戻り、通信部２００は、例えばスペクトラム拡散方式の無線通信を行う無線通信装置であり、外部装置（主に、他の列車の車上装置や地上装置等）との通信を制御する。
【００７３】
記憶部３００は、ＲＯＭやＲＡＭ、ハードディスク等で実現される記憶装置であり、処理部１００が車上装置４０を統合的に制御するためのシステムプログラムや、各種機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶しているとともに、処理部１００の作業領域として用いられ、処理部１００が各種プログラムに従って実行した演算結果や、検出部２０からの検出信号等が一時的に格納される。本実施形態では、記憶部３００には、プログラムとして車上制御プログラム３１０が記憶されるとともに、データとして、重み付けテーブル３２０と、変化パターンテーブル３３０と、検出信号データ３４０とが記憶される。
【００７４】
［処理の流れ］
図２０は、処理部１００が実行する車上制御処理を説明するフローチャートである。図２０によれば、処理部１００は、先ず、初期設定として、速度域を「低速」に設定する（ステップＡ１）。また、停止位置判定部１３０が、位置検出処理を開始する（ステップＡ３）。
【００７５】
次いで、速度算出部１１０が、列車速度の算出を行う。すなわち、現在の速度域が「低速」ならば（ステップＡ５：低速）、検出部２０からの検出信号Ｆ１〜Ｆ３の何れかについて、立ち上がり／立ち下がりを検出したかを判断する。何れかの検出信号Ｆの立ち上がり／立ち下がりを検出したならば（ステップＡ７：ＹＥＳ）、前回の立ち上がり／立ち下がりの検出からの経過時間ｔａを取得し（ステップＡ９）、取得した時間ｔａと距離「Ｌ／３」とから速度Ｖａを算出し、列車５の走行速度Ｖとする（ステップＡ１１）。そして、判定した走行速度Ｖが所定の閾値Ｖｔｈ以上ならば（ステップＡ１３：ＹＥＳ）、速度域を「高速」に変更する（ステップＡ１５）。
【００７６】
一方、現在の速度域が「高速」ならば（ステップＡ５：高速）、速度算出部１１０は、検出部２０からの検出信号Ｆ１〜Ｆ３の何れかについて、立ち上がりを検出したか否かを判断する。何れかの検出信号Ｆ１〜Ｆ３の立ち上がりを検出したならば（ステップＡ１７：ＹＥＳ）、前回の立ち上がりの検出からの経過時間ｔｂを取得し（ステップＡ１９）、取得した時間ｔｂと距離「２Ｌ／３」とから速度Ｖｂを算出し、列車５の走行速度Ｖとする（ステップＡ２１）。そして、判定した走行速度Ｖが所定の閾値Ｖｔｈ未満ならば（ステップＡ２３：ＹＥＳ）、速度域を「低速」に変更する（ステップＡ２５）。なお、このとき、判定した速度Ｖが所定の超低速（例えば、１０ｃｍ／ｓ）以下のときには「停止」と見なすことにしても良い。
【００７７】
また、進行方向判定部１２０が、列車５の進行方向の判定を行う。すなわち、検出部２０からの検出信号Ｆ１〜Ｆ３の何れかについて、立ち上がり／立ち下がりを検出したかを判断し、立ち上がり／立ち下がりを検出したならば（ステップＡ２７：ＹＥＳ）、各検出信号Ｆ１〜Ｆ３の値の組合せに対応する検出論理値を算出する（ステップＡ２９）。そして、過去所定期間分の検出論理値の変化パターンから列車５の進行方向を判定する（ステップＡ３１）。
【００７８】
その後、処理部１００は、車上制御を終了するか否かを判断し、終了しないならば（ステップＡ３３：ＮＯ）、ステップＡ５に戻り、同様の処理を繰り返す。終了するならば（ステップＡ３３：ＹＥＳ）、停止位置判定部１３０が実行中の位置検出処理を終了させた後、車上制御処理を終了する。
【００７９】
図２１は、位置検出処理を説明するフローチャートである。図２１によれば、停止位置判定部１３０は、先ず、検出信号Ｆ２の立ち上がりを検出したかを判断し、立ち上がりを検出したならば（ステップＢ１：ＹＥＳ）、その時点での検出信号Ｆ４，Ｆ５の値を取得する（ステップＢ３）。そして、取得した検出信号Ｆ４の値が「１」且つ検出信号Ｆ５の値が「０」ならば（ステップＢ５：ＹＥＳ）、自列車５が接近域に進入したと判定する（ステップＢ７）。
【００８０】
続いて、検出信号Ｆ２の立ち上がりを検出したかを判断し、立ち上がりを検出したならば（ステップＢ９：ＹＥＳ）、その時点での検出信号Ｆ４，Ｆ５の値を取得し（ステップＢ１１）。そして、取得した検出信号Ｆ４，Ｆ５の値がともに「０」ならば（ステップＢ１３：ＹＥＳ）、自列車５が接近域を進出して到達域に進入したと判定する（ステップＢ１５）。
【００８１】
その後、検出信号Ｆ２の立ち上がりを検出したかを判断し、立ち上がりを検出したならば（ステップＢ１７：ＹＥＳ）、その時点での検出信号Ｆ４，Ｆ５の値を取得する（ステップＢ１９）。そして、取得した検出信号Ｆ４，Ｆ５の値がともに「１」ならば（ステップＢ２１：ＹＥＳ）、自列車５が到達域を進出して通過域に進入したと判定する（ステップＢ２３）。
【００８２】
更に、検出信号Ｆ２の立ち上がりを検出したかを判断し、立ち上がりを検出したならば（ステップＢ２５）、その時点での検出信号Ｆ４，Ｆ５の値を取得する（ステップＢ２７）。そして、取得した検出信号Ｆ４，Ｆ５の値がともに「０」ならば（ステップＢ２９：ＹＥＳ）、自列車５が通過域を進出したと判定する（ステップＢ３１）。
【００８３】
その後、位置検出を終了するか否かを判断し、終了しないならば（ステップＢ３３：ＮＯ）、ステップＢ１に戻り、同様の処理を繰り返す。終了するならば（ステップＢ３３：ＹＥＳ）、位置検出処理を終了する。
【００８４】
［作用・効果］
このように、本実施形態によれば、走行路３には、深さが異なる３種類のスリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃが形成されたパターンプレート１０が配置されるとともに、列車５には、パターンプレート１０のスリット部１１を検出する複数の検出器３０−１〜３０−５が設けられている。
【００８５】
検出器３０は、その高さ位置が異なることで検出可能なスリット部１１の種類が異なる。すなわち、検出器３０−１〜３０−３は、全ての種類のスリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを検出可能な略同じ高さ位置に設けられ、検出器３０−４は、検出器３０−１〜３０−３よりも低い位置であってスリット部１１Ｂ，１１Ｃのみを検出可能な高さ位置に設けられ、検出器３０−５は、検出器３０−４よりも低い位置であってスリット部１１Ｃのみを検出可能な高さ位置に設けられている。また、パターンプレート１０は、駅間ではスリット部１１Ａのみが現れ、停車駅の停止位置近傍ではスリット部１１Ｂ，１１Ａ，１１Ｃが順に現れるように構成されている。
【００８６】
これにより、車上装置４０では、各検出器３０−２，３０−４，３０−５による検出信号Ｆ２，４，５から検出しているスリット部１１の種類を判定し、スリット部１１Ｂ，１１Ａ，１１Ｃが順に検出されることで、停止位置への接近、到達、通過といった停止位置に対する列車５の相対的な位置を検出することができる。
【００８７】
また、パターンプレート１０は、スリットが有る部分（スリット部１１）と無い部分（遮蔽部１３）とが進行方向に沿って同一間隔で繰り返し現れるように形成されているとともに、検出器３０−１〜３０−３は、進行方向に沿って所定の設置間隔２Ｌ／３をおいて設けられている。これにより、車上装置４０では、検出器３０−１〜３０−３による検出信号１〜３から、列車速度Ｖを検出することができる。
【００８８】
このように、本実施形態では、車上側において、自列車５の速度Ｖを検出するとともに、停止位置に接近したときにこの停止位置に対する相対的な位置を検出することができる。このとき、地上側には、スリット板であるパターンプレート１０を配置するのみで済むため、速度検出及び位置検出の両方が簡易な地上設備で実施できる。また、車上側では、スリット部１１を検出するといった簡易な方法で、列車位置検出及び速度検出の両方を行うことができる。
【００８９】
［変形例］
なお、本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
【００９０】
（Ａ）スリット部１１の配置
例えば、上述の実施形態では、停止位置（特定位置）の近傍には、図１０に示したように、スリット部１１Ｂ，１１Ａ，１１Ｃの順に１つずつ配置されてパターンプレート１０が構成されるとしたが、これを、例えば、図２２に示すように、スリット部１１Ｂ，１１Ａ，１１Ｃそれぞれが２つずつ連続して配置されるといったように、各種類のスリット部１１が連続して複数配置されるように構成しても良い。
【００９１】
（Ｂ）検出論理値を用いた位置検出
また、各検出区域（接近域、到達域及び通過域）での位置検出を、検出論理値と組み合わせることで、更に精度良く行うことにしても良い。具体的には、図２３に示すように、各検出区域（接近域、到達域及び通過域）において取り得る検出論理値の種類は６種類であり、何れの検出区域においても同じ変化パターンとなっている。例えば、Ｌ＝３０ｃｍとすると、各検出区域の長さは６０ｃｍ（＝２Ｌ）であり、検出論理値と組み合わせることで、１０ｃｍ（＝６０ｃｍ／６）の精度での位置検出が可能となる。
【００９２】
（Ｃ）位置検出用の検出器３０の数
また、上述の実施形態では、位置検出に用いる検出器３０を検出器３０−４，３０−５の２個としたが、１個でも良いし、３個以上でも良い。この場合、位置検出に用いる検出器３０の数に応じて、パターンプレート１０に形成するスリット部１１の種類を増減する。
【００９３】
（Ｃ−１）１個
例えば、図２４は、位置検出用の検出器３０を「１個」とした場合の、検出部２０及びパターンプレート１０の構成を示す図である。図２４では、検出部２０は４個の検出器３０−１〜３０−４を有し、これらの４個の検出器３０のうち、検出器３０−４が位置検出に用いられる。また、パターンプレート１０には、２種類のスリット部１１Ａ，１１Ｂが形成される。そして、検出器３０−１〜３０−３は、全てのスリット部１１Ａ，１１Ｂを検出可能な高さ位置に設けられ、検出器３０−２は、スリット部１１Ｂのみを検出可能な高さ位置に設けられている。
【００９４】
（Ｃ−２）３個
また、図２５は、位置検出用の検出器３０を「３個」とした場合の、検出部２０及びパターンプレート１０の構成を示す図である。図２５では、検出部２０は６個の検出器３０−１〜３０−６を有し、これらの６個の検出器３０のうち、３個の検出器３０−４〜３０−６が位置検出に用いられる。また、パターンプレート１０には、４種類のスリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄが形成される。スリット部１１Ｄは、スリット部１１Ｃよりも深い深さに形成されている。そして、検出器３０−１〜３０−３は、全てのスリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄを検出可能な高さ位置に設けられ、検出器３０−４は、スリット部１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄのみを検出可能な高さ位置に設けられ、検出器３０−５は、スリット部１１Ｃ，１１Ｄのみを検出可能な高さ位置に設けられ、検出器３０−６は、検出器４，５の下方であって、スリット部１１Ｄのみを検出可能な高さ位置に設けられている。
【００９５】
（Ｄ）速度検出用の検出器３０の数
また、上述の実施形態では、速度検出に用いる検出器３０を検出器３０−１〜３０−３の３個としたが（Ｎ＝３）、４個以上としても良い（Ｎ＞３）。この場合、Ｎ個（Ｎ＞３）の検出器３０は、設置間隔「Ｌ・（Ｎ−１）／Ｎ」をおいて進行方向に沿って設けられる。そして、このＮ個の各検出器３０からの検出信号の立ち上がり／立ち下がりタイミングの検出間隔ｔａは「Ｌ／Ｎ」の距離を走行するのに要する時間に相当し、列車速度Ｖは「（Ｌ／Ｎ）／ｔａ」で算出される。
【００９６】
（Ｅ）検出器３０を実現するセンサ
また、検出器３０に用いる光学式センサを、送受信式ではなく反射式としても良い。更に、検出器３０を、光学式以外の検出原理のセンサ、例えば磁気式センサで実現することにしても良い。検出器３０を磁気式センサで実現する場合、パターンプレート１０は、磁気式センサで検出可能な部材、例えば鉄等の導電性を有する金属等で形成する。
【００９７】
（Ｆ）パターンプレート１０と検出部２０との設置位置関係
また、パターンプレート１０と検出部２０との位置関係を、例えば図２６に示すようにしても良い。図２６では、パターンプレート１０は略水平に配置され、検出部２０は、このパターンプレートの上方或いは下方側から対向するように設けられる。
【符号の説明】
【００９８】
１ 列車位置検出システム
１０ パターンプレート
１１（１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ） スリット部、１３ 遮蔽部
２０ 検出部
３０（３０−１〜３０−５） 検出器
３１ 発光部、３２ 受光部
４０ 車上装置
１００ 処理部
１１０ 速度算出部、１２０ 進行方向判定部
１３０ 停止位置判定部、１４０ 走行制御部
２００ 通信部
３００ 記憶部
３１０ 車上制御プログラム、３２０ 重み付けテーブル
３３０ 変化パターンテーブル、３４０ 検出信号データ
３ 走行路、５ 列車
【技術分野】
【０００１】
本発明は、列車位置検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、列車の位置を検出する方法として、車輪の回転数を計数する方法が知られている。現在開発が進んでいる磁気浮上式鉄道では、低速走行時には車輪を接地させて走行するが、高速走行時には車両が浮上して走行するため、車輪の回転数を計数することによる位置検出は不可能である。そこで、この浮上走行時の位置検出として、推進コイルに誘起される速度起電力に基づく位置検出と、バックアップとして、走行に伴って通過する地上側の浮上・案内コイルの数をカウントすることによる位置検出とを組み合わせる方法が、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３２８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えば駅ホームへの停車時など列車を所定位置に停止させる定位置停止制御では、停止目標点の手前に所定間隔で設置された地上子（マーカ）からの信号を車上で受信し、駅の停止点までの定位置停止パターンを発生させ、列車はこのパターンによって停止点までの減速制御を行う方法が一般的であった。この減速制御用の地上子の数は、停止点に設けられたものを含めて３〜４個が標準である。更に、停止目標点付近では、車上からの信号を地上に設けられた２，３個のループコイルで受信することで、ショート、ジャスト、オーバーといった列車の停止状態（停止目標点に対する実際の停止位置）が判定される。これは、例えばホームドアが設置されている駅ホームでは、車両ドアをホームドアに一致させるために必要な判定である。しかしながら、この方法では、駅ホームごと（更には、上り／下りの別ごと）に、減速制御用の地上子、及び、停止状態の判定用のループコイルを有する地上装置を設置する必要があり、設置コストや保守に要するコストがかかっていた。本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、車上側での簡易且つ高精度の位置検出を実現するとともに、位置検出に要する地上側及び車上側の装置の簡素化を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための第１の発明は、
光学式センサ又は磁気式センサでなる検出器（例えば、図３の検出器３０）による検出が可能な検出可能部材で構成され、切欠のある部分（例えば、図３のスリット部１１）と無い部分（例えば、図３の遮蔽部１３）とが同一の長さＬで、走行方向に沿って繰り返し出現するパターンプレート（例えば、図３のパターンプレート１０）を走行路（例えば、図１の走行路３）に配置して具備し、
前記パターンプレートの切欠部分には、通常切欠部分（例えば、図２のスリット部１１Ａ）と、切欠の深さが前記通常切欠部分よりも深い前記走行路中の特定位置を特定するための位置特定用切欠部分（例えば、図２のスリット部１１Ｂ，１１Ｃ）との２種類があり、
前記走行路を走行する列車（例えば、図１の列車５）に、
前記パターンプレートの切欠部分の出現を判定するために、Ｎ個（Ｎ≧３）の前記検出器を前記パターンプレートに沿った方向に間隔Ｄ＝（Ｎ−１）・Ｌ／Ｎで配列して有する第１の検出部（例えば、図３の検出器３０−１〜３０−３）と、
前記通常切欠部分の出現が判定不可能であり、且つ、前記位置特定用切欠部分の出現を判定可能な位置に前記検出器を有する第２の検出部（例えば、図３の検出器３０−４，３０−５）と、
前記第１の検出部の検出状態が、当該列車がα・Ｌ／Ｎ（αは１以上Ｎ未満の整数）の移動長移動する毎に表れる所定の検出論理パターンとなったことを検出することでα・Ｌ／Ｎの移動長分の移動を検出する移動検出部（例えば、図１６の速度算出部１１０）と、
前記第２の検出部の検出状態を用いて、当該列車が前記特定位置に位置するか否かを判定する特定位置判定部（例えば、図１６の停止位置判定部１３０）と、
を有する検出装置（例えば、図１，図１６の車上装置４０）を設け、
前記走行路を走行する列車が独自に列車位置を検出する列車位置検出システム（例えば、図１の列車位置検出システム１）である。
【０００６】
この第１の発明によれば、地上側には、切欠が有る部分と無い部分とが同一長さＬで走行方向に沿って繰り返し出現するパターンプレートが走行路に配置される。そして、車上側では、検出器によるパターンプレートの切欠部分の検出状態から、自列車が特定位置に位置するか否かが判定される。つまり、地上側には、パターンプレートを設置するのみで済むため、地上側の設備費用を安価にできるとともに、保守作業を簡易なものにできる。また、車上側では、パターンプレートの切欠部分を検出するといった簡易な方法によって、自列車の位置を独自に検出することができる。
【０００７】
当該列車と特定位置との相対位置を判定するためには、例えば次のような構成としても良い。すなわち、第２の発明として、第１の発明の列車位置検出システムであって、
前記特定位置判定部は、前記第１の検出部が有する前記検出器と前記第２の検出部が有する前記検出器との相対位置関係と、前記第１の検出部の検出状態と、前記第２の検出部の検出状態とに基づいて、当該列車と前記特定位置との相対位置を判定する手段（例えば、図１６の停止位置判定部１３０）を有する、
列車位置検出システムを構成しても良い。
【０００８】
より具体的には、前記位置特定用切欠部分には、深さの異なる複数種類の位置特定用切欠部分があり、
前記第２の検出部は、前記複数種類の位置特定用切欠部分それぞれに対応する前記検出器を有し、
前記特定位置判定部は、前記第２の検出部による前記複数種類の位置特定用切欠部分それぞれの検出結果に基づいて、当該列車と前記特定位置との相対位置を判定する、
列車位置検出システムを第３の発明として構成しても良い。
【０００９】
この構成によれば、例えば、特定位置そのものや、該特定位置から所定距離だけ手前の位置、所定距離だけ通過した位置といった、特定位置の近傍複数箇所に位置特定用切欠部分が現れるようにパターンプレートを構成・配置することで、この位置特定用切欠部分の検出によって、単に所定位置に位置することのみではなく接近といった特定位置との相対的な位置を検出することができる。
【００１０】
更に、第４の発明として、第１〜第３の何れかの発明の列車位置検出システムであって、
前記特定位置判定部は、更に、前記移動検出部の検出結果を用いて、当該列車の前記特定位置に対する相対的な位置を判定する、
列車位置検出システムを構成しても良い。
【００１１】
この第４の発明によれば、特定位置に位置するかを検出する位置検出と、所定の移動長分の移動検出とを組み合わせることで、より高精度な位置検出が実現される。
【００１２】
この場合、第５の発明として、
前記特定位置判定部は、前記αの値を変更することで前記移動検出部による検出可能な移動長を変更して、当該列車の前記特定位置に対する検出可能な相対的な位置の精度を変更する、
列車位置検出システムを構成しても良い。
【００１３】
この第５の発明によれば、例えば、特定位置に接近すると、αを小さくして検出される移動長「α・Ｌ／Ｎ」を短くして位置検出の精度を高めるといったように、走行状況に応じ位置検出の精度を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】列車位置検出システムの構成図。
【図２】パターンプレートの構成例。
【図３】検出部の構成図。
【図４】検出部の構成図。
【図５】検出器として光学式センサを用いた検出部の構成図。
【図６】速度検出原理の説明図。
【図７】進行方向判定原理の説明図。
【図８】進行方向判定原理の説明図。
【図９】位置検出原理の説明図。
【図１０】停止位置近傍の位置検出に用いるパターンプレートの構成図。
【図１１】停止位置近傍の検出区域の設定の説明図。
【図１２】到達域とパターンプレートとの位置関係の説明図。
【図１３】接近域とパターンプレートとの位置関係の説明図。
【図１４】通過域とパターンプレートとの位置関係の説明図。
【図１５】停止位置近傍での列車位置検出の説明図。
【図１６】車上装置の機能構成図。
【図１７】検出信号データのデータ構成例。
【図１８】重み付けテーブルのデータ構成例。
【図１９】変化パターンテーブルのデータ構成例。
【図２０】車上制御処理のフローチャート。
【図２１】車上制御処理中に実行される位置検出処理のフローチャート。
【図２２】パターンプレートの他の構成例。
【図２３】検出論理値と組み合わせた位置検出原理の説明図。
【図２４】検出部及びパターンプレートの他の構成例。
【図２５】検出部及びパターンプレートの他の構成例。
【図２６】パターンプレートと検出部との他の配置例。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、以下では、本発明をＨＳＳＴ磁気浮上式交通システムに適用した場合を説明するが、本発明の適用可能な実施形態がこれに限定されるものではない。
【００１６】
［システム構成］
図１は、本実施形態における列車位置検出システム１の構成例である。図１（ａ）は、列車５の側方から見た列車位置検出システム１の概略を示す図であり、図１（ｂ）は、列車５の進行方向に対する断面概略図である。
【００１７】
図１によれば、列車位置検出システム１は、ＨＳＳＴ磁気浮上式交通システムに適用され、列車５の走行路３に沿って設置されたパターンプレート１０と、列車５の先頭車両の前方下部に設けられてパターンプレート１０を非接触で検出する検出部２０と、列車５に搭載された車上装置４０とを備えて構成される。
【００１８】
図２は、パターンプレート１０の構造例を示す図である。図２に示すように、パターンプレート１０は、多数のスリット（切欠）を有するスリット板であり、スリットがある部分（スリット部）１１の幅（進行方向に沿った長さ）と、スリットが無い部分（遮蔽部）１３の幅とが、同一の長さＬ（例えば、３０ｃｍ程度）に形成されている。つまり、パターンプレート１０は、列車５の進行方向に沿って、スリット部１１と遮蔽部１３とが同一間隔Ｌで交互に現れるように形成されている。また、パターンプレート１０は、遮光性を有する部材、例えば非透明樹脂や金属板等によって形成されており、スリットによる開口部を上方に向けて略鉛直に設置されている。
【００１９】
また、パターンプレート１０に形成されるスリット部１１には、深さが異なる３種類のスリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃがあり、深さが浅い順に、スリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃとなっている。スリット部１１Ａは、主に列車速度Ｖの検出に用いられ、これ以外のスリット部１１Ｂ，１１Ｃは、主に列車位置の検出に用いられる。具体的には、スリット部１１Ｂ，１１Ｃは、走行路３中の特定位置（例えば、１０ｋｍ毎や駅等）に形成され、列車５がこの特定位置に位置することを、車上にて検知するためのマーカとしての役割を果たす。
【００２０】
図３，図４は、検出部２０とパターンプレート１０との設置位置関係を示す図である。図３は、検出部２０及びパターンプレート１０を上方から見た図であり、図４は、側方から見た図である。なお、図３において、上方向が列車５の進行方向であり、図４において、右方向が列車５の進行方向である。
【００２１】
図３，図４に示すように、検出部２０は、パターンプレート１０のスリット部１１を検出する５個の検出器３０−１〜３０−５（以下、まとめて「検出器３０」という）を有する。検出器３０は、その検出方向をパターンプレート１０に向けて設けられており、スリット部１１の検出有無を示す検出信号を車上装置４０に出力する。また、これらの検出部２０のうち、検出器３０−１〜３０−３は主に列車速度Ｖの検出に用いられ（Ｎ＝３）、検出器３０−４，３０−５は列車位置の検出に用いられる。
【００２２】
図３に示すように、検出器３０−１〜３０−５の水平方向の位置関係は、検出器３０−１〜３０−３については、パターンプレート１０に沿った方向に、列車５の進行方向前方から検出器３０−１〜３０−３の順に、所定の設置間隔「２Ｌ／３」をおいて設けられている。そして、検出器３０−４，３０−５は、検出器３０−１，３０−２の間であって、検出器３０−１，３０−２それぞれと所定の設置間隔「Ｌ／３」をおいて設けられている。
【００２３】
また、図４に示すように、高さ方向の位置関係は、検出可能なスリット部１１の種類が異なるよう、異なる高さ位置となっている。すなわち、検出器３０−１〜３０−３は、全ての種類のスリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを検出可能な略同じ高さ位置に設けられ、検出器３０−４は、検出器３０−１〜３０−３よりも低い位置であってスリット部１１Ｂ，１１Ｃのみを検出可能な高さ位置に設けられ、検出器３０−５は、検出器３０−４よりも低い位置であってスリット部１１Ｃのみを検出可能な高さ位置に設けられている。
【００２４】
また、本実施形態では、検出器３０として光学式センサが用いられる。図５は、検出器３０として光学式センサを用いた検出部２０の配置構成図である。図５に示すように、各検出器３０は、その間にパターンプレート１０を挟むように対向配置された１組の発光部３１及び受光部３２を有する。発光部３１はレーザ光やＬＥＤ光といったビーム状の光を発射し、受光部３２での受光有無が、スリット部１１の検出有無を表す検出信号Ｆとして出力される。つまり、発光部３１からの発射光が、パターンプレート１０のスリット部１１を通過して受光部３２で受光されると、スリット部１１が「有り（１）」と検出される。また、発光部３１からの発射光が、パターンプレート１０の遮蔽部１３で遮断されて受光部３２で受光されないと、スリット部１１が「無し（０）」と検出される。
【００２５】
そして、車上装置４０は、検出部２０からの検出信号Ｆをもとに、自列車５の走行速度Ｖや進行方向、走行位置を検出する。
【００２６】
［原理］
列車位置検出システム１における検出原理を説明する。但し、以下では、説明の簡単化のため、列車速度Ｖは一定であるとする。
【００２７】
（１）速度検出
まず、列車５の走行速度Ｖの検出原理を説明する。列車速度Ｖは、検出器３０−１〜３０−３からの検出信号Ｆ１〜Ｆ３の変化間隔から検出する。
【００２８】
図６は、走行速度Ｖの検出原理を説明する図である。図６では、上から順に、検出器３０−１〜３０−３それぞれによる検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３と、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３から生成される論理信号Ｒ１，Ｒ２とを示している。
【００２９】
上述のように、列車５が走行している場合、検出器３０では、パターンプレート１０のスリット部１１と遮蔽部１３とが交互に検出される。つまり、検出器３０からの検出信号Ｆは、「１（有り）」と「０（無し）」が交互に変化するパルス信号となる。また、検出器３０−１〜３０−３は、全ての種類のスリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを検出可能であり、スリット部１１と遮蔽部１３とは同一の長さＬに形成されている。このため、検出信号Ｆ１〜Ｆ３のパルス幅（時間間隔）Ｗは、列車５が距離Ｌを走行するのに要する時間となる。また、検出器３０−１〜３０−３は設置間隔「２Ｌ／３」をおいて設けられている。このため、検出信号Ｆ１に対して、距離「２Ｌ／３」に相当する分だけ検出信号Ｆ２の位相が遅れ、この検出信号Ｆ２に対して、距離「２Ｌ／３」に相当する分だけ検出信号Ｆ３の位相が遅れている。
【００３０】
そして、これらの検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３から、論理信号Ｒ１，Ｒ２が生成される。すなわち、論理信号Ｒ１は、検出信号Ｆの立ち上がり／立ち下がりに着目した信号であり、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３のうちの何れかの立ち上がりタイミング或いは立ち下がりタイミングで変化するパルス信号である。この論理信号Ｒ１のパルス幅Ｗａは、列車５が距離「Ｌ／３」を走行するのに要する時間ｔａとなる。例えば、Ｌ＝３０ｃｍとすると、パルス幅Ｗａは、列車５が１０ｃｍを走行するのに要する時間となる。
【００３１】
また、論理信号Ｒ２は、検出信号Ｆの立ち上がりに着目した信号であり、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３のうちの何れかの立ち上がりタイミングで変化するパルス信号である。各検出器３０が設置間隔「２Ｌ／３」をおいて設けられているため、この論理信号Ｒ２のパルス幅Ｗｂは、列車５が距離「２Ｌ／３」を走行するのに要する時間ｔｂとなる。例えば、Ｌ＝３０ｃｍとすると、パルス幅Ｗｂは、列車５が２０ｃｍを走行するのに要する時間となる。
【００３２】
そして、これらの論理信号Ｒ１，Ｒ２から列車５の走行速度Ｖが算出される。つまり、論理信号Ｒ１によれば、列車５の走行速度Ｖａが次式（１）で算出される。
Ｖａ＝Ｗａ／ｔａ
＝（Ｌ／３）／ｔａ ・・（１）
また、論理信号Ｒ２によれば、列車５の走行速度Ｖｂが次式（２）で算出される。
Ｖｂ＝Ｗｂ／ｔｂ
＝（２Ｌ／３）／ｔｂ （２）
このように、検出信号Ｆのパルス幅Ｗより短いパルス幅の論理信号Ｒ１，Ｒ２を生成し、この論理信号Ｒ１，Ｒ２のパルス幅Ｗａ，Ｗｂから、列車５の走行速度Ｖを算出する。
【００３３】
ところで、検出信号Ｆのパルス幅Ｗは時間間隔であるため、列車５の走行速度Ｖによって異なる。具体的には、速度Ｖが遅いほど、検出信号Ｆのパルス幅Ｗが長くなる。そこで、本実施形態は、現在の走行速度Ｖに応じて、速度算出に用いる論理信号Ｒ１，Ｒ２を使い分ける。具体的には、「高速」及び「低速」の２つの速度域を定め、現在の速度Ｖが「高速」の速度域では論理信号Ｒ２を用いた速度算出を行い、「低速」の速度域では論理信号Ｒ１を用いた速度算出を行う。つまり、速度Ｖが低い場合には、パルス幅が短いほうの論理信号Ｒ１を用いて速度算出を行い、速度が速い場合には、パルス幅が長いほうの論理信号Ｒ２を用いて速度算出を行う。例えば、全速度域を論理信号Ｒ２のみでカバーしようとすると、徐行又は停止に近い速度で走行している場合には、パルス幅が非常に長くなり走行速度Ｖの検出精度が劣化する。このため、速度域に応じて論理信号Ｒ１，Ｒ２を使い分けることで、走行速度Ｖの検出精度を高めることができる。
【００３４】
（２）進行方向判定
次に、列車５の進行方向の検出原理を説明する。列車５の進行方向は、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の値の変化から検出する。
【００３５】
図７は、進行方向の検出原理を説明する図である。図７では、上から順に、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３、検出論理値を示している。
【００３６】
「検出論理値」は、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３それぞれの値（１／０）の組合せ（すなわち、各検出器３０−１〜３０−３での検出状態（有り／無し）の組合せ）を表す値であり、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３それぞれの値を重み付けした合計値である。検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３それぞれの重み付けは、「１」，「２」，「４」とする。つまり、検出論理値は、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の値の並びを、検出信号Ｆ１の値を最下位ビットとした３ビットとみなした値に相当する。そして、列車５が正常に走行しているときに取り得る検出信号Ｆの値の組合せ及び対応する検出論理値は、「１」〜「６」の６種類となる。
【００３７】
列車５が走行しているときには、検出信号Ｆが周期的に変化することから、検出信号Ｆの値の組合せである検出論理値は周期的に変化する。この検出論理値の変化パターンは、列車５の進行方向によって異なる。つまり、図３に示した配置位置関係のように、検出器３０−１を先頭側として列車５が走行している場合には、検出論理値の変化パターンは図７に示すとおりである。ところが、列車５が逆方向に走行している場合、すなわち、検出器３０−３を先頭側として列車５が走行している場合には、検出論理値の変化パターンは、図８に示すようになる。
【００３８】
図８は、列車５が逆方向に走行している場合の検出信号Ｆを示す図である。図８では、上から順に、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３から生成される論理信号Ｒ１，Ｒ２、検出論理値を示している。
【００３９】
この場合、進行方向に対する検出器３０の配置順は、先頭側から検出器３０−３，３０−２，３０−１の順となる。つまり、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の位相は、図７に示した場合とは逆に、検出信号Ｆ３に対して、距離「２Ｌ／３」に相当する分だけ検出信号Ｆ２の位相が遅れ、この検出信号Ｆ２に対して、距離「２Ｌ／３」に相当する分だけ検出信号Ｆ１の位相が遅れている。従って、検出論理値の変化パターンは、図７に示した場合と異なる。
【００４０】
このように、検出論理値の変化パターンは、列車５の進行方向、及び、検出器３０−１〜３０−３の配置順によって決まる。このため、検出器３０−１〜３０−３それぞれからの検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３から求められる検出論理値の変化パターンを、列車５の進行方向及び検出器３０−１〜３０−３の配置順によって定まる変化パターンと比較することで、列車の進行方向（正／逆方向）を判定することができる。
【００４１】
（３）位置検出原理
続いて、列車位置の検出原理を説明する。列車位置は、検出信号Ｆ２，Ｆ４，Ｆ５の変化から検出する。
【００４２】
図９は、列車位置の検出原理を説明する図である。図９では、上から順に、パターンプレート１０におけるスリット部１１の配置順、検出信号Ｆ１〜Ｆ５、論理信号Ｃ，Ｄを示している。パターンプレート１０は、進行方向に沿って、スリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，Ａの順に現れるように形成されている。
【００４３】
ところで、検出器３０−１〜３０−３は、スリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの全てを検出可能であり、従って、検出信号Ｆ１〜Ｆ３のパルスは、スリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの何れかの検出によるパルスである。また、検出器３０−４は、スリット部１１Ｂ，１１Ｃのみを検出可能であり、従って、検出信号Ｆ４のパルスは、スリット部１１Ｂ，１１Ｃの何れかの検出によるパルスである。また、検出器３０−５は、スリット部１１Ｃのみを検出可能であり、従って、検出信号Ｆ５のパルスは、スリット部１１Ｃの検出によるパルスである。
【００４４】
また、検出器３０−４，３０−５は、検出器３０−２に対して進行方向前方に設置間隔「Ｌ／３」をおいて設けられている。このため、検出信号Ｆ４，Ｆ５の立ち上がりタイミングが、検出信号Ｆ２の対応するパルスの立ち上がりに対して、距離「Ｌ／３」に相当する分だけ進んでいる。
【００４５】
そして、論理信号Ｃは検出信号Ｆ２，Ｆ４から生成され、論理信号Ｄは検出信号Ｆ２，Ｆ５から生成される。つまり、論理信号Ｃは、検出信号Ｆ２の立ち上がりタイミングで、検出信号Ｆ４の値に変化する信号（すなわち、該タイミングで検出信号Ｆ４の値をラッチした信号）である。また、論理信号Ｄは、検出信号Ｆ２の立ち上がりタイミングで、検出信号Ｆ５の値に変化する信号（すなわち、該タイミングで検出信号Ｆ５の値をラッチした信号）である。つまり、論理信号Ｃは、スリット部１１Ｂ，１１Ｃの検出有無を表す信号であり、論理信号Ｄは、スリット部１１Ｃの検出有無を表す信号とみなせる。
【００４６】
そして、論理信号Ｃ，Ｄの値の組合せから、検出したスリット部１１の種類が、スリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの何れであるかを判断できる。すなわち、論理信号Ｃ，Ｄがともに「０」ならば、スリット部１１Ａを検出したと判断でき、論理信号Ｃが「１」且つ論理信号Ｄが「０」ならば、スリット部１１Ｂを検出したと判断でき、論理信号Ｃ，Ｄともに「１」ならば、スリット部１１Ｃを検出したと判断できる。
【００４７】
このように、論理信号Ｃ，Ｄの値の組合せからスリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの何れを検出したかを判断できる。そして、判断したスリット部１１の種類から、列車５の位置を検出することができる。例えば、走行路途中の特定位置（例えば、キロ程での１０ｋｍ地点）に対応するスリット部１１をスリット部１１Ｂとし、それ以外のスリット部１１はスリット部１１Ａとすることで、スリット部１１Ｂの検出によってこの特定位置への到達を検出できる。更に、特定位置に複数種類のスリット部１１を予め定められた順序で配置しておくことで、検出したスリット部１１の種類や順序から、特定位置の手前側や前方側といった特定位置に対する列車５の相対的な位置を検出することができる。
【００４８】
本実施形態では、列車５を所定の停止位置に停止させる停止制御に用いる。具体的には、スリット部１１Ａを通常スリットとし、スリット部１１Ｂ，１１Ｃを位置検出用の特別スリットとする。そして、停止位置（特定位置）の近傍に、特別スリットであるスリット部１１Ｂ，１１Ｃを所定の順序で配置しておき、このスリット部１１Ｂ，１１Ｃの検出によって、停止位置への接近や到達、通過といった停止位置に対する列車５の相対位置を検出する。
【００４９】
図１０は、停車駅の停止位置近傍におけるパターンプレート１０の形成例を示す図である。図１０に示すように、パターンプレート１０は、列車５の停止位置の近傍では、進行方向に沿って、スリット部１１Ｂ，１１Ａ，１１Ｃの順に現れるように形成されている。なお、この近傍区域以外では、スリット部１１Ａのみが形成されている。
【００５０】
また、この停止位置に対する列車５の相対的な位置を検出するため、図１１に示すように、停止位置を基準とした検出区域が定められる。すなわち、検出区域として、停止位置を含む到達域と、この到達域の進行方向手前側に隣接する接近域と、到達域の進行方向前方側に隣接する通過域とが定められる。そして、各検出区域とパターンプレート１０の各スリット部１１との位置関係は、図１２〜図１４に示すように構成されている。
【００５１】
図１２は、到達域とパターンプレート１０の各スリット部１１との位置関係を説明する図である。図１２に示すように、列車５が定められた停止位置に停車したときの検出器３０−２の検出位置を「ジャスト地点」とし、このジャスト地点を中心とする長さ「２Ｌ」の範囲が到達域となる。すなわち、ジャスト地点が、スリット部１１Ａの前方側の内縁１２ｃに一致する。そして、スリット部１１Ａの手前側の内縁１２ｂの位置から、次のスリット部１１Ｃの手前側の内縁１２ｄの位置までの範囲が到達域となる。
【００５２】
図１３は、接近域とパターンプレート１０の各スリット部１１との位置関係を示す図である。図１３に示すように、到達域の手前に隣接する長さ「２Ｌ」の区域が接近域となる。つまり、スリット部１１Ｂの手前側の内縁１２ａの位置から、到達域の開始位置、すなわち次のスリット部１１Ａの手前側の内縁１２ｂの位置までの範囲が、接近域となる。
【００５３】
図１４は、通過域とパターンプレート１０の各スリット部１１との位置関係を示す図である。図１４に示すように、到達域の前方側に隣接する区域が通過域となる。つまり、到達域の終了位置、すなわちスリット部１１Ｃの手前側の内縁１２ｄの位置から、次のスリット部１１Ａの手前側の内縁１２ｅの位置までの範囲が、通過域となる。
【００５４】
図１５は、停止位置近傍での列車位置の検出を説明する図である。図１５では、上から順に、パターンプレート１０における各スリット部１１の形成順、検出信号Ｆ１〜Ｆ５、論理信号Ｃ，Ｄを示している。停止位置近傍では、パターンプレート１０は、進行方向に沿って、スリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ａ，１１Ｃ，１１Ａ，・・・の順に現れるように形成されている。
【００５５】
先ず、列車５の位置が停止位置から充分手前側である場合、スリット部１１Ａが繰り返し検出されるため、検出信号Ｆ４，Ｆ５は「０」のままで変化せず、従って、論理信号Ｃ，Ｄは「０」のままで変化しない。
【００５６】
そして、列車５が停止位置に接近すると、検出器３０−４がスリット部１１Ｂを検出して検出信号Ｆ４が「０」から「１」に変化し（立ち上がり）、次いで、検出器３０−２がこのスリット部１１Ｂを検出して検出信号Ｆ２が「０」から「１」に変化する（立ち上がる）。つまり、この検出信号Ｆ２の立ち上がりタイミングｔ１において、検出信号Ｆ４は「１」であり、検出信号Ｆ５は「０」である。従って、タイミングｔ１では、論理信号Ｃが「０」から「１」へ変化し（立ち上がり）、論理信号Ｄは「０」のままで変化しない。また、このタイミングｔ１は、検出器３０−２がスリット部１１Ｂの手前側の内縁１２ａを検出したタイミングであり、図１３に示したように、接近域の開始位置に該当する。
【００５７】
次いで、検出器３０−２がその次のスリット部１１Ａを検出して検出信号Ｆ２が「０」から「１」に変化するが（立ち上がり）、この検出信号Ｆ２の立ち上がりタイミングｔ２では、検出器３０−４，３０−５はスリット部１１Ａを検出不可能なので検出信号Ｆ４，Ｆ５はともに「０」である。つまり、論理信号Ｃが「１」から「０」へ変化し（立ち下がり）、論理信号Ｄは「０」のままである。また、このタイミングｔ２は、検出器３０−２がスリット部１１Ａの手前側の内縁１２ｂを検出したタイミングであり、図１３に示したように、接近域の終了位置に該当するとともに、到達域の開始位置に該当する。
【００５８】
続いて、検出器３０−４，３０−５がその次のスリット部１１Ｃを検出して検出信号Ｆ４，Ｆ５が「０」から「１」に変化し（立ち上がり）、続いて、検出器３０−２がこのスリット部１１Ｃを検出して検出信号Ｆ２が「０」から「１」に変化する（立ち上がる）。つまり、この検出信号Ｆ２の立ち上がりタイミングｔ３では、検出信号Ｆ４，Ｆ５はともに「１」である。従って、論理信号Ｃ，Ｄが、ともに「０」から「１」へ変化する（立ち上がる）。また、このタイミングｔ３は、検出器３０−２がスリット部１１Ｃの手前側の内縁１２ｄを検出したタイミングであり、図１４に示したように、到達域の終了位置に該当するとともに、通過域の開始位置に該当する。
【００５９】
その後、検出器３０−２がその次のスリット部１１Ａを検出して検出信号Ｆ２が「１」に変化するが（立ち上がり）、この検出信号Ｆ２の立ち上がりタイミングｔ４では、検出器３０−４，３０−５はスリット部１１Ａを検出不可能であるので検出信号Ｆ４，Ｆ５はともに「０」である。従って、論理信号Ｃ，Ｄが、ともに「１」から「０」に変化する（立ち下がる）。また、この検出信号Ｆ２の立ち上がりタイミングｔ４は、図１４に示したように、スリット部１１Ａの手前側の内縁１２ｅを検出したタイミングであり、通過域の終了位置に該当する。
【００６０】
このように、論理信号Ｃ，Ｄの組合せの変化から、列車５が停止位置に接近し、到達した後、通過していくといった、停止位置に対する相対位置の変化を検出できる。つまり、タイミングｔ１〜ｔ２の期間では、列車５は接近域に位置していると判定し、タイミングｔ２〜ｔ３の期間では、到達域に位置していると判定し、タイミングｔ３〜ｔ４の期間では、通過域に位置していると判定する。
【００６１】
［機能構成］
図１６は、車上装置４０の機能構成を示すブロック図である。図１６によれば、車上装置４０は、機能的には、処理部１００と、記憶部３００と、通信部２００とを有する。
【００６２】
処理部１００は、例えばＣＰＵ等の演算装置で実現され、記憶部３００に記憶されたプログラムやデータ、検出部２０からの検出信号Ｆ等に基づいて、車上装置４０を構成する各部への指示やデータ転送を行い、車上装置４０の全体制御を行う。また、処理部１００は、速度算出部１１０と、進行方向判定部１２０と、停止位置判定部１３０と、走行制御部１４０とを有し、車上制御プログラム３１０に従った車上制御処理を行う。
【００６３】
車上制御処理では、処理部１００は、検出部２０が有する検出器３０−１〜３０−５それぞれからの検出信号Ｆ１〜Ｆ５を所定のサンプリング時間間隔（例えば、０．５ｓ）で取得し、取得した信号値に基づく処理を行う。取得した検出信号Ｆについては、現在からさかのぼって過去の所定期間（例えば、６０秒）の間のデータが、検出信号データ３４０として随時記憶更新される。
【００６４】
図１７は、検出信号データ３４０のデータ構成の一例を示す図である。図１７によれば、検出信号データ３４０は、検出時刻３５１毎に、検出信号Ｆ１〜Ｆ５それぞれの値である検出状態３５２と、検出論理値３５３とを対応付けて格納している。検出論理値３５３は、対応する検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３それぞれの検出状態３５２を、重み付けテーブル３２０に従って重み付けした値である。
【００６５】
図１８は、重み付けテーブル３２０のデータ構成の一例を示す図である。図１８によれば、重み付けテーブル３２０は、検出信号３２１それぞれについて、重み３２２を対応付けて格納している。
【００６６】
速度算出部１１０は、検出部２０からの検出信号Ｆに基づいて、自列車５の走行速度Ｖを算出する。具体的には、速度域が「低速」ならば、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の何れかの立ち上がり或いは立ち下がりのタイミングで変化する論理信号Ｒ１を生成し、このパルス幅Ｗａから速度Ｖａを算出する。つまり、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３それぞれの立ち上がりタイミング及び立ち下がりタイミングを検出し、この立ち上がり／立ち下がりタイミングの検出間隔ｔａ、及び、この検出間隔ｔａに相当する距離「Ｌ／３」から、式（１）に従って速度Ｖａを算出し、列車速度Ｖとする。一方、速度域が「高速」ならば、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の何れかの立ち上がりタイミングで変化する論理信号Ｒ２を生成し、このパルス幅Ｗｂから列車の速度Ｖｂを算出する。つまり、検出信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３それぞれの立ち上がりタイミングを検出し、この立ち上がりタイミングの検出間隔ｔｂ、及び、この検出間隔ｔｂに相当する距離「２Ｌ／３」から、式（２）に従って速度Ｖｂを算出し、列車速度Ｖとする。
【００６７】
進行方向判定部１２０は、検出部２０からの検出信号Ｆに基づいて、自列車５の進行方向を判定する。具体的には、過去所定期間分の検出論理値の変化パターンが、変化パターンテーブル３３０にて定義される変化パターンに一致するかを判断し、一致すると判断した方向を、列車５の進行方向と判定する。
【００６８】
図１９は、変化パターンテーブル３３０のデータ構成の一例を示す図である。図１９によれば、変化パターンテーブル３３０は、列車の進行方向３３１毎に、検出論理値の変化パターン３３２を対応付けて格納している。この検出論理値の変化パターン３３２は、検出部２０における各検出部２０の配置順、及び、各検出部２０による検出信号Ｆの重み付けによって決まるものである。
【００６９】
停止位置判定部１３０は、検出部２０からの検出信号Ｆに基づいて、自列車５の位置を検出する。具体的には、検出信号Ｆ２の立ち上がりタイミングで検出信号Ｆ４の値に変化する論理信号Ｃを生成するとともに、検出信号Ｆ２の立ち上がりタイミングで検出信号Ｆ５の値に変化する論理信号Ｄを生成し、この論理信号Ｃ，Ｄの値の組合せから、自列車５が位置する検出区域を判断する。
【００７０】
つまり、検出信号Ｆ２の立ち上がりタイミングを検出し、この立ち上がりタイミングでの検出信号Ｆ４，Ｆ５の値の組合せの変化から、列車５が、接近域、到達域そして通過域と順に通過したことを検出する。すなわち、検出信号Ｆ４，Ｆ５がともに「０」である状態から、検出信号Ｆ４が「１」且つ検出信号Ｆ５が「０」に変化すると、自列車５が接近域に進入したと検出する。次いで、検出信号Ｆ４が「１」且つ検出信号Ｆ５が「０」である状態から、検出信号Ｆ４，Ｆ５がともに「０」に変化すると、自列車５が到達域に進入したと検出する。続いて、検出信号Ｆ４，Ｆ５がともに「０」の状態からともに「１」に変化すると、自列車５が通過域に進入したと検出する。その後、検出信号Ｆ４，Ｆ５がともに「１」の状態からともに「０」に変化すると、自列車５が通過域から進出したと検出する。
【００７１】
走行制御部１４０は、速度算出部１１０によって算出された速度Ｖや、停止位置判定部１３０によって判定された位置等をもとに、自列車５の走行を制御する。
【００７２】
図１６に戻り、通信部２００は、例えばスペクトラム拡散方式の無線通信を行う無線通信装置であり、外部装置（主に、他の列車の車上装置や地上装置等）との通信を制御する。
【００７３】
記憶部３００は、ＲＯＭやＲＡＭ、ハードディスク等で実現される記憶装置であり、処理部１００が車上装置４０を統合的に制御するためのシステムプログラムや、各種機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶しているとともに、処理部１００の作業領域として用いられ、処理部１００が各種プログラムに従って実行した演算結果や、検出部２０からの検出信号等が一時的に格納される。本実施形態では、記憶部３００には、プログラムとして車上制御プログラム３１０が記憶されるとともに、データとして、重み付けテーブル３２０と、変化パターンテーブル３３０と、検出信号データ３４０とが記憶される。
【００７４】
［処理の流れ］
図２０は、処理部１００が実行する車上制御処理を説明するフローチャートである。図２０によれば、処理部１００は、先ず、初期設定として、速度域を「低速」に設定する（ステップＡ１）。また、停止位置判定部１３０が、位置検出処理を開始する（ステップＡ３）。
【００７５】
次いで、速度算出部１１０が、列車速度の算出を行う。すなわち、現在の速度域が「低速」ならば（ステップＡ５：低速）、検出部２０からの検出信号Ｆ１〜Ｆ３の何れかについて、立ち上がり／立ち下がりを検出したかを判断する。何れかの検出信号Ｆの立ち上がり／立ち下がりを検出したならば（ステップＡ７：ＹＥＳ）、前回の立ち上がり／立ち下がりの検出からの経過時間ｔａを取得し（ステップＡ９）、取得した時間ｔａと距離「Ｌ／３」とから速度Ｖａを算出し、列車５の走行速度Ｖとする（ステップＡ１１）。そして、判定した走行速度Ｖが所定の閾値Ｖｔｈ以上ならば（ステップＡ１３：ＹＥＳ）、速度域を「高速」に変更する（ステップＡ１５）。
【００７６】
一方、現在の速度域が「高速」ならば（ステップＡ５：高速）、速度算出部１１０は、検出部２０からの検出信号Ｆ１〜Ｆ３の何れかについて、立ち上がりを検出したか否かを判断する。何れかの検出信号Ｆ１〜Ｆ３の立ち上がりを検出したならば（ステップＡ１７：ＹＥＳ）、前回の立ち上がりの検出からの経過時間ｔｂを取得し（ステップＡ１９）、取得した時間ｔｂと距離「２Ｌ／３」とから速度Ｖｂを算出し、列車５の走行速度Ｖとする（ステップＡ２１）。そして、判定した走行速度Ｖが所定の閾値Ｖｔｈ未満ならば（ステップＡ２３：ＹＥＳ）、速度域を「低速」に変更する（ステップＡ２５）。なお、このとき、判定した速度Ｖが所定の超低速（例えば、１０ｃｍ／ｓ）以下のときには「停止」と見なすことにしても良い。
【００７７】
また、進行方向判定部１２０が、列車５の進行方向の判定を行う。すなわち、検出部２０からの検出信号Ｆ１〜Ｆ３の何れかについて、立ち上がり／立ち下がりを検出したかを判断し、立ち上がり／立ち下がりを検出したならば（ステップＡ２７：ＹＥＳ）、各検出信号Ｆ１〜Ｆ３の値の組合せに対応する検出論理値を算出する（ステップＡ２９）。そして、過去所定期間分の検出論理値の変化パターンから列車５の進行方向を判定する（ステップＡ３１）。
【００７８】
その後、処理部１００は、車上制御を終了するか否かを判断し、終了しないならば（ステップＡ３３：ＮＯ）、ステップＡ５に戻り、同様の処理を繰り返す。終了するならば（ステップＡ３３：ＹＥＳ）、停止位置判定部１３０が実行中の位置検出処理を終了させた後、車上制御処理を終了する。
【００７９】
図２１は、位置検出処理を説明するフローチャートである。図２１によれば、停止位置判定部１３０は、先ず、検出信号Ｆ２の立ち上がりを検出したかを判断し、立ち上がりを検出したならば（ステップＢ１：ＹＥＳ）、その時点での検出信号Ｆ４，Ｆ５の値を取得する（ステップＢ３）。そして、取得した検出信号Ｆ４の値が「１」且つ検出信号Ｆ５の値が「０」ならば（ステップＢ５：ＹＥＳ）、自列車５が接近域に進入したと判定する（ステップＢ７）。
【００８０】
続いて、検出信号Ｆ２の立ち上がりを検出したかを判断し、立ち上がりを検出したならば（ステップＢ９：ＹＥＳ）、その時点での検出信号Ｆ４，Ｆ５の値を取得し（ステップＢ１１）。そして、取得した検出信号Ｆ４，Ｆ５の値がともに「０」ならば（ステップＢ１３：ＹＥＳ）、自列車５が接近域を進出して到達域に進入したと判定する（ステップＢ１５）。
【００８１】
その後、検出信号Ｆ２の立ち上がりを検出したかを判断し、立ち上がりを検出したならば（ステップＢ１７：ＹＥＳ）、その時点での検出信号Ｆ４，Ｆ５の値を取得する（ステップＢ１９）。そして、取得した検出信号Ｆ４，Ｆ５の値がともに「１」ならば（ステップＢ２１：ＹＥＳ）、自列車５が到達域を進出して通過域に進入したと判定する（ステップＢ２３）。
【００８２】
更に、検出信号Ｆ２の立ち上がりを検出したかを判断し、立ち上がりを検出したならば（ステップＢ２５）、その時点での検出信号Ｆ４，Ｆ５の値を取得する（ステップＢ２７）。そして、取得した検出信号Ｆ４，Ｆ５の値がともに「０」ならば（ステップＢ２９：ＹＥＳ）、自列車５が通過域を進出したと判定する（ステップＢ３１）。
【００８３】
その後、位置検出を終了するか否かを判断し、終了しないならば（ステップＢ３３：ＮＯ）、ステップＢ１に戻り、同様の処理を繰り返す。終了するならば（ステップＢ３３：ＹＥＳ）、位置検出処理を終了する。
【００８４】
［作用・効果］
このように、本実施形態によれば、走行路３には、深さが異なる３種類のスリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃが形成されたパターンプレート１０が配置されるとともに、列車５には、パターンプレート１０のスリット部１１を検出する複数の検出器３０−１〜３０−５が設けられている。
【００８５】
検出器３０は、その高さ位置が異なることで検出可能なスリット部１１の種類が異なる。すなわち、検出器３０−１〜３０−３は、全ての種類のスリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを検出可能な略同じ高さ位置に設けられ、検出器３０−４は、検出器３０−１〜３０−３よりも低い位置であってスリット部１１Ｂ，１１Ｃのみを検出可能な高さ位置に設けられ、検出器３０−５は、検出器３０−４よりも低い位置であってスリット部１１Ｃのみを検出可能な高さ位置に設けられている。また、パターンプレート１０は、駅間ではスリット部１１Ａのみが現れ、停車駅の停止位置近傍ではスリット部１１Ｂ，１１Ａ，１１Ｃが順に現れるように構成されている。
【００８６】
これにより、車上装置４０では、各検出器３０−２，３０−４，３０−５による検出信号Ｆ２，４，５から検出しているスリット部１１の種類を判定し、スリット部１１Ｂ，１１Ａ，１１Ｃが順に検出されることで、停止位置への接近、到達、通過といった停止位置に対する列車５の相対的な位置を検出することができる。
【００８７】
また、パターンプレート１０は、スリットが有る部分（スリット部１１）と無い部分（遮蔽部１３）とが進行方向に沿って同一間隔で繰り返し現れるように形成されているとともに、検出器３０−１〜３０−３は、進行方向に沿って所定の設置間隔２Ｌ／３をおいて設けられている。これにより、車上装置４０では、検出器３０−１〜３０−３による検出信号１〜３から、列車速度Ｖを検出することができる。
【００８８】
このように、本実施形態では、車上側において、自列車５の速度Ｖを検出するとともに、停止位置に接近したときにこの停止位置に対する相対的な位置を検出することができる。このとき、地上側には、スリット板であるパターンプレート１０を配置するのみで済むため、速度検出及び位置検出の両方が簡易な地上設備で実施できる。また、車上側では、スリット部１１を検出するといった簡易な方法で、列車位置検出及び速度検出の両方を行うことができる。
【００８９】
［変形例］
なお、本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
【００９０】
（Ａ）スリット部１１の配置
例えば、上述の実施形態では、停止位置（特定位置）の近傍には、図１０に示したように、スリット部１１Ｂ，１１Ａ，１１Ｃの順に１つずつ配置されてパターンプレート１０が構成されるとしたが、これを、例えば、図２２に示すように、スリット部１１Ｂ，１１Ａ，１１Ｃそれぞれが２つずつ連続して配置されるといったように、各種類のスリット部１１が連続して複数配置されるように構成しても良い。
【００９１】
（Ｂ）検出論理値を用いた位置検出
また、各検出区域（接近域、到達域及び通過域）での位置検出を、検出論理値と組み合わせることで、更に精度良く行うことにしても良い。具体的には、図２３に示すように、各検出区域（接近域、到達域及び通過域）において取り得る検出論理値の種類は６種類であり、何れの検出区域においても同じ変化パターンとなっている。例えば、Ｌ＝３０ｃｍとすると、各検出区域の長さは６０ｃｍ（＝２Ｌ）であり、検出論理値と組み合わせることで、１０ｃｍ（＝６０ｃｍ／６）の精度での位置検出が可能となる。
【００９２】
（Ｃ）位置検出用の検出器３０の数
また、上述の実施形態では、位置検出に用いる検出器３０を検出器３０−４，３０−５の２個としたが、１個でも良いし、３個以上でも良い。この場合、位置検出に用いる検出器３０の数に応じて、パターンプレート１０に形成するスリット部１１の種類を増減する。
【００９３】
（Ｃ−１）１個
例えば、図２４は、位置検出用の検出器３０を「１個」とした場合の、検出部２０及びパターンプレート１０の構成を示す図である。図２４では、検出部２０は４個の検出器３０−１〜３０−４を有し、これらの４個の検出器３０のうち、検出器３０−４が位置検出に用いられる。また、パターンプレート１０には、２種類のスリット部１１Ａ，１１Ｂが形成される。そして、検出器３０−１〜３０−３は、全てのスリット部１１Ａ，１１Ｂを検出可能な高さ位置に設けられ、検出器３０−２は、スリット部１１Ｂのみを検出可能な高さ位置に設けられている。
【００９４】
（Ｃ−２）３個
また、図２５は、位置検出用の検出器３０を「３個」とした場合の、検出部２０及びパターンプレート１０の構成を示す図である。図２５では、検出部２０は６個の検出器３０−１〜３０−６を有し、これらの６個の検出器３０のうち、３個の検出器３０−４〜３０−６が位置検出に用いられる。また、パターンプレート１０には、４種類のスリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄが形成される。スリット部１１Ｄは、スリット部１１Ｃよりも深い深さに形成されている。そして、検出器３０−１〜３０−３は、全てのスリット部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄを検出可能な高さ位置に設けられ、検出器３０−４は、スリット部１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄのみを検出可能な高さ位置に設けられ、検出器３０−５は、スリット部１１Ｃ，１１Ｄのみを検出可能な高さ位置に設けられ、検出器３０−６は、検出器４，５の下方であって、スリット部１１Ｄのみを検出可能な高さ位置に設けられている。
【００９５】
（Ｄ）速度検出用の検出器３０の数
また、上述の実施形態では、速度検出に用いる検出器３０を検出器３０−１〜３０−３の３個としたが（Ｎ＝３）、４個以上としても良い（Ｎ＞３）。この場合、Ｎ個（Ｎ＞３）の検出器３０は、設置間隔「Ｌ・（Ｎ−１）／Ｎ」をおいて進行方向に沿って設けられる。そして、このＮ個の各検出器３０からの検出信号の立ち上がり／立ち下がりタイミングの検出間隔ｔａは「Ｌ／Ｎ」の距離を走行するのに要する時間に相当し、列車速度Ｖは「（Ｌ／Ｎ）／ｔａ」で算出される。
【００９６】
（Ｅ）検出器３０を実現するセンサ
また、検出器３０に用いる光学式センサを、送受信式ではなく反射式としても良い。更に、検出器３０を、光学式以外の検出原理のセンサ、例えば磁気式センサで実現することにしても良い。検出器３０を磁気式センサで実現する場合、パターンプレート１０は、磁気式センサで検出可能な部材、例えば鉄等の導電性を有する金属等で形成する。
【００９７】
（Ｆ）パターンプレート１０と検出部２０との設置位置関係
また、パターンプレート１０と検出部２０との位置関係を、例えば図２６に示すようにしても良い。図２６では、パターンプレート１０は略水平に配置され、検出部２０は、このパターンプレートの上方或いは下方側から対向するように設けられる。
【符号の説明】
【００９８】
１ 列車位置検出システム
１０ パターンプレート
１１（１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ） スリット部、１３ 遮蔽部
２０ 検出部
３０（３０−１〜３０−５） 検出器
３１ 発光部、３２ 受光部
４０ 車上装置
１００ 処理部
１１０ 速度算出部、１２０ 進行方向判定部
１３０ 停止位置判定部、１４０ 走行制御部
２００ 通信部
３００ 記憶部
３１０ 車上制御プログラム、３２０ 重み付けテーブル
３３０ 変化パターンテーブル、３４０ 検出信号データ
３ 走行路、５ 列車
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学式センサ又は磁気式センサでなる検出器による検出が可能な検出可能部材で構成され、切欠のある部分と無い部分とが同一の長さＬで、走行方向に沿って繰り返し出現するパターンプレートを走行路に配置して具備し、
前記パターンプレートの切欠部分には、通常切欠部分と、切欠の深さが前記通常切欠部分よりも深い前記走行路中の特定位置を特定するための位置特定用切欠部分との２種類があり、
前記走行路を走行する列車に、
前記パターンプレートの切欠部分の出現を判定するために、Ｎ個（Ｎ≧３）の前記検出器を前記パターンプレートに沿った方向に間隔Ｄ＝（Ｎ−１）・Ｌ／Ｎで配列して有する第１の検出部と、
前記通常切欠部分の出現が判定不可能であり、且つ、前記位置特定用切欠部分の出現を判定可能な位置に前記検出器を有する第２の検出部と、
前記第１の検出部の検出状態が、当該列車がα・Ｌ／Ｎ（αは１以上Ｎ未満の整数）の移動長移動する毎に表れる所定の検出論理パターンとなったことを検出することでα・Ｌ／Ｎの移動長分の移動を検出する移動検出部と、
前記第２の検出部の検出状態を用いて、当該列車が前記特定位置に位置するか否かを判定する特定位置判定部と、
を有する検出装置を設け、
前記走行路を走行する列車が独自に列車位置を検出する列車位置検出システム。
【請求項２】
前記特定位置判定部は、前記第１の検出部が有する前記検出器と前記第２の検出部が有する前記検出器との相対位置関係と、前記第１の検出部の検出状態と、前記第２の検出部の検出状態とに基づいて、当該列車と前記特定位置との相対位置を判定する手段を有する、
請求項１に記載の列車位置検出システム。
【請求項３】
前記位置特定用切欠部分には、深さの異なる複数種類の位置特定用切欠部分があり、
前記第２の検出部は、前記複数種類の位置特定用切欠部分それぞれに対応する前記検出器を有し、
前記特定位置判定部は、前記第２の検出部による前記複数種類の位置特定用切欠部分それぞれの検出結果に基づいて、当該列車と前記特定位置との相対位置を判定する、
請求項２に記載の列車位置検出システム。
【請求項４】
前記特定位置判定部は、更に、前記移動検出部の検出結果を用いて、当該列車の前記特定位置に対する相対的な位置を判定する、
請求項１〜３の何れか一項に記載の列車位置検出システム。
【請求項５】
前記特定位置判定部は、前記αの値を変更することで前記移動検出部による検出可能な移動長を変更して、当該列車の前記特定位置に対する検出可能な相対的な位置の精度を変更する、
請求項４に記載の列車位置検出システム。
【請求項１】
光学式センサ又は磁気式センサでなる検出器による検出が可能な検出可能部材で構成され、切欠のある部分と無い部分とが同一の長さＬで、走行方向に沿って繰り返し出現するパターンプレートを走行路に配置して具備し、
前記パターンプレートの切欠部分には、通常切欠部分と、切欠の深さが前記通常切欠部分よりも深い前記走行路中の特定位置を特定するための位置特定用切欠部分との２種類があり、
前記走行路を走行する列車に、
前記パターンプレートの切欠部分の出現を判定するために、Ｎ個（Ｎ≧３）の前記検出器を前記パターンプレートに沿った方向に間隔Ｄ＝（Ｎ−１）・Ｌ／Ｎで配列して有する第１の検出部と、
前記通常切欠部分の出現が判定不可能であり、且つ、前記位置特定用切欠部分の出現を判定可能な位置に前記検出器を有する第２の検出部と、
前記第１の検出部の検出状態が、当該列車がα・Ｌ／Ｎ（αは１以上Ｎ未満の整数）の移動長移動する毎に表れる所定の検出論理パターンとなったことを検出することでα・Ｌ／Ｎの移動長分の移動を検出する移動検出部と、
前記第２の検出部の検出状態を用いて、当該列車が前記特定位置に位置するか否かを判定する特定位置判定部と、
を有する検出装置を設け、
前記走行路を走行する列車が独自に列車位置を検出する列車位置検出システム。
【請求項２】
前記特定位置判定部は、前記第１の検出部が有する前記検出器と前記第２の検出部が有する前記検出器との相対位置関係と、前記第１の検出部の検出状態と、前記第２の検出部の検出状態とに基づいて、当該列車と前記特定位置との相対位置を判定する手段を有する、
請求項１に記載の列車位置検出システム。
【請求項３】
前記位置特定用切欠部分には、深さの異なる複数種類の位置特定用切欠部分があり、
前記第２の検出部は、前記複数種類の位置特定用切欠部分それぞれに対応する前記検出器を有し、
前記特定位置判定部は、前記第２の検出部による前記複数種類の位置特定用切欠部分それぞれの検出結果に基づいて、当該列車と前記特定位置との相対位置を判定する、
請求項２に記載の列車位置検出システム。
【請求項４】
前記特定位置判定部は、更に、前記移動検出部の検出結果を用いて、当該列車の前記特定位置に対する相対的な位置を判定する、
請求項１〜３の何れか一項に記載の列車位置検出システム。
【請求項５】
前記特定位置判定部は、前記αの値を変更することで前記移動検出部による検出可能な移動長を変更して、当該列車の前記特定位置に対する検出可能な相対的な位置の精度を変更する、
請求項４に記載の列車位置検出システム。
【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】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【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】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２０１０−２３４８４０（Ｐ２０１０−２３４８４０Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８２３０６（Ｐ２００９−８２３０６）
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【出願人】（０００００１２９２）株式会社京三製作所 (324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【出願人】（０００００１２９２）株式会社京三製作所 (324)
【Ｆターム（参考）】
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