列車位置検知装置
【課題】ＧＰＳ受信機を複数化したうえで測位結果の監視判定に工夫を凝らすことにより装置異常にも非装置異常にも適切に対処する列車位置検知装置を実現する。
【解決手段】路面電車２０に搭載されて速度計２２から得た速度情報をＧＰＳ受信機３３，７３の測位結果（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２）に反映させることで車両位置（Ｘ５，Ｙ５）を検知する車上処理装置３４が、ＧＰＳ受信機３３，７３の一方からしか測位結果が得られないときには異常予見状態であると判定し、さらに、路線マップデータ及び付加データに照らして測位の不能な所に居る場合には異常予見状態が発現したときに故障などの装置異常が発生したと判定するが、測位の可能な所に居る場合には異常予見状態が所定の設定時間以上に亘って継続したときに装置異常が発生したと判定する。
【解決手段】路面電車２０に搭載されて速度計２２から得た速度情報をＧＰＳ受信機３３，７３の測位結果（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２）に反映させることで車両位置（Ｘ５，Ｙ５）を検知する車上処理装置３４が、ＧＰＳ受信機３３，７３の一方からしか測位結果が得られないときには異常予見状態であると判定し、さらに、路線マップデータ及び付加データに照らして測位の不能な所に居る場合には異常予見状態が発現したときに故障などの装置異常が発生したと判定するが、測位の可能な所に居る場合には異常予見状態が所定の設定時間以上に亘って継続したときに装置異常が発生したと判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉄道の車両である列車や路面電車などに搭載されて車両位置を検知する列車位置検知装置に関し、詳しくは、衛星航法システム(Global Positioning System）による測位を行うことで車両位置を検知する列車位置検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ(Global Positioning Satellite)衛星を利用した位置検知システム（全地球測位システム）により常時走行中の位置を検知しその情報を無線で出力する車載装置を搭載したＬＲＴ（新型路面電車）が知られているが（例えば特許文献１参照）、ＧＰＳ衛星からの情報により車両位置を特定する場合、ＧＰＳ単独では誤差が大きいので、ＦＭ多重方式や中波ビーコン方式などのディファレンシャル測位（Ｄ-ＧＰＳ、Differential Global Positioning System)を併用して測定位置を補正することが行われる。また、電波状況の悪い場合等にも対処するためにマップデータを用いて測位システムの位置情報を路線上・軌道上の位置情報に変換するマップマッチング方法も採用されるが、車両が止まっていてもＧＰＳを利用して測定した車両位置は一点で止まることなく常に動いている状態になってしまうというＧＰＳの迷走は無くすことができない。
【０００３】
また、路面電車については、ＧＰＳ受信機を搭載して衛星航法システムによる測位を行うとともに、速度発電機などの速度計から速度情報を取得してＧＰＳ受信機の測位結果に反映させることで位置情報を得るようになったものがある（例えば特許文献２参照）。
これは、上述したＧＰＳ迷走の不都合を緩和・解消すべく開発されたものであり、路面電車に搭載されて車両位置を検知する車載機であって、衛星航法システムによる測位を行って第１位置情報を得るＧＰＳ受信機と、電車の速度計から速度情報を取得する速度情報取得装置と、停留所に設置される地上機に適合した無線機と、位置情報を修正して発着を判定する車上処理装置とを備えている。
【０００４】
車上処理装置は、電車の路線に対応した路線マップデータと、これを用いて第１位置情報を路線上の第２位置情報に変換するマップマッチング手段と、速度情報取得装置の速度情報に基づく位置情報の選択的更新によって第２位置情報から第３位置情報を得る速度反映手段と、停留所の位置に対応した停留所マップデータと、これを用いて第３位置情報から電車の出発および到着を判定する発着判定手段とを有し、出発時および到着時に無線機を介して第３位置情報を送信するようになっている。
【０００５】
この装置は、マップマッチングでも抑えきれないＧＰＳの迷走による車両位置情報への影響を速度情報での走行状態／停止状態と位置情報の更新／非更新との簡便な組み合わせで緩和抑制することにより停留所における電車の発着を車両位置情報に基づいて的確に判定しうるようになっている。衛星航法システムでの測定で得られる位置情報と、低精度ではあるが既存の速度計から安直に得られる速度情報との組み合わせ方を工夫したことにより、過大なコストを掛けないでも車載機側で電車の発着を的確に判定することができるようになっている。
【０００６】
【特許文献１】特許第３５５２９１６号公報（Ｐ２０００−４３７２７Ａ）
【特許文献２】特許第３８８８４６８号公報（Ｐ２００６−２４０４７８Ａ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、衛星航法システムによる測位では、測位不能になる原因のうち最大のものが非装置異常であり、次の原因が装置異常である。非装置異常は、例えばトンネルや地下などのＧＰＳ受信不能地点へ車両が進入したために、電波を受信できなくなったり、受信できても精度が悪化するといった、一時的で修理の不要な測位不能状態である。これに対し、装置異常は、ＧＰＳ受信機やアンテナ等の装置に不具合が生じた状態であり、例えば、故障して全く稼動しなくなったり、制御回路やプログラムの暴走にて正常に動作しないといった、部品交換や初期化といった修理を要する恒久的・継続的な測位不能状態である。装置異常の場合、ＧＰＳ受信機から測位結果が出ないという状況だけでなく、ＧＰＳ受信機が出鱈目な測位結果を出し続けるという状況も、有り得る。
【０００８】
このように衛星航法システムによる測位では非装置異常による測位不能が不可避であるから、衛星航法システム依存の列車位置検知装置にあっては、測位不能のときには例えば以前の検知結果と速度情報とに基づいて車両位置を演算等で推定するといった対処が求められる。
もっとも、測位不能を招く原因には、非装置異常より発生頻度が少ないとは言っても、装置異常もあり、測位不能発生時の被害は装置異常による方が甚大になりがちなので、装置異常に対する対策も怠ることはできない。
【０００９】
そのためには、測位不能になったときには装置異常に起因して測位不能になったのか非装置異常に起因して測位不能になったのかを判別することが重要になる。
しかしながら、ＧＰＳ受信機の自己診断機能が的確に働き且つその診断結果を有効に利用できたような場合は別として、一台のＧＰＳ受信機の測位結果を監視するだけでは、測位可能か測位不能かは判別できても、その原因まで知ることはできない。
そこで、ＧＰＳ受信機を複数化したうえで測位結果の監視判定に工夫を凝らすことにより装置異常にも非装置異常にも適切に対処する列車位置検知装置を実現することが技術的な課題となる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の列車位置検知装置は（解決手段１）、このような課題を解決するために創案されたものであり、列車や路面電車などの車両に搭載されて車速を検出する速度計と、前記車両に搭載されて衛星航法システムによる測位を行うＧＰＳ受信機と、前記車両に搭載されて前記速度計から得た速度情報を前記ＧＰＳ受信機の測位結果に反映させることで車両位置を検知する車上処理装置とを備えた列車位置検知装置において、前記ＧＰＳ受信機として第１ＧＰＳ受信機と第２ＧＰＳ受信機とが設けられており、前記車上処理装置が、前記第１ＧＰＳ受信機からも前記第２ＧＰＳ受信機からも測位結果を得たときには何れか一方の測位結果または中間位置など双方の測位結果を組み合わせた測位結果に基づいて前記車両位置を求め、前記第１ＧＰＳ受信機からも前記第２ＧＰＳ受信機からも測位結果を得られなかったときには以前の検知結果と前記速度情報とに基づいて前記車両位置を求め、前記第１ＧＰＳ受信機と前記第２ＧＰＳ受信機との何れか一方からは測位結果を得たが他方からは測位結果を得られなかったときには得られた測位結果に基づいて前記車両位置を求めるとともに他方のＧＰＳ受信機に故障などの装置異常が発生した可能性が高い異常予見状態であると判定するようになっていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の列車位置検知装置は（解決手段２）、上記解決手段１の列車位置検知装置であって、前記車上処理装置が、前記車両の路線に対応した路線マップデータに加えて、前記路線の各位置において衛星航法システムによる測位が可能か不能かを示す付加データを保持していて、前記車両位置を前記路線マップデータ及び前記付加データに照らして測位の可能な所に居るのか測位の不能な所に居るのかを判別したうえで、測位の不能な所に居る場合には前記異常予見状態が発現したときに故障などの装置異常が発生したと判定し、測位の可能な所に居る場合には前記異常予見状態が所定の設定時間以上に亘って継続したときに故障などの装置異常が発生したと判定するようになっていることを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明の列車位置検知装置は（解決手段３）、上記解決手段２の列車位置検知装置であって、前記第１ＧＰＳ受信機のアンテナと前記第２ＧＰＳ受信機のアンテナとが前記車両の前後に分かれて搭載されており、両者の離隔距離を走行する時間に応じて前記設定時間を可変するように前記車上処理装置がなっていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の列車位置検知装置は（解決手段４）、上記解決手段２，３の列車位置検知装置であって、前記車上処理装置が、測位の不能な所に居ると判別しているにも拘わらず前記第１ＧＰＳ受信機からも前記第２ＧＰＳ受信機からも測位結果を継続して得たときには前記第１ＧＰＳ受信機にも前記第２ＧＰＳ受信機にも故障などの装置異常が発生したと判定するようになっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
このような本発明の列車位置検知装置にあっては（解決手段１）、列車等に搭載して用いられ、速度情報取得手段とＧＰＳ受信機と車上処理装置との協動によって、車両位置の検知がＧＰＳ迷走の不都合を緩和抑制しつつ行われるが、ＧＰＳ受信機が複数化されたうえで、車上処理装置の機能が拡張されている。すなわち、少なくとも２台の第１，第２ＧＰＳ受信機が設けられている。そして、第１，第２ＧＰＳ受信機が共に正常かつ測位可能であれば、両受信機から測位結果が得られるので、車上処理装置によりＧＰＳ受信機の測位結果に基づく車両位置の検知が行われる。
【００１５】
また、第１，第２ＧＰＳ受信機が共に正常であっても非装置異常によって測位不能になっていれば、両受信機から測位結果が得られないので、車上処理装置により以前の検知結果と速度情報とに基づく車両位置の検知が行われる。
さらに、第１，第２ＧＰＳ受信機の何れかが装置異常になると周囲環境が測位可能になっていても、正常な受信機からは測位結果が得られるのに対し異常な受信機からは測位結果が得られないので、車上処理装置によって、正常なＧＰＳ受信機の測位結果に基づく車両位置の検知が行われるとともに、異常予見状態になったという判定も行われる。
【００１６】
このようにＧＰＳ受信機を複数化したうえで測位結果の有無に応じて車両位置の検知基準や監視判定の基準を場合分けしたことにより、異常の有無に拘わらず車両位置の検知を継続することが可能になるとともに、装置異常の発生を非装置異常から切り離して予見することも可能となる。
したがって、この発明によれば、ＧＰＳ受信機の装置異常にも非装置異常にも適切に対処する列車位置検知装置を実現することができる。
【００１７】
また、本発明の列車位置検知装置にあっては（解決手段２）、路線マップデータに加えて付加データも車上処理装置に保持されており、しかも、それらのデータに照らして測位の可能な所に居るのか測位の不能な所に居るのかが判別されたうえで、装置異常発生の判定が下される。
すなわち、測位の不能な所に居るとされる場合には、異常予見状態が発現したとき、ＧＰＳ迷走等の不確定性を考慮しても明らかに測位不能箇所に居るとされるまでの短時間で、装置異常が発生したという判定が出る。
【００１８】
これに対し、測位の可能な所に居るとされる場合には、一時的な非装置異常を恒久的な装置異常と見誤るのを回避するために、異常予見状態が所定の設定時間以上に亘って継続してから、装置異常が発生したという判定が出る。
このように、異常予見状態の検出に基づいて装置異常の有無を判別するに際し、車両位置が測位可能箇所なのか測位不能箇所なのかに応じて確認時間に長短を付けたことにより、装置異常の発生判定が迅速かつ的確になされることとなる。
【００１９】
さらに、本発明の列車位置検知装置にあっては（解決手段３）、ＧＰＳ衛星からの受信が車両の前後で行われるようにしたことにより、何れかのＧＰＳ受信機で測位できる確率が高まるので、ＧＰＳ受信機の測位結果に基づいて正確に車両位置を検知することが、より多くの時間帯で行われることとなる。一方、そのために第１，第２ＧＰＳ受信機のアンテナが離隔設置されていても、異常予見状態の検出に基づいて装置異常の有無を判別するに際して閾値的に用いられる設定時間が両アンテナ離隔距離の走行時間に応じて可変されるので、例えば測位可能箇所から測位不能箇所へ進行したような遷移状態・過渡状態が長引いた場合ですら、一時的な非装置異常を恒久的な装置異常と見誤ることはない。
これにより、異常判定の犠牲無しで車両位置の検知性能を高めることができる。
【００２０】
また、本発明の列車位置検知装置にあっては（解決手段４）、単体の装置異常にとどまらず、複数台のＧＰＳ受信機に係る装置異常まで検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
このような本発明の列車位置検知装置を路面電車２０に適用して具体化した路面電車位置検知装置３０について、図面を引用して説明する。図１（ａ）は、路面電車２０の斜視図、図１（ｂ）は、位置検知装置３０の斜視図、図２は、車上処理装置３４の機能ブロック図である。
【００２２】
路面電車２０は（図１（ａ）参照）、道路等に敷設された路面軌道１０を走行するものであり、例えば既述したＬＲＴでも良く、一般の路面電車でも良い。路面電車２０の運転台には、制御装置２１に接続された速度計２２や運転方向切換スイッチ２３が設けられている。
路面電車位置検知装置３０は、路面電車２０の車両位置を検知するために、ＧＰＳアンテナは別として大部分が制御装置２１と共に路面電車２０の運転台の内部や下に格納されている。
【００２３】
この位置検知装置３０は（図１（ｂ）参照）、主要なハードウェアとして、ＦＭアンテナ３１とＧＰＳアンテナ３２とが接続されていてＦＭ多重の補正方式を併用した衛星航法システムによる測位を行って車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１）を得るＧＰＳ受信機３３（第１ＧＰＳ受信機）と、ＦＭアンテナ７１とＧＰＳアンテナ７２とが接続されていてＦＭ多重の補正方式を併用した衛星航法システムによる測位を行って車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）を得るＧＰＳ受信機７３（第２ＧＰＳ受信機）とを具えている。ＧＰＳアンテナ３２，７２は（図１（ａ）参照）、路面電車２０の前後に分かれて搭載されて、離隔距離Ｌだけ離れている。例えば、アンテナ３２は車両の天井部のうち前端部に取り付けられているのに対し、アンテナ７２は後端部に取り付けられている。
【００２４】
また、位置検知装置３０は（図１（ｂ）参照）、速度計２２から路面電車２０の速度情報Ｖを取得するとともに運転方向切換スイッチ２３から路面電車２０の運転方向Ｄを検出する速度情報取得装置３５と、後述する停留所４０に設置される地上基地局装置４１の無線機４２に適合した小電力の無線機３６と、車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１）と車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）と速度情報Ｖと運転方向Ｄとから車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）を算出するとともに路面電車２０の停留所４０への出発時および到着時に無線機３６を介して車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）を送信する車上処理装置３４とを具えている。なお、Ｘ，Ｙは例えば経度・緯度を基準とした二次元座標の符号である。
【００２５】
車上処理装置３４は（図２参照）、プログラマブルなデジタルシグナルプロセッサやマイクロプロセッサシステムからなる情報処理装置であり、これには、マップマッチングルーチン（マップマッチング手段）と、方向反映ルーチン（方向反映手段）と、速度反映ルーチン（速度反映手段）と、位置統一ルーチン（車両位置決定手段）と、異常判定ルーチン（異常判定手段）と、発着判定ルーチン（発着判定手段）とがインストールされている。付加データの付いた路線マップデータ（路線図情報）と、停留所マップデータ（停留所位置情報）も、各ルーチンから参照可能な状態でデータメモリに記憶保持されている。また、上述の離隔距離Ｌは固定パラメータとして記憶保持され、異常判定に際して参照される設定時間Δｔは可変パラメータとして記憶保持されている。
【００２６】
路線マップデータは、路面電車２０の走行している又は走行する予定の路面軌道１０（路線）に対応したものであり、例えば路面軌道１０を折れ線近似した場合は二次元座標点（Ｘｍ，Ｙｍ）の一連データである。これには高度や勾配が付加されることもある。
付加データ（Ｇｍ）は、路面軌道１０の各位置において衛星航法システムによる測位が可能か不能かを示すものであり、路線マップデータと組み合わせられて、例えば一連の組データ（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｇｍ）となっている。
停留所マップデータは、路面電車２０の路線上に点在する停留所４０の位置に対応したものであり、例えば各停留所毎に両端の二次元座標点（Ｘｐ，Ｙｐ）を規定した一連のデータである。
【００２７】
マップマッチングルーチンと方向反映ルーチンと速度反映ルーチンとの組は、二組が設けられている。一組目はＧＰＳ受信機３３から車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１）を取得して車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）を生成するものであり、二組目はＧＰＳ受信機７３から車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）を取得して車両位置情報（Ｘ４，Ｙ４）を生成するものである。いずれの組でも、既述したように（特許文献２も参照）、路面電車２０の路線に対応した路線マップデータ（Ｘｍ，Ｙｍ）を用いて車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２）を路線上の位置情報に変換し、運転方向Ｄに応じた情報更新を行って方向を反映させ、さらに、速度情報Ｖに基づく位置情報の選択的更新によって車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３），（Ｘ４，Ｙ４）を得るようになっている。
【００２８】
位置統一ルーチンは、従来の車上処理装置３４には無かったプログラムであり、車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２），（Ｘ３，Ｙ３），（Ｘ４，Ｙ４）と路線マップデータ（Ｘｍ，Ｙｍ）と離隔距離Ｌとから、車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）と異常予見状態の判定結果とを生成するものである。具体的には、ＧＰＳ受信機３３から車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１）を得ることができ、しかもＧＰＳ受信機７３から車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）を得ることができたときには、車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）と車両位置情報（Ｘ４，Ｙ４）との中間位置を車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）に採用するようになっている。
【００２９】
また、位置統一ルーチンは、ＧＰＳ受信機３３から車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１）を得ることができず、しかもＧＰＳ受信機７３から車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）を得ることもできなかったときにも、車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）と車両位置情報（Ｘ４，Ｙ４）との中間位置を車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）に採用する。この場合、車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３），（Ｘ４，Ｙ４）がマップマッチングルーチン等によって以前の検知結果と速度情報Ｖとに基づいて求められたものとなっているので、車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）も以前の検知結果と速度情報Ｖとに基づいて求められたものとなる。
【００３０】
さらに、位置統一ルーチンは、ＧＰＳ受信機３３からは車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１）を得たが、ＧＰＳ受信機７３からは車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）が得られなかったときには、車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）から離隔距離Ｌの半分（Ｌ／２）だけ後方の位置を車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）に採用するとともに、ＧＰＳ受信機７３が異常予見状態にあるという判定を出す。一方、ＧＰＳ受信機３３からは車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１）が得られなかったが、ＧＰＳ受信機７３からは車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）を得たときには、車両位置情報（Ｘ４，Ｙ４）から離隔距離Ｌの半分（Ｌ／２）だけ前方の位置を車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）に採用するとともに、ＧＰＳ受信機３３が異常予見状態にあるという判定を出すようになっている。
【００３１】
異常予見状態にあるという判定結果は、ＧＰＳ受信機３３，７３に故障などの装置異常が発生した可能性が高いことを示しており、その判定もそうでないという判定も異常判定ルーチンに引き渡されるようになっている。
なお、この例では、車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）に路面電車２０の中間位置を採用したが、路面電車２０の先頭位置である車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）や，車両位置情報（Ｘ４，Ｙ４）から離隔距離Ｌだけ前方の位置を採用しても良く、あるいは路面電車２０の後端位置である車両位置情報（Ｘ４，Ｙ４）や，車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）から離隔距離Ｌだけ後方の位置を採用しても良い。
【００３２】
異常判定ルーチンは、これも従来の車上処理装置３４には無かったプログラムであるが、異常予見状態の判定結果と車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２），（Ｘ５，Ｙ５）と路線マップデータ及び付加データ（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｇｍ）と速度情報Ｖと離隔距離Ｌと設定時間Δｔとから、装置異常の有無を判定して、異常発生時には無線機３６を介して異常情報を送信するものである。具体的には、先ず、ＧＰＳアンテナ３２，７２の離隔距離Ｌを走行する時間を例えば式［Ｌ／Ｖ］で算出し、これに適宜な固定値を足して、異常判定に用いる可変閾値を算出し、これを設定時間Δｔとするようになっている。なお、上記固定値は、ＧＰＳ迷走等の不確定性を考慮して決められた短時間の値である。
【００３３】
それから、車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）を路線マップデータ及び付加データ（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｇｍ）に照らして路面電車２０が測位の可能な所に居るのか測位の不能な所に居るのかを判別する。そのうえで、測位の不能な所に居る場合には、位置統一ルーチンによる異常予見状態の判定結果を確認して、ＧＰＳ受信機３３，７３の何れかが異常予見状態にあるという判定が上記固定値より長時間に亘って継続したときに、該当ＧＰＳ受信機に装置異常が発生したと判定する。測位の可能な所に居る場合にも異常予見状態の判定結果を確認するが、ＧＰＳ受信機３３，７３の何れかが異常予見状態にあるという判定が設定時間Δｔより長時間に亘って継続したときに初めて、該当ＧＰＳ受信機に装置異常が発生したと判定するようになっている。
【００３４】
また、異常判定ルーチンは、路面電車２０が測位の不能な所に居る場合には、位置統一ルーチンの判定結果に関わりなく、ＧＰＳ受信機３３から車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１）を得ることができ更にＧＰＳ受信機７３からも車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）を得ることができるという状態が所定の一定時間より長時間に亘って継続したときには、ＧＰＳ受信機３３にもＧＰＳ受信機７３にも装置異常が発生したと判定するようになっているＧＰＳ受信機３３，７３の何れか一方または双方に装置異常が発生したと判定したときには、無線機３６を介して異常情報を送信するようにもなっている。
【００３５】
発着判定ルーチンは、既述したように（特許文献２も参照）、停留所マップデータ（Ｘｐ，Ｙｐ）を用いて車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）から路面電車２０の出発および到着を判定するものであるが、さらに、停留所から出発したと判定したときには、無線機３６を介して出発の旨と車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）とを送信し、停留所に到着したと判定したときには、無線機３６を介して到着の旨と車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）とを送信するようにもなっている。
なお、上述した異常判定ルーチンによる異常情報の送信も、最寄りの停留所への到着を待って行われるようになっている。
【００３６】
この実施形態の位置検知装置３０について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図３は、位置検知装置３０を組み込んだ路面電車位置検知システムの概要構成図である。
【００３７】
この路面電車位置検知システムでは、各々の路面電車２０に位置検知装置３０が一セットずつ搭載され、路面軌道１０に臨んで所々に設けられている停留所４０には一台ずつ地上基地局装置４１が設置されている。複数・多数の路面電車２０を集中管理する運転管理センタ５０は、一カ所で足り、路面軌道１０に臨んでいる必要がないので適宜な建家等に確保され、そこにはセンタ処理装置５１が設置されている。
【００３８】
地上基地局装置４１は、上述した無線機３６に適合した小電力の無線機４２と、電話回線やインターネット回線を利用して無線通信を行う携帯端末４３と、両者４２，４３に接続されてプロトコル変換等を行う地上処理装置４４とを具えたものであり、小型で安価な無線機３６，４２による近距離通信と携帯端末４３による長距離通信とを中継するようになっている。具体的には、位置検知装置３０から地上基地局装置４１へ出発または到着の旨と車両位置情報とが送信されて来たときや、さらにはＧＰＳ受信機３３，７３の装置異常を示す異常情報が送信されて来たときにも、それをセンタ処理装置５１へ転送するようになっている。
【００３９】
センタ処理装置５１は、地上基地局装置４１から携帯端末４３にて転送されて来た車両位置情報や異常情報を受信するための携帯端末５２と、それで収集した車両位置情報や異常情報に基づいて複数・多数の路面電車２０の運転状態を管理する中央処理装置５３とを具えたものであり、監視のため図示しない表示板に運行状況や異常状態を表示したり、運行の円滑のため場合によっては各路面電車２０に運転情報を配信したり、他の路面電車２０へ異常情報を転送等にて通知することも、行うようになっている。
【００４０】
そして、路面電車２０が路面軌道１０上を走行すると、それに搭載された位置検知装置３０では、随時、車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２）と速度情報Ｖと運転方向Ｄとが取得され、その度に、路線マップデータを用いたマップマッチング処理や、運転方向Ｄに反する向きの位置情報更新を停止する方向反映処理、速度情報Ｖに基づく位置情報の選択的更新が行われて、車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１）から車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）が算出されるとともに、車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）から車両位置情報（Ｘ４，Ｙ４）が算出される。
【００４１】
また、車上処理装置３４による位置統一ルーチンの実行によって、車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３），（Ｘ４，Ｙ４）等から車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）が算出されるとともに、車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２）が得られたか否かに応じてＧＰＳ受信機３３，７３が異常予見状態にあるか否かが判定される。それから、車上処理装置３４による異常判定ルーチンの実行によって、異常予見状態の判定結果などからＧＰＳ受信機３３，７３に故障等の装置異常が発生したか否かが判定される。さらに、停留所マップデータを用いて車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）から路面電車２０の出発や到着が判定される。
【００４２】
そして、最寄りの停留所４０から路面電車２０が出発したと判定がなされると、位置検知装置３０から地上基地局装置４１を介してセンタ処理装置５１へ出発の旨と車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）とが送信される。また、最寄りの停留所４０に路面電車２０が到着したと判定がなされると、位置検知装置３０から地上基地局装置４１を介してセンタ処理装置５１へ到着の旨と車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）とが送信される。さらに、そのときまでにＧＰＳ受信機３３，７３に故障等の装置異常が発生したとの判定がなされていると、その異常情報も、最寄りの地上基地局装置４１を介してセンタ処理装置５１へ送信される。
【００４３】
そのため、それを受信したセンタ処理装置５１では、それぞれの路面電車２０が停留所にいるのか停留所間にいるのかを判別することが可能なので運行状況を的確に把握して管理することができるうえ、各路面電車２０に搭載されたＧＰＳ受信機３３，７３の故障等まで把握して管理することができる。
しかも、この位置検知装置３０にあっては、路面電車２０に複数のＧＰＳ受信機３３，７３を搭載したうえで測位結果（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２）の有無に応じて車両位置（Ｘ５，Ｙ５）の検知基準や監視判定の基準を場合分けしたことにより、異常の有無に拘わらず車両位置の検知を継続することが可能になるとともに、ＧＰＳ受信機３３，７３の装置異常の発生を非装置異常から切り離して検出することができる。
【００４４】
また、異常予見状態の検出に基づいてＧＰＳ受信機３３，７３の装置異常の有無を判別するに際し、車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）を路線マップデータ及び付加データ（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｇｍ）に照らすことにより、現在の車両位置が測位可能箇所なのか測位不能箇所なのかを調べ、それに応じて確認時間に長短を付けることにより、装置異常の発生判定が迅速かつ的確になされる。さらに、異常予見状態の検出に基づいてＧＰＳ受信機３３，７３の装置異常の有無を判別するに際し、ＧＰＳ受信機３３のＧＰＳアンテナ３２とＧＰＳ受信機７３のＧＰＳアンテナ７２との離隔距離Ｌの走行時間（Ｌ／Ｖ）に応じて設定時間Δｔを可変するようにしたので、例えばトンネル外の測位可能箇所からトンネル内の測位不能箇所への進行時間が通常より長引いたような場合でも、一時的な電波障害などの非装置異常を恒久的な装置異常と見誤ることがない。
【００４５】
［その他］
上記実施形態では、位置検知装置３０が路面電車２０に搭載されていたが、位置検知装置３０は列車にも搭載可能である。
上記実施形態では路線マップデータと停留所マップデータとが分離していたが、これらのデータは、重複する部分があるので、混在状態や併合状態で記憶保持しても良い。
上記実施形態では、速度計２２が速度発電機を利用したものであったが、速度計２２はスピードガンやドップラーレーダを利用したものであっても良い。
【００４６】
上記実施形態では速度情報取得装置３５が路面電車２０の速度情報Ｖの取得に加えて路面電車２０の運転方向Ｄの検出も行うようになっていたが、路面電車２０の運転方向Ｄの検出は他の情報取得装置で行うようにしても良い。
上記実施形態ではＧＰＳ受信機３３，７３がＧＰＳアンテナ３２，７２に加えてＦＭアンテナ３１，７１も接続されてＦＭ多重方式のＤ-ＧＰＳを行うようになっていたが、ＧＰＳ受信機３３，７３が中波ビーコン方式のＤ-ＧＰＳを行うようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態について、列車位置検知装置の具体例である路面電車位置検知装置の構造を示し、（ａ）が路面電車の斜視図、（ｂ）が路面電車位置検知装置の斜視図である。
【図２】車上処理装置の機能ブロック図である。
【図３】本発明の路面電車位置検知装置を組み込んだ路面電車位置検知システムの概要構成図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０…路面軌道、２０…路面電車、
２１…制御装置、２２…速度計、２３…運転方向切換スイッチ、
３０…路面電車位置検知装置（列車位置検知装置）、
３１…ＦＭアンテナ、３２…ＧＰＳアンテナ、
３３…ＧＰＳ受信機（第２ＧＰＳ受信機）、
３４…車上処理装置、３５…速度情報取得装置、３６…無線機、
４０…停留所、４１…地上基地局装置、
４２…無線機、４３…携帯端末、４４…地上処理装置、
５０…運転管理センタ、５１…センタ処理装置、
５２…携帯端末、５３…中央処理装置、
７１…ＦＭアンテナ、７２…ＧＰＳアンテナ、
７３…ＧＰＳ受信機（第２ＧＰＳ受信機）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉄道の車両である列車や路面電車などに搭載されて車両位置を検知する列車位置検知装置に関し、詳しくは、衛星航法システム(Global Positioning System）による測位を行うことで車両位置を検知する列車位置検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ(Global Positioning Satellite)衛星を利用した位置検知システム（全地球測位システム）により常時走行中の位置を検知しその情報を無線で出力する車載装置を搭載したＬＲＴ（新型路面電車）が知られているが（例えば特許文献１参照）、ＧＰＳ衛星からの情報により車両位置を特定する場合、ＧＰＳ単独では誤差が大きいので、ＦＭ多重方式や中波ビーコン方式などのディファレンシャル測位（Ｄ-ＧＰＳ、Differential Global Positioning System)を併用して測定位置を補正することが行われる。また、電波状況の悪い場合等にも対処するためにマップデータを用いて測位システムの位置情報を路線上・軌道上の位置情報に変換するマップマッチング方法も採用されるが、車両が止まっていてもＧＰＳを利用して測定した車両位置は一点で止まることなく常に動いている状態になってしまうというＧＰＳの迷走は無くすことができない。
【０００３】
また、路面電車については、ＧＰＳ受信機を搭載して衛星航法システムによる測位を行うとともに、速度発電機などの速度計から速度情報を取得してＧＰＳ受信機の測位結果に反映させることで位置情報を得るようになったものがある（例えば特許文献２参照）。
これは、上述したＧＰＳ迷走の不都合を緩和・解消すべく開発されたものであり、路面電車に搭載されて車両位置を検知する車載機であって、衛星航法システムによる測位を行って第１位置情報を得るＧＰＳ受信機と、電車の速度計から速度情報を取得する速度情報取得装置と、停留所に設置される地上機に適合した無線機と、位置情報を修正して発着を判定する車上処理装置とを備えている。
【０００４】
車上処理装置は、電車の路線に対応した路線マップデータと、これを用いて第１位置情報を路線上の第２位置情報に変換するマップマッチング手段と、速度情報取得装置の速度情報に基づく位置情報の選択的更新によって第２位置情報から第３位置情報を得る速度反映手段と、停留所の位置に対応した停留所マップデータと、これを用いて第３位置情報から電車の出発および到着を判定する発着判定手段とを有し、出発時および到着時に無線機を介して第３位置情報を送信するようになっている。
【０００５】
この装置は、マップマッチングでも抑えきれないＧＰＳの迷走による車両位置情報への影響を速度情報での走行状態／停止状態と位置情報の更新／非更新との簡便な組み合わせで緩和抑制することにより停留所における電車の発着を車両位置情報に基づいて的確に判定しうるようになっている。衛星航法システムでの測定で得られる位置情報と、低精度ではあるが既存の速度計から安直に得られる速度情報との組み合わせ方を工夫したことにより、過大なコストを掛けないでも車載機側で電車の発着を的確に判定することができるようになっている。
【０００６】
【特許文献１】特許第３５５２９１６号公報（Ｐ２０００−４３７２７Ａ）
【特許文献２】特許第３８８８４６８号公報（Ｐ２００６−２４０４７８Ａ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、衛星航法システムによる測位では、測位不能になる原因のうち最大のものが非装置異常であり、次の原因が装置異常である。非装置異常は、例えばトンネルや地下などのＧＰＳ受信不能地点へ車両が進入したために、電波を受信できなくなったり、受信できても精度が悪化するといった、一時的で修理の不要な測位不能状態である。これに対し、装置異常は、ＧＰＳ受信機やアンテナ等の装置に不具合が生じた状態であり、例えば、故障して全く稼動しなくなったり、制御回路やプログラムの暴走にて正常に動作しないといった、部品交換や初期化といった修理を要する恒久的・継続的な測位不能状態である。装置異常の場合、ＧＰＳ受信機から測位結果が出ないという状況だけでなく、ＧＰＳ受信機が出鱈目な測位結果を出し続けるという状況も、有り得る。
【０００８】
このように衛星航法システムによる測位では非装置異常による測位不能が不可避であるから、衛星航法システム依存の列車位置検知装置にあっては、測位不能のときには例えば以前の検知結果と速度情報とに基づいて車両位置を演算等で推定するといった対処が求められる。
もっとも、測位不能を招く原因には、非装置異常より発生頻度が少ないとは言っても、装置異常もあり、測位不能発生時の被害は装置異常による方が甚大になりがちなので、装置異常に対する対策も怠ることはできない。
【０００９】
そのためには、測位不能になったときには装置異常に起因して測位不能になったのか非装置異常に起因して測位不能になったのかを判別することが重要になる。
しかしながら、ＧＰＳ受信機の自己診断機能が的確に働き且つその診断結果を有効に利用できたような場合は別として、一台のＧＰＳ受信機の測位結果を監視するだけでは、測位可能か測位不能かは判別できても、その原因まで知ることはできない。
そこで、ＧＰＳ受信機を複数化したうえで測位結果の監視判定に工夫を凝らすことにより装置異常にも非装置異常にも適切に対処する列車位置検知装置を実現することが技術的な課題となる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の列車位置検知装置は（解決手段１）、このような課題を解決するために創案されたものであり、列車や路面電車などの車両に搭載されて車速を検出する速度計と、前記車両に搭載されて衛星航法システムによる測位を行うＧＰＳ受信機と、前記車両に搭載されて前記速度計から得た速度情報を前記ＧＰＳ受信機の測位結果に反映させることで車両位置を検知する車上処理装置とを備えた列車位置検知装置において、前記ＧＰＳ受信機として第１ＧＰＳ受信機と第２ＧＰＳ受信機とが設けられており、前記車上処理装置が、前記第１ＧＰＳ受信機からも前記第２ＧＰＳ受信機からも測位結果を得たときには何れか一方の測位結果または中間位置など双方の測位結果を組み合わせた測位結果に基づいて前記車両位置を求め、前記第１ＧＰＳ受信機からも前記第２ＧＰＳ受信機からも測位結果を得られなかったときには以前の検知結果と前記速度情報とに基づいて前記車両位置を求め、前記第１ＧＰＳ受信機と前記第２ＧＰＳ受信機との何れか一方からは測位結果を得たが他方からは測位結果を得られなかったときには得られた測位結果に基づいて前記車両位置を求めるとともに他方のＧＰＳ受信機に故障などの装置異常が発生した可能性が高い異常予見状態であると判定するようになっていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の列車位置検知装置は（解決手段２）、上記解決手段１の列車位置検知装置であって、前記車上処理装置が、前記車両の路線に対応した路線マップデータに加えて、前記路線の各位置において衛星航法システムによる測位が可能か不能かを示す付加データを保持していて、前記車両位置を前記路線マップデータ及び前記付加データに照らして測位の可能な所に居るのか測位の不能な所に居るのかを判別したうえで、測位の不能な所に居る場合には前記異常予見状態が発現したときに故障などの装置異常が発生したと判定し、測位の可能な所に居る場合には前記異常予見状態が所定の設定時間以上に亘って継続したときに故障などの装置異常が発生したと判定するようになっていることを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明の列車位置検知装置は（解決手段３）、上記解決手段２の列車位置検知装置であって、前記第１ＧＰＳ受信機のアンテナと前記第２ＧＰＳ受信機のアンテナとが前記車両の前後に分かれて搭載されており、両者の離隔距離を走行する時間に応じて前記設定時間を可変するように前記車上処理装置がなっていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の列車位置検知装置は（解決手段４）、上記解決手段２，３の列車位置検知装置であって、前記車上処理装置が、測位の不能な所に居ると判別しているにも拘わらず前記第１ＧＰＳ受信機からも前記第２ＧＰＳ受信機からも測位結果を継続して得たときには前記第１ＧＰＳ受信機にも前記第２ＧＰＳ受信機にも故障などの装置異常が発生したと判定するようになっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
このような本発明の列車位置検知装置にあっては（解決手段１）、列車等に搭載して用いられ、速度情報取得手段とＧＰＳ受信機と車上処理装置との協動によって、車両位置の検知がＧＰＳ迷走の不都合を緩和抑制しつつ行われるが、ＧＰＳ受信機が複数化されたうえで、車上処理装置の機能が拡張されている。すなわち、少なくとも２台の第１，第２ＧＰＳ受信機が設けられている。そして、第１，第２ＧＰＳ受信機が共に正常かつ測位可能であれば、両受信機から測位結果が得られるので、車上処理装置によりＧＰＳ受信機の測位結果に基づく車両位置の検知が行われる。
【００１５】
また、第１，第２ＧＰＳ受信機が共に正常であっても非装置異常によって測位不能になっていれば、両受信機から測位結果が得られないので、車上処理装置により以前の検知結果と速度情報とに基づく車両位置の検知が行われる。
さらに、第１，第２ＧＰＳ受信機の何れかが装置異常になると周囲環境が測位可能になっていても、正常な受信機からは測位結果が得られるのに対し異常な受信機からは測位結果が得られないので、車上処理装置によって、正常なＧＰＳ受信機の測位結果に基づく車両位置の検知が行われるとともに、異常予見状態になったという判定も行われる。
【００１６】
このようにＧＰＳ受信機を複数化したうえで測位結果の有無に応じて車両位置の検知基準や監視判定の基準を場合分けしたことにより、異常の有無に拘わらず車両位置の検知を継続することが可能になるとともに、装置異常の発生を非装置異常から切り離して予見することも可能となる。
したがって、この発明によれば、ＧＰＳ受信機の装置異常にも非装置異常にも適切に対処する列車位置検知装置を実現することができる。
【００１７】
また、本発明の列車位置検知装置にあっては（解決手段２）、路線マップデータに加えて付加データも車上処理装置に保持されており、しかも、それらのデータに照らして測位の可能な所に居るのか測位の不能な所に居るのかが判別されたうえで、装置異常発生の判定が下される。
すなわち、測位の不能な所に居るとされる場合には、異常予見状態が発現したとき、ＧＰＳ迷走等の不確定性を考慮しても明らかに測位不能箇所に居るとされるまでの短時間で、装置異常が発生したという判定が出る。
【００１８】
これに対し、測位の可能な所に居るとされる場合には、一時的な非装置異常を恒久的な装置異常と見誤るのを回避するために、異常予見状態が所定の設定時間以上に亘って継続してから、装置異常が発生したという判定が出る。
このように、異常予見状態の検出に基づいて装置異常の有無を判別するに際し、車両位置が測位可能箇所なのか測位不能箇所なのかに応じて確認時間に長短を付けたことにより、装置異常の発生判定が迅速かつ的確になされることとなる。
【００１９】
さらに、本発明の列車位置検知装置にあっては（解決手段３）、ＧＰＳ衛星からの受信が車両の前後で行われるようにしたことにより、何れかのＧＰＳ受信機で測位できる確率が高まるので、ＧＰＳ受信機の測位結果に基づいて正確に車両位置を検知することが、より多くの時間帯で行われることとなる。一方、そのために第１，第２ＧＰＳ受信機のアンテナが離隔設置されていても、異常予見状態の検出に基づいて装置異常の有無を判別するに際して閾値的に用いられる設定時間が両アンテナ離隔距離の走行時間に応じて可変されるので、例えば測位可能箇所から測位不能箇所へ進行したような遷移状態・過渡状態が長引いた場合ですら、一時的な非装置異常を恒久的な装置異常と見誤ることはない。
これにより、異常判定の犠牲無しで車両位置の検知性能を高めることができる。
【００２０】
また、本発明の列車位置検知装置にあっては（解決手段４）、単体の装置異常にとどまらず、複数台のＧＰＳ受信機に係る装置異常まで検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
このような本発明の列車位置検知装置を路面電車２０に適用して具体化した路面電車位置検知装置３０について、図面を引用して説明する。図１（ａ）は、路面電車２０の斜視図、図１（ｂ）は、位置検知装置３０の斜視図、図２は、車上処理装置３４の機能ブロック図である。
【００２２】
路面電車２０は（図１（ａ）参照）、道路等に敷設された路面軌道１０を走行するものであり、例えば既述したＬＲＴでも良く、一般の路面電車でも良い。路面電車２０の運転台には、制御装置２１に接続された速度計２２や運転方向切換スイッチ２３が設けられている。
路面電車位置検知装置３０は、路面電車２０の車両位置を検知するために、ＧＰＳアンテナは別として大部分が制御装置２１と共に路面電車２０の運転台の内部や下に格納されている。
【００２３】
この位置検知装置３０は（図１（ｂ）参照）、主要なハードウェアとして、ＦＭアンテナ３１とＧＰＳアンテナ３２とが接続されていてＦＭ多重の補正方式を併用した衛星航法システムによる測位を行って車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１）を得るＧＰＳ受信機３３（第１ＧＰＳ受信機）と、ＦＭアンテナ７１とＧＰＳアンテナ７２とが接続されていてＦＭ多重の補正方式を併用した衛星航法システムによる測位を行って車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）を得るＧＰＳ受信機７３（第２ＧＰＳ受信機）とを具えている。ＧＰＳアンテナ３２，７２は（図１（ａ）参照）、路面電車２０の前後に分かれて搭載されて、離隔距離Ｌだけ離れている。例えば、アンテナ３２は車両の天井部のうち前端部に取り付けられているのに対し、アンテナ７２は後端部に取り付けられている。
【００２４】
また、位置検知装置３０は（図１（ｂ）参照）、速度計２２から路面電車２０の速度情報Ｖを取得するとともに運転方向切換スイッチ２３から路面電車２０の運転方向Ｄを検出する速度情報取得装置３５と、後述する停留所４０に設置される地上基地局装置４１の無線機４２に適合した小電力の無線機３６と、車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１）と車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）と速度情報Ｖと運転方向Ｄとから車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）を算出するとともに路面電車２０の停留所４０への出発時および到着時に無線機３６を介して車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）を送信する車上処理装置３４とを具えている。なお、Ｘ，Ｙは例えば経度・緯度を基準とした二次元座標の符号である。
【００２５】
車上処理装置３４は（図２参照）、プログラマブルなデジタルシグナルプロセッサやマイクロプロセッサシステムからなる情報処理装置であり、これには、マップマッチングルーチン（マップマッチング手段）と、方向反映ルーチン（方向反映手段）と、速度反映ルーチン（速度反映手段）と、位置統一ルーチン（車両位置決定手段）と、異常判定ルーチン（異常判定手段）と、発着判定ルーチン（発着判定手段）とがインストールされている。付加データの付いた路線マップデータ（路線図情報）と、停留所マップデータ（停留所位置情報）も、各ルーチンから参照可能な状態でデータメモリに記憶保持されている。また、上述の離隔距離Ｌは固定パラメータとして記憶保持され、異常判定に際して参照される設定時間Δｔは可変パラメータとして記憶保持されている。
【００２６】
路線マップデータは、路面電車２０の走行している又は走行する予定の路面軌道１０（路線）に対応したものであり、例えば路面軌道１０を折れ線近似した場合は二次元座標点（Ｘｍ，Ｙｍ）の一連データである。これには高度や勾配が付加されることもある。
付加データ（Ｇｍ）は、路面軌道１０の各位置において衛星航法システムによる測位が可能か不能かを示すものであり、路線マップデータと組み合わせられて、例えば一連の組データ（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｇｍ）となっている。
停留所マップデータは、路面電車２０の路線上に点在する停留所４０の位置に対応したものであり、例えば各停留所毎に両端の二次元座標点（Ｘｐ，Ｙｐ）を規定した一連のデータである。
【００２７】
マップマッチングルーチンと方向反映ルーチンと速度反映ルーチンとの組は、二組が設けられている。一組目はＧＰＳ受信機３３から車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１）を取得して車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）を生成するものであり、二組目はＧＰＳ受信機７３から車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）を取得して車両位置情報（Ｘ４，Ｙ４）を生成するものである。いずれの組でも、既述したように（特許文献２も参照）、路面電車２０の路線に対応した路線マップデータ（Ｘｍ，Ｙｍ）を用いて車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２）を路線上の位置情報に変換し、運転方向Ｄに応じた情報更新を行って方向を反映させ、さらに、速度情報Ｖに基づく位置情報の選択的更新によって車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３），（Ｘ４，Ｙ４）を得るようになっている。
【００２８】
位置統一ルーチンは、従来の車上処理装置３４には無かったプログラムであり、車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２），（Ｘ３，Ｙ３），（Ｘ４，Ｙ４）と路線マップデータ（Ｘｍ，Ｙｍ）と離隔距離Ｌとから、車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）と異常予見状態の判定結果とを生成するものである。具体的には、ＧＰＳ受信機３３から車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１）を得ることができ、しかもＧＰＳ受信機７３から車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）を得ることができたときには、車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）と車両位置情報（Ｘ４，Ｙ４）との中間位置を車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）に採用するようになっている。
【００２９】
また、位置統一ルーチンは、ＧＰＳ受信機３３から車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１）を得ることができず、しかもＧＰＳ受信機７３から車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）を得ることもできなかったときにも、車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）と車両位置情報（Ｘ４，Ｙ４）との中間位置を車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）に採用する。この場合、車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３），（Ｘ４，Ｙ４）がマップマッチングルーチン等によって以前の検知結果と速度情報Ｖとに基づいて求められたものとなっているので、車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）も以前の検知結果と速度情報Ｖとに基づいて求められたものとなる。
【００３０】
さらに、位置統一ルーチンは、ＧＰＳ受信機３３からは車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１）を得たが、ＧＰＳ受信機７３からは車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）が得られなかったときには、車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）から離隔距離Ｌの半分（Ｌ／２）だけ後方の位置を車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）に採用するとともに、ＧＰＳ受信機７３が異常予見状態にあるという判定を出す。一方、ＧＰＳ受信機３３からは車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１）が得られなかったが、ＧＰＳ受信機７３からは車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）を得たときには、車両位置情報（Ｘ４，Ｙ４）から離隔距離Ｌの半分（Ｌ／２）だけ前方の位置を車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）に採用するとともに、ＧＰＳ受信機３３が異常予見状態にあるという判定を出すようになっている。
【００３１】
異常予見状態にあるという判定結果は、ＧＰＳ受信機３３，７３に故障などの装置異常が発生した可能性が高いことを示しており、その判定もそうでないという判定も異常判定ルーチンに引き渡されるようになっている。
なお、この例では、車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）に路面電車２０の中間位置を採用したが、路面電車２０の先頭位置である車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）や，車両位置情報（Ｘ４，Ｙ４）から離隔距離Ｌだけ前方の位置を採用しても良く、あるいは路面電車２０の後端位置である車両位置情報（Ｘ４，Ｙ４）や，車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）から離隔距離Ｌだけ後方の位置を採用しても良い。
【００３２】
異常判定ルーチンは、これも従来の車上処理装置３４には無かったプログラムであるが、異常予見状態の判定結果と車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２），（Ｘ５，Ｙ５）と路線マップデータ及び付加データ（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｇｍ）と速度情報Ｖと離隔距離Ｌと設定時間Δｔとから、装置異常の有無を判定して、異常発生時には無線機３６を介して異常情報を送信するものである。具体的には、先ず、ＧＰＳアンテナ３２，７２の離隔距離Ｌを走行する時間を例えば式［Ｌ／Ｖ］で算出し、これに適宜な固定値を足して、異常判定に用いる可変閾値を算出し、これを設定時間Δｔとするようになっている。なお、上記固定値は、ＧＰＳ迷走等の不確定性を考慮して決められた短時間の値である。
【００３３】
それから、車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）を路線マップデータ及び付加データ（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｇｍ）に照らして路面電車２０が測位の可能な所に居るのか測位の不能な所に居るのかを判別する。そのうえで、測位の不能な所に居る場合には、位置統一ルーチンによる異常予見状態の判定結果を確認して、ＧＰＳ受信機３３，７３の何れかが異常予見状態にあるという判定が上記固定値より長時間に亘って継続したときに、該当ＧＰＳ受信機に装置異常が発生したと判定する。測位の可能な所に居る場合にも異常予見状態の判定結果を確認するが、ＧＰＳ受信機３３，７３の何れかが異常予見状態にあるという判定が設定時間Δｔより長時間に亘って継続したときに初めて、該当ＧＰＳ受信機に装置異常が発生したと判定するようになっている。
【００３４】
また、異常判定ルーチンは、路面電車２０が測位の不能な所に居る場合には、位置統一ルーチンの判定結果に関わりなく、ＧＰＳ受信機３３から車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１）を得ることができ更にＧＰＳ受信機７３からも車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）を得ることができるという状態が所定の一定時間より長時間に亘って継続したときには、ＧＰＳ受信機３３にもＧＰＳ受信機７３にも装置異常が発生したと判定するようになっているＧＰＳ受信機３３，７３の何れか一方または双方に装置異常が発生したと判定したときには、無線機３６を介して異常情報を送信するようにもなっている。
【００３５】
発着判定ルーチンは、既述したように（特許文献２も参照）、停留所マップデータ（Ｘｐ，Ｙｐ）を用いて車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）から路面電車２０の出発および到着を判定するものであるが、さらに、停留所から出発したと判定したときには、無線機３６を介して出発の旨と車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）とを送信し、停留所に到着したと判定したときには、無線機３６を介して到着の旨と車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）とを送信するようにもなっている。
なお、上述した異常判定ルーチンによる異常情報の送信も、最寄りの停留所への到着を待って行われるようになっている。
【００３６】
この実施形態の位置検知装置３０について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図３は、位置検知装置３０を組み込んだ路面電車位置検知システムの概要構成図である。
【００３７】
この路面電車位置検知システムでは、各々の路面電車２０に位置検知装置３０が一セットずつ搭載され、路面軌道１０に臨んで所々に設けられている停留所４０には一台ずつ地上基地局装置４１が設置されている。複数・多数の路面電車２０を集中管理する運転管理センタ５０は、一カ所で足り、路面軌道１０に臨んでいる必要がないので適宜な建家等に確保され、そこにはセンタ処理装置５１が設置されている。
【００３８】
地上基地局装置４１は、上述した無線機３６に適合した小電力の無線機４２と、電話回線やインターネット回線を利用して無線通信を行う携帯端末４３と、両者４２，４３に接続されてプロトコル変換等を行う地上処理装置４４とを具えたものであり、小型で安価な無線機３６，４２による近距離通信と携帯端末４３による長距離通信とを中継するようになっている。具体的には、位置検知装置３０から地上基地局装置４１へ出発または到着の旨と車両位置情報とが送信されて来たときや、さらにはＧＰＳ受信機３３，７３の装置異常を示す異常情報が送信されて来たときにも、それをセンタ処理装置５１へ転送するようになっている。
【００３９】
センタ処理装置５１は、地上基地局装置４１から携帯端末４３にて転送されて来た車両位置情報や異常情報を受信するための携帯端末５２と、それで収集した車両位置情報や異常情報に基づいて複数・多数の路面電車２０の運転状態を管理する中央処理装置５３とを具えたものであり、監視のため図示しない表示板に運行状況や異常状態を表示したり、運行の円滑のため場合によっては各路面電車２０に運転情報を配信したり、他の路面電車２０へ異常情報を転送等にて通知することも、行うようになっている。
【００４０】
そして、路面電車２０が路面軌道１０上を走行すると、それに搭載された位置検知装置３０では、随時、車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２）と速度情報Ｖと運転方向Ｄとが取得され、その度に、路線マップデータを用いたマップマッチング処理や、運転方向Ｄに反する向きの位置情報更新を停止する方向反映処理、速度情報Ｖに基づく位置情報の選択的更新が行われて、車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１）から車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３）が算出されるとともに、車両位置情報（Ｘ２，Ｙ２）から車両位置情報（Ｘ４，Ｙ４）が算出される。
【００４１】
また、車上処理装置３４による位置統一ルーチンの実行によって、車両位置情報（Ｘ３，Ｙ３），（Ｘ４，Ｙ４）等から車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）が算出されるとともに、車両位置情報（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２）が得られたか否かに応じてＧＰＳ受信機３３，７３が異常予見状態にあるか否かが判定される。それから、車上処理装置３４による異常判定ルーチンの実行によって、異常予見状態の判定結果などからＧＰＳ受信機３３，７３に故障等の装置異常が発生したか否かが判定される。さらに、停留所マップデータを用いて車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）から路面電車２０の出発や到着が判定される。
【００４２】
そして、最寄りの停留所４０から路面電車２０が出発したと判定がなされると、位置検知装置３０から地上基地局装置４１を介してセンタ処理装置５１へ出発の旨と車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）とが送信される。また、最寄りの停留所４０に路面電車２０が到着したと判定がなされると、位置検知装置３０から地上基地局装置４１を介してセンタ処理装置５１へ到着の旨と車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）とが送信される。さらに、そのときまでにＧＰＳ受信機３３，７３に故障等の装置異常が発生したとの判定がなされていると、その異常情報も、最寄りの地上基地局装置４１を介してセンタ処理装置５１へ送信される。
【００４３】
そのため、それを受信したセンタ処理装置５１では、それぞれの路面電車２０が停留所にいるのか停留所間にいるのかを判別することが可能なので運行状況を的確に把握して管理することができるうえ、各路面電車２０に搭載されたＧＰＳ受信機３３，７３の故障等まで把握して管理することができる。
しかも、この位置検知装置３０にあっては、路面電車２０に複数のＧＰＳ受信機３３，７３を搭載したうえで測位結果（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２）の有無に応じて車両位置（Ｘ５，Ｙ５）の検知基準や監視判定の基準を場合分けしたことにより、異常の有無に拘わらず車両位置の検知を継続することが可能になるとともに、ＧＰＳ受信機３３，７３の装置異常の発生を非装置異常から切り離して検出することができる。
【００４４】
また、異常予見状態の検出に基づいてＧＰＳ受信機３３，７３の装置異常の有無を判別するに際し、車両位置情報（Ｘ５，Ｙ５）を路線マップデータ及び付加データ（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｇｍ）に照らすことにより、現在の車両位置が測位可能箇所なのか測位不能箇所なのかを調べ、それに応じて確認時間に長短を付けることにより、装置異常の発生判定が迅速かつ的確になされる。さらに、異常予見状態の検出に基づいてＧＰＳ受信機３３，７３の装置異常の有無を判別するに際し、ＧＰＳ受信機３３のＧＰＳアンテナ３２とＧＰＳ受信機７３のＧＰＳアンテナ７２との離隔距離Ｌの走行時間（Ｌ／Ｖ）に応じて設定時間Δｔを可変するようにしたので、例えばトンネル外の測位可能箇所からトンネル内の測位不能箇所への進行時間が通常より長引いたような場合でも、一時的な電波障害などの非装置異常を恒久的な装置異常と見誤ることがない。
【００４５】
［その他］
上記実施形態では、位置検知装置３０が路面電車２０に搭載されていたが、位置検知装置３０は列車にも搭載可能である。
上記実施形態では路線マップデータと停留所マップデータとが分離していたが、これらのデータは、重複する部分があるので、混在状態や併合状態で記憶保持しても良い。
上記実施形態では、速度計２２が速度発電機を利用したものであったが、速度計２２はスピードガンやドップラーレーダを利用したものであっても良い。
【００４６】
上記実施形態では速度情報取得装置３５が路面電車２０の速度情報Ｖの取得に加えて路面電車２０の運転方向Ｄの検出も行うようになっていたが、路面電車２０の運転方向Ｄの検出は他の情報取得装置で行うようにしても良い。
上記実施形態ではＧＰＳ受信機３３，７３がＧＰＳアンテナ３２，７２に加えてＦＭアンテナ３１，７１も接続されてＦＭ多重方式のＤ-ＧＰＳを行うようになっていたが、ＧＰＳ受信機３３，７３が中波ビーコン方式のＤ-ＧＰＳを行うようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態について、列車位置検知装置の具体例である路面電車位置検知装置の構造を示し、（ａ）が路面電車の斜視図、（ｂ）が路面電車位置検知装置の斜視図である。
【図２】車上処理装置の機能ブロック図である。
【図３】本発明の路面電車位置検知装置を組み込んだ路面電車位置検知システムの概要構成図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０…路面軌道、２０…路面電車、
２１…制御装置、２２…速度計、２３…運転方向切換スイッチ、
３０…路面電車位置検知装置（列車位置検知装置）、
３１…ＦＭアンテナ、３２…ＧＰＳアンテナ、
３３…ＧＰＳ受信機（第２ＧＰＳ受信機）、
３４…車上処理装置、３５…速度情報取得装置、３６…無線機、
４０…停留所、４１…地上基地局装置、
４２…無線機、４３…携帯端末、４４…地上処理装置、
５０…運転管理センタ、５１…センタ処理装置、
５２…携帯端末、５３…中央処理装置、
７１…ＦＭアンテナ、７２…ＧＰＳアンテナ、
７３…ＧＰＳ受信機（第２ＧＰＳ受信機）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車や路面電車などの車両に搭載されて車速を検出する速度計と、前記車両に搭載されて衛星航法システムによる測位を行うＧＰＳ受信機と、前記車両に搭載されて前記速度計から得た速度情報を前記ＧＰＳ受信機の測位結果に反映させることで車両位置を検知する車上処理装置とを備えた列車位置検知装置において、前記ＧＰＳ受信機として第１ＧＰＳ受信機と第２ＧＰＳ受信機とが設けられており、前記車上処理装置が、前記第１ＧＰＳ受信機からも前記第２ＧＰＳ受信機からも測位結果を得たときには何れか一方の測位結果または中間位置など双方の測位結果を組み合わせた測位結果に基づいて前記車両位置を求め、前記第１ＧＰＳ受信機からも前記第２ＧＰＳ受信機からも測位結果を得られなかったときには以前の検知結果と前記速度情報とに基づいて前記車両位置を求め、前記第１ＧＰＳ受信機と前記第２ＧＰＳ受信機との何れか一方からは測位結果を得たが他方からは測位結果を得られなかったときには得られた測位結果に基づいて前記車両位置を求めるとともに他方のＧＰＳ受信機に故障などの装置異常が発生した可能性が高い異常予見状態であると判定するようになっていることを特徴とする列車位置検知装置。
【請求項２】
前記車上処理装置が、前記車両の路線に対応した路線マップデータに加えて、前記路線の各位置において衛星航法システムによる測位が可能か不能かを示す付加データを保持していて、前記車両位置を前記路線マップデータ及び前記付加データに照らして測位の可能な所に居るのか測位の不能な所に居るのかを判別したうえで、測位の不能な所に居る場合には前記異常予見状態が発現したときに故障などの装置異常が発生したと判定し、測位の可能な所に居る場合には前記異常予見状態が所定の設定時間以上に亘って継続したときに故障などの装置異常が発生したと判定するようになっていることを特徴とする請求項１記載の列車位置検知装置。
【請求項３】
前記第１ＧＰＳ受信機のアンテナと前記第２ＧＰＳ受信機のアンテナとが前記車両の前後に分かれて搭載されており、両者の離隔距離を走行する時間に応じて前記設定時間を可変するように前記車上処理装置がなっていることを特徴とする請求項２記載の列車位置検知装置。
【請求項４】
前記車上処理装置が、測位の不能な所に居ると判別しているにも拘わらず前記第１ＧＰＳ受信機からも前記第２ＧＰＳ受信機からも測位結果を継続して得たときには前記第１ＧＰＳ受信機にも前記第２ＧＰＳ受信機にも故障などの装置異常が発生したと判定するようになっていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載された列車位置検知装置。
【請求項１】
列車や路面電車などの車両に搭載されて車速を検出する速度計と、前記車両に搭載されて衛星航法システムによる測位を行うＧＰＳ受信機と、前記車両に搭載されて前記速度計から得た速度情報を前記ＧＰＳ受信機の測位結果に反映させることで車両位置を検知する車上処理装置とを備えた列車位置検知装置において、前記ＧＰＳ受信機として第１ＧＰＳ受信機と第２ＧＰＳ受信機とが設けられており、前記車上処理装置が、前記第１ＧＰＳ受信機からも前記第２ＧＰＳ受信機からも測位結果を得たときには何れか一方の測位結果または中間位置など双方の測位結果を組み合わせた測位結果に基づいて前記車両位置を求め、前記第１ＧＰＳ受信機からも前記第２ＧＰＳ受信機からも測位結果を得られなかったときには以前の検知結果と前記速度情報とに基づいて前記車両位置を求め、前記第１ＧＰＳ受信機と前記第２ＧＰＳ受信機との何れか一方からは測位結果を得たが他方からは測位結果を得られなかったときには得られた測位結果に基づいて前記車両位置を求めるとともに他方のＧＰＳ受信機に故障などの装置異常が発生した可能性が高い異常予見状態であると判定するようになっていることを特徴とする列車位置検知装置。
【請求項２】
前記車上処理装置が、前記車両の路線に対応した路線マップデータに加えて、前記路線の各位置において衛星航法システムによる測位が可能か不能かを示す付加データを保持していて、前記車両位置を前記路線マップデータ及び前記付加データに照らして測位の可能な所に居るのか測位の不能な所に居るのかを判別したうえで、測位の不能な所に居る場合には前記異常予見状態が発現したときに故障などの装置異常が発生したと判定し、測位の可能な所に居る場合には前記異常予見状態が所定の設定時間以上に亘って継続したときに故障などの装置異常が発生したと判定するようになっていることを特徴とする請求項１記載の列車位置検知装置。
【請求項３】
前記第１ＧＰＳ受信機のアンテナと前記第２ＧＰＳ受信機のアンテナとが前記車両の前後に分かれて搭載されており、両者の離隔距離を走行する時間に応じて前記設定時間を可変するように前記車上処理装置がなっていることを特徴とする請求項２記載の列車位置検知装置。
【請求項４】
前記車上処理装置が、測位の不能な所に居ると判別しているにも拘わらず前記第１ＧＰＳ受信機からも前記第２ＧＰＳ受信機からも測位結果を継続して得たときには前記第１ＧＰＳ受信機にも前記第２ＧＰＳ受信機にも故障などの装置異常が発生したと判定するようになっていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載された列車位置検知装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−２４７２１７（Ｐ２００８−２４７２１７Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９１２８５（Ｐ２００７−９１２８５）
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（０００２０７４７０）大同信号株式会社 (83)
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
【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２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（０００２０７４７０）大同信号株式会社 (83)
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
【出願人】（０００００１２９２）株式会社京三製作所 (324)
【Ｆターム（参考）】
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