列車位置検知装置
【課題】シンプルな装置構成で列車位置を高精度に検知する列車位置検知装置の提供。
【解決手段】列車に搭載された車上装置、および、地上に設置された地上装置を有する列車位置検知装置であって、車上装置は、所定の電波である呼出信号を受信して当該呼出信号に応答して所定の情報を含んだ応答信号を電波発信する電波発信機を備え、地上装置は、アンテナ部を含んで呼出信号を発信して応答信号を受信する電波送受信機と、応答信号に含まれる所定の情報に基づいて電波発信機を同定することで列車の存在を検知する検知部と、電波送受信機が受信した応答信号に基づいて、電波発信機の電波受信機に対する相対位置を算出する電波発信機位置算出部と、電波発信機位置算出部が算出した相対位置と、応答信号の所定の情報に含まれる電波発信機の列車における搭載位置に関する情報に基づいて列車の列車位置を算出する列車位置算出部と、を備えた、列車位置検知装置。
【解決手段】列車に搭載された車上装置、および、地上に設置された地上装置を有する列車位置検知装置であって、車上装置は、所定の電波である呼出信号を受信して当該呼出信号に応答して所定の情報を含んだ応答信号を電波発信する電波発信機を備え、地上装置は、アンテナ部を含んで呼出信号を発信して応答信号を受信する電波送受信機と、応答信号に含まれる所定の情報に基づいて電波発信機を同定することで列車の存在を検知する検知部と、電波送受信機が受信した応答信号に基づいて、電波発信機の電波受信機に対する相対位置を算出する電波発信機位置算出部と、電波発信機位置算出部が算出した相対位置と、応答信号の所定の情報に含まれる電波発信機の列車における搭載位置に関する情報に基づいて列車の列車位置を算出する列車位置算出部と、を備えた、列車位置検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、列車の位置を検知する列車位置検知装置に関し、特に、ＩＣタグを用いた列車位置検知装置に関する。
【０００２】
列車位置検知装置は、列車が在線する鉄道線路上の位置を特定することに用いられ、列車の運行制御に必要な情報を提供する。また、列車位置検知装置は、駅ホームにおいて列車が停止した位置を検知することも可能である。この場合、列車位置検知装置は、駅ホームに設置されたホームドアの開閉制御に必要な情報を提供することができる。
【０００３】
従来の列車位置検知装置として、例えば特許文献１や特許文献２に記載された技術がある。これら列車位置検知装置従来例においては、装置は、列車に搭載された車上子と、駅の停止位置許容範囲となる軌道内に設置された地上子とで構成される。地上子は、列車の進行方向に沿って設置した３つのコイル（コイル１、コイル２、コイル３）を備えている。（例えば、特許文献１［図１］、［図３］等参照。）軌道内のコイルの位置は、コイル１が列車停止許容領域より手前の領域、コイル２が列車停止許容領域、コイル３が列車停止許容位置より先の領域となるようにしている。
【０００４】
列車が停止した時、車上子は地上子上に存在し、地上子では、車上子から放射された電波の各コイルによる受信レベルを計測し、受信レベルの強弱から車上子がどのコイル上に位置するのかを判定する。判定の結果、車上子がコイル１上に位置する場合には列車が停止許容領域よりも手前に位置（ショート）し、また、コイル２上に位置する場合には列車が停止許容領域に位置（ジャスト）し、また、コイル３上に位置する場合には列車が停止許容領域よりも先に位置（オーバー）していると検知している。停止許容領域は、中心位置を基準にしてプラスマイナス３５センチメートル程度の範囲である。（特許文献２［００２０］等参照。）
【０００５】
上述の列車位置検知装置においては、例えば乗車人数の変動、車上子の取付け位置の変動等により地上子と車上子の軌道鉛直方向の間隔が変動した場合、各コイルの受信レベルが変動する。当該変動は、列車の停止位置の検知精度に悪影響を及ぼす。そのため、特許文献１の発明にあっては、地上子は、コイルを列車停止位置の前後に設置する２つとし、各コイルの出力電圧差の絶対値が所定の範囲内であるか否かによって列車の停止位置が許容範囲内か、許容範囲外かを検知すると共に、電圧差の極性が正のときは列車の停止位置が停止位置許容範囲の手前、負のときは先に位置していると検知するようにして、車両条件が変動した場合でも安定かつ正確に列車の停止位置を検知することができるようにしている。
【０００６】
また、従来の列車位置検知装置として、例えば特許文献３に記載された技術がある。当該文献の列車位置検知装置は、列車に搭載された超音波検出器と、駅の軌道脇に列車の進行方向に沿って配置された２つの超音波発生器（超音波発生器１、超音波発生器２）とで構成される。（特許文献３［図３］、［図５］等参照。）そして、超音波発生器が発した超音波が、超音波検出器に到達するのに要した伝搬時間を計測し、伝搬時間に音速を乗算することで、超音波発生器１と超音波検出器間の距離１と超音波発生器２と超音波検出器間の距離２を求め、２つの超音波発生器に対する超音波検出の相対位置を算出し列車の位置を検知する。
【０００７】
また、従来の列車位置検知装置として、例えば特許文献４に記載された技術がある。当該文献の列車位置検知装置は、列車の軌道脇に設置され、所定の周波数、振幅あるいは位相を持つ送信信号を電波にして放射する固定無線機と、列車に搭載され、前記固定無線機の電波を受信する移動無線機とで構成される。（特許文献４［図１］、［図３］等参照。）移動無線機は、アレイアンテナにより、固定無線機からの電波を受信して受信信号に基づいて電波到来角を演算により求める。そして、固定無線機の軌道からの鉛直方向の間隔および算出された電波到来角に基づいて、軌道上の予め決めた基準列車位置に対する列車位置を算出する。
【０００８】
特許文献１（および特許文献２）に係る従来の列車位置検知装置は、列車停止領域に対してショート、ジャスト、オーバーのどの領域に列車が位置しているか判定するものであるが、各領域は、コイルの大きさに相当する距離の幅を有する。故に、当該装置にあっては、列車の位置を、当該幅よりも小さな距離の精度で数値的に正確に求めることが困難である。そのため、列車が一旦停止した後で、何らかの理由により列車が進行方向もしくは後進方向へわずかに移動した場合に、検知装置における列車位置についても、列車位置を微小距離だけ移動させる処置を行う必要があるが、移動した距離を数値化できないため適切な処置を即座に行えないおそれがある。また、地上子は複数のコイルを軌道内に設置する構成のため、設置工事や保守管理は容易とはいえない。
【０００９】
また、特許文献３に係る従来の列車位置検知装置は、超音波が伝播する時間を計測して距離を算出する構成のため、超音波発生器と超音波検出器との間で時刻の同期をとる必要がある。故に、超音波発生器が超音波を発した時刻を、超音波検出器へ情報伝達する装置が別途必要である。また、風の影響により超音波が流され、距離測定誤差が生じ位置検出誤差となるという課題や、列車や駅に設置された装置からの騒音がノイズとなり伝播時間計測の誤差となり位置検知誤差となるという課題がある。
【００１０】
また、特許文献４に係る従来の列車位置検知装置は、移動無線機を列車に搭載する必要があるので、設置の際に車両の改造が必要になる。また、電波をアレイアンテナで受信しているので、アンテナの本数だけ受信回路が必要となる。さらには、各受信回路の特性がそろっていないと電波到来角を算出した際に誤差が生じるという課題があり、そのため、各受信回路の特性をそろえるために、別途校正用の装置を設ける必要がある。故に、装置構成は不可避的に複雑化する。また、電波到来角を算出するのに要する演算時間と列車位置検知に要求される時間との兼ね合いから、高速演算器が必要となり装置のコストがかかるという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−１５１１１２号公報
【特許文献２】特開２００７−２７６５３３号公報
【特許文献３】特開２００９−０７３３９７号公報
【特許文献４】特開２０００−０１６２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記従来技術における課題等を鑑み、本発明は、シンプルな装置構成で、列車位置を高精度に検知する列車位置検知装置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】
【００１３】
本発明は、その一態様においては、列車に搭載された車上装置、および、地上に設置された地上装置を有する列車位置検知装置であって、車上装置は、所定の電波である呼出信号を受信して当該呼出信号に応答して所定の情報を含んだ応答信号を電波発信する電波発信機を備え、地上装置は、アンテナ部を含んで呼出信号を発信して応答信号を受信する電波送受信機と、応答信号に含まれる所定の情報に基づいて電波発信機を同定することで列車の存在を検知する検知部と、電波送受信機が受信した応答信号に基づいて、電波発信機の電波受信機に対する相対位置を算出する電波発信機位置算出部と、電波発信機位置算出部が算出した相対位置と、応答信号の所定の情報に含まれる電波発信機の列車における搭載位置に関する情報に基づいて列車の列車位置を算出する列車位置算出部と、を備えた、列車位置検知装置である。
【００１４】
本発明は、その別の一態様においては、列車に搭載された車上装置、および、地上に設置された地上装置を有する列車位置検知装置であって、地上装置は、所定の電波である呼出信号を受信して当該呼出信号に応答して所定の情報を含んだ応答信号を電波発信する電波発信機を備え、車上装置は、アンテナ部を含んで呼出信号を発信して応答信号を受信する電波送受信機と、応答信号に含まれる所定の情報に基づいて電波発信機を同定することで地上装置の存在を検知する検知部と、電波送受信機が受信した応答信号に基づいて、電波発信機の電波受信機に対する相対位置を算出する電波発信機位置算出部と、電波発信機位置算出部が算出した相対位置と、応答信号の所定の情報に含まれる電波発信機の設置位置に関する情報基づいて列車の列車位置を算出する列車位置算出部と、を備えた、列車位置検知装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、シンプルな装置構成により、高精度に列車位置を検出可能な列車位置検知装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１を示す列車位置検知装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１を示す列車位置検知装置の処理のフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１を示す列車位置検知装置の列車位置検知の模式図である（通常モード列車位置測定）。
【図４】本発明の実施の形態１を示す列車位置検知装置の列車位置検知の模式図である（故障モード列車位置測定）。
【図５】本発明の実施の形態２を示す列車位置検知装置の列車位置検知の模式図である。
【図６Ａ】本発明の実施の形態３を示す列車位置検知装置の列車位置検知の模式図である。
【図６Ｂ】本発明の実施の形態３を示す列車位置検知装置の列車位置検知の模式図である。
【図７】本発明の実施の形態４を示す列車位置検知装置の列車位置検知の模式図である。
【図８】本発明の実施の形態５を示す列車位置検知装置の列車位置検知の模式図である。
【図９】本発明の実施の形態６を示す列車位置検知装置の列車位置検知の模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態７を示す列車位置検知装置のブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態８を示す列車位置検知装置のブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態９を示す列車位置検知装置のブロック図である。
【図１３】実施の形態１ないし９のいずれかの列車位置検知装置を用いて、列車の停止基準位置付近の列車位置を検知し、運転手の運転支援およびホームドア開閉制御を支援する場合の適用例である。
【図１４】実施の形態１ないし９のいずれかの列車位置検知装置を用いて、駅構内における列車位置を検出する場合の適用例である。
【図１５】実施の形態１ないし９のいずれかの列車位置検知装置を用いて、駅間における列車位置を検出する場合の適用例である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００１８】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による列車位置検知装置の構成を示すブロック図である。
【００１９】
図１を参照し、列車位置検知装置は、軌道脇や駅ホームなど地上に設置される地上装置１と、列車に搭載される車上装置２を有する。
【００２０】
地上装置１は、所定の間隔で配置された２本のアンテナ１１ａとアンテナ１１ｂを備えるＲＦ−ＩＤタグリーダ（タグリーダ）１１と、無線伝送路を介してＩＣタグ２１ａ等より受け取った情報（ＩＣタグ情報）等を保持するＩＣタグ情報記憶部１２と、地上装置１近傍における列車の有無を判断する列車検知部１３と、列車検知および列車位置算出に用いるデータを、各ＩＣタグを識別するための情報と関係づけて保持するメモリ１４と、ＩＣタグ２１ａ等のタグリーダ１１に対する相対位置を算出するＩＣタグ位置算出部１５と、算出されたＩＣタグの相対位置に基づいて列車の軌道（鉄道線路）上の位置（「軌道位置」）を算出する列車位置算出部１６と、列車の停止／走行を検知する列車停止検知部１７と、列車検知部１３、列車位置算出部１６、および、列車停止検知部１７からの出力を監視して列車状態にかかる情報を編成する監視部１８と、監視部１９が出力する列車状態情報表示するための表示部１９と、を有する。
【００２１】
一方、車上装置２は、所定の間隔で設置された２つのＩＣタグ（ＲＦ−ＩＤタグ）２１ａと、ＩＣタグ（ＲＦ−ＩＤタグ）２１ｂと、を有する。ここで、ＩＣタグ２１ａ等は、所定の電波（呼出信号）を受信すると、所定の情報（ＩＣタグ情報）を含んだ応答信号を発信する電波発信機である。
【００２２】
地上装置１のタグリーダ１１は、ＩＣタグを呼び出す質問信号（呼出信号）を示す電波を、所定の時間周期で、発信する。タグリーダ１１から送信された質問信号が車上装置２のＩＣタグ（２１ａ、２１ｂ）によって受信されると、当該質問信号を受信したＩＣタグ（２１ａ、２１ｂ）が、応答信号を、電波として、発信する。ここで、タグリーダ１１は、所定の電波である呼出信号を発信し応答信号を受信する電波送受信機である。
【００２３】
タグリーダ１１の２本のアンテナ１１ａ、１１ｂは、列車進行方向に沿って、（列車進行方向と平行に）所定の間隔で配置されることが望ましい。ただし、ただし２本のアンテナ１１ａ、１１ｂは、必ずしも列車進行方向と平行に配置されなくともよい。また、２本のアンテナ１１ａおよび１１ｂの間隔は、受信信号（上記応答信号）の波長よりも小さいことが望ましい。
【００２４】
タグリーダ１１は、受信した応答信号を復調し、応答信号に含まれるＩＣタグ情報を抽出し、当該ＩＣタグ情報をＩＣタグ情報記憶部１２へ出力する。そして、ＩＣタグ情報記憶部１２は、当該ＩＣタグ情報を保持するとともに、列車検知部１３へ出力する。
【００２５】
ＩＣタグ情報には、ＩＣタグを認証するための情報、ＩＣタグを同定するための情報、当該ＩＣタグが取り付けられた列車を同定するための情報、当該ＩＣタグが取り付けられている列車上での位置に関する情報、等が含まれる。
【００２６】
ＩＣタグを認証するための情報は、当該応答信号が、真に、ＩＣタグから出力された信号であることを地上装置１が認証するための情報を含む。
【００２７】
ＩＣタグを同定するための情報は、応答信号を発したＩＣタグに固有の識別子を含み、車上装置２においてＩＣタグが複数設置されている場合においては、当該ＩＣタグが複数のＩＣタグのうちのいずれの（何番目の）ＩＣタグであるかを地上装置１が区別可能とする情報を含むこともできる。
【００２８】
ＩＣタグが取り付けられた列車を同定するための情報は、当該列車を識別するための情報であり、列車種別（特急、急行等）、使用される車両の種別、ドアの設置位置、列車編成（１０両編成、８両編成等）、を含むことができる。
【００２９】
ＩＣタグが取り付けられている列車上位置に関する情報は、列車上の所定の基準位置（「列車基準位置」）（たとえば、先頭車両先端部や、ドア等）とＩＣタグとの、列車進行方向に沿った位置関係に関する情報を含むことができる。また、当該情報には、ＩＣタグが取り付けられている列車内の位置の、列車進行方向に垂直な方向に関する位置の情報を含むことができる。またさらには、当該情報には、ＩＣタグが取り付けられている列車内の位置の、地上（例えば、鉄道線路の上端面）からの高さに関する情報を含むこともできる。
【００３０】
ＩＣタグ情報記憶部１２から列車検知部１３に送られたＩＣタグ情報は、列車検知部１３においては、メモリ部１４に構成されるデータベースに保持された情報の抽出の用に供される。そして、列車検知部１３は、列車の検知、および、検知された列車の種別、使用車両種別、編成車両数、ドア位置、等を決定する。なお、メモリ部１４は、列車検知部１３の動作に必要なデータを、例えば、ＩＣタグを同定するための情報と関係づけて保持するデータベースを含み、かつ、列車検知部１３からの問い合わせに応じて当該データを適宜出力可能である。また、データベースは、過去に検知した列車に関する情報、すなわち、過去に検知したＩＣタグに関する情報を、検知履歴として保持し、順次更新することもできる。
【００３１】
また、タグリーダ１１は、受信した応答信号を、受信信号としてＩＣタグ位置算出部１５へ出力する。そして、ＩＣタグ位置算出部１５は、受信信号の振幅、位相、波長（周波数）、質問信号を発信してから当該質問信号に応答して発信された受信信号を受信するまでの時間間隔等を検出することができる。ＩＣタグ位置算出部１５は、検出した受信信号の振幅、位相、波長（周波数）、上記時間間隔等の情報を用いて、当該受信信号にかかるＩＣタグとタグリーダ１１との相対位置を算出し、当該相対位置を列車位置算出部１６へ出力する。なお、ＩＣタグ位置算出部１５は、必要に応じて、ＩＣタグ情報に含まれるＩＣタグが取り付けられている列車上位置に関する情報をも参照し、上記相対位置を算出する。
【００３２】
列車位置算出部１６は、ＩＣタグとタグリーダ１１との相対位置と、予め保持されたタグリーダ１１の軌道（鉄道線路）に対する位置に関する情報と、ＩＣタグと列車の「列車基準位置」に対する位置関係に関する情報と、に基づき、列車の「列車基準位置」の軌道上における位置（「列車位置」）を決定する。算出した列車位置は、列車停止検知部１７および監視部１８へ出力される。
【００３３】
列車停止検知部１７は、列車位置算出部１６から出力される列車位置の情報に基づいて、列車状態（停止、または、走行中）を検知する。例えば、列車停止検知部１７は、異なる時刻における列車位置の情報を比較し、当該列車位置の差がゼロあるいは所定値未満である場合に、当該列車は停止状態にあると判定する。
【００３４】
監視部１８は、列車位置算出部１６から受け取る列車位置の情報、列車停止検知部１７から受け取る列車状態の情報、列車検知部１３から受け取る列車にかかる情報に基づき、当該列車にかかる情報を編成し、図示しない地上側列車運行装置へ出力する。また、当該情報を、表示部１９に表示することも可能である。
【００３５】
一方、車上装置２は、上述のように、２つのＩＣタグ（ＲＦ−ＩＤタグ）２１ａおよび２１ｂを有する。当該２つのＩＣタグ２１ａおよび２１ｂは、列車進行方向に沿って（列車進行方向と平行に）所定の間隔で設置されることが望ましい。ただし、ただし２つのＩＣタグ２１ａ、２１ｂは、必ずしも列車進行方向と平行に配置されなくともよい。また、ＩＣタグは、各列車において、少なくとも１つ、配置されればよい。２つ以上のＩＣタグが一列車に設置される場合におけるＩＣタグ同士の間隔は、上記したＩＣタグ情報に含まれるＩＣタグが取り付けられている列車上位置に関する情報から、地上装置１側で認識することが可能である。
【００３６】
次に、列車の検知、列車の位置検知（算出）、および、列車の停止検知にかかる処理について、図２のフローチャートを用いて説明する。なお、当該処理は、地上装置１において実行され、地上装置１は、コンピュータを備えることができる。この場合、地上装置１を構成するコンピュータは、当該コンピュータにおいて実行可能なプログラムを実行することにより、図２の処理を実行することができる。当該プログラムは、コンピュータの記憶手段において保持され、コンピュータの処理装置において実行される。また、プログラムは、記憶媒体や通信回線等を通じて、当該コンピュータにインストールされる。あるいは、通信回線等を通じて、別のコンピュータに保持されるプログラムを、当該コンピュータが実行することも可能である。
【００３７】
ステップＳ１０１において、地上装置１のタグリーダ１１は、所定の時間周期で、ＩＣタグを呼び出す質問信号（呼出信号）を、そのどちらか一方のアンテナ（１１ａまたは１１ｂ）から電波として送信する。ＩＣタグ２１ａ等は、質問信号を受信した場合には、応答信号を電波として返信する。しかしながら、この、質問信号が発信された時点において、タグリーダ１１とＩＣタグ２１ａおよびＩＣタグ２１ｂが通信可能なエリア内に含まれない場合には、ＩＣタグ２１ａおよびＩＣタグ２１ｂは質問信号を受信できないため、タグリーダ１１に対して応答信号を発信することはない。逆に、質問信号が発信された時点において、タグリーダ１１とＩＣタグ２１ａおよびＩＣタグ２１ｂが通信可能なエリア内に含まれる場合には、ＩＣタグ２１ａおよびＩＣタグ２１ｂは、タグリーダ１１からの質問信号を受信することができ、所定の処理を行って応答信号を発信する。発信された応答信号は、タグリーダ１１において受信される。
【００３８】
ステップＳ１０３において、タグリーダ１１は、ＩＣタグ２１ａあるいは２１ｂから応答信号を受信したか、否か、について判定を行う。
【００３９】
タグリーダ１１が、ＩＣタグ２１ａあるいは２１ｂから応答信号を受信した、と判定した場合（ステップＳ１０３における「ＹＥＳ」）、処理は、ステップＳ１０５へ進む。つまり、列車の車上装置２が、地上装置１の付近まで接近し、タグリーダ１１とＩＣタグ２１ａ（および／または２１ｂ）とが互いに通信可能なエリアに含まれると、タグリーダ１１から発信された質問信号は、車上装置２のＩＣタグ２１ａ（および／または２１ｂ）で受信され、ＩＣタグ２１ａ（および／または２１ｂ）は、列車ＩＤ情報（ＩＣタグが取り付けられた列車を同定するための情報）やＩＣタグ取付位置情報（ＩＣタグが取り付けられている列車上位置に関する情報）やＩＣタグ識別情報（ＩＣタグを認証／同定するための情報）などのＩＣタグ情報を含んだ応答信号を、電波として、発信する。タグリーダ１１が当該応答信号を受信した場合に、処理はステップＳ１０５へ進む。
【００４０】
タグリーダ１１が、ＩＣタグ２１ａおよび２１ｂからの応答信号を受信しなかった、と判定した場合（ステップＳ１０３における「ＮＯ」）、処理は、ステップＳ１０１へ戻る。つまり、タグリーダ１１は、列車が存在しないと判定し、再度、上記所定の時間周期の後に質問信号を発信する。
【００４１】
ステップＳ１０５において、地上装置１は、受信した信号を解析し、当該信号が列車（のＩＣタグ）からの応答信号であるか否かを判断し、もって、列車が検知されたか、否か、を判定する。
【００４２】
具体的には、地上装置１は、タグリーダ１１が受信した応答信号からＩＣタグ情報を抽出し、当該ＩＣタグ情報をＩＣタグ情報記憶部１２へ送る。ＩＣタグ情報記憶部１２は、受け取ったＩＣタグ情報を保持するとともに、当該ＩＣタグ情報を列車検知部１３へ送る。列車検知部１３は、ＩＣタグ情報に含まれるＩＣタグ識別情報等を、メモリ１４に記録されたデータベースと照合し、データベースとの照合から当該ＩＣタグ情報および応答信号が、列車に搭載されたＩＣタグからの情報および信号であるか、否か、を判定する。列車検知部１３が、当該情報および信号は、列車からのＩＣタグ情報および応答信号であると判断した場合には、地上装置１は、列車が検知されたと判断する。逆に、列車検知部１３が、受信信号に含まれるＩＣタグ情報のＩＣタグ識別情報等を、メモリ１４に記録されたデータベースと照合し、当該データベースとの照合から当該ＩＣタグ情報が、列車に搭載されたＩＣタグからの応答信号に含まれるものではないと判断した場合、列車検知部１３は、列車不在と判断する。
地上装置１が、列車を検知したと判断した場合（ステップＳ１０５における「ＹＥＳ」）、処理は、ステップＳ１０７へ進む。
地上装置１が、列車を検知しなかったと判断した場合（ステップＳ１０５における「ＮＯ」）、処理は、ステップＳ１０１へ戻る。
【００４３】
ステップＳ１０７において、列車検知部１３は、タグリーダ１１において受信された応答信号およびそれに含まれるＩＣタグ情報等を参照し、列車位置測定を、通常モードで行うか、あるいは、故障モードで行うか、を判断する。ここで、通常モードとは、一列車に配置された複数のＩＣタグからの応答信号が受信された場合に実行する列車位置測定の動作モードである。故障モードとは、一列車に配置された複数のＩＣタグのうち、ただ１つのＩＣタグからの応答信号のみが受信された場合に実行する列車位置測定の動作モードである。図１に示した構成を有する車上装置２は、２つのＩＣタグ２１ａおよび２１ｂを備える。この場合、２つのＩＣタグ２１ａおよび２１ｂからの応答信号がタグリーダ１１において受信された場合には、列車位置測定は、通常モードで実行され、いずれか１つの応答信号のみがタグリーダ１１において受信された場合には、列車位置測定は、故障モードで実行される。
【００４４】
つまり、図１の構成にあっては、列車検知部１３は、２つのＩＣタグのＩＣタグ情報（ＩＣタグ２１ａおよび２１ｂのＩＣタグ情報）を正しく読み取れたか、否か、を判定し、列車位置測定を、２つのＩＣタグからの２つのＩＣタグ情報を用いて行うか、１つのＩＣタグからの１つのＩＣタグ情報のみを用いて行うか、決定する。
【００４５】
列車検知部１３が、両方のＩＣタグ情報を読み取れたと判定した場合（ステップＳ１０７における「ＹＥＳ」）、処理は、ステップＳ１０９ａへ進む。
列車検知部１３が、一方のＩＣタグ情報のみが読み取れたと判定した場合（ステップＳ１０７における「ＮＯ」）、処理は、ステップＳ１０９ｂへ進む。
また、列車位置検知部１３は、本ステップＳ１０７の判定結果（「通常モード」、または、「故障モード」）を、列車検知判定信号としてＩＣタグ位置算出部１５および列車位置算出部１６、および、監視部１８へ出力する。
【００４６】
次に、ステップＳ１０９ａにおいて実行される通常モード列車位置測定について説明する。なお、ステップＳ１０９ａ（およびＳ１０９ｂ）と関連し、タグリーダ１１は、受信した応答信号を、受信信号として、ＩＣタグ位置算出部１５へ出力する。
【００４７】
実施の形態１にかかるＩＣタグ位置算出部１５は、各ＩＣタグからの受信信号それぞれの位相、および、周波数（波長）を検出し、これら各受信信号の位相および周波数から、当該受信信号を発信したＩＣタグそれぞれについて、タグリーダ１１に対する相対位置を算出する。
【００４８】
列車検知部１３が通常モードで列車位置測定を行うと決定した場合には、ＩＣタグ位置算出部１５は、ＩＣタグ２１ａおよび２１ｂから受信した受信信号を用いて、タグリーダ１１の位置を基準としたＩＣタグ２１ａおよび２１ｂの相対位置を、列車進行方向および列車進行方向に対する垂直方向の２次元位置として求める。あるいは、ＩＣタグ位置算出部１５は、ＩＣタグ２１ａおよび２１ｂの相対位置を、列車進行方向および列車進行方向に対する垂直方向ならびに高さ方向（鉛直方向）について、求めることも可能である。
【００４９】
図３は、実施の形態１において通常モード（ステップＳ１０９ａ）で行われる列車位置測定を説明する模式図である。
【００５０】
タグリーダ１１は各ＩＣタグ（２１ａまたは２１ｂ）からの応答信号を２つのアンテナ（アンテナ１１ａとアンテナ１１ｂ）でそれぞれ独立的に受信し、それぞれ第１受信信号および第２受信信号として、ＩＣタグ位置算出部１５へ出力する。
【００５１】
ＩＣタグ位置算出部１５は、第１受信信号の位相（第１位相）と第２受信信号の位相（第２位相）の位相差ΔΦを算出する。そして、ＩＣタグ位置算出部１５は、位相差ΔΦと受信信号の波長λより次式（式１）を用いて距離ΔＬを算出する。
ΔＬ＝（ΔΦ／２π）λ ・・・ （式１）
【００５２】
距離ΔＬは、ＩＣタグ２１ａと第１アンテナ１１ａまでの距離（第１距離Ｌ１）とＩＣタグ２１ａと第２アンテナ１１ｂまでの距離（第２距離Ｌ２）の差であるから、次式（式２）の関係が成り立つ。
ΔＬ＝Ｌ１−Ｌ２ ・・・ （式２）
なお、第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２は、各々、厳密にはＩＣタグ２１ａのアンテナ部分とタグリーダ１１のアンテナ（１１ａまたは１１ｂ）までの距離である。だが、ＩＣタグ２１ａのＩＣ部分がアンテナ部分よりも十分に小さく、ＩＣタグ２１ａのサイズとアンテナ部分のサイズがほぼ等しいような場合には、第１距離Ｌ１および第２距離Ｌ２は、それぞれ、ＩＣタグ２１ａとタグリーダ１１のアンテナ１１ａおよび１１ｂまでの距離とみなすことができる。
【００５３】
ＩＣタグ２１ａは、タグリーダ１１の２つのアンテナ１１ａおよび１１ｂからの距離の差（式２）が一定（ΔＬ）となる点が構成する曲線（双曲線）（あるいは、３次元的に相対的位置を計測する場合には、曲面（双曲面）とタグリーダ１１のアンテナ１１ａおよび１１ｂならびにＩＣタグ２１ａが張る面の交わり部分に現れる双曲線）上のどこかに存在する。この場合、双曲線は、アンテナ１１ａとアンテナ１１ｂを焦点とした双曲線３１となり、ＩＣタグ位置算出部１５は、アンテナ１１ａの位置およびアンテナ１１ｂの位置、ならびに、距離差ΔＬから双曲線３１の式を導出できる。同様にして、ＩＣタグ２１ｂについても双曲線３２の式を導出する。
【００５４】
ＩＣタグ位置算出部１５は、双曲線３１の式、および、双曲線３２の式、ならびに、ＩＣタグ情報から導出されるＩＣタグ２１ａおよび２１ｂの位置関係（ＩＣタグ２１ａおよび２１ｂの間の距離）を表す式を用いて連立方程式を構成し、当該連立方程式からＩＣタグ２１ａおよび２１ｂの列車進行方向、および、その垂直方向の２次元位置を導出する。そして、この位置を、ＩＣタグ２１ａのタグリーダ１１に対する相対位置、ＩＣタグ２１ｂのタグリーダ１１に対する相対位置、とする。
【００５５】
次に、ステップＳ１０９ｂにおいて実行される故障モード列車位置測定について説明する。
【００５６】
列車検知部１３が故障モードで列車位置測定を行うと決定した場合には、ＩＣタグ位置算出部１５は、ＩＣタグ２１ａまたは２１ｂのいずれか一方から受信した受信信号を用いて、タグリーダ１１の位置を基準としたＩＣタグ２１ａまたは２１ｂの相対位置を、列車進行方向および列車進行方向に対する垂直方向の２次元位置として求める。あるいは、ＩＣタグ位置算出部１５は、ＩＣタグ２１ａまたは２１ｂの相対位置を、列車進行方向および列車進行方向に対する垂直方向ならびに高さ方向（鉛直方向）について、求めることも可能である。
【００５７】
図４は、実施の形態１において故障モード（ステップＳ１０９ｂ）で行われる列車位置測定を説明する模式図である。
【００５８】
タグリーダ１１は、ＩＣタグ２１ａまたは２１ｂのいずれか一方（図４においては２１ａ）のみの応答信号を、アンテナ１１ａおよび１１ｂでそれぞれ受信できたとする。受信した信号は、それぞれ第１受信信号および第２受信信号として、ＩＣタグ位置算出部１５へ出力される。
【００５９】
ＩＣタグ位置算出部１５は、第１受信信号の位相（第１位相）と第２受信信号の位相（第２位相）の位相差ΔΦを算出する。そして、ＩＣタグ位置算出部１５は、位相差ΔΦと受信信号の波長λより次式（式１）を用いて距離ΔＬを算出する。
ΔＬ＝（ΔΦ／２π）λ ・・・ （式１）
【００６０】
距離ΔＬは、ステップＳ１０９ａにおけるΔＬと同様、ＩＣタグ２１ａと第１アンテナ１１ａまでの距離（第１距離Ｌ１）とＩＣタグ２１ａと第２アンテナ１１ｂまでの距離（第２距離Ｌ２）の差である。よって、ステップＳ１０９ａと同様、次式（式２）の関係が成り立つ。
ΔＬ＝Ｌ１−Ｌ２ ・・・ （式２）
【００６１】
ＩＣタグ２１ａは、タグリーダ１１の２つのアンテナ１１ａおよび１１ｂからの距離の差（式２）が一定（ΔＬ）となる点が構成する曲線（双曲線）（あるいは、３次元的に相対的位置を計測する場合には、曲面（双曲面）とタグリーダ１１のアンテナ１１ａおよび１１ｂならびにＩＣタグ２１ａが張る面の交わり部分に現れる双曲線）上のどこかに存在する。この場合、双曲線は、アンテナ１１ａとアンテナ１１ｂを焦点とした双曲線３１となり、ＩＣタグ位置算出部１５は、アンテナ１１ａの位置およびアンテナ１１ｂの位置、ならびに、ΔＬから双曲線３１の式を導出する。そして、当該双曲線３１の式と、地上装置１（タグリーダ１１）からＩＣタグ２１ａの列車進行方向に下ろした垂線の足の距離３３を表す式を用いて連立方程式を構成し、当該連立方程式からＩＣタグ２１ａの列車進行方向の位置を導出する。なお、ここで用いる距離３３は、ＩＣタグ２１ａから送信された応答信号に含まれるＩＣタグ情報のＩＣタグ取付位置情報を用いてよい。あるいは、距離３３は、以前に受信され、メモリ１４に保持されているＩＣタグ２１ａの過去の検知履歴から決定してもよい。
【００６２】
このようにして、ＩＣタグ位置算出部１５は、通常モードおよび故障モード（ステップＳ１０９ａおよびＳ１０９ｂ）において、ＩＣタグ２１ａ（およびＩＣタグ２１ｂ（通常モード））と、タグリーダ１１との相対位置を算出し、算出結果を列車位置算出部１６へ出力する。
【００６３】
次に、列車位置算出部１６は、ＩＣタグ位置算出部１５が算出した相対位置と、予め保持されたタグリーダ１１の軌道（鉄道線路）に対する位置に関する情報と、ＩＣタグ情報に含まれる、ＩＣタグと列車の「列車基準位置」に対する位置関係に関する情報と、に基づいて、列車の「列車基準位置」の軌道上における位置（「列車位置」）を算出する。なお、タグリーダ１１（のアンテナ１１ａおよび１１ｂ）と駅ホームあるいは軌道（鉄道線路）上の基準位置（「軌道基準位置」）との位置関係は、既知であり、メモリ１４等に保持されているものとする。当該列車位置は、列車停止検知部１７および監視部１８へ出力される。また、上記した、ＩＣタグと列車の「列車基準位置」に対する位置関係に関する情報に加え、列車のドアと「列車基準位置」との位置関係に関する情報をＩＣタグ情報等に含めることにより、列車のドアの軌道上における位置を求めることができる。また、駅ホームの乗車位置（「乗車基準位置」）の軌道上における位置を予め保持することにより、列車のドアと、駅ホームのドアとの位置関係もまた容易に求めることができる。
【００６４】
例えば、列車先頭車両のドア中心位置からＩＣタグ２１ａ等までの距離と、駅ホームにおける乗車基準位置とタグリーダ１１設置位置の距離と、を用いて、列車のドア中心位置と、駅ホームにおける乗車基準位置との位置関係を算出する。
【００６５】
ステップＳ１１１において、列車停止検知部１７は、２以上の時刻において測定された列車位置の時間変化が所定の範囲内であるか判定し、列車がわずかに移動することなく停止しているか判定して、その結果を列車停止検知信号として監視部１８へ出力する。
【００６６】
監視部１８は、列車検知信号、列車停止検知信号、列車位置を表示部１９と地上側列車制御装置へ出力する。
【００６７】
表示部１９は、ＩＣタグ情報、列車検知信号、列車停止検知信号、列車位置を表示する。具体的な表示方法として、列車位置は数値で表示され、列車検知の有無にしたがって所定のランプが点灯／消灯する。さらに、列車停止と判定すると別のランプが点灯される。また、ＩＣタグ情報およびメモリ部１４のデータベースの情報から、列車の種類等を表示することも可能である。
【００６８】
このように、本発明にかかる実施の形態１によれば、列車に搭載した１つ以上のＩＣタグと、軌道脇に設置したタグリーダ１１の相対位置を列車の進行方向（軌道方向）とその鉛直方向の２次元位置として求めて列車位置を算出することができるので、数値化した高精度の列車位置を求めることが可能である。
【００６９】
特許文献４では±３５センチメートルの精度（特許文献４［００２０］等参照。）であったが、本実施の形態によれば、ＩＣタグとタグリーダの設置を最適化し、良好な電波送受信環境を実現すれば±５センチメートル以下の精度で列車位置を数値化して表示することが可能である。
【００７０】
また、本実施の形態によれば、地上装置１を軌道内に設置する必要はない。よって、保守や設置のために作業員が軌道内に立ち入る必要がなく、作業員の作業にかかる安全性が向上される。
【００７１】
また、本実施の形態によれば、電波を使って列車の位置を求めているため、気温の変化や騒音、さらに外乱光や塵や埃の影響を受けずに、列車の位置を高精度に検知することができる。
【００７２】
また、本実施の形態によれば、列車に設置される車上装置２は、ＩＣタグ（ＲＦ−ＩＤタグ）を車両に取り付けるだけで実現されるので、シンプルな装置構成で高精度に列車位置を検知することができる。
【００７３】
また、本実施の形態によれば、タグリーダ１１の２つのアンテナ１１ａおよび１１ｂで受信した信号の位相差、信号の波長からＩＣタグの位置を検知するので、簡易な信号処理で高精度に列車位置を検知することができる。
【００７４】
また、本実施の形態によれば、１台のタグリーダと複数ＩＣタグを使用するシンプルな装置構成で高精度に列車位置を検知することができる。
【００７５】
また、本実施の形態によれば、複数のＩＣタグを用いることで、いずれかのＩＣタグが故障しても列車位置を検知することができる。
【００７６】
また、本実施の形態によれば、列車情報、列車検知情報、列車停止判定情報、列車位置情報等を表示することができるので、運転士、駅職員の業務を支援し、列車運行効率および安全性が向上するという効果が期待される。
【００７７】
実施の形態２．
以下、本発明の第２の実施の形態による列車位置検知装置について説明する。
【００７８】
実施の形態２による列車検知装置は、ＩＣタグ位置算出部１５の構成およびＩＣタグのタグリーダに対する相対位置の算出の方法において、実施の形態１の列車検知装置と相違する。その余の点において、実施の形態２による列車検知装置と、実施の形態１による列車検知装置とは同等であってよい。
【００７９】
図５は、実施の形態２によるＩＣタグ４２ａおよび４２ｂのタグリーダ４１に対する相対位置の算出を説明するための図である。
【００８０】
図５は、列車の進行方向に対し所定の角度をなして２つのアンテナ（アンテナ４１ａ、アンテナ４１ｂ）が所定の間隔で搭載されたタグリーダ４１と、列車上に、所定の間隔で設置された２つのＩＣタグ（ＩＣタグ４２ａ、ＩＣタグ４２ｂ）との位置関係を示す図である。なお、タグリーダ４１の２つのアンテナ４１ａおよび４１ｂの間隔は電波の波長よりも小さいとする。
【００８１】
タグリーダ４１からＩＣタグ４２ａへ質問信号をアンテナ４１ａあるいは４１ｂから、電波として送信する。質問信号を受信したＩＣタグ４２ａ等は、応答信号を、電波として返信する。
【００８２】
タグリーダ４１は、各ＩＣタグからの応答信号を、２つのアンテナ４１ａおよび４１ｂで、それぞれ独立に、第１受信信号と第２受信信号として受信し、ＩＣタグ位置算出部１５へ出力する。
【００８３】
ＩＣタグ位置算出部１５は、各ＩＣタグ（例えば、タグ４２ａ）の第１受信信号および第２受信信号の振幅と位相と周波数を検出し、電波到来角度θ１を算出する。電波到来角度θ１を算出する技術は、レーダなどで用いる測角方法と同様でよく、例えば、ビームフォーマ法、モノパルス法などを用いてよい。電波到来角度θ１とタグリーダ４１の基準位置（例えば、アンテナ４１ａおよび４１ｂの中間点）から、タグリーダ４１の基準位置を通る傾きｔａｎ（π／２−θ１）の直線４３ａが得られ、ＩＣタグ４２ａは、直線４３ａ上のいずれかに存在することが分かる。同様の手法により、ＩＣタグ４２ｂにおいて、直線４３ｂの式が求まり、ＩＣタグ４２ｂは直線４３ｂ上のいずれかに存在することがわかる。
【００８４】
ＩＣタグ位置算出部１５は、直線４３ａの式、および、直線４３ｂの式、ならびに、ＩＣタグ情報から導出されるＩＣタグ４２ａおよび４２ｂの位置関係（ＩＣタグ４２ａおよび４２ｂの間の距離）を表す式を用いて連立方程式を構成し、当該連立方程式からＩＣタグ４２ａおよび４２ｂの列車進行方向、および、その垂直方向の２次元位置を導出する。そして、この位置を、ＩＣタグ４２ａのタグリーダ４１に対する相対位置、ＩＣタグ４２ｂのタグリーダ４１に対する相対位置、とする。
【００８５】
また、実施の形態１と同様に、どちらか一方のＩＣタグ（例えば、タグ４２ａ）のみＩＣタグ情報が得られた場合には、例えば、直線４３ａと、距離４４を用いてＩＣタグ４２ａの相対位置を導出する。この距離４４は、実施の形態１における距離３３と同様にして決定すればよい。
【００８６】
実施の形態２は、以上説明したＩＣタグの相対位置の算出にかかる構成を除き、実施の形態１と同様の構成を有せばよい。ここでは、それらの構成についての説明は、省略する。
【００８７】
したがって、実施の形態２による列車位置検知装置は、実施の形態１による列車位置検知装置と同様の効果を奏することができる。
【００８８】
実施の形態３．
以下、本発明の第３の実施の形態による列車位置検知装置について説明する。
【００８９】
実施の形態３による列車検知装置は、ＩＣタグ位置算出部１５の構成およびＩＣタグのタグリーダに対する相対位置の算出の方法において、実施の形態１および２の列車検知装置と相違する。また、タグリーダ５１は、１つ以上のアンテナを有せばよい。その余の点において、実施の形態３による列車検知装置は、実施の形態１および２による列車検知装置と同等の構成を有せばよい。
【００９０】
図６Ａおよび図６Ｂは、実施の形態３によるＩＣタグ５２ａおよび５２ｂのタグリーダ５１に対する相対位置の算出を説明するための図である。
【００９１】
図６Ａを参照し、タグリーダ５１と、列車に搭載された２つのＩＣタグ５２ａおよび５２ｂが示される。ここで、タグリーダ５１は、１つのアンテナ５１ａ（または５１ｂ）を有せばよく、２つのアンテナ５１ａおよび５１ｂを備えることは、両アンテナでそれぞれ受信された受信信号の振幅の差からＩＣタグの存在する方向を推定することを容易にする点で有利である。
【００９２】
他の実施の形態と同様、タグリーダ５１から質問信号をアンテナ５１ａあるいは５１ｂから、電波として送信する。質問信号を受信したＩＣタグ５２ａ等は応答信号を電波として返信する。タグリーダ５１は、応答信号を受信し、質問信号を送信してから応答信号を受信するまでに要した通信時間をＩＣタグ位置算出部１５へ出力する。
【００９３】
ＩＣタグ位置算出部１５は、通信時間からＩＣタグ５２ａの内部での処理に要す時間を引いた電波伝搬往復時間を求め、電波伝搬往復時間に光速を乗算して得られた値の半分の値からタグリーダ５１とＩＣタグ５２ａ間の距離を算出する。つまり、ＩＣタグ５２ａを中心とし、半径が上記距離の円５３ａの式が求まり、円周上にタグリーダ５１が存在する。同様に、ＩＣタグ５２ｂを中心とし、半径が、ＩＣタグ５２ｂに関する電波伝搬往復時間に光速を乗算して得られた値の半分の値の円５３ｂの式が求まり、円周上にタグリーダ５１が存在する。
【００９４】
ＩＣタグ位置算出部１５は、円５３ａの式、および、円５３ｂの式、ならびに、ＩＣタグ情報から導出されるＩＣタグ５２ａおよび５２ｂの位置関係（ＩＣタグ５２ａおよび５２ｂの間の距離）を表す式を用いて連立方程式を構成し、当該連立方程式からＩＣタグ５２ａおよび５２ｂの列車進行方向、および、その垂直方向の２次元位置を導出する。そして、この位置を、ＩＣタグ５２ａのタグリーダ５１に対する相対位置、ＩＣタグ５２ｂのタグリーダ５１に対する相対位置、とする。
【００９５】
図６Ｂは、タグリーダ５１を中心とした同心円として、上記電波伝搬往復時間より導出した距離を表現した図である。本図は、図６Ａの図と本質的には同義である。本図では、ＩＣタグ５２ａは、半径１５５ａの円１５３ａ上に位置し、ＩＣタグ５２ｂは、半径１５５ｂの円１５３ｂ上に位置することになる。この場合も、円１５３ａの式、および、円１５３ｂの式、ならびに、ＩＣタグ情報から導出されるＩＣタグ５２ａおよび５２ｂの位置関係（ＩＣタグ５２ａおよび５２ｂの間の距離）を表す式を用いて連立方程式を構成し、当該連立方程式からＩＣタグ５２ａおよび５２ｂの列車進行方向、および、その垂直方向の２次元位置が導出される。
【００９６】
また、実施の形態１および２と同様に、どちらか一方のＩＣタグ（例えば、タグ５２ａ）のみＩＣタグ情報が得られた場合には、例えば、円５３ａと、距離５４を用いてＩＣタグ５２ａの相対位置を導出する。この距離５４は、実施の形態１における距離３３と同様にして決定すればよい。
【００９７】
実施の形態３は、以上説明したＩＣタグの相対位置の算出にかかる構成を除き、実施の形態１および２と同様の構成を有せばよい。ここでは、それらの構成についての説明は、省略する。
【００９８】
したがって、実施の形態３による列車位置検知装置は、実施の形態１および２による列車位置検知装置と同様の効果を奏することができる。
【００９９】
さらに、実施の形態３によれば、列車に搭載した１つ以上のＩＣタグと軌道脇に設置した１つ以上のアンテナを備えたタグリーダの相対位置を列車の進行方向（軌道方向）とその鉛直方向の２次元位置を求め列車位置を算出するので、数値化した高精度の列車位置を検知することができる。
【０１００】
実施の形態４．
以下、本発明の第４の実施の形態による列車位置検知装置について説明する。
【０１０１】
実施の形態４による列車検知装置は、ＩＣタグ位置算出部１５の構成およびＩＣタグのタグリーダに対する相対位置の算出の方法において、実施の形態１等の既に述べた列車検知装置と相違する。また、タグリーダ６１は、１つ以上のアンテナを有せばよい。車上装置２に含まれるＩＣタグは、３つ以上であればよい。その余の点において、実施の形態４による列車検知装置と、実施の形態１、２、３による列車検知装置とは同等であってよい。
【０１０２】
図７は、実施の形態４によるＩＣタグ６２ａ、６２ｂ、６２ｃのタグリーダ６１に対する相対位置の算出を説明するための図である。
【０１０３】
図７は、１つのアンテナ６１ａが搭載されたタグリーダ６１と、列車上に、所定の間隔で設置された３つのＩＣタグ（ＩＣタグ６２ａ、ＩＣタグ６２ｂ、ＩＣタグ６２ｃ）との位置関係を示す図である。なお、ＩＣタグの間隔は、応答信号の波長よりも小さいものとする。
【０１０４】
タグリーダ６１は、そのアンテナ６１ａから、３つのＩＣタグ（６２ａ、６２ｂ、６２ｃ）に対し、同時に質問信号を発信する。当該質問信号を受信したＩＣタグ（６２ａ、６２ｂ、６２ｃ）は、応答信号を、電波として返信する。
【０１０５】
タグリーダ６１は、各ＩＣタグ（６２ａ、６２ｂ、６２ｃ）からの応答信号を、第１、第２、および、第３受信信号としてＩＣタグ位置算出部１５へ出力する。
【０１０６】
第１ないし第３受信信号を受け取ったＩＣタグ位置算出部１５は、ＩＣタグ６２ａからの応答信号である第１受信信号と、ＩＣタグ６２ｂからの応答信号である第２受信信号との位相差ΔΦ１２を算出する。そして、ＩＣタグ位置算出部１５は、位相差ΔΦ１２と受信信号の波長λより次式（式３）を用いて距離ΔＬを算出する。
ΔＬ＝（ΔΦ１２／２π）λ ・・・ （式３）
【０１０７】
距離ΔＬは、ＩＣタグ６２ａとアンテナ６１ａまでの距離（Ｌ１）と、ＩＣタグ６２ｂとアンテナ６１ａまでの距離（Ｌ２）の差の２倍に等しい。よって、次式（式４）の関係が成り立つ。
ΔＬ／２＝Ｌ１−Ｌ２ ・・・ （式４）
タグリーダ６１は、ＩＣタグ６２ａからの距離（Ｌ１）とＩＣタグ６２ｂからの距離（Ｌ２）の差がΔＬ／２であり、ＩＣタグ６２ａとＩＣタグ６２ｂを焦点とした双曲線６３ａ上のいずれかに存在する。同様に、第２受信信号と第３受信信号の位相差ΔΦ２３から双曲線６３ｂが求まる。
【０１０８】
ＩＣタグ位置算出部１５は、双曲線６３ａの式、および、双曲線６３ｂの式、ならびに、ＩＣタグ情報から導出されるＩＣタグ６２ａ、６２ｂおよび６２ｃの位置関係（ＩＣタグ６２ａ、６２ｂ、および、６２ｃの間の距離）を表す式を用いて連立方程式を構成し、当該連立方程式からＩＣタグ６２ａ、６２ｂ、および、６２ｃの列車進行方向、および、その垂直方向の２次元位置を導出する。そして、この位置を、ＩＣタグ６２ａのタグリーダ６１に対する相対位置、ＩＣタグ６２ｂのタグリーダ６１に対する相対位置、ＩＣタグ６２ｃのタグリーダ６１に対する相対位置、とする。
【０１０９】
また、２つのタグ情報しか読取れなかった場合には、１つの双曲線と距離６４から当該２つのＩＣタグのタグリーダに対する相対位置を導出する。この距離６４は、実施の形態１における距離３３と同様にして決定すればよい。
【０１１０】
実施の形態４は、以上説明したＩＣタグの相対位置の算出にかかる構成を除き、実施の形態１、２、３等と同様の構成を有せばよい。ここでは、それらの構成についての説明は、省略する。
【０１１１】
したがって、実施の形態４による列車位置検知装置は、実施の形態１、２、および３による列車位置検知装置と同様の効果を奏することができる。
【０１１２】
さらに、実施の形態４によれば、列車に搭載した３つ以上のＩＣタグと軌道脇に設置した１つ以上のアンテナを備えたタグリーダの相対位置を列車の進行方向（軌道方向）とその鉛直方向の２次元位置を求め列車位置を算出するので、数値化した高精度の列車位置を検知することができる。
【０１１３】
実施の形態５．
実施の形態５による列車検知装置は、ＩＣタグ位置算出部１５の構成およびＩＣタグのタグリーダに対する相対位置の算出の方法において、実施の形態１等の既に述べた列車検知装置と相違する。また、タグリーダ７１は、３つ以上のアンテナを有せばよい。車上装置２に含まれるＩＣタグは、１つ以上であればよい。その余の点において、実施の形態５による列車検知装置と、実施の形態１、２、３、４による列車検知装置とは同等であってよい。
【０１１４】
図８は、実施の形態５によるＩＣタグ７２のタグリーダ７１に対する相対位置の算出を説明するための図である。
【０１１５】
図８は、３つのアンテナ７１ａ、７１ｂ、７１ｃが搭載されたタグリーダ７１と、列車上に設置された１つのＩＣタグ７２との位置関係を示す図である。なお、アンテナ７１ａとアンテナ７１ｂの間隔、および、アンテナ７１ｂとアンテナ７１ｃの間隔は、応答信号の波長よりも小さいものとする。
【０１１６】
タグリーダ７１は、ＩＣタグ７２へ質問信号をいずれか１つのアンテナから、電波として送信する。質問信号を受信したＩＣタグ７２は応答信号を電波として返信する。タグリーダ７１は応答信号を３つのアンテナでそれぞれ第１受信信号、第２受信信号、第３受信信号として受信しＩＣタグ位置算出部１５へ出力する。
【０１１７】
第１ないし第３受信信号を受け取ったＩＣタグ位置算出部１５は、アンテナ７１ａで受信した応答信号である第１受信信号と、アンテナ７１ｂで受信した応答信号である第２受信信号との位相差ΔΦ１２を算出する。そして、ＩＣタグ位置算出部１５は、位相差ΔΦ１２と受信信号の波長λより次式（式５）を用いて距離ΔＬ１２を算出する。
ΔＬ１２＝（ΔΦ／２π）λ ・・・ （式５）
【０１１８】
距離ΔＬ１２は、ＩＣタグ７２とアンテナ７１ａまでの距離（Ｌ１）とＩＣタグ７２とアンテナ７１ｂまでの距離（Ｌ２）の差に等しい。よって、次式（式６）の関係が成り立つ。
ΔＬ１２＝Ｌ１−Ｌ２ ・・・ （式６）
ＩＣタグ７２は、２つのアンテナ７１ａおよび７１ｂからの距離の差（式６）が一定（Δ１２）となる点が集合した曲線（双曲線７３ａ）上のどこかに存在する。双曲線７３ａの式は、アンテナ７１ａの位置とアンテナ７１ｂの位置と距離ΔＬ１２から得られる。
【０１１９】
同様の手法により、第２受信信号と第３受信信号の位相差Φ２３から、ＩＣタグ７２とアンテナ７１ｂまでの距離（Ｌ２）と、ＩＣタグ７２とアンテナ７１ｃまでの距離（Ｌ３）の差ΔＬ２３が導出され、アンテナ７１ｂとアンテナ７１ｃを焦点とした双曲線７３ｂの式が導出される。そして、ＩＣタグ位置算出部１５は、双曲線７３ａの式および双曲線７３ｂの式から双曲線７３ａと双曲線７３ｂの交点を求め、当該交点を、ＩＣタグ７２のタグリーダ７１に対する相対位置、とする。
【０１２０】
実施の形態５は、以上説明したＩＣタグの相対位置の算出にかかる構成を除き、実施の形態１、２、３、４等と同様の構成を有せばよい。ここでは、それらの構成についての説明は、省略する。
【０１２１】
実施の形態５は、列車に搭載した１つ以上のＩＣタグ７２と、３つ以上のアンテナを備えたタグリーダ７１とから、ＩＣタグ７２と軌道脇に設置したタグリーダ７１の相対位置を列車の進行方向（軌道方向）とその鉛直方向の２次元位置を求めて列車位置を算出するので、数値化した高精度の列車位置を検知することができる。
【０１２２】
したがって、実施の形態５による列車位置検知装置は、実施の形態１、２、３、および４による列車位置検知装置と同様の効果を奏することができる。
【０１２３】
実施の形態６．
実施の形態６による列車検知装置は、ＩＣタグ位置算出部１５の構成およびＩＣタグのタグリーダに対する相対位置の算出の方法において、実施の形態１等の既に述べた列車検知装置と相違する。また、タグリーダ８１は、２つ以上のアンテナを有せばよい。車上装置２に含まれるＩＣタグ８２は、１つ以上であればよい。その余の点において、実施の形態５による列車検知装置と、実施の形態１、２、３、４、５による列車検知装置とは同等であってよい。
【０１２４】
図９は、実施の形態６によるＩＣタグ８２のタグリーダ８１に対する相対位置の算出を説明するための図である。
【０１２５】
図８は、２つのアンテナ８１ａ、８１ｂが搭載されたタグリーダ８１と、列車上に設置された１つのＩＣタグ８２との位置関係を示す図である。なお、アンテナ８１ａとアンテナ８１ｂの間隔は、応答信号の波長よりも小さいものとする。
【０１２６】
タグリーダ８１は、ＩＣタグ８２へ質問信号をいずれか１つのアンテナから、電波として送信する。質問信号を受信したＩＣタグ８２は応答信号を電波として返信する。タグリーダ８１は応答信号を２つのアンテナでそれぞれ第１受信信号、第２受信信号として受信しＩＣタグ位置算出部１５へ出力する。
【０１２７】
第１および第２受信信号を受け取ったＩＣタグ位置算出部１５は、アンテナ８１ａで受信した応答信号である第１受信信号と、アンテナ８１ｂで受信した応答信号である第２受信信号との位相差ΔΦを算出する。そして、ＩＣタグ位置算出部１５は、位相差ΔΦと受信信号の波長λより次式（式７）を用いて距離ΔＬ１２を算出する。
ΔＬ１２＝（ΔΦ／２π）λ ・・・ （式７）
【０１２８】
距離ΔＬ１２は、ＩＣタグ８２とアンテナ８１ａまでの距離（Ｌ１）とＩＣタグ８２とアンテナ８１ｂまでの距離（Ｌ２）の差に等しい。よって、次式（式８）の関係が成り立つ。
ΔＬ１２＝Ｌ１−Ｌ２ ・・・ （式８）
ＩＣタグ８２は、２つのアンテナ８１ａおよび８１ｂからの距離の差（式８）が一定（ΔＬ１２）となる点が集合した曲線（双曲線８３）上のどこかに存在する。双曲線８３の式は、アンテナ８１ａの位置とアンテナ８１ｂの位置と距離ΔＬ１２から得られる。
【０１２９】
タグリーダ８１からＩＣタグ８２の列車進行方向へ下ろした垂線の足までの垂線距離８４は、実施の形態１における距離３３と同様にして決定すればよい。また、垂線距離８４は、ＩＣタグ情報に含まれる列車情報と予め設置の際に計測等をして作成した垂線距離に関するデータベースとを照合することにより得てもよい。
【０１３０】
実施の形態６は、以上説明したＩＣタグの相対位置の算出にかかる構成を除き、実施の形態１、２、３、４、５等と同様の構成を有せばよい。ここでは、それらの構成についての説明は、省略する。
【０１３１】
実施の形態６は、列車に搭載した１つ以上のＩＣタグ８２と、２つ以上のアンテナを備えたタグリーダ８１とから、ＩＣタグ８２と軌道脇に設置したタグリーダ８１の相対位置を列車の進行方向（軌道方向）とその鉛直方向の２次元位置を求めて列車位置を算出するので、数値化した高精度の列車位置を検知することができる。
【０１３２】
したがって、実施の形態６による列車位置検知装置は、実施の形態１、２、３、４、および５による列車位置検知装置と同様の効果を奏することができる。
【０１３３】
実施の形態７．
以下、本発明の第７の実施の形態による列車位置検知装置について説明する。
【０１３４】
実施の形態７による列車位置検知装置は、実施の形態１ないし６のいずれかと同等の列車位置検知にかかる構成を有し、かつ、駅のホームドアの開閉制御にかかる構成を追加してなる列車位置検知装置である。
【０１３５】
図１０は、実施の形態７による列車位置検知装置のブロック図である。図１０を参照し、列車位置検知装置は、地上に設置される地上装置１００、列車に搭載される車上装置２を有する。
【０１３６】
地上装置１００は、先に図１に示した車上装置１に含まれる構成に加え、列車のドアの開閉状態を検知する列車ドア開閉検知部１０３と、閾値保持部１０２と、を有する。一方、車上装置２は、先に図１に示した構成と同等の構成を有する。なお、図１０において、先の図における参照符号と同一の符号を付したものは、先の図における構成要素と同一またはこれに同等の機能を有するものである。このことは明細書の全文において共通する。また、明細書全文に表されている構成要素の形容はあくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
【０１３７】
次に、実施の形態７による列車位置検知装置の動作について説明する。先ず、列車の位置検知の方法は、先の実施の形態１ないし実施の形態６で述べた方法のいずれかの方法でよい。
【０１３８】
監視部１０１は、列車停止検知部１７から列車停止判定信号を受けると、閾値保持部１０２に予め設定された列車停止許容位置に列車位置があるか、否か、を判定し、当該判定結果を列車停止位置判定信号として表示部１９および図示しないホームドア開閉制御部へ出力する。
【０１３９】
また、列車ドア開閉検知部１０３は、列車ドアの開閉を検知する。列車ドア開閉検知部１０３は、列車ドアが開いたことを検知すると、列車ドア開信号を監視部１０１へ出力する。監視部１０１は、列車ドア開信号が入力されると、ホームドア開信号を表示部１９と図示しないホームドア開閉制御部へ出力する。列車ドア開閉検知部１０３は、列車ドアが閉まったことを検知すると列車ドア閉信号を監視部１０１へ出力する。監視部１０１は、列車ドア閉信号が入力されると、ホームドア閉信号を表示部１９と図示しないホームドア開閉制御部へ出力する。
【０１４０】
ここで、列車ドア開閉検知部１０３は、例えば、列車ドアの開閉を、ホーム監視画像の画像処理によって検知すればよい。また、駅員が手動的に監視部１０１へ、列車ドアの開閉の検知にかかる情報を入力してもよい。また、車両の扉にＩＣタグを取り付けて、ドアの開閉によって移動するＩＣタグの位置を検知することで列車ドア開閉を検知するようにしてもよい。ＩＣタグを利用してドアの開閉を検知する場合、ＩＣタグを各車両に搭載して、各車両のＩＣタグの列車の進行方向とその鉛直方向距離を計測し、ＩＣタグの進行方向の鉛直方向取付位置を加減算することにより、ホームと車両の距離が分かる。当該距離の大小に基づき、隙間を所定の閾値で判定し、隙間が広い場合に乗客に車両乗降時に注意するように喚起することができる。当該閾値もまた閾値保持部１０２に保持することができる。
【０１４１】
本実施の形態もまた、先に述べた実施の形態１ないし６と同等の効果を奏することができる。さらに、本実施の形態においては、検知した列車位置に基づき、駅のホームドアの開閉制御を支援することが可能となる。また、列車と駅のホームとの間隔が大きく開いている場合には、乗客に対し、注意を喚起することが可能となる。
【０１４２】
実施の形態８．
以下、本発明の第８の実施の形態による列車位置検知装置について説明する。
【０１４３】
実施の形態８による列車位置検知装置は、概ね、実施の形態１ないし６のいずれかの構成と、車上装置、および、地上装置の構成が逆になるように構成されてなる列車位置検知装置である。
【０１４４】
図１１は、の実施の形態８による列車位置検知装置の構成を示すブロック図である。
【０１４５】
図１１を参照すればわかるように、本実施の形態による列車位置検知装置は、地上側に設置される地上装置３００と、列車に搭載される車上装置４００と、を有する。
【０１４６】
地上装置３００は、ＩＣタグ３０１ａとＩＣタグ３０１ｂと、を有する。一方、車上装置４００は、タグリーダ４０１、ＩＣタグ情報記憶部４０２、地上装置検知部４０３、メモ襟部４０４、ＩＣタグ位置算出部４０５、列車位置算出部４０６、列車停止検知部４０７、監視部４０８、表示部４０９、を有する。
【０１４７】
次に、列車の位置を検知する動作について説明する。
【０１４８】
車上装置４００において、タグリーダ４０１は、ＩＣタグ３０１ａ等を呼び出す呼出信号を、所定の周波数と振幅と位相をもった電波として所定の周期で送信する。列車が地上装置３００の付近にまで接近すると、タグリーダ４０１から送信された呼出信号は、地上装置３００のＩＣタグ３０１ａ等で受信され、ＩＣタグ３０１ａ等は、ＩＣタグを認証／同定するための情報であるＩＣタグ識別情報、ＩＣタグ取付位置情報、制限速度情報等の地上情報等を含んだＩＣタグ情報を応答信号に含めて、電波として返信する。なお、本実施の形態におけるＩＣタグ情報のＩＣタグ取付位置情報は、そのＩＣタグが取り付けられている軌道上の位置等を表す情報である。また、例えば、当該情報は、駅ホームの基準位置からの距離であってもよい。地上情報は、ＩＣタグが設置された近傍の軌道の制限速度や、位置情報（次の駅までの距離等）を含んでよい。また、例えば、地上情報は、駅のホームドアの位置を示す情報であってもよい。
【０１４９】
タグリーダ４０１は、ＩＣタグ３０１ａ等からの応答信号を受信し、ＩＣタグ情報をＩＣタグ情報記憶部４０２へ出力する。また、受信した応答信号を受信信号として、ＩＣタグ位置算出部４０５へ出力する。
【０１５０】
ＩＣタグ情報記憶部４０３は、既に説明した実施の形態と同様、ＩＣタグ情報を記憶するとともに、ＩＣタグ情報を地上装置検知部４０３へ出力する。
【０１５１】
ＩＣタグ検知部（地上装置検知部４０３）は、ＩＣタグ情報とメモリ４０４のデータベースとの照合を行い地上装置３００に含まれるＩＣタグ３０１ａ等を検知し、また、複数のＩＣタグ３０１ａおよび３０１ｂ等からのＩＣタグ情報が読取れているか、否か、を判定し、通常モードでＩＣタグ位置算出部４０５を動作させるか、故障モードでＩＣタグ位置算出部４０５を動作させるか、を判定し、当該判定結果をＩＣタグ検知信号としてＩＣタグ位置算出部４０５と監視部４０８へ出力する。
【０１５２】
ＩＣタグ位置算出部４０５は、ＩＣタグ３０１ａ等の、列車進行方向とその垂直方向の２次元位置を、既に述べた先の実施の形態と同様に、受信信号の周波数と振幅と位相等から算出し、ＩＣタグ３０１ａ等のタグリーダ４０１に対する相対位置を、列車位置算出部４０６へ出力する。ＩＣタグ位置を算出する具体的な方法は他の実施の形態で述べた方法のいずれかと同様でよい。
【０１５３】
列車位置算出部４０６は、ＩＣタグ位置算出部４０５が算出した相対位置と、ＩＣタグ情報等から得たＩＣタグ３０１ａ等の軌道（鉄道線路）における位置に関する情報と、タグリーダ４０１と列車の「列車基準位置」に対する位置関係に関する情報と、に基づいて、列車の「列車基準位置」の軌道上における位置（「列車位置」）を算出する。算出された列車位置は、監視部４０８へ出力される。
【０１５４】
監視部４０８は、列車位置を列車運行制御と表示部４０９へ出力する。また、表示部４０９は、列車位置に加え、地上装置のＩＣタグ３０１ａから得たＩＣタグ情報を表示することができる。
【０１５５】
このようにして、実施の形態８による列車位置検知装置もまた、実施の形態１ないし７による列車位置検知装置と同様の効果を奏することができる。
【０１５６】
実施の形態９．
以下、本発明の第９の実施の形態による列車位置検知装置について説明する。
【０１５７】
実施の形態９による列車位置検知装置は、実施の形態８と同等の列車位置検知にかかる構成を有し、かつ、駅のホームドアの開閉制御にかかる構成を地上装置に追加してなる列車位置検知装置である。
【０１５８】
図１２は、実施の形態９による列車位置検知装置のブロック図である。図１２を参照し、列車位置検知装置は、地上に設置される地上装置３００、列車に搭載される車上装置４００を有する。
【０１５９】
地上装置３００は、先に図１１に示した地上装置３００に含まれる構成に加え、列車のドアの開閉状態を検知する列車ドア開閉検知部１０２を有し、車上装置４００は、先に図１１に示した車上装置４００に含まれる構成に加え、閾値保持部４１０を有する。なお、図１２において、先の図における参照符号と同一の符号を付したものは、先の図における構成要素と同一またはこれに同等の機能を有するものである。このことは明細書の全文において共通する。また、明細書全文に表されている構成要素の形容はあくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
【０１６０】
次に、実施の形態９による列車位置検知装置の動作について説明する。先ず、列車の位置検知の方法は、先の実施の形態１ないし実施の形態８で述べた方法のいずれかの方法でよい。
【０１６１】
監視部４０８は、列車停止検知部４０７から列車停止判定信号を受けると、閾値保持部４１０に予め保持された列車停止許容位置に列車位置があるか、否か、を判定し、当該判定結果を列車停止位置判定信号として表示部４０９および図示しない列車運行制御部へ出力する。
【０１６２】
また、列車ドア開閉検知部３０２は、列車ドアの開閉を検知する。列車ドア開閉検知部３０２は、列車ドアが開いたことを検知すると、列車ドア開信号を図示しないホームドア開閉制御部へ出力する。また、列車ドア開閉検知部３０２は列車ドアが閉まったことを検知すると列車ドア閉信号を図示しないホームドア開閉制御部へ出力する。
【０１６３】
ここで、列車ドア開閉検知部３０２は、例えば、列車ドアの開閉を、ホーム監視画像の画像処理によって検知すればよい。また、駅員が手動的に列車ドア開閉検知部３０２へ、列車ドアの開閉の検知にかかる情報を入力してもよい。また、車両の扉にＩＣタグを取り付けて、ドアの開閉によって移動するＩＣタグの位置をタグリーダ４０１によって検知することで列車ドア開閉を検知するようにしてもよい。ＩＣタグを利用してドアの開閉を検知する場合、ＩＣタグを各車両に搭載して、各車両のＩＣタグの列車の進行方向とその鉛直方向距離を計測し、ＩＣタグの進行方向の鉛直方向取付位置を加減算することにより、ホームと車両の距離が分かる。当該距離の大小に基づき、隙間を所定の閾値で判定し、隙間が広い場合に乗客に車両乗降時に注意するように喚起することができる。当該閾値もまた閾値保持部４１０に保持することができる。
【０１６４】
本実施の形態もまた、先に述べた実施の形態１ないし６と同等の効果を奏することができる。さらに、本実施の形態においては、検知した列車位置に基づき、駅のホームドアの開閉制御を支援することが可能となる。また、列車と駅のホームとの間隔が大きく開いている場合には、乗客に対し、注意を喚起することが可能となる。
【０１６５】
列車位置検知装置の適用例１．
運転手運転支援および駅ホームドア開閉制御支援
以下、本発明の実施の形態１ないし９の列車位置検知装置のいずれかを、列車の停止基準位置付近の列車位置を検知し、運転手の運転支援およびホームドア開閉制御を支援する場合の適用例を示す。
【０１６６】
図１３は、駅ホームの停止基準位置から所定の距離を隔てて設置された地上装置と、列車基準位置から所定の距離を隔てて設置された車上装置の例を示す図である。
【０１６７】
この場合、タグリーダを備えた地上装置をホーム柵に設置し、ＩＣタグを備えた車上装置を車両の両側面に搭載する。なお、列車の車両数やホーム構造によって列車毎に停止位置が異なる場合には、ＩＣタグ情報に含まれる列車ＩＤ情報等関連付けて、軌道上の基準位置を予めデータベース化しておき、データベースを参照して基準位置を変更し列車位置を算出すればよい。また、地上装置を複数設置し、列車情報からいずれの地上装置で列車位置を検知すればよい。
【０１６８】
また、タグリーダを備えた車上装置を列車の両側面に搭載し、ＩＣタグを備えた地上装置をホーム柵に設置した場合は、上記を逆の処理をすればよい。
【０１６９】
列車位置検知装置の適用例２．
駅構内における列車位置検出例
図１４は、列車が駅に新入してきてから列車の位置を検知する場合の適用例を示す。この場合、タグリーダを備えた車上装置を列車の両側面に搭載し、ＩＣタグを備えた地上装置を複数設置した状態を示している。この例の場合、ＩＣタグを検知した列車位置の時間変化から列車の走行速度を求めるようにしてもよい。また、ＩＣタグの応答信号を受信し、次のＩＣタグの応答信号を受信するまでの時間を計測し、ＩＣタグ間の距離に基づいて列車の走行速度を求めるようにしてもよい。
【０１７０】
ここで得られた列車速度や列車位置はＡＴＯ（自動列車制御装置）やＴＡＳＣ（列車自動停止装置）などの列車制御装置へ出力してもよい。
【０１７１】
列車位置検知装置の適用例３．
駅間における列車位置検出例
図１５は、列車の走行位置と停止位置を検知し列車の運行を支援する場合の適用例を示す。この場合、タグリーダを備えた車上装置を列車の両側面に搭載し、ＩＣタグを備えた複数の地上装置が鉄道線路に沿って設置された状態を示している。列車が駅間を走行中に、地上装置のＩＣタグから列車位置を検知し、ＡＴＯ（自動列車制御装置）やＴＡＳＣ（列車自動停止装置）などの列車運行制御装置へ出力してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１７２】
本発明は、鉄道事業において列車の運行の制御、特に、駅のホームドアのための列車位置検知等に利用することができ、有用である。
【符号の説明】
【０１７３】
１ 地上装置、２ 車上装置、１１ タグリーダ、１１ａ アンテナ部、１１ｂ アンテナ部、１２ ＩＣタグ情報記憶部、１３ 列車検知部、１４ メモリ部（データベース部）、１５ ＩＣタグ位置算出部、１６ 列車位置算出部、１７ 列車停止検知部、１８ 監視部、１９ 表示部、２１ａ ＩＣタグ、２１ｂ ＩＣタグ、４１ タグリーダ、４３ａ ＩＣタグ、４３ｂ ＩＣタグ、５１ タグリーダ、５２ａ ＩＣタグ、５２ｂ ＩＣタグ、６１ タグリーダ、６２ａ ＩＣタグ、６２ｂ ＩＣタグ、６２ｃ ＩＣタグ、７１ タグリーダ、７２ ＩＣタグ、８１ タグリーダ、８２ ＩＣタグ、１００ 地上装置、１０１ 監視部、１０２ 閾値保持部、１０３ 列車ドア開閉検知部、３００ 地上装置、３０１ａ ＩＣタグ、３０１ｂ ＩＣタグ、３０２ 列車ドア開閉検知部、４００ 車上装置、４０１ タグリーダ、４０１ａ アンテナ部、４０１ｂ アンテナ部、４０２ ＩＣタグ情報記憶部、４０３ 地上装置検知部、４０４ メモリ部（データベース部）、４０５ ＩＣタグ位置算出部、４０６ 列車位置算出部、４０７ 列車停止検知部、４０８ 監視部、４０９ 表示部、４１０ 閾値保持部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、列車の位置を検知する列車位置検知装置に関し、特に、ＩＣタグを用いた列車位置検知装置に関する。
【０００２】
列車位置検知装置は、列車が在線する鉄道線路上の位置を特定することに用いられ、列車の運行制御に必要な情報を提供する。また、列車位置検知装置は、駅ホームにおいて列車が停止した位置を検知することも可能である。この場合、列車位置検知装置は、駅ホームに設置されたホームドアの開閉制御に必要な情報を提供することができる。
【０００３】
従来の列車位置検知装置として、例えば特許文献１や特許文献２に記載された技術がある。これら列車位置検知装置従来例においては、装置は、列車に搭載された車上子と、駅の停止位置許容範囲となる軌道内に設置された地上子とで構成される。地上子は、列車の進行方向に沿って設置した３つのコイル（コイル１、コイル２、コイル３）を備えている。（例えば、特許文献１［図１］、［図３］等参照。）軌道内のコイルの位置は、コイル１が列車停止許容領域より手前の領域、コイル２が列車停止許容領域、コイル３が列車停止許容位置より先の領域となるようにしている。
【０００４】
列車が停止した時、車上子は地上子上に存在し、地上子では、車上子から放射された電波の各コイルによる受信レベルを計測し、受信レベルの強弱から車上子がどのコイル上に位置するのかを判定する。判定の結果、車上子がコイル１上に位置する場合には列車が停止許容領域よりも手前に位置（ショート）し、また、コイル２上に位置する場合には列車が停止許容領域に位置（ジャスト）し、また、コイル３上に位置する場合には列車が停止許容領域よりも先に位置（オーバー）していると検知している。停止許容領域は、中心位置を基準にしてプラスマイナス３５センチメートル程度の範囲である。（特許文献２［００２０］等参照。）
【０００５】
上述の列車位置検知装置においては、例えば乗車人数の変動、車上子の取付け位置の変動等により地上子と車上子の軌道鉛直方向の間隔が変動した場合、各コイルの受信レベルが変動する。当該変動は、列車の停止位置の検知精度に悪影響を及ぼす。そのため、特許文献１の発明にあっては、地上子は、コイルを列車停止位置の前後に設置する２つとし、各コイルの出力電圧差の絶対値が所定の範囲内であるか否かによって列車の停止位置が許容範囲内か、許容範囲外かを検知すると共に、電圧差の極性が正のときは列車の停止位置が停止位置許容範囲の手前、負のときは先に位置していると検知するようにして、車両条件が変動した場合でも安定かつ正確に列車の停止位置を検知することができるようにしている。
【０００６】
また、従来の列車位置検知装置として、例えば特許文献３に記載された技術がある。当該文献の列車位置検知装置は、列車に搭載された超音波検出器と、駅の軌道脇に列車の進行方向に沿って配置された２つの超音波発生器（超音波発生器１、超音波発生器２）とで構成される。（特許文献３［図３］、［図５］等参照。）そして、超音波発生器が発した超音波が、超音波検出器に到達するのに要した伝搬時間を計測し、伝搬時間に音速を乗算することで、超音波発生器１と超音波検出器間の距離１と超音波発生器２と超音波検出器間の距離２を求め、２つの超音波発生器に対する超音波検出の相対位置を算出し列車の位置を検知する。
【０００７】
また、従来の列車位置検知装置として、例えば特許文献４に記載された技術がある。当該文献の列車位置検知装置は、列車の軌道脇に設置され、所定の周波数、振幅あるいは位相を持つ送信信号を電波にして放射する固定無線機と、列車に搭載され、前記固定無線機の電波を受信する移動無線機とで構成される。（特許文献４［図１］、［図３］等参照。）移動無線機は、アレイアンテナにより、固定無線機からの電波を受信して受信信号に基づいて電波到来角を演算により求める。そして、固定無線機の軌道からの鉛直方向の間隔および算出された電波到来角に基づいて、軌道上の予め決めた基準列車位置に対する列車位置を算出する。
【０００８】
特許文献１（および特許文献２）に係る従来の列車位置検知装置は、列車停止領域に対してショート、ジャスト、オーバーのどの領域に列車が位置しているか判定するものであるが、各領域は、コイルの大きさに相当する距離の幅を有する。故に、当該装置にあっては、列車の位置を、当該幅よりも小さな距離の精度で数値的に正確に求めることが困難である。そのため、列車が一旦停止した後で、何らかの理由により列車が進行方向もしくは後進方向へわずかに移動した場合に、検知装置における列車位置についても、列車位置を微小距離だけ移動させる処置を行う必要があるが、移動した距離を数値化できないため適切な処置を即座に行えないおそれがある。また、地上子は複数のコイルを軌道内に設置する構成のため、設置工事や保守管理は容易とはいえない。
【０００９】
また、特許文献３に係る従来の列車位置検知装置は、超音波が伝播する時間を計測して距離を算出する構成のため、超音波発生器と超音波検出器との間で時刻の同期をとる必要がある。故に、超音波発生器が超音波を発した時刻を、超音波検出器へ情報伝達する装置が別途必要である。また、風の影響により超音波が流され、距離測定誤差が生じ位置検出誤差となるという課題や、列車や駅に設置された装置からの騒音がノイズとなり伝播時間計測の誤差となり位置検知誤差となるという課題がある。
【００１０】
また、特許文献４に係る従来の列車位置検知装置は、移動無線機を列車に搭載する必要があるので、設置の際に車両の改造が必要になる。また、電波をアレイアンテナで受信しているので、アンテナの本数だけ受信回路が必要となる。さらには、各受信回路の特性がそろっていないと電波到来角を算出した際に誤差が生じるという課題があり、そのため、各受信回路の特性をそろえるために、別途校正用の装置を設ける必要がある。故に、装置構成は不可避的に複雑化する。また、電波到来角を算出するのに要する演算時間と列車位置検知に要求される時間との兼ね合いから、高速演算器が必要となり装置のコストがかかるという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−１５１１１２号公報
【特許文献２】特開２００７−２７６５３３号公報
【特許文献３】特開２００９−０７３３９７号公報
【特許文献４】特開２０００−０１６２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記従来技術における課題等を鑑み、本発明は、シンプルな装置構成で、列車位置を高精度に検知する列車位置検知装置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】
【００１３】
本発明は、その一態様においては、列車に搭載された車上装置、および、地上に設置された地上装置を有する列車位置検知装置であって、車上装置は、所定の電波である呼出信号を受信して当該呼出信号に応答して所定の情報を含んだ応答信号を電波発信する電波発信機を備え、地上装置は、アンテナ部を含んで呼出信号を発信して応答信号を受信する電波送受信機と、応答信号に含まれる所定の情報に基づいて電波発信機を同定することで列車の存在を検知する検知部と、電波送受信機が受信した応答信号に基づいて、電波発信機の電波受信機に対する相対位置を算出する電波発信機位置算出部と、電波発信機位置算出部が算出した相対位置と、応答信号の所定の情報に含まれる電波発信機の列車における搭載位置に関する情報に基づいて列車の列車位置を算出する列車位置算出部と、を備えた、列車位置検知装置である。
【００１４】
本発明は、その別の一態様においては、列車に搭載された車上装置、および、地上に設置された地上装置を有する列車位置検知装置であって、地上装置は、所定の電波である呼出信号を受信して当該呼出信号に応答して所定の情報を含んだ応答信号を電波発信する電波発信機を備え、車上装置は、アンテナ部を含んで呼出信号を発信して応答信号を受信する電波送受信機と、応答信号に含まれる所定の情報に基づいて電波発信機を同定することで地上装置の存在を検知する検知部と、電波送受信機が受信した応答信号に基づいて、電波発信機の電波受信機に対する相対位置を算出する電波発信機位置算出部と、電波発信機位置算出部が算出した相対位置と、応答信号の所定の情報に含まれる電波発信機の設置位置に関する情報基づいて列車の列車位置を算出する列車位置算出部と、を備えた、列車位置検知装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、シンプルな装置構成により、高精度に列車位置を検出可能な列車位置検知装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１を示す列車位置検知装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１を示す列車位置検知装置の処理のフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１を示す列車位置検知装置の列車位置検知の模式図である（通常モード列車位置測定）。
【図４】本発明の実施の形態１を示す列車位置検知装置の列車位置検知の模式図である（故障モード列車位置測定）。
【図５】本発明の実施の形態２を示す列車位置検知装置の列車位置検知の模式図である。
【図６Ａ】本発明の実施の形態３を示す列車位置検知装置の列車位置検知の模式図である。
【図６Ｂ】本発明の実施の形態３を示す列車位置検知装置の列車位置検知の模式図である。
【図７】本発明の実施の形態４を示す列車位置検知装置の列車位置検知の模式図である。
【図８】本発明の実施の形態５を示す列車位置検知装置の列車位置検知の模式図である。
【図９】本発明の実施の形態６を示す列車位置検知装置の列車位置検知の模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態７を示す列車位置検知装置のブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態８を示す列車位置検知装置のブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態９を示す列車位置検知装置のブロック図である。
【図１３】実施の形態１ないし９のいずれかの列車位置検知装置を用いて、列車の停止基準位置付近の列車位置を検知し、運転手の運転支援およびホームドア開閉制御を支援する場合の適用例である。
【図１４】実施の形態１ないし９のいずれかの列車位置検知装置を用いて、駅構内における列車位置を検出する場合の適用例である。
【図１５】実施の形態１ないし９のいずれかの列車位置検知装置を用いて、駅間における列車位置を検出する場合の適用例である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００１８】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による列車位置検知装置の構成を示すブロック図である。
【００１９】
図１を参照し、列車位置検知装置は、軌道脇や駅ホームなど地上に設置される地上装置１と、列車に搭載される車上装置２を有する。
【００２０】
地上装置１は、所定の間隔で配置された２本のアンテナ１１ａとアンテナ１１ｂを備えるＲＦ−ＩＤタグリーダ（タグリーダ）１１と、無線伝送路を介してＩＣタグ２１ａ等より受け取った情報（ＩＣタグ情報）等を保持するＩＣタグ情報記憶部１２と、地上装置１近傍における列車の有無を判断する列車検知部１３と、列車検知および列車位置算出に用いるデータを、各ＩＣタグを識別するための情報と関係づけて保持するメモリ１４と、ＩＣタグ２１ａ等のタグリーダ１１に対する相対位置を算出するＩＣタグ位置算出部１５と、算出されたＩＣタグの相対位置に基づいて列車の軌道（鉄道線路）上の位置（「軌道位置」）を算出する列車位置算出部１６と、列車の停止／走行を検知する列車停止検知部１７と、列車検知部１３、列車位置算出部１６、および、列車停止検知部１７からの出力を監視して列車状態にかかる情報を編成する監視部１８と、監視部１９が出力する列車状態情報表示するための表示部１９と、を有する。
【００２１】
一方、車上装置２は、所定の間隔で設置された２つのＩＣタグ（ＲＦ−ＩＤタグ）２１ａと、ＩＣタグ（ＲＦ−ＩＤタグ）２１ｂと、を有する。ここで、ＩＣタグ２１ａ等は、所定の電波（呼出信号）を受信すると、所定の情報（ＩＣタグ情報）を含んだ応答信号を発信する電波発信機である。
【００２２】
地上装置１のタグリーダ１１は、ＩＣタグを呼び出す質問信号（呼出信号）を示す電波を、所定の時間周期で、発信する。タグリーダ１１から送信された質問信号が車上装置２のＩＣタグ（２１ａ、２１ｂ）によって受信されると、当該質問信号を受信したＩＣタグ（２１ａ、２１ｂ）が、応答信号を、電波として、発信する。ここで、タグリーダ１１は、所定の電波である呼出信号を発信し応答信号を受信する電波送受信機である。
【００２３】
タグリーダ１１の２本のアンテナ１１ａ、１１ｂは、列車進行方向に沿って、（列車進行方向と平行に）所定の間隔で配置されることが望ましい。ただし、ただし２本のアンテナ１１ａ、１１ｂは、必ずしも列車進行方向と平行に配置されなくともよい。また、２本のアンテナ１１ａおよび１１ｂの間隔は、受信信号（上記応答信号）の波長よりも小さいことが望ましい。
【００２４】
タグリーダ１１は、受信した応答信号を復調し、応答信号に含まれるＩＣタグ情報を抽出し、当該ＩＣタグ情報をＩＣタグ情報記憶部１２へ出力する。そして、ＩＣタグ情報記憶部１２は、当該ＩＣタグ情報を保持するとともに、列車検知部１３へ出力する。
【００２５】
ＩＣタグ情報には、ＩＣタグを認証するための情報、ＩＣタグを同定するための情報、当該ＩＣタグが取り付けられた列車を同定するための情報、当該ＩＣタグが取り付けられている列車上での位置に関する情報、等が含まれる。
【００２６】
ＩＣタグを認証するための情報は、当該応答信号が、真に、ＩＣタグから出力された信号であることを地上装置１が認証するための情報を含む。
【００２７】
ＩＣタグを同定するための情報は、応答信号を発したＩＣタグに固有の識別子を含み、車上装置２においてＩＣタグが複数設置されている場合においては、当該ＩＣタグが複数のＩＣタグのうちのいずれの（何番目の）ＩＣタグであるかを地上装置１が区別可能とする情報を含むこともできる。
【００２８】
ＩＣタグが取り付けられた列車を同定するための情報は、当該列車を識別するための情報であり、列車種別（特急、急行等）、使用される車両の種別、ドアの設置位置、列車編成（１０両編成、８両編成等）、を含むことができる。
【００２９】
ＩＣタグが取り付けられている列車上位置に関する情報は、列車上の所定の基準位置（「列車基準位置」）（たとえば、先頭車両先端部や、ドア等）とＩＣタグとの、列車進行方向に沿った位置関係に関する情報を含むことができる。また、当該情報には、ＩＣタグが取り付けられている列車内の位置の、列車進行方向に垂直な方向に関する位置の情報を含むことができる。またさらには、当該情報には、ＩＣタグが取り付けられている列車内の位置の、地上（例えば、鉄道線路の上端面）からの高さに関する情報を含むこともできる。
【００３０】
ＩＣタグ情報記憶部１２から列車検知部１３に送られたＩＣタグ情報は、列車検知部１３においては、メモリ部１４に構成されるデータベースに保持された情報の抽出の用に供される。そして、列車検知部１３は、列車の検知、および、検知された列車の種別、使用車両種別、編成車両数、ドア位置、等を決定する。なお、メモリ部１４は、列車検知部１３の動作に必要なデータを、例えば、ＩＣタグを同定するための情報と関係づけて保持するデータベースを含み、かつ、列車検知部１３からの問い合わせに応じて当該データを適宜出力可能である。また、データベースは、過去に検知した列車に関する情報、すなわち、過去に検知したＩＣタグに関する情報を、検知履歴として保持し、順次更新することもできる。
【００３１】
また、タグリーダ１１は、受信した応答信号を、受信信号としてＩＣタグ位置算出部１５へ出力する。そして、ＩＣタグ位置算出部１５は、受信信号の振幅、位相、波長（周波数）、質問信号を発信してから当該質問信号に応答して発信された受信信号を受信するまでの時間間隔等を検出することができる。ＩＣタグ位置算出部１５は、検出した受信信号の振幅、位相、波長（周波数）、上記時間間隔等の情報を用いて、当該受信信号にかかるＩＣタグとタグリーダ１１との相対位置を算出し、当該相対位置を列車位置算出部１６へ出力する。なお、ＩＣタグ位置算出部１５は、必要に応じて、ＩＣタグ情報に含まれるＩＣタグが取り付けられている列車上位置に関する情報をも参照し、上記相対位置を算出する。
【００３２】
列車位置算出部１６は、ＩＣタグとタグリーダ１１との相対位置と、予め保持されたタグリーダ１１の軌道（鉄道線路）に対する位置に関する情報と、ＩＣタグと列車の「列車基準位置」に対する位置関係に関する情報と、に基づき、列車の「列車基準位置」の軌道上における位置（「列車位置」）を決定する。算出した列車位置は、列車停止検知部１７および監視部１８へ出力される。
【００３３】
列車停止検知部１７は、列車位置算出部１６から出力される列車位置の情報に基づいて、列車状態（停止、または、走行中）を検知する。例えば、列車停止検知部１７は、異なる時刻における列車位置の情報を比較し、当該列車位置の差がゼロあるいは所定値未満である場合に、当該列車は停止状態にあると判定する。
【００３４】
監視部１８は、列車位置算出部１６から受け取る列車位置の情報、列車停止検知部１７から受け取る列車状態の情報、列車検知部１３から受け取る列車にかかる情報に基づき、当該列車にかかる情報を編成し、図示しない地上側列車運行装置へ出力する。また、当該情報を、表示部１９に表示することも可能である。
【００３５】
一方、車上装置２は、上述のように、２つのＩＣタグ（ＲＦ−ＩＤタグ）２１ａおよび２１ｂを有する。当該２つのＩＣタグ２１ａおよび２１ｂは、列車進行方向に沿って（列車進行方向と平行に）所定の間隔で設置されることが望ましい。ただし、ただし２つのＩＣタグ２１ａ、２１ｂは、必ずしも列車進行方向と平行に配置されなくともよい。また、ＩＣタグは、各列車において、少なくとも１つ、配置されればよい。２つ以上のＩＣタグが一列車に設置される場合におけるＩＣタグ同士の間隔は、上記したＩＣタグ情報に含まれるＩＣタグが取り付けられている列車上位置に関する情報から、地上装置１側で認識することが可能である。
【００３６】
次に、列車の検知、列車の位置検知（算出）、および、列車の停止検知にかかる処理について、図２のフローチャートを用いて説明する。なお、当該処理は、地上装置１において実行され、地上装置１は、コンピュータを備えることができる。この場合、地上装置１を構成するコンピュータは、当該コンピュータにおいて実行可能なプログラムを実行することにより、図２の処理を実行することができる。当該プログラムは、コンピュータの記憶手段において保持され、コンピュータの処理装置において実行される。また、プログラムは、記憶媒体や通信回線等を通じて、当該コンピュータにインストールされる。あるいは、通信回線等を通じて、別のコンピュータに保持されるプログラムを、当該コンピュータが実行することも可能である。
【００３７】
ステップＳ１０１において、地上装置１のタグリーダ１１は、所定の時間周期で、ＩＣタグを呼び出す質問信号（呼出信号）を、そのどちらか一方のアンテナ（１１ａまたは１１ｂ）から電波として送信する。ＩＣタグ２１ａ等は、質問信号を受信した場合には、応答信号を電波として返信する。しかしながら、この、質問信号が発信された時点において、タグリーダ１１とＩＣタグ２１ａおよびＩＣタグ２１ｂが通信可能なエリア内に含まれない場合には、ＩＣタグ２１ａおよびＩＣタグ２１ｂは質問信号を受信できないため、タグリーダ１１に対して応答信号を発信することはない。逆に、質問信号が発信された時点において、タグリーダ１１とＩＣタグ２１ａおよびＩＣタグ２１ｂが通信可能なエリア内に含まれる場合には、ＩＣタグ２１ａおよびＩＣタグ２１ｂは、タグリーダ１１からの質問信号を受信することができ、所定の処理を行って応答信号を発信する。発信された応答信号は、タグリーダ１１において受信される。
【００３８】
ステップＳ１０３において、タグリーダ１１は、ＩＣタグ２１ａあるいは２１ｂから応答信号を受信したか、否か、について判定を行う。
【００３９】
タグリーダ１１が、ＩＣタグ２１ａあるいは２１ｂから応答信号を受信した、と判定した場合（ステップＳ１０３における「ＹＥＳ」）、処理は、ステップＳ１０５へ進む。つまり、列車の車上装置２が、地上装置１の付近まで接近し、タグリーダ１１とＩＣタグ２１ａ（および／または２１ｂ）とが互いに通信可能なエリアに含まれると、タグリーダ１１から発信された質問信号は、車上装置２のＩＣタグ２１ａ（および／または２１ｂ）で受信され、ＩＣタグ２１ａ（および／または２１ｂ）は、列車ＩＤ情報（ＩＣタグが取り付けられた列車を同定するための情報）やＩＣタグ取付位置情報（ＩＣタグが取り付けられている列車上位置に関する情報）やＩＣタグ識別情報（ＩＣタグを認証／同定するための情報）などのＩＣタグ情報を含んだ応答信号を、電波として、発信する。タグリーダ１１が当該応答信号を受信した場合に、処理はステップＳ１０５へ進む。
【００４０】
タグリーダ１１が、ＩＣタグ２１ａおよび２１ｂからの応答信号を受信しなかった、と判定した場合（ステップＳ１０３における「ＮＯ」）、処理は、ステップＳ１０１へ戻る。つまり、タグリーダ１１は、列車が存在しないと判定し、再度、上記所定の時間周期の後に質問信号を発信する。
【００４１】
ステップＳ１０５において、地上装置１は、受信した信号を解析し、当該信号が列車（のＩＣタグ）からの応答信号であるか否かを判断し、もって、列車が検知されたか、否か、を判定する。
【００４２】
具体的には、地上装置１は、タグリーダ１１が受信した応答信号からＩＣタグ情報を抽出し、当該ＩＣタグ情報をＩＣタグ情報記憶部１２へ送る。ＩＣタグ情報記憶部１２は、受け取ったＩＣタグ情報を保持するとともに、当該ＩＣタグ情報を列車検知部１３へ送る。列車検知部１３は、ＩＣタグ情報に含まれるＩＣタグ識別情報等を、メモリ１４に記録されたデータベースと照合し、データベースとの照合から当該ＩＣタグ情報および応答信号が、列車に搭載されたＩＣタグからの情報および信号であるか、否か、を判定する。列車検知部１３が、当該情報および信号は、列車からのＩＣタグ情報および応答信号であると判断した場合には、地上装置１は、列車が検知されたと判断する。逆に、列車検知部１３が、受信信号に含まれるＩＣタグ情報のＩＣタグ識別情報等を、メモリ１４に記録されたデータベースと照合し、当該データベースとの照合から当該ＩＣタグ情報が、列車に搭載されたＩＣタグからの応答信号に含まれるものではないと判断した場合、列車検知部１３は、列車不在と判断する。
地上装置１が、列車を検知したと判断した場合（ステップＳ１０５における「ＹＥＳ」）、処理は、ステップＳ１０７へ進む。
地上装置１が、列車を検知しなかったと判断した場合（ステップＳ１０５における「ＮＯ」）、処理は、ステップＳ１０１へ戻る。
【００４３】
ステップＳ１０７において、列車検知部１３は、タグリーダ１１において受信された応答信号およびそれに含まれるＩＣタグ情報等を参照し、列車位置測定を、通常モードで行うか、あるいは、故障モードで行うか、を判断する。ここで、通常モードとは、一列車に配置された複数のＩＣタグからの応答信号が受信された場合に実行する列車位置測定の動作モードである。故障モードとは、一列車に配置された複数のＩＣタグのうち、ただ１つのＩＣタグからの応答信号のみが受信された場合に実行する列車位置測定の動作モードである。図１に示した構成を有する車上装置２は、２つのＩＣタグ２１ａおよび２１ｂを備える。この場合、２つのＩＣタグ２１ａおよび２１ｂからの応答信号がタグリーダ１１において受信された場合には、列車位置測定は、通常モードで実行され、いずれか１つの応答信号のみがタグリーダ１１において受信された場合には、列車位置測定は、故障モードで実行される。
【００４４】
つまり、図１の構成にあっては、列車検知部１３は、２つのＩＣタグのＩＣタグ情報（ＩＣタグ２１ａおよび２１ｂのＩＣタグ情報）を正しく読み取れたか、否か、を判定し、列車位置測定を、２つのＩＣタグからの２つのＩＣタグ情報を用いて行うか、１つのＩＣタグからの１つのＩＣタグ情報のみを用いて行うか、決定する。
【００４５】
列車検知部１３が、両方のＩＣタグ情報を読み取れたと判定した場合（ステップＳ１０７における「ＹＥＳ」）、処理は、ステップＳ１０９ａへ進む。
列車検知部１３が、一方のＩＣタグ情報のみが読み取れたと判定した場合（ステップＳ１０７における「ＮＯ」）、処理は、ステップＳ１０９ｂへ進む。
また、列車位置検知部１３は、本ステップＳ１０７の判定結果（「通常モード」、または、「故障モード」）を、列車検知判定信号としてＩＣタグ位置算出部１５および列車位置算出部１６、および、監視部１８へ出力する。
【００４６】
次に、ステップＳ１０９ａにおいて実行される通常モード列車位置測定について説明する。なお、ステップＳ１０９ａ（およびＳ１０９ｂ）と関連し、タグリーダ１１は、受信した応答信号を、受信信号として、ＩＣタグ位置算出部１５へ出力する。
【００４７】
実施の形態１にかかるＩＣタグ位置算出部１５は、各ＩＣタグからの受信信号それぞれの位相、および、周波数（波長）を検出し、これら各受信信号の位相および周波数から、当該受信信号を発信したＩＣタグそれぞれについて、タグリーダ１１に対する相対位置を算出する。
【００４８】
列車検知部１３が通常モードで列車位置測定を行うと決定した場合には、ＩＣタグ位置算出部１５は、ＩＣタグ２１ａおよび２１ｂから受信した受信信号を用いて、タグリーダ１１の位置を基準としたＩＣタグ２１ａおよび２１ｂの相対位置を、列車進行方向および列車進行方向に対する垂直方向の２次元位置として求める。あるいは、ＩＣタグ位置算出部１５は、ＩＣタグ２１ａおよび２１ｂの相対位置を、列車進行方向および列車進行方向に対する垂直方向ならびに高さ方向（鉛直方向）について、求めることも可能である。
【００４９】
図３は、実施の形態１において通常モード（ステップＳ１０９ａ）で行われる列車位置測定を説明する模式図である。
【００５０】
タグリーダ１１は各ＩＣタグ（２１ａまたは２１ｂ）からの応答信号を２つのアンテナ（アンテナ１１ａとアンテナ１１ｂ）でそれぞれ独立的に受信し、それぞれ第１受信信号および第２受信信号として、ＩＣタグ位置算出部１５へ出力する。
【００５１】
ＩＣタグ位置算出部１５は、第１受信信号の位相（第１位相）と第２受信信号の位相（第２位相）の位相差ΔΦを算出する。そして、ＩＣタグ位置算出部１５は、位相差ΔΦと受信信号の波長λより次式（式１）を用いて距離ΔＬを算出する。
ΔＬ＝（ΔΦ／２π）λ ・・・ （式１）
【００５２】
距離ΔＬは、ＩＣタグ２１ａと第１アンテナ１１ａまでの距離（第１距離Ｌ１）とＩＣタグ２１ａと第２アンテナ１１ｂまでの距離（第２距離Ｌ２）の差であるから、次式（式２）の関係が成り立つ。
ΔＬ＝Ｌ１−Ｌ２ ・・・ （式２）
なお、第１距離Ｌ１と第２距離Ｌ２は、各々、厳密にはＩＣタグ２１ａのアンテナ部分とタグリーダ１１のアンテナ（１１ａまたは１１ｂ）までの距離である。だが、ＩＣタグ２１ａのＩＣ部分がアンテナ部分よりも十分に小さく、ＩＣタグ２１ａのサイズとアンテナ部分のサイズがほぼ等しいような場合には、第１距離Ｌ１および第２距離Ｌ２は、それぞれ、ＩＣタグ２１ａとタグリーダ１１のアンテナ１１ａおよび１１ｂまでの距離とみなすことができる。
【００５３】
ＩＣタグ２１ａは、タグリーダ１１の２つのアンテナ１１ａおよび１１ｂからの距離の差（式２）が一定（ΔＬ）となる点が構成する曲線（双曲線）（あるいは、３次元的に相対的位置を計測する場合には、曲面（双曲面）とタグリーダ１１のアンテナ１１ａおよび１１ｂならびにＩＣタグ２１ａが張る面の交わり部分に現れる双曲線）上のどこかに存在する。この場合、双曲線は、アンテナ１１ａとアンテナ１１ｂを焦点とした双曲線３１となり、ＩＣタグ位置算出部１５は、アンテナ１１ａの位置およびアンテナ１１ｂの位置、ならびに、距離差ΔＬから双曲線３１の式を導出できる。同様にして、ＩＣタグ２１ｂについても双曲線３２の式を導出する。
【００５４】
ＩＣタグ位置算出部１５は、双曲線３１の式、および、双曲線３２の式、ならびに、ＩＣタグ情報から導出されるＩＣタグ２１ａおよび２１ｂの位置関係（ＩＣタグ２１ａおよび２１ｂの間の距離）を表す式を用いて連立方程式を構成し、当該連立方程式からＩＣタグ２１ａおよび２１ｂの列車進行方向、および、その垂直方向の２次元位置を導出する。そして、この位置を、ＩＣタグ２１ａのタグリーダ１１に対する相対位置、ＩＣタグ２１ｂのタグリーダ１１に対する相対位置、とする。
【００５５】
次に、ステップＳ１０９ｂにおいて実行される故障モード列車位置測定について説明する。
【００５６】
列車検知部１３が故障モードで列車位置測定を行うと決定した場合には、ＩＣタグ位置算出部１５は、ＩＣタグ２１ａまたは２１ｂのいずれか一方から受信した受信信号を用いて、タグリーダ１１の位置を基準としたＩＣタグ２１ａまたは２１ｂの相対位置を、列車進行方向および列車進行方向に対する垂直方向の２次元位置として求める。あるいは、ＩＣタグ位置算出部１５は、ＩＣタグ２１ａまたは２１ｂの相対位置を、列車進行方向および列車進行方向に対する垂直方向ならびに高さ方向（鉛直方向）について、求めることも可能である。
【００５７】
図４は、実施の形態１において故障モード（ステップＳ１０９ｂ）で行われる列車位置測定を説明する模式図である。
【００５８】
タグリーダ１１は、ＩＣタグ２１ａまたは２１ｂのいずれか一方（図４においては２１ａ）のみの応答信号を、アンテナ１１ａおよび１１ｂでそれぞれ受信できたとする。受信した信号は、それぞれ第１受信信号および第２受信信号として、ＩＣタグ位置算出部１５へ出力される。
【００５９】
ＩＣタグ位置算出部１５は、第１受信信号の位相（第１位相）と第２受信信号の位相（第２位相）の位相差ΔΦを算出する。そして、ＩＣタグ位置算出部１５は、位相差ΔΦと受信信号の波長λより次式（式１）を用いて距離ΔＬを算出する。
ΔＬ＝（ΔΦ／２π）λ ・・・ （式１）
【００６０】
距離ΔＬは、ステップＳ１０９ａにおけるΔＬと同様、ＩＣタグ２１ａと第１アンテナ１１ａまでの距離（第１距離Ｌ１）とＩＣタグ２１ａと第２アンテナ１１ｂまでの距離（第２距離Ｌ２）の差である。よって、ステップＳ１０９ａと同様、次式（式２）の関係が成り立つ。
ΔＬ＝Ｌ１−Ｌ２ ・・・ （式２）
【００６１】
ＩＣタグ２１ａは、タグリーダ１１の２つのアンテナ１１ａおよび１１ｂからの距離の差（式２）が一定（ΔＬ）となる点が構成する曲線（双曲線）（あるいは、３次元的に相対的位置を計測する場合には、曲面（双曲面）とタグリーダ１１のアンテナ１１ａおよび１１ｂならびにＩＣタグ２１ａが張る面の交わり部分に現れる双曲線）上のどこかに存在する。この場合、双曲線は、アンテナ１１ａとアンテナ１１ｂを焦点とした双曲線３１となり、ＩＣタグ位置算出部１５は、アンテナ１１ａの位置およびアンテナ１１ｂの位置、ならびに、ΔＬから双曲線３１の式を導出する。そして、当該双曲線３１の式と、地上装置１（タグリーダ１１）からＩＣタグ２１ａの列車進行方向に下ろした垂線の足の距離３３を表す式を用いて連立方程式を構成し、当該連立方程式からＩＣタグ２１ａの列車進行方向の位置を導出する。なお、ここで用いる距離３３は、ＩＣタグ２１ａから送信された応答信号に含まれるＩＣタグ情報のＩＣタグ取付位置情報を用いてよい。あるいは、距離３３は、以前に受信され、メモリ１４に保持されているＩＣタグ２１ａの過去の検知履歴から決定してもよい。
【００６２】
このようにして、ＩＣタグ位置算出部１５は、通常モードおよび故障モード（ステップＳ１０９ａおよびＳ１０９ｂ）において、ＩＣタグ２１ａ（およびＩＣタグ２１ｂ（通常モード））と、タグリーダ１１との相対位置を算出し、算出結果を列車位置算出部１６へ出力する。
【００６３】
次に、列車位置算出部１６は、ＩＣタグ位置算出部１５が算出した相対位置と、予め保持されたタグリーダ１１の軌道（鉄道線路）に対する位置に関する情報と、ＩＣタグ情報に含まれる、ＩＣタグと列車の「列車基準位置」に対する位置関係に関する情報と、に基づいて、列車の「列車基準位置」の軌道上における位置（「列車位置」）を算出する。なお、タグリーダ１１（のアンテナ１１ａおよび１１ｂ）と駅ホームあるいは軌道（鉄道線路）上の基準位置（「軌道基準位置」）との位置関係は、既知であり、メモリ１４等に保持されているものとする。当該列車位置は、列車停止検知部１７および監視部１８へ出力される。また、上記した、ＩＣタグと列車の「列車基準位置」に対する位置関係に関する情報に加え、列車のドアと「列車基準位置」との位置関係に関する情報をＩＣタグ情報等に含めることにより、列車のドアの軌道上における位置を求めることができる。また、駅ホームの乗車位置（「乗車基準位置」）の軌道上における位置を予め保持することにより、列車のドアと、駅ホームのドアとの位置関係もまた容易に求めることができる。
【００６４】
例えば、列車先頭車両のドア中心位置からＩＣタグ２１ａ等までの距離と、駅ホームにおける乗車基準位置とタグリーダ１１設置位置の距離と、を用いて、列車のドア中心位置と、駅ホームにおける乗車基準位置との位置関係を算出する。
【００６５】
ステップＳ１１１において、列車停止検知部１７は、２以上の時刻において測定された列車位置の時間変化が所定の範囲内であるか判定し、列車がわずかに移動することなく停止しているか判定して、その結果を列車停止検知信号として監視部１８へ出力する。
【００６６】
監視部１８は、列車検知信号、列車停止検知信号、列車位置を表示部１９と地上側列車制御装置へ出力する。
【００６７】
表示部１９は、ＩＣタグ情報、列車検知信号、列車停止検知信号、列車位置を表示する。具体的な表示方法として、列車位置は数値で表示され、列車検知の有無にしたがって所定のランプが点灯／消灯する。さらに、列車停止と判定すると別のランプが点灯される。また、ＩＣタグ情報およびメモリ部１４のデータベースの情報から、列車の種類等を表示することも可能である。
【００６８】
このように、本発明にかかる実施の形態１によれば、列車に搭載した１つ以上のＩＣタグと、軌道脇に設置したタグリーダ１１の相対位置を列車の進行方向（軌道方向）とその鉛直方向の２次元位置として求めて列車位置を算出することができるので、数値化した高精度の列車位置を求めることが可能である。
【００６９】
特許文献４では±３５センチメートルの精度（特許文献４［００２０］等参照。）であったが、本実施の形態によれば、ＩＣタグとタグリーダの設置を最適化し、良好な電波送受信環境を実現すれば±５センチメートル以下の精度で列車位置を数値化して表示することが可能である。
【００７０】
また、本実施の形態によれば、地上装置１を軌道内に設置する必要はない。よって、保守や設置のために作業員が軌道内に立ち入る必要がなく、作業員の作業にかかる安全性が向上される。
【００７１】
また、本実施の形態によれば、電波を使って列車の位置を求めているため、気温の変化や騒音、さらに外乱光や塵や埃の影響を受けずに、列車の位置を高精度に検知することができる。
【００７２】
また、本実施の形態によれば、列車に設置される車上装置２は、ＩＣタグ（ＲＦ−ＩＤタグ）を車両に取り付けるだけで実現されるので、シンプルな装置構成で高精度に列車位置を検知することができる。
【００７３】
また、本実施の形態によれば、タグリーダ１１の２つのアンテナ１１ａおよび１１ｂで受信した信号の位相差、信号の波長からＩＣタグの位置を検知するので、簡易な信号処理で高精度に列車位置を検知することができる。
【００７４】
また、本実施の形態によれば、１台のタグリーダと複数ＩＣタグを使用するシンプルな装置構成で高精度に列車位置を検知することができる。
【００７５】
また、本実施の形態によれば、複数のＩＣタグを用いることで、いずれかのＩＣタグが故障しても列車位置を検知することができる。
【００７６】
また、本実施の形態によれば、列車情報、列車検知情報、列車停止判定情報、列車位置情報等を表示することができるので、運転士、駅職員の業務を支援し、列車運行効率および安全性が向上するという効果が期待される。
【００７７】
実施の形態２．
以下、本発明の第２の実施の形態による列車位置検知装置について説明する。
【００７８】
実施の形態２による列車検知装置は、ＩＣタグ位置算出部１５の構成およびＩＣタグのタグリーダに対する相対位置の算出の方法において、実施の形態１の列車検知装置と相違する。その余の点において、実施の形態２による列車検知装置と、実施の形態１による列車検知装置とは同等であってよい。
【００７９】
図５は、実施の形態２によるＩＣタグ４２ａおよび４２ｂのタグリーダ４１に対する相対位置の算出を説明するための図である。
【００８０】
図５は、列車の進行方向に対し所定の角度をなして２つのアンテナ（アンテナ４１ａ、アンテナ４１ｂ）が所定の間隔で搭載されたタグリーダ４１と、列車上に、所定の間隔で設置された２つのＩＣタグ（ＩＣタグ４２ａ、ＩＣタグ４２ｂ）との位置関係を示す図である。なお、タグリーダ４１の２つのアンテナ４１ａおよび４１ｂの間隔は電波の波長よりも小さいとする。
【００８１】
タグリーダ４１からＩＣタグ４２ａへ質問信号をアンテナ４１ａあるいは４１ｂから、電波として送信する。質問信号を受信したＩＣタグ４２ａ等は、応答信号を、電波として返信する。
【００８２】
タグリーダ４１は、各ＩＣタグからの応答信号を、２つのアンテナ４１ａおよび４１ｂで、それぞれ独立に、第１受信信号と第２受信信号として受信し、ＩＣタグ位置算出部１５へ出力する。
【００８３】
ＩＣタグ位置算出部１５は、各ＩＣタグ（例えば、タグ４２ａ）の第１受信信号および第２受信信号の振幅と位相と周波数を検出し、電波到来角度θ１を算出する。電波到来角度θ１を算出する技術は、レーダなどで用いる測角方法と同様でよく、例えば、ビームフォーマ法、モノパルス法などを用いてよい。電波到来角度θ１とタグリーダ４１の基準位置（例えば、アンテナ４１ａおよび４１ｂの中間点）から、タグリーダ４１の基準位置を通る傾きｔａｎ（π／２−θ１）の直線４３ａが得られ、ＩＣタグ４２ａは、直線４３ａ上のいずれかに存在することが分かる。同様の手法により、ＩＣタグ４２ｂにおいて、直線４３ｂの式が求まり、ＩＣタグ４２ｂは直線４３ｂ上のいずれかに存在することがわかる。
【００８４】
ＩＣタグ位置算出部１５は、直線４３ａの式、および、直線４３ｂの式、ならびに、ＩＣタグ情報から導出されるＩＣタグ４２ａおよび４２ｂの位置関係（ＩＣタグ４２ａおよび４２ｂの間の距離）を表す式を用いて連立方程式を構成し、当該連立方程式からＩＣタグ４２ａおよび４２ｂの列車進行方向、および、その垂直方向の２次元位置を導出する。そして、この位置を、ＩＣタグ４２ａのタグリーダ４１に対する相対位置、ＩＣタグ４２ｂのタグリーダ４１に対する相対位置、とする。
【００８５】
また、実施の形態１と同様に、どちらか一方のＩＣタグ（例えば、タグ４２ａ）のみＩＣタグ情報が得られた場合には、例えば、直線４３ａと、距離４４を用いてＩＣタグ４２ａの相対位置を導出する。この距離４４は、実施の形態１における距離３３と同様にして決定すればよい。
【００８６】
実施の形態２は、以上説明したＩＣタグの相対位置の算出にかかる構成を除き、実施の形態１と同様の構成を有せばよい。ここでは、それらの構成についての説明は、省略する。
【００８７】
したがって、実施の形態２による列車位置検知装置は、実施の形態１による列車位置検知装置と同様の効果を奏することができる。
【００８８】
実施の形態３．
以下、本発明の第３の実施の形態による列車位置検知装置について説明する。
【００８９】
実施の形態３による列車検知装置は、ＩＣタグ位置算出部１５の構成およびＩＣタグのタグリーダに対する相対位置の算出の方法において、実施の形態１および２の列車検知装置と相違する。また、タグリーダ５１は、１つ以上のアンテナを有せばよい。その余の点において、実施の形態３による列車検知装置は、実施の形態１および２による列車検知装置と同等の構成を有せばよい。
【００９０】
図６Ａおよび図６Ｂは、実施の形態３によるＩＣタグ５２ａおよび５２ｂのタグリーダ５１に対する相対位置の算出を説明するための図である。
【００９１】
図６Ａを参照し、タグリーダ５１と、列車に搭載された２つのＩＣタグ５２ａおよび５２ｂが示される。ここで、タグリーダ５１は、１つのアンテナ５１ａ（または５１ｂ）を有せばよく、２つのアンテナ５１ａおよび５１ｂを備えることは、両アンテナでそれぞれ受信された受信信号の振幅の差からＩＣタグの存在する方向を推定することを容易にする点で有利である。
【００９２】
他の実施の形態と同様、タグリーダ５１から質問信号をアンテナ５１ａあるいは５１ｂから、電波として送信する。質問信号を受信したＩＣタグ５２ａ等は応答信号を電波として返信する。タグリーダ５１は、応答信号を受信し、質問信号を送信してから応答信号を受信するまでに要した通信時間をＩＣタグ位置算出部１５へ出力する。
【００９３】
ＩＣタグ位置算出部１５は、通信時間からＩＣタグ５２ａの内部での処理に要す時間を引いた電波伝搬往復時間を求め、電波伝搬往復時間に光速を乗算して得られた値の半分の値からタグリーダ５１とＩＣタグ５２ａ間の距離を算出する。つまり、ＩＣタグ５２ａを中心とし、半径が上記距離の円５３ａの式が求まり、円周上にタグリーダ５１が存在する。同様に、ＩＣタグ５２ｂを中心とし、半径が、ＩＣタグ５２ｂに関する電波伝搬往復時間に光速を乗算して得られた値の半分の値の円５３ｂの式が求まり、円周上にタグリーダ５１が存在する。
【００９４】
ＩＣタグ位置算出部１５は、円５３ａの式、および、円５３ｂの式、ならびに、ＩＣタグ情報から導出されるＩＣタグ５２ａおよび５２ｂの位置関係（ＩＣタグ５２ａおよび５２ｂの間の距離）を表す式を用いて連立方程式を構成し、当該連立方程式からＩＣタグ５２ａおよび５２ｂの列車進行方向、および、その垂直方向の２次元位置を導出する。そして、この位置を、ＩＣタグ５２ａのタグリーダ５１に対する相対位置、ＩＣタグ５２ｂのタグリーダ５１に対する相対位置、とする。
【００９５】
図６Ｂは、タグリーダ５１を中心とした同心円として、上記電波伝搬往復時間より導出した距離を表現した図である。本図は、図６Ａの図と本質的には同義である。本図では、ＩＣタグ５２ａは、半径１５５ａの円１５３ａ上に位置し、ＩＣタグ５２ｂは、半径１５５ｂの円１５３ｂ上に位置することになる。この場合も、円１５３ａの式、および、円１５３ｂの式、ならびに、ＩＣタグ情報から導出されるＩＣタグ５２ａおよび５２ｂの位置関係（ＩＣタグ５２ａおよび５２ｂの間の距離）を表す式を用いて連立方程式を構成し、当該連立方程式からＩＣタグ５２ａおよび５２ｂの列車進行方向、および、その垂直方向の２次元位置が導出される。
【００９６】
また、実施の形態１および２と同様に、どちらか一方のＩＣタグ（例えば、タグ５２ａ）のみＩＣタグ情報が得られた場合には、例えば、円５３ａと、距離５４を用いてＩＣタグ５２ａの相対位置を導出する。この距離５４は、実施の形態１における距離３３と同様にして決定すればよい。
【００９７】
実施の形態３は、以上説明したＩＣタグの相対位置の算出にかかる構成を除き、実施の形態１および２と同様の構成を有せばよい。ここでは、それらの構成についての説明は、省略する。
【００９８】
したがって、実施の形態３による列車位置検知装置は、実施の形態１および２による列車位置検知装置と同様の効果を奏することができる。
【００９９】
さらに、実施の形態３によれば、列車に搭載した１つ以上のＩＣタグと軌道脇に設置した１つ以上のアンテナを備えたタグリーダの相対位置を列車の進行方向（軌道方向）とその鉛直方向の２次元位置を求め列車位置を算出するので、数値化した高精度の列車位置を検知することができる。
【０１００】
実施の形態４．
以下、本発明の第４の実施の形態による列車位置検知装置について説明する。
【０１０１】
実施の形態４による列車検知装置は、ＩＣタグ位置算出部１５の構成およびＩＣタグのタグリーダに対する相対位置の算出の方法において、実施の形態１等の既に述べた列車検知装置と相違する。また、タグリーダ６１は、１つ以上のアンテナを有せばよい。車上装置２に含まれるＩＣタグは、３つ以上であればよい。その余の点において、実施の形態４による列車検知装置と、実施の形態１、２、３による列車検知装置とは同等であってよい。
【０１０２】
図７は、実施の形態４によるＩＣタグ６２ａ、６２ｂ、６２ｃのタグリーダ６１に対する相対位置の算出を説明するための図である。
【０１０３】
図７は、１つのアンテナ６１ａが搭載されたタグリーダ６１と、列車上に、所定の間隔で設置された３つのＩＣタグ（ＩＣタグ６２ａ、ＩＣタグ６２ｂ、ＩＣタグ６２ｃ）との位置関係を示す図である。なお、ＩＣタグの間隔は、応答信号の波長よりも小さいものとする。
【０１０４】
タグリーダ６１は、そのアンテナ６１ａから、３つのＩＣタグ（６２ａ、６２ｂ、６２ｃ）に対し、同時に質問信号を発信する。当該質問信号を受信したＩＣタグ（６２ａ、６２ｂ、６２ｃ）は、応答信号を、電波として返信する。
【０１０５】
タグリーダ６１は、各ＩＣタグ（６２ａ、６２ｂ、６２ｃ）からの応答信号を、第１、第２、および、第３受信信号としてＩＣタグ位置算出部１５へ出力する。
【０１０６】
第１ないし第３受信信号を受け取ったＩＣタグ位置算出部１５は、ＩＣタグ６２ａからの応答信号である第１受信信号と、ＩＣタグ６２ｂからの応答信号である第２受信信号との位相差ΔΦ１２を算出する。そして、ＩＣタグ位置算出部１５は、位相差ΔΦ１２と受信信号の波長λより次式（式３）を用いて距離ΔＬを算出する。
ΔＬ＝（ΔΦ１２／２π）λ ・・・ （式３）
【０１０７】
距離ΔＬは、ＩＣタグ６２ａとアンテナ６１ａまでの距離（Ｌ１）と、ＩＣタグ６２ｂとアンテナ６１ａまでの距離（Ｌ２）の差の２倍に等しい。よって、次式（式４）の関係が成り立つ。
ΔＬ／２＝Ｌ１−Ｌ２ ・・・ （式４）
タグリーダ６１は、ＩＣタグ６２ａからの距離（Ｌ１）とＩＣタグ６２ｂからの距離（Ｌ２）の差がΔＬ／２であり、ＩＣタグ６２ａとＩＣタグ６２ｂを焦点とした双曲線６３ａ上のいずれかに存在する。同様に、第２受信信号と第３受信信号の位相差ΔΦ２３から双曲線６３ｂが求まる。
【０１０８】
ＩＣタグ位置算出部１５は、双曲線６３ａの式、および、双曲線６３ｂの式、ならびに、ＩＣタグ情報から導出されるＩＣタグ６２ａ、６２ｂおよび６２ｃの位置関係（ＩＣタグ６２ａ、６２ｂ、および、６２ｃの間の距離）を表す式を用いて連立方程式を構成し、当該連立方程式からＩＣタグ６２ａ、６２ｂ、および、６２ｃの列車進行方向、および、その垂直方向の２次元位置を導出する。そして、この位置を、ＩＣタグ６２ａのタグリーダ６１に対する相対位置、ＩＣタグ６２ｂのタグリーダ６１に対する相対位置、ＩＣタグ６２ｃのタグリーダ６１に対する相対位置、とする。
【０１０９】
また、２つのタグ情報しか読取れなかった場合には、１つの双曲線と距離６４から当該２つのＩＣタグのタグリーダに対する相対位置を導出する。この距離６４は、実施の形態１における距離３３と同様にして決定すればよい。
【０１１０】
実施の形態４は、以上説明したＩＣタグの相対位置の算出にかかる構成を除き、実施の形態１、２、３等と同様の構成を有せばよい。ここでは、それらの構成についての説明は、省略する。
【０１１１】
したがって、実施の形態４による列車位置検知装置は、実施の形態１、２、および３による列車位置検知装置と同様の効果を奏することができる。
【０１１２】
さらに、実施の形態４によれば、列車に搭載した３つ以上のＩＣタグと軌道脇に設置した１つ以上のアンテナを備えたタグリーダの相対位置を列車の進行方向（軌道方向）とその鉛直方向の２次元位置を求め列車位置を算出するので、数値化した高精度の列車位置を検知することができる。
【０１１３】
実施の形態５．
実施の形態５による列車検知装置は、ＩＣタグ位置算出部１５の構成およびＩＣタグのタグリーダに対する相対位置の算出の方法において、実施の形態１等の既に述べた列車検知装置と相違する。また、タグリーダ７１は、３つ以上のアンテナを有せばよい。車上装置２に含まれるＩＣタグは、１つ以上であればよい。その余の点において、実施の形態５による列車検知装置と、実施の形態１、２、３、４による列車検知装置とは同等であってよい。
【０１１４】
図８は、実施の形態５によるＩＣタグ７２のタグリーダ７１に対する相対位置の算出を説明するための図である。
【０１１５】
図８は、３つのアンテナ７１ａ、７１ｂ、７１ｃが搭載されたタグリーダ７１と、列車上に設置された１つのＩＣタグ７２との位置関係を示す図である。なお、アンテナ７１ａとアンテナ７１ｂの間隔、および、アンテナ７１ｂとアンテナ７１ｃの間隔は、応答信号の波長よりも小さいものとする。
【０１１６】
タグリーダ７１は、ＩＣタグ７２へ質問信号をいずれか１つのアンテナから、電波として送信する。質問信号を受信したＩＣタグ７２は応答信号を電波として返信する。タグリーダ７１は応答信号を３つのアンテナでそれぞれ第１受信信号、第２受信信号、第３受信信号として受信しＩＣタグ位置算出部１５へ出力する。
【０１１７】
第１ないし第３受信信号を受け取ったＩＣタグ位置算出部１５は、アンテナ７１ａで受信した応答信号である第１受信信号と、アンテナ７１ｂで受信した応答信号である第２受信信号との位相差ΔΦ１２を算出する。そして、ＩＣタグ位置算出部１５は、位相差ΔΦ１２と受信信号の波長λより次式（式５）を用いて距離ΔＬ１２を算出する。
ΔＬ１２＝（ΔΦ／２π）λ ・・・ （式５）
【０１１８】
距離ΔＬ１２は、ＩＣタグ７２とアンテナ７１ａまでの距離（Ｌ１）とＩＣタグ７２とアンテナ７１ｂまでの距離（Ｌ２）の差に等しい。よって、次式（式６）の関係が成り立つ。
ΔＬ１２＝Ｌ１−Ｌ２ ・・・ （式６）
ＩＣタグ７２は、２つのアンテナ７１ａおよび７１ｂからの距離の差（式６）が一定（Δ１２）となる点が集合した曲線（双曲線７３ａ）上のどこかに存在する。双曲線７３ａの式は、アンテナ７１ａの位置とアンテナ７１ｂの位置と距離ΔＬ１２から得られる。
【０１１９】
同様の手法により、第２受信信号と第３受信信号の位相差Φ２３から、ＩＣタグ７２とアンテナ７１ｂまでの距離（Ｌ２）と、ＩＣタグ７２とアンテナ７１ｃまでの距離（Ｌ３）の差ΔＬ２３が導出され、アンテナ７１ｂとアンテナ７１ｃを焦点とした双曲線７３ｂの式が導出される。そして、ＩＣタグ位置算出部１５は、双曲線７３ａの式および双曲線７３ｂの式から双曲線７３ａと双曲線７３ｂの交点を求め、当該交点を、ＩＣタグ７２のタグリーダ７１に対する相対位置、とする。
【０１２０】
実施の形態５は、以上説明したＩＣタグの相対位置の算出にかかる構成を除き、実施の形態１、２、３、４等と同様の構成を有せばよい。ここでは、それらの構成についての説明は、省略する。
【０１２１】
実施の形態５は、列車に搭載した１つ以上のＩＣタグ７２と、３つ以上のアンテナを備えたタグリーダ７１とから、ＩＣタグ７２と軌道脇に設置したタグリーダ７１の相対位置を列車の進行方向（軌道方向）とその鉛直方向の２次元位置を求めて列車位置を算出するので、数値化した高精度の列車位置を検知することができる。
【０１２２】
したがって、実施の形態５による列車位置検知装置は、実施の形態１、２、３、および４による列車位置検知装置と同様の効果を奏することができる。
【０１２３】
実施の形態６．
実施の形態６による列車検知装置は、ＩＣタグ位置算出部１５の構成およびＩＣタグのタグリーダに対する相対位置の算出の方法において、実施の形態１等の既に述べた列車検知装置と相違する。また、タグリーダ８１は、２つ以上のアンテナを有せばよい。車上装置２に含まれるＩＣタグ８２は、１つ以上であればよい。その余の点において、実施の形態５による列車検知装置と、実施の形態１、２、３、４、５による列車検知装置とは同等であってよい。
【０１２４】
図９は、実施の形態６によるＩＣタグ８２のタグリーダ８１に対する相対位置の算出を説明するための図である。
【０１２５】
図８は、２つのアンテナ８１ａ、８１ｂが搭載されたタグリーダ８１と、列車上に設置された１つのＩＣタグ８２との位置関係を示す図である。なお、アンテナ８１ａとアンテナ８１ｂの間隔は、応答信号の波長よりも小さいものとする。
【０１２６】
タグリーダ８１は、ＩＣタグ８２へ質問信号をいずれか１つのアンテナから、電波として送信する。質問信号を受信したＩＣタグ８２は応答信号を電波として返信する。タグリーダ８１は応答信号を２つのアンテナでそれぞれ第１受信信号、第２受信信号として受信しＩＣタグ位置算出部１５へ出力する。
【０１２７】
第１および第２受信信号を受け取ったＩＣタグ位置算出部１５は、アンテナ８１ａで受信した応答信号である第１受信信号と、アンテナ８１ｂで受信した応答信号である第２受信信号との位相差ΔΦを算出する。そして、ＩＣタグ位置算出部１５は、位相差ΔΦと受信信号の波長λより次式（式７）を用いて距離ΔＬ１２を算出する。
ΔＬ１２＝（ΔΦ／２π）λ ・・・ （式７）
【０１２８】
距離ΔＬ１２は、ＩＣタグ８２とアンテナ８１ａまでの距離（Ｌ１）とＩＣタグ８２とアンテナ８１ｂまでの距離（Ｌ２）の差に等しい。よって、次式（式８）の関係が成り立つ。
ΔＬ１２＝Ｌ１−Ｌ２ ・・・ （式８）
ＩＣタグ８２は、２つのアンテナ８１ａおよび８１ｂからの距離の差（式８）が一定（ΔＬ１２）となる点が集合した曲線（双曲線８３）上のどこかに存在する。双曲線８３の式は、アンテナ８１ａの位置とアンテナ８１ｂの位置と距離ΔＬ１２から得られる。
【０１２９】
タグリーダ８１からＩＣタグ８２の列車進行方向へ下ろした垂線の足までの垂線距離８４は、実施の形態１における距離３３と同様にして決定すればよい。また、垂線距離８４は、ＩＣタグ情報に含まれる列車情報と予め設置の際に計測等をして作成した垂線距離に関するデータベースとを照合することにより得てもよい。
【０１３０】
実施の形態６は、以上説明したＩＣタグの相対位置の算出にかかる構成を除き、実施の形態１、２、３、４、５等と同様の構成を有せばよい。ここでは、それらの構成についての説明は、省略する。
【０１３１】
実施の形態６は、列車に搭載した１つ以上のＩＣタグ８２と、２つ以上のアンテナを備えたタグリーダ８１とから、ＩＣタグ８２と軌道脇に設置したタグリーダ８１の相対位置を列車の進行方向（軌道方向）とその鉛直方向の２次元位置を求めて列車位置を算出するので、数値化した高精度の列車位置を検知することができる。
【０１３２】
したがって、実施の形態６による列車位置検知装置は、実施の形態１、２、３、４、および５による列車位置検知装置と同様の効果を奏することができる。
【０１３３】
実施の形態７．
以下、本発明の第７の実施の形態による列車位置検知装置について説明する。
【０１３４】
実施の形態７による列車位置検知装置は、実施の形態１ないし６のいずれかと同等の列車位置検知にかかる構成を有し、かつ、駅のホームドアの開閉制御にかかる構成を追加してなる列車位置検知装置である。
【０１３５】
図１０は、実施の形態７による列車位置検知装置のブロック図である。図１０を参照し、列車位置検知装置は、地上に設置される地上装置１００、列車に搭載される車上装置２を有する。
【０１３６】
地上装置１００は、先に図１に示した車上装置１に含まれる構成に加え、列車のドアの開閉状態を検知する列車ドア開閉検知部１０３と、閾値保持部１０２と、を有する。一方、車上装置２は、先に図１に示した構成と同等の構成を有する。なお、図１０において、先の図における参照符号と同一の符号を付したものは、先の図における構成要素と同一またはこれに同等の機能を有するものである。このことは明細書の全文において共通する。また、明細書全文に表されている構成要素の形容はあくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
【０１３７】
次に、実施の形態７による列車位置検知装置の動作について説明する。先ず、列車の位置検知の方法は、先の実施の形態１ないし実施の形態６で述べた方法のいずれかの方法でよい。
【０１３８】
監視部１０１は、列車停止検知部１７から列車停止判定信号を受けると、閾値保持部１０２に予め設定された列車停止許容位置に列車位置があるか、否か、を判定し、当該判定結果を列車停止位置判定信号として表示部１９および図示しないホームドア開閉制御部へ出力する。
【０１３９】
また、列車ドア開閉検知部１０３は、列車ドアの開閉を検知する。列車ドア開閉検知部１０３は、列車ドアが開いたことを検知すると、列車ドア開信号を監視部１０１へ出力する。監視部１０１は、列車ドア開信号が入力されると、ホームドア開信号を表示部１９と図示しないホームドア開閉制御部へ出力する。列車ドア開閉検知部１０３は、列車ドアが閉まったことを検知すると列車ドア閉信号を監視部１０１へ出力する。監視部１０１は、列車ドア閉信号が入力されると、ホームドア閉信号を表示部１９と図示しないホームドア開閉制御部へ出力する。
【０１４０】
ここで、列車ドア開閉検知部１０３は、例えば、列車ドアの開閉を、ホーム監視画像の画像処理によって検知すればよい。また、駅員が手動的に監視部１０１へ、列車ドアの開閉の検知にかかる情報を入力してもよい。また、車両の扉にＩＣタグを取り付けて、ドアの開閉によって移動するＩＣタグの位置を検知することで列車ドア開閉を検知するようにしてもよい。ＩＣタグを利用してドアの開閉を検知する場合、ＩＣタグを各車両に搭載して、各車両のＩＣタグの列車の進行方向とその鉛直方向距離を計測し、ＩＣタグの進行方向の鉛直方向取付位置を加減算することにより、ホームと車両の距離が分かる。当該距離の大小に基づき、隙間を所定の閾値で判定し、隙間が広い場合に乗客に車両乗降時に注意するように喚起することができる。当該閾値もまた閾値保持部１０２に保持することができる。
【０１４１】
本実施の形態もまた、先に述べた実施の形態１ないし６と同等の効果を奏することができる。さらに、本実施の形態においては、検知した列車位置に基づき、駅のホームドアの開閉制御を支援することが可能となる。また、列車と駅のホームとの間隔が大きく開いている場合には、乗客に対し、注意を喚起することが可能となる。
【０１４２】
実施の形態８．
以下、本発明の第８の実施の形態による列車位置検知装置について説明する。
【０１４３】
実施の形態８による列車位置検知装置は、概ね、実施の形態１ないし６のいずれかの構成と、車上装置、および、地上装置の構成が逆になるように構成されてなる列車位置検知装置である。
【０１４４】
図１１は、の実施の形態８による列車位置検知装置の構成を示すブロック図である。
【０１４５】
図１１を参照すればわかるように、本実施の形態による列車位置検知装置は、地上側に設置される地上装置３００と、列車に搭載される車上装置４００と、を有する。
【０１４６】
地上装置３００は、ＩＣタグ３０１ａとＩＣタグ３０１ｂと、を有する。一方、車上装置４００は、タグリーダ４０１、ＩＣタグ情報記憶部４０２、地上装置検知部４０３、メモ襟部４０４、ＩＣタグ位置算出部４０５、列車位置算出部４０６、列車停止検知部４０７、監視部４０８、表示部４０９、を有する。
【０１４７】
次に、列車の位置を検知する動作について説明する。
【０１４８】
車上装置４００において、タグリーダ４０１は、ＩＣタグ３０１ａ等を呼び出す呼出信号を、所定の周波数と振幅と位相をもった電波として所定の周期で送信する。列車が地上装置３００の付近にまで接近すると、タグリーダ４０１から送信された呼出信号は、地上装置３００のＩＣタグ３０１ａ等で受信され、ＩＣタグ３０１ａ等は、ＩＣタグを認証／同定するための情報であるＩＣタグ識別情報、ＩＣタグ取付位置情報、制限速度情報等の地上情報等を含んだＩＣタグ情報を応答信号に含めて、電波として返信する。なお、本実施の形態におけるＩＣタグ情報のＩＣタグ取付位置情報は、そのＩＣタグが取り付けられている軌道上の位置等を表す情報である。また、例えば、当該情報は、駅ホームの基準位置からの距離であってもよい。地上情報は、ＩＣタグが設置された近傍の軌道の制限速度や、位置情報（次の駅までの距離等）を含んでよい。また、例えば、地上情報は、駅のホームドアの位置を示す情報であってもよい。
【０１４９】
タグリーダ４０１は、ＩＣタグ３０１ａ等からの応答信号を受信し、ＩＣタグ情報をＩＣタグ情報記憶部４０２へ出力する。また、受信した応答信号を受信信号として、ＩＣタグ位置算出部４０５へ出力する。
【０１５０】
ＩＣタグ情報記憶部４０３は、既に説明した実施の形態と同様、ＩＣタグ情報を記憶するとともに、ＩＣタグ情報を地上装置検知部４０３へ出力する。
【０１５１】
ＩＣタグ検知部（地上装置検知部４０３）は、ＩＣタグ情報とメモリ４０４のデータベースとの照合を行い地上装置３００に含まれるＩＣタグ３０１ａ等を検知し、また、複数のＩＣタグ３０１ａおよび３０１ｂ等からのＩＣタグ情報が読取れているか、否か、を判定し、通常モードでＩＣタグ位置算出部４０５を動作させるか、故障モードでＩＣタグ位置算出部４０５を動作させるか、を判定し、当該判定結果をＩＣタグ検知信号としてＩＣタグ位置算出部４０５と監視部４０８へ出力する。
【０１５２】
ＩＣタグ位置算出部４０５は、ＩＣタグ３０１ａ等の、列車進行方向とその垂直方向の２次元位置を、既に述べた先の実施の形態と同様に、受信信号の周波数と振幅と位相等から算出し、ＩＣタグ３０１ａ等のタグリーダ４０１に対する相対位置を、列車位置算出部４０６へ出力する。ＩＣタグ位置を算出する具体的な方法は他の実施の形態で述べた方法のいずれかと同様でよい。
【０１５３】
列車位置算出部４０６は、ＩＣタグ位置算出部４０５が算出した相対位置と、ＩＣタグ情報等から得たＩＣタグ３０１ａ等の軌道（鉄道線路）における位置に関する情報と、タグリーダ４０１と列車の「列車基準位置」に対する位置関係に関する情報と、に基づいて、列車の「列車基準位置」の軌道上における位置（「列車位置」）を算出する。算出された列車位置は、監視部４０８へ出力される。
【０１５４】
監視部４０８は、列車位置を列車運行制御と表示部４０９へ出力する。また、表示部４０９は、列車位置に加え、地上装置のＩＣタグ３０１ａから得たＩＣタグ情報を表示することができる。
【０１５５】
このようにして、実施の形態８による列車位置検知装置もまた、実施の形態１ないし７による列車位置検知装置と同様の効果を奏することができる。
【０１５６】
実施の形態９．
以下、本発明の第９の実施の形態による列車位置検知装置について説明する。
【０１５７】
実施の形態９による列車位置検知装置は、実施の形態８と同等の列車位置検知にかかる構成を有し、かつ、駅のホームドアの開閉制御にかかる構成を地上装置に追加してなる列車位置検知装置である。
【０１５８】
図１２は、実施の形態９による列車位置検知装置のブロック図である。図１２を参照し、列車位置検知装置は、地上に設置される地上装置３００、列車に搭載される車上装置４００を有する。
【０１５９】
地上装置３００は、先に図１１に示した地上装置３００に含まれる構成に加え、列車のドアの開閉状態を検知する列車ドア開閉検知部１０２を有し、車上装置４００は、先に図１１に示した車上装置４００に含まれる構成に加え、閾値保持部４１０を有する。なお、図１２において、先の図における参照符号と同一の符号を付したものは、先の図における構成要素と同一またはこれに同等の機能を有するものである。このことは明細書の全文において共通する。また、明細書全文に表されている構成要素の形容はあくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
【０１６０】
次に、実施の形態９による列車位置検知装置の動作について説明する。先ず、列車の位置検知の方法は、先の実施の形態１ないし実施の形態８で述べた方法のいずれかの方法でよい。
【０１６１】
監視部４０８は、列車停止検知部４０７から列車停止判定信号を受けると、閾値保持部４１０に予め保持された列車停止許容位置に列車位置があるか、否か、を判定し、当該判定結果を列車停止位置判定信号として表示部４０９および図示しない列車運行制御部へ出力する。
【０１６２】
また、列車ドア開閉検知部３０２は、列車ドアの開閉を検知する。列車ドア開閉検知部３０２は、列車ドアが開いたことを検知すると、列車ドア開信号を図示しないホームドア開閉制御部へ出力する。また、列車ドア開閉検知部３０２は列車ドアが閉まったことを検知すると列車ドア閉信号を図示しないホームドア開閉制御部へ出力する。
【０１６３】
ここで、列車ドア開閉検知部３０２は、例えば、列車ドアの開閉を、ホーム監視画像の画像処理によって検知すればよい。また、駅員が手動的に列車ドア開閉検知部３０２へ、列車ドアの開閉の検知にかかる情報を入力してもよい。また、車両の扉にＩＣタグを取り付けて、ドアの開閉によって移動するＩＣタグの位置をタグリーダ４０１によって検知することで列車ドア開閉を検知するようにしてもよい。ＩＣタグを利用してドアの開閉を検知する場合、ＩＣタグを各車両に搭載して、各車両のＩＣタグの列車の進行方向とその鉛直方向距離を計測し、ＩＣタグの進行方向の鉛直方向取付位置を加減算することにより、ホームと車両の距離が分かる。当該距離の大小に基づき、隙間を所定の閾値で判定し、隙間が広い場合に乗客に車両乗降時に注意するように喚起することができる。当該閾値もまた閾値保持部４１０に保持することができる。
【０１６４】
本実施の形態もまた、先に述べた実施の形態１ないし６と同等の効果を奏することができる。さらに、本実施の形態においては、検知した列車位置に基づき、駅のホームドアの開閉制御を支援することが可能となる。また、列車と駅のホームとの間隔が大きく開いている場合には、乗客に対し、注意を喚起することが可能となる。
【０１６５】
列車位置検知装置の適用例１．
運転手運転支援および駅ホームドア開閉制御支援
以下、本発明の実施の形態１ないし９の列車位置検知装置のいずれかを、列車の停止基準位置付近の列車位置を検知し、運転手の運転支援およびホームドア開閉制御を支援する場合の適用例を示す。
【０１６６】
図１３は、駅ホームの停止基準位置から所定の距離を隔てて設置された地上装置と、列車基準位置から所定の距離を隔てて設置された車上装置の例を示す図である。
【０１６７】
この場合、タグリーダを備えた地上装置をホーム柵に設置し、ＩＣタグを備えた車上装置を車両の両側面に搭載する。なお、列車の車両数やホーム構造によって列車毎に停止位置が異なる場合には、ＩＣタグ情報に含まれる列車ＩＤ情報等関連付けて、軌道上の基準位置を予めデータベース化しておき、データベースを参照して基準位置を変更し列車位置を算出すればよい。また、地上装置を複数設置し、列車情報からいずれの地上装置で列車位置を検知すればよい。
【０１６８】
また、タグリーダを備えた車上装置を列車の両側面に搭載し、ＩＣタグを備えた地上装置をホーム柵に設置した場合は、上記を逆の処理をすればよい。
【０１６９】
列車位置検知装置の適用例２．
駅構内における列車位置検出例
図１４は、列車が駅に新入してきてから列車の位置を検知する場合の適用例を示す。この場合、タグリーダを備えた車上装置を列車の両側面に搭載し、ＩＣタグを備えた地上装置を複数設置した状態を示している。この例の場合、ＩＣタグを検知した列車位置の時間変化から列車の走行速度を求めるようにしてもよい。また、ＩＣタグの応答信号を受信し、次のＩＣタグの応答信号を受信するまでの時間を計測し、ＩＣタグ間の距離に基づいて列車の走行速度を求めるようにしてもよい。
【０１７０】
ここで得られた列車速度や列車位置はＡＴＯ（自動列車制御装置）やＴＡＳＣ（列車自動停止装置）などの列車制御装置へ出力してもよい。
【０１７１】
列車位置検知装置の適用例３．
駅間における列車位置検出例
図１５は、列車の走行位置と停止位置を検知し列車の運行を支援する場合の適用例を示す。この場合、タグリーダを備えた車上装置を列車の両側面に搭載し、ＩＣタグを備えた複数の地上装置が鉄道線路に沿って設置された状態を示している。列車が駅間を走行中に、地上装置のＩＣタグから列車位置を検知し、ＡＴＯ（自動列車制御装置）やＴＡＳＣ（列車自動停止装置）などの列車運行制御装置へ出力してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１７２】
本発明は、鉄道事業において列車の運行の制御、特に、駅のホームドアのための列車位置検知等に利用することができ、有用である。
【符号の説明】
【０１７３】
１ 地上装置、２ 車上装置、１１ タグリーダ、１１ａ アンテナ部、１１ｂ アンテナ部、１２ ＩＣタグ情報記憶部、１３ 列車検知部、１４ メモリ部（データベース部）、１５ ＩＣタグ位置算出部、１６ 列車位置算出部、１７ 列車停止検知部、１８ 監視部、１９ 表示部、２１ａ ＩＣタグ、２１ｂ ＩＣタグ、４１ タグリーダ、４３ａ ＩＣタグ、４３ｂ ＩＣタグ、５１ タグリーダ、５２ａ ＩＣタグ、５２ｂ ＩＣタグ、６１ タグリーダ、６２ａ ＩＣタグ、６２ｂ ＩＣタグ、６２ｃ ＩＣタグ、７１ タグリーダ、７２ ＩＣタグ、８１ タグリーダ、８２ ＩＣタグ、１００ 地上装置、１０１ 監視部、１０２ 閾値保持部、１０３ 列車ドア開閉検知部、３００ 地上装置、３０１ａ ＩＣタグ、３０１ｂ ＩＣタグ、３０２ 列車ドア開閉検知部、４００ 車上装置、４０１ タグリーダ、４０１ａ アンテナ部、４０１ｂ アンテナ部、４０２ ＩＣタグ情報記憶部、４０３ 地上装置検知部、４０４ メモリ部（データベース部）、４０５ ＩＣタグ位置算出部、４０６ 列車位置算出部、４０７ 列車停止検知部、４０８ 監視部、４０９ 表示部、４１０ 閾値保持部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車に搭載された車上装置、および、地上に設置された地上装置を有する列車位置検知装置であって、
前記車上装置は、所定の電波である呼出信号を受信して当該呼出信号に応答して所定の情報を含んだ応答信号を電波発信する電波発信機を備え、
前記地上装置は、
アンテナ部を含んで前記呼出信号を発信して前記応答信号を受信する電波送受信機と、
前記応答信号に含まれる前記所定の情報に基づいて前記電波発信機を同定することで列車の存在を検知する検知部と、
前記電波送受信機が受信した前記応答信号に基づいて、前記電波発信機の前記電波受信機に対する相対位置を算出する電波発信機位置算出部と、
前記電波発信機位置算出部が算出した相対位置と、前記応答信号の前記所定の情報に含まれる前記電波発信機の前記列車における搭載位置に関する情報に基づいて前記列車の列車位置を算出する列車位置算出部と、を備えた、列車位置検知装置。
【請求項２】
前記地上装置は、さらに、相異なる時刻において前記列車位置算出部が算出した複数の列車位置の差に基づいて、前記列車の停止を検知する列車停止検知部を備える、請求項１に記載の列車位置検知装置。
【請求項３】
前記電波送受信機の前記アンテナ部は、複数のアンテナを互いに所定の間隔で配してなり、
前記電波発信機位置算出部は、前記複数のアンテナそれぞれが受信した前記応答信号における位相差に基づいて、前記電波発信機の前記電波受信機に対する相対位置を算出する、請求項１に記載の列車位置検知装置。
【請求項４】
前記車上装置は、複数の前記電波発信機を備え、
前記地上装置の前記電波送受信機の前記アンテナ部は、単一のアンテナを配してなり、
前記電波発信機位置算出部は、前記単一のアンテナが発信した呼出信号に対する応答である応答信号を、前記複数の電波発信機それぞれから受信し、
前記複数の電波発信機からの複数の応答信号の間の位相差に基づいて、前記電波発信機の前記電波受信機に対する相対位置を算出する、請求項１に記載の列車位置検知装置。
【請求項５】
前記電波発信機位置算出部は、前記呼出信号を発信してから前記呼出信号に応答した前記応答信号を受信するまでの時間間隔に基づいて、前記電波発信機の前記電波受信機に対する相対位置を算出する、請求項１に記載の列車位置検知装置。
【請求項６】
前記電波発信機は、ＩＣタグであり、
前記電波送受信機は、タグリーダである、請求項１に記載の列車位置検知装置。
【請求項７】
列車に搭載された車上装置、および、地上に設置された地上装置を有する列車位置検知装置であって、
前記地上装置は、
所定の電波である呼出信号を受信して当該呼出信号に応答して所定の情報を含んだ応答信号を電波発信する電波発信機を備え、
前記車上装置は、
アンテナ部を含んで前記呼出信号を発信して前記応答信号を受信する電波送受信機と、
前記応答信号に含まれる前記所定の情報に基づいて前記電波発信機を同定することで前記地上装置の存在を検知する検知部と、
前記電波送受信機が受信した前記応答信号に基づいて、前記電波発信機の前記電波受信機に対する相対位置を算出する電波発信機位置算出部と、
前記電波発信機位置算出部が算出した相対位置と、前記応答信号の前記所定の情報に含まれる前記電波発信機の設置位置に関する情報基づいて前記列車の列車位置を算出する列車位置算出部と、を備えた、列車位置検知装置。
【請求項１】
列車に搭載された車上装置、および、地上に設置された地上装置を有する列車位置検知装置であって、
前記車上装置は、所定の電波である呼出信号を受信して当該呼出信号に応答して所定の情報を含んだ応答信号を電波発信する電波発信機を備え、
前記地上装置は、
アンテナ部を含んで前記呼出信号を発信して前記応答信号を受信する電波送受信機と、
前記応答信号に含まれる前記所定の情報に基づいて前記電波発信機を同定することで列車の存在を検知する検知部と、
前記電波送受信機が受信した前記応答信号に基づいて、前記電波発信機の前記電波受信機に対する相対位置を算出する電波発信機位置算出部と、
前記電波発信機位置算出部が算出した相対位置と、前記応答信号の前記所定の情報に含まれる前記電波発信機の前記列車における搭載位置に関する情報に基づいて前記列車の列車位置を算出する列車位置算出部と、を備えた、列車位置検知装置。
【請求項２】
前記地上装置は、さらに、相異なる時刻において前記列車位置算出部が算出した複数の列車位置の差に基づいて、前記列車の停止を検知する列車停止検知部を備える、請求項１に記載の列車位置検知装置。
【請求項３】
前記電波送受信機の前記アンテナ部は、複数のアンテナを互いに所定の間隔で配してなり、
前記電波発信機位置算出部は、前記複数のアンテナそれぞれが受信した前記応答信号における位相差に基づいて、前記電波発信機の前記電波受信機に対する相対位置を算出する、請求項１に記載の列車位置検知装置。
【請求項４】
前記車上装置は、複数の前記電波発信機を備え、
前記地上装置の前記電波送受信機の前記アンテナ部は、単一のアンテナを配してなり、
前記電波発信機位置算出部は、前記単一のアンテナが発信した呼出信号に対する応答である応答信号を、前記複数の電波発信機それぞれから受信し、
前記複数の電波発信機からの複数の応答信号の間の位相差に基づいて、前記電波発信機の前記電波受信機に対する相対位置を算出する、請求項１に記載の列車位置検知装置。
【請求項５】
前記電波発信機位置算出部は、前記呼出信号を発信してから前記呼出信号に応答した前記応答信号を受信するまでの時間間隔に基づいて、前記電波発信機の前記電波受信機に対する相対位置を算出する、請求項１に記載の列車位置検知装置。
【請求項６】
前記電波発信機は、ＩＣタグであり、
前記電波送受信機は、タグリーダである、請求項１に記載の列車位置検知装置。
【請求項７】
列車に搭載された車上装置、および、地上に設置された地上装置を有する列車位置検知装置であって、
前記地上装置は、
所定の電波である呼出信号を受信して当該呼出信号に応答して所定の情報を含んだ応答信号を電波発信する電波発信機を備え、
前記車上装置は、
アンテナ部を含んで前記呼出信号を発信して前記応答信号を受信する電波送受信機と、
前記応答信号に含まれる前記所定の情報に基づいて前記電波発信機を同定することで前記地上装置の存在を検知する検知部と、
前記電波送受信機が受信した前記応答信号に基づいて、前記電波発信機の前記電波受信機に対する相対位置を算出する電波発信機位置算出部と、
前記電波発信機位置算出部が算出した相対位置と、前記応答信号の前記所定の情報に含まれる前記電波発信機の設置位置に関する情報基づいて前記列車の列車位置を算出する列車位置算出部と、を備えた、列車位置検知装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−３７３７１（Ｐ２０１１−３７３７１Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８６３６４（Ｐ２００９−１８６３６４）
【出願日】平成２１年８月１１日（２００９．８．１１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１１日（２００９．８．１１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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