移動体長計測装置及びそれを用いた列車運行管理システム
【課題】移動体側方に設置した物体検知センサを用いて停止時にも移動体長の範囲が検出可能な移動体長計測装置及びそれを利用した列車運行管理システムを提供する。
【解決手段】移動体長計測装置は少なくとも３箇所以上の物体検知センサを有し、そのセンサ位置間距離は大小二つの距離となるよう配置し、移動体長の最小及び最大長を推定し、センサ設置位置間距離は、大きい方の距離が最大想定移動体長より大きいかまたは小さい方の距離が最小想定移動体長以下となるように配置し、センサ検出区間進入時、及び脱出時の瞬間速度または検出区間走行中の平均速度を推定し、前記瞬間速度、前記平均速度、最大加速度、最大減速度、最高速度のうち少なくとも一つを用いて移動体長の最小及び最大長を推定し、列車運行管理システムは移動体長計測装置を用いて列車長を推定し、画面上への列車存在範囲を表示する。
【解決手段】移動体長計測装置は少なくとも３箇所以上の物体検知センサを有し、そのセンサ位置間距離は大小二つの距離となるよう配置し、移動体長の最小及び最大長を推定し、センサ設置位置間距離は、大きい方の距離が最大想定移動体長より大きいかまたは小さい方の距離が最小想定移動体長以下となるように配置し、センサ検出区間進入時、及び脱出時の瞬間速度または検出区間走行中の平均速度を推定し、前記瞬間速度、前記平均速度、最大加速度、最大減速度、最高速度のうち少なくとも一つを用いて移動体長の最小及び最大長を推定し、列車運行管理システムは移動体長計測装置を用いて列車長を推定し、画面上への列車存在範囲を表示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行中の移動体の長さを計測する移動体長計測装置に関わり、特に鉄道車両の移動体長計測装置と前記移動体長計測装置を用いた運行管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
走行中の移動体の長さを計測する装置に関しては、走行方向に２箇所の物体検知センサを設置し、その設置位置２箇所のセンサ間距離と通過時間差を利用して走行速度を推定し、１箇所の物体検知センサの検知開始−終了時刻差に上記走行速度を乗じて移動体長を推定する装置が広く知られている（図１参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１には、センサ間距離を移動体の速度変化が小さくなるような距離（１．５ｍ程度）に設定することで等速または等加速度運動を仮定し、２地点間の平均速度から移動体長を推定する装置が開示されている。また、移動体の前方にドップラー効果あるいは光学的な空間フィルタを用いた速度センサを設置して連続的に速度を検出し、その速度を検知開始時刻−終了時刻で積分することにより移動体長を計測する装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、センサ間距離を予想最大移動体長より長く設置し、センサで個別に移動体の通過時刻差を検出し、この二つの時刻差の調和平均を用いて移動体長を求める計測装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１８０６１１号公報
【特許文献２】特開平１０−２６００１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２に挙げたシステムでは、いずれも等加速度運動を仮定しているが、上記装置を鉄道車両に適用した場合、信号機等の外的要因、あるいは内的要因により停止を想定する必要がある。また、特許文献１に挙げたように、前方から連続的に速度を検知する方法は、移動体長計測時間中に常に移動体前面を見通せる位置に速度検知装置を設置する必要があり、列車のように複数の鉄道車両を連結して長い移動体長をもつものの計測には適切な設置位置が決定できないという問題点がある。
【０００７】
上記の問題点に鑑み、本発明は、移動体側方に設置した物体検知センサを用いて停止時にも移動体長の範囲が検出可能な移動体長計測装置及びそれを利用した列車運行管理システム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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の移動体長計測装置は、少なくとも３箇所以上の物体検知センサを移動体の進行方向側方に有し、前記物体検知センサのセンサ設置位置間距離はそれぞれ異なり大小二つの距離となるよう配置し、前記物体検知センサにより前記移動体の到着時刻及び通過時刻を検知して移動体長の最小値及び最大値を推定する。
【０００９】
さらに、前記センサ設置位置間距離は、大きい方の距離が最大想定移動体長より大きいかまたは小さい方の距離が最小想定移動体長以下となるように配置する。また、前記物体検知センサの検出区間進入時、及び脱出時の瞬間速度または検出区間走行中の平均速度を推定し、前記瞬間速度、前記平均速度、最大加速度、最大減速度、最高速度のうち少なくとも一つを用いて移動体長の最小値及び最大値を推定する。
【００１０】
さらに、本発明の列車運行管理システムは、上記移動体長計測装置を用いて、列車長を推定する列車長計測装置を備え、前記推定された列車長を用いて画面上へ列車存在区間を表示する表示手段または前記列車存在区間を判定して現場設備を制御する制御判定手段を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明を用いることによって、簡便な地上設備のみによって精度よく移動体長、またはその範囲を推定することが可能となる。また、列車の種類によらず計測区間を走行した列車の列車長が推定可能となり、列車運行管理システムでの安全性を向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は二つの物体検知センサによる計測物理量を示した基本原理図である。
【図２】図２は本発明の移動体長計測装置の実施例である。
【図３】図３は移動体の速度変化と移動体長の関係を示したグラフである。
【図４】図４は移動体の最大長、最小長の算出方法を示したグラフである。
【図５】図５は停止が発生した際の移動体の最大長、最小長の算出方法を示したグラフである。
【図６】図６は本発明の移動体長計測装置の別の実施例である。
【図７】図７は本発明の移動体長計測装置を用いた運行管理システムの例である。
【図８】図８は運行管理システムの画面例である。
【図９】図９はセンサ間距離Ｌが移動体長Ｘより小さい場合の列車の速度変化を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明による移動体長計測装置およびそれを用いた列車運行管理システムの実施の形態を、図面を参照して説明する。以下では、移動体として鉄道車両を用いたシステムについて述べる。
【００１４】
図１は本発明を説明するにあたり、二つの物体検知センサを用いて計測可能な物理量を示した基本原理図である。移動体の進行方向に対して手前側から順にセンサＡ（始点側）、センサＢ（終点側）を配置し、そのセンサ間距離をＬ[m]、移動体長をＸ[m]とする。このときセンサＡの到達時刻、通過時刻、センサＢの到達時刻、通過時刻をそれぞれtAin、tAout、tBin、tBoutとする。このとき物体検知センサはそれぞれ物体検知時にパルスとして存在を検知する。
【００１５】
物体検知センサは物体検知パルスを取得できれば、超音波センサ、赤外線センサ、レーザセンサなどを用いてよい。適切な物体検知がなされればセンサＡ検知パルスからはtAin及びtAout、センサＢ検知パルスからはtBin及びtBoutを取得でき、それらの時刻からセンサＡ通過時間ΔtA＝tAout−tAin、センサＢ通過時間ΔtB＝tBout−tBin、また移動体の先頭側通過時間Δtin＝tBin−tAin、末尾側通過時間Δtout＝tBout−tAoutがそれぞれ算出できる。
【００１６】
このとき、移動体の走行速度が一定と仮定できれば走行速度Ｖ＝Ｌ／ΔtinまたはＶ＝Ｌ／Δtoutとなり、移動体長Ｘ＝Ｖ・ΔtAまたはＸ＝Ｖ・ΔtBとして移動体長が推定できることとなる。ただし、実際の移動体走行、特に鉄道車両が列車として走行したときを考えると、信号の影響等により車両長計測区間中でも停止する可能性があり、走行速度を一定とみなすことは難しい。よって走行速度が変化しても車両長を高精度で計測する手段が必要となる。
【実施例１】
【００１７】
図２は、本発明の移動体長計測装置２０１の実施例１である。２０１は移動体長計測装置、２０２は移動体長計測対象の移動体であり、移動体２０２の進行方向に対して手前側から順にセンサＡ１、センサＡ２、センサＢを配置し、センサＡ１、センサＡ２間のセンサ間距離をl[m]、センサＡ２、センサＢのセンサ間距離をＬ[m]、求めたい移動体長をＸ[m]とする。各センサは図１に示した物体検知センサと同一のものを利用し、移動体２０２として鉄道車両を計測する場合には、車両の切れ目ごとにセンサ検知パルスが切れるように計測区間の側方に設置しており、移動体長計測装置２０１は車両個々の長さである車両長を計測するものとする。また、移動体２０２のセンサＡ１の到達時刻、通過時刻、センサＡ２の到達時刻、通過時刻、センサＢの到達時刻、通過時刻をそれぞれtA1in、tA1out、tA2in、tA2out、tBin、tBoutとする。
【００１８】
ここで、センサ間距離l[m]は十分に短く、センサＡ１到着時刻tA1inからセンサＡ２到着時刻tA2in間、及びセンサＡ１通過時刻tA1outからセンサＡ２通過時刻tA2out間での移動体２０２の移動は一定速度とみなせる程度の距離とする。センサＡ１とセンサＡ２間でのセンサ間距離は、移動体長Ｘ[m]の想定最小長よりも十分に小さい。このとき、センサＡ１、センサＡ２の設置位置はともに始点Ａであるとみなし、始点Ａの到着時の瞬間速度をＶain、始点Ａの通過時の瞬間速度をＶaoutとすると、以下の（式１）、（式２）により瞬間速度は求まる。
【数１】
【数２】
【００１９】
始点Ａの到着時刻tAin、通過時刻tAoutは、tA1in≦tAin≦tA2in、tA1out≦tAout≦tA2outを満たせばどのような値をとってもよいものとし、時刻tAinにおける移動体２０２の瞬間速度をＶain、時刻tAoutにおける移動体２０２の瞬間速度をＶaoutとして定める。
【００２０】
センサ間距離Ｌ[m]は想定される最大車両長よりも長くとるものとする。最大車両長は鉄道車両が走行する線路のもっとも回転半径が小さいカーブを通過する際に、車両の線路に対する横方向の存在位置が車両限界を超えない条件から定まる。通常日本国内では２５[m]〜３０[m]である。
【００２１】
図２では移動体２０２の進行方向手前側の位置ＡにセンサＡ１、センサＡ２を配置したが、位置ＢにセンサＢ１、センサＢ２を設置してもよい。以下では、移動体長計測装置２０１によって移動体２０２の移動体長Ｘ[m]の範囲を推定する方法について説明する。
【００２２】
図３は移動体２０２の速度変化と移動体長の関係を示したグラフである。グラフ３０１は横軸に時刻、縦軸に速度をとったグラフであり、曲線３０２は移動体２０２の速度変化を表す。移動体長Ｘ[m]は、グラフ３０１上では時刻tAinから時刻tAout、または時刻tBinから時刻tBoutまで速度変化３０２を積分した値に等しくなる。またセンサ間距離Ｌ[m]は、グラフ３０１上では時刻tAinから時刻tBin、または時刻tAoutから時刻tBoutまで速度変化３０２を積分した値に等しくなる。すなわち距離Ｌ−Ｘ[m]は、時刻tAoutから時刻tBinまで速度変化３０２を積分した値に等しくなる。
【００２３】
移動体２０２の速度変化３０２は直接計測することはできないが、（式１）（式２）により時刻tAin、時刻tAoutでの瞬間速度を計測可能であり、グラフ３０１上ではそれぞれ(tAin,Ｖain)、（tAout,Ｖaout）として表すことができる。このとき速度変化３０２の積分の想定しうる最大値、最小値がそれぞれ曲線３０３、曲線３０４のように存在し、最大長曲線３０３、最小長曲線３０４ともに(tAin,Ｖain)、（tAout,Ｖaout）を通過することが拘束条件となる。
【００２４】
図４は、移動体２０２の最大長曲線３０３、最小長曲線３０４の算出方法を示したグラフである。前提として車両の最大加速度α（α＞０）、最大減速度−β（β＞０）、最高速度Ｖmaxが与えられているものとする。ここで計測対象とする車両の種類があらかじめわかっている場合、その車両の仕様値であるα、β、Ｖmaxを用い、車両の種類がわかっていない場合、想定しうる車両の最大のα、β、Ｖmaxを用いる。まず区間[tAin,tAout]間の最大長曲線３０３の導出方法について考える。図３で示した拘束条件(tAin,Ｖain)通過をみたし、最も速度が大のときが最大長となることを考えると、この条件を満たす時刻tにおける速度変化３０２v(t)の式は最大加速度αで加速したときの速度であるから以下の（式３）として表される。
【数３】
【００２５】
また、拘束条件(tAout,Ｖaout)通過を満たすためには、同様に最大減速度−βにて減速したときの速度であるから、以下の（式４）として表される。
【数４】
【００２６】
一方で、
【数５】
を満たす必要がある。よってv(t)は（式３）（式４）（式５）を全て同時に満たしている必要があるため、これを条件式にすると以下（式６）として表される。
【数６】
【００２７】
（式６）でMin()は、()内のうち最小のものを選択する関数である。（式６）の右辺をグラフ上で表したものが図４の最大長曲線３０３（ただし[tAin,tAout]）である。
【００２８】
同様に最小長曲線３０４の導出方法について考える。拘束条件、速度の最小値は0（＝停止）であることを考えると、最小長の条件式は以下（式７）で表すことができる。
【数７】
【００２９】
（式７）でMax()は、()内のうち最大のものを選択する関数である。（式７）の左辺をグラフ上で表したものが図４の最小長曲線３０４（ただし[tAin,tAout]）である。（式６）（式７）の両辺を区間[tAin,tAout]で積分すると移動体長X[m]の範囲は以下（式８）となる。
【数８】
【００３０】
ここでtAoutが十分に大きく、最大長曲線３０３がv＝Ｖmax、最小長曲線３０４がv＝0を含むようなケースを考える。このときグラフ４０１に示した領域４０５,領域４０６,領域４０７,領域４０８の面積をそれぞれS_４０５,S_４０６,S_４０７,S４０８とすると、それぞれ以下の通りとなる。
【数９】
【００３１】
このとき（式８）は以下（式１０）となる。
【数１０】
【００３２】
ここで移動体２０２の先頭が地点Ａを通過したのち末尾が地点Ａを通過しきらずにT秒停止するケースを考える。このときの移動体２０２の最大長、最小長の算出方法を示したグラフを図５に示す。図５のグラフ５０２に示すように停止時にはtAoutのみT加算され、このときの移動体長の範囲を（式１１）に示す。
【数１１】
【００３３】
（式１１）と（式１０）を比較すると、最小値X_AMINは変化しないものの、最大値X_AMAXは停止時間の分Ｖmax・Tだけ大きくなっている。このことは停止時間が大きくなるほど最大値X_AMAXも大きくなり、結果Ｘのとりうる値も増えることを意味している。実際には移動体長Ｘの長さが（式１０）（式１１）とで同一にもかかわらず、その範囲が増えてしまうということは停止時には移動体長Ｘの推定精度が悪化することを意味している。すなわち、一地点でセンサＡ１,センサＡ２を用いて移動体長を計測する方式では、地点Ａで移動体２０２が停止した場合に推定精度が悪化する。
【００３４】
再び図３に戻り、第３の物体検知センサであるセンサＢの利用方法について、区間[tAout,tBin]間の最大長曲線３０３、最小長曲線３０４の導出方法を考える。拘束条件(tAout,Ｖaout)通過をみたし、最も速度が大のときが最大長となることを考慮すると、この条件を満たす時刻tにおける速度変化３０２v(t)の式は、最大加速度αで加速したときの速度であるから以下の（式１２）として表される。
【数１２】
【００３５】
一方で、v(t)≦Ｖmaxを満たす必要があるから、これを条件式にすると、以下（式１３）として表される。
【数１３】
【００３６】
同様に最小長曲線３０４の導出方法について考える。拘束条件、速度の最小値は0（＝停止）であることを考えると、最小長の条件式は以下（式１４）で表すことができる。
【数１４】
【００３７】
（式１３）（式１４）の両辺を区間[tAout,tBin]で積分すると[tAout,tBin]の移動体２０２の移動距離L−X[m]の範囲は以下（式１５）となる。
【数１５】
【００３８】
（式１５）を変形して移動体長X[m]の式として表すと、以下（式１６）のようになる。
【数１６】
【００３９】
ここで（式１６）のXの最大値側であるL−L_X_MINに着目する。tBinとtAoutとの差が小さい場合、L_X_MINも小さくなり、０に近づく。しかし、このとき同様に積分区間が小さくなることからL_X_MAXも0に近づく。結果としてtBinとtAoutの差が小さいときには（式１６）によりXのとりうる範囲が小さくなり、高精度に移動体長Ｘの推定が可能となる。
【００４０】
一方で、tBinとtAoutの差が大きい場合を考える。センサ間距離ＬがＸより大きい場合、前述したように（式１５）が成立し変形して（式１６）となる。ここで、センサ間距離ＬがＸより小さい場合を考える。このときの列車の速度変化を表したものを図９に示す。図９は、図３と同様に９０１は横軸に時刻、縦軸に速度をとったグラフであり、曲線９０２は移動体２０２の速度変化を表す。移動体長Ｘ[m]は、図３と同様にグラフ９０１上では時刻tAinから時刻tAout、または、時刻tBinから時刻tBoutまで速度変化９０２を積分した値に等しくなる。
【００４１】
また、センサ間距離Ｌ[m]についても、図３と同様に、グラフ９０１上では時刻tAinから時刻tBin、または時刻tAoutから時刻tBoutまで速度変化９０２を積分した値に等しくなる。図３と異なるのは、tBinとtAoutの順序が変わった点、すなわち距離Ｘ−Ｌ[m]が、時刻tBinから時刻tAoutまで速度変化９０２を積分した値に等しくなっている点である。このとき速度変化９０２の積分の想定しうる最大値、最小値はそれぞれ、図３の場合と同様とすると、tAin、tAoutの位置関係は変化しないことから（式８）については同様に成立する。一方でX−L[m]の範囲については、以下の（式１７）で表すことができる。
【数１７】
【００４２】
（式１７）を変形して移動体長X[m]の式として表すと、以下（式１８）のようになる。
【数１８】
【００４３】
ここで（式１８）の最大値側について考察する。tBinとtAoutの差が大きい場合（式１７）の積分式からわかるようにL_X_MAX’’は単純に増加することとなり、最大値は上限を持たない。一方で（式１６）においては、L_X_MINは（tAout,Ｖaout）から最大減速度で速度０まで減速した場合の距離となり、その大きさはＶaout2/2β固定となる。よってtBinとtAoutの差がどんなに大きくなってもXの最大値はLより小さい一定値をとることとなり、tBinとtAoutが長くなることによって精度が悪化しない。
【００４４】
物理的に（式１８）（式１６）の違いを考えると、（式１８）では、tBinとtAoutの差が大きい場合、それが停止なのか、移動体長が長いのか区別がつかないことを意味する。一方で、（式１６）の場合はセンサ間距離が移動体長よりも大きいことが前提となっているため、tBinとtAoutの差が大きい場合は停止であることが決定できる。
【００４５】
以上のように、センサ間距離が移動体長よりも大きいことにより（式１６）に表されるように停止時でも上限を備えた最大値が計算されることにより移動体長Ｘの推定が可能となることがわかった。最終的には（式８）（式１６）の二つの条件式を同時に満たす範囲が移動体長Ｘの範囲として求まる。すなわち、
【００４６】
移動体長Ｘの最小値＝Max(X_AMIN,L−L_X_MAX)
移動体長Ｘの最大値＝Min(X_AMAX,L−L_X_MIN)となる。
【００４７】
またセンサ間距離が移動体長よりも小さい場合であっても、tBinとtAoutの差が小さければ、（式１８）においてL_X_MIN’’、L_X_MAX’’ともに０に近づく（（式１７）の積分式による）ため、移動体長Ｘの推定誤差が小さくなる。すなわち、第３の物体検知センサを用いることにより、（式８）（式１８）の二つの条件式を同時に満たす範囲として移動体長Ｘの範囲を絞り込むことができる。すなわち、
【００４８】
移動体長Ｘの最小値＝Max(X_AMIN,L_X_MIN’’＋L)
移動体長Ｘの最大値＝Min(X_AMAX,L_X_MAX’’＋L)となる。
【００４９】
移動体長計測装置２０１は、移動体長Ｘの最小値、最大値だけでなく、移動体長として最小値から最大値の範囲に含まれる移動体長を一意に出力してもよい。例えば、最大値を移動体長として出力することにより、外部のシステムでは車両の占有区間を大きめに認識し、車両の占有区間内では作業を行わない、転てつ器などの現場機器の制御を行わないなどより安全側にたった判断をすることが可能となる。
【実施例２】
【００５０】
図６は、本発明の移動体長計測装置６０１の実施例２である。６０１は移動体長計測装置、２０２は移動体長計測対象の移動体であり、移動体２０２の進行方向に対して手前側から順にセンサＡ１、センサＡ２、センサＢ１、センサＢ２を配置し、センサＡ１、センサＡ２間のセンサ間距離をl1[m]、センサＡ２、センサＢ１のセンサ間距離をＬ[m]、センサＢ１、センサＢ２間のセンサ間距離をl2[m]、求めたい移動体長をＸ[m]とする。実施例１と同様にセンサ間距離l1,l2[m]は十分に短く、始点Ａ、終点Ｂでの到着、通過時の瞬間速度は実施例１で示した方法と同様に求まるものとする。
【００５１】
グラフ６０２は移動体２０２の速度変化と移動体長の関係を示したグラフである。グラフ６０２は横軸に時刻、縦軸に速度をとったグラフであり、始点Ａでの到着時刻、通過時刻、終点Ｂでの到着時刻、通過時刻それぞれの時刻、瞬間速度は速度変化３０２上の点で(tAin,Ｖain)、（tAout,Ｖaout）、(tBin,Ｖbin)、（tBout,Ｖbout）として表すことができる。また、速度変化の積分の想定しうる最大値、最小値がそれぞれ曲線６０４、曲線６０５のように存在し、最大長曲線６０４、最小長曲線６０５がともに(tAin,Ｖain)、（tAout,Ｖaout）、(tBin,Ｖbin)、（tBout,Ｖbout）を通過することが拘束条件となる。
【００５２】
このとき実施例１と同様に車両の最大加速度α（α＞０）、最大減速度−β（β＞０）、最高速度Ｖmaxが与えられている場合において、移動体長Ｘが満たす範囲の条件式を考える。
【００５３】
地点Ａにおいては、実施例１とまったく同様に（式８）が成立する。地点Ａ−Ｂ間においては新たに(tBin,Ｖbin)を通過する拘束条件が追加されるため、（式１３）（式１４）は以下の（式１９）（式２０）に置き換わる。
【数１９】
【数２０】
【００５４】
（式１９）（式２０）の両辺を区間[tAout,tBin]で積分すると[tAout,tBin]の移動体２０２の移動距離L−X[m]の範囲は以下（式２１）となる。
【数２１】
【００５５】
（式２１）を変形して移動体長X[m]の式として表すと、以下（式２２）のようになる。
【数２２】
【００５６】
（式２２）は（式１６）に比べて(tBin,Ｖbin)を通過する拘束条件が追加されたため、（式１６）よりもより狭い範囲で推定が可能となる。
【００５７】
地点Ｂにおいては、瞬間速度が算出可能となったことから、実施例１と同様に以下の（式２３）が成立する。
【数２３】
【００５８】
以上のように、地点Ｂに物体検知センサを追加することにより、（式１６）の条件が（式２２）のように狭い範囲となり、（式２３）が条件式として追加される。最終的には（式８）（式２２）（式２３）の二つの条件式を同時に満たす範囲が移動体長Ｘの範囲として求まる。すなわち、
【００５９】
移動体長Ｘの最小値＝Max(X_AMIN,L−L_X_MAX’,X_BMIN)
移動体長Ｘの最大値＝Min(X_AMAX,L−L_X_MIN’,X_BMAX)となる。
【００６０】
実施例１に比べて条件式が増えることによって、さらに移動体長Ｘの範囲が絞り込めることとなる。移動体長計測装置６０１は移動体長Ｘの最小値、最大値だけでなく、移動体長として最小値から最大値の範囲に含まれる移動体長を一意に出力してもよい。
【００６１】
物体検知センサの数を増やすことにより、さらに条件式が増え、最も精度が高い地点での移動体長の計測結果を利用することが可能となる。
【実施例３】
【００６２】
図７は、実施例１または実施例２で示した移動体長計測装置７０３を用いた運行管理システム７０１の例を示したものである。７０１は運行管理システム、７０２は列車長計測対象となる列車、７０３は移動体長計測装置、７０４は列車長計測装置、７０５は現場設備、７０６は連動装置である。移動体長計測装置７０３は列車７０２を構成する車両１台ごとの車両長を計測する。
【００６３】
列車長計測装置７０４は、移動体長計測装置７０３からある一定時間間隔以内に受け取った車両長、あるいは車両長の範囲を一つの列車７０２とみなし、前記車両長または車両長の範囲に車両間の距離（標準的な連結器を基準に一定値を定める、例えば1[m]など）を加算して列車長、あるいは列車長の範囲を推定する。運行管理システム７０１の運行管理装置７０７は、列車長計測装置７０４から受け取った列車長と列車７０２の位置、あるいは列車の進路上の推定位置から列車７０２の存在区間を判断する。ここで、列車の位置は、複数箇所に移動体長計測装置７０３を配置することによっても把握可能である。判断した列車の在線区間に基づき連動装置７０６を介して現場設備７０５に指示を与え、例えば、信号機の現示変更、踏み切りの開閉、転てつ器の制御等を行う。
【００６４】
図８は、運行管理システム７０１における画面例を示したものである。画面８０１において８０２は列車、８０３は線路配線図、８０４は表示メッセージ例である。列車８０２は移動体長計測装置７０３、及び列車長計測装置７０４によって得られた進行方向と列車長を画面８０１上で表示する。また列車長の推定結果から線路配線図８０３上の各地点での列車８０２の存在有無がわかるため、表示メッセージ８０４のように列車８０２の存在区間での制御指示メッセージを表示することも可能である。
【符号の説明】
【００６５】
２０１ 移動体長計測装置
２０２ 移動体
３０１ グラフ
３０２ 速度変化
３０３ 最大長曲線
３０４ 最小長曲線
４０１ グラフ
４０５ 領域
４０６ 領域
４０７ 領域
４０８ 領域
５０２ グラフ
６０１ 移動体長計測装置
６０２ グラフ
６０４ 最大長曲線
６０５ 最小長曲線
７０１ 列車運行管理システム
７０２ 列車
７０３ 移動体長計測装置
７０４ 列車長計測装置
７０５ 現場設備
７０６ 連動装置
７０７ 運行管理装置
８０１ 画面
８０２ 列車
８０３ 線路配線図
８０４ 表示メッセージ
９０１ グラフ
９０２ 速度変化
９０３ 最小長曲線
９０４ 最大長曲線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行中の移動体の長さを計測する移動体長計測装置に関わり、特に鉄道車両の移動体長計測装置と前記移動体長計測装置を用いた運行管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
走行中の移動体の長さを計測する装置に関しては、走行方向に２箇所の物体検知センサを設置し、その設置位置２箇所のセンサ間距離と通過時間差を利用して走行速度を推定し、１箇所の物体検知センサの検知開始−終了時刻差に上記走行速度を乗じて移動体長を推定する装置が広く知られている（図１参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１には、センサ間距離を移動体の速度変化が小さくなるような距離（１．５ｍ程度）に設定することで等速または等加速度運動を仮定し、２地点間の平均速度から移動体長を推定する装置が開示されている。また、移動体の前方にドップラー効果あるいは光学的な空間フィルタを用いた速度センサを設置して連続的に速度を検出し、その速度を検知開始時刻−終了時刻で積分することにより移動体長を計測する装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、センサ間距離を予想最大移動体長より長く設置し、センサで個別に移動体の通過時刻差を検出し、この二つの時刻差の調和平均を用いて移動体長を求める計測装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１８０６１１号公報
【特許文献２】特開平１０−２６００１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２に挙げたシステムでは、いずれも等加速度運動を仮定しているが、上記装置を鉄道車両に適用した場合、信号機等の外的要因、あるいは内的要因により停止を想定する必要がある。また、特許文献１に挙げたように、前方から連続的に速度を検知する方法は、移動体長計測時間中に常に移動体前面を見通せる位置に速度検知装置を設置する必要があり、列車のように複数の鉄道車両を連結して長い移動体長をもつものの計測には適切な設置位置が決定できないという問題点がある。
【０００７】
上記の問題点に鑑み、本発明は、移動体側方に設置した物体検知センサを用いて停止時にも移動体長の範囲が検出可能な移動体長計測装置及びそれを利用した列車運行管理システム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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の移動体長計測装置は、少なくとも３箇所以上の物体検知センサを移動体の進行方向側方に有し、前記物体検知センサのセンサ設置位置間距離はそれぞれ異なり大小二つの距離となるよう配置し、前記物体検知センサにより前記移動体の到着時刻及び通過時刻を検知して移動体長の最小値及び最大値を推定する。
【０００９】
さらに、前記センサ設置位置間距離は、大きい方の距離が最大想定移動体長より大きいかまたは小さい方の距離が最小想定移動体長以下となるように配置する。また、前記物体検知センサの検出区間進入時、及び脱出時の瞬間速度または検出区間走行中の平均速度を推定し、前記瞬間速度、前記平均速度、最大加速度、最大減速度、最高速度のうち少なくとも一つを用いて移動体長の最小値及び最大値を推定する。
【００１０】
さらに、本発明の列車運行管理システムは、上記移動体長計測装置を用いて、列車長を推定する列車長計測装置を備え、前記推定された列車長を用いて画面上へ列車存在区間を表示する表示手段または前記列車存在区間を判定して現場設備を制御する制御判定手段を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明を用いることによって、簡便な地上設備のみによって精度よく移動体長、またはその範囲を推定することが可能となる。また、列車の種類によらず計測区間を走行した列車の列車長が推定可能となり、列車運行管理システムでの安全性を向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は二つの物体検知センサによる計測物理量を示した基本原理図である。
【図２】図２は本発明の移動体長計測装置の実施例である。
【図３】図３は移動体の速度変化と移動体長の関係を示したグラフである。
【図４】図４は移動体の最大長、最小長の算出方法を示したグラフである。
【図５】図５は停止が発生した際の移動体の最大長、最小長の算出方法を示したグラフである。
【図６】図６は本発明の移動体長計測装置の別の実施例である。
【図７】図７は本発明の移動体長計測装置を用いた運行管理システムの例である。
【図８】図８は運行管理システムの画面例である。
【図９】図９はセンサ間距離Ｌが移動体長Ｘより小さい場合の列車の速度変化を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明による移動体長計測装置およびそれを用いた列車運行管理システムの実施の形態を、図面を参照して説明する。以下では、移動体として鉄道車両を用いたシステムについて述べる。
【００１４】
図１は本発明を説明するにあたり、二つの物体検知センサを用いて計測可能な物理量を示した基本原理図である。移動体の進行方向に対して手前側から順にセンサＡ（始点側）、センサＢ（終点側）を配置し、そのセンサ間距離をＬ[m]、移動体長をＸ[m]とする。このときセンサＡの到達時刻、通過時刻、センサＢの到達時刻、通過時刻をそれぞれtAin、tAout、tBin、tBoutとする。このとき物体検知センサはそれぞれ物体検知時にパルスとして存在を検知する。
【００１５】
物体検知センサは物体検知パルスを取得できれば、超音波センサ、赤外線センサ、レーザセンサなどを用いてよい。適切な物体検知がなされればセンサＡ検知パルスからはtAin及びtAout、センサＢ検知パルスからはtBin及びtBoutを取得でき、それらの時刻からセンサＡ通過時間ΔtA＝tAout−tAin、センサＢ通過時間ΔtB＝tBout−tBin、また移動体の先頭側通過時間Δtin＝tBin−tAin、末尾側通過時間Δtout＝tBout−tAoutがそれぞれ算出できる。
【００１６】
このとき、移動体の走行速度が一定と仮定できれば走行速度Ｖ＝Ｌ／ΔtinまたはＶ＝Ｌ／Δtoutとなり、移動体長Ｘ＝Ｖ・ΔtAまたはＸ＝Ｖ・ΔtBとして移動体長が推定できることとなる。ただし、実際の移動体走行、特に鉄道車両が列車として走行したときを考えると、信号の影響等により車両長計測区間中でも停止する可能性があり、走行速度を一定とみなすことは難しい。よって走行速度が変化しても車両長を高精度で計測する手段が必要となる。
【実施例１】
【００１７】
図２は、本発明の移動体長計測装置２０１の実施例１である。２０１は移動体長計測装置、２０２は移動体長計測対象の移動体であり、移動体２０２の進行方向に対して手前側から順にセンサＡ１、センサＡ２、センサＢを配置し、センサＡ１、センサＡ２間のセンサ間距離をl[m]、センサＡ２、センサＢのセンサ間距離をＬ[m]、求めたい移動体長をＸ[m]とする。各センサは図１に示した物体検知センサと同一のものを利用し、移動体２０２として鉄道車両を計測する場合には、車両の切れ目ごとにセンサ検知パルスが切れるように計測区間の側方に設置しており、移動体長計測装置２０１は車両個々の長さである車両長を計測するものとする。また、移動体２０２のセンサＡ１の到達時刻、通過時刻、センサＡ２の到達時刻、通過時刻、センサＢの到達時刻、通過時刻をそれぞれtA1in、tA1out、tA2in、tA2out、tBin、tBoutとする。
【００１８】
ここで、センサ間距離l[m]は十分に短く、センサＡ１到着時刻tA1inからセンサＡ２到着時刻tA2in間、及びセンサＡ１通過時刻tA1outからセンサＡ２通過時刻tA2out間での移動体２０２の移動は一定速度とみなせる程度の距離とする。センサＡ１とセンサＡ２間でのセンサ間距離は、移動体長Ｘ[m]の想定最小長よりも十分に小さい。このとき、センサＡ１、センサＡ２の設置位置はともに始点Ａであるとみなし、始点Ａの到着時の瞬間速度をＶain、始点Ａの通過時の瞬間速度をＶaoutとすると、以下の（式１）、（式２）により瞬間速度は求まる。
【数１】
【数２】
【００１９】
始点Ａの到着時刻tAin、通過時刻tAoutは、tA1in≦tAin≦tA2in、tA1out≦tAout≦tA2outを満たせばどのような値をとってもよいものとし、時刻tAinにおける移動体２０２の瞬間速度をＶain、時刻tAoutにおける移動体２０２の瞬間速度をＶaoutとして定める。
【００２０】
センサ間距離Ｌ[m]は想定される最大車両長よりも長くとるものとする。最大車両長は鉄道車両が走行する線路のもっとも回転半径が小さいカーブを通過する際に、車両の線路に対する横方向の存在位置が車両限界を超えない条件から定まる。通常日本国内では２５[m]〜３０[m]である。
【００２１】
図２では移動体２０２の進行方向手前側の位置ＡにセンサＡ１、センサＡ２を配置したが、位置ＢにセンサＢ１、センサＢ２を設置してもよい。以下では、移動体長計測装置２０１によって移動体２０２の移動体長Ｘ[m]の範囲を推定する方法について説明する。
【００２２】
図３は移動体２０２の速度変化と移動体長の関係を示したグラフである。グラフ３０１は横軸に時刻、縦軸に速度をとったグラフであり、曲線３０２は移動体２０２の速度変化を表す。移動体長Ｘ[m]は、グラフ３０１上では時刻tAinから時刻tAout、または時刻tBinから時刻tBoutまで速度変化３０２を積分した値に等しくなる。またセンサ間距離Ｌ[m]は、グラフ３０１上では時刻tAinから時刻tBin、または時刻tAoutから時刻tBoutまで速度変化３０２を積分した値に等しくなる。すなわち距離Ｌ−Ｘ[m]は、時刻tAoutから時刻tBinまで速度変化３０２を積分した値に等しくなる。
【００２３】
移動体２０２の速度変化３０２は直接計測することはできないが、（式１）（式２）により時刻tAin、時刻tAoutでの瞬間速度を計測可能であり、グラフ３０１上ではそれぞれ(tAin,Ｖain)、（tAout,Ｖaout）として表すことができる。このとき速度変化３０２の積分の想定しうる最大値、最小値がそれぞれ曲線３０３、曲線３０４のように存在し、最大長曲線３０３、最小長曲線３０４ともに(tAin,Ｖain)、（tAout,Ｖaout）を通過することが拘束条件となる。
【００２４】
図４は、移動体２０２の最大長曲線３０３、最小長曲線３０４の算出方法を示したグラフである。前提として車両の最大加速度α（α＞０）、最大減速度−β（β＞０）、最高速度Ｖmaxが与えられているものとする。ここで計測対象とする車両の種類があらかじめわかっている場合、その車両の仕様値であるα、β、Ｖmaxを用い、車両の種類がわかっていない場合、想定しうる車両の最大のα、β、Ｖmaxを用いる。まず区間[tAin,tAout]間の最大長曲線３０３の導出方法について考える。図３で示した拘束条件(tAin,Ｖain)通過をみたし、最も速度が大のときが最大長となることを考えると、この条件を満たす時刻tにおける速度変化３０２v(t)の式は最大加速度αで加速したときの速度であるから以下の（式３）として表される。
【数３】
【００２５】
また、拘束条件(tAout,Ｖaout)通過を満たすためには、同様に最大減速度−βにて減速したときの速度であるから、以下の（式４）として表される。
【数４】
【００２６】
一方で、
【数５】
を満たす必要がある。よってv(t)は（式３）（式４）（式５）を全て同時に満たしている必要があるため、これを条件式にすると以下（式６）として表される。
【数６】
【００２７】
（式６）でMin()は、()内のうち最小のものを選択する関数である。（式６）の右辺をグラフ上で表したものが図４の最大長曲線３０３（ただし[tAin,tAout]）である。
【００２８】
同様に最小長曲線３０４の導出方法について考える。拘束条件、速度の最小値は0（＝停止）であることを考えると、最小長の条件式は以下（式７）で表すことができる。
【数７】
【００２９】
（式７）でMax()は、()内のうち最大のものを選択する関数である。（式７）の左辺をグラフ上で表したものが図４の最小長曲線３０４（ただし[tAin,tAout]）である。（式６）（式７）の両辺を区間[tAin,tAout]で積分すると移動体長X[m]の範囲は以下（式８）となる。
【数８】
【００３０】
ここでtAoutが十分に大きく、最大長曲線３０３がv＝Ｖmax、最小長曲線３０４がv＝0を含むようなケースを考える。このときグラフ４０１に示した領域４０５,領域４０６,領域４０７,領域４０８の面積をそれぞれS_４０５,S_４０６,S_４０７,S４０８とすると、それぞれ以下の通りとなる。
【数９】
【００３１】
このとき（式８）は以下（式１０）となる。
【数１０】
【００３２】
ここで移動体２０２の先頭が地点Ａを通過したのち末尾が地点Ａを通過しきらずにT秒停止するケースを考える。このときの移動体２０２の最大長、最小長の算出方法を示したグラフを図５に示す。図５のグラフ５０２に示すように停止時にはtAoutのみT加算され、このときの移動体長の範囲を（式１１）に示す。
【数１１】
【００３３】
（式１１）と（式１０）を比較すると、最小値X_AMINは変化しないものの、最大値X_AMAXは停止時間の分Ｖmax・Tだけ大きくなっている。このことは停止時間が大きくなるほど最大値X_AMAXも大きくなり、結果Ｘのとりうる値も増えることを意味している。実際には移動体長Ｘの長さが（式１０）（式１１）とで同一にもかかわらず、その範囲が増えてしまうということは停止時には移動体長Ｘの推定精度が悪化することを意味している。すなわち、一地点でセンサＡ１,センサＡ２を用いて移動体長を計測する方式では、地点Ａで移動体２０２が停止した場合に推定精度が悪化する。
【００３４】
再び図３に戻り、第３の物体検知センサであるセンサＢの利用方法について、区間[tAout,tBin]間の最大長曲線３０３、最小長曲線３０４の導出方法を考える。拘束条件(tAout,Ｖaout)通過をみたし、最も速度が大のときが最大長となることを考慮すると、この条件を満たす時刻tにおける速度変化３０２v(t)の式は、最大加速度αで加速したときの速度であるから以下の（式１２）として表される。
【数１２】
【００３５】
一方で、v(t)≦Ｖmaxを満たす必要があるから、これを条件式にすると、以下（式１３）として表される。
【数１３】
【００３６】
同様に最小長曲線３０４の導出方法について考える。拘束条件、速度の最小値は0（＝停止）であることを考えると、最小長の条件式は以下（式１４）で表すことができる。
【数１４】
【００３７】
（式１３）（式１４）の両辺を区間[tAout,tBin]で積分すると[tAout,tBin]の移動体２０２の移動距離L−X[m]の範囲は以下（式１５）となる。
【数１５】
【００３８】
（式１５）を変形して移動体長X[m]の式として表すと、以下（式１６）のようになる。
【数１６】
【００３９】
ここで（式１６）のXの最大値側であるL−L_X_MINに着目する。tBinとtAoutとの差が小さい場合、L_X_MINも小さくなり、０に近づく。しかし、このとき同様に積分区間が小さくなることからL_X_MAXも0に近づく。結果としてtBinとtAoutの差が小さいときには（式１６）によりXのとりうる範囲が小さくなり、高精度に移動体長Ｘの推定が可能となる。
【００４０】
一方で、tBinとtAoutの差が大きい場合を考える。センサ間距離ＬがＸより大きい場合、前述したように（式１５）が成立し変形して（式１６）となる。ここで、センサ間距離ＬがＸより小さい場合を考える。このときの列車の速度変化を表したものを図９に示す。図９は、図３と同様に９０１は横軸に時刻、縦軸に速度をとったグラフであり、曲線９０２は移動体２０２の速度変化を表す。移動体長Ｘ[m]は、図３と同様にグラフ９０１上では時刻tAinから時刻tAout、または、時刻tBinから時刻tBoutまで速度変化９０２を積分した値に等しくなる。
【００４１】
また、センサ間距離Ｌ[m]についても、図３と同様に、グラフ９０１上では時刻tAinから時刻tBin、または時刻tAoutから時刻tBoutまで速度変化９０２を積分した値に等しくなる。図３と異なるのは、tBinとtAoutの順序が変わった点、すなわち距離Ｘ−Ｌ[m]が、時刻tBinから時刻tAoutまで速度変化９０２を積分した値に等しくなっている点である。このとき速度変化９０２の積分の想定しうる最大値、最小値はそれぞれ、図３の場合と同様とすると、tAin、tAoutの位置関係は変化しないことから（式８）については同様に成立する。一方でX−L[m]の範囲については、以下の（式１７）で表すことができる。
【数１７】
【００４２】
（式１７）を変形して移動体長X[m]の式として表すと、以下（式１８）のようになる。
【数１８】
【００４３】
ここで（式１８）の最大値側について考察する。tBinとtAoutの差が大きい場合（式１７）の積分式からわかるようにL_X_MAX’’は単純に増加することとなり、最大値は上限を持たない。一方で（式１６）においては、L_X_MINは（tAout,Ｖaout）から最大減速度で速度０まで減速した場合の距離となり、その大きさはＶaout2/2β固定となる。よってtBinとtAoutの差がどんなに大きくなってもXの最大値はLより小さい一定値をとることとなり、tBinとtAoutが長くなることによって精度が悪化しない。
【００４４】
物理的に（式１８）（式１６）の違いを考えると、（式１８）では、tBinとtAoutの差が大きい場合、それが停止なのか、移動体長が長いのか区別がつかないことを意味する。一方で、（式１６）の場合はセンサ間距離が移動体長よりも大きいことが前提となっているため、tBinとtAoutの差が大きい場合は停止であることが決定できる。
【００４５】
以上のように、センサ間距離が移動体長よりも大きいことにより（式１６）に表されるように停止時でも上限を備えた最大値が計算されることにより移動体長Ｘの推定が可能となることがわかった。最終的には（式８）（式１６）の二つの条件式を同時に満たす範囲が移動体長Ｘの範囲として求まる。すなわち、
【００４６】
移動体長Ｘの最小値＝Max(X_AMIN,L−L_X_MAX)
移動体長Ｘの最大値＝Min(X_AMAX,L−L_X_MIN)となる。
【００４７】
またセンサ間距離が移動体長よりも小さい場合であっても、tBinとtAoutの差が小さければ、（式１８）においてL_X_MIN’’、L_X_MAX’’ともに０に近づく（（式１７）の積分式による）ため、移動体長Ｘの推定誤差が小さくなる。すなわち、第３の物体検知センサを用いることにより、（式８）（式１８）の二つの条件式を同時に満たす範囲として移動体長Ｘの範囲を絞り込むことができる。すなわち、
【００４８】
移動体長Ｘの最小値＝Max(X_AMIN,L_X_MIN’’＋L)
移動体長Ｘの最大値＝Min(X_AMAX,L_X_MAX’’＋L)となる。
【００４９】
移動体長計測装置２０１は、移動体長Ｘの最小値、最大値だけでなく、移動体長として最小値から最大値の範囲に含まれる移動体長を一意に出力してもよい。例えば、最大値を移動体長として出力することにより、外部のシステムでは車両の占有区間を大きめに認識し、車両の占有区間内では作業を行わない、転てつ器などの現場機器の制御を行わないなどより安全側にたった判断をすることが可能となる。
【実施例２】
【００５０】
図６は、本発明の移動体長計測装置６０１の実施例２である。６０１は移動体長計測装置、２０２は移動体長計測対象の移動体であり、移動体２０２の進行方向に対して手前側から順にセンサＡ１、センサＡ２、センサＢ１、センサＢ２を配置し、センサＡ１、センサＡ２間のセンサ間距離をl1[m]、センサＡ２、センサＢ１のセンサ間距離をＬ[m]、センサＢ１、センサＢ２間のセンサ間距離をl2[m]、求めたい移動体長をＸ[m]とする。実施例１と同様にセンサ間距離l1,l2[m]は十分に短く、始点Ａ、終点Ｂでの到着、通過時の瞬間速度は実施例１で示した方法と同様に求まるものとする。
【００５１】
グラフ６０２は移動体２０２の速度変化と移動体長の関係を示したグラフである。グラフ６０２は横軸に時刻、縦軸に速度をとったグラフであり、始点Ａでの到着時刻、通過時刻、終点Ｂでの到着時刻、通過時刻それぞれの時刻、瞬間速度は速度変化３０２上の点で(tAin,Ｖain)、（tAout,Ｖaout）、(tBin,Ｖbin)、（tBout,Ｖbout）として表すことができる。また、速度変化の積分の想定しうる最大値、最小値がそれぞれ曲線６０４、曲線６０５のように存在し、最大長曲線６０４、最小長曲線６０５がともに(tAin,Ｖain)、（tAout,Ｖaout）、(tBin,Ｖbin)、（tBout,Ｖbout）を通過することが拘束条件となる。
【００５２】
このとき実施例１と同様に車両の最大加速度α（α＞０）、最大減速度−β（β＞０）、最高速度Ｖmaxが与えられている場合において、移動体長Ｘが満たす範囲の条件式を考える。
【００５３】
地点Ａにおいては、実施例１とまったく同様に（式８）が成立する。地点Ａ−Ｂ間においては新たに(tBin,Ｖbin)を通過する拘束条件が追加されるため、（式１３）（式１４）は以下の（式１９）（式２０）に置き換わる。
【数１９】
【数２０】
【００５４】
（式１９）（式２０）の両辺を区間[tAout,tBin]で積分すると[tAout,tBin]の移動体２０２の移動距離L−X[m]の範囲は以下（式２１）となる。
【数２１】
【００５５】
（式２１）を変形して移動体長X[m]の式として表すと、以下（式２２）のようになる。
【数２２】
【００５６】
（式２２）は（式１６）に比べて(tBin,Ｖbin)を通過する拘束条件が追加されたため、（式１６）よりもより狭い範囲で推定が可能となる。
【００５７】
地点Ｂにおいては、瞬間速度が算出可能となったことから、実施例１と同様に以下の（式２３）が成立する。
【数２３】
【００５８】
以上のように、地点Ｂに物体検知センサを追加することにより、（式１６）の条件が（式２２）のように狭い範囲となり、（式２３）が条件式として追加される。最終的には（式８）（式２２）（式２３）の二つの条件式を同時に満たす範囲が移動体長Ｘの範囲として求まる。すなわち、
【００５９】
移動体長Ｘの最小値＝Max(X_AMIN,L−L_X_MAX’,X_BMIN)
移動体長Ｘの最大値＝Min(X_AMAX,L−L_X_MIN’,X_BMAX)となる。
【００６０】
実施例１に比べて条件式が増えることによって、さらに移動体長Ｘの範囲が絞り込めることとなる。移動体長計測装置６０１は移動体長Ｘの最小値、最大値だけでなく、移動体長として最小値から最大値の範囲に含まれる移動体長を一意に出力してもよい。
【００６１】
物体検知センサの数を増やすことにより、さらに条件式が増え、最も精度が高い地点での移動体長の計測結果を利用することが可能となる。
【実施例３】
【００６２】
図７は、実施例１または実施例２で示した移動体長計測装置７０３を用いた運行管理システム７０１の例を示したものである。７０１は運行管理システム、７０２は列車長計測対象となる列車、７０３は移動体長計測装置、７０４は列車長計測装置、７０５は現場設備、７０６は連動装置である。移動体長計測装置７０３は列車７０２を構成する車両１台ごとの車両長を計測する。
【００６３】
列車長計測装置７０４は、移動体長計測装置７０３からある一定時間間隔以内に受け取った車両長、あるいは車両長の範囲を一つの列車７０２とみなし、前記車両長または車両長の範囲に車両間の距離（標準的な連結器を基準に一定値を定める、例えば1[m]など）を加算して列車長、あるいは列車長の範囲を推定する。運行管理システム７０１の運行管理装置７０７は、列車長計測装置７０４から受け取った列車長と列車７０２の位置、あるいは列車の進路上の推定位置から列車７０２の存在区間を判断する。ここで、列車の位置は、複数箇所に移動体長計測装置７０３を配置することによっても把握可能である。判断した列車の在線区間に基づき連動装置７０６を介して現場設備７０５に指示を与え、例えば、信号機の現示変更、踏み切りの開閉、転てつ器の制御等を行う。
【００６４】
図８は、運行管理システム７０１における画面例を示したものである。画面８０１において８０２は列車、８０３は線路配線図、８０４は表示メッセージ例である。列車８０２は移動体長計測装置７０３、及び列車長計測装置７０４によって得られた進行方向と列車長を画面８０１上で表示する。また列車長の推定結果から線路配線図８０３上の各地点での列車８０２の存在有無がわかるため、表示メッセージ８０４のように列車８０２の存在区間での制御指示メッセージを表示することも可能である。
【符号の説明】
【００６５】
２０１ 移動体長計測装置
２０２ 移動体
３０１ グラフ
３０２ 速度変化
３０３ 最大長曲線
３０４ 最小長曲線
４０１ グラフ
４０５ 領域
４０６ 領域
４０７ 領域
４０８ 領域
５０２ グラフ
６０１ 移動体長計測装置
６０２ グラフ
６０４ 最大長曲線
６０５ 最小長曲線
７０１ 列車運行管理システム
７０２ 列車
７０３ 移動体長計測装置
７０４ 列車長計測装置
７０５ 現場設備
７０６ 連動装置
７０７ 運行管理装置
８０１ 画面
８０２ 列車
８０３ 線路配線図
８０４ 表示メッセージ
９０１ グラフ
９０２ 速度変化
９０３ 最小長曲線
９０４ 最大長曲線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３箇所以上の物体検知センサを移動体の進行方向側方に有し、前記物体検知センサのセンサ設置位置間距離はそれぞれ異なり大小二つの距離となるよう配置し、前記物体検知センサにより前記移動体の到着時刻及び通過時刻を検知して移動体長の最小値及び最大値を推定することを特徴とする移動体長計測装置。
【請求項２】
前記センサ設置位置間距離の大きい方の距離が最大想定移動体長より大きいことを特徴とする請求項１記載の移動体長計測装置。
【請求項３】
前記センサ設置位置間距離の小さい方の距離が最小想定移動体長より小さいことを特徴とする請求項１記載の移動体長計測装置。
【請求項４】
前記物体検知センサの検出区間進入時、及び脱出時の瞬間速度または検出区間走行中の平均速度を推定し、前記瞬間速度、前記平均速度、最大加速度、最大減速度、最高速度のうち少なくとも一つを用いて移動体長の最小値及び最大値を推定することを特徴とする請求項１記載の移動体長計測装置。
【請求項５】
請求項１ないし４記載の移動体長計測装置を用いて、列車長を推定する列車長計測装置を備え、前記推定された列車長を用いて画面上へ列車存在区間を表示する表示手段または前記列車存在区間を判定して現場設備を制御する制御判定手段を備えることを特徴とする列車運行管理システム。
【請求項１】
少なくとも３箇所以上の物体検知センサを移動体の進行方向側方に有し、前記物体検知センサのセンサ設置位置間距離はそれぞれ異なり大小二つの距離となるよう配置し、前記物体検知センサにより前記移動体の到着時刻及び通過時刻を検知して移動体長の最小値及び最大値を推定することを特徴とする移動体長計測装置。
【請求項２】
前記センサ設置位置間距離の大きい方の距離が最大想定移動体長より大きいことを特徴とする請求項１記載の移動体長計測装置。
【請求項３】
前記センサ設置位置間距離の小さい方の距離が最小想定移動体長より小さいことを特徴とする請求項１記載の移動体長計測装置。
【請求項４】
前記物体検知センサの検出区間進入時、及び脱出時の瞬間速度または検出区間走行中の平均速度を推定し、前記瞬間速度、前記平均速度、最大加速度、最大減速度、最高速度のうち少なくとも一つを用いて移動体長の最小値及び最大値を推定することを特徴とする請求項１記載の移動体長計測装置。
【請求項５】
請求項１ないし４記載の移動体長計測装置を用いて、列車長を推定する列車長計測装置を備え、前記推定された列車長を用いて画面上へ列車存在区間を表示する表示手段または前記列車存在区間を判定して現場設備を制御する制御判定手段を備えることを特徴とする列車運行管理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
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【図５】
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【公開番号】特開２０１３−２４６９３（Ｐ２０１３−２４６９３Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５８９８６（Ｐ２０１１−１５８９８６）
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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