説明

踏切障害物検知装置

【課題】反射レベルの変動に拘わらず、安定して物体を検知し得る踏切障害物検知装置を提供する。
【解決手段】送受信器1、2は、踏切道4を含む領域内に電波を送信し、電波に対する反射波を受信して電気信号に変換する。信号処理部3は、送受信器1、2から供給された電気信号を一定の周期でサンプリングし、予め定められた検知時間内に含まれる連続する複数回数のサンプリングにおいて、電気信号が、所定回数以上にわたって検知閾値以上のレベルを示すとき、障害物ありとする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、踏切道内に取り残された障害物をミリ波などの電波により検知する踏切障害物検知装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、ミリ波によって踏切道内に取り残された障害物を検知する踏切障害物検知装置が開発されている。このミリ波式踏切障害物検知装置は、例えば特許文献1に開示されており、天候などの外部条件に影響されにくいという優れた特性を有する。
【0003】
ミリ波式踏切障害物検知装置の優れた特性は、他にもある。従来の光式踏切障害物検知装置は、障害物がセンサ装置の光を遮断することにより障害物を検知するから、光軸同士の間隔に入り込める人間や車椅子などの小さい障害物を検知しにくいという問題があった。
【0004】
これに対して、ミリ波式踏切障害物検知装置は、ミリ波を監視領域に送出し、障害物からの反射波により検知を行うから、小さい障害物でも確実に検知することができる。もちろん、自動車のような大きな障害物も、同様に検知することができる。しかも、ミリ波式踏切障害物検知装置においては、踏切道の全領域を覆うようにミリ波を送出し、監視領域を最大限まで拡張できるので、従来の光式またはループ式の踏切障害物検知装置と異なって、監視領域に死角を生じることがない。
【0005】
このように、ミリ波式踏切障害物検知装置は、優れた特性を有するのであるが、検知の対象となる物体が、自動車、自転車などの金属構成物及び人体などの有機体を含んでいる。これらは、ミリ波に対する反射レベルが異なる。金属構成物は、反射レベルは安定しているが、人体など、水分を多く含む有機体の反射レベルは、反射レベルが低くなる傾向にあり、しかも変動し易い。このため、検知すべき物体が、検知範囲内に存在するにもかかわらず、物体なしという、誤動作を生じることがある。
【特許文献1】特開2005−234813号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の課題は、反射レベルの変動に拘わらず、安定して物体を検知し得る踏切障害物検知装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述した課題を解決するため、本発明に係る踏切障害物検知装置は、送受信器と、信号処理部とを含む。前記送受信器は、踏切道を含む領域内に電波を送信し、前記電波に対する反射波を受信して電気信号に変換する。前記信号処理部は、前記送受信器から供給された前記電気信号を一定の周期τでサンプリングし、予め定められた検知時間T内に含まれる連続するn回のサンプリングにおいて、前記電気信号が、r回以上、検知閾値以上のレベルを示すとき、障害物ありとする。
【0008】
上述したように、本発明において、信号処理部は、送受信器から供給された電気信号を一定の周期τでサンプリングし、予め定められた検知時間T内に含まれる連続するn回のサンプリングにおいて、電気信号が、r回以上、検知閾値以上のレベルを示すとき、障害物ありとするから、自動車、自転車など、反射レベルの安定した金属構成物のみならず、人体など、反射レベルが低く、かつ、不安定な有機体であっても、安定に検知することができる。
【発明の効果】
【0009】
以上述べたように、本発明によれば、反射レベルの変動に拘わらず、安定して物体を検知し得る踏切障害物検知装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明に係る踏切障害物検知装置の一実施形態を概要的に示す図である。
【図2】本発明に係る踏切障害物検知装置における送受信器の動作を示す図である。
【図3】本発明に係る踏切障害物検知装置における信号処理部のサンプリングを説明する図である。
【図4】本発明に係る踏切障害物検知装置における信号処理部の判定基準nCrについて説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
図1に図示された踏切障害物検知装置は、踏切道4に入った障害物10の有無を検知するもので、送受信器1、2と、反射板11〜13、21〜23と、信号処理部3とを備える。踏切道4は、列車61の走行する線路51(上り方向)及び列車62の走行する線路52(下り方向)と、同一平面上で交差しており、その出入り口に当たる両側に、遮断機71、81によって昇降駆動される遮断棹72、82が設けられている。図示の線路51、52の線形は、一例であって、これに限定されるものではない。障害物10には、人、車椅子、自転車又は自動車等が含まれる。
【0012】
送受信器1、2は、遮断機71、81の遮断棹72、82の内側で、且、踏切道4の外側にあって、踏切道4を挟んで、対角位置に配置されている。送受信器1、2には、それぞれ担当する放射領域(S11〜S13)、(S21〜S23)が割り当てられており、これら放射領域(S11〜S13)、(S21〜S23)に対して、電波を送信し、踏切道4内の障害物10からの反射波を受信する。電波は、好ましくは、ミリ波帯の電波を用いる。ミリ波は、周知のように、周波数が30〜300GHz(波長10〜1mm)の電波であり、極めて狭い指向性を持つ。
【0013】
送受信器1は、遮断機71のある側の隅部近傍に配置してある。送受信器1の担当する放射領域(S11〜S13)は、遮断機71の内側から、送受信器2の放射領域(S21〜S23)と隣接するまでの領域である。送受信器1の担当する放射領域(S11〜S13)は、空間的な空白領域が生じないように連続させる。
【0014】
送受信器2は、遮断機81のある側の隅部近傍に配置してある。送受信器2の担当する放射領域(S21〜S23)は、放射領域(S11〜S13)と隣接する領域から、遮断機81の内側までの領域である。送受信器2の担当する放射領域(S21〜S23)も、空間的な空白領域が生じないように連続させる。
【0015】
反射板11〜13は、踏切道4を挟んで送受信器1と対向するように設けられる。これらの反射板11〜13は、送受信器1から放射された電波を、送受信器1に向けて反射するものである。もう一組の反射板21〜23は、踏切道4を挟んで送受信器2と対向するように設けられる。この反射板21〜23は、送受信器2から放射された電波を、送受信器2に向けて反射する。反射板11〜13、21〜23からの反射波が検知されないとき、送受信器1、2が故障状態であると判定する。この判定は、信号処理部3によって行われる。
【0016】
信号処理部3は、送受信器1、2に接続され、外部から供給される動作条件信号S1に基づき、送受信器1、2の動作を制御すると共に、送受信器1、2において受信した反射波の電気信号を用いて、障害物10の有無を判定する。また、反射板11〜13、21〜23で反射された反射波の受信情報に基づいて、送受信器1、2の診断を行う自己診断機能を備える。この信号処理部3は、送受信器1、2の近傍又は所定の電気機器室等に設けられる。信号処理部3は、CPU又はマイクロプロセッサ(MPU)によって構成することができる。信号処理部3から出力される障害物の有無判定結果及び自己診断結果の検知信号S2は、例えば鉄道交通システムの運行制御を行う図示しない地上制御装置へ送出され、踏切道の遮断機の開閉や列車の運行停止等の制御に用いられる。
【0017】
本発明において、信号処理部3は、送受信器1、2から供給された電気信号を一定の周期τでサンプリングし、予め定められた検知時間T内に含まれる連続するn回のサンプリングにおいて、電気信号が、r回以上、検知閾値Vth以上のレベルを示すとき、障害物ありとする。確率統計的な表現に従えば、nCrのときに、障害物ありとするものである。次に、この点について、送受信器1、2のうち、送受信器1を代表例とし、図2〜図5を参照して以下に詳しく説明する。
【0018】
図2を参照すると、送受信器1は、自己の担当する放射領域(S11〜S13)において、空間的な空白領域が生じないように、例えば放射領域S11→S12→S13の順に、連続して電波を放射し、その反射波を受信する動作を繰り返す。受信された反射波は、送受信器1において、電気信号に変換され、信号処理部3に供給される。
【0019】
信号処理部3では、送受信器1から供給された電気信号を、一定の周期τでサンプリングする。図3は、縦軸にサンプリング毎の反射レベルを示し、横軸に距離をとってある。サンプリング数は、全体で20回である。もっとも、サンプリング数は多い方がよい。図3では、図2の物体10の存在する位置に対応する距離において、反射レベルが高くなっている。図4は、障害物を距離と反射レベルとの関係で捉えた図3を、時間と反射レベルとの関係に引きなおしたものである。
【0020】
図4に示したサンプリング列において、予め定められた検知時間T内に含まれる連続するn回のサンプリング中、電気信号が、r回以上、検知閾値Vth以上のレベルを示すとき、障害物ありとする。回数nは、検知時間Tとサンプリング周期τとに関して、
n=T/τ
と表される。具体例として、検知時間T=3秒、サンプリング周期τ=750msとした場合、n=4とになる。
【0021】
回数rについては、検知すべき物体の性質に起因して生じる反射レベルの変動及び電波障害などに起因するノイズレベルなどを考慮して定める。例えば、n=4とした具体例の場合、自動車と人との反射レベルの違い、及び、ノイズレベルを考慮し、r=2のように設定する。r=1では、ノイズレベルが一瞬上昇した場合にも障害物ありとする誤検知が生じることがあるので、r≠1でなければならない。
【0022】
上述の条件は、確率統計学的表現によれば、4C2と表される。即ち、連続する4回のサンプリングにおいて、反射レベルが、2回以上、検知閾値Vthを超えたときに、障害物ありとする。図4は、検知時間T=3秒、サンプリング周期τ=750msで、15回のサンプリングが行われた例を示しており、検知時間T=3秒内に含まれる連続する4回のサンプリング群D1〜D15のそれぞれにおいて、4C2が判断される。サンプリング群D1〜D15は、1サンプリング周期の遅れを以って、順次に連なる。
【0023】
図4を見ると、サンプリング群D13では、n=4回のサンプリング中、検知閾値Vth以上のレベルを示す回数r=1であり、4C2の条件を満たしていない。よって、信号処理部3は障害物なしの判定をする。これに対して、サンプリング群D14、D15では、n=4回のサンプリング中、検知閾値Vth以上のレベルを示す回数r=2であり、4C2の条件を満たしている。よって、信号処理部3は障害物ありの判定をし、その検知信号S2(図1参照)を出力する。
【0024】
上述したように、信号処理部3は、送受信器1から供給された電気信号を一定の周期τでサンプリングし、予め定められた検知時間T内に含まれる連続するn回のサンプリングにおいて、電気信号が、r回以上、検知閾値Vth以上のレベルを示すとき、障害物ありとするから、自動車、自転車など、反射レベルの安定した金属構成物のみならず、人体など、反射レベルが低く、かつ、不安定な有機体であっても、安定に検知することができる。
【0025】
検知閾値Vthは、回数n、rが設定された条件下では、検知すべき物体の性質などに応じた反射レベルを考慮し、所定の回数rが得られるようにすればよい。
【0026】
説明は省略するが、上述した動作は、送受信器12でも同様に行われる。なお、送受信器11、2による測距機能や、信号処理部33の信号処理方式は、特許文献1などで既に知られている技術をそのまま適用できる。
【符号の説明】
【0027】
1、2 送受信器
3 信号処理部
10 障害物

【特許請求の範囲】
【請求項1】
送受信器と、信号処理部とを含む踏切障害物検知装置であって、
前記送受信器は、踏切道を含む領域内に電波を送信し、前記電波に対する反射波を受信して電気信号に変換するものであり、
前記信号処理部は、前記送受信器から供給された前記電気信号を一定の周期τでサンプリングし、予め定められた検知時間T内に含まれる連続するn回のサンプリングにおいて、前記電気信号が、r回以上、検知閾値以上のレベルを示すとき、障害物ありとする、
踏切障害物検知装置。
【請求項2】
請求項1に記載された踏切障害物検知装置であって、r≠1である踏切障害物検知装置。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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