踏切障害物検知装置

【課題】検知領域に隣接する非検知領域に送信されたサイドローブの反射波による誤検知を抑制し、踏切道内における障害物の有無を安定して検知することのできる踏切障害物検知装置を提供する。
【解決手段】踏切障害物検知装置1は、踏切道10に設定された検知領域S(S1a〜S1c,S2a〜S2c)及びこれに隣接する非検知領域(S1x,S2x)に電波を送信するとともに、送信した電波の反射波を受信する送受信機2,3を含む。そして、踏切障害物検知装置1は、検知領域である領域S1a、S2aに送信された電波の反射波である第1の反射波と、非検知領域S1x,S2xに送信された電波の反射波である第2の反射波との両方に基づいて、検知領域Sである領域S1a,S2aにおける障害物の有無を判定する。

【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を用いて検知する踏切障害物検知装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来からミリ波などの電波を利用して、踏切道内に取り残された人、車椅子、自転車及び自動車などの障害物を検知する踏切障害物検知装置が知られている。この種の踏切障害物検知装置は、電波を検知領域に送信し、送信した電波の障害物による反射波によって障害物の検知を行うため、障害物の大小にかかわらず、踏切道内における障害物の有無を検知することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2001−325690号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記従来の踏切障害物検知装置は、一般に、送信アンテナによって前記検知領域に向けて電波を送信するように構成されている。しかし、上記検知領域に隣接する非検知領域にも前記電波のサイドローブが送信される場合があり、この非検知領域に例えば電波の反射率が比較的高い物体が存在すると、上記サイドローブの反射波によって非検知領域にある物体を障害物として誤検知してしまうおそれがあった。
本発明は、このような実情に着目してなされたものであり、送信された電波の反射波によって障害物の有無を検知する構成において、検知領域に隣接する非検知領域に送信される、前記電波のサイドローブに対する反射波による誤検知を抑制し、踏切道内における障害物の有無を安定して検知することのできる踏切障害物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】
【0005】
本発明の一側面による踏切障害物検知装置は、踏切道に設定された検知領域及びこの検知領域に隣接する非検知領域に電波を送信するとともに、送信された電波の反射波を受信する送受信機と、前記検知領域に向けて送信された電波の反射波である第1の反射波及び前記非検知領域に向けた送信された電波の反射波である第2の反射波に基づいて前記検知領域内における障害物の有無を判定する障害物検知部と、を含む。
【発明の効果】
【0006】
上記踏切障害物検知装置によれば、検知領域に向けて送信した電波の反射波だけではなく、検知領域に隣接する非検知領域に向けて送信した電波の反射波をも考慮して検知領域内における障害物の有無を検知するので、送信された電波を反射した物体が検知領域内に存在するか非検知領域内に存在するかを判別することができ、特に非検知領域に送信されたサイドローブの反射波による誤検知を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本発明の一実施形態による踏切障害物検知装置の全体構成を示す図である。
【図2】上記踏切障害物検知装置の送受信機の構成を概念的に示す図である。
【図3】上記踏切障害物検知装置の制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図4】上記制御装置の信号処理部による上記送受信機から入力されたビート信号の解析・処理結果(ビート周波数(距離)−反射レベル)の一例を示す図である。
【図5】上記制御装置の障害物検知部が実行する処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態による踏切障害物検知装置の全体構成を示している。この踏切障害物検知装置1は、列車T1,T2の走行する線路51,52と道路53(破線で示す)とが交差する踏切道10内における障害物の有無を検知するものであり、図1に示すように、踏切道10の近傍に配置された第1送受信器2及び第2送受信器3と、複数の反射板4a〜4c及び5a〜5cと、第1送受信器2及び第2送受信器3に接続された制御装置6と、を含む。
【0009】
本実施形態において、踏切障害物検知装置1は、図1中にハッチングで示された矩形領域を、障害物の検知を行う障害物検知領域(以下単に「検知領域」という)Sとし、この検知領域S内に物体が存在する場合に当該物体を障害物として検知する。検知領域Sとしては、例えば踏切道10のうち、当該踏切道10に設置された一対の遮断機の遮断棹(図示省略)で挟まれた領域とすることができる。
【0010】
第1送受信器2及び第2送受信器3は、図1に示すように、平面視において踏切道10を挟んで互いに対角に位置するように配置されている。具体的には、第1送受信器2は、踏切道10の一方の出入口近傍で、かつ、踏切道10に直交する方向における一方の側方に(換言すれば、検知領域Sの左上隅部の外側に)配置され、第2送受信器3は、踏切道10の他方の出入口近傍で、かつ、踏切道10に直交する方向における他方の側方に(換言すれば、検知領域Sの右下隅部の外側に)配置されている。
【0011】
図2は、第1送受信機2及び第2送受信機3の構成を概念的に示す図である。
図2に示すように、第1送受信機2及び第2送受信機3は、送信部11と、送信アンテナ12a〜12c,12xと、受信アンテナ13a〜13c,13xと、受信部14と、を含む。
送信部11は、送信アンテナ12a〜12c,12xを介して、周波数をスイープさせた電波(検知ビーム)を送信する。送信される電波(検知ビーム)は、特に制限されないが、本実施形態においては周波数帯域が30〜300GHz(波長10〜1nm)のミリ波を用いている。ここで、送信部11は、送信アンテナ12a〜12cによって検知領域Sに向けて電波を送信し、送信アンテナ12xによって検知領域Sに隣接する領域、すなわち、障害物(物体)の有無を検知する必要のない非検知領域に向けて電波を送信する。
【0012】
受信部14は、受信アンテナ13a〜13c,13xを介して、送信部11から送信された電波(検知ビーム)の物体による反射波を受信し、受信した反射波と送信部11からの送信波とを合成してビート信号を生成する。受信アンテナ13a〜13c,13xは、送信アンテナ12a〜12c,12xに対応しており、検知領域Sに向けて送信された電波(検知ビーム)の反射波は受信アンテナ13a〜13cによって受信され、検知領域Sに隣接する非検知領域に向けて送信された電波の反射波は受信アンテナ13dによって受信されるようになっている。受信部14によって生成されるビート信号には、物体(反射物)までの距離に応じた反射波の位相遅れが含まれており、この位相遅れ(換言すれば、物体までの距離)は、ビート信号における送信波と反射波との周波数差(ビート周波数)から算出することができる。したがって、送信された電波を反射した物体までの距離とビート周波数とは相関している。
【0013】
図1に戻って、第1送受信機2は、扇形状の領域S1a〜S1c及びS1x(一点鎖線で示す)のそれぞれに電波を送信するとともに送信した電波の反射波を受信してビート信号を生成する。同様に、第2送受信器3は、扇形状の領域S2a〜S2c及びS2x(一点鎖線で示す)に電波を送信するとともに送信した電波の反射波を受信してビート信号を生成する。なお、領域S1x及び領域S2xが上記非検知領域に相当する。
【0014】
例えば、第1送受信器2は、領域S1x→S1a→S1b→S1cの順に電波を送信するとともにその反射波を受信してビート信号を生成し、第2送受信器3は、領域S2c→S2b→S2a→S2xの順に電波を送信するとともにその反射波を受信してビート信号を生成する。領域S1a〜S1c及び領域S2a〜S2cは、空間的な空白領域が生じないように連続させてあり、これにより、検知領域Sの全体にわたって電波(検知ビーム)が送信される。
【0015】
第1送受信器2、第2送受信機3は、それぞれ領域S1a〜S1c及びS1x,領域S2a〜S2c及びS2xへの電波の送信を周期的(すなわち、所定の検知周期毎)に繰り返して行い、その結果、生成されるビート信号を制御装置6に出力する。
【0016】
反射板4a〜4cは、それぞれ踏切道10を挟んで第1送受信器2と対向するように設けられており、第1送受信器2から送信された電波を第1送受信器2に向けて反射する。反射板5a〜5cは、それぞれ踏切道10を挟んで第2送受信器3と対向するように設けられており、第2送受信器3から送信された電波を第2送受信部3に向けて反射する。なお、図からも明らかなように、反射板4a〜4c,5a〜5cは検知領域Sの外側に配置されており、これら反射板による反射波は障害物の検知には用いられない。
【0017】
制御装置6は、外部から入力された作動条件に基づいて第1送受信機2及び第2送受信機3の作動を制御するとともに、第1送受信機2及び第2送受信機3からビート信号を入力する。そして、入力されたビート信号を解析・処理し、ビート信号の解析・処理結果に基づいて障害物の有無の判定及び第1送受信部2及び第2送受信部3の故障診断を行う。
【0018】
図3は、制御装置6の概略構成を示すブロック図である。
図3に示すように、制御装置6は、第1送受信機2及び第2送受信機3から入力されたビート信号を解析・処理する信号処理部61と、第1送受信器2及び第2送受信器3の故障診断を行う故障診断部62と、検知領域S内における障害物の有無を判定する障害物検知部63と、を含む。
故障診断部62による故障診断の結果及び障害物検知部63による障害物の有無の判定結果を含む検知信号は、外部の装置、例えば最寄り駅の駅装置や列車の運行制御を行う地上制御装置(いずれも図示省略)へと出力され、駅係員に障害物の除去や踏切障害物検知装置1の修理等を促し、また、踏切道10に設置された遮断機(図示省略)の駆動や列車T1,T2の運行停止等の制御に用いられる。
【0019】
信号処理部61は、第1送受信部2及び第2送受信部3から入力したビート信号を解析・処理し、領域S1a〜S1c,S1x,S2a〜S2c,S2xのそれぞれについて、ビート周波数(すなわち、距離)ごとの反射波の信号レベル(以下単に「反射レベル」という場合もある)を求める。
【0020】
図4は、第1送受信部2から入力したビート信号に対する信号処理部61による解析・処理結果(ビート周波数(距離)−反射レベル)の一例を示している。図4に示された例は、領域S1aに電波を送信したときのビート信号の解析・処理結果(以下単に「領域S1aの解析・処理結果」という。他の領域についても同じ。)を示しているが、領域S1b,S1cの解析・処理結果及び第2送受信機3から電波が送信される領域S2a〜S2cの解析・処理結果についても同様である。
【0021】
図4において、検知領域Sの外側にある反射レベルP1は、反射板4aによる反射波の信号レベルを示している。また、領域S1a内に物体が存在する場合には、反射レベルPaのように、反射レベルP1以外にも、あらかじめ設定された閾値THよりも大きな反射レベルが存在する。なお、非検知領域である領域S1x及び領域S2xについては、反射板による反射波の信号レベルが存在しないが、当該領域内に物体が存在する場合には、同様に、上記閾値THよりも大きな反射レベルが存在することになる。
【0022】
故障診断部62は、信号処理部61によるビート信号の解析・処理結果に基づき、定期的に第1送受信機2及び第2送受信機3の故障診断を行う。
第1送受信機2については、例えば、領域S1a〜S1cの各解析・処理結果において、上記閾値THを超える反射レベルがあり、かつ、その反射レベルが反射板4a〜4cのそれぞれまでの距離に対応するものである場合、換言すれば、反射板4a〜4cによる反射波を確認できた場合に、故障診断部62は、第1送受信機2が正常に動作している(すなわち、故障なし)と判定する。同様に、第2送受信機3については、領域S2a〜S2cの各解析・処理結果において、上記閾値THを超える反射レベルがあり、かつ、その反射レベルが反射板5a〜5cのそれぞれまでの距離に対応するものである場合に、換言すれば、反射板5a〜5cによる反射波を確認できた場合に、故障診断部62は、第2送受信機3が正常に動作している(すなわち、故障なし)と判定する。なお、全ての反射板による反射波を確認できない場合には、故障診断部62は、第1送受信機2及び/又は第2送受信3が故障していると判定する。
【0023】
障害物検知部63は、信号処理部61によるビート信号の解析・処理結果に基づき検知領域S内における障害物の有無を判定する。
具体的には、非検知領域(領域S1x,S2x)に隣接していない領域S1b,S1c,S2b及びS2cに関し、障害物検知部63は、当該領域の解析・処理結果において、反射板による反射波の信号レベル(反射板の反射レベル)以外に、上記閾値THよりも大きい反射レベルが存在する場合、更に言えば、反射板よりも手前側の検知領域Sに対応するビート周波数の範囲内に上記閾値THよりも大きい反射レベルが存在する場合に、当該領域内(すなわち、検知領域S内)に障害物があると判定する。
【0024】
一方、非検知領域(領域S1x,S2x)に隣接する領域S1a、領域S2aに関し、障害物検知部63は、当該領域の解析・処理結果において反射板の反射レベル以外に上記閾値THよりも大きな反射レベルが存在する場合であっても、直ちに当該領域内(すなわち、検知領域S内)に障害物があるとは判定しない。領域S1a,領域S2aの解析・処理結果には、隣接する非検知領域(S1x,S2x)に送信されたサイドローブの反射波が含まれている可能性があり、このサイドローブを反射した上記非検知領域に存在する物体を障害物として誤検知してしまうおそれがあるためである。
このような誤検知は、不要な列車の運行停止等を招いたり、非検知領域への新たな装置(保安設備等)の設置に対する制約となったりするため、可能な限りなくすことが望まれる。
【0025】
そこで、障害物検知部63は、領域S1a、領域S2aについては、当該領域の解析・処理結果だけではなく、それぞれに隣接する非検知領域である領域S1x、領域S2xの解析・処理結果も考慮して当該領域内(すなわち、検知領域S内)における障害物の有無を判定する。
【0026】
図5は、障害物検知部63によって実行される領域S1aに関する障害物の有無の判定処理を示すフローチャートであり、例えば上記検知周期ごとに実行される。
なお、領域S2aについても同様であり、領域S2aに関する障害物の有無の判定処理とする場合には、以下の説明における「領域S1a」を「領域S2a」に、「領域S1x」を「領域S2x」に置き換えればよい。
【0027】
ステップS1では、領域S1aに向けて送信した電波の反射波の中に上記閾値THを超える信号レベルの反射波(反射板による反射波を除く)が存在するか否か、すなわち、領域S1aの解析・処理結果において、反射板の反射レベル以外に上記閾値THよりも大きい反射レベルが存在するか否かを判定する。そして、領域S1aの解析・処理結果において、反射板の反射レベル以外にも上記閾値THよりも大きい反射レベルが存在すればステップS2に進み、反射板の反射レベル以外に上記閾値THよりも大きい反射レベルが存在しなければステップS6に進む。
【0028】
ステップS2では、領域S1aに隣接する領域S1xに向けて送信した電波の反射波の中に上記閾値THよりも大きい信号レベルの反射波が存在するか否か、すなわち、非検知領域である領域S1xの解析・処理結果において、上記閾値THよりも大きい反射レベルが存在するか否かを判定する。そして、上記閾値THよりも大きい反射レベルが存在すればステップS3に進み、上記閾値THよりも大きい反射レベルが存在しなければステップS5に進む。
【0029】
ステップS3では、両反射波、すなわち、ステップS1,S2において上記閾値THよりも信号レベルの大きい反射波が同一の物体による反射波であるか否かを判定する。例えば、領域S1aの解析・処理結果における上記閾値THよりも大きい反射レベルのビート周波数と、領域S1xの解析・処理結果における上記閾値THよりも大きい反射レベルのビート周波数と、が一致し、かつ、両解析・処理結果(波形)が相似形である場合に、両反射波は、第1送受信機2(第2送受信機3)からビート周波数に対応した距離だけ離れた位置にある同一の物体による反射波であると判定する。
そして、両反射波が同一の物体による反射波であると判定した場合にはステップS4に進み、それ以外はステップS5に進む。
【0030】
但し、ステップS3における判定は上記方法に限るものではなく、両領域の解析・処理結果に基づき両反射波が同一の物体による反射波であるか否かを判定できれば、どのような方法を用いてもよい。例えば、領域S1aと領域S1xの両方に電波を送信したときの解析・処理結果と、領域S1aと領域S1xのそれぞれに電波を送信したときの解析・処理結果と、を比較して同一の物体による反射波であるか否かを判定してもよい。
なお、両解析・処理結果(波形)が相似形である場合は、少なくとも上記閾値THよりも大きい反射レベルのビート周波数を挟んだ所定範囲(ビート周波数範囲)における波形が相似形であればよい。また、両解析・処理結果において上記閾値THよりも大きい反射レベルのビート周波数同士が一致し、かつ、両解析・処理結果(波形)が相似形である状態が所定時間以上継続している場合に、両反射波が同一の物体による反射波であると判定してもよい。
【0031】
ステップS4では、上記両反射波の信号レベルを比較する。そして、領域S1aに送信した電波の反射波の信号レベル(>閾値TH)が、領域S1xに送信した電波の反射波の信号レベル(>閾値TH)以上であればステップS5に進み、領域S1aに送信した電波の反射波の信号レベル(>閾値TH)が領域S1xに送信した電波の反射波の信号レベル(>閾値TH)未満であればステップS6に進む。
ステップS5では、領域S1aに障害物があると判定する。
ステップS6では、領域S1aに障害物がないと判定する。
【0032】
このように、障害物検知部63は、非検知領域に隣接する領域S1a(S2a)に関して、領域S1a(S2a)に送信された電波に対する反射波(反射板による反射波を除く)の信号レベル(反射レベル)が上記閾値TH以下である場合には、他の領域と同様、当該領域内(すなわち、検知領域S内)に障害物がないと判定する(ステップS1→S6)。
【0033】
また、障害物検知部63は、領域S1a(S2a)に送信された電波に対する反射波(反射板による反射波を除く)の信号レベル(反射レベル)が上記閾値THよりも大きく、かつ、領域S1a(S2a)に隣接する非検知領域である領域S1x(S2x)に送信された電波に対する反射波の信号レベルが上記閾値TH以下である場合には、当該領域内(すなわち、検知領域S内)に障害物があると判定する(ステップS1→S2→S5)。
【0034】
また、障害物検知部63は、領域S1a(S2a)に送信された電波に対する反射波の信号レベルと、隣接する非検知領域である領域S1x(S2x)に送信された電波に対する反射波の信号レベルとの両方が上記閾値THよりも大きい場合には、両反射波が同一の物体による反射波であるか否かを判定する。そして、両反射波が同一の物体による反射波でないと判定した場合には、当該領域内(すなわち、検知領域S内)に障害物があると判定する(ステップS1〜S3→S5)。この場合、検知領域Sに含まれる領域S1a(領域S2a)と非検知領域である領域S1x(領域S2x)とのそれぞれに物体が存在すると考えられるからである。
【0035】
一方、両反射波が同一の物体による反射波である場合には、障害物検知部63は、さらに上記両反射波の信号レベルの大きさを比較する。そして、領域S1a(S2a)に送信された電波に対する反射波の信号レベルが、領域S1x(S2x)に送信された電波に対する反射波の信号レベル以上であれば、領域S1a(S2a)内に障害物があると判定し(ステップS1〜S5)、領域S1a(S2a)に送信された電波に対する反射波の信号レベルよりも領域S1x(S2x)に送信された電波に対する反射波の信号レベルの方が大きければ当該領域に障害物がない(非検知領域に物体がある)と判定する(ステップS1〜S4→S6)。上記両反射波のうち信号レベルの小さい方の反射波は、当該領域に向けて送信された電波(メインローブ)の反射波ではなく、隣接する領域に向けて送信された電波のサイドローブの反射波であると考えられるからである。
【0036】
本実施形態による踏切障害物検知装置1によれば、非検知領域に隣接する領域S1a、領域S2aについては、当該領域の解析・処理結果だけではなく、それぞれに隣接する非検知領域である領域S1x、領域S2xの解析・処理結果も考慮して検知領域S内における障害物の有無を判定する。これにより、反射波がメインローブに対するものであるかサイドローブに対するものであるか、換言すれば、送信した電波(検知ビーム)を反射した物体が検知領域である領域S1a、領域s2aに存在するか非検知領域である領域S1x、領域S2xに存在するかを判別することできる。この結果、送信した電波(検知ビーム)のサイドローブによる誤検知が抑制され、踏切道10内における障害物の有無を安定して検知することができる。
【0037】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて更なる変形及び変更が可能であることはもちろんである。
【符号の説明】
【0038】
1…踏切障害物検知装置、2…第1送受信機、3…第2送受信機、4a〜4c…反射板、5a〜5c…反射板、6…制御装置、7…筐体、7a…電波透過部、8…振動発生部、11…送信部、12a〜c,12x…送信アンテナ、13a〜c,13x…受信アンテナ、14…受信部、61…信号処理部、62…故障診断部、63…障害物検知部、S…(障害物)検知領域、S1x,S2x…非検知領域

【特許請求の範囲】
【請求項1】
踏切道に設定された検知領域及びこの検知領域に隣接する非検知領域に電波を送信するとともに、送信された電波の反射波を受信する送受信機と、
前記検知領域に向けて送信された電波の反射波である第1の反射波及び前記非検知領域に向けて送信された電波の反射波である第2の反射波に基づいて前記検知領域内における障害物の有無を判定する障害物検知部と、
を含む、踏切障害物検知装置。
【請求項2】
前記障害物検知部は、
前記第1の反射波の信号レベルがあらかじめ設定された閾値以下である場合に前記検知領域内に障害物がないと判定し、
前記第1の反射波の信号レベルが前記閾値よりも大きく、かつ、前記第2の反射波の信号レベルが前記閾値以下である場合に前記検知領域内に障害物があると判定する、請求項1に記載の踏切障害物検知装置。
【請求項3】
前記障害物検知部は、
前記第1の反射波の信号レベルと前記第2の反射波の信号レベルとが前記閾値よりも大きい場合には両反射波が同一の物体による反射波であるか否かを判定し、
前記両反射波が同一の物体による反射波であると判定された場合には、前記第1の反射波の信号レベルが前記第2の反射波の信号レベル以上であるときに、前記検知領域内に障害物があると判定する、請求項2に記載の踏切障害物検知装置。
【請求項4】
前記障害物検知部は、
前記第1の反射波の信号レベルと前記第2の反射波の信号レベルとが前記閾値よりも大きい場合には両反射波が同一の物体による反射波であるか否かを判定し、
各反射波が異なる物体による反射波であると判定された場合には、前記検知領域内に障害物があると判定する、請求項2又は3に記載の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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【図5】
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【公開番号】特開2013−107570(P2013−107570A)
【公開日】平成25年6月6日(2013.6.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−255824(P2011−255824)
【出願日】平成23年11月24日(2011.11.24)
【出願人】(000004651)日本信号株式会社 (720)
【Fターム(参考)】