鉄道車両運行管理システムおよび鉄道車両運行管理プログラム
【課題】 所定の路線上に任意に設定された各チェックポイントごとに自動的に運転士に停車駅の案内や予定時刻とのずれの程度、車速の制限などの注意喚起などの各種の運行案内を的確なタイミングで行って運転士をサポートでき、また、ＧＰＳ信号を受信しにくい地域であっても安価でありながら高精度に車両の位置を予測し精度の高い運行管理を行うことができる鉄道車両運行管理システムおよび鉄道車両運行管理プログラムを提供する。
【解決手段】 路線特定位置データおよびチェックポイント位置データを記憶する路線データ記憶手段２と、運行予定データを記憶する運行予定データ記憶手段３と、ＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ信号受信手段６と、ＧＰＳ信号に基づいて算出した車両のＧＰＳデータおよび運行予定データに基づいて車両の運行管理を行う運行管理処理手段９と、運行管理処理手段によって取得した情報を運転手に案内する運行案内出力手段７とを有する。
【解決手段】 路線特定位置データおよびチェックポイント位置データを記憶する路線データ記憶手段２と、運行予定データを記憶する運行予定データ記憶手段３と、ＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ信号受信手段６と、ＧＰＳ信号に基づいて算出した車両のＧＰＳデータおよび運行予定データに基づいて車両の運行管理を行う運行管理処理手段９と、運行管理処理手段によって取得した情報を運転手に案内する運行案内出力手段７とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）から受信するＧＰＳ信号に基づいて車両の運行を管理する技術に関し、特に、電車や汽車等のように既定路線上を走行する鉄道車両の運転士に対して注意を喚起したり、運行案内を行って運転を補助するのに好適な鉄道車両運行管理システムおよび鉄道車両運行管理プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から鉄道は各市町村を結ぶ主要な交通手段であり、駅を中心に町が形成されるなど人々の生活に密着した存在となっている。また鉄道は輸送量が多く、安全性も高いという理由から利用率も高い。一方、万が一、鉄道事故が発生した場合には大惨事に繋がり多くの死傷者を出してしまうおそれがある。従って、鉄道各社は細心の注意を払っているが、人為的ミスを１００％なくすることは不可能である。特に、近年では利用者の増大に伴って過密な運行スケジュールが組まれているが、発着時刻の厳守が求められていることから運転士には大きな緊張と負担が強いられている。
【０００３】
さらに、運行車両には、普通、急行、快速、特急、特快など、様々な種類が決められており停車駅や通過駅が異なるため、運転士は常に集中していなければうっかり停車駅を間違えてしまう。しかも車両は景色の変化が少ない真っ直ぐな線路上を走行するため、集中力が持続しにくい環境といえる。
【０００４】
以上のような状況下では、鉄道運転士に相当なストレスと負担が存在すると考えられ、このような鉄道運転士をサポートする仕組みを導入することが鉄道事故を未然に防ぐために急務であり、社会的ニーズとしても求められているところである。
【０００５】
上述したニーズを考慮したものとして、ＧＰＳから車両の位置情報を取得し、この位置情報に基づいて車両の運行を管理するための技術が提案されている。例えば、特開２００３−１３７０９９号公報には、車両の運行を管理する指令センタと、この指令センタによって管理される車両とから構成される運行管理システムが開示されている（特許文献１）。そして、指令センタが、運転指示に関する通告本文情報と、この通告本文情報に対する注意を喚起する位置を指定する注意喚起位置情報とを含む通告情報を車両に送信すると、車両の情報処理装置は、ＧＰＳからの位置情報と前記通告情報に含まれる注意喚起位置情報とを比較し、車両が前記注意喚起位置に到達したと判断した場合、通告本文情報に対する注意を運転士に喚起するように構成されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１３７０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の運行管理システムにおいては、指令センタ側で車両の運行を監視している。このため、運転士の注意を喚起したい場合には、指令センタの管理者が通告情報を作成し、この通告情報を配信すべき車両を指定した上で送信しなければならず煩雑であるし、管理者のミスによって通告をし損ねる可能性がある。しかも車両に緊急事態が生じた場合、司令センタからの指令待ちでは注意喚起が遅すぎて意味がない場合も多い。
【０００８】
また、ＧＰＳによる位置情報の取得に際しては、ＧＰＳ信号を少なくとも３つ以上受信しなければ、正確な位置情報を算出することができない。このため、高層ビルが立ち並ぶ地域や、屋根のある駅舎等においては、ＧＰＳ信号の受信数が減り、車両の現在位置を正確に特定できない場合が多い。そして、車両の位置情報が誤っていると、運転士に注意を喚起するタイミングまでずれてしまうため、正確な運行案内ができないという問題がある。
【０００９】
その一方で、高精度なＧＰＳユニットを採用すれば、正確な位置情報が得られるため、精度の高い運行管理を行うことができるが、当該ＧＰＳユニットが高価であるため運行管理システム自体のコストが高くなってしまうという問題がある。このため、安価でありながら精度の高い運行管理システムの開発が望まれていた。
【００１０】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、所定の路線上に任意に設定された各チェックポイントごとに自動的に運転士に停車駅の案内や予定時刻とのずれの程度、車速の制限などの注意喚起などの各種の運行案内を的確なタイミングで行って運転士をサポートすることができ、また、ＧＰＳ信号を受信しにくい地域であっても安価でありながら高精度に車両の位置を予測し精度の高い運行管理を行うことができる鉄道車両運行管理システムおよび鉄道車両運行管理プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る鉄道車両運行管理システムおよび鉄道車両運行管理プログラムの特徴は、鉄道路線を走行する車両の運行を管理する鉄道車両運行管理システムおよび鉄道車両運行管理プログラムであって、鉄道路線上のカーブ位置を特定するカーブ特定点および車両の速度変更予定位置を特定する車速変更予定地点の各緯度・経度データからなる路線特定位置データ、およびこれら各路線特定位置を結んだ路線上に任意に設定した車両の運行を管理するためのチェックポイントの緯度・経度データからなるチェックポイント位置データを記憶する路線データ記憶手段と、前記チェックポイントの通過予定時刻、予定速度、停車駅案内情報を当該チェックポイント位置データに対応付けて適宜設定した運行予定データを記憶する運行予定データ記憶手段と、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）からＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ信号受信手段と、前記ＧＰＳ信号に基づいて前記車両に関するＧＰＳデータを算出し、このＧＰＳデータおよび前記運行予定データに基づいて前記車両のチェックポイントにおける通過予定時刻とのずれや予定速度とのずれ、次の停車駅情報を取得し、運行管理を行う運行管理処理手段と、この運行管理処理手段によって取得した通過予定時刻とのずれや予定速度とのずれ、次の停車駅情報を適宜運転士に案内する運行案内出力手段とを有する点にある。
【００１２】
また、本発明において、前記運行管理処理手段は、前記ＧＰＳ信号から前記車両に関する実測位置データ、時間データおよび時速データ等からなるＧＰＳデータを算出するＧＰＳデータ算出部と、前記ＧＰＳ信号の受信数を判別するＧＰＳ信号受信数判別部と、このＧＰＳ信号受信数判別部によってＧＰＳ信号が３つ以上受信されたと判断された場合、このＧＰＳ信号によって算出された実測位置データを補正用位置データとして採用する補正用位置データ採用部と、前記ＧＰＳ受信数判別部によってＧＰＳ信号の受信数が２つ以下と判断された場合、直前の補正用位置データ、前記時間データおよび前記時速データを取得する補正用データ取得部と、前記直前の補正用位置データにより特定される補正開始位置からの経過時間および前記時速データに基づいて前記車両の予測走行距離を算出する予測走行距離算出部と、前記路線特定位置データによって特定される鉄道路線に沿って前記補正開始位置から前記予測走行距離だけ進んだ予測位置を示す予測位置データを算出する予測位置データ算出部とを有していることが好ましい。
【００１３】
さらに、本発明において、前記運行管理処理手段は、前記ＧＰＳ信号の受信数が２つの状態が所定時間連続した場合、この時点での前記予測位置データと２つのＧＰＳ信号から求められた実測位置データとを比較判別する位置データ比較判別部を有しており、この位置データ比較判別部により前記予測位置データが前記実測位置データとほぼ等しいと判断された場合、前記補正用位置データ採用部が、前記予測位置データあるいは前記実測位置データを補正用位置データとして採用することが好ましい。
【００１４】
また、本発明において、前記位置データ比較判別部は、直前の補正用位置データと次の路線特定点とをつないだ線上に前記予測位置を設定し、この予測位置を基準として所定の有効幅で設定された有効測定ゾーンの範囲内に前記実測位置データが位置している場合に、前記予測位置データが前記実測位置データとほぼ等しいと判断することが好ましい。
【００１５】
さらに、本発明において、前記路線データ記憶手段には、鉄道路線上においてチェックポイント位置から車両の進行方向後方に所定の間隔を隔てて設定されるサブチェックポイントの位置を特定するサブチェックポイント位置データが記憶されており、前記運行管理処理手段は、前記実測位置データまたは予測位置データにより特定される車両位置が、前記運行予定データにおけるチェックポイント位置データおよびサブチェックポイント位置データによってそれぞれ特定される位置を基準にして所定の有効範囲をもって設けられるＣＰ測定エリア内に入ったとき、当該車両がチェックポイントに到達したと判断するチェックポイント到達判断部を有していることが好ましい。
【００１６】
また、本発明において、前記運行管理処理手段は、前記運行予定データと前記時間データおよび前記速度データとを比較し、所定のチェックポイントにおける通過予定時刻とのずれ、および予定速度とのずれを求めて、所定の許容値を超えていないか否か、あるいは三次元加速度センサから取得した加速度アナログデータが所定の許容値を超えていないか否かを判断する異常運行判断部と、この異常運行判断部により異常運行が検出されたとき、前記車両に搭載される各種機器から得られるデータ、あるいは前記車両外の機器から受信した各種のデータのうち、前記異常動作の発生前から発生後までの所定時間内における各種のデータを異常データ記憶手段に保存する異常時データ保存部とを有していることが好ましい。
【００１７】
さらに、本発明において、前記車両の周囲状況あるいは前記運転手の運転状況を撮影する運行状況撮影手段を有しており、前記異常時データ保存部は、前記運行状況撮影手段により撮影された映像データおよび前記ＧＰＳデータを異常データ記憶手段に保存することが好ましい。
【００１８】
また、本発明において、前記異常時データ保存部は、ＡＴＳ（Automatic Train Stop）の地上子から得られる地上子ＩＤおよび車両速度からなるＡＴＳデータを異常データ記憶手段に保存することが好ましい。
【００１９】
さらに、本発明において、前記運行管理処理手段は、前記車両の出発地点に関する緯度・経度データと前記ＧＰＳデータとの比較結果や、前記チェックポイント位置データと前記ＧＰＳデータとの比較結果、あるいはジャイロセンサの方位データとチェックポイント間の方位データとの比較結果に基づいて、前記鉄道車両運行管理システムが正常に動作しているか否かを判断するシステムチェック部を有していることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、所定の路線上に任意に設定された各チェックポイントごとに自動的に運転士に停車駅の案内や予定時刻とのずれの程度、車速の制限などの注意喚起などの各種の運行案内を的確なタイミングで行って運転士をサポートすることができ、当該運転士の負担やストレスを緩和することができる。また、ＧＰＳ信号を受信しにくい地域であっても、高精度に車両の位置を予測し、安価でありながら精度の高い運行管理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る鉄道車両運行管理システムおよび鉄道車両運行管理プログラムの実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態の鉄道車両運行管理システム１を示すブロック図である。
【００２２】
本実施形態の鉄道車両運行管理システム１は、電車や汽車等のように鉄道路線を走行する車両の運転席に搭載され当該車両の運行を管理するものであり、図１に示すように、主として、路線に関する各種のデータを記憶する路線データ記憶手段２と、車両の運行予定に関する各種のデータを記憶する運行予定データ記憶手段３と、車両の運行実績に関する各種のデータを記憶する運行実績データ記憶手段４と、車両に異常運行が発生した際のデータを記憶する異常データ記憶手段５と、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）からＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ信号受信手段６と、車両の運転士に各種の運行案内を出力する運行案内出力手段７と、運行状況を撮影する運行状況撮影手段８と、車両の運行管理に関する各種の処理を実行する運行管理処理手段９と、から構成されている。
【００２３】
以下、本実施形態を構成する各構成手段についてより詳細に説明する。路線データ記憶手段２、運行予定データ記憶手段３、運行実績データ記憶手段４および異常データ記憶手段５は、ハードディスクやメモリカード等の記憶手段によって適宜構成されている。本実施形態において、路線データ記憶手段２は、図１に示すように、路線特定位置データ、チェックポイント位置データおよびサブチェックポイント位置データ等の路線データを記憶している。また、運行予定データ記憶手段３は、列車ダイヤ等の運行予定データを記憶しており、運行実績データ記憶手段４は、運行実績データを記憶しており、異常データ記憶手段５は、映像データ等の異常時データを記憶するようになっている。
【００２４】
以下、上述した各データについて説明する。路線特定位置データは、鉄道路線を簡素な情報で特定するためのものであり、鉄道路線上のカーブ位置を特定するカーブ特定点の緯度・経度データ、車両の速度変更予定位置を特定する車速変更予定地点の緯度・経度データ、および有効測定ゾーンを特定する有効幅データから構成されている。
【００２５】
カーブ特定点は、有効測定ゾーンを設定するためのものであり、図２に示すように、鉄道路線がカーブし車両の走行方向が変化する地点を特定する。このカーブ特定点は、たとえばカーブの頂点の緯度経度データとして特定される。また、鉄道路線は基本的に直線的に敷設された区間が多いため、上記のようなカーブ特定点を設定すれば、これらを連結することにより近似的に鉄道路線を特定しうる。このため、後述する車両の予測位置の算出が簡素化される。また、車速変更予定地点は、鉄道路線上における車両の制限速度が切り替わる地点を特定するものであり、予め運行予定に基づいて定められている。
【００２６】
また、有効測定ゾーンは、車両が所定の鉄道路線に沿って走行する性質を利用して設定されるものであり、後述するように、ＧＰＳから得られた車両の実測位置データが有効か否かを判定するためのものである。有効測定ゾーンは、図２に示すように、路線に沿って主に隣接するカーブ特定点間に所定の有効幅をもって設定される。この有効幅を示す有効幅データは適宜設定変更することができるが、本実施形態では約１〜２ｍ程度に設定されている。
【００２７】
チェックポイント位置データは、車両の運行を的確なタイミングで管理するためのチェックポイントの緯度・経度データから構成されている。チェックポイントは、上述したカーブ特定点および車速変更予定地点等の路線特定位置を結んだ路線上に任意に設定され、主に運転士を補助する案内が必要な地点に設定されている。本実施形態におけるチェックポイントは、停車駅か通過駅かを知らせるために停車駅の手前地点で駅名を案内する停車駅案内地点、車両が時間通りに運行しているかどうかをチェックするためのダイヤ誤差確認地点等から構成される。また、本実施形態において、カーブ特定点および車速変更予定地点もチェックポイントとしても設定される。
【００２８】
サブチェックポイントは、後述するように、各チェックポイントにおいてＧＰＳ信号の取得漏れをフォローするためのものである。本実施形態において、サブチェックポイントは、鉄道路線上において各チェックポイント位置から車両の進行方向後方に所定の間隔を隔てて設定される。そして、各サブチェックポイントに関する緯度・経度データが、サブチェックポイントデータとして記憶されている。なお、サブチェックポイントデータとしては、緯度・経度データではなく、チェックポイントの緯度・経度データに基づいて鉄道路線の後方側に上述した所定の間隔をもって特定するようにしてもよい。
【００２９】
運行予定データは、車両の運行予定に関する各種のデータから構成されており、運行ダイヤが反映されている。本実施形態では、各チェックポイントに対応付けて、チェックポイント名、通過予定時刻、予定速度、停車駅案内情報等のデータが適宜設定されている。なお、運行予定データは、車両を基準として各車両ごとに当該車両が運行される各路線のデータから構成してもよいし、あるいは運転士を基準として各運転士ごと担当する各路線のデータから構成するようにしてもよい。
【００３０】
運行実績データは、車両の運行実績に関する各種のデータから構成されている。本実施形態では、各チェックポイントにおける車両の通過時刻や、ＧＰＳから毎秒ごとに取得されるＧＰＳデータ（実測位置データ、時間データ、時速データ、進行方向データおよび高度データ等）、および予測位置データ、補正用位置データ等から構成されている。
【００３１】
本実施形態において、予測位置データは、車両の予測位置における緯度・経度データから構成されている。また、補正用位置データは、予測位置を算出するためのものであり、後述するように、ＧＰＳ信号を３つ以上受信したときに算出された実測位置データや、信頼性の高い予測位置データを補正用位置データとして記憶するようになっている。
【００３２】
異常時データは、車両の運行状況に異常動作が発生したときの各種のデータから構成されている。本実施形態では、運行状況撮影手段８により撮影される映像データ、ＧＰＳから取得されるＧＰＳデータ、およびＡＴＳ（Automatic Train Stop）の地上子から得られる地上子ＩＤおよび車両速度等のＡＴＳデータから構成されている。そして、これらのデータのうち、異常動作発生前から発生後までの所定時間内におけるデータだけが異常データ記憶手段５に格納される。なお、異常時データは、上記のデータに限られるものではなく、異常動作の分析や原因究明に役立つものであれば、車両に搭載される各種機器から得られるデータや、管理センタ等の車両外の機器から受信した各種のデータを記録するようにしてもよい。
【００３３】
ＧＰＳ信号受信手段６は、ＧＰＳアンテナ等から構成されており、グローバルポジショニングシステムのＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信するものである。運行案内出力手段７は、音声案内を出力するスピーカや運行案内を表示するディスプレイ等の出力機器から構成されており、車両の運転士に対し、定時的な情報や緊急情報等の各種の運行情報を出力するものである。また、運行状況撮影手段８は、デジタルビデオカメラ等の動画撮影機器から構成されており、運行状況を映像データとして取得するものである。本実施形態では、２台のデジタルビデオカメラが車両の前方と運転席を撮影するように搭載されている。
【００３４】
運行管理処理手段９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成されており、本実施形態の鉄道車両運行管理プログラムに基づいて各構成手段を制御するとともに、運行管理に必要な各種のデータを取得し、適時に運行処理を実行するものである。運行管理処理手段９の主な処理について説明すると、ＧＰＳ信号受信手段６が受信したＧＰＳ信号に基づいて車両に関するＧＰＳデータを算出し、このＧＰＳデータおよび運行予定データに基づいて運行予定に対する車両の実際の運行状況を把握し、運転士をサポートするための運行管理を行うようになっており、合わせて運行上の異常発生を早期に喚起するようになっている。
【００３５】
つぎに、前述のような処理を行う運行管理処理手段９の構成について説明する。運行管理処理手段９は、主として、運行用データ取得部９１と、ＧＰＳ信号取得部９２と、ＧＰＳデータ算出部９３と、システムチェック部９４と、ＧＰＳ信号受信数判別部９５と、補正用データ取得部９６と、予測走行距離算出部９７と、予測位置データ算出部９８と、受信不可時間判別部９９と、位置データ比較判別部１００と、補正用位置データ採用部１０１と、車両位置採用部１０２と、異常運行判断部１０３と、異常時データ保存部１０４と、チェックポイント到達判断部１０５と、運行案内出力部１０６と、運行実績データ保存部１０７と、次路線データ判別部１０８とから構成されている。
【００３６】
運行用データ取得部９１は、車両の運行に必要な各種のデータを取得するものである。具体的には、路線データ記憶手段２から路線特定位置データ、チェックポイント位置データおよびサブチェックポイント位置データを取得するとともに、運行予定データ記憶手段３から運行予定データを取得するようになっている。
【００３７】
ＧＰＳ信号取得部９２は、ＧＰＳ信号受信手段６が受信したＧＰＳ信号を取得するものである。本実施形態では、約１秒間隔でＧＰＳ信号を取得し、ＧＰＳデータ算出部９３へ供するようになっている。なお、ＧＰＳ信号は、時刻情報やＧＰＳ衛星の位置を示す軌道情報等が多重された信号から構成されている。
【００３８】
ＧＰＳデータ算出部９３は、ＧＰＳ信号取得部９２が取得したＧＰＳ信号に基づいて、車両に関する実測位置データ、時間データ、時速データ、進行方向データおよび高度データ等からなるＧＰＳデータを算出するものである。
【００３９】
具体的には、まず、ＧＰＳ信号内の時刻情報とＧＰＳ信号受信手段６における受信時刻からＧＰＳ信号を受信するのにかかった到達時間を算出し、この到達時間とＧＰＳ信号の伝播速度からＧＰＳ衛星とＧＰＳ信号受信手段６との距離を算出する。この距離は、ＧＰＳ信号受信手段６の受信位置とＧＰＳ衛星の位置とを結ぶ距離に等しいため、３つの変数（緯度、経度、高度）からなる２次元方程式が成り立つ。したがって、ＧＰＳ信号を３つ以上受信した場合、正確な実測位置データ（緯度、経度）および高度データが算出される。また、車両の高度はほぼ変わらないと仮定すれば、高度を一定値に設定できるため、ＧＰＳ信号の受信数が２つでも、ある程度正確な実測位置データ（緯度、経度）が算出される。一方、時間データ、時速データおよび進行方向データは、ＧＰＳ信号の受信数に関わらず、常に正確なデータが取得される。
【００４０】
システムチェック部９４は、鉄道車両運行管理システム１の動作状況をチェックして、故障を検出するものである。具体的には、出発時であれば、車両の出発地点に関する緯度・経度データと、ＧＰＳデータ算出部９３が算出した実測位置データとを取得し、両者が合致しているか否かを判別する。そして、両者が合致していれば、本システムが正常に動作していると判断する。一方、不一致の場合やＧＰＳ信号を受信していない場合には、読み込んだ路線データが誤っている旨やＧＰＳ信号受信手段６が故障している旨のエラーメッセージを運行案内出力手段７から出力させる。なお、出発地点の緯度・経度データは、出庫時に運転士が手動入力してもよいし、路線データおよび運行予定データに予め設定されている始発地点の名称を選択することで自動的に緯度・経度データを特定する構成にしてもよい。
【００４１】
また、本実施形態において、システムチェック部９４は、走行中においても本システムの動作状況を自己診断する機能を有している。具体的には、チェックポイント位置データとＧＰＳデータとを取得し、車両が各チェックポイントを順番にトレースしているか否かを判別する。そして、正確にトレースしている限り、本システムが正常に動作していると判断する。一方、異常が認められれば、エラーメッセージを出力させる。
【００４２】
また、本実施形態の車両には、車両の方位を測定するジャイロセンサＳｊが設けられている。そこで、本実施形態のシステムチェック部９４は、このジャイロセンサＳｊにより得られる車両の方位データと、チェックポイント間の方位データとを取得し、両者が一致しているか否かを判別する。そして、両者が一致していれば、本システムが正常に動作していると判断する。一方、一致していなければ、エラーメッセージを出力させる。なお、チェックポイント間の方位データは、チェックポイント位置データから算出される。
【００４３】
ＧＰＳ信号受信数判別部９５は、ＧＰＳ信号の受信数を判断するものである。上述したように、ＧＰＳデータは、ＧＰＳ信号の受信数によってその精度が異なる。したがって、本実施形態では、ＧＰＳ信号の受信数に基づいて、後述する位置データの補正処理を適宜実行するようになっている。
【００４４】
補正用データ取得部９６は、車両位置データの補正処理に必要なデータを取得するものである。本実施形態では、運行実績データ記憶手段４から、直前の補正用位置データ、時間データ、および時速データを取得するようになっている。ここで、直前の補正用位置データとは、ＧＰＳ信号を３つ以上受信したときに算出された実測位置データ、あるいは所定時間連続してＧＰＳ信号の受信数が２以下であったときの実測位置データが、後述する予測位置データとほぼ等しい場合の当該実測位置データまたは当該予測位置データのうち、最新のものである。すなわち、信頼性の高い車両位置のうち、最新の車両位置を特定するものであり、本実施形態において、この位置を補正開始位置とする。
【００４５】
予測走行距離算出部９７は、信頼性の高い車両位置が得られない間、車両が走行したであろう予測走行距離を算出するものである。具体的には、補正用データ取得部９６が取得した直前の補正用位置データおよび時間データに基づいて、補正開始位置からの経過時間を算出し、この経過時間と時速データに基づいて車両の予測走行距離を算出するようになっている。
【００４６】
予測位置データ算出部９８は、車両の予測位置を算出するものである。具体的には、補正用データ取得部９６が取得した路線特定位置データによって鉄道路線を特定し、この路線に沿って補正開始位置から予測走行距離だけ進んだ予測位置の緯度経度を予測位置データとして取得するようになっている。
【００４７】
例えば、予測走行距離がＬの場合、補正開始位置と最寄りのカーブ特定点とを結ぶ第１直線を算出し、当該第１直線の長さがＬ以上であれば、当該第１直線上において補正開始位置からＬだけ進んだ位置を予測位置として取得する。一方、前記第１直線の長さがＬより小さい場合、次のカーブ特定点と最寄りのカーブ特定点とを結ぶ第２直線を算出する。そして、当該第２直線上において、最寄りのカーブ特定点から、［Ｌ−（第１直線の長さ）］だけ進んだ位置の緯度経度を予測位置データとして取得するようになっている。
【００４８】
受信不可時間判別部９９は、不感地帯を通過する等の理由でＧＰＳ信号の受信数が２以下の状態が、所定時間継続したか否かを判別するものである。本実施形態では、当該継続時間が５秒間に設定されているが、これに限られるものではなく、ユーザによって適宜設定しうる。また、ＧＰＳ信号の受信数が２つ以下の状態が５秒経過する前にチェックポイントを通過してしまう場合が想定されるが、この場合には、チェックポイントが近傍にあることを認識して５秒を待たずに後述する車両位置データの補正処理を強制的に実行させるようにしてもよい。
【００４９】
位置データ比較判別部１００は、ＧＰＳデータ算出部９３が算出した実測位置データと、予測位置データ算出部９８が算出した予測位置データとを比較判別するものである。本実施形態では、予測位置を基準として所定の有効幅で設定された有効測定ゾーンの範囲内に、実測位置データが位置している場合に、予測位置データが実測位置データとほぼ等しいと判断する。一方、実測位置データが有効測定ゾーンの範囲外のとき、当該実測位置データを不正確なものとみなす。
【００５０】
補正用位置データ採用部１０１は、車両の位置データを補正するための補正用位置データを採用するものである。具体的には、ＧＰＳ信号受信数判別部９５によって、ＧＰＳ信号の受信数が３つ以上と判断された場合に、ＧＰＳデータ算出部９３により算出された実測位置データを補正用位置データとして採用し、運行実績データ記憶手段４に格納する。また、受信数が２つに減った場合でも正確な位置情報を送信している場合がある。そこで受信不可時間判別部９９により、ＧＰＳ信号の受信数が２つ以下の状態が所定時間連続したと判別され、かつ、位置データ比較判別部１００により予測位置データと実測位置データとがほぼ等しいと判断された場合、当該予測位置データあるいは当該実測位置データを補正用位置データとして採用し、運行実績データ記憶手段４に格納する。
【００５１】
車両位置採用部１０２は、信頼性の高い実測位置データあるいは予測位置データを車両の位置データとして取得するものである。具体的には、補正用位置データ採用部１０１によって採用された実測位置データあるいは予測位置データを車両の位置データとして採用する。したがって、本実施形態では、ＧＰＳ信号の受信数が３以上の場合のみならず、受信数が２以下の場合であっても、その状態が所定時間連続し、なおかつ、実測位置データが予測位置データとほぼ等しい場合には、それら実測位置データまたは予測位置データのいずれかを車両位置データとして採用するようになっている。これは、受信数が２つの場合であっても、実測位置データの誤差が必ずしも大きい訳ではないことを利用したものである。
【００５２】
異常運行判断部１０３は、車両の運行状況が正常であるか否かを判断するものである。具体的には、運行予定データとＧＰＳデータとを取得し両者を比較する。そして、所定のチェックポイントにおける実際の通過時刻と通過予定時刻とのずれや、実際の通過速度と予定速度とのずれを算出し、所定の許容値を超えていないか否かを判断するようになっている。
【００５３】
また、本実施形態の車輌には、三次元方向における加速度を測定する三次元加速度センサＳａが設けられている。そして、異常運行判断部１０３は、三次元加速度センサＳａから出力される加速度アナログデータを常時取得し、このデータが通常運行範囲を示す所定の許容値を超えていないか否かを判断するようになっている。さらに、本実施形態では、ＡＴＳ（Automatic Train Stop）システムが作動した場合等であっても、車両の運行に異常動作が発生したことを検知するようになっている。
【００５４】
異常時データ保存部１０４は、車両の運行に異常動作が検出された場合、その異常動作の発生前後における各種の異常時データを異常データ記憶手段５に保存するものである。本実施形態において、異常時データとしては、映像データ、ＧＰＳデータおよびＡＴＳデータ等が蓄積される。なお、運行状況撮影手段８により撮影された映像データは、逐次、図示しない画像メモリ等に一時的に蓄積され、古くなったものから順に消去されている。したがって、異常時データ保存部１０４は、異常運行判断部１０３により異常が検知された場合、その異常動作の発生時刻を取得するとともに、当該発生時刻の前後２分間における映像データを画像メモリから取得し、異常データ記憶手段５に格納するようになっている。
【００５５】
チェックポイント到達判断部１０５は、車両がチェックポイントに到達したか否かを判断するものである。本実施形態において、チェックポイント到達判断部１０５は、車両位置データの誤差を考慮して、各チェックポイントに対応させたチェックポイント測定エリア（以下、「ＣＰ測定エリア」という）を設定している。そして、このＣＰ測定エリア内に車両位置が含まれたとき、車両が当該チェックポイントに到達したと判断するようになっている。
【００５６】
具体的には、ＣＰ測定エリアは、図３に示すように、チェックポイント位置データによって特定される位置を基準（中心）にして所定の有効範囲をもって設定される略正方形状のメイン測定エリアと、このメイン測定エリアと隣接するように設けられ、サブチェックポイントデータによって特定される位置を基準（中心）にして所定の有効範囲をもって設定される略正方形状のサブ測定エリアとから構成されている。したがって、チェックポイント到達判断部１０５は、路線データ記憶手段２からチェックポイント位置データおよびサブチェックポイント位置データを取得してＣＰ測定エリアを特定するとともに、車両位置採用部１０２により採用された車両位置データを取得して、ＣＰ測定エリアと比較するようになっている。
【００５７】
なお、ＣＰ測定エリアの大きさは、車両の速度に応じて設定するのが好ましく、本実施形態では、車両が６０ｋｍ／ｈ（約１８ｍ／ｓ）で走行することを想定し、メイン測定エリアおよびサブ測定エリアを１辺が３６ｍの正方形であって２つの頂点を路線上に設定している。また、本実施形態のＧＰＳ信号取得部９２は、毎秒１回の割合でＧＰＳ信号を取得するように構成されている。したがって、各測定エリアでは±約１秒の誤差範囲でＧＰＳ信号が受信されるため、１つのチェックポイントにつき、少なくとも４回はＧＰＳ信号を取得するチャンスが得られるようになっている。
【００５８】
運行案内出力部１０６は、運行案内出力手段７に所定の運行案内を出力させるものである。具体的には、チェックポイント到達判断部１０５によって車両が所定のチェックポイントに到達したと判断されると、運行予定データ記憶手段３から当該チェックポイントに対応する各種の情報を取得する。そして、当該チェックポイントの通過予定時刻に対する実際の車両通過時刻のずれや予定速度に対する実際の通過速度のずれ、次の停車駅、あるいはチェックポイント名や制限速度が変化する旨等をスピーカから音声案内したり、ディスプレイに表示案内するようになっている。
【００５９】
運行実績データ保存部１０７は、運行実績データを運行実績データ記憶手段４に保存するものである。具体的には、チェックポイント到達判断部１０５によって車両が所定の路線における終点に到達したと判断されると、各チェックポイントにおける車両の通過時刻、毎秒ごとに取得されるＧＰＳデータ等を運行実績データ記憶手段４に格納するようになっている。
【００６０】
次路線データ判別部１０８は、車両が１の鉄道路線の運行を終了したとき、運行予定データの中に、次に運行すべき鉄道路線が存在するか否かを判別するものである。判別した結果、次に運行すべき鉄道路線があれば、引き続き本実施形態の鉄道車両運行管理システム１に運行管理を実行させる一方、次に運行すべき鉄道路線がなければ、鉄道車両運行管理システム１を終了させるようになっている。
【００６１】
つぎに、本実施形態の鉄道車両運行管理プログラムによって実行される鉄道車両運行管理システム１の作用について図４および図５を参照しつつ説明する。
【００６２】
まず、本実施形態の鉄道車両運行管理システム１によって車両の運行管理を開始する場合、運転士が担当路線を入力する操作に従って、運行用データ取得部９１が、当該車両が運行される鉄道路線に関する路線データおよび運行予定データを取得する（ステップＳ１）。つづいて、ＧＰＳ信号取得部９２が、ＧＰＳ信号受信手段６からＧＰＳ信号を取得すると（ステップＳ２）、ＧＰＳデータ算出部９３により各種のＧＰＳデータが算出される（ステップＳ３）。このＧＰＳデータと路線データおよび運行予定データに基づいて、システムチェック部９４が鉄道車両運行管理システム１の動作状況をチェックする（ステップＳ４）。
【００６３】
チェックの結果、システムの動作に異常がなければ（ステップＳ４：ＯＫ）、車両の運行開始を待機する一方（ステップＳ５）、不具合が見つかれば（ステップＳ４：ＮＧ）、運行案内出力手段７にエラーメッセージを出力する（ステップＳ６）。これにより、運転士は、誤った路線データや運行予定データを使用したり、ＧＰＳ信号受信手段６が機能していない状態で車両を運行することが防止される。
【００６４】
つづいて、車両の運行が開始されると（ステップＳ５：ＹＥＳ）、路線データおよび運行予定データに定められた鉄道路線上を運行する間、図５に示す車両位置データ補正処理により、随時、車両位置が取得される（ステップＳ７）。
【００６５】
ここで、ステップＳ７で実行される車両位置データ補正処理について、図５を用いて説明する。車両が運行している間、ＧＰＳ信号取得部９２は、約１秒間隔でＧＰＳ信号受信手段６からＧＰＳ信号を取得し（ステップＳ２１）、このＧＰＳ信号に基づき、ＧＰＳデータ算出部９３がＧＰＳデータを算出する（ステップＳ２２）。なお、本実施形態では、運行の開始と同時に、運行状況撮影手段８が撮影を開始し、映像データを画像メモリに蓄積するようになっている。
【００６６】
つづいて、ＧＰＳ信号受信数判別部９５が、ステップＳ２１で受信したＧＰＳ信号の受信数を判断し（ステップＳ２３）、受信数が３以上のとき（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、ステップＳ２２で算出された実測位置データは高精度であると判断し、後述するステップＳ２９へと進む。
【００６７】
一方、ＧＰＳ信号の受信数が２以下の場合（ステップＳ２３：ＮＯ）、まず、補正用データ取得部９６が、直前の補正用位置データ、時間データ、および時速データを取得し（ステップＳ２４）、これらのデータに基づいて、予測走行距離算出部９７が車両の予測走行距離を算出する（ステップＳ２５）。そして、この予測走行距離と路線特定位置データに基づいて、予測位置データ算出部９８が、車両の予測位置データを算出する（ステップＳ２６）。
【００６８】
つづいて、ステップＳ２３で判別されたＧＰＳ信号の受信数が１の場合（ステップＳ２７：ＮＯ）、実測位置データは不正確であるため、ステップＳ２１に戻り、再びＧＰＳ信号を受信するのを待機する。一方、ＧＰＳ信号の受信数が２の場合（ステップＳ２７：ＹＥＳ）、実測位置データは必ずしも不正確であるとは限らない。このため、受信不可時間判別部９９によりＧＰＳ信号の受信数が２以下の状態が所定時間連続していることが判別されると（ステップＳ２８：ＹＥＳ）、位置データ比較判別部１００により、実測位置データと予測位置データの同一性を判別する（ステップＳ２９）。
【００６９】
このとき、本実施形態では、鉄道車両が予め決まっている既定路線上を走行するという特徴を利用して、隣接するカーブ特定点間の路線に沿って所定幅の有効測定ゾーンを設定してある。そして、この有効測定ゾーン内に実測位置データが検出されるか否かによって、実測位置データと予測位置データとの同一性を判別している。これにより、両者の同一性の判断に要する演算処理が簡素化することになり、正確性を維持したまま位置データ比較判別部１００の負荷を軽減できる。
【００７０】
そして、位置データ比較判別部１００による判別の結果、実測位置データと予測位置データとがほぼ等しいと判断されたとき（ステップＳ２９：ＹＥＳ）、当該実測位置データまたは当該予測位置データはほぼ正確なものと推定される。このため、これらのうちいずれか一方が補正用位置データ採用部１０１により補正用位置データとして採用され、運行実績データ記憶手段４に格納される（ステップＳ３０）。本実施形態では原則として計算された予測位置データを採用する。同様に、ＧＰＳ信号の受信数が３以上のとき（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、ステップＳ２２で算出された実測位置データは確度が高いため、当該実測位置データを補正用位置データとして採用し、運行実績データ記憶手段４に格納する（ステップＳ３０）。
【００７１】
そして、補正用位置データ採用部１０１により採用された実測位置データまたは予測位置データは、上記のように、許容される範囲内での精度を有しているため、車両位置採用部１０２により、車両位置データとして採用される（ステップＳ３１）。以上のように、ＧＰＳ信号の受信数が３つ以上のときのときのみならず、２以下の状態が所定時間続いた場合には、信頼性の高い実測位置データあるいは予測位置データを車両位置データとして採用するため、車両の位置データの精度を保持しつつ、位置データの取得確率が向上されるようになっている。
【００７２】
一方、ＧＰＳ信号の受信数が２以下の状態が所定時間連続していない場合には（ステップＳ２８：ＮＯ）、ステップＳ２１に戻り、再びＧＰＳ信号を受信するのを待機する。また、実測位置データと予測位置データとの同一性が否定された場合にも（ステップＳ２９：ＮＯ）、実測位置データの信頼性が低いためステップＳ２１に戻り、再びＧＰＳ信号を受信するのを待機するようになっている。
【００７３】
上述した車両位置データ補正処理により、車両位置データが取得されると、再び、図４のフローに戻る。ステップＳ８では、異常運行判断部１０３が、運行予定データとＧＰＳデータとに基づき、車両の運行状況を判断する。そして、運行予定データに対し、所定の許容値の範囲内で車両が正常に運行されている限り（ステップＳ８：ＹＥＳ）、処理はステップＳ９へと進む。一方、車両の運行状況に異常動作が認められたとき（ステップＳ８：ＮＯ）、異常時データ保存部１０４が、当該異常動作の発生時刻前後の映像データおよびＧＰＳデータを異常データ記憶手段５に保存した後（ステップＳ１０）、処理をステップＳ９へと進める。これにより、異常動作の発生前後におけるデータが自動的に保存されるため、当該異常動作の原因究明・再発防止に利用されるようになっている。
【００７４】
また、本実施形態では、異常運行判断部１０３が、運行予定データやＧＰＳデータとは無関係に、三次元加速度センサＳａから取得される加速度アナログデータを常時監視するため、運行データとＧＰＳデータとの比較では判断が遅れる可能性のある突発的な事故や車両異常を瞬時に判断するようになっている。具体的には、運転手により急ブレーキがなされた場合、車両が線路上に置かれた異物（置き石、丸太、自転車等）を踏んだ場合、あるいは突風により車両が不自然に傾斜した場合等には、通常運行時では見られない加速度が発生するため、異常運行を検知する。これにより、運転手でさえも事前に察知しにくい異常事故原因が発生した場合でも、当該異常発生前後におけるデータが保存されるようになっている。
【００７５】
つづいて、ステップＳ９では、チェックポイント到達判断部１０５により、車両がいずれかのチェックポイントに到達したか否かが判断される。本実施形態では、ステップＳ７で得られた車両位置データがＣＰ測定エリア内に到達したと検出されたとき、当該ＣＰ測定エリア内に設定されたチェックポイントに車両が到達したと判断する（ステップＳ９：ＹＥＳ）。このように、所定の有効範囲を有するＣＰ測定エリアを用いて判別するため、各チェックポイントにおける車両の到達の検出漏れが少なく、運行案内ミスが防止される。一方、いずれのチェックポイントにも到達しない限り（ステップＳ９：ＮＯ）、ステップＳ７へと戻り、チェックポイントに到達するまでループ処理を繰り返すようになっている。
【００７６】
車両がいずれかのチェックポイントに到達したと判断されると（ステップＳ９：ＹＥＳ）、システムチェック部９４が、各チェックポイントのトレース状況や、ジャイロセンサＳｊによる方位情報に基づき、本システムの動作状況をチェックする（ステップＳ１１）。このチェックの結果、システムの動作に異常が認められなければ（ステップＳ１１：ＯＫ）、ステップＳ１２へと進む。一方、異常が認められれば（ステップＳ１１：ＮＧ）、運行案内出力手段７にエラーメッセージを出力する（ステップＳ１３）。これにより、本システムが、万一、走行中に故障してしまった場合には運転手や運行管理者側が直ちに認識して適切な対応が可能となる。
【００７７】
本システムに異常が無ければ、運行案内出力部１０６が、運行案内出力手段７から所定の運行案内を出力させる（ステップＳ１２）。本実施形態では、車両の運転士に対し、当該チェックポイントの通過予定時刻に対する実際の通過時刻のずれや制限速度に対する実際の走行速度のずれを音声案内する他、次なる停車駅名、あるいは制限速度が変更される旨等を音声案内したり、ディスプレイに表示するようになっている。
【００７８】
そして、車両が運行中における鉄道路線の終点に到達しない限り、ステップＳ７からＳ１２までの処理が繰り返され（ステップＳ１４：ＮＯ）、終点に到達した場合には（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、運行実績データ保存部１０７が、運行管理処理で得られた各種のデータを運行実績データ記憶手段４に格納する（ステップＳ１５）。つづいて、次路線データ判別部１０８が、運行予定データ内の全ての鉄道路線について運行が終了するまで、ステップＳ１からＳ１５までの処理が繰り返され（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、運行予定データ内の全ての鉄道路線について運行が終了したとき（ステップＳ１６：ＮＯ）、本鉄道車両運行管理システムによる運行管理が終了する。
【００７９】
つぎに、本実施形態の具体的な実施例について説明する。
【実施例】
【００８０】
本実施例では、上述した本実施形態の鉄道車両運行管理システム１によって、電車を運行管理する試験を行った。本試験では、図６に示すような路線データおよび運行予定データを使用してＡ駅からＢ駅まで実際に運行した結果、図７に示すような結果が得られた。
【００８１】
まず、０時０分０秒、車両がＡ駅を出発する際、Ａ駅の名称および出発時間がスピーカから音声案内された。つぎに、車両が速度変更地点に到達すると、制限速度が５０ｋｍ／ｈに制限される旨のアナウンスがなされた。つづいての速度変更地点では、５０ｋｍ／ｈの制限速度が解除される旨のアナウンスがなされるとともに、実際の通過時刻が通過予定時刻より１３秒遅れである旨のアナウンスがなされた。
【００８２】
つぎに、車両がダイヤとの誤差を確認するチェックポイントに到達したとき、実際の通過時刻が通過予定時刻より１０秒早い旨のアナウンスがなされた。つづいて、０時５分２０秒、車両の走行速度に異常が検知されたため、当該発生時刻前後２分間の映像データが異常データ記憶手段５に保存された。
【００８３】
つづいて、再び速度変更地点に差し掛かり、制限速度が４０ｋｍ／ｈに制限される旨のアナウンスがなされた後、停車駅を案内するためのチェックポイントに到達し、Ｂ駅の名称がアナウンスされた。そして、０時８分２５秒、車両がＢ駅に到着すると、到着時刻が到着予定時刻より５秒早い旨のアナウンスがなされた。
【００８４】
以上のような本実施形態によれば、
１．鉄道路線上に任意に設定された各チェックポイントにおいて、自動的に運転士に各種の運行案内をすることができ、ダイヤ通りの運行が要求される運転士の精神的圧迫を軽減し、安全な運行を補助することができる。
２．ＧＰＳ信号を受信しにくい不感地域であっても、高精度な車両位置データを取得し、安価でありながら確度の高い運行管理を行うことができる。
３．各チェックポイントにおいて、所定の有効エリアを設定してＧＰＳ信号を取得するため車両位置データの取得漏れを低減できる。
４．異常運行の発生を認識し、その異常発生前後における映像データやＧＰＳデータを自動的に保存するため、これらのデータを解析することで当該異常運行の原因を解明し、事故の再発防止の一助として利用することができる等の効果を奏する。
【００８５】
なお、本発明に係る鉄道車両運行管理システム１および鉄道車両運行管理プログラムは、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。
【００８６】
例えば、運行実績データを解析することにより、ＧＰＳ信号を受信しにくい不感地域を特定できるため、そのような不感地域にチェックポイントがある場合には、実測位置データよりも予測位置データを優先して車両位置データとして採用するようにしてもよい。また、鉄道が既定路線を運行する特徴を利用して、不感地帯における通過時間と通過位置を学習し、予め予測して設定しておいてもよい。
【００８７】
また、上述した実施形態では、運行用データ取得部９１が、メモリーカードから各種のデータを取得するとともに、運行実績データ保存部１０７が、メモリーカードに運行実績データを保存しているが、これに限られるものではない。例えば、別途、データを送受信するための送受信手段を設け、所定の運行管理センターから運行用データを受信するとともに、運行実績データを運行管理センターへ送信するようにしてもよい。
【００８８】
さらに、上述した実施形態では、毎秒ごとに取得されるＧＰＳデータに基づいて、車両の進行方向データを収集しているが、これに限られるものではなく、ジャイロセンサＳｊから車両の方位データを常時取得するようにしてもよい。これにより、ＧＰＳ信号を受信できない地域であっても、ジャイロセンサＳｊから出力される方位データを利用して、車両の走行補正を精度の高いデータに確立しうるようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明に係る鉄道車両運行管理システムの実施形態を示すブロック図である。
【図２】本実施形態の鉄道路線を示す平面図である。
【図３】本実施形態のメイン測定エリアおよびサブ測定エリアを示す平面図である。
【図４】本実施形態の鉄道車両運行管理システムにより実行される処理のフローチャート図である。
【図５】本実施形態の鉄道車両運行管理システムにより実行される車両位置データ補正処理のフローチャート図である。
【図６】本実施例で使用した運行予定データを示す表である。
【図７】本実施例による実験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００９０】
１ 鉄道車両運行管理システム
２ 路線データ記憶手段
３ 運行予定データ記憶手段
４ 運行実績データ記憶手段
５ 異常データ記憶手段
６ ＧＰＳ信号受信手段
７ 運行案内出力手段
８ 運行状況撮影手段
９ 運行管理処理手段
９１ 運行用データ取得部
９２ ＧＰＳ信号取得部
９３ ＧＰＳデータ算出部
９４ システムチェック部
９５ ＧＰＳ信号受信数判別部
９６ 補正用データ取得部
９７ 予測走行距離算出部
９８ 予測位置データ算出部
９９ 受信不可時間判別部
１００ 位置データ比較判別部
１０１ 補正用位置データ採用部
１０２ 車両位置採用部
１０３ 異常運行判断部
１０４ 異常時データ保存部
１０５ チェックポイント到達判断部
１０６ 運行案内出力部
１０７ 運行実績データ保存部
１０８ 次路線データ判別部
Ｓａ 三次元加速度センサ
Ｓｊ ジャイロセンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）から受信するＧＰＳ信号に基づいて車両の運行を管理する技術に関し、特に、電車や汽車等のように既定路線上を走行する鉄道車両の運転士に対して注意を喚起したり、運行案内を行って運転を補助するのに好適な鉄道車両運行管理システムおよび鉄道車両運行管理プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から鉄道は各市町村を結ぶ主要な交通手段であり、駅を中心に町が形成されるなど人々の生活に密着した存在となっている。また鉄道は輸送量が多く、安全性も高いという理由から利用率も高い。一方、万が一、鉄道事故が発生した場合には大惨事に繋がり多くの死傷者を出してしまうおそれがある。従って、鉄道各社は細心の注意を払っているが、人為的ミスを１００％なくすることは不可能である。特に、近年では利用者の増大に伴って過密な運行スケジュールが組まれているが、発着時刻の厳守が求められていることから運転士には大きな緊張と負担が強いられている。
【０００３】
さらに、運行車両には、普通、急行、快速、特急、特快など、様々な種類が決められており停車駅や通過駅が異なるため、運転士は常に集中していなければうっかり停車駅を間違えてしまう。しかも車両は景色の変化が少ない真っ直ぐな線路上を走行するため、集中力が持続しにくい環境といえる。
【０００４】
以上のような状況下では、鉄道運転士に相当なストレスと負担が存在すると考えられ、このような鉄道運転士をサポートする仕組みを導入することが鉄道事故を未然に防ぐために急務であり、社会的ニーズとしても求められているところである。
【０００５】
上述したニーズを考慮したものとして、ＧＰＳから車両の位置情報を取得し、この位置情報に基づいて車両の運行を管理するための技術が提案されている。例えば、特開２００３−１３７０９９号公報には、車両の運行を管理する指令センタと、この指令センタによって管理される車両とから構成される運行管理システムが開示されている（特許文献１）。そして、指令センタが、運転指示に関する通告本文情報と、この通告本文情報に対する注意を喚起する位置を指定する注意喚起位置情報とを含む通告情報を車両に送信すると、車両の情報処理装置は、ＧＰＳからの位置情報と前記通告情報に含まれる注意喚起位置情報とを比較し、車両が前記注意喚起位置に到達したと判断した場合、通告本文情報に対する注意を運転士に喚起するように構成されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１３７０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の運行管理システムにおいては、指令センタ側で車両の運行を監視している。このため、運転士の注意を喚起したい場合には、指令センタの管理者が通告情報を作成し、この通告情報を配信すべき車両を指定した上で送信しなければならず煩雑であるし、管理者のミスによって通告をし損ねる可能性がある。しかも車両に緊急事態が生じた場合、司令センタからの指令待ちでは注意喚起が遅すぎて意味がない場合も多い。
【０００８】
また、ＧＰＳによる位置情報の取得に際しては、ＧＰＳ信号を少なくとも３つ以上受信しなければ、正確な位置情報を算出することができない。このため、高層ビルが立ち並ぶ地域や、屋根のある駅舎等においては、ＧＰＳ信号の受信数が減り、車両の現在位置を正確に特定できない場合が多い。そして、車両の位置情報が誤っていると、運転士に注意を喚起するタイミングまでずれてしまうため、正確な運行案内ができないという問題がある。
【０００９】
その一方で、高精度なＧＰＳユニットを採用すれば、正確な位置情報が得られるため、精度の高い運行管理を行うことができるが、当該ＧＰＳユニットが高価であるため運行管理システム自体のコストが高くなってしまうという問題がある。このため、安価でありながら精度の高い運行管理システムの開発が望まれていた。
【００１０】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、所定の路線上に任意に設定された各チェックポイントごとに自動的に運転士に停車駅の案内や予定時刻とのずれの程度、車速の制限などの注意喚起などの各種の運行案内を的確なタイミングで行って運転士をサポートすることができ、また、ＧＰＳ信号を受信しにくい地域であっても安価でありながら高精度に車両の位置を予測し精度の高い運行管理を行うことができる鉄道車両運行管理システムおよび鉄道車両運行管理プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る鉄道車両運行管理システムおよび鉄道車両運行管理プログラムの特徴は、鉄道路線を走行する車両の運行を管理する鉄道車両運行管理システムおよび鉄道車両運行管理プログラムであって、鉄道路線上のカーブ位置を特定するカーブ特定点および車両の速度変更予定位置を特定する車速変更予定地点の各緯度・経度データからなる路線特定位置データ、およびこれら各路線特定位置を結んだ路線上に任意に設定した車両の運行を管理するためのチェックポイントの緯度・経度データからなるチェックポイント位置データを記憶する路線データ記憶手段と、前記チェックポイントの通過予定時刻、予定速度、停車駅案内情報を当該チェックポイント位置データに対応付けて適宜設定した運行予定データを記憶する運行予定データ記憶手段と、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）からＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ信号受信手段と、前記ＧＰＳ信号に基づいて前記車両に関するＧＰＳデータを算出し、このＧＰＳデータおよび前記運行予定データに基づいて前記車両のチェックポイントにおける通過予定時刻とのずれや予定速度とのずれ、次の停車駅情報を取得し、運行管理を行う運行管理処理手段と、この運行管理処理手段によって取得した通過予定時刻とのずれや予定速度とのずれ、次の停車駅情報を適宜運転士に案内する運行案内出力手段とを有する点にある。
【００１２】
また、本発明において、前記運行管理処理手段は、前記ＧＰＳ信号から前記車両に関する実測位置データ、時間データおよび時速データ等からなるＧＰＳデータを算出するＧＰＳデータ算出部と、前記ＧＰＳ信号の受信数を判別するＧＰＳ信号受信数判別部と、このＧＰＳ信号受信数判別部によってＧＰＳ信号が３つ以上受信されたと判断された場合、このＧＰＳ信号によって算出された実測位置データを補正用位置データとして採用する補正用位置データ採用部と、前記ＧＰＳ受信数判別部によってＧＰＳ信号の受信数が２つ以下と判断された場合、直前の補正用位置データ、前記時間データおよび前記時速データを取得する補正用データ取得部と、前記直前の補正用位置データにより特定される補正開始位置からの経過時間および前記時速データに基づいて前記車両の予測走行距離を算出する予測走行距離算出部と、前記路線特定位置データによって特定される鉄道路線に沿って前記補正開始位置から前記予測走行距離だけ進んだ予測位置を示す予測位置データを算出する予測位置データ算出部とを有していることが好ましい。
【００１３】
さらに、本発明において、前記運行管理処理手段は、前記ＧＰＳ信号の受信数が２つの状態が所定時間連続した場合、この時点での前記予測位置データと２つのＧＰＳ信号から求められた実測位置データとを比較判別する位置データ比較判別部を有しており、この位置データ比較判別部により前記予測位置データが前記実測位置データとほぼ等しいと判断された場合、前記補正用位置データ採用部が、前記予測位置データあるいは前記実測位置データを補正用位置データとして採用することが好ましい。
【００１４】
また、本発明において、前記位置データ比較判別部は、直前の補正用位置データと次の路線特定点とをつないだ線上に前記予測位置を設定し、この予測位置を基準として所定の有効幅で設定された有効測定ゾーンの範囲内に前記実測位置データが位置している場合に、前記予測位置データが前記実測位置データとほぼ等しいと判断することが好ましい。
【００１５】
さらに、本発明において、前記路線データ記憶手段には、鉄道路線上においてチェックポイント位置から車両の進行方向後方に所定の間隔を隔てて設定されるサブチェックポイントの位置を特定するサブチェックポイント位置データが記憶されており、前記運行管理処理手段は、前記実測位置データまたは予測位置データにより特定される車両位置が、前記運行予定データにおけるチェックポイント位置データおよびサブチェックポイント位置データによってそれぞれ特定される位置を基準にして所定の有効範囲をもって設けられるＣＰ測定エリア内に入ったとき、当該車両がチェックポイントに到達したと判断するチェックポイント到達判断部を有していることが好ましい。
【００１６】
また、本発明において、前記運行管理処理手段は、前記運行予定データと前記時間データおよび前記速度データとを比較し、所定のチェックポイントにおける通過予定時刻とのずれ、および予定速度とのずれを求めて、所定の許容値を超えていないか否か、あるいは三次元加速度センサから取得した加速度アナログデータが所定の許容値を超えていないか否かを判断する異常運行判断部と、この異常運行判断部により異常運行が検出されたとき、前記車両に搭載される各種機器から得られるデータ、あるいは前記車両外の機器から受信した各種のデータのうち、前記異常動作の発生前から発生後までの所定時間内における各種のデータを異常データ記憶手段に保存する異常時データ保存部とを有していることが好ましい。
【００１７】
さらに、本発明において、前記車両の周囲状況あるいは前記運転手の運転状況を撮影する運行状況撮影手段を有しており、前記異常時データ保存部は、前記運行状況撮影手段により撮影された映像データおよび前記ＧＰＳデータを異常データ記憶手段に保存することが好ましい。
【００１８】
また、本発明において、前記異常時データ保存部は、ＡＴＳ（Automatic Train Stop）の地上子から得られる地上子ＩＤおよび車両速度からなるＡＴＳデータを異常データ記憶手段に保存することが好ましい。
【００１９】
さらに、本発明において、前記運行管理処理手段は、前記車両の出発地点に関する緯度・経度データと前記ＧＰＳデータとの比較結果や、前記チェックポイント位置データと前記ＧＰＳデータとの比較結果、あるいはジャイロセンサの方位データとチェックポイント間の方位データとの比較結果に基づいて、前記鉄道車両運行管理システムが正常に動作しているか否かを判断するシステムチェック部を有していることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、所定の路線上に任意に設定された各チェックポイントごとに自動的に運転士に停車駅の案内や予定時刻とのずれの程度、車速の制限などの注意喚起などの各種の運行案内を的確なタイミングで行って運転士をサポートすることができ、当該運転士の負担やストレスを緩和することができる。また、ＧＰＳ信号を受信しにくい地域であっても、高精度に車両の位置を予測し、安価でありながら精度の高い運行管理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る鉄道車両運行管理システムおよび鉄道車両運行管理プログラムの実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態の鉄道車両運行管理システム１を示すブロック図である。
【００２２】
本実施形態の鉄道車両運行管理システム１は、電車や汽車等のように鉄道路線を走行する車両の運転席に搭載され当該車両の運行を管理するものであり、図１に示すように、主として、路線に関する各種のデータを記憶する路線データ記憶手段２と、車両の運行予定に関する各種のデータを記憶する運行予定データ記憶手段３と、車両の運行実績に関する各種のデータを記憶する運行実績データ記憶手段４と、車両に異常運行が発生した際のデータを記憶する異常データ記憶手段５と、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）からＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ信号受信手段６と、車両の運転士に各種の運行案内を出力する運行案内出力手段７と、運行状況を撮影する運行状況撮影手段８と、車両の運行管理に関する各種の処理を実行する運行管理処理手段９と、から構成されている。
【００２３】
以下、本実施形態を構成する各構成手段についてより詳細に説明する。路線データ記憶手段２、運行予定データ記憶手段３、運行実績データ記憶手段４および異常データ記憶手段５は、ハードディスクやメモリカード等の記憶手段によって適宜構成されている。本実施形態において、路線データ記憶手段２は、図１に示すように、路線特定位置データ、チェックポイント位置データおよびサブチェックポイント位置データ等の路線データを記憶している。また、運行予定データ記憶手段３は、列車ダイヤ等の運行予定データを記憶しており、運行実績データ記憶手段４は、運行実績データを記憶しており、異常データ記憶手段５は、映像データ等の異常時データを記憶するようになっている。
【００２４】
以下、上述した各データについて説明する。路線特定位置データは、鉄道路線を簡素な情報で特定するためのものであり、鉄道路線上のカーブ位置を特定するカーブ特定点の緯度・経度データ、車両の速度変更予定位置を特定する車速変更予定地点の緯度・経度データ、および有効測定ゾーンを特定する有効幅データから構成されている。
【００２５】
カーブ特定点は、有効測定ゾーンを設定するためのものであり、図２に示すように、鉄道路線がカーブし車両の走行方向が変化する地点を特定する。このカーブ特定点は、たとえばカーブの頂点の緯度経度データとして特定される。また、鉄道路線は基本的に直線的に敷設された区間が多いため、上記のようなカーブ特定点を設定すれば、これらを連結することにより近似的に鉄道路線を特定しうる。このため、後述する車両の予測位置の算出が簡素化される。また、車速変更予定地点は、鉄道路線上における車両の制限速度が切り替わる地点を特定するものであり、予め運行予定に基づいて定められている。
【００２６】
また、有効測定ゾーンは、車両が所定の鉄道路線に沿って走行する性質を利用して設定されるものであり、後述するように、ＧＰＳから得られた車両の実測位置データが有効か否かを判定するためのものである。有効測定ゾーンは、図２に示すように、路線に沿って主に隣接するカーブ特定点間に所定の有効幅をもって設定される。この有効幅を示す有効幅データは適宜設定変更することができるが、本実施形態では約１〜２ｍ程度に設定されている。
【００２７】
チェックポイント位置データは、車両の運行を的確なタイミングで管理するためのチェックポイントの緯度・経度データから構成されている。チェックポイントは、上述したカーブ特定点および車速変更予定地点等の路線特定位置を結んだ路線上に任意に設定され、主に運転士を補助する案内が必要な地点に設定されている。本実施形態におけるチェックポイントは、停車駅か通過駅かを知らせるために停車駅の手前地点で駅名を案内する停車駅案内地点、車両が時間通りに運行しているかどうかをチェックするためのダイヤ誤差確認地点等から構成される。また、本実施形態において、カーブ特定点および車速変更予定地点もチェックポイントとしても設定される。
【００２８】
サブチェックポイントは、後述するように、各チェックポイントにおいてＧＰＳ信号の取得漏れをフォローするためのものである。本実施形態において、サブチェックポイントは、鉄道路線上において各チェックポイント位置から車両の進行方向後方に所定の間隔を隔てて設定される。そして、各サブチェックポイントに関する緯度・経度データが、サブチェックポイントデータとして記憶されている。なお、サブチェックポイントデータとしては、緯度・経度データではなく、チェックポイントの緯度・経度データに基づいて鉄道路線の後方側に上述した所定の間隔をもって特定するようにしてもよい。
【００２９】
運行予定データは、車両の運行予定に関する各種のデータから構成されており、運行ダイヤが反映されている。本実施形態では、各チェックポイントに対応付けて、チェックポイント名、通過予定時刻、予定速度、停車駅案内情報等のデータが適宜設定されている。なお、運行予定データは、車両を基準として各車両ごとに当該車両が運行される各路線のデータから構成してもよいし、あるいは運転士を基準として各運転士ごと担当する各路線のデータから構成するようにしてもよい。
【００３０】
運行実績データは、車両の運行実績に関する各種のデータから構成されている。本実施形態では、各チェックポイントにおける車両の通過時刻や、ＧＰＳから毎秒ごとに取得されるＧＰＳデータ（実測位置データ、時間データ、時速データ、進行方向データおよび高度データ等）、および予測位置データ、補正用位置データ等から構成されている。
【００３１】
本実施形態において、予測位置データは、車両の予測位置における緯度・経度データから構成されている。また、補正用位置データは、予測位置を算出するためのものであり、後述するように、ＧＰＳ信号を３つ以上受信したときに算出された実測位置データや、信頼性の高い予測位置データを補正用位置データとして記憶するようになっている。
【００３２】
異常時データは、車両の運行状況に異常動作が発生したときの各種のデータから構成されている。本実施形態では、運行状況撮影手段８により撮影される映像データ、ＧＰＳから取得されるＧＰＳデータ、およびＡＴＳ（Automatic Train Stop）の地上子から得られる地上子ＩＤおよび車両速度等のＡＴＳデータから構成されている。そして、これらのデータのうち、異常動作発生前から発生後までの所定時間内におけるデータだけが異常データ記憶手段５に格納される。なお、異常時データは、上記のデータに限られるものではなく、異常動作の分析や原因究明に役立つものであれば、車両に搭載される各種機器から得られるデータや、管理センタ等の車両外の機器から受信した各種のデータを記録するようにしてもよい。
【００３３】
ＧＰＳ信号受信手段６は、ＧＰＳアンテナ等から構成されており、グローバルポジショニングシステムのＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信するものである。運行案内出力手段７は、音声案内を出力するスピーカや運行案内を表示するディスプレイ等の出力機器から構成されており、車両の運転士に対し、定時的な情報や緊急情報等の各種の運行情報を出力するものである。また、運行状況撮影手段８は、デジタルビデオカメラ等の動画撮影機器から構成されており、運行状況を映像データとして取得するものである。本実施形態では、２台のデジタルビデオカメラが車両の前方と運転席を撮影するように搭載されている。
【００３４】
運行管理処理手段９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成されており、本実施形態の鉄道車両運行管理プログラムに基づいて各構成手段を制御するとともに、運行管理に必要な各種のデータを取得し、適時に運行処理を実行するものである。運行管理処理手段９の主な処理について説明すると、ＧＰＳ信号受信手段６が受信したＧＰＳ信号に基づいて車両に関するＧＰＳデータを算出し、このＧＰＳデータおよび運行予定データに基づいて運行予定に対する車両の実際の運行状況を把握し、運転士をサポートするための運行管理を行うようになっており、合わせて運行上の異常発生を早期に喚起するようになっている。
【００３５】
つぎに、前述のような処理を行う運行管理処理手段９の構成について説明する。運行管理処理手段９は、主として、運行用データ取得部９１と、ＧＰＳ信号取得部９２と、ＧＰＳデータ算出部９３と、システムチェック部９４と、ＧＰＳ信号受信数判別部９５と、補正用データ取得部９６と、予測走行距離算出部９７と、予測位置データ算出部９８と、受信不可時間判別部９９と、位置データ比較判別部１００と、補正用位置データ採用部１０１と、車両位置採用部１０２と、異常運行判断部１０３と、異常時データ保存部１０４と、チェックポイント到達判断部１０５と、運行案内出力部１０６と、運行実績データ保存部１０７と、次路線データ判別部１０８とから構成されている。
【００３６】
運行用データ取得部９１は、車両の運行に必要な各種のデータを取得するものである。具体的には、路線データ記憶手段２から路線特定位置データ、チェックポイント位置データおよびサブチェックポイント位置データを取得するとともに、運行予定データ記憶手段３から運行予定データを取得するようになっている。
【００３７】
ＧＰＳ信号取得部９２は、ＧＰＳ信号受信手段６が受信したＧＰＳ信号を取得するものである。本実施形態では、約１秒間隔でＧＰＳ信号を取得し、ＧＰＳデータ算出部９３へ供するようになっている。なお、ＧＰＳ信号は、時刻情報やＧＰＳ衛星の位置を示す軌道情報等が多重された信号から構成されている。
【００３８】
ＧＰＳデータ算出部９３は、ＧＰＳ信号取得部９２が取得したＧＰＳ信号に基づいて、車両に関する実測位置データ、時間データ、時速データ、進行方向データおよび高度データ等からなるＧＰＳデータを算出するものである。
【００３９】
具体的には、まず、ＧＰＳ信号内の時刻情報とＧＰＳ信号受信手段６における受信時刻からＧＰＳ信号を受信するのにかかった到達時間を算出し、この到達時間とＧＰＳ信号の伝播速度からＧＰＳ衛星とＧＰＳ信号受信手段６との距離を算出する。この距離は、ＧＰＳ信号受信手段６の受信位置とＧＰＳ衛星の位置とを結ぶ距離に等しいため、３つの変数（緯度、経度、高度）からなる２次元方程式が成り立つ。したがって、ＧＰＳ信号を３つ以上受信した場合、正確な実測位置データ（緯度、経度）および高度データが算出される。また、車両の高度はほぼ変わらないと仮定すれば、高度を一定値に設定できるため、ＧＰＳ信号の受信数が２つでも、ある程度正確な実測位置データ（緯度、経度）が算出される。一方、時間データ、時速データおよび進行方向データは、ＧＰＳ信号の受信数に関わらず、常に正確なデータが取得される。
【００４０】
システムチェック部９４は、鉄道車両運行管理システム１の動作状況をチェックして、故障を検出するものである。具体的には、出発時であれば、車両の出発地点に関する緯度・経度データと、ＧＰＳデータ算出部９３が算出した実測位置データとを取得し、両者が合致しているか否かを判別する。そして、両者が合致していれば、本システムが正常に動作していると判断する。一方、不一致の場合やＧＰＳ信号を受信していない場合には、読み込んだ路線データが誤っている旨やＧＰＳ信号受信手段６が故障している旨のエラーメッセージを運行案内出力手段７から出力させる。なお、出発地点の緯度・経度データは、出庫時に運転士が手動入力してもよいし、路線データおよび運行予定データに予め設定されている始発地点の名称を選択することで自動的に緯度・経度データを特定する構成にしてもよい。
【００４１】
また、本実施形態において、システムチェック部９４は、走行中においても本システムの動作状況を自己診断する機能を有している。具体的には、チェックポイント位置データとＧＰＳデータとを取得し、車両が各チェックポイントを順番にトレースしているか否かを判別する。そして、正確にトレースしている限り、本システムが正常に動作していると判断する。一方、異常が認められれば、エラーメッセージを出力させる。
【００４２】
また、本実施形態の車両には、車両の方位を測定するジャイロセンサＳｊが設けられている。そこで、本実施形態のシステムチェック部９４は、このジャイロセンサＳｊにより得られる車両の方位データと、チェックポイント間の方位データとを取得し、両者が一致しているか否かを判別する。そして、両者が一致していれば、本システムが正常に動作していると判断する。一方、一致していなければ、エラーメッセージを出力させる。なお、チェックポイント間の方位データは、チェックポイント位置データから算出される。
【００４３】
ＧＰＳ信号受信数判別部９５は、ＧＰＳ信号の受信数を判断するものである。上述したように、ＧＰＳデータは、ＧＰＳ信号の受信数によってその精度が異なる。したがって、本実施形態では、ＧＰＳ信号の受信数に基づいて、後述する位置データの補正処理を適宜実行するようになっている。
【００４４】
補正用データ取得部９６は、車両位置データの補正処理に必要なデータを取得するものである。本実施形態では、運行実績データ記憶手段４から、直前の補正用位置データ、時間データ、および時速データを取得するようになっている。ここで、直前の補正用位置データとは、ＧＰＳ信号を３つ以上受信したときに算出された実測位置データ、あるいは所定時間連続してＧＰＳ信号の受信数が２以下であったときの実測位置データが、後述する予測位置データとほぼ等しい場合の当該実測位置データまたは当該予測位置データのうち、最新のものである。すなわち、信頼性の高い車両位置のうち、最新の車両位置を特定するものであり、本実施形態において、この位置を補正開始位置とする。
【００４５】
予測走行距離算出部９７は、信頼性の高い車両位置が得られない間、車両が走行したであろう予測走行距離を算出するものである。具体的には、補正用データ取得部９６が取得した直前の補正用位置データおよび時間データに基づいて、補正開始位置からの経過時間を算出し、この経過時間と時速データに基づいて車両の予測走行距離を算出するようになっている。
【００４６】
予測位置データ算出部９８は、車両の予測位置を算出するものである。具体的には、補正用データ取得部９６が取得した路線特定位置データによって鉄道路線を特定し、この路線に沿って補正開始位置から予測走行距離だけ進んだ予測位置の緯度経度を予測位置データとして取得するようになっている。
【００４７】
例えば、予測走行距離がＬの場合、補正開始位置と最寄りのカーブ特定点とを結ぶ第１直線を算出し、当該第１直線の長さがＬ以上であれば、当該第１直線上において補正開始位置からＬだけ進んだ位置を予測位置として取得する。一方、前記第１直線の長さがＬより小さい場合、次のカーブ特定点と最寄りのカーブ特定点とを結ぶ第２直線を算出する。そして、当該第２直線上において、最寄りのカーブ特定点から、［Ｌ−（第１直線の長さ）］だけ進んだ位置の緯度経度を予測位置データとして取得するようになっている。
【００４８】
受信不可時間判別部９９は、不感地帯を通過する等の理由でＧＰＳ信号の受信数が２以下の状態が、所定時間継続したか否かを判別するものである。本実施形態では、当該継続時間が５秒間に設定されているが、これに限られるものではなく、ユーザによって適宜設定しうる。また、ＧＰＳ信号の受信数が２つ以下の状態が５秒経過する前にチェックポイントを通過してしまう場合が想定されるが、この場合には、チェックポイントが近傍にあることを認識して５秒を待たずに後述する車両位置データの補正処理を強制的に実行させるようにしてもよい。
【００４９】
位置データ比較判別部１００は、ＧＰＳデータ算出部９３が算出した実測位置データと、予測位置データ算出部９８が算出した予測位置データとを比較判別するものである。本実施形態では、予測位置を基準として所定の有効幅で設定された有効測定ゾーンの範囲内に、実測位置データが位置している場合に、予測位置データが実測位置データとほぼ等しいと判断する。一方、実測位置データが有効測定ゾーンの範囲外のとき、当該実測位置データを不正確なものとみなす。
【００５０】
補正用位置データ採用部１０１は、車両の位置データを補正するための補正用位置データを採用するものである。具体的には、ＧＰＳ信号受信数判別部９５によって、ＧＰＳ信号の受信数が３つ以上と判断された場合に、ＧＰＳデータ算出部９３により算出された実測位置データを補正用位置データとして採用し、運行実績データ記憶手段４に格納する。また、受信数が２つに減った場合でも正確な位置情報を送信している場合がある。そこで受信不可時間判別部９９により、ＧＰＳ信号の受信数が２つ以下の状態が所定時間連続したと判別され、かつ、位置データ比較判別部１００により予測位置データと実測位置データとがほぼ等しいと判断された場合、当該予測位置データあるいは当該実測位置データを補正用位置データとして採用し、運行実績データ記憶手段４に格納する。
【００５１】
車両位置採用部１０２は、信頼性の高い実測位置データあるいは予測位置データを車両の位置データとして取得するものである。具体的には、補正用位置データ採用部１０１によって採用された実測位置データあるいは予測位置データを車両の位置データとして採用する。したがって、本実施形態では、ＧＰＳ信号の受信数が３以上の場合のみならず、受信数が２以下の場合であっても、その状態が所定時間連続し、なおかつ、実測位置データが予測位置データとほぼ等しい場合には、それら実測位置データまたは予測位置データのいずれかを車両位置データとして採用するようになっている。これは、受信数が２つの場合であっても、実測位置データの誤差が必ずしも大きい訳ではないことを利用したものである。
【００５２】
異常運行判断部１０３は、車両の運行状況が正常であるか否かを判断するものである。具体的には、運行予定データとＧＰＳデータとを取得し両者を比較する。そして、所定のチェックポイントにおける実際の通過時刻と通過予定時刻とのずれや、実際の通過速度と予定速度とのずれを算出し、所定の許容値を超えていないか否かを判断するようになっている。
【００５３】
また、本実施形態の車輌には、三次元方向における加速度を測定する三次元加速度センサＳａが設けられている。そして、異常運行判断部１０３は、三次元加速度センサＳａから出力される加速度アナログデータを常時取得し、このデータが通常運行範囲を示す所定の許容値を超えていないか否かを判断するようになっている。さらに、本実施形態では、ＡＴＳ（Automatic Train Stop）システムが作動した場合等であっても、車両の運行に異常動作が発生したことを検知するようになっている。
【００５４】
異常時データ保存部１０４は、車両の運行に異常動作が検出された場合、その異常動作の発生前後における各種の異常時データを異常データ記憶手段５に保存するものである。本実施形態において、異常時データとしては、映像データ、ＧＰＳデータおよびＡＴＳデータ等が蓄積される。なお、運行状況撮影手段８により撮影された映像データは、逐次、図示しない画像メモリ等に一時的に蓄積され、古くなったものから順に消去されている。したがって、異常時データ保存部１０４は、異常運行判断部１０３により異常が検知された場合、その異常動作の発生時刻を取得するとともに、当該発生時刻の前後２分間における映像データを画像メモリから取得し、異常データ記憶手段５に格納するようになっている。
【００５５】
チェックポイント到達判断部１０５は、車両がチェックポイントに到達したか否かを判断するものである。本実施形態において、チェックポイント到達判断部１０５は、車両位置データの誤差を考慮して、各チェックポイントに対応させたチェックポイント測定エリア（以下、「ＣＰ測定エリア」という）を設定している。そして、このＣＰ測定エリア内に車両位置が含まれたとき、車両が当該チェックポイントに到達したと判断するようになっている。
【００５６】
具体的には、ＣＰ測定エリアは、図３に示すように、チェックポイント位置データによって特定される位置を基準（中心）にして所定の有効範囲をもって設定される略正方形状のメイン測定エリアと、このメイン測定エリアと隣接するように設けられ、サブチェックポイントデータによって特定される位置を基準（中心）にして所定の有効範囲をもって設定される略正方形状のサブ測定エリアとから構成されている。したがって、チェックポイント到達判断部１０５は、路線データ記憶手段２からチェックポイント位置データおよびサブチェックポイント位置データを取得してＣＰ測定エリアを特定するとともに、車両位置採用部１０２により採用された車両位置データを取得して、ＣＰ測定エリアと比較するようになっている。
【００５７】
なお、ＣＰ測定エリアの大きさは、車両の速度に応じて設定するのが好ましく、本実施形態では、車両が６０ｋｍ／ｈ（約１８ｍ／ｓ）で走行することを想定し、メイン測定エリアおよびサブ測定エリアを１辺が３６ｍの正方形であって２つの頂点を路線上に設定している。また、本実施形態のＧＰＳ信号取得部９２は、毎秒１回の割合でＧＰＳ信号を取得するように構成されている。したがって、各測定エリアでは±約１秒の誤差範囲でＧＰＳ信号が受信されるため、１つのチェックポイントにつき、少なくとも４回はＧＰＳ信号を取得するチャンスが得られるようになっている。
【００５８】
運行案内出力部１０６は、運行案内出力手段７に所定の運行案内を出力させるものである。具体的には、チェックポイント到達判断部１０５によって車両が所定のチェックポイントに到達したと判断されると、運行予定データ記憶手段３から当該チェックポイントに対応する各種の情報を取得する。そして、当該チェックポイントの通過予定時刻に対する実際の車両通過時刻のずれや予定速度に対する実際の通過速度のずれ、次の停車駅、あるいはチェックポイント名や制限速度が変化する旨等をスピーカから音声案内したり、ディスプレイに表示案内するようになっている。
【００５９】
運行実績データ保存部１０７は、運行実績データを運行実績データ記憶手段４に保存するものである。具体的には、チェックポイント到達判断部１０５によって車両が所定の路線における終点に到達したと判断されると、各チェックポイントにおける車両の通過時刻、毎秒ごとに取得されるＧＰＳデータ等を運行実績データ記憶手段４に格納するようになっている。
【００６０】
次路線データ判別部１０８は、車両が１の鉄道路線の運行を終了したとき、運行予定データの中に、次に運行すべき鉄道路線が存在するか否かを判別するものである。判別した結果、次に運行すべき鉄道路線があれば、引き続き本実施形態の鉄道車両運行管理システム１に運行管理を実行させる一方、次に運行すべき鉄道路線がなければ、鉄道車両運行管理システム１を終了させるようになっている。
【００６１】
つぎに、本実施形態の鉄道車両運行管理プログラムによって実行される鉄道車両運行管理システム１の作用について図４および図５を参照しつつ説明する。
【００６２】
まず、本実施形態の鉄道車両運行管理システム１によって車両の運行管理を開始する場合、運転士が担当路線を入力する操作に従って、運行用データ取得部９１が、当該車両が運行される鉄道路線に関する路線データおよび運行予定データを取得する（ステップＳ１）。つづいて、ＧＰＳ信号取得部９２が、ＧＰＳ信号受信手段６からＧＰＳ信号を取得すると（ステップＳ２）、ＧＰＳデータ算出部９３により各種のＧＰＳデータが算出される（ステップＳ３）。このＧＰＳデータと路線データおよび運行予定データに基づいて、システムチェック部９４が鉄道車両運行管理システム１の動作状況をチェックする（ステップＳ４）。
【００６３】
チェックの結果、システムの動作に異常がなければ（ステップＳ４：ＯＫ）、車両の運行開始を待機する一方（ステップＳ５）、不具合が見つかれば（ステップＳ４：ＮＧ）、運行案内出力手段７にエラーメッセージを出力する（ステップＳ６）。これにより、運転士は、誤った路線データや運行予定データを使用したり、ＧＰＳ信号受信手段６が機能していない状態で車両を運行することが防止される。
【００６４】
つづいて、車両の運行が開始されると（ステップＳ５：ＹＥＳ）、路線データおよび運行予定データに定められた鉄道路線上を運行する間、図５に示す車両位置データ補正処理により、随時、車両位置が取得される（ステップＳ７）。
【００６５】
ここで、ステップＳ７で実行される車両位置データ補正処理について、図５を用いて説明する。車両が運行している間、ＧＰＳ信号取得部９２は、約１秒間隔でＧＰＳ信号受信手段６からＧＰＳ信号を取得し（ステップＳ２１）、このＧＰＳ信号に基づき、ＧＰＳデータ算出部９３がＧＰＳデータを算出する（ステップＳ２２）。なお、本実施形態では、運行の開始と同時に、運行状況撮影手段８が撮影を開始し、映像データを画像メモリに蓄積するようになっている。
【００６６】
つづいて、ＧＰＳ信号受信数判別部９５が、ステップＳ２１で受信したＧＰＳ信号の受信数を判断し（ステップＳ２３）、受信数が３以上のとき（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、ステップＳ２２で算出された実測位置データは高精度であると判断し、後述するステップＳ２９へと進む。
【００６７】
一方、ＧＰＳ信号の受信数が２以下の場合（ステップＳ２３：ＮＯ）、まず、補正用データ取得部９６が、直前の補正用位置データ、時間データ、および時速データを取得し（ステップＳ２４）、これらのデータに基づいて、予測走行距離算出部９７が車両の予測走行距離を算出する（ステップＳ２５）。そして、この予測走行距離と路線特定位置データに基づいて、予測位置データ算出部９８が、車両の予測位置データを算出する（ステップＳ２６）。
【００６８】
つづいて、ステップＳ２３で判別されたＧＰＳ信号の受信数が１の場合（ステップＳ２７：ＮＯ）、実測位置データは不正確であるため、ステップＳ２１に戻り、再びＧＰＳ信号を受信するのを待機する。一方、ＧＰＳ信号の受信数が２の場合（ステップＳ２７：ＹＥＳ）、実測位置データは必ずしも不正確であるとは限らない。このため、受信不可時間判別部９９によりＧＰＳ信号の受信数が２以下の状態が所定時間連続していることが判別されると（ステップＳ２８：ＹＥＳ）、位置データ比較判別部１００により、実測位置データと予測位置データの同一性を判別する（ステップＳ２９）。
【００６９】
このとき、本実施形態では、鉄道車両が予め決まっている既定路線上を走行するという特徴を利用して、隣接するカーブ特定点間の路線に沿って所定幅の有効測定ゾーンを設定してある。そして、この有効測定ゾーン内に実測位置データが検出されるか否かによって、実測位置データと予測位置データとの同一性を判別している。これにより、両者の同一性の判断に要する演算処理が簡素化することになり、正確性を維持したまま位置データ比較判別部１００の負荷を軽減できる。
【００７０】
そして、位置データ比較判別部１００による判別の結果、実測位置データと予測位置データとがほぼ等しいと判断されたとき（ステップＳ２９：ＹＥＳ）、当該実測位置データまたは当該予測位置データはほぼ正確なものと推定される。このため、これらのうちいずれか一方が補正用位置データ採用部１０１により補正用位置データとして採用され、運行実績データ記憶手段４に格納される（ステップＳ３０）。本実施形態では原則として計算された予測位置データを採用する。同様に、ＧＰＳ信号の受信数が３以上のとき（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、ステップＳ２２で算出された実測位置データは確度が高いため、当該実測位置データを補正用位置データとして採用し、運行実績データ記憶手段４に格納する（ステップＳ３０）。
【００７１】
そして、補正用位置データ採用部１０１により採用された実測位置データまたは予測位置データは、上記のように、許容される範囲内での精度を有しているため、車両位置採用部１０２により、車両位置データとして採用される（ステップＳ３１）。以上のように、ＧＰＳ信号の受信数が３つ以上のときのときのみならず、２以下の状態が所定時間続いた場合には、信頼性の高い実測位置データあるいは予測位置データを車両位置データとして採用するため、車両の位置データの精度を保持しつつ、位置データの取得確率が向上されるようになっている。
【００７２】
一方、ＧＰＳ信号の受信数が２以下の状態が所定時間連続していない場合には（ステップＳ２８：ＮＯ）、ステップＳ２１に戻り、再びＧＰＳ信号を受信するのを待機する。また、実測位置データと予測位置データとの同一性が否定された場合にも（ステップＳ２９：ＮＯ）、実測位置データの信頼性が低いためステップＳ２１に戻り、再びＧＰＳ信号を受信するのを待機するようになっている。
【００７３】
上述した車両位置データ補正処理により、車両位置データが取得されると、再び、図４のフローに戻る。ステップＳ８では、異常運行判断部１０３が、運行予定データとＧＰＳデータとに基づき、車両の運行状況を判断する。そして、運行予定データに対し、所定の許容値の範囲内で車両が正常に運行されている限り（ステップＳ８：ＹＥＳ）、処理はステップＳ９へと進む。一方、車両の運行状況に異常動作が認められたとき（ステップＳ８：ＮＯ）、異常時データ保存部１０４が、当該異常動作の発生時刻前後の映像データおよびＧＰＳデータを異常データ記憶手段５に保存した後（ステップＳ１０）、処理をステップＳ９へと進める。これにより、異常動作の発生前後におけるデータが自動的に保存されるため、当該異常動作の原因究明・再発防止に利用されるようになっている。
【００７４】
また、本実施形態では、異常運行判断部１０３が、運行予定データやＧＰＳデータとは無関係に、三次元加速度センサＳａから取得される加速度アナログデータを常時監視するため、運行データとＧＰＳデータとの比較では判断が遅れる可能性のある突発的な事故や車両異常を瞬時に判断するようになっている。具体的には、運転手により急ブレーキがなされた場合、車両が線路上に置かれた異物（置き石、丸太、自転車等）を踏んだ場合、あるいは突風により車両が不自然に傾斜した場合等には、通常運行時では見られない加速度が発生するため、異常運行を検知する。これにより、運転手でさえも事前に察知しにくい異常事故原因が発生した場合でも、当該異常発生前後におけるデータが保存されるようになっている。
【００７５】
つづいて、ステップＳ９では、チェックポイント到達判断部１０５により、車両がいずれかのチェックポイントに到達したか否かが判断される。本実施形態では、ステップＳ７で得られた車両位置データがＣＰ測定エリア内に到達したと検出されたとき、当該ＣＰ測定エリア内に設定されたチェックポイントに車両が到達したと判断する（ステップＳ９：ＹＥＳ）。このように、所定の有効範囲を有するＣＰ測定エリアを用いて判別するため、各チェックポイントにおける車両の到達の検出漏れが少なく、運行案内ミスが防止される。一方、いずれのチェックポイントにも到達しない限り（ステップＳ９：ＮＯ）、ステップＳ７へと戻り、チェックポイントに到達するまでループ処理を繰り返すようになっている。
【００７６】
車両がいずれかのチェックポイントに到達したと判断されると（ステップＳ９：ＹＥＳ）、システムチェック部９４が、各チェックポイントのトレース状況や、ジャイロセンサＳｊによる方位情報に基づき、本システムの動作状況をチェックする（ステップＳ１１）。このチェックの結果、システムの動作に異常が認められなければ（ステップＳ１１：ＯＫ）、ステップＳ１２へと進む。一方、異常が認められれば（ステップＳ１１：ＮＧ）、運行案内出力手段７にエラーメッセージを出力する（ステップＳ１３）。これにより、本システムが、万一、走行中に故障してしまった場合には運転手や運行管理者側が直ちに認識して適切な対応が可能となる。
【００７７】
本システムに異常が無ければ、運行案内出力部１０６が、運行案内出力手段７から所定の運行案内を出力させる（ステップＳ１２）。本実施形態では、車両の運転士に対し、当該チェックポイントの通過予定時刻に対する実際の通過時刻のずれや制限速度に対する実際の走行速度のずれを音声案内する他、次なる停車駅名、あるいは制限速度が変更される旨等を音声案内したり、ディスプレイに表示するようになっている。
【００７８】
そして、車両が運行中における鉄道路線の終点に到達しない限り、ステップＳ７からＳ１２までの処理が繰り返され（ステップＳ１４：ＮＯ）、終点に到達した場合には（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、運行実績データ保存部１０７が、運行管理処理で得られた各種のデータを運行実績データ記憶手段４に格納する（ステップＳ１５）。つづいて、次路線データ判別部１０８が、運行予定データ内の全ての鉄道路線について運行が終了するまで、ステップＳ１からＳ１５までの処理が繰り返され（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、運行予定データ内の全ての鉄道路線について運行が終了したとき（ステップＳ１６：ＮＯ）、本鉄道車両運行管理システムによる運行管理が終了する。
【００７９】
つぎに、本実施形態の具体的な実施例について説明する。
【実施例】
【００８０】
本実施例では、上述した本実施形態の鉄道車両運行管理システム１によって、電車を運行管理する試験を行った。本試験では、図６に示すような路線データおよび運行予定データを使用してＡ駅からＢ駅まで実際に運行した結果、図７に示すような結果が得られた。
【００８１】
まず、０時０分０秒、車両がＡ駅を出発する際、Ａ駅の名称および出発時間がスピーカから音声案内された。つぎに、車両が速度変更地点に到達すると、制限速度が５０ｋｍ／ｈに制限される旨のアナウンスがなされた。つづいての速度変更地点では、５０ｋｍ／ｈの制限速度が解除される旨のアナウンスがなされるとともに、実際の通過時刻が通過予定時刻より１３秒遅れである旨のアナウンスがなされた。
【００８２】
つぎに、車両がダイヤとの誤差を確認するチェックポイントに到達したとき、実際の通過時刻が通過予定時刻より１０秒早い旨のアナウンスがなされた。つづいて、０時５分２０秒、車両の走行速度に異常が検知されたため、当該発生時刻前後２分間の映像データが異常データ記憶手段５に保存された。
【００８３】
つづいて、再び速度変更地点に差し掛かり、制限速度が４０ｋｍ／ｈに制限される旨のアナウンスがなされた後、停車駅を案内するためのチェックポイントに到達し、Ｂ駅の名称がアナウンスされた。そして、０時８分２５秒、車両がＢ駅に到着すると、到着時刻が到着予定時刻より５秒早い旨のアナウンスがなされた。
【００８４】
以上のような本実施形態によれば、
１．鉄道路線上に任意に設定された各チェックポイントにおいて、自動的に運転士に各種の運行案内をすることができ、ダイヤ通りの運行が要求される運転士の精神的圧迫を軽減し、安全な運行を補助することができる。
２．ＧＰＳ信号を受信しにくい不感地域であっても、高精度な車両位置データを取得し、安価でありながら確度の高い運行管理を行うことができる。
３．各チェックポイントにおいて、所定の有効エリアを設定してＧＰＳ信号を取得するため車両位置データの取得漏れを低減できる。
４．異常運行の発生を認識し、その異常発生前後における映像データやＧＰＳデータを自動的に保存するため、これらのデータを解析することで当該異常運行の原因を解明し、事故の再発防止の一助として利用することができる等の効果を奏する。
【００８５】
なお、本発明に係る鉄道車両運行管理システム１および鉄道車両運行管理プログラムは、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。
【００８６】
例えば、運行実績データを解析することにより、ＧＰＳ信号を受信しにくい不感地域を特定できるため、そのような不感地域にチェックポイントがある場合には、実測位置データよりも予測位置データを優先して車両位置データとして採用するようにしてもよい。また、鉄道が既定路線を運行する特徴を利用して、不感地帯における通過時間と通過位置を学習し、予め予測して設定しておいてもよい。
【００８７】
また、上述した実施形態では、運行用データ取得部９１が、メモリーカードから各種のデータを取得するとともに、運行実績データ保存部１０７が、メモリーカードに運行実績データを保存しているが、これに限られるものではない。例えば、別途、データを送受信するための送受信手段を設け、所定の運行管理センターから運行用データを受信するとともに、運行実績データを運行管理センターへ送信するようにしてもよい。
【００８８】
さらに、上述した実施形態では、毎秒ごとに取得されるＧＰＳデータに基づいて、車両の進行方向データを収集しているが、これに限られるものではなく、ジャイロセンサＳｊから車両の方位データを常時取得するようにしてもよい。これにより、ＧＰＳ信号を受信できない地域であっても、ジャイロセンサＳｊから出力される方位データを利用して、車両の走行補正を精度の高いデータに確立しうるようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明に係る鉄道車両運行管理システムの実施形態を示すブロック図である。
【図２】本実施形態の鉄道路線を示す平面図である。
【図３】本実施形態のメイン測定エリアおよびサブ測定エリアを示す平面図である。
【図４】本実施形態の鉄道車両運行管理システムにより実行される処理のフローチャート図である。
【図５】本実施形態の鉄道車両運行管理システムにより実行される車両位置データ補正処理のフローチャート図である。
【図６】本実施例で使用した運行予定データを示す表である。
【図７】本実施例による実験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００９０】
１ 鉄道車両運行管理システム
２ 路線データ記憶手段
３ 運行予定データ記憶手段
４ 運行実績データ記憶手段
５ 異常データ記憶手段
６ ＧＰＳ信号受信手段
７ 運行案内出力手段
８ 運行状況撮影手段
９ 運行管理処理手段
９１ 運行用データ取得部
９２ ＧＰＳ信号取得部
９３ ＧＰＳデータ算出部
９４ システムチェック部
９５ ＧＰＳ信号受信数判別部
９６ 補正用データ取得部
９７ 予測走行距離算出部
９８ 予測位置データ算出部
９９ 受信不可時間判別部
１００ 位置データ比較判別部
１０１ 補正用位置データ採用部
１０２ 車両位置採用部
１０３ 異常運行判断部
１０４ 異常時データ保存部
１０５ チェックポイント到達判断部
１０６ 運行案内出力部
１０７ 運行実績データ保存部
１０８ 次路線データ判別部
Ｓａ 三次元加速度センサ
Ｓｊ ジャイロセンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道路線を走行する車両の運行を管理する鉄道車両運行管理システムであって、
鉄道路線上のカーブ位置を特定するカーブ特定点および車両の速度変更予定位置を特定する車速変更予定地点の各緯度・経度データからなる路線特定位置データ、およびこれら各路線特定位置を結んだ路線上に任意に設定した車両の運行を管理するためのチェックポイントの緯度・経度データからなるチェックポイント位置データを記憶する路線データ記憶手段と、
前記チェックポイントの通過予定時刻、予定速度、停車駅案内情報を当該チェックポイント位置データに対応付けて適宜設定した運行予定データを記憶する運行予定データ記憶手段と、
グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）からＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ信号受信手段と、
前記ＧＰＳ信号に基づいて前記車両に関するＧＰＳデータを算出し、このＧＰＳデータおよび前記運行予定データに基づいて前記車両のチェックポイントにおける通過予定時刻とのずれや予定速度とのずれ、次の停車駅情報を取得し、運行管理を行う運行管理処理手段と、
この運行管理処理手段によって取得した通過予定時刻とのずれや予定速度とのずれ、次の停車駅情報を適宜運転手に案内する運行案内出力手段と
を有することを特徴とする鉄道車両運行管理システム。
【請求項２】
請求項１において、前記運行管理処理手段は、
前記ＧＰＳ信号から前記車両に関する実測位置データ、時間データおよび時速データ等からなるＧＰＳデータを算出するＧＰＳデータ算出部と、
前記ＧＰＳ信号の受信数を判別するＧＰＳ信号受信数判別部と、
このＧＰＳ信号受信数判別部によってＧＰＳ信号が３つ以上受信されたと判断された場合、このＧＰＳ信号によって算出された実測位置データを補正用位置データとして採用する補正用位置データ採用部と、
前記ＧＰＳ受信数判別部によってＧＰＳ信号の受信数が２つ以下と判断された場合、直前の補正用位置データ、前記時間データおよび前記時速データを取得する補正用データ取得部と、
前記直前の補正用位置データにより特定される補正開始位置からの経過時間および前記時速データに基づいて前記車両の予測走行距離を算出する予測走行距離算出部と、
前記路線特定位置データによって特定される鉄道路線に沿って前記補正開始位置から前記予測走行距離だけ進んだ予測位置を示す予測位置データを算出する予測位置データ算出部と
を有していることを特徴とする鉄道車両運行管理システム。
【請求項３】
請求項２において、前記運行管理処理手段は、前記ＧＰＳ信号の受信数が２つ以下の状態が所定時間連続した場合、この時点での前記予測位置データと２つのＧＰＳ信号から求められた実測位置データとを比較判別する位置データ比較判別部を有しており、この位置データ比較判別部により前記予測位置データが前記実測位置データとほぼ等しいと判断された場合、前記補正用位置データ採用部が、前記予測位置データあるいは前記実測位置データを補正用位置データとして採用することを特徴とする鉄道車両運行管理システム。
【請求項４】
請求項３において、前記位置データ比較判別部は、直前の補正用位置データと次の路線特定点とをつないだ線上に前記予測位置を設定し、この予測位置を基準として所定の有効幅で設定された有効測定ゾーンの範囲内に前記実測位置データが位置している場合に、前記予測位置データが前記実測位置データとほぼ等しいと判断することを特徴とする鉄道車両運行管理システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかにおいて、前記路線データ記憶手段には、鉄道路線上においてチェックポイント位置から車両の進行方向後方に所定の間隔を隔てて設定されるサブチェックポイントの位置を特定するサブチェックポイント位置データが記憶されており、
前記運行管理処理手段は、前記実測位置データまたは予測位置データにより特定される車両位置が、前記運行予定データにおけるチェックポイント位置データおよびサブチェックポイント位置データによってそれぞれ特定される位置を基準にして所定の有効範囲をもって設けられるＣＰ測定エリア内に入ったとき、当該車両がチェックポイントに到達したと判断するチェックポイント到達判断部を有していることを特徴とする鉄道車両運行管理システム。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかにおいて、
前記運行管理処理手段は、前記運行予定データと前記時間データおよび前記速度データとを比較し、所定のチェックポイントにおける通過予定時刻とのずれ、および予定速度とのずれを求めて、所定の許容値を超えていないか否か、あるいは三次元加速度センサから取得した加速度アナログデータが所定の許容値を超えていないか否かを判断する異常運行判断部と、
この異常運行判断部により異常運行が検出されたとき、前記車両に搭載される各種機器から得られるデータ、あるいは前記車両外の機器から受信した各種のデータのうち、前記異常動作の発生前から発生後までの所定時間内における各種のデータを異常データ記憶手段に保存する異常時データ保存部と
を有していることを特徴とする鉄道車両運行管理システム。
【請求項７】
請求項６において、前記車両の周囲状況あるいは前記運転手の運転状況を撮影する運行状況撮影手段を有しており、
前記異常時データ保存部は、前記運行状況撮影手段により撮影された映像データおよび前記ＧＰＳデータを異常データ記憶手段に保存することを特徴とする鉄道車両運行管理システム。
【請求項８】
請求項６において、前記異常時データ保存部は、ＡＴＳ（Automatic Train Stop）の地上子から得られる地上子ＩＤおよび車両速度からなるＡＴＳデータを異常データ記憶手段に保存することを特徴とする鉄道車両運行管理システム。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかにおいて、前記運行管理処理手段は、前記車両の出発地点に関する緯度・経度データと前記ＧＰＳデータとの比較結果や、前記チェックポイント位置データと前記ＧＰＳデータとの比較結果、あるいはジャイロセンサの方位データとチェックポイント間の方位データとの比較結果に基づいて、前記鉄道車両運行管理システムが正常に動作しているか否かを判断するシステムチェック部を有していることを特徴とする鉄道車両運行管理システム。
【請求項１０】
鉄道路線を走行する車両の運行を管理する鉄道車両運行管理プログラムであって、
鉄道路線上のカーブ位置を特定するカーブ特定点および車両の速度変更予定位置を特定する車速変更予定地点の各緯度・経度データからなる路線特定位置データ、およびこれら各路線特定位置を結んだ路線上に任意に設定した車両の運行を管理するためのチェックポイントの緯度・経度データからなるチェックポイント位置データを記憶する路線データ記憶手段と、
前記チェックポイントの通過予定時刻、予定速度、停車駅案内情報を当該チェックポイント位置データに対応付けて適宜設定した運行予定データを記憶する運行予定データ記憶手段と、
グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）からＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ信号受信手段と、
前記ＧＰＳ信号に基づいて前記車両に関するＧＰＳデータを算出し、このＧＰＳデータおよび前記運行予定データに基づいて前記車両のチェックポイントにおける通過予定時刻とのずれや予定速度とのずれ、次の停車駅情報を取得し、運行管理を行う運行管理処理手段と、
この運行管理処理手段によって取得した通過予定時刻とのずれや予定速度とのずれ、次の停車駅情報を適宜運転手に案内する運行案内出力手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする路線車両運行管理プログラム。
【請求項１１】
請求項１０において、前記運行管理処理手段は、
前記ＧＰＳ信号から前記車両に関する実測位置データ、時間データおよび時速データ等からなるＧＰＳデータを算出するＧＰＳデータ算出部と、
前記ＧＰＳ信号の受信数を判別するＧＰＳ信号受信数判別部と、
このＧＰＳ信号受信数判別部によってＧＰＳ信号が３つ以上受信されたと判断された場合、このＧＰＳ信号によって算出された実測位置データを補正用位置データとして採用する補正用位置データ採用部と、
前記ＧＰＳ受信数判別部によってＧＰＳ信号の受信数が２つ以下と判断された場合、直前の補正用位置データ、前記時間データおよび前記時速データを取得する補正用データ取得部と、
前記直前の補正用位置データにより特定される補正開始位置からの経過時間および前記時速データに基づいて前記車両の予測走行距離を算出する予測走行距離算出部と、
前記路線特定位置データによって特定される鉄道路線に沿って前記補正開始位置から前記予測走行距離だけ進んだ予測位置を示す予測位置データを算出する予測位置データ算出部と
して機能することを特徴とする鉄道車両運行管理プログラム。
【請求項１２】
請求項１１において、前記運行管理処理手段は、前記ＧＰＳ信号の受信数が２つ以下の状態が所定時間連続した場合、この時点での前記予測位置データと２つのＧＰＳ信号から求められた実測位置データとを比較判別する位置データ比較判別部として機能し、この位置データ比較判別部により前記予測位置データが前記実測位置データとほぼ等しいと判断された場合、前記補正用位置データ採用部が、前記予測位置データあるいは前記実測位置データを補正用位置データとして採用することを特徴とする鉄道車両運行管理プログラム。
【請求項１３】
請求項１２において、前記位置データ比較判別部は、直前の補正用位置データと次の路線特定点とをつないだ線上に前記予測位置を設定し、この予測位置を基準として所定の有効幅で設定された有効測定ゾーンの範囲内に前記実測位置データが位置している場合に、前記予測位置データが前記実測位置データとほぼ等しいと判断することを特徴とする鉄道車両運行管理プログラム。
【請求項１４】
請求項１０から請求項１３のいずれかにおいて、前記路線データ記憶手段には、鉄道路線上においてチェックポイント位置から車両の進行方向後方に所定の間隔を隔てて設定されるサブチェックポイントの位置を特定するサブチェックポイント位置データが記憶されており、
前記運行管理処理手段は、前記実測位置データまたは予測位置データにより特定される車両位置が、前記運行予定データにおけるチェックポイント位置データおよびサブチェックポイント位置データによってそれぞれ特定される位置を基準にして所定の有効範囲をもって設けられるＣＰ測定エリア内に入ったとき、当該車両がチェックポイントに到達したと判断するチェックポイント到達判断部として機能することを特徴とする鉄道車両運行管理プログラム。
【請求項１５】
請求項１０から請求項１４のいずれかにおいて、
前記運行管理処理手段は、前記運行予定データと前記時間データおよび前記速度データとを比較し、所定のチェックポイントにおける通過予定時刻とのずれ、および予定速度とのずれを求めて、所定の許容値を超えていないか否か、あるいは三次元加速度センサから取得した加速度アナログデータが所定の許容値を超えていないか否かを判断する異常運行判断部と、
この異常運行判断部により異常運行が検出されたとき、前記車両に搭載される各種機器から得られるデータ、あるいは前記車両外の機器から送信される各種のデータのうち、前記異常動作の発生前から発生後までの所定時間内における各種のデータを異常データ記憶手段に保存する異常時データ保存部と
として機能することを特徴とする鉄道車両運行管理プログラム。
【請求項１６】
請求項１５において、前記異常時データ保存部は、車両の周囲状況あるいは運転手の運転状況を撮影する運行状況撮影手段により撮影された映像データおよび前記ＧＰＳデータを異常データ記憶手段に保存することを特徴とする鉄道車両運行管理プログラム。
【請求項１７】
請求項１５において、前記異常時データ保存部は、ＡＴＳ（Automatic Train Stop）の地上子から得られる地上子ＩＤおよび車両速度からなるＡＴＳデータを異常データ記憶手段に保存することを特徴とする鉄道車両運行管理プログラム。
【請求項１８】
請求項１０から請求項１７のいずれかにおいて、前記運行管理処理手段は、前記車両の出発地点に関する緯度・経度データと前記ＧＰＳデータとの比較結果や、前記チェックポイント位置データと前記ＧＰＳデータとの比較結果、あるいはジャイロセンサの方位データとチェックポイント間の方位データとの比較結果に基づいて、前記鉄道車両運行管理システムが正常に動作しているか否かを判断するシステムチェック部として機能することを特徴とする鉄道車両運行管理プログラム。
【請求項１】
鉄道路線を走行する車両の運行を管理する鉄道車両運行管理システムであって、
鉄道路線上のカーブ位置を特定するカーブ特定点および車両の速度変更予定位置を特定する車速変更予定地点の各緯度・経度データからなる路線特定位置データ、およびこれら各路線特定位置を結んだ路線上に任意に設定した車両の運行を管理するためのチェックポイントの緯度・経度データからなるチェックポイント位置データを記憶する路線データ記憶手段と、
前記チェックポイントの通過予定時刻、予定速度、停車駅案内情報を当該チェックポイント位置データに対応付けて適宜設定した運行予定データを記憶する運行予定データ記憶手段と、
グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）からＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ信号受信手段と、
前記ＧＰＳ信号に基づいて前記車両に関するＧＰＳデータを算出し、このＧＰＳデータおよび前記運行予定データに基づいて前記車両のチェックポイントにおける通過予定時刻とのずれや予定速度とのずれ、次の停車駅情報を取得し、運行管理を行う運行管理処理手段と、
この運行管理処理手段によって取得した通過予定時刻とのずれや予定速度とのずれ、次の停車駅情報を適宜運転手に案内する運行案内出力手段と
を有することを特徴とする鉄道車両運行管理システム。
【請求項２】
請求項１において、前記運行管理処理手段は、
前記ＧＰＳ信号から前記車両に関する実測位置データ、時間データおよび時速データ等からなるＧＰＳデータを算出するＧＰＳデータ算出部と、
前記ＧＰＳ信号の受信数を判別するＧＰＳ信号受信数判別部と、
このＧＰＳ信号受信数判別部によってＧＰＳ信号が３つ以上受信されたと判断された場合、このＧＰＳ信号によって算出された実測位置データを補正用位置データとして採用する補正用位置データ採用部と、
前記ＧＰＳ受信数判別部によってＧＰＳ信号の受信数が２つ以下と判断された場合、直前の補正用位置データ、前記時間データおよび前記時速データを取得する補正用データ取得部と、
前記直前の補正用位置データにより特定される補正開始位置からの経過時間および前記時速データに基づいて前記車両の予測走行距離を算出する予測走行距離算出部と、
前記路線特定位置データによって特定される鉄道路線に沿って前記補正開始位置から前記予測走行距離だけ進んだ予測位置を示す予測位置データを算出する予測位置データ算出部と
を有していることを特徴とする鉄道車両運行管理システム。
【請求項３】
請求項２において、前記運行管理処理手段は、前記ＧＰＳ信号の受信数が２つ以下の状態が所定時間連続した場合、この時点での前記予測位置データと２つのＧＰＳ信号から求められた実測位置データとを比較判別する位置データ比較判別部を有しており、この位置データ比較判別部により前記予測位置データが前記実測位置データとほぼ等しいと判断された場合、前記補正用位置データ採用部が、前記予測位置データあるいは前記実測位置データを補正用位置データとして採用することを特徴とする鉄道車両運行管理システム。
【請求項４】
請求項３において、前記位置データ比較判別部は、直前の補正用位置データと次の路線特定点とをつないだ線上に前記予測位置を設定し、この予測位置を基準として所定の有効幅で設定された有効測定ゾーンの範囲内に前記実測位置データが位置している場合に、前記予測位置データが前記実測位置データとほぼ等しいと判断することを特徴とする鉄道車両運行管理システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかにおいて、前記路線データ記憶手段には、鉄道路線上においてチェックポイント位置から車両の進行方向後方に所定の間隔を隔てて設定されるサブチェックポイントの位置を特定するサブチェックポイント位置データが記憶されており、
前記運行管理処理手段は、前記実測位置データまたは予測位置データにより特定される車両位置が、前記運行予定データにおけるチェックポイント位置データおよびサブチェックポイント位置データによってそれぞれ特定される位置を基準にして所定の有効範囲をもって設けられるＣＰ測定エリア内に入ったとき、当該車両がチェックポイントに到達したと判断するチェックポイント到達判断部を有していることを特徴とする鉄道車両運行管理システム。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかにおいて、
前記運行管理処理手段は、前記運行予定データと前記時間データおよび前記速度データとを比較し、所定のチェックポイントにおける通過予定時刻とのずれ、および予定速度とのずれを求めて、所定の許容値を超えていないか否か、あるいは三次元加速度センサから取得した加速度アナログデータが所定の許容値を超えていないか否かを判断する異常運行判断部と、
この異常運行判断部により異常運行が検出されたとき、前記車両に搭載される各種機器から得られるデータ、あるいは前記車両外の機器から受信した各種のデータのうち、前記異常動作の発生前から発生後までの所定時間内における各種のデータを異常データ記憶手段に保存する異常時データ保存部と
を有していることを特徴とする鉄道車両運行管理システム。
【請求項７】
請求項６において、前記車両の周囲状況あるいは前記運転手の運転状況を撮影する運行状況撮影手段を有しており、
前記異常時データ保存部は、前記運行状況撮影手段により撮影された映像データおよび前記ＧＰＳデータを異常データ記憶手段に保存することを特徴とする鉄道車両運行管理システム。
【請求項８】
請求項６において、前記異常時データ保存部は、ＡＴＳ（Automatic Train Stop）の地上子から得られる地上子ＩＤおよび車両速度からなるＡＴＳデータを異常データ記憶手段に保存することを特徴とする鉄道車両運行管理システム。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかにおいて、前記運行管理処理手段は、前記車両の出発地点に関する緯度・経度データと前記ＧＰＳデータとの比較結果や、前記チェックポイント位置データと前記ＧＰＳデータとの比較結果、あるいはジャイロセンサの方位データとチェックポイント間の方位データとの比較結果に基づいて、前記鉄道車両運行管理システムが正常に動作しているか否かを判断するシステムチェック部を有していることを特徴とする鉄道車両運行管理システム。
【請求項１０】
鉄道路線を走行する車両の運行を管理する鉄道車両運行管理プログラムであって、
鉄道路線上のカーブ位置を特定するカーブ特定点および車両の速度変更予定位置を特定する車速変更予定地点の各緯度・経度データからなる路線特定位置データ、およびこれら各路線特定位置を結んだ路線上に任意に設定した車両の運行を管理するためのチェックポイントの緯度・経度データからなるチェックポイント位置データを記憶する路線データ記憶手段と、
前記チェックポイントの通過予定時刻、予定速度、停車駅案内情報を当該チェックポイント位置データに対応付けて適宜設定した運行予定データを記憶する運行予定データ記憶手段と、
グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）からＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ信号受信手段と、
前記ＧＰＳ信号に基づいて前記車両に関するＧＰＳデータを算出し、このＧＰＳデータおよび前記運行予定データに基づいて前記車両のチェックポイントにおける通過予定時刻とのずれや予定速度とのずれ、次の停車駅情報を取得し、運行管理を行う運行管理処理手段と、
この運行管理処理手段によって取得した通過予定時刻とのずれや予定速度とのずれ、次の停車駅情報を適宜運転手に案内する運行案内出力手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする路線車両運行管理プログラム。
【請求項１１】
請求項１０において、前記運行管理処理手段は、
前記ＧＰＳ信号から前記車両に関する実測位置データ、時間データおよび時速データ等からなるＧＰＳデータを算出するＧＰＳデータ算出部と、
前記ＧＰＳ信号の受信数を判別するＧＰＳ信号受信数判別部と、
このＧＰＳ信号受信数判別部によってＧＰＳ信号が３つ以上受信されたと判断された場合、このＧＰＳ信号によって算出された実測位置データを補正用位置データとして採用する補正用位置データ採用部と、
前記ＧＰＳ受信数判別部によってＧＰＳ信号の受信数が２つ以下と判断された場合、直前の補正用位置データ、前記時間データおよび前記時速データを取得する補正用データ取得部と、
前記直前の補正用位置データにより特定される補正開始位置からの経過時間および前記時速データに基づいて前記車両の予測走行距離を算出する予測走行距離算出部と、
前記路線特定位置データによって特定される鉄道路線に沿って前記補正開始位置から前記予測走行距離だけ進んだ予測位置を示す予測位置データを算出する予測位置データ算出部と
して機能することを特徴とする鉄道車両運行管理プログラム。
【請求項１２】
請求項１１において、前記運行管理処理手段は、前記ＧＰＳ信号の受信数が２つ以下の状態が所定時間連続した場合、この時点での前記予測位置データと２つのＧＰＳ信号から求められた実測位置データとを比較判別する位置データ比較判別部として機能し、この位置データ比較判別部により前記予測位置データが前記実測位置データとほぼ等しいと判断された場合、前記補正用位置データ採用部が、前記予測位置データあるいは前記実測位置データを補正用位置データとして採用することを特徴とする鉄道車両運行管理プログラム。
【請求項１３】
請求項１２において、前記位置データ比較判別部は、直前の補正用位置データと次の路線特定点とをつないだ線上に前記予測位置を設定し、この予測位置を基準として所定の有効幅で設定された有効測定ゾーンの範囲内に前記実測位置データが位置している場合に、前記予測位置データが前記実測位置データとほぼ等しいと判断することを特徴とする鉄道車両運行管理プログラム。
【請求項１４】
請求項１０から請求項１３のいずれかにおいて、前記路線データ記憶手段には、鉄道路線上においてチェックポイント位置から車両の進行方向後方に所定の間隔を隔てて設定されるサブチェックポイントの位置を特定するサブチェックポイント位置データが記憶されており、
前記運行管理処理手段は、前記実測位置データまたは予測位置データにより特定される車両位置が、前記運行予定データにおけるチェックポイント位置データおよびサブチェックポイント位置データによってそれぞれ特定される位置を基準にして所定の有効範囲をもって設けられるＣＰ測定エリア内に入ったとき、当該車両がチェックポイントに到達したと判断するチェックポイント到達判断部として機能することを特徴とする鉄道車両運行管理プログラム。
【請求項１５】
請求項１０から請求項１４のいずれかにおいて、
前記運行管理処理手段は、前記運行予定データと前記時間データおよび前記速度データとを比較し、所定のチェックポイントにおける通過予定時刻とのずれ、および予定速度とのずれを求めて、所定の許容値を超えていないか否か、あるいは三次元加速度センサから取得した加速度アナログデータが所定の許容値を超えていないか否かを判断する異常運行判断部と、
この異常運行判断部により異常運行が検出されたとき、前記車両に搭載される各種機器から得られるデータ、あるいは前記車両外の機器から送信される各種のデータのうち、前記異常動作の発生前から発生後までの所定時間内における各種のデータを異常データ記憶手段に保存する異常時データ保存部と
として機能することを特徴とする鉄道車両運行管理プログラム。
【請求項１６】
請求項１５において、前記異常時データ保存部は、車両の周囲状況あるいは運転手の運転状況を撮影する運行状況撮影手段により撮影された映像データおよび前記ＧＰＳデータを異常データ記憶手段に保存することを特徴とする鉄道車両運行管理プログラム。
【請求項１７】
請求項１５において、前記異常時データ保存部は、ＡＴＳ（Automatic Train Stop）の地上子から得られる地上子ＩＤおよび車両速度からなるＡＴＳデータを異常データ記憶手段に保存することを特徴とする鉄道車両運行管理プログラム。
【請求項１８】
請求項１０から請求項１７のいずれかにおいて、前記運行管理処理手段は、前記車両の出発地点に関する緯度・経度データと前記ＧＰＳデータとの比較結果や、前記チェックポイント位置データと前記ＧＰＳデータとの比較結果、あるいはジャイロセンサの方位データとチェックポイント間の方位データとの比較結果に基づいて、前記鉄道車両運行管理システムが正常に動作しているか否かを判断するシステムチェック部として機能することを特徴とする鉄道車両運行管理プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１３４７（Ｐ２００８−１３４７Ａ）
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８８７３０（Ｐ２００７−８８７３０）
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（５０６１７４０６１）
【出願人】（０００００１２９２）株式会社京三製作所 (324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（５０６１７４０６１）
【出願人】（０００００１２９２）株式会社京三製作所 (324)
【Ｆターム（参考）】
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