JP2006021558A

JP2006021558A - 監視システム

Info

Publication number: JP2006021558A
Application number: JP2004199107A
Authority: JP
Inventors: Hayae Kayano; 早衛萱野
Original assignee: Wadeco Co Ltd
Current assignee: Wadeco Co Ltd
Priority date: 2004-07-06
Filing date: 2004-07-06
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2024-07-06
Also published as: JP4883890B2

Abstract

【課題】監視領域や踏切において人や車両を確実かつ正確に検知し、監視者や運転手に的確に報知する監視システムを提供する。
【解決手段】監視領域を挟んで一方の側に検出媒体の送信を行う送信手段及び該検出媒体の受信を行う受信手段を配置し、他方の側に検出媒体を反射する反射手段を配置して送信手段から反射手段に向けて検出媒体を常時送信し、受信手段で受信するとともに、受信信号毎にその反射位置を算出し、かつ、反射手段で反射された検出媒体に基づく基準受信信号については、その受信強度のまま、もしくは増幅して出力し、反射手段以外で反射された検出媒体に基づく受信信号については、その受信強度のまま、もしくは減衰させて出力し、基準受信信号が途絶えるか、減衰したときに、監視領域に被検出物体が存在することを検知する。
【選択図】図１

Description

本発明は、監視領域あるいは踏切において人や車両を検知する監視システムに関する。

監視領域に人や車両が侵入もしくは存在することを検知するために、監視領域でレーザ光や超音波、あるいはマイクロ波等の検出媒体の送受信を行い、検出媒体が人や車両で遮断されたときに、監視領域内に人や車両が存在していると判断することが行なわれている。

例えば、鉄道の踏切には、車両通行路で車両が立ち往生したような場合に、これを検知して接近する鉄道車両の運転士に報知する踏切監視システムが設置されている。従来、この種の踏切監視システムでは、監視領域をテレビカメラやＣＣＤカメラ等で監視する方式が広く普及している（例えば、特許文献１参照）。しかし、この方式では、テレビカメラやＣＣＤカメラ等のレンズ部を定期的に拭いたりしなければならず保守作業が必要で、更には雨や雪、霧等で視界が悪いときは人や車両を検出できないこともある。

また、監視領域にレーザ光や超音波（ミリ波等）を照射し、その反射（ドップラー波）を検知する方式も知られている（例えば、特許文献２参照）。しかし、この方式においても、雨や雪、霧雪等によりレーザ光や超音波が乱反射されて感度が低下する。

更に、検出媒体としてマイクロ波を使用することも考えられている（例えば,特許文献３参照）。しかし、マイクロ波はある広がりをもって送信器から発信されるため、特に送信器と受信器とを対向配置してマイクロ波の送受信を行い、マイクロ波が人や車両により遮断されたときに人や車両を検知する遮断方式では、送信器と受信器との距離が長くなると、周囲の構造物、更には踏切を通過中の列車で反射された不要反射波が受信器に入射し、送信器から受信器に直接入射する遮断検出用の直進波と干渉を起こして直接波の受信信号を低下させ、直進波が人や車両により遮断されていないにもかかわらず、誤って遮断信号を出力する可能性もある。
特開２００２−１４５０７２号公報特開２００３−１１８２４号公報特開２００３−１０７１５０号公報

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、監視領域や踏切において人や車両を確実かつ正確に検知し、監視者や運転手に的確に報知する監視システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は下記を提供する。
（１）監視領域を挟んで一方の側に検出媒体の送信を行う送信手段及び該検出媒体の受信を行う受信手段を配置し、他方の側に検出媒体を反射する反射手段を配置して送信手段から反射手段に向けて検出媒体を常時送信し、受信手段で受信するとともに、
受信信号毎にその反射位置を算出し、かつ、反射手段で反射された検出媒体に基づく基準受信信号については、その受信強度のまま、もしくは増幅して出力し、反射手段以外で反射された検出媒体に基づく受信信号については、その受信強度のまま、もしくは減衰させて出力し、
基準受信信号が途絶えるか、減衰したときに、監視領域に被検出物体が存在することを検知することを特徴とする監視システム。
（２）送信手段と反射手段との間の任意の位置に仮想的に存在する物体による反射を示すダミー信号を、基準受信信号が途絶えるか、減衰したときに出力することを特徴とする上記（１）記載の監視システム。
（３）ダミー信号を、基準受信信号と同様に増幅、あるいは反射手段以外で反射された検出媒体に基づく受信信号と同様に減衰させて出力することを特徴とする上記（２）記載の監視システム。
（４）検出媒体が、電界分布が時計回りまたは反時計回りの何れか一方向に回転する回転波、もしくは電界分布がマイクロ波の進行方向軸線を含む水平または垂直平面に対して９０°未満の角度をもって傾斜する傾斜直線波であり、かつ、反射手段が該反射手段に入射したマイクロ波を偶数回反射させて受信手段に送ることを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の監視システム。
（５）踏切内の車両通行路を挟んで一方の側に検出媒体の送信を行う送信手段及び該検出媒体の受信を行う受信手段を配置し、他方の側に検出媒体を反射する反射手段を配置して送信手段から反射手段に向けて検出媒体を常時送信し、受信手段で受信するとともに、
受信信号毎にその反射位置を算出し、かつ、反射手段で反射された検出媒体に基づく基準受信信号については、その受信強度のまま、もしくは増幅して出力し、反射手段以外で反射された検出媒体に基づく受信信号については、その受信強度のまま、もしくは減衰させて出力し、
遮断桿が降りた後でも基準受信信号が途絶えるか、減衰しているときに、踏切内の車両通行路に人や車両が居ると判断し、踏切に接近する鉄道車両に警報を発することを特徴とする踏切監視システム。
（６）送信手段と反射手段との間の任意の位置に仮想的に存在する物体による反射を示すダミー信号を、基準受信信号が途絶えるか、減衰したときに出力することを特徴とする上記（５）記載の踏切監視システム。
（７）ダミー信号を、基準受信信号と同様に増幅、あるいは反射手段以外で反射された検出媒体に基づく受信信号と同様に減衰させて出力することを特徴とする上記（６）記載の踏切監視システム。
（８）検出媒体が、電界分布が時計回りまたは反時計回りの何れか一方向に回転する回転波、もしくは電界分布がマイクロ波の進行方向軸線を含む水平または垂直平面に対して９０°未満の角度をもって傾斜する傾斜直線波であり、かつ、反射手段が該反射手段に入射したマイクロ波を偶数回反射させて受信手段に送ることを特徴とする上記（５）〜（７）の何れか１項に記載の踏切監視システム。

本発明によれば、人や車両が検出媒体の送信手段と反射手段との間に存在する、もしくは通過中であることを確実かつ正確に検知することができ、監視の信頼度が高まり、踏切においては安全な運行を行うことができるようになる。更に、検出媒体としてマイクロ波を用いることにより、雨や雪、霧等の天候による影響を極力排除でき、より確実且つ正確に人や車両を検知できるようになる。特に、マイクロ波の中でも回転波や傾斜直線波を用いることにより、反射手段以外で反射された不要反射波を効果的に排除でき、検出の信頼度がより一層高まる。

以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。本発明において、検出媒体には制限がなく、レーザ光や超音波等も利用可能であるが、雨や雪、霧雪等によりレーザ光や超音波が乱反射されて感度が低下するおそれがあることから、マイクロ波が好適である。中でも、電界分布が時計回りまたは反時計回りの何れか一方向に回転する回転波、もしくは電界分布がマイクロ波の進行方向軸線を含む水平または垂直平面に対して９０°未満の角度をもって傾斜する傾斜直線波が好適である。これら回転波及び傾斜直線波は、後述するように、反射の都度回転方向または傾斜方向を変える性質があり、反射手段により反射されたものと、他の物体で反射されたものとを正確に識別できることから特に好ましい。従って、ここでは、マイクロ波の回転波及び傾斜直線波を用いた場合の実施形態を説明する。

図１は本発明の監視システムの一例を示す模式図であるが、監視領域Ｒを挟んで一方の側にマイクロ波送波器ｌ及びマイクロ波受波器２が並べて配置され、他方の側に反射体３が対向配置されている。尚、マイクロ波送波器１とマイクロ波受波器２とは、ユニット化され、共通のアンテナによりマイクロ波の送信及び受信を行なう構成とすることができる。また、人や車両等（以下、「被検出物体Ａ」という）は、監視領域Ｒを図中矢印方向に移動するものとする。

マイクロ波送波器１は、電界分布が発振ダイオード４の電圧印加方向に一致する直線波Ｗ１ａを発射するが、この時、図１（ａ）の下図（上図のＸＸ矢視図）に示すように、電界分布がマイクロ波Ｍの進行方向軸線を含む平面Ｐに対して９０°未満の角度をもって交差した状態で反射体３に向けて発射される。この交差角度は、平面Ｐと完全に平行（０°）もしくは直交（９０°）する以外は何れの角度も可能であるが、４５°が最も好ましい。このように平面Ｐと交差して発射される直線波Ｗ１ａは、反射体３で反射される際に、その電界分布の向きをマイクロ波進行方向軸線に関して、前記交差角度が４５°の場合、９０°回転する性質がある。従って、図１（ａ）の状態では、マイクロ波送波器１から発射された直線波Ｗ１ａは、反射体３の一方の反射面で反射されることで、その電界分布の向きが９０°回転した直線波Ｗ２ａとなり、次いで、他方の反射面で反射されることで、再度９０°回転されて発振当初の直線波Ｗ１ａの電界分布と一致する電界分布の直線波Ｗ１ａとなってマイクロ波受波器２に入射される。

一方、マイクロ波受波器２は、受信ダイオード５の検波方向をマイクロ波送波器１の発振ダイオード４の電圧印加方向と一致させており、入射波の中でマイクロ波送波器１から発射される直進波Ｗ１ａと平行な電界分布を有するものだけを検波するように構成されている。

反射体３は、マイクロ波送波器１及びマイクロ波受波器２のマイクロ波Ｍの進行方向軸線に対して４５°の傾きを持って配置される一対のミラーからなり、従ってマイクロ波送波器１から発射されたマイクロ波Ｍは、反射体３により、２回反射されてマイクロ波受波器２に入射する。また、この反射体３は、マイクロ波Ｍを２回反射させてマイクロ波受波器２に入射されるように、角度調整可能に配置される。その他、反射体３としては、何れも図示は省略するが、マイクロ波Ｍを２回反射できるような湾曲面や、コーナーキューブ等を使用することができる。

このような構成において、被検出物体Ａは図中矢印方向に移動するが、図１（ａ）に示す被検出物体Ａの非通過時には、マイクロ波送波器１から発射された直線波Ｗ１ａは直進して反射体３の一方の面で反射され、更に他方の反射面で反射された後、マイクロ波受波器２に入射する。即ち、マイクロ波送波器１から発射された直線波Ｗ１ａは、反射体３により２回反射されてマイクロ波受波器２で受信される。その際、マイクロ波送波器１から発射された直線波Ｗ１ａは、一回目の反射でその電界分布の向きを９０°回転され（Ｗ２ａ）、２回目の反射で更に９０°回転されて、結局、マイクロ波送波器１から発射された直線波Ｗ１ａと同一方向を向く電界分布の直線波となってマイクロ波受波器２に入射する。マイクロ波受波器２は、受信ダイオード５の検波方向がマイクロ波送波器１から発射された直線波Ｗ１ａと一致するように構成されているため、入射した直線波Ｗ１ａによる受信信号が演算部（図示せず）に出力される。

この状態から、図１（ｂ）に示すように被検出物体Ａがマイクロ波送波器１と反射体３との間を通過すると、マイクロ波送波器１から発射された直線波Ｗ１ａは、被検出物体Ａにより反射されてマイクロ波受波器２に入射する。この時、直線波Ｗ１ａの反射は１回であるから、マイクロ波受波器２には電界分布の向きがマイクロ波送波器１から発射された直線波Ｗ１ａとは９０°回転した直線波Ｗ３ａが入射する。従って、マイクロ波受波器２ではこの直線波Ｗ３ａを検波せず、演算部には受信信号が出力されない。

また、図２は、上記において、マイクロ波送波器１から発射されるマイクロ波を回転波に代えた構成を示している。図示されるように、マイクロ波送波器１は発振ダイオード４から発振される直線波Ｗ１を回転波Ｗ２に偏波するための偏波変換器２３を備える。偏波変換器２３は公知の装置を使用でき、例えば、誘電材料からなる９０°位相差板を導波管内に装着して構成される。この９０°位相差板は、円偏波をより効果的に行うために、その板厚や導波管の軸線方向の長さが調整される。また、同様の目的で、導波管の軸線に向かって狭窄した平面形状や、導波管の軸線に沿って一部凹部が欠設した平面形状に形成される。また、９０°位相差板の代わりに導波管の内壁に所定長の金属製の羽根部材を付設したり、あるいは導波管の内壁に金属塊を付設してその断面形状を円周の一部分が欠落した円形とすることによっても偏波変換器２３を構成できる。更に、ターンスタイル分岐回路を導波管に接続して偏波変換器２３とすることもできる。そして、この偏波変換器２３は、発振ダイオード４の電圧印加方向に対して所定角度（Ｅ１：例えば４５°）をもって交差するように導波管内に装着される。

一方、マイクロ波受波器２は、その検波方向が発振ダイオード４の電圧印加方向に一致する受信ダイオード５を有するとともに、入射する回転波Ｗ２を直線波Ｗ１に戻すための偏波変換器３２を備える。この偏波変換器３２は、マイクロ波送波器１に装着される偏波変換器２３と同一のものを使用でき、また偏波変換器２３と同一の傾斜角度（Ｅ１）をもって導波管内に装着される。

上記の構成において、図２（ａ）に示す被検出物体Ａの非通過時には、発振ダイオード４から発振された直線波Ｗ１は、偏波変換器２３により、一方向に回転する電界分布を有する回転波Ｗ２に偏波されてマイクロ波送波器１から発射され、この回転波Ｗ２は、反射体３による一回目の反射によりその回転方向が反転され（Ｗ３）、２回目の反射により再び反転されて、結局、マイクロ波送波器１から発射された回転波Ｗ２と同一方向に回転する回転波Ｗ２としてマイクロ波受波器２に入射する。そして、入射した回転波Ｗ２は、マイクロ波受波器２内で偏波変換器３２を通過する際に直線波Ｗ１に偏波され、受信ダイオード５に到達する。この直線波Ｗ１の電界分布は受信ダイオード５の検波方向と一致するため、マイクロ波受波器２からは、その受信信号が演算部に出力される。

この状態から、図２（ｂ）に示すように、被検出物体Ａが通過すると、マイクロ波送波器１から発射された回転波Ｗ２は、被検出物体Ａにより一回反射され、その回転方向が反転された後、マイクロ波受波器２に入射する。この入射した回転波Ｗ３は、偏波変換器３２で直線波Ｗ１に偏波されるが、その電界分布が受信ダイオード５の検波方向と直交するため、受信信号は演算部に出力されない。

上記の検出方法において、マイクロ波の送信から受信までの時間を基にしてマイクロ波の反射位置を算出することができ、図１（ａ）あるいは図２（ａ）のように被検出物体Ａがマイクロ波受波器１と反射体３との間に存在しない場合には、図３のように反射体３の位置を示す信号（以下、「基準受信信号」という）が、同一位置に強く現われる。

また、マイクロ波はある広がりをもって発信されるため、実際には道路Ｒの路面や周囲の物体によりマイクロ波が反射され、偶数回反射されると、その反射波がマイクロ波検波器２に入射することがある。このような不要反射波は、図３に破線で示すように、その反射位置に応じて出現する。そして、反射位置がマイクロ波受波器２に近いと受信強度の大きい不要反射波（Ｉ）が現われることがあり、誤作動を起こすおそれがある。

そこで、反射体３で反射された基準受信信号ついては、その受信強度のまま、好ましくは増幅して出力するとともに、その他の物体により偶数回反射され、マイクロ波受波器２で受信した不要反射波については、その受信強度のまま、または減衰させて出力する。このような信号処理により、被検出物体Ａがマイクロ波送波器１と反射体３との間に存在しない場合は、反射体３による基準受信信号が明確に現われ、不要反射波による受信信号は実質的に無くなる。尚、このような信号処理は、当業者であれば、公知の増幅手段により容易に実現可能である。

そして、反射体３による基準受信信号を常時出力しておき、この基準受信信号が途絶えるか、減衰したときに、図１（ｂ）または図２（ｂ）に示すように、被検出物体Ａがマイクロ波送波器１と反射体３との間を通過中であると判定する。この判定は、上記のように不要反射波による影響が排除されているため、確実かつ正確に行うことができる。

また、更なる誤作動防止を目的として、ダミー信号を出力する構成とすることもできる。図４に示すように、マイクロ波受波器２と反射体３との間の任意の位置に仮想的に存在する物体により反射されたと見做すダミー信号の位置を、反射体３による基準受信信号が途絶えるか、減衰したときに出力する。ダミー信号は、基準受信信号が途絶えるか、減衰したときに確実に一定の位置に出現するため、ダミー信号の出現位置を監視することにより、被検出物体Ａをより確実に検知することができるようになる。尚、このダミー信号は、不要反射波と同様に減衰させてもよく、基準受信信号と同様に増幅してもよい。

ダミー信号を発生するには、例えば図５に示すように、マイクロ波送受信器に接続される導波管に所定長の同軸ケーブルを接続したり、アンテナの先端部に反射物体を付設すればよい。マイクロ波送受信器のマイクロ波送波器から発信されたマイクロ波は、同軸ケーブルを伝搬して先端部にて反射されてマイクロ波送受信器に戻り、あるいはアンテナ先端部の反射物体で反射されてマイクロ波送受信器に戻り、マイクロ波受波器で受信される。そのため、同軸ケーブルの長さや反射物体の付設位置により、ダミー信号の出現位置を調整することができる。

上記の監視システムは、そのまま踏切に適用することができる。即ち、上記の監視領域Ｒを踏切内の車両通行路に見立て、この車両通行路を挟んで一方の側にマイクロ波送波器１及びマイクロ波受波器２を配置し、他方の側に反射体３を配置してマイクロ波の傾斜波または回転波を送受信する。そして、同様にして、基準受信信号を常に出力し、基準受信信号が途絶えたときに、必要によりダミー信号を出力して人や車両が踏切内の車両通行路を通過中であると判断するとともに、遮断桿が降りた後でも基準受信信号が遮断されて車両通行路に人や車両が居ると判断されたときに、接近する列車に警報を発する。

このように、踏切監視システムにおいても、不要反射波の影響が排除されるため、踏切内の車両通行路を通行する人や車両を確実、かつ、正確に検知でき、安全な列車運行が可能になる。

本発明の踏切監視システムを構築する装置の一例を示す概略構成図である。本発明の踏切監視システムを構築する装置の他の例を示概略構成図である。受信信号の例を示す図である。ダミー信号を説明するための図である。ダミー信号を発生するための装置を示す概略構成図である。

符号の説明

１マイクロ波送波器
２マイクロ波受波器
３反射体
Ａ被検出物体

Claims

監視領域を挟んで一方の側に検出媒体の送信を行う送信手段及び該検出媒体の受信を行う受信手段を配置し、他方の側に検出媒体を反射する反射手段を配置して送信手段から反射手段に向けて検出媒体を常時送信し、受信手段で受信するとともに、
受信信号毎にその反射位置を算出し、かつ、反射手段で反射された検出媒体に基づく基準受信信号については、その受信強度のまま、もしくは増幅して出力し、反射手段以外で反射された検出媒体に基づく受信信号については、その受信強度のまま、もしくは減衰させて出力し、
基準受信信号が途絶えるか、減衰したときに、監視領域に被検出物体が存在することを検知することを特徴とする監視システム。
送信手段と反射手段との間の任意の位置に仮想的に存在する物体による反射を示すダミー信号を、基準受信信号が途絶えるか、減衰したときに出力することを特徴とする請求項１記載の監視システム。
ダミー信号を、基準受信信号と同様に増幅、あるいは反射手段以外で反射された検出媒体に基づく受信信号と同様に減衰させて出力することを特徴とする請求項２記載の監視システム。
検出媒体が、電界分布が時計回りまたは反時計回りの何れか一方向に回転する回転波、もしくは電界分布がマイクロ波の進行方向軸線を含む水平または垂直平面に対して９０°未満の角度をもって傾斜する傾斜直線波であり、かつ、反射手段が該反射手段に入射したマイクロ波を偶数回反射させて受信手段に送ることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の監視システム。
踏切内の車両通行路を挟んで一方の側に検出媒体の送信を行う送信手段及び該検出媒体の受信を行う受信手段を配置し、他方の側に検出媒体を反射する反射手段を配置して送信手段から反射手段に向けて検出媒体を常時送信し、受信手段で受信するとともに、
受信信号毎にその反射位置を算出し、かつ、反射手段で反射された検出媒体に基づく基準受信信号については、その受信強度のまま、もしくは増幅して出力し、反射手段以外で反射された検出媒体に基づく受信信号については、その受信強度のまま、もしくは減衰させて出力し、
遮断桿が降りた後でも基準受信信号が途絶えるか、減衰しているときに、踏切内の車両通行路に人や車両が居ると判断し、踏切に接近する鉄道車両に警報を発することを特徴とする踏切監視システム。
送信手段と反射手段との間の任意の位置に仮想的に存在する物体による反射を示すダミー信号を、基準受信信号が途絶えるか、減衰したときに出力することを特徴とする請求項５記載の踏切監視システム。
ダミー信号を、基準受信信号と同様に増幅、あるいは反射手段以外で反射された検出媒体に基づく受信信号と同様に減衰させて出力することを特徴とする請求項６記載の踏切監視システム。
検出媒体が、電界分布が時計回りまたは反時計回りの何れか一方向に回転する回転波、もしくは電界分布がマイクロ波の進行方向軸線を含む水平または垂直平面に対して９０°未満の角度をもって傾斜する傾斜直線波であり、かつ、反射手段が該反射手段に入射したマイクロ波を偶数回反射させて受信手段に送ることを特徴とする請求項５〜７の何れか１項に記載の踏切監視システム。