JP4842043B2 - 鉄道路線調査用携帯装置及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）測位データを軌道上における起点からの距離であるキロ程に変換するキロ程変換装置に関する。

従来、軌道（鉄道を含む）に沿って種々の設備（標識、踏切保安設備、信号機、距離ポスト、その他の地上設備）が設置されている。これら鉄道設備は、軌道毎に予め定められた起点からの距離であるキロ程で管理・運用が行われている。一方、軌道上を走行中の鉄道車両の位置を車両搭載のＧＰＳ受信機で検出し、ＧＰＳ測位データと鉄道設備とを関連付けて運転支援に利用する試みが行われている（例えば、特許文献１参照）。

図８は特許文献１記載の鉄道車両の概念図である。軌道１を走行する鉄道車両２には、車両位置算出装置３が備えられている。車両位置算出装置３は、ＧＰＳ衛星４を利用して鉄道車両２の車両位置を測位する測位手段として、ＧＰＳ衛星４から発せられる電波を受信するためのＧＰＳアンテナ５と、予め位置の判明している基準局６からＧＰＳ信号の誤差情報を含む電波を受信する位置補正用アンテナ７と、ＧＰＳアンテナ５で受信した電波と位置補正用アンテナ７で受信した電波とに基づいてＧＰＳ衛星を利用した場合よりも高精度な経緯度座標系座標（緯度・経度・高度）を算出するＧＰＳ受信機８とを備える。

また車両位置算出装置３は、ＧＰＳ受信機８から得られた車両位置情報に基づいて、鉄道車両２の位置を予め設定された起点からのキロ程で算出するキロ程算出手段を備える。キロ程算出手段として、車上処理装置９と、軌道の位置情報を含む地図情報を記憶する地図情報ＤＢ１０と、軌道１に沿って設定された複数の基準点毎のキロ程を格納した軌道管理情報（基準キロ程情報）を記憶する軌道管理情報ＤＢ１１とを備えている。地図情報ＤＢ１０は、地理を構成する様々な要素に関する情報を共通の地図座標系と対応づけたデータベースである。軌道管理情報ＤＢ１１は、軌道１に沿って設置された運行管理用の地上設備に関する情報を「キロ程」に対応づけて格納するデータベースである。

以上のように構成された車両位置算出装置３において、ＧＰＳ受信機８によって現在の車両位置の経緯度座標系座標を測位し（図８（ｂ））、軌道管理情報ＤＢ１１において地上設備毎に経緯度座標系座標とキロ程とが対応づけられているので、両者を比較することによって、車両位置に対して起点側最寄の地上設備とそのキロ程を検出する（図８（ｃ））。そして、起点側最寄りの地上設備から車両位置までの軌道に沿った実距離Ｌｒ（単位：ｋｍ）を算出し、当該地上設備の設置位置のキロ程に算出した実距離Ｌｒを加えることで車両位置のキロ程を算出する。先ず、車両位置の経緯度座標系座標及び起点側最寄の地上設備の設置位置の経緯度座標系座標を、それぞれ地図座標系に変換して地図上での各位置を求める（図８（ｄ），（ｅ））。そして、地図情報ＤＢ１０の軌道レイヤーから軌道ベクトルデータを読み出し（図８（ｆ））、車両位置から起点側最寄の地上設備までの間の軌道１に沿った長さＬｍを算出し（図８（ｇ））、地図の縮尺から実距離Ｌｒを算出する（図８（ｈ））。算出した実距離Ｌｒを起点側最寄の地上設備のキロ程に加算することによって、車両位置のキロ程を算出する（図８（ｊ））。同図の場合、起点側最寄の地上設備０３のキロ程「６７．１２０(km)」に実距離Ｌｒが加算された値が、車両位置のキロ程となる。

以上のように、ＧＰＳ受信機８によって現在の車両位置の経緯度座標系座標を測位し、そのＧＰＳ測位データ及び起点側最寄の地上設備の経緯度座標系座標を、地図座標系座標に変換して地図座標系上で距離計算してキロ程を求めていた。

また、鉄道車両の位置を簡易にキロ程に変換するものとして座標・キロ程変換テーブルを用いるものがある（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載のものは、軌道に沿って一定間隔で設定される距離ポスト（キロ程表示）とその距離ポストのＧＰＳ位置座標値とを対応させた座標・キロ程変換テーブルを用意しておき、鉄道車両のＧＰＳ測位データを最寄の距離ポストのキロ程に変換するようにしている。
特開２００５−１８６６５１号公報 特開２００５−２４４３７号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものは、ＧＰＳ測位データ及び起点側最寄の地上設備の経緯度座標系座標を地図座標系座標にそれぞれ変換してから地図座標系において起点側最寄の地上設備からＧＰＳ測位点までの距離を縮尺図上で求めるといった煩雑な処理内容となっている。所要速度で移動している鉄道車両の現在位置をリアルタイムでキロ程に変換することを考えると、特許文献１に記載のものは処理内容が複雑であるので十分な応答速度を確保しようとすると膨大な演算を高速で処理する必要がある。

また特許文献２に記載のものは、鉄道車両のＧＰＳ測位データを最寄の距離ポストのキロ程に変換しているので、鉄道車両がある距離ポストから次の距離ポストまでの途中に存在する場合には正確なキロ程が得られないという問題がある。

本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもので、鉄道車両のＧＰＳ測位データを簡易にキロ程に変換することができ、距離ポストの途中であっても鉄道車両の正確なキロ程を得ることのできるキロ程変換装置を提供することを目的とする。

本発明の鉄道路線調査用携帯装置は、鉄道路線に沿って移動しながら該鉄道路線の状況を調査する調査員から入力される状況報告をキロ程で表される調査位置情報にて管理する鉄道路線調査用携帯装置であって、経緯度座標系座標で表された測位データを出力するＧＰＳ受信機と、車両が走行する線区の軌道に沿って設定された各基準点について、当該線区における起点からの距離を示すキロ程と各基準点の経緯度座標系座標とが登録されたデータベースと、前記ＧＰＳ受信機から出力される測位データを入力して前記線区における調査位置を示すキロ程を出力するキロ程変換手段と、前記キロ程変換手段から調査位置を示すキロ程情報を取り込み、前記鉄道路線に沿って移動した区間と前記鉄道路線から所定距離以上離れて移動した区間とを区別して記録する鉄道路線調査状況管理手段とを具備し、前記キロ程変換手段は、前記測位データの経緯度座標系座標に最も近接した２つの基準点の経緯度座標系座標を前記データベースから取り出し、前記測位データの経緯度座標系座標から前記２つの基準点の経緯度座標系座標までの距離をそれぞれ求め、この求めた前記各基準点までの距離に応じて前記測位データで示された調査位置を当該２つの基準点の間に割り付け、当該割付け位置のキロ程を調査位置情報として出力することを特徴とする。

このように構成された鉄道路線調査用携帯装置によれば、調査員の移動経路がキロ程の形式で得られると共に、鉄道路線に沿って移動した区間と鉄道路線から所定距離以上離れて移動した区間とを区別して記録することができ、調査確認できた区間と調査確認できなかった区間とをキロ程にて管理することができる。

上記鉄道路線調査用携帯装置において、前記キロ程変換手段は、前記測位データを示すＧＰＳ測位点の座標を（Ｘ _Ｐ ，Ｙ _Ｐ ）、起点側の一方の基準点の座標を（Ｘ _Ａ ，Ｙ _Ａ ）、他方の基準点の座標を（Ｘ _Ｂ ，Ｙ _Ｂ ）として、これらの座標位置から次式（１）に基づいて係数ｔを求め、
ｔ＝−｛（Ｘ _Ａ −Ｘ _Ｐ ）（Ｘ _Ｂ −Ｘ _Ａ ）−（Ｙ _Ａ −Ｙ _Ｐ ）（Ｙ _Ｂ −Ｙ _Ａ ）｝
／｛（Ｘ _Ｂ −Ｘ _Ａ ） ^２ ＋（Ｙ _Ｂ −Ｙ _Ａ ） ^２ ｝ …（１）
但し、（Ｘ _Ａ −Ｘ _Ｐ ）は一方の基準点とＧＰＳ測位点とのｘ軸方向の距離
（Ｘ _Ｂ −Ｘ _Ａ ）は他方の基準点と一方の基準点とのｘ軸方向の距離
（Ｙ _Ａ −Ｙ _Ｐ ）は一方の基準点とＧＰＳ測位点とのｙ軸方向の距離
（Ｙ _Ｂ −Ｙ _Ａ ）は他方の基準点と一方の基準点とのｙ軸方向の距離
０≦ｔ≦１．０において、２つの基準点の間の距離をＬとして、次式（２）に基づいて、一方の基準点と他方の基準点との間に割り付けられた割付け点から一方の基準点までの距離Ｃを求める。
Ｃ＝Ｌ×ｔ …（２）
これにより、車両位置となるＧＰＳ測位点を、ＧＰＳ測位点から２つの基準点までの各距離の比例配分にて２つの基準点の間に割り付けることができる。

本発明のシステムは、鉄道路線に沿って移動しながら該鉄道路線の状況を調査する調査員が鉄道路線の状況報告を入力する鉄道路線調査用携帯装置と、前記鉄道路線調査用携帯装置の経緯度座標系座標で表された測位データと状況報告とを受信する鉄道路線調査用センタ装置と、を備え、調査員から入力される状況報告をキロ程で表される調査位置情報にて管理するシステムであって、前記鉄道路線調査用センタ装置は、車両が走行する線区の軌道に沿って設定された各基準点について、当該線区における起点からの距離を示すキロ程と各基準点の経緯度座標系座標とが登録されたデータベースと、前記鉄道路線調査用携帯装置から受信した測位データを入力して前記線区における調査位置を示すキロ程を出力するキロ程変換手段と、前記キロ程変換手段から調査位置を示すキロ程情報を取り込み、前記鉄道路線に沿って移動した区間と前記鉄道路線から所定距離以上離れて移動した区間とを区別して記録する鉄道路線調査状況管理手段とを具備し、前記キロ程変換手段は、前記測位データの経緯度座標系座標に最も近接した２つの基準点の経緯度座標系座標を前記データベースから取り出し、前記測位データの経緯度座標系座標から前記２つの基準点の経緯度座標系座標までの距離をそれぞれ求め、この求めた前記各基準点までの距離に応じて前記測位データで示された調査位置を当該２つの基準点の間に割り付け、当該割付け位置のキロ程を調査位置情報として出力することを特徴とする。
上記システムにおいて、前記キロ程変換手段は、前記測位データを示すＧＰＳ測位点の座標を（Ｘ _Ｐ ，Ｙ _Ｐ ）、起点側の一方の基準点の座標を（Ｘ _Ａ ，Ｙ _Ａ ）、他方の基準点の座標を（Ｘ _Ｂ ，Ｙ _Ｂ ）として、これらの座標位置から次式（１）に基づいて係数ｔを求め、
ｔ＝−｛（Ｘ _Ａ −Ｘ _Ｐ ）（Ｘ _Ｂ −Ｘ _Ａ ）−（Ｙ _Ａ −Ｙ _Ｐ ）（Ｙ _Ｂ −Ｙ _Ａ ）｝
／｛（Ｘ _Ｂ −Ｘ _Ａ ） ^２ ＋（Ｙ _Ｂ −Ｙ _Ａ ） ^２ ｝ …（１）
但し、（Ｘ _Ａ −Ｘ _Ｐ ）は一方の基準点とＧＰＳ測位点とのｘ軸方向の距離
（Ｘ _Ｂ −Ｘ _Ａ ）は他方の基準点と一方の基準点とのｘ軸方向の距離
（Ｙ _Ａ −Ｙ _Ｐ ）は一方の基準点とＧＰＳ測位点とのｙ軸方向の距離
（Ｙ _Ｂ −Ｙ _Ａ ）は他方の基準点と一方の基準点とのｙ軸方向の距離
０≦ｔ≦１．０において、２つの基準点の間の距離をＬとして、次式（２）に基づいて、一方の基準点と他方の基準点との間に割り付けられた割付け点から一方の基準点までの距離Ｃを求める。
Ｃ＝Ｌ×ｔ …（２）
これにより、車両位置となるＧＰＳ測位点を、ＧＰＳ測位点から２つの基準点までの各距離の比例配分にて２つの基準点の間に割り付けることができる。

本発明によれば、鉄道車両のＧＰＳ測位データを簡易にキロ程に変換することができ、距離ポストの途中であっても鉄道車両の正確なキロ程を得ることができる。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は本発明のキロ程変換装置を適用した鉄道車両システムの構成図である。同図に示すように、本実施の形態に係わる鉄道車両システムは、軌道上を走行する鉄道車両に搭載されており、キロ程変換機能を有するコントローラ２０と、運転者に鉄道車両の現在位置をキロ程で表示するなどの各種運転支援を行う運転支援システム２１と、速度制御等の動作制御を行う車両制御システム２２とを備えている。

コントローラ２０は、ＧＰＳ測位データをキロ程に変換するための処理を実行するキロ程変換処理部２３を備える。コントローラ２０は、鉄道車両に搭載したＧＰＳ受信機２４及び通信モジュール２５に接続されている。コントローラ２０には、ＧＰＳ受信機２４から出力される鉄道車両の現在位置を経緯度座標系座標で表したＧＰＳ測位データが常に供給される。また、コントローラ２０は、通信モジュール２５を介して図示していない指令センタとの間で通信しており、指令センタに対しては鉄道車両側の位置情報などを送信する一方、指令センタから配信される運行に関する情報を受信している。

キロ程変換処理部２３は、軌道管理情報ＤＢ２６を参照して、鉄道車両の現在位置に最寄の２つの基準点と鉄道車両のＧＰＳ測位点とから、当該ＧＰＳ測位点を線路中心線上となる２つの基準点の間に割り付けて当該割付け位置のキロ程を求める。なお、ＧＰＳ測位データに誤差が無く、軌道位置情報に誤差が含まれていなければ、ＧＰＳ測位点は軌道上に位置することになる。しかし、実際にはＧＰＳ測位データ及び軌道位置情報の双方に誤差が含まれているのでＧＰＳ測位点は軌道（線路中心線）から外れた場所を示す可能性がある。そのため、ＧＰＳ測位点を線路中心線まで戻す処理をキロ程変換処理の中で行っている。

軌道管理情報ＤＢ２６は、基準点を識別するための基準点識別番号２６ａ、線区における起点から各基準点までの距離を示すキロ程２６ｂ、各基準点における経緯度座標系座標２６ｃが登録されたデータベースである。線区の軌道に沿って設定された標識、踏切保安設備、信号機、距離ポスト、その他の地上設備が基準点となる。

次に、本実施の形態において鉄道車両のＧＰＳ測位点を近接する２つの基準点の間にすり合わせてその位置をキロ程に換算する原理について説明する。基準点間隔は実用上直線と見做せる程度の距離であるものとし、そのために生じる誤差は累積しない。

図２に示す符号Ｒは鉄道車両が走行する軌道となる鉄道線路の中心線を示している。鉄道車両が距離ポストであるＡポストとＢポストとの間を走行している。このとき、ＧＰＳ受信機２４のＧＰＳ測位データがＧＰＳ測位点Ｐ１を示したものとする。ＧＰＳ測位点Ｐ１から最も近い基準点がＡポストとＢポストであったとする。

本実施の形態では、経緯度座標系においてＧＰＳ測位点Ｐ１をＡポストとＢポストとの間の所定位置にすりつける（割り付け）。直角座標系（ｘ、ｙ）において、ＧＰＳ測位点Ｐ１、Ａポスト及びＢポストの座標は、ＧＰＳ測位点Ｐ１＝（Ｘ_Ｐ，Ｙ_Ｐ）、Ａポスト（（Ｘ_Ａ，Ｙ_Ａ）、Ｂポスト＝（Ｘ_Ｂ，Ｙ_Ｂ）とする。これらの座標位置から次式（１）に基づいて係数ｔを求める。
ｔ＝−｛（Ｘ_Ａ-Ｘ_Ｐ）（Ｘ_Ｂ-Ｘ_Ａ）−（Ｙ_Ａ-Ｙ_Ｐ）（Ｙ_Ｂ-Ｙ_Ａ）｝
／｛（Ｘ_Ｂ-Ｘ_Ａ）^２＋（Ｙ_Ｂ-Ｙ_Ａ）^２｝ …（１）
但し、（Ｘ_Ａ-Ｘ_Ｐ）はＡポストとＧＰＳ測位点Ｐ１とのｘ軸方向の距離
（Ｘ_Ｂ-Ｘ_Ａ）はＢポストとＡポストとのｘ軸方向の距離
（Ｙ_Ａ-Ｙ_Ｐ）はＡポストとＧＰＳ測位点Ｐ１とのｙ軸方向の距離
（Ｙ_Ｂ-Ｙ_Ａ）はＢポストとＡポストとのｙ軸方向の距離
そして、０≦ｔ≦１．０において、次式（２）に基づいて、ＡポストとＢポストとの間に割り付けられた点Ｐ１１から起点よりのポストＡまでの距離Ｃを求める。
Ｃ＝Ｌ×ｔ …（２）
但し、ＬはＡポストとＢポストとの間の距離である。
その結果、ＧＰＳ測位点Ｐ１が一方の基準点であるＡポストから他方の基準点であるＢポストに向かって距離Ｃの位置Ｐ１１に割り付けられる。
図２に示す具体例のようにＡポストのキロ程＝３４ｋ２００ｍ、Ｂポストのキロ程＝３４ｋ３００ｍであれば、Ｌ＝１００ｍとなり、距離Ｃは（１）（２）式より計算することができる。
以上の説明では直角座標系に基づいてキロ程変換を行っているが、ＧＰＳ測位点及び基準点は経緯度座標系で示される。しかし、キロ程変換に必要な２点間距離は実現値として数十メートル〜１００ｍ程度であるので、日本近辺の緯度では経緯度座標系でも直角座標系の式で計算しても誤差は非常に小さく（０．０３％程度）、経緯度座標系で示される座標値から上記（１）（２）式に従って計算しても実用上問題ない。したがって、本明細書では直角座標系に基づいたキロ程変換を経緯度座標系でのキロ程変換であると見做している。

以上のように構成された本実施の形態におけるキロ程変換処理部２３の処理内容について詳しく説明する。
図３はキロ程変換処理部２３においてＧＰＳ測位データをキロ程に変換するための処理内容を示すフロー図である。キロ程変換処理部２３は、所定周期（例えば１０数秒）又は外部からの要求をトリガにしてＧＰＳ受信機２４から現在の車両位置となるＧＰＳ測位データ（経緯度座標系座標）を取り込む（ステップＳ１）。この取り込まれたＧＰＳ測位データが示す経緯度座標系座標と最も近い位置にある２つの基準点を軌道管理情報ＤＢ２６から検索する（ステップＳ２）。軌道管理情報ＤＢ２６には各基準点の経緯度座標系座標が登録されているので、座標系変換を行うことなく、経緯度座標系上での検索が可能である。図２に示したように、ＧＰＳ測位データが示す経緯度座標系座標と最も近い位置にある直線区間と見做せる２つの基準点としてＡポスト及びＢポストが検索されたものとする。

キロ程変換処理部２３は、ＧＰＳ測位点Ｐ１をＡポストとＢポストとの間に割り付けて当該割付け位置Ｐ１１からＡポストまでの距離Ｃを計算する(ステップＳ３)。すなわち、経緯度座標系上でのＧＰＳ測位点Ｐ１、Ａポスト及びＢポストの座標値を用いて、上記（１）式から係数ｔを計算し、０≦ｔ≦１．０において、上記（２）式に基づいて、ＡポストとＢポストとの間に割り付けられた点Ｐ１１から起点よりのポストＡまでの距離Ｃを求める。（ステップＳ４）。

次に、当該線区において起点側となる基準点（Ａポスト）のキロ程（３４ｋ２００ｍ）に距離Ｃを加算する（ステップＳ５）。この結果、車両位置のＧＰＳ測位データを２つの基準点の間に割付けた任意位置Ｐ１１でのキロ程（３４ｋ２４０ｍ）が得られる。このようにして得られたキロ程を車両位置のキロ程として出力する（ステップＳ６）。

車両位置のキロ程情報は運転支援システム２１及び車両制御システム２２へ入力される。運転支援システム２１は、車両位置のキロ程情報を用いた運転支援情報を作成して運転者に情報提供するシステムである。図４は運転支援システム２１が運転支援情報を表示した運転支援画面の構成例を示す図である。運転支援画面Ｍには、コントローラ２０（キロ程変換処理部２３）から供給されるキロ程（１１８ｋ２１０ｍ付近）を現在位置情報３１として表示させている。また、車両位置のキロ程に基づいて、軌道管理情報ＤＢ２６から鉄道車両付近の地上設備を取り出す。軌道管理情報ＤＢ２６には地上設備がキロ程で管理されているので容易に周辺設備を検索することができる。図４では標識Ｓ１が１番目に近い位置に設置され、次に信号機Ｓ２が２番目に近い位置に設置されている。標識Ｓ１のキロ程情報３２及び信号機Ｓ２のキロ程情報３３を地上設備名称とともに表示している。なお、運転支援画面Ｍには、線路上に自車両及び進行方向並びに当該車両付近の地上設備を表示した運行画面３４を設け、運行画面３４の上に線区情報３５、区間情報３６を併せて表示することが望ましい。

このように、現在位置をキロ程で表示すると共に周辺地上設備をキロ程で表示することにより、運転者は周辺地上設備までの距離を感覚的に認識することができる。

車両制御システム２２は、特定地点で何らかの車両装置を制御するのに車両位置のキロ程を用いている。例えば、急曲線部で車輪フランジとレールとの摩擦低減を行う車輪フランジ塗油器、曲線部で車体を意図的に傾ける振子電車アクチュエータ、曲線部などの特定地点での速度超過を監視して警告を発する警告軌道装置などの車両装置は、軌道の曲線部や速度制限地点などの特定地点で作動させるものである。そこで、現在位置のキロ程を監視して特定地点に到達したことを検出して適宜に適切な車両装置を制御する。

以上のように本実施の形態によれば、鉄道車両の現在位置を示すＧＰＳ測位データから当該ＧＰＳ測位点に近接する２つの基準点を決め、ＧＰＳ測位点を２つの基準点の間に比例配分にて割り付けるようにしたので、特許文献１に記載の手法に比べて、格段に簡単にキロ程に変換することができる。

なお、以上の説明ではキロ程変換装置を鉄道車両上に搭載する場合について説明したが、指令センタなど鉄道車両以外の設備に設置するようにしてもよい。この場合、鉄道車両のコントローラ２０は通信モジュール２５を介してリアルタイムでＧＰＳ測位データを送信することになる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明に係るキロ程変換装置を鉄道路線調査用携帯装置に適用した第２の実施の形態について説明する。

最初に、鉄道路線調査の概略についての一例を説明する。定期的に又は地震が発生した場合、鉄道路線の状態を調査するために、調査員が鉄道路線に沿って移動して被害状況を確認する調査を実施している。調査対象となる鉄道路線には、地上線路及び高架橋が含まれるが、ここでは主に高架橋について説明する。但し、本発明の調査対象は高架橋に限定されるものではない。例えば、調査員が高架橋の下を自動車等で移動しながら高架橋下から高架橋の被害状況を確認する調査を実施する。

図７に示すように、一般的には、高架橋の下に沿って側道が存在する区間Ａ１，Ａ２と側道が存在しない区間Ｂ１，Ｂ２とがある。大規模地震発生時などのように、調査員が高架橋下を自動車で移動して比較的短い時間内で被害状況を確認したい場合、側道が存在しない区間Ｂ１，Ｂ２については取り敢えず状況調査を行わないことが考えられる。調査状況情報としては、調査確認した区間と調査できなかった区間とを区別して把握する必要がある。

ここで、調査員の位置情報はＧＰＳ受信機を用いることにより経緯度座標系座標で容易に取得することができる。ところが、鉄道施設である地上線路及び高架橋はキロ程で保守・管理が行われるので、地上線路及び高架橋の各所の調査状況情報もキロ程で管理できることが望まれる。

第２の実施の形態は、調査員が調査確認できた区間（側道が存在する区間Ａ１，Ａ２）と調査確認できなかった区間（側道が存在しない区間Ｂ１，Ｂ２）をキロ程で管理可能にすると共に高架橋における被害発生箇所をキロ程で管理できるようにした。

図５は、第２の実施の形態に係る鉄道路線調査用携帯装置の概略的な機能ブロック図である。なお、図１に示す鉄道車両システムと同一構成要素には同一符号を付し、説明の重複を避ける。

本実施の形態に係る鉄道路線調査用携帯装置は、一般的な携帯型のパーソナルコンピュータに地上線路及び高架橋調査用に開発されたアプリケーションソフトがインストールされたものであり、ＧＰＳ受信機能及び無線通信機能を備えている。

鉄道路線調査状況管理部５１は、地上線路及び高架橋調査用に開発されたアプリケーションソフトで主に構成されており、調査員が入力する地上線路及び高架橋調査状況をキロ程に基づいて管理する。キーボード、マウス等で構成される入力装置５２から鉄道路線調査状況管理部５１に対して地上線路及び高架橋調査状況を入力する。そして、鉄道路線調査状況管理部５１が入力された地上線路及び高架橋調査状況と計算したキロ程とを対応づけた地上線路及び高架橋調査状況情報をディスプレイ５３に表示する。また、地上線路及び高架橋調査状況情報を通信モジュール２５から指令センタ等に無線通信して、指令センタにおいて地上線路及び高架橋調査状況をリアルタイムで確認できるようにシステム構成している。

図６はディスプレイ５３に表示する地上線路及び高架橋調査状況情報の具体例である。直線で表した軌道４０に対して所定間隔で設定されている距離ポスト４１を表示する。また、調査員が既に地上線路及び高架橋の側道に沿って調査確認した区間Ａ１，Ａ２…を距離ポスト４１に対応させて太線４２ａ、４２ｂ、４２ｃで表示すると共に、調査員が調査確認しなかった区間Ｂ１，Ｂ２…を距離ポスト４１に対応させて破線４３ａ、４３ｂで表示する。さらに、調査確認した区間Ａ１，Ａ２…において地上線路及び高架橋に何らかの被害が発見された場合、被害箇所に被害状況の報告メモ４４ａ、４４ｂ並びにキロ程４５ａ、４５ｂを表示する。また、調査員の現在位置４６をキロ程と共に表示するようにしている。なお、図６に示す高架橋調査状況情報は一例であり、用途・目的に応じて適宜変形可能である。

次に、以上のように構成された第２の実施の形態の動作について説明する。
調査員は、鉄道路線調査用携帯装置を携帯し自動車等の移動手段にて地上線路及び高架橋に沿った道路を探して移動する。このとき、キロ程変換処理部２３はＧＰＳ受信機２４からＧＰＳ測位データを所定周期で取り込み、上述した第１の実施の形態と同じ処理を実行してＧＰＳ測位データをキロ程に変換して鉄道路線調査状況管理部５１へ出力する。すなわち、鉄道路線調査状況管理部５１にはキロ程変換処理部２３から調査員の現在位置がキロ程に変換されて逐次入力される。

調査員は、自動車で側道を移動しながら地上線路及び高架橋の状況を調査する。地上線路及び高架橋に被害が出ていることを発見すると、入力装置３３から被害状況を説明した報告メモを入力する。鉄道路線調査状況管理部５１は、入力装置３３から報告メモが入力されると、現在位置を表示している位置に、今回入力された報告メモ及び現在位置のキロ程とを追加表示する。このようにして、調査員により発見された被害に関する報告メモと当該被害箇所のキロ程とが対で登録される。図６には、ある線区の起点から６５０ｍの地点で発見された高架橋被害として「橋脚に亀裂発生」といった報告メモ４４ａが記録されている。また、起点から１ｋ９００ｍの地点で発見された高架橋被害として「コンクリート片落下」といった報告メモ４４ｂが記録されている。各報告メモ４４ａ，４４ｂとも被害発生箇所がキロ程４５ａ，４５ｂで表示されている。また、報告メモ４４ａ，４４ｂが表示される同一線分上に現在位置４６がリアルタイムで表示され、現在位置４６のキロ程が併せて表示されている。報告メモ４４ａ，４４ｂ並びに現在位置４６のキロ程はキロ程変換処理部２３から入力された情報である。

また、調査員は、自動車で側道を移動していて側道の終端に到達したら、入力装置５２から調査確認区間の終端である旨を入力する。例えば、ディスプレイ５３の画面に、調査確認区間始端／終端ボタンを設け、この始端／終端ボタンを押下することで調査確認区間の始端／終端である旨を入力可能にする。側道が存在する区間Ａ１，Ａ２…に入った際に始端ボタンを押下し、側道の終端に到達して側道から離れる際に終端ボタンを押下する。側道が存在しない区間Ｂ１，Ｂ２から再び側道に戻ったならば始端ボタンを押下する。

鉄道路線調査状況管理部５１は、始端ボタンが押下されると、調査確認区間Ａ１，Ａ２…であることを示す太線（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）の描画を開始する。また、終端ボタンが押下されると、線種を太線から調査確認していない区間Ｂ１，Ｂ２…であることを示す破線（４３ａ、４３ｂ）に変更して、破線の描画を開始する。このようにして、調査確認できた区間（Ａ１，Ａ２…）と調査確認できなかった区間（Ｂ１，Ｂ２…）とが太線と破線といった線種で区別されて表示される。

また、鉄道路線調査状況管理部５１は、高架橋の各所の調査状況情報（キロ程を含む）を通信モジュール２５から指令センタへ送信する。指令センタでは地上線路及び高架橋の各所の調査状況をキロ程に基づいて管理する。

このように本実施の形態によれば、調査員が鉄道路線調査用携帯装置を携帯し自動車等の移動手段にて地上線路及び高架橋に沿った道路を探して移動した際の現在位置を逐次キロ程に変換して、調査確認／未確認区間（Ａ１、Ａ２…、Ｂ１，Ｂ２…）や被害箇所に対応させて記録するようにしたので、地上線路及び高架橋の各所の調査状況情報もキロ程で管理できることができる。

なお、以上の説明では始端／終端ボタンの押下により調査確認区間の始端／終端を判断しているが、キロ程変換処理部２３においてＧＰＳ測位点から最も近接した基準点までの距離（ａ）と所定値（例えば５ｍ）とを比較して、距離ａが所定値を越えた時に側道から外れたと判断し、距離ａが所定値以内である時は側道を移動中であると判断するようにしても良い。このようにＧＰＳ測位点から最も近接した基準点までの距離（ａ）と所定値（例えば５ｍ）とを比較するように構成すれば、調査員による操作を削減できる。

なお、鉄道路線調査用携帯装置と無線通信可能な指令センタなどのセンタ装置において上述したキロ程変換処置及びキロ程に基づいた鉄道路線調査状況管理を行うようにしても良い。キロ程変換処理部２３、軌道管理情報ＤＢ２６及び鉄道路線調査状況管理部５１をセンタ装置に配置し、鉄道路線調査用携帯装置にはＧＰＳ受信機２４、通信モジュール２５及び調査員が適宜入力する地上線路及び高架橋の状況報告を管理する簡易型の状況管理部を備えたシステム構成とする。鉄道路線調査用携帯装置がＧＰＳ受信機２４からのＧＰＳ測位データを常にセンタ装置に送信し、調査員が状況報告を入力した場合は当該状況報告をセンタ装置に送信する。また、調査員が側道に入る時に画面表示した始端ボタンを押下し、側道から離れる時に終端ボタンを押下する。この始端／終端ボタンの押下情報も鉄道路線調査用携帯装置からセンタ装置に送信する。センタ装置では、上述した通りＧＰＳ測位データ及び近接２点の基準点から調査位置のキロ程を算出すると共に、地上線路及び高架橋に沿って移動した区間（Ａ１，Ａ２…）と地上線路及び高架橋から所定距離以上離れて移動した区間（Ｂ１，Ｂ２…）とを区別して記録する。また、状況報告を受信した場合は同時期に受信したＧＰＳ測位データに基づいて算出されたキロ程と対応付けて管理・記録する。

以上のように、本発明のキロ程変換装置は、車両が走行する線区の軌道に沿って設定された各基準点について、当該線区における起点からの距離を示すキロ程と各基準点の経緯度座標系座標とが登録されたデータベースと、前記線区の軌道上を走行する車両に搭載されたＧＰＳ受信機から経緯度座標系座標で表された車両位置の測位データを取り込み、前記線区における車両位置を示すキロ程を出力するキロ程変換手段とを具備し、前記キロ程変換手段は、前記測位データの経緯度座標系座標に最も近接した２つの基準点の経緯度座標系座標を前記データベースから取り出し、前記測位データの経緯度座標系座標から前記２つの基準点の経緯度座標系座標までの距離をそれぞれ求め、この求めた前記各基準点までの距離に応じて前記測位データで示された車両位置を当該２つの基準点の間に割り付け、当該割付け位置のキロ程を車両位置情報として出力することを特徴とする。
このように構成されたキロ程変換装置によれば、経緯度座標系上でＧＰＳ受信機から出力される測位データと当該測位データの経緯度座標系座標に最も近接する２つの基準点との位置関係から車両位置を２つの基準点の間に割り付けてキロ程を求めるので、経緯度座標系座標から地図座標系座標への変換並びに地図座標系に基づいた縮尺図上での距離計測及び縮尺変換といった処理が不要となり、鉄道車両のＧＰＳ測位データを簡易にキロ程に変換することができる。
上記キロ程変換装置において、前記キロ程変換手段は、前記測位データを示すＧＰＳ測位点の座標を（Ｘ _Ｐ ，Ｙ _Ｐ ）、起点側の一方の基準点の座標を（Ｘ _Ａ ，Ｙ _Ａ ）、他方の基準点の座標を（Ｘ _Ｂ ，Ｙ _Ｂ ）として、これらの座標位置から次式（１）に基づいて係数ｔを求め、
ｔ＝−｛（Ｘ _Ａ −Ｘ _Ｐ ）（Ｘ _Ｂ −Ｘ _Ａ ）−（Ｙ _Ａ −Ｙ _Ｐ ）（Ｙ _Ｂ −Ｙ _Ａ ）｝
／｛（Ｘ _Ｂ −Ｘ _Ａ ） ^２ ＋（Ｙ _Ｂ −Ｙ _Ａ ） ^２ ｝ …（１）
但し、（Ｘ _Ａ −Ｘ _Ｐ ）は一方の基準点とＧＰＳ測位点とのｘ軸方向の距離
（Ｘ _Ｂ −Ｘ _Ａ ）は他方の基準点と一方の基準点とのｘ軸方向の距離
（Ｙ _Ａ −Ｙ _Ｐ ）は一方の基準点とＧＰＳ測位点とのｙ軸方向の距離
（Ｙ _Ｂ −Ｙ _Ａ ）は他方の基準点と一方の基準点とのｙ軸方向の距離
０≦ｔ≦１．０において、２つの基準点の間の距離をＬとして、次式（２）に基づいて、一方の基準点と他方の基準点との間に割り付けられた割付け点から一方の基準点までの距離Ｃを求める。
Ｃ＝Ｌ×ｔ …（２）
これにより、車両位置となるＧＰＳ測位点を、ＧＰＳ測位点から２つの基準点までの各
距離の比例配分にて２つの基準点の間に割り付けることができる。
本発明の運転支援システムは、上記キロ程変換装置からキロ程で表された車両位置情報を取り込み、前記キロ程で表された車両位置情報を用いて運転支援情報を作成し車両運転者に提示することを特徴とする。
これにより、キロ程で表された車両位置情報を用いて運転支援情報を作成できるので、車両運転者に対して直感的で把握し易い運転支援情報を提供することができる。
本発明の車両制御システムは、上記キロ程変換装置からキロ程で表された車両位置情報を取り込み、線区の特定地点において作動させる車両装置の作動タイミングを前記キロ程で表された車両位置情報から得ることを特徴とする。
これにより、キロ程で表された車両位置情報を車両装置の作動タイミングに用いることができる。
本発明は上述した実施の形態及びその変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る鉄道車両システムの構成図 上記第１の実施の形態の鉄道車両システムにおけるキロ程変換原理を説明するための説明図 上記実施の形態におけるキロ程変換動作を示すフロー図 上記実施の形態における運転支援画面の構成図 本発明の第２の実施の形態に係る鉄道路線調査用携帯装置の構成図 上記第２の実施の形態の鉄道路線調査用携帯装置において高架橋調査状況情報を表示した画面構成を示す図 高架橋調査の概要を説明するための説明図 従来の車両位置算出装置における算出手法を説明するための概念図

符号の説明

２０…コントローラ、２１…運転支援システム、２２…車両制御システム、２３…キロ程変換処理部、２４…ＧＰＳ受信機、２５…通信モジュール、２６…軌道管理情報ＤＢ、Ｍ…運転支援画面、３１…現在位置情報、４０…軌道、４１…距離ポスト、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ…調査確認区間、４３ａ，４３ｂ…調査未確認区間、４４ａ，４４ｂ…報告メモ、４５ａ，４５ｂ…キロ程、５１…鉄道路線調査状況管理部、５２…入力装置、５３…ディスプレイ

Claims (4)

1. 鉄道路線に沿って移動しながら該鉄道路線の状況を調査する調査員から入力される状況報告をキロ程で表される調査位置情報にて管理する鉄道路線調査用携帯装置であって、
   経緯度座標系座標で表された測位データを出力するＧＰＳ受信機と、
   車両が走行する線区の軌道に沿って設定された各基準点について、当該線区における起点からの距離を示すキロ程と各基準点の経緯度座標系座標とが登録されたデータベースと、
   前記ＧＰＳ受信機から出力される測位データを入力して前記線区における調査位置を示すキロ程を出力するキロ程変換手段と、
   前記キロ程変換手段から調査位置を示すキロ程情報を取り込み、前記鉄道路線に沿って移動した区間と前記鉄道路線から所定距離以上離れて移動した区間とを区別して記録する鉄道路線調査状況管理手段と、を具備し、
   前記キロ程変換手段は、前記測位データの経緯度座標系座標に最も近接した２つの基準点の経緯度座標系座標を前記データベースから取り出し、前記測位データの経緯度座標系座標から前記２つの基準点の経緯度座標系座標までの距離をそれぞれ求め、この求めた前記各基準点までの距離に応じて前記測位データで示された調査位置を当該２つの基準点の間に割り付け、当該割付け位置のキロ程を調査位置情報として出力することを特徴とする鉄道路線調査用携帯装置。
2. 前記キロ程変換手段は、前記測位データを示すＧＰＳ測位点の座標を（Ｘ _Ｐ ，Ｙ _Ｐ ）、起点側の一方の基準点の座標を（Ｘ _Ａ ，Ｙ _Ａ ）、他方の基準点の座標を（Ｘ _Ｂ ，Ｙ _Ｂ ）として、これらの座標位置から次式（１）に基づいて係数ｔを求め、
   ｔ＝−｛（Ｘ _Ａ −Ｘ _Ｐ ）（Ｘ _Ｂ −Ｘ _Ａ ）−（Ｙ _Ａ −Ｙ _Ｐ ）（Ｙ _Ｂ −Ｙ _Ａ ）｝
   ／｛（Ｘ _Ｂ −Ｘ _Ａ ） ^２ ＋（Ｙ _Ｂ −Ｙ _Ａ ） ^２ ｝ …（１）
   但し、（Ｘ _Ａ −Ｘ _Ｐ ）は一方の基準点とＧＰＳ測位点とのｘ軸方向の距離
   （Ｘ _Ｂ −Ｘ _Ａ ）は他方の基準点と一方の基準点とのｘ軸方向の距離
   （Ｙ _Ａ −Ｙ _Ｐ ）は一方の基準点とＧＰＳ測位点とのｙ軸方向の距離
   （Ｙ _Ｂ −Ｙ _Ａ ）は他方の基準点と一方の基準点とのｙ軸方向の距離
   ０≦ｔ≦１．０において、２つの基準点の間の距離をＬとして、次式（２）に基づいて、一方の基準点と他方の基準点との間に割り付けられた割付け点から一方の基準点までの距離Ｃを求めることを特徴とする請求項１記載の鉄道路線調査用携帯装置。
   Ｃ＝Ｌ×ｔ …（２）
3. 鉄道路線に沿って移動しながら該鉄道路線の状況を調査する調査員が鉄道路線の状況報告を入力する鉄道路線調査用携帯装置と、前記鉄道路線調査用携帯装置の経緯度座標系座標で表された測位データと状況報告とを受信する鉄道路線調査用センタ装置と、を備え、調査員から入力される状況報告をキロ程で表される調査位置情報にて管理するシステムであって、
   前記鉄道路線調査用センタ装置は、
   車両が走行する線区の軌道に沿って設定された各基準点について、当該線区における起点からの距離を示すキロ程と各基準点の経緯度座標系座標とが登録されたデータベースと、
   前記鉄道路線調査用携帯装置から受信した測位データを入力して前記線区における調査位置を示すキロ程を出力するキロ程変換手段と、
   前記キロ程変換手段から調査位置を示すキロ程情報を取り込み、前記鉄道路線に沿って移動した区間と前記鉄道路線から所定距離以上離れて移動した区間とを区別して記録する鉄道路線調査状況管理手段と、を具備し、
   前記キロ程変換手段は、前記測位データの経緯度座標系座標に最も近接した２つの基準点の経緯度座標系座標を前記データベースから取り出し、前記測位データの経緯度座標系座標から前記２つの基準点の経緯度座標系座標までの距離をそれぞれ求め、この求めた前記各基準点までの距離に応じて前記測位データで示された調査位置を当該２つの基準点の間に割り付け、当該割付け位置のキロ程を調査位置情報として出力することを特徴とするシステム。
4. 前記キロ程変換手段は、前記測位データを示すＧＰＳ測位点の座標を（Ｘ _Ｐ ，Ｙ _Ｐ ）、起点側の一方の基準点の座標を（Ｘ _Ａ ，Ｙ _Ａ ）、他方の基準点の座標を（Ｘ _Ｂ ，Ｙ _Ｂ ）として、これらの座標位置から次式（１）に基づいて係数ｔを求め、
   ｔ＝−｛（Ｘ _Ａ −Ｘ _Ｐ ）（Ｘ _Ｂ −Ｘ _Ａ ）−（Ｙ _Ａ −Ｙ _Ｐ ）（Ｙ _Ｂ −Ｙ _Ａ ）｝
   ／｛（Ｘ _Ｂ −Ｘ _Ａ ） ^２ ＋（Ｙ _Ｂ −Ｙ _Ａ ） ^２ ｝ …（１）
   但し、（Ｘ _Ａ −Ｘ _Ｐ ）は一方の基準点とＧＰＳ測位点とのｘ軸方向の距離
   （Ｘ _Ｂ −Ｘ _Ａ ）は他方の基準点と一方の基準点とのｘ軸方向の距離
   （Ｙ _Ａ −Ｙ _Ｐ ）は一方の基準点とＧＰＳ測位点とのｙ軸方向の距離
   （Ｙ _Ｂ −Ｙ _Ａ ）は他方の基準点と一方の基準点とのｙ軸方向の距離
   ０≦ｔ≦１．０において、２つの基準点の間の距離をＬとして、次式（２）に基づいて、一方の基準点と他方の基準点との間に割り付けられた割付け点から一方の基準点までの距離Ｃを求めることを特徴とする請求項３記載のシステム。
   Ｃ＝Ｌ×ｔ …（２）

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