JP5173371B2 - 車両用ホーム検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用のホームを検出する車両用ホーム検出装置に関する。

列車などの鉄道車両が駅のホームに停車する際に、列車のドアの位置が、ホームの先端を越えて停止してしまう場合がある。このとき当該ドアを開けてしまうと、そのドアの近傍の乗客が誤ってホーム外に降りてしまうおそれがある。
そこで、従来、車両に設けられたホーム検知器により駅のホームを検知し、駅のホームが検知されなかった場合には、所定のドアを開けないように制御している（例えば、特許文献１参照）。

このような車両用ホーム検出装置として、車両側に設けられて、ホームの側面に向けて超音波を照射する照射部と、この照射部から照射され、ホームの側面において反射した超音波を検出するセンサとを備えたものが知られている。
しかし、この検出装置では、ホーム側面に凹凸があるなどのホーム側面の状態により、照射された超音波が乱反射してしまい、センサによる正確な検出が行われないため、ドアの開閉動作が正しく行われないおそれがある。そのため、列車がホームの正しい位置に停車した場合であっても、ホーム検出が正しく行われず、ドアの開操作が行われない場合があった。

そこで、以下のような車両用ホーム検出装置が考えられる。すなわち、超音波の検出結果を検知可又は検知不可として出力するセンサによって、所定のサンプリング周期でホームの側面を検知する。そして、このセンサによって検知された複数の検知データのうち、連続する１０個分の検知データを抽出し、これら検知データのうち、過半数を超えた検知データが検知可である場合に、ホーム検出可と判定する。
このような車両用ホーム検出装置によれば、連続する１０個分の検知データの全体から、ホーム検出可又はホーム検出不可を判定するため、例えば一つ分の検知データが誤りであったとしても、その誤差を吸収することができ、精度よく判定することができる。
特開平９−１５６５０１号公報

しかしながら、上記のような車両用ホーム検出装置では、抽出する１０個分の検知データを、時間の経過に合わせて、１サンプルずつ順次後ろにシフトさせながら、順次ホームの検出を判定していく。そのため、前９個分の検知データを利用するものの、新たに加える１サンプルの検出結果によって、判定結果が変わってしまう場合もあり得る。したがって、その新たな１サンプルの検出結果に誤差があるときには、ホームの判定結果に誤差が生じてしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ホームの側面を高精度に検出することができる車両用ホーム検出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、車両に設けられ、決められたサンプリング周期でホームの側面を検知するセンサを備え、前記センサによって検知された複数の検知データのうち、連続する所定数の検知データを抽出し、前記抽出された所定数の検知データのうち、あらかじめ決められた数を超えた検知データが検知可である場合に、ホーム検出可と判定する車両用ホーム検出装置であって、前記ホーム検出可と判定した場合、その判定結果を、前記サンプリング周期を超えた保持時間だけ保持し、前記保持時間の最大は、前記センサから前記車両のドアまでの距離と、前記車両の最大減速度とに基づいて定められる時間であることを特徴とする。

また、本発明は、前記保持時間の最小が、前記センサが前記ホームの側面を連続して検出しない不検出継続時間であることを特徴とする。

また、本発明は、車両に設けられ、決められたサンプリング周期でホームの側面を検知するセンサを備え、前記センサによって検知された複数の検知データのうち、連続する所定数の検知データを抽出し、前記抽出された所定数の検知データのうち、あらかじめ決められた数を超えた検知データが検知可である場合に、ホーム検出可と判定する車両用ホーム検出装置であって、前記ホーム検出可と判定した場合、その判定結果を、前記サンプリング周期を超えた保持時間だけ保持し、前記保持時間の最小が、前記センサが前記ホームの側面を連続して検出しない不検出継続時間であることを特徴とする。

本発明によれば、ホームの側面を高精度に検出することができる。

以下に、添付図面を参照しながら、本発明に係る車両用ホーム検出装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明および添付図面において、略同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。

図１は、車両用ホーム検出装置のブロック構成図である。
車両用ホーム検出装置１は、列車内に設けられるものである。
この車両用ホーム検出装置１は、センサ３と制御部９とを備えている。
センサ３は、例えば、送受信兼用の超音波センサであり、送信部５と受信部７とを有する。
送信部５は、超音波を発振する。
受信部７は、送信部５から発振された超音波がホームに当たり、反射した反射波を、決められた所定のサンプリング間隔で受信する。そして、受信部７は、反射波信号を制御部９へ出力する。
制御部９は、送信部５による超音波の発振制御、受信部７による反射波の受信制御（サンプリング）を行う。また、制御部９は、受信部７により受信された反射波に基づいてホーム検出判定処理等を行う。すなわち、制御部９は、受信部７から出力された反射波信号から「検知可」「検知不可」の数をカウントし、その結果に基づいて、ホーム検出可又はホーム検出不可のいずれかを判定する。そして、制御部９は、その判定処理結果をドア開閉制御装置１１や報知装置１３に出力する。

ドア開閉制御装置１１は、ホーム検出装置１から出力された判定処理結果を受けて、列車のドアの開閉を制御する装置である。
報知装置１３は、ホーム検出装置１から出力された判定処理結果を、音声、画像、映像等によって出力する装置であり、列車の運転士又は車掌が、報知装置１３の出力を確認し、ドア開閉制御装置１１の制御やその他の動作を行う。

図２は、実際の鉄道車両におけるホーム検出装置１の設置の一例を示す図である。
図２に示す車両編成では、各車両のうちの両端の車両の左右の側面にセンサ３が設けられる。センサ３は、各設置箇所に複数設けられてもよい。また、制御部９は、センサ３の設置箇所ごとに設置されてもよいし、両端の車両ごとに設置されてもよい。
図２において、車両の進行方向Ｆに対して左側（Ｌ側）に設置されたセンサ３から超音波が発振されても、ホームがないため、発振波の反射波はなく、Ｌ側のセンサ３は反射波を検出しない。一方、進行方向に対して右側（Ｒ側）に設置されたセンサ３から発振された超音波は、ホーム２の側面において反射し、Ｒ側のセンサ３は、その反射波を検知する。
以下に、反射波の検知による車両用ホーム検出処理を説明する。

図３は、ホーム検出処理を説明するための図である。
まず、車両が駅のホームに入ると、運転士などの操作により、制御部９の制御のもと送信部５が超音波を発振する。受信部７は、超音波がホーム２の側面に当たって反射した反射波を、Δｔ（例えばΔｔ＝４０[ms]）のサンプリング周期で検知する。図３では、受信部７が反射波を検知した場合（すなわち、検知可信号を出力した場合）を「○」、検知しなかった場合（すなわち、検知不可信号を出力した場合）を「×」として反射波検知結果（反射波検知データ）を示す。制御部９は、これら反射波検知結果の中から、時系列に連続して検知した予め決めたられた所定数ｎ（例えば、ｎ＝１０）個分の反射波検知結果を抽出し、これらの反射波検知結果に基づいて、ホーム検出の可否を判定する（ホーム検出判定結果）。この判定間隔はΔｔである。
そして、制御部９は、抽出した１０個分の反射波検知結果を、時間経過に合わせて、１サンプルずつ順次シフトさせていく。すなわち、制御部９は、最初の１サンプルを削除するとともに、新たに１サンプル追加して、シフトした１０個分の反射波検知結果に基づいて順次判定していく。

具体的には、以下のようにして制御部９によるホーム検出判定が行われる。
制御部９は、ｎ個の反射波検知結果を抽出し、これら反射波検知結果のうち、反射波を検知した結果「○」が５０％を超える場合に、ホーム検出判定結果として「ホーム検出可」すなわち「Ｙ」であると判定し、反射波を検知した結果「○」が５０％以下である場合には、ホーム検出判定結果として「ホーム検出不可」すなわち「Ｎ」であると判定する。
例えば、図３に示すＡ１群の１０個の反射波検知結果のうち、「×」が７個で、「○」が３個であり、「○」の数が５０％以下であるから、ホーム検出判定結果は「Ｎ」となる。同様に、Ａ２群の反射波検知結果は「×」が６個で「○」が４個であり、ホーム検出判定結果は「Ｎ」となり、Ａ３群の反射波検知結果は「×」が５個で「○」が５個であり、ホーム検出判定結果は「Ｎ」となる。

一方、Ａ４群の反射波検知結果は「×」が４個で「○」が６個であり、「○」の数が５０％を超えることから、ホーム検出判定結果は「Ｙ」となる。この時点で「ホームが検出された」ことになる。同様に、Ａ５群の反射波検知結果は「×」が３個で「○」が７個であり、ホーム検出判定結果は「Ｙ」となり、Ａ６群の反射波検知結果は「×」が２個で「○」が８個であり、ホーム検出判定結果は「Ｙ」となる。
このように所定数ｎの反射波検知結果に基づいて、ホーム検出の可否を判定することによって、反射波検知結果に局所的にばらつきがある場合でも、ホーム検出判定を行うことができる。

制御部９は、ホーム検出判定結果として「Ｙ」と判定した場合、ドア開閉制御装置１１に対して「ＯＮ」信号を出力し、ホーム検出判定結果として「×」と判定した場合、ドア開閉制御装置１１に対して「ＯＦＦ」信号を出力する。ドア開閉制御装置１１は、車両の両端に設置された車両用ホーム検出装置１の両方のセンサ３から「ＯＮ」信号の出力が続いた状態において、運転士や車掌からのドア開閉指示を受け付けた場合に、開閉動作を許可するが、少なくともいずれか一方のセンサ３から「ＯＦＦ」信号が出力されているときに運転士や車掌からのドア開閉指示を受け付けても、開閉動作を許可しない。

図４は、ホーム検出判定結果を所定時間保持する判定処理を説明するための図である。
図４に示す、Ｂ１群の１０個の反射波検知結果のうち、「○」が６個で、「×」が４個であるから、上記と同様に、ホーム検出判定結果は「Ｙ」となる。また、Ｂ２群の反射波検知結果は「×」が５個で「○」が５個であるから、ホーム検出判定結果は「Ｎ」となる。このようにＢ２群の判定のような場合（「○」が５個、「×」が４個の状態で、新たな１サンプルが追加される場合）、新たに追加される反射波検知結果によって「○」の数が過半数を超えるか否かが決まることになる。
したがって、１０個の反射波検知結果に基づいて判定するとしても、ホームからの乱反射やノイズ等の他の要因により、反射波検知結果が誤って「×」になると、本来は「Ｙ」と判定すべきであるにもかかわらず、誤った新たな１サンプルによって、ホーム検出判定結果として「Ｎ」と判定してしまうおそれが生じる。すなわち、１０個分の反射波検知結果の過半数によってホームを判定することにより、ホーム検知の精度の向上にある程度は寄与するものの、新たな１サンプルの検知結果によって過半数か否かが決まるような場合においては、当該新たな１サンプルの誤差によってホーム検出判定結果が変わってしまうことになる。このような場合に、ホーム検知の不安定な状態が生じてしまう。

また、図４に示すように、Ｂ１群の以前のホーム検出判定結果がずっと「○」であり、実際にもホームが検出されていた場合であっても、ホームからの乱反射やノイズ等の他の要因により、反射波検知結果が誤って「×」である状態が続いてしまう不安定な不検知現象が起きる場合が考えられる。

上記のような不安定な不検知現象は、実際に走行する列車においても、観察される。実際に運行しているある車両系統の列車において、ドアを開けることができる最低速度ｖは例えば５[km/h]とされる。また、実際に運行している列車において、列車速度が５[km/h]以下になってから６秒以内で、９５％の車掌がドア開操作を行うことが観測された。実際の列車にホーム検出装置１を設置し、最低速度ｖ＝５[km/h]になってから６秒以内に観測されたホーム検出装置１による不検出継続時間を測定した。図５はその結果を示す図である。
図５に示すように、列車の速度が５[km/h]以下になってから発生した不検知現象、即ち、ホーム検出判定結果が「Ｎ」である状態の継続時間は、０．５秒以内が約７０％、１．５秒以内で９０％であり、また最大では、２．８秒続くことが観察された。

上記のような不安定な不検出時間がある場合、前述のホーム検出判定方法では、Ｂ２群の反射波検知結果によるホーム検出判定結果が「Ｎ」となった時点で、制御部９からの出力は「ＯＦＦ」となってしまう。そのため、図４に示す時刻Ｔ１においてドア開閉制御部１１にドア開操作が指示された場合にはドアは開くが、時刻Ｔ２においてドア開閉制御部１１にドア開操作が指示された場合にはドアは開かない。即ち、列車の車両がホームに対して正しい位置に停車しながら、ドアを開けられないということが起きる。

そこで、本実施の形態であるホーム検出装置１は、ホーム検出判定結果「Ｙ」を、サンプリング時間Δｔを越えて時間ｔだけ保持することにより、不安定な不検知状態に影響されないようにドア操作を行う。
例えば、制御部９は、図４に示すＢ１群の反射波検知結果によるホーム検出判定結果の「Ｙ」を時間ｔだけ保持し、制御部９からの「ＯＮ」出力を時間ｔだけ保持して出力する。そのため、時刻Ｔ２においてドア開閉制御部１１にドア開操作が指示された場合であっても、ドアを開くことができる。

「Ｙ」と判定されたホーム検出判定結果を保持する保持時間ｔは、実際の列車の構造やセンサ３の設置位置等を考慮して以下のように決定する。
図６は、列車に対するセンサの設置位置を示す図である。実際の列車では、センサは先頭車両（両端の車両）の先端部に設置され、センサ設置位置と先頭車両の１番目のドア３１−１との距離はＬとなる。ドアを開けるのは列車が停車した時（速度＝０）とし、列車の最大減速度をαとすると、距離Ｌは、以下の式で求められる。
距離Ｌ ＝ （１／２）×α×ｔ^２
これにより、保持時間ｔの最大値ｔmaxは
ｔmax ＝ √（２L ／ α）
として求めることができる。
これは、最大減速ブレーキをかけて停車した際、最初のドア３１−１の位置がホームから外れない時間であり、乗客の安全が確保される時間である。
なお、最大減速度とは、最大減速ブレーキをかけたときの列車の減速度をいうものである。

次に、「Ｙ」と判定されたホーム検出判定結果を保持する保持時間ｔの最小値について説明する。この場合の最小値とは、サンプリング時間Δｔを超えて保持する保持時間の最小値ということである。
保持時間ｔの最小値ｔminは
ｔmin ＝ Δｔ × ｎ
で、表される。ここで、ｎは、サンプルデータ数、即ち、ホーム検出判定結果を判定するための反射波検知結果のデータ数ｎである。
この保持時間の最小値は、実際の列車走行で測定したデータを基にして求められた、センサ３がホームの側面を連続して検出しない（連続して検出付加信号を出力する）不検出継続時間に相当する。

以上述べたように、ホーム検出装置１は、ホーム検出判定結果「Ｙ」を、発振時間（サンプリング周期）Δｔを越えて時間ｔだけ保持することにより、不安定な不検知状態による影響を少なくし、ホーム検出判定の精度を向上させることができる。

なお、本実施の形態における、サンプリング時間Δｔ、サンプルデータ数ｎ、最低速度ｖは列車の車両や走行区間、走行形態等により決められるものである。
また、本実施の形態におけるセンサ３は、送信部５と受信部７とが一体となっていたが、別々となっていてもよい。
また、本実施の形態では、センサ３として超音波センサを例に説明したが、赤外線などの光線や電磁波などを発振、検知するセンサであってもよい。

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る車両用ホーム検出装置の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

このように、本発明によれば、不安定なホーム検知現象の影響を受けることなく、乗客の安全を確保しつつ、ホーム検出判定処理の精度を向上することができる。

ホーム検出装置１のブロック構成図 センサ３の設置例を示す図 ホーム検出判定処理を説明するための図 ホーム検出判定結果「○」を保持するホーム検出判定処理を説明するための図 センサ３による不検知継続時間の測定結果を示す図 列車のドア３１−１とセンサ３との位置関係を示す図

符号の説明

１………ホーム検出装置
２………ホーム
３………センサ
５………送信部
７………受信部
９………制御部
１１………ドア開閉制御装置
１３………報知装置
３１、３１−１………ドア

Claims (3)

1. 車両に設けられ、決められたサンプリング周期でホームの側面を検知するセンサを備え、前記センサによって検知された複数の検知データのうち、連続する所定数の検知データを抽出し、前記抽出された所定数の検知データのうち、あらかじめ決められた数を超えた検知データが検知可である場合に、ホーム検出可と判定する車両用ホーム検出装置であって、
   前記ホーム検出可と判定した場合、その判定結果を、前記サンプリング周期を超えた保持時間だけ保持し、
   前記保持時間の最大は、
   前記センサから前記車両のドアまでの距離と、前記車両の最大減速度とに基づいて定められる時間であることを特徴とする車両用ホーム検出装置。
2. 前記保持時間の最小は、
   前記センサが前記ホームの側面を連続して検出しない不検出継続時間であることを特徴とする請求項１に記載の車両用ホーム検出装置。
3. 車両に設けられ、決められたサンプリング周期でホームの側面を検知するセンサを備え、前記センサによって検知された複数の検知データのうち、連続する所定数の検知データを抽出し、前記抽出された所定数の検知データのうち、あらかじめ決められた数を超えた検知データが検知可である場合に、ホーム検出可と判定する車両用ホーム検出装置であって、
   前記ホーム検出可と判定した場合、その判定結果を、前記サンプリング周期を超えた保持時間だけ保持し、
   前記保持時間の最小は、
   前記センサが前記ホームの側面を連続して検出しない不検出継続時間であることを特徴とする車両用ホーム検出装置。

Images