【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、列車が走行する軌道の踏切における自動車や歩行者を検知する踏切障害物検知装置、特に自動車の検知精度の向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道保安装置の踏切警報装置は、軌道上を走行する列車が踏切に接近したときに踏切警報を開始し、踏切道の通行を遮断して列車の安全運転と踏切道を通行する自動車や歩行者の安全を図り、列車が踏切を通過した後は速やかに通行遮断を解除して円滑な道路通行を確保するようにしている。
【０００３】
この踏切道における列車の安全運行が阻害されることを防止するため例えば特開平１１−２２７６０８号公報や特開２００１−１３０４１２号公報に示すようにレーザ光やレーダーを利用した踏切障害物検知装置が使用されている。この踏切障害物検知装置は、図９の平面図に示すように、列車９が走行する軌道１０の踏切道１１の遮断機２６が閉じているときに、回転機構部に搭載したセンサ部４０からレーザ光やレーダーを踏切道１１に照射しながら、回転機構部でセンサ部４０を回転したり一定角度回動してレーザ光やレーダーを走査させ、自動車等の障害物１２で反射したレーザ光やレーダーをセンサ部４０で検出し、センサ部４０からの出力信号を処理装置４１で処理して踏切道１１に進入している障害物１２の有無を検知している。
【０００４】
このように踏切道１１の障害物１２を検知するときに、回転機構部で回転したり一定角度回動するセンサ部４０と固定されている処理装置４１との間で信号を伝送するとともにセンサ部４０からレーザ光やレーダーを照射させたり受信するための電力を送る必要がある。このように可動するセンサ部４０と固定している処理装置４１との間で信号や電力を伝送する方法として、一般的には、回動するセンサ部４０に取り付けたスリップリングと固定側に設けた接触子を接触させて信号等を伝送している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように可動するセンサ部４０と固定されている処理装置４１との間でスリップリングと固定した接触子を介して信号を伝送していると、微小信号や高速デジタル信号の伝送が困難である。また、センサ部４０の駆動用の電力を伝送するときに、スリップリングと接触子の間で雑音が生じやすく、この雑音がセンサ部４０と処理装置４１の間で伝送する信号に影響し、センサ部４０や処理装置４１に誤動作を生じる可能性がある。さらに、これらの影響を防ぐためにはスリップリングと固定側の接触子との接触状態を常に確実に保持する必要があり、頻繁に保全する必要がある等の短所がある。
【０００６】
また、一定高さの位置でレーザ光等を走査しているため、小型車から大型車の全てを精度良く検出することは困難であった。
【０００７】
この発明はかかる短所を改善し、スリップリング等の接触片を使用せずに安定して信号や電力を伝送することができるとともに、全ての自動車等の障害物を確実に検知することが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ものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る踏切障害物検知装置は、走査距離計及び演算処理部を有し、走査距離計は、送受信部と走査機構部と距離計測部を有し、列車が走行する軌道の踏切道の一方の外側に一定高さで設置され、送受信部は放射ビームを踏切道に出射し、障害物からの反射ビームを受信し、走査機構部は中空モータと反射部を有し、中空モータは円筒状に形成され、中央部にビーム伝播経路を有し、反射部は反射面を中空モータのビーム伝搬経路側に向けて中空モータの回転子の上面に４５度の角度で上下方向に配置された２枚の反射体を有し、下側の反射体は上下方向に首振り自在とし、距離計測部は送受信部で出射した放射ビームと受信した反射ビームの位相差あるいは遅延時間又は位相差変化により障害物までの距離を算出し、演算処理部は、距離計測部で算出した障害物までの距離と中空モータの回転角で得られる障害物の方位角とから障害物の位置情報を算出し、算出した位置情報から障害物が踏切道に存在するか否かを判別し、踏切装置から検知開始信号が入力されると障害物の有無に応じた信号を踏切装置に出力することを特徴とする。
【０００９】
前記走査距離計の距離計測部は、障害物までの距離と方位角を、あらかじめ一定位置に設けられた標準反射体からの反射ビームで算出した距離と方位角を使用して補正すると良い。
【００１０】
また、前記走査機構部の中空モータは、あらかじめ定めた一定角度ごとにステップ回転し、送受信部は一定周期ごとに一定パルス幅の放射ビームを出射し、処理部は、距離計測部で算出した反射物体までの距離と中空モータの回転角で得られる反射物体の方位角とから反射物体の位置情報を算出し、反射物体の位置情報から、一定距離にある複数の反射物体の位置を連結し、複数の反射物体の連結状態から、反射物体を構成する障害物が歩行者であるか車両であるかを判別することが望ましい。
【００１１】
さらに、送受信部は、レーザ光線又はマイクロ波やミリ波やサブミリ波のいずれかを放射ビームとして出射する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の踏切障害物検知装置の構成を示すブロック図である。列車が走行する軌道の踏切に設けた踏切障害物検知装置１は、送受信部２と距離計測部３を有するセンサ部４と走査機構部５と中央処理部６と演算処理部７及び電源部８を有し、図２の配置図に示すように、列車９が走行する軌道１０の踏切道１１の一方の外側に一定高さで設置されている。送受信部２は、常時、レーザ光線又はマイクロ波やミリ波やサブミリ波などのビームを踏切道１１に出射し、踏切道１１を歩行する歩行者や車両などの障害物１２からの反射ビームを受信する。距離計測部３は送受信部２で出射した放射ビームと受信した反射ビームの位相差あるいは遅延時間又は位相差変化により障害物１２までの距離を算出する。
【００１３】
走査機構部５は、図１の構成図に示すように、中空モータ１３と反射部１４を有する。中空モータ１３は固定子１５と回転子１６がそれぞれ円筒状に形成され、中央部に伝播経路１７を有する。反射部１４は円筒状に形成され一方の側面に開口部１８を有し、回転子１６の上面に固定されたホルダー１９と、反射面を中空モータ１３の伝搬経路１７側に向けてホルダー１９内に設けられた下部反射体２０と上部反射体２１を有する。下部反射体２０は、回転子１６の上面に対して４５度の角度をなす位置に基準位置が設けられ、この基準位置から上方向に首振り自在となっている。上部反射体２１は、下部反射鏡２０の上方向に一定間隔だけ隔てて回転子１６の上面に対して４５度の角度をなすようにホルダー１９に固定されている。
【００１４】
中央処理部６は、走査機構部５と送受信部２及び距離計測部３の動作を管理するものであり、走査機構部５の中空モータ１３を駆動するパルス列信号を生成して走査機構部５に送り、送受信部２に送信タイミング信号を送る。走査機構部５は送られるパルス列信号により中空モータ１３を１ステップずつ回転制御する。この中央処理部６から走査機構部５に送るパルス列信号は、例えば中空モータ１３の回転角度を検出するロータリエンコーダの分解能より、１パルスで３６０度の角度を１０２４等分した角度ｄθ＝０．３５度だけ中空モータ１３が回動するように定められ、中空モータ１３が例えば０．５秒で１回転するようにパルス列の周期が定められている。この角度ｄθ＝０．３５度を基本単位として中空モータ１３の回転角θ＝ｎ・ｄθで定義される角度の離散値ｎは０〜１０２４の値をとる。また、中央処理部６から送受信部２に送る送信タイミング信号の発生期間は中空モータ１３が一定角度例えば角度α＝１２０度回転する範囲とし、例えば送受信部２から周期０．５ｍｓでパルス幅１５ｎｓのビームを出射するように定められている。この送信タイミング信号を発生させるための基準位置は、図２に示すように、送受信部２から出射したビームが踏切道１１と平行なるように走査機構部５の反射部１４が回転した位置とし、この基準位置から中空モータ１３により反射部１４が時計方向に角度α＝１２０度回転する範囲に定めることにより、踏切道１１の全領域にビームを出射することができる。
【００１５】
また、距離計測部３で障害物１２までの距離を算出するとき、送受信部２の素子等の特性が温度等により変化すると測定距離に誤差が生じる。そこであらかじめ既知の距離Ｒｏの位置に標準反射体２２を設け、標準反射体２２からの反射ビームを送受信部２で受信したときに算出した距離がＲｓのとき、障害物１２からの反射ビームを受信して算出した距離をｒｓとすると、障害物１２までの距離ｒをｒ＝（Ｒｏ／Ｒｓ）・ｒｓと補正する。中央処理部６も同様に距離計測部３で標準反射体２２からの反射ビームを受信したときに走査機構部５から送られる角度情報を使用して方位角の偏差を補正する。
【００１６】
演算処理部７は、図２に示すように、距離計測部３で計測する最大距離をＲとすると、最大距離Ｒを１００等分した単位距離ｄｒを基本単位として障害物１２の検出距離ｒ＝ｍ・ｄｒで定義される離散値ｍと中央処理部６から出力される障害物１２の角度θの離散値ｎにより、障害物１２の位置情報を極座標Ｐ（ｎ、ｍ）で算出する。ここで距離の離散値ｍは１〜１００の値をとり、例えば最大距離Ｒ＝３０ｍとすると、ｄｒ＝３０ｃｍとなる。また、角度の基本単位ｄθ＝０．３５度から最大距離Ｒ＝３０ｍの円周に沿った距離の分解能ｄＬ＝（π／１８０）ｄθ・Ｒは１８ｃｍになり、最大距離Ｒ＝３０ｍの地点で歩行者等の有無を識別できる。また、各走査周期ごとに複数の障害物１２がビームの出射方向で重なっているか否を判断し、複数の障害物１２が重なっているときに、その位置情報を算出する。そして各障害物１２の位置情報を利用して障害物１２が踏切道１１に存在することと、障害物１２が歩行者であるか車両であるかを判別する。そして踏切器具箱２３から検知開始信号が入力されると障害物１２の有無に応じた信号を踏切器具箱２３に出力し、踏切道１１に障害物１２が存在している場合、特殊信号発光器を発光させて列車９に停止情報を伝える。電源部８は踏切障害物検知装置１の各部に電力を供給する。
【００１７】
この踏切障害物検知装置１で、踏切道１１を歩行する歩行者や車両などの障害物１２を検知するときの処理を図３のフローチャートを参照して説明する。
【００１８】
走査機構部５の中空モータ１３を角度ｄθ＝０．３５度を１ステップとして０．５秒で１回転するように時計方向に回転させながら、反射部１４の開口部１８があらかじめ定めた基準位置に達したときに、送受信部２から周期０．５ｍｓ毎にパルス幅１５ｎｓのビームを出射して、中空モータ１３が角度α＝１２０度回転する間の範囲でビームを走査する（ステップＳ１）。このビームの走査を０．５ｓの周期で繰り返す。このビームの走査を繰り返すときに、反射部１４の下部反射体２０を一定周期ごと例えば中空モータ１３が１回転するたびに上下方向に首振りして、送受信部２で出射するビームと障害物１２で反射したビームを下部反射体２０と上部反射体２１で交互に反射させ、踏切道１１の高さが異なる領域を走査させる。このように踏切道１１の高さが異なる領域を走査させることにより、小型車や中型者及び大型車の全てを確実に検知することができる。
【００１９】
この下部反射体２０を上下方向に首振りする首振り機構としては、例えば図４に示すように、中空モータ１３の外周部に設けた電磁石２４を、中空モータ１２の回転に同期させて一定周期ごとに駆動して、下部反射体２０の下端部に設けた磁石２５を吸引，反発して下部反射体２０を首振りさせたり、中空モータ１２の固定子１５に設けた溝機構等を利用して下部反射体２０を首振りさせれば良い。
【００２０】
このようにビームを走査しているとき、送受信部２で標準反射体２２からの反射ビームを受信するたびに、距離計測部９は標準反射体２２までの距離Ｒｓを算出し、算出した距離Ｒｓと標準反射体２２の設置距離Ｒ０とから距離の補正係数（Ｒｏ／Ｒｓ）を算出して、先に算出して記憶した補正係数を書き換える。また、中央処理部６も距離計測部３で標準反射体２２からの反射ビームを受信したときに走査機構部５から送られる角度情報を使用して方位角の偏差を補正する補正係数を書き換える。この状態で踏切道１１に存在する障害物１２からの反射ビームを送受信部２で受信するたびに、距離計測部３は各障害物１２までの距離を算出し、算出した距離を補正係数（Ｒｏ／Ｒｓ）で補正し、補正した各障害物１２までの距離ｒの離散値ｍを演算処理部４に送る。一方、中央処理部６は送受信部５から反射ビームの受信信号が距離計測部９に送られるたびに、そのときのビームの出射角度を偏差を補正し、方位角の離散値ｎを演算処理部７に送る（ステップＳ２）。このように演算処理部７に検出した距離ｒの離散値ｍを示す信号を送るとき、センサ部４と演算処理部７を接触片等を介さないで伝送経路で直接接続しているから、ノイズの影響を受けずに微小信号や高速デジタル信号を使用して各種情報を示す信号を送ることができ、障害物１２の誤検出等が生じることを防ぐことができる。
【００２１】
演算処理部７は送られた距離ｒの離散値ｍと角度θの離散値ｎにより、各障害物１２の位置情報を極座標Ｐ（ｎ、ｍ）で算出する（ステップＳ３）。そして、図５（ａ）に示すように、踏切障害物検知装置１のセット位置を基準点Ｏとしたメモリセルの各障害物１２ごとに送られた極座標Ｐ（ｎ、ｍ）に対応するビット３０ａをオンにし、このオンにしたビット３０ａよりビームの照射方向の手前には検出物体が存在しないと判断し、ビット３０ａより出射ビーム方向の手前のビットは全てオフにする。また、最大測定距離Ｒを越える範囲は検出する障害物１２が存在しないと判断し、全てのビットをオフにする（ステップＳ４）。そしてビームの走査を繰り返して各障害物１２までの位置情報を示す極座標Ｐ（ｎ、ｍ）を算出しているとき、各障害物１２が移動して、次のサンプル周期で、図５（ｂ）に示すように、前回オンにしたビット３０ｂよりビーム出射方向の遠方のビット３０ａが今回オンになると、今回オンになったビット３０ａと基準点までの間で前回オンにしたビット３０ｂをオフにする（ステップＳ５）。この処理を繰り返すことにより、踏切道１１に存在する全ての障害物１２の位置情報を極座標Ｐ（ｎ、ｍ）で得ることができる。
【００２２】
この逐次算出する各障害物１２の位置情報を示す極座標Ｐ（ｎ、ｍ）より、図６に示すように、基準点ＯとしてＸ座標に角度の離散値ｎを示し、Ｙ座標に距離の離散値ｍを示す直交座標を使用し、各障害物１２の位置ターゲット３１を示すグラフを作成する（ステップＳ６）。そして各位置ターゲット３１からΔｍ＝１の距離にある位置ターゲット３１と、Δｎ＝１の角度にある位置ターゲット３１及びΔｍ＝１でΔｎ＝１の位置ターゲット３１を追跡して連結し、図７に示すように、連結した位置ターゲット群３２ａ，３２ｂを抽出する（ステップＳ７）。この連結した位置ターゲット群３２ａ，３２ｂを、図８に示すように、個々にＸ−Ｙ座標系に展開し（ステップＳ８）、各位置ターゲット群３２ａ、３２ｂのＸ座標における最小値ｘａと最大値ｘｂの位置ターゲット３３と、Ｙ座標における最小値ｙａと最大値ｙｂの位置ターゲット３３を検出する（ステップＳ９）。この検出した位置ターゲット３３を結ぶ直線３４上にある位置ターゲットのヒストグラム３５をそれぞれ取り（ステップＳ１０）、各位置ターゲット群３２ａ，３２ｂのヒストグラム３５の合計値があらかじめ定めた一定値Ｎ例えば「５」以上である位置ターゲット群を示す障害物は車両と認定する（ステップＳ１１）。例えば図８に示す位置ターゲット群３２ａのヒストグラム３５の合計値は「３」であるから、位置ターゲット群３２ａを示す検出物体２５は歩行者群と認定し、位置ターゲット群３２ｂのヒストグラム３５の合計値は「１０」であるから、位置ターゲット群３２ｂを示す検出物体２５は車両と認定する。そして踏切器具箱２３から検知開始信号が入力されると障害物１２の有無に応じた信号を踏切器具箱２３に出力し、踏切道１１に障害物１２が存在している場合、特殊信号発光器を発光させて列車９に停止情報を伝える（ステップＳ１２）。
【００２３】
このようにして踏切道１１の遮断機２６が閉じるときに、踏切道１１を歩行する歩行者や車両などの障害物１２の存在を確実に検知することができるとともに、その位置を明確にすることができ、列車９を安全に運行することができるとともに踏切道１１を通行する歩行者等の安全を図ることができる。
【００２４】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、送受信部で出射した放射ビームを踏切道に出射して走査する走査機構部を、円筒状に形成され、中央部にビーム伝播経路を有する中空モータと、反射面を中空モータのビーム伝搬経路側に向けて中空モータの回転子の上面に４５度の角度で固定された反射部で構成することにより、回転する走査機構部に送受信部と距離計測部を有するセンサ部を設ける必要がなく、踏切障害物検知装置の構造を簡略化することができる。
【００２５】
また、走査機構部にセンサ部を設けないから、センサ部と演算処理部を接触片等を介さないで伝送経路で直接接続することができ、センサ部と演算処理部の間でノイズの影響を受けずに微小信号や高速デジタル信号を使用して各種情報を示す信号を伝送することができ、障害物の誤検出等が生じることを防ぐことができる。
【００２６】
さらに、走査機構部の反射部に、上下方向に設けた２枚の反射体を設け、下側の反射体を回動自在とし、高さの異なる歩行者や小型車等から大型車までの全てに対して放射ビームを出射することにより、踏切に存在する障害物を確実に検知することができる。
【００２７】
また、障害物までの距離と方位角を、あらかじめ一定位置に設けられた標準反射体の設置距離と標準反射体からの反射ビームで算出した距離とそのときの方位角を使用して補正することにより、送受信部の特性等が温度等により変化しても測定距離や方位角に誤差が生じることを防ぐことができ、精度良く障害物の位置を測定することができる。
【００２８】
また、走査機構部の中空モータを、あらかじめ定めた一定角度ごとにステップ回転し、送受信部は一定周期ごとに一定パルス幅の放射ビームを出射し、演算処理部は、距離計測部で算出した反射物体までの距離と中空モータの回転角で得られる反射物体の方位角とから反射物体の位置情報を算出し、反射物体の位置情報から、一定距離にある複数の反射物体の位置を連結し、複数の反射物体の連結状態から、障害物が歩行者であるか車両であるを確実に判別することができる。
【００２９】
さらに、送受信部は、レーザ光線又はマイクロ波やミリ波やサブミリ波のいずれかを放射ビームとして出射することにより、設置環境に応じて任意の放射ビームを選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の踏切障害物検知装置の構成を示すブロック図である。
【図２】踏切に設置した踏切障害物検知装置の配置を示す平面図である。
【図３】踏切障害物検知装置の処理を示すフローチャートである。
【図４】下部反射体の首振り機構の構成図である。
【図５】障害物の重なり処理を示す処理説明図である。
【図６】障害物の位置情報を示す模式図である。
【図７】障害物の位置ターゲットの連結処理を示す模式図である。
【図８】歩行者と車両の判別処理を示す模式図である。
【図９】従来例を示す平面図である。
【符号の説明】
１；踏切障害物検知装置、２；送受信部、３；距離計測部、
４；センサ部、５；走査機構部、６；中央処理部、７；演算処理部、
８；電源部、９；列車、１１；踏切道、１２；障害物、
１３；中空モータ、１４；反射部、１５；固定子、１６；回転子、
１８；開口部、１９、ホルダー、２０；下部反射体、２１；上部反射体、
２２；標準反射体。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a railroad crossing obstacle detecting device for detecting a car or a pedestrian at a railroad crossing on which a train travels, and more particularly to an improvement in detection accuracy of a car.
[0002]
[Prior art]
The railroad crossing warning device of the railway safety device starts a railroad crossing warning when a train running on the track approaches a railroad crossing. As soon as the train passes through the railroad crossing, the road block is released to ensure smooth road traffic.
[0003]
In order to prevent the safe operation of the train on the railroad crossing from being hindered, for example, a railroad crossing obstacle detection device using a laser beam or a radar as disclosed in JP-A-11-227608 and JP-A-2001-130412 is disclosed. It is used. As shown in the plan view of FIG. 9, the crossing obstacle detecting device is configured such that when the circuit breaker 26 of the railroad crossing road 11 of the track 10 on which the train 9 runs is closed, the sensor unit 40 mounted on the rotation mechanism unit is closed. While irradiating the railroad crossing 11 with laser light or radar, the rotation mechanism rotates the sensor unit 40 or rotates by a fixed angle to scan the laser light or radar, and scans the laser light or radar reflected by an obstacle 12 such as a car. The radar is detected by the sensor unit 40, and the output signal from the sensor unit 40 is processed by the processing device 41 to detect the presence or absence of the obstacle 12 entering the railroad crossing 11.
[0004]
As described above, when detecting the obstacle 12 on the level crossing 11, a signal is transmitted between the sensor unit 40 which is rotated by the rotation mechanism unit or rotates at a fixed angle and the processing unit 41 which is fixed, and the sensor unit It is necessary to send power for irradiating or receiving laser light or radar from 40. As a method of transmitting a signal or electric power between the movable sensor unit 40 and the fixed processing device 41 in this way, generally, a slip ring attached to the rotating sensor unit 40 and a slip ring are provided on the fixed side. Signals and the like are transmitted by contacting the contacts.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
If a signal is transmitted between the movable sensor unit 40 and the fixed processing device 41 via a slip ring and a fixed contact as described above, it is difficult to transmit a minute signal or a high-speed digital signal. is there. Further, when transmitting power for driving the sensor unit 40, noise is easily generated between the slip ring and the contact, and this noise affects a signal transmitted between the sensor unit 40 and the processing device 41, and A malfunction may occur in the unit 40 or the processing device 41. Further, in order to prevent these effects, it is necessary to always reliably maintain the contact state between the slip ring and the fixed-side contact, and there is a disadvantage that frequent maintenance is required.
[0006]
Further, since a laser beam or the like is scanned at a position at a fixed height, it has been difficult to accurately detect all of small vehicles to large vehicles.
[0007]
The present invention solves such disadvantages, and can stably transmit signals and electric power without using a contact piece such as a slip ring, and can reliably detect obstacles such as all automobiles. It is an object to provide an obstacle detection device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A level crossing obstacle detection device according to the present invention has a scanning range finder and an arithmetic processing unit. It is installed at a certain height outside one side, the transmitting and receiving unit emits the radiation beam to the railroad crossing, receives the reflected beam from the obstacle, the scanning mechanism unit has a hollow motor and a reflecting unit, and the hollow motor is a cylindrical It has a beam propagation path in the center, and the reflector is vertically arranged at an angle of 45 degrees on the upper surface of the rotor of the hollow motor with the reflection surface facing the beam propagation path side of the hollow motor. It has two reflectors, the lower reflector can be swung up and down, and the distance measuring unit is based on the phase difference or delay time or phase difference between the reflected beam and the radiation beam emitted by the transmitting / receiving unit. The distance to the obstacle is calculated, and the arithmetic processing unit calculates The position information of the obstacle is calculated from the distance to the obstacle calculated by the separation measurement unit and the azimuth angle of the obstacle obtained from the rotation angle of the hollow motor, and based on the calculated position information, is the obstacle present at the railroad crossing? It is characterized in that when the detection start signal is input from the level crossing device, a signal corresponding to the presence or absence of an obstacle is output to the level crossing device.
[0009]
The distance measuring unit of the scanning range finder preferably corrects the distance to the obstacle and the azimuth angle using the distance and the azimuth angle calculated by a reflected beam from a standard reflector provided at a predetermined position in advance.
[0010]
Further, the hollow motor of the scanning mechanism rotates stepwise at a predetermined fixed angle, the transmitting / receiving section emits a radiation beam having a constant pulse width at a constant cycle, and the processing section reflects the reflection calculated by the distance measuring section. The position information of the reflective object is calculated from the distance to the object and the azimuth of the reflective object obtained from the rotation angle of the hollow motor, and from the position information of the reflective object, the positions of a plurality of reflective objects at a certain distance are connected, It is desirable to determine whether the obstacle constituting the reflecting object is a pedestrian or a vehicle from the connection state of the plurality of reflecting objects.
[0011]
Further, the transmitting and receiving unit emits a laser beam or any of a microwave, a millimeter wave, and a submillimeter wave as a radiation beam.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a railroad crossing obstacle detection device of the present invention. A railroad crossing obstacle detection device 1 provided at a railroad crossing on which a train travels includes a transmitting / receiving unit 2, a sensor unit 4 having a distance measuring unit 3, a scanning mechanism unit 5, a central processing unit 6, an arithmetic processing unit 7, and a power supply unit 8. As shown in the arrangement diagram of FIG. 2, it is installed at a constant height outside one of the level crossings 11 of the track 10 on which the train 9 runs. The transmission / reception unit 2 always emits a laser beam or a beam such as a microwave, a millimeter wave, or a submillimeter wave to the railroad crossing 11 and receives a reflected beam from an obstacle 12 such as a pedestrian or a vehicle walking on the railroad crossing 11. I do. The distance measuring unit 3 calculates a distance to the obstacle 12 based on a phase difference or a delay time or a change in the phase difference between the radiation beam emitted by the transmission / reception unit 2 and the received reflected beam.
[0013]
The scanning mechanism unit 5 has a hollow motor 13 and a reflection unit 14 as shown in the configuration diagram of FIG. The hollow motor 13 has a stator 15 and a rotor 16 each formed in a cylindrical shape, and has a propagation path 17 in the center. The reflecting portion 14 is formed in a cylindrical shape and has an opening 18 on one side surface, and a holder 19 fixed to the upper surface of the rotor 16 and a reflecting surface facing the propagation path 17 of the hollow motor 13 inside the holder 19. And a lower reflector 20 and an upper reflector 21 provided in the first and second reflectors. The lower reflector 20 is provided with a reference position at a position at an angle of 45 degrees with respect to the upper surface of the rotor 16, and can swing upward from this reference position. The upper reflector 21 is fixed to the holder 19 at an angle of 45 degrees with respect to the upper surface of the rotor 16 at a predetermined interval above the lower reflector 20.
[0014]
The central processing unit 6 manages the operations of the scanning mechanism unit 5, the transmitting / receiving unit 2, and the distance measuring unit 3, generates a pulse train signal for driving the hollow motor 13 of the scanning mechanism unit 5, and sends the pulse train signal to the scanning mechanism unit 5. And sends a transmission timing signal to the transmission / reception unit 2. The scanning mechanism unit 5 controls the rotation of the hollow motor 13 one step at a time by the transmitted pulse train signal. The pulse train signal sent from the central processing unit 6 to the scanning mechanism unit 5 is, for example, an angle dθ = 0.35 obtained by dividing a 360 ° angle into 1024 equal parts per pulse, based on the resolution of a rotary encoder that detects the rotation angle of the hollow motor 13. The rotation of the hollow motor 13 is determined by the degree, and the cycle of the pulse train is determined so that the hollow motor 13 makes one rotation in 0.5 seconds, for example. The discrete value n of the angle defined by the rotation angle θ = n · dθ of the hollow motor 13 has a value of 0 to 1024 based on the angle dθ = 0.35 degrees as a basic unit. The transmission period of the transmission timing signal sent from the central processing unit 6 to the transmission / reception unit 2 is set to a range in which the hollow motor 13 rotates by a fixed angle, for example, an angle α = 120 degrees. It is defined to emit a beam. The reference position for generating the transmission timing signal is, as shown in FIG. 2, a position where the reflection unit 14 of the scanning mechanism unit 5 rotates so that the beam emitted from the transmission / reception unit 2 is parallel to the railroad crossing 11. The beam can be emitted to the entire area of the railroad crossing 11 by setting the reflection section 14 in the range where the angle α = 120 degrees is rotated clockwise by the hollow motor 13 from the reference position.
[0015]
When the distance to the obstacle 12 is calculated by the distance measuring unit 3, an error occurs in the measured distance if the characteristics of the elements of the transmitting and receiving unit 2 change due to temperature or the like. Therefore, the standard reflector 22 is provided at a position of a known distance Ro in advance, and when the distance calculated when the reflected beam from the standard reflector 22 is received by the transmission / reception unit 2 is Rs, the reflected beam from the obstacle 12 is received. Assuming that the calculated distance is rs, the distance r to the obstacle 12 is corrected to r = (Ro / Rs) · rs. Similarly, the central processing unit 6 corrects the azimuth deviation using the angle information sent from the scanning mechanism unit 5 when the distance measuring unit 3 receives the reflected beam from the standard reflector 22.
[0016]
As shown in FIG. 2, assuming that the maximum distance measured by the distance measurement unit 3 is R, the arithmetic processing unit 7 uses the unit distance dr obtained by equally dividing the maximum distance R by 100 as a basic unit, and the detection distance r of the obstacle 12 = Based on the discrete value m defined by m · dr and the discrete value n of the angle θ of the obstacle 12 output from the central processing unit 6, the position information of the obstacle 12 is calculated in polar coordinates P (n, m). Here, the discrete value m of the distance takes a value of 1 to 100. For example, when the maximum distance R is 30 m, dr = 30 cm. Further, the resolution dL = (π / 180) dθ · R of the distance along the circumference of the maximum distance R = 30 m from the basic unit of angle dθ = 0.35 degrees becomes 18 cm, and at the point of the maximum distance R = 30 m The presence or absence of a pedestrian or the like can be identified. Further, it is determined whether or not a plurality of obstacles 12 overlap in the beam emission direction for each scanning cycle, and when the plurality of obstacles 12 overlap, position information is calculated. Then, using the position information of each obstacle 12, it is determined whether the obstacle 12 exists on the level crossing 11 and whether the obstacle 12 is a pedestrian or a vehicle. When a detection start signal is input from the railroad crossing tool box 23, a signal corresponding to the presence or absence of the obstacle 12 is output to the railroad crossing tool box 23. When the obstacle 12 exists on the railroad crossing road 11, a special signal light emitter is output. To emit stop information to the train 9. The power supply section 8 supplies power to each section of the railroad crossing obstacle detection device 1.
[0017]
A process when the level crossing obstacle detection device 1 detects an obstacle 12 such as a pedestrian or a vehicle walking on a level crossing 11 will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0018]
While the hollow motor 13 of the scanning mechanism 5 is rotated clockwise such that the angle dθ = 0.35 degrees is one step and one rotation is made in 0.5 seconds, the opening 18 of the reflecting part 14 is positioned at a predetermined reference position. Is reached, a beam having a pulse width of 15 ns is emitted from the transmission / reception unit 2 every 0.5 ms, and the beam is scanned within a range where the hollow motor 13 rotates by an angle α = 120 degrees (step S1). This beam scanning is repeated at a cycle of 0.5 s. When the scanning of the beam is repeated, the lower reflector 20 of the reflector 14 is swung up and down at regular intervals, for example, every time the hollow motor 13 makes one rotation, so that the beam emitted from the transceiver 2 and the obstacle 12 The beam reflected by the above is alternately reflected by the lower reflector 20 and the upper reflector 21, and the areas where the height of the railroad crossing 11 is different are scanned. By scanning the area where the height of the railroad crossing 11 is different as described above, it is possible to reliably detect all small cars, middle-sized persons, and large cars.
[0019]
As a swing mechanism for swinging the lower reflector 20 in the vertical direction, for example, as shown in FIG. 4, an electromagnet 24 provided on the outer periphery of the hollow motor 13 is synchronized with the rotation of the hollow motor 12 for a predetermined period. Each time, the magnet 25 provided at the lower end of the lower reflector 20 is attracted and repelled to swing the lower reflector 20, or a groove mechanism provided on the stator 15 of the hollow motor 12 is used. The lower reflector 20 may be swung.
[0020]
When scanning the beam in this way, every time the transmitting / receiving unit 2 receives the reflected beam from the standard reflector 22, the distance measuring unit 9 calculates the distance Rs to the standard reflector 22, and calculates the calculated distance Rs A distance correction coefficient (Ro / Rs) is calculated from the distance and the installation distance R0 of the standard reflector 22, and the correction coefficient previously calculated and stored is rewritten. The central processing unit 6 also rewrites the correction coefficient for correcting the azimuth deviation using the angle information sent from the scanning mechanism unit 5 when the distance measuring unit 3 receives the reflected beam from the standard reflector 22. In this state, each time the transmitting / receiving unit 2 receives a reflected beam from the obstacle 12 present on the railroad crossing 11, the distance measuring unit 3 calculates the distance to each obstacle 12, and calculates the correction distance (Ro). / Rs), and sends the corrected discrete value m of the distance r to each obstacle 12 to the arithmetic processing unit 4. On the other hand, the central processing unit 6 corrects the deviation of the emission angle of the beam at each time when the reception signal of the reflected beam is sent from the transmission / reception unit 5 to the distance measurement unit 9 and calculates the discrete value n of the azimuth angle by the arithmetic processing unit. 7 (step S2). When a signal indicating the detected discrete value m of the distance r is sent to the arithmetic processing unit 7 as described above, the sensor unit 4 and the arithmetic processing unit 7 are directly connected via a transmission path without a contact piece or the like. A signal indicating various types of information can be sent using a small signal or a high-speed digital signal without being affected by the above, and erroneous detection of the obstacle 12 or the like can be prevented.
[0021]
The arithmetic processing unit 7 calculates the position information of each obstacle 12 in the polar coordinates P (n, m) based on the transmitted discrete value m of the distance r and discrete value n of the angle θ (step S3). Then, as shown in FIG. 5A, a bit corresponding to the polar coordinate P (n, m) sent for each obstacle 12 of the memory cell with the set position of the level crossing obstacle detection device 1 as a reference point O The bit 30a is turned on, it is determined that the detected object does not exist before the beam irradiation direction from the bit 30a, and all bits before the bit 30a in the output beam direction are turned off. Further, it is determined that there is no obstacle 12 to be detected in a range exceeding the maximum measurement distance R, and all bits are turned off (step S4). When the beam scanning is repeated to calculate the polar coordinates P (n, m) indicating the position information up to each obstacle 12, each obstacle 12 moves, and in the next sample period, FIG. As shown in), when the bit 30a farther in the beam emission direction than the previously turned on bit 30b is turned on this time, the previously turned on bit 30b is turned off between the currently turned on bit 30a and the reference point. (Step S5). By repeating this process, the position information of all the obstacles 12 present on the railroad crossing 11 can be obtained by the polar coordinates P (n, m).
[0022]
From the polar coordinates P (n, m) indicating the position information of each obstacle 12 sequentially calculated, as shown in FIG. 6, a discrete value n of the angle is shown on the X coordinate and a discrete value of the distance is shown on the Y coordinate, as shown in FIG. Using the orthogonal coordinates indicating the value m, a graph indicating the position target 31 of each obstacle 12 is created (step S6). Then, the position target 31 at a distance of Δm = 1 from each position target 31, the position target 31 at an angle of Δn = 1, and the position target 31 of Δn = 1 at Δm = 1 are tracked and connected, and FIG. As shown, the connected position target groups 32a and 32b are extracted (step S7). The connected position target groups 32a and 32b are individually developed in an XY coordinate system as shown in FIG. 8 (step S8), and the minimum value xa and the maximum value in the X coordinate of each position target group 32a and 32b are determined. The position target 33 of xb and the position target 33 of the minimum value ya and the maximum value yb in the Y coordinate are detected (step S9). A histogram 35 of the position targets on the straight line 34 connecting the detected position targets 33 is obtained (step S10), and the total value of the histograms 35 of the respective position target groups 32a and 32b is a predetermined constant value N, for example, “5”. The obstacle indicating the position target group described above is identified as a vehicle (step S11). For example, since the total value of the histogram 35 of the position target group 32a illustrated in FIG. 8 is “3”, the detected object 25 indicating the position target group 32a is recognized as a pedestrian group, and the total value of the histogram 35 of the position target group 32b is determined. Is “10”, the detected object 25 indicating the position target group 32b is recognized as a vehicle. When a detection start signal is input from the railroad crossing tool box 23, a signal corresponding to the presence or absence of the obstacle 12 is output to the railroad crossing tool box 23. When the obstacle 12 exists on the railroad crossing road 11, a special signal light emitter is output. The stop information is transmitted to the train 9 by emitting light (step S12).
[0023]
In this way, when the barrier 26 of the railroad crossing 11 is closed, it is possible to reliably detect the presence of the obstacle 12 such as a pedestrian or a vehicle walking on the railroad crossing 11 and clarify its position. Thus, the train 9 can be operated safely and the safety of pedestrians and the like who pass through the railroad crossing 11 can be improved.
[0024]
【The invention's effect】
As described above, the present invention provides a scanning mechanism that emits a radiation beam emitted from a transmission / reception unit to a level crossing and scans the radiation beam by using a hollow motor having a cylindrical shape and a beam propagation path in the center, and a reflecting surface. A sensor having a transmitting / receiving unit and a distance measuring unit in a rotating scanning mechanism unit, comprising a reflecting unit fixed at an angle of 45 degrees on the upper surface of the rotor of the hollow motor toward the beam propagation path side of the hollow motor. There is no need to provide a section, and the structure of the railroad crossing obstacle detection device can be simplified.
[0025]
In addition, since the scanning mechanism is not provided with a sensor unit, the sensor unit and the arithmetic processing unit can be directly connected via a transmission path without using a contact piece or the like, and the influence of noise between the sensor unit and the arithmetic processing unit can be reduced. Signals indicating various kinds of information can be transmitted using a small signal or a high-speed digital signal without receiving the signal, and erroneous detection of an obstacle or the like can be prevented.
[0026]
Furthermore, two reflectors provided in the vertical direction are provided on the reflector of the scanning mechanism, and the lower reflector is rotatable, so that it can be used for pedestrians with different heights, small cars, etc. to large cars. By emitting a radiation beam, an obstacle present at a railroad crossing can be reliably detected.
[0027]
In addition, the distance to the obstacle and the azimuth are corrected using the installation distance of the standard reflector provided at a predetermined position in advance, the distance calculated by the reflected beam from the standard reflector, and the azimuth at that time. Accordingly, it is possible to prevent an error in the measurement distance and the azimuth angle even if the characteristics and the like of the transmitting and receiving unit change due to the temperature and the like, and it is possible to accurately measure the position of the obstacle.
[0028]
In addition, the hollow motor of the scanning mechanism unit is rotated stepwise at a predetermined fixed angle, the transmitting and receiving unit emits a radiation beam having a constant pulse width at a constant period, and the arithmetic processing unit is configured to reflect the reflected light calculated by the distance measuring unit. The position information of the reflective object is calculated from the distance to the object and the azimuth of the reflective object obtained from the rotation angle of the hollow motor, and from the position information of the reflective object, the positions of a plurality of reflective objects at a certain distance are connected, It is possible to reliably determine whether the obstacle is a pedestrian or a vehicle from the connection state of the plurality of reflective objects.
[0029]
Further, the transmitting and receiving unit can select any radiation beam according to the installation environment by emitting any of a laser beam, a microwave, a millimeter wave, and a submillimeter wave as a radiation beam.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a railroad crossing obstacle detection device of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing an arrangement of a level crossing obstacle detection device installed at a level crossing.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a process performed by a railroad crossing obstacle detection device.
FIG. 4 is a configuration diagram of a swing mechanism of a lower reflector.
FIG. 5 is a process explanatory diagram showing an obstacle overlapping process;
FIG. 6 is a schematic diagram showing position information of an obstacle.
FIG. 7 is a schematic diagram showing a connection process of an obstacle position target.
FIG. 8 is a schematic diagram showing a process of discriminating between a pedestrian and a vehicle.
FIG. 9 is a plan view showing a conventional example.
[Explanation of symbols]
1: Level crossing obstacle detection device, 2: Transmission / reception unit, 3: Distance measurement unit,
4; sensor section; 5; scanning mechanism section; 6; central processing section; 7; arithmetic processing section;
8; power supply unit, 9; train, 11; railroad crossing, 12; obstacle,
13; hollow motor, 14; reflector, 15; stator, 16; rotor,
18; opening, 19, holder, 20; lower reflector, 21; upper reflector,
22; standard reflector.