铁道车辆运行管理系统以及铁道车辆运行管理程序

摘要

提供能够对在规定的路线上任意设定的各检查点中的每一个检查点，自动地对驾驶员在确切的定时进行停靠站的引导、提醒与预定时刻的偏差的程度、车速限制等注意的各种运行引导来支援驾驶员，此外即使是难以接收GPS信号的区域，也能够价廉并且高精度地预测车辆的位置，进行高精度的运行管理的铁道车辆运行管理系统以及铁道车辆运行管理程序。具有：存储路线确定位置数据以及检查点位置数据的路线数据存储单元2、存储运行预定数据的运行预定数据存储单元3、接收GPS信号的GPS信号接收单元6、根据基于GPS信号计算出的车辆的GPS数据以及运行预定数据进行车辆的运行管理的运行管理处理单元9以及向驾驶员引导由运行管理处理单元取得的信息的运行引导输出单元7。

说明书

技术领域

本发明涉及根据从全球定位系统(GPS)接收的GPS信号来管理车辆运行的技术，尤其涉及适于对诸如电车或火车等在既定路线上行驶的铁道车辆的驾驶员提醒注意，或者进行运行引导辅助驾驶的铁道车辆运行管理系统以及铁道车辆运行管理程序。

背景技术

目前，铁道是连接各城市城镇乡村的主要的交通手段，以车站为中心形成城镇等，与人的生活密切相关。此外，由于铁道的运输量大、且安全性也高，因而利用率较高。另一方面，在万一发生铁道事故时，随着造成的大的事故，产生很多的伤亡者。因此，即使各铁道公司十分注意，但无法百分之百地避免人为的错误。特别是近年来随着利用者的增多，编排了密度过大的运行时间表，因为要求严守发车和到达时刻，所以使驾驶员很紧张对其造成很大的负担。

而且，对运行车辆规定了普通、急行、快速、特急、特快等各种种类，停靠站和通过站不同，因此如果驾驶员不始终集中精神，将会错过停靠站。而且，由于车辆在景色变化较少的笔直的线路上行驶，可以称为难以持续集中精力的环境。

考虑到在如上所述的状态下，铁道驾驶员产生相当大的紧张和负担，导入对这样的铁道驾驶员进行支援的机制成为事先防止铁道事故的急务，这也是作为社会的需要所要求的。

考虑到上述的需要，提出了从GPS取得车辆的位置信息，根据该位置信息对车辆的运行进行管理的技术。例如，在特开2003-137099号公报中公开了由管理车辆运行的指令中心以及由该指令中心管理的车辆构成的运行管理系统(专利文献1)。并且，当指令中心向车辆发送包含有与运行指示有关的通告文本信息和指定提醒针对该通告文本信息的注意的位置的提醒注意位置信息的通告信息时，车辆的信息处理装置比较来自GPS的位置信息和所述通告信息中包含的提醒注意位置信息，当判断为车辆到达所述提醒注意位置时，向驾驶员提醒针对通告文本信息的注意。

专利文献1：特开2003-137099号公报

发明内容

但是，在专利文献1中记载的运行管理系统中，在指令中心一侧监视车辆的运行。因此，在想要提醒驾驶员的注意时，指令中心的管理者必须生成通告信息，在指定应发送该通告信息的车辆之后进行发送，因此较麻烦，并且有可能由于管理者的错误对通告造成不利影响。并且，在车辆中发生紧急情况时，等待来自指令中心的指令，提醒注意延误而丧失了提醒注意的意义。

此外，在基于GPS取得位置信息时，如果不接收至少三个以上的GPS信号，则无法计算出正确的位置信息。因此，在高层大楼并排耸立的区域、带有屋檐的站舍等处，有时GPS信号的接收数减少，无法正确地确定车辆的当前位置。然后，当车辆的位置信息错误时，连同向驾驶员提醒注意的时机也错过，因此存在无法进行正确的运行引导的问题。

另一方面，如果采用高精度的GPS装置，能够得到正确的位置信息，因而能够进行高精度的运行管理，但是该GPS装置的价格高，因而存在运行管理系统本身的成本变高的问题。因此，期望开发出价廉且高精度的运行管理系统。

本发明是为了解决这样的问题而提出的，其目的在于提供一种能够对在规定的路线上任意设定的各检查点中的每一个检查点，自动地对驾驶员在确切的定时进行停靠站的引导、提醒与预定时刻的偏差的程度、车速限制等注意的各种运行引导来支援驾驶员，此外即使是难以接收GPS信号的区域，也能够价廉并且高精度地预测车辆的位置，进行高精度的运行管理的铁道车辆运行管理系统以及铁道车辆运行管理程序。

本发明的铁道车辆运行管理系统以及铁道车辆运行管理程序的特征为：是对在铁道路线上行驶的车辆的运行进行管理的铁道车辆运行管理系统以及铁道车辆运行管理程序，具有：路线数据存储单元，其存储由确定铁道路线上的弯道位置的弯道确定点以及确定车辆的速度变更预定位置的车速变更预定地点的各纬度及经度数据构成的路线确定位置数据，以及由在连接了这些各路线确定位置的路线上任意设定的、用于对车辆的运行进行管理的检查点的纬度及经度数据构成的检查点位置数据；运行预定数据存储单元，其存储与所述检查点位置数据相对应地恰当地设定了该检查点的通过预定时刻、预定速度、停靠站引导信息的运行预定数据；GPS信号接收单元，其从全球定位系统(GPS)接收GPS信号；运行管理处理单元，其根据所述GPS信号计算出与所述车辆有关的GPS数据，并根据该GPS数据以及所述运行预定数据，取得所述车辆的与检查点的通过预定时刻的偏差或者与预定速度的偏差以及下一个停靠站信息，进行运行管理；以及运行引导输出单元，其恰当地向驾驶员传达由该运行管理处理单元取得的与通过预定时刻的偏差或者与预定速度的偏差、下一个停靠站信息。

此外，在本发明中理想的是：所述运行管理处理单元具有：GPS数据计算部，其根据所述GPS信号计算与所述车辆有关的实测位置数据、时间数据以及时速数据等构成的GPS数据；GPS信号接收数判断部，其判断所述GPS信号的接收数；修正用位置数据采用部，其在由该GPS信号接收数判断部判断为接收了三个以上的GPS信号时，将根据该GPS信号计算出的实测位置数据作为修正用位置数据来采用；修正用数据取得部，其在由所述GPS接收数判断部判断为GPS信号的接收数为两个以下时，取得不久前的修正用位置数据、所述时间数据以及所述时速数据；预测行驶距离计算部，其根据从通过所述不久前的修正用位置数据确定的修正开始位置开始的经过时间以及所述时速数据，计算所述车辆的预测行驶距离；以及预测位置数据计算部，其计算表示沿着由所述路线确定位置数据确定的铁道路线，从所述修正开始位置开始前进了所述预测行驶距离的预测位置的预测位置数据。

而且，在本发明中理想的是：所述运行管理处理单元具有位置数据比较判断部，其在所述GPS信号的接收数为两个以下的状态连续了规定时间时，对在该时点的所述预测位置数据与根据两个GPS信号求出的实测位置数据进行比较判断，当由该位置数据比较判断部判断为所述预测位置数据与所述实测位置数据大体相等时，所述修正用位置数据采用部将所述预测位置数据或者所述实测位置数据作为修正用位置数据来采用。

此外，在本发明中理想的是：所述位置数据比较判断部在所述实测位置数据位于在连接了不久前的修正用位置数据和下一个路线确定点的线上设定所述预测位置，以该预测位置为基准，以规定的有效宽度设定的有效测定区域的范围内时，判断为所述预测位置数据与所述实测位置数据大体相等。

而且，在本发明中理想的是：在所述路线数据存储单元中存储有副检查点位置数据，其确定在铁道路线上，从检查点位置开始向车辆的行进方向后方间隔规定的间隔设定的副检查点的位置，所述运行管理处理单元具有检查点到达判断部，其在根据所述实测位置数据或者预测位置数据确定的车辆位置进入了CP测定区域内时，判断为该车辆到达了检查点，所述CP测定区域是以根据所述运行预定数据中的检查点位置数据以及副检查点位置数据分别确定的位置作为基准，以规定的有效范围设定的区域。

此外，在本发明中理想的是：所述运行管理处理单元具有：异常运行判断部，其将所述运行预定数据与所述时间数据以及所述速度数据进行比较，求出与规定的检查点的通过预定时刻的偏差以及与预定速度的偏差，来判断是否没有超过规定的容许值、或者判断从三维加速度传感器取得的加速度模拟数据是否没有超过规定的容许值；以及异常时数据保存部，其在该异常运行判断部检测出异常运行时，在从所述车辆搭载的各种设备得到的数据、或者从所述车辆外的设备接收到的各种数据中，将从所述异常动作发生前到发生后的规定时间内的各种数据存储在异常数据存储单元中。

而且，在本发明中理想的是：还具有运行状况摄像单元，其拍摄所述车辆的周围状况或者所述驾驶员的驾驶状况，所述异常时数据保存部将通过所述运行状况摄像单元拍摄到的影像数据以及所述GPS数据保存在异常数据存储单元中。

此外，在本发明中理想的是：所述异常时数据保存部把从ATS(AutomaticTrain Stop)的信标得到的信标ID和车辆速度构成的ATS数据保存在异常数据存储单元中。

而且，在本发明中理想的是：所述运行管理处理单元具有系统检查部，其根据与所述车辆的出发地点有关的纬度及经度数据和所述GPS数据的比较结果、或者所述检查点位置数据和所述GPS数据的比较结果，或者陀螺传感器的方位数据和检查点之间的方位数据的比较结果，判断所述铁道车辆运行管理系统是否正在正常地进行动作。

根据本发明，能够对在规定的路线上任意设定的各检查点中的每一个检查点，自动地对驾驶员在确切的定时进行停靠站的引导、提醒与预定时刻的偏差的程度、车速限制等注意的各种运行引导来支援驾驶员，能够缓解该驾驶员的负担和紧张。此外，即使是难以接收GPS信号的区域，也能够高精度地预测车辆的位置，进行价廉并且高精度的运行管理。

附图说明

图1是表示本发明的铁道车辆运行管理系统的实施方式的框图；

图2是表示本实施方式的铁道路线的平面图；

图3是表示本实施方式的主测定区域以及副测定区域的平面图；

图4是本实施方式的铁道车辆运行管理系统执行的处理的流程图；

图5是本实施方式的铁道车辆运行管理系统执行的车辆位置数据修正处理的流程图；

图6是表示在本实施例中使用的运行预定数据的表；

图7表示基于本实施例的实验结果。

符号说明

1 铁道车辆运行管理系统

2 路线数据存储单元

3 运行预定数据存储单元

4 运行实绩数据存储单元

5 异常数据存储单元

6 GPS信号接收单元

7 运行引导输出单元

8 运行状况摄像单元

9 运行管理处理单元

91 运行用数据取得部

92 GPS信号取得部

93 GPS数据计算部

94 系统检查部

95 GPS信号接收数判断部

96 修正用数据取得部

97 预测行驶距离计算部

98 预测位置数据计算部

99 不可接收时间判断部

100 位置数据比较判断部

202 修正用位置数据采用部

102 车辆位置采用部

103 异常运行判断部

104 异常时数据保存部

105 检查点到达判断部

106 运行引导输出部

107 运行实绩数据保存部

108 下一路线数据判断部

Sa 三维加速度传感器

Sj 陀螺传感器

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的铁道车辆运行管理系统以及铁道车辆运行管理程序的实施方式。图1是表示本实施方式的铁道车辆运行管理系统1的框图。

本实施方式的铁道车辆运行管理系统1被安装在诸如电车或火车等在铁道路线上行驶的车辆的驾驶席上，管理该车辆的运行，如图1所示，主要包括：存储与路线有关的各种数据的路线数据存储单元2、存储与车辆的运行预定有关的各种数据的运行预定数据存储单元3、存储与车辆的运行实绩有关的各种数据的运行实绩数据存储单元4、存储车辆发生了异常运行时的数据的异常数据存储单元5、从全球定位系统(GPS)接收GPS信号的GPS信号接收单元6、对车辆的驾驶员输出各种运行引导的运行引导输出单元7、拍摄运行状况的运行状况摄像单元8以及执行与车辆的运行管理有关的各种处理的运行管理处理单元9。

以下，更详细地说明构成本实施方式的各构成单元。路线数据存储单元2、运行预定数据存储单元3、运行实绩数据存储单元4以及异常数据存储单元5由硬盘或者存储卡等存储单元恰当地构成。在本实施方式中，如图1所示，路线数据存储单元2存储有路线确定位置数据、检查点位置数据以及副检查点位置数据等路线数据。此外，运行预定数据存储单元3存储有列车行车时间表等运行预定数据，运行实绩数据存储单元4存储有运行实绩数据，异常数据存储单元5存储有影像数据等异常时的数据。

以下，说明上述的各数据。路线确定位置信息是用于通过简单的信息来确定铁道路线的数据，由确定铁道路线上的弯道位置的弯道确定点的纬度及经度数据、确定车辆的速度变更预定位置的车速变更预定地点的纬度及经度数据以及确定有效测定区域的有效宽度数据构成。

弯道确定点用于确定有效测定区域，如图2所示，确定铁道路线弯曲，车辆的行驶方向变化的地点。该弯道确定点例如被确定为弯道顶点的纬度及经度数据。此外，铁道路线基本上以直线铺设的区域较多，如果设定如上所述的弯道确定点，则可以通过连接它们来近似地确定铁道路线。因此，简化了后述的车辆的预测位置的计算。此外，车速变更预定地点确定对铁道路线上的车辆的限制速度进行切换的地点，预先根据运行预定来决定。

此外，有效测定区域是利用车辆沿着规定的铁道路线行驶的性质而设定的区域，如后面所述，用于判定从GPS取得的车辆的实测位置数据是否有效。如图2所示，沿着路线主要在相邻的弯道确定点之间，以规定的有效宽度设定有效测定区域。表示该有效宽度的有效宽度数据可以适当地进行设定变更，在本实施方式中设定为1～2m左右。

检查点位置数据由用于在确切的定时对车辆的运行进行管理的检查点的纬度及经度数据构成。在连接了上述的弯道确定点以及车速变更预定地点等路线确定位置的路线上，任意地设定检查点，主要设定在需要进行引导的地点，该引导用于帮助驾驶员。本实施方式的检查点由为了通知是停靠站还是通过站在快要到达停靠站的地点告知站名的停靠站引导地点、用于检查车辆是否按照时间运行的行车时间表误差确认地点等构成。此外，在本实施方式中，可以将弯道确定点以及车速变更预定地点也设定为检查点。

如后面所述，副检查点用于跟踪(follow)在各检查点漏掉取得GPS信号。在本实施方式中，在铁道路线上从各检查点位置开始向车辆的行进方向后方，间隔规定的间隔来设定副检查点。并且，与各副检查点有关的纬度及经度数据作为副检查点数据来进行存储。另外，作为副检查点数据，可以不是纬度及经度数据，而是根据检查点的纬度及经度数据在铁道路线的后方一侧，间隔上述规定的间隔来确定。

运行预定数据由与车辆的运行预定有关的各种数据构成，反映了运行行车时间表。在本实施方式中，与各检查点相对应地，适当地设定了检查点名、通过预定时刻、预定速度、停靠站引导信息等数据。此外，运行预定数据还可以以车辆作为基准，针对每个车辆由该车辆运行的各路线的数据构成，或者还可以以驾驶员为基准，由各个驾驶员承担的各路线的数据构成。

运行实绩数据由与车辆的运行实绩有关的各种数据构成。在本实施方式中，由在各检查点的车辆的通过时刻、每一秒从GPS取得的GPS数据(实测位置数据、时间数据、时速数据、行进方向数据以及高度数据等)以及预测位置数据、修正用位置数据等构成。

在本实施方式中，预测位置数据由车辆在预测位置的纬度及经度数据构成。此外，修正用位置数据是用于计算预测位置的数据，如后面所述，将在接收到3个以上的GPS信号时计算出的实测位置数据、可靠性高的预测位置数据作为修正用数据来存储。

异常时数据由在车辆的运行状况下发生了异常动作时的各种数据构成。在本实施方式中，异常时数据由运行状况摄像单元8拍摄的影像数据、从GPS取得的GPS数据以及ATS数据构成，该ATS数据包括从ATS(Automatic TrainStop)的信标取得的信标ID以及车辆速度等。并且，仅将这些数据中的、从异常动作发生前到发生后的规定时间内的数据存储在异常数据存储单元5中。另外，异常时数据不限于上述的数据，只要是有利于异常动作分析或有利于探明原因的数据，可以记录从车辆中搭载的各种设备取得的数据或者从管理中心等车辆外的设备接收到的各种数据。

GPS信号接收单元6由GPS天线等构成，接收从全球定位系统的GPS卫星发送的GPS信号。运行引导输出单元由输出语音引导的扬声器、显示运行引导的显示器等输出设备构成，向车辆驾驶员输出定时的信息、紧急信息等各种运行信息。此外，运行状况摄像单元8由数码摄像机等动画摄像设备构成，作为影像数据取得运行状况。在本实施方式中，搭载了两台数码摄像机，以便拍摄车辆的前方和驾驶席。

运行管理处理单元9由CPU(Central Processing Unit)等构成，根据本实施方式的铁道车辆运行管理程序控制各构成单元，并且取得运行管理所需要的各种数据，适时执行运行处理。运行管理处理单元9的主要的处理如下：根据GPS信号接收单元6接收到的GPS信号计算与车辆有关的GPS数据，根据该GPS数据以及运行预定数据来掌握针对运行预定的车辆的实际运行状况，进行用于支援驾驶员的运行管理，因此可以在早期提醒运行上的异常发生。

接着，对进行前面所述的处理的运行管理处理单元9的结构进行说明。运行管理处理单元9主要由运行用数据取得部91、GPS信号取得部92、GPS数据计算部93、系统检查部94、GPS信号接收数判断部95、修正用数据取得部96、预测行驶距离计算部97、预测位置数据计算部98、不可接收时间判断部99、位置数据比较判断部100、修正用位置数据采用部101、车辆位置采用部102、异常运行判断部103、异常时数据保存部104、检查点到达判断部105、运行引导输出部106、运行实绩数据保存部107以及下一路线数据判断部108。

运行用数据取得部91取得车辆的运行所需要的各种数据元。具体地说，从路线数据存储单元2取得路线确定位置数据、检查点位置数据以及副检查点位置数据，并且从运行预定数据存储单元3取得运行预定数据。

GPS信号取得部92取得GPS信号接收单元6接收到的GPS信号。在本实施方式中，以1秒的间隔取得GPS信号，然后提供给GPS数据计算部93。另外，GPS信号由具有时刻信息、表示GPS卫星的位置的轨道信息等多重信息的信号构成。

GPS数据计算部93根据GPS信号取得部92取得的GPS信号来计算与车辆有关的实测位置数据、时间数据、时速数据、行进方向数据以及高度数据等构成的GPS数据。

具体地说，首先根据GPS信号内的时刻信息和GPS信号接收单元6中的接收时刻，计算为了接收GPS信号所花费的到达时间，根据该到达时间和GPS信号的传播速度，计算出GPS卫星与GPS信号接收单元6之间的距离。由于该距离与连接GPS信号接收单元6的接收位置和GPS卫星的位置的距离相等，所以由三个变量(纬度、经度、高度)构成的二元方程式成立。因此，在接收到3个以上的GPS信号时，可以计算出正确的实测位置数据(纬度、经度)以及高度数据。此外，如果假设车辆的高度大体上不改变，则可以将高度设定成恒定值，即使GPS信号的接收数为两个，也可以计算出在一定程度上正确的实测位置数据(纬度、经度)。另一方面，时间数据、时速数据以及行进方向数据与GPS信号的接收数无关，能够始终取得正确的数据。

系统检查部94对铁道车辆运行管理系统1的动作状况进行检查，来检测故障。具体地说，如果是出发时，取得与车辆的出发地点有关的纬度及经度数据以及GPS数据计算部93计算出的实测位置数据，判断两者是否一致。然后，如果两者一致，则判断为本系统正常地动作。另一方面，在不一致的情况或者没有接收到GPS信号的情况下，从运行引导输出单元7输出表示读取的路线数据错误或者GPS信号接收单元6故障的错误消息。另外，出发地点的纬度及经度数据可以在出库时由驾驶员手动输入，也可以通过选择在路线数据以及运行预定数据中预先设定的始发地点的名称来自动地确定纬度及经度数据。

此外，在本实施方式中，系统检查部94具有即使在行驶过程中，也自我诊断本系统的动作状况的功能。具体地说，取得检查点位置数据以及GPS数据，判断车辆是否按顺序追踪(trace)各检查点。然后，只在正确地追踪时，判断为本系统正常动作。另一方面，确认有异常时，输出错误消息。

此外，在本实施方式的车辆中，设有测定车辆的方位的陀螺传感器Sj。因此，本实施方式的系统检查部94根据由该陀螺传感器Sj取得的车辆的方位数据以及检查点之间的方位数据，判断两者是否一致。然后，若两者一直，判断为本系统正常动作。另一方面，若不一致，则输出错误消息。另外，根据检查点位置数据，计算检查点之间的方位数据。

GPS信号接收数判断部95判断GPS信号的接收数。如上所述，GPS数据的精度随着GPS信号的接收数的不同而不同。因此，在本实施方式中，根据GPS信号的接收数，恰当地执行后述的位置数据的修正处理。

修正用数据取得部96取得在车辆位置数据的修正处理中所需要的数据。在本实施方式中，从运行实绩数据存储单元4取得不久前的修正用位置数据、时间数据以及时速数据。此处，不久前的修正用位置数据是指在接收到3个以上的GPS信号时计算出的实测位置数据、或者在GPS信号的接收数持续规定时间为2以下时的实测位置数据与后述的预测位置数据大体相等时的该实测位置数据或者该预测位置数据中最新的数据。即，是可靠性高的车辆位置中确定最新的车辆位置的位置，在本实施方式中，将该位置作为修正位置。

预测行驶距离计算部97在无法得到可靠性高的车辆位置的期间，计算假如车辆进行行驶的预测行驶距离。具体地说，根据修正用数据取得部96取得的不久前的修正用位置数据以及时间数据，计算从修正开始位置开始的经过时间，根据该经过时间和时速数据计算车辆的预测行驶距离。

预测位置数据计算部98计算车辆的预测位置。具体地说，通过修正用数据取得部96取得的路线确定位置数据确定铁道路线，作为预测位置数据取得沿着该路线从修正开始位置前进了预测行驶距离的预测位置的纬度经度。

例如，当预测行驶距离为L时，计算连接修正开始位置和最近的弯道确定点的第1直线位置，当该第1直线的长度为L以上时，作为预测位置取得在该第1直线上从修正开始位置前进了L的位置。另一方面，在所述第1直线的长度小于L时，计算连接下一个弯道确定点和最近的弯道确定点的第2直线。然后，作为预测位置数据取得在该第2直线上，从最近的弯道确定点前进了[L-(第1直线的长度)]的位置的纬度经度。

不可接收时间判断部99是判断由于经过盲区等理由，GPS信号的接收数为2个以下的状态是否持续了规定时间。在本实施方式中，将该持续时间设定成5秒钟，但并不限于此，可以由用户适当地设定，此外，假设在GPS信号的接收数为2个以下的状态经过5秒之前通过了检查点的情况，此时可以识别检查点位于附近，不等待5秒地强制执行后述的车辆位置数据的修正处理。

位置数据比较判断部100对GPS数据计算部93计算出的实测位置数据和预测位置数据计算部98计算出的预测位置数据进行比较判断。在本实施方式中，在实测位置数据位于以预测位置为基准通过规定的有效宽度设定的有效测定区域的范围内时，判定为预测位置数据与实测位置数据大体相等。另一方面，当实测位置数据在有效测定区域的范围外时，将该实测位置数据视为不正确的数据。

修正用位置数据采用部101采用用于修正车辆的位置数据的修正用位置数据。具体地说，在由GPS信号接收数判断部95判断为GPS信号的接收数为三个以上时，将GPS数据计算部93计算出的实测位置数据用作修正用位置数据，并存储在运行实绩数据存储单元4中。此外，即使在接收数减少到2个时，有时也发送正确的位置信息。因此，在由不可接收时间判断部99判断为GPS信号的接收数为2个以下的状态连续了规定时间，并且由位置数据比较判断部100判断为预测位置数据与实测位置数据大体相等时，将该预测位置数据或者该实测位置数据用作修正用数据，并存储在运行实绩数据存储单元4中。

车辆位置采用部102作为车辆的位置数据取得可靠性高的实测位置数据或者预测位置数据。具体地说，将修正用位置数据采用部101采用的实测位置数据或者预测位置数据用作车辆的位置数据。因此，在本实施方式中，不仅是GPS信号的接收数为3个以上的情况，即使在接收数为2以下时，在该状态持续规定时间，并且实测位置数据与预测位置数据大体相等的情况下，将这些实测位置数据或者预测位置数据中的某一个用作车辆位置数据。这是利用了即使在接收数为2个时，实测位置数据的误差不一定大。

异常运行判断部103判断车辆的运行状况是否正常。具体地说，取得运行预定数据和GPS数据，并比较两者。然后，计算在规定的检查点的实际通过时刻与通过预定时刻的偏差或者实际的通过速度与预定速度的偏差，判断是否没有超过规定的容许值。

此外，在本实施方式的车辆中设有测定三维方向的加速度的三维加速度传感器Sa。异常运行判断部103始终取得从三维加速度传感器Sa输出的加速度模拟数据，判断该数据是否未超过表示常规运行范围的规定的容许值。而且，在本实施方式中，即使在ATS(Automatic Train Stop)系统进行动作的情况下，也检测在车辆的运行中发生了异常动作的状况。

异常时数据保存部104是在车辆的运行中检测出异常动作时，将该异常动作发生前后的各种异常时数据保存在异常数据存储单元5中的单元。在本实施方式中，作为异常时数据存储影像数据、GPS数据以及ATS数据等。由运行状况摄像单元8拍摄到的影像数据依次暂时存储在未图示的图像存储器等中，从变久的数据开始按顺序删除。因此，异常时数据保存部104在由异常运行判断部103检测出异常时，取得该异常动作的发生时刻，并且从图像存储器取得该发生时刻的前后两分钟之间的影像数据，并存储在异常数据存储单元5中。

检查点到达判断部105判断车辆是否到达了检查点。在本实施方式中，检查点到达判断部105考虑到车辆位置数据的误差，设定了与各检查点对应的检查点测定区域(以下称为“CP测定区域”)。然后，当车辆位置包含在该CP测定区域内时，判断为车辆到达了该检查点。

具体地说，如图3所示，CP测定区域由以下构成：以根据检查点位置数据确定的位置为基准(中心)，通过规定的有效范围设定的大体正方形的主测定区域和与该主测定区域相邻设置的、以通过副检查点数据确定的位置为基准(中心)，通过规定的有效范围设定的大体正方形的副测定区域。因此，检查点到达判断部105从路线数据存储单元2取得检查点位置数据以及副检查点位置数据后确定CP测定区域，并且取得由车辆位置采用102采用的车辆位置数据与CP测定区域进行比较。

另外，CP测定区域的大小理想的是按照车辆的速度来设定，在本实施方式中，假设车辆以60km/h(约18m/s)行驶，将主测定区域以及副测定区域设定成一个边为36m的正方形并且两个顶点在路线上。因此，在各测定区域中，以大约±1秒的误差范围接收GPS信号，因此，对于一个检查点，得到至少4次取得GPS信号的机会。

运行引导输出部106是向运行引导输出单元7输出规定的运行引导的单元。具体地说，当由检查点到达判断部105判断为车辆到达了规定的检查点时，从运行预定数据存储单元3取得与该检查点对应的各种信息。然后，通过扬声器语音引导实际的车辆通过时刻对于该检查点的通过预定时刻的偏差，实际的通过速度对于预定速度的偏差、下一个停靠站、或者检查点名称或限制速度变化的主旨等，或者在显示器中显示引导。

运行实绩数据保存部107将运行实绩数据保存在运行实绩数据存储单元4中。具体地说，在由检查点到达判断部105判断为车辆到达了规定路线中的终点时，将在各检查点的车辆的通过时刻、按每秒取得的GPS数据等存储在运行实绩数据存储单元4中。

下一路线数据判断部108在车辆结束了一个铁道路线的运行时，判断在运行预定数据中是否存在应该接着运行的铁道路线。如果判断的结果是存在应该接着运行的铁道路线时，则继续使本实施方式的铁道车辆运行管理系统1执行运行管理，另一方面，如果没有应该接着运行的铁道路线，则使铁道车辆运行管理系统1结束处理。

下面，参照图4以及图5说明由本实施方式的铁道车辆运行管理程序执行的铁道车辆运行管理系统1的作用。

首先，在由本实施方式的铁道车辆运行管理系统1开始车辆的运行管理时，对应驾驶员输入担当路线的操作，运行用数据取得部91取得与该车辆运行的铁道路线有关的路线数据以及运行预定数据(步骤S1)。接着，当GPS信号取得部92从GPS信号接收单元6取得GPS信号时(步骤S2)，由GPS数据计算部93计算各种GPS数据(步骤S3)。根据该GPS数据和路线数据以及运行预定数据，系统检查部94检查铁道车辆运行管理系统1的动作状况(步骤S4)。

如果检查的结果为在系统动作中没有异常(步骤S4：OK)，则等待车辆的运行开始(步骤S5)；另一方面，如果发现不良情况(步骤S4：NG)，则向运行引导输出单元7输出错误消息(步骤S6)。由此，驾驶员能够防止使用错误的路线数据或运行预定数据，或者可以防止在GPS信号接收单元6不发挥功能的状态下运行车辆。

接着，当开始车辆的运行时(步骤S5：YES)，在由路线数据以及运行预定数据规定的铁道路线上运行的期间，通过图5所示的车辆位置数据修正处理随时取得车辆位置(步骤S7)。

在此，使用图5说明在步骤S7中执行的车辆位置数据修正处理。在车辆运行的期间，GPS信号取得部92以大约1秒的间隔从GPS信号接收单元6取得GPS信号(步骤S21)，GPS数据计算部93根据该GPS信号计算GPS数据(步骤S22)。另外，在本实施方式中，在运行开始的同时运行状况摄像单元8开始拍摄，将影像数据存储在图像存储器中。

接着，GPS信号接收数判断部95判断在步骤S21中接收到的GPS信号的接收数(步骤S23)，在接收数为3以上时(步骤S23：YES)，判断为在步骤S22中计算出的实测位置数据是高精度的数据，进入后述的步骤S29中。

另一方面，在GPS信号的接收数为2以下时(步骤S23：NO)，首先，修正用数据取得部96取得不久前的修正用位置数据、时间数据以及时速数据(步骤S24)，预测行驶距离计算部97根据这些数据计算车辆的预测行驶距离(步骤S25)。然后，预测位置数据计算部98根据该预测行驶距离和路线确定位置数据，计算车辆的预测位置数据(步骤S26)。

接着，在步骤S23中判断出的GPS信号的接收数为1时(步骤S27：NO)，由于实测位置数据不正确，因此返回步骤S21中，等待再次接收GPS信号。另一方面，在GPS信号的接收数为2时(步骤S27：YES)，实测位置未必不正确。因此，当由不可接收时间判断部99判断了GPS信号的接收数为2以下的状态持续了规定时间时(步骤S28：YES)，通过位置数据比较判断部100判断实测位置数据与预测位置数据的同一性(步骤S29)。

此时，在本实施方式中，利用铁道车辆在预先决定的既定路线上行驶的特征，沿着相邻的弯道确定点之间的路线，设定了规定宽度的有效测定区域。然后，根据在该有效测定区域内是否检测出实测位置数据，来判断实测位置数据与预测位置数据的同一性。由此，两者同一性的判断所需的运算处理简化，在维持正确性的同时减轻位置数据比较判断部100的负荷。

然后，在位置数据比较判断部100的判断结果是判断为实测位置数据与预测位置数据大体相等时(步骤S29：YES)，推定为该实测位置数据或者该预测位置数据大体正确。因此，其中的某一个数据由修正用位置数据采用部101采用为修正用位置数据，并存储在运行实绩数据存储单元4中(步骤S30)。在本实施方式中原则上采用计算出的预测位置数据。同样地，当GPS信号的接收数为3以上时(步骤S23：YES)，由于在步骤S22中计算出的实测位置数据的准确度高，因此将该实测位置数据采用为修正用位置数据，并存储在运行实绩数据存储单元4中(步骤S30)。

然后，由修正用位置数据采用部101采用的实测位置数据或者预测位置数据如上所述具有容许的范围内的精度，所以由车辆位置采用部102，作为车辆位置数据来采用(步骤S31)。如以上所述，并不限于GPS信号的接收数为3以上时，在2以下的状态持续了规定时间时，因为将可靠性高的实测位置数据或者预测位置数据作为车辆位置数据采用，所以在保持车辆的位置数据的精度的同时，提高了位置数据的取得概率。

另一方面，在GPS信号的接收数为2以下的状态没有持续规定时间时(步骤S28：NO)，返回步骤S21中，等待再次接收GPS信号。此外，在否定了实测位置数据与预测位置数据的同一性时(步骤S29：NO)，由于实测位置数据的可靠性低，因而回到步骤S21中，等待再次接收GPS信号。

当通过上述的车辆位置数据修正处理取得了车辆位置数据时，再次回到图4的流程。在步骤S8中，异常运行判断部103根据运行预定数据和GPS数据，判断车辆的运行状况。然后，针对运行预定数据，仅在车辆在规定的容许值的范围内正常运行时(步骤S8：YES)，处理进入到步骤S9中。另一方面，在车辆的运行状况中识别出异常动作时(步骤S8：NO)，在异常时数据保存部104将该异常动作发生时刻前后的影像数据以及GPS数据保存在异常数据存储单元5中后(步骤S10)，使处理进入到步骤S9中。由此，自动保存异常动作发生前后的数据，用于研究该异常动作的原因，防止再次发生。

此外，在本实施方式中，异常运行判断部103与运行预定数据、GPS数据无关地始终监视从三维加速度传感器Sa取得的加速度模拟数据，所以可以立即判断出通过运行数据与GPS数据的比较判断可能延迟的突发性的事故或车辆异常。具体地说，在驾驶员紧急刹车时、车辆压到在线路上放置的异物(放置的石头、圆木、自行车等)时、或者由于阵风车辆不自然地倾斜等情况下，产生在常规运行中看不到的加速度，因此检测出异常运行。由此，即使在发生了驾驶员事先也很难察觉的异常事故原因的情况下，也保存该异常事故发生前后的数据。

接着，在步骤S9中，由检查点到达判断部105来判断车辆是否到达了某个检查点。在本实施方式中，在检测出在步骤S7中得到的车辆位置数据到达了CP测定区域内时，判断为车辆到达了在该CP测定区域内设定的检查点(步骤S9：YES)。如此，使用具有规定的有效范围的CP测定区域进行判断，因此在各检查点的车辆到达的漏检测减少，防止运行引导错误。另一方面，仅在没有到达任何一个检查点时(步骤S9：NO)，返回步骤S7中，直到到达检查点为止重复循环处理。

当判断为车辆到达了某一个检查点时(步骤S9：YES)，系统检查部94根据各检查点的追踪状况、陀螺传感器Sj的方位信息，检查本系统的动作状况(步骤S11)。如果该检查的结果为在系统的动作中没有确认出异常(步骤S11：OK)，则进入步骤S12。另一方面，如果确认有异常(步骤S11：NG)，在运行引导输出单元中输出错误消息(步骤S13)。由此，本系统可以在万一在行驶过程中出现故障时，立即使驾驶员、运行管理者一侧识别出该故障然后采取适当的对策。

如果在本系统中没有异常，则运行引导输出部06从运行引导输出单元7输出规定的运行引导(步骤S12)。在本实施方式中，除了向车辆的驾驶员语音引导实际的通过时刻对于该检查点的通过预定时刻的偏差，实际的行驶速度对于限制速度的偏差之外，还语音引导下一个停靠站站名、或者限制速度变化的主旨等，或者在显示器中进行显示。

然后，只要车辆没有到达运行中的铁道路线的终点，重复从步骤S7到S12的处理(步骤S14：NO)，在到达了终点时(步骤S14：YES)，运行实绩数据保存部7将在运行管理处理中得到的各种数据存储在运行实绩数据存储单元4中(步骤S15)。接着，直到关于运行预定数据内的全部铁道路线运行结束为止，下一路线数据判断部108重复从步骤S1到S15的处理(步骤S15：YES)，在关于运行预定数据内的全部铁道路线运行结束时(步骤S16：NO)，本铁道车辆运行管理系统的运行管理结束。

接着，说明本实施方式的具体的实施例。

实施例

在本实施例中，通过上述的本实施方式的铁道车辆运行管理系统1进行了对电车进行运行管理的试验。在本试验中，使用图6所示的路线数据以及运行预定数据从A站实际运行到B站的结果，得到了图7所示的结果。

首先，在0时0分0秒，车辆从A站出发时，从扬声器语音引导A站的名称以及出发时间。接着，当车辆到达速度变更地点时，进行限制速度被限制为50km/h的广播。在下一个速度变更地点中，进行解除了50km/h的速度限制的广播，并且进行实际的通过时刻比通过预定时刻迟13秒的广播。

接着，在车辆到达了确认与行车时间表的误差的检查点时，进行实际通过时刻比通过预定时刻早10秒的广播。接着，因此在0时5分20秒里，在车辆的行驶速度中检测到异常，因此将该发生时刻前后2分钟之间的影像数据保存在异常数据存储单元5中。

接着，在再次临近速度变更地点，进行了限制速度被限定为40km/h的广播之后，到达用于引导停靠站的检查点，广播B站的名称。然后，在0时8分25秒车辆到达B站时，进行到达时刻比到达预定时刻早5秒的广播。

根据以上所述的本实施方式，

1.在铁道路线上任意设定的各检查点，能够自动地向驾驶员进行各种运行引导，减轻了被要求按照行车时间表运行的驾驶员在精神上的压迫感，帮助安全的运行。

2.即使是难以接收GPS信号的盲区，也能够取得高精度的车辆位置数据，进行价廉并且准确度高的运行管理。

3.因为在各检查点设定规定的有效区域来取得GPS信号，因此能够减少车辆位置数据的漏掉取得。

4.识别异常运行的发生，并自动地保存该异常发生前后的影像数据、GPS数据，因此可以启到通过分析这些数据来弄清楚该异常运行的原因，帮助防止事故再次发生等效果。

另外，本发明的铁道车辆运行管理系统1以及铁道车辆运行管理程序并不限于前面所述的实施方式，能够适当地变更。

例如，因此能够通过分析运行实绩数据来确定难以接收GPS信号的盲区，所以在这样的盲区中存在检查点时，与实测位置数据相比可以优先将预测位置数据用作车辆位置数据。此外，还可以利用铁道的在既定路线上运行的特征，学习在盲区中的通过时间以及通过位置，预先进行预测后来设定。

此外，在上述的实施方式中，运行用数据取得部91从存储卡中取得各种数据，运行实绩数据保存部107在存储卡中保存了运行实绩数据，但并不限于这些。例如，也可以另外设置用于收发数据的收发单元，从规定的运行管理中心接收运行用数据，并且将运行实绩数据发送给运行管理中心。

而且，在上述的实施方式中，根据在每一秒取得的GPS数据，收集车辆的行进方向数据，但并不限于这些，也可以从陀螺传感器Sj始终取得车辆的方位数据。由此，即使是无法接收GPS信号的区域，也可以利用从陀螺传感器Sj输出的方位数据，将车辆的行驶修正确定成高精度的数据。