JP2001004746A - レール走行車両の衝突防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 直線のレール上を複数の移動体が走行するよ
うな車両走行システムにおいて、より精度の高い衝突防
止を実現することができる衝突防止装置を提供する。 【解決手段】 レーザ発振器６からのレーザ光は、送光
レンズ７を通り、シリンドリカルレンズ８ａによって水
平方向にのみ拡げられ、ファンビーム３０となって前方
に照射される。ファンビーム３０は、再帰性反射体１２
で反射される。レーザ距離計３の受光視野は、シリンド
リカルレンズ８ｂによって扇形になっている。従って、
反射光は、シリンドリカルレンズ８ｂに入射し、受光レ
ンズ９で集光される。そして、光検出部１０で電気信号
に変換される。制御処理部１１は、光検出部１０が有意
な電気信号を出力した時点とレーザ発振器６がレーザ光
を出射した時点との時間差から、移動体２までの距離を
算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、あらかじめ敷設さ
れた直線のレール上を走行する複数の移動体の衝突を防
止する装置であって、特に、レールと移動体の車輪との
間の位置ずれ等によってレールに対する移動体の水平方
向の位置関係がずれた場合であっても確実な衝突防止措
置を講ずることができるレール走行車両の衝突防止装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業システムにおいて、直線のレール上
を複数の車両が走行するような車両走行システムが用い
られている。例えば、工場敷地間等に数１００ｍに及ぶ
直線上のレールが敷設され、レール上を複数の運搬車両
が走行するようなシステムがある。そのようなシステム
では、一般に、各車両が無人運転されている。無人運転
システムでは、運転者が前方を目視することによって衝
突を避けるという一般的な衝突回避方法を採ることがで
きないので、前方走行車両との衝突を自動的に回避する
技術が重要である。

【０００３】従来の直線レール上を走行するシステムに
おける衝突回避方法では、図７に示すように、レール４
１上を走行する移動体１，２の前部に狭ビームを出射す
るレーザ距離計３１が設けられている。なお、図７にお
いて、移動体１，２は左から右へ移動する。また、レー
ザ距離計３１は移動体１においてのみ示されている。

【０００４】運搬車両が走行するようなシステムでは、
乗客運搬を目的とした鉄道とは異なり、移動中の車両安
定性はさほど求められない。その結果、乗客運搬を目的
とした鉄道等に比べると、レール４１と移動体１，２の
車輪との間の位置ずれ等によってレール４１に対する移
動体１，２の水平方向の位置関係がずれる可能性が大き
い。すると、図７に示すように、移動体１の前方に移動
体２が存在する場合であっても、移動体１のレーザ距離
計３１から出射されたレーザ光１３が移動体２の再帰性
反射体１２を外してしまい、移動体１が、前方に位置す
る移動体２を検出できなくなる可能性がある。

【０００５】なお、図７には極端な例が示されている
が、レーザ光１３が移動体２の後部に当たっている場合
であっても、位置ずれが生じていれば、反射光がレーザ
距離計３１の方向には反射されないのでレーザ距離計３
１の方に戻らない。すなわち、位置ずれの程度が比較的
少ない場合であっても、レーザ距離計３１は、前方の移
動体２との間の距離を測定できなくなってしまう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】レーザ距離計３１がレ
ーザ光１３の出射方向を振って広範囲をスキャニングす
れば、レール４１に対する移動体１，２の水平方向のず
れによって測距不能に陥る可能性を低減することができ
る。しかし、そのような構成では、装置構成が複雑にな
りコストアップを招く。例えば、レーザ装置を旋回駆動
するモータやスキャニングミラーを回転させるためのモ
ータが必要になり、装置が大型化してしまい、低寿命お
よび高価格になってしまう。

【０００７】道路上を走行する一般車両の衝突防止装置
として、実開平４−１２４４０６号公報に記載されてい
るような送光ビームの拡がり角度を大きくするものがあ
る。しかし、単純に送光ビーム角度を広げただけでは検
出誤りを生ずるので、角度を所定の範囲に収めなければ
ならないことがその公報に明記されている。また、特開
平４−２８３６８５号公報には、やはり、単純に送光ビ
ーム角度を広げただけでは衝突防止のためには不十分で
あって、反射光を受光する受光手段において検出角度を
可変する技術が開示されている。

【０００８】しかしながら、それらの技術は、道路など
の比較的広い（幅のある）走行路を走行する車両に適用
される衝突防止装置に関するものであって、そのような
技術を、直線のレール上を走行する移動体に対して直ち
に適用することはできない。走行路が限定されている場
合と、道路などの幅のある走行路の場合とでは、課題の
生じ方が異なっているからである。例えば、道路などの
幅のある走行路を走行する車両では自車両と前方車両と
の位置関係は様々になるのが普通である。すると、走行
路に対する移動体の水平方向の位置関係がずれるという
ことは、問題にするまでもなく当然に発生することだか
らである。

【０００９】本発明は、直線のレール上を複数の移動体
が走行するような車両走行システムにおいて生ずる課題
を解決するものであって、より精度の高い衝突防止を実
現することができる衝突防止装置を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による衝突防止装
置は、あらかじめ敷設された直線のレール上を走行する
複数の移動体に搭載され、移動体の衝突を防止するレー
ル走行車両の衝突防止装置であって、水平方向に扇形の
ファンビームを出射するビーム出射手段と、受光視野が
扇形であって前方移動体からの反射光を入射する受光手
段と、ファンビームを出射した時点と反射光を入射した
時点との時間差にもとづいて前方移動体までの距離を測
定する測定手段と、測定手段の測定値にもとづいて制動
制御を行う制動手段とを備えたことを特徴とする。

【００１１】ビーム出射手段は例えばシリンドリカルレ
ンズを含み、受光手段は例えばシリンドリカルレンズを
含む構成である。

【００１２】衝突防止装置は、移動体の後部に設置され
た再帰性反射体を含むものとして実現されていてもよ
い。この場合、再帰性反射体は、垂直方向（水平方向に
扇形のファンビームと直交する方向）を長手方向として
設置されていることが好ましい。

【００１３】本発明による他の態様の衝突防止装置は、
前方移動体からの反射光を入射して入射位置に応じた電
気信号を出力をする受光手段と、受光手段からの電気信
号にもとづいて前方移動体までの距離を測定する測定手
段と、測定手段の測定値にもとづいて制動制御を行う制
動手段とを備えたことを特徴とする。

【００１４】受光手段は、例えば入射位置に相当する情
報を含む光電流を出力するポジションセンサである。ま
た、衝突防止装置は、移動体の後部に水平方向を長手方
向として設置された再帰性反射体を含むものとして実現
されていてもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明による衝突防止装
置の第１の実施の形態を説明するための説明図である。
図１に示すように、レール４１上を走行する移動体１，
２の前部にファンビーム（扇形ビーム）を出射して前方
移動体との間の距離を測定するためのレーザ距離計３が
設けられている。また、移動体１，２の後部には、再帰
性反射体１２が設置されている。なお、図１において、
レーザ距離計３は移動体１においてのみ示され、再帰性
反射体１２は移動体２においてのみ示されている。

【００１６】図２は、衝突防止装置の一構成例を示すブ
ロック図である。図２に示す構成では、衝突防止装置
は、レーザ距離計３と、レーザ距離計３の測定結果にも
とづいて移動体１の制動を行う移動体制動処理部４と、
電源部５とを備えている。レーザ距離計３は、レーザ光
を発生するレーザ発振器６、レーザ光を外部に導く送光
レンズ７、レーザ光を水平方向に扇形に拡げるシリンド
リカルレンズ（円筒面レンズ）８ａ、受光視野を扇形に
拡げるための受光用のシリンドリカルレンズ８ｂ、再帰
性反射体１２からの反射光を集光する受光レンズ９、集
光されたレーザ光を電気変換する光検出部１０、および
レーザ光を出射してから反射光を受光する間での時間か
ら距離を測定する制御処理部１１を備えている。

【００１７】次に、動作について説明する。レーザ距離
計３において、制御処理部１１は、例えば、パルス状の
レーザ光をレーザ発振器６に出射させる。レーザ発振器
６からのレーザ光は、送光レンズ７を通り、シリンドリ
カルレンズ８ａによって水平方向にのみ拡げられ、ファ
ンビーム３０となって前方に照射される。

【００１８】前方に移動体２が存在する場合には、ファ
ンビーム３０は、再帰性反射体１２で反射される。再帰
性反射体１２は、例えばアクリル樹脂で形成され、入射
光を入射方向とほぼ同方向（向きは逆）に反射させる。
従って、反射光は、レーザ距離計３の方に戻る。図３に
示すように、受光視野は、シリンドリカルレンズ８ｂに
よって扇形になっている。従って、反射光は、シリンド
リカルレンズ８ｂに入射し、受光レンズ９で集光され
る。そして、光検出部１０で電気信号に変換される。な
お、図３に示すように、シリンドリカルレンズ８ａおよ
びシリンドリカルレンズ８ｂとして、受光視野の拡がり
を照射ビームであるファンビーム３０の拡がりよりも広
くするようなものを使用することが望ましい。

【００１９】制御処理部１１は、光検出部１０が有意な
電気信号を出力した時点とレーザ発振器６がレーザ光を
出射した時点との時間差から、移動体２までの距離を算
出する。移動体制動処理部４は、制御処理部１１によっ
て算出された距離が、あらかじめ決められた距離以下で
あることを検知すると移動体１を制動する。

【００２０】以上のように、この実施の形態では、シリ
ンドリカルレンズ８ａによって出射レーザ光を水平方向
にのみ拡げ、再帰性反射体１２が入射光を入射方向に戻
し、受光用のシリンドリカルレンズ８ｂが、扇形の受光
視野から反射光を入射するので、直線のレール４１上を
複数の移動体１，２が走行するような車両走行システム
において、レール４１に対する移動体１，２の水平方向
の位置関係がずれた場合であっても、照射レーザ光は、
移動体後部に設置された再帰性反射体１２を外さない。
また、レーザ距離計３は、受光視野が扇形になっている
ので、反射光を確実に受光できる。よって、レール４１
に対する移動体１，２の水平方向の位置関係がずれた場
合であっても、確実な制動制御を行うことができる。

【００２１】また、この実施の形態では、照射レーザ光
が扇形とされるので反射位置において光量が低下する
が、再帰性反射体１２は、入射光を拡散反射せずに入射
方向に戻すので、低光量であってもレーザ距離計３は確
実に反射光を受光できる。すなわち、少ない光量で十分
測距可能になって、測距距離も伸ばすことができる。な
お、一般道路を走行する一般車両に、再帰性反射体１２
のようなものが設置されていることは期待できない。以
上のような実施形態は、本発明が対象とする産業システ
ム等においては適用可能であるが、一般道路を走行する
一般車両に適用することは困難である。

【００２２】上記の実施の形態では、シリンドリカルレ
ンズ８ａが用いられたが、照射ビームを扇形にするため
に図４に示すような複数のシリンドリカルレンズを並べ
た形状である波形レンズ８ｃを用いても、上記の実施の
形態の場合と同様の作用効果を奏する。なお、波形レン
ズ８ｃにおいて、各シリンドリカルレンズ部分がそれぞ
れビームを水平方向にのみ拡げるので、やはり、照射ビ
ームが扇形になる。

【００２３】さらに、移動体１，２の後部にレーザ距離
計３を追加し、前部に再帰性反射体１２を追加すれば、
後方に位置する移動体までの距離も算出することができ
る。その場合、移動体１，２が後進する場合にも衝突を
回避することができる。

【００２４】図５は、本発明の第２の実施の形態を示す
ブロック図である。この場合には、レーザ距離計３Ａの
レーザ発振器６からの出射光は、送光レンズ７から直接
に前方に照射される。そして、移動体２に設置された再
帰性反射体１２からの反射光は、受光レンズ９を通って
ポジションセンサ１３に入射する。なお、図５におい
て、送光レンズ７と受光レンズ９とは比較的離れて設置
されているように示されているが、実際には、再帰性反
射体１２からの反射光が入射するように、受光レンズ９
は、送光レンズ７の近傍に設置されている。

【００２５】なお、この実施の形態では、レール４１に
対する移動体１，２の水平方向の位置関係がずれた場合
であっても、反射光がレーザ距離計３Ａに入射するよう
に、図５（Ｂ）に示すように、再帰性反射体１２は、横
長に設置されていることが好ましい。

【００２６】図６は、この実施の形態で用いられるポジ
ションセンサ１３を示す説明図である。ポジションセン
サ１３は、例えば、上中下に、Ｐ層、Ｉ層、Ｎ層の３層
からなる構造であって、入射した光は光電変換され光電
流Ｉ1 ，Ｉ2 として、例えばＰ層に設けられている２つ
の電極から分割出力される。入射光の入射位置に応じて
光電流Ｉ1 ，Ｉ2 の差または比は異なる。すなわち、光
電流Ｉ1 ，Ｉ2 の差または比から入射位置を知ることが
できる。

【００２７】図５（Ａ）に示すように、ポジションセン
サ１３における入射光の入射位置は、前方の移動体２と
の間の距離に対応している。従って、ポジションセンサ
１３の出力である光電流Ｉ1 ，Ｉ2 を入力する制御処理
部１１は、２つの入力の差または比から、移動体２との
間の距離を算出することができる。そして、移動体制動
処理部４は、制御処理部１１によって算出された距離
が、あらかじめ決められた距離以下であることを検知す
ると移動体１を制動する。

【００２８】この実施の形態では、安価なポジションセ
ンサ１３を利用できることから、第１の実施の形態に比
べて安価に衝突防止装置を実現することができる。ま
た、再帰性反射体１２を移動体１，２の後部に横長に設
置することによって、レール４１に対する移動体１，２
の水平方向の位置関係がずれた場合であっても、例えば
移動体１のレーザ距離計３Ａは、移動体２との間の距離
を測定することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、あらか
じめ敷設された直線のレール上を走行する移動体の衝突
を防止する衝突防止装置を、水平方向に扇形のファンビ
ームを出射するビーム出射手段と、受光視野が扇形であ
って前方移動体からの反射光を入射する受光手段と、フ
ァンビームを出射した時点と反射光を入射した時点との
時間差にもとづいて前方移動体までの距離を測定する測
定手段と、測定手段の測定値にもとづいて制動制御を行
う制動手段とを備えた構成にしたので、より精度の高い
衝突防止を実現することができる効果がある。

【００３０】また、衝突防止装置を、前方移動体からの
反射光を入射して入射位置に応じた電気信号を出力をす
る受光手段と、受光手段からの電気信号にもとづいて前
方移動体までの距離を測定する測定手段と、測定手段の
測定値にもとづいて制動制御を行う制動手段とを備えた
構成にした場合には、より安価に、精度の高い衝突防止
を実現することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による衝突防止装置の第１の実施の形
態を説明するための説明図である。

【図２】 衝突防止装置の一構成例を示すブロック図で
ある。

【図３】 ファンビームと受光視野とを説明するための
説明図である。

【図４】 波形レンズの作用を説明するための説明図で
ある。

【図５】 本発明の第２の実施の形態を示すブロック図
である。

【図６】 ポジションセンサを示す説明図である。

【図７】 従来の直線レール上を走行するシステムにお
ける衝突回避方法を示す説明図である。

【符号の説明】

１，２ 移動体 ３ レーザ距離計 ４ 移動体制動制御部 ５ 電源部 ６ レーザ発振器 ７ 送光レンズ ８ａ シリンドリカルレンズ ８ｂ シリンドリカルレンズ ９ 受光レンズ １０ 光検出部 １１ 制御処理部 １２ 再帰性反射体 ３０ ファンビーム ４１ レール

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 あらかじめ敷設された直線のレール上を
   走行する複数の移動体に搭載され、移動体の衝突を防止
   するレール走行車両の衝突防止装置であって、 水平方向に扇形のファンビームを出射するビーム出射手
   段と、 受光視野が扇形であって前方移動体からの反射光を入射
   する受光手段と、 ファンビームを出射した時点と反射光を入射した時点と
   の時間差にもとづいて前方移動体までの距離を測定する
   測定手段と、 前記測定手段の測定値にもとづいて制動制御を行う制動
   手段とを備えたことを特徴とするレール走行車両の衝突
   防止装置。
2. 【請求項２】 ビーム出射手段はシリンドリカルレンズ
   を含み、受光手段はシリンドリカルレンズを含む請求項
   １記載のレール走行車両の衝突防止装置。
3. 【請求項３】 移動体の後部に設置された再帰性反射体
   を含む請求項２記載のレール走行車両の衝突防止装置。
4. 【請求項４】 再帰性反射体は、垂直方向を長手方向と
   して設置されている請求項３記載のレール走行車両の衝
   突防止装置。
5. 【請求項５】 あらかじめ敷設された直線のレール上を
   走行する複数の移動体に搭載され、移動体の衝突を防止
   するレール走行車両の衝突防止装置であって、光ビーム
   を出射するビーム出射手段と、 前方移動体からの反射光を入射して入射位置に応じた電
   気信号を出力をする受光手段と、 前記受光手段からの電気信号にもとづいて前方移動体ま
   での距離を測定する測定手段と、 前記測定手段の測定値にもとづいて制動制御を行う制動
   手段とを備えたことを特徴とするレール走行車両の衝突
   防止装置。
6. 【請求項６】 受光手段は、入射位置に相当する情報を
   含む光電流を出力するポジションセンサである請求項５
   記載のレール走行車両の衝突防止装置。
7. 【請求項７】 移動体の後部に水平方向を長手方向とし
   て設置された再帰性反射体を含む請求項６記載のレール
   走行車両の衝突防止装置。