(57)【要約】【課題】１台の速度センサーが故障し、停車中に残りの１台の速度センサーも故障してしまった場合、速度制限装置が速度はゼロであると解釈し速度の正しい認識ができず故障検出も出来ない不安全な状況になる。このような場合にも車両の速度の安全な監視が可能になるように新たな論理を加え、鉄道車両の安全を確保する。【解決手段】鉄道車両の速度センサーの速度信号と、当該車両の許容速度信号とを入力し、これらの情報を演算することによってブレーキ指令信号を出力する鉄道車両用速度制限装置において、許容速度信号のほかに加速指令信号を取り込み、停車状態において加速指令信号が入力しているにも関わらず、一定時間経過しても速度センサーからの速度信号がゼロのままであった場合にブレーキ指令信号を出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の車輪に機械的に結合され、車輪の回転に応じて速度信号を出力する速度センサーと、当該速度センサーからの速度信号と、当該車両が安全に走行を保証される速度を与える許容速度信号とを入力し、これらの情報を演算することによってブレーキ指令信号を出力する鉄道車両用速度制限装置において、上記許容速度信号のほかに、当該車両の駆動装置に対して与えられる加速指令信号を取り込み、停車状態において、上記加速指令信号が入力しているにも関わらず、一定時間経過しても、上記速度センサーからの速度信号がゼロのままであった場合、ブレーキ指令信号を出力することを特徴とする鉄道車両用速度制限装置。
【請求項２】
請求項１に記載の鉄道車両用速度制限装置において、上記加速指令信号が入力しているにも関わらず、一定時間経過しても、上記速度センサーからの速度信号がゼロのままであった場合、故障と判断して、この条件をラッチし、ラッチ状態でブレーキ指令信号を出力し続けることを特徴とする鉄道車両用速度制限装置。
【請求項３】
請求項１に記載の鉄道車両用速度制限装置において、上記速度センサーを複数設置し、上記複数の速度センサーからの速度信号が不一致の場合にはブレーキ指令信号を出力し、上記複数の速度センサーからの速度信号のうち高い方の速度信号を高位優先論理により選定して許容速度信号と比較することを特徴とする鉄道車両用速度制限装置。
【請求項４】
請求項１に記載の鉄道車両用速度制限装置において、上記速度センサーからの速度信号がゼロ以外になり、その後、再度ゼロになった際に、上記加速指令信号が一定期間以上オフ状態になかった場合に、上記加速指令信号が異常であると判断し、ブレーキ指令信号を出力することを特徴とする鉄道車両用速度制限装置。
【請求項５】
請求項１に記載の鉄道車両用速度制限装置において、上記速度センサーからの速度信号がゼロ以外になり、その後、再度ゼロになった際に、その期間内に、上記加速指令信号が一度もオフ状態になかった場合に、上記加速指令信号が異常であると判断し、ブレーキ指令信号を出力するこれを故障と判断することを特徴とする鉄道車両用速度制限装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉄道車両の制御に関わり、車両の速度を安全に制限するために使用される鉄道車両用速度制限装置において、故障が発生した場合にも、これを確実に検知し、車両の不安全な走行を防ぐ方法を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両の速度を検出する場合、車輪に機械的に接続された速度センサーを用いることが一般的である。例えば、特許文献１に記載されているように、車輪が回転すると、速度センサーの内部に設けた円板を回転させる。その円板には多くの穴が開いており、その円板を挟んで、発光器と受光器が相対し、発光器で発生した光が、穴を通過したり、遮られたりして、受光器に到達するようになっている。受光器は光信号を電気信号に変換して出力する。
【０００３】
更に、この電気信号を、一定の電圧の強度のオンオフ信号に変換し、外部に出力するのが速度センサーの原理である。一方、車両の速度を安全に保つために、速度制限装置が設けられている。これは、別の装置から与えられ、車両が安全に走行するために許される速度信号を取り込み、同時に、速度センサーから得られる実際の速度を比較し、制限速度を超過した場合、ブレーキを出力するための装置である。
【０００４】
これらの装置の実際の構成と動作を図により説明する。図４に、車輪と速度センサーの関係を図示する。速度センサー３は車輪２の軸端に取り付けられている。この速度センサー３の内部構成を簡単化し、図５に示す。
【０００５】
速度センサー３の内部には、円板７があり、この円板は回転軸８を通じ、車輪と接続され車輪の回転に連れ、回転する。この円板には穴４があいており、電源１０に接続された発光器５から発せられた光は、穴４によって断続され、受光器６に届く。受光器６は、光の断続を電気信号の断続に変換する。この電気信号をバッファ９を介し、電圧の強弱に変換して外部に送出する。このような原理に拠って、速度センサー３は車輪の回転を速度パルス１４に変換することが可能になる。いわば、車両の速度に比例した周波数の速度パルス１４を出力することが出来る。
【０００６】
この速度パルス１４の周波数は、周波数をヘルツ（Ｈｚ）で表し、車輪の直径をメートル（ｍ）で表わすとき、以下の式で与えられる。
Ｆ＝Ｎ／（３．６＊π＊Ｄ）
ここで、Ｆ：パルス周波数（Ｈｚ）
Ｄ：車輪の直径（ｍ）
Ｎ：円板の穴の数
π：円周率
【０００７】
次に、速度制限装置の原理を図６によって説明する。速度制限装置１２は、列車の安全性を保つための装置であり、通常、計算機によって実現される。外部の装置から、その時点で車両が安全に走行しうる上限の速度情報（許容速度信号）１１を受信する。一方、先ほど説明した速度センサー３から、実際の列車の速度の比例した周波数の速度パルス１４を受信する。速度制限装置１２は、安全性を重視する装置であり、１つの速度センサーではなく、２つの速度センサーを使い、両者の速度センサーからの速度信号１４ａ及び１４ｂの比較を行っている。
【０００８】
２つの速度センサーの出力である速度信号１４ａ及び１４ｂを、計算機が取り込めるデータに加工するため、変換機１６，１６ａを通して周波数を数値化する。そして、２つのセンサーの出力が、高位優先論理１７によって、どちらか高いほうの速度が採用される。この速度データは許容速度信号１１から決定される基準の速度データと比較論理１３によって比較される。そして、もし、実際の速度が、許容速度を上回っていたら、比較論理１３から、ブレーキ指令信号が出力される。
【０００９】
このとき、速度センサーが万一故障したことによって、速度がゼロと誤認識することによって、危険な状態に陥ることが懸念される。例えば、速度センサーの発光器が故障し、光が出なくなってしまった場合、速度は見かけ上、ゼロになってしまう。許容速度が外部から指定されているが、実際の車両の速度は、速度センサーの故障によってゼロのままであり、実際の速度が万一、許容速度を超過しても、速度制限装置からはブレーキが出力されない。
【００１０】
そこで、これを防ぐため、上記に述べたように２つの速度センサーを使用し、高い速度を採用すると共に、２つの速度センサーの出力が不一致になったことを比較器１９で検出する。速度センサーの一方が故障したら、２台の速度センサーの出力が不一致になることを利用して、そのような状態を検知するとラッチ論理２０でこの状態を保持する。安全装置にとっては、速度は非常に重要な情報であり、万一、２つのセンサーの出力が不一致になったら、これを故障として認識し、ラッチ論理２０でこの状態を保持し、ブレーキ指令信号を出力することによって安全を確保する。
【００１１】
本来の速度超過によるブレーキ指令信号と、故障を検出したことによるブレーキ指令信号は、論理和１８によってどちらの指令が出ても、ブレーキ指令信号２１となって装速度制限置から出力される。以上述べた原理によって、車両の安全な走行が保証されている。
【００１２】
また、速度制限装置１２は、速度基準１５を発生する装置と、比較器１３ａを備えており、車両の実際の速度がこの速度基準１５の値以下になった場合、比較器１３ａは自動的にブレーキ指令信号を出力するようになっている。この機能は、車両の意図せぬ転動を防止する効果がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０００−２４１４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ここで、問題となるのは、速度センサーの出力が不一致であれば、速度センサーの異常を上記の原理によって検出することが出来るが、これが不可能なケースがある点である。
もし、速度センサーの内、１台が停車中に故障した、例えば、発光器が故障したとしても、もともと、両方の速度センサーの出力とも周波数がゼロであるため、２台の速度センサーの出力の不一致が発生しない。したがって、故障を検出することが出来ない。車両が走行を始めて、正常な方の速度センサーから速度パルスが出力されるが、故障した方の速度センサーからはパルスが出ない。
【００１５】
この時になって、初めて速度センサーが故障したことが分かる。速度センサーが１台だけ故障している場合は、上記原理によって検出できるが、万一、停車中に１台の速度センサーが故障し、そのまま仮に長い時間、停車している間に、正常であった残りの１台も故障してしまった場合、仮に車両が走行を始めても、両方の速度センサーからも、パルスが出てこない、即ち、速度はゼロであると誤認してしまうので、速度制限装置は、その結果、速度はゼロであると解釈し、速度の正しい認識ができず、故障検出も出来ない不安全な状況になってしまう。
【００１６】
そこで、このような場合にも、車両の速度の安全な監視が可能になるように、新たな論理を加え、安全を確保することが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の鉄道車両用速度制限装置は、鉄道車両の車輪に機械的に結合され、車輪の回転に応じて速度信号を出力する速度センサーと、当該速度センサーからの速度信号と、当該車両が安全に走行を保証される速度を与える許容速度信号とを入力し、これらの情報を演算することによってブレーキ指令信号を出力する鉄道車両用速度制限装置であって、上記許容速度信号のほかに、当該車両の駆動装置に対して与えられる加速指令信号を取り込み、停車状態において、上記加速指令信号が入力しているにも関わらず、一定時間経過しても、上記速度センサーからの速度信号がゼロのままであった場合、ブレーキ指令信号を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
もし、本発明の論理を適用しなかった場合に、すなわち従来の方式を用いて、より安全な装置を実現しようとすれば、速度センサーを更に多く取り付けることにより、確率的に、危険な状態になることを防止することができる。しかし、この場合は、あくまでも確率的に危険を防止することができるに留まる。
【００１９】
本発明を採用することにより、数少ない速度センサーにより安全な速度検知が可能になり、経済性、安全性とも向上することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の実施例１の鉄道車両用速度制限装置を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施例２の鉄道車両用速度制限装置の動作を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施例３の鉄道車両用速度制限装置の動作を示す図である。
【図４】図４は、車輪と速度センサーの関係を示す図である。
【図５】図５は、速度センサーの内部構成を簡単化して示す図である。
【図６】図６は、速度制限装置の原理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本発明の実施例１の鉄道車両用速度制限装置を示す図である。速度制限装置１２は、列車の安全性を保つための装置であり、通常、計算機によって実現される。外部の装置から、その時点で車両が安全に走行しうる上限の速度情報（許容速度信号）１１を受信する。一方、先ほど説明した速度センサー３から、実際の列車の速度の比例した周波数の速度パルス１４を受信する。速度制限装置１２は、安全性を重視する装置であり、１つの速度センサーではなく、２つの速度センサーを使い、両者の速度センサーからの速度信号１４ａ及び１４ｂの比較を行っている。
【００２３】
２つの速度センサーの出力である速度信号１４ａ及び１４ｂを、計算機が取り込めるデータに加工するため、変換機１６，１６ａを通して周波数を数値化する。そして、２つのセンサーの出力が、高位優先論理１７によって、どちらか高いほうの速度が採用される。この速度データは許容速度信号１１から決定される基準の速度データと比較論理１３によって比較される。そして、もし、実際の速度が、許容速度を上回っていたら、比較論理１３から、ブレーキ指令信号が出力される。
【００２４】
このとき、速度センサーが万一故障したことによって、速度がゼロと誤認識することによって、危険な状態に陥ることが懸念される。例えば、速度センサーの発光器が故障し、光が出なくなってしまった場合、速度は見かけ上、ゼロになってしまう。許容速度が外部から指定されているが、実際の車両の速度は、速度センサーの故障によってゼロのままであり、実際の速度が万一、許容速度を超過しても、速度制限装置からはブレーキが出力されない。
【００２５】
そこで、これを防ぐため、上記に述べたように２つの速度センサーを使用し、高い速度を採用すると共に、２つの速度センサーの出力が不一致になったことを比較器１９で検出する。速度センサーの一方が故障したら、２台の速度センサーの出力が不一致になることを利用して、そのような状態を検知するとラッチ論理２０でこの状態を保持する。安全装置にとっては、速度は非常に重要な情報であり、万一、２つのセンサーの出力が不一致になったら、これを故障として認識し、ラッチ論理２０でこの状態を保持し、ブレーキ指令信号を出力することによって安全を確保する。
【００２６】
本来の速度超過によるブレーキ指令信号と、故障を検出したことによるブレーキ指令信号は、論理和１８によってどちらの指令が出ても、ブレーキ指令信号２１となって装速度制限置から出力される。以上述べた原理によって、車両の安全な走行が保証されている。
【００２７】
速度制限装置１２は、加速指令信号２２を取り込む。一方、許容速度信号１１とは独立に、速度基準１５を発生する。この速度基準１５は非常に低速なものであり、例えば１ｋｍ／ｈ程度の速度基準である。従来例の図６でも述べたように、車両の実際の速度がこの速度基準１５の値以下になった場合、比較器１３ａは自動的にブレーキ指令信号を出力するようになっている。この機能は、車両の意図せぬ転動を防止する効果がある。
また、比較器１３ａには、加速指令信号２２を取り込み、この信号が入った場合に限り、比較器１３ａのブレーキ指令信号の出力を解除するようにしている。
【００２８】
一方、本発明の目的のため、さらに他の、時限比較器１３ｂが設けられている。この時限比較器１３ｂは、加速指令信号２２が入力した場合、一定時間をカウントし、あらかじめ定められた時間（例えば５秒）以内に、速度がゼロのままであることを検知すると、その結果をラッチ論理２０ａに送る。ラッチ論理２０ａに入力があるとブレーキ指令信号を出力しつづける。
【００２９】
この考え方は、以下の根拠によるものである。加速指令信号２２が出ていれば、駆動装置が正常であれば、車両は起動して走行を開始するはずであり、若干の時間遅れがある可能性はあるが、やがて、速度センサーから必ずパルスが入ってくるはずであるという推量に基づいている。この論理によって、万一、停車中に速度センサーが２台とも故障してしまった場合にも、これを検出することが可能である。
【実施例２】
【００３０】
図２は、本発明の実施例２の鉄道車両用速度制限装置の時限比較器１３ｂの動作を示している。速度制限装置１２の時限比較器１３ｂには、速度センサー１４からの速度信号と
加速指令信号２２が入力されるが、速度センサー１４からの速度信号がゼロ以外の状態から再度ゼロになった時点ｔ２において、加速指令信号２２が一定期間Ｔ以上オフ状態になかった場合に、加速指令信号２２自体が異常であると判断し、ブレーキ指令信号を出力する。
【００３１】
ゼロ以外の速度で移動していた鉄道車両が速度信号ゼロの停止状態になったにも関わらず、停止前の所定期間内に加速指令信号２２が出力されているのは、例えば、加速指令信号２２自体の異常を示していると考えられるため、鉄道車両の制御の安全性を考慮してブレーキ指令信号を出力する。
【実施例３】
【００３２】
図３は、本発明の実施例３の鉄道車両用速度制限装置の時限比較器１３ｂの動作を示している。速度制限装置１２の時限比較器１３ｂには、速度センサー１４からの速度信号と
加速指令信号２２が入力されるが、速度センサー１４からの速度信号が時点ｔ１でゼロであったものがゼロ以外の状態に移行し、時点ｔ２で再度ゼロになった場合、時点ｔ１と時点ｔ２に間の期間内期間内に、加速指令信号２２が一度もオフ状態になかった場合、すなわち、図３の点線で示す状態であった場合には、加速指令信号２２が異常であると判断し、図３の点線で示すようにブレーキ指令信号を出力する。
【００３３】
時点ｔ１で停止していた鉄道車両が、ゼロ以外の速度で移動を開始し、再度、時点ｔ２で速度信号ゼロの停止状態になったにも関わらず、時点ｔ１と時点ｔ２との間の期間中に、加速指令信号２２が一度もオフにならずに出力されているのは、例えば、加速指令信号２２自体の異常を示していると考えられるため、鉄道車両の制御の安全性を考慮してブレーキ指令信号を出力する。
【００３４】
本発明を採用することにより、数少ない速度センサーにより安全な速度検知が可能になり、経済性、安全性とも向上することが出来る。
なお、本発明の実施例では、光式速度センサーを使用しているが、原理的には、いかなる種類の速度センサーであっても本発明を適用することが可能である。
また、本発明の実施例では、２つの速度センサーを使用しているが、２つの速度センサーを使用する場合に限定されず、１つの速度センサーの場合にも、また、複数の多くの速度センサーを使用する場合にも本発明を適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１    レール
２    車輪
３    速度センサー
４    穴
５    集光器
６    受光器
７    円板
８    回転軸
９    バッファ
１０    電源
１１    許容速度信号
１２    速度制限装置
１３    比較論理
１３ａ    比較器
１３ｂ    時限比較器
１４    速度パルス
１４ａ    速度信号
１４ｂ    速度信号
１５    速度基準
１６    変換器
１６ａ    変換器
１７    高位優先論理
１８    論理和
１９    比較器
２０    ラッチ論理
２０ａ    ラッチ論理
２１    ブレーキ指令信号
２２    加速指令信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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