(57)【要約】  速度発電機１を用いて列車１００の速度を制御する速度制御装置８は、速度発電機１から出力され列車１００の車輪１０の回転数に対応した交流電圧信号１ａから変換されるパルスカウント信号３ａを検知できないときには、ノッチ情報４ａ、路線データ５ａおよび車両特性データ６ａを用いて第１の速度を演算し、パルスカウント信号３ａを検知できるときには、パルスカウント信号３ａを用いて第２の速度を演算する演算部を備える。また速度制御装置８は、演算部で演算された速度を用いて列車１００の位置を演算する位置演算部を備える。
2017145246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
速度発電機を用いて列車の速度を制御する速度制御装置であって、
前記速度発電機から出力され前記列車の車輪の回転数に対応した交流電圧信号から変換されるパルスカウント信号を検知できないときには、マスターコントローラから出力されるノッチ情報と、路線データを管理する路線データベースの情報と、車両特性データを管理する車両特性データベースの情報とを用いて第１の速度を演算し、前記パルスカウント信号を検知できるときには、前記パルスカウント信号を用いて第２の速度を演算する演算部を備えたことを特徴とする速度制御装置。
【請求項２】
前記演算部は、
前記第１の速度および前記第２の速度を演算する速度演算部と、
前記第２の速度が一定速度を超えるときには前記一定速度を選択し、前記第２の速度が一定速度未満のときには前記第２の速度を選択する速度選択部と、
前記速度選択部で選択された速度を用いて前記列車の位置を演算する位置演算部と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の速度制御装置。
【請求項３】
前記演算部は、
前記第１の速度および前記第２の速度を演算する速度演算部と、
前記第１の速度が一定速度以下であるときに前記パルスカウント信号を検知できる場合には、前記パルスカウント信号を検知するまでの時間を用いて列車の位置を補正する位置補正部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の速度制御装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の速度制御装置で演算された前記位置を表示することを特徴とする無線列車制御システム。
【請求項５】
速度発電機を用いて列車速度を制御する速度制御装置に適用される速度制御方法であって、
前記速度発電機から出力され列車の車輪の回転数に対応した交流電圧信号から変換されるパルスカウント信号を検知したか否かを判断する信号検知ステップと、
前記信号検知ステップで前記パルスカウント信号を検知できないときには、マスターコントローラから出力されるノッチ情報と、路線データを管理する路線データベースの情報と、車両特性データを管理する車両特性データベースの情報とを用いて速度を演算する速度演算ステップと、
前記速度演算ステップで演算された速度を用いて前記列車の位置を演算する位置演算ステップとを含むことを特徴とする速度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、速度発電機を用いて列車速度を制御する速度制御装置、無線列車制御システムおよび速度制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の速度制御装置は、速度発電機から出力される交流電圧をパルス信号に変換し、パルス信号のパルス数をカウントして車輪の回転速度を算出する。特許文献１に示される従来技術は、速度発電機を用いて列車速度の誤差の低減を図るため、速度発電機と速度発電機から送られるパルスをカウントするサンプリング回路とを備え、サンプリング回路がパルスの立ち上がりエッジ数および立ち下がりエッジ数をサンプリング時間毎にカウントし、カウントしたサンプリング時間毎のパルス数に基づいて列車の速度を求めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−５８０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
列車に搭載される速度発電機は列車速度が低速域の一定速度よりも低下した場合、発電電圧が低下するため、交流電圧からパルス信号への変換が困難になる。このように低速域ではパルス信号の検出が困難になるため、特許文献１に代表される従来技術では、速度発電機を用いるだけでは低速域における列車速度の演算が困難であり、列車位置の演算精度が低下する。低速域における列車速度の演算精度を向上させるためには、低速域においてもパルス信号を発生するパルス発生回路を用いればよいが、単純な構造の速度発電機に比べてコストの増加を招き、信頼性の低下を招くため、一般的にはこのようなパルス発生回路は用いられていないのが現状である。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、低速域でも速度発電機を用いて列車速度を演算できる速度制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の速度制御装置は、速度発電機を用いて列車の速度を制御する速度制御装置であって、前記速度発電機から出力される交流電圧信号を用いて前記列車の車輪の回転数に対応したパルスカウント信号を検知できないときには、マスターコントローラから出力されるノッチ情報と、路線データを管理する路線データベースの情報と、車両特性データを管理する車両特性データベースの情報とを用いて第１の速度を演算し、前記パルスカウント信号を検知できるときには、前記パルスカウント信号を用いて第２の速度を演算する演算部を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、低速域でも速度発電機を用いて列車速度を演算できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る速度制御装置を搭載した列車を示す図
【図２】本発明の実施の形態１に係る速度制御装置の構成図
【図３】列車の速度を演算する際に用いられる力行性能曲線を示す図
【図４】実施の形態１に係る速度制御装置の動作を説明するフローチャート
【図５】本発明の実施の形態２に係る速度制御装置が有する演算部の構成図
【図６】実施の形態２に係る速度制御装置の動作を説明するフローチャート
【図７】実施の形態２に係る演算部における速度選択動作を説明するための図
【図８】本発明の実施の形態３に係る速度制御装置が有する演算部の構成図
【図９】実施の形態３に係る速度制御装置の動作を説明するフローチャート
【図１０】実施の形態３に係る演算部における位置補正動作を説明するための図
【図１１】本発明の実施の形態１から３に係る速度制御装置のハードウェア構成図
【図１２】本発明の実施の形態４に係る無線列車制御システムの構成図
【図１３】図１２に示される無線列車制御システムで用いられる列車搭載機器の構成図
【図１４】本発明の実施の形態４に係る無線列車制御システムで伝送される情報を示すタイミングチャート
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態に係る速度制御装置、無線列車制御システムおよび速度制御方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る速度制御装置を搭載した列車を示す図である。列車１００にはレール１１の上を走行するための車輪１０が設けられており、車輪１０は図示しない主電動機により回転駆動される。
【００１１】
車輪１０の車軸には速度発電機１が設けられ、速度発電機１は、車軸の１回転当たり、すなわち車輪１０の１回転当たり１周期の正弦波電圧を発生する。具体的には、車軸の回転に伴い速度発電機１に内蔵されるロータが回転し、ロータの外周面に形成された歯部が磁極片を通過することにより、磁極片に巻回されたコイルにおいて周期的に変化する交流電圧が発生する。交流電圧は車輪１０の回転数に対応した交流電圧信号１ａとして出力される。
【００１２】
列車１００には、列車速度を制御するための速度制御装置８とマスターコントローラ４とが設けられている。速度制御装置８は、信号変換部２、パルスカウント部３、演算部７、路線データベース５および車両特性データベース６を備える。速度制御装置８は、これらの機能以外にも列車速度制御機能を備えてもよく、列車速度制御機能一例としては、列車の位置および速度を速度制御パターンと比較して列車１００の速度を制御する保安装置を例示できる。
【００１３】
信号変換部２は、速度発電機１から出力された交流電圧信号を矩形波のパルス信号２ａに変換して出力する。
【００１４】
パルスカウント部３は、単位時間当たりに発生するパルス信号２ａの数をカウントしてパルスカウント信号３ａを出力する。すなわちパルスカウント部３は、車輪１０の回転数に対応した数のパルスカウント信号３ａを出力する。パルスカウント部３では、パルス信号２ａの立ち上がりから立ち下がりまでの区間を１パルスとしてパルス信号２ａの数がカウントされる。
【００１５】
マスターコントローラ４は、列車１００の図示しない運転台に設置され、力行ノッチおよびブレーキノッチを決定してノッチ情報４ａとして出力する。マスターコントローラ４はノッチ情報４ａ以外にも列車１００の進行方向を示す情報といった運転に必要な制御情報を出力する。
【００１６】
路線データベース５には、路線のキロ程に対応した勾配および曲線半径といった線形情報が路線データ５ａとして登録されている。
【００１７】
車両特性データベース６には、列車１００の各車両の重量と、ノッチ速度に対応した引張力と、ノッチ速度に対応したブレーキ力とが車両特性データ６ａとして登録されている。
【００１８】
演算部７は、パルスカウント信号３ａ、ノッチ情報４ａ、路線データ５ａおよび車両特性データ６ａを用いて、一定周期毎に第１の速度Ｖｃ１および第２の速度Ｖｃ２を演算する。演算部７は、演算した第１の速度Ｖｃ１および第２の速度Ｖｃ２を速度情報Ｖｎとして保持すると共に、速度情報Ｖｎを用いる制御要素に対して出力する。
【００１９】
図２は本発明の実施の形態１に係る速度制御装置の構成図である。図２に示す演算部７は、パルス検知部７１、速度演算部７２および位置演算部７３を備える。
【００２０】
パルス検知部７１は、パルスカウント信号３ａを検知できるか否かを判定する。
【００２１】
パルス検知部７１がパルスカウント信号３ａを検知できないとき、速度演算部７２は、ノッチ情報４ａと、路線データ５ａと、車両特性データ６ａと、１つ前の演算周期で演算された第１の速度Ｖｃ１の前回値とを用いて、新たな第１の速度Ｖｃ１を演算する。
【００２２】
パルス検知部７１がパルスカウント信号３ａを検知できたとき、速度演算部７２は、パルスカウント信号３ａのカウント数に基づいて第２の速度Ｖｃ２を演算する。
【００２３】
位置演算部７３は、下記（１）式により、速度演算部７２で演算された現在の第１の速度Ｖｃ１または現在の第２の速度Ｖｃ２を用いて、現在時刻からΔｔ後における列車１００の先頭車両の位置Ｐを演算する。
Δｔ秒後の位置Ｐ＝現在位置Ｐ＋Δｔ×現在速度・・・（１）
【００２４】
次に速度制御装置８の動作を説明する。以下では図３を用いて速度演算部７２および位置演算部７３における演算動作を説明した上で、図４を用いて速度制御装置８の動作を説明する。
【００２５】
図３は列車の速度を演算する際に用いられる力行性能曲線を示す図である。縦軸は列車１００に搭載されるモータの１台当たりの引張力を表す。横軸は列車の速度を表す。図３には一例として４つの力行ノッチ１Ｎ，２Ｎ，３Ｎ，４Ｎのそれぞれに対応した力行性能曲線が示される。各力行性能曲線は、力行ノッチに対応した引張力と列車速度との関係を示すものであり引張力曲線とも呼ばれる。複数の力行性能曲線情報は予め演算部７に設定されており、演算部７の速度演算部７２は、ノッチ情報４ａを随時取り込み、力行ノッチに対応した力行性能曲線を選択する。
【００２６】
パルスカウント信号３ａが検知されない、演算部７は、選択した力行性能曲線と現在速度とを用いて現時点での引張力および加速度を計算し、Δｔ秒後の速度を求めることにより、第１の速度Ｖｃ１を演算する。パルスカウント信号３ａが検知されるとき、演算部７は、選択した力行性能曲線に従い列車を加速させる第２の速度Ｖｃ２を演算する。
【００２７】
ブレーキも同様に複数のブレーキノッチのそれぞれに対応したブレーキ性能曲線が演算部７に設定されており、演算部７の速度演算部７２は、ノッチ情報４ａを随時取り込み、ブレーキノッチに対応したブレーキ性能曲線を選択する。
【００２８】
パルスカウント信号３ａが検知されない、演算部７は、選択したブレーキ性能曲線と現在速度とを用いて現時点での減速度を計算し、Δｔ秒後の速度を求めることにより、第１の速度Ｖｃ１を演算する。パルスカウント信号３ａが検知されるとき、演算部７は、選択したブレーキ性能曲線に従い列車を減速させる第２の速度Ｖｃ２を演算する。
【００２９】
図４は実施の形態１に係る速度制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【００３０】
列車１００が一定速度ＶＬ以上の速度で走行する場合、速度制御装置８では、交流電圧信号１ａがパルス信号２ａに変換され、パルスカウント信号３ａが出力される。ところが列車１００が一定速度ＶＬよりも低い速度で走行する場合、速度制御装置８では、速度発電機１の発電電圧が低下するためパルス信号２ａの変換ができず、パルスカウント信号３ａが出力されなくなる。一定速度ＶＬは５ｋｍ／ｈと仮定する。
【００３１】
列車１００において転動防止ブレーキが解除されたとき、演算部７は図３に示す処理を開始する。信号検知ステップであるＳ１において、列車１００が一定速度ＶＬ未満の速度で走行することでパルスカウント信号３ａが検知されない場合（Ｓ１，Ｎｏ）、速度演算部７２は、速度演算ステップであるＳ２において、前周期の列車位置Ｐｎ−１と、前周期の速度Ｖｎ−１と、前周期のノッチ位置Ｍｎ−１と、路線の勾配と、路線の曲線半径と、各車両の重量と、ノッチに対応した引張力と、ノッチに対応したブレーキ力とを用いて、第１の速度Ｖｃ１を演算する（Ｓ２）。
【００３２】
列車１００が一定速度ＶＬ以上の速度で走行することによりパルスカウント信号３ａが検知された場合（Ｓ１，Ｙｅｓ）、速度演算部７２は、パルスカウント信号３ａのカウント数に車輪１０の直径を含む係数を乗じて、第２の速度Ｖｃ２を演算する（Ｓ３）。
【００３３】
Ｓ２およびＳ３で演算された第１の速度Ｖｃ１および第２の速度Ｖｃ２は、今周期に演算した速度情報Ｖｎとして保持されると共に、速度情報Ｖｎを用いる制御要素に対して出力される。位置演算部７３は、位置演算ステップであるＳ４において、Ｓ２およびＳ３で演算された速度を用いて列車１００の先頭車両の位置Ｐを演算して出力する（Ｓ４）。
【００３４】
このように実施の形態１の速度制御装置８は、低速走行時に速度発電機１の発電電圧が低下した場合でもノッチ情報４ａ、路線データ５ａおよび車両特性データ６ａを用いて最新の速度を演算して列車１００の位置Ｐを推定することができる。そのため速度発電機１の発電電圧が低下する低速域の列車速度を検出するために速度発電機１以外の新たなセンサを追加しなくても高い精度で速度を演算でき、コストの増加を抑制できると共に、信頼性の低下を抑制できる。
【００３５】
さらに実施の形態１の速度制御装置８を備える列車１００が無線通信により地上装置に位置Ｐを送信する場合には、先行列車と後続列車との走行間隔を精度良く制御することができ、フェールセーフ性と効率的な運行との双方をコスト面で有利な構成で実現することができる。
【００３６】
実施の形態２．
図５は本発明の実施の形態２に係る速度制御装置が有する演算部の構成図である。実施の形態２の演算部７−２は、パルス検知部７１、速度演算部７２および位置演算部７３に加えて、速度選択部７４を備える。また実施の形態２の位置演算部７３は速度選択部７４で選択された速度を用いて位置Ｐを演算する。
【００３７】
図６および図７を用いて実施の形態２の速度制御装置８の動作を説明する。
【００３８】
図６は実施の形態２に係る速度制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【００３９】
パルスカウント信号３ａが検知されない場合（Ｓ１１，Ｎｏ）、速度演算部７２は、前周期の列車位置Ｐｎ−１と、前周期の速度Ｖｎ−１と、前周期のノッチ位置Ｍｎ−１と、路線の勾配と、路線の曲線半径と、各車両の重量と、ノッチに対応した引張力と、ノッチに対応したブレーキ力とを用いて第１の速度Ｖｃ１を演算する（Ｓ１２）。
【００４０】
速度選択部７４は、第１の速度Ｖｃ１と一定速度ＶＬを比較し、第１の速度Ｖｃ１が一定速度ＶＬよりも大きい場合（Ｓ１３，Ｙｅｓ）、第１の速度Ｖｃ１および一定速度ＶＬの内、一定速度ＶＬを、位置Ｐの演算用の速度Ｖとして選択する（Ｓ１４）。
【００４１】
第１の速度Ｖｃ１が一定速度ＶＬ未満である場合（Ｓ１３，Ｎｏ）、速度選択部７４は、第１の速度Ｖｃ１および一定速度ＶＬの内、第１の速度Ｖｃ１を、位置Ｐの演算用の速度Ｖとして選択する（Ｓ１５）。
【００４２】
Ｓ１１においてパルスカウント信号３ａが検知された場合（Ｓ１１，Ｙｅｓ）、速度演算部７２は、パルスカウント信号３ａのカウント数に車輪１０の直径を含む係数を乗じて、第２の速度Ｖｃ２を演算する（Ｓ１６）。
【００４３】
Ｓ１４、Ｓ１５またはＳ１６で演算された速度は今周期に演算した速度情報Ｖｎとして保持されると共に、速度情報Ｖｎを用いる制御要素に対して出力される。位置演算部７３は、Ｓ１４、Ｓ１５またはＳ１６で演算された速度を用いて列車１００の先頭車両の位置Ｐを演算する（Ｓ１７）。
【００４４】
図７は実施の形態２に係る演算部における速度選択動作を説明するための図である。（Ａ）速度発電機１を搭載した列車１００において転動防止ブレーキが解除されたとき、演算部７−２は図６に示す処理を開始し、（Ｂ）第１の速度Ｖｃ１の演算および位置Ｐの演算を行う。
【００４５】
（Ｃ）第１の速度Ｖｃ１が一定速度ＶＬを超えたがパルスカウント信号３ａを検知できない場合、交流電圧信号１ａを用いて列車１００の実速度を演算することができない。（Ｄ）そのため演算部７−２では、パルスカウント信号３ａが検知されるまで一定速度ＶＬを用いて位置Ｐが演算される。すなわち先行列車との衝突を回避するため、パルスカウント信号３ａを検知できないときに想定される最も高い速度である一定速度ＶＬを用いて位置Ｐが演算される。
【００４６】
（Ｅ）パルスカウント信号３ａが検知された場合、演算部７−２では第２の速度Ｖｃ２を用いて列車１００の位置Ｐが演算される。
【００４７】
実施の形態２の速度制御装置８によれば、速度制御装置８を搭載した列車１００の前に先行列車が存在する場合でも、パルスカウント信号３ａを検知できないときに想定される最も高い速度で位置Ｐを制御できる。そのため実施の形態１に比べて、先行列車と後続列車との間隔をより精度良く制御できフェールセーフ性を高めることができる。
【００４８】
実施の形態３．
図８は本発明の実施の形態３に係る速度制御装置が有する演算部の構成図である。実施の形態３の演算部７−３は、パルス検知部７１、速度演算部７２および位置演算部７３に加えて、位置補正部７６を備える。
【００４９】
図９および図１０を用いて実施の形態３の速度制御装置８の動作を説明する。
【００５０】
図９は実施の形態３に係る速度制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【００５１】
パルスカウント信号３ａが検知されない場合（Ｓ２１，Ｎｏ）、速度演算部７２は、前周期の列車位置Ｐｎ−１と、前周期の速度Ｖｎ−１と、前周期のノッチ位置Ｍｎ−１と、路線の勾配と、路線の曲線半径と、各車両の重量と、ノッチに対応した引張力と、ノッチに対応したブレーキ力とを用いて第１の速度Ｖｃ１を演算する（Ｓ２２）。
【００５２】
位置補正部７６は、第１の速度Ｖｃ１と一定速度ＶＬを比較し、第１の速度Ｖｃ１が一定速度ＶＬを超えるまで比較動作を繰り返し（Ｓ２３，Ｎｏ）、第１の速度Ｖｃ１が一定速度ＶＬ以下の場合（Ｓ２３，Ｙｅｓ）、再びパルスカウント信号３ａが検知されたか否かを判定する。
【００５３】
パルスカウント信号３ａが検知された場合（Ｓ２４，Ｙｅｓ）、位置補正部７６は、転動防止ブレーキが解除されてからパルスカウント信号３ａを検知するまでの時間を用いて列車の位置を補正して、補正後の位置Ｐ２を演算する（Ｓ２６）。
【００５４】
具体的には、位置補正部７６は、下記（２）式により現在速度ＶＭである第１の速度Ｖｃ１を用いて現在時刻からΔｔ後における列車１００の先頭車両の位置Ｐを演算する。次に位置補正部７６は下記（３）式により補正量Ｌを演算する。さらに位置補正部７６は、下記（４）式によりΔｔ秒後の位置Ｐから補正量Ｌを差し引いた位置Ｐ２を演算する。すなわち位置補正部７６は列車１００の先頭車両の位置Ｐを、列車１００の進行方向の逆側に一定距離ずらすように調整する。
Δｔ秒後の位置Ｐ＝現在位置Ｐ＋Δｔ×現在速度ＶＭ・・・（２）
補正量Ｌ＝Δｔ×（ＶＬ−ＶＭ）／２・・・（３）
位置Ｐ２＝Δｔ秒後の位置Ｐ−補正量Ｌ・・・（４）
【００５５】
Ｓ２１においてパルスカウント信号３ａが検知された場合（Ｓ２１，Ｙｅｓ）、速度演算部７２は、パルスカウント信号３ａのカウント数に車輪１０の直径を含む係数を乗じて、第２の速度Ｖｃ２を演算する（Ｓ２５）。
【００５６】
Ｓ２４においてパルスカウント信号３ａが検知されない場合（Ｓ２４，Ｎｏ）、位置演算部７３は、Ｓ２２で演算された速度を用いて列車１００の先頭車両の位置Ｐを演算して出力する。また位置演算部７３はＳ２５で演算された速度を用いて位置Ｐを演算して出力する（Ｓ２７）。
【００５７】
図１０は実施の形態３に係る演算部における位置補正動作を説明するための図である。（Ａ）速度発電機１を搭載した列車１００において転動防止ブレーキが解除されたとき、演算部７−３は図９に示す処理を開始し、（Ｂ）第１の速度Ｖｃ１の演算および位置Ｐの演算を行う。
【００５８】
（Ｃ）演算された現在速度ＶＭである第１の速度Ｖｃ１が一定速度ＶＬを超えていない状態でパルスカウント信号３ａが検知された場合、パルスカウント信号３ａが検知されたときに推定された第１の速度Ｖｃ１は、実際の列車速度よりも高い可能性がある。（Ｄ）そこで位置演算部７３は、上記の（２）式から（４）式により、Δｔ秒後の位置Ｐを補正量Ｌで補正した位置Ｐ２を演算する。これにより第１の速度Ｖｃ１が一定速度ＶＬ以下のときの列車１００の位置は、図１０に示すように列車１００の進行方向の逆側に一定距離ずらすように調整される。
【００５９】
（Ｅ）第１の速度Ｖｃ１が一定速度ＶＬを超えてパルスカウント信号３ａが検知された場合、演算部７−３では第２の速度Ｖｃ２が演算され、第２の速度Ｖｃ２を用いて列車１００の位置Ｐが演算される。
【００６０】
実施の形態３の速度制御装置８によれば、速度制御装置８に設定された一定速度ＶＬの値と、パルスカウント信号３ａが検知されるタイミングにおける列車１００の実速度との間に誤差がある場合でも、列車１００の位置Ｐを補正できるため、実施の形態１に比べて先行列車と後続列車との走行間隔をより精度良く制御でき、フェールセーフ性を高めることができる。
【００６１】
図１１は本発明の実施の形態１から３に係る速度制御装置のハードウェア構成図である。
【００６２】
各実施の形態の速度制御装置８は、入出力部８１、記憶部８２およびプロセッサ８３を含み、入出力部８１、記憶部８２およびプロセッサ８３はデータバス８４で相互に接続されている。
【００６３】
入出力部８１は、外部機器から送信される情報を記憶部８２に記憶させると共に、プロセッサ８３が外部機器との間で情報を送受信するためのインターフェース回路である。各実施の形態では、交流電圧信号１ａおよびノッチ情報４ａが入出力部８１に入力され、第１の速度Ｖｃ１、第２の速度Ｖｃ２および位置Ｐに関する速度位置情報が入出力部８１を介して速度制御装置８の外部機器に対して出力される。速度位置情報の送信先の例としては、列車１００に搭載される保安装置、列車１００に搭載される列車情報管理装置、および地上側に設置された地上制御装置である。
【００６４】
記憶部８２の種類としては、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、またはＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）を例示できる。記憶部８２は、プロセッサ８３用プログラムを記憶する。また記憶部８２は、路線データ５ａおよび車両特性データ６ａを記憶する。また記憶部８２は、入出力部８１を介して入力された交流電圧信号１ａおよびノッチ情報４ａを一時的に記憶する。さらに記憶部８２は、第１の速度Ｖｃ１、第２の速度Ｖｃ２および位置Ｐを一時的に記憶する。
【００６５】
プロセッサ８３はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）またはＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）といった回路である。プロセッサ８３は信号変換部２、パルスカウント部３および演算部７，７−２，７−３を有する。記憶部８２に格納されたプログラムをプロセッサ８３が実行することにより、信号変換部２、パルスカウント部３および演算部７，７−２，７−３が実現される。
【００６６】
実施の形態４．
図１２は本発明の実施の形態４に係る無線列車制御システムの構成図である。実施の形態４では実施の形態１から３に係る速度制御装置８で演算された列車１００の速度および位置を用いたシステムを説明する。
【００６７】
図１２に示される無線列車制御システム２００は、ネットワーク２０２を介して接続された複数の地上制御装置Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１と、ネットワーク２０３を介して各地上制御装置Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１に接続された複数の無線基地局ａ〜ｈと、ネットワーク２０３を介して各地上制御装置Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１とを有して構成されている。
【００６８】
無線列車制御システム２００は、路線９上を複数の制御領域である拠点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分割し、各拠点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに地上制御装置Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１を設け、各地上制御装置Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１が各拠点における列車１００を管理するように構成されている。地上制御装置Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１はネットワーク２０２を介して、列車制御に必要な情報を他の地上制御装置Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１との間で送受信する。
【００６９】
図１２に示される無線列車制御システム２００では、４つの地上制御装置Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１が用いられ、地上制御装置Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１に２つの無線基地局が接続されているが、地上制御装置および無線基地局の数はこれに限定されるものではない。
【００７０】
図１３は図１２に示される無線列車制御システムで用いられる列車搭載機器の構成図である。図１３では無線基地局ｃと通信中の列車１００が示される。
【００７１】
列車１００の一方の先頭車両２２には速度制御装置８、車上無線装置２０および列車情報管理装置５０が搭載される。列車１００の他方の先頭車両２３には車上無線装置２１および列車情報管理装置５１が搭載される。
【００７２】
図１３では車両搭載機器の一例が示されているが、実際の列車１００にはこれらの機器以外にも速度発電機、ブレーキ制御装置、車上子といった機器が搭載されていることは言うまでもない。
【００７３】
速度制御装置８は先頭車両２２内の伝送路で車上無線装置２０および列車情報管理装置５０に接続され、車上無線装置２１および列車情報管理装置５１は先頭車両２３内の伝送路で接続される。
【００７４】
列車１００と無線基地局ｃとの間では、無線基地局ｃから列車１００に向けて情報２５が送信され、列車１００から無線基地局ｃに向けて情報２６が送信される。情報２５は地上側から車上側に送信される情報であり、情報２６車上側から地上側に送信される情報である。
【００７５】
図１４は本発明の実施の形態４に係る無線列車制御システムで伝送される情報を示すタイミングチャートである。
【００７６】
（１）列車１００に搭載された速度制御装置８で演算された位置情報は車上無線装置２０に伝送され、位置情報を受信した車上無線装置２０は位置情報を特定の伝送フレームにセットする。伝送フレームには位置情報の他にも各列車を識別する列車ＩＤもセットされる。伝送フレームは情報２６として、当該列車１００を管理する地上制御装置の拠点内の無線基地局に送信される。
【００７７】
（２）情報２６を受信した無線基地局は位置情報を抽出し、抽出された位置情報は当該無線基地局を管理する地上制御装置に送信される。
【００７８】
（３）位置情報を受信した地上制御装置は、自装置の拠点内を走行する列車の位置を検知すると共に、他の地上制御装置との間で位置情報の授受を行い、位置情報に基づいて後続列車に対する停止限界位置情報を生成する。生成された停止限界位置情報は無線基地局に送信される。
【００７９】
なお各地上制御装置では、拠点内に在線する列車がどの拠点に在線しているかを示す在線管理情報が作成され、この情報が運行管理システム等の上位の管理システムへ送信される。上位の管理システムでは、各地上制御装置から送信された在線管理情報に基づいてシステム内の全列車の位置が把握される。
【００８０】
（４）停止限界位置情報を受信した無線基地局は、停止限界位置情報を伝送フレームにセットする。伝送フレームには、停止限界位置情報の他にも無線基地局を識別する基地局ＩＤがセットされる。伝送フレームは情報２５として後続列車に搭載される車上無線装置２０，２１に受信される。
【００８１】
情報２５を受信した車上無線装置２０，２１は情報２５に含まれる停止限界位置情報を抽出して速度制御装置８へ送信する。速度制御装置８では、停止限界位置情報に基づいて速度照査パターンが生成され、生成された速度照査パターンは速度情報と比較され、速度情報が速度照査パターンを超過したとき、速度制御装置８ではブレーキ指令が生成され、ブレーキ指令は図示しないブレーキ制御装置に出力される。
【００８２】
このように構成された無線列車制御システム２００によれば、従来の軌道回路を用いることなく列車の速度制御を行うことができ、コストダウンと安全性の向上を図ることができるだけでなく、適切な列車間隔制御を行うことにより、輸送効率を向上させることができる。
【００８３】
また無線列車制御システム２００は実施の形態１から３の速度制御装置８を用いるため、低速域における列車１００の速度制御をコストの増加を抑えながら精度良く行うことができる。
【００８４】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１  速度発電機、１ａ  交流電圧信号、２  信号変換部、２ａ  パルス信号、３  パルスカウント部、３ａ  パルスカウント信号、４  マスターコントローラ、４ａ  ノッチ情報、５  路線データベース、５ａ  路線データ、６  車両特性データベース、６ａ  車両特性データ、７，７−２，７−３  演算部、８  速度制御装置、９  路線、１０  車輪、１１  レール、２０，２１  車上無線装置、２５，２６  情報、５０，５１  列車情報管理装置、７１  パルス検知部、７２  速度演算部、７３  位置演算部、７４  速度選択部、７６  位置補正部、８１  入出力部、８２  記憶部、８３  プロセッサ、８４  データバス、１００  列車、２００  無線列車制御システム、２０２，２０３  ネットワーク。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年4月3日(2018.4.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
速度発電機を用いて列車の速度を制御する速度制御装置であって、
前記速度発電機から出力され前記列車の車輪の回転数に対応した交流電圧信号から変換されるパルスカウント信号を検知できないときには、マスターコントローラから出力されるノッチ情報と、路線データを管理する路線データベースの情報と、車両特性データを管理する車両特性データベースの情報とを用いて第１の速度を演算し、前記パルスカウント信号を検知できるときには、前記パルスカウント信号を用いて第２の速度を演算する演算部と、
を備え、
前記演算部は、
前記パルスカウント信号を検知できないときに演算した前記第１の速度が一定速度を超えていない状態で、前記パルスカウント信号を検知した場合、転動防止ブレーキが解除されてから前記パルスカウント信号を検知するまでの時間を用いて列車の位置を補正する位置補正部を備えたことを特徴とする速度制御装置。
【請求項２】
前記位置補正部は、前記第１の速度を用いて算出される、現在時刻からΔｔ秒後の位置から、一定量差し引く補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の速度制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の速度制御装置で演算された前記位置を表示することを特徴とする無線列車制御システム。
【請求項４】
速度発電機を用いて列車速度を制御する速度制御装置に適用される速度制御方法であって、
前記速度発電機から出力され列車の車輪の回転数に対応した交流電圧信号から変換されるパルスカウント信号を検知したか否かを判断する信号検知ステップと、
前記信号検知ステップで前記パルスカウント信号を検知できないときには、マスターコントローラから出力されるノッチ情報と、路線データを管理する路線データベースの情報と、車両特性データを管理する車両特性データベースの情報とを用いて速度を演算する速度演算ステップと、
前記パルスカウント信号を検知できないときに前記速度演算ステップで演算された速度が一定速度を超えていない状態で、前記パルスカウント信号を検知した場合、転動防止ブレーキが解除されてから前記パルスカウント信号を検知するまでの時間を用いて列車の位置を補正する位置補正ステップとを含むことを特徴とする速度制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の速度制御装置は、速度発電機を用いて列車の速度を制御する速度制御装置であって、前記速度発電機から出力される交流電圧信号を用いて前記列車の車輪の回転数に対応したパルスカウント信号を検知できないときには、マスターコントローラから出力されるノッチ情報と、路線データを管理する路線データベースの情報と、車両特性データを管理する車両特性データベースの情報とを用いて第１の速度を演算し、前記パルスカウント信号を検知できるときには、前記パルスカウント信号を用いて第２の速度を演算する演算部と、を備える。前記演算部は、前記パルスカウント信号を検知できないときに演算した前記第１の速度が一定速度を超えていない状態で、前記パルスカウント信号を検知した場合、転動防止ブレーキが解除されてから前記パルスカウント信号を検知するまでの時間を用いて列車の位置を補正する位置補正部を備えたことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
列車１００において転動防止ブレーキが解除されたとき、演算部７は図４に示す処理を開始する。信号検知ステップであるＳ１において、列車１００が一定速度ＶＬ未満の速度で走行することでパルスカウント信号３ａが検知されない場合（Ｓ１，Ｎｏ）、速度演算部７２は、速度演算ステップであるＳ２において、前周期の列車位置Ｐｎ−１と、前周期の速度Ｖｎ−１と、前周期のノッチ位置Ｍｎ−１と、路線の勾配と、路線の曲線半径と、各車両の重量と、ノッチに対応した引張力と、ノッチに対応したブレーキ力とを用いて、第１の速度Ｖｃ１を演算する（Ｓ２）。
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月2日(2018.7.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
速度発電機を用いて列車の速度を制御する速度制御装置であって、
前記速度発電機から出力され前記列車の車輪の回転数に対応した交流電圧信号から変換されるパルスカウント信号を検知できないときには、マスターコントローラから出力されるノッチ情報と、路線データを管理する路線データベースの情報と、車両特性データを管理する車両特性データベースの情報とを用いて第１の速度を演算し、前記パルスカウント信号を検知できるときには、前記パルスカウント信号を用いて第２の速度を演算する演算部と、
を備え、
前記演算部は、
前記パルスカウント信号を検知できないときに演算した前記第１の速度が一定速度を超えていない状態で、前記パルスカウント信号を検知した場合、列車の位置を補正する位置補正部を備え、
前記位置補正部は、前記第１の速度を用いて算出される、現在時刻からΔｔ秒後の位置から、一定量差し引く補正を行い、
前記一定量は、Δｔ×（ＶＬ−ＶＭ）／２により演算され、
前記ＶＬは前記一定速度であり、
前記ＶＭは前記第１の速度であることを特徴とする速度制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の速度制御装置で演算された前記位置を表示することを特徴とする無線列車制御システム。
【請求項３】
速度発電機を用いて列車速度を制御する速度制御装置に適用される速度制御方法であって、
前記速度発電機から出力され列車の車輪の回転数に対応した交流電圧信号から変換されるパルスカウント信号を検知したか否かを判断する信号検知ステップと、
前記信号検知ステップで前記パルスカウント信号を検知できないときには、マスターコントローラから出力されるノッチ情報と、路線データを管理する路線データベースの情報と、車両特性データを管理する車両特性データベースの情報とを用いて速度を演算する速度演算ステップと、
前記パルスカウント信号を検知できないときに前記速度演算ステップで演算された速度が一定速度を超えていない状態で、前記パルスカウント信号を検知した場合、列車の位置を補正する位置補正ステップとを含み、
前記位置補正ステップでは、
前記速度を用いて算出される、現在時刻からΔｔ秒後の位置から、一定量差し引く補正が行なわれ、
前記一定量は、Δｔ×（ＶＬ−ＶＭ）／２により演算され、
前記ＶＬは前記一定速度であり、
前記ＶＭは前記速度であることを特徴とする速度制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の速度制御装置は、速度発電機を用いて列車の速度を制御する速度制御装置であって、前記速度発電機から出力される交流電圧信号を用いて前記列車の車輪の回転数に対応したパルスカウント信号を検知できないときには、マスターコントローラから出力されるノッチ情報と、路線データを管理する路線データベースの情報と、車両特性データを管理する車両特性データベースの情報とを用いて第１の速度を演算し、前記パルスカウント信号を検知できるときには、前記パルスカウント信号を用いて第２の速度を演算する演算部と、を備える。前記演算部は、前記パルスカウント信号を検知できないときに演算した前記第１の速度が一定速度を超えていない状態で、前記パルスカウント信号を検知した場合、列車の位置を補正する位置補正部を備え、前記位置補正部は、前記第１の速度を用いて算出される、現在時刻からΔｔ秒後の位置から、一定量差し引く補正を行い、前記一定量は、Δｔ×（ＶＬ−ＶＭ）／２により演算され、前記ＶＬは前記一定速度であり、前記ＶＭは前記第１の速度であることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
パルスカウント信号３ａが検知された場合（Ｓ２４，Ｙｅｓ）、位置補正部７６は、列車の位置を補正して、補正後の位置Ｐ２を演算する（Ｓ２６）。
【国際調査報告】
2017145246.tif 000017
2017145246.tif 000018
2017145246.tif 000019
2017145246.tif 000020