(57)【要約】【課題】  列車長に関わらず正確な列車分離の検知を瞬時に与え得る列車分離検知システム及びその方法を提供すること。【解決手段】  先頭車から後尾車までの複数の車両を連ねた列車の列車分離を検知するシステム及び方法である。前後に異なる車両のそれぞれにおいて軌道に沿った進行方向の加速度ａ１及びａ２を計測し、加速度ａ１から加速度ａ２を減じた加速度差ｂを連続的に測定しこれが所定の閾値よりも大きくなったときに列車分離と判断することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先頭車から後尾車までの複数の車両を連ねた列車の列車分離を検知するシステムであって、
前後に異なる前記車両のそれぞれにおいて軌道に沿った進行方向の加速度ａ１及びａ２を計測し、前記加速度ａ１から前記加速度ａ２を減じた加速度差ｂを連続的に測定しこれが所定の閾値よりも大きくなったときに列車分離と判断することを特徴とする列車分離検知システム。
【請求項２】
前記先頭車及び前記後尾車のそれぞれに加速度計測手段を設けることを特徴とする請求項１記載の列車分離検知システム。
【請求項３】
前記加速度計測手段は前記車両の車軸に設けた速度発電機を含み、前記速度発電機の単位時間あたりのパルス数の変化から前記加速度ａ１及びａ２を計測することを特徴とする請求項２記載の列車分離検知システム。
【請求項４】
前記加速度計測手段は慣性センサであり、前記慣性センサの出力信号から前記加速度ａ１及びａ２を計測することを特徴とする請求項２記載の列車分離検知システム。
【請求項５】
前記先頭車の前記加速度計測手段は車軸に設けた速度発電機を含み、前記速度発電機の単位時間あたりのパルス数の変化から前記加速度ａ１を計測し、
前記後尾車の前記加速度計測手段は慣性センサであり、前記慣性センサの出力信号から前記加速度ａ２を計測することを特徴とする請求項２記載の列車分離検知システム。
【請求項６】
前記先頭車の前記加速度計測手段は車軸に設けた速度発電機を更に含み、
前記先頭車において、前記速度発電機の単位時間あたりのパルス数の変化から計測した論理加速度Ａ１と前記加速度ａ１との差が所定範囲内にあるときに前記加速度ａ１に前記論理加速度Ａ１を代入補正することを特徴とする請求項４記載の列車分離検知システム。
【請求項７】
前記後尾車は軌道上の位置を計測する位置計測手段を更に備え、
前記後尾車の計測位置に対応する勾配をあらかじめ得られている勾配情報データベースから取得して前記勾配による重力加速度の進行方向成分を前記慣性センサから得られる加速度から減じて前記加速度ａ２とすることを特徴とする請求項６記載の列車分離検知システム。
【請求項８】
前記後尾車の前記加速度計測手段は車軸に設けた第２の速度発電機を更に含み、
前記後尾車において、前記第２の速度発電機の単位時間あたりのパルス数の変化から計測した論理加速度Ａ２と前記加速度ａ２との差が所定範囲内にあるときに前記加速度ａ２に前記論理加速度Ａ２を代入補正することを特徴とする請求項６記載の列車分離検知システム。
【請求項９】
先頭車から後尾車までの複数の車両を連ねた列車の列車分離を検知する方法であって、
前後に異なる前記車両のそれぞれにおいて軌道に沿った進行方向の加速度ａ１及びａ２を計測し、前記加速度ａ１から前記加速度ａ２を減じた加速度差ｂを連続的に測定しこれが所定の閾値よりも大きくなったときに列車分離と判断することを特徴とする列車分離検知方法。
【請求項１０】
前記先頭車及び前記後尾車のそれぞれに加速度計測手段を設けることを特徴とする請求項９記載の列車分離検知方法。
【請求項１１】
前記加速度計測手段は前記車両の車軸に設けた速度発電機を含み、前記速度発電機の単位時間あたりのパルス数の変化から前記加速度ａ１及びａ２を計測することを特徴とする請求項１０記載の列車分離検知方法。
【請求項１２】
前記加速度計測手段は慣性センサであり、前記慣性センサの出力信号から前記加速度ａ１及びａ２を計測することを特徴とする請求項１０記載の列車分離検知方法。
【請求項１３】
前記先頭車の前記加速度計測手段は車軸に設けた速度発電機を含み、前記速度発電機の単位時間あたりのパルス数の変化から前記加速度ａ１を計測し、
前記後尾車の前記加速度計測手段は慣性センサであり、前記慣性センサの出力信号から前記加速度ａ２を計測することを特徴とする請求項１０記載の列車分離検知方法。
【請求項１４】
前記先頭車の前記加速度計測手段は車軸に設けた速度発電機を更に含み、
前記先頭車において、前記速度発電機の単位時間あたりのパルス数の変化から計測した論理加速度Ａ１と前記加速度ａ１との差が所定範囲内にあるときに前記加速度ａ１に前記論理加速度Ａ１を代入補正することを特徴とする請求項１２記載の列車分離検知方法。
【請求項１５】
前記後尾車は軌道上の位置を計測する位置計測手段を更に備え、
前記後尾車の計測位置に対応する勾配をあらかじめ得られている勾配情報データベースから取得して前記勾配による重力加速度の進行方向成分を前記慣性センサから得られる加速度から減じて前記加速度ａ２とすることを特徴とする特徴とする請求項１４記載の列車分離検知方法。
【請求項１６】
前記後尾車の前記加速度計測手段は車軸に設けた第２の速度発電機を更に含み、
前記後尾車において、前記第２の速度発電機の単位時間あたりのパルス数の変化から計測した論理加速度Ａ２と前記加速度ａ２との差が所定範囲内にあるときに前記加速度ａ２に前記論理加速度Ａ２を代入補正することを特徴とする請求項１４記載の列車分離検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の車両を連ねて先頭車及び後尾車を備える列車における該車両間での分離を検知するシステム及びその方法に関し、特に、列車長に関わらず正確な列車分離の検知を瞬時に与え得る列車分離検知システム及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軌道回路によらず車上装置による位置検知に基づいて列車の在線範囲管理を行うＣＢＴＣ（Communications Based Train Control）等のシステムにおいては、列車を一連の塊と捉えるトレイン・インテグリティ（Train Integrity）が重要とされる。その１つの要件として、複数の車両を連ねた列車における当該車両間での分離を検知する列車分離検知が求められる。
【０００３】
ところで、列車が分離した場合、引き通し線も切断されることからこれを検出すれば列車分離検知を可能であるとともに、ブレーキも自動的に作動して分離した車両は停止する。また、機関車によって牽引される貨車等からなる列車では、列車全体に作用する自動空気ブレーキ装置を具備し、列車全体に引き通されたブレーキ管内の空気圧力が低下すると、ブレーキ指令を各車両の制御弁に伝達しブレーキシリンダを動作させて非常ブレーキが作動する。
【０００４】
例えば、特許文献１では、上記したような自動空気ブレーキによる非常ブレーキシステムでは、列車分離の事実そのものを検知することまではできなかったため、非常ブレーキ時のブレーキ間圧力の変化が通常のブレーキ時とは異なることに基づいてこれを検知するシステムを開示している。ブレーキ管圧力の減圧変化率とともに、ブレーキ管圧力の目標値と検出値との圧力差に基づいて、列車分離が発生したか否かを検知するのである。
【０００５】
また、列車を構成する車両ごとの位置、特に、先頭車と後尾車の車両位置を連続的に検出できれば、この変化に基づいて列車分離を検知可能である。
【０００６】
例えば、特許文献２では、少なくとも列車の先頭車と後尾車のそれぞれに現在位置を検知する位置検知装置を設けた列車分離検知システムを開示している。先頭車と後尾車のそれぞれの位置検知装置が検知した列車の現在位置の差から列車長を求め、この列車長と設定列車長を比較照合する。この列車長と設定列車長を比較照合して不一致または許容範囲外にあり、かつ、この列車長が予め設定した位置認識誤差の範囲を超えたとき、列車分離として検知するとしている。
【０００７】
上記したように、先頭車と後尾車のそれぞれに位置検知装置を設けることで列車分離を検知でき得るが、軌道回路によらず車上装置による位置検知装置についてはいくつか提案がなされている。
【０００８】
例えば、非特許文献１では、慣性センサと速度発電機を併用した位置検知装置が開示されている。かかる併用によって、車輪の空転や滑走等の発生時の速度補正ができて、正確な位置検知が可能であるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−３１８６０２号公報
【特許文献２】特開平９−２９５５７７号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】「列車制御のための車上での高精度な位置検知手法の開発」、福田ら、鉄道総研報告  2012.4 Vol.69 No.4
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１で述べられているように、先頭車と後尾車の位置検知による列車分離の検知には設定列車長を必要とし、列車の編成毎に正しい設定列車長を確認して入力する必要がある。
【００１２】
本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、列車長に関わらず正確な列車分離の検知を瞬時に与え得る列車分離検知システム及びその方法の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
先頭車及び後尾車を備える列車の列車長を用いずに列車分離を検出するにあたり、列車長をキャンセルできるよう先頭車及び後尾車の位置を時間微分した速度や、さらには速度を時間微分した加速度での検知が考慮される。他方、列車分離の際には列車を分離させる運動を起こす力が車両に働いており、かかる運動の変化を検知するために加速度を測定することで瞬時の検知を可能とする。
【００１４】
すなわち、本発明による列車分離検知システムは、先頭車から後尾車までの複数の車両を連ねた列車の列車分離を検知するシステムであって、前後に異なる前記車両のそれぞれにおいて軌道に沿った進行方向の加速度ａ１及びａ２を計測し、前記加速度ａ１から前記加速度ａ２を減じた加速度差ｂを連続的に測定しこれが所定の閾値よりも大きくなったときに列車分離と判断することを特徴とする。
【００１５】
かかる発明によれば、加速度差ｂにより分離を判断することで、列車長に関わらず正確な列車分離の検知を瞬時に与え得る。
【００１６】
上記した発明において、前記先頭車及び前記後尾車のそれぞれに加速度計測手段を設けることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、列車のどの車両間で分離が生じてもこれを先頭車及び後尾車の加速度差ｂによって検出できる。
【００１７】
上記した発明において、前記加速度計測手段は前記車両の車軸に設けた速度発電機を含み、前記速度発電機の単位時間あたりのパルス数の変化から前記加速度ａ１及びａ２を計測することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、軌道の曲率や勾配によらず、正確に列車分離の検知を行い得る。
【００１８】
上記した発明において、前記加速度計測手段は慣性センサであり、前記慣性センサの出力信号から前記加速度ａ１及びａ２を計測することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、車軸の空転や滑走があっても正確に列車分離の検知を行い得る。
【００１９】
上記した発明において、前記先頭車の前記加速度計測手段は車軸に設けた速度発電機を含み、前記速度発電機の単位時間あたりのパルス数の変化から前記加速度ａ１を計測し、前記後尾車の前記加速度計測手段は慣性センサであり、前記慣性センサの出力信号から前記加速度ａ２を計測することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、先頭車に取り付けられている速度発電機を用いることで後尾車に慣性センサを搭載すれば正確に列車分離の検知を行い得る。
【００２０】
上記した発明において、前記先頭車の前記加速度計測手段は車軸に設けた速度発電機を更に含み、前記先頭車において、前記速度発電機の単位時間あたりのパルス数の変化から計測した論理加速度Ａ１と前記加速度ａ１との差が所定範囲内にあるときに前記加速度ａ１に前記論理加速度Ａ１を代入補正することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、先頭車両において空転や滑走のないときに加速度ａ１を補正できて、より正確に列車分離の検知を行い得る。
【００２１】
上記した発明において、前記後尾車は軌道上の位置を計測する位置計測手段を更に備え、前記後尾車の計測位置に対応する勾配をあらかじめ得られている勾配情報データベースから取得して前記勾配による重力加速度の進行方向成分を前記慣性センサから得られる加速度から減じて前記加速度ａ２とすることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、さらに加速度ａ２も補正できて、より正確に列車分離の検知を行い得る。
【００２２】
上記した発明において、前記後尾車の前記加速度計測手段は車軸に設けた第２の速度発電機を更に含み、前記後尾車において、前記第２の速度発電機の単位時間あたりのパルス数の変化から計測した論理加速度Ａ２と前記加速度ａ２との差が所定範囲内にあるときに前記加速度ａ２に前記論理加速度Ａ２を代入補正することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、車軸の空転又は滑走の影響を受けずに、しかも軌道の勾配に基づく重力加速度による誤差を補正し得て、より正確に列車分離検知を行い得る。
【００２３】
また、本発明による列車分離検知方法は、先頭車から後尾車までの複数の車両を連ねた列車の列車分離を検知する方法であって、前後に異なる前記車両のそれぞれにおいて軌道に沿った進行方向の加速度ａ１及びａ２を計測し、前記加速度ａ１から前記加速度ａ２を減じた加速度差ｂを連続的に測定しこれが所定の閾値よりも大きくなったときに列車分離と判断することを特徴とする。
【００２４】
かかる発明によれば、加速度差ｂにより分離を判断することで、列車長に関わらず正確な列車分離の検知を瞬時に与え得る。
【００２５】
上記した発明において、前記先頭車及び前記後尾車のそれぞれに加速度計測手段を設けることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、列車のどの車両間で分離が生じてもこれを先頭車及び後尾車の加速度差ｂによって検出できる。
【００２６】
上記した発明において、前記加速度計測手段は前記車両の車軸に設けた速度発電機を含み、前記速度発電機の単位時間あたりのパルス数の変化から前記加速度ａ１及びａ２を計測することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、軌道の曲率や勾配によらず、正確に列車分離の検知を行い得る。
【００２７】
上記した発明において、前記加速度計測手段は慣性センサであり、前記慣性センサの出力信号から前記加速度ａ１及びａ２を計測することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、車軸の空転や滑走があっても正確に列車分離の検知を行い得る。
【００２８】
上記した発明において、前記先頭車の前記加速度計測手段は車軸に設けた速度発電機を含み、前記速度発電機の単位時間あたりのパルス数の変化から前記加速度ａ１を計測し、前記後尾車の前記加速度計測手段は慣性センサであり、前記慣性センサの出力信号から前記加速度ａ２を計測することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、先頭車に取り付けられている速度発電機を用いることで後尾車に慣性センサを搭載すれば正確に列車分離の検知を行い得る。
【００２９】
上記した発明において、前記先頭車の前記加速度計測手段は車軸に設けた速度発電機を更に含み、前記先頭車において、前記速度発電機の単位時間あたりのパルス数の変化から計測した論理加速度Ａ１と前記加速度ａ１との差が所定範囲内にあるときに前記加速度ａ１に前記論理加速度Ａ１を代入補正することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、先頭車両において空転や滑走のないときに加速度ａ１を補正できて、より正確に列車分離の検知を行い得る。
【００３０】
上記した発明において、前記後尾車は軌道上の位置を計測する位置計測手段を更に備え、前記後尾車の計測位置に対応する勾配をあらかじめ得られている勾配情報データベースから取得して前記勾配による重力加速度の進行方向成分を前記慣性センサから得られる加速度から減じて前記加速度ａ２とすることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、さらに加速度ａ２も補正できて、より正確に列車分離の検知を行い得る。
【００３１】
上記した発明において、前記後尾車の前記加速度計測手段は車軸に設けた第２の速度発電機を更に含み、前記後尾車において、前記第２の速度発電機の単位時間あたりのパルス数の変化から計測した論理加速度Ａ２と前記加速度ａ２との差が所定範囲内にあるときに前記加速度ａ２に前記論理加速度Ａ２を代入補正することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、車軸の空転又は滑走の影響を受けずに、しかも軌道の勾配に基づく重力加速度による誤差を補正し得て、より正確に列車分離検知を行い得る。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による実施例１における列車分離検知システムのブロック図である。
【図２】本発明による実施例１〜３における列車分離検知方法のフロー図である。
【図３】本発明による実施例２における列車分離検知システムのブロック図である。
【図４】勾配による重力加速度の進行方向成分の説明図である。
【図５】本発明による実施例３における列車分離検知システムのブロック図である。
【図６】本発明による実施例４における列車分離検知システムのブロック図である。
【図７】本発明による実施例４における列車分離検知方法のフロー図である。
【図８】ある地点Ｐを通過する列車の図である。
【図９】本発明による実施例５における列車分離検知システムのブロック図である。
【図１０】本発明による実施例５における列車分離検知方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
［実施例１］
本発明の１つの実施例による列車分離検知システムについて図１を用いて具体的に説明する。
【００３４】
図１に示すように、列車分離検知システム５１は、先頭車１から後尾車２までの複数の車両を連ねた列車５０において、先頭車１の車軸５に取り付けられた速度発電機１２と、後尾車２の車軸５に取り付けられた速度発電機２２と、これらの出力を取得できるよう接続された処理部１０を備える。
【００３５】
速度発電機１２及び２２は、それぞれの車両の車軸５の軸端に取り付けられ、車軸５の回転速度に比例した単位時間あたりの数のパルスを出力する。この単位時間あたりのパルス数によって車軸５の回転速度を検出し得て、車輪の周長を乗じることで車軸５の回転に応じた先頭車１及び後尾車２の軌道３１上の移動速度を算出でき、その変化から先頭車１及び後尾車２の軌道３１に沿った進行方向の加速度を算出できる。この加速度は、車軸５の回転速度に基づいて先頭車１及び後尾車２の軌道３１に沿った進行方向の加速度を求めたものであり、以降、それぞれ前部論理加速度及び後部論理加速度と呼ぶ。
【００３６】
処理部１０は、速度発電機１２及び２２の単位時間あたりのパルス数の変化から加速度を検出し、上記したように先頭車１及び後尾車２それぞれの進行方向の加速度である前部論理加速度及び後部論理加速度を計測できる。また、前部論理加速度及び後部論理加速度をそれぞれ先頭車１の加速度である前部加速度ａ１及び後尾車２の加速度である後部加速度ａ２として用いる。さらに、前部加速度ａ１から後部加速度ａ２を減算して得た差分を加速度差ｂとして、かかる加速度差ｂが所定の閾値より大きいときに列車分離と判断することができる。なお、処理部１０は、列車５０の例えば中間車両３などに搭載されていてもよいが、列車の分離を検知しこれを報知する目的から、乗務員の存在する先頭車１に搭載されることが好ましい。また、処理部１０と異なる車両に搭載される速度発電機は列車分離後であっても出力値を処理部１０によって取得されるよう、無線により接続される。
【００３７】
ところで、列車５０を加速させ、減速させるためのトルクは車軸５を介して軌道３１に付与されるが、ここで車軸５が軌道３１上を滑る場合がある。つまり、車軸５のうちの駆動軸に加速方向のトルクをかけると軌道３１に対して空転したり、減速しようと車軸５に減速方向のトルクをかけると軌道３１上を滑走したりするのである。そこで、速度発電機１２及び２２を取り付ける車軸５については、非駆動軸とするとともにブレーキによる制動力を弱めて空転や滑走の発生を抑制することが好ましい。他方、空転や滑走がなければ、速度発電機１２及び２２の単位時間あたりのパルス数は、軌道３１の曲率や勾配によらず、先頭車１及び後尾車２の軌道３１に沿った方向の移動を忠実に反映する。つまり、進行方向の加速度を正確に計測できる。なお、進行方向の加速度は、進行方向に正、反対方向に負の符号を有するものとする。
【００３８】
次に、列車分離検知システム５１によって、列車５０の走行中に分離を検知する手順について図２を用いて説明する。
【００３９】
図２に示すように、まず、処理部１０は、先頭車１の速度発電機１２の単位時間あたりのパルス数の変化から軌道３１に沿った進行方向の前部論理加速度Ａ１を計測し、これを前部加速度ａ１とする（Ｓ１ａ）。また、後尾車２の速度発電機２２の単位時間あたりのパルス数の変化から軌道３１に沿った進行方向の後部論理加速度Ａ２を計測し、これを後部加速度ａ２とする（Ｓ１ｂ）。これらはどちらを先に行ってもよい。
【００４０】
次いで、前部加速度ａ１から後部加速度ａ２を減算し、その差分である加速度差ｂが所定の閾値を超えたときに、列車分離と判断する（Ｓ２）。つまり、先頭車１の軌道３１に沿った進行方向の加速度が後尾車２の加速度に所定の閾値を加えた進行方向の加速度よりも大きいときに列車分離と判断する。処理部１０は、このような手順を繰り返す。また、処理部１０が列車分離と判断した場合に、その結果を乗務員等に報知する音声や光によるアラームや、列車の運行に関わる制御装置に列車分離の旨を伝える信号を送出する機能を備えていると好ましい。
【００４１】
所定の閾値としては、理想的には０を用い得る。実際には、列車の連結の遊びによる先頭車１及び後尾車２の加速度差や計測誤差を考慮した値が加えられるが、後述する他の実施例の閾値にも同様に計測誤差を考慮した値等が加えられる。
【００４２】
以上のように、本実施例の列車分離検知システム５１によれば、分離判断値を先頭車１の軌道３１に沿った進行方向の前部加速度ａ１及び後部加速度ａ２から求めることで、列車長に関わらず列車分離の検知を瞬時に行い得る。特に、前部加速度ａ１及び後部加速度ａ２を軌道３１の曲率や勾配に左右されない速度発電機１２及び２２の単位時間あたりのパルス数の変化から計測しており、正確な列車分離の検知を行い得る。
【００４３】
［実施例２］
本発明の他の１つの実施例による列車分離検知システムについて図３を用いて具体的に説明する。
【００４４】
図３に示すように、列車分離検知システム５２は列車５０の先頭車１に搭載された慣性センサ１１と、後尾車２に搭載された慣性センサ２１とこれらの出力を取得できるよう接続された処理部１０を備える。
【００４５】
慣性センサ１１及び慣性センサ２１は、例えば３軸の加速度と３軸の角速度を測定できるような慣性センサであってもよいが、ここでは、それぞれ先頭車１及び後尾車２の軌道３１に沿った進行方向の１軸の加速度を計測できる慣性センサであればよい。なお、この進行方向は、通常、先頭車１及び後尾車２のそれぞれの車両の長手方向と一致する。
【００４６】
処理部１０は、慣性センサ１１及び２１の出力信号から先頭車１及び後尾車２それぞれの進行方向の加速度として前部計測加速度及び後部計測加速度を計測できる。また、前部計測加速度及び後部計測加速度をそれぞれ前部加速度ａ１及び後部加速度ａ２として用い、前部加速度ａ１から後部加速度ａ２を減算して得た差分を加速度差ｂとして、かかる加速度差ｂが所定の閾値より大きいときに列車分離と判断することができる。なお、処理部１０と異なる車両に搭載される慣性センサは列車分離後であっても出力値を処理部１０によって取得されるよう、無線により接続される。
【００４７】
ところで、実施例１において説明したように、車軸５は空転や滑走を生じることがある。このような空転や滑走があっても、これとは無関係に慣性センサ１１及び２１は、それぞれ先頭車１及び後尾車２の実際の加速度を測定できて、車軸５の空転や滑走の影響を受けない。
【００４８】
次に、列車分離検知システム５２によって、列車５０の走行中に分離を検知する手順について図２及び図４を用いて説明する。
【００４９】
図２に示すように、まず、処理部１０は、先頭車１の慣性センサ１１の出力信号から軌道３１に沿った進行方向の前部計測加速度を計測し、これを前部加速度ａ１とする（Ｓ１ａ）。また、後尾車２の慣性センサ２１の出力信号から軌道３１に沿った進行方向の後部計測加速度を計測し、これを後部加速度ａ２とする（Ｓ１ｂ）。これらはどちらを先に行ってもよい。
【００５０】
次いで、前部加速度ａ１から後部加速度ａ２を減算し、その差分である加速度差ｂが所定の閾値を超えたときに、列車分離と判断する（Ｓ２）。列車分離の判断について、所定の閾値以外は実施例１と同様である。
【００５１】
ところで、図４に示すように、先頭車１や後尾車２には重力加速度Ｇが付与される。軌道３１に勾配のあるときは、勾配に応じて、この重力加速度Ｇの進行方向成分である勾配に伴う進行方向の加速度成分（以下、勾配加速度）ｇ１及びｇ２がそれぞれ先頭車１及び後尾車２に付与される。つまり、慣性センサ１１及び２１にもそれぞれ重力加速度Ｇの進行方向成分である勾配加速度ｇ１及びｇ２が付与される。このように慣性センサ１１及び２１の出力信号から計測された進行方向の加速度である計測加速度は勾配によって変化してしまう。つまり、前部加速度ａ１及び後部加速度ａ２にそれぞれ前部計測加速度及び後部計測加速度を用いると、加速度差ｂ（＝ａ１−ａ２）には「勾配加速度ｇ１−勾配加速度ｇ２」（以降「ｇ１−ｇ２」と称する）が含まれ、例えば、軌道３１上において、先頭車１を下りの最大勾配に位置させ、後尾車２を上りの最大勾配に位置させたとしたときに、ｇ１−ｇ２を最大とする。
【００５２】
そこで、本実施例においては、上記した所定の閾値としてこの最大となるｇ１−ｇ２を用いる。例えば、法令上、最も大きな勾配は３５‰であり、このときの勾配加速度は、ｇ１＝１．２３ｋｍ／ｈ／ｓ、ｇ２＝−１．２３ｋｍ／ｈ／ｓとなる。よって、ｇ１−ｇ２＝２．４６ｋｍ／ｈ／ｓを閾値として用いる。実際の軌道３１上において、走行する列車５０の編成の長さから先頭車１及び後尾車２の位置を想定して、ｇ１−ｇ２を最大とする列車５０の位置における先頭車１及び後尾車２のそれぞれの勾配加速度を用いるなどしてもよい。なお、これらの閾値に計測誤差を考慮した値等が加えられることは上記した通りである。
【００５３】
以上のように、本実施例の列車分離検知システム５２によれば、慣性センサ１１及び２１を用いるので車軸５の空転や滑走の影響を除外でき、正確に列車分離検知を行い得る。
【００５４】
［実施例３］
本発明のさらに他の１つの実施例による列車分離検知システムについて図５を用いて具体的に説明する。
【００５５】
図５に示すように、列車分離検知システム５３は列車５０の先頭車１の車軸５に取り付けられた速度発電機１２と、後尾車２に搭載された慣性センサ２１とこれらの出力を取得できるよう接続された処理部１０を備える。
【００５６】
速度発電機１２は上記した実施例１と同様であり、慣性センサ２１は上記した実施例２と同様である。
【００５７】
処理部１０は、実施例１と同様に速度発電機１２の単位時間あたりのパルス数の変化から前部論理加速度を計測し、実施例２と同様に慣性センサ２１の出力信号から後部計測加速度を計測することができる
【００５８】
次に、列車分離検知システム５３によって、列車５０の走行中に分離を検知する手順について図２を用いて説明する。
【００５９】
図２に示すように、まず、処理部１０は、先頭車１の速度発電機１２の単位時間あたりのパルス数の変化から軌道３１に沿った進行方向の前部論理加速度を計測し、これを前部加速度ａ１とする（Ｓ１ａ）。また、後尾車２の慣性センサ２１の出力信号から軌道３１に沿った進行方向の後部計測加速度を計測し、これを後部加速度ａ２とする（Ｓ１ｂ）。これらはどちらを先に行ってもよい。
【００６０】
次いで、前部加速度ａ１から後部加速度ａ２を減算し、その差分である加速度差ｂが所定の閾値を超えたときに、列車分離と判断する（Ｓ２）。列車分離の判断について、所定の閾値以外は実施例１と同様である。
【００６１】
ここで、所定の閾値としては、前部加速度ａ１に勾配の影響はなく、後部加速度ａ２が上記した勾配加速度ｇ２を含むから、−ｇ２を閾値として用い得る。例えば、実施例２と同様に法令上の最大勾配である３５‰から考えれば、１．２３ｋｍ／ｈ／ｓを閾値として用い得る。なお、このような閾値に計測誤差を考慮した値等が加えられることは上記した通りである。
【００６２】
以上のように、本実施例の列車分離検知システム５３によっても、正確に列車分離検知を行い得る。特に、速度発電機は、通常、先頭車１に予め設けられており、後尾車２に慣性センサ２１を搭載することで列車分離システム５３を構成することができる。なお、進行方向を反転させて前後の車両を入れ替えても同様に列車分離を検知できる。
【００６３】
［実施例４］
本発明のさらに他の１つの実施例による列車分離検知システムについて図６を用いて具体的に説明する。
【００６４】
図６に示すように、列車分離検知システム５４は列車５０の先頭車１に搭載された慣性センサ１１と、先頭車１の車軸５に取り付けられた速度発電機１２と、後尾車２に搭載された慣性センサ２１とこれらの出力を取得できるよう接続された処理部１０を備える。
【００６５】
速度発電機１２は上記した実施例１と同様であり、慣性センサ１１及び慣性センサ２１は上記した実施例２と同様である。ここで、車軸５に空転や滑走のあった場合には、その回転速度と実際の車両の速度との関係が崩れてしまう。つまり、速度発電機１２の単位時間あたりのパルス数の変化から計測された前部論理加速度は、空転や滑走のないときにのみ先頭車１の進行方向の加速度を表すのである。
【００６６】
処理部１０は、実施例２と同様に慣性センサ１１及び慣性センサ２１に接続されて、前部計測加速度及び後部計測加速度を計測できるとともに、さらに速度発電機１２にも接続され、その単位時間あたりのパルス数の変化から上記したように前部論理加速度を計測できる。また、前部計測加速度と前部論理加速度との差から、速度発電機１２の取り付けられた車軸５の空転や滑走の有無を判定できる。かかる判定については後述する。空転や滑走の有無によって、加速度差ｂの算出に使用する加速度や判断のための閾値を変えて、列車分離の判断をすることができる。その詳細については後述する。
【００６７】
次に、列車分離検知システム５４によって、列車５０の走行中に分離を検知する手順について図７を用いて説明する。
【００６８】
図７（ａ）に示すように、処理部１０は、先頭車１の慣性センサ１１の出力信号から軌道３１に沿った進行方向の前部計測加速度を計測する（Ｓ１１ａ）。また、後尾車２の慣性センサ２１の出力値から軌道３１に沿った進行方向の後部計測加速度を計測する（Ｓ１１ｂ）。さらに、先頭車１の車軸５に取り付けた速度発電機１２の単位時間あたりのパルス数の変化から前部論理加速度を計測する（Ｓ１１ｃ）。なお、これらの計測の順序は任意である。次いで、列車分離の判断を行う（Ｓ１２）が、これにいてはサブルーチンで説明する。
【００６９】
図７（ｂ）に示すように、前部計測加速度と前部論理加速度との差が所定の範囲内にあるかどうかによって、車軸５の空転又は滑走の有無を判定する（Ｓ１３）。すなわち、前部論理加速度から前部計測加速度を減算した値が０を跨いだ所定の範囲を超えて大きいと空転と判断でき、小さいと滑走と判断できる。なお、所定の範囲は慣性センサ１１の出力信号から計測された前部計測加速度の勾配による影響を考慮したものであり、例えば、最大３５‰の勾配の軌道３１上を走行する場合、０±１．２３ｋｍ／ｈ／ｓとすればよい。さらに、慣性センサ１１や速度発電機１２による計測誤差を考慮した値を加えてもよい。
【００７０】
空転や滑走のある場合（Ｓ１３：Ｙ）、前部論理加速度は実際の先頭車１の進行方向の加速度とは異なる値となるので、後述する加速度差ｂの算出には空転や滑走の影響を受けない前部計測加速度を使用する（Ｓ１４ａ）。つまり、前部加速度ａ１に前部計測加速度を代入する。他方、空転や滑走のない場合（Ｓ１３：Ｎ）、前部論理加速度は勾配の影響を受けないので、先頭車１の進行方向の正確な加速度を表しており、加速度差ｂの算出には前部論理加速度を使用する（Ｓ１４ｂ）。つまり、前部加速度ａ１に前部論理加速度を代入する。なお、後部加速度ａ２には、後部計測加速度が代入される。
【００７１】
そして、前部加速度ａ１から後部加速度ａ２を減算し、その差分である加速度差ｂが所定の閾値を超えたときに、列車分離と判断する（Ｓ１５）。列車分離の判断について、所定の閾値以外は実施例１と同様である。
【００７２】
ここで、空転や滑走のある場合は、前部加速度ａ１に前部計測加速度を用いているので、上記した実施例２と同様であり、このときの所定の閾値も実施例２と同様である。
【００７３】
他方、空転や滑走のない場合は、前部加速度ａ１には前部論理加速度を使用する。ここで、前部論理加速度は速度発電機１２の単位時間あたりのパルス数の変化から計測しているので勾配の影響を受けず、後部加速度ａ２は慣性センサ２１の出力信号から計測しているので、軌道３１の勾配に応じて重力加速度Ｇの進行方向成分である勾配加速度ｇ２が付与される（図４参照）。そこで、所定の閾値としては、−ｇ２の最大値を用いればよい。上記したような３５‰を最大勾配とする軌道３１の場合、１．２３ｋｍ／ｈ／ｓとすればよい。処理部１０は、このような手順を繰り返す。なお、このような閾値に計測誤差を考慮した値等が加えられることは上記した通りである。
【００７４】
以上のように、本実施例の列車分離検知システム５４によれば、車軸５に空転や滑走のない場合には速度発電機１２の単位時間あたりのパルス数の変化から計測した勾配の影響を受けない前部論理加速度を用い、空転や滑走のある場合には慣性センサ１１の出力信号から算出した空転や滑走の影響を受けない前部計測加速度を用いる。これによって、車軸５の空転や滑走の影響を除外できた上で、さらに正確に列車分離検知を行い得る。なお、進行方向を反転させて前後の車両を入れ替えても同様に列車分離を検知できる。
【００７５】
［実施例４’］
本発明のさらに他の１つの実施例による列車分離検知システムについて図６乃至図８を用いて具体的に説明する。なお、本実施例では、上記した実施例４に対して、列車分離の判断に後部加速度ａ２を補正することが異なるため、主にかかる補正について説明する。
【００７６】
図６及び図７を参照すると、列車分離検知システム５４において、後部加速度ａ２は、後尾車２に搭載された慣性センサ２１の出力信号から処理部１０が計測する。ここで、後部加速度ａ２は、軌道３１の勾配に応じて重力加速度Ｇの進行方向成分である勾配加速度ｇ２が付与されたものである（図４参照）。そこで、後部加速度を補正して列車分離の判断に用いることが考慮される。
【００７７】
ここで、軌道３１の勾配が分かればこれに対応する勾配加速度ｇ２を算出できるので、慣性センサ２１によって計測される後部計測加速度から勾配加速度ｇ２を減じて補正することで、勾配の影響を除いた後部加速度ａ２とすることができる。
【００７８】
例えば、軌道３１の勾配を決定する勾配情報とその位置との対応を記録した勾配情報データベースがあれば、後尾車２の軌道３１上の位置を計測し、この計測した位置に対応する勾配情報を勾配情報データベースから抽出して、これによって勾配加速度を得ることができる。勾配情報データベースは予め作成しておいてもよいが、列車５０の走行中に得ることもできる。
【００７９】
例えば、実施例４において記載したように、先頭車１においては、慣性センサ１１及び速度発電機１２が搭載されており、前部計測加速度と前部論理加速度を計測できる。車軸５に空転や滑走のない時においては前部計測加速度と前部論理加速度との間の差異は、重力加速度Ｇの進行方向成分である勾配加速度ｇ１（図４参照）のみである。つまり、前部計測加速度から前部論理加速度を減算すると、軌道３１上のある地点における勾配加速度ｇ１が算出されるのである。
【００８０】
図８（ａ）に示すように、軌道３１上のある位置Ｐを先頭車１が走行しているときに、勾配加速度ｇ１を算出し、これを勾配情報として軌道３１上の位置Ｐを特定する位置情報とともに記録しておく。なお、列車分離検知システム５４は処理部１０に接続された図示しない記録装置を備えている。位置Ｐを特定する情報については後述する。このような勾配情報は、位置Ｐの勾配情報を含めて連続的に、順次、記録される。なお、かかる記録は、速度発電機１２を取り付けた車軸５に空転や滑走がないと判定された場合においてのみ行う。このようにして、勾配情報データベースを走行中に作成することができる。
【００８１】
ここで、図８（ｂ）に示すように、後尾車２が位置Ｐを通過するときに、勾配情報データベースから位置Ｐの勾配情報を抽出できる。ここで、勾配情報は勾配加速度なので、得られた勾配加速度を、後尾車２の慣性センサ２１の出力信号から計測された後部加速度から減算すれば、勾配の影響を除去した後尾車２の進行方向の加速度が得られる。これを後部加速度ａ２に代入して、上記したように加速度差ｂを算出し列車分離の判断（Ｓ１５）を行うのである。
【００８２】
このとき、列車分離の判断についての所定の閾値は、先頭車１の車軸５に空転や滑走のない場合においては０でよい。前部加速度ａ１には勾配の影響を受けない論理加速度を用いており、後部加速度ａ２には勾配の影響を除去した加速度を用いているからである。他方、空転や滑走のある場合は、前部計測加速度を用いているので（Ｓ１４ａ）、勾配加速度ｇ１の最大値（３５‰の場合１．２３ｋｍ／ｈ／ｓ）を用いる。また、この両方の場合において、位置Ｐを先頭車１が通過したときに車軸５に空転や滑走のあった場合には上記したように位置Ｐでの勾配情報（勾配加速度ｇ１）がないため、後部加速度ａ２の補正はできず、それぞれの閾値に後尾車２についての軌道３１上での勾配加速度ｇ２の最大値を加算する。また、列車分離検知システム５２の起動したときに先頭車１のあった地点に後尾車２が到達するまでについても、その間の地点についての勾配情報がないため同様である。なお、これらの閾値に測定誤差を考慮した値等が加えられることは上記した通りである。
【００８３】
上記した位置Ｐを特定する情報としては、例えば、軌道３１上に位置を特定する信号を出力できる固定子を設けておき、これを先頭車１及び後尾車２上でそれぞれ受信して位置を特定し得る。さらに、角速度をも計測できる慣性センサを使用するとともに軌道３１の曲率や勾配などの軌道データをあらかじめ記憶しておき、車両の姿勢や勾配の測定値と軌道データとを照合して絶対位置を検出することもできる。また、慣性航法によって特定した位置情報を記録するなど、他の公知の技術を用い得る。
【００８４】
以上のように、本実施例の列車分離検知システム５４によれば、軌道３１の勾配に基づく重力加速度Ｇによる影響を除去するように後部加速度ａ２の補正ができて実施例４よりもさらに正確に列車分離検知を行い得る。
【００８５】
［実施例５］
本発明のさらに他の１つの実施例による列車分離検知システムについて図９を用いて具体的に説明する。
【００８６】
図９に示すように、列車分離検知システム５５は列車５０の先頭車１に搭載された慣性センサ１１と、先頭車１の車軸５に取り付けられた速度発電機１２と、後尾車２に搭載された慣性センサ２１と、後尾車２の車軸５に取り付けられた速度発電機２２と、これらの出力を取得できるよう接続された処理部１０及び１０’を備える。なお、ここでは、先頭車１に処理部１０を搭載して慣性センサ１１及び速度発電機１２を接続させ、後尾車２に処理部１０’を搭載して慣性センサ２１及び速度発電機２２を接続させ、処理部１０と処理部１０’を互いに接続させている。列車の分離を検知する目的から、ここでは処理部１０と処理部１０’とは互いに無線で接続される。なお、処理部を１つにまとめてもよい。
【００８７】
慣性センサ１１、速度発電機１２及び慣性センサ２１については上記した実施例４と同様である。また、速度発電機２２も速度発電機１２と同様であり、その単位時間あたりのパルス数の変化から、後尾車２の進行方向の加速度である後部論理加速度を計測できる。
【００８８】
このように、先頭車１及び後尾車２のそれぞれにおいて、慣性センサと速度発電機を備えるため、処理部１０及び１０’では、先頭車１及び後尾車２のそれぞれにおける車軸５の空転又は滑走の有無を判定することができる。また、それぞれの車両において、勾配に伴う重力加速度Ｇの進行方向成分である勾配加速度ｇ１及びｇ２（図４参照）を算出できる。
【００８９】
次に、列車分離検知システム５５によって、列車５０の走行中に分離を検知する手順について図１０を用いて説明する。
【００９０】
図１０（ａ）に示すように、処理部１０は、先頭車１の慣性センサ１１の出力信号から軌道３１に沿った進行方向の前部計測加速度を計測する（Ｓ２１ａ）。また、処理部１０’は、後尾車２の慣性センサ２１の出力信号から軌道３１に沿った進行方向の後部計測加速度を計測する（Ｓ２１ｂ）。さらに、処理部１０は、先頭車１の車軸５に取り付けられた速度発電機１２の単位時間あたりのパルス数の変化から前部論理加速度を計測する（Ｓ２１ｃ）。加えて、処理部１０’は、後尾車２の車軸５に取り付けられた速度発電機２２の単位時間あたりのパルス数の変化から後部論理加速度を計測する（Ｓ２１ｄ）。なお、これらの計測の順序は任意である。次いで、列車分離の判断を行う（Ｓ２２）が、これにいてはサブルーチンで説明する。
【００９１】
図１０（ｂ）に示すように、前部計測加速度と前部論理加速度との差が所定の範囲内にあるかどうかによって、先頭車１の車軸５の空転又は滑走の有無を判定する（Ｓ２３）。すなわち、前部論理加速度から前部計測加速度を減算した値が０を跨いだ所定の範囲を超えて大きいと空転と判断でき、小さいと滑走と判断できる。なお、所定の範囲は慣性センサ１１の出力信号から計測された前部計測加速度の勾配による影響を考慮したものであり、例えば、最大３５‰の勾配の軌道３１上を走行する場合、０±１．２３ｋｍ／ｈ／ｓとすればよい。その他、慣性センサ１１や速度発電機１２による計測誤差を考慮した値を加えてもよい。
【００９２】
空転や滑走のある場合（Ｓ２３：Ｙ）、前部論理加速度は実際の先頭車１の進行方向の加速度とは異なる値となるので、列車分離の判断には前部計測加速度を使用する（Ｓ２４ａ）。他方、空転や滑走のない場合（Ｓ２３：Ｎ）、前部論理加速度は勾配の影響を受けないので、前部計測加速度から前部論理加速度を減算することで、重力加速度Ｇの進行方向成分である勾配加速度ｇ１を算出し、勾配加速度ｇ１で補正した前部計測加速度を前部加速度ａ１に代入する。ここで補正は前部加速度から勾配加速度ｇ１を減算する。つまり、前部論理加速度を前部加速度ａ１に代入して列車分離の判断に使用する（Ｓ２４ｂ）。
【００９３】
後尾車２においても先頭車１と同様である。すなわち、後部計測加速度と後部論理加速度との差から車軸５の空転又は滑走の有無を判定する（Ｓ２５）。空転や滑走のある場合（Ｓ２５：Ｙ）、列車分離の判断には後部加速度を使用する（Ｓ２６ａ）。他方、空転や滑走のない場合（Ｓ２５：Ｎ）、後部計測加速度を勾配加速度ｇ２で補正した値となる後部論理加速度を後部加速度ａ２に代入して列車分離の判断に使用する（Ｓ２６ｂ）。
【００９４】
そして、前部加速度ａ１から後部加速度ａ２を減算し、その差分である加速度差ｂが所定の閾値を超えたときに列車分離と判断する（Ｓ２７）。このときの所定の閾値は、使用した値が勾配加速度を含むものか否かによって異なる。すなわち、両者とも論理加速度を使用した場合は、所定の閾値として０を使用でき、一方だけ論理加速度を使用した場合に勾配加速度ｇ１又はｇ２の最大値（３５‰の場合１．２３ｋｍ／ｈ／ｓ）を用いる。また、両方とも計測加速度を使用した場合、ｇ１−ｇ２の最大値を用い得る。処理部１０及び１０’は、このような手順を繰り返す。なお、これらの閾値に測定誤差を考慮した値等が加えられることは上記した通りである。
【００９５】
なお、慣性センサ１１及び２１を、進行方向の１軸の加速度のみを測定できるものではなく、ピッチ角の角速度も測定できるものとしておくこともできる。この場合、ピッチ角を積算することで先頭車１及び後尾車２の現在の姿勢のピッチ角を算出できるので、これによって勾配加速度ｇ１又はｇ２を求めることができる。つまり、車軸５の空転や滑走の有無とは無関係に前部加速度及び後部加速度を補正できる。本実施例においては、空転や滑走のある場合において、このような補正を行うとよい。
【００９６】
以上のように列車分離検知システム５５によれば、前部加速度及び後部加速度の両者を補正できて、実施例４や実施例４’よりもさらに正確に列車分離検知を行い得る。
【００９７】
なお、上記したいずれの実施例においても加速度ａ１及び加速度ａ２はそれぞれ先頭車１及び後尾車２について計測したが、これは列車５０のどの車両で分離が生じてもこれを検知するためである。例えば、前後に異なる特定の車両の加速度をそれぞれ計測すれば、特定の車両同士の分離について同様に検知できる。
【００９８】
ここまで本発明による代表的な実施例及びこれに伴う変形例について述べたが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、適宜、当業者によって変更され得る。すなわち、当業者であれば、添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。
【符号の説明】
【００９９】
１  先頭車
２  後尾車
５  車軸
１０  処理部
１１、１２  慣性センサ
２１、２２  速度発電機
５０  列車
５１〜５５  列車分離検知システム
【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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