(57)【要約】      （修正有）【課題】列車の正確な走行距離を算出して列車の停止位置を正確に制御するために、車上子と地上子との間の鉛直距離のばらつきや地上子の電磁波の出力のばらつき等があっても、地上子の位置認定精度を向上できる車上装置を提供する。【解決手段】列車の車両７下部に設置された車上子２と軌道４上に設置された地上子５との電磁結合の開始位置と終了位置との間の中点により地上子５の中心位置を求め、中心位置を地上子５の位置と認定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車の車両下部に設置された車上子と軌道上に設置された地上子との電磁結合の開始位置と終了位置との間の中点により前記地上子の中心位置を求め、該中心位置を前記地上子の位置と認定する車上装置。
【請求項２】
前記軌道に沿って設置された複数の前記地上子にて、隣接する地上子の両中心位置間で計測された列車の車軸の回転数と、予め設定して保存された隣接する前記地上子間の設置距離とに基づいて列車の車輪径を算出することを特徴とする請求項１に記載の車上装置。
【請求項３】
前記算出された前記車輪径により列車の走行距離及び走行速度を演算することを特徴とする請求項２に記載の車上装置。
【請求項４】
前記結合開始位置又は結合終了位置を基準とする列車走行距離を前記地上子の前記中心位置と前記結合開始位置又は結合終了位置との間の距離により補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車上装置。
【請求項５】
前記地上子が互いに異なる間隔で設置された複数の自動列車運転装置地上子であり、列車の走行方向に沿って隣接する前記自動列車運転装置地上子の中心間距離を計測し、予め記憶された前記自動列車運転装置地上子間の距離と比較して定点停止位置直前の自動列車運転装置地上子を検出し、該自動列車運転装置地上子検出後の列車の前記補正された走行距離が予め定められた距離に合致すると列車を停止させることを特徴とする請求項４に記載の車上装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車上子と地上子との電磁結合から地上子の位置情報を取得する車上装置に関し、特に、地上子の位置認定精度を向上しようとする車上装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の車上装置は、車上子と、レールに沿って所定の距離毎に設置され自己の位置情報を記憶する地上子との電磁結合により、地上子の位置情報を取得するようになっていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２０１２−２２４１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような従来の車上装置においては、車上子と地上子との電磁結合の開始位置及び電磁結合の終了位置のいずれか一方を地上子の位置と認定していた。したがって、車上子と地上子との間の鉛直距離のばらつきや地上子の電磁波の出力のばらつき等により、車上子と地上子との電磁結合の開始位置又は電磁結合の終了位置が一定せず、地上子の位置を正しく認定することができない場合があった。そのため、車輪の円周長さ（以下「車輪径」という）を正確に計測することができず、列車の正確な走行距離を算出することができなかった。また、列車の正確な走行距離が算出できないため、列車の停止位置の正確な制御をすることもできなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、地上子の位置認定精度を向上しようする車上装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明による車上装置は、列車の車両下部に設置された車上子と軌道上に設置された地上子との電磁結合の開始位置と終了位置との間の中点により前記地上子の中心位置を求め、該中心位置を前記地上子の位置と認定するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、車上子と地上子との電磁結合開始位置及び電磁結合終了位置間の中点により地上子の中心位置を求め、該中心位置を地上子の位置として認定するようにしているので、車上子と地上子との間の鉛直距離のばらつきや地上子の電磁波の出力のばらつき等があっても、地上子の位置認定精度を向上することができる。したがって、列車の走行中に車輪径を精度よく算出することができ、算出された車輪径により列車の走行距離及び走行速度を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明による車上装置の実施形態の概略構成を示す正面図である。
【図２】本発明の車上装置による地上子の位置認定及び車輪径算出について示す説明図である。
【図３】本発明の車上装置による列車の定点停止について示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明による車上装置の実施形態の概略構成を示す正面図である。この車上装置は、車上子と地上子の電磁結合から地上子の位置情報を取得するもので、制御装置１と、車上子２と、速度発電機３とを備えて構成されている。
【００１０】
上記制御装置１は、後述の車上子２と軌道４上に設置された後述の地上子５との電磁結合の開始位置と終了位置との間の中点により地上子５の中心位置を求め、該中心位置を地上子５の位置と認定し、軌道４に沿って設置された複数の上記地上子５にて、隣接する地上子５の両中心位置間で計測された列車の車軸の回転数と、予め設定して保存された隣接する上記地上子５間の設置距離とに基づいて列車の車輪６の円周長さ（車輪径）を算出する機能を有するものである。また、上記制御装置１は、算出された上記車輪径により列車の走行距離を演算する機能をも有している。なお、車輪６の円周長さの代わりに車輪６の直径（又は半径）を算出してもよい。本発明においては、車輪６の円周長さ及び直径を含めて「車輪径」と定義する。そして、以下の説明においては、「車輪径」が円周長さの場合について述べる。
【００１１】
上記制御装置１は、さらに、車上子２と地上子５との電磁結合の開始位置又は電磁結合の終了位置に基づいて検出された列車走行距離を上記地上子５の中心位置と電磁結合開始位置又は電磁結合終了位置との間の距離により補正する機能も有している。この場合、地上子５が互いに異なる間隔で設置された複数の自動列車運転装置（以下「ＡＴＯ（Automatic Train Operation）」という）地上子５であり、列車の走行方向に沿って隣接する上記ＡＴＯ地上子５の中心間距離を計測し、予め記憶された上記ＡＴＯ地上子５間の距離と比較して定点停止位置直前のＡＴＯ地上子５を検出し、該ＡＴＯ地上子５検出後の列車の上記補正された走行距離が予め定められた距離に合致すると列車を停止させるように列車の走行を自動制御する機能も備えている。
【００１２】
上記制御装置１に電気的に接続して車上子２が設けられている。この車上子２は、軌道４上に設置された地上子５と電磁結合して該地上子５との間で情報の送受信を行うものであり、軌道４面からの高さｈが予め定められた所定値となるように列車の車両７の下部に設置されている。
【００１３】
上記制御装置１に電気的に接続して速度発電機３が設けられている。この速度発電機３は、列車の車軸の回転数に応じたパルス信号を出力するもので、タコジェネレータと呼ばれるものである。そして、速度発電機３から出力されるパルス信号のパルス数のカウント値（以下、単に「パルス数」という）と、予め記憶された車輪径とに基づいて列車の走行距離及び走行速度が算出できるようになっている。
【００１４】
次に、このように構成された車上装置の動作について説明する。ここでは先ず、本発明の車上装置による地上子５の位置認定動作について図２を参照して説明する。
地上子５から放出される自己の位置情報等を含む電磁界は、図２に示すように、地上子５の中心位置を中心として断面略半円形の強度分布を有している。したがって、列車の走行中に車上子２によって、地上子５の電磁界が予め定められた所定の閾値を超えて検出されたタイミングを電磁結合開始位置として認定することができる。一方、上記地上子５の電磁界が検出される電磁結合状態から、上記所定の閾値を下回って電磁界が検出されなくなった電磁結合切れタイミングを電磁結合終了位置として認定することができる。
【００１５】
この場合、前述したように、例えば車上子２の取り付け精度の問題から、車上子２の軌道４面からの高さｈが予め定められた所定値からずれているとき、又は地上子５から放出される電界強度がばらついているときには、車上子２と地上子５との電磁結合開始位置及び電磁結合終了位置がずれることがある。したがって、従来のように、上記電磁結合開始位置又は電磁結合終了位置により地上子５の位置を認定する方法では、地上子５の位置を正確に認定することができない。なお、地上子５の軌道４面への設置高さ位置がばらついている場合にも同様の問題がある。
【００１６】
これに対して、本発明の車上子２においては、先ず、車上子２と地上子５Ａとの電磁結合開始位置Ａにおいて取得された地上子５Ａの位置情報から地上子５Ａの位置を仮認定した後、列車が走行して車上子２が電磁結合終了位置Ｂに達するまでの走行距離を速度発電機３のパルス信号のパルス数ｂと記憶部から読みだした車輪径ＣＬとを用いてＣＬ×ｂを演算する。そして、地上子５Ａの位置を上記仮認定した電磁結合開始位置Ａに対してＣＬ×ｂ／２だけプラス補正する。これにより、地上子５の位置認定精度を向上することができる。なお、電磁結合終了位置Ｂにより地上子５Ａの位置を仮認定してもよい。この場合は、地上子５Ａの位置を上記仮認定した電磁結合終了位置Ｂに対してＣＬ×ｂ／２だけマイナス補正すればよい。
【００１７】
次に、本発明の車上装置による車輪径の算出動作について説明する。
列車の車輪６は走行中のレールとの摩擦により摩耗し、車輪径が経時的に変化する。したがって、車輪６の摩耗により変化する車輪径を適宜補正しないと、列車の走行距離及び列車の走行速度に計測誤差が生じ、重大な事故を招くおそれがある。そこで、本発明の車上装置においては、軌道４に沿って設置された複数の地上子５にて、隣接する地上子５Ａ，５Ｂの中心位置間で計測された列車の車軸の回転数と、予め設定して保存された隣接する地上子５Ａ，５Ｂ間の設置距離（中心間距離）とに基づいて列車の車輪径を算出するようになっている。以下に、車輪径の算出動作について詳細に説明する。
【００１８】
隣接する地上子５Ａ，５Ｂ間の距離を、車上子２と地上子５Ａとの電磁結合終了位置Ｂ及び地上子５Ｂとの電磁結合終了位置Ｄ間における速度発電機３のパルス信号のパルス数ａ、又は地上子５Ａとの電磁結合開始位置Ａ及び地上子５Ｂとの電磁結合開始位置Ｃ間における速度発電機３のパルス信号のパルス数に基づいて計測した場合には、前述したように、車上子２の取り付け高さ位置のばらつきや地上子５の電界強度のばらつき等により計測距離に誤差が生じることがある。したがって、上記パルス信号のパルス数ａと予めメモリに記憶された上記隣接する地上子５Ａ，５Ｂ間の距離Ｌとに基づいて車輪径を演算したときには、車輪径の演算結果に誤差が生じることになる。
【００１９】
そこで、本発明の車上装置においては、車上子２と地上子５Ａとの電磁結合開始位置Ａから電磁結合終了位置Ｂまでの速度発電機３のパルス信号のパルス数ｂ、車上子２と地上子５Ａとの電磁結合終了位置Ｂから地上子５Ｂとの電磁結合開始位置Ｃまでの上記パルス信号のパルス数ｃ、及び車上子２と地上子５Ｂとの電磁結合開始位置Ｃから電磁結合終了位置Ｄまでの上記パルス信号のパルス数ｄにより、ｃ＋（ｂ＋ｄ）／２を演算して地上子５Ａの中心位置Ｍと地上子５Ｂの中心位置Ｎとの間における速度発電機３のパルス信号のパルス数を算出する。
【００２０】
この場合、求める車輪径をＣＬとすると、隣接する地上子５Ａ，５Ｂ間の距離はＣＬ×｛ｃ＋（ｂ＋ｄ）／２｝で表され、予めメモリに記憶された上記隣接する地上子５Ａ，５Ｂ間の距離Ｌに一致する。したがって、正しい車輪径ＣＬは、ＣＬ＝Ｌ／｛ｃ＋（ｂ＋ｄ）／２｝を演算して求めることができる。それ故、予め記憶部に記憶された車輪径は、以降、上記算出された正しい車輪径ＣＬに置き換えられて記憶される。そして、地上子５Ｂの中心位置Ｎを基準とする列車走行距離は、以後、上記算出された正しい車輪径ＣＬと速度発電機３のパルス信号のパルス数とに基づいて算出される。なお、地上子５Ｂの中心位置Ｎは、電磁結合開始位置Ｃ又は電磁結合終了位置Ｄに対してＣＬ×ｄ／２だけ補正された位置に相当する。また、算出された正しい車輪径ＣＬに基づいて列車の走行速度も算出することができる。
【００２１】
本発明の車上装置は、上述したように地上子５の位置認定精度を向上することができ、また列車走行中に正しい車輪径を算出して列車の走行距離を補正することができる特徴を有しているので、該特徴を利用して列車の定点停止位置精度の向上を図ることもできる。
【００２２】
以下、列車の定点停止位置精度の向上について図３を参照して説明する。
地上子５が互いに異なる間隔Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３で設置された複数のＡＴＯ地上子５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄであるとき、列車が走行中に、車上子２とＡＴＯ地上子５Ａとの電磁結合開始位置Ａ及び電磁結合終了位置Ｂを検出し、ＡＢ間における速度発電機３のパルス信号のパルス数を求める。
【００２３】
また、車上子２と地上子５Ａとの電磁結合終了位置Ｂ及び車上子２と地上子５Ｂとの電磁結合開始位置Ｃを検出し、ＢＣ間における速度発電機３のパルス信号のパルス数を求める。
【００２４】
さらに、車上子２とＡＴＯ地上子５Ｂとの電磁結合開始位置Ｃ及び電磁結合終了位置Ｄを検出し、ＣＤ間における速度発電機３のパルス信号のパルス数を求める。そして、前述と同様にして、上記求めた各区間のパルス信号のパルス数に基づいてＡＴＯ地上子５Ａの中心位置ＭとＡＴＯ地上子５Ｂの中心位置Ｎとの間における速度発電機３のパルス信号のパルス数を算出し、該パルス数で予め記憶されたＭＮ区間の距離Ｌ１を除算して車輪径ＣＬを求める。
【００２５】
次に、前述と同様にして、地上子５Ｂの中心位置Ｎと地上子５Ｃの中心位置Ｏとの間における速度発電機３のパルス信号のパルス数を求め、該パルス数に上記算出された車輪径ＣＬを乗算してＮＯ区間の距離を算出する。そして、該距離が予め記憶された距離Ｌ２と一致したとき、ＡＴＯ地上子５Ｃを定点停止位置直前のＡＴＯ地上子と認定する。
【００２６】
続いて、前述と同様にして、定点停止位置直前のＡＴＯ地上子５Ｃの中心位置Ｏを検出してから後の速度発電機３のパルス信号のパルス数に上記算出された車輪径ＣＬを乗算して列車の走行距離を演算し、該走行距離がＬ３となったときに列車を停止させる。これにより、列車は、車上子２が定点停止位置におけるＡＴＯ地上子５Ｄの中心位置Ｐに合致して定点停止する。したがって、本発明によれば、上述のようにして、列車の定点停止位置精度を向上することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１…制御装置
２…車上子
３…速度発電機
４…軌道
５，５Ａ〜５Ｄ…地上子
６…車輪
７…車両
【図１】
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【図２】
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【図３】
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