(57)【要約】【課題】鉄道車両のヨー角速度を測定するレートセンサの出力信号を、一定値信号を減衰させることなく補正する補正方法を提供する。【解決手段】鉄道車両がヨー角速度を持ち得る状態にあるかないかを判断する判断ステップと、前記鉄道車両がヨー角速度を持ち得る状態にないと判断された場合のレートセンサの平均的な出力値をオフセット値として保持する保持ステップと、前記レートセンサの出力値と前記保持されたオフセット値との差を補正値として出力する演算ステップとを含む。【選択図】図１
2008247109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両のヨー角速度を測定するレートセンサの補正方法であって、
前記鉄道車両がヨー角速度を持ち得る状態にあるかないかを判断する判断ステップと、
前記鉄道車両がヨー角速度を持ち得る状態にないと判断された場合の前記レートセンサの平均的な出力値をオフセット値として保持する保持ステップと、
前記レートセンサの出力値と前記保持されたオフセット値との差を補正値として出力する演算ステップと
を含むことを特徴とする補正方法。
【請求項２】
前記補正方法は、線路の曲線区間の位置を示す路線データを用いて行われ、
さらに、前記鉄道車両の現在位置を取得する位置取得ステップを含み、
前記判断ステップにおいて、前記取得された現在位置を前記路線データと比較することによって前記鉄道車両が曲線区間にいるかいないかを特定し、曲線区間にいると特定された場合にヨー角速度を持ち得る状態にあると判断し、曲線区間にいないと特定された場合にヨー角速度を持ち得る状態にないと判断する
ことを特徴とする請求項１に記載の補正方法。
【請求項３】
さらに、前記鉄道車両の走行速度を取得する速度取得ステップを含み、
前記判断ステップにおいて、前記鉄道車両が曲線区間にいると特定された場合であっても、前記取得された走行速度がゼロ値である場合には、ヨー角速度を持ち得る状態にないと判断する
ことを特徴とする請求項２に記載の補正方法。
【請求項４】
さらに、前記鉄道車両の走行速度を取得する取得ステップを含み、
前記判断ステップにおいて、前記鉄道車両が曲線区間にいないと特定された場合であっても、前記取得された走行速度が所定のしきい値速度よりも小さい場合には、ヨー角速度を持ち得る状態にあると判断する
ことを特徴とする請求項２に記載の補正方法。
【請求項５】
さらに、前記レートセンサの出力信号に含まれる高周波ノイズを除去するフィルタステップを含み、
前記保持ステップおいて、所定のしきい値時間継続して前記鉄道車両がヨー角速度を持ち得る状態にないと判断された場合に限り、前記フィルタステップの結果値を前記オフセット値として保持する
ことを特徴とする請求項１に記載の補正方法。
【請求項６】
さらに、前記鉄道車両が直線区間を通過するための時間を特定し、前記特定される時間が短いほど、前記フィルタステップで前記高周波ノイズを除去するためのカットオフ周波数を高くし、かつ前記保持ステップで前記オフセット値を保持するためのしきい値時間を短くする時定数変更ステップを含む
ことを特徴とする請求項５に記載の補正方法。
【請求項７】
鉄道車両のヨー角速度を測定するレートセンサを補正するためのコンピュータプログラムであって、
前記鉄道車両がヨー角速度を持ち得る状態にあるかないかを判断する判断ステップと、
前記鉄道車両がヨー角速度を持ち得る状態にないと判断された場合の前記レートセンサの平均的な出力値をオフセット値として保持する保持ステップと、
前記レートセンサの出力値と前記保持されたオフセット値との差を補正値として出力する演算ステップと
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項８】
鉄道車両のヨー角速度を測定するレートセンサの補正装置であって、
前記鉄道車両がヨー角速度を持ち得る状態にあるかないかを判断する判断手段と、
前記鉄道車両がヨー角速度を持ち得る状態にないと判断された場合の前記レートセンサの平均的な出力値をオフセット値として保持する保持手段と、
前記レートセンサの出力値と前記保持されたオフセット値との差を補正値として出力する演算手段と
を備えることを特徴とする補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両のヨー角速度を測定するレートセンサの補正方法、及び補正装置に関し、特に、前記レートセンサのゼロ点ドリフトを補正する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両において、レートセンサを用いてヨー角速度を測定することが行われている。測定されたヨー角速度は、例えば、曲線検知の検証などに用いられる（特許文献１を参照）。
【０００３】
特許文献１は、鉄道車両の現在位置と予め記憶されている路線地図とから前記鉄道車両が曲線区間に到達したことを判定し、その曲線区間における路線の曲がり方向に応じて車体を強制的に傾斜させる傾斜制御方法を開示している。
【０００４】
この傾斜制御方法では、レートセンサで測定されたヨー角速度を用いて、前記判定の結果を検証する。すなわち、ヨー角速度から示される路線の曲がり方向と、路線地図によって示される路線の曲がり方向とが一致しない場合には、車体の傾斜制御を保留する。これにより、車体に逆方向の傾斜が与えられるという極めて危険な状況を回避している。
【０００５】
この例に見られるように、鉄道車両において、レートセンサを用いてヨー角速度を測定することは、有用かつ重要である。
【特許文献１】特許第３４４０２８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、レートセンサの出力信号には、一般に、供給電圧の変動や温度変化によりゼロ点ドリフトが生じる。そのため、レートセンサが鉄道車両において用いられる場合、例えば他の列車からの電力回生による給電電圧の変動や、走行地点に応じた気温変動の影響を受けて、予知し難い長周期のゼロ点ドリフトが出力信号に生じることがある。
【０００７】
図７（Ａ）は、長周期の上昇するゼロ点ドリフトが乗ったレートセンサの出力信号の一例を示す図である。図７（Ａ）に示されるようなゼロ点ドリフトを除去するため、従来、レートセンサの出力信号をハイパスフィルタ処理することがしばしば行われる。
【０００８】
図７（Ｂ）は、ハイパスフィルタ処理後の信号の一例と、真の信号とを示す図である。図７（Ｂ）に示されるように、ハイパスフィルタ処理後の信号においては、ゼロ点ドリフトが消える反面、長時間の一定値信号も減衰してしまう。
【０００９】
長時間の一定値信号は、例えば、鉄道車両が長い一定の曲線区間を走行していることを示す。一定値信号が減衰することは、レートセンサの出力を参照する種々の処理、例えば前述したような曲線検知の検証、の誤動作につながる極めて深刻な問題となる。
【００１０】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、鉄道車両のヨー角速度を測定するレートセンサの出力信号を、一定値信号を減衰させることなく補正する補正方法、及び補正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】
【００１１】
上記問題を解決するため、本発明の補正方法は、鉄道車両のヨー角速度を測定するレートセンサの補正方法であって、前記鉄道車両がヨー角速度を持ち得る状態にあるかないかを判断する判断ステップと、前記鉄道車両がヨー角速度を持ち得る状態にないと判断された場合の前記レートセンサの平均的な出力値をオフセット値として保持する保持ステップと、前記レートセンサの出力値と前記保持されたオフセット値との差を補正値として出力する演算ステップとを含む。
【００１２】
この構成によれば、前記鉄道車両がヨー角速度を持ち得る状態にないと判断された場合に、ゼロ点付近で振動していると考えられる前記レートセンサの平均的な出力値をオフセット値として保持し、保持されたオフセット値がゼロ値となるように前記レートセンサの出力値を補正するので、従来のハイパスフィルタを用いて補正する場合と比べて、前記レートセンサの出力信号に含まれる長時間の一定値信号を減衰させることがない。そして、新たなオフセット値の保持を周期的に行うことにより、予知し難い長周期のゼロ点ドリフトに追従して、前記レートセンサの出力信号を良好に補正することが可能になる。
【００１３】
また、前記補正方法は、線路の曲線区間の位置を示す路線データを用いて行われ、さらに、前記鉄道車両の現在位置を取得する位置取得ステップを含み、前記判断ステップにおいて、前記取得された現在位置を前記路線データと比較することによって前記鉄道車両が曲線区間にいるかいないかを特定し、曲線区間にいると特定された場合にヨー角速度を持ち得る状態にあると判断し、曲線区間にいないと特定された場合にヨー角速度を持ち得る状態にないと判断してもよい。
【００１４】
この構成によれば、前記鉄道車両が曲線区間にいないと特定された場合の前記レートセンサの平均的な出力値を、オフセット値として保持することができる。前記鉄道車両が曲線区間にいるかいないかは、前記鉄道車両の現在位置と前記路線データとの比較による他にも、同じ路線を事前に走行したときに記録しておいた前記レートセンサの出力信号と現在の走行における前記レートセンサ出力信号とのパターンマッチングによって特定することもできるし、また、前記鉄道車両の車体と台車とのなす角であるボギー角がゼロ値を示すか否かによって特定することもできる。
【００１５】
また、前記補正方法は、さらに、前記鉄道車両の走行速度を取得する速度取得ステップを含み、前記判断ステップにおいて、前記鉄道車両が曲線区間にいると特定された場合であっても、前記取得された走行速度がゼロ値である場合には、ヨー角速度を持ち得る状態にないと判断してもよく、また、前記鉄道車両が曲線区間にいないと特定された場合であっても、前記取得された走行速度が所定のしきい値速度よりも小さい場合には、ヨー角速度を持ち得る状態にあると判断してもよい。
【００１６】
この構成によれば、前記鉄道車両が停車中には、当然にヨー角速度を持ち得ないので、曲線区間であってもオフセット値を保持することで、オフセット値の保持頻度を高めることができ、その結果補正の精度向上に役立つ。
【００１７】
他方、前記鉄道車両が減速した場合は、例えば駅や車両基地等へ進入するために事前に知ることができない渡り線を通過する可能性があるので、曲線区間でなくてもオフセット値を保持しないことで、誤ったオフセット値が保持される事態を回避し、その結果補正の精度向上に役立つ。
【００１８】
また、前記補正方法は、さらに、前記レートセンサの出力信号に含まれる高周波ノイズを除去するフィルタステップを含み、前記保持ステップおいて、所定のしきい値時間継続して前記鉄道車両がヨー角速度を持ち得る状態にないと判断された場合に限り、前記フィルタステップの結果値を前記オフセット値として保持してもよい。
【００１９】
この構成によれば、前記レートセンサの出力信号から高周波ノイズが除去された後の信号値がオフセット値として保持される。このとき、前記しきい値時間を、前記フィルタステップにおける出力信号の収束時間に設定することで、前記レートセンサのゼロ値に十分に収束したオフセット値を保持することができ、その結果補正の精度向上に役立つ。
【００２０】
また、前記補正方法は、さらに、前記鉄道車両が直線区間を通過するための時間を特定し、前記特定される時間が短いほど、前記フィルタステップで前記高周波ノイズを除去するためのカットオフ周波数を高くし、かつ前記保持ステップで前記オフセット値を保持するためのしきい値時間を短くする時定数変更ステップを含んでもよい。
【００２１】
この構成によれば、前記鉄道車両が曲線連続区間を走行する場合など、固定されたしきい値時間を用いたのではオフセット値を保持する機会がなくなってしまうような状況においても、前記カットオフ周波数を上げることで前記フィルタステップの出力信号を素早く収束させかつ前記しきい値時間を短くすることで新しいオフセット値をある程度の頻度で保持することが可能となる。
【００２２】
また逆に、前記鉄道車両が非常に長い直線区間を走行する場合など、前記カットオフ周波数を下げることで前記フィルタステップでより確実に高周波ノイズが除去された後の信号をオフセット値として保持することが可能となる。
【００２３】
また、本発明は、このような補正方法として実現できるだけでなく、このような補正方法を実行する補正装置として実現することもでき、また、このような補正方法に含まれるステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現することもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体やインターネット等の伝送媒体を介して配信できることはいうまでもない。
【発明の効果】
【００２４】
前記説明したように、本発明の補正方法によれば、鉄道車両がヨー角速度を持ち得る状態にないと判断された場合のレートセンサの平均的な出力値をオフセット値として保持し、保持されたオフセット値がゼロ値となるように前記レートセンサの出力値を補正するので、従来のハイパスフィルタを用いて補正する場合と比べて、前記レートセンサの出力信号に含まれる長時間の一定値信号を減衰させることがない。そして、新たなオフセット値の保持を周期的に行うことにより、予知し難い長周期のゼロ点ドリフトにも良好に追従して、前記レートセンサの出力信号を補正することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施の形態における補正方法、及び補正装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本実施の形態における補正装置を搭載した鉄道車両の構成の一例を模式的に示す図である。
【００２７】
鉄道車両１００は、レートセンサ１０で測定されたヨー角速度を補正部２０で補正し、補正後のヨー角速度を参照して種々の制御、例えば前述した車体傾斜制御における曲線検知の検証、を行う鉄道車両の一例であり、レートセンサ１０、補正部２０、位置信号受信部３０、車軸センサ４０、車輪５０、台車６０、及び車体７０を含んで構成される。
【００２８】
なお、補正されたヨー角速度を参照して行われる制御の内容は、本発明の特徴部分ではないため、図示及び詳細な説明を省略する。
【００２９】
レートセンサ１０は、例えばレートジャイロセンサであり、鉄道車両１００に対しヨー角速度を測定する方向に取り付けられ、測定されたヨー角速度を表す信号を出力する。
【００３０】
補正部２０は、本発明の補正装置の一例であり、レートセンサ１０からの出力信号を、ゼロ点ドリフトを除去するように補正する。補正部２０は、例えばハードウェア回路として実現されてもよく、また、図示しないＤＳＰ（Digital Signal Processor）が予め定められたプログラムを実行することによって発揮されるソフトウェア機能として実現することもできる。
【００３１】
位置信号受信部３０は、例えば無線受信機であり、鉄道車両１００に対して位置を知らせる位置信号を受信する。この位置信号は、例えば、路線の要所（直線区間から曲線区間へ移る手前等）に設置された送信機からその設置位置を示して送信される信号であってもよく、また、ＧＰＳ（Global Positioning System）の電波信号であってもよい。
【００３２】
車軸センサ４０は、例えばロータリエンコーダであり、車輪の回転量を検出する。単位時間あたりに検出される回転量は、鉄道車両１００の走行速度を表す。また、検出された回転量の積算値は予め定められた基点（例えば始発駅）からの距離として鉄道車両１００の現在位置を表す。
【００３３】
図２は、補正部２０の機能的な構成の一例を示すブロック図である。
【００３４】
補正部２０は、路線データ記憶部２１、位置及び速度特定部２２、状態判断部２３、フィルタ部２４、保持部２５、及び演算部２６から構成される。
【００３５】
路線データ記憶部２１は、鉄道車両１００が走行する路線における曲線区間の位置を示す路線データを予め記憶している。
【００３６】
位置及び速度特定部２２は、車軸センサ４０から車輪の回転量を示す信号を取得し、取得された信号によって表される単位時間あたりの回転量から鉄道車両１００の走行速度を特定する。また、その回転量を積算することによって得た積算値を予め定められた基点からの距離として用いることにより鉄道車両１００の現在位置を特定する。そして、位置信号受信部３０から位置信号を取得し、取得された位置信号によって表される位置を示すように前記積算値を校正する。
【００３７】
位置及び速度特定部２２は、特定された鉄道車両１００の現在位置と走行速度とを状態判断部２３へ出力する。
【００３８】
状態判断部２３は、位置及び速度特定部２２から現在位置と走行速度とを取得すると共に、路線データ記憶部２１から路線データを参照することにより、鉄道車両１００がヨー角速度を持ち得る状態にあるかないかを判断し、判断結果を保持部２５へ出力する。
【００３９】
この判断は、例えば、位置及び速度特定部２２から取得された現在位置を、路線データ記憶部２１に記憶されている路線データと比較することによって、鉄道車両１００が曲線区間にいるかいないかを特定することによって行うことができる。すなわち、鉄道車両１００が曲線区間にいると特定された場合にヨー角速度を持ち得る状態にあると判断し、曲線区間にいないと特定された場合にヨー角速度を持ち得る状態にないと判断する。
【００４０】
ここで、状態判断部２３は、現在位置から鉄道車両１００が曲線区間にいると特定された場合であっても、位置及び速度特定部２２から取得された走行速度がゼロ値である場合には、ヨー角速度を持ち得る状態にないと判断してもよい。なぜなら、鉄道車両１００が停車中には、当然にヨー角速度を持ち得ないからである。
【００４１】
また、現在位置から鉄道車両１００が曲線区間にいないと特定された場合であっても、取得された走行速度が所定のしきい値速度よりも小さい場合には、ヨー角速度を持ち得る状態にあると判断してもよい。なぜなら、鉄道車両１００が減速した場合は、例えば駅や車両基地等へ進入するために事前に知ることができない曲線である渡り線を通過することにより、予期しないヨー角速度を持つ可能性があるからである。
【００４２】
このしきい値速度は、時速３００Ｋｍ程度の最高速度で運用される高速鉄道システム（例えば、日本の新幹線システム）においては、例えば時速２００Ｋｍとしてもよい。
【００４３】
ローパスフィルタ部２４は、レートセンサ１０からの出力信号を取得し、取得された信号に含まれる高周波ノイズを除去することによって得られる平均的な値を示す信号を、保持部２５へ出力する。ここで、フィルタ部２４に取得されるレートセンサ１０からの出力信号は、図示しないアナログデジタル変換器でデジタル化された数値データであるとしてもよい。また、フィルタ部２４は、例えば０．１Ｈｚにカットオフ周波数を持つ２次のバターワースフィルタで実現してもよい。
【００４４】
ローパスフィルタ部２４のカットオフ周波数は、ローパスフィルタ部２４の出力信号がレートセンサ１０のゼロ点ドリフトに追従可能な限り低く、かつ鉄道車両１００が曲線区間から直線区間へ進入した際にローパスフィルタ部２４の出力信号が実用時間のうちにレートセンサ１０のゼロ点に復帰（または収束とも言う）する程度に高く決定されるべきである。このカットオフ周波数は、前述の高速鉄道システムにおいては、０．０１Ｈｚ〜０．１Ｈｚとすることが望ましい。
【００４５】
保持部２５は、状態判断部２３から、所定のしきい値時間継続して、鉄道車両１００がヨー角速度を持ち得る状態にないという判断結果を取得した場合に、フィルタ部２４からの出力信号の値を、オフセット値として保持するレジスタである。
【００４６】
このしきい値時間は、鉄道車両１００が曲線区間から直線区間へ進入した際に、フィルタ部２４からの出力信号が、レートセンサ１０のゼロ点に復帰するのを待つために設けられる。このしきい値時間は、フィルタ部２４のカットオフ周波数と高周波遮断性能とから決定される。
【００４７】
フィルタ部２４が、例えば前述した０．１Ｈｚにカットオフ周波数を持つバターワースフィルタで実現される場合、ステップ応答が１０秒後には偏差２％以下に収束することから、このしきい値時間は１０〜１５秒とすることが望ましい。
【００４８】
フィルタ部２４のカットオフ周波数を下げ、かつ保持部２５のしきい値時間を大きく取ることは、レートセンサ１０の出力信号に乗った高周波ノイズを確実に除去するために有効であるが、しきい値時間を大きく取り過ぎると、鉄道車両１００が曲線連続区間を走行する場合などに、オフセット値を保持する機会を失う可能性がある。
【００４９】
演算部２６は、レートセンサ１０の出力信号の値と保持部２５に保持されたオフセット値との差を補正値として出力する。演算部２６から出力される補正値において、保持部２５に保持されたオフセット値がゼロ値となるように、レートセンサ１０の出力信号の値が補正されている。
【００５０】
図３（Ａ）は、路線の一例を示す図であり、図３（Ｂ）は、その路線に対応して、路線データ記憶部２１に記憶されている路線データの一例を示す図である。
【００５１】
図３（Ａ）には、左から右へ、直線区間、曲線区間、直線区間、駅が設けられた路線の一例が示される。
【００５２】
図３（Ｂ）に示される路線データは、複数の地点のそれぞれについて、基点（例えば始発駅）からの距離Ｐｎと、地点の説明とを対応付けて表している。路線データは、この例に示されるように、曲線の始点及び終点の位置を表す。
【００５３】
図４は、補正部２０が行う動作の一例を表すフローチャートである。この処理は、図示しないタイマに従って周期的に（例えば１ｍＳごとに）起動され実行される。図４において、Ｖは位置及び速度特定部２２で特定される走行速度であり、Ｖ０は予め定められるしきい値速度であり、Ｔはカウンタ値であり、Ｔ０は予め定められるしきい値時間である。
【００５４】
ローパスフィルタ部２４は、レートセンサ１０の出力信号から高周波ノイズを除去した後の信号の値を出力する（Ｓ０１）。
【００５５】
状態判断部２３は、走行速度Ｖがしきい値速度Ｖ０以上であれば（Ｓ０２でＹＥＳ）、位置及び速度特定部２２から取得される現在位置を路線データ記憶部２１の路線データと比較することによって、現在位置が曲線区間に含まれるか否か、つまり鉄道車両１００が曲線区間にいるかいないかを特定する。
【００５６】
そして、走行速度Ｖがしきい値速度Ｖ０以上であり、かつ現在位置が曲線区間に含まれない場合（Ｓ０３で直線区間）、及び現在位置に係わらず走行速度Ｖが０である場合（Ｓ０４でＹＥＳ）には、鉄道車両１００がヨー角速度を持ち得る状態にないと判断して、カウンタ値Ｔを１増加させる（Ｓ０５）。
【００５７】
そして、カウンタ値Ｔが時間しきい値Ｔ０よりも大きくなれば（Ｓ０６でＹＥＳ）、フィルタ部２４の出力値をオフセット値として保持部２５に保持し（Ｓ０７）、カウンタ値Ｔを０にリセットする（Ｓ０８）。
【００５８】
他方、現在位置が曲線区間に含まれる場合（Ｓ０３で曲線区間）、及び現在位置に係わらず走行速度Ｖがしきい値速度Ｖ０未満でありかつ０でない場合（Ｓ０４でＮＯ）には、鉄道車両１００がヨー角速度を持ち得る状態にあると判断して、カウンタ値Ｔを０にリセットする（Ｓ０８）。
【００５９】
このようにして、鉄道車両１００がヨー角速度を持ち得る状態にないとの判断が、しきい値時間Ｔ０継続してなされる度に、保持部２５にオフセット値が保持されることになる。
【００６０】
演算部２６は、レートセンサ１０の出力信号の値である実測値から保持部２５に保持されているオフセット値を減じた値を補正値として出力する（Ｓ０９）。
【００６１】
ここで、図４に示されるフローチャートにおいて、ステップＳ０１が特許請求の範囲に記載のフィルタステップの一例であり、ステップＳ０２からステップＳ０４までが特許請求の範囲に記載の判断ステップの一例であり、ステップＳ０５からステップＳ０８までが特許請求の範囲に記載の保持ステップの一例であり、ステップＳ０９が特許請求の範囲に記載の演算ステップの一例である。
【００６２】
図５（Ａ）は、レートセンサ１０の出力信号の一例、及びフィルタ部２４の出力信号の一例を示す図である。レートセンサ１０の出力信号には、短周期のノイズ、及び長周期の上昇するゼロ点ドリフトが乗っている。図５（Ａ）では、説明のため、実際にヨー角速度を受けて信号が変化する大きさに比べて、ゼロ点ドリフトの大きさを拡大している。
【００６３】
図５（Ｂ）は、演算部２６の出力信号、つまり補正部２０による補正結果の一例を示す図である。
【００６４】
状態判断部２３において、位置及び速度特定部２２から取得された現在位置が、路線データ記憶部２１の路線データで示される曲線区間に含まれないと判断される期間を、図５（Ａ）では直線区間として示している。この期間には、しきい値時間Ｔ０ごとにフィルタ部２４の出力値がオフセット値として保持部２５に保持される。オフセット値が保持される時点が三角のマークで示される。
【００６５】
また、状態判断部２３において現在位置が曲線区間に含まれると判断される期間を、図５（Ａ）では曲線区間として示している。この期間には、オフセット値の保持は行われず、レートセンサ１０の出力信号が、実際のヨー角速度に応じて上昇している。
【００６６】
さらにまた、曲線区間から直線区間へ進入した際に、しきい値時間Ｔ０が経過する間、フィルタ部２４の出力値がレートセンサ１０のゼロ点に復帰するのを待つ期間を、図５（Ａ）では復帰待ちとして示している。この復帰待ち期間の経過後から、オフセット値の周期的な保持が再開される。
【００６７】
以上説明したように、補正部２０によれば、レートセンサ１０の出力信号に含まれる高周波ノイズをフィルタ部２４で除去し、鉄道車両１００がヨー角速度を持ち得る状態にないと判断された場合のフィルタ部２４の出力値をオフセット値として保持部２５に保持し、レートセンサ１０の出力信号の値と保持部２５のオフセット値との差を補正値として出力するので、従来のハイパスフィルタを用いて補正する場合と比べて、レートセンサ１０の出力信号に含まれる長時間の一定値信号を減衰させることがない。
【００６８】
そして、新たなオフセット値の保持を周期的に行うことにより、予知し難い長周期のゼロ点ドリフトにも良好に追従して、レートセンサ１０の出力信号を補正することが可能になる。
【００６９】
ここまで、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上述した実施の形態に限定されないのはもちろんである。以下のような場合も本発明に含まれる。
【００７０】
実施の形態では、状態判断部２３において、鉄道車両１００が曲線区間にいるかいないかを、位置及び速度特定部２２から取得される現在位置と、路線データ記憶部２１の路線データとの比較によって特定すると説明したが、この他にも、同じ路線を事前に走行したときに記録しておいたレートセンサ１０の出力信号と現在の走行におけるレートセンサ１０の出力信号とのパターンマッチングによって特定することもできるし、また、鉄道車両１００の車体７０と台車６０とのなす角であるボギー角がゼロ値を示すか否かによって特定することも可能である。ボギー角は、車体７０と台車６０との間に一般的に設けられているヨーダンパーの伸縮によって知ることができる。
【００７１】
また、実施の形態では、路線データは、曲線の始点及び終点の位置を表すとしたが、さらに、駅の始点及び終点の位置を表しても構わない。つまり、図３（Ｂ）に、起点から駅の始点までの距離Ｐ２、及び起点から駅の終点までの距離Ｐ３を追加してもよい。そうすれば、駅の場内においても、曲線区間と同様に鉄道車両１００がヨー角速度を持ち得ると判断することが可能となり、駅の場内で事前に知ることができない渡り線を通過する際に誤ったオフセット値が保持される事態を確実に回避できる。
【００７２】
また、実施の形態では、フィルタ部２４においてレートセンサ１０からの出力信号に含まれる高周波ノイズを除去するためのカットオフ周波数、及び保持部２５においてフィルタ部２４の出力値をオフセット値として保持するためのしきい値時間を、それぞれ固定された値として説明したが、これらの値を変更可能とする変形例を考えることもできる。
【００７３】
図６は、そのような変形例に係る補正部２０ａの機能的な構成の一例を示すブロック図である。
【００７４】
補正部２０ａは、図２に示される補正部２０と比べて、時定数変更部２７を追加し、フィルタ部２４ａ及び保持部２５ａを変更して構成される。
【００７５】
時定数変更部２７は、位置及び速度特定部２２から取得される現在位置及び走行速度、並びに路線データ記憶部２１の路線データを参照して、鉄道車両１００がこの先の直線区間を通過するための時間を推定する。この時間は、例えば、現在位置以降で最初の曲線区間の終点から、その次の曲線区間の始点までの距離を、走行速度で除して求めてもよい。
【００７６】
そして、推定される時間が短いほど、フィルタ部２４ａに対して高いカットオフ周波数を指示し、かつ保持部２５ａに対して短いしきい値時間を指示する。
【００７７】
フィルタ部２４ａは、時定数変更部２７から指示されたカットオフ周波数に従って、フィルタ処理を行い、保持部２５ａは、時定数変更部２７から指示されたしきい値時間に従って、オフセット値を保持する。
【００７８】
この構成によれば、前記鉄道車両が曲線連続区間を走行する場合など、固定されたカットオフ周波数としきい値時間とを用いたのではオフセット値を保持する機会がなくなってしまうような状況においても、カットオフ周波数を上げることでフィルタ部２４ａの出力信号を素早く収束させ、かつしきい値時間を短くすることで新しいオフセット値をある程度の頻度で保持部２５ａに保持することが可能となる。
【００７９】
また逆に、前記鉄道車両が非常に長い直線区間を走行する場合など、カットオフ周波数を下げることでフィルタ部２４ａにおいて高周波ノイズをより確実に除去し、かつしきい値時間を長くすることでフィルタ部２４ａからの十分に収束した出力値を保持部２５ａに保持することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明に係る補正方法及び補正装置は、鉄道車両のヨー角速度を測定するレートセンサの出力値の補正に広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】実施の形態における補正装置を搭載した鉄道車両の構成の一例を模式的に示す図
【図２】補正部２０の機能的な構成の一例を示すブロック図
【図３】（Ａ）路線の一例を示す図、（Ｂ）その路線に対応して路線データ記憶部２１に記憶されている路線データの一例を示す図
【図４】補正部２０が行う動作の一例を表すフローチャート
【図５】（Ａ）レートセンサ１０の出力信号の一例と、フィルタ部２４の出力値の一例とを示す図、（Ｂ）補正部２０の出力信号の一例を示す図
【図６】変形例に係る補正部２０ａの機能的な構成の一例を示すブロック図
【図７】（Ａ）長周期の上昇するゼロ点ドリフトが乗ったレートセンサの出力信号の一例を示す図、（Ｂ）ハイパスフィルタ処理後の信号の一例と、真の信号とを示す図
【符号の説明】
【００８２】
１０    レートセンサ
２０、２０ａ  補正部
２１    路線データ記憶部
２２    位置及び速度特定部
２３    状態判断部
２４、２４ａ  フィルタ部
２５、２５ａ  保持部
２６    演算部
２７    時定数変更部
３０    位置信号受信部
４０    車軸センサ
５０    車輪
６０    台車
７０    車体
１００    鉄道車両
【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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