(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振子式車両に設けられ、衛星からの測位信号電波を受け、走行している前記振子式車両の地球上の緯度位置情報および経度位置情報を出力し、前記測位信号電波が受信不能の場合には欠測信号を出力する衛星測位装置と、
前記緯度位置情報および経度位置情報を予め記憶された路線情報に当てはめ、路線上における前記振子式車両の常時走行位置情報を求める第１の走行位置判定部と、
前記振子式車両の走行速度から、この振子式車両の運転開始からの走行距離を演算し、この走行距離を前記路線情報に当てはめ、前記振子式車両の欠測時走行位置情報を求めると共に、この欠測時走行位置情報と、前記第1の走行位置判定部で求められた常時走行位置情報との差が許容値より大きい場合、欠測時走行位置情報を、常時走行位置情報を元に修正する第２の走行位置判定部と、
常時は前記第１の走行位置判定部を選択して常時走行位置情報を出力し、前記欠測信号によって前記第２の走行位置判定部に切り替え、前記欠測時走行位置情報を出力する切替部と、
この切替部から出力された前記常時走行位置情報または前記欠測時走行位置情報を基に、前記路線情報および前記速度計から、前記振子式車両の車体傾斜角度および車体傾斜方向を演算する振子制御部と、
この振子制御部から出力された傾斜角度信号および傾斜方向信号によって振子式台車の傾斜動作を制御する振子装置と、
を具備してなることを特徴とする振子式車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運輸分野で使用され、車両の曲線部通過速度の向上に寄与する振子式車両制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、急曲線の多い路線の高速化には、振子式車両が使用されることが多い。当初は遠心力を用いて自然に車体を傾斜させる方式であったが、最近は乗り心地の向上などのために、カーブの手前から車体を徐々に傾斜させ、カーブを通過した後に徐々に姿勢を戻す制御付き振子方式が主流である。この従来の振子制御システムは、カーブ前後の線路内の地上に地上子と呼ばれる信号発信機を設置し、地上子から発信される信号を、車体の下部に取り付けた車上子と呼ばれる受信機によって受信して動作する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような従来の振子式車体制御装置は専用の車両を用意するだけでなく、線路内の地上にも専用の地上子を設置する準備工事が必要なために、振子式車両による高速化には、長い準備工事期間を要するうえ、危険な作業を伴なうために、困難が伴なっていた。
【０００４】
したがって、本発明は、衛星測位システムを用いて車両の位置を測定することにより、地上設備によらずに車両の振子制御を行うことのできる振子式車両制御装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の振子式車両制御装置は、振子式車両に設けられ、衛星からの測位信号電波を受け、走行している前記振子式車両の地球上の緯度位置情報および経度位置情報を出力し、前記測位信号電波が受信不能の場合には欠測信号を出力する衛星測位装置と、前記緯度位置情報および経度位置情報を予め記憶された路線情報に当てはめ、路線上における前記振子式車両の常時走行位置情報を求める第１の走行位置判定部と、前記振子式車両の走行速度から、この振子式車両の運転開始からの走行距離を演算し、この走行距離を前記路線情報に当てはめ、前記振子式車両の欠測時走行位置情報を求めると共に、この欠測時走行位置情報と、前記第1の走行位置判定部で求められた常時走行位置情報との差が許容値より大きい場合、欠測時走行位置情報を、常時走行位置情報を元に修正する第２の走行位置判定部と、常時は前記第１の走行位置判定部を選択して常時走行位置情報を出力し、前記欠測信号によって前記第２の走行位置判定部に切り替え、前記欠測時走行位置情報を出力する切替部と、この切替部から出力された前記常時走行位置情報または前記欠測時走行位置情報を基に、前記路線情報および前記速度計から、前記振子式車両の車体傾斜角度および車体傾斜方向を演算する振子制御部と、この振子制御部から出力された傾斜角度信号および傾斜方向信号によって振子式台車の傾斜動作を制御する振子装置とを具備してなることを特徴とする。
【０００６】
本発明は以上のように、人工衛星を用いた衛星測位システムと、振子制御システムという従来からの技術を組み合わせたので、地上設備の有無に影響されずに、車両に対して制御された車体傾斜を行なうことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の振子式車両制御装置の一実施の形態を説明する。
【０００８】
図１および図２において、衛星測位用アンテナ１は地球周回軌道上を飛ぶ汎地球測地システム用衛星からの測位信号電波１ａを受け、測位信号電波１ａを電気測位信号１ｂに変換する装置である。
【０００９】
衛星測位装置２は衛星測位用アンテナ１に信号ケーブルにて接続され、衛星測位用アンテナ１から出力された電気測位信号１ｂによって、走行している振子式車両の地球上の緯度位置情報および経度位置情報２ａを出力し、測位信号電波１ａが受信不能の場合には欠測信号２ｂを出力する装置である。
【００１０】
走行位置判定部３Ａは衛星測位装置２に信号ケーブルにて接続され、衛星測位装置２から出力された緯度位置情報および経度位置情報２ａを予め内部に記憶された路線情報に当てはめ、路線上における振子式車両の常時走行位置情報３ｄを求めて出力する装置である。
【００１１】
速度センサ５Ａは振子式車両の振子式台車７または車輪部に取り付けられ、車輪の回転速度５ａを検出する装置であり、速度計５は速度センサ５Ａに接続され、速度センサ５Ａから入力された回転速度５ａによって振子式車両の走行速度５ｂを測定する装置である。
【００１２】
走行位置判定部３Ｂは速度計５および走行位置判定部３Ａにそれぞれ信号ケーブルにて接続され、速度計５から出力された走行速度５ｂを積分して運転開始からの走行距離を演算し、また、演算された走行距離を路線情報に当てはめ、振子式車両の欠測時走行位置情報３ｅを求め、更に、常時走行位置情報３ｄが入力されている場合には、欠測時走行位置情報３ｅを常時走行位置情報３ｄによって常に修正する装置である。
【００１３】
切替部３Ｃの入力側は走行位置判定部３Ａおよび走行位置判定部３Ｂにそれぞれ信号ケーブルにて並列に接続されており、衛星測位装置２から出力された欠測信号２ｂの有無によって走行位置判定部３Ａまたは走行位置判定部３Ｂのいずれか一方を出力する。そして、常時は走行位置判定部３Ａに接続されて常時走行位置情報３ｄを出力し、欠測信号２ｂによって入力回路を走行位置判定部３Ａから走行位置判定部３Ｂに切り替え、欠測時走行位置情報３ｅを出力する装置である。そして、走行位置判定部３Ａ、走行位置判定部３Ｂおよび切替部３Ｃによって走行位置判定装置３を構成している。
【００１４】
振子制御部４は切替部３ｃおよび速度計５にそれぞれ信号ケーブルにて接続されており、切替部３Ｃから出力された常時走行位置情報３ｄまたは欠測走行位置情報３ｅを基に、路線情報を検索し、速度計からの速度信号とあわせて計算し、振子式車両の車体傾斜角度および車体傾斜方向を演算する装置である。
【００１５】
振子装置６は振子台車７に振子動作をさせる動力装置であり、振子式台車７は振子装置６と車体に振子作用を生じさせる機構により機械的に接続されている。そして、振子装置６は振子制御部４に信号ケーブルにて接続され、振子制御部４から出力された傾斜角度信号および傾斜方向信号によって振子式台車７の傾斜動作を制御する装置である。
【００１６】
次に、作用を説明する。なお、各機器は次のように配置されているものとし、説明を簡単にするため、列車は一両のみで運行されているものとする。即ち、衛星測位用アンテナ１は車外の上部天井などに配置している。衛星測位装置２と走行位置判定装置３、振子制御部４、速度計５は、車内運転室もしくは機器室など外部環境にさらされない所にある。振子装置６は振子式台車７と組み合わされており客室外にある。この振子式台車７には速度センサ５Ａが取り付けられている。
【００１７】
この場合、衛星測位用アンテナ１は衛星測位システム用の人工衛星からの電波信号を受信する。この信号を衛星測位装置２に伝ると、衛星測位装置２は受信信号を元に自分の位置を計算し、結果を走行位置判定装置３に伝える。走行位置判定装置３は伝えられた位置情報を路線図に当てはめることで、常に路線上における自車の位置を把握し続ける。速度計５は速度センサ５Ａの信号から検出した現在の速度を、走行位置判定装置３と振子制御部４へ出力し続ける。
【００１８】
走行位置判定装置３は速度計５からの速度信号を元に、トンネル内走行時など衛生測位ができない時のために、速度の積分によつて求めた走行距離から求めた自車の位置情報を元に比較校正しながら、常に路線上の自車位置を把握出来るようにしておく。
【００１９】
走行位置判定装置３は検出した自車の位置を、振子制御部４へ位置情報を伝える。振子制御部４は記憶している路線情報に位置情報を当てはめ、線路上のカーブなど所定位置であれば、速度計５からの速度情報から速度に見合った車体傾斜角度を計算し、左右どちら側にどれだけの割合で傾斜させるかの制御信号を振子装置６に出力する。振子装置６は振子制御部４から受け取った傾斜信号に従って振子台車７を動作させる。
【００２０】
振子装置６は振子台車７に振子動作をさせる動力装置である。振子台車７は、振子装置６と、車体に振子作用を生じさせる機構により機械的に接続されている。また、速度計５は、振子台車７の取付られた速度センサ５Ａと、信号ケーブルにより接続されている。
【００２１】
次に図２を用いて振子制御システムの動作を順を追って説明する。
【００２２】
（１）衛星測位用アンテナ１は地球周回軌道上を飛ぶ、汎地球測地システム用衛星からの測位信号電波を受けて、その信号を電気信号に変換し、衛星測位装置２に伝える。
【００２３】
（２）衛星測位装置２は衛星測位用アンテナ１からの信号を元に、地球上における自車の位置（緯度・経度）を常に測定し続ける。この衛星測位装置２で測定した緯度・経度情報は、走行位置判定部３Ａに伝達される。
【００２４】
（３）また衛星測位装置２はトンネル走行時などの電波障害や故障などで、信号電波が受信不能になり、衛星測位装置２からの信号が途絶えた場合に、衛星測位装置２での位置測定に欠測が生じた場合は、欠測を示す信号を走行位置判定装置３の中の切替部３Ｃに送る。
【００２５】
（４）走行位置判定部３Ａは、まず、衛星測位装置２の緯度・経度情報を、あらかじめ内部に記憶された路線情報に当てはめ、路線上の自分の位置情報Ａを常に求めつづける。
【００２６】
（５）走行位置判定部３Ｂは速度計５から入力される速度信号を元に、速度の積分によって運転開始からの走行距離を計測する。この距離をあらかじめ記憶された路線情報にあてはめ、走行距離を求めつづける。
【００２７】
（６）走行位置判定部３Ｂは走行距離から求めた位置情報Ｂを、衛星測位装置２からの信号より求めた位置情報Ａと比較し、その差が許容値より大きい場合、位置情報Ａを元に位置情報Ｂを修正し、同時に走行距離も修正する。
【００２８】
（７）切替部３Ｃは衛星測位装置２からの信号が途絶えた際には、衛星測位装置２よりの欠測信号を受けて、振子制御部４への信号を、走行位置判定部３Ｂからの信号へ切替える。衛星測位装置２からの信号が安定して出力され始めると、衛星測位装置２よりの欠測信号が途切れるので、再び走行位置判定部３Ａからの信号に切替える。これにより、測位信号電波が届かない場所でのバックアップ機能を果たすようにする。
【００２９】
（８）振子制御装置４は切替部３Ｃから出力された位置情報を元に、あらかじめ記憶された路線情報から線路のカーブの入り口位置などの線路情報を検索し、速度計５からの速度信号とあわせて、車体を傾斜させ始める必要のある場所か否か、傾斜の必要があれば、速度計５からの速度信号に合わせた車体傾斜角度を計算し、左右のどちらに、どのような角速度で、何度まで傾斜をさせるか、あるいは傾斜を元に戻すかの指示を振子装置６へ出す。
【００３０】
（９）振子装置６は振子制御部４からの信号を元に、振子式台車７を制御する。
なお、本発明は上記の実施の形態に限定される物ではなく次のような機能変更や応用が考えられる。
【００３１】
（Ａ）走行位置判定装置３に路線途中の信号等の別用途向けとして設置されている地上子の位置を記憶させておき、この地上子からの信号も走行位置判定装置３に随時入力して、路線中の自分の位置の補正に利用する。
【００３２】
（Ｂ）速度計５からの速度信号の処理による自車位置計測ではなく、リアルタイムでの画像処理機能のある画像処理装置からの信号を併用して自車の位置を求め、ＧＰＳの使用できないところでは、車窓の画像によって位置を検出し、制御に利用する。
【００３３】
（Ｃ）速度計５からの速度信号の処理による自車位置計測に加えて、リアルタイムでの面像処理機能のある画像処理装置からの信号を併用して自車の位置を求め、ＧＰＳの使用できないところでは、車窓の画像によって位置を検出し、制御に利用する。
【００３４】
（Ｄ）速度計５へ信号を送る速度センサ５Ａを複数の台車に取り付けて、一部の車輸に空回りが発生しても、速度計５で空回りした車輪の速度センサ５Ａの信号を速度計算から切除することによって正確な速度をえられろようにする。
【００３５】
（Ｅ）一台の振子制御装置４で複数の振子装置６や振子式台車７を制御する。
【００３６】
以上に述べたように、本発明の実施の形態によれば専用の地上設備を新たに新設しなくても、制御付き振子車両の導入が可能であり、これにより急曲線の多い路線の高速化が可能である。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば専用の地上設備を新たに新設しなくても、制御付き振子車両の導入が可能であり、これにより急曲線の多い路線の高速化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の−形態を示す振子式車両制御装置の構成図である。
【図２】図１の作用を示す説明図である。
【符号の説明】
１    衛星測位用アンテナ
２    衛星測位装置
３    走行位置判定装置
３Ａ  走行位置判定部
３Ｂ  走行位置判定部
４    振子制御部
５    速度計
５Ａ  速度センサ
６    振子装置
７    振子式台車
【図１】
0004198815.tif 000002
【図２】
0004198815.tif 000003