(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両速度が所定の浮上速度より低いときは前記車両に備えられた車輪による車輪走行を行い、前記浮上速度以上では、軌道に沿って所定間隔で配置された浮上コイルと前記車両側に搭載された界磁との磁気相互作用によって前記車両を浮上させることにより浮上走行を行う地上一次方式の磁気浮上式鉄道において、
前記車輪の回転あたりの走行距離を示す車輪特性を算出する方法であって、
前記車輪走行時に、前記車両の走行に伴って通過する前記浮上コイルの数をカウントして、該カウント値及び前記浮上コイルの配置間隔に基づいて前記車両の走行距離を算出し、
該算出した走行距離と、該走行距離を走行した際の前記車輪の回転量とに基づいて、前記車輪特性を算出する
ことを特徴とする車輪特性算出方法。
【請求項２】
地上側の軌道に沿って配置された推進コイルへ通電することにより、該推進コイルと車両側に搭載された界磁との磁気相互作用によって車両を推進させる地上一次方式の鉄道において、
前記車両に備えられた車輪の回転あたりの走行距離を示す車輪特性を算出する方法であって、
前記車輪による車輪走行時における、所定期間中の前記車両の走行距離を、前記車両の走行に伴って前記推進コイルに誘起される速度起電力に基づいて算出し、
該算出した走行距離と、前記所定期間中の前記車輪の回転量とに基づいて、前記車輪特性を算出する
ことを特徴とする車輪特性算出方法。
【請求項３】
車両速度が所定の浮上速度より低いときは前記車両に備えられた車輪による車輪走行を行い、前記浮上速度以上では、軌道に沿って所定間隔で配置された浮上コイルと前記車両側に搭載された界磁との磁気相互作用によって前記車両を浮上させることにより浮上走行を行う地上一次方式の磁気浮上式鉄道において、
前記車輪走行時に、前記車輪の回転量、及び該車輪の回転あたりの走行距離を示す車輪特性に基づいて、前記車両の走行距離を算出し、該算出された走行距離に基づいて前記軌道上における前記車両の位置を検出する第１車輪回転位置検出手段を備えた位置検知装置であって、
前記車両の走行に伴って通過する前記浮上コイルの数をカウントし、該カウント値及び前記浮上コイルの配置間隔に基づいて前記車両の走行距離を算出するコイルカウント距離算出手段と、
該コイルカウント距離算出手段により算出された走行距離と、該走行距離を走行した際の前記車輪の回転量とに基づいて、前記車輪特性を算出する第１車輪特性算出手段と、
前記第１車輪回転位置検出手段が前記車両の位置を検出する際に用いる車輪特性を、前記第１車輪特性算出手段により算出された車輪特性に基づいて更新する第１更新手段と、
を備えたことを特徴とする位置検知装置。
【請求項４】
前記コイルカウント距離算出手段は、該コイルカウント距離算出手段自身が算出した走行距離に基づいて前記軌道上における前記車両の位置も検出し、
更に、前記第１車輪回転位置検出手段により検出される前記車両の位置を、前記コイルカウント距離算出手段により検出された位置に基づいて再設定する第１位置再設定手段を備えた
ことを特徴とする請求項３記載の位置検知装置。
【請求項５】
地上側の軌道に沿って配置された推進コイルへ通電することにより、該推進コイルと車両側に搭載された界磁との磁気相互作用によって車両を推進させる地上一次方式の鉄道において、
前記車両に備えられた車輪による車輪走行時に、前記車輪の回転量、及び前記車輪の回転あたりの走行距離を示す車輪特性に基づいて前記車両の走行距離を算出し、該算出された走行距離に基づいて前記軌道上における前記車両の位置を検出する第２車輪回転位置検出手段を備えた位置検知装置であって、
前記車両の走行に伴って前記推進コイルに誘起される速度起電力に基づいて、前記車両の走行距離を算出する速度起電力距離算出手段と、
前記車輪走行時に、前記速度起電力距離算出手段により算出された所定期間中の前記車両の走行距離と、該所定期間中の前記車輪の回転量とに基づいて、前記車輪特性を算出する第２車輪特性算出手段と、
前記第２車輪回転位置検出手段が前記車両の位置を検出する際に用いる車輪特性を、前記第２車輪特性算出手段により算出された車輪特性に基づいて更新する第２更新手段と、
を備えたことを特徴とする位置検知装置。
【請求項６】
前記鉄道は、車両速度が所定の浮上速度より低いときは前記車輪による車輪走行を行い、前記浮上速度以上では、軌道に沿って所定間隔で配置された浮上コイルと前記界磁との磁気相互作用によって前記車両を浮上させることにより浮上走行を行う磁気浮上式鉄道であり、
更に、前記車両の走行に伴って通過する前記浮上コイルの数をカウントし、該カウント値及び前記浮上コイルの配置間隔に基づいて前記軌道上における前記車両の位置を検出するコイルカウント位置検出手段と、
前記第２車輪回転位置検出手段により検出される前記車両の位置を、前記コイルカウント位置検出手段により検出された位置に基づいて再設定する第２位置再設定手段と、
を備えたことを特徴とする請求項５記載の位置検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気浮上式鉄道などの地上一次方式の鉄道において、車両が備える車輪の回転あたりの走行距離を示す車輪特性を算出する車輪特性算出方法、及び、その方法により得られる車輪特性を用いて車両位置を検出する位置検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、レール上を車輪走行する在来鉄道では、例えばカーブ走行時に車体を傾斜させて乗り心地向上やカーブ通過速度の高速化を図ったり、或いは走行中に軌道や電車線の保守情報を位置情報と共に取得して、軌道上の位置に対応した保守情報を得ることなどのために、走行中の車両位置を検出している。在来鉄道に限らず、地上一次方式による磁気浮上式鉄道などの他の各種鉄道においても、車両を適切かつ安全に走行させるために、車両位置を検出し、その検出位置を用いて走行制御などの各種制御を行っている。
【０００３】
車両位置の検出方法は種々考えられるが、その１つとして、車輪走行時の車輪回転量から走行距離を算出し、その走行距離に基づいて位置を検出する方法が従来より知られている。車両の走行距離は、車輪径によって定まる車輪回転あたりの走行距離（車輪特性）を予め求めておき、その回転あたりの走行距離に車輪の回転量を乗算することにより算出することができる。この方法によれば、在来鉄道はもちろん、磁気浮上式鉄道においても浮上走行が始まる前の車輪走行を行う低速走行時であれば、車両位置を検出することができる。
【０００４】
しかし、走行に伴って車輪の走行面（レール等との接触面）が摩耗するなどの要因で車輪径が変化すると、当然ながら車輪特性も変化する。また、現在山梨リニア実験線において開発が進められている磁気浮上式鉄道（以下「超電導リニア」ともいう）のように、ゴムタイヤによる車輪を用いる場合、タイヤ内圧や車両乗員の変化等によって車輪径は随時変動する。そのため、このように車輪径が変化するにも拘わらず予め求めておいた車輪特性を常に使用すると、検出された位置と実際の車両位置とで誤差が生じてしまい、特に超電導リニアでは車両の走行制御に大きな影響を及ぼしてしまうおそれがある。
【０００５】
超電導リニアは、車両側に搭載した超電導磁石を界磁とし、回転型モータの電機子に当たる推進コイルを地上側の軌道に沿って配置した、リニア同期モータ（ＬＳＭ：Linear Synchronous Motor）を動力とした地上一次方式の鉄道であって、推進コイルへの通電を制御することにより車両の走行制御を行うものである。この推進コイルへの通電は、常に車両の位置に応じて適切に制御する必要があり、そのためには、車両位置を高精度で検出する必要がある。そのため、上記のように車輪径が変化することによって位置検出の精度が悪化すると、誤差の程度によってはＬＳＭの同期制御が不可能になってしまうおそれもあるのである。
【０００６】
上記のような車輪径変化の問題を解決する方法としては、例えば特開平５−３２２５９３号公報で開示されている方法がある。これは、軌道上に例えば２つ地上子を所定距離隔てて設置し、予めわかっている２つの地上子間距離と、その２つの地上子間を走行した際の車輪の回転量とから、そのときの正確な車輪特性を求めることができるというものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に開示されている方法では、距離が既知である２つの地上子間を走行することで、通常は正確な車輪特性を算出することができるものの、例えば周囲で発生する電磁ノイズの影響などによって車輪の回転量を正確に検出できないと、誤った車輪特性を算出してしまう場合も起こりうる。
【０００８】
上記のような状況が、ある２つの地上子間を通過したときに起こってしまうと、以降、次に２つの地上子間を通過するまでの間は、その誤って算出された車輪特性に基づいて車両位置の検出が行われてしまい、場合によっては車両の適切な走行制御に支障をきたすおそれもある。
【０００９】
一方、たとえ上記のような電磁ノイズ等の影響を受けることなく正確な車輪特性が算出されたとしても、その後の走行で例えば車輪摩耗やタイヤ内圧の変化等により車輪径が変化すると、次にまた２つの地上子間を通過するまでの間は、車輪径が変化したにもかかわらず、その算出された車輪特性と車輪回転量とに基づいて車両位置の検出がなされる。つまり、地上子通過によって一旦は正確な車輪特性が算出されたもののその後に車輪径が変化すると、車両位置が正確に検出されなくなってしまうのである。特に超電導リニアでは、高精度の位置検出が要求されるため、車輪径の変化量によっては走行制御に影響を及ぼすおそれがある。
【００１０】
そこで、例えば、地上子を軌道全線に渡って短い間隔で多数設置すれば、その短い間隔毎に正確な車輪特性を算出することができる。このようにすれば、算出した車輪特性が電磁ノイズ等の影響を受けて誤った値であったり、正確な車輪特性を算出したもののその後に何らかの要因で車輪径が変化したりしても、その影響が大きくなる前に次の車輪特性算出を行うことができるため、常に実際の車輪特性（又はそれに近い値）に基づく車両位置の検出ができるようになる。
【００１１】
しかしながら、上記のように地上子を軌道全線に渡って多数設置するようにすると、地上子の数が多くなるほどその費用も高くなる。しかも、全線に渡って高精度で地上子を敷設し、それを維持管理する必要があるため、地上子そのもののコストアップに加えて、その施工や保守等に多大な労力・コストが必要になる。そのため、このように車両位置検出のための地上子を全線に渡って多数設けることは現実的方法ではない。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、地上一次方式の鉄道において、車輪回転あたりの走行距離を示す車輪特性を、低コストで、走行中の車輪状態に応じた精度の良い状態に維持することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
本発明者らは、上記課題を解決するために、例えば従来技術で説明した超電導リニアにおいて、車両を浮上させるために軌道に沿って所定間隔で配置されている浮上コイルを利用することにより、車両の走行距離（延いては車輪特性）を得ることができることに気付いた。
【００２０】
請求項１記載の発明は、車両速度が所定の浮上速度より低いときは車輪走行を行い、浮上速度以上では、軌道に沿って所定間隔で配置された浮上コイルと車両側に搭載された界磁との磁気相互作用によって車両を浮上させることにより浮上走行を行う地上一次方式の磁気浮上式鉄道において、車輪の回転あたりの走行距離を示す車輪特性を算出する方法であり、具体的には、車輪走行時に、車両の走行に伴って通過する浮上コイルの数をカウントして、該カウント値及び浮上コイルの配置間隔に基づいて車両の走行距離を算出し、該算出した走行距離と、該走行距離を走行した際の車輪の回転量とに基づいて、車輪特性を算出するものである。
【００２１】
つまり、既述の超電導リニアのような地上一次方式の磁気浮上式鉄道では、車両を浮上させるために必要な浮上コイルが軌道に沿って所定間隔で設置されているため、この浮上コイルを利用して正確な車輪特性を算出するのである。
例えば、ある地点で浮上コイルがカウントアップされた後、車両走行が進んで別のある地点で再びカウントアップされると、その両地点間の距離（この例では浮上コイルの配置間隔そのもの）が得られるため、そのようにして得られた両地点間の距離と、その両地点間を走行した際の車輪の回転量とから、車輪特性を算出することができるのである。そしてこの算出は、浮上コイルが配置されている軌道全線に渡って行うことができる。
そのため、例えばあるカウントアップ時に算出された車輪特性が、電磁ノイズ等の影響を受けた誤ったものであったり、また例えば、正確な車輪特性が算出されたもののその後に車輪摩耗等によって車輪径が変化（つまり車輪特性が変化）したとしても、その誤算出された状態或いは変化した状態が長期間続くことなく、次のカウントアップ時にすぐ新たな（正確な）車輪特性が算出される。
従って、請求項１記載の車輪特性算出方法によれば、既存の浮上コイルを利用することにより、地上子等の地上設備を軌道全線に渡って多数敷設するといった大がかりな設備施工をする必要なく、低コストで、車輪特性を走行中の車輪状態に応じた精度の良い状態に維持することができる。そのため、磁気浮上式鉄道の走行制御（地上一次制御）を良好に行うことができる。但し、車輪走行するのは浮上力を十分に得られず浮上走行できない浮上速度未満の速度域であるため、その速度域のときのみ、正確な車輪特性を算出することができる。
尚、ここでいう車輪特性は、例えば車輪が１回転したときの走行距離や、車輪がある算出基準角度（例えば１rad ）回転したときの走行距離、或いは車輪の外径など、その車輪特性と車輪の回転量とに基づいて車両の走行距離を算出できるものであれば何でもよい。
【００２２】
また本発明者らは、超電導リニアのような地上一次方式の鉄道では、車両の走行に伴って地上側の推進コイルに誘起される速度起電力に基づいて車両の走行距離を算出することができ、その走行距離に基づいて車輪特性を算出することができるという考えにも至った。
【００２３】
即ち、請求項２記載の発明は、地上側の軌道に沿って配置された推進コイルへ通電することにより、該推進コイルと車両側に搭載された界磁との磁気相互作用によって車両を推進させる地上一次方式の鉄道において、車両に備えられた車輪の回転あたりの走行距離を示す車輪特性を算出する方法である。具体的には、車輪走行時における所定期間中の走行距離を、車両の走行に伴って推進コイルに誘起される速度起電力に基づいて算出する。そして、その算出した走行距離と、その走行距離を走行した所定期間中の車輪回転量とに基づいて、車輪特性を算出する。
【００２４】
車両の走行（換言すれば界磁の移動）によって推進コイルに速度起電力が誘起され、その速度起電力に基づいて車両の位置や速度、走行距離を得ることについては既知の技術である。この速度起電力は、車両走行中に常時誘起されるものであるため、上記請求項１のように浮上コイルの数がカウントアップされるタイミングで走行距離が算出されるのとは異なり、任意の期間の走行距離を任意のタイミングで算出することができる。
【００２５】
但し、速度起電力の大きさは、通常は車両速度（推進コイルを通過する界磁の通過速度）に比例するため、走行距離を算出するのに最低限必要なレベルの速度起電力が誘起される速度以上の速度域では、走行距離を算出可能である反面、その速度域より低くて速度起電力が小さくなる低速走行時は算出困難となるおそれが大きい。
【００２６】
従って、請求項２記載の発明によれば、走行距離を算出可能な程度の速度起電力が誘起される速度域にある限り、請求項１記載の発明と同等の作用・効果が得られる。しかも、車輪特性を算出するタイミングを、使用状況等に応じて自由に設定することができる。
【００３２】
次に、請求項３記載の発明は、請求項１に記載の車輪特性算出方法を利用して得られる車輪特性を用いて、車両の位置を検出する装置である。即ち、請求項３記載の位置検知装置は、車両速度が所定の浮上速度より低いときは車輪走行を行い、浮上速度以上では、軌道に沿って所定間隔で配置された浮上コイルと車両側に搭載された界磁との磁気相互作用によって車両を浮上させることにより浮上走行を行う地上一次方式の磁気浮上式鉄道において、車輪走行時に、車輪の回転量、及び車輪の回転あたりの走行距離を示す車輪特性に基づいて、車両の走行距離を算出し、該算出された走行距離に基づいて軌道上における車両の位置を検出する第１車輪回転位置検出手段を備えたものである。
【００３３】
そして、コイルカウント距離算出手段が、車両の走行に伴って通過する浮上コイルの数をカウントし、該カウント値及び浮上コイルの配置間隔に基づいて車両の走行距離を算出する。その算出された走行距離と、該走行距離を走行した際の車輪の回転量とに基づいて、第１車輪特性算出手段が車輪特性を算出する。そして、第１更新手段が、第１車輪回転位置検出手段が用いる車輪特性を第１車輪特性算出手段により算出された車輪特性に基づいて更新する。
【００３４】
つまり、地上一次方式の磁気浮上式鉄道では浮上コイルが所定間隔で配置されているため、この浮上コイルを利用して走行距離を算出し、正確な車輪特性を算出することができる。車輪特性は、車両の走行に伴う車輪摩耗等によって変化することがあるが、変化したにも拘わらずある一定の車輪特性を使用して車両位置の検出を行うと、検出される位置と実際の位置とが異なってしまう。そのため、走行中にそのときの実際の車輪特性を算出するのである。
そして、算出した車輪特性に基づいて、第１車輪回転位置検出手段が車両位置を検出する際に用いる車輪特性を更新するのである。この更新は、例えば第１車輪特性算出手段が車輪特性を算出する度に更新したり、また例えば、複数回に渡って算出された車輪特性の平均値で更新するなど、その具体的方法は特に限定されない。
【００３５】
従って、請求項３記載の位置検知装置によれば、地上子等の地上設備を軌道全線に渡って多数敷設するといった大がかりな設備施工をする必要なく、低コストで、車輪特性を走行中の車輪状態に応じた精度の良い状態に維持することができ、その結果、その車輪特性を用いて得られる車両位置の精度も向上する。そのため、高精度の位置検出が要求される磁気浮上式鉄道の走行制御（地上一次制御）を良好に行うことができる。但し、車輪走行するのは浮上力を十分に得られず浮上走行できない浮上速度未満の速度域であるため、その速度域のときのみ、第１車輪回転位置検出手段による車両位置の検出が可能である。
【００３６】
ところで、従来技術で述べた地上子による車輪径補正方法に比べ、請求項３記載の発明では、浮上コイルのカウント毎に繰り返し且つ短い周期で車輪特性を更新することができるため、位置検出の精度を向上させることができた。しかし、例えば第１更新手段によってあるとき更新がなされた後、次に更新がなされるまでの間に車輪径が変化すると、無視しうる程度の僅かなレベルではあっても検出位置と実際の位置との間に誤差が生じてしまう。
【００３７】
超電導リニアのように車輪にゴムタイヤを使用する場合は、タイヤ内圧の変化等によって、在来鉄道車両の鉄車輪よりも車輪径が変化しやすい。また、車輪径変化以外にも、例えばディスクブレーキを用いて車両の減速・停止を行う場合、車輪の回転量とは無関係に車両が走行してしまう、いわゆる滑走が生じて、実際の位置と検出位置との間に誤差が生じてしまうおそれもある。
【００３８】
そのため、たとえ上記請求項３記載の発明によって従来より位置検出精度を向上できるようになっても、車輪径の変化の程度や滑走距離によっては、無視できない程度のレベルにまで位置検出の誤差が累積してしまうおそれもある。つまり、第１更新手段によって車輪特性の更新はできるのだが、何らかの要因で実際の位置と検出された位置とで誤差が生じると、その誤差を消去することまではできないのである。
【００３９】
これに対し、浮上コイルは軌道上に所定間隔で固定設置されているものであるため、コイルカウント距離算出手段によって算出される走行距離も非常に正確なものである。そのため、その正確な走行距離を用いれば、浮上コイルのカウントアップ毎にそのカウントアップ時の車両位置を非常に高精度に得ることができる。
【００４０】
そこで、請求項３記載の位置検知装置は、例えば請求項４に記載のように、コイルカウント距離算出手段が、そのコイルカウント距離算出手段自身が算出した走行距離に基づいて軌道上における車両の位置も検出するものであって、更に、第１位置再設定手段が、第１車輪回転位置検出手段により検出される車両の位置を、コイルカウント距離算出手段により検出された車両の位置に基づいて再設定するよう構成されたものであるとよい。
【００４１】
このようにすれば、仮に第１車輪回転位置検出手段により検出される車両位置に誤差が生じてしまったとしても、その車両位置は、コイルカウント距離算出手段によって浮上コイルのカウントアップ毎に得られる正確な車両位置に再設定される。言い換えれば、誤差が消去されることになる。尚、この再設定は、浮上コイルのカウントアップ毎に毎回行ってもいいし、また例えばカウントアップが所定の回数なされる毎に行うようにしてもよく、その実行タイミングは適宜決めればよい。
【００４２】
従って、請求項４記載の位置検知装置によれば、コイルカウント距離算出手段により検出された位置に基づいて、第１車輪回転位置検出手段による検出位置が再設定され、再設定される毎にその正確な位置を起点として引き続き第１車輪回転位置検出手段による位置の検出を行うことができる。そのため、車輪径の変化や滑走等による誤差の影響が累積して走行制御不能となってしまうおそれがなく、より精度の高い位置検知装置を実現できる。
【００４３】
次に、請求項５記載の発明は、請求項２に記載の車輪特性算出方法を利用して得られる車輪特性を用いて、車両の位置を検出する装置である。即ち、請求項５記載の位置検知装置は、地上側の軌道に沿って配置された推進コイルへ通電することにより、該推進コイルと車両側に搭載された界磁との磁気相互作用によって車両を推進させる地上一次方式の鉄道において、車輪走行時に、車輪の回転量、及び車輪の回転あたりの走行距離を示す車輪特性に基づいて車両の走行距離を算出し、該算出された走行距離に基づいて軌道上における車両の位置を検出する第２車輪回転位置検出手段を備えたものである。
【００４４】
そして、速度起電力距離算出手段が、車両の走行に伴って推進コイルに誘起される速度起電力に基づいて、車両の走行距離を算出し、第２車輪特性算出手段が、速度起電力距離算出手段によって算出された所定期間中の車両の走行距離と、該所定期間中の車輪の回転量とに基づいて、車輪特性を算出する。そして、第２更新手段が、第２車輪回転位置検出手段が用いる車輪特性を、第２車輪特性算出手段により算出された車輪特性に基づいて更新する。
【００４５】
地上一次方式の鉄道において、車両走行に伴って誘起される速度起電力に基づいて車両の走行距離を算出し、その算出した走行距離からそのときの正確な車輪特性を算出することができるということは、請求項２記載の発明の説明で既に述べた通りであるが、本発明（請求項５）では、そのようにして得られた正確な車輪特性に基づいて、第２車輪回転位置検出手段が用いる車輪特性を適宜更新するものである。この更新も、請求項３で記載したのと同様、例えば第２車輪特性算出手段が車輪特性を算出する度に更新したり、また例えば、複数回に渡って算出した車輪特性の平均値で更新するなど、その具体的方法は特に限定されない。
【００４６】
従って、請求項５記載の位置検知装置によれば、速度起電力距離算出手段が走行距離を正確に算出できる程度の速度起電力が誘起される速度で走行している限り、請求項４記載の位置検知装置と同様の作用・効果が得られ、高精度の位置検出が要求される地上一次制御を良好に行うことができる。しかも、上記請求項３，４に記載の発明とは異なり、任意のタイミングで車輪特性を更新することができるため、更新周期を短くするほどより高精度の位置検出が可能となる。
【００４７】
ここで、請求項５記載の位置検知装置を例えば地上一次方式の磁気浮上式鉄道に適用した場合は、上記請求項４に記載の位置検知装置と同様、浮上コイルをカウントすることによって得られる正確な車両位置によって、第２車輪回転位置検出手段により検出される位置を再設定するようにするとより好ましい。
【００４８】
即ち、請求項６に記載の位置検知装置は、請求項５記載の位置検知装置を地上一次方式の磁気浮上式鉄道に適用したものである。この磁気浮上式鉄道では、車両速度が所定の浮上速度より低いときは車輪走行を行い、浮上速度以上では、軌道に沿って所定間隔で配置された浮上コイルと車両側の界磁との磁気相互作用によって浮上走行を行うものである。
【００４９】
そして、更に、車両の走行に伴って通過する浮上コイルの数をカウントし、該カウント値及び浮上コイルの配置間隔に基づいて軌道上における車両の位置を検出するコイルカウント位置検出手段を備え、第２位置再設定手段が、第２車輪回転位置検出手段により検出される車両の位置を、コイルカウント位置検出手段により検出された位置に基づいて再設定する。
【００５０】
このようにすれば、仮に第２車輪回転位置検出手段により検出される車両位置に誤差が生じてしまったとしても、その車両位置は、コイルカウント位置検出手段による正確な車両位置によって再設定され、再設定される度に誤差が消去されることになる。尚、この再設定も、浮上コイルのカウントアップ毎に毎回行ってもいいし、また例えばカウントアップが所定の回数なされる毎に行うようにしてもよく、その実行タイミングは適宜決めればよい。
【００５１】
従って、請求項６記載の位置検知装置によれば、請求項４記載の発明と同様、第２車輪回転位置検出手段は、車両位置が再設定される毎にその正確な位置を起点として引き続き位置の検出を行うことができるため、車輪径の変化や滑走等による誤差の影響が累積して走行制御不能となってしまうおそれがなく、より精度の高い位置検知装置を実現できる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１は、本実施形態の位置検知システム全体の概略構成を示す説明図である。本実施形態の位置検知システムは、地上一次方式の磁気浮上式鉄道における車両位置を検出するためのものであり、図１に示す如く、主として、地上側に設置された位置検知装置１０，駆動制御部２０，電力変換器３０，地上コイル装置４０，列車無線地上局５０，及び地上子５５と、車両６０に備えられた車輪回転パルスカウント装置６１，コイルカウント装置６２，列車無線車上局６３，及び車上子６４とからなるものである。
【００５３】
駆動制御部２０は、図示しない運行管理システムから与えられたランカーブ（車両６０を予め決められたダイヤ通りに走行させるための速度曲線）を基に電力変換器３０が出力すべき電流値を計算し、電流指令として電力変換器３０へ出力すると共に、位置検知装置１０により得られた位置検知位相θｏを基に出力電流の位相基準θを演算して電力変換器３０へ出力する。
【００５４】
より具体的には、ランカーブに基づいて連続データ（速度指令）を生成し、その速度指令と実際の車両速度とを比較して、電力変換器３０への電流指令を演算する。また、位置検知装置１０からの位置検知位相θｏは、それ自体をそのまま位相基準θとして電力変換器３０へ出力してもいいが、本実施形態では、二次のＰＩ制御系を通すことにより、加減速時に生じる定常偏差を低減させた値を位相基準θとして出力するようにしている。
【００５５】
尚、位置検知位相θｏ及び位相基準θはいずれも、軌道上における車両６０の位置（より詳しくは、地上コイル装置４０を構成する推進コイル４１（図２参照）に対する、車両６０に搭載された超電導磁石６６の相対的位置）を電気角で表したものであり、１つの推進コイル４１の長さ（本実施形態では２．７ｍ）が電気角の１周期となっている。また、駆動制御部２０では、位置検知位相θｏから車両速度ｖも演算され、当該駆動制御部２０内で使用されると共に、電力変換器３０や図示しない他の各種制御装置等にも出力されている。
【００５６】
電力変換器３０は、図示しないＰＷＭインバータを内部に備え、外部から取り込んだ商用電源を車両６０の走行制御に必要な電力に変換して地上コイル装置４０へ出力するためのものであり、駆動制御部２０からの電流指令及び位相基準θに基づき、推進コイル４１への通電電流が車両位置に応じた適切な値となるように出力電圧を演算して、地上コイル装置４０への給電を行う。
【００５７】
そして、速度起電力オブザーバ３１は、車両６０の走行（超電導磁石６６の移動）に伴って推進コイル４１に誘起される速度起電力を推定し、その推定値から速度起電力位相θｅを演算する。この速度起電力位相θｅも、推進コイル４１に対する超電導磁石６６の相対的位置を電気角で表したものである。
【００５８】
この速度起電力オブザーバ３１は、地上コイル装置４０への出力電圧値、それによって推進コイル４１に流れる電流値、駆動制御部２０からの位相基準θ及び車両速度ｖ等に基づいて、現代制御理論におけるオブザーバ理論を適用して速度起電力を推定し、その推定値から速度起電力位相θｅを演算する。推定された速度起電力は、地上コイル装置４０への出力電圧の外乱補償にも使用される。
【００５９】
速度起電力位相θｅは、推進コイル４１に誘起される速度起電力に基づいて得られるものであるため、速度起電力が十分に得られない低速度域では速度起電力位相θｅを高精度で推定するのは困難である。本実施形態の速度起電力オブザーバ３１は、３０km/h以上の速度域であれば速度起電力位相θｅを確実に得ることができるように構成されている。
【００６０】
尚、速度起電力位相θｅをオブザーバ理論により推定して車両制御に用いる技術については、例えば、特開平５−５６５１１号公報や、平成１３年６月発行の電気学会論文誌（Vol.119-Ｄ，No.6）に掲載の「磁気浮上式鉄道における速度起電力位相同期方式を用いた自制制御」等に具体的構成・方法が開示されている。本実施形態の速度起電力オブザーバ３１も、上記文献に記載されたものと同様に構成できるため、その詳細な構成についての説明は省略する。
【００６１】
地上コイル装置４０は、図２に示す通り、既存の山梨リニア実験線と同様、地上側の軌道に沿って推進コイル４１及び浮上・案内コイル４２がそれぞれ所定の間隔をもって隣接配置された構成となっている。尚、図２では軌道において車両６０の左側（進行方向に向かって）にのみ配置されている様子を示しているが、図示は省略したものの、車両６０の右側にも同様に配置され、両方併せて地上コイル装置４０を構成している。
【００６２】
そして、電力変換器３０からの電力供給は、推進コイル４１に対して行われ、より詳細には、隣接する３つの推進コイル４１を一組として三相コイルが構成されており、この三相コイルに三相電流を供給することにより移動磁界を発生させる。尚、本実施形態の浮上・案内コイル４２は、全体が樹脂製のカバーで覆われており、僅かな間隙を隔てて相互に隣接配置されている。隣接する浮上・案内コイル４２相互間の配置間隔はｕ［ｍ］である。
【００６３】
車両６０は、その側面に界磁としての超電導磁石６６を備えたものであり、この超電導磁石６６と地上側の推進コイル４１とにより、リニア同期モータ（ＬＳＭ）が構成される。また、車両６０の走行で超電導磁石６６が浮上・案内コイル４２の近傍を移動することにより、その浮上・案内コイル４２には起電力が生じて磁界が発生する。その磁界と車両側の超電導磁石６６との磁気相互作用により、車両６０には浮上力が発生する。
【００６４】
但し、従来技術でも述べた通り、車両が浮上走行できるのは高速走行時（本実施形態では１００km/h以上）であり、１００km/h（本発明の浮上速度に相当）より低い速度域では充分な浮上力が得られず浮上走行できない。そのため、ゴムタイヤを備えた車輪６７が備えられており、浮上走行できない低速走行時はこの車輪６７により車輪走行する。つまり、本実施形態では、地上側の電力変換器３０から推進コイル４１への通電により生じる移動磁界と超電導磁石６６との磁気相互作用によって車両６０が推進し、超電導磁石６６と浮上・案内コイル４２との磁気相互作用によって車両６０が浮上するといった、従来の超電導リニアと同様の原理で推進・浮上する、いわゆる地上一次方式の磁気浮上式鉄道が構成されている。
【００６５】
尚、車輪６７自体には回転駆動力はなく、車輪６７による自力走行はできない。つまり、車両６０の推進力はあくまでも推進コイル４１と超電導磁石６６との磁気相互作用により得られるものであって、車輪６７は単に車両６０が浮上走行に移行するまでの走行を支える役目に過ぎない。そのため、浮上走行に移行したら、車輪６７は台車（図示略）内に格納される。また、浮上・案内コイル４２によって、車両６０の左右側面が地上側の構造物に接触しないようにするための案内も行われるが、本発明とは直接関係ないためここではその説明を省略する。
【００６６】
車両６０に備えられた車輪回転パルスカウント装置６１は、車輪６７の回転量に比例したパルス信号を発生させ、そのパルス数をカウントした車輪回転パルスカウント値Ｋｗを外部（列車無線車上局６３）へ出力するよう構成されたものであり、図３に示す如く、パルス信号発生部７１と、カウンタ部７２と、伝送部７３とで構成されている。パルス信号発生部７１は、レーザ光を発光する発光部７１ａと、発光部７１ａからのレーザ光を受光する受光部７１ｂと、発光部７１ａから受光部７１ｂへのレーザ光を通過・遮断するための回転スリット板７１ｃとを備えており、回転スリット板７１ｃには、その円周に沿って所定間隔で複数（本実施形態ではｎ個）のスリット７１ｄが形成されている。
【００６７】
この回転スリット板７１ｃは、車輪６７の回転軸と同軸に固定され、車輪６７の回転に伴って回転する。そして、回転スリット板７１ｃの回転によって、発光部７１ａからのレーザ光がスリット７１ｄを通過すればレーザ光は受光部７１ｂで受光され、それ以外のときはレーザ光は回転スリット板７１ｃに遮断されて受光部７１ｂで受光されない。受光部７１ｂでは、受光される光のレベルを電圧値に変換して、カウンタ部７２へ出力するため、受光部７１ｂからは、回転スリット板７１ｃの回転速度（つまり車輪６７の回転速度）に比例した周期のパルス信号（以下「車輪回転パルス」ともいう）が出力される。カウンタ部７２では、この車輪回転パルス数をカウントし、そのカウント値（車輪回転パルスカウント値Ｋｗ）を伝送部７３へ出力する。本実施形態では、車輪６７が１回転することにより、カウント値がｎだけ増加することになる。
【００６８】
つまり、車輪回転パルスカウント装置６１は、回転電動機や車輪等の回転体の回転数を検出する方法として従来より周知となっている光学式エンコーダと同様の構成となっている。そして、カウンタ部７２からの車輪回転パルスカウント値Ｋｗは、インターフェイスとして機能する伝送部７３を介して列車無線車上局６３へ出力される。
【００６９】
コイルカウント装置６２は、車両６０がその走行に伴って通過する地上側の浮上・案内コイル４２の数をカウントするものであり、図４に示す如く、レーザ変位計６２ａと、カウンタ部６２ｄと、伝送部６２ｅとで構成されている。レーザ変位計６２ａは、浮上・案内コイル４２に向けてレーザ光を発光する発光部６２ｂと、発光部６２ｂからのレーザ光が浮上・案内コイル４２等で反射した反射光を受光する受光部６２ｃとを備えており、受光部６２ｃにて受光される光のレベルを電圧値に変換して、カウンタ部６２ｄへ出力する。
【００７０】
浮上・案内コイル４２は、図２で説明したように所定間隔（ｕ［ｍ］）で連続配置され、各浮上・案内コイル４２は全体が樹脂製カバーで覆われており、隣接する浮上・案内コイル４２相互間には僅かな間隙が存在している。そのため、発光部６２ｂからのレーザ光が浮上・案内コイル４２に直接当たっているときの反射光の受光レベルと、レーザ光が浮上・案内コイル４２相互間の間隙を通過しているときの反射光の受光レベルは異なり、後者の方が前者よりも受光レベルが小さくなる。
【００７１】
即ち、レーザ光が浮上・案内コイル４２の表面で反射している間は高レベルの電圧値が、レーザ光が間隙に入ったときは低レベルの電圧値が、カウンタ部６２ｄに出力される。カウンタ部６２ｄでは、この電圧値の変化をみて、電圧レベルが低下する（間隙を通過する）毎にカウントアップし、そのカウント値（コイルカウント値）を伝送部６２ｅへ出力する。つまり、車両走行に伴ってコイルカウント装置６２が間隙を通過する（詳細にはコイルカウント装置６２からのレーザ光が間隙に入る）毎にカウントアップされていくのであり、結果として浮上・案内コイル４２の数をカウントすることになる。カウンタ部６２ｄからのコイルカウント値Ｋｃは、インターフェイスとして機能する伝送部６２ｅを介して列車無線車上局６３へ出力される。
【００７２】
車輪回転パルスカウント装置６１からの車輪回転パルスカウント値Ｋｗと、コイルカウント装置６２からのコイルカウント値Ｋｃはいずれも、列車無線車上局６３に入力され、無線送信（本実施形態ではミリ波無線）するための変調等の処理がなされて地上側の列車無線地上局５０へ送信される。そして、列車無線地上局５０では、受信した電波を車輪回転パルスカウント値ｋｗ及びコイルカウント値Ｋｃのデータに復調して、位置検知装置１０へ出力する。列車無線車上局６３及び列車無線地上局５０はいずれも、変・復調装置やアンテナ等を備えた周知の無線送受信機として構成されたものである。
【００７３】
尚、ミリ波による無線に限らず、例えば新幹線において既に実用化されているＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）による無線伝送など、種々の無線方式を採用できるが、伝送の高速化且つ大容量化のためにはＬＣＸによるものよりミリ波による伝送方式が好ましい。
【００７４】
また、車両６０には車上子６４が備えられ、地上側の所定の場所には地上子５５が設置されている。車上子６４からは、車両６０の走行中は常時電波が出力されており、車両６０の走行により車上子６４が地上子５５の上を通過すると、地上子５５では車上子６４からの電波が受信される。この受信電波は、地上子受信信号Ｐとして位置検知装置１０へ出力される。これにより、地上子５５の位置は予めわかっているため、位置検知装置１０では、車上子６４が地上子５５上を通過する度に車両６０の位置が正確に検出されることになる。
【００７５】
次に、位置検知装置１０は、車輪回転パルスカウント値Ｋｗに基づく車両６０の実位置（軌道上の絶対位置）及びパルスカウント位相θｗの演算、コイルカウント値Ｋｃに基づく車両６０の実位置及びコイルカウント位相θｃの演算、及び速度起電力位相θｅに基づく車両６０の実位置の演算を行い、これら３種類の実位置及び位相θｅ，θｗ，θｃのうちいずれか１種類のみを選択して外部へ出力する（位相についてはθｅ，θｗ，θｃのいずれか１つが位置検知位相θｏとして出力される）もので、ＣＰＵ１，インターフェイスとして機能する入力部１５と出力部１６，及び図示しないメモリ等を備えた周知のマイクロコンピュータとして構成されたものである。
【００７６】
尚、パルスカウント位相θｗ及びコイルカウント位相θｃはいずれも、速度起電力位相θｅと同じく、推進コイル４１に対する超電導磁石６６の相対的位置を電気角で表したものである。つまり、各実位置及び各位相θｅ，θｗ，θｃは共に、表現方法は異なるものの結果として車両６０の位置を示すものである。
【００７７】
ＣＰＵ１は、予め設定されたプログラムを実行することにより、位置情報制御部１１，車輪回転位置速度検出部１２，車輪特性演算部１２ａ，コイルカウント位置速度検出部１３，及び速度起電力位置速度検出部１４としての機能を実現するものである。
【００７８】
車輪回転位置速度検出部１２は、インターフェイスとして機能する入力部１５を介して入力された車輪回転パルスカウント値Ｋｗから車両６０の走行距離を演算し、それを基に車両６０の位置（実位置及びパルスカウント位相θｗ）を検出すると共に、車両速度も検出する。そして、検出された車両位置及び車両速度は、位置情報制御部１１へ入力される。
【００７９】
車輪６７の通常時（タイヤの内圧が所定の適正値のとき）における車輪径φｏ、及びその車輪径φｏから求められる車輪６７の１／ｎ回転あたりの走行距離Ｌｏ（即ち、車輪回転パルスの１パルス分（１周期分）の走行距離）は、予めデフォルト車輪特性としてメモリに記録されている。そのため、車輪６７の回転によって車輪回転パルスカウント値ＫｗがΔＫｗだけ増加したとすると、そのときの車両６０の走行距離Ｌは、次式により得られる。
【００８０】
Ｌ＝ΔＫｗ × Ｌｏ
このようにして車輪回転パルスカウント値Ｋｗの変化分ΔＫｗ（つまり車輪６７の回転量）から車両６０の走行距離が得られれば、その走行距離に基づいて車両位置や車両速度も演算・検出することができる。尚、以下の説明で「車輪特性」とは、車輪６７の１／ｎ回転あたりの走行距離をいうものとする。
【００８１】
しかし、ゴムタイヤからなる車輪６７の車輪特性は、タイヤ内圧の変化やタイヤ摩耗等の影響によって、必ずしも常にデフォルト車輪特性にあるとは限らず、実際の車輪特性とデフォルト車輪特性とが異なっていると、車輪回転位置速度検出部１２により検出される車両位置が実際の車両位置とは異なったものになる（誤差がある）おそれがある。
【００８２】
そこで、本実施形態の位置検知システムが構成された地上一次方式の磁気浮上式鉄道では、まず、車両６０が車両基地（図示略）を出発してから、地上一次方式による車両制御が可能な軌道（推進コイル４１及び浮上・案内コイル４２が設置され、推進コイル４１への通電による車両走行が行われる軌道；以下「ガイドウェイ」ともいう）上へ移動するまでの間に、そのときの正確な車輪特性を求めるようにしている。
【００８３】
即ち、車両基地からガイドウェイへ至るまでの間の軌道上には、地上子５５が２つ設置されており、車上子６４が地上子５５上を通過すると、地上子受信信号Ｐが位置情報制御部１１を介して車輪特性演算部１２ａに入力される。この地上子受信信号Ｐに基づいて、車上子６４が２つの地上子５５相互間を通過する間の車輪回転量（車輪回転パルスカウント値Ｋｗの変化分）を計測し、その計測値と地上子５５相互間の距離とから車輪特性を逆算する。このようにして得られた車輪特性を、デフォルト車輪特性に代わって使用するようにしているのである。
【００８４】
つまり、車輪特性演算部１２ａにて、車両基地からの出発時に正確な車輪特性を算出し、その車輪特性に基づいて、以後、車輪回転位置速度検出部１２による車両位置・速度の検出を行うようにしているのである。尚、車両基地からガイドウェイまでの車両６０の移動は、例えば牽引車によって牽引するなどの方法で行われる。また、地上子５５は、本実施形態では、車両基地からガイドウェイに至るまでの間に加え、乗客が乗降する駅（図示略）周辺の軌道上にも設置されている。但し、この駅周辺の地上子５５は、後述する車両位置リセットのためのものであり、車輪特性を算出するために設置されたものではない。
【００８５】
車輪特性演算部１２ａは更に、上記のような車両基地出発時の車輪特性算出に加え、ガイドウェイに進入した後も車輪特性の算出を行って、走行中の車輪６７の車輪特性の変化に対応することにより、より正確な車両位置の検出を実現している。ガイドウェイ進入後の車輪特性算出は、速度起電力位置速度検出部１４から車輪特性演算部１２ａに入力される車両位置に基づいて行われるのだが、その詳細については後で詳述する。
【００８６】
コイルカウント位置速度検出部１３は、入力部１５を介して入力されたコイルカウント値Ｋｃから車両６０の進行距離を演算し、それを基に車両６０の位置（実位置及びコイルカウント位相θｃ）を検出すると共に、車両速度も検出する。そして、検出された車両位置及び車両速度は、位置情報制御部１１へ入力される。また、コイルカウント値Ｋｃ自体も、位置情報制御部１１へ出力されており、後述する車輪回転パルス位置情報リセット処理（図６参照）で使用される。
【００８７】
尚、コイルカウント位置速度検出部１３により検出される車両位置は、コイルカウント値Ｋｃがカウントアップされる毎、つまり、車両６０の走行によって、コイルカウント装置６２からのレーザ光が、隣接配置された浮上・案内コイル４１相互間の間隙部に入る毎、にのみ検出されるものである。このように離散的にしか得られない車両位置では、ＬＳＭの同期制御を適切に行うのが困難であるため、本実施形態では、コイルカウント位置速度検出部１３により検出される車両位置はＬＳＭの同期制御に使用しない。
【００８８】
速度起電力位置速度検出部１４は、入力部１５を介して入力された速度起電力位相θｅに基づいて車両位置及び車両速度を検出するものであるが、速度起電力位相θｅはそれ自体がすでに位置検知位相θｏとして外部に出力できるものであるため、ここではその速度起電力位相θｅに基づいて実位置及び車両速度を演算し、速度起電力位相θｅと共に位置情報制御部１１へ出力する。また、速度起電力位置速度検出部１４にて検出された車両位置は、車輪特性演算部１２ａへも出力される。
【００８９】
そして、本実施形態では、既述の通り、高精度の速度起電力位相θｅを確実に得ることができるのは３０km/h以上の速度域であるが、３０km/h未満であっても、精度は落ちるものの全く速度起電力位相θｅが得られないわけではなく、車両位置・速度の検出は実行される。しかし、そのように精度の低下した速度起電力位相θｅから得られる車両位置を用いてＬＳＭの同期制御を行うのは、システムの信頼性に欠けるため、本実施形態では、３０km/h以上を、速度起電力方式による車両位置検出が可能な速度域としている。そして、この速度起電力方式による位置検出が可能な全速度域で、速度起電力方式を選択するようにしている。
【００９０】
上記のように、本実施形態では、車両位置・速度を検出する手段として、車輪回転位置速度検出部１２が車輪回転パルスカウント値Ｋｗに基づいて検出する方式（以下「車輪回転パルス方式」ともいう）と、コイルカウント位置速度検出部１３がコイルカウント値Ｋｃに基づいて検出する方式（以下「コイルカウント方式」ともいう）と、速度起電力オブザーバ３１が速度起電力位相θｅを検出し、それに基づいて速度起電力位置速度検出部１４が実位置及び車両速度を検出する方式（以下「速度起電力方式」ともいう）と、の３つの方式がある。
【００９１】
そして、位置情報制御部１１は、後述するように、車両速度に基づいて、上記各位置速度検出部１２，１４にてそれぞれ検出された車両位置及び車両速度のうちいずれか１つの車両位置・速度のみを選択し、選択した車両位置を外部へ出力する。即ち、選択した位相を位置検知位相θｏとして出力部１６を介して外部（駆動制御部２０等）へ出力すると共に、選択された実位置も出力部１６を介して外部へ出力するのである。また、地上子受信信号Ｐが入力部１５を介して入力されており、後述するように、この信号Ｐをもとに、各位置速度検出部１２，１３，１４において検出されている車両位置のリセット（再設定又は初期設定）も行う。尚、出力部１６はインターフェイスとして機能するものである。
【００９２】
また、位置情報制御部１１は、各位置速度検出部１２，１３，１４により検出されている車両位置・速度が正常か否かを判断したり、現在選択されている車両位置・速度によって他の位置速度検出部による車両位置・速度をリセット（再設定）する処理等も行うが、これらについても後述する。
【００９３】
次に、ＣＰＵ１が位置情報制御部１１及び車輪特性演算部１２ａの機能として実行する位置検出制御処理について、図５に基づいて説明する。図５は、本実施形態の位置検出制御処理を示すフローチャートであり、ＣＰＵ１にて所定の周期（例えば５ｍsec.毎）で実行される。尚、図５においてＳ１１０〜Ｓ２２０までの処理は、ＣＰＵ１が位置情報制御部１１の機能として実行する処理であり、Ｓ２３０の処理は、ＣＰＵ１が車輪特性演算部１２ａの機能として実行する処理である。以下の説明では、車両６０が牽引車により軌道上を牽引されながら図示しない車両基地を出庫し、ガイドウェイへの進入後は推進コイル４１への通電による地上一次制御が行われるものとする。
【００９４】
この処理が開始されると、まずステップ（以下「Ｓ」と略す）１１０にて、地上子５５上を車上子６４が通過したか否かが判断される。地上子５５上を通過するとき以外はそのままＳ１５０に移行するが、上記の通り、車両基地からガイドウェイに至る軌道上には地上子５５が設置されており、ガイドウェイ上でも、駅周辺に地上子５５が設置されている。そのため、これらの地上子５５を通過したとき、Ｓ１２０に移行して位置情報のリセット処理が行われる。
【００９５】
Ｓ１２０では、各方式で検出中の車両位置を、通過した地上子５５が設置されている位置（地上子位置情報）に基づいて各々リセット（初期設定）する。即ち、地上子５５の設置位置は予め正確にわかっているため、地上子５５の通過時に各方式で検出中の車両位置をその地上子５５の設置位置に設定するのである。これにより、仮に各方式で検出中の車両位置に誤差が生じていたとしても、このリセットによって、誤差が消去された正確な車両位置に再設定されることになる。
【００９６】
Ｓ１３０では、現在選択中の位置情報があるか否かが判断される。既述の通り、本実施形態では、上記３つの方式のうちいずれか１つのみを選択して、その選択した方式による車両位置を外部の駆動制御部２０等へ出力するようにしている。そのため、通常は上記３つの方式のいずれかが選択されており、Ｓ１３０では肯定判定されてＳ１５０に移行するが、車両基地を出発した直後はまだ何も選択されていない状態にある。
【００９７】
このように何も選択されていない場合は、Ｓ１４０に進み、車輪回転位置速度検出部１２からの車両位置及び車両速度（以下これらを「車輪回転パルス位置速度情報」ともいう）を選択する。これにより、車輪回転パルス方式により検出される車両位置が外部へ出力されることになる。
【００９８】
Ｓ１５０では、車輪回転パルス位置速度情報と、コイルカウント位置速度検出部１３からの車両位置及び車両速度（以下これらを「コイルカウント位置速度情報」ともいう）と、速度起電力位置速度検出部１４からの車両位置及び車両速度（以下これらを「速度起電力位置速度情報」ともいう）と、の３つの位置速度情報のうち、現在選択されている位置速度情報以外の他の２つの位置速度情報について、各々正常であるか否かを判断すると共に車両位置のリセットを行う。
【００９９】
具体的には、選択されていない各方式について、車両位置が正常に検出されているか否かを判断し、正常であればそのままこの処理を終了するが、正常に検出されていない場合は、現在選択中の方式による車両位置に基づいてリセット（初期設定）する。これにより、未選択状態の位置速度情報については、以降、そのリセットされた位置（正確な位置）を基点として、各方式による車両位置の検出が行われていくことになる。
【０１００】
未選択状態の各位置速度情報が正常であるか否かの判断は、例えば現在選択中の位置速度情報と比較し、両者の差が所定の許容範囲内にあれば正常、許容範囲を超えていれば異常と判断するなど、少なくとも推進コイル４１への通電を適切に行える（延いては車両６０の走行を適切に制御できる）程度の精度で検出されているか否かを判断できる限り、種々の方法を採りうる。
【０１０１】
続くＳ１６０では、現在選択中の位置速度情報が速度起電力位置速度情報であるか否かを判断し、Ｓ１７０では、現在選択中の位置速度情報が車輪回転パルス位置速度情報であるか否かを判断する。そして、車両基地出発直後等でまだ何も選択されていないときは、Ｓ１６０，Ｓ１７０のいずれも否定判定されてＳ２２０へ移行するが、例えばＳ１４０の処理或いは後述するＳ２１０の処理によって車輪回転パルス位置速度情報が選択されている場合は、Ｓ１６０で否定判定された後Ｓ１７０で肯定判定され、Ｓ１８０に移行する。
【０１０２】
Ｓ１８０では、現在選択中の車輪回転パルス位置速度情報による車両速度が３０km/h以上であって且つ速度起電力位置速度情報が正常であるか否かが判断され、肯定判定されればＳ１９０に移行して速度起電力位置速度情報が選択されることになる。つまり、車輪回転パルス位置速度情報を選択中に、車両速度が３０km/h以上（速度起電力方式による位置検出が可能な速度域）となって、しかもそのとき速度起電力位置速度情報が正常に検出されていれば、速度起電力位置速度情報へ選択切り換えし、以降、速度起電力方式による位置情報に基づいて各種車両制御が行われるのである。
【０１０３】
一方、Ｓ１９０の実行により速度起電力位置速度情報が選択されている場合は、Ｓ１６０で肯定判定され、Ｓ２００に進む。Ｓ２００では、現在選択中の速度起電力位置速度情報による車両速度が３０km/h未満であって且つ車輪回転パルス位置速度情報が正常であるか否かが判断され、肯定判定されればＳ２１０に移行して車輪回転パルス位置速度情報が選択されることになる。このように、本実施形態では、３０km/hを境にして車輪回転パルス位置情報から速度起電力位置速度情報への選択切り換え（或いはその逆）が行われることになる。つまり、車輪回転パルス方式による車両位置の検出は、車両６０が浮上走行するまでの間（１００km/h未満の速度域）は継続して行われるものの、その検出結果が選択されるのは０〜３０km/hの速度域のみである。
【０１０４】
続くＳ２２０の車輪回転パルス位置情報リセット処理は、車輪回転パルス方式が選択されているときに、その方式により検出中の車両位置を、コイルカウント方式で検出中の車両位置に基づいてリセット（再設定）する処理であり、その詳細を図６に示す。
【０１０５】
図６の車輪回転パルス位置情報リセット処理では、まずＳ６１０にて車両速度が２５km/h以下であるか否かが判断される。この判断処理は、車輪回転パルス位置速度情報が選択されているときに、その選択されている車両速度に基づいて判断される。そしてこのとき、２５km/hを超えていればそのままこの車輪回転パルス位置情報リセット処理を終了するが、２５km/h以下ならば、Ｓ６２０に移行する。
【０１０６】
Ｓ６２０では、コイルカウント位置速度検出部１３から入力されているコイルカウント値Ｋｃが、前回のこのＳ６２０実行時の値から更新され且つコイルカウント方式による位置情報が正常であるか否かが判断される。車両基地を出発した直後でまだ車両６０がガイドウェイに進入していないときは、浮上・案内コイル４２のカウントも行われないため、Ｓ１５０の処理（図５参照）によってコイルカウント方式が正常と判断されることはないが、車両６０がガイドウェイに進入して浮上・案内コイル４２のカウントが始まり、そのカウントに基づいて得られる車両位置が正常であれば、Ｓ１５０の処理でコイルカウント方式による位置速度情報が正常と判断される。
【０１０７】
そのため、このようにＳ１５０でコイルカウント位置速度情報が正常と判断されていて、しかもコイルカウント値Ｋｃが前回（前回のＳ６２０実行時）から更新されていれば、Ｓ６３０に進む。尚、コイルカウント値Ｋｃが前回から更新されていないか、又はコイルカウント位置速度情報が正常と判断されていないときは、Ｓ６２０で否定判定されてそのままこの車輪回転パルス位置情報リセット処理を終了する。
【０１０８】
Ｓ６３０では、車輪回転パルス方式により検出中の車両位置が、コイルカウント方式により検出中の車両位置によってリセット（再設定）される。つまり、コイルカウント方式においてコイルカウント値Ｋｃがカウントアップされる毎に得られる高精度の車両位置を、そのカウントアップ時に車輪回転位置速度検出部１２へ入力することにより、車輪回転位置速度検出部１２では、現在検出中の車両位置が、入力された車両位置によって更新設定されるのである。
【０１０９】
このようにするのは、既述の通り車輪回転パルス方式による車両位置には車輪径の変化や車輪滑走等による誤差が生じている可能性があって、誤差が生じたまま車両位置の検出を継続すると、誤差が累積して許容範囲を超えてしまうおそれがあるからである。
【０１１０】
これに対し、コイルカウント値Ｋｃのカウントアップ時には、浮上・案内コイル４２相互間の間隙位置に対応した高精度の車両位置が得られるため、コイルカウント値Ｋｃのカウントアップ毎に、車輪回転パルス方式により検出中の車両位置をコイルカウント方式による車両位置に更新すれば、その度に車輪回転パルス方式の車両位置に含まれる誤差も消去されることになり、結果として車輪回転パルス方式による車両位置の検出をより高精度で行うことができることになる。
【０１１１】
尚、上記のように、コイルカウント方式で検出された車両位置によって、車輪回転パルス方式の車両位置をリセットする場合、車両速度が高速の場合だと、車両側のコイルカウント装置６２から地上側の位置検知装置１０へコイルカウント値Ｋｃが伝送される際に生じる伝送遅れの影響で、正確なカウントアップタイミングでリセットすることは困難である。しかし、車両速度が低速の場合は上記伝送遅れの影響が小さくなるため、低速になればなるほど、正確なカウントアップタイミングでリセットすることができる。そのため、本実施形態でも、２５ｋｍ／ｈ以下の低速走行時にリセットを行うようにしている。
【０１１２】
Ｓ２２０の車輪回転パルス位置情報リセット処理の終了後は、Ｓ２３０の車輪特性算出処理が実行される。これは、車輪回転位置速度検出部１２が車輪６７の回転量に基づいて車輪回転パルス位置速度情報を検出する際に使用する車輪特性（本実施形態では、車輪６７の１／ｎ回転あたりの走行距離）を算出・更新する処理であり、その詳細を図７に示す。
【０１１３】
図７の車輪特性算出処理では、まずＳ７１０にて、現在選択中の位置速度情報に基づき、車両速度が３０〜５０km/hの範囲内にあるか否かを判断する。車両速度がこの範囲内になければ否定判定されてＳ８２０に進み、更に車両速度が１００km/h以上又は３０km/h未満であるか否かが判断される。そして、ここで肯定判定された場合は、Ｓ８４０で、車輪特性を算出中であることを示す「算出中」フラグをクリアする。つまり、車両速度が３０km/h以上１００km/h未満の範囲内にないときは、車輪特性算出に関する処理が何ら実行されることなく単に「算出中」フラグがクリアされるだけでこのこの車輪特性算出処理を終了する。
【０１１４】
一方、車両速度が３０〜５０km/hの範囲内にあるとき（このとき速度起電力位置速度情報が選択中）は、Ｓ７１０で肯定判定されてＳ７２０に進み、「算出中」フラグがセットされているか否かが判断される。このとき、例えば車両が出発後初めてこの速度域に入った直後であって「算出中」フラグがセットされていないときは、Ｓ７９０に進んで「算出中」フラグがセットされる。これにより車輪特性の算出が開始されることになり、続くＳ８００では、現在選択中の位置情報ａ１（速度起電力方式による車両位置）と、車輪回転パルスカウント値Ｋｗ１を、データＸとして不揮発性メモリ（図示略）に保存する。そして、Ｓ８１０にてカウンタＮを０にセットし、一旦この処理を終了する。
【０１１５】
このように、車両速度が３０〜５０km/hの範囲内に入ったことで「算出中」フラグがセットされたため、次に再びこのＳ２３０の車輪特性算出処理が実行されると、Ｓ７１０，Ｓ７２０で共に肯定判定され、Ｓ７３０でカウンタＮがインクリメントされる。そして、Ｓ７４０でカウンタＮの値が１０以上であるか否かが判断され、１０以上になっていない限り否定判定されてそのままこの車輪特性算出処理を一旦終了する。以後、この処理が繰り返される毎にカウンタＮが１つずつインクリメントされ（その間はＳ７４０では否定判定され続ける）、カウンタＮが１０以上になったときに初めてＳ７４０で肯定判定され、Ｓ７５０に進む。本実施形態では、図５の位置検出制御処理が５ｍsec.毎に繰り返し実行されるため、カウンタＮのインクリメントも５ｍsec.毎に行われ、結果として、Ｓ８００でデータＸが保存された後、少なくとも５０ｍsec.経過後に初めてＳ７５０に移行することになる。
【０１１６】
Ｓ７５０では、現在選択中の位置情報ａ２（速度起電力方式による車両位置）と、車輪回転パルスカウント値Ｋｗ２を、データＹとして取得する。そして、続くＳ７６０で、このデータＹと、不揮発性メモリに保存中のデータＸとに基づいて、車輪特性を算出する。具体的には、下記式にて算出できる。
【０１１７】
車輪特性＝（ａ２−ａ１）／（Ｋｗ２−Ｋｗ１）
つまり、データＸを保存してからデータＹを取得するまでの期間中に走行した距離と、その期間中の車輪６７の回転量（車輪回転パルスカウント値の増加分）とから、そのときの車輪状態に応じた正確な車輪特性を算出するのである。
【０１１８】
そして、Ｓ７６５にて、車輪回転位置速度検出部１２が車両位置・速度を検出する際に使用する車輪特性を、Ｓ７６０で算出した車輪特性に更新する。そのため、以後、車輪回転位置速度検出部１２は、このＳ７６５の処理により更新された車輪特性に基づいて、車両位置・速度の検出を行うことになる。Ｓ７６５で車輪特性を更新した後は、Ｓ７７０にて、Ｓ７５０で取得したデータＹを新たなデータＸとして保存（不揮発性メモリの記憶内容を更新）し、続くＳ７８０でカウンタＮを０にリセットして、この車輪特性算出処理を一旦終了する。
【０１１９】
以後、車両速度が３０〜５０km/hの速度域にある間は、この車輪特性算出処理が実行される毎に再びカウンタＮがインクリメント（Ｓ７３０）され、１０以上になったときにそのときの速度起電力方式による車両位置及び車輪回転パルスカウント値をデータＹとして取得し、Ｓ７６０にて、上記同様、データＹ及びデータＸに基づく車輪特性の算出が行われる。
【０１２０】
一方、「算出中」フラグのセット中に車両速度が例えば３０km/hより低速になった場合、Ｓ７１０で否定判定されると共に８２０でも否定判定され、続くＳ８４０で「算出中」フラグがクリアされる。そして、その後再び車両速度が３０〜５０km/hの範囲内に入ってきたときは、まずＳ７１０からＳ７２０を経てＳ７９０に進み、「算出中」フラグが再びセットされる。これにより、上記同様、Ｓ８００以降の処理、即ちデータＸとデータＹとの比較に基づく車輪特性の算出が行われることになる。
【０１２１】
また、「算出中」フラグのセット中に車両速度が例えば５０km/hを超えた場合（但し１００km/h未満）、Ｓ７１０で否定判定された後Ｓ８２０で肯定判定され、Ｓ８３０でカウンタＮの値をインクリメントして一旦この処理を終了する。この場合に「算出中」フラグをクリアしないのは、車両速度が５０km/hを超えても１００Km/h未満である間は引き続き速度起電力方式による車両位置及び車輪回転パルス方式による車両位置の検出はいずれも可能であって、再び３０〜５０km/hの速度域になったときに、カウンタＮが１０以上であれば、そのときに取得したデータＹと、５０km/hを超える前に保存されたデータＸとに基づいて車輪特性を算出できるからである。
【０１２２】
つまり、車輪特性の算出・更新が行われるのは、車両速度が３０〜５０Km/hの速度域にある時のみであるが、それを超えても１００km/h未満であれば、その間は「算出中」フラグがクリアされることなく、カウンタＮのインクリメントは継続され、データＸは保持され続ける。そして、３０km/h以上１００km/h未満の速度域を外れたときは「算出中」フラグがクリアされ、以後再び３０〜５０Km/hの速度域に入ってきたときに、Ｓ７９０で「算出中」フラグが再びセットされることになる。
【０１２３】
以上詳述したように、本実施形態の位置検知システムでは、３つの方式によって各々車両位置の検出を行っており、このうち３０km/h未満の速度域では車輪回転パルス方式による車両位置が、３０km/h以上の速度域では速度起電力方式による車両位置が、それぞれ選択されて各種車両制御に使用される。そして、コイルカウント方式により検出される車両位置は、車輪回転パルス方式が選択されている２５km/h以下の速度域で、その車輪回転パルス方式により検出中の車両位置を再設定して精度をより向上させるために使用される。更に、車両速度が３０〜５０km/hの速度域にあるときには、そのときに選択されている速度起電力方式によって検出される車両位置と、車輪回転パルスカウント値とに基づいて、車輪特性の算出が行われ、車輪回転位置速度検出部１２が使用する車輪特性はその算出された車輪特性に更新される。
【０１２４】
尚、上述した位置検出制御処理では、車両６０の車上子６４が、車両基地からガイドウェイまでの間の２つの地上子５５を通過したとき、各地上子５５の設置位置に基づくリセット処理（Ｓ１２０）を行うのに加え、２つの地上子５５相互間の距離とその間を走行した際の車輪６７の回転量とに基づく車輪特性の算出も行われるが、これについては既に説明したため、図５では省略した。
【０１２５】
従って、本実施形態の位置検知システムによれば、速度起電力位置速度情報が選択されているときであってしかも車両速度が３０〜５０km/hの範囲内にあるときに、そのときの車輪６７の状態に応じた正確な車輪特性が算出され、その後３０km/h未満に減速して車輪回転パルス方式が選択されたときに、その算出された正確な車輪特性に基づく位置速度検出が行われる。つまり、正確な車輪特性を得るために、地上子等の地上側設備を多数設置する必要は全くなく、地上一次方式の磁気浮上式鉄道において車両推進のための必須設備である推進コイル４１を利用することによって（正確には推進コイル４１に誘起される速度起電力を利用して）、正確な車輪特性の算出を低コストで実現でき、車輪回転位置速度検出部１２では、その正確な車輪特性を用いて、車両位置を高精度で検出することができる。
【０１２６】
しかも、車輪回転パルス位置速度情報の選択中に、その車両位置が、コイルカウント方式により検出される高精度の位置情報によって定期的（本実施形態ではコイルカウント値Ｋｃがカウントアップする毎）に再設定され、再設定される毎にその正確な位置を起点として引き続き車両位置の検出を行うことができるため、車輪径の変化や滑走等による誤差の影響が累積して走行制御不能となってしまうおそれがなく、車輪回転パルス方式による位置検出精度をより高めることができる。
【０１２７】
また、本実施形態では、車両基地を出発してガイドウェイに進入するまでの間に、軌道に設置された２つの地上子５５によって車輪特性の算出が行われるため、速度起電力位置速度情報による車輪特性の算出がまだできない出発時にも正確な車輪特性を得ることができ、出発から停止までの広い範囲で高精度の位置検出が可能となる。
【０１２８】
ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素の対応関係を明らかにする。本実施形態において、車輪回転位置速度検出部１２（但し車輪特性演算部１２ａを除く）は請求項５及び請求項６の第２車輪回転位置検出手段に相当し、速度起電力位置速度検出部１４と車輪特性演算部１２ａとで請求項５及び請求項６の速度起電力距離算出手段が構成され、車輪特性演算部１２ａは請求項５及び請求項６の第２車輪特性算出手段及び第２更新手段にも相当し、コイルカウント位置速度検出部１３は請求項６のコイルカウント位置検出手段に相当し、位置情報制御部１１は請求項６の第２位置再設定手段に相当する。
【０１２９】
また、図６の車輪回転パルス位置情報リセット処理において、Ｓ６３０の処理は請求項６の第２再設定手段が実行する処理に相当し、図７の車輪特性算出処理において、Ｓ７６０の処理は請求項５及び請求項６の第２車輪特性算出手段が実行する処理に相当し、Ｓ７６５の処理は請求項５及び請求項６の第２更新手段が実行する処理に相当する。
【０１３０】
尚、本実施形態では、車輪回転位置速度検出部１２が、Ｓ７６０にて車輪特性が算出される度にその算出された車輪特性をそのまま直接使用するようにしたが、これに限らず、例えば車両６０が減速しながら５０km/h以下の速度域に入ってから、更に減速して３０km/hより低速になるまでの間に繰り返し算出された全ての車輪特性の平均値を求め、その平均値を、以降の車両速度が３０km/h未満になったときにおける車輪回転パルス方式による車両位置検出の際に用いるようにしてもよい。
【０１３１】
このようにすれば、車輪回転パルス方式に選択切り換えされる直前に算出された車輪特性が仮に電磁ノイズ等の影響で不正確な値になっていたとしても、その不正確な値がそのまま使用されることなく、その不正確な値を含む、３０〜５０km/hの速度域で算出された全ての車輪特性の平均値が、車輪回転位置速度検出部１２における車両位置・速度の検出に使用される。そのため、車輪特性の算出中に電磁ノイズ等によって不正確な車輪特性が単発的に生じても、車輪回転パルス方式への選択切り換え後は、その影響をほとんど受けることなく精度の高い車両位置の検出が可能となる。
【０１３２】
また、本実施形態では、車両速度が３０〜５０km/hの範囲内にあるときに車輪特性の算出を行うようにしたが、車輪特性を算出する速度域は上記範囲に限らず、速度起電力方式及び車輪回転パルス方式が共に車両位置を検出可能である速度域（本実施形態では３０km/h以上１００km/h未満）であれば車輪特性の算出が可能であるため、この速度域内で適宜決めることができる。但し、車輪回転位置速度検出部１２が、より正確な車輪特性に基づいて車両位置・速度の検出を行うためには、本実施形態のように、車輪回転パルス方式に選択切り換えされる直前まで算出を行うなど、できる限り低速域で車輪特性の算出を行うようにするのが望ましい。
【０１３３】
更に、本実施形態では、速度起電力位置速度情報が選択されているときに予め車輪特性の算出を行っておき、３０km/h未満になって車輪回転パルス方式が選択されたときに、その算出した車輪特性を用いて車両位置・速度を検出するようにしたが、これに限らず、例えば速度起電力方式による車両位置の検出が２０km/h以上の速度域で可能ならば、３０km/h未満になって車輪回転パルス方式が選択された後も引き続き車輪特性の算出を行って、算出される毎にその最新の車輪特性を使用するようにしてもよい。
【０１３４】
尚、この場合も、算出された車輪特性をそのまま直接使用するのではなく、例えば連続して算出された数回分の車輪特性の平均をとるなど、複数回に渡って算出した車輪特性の平均値を使用するようにしてもよい。このようにすれば、上記同様、電磁ノイズ等によって不正確な車輪特性が単発的に生じても、その影響をほとんど受けることなく正確な車両位置の検出が可能となる。
【０１３５】
更にまた、Ｓ２２０の車輪回転パルス位置情報リセット処理では、コイルカウント値Ｋｃのカウントアップ毎（つまり車両６０がｕ［ｍ］走行する毎）に、車輪回転パルス方式により検出中の車両位置をリセットするようにしたが、例えば、コイルカウント値のカウントアップが所定回数行われる毎にリセットするようにしてもよく、リセットのタイミングは適宜決めることができる。
【０１３６】
また、本実施形態では、駅周辺に設置される地上子５５は、車両位置のリセット（再設定）のためのものであって車輪特性算出には無関係であるものとしたが、例えば、車両が駅を出発して駅から完全に離れた直後に２つの地上子５５を通過するようにして、その２つの地上子５５に基づいて車輪特性を算出するようにしてもいい。このようにすれば、地上子５５の数は若干増えるものの、軌道全線に渡って多数設置することなく最小限の設備増設によって、駅における乗客・乗員の乗降による車輪特性の変化に対応することができ、車両位置検出の精度を更に高めることができる。
【０１３７】
更に、本実施形態では、コイルカウント方式における浮上・案内コイル４２の数をカウントするために、図４に示すようなレーザ光を利用したコイルカウント装置６２を用いるようにしたが、これに限らず、浮上・案内コイル４２をカウントできる限りあらゆる方法を採りうる。例えば、車両６０の走行に伴って浮上・案内コイル４２に誘起される起電力によって発生する磁界を、車両６０側で例えば検知コイル等を用いて検出し、その検出結果（例えば電圧波形）に基づいてカウントするようにしてもいい。
【０１３８】
但しこの方法は、その検出原理からわかるように、浮上・案内コイル４２に起電力が誘起されることが条件となるため、速度起電力方式の場合と同様、起電力が十分に得られない（換言すれば起電力による磁界が十分に発生しない）低速度域では検出することが困難になる。そのため、上記実施形態のコイルカウント装置６２のように、全速度域に渡ってカウントできるものがより好ましい。
［第２実施形態］
本実施形態の位置検知システムは、車輪特性の算出方法が異なる以外は、第１実施形態の位置検知システム（図１参照）とほぼ同様の構成をしている。具体的には、上記第１実施形態では、車輪特性演算部１２ａが、速度起電力位置速度検出部１４にて検出された車両位置と車輪回転パルスカウント値Ｋｗとに基づいて車輪特性を算出したのに対し、本実施形態では、速度起電力位置速度検出部１４からの車両位置の代わりに、コイルカウント値Ｋｃ及びコイルカウント位置速度検出部１３にて検出された車両位置が車輪特性演算部１２ａに入力され、その入力された車両位置と車輪回転パルスカウント値Ｋｗとに基づいて、車輪特性演算部１２ａが車輪特性の算出を行う。それ以外は、図１の構成と全く同じである。
【０１３９】
また、ＣＰＵ１が実行する位置検出制御処理も、Ｓ２３０の車輪特性算出処理を除き第１実施形態の図５，図６と全く同様である。つまり、本実施形態でも、図５の位置検出制御処理が、Ｓ１１０〜Ｓ２２０までは上記第１実施形態と同様に実行される。Ｓ２２０の車輪回転パルス位置情報リセット処理の詳細についても図６で説明した通りである。
【０１４０】
そのため、本実施形態においても、上記相違点を除いて、第１実施形態で説明した図１の位置検知システムが構成され、同じく上記相違点を除いて、第１実施形態で説明した図５及び図６の各処理が実行されるものとして説明する。そして、本実施形態のＣＰＵ１が実行する処理のうち、第１実施形態と唯一異なる点、即ち図５の位置検出制御処理のうちＣＰＵ１が車輪特性演算部１２ａの機能として実行するＳ２３０の車輪特性算出処理について、その詳細を図８に基づいて説明する。図８は、本実施形態の車輪特性算出処理を示すフローチャートである。
【０１４１】
この処理が開始されると、まずＳ９１０にて、コイルカウント方式により検出されている車両位置が正常であるか否かが判断される。正常か否かの具体的判断は、既にＳ１５０（図５参照）にて行われているため、Ｓ９１０では、そのＳ１５０での判断結果に基づき、正常と判断されていない場合はＳ９９５に進んで「算出中」フラグをクリアして一旦この車輪特性算出処理を終了するが、Ｓ１５０で正常と判断されている状態にある場合は、Ｓ９２０に進む。
【０１４２】
Ｓ９２０では、車両速度が１００km/h未満であるか否かが判断され、１００km/h以上ならそのままＳ９９５の処理に進むが、そうでなければ、肯定判定されてＳ９３０に進む。Ｓ９３０では、「算出中」フラグがセットされているか否かが判断され、出発直後或いは高速走行時から減速して１００km/h未満になった直後であって、まだ「算出中」フラグがセットされていないときは、Ｓ９８０に移行する。
【０１４３】
Ｓ９８０では、コイルカウント値Ｋｃが前回（前回のＳ９８０実行時）から更新されたか否かが判断される。この判断は、初めてこのＳ９８０の処理が実行されるときはもちろん、一度はこのＳ９８０の処理が実行されたもののＳ９１０又はＳ９２０で否定判定されて「算出中」フラグがクリア（Ｓ９９５）され、その後再びＳ９８０の処理が実行されるときは、前回のコイルカウント値Ｋｃは存在しないものとして処理される。つまり、出発後最初のＳ９８０、或いはＳ９９５で「算出中」フラグがクリアされた後の最初のＳ９８０では、前回のコイルカウント値Ｋｃが存在しないため、否定判定されてそのままこの車輪特性算出処理を終了する。
【０１４４】
その後、コイルカウント値Ｋｃが更新されるまではＳ９８０にて否定判定され続けるが、コイルカウント値Ｋｃが更新されると、Ｓ９８０にて肯定判定され、Ｓ９８５に進む。Ｓ９８５では、更新されたコイルカウント値Ｋｃ１とそのときのコイルカウント方式による位置情報（車両位置）ｂ１、及び車輪回転パルスカウント値Ｋｗ３を、データＸとして不揮発性メモリ（図示略）に保存する。そして、Ｓ９９０にて「算出中」フラグをセットし、一旦この車輪特性算出処理を終了する。
【０１４５】
このように「算出中」フラグがセットされたため、次に再びこの車輪特性算出処理が実行され、Ｓ７１０，Ｓ７２０で共に肯定判定されると、Ｓ９３０で肯定判定され、Ｓ９４０に進む。Ｓ９４０では、コイルカウント値が、Ｓ９８５にてデータＸとして保存されたコイルカウント値Ｋｃ１から更新されているか否かを判断し、更新されない限り否定判定されてそのままこの車輪特性算出処理を一旦終了する。そして、コイルカウント値がデータＸの値（Ｋｃ１）から更新されたとき、Ｓ９４０で肯定判定され、Ｓ９５０に進む。つまり、コイルカウント値の更新（カウントアップ）によりＳ９８５でデータＸが保存された時から、車両６０が浮上・案内コイル４２の配置間隔であるｕ［ｍ］だけ走行して、再びコイルカウント値がカウントアップされたときに、Ｓ９５０の処理に進むことになる。
【０１４６】
Ｓ９５０では、更新された新たなコイルカウント値Ｋｃ２とそのときのコイルカウント方式による位置情報ｂ２、及び車輪回転パルスカウント値Ｋｗ４を、データＹとして取得する。そして、続くＳ９６０で、このデータＹと、不揮発性メモリに保存中のデータＸとに基づいて、車輪特性を算出する。具体的には、下記式にて算出できる。
【０１４７】
車輪特性＝（ｂ２−ｂ１）／（Ｋｗ４−Ｋｗ３）
つまり、データＸを保存してからデータＹを取得するまでの期間中に走行した距離（上記例ではｕ［ｍ］）と、その期間中の車輪６７の回転量（車輪回転パルスカウント値の増加分）とから、そのときの車輪状態に応じた正確な車輪特性を算出するのである。
【０１４８】
そして、Ｓ９６５にて、車輪回転位置速度検出部１２が車両位置・速度を検出する際に使用する車輪特性を、Ｓ９６０で算出した車輪特性に更新する。そのため、以後、車輪回転位置速度検出部１２は、このＳ９６５の処理により更新された車輪特性に基づいて、車両位置・速度の検出を行うことになる。Ｓ９６５で車輪特性を更新した後は、Ｓ９７０にて、Ｓ９５０で取得したデータＹを新たなデータＸとして保存（不揮発性メモリの記憶内容を更新）して、この車輪特性算出処理を一旦終了する。
【０１４９】
以後、車両速度が１００km/h未満の速度域であってしかもコイルカウント方式により検出されている車両位置が正常である間は、コイルカウント値Ｋｃがカウントアップされる毎に、そのときのコイルカウント値Ｋｃとコイルカウント方式による車両位置及び車輪回転パルスカウント値を、データＹとして取得し、Ｓ９６０にて、上記同様、データＹ及びデータＸに基づく車輪特性の算出が行われる。
【０１５０】
以上詳述したように、本実施形態の位置検知システムでは、車両速度が１００km/h未満のときに、コイルカウント方式により検出される車両位置と、車輪回転パルスカウント値とに基づいて、コイルカウント値Ｋｃのカウントアップ毎に車輪特性の算出が行われる。つまり、車輪回転パルス方式が選択される３０km/h未満の速度域においても、車両走行中は常に、コイルカウント値Ｋｃがカウントアップされる毎に車輪特性の算出が行われる。
【０１５１】
尚、Ｓ２３０の車輪特性算出処理以外については、第１実施形態と同様であり、３０km/h未満の速度域では車輪回転パルス方式による車両位置が、３０km/h以上の速度域では速度起電力方式による車両位置が、それぞれ選択されて各種車両制御に使用される。そして、コイルカウント方式により検出される車両位置は、車輪回転パルス位置速度情報が選択されている２５km/h以下の速度域で、その車両速度を再設定（図６の車輪回転パルス位置情報リセット処理）して精度をより向上させるために使用される。
【０１５２】
従って、本実施形態の位置検知システムによれば、車輪回転パルス方式が選択される３０km/h未満の全速度域において、コイルカウント値Ｋｃのカウントアップ毎に、そのときの車輪状態に応じた正確な車輪特性が算出され、その正確な車輪特性に基づく位置速度検出が行われる。そのため、第１実施形態と同様の作用効果を奏するのはもちろん、速度起電力方式による車両位置検出が正常に行われる速度域でのみ車輪特性の算出が行われる第１実施形態に比べ、車輪回転パルス方式による車両位置検出の精度がより高精度化される。
【０１５３】
尚、本実施形態において、車輪回転位置速度検出部１２（但し車輪特性演算部１２ａを除く）は請求項３及び請求項４の第１車輪回転位置検出手段に相当し、コイルカウント位置速度検出部１３と車輪特性演算部１２ａとで請求項３のコイルカウント距離算出手段が構成され、コイルカウント位置速度検出部１３はまた請求項４のコイルカウント距離算出手段にも相当し、車輪特性演算部１２ａは請求項３及び請求項４の第１車輪特性算出手段及び第１更新手段にも相当し、位置情報制御部１１は請求項４の第１位置再設定手段に相当する。
【０１５４】
また、図６の車輪回転パルス位置情報リセット処理において、Ｓ６３０の処理は請求項４の第１再設定手段が実行する処理に相当し、図８の車輪特性算出処理において、Ｓ９６０の処理は請求項３及び請求項４の第１車輪特性算出手段が実行する処理に相当し、Ｓ９６５の処理は請求項３及び請求項４の第１更新手段が実行する処理に相当する。
【０１５５】
尚、本実施形態についても、Ｓ９６０（図８参照）にて車輪特性が算出される毎に、車輪回転位置速度検出部１２がその車輪特性を用いて車両位置・速度を検出するのに限らず、例えば複数回に渡って算出した車輪特性の平均値を使用するようにしてもよい。このようにすれば、電磁ノイズ等によって不正確な車輪特性が単発的に算出されても、その影響をほとんど受けることなく、より正確な車両位置の検出が可能となる。
【０１５６】
また、本実施形態では、車輪回転パルス方式が選択される３０km/h未満の全速度域でも継続して車輪特性を算出することにより、出発から３０km/h以上となるまで正確な車輪特性を用いて車両位置を検出できるようにしたが、これに限らず、例えば上記第１実施形態と同じように、車輪回転パルス方式が選択される前の３０km/h以上の速度域において予め車輪特性を算出しておき、３０km/h未満になった後は、その算出された車輪特性を用いて車両位置を検出するようにしてもいい。
【０１５７】
このようにすれば、少なくとも車両が高速走行から３０km/h未満の速度域へ減速する際に、車輪回転パルス方式が選択される直前のより正確な車輪特性を得ることができる。但し、車輪回転パルス方式が選択されてから車両６０が停止するまでの間に車輪径が変化すると、検出位置に誤差が生じてしまうため、本実施形態のように車輪回転パルス方式が選択される全速度域（３０km/h未満）で車輪特性の算出を継続実行するのがより好ましい。
［参考例］
以下、参考例として、レール上を車輪で走行する在来鉄道において、上記第１又は第２実施形態と類似の手法を用いて車輪特性の算出や車両位置の検出を行うことについて説明する。在来鉄道では、磁気浮上式鉄道における浮上コイルの代わりに、軌道に沿って所定間隔で配置されているまくら木やスラブなどを用いることができる。
図９は、本参考例の位置検知システム全体の概略構成を示す説明図である。本参考例の位置検知システムは、レール上を車輪にて走行する在来鉄道において、車両位置を検出するためのものであり、図９に示す如く、車両９０の進行方向に、スラブ９１が僅かな間隙を隔てて相互に隣接配置されている。隣接するスラブ９１相互間の配置間隔はｗ［ｍ］である。各スラブ９１上にはレール９２が敷設されており、いわゆるスラブ軌道が形成されている。そして、車両９０は、レール９２上を車輪９３によって走行するものであり、走行中の自車の位置を検出するために、車輪回転パルスカウント装置９９と、スラブカウント装置１００と、位置検知装置９４と、を備えている。
【０１５８】
車輪回転パルスカウント装置９９は、図１で説明した車輪回転パルスカウント装置６１（詳細は図３）と全く同様のものであり、車輪９３の回転量に比例したパルス信号を発生させ、そのパルス数をカウントした車輪回転パルスカウント値Ｋｗを位置検知装置９４へ出力するものである。そのため、ここではこの車輪回転パルスカウント装置９９についての詳細説明を省略する。
【０１５９】
スラブカウント装置１００は、装置構成自体は図１で説明したコイルカウント装置６２（詳細は図４）と全く同様であるため、その詳細説明は省略するが、図１のコイルカウント装置６２では既述の通り隣接する浮上・案内コイル４２相互間に存在する間隙部を利用して浮上・案内コイルの数をカウントしたのに対し、本参考例では、スラブカウント装置１００からのレーザ光をスラブ９１の上面に対して垂直に照射することにより、隣接するスラブ９１相互間に存在する間隙部を利用して、車両９０の走行に伴って通過するスラブ９１の数をカウントする。そして、得られたカウント値（スラブカウント値Ｋｓ）は、位置検知装置９４へ出力される。
【０１６０】
位置検知装置９４は、車輪回転パルスカウント値Ｋｗに基づいて車両９０の位置（スラブ軌道上の絶対位置）を検出し、車両９０内の各部へ出力すると共に、スラブカウント値Ｋｓに基づく車輪特性の算出を行うものであり、ＣＰＵ９５，インターフェイスとして機能する入力部９８，及び図示しないメモリ等を備えた周知のマイクロコンピュータとして構成されたものである。そして、ＣＰＵ１は、予め設定されたプログラムを実行することにより、車輪回転位置検出部９６，車輪特性演算部９６ａ，及びスラブカウント位置検出部９７としての機能を実現するものである。
【０１６１】
車輪回転位置検出部９６による車両位置の検出は、上記第１及び第２実施形態で説明した車輪回転位置速度検出部１２と全く同様、車輪回転パルスの１パルス分の走行距離を示す車輪特性と、車輪回転パルスカウント値Ｋｗの変化分（車輪回転量）とに基づいて行われるため、ここではその詳細説明を省略する。また、本参考例では、車輪回転位置検出部９６が車両位置を検出する際に使用する車輪特性を、車輪特性演算部９６ａが算出する。
【０１６２】
スラブカウント位置検出部９７は、スラブカウント値Ｋｓの変化量及びスラブ９１相互間の距離ｗに基づいて車両９０の走行距離を算出し、算出した走行距離に基づいて車両９０の位置（但しスラブカウント値Ｋｓのカウントアップ毎に得られる離散的な位置情報）を検出するものである。この位置検出は、図１のコイルカウント位置速度検出部１３による位置検出と同じ方法である。そして、検出した車両位置は、スラブカウント値Ｋｓと共に車輪特性演算部９６ａへ出力される。
【０１６３】
尚、車輪特性演算部９６ａによる車輪特性の算出は、後述するように、スラブカウント位置検出部９７からの車両位置及びスラブカウント値Ｋｓに基づいて行われる。そのため、車両９０の出発直後でまだスラブカウント位置検出部９７による位置検出がなされない間は、車輪回転位置検出部９６は、予めメモリに記憶されたデフォルト車輪特性に基づいて車両位置の検出を行う。
【０１６４】
次に、ＣＰＵ９５が車輪特性演算部９６ａの機能として実行する車輪特性算出処理について、図１０に基づいて説明する。図１０は、本参考例の車輪特性算出処理を示すフローチャートであり、ＣＰＵ９５にて所定の周期（例えば５ｍsec.毎）で実行される。
【０１６５】
この処理が開始されると、まずＳ３１０にて、不揮発性メモリ（図示略）にデータＸが保存されているか否かが判断される。データＸは、後述するＳ３８０又はＳ３６０にて保存・更新されるものであるため、ここでは否定判定されてＳ３７０に進む。Ｓ３７０では、スラブカウント値Ｋｓが前回（前回のＳ３７０実行時）から更新されたか否かが判断されるが、初めてこのＳ３７０の処理が実行されるときは前回のスラブカウント値Ｋｓは存在しないため、否定判定されて一旦この車輪特性算出処理を終了する。
【０１６６】
その後、スラブカウント値Ｋｓが更新されるまではＳ３７０にて否定判定され続けるが、スラブカウント値Ｋｓが更新されると、Ｓ３７０にて肯定判定され、Ｓ３８０に進む。Ｓ３８０では、更新されたスラブカウント値Ｋｓ１とそのときのスラブカウント位置検出部９７による位置情報（車両位置）ｃ１、及び車輪回転パルスカウント値Ｋｗ５を、データＸとして不揮発性メモリに保存する。つまり、ここではじめてデータＸが保存されたことになる。
【０１６７】
そのため、以後のＳ３１０の処理では、肯定判定されてＳ３２０に進むことになる。Ｓ３２０では、スラブカウント値が、Ｓ３８０にてデータＸとして保存されたスラブカウント値Ｋｓ１から更新されているか否かを判断し、更新されない限り否定判定されてそのままこの車輪特性算出処理を一旦終了する。そして、スラブカウント値がデータＸの値（Ｋｓ１）から更新されたとき、Ｓ３２０で肯定判定され、Ｓ３３０に進む。つまり、スラブカウント値の更新（カウントアップ）によりＳ３８０でデータＸが保存された時から、車両６０がスラブ９１の配置間隔であるｗ［ｍ］だけ走行して、再びスラブカウント値がカウントアップされたときに、Ｓ３３０の処理に進むことになる。
【０１６８】
Ｓ３３０では、更新された新たなスラブカウント値Ｋｓ２とそのときのスラブカウント位置検出部９７による車両位置ｃ２、及び車輪回転パルスカウント値Ｋｗ６を、データＹとして取得する。そして、続くＳ３４０で、このデータＹと、不揮発性メモリに保存中のデータＸとに基づいて、車輪特性を算出する。具体的には、下記式にて算出できる。
【０１６９】
車輪特性＝（ｃ２−ｃ１）／（Ｋｗ６−Ｋｗ５）
つまり、データＸを保存してからデータＹを取得するまでの期間中に走行した距離（上記例ではｗ［ｍ］）と、その期間中の車輪６７の回転量（車輪回転パルスカウント値の増加分）とから、そのときの車輪状態に応じた正確な車輪特性を算出するのである。
【０１７０】
そして、Ｓ３５０にて、車輪回転位置検出部９６が車両位置を検出する際に使用する車輪特性を、Ｓ３４０で算出した車輪特性に更新する。そのため、以後、車輪回転位置検出部９６は、このＳ３５０の処理により更新された車輪特性に基づいて、車両位置の検出を行うことになる。Ｓ３５０で車輪特性を更新した後は、Ｓ３６０にて、Ｓ３３０で取得したデータＹを新たなデータＸとして保存（不揮発性メモリの記憶内容を更新）して、この車輪特性算出処理を一旦終了する。
【０１７１】
以後、スラブカウント値Ｋｓがカウントアップされる毎に、そのときのスラブカウント値Ｋｓとスラブカウント位置検出部９７による車両位置及び車輪回転パルスカウント値を、データＹとして取得し、Ｓ３４０にて、上記同様、データＹ及びデータＸに基づく車輪特性の算出が行われる。
【０１７２】
以上詳述したように、本参考例の位置検知システムでは、スラブカウント位置検出部９７により検出される車両位置と、車輪回転パルスカウント値とに基づいて、スラブカウント値Ｋｓのカウントアップ毎に車輪特性の算出が行われる。つまり、スラブカウント値Ｋｓのカウントアップ毎に、そのときの車輪状態に応じた正確な車輪特性が算出され、その正確な車輪特性に基づく位置速度検出が行われる。そのため、上記第１及び第２実施形態と同様、正確な車輪特性を得るために、地上子等の地上側設備を多数設置する必要は全くなく、既存のスラブ９１を利用することによって、正確な車輪特性の算出を低コストで実現でき、車輪回転位置検出部９６では、その正確な車輪特性を用いて、車両位置を高精度で検出することができる。
【０１７３】
尚、図９では省略したものの、本参考例でも、車両基地からの出庫時に、２つの地上子を通過することによって、車両位置の初期設定及びそのときの車輪特性の算出を行うようにしている。
【０１７４】
尚、本参考例についても、スラブカウント値Ｋｓのカウントアップ毎（つまり車両９０がｗ［ｍ］走行する毎）に車輪特性を更新するのに限らず、複数回に渡って算出した車輪特性の平均値を使用することによって、電磁ノイズ等による不正確な車輪特性の算出の影響を抑制するようにしてもいい。
【０１７５】
また、上記第１又は第２実施形態と同様、例えばスラブカウント値Ｋｓがカウントアップする毎に、そのときにスラブカウント位置検出部９７にて検出された車両位置に基づいて、車輪回転位置検出部９６が検出中の車両位置をリセット（再設定）するようにしてもいい。このようにすれば、車輪回転位置検出部９６により検出される車両位置の検出精度をより高めることができる。
【０１７６】
更に、本参考例では、軌道側のスラブ９１をカウントすることによって車両９０の走行距離を算出するようにしたが、スラブ９１に何ら限ることなく、例えば所定間隔でまくら木が敷設されたバラスト道床であれば、そのまくら木をカウントすることによって車両９０の走行距離を算出することができる。このように、軌道に沿って所定間隔で設置され、しかもそれを車上からカウントできる限り、あらゆる軌道構成部材を利用して走行距離を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１実施形態の位置検知システムの概略構成を示す説明図である。
【図２】  地上コイル装置の概略構成、及び、地上コイル装置と車両との位置関係を説明する説明図（平面図）である。
【図３】  車輪回転パルスカウント装置内部の概略構成を示す説明図である。
【図４】  コイルカウント装置内部の概略構成を示す説明図である。
【図５】  第１及び第２実施形態のＣＰＵが実行する位置検出制御処理を示すフローチャートである。
【図６】  図５の位置検出制御処理における、Ｓ２２０の車輪回転パルス位置情報リセット処理の詳細を示すフローチャートである。
【図７】  第１実施形態の車輪特性算出処理を示すフローチャートである。
【図８】  第２実施形態の車輪特性算出処理を示すフローチャートである。
【図９】  参考例の位置検知システムの概略構成を示す説明図である。
【図１０】  参考例の車輪特性算出処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０，９４…位置検知装置、１１…位置情報制御部、１２…車輪回転位置速度検出部、１２ａ，９６ａ…車輪特性演算部、１３…コイルカウント位置速度検出部、１４…速度起電力位置速度検出部、１５，９８…入力部、１６…出力部、２０…駆動制御部、３０…電力変換器、３１…速度起電力オブザーバ、４０…地上コイル装置、４１…推進コイル、４２…浮上・案内コイル、５０…列車無線地上局、５５…地上子、６０，９０…車両、６１，９９…車輪回転パルスカウント装置、６２…コイルカウント装置、６２ａ…レーザ変位計、６２ｂ，７１ａ…発光部、６２ｃ，７１ｂ…受光部、６２ｄ，７２…カウンタ部、６２ｅ，７３…伝送部、６３…列車無線車上局、６４…車上子、６６…超電導磁石、６７，９３…車輪、７１…パルス信号発生部、７１ｃ…回転スリット板、７１ｄ…スリット、９１…スラブ、９２…レール、９６…車輪回転位置検出部、９７…スラブカウント位置検出部、１００…スラブカウント装置
【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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