JP2000168552A

JP2000168552A - 鉄道車両の走行位置検知方法

Info

Publication number: JP2000168552A
Application number: JP10341655A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Okada; 信之岡田; Yasuhiko Tanigawa; 安彦谷川
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 1998-12-01
Filing date: 1998-12-01
Publication date: 2000-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】始発駅からの距離情報によらずに、どの地点か
らでも走行中の車両の位置が検知できる方法を提供す
る。【解決手段】車両にヨー角速度センサ１１と速度発電機
１７を備え、通常走行する前に走行線区内を走行させ、
各曲線の曲線開始位置と曲線終了位置と走行速度および
ヨー角速度を計測し、各曲線の長さと最大曲率を算出し
て基準データとして記憶し、通常走行時には、曲線を通
過する毎に曲線長さと最大曲率を算出して検索データと
して記憶し、最新の曲線の検索データを含む連続した複
数の検索データと一致するものを上記基準データから検
索し、これを基にして当該車両の現在の走行位置を特定
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、曲線通過時に車体
傾斜制御を行う鉄道車両の走行位置を車上から検知する
検知方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】路線の曲線部を高速で乗り心地良く通過
するために、その曲率に応じて車体を左または右に傾け
る制御付振子車両が実用化されている。この傾斜制御
は、その曲線路への進入に同期して行われる必要がある
ため、左右の挙動を測定しつつ走行予定線区を走行さ
せ、車輪の所定の回転量毎に上記測定値を記憶した曲線
情報を作り、これを基に、車体の傾斜制御を行ってい
る。

【０００３】しかし、通常走行では車輪がレールに対し
て滑走・空転を起こしたり、計測ノイズなどのために走
行位置が曲線情報とずれてくる。とくに走行距離が長く
なる（始発駅から遠くなる）とこれが累積され、曲線情
報との差が大きくなり、車体の傾斜制御が曲線路の進入
に同期しなくなってしまう。

【０００４】このため、ＡＴＳ地上子を曲線情報に付加
して記憶しておき、車両が地上子を通過するごとに走行
位置を曲線情報に基づいて補正する方法が採られてい
る。この方法は、精度の高い位置検知ができるが、地上
子のない路線では適用できず、また、地上子の位置情報
の収集に多大の費用と時間を要する。そこで、地上子を
用いずに車両の走行位置を検知する方法が特開平７−１
０８９３３号および特開平８−５３０６７号などで提案
されている。

【０００５】特開平７−１０８９３３号は、車体の傾斜
角と車体の左右方向加速度より算出した曲線半径及び車
輪回転数より積算した走行距離に基づく車両の走行位置
を、基準データの曲線半径及び曲線位置と比較し、基準
データ中に該当する曲線がある場合に、車輪回転数より
積算した走行位置と基準データの曲線位置との差を補正
量として車両の走行位置を補正するものである。

【０００６】また、特開平８−５３０６７号は、通常走
行時にも車両の左右の挙動を測定し、車輪の所定の回転
量毎にその測定値を記憶し、同線区内にて検索データ作
成部が検索指令部から指令を受けて、測定値を所定個、
車輪の上記回転量毎に記憶装置に格納して検索データを
作り、相互相関関数算出部が両データの相互相関関数を
計算すると共に、両者が最も一致する区域を求め、これ
を基に走行距離補正部が車両の走行地点を特定するよう
にしたものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術は、車両の現在位置が大凡把握できている場合に
は、有効な手段であるが、走行位置が基準データの位置
とある範囲以上にずれた場合や、装置の故障などで、路
線区域の途中の地点から車両を走行を始めるような場合
には、対応できない。即ち、基準データは、始発駅から
の走行距離を基にして特定しているので、始発駅に戻る
までは、傾斜制御を行わずに低速で走行するか、自然振
り子制御に切り替えられる手段を備えて、これに切り替
えて走行しなければならない。この点は上記のＡＴＳ地
上子を用いた制御の場合でも同様である。

【０００８】そこで、本発明は、始発駅からの距離情報
によらずに、どの地点からでも走行中の車両の位置が検
知できる方法を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、次の手段を採った。即ち、請求項１に記載
の鉄道車両の走行位置検知方法は、車両にヨー角速度セ
ンサと速度発電機を備え、通常走行する前に走行線区内
を走行させ、各曲線の曲線開始位置と曲線終了位置と走
行速度およびヨー角速度を計測し、各曲線の長さと最大
曲率を算出して基準データとして記憶し、通常走行時に
は、曲線を通過する毎に曲線長さと最大曲率を算出して
検索データとして記憶し、最新の曲線の検索データを含
む連続した複数の検索データと一致するものを上記基準
データから検索し、これを基にして当該車両の現在の走
行位置を特定することを特徴としている。

【００１０】本発明は、曲線路を高速で走行するために
強制的に車体の傾斜制御を行う振り子車両に適用される
ものである。ここで、作成される基準データは、走行位
置を検知するための基準データであり、車体の傾斜制御
を行うための傾斜制御用の曲線情報とは異なるものであ
る。

【００１１】この基準データの主たる要素は、曲線長さ
と最大曲率であり、曲線の曲線開始位置、曲線終了位
置、曲率および走行速度を検知して演算される。基準デ
ータの各曲線の曲線開始位置、曲線終了位置は、速度発
電機によって得た車輪の回転量を基にしており、曲率は
ヨー角速度を走行速度で徐して求めたものである。な
お、最大曲率はその曲線路における曲率の最大値であ
る。

【００１２】基準データは、通常、通常走行する前に走
行線区内を走行させて作成されるが、車体の傾斜制御を
行うための傾斜制御基準データを作成するときに収集し
たデータを加工して基準データとしてもよい。また、計
測車で路線情報を測定してある場合には、これを加工し
て基準データとしてもよく、これらは本発明の技術的範
囲に含まれる。なお、作成された基準データを同一線区
を走行する他の車両に搭載できることは当然である。

【００１３】検索データの作成は、基準データの作成の
場合と同じであるが、検索データの記憶は全データであ
る必要はない。比較すべき曲線の数だけ記憶すればよ
い。検索データを基準データから一致するものを検索す
るときは、計測の誤差などを考慮し閾値を定めて、その
範囲にあるものを一致すると判断するようにするのがよ
い。曲線の数を幾つにするかは、この閾値とも関係し、
閾値を大きくすれば曲線情報を増やす必要がある。

【００１４】最新の検索データが基準データのどの曲線
かが特定されたら、検索データにおける車両の走行位置
が基準データの走行位置に対応する値に置き換えられ
る。これによって、走行車両の現在位置が修正される。
請求項２に記載の鉄道車両の走行位置検知方法は、車両
にヨー角速度センサと速度発電機を備え、通常走行する
前に走行線区内を走行させ、各曲線の曲線開始位置と曲
線終了位置と走行速度およびヨー角速度を計測し、各曲
線の長さと最大曲率と曲線間距離を算出して基準データ
として記憶し、曲線を通過する毎に曲線長さと最大曲率
と曲線間距離を算出して検索データとして記憶し、最新
の曲線の検索データを含む連続した複数の検索データと
一致するものを上記基準データから検索し、これを基に
して当該車両の現在の走行位置を特定することを特徴と
している。

【００１５】上記の請求項１の発明との相違は、検索デ
ータの要素に曲線間距離を加えた点である。線区の距離
が長く類似の曲線が多いような場合は、検索データの曲
線の数を減らすことができる。このようにして、当該車
両の現在の走行位置を特定するので、線区の途中から走
行する場合でも現在位置を精度よく検知することができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示す実施形態
例に基づいて説明する。まず、図１は本発明を適用した
実施形態例としての車体の傾斜制御の全体構成を示した
ものである。傾斜制御手段は、車両のヨー角の角速度を
検出するヨー角速度センサ１１と、ヨー角速度センサ１
１の出力信号を波形整形し、更にＡ／Ｄ変換して出力す
る信号処理回路１３と、車輪の回転量に応じたパルス信
号を出力する速度発電機１７と、速度発電機１７の一定
時間内のパルス信号をカウントして走行速度を算出する
走行速度算出回路１５と、速度発電機１７のパルス信号
をカウントし、且つ外部からそのパルスカウント値の変
更を受けることが可能な走行距離算出回路１９と、走行
距離算出回路１９のパルスカウント値が一定数増える毎
に信号処理回路１３の出力した角速度と走行速度と走行
距離から基準データ作成する基準データ作成部２１と、
通常走行時に、基準データと同じ処理を行って検索デー
タを作成する検索データ作成部２３と、基準データ作成
部２１および検索データ作成部２３で作成されたデータ
などを記憶する記憶装置２４と、検索司令部２５からの
司令で上記検索データを上記基準データと比較する曲線
パターン比較部２７と、検索データが基準データのどれ
であるか確定されることに基づいて走行距離算出回路１
９のパルスカウント値を補正する走行距離補正部２９
と、走行線区の曲率・カント等からなる曲線情報と走行
距離との対応関係が予め格納された曲線情報記憶装置３
１と、曲線情報記憶装置３１に格納された曲線情報・走
行距離算出回路１９のパルスカウント値・及び走行速度
から車両の最適傾斜量を算出し、この傾斜量に対応した
制御入力を発生させる傾斜制御器３３と、傾斜制御器３
３により発生された制御入力に従って車体を左右いずれ
かに傾斜させる傾斜アクチュエータ３５とからなる。

【００１７】なお、以上挙げた構成の中で、基準データ
作成部２１，検索データ作成部２３，検索指令部２５，
曲線パターン比較部２７，走行距離補正部２９は、周知
のＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ，入出力インタフェース，及
びこれらを接続するバスからなる電子制御装置３により
実現され、記憶装置２４は、外部記憶装置，その記憶媒
体，及び上記ＲＡＭの一部から構成されている。

【００１８】この傾斜制御手段を備えた車両は、通常走
行する前に、走行線区を走行して基準データが作成され
る。この際に行なわれる処理の流れは図１において実線
の矢印で示している。すなわち、走行線区を走行させた
ときに検知されるヨー角速度と走行速度と走行距離を基
準データ作成部２１に送り、各曲線の位置情報と曲線の
長さおよびその曲線の曲率の最大値を算出して記憶装置
２４に格納する。この基準データを作成する過程を基準
データ作成処理と呼ぶ。

【００１９】この基準データ作成処理は、始発駅を発車
すると共に開始し、終着駅に到着すると停止するように
されている。その流れを図２のフローチャートに示す。
まずステップ１００で速度発電機１７の出力したパルス
信号をカウントしたものである走行距離算出回路１９の
パルスカウント値を読み込む。

【００２０】次にステップ１１０でヨー角速度センサ１
１で検知されたヨー加速度を信号処理回路１３を介して
読み込む。次にステップ１２０で走行速度算出回路１５
で算出された走行速度を読み込む。そして、ステップ１
３０にて、ヨー角速度と走行速度とから曲線の曲率（ヨ
ー角速度／走行速度）を演算する。

【００２１】次にステップ１４０に進み、直線を走行し
ているか曲線を走行しているかを判断する。曲線である
という判断は、前記演算した曲線の曲率の絶対値が所定
値（閾値）を越えたかどうかで行われるが、一度曲率が
閾値を越えると後述の２１０のステップで信号が出され
るので、ステップ１４０ではステップ２１０の信号
（「曲線入り」の信号）がＯＮであるかＯＦＦであるか
のチェックを行う。

【００２２】「曲線入り」の信号がＯＦＦであるとき
は、ステップ１５０へ進み、曲率が閾値を越えているか
を判断する。越えていない場合はステップ１００へ戻
る。曲率が閾値を越えた時はステップ１５２へ進み、曲
線開始位置を記憶装置２４へ格納するとともにステップ
１５４で「曲線入り」の信号を出す。

【００２３】一方、ステップ１４０において、「曲線入
り」の信号がＯＮであるときはステップ１６０に進み、
曲線の曲率が閾値以下であるかを判断する。閾値以下で
ない時はステップ１００へ戻り、曲率が閾値以下になっ
た時は、ステップ１６２で曲線終了位置を、ステップ１
６４で始発駅からの曲線番号を、および、ステップ１６
６で該曲線における曲率の最大値と曲線間距離（一つ前
の曲線の曲線終了位置から該最新曲線の曲線開始位置ま
での直線距離）を記憶装置２４へ格納する。

【００２４】そして、ステップ１６８で「曲線出」の信
号を出す。これにより、ステップ１５４の「曲線入り」
の信号はＯＦＦとなる。そして、走行線区を走行中はス
テップ１００へ戻り、繰り返し作業が行われる。最後に
ステップ１７０にて、終着駅に到着したか否かを、ステ
ップ１００において読み込んだ走行距離が走行線区の全
距離に達したかどうか調べることにより判定し、到着し
ていれば当該処理を終了する。

【００２５】こうして、基準データ作成処理が完了する
と、記憶装置２４には、曲線番号、曲線の開始位置と終
了位置、曲線の長さ、曲線間の距離および最大曲率が格
納される。次に、通常走行（人や貨物を載せ高速走行）
における傾斜制御の流れについて説明する。この処理の
流れは図２において破線の矢印で示している。

【００２６】傾斜制御は、その曲線に対する車両の傾斜
量を決定し、これに従って車体を傾斜させる処理である
が、ここではその傾斜を開始するタイミングの拠り所と
なる地点検知及びこれに基づく走行位置の特定を中心に
して説明を行なう。この処理の概要は、通常走行におい
ても前記基準データの作成と同様の処理を行い、検索デ
ータとして作成し、この検索データを基準データから検
索して捜しだし傾斜制御を行う地点のズレを補正するこ
とによって走行位置を特定し、次ぎの曲線での走行位置
の精度が累積されないようにして傾斜制御を行うという
ものである。

【００２７】この傾斜制御処理の流れを図３のフローチ
ャートに示す。まず、ステップ２００からステップ２２
０までの処理を傾斜制御器３３が行なう。ステップ２０
０で速度発電器１７の出力したパルス信号をカウントし
た走行距離算出回路１９のパルスカウント値を読み込
む。なお、この値は、基準データ作成処理のときと同
様、始発駅にてリセットされている。

【００２８】なお、この地点検索点と共に、傾斜制御を
必要とする地点、すなわち、軌道の曲線部の手前の傾斜
の先行制御を開始する地点（制御開始地点）に対応する
パルス数も記憶装置２４に格納しておく。次にステップ
２１０にて、ステップ２００の読み込んだ値が制御開始
地点のパルス数に達しているか否かを調べ、達していな
いときはステップ２３０に進み、達しているときはステ
ップ２２０で傾斜制御を行なった後にステップ２３０へ
進む。

【００２９】傾斜制御は、曲線情報記憶装置３１に格納
された軌道の曲率情報，走行距離算出回路１９のパルス
カウント値、および走行速度から傾斜制御器３３が車両
の最適傾斜量を算出し、この傾斜量に対応した制御入力
を傾斜アクチュエータ３５に印加することにより行なわ
れる。

【００３０】ステップ３００において行なわれる検索デ
ータ作成処理は、図４のフローチャートに示すようなも
のである。これを見ると判るように、検索データ作成処
理は当該処理が開始された後は、上記の基準データ作成
処理と全く同じであるので説明を省略する。

【００３１】続くステップ４００において、曲線の出口
であることを検知したら、ステップ５００において曲線
パターン比較を行う。この処理は、今作成した検索デー
タが基準データのどの曲線であるかを特定するものであ
る。今、車両が始発駅から相当距離走行し、幾つかの曲
線を通過し、最新の通過曲線を曲線番号Ｍとすると、こ
れが基準データのどの曲線であるかを特定する条件は、
図４のステップ３７６で記憶された最大曲率ρと、曲線
長さＬ（ステップ３７２の曲線終了位置とステップ３６
２の曲線開始位置の差）と、曲線間距離Ｄ（曲線Ｍとそ
の一つ前の曲線の間の直線距離）が一致することとする
が、最低３個の曲線が一致したことをもって特定する。
条件式で示すと次のようなものとなる。

【００３２】｜ρ_M-ρ_N│＜閾値＆｜Ｌ_M-Ｌ_N│＜閾値｜ρ_M-1-ρ_N-1│＜閾値＆｜Ｌ_M-1-Ｌ_N-1│＜閾値＆｜Ｄ_M-Ｄ_N│＜閾値｜ρ_M-2-ρ_N-2│＜閾値＆｜Ｌ_M-2-Ｌ_N-2│＜閾値＆｜Ｄ_M-1-Ｄ_N-1｜＜閾値ここで、Ｎは基準データの曲線番号で走行線区の全デー
タから検索される。

【００３３】そして、〜の条件を満たす曲線が基準
データから選出される。以上のようにして、基準データ
の該当する曲線が特定されたら、次にステップ６００に
進み、検索データにおける車両の走行位置が基準データ
の走行位置に対応する値に置き換えられる。即ち、走行
距離算出回路１９の出力する走行距離の補正を上記走行
距離補正部２９が行なう。

【００３４】走行距離の補正が終了するとステップ７０
０に進み、車両が全走行線区を走行し終えたと判定する
と、傾斜制御処理を終了する。まだ走行の途中であると
判定されたときにはステップ２００に戻り以上のステッ
プを繰り返す。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は始発駅か
らの距離情報に依存せずに通過した複数の曲線情報を基
準データと対比して走行位置を特定するので、故障など
で線区の途中から走行する場合でも現在の走行位置が検
知できるので、車体の傾斜制御を続けて行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としての傾斜制御装置の全
体構成を表すブロック図である。

【図２】基準データ作成部２１にて実行される基準デー
タ作成処理を表すフローチャートである。

【図３】車両の通常走行時に行なわれる傾斜制御処理を
示したフローチャートである。

【図４】検索データ作成部２３にて実行される検索デー
タ作成処理を表すフローチャートである。

【符号の説明】

１１…ヨー角速度センサ１３…信号処理回路１５…走行速度算出回路１７…速度発電機１９…走行距離算出回路２１…基準データ作成部２３…検索データ作成部２４…記憶装置２５…検索指令部２７…曲線パターン比較部２９…走行距離補正部３１…曲線情報記憶装置３３…傾斜制御器３５…傾斜アクチュエータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両にヨー角速度センサと速度発電機を備
え、通常走行する前に走行線区内を走行させ、各曲線の
曲線開始位置と曲線終了位置と走行速度およびヨー角速
度を計測し、各曲線の長さと最大曲率を算出して基準デ
ータとして記憶し、通常走行時には、曲線を通過する毎
に曲線長さと最大曲率を算出して検索データとして記憶
し、最新の曲線の検索データを含む連続した複数の検索
データと一致するものを上記基準データから検索し、こ
れを基にして当該車両の現在の走行位置を特定すること
を特徴とする鉄道車両の走行位置検知方法。
【請求項２】車両にヨー角速度センサと速度発電機を備
え、通常走行する前に走行線区内を走行させ、各曲線の
曲線開始位置と曲線終了位置と走行速度およびヨー角速
度を計測し、各曲線の長さと最大曲率と曲線間距離を算
出して基準データとして記憶し、曲線を通過する毎に曲
線長さと最大曲率と曲線間距離を算出して検索データと
して記憶し、最新の曲線の検索データを含む連続した複
数の検索データと一致するものを上記基準データから検
索し、これを基にして当該車両の現在の走行位置を特定
することを特徴とする鉄道車両の走行位置検知方法。