JP2002258945A - 移動体の監視制御システム - Google Patents

移動体の監視制御システム

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JP2002258945A
JP2002258945A JP2001060675A JP2001060675A JP2002258945A JP 2002258945 A JP2002258945 A JP 2002258945A JP 2001060675 A JP2001060675 A JP 2001060675A JP 2001060675 A JP2001060675 A JP 2001060675A JP 2002258945 A JP2002258945 A JP 2002258945A
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Hirohide Ito
博英 伊藤
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 曲線状の軌道を走行する移動体であっても、
移動体と固定点の間のレーザビームによる光伝送路を確
保し、固定点からの走行制御や監視を可能とする。 【解決手段】 台車1上の通信制御装置10に設けたレ
ーザ部11と、固定された通信制御装置20に設けたレ
ーザ部21とは、通信制御装置10と通信制御装置20
の位置関係からつねにビーム方向が対向するように制御
する機構を各通信制御装置に設けておく。操作・監視装
置4から台車1の走行パターンが指定されると、そのパ
ターンとなるように通信制御装置10は台車の走行制御
とビーム方向制御を行い、同時に通信制御装置20もそ
のビーム方向制御を行って、走行中の光伝送路を確保す
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、移動体の監視制御
システムに係り、特に固定された軌道上を走行する移動
体の走行を光信号を用いて監視制御するための移動体の
監視制御システムに関する。
【0002】
【従来の技術】固定軌道上に自走式の台車を走行させ、
台車に搭載した実験装置を用いて諸実験を行うような走
行試験システムにおいて、台車の発進、停止、走行速度
等をレーザ光線を用いて監視制御する監視制御システム
が用いられることがある。図3は、そのような移動体の
監視制御システムの従来例を示しており、実験装置2を
搭載した自走式台車1が軌道3上を走行するのを監視制
御するシステムである。このシステムでは、軌道の一端
付近に光中継器5が設けられていて、オペレータが操作
・監視を行う操作・監視装置4とは光送受信機6を介し
てレーザ光を用いた光伝送路R2で結ばれている。また
光中継器5は、やはりレーザ光を用いた光伝送路R1に
より自走式台車1に搭載されている光送受信機と接続さ
れ、こうして操作・監視装置と自走式台車1との間で監
視制御信号が送受されて自走式台車1の走行状態の監視
制御が行われる。ここで光伝送路R2は固定端末間の伝
送路で、これは必ずはもレーザ光のようなワイヤレス方
式を必要としないが、光伝送路R1は一方の端末が移動
体であるので、レーザ光の空間伝播による光伝送路が用
いられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】レーザ光により光通信
を行う場合、レーザ光のビーム幅は一般に非常に小さく
設定される。一方、光中継器のレーザ放射ビーム方向は
固定であるから、図3のように軌道が直線状であるとき
はレーザ光が所定レベル以下になる距離以内ならば移動
体との通信は可能であるが、軌道が直線でないときには
移動体との間の通信が困難になる。
【0004】本発明の目的は、移動体が走行する軌道が
曲がっていても、確実に移動体との間でレーザ光により
通信を行えるようにして移動体の走行状態を監視制御す
ることのできる移動体の監視制御システムを提供するこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、軌道上を走行可能な移動体に搭載され
た第1の通信制御装置と、固定設置された第2の通信制
御装置と、移動体の走行状態を監視制御するための操作
・監視装置とを備えた移動体の監視制御システムであっ
て、第1の通信制御装置は、第2の通信制御装置と光ビ
ームによって交信する第1の伝送手段と、移動体と第2
の通信制御装置との相対位置関係から前記第1の伝送手
段の光ビーム送受方向を第2の通信制御装置方向に制御
する第1のビーム方向制御手段と、与えられた走行パタ
ーンに従って移動体を加減速する走行制御手段とを備
え、第2の通信制御装置は、第1の通信制御装置と光ビ
ームによって交信する第2の伝送手段と、自通信制御装
置と移動体との相対位置関係から前記第2の伝送手段の
光ビーム送受方向を第1の通信制御装置方向に制御する
第2のビーム方向制御手段と、移動体の走行パターンを
含む運転制御情報が入力されると前記第2の伝送手段を
介してこの運転制御情報を第1の通信制御装置へ送信す
るように制御する送信制御手段とを備え、操作・監視装
置は、オペレータにより移動体の走行パターンを含む運
転制御情報が入力されるとこれを第2の通信制御装置へ
出力する機能を備えたことを特徴とする移動体の監視制
御システムを提供する。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図1は、本発明になる移動体の監視制御システム
の構成例を示すブロック図で、軌道3上を台車1が走行
するのを監視制御するシステムである。台車1に搭載さ
れた通信制御装置10と地上に固定された通信制御装置
20との間はレーザ光を用いた光伝送路Rで交信する
が、台車1の移動に伴って通信制御装置10、20のレ
ーザ光放射方向を変える必要があり、そのための通信制
御装置10、20にはレーザ光放射方向が可変制御可能
なレーザ部11、21とその制御部が設けられている。
【0007】図2は、通信制御装置10及び20の構成
を示すブロック図で、同図(a)の通信制御装置10
は、レーザ部11、送信部12、受信部13、駆動制御
部14、制御演算部15、及びメモリ部16を備えてい
る。レーザ部11は、レーザの発光素子と受光素子、そ
れら素子に入出力するレーザ光のビーム幅を絞るための
レンズ系、発光素子の駆動回路や受光素子からの電気信
号を増幅する増幅回路、送受光ビームの方向を変えるた
めの回転駆動機構等から成っている。送信部12は制御
演算部15からの送信信号をパルス数に変換してレーザ
部11の発光素子駆動回路への入力信号を生成する。受
信部13は、レーザ部11で受信されたパルス変調され
た信号をディジタル信号に変換して制御演算部15へ渡
すためのインタフェースである。駆動制御部14は制御
演算部15により制御されてレーザ部11の回転駆動機
構を制御する。制御演算部15は、通信制御装置20か
ら送られてきた台車1の運転制御情報をメモリ部16へ
格納し、台車の運転開始指令を通信制御装置20経由で
受け取るとメモリ部16へ格納した運転制御情報にもと
づいて台車制御部を制御し、同時にレーザ部11のビー
ム方向を駆動制御部14を介して制御する。また、台車
1の走行速度等をセンサから周期的に取り込み、これを
送信部12を介して通信制御装置20へ送信する。メモ
リ部16には、受信された運転制御情報の他に、各種動
作のためのプログラム、台車走行制御及びビーム方向制
御のための制御データ等が予め格納されている。
【0008】図2(b)に示した通信制御装置20は、
ブロック図としては図2(a)と同じであり、レーザ部
21、送信部22、受信部23、駆動制御部24は図2
(a)の対応する部分と同じ機能を持つ。制御演算部2
5は、操作・監視装置4からの台車の運転制御情報をメ
モリ部26へ格納し、またこれを送信部22、レーザ部
21経由で通信制御装置10へ送信する。さらに制御演
算部25は、操作・監視装置4から台車の運転開始指令
を受けると、メモリ部26に格納した運転制御情報にも
とづいてレーザ部21のビーム方向を駆動制御部24を
介して制御する。また通信制御装置20から送信されて
きた台車走行速度等の情報を操作・監視装置4へ送り出
す。メモリ部26には、操作・監視装置4からの運転制
御情報の他に、各種動作のためのプログラム、ビーム方
向制御のための制御データ等が予め格納されている。
【0009】ここで、移動体の移動を表すための座標
系、台車の走行やビーム方向の制御方法について述べ
る。まず、座標系の原点をОと直交座標(X、Y)を図
1のように予め決めておき、この座標系で位置を指定す
るものとする。移動体の位置としては、例えば通信制御
装置10のレーザ部11の回転軸中心位置P(x、y)
を使うものとする。また、固定された通信制御装置20
の位置も同じ座標系で表し、そのレーザ部21の回転軸
中心位置P0(x0、y0)で代表するものとする。こ
のように通信制御装置20の位置P0(x0、y0)と
通信制御装置10の位置P(x、y)が与えられると、
通信制御装置10及び20のレーザ部11及び21が対
向して向かい合うようにするためのレーザ放射方向は一
意に決まる。
【0010】移動体の走行に関しては、通常一定速度で
の走行が指示される。しかし移動体には慣性があるた
め、一定速度指令であっても可変速度指令であっても所
望の速度に達するまでの加速期間や停止前の減速期間が
ある。このような加減速期間も含め、指令された速度パ
ターンを実現するための台車駆動力制御は、与えられた
速度パターンごとに予め駆動力制御データとしてメモリ
部16に格納しておく。あるいは別法として、台車1の
駆動装置の特性や重量、軌道3の摩擦力等から速度パタ
ーンに応じた駆動力を算出する数式が利用できればそれ
を利用してリアルタイムで駆動力を算出してもよい。
【0011】いずれにしても指定された速度パターンに
応じて刻々の駆動力が与えられ、かつスタートから時間
tが経過すると軌道3に沿ってどれだけ移動したかもわ
かる。従って軌道3の幾何学的形状、スタート位置と速
度パターンから、台車上の通信制御装置10の位置P
(x、y)が時間tの関数として求められる。そうする
と前述のように、通信制御装置10の位置P(x、y)
と通信制御装置20の位置P0(x0、y0)から各レ
ーザ部11、21の座標系(X、Y)上でのビーム方向
が決まるので、走行中のビーム方向を時間tの経過と共
にどの角度にすればよいかも決まってくる。これは走行
パターンにより異なるから、走行パターンごとに決まっ
てくる刻々のビーム方向をビーム方向制御データとして
実験的に求め、予めメモリ部16、26に格納してお
く。なおこのビーム方向も数式による算出が可能であれ
ばそれをリアルタイムで利用してもよい。但し移動体側
のビーム方向は、軌道3が直線でないときは台車自体の
方向も(X、Y)座標上で時間的に変化するので、この
変化分も含めた方向制御のデータもしくは数式をメモリ
部16には用意しておく必要がある。
【0012】次に以上の監視制御システムの動作を説明
する。ます、オペレータが操作・監視装置4を操作して
移動体の運転制御情報を入力する。運転制御情報として
は、移動体のスタート位置P1(x1、y1)、ストッ
プ位置P2(x2、y2)、走行速度パターとする。こ
のとき移動体1はスタート位置P1(x1、y1)にあ
り、かつレーザ部11の方向は通信制御装置20の位置
P0方向にセットされているとする。この運転制御情報
を受けた通信制御装置20では、制御演算部25がその
運転制御情報をメモリ部26に格納し、その中のスター
ト位置P1と自分の位置P0からメモリ部16に格納さ
れたビーム方向制御データを参照して台車位置P1方向
を求め、レーザ部21をその方向へ向けるように駆動制
御部14を制御する。こうしてレーザ光を用いた光伝送
路Rが形成されると、次に入力された通信制御装置をこ
の光伝送路を介して通信制御装置10へ送信する。これ
を受信した通信制御装置10では、制御演算部15がこ
れをメモリ部16へ格納する。
【0013】以上の動作が終わると、次にオペレータが
操作・監視装置を操作して走行開始指令を入力する。通
信制御装置20の制御演算部25はこの指令を光伝送路
Rを介して通信制御装置10へ送信する。これを受信し
た通信制御装置10では、制御演算部15が先に受信し
た運転制御情報の走行パターンに対応する駆動力制御デ
ータ及びビーム方向制御データをメモリ部16から刻々
と読み出し、その読み出したデータに従って台車制御部
の駆動と駆動制御部14を介してのビーム方向制御を行
う。更にセンサから台車の走行速度を求め、これを通信
制御装置20の方へ送信する。一方、走行開始指令を受
けた通信制御装置20では、制御演算部25が走行パタ
ーンに応じたビーム方向制御データをメモリ部26から
刻々と読み出して、駆動制御部24を介してのビーム方
向制御を行い、こうして台車走行中でも光伝送路Rが形
成されるように動作する。同時に通信制御装置10から
送られてくる走行速度データを操作・監視装置4へ出力
し、操作・監視装置4ではこれを表示してオペレータが
監視する。
【0014】この状態で走行実験が予定通り進行してい
るときは、最初に与えられたストップ位置P2で移動体
1は自動的に停止する。しかし、移動体走行中に何らか
の理由でその走行を停止させたいときは、オペレータが
操作・監視装置4を操作して走行停止指令を入力する。
これは通信制御装置20から通信制御装置10へ送信さ
れ、台車走行が停止するように制御される。このときの
停止指令発出から停止までの走行パターンと対応する駆
動力制御データ、ビーム方向制御データは予め別に定め
て各メモリ部に格納しておき、それに従って台車駆動と
ビーム方向制御を行えばよい。
【0015】なお、以上では移動体の方から通信制御装
置20側へは台車走行速度の計測値を送るものとした
が、これは他のデータでもよく、例えば実験装置2から
の計測データを送るようにしてもよい。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、軌道が直線状でない場
合でも、走行中の移動体と操作・監視装置側との光ビー
ムによる通信・制御が可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明になる移動体の監視制御システムの構成
例を示すブロック図である。
【図2】通信制御装置の構成を示すブロック図である。
【図3】従来の移動体の監視・制御システムを示す図で
ある。
【符号の説明】
1 台車 3 軌道 4 操作・監視装置 10、20 通信制御装置 11、21 レーザ部 12、22 送信部 13、23 受信部 14、24 駆動制御部 15、25 制御演算部 16、26 メモリ部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軌道上を走行可能な移動体に搭載された
    第1の通信制御装置と、固定設置された第2の通信制御
    装置と、移動体の走行状態を監視制御するための操作・
    監視装置とを備えた移動体の監視制御システムであっ
    て、 第1の通信制御装置は、第2の通信制御装置と光ビーム
    によって交信する第1の伝送手段と、移動体と第2の通
    信制御装置との相対位置関係から前記第1の伝送手段の
    光ビーム送受方向を第2の通信制御装置方向に制御する
    第1のビーム方向制御手段と、与えられた走行パターン
    に従って移動体を加減速する走行制御手段とを備え、 第2の通信制御装置は、第1の通信制御装置と光ビーム
    によって交信する第2の伝送手段と、自通信制御装置と
    移動体との相対位置関係から前記第2の伝送手段の光ビ
    ーム送受方向を第1の通信制御装置方向に制御する第2
    のビーム方向制御手段と、移動体の走行パターンを含む
    運転制御情報が入力されると前記第2の伝送手段を介し
    てこの運転制御情報を第1の通信制御装置へ送信するよ
    うに制御する送信制御手段とを備え、 操作・監視装置は、オペレータにより移動体の走行パタ
    ーンを含む運転制御情報が入力されるとこれを第2の通
    信制御装置へ出力する機能を備えたことを特徴とする移
    動体の監視制御システム。
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