JP2006101578A - Location information acquirer and rolling stock - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、走行中の鉄道車両等の現在位置を計測する位置情報取得装置及び鉄道車両に関する。 The present invention relates to a position information acquisition device and a railway vehicle that measure a current position of a traveling railway vehicle or the like.
鉄道車両がカーブ等の曲線を通過するときの遠心力を打ち消すために、軌道に曲線の内側方向の傾斜であるカントを付けることがある。しかし、鉄道車両が高速で運転される場合にはカントだけでは遠心力をうち消せなくなくなることがある。この点に関して、鉄道車両の高速化及び乗り心地の向上のための技術として、振り子式車両がある。 In order to cancel the centrifugal force when a railway vehicle passes through a curve such as a curve, the track may be provided with a cant that is inclined inward of the curve. However, when a railway vehicle is operated at a high speed, the centrifugal force may not be able to be erased with just the cant. In this regard, there is a pendulum type vehicle as a technique for increasing the speed of the railway vehicle and improving the riding comfort.
この振り子式車両は、鉄道車両がカーブ等の曲線通過時に車体を傾斜させるものである。さらに、この振り子式車両の効果を一層高いものとする技術として、軌道の位置情報を鉄道車両自身が検知し、曲線進入前から徐々に車体を傾斜させ、曲線から離れる際に揺れ戻す振り子制御方式が採用されている。 This pendulum type vehicle tilts the vehicle body when the railway vehicle passes a curve such as a curve. Furthermore, as a technology to further enhance the effect of this pendulum type vehicle, a pendulum control system in which the railroad vehicle itself detects the position information of the track, gradually tilts the vehicle body before entering the curve, and swings back when leaving the curve Is adopted.
振り子制御方式の鉄道車両への適用のためには、鉄道車両自身がどこを走行しているのかを表す位置情報が必要である。従来の技術では、この位置情報の取得のためにGPS(Global Positioning System)から得られる情報や、ヨーレートセンサから得られる角加速度情報、あるいは、回転数積算装置から得られる走行距離情報を統合的に利用している。 In order to apply the pendulum control system to a railway vehicle, position information indicating where the railway vehicle is traveling is necessary. In the conventional technology, information obtained from GPS (Global Positioning System), angular acceleration information obtained from a yaw rate sensor, or travel distance information obtained from a rotational speed accumulator is integrated in order to acquire this position information. We are using.
しかし、従来の技術で使用する情報は、例えばGPSであればトンネル内において使用できない、回転積算装置であれば車輪の空転が発生した場合に誤差を生じる、あるいは、ヨーレートセンサにもセンサ自身の誤差がある、といった点から、必ずしも正確な位置情報が得られない問題点があった。 However, the information used in the prior art is, for example, that GPS cannot be used in the tunnel, and if it is a rotation accumulator, an error occurs when the wheel slips, or the yaw rate sensor also has its own error. There is a problem that accurate position information cannot always be obtained.
この問題点に関連して、特許文献1では鉄道軌道における曲線形状データ取得装置を開示しているが、この技術は軌道の局率やカント等のデータを得るための技術であり、上述の問題点を解決するものではない。
本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、その目的は、走行中の鉄道車両等の現在位置を正確に計測する位置情報取得装置及び鉄道車両を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a position information acquisition apparatus and a railway vehicle that accurately measure the current position of a traveling railway vehicle or the like.
この発明は前述の課題を解決するためになされたもので、請求項1の発明は、軌道上を走行する車両の現在位置を得る位置情報取得装置であって、前記車両の仮の現在位置情報を求める位置特定手段と、地磁気を検知して前記車両の進行方向を示す方位情報を出力する地磁気センサと、軌道上の任意の位置に対応して方位に関する情報を格納する軌道情報データベースと、前記地磁気センサから得た前記方位情報と、前記軌道情報データベースとに基づいて前記仮の現在位置情報を補正する補正手段とを具備することを特徴とする位置情報取得装置である。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the invention according to
また、請求項2の発明は、請求項1に記載の位置情報取得装置であって、前記補正手段は、前記軌道情報データベースをアクセスして前記仮の現在位置情報が示す位置から所定の範囲内にあり、前記方位情報に最も近い方位に対応する位置を得る検索手段を具備することを特徴とするものである。
The invention according to claim 2 is the position information acquisition apparatus according to
また、請求項3の発明は、請求項1または請求項2に記載の位置情報取得装置であって、前記地磁気センサは3軸方向に関する磁界の大きさを計測して方位情報を出力することを特徴とするものである。
The invention according to claim 3 is the position information acquisition device according to
また、請求項4の発明は、振り子装置を備える鉄道車両であって、前記鉄道車両の仮の現在位置を求める位置特定装置と、前記鉄道車両に設置され、所定の軸方向の磁界の大きさを検知する地磁気センサと、前記地磁気センサが得た磁界の大きさに基づき、前記鉄道車両の進行方向に関する情報である進行方向情報を得る計算手段と、前記進行方向情報に基づいて前記位置特定装置が求めた仮の現在位置を補正する補正手段とを具備し、前記振り子装置は、前記補正手段により補正された前記鉄道車両の現在位置に基づいて前記車両を傾斜させることを特徴とする鉄道車両である。 Further, the invention of claim 4 is a railway vehicle including a pendulum device, a position specifying device for obtaining a temporary current position of the railway vehicle, and a magnitude of a magnetic field in a predetermined axial direction installed in the railway vehicle. , A calculation means for obtaining traveling direction information that is information related to the traveling direction of the railway vehicle based on the magnitude of the magnetic field obtained by the geomagnetic sensor, and the position specifying device based on the traveling direction information And the pendulum device tilts the vehicle based on the current position of the railway vehicle corrected by the correction unit. It is.
請求項1の発明によれば、地磁気の情報によって走行中の鉄道車両等の現在位置の補正を行うため、正確に現在位置を計測することができる効果がある。 According to the first aspect of the present invention, since the current position of a traveling railway vehicle or the like is corrected based on geomagnetic information, the present position can be accurately measured.
また、請求項2の発明によれば、位置情報の示す位置の近傍を現在位置の候補とするため、元々の位置情報がある程度の精度を持っている場合には、これを一層高いものとすることができる効果がある。 According to the invention of claim 2, since the vicinity of the position indicated by the position information is set as a candidate for the current position, if the original position information has a certain degree of accuracy, this is further increased. There is an effect that can.
また、請求項3の発明によれば、位置情報の補正を一段高い精度で行うことができる効果がある。 Further, according to the invention of claim 3, there is an effect that the position information can be corrected with higher accuracy.
また、請求項4の発明によれば、正確な位置情報を得ながら振り子装置が車両を傾斜させるため、運行時間の短縮と乗り心地の向上を図ることができる効果がある。 According to the invention of claim 4, since the pendulum device inclines the vehicle while obtaining accurate position information, there is an effect that the operation time can be shortened and the riding comfort can be improved.
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図1は本実施の形態における鉄道車両に搭載される位置情報取得装置100と、位置情報取得装置100の処理結果に基づいて動作する鉄道車両の振り子装置200とを表している。位置情報取得装置100のGPS110は人工衛星からの電波信号を利用して鉄道車両の位置情報を得る。ヨーレートセンサ120は鉄道車両の傾きの大きさを得る。回転数積算装置130は鉄道車両の車輪の回転数を積算して走行距離を得る。地磁気センサ140は地磁気(地球の磁界)の方向に対する鉄道車両の進行方向のなす角度を得る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a position
図2は地磁気センサ140の構成を表している。X軸センサ145と、Y軸センサ146とは互いに直交する所定のX軸・Y軸の各々の軸方向の磁界の大きさを検出してアナログ信号を生成し、出力する。ここでは、X軸及びY軸は車両の床面に平行な面内にある。
FIG. 2 shows the configuration of the
切換手段144はX軸センサ145と、Y軸センサ146とが生成したアナログ信号を予め決められた時間間隔で順次交互に切り替えて入力し、このアナログ信号を増幅部143へ出力して増幅処理させる。A/D(Analog Digital)142は増幅部143によって増幅処理されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、I/F(InterFace)141を経由して位置特定装置150へ出力する。
The switching means 144 inputs analog signals generated by the
軌道情報データベース160は図4に示す地磁気テーブルを格納する記憶領域である。この地磁気テーブル中の「座標」は鉄道車両の実際の位置を座標表現した位置情報であり、「角度」は「座標」が表す実際の場所における鉄道車両の進行方向と、地磁気の方向とのなす角度を表現した地磁気方位情報である。
The
また、軌道情報データベース160は図7に示すカントテーブルも格納する。このカントテーブル中の「座標」は鉄道車両の位置を座標表現したものであり、「カント」は「座標」が表す場所における軌道の傾斜角度である。
The
位置特定装置150は符号110〜140の各センサ及び各装置からデータを入力し、鉄道車両の位置情報を得て出力する。振り子装置200は位置情報取得装置100から位置情報を入力し、当該位置情報のカントを前述のカントテーブルから得て、鉄道車両の傾斜角度を決定して傾斜させる。
The
次に、図を参照して本実施の形態における処理の流れを説明する。図3は本実施の形態における処理の流れを表している。いま、鉄道車両が軌道上を走行している。当該鉄道車両の振り子装置200は車両の傾斜角度を得るため、位置情報取得装置100に現在位置を表す現在位置情報の取得を要求する。
Next, a processing flow in the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 3 shows the flow of processing in the present embodiment. Now, railway vehicles are running on the track. The
位置情報取得装置100の位置特定装置150は振り子装置200からの指示を受け、従来の技術と同様にGPS110と、ヨーレートセンサ120と、回転数積算装置130とからデータを得て、鉄道車両の現在位置の座標を得る(図3のステップS01)。
The
次に、位置特定装置150は先ほど得た座標の精度を一層正確なものとするため、地磁気センサ140からX軸方向と、Y軸方向との磁界の大きさを得る(図3のステップS02)。そして、位置特定装置150は先ほど得たX軸方向と、Y軸方向との磁界の大きさから、図4に示すように鉄道車両の進行方向が地磁気に対してなす角度の大きさである正の実数θを計算する(図3のステップS03)。このθは、地磁気の方向に対する当該鉄道車両の進行方向を表す情報である。
Next, the
次に、位置特定装置150は軌道情報データベース160中の図4に示す形式の地磁気テーブルをアクセスし、地磁気テーブル中の「座標」と、先ほど得た鉄道車両の現在位置の座標との間の距離を二乗和の平方根により計算し、この距離が最も小さな値となる「座標」である(X0、Y0)を得る(図3のステップS04)。
Next, the
次に、位置特定装置150は、図6中の破線が示すように先ほど得た(X0、Y0)から予め決められた十分近い距離の範囲内に存在する複数の「座標」を図4の地磁気テーブルから検索し、得られた「座標」に対応する「角度」と、θとを比較する。そして、位置特定装置150はこの比較の結果から、最もθに近い「角度」であるρを地磁気テーブルから検索して読み出す(図3のステップS05)。
Next, as indicated by the broken line in FIG. 6, the
次に、位置特定装置150は、ρに対応する「座標」を図4に示す形式の地磁気テーブルから読み出し(図3のステップS06)、この「座標」を現在位置を表す現在位置情報として振り子装置200へ出力する。このように、位置特定装置150は既存の技術と同様にGPS110と、ヨーレートセンサ120と、回転数積算装置130とから得たデータを元に鉄道車両の現在位置の座標を計算し、更に、地磁気センサ140の計測結果を反映させることにより、一層の精度の向上を図っている。
Next, the
振り子装置200は位置情報取得装置100からデータを入力し、図7に示す軌道情報データベース160中のカントテーブルをアクセスし、現在位置付近のカントを読み出して鉄道車両を適切に傾斜させる。
The
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本実施の形態において地磁気センサ140は2軸方向の磁界の大きさを検知したが、図5に示すように3軸方向の磁界の大きさを計測しても良い。図4に示す地磁気テーブルが「角度」に加えて仰角も格納し、位置特定装置150が地磁気の方向と車両の進行方向との仰角も比較の対象とすることにより、一層の精度向上を図ることができる効果がある。
The embodiment of the present invention has been described in detail above with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design changes and the like within a scope not departing from the gist of the present invention. . For example, in the present embodiment, the
また、本実施の形態においては、位置特定装置150が従来の技術と同様にGPS110と、ヨーレートセンサ120と、回転数積算装置130とから得たデータを元に鉄道車両の現在位置の座標を計算し、更に、地磁気センサ140の計測結果を得られた現在位置の座標に反映させたが、地磁気の情報を最後に反映させる代わりにこれら4種類のデータに基づいて現在位置を計算してもよい。さらに、位置特定装置150は、これら4種類のデータに重み付けをしても良い。例えば、トンネルの多い路線ではGPS110から得られるデータは必ずしも正確ではないため、回転数積算装置130から得られるデータに大きな重みを置いても良い。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態においては、位置特定装置150が既存の位置特定装置と同様にGPS110と、ヨーレートセンサ120と、回転数積算装置130とから得たデータを元に鉄道車両の現在位置の座標を計算し、更に、地磁気センサ140の計測結果を得られた現在位置の座標に反映させたが、これらのセンサや装置から得られるデータを予め決められた時間分記録し、その変化の度合いから現在位置を特定しても良い。瞬間値に基づく現在位置の特定に比べ、一層精度を向上させる効果がある。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施の形態において、位置特定装置150が軌道情報データベース160から読み出すデータを予め決められた量だけ先読みしても良い。軌道情報データベース160中のデータはランダムに読み出されるものではなく、時間の流れに伴い、あるいは鉄道車両の進行に伴って順次読み出されるものである。このため、先読み処理によって処理速度が速くなる効果がある。
In the present embodiment, the data that the
また、本実施の形態を高速道路を走行する自動車等に適用しても良い。これにより当該自動車はカーブの曲率や自動車の速度に応じて自動車がサスペンションを制御することができるため、安全性と乗り心地を一層向上させることができる効果がある。 Further, the present embodiment may be applied to an automobile traveling on a highway. As a result, the automobile can control the suspension according to the curvature of the curve and the speed of the automobile, so that the safety and the ride comfort can be further improved.
また、本実施の形態において、位置特定装置150が図3のステップS05で「座標」を検索する際に基準とする予め決められた十分近い距離を、外部から指定可能としても良い。GPS110等の精度や利用可能な場所がどれほどあるか等の条件に応じて地磁気の利用の程度を調整できるため、地磁気による補正の程度を柔軟に変更できる効果がある。
In the present embodiment, a predetermined sufficiently close distance used as a reference when the
100…位置情報取得装置、110…GPS、120…ヨーレートセンサ、130…回転数積算装置、140…地磁気センサ、141…I/F、142…A/D、143…増幅部、144…切換手段、145…X軸センサ、146…Y軸センサ、150…位置特定装置(補正手段、計算手段、検索手段)、160…軌道情報データベース、200…振り子装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記車両の仮の現在位置情報を求める位置特定手段と、
地磁気を検知して前記車両の進行方向を示す方位情報を出力する地磁気センサと、
軌道上の任意の位置に対応して方位に関する情報を格納する軌道情報データベースと、
前記地磁気センサから得た前記方位情報と、前記軌道情報データベースとに基づいて前記仮の現在位置情報を補正する補正手段と
を具備することを特徴とする位置情報取得装置。 A position information acquisition device for obtaining a current position of a vehicle traveling on a track,
Position specifying means for obtaining provisional current position information of the vehicle;
A geomagnetic sensor that detects geomagnetism and outputs azimuth information indicating the traveling direction of the vehicle;
A trajectory information database for storing information related to a bearing corresponding to an arbitrary position on the trajectory;
A position information acquisition apparatus comprising: correction means for correcting the temporary current position information based on the azimuth information obtained from the geomagnetic sensor and the trajectory information database.
前記鉄道車両の仮の現在位置を求める位置特定装置と、
前記鉄道車両に設置され、所定の軸方向の磁界の大きさを検知する地磁気センサと、
前記地磁気センサが得た磁界の大きさに基づき、前記鉄道車両の進行方向に関する情報である進行方向情報を得る計算手段と、
前記進行方向情報に基づいて前記位置特定装置が求めた仮の現在位置を補正する補正手段とを具備し、
前記振り子装置は、前記補正手段により補正された前記鉄道車両の現在位置に基づいて前記車両を傾斜させる
ことを特徴とする鉄道車両。 A railway vehicle equipped with a pendulum device,
A position specifying device for obtaining a provisional current position of the railway vehicle;
A geomagnetic sensor installed in the railway vehicle for detecting the magnitude of a magnetic field in a predetermined axial direction;
Based on the magnitude of the magnetic field obtained by the geomagnetic sensor, calculation means for obtaining traveling direction information that is information relating to the traveling direction of the railway vehicle;
Correction means for correcting the temporary current position obtained by the position specifying device based on the traveling direction information,
The railway vehicle characterized in that the pendulum device tilts the vehicle based on the current position of the railway vehicle corrected by the correcting means.
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JP2012106554A (en) * | 2010-11-16 | 2012-06-07 | Hokkaido Railway Co | Rail car rocking measuring instrument, and method of measuring rail car rocking |
JP2016532859A (en) * | 2013-08-14 | 2016-10-20 | タレス・カナダ・インクThales Canada Inc. | Vehicle-based positioning system and method using the same |
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2004
- 2004-09-28 JP JP2004281565A patent/JP2006101578A/en active Pending
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