JP2006337174A

JP2006337174A - 速度検出装置及び速度検出方法

Info

Publication number: JP2006337174A
Application number: JP2005162134A
Authority: JP
Inventors: Shizuo Suzuki; 静男鈴木; Takahiro Hino; 貴裕日野
Original assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-06-02
Filing date: 2005-06-02
Publication date: 2006-12-14

Abstract

【課題】本発明は、実際の車両走行速度を安定して検出できる速度検出装置及び速度検出方法を提供する。
【解決手段】本発明の速度検出装置は、周期検出部と周期積算部と周期演算部と速度演算部を有している。周期検出部は車両の車軸に設けられた速度発電機から出力される車輪１回転分の前記交番信号の各周期を検出する。周期積算部は周期検出部によって検出された各周期を積算する。周期演算部は周期積算部によって積算した周期を車輪１回転における周期数で除算して平均の周期を算出する。また、速度演算部は周期演算部によって算出された平均の周期に基づいて車両走行速度を算出する。
【選択図】図１

Description

この発明は速度検出装置及び速度検出方法に関し、詳細には列車の車軸に設けた速度発電機から出力する速度信号により列車の速度を検出する速度検出装置であって、安定した速度を検出する技術に関する。

図９は連続速度照査型のＡＴＳ車上装置の構成を示すブロック図である。同図において、列車に搭載されたＡＴＳ車上装置１は、受信部２と速度検出部３と加減速度検出部４と速度照査部５を有している。受信部２は、車上子６が地上の所定位置に設置されている地上子等と電磁結合したときに地上子から送信する停止指示情報や停止位置までの距離情報等の地上情報を受信する。速度検出部３は、図１０及び図１１に示すように、車両の車軸８に設けられた速度発電機７のＡ−Ｂ巻線７１、Ｃ−Ｄ巻線７２、Ｅ−Ｆ巻線７３と車軸８にフォークピン９で連結された回転子の回転に応じた交流信号をデジタル波形に波形変換した速度パルスを出力して、予め定めた時間あたり、例えば５０ｍｓごとの速度パルスを平均化処理し、平均化した速度パルスを車両走行速度として加減速度検出部４へ出力する。加減速度検出部４は、速度検出部３によって検出された速度の変化率から加速度や減速度を算出する。速度照査部５は、速度検出部３によって検出された速度、加減速度検出部４によって検出された加速度や減速度及び受信部２で受信した地上情報に基づいて速度照査パターンを作成してブレーキ指令を出力すると共に速度信号を表示部（図示せず）に出力して表示させる。

このような構成を有するＡＴＳ車上装置によれば、地上の所定位置に設置されている地上子等から送信する停止指示情報や停止位置までの距離情報等の地上情報を車上子６で受信するとともに列車の車軸に設けられた速度発電機７からの交流信号により速度と走行距離を検出し、検出した速度と走行距離及び車上子で受信した地上情報からブレーキ指令等を出力する。

しかしながら、図１２に示すように、速度発電機から出力される速度信号は列車速度に比例して周波数が出力されるほか、車輪１回転にも同期して周波数が変動する。また、図９の速度検出部３では上述したように予め定めた所定時間あたり例えば５０ｍｓの周期で平均化して速度を算出しているため、図１２に示すように、速度検出部３により算出した速度と加減速度が変動した算出結果となり、この変動分を場合によっては滑走又は空転と判断することがある。このように、回転力を伝達する部分が偏芯したり、車輪回転が一様な状態でない、つまり回転ムラがあるときは、発生する交流周波数が変動する。よって、交流周波数を速度情報として得ているＡＴＳやＡＴＣなどの装置は単位時間あたりの交流周波数の変化を計測することで車両走行速度としているが、上述したように単位時間の中で交流周波数が変動すると実際の車両走行速度と異なる速度として判断する場合が生じてしまい、速度制御や停車位置に影響を及ぼすこととなる。

本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、実際の車両走行速度を安定して検出できる速度検出装置及び速度検出方法を提供することを目的とする。

前記問題点を解決するために、本発明の速度検出装置は、周期検出部と周期積算部と周期演算部と速度演算部を有している。周期検出部は車両の車軸に設けられた速度発電機から出力される車輪１回転分の前記交番信号の各周期を検出する。周期積算部は周期検出部によって検出された各周期を積算する。周期演算部は周期積算部によって積算した周期を車輪１回転における周期数で除算して平均の周期を算出する。また、速度演算部は周期演算部によって算出された平均の周期に基づいて車両走行速度を算出する。よって、車輪１回転での範囲で発生する回転ムラに対して車輪１回転における交番信号の周期を平均化することで１回転するまでの間に発生する回転ムラによる変動を抑えられ、実際の車両走行速度と同じ速度を正確に算出することができる。

また、別の発明の速度検出装置は、計時部と制御部と周期検出部と周期演算部と周期演算部と速度演算部を有している。計時部は所定の時間を計時する。制御部は車両走行速度が所定の速度に達したか否かを判断する。周期検出部は、制御部によって車両走行速度が所定の速度に達していない場合は、車両の車軸に設けられた速度発電機から出力される車輪１回転分の交番信号の各周期を検出する。または、周期検出部は、制御部によって車両走行速度が所定の速度に達している場合は計時部によって計時された所定の時間内の交番信号の各周期を検出する。また、周期積算部は周期検出部によって検出された各周期を積算する。更に、周期演算部は、制御部によって車両走行速度が所定の速度に達していない場合は周期積算部によって積算した周期を車輪１回転分の周期数で除算して平均の周期を算出する。または、周期演算部は制御部によって車両走行速度が所定の速度に達している場合は周期積算部によって積算した周期を計時部によって計時された所定の時間内に含まれる交番信号の周期数で除算して平均の周期を算出する。また、速度演算部は周期演算部によって算出された平均の周期に基づいて車両走行速度を算出する。よって、低速度になると車輪が１回転するまでに時間を要して速度が更新されないことを回避できることにより、速度更新遅れによるＡＴＳ車上装置における距離計測が不可能となることを回避できる。

更に、別の発明としての速度検出方法によれば、車両の車軸に設けられた速度発電機から出力される車輪１回転分の交番信号の各周期を検出する周期検出工程と、検出された各周期を積算する周期積算工程と、積算した周期を車輪１回転における周期数で除算して平均の周期を算出する周期演算工程と、算出された平均の周期に基づいて車両走行速度を算出する速度演算工程とを有することに特徴がある。よって、実際の車両走行速度を安定して検出できる。

また、別の発明としての速度検出方法によれば、車両走行速度が所定の速度に達したか否かを判断する工程と、車両走行速度が所定の速度に達していない場合は車両の車軸に設けられた速度発電機から出力される車輪１回転分の交番信号の各周期を検出し、車両走行速度が所定の速度に達している場合は所定の時間内の交番信号の各周期を検出する周期検出工程と、検出された各周期を積算する周期積算工程と、車両走行速度が所定の速度に達していない場合は積算した周期を車輪１回転分の周期数で除算して平均の周期を算出し、車両走行速度が所定の速度に達している場合は積算した周期を所定の時間内に含まれる交番信号の周期数で除算して平均の周期を算出する周期演算工程と、算出された平均の周期に基づいて車両走行速度を算出する速度演算工程とを有することに特徴がある。よって、低速度から高速度に至るまで安定して実際の車両走行速度を検出できる。

本発明の速度検出装置によれば、車両の車軸に設けられた速度発電機から出力される車輪１回転分の交番信号の各周期を検出して、検出された各周期を積算する。そして、積算した周期を車輪１回転における周期数で除算して平均の周期を算出する。このように算出された平均の周期に基づいて車両走行速度を算出する。よって、実際の車両走行速度を安定して検出できる。

図１は本発明の第１の実施の形態例に係る速度検出装置の構成を示すブロック図である。同図において、図９と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す本実施の形態例の速度検出装置３０は、周期検出部３１、パルスカウンタ３２、周期積算部３３、周期演算部３４及び速度演算部３５を含んで構成されている。そして、周期検出部３１は速度発電機７から入力された速度パルスの各周期を検出する。また、パルスカウンタ３２は速度パルスのパルス数をカウントし、パルス数を後述する周期積算部３３及び周期演算部３４に出力する。周期積算部３３は周期検出部３１によって検出した速度パルスの周期の中で、車輪１回転分のパルス数の速度パルスの周期、例えば図２に示すような速度パルスの各周期ｔ１〜ｔｎを積算する。更に、周期演算部３４は積算した速度パルスの周期を車輪１回転分のパルス数で除算して平均の速度パルスの周期を算出する。そして、速度算出部３５は算出した平均の速度パルスの周期に基づいて算出した速度信号を加減速度検出部４へ出力する。

このような構成を有する第１の実施の形態例の速度検出装置の速度検出処理について、当該動作フローを示す図３に従って説明すると、先ず周期検出部３１が速度発電機７から入力された速度パルスの各周期を検出する（ステップＳ１０１）。次に、周期積算部３３はパルスカウンタ３２で計数したパルス数によって車輪１回転分の速度パルスの各周期ｔ１〜ｔｎを積算する（ステップＳ１０２）。そして、周期演算部３４は積算した速度パルスの周期をパルス数で除算して平均の速度パルスの周期を算出する（ステップＳ１０３）。次に、平均の速度パルスの周期を任意の係数で除算して車両走行速度を算出し（ステップＳ１０４）、速度信号として加減速度検出部４へ出力する。

このように、従来において所定期間例えば５０ｍｓと時間を区切って速度を算出していた処理を車輪１回転ごとに速度を算出する処理、つまり車輪１回転での範囲で発生する回転ムラに対して車輪１回転分の速度パルスの周期を検出して更に平均の周期を算出することで１回転するまでの間に発生する回転ムラによる変動を抑えることによって、変動の影響を受けずに実際の車両走行速度と同じ速度を正確に算出することができる。ここで、図４に従来の速度検出方法によって算出した速度と加減速度を示し、図５に本発明の速度検出方法によって算出した速度と加減速度を示す。図４に示すように、従来の速度検出方法によって算出された加減速度は４ｋｍ／ｈ幅で変動している。これに対して、図５に示す本発明の速度検出方法による加減速度及び図６の車輪１回転で平均した速度は一定速度に対して安定していることがわかる。

なお、本実施の形態例において速度発電機から入力される速度情報はパルス波形としたが、交番信号であればよい。例えば速度発電機から入力される速度情報が交流信号である場合はその交流信号の周期に対して上述した平均化処理を施せばよく、あるいは交流信号を波形整形してパルス波形に変換してから上述の速度検出方法を適用すればよい。

次に、図７は本発明の第２の実施の形態例に係る速度検出装置の構成を示すブロック図である。同図において、図１と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す本実施の形態例の速度検出装置４０は、周期検出部３１、パルスカウント３２、周期積算部３３、周期演算部３４、速度演算部３５、タイマ４１、切換器４２及び制御部４３を含んで構成されている。そして、周期検出部３１は速度発電機７から入力された速度パルスの各周期を検出する。また、パルスカウンタ３２は速度パルスのパルス数をカウントし、パルス数を後述する切換器４２に出力する。周期積算部３３は周期検出部３１によって検出した速度パルスの周期の中で、車輪１回転分のパルス数の速度パルスの各周期を積算するか、又は所定に時間内の速度パルスの各周期を積算する。更に、周期演算部３４は積算した速度パルスの周期を車輪１回転分のパルス数又は所定時間内のパルス数で除算して平均の速度パルスの周期を算出する。そして、速度算出部３５は算出した平均の速度パルスの周期に基づいて算出した速度信号を加減速度検出部４へ出力する。また、タイマ４１は時間を計時する。更に、切換器４２は、後述する制御部４３からの制御信号に従ってパルスカウンタ３２からのパルス数又はタイマ４１からの所定時間のパルス数を切り換えて周期積算部３３及び周期演算部３４に供給する。また、制御部４３は車両走行速度を監視し、当該車両走行速度が所定の速度以上か否かで切換器４２を制御する。例えば車両走行速度が４５ｋｍ／ｈ以上の場合制御部４３はパルスカウンタ３２からの車輪１回転分のパルス数を周期積算部３３及び周期演算部３４に供給するように切換部４２を制御し、あるいは車両走行速度が４５ｋｍ／ｈ未満の場合制御部４３はタイマ４１からの所定時間分のパルス数を周期積算部３３及び周期演算部３４に供給するように切換部４２を制御する。

このような構成を有する第２の実施の形態例の速度検出装置の速度検出処理について、当該動作フローを示す図８に従って説明すると、はじめに制御部４３は現在の車両走行速度が所定の速度以上であるか否かを判定し（ステップＳ２０１）、現在の車両走行速度が所定の速度以上である（ステップＳ２０１；ＹＥＳ）場合は、周期検出部３１が速度発電機７から入力された速度パルスの各周期を検出する（ステップＳ２０２）。次に、周期積算部３３は周期検出部３１によって検出した速度パルスの周期の中で、パルスカウンタ３２で計数したパルス数によって車輪１回転分の速度パルスの各周期を積算する（ステップＳ２０３）。そして、周期演算部３４は積算した速度パルスの周期をパルス数で除算して平均の速度パルスの周期を算出する（ステップＳ２０４）。次に、平均の速度パルスの周期を任意の係数で除算して車両走行速度を算出し（ステップＳ２０５）、速度信号として加減速度検出部４へ出力する。一方、ステップＳ０１で現在の車両走行速度が所定の速度未満である（ステップＳ２０１；ＮＯ）場合は、周期検出部３１が速度発電機７から入力された速度パルスの各周期を検出する（ステップＳ２０６）。次に、周期積算部３３は周期検出部３１によって検出した速度パルスの周期の中で、タイマ４１で計時された所定に時間内の速度パルスの各周期を積算する（ステップＳ２０７）。そして、周期演算部３４は積算した速度パルスの周期を所定に時間内のパルス数で除算して平均の速度パルスの周期を算出する（ステップＳ２０８）。次に、平均の速度パルスの周期を任意の係数で除算して車両走行速度を算出し（ステップＳ２０５）、速度信号として加減速度検出部４へ出力する。

このように、本実施の形態例によれば、所定の速度未満になると車輪が１回転するまでに時間を要してしまって速度が更新されなくなることを回避できる。

なお、上述したように本実施の形態例では、速度発電機を車軸端に設置した場合であったが、回転駆動する場合に設置した速度発電機を使用した場合でも適用できることは明らかである。また、本発明は上記実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。

本発明の第１の実施の形態例に係る速度検出装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態例の速度検出装置による速度発電機からの速度パルスを示す波形図である。第１の実施の形態例の速度検出装置における速度検出処理を示すフローチャートである。従来の速度検出方法によって算出した速度と加減速度を示す特性図である。本発明の速度検出方法によって算出した速度と加減速度を示す特性図である。速度発電機から出力される速度信号と本発明の速度検出方法によって算出した速度を示す特性図である。本発明の第２の実施の形態例に係る速度検出装置の構成を示すブロック図である。第２の実施の形態例の速度検出装置における速度検出処理を示すフローチャートである。連続速度照査型のＡＴＳ車上装置の構成を示すブロック図である。車軸に対する速度発電機の取り付け状態を示す図である。速度発電機の構成を示す概略図である。速度発電機から出力される速度信号と従来の速度検出方法によって算出した速度を示す特性図である。

符号の説明

１；ＡＴＳ車上装置、２；受信部、３，３０，４０；速度検出装置、
４；加減速度検出部、５；速度照査部、６；車上子、７；速度発電機、
８；車軸、９；フォークピン、３１；周期算出部、３２；パルスカウンタ、
３３；周期積算部、３４；周期演算部、３５；速度演算部、４１；タイマ、
４２；切換器、４３；制御部。

Claims

車両の車軸に設けられた速度発電機から出力される車輪１回転分の前記交番信号の各周期を検出する周期検出部と、
該周期検出部によって検出された各周期を積算する周期積算部と、
該周期積算部によって積算した周期を車輪１回転における周期数で除算して平均の周期を算出する周期演算部と、
該周期演算部によって算出された平均の周期に基づいて車両走行速度を算出する速度演算部と
を有することを特徴とする速度検出装置。
所定の時間を計時する計時部と、
車両走行速度が所定の速度に達したか否かを判断する制御部と、
該制御部によって車両走行速度が所定の速度に達していない場合は、車両の車軸に設けられた速度発電機から出力される車輪１回転分の交番信号の各周期を検出し、前記制御部によって車両走行速度が所定の速度に達している場合は前記計時部によって計時された所定の時間内の交番信号の各周期を検出する周期検出部と、
前記周期検出部によって検出された各周期を積算する周期積算部と、
該制御部によって車両走行速度が所定の速度に達していない場合は前記周期積算部によって積算した周期を車輪１回転分の周期数で除算して平均の周期を算出し、前記制御部によって車両走行速度が所定の速度に達している場合は前記周期積算部によって積算した周期を前記計時部によって計時された所定の時間内に含まれる交番信号の周期数で除算して平均の周期を算出する周期演算部と、
該周期演算部によって算出された平均の周期に基づいて車両走行速度を算出する速度演算部と
を有することを特徴とする速度検出装置。
車両の車軸に設けられた速度発電機から出力される車輪１回転分の交番信号の各周期を検出する周期検出工程と、検出された各周期を積算する周期積算工程と、積算した周期を車輪１回転における周期数で除算して平均の周期を算出する周期演算工程と、算出された平均の周期に基づいて車両走行速度を算出する速度演算工程とを有することを特徴とする速度検出方法。
車両走行速度が所定の速度に達したか否かを判断する工程と、車両走行速度が所定の速度に達していない場合は車両の車軸に設けられた速度発電機から出力される車輪１回転分の交番信号の各周期を検出し、車両走行速度が所定の速度に達している場合は所定の時間内の交番信号の各周期を検出する周期検出工程と、検出された各周期を積算する周期積算工程と、車両走行速度が所定の速度に達していない場合は積算した周期を車輪１回転分の周期数で除算して平均の周期を算出し、車両走行速度が所定の速度に達している場合は積算した周期を所定の時間内に含まれる交番信号の周期数で除算して平均の周期を算出する周期演算工程と、算出された平均の周期に基づいて車両走行速度を算出する速度演算工程とを有することを特徴とする速度検出方法。