JP2008044563A

JP2008044563A - 編成列車振動計測装置の位置認識方法

Info

Publication number: JP2008044563A
Application number: JP2006224062A
Authority: JP
Inventors: Toru Sekine; 透関根
Original assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Current assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Priority date: 2006-08-21
Filing date: 2006-08-21
Publication date: 2008-02-28

Abstract

【課題】振動計測装置を備えた編成車両の特性を活用して、より単純に編成車両数に応じて編成車両のキロ呈を精度よく自動判定することを可能にした編成列車振動計測装置の位置認識方法を提供することを目的とする。
【解決手段】編成列車の各車両毎に振動計測装置を設置し、該振動計測装置からの振動データを収集するデータ収集装置内に、起点駅に関する編成車両数毎のキロ呈補正パラメータを予め準備しておくことにより、通常、編成車両数に応じて起点駅における停止位置が異なる場合でも、単純な判定手段により、走行中の車両のキロ呈の基準となる起点駅におけるキロ呈を正確に把握できるばかりでなく、編成列車における特定車両の振動装置において計測した異常振動等の発生場所の起点駅からのキロ呈を正確に把握することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、走行中の編成列車における各車両毎の振動を計測する編成列車振動計測装置であって、走行中の編成列車の起点駅からのキロ呈を判断する編成列車振動計測装置の位置認識方法に関する。

多数の車両を連結して運行する鉄道車両のような編成列車移動体において、近年では種々の複雑な自動制御がなされるようになっている。多数連結した編成列車にあって、特に現車を使用した車両の振動計測試験の場合には、走行中の各車両自体の振動特性の把握はもとより、線路状態を常時把握することが後続列車の安全にとっても欠かせないことである。編成列車の走行中において特定車両に生じた特定時刻の異常振動等を把握・検出することで、異常が検出された線路部位の出発駅あるいは起点駅からのキロ程を追跡することができる。この起点駅からのキロ程は、連結車両の数および先頭車両から何両目であるかが把握されねばならない。そのような観点から、正確に列車位置の検出ができる列車位置検出装置が提案された（例えば下記特許文献１参照）。
特開平９−１５６５０５号公報（公報要約書参照）

前記特許文献１に開示され図６に示した列車位置検出装置について説明すると、メモリカード３２には、列車が当該停車駅に停止する際に当該列車目標位置を決める列車の編成車両数等のパラメータに応じた列車の各停車駅に対応する基準停止位置が記憶され、処理部３１は、列車が停車駅に停車しているときにはメモリカード３２から当該列車の前記パラメータに応じた列車の当該停車駅に対応する基準停車位置を読み出して当該列車の列車位置とする。また、前記処理部３１は、列車が走行しているときには当該列車のパラメータに応じた当該列車が直前に停車した停車駅に対応する基準停止位置を基準として、波形整形回路３８からの列車の走行距離に応じた出力信号に基づいて、当該列車の列車位置を算出する。

このような構成により、列車の走行距離に応じた信号（波形整形回路３８の出力信号）に基づいて算出された列車位置が、当該列車が停車駅に停車する度に、当該停車駅に応じて予め定められた基準停止位置に較正され、前記基準停止位置は、列車が停車駅に停止する際に当該列車の停止目標位置を決めるパラメータに応じて定められているので、当該列車が停車する度に正確に較正され、列車の走行距離に応じた信号に基づく列車位置の算出の累積誤差が小さくなって、列車位置を正確に検出ができる。

しかしながら、この従来のものでは、地上に発信手段等の格別な設備を必要とせず、あるいは設備の数を減らすことができ、また、正確に列車位置を検出ができることとなったものの、車両数に基づく列車位置の把握のためのパラメータの処理が比較的複雑であった。

そこで本発明は、前記従来の列車位置検出装置の課題を解決して、振動計測装置を備えた編成車両の特性を活用して、より単純に編成車両数に応じて編成車両のキロ呈を精度よく自動判定することを可能にした編成列車振動計測装置の位置認識方法を提供することを目的とする。

このため本発明は、走行中の編成列車における各車両毎の振動を計測する編成列車振動計測装置であって、走行中の編成列車の起点駅からのキロ呈を判断する編成列車振動計測装置の位置認識方法において、前記振動計測装置からのデータを収集するデータ収集装置内に、前記起点駅に関して編成車両数毎のキロ呈補正パラメータを予め準備しておくことを特徴とする。また本発明は、各車両毎の振動データを計測する振動計測装置を各車両に設置するとともに、前記振動計測装置の設置数から編成車両数を自動判断して、計測時に編成車両数に応じたキロ呈を判断することを特徴とする。また本発明は、ドアの開閉等により駅停止が判断されたときに、演算された編成列車の走行距離を前記データ収集装置内の起点駅に関するキロ呈補正パラメータと比較して、所定の誤差範囲内であれば、その起点駅が自動判断されるように構成されたことを特徴とするもので、これらを課題解決のための手段とする。

本発明によれば、走行中の編成列車における各車両毎の振動を計測する編成列車振動計測装置であって、走行中の編成列車の起点駅からのキロ呈を判断する編成列車振動計測装置の位置認識方法において、前記振動計測装置からのデータを収集するデータ収集装置内に、前記起点駅に関して編成車両数毎のキロ呈補正パラメータを予め準備しておくことにより、走行中の車両のキロ呈の基準となる起点駅におけるキロ呈が、編成列車の車両数に応じて正確に補正パラメータとして予め準備されているので、通常、編成車両数に応じて起点駅における停止位置が異なる場合でも、キロ呈の基準となる起点駅におけるキロ呈がずれることがなく、走行中の車両のキロ呈が単純な判定手段により、正確に把握できるので、編成列車における特定車両の振動装置において計測した異常振動等の発生場所の起点駅からのキロ呈を正確に把握することが可能となる。

また、各車両毎の振動データを計測する振動計測装置を各車両に設置するとともに、前記振動計測装置の設置数から編成車両数を自動判断して、計測時に編成車両数に応じたキロ呈を判断する場合は、編成列車の各車両毎に備わった振動計測装置の数を自動判定することで、前述したような編成列車の車両数に応じた補正パラメータを容易に得ることができる。さらに、ドアの開閉等により駅停止が判断されたときに、演算された編成列車の走行距離を前記データ収集装置内の起点駅に関するキロ呈補正パラメータと比較して、所定の誤差範囲内であれば、その起点駅が自動判断されるように構成された場合は、起点駅に停車してドアが開閉されると、自動的に起点駅が認識されるので、データ収集装置等に測定毎に起点駅名を入力する必要がないので、測定作業が簡素化される。

以下本発明に係る編成列車振動計測装置の位置認識方法を実施するための好適な形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の編成列車振動計測装置の位置認識方法の基本的な原理説明図、図２は本発明の位置認識方法にて使用される編成列車振動計測装置の構成図、図３は編成列車振動計測装置のブロック図と制御の流れの説明図、図４は本発明の編成列車振動計測装置の位置認識方法の第２実施例のフローチャート図、図５は本発明の編成列車振動計測装置における乗り心地解析処理例のフローチャート図である。本発明の編成列車振動計測装置の位置認識方法の基本的な構成は、図１に示すように、走行中の編成列車における各車両毎の振動を計測する編成列車振動計測装置であって、走行中の編成列車の起点駅からのキロ呈を判断する編成列車振動計測装置の位置認識方法において、前記振動計測装置からのデータを収集するデータ収集装置内に、前記起点駅に関して図１（Ｂ）のような編成車両数毎のキロ呈補正パラメータを予め準備しておくことを特徴とする。

図２は本発明の編成列車振動計測装置の位置認識方法にて使用される編成列車振動計測装置の構成図である。編成数１０両の編成列車は、先頭の親車両１、２両目である子車両２、・・・最後尾の１０両目である子車両１０が連結されて構成される。先頭の親列車１（子列車１を兼ねる）の親局内には、該親局から特定子局を呼び出して子局における振動データを収集・記憶して乗り心地を演算する演算装置が設置されている。丸数字は振動計測の制御順序を示している。通信線で接続された親局と各子局間にて行われる制御について、
１．親局から特定の子局を呼び出す。
２．該特定の子局が振動データ（センサ信号データ）のデジタル変換値を親局に返信する。
３．親局において上記２にて収集した振動データを記憶し、該振動データから乗り心地演算処理を行い、該演算処理結果も記憶する。

図３は編成列車振動計測装置のブロック図と制御の流れの説明図である。太線枠は親局構成図で細線枠は子局構成図である。本図にても、丸数字は振動計測の制御順序を示している。
＜振動データ計測の流れ＞
１．ＣＰＵ１から子局１のデータ呼出し信号を親局データ通信Ｉ／Ｆ回路に送信する。２．上記１の信号を子局データ通信Ｉ／Ｆ回路に送信する。
３．上記２の信号をＣＰＵ３に送信する。
４．上記３の信号を受けて加速度センサ信号をＡ／Ｄ変換する。
５．Ａ／Ｄ変換されたデータを子局メモリに記憶する。
６．子局メモリに記憶した上記５のデータをＣＰＵ３が呼び出す。
７．上記６のデータを子局データ通信Ｉ／Ｆ回路に送信する。
８．子局データ通信Ｉ／Ｆ回路から親局データ通信Ｉ／Ｆ回路にデータを送信する。
９．親局データ通信Ｉ／Ｆ回路からＣＰＵ１にデータを送信する。
１０．上記９のデータを親局メモリに記憶する。

＜計測区間の判定＞
１１．ＣＰＵ１にて車輪速入力回路からの車輪速信号を積分して距離を演算する。
ここで、距離の演算結果が測定区間内であれば上記１へ戻り、子局１、２、３と順次計測を継続する。距離の演算結果が測定区間を超えた場合には、計測を終了する。

＜乗り心地解析の流れ＞
ａ．ＣＰＵ２から上記１で計測したデータを親局メモリから呼び出す。
ｂ．ＣＰＵ２にて上記ａで呼び出したデータの乗り心地解析演算処理を行う。
ｃ．上記ｂで処理した乗り心地解析演算処理結果をディスプレイに表示する。

図５は本発明の編成列車振動計測装置における乗り心地解析処理例のフローチャート図である。ステップＳ１において特定子局における上下左右の加速度データ（±１．９６ｍ／ｓ²程度、周波数範囲：０〜１００Ｈｚ）を取得して読み込む。次いで、ステップＳ２にてＡ／Ｄ変換回路により設定値に応じたフィルタ処理を実施してデジタルフィルタ処理が行われる。ステップＳ３において信号中の周波数成分を高速フーリエ変換により抽出するＦＦＴ演算を行い、ステップＳ４にてパワースペクトル密度演算を行って、周波数毎に平均して全体のＰＳＤ値とする。次いで、ステップＳ５において、各周波数毎に重み付け係数（乗り心地フィルタ）をかける。ステップＳ６において、基準加速度に対する重み付けされた車体の振動加速度の実効値のｌｏｇの比例値を算出して乗り心地レベル（ｄＢ）が評価される。

以上のような振動計測装置を各列車に備える編成列車振動計測装置の全体図を示したのが図１（Ａ）である。先頭車両のデータ収集装置（上述の親局メモリ）内に図１（Ｂ）に示すような、起点駅に関する編成車両数毎のキロ呈補正パラメータを予め準備しておくものである。現在の鉄道車両の現車試験においては、車両が走行している位置を特定するために、キロ呈（起点駅、例えば羽生駅からの距離）の情報（速度発電機のパルス数から演算したキロ数）を記録しているが、試験中は、車両が起点駅に停車した時に駅名を入力して自動的（予め各駅のキロ数を入力しておく）に計測器のキロ呈の補正を行っている。ところが、編成列車における車両数が異なった場合には、起点駅のホームにおける編成列車の停車位置が異なる。

つまり、図１（Ｃ）に示すように、例えば１２両編成と６両編成では、起点駅のホームにおける停車位置が異なり、停車駅を「羽生駅」と選択した場合でも、先頭車の停車位置は、何両編成の列車かでキロ呈がずれてしまう。したがって、予め、先頭車両のデータ収集装置（上述の親局メモリ）内に図１（Ｂ）に示すような、起点駅に関する編成車両数毎のキロ呈補正パラメータを予め準備しておくことにより、測定列車の編成数を認識しなくとも、より単純に編成車両数に応じて編成車両のキロ呈を精度よく自動判定することが可能となる。

図１（Ｂ）に示すような、起点駅に関する編成車両数毎のキロ呈補正パラメータを予め準備する。例えば、羽生駅を起点とする１２両編成列車のキロ呈は、１２０．００、６両編成列車のキロ呈は、１２０．０６、加須駅を起点とする１２両編成列車のキロ呈は、１２５．００、６両編成列車のキロ呈は、１２５．０６、の各データを親局のデータ収集装置内に予め入力しておく。計測作業者は計測毎に、計測の起点駅となる現在の停車駅を設定する。例えば、羽生駅と入力する。

これにより、計測の際には、１２両編成列車なら１２０．００のキロ呈が、６両編成列車なら１２０．０６のキロ呈が自動的に選定される。今、編成車両数が１２両とした場合、先頭車両である親局のデータ収集装置（図１（Ａ））内にて、接続された子局における振動計測装置の個数（編成車両数）を調査チェックする。次いで、前記停車駅である羽生駅と編成車両数に基づいて前記図１（Ｂ）のデータから１２０．００のキロ呈が自動検索される。データ収集装置の現在のキロ呈を１２０．００と認識して、以後の編成列車の走行位置である走行キロ呈のもとに振動計測を行うことになる。

図４は本発明の編成列車振動計測装置の位置認識方法の第２実施例のフローチャート図である。本実施例では、起点駅の自動認識をも可能にするものである。ステップＳ１にてスタート駅を入力する。ステップＳ２にてデータ収集装置における親局メモリ内に格納されたスタート駅のキロ呈が読み込まれる。ステップＳ３にてスタート駅からの時々刻々の速度を積分して走行距離の演算が行われる。次いでステップＳ４にて車両の走行停止が判断される。走行中であればステップＳ３に戻り走行距離の演算が継続される。車両の走行停止が判断されるとステップＳ５に移行し、停止位置でのスタートキロ呈と走行距離とを加えた停止位置でのキロ呈が算出される。

次いで、ステップＳ６にて、データベース内のデータを繰り返し検索して停止位置の検索が行われる。この停止位置の検索に際して、列車のオーバーランや信号待ちのための停止とを区別して、起点駅となる駅での停止かどうかを見きわめるために、ドアの開閉等を駅と認識するようにする。ドアの開閉があって駅での停止が確認されると、データベース内のキロ呈データから、ステップＳ５で演算されたキロ呈が、例えば、羽生駅のキロ呈の誤差±１０ｍ〜１００ｍ（１２両編成か、６両編成かが不明であっても１０ｍ〜１００ｍの誤差は、羽生駅のキロ呈の充分な範囲内にある）の範囲内にあれば、停止位置が羽生駅であることが自動認識される。次いで、ステップＳ７において、前記図１（Ａ）における各車両に設置された振動計測装置の数を検出することにより、データベース内における図１（Ｂ）の起点駅に関する編成車両数毎のキロ呈補正パラメータから、求められた編成数およびその正確なキロ呈が判定される。ステップＳ８に移行して計測を終了するかどうかが問われる。終了するなら、ステップＳ９に移行して制御が終了し、計測を継続するなら、ステップＳ３に戻り走行距離演算が続行する。

詳述はしないが、ステップＳ３における走行中の走行距離演算中に、線路の異常を編成列車における特定車両の振動計測装置が検出したとすると、走行中の起点駅からの正確な走行キロ呈が把握されていることにより、異常振動が検出された特定車両の正確な走行キロ呈も把握できるので、異常線路の起点駅からのキロ呈を把握して制御センター等に即座に知らせることで、後続列車への危険を速やかに回避できる。

以上、本発明の実施例について説明してきたが、本発明の趣旨の範囲内で、編成列車の形式、編成車両数、各車両に設置される振動計測装置（適宜の加速度センサ等）の形式およびその設置部位、データ収集装置の形式（車速を得るための車速度検出装置の形式および車速度に基づく積分等走行距離演算形態等）、データ収集形態およびその設置部位、キロ呈補正パラメータの数値およびその入力形態、振動計測装置の設置数に基づく車両数の自動判断形態、駅停止の判断形態（ドアの開閉の他、駅を認識する適宜の車両制御動作の検出等）等については適宜選定できる。実施例に記載の諸元はあらゆる点で単なる例示に過ぎず限定的に解釈してはならない。

本発明の編成列車振動計測装置の位置認識方法の基本的な原理説明図である。本発明の位置認識方法にて使用される編成列車振動計測装置の構成図である。同、編成列車振動計測装置のブロック図と制御の流れの説明図である。本発明の編成列車振動計測装置の位置認識方法の第２実施例のフローチャート図である。本発明の編成列車振動計測装置における乗り心地解析処理例のフローチャート図である。従来の列車位置検出装置の説明図である。

Claims

走行中の編成列車における各車両毎の振動を計測する編成列車振動計測装置であって、走行中の編成列車の起点駅からのキロ呈を判断する編成列車振動計測装置の位置認識方法において、前記振動計測装置からのデータを収集するデータ収集装置内に、前記起点駅に関して編成車両数毎のキロ呈補正パラメータを予め準備しておくことを特徴とする編成列車振動計測装置の位置認識方法。
各車両毎の振動データを計測する振動計測装置を各車両に設置するとともに、前記振動計測装置の設置数から編成車両数を自動判断して、計測時に編成車両数に応じたキロ呈を判断することを特徴とする請求項１に記載の編成列車振動計測装置の位置認識方法。
ドアの開閉等により駅停止が判断されたときに、演算された編成列車の走行距離を前記データ収集装置内の起点駅に関するキロ呈補正パラメータと比較して、所定の誤差範囲内であれば、その起点駅が自動判断されるように構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の編成列車振動計測装置の位置認識方法。