JP2008253034A - 列車制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】GPS受信機の健全性を確認すると共に列車の走行位置を高精度で検知して速度制御を行う。
【解決手段】GPS受信機5aから出力する位置情報P1(x1,y1)とGPS受信機5bから出力する位置情報P2(x2,y2)に基づいて算出した距離Lと車両1aの前後に設置したGPSアンテナ3a,3bの設置間隔Lとを比較して一致するか否を判定してGPS受信機5a,5bの異常の有無を検出する。2台のGPS受信機5a,5bから出力する位置情報に基づいて算出した車両の走行位置と走行方向とを制御情報記憶部6に記憶した速度制限区間の位置情報と制限速度情報と照合して車両1の制限速度を決定して車両1の速度を精度良く制限速度以下に制御する。
【選択図】 図2
【解決手段】GPS受信機5aから出力する位置情報P1(x1,y1)とGPS受信機5bから出力する位置情報P2(x2,y2)に基づいて算出した距離Lと車両1aの前後に設置したGPSアンテナ3a,3bの設置間隔Lとを比較して一致するか否を判定してGPS受信機5a,5bの異常の有無を検出する。2台のGPS受信機5a,5bから出力する位置情報に基づいて算出した車両の走行位置と走行方向とを制御情報記憶部6に記憶した速度制限区間の位置情報と制限速度情報と照合して車両1の制限速度を決定して車両1の速度を精度良く制限速度以下に制御する。
【選択図】 図2
Description
この発明は、列車の走行位置を検知して列車の速度制御情報を出力する列車制御装置、特に走行位置の検知精度の向上に関するものである。
列車の速度を制限する装置として、列車が停止信号に接近して地上子と結合すると地上子から列車に停止信号を送り自動的に列車を停止させるATS装置や、速度制限区間に設けた複数の送信器から連続して速度制限信号を列車に送信して列車の速度を自動的に制限速度以下に制御するATC装置が使用されている。
このATS装置やATC装置は制限速度を変える場所に地上設備を設置する必要があり、カーブなどで速度制限を増やす場合には、地上設備の増設や移設しなければならず多くの費用がかかってしまう。
この地上設備の増設や移転を必要とせずに、曲線部などで速度制限を行うため、GPSを利用して列車の走行位置を検知して速度制限を行う装置が特許文献1や特許文献2に開示されている。特許文献1に示された車両運転支援システムは、車両に搭載したGPS受信機からの緯度・経度信号に基づいて車両の現在位置を検出し、検出した車両の位置が速度検知エリア内であるか否を判定し、速度検知エリアで列車の速度が制限速度を越えないように制御している。
特許文献2に示された列車走行情報検知装置は、複数の車両で編成された列車の先頭車両と最後尾車両にGPS受信機を搭載し、各GPS受信機からの緯度・経度信号に基づいて列車の前後の現在位置をそれぞれ検出し、検出した列車の前後の現在位置とGPSアンテナの設置位置により測位計算をして列車全体の在線位置と向きを把握している。また、ビルや駅構内の庇などで一方のGPS受信機から緯度・経度信号が得られない場合は、他方のGPS受信機からの緯度・経度信号により列車の現在位置を検出するようにしている。
特開2002−335607号公報
特開2004−168216号公報
特許文献1や特許文献2に示すように、GPS受信機からの緯度・経度信号に基づいて列車の現在位置を検知しても、GPS受信機に異常や故障あった場合、間違った緯度・経度信号により列車が実際に走行している位置と異なる位置を認識すると、実際に列車が走行している位置の制限速度以上で走行する可能性があり、安全性が確保できなくなるという短所がある。
この発明は、このような短所を改善し、GPS受信機の健全性を確認すると共に列車の走行位置を高精度で検知して速度制御を行うことができる列車制御装置を提供することを目的とするものである。
この発明の列車制御装置は、2台のGPSアンテナと車上装置を有し、前記2台のGPSアンテナは、一定間隔をおいて車両の前後に設置され、前記車上装置は、2台のGPS受信機と制御情報記憶部と距離算出部と距離判定部と列車位置決定部と制限速度決定部と速度制御部及び速度検出部を有し、前記2台のGPS受信機は、前記2台のGPSアンテナから入力する信号により緯度・経度信号を位置情報として逐次出力し、前記制御情報記憶部には前記2台のGPSアンテナの設置間隔と車両が走行する区間の状況に応じて定めた各速度制限区間の位置情報と、速度制限区間毎の制限速度情報があらかじめ格納され、前記距離算出部は前記2台のGPS受信機から出力される位置情報を入力し、前記2台のGPSアンテナ間の距離を算出し、前記距離判定部は、前記距離算出部で算出した2台のGPSアンテナ間の距離を前記制御情報記憶部に記憶した前記2台のGPSアンテナの設置間隔と比較し、算出した距離が設置間隔と一致している場合、前記2台のGPS受信機が正常に動作していると判定し、算出した距離が設置間隔と一致していない場合、前記2台のGPS受信機のいずれか一方又は両方に異常が生じたと判定し、前記列車位置決定部は、前記距離判定部で2台のGPS受信機が正常に動作していると判定すると、車両の前方に設置したGPS受信機から出力される位置情報を車両の走行位置と決定し、前記制限速度決定部は、前記列車位置決定部で決定した走行位置と前記制御情報記憶部に記憶した速度制限区間の位置情報により制限速度を決定し、前記距離判定部で前記2台のGPS受信機に異常が生じたと判定したとき、最低制限速度を決定することを特徴とする。
前記車上装置に、前記距離判定部で2台のGPS受信機が正常に動作していると判定すると、前記2台のGPS受信機から出力される位置情報から車両の進行方向を算出する進行方向算出部を有し、前記制御情報記憶部には、前記2台のGPSアンテナの設置間隔と車両が走行する区間の状況に応じて定めた各速度制限区間の位置情報と、速度制限区間毎の上りと下りの制限速度情報が格納され、前記制限速度決定部は、前記距離判定部で2台のGPS受信機が正常に動作していると判定すると、車両の前方に設置したGPS受信機から出力される位置情報と前記進行方向算出部で算出した車両の進行方向及び前記制御情報記憶部に記憶した速度制限区間の位置情報により制限速度を決定することが望ましい。
この発明は、車両の全長に近い一定間隔をおいて車両の前後に設置された2台のGPSアンテナに接続された2台のGPS受信機から出力する位置情報に基づいて算出した距離と2台のGPSアンテナの設置間隔とを比較して一致するか否を判定することにより、GPS受信機の異常の有無を確実に確実に検出することができる。
また、2台のGPS受信機から出力する位置情報に基づいて算出した車両の走行位置と走行方向とを制御情報記憶部に記憶した速度制限区間の位置情報と制限速度情報と照合して車両の制限速度を決定することにより、車両の速度を精度良く制限速度以下に制御することができる。
また、車両の走行位置と進行方向を制御情報記憶部に記憶した速度制限区間の位置情報と速度制限区間毎の上りと下りの制限速度情報と照合することにより、単線区間でも上りと下り方向を確実に識別することができ、車両の速度を安定して制御することができる。さらに、2台のGPS受信機に異常が生じた場合は車両の速度を最低制限速度で制御するから安全性を高めることができる。
図1はこの発明の列車制御装置の構成図である。図に示すように、複数の車両1a〜1dで変成された列車2の列車制御装置は、例えば先頭の車両1aの全長に近い一定間隔Lをおいて先頭の車両1aに設置された2台のGPSアンテナ3a,3bと、車両1aに搭載された車上装置4を有する。
車上装置4は、図2のブロック図に示すように、一方のGPSアンテナ3aに接続されたGPS受信機5aと、他方のGPSアンテナ3bに接続されたGPS受信機5aと、制御情報記憶部6と距離算出部7と距離判定部8と列車位置決定部9と進行方向算出部10と制限速度決定部11と速度制御部12及び速度検出部13を有する。
GPS受信機5a,5bは、それぞれGPSアンテナ3a,3bから入力する信号により緯度・経度信号を位置情報として逐次出力する。制御情報記憶部6には2台のGPSアンテナ3a,3bの設置間隔Lと列車2が走行する区間の曲線部等の状況に応じて定めた各速度制限区間の位置情報と、速度制限区間毎の上りと下りの制限速度情報があらかじめ格納されている。距離算出部7はGPS受信機5aから出力される位置情報P1(x1,y1)とGPS受信機5bから出力される位置情報P2(x2,y2)を入力し、位置情報P1(x1,y1)と位置情報P2(x2,y2)により2台のGPSアンテナ3a,3b間の距離Lxを算出する。距離判定部8は距離算出部7で算出したGPSアンテナ3a,3b間の距離Lxを制御情報記憶部6に記憶したGPSアンテナ3a,3bの設置間隔Lと比較し、算出した距離LxがGPSアンテナ3a,3bの設置間隔Lと一致しているか否を判定し、算出した距離Lxが設置間隔Lと一致している場合、2台のGPS受信機5a,5bが正常に動作していると判定し、算出した距離Lxが設置間隔Lと一致していない場合は、2台のGPS受信機5a,5bのいずれか一方又は両方に異常が生じたと判定する。列車位置決定部9は距離判定部8で2台のGPS受信機5a,5bが正常に動作していると判定すると、GPS受信機5aから出力される位置情報P1(x1,y1)を列車2の走行位置と決定する。進行方向算出部10は2台のGPS受信機5a,5bが正常に動作していると判定すると、GPS受信機5aから出力される位置情報P1(x1,y1)とGPS受信機5bから出力される位置情報P2(x2,y2)から列車2の進行方向を算出する。制限速度決定部11は列車位置決定部9で決定した列車の走行位置P1(x1,y1)と進行方向算出部10で算出した列車2の進行方向及び制御情報記憶部6に記憶した速度制限区間の位置情報と制限速度情報により列車2の制限速度を決定する。速度制御部12は速度発電機14からの信号により速度検出部13から出力される列車2の走行速度を制限速度決定部11で決定した制限速度と比較し、列車2の走行速度が制限速度以下になるように制御する。
この列車制御装置で列車2の速度を制御するときの処理を図3のフローチャートを参照して説明する。
列車2が走行しているとき、GPS受信機5aは先頭車両1aの前部に設置したGPSアンテナ3aから入力する信号により緯度・経度信号を位置情報P1(x1,y1)として距離算出部7と列車位置決定部9及び進行方向算出部10に出力し、GPS受信機5bは先頭車両1aの後部に設置したGPSアンテナ3bから入力する信号により緯度・経度信号を位置情報P2(x2,y2)として距離算出部7及び進行方向算出部10に出力している(ステップS1)。距離算出部7はGPS受信機5aから入力する位置情報P1(x1,y1)とGPS受信機5bから入力する位置情報P2(x2,y2)により2台のGPSアンテナ3a,3b間の距離Lxを算出し、算出した距離Lxを距離判定部8に出力する(ステップS2)。距離判定部8は入力したGPSアンテナ3a,3b間の距離Lxを制御情報記憶部6に記憶したGPSアンテナ3a,3bの設置間隔Lと比較し、算出した距離LxがGPSアンテナ3a,3bの設置間隔Lと一致しているか否を判定し、算出した距離Lxが設置間隔Lと一致している場合、2台のGPS受信機5a,5bが正常に動作していると判定し、GPS受信機5a,5bが正常に動作していることを示す信号を列車位置決定部9と進行方向算出部10に出力する(ステップS3)。また、算出した距離Lxが設置間隔Lと一致していない場合は、2台のGPS受信機5a,5bのいずれか一方又は両方に異常が生じたと判定して、GPS受信機5a,5bの動作が異常であることを示す信号を制限速度決定部11に出力する(ステップS3)。
このようにGPS受信機5aから出力する位置情報P1(x1,y1)とGPS受信機5bから出力する位置情報P2(x2,y2)に基づいて算出した距離Lと車両1aの前後に設置したGPSアンテナ3a,3bの設置間隔Lとを比較して一致するか否を判定することにより、GPS受信機5a,5bの異常の有無を確実に検出することができる。
列車位置決定部9は距離判定部8からGPS受信機5a,5bが正常に動作していることを示す信号を入力すると、GPS受信機5aから出力される位置情報P1(x1,y1)を列車2の走行位置と決定して制限速度決定部11に入力する(ステップS4)。また、進行方向算出部10は距離判定部8からGPS受信機5a,5bが正常に動作していることを示す信号を入力すると、GPS受信機5aから出力される位置情報P1(x1,y1)とGPS受信機5bから出力される位置情報P2(x2,y2)から列車2の進行方向を算出して制限速度決定部11に出力する(ステップS5)。制限速度決定部11は列車位置決定部9で決定した列車の走行位置P1(x1,y1)と進行方向算出部10で算出した列車2の進行方向を入力すると、入力した列車2の走行位置P1(x1,y1)と列車2の進行方向を制御情報記憶部6に記憶した速度制限区間の位置情報と制限速度情報と照合して列車2の制限速度を決定する。速度制御部12は速度発電機14からの信号により速度検出部13から出力される列車2の走行速度を制限速度決定部11で決定した制限速度と比較し、列車2の走行速度が制限速度以下になるように制御する(ステップS6)。
また、制限速度決定部11は、距離判定部8からGPS受信機5a,5bに異常が生じたと判定したときは最低制限速度を選択する。速度制御部12は選択された最低制限速度で列車2の速度を制御する(ステップS7)。
このように列車2の走行位置P1(x1,y1)と列車2の進行方向を制御情報記憶部6に記憶した速度制限区間の位置情報と制限速度情報と照合して列車2の制限速度を決定することにより、列車2の進行位置に応じた制限速度を得ることができ、軌道の曲線部でも安定して列車2の速度を制限速度以下に制御することができる。
また、列車2の走行位置P1(x1,y1)と列車2の進行方向を制御情報記憶部6に記憶した速度制限区間の位置情報と制限速度情報と照合することにより、単線区間でも上りと下り方向を確実に識別することができ、列車2の速度を安定して制御することができる。さらに、算出した列車2の進行方向と、その位置における軌道の方向が一致していることを確認することにより、情報の信頼性を向上することができる。また、GPS受信機5a,5bに異常が生じた場合は列車2の速度を最低制限速度で制御するから安全性を高めることができる。
前記説明では、列車2の速度を速度発電機14から出力される信号により検出する場合について説明したが、GPS受信機5aから出力される位置情報により検出することもできる。
1;車両、2;列車、3;GPSアンテナ、4;車上装置、5;GPS受信機、
6;制御情報記憶部、7;距離算出部、8;距離判定部、9;列車位置決定部、
10;進行方向算出部、11;制限速度決定部、12;速度制御部、
13;速度検出部、14;速度発電機。
6;制御情報記憶部、7;距離算出部、8;距離判定部、9;列車位置決定部、
10;進行方向算出部、11;制限速度決定部、12;速度制御部、
13;速度検出部、14;速度発電機。
Claims (2)
- 2台のGPSアンテナと車上装置を有し、
前記2台のGPSアンテナは、一定間隔をおいて車両の前後に設置され、
前記車上装置は、2台のGPS受信機と制御情報記憶部と距離算出部と距離判定部と列車位置決定部と制限速度決定部と速度制御部及び速度検出部を有し、
前記2台のGPS受信機は、前記2台のGPSアンテナから入力する信号により緯度・経度信号を位置情報として逐次出力し、
前記制御情報記憶部には前記2台のGPSアンテナの設置間隔と車両が走行する区間の状況に応じて定めた各速度制限区間の位置情報と、速度制限区間毎の制限速度情報があらかじめ格納され、
前記距離算出部は前記2台のGPS受信機から出力される位置情報を入力し、前記2台のGPSアンテナ間の距離を算出し、
前記距離判定部は、前記距離算出部で算出した2台のGPSアンテナ間の距離を前記制御情報記憶部に記憶した前記2台のGPSアンテナの設置間隔と比較し、算出した距離が設置間隔と一致している場合、前記2台のGPS受信機が正常に動作していると判定し、算出した距離が設置間隔と一致していない場合、前記2台のGPS受信機のいずれか一方又は両方に異常が生じたと判定し、
前記列車位置決定部は、前記距離判定部で2台のGPS受信機が正常に動作していると判定すると、車両の前方に設置したGPS受信機から出力される位置情報を車両の走行位置と決定し、
前記制限速度決定部は、前記列車位置決定部で決定した走行位置と前記制御情報記憶部に記憶した速度制限区間の位置情報により制限速度を決定し、前記距離判定部で前記2台のGPS受信機に異常が生じたと判定したとき、最低制限速度を決定することを特徴とする列車制御装置。 - 前記車上装置に、前記距離判定部で2台のGPS受信機が正常に動作していると判定すると、前記2台のGPS受信機から出力される位置情報から車両の進行方向を算出する進行方向算出部を有し、
前記制御情報記憶部には前記2台のGPSアンテナの設置間隔と車両が走行する区間の状況に応じて定めた各速度制限区間の位置情報と、速度制限区間毎の上りと下りの制限速度情報が格納され、
前記制限速度決定部は、前記距離判定部で2台のGPS受信機が正常に動作していると判定すると、車両の前方に設置したGPS受信機から出力される位置情報と前記進行方向算出部で算出した車両の進行方向及び前記制御情報記憶部に記憶した速度制限区間の位置情報により制限速度を決定する請求項1記載の列車制御装置。
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