JP2009084009A - 移動体速度検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで移動体の速度検出することができる移動体速度検出装置を提供する。
【解決手段】移動体速度検出装置２００は、構造物と相対速度をなす移動体に設置した素子２０７と、素子２０７から与えられる検知信号に基づいて移動体の速度を算出する速度算出処理装置１１６とを備える。移動体は、複数の素子２０７を含み移動体の走行方向に沿って所定間隔を隔てて配置されるセンサアレー２０１を有する。速度算出処理装置１１６は、センサアレー２０１の出力を所定の様式で重畳し、重畳の結果を周波数分析し、周波数分析から得られた周波数および検知子の所定間隔の距離に基づいて移動体の速度を算出することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、移動体の速度検出装置に係り、特にエレベータの安全装置用の速度検出装置に関する。

昨今、エレベータの乗りかご（移動体）の速度の検出を、機械室ではなく乗りかごに設置したセンサで行う方式の検討が進められている。乗りかごでの速度検出は、ロープの介在無しに行えるため、直接的な値を取得できる他、ロープ切れに際しても速度の検出が可能となるなど、種々の利点がある。更に、速度検出器について、可動部を排除した非接触方式とすることで、更なる信頼性の向上が見込める。

従来、乗りかご側に設置したセンサ装置により、乗りかごの速度を検出する方式が開示されている（例えば、特許文献１参照）。基本的には、昇降路に設置したマーカと、乗りかごに設置したセンサ装置を用いて、乗りかごの位置を検出する装置である。マーカとセンサ装置の距離の設定方法が示され、昇降路側に設置したマーカを、乗りかご側に設置したセンサ装置で検出し、絶対位置ステートメントに変換する。この絶対位置ステートメントを、速度測定に利用している。
特開２００６−５２０９２号公報

特許文献１によれば、乗りかごに設置したセンサ装置で速度検出を行うには、昇降路の全行程にわたり検出用マーカを設置する必要があった。マーカ利用の方式においては、マーカそのものの調達コストの他、昇降路への設置コスト、運用開始後の保守のためのコストなどが発生し、価格競争力の確保が問題であった。

また、乗りかご側設置のセンサ自体が高価である場合、コスト的に不利となる。更に、使用可能な距離範囲の狭いセンサの場合、ギャップ保持機構が必要になる場合もある。

すなわち、昇降路側へ速度検出用のマーカ関連コストの削減、乗りかご側設置センサのコストの削減、センサの検出ギャップ保持に関するコストの削減が課題であった。さらに、検出信号の処理に関するコストも低減が課題であった。

本発明は、前記の課題を解決するための発明であって、低コストで移動体の速度検出を行うことができる移動体速度検出装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、構造物と相対速度をなす移動体に設置した検知子（例えば、後記する素子２０７）と、検知子から与えられる検知信号に基づいて移動体の速度を算出する速度算出装置（例えば、後記する速度算出処理装置１１６）とを備える移動体速度検出装置であって、前記検知子は、前記移動体の移動方向に沿って所定間隔を隔てて複数配置されて検知子列（例えば、後記するセンサアレー２０１）をなし、速度算出装置は、検知子列の出力を所定の様式で重畳し、重畳の結果を周波数分析し、周波数分析から得られた周波数および検知子の所定間隔の距離に基づいて移動体の速度を算出することを特徴とする。

本発明によれば、低コストで移動体の速度検出を行うことができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係わる移動体検出装置を示す構成図である。ここでは、移動体として、建物内に設けられたエレベータ装置１００の乗りかご１０５を例として説明する。乗りかご１０５は、図面中の走行方向（昇降方向）１１３を移動する。昇降方向１１３には、昇降路内構造物１１７がある。なお、本実施形態の移動体速度検出装置２００（図２参照）は、センサアレー２０１と速度算出処理装置１１６とを含んで構成される。

乗りかご１０５とつり合い錘１０７は、メインロープ１０６で相互に接続され、メインロープ１０６は、巻き上げ機１０８に巻き掛けられている。巻き上げ機１０８が、制御装置１１１の指令により、メインロープ１０６を駆動する。これにより、乗りかご１０５（以降単に‘かご’と表記する場合がある。）および、つり合い錘１０７が、昇降路内を移動する。かご１０５には、かご側安全装置１１５が搭載されている。

かご側安全装置１１５に包含される速度算出処理装置１１６は、センサアレー２０１（センサアレー２０１の長さＬｓ）からの入力データにもとづき速度を算出することができる。速度算出処理装置１１６は、センサアレー２０１からの入力データにもとづき判定した過速の有無を含む安全制御情報を、制御装置１１１へ送信する。制御装置１１１は、安全制御情報にもとづき、ブレーキ１０９や非常止め装置１１４の動作指令を出力する。状況に応じ、かご側安全装置１１５が直接、非常止め装置１１４やブレーキ１０９の動作指令を出力する構成としてもよい。

エレベータ装置１００では、通常、メインロープ１０６の他に調速機ロープという補助ロープ（図示せず）が、かご１０５の非常止め装置１１４に取り付けてある。メインロープ１０６の切断などにより一定の速度（建築基準法の規定では定格速度の１．４倍など）までかご１０５の速度が加速すると、制御装置１１１の制御動作とは別に、調速機(図示せず)が調速ロープをロックさせ、非常止め装置１１４を作動させて、ガイドレール１０２をくわえ込む形で急停止する。

図２は、速度算出処理装置を示す内部構成図である。速度算出処理装置１１６は、検波器２０２、重畳器２０３、周波数分析器２０４、および閾値判定器２０５を有している。また、センサアレー２０１は、複数の素子２０７により構成され、その素子の識別をａ、ｂ、ｃ、・・・、ｘで表している。

センサアレー２０１からの信号は、検波器２０２によりベースバンドの信号に変換される。該信号は、重畳器２０３によりセンサ（２０７ａ、ｂ、ｃ、・・・、ｘ）の相対位置関係に応じた所定の規則、より具体的にはセンサ配置の順番に従い、交互に加法的若しくは減法的に重畳されたのち、周波数分析器２０４によりベースバンド信号の時間変動成分のスペクトルに変換される。該スペクトルの主要なピークの位置が、所定の周波数を超過しているか否かを、閾値判定器２０５にて判定し、判定結果を制御装置１１１などへ出力する。

センサアレー２０１の間隔をｄ、上記スペクトルのピークの周波数をｆとすると、速度ｖは、
ｖ＝２・ｆ・ｄ ・・・（１）
から算出することができる。よって、制限速度Ｖｍａｘの時、スペクトルの判定閾値周波数ｆｔｈは、
ｆｔｈ＝Ｖｍａｘ／（２・ｄ） ・・・（２）
となる。

なお、図２において、各出力波形は、チェックポイントＣＰａ〜ＣＰｃ，Ｃｐｘ、チェックポイントＣＰ１〜ＣＰ３の位置により示し、図３に示す波形例の説明で用いる。

図３は、速度算出処理装置の波形例を示す説明図である。グラフＧ０１〜Ｇ０９は、図２における、チェックポイントＣＰａ〜ＣＰｃ，Ｃｐｘ、チェックポイントＣＰ１〜ＣＰ３の箇所に対応する波形を示している。また、ここでは、センサアレー２０１の構成をａ，ｂ，ｃ，ｘの順で、空間的に等間隔で配置された４素子と仮定した。従って、チェックポイントＣＰａ，ＣＰｂ，ＣＰｃ，ＣＰｘは、等間隔で配置された素子からの検波後の波形に相当する。今、センサアレー２０１の素子ａの方向から素子ｘの方向へ、昇降路内構造物が通過したと仮定する。このとき、チェックポイントＣＰａ〜ＣＰｃ，ＣＰｘの波形は、それぞれグラフＧ０１〜Ｇ０４のようになる。

グラフＧ０１〜Ｇ０４の波形を、重畳器２０３により重畳処理することで、チェックポイントＣＰ１ではグラフＧ０５のような波形を得る。尚、グラフＧ０１〜Ｇ０５において、横軸は時間、縦軸は、検波器２０２若しくは重畳器２０３からの出力レベル（例えば電圧）である。

更に、周波数分析器２０４により、グラフＧ０６若しくはグラフＧ０８のようなパワースペクトルを得る。ここで、グラフＧ０６，Ｇ０８において、横軸は周波数、縦軸は電力である。

もし、チェックポイントＣＰ２における主要なスペクトルが、判定閾値周波数ｆｔｈより小さい場合（ｃａｓｅ１）、チェックポイントＣＰ３出力は、グラフＧ０７の如く正常（Ｎｏｒｍａｌ）値となる。同様に判定閾値周波数ｆｔｈより大きい場合（ｃａｓｅ２）、グラフＧ０８の如く異常（Ａｌｅｒｔ）値となる。なお、かご１０５の速度が速いほど、周波数の主要なスペクトルは、高い方向にシフトする。

グラフＧ０７，Ｇ０９において、横軸は時間、縦軸は判定値レベル（図示の例では、Ａｌｅｒｔ，Ｎｏｒｍａｌの二値）である。グラフＧ０７，Ｇ０９においては、時間的に一定の判定値の例を示したが、判定閾値周波数ｆｔｈは、時間的に一定ではなく、加速時、定速時、減速時などで、安全速度に対応する判定閾値周波数ｆｔｈが決定される。基本的には、チェックポイントＣＰ２の主要なスペクトルが判定閾値周波数ｆｔｈを横切るタイミングで、判定される。

図４は、速度検出に利用できる昇降路内構造物の間隔に基づいたセンサアレー長の決定方法を示す説明図である。本発明では、昇降路内に存在する構造物を、かご１０５に設けられたセンサアレー２０１にて検出する構成をとっている。よって、センサアレー２０１の空間的長さは、かご１０５の空間的移動に伴い、構造物を連続的にカバー可能なように決定する。

いま、昇降路内構造物１１７のかご移動方向に対する最大の空間間隔をＬｒとすると、センサアレー２０１の長さＬｓは、短くとも、
Ｌｒ＜Ｌｓ ・・・（３）
の関係を満たすよう決定する。より実用的には、センサアレー２０１の両端部において、それぞれ２素子程度が昇降路内構造物１１７を重複して検出するマージンＬｓｍ、および、センサ検知エリア形状を加味しセンサによる有効な検出を包含する昇降路内構造物間隔のマージンＬｒｍを加え、
Ｌｒ＋Ｌｒｍ＜Ｌｓ−Ｌｓｍ ・・・（４）
の関係を満たすよう決定する。

図５は、複数のセンサアレーを用い、速度検出の方法を示す説明図である。図５においては、センサアレーとして、複数のセンサアレー２０１ａ，２０１ｂを用いる。複数のセンサアレーが必要となる状況として、センサで検知可能な昇降路内構造物１１７ａ、１１７ｂの空間配置間隔が、現実的な長さの単一のセンサアレー長を超える場合などがある。前記状況が発生する理由は、センサアレー長が搭載可能な素子数と素子間隔、処理回路の最大チャネル数、固定箇所の大きさ（かごの上下方向の長さ）など、複数の要因に依存するため、任意に長くはできないためである。

図５において、二つのセンサアレー２０１ａ，２０１ｂを、それぞれ昇降路の別個の箇所に対向させ、速度検知を行う例を説明する。それぞれのセンサアレー長Ｌｓ−ａ、Ｌｓ−ｂと、昇降路内構造物１１７の空間配置間隔Ｌｒ−ａ，Ｌｒ−ｂとの大小関係は、
Ｌｒ−ａ＞Ｌｓ−ａ，Ｌｒ−ｂ＞Ｌｓ−ｂ ・・・（５）
であるため、センサアレー２０１ａ，２０１ｂの個別処理では、かご位置に依存し、速度検知に不連続性を生じる。

そこで、センサアレー２０１ａ，２０１ｂの長さＬｓ−ａ，Ｌｓ−ｂ、および複数のセンサアレー２０１ａ，２０１ｂの相対位置関係を、常に少なくとも一方のセンサアレー２０１が、昇降路内構造物を検出するよう設定し、なおかつ、複数のセンサアレー２０１ａ，２０１ｂからの信号を、所定の処理様式にて合成することで、任意のかご位置に対応する連続的な速度検知が可能となる。合成方法に関しては後述する。

複数のセンサアレー２０１ａ，２０１ｂの対向する昇降路内構造物１１７ａ，１１７ｂの空間配置と相対位置が固定的であれば、昇降路内構造物の空間周期の一周期分に関して、複数のセンサアレーの少なくとも一つが、昇降路内構造物を検知する位置関係を容易に決定できる。昇降路内構造物の空間分布に周期性が認められない場合においても、計算機によるシミュレーションにて、複数のセンサアレー長と相対位置関係を容易に決定が可能である。

図６は、複数のセンサアレーによる検出値の合成方法を示す内部構成図である。センサアレー２０１ａ，２０１ｂは、昇降路内の各々別個の場所に対向している。図示の都合上、同一直線上に配置しているが、一般的には前記の実施形態の如く、昇降路内構造物の配置とセンサアレー長により決定した箇所にセンサアレー２０１ａ，２０１ｂが対向するものとする。

複数のセンサアレー２０１ａ，２０１ｂからの出力は、周波数分析器２０４ａ，２０４ｂまで独立に処理される。すなわち、センサアレー２０１ａからの信号は、検波器２０２ａによりベースバンドの信号に変換される。該信号は、重畳器２０３ａによりセンサの相対位置関係に応じた所定の規則、より具体的にはセンサ配置の順番に従い、交互に加法的若しくは減法的に重畳されたのち、周波数分析器２０４ａによりベースバンド信号の時間変動成分のスペクトルに変換される。同様に、センサアレー２０１ｂからの信号は、検波器２０２ｂによりベースバンドの信号に変換される。該信号は、重畳器２０３ｂによりセンサの相対位置関係に応じた所定の規則、より具体的にはセンサ配置の順番に従い、交互に加法的若しくは減法的に重畳されたのち、周波数分析器２０４ｂによりベースバンド信号の時間変動成分のスペクトルに変換される。

周波数分析器２０４ａ，２０４ｂにより得られたパワースペクトルは、スペクトル重畳器２０６により重畳処理を行う。重畳した後のパワースペクトルに対し、閾値判定器２０５により閾値判定を行う。ここで、チェックポイントＣＰ４〜ＣＰ６に対応する箇所の波形について、図７を参照して説明する。

図７は、複数のセンサアレーによる検出処理の波形例を示す説明図である。ここで、チェックポイントＣＰ４で示される側（センサアレー２０１ａ側）は、センサアレー２０１ａが検出対象として有効な昇降路内構造物１１７に対して対向していない位置関係にある状態、同様にチェックポイントＣＰ５で示される側は、有効な検出対象に対向している位置関係にある状態とする。チェックポイントＣＰ４では、判定閾値レベルＰｔｈを超える波高値のスペクトルのピークが現出しないのに対し、チェックポイントＣＰ５では、当該ピークが認められる。同様にパワースペクトルの合成値であるチェックポイントＣＰ６においても、判定閾値レベルＰｔｈを超える波高値の主要なスペクトルを確認できる。センサアレー２０１ａ，２０１ｂと昇降路内構造物１１７の位置関係が逆の場合でも同様にＣＰ６のスペクトルにもとづき判定を行うことが可能である。

複数のセンサアレー２０１ａ，２０１ｂの出力を、例えば、検波器２０２ａ，２０２ｂの後に一括して合成しない理由は、複数センサアレー間の相対位相を明確に保証できないためである。また、閾値判定器２０５による処理を、各々のセンサアレー毎に行った後に合成する手法では、有効な検出対象の昇降路内構造物に対向していない側の判定出力が不定となる他、判定閾値レベルＰｔｈの設定によっては、誤判定となる。一方、パワースペクトルの段階で合成する本方式では、複数のパワースペクトルの合成により、突発的なスペクトルのピークに対する抑圧効果があり、Ｓ／Ｎ（Signal to Noise ratio）の向上を見込める。

図８は、複数の素子間隔センサアレーでの素子の共有の例を示す説明図である。図８に示すように、素子間隔（例えば、間隔ｄ１，ｄ２）の異なる複数のセンサアレーを同一線上に配置する場合、いくつかの素子を、共通に利用してもよい。図中で素子２０７は、間隔ｄ１のセンサアレーと間隔ｄ２のセンサアレーの双方で共用している。センサアレーの素子間隔を変えることで、測定可能な速度の範囲を変化させることができる。（２）式の如く制限速度Ｖｍａｘの検出を行う判定閾値周波数ｆｔｈは、
ｆｔｈ＝Ｖｍａｘ／（２・ｄ）
となる。よって、素子間隔ｄを大きくすることで、遅いＡ／Ｄ変換器を用いる場合においても、より大きな制限速度の判定が可能となる。

図９は、速度算出処理装置から出力する速度関連情報の例を示す説明図である。ｏｕｔ０は、前述までの実施形態での出力情報で、速度超過（過速）の判定処理を行った結果に関し、二値（例えば、Ａｌｅｒｔ／Ｎｏｒｍａｌ，Ｈ／Ｌ，１／０など）で出力するものである。一方、ｏｕｔ１の出力は、ピークスペクトルに対応する周波数位置をｆ／ｖｏｌ（周波数−＞電圧）変換２０８など、適宜伝送に適した形式に適宜変換し、判定処理を行う前のスペクトルの情報を出力するものである。本出力方式により、後段の制御装置１１１にて、より柔軟な閾値判定を行う余地を残すことができる。これは、後述する終端階減速装置の適用時など、種々の条件下で制限速度閾値を変更する必要がある場合に特に有利である。

同様に、ｏｕｔ２の出力は、スペクトル情報のまま出力を行うものである。本出力方式により、ｏｕｔ１における主要なスペクトルのピーク周波数以外の情報も伝送されるため、速度検出のための判定情報を増やすことができ、信頼性向上につながる。例えば、主要なスペクトルのピークが他のピークと比較し、有意に大きいか否かをもって、速度検出の健全性を判定することができる。なお、スペクトル情報から、速度ｖへの変換は、（１）式を用いて容易にできる。

ｏｕｔ３の出力は、周波数分析を行う前の時間領域の波形で出力するものである。本出力方式により、後段の制御装置１１１にて周波数分析処理を行うため、高度なフィルタリング処理や、種々の条件に応じた周波数分析を行うことができる。一例として、制御装置１１１では、かご運行状況や他のセンサ情報など多くの情報を利用できるため、ドア開状態でのｏｕｔ３の信号の変動は、人荷の乗り降りが原因である可能性が高いと判定できる。よって、上記変動レベルには感応せぬよう、閾値を動的に変更していく（例えばスペクトルのピーク電力値が小さい場合は外乱と判定）ことも可能となる。

ｏｕｔ４の出力は、アレー素子出力の重畳処理を行う前の段階で出力するものである。本出力方式により、個別アレー素子毎の出力変動の情報が得られる。よって、後段の制御装置１１１にて素子毎の健全性の確認が可能である。健全性には、素子毎の良／不良に加え、アライメント変化など、速度検出性能に関わる要素を含む。更に上記構成では、一般的には重畳処理をＡ／Ｄ変換後に数値的に行う構成となるため、重畳可能な最大素子数の制限は、アナログ処理と比較して大幅に緩和される。加えて、個別素子毎のゲイン補正（オフセットその他のバラツキ一般含む）も可能となるため、安価でバラツキの大きな素子の適用の際に有利である。また、重畳処理に利用する素子も、任意に選択可能である。よって、最小素子間隔の倍数の素子のみを、重畳処理に利用すれば、擬似的に大きな素子間隔のアレー利用時と同様の効果が得られる。更に後述するように、素子欠損時に、電子的な対策処理を行うことも可能となる。

ｏｕｔ４の出力に際しては、伝送のために、適宜マルチプレクサ（ＭＵＸ）２０９を用いてもよい。以上、ｏｕｔ１からｏｕｔ４まで、種々の段階での出力方法の特徴について説明したが、一般に後段の制御装置１１１における処理の工夫の余地が大きいほど、速度算出処理装置１１６から制御装置１１１への伝送量が多くなるため、利用できる伝送容量と必要となる速度検出処理機能との間でトレードオフする。

図１０は、終端階減速装置適用時の制限速度閾値の例を示す説明図である。図１０において、横軸は、昇降路内の基準位置からの高さである。例えば、ピット床面や、下部ファイナルリミットスイッチなどを基準にしてもよい。縦軸は、かご１０５の速度である。実線３０１は定格速度を示し、通常かご走行する速度である。２点鎖線３０２は、制限速度を示し、この速度を超過した場合、制動動作を行う必要がある。２点鎖線３０２は、１本に省略しているが、通常、主索を経由して制動を行うブレーキのトリガとなる閾値と、非常止め動作のためのトリガとなる閾値の少なくとも２本が存在する。点線３０３および点線３０４は、終端階減速装置動作域を示す。図示では、最上階付近と最下階付近の閾値のカーブが対称であるが、非対称の構成としてもよい。終端階減速装置を利用する場合、同機能は、制御装置１１１若しくは速度算出処理装置１１６に内蔵される。

制御装置１１１内にて終端階減速装置の機能を実行する場合、制御装置１１１へは、かご１０５の位置情報（図示せず）、および、かご１０５の速度情報を入力する。かご１０５の速度情報としては、図９におけるｏｕｔ１からｏｕｔ４の、閾値判定を行う前の生の速度情報（例えば、ピーク周波数値）を用いる。一方、かご１０５側に設置された速度算出処理装置１１６にて、終端階減速装置機能を実現する場合について、図１１を参照して説明する。

図１１は、終端階減速装置対応できる速度算出処理装置を示す説明図である。図１１に示すように、速度算出処理装置１１６内へ、かご１０５の位置情報２１０を取り込む構成とする。更に、取り込んだかご１０５の位置情報に応じ、閾値判定器２０５の閾値を可変とすることで、図１０に示す如く、かご１０５の位置に応じた制限速度のカーブを実現することができる。

図１２は、センサアレー素子故障時の対策の例を示す説明図である。いま、図１２（ａ）において、センサアレーの中ほどに位置する素子２１１が故障したとする。このとき、センサによる検出対象である昇降路内構造物１１７の空間分布状況によっては、速度検出値に影響を与える場合が考えられる。そこで、本実施形態では、センサアレーの素子の故障時に残存素子を用いて、動作を継続する場合の実施形態を示す。

いま、素子故障検出器４０１からの検出結果を、素子故障検出／制御器４０３に取り込み、故障素子のセンサアレー中での位置を特定する。このとき、故障素子がセンサアレーの端部に近い位置であれば、故障素子によりに分割される素子の少ないほうの素子群および故障素子の出力信号をマトリクススイッチ４０２により、遮断する。一方、故障素子の位置がセンサアレーの中央付近であれば、故障素子によって二分割されるセンサアレー群にマトリクススイッチ４０２を用い分割する。分割後の回路構成は、図１２（ｂ）のように、センサアレー２０１ｐ，２０１ｑとなる。この場合、重畳器２０３ｐ，２０３ｑ、周波数分析器２０４ｐ，２０４ｑが複数必要となる。重畳器２０３、周波数分析器２０４、閾値判定器２０５は、予め複数用意しておくか、素子故障検出／制御器４０３の制御により時分割処理を行う構成としてもよい。

図１３は、素子故障検出／制御器における処理を示すフローチャートである。素子故障検出／制御器４０３は、センサアレーを構成する個別素子の状態を取り込む（ステップＳ１）。そして、故障の素子があるか否かを判定する（ステップＳ２）。故障素子が有る場合は（ステップＳ２，有り）、ステップＳ３へ進む。故障素子が無い場合（ステップＳ２，無し）、ステップＳ１へ戻る。

ステップＳ３において、素子故障検出／制御器４０３は、故障素子の位置を確認する。そして、分割処理が必要か否かを判定する（ステップＳ４）。分割が必要な場合（ステップＳ４，分割要）、センサアレーの分割の設定操作をする（ステップＳ５）。ステップＳ５の後の処理は、図６の実施形態で示した複数アレーを用いる場合と同様に、パワースペクトルの状態で加算を行う。分割が不要の場合（ステップＳ４，分割不要）、ステップＳ１へ戻る。

本実施形態の機能を実現する場合、少なくとも重畳器２０３より前段においてＡ／Ｄ変換を行えば、個別素子毎の健全性の検出と、ソフトウェア処理による重畳時のグルーピングの柔軟性確保が容易となる。制御装置１１１にて本機能を実現するためには、図９におけるｏｕｔ４に相当する出力を、制御装置１１１へ伝送する。

図１４は、センサアレーの素子構成と駆動法の例を示す説明図である。本発明のセンサアレーの素子に適用できるセンサの例として超音波センサが挙げられる。図１４（ａ）では、送受別体式の超音波センサを用いる場合の構成例である。図１４（ａ）に示す例では送信側２０７ｓと受信側２０７ｒの組をもって、センサアレーの１素子を構成する。送信側２０７ｓは、センサ駆動装置２１２により、例えば、一定振幅の連続波で駆動する。受信側２０７ｒでは、昇降路内構造物１１７からの反射や、送信側２０７ｓからの直接の回り込み成分も含めて受信する。必要に応じ適宜センサ受信アンプ２１３を介し、後段へ出力する。また、図１４（ｂ）は、センサ素子として、送受一体型の素子２０７ｓｒを用いる場合の例である。別体式の場合と同様に、センサ駆動装置２１２により一定振幅の連続波で駆動し、受信波による変動分は、分離器２１４により抽出する。

比較例として、パルス波の伝播時間利用による距離計測（Time Of Flight方式）に対し、本実施形態の特徴である連続波を用いると、種々の利点がある。本発明の利点を、図１５を参照して説明する。

図１５は、パルス伝播時間による距離計測（比較例）に対する本発明の利点を示す説明図である。パルス波を利用する伝播時間計測では、図１５（ａ）のように、素子２０７のビームプロファイル中に、複数の反射波成分２１５，２１６を有する場合、トータル受信出力は、２１７の如く、僅差の振幅をもち、判定が難しい複数のパルスとなる。

その結果、最大のピークをもつパルスの選択が変動することにより、距離の計測値は、図１５（ｂ）の２１９の如く、大きく変動する。昇降路内構造物１１７の距離の差が半波長の場合、受信パルスは２２０の如く打ち消しあうため、本来あるべきパルス位置からかけ離れたピークを選択してしまうか、受信パルス無しの判定となり、距離計測値は不定となる。よって、昇降路内構造物１１７との相対距離の分布や変化にもとづき、かごの速度を判定する方式の場合、上記状況下での速度値の算出は不可能である。

一方、本発明の方式では、距離計測が不可能となる地点での特異的な受信波の情報も、特徴点として計測に利用できる。つまり、上記の特異的な点が、アレー素子の前を順次通過することにより、速度値に正しく変換できる。

以上の実施形態では、センサ素子を超音波センサとしたが、昇降路内構造物１１７の形状や相対距離、反射率、電気伝導率などに応動するセンサであれば、任意のセンサを利用可能である。例えば、赤外線を利用し簡易的な三角測量の原理を用いて測定する距離センサも利用可能である。この場合、実際の距離と出力値との間に非線形性があってもよい。

更に、レーザを利用した距離計を用いてもよい。この場合壁面との伝播時間を利用する方式と反射強度を利用する方式の双方が利用できる。

加えて、本発明の方式では、昇降路内構造物との相対位置関係の変化に対応して変動を検知できればよいため、壁面との距離の正確性は必ずしも必要としない。よって本来光学式の測距（目標物までの距離を測定）では誤差の要因となる透明な壁面や昇降路内構造物があってもよい。

同様に、距離の計測ではなく、昇降路内構造物との相対位置に応じた変動の検出用途に用いる場合、超音波パルスの伝播時間方式のセンサも利用可能である。磁気センサも昇降路内構造物の着磁を検出できるため、利用可能である。

本実施形態では、移動体として、エレベータ装置の乗りかご１０５を例として説明した。しかしながら、移動体の速度の測定対象としては、エレベータの乗りかごと昇降路内構造物との組み合わせに限らず、移動体一般とその周囲構造物との相対速度の計測に利用可能である。例えば、移動体は、列車の車両であり、その周囲構造物としてレールであってもよい。センサアレー２０１によりレールの継ぎ目、レールのまくら木、レールの固定金具などを検知するとよい。

なお、図３に示す速度算出処理装置１１６の波形例で、センサアレー２０１の素子の数を偶数個（例えば、４個）として説明したが、これに限らない。センサアレー２０１の素子数は、図１に示すようにｎ個で構成することができ、奇数個としても速度算出処理を容易にすることができる。

本実施形態では、昇降路内構造物との位置関係に感応し出力変動を生じる複数のセンサの一例として、連続波で駆動した超音波センサを示した。本発明における利用法では、昇降路内構造物との位置関係の変化に応じた出力変動が得られればよいため、必ずしも、センサと構造物との相対距離に比例した出力が必須ではない。よって、従来の超音波センサによる伝播時間計測による距離算出法（Time Of Flight 法）などで問題となっていた、多重反射、回折、散乱などの外乱要素も、特徴量として計測に利用できる。

検波器２０２によるベースバンドへの変換や重畳器２０３による加減算による重畳処理に関しても、ハードウェアにより容易に構成可能である。周波数分析処理をソフトウェアで行う場合に際しても、必要となるＡ／Ｄ変換器は、最も簡便な構成とした場合、１チャネルのみである。更にベースバンド領域のため、低速なサンプリングレートのＡ／Ｄ変換器を利用できる他、ソフトウェア処理の負荷軽減に寄与することができる。

本発明の実施形態に係わる移動体検出装置を示す構成図である。 速度算出処理装置を示す内部構成図である。 速度算出処理装置の波形例を示す説明図である。 速度検出に利用できる昇降路内構造物の間隔に基づいたセンサアレー長の決定方法を示す説明図である。 複数のセンサアレーを用い、速度検出の方法を示す説明図である。 複数のセンサアレーによる検出値の合成方法を示す内部構成図である。 複数のセンサアレーによる検出処理の波形例を示す説明図である。 複数の素子間隔センサアレーでの素子の共有の例を示す説明図である。 速度算出処理装置から出力する速度関連情報の例を示す説明図である。 終端階減速装置適用時の制限速度閾値の例を示す説明図である。 終端階減速装置対応できる速度算出処理装置を示す説明図である。 センサアレー素子故障時の対策の例を示す説明図である。 素子故障検出／制御器における処理を示すフローチャートである。 センサアレーの素子構成と駆動法の例を示す説明図である。 パルス伝播時間による距離計測（比較例）に対する本発明の利点を示す説明図である。

符号の説明

１００ エレベータ装置
１０２ ガイドレール
１０５ かご（乗りかご）
１０６ メインロープ
１０７ つりあい錘
１０８ 巻き上げ機
１０９ ブレーキ
１１１ 制御装置
１１３ かご移動方向
１１４ 非常止め装置
１１５ かご側安全装置
１１６ 速度算出処理装置（速度算出装置）
１１７ 昇降路内構造物
２００ 移動体速度検出装置
２０１ センサアレー（検知子列）
２０２ 検波器
２０３ 重畳器
２０４ 周波数分析器
２０５ 閾値判定器
２０６ スペクトル重畳器
２０７ 素子（検知子）
２０８ ｆ／ｖｏｌ変換器
２０９ マルチプレクサ
２１０ 位置情報
２１１ 故障素子
２１２ センサ駆動装置
２１３ センサ受信アンプ
２１４ 分離器
２１５ 反射パルス１
２１６ 反射パルス２
２１７ トータル受信出力１
２１８ 距離真値
２１９ 距離計測値
２２０ トータル受信出力２
３０１ 定格速度
３０２ 制限速度
３０３ 終端階減速装置動作域
３０４ 終端階減速装置動作域
４０１ 素子故障検出器
４０２ マトリクススイッチ
４０３ 素子故障検出／制御器

Claims (9)

1. 構造物と相対速度をなす移動体に設置した検知子と、前記検知子から与えられる検知信号に基づいて前記移動体の速度を算出する速度算出装置とを備える移動体速度検出装置であって、
   前記検知子は、前記移動体の移動方向に沿って所定間隔を隔てて複数配置されて検知子列をなし、
   前記速度算出装置は、
   前記検知子列の出力を所定の様式で重畳し、前記重畳の結果を周波数分析し、前記周波数分析から得られた周波数および前記検知子の前記所定間隔の距離に基づいて前記移動体の速度を算出する
   ことを特徴とする移動体速度検出装置。
2. 前記検出子は、前記構造物の形状の変化を検知する
   ことを特徴とする請求項１に記載の移動体速度検出装置。
3. 前記検知子列は、前記移動体に複数配置される
   ことを特徴とする請求項１に記載の移動体速度検出装置。
4. 前記複数の検知子列のうち少なくともひとつは、前記移動体の任意の位置において、前記構造物に基づいて前記検知子に応動変化をもたらす箇所に配置される
   ことを特徴とする請求項３に記載の移動体速度検出装置。
5. 前記検知子は、超音波式である
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の移動体速度検出装置。
6. 前記検知子は、超音波の駆動が連続波を用いる
   ことを特徴とする請求項５に記載の移動体速度検出装置。
7. 前記移動体は、昇降機の乗りかごであり、
   前記構造物は、昇降路内の構造物である
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記載の移動体速度検出装置。
8. 前記移動体は、列車の車両であり、
   前記構造物は、レールである
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記載の移動体速度検出装置。
9. 構造物と相対速度をなす移動体に設置した検知子と、前記検知子から与えられる検知信号に基づいて前記移動体の速度を算出する速度算出装置とを備える移動体速度検出装置であって、
   前記検知子は、前記移動体の移動方向に沿って所定間隔を隔てて複数配置されて検知子列をなし、
   前記速度算出装置は、
   前記検知子列の出力を所定の様式で重畳し、前記重畳の結果を周波数分析し、前記周波数分析から得られた周波数と、予め設定された周波数とを比較して、前記移動体の速度の過速を判定する
   ことを特徴とする移動体速度検出装置。

Images