JP2012218534A - 移動体位置検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体の走行位置補正にループ線を介したデジタル電文の通信を用いることで、走行位置補正用の設備を削減し、容易に低コストかつ保守性に優れた走行位置補正方法を提供する。
【解決手段】地上装置はループ線毎に送信するデジタル電文に固有の軌道番号を格納し、移動体１０１がループ線境界を通過する際に、受信したデジタル電文内の軌道番号の変化を車上装置１１１が検知することでループ境界を通過したことを検知し、移動体１０１の位置補正を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、所定の軌道上を走行する移動体、例えばモノレールや新交通システムの信号保安システムにおける列車の走行位置検知に関するものである。

従来のモノレールの信号保安システムにおいては、軌道毎に敷設されたループ線とループ線に接続された地上装置を設け、列車側にループ線を介して通信を行う通信子と通信子に接続された車上装置を設け、地上装置がループ線を介して送信する制御信号を車上装置が受信することで車上装置は列車制御を行い、ループ線を介して車上装置が送信する列車検知信号を地上装置が受信することで地上装置は列車が在線する軌道を検知する。

一方、従来のモノレールの信号保安システムにおける列車走行位置の補正については、ループ線を用いた地上装置−車上装置間の通信設備以外に、特定の範囲に近接することで通信可能な狭域無線通信子を軌道と車両側に設け、車上側無線通信子が軌道上の無線通信子上を通過した際に無線通信子間で通信を行うことで絶対位置を特定し、列車走行位置を補正する方式がとられている。そのため、列車走行位置検知用に新たに設備が必要となる課題があった。

また、モノレールにおいては、列車にゴムタイヤを採用しているため、速度発電機による走行距離の積算情報による列車走行位置更新の精度が低く、短い間隔で列車走行位置の補正を実施する必要がある。そのため、軌道上に多くの無線通信子を配置する必要あるという課題がある。

狭域無線通信子および設備を使用しない走行位置補正の方法として、特許文献１，特許文献２が開示されている。特許文献１に開示された列車位置検知装置において、地上装置は軌道に敷設されたループ線毎に異なる周波数の信号を送信し、列車がループ境界を通過した際に車上装置は受信した信号の周波数の変化を検知することでループ線境界を検知する。

また、車上装置におけるループ線からの信号の受信強度の変化を利用した方式として、ループ線内に設けられた撚架点を列車が通過する際に、車上装置は地上装置が送信した信号の受信レベルの低下を検知することにより、撚架点を通過したことを検知する方式がある。また、特許文献２に開示された情報伝送装置においては、軌道内に敷設されたループ線内に巻き数の異なる複数のループを有し、ループ上を列車が通過していく際に車上装置は地上装置が送信した信号を受信し、ループ線の巻き数による信号の受信レベルの変化を判定して列車の走行位置を判定する。

特開２００９−１０７４３０号公報 特開２００７−２３７７６２号公報

特許文献１の列車位置検知装置において、地上装置はループ線毎に異なる周波数で信号を送信するため、異なった周波数で信号を送信する送信器をループ線毎に配置する必要があり、一方、車上装置は複数の周波数を受信できる受信器を配置する必要がある。そのため、地上装置の保守性に課題があり、また、車上装置の構造が複雑になるという課題がある。

特許文献２の情報伝送装置において、１つのループ線内に複数のループを構成するため、複雑な形状でループ線を敷設する必要があり、施工および保守性に課題がある。また、地上装置から送信された信号の車上装置側での受信レベルを用いた位置検知方式は、外部ノイズの影響を受け易いため、信頼性に課題があり、また、送受信レベルの調整など保守性の課題がある。

この発明の目的は、移動体の走行位置補正にループ線を介したデジタル電文の通信を用いることで、走行位置補正用の設備を削減し、設備コストの低減と保守性の向上を可能とする走行位置補正方法を提供することである。

上記課題を解決するため、この発明による位置検知装置は、移動体を制御するためのデジタル電文を出力する地上制御装置と、デジタル電文を受信して、軌道に敷設されたループ線にデジタル電文を送信する送信器と、軌道上を移動する移動体に搭載されたアンテナを介して、ループ線を流れるデジタル電文を受信する受信器と、受信器からデジタル電文を受信する車上制御装置と、移動体の走行位置を生成する走行位置生成装置と、を有し、地上制御装置は、各ループ線に送信するデジタル電文毎に固有情報を付加し、車上制御装置は、受信した前記デジタル電文に付加された固有情報の変化を検知し、走行位置生成装置で生成した走行位置の補正を行うことを特徴とする。

本発明の一実施形態では、位置検知装置は、まず、地上制御装置はそれぞれのループ線に送信する列車制御用のデジタル電文にそれぞれのループ線に対応した軌道番号を編集し、各地上送受信器を介してループ線に送信する。一方、移動体に設置されたアンテナを介して車上送受信器はループ線から送信されたデジタル電文を受信し、車上制御装置は受信したデジタル電文内の軌道番号を記録する。

移動体が進行により、移動体のアンテナがループ線境界を通過することで、車上制御装置は前方のループ線からデジタル電文を受信する。車上制御装置は受信したデジタル電文の軌道番号と記録していた軌道番号が不一致である場合、ループ境界を通過したことを検知し、受信軌道番号とループ線境界の絶対位置を管理した車上制御装置内のデータベースに基づき、走行位置を補正する。

本発明の一実施形態では、路線上の各ループ線に固有の軌道番号を配置することで車上制御装置は、受信した軌道番号の変化の前後関係から一意に路線上のループ境界の絶対位置を特定することができる。

また、移動体に設備されるアンテナを移動体の進行方向先頭と後尾に配置された場合には、車上制御装置は、前進時には先頭と後尾の２つのアンテナで受信したデジタル電文の両方で走行位置の補正を可能とし、また、後退時においても、後尾に設置されたアンテナにより、速やかに後方のループ線に侵入したことを検知でき、先頭と後尾の２つのアンテナで受信したデジタル電文の両方で走行位置の補正が可能である。

本発明の一実施形態では、車上制御装置は、移動体のアンテナがループ線境界を通過する際、後方のループ線からのデジタル電文が受信できなくなった際に、前方のループ線で１つのデジタル電文を受信するまでの時間に移動体が移動した距離を生成し、補正の精度を向上することを可能とする。また、地上装置がそれぞれのループ線にデジタル電文を送信するタイミングを一定量ずらすことで、通信子がループ境界を通過したタイミングを検知する精度を向上し、走行位置補正の精度を向上することを特徴とする。

本発明による移動体位置検知装置によれば、設備を増加することなく、容易な構成で位置検知を実現することができ、デジタル電文を用いることで保守性に優れた位置検知装置を提供することができる。

移動体の位置検知装置の構成図である。 受信軌道番号とループ境界位置のデータベースである。 位置補正精度向上方法の概念図である。 位置補正制度向上方法を説明する比較図である。

以下、添付した図面を参照して、この発明による移動体位置検知システムの実施形態を説明する。

図１は、本発明である移動体位置検知装置をモノレールのようなタイヤで走行する軌条車両のシステムに適用した列車位置検知装置の構成図である。

地上制御装置１４１は各ループ線に送信するデジタル電文を編集する制御装置である。地上制御装置１４１は、ループ線単位に編集したデジタル電文を、ループ線に対応したデジタル変調処理を実施する地上送受信器１５１，１５２，１５３に伝送し、各地上送受信器からループ線１６１，１６２，１６３に対してデジタル電文を送信する。一方、モノレール車両のような移動体１０１に実装された車上送受信器１１２，１１３は、それぞれに移動体１０１の先頭と後尾に設置されたアンテナ１２１，１２２を介してループ線１６１，１６２，１６３から送信されるデジタル電文を受信する。図１においては、移動体１０１のアンテナ１２１，１２２は共にループ線１６２上に位置しており、車上送受信器１１２，１１３はループ線１６２から送信されたデジタル電文を受信することができる。車上制御装置１１１は、車上送受信器１１２，１１３でデジタル復調されたデジタル電文を取り込み、走行位置補正等を行う制御装置である。図示していないが、移動体１０１は、走行位置生成装置により、走行位置を生成している。具体的には、速度発電機を有し、速度発電機による走行距離の積算情報により列車の走行位置を生成している。走行位置検出装置により生成された走行位置は、車輪径の変化や空転・滑走などにより誤差が蓄積されるため、走行位置は車上制御装置１１１により補正される。なお、走行位置の生成方法は速度発電機に限られず、他の検出方法に置き換えることも可能である。

地上制御装置１４１は、ループ線毎のデジタル電文内に各ループ線１６１，１６２，１６３に対応した軌道番号を編集し、各ループ線１６１，１６２，１６３に対応した地上送受信器１５１，１５２，１５３に伝送する。地上送受信器１５１，１５２，１５３は、デジタル電文をデジタル変調して、接続されたループ線１６１，１６２，１６３に連続して伝送する。デジタル変調は雑音に強く、誤り訂正が可能であり且つデータ圧縮も可能な方式であるが、変調方式としては、例えば、デジタル振幅変調（ＡＳＫ），デジタル周波数変調（ＦＳＫ），デジタル移送変調（ＰＳＫ）等を挙げることができる。

車上送受信器１１２，１１３は、ループ線１６２から送信されたデジタル電文をアンテナ１２１，１２２を介してそれぞれ受信し、受信したデジタル電文をデジタル復調する。車上制御装置１１１は、復調されたデジタル電文内の軌道番号を記録する。

移動体１０１の前進により、進行方向の前方のアンテナ１２１がループ線１６１に侵入する場合には、車上制御装置１１１は、アンテナ１２１を介してループ線１６１で送信されたデジタル電文を受信する。車上制御装置１１１は、受信したデジタル電文の軌道番号と記録していた軌道番号を比較してが不一致である場合、ループ境界を通過したことを検知し、受信軌道番号とループ線境界の絶対位置を管理した車上装置内のデータベースに基づき、走行位置を補正する。ここで、ループ線１６１とループ線１６２にそれぞれ流れるデジタル電文内の軌道番号の情報は異なっているため、車上制御装置１１１は、アンテナ１２１で受信したデジタル電文内の軌道番号が変化したことにより、アンテナ１２１がループ線１６２とループ線１６１の境界を通過したことを検知し、移動体１０１の現在の走行位置をループ線１６２とループ線１６１の境界位置の絶対位置に補正する。

この時、ループ線１６１で１つのデジタル電文を受信するのに要する受信時間を予め記録しておき、その受信時間に移動体１０１が移動する距離を考慮することで、より位置補正の精度を向上することができる。具体的には、ループ線１６１を流れるデジタル電文の受信を初めて完了した時（つまり、受信したデジタル電文内の軌道番号が変化した時）に、ループ線の境界位置から、移動体の速度を考慮して前記受信時間に移動体が移動する距離分進行方向に進めた位置を用いて走行位置の補正を行う。

同様に、移動体１０１の後退により、進行方向の後方のアンテナ１２２がループ線１６２とループ線１６１の境界を通過する場合には、車上制御装置１１１は、アンテナ１２２を介してループ線１６１で送信されたデジタル電文を受信する。ここで、ループ線１６１とループ線１６２にそれぞれ流れるデジタル電文内の軌道番号の情報は異なっているため、車上制御装置１１１は、アンテナ１２２で受信したデジタル電文内の軌道番号が変化したことにより、アンテナ１２２がループ線１６２とループ線１６１の境界を通過したことを検知し、移動体１０１の現在の走行位置をループ線１６２とループ線１６１の境界位置の絶対位置に補正する。その際、車上制御装置１１１は、移動体１０１の長さ（先頭から後尾までの長さ）を考慮した上で位置補正を実施する。

一般的にモノレールなどは、危険回避などを目的として後退を行う場合もあるが、移動体１０１が後退する場合においても、移動体１０１がループ線の境界を通過した際には、上記した方法と同様の制御により移動体１０１の位置補正を実施することができる。また、移動体に設備されるアンテナを移動体の進行方向先頭と後尾に配置された場合には、車上制御装置は、前進時には先頭と後尾の２つのアンテナで受信したデジタル電文の両方で走行位置の補正が可能である。

地上制御装置１４１がループ線を介して送信するデジタル電文は、列車制御情報を含んでおり、車上制御装置１１１は、このデジタル電文を受信することで移動体１０１の走行制御を行う。また、車上制御装置は、ループ線へ列車検知信号を送信しており、地上制御装置１４１は、ループ線を介してこの列車検知信号を受信することで移動体１０１が在線する軌道を検知する。

図２に車上制御装置１１１で管理する前回受信したデジタル電文内の軌道番号と今回受信したデジタル電文内の軌道番号の組合せと、ループ線境界の絶対位置のデータベース例を示す。デジタル電文内の軌道番号は、例えば「１」，「２」・・のように数字で表される。また、データベースには、軌道の境界毎にその絶対位置が対応付けて記憶されている。

このように、車上制御装置１１１内に受信した軌道番号とループ線境界の絶対位置とが対応付けられたデータベースを有することにより、移動体１０１が走行する路線の変更があった場合も、車上に搭載されるハードの交換など実施せずにデータベースの更新のみで、変更後の路線において上記制御が可能となるため、容易に路線変更が可能である。

本実施例では、固有の軌道番号をデジタル電文に付加して、ループ線境界を検出するものであるが、軌道を示す固有情報であれば、軌道番号に置き換えることができる。

地上送受信器からのデジタル電文の送信タイミングを隣接するループ線でずらすことにより位置補正精度の向上を行う場合の概念図を図３に示し、その比較図を図４に示す。

図４では、隣接するループ線１６２，１６３に送信されるデジタル電文の送信タイミングが同一である場合を示している。図４に示すように、電文Ａ２０２及び電文Ｂ２１２が各ループ線に送信されている期間に、移動体１０１がループ線１６２，１６３の境界を通過した場合には、車上制御装置１１１では、電文Ａ２０１を受信した後に、電文Ｂ２１３を受信することになり、電文未受信時間２２５が発生する。ここで、車上制御装置１１１では、電文の受信時間を考慮して、ループ線境界の通過タイミングが図４のループ線境界通過タイミング２２６であることを検知できる。

そのため、車上制御装置１１１が検知するループ線境界の通過タイミングの最大誤差として、１つのデジタル電文を受信するのに要する時間（ループ線境界通過タイミング２２６）分の誤差が発生し、この通過タイミングの誤差に起因して位置補正にも誤差が発生するという課題がある。

図３は、位置補正精度の向上のため、隣接するループ線１６２とループ線１６３のデジタル電文の送信タイミングをずらした場合の例である。ループ線毎のデジタル電文の送信タイミングをずらす方法としては、地上制御装置１４１から同時に各地上送受信器１５１，１５２，１５３にデジタル電文を送信し、各地上送受信器は地上制御装置１４１からデジタル電文を受信後、地上送受信器毎に設定された所定の時間が経過した後、デジタル電文の送信を開始する方法等が考えられる。また、地上制御装置１４１から各地上送受信器１５１，１５２，１５３へ送信するタイミングをずらす方法も考えられる。

図３では、移動体１０１のアンテナがループ線境界を通過するタイミングによって、ケース１とケース２をそれぞれ示している。ケース１では、車上制御装置１１１がループ線１６２で電文Ａ２０１を完全に受信後、電文Ａ２０２を完全に受信する前の期間であって、ループ線１６３に電文Ｂ２１２が伝送されている間に移動体のアンテナがループ線１６３に侵入したケースを示している。車上制御装置１１１は、次の電文Ｂ２１３から完全な電文を受信できる。この場合、ループ線１６２で電文Ａ２０１を完全に受信後、ループ線１６３で電文Ｂ２１３の受信が完了するまでの時間が、車上制御装置１１１での電文未受信時間２２１である。車上制御装置１１１は、電文の受信時間を考慮して、アンテナがループ線境界を通過したタイミングがループ線境界通過タイミング２２２と判断できる。

ケース２においては、車上制御装置１１１がループ線１６２で電文Ａ２０１を完全に受信後、電文Ａ２０２を完全に受信する前の期間であって、ループ線１６３に電文Ｂ２１３が伝送されている間に移動体のアンテナがループ線１６３に侵入したケースを示している。車上制御装置１１１は、次の電文Ｂ２１４から完全な電文を受信できる。この場合、ループ線１６２で電文Ａ２０１を完全に受信後、ループ線１６３で電文Ｂ２１４の受信が完了するまでの時間が、車上制御装置１１１での電文未受信時間２２３である。車上制御装置１１１は、電文の受信時間を考慮して、アンテナがループ線境界を通過したタイミングはループ線境界通過タイミング２２４と判断できる。

ここで、ケース１やケース２で判断されるアンテナのループ線境界通過タイミング２２２，２２４はいずれも、図４に示すループ線境界通過タイミング２２６よりも期間が短いことが分る。つまり、図３に示す実施例においては、ループ線境界通過タイミングの最大誤差を、１つのデジタル電文を受信するのに要する時間の約半分（ループ線境界通過タイミング２２２，２２４）に減少させることができる。よって、この通過タイミングの誤差に起因した位置補正にも誤差の最大値も減少させることができる。

車上制御装置１１１は、電文未受信時間により、アンテナがループ線境界を通過するタイミングを特定することで、ループ線境界通過から位置補正を行うまでの移動体の移動距離を算出し、位置補正の精度を向上することができる。

図３では、隣接するループ線１６２とループ線１６３のデジタル電文の送信タイミングを、およそ１８０度ずらした例を示した。このように送信タイミングを１８０度ずらすことにより、特定される通過タイミングの期間（最大誤差）がほぼ一定となるため、位置補正の精度を向上させることができる。しかし、送信タイミングは必ずしも１８０度ずらす必要は無く、送信タイミングがずれていれば、図４に示すような同時送信の場合と比較して、位置補正の制度を向上させることができる。

また、本実施例においては、地上送受信器１５１，１５２，１５３として、地上から車上への送信機能および車上から地上への受信機能を備えた送受信器を例に説明したが、送信器と受信器とを別々の装置としても良い。同様に車上送受信器１１２，１１３も、送信器と受信器とを別々の装置としても良い。

１０１ 移動体
１１１ 車上制御装置
１１２〜１１３ 車上送受信器
１２１〜１２２ アンテナ
１４１ 地上装置
１５１〜１５３ 地上送受信器
１６１〜１６３ ループ線
２０１〜２０５ 電文Ａ
２１１〜２１５ 電文Ｂ
２２１，２２３ 電文未受信時間
２２２，２２４ ループ線境界通過タイミング

Claims (6)

1. 移動体を制御するためのデジタル電文を出力する地上制御装置と、
   前記デジタル電文を受信して、軌道に敷設されたループ線に前記デジタル電文を送信する送信器と、
   軌道上を移動する移動体に搭載されたアンテナを介して、前記ループ線を流れる前記デジタル電文を受信する受信器と、
   前記受信器から前記デジタル電文を受信する車上制御装置と、
   前記移動体の走行位置を生成する走行位置生成装置と、を有し、
   前記地上制御装置は、各ループ線に送信するデジタル電文毎に固有情報を付加し、
   前記車上制御装置は、受信した前記デジタル電文に付加された前記固有情報の変化を検知し、前記走行位置生成装置で生成した走行位置の補正を行うことを特徴とする位置検知装置。
2. 前記車上制御装置は、前記デジタル電文の未受信時間及び前記デジタル電文の受信時間を用いて、前記走行位置生成装置で生成した走行位置の補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の位置検知装置。
3. 前記アンテナは、前記移動体の先頭と後尾にそれぞれ配置され、
   前記各アンテナで受信したデジタル電文毎に前記固有情報の変化を検知することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の位置検知装置。
4. 前記送信器は、前記デジタル電文を前記ループ線へ送信する送信タイミングを、隣接するループ線毎にずらすことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の位置検知装置。
5. 前記地上制御装置は、前記デジタル電文を前記送信器へ送信するタイミングを、隣接するループ線毎にずらすことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の位置検知装置。
6. 隣接する前方のループ線から１つの前記デジタル電文を受信する受信時間に前記移動体が移動した移動距離を生成して、当該移動距離を用いて、前記走行位置生成装置で生成した走行位置の補正を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の位置検知装置。

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