JP2015087304A - 速度信号発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄道車両の走行に係る手動操作や走行制御装置及び保安装置の動作に対して柔軟に対応し、移動速度を示す周波数信号を生成して出力可能な速度信号発生装置を提供する。【解決手段】鉄道車両の走行により生成される走行速度に応じた周波数信号を、この鉄道車両の走行に係る制御動作及び予め設定された走行条件に基づいて生成する速度信号発生装置であって、制御動作に対応する速度変化率に係る設定を記憶する設定記憶手段と、制御動作の入力を検出し、検出された制御動作に対応する速度変化率を設定記憶手段から取得して、取得された速度変化率に応じた速さで現在の周波数を変更する周波数変更手段と、変更された周波数の周波数信号を生成する信号生成手段と、生成された周波数信号を出力する信号出力手段と、を備える。【選択図】図１

Description

この発明は、鉄道車両の走行に係る速度信号を模擬的に発生する速度信号発生装置に関する。

従来、鉄道車両の走行速度に係る情報として、車軸に取り付けられることで当該車軸の回転を検出して回転速度に応じた周波数の信号を出力する速度発電機の周波数信号が利用されている。鉄道車両では、この周波数信号を用いて、運転士の手動操作により走行制御が行われる他、衝突や脱線といった事故を防ぎ、また、電力消費を効率化するために、電力供給やブレーキ動作などを自動的に制御して加減速させる走行制御装置や保安装置が組み込まれて利用されている。

運転台、走行制御装置、及びこれらにより動作制御がなされる電動機やブレーキなどの動作試験には、当該運転台、走行制御装置や保安装置が設けられた車両を実際に走行させることで行われる部分がある。従って、このような動作試験は、大掛かりになり、また、特殊な状況の再現が困難であったり限定的であったりするという問題がある。特許文献１には、予め入力設定された速度、加速度及び走行距離に係るデータに基づいて種々の速度変化パターンに応じた周波数パルス信号を出力させる技術について開示されている。

一方、鉄道車両の乗務員や車両の保守に係る人員の育成には、実地訓練に加え、近年、種々のシミュレータが用いられている。また、このシミュレータのリアリティを向上させるために、種々の工夫がなされている。特許文献２〜５には、鉄道車両に係る各種操作を模擬したり、乗務員が見る画像をより現実的に表示させたりする種々の技術が開示されている。

特開昭６０−５２７３５号公報 特開平６−１２０１２号公報 特開２００２−１４６０５号公報 特開２００３−３３０３５６号公報 特開２００７−４７６６６号公報

しかしながら、従来の速度信号発生装置は、予めプログラム設定したデータに基づいて速度信号を発生させるものであって、運転台からの手動操作や走行制御装置及び保安装置の動作に係る速度変化に柔軟に対応して他装置と協働させるのが困難であるという課題がある。

この発明の目的は、鉄道車両の走行に係る手動操作や走行制御装置及び保安装置の動作に対して柔軟に対応し、移動速度を示す周波数信号を生成して出力可能な速度信号発生装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、鉄道車両の走行により生成される走行速度に応じた周波数信号を、当該鉄道車両の走行に係る制御動作及び予め設定された走行条件に基づいて生成する速度信号発生装置であって、前記制御動作に対応する速度変化率に係る設定を記憶する設定記憶手段と、前記制御動作の入力を検出し、前記設定記憶手段から当該検出された制御動作に対応する前記速度変化率を取得して、当該速度変化率に応じた速さで現在の周波数を変更する周波数変更手段と、前記変更された周波数の周波数信号を生成する信号生成手段と、当該生成された周波数信号を出力する信号出力手段と、を備えることとした。
従って、鉄道車両の走行に際して想定される多様な制御動作に容易且つリアルタイムで柔軟に対応して、実際に鉄道車両を走行させずとも想定される速度及びその変化に応じた周波数の周波数信号を模擬的に生成、出力することが出来る。

また、望ましくは、前記制御動作には、予め定められた速度の時間変化パターンでの走行に係る特定運行モードへの移行動作が含まれ、前記設定記憶手段は、当該特定運行モードにおける前記速度の時間変化パターンに係る特定速度情報を記憶し、前記周波数変更手段は、前記特定運行モードへ移行すると、前記設定記憶手段から読み出した前記特定速度情報に応じて前記現在の周波数を変更することとした。
従って、通常運行だけではなく、自動的に速度を制御するような運転モードに係る速度変化を任意に設定してリアルタイムで再現することが出来る。

また、望ましくは、前記設定記憶手段は、鉄道車両の走行異常に係る異常な速度の時間変化パターンに係る異常速度情報を記憶し、前記周波数変更手段は、予め設定された走行条件が満たされた場合には、前記異常な速度の時間変化パターンに係る速度異常モードへ移行して、前記設定記憶手段から読み出した前記異常速度情報に応じて前記現在の周波数を変更することとした。
従って、走行異常のような特殊なパターンを様々に想定し、速度の複雑な時間変化パターンであっても容易に設定して当該時間変化パターンに従った周波数信号を出力させることが出来る。

また、望ましくは、前記走行異常には、車輪の滑走及び空転が含まれることとした。
従って、特に、鉄道車両の走行に際して発生し得るものの、人為的に発生させるには多大な手間がかかるような速度の時間変化パターンを容易に設定して当該時間変化パターンに従った周波数信号を出力させることが出来る。

また、望ましくは、ユーザの操作を受け付ける操作手段を備え、前記速度の時間変化パターンは、前記操作手段への入力操作に基づいて任意に設定可能であることとした。
これらの時間変化パターンの設定を操作手段により予め容易に行うことが出来るので、複雑な時間変化パターンであっても容易且つ正確に再現させることが出来る。

また、望ましくは、前記周波数変更手段は、走行速度と周波数との対応関係が異なる複数の前記周波数信号を並列に生成することとした。
従って、一の走行速度に対して、複数の異なる車両や出力対象機器に応じた異なる周波数信号を生成する必要が有る場合であっても、信号生成用の特殊なハードウェアを追加したりせずに容易にこれら複数の周波数信号を並列に出力させることが出来る。

本発明に従うと、鉄道車両の走行に係る手動操作や走行制御装置及び保安装置の動作に対して柔軟に対応し、移動速度を示す周波数信号を生成して出力することが出来るという効果がある。

本発明の速度信号発生装置の実施形態を含む車両動作模擬システムの構成を示すブロック図である。 通常運行モードにおけるＭＣの操作に係るノッチレベルと速度変化の例を示す図である。 通常運行モードにおける速度信号生成処理の制御部による制御手順を示すフローチャートである。 定速運行モードにおける速度変化の例を示す図である。 定速運行モード時の速度変化の設定画面の例である。 特定運行モード処理の制御手順を示すフローチャートである。 滑走モードにおける速度変化の例を示す図である。 滑走モードの設定画面の例を示す図である。 速度異常モード処理の制御部による制御手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の速度信号発生装置の実施形態を含む車両動作模擬システム１００の全体構成を示すブロック図である。
なお、ここでは、速度信号発生装置２１と他の構成との間での信号の送受信のみを示し、他の構成同士での信号のやり取りについては示していない。

この車両動作模擬システム１００は、マスターコントローラ１１（ＭＣ）と、運転台インタフェイス１２と、インバータ１３と、列車情報管理装置１５と、速度信号発生装置２１と、自動列車停止装置３１（ＡＴＳ）と、第１ブレーキ制御装置３２（ＢＣＵ）と、第２ブレーキ制御装置３３などを備える。

ＭＣ１１は、列車の運転士が鉄道車両を加速又は減速させるための操作手段を備え、当該操作手段の操作に基づく加速又は減速の操作命令に基づいてインバータ１３、第１ブレーキ制御装置３２や第２ブレーキ制御装置３３などを動作させる。ＭＣ１１の操作は、ノッチ単位のステップ操作であり、例えば、５段階の加速レベル、８段階の通常減速レベル及び非常ブレーキを指定することが出来る。

運転台インタフェイス１２は、ＭＣ１１以外の運転台に設けられた各種スイッチなどの操作に係る信号を取得して出力する。出力信号としては、例えば、定速走行を開始するためのスイッチや、鉄道車両を後退させる場合の逆転レバーなどの操作信号がある。

インバータ１３は、電圧及び周波数を変化させて鉄道車両の走行などに係る電動機への電力供給の制御を行うＶＶＶＦ方式によるインバータである。インバータ１３は、鉄道車両を力行させる際に周波数や電圧の制御を行って、鉄道車両を乗客にとって不快でない適切な加速度で加速させたり、上り坂における減速を抑えたりさせる。また、インバータ１３は、減速時に回生ブレーキを機能させて、生じた電力を架線に戻すことが可能となっている。

列車情報管理装置１５は、ＭＣ１１、運転台インタフェイス１２、インバータ１３及び速度信号発生装置２１などから動作や状態に係る信号を取得して、予め設定された基準や外部から取得された運行情報などに基づいて監視制御及び各種表示を行う。列車情報管理装置１５は、操作表示部１５１を有する。

操作表示部１５１は、例えば、鉄道車両の運転台に設けられる表示画面として液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を有し、この表示画面には、取得された鉄道車両の各部情報、運行情報、及びこれらの情報に基づいて監視、判別されたステータス情報などが適宜切り替えられて表示される。また、この操作表示部１５１には、運転台や列車情報管理装置１５の制御演算を行う本体に隣接して設けられる各種パイロットランプが含まれる。この操作表示部１５１は、表示画面に合わせてタッチセンサを有し、ユーザからの操作を受け付けて入力信号として出力する。操作表示部１５１は、表示画面上でタッチ操作が検出された場合に、当該タッチ操作の検出信号をタッチ位置情報及びタッチ操作の態様と共に出力する。また、この操作表示部１５１には、電源操作やセキュリティ設定などに係る各種キー操作部や押しボタンなどが含まれる。

速度信号発生装置２１は、速度発電機から出力される速度に応じた周波数信号を擬似的に発生させて出力する。速度信号発生装置２１には、ＭＣ１１、運転台インタフェイス１２、インバータ１３及び列車情報管理装置１５などの各部から、各部が実行する制御動作に係る制御信号が入力される。そして、これらの制御信号に基づいてインバータ１３やブレーキが実際に動作した場合に期待される速度に対応する周波数信号を、速度発電機から出力される周波数信号と同様の周波数及び電圧で生成する。生成された周波数信号は、この信号を利用する各部に出力される。
なお、速度信号発生装置２１は、変圧器を備えて、低電圧で出力された周波数信号を昇圧させてから各部に出力させても良い。
この速度信号発生装置２１には、通常のコンピュータ（電子計算機）が利用される。速度信号発生装置２１は、制御部２１１（周波数変更手段、信号生成手段、信号出力手段）と、記憶部２１２と、操作部２１３（操作手段）と、表示部２１４などを備えている。

制御部２１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）などを有し、速度信号発生装置２１の動作を統轄制御する。
記憶部２１２は、制御部２１１が実行する列車情報の管理に係る各種データを記憶する。このデータには、制御プログラム２１２ａ及び設定データ２１２ｂ（設定記憶手段）が含まれ、制御部２１１の動作に基づいて読み出されて実行、利用される。

操作部２１３は、キーボードやマウスといった各種入力デバイス、又は、表示部２１４の表示画面に対応して設けられたタッチセンサを有し、ユーザからの走行モードや速度変化に係る各種設定の入力を受け付ける。
表示部２１４は、ＬＣＤディスプレイといった表示画面を有し、走行モードや速度変化の設定画面やステータス画面を表示する。また、表示部２１４は、速度信号の発生、出力動作時に当該発生させた速度信号を画面にグラフ表示させることが出来る。

ＡＴＳ３１は、線路間に設けられた地上子から信号情報（制限速度）や先行車両情報などを受信、取得して、先行車両との距離や制限速度情報に基づいて鉄道車両の走行上限速度プロファイルを作成する。また、ＡＴＳ３１は、この走行上限速度プロファイルに基づく現在の上限速度と、速度信号発生装置２１から出力された周波数信号に係る現在の速度とを比較して、現在の速度が超過している場合には、図示略の非常ブレーキを動作させる制御信号を出力する。

第１ブレーキ制御装置３２は、列車編成における電動車のブレーキ動作を制御する。また、第２ブレーキ制御装置３３は、列車編成における制御車のブレーキ動作を制御する。第１ブレーキ制御装置３２及び第２ブレーキ制御装置３３は、それぞれ、ＭＣ１１や列車情報管理装置１５からのブレーキ動作に係る命令及びインバータ１３からの回生ブレーキの動作状況に係る情報などに応じた強度で各車両のブレーキを動作させる。

次に、本実施形態の速度信号発生装置２１の動作について説明する。
速度信号発生装置２１は、鉄道車両の車軸に取り付けられてその回転速度、即ち、列車の走行速度に応じた周波数の信号を生成する速度発電機の出力信号を擬似的に生成して出力する。鉄道車両は、インバータ１３及びブレーキの動作により加減速が行われる。この速度信号発生装置２１は、インバータ１３及びブレーキの動作を制御するＭＣ１１、運転台インタフェイス１２、列車情報管理装置１５、及びインバータ１３自身の当該制御信号を取得して、当該制御信号に基づく仮想的な速度変化を伴う走行速度に対応した周波数信号を生成する。

このとき、速度信号発生装置２１は、第１の信号に対して９０度位相の進んだ又は遅れた第２の信号が出力する。第２の信号の第１の信号に対する位相のずれの向きによって走行方向が前進であるか又は後退であるかが示される。インバータ１３及びＡＴＳ３１には、これら第１の信号及び第２の信号の両者が出力される。動作内容が進行方向とは関係のない第１ブレーキ制御装置３２、第２ブレーキ制御装置３３には、何れかの信号（例えば、第２の信号）のみが出力される。インバータ１３、ＡＴＳ３１、第１ブレーキ制御装置３２及び第２ブレーキ制御装置３３は、それぞれ、入力された速度信号と、列車情報管理装置１５からの制御信号とに応じた動作を行うための動作制御信号を出力する。

速度を示す周波数信号は、当該周波数信号に基づいて動作制御を行うインバータ１３、列車情報管理装置１５、ＡＴＳ３１、第１ブレーキ制御装置３２及び第２ブレーキ制御装置３３といった各部に出力される。
ここで、電動車と制御車の各速度発電機から出力される周波数信号は、同一の速度に対して互いに異なる周波数特性を有する。また、列車情報管理装置１５など各部に出力される周波数信号は、更に異なる周波数特性を有する場合がある。従って、この速度信号発生装置２１は、これらそれぞれに対応した周波数特性で周波数信号を生成して、各車両の第１ブレーキ制御装置３２や第２ブレーキ制御装置３３に出力する。

先ず、通常運行モードでの動作について説明する。
通常運行モードでは、速度信号発生装置２１は、ＭＣ１１からの入力に基づいて、予め定められた変更速度［Ｈｚ／ｓ］で出力信号の周波数を変化させる。即ち、速度信号発生装置２１は、ＭＣ１１からノッチレベルに係る情報が取得されると、記憶部２１２の設定データ２１２ｂに記憶された当該ノッチレベルに対応する変更速度（速度変化率に係る設定）を参照し、当該変更速度で現在の速度を変化させていく。なお、ノッチレベルが「０」、即ち、だ行時には、線路の摩擦や空気抵抗などを考慮して、小さい減速（例えば、−０．５ｋｍ／ｈ／ｓ）がなされるように変更速度が設定される。また、予め最高速度（例えば、１４０ｋｍ／ｈ）と最低速度（０ｋｍ／ｈ）とが設定され、上限又は加減に到達した場合には、その速度で維持される。

図２は、通常運行モードにおけるＭＣ１１の操作に係るノッチレベルと速度変化の例を示す図である。
速度が「０」の状態で加速（力行）を命令するノッチレベルが検出されると、速度信号発生装置２１の制御部２１１は、当該ノッチレベルに対応する変更速度で速度を示す周波数信号の周波数を上昇させていく（区間（ｓ１）〜（ｔ１））。ＭＣ１１が操作されてノッチがだ行状態に戻されると、制御部２１１は、だ行に対応した小さな負の加速度で周波数を減少させていく（区間（ｔ１）〜（ｕ１））。

更に、ＭＣ１１が操作されて、ブレーキの動作を命令するノッチレベルが検出されると、制御部２１１は当該ノッチレベルに対応した変更速度で更に周波数信号の周波数を減少させていく（区間（ｕ１）〜（ｖ１）、区間（ｖ１）〜（ｗ１））。そして、周波数が最低速度（０ｋｍ／ｈ）に対応する「０」まで減少すると、ブレーキ状態に依らず、周波数は「０」で維持される。その後、ノッチレベルがだ行レベルに戻されても（ｘ１）、周波数は、「０」で維持される。

図３は、通常運行モードにおける速度信号生成処理の制御部２１１による制御手順を示すフローチャートである。
この速度信号生成処理は、ユーザにより呼び出されて起動されることで開始される。速度信号生成処理が開始されると、制御部２１１は、先ず、初期設定を行う（ステップＳ１０１）。この初期設定では、制御部２１１は、速度（周波数信号の周波数）０のだ行状態とする。また、制御部２１１は、ユーザからの入力操作に基づいて、後述する速度異常モードに係る動作を行うか否かを設定することが出来る。

制御部２１１は、次に、速度信号を生成する対象の車両種別に係るノッチレベルに応じた加速度設定を定める（ステップＳ１０２）。ここでは、制御部２１１は、設定データ２１２ｂに記憶された加速度設定をロードする。それから、制御部２１１は、速度信号発生装置２１に接続されたＭＣ１１、運転台インタフェイス１２、インバータ１３及び列車情報管理装置１５といった各部からの信号の入力の受付を開始する（ステップＳ１０３）。この処理は、ユーザからの開始操作を待ち受けてから行われることとしても良い。

制御部２１１は、鉄道車両の加減速に係る動作を示す入力が検出されたか否かを判別する（ステップＳ１０４）。具体的には、制御部２１１は、ＭＣ１１の操作、運転台インタフェイス１２からの非常ブレーキの操作信号の出力や、ＡＴＳ３１による又は単独の保護動作に係るインバータ１３の動作を検出する。検出された場合には、制御部２１１は、検出された内容に係る新たな動作種別を取得し（ステップＳ１０５）、その後、処理をステップＳ１０６に移行する。検出されなかった場合には、現在取得されている動作種別を維持して、処理をステップＳ１０６に移行させる。

ステップＳ１０６の処理において、制御部２１１は、取得された動作種別に応じた周波数の変更速度を設定する。そして、制御部２１１は、この変更速度で現在の周波数信号から周波数を変更する（ステップＳ１０７）。制御部２１１は、変更された周波数の周波数信号を、出力対象として設定された外部の機器、即ち、ＡＴＳ３１、第１ブレーキ制御装置３２、第２ブレーキ制御装置３３、列車情報管理装置１５及びインバータ１３に出力する（ステップＳ１０８）。

制御部２１１は、特定運行モードの開始に係る所定の入力があったか否かを判別する（ステップＳ１０９）。所定の入力があったと判別された場合には（ステップＳ１０９で“ＹＥＳ”）、制御部２１１は、後述する特定運行モード処理を呼び出して実行する（ステップＳ１１０）。この特定運行モード処理が終了すると、処理は、ステップＳ１１１に移行する。

所定の入力がないと判別された場合には（ステップＳ１０９で“ＮＯ”）、次に、制御部２１１は、ステップＳ１０１で実行有りに設定された速度異常モードの開始に係る予め設定された走行条件（後述）が満たされたか否かを判別する（ステップＳ１１１）。速度異常モードの実行有りが設定され、且つ、走行条件が満たされたと判別された場合には（ステップＳ１１１で“ＹＥＳ”）、制御部２１１は、後述する速度異常モード処理を呼び出して実行する（ステップＳ１１２）。この速度異常モード処理が終了すると、処理は、ステップＳ１１３に移行する。

速度異常モードの実行が無しに設定され、又は、走行条件が満たされていないと判別された場合には（ステップＳ１１１で“ＮＯ”）、制御部２１１の処理は、ステップＳ１１３に移行する。ステップＳ１１１又はステップＳ１１２の処理からステップＳ１１３の処理に移行すると、制御部２１１は、速度信号発生処理の終了を示す命令の入力が検出されたか否かを判別する（ステップＳ１１３）。検出されていないと判別された場合には、制御部２１１の処理は、ステップＳ１０４に戻る。検出されたと判別された場合には、制御部２１１は、速度信号生成処理を終了する。

次に、特定運行モードにおける速度信号発生装置２１の動作について説明する。
図４は、定速運行モードにおける速度変化の例を示す図である。

特定運行モードは、ＭＣ１１の操作によらずに所定の速度での走行状態を自動的に維持するモードである。定速運行モードは、所定の速度（例えば、５５ｋｍ／ｈ）以上の場合に、所定の加速に係るノッチレベル（例えば、力行５）の状態で運転台に設けられた定速ボタンが押下されることで開始される（ｓ２）。定速運行モードが開始されると、基準速度に対して周期的に周波数が上下に変動する波形（特定速度情報）が出力される。ここでは、速度が基準速度から所定の速度範囲内（例えば、±５ｋｍ／ｈ以内）に収まるように、インバータ１３において、検出速度が上限速度到達時（ｔ２）又は下限速度到達時（ｕ２）に基準速度に戻すための減速（回生ブレーキ）又は加速（力行）に係る動作が自動で行われる。

定速運行モードは、ＭＣ１１のノッチレベルが変更された場合に解除されて、当該ノッチレベルに応じた加速度での通常モード運行に切り替わる。

図５は、定速運行モード時の速度変化の設定画面の例である。
基準速度を中心とした速度の上昇及び低下の速さ、即ち、継続時間は、表示部２１４に表示された設定画面の数値入力用ウィンドウにキーボードやタッチセンサを介したバーチャルテンキーなどを用いてユーザにより任意に定められる。速度信号発生装置２１は、定速運行モードが開始されると、当該定速運行モードが解除されるまでの間、他の入力信号に関係なく設定された周波数変化パターンでの周波数信号の出力を行う。

このような特定運行モードとしては、定速モードの他、定速モードよりも低速状態で定速を維持するための低定速モードや、下り坂で基準速度を所定速度以上超えた場合に回生ブレーキを動作させる抑速モードなどについて、同様に設定及び動作を行わせることが出来る。これらの特定運行モードは、それぞれ、速度条件及びノッチレベルの条件を満たした状況において所定のボタン操作が行われると、当該ボタン操作が許可されることで起動され、また、当該起動を示す制御信号が速度信号発生装置２１に送信される。

図６は、特定運行モード処理の制御部２１１による制御手順を示すフローチャートである。

特定運行モードが呼び出されると、制御部２１１は、カウンタを動作させて、経過時間を計数する（ステップＳ２０１）。ここで、カウンタ値は、当該特定運行モードの設定周期を最大値として周期的に計数される。

制御部２１１は、ノッチレベルの変更に係る信号入力があったか否かを検出する（ステップＳ２０２）。あったと判別された場合には（ステップＳ２０２で“ＹＥＳ”）、制御部２１１は、特定運行モードを終了して通常運行モードに係る速度信号生成処理に復帰する。

ノッチレベルの変更に係る信号入力がなかったと判別された場合には（ステップＳ２０２で“ＮＯ”）、制御部２１１は、設定データ２１２ｂに記憶された速度変化パターンに基づいて、当該特定モードにおける経過時間に対応した速度を算出する（ステップＳ２０３）。制御部２１１は、当該速度に対応する周波数に換算して、当該周波数の信号を出力する（ステップＳ２０４）。そして、制御部２１１は、処理をステップＳ２０２に戻す。

次に、速度異常モードにおける速度信号発生装置２１の動作について説明する。
図７は、滑走モードにおける速度変化の例を示す図である。

鉄道車両では、線路状態などに応じて稀に車輪が正常に回転しない場合（走行異常）があり、このような場合に当該車輪の回転に基づいて生成される周波数信号は、異常な変化を示す。速度異常モードは、このような異常な変化を模擬した速度変化パターン（異常速度情報）を表したものである。
例えば、速度を低下させている途中で、車輪の滑走が起こると、車軸は、車両の走行速度と対応して回転せず、車軸の回転速度に対応する周波数は、本来の鉄道車両の走行速度に対応する周波数よりも大きく低下する（区間（ｔ３）〜（ｕ３））。その後、車輪が線路に再び粘着すると、周波数は、鉄道車両の速度に対応する大きさに速やかに戻る（区間（ｕ３）〜（ｖ３））。

このとき、タイミング（ｓ３）において滑走が開始されて急激に速度が低下すると、インバータ１３は、周波数信号に基づいてこれを検出して滑走防止弁を動作させる。或いは、列車情報管理装置１５により、全ての車両で同期して滑走防止に係るブレーキ動作を行わせることも出来る。

図８は、滑走モードの設定画面の例を示す図である。
滑走モードの設定では、例えば、当該モードを呼び出す条件、即ち、速度の低下中に所定の速度に達する場合（走行条件）の判定基準として用いられる開始条件速度（Ｖｓ）、滑走の開始速度（Ｖｔ）、滑走時の極小速度（Ｖｕ）、滑走開始時から極小時までの時間（区間（ｔ３）〜（ｕ３））、及び極小時から本来の速度に戻るまでの時間（区間（ｕ３）〜（ｖ３））などの値を設定することが出来る。或いは、より多くの点や期間を追加設定することで、複雑な速度変化パターンを設定することも可能であるし、例えば、区間（ｕ３）〜（ｖ３）の時間を、所定の時間、例えば、１．０秒などに固定しても良い。

このように設定可能な速度異常に係る他のモードとしては、例えば、空転状態がある。この空転状態としては、例えば、力行による速度が上昇中に所定の速度に到達した状態を呼び出し条件として、一時的に車輪の空回りによる極大速度への急激な上昇が生じる速度変化パターンが設定される。

図９は、速度異常モード処理の制御部２１１による制御手順を示すフローチャートである。

速度信号生成処理において速度異常モードの呼び出し条件が満たされて速度異常モード処理が呼び出されると、制御部２１１は、カウンタを動作させて、経過時間を計数する（ステップＳ３０１）。制御部２１１は、計数された経過時間が呼び出された速度異常モードに係る最大経過時間を超えたか否かを判別する（ステップＳ３０２）。超えたと判別された場合には（ステップＳ３０２で“ＹＥＳ”）、制御部２１１は、速度異常モード処理を終了して通常運行モードに係る速度信号生成処理に復帰する。

最大経過時間を超えていないと判別された場合には（ステップＳ３０２で“ＮＯ”）、制御部２１１は、当該速度異常モードにおける経過時間に対応した速度に対応する周波数データを設定データ２１２ｂから読み出して、当該周波数信号の周波数を算出する（ステップＳ３０３）。このとき、上述の設定値が定められている場合には、制御部２１１は、各点（ｔ４）〜（ｗ４）の間の各直線期間での周波数の変更速度をそれぞれ算出し、当該変更速度に基づいて周波数信号の周波数を変更させる。或いは、制御部２１１は、これらの上述の設定がなされた際に、変更速度を予め求めて設定データ２１２ｂに記憶させておいても良い。制御部２１１は、算出された周波数の周波数信号を出力する（ステップＳ３０４）。そして、制御部２１１は、処理をステップＳ３０２に戻す。

以上のように、本実施形態の速度信号発生装置２１は、鉄道車両の走行により生成される当該走行速度に応じた周波数信号を、この鉄道車両の走行に係るＭＣ１１やインバータ１３などによる制御動作及び速度異常状態の発生に係る予め設定された走行条件などに基づいて生成する。速度信号発生装置２１は、ＭＣ１１の各ノッチレベルへの操作やインバータ１３による保護動作など各種制御動作に対応する速度変化率に係る設定を設定データ２１２ｂに記憶し、制御動作の入力を検出されると、検出された制御動作に対応する速度変化率を設定データ２１２ｂから取得して、この速度変化率に応じた速さで発生させる周波数信号の周波数を変更させて、この変更された周波数の周波数信号を生成して出力する。
従って、鉄道車両の走行に際して想定されるような多様な制御動作に容易且つリアルタイムで対応して、速度発電機が出力する周波数信号を模擬的に生成、出力することが出来る。即ち、このような多様な出力信号の変化に係る処理を手動で行ったり高価な専用のジェネレータなどを用いたりせずに容易に行うことが出来る。
従って、実際に車両を走らせずとも、ＭＣ１１、運転台インタフェイス１２やインバータ１３からの任意の入力に基づく車両速度やその変化に応じて動作するインバータ１３、列車情報管理装置１５、ＡＴＳ３１、第１ブレーキ制御装置３２や第２ブレーキ制御装置３３の動作状態を知得、確認することが出来るので、統合的な動作試験を容易且つ確実に行うことが出来る。また、このような動作の対応関係及び異常時の復旧動作などを乗務員や保守技術員の育成、訓練に際して体感させることが出来る。

また、制御部２１１は、定速モードを始めとする鉄道車両の種々の自動走行に係る特定運行モードに移行した場合に、当該特定運行モードに係る速度変化に対応した周波数信号を再現して出力することが出来る。これらの速度変更パターンは、設定データ２１２ｂに記憶されて、当該特定運行モードへ移行すると、制御部２１１が設定データ２１２ｂから読み出して現在の周波数を変更するので、複雑な速度変化パターンであっても容易にリアルタイムで再現することが出来る。

また、設定データ２１２ｂは、鉄道車両の走行異常に係る異常な速度の時間変化パターンに係る異常速度情報を記憶し、速度信号生成処理において、予め設定された走行条件が満たされた場合には、この異常な速度の時間変化パターンに係る速度異常モードへ移行して、設定データ２１２ｂから読み出した異常速度情報に応じて周波数信号の周波数を変更することが出来る。従って、通常の走行状態だけではなく、速度発電機で想定される特殊な出力パターンを様々に設定して生成、出力し、各構成を動作させることが出来る。

走行異常には、車輪の滑走及び空転が含まれるので、これらの実際に車両を走行させて発生させるには多大な手間がかかる珍しい状況も容易に再現して、インバータ１３などの動作試験を行うことが出来る。

また、ユーザの操作を受け付ける操作部２１３を備え、特定運行モードや速度異常モードにおける速度の時間変化パターンは、この操作部２１３への入力操作に基づいて任意に設定可能であるので、上述の車輪の空転や滑走のような珍しい現象を始めとする種々の速度変化パターンを容易且つより正確に再現させることが出来る。

また、電動車に設けられた速度発電機と制御車に設けられた速度発電機のように、速度と周波数との対応関係が異なる複数の周波数信号を並列に生成することが出来るので、一の速度変化に対応する複数の周波数信号を容易に生成して各々対応する構成に対して出力させることが出来る。

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。
例えば、上記実施の形態では、特定運行モード時に、定速モードに係る自動的な回生ブレーキ及び力行の動作と関係なく速度を変化させることとしたが、回生ブレーキや力行に係るインバータ１３の動作を更に速度信号発生装置２１に戻して、当該動作レベルに応じた変更速度で周波数信号の周波数を変化させても良い。

また、上記実施の形態では考慮していなかった勾配や積雪などのパラメータを更に考慮してより現実に沿った速度変化に基づく周波数信号を出力させても良い。

また、上記実施の形態では、ＭＣ１１が１レバーであり、また、列車情報管理装置を用いた電車型の車両を例に挙げて説明したが、これに限られず種々の形式の車両に対して本願発明を適用することが出来る。
その他、上記実施の形態で示した数値、構成や制御手順などの具体的な細部は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

１１ マスターコントローラ（ＭＣ）
１２ 運転台インタフェイス
１３ インバータ
１５ 列車情報管理装置
１５１ 操作表示部
２１ 速度信号発生装置
２１１ 制御部
２１２ 記憶部
２１２ａ 制御プログラム
２１２ｂ 設定データ
２１３ 操作部
２１４ 表示部
３１ 自動列車停止装置（ＡＴＳ）
３２ 第１ブレーキ制御装置
３３ 第２ブレーキ制御装置
１００ 車両動作模擬システム

Claims (6)

1. 鉄道車両の走行により生成される走行速度に応じた周波数信号を、当該鉄道車両の走行に係る制御動作及び予め設定された走行条件に基づいて生成する速度信号発生装置であって、
   前記制御動作に対応する速度変化率に係る設定を記憶する設定記憶手段と、
   前記制御動作の入力を検出し、前記設定記憶手段から当該検出された制御動作に対応する前記速度変化率を取得して、当該速度変化率に応じた速さで現在の周波数を変更する周波数変更手段と、
   前記変更された周波数の周波数信号を生成する信号生成手段と、
   当該生成された周波数信号を出力する信号出力手段と
   を備えることを特徴とする速度信号発生装置。
2. 前記制御動作には、予め定められた速度の時間変化パターンでの走行に係る特定運行モードへの移行動作が含まれ、
   前記設定記憶手段は、当該特定運行モードにおける前記速度の時間変化パターンに係る特定速度情報を記憶し、
   前記周波数変更手段は、前記特定運行モードへ移行すると、前記設定記憶手段から読み出した前記特定速度情報に応じて前記現在の周波数を変更する
   ことを特徴とする請求項１記載の速度信号発生装置。
3. 前記設定記憶手段は、鉄道車両の走行異常に係る異常な速度の時間変化パターンに係る異常速度情報を記憶し、
   前記周波数変更手段は、予め設定された走行条件が満たされた場合には、前記異常な速度の時間変化パターンに係る速度異常モードへ移行して、前記設定記憶手段から読み出した前記異常速度情報に応じて前記現在の周波数を変更する
   ことを特徴とする請求項２記載の速度信号発生装置。
4. 前記走行異常には、車輪の滑走及び空転が含まれることを特徴とする請求項３記載の速度信号発生装置。
5. ユーザの操作を受け付ける操作手段を備え、
   前記速度の時間変化パターンは、前記操作手段への入力操作に基づいて任意に設定可能である
   ことを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載の速度信号発生装置。
6. 前記周波数変更手段は、走行速度と周波数との対応関係が異なる複数の前記周波数信号を並列に生成する
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の速度信号発生装置。

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