JP2022032727A - Train speed and position calculation device, train operation support device, train operation control device and train speed and position calculation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、列車速度位置算出装置、列車運転支援装置、列車運転制御装置及び列車速度位置算出方法に関する。 An embodiment of the present invention relates to a train speed position calculation device, a train operation support device, a train operation control device, and a train speed position calculation method.
列車の運転支援や運転制御では、列車の速度と位置を精度よく算出する必要がある。
一般的には、速度発電機等を用い、車輪の回転に応じて発生するパルスに基づいて列車の速度と位置を算出している。
しかしながら、空転や滑走の発生時には車輪の回転と列車の進行が対応しなくなり、列車の速度と位置を正しく算出できない。
より詳細には、空転発生時は、車輪が回転していても列車は進行しないためである。また、滑走発生時は、車輪が回転していなくても列車は進行しているためである。
このような課題を解決するため、空転や滑走の発生時に、加速度センサで検出した加速度に基づいて列車の速度と位置を算出する技術が提案されている(例えば、特許文献1)。
In train operation support and operation control, it is necessary to accurately calculate the speed and position of the train.
Generally, a speed generator or the like is used to calculate the speed and position of the train based on the pulse generated according to the rotation of the wheels.
However, when slipping or sliding occurs, the rotation of the wheels and the progress of the train do not correspond, and the speed and position of the train cannot be calculated correctly.
More specifically, when slipping occurs, the train does not travel even if the wheels are rotating. Also, when gliding occurs, the train is traveling even if the wheels are not rotating.
In order to solve such a problem, a technique has been proposed in which the speed and position of a train are calculated based on the acceleration detected by an acceleration sensor when slipping or sliding occurs (for example, Patent Document 1).
上記従来の技術では、加速度センサで検出した加速度を列車位置の勾配に応じて補正し、列車の実加速度を推定する。これは、加速度センサでは、勾配に応じた列車の加減速に対する慣性力と重力の斜面方向成分が相殺され、勾配走行時の列車の加速度を正しく検出できないからである。このため、列車の実加速度の推定を行っていた。 In the above-mentioned conventional technique, the acceleration detected by the acceleration sensor is corrected according to the gradient of the train position, and the actual acceleration of the train is estimated. This is because the accelerometer cancels out the inertial force for acceleration / deceleration of the train according to the gradient and the slope direction component of gravity, and cannot correctly detect the acceleration of the train during gradient traveling. Therefore, the actual acceleration of the train was estimated.
そして、推定した実加速度を積分することによって勾配走行時でも列車の速度と位置を正しく算出できる。加速度センサは、車輪の回転を用いず、列車の進行方向の加減速に対する慣性力で加速度を検出するため、空転や滑走の影響を受けない。従って、空転や滑走の発生時でも列車の速度と位置を精度よく算出することができる。 Then, by integrating the estimated actual acceleration, the speed and position of the train can be calculated correctly even when traveling on a slope. Since the acceleration sensor does not use the rotation of the wheels and detects the acceleration by the inertial force for acceleration / deceleration in the traveling direction of the train, it is not affected by slipping or sliding. Therefore, the speed and position of the train can be calculated accurately even when slipping or sliding occurs.
一方、加速度センサでは温度等の影響でゼロ点の経時的なずれが生じることがある。ゼロ点のずれにより、実際は加速していないにもかかわらず、微小な加速度が検出される。そして、検出された加速度の積分によって速度が変化することとなる。
微小なゼロ点のずれであっても長時間の積分で大きな速度、位置の算出誤差が発生する場合がある。
On the other hand, in the accelerometer, the zero point may shift with time due to the influence of temperature and the like. Due to the deviation of the zero point, a minute acceleration is detected even though it is not actually accelerating. Then, the velocity changes depending on the integral of the detected acceleration.
Even if there is a slight deviation of the zero point, a large velocity and position calculation error may occur due to long-term integration.
このような課題を解決するため、駅停車毎に加速度センサのゼロ点を校正し、加速度検出の精度を向上する技術が提案されている(例えば、特許文献2)。なお、駅に勾配がある場合、停車中の加速度センサの検出値は0ではなく、当該駅の勾配に応じた値となるのが正しい。 In order to solve such a problem, a technique has been proposed in which the zero point of the acceleration sensor is calibrated for each stop at a station to improve the accuracy of acceleration detection (for example, Patent Document 2). If the station has a gradient, it is correct that the detection value of the accelerometer while the vehicle is stopped is not 0, but a value according to the gradient of the station.
このため、特許文献2に記載の技術では、勾配情報を車上でデータベースとして保持しておき、駅停車中の加速度センサの検出値が、当該駅の勾配に応じた値となるように校正を行う。このような補正を行うことにより、水平な駅においては、停車時に加速度センサの検出値が0となる。 Therefore, in the technique described in Patent Document 2, the gradient information is stored as a database on the vehicle, and the detection value of the acceleration sensor while the vehicle is stopped at the station is calibrated so as to be a value corresponding to the gradient of the station. conduct. By making such a correction, the detection value of the acceleration sensor becomes 0 when the vehicle is stopped at a horizontal station.
しかしながら、特許文献2に記載の技術において、加速度センサのゼロ点校正で用いる勾配情報に誤差が含まれている場合、勾配誤差に起因する速度と位置の算出誤差を生じる。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、勾配情報の誤差を低減して、列車の速度と位置の算出精度を向上できる列車速度位置算出装置、列車運転支援装置、列車運転制御装置及び列車速度位置算出方法を提供することを目的としている。
However, in the technique described in Patent Document 2, when the gradient information used in the zero point calibration of the acceleration sensor contains an error, a velocity and position calculation error due to the gradient error occurs.
The present invention has been made to solve the above problems, and is a train speed position calculation device, a train operation support device, and a train operation capable of reducing an error in gradient information and improving the calculation accuracy of train speed and position. It is an object of the present invention to provide a control device and a method for calculating a train speed position.
実施形態の列車速度位置算出装置は、列車が走行する路線の勾配情報を保持する勾配情報保持部と、前記列車の進行方向の加速度を検出する加速度検出部と、前記列車が停車している場合に、前記加速度検出部の設置位置の勾配を前記勾配情報保持部を参照して求め、当該勾配に応じた加速度と前記加速度検出部の検出値の比較に基づいて前記加速度検出部のゼロ点を校正して校正加速度を算出する加速度校正部と、前記列車が走行している場合に、前記加速度検出部の設置位置の勾配を前記勾配情報保持部を参照して求め、当該勾配に応じた加速度と前記加速度校正部で算出した校正加速度に基づいて、前記列車の実加速度を推定する実加速度推定部と、前記推定した実加速度を時間積分して前記列車の走行距離と位置を算出する位置算出部と、前記算出した走行距離が、実際の走行距離に近くなるように前記推定した実加速度に加えるべきオフセットを算出し、当該オフセットに基づいて前記停車時の前記加速度検出部の設置位置に対応する前記勾配情報を補正する勾配情報補正部と、を備える。 The train speed position calculation device of the embodiment includes a gradient information holding unit that holds gradient information of the route on which the train travels, an acceleration detecting unit that detects acceleration in the traveling direction of the train, and a case where the train is stopped. In addition, the gradient of the installation position of the acceleration detection unit is obtained with reference to the gradient information holding unit, and the zero point of the acceleration detection unit is determined based on the comparison between the acceleration corresponding to the gradient and the detection value of the acceleration detection unit. Acceleration calibration unit that calibrates and calculates calibration acceleration, and when the train is running, the gradient of the installation position of the acceleration detection unit is obtained with reference to the gradient information holding unit, and the acceleration according to the gradient is obtained. Based on the calibration acceleration calculated by the acceleration calibration unit, the actual acceleration estimation unit that estimates the actual acceleration of the train and the position calculation that calculates the mileage and position of the train by time-integrating the estimated actual acceleration. Calculates the offset to be added to the estimated actual acceleration so that the calculated mileage is close to the actual mileage, and corresponds to the installation position of the acceleration detection unit when the vehicle is stopped based on the offset. A gradient information correction unit for correcting the gradient information is provided.
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
[1]第1実施形態
図1は、第1実施形態の列車速度位置算出装置及び列車運転支援装置の構成例を示すブロック図である。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
[1] First Embodiment FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a train speed position calculation device and a train operation support device of the first embodiment.
列車速度位置算出装置10は、列車100に搭載し、列車100の速度と位置を算出する。
The train speed position calculation device 10 is mounted on the
列車速度位置算出装置10は、勾配情報保持部11と、加速度検出部12と、加速度校正部13と、実加速度推定部14と、加速度積分速度算出部15と、加速度積分位置算出部16と、勾配誤差補正部17と、速度発電機18、パルス速度算出部19と、パルス位置算出部20と、列車速度位置決定部21と、を備えている。
The train speed position calculation device 10 includes a gradient
勾配情報保持部11は、列車100が走行する路線の勾配に関する情報を、列車100の位置と関連付けて保持している。
The gradient
加速度検出部12は、例えばMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を用いた汎用の加速度センサである。
The
加速度校正部13は、加速度検出部12で検出した加速度の校正を行う。具体的には、列車100が駅等に停車している時に、まず、加速度検出部12の設置位置(例えば、先頭車両に設置している場合と後尾車両に設置している場合とでは、その位置が概ね列車長分異なる)の勾配を勾配情報保持部11から抽出する。
The
次に、加速度検出部12で検出している加速度と、抽出した勾配に応じて加速度検出部12において検出されるべき理論的な加速度の差を算出し、ゼロ点誤差とする。そして、加速度検出部12で検出している加速度からゼロ点誤差を差し引くことで校正加速度を算出する。
Next, the difference between the acceleration detected by the
実加速度推定部14は、列車100の走行時に、加速度校正部13で算出した校正加速度に基づき、列車100の実際の加速度を推定する。
具体的には、加速度校正部13で算出された校正加速度に対し、加速度検出部12の設置位置の勾配に応じて加速度検出部12で検出されるべき理論的な加速度を補正することで、列車100の実際の加速度を推定する。
The actual
Specifically, the train is corrected by correcting the theoretical acceleration to be detected by the
加速度積分速度算出部15は、実加速度推定部14で推定した列車100の実際の加速度を時間積分し、列車100の速度を算出する。
The acceleration integrated
加速度積分位置算出部16は、加速度積分速度算出部15で算出した列車の速度を時間積分して列車の走行距離を求め、駅停車時に設定したキロ程(路線の基準点からの距離)に、走行距離を加えることで列車100の位置を算出する。
The acceleration integration
勾配誤差補正部17は、加速度積分位置算出部16で算出した出発から停車まで走行距離が、実際の走行距離に近くなるように実加速度推定部14で算出した加速度に加えるべきオフセット(正値あるいは負値)を算出する。
そして、算出したオフセットに基づいて出発位置の勾配情報を補正する。ここで、出発位置は、出発前の停車中に、加速度校正部13で校正を実施した時の、加速度検出部12の設置位置に相当している。
The gradient
Then, the gradient information of the starting position is corrected based on the calculated offset. Here, the departure position corresponds to the installation position of the
具体的には、実走行時に実加速度推定部14で算出した加速度の時系列データを保持しておき、複数のオフセットのそれぞれに対して当該時系列データを加えて時間積分した走行距離を算出する。
そして、実際の走行距離との差が最も小さくなるオフセットを選択する。当該選択されたオフセットを、上記時系列データの出発位置の勾配誤差に起因する加速度誤差と想定する。
Specifically, the time-series data of the acceleration calculated by the actual
Then, the offset that minimizes the difference from the actual mileage is selected. The selected offset is assumed to be an acceleration error due to the gradient error of the starting position of the time series data.
次に、勾配誤差補正部17は、上記想定した加速度誤差を、相当する勾配誤差に変換し、上記時系列データの出発位置における勾配を、上記勾配分だけ補正する。
これにより、勾配情報保持部11に保持していた勾配誤差が減少し、列車の速度と位置の算出誤差を低減できる。
Next, the gradient
As a result, the gradient error held in the gradient
速度発電機18は、列車100の車輪の回転に応じたパルスを発生する。
パルス速度算出部19は、速度発電機18の発生したパルスに基づいて列車100の速度を算出する。
The
The pulse
また、パルス位置算出部20は、速度発電機18の発生したパルスに基づいて列車100の走行距離と位置を算出する。
Further, the pulse
列車速度位置決定部21は、空転や滑走の発生状況に応じて、パルス速度算出部19で算出した速度、パルス位置算出部20で算出した位置、加速度積分速度算出部15で算出した速度及び加速度積分位置算出部16で算出した位置に基づき、列車の速度と位置を決定する。
The train speed
なお、列車速度位置決定部21は、GNSS(Global Navigation Satellite System)アンテナ(図示せず)、あるいは、地上に設置した位置補正用トランスポンダ(図示せず)から取得した列車100の絶対位置を示す情報に基づき、加速度積分位置算出部16で算出した位置情報またはパルス位置算出部20で算出した位置情報を補正してもよい。
The train speed
次に上記列車速度位置算出装置10を備えた列車運転支援装置30の構成について説明する。
列車運転支援措置30は、列車速度位置算出装置10で算出した列車の速度及び位置並びに列車100の適切な運転曲線に基づいて、列車100の運転士TRDの運転操作を支援するための情報を作成して提供する装置である。
ここで、適切な運転曲線とは、例えば列車ダイヤを遵守しつつ省エネとなる運転曲線であり、列車位置を横軸とし、列車速度を縦軸としたグラフで表せる。列車運転支援措置30は、運転士TRDが適切な運転曲線に従って運転操作ができるように支援する。
Next, the configuration of the train operation support device 30 provided with the train speed position calculation device 10 will be described.
The train operation support measure 30 creates information for supporting the operation of the train driver TRD of the
Here, the appropriate operation curve is, for example, an energy-saving operation curve while observing the train schedule, and can be represented by a graph in which the train position is on the horizontal axis and the train speed is on the vertical axis. The train operation support measure 30 assists the driver TRD to operate according to an appropriate operation curve.
列車運転支援装置30は、上記列車速度位置算出装置10と、運転支援情報作成部31と、運転支援情報提示部32と、を備えている。
運転支援情報作成部31は、列車100が走行する路線の適切な運転曲線を、運転曲線データベース(図示せず)で保持し、列車が走行している駅間に対応した適切な運転曲線を抽出する。または、路線情報と車両性能を保持したデータベース(図示せず)と列車ダイヤ情報に基づき、列車が走行している駅間に対応した適切な運転曲線をリアルタイムで作成する。抽出または生成した最適な運転曲線は、列車の速度及び位置とあわせて運転支援情報提示部32に出力する。
The train driving support device 30 includes the train speed position calculation device 10, a driving support
The driving support
また、運転支援情報作成部31は、列車速度位置算出装置10で算出した列車100の位置に基づき、列車100が走行する駅間の最適な運転曲線を参照し、列車100の位置に応じた目標速度を抽出する。
次に、当該目標速度と、列車速度位置算出装置10で算出した列車100の速度を比較し、上記適切な運転曲線に従うために必要な目標運転操作(力行、惰行またはブレーキ操作)を決定する。当該目標運転操作は、上記目標速度とあわせて運転支援情報提示部32に出力する。
Further, the driving support
Next, the target speed is compared with the speed of the
運転支援情報提示部32は、運転支援情報作成部31で作成した情報を運転士TRDに提示するための装置である。例えば、液晶ディスプレイ装置として構成される。
運転支援情報提示部32は、運転支援情報作成部31から取得した最適な運転曲線と、列車の速度及び位置とあわせて運転士TRDに提示する。これにより、運転士TRDは、最適な運転曲線と列車の実際の速度及び位置の関係を視覚的に把握でき、適切な運転曲線に従って運転することが容易となる。
また、運転支援情報提示部32は、運転支援情報作成部31から取得した目標運転操作と目標速度をあわせて運転士TRDに提示する。これにより、運転士TRDは、必要な運転操作を視覚的に把握でき、適切な運転曲線に従って運転することが容易となる。
The driving support
The driving support
Further, the driving support
このように、運転士TRDは、運転支援情報提示部32に表示された情報を視覚的に確認し、当該情報に従った運転操作を行うことで、運転操作に熟練していなくても、路線や列車ダイヤに応じた適切な運転を行うことができる。
なお、運転支援情報提示部32は、運転支援情報を音声等で提示してもよい。
In this way, the driver TRD visually confirms the information displayed on the driving support
The driving support
次に、第1実施形態による列車速度位置算出装置10の動作を説明する。
図2は、第1実施形態による列車が走行する路線の例を示す図である。
まず、図2の符号Aで示すように、列車100が出発駅SSに停車している場合における列車速度位置算出装置10の動作について説明する。
Next, the operation of the train speed position calculation device 10 according to the first embodiment will be described.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a route on which a train travels according to the first embodiment.
First, as shown by reference numeral A in FIG. 2, the operation of the train speed position calculation device 10 when the
図3は、第1実施形態による列車速度位置算出装置が列車の停車時に実行する処理の一例を示すフローチャートである。
図3に示すように、列車100が出発駅SSに停車している場合、加速度積分位置算出部16及びパルス位置算出部20は、列車100の位置として、列車100が停車している駅のキロ程を設定する(ステップS11)。
ここで、キロ程とは、路線R上の基準点からの距離であり絶対位置を示す情報である。
FIG. 3 is a flowchart showing an example of a process executed by the train speed position calculation device according to the first embodiment when the train is stopped.
As shown in FIG. 3, when the
Here, the kilometer is the distance from the reference point on the route R and is information indicating the absolute position.
列車100が停車している駅は、例えば、運転士TRDによる入力操作によって判定する。また、列車100から運転士TRDの行路表の情報を取得し、当該行路表の情報と時刻に基づいて、列車100が停車している駅を特定してもよい。
The station where the
外部とのインターフェースがない場合、例えば、列車速度位置算出装置10に、GNSS情報の受信装置を搭載するとともに、駅の経度及び緯度とキロ程の対応情報をデータベースとして保持しておき、GNSS情報に基づいて列車100の停車している駅を特定してもよい。
When there is no interface with the outside, for example, the train speed position calculation device 10 is equipped with a GNSS information receiving device, and the correspondence information between the longitude and latitude of the station and the kilometer is stored as a database in the GNSS information. Based on this, the station where the
次に、加速度校正部13は、勾配情報保持部11を参照し、加速度検出部12の設置位置における路線Rの勾配を抽出し特定する(ステップS12)。列車100の位置は通常、列車100の先端位置を基準としたものであり、加速度検出部12の設置位置が列車の先端付近である場合は、列車100の位置に基づいて勾配情報保持部11を参照し、勾配を抽出する。一方、加速度検出部12の設置位置が列車の尾端付近である場合、列車100の位置から列車長分だけ後方の位置に基づいて勾配情報保持部11を参照し、勾配を抽出する。
Next, the
次に、加速度校正部13は、ステップS12で特定した勾配に基づいて、加速度検出部2で検出した加速度の校正を行う(ステップS13)。
具体的には、ステップS12で特定した勾配に応じて加速度検出部で検出されるべき理論的な加速度を算出する。すなわち、勾配における重力の斜面方向成分に相当する加速度を算出する。
Next, the
Specifically, the theoretical acceleration to be detected by the acceleration detection unit is calculated according to the gradient specified in step S12. That is, the acceleration corresponding to the slope direction component of gravity in the gradient is calculated.
加速度検出部12で検出している加速度と、上記重力の斜面方向成分相当の加速度の差がゼロ点誤差に相当する。従って、加速度校正部13は、加速度検出部12で検出した加速度と、上記重力の斜面方向成分相当の加速度が一致するように加速度検出部12(加速度センサ)のゼロ点を校正する。
The difference between the acceleration detected by the
ここで、列車100が勾配のある駅に停車している場合、加速度検出部12は、上記重力の斜面方向成分相当の加速度(≠0)を検出している状態が継続する。このため、列車100が停車している場合には、加速度積分速度算出部15は加速度の時間積分による速度算出を行わないようにする。また、加速度積分位置算出部16は速度の時間積分による位置算出を行わないようにする。
Here, when the
出発時刻となり、運転士TRDが力行ノッチを投入し、列車100が走行を開始した後、加速度積分速度算出部15は、加速度の時間積分による速度算出を開始し、加速度積分位置算出部16は、速度の時間積分による位置算出を開始する。
At the departure time, the driver TRD inserts a power line notch, and after the
加速度積分速度算出部15による時間積分の対象となる加速度は、加速度校正部13で算出した校正加速度に基づいて、実加速推定部14で推定した実加速度である。
また、加速度積分位置算出部16による時間積分の対象となる速度は、加速度積分速度算出部15で算出した速度である。
The acceleration to be time-integrated by the acceleration integration
The speed to be time-integrated by the acceleration integration
次に、図2の符号Bで示すように、列車100が駅間を走行している場合における列車速度位置算出装置10の動作について説明する。
Next, as shown by reference numeral B in FIG. 2, the operation of the train speed position calculation device 10 when the
図4は、第1実施形態による列車速度位置算出装置が列車の走行時に実行する処理の一例を示すフローチャートである。
図4に示すように、列車100が駅間を走行している場合、実加速度推定部14は、勾配情報保持部11を参照し、加速度検出部12の設置位置における路線Rの勾配を抽出し特定する(ステップS21)。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of a process executed by the train speed position calculation device according to the first embodiment when the train is running.
As shown in FIG. 4, when the
次に、実加速度推定部14は、ステップS21で特定した勾配に基づいて、列車100の実加速度を推定する(ステップS22)。
具体的には、ステップS21で特定した勾配における重力の斜面方向成分に相当する加速度を算出し、算出した加速度を、加速度校正部3で算出した校正加速度に加算することで、実加速度とする。
Next, the actual
Specifically, the acceleration corresponding to the slope direction component of gravity in the gradient specified in step S21 is calculated, and the calculated acceleration is added to the calibration acceleration calculated by the acceleration calibration unit 3 to obtain an actual acceleration.
次に、加速度積分速度算出部15は、停車時における列車100の速度(=ゼロ)を基準とし、実加速度推定部4で推定した実加速度の時間積分を行うこと列車100の速度を算出する(ステップS23)。
Next, the acceleration integrated
なお、空転や滑走が発生していない場合、パルス速度算出部19で算出した速度を基準として実加速度の時間積分を行ってもよい。これにより、当該時点までの積分誤差をクリアでき、積分誤差を抑制できる。
When slipping or sliding does not occur, the time integration of the actual acceleration may be performed with reference to the speed calculated by the pulse
次に、加速度積分位置算出部16は、出発駅(図2の出発駅SS)のキロ程を基準とし、ステップS23で算出された列車100の速度の時間積分を行うことで得られる走行距離を加算して、列車100の位置を算出する(ステップS24)。
Next, the acceleration integration
GNSS(図示せず)や位置補正用のトランスポンダ(図示せず)から絶対位置の情報を得られる場合、それらの絶対位置情報を基準として速度の時間積分を行ってもよい。これにより、当該時点までの積分誤差をクリアでき、積分誤差が累積を抑制できる。 When the absolute position information can be obtained from the GNSS (not shown) or the transponder for position correction (not shown), the time integration of the velocity may be performed with reference to the absolute position information. As a result, the integration error up to that point can be cleared, and the integration error can suppress the accumulation.
上述した一連の処理、すなわち、ステップS21~S24は、列車100が走行している間、一定周期で繰り返される。
The series of processes described above, that is, steps S21 to S24, are repeated at regular intervals while the
駅間の走行が終了し、列車100が次の停車駅SEに到着した場合、加速度積分速度算出部15は、加速度の時間積分による速度算出を停止し、加速度積分位置算出部16は、速度の時間積分による位置算出を停止する。
また、当該停車駅SEを新たな出発駅SSとし、速度を0とするとともに、位置を駅SEのキロ程とする。
When the running between stations is completed and the
In addition, the stop station SE will be the new departure station SS, the speed will be 0, and the position will be about the kilometer of the station SE.
列車速度位置算出装置10は、前回の停車駅SEを新たな出発駅SSとして、上述した一連の処理を繰り返す。
なお、加速度校正部13が駅停車時に実施する加速度の校正は、停車駅以外、例えば路線R上の駅間途中で停車した場合に実施してもよい。
The train speed position calculation device 10 repeats the above-mentioned series of processes with the previous stop station SE as a new departure station SS.
The acceleration calibration performed by the
次に、第1実施形態による列車速度位置算出装置10の勾配誤差補正部17の動作について説明する。
図5は、列車速度位置算出装置で算出した列車の位置と速度の関係を示す図である。
図5において符号L0は、列車速度位置算出装置10で算出した走行距離が実際の走行距離と一致した場合の加速度積算位置と加速度積算速度の関係を示す。
符号L0のケースでは、加速度を時間積分して算出した走行距離は正しく、勾配情報保持部11から抽出した、出発駅停車中の加速度検出部12の設置位置の勾配は正しいと判断し、勾配の補正は行わない。
Next, the operation of the gradient
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the train position and the speed calculated by the train speed position calculation device.
In FIG. 5, reference numeral L0 indicates the relationship between the acceleration integrated position and the acceleration integrated speed when the mileage calculated by the train speed position calculation device 10 matches the actual mileage.
In the case of reference numeral L0, the mileage calculated by integrating the acceleration over time is correct, and the gradient of the installation position of the
一方、符号L1は、列車速度位置算出装置10で算出した走行距離が実際の走行距離よりも19m長い場合の加速度積算位置と加速度積算速度の関係を示す。
符号L1のケースでは、出発駅停車中の加速度校正において、勾配誤差の影響を受け、加速度を実際よりも大きく評価している可能性がある。
勾配誤差を推定するため、勾配誤差補正部7では、実加速度推定部4で算出した出発駅から停車駅までの加速度の時系列データにオフセットを加えて走行距離を算出する。複数のオフセットに対して走行距離を算出し、実際の走行距離との差が最も小さくなるオフセットを選択する。
On the other hand, reference numeral L1 indicates the relationship between the acceleration integration position and the acceleration integration speed when the mileage calculated by the train speed position calculation device 10 is 19 m longer than the actual mileage.
In the case of the symbol L1, there is a possibility that the acceleration is evaluated more than the actual one due to the influence of the gradient error in the acceleration calibration while the train is stopped at the departure station.
In order to estimate the gradient error, the gradient error correction unit 7 calculates the mileage by adding an offset to the time series data of the acceleration from the departure station to the stop station calculated by the actual acceleration estimation unit 4. The mileage is calculated for multiple offsets, and the offset with the smallest difference from the actual mileage is selected.
符号L1作成時の加速度データに対し、例えば、オフセットを-0.017km/h/sとした場合に、実際の走行距離との差が最も小さくなったとする。すなわち、出発駅から停車駅までの加速度の時系列データを0.017km/h/sだけマイナス側にシフトして積分すると、実際の走行距離との差が最も小さくなったとする。 It is assumed that the difference from the actual mileage is the smallest when the offset is set to −0.017 km / h / s with respect to the acceleration data at the time of creating the code L1. That is, when the time-series data of the acceleration from the departure station to the stop station is shifted to the minus side by 0.017 km / h / s and integrated, the difference from the actual mileage is assumed to be the smallest.
0.017km/h/sは、勾配0.5‰に相当し、勾配情報保持部1で保持した、出発駅停車中の加速度検出部12の設置位置における勾配が+0.5‰の誤差を持っている可能性がある。
0.017 km / h / s corresponds to a gradient of 0.5 ‰, and the gradient at the installation position of the
例えば、出発駅停車中の加速度検出部12の設置位置における勾配を+0.5‰(上り勾配)と想定して加速度の校正を行った場合、停車中の加速度が+0.5‰に相当する加速度(正の値、加速側)となるようにゼロ点を校正し、水平状態で検出される加速度が0となるようにする。この時に、実際の上記設置位置の勾配が0‰だったとすると、水平状態で+0.5‰(上り勾配)に相当する加速度(正の値、加速側)の値が検出されてしまい、ゼロ点が+0.5‰に相当する加速度分だけずれた状態となる。これが加速度の過大評価の原因となる。
For example, if the acceleration is calibrated assuming that the gradient at the installation position of the
選択したオフセットがマイナスであり、加速度を過大評価しているとされる場合、勾配としてはマイナス側に補正する必要がある。従って、勾配情報保持部11で保持していた出発駅停車中の加速度検出部12の設置位置における勾配を、0.5‰分小さく補正する。
If the selected offset is negative and the acceleration is overestimated, the gradient needs to be corrected to the negative side. Therefore, the gradient at the installation position of the
また、符号L2は、列車速度位置算出装置10で算出した走行距離が実際の走行距離よりも19m短い場合の加速度積算位置と加速度積算速度の関係を示す。
符号L2のケースでは、出発駅停車中の加速度校正において、勾配誤差の影響を受け、加速度を実際よりも小さく評価している可能性がある。
勾配誤差を推定するため、勾配誤差補正部7では、実加速度推定部4で算出した出発駅から停車駅までの加速度の時系列データにオフセットを加えて走行距離を算出する。複数のオフセットに対して走行距離を算出し、実際の走行距離との差が最も小さくなるようなオフセットを選択する。
Further, reference numeral L2 indicates the relationship between the acceleration integrated position and the acceleration integrated speed when the traveling distance calculated by the train speed position calculation device 10 is 19 m shorter than the actual traveling distance.
In the case of the symbol L2, there is a possibility that the acceleration is evaluated to be smaller than the actual one due to the influence of the gradient error in the acceleration calibration while the train is stopped at the departure station.
In order to estimate the gradient error, the gradient error correction unit 7 calculates the mileage by adding an offset to the time series data of the acceleration from the departure station to the stop station calculated by the actual acceleration estimation unit 4. The mileage is calculated for multiple offsets, and the offset that minimizes the difference from the actual mileage is selected.
符号L2作成時の加速度データに対し、例えば、オフセットを+0.017km/hとした場合に、実際の走行距離との差が最も小さくなったとする。すなわち、出発駅から停車駅までの加速度の時系列データを0.017km/h/sだけプラス側にシフトして積分すると、実際の走行距離との差が最も小さくなったとする。 For example, when the offset is +0.017 km / h with respect to the acceleration data at the time of creating the code L2, it is assumed that the difference from the actual mileage is the smallest. That is, when the time-series data of the acceleration from the departure station to the stop station is shifted to the plus side by 0.017 km / h / s and integrated, the difference from the actual mileage is assumed to be the smallest.
0.017km/h/sは、勾配0.5‰に相当し、勾配情報保持部11で保持した、出発駅停車中の加速度検出部12の設置位置における勾配が0.5‰の誤差を持っている可能性がある。
0.017 km / h / s corresponds to a gradient of 0.5 ‰, and the gradient at the installation position of the
例えば、出発駅停車中の加速度検出部12の設置位置における勾配を-0.5‰(下り勾配)と想定して加速度の校正を行った場合、停車中の加速度が-0.5‰に相当する加速度(負の値、減速側)となるようにゼロ点を校正し、水平状態で検出される加速度が0となるようにする。この時に、実際の上記設置位置の勾配が0‰だったとすると、水平状態で-0.5‰(下り勾配)に相当する加速度(負の値、減速側)の値が検出されてしまい、ゼロ点が-0.5‰に相当する加速度分だけずれた状態となる。これが加速度の過小評価の原因となる。
For example, if the acceleration is calibrated assuming that the gradient at the installation position of the
選択したオフセットがプラスであり、加速度を過小評価している場合、勾配としてはプラス側に補正する必要がある。従って、勾配情報保持部11で保持ししていた出発駅停車中の加速度検出部2の設置位置における勾配値を、0.5‰分大きく補正する。
If the selected offset is positive and the acceleration is underestimated, the gradient needs to be corrected to the positive side. Therefore, the gradient value at the installation position of the acceleration detection unit 2 while the vehicle is stopped at the departure station, which was held by the gradient
図5の例に示したように、0.5‰の勾配誤差でも、19mの距離誤差が発生するため、速度と位置の算出精度向上には、勾配誤差の補正が重要である。 As shown in the example of FIG. 5, even with a gradient error of 0.5 ‰, a distance error of 19 m occurs. Therefore, it is important to correct the gradient error in order to improve the calculation accuracy of speed and position.
このような勾配誤差が発生するケースとして、路線の土木図面に基づいて勾配情報保持部11の勾配を設定した後、追加の工事や経年変化等で実際の勾配が変化してしまった場合や、元々設計上の勾配と実勾配に差異があった場合などが考えられる。
As a case where such a gradient error occurs, after setting the gradient of the gradient
また、駅停車時の加速度検出部2の設置位置が勾配変化点付近の場合、加速度検出部2を設置している車両は、勾配の異なる区間に跨がって在線する。このため、加速度検出部2の設置位置の勾配は、前後の勾配区間の中間的な値となる。 Further, when the installation position of the acceleration detection unit 2 when the station is stopped is near the gradient change point, the vehicle in which the acceleration detection unit 2 is installed is on the line across sections having different gradients. Therefore, the gradient of the installation position of the acceleration detection unit 2 is an intermediate value between the front and rear gradient sections.
また、両区間の勾配差が大きい場合には縦曲線が挿入されている。しかしながら、加速度検出部2の設置位置で勾配情報保持部11を参照すると、異なる区間のどちらかの勾配値が抽出されるため、勾配誤差が大きくなる。
Further, when the gradient difference between the two sections is large, a vertical curve is inserted. However, when the gradient
上記勾配誤差補正において、実際の走行距離としては、当該区間の出発位置と到着位置のキロ程の差から算出した距離、または、当該区間走行時に空転や滑走が発生していなかった場合のパルス位置算出部20で算出した距離を用いる。
また、上記オフセットや勾配誤差の補正量は、走行毎にばらつくことがあり、複数の走行での算出結果に基づいて勾配補正を行うことが望ましい。
In the above gradient error correction, the actual mileage is the distance calculated from the difference between the starting position and the arrival position of the section, or the pulse position when slipping or sliding has not occurred during the section. The distance calculated by the
Further, the correction amount of the offset and the gradient error may vary depending on the running, and it is desirable to perform the gradient correction based on the calculation results in a plurality of running.
パルス位置算出部20で算出した距離を用いる場合、走行距離の比較を行うとともに、パルス速度算出部20で算出した速度との比較も行い、勾配誤差補正の可否を判定することが望ましい。これは、走行距離のみ一致し、速度が異なる場合、ゼロ点のずれではなく、走行途中の勾配誤差の影響を受けている可能性があるためである。
When the distance calculated by the pulse
なお、本実施形態では、勾配誤差補正部7を車上に設ける構成としたが、列車の速度と位置、加速度等のデータを地上でオフライン解析し、勾配誤差の補正を行ってもよい。例えば、運用開始前の試験走行時のデータを用いて補正した勾配情報を作成し、勾配情報保持部1に保持することができる。 In this embodiment, the gradient error correction unit 7 is provided on the vehicle, but data such as train speed, position, and acceleration may be analyzed offline on the ground to correct the gradient error. For example, the gradient information corrected by using the data at the time of the test run before the start of operation can be created and held in the gradient information holding unit 1.
以上説明したように、本第1実施形態によれば、勾配情報保持部11の勾配情報を補正することで、実加速度推定部14で推定する実加速度の精度を向上でき、空転や滑走の発生時でも、列車の速度と位置を精度よく算出できる。
As described above, according to the first embodiment, by correcting the gradient information of the gradient
また、列車速度位置算出部10を備えた列車運転支援装置30によれば、精度のよい列車の速度と位置に基づいて、実際の状況に応じた適切な運転支援を行うことができる。 Further, according to the train operation support device 30 provided with the train speed position calculation unit 10, it is possible to provide appropriate operation support according to the actual situation based on the accurate speed and position of the train.
[2]第2実施形態
次に第2実施形態について説明する。
本第2実施形態が第1実施形態と異なる点は、列車100の運転を運転士40が手動で行うのではなく、列車運転制御装置が自動で行う点である。
[2] Second Embodiment Next, the second embodiment will be described.
The difference between the second embodiment and the first embodiment is that the train operation control device automatically operates the
図6は、第2実施形態の列車速度位置算出装置及び列車運転制御装置の構成例を示す概略構成ブロック図である。
なお、第2実施形態の列車速度位置算出装置10の構成及び動作は、第1実施形態と同様であるため、以下ではその詳細な説明を省略する。
FIG. 6 is a schematic block diagram showing a configuration example of the train speed position calculation device and the train operation control device of the second embodiment.
Since the configuration and operation of the train speed position calculation device 10 of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, detailed description thereof will be omitted below.
列車運転制御装置40は、列車速度位置算出装置10と、制御指令情報作成部41と、制御指令情報送信部42と、を備えている。
制御指令情報作成部41は、列車100が走行する路線の適切な運転曲線を、運転曲線データベース(図示せず)として保持し、列車が走行している駅間に対応した適切な運転曲線を抽出する。または、路線情報と車両性能を保持したデータベース(図示せず)と列車ダイヤ情報に基づき、列車が走行している駅間に対応した適切な運転曲線をリアルタイムで作成する。
The train
The control command
また、制御指令情報作成部41は、列車速度位置算出装置10で算出した列車100の位置に基づき、列車100が走行する駅間の最適な運転曲線を参照し、列車100の位置に応じた目標速度を抽出する。
Further, the control command
次に、制御指令情報作成部41は、当該目標速度と、列車速度位置算出装置10で算出した列車100の速度を比較し、上記適切な運転曲線に従うように駆動制動制御装置50を動作させるための制御指令を作成し、制御指令情報送信部42に出力する。
Next, the control command
制御指令情報送信部42は、上記の制御指令を列車100の駆動制動制御装置50に出力し、列車100の運転を制御する。
The control command
本第2実施形態によれば、第1実施形態と同様に、勾配情報保持部11の勾配情報を補正することで実加速度推定部14で推定する実加速度の精度を向上でき、空転や滑走の発生時でも、列車の速度と位置を精度よく算出できる。
また、列車速度位置算出部10を備えた列車運転制御装置40によれば、精度のよい列車の速度と位置に基づいて、実際の状況に応じた適切な運転制御を行うことができる。
According to the second embodiment, as in the first embodiment, the accuracy of the actual acceleration estimated by the actual
Further, according to the train
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで一例であり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、様々な形態で実施することができ、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments are merely examples and are not intended to limit the scope of the invention. The above-described embodiment can be implemented in various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. The above-described embodiment and its modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
10 列車速度位置算出装置
11 勾配情報保持部
12 加速度検出部
13 加速度校正部
14 実加速度推定部
15 加速度積分速度算出部
16 加速度積分位置算出部
17 勾配誤差補正部
18 速度発電機
19 パルス速度算出部
20 パルス位置算出部
21 列車速度位置決定部
30 列車運転支援装置
31 運転支援情報作成部
32 運転支援情報提示部
40 列車運転制御装置
41 制御指令情報作成部
42 制御指令情報送信部
50 駆動制動制御装置
100 列車
10 Train speed
Claims (10)
前記列車の進行方向の加速度を検出する加速度検出部と、
前記列車が停車している場合に、前記加速度検出部の設置位置の勾配を勾配情報保持部を参照して求め、当該勾配に応じた加速度と前記加速度検出部の検出値の比較に基づいて前記加速度検出部のゼロ点を校正して校正加速度を算出する加速度校正部と、
前記列車が走行している場合に、前記加速度検出部の設置位置の勾配を勾配情報保持部を参照して求め、当該勾配に応じた加速度と前記加速度校正部で算出した校正加速度に基づいて、前記列車の実加速度を推定する実加速度推定部と、
前記推定した実加速度を時間積分して前記列車の走行距離と位置を算出する位置算出部と、
前記算出した走行距離が、実際の走行距離に近くなるように前記推定した実加速度に加えるべきオフセットを算出し、当該オフセットに基づいて前記停車時の前記加速度検出部の設置位置に対応する前記勾配情報を補正する勾配情報補正部と、
を備えた列車速度位置算出装置。 A gradient information holding unit that holds gradient information on the route on which the train travels,
An acceleration detection unit that detects acceleration in the traveling direction of the train, and
When the train is stopped, the gradient of the installation position of the acceleration detection unit is obtained with reference to the gradient information holding unit, and the acceleration according to the gradient is compared with the detection value of the acceleration detection unit. Acceleration calibration unit that calculates the calibration acceleration by calibrating the zero point of the acceleration detection unit,
When the train is running, the gradient of the installation position of the acceleration detection unit is obtained with reference to the gradient information holding unit, and based on the acceleration according to the gradient and the calibration acceleration calculated by the acceleration calibration unit, The actual acceleration estimation unit that estimates the actual acceleration of the train,
A position calculation unit that calculates the mileage and position of the train by integrating the estimated actual acceleration over time.
The offset to be added to the estimated actual acceleration is calculated so that the calculated mileage is close to the actual mileage, and the gradient corresponding to the installation position of the acceleration detection unit when the vehicle is stopped is based on the offset. Gradient information correction unit that corrects information and
Train speed position calculation device equipped with.
前記位置算出部は、前記算出した速度をさらに積分して前記列車の走行距離と位置を算出する、
請求項1記載の列車速度位置算出装置。 It has a speed calculation unit that calculates the speed of the train by integrating the estimated actual acceleration over time.
The position calculation unit further integrates the calculated speed to calculate the mileage and position of the train.
The train speed position calculation device according to claim 1.
請求項1記載の列車速度位置算出装置。 The stop position is the stop position of the train or the stop position on the line.
The train speed position calculation device according to claim 1.
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の列車速度位置算出装置。 As the actual mileage used by the gradient information correction unit, the distance calculated based on the pulse of a speed generator or the like when no slipping or sliding occurs during traveling in the section to be measured of the mileage, or Use the distance calculated from the difference between the departure position and the arrival position of the section, which is about a kilometer.
The train speed position calculation device according to any one of claims 1 to 3.
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の列車速度位置算出装置。 The gradient information correction unit calculates the offset for a plurality of runs and corrects the gradient information of the gradient information holding unit.
The train speed position calculation device according to any one of claims 1 to 3.
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の列車速度位置算出装置。 The gradient information correction unit compares the speed according to the position when the actual acceleration is offset and time-integrated with the actual speed, and determines whether to correct the gradient information of the gradient information holding unit. ,
The train speed position calculation device according to any one of claims 1 to 3.
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の列車速度位置算出装置。 The gradient information correction unit is provided on the ground side.
The train speed position calculation device according to any one of claims 1 to 3.
請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の列車速度位置算出装置と、
前記列車が走行する路線の運転曲線を保持または作成し、当該運転曲線と、前記列車速度位置算出装置で算出した前記列車の速度及び位置の少なくともいずれかと、を用いて、前記運転士による運転操作を支援するための運転支援情報を作成する運転支援情報作成部と、
前記運転支援情報作成部で作成した運転支援情報を前記運転士に提示する運転支援情報提示部と、
を備えた列車運転支援装置。 It is a train driving support device that supports driving operations by train drivers.
The train speed position calculation device according to any one of claims 1 to 7.
The operation by the driver is performed by holding or creating the operation curve of the route on which the train travels, and using the operation curve and at least one of the speed and position of the train calculated by the train speed position calculation device. The driving support information creation department that creates driving support information to support
The driving support information presentation unit that presents the driving support information created by the driving support information creation unit to the driver, and the driving support information presentation unit.
Train operation support device equipped with.
前記列車が走行する路線の運転曲線を保持または作成し、当該運転曲線と、前記列車速度位置算出装置で算出した前記列車の速度及び位置の少なくともいずれかと、を用いて、前記列車の駆動制動制御装置に対する制御指令を算出する制御指令情報作成部と、
前記制御指令情報作成部で算出した制御指令を前記駆動制動制御装置に送信する制御指令情報送信部と、
を備えた列車運転制御装置。 The train speed position calculation device according to any one of claims 1 to 8.
The drive braking control of the train is maintained or created by holding or creating the operation curve of the line on which the train travels, and using the operation curve and at least one of the speed and position of the train calculated by the train speed position calculation device. A control command information creation unit that calculates control commands for the device,
A control command information transmission unit that transmits a control command calculated by the control command information creation unit to the drive braking control device, and a control command information transmission unit.
Train operation control device equipped with.
前記列車が停車している場合に、前記加速度検出部の設置位置の勾配を勾配情報保持部を参照して求め、当該勾配に応じた加速度と前記加速度検出部の検出値の比較に基づいて前記加速度検出部のゼロ点を校正して校正加速度を算出する過程と、
前記列車が走行している場合に、前記加速度検出部の設置位置の勾配を勾配情報保持部を参照して求め、当該勾配に応じた加速度と前記校正加速度を算出する過程で算出した校正加速度に基づいて、前記列車の実加速度を推定する過程と、
前記推定した実加速度を時間積分して前記列車の走行距離と位置を算出する過程と、
前記算出した走行距離が、実際の走行距離に近くなるように前記推定した実加速度に加えるべきオフセットを算出し、前記オフセットに基づいて前記停車の時の前記加速度検出部の設置位置に対応する前記勾配情報を補正する過程と、
を備えた列車速度位置算出方法。 A train speed position calculation method executed by a train speed position calculation device including a slope information holding unit that holds slope information of the route on which a train travels and an acceleration detection unit that detects acceleration in the traveling direction of the train. There,
When the train is stopped, the gradient of the installation position of the acceleration detection unit is obtained with reference to the gradient information holding unit, and the acceleration according to the gradient is compared with the detection value of the acceleration detection unit. The process of calibrating the zero point of the acceleration detector to calculate the calibration acceleration,
When the train is running, the gradient of the installation position of the acceleration detection unit is obtained with reference to the gradient information holding unit, and the acceleration according to the gradient and the calibration acceleration calculated in the process of calculating the calibration acceleration are used. Based on the process of estimating the actual acceleration of the train,
The process of calculating the mileage and position of the train by integrating the estimated actual acceleration over time,
The offset to be added to the estimated actual acceleration is calculated so that the calculated mileage is close to the actual mileage, and the offset corresponds to the installation position of the acceleration detection unit when the vehicle is stopped. The process of correcting the gradient information and
Train speed position calculation method equipped with.
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