JP2022164064A - Railway vehicle operation control device - Google Patents

Railway vehicle operation control device Download PDF

Info

Publication number
JP2022164064A
JP2022164064A JP2021069292A JP2021069292A JP2022164064A JP 2022164064 A JP2022164064 A JP 2022164064A JP 2021069292 A JP2021069292 A JP 2021069292A JP 2021069292 A JP2021069292 A JP 2021069292A JP 2022164064 A JP2022164064 A JP 2022164064A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
railway vehicle
speed limit
obstacle
speed
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2021069292A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7458344B2 (en
Inventor
雄介 高橋
Yusuke Takahashi
広幸 小林
Hiroyuki Kobayashi
拓也 二神
Takuya Futagami
渉 浅野
Wataru Asano
陽平 服部
Yohei Hattori
博章 伊藤
Hiroaki Ito
紀康 加藤
Noriyasu Kato
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2021069292A priority Critical patent/JP7458344B2/en
Priority to PCT/JP2022/017791 priority patent/WO2022220279A1/en
Priority to CN202280027813.2A priority patent/CN117120319A/en
Priority to EP22788202.4A priority patent/EP4324719A1/en
Publication of JP2022164064A publication Critical patent/JP2022164064A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7458344B2 publication Critical patent/JP7458344B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
    • B61L23/04Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for monitoring the mechanical state of the route
    • B61L23/041Obstacle detection
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0062On-board target speed calculation or supervision

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

To adjust a traveling speed in accordance with a maximum detection distance of an obstacle by a sensor.SOLUTION: A railway vehicle operation control device includes a sensor detecting an obstacle in a traveling direction of a traveling railway vehicle, a maximum detection distance calculation unit calculating a maximum detection distance in which the obstacle can be detected by the sensor, a stop distance calculation unit calculating a stop distance when an emergency brake is applied to the railway vehicle, a temporary speed limit calculation unit calculating a temporary speed limit of a vehicle speed at which the railway vehicle can be stopped by the emergency brake within any smaller one among the maximum detection distance and the stop distance, a regular speed limit calculation unit calculating a regular speed limit corresponding to a position of the railway vehicle during normal traveling, a traveling pattern setting unit calculating and setting a traveling pattern showing a relation between the position of the railway vehicle and a target speed based on the temporary speed limit and the regular speed limit, and a target speed generation unit generating a target speed based on the traveling pattern and transmitting the target speed to the control device of the railway vehicle.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明の実施形態は、鉄道車両運転制御装置に関する。 An embodiment of the present invention relates to a railway vehicle operation control device.

従来から、鉄道管理者は、列車や電車等の鉄道車両の運行に際して、鉄道車両の安全を確保するために、進路上の支障物の有無を確認する必要がある。そのために、例えば、走行中の鉄道車両の前方の支障物をセンサ(例えばカメラ)によって検知する技術がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, when operating a railway vehicle such as a train or an electric train, a railway administrator needs to confirm whether or not there is an obstacle on the route in order to ensure the safety of the railway vehicle. For this purpose, for example, there is a technique of detecting an obstacle in front of a running railroad vehicle with a sensor (for example, a camera).

特許第3244870号公報Japanese Patent No. 3244870 特開2019-84881号公報JP 2019-84881 A 特開2004-357399号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-357399 特許第3160793号公報Japanese Patent No. 3160793 特開2020-62899号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-62899 特表2019-537534号公報Japanese Patent Application Publication No. 2019-537534 特開2000-264209号公報JP-A-2000-264209

上述の手法では、センサによる支障物の最大検知距離が地理的条件や環境的条件(気象条件など)などによって変わる。したがって、例えば、センサによる支障物の最大検知距離が短いときは、走行速度を遅くしないと、支障物を検知した後に制動を開始したのでは鉄道車両とその支障物との衝突を回避できない場合が発生しえる。しかしながら、従来技術では、このような点について対策ができていない。 In the above-described method, the maximum detection distance of an obstacle by a sensor varies depending on geographical conditions and environmental conditions (weather conditions, etc.). Therefore, for example, when the maximum detection distance of an obstacle by a sensor is short, it may not be possible to avoid a collision between a railway vehicle and the obstacle by starting braking after the obstacle is detected unless the running speed is slowed down. can occur. However, in the prior art, no countermeasures have been taken for this point.

そこで、本実施形態の課題は、センサによる支障物の最大検知距離に応じて鉄道車両の走行速度を調整することができる鉄道車両運転制御装置を提供することである。 Therefore, an object of the present embodiment is to provide a railroad vehicle operation control device capable of adjusting the running speed of the railroad vehicle according to the maximum detection distance of an obstacle detected by a sensor.

実施形態の鉄道車両運転制御装置は、走行する鉄道車両の進行方向の支障物を検知するセンサと、前記センサで前記支障物を検知できる最大検知距離を算出する最大検知距離算出部と、前記鉄道車両の非常ブレーキをかけた際の停止距離を算出する停止距離算出部と、前記最大検知距離と前記停止距離のうちの小さい距離で前記鉄道車両を前記非常ブレーキによって停止可能な車両速度である臨時制限速度を算出する臨時制限速度算出部と、通常の走行時における前記鉄道車両の位置に応じた定時制限速度を算出する定時制限速度算出部と、前記臨時制限速度と、前記定時制限速度と、に基づいて、前記鉄道車両の位置と目標速度の関係を表す走行パターンを算出して設定する走行パターン設定部と、前記走行パターンに基づいて目標速度を生成し、前記目標速度を前記鉄道車両の制御装置に送信する目標速度生成部と、を備える。 A railway vehicle operation control device according to an embodiment includes a sensor that detects an obstacle in a traveling direction of a running railway vehicle, a maximum detection distance calculation unit that calculates a maximum detection distance at which the obstacle can be detected by the sensor, and the railway a stopping distance calculating unit for calculating a stopping distance when the emergency brake of the vehicle is applied; A temporary speed limit calculator that calculates the speed limit, a regular speed limit calculator that calculates the regular speed limit according to the position of the railway vehicle during normal running, the temporary speed limit, and the regular speed limit; A running pattern setting unit that calculates and sets a running pattern representing the relationship between the position of the railway vehicle and the target speed based on the and a target speed generator for transmitting to the control device.

図1は、実施形態の鉄道車両の概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a rail vehicle according to an embodiment. 図2は、実施形態の速度演算装置の機能構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the functional configuration of the speed calculation device of the embodiment. 図3は、実施形態の走行支障物検知センサによる撮影画像の例を模式的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of an image captured by the traveling obstacle detection sensor of the embodiment. 図4は、実施形態の鉄道車両運転制御装置による処理を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing processing by the railway vehicle operation control device of the embodiment.

以下、添付の図面を参照して、実施形態の鉄道車両運転制御装置について説明する。実施形態の鉄道車両運転制御装置の理解を容易にするために、まず、従来技術についてあらためて説明する。 Hereinafter, a railway vehicle operation control device according to an embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate understanding of the railway vehicle operation control device of the embodiment, first, the related art will be explained again.

(従来技術)
鉄道管理者は、列車や電車等の鉄道車両の運行に際して、鉄道車両の安全を確保するために、進路上の支障物の有無を確認する必要がある。例えば、駅のホームからの旅客や荷物の転落や、踏切での自動車や自転車の立往生等によって、鉄道車両の進路に支障物が発生し易い区間には、例えば、以下のものが設置されていることがある。
・支障物の進入を防止する駅ホーム柵や踏切遮断器
・支障物の存在を検知する感圧式マットや支障物の画像を認識する画像認識装置等の駅ホーム転落検知装置
・踏切内の支障物の存在を検知する光学式やループコイル式等の踏切支障物検知装置
(conventional technology)
2. Description of the Related Art In operating railway vehicles such as trains, trains, etc., railway administrators need to confirm the presence or absence of obstacles on the route in order to ensure the safety of the railway vehicles. For example, the following items are installed in sections where obstacles are likely to occur in the course of railway vehicles due to falling passengers and luggage from station platforms, stranded cars and bicycles at railroad crossings, etc. Sometimes.
・Station platform fences and railroad crossing circuit breakers that prevent obstacles from entering ・Station platform fall detection devices such as pressure-sensitive mats that detect the presence of obstacles and image recognition devices that recognize images of obstacles ・Obstacles on railroad crossings Railroad crossing obstacle detection device such as optical type or loop coil type that detects the presence of

また、鉄道車両の進路に支障物が発生し易い区間には、列車や駅等の非常事態の発生を通知するための非常停止警報ボタンが設置されていることがある。 In addition, an emergency stop warning button for notifying the occurrence of an emergency such as a train or a station may be installed in a section where obstacles are likely to occur on the route of the railroad vehicle.

しかしながら、これらの設備は、鉄道車両の進路のうち、支障物が発生し易い箇所への設置にとどまり、鉄道車両の進路全体を網羅することは困難である。また、これらの設備は、地上設備と車上設備とが連携して、支障物を検知する必要があるため、システムの複雑化や肥大化を招くことが懸念される。そのため、走行中の鉄道車両の前方の支障物を当該鉄道車両に搭載されたセンサ(例えばカメラ)によって検知する仕組みが開発されている。 However, these facilities are only installed at locations where obstructions are likely to occur on the route of the railroad vehicle, and it is difficult to cover the entire route of the railroad vehicle. In addition, since it is necessary for these facilities to detect obstacles in cooperation with ground facilities and on-board facilities, there is a concern that the system will become complicated and bloated. Therefore, a mechanism has been developed in which an obstacle in front of a running railroad vehicle is detected by a sensor (for example, a camera) mounted on the railroad vehicle.

ところで、鉄道車両は、運転士や上記の設備が支障物を検知して鉄道車両を減速させる行動に移るまでに進む空走距離と、鉄道車両が減速を開始してから停止するまでの制動距離と、を足した停止距離より手前において支障物を検知しなければ、支障物に対する衝突を回避できない可能性が高い。 By the way, railroad vehicles are divided into the idling distance that the driver and the above-mentioned equipment detect an obstacle and decelerate the railroad vehicle, and the braking distance that the railroad vehicle travels from when it starts decelerating until it stops. If the obstacle is not detected before the stopping distance obtained by adding , there is a high possibility that collision with the obstacle cannot be avoided.

また、鉄道車両は、自動車の衝突回避システムと比較すると、制動距離が長く、また、レール上を走行するという制約によって操舵によって支障物を回避できない、という違いがある。したがって、鉄道車両には、進路上に存在する支障物を遠方から高精度に検知することが求められている。 In addition, compared with collision avoidance systems for automobiles, railway vehicles have a longer braking distance and cannot avoid obstacles by steering due to the restriction of traveling on rails. Therefore, railway vehicles are required to detect obstacles existing on the route from a distance with high accuracy.

しかしながら、センサ(例えばカメラ)は地理的条件や環境的条件(気象条件など)などにより、検知可能なエリア(距離)の大きさが走行状態に応じて時々刻々変化する。検知可能距離が停止距離より短いという条件下では、支障物に対する衝突を回避できない可能性が高い。しかし、従来技術では、単に区間毎に予め設定された制限速度以下で走行するという制約のみなので、実際に支障物を検知したとしても、衝突を回避できる速度で走行できていない可能性がある。 However, the size of the detectable area (distance) of a sensor (for example, a camera) changes from moment to moment depending on the running state due to geographical conditions and environmental conditions (weather conditions, etc.). Under the condition that the detectable distance is shorter than the stopping distance, there is a high possibility that collision with obstacles cannot be avoided. However, in the conventional technology, there is only a restriction that the vehicle travels at a speed equal to or lower than the preset speed limit for each section, so even if an obstacle is actually detected, there is a possibility that the vehicle cannot travel at a speed that can avoid a collision.

そこで、以下では、センサによる支障物の最大検知距離に応じて鉄道車両の走行速度を調整することができる技術について説明する。 Therefore, a technique capable of adjusting the running speed of a railway vehicle in accordance with the maximum detection distance of an obstacle by a sensor will be described below.

(実施形態)
図1は、実施形態の鉄道車両RVの概略構成を示す図である。図1に示すように、本実施形態の鉄道車両RVは、走行支障物検知センサ10と、位置・速度センサ20と、速度演算装置30と、駆動・制動制御装置40と、を含む。
(embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a rail vehicle RV of the embodiment. As shown in FIG. 1 , the railway vehicle RV of the present embodiment includes a travel obstacle detection sensor 10 , a position/speed sensor 20 , a speed calculation device 30 , and a drive/braking control device 40 .

走行支障物検知センサ10は、走行する鉄道車両RVの進行方向の支障物を検知する装置の一例である。なお、走行支障物検知センサ10が支障物を検知する範囲は、軌道上に制限してもよい。 The travel obstacle detection sensor 10 is an example of a device that detects an obstacle in the traveling direction of the traveling railway vehicle RV. Note that the range in which the traveling obstacle detection sensor 10 detects obstacles may be limited to the track.

位置・速度センサ20は、鉄道車両RVの位置、走行速度を計測する装置の一例である。 The position/speed sensor 20 is an example of a device that measures the position and running speed of the railway vehicle RV.

速度演算装置30は、走行支障物検知センサ10による支障物の検知結果や検知可能距離、位置・速度センサ20によって得られる鉄道車両RVの位置、走行速度などに基づいて目標速度を算出する装置の一例である。 The speed calculation device 30 is a device for calculating a target speed based on the obstacle detection result and detectable distance by the travel obstacle detection sensor 10, the position of the railway vehicle RV obtained by the position/speed sensor 20, the traveling speed, and the like. An example.

駆動・制動制御装置40は、目標速度などに基づいて力行、惰行、制動により鉄道車両RVの走行速度などを制御する装置の一例である。 The drive/braking control device 40 is an example of a device that controls the traveling speed of the railroad vehicle RV by powering, coasting, and braking based on a target speed or the like.

図2は、実施形態の速度演算装置30の機能構成を示すブロック図である。図2に示すように、速度演算装置30は、最大検知距離算出部301、停止距離算出部302、臨時制限速度算出部303、定時制限速度算出部304、走行パターン設定部305、目標速度生成部306、および記憶部307を有する。各部301~306のうち一部若しくは全ては、鉄道車両RVが有するCPU(Central Processing Unit)等のプロセッサが記憶部307に記憶されるソフトウェアを実行することによって実現される。 FIG. 2 is a block diagram showing the functional configuration of the speed calculation device 30 of the embodiment. As shown in FIG. 2, the speed calculation device 30 includes a maximum detectable distance calculation unit 301, a stopping distance calculation unit 302, a temporary speed limit calculation unit 303, a regular speed limit calculation unit 304, a driving pattern setting unit 305, and a target speed generation unit. 306 and a storage unit 307 . Some or all of the units 301 to 306 are realized by executing software stored in the storage unit 307 by a processor such as a CPU (Central Processing Unit) of the railway vehicle RV.

また、各部301~306のうち一部若しくは全ては、LSI(Large Scale Integration)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等の回路基板であるハードウェアによって実現されても良い。また、各部301~306は、プロセッサによって実行されるソフトウェア、およびハードウェアの協働によって実現されても良い。 Further, some or all of the units 301 to 306 may be realized by hardware such as LSI (Large Scale Integration), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field Programmable Gate Array), etc., which is a circuit board. . Also, each unit 301 to 306 may be implemented by cooperation of software executed by a processor and hardware.

記憶部307は、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)、SD(Secure Digital)カード等の不揮発性の記憶媒体、およびRAM(Random Access Memory)、レジスタ等の揮発性の記憶媒体を含む。そして、記憶部307は、鉄道車両RVが有するプロセッサが実行するプログラム等の各種情報を記憶する。 The storage unit 307 includes non-volatile storage media such as ROM (Read Only Memory), flash memory, HDD (Hard Disk Drive), and SD (Secure Digital) card, and volatile storage media such as RAM (Random Access Memory) and registers. Including storage media. The storage unit 307 stores various information such as programs executed by the processors of the railway vehicle RV.

最大検知距離算出部301は、走行支障物検知センサ10で鉄道車両RVの進行方向について支障物の検知が可能な最大検知距離を適時算出する。走行支障物検知センサ10は、カメラ画像認識センサ(撮影装置)、ステレオカメラセンサ、ミリ波レーダーセンサ、3D LiDAR(Light Detection And Ranging)センサ等、センサの方式は問わない。ここで、図3は、実施形態の走行支障物検知センサ10による撮影画像の例を模式的に示す図である。走行支障物検知センサ10がカメラ画像認識センサの場合、図3に示すような画像データを取得できる。 The maximum detectable distance calculation unit 301 timely calculates the maximum detectable distance at which an obstacle can be detected in the traveling direction of the railway vehicle RV by the travel obstacle detection sensor 10 . The travel obstacle detection sensor 10 may be of any sensor type, such as a camera image recognition sensor (photographing device), stereo camera sensor, millimeter wave radar sensor, 3D LiDAR (Light Detection And Ranging) sensor, or the like. Here, FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of an image captured by the traveling obstacle detection sensor 10 of the embodiment. When the traveling obstacle detection sensor 10 is a camera image recognition sensor, image data as shown in FIG. 3 can be obtained.

走行支障物検知センサ10が可視光のカメラ映像を用いたセンサの場合、日照環境により検知性能が低下することがある。例えば、カメラ画角内に太陽が写り込んだ場合に、カメラ画像にハレーション(白飛び)が発生したり、画像全体の輝度レベルを調整するために太陽以外の部分で黒つぶれが発生したりする。また、夜間やトンネル内等での低照度の環境下では、鉄道車両RVの前照灯の届く範囲でしか正確な検知ができない場合がある。また、走行支障物検知センサ10の種類によらず、雲、雨・雪・霧・気温・湿度・風・竜巻等の気象条件により、検知性能が低下する場合がある。 If the traveling obstacle detection sensor 10 is a sensor that uses a camera image of visible light, the detection performance may deteriorate due to the sunshine environment. For example, when the sun is captured within the angle of view of the camera, halation (overexposed highlights) may occur in the camera image, or blackout may occur in areas other than the sun due to adjusting the brightness level of the entire image. . In addition, in a low-illumination environment such as at night or in a tunnel, there are cases where accurate detection can only be performed within the reach of the headlights of the railway vehicle RV. Further, weather conditions such as clouds, rain, snow, fog, temperature, humidity, wind, and tornadoes may reduce the detection performance regardless of the type of travel obstacle detection sensor 10 .

これらの状況を踏まえて、最大検知距離算出部301は、外部から取得した所定の気象情報に基づいて、走行支障物検知センサ10の最大検知距離を適時算出する。方法としては、例えば、走行支障物検知センサ10の実測データを分析して最大検知距離を算出する方法や、日照条件や環境条件を測定し、それらの条件と走行支障物検知センサ10の最大検知距離の関係を予めデータベースとして記録部307に保存して算出する方法がある。例えば、特開2019-84881号公報(特許文献2)にあるような可視光カメラの映像解析技術により、線路軌道の映像からレール領域の連続性を分析し、遠方で雨や霧等により可視化できない距離を判別し、これを最大検知距離とする。 Based on these circumstances, the maximum detectable distance calculation unit 301 timely calculates the maximum detectable distance of the travel obstacle detection sensor 10 based on predetermined weather information acquired from the outside. As a method, for example, a method of analyzing the actual measurement data of the traveling obstacle detection sensor 10 to calculate the maximum detection distance, or a method of measuring the sunshine conditions and environmental conditions, and measuring those conditions and the maximum detection of the traveling obstacle detection sensor 10 There is a method of storing the relationship of the distance in advance as a database in the recording unit 307 and calculating it. For example, the continuity of the rail area is analyzed from the image of the railroad track using the image analysis technology of the visible light camera as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-84881 (Patent Document 2). Determine the distance and set it as the maximum detectable distance.

また、カーブ部の内側に生い茂る草木の成長により、一時的な隠蔽によって見通しが悪くなる場合がある。それ自体は、走行の支障とはならないものの、見通し不良によって走行支障物検知センサ10で検知できる距離が小さくなる。この場合も、上述の特許文献2の技術のように、可視光カメラの映像解析の場合に、画像上のレール領域の連続性の分析により、分断された位置までを最大検知距離として算出できる。 In addition, the growth of vegetation on the inside of the curve may reduce visibility due to temporary concealment. Although the obstacle itself does not interfere with traveling, the distance that can be detected by the traveling obstacle detection sensor 10 is reduced due to the poor visibility. Also in this case, as in the technique of Patent Document 2, in the case of image analysis of a visible light camera, by analyzing the continuity of the rail area on the image, it is possible to calculate the maximum detection distance up to the divided position.

一方で、走行支障物検知センサ10自身の不具合により、検知性能が低下する場合がある。アクティブセンサの場合には、出力信号の低下や、センサの汚れ等による感度低下や、外部ノイズによる性能低下等について、自己診断機能を搭載している場合がある。その場合、最大検知距離算出部301は、走行支障物検知センサ10による自己診断結果に基づいて、最大検知距離を算出する。 On the other hand, the detection performance may deteriorate due to a malfunction of the traveling obstacle detection sensor 10 itself. In the case of an active sensor, there are cases in which a self-diagnostic function is provided for deterioration in output signal, deterioration in sensitivity due to contamination of the sensor, etc., deterioration in performance due to external noise, and the like. In that case, the maximum detectable distance calculation unit 301 calculates the maximum detectable distance based on the self-diagnosis result of the traveling obstacle detection sensor 10 .

停止距離算出部302は、位置・速度センサ20から得られた自車速度などに基づいて非常ブレーキをかけた際の停止距離を算出する。このとき、非常ブレーキ指令が出てブレーキがかかるまでの空走距離も考慮し、また、実際の車体重量やブレーキ特性、レール面の状態を考慮した制動距離から、鉄道車両RVが確実に停止可能な静止距離を適時算出する。 The stopping distance calculation unit 302 calculates the stopping distance when the emergency brake is applied based on the own vehicle speed obtained from the position/speed sensor 20 . At this time, the idling distance from when the emergency brake command is issued until the brakes are applied is also taken into account, and the actual vehicle weight, braking characteristics, and rail surface conditions are taken into account for the braking distance, which enables the railway vehicle RV to stop reliably. Timely calculation of the static distance.

臨時制限速度算出部303は、最大検知距離算出部301で算出された最大検知距離値Ldと、停止距離算出部302で算出された停止距離値Lsとから、走行速度の上限値、つまり、鉄道車両RVを非常ブレーキによって停止可能な車両速度である臨時制限速度を算出する。通常の走行時は、Ld>Lsとなり、鉄道車両RVが停止できる距離以上の遠方を検知可能な状態で走行している。 Temporary speed limit calculator 303 calculates the upper limit of the running speed, that is, the railway A temporary speed limit, which is a vehicle speed at which the vehicle RV can be stopped by emergency braking, is calculated. During normal running, Ld>Ls, and the railroad vehicle RV is running in a state in which it is possible to detect a distance longer than the distance at which it can stop.

一方で、Ld<Lsとなった場合には、走行支障物検知センサ10が検知できる全ての距離において鉄道車両RVが停止できるとは限らないことになる。そこで、支障物との接触を避ける、もしくは被害を低減できる車両速度を算出する。例えば、支障物との接触を避けるようするためには、Ld>Lsとなる速度まで制限する。これを適時、臨時制限速度として算出する。 On the other hand, when Ld<Ls, the railway vehicle RV cannot always stop at all distances that can be detected by the traveling obstacle detection sensor 10 . Therefore, a vehicle speed that can avoid contact with obstacles or reduce damage is calculated. For example, in order to avoid contact with obstacles, the speed is limited to Ld>Ls. This is timely calculated as the temporary speed limit.

しかし、支障物が鉄道車両RVに接近してくる場合には、停止距離値Lsで鉄道車両RVが停止できたとしても、支障物との接触が避けられない場合がある。走行支障物検知センサ10が、検知した支障物の移動速度も計測できる場合には、支障物の相対速度(相対接近速度)も考慮して、臨時制限速度を通常より小さくして、接触被害を低減させることもできる。 However, when an obstacle approaches the railway vehicle RV, contact with the obstacle may be unavoidable even if the railway vehicle RV can be stopped at the stopping distance value Ls. If the travel obstacle detection sensor 10 can also measure the moving speed of the detected obstacle, the temporary speed limit is set smaller than usual in consideration of the relative speed of the obstacle (relative approach speed) to prevent contact damage. can also be reduced.

また、支障物が鉄道車両RVから遠ざかる場合には、支障物の相対速度(相対離反速度)も考慮して、臨時制限速度を通常より大きくすることもできる。また、検知した支障物の移動方向が、軌道内から退出していく方向の場合には、臨時速度制限をかけないという制御も可能である。 In addition, when the obstacle moves away from the railroad vehicle RV, the temporary speed limit can be set higher than usual in consideration of the relative speed of the obstacle (relative separation speed). Further, when the moving direction of the detected obstacle is the direction of exiting from the track, it is possible to perform control so that the temporary speed limit is not applied.

また、走行支障物検知センサ10が、検知した支障物の種別を認識できる場合、検知した支障物の種別に応じて臨時制限速度を算出する。支障物の種類が野生動物等で警笛等により退去する可能性が高い場合には、例えば、臨時速度制限しないようにしてもよい。また、支障物の種類が沿線の火災であった場合には、状況によっては鉄道車両RVを停止させずに通過走行させた方が被害を低減できる場合もあり、臨時速度制限しないようにしてもよい。 Further, when the traveling obstacle detection sensor 10 can recognize the type of the detected obstacle, the temporary speed limit is calculated according to the type of the detected obstacle. If the type of obstacle is a wild animal or the like and there is a high possibility that the vehicle will evacuate with an alarm whistle or the like, for example, the temporary speed limit may not be applied. In addition, if the type of obstacle is a fire along the railway line, depending on the situation, it may be possible to reduce the damage by allowing the railway vehicle RV to pass through without stopping. good.

定時制限速度算出部304は、位置・速度センサ20から得られた通常の走行時における自車両(鉄道車両RV)の位置情報に基づき、予め決められた当該区間の制限速度(定時制限速度)を算出する。 The regular speed limit calculation unit 304 calculates a predetermined speed limit (regular speed limit) for the section based on the position information of the own vehicle (railway vehicle RV) during normal running obtained from the position/speed sensor 20. calculate.

また、走行支障物検知センサ10が鉄道車両RVの進行方向の軌道上を含む領域を撮影する撮影装置の場合、最大検知距離算出部301は、撮影装置による撮影画像に基づいて、最大検知距離を算出する。例えば、自車両の走行位置に応じて発生するカーブ部の構造物(駅ホーム、柱、分電盤等の周辺設備)による隠蔽や、上り勾配による見通し不良などにより、撮影装置による検知性能が低下する。そして、自車両の種別や位置、進行方向等により、この検知性能の低下を予め把握できる場合も多く、これらを考慮した定時制限速度をデータベースとして記録部307に保存しておいて、自車両の位置情報を基に参照するなどとしてもよい。 Further, in the case where the traveling obstacle detection sensor 10 is a photographing device that photographs an area including the track in the traveling direction of the railway vehicle RV, the maximum detectable distance calculation unit 301 calculates the maximum detectable distance based on the photographed image by the photographing device. calculate. For example, the detection performance of the imaging device deteriorates due to obscuration due to structures on curves (station platforms, pillars, peripheral equipment such as distribution boards, etc.) that occur according to the running position of the vehicle, and poor visibility due to uphill slopes. do. Depending on the type, position, traveling direction, etc. of the own vehicle, it is often possible to grasp in advance the deterioration of the detection performance. Reference may be made based on position information.

走行パターン設定部305は、臨時制限速度と、定時制限速度と、に基づいて、鉄道車両RVの位置と目標速度の関係を表す走行パターンを算出して設定する。例えば、走行パターン設定部305は、次に停車する駅到着時刻と現時刻間の車両走行計画として、鉄道車両RVの位置と目標速度の関係を表す走行パターンを算出して設定する。例えば、適時変化する臨時制限速度を加味して、特開2004-357399号公報(特許文献3)や特許第3160793号公報(特許文献4)等の従来技術を用いて走行パターンを生成する。 The travel pattern setting unit 305 calculates and sets a travel pattern representing the relationship between the position of the railway vehicle RV and the target speed based on the temporary speed limit and the regular speed limit. For example, the travel pattern setting unit 305 calculates and sets a travel pattern representing the relationship between the position of the railway vehicle RV and the target speed as a vehicle travel plan between the arrival time of the next station and the current time. For example, taking into consideration the temporary speed limit that changes from time to time, a driving pattern is generated using conventional techniques such as Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-357399 (Patent Document 3) and Japanese Patent No. 3160793 (Patent Document 4).

目標速度生成部306は、鉄道車両RVの位置と走行パターンに基づいて目標速度を生成し、目標速度を駆動・制動制御装置40に送信する。 The target speed generator 306 generates a target speed based on the position and running pattern of the railroad vehicle RV, and transmits the target speed to the drive/brake control device 40 .

駆動・制動制御装置40は、公知の帰還(フィードバック)制御技術により目標速度と実際の車両速度とを比較して、制御系安定化のための補償演算を行い、推力指令を定めて、推力制御装置に与える。その結果、鉄道車両RVは走行パターンに沿って駅間を走行し、次駅に目標時刻通りに到着するができる。 The drive/brake control device 40 compares the target speed and the actual vehicle speed by a known feedback control technique, performs compensation calculation for stabilization of the control system, determines a thrust command, and controls the thrust. give to the device. As a result, the railroad vehicle RV can travel between stations according to the travel pattern and arrive at the next station at the target time.

図4は、実施形態の鉄道車両運転制御装置1による処理を示すフローチャートである。まず、ステップS1において、走行支障物検知センサ10は、走行する鉄道車両RVの進行方向の支障物を検知する。 FIG. 4 is a flowchart showing processing by the railway vehicle operation control device 1 of the embodiment. First, in step S1, the traveling obstacle detection sensor 10 detects an obstacle in the traveling direction of the traveling railway vehicle RV.

次に、ステップS2において、最大検知距離算出部301は、走行支障物検知センサ10で鉄道車両RVの進行方向について支障物の検知が可能な最大検知距離を算出する。 Next, in step S2, the maximum detectable distance calculator 301 calculates the maximum detectable distance at which an obstacle can be detected by the travel obstacle sensor 10 in the traveling direction of the railway vehicle RV.

次に、ステップS3において、停止距離算出部302は、位置・速度センサ20から得られた自車速度などに基づいて非常ブレーキをかけた際の停止距離を算出する。 Next, in step S3, the stopping distance calculation unit 302 calculates the stopping distance when the emergency brake is applied based on the own vehicle speed obtained from the position/speed sensor 20 and the like.

次に、ステップS4において、臨時制限速度算出部303は、最大検知距離値と、停止距離値と、に基づいて、鉄道車両RVを非常ブレーキによって停止可能な臨時制限速度を算出する。 Next, in step S4, the temporary speed limit calculator 303 calculates a temporary speed limit at which the railway vehicle RV can be stopped by emergency braking, based on the maximum detectable distance value and the stopping distance value.

次に、ステップS5において、定時制限速度算出部304は、位置・速度センサ20から得られた通常の走行時における鉄道車両RVの位置情報に基づき、定時制限速度を算出する。 Next, in step S5, the regular speed limit calculator 304 calculates the regular speed limit based on the position information of the railway vehicle RV during normal running obtained from the position/speed sensor 20. FIG.

次に、ステップS6において、走行パターン設定部305は、臨時制限速度と、定時制限速度と、に基づいて、鉄道車両RVの位置と目標速度の関係を表す走行パターンを算出して設定する。 Next, in step S6, the travel pattern setting unit 305 calculates and sets a travel pattern representing the relationship between the position of the railway vehicle RV and the target speed based on the temporary speed limit and the regular speed limit.

次に、ステップS7において、目標速度生成部306は、鉄道車両RVの位置と走行パターンに基づいて目標速度を生成する。 Next, in step S7, the target speed generator 306 generates a target speed based on the position and running pattern of the railroad vehicle RV.

次に、ステップS8において、駆動・制動制御装置40は、目標速度などに基づいて力行、惰行、制動により鉄道車両RVの速度などを制御する。 Next, in step S8, the drive/braking control device 40 controls the speed of the railway vehicle RV by powering, coasting, and braking based on the target speed.

このように、本実施形態の鉄道車両RVによれば、走行支障物検知センサ10による支障物の最大検知距離に応じて鉄道車両RVの走行速度を調整することができる。つまり、鉄道車両RVに搭載した走行支障物検知センサ10の適時変化する検知性能を考慮した、より安全な鉄道車両RVの自動運転制御が可能となる。 Thus, according to the railway vehicle RV of the present embodiment, the running speed of the railway vehicle RV can be adjusted according to the maximum detection distance of the obstacle detected by the traveling obstacle detection sensor 10 . In other words, safer automatic operation control of the railway vehicle RV can be performed in consideration of the timely changing detection performance of the traveling obstacle detection sensor 10 mounted on the railway vehicle RV.

また、気象情報や、走行支障物検知センサ10による撮影画像や、走行支障物検知センサ10による自己診断結果などに基づいて、最大検知距離をより高精度に算出することができる。 Further, the maximum detectable distance can be calculated with higher accuracy based on weather information, images captured by the travel obstacle detection sensor 10, self-diagnosis results of the travel obstacle detection sensor 10, and the like.

また、支障物の移動速度や種別などに基づいて、臨時制限速度をより高精度に算出することができる。 Also, the temporary speed limit can be calculated with higher accuracy based on the moving speed and type of the obstacle.

本発明の実施形態について説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、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。この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。 While embodiments of the invention have been described, the embodiments are provided by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. This novel embodiment can be embodied in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. This embodiment and its modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and its equivalents.

例えば、上述の実施形態では、本発明を、目標速度に実際の車両速度を追従させる帰還制御による速度制御技術(自動運転技術)に適用する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、本発明を、目標速度を車上の運転台に表示して運転手の参考に供するガイダンス装置に適用することもできる。 For example, in the above-described embodiments, the present invention is applied to speed control technology (automatic driving technology) using feedback control that causes the actual vehicle speed to follow the target speed, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to a guidance device that displays a target speed on the driver's cab for the driver's reference.

また、自車両のデータだけでなく、同じ軌道を走行した他の鉄道車両のデータを使用して各種演算等を行ってもよい。 Further, various calculations may be performed using not only the data of the own vehicle but also the data of other railroad vehicles traveling on the same track.

1…鉄道車両運転制御装置、10…走行支障物検知センサ、20…位置・速度センサ、30…速度演算装置、40…駆動・制動制御装置、301…最大検知距離算出部、302…停止距離算出部、303…臨時制限速度算出部、304…定時制限速度算出部、305…走行パターン設定部、306…目標速度生成部、307…記憶部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Railway vehicle operation control apparatus 10... Travel obstacle detection sensor 20... Position/speed sensor 30... Speed arithmetic unit 40... Drive/brake control apparatus 301... Maximum detection distance calculation part 302... Stopping distance calculation Part 303 Temporary speed limit calculation unit 304 Regular speed limit calculation unit 305 Driving pattern setting unit 306 Target speed generation unit 307 Storage unit

Claims (6)

走行する鉄道車両の進行方向の支障物を検知するセンサと、
前記センサで前記支障物を検知できる最大検知距離を算出する最大検知距離算出部と、
前記鉄道車両の非常ブレーキをかけた際の停止距離を算出する停止距離算出部と、
前記最大検知距離と前記停止距離のうちの小さい距離で前記鉄道車両を前記非常ブレーキによって停止可能な車両速度である臨時制限速度を算出する臨時制限速度算出部と、
通常の走行時における前記鉄道車両の位置に応じた定時制限速度を算出する定時制限速度算出部と、
前記臨時制限速度と、前記定時制限速度と、に基づいて、前記鉄道車両の位置と目標速度の関係を表す走行パターンを算出して設定する走行パターン設定部と、
前記走行パターンに基づいて目標速度を生成し、前記目標速度を前記鉄道車両の制御装置に送信する目標速度生成部と、を備える鉄道車両運転制御装置。
A sensor that detects obstacles in the traveling direction of a running railroad vehicle;
a maximum detection distance calculation unit that calculates a maximum detection distance at which the sensor can detect the obstacle;
A stopping distance calculation unit that calculates a stopping distance when the emergency brake is applied to the railway vehicle;
a temporary speed limit calculation unit that calculates a temporary speed limit, which is a vehicle speed at which the railway vehicle can be stopped by the emergency brake at a smaller distance between the maximum detection distance and the stopping distance;
A regular speed limit calculation unit that calculates a regular speed limit according to the position of the railway vehicle during normal running;
a travel pattern setting unit that calculates and sets a travel pattern representing the relationship between the position of the railway vehicle and the target speed based on the temporary speed limit and the regular speed limit;
and a target speed generation unit that generates a target speed based on the running pattern and transmits the target speed to the control device of the railroad vehicle.
前記最大検知距離算出部は、外部から取得した所定の気象情報に基づいて前記最大検知距離を算出する、請求項1に記載の鉄道車両運転制御装置。 2. The railway vehicle operation control device according to claim 1, wherein said maximum detectable distance calculation unit calculates said maximum detectable distance based on predetermined weather information acquired from the outside. 前記センサは、前記鉄道車両の進行方向の軌道上を含む領域を撮影する撮影装置であり、
前記最大検知距離算出部は、前記撮影装置による撮影画像に基づいて、前記最大検知距離を算出する、請求項1に記載の鉄道車両運転制御装置。
The sensor is a photographing device that photographs an area including the track in the traveling direction of the railway vehicle,
The railway vehicle operation control device according to claim 1, wherein said maximum detectable distance calculation unit calculates said maximum detectable distance based on an image captured by said imaging device.
前記最大検知距離算出部は、前記センサによる自己診断結果に基づいて、前記最大検知距離を算出する、請求項1に記載の鉄道車両運転制御装置。 The railway vehicle operation control device according to claim 1, wherein said maximum detectable distance calculation unit calculates said maximum detectable distance based on a self-diagnosis result by said sensor. 前記センサは、検知した前記支障物の移動速度を計測し、
前記臨時制限速度算出部は、前記鉄道車両と前記支障物との相対速度に基づいて前記臨時制限速度を算出する、請求項1に記載の鉄道車両運転制御装置。
The sensor measures the moving speed of the detected obstacle,
The railway vehicle operation control device according to claim 1, wherein the temporary speed limit calculator calculates the temporary speed limit based on a relative speed between the railway vehicle and the obstacle.
前記センサは、検知した前記支障物の種別を認識し、
前記臨時制限速度算出部は、前記支障物の種別に応じて前記臨時制限速度を算出する、請求項1に記載の鉄道車両運転制御装置。
The sensor recognizes the type of the detected obstacle,
The railway vehicle operation control device according to claim 1, wherein the temporary speed limit calculator calculates the temporary speed limit according to the type of the obstacle.
JP2021069292A 2021-04-15 2021-04-15 Railway vehicle operation control device Active JP7458344B2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021069292A JP7458344B2 (en) 2021-04-15 2021-04-15 Railway vehicle operation control device
PCT/JP2022/017791 WO2022220279A1 (en) 2021-04-15 2022-04-14 Railroad car operation control apparatus
CN202280027813.2A CN117120319A (en) 2021-04-15 2022-04-14 Railway vehicle operation control device
EP22788202.4A EP4324719A1 (en) 2021-04-15 2022-04-14 Railroad car operation control apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021069292A JP7458344B2 (en) 2021-04-15 2021-04-15 Railway vehicle operation control device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022164064A true JP2022164064A (en) 2022-10-27
JP7458344B2 JP7458344B2 (en) 2024-03-29

Family

ID=83640748

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021069292A Active JP7458344B2 (en) 2021-04-15 2021-04-15 Railway vehicle operation control device

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4324719A1 (en)
JP (1) JP7458344B2 (en)
CN (1) CN117120319A (en)
WO (1) WO2022220279A1 (en)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3244870B2 (en) 1993-04-28 2002-01-07 東日本旅客鉄道株式会社 Obstacle detection device for railway vehicles
JP3160793B2 (en) 1994-06-20 2001-04-25 株式会社日立製作所 Scheduled operation control device for vehicles
JP2000264209A (en) 1999-03-12 2000-09-26 Toshiba Corp Vehicle traffic system
JP2004357399A (en) 2003-05-28 2004-12-16 Kawasaki Heavy Ind Ltd Control method and controller for railway vehicle
JP6430293B2 (en) 2015-03-05 2018-11-28 株式会社日立製作所 Intruder detection system
EP3408158A4 (en) 2016-01-31 2019-09-25 Rail Vision Ltd System and method for detection of defects in an electric conductor system of a train
JP7062407B2 (en) 2017-11-02 2022-05-06 株式会社東芝 Obstacle detection device
JP7181754B2 (en) 2018-10-15 2022-12-01 株式会社日立製作所 Obstacle detection system for track traveling vehicle and obstacle detection method
JP7146686B2 (en) 2019-03-29 2022-10-04 株式会社日立製作所 Train control system and railway vehicle equipped with the system
WO2022009273A1 (en) * 2020-07-06 2022-01-13 三菱電機株式会社 Obstacle detection device and obstacle detection method

Also Published As

Publication number Publication date
JP7458344B2 (en) 2024-03-29
EP4324719A1 (en) 2024-02-21
CN117120319A (en) 2023-11-24
WO2022220279A1 (en) 2022-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10297153B2 (en) Vehicle on-board controller centered train control system
US9821809B2 (en) Management of autonomous vehicle lanes
KR20200118882A (en) Self-driving safety evaluation method, device, and system
KR20190055738A (en) Drive assist apparatus
CN110780665B (en) Vehicle unmanned control method and device
US20210149395A1 (en) Operational design domain validation coverage for road and lane type
US20200312052A1 (en) Method for acquiring data captured by a capture module embedded in a mobile device following a predetermined trajectory, corresponding computer program and device
US11914041B2 (en) Detection device and detection system
CN105518758A (en) Method, and control and detection device for plausibilizing the wrong-way driving of a motor vehicle
US20210208282A1 (en) Detection device and detection system
US20240034371A1 (en) Sensor performance evaluation system and method, and automatic driving system
US11209827B2 (en) Method and electronic device for controlling the speed of an autonomous vehicle, related computer program, autonomous vehicle and monitoring platform
JP6426232B1 (en) Automatic run control device
US11358618B2 (en) Crossing obstruction detection system
KR20210006551A (en) Vehicle and method for controlling thereof
JP2019501831A (en) Navigation optimized for safety
JP2019207654A (en) Detection device and detection system
JP2019048631A (en) Automatic travel control device
US20230249723A1 (en) Obstacle detection device and obstacle detection method
US20200262452A1 (en) Vehicle, vehicle monitoring server, vehicle monitoring system, and vehicle monitoring method
US11628837B2 (en) Vehicle speed management systems and methods
WO2022220279A1 (en) Railroad car operation control apparatus
JP7181754B2 (en) Obstacle detection system for track traveling vehicle and obstacle detection method
WO2023032365A1 (en) Travel pattern creation device and travel pattern creation method
JP2022098347A (en) Road traffic control system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240118

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240220

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240318

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7458344

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150