JP2653671B2 - 車両速度検知装置 - Google Patents
車両速度検知装置Info
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- JP2653671B2 JP2653671B2 JP13152688A JP13152688A JP2653671B2 JP 2653671 B2 JP2653671 B2 JP 2653671B2 JP 13152688 A JP13152688 A JP 13152688A JP 13152688 A JP13152688 A JP 13152688A JP 2653671 B2 JP2653671 B2 JP 2653671B2
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- Japan
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- electromagnetic force
- vehicle
- displaced
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- Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は軌道上を走行する車両の速度検知装置に関す
るものである。
るものである。
［従来の技術］ 軌道上を走行する車両の速度検知は、車軸の回転に比
例する回転歯車と誘導コイルで構成される速度発電機に
より発生する起電力の周波数を演算し、またはアナログ
信号に変換することにより求めるものである。この方式
により検知される車両の走行速度はすべて車軸の回転に
より得られるものであり、車輪の空転、滑走によって一
時的に事実と異なる速度が検出されるのは避け難いこと
となっていた。しかしながら従来の運転方式では、地上
に定められた一定の閉塞区間から信号を受け、また異な
る速度が検出されるのは短時間であり遅延時間を設ける
などの対策により問題になっていなかった。
例する回転歯車と誘導コイルで構成される速度発電機に
より発生する起電力の周波数を演算し、またはアナログ
信号に変換することにより求めるものである。この方式
により検知される車両の走行速度はすべて車軸の回転に
より得られるものであり、車輪の空転、滑走によって一
時的に事実と異なる速度が検出されるのは避け難いこと
となっていた。しかしながら従来の運転方式では、地上
に定められた一定の閉塞区間から信号を受け、また異な
る速度が検出されるのは短時間であり遅延時間を設ける
などの対策により問題になっていなかった。
［発明が解決しようとする課題］ ところが近来の新しい運転制御方式の中には保証され
た走行区間を従来の固定された閉塞区間によらず地上か
ら可変の距離情報として車両に与えるものや、車両の位
置を車両自身に検出させ無線により地上で受けて列車群
の制御を行うものなどが考えられている。この場合車両
位置や走行距離は前記の速度発電機から得られる回転す
る歯車に対応したパルス状の電圧波形をカウントするこ
とにより求める方式を基本とするが、前記車輪の空転や
滑走は短時間ではあってもそのまま距離や位置の誤差と
なり安全や制御上の重大な問題になる。
た走行区間を従来の固定された閉塞区間によらず地上か
ら可変の距離情報として車両に与えるものや、車両の位
置を車両自身に検出させ無線により地上で受けて列車群
の制御を行うものなどが考えられている。この場合車両
位置や走行距離は前記の速度発電機から得られる回転す
る歯車に対応したパルス状の電圧波形をカウントするこ
とにより求める方式を基本とするが、前記車輪の空転や
滑走は短時間ではあってもそのまま距離や位置の誤差と
なり安全や制御上の重大な問題になる。
［課題を解決するための手段及び作用］ 本発明は上記の課題を解決するため車両の絶対速度を
連続的に検知して出力するものである。この出力される
絶対速度と前記速度発電機から得られる車輪の回転速度
とをコンピュータを内蔵した比較回路により比較して空
転、滑走を検出し、その間の速度を補完し走行距離を補
正する。
連続的に検知して出力するものである。この出力される
絶対速度と前記速度発電機から得られる車輪の回転速度
とをコンピュータを内蔵した比較回路により比較して空
転、滑走を検出し、その間の速度を補完し走行距離を補
正する。
［実施例］ 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
１図は本発明の最も大きな特徴である、軌道直上を磁石
が移動したときの進行方向の電磁力の測定機構（エレメ
ントと称する）とその発生原理を示したものである。
１図は本発明の最も大きな特徴である、軌道直上を磁石
が移動したときの進行方向の電磁力の測定機構（エレメ
ントと称する）とその発生原理を示したものである。
１は軌道に磁界を加える進行方向に移動する永久磁石
で２はこれを回転支持するアームである。３はおもりで
２本のアームの２箇所の回転支持部を境界として上下の
回転モーメントが等しくなるようになっている。このた
め台車に直結された外箱につながる支持板４から加えら
れる加減速による外力は回転支持部５で相殺され、軌道
との電磁力が直接加わる１本の永久磁石に外力による回
転トルクは加わらない。６は歪ゲージを張り付けた両端
支持の板バネになっており、この歪量から１の永久磁石
に加わる電磁力を計測する。
で２はこれを回転支持するアームである。３はおもりで
２本のアームの２箇所の回転支持部を境界として上下の
回転モーメントが等しくなるようになっている。このた
め台車に直結された外箱につながる支持板４から加えら
れる加減速による外力は回転支持部５で相殺され、軌道
との電磁力が直接加わる１本の永久磁石に外力による回
転トルクは加わらない。６は歪ゲージを張り付けた両端
支持の板バネになっており、この歪量から１の永久磁石
に加わる電磁力を計測する。
第１図および第２図により電磁力の発生原理を簡単に
述べる。車両が進行すると軌道面に垂直に進入した磁束
７を軌道８の頭部導体が横切ることになりフレミングの
右手の法則により軌道の頭部表面にこれを横切る電流９
が流れ磁石１の相対していない部分で循環する。この電
流９がフレミングの左手の法則によって軌道８を車両の
進行方向10に移動させる力を生み、その反作用で磁石１
は後方に引かれる力11を発生する。この原理はアラゴの
円盤としても知られている。また磁石17には同時に磁石
が軌道を磁化して生じる吸引力と、軌道に電流が流れる
ことによって派生する、磁束が一方に偏る偏磁作用から
生じる反発力から成る垂直方向の電磁力が働く。これら
の力はいずれも軌道面と磁石の間隙ｈと車両速度ｖの関
数であり、進行方向の力をFx、垂直方向の力をFzとする
と次のように表わされる。
述べる。車両が進行すると軌道面に垂直に進入した磁束
７を軌道８の頭部導体が横切ることになりフレミングの
右手の法則により軌道の頭部表面にこれを横切る電流９
が流れ磁石１の相対していない部分で循環する。この電
流９がフレミングの左手の法則によって軌道８を車両の
進行方向10に移動させる力を生み、その反作用で磁石１
は後方に引かれる力11を発生する。この原理はアラゴの
円盤としても知られている。また磁石17には同時に磁石
が軌道を磁化して生じる吸引力と、軌道に電流が流れる
ことによって派生する、磁束が一方に偏る偏磁作用から
生じる反発力から成る垂直方向の電磁力が働く。これら
の力はいずれも軌道面と磁石の間隙ｈと車両速度ｖの関
数であり、進行方向の力をFx、垂直方向の力をFzとする
と次のように表わされる。
Fx＝ｆ（h,v） ［１］ Fx＝ｇ（h,v） ［２］ 第３図は電磁力検出部を進行方向に切断した断面図で
ある。13は第１図に示す進行方向の電磁力を検出するエ
レメントであり、14は垂直方向の電磁力を検出するエレ
メントでその構造は13を90度回転させたものとほとんど
同じであり、上下方向の振動による外力の防止および電
磁力の測定原理は13と同じである。すなわち15は垂直電
磁力を計測するための歪ゲージであり、16はバランス用
のおもりである。１、17、18、19、20は同極の永久磁石
であり18、19は磁界の端効果を低減させ、20は１と17の
間の相互作用を防止する。いずれも計測用の磁石１、17
の磁束を垂直方向に絞り高さの変化による電磁力の変化
を少なくする効果を兼ねる。また１、17、18、19、20は
電磁石またはコイルを用いることも十分可能である。
ある。13は第１図に示す進行方向の電磁力を検出するエ
レメントであり、14は垂直方向の電磁力を検出するエレ
メントでその構造は13を90度回転させたものとほとんど
同じであり、上下方向の振動による外力の防止および電
磁力の測定原理は13と同じである。すなわち15は垂直電
磁力を計測するための歪ゲージであり、16はバランス用
のおもりである。１、17、18、19、20は同極の永久磁石
であり18、19は磁界の端効果を低減させ、20は１と17の
間の相互作用を防止する。いずれも計測用の磁石１、17
の磁束を垂直方向に絞り高さの変化による電磁力の変化
を少なくする効果を兼ねる。また１、17、18、19、20は
電磁石またはコイルを用いることも十分可能である。
第４図は電磁力検出部の平面図であり、一部にエレメ
ント13、14を進行方向に向けて横に複数個並べたところ
を示している。両端の22、23は端効果を低減させるもの
で歪ゲージは接続されていない。複数個並べてあるの
は、エレメント13及び14を取り付ける台車が左右に変動
しても常に軌道の直上に近い位置にあるエレメントを選
別してその電磁力を測定するためである。これはまた自
然発生的に磁化された軌道上を走行するとき誘起される
進行方向に垂直な向きの電流を遮断することにより電磁
力の計測誤差を少なくすることができる。なおこの効果
は積層板で構成した磁石を使用することによりさらに高
めることができる。第３図は第４図をAA′で切断した断
面図でもある。
ント13、14を進行方向に向けて横に複数個並べたところ
を示している。両端の22、23は端効果を低減させるもの
で歪ゲージは接続されていない。複数個並べてあるの
は、エレメント13及び14を取り付ける台車が左右に変動
しても常に軌道の直上に近い位置にあるエレメントを選
別してその電磁力を測定するためである。これはまた自
然発生的に磁化された軌道上を走行するとき誘起される
進行方向に垂直な向きの電流を遮断することにより電磁
力の計測誤差を少なくすることができる。なおこの効果
は積層板で構成した磁石を使用することによりさらに高
めることができる。第３図は第４図をAA′で切断した断
面図でもある。
軌道の継目におけるパルス状の速度誤差が問題になる
ときは左右の軌道上に前後に位置をずらして電磁力検出
部を取り付けることにより救済できる。
ときは左右の軌道上に前後に位置をずらして電磁力検出
部を取り付けることにより救済できる。
第５図の25は第３図および第４図に示した電磁力検出
部で、速度処理部26はコンピュータを内蔵し、進行方向
及び垂直方向の複数の電磁力検出エレメントを常時走査
してその定常的最大値またはこれから隣接エレメントに
移動するピーク値を読むことで軌道直上に近いものを選
別する。また速度処理部26で検知した速度と速度発電機
からの速度とを常に比較して、不一致を生じた場合に前
後の関係から車輪27の空転や滑走が生じたと判断された
とき、速度発電機の速度の異常値の続く間を速度処理部
で検知した速度に置き換え距離を補正する。
部で、速度処理部26はコンピュータを内蔵し、進行方向
及び垂直方向の複数の電磁力検出エレメントを常時走査
してその定常的最大値またはこれから隣接エレメントに
移動するピーク値を読むことで軌道直上に近いものを選
別する。また速度処理部26で検知した速度と速度発電機
からの速度とを常に比較して、不一致を生じた場合に前
後の関係から車輪27の空転や滑走が生じたと判断された
とき、速度発電機の速度の異常値の続く間を速度処理部
で検知した速度に置き換え距離を補正する。
速度処理は次の方法により行なう。式［１］および式
［２］から車両速度ｖは次のような式で表わされる。
［２］から車両速度ｖは次のような式で表わされる。
ｖ＝Ｒ（Fx,Fz） ［３］ この変換を数値演算で行なうのは困難なので実験的方
法または期間を定めた試験走行を行い、そのデータから
式［３］の関数値を求めコンピュータの内部メモリに設
けた第６図に示すテーブルに書き込む。第６図のテーブ
ルは、通常の走行において定常的に速度発電機からの速
度と突き合わせて十分信頼できる値に補正することによ
り、永久磁石の劣化などによる誤差を補正することがで
きる。
法または期間を定めた試験走行を行い、そのデータから
式［３］の関数値を求めコンピュータの内部メモリに設
けた第６図に示すテーブルに書き込む。第６図のテーブ
ルは、通常の走行において定常的に速度発電機からの速
度と突き合わせて十分信頼できる値に補正することによ
り、永久磁石の劣化などによる誤差を補正することがで
きる。
［発明の効果］ 本発明は列車自身が位置を検出し、無線によりこれを
地上で受けて列車群の管理を行ないこの結果から安全に
走行できる距離を各列車に伝送して列車運行の安全や効
率化をはかるといった新しい運転制御方式に適用するこ
とを目的としている。したがって車上には複雑な処理を
行なうコンピュータが既に積み込まれており、速度検知
処理はその機能の一部を使用することができ、この場合
第５図26の速度処理部を別に設けなくてもよい。またこ
の新しい運転制御方式では車両の正確な位置を知ること
がシステム構成の最も重要な基本要素となる。従来の速
度発電機による位置検知のみでは車輪の空転や滑走を完
全に防ぐ手だてがなく、これを検出できるのは急激な速
度変化を伴う場合に限られる。この場合でも位置誤差の
検出または修正は不可能なため、安全上その都度ブレー
キをかけ低速で走行するなどの対策を取らなければなら
ない。このようなことから列車の自動連結のようにきわ
めて正確な位置を必要とする場合などには別の位置検知
手段が必要とされていた。
地上で受けて列車群の管理を行ないこの結果から安全に
走行できる距離を各列車に伝送して列車運行の安全や効
率化をはかるといった新しい運転制御方式に適用するこ
とを目的としている。したがって車上には複雑な処理を
行なうコンピュータが既に積み込まれており、速度検知
処理はその機能の一部を使用することができ、この場合
第５図26の速度処理部を別に設けなくてもよい。またこ
の新しい運転制御方式では車両の正確な位置を知ること
がシステム構成の最も重要な基本要素となる。従来の速
度発電機による位置検知のみでは車輪の空転や滑走を完
全に防ぐ手だてがなく、これを検出できるのは急激な速
度変化を伴う場合に限られる。この場合でも位置誤差の
検出または修正は不可能なため、安全上その都度ブレー
キをかけ低速で走行するなどの対策を取らなければなら
ない。このようなことから列車の自動連結のようにきわ
めて正確な位置を必要とする場合などには別の位置検知
手段が必要とされていた。
本発明の車両速度検知装置を速度発電機による位置検
知の補完の装置として用いることにより空転、滑走を確
実に検出し、車両位置を正しく補正することができ、こ
れにより前記のような対策や自動連結時の別の位置検知
手段が不要となり、信頼性の高い効率的なシステムの構
築が可能となる。
知の補完の装置として用いることにより空転、滑走を確
実に検出し、車両位置を正しく補正することができ、こ
れにより前記のような対策や自動連結時の別の位置検知
手段が不要となり、信頼性の高い効率的なシステムの構
築が可能となる。
また車両の進行方向の検出も重要な要素であり、従来
は運転ハンドルと速度発電機の複数の巻線の位相関係か
ら別の論理機構により判断していたが本発明によれば直
接進行方向を検出できる。さらに永久磁石の劣化特性が
明らかになればこれから車輪の摩耗を検出できる。
は運転ハンドルと速度発電機の複数の巻線の位相関係か
ら別の論理機構により判断していたが本発明によれば直
接進行方向を検出できる。さらに永久磁石の劣化特性が
明らかになればこれから車輪の摩耗を検出できる。
第１図は電磁力の発生原理とその計測方法を示すもの
で、第２図は軌道上を磁石が移動したときの軌道面上に
発生する誘導電流の仮想図である。 第３図は軌道と磁石の間に作用する電磁力を検出する電
磁力検出部の断面図であり、第４図は電磁力検出部の平
面図で、一部にその内部構造が分かるようになってい
る。第５図は本発明の構成と、電磁力検出部と速度処理
部の車両上の取り付け概要を示したものである。第６図
は速度処理部のコンピュータのメモリー上に置かれる、
進行方向の電磁力と垂直方向の電磁力とから速度を求め
る変換テーブルである。 第１図 １……進行方向電磁力検出及び磁界発生用磁石 ２……進行方向電磁力検出用磁石支持アーム ３……バランス用おもり ４……外箱と一体のエレメント支持板 ５……回転支持部 ６……進行方向電磁力検出用の板バネ及び歪ゲージ ７……軌道面に加えられる磁束 ８……軌道頭部 ９……軌道面に流れる誘導電流 10……進行方向と、軌道に加わる力の方向 11……磁石に加わる力の方向 第２図 １……進行方向電磁力検出及び磁界発生用磁石 ７……軌道面に加えられる磁束 ８……軌道頭部 ９……軌道面に流れる誘導電流 10……車両の進行方向 11……磁石に働く電磁力 12……軌道を流れる電流の磁石に力を与える部分 第３図 １……進行方向電磁力検出及び磁界発生用磁石 ２……進行方向電磁力検出用磁石支持アーム ３……バランス用おもり ４……外箱と一体のエレメント支持板 ５……回転支持部 ６……進行方向電磁力検出用の板バネ及び歪みゲージ ８……軌道頭部 13……進行方向電磁力検出エレメント 14……垂直方向電磁力検出エレメント 15……垂直方向電磁力検出用の板バネ及び歪ゲージ 16……バランス用おもり 17……垂直方向電磁力検出用磁石 18、19端効果低減用磁石 20……垂直、進行方向磁石相互作用防止用磁石 21……非磁性、非導電体で作られた外箱 第４図 13……進行方向電磁力検出エレメント 14……垂直方向電磁力検出エレメント 21……非磁性、非導電体で作られた外箱 22、23端効果低減用磁石 24……軌道頭部の幅 第５図 ８……軌道頭部 25……電磁力検出部（21に相当） 26……速度処理部 27……車輪 28……電磁力検出部防護用排障器 29……電磁力検出部支持金具 30……歪ゲージ用ケーブル 31……台車 第６図 32……進行方向電磁力を示す 33……垂直方向電磁力を示す 34……対照用進行方向電磁力の一区分 35……対照用垂直方向電磁力の一区分 36……検知速度の一例
で、第２図は軌道上を磁石が移動したときの軌道面上に
発生する誘導電流の仮想図である。 第３図は軌道と磁石の間に作用する電磁力を検出する電
磁力検出部の断面図であり、第４図は電磁力検出部の平
面図で、一部にその内部構造が分かるようになってい
る。第５図は本発明の構成と、電磁力検出部と速度処理
部の車両上の取り付け概要を示したものである。第６図
は速度処理部のコンピュータのメモリー上に置かれる、
進行方向の電磁力と垂直方向の電磁力とから速度を求め
る変換テーブルである。 第１図 １……進行方向電磁力検出及び磁界発生用磁石 ２……進行方向電磁力検出用磁石支持アーム ３……バランス用おもり ４……外箱と一体のエレメント支持板 ５……回転支持部 ６……進行方向電磁力検出用の板バネ及び歪ゲージ ７……軌道面に加えられる磁束 ８……軌道頭部 ９……軌道面に流れる誘導電流 10……進行方向と、軌道に加わる力の方向 11……磁石に加わる力の方向 第２図 １……進行方向電磁力検出及び磁界発生用磁石 ７……軌道面に加えられる磁束 ８……軌道頭部 ９……軌道面に流れる誘導電流 10……車両の進行方向 11……磁石に働く電磁力 12……軌道を流れる電流の磁石に力を与える部分 第３図 １……進行方向電磁力検出及び磁界発生用磁石 ２……進行方向電磁力検出用磁石支持アーム ３……バランス用おもり ４……外箱と一体のエレメント支持板 ５……回転支持部 ６……進行方向電磁力検出用の板バネ及び歪みゲージ ８……軌道頭部 13……進行方向電磁力検出エレメント 14……垂直方向電磁力検出エレメント 15……垂直方向電磁力検出用の板バネ及び歪ゲージ 16……バランス用おもり 17……垂直方向電磁力検出用磁石 18、19端効果低減用磁石 20……垂直、進行方向磁石相互作用防止用磁石 21……非磁性、非導電体で作られた外箱 第４図 13……進行方向電磁力検出エレメント 14……垂直方向電磁力検出エレメント 21……非磁性、非導電体で作られた外箱 22、23端効果低減用磁石 24……軌道頭部の幅 第５図 ８……軌道頭部 25……電磁力検出部（21に相当） 26……速度処理部 27……車輪 28……電磁力検出部防護用排障器 29……電磁力検出部支持金具 30……歪ゲージ用ケーブル 31……台車 第６図 32……進行方向電磁力を示す 33……垂直方向電磁力を示す 34……対照用進行方向電磁力の一区分 35……対照用垂直方向電磁力の一区分 36……検知速度の一例
Claims (4)
- 【請求項１】車両に設けた進行方向に変位する磁石と軌
道との間に作用する電磁力を利用して車両の絶対速度を
連続的に検知する装置であって、前記磁石に作用する軌
道と平行な電磁力を計測する手段と、これによって速度
を求める手段とを備えることを特徴とした車両速度検知
装置。 - 【請求項２】車両に設けた垂直方向に変位する磁石と軌
道との間に作用する軌道と垂直な電磁力を計測する手段
と、これにより前記進行方向に変位する磁石と軌道との
距離の変化による前記進行方向に変位する磁石に作用す
る電磁力の変化を補正する手段とを備えた特許請求の範
囲第（１）項記載の車両速度検知装置。 - 【請求項３】前記進行方向に変位する磁石及び前記垂直
方向に変位する磁石を支持するアームは微少角度で回転
できる構造とし、アームの回転支持部を中心として両側
の回転モーメントが等しくなる構造とした特許請求の範
囲第（１）項または（２）項記載の車両速度検知装置。 - 【請求項４】前記進行方向に変位する磁石及び前記垂直
方向に変位する磁石を進行方向に向かって横に細分割
し、常に軌道の直上に近い位置にある細分割された前記
車両に設けた進行方向に変位する磁石及び前記垂直方向
に変位する磁石を選別してそれぞれの電磁力を計測する
手段を備えた特許請求の範囲第（１）項または（２）項
記載の車両速度検知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13152688A JP2653671B2 (ja) | 1988-05-31 | 1988-05-31 | 車両速度検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13152688A JP2653671B2 (ja) | 1988-05-31 | 1988-05-31 | 車両速度検知装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01302165A JPH01302165A (ja) | 1989-12-06 |
| JP2653671B2 true JP2653671B2 (ja) | 1997-09-17 |
Family
ID=15060127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13152688A Expired - Lifetime JP2653671B2 (ja) | 1988-05-31 | 1988-05-31 | 車両速度検知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2653671B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019207149A (ja) * | 2018-05-29 | 2019-12-05 | ナブテスコ株式会社 | 速度検出装置及び速度検出方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7025260B2 (ja) * | 2017-04-17 | 2022-02-24 | 株式会社神戸製鋼所 | 移動速度検出装置 |
-
1988
- 1988-05-31 JP JP13152688A patent/JP2653671B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019207149A (ja) * | 2018-05-29 | 2019-12-05 | ナブテスコ株式会社 | 速度検出装置及び速度検出方法 |
| JP7046720B2 (ja) | 2018-05-29 | 2022-04-04 | ナブテスコ株式会社 | 速度検出装置及び速度検出方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01302165A (ja) | 1989-12-06 |
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