JP3766947B2

JP3766947B2 - 車上情報制御装置

Info

Publication number: JP3766947B2
Application number: JP30805998A
Authority: JP
Inventors: 知伊東; 征高岡
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-10-29
Filing date: 1998-10-29
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2018-10-29
Also published as: JP2000134703A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、列車の制御を行う車上情報制御装置に係り、特に、列車駆動装置，ブレーキ装置の異常に対して制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
列車を制御する機器あるいは伝送線のうち、保安上重要なものに関しては、多重構成やフェイルセーフ構成として、信頼性，安全性を高めているのが普通である。
【０００３】
多重構成は一般的に実施されており、例えば機器を３重構成にし、多数決論理をもちいて信頼性，安全性を高める手法が用いられている。
【０００４】
フェイルセーフな機器の構成例としては、特開昭51−25202 号公報があげられ、同公報には、機器全体の信頼性をあげるため、速度パターンを出す部分を二重に設けることが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、多重構成の場合は、同様の機器を複数台設置する必要がある。多重化だけで信頼性を確保しようとすると、多重数を大きくする必要が出てくるため、コストや重量が大きくなり、過度の多重化はシステムとしてなりたたない場合がある。また、ハードウェアを多重化しても、同一のソフトウェアを使用してしかもそこにバグがあれば、危険側動作（例えばブレーキがかからない）をする可能性が残り、必ずしも万全とは言えない。
【０００６】
フェイルセーフな構成は、ある想定した機器の故障時に、危険側動作をしないような構成とするものであるが、想定した故障以外の故障では、やはり危険側動作をすることがある。また、コストがかさむ場合がある。
【０００７】
近年、列車内の配線数低減，機能向上のため、従来のリレー回路に代り、車上ＬＡＮなどの電子装置が用いられる場合があるが、リレーと異なり故障した際の状態が特定できない場合が多い（故障した際に、回路が閉じるか、開くかがわからない）ため、故障の検知あるいはフェイルセーフ構成がしづらい場合がある。
将来、列車を減速，停止させる場合に、機械ブレーキを用いず、電力変換器による電気ブレーキで列車を停止させる「純電気ブレーキ」が用いられると考えられる。電力変換器は、過電流，過電圧や、半導体素子故障の際には自機の保護のため運転を停止する。従って、ブレーキ装置としての電力変換装置はフェイルアウトといえる。かといって、信頼性を増すために電力変換装置を多重化することは、コスト，重量がかさみ、現実的と言えない。
【０００８】
さらに、列車の機器は、検出器，制御機器、実際に駆動やブレーキ動作を行う機器など、様々な機器があり、これらをすべて多重化，フェイルセーフ化することは、コスト，重量の面から現実的でない場合がある。
【０００９】
本発明の目的は、簡単な構成で列車の信頼性，安全性を増すことのできる車上情報制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的は、少なくとも列車を駆動する駆動装置とブレーキをかけるブレーキ装置に対し、力行指令もしくはブレーキ指令を与える車上情報制御装置において、列車の加速度を検知する手段と、力行指令に応じて加速度許容値を算出する手段と、該算出した加速度許容値と前記検知した加速度を比較する手段と、該比較結果より前記加速度許容値よりも検知加速度が低い場合にブレーキ指令を発生する手段とを備えることにより、達成される。
【００１１】
これにより、例えば制御装置からブレーキ指令が出力されているのに、列車が十分減速しない、あるいは逆に加速している等の異常な状況をより早く検知することができ、列車の安全を向上することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の代表的な一実施例を示す。
【００１３】
１は運転台で、具体的には図示しないマスコンハンドル，ブレーキハンドル，各種スイッチ等で構成され、運転士の操作を他機器に入力する。２はＡＴＯ装置であり、列車をある走行パターンに添って力行，ブレーキ指令を出す。３はATC 装置であり、速度検出手段３１とアンテナ３２などの外部からの入力手段に接続され、列車速度が制限速度以上に上がるとブレーキを指令する機能を有する。１から３を総称して車上情報制御装置１１と称する。即ち車上情報制御装置１１は、力行指令やブレーキ指令を出す機能を有している。
【００１４】
なお、力行指令やブレーキ指令の形態は場合により異なり、ノッチ指令，引張力指令，速度指令などの場合がある。以下では引張力指令であることを想定して説明するが、他の指令形態でも若干の換算が必要だが，内容としてはそれほど変らない。
【００１５】
４は列車を駆動する電動機を制御するインバータ等の駆動装置であり、主に列車を加速させる機能を持つが、減速・回生などの機能を持つものもある。５はブレーキ装置であり、多くのものは空気の力で機械的にブレーキシューを動作させる。５１は保安ブレーキ装置であり、ブレーキ装置５のバックアップである。６１から６４は検出器であり、速度Ｖ，加速度α，位置Ｘ，列車重量Ｗを検出、あるいは算出し、チェック装置７に入力される。６５はクロックでそこからの時刻ｔがチェック装置に入力される。８は路線情報装置、９は表示装置である。
【００１６】
次に、図１を利用して本実施例の動作を説明する。
【００１７】
手動運転の場合には運転台１から、自動運転の場合にはＡＴＯ装置２からの力行指令，常用ブレーキ指令、あるいは非常ブレーキ指令に基づき、駆動装置４で加速、あるいはブレーキ装置５と駆動装置４で減速，停止を行う。
【００１８】
チェック装置７は、運転台１，ＡＴＯ装置２，ＡＴＣ装置３から出力される力行指令，常用ブレーキ指令、あるいは非常ブレーキ指令と、検出器６１〜６４，クロック６５からの、速度Ｖ，加速度α，位置Ｘ，重量Ｗ，時刻ｔとを照合する。またその際、必要であれば予め記憶されている路線情報装置８から列車の現在位置，カーブや勾配，線路端末までの距離などを参考にする。力行指令，常用ブレーキ指令、あるいは非常ブレーキ指令に対し、速度，加速度，位置が特に問題無ければ、チェック装置は特に介入を行わず、列車はそのまま運行を続ける。
【００１９】
万一、問題を発見した場合は、チェック装置７は、駆動装置４に運転停止を命じたり、ブレーキ装置５あるいは保安ブレーキ装置５１にブレーキを指令する。あるいは、異常が生じたことを表示装置９に表示し、さらには、その対処に関するアドバイスを表示し、運転士や乗務員に対処を促す。なお、図示していないが緊急の場合は警報音を報じる警報器を設ける。
【００２０】
図１の検出器６１から６４は、速度，加速度，位置，重量を直接検出する場合を示したが、これらの代りに、他の検出量から演算する装置（例えば、速度から加速度を算出するなど）を用いても構わない。
【００２１】
図２は、図１のチェック装置７内部の具体的構成例を示す。力行指令値Ｔ＊から、許容値算出器７１にて加速度許容値α＊を下式より算出する。
【００２２】
α＊＝（Ｔ＊−ｆ（Ｗ，Ｇ，Ｒ，Ｎ)）／Ｗ＋Ｍ …（数１）
ここで、ｆは列車の走行抵抗で、列車重量Ｗ，勾配Ｇ，カーブ半径Ｒ，編成両数Ｎ等の関数である。Ｍは余裕分で、誤差，ばらつき等を吸収するための項である。比較器７２でα＊と検出した加速度αを比較して大小を判定して時素７３に入力し、加速度αが許容値α＊以下の状態が一定時間続いたら、ブレーキ不緩解や駆動装置出力不足などの異常と判定する。それ以外は正常と出力する。なお、必要ない場合はこの時素７３を省いても良い。
【００２３】
図３は、運転加速時において力行指令に対する加速度の特性より異常領域を図示したものである。異常と正常の間の線が、加速度許容値に相当する。例えば、力行指令値を上げたにもかかわらず、加速度許容値に対して検出された加速度がそれに達しない場合には駆動装置に何らかの故障が有ると判断し異常信号を発する。
【００２４】
図４は、運転減速時においてブレーキ指令に対する減速度の特性より異常領域を図示したものである。ブレーキの場合も上記同様の異常・正常判定ができる。ブレーキ指令から列車の減速度下限値を算出し（図中正常と異常領域の間の線に対応）、その下限値よりも検出した実際の減速度が低い領域にある場合には、ブレーキ装置に何らかの異常が有ると判定する。
【００２５】
図５は、チェック装置７において図２とは別の具体的構成例を示す。列車位置Ｘに対応した制限速度Ｖ＊を制限値発生器７４から出力する。比較器７５でＶ＊と検出した速度Ｖを比較し、Ｖが大きければ異常と判定する。さらに比較器７６で、力行指令Ｔ＊と比較し、Ｖの方が小さくても、Ｖ＊との差が一定値以下なのに力行指令が出る場合は、車上情報制御装置誤動作などの異常と判断する。
【００２６】
図６は、図５における異常判定範囲の一例を図示したものである。このように、列車の位置に対して速度の異常領域を判定するのに、例えばカーブなどによる速度制限や、線路端末のように必ず停止しなければならない地点に関連する速度制限をパターン化しておけばよいことになる。
【００２７】
なお、実際の異常判定は、上記の例には限らず、必要に応じてその他の例を含めて取捨選択し、組み合わせることになる。
【００２８】
【発明の効果】
上記のように、チェック装置を付加することで比較的簡単に列車の危険な状態を検知し、対処できるので、列車の安全性，信頼性を比較的簡単な構成で高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の代表的な一実施例を示す制御構成ブロック図である。
【図２】図１のチェック装置内部の具体的構成例である。
【図３】図２の実施例における異常判定範囲の一例を図示したものである。
【図４】図２の実施例における異常判定範囲の別の例を図示したものである。
【図５】図１のチェック装置内部の別の具体的構成例である。
【図６】図５の実施例における異常判定範囲の一例を図示したものである。
【符号の説明】
１…運転台、２…ＡＴＯ装置、３…ＡＴＣ装置、４…駆動装置、５…ブレーキ装置、７…チェック装置、８…路線情報装置、９…表示装置、１１…車上情報制御装置、７１…許容値算出器、７２…比較器、７３…時素、７４…制限値発生器、７５，７６…比較器。

Claims

少なくとも列車を駆動する駆動装置とブレーキをかけるブレーキ装置に対し、
力行指令もしくはブレーキ指令を与える車上情報制御装置において、
列車の加速度を検知する手段と、前記力行指令に応じて加速度許容値を算出する手段と、該算出した加速度許容値と前記検知した加速度を比較する手段と、該比較結果より前記加速度許容値よりも検知加速度が低い場合にブレーキ指令を発生する手段とを備えたことを特徴とする車上情報制御装置。