JP4176311B2 - レール走行車両の速度測定法およびそのための装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の主題】
本発明は、レールタイプの軌道上を走行する車両の速度を測定する方法に係わる。
【０００２】
本発明は、この方法を実施するための装置にも係わる。
【０００３】
【発明の技術的背景】
軌道上を走行する列車の速度を測定するためのシステムは、既に種々提案されている。特に、車軸に設けたセンサーを利用して、軌道上を走行する列車の速度を測定する方法が提案されている。しかし、こうして得られる速度は必ずしも充分に正確ではなく、気象条件（霜や雪）またはレール上の木の葉等のために車輪が滑った場合に起こるリスクが考慮されていないことがある。
【０００４】
精度を高めるため、別々の車軸に２個または３個のセンサーを設けることも提案されている。しかし、この方法もまた、リスク管理の観点から充分とはいえない。
【０００５】
軌道上を走行する車両の速度を測定するため、レール軌道沿いにビーコンを配置することも公知である。この場合、所定の間隔に配置されたビーコンが信号を発する。このビーコンの近傍を走行する車両は、装備しているアンテナで、第１ビーコン通過を検出し、第２ビーコン通過までの時間を測定する。速度は、２つのビーコン間の既知の距離と、この距離を走行するのに要した時間から容易に算出される。しかし、ビーコンの設置間隔は比較的大きく、走行した設置間隔での平均速度を測定できるに過ぎない。
【０００６】
文書ＷＯ９７／１２７９６には、校正されたビーコンを利用することにより、その近傍を通過する車両のほとんど瞬間的な速度を測定する方法が開示されている。このビーコンは磁界を発生させ、車両はその下部に設けられたアンテナによって、この磁界に対する入出を検知する。磁界を通過するのに要した時間を求め、車両の速度を算出する。この方法では、軌道沿いにビーコンを定間隔で設置しなければならない。
【０００７】
軌道を、電気的ジョイントによって分離された“ブロック・セクション”と呼称される軌道区分で構成することも公知である。電気的ジョイントは、２つのチューニング・ブロックから成り、各チューニング・ブロックに隣接する軌道区分およびこれら２つのチューニング・ブロック間に位置する短い軌道（１５〜３０ｍ）のための電力結合として作用する。第１チューニング・ブロックは所与の周波数のエミッタとして作用し、第２チューニング・ブロックは他の周波数のレシーバとして作用するのが普通である。電気的ジョイントの機能は第１に、信号が１つの軌道回路から隣接の軌道回路へ伝播するのを防止すること、第２に、エミッタおよびレシーバを軌道と結合することにある。
【０００８】
電気的ジョイントを利用して列車の通過を検知することは既に公知である。即ち、列車の車軸が通過すると、列車の車軸を介して、２条のレール間に短絡が生じ、軌道中の電流変化から、エミッタに対する列車位置の検出を可能にする。具体的には、車軸がエミッタとしてのブロックのレベルを通過するまでは、車軸前方のレール中のＦ１周波数電流は高く、車軸が通過する瞬間、顕著な不連続が発生する。
【０００９】
文書ＧＢ−Ａ−２１５３５７１は、地下鉄走行システムに利用できる、４０ｍ以下の短い軌道回路に特に好適な軌道回路アッセンブリの例を開示している。
【００１０】
この文書によれば、レール間に電気的短絡を発生させ、約６ｍ後方にＡＣ信号制御装置を接続することにより、こうして形成されるループを、所定の軌道信号周波数に同調させる。制御装置は、共振を調節するようにその値を選択されたコンデンサと、第１コイルをコンデンサと直列に接続したトランスとから成り、トランスの第２コイルを介して、軌道回路信号のエミッタまたはレシーバを接続する。
【００１１】
【発明の目的】
本発明の目的は、レールタイプの軌道上を走行する車両の速度測定に関連して、レール内の最大限の安全性を確保できる解決策を提供することにある。
【００１２】
より具体的には、本発明の目的は、例えば、車軸の滑りや引っかかりのようなエラー発生源に関係なく平均速度の測定を可能にし、複数の軌道回路を分離するジョイントを車両が通過する時、このジョイントを検出することによって測定を行う方法を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、軌道沿いにビーコンを設置しなくてもよいシステムを提供することにある。
【００１４】
より具体的には、本発明は、電気的ジョイントを有する軌道回路から成る既存の車両位置検知装置を活用することにある。
【００１５】
【発明の主な特徴的要素】
本発明は、それぞれが、２つのチューニング・ブロックと両ブロック間に配置された“ブロック・セクション”と呼称される所定の軌道区分とから成る電気的ジョイントによって分離され、チューニング・ブロックのそれぞれが、ブロック・セクションとしての隣接軌道区間との電力結合を可能にするように構成された２条レール式軌道上を走行する、アンテナ装備車両の速度を測定する方法であって、同じ電気的ジョイントの第１および第２チューニング・ブロックの直ぐ近傍において、軌道上を走行中の車両に装備されたアンテナによって受信される信号の電流または電圧中に少なくとも２つの不連続を検出することによって、軌道上を走行中の車両の速度を測定することを特徴とする方法に係わる。
【００１６】
車軸が第１チューニング・ブロックの、この第１チューニング・ブロックに固有の周波数レベルを通過する時、第１不連続が得られる。
【００１７】
第１チューニング・ブロックの周波数に電気的作用を加えることによって、第２不連続を得る。第２チューニング・ブロックの近傍において電界または磁界を発生させることによって、この第２不連続を得る。第１チューニング・ブロックに注入される電圧から生ずる電流に比例する電流によって、この電界または磁界を発生させる。この電圧から生ずる電流によって、電界または磁界を発生させる。
【００１８】
他の実施例では、電気的作用が、第２チューニング・ブロックの第２周波数電圧と直列に注入される電圧である。直列に注入されるこの電圧は、第１チューニング・ブロックに注入される電圧に比例する。
【００１９】
他の実施例では、電気的作用が、第２チューニング・ブロック中に存在する電圧発生器への電流注入であり、この電流がレール間に設けたループを流れ、この電流は、第１チューニング・ブロックに注入される電圧から生ずる電流に比例する。
【００２０】
軌道上を走行中の車両に装備されたアンテナによって受信される信号を、第１チューニング・ブロックに注入される電圧の周波数でフィルタする。
【００２１】
本発明はまた、それぞれが、少なくとも２つのチューニング・ブロックと両ブロック間に配置された短い軌道区分とから成る電気的ジョイントによって分離されたブロック・セクションの形態をとる軌道に関して、以上に述べた方法を実施するための装置に係わる。この装置は、同じ電気的ジョイントの第１および第２チューニング・ブロックの直ぐ近傍において、軌道上を走行中の車両に装備されたアンテナによって受信される信号中に少なくとも２つの電流または電圧不連続を発生させる手段を含む。
【００２２】
【発明の好ましい実施例の詳細な説明】
図１に示す電気的ジョイントは、第１の側（左側）に配置され、エミッタとして作用する第１チューニング・ブロックＴＵ．Ｆ１を含み、この第１チューニング・ブロックは周波数Ｆ１で軌道中に電圧を発生させ、チューニング・ブロックの近傍における軌道のこの側（左側）の電力結合を可能にする。１５〜３０ｍの距離に配置された第２チューニング・ブロックＴＵ．Ｆ３は、このチューニング・ブロックの近傍における軌道の他の部分（右側）の電力結合を可能にする。この第２チューニング・ブロックは周波数Ｆ３に対する受信機として作用する。第２チューニング・ブロックをエミッタとして作用させることもでき、その場合、周波数Ｆ３で電圧を発生させることができる。
【００２３】
図２はブロック−セクションとして分割され、電気的ジョイントによって分離された複数の軌道区分から成る軌道回路図であり、各軌道区分は１対ずつ結合された２つのチューニング・ブロックから成る。周波数Ｆ１において、２つのチューニング・ブロックＴＵ．Ｆ１およびＴＵ．Ｆ１’は、これら２つのチューニング・ブロック間の軌道区分（ブロック−セクション１)のチューニングを行う機能に相当するのに対して、これと同じ周波数（Ｆ１）において、２つのチューニング・ブロックＴＵ．Ｆ３およびＴＵ．Ｆ３’は短絡に相当する。隣接する軌道回路の周波数（Ｆ３）において、チューニング・ブロックの機能が反転する。
【００２４】
図３および４に示すように、車軸３が通過すると、レール１および２の間に分路または短絡が形成される。即ち、周波数Ｆ１で発生し、車軸３の前方のレール１に存在する電流Ｉの性向が変化する。
【００２５】
図５に示すように、周波数Ｆ１の電流Ｉは、周波数Ｆ１の信号を発するエミッタＴＵ．Ｆ１に車軸が接近する瞬間まで高レベルを維持する。エミッタのレベルにおいて、周波数Ｆ１の電流Ｉが急激に低下して、この時点で第１の不連続７を形成する。図５は、Ｘ−軸上のエミッタＴＵ．Ｆ１の位置を基準とし、ＴＵ．Ｆ３が１８ｍの位置にあるとして、車軸前方の電流Ｉの性向を詳細に示すグラフである。
【００２６】
本発明は、第２チューニング・ブロックＴＵ．Ｆ３の直ぐ近傍に第２の不連続８を発生させ、既知の距離で起こるこれら２つの不連続を利用することによって、２つの不連続発生位置間における車両の平均速度を計算できるようにする。
【００２７】
このため、電流Ｉが発生させる磁界から形成される信号を、車両上で検出するように構成する。即ち、アンテナ信号を公知の態様でフィルタすることによって得られる電圧Ｖは、車軸３の前方のレール中に存在する電流に比例する。第１車軸３よりも上流側に配置された、公知タイプの少なくとも１つのアンテナによってこの信号を受信する。電流Ｉの２つの不連続７および８の検出を可能にするため、信号を周波数Ｆ１でフィルタする。周波数Ｆ３またはその他の周波数の１つまたは２つ以上の信号も、他の軌道回路において発生する他の不連続対の検出に利用できる。
【００２８】
図６に詳細を示す、本発明の第１実施例では、ブロックＴＵ．Ｆ３の近傍のレール１および２の間に、受信機として作用し、周波数Ｆ３における短絡に相当するループ４を設ける。このループ４は、好ましくはブロックＴＵ．Ｆ１における電流に比例する、周波数Ｆ１の電流を供給される。ループ４は、好ましくはこのブロックと直列に接続する。これにより、ループ４が発生させる磁界が、本発明の方法を実施するのに必要な第２不連続を形成する。
【００２９】
詳しくは図７に示す、本発明の他の好ましい実施例では、周波数Ｆ１の電圧発生器５をブロックＴＵ．Ｆ３と直列に接続する。この場合、ブロックＴＵ．Ｆ３は周波数Ｆ１における短絡に相当する。発生器５には、ブロックＴＵ．Ｆ１のための電源から給電することが好ましい。
【００３０】
第２不連続８はブロックＴＵ．Ｆ３を通過中に（Ｘ−軸＝１８ｍ）得られ、電圧はブロックＴＵ．Ｆ１(周波数Ｆ１のエミッタ)の電圧に比例する。
【００３１】
図８に示す他の実施例では、電流発生器６をブロックＴＵ．Ｆ３の端子に並列接続する。この発生器から発生する電流は、２本のレール１および２の間に設けたループ９を流れて磁界を発生させ、即座に検出される。周波数Ｆ１の電流発生器６は、好ましくはブロックＴＵ．Ｆ１と直列に設けられ、所要の第２不連続８を発生させる。
【００３２】
図９は第１不連続を発生させるブロックＴＵ．Ｆ１を０に、第２不連続を発生させるブロックＴＵ．Ｆ３を１８ｍに位置させることにより、レール上の走行距離と電流Ｉとの関係を示すグラフである。アンテナ信号を周波数Ｆ１でフィルタすることにより、車両上で信号を検出し、下降スロープがブロックＴＵ．Ｆ１およびＴＵ．Ｆ３の正確な位置とそれぞれ結びつく２つの不連続７および８の存在を検出することができる。
【００３３】
検出されたこれら２つの不連続の検出信号を、公知のように、マイクロプロセッサを使用して処理することにより、２つの不連続の検出時間差を求める。ブロックＴＵ．Ｆ１およびＴＵ．Ｆ３間の正確な距離は既知であるから、ブロックＴＵ．Ｆ１およびＴＵ．Ｆ３間の軌道上を走行する車両の平均速度を計算することができる。
【００３４】
特に有益な効果として、比較的低いコストで追加装置を取付けることで、軌道上を走行する車両の速度を比較的正確に測定できる。しかも、この速度測定値は、ビーコン位置が、例えば、軌道の保守作業、気象現象、車輪の滑り等が原因で移動しても、影響を受けない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、電気的ジョイントに相当する回路図である。
【図２】 図２は、２つの、図１に示した電気的ジョイント間の軌道回路に相当するダイヤグラムである。
【図３】 図３は、車軸が通過する前に、車軸がその前方のレールを流れる電流に及ぼす作用を示す図である。
【図４】 図４は、車軸の通過後、車軸がレールを流れる電流に及ぼす作用を示す図である。
【図５】 図５は、公知技術における車軸前方のレールを流れる電流のグラフである。
【図６】 図６は、本発明の実施例を示す図である。
【図７】 図７は、本発明の実施例を示す図である。
【図８】 図８は、本発明の実施例を示す図である。
【図９】 図９は、本発明における車軸前方のレールを流れる電流のグラフである。

Claims (17)

1. それぞれが、２つのチューニング・ブロック（ＴＵ．Ｆ１およびＴＵ．Ｆ３）と両ブロック間に配置された“ブロック・セクション”（１，２，３）と呼称される所定の軌道区分とから成る電気的ジョイントによって分離され、チューニング・ブロックのそれぞれが、ブロック・セクションとしての隣接軌道区間との電力結合を可能にするように構成された２条レール式軌道上を走行する、アンテナ装備車両の速度を測定する方法であって、同じ電気的ジョイントの第１および第２チューニング・ブロック（ＴＵ．Ｆ１およびＴＵ．Ｆ３）の直ぐ近傍における軌道上を走行中の車両に装備されたアンテナによって受信される信号の電流または電圧中に少なくとも２つの不連続を検出することによって、軌道上を走行中の車両の速度を測定することを特徴とする前記方法。
2. 車軸が第１チューニング・ブロック（ＴＵ．Ｆ１）の、この第１チューニング・ブロックに固有の周波数（Ｆ１）レベルを通過する時、第１不連続が得られることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 第１チューニング・ブロック（ＴＵ．Ｆ１）の周波数（Ｆ１）に電気的作用を加えることによって、第２不連続を得ることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 第２チューニング・ブロック（ＴＵ．Ｆ３）の近傍において電界または磁界を発生させることによって、第２不連続を得ることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 第１チューニング・ブロック（ＴＵ・Ｆ３）に注入される電圧から生ずる電流に比例する電流によって、電界または磁界を発生させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記電圧から生ずる電流によって、電界または磁界を発生させることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 電気的作用が、第２チューニング・ブロック（ＴＵ．Ｆ３）の第２周波数（Ｆ３）の電圧と直列に注入される電圧であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
8. 直列に注入される電圧が、第１チューニング・ブロック（ＴＵ．Ｆ１）に注入される電圧に比例することを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 電気的作用が、第２チューニング・ブロック（ＴＵ．Ｆ３）中に存在する電圧発生器への電流注入であり、この電流がレール間に設けたループを流れることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記電流が、第１チューニング・ブロック（ＴＵ．Ｆ１）に注入される電圧から生ずる電流に比例することを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記信号を、第１チューニング・ブロック（ＴＵ．Ｆ１）に注入される電圧の周波数（Ｆ１）でフィルタすることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. それぞれが、２つのチューニング・ブロック（ＴＵ．Ｆ１およびＴＵ．Ｆ３）と両ブロック間に配置された短い軌道区分とから成る電気的ジョイントによって分離されたブロック・セクションの形態を取る軌道に関して、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法を実施するための装置であって、同じ電気的ジョイントの第１および第２チューニング・ブロック（ＴＵ．Ｆ１およびＴＵ．Ｆ３）の直ぐ近傍において、軌道上を走行中の車両に装備されたアンテナによって受信される信号中に少なくとも２つの電流または電圧不連続を発生させる手段を設けたことを特徴とする前記装置。
13. 前記手段が第２チューニング・ブロック（ＴＵ．Ｆ３）の近傍に設けられ、第１チューニング・ブロックの周波数（Ｆ１）の電流を供給されるループ（４）から成ることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. ループ（４）が第１チューニング・ブロック（ＴＵ．Ｆ１）と直列に設けられていることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
15. 前記手段が、第２チューニング・ブロック（ＴＵ．Ｆ３）と直列に接続された第１チューニング・ブロック（ＴＵ．Ｆ１）周波数（Ｆ１）の電圧発生器（５）から成ることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
16. 前記手段が、レール間に設けられたループを介して、第２チューニング・ブロック（ＴＵ．Ｆ３）と並列に接続された電流発生装置（６）から成ることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
17. 車両上のアンテナがアンテナに接続された受信回路と共に第１車軸（３）の前方に配置され、周波数Ｆ１に設定されたフィルタを装備されていることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の装置。

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