JP4324121B2 - 走行距離算出システム、走行距離算出方法及び走行距離算出装置 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は、このような状況下にあって、高価な地上子を数多く設置することなく、車輪の回転をもとに正確な走行距離の算出を行うためのシステム、方法及び装置を開発することを課題とする。
地上に、車上データベースに記録された車輪径に関する値の算出結果を含む情報を車上から受信する情報送受信手段と、情報受信手段で受取った車輪径に関する値の算出結果を含む情報を記録する地上データベースと、を備え、情報送受信手段が、地上データベースに記録された車輪径に関する値の算出結果を含む情報を前記車両以外の他の車両に送信することを特徴とする。
また、軌道上に金属製のジョイントが頻繁に出現するモノレールや新交通システムにおいては、車上データベースは、予め金属製のジョイントの設置位置に係る情報をさらに記録しており、金属を探知する金属探知手段と、金属製のジョイントの設置位置に係る情報を用いて設置位置通知手段とジョイントとの間の距離を取得する距離取得手段と、距離取得手段で取得された設置位置通知手段とジョイントとの間の距離及び走行距離演算手段により算出された走行距離を用いて、車両の走行距離を補正する走行距離補正手段をさらに備えることを特徴とする。
本発明は、走行距離算出方法および走行距離算出装置を含む。
図1は、本発明の第1の実施形態を説明する図である。図1に示すように、第1の実施形態では、車上データベース(以後、車上DBと記述)120と地上データベース(以後、地上DBと記述)50以外は、車上及び地上に通常の装置を配備している。なお、第1の実施形態において、車上DB120は必須の構成要素であるが、地上DB50は構成要素とする方が望ましいという範囲にとどまり、必須ではない。
図2は、車両100及び地上の設備について説明する図である。ここでは、車両100の構成について説明する。車両100は、車上子110、車上DB120、送受信部130、駆動部140、速度検出部150、車上制御部160及び入力表示部170を含んで構成される。
駆動部140は、車両100の車輪や台車などの走行に関わる部分を指し、本実施形態ではこの駆動部140に速度検出部150が装備されている構成をとる。速度検出部150は、駆動部140の車輪の回転を計測する機能を持ち、例えば速度発電機やタコジェネレータなどによって構成することができる。
なお、車上DB120については、データベースの構成の説明において後記する。
引き続き図2を参照して、本実施形態における地上の設備について説明する。本実施形態では、図2に示されているように、地上の設備は、地上子10、地上装置30及び地上DB50を構成要素とする。このうち、地上DB50は必須の構成要素ではないが、実施形態に含まれる方が望ましい。地上子10は駅ホーム40や信号系の閉塞区間の切れ目などに配置されており、車上子110と通信する機能をもち、例えばトランスポンダを用いて構成できる。本実施形態においては、無電源でも動作するようなトランスポンダではなく、地上設備30と通信回線で接続され、給電されていてデジタル情報を通信できるトランスポンダを利用して構成するのが望ましい。このような構成であれば、車両100の車上DB120に含まれる車輪径の補正係数を車上子110及び地上子10のいずれかを介して、地上装置30に転送したり、地上装置30から別の車両100にデータを転送したりすることができる。ただし、無電源で動作するようなトランスポンダを主として用いる場合でも、本実施形態の主要な部分は実現可能であり、例えば始発駅などの特定の場所に地上子10又はデジタル情報を通信できるトランスポンダを少数設置すれば、全く同様の機能を実現できるようになる。
本実施形態においては、車上DB120及び地上DB50の双方にデータベースを持つ構成をとっている。車上DB120は、表1に示すようなテーブルを持っており、これらのテーブルを参照及び更新することにより、(例えば規格などにより)予め決定された固定値である車輪径を補正して、正確な走行距離を求めている。
温度テーブルは1つだけであるが、これはオプション的な性格のテーブルであり、温度の変化が激しい地域で有用である。
表2は、参照テーブルの例を示す。図1、図3(a)及び図11(a)にも参照テーブルの主要な部分は示されているが、全体を示したものが表2である。
図3(a)は、蓄積データテーブルと参照テーブルの例を示す図である。図3(a)において、蓄積データテーブル320は、3つのテーブルだけが示されているが、前記したように重量の分類の数と区間の数に応じて、より多くのテーブルが必要になる。図3(a)に示すように、それぞれのテーブルは、シリアルナンバ(図3(a)ではNoと記述)、区間、重量及びそれに対応する補正係数の値の項目を持つ。そして、車両100が走行を行うごとに計測データのエントリを蓄積していく。なお、シリアルナンバの項目に代えてタイムスタンプの項目としてもよい。
図4(a)は、勾配テーブルの例を示す図であり、図4(b)は勾配走行時の勾配係数の変化を説明する図である。勾配テーブル330は、他のテーブルと同様に車上DB120に含まれており、区間、距離及び勾配係数の項目を含む。区間の項目は、蓄積データテーブルや参照テーブルの項目として説明した区間の項目と同じものである。距離の項目は、それぞれの区間の両端について、車両100を運用する路線の基点から距離を示したものである。1区間がそれほど長くない通常の運用では、1区間をそのまま距離の項目の管理対象とすれば充分であり、区間全体で勾配係数にあたるものを考えればよい。
温度テーブルは、温度の項目と補正係数の項目だけを持つ単純なテーブルである。本実施形態においては、温度テーブルは補助的な役割を果たすもので、必須のテーブルではない。表3に温度テーブルの一例を示す。なお、本実施形態では、温度は車外の気温を意味する。
ここでは、前記のデータベースを用いて、車輪径を補正するためのデータの登録と更新を行う際の具体的な処理の流れについて説明する。
図5(a)は、車両100を運用する路線の開業前に行うデータベースへのデータ登録までの処理の概略を示す図である。この処理が終わって、運用が開始された後に、車両100においてデータベースへのデータ登録・更新と利用を行う。図5(b)は、運用開始後にデータベース登録・更新と利用を行う際の処理の概略を説明する図である。本実施形態では、図5(b)に示すように車両100の運用中において、データベースへのデータの登録・更新の処理と利用の処理が並行して行われる。
図8、図9及び図10は、本実施形態において、車両で計測した車輪径の補正データを他の車両に転送して共用する機構を説明するための図である。図8は、始発前試運転車両による情報収集を説明する図である。図9は、始発前試運転車両が収集した情報について他の車両との共有化を説明する図である。そして、図10は、車両と地上の通信の処理を説明する図である。
図11は加速度に応じた車輪径の補正を説明する図である。加速度に応じた補正は、通常の運用においては利用する必要がない。通常の運用においては、路線内での車両の走行のパターンは再現性が高いため、前記した区間ごとに平均的な値を用いれば充分だからである。しかしながら、運行ダイヤが乱れるなどの理由により、通常の運用において蓄積したデータに基づく補正が有効ではない場合には、区間ごとの補正では不充分であり、加速度に応じた補正が必要になる。
第1の実施形態は、ゴムタイヤを装着した車輪を例に説明したが、軌道や車両について対象が限定される形態ではなかった。ここで、金属ジョイントを検出できる軌道及び車両を利用するものに対象を限定すると、第1の実施形態よりさらに正確に走行距離を求めることができる実施形態を構成できる。
図13は本実施形態(第2の実施形態)の前提となる地上設備を説明する図である。ここでは、図13に示すようなコンクリート製の桁201や軌道202の設備を持ち、かつ、軌道202の接続部に金属製の接続プレート(ジョイント)20を用いているモノレール、新交通システム及び鉄道車両などについて走行距離を補正する実施形態について述べる。本実施形態は基本的な構成において第1の実施形態と共通するので、以下では第1の実施形態と本実施形態で異なる部分だけを説明する。本実施形態において前提とするこれ以外の地上設備は、第1の実施形態で説明したものと同じであるので、説明を省略する。
本実施形態では、基本的に第1の実施形態で用いたテーブルを含むデータベースと同じものを備える。しかし、本実施形態においては、さらにジョイント位置テーブルとジョイント20が検出されるべき指定範囲を示す指定範囲テーブルを備える。
本実施形態では、データベースへのデータの登録・更新は、第1の実施形態におけるデータベースへのデータの登録・更新の処理と同じであるが、データベースの利用形態は異なる。ここでは、本実施形におけるデータベースの利用を説明するが、第1の実施形態における処理と異なる部分を含む運用中の1区間ごとのデータベースの利用方法だけを説明する。なお、ここで説明する1区間ごとのデータベース利用の方法においては、多くのステップは、第1の実施形態におけるデータベースの利用と同様であるので、共通のステップには同じ符号を付して説明を省略し、異なる処理の部分だけを説明する。
きる。これから開業する路線に適用する場合には、高価な地上子を数多く設置する必要がないため、路線開業のコストを削減できる。また、車両間での補正係数の共用を行えば、少ない回数の試運転で多くの車両の走行距離の補正のためのデータを得ることができ、車両を効率よく運用できる。このような実施形態による高精度の補正を行えば、地上の設備への多大な投資をせずに高度な信号システムへの対応が可能になる。なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で、2つの実施形態と同等の手段や方法によって車両の走行距離の補正を行うことは可能である。例えば、温度センサでタイヤの温度を測定して車輪径を補正するようにしてもよい。
20,J1,J2,J3 金属製の接続プレート(ジョイント)
30 地上装置
50 地上データベース(地上DB)
100 車両
110 車上子
120 車上データベース(車上DB)
130 送受信部
140 駆動部
150 速度検出部
160 車上制御部
170 入力表示部
180 金属検出部
190 金属センサ
202 軌道
Claims (20)
- 区間の境界を車両に認識させる設置位置通知手段により複数の区間に区分された軌道を走行する車両の走行距離を算出する走行距離算出システムであって、
前記車両に、
車輪の積算回転数を計測する回転数計測手段と、
前記設置位置通知手段に基づいて前記軌道の区間の境界を検知する区間境界検知手段と、
前記区間境界検知手段が、前記軌道の区間の境界を検知したとき、予め登録された情報に基づいて前記区間の距離を取得する区間距離取得手段と、
前記回転数計測手段により計測された前記区間における前記車輪の積算回転数、及び前記区間距離取得手段により取得された前記区間の距離から、前記区間における車輪径に関する値を算出する車輪径算出手段と、
前記車輪径算出手段で算出された車輪径に関する値の算出結果を記録する車上データベースと、
前記車上データベースを参照して車輪径を補正して走行距離を算出する走行距離演算手段と、を備え、
地上に、
前記車上データベースに記録された前記車輪径に関する値の算出結果を含む情報を車上から受信する情報送受信手段と、
前記情報送受信手段で受取った前記車輪径に関する値の算出結果を含む情報を記録する地上データベースと、を備え、
前記情報送受信手段が、前記地上データベースに記録された前記車輪径に関する値の算出結果を含む情報を前記車両以外の他の車両に送信すること
を特徴とする走行距離算出システム。 - 請求項1に記載の走行距離算出システムであって、
前記車上データベースには、前記車輪径に関する値の算出結果が記録される共に、予め前記車両の重量の情報と前記区間の勾配の情報が記録されており、
前記車両は、前記車両の重量を推定する車両重量推定手段を備え、
前記走行距離演算手段は、
前記車上データベースを参照して前記車両の重量に応じて車輪径を補正する第1の車輪径補正手段と、
前記車上データベースを参照して前記区間の勾配に応じて車輪径を補正する第2の車輪径補正手段をさらに有すること
を特徴とする走行距離算出システム。 - 請求項2に記載の走行距離算出システムであって、
前記車両重量推定手段は、前記車両が所定の出力で加速され、所定の速度に達するまでの所要時間によって前記車両の重量を推定すること
を特徴とする走行距離算出システム。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の走行距離算出システムであって、
前記走行距離演算手段は、前記車上データベースに蓄積された前記車輪径に関する値の算出結果と最新の前記車輪径に関する値の算出結果の移動分散を算出し、当該移動分散の値と前回同様に算出した移動分散の値とを比較し、
両者の移動分散の差が所定の範囲内である場合に、前記車上データベースに対する前記最新の前記車輪径に関する値の算出結果の登録がなされ、
前記両者の移動分散の差が所定の範囲内でない場合には、前記最新の前記車輪径に関する値の算出結果の破棄がなされること
を特徴とする走行距離算出システム。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の走行距離算出システムであって、
前記車上データベースには、前記車輪径に関する値の算出結果が記録される共に、予め前記車両の前輪と後輪の回転速度の比率情報が記録されており、
前記車両は、
前記車両の前輪と後輪の回転速度を取得する車輪回転速度取得手段と、
前記車両の前輪と後輪の回転速度の比率を算出する車輪回転速度前後比率算出手段と、
前記車上データベースを参照して前記車両の前輪と後輪の回転速度の比率に応じて車輪径を補正する第3の車輪径補正手段と、
を備え、
前記走行距離演算手段は、前記第3の車輪径補正手段によって補正された前記車両の前輪と後輪の回転速度の比率に応じた車輪径を用いて、走行距離を算出すること
を特徴とする走行距離算出システム。 - 請求項1に記載の走行距離算出システムであって、
前記車両は、金属製のジョイントを含むコンクリート製の前記軌道を走行し、
前記車上データベースは、予め前記金属製のジョイントの設置位置に係る情報をさらに記録しており、
前記車両は、
金属を探知する金属探知手段と、
前記金属製のジョイントの設置位置に係る情報を用いて前記設置位置通知手段と前記ジョイントとの間の距離を取得する距離取得手段と、を備えること
を特徴とする走行距離算出システム。 - 請求項6に記載の走行距離算出システムであって、
前記距離取得手段で取得された前記設置位置通知手段と前記ジョイントとの間の距離、及び前記走行距離演算手段により算出された走行距離を用いて、前記車両の走行距離を補正する走行距離補正手段をさらに備える
ことを特徴とする走行距離算出システム。 - 区間の境界を車両に認識させる設置位置通知手段により複数の区間に区分された軌道を走行する車両の走行距離を算出する走行距離算出方法であって、
前記設置位置通知手段を前記車両側で検知して、車輪の積算回転数の計測を開始するステップと、
前記車輪の積算回転数の計測を開始した前記設置位置通知手段と異なる他の設置位置通知手段を検知して、前記車輪の積算回転数の計測を終了するステップと、
前記設置位置通知手段及び前記他の設置位置通知手段を検知して前記区間の距離を取得するステップと、
前記区間における車輪の積算回転数の計測結果と、前記取得された区間の距離とから前記区間における車輪径に関する値を算出するステップと、
前記車輪径に関する値の算出結果を車上データベースに記録するステップと、
前記車上データベースを参照して車輪径を補正して走行距離を算出するステップと、
前記車上データベースに記録された前記車輪径に関する値の算出結果を含む情報を地上へ送信し地上データベースへ記録するステップと、
前記車両以外の他の車両に前記地上データベースに記録された前記車輪径に関する値の算出結果を含む情報を送信するステップと、を備えること
を特徴とする走行距離算出方法。 - 請求項8に記載の走行距離算出方法であって、
前記車上データベースには、前記車輪径に関する値の算出結果が記録される共に、予め前記車両の重量の情報と前記区間の勾配の情報が記録されており、
前記車両の重量を推定するステップと、
前記車上データベースを参照して前記車両の重量に応じて車輪径を補正するステップと、
前記車上データベースを参照して前記区間の勾配に応じて車輪径を補正するステップと、をさらに備えること
を特徴とする走行距離算出方法。 - 請求項9に記載の走行距離算出方法であって、
前記車両の重量を推定するステップが、前記車両が所定の出力で加速され、所定の速度に達するまでの所要時間を計測し、所定の速度に達するまでの所要時間によって前記車両の重量を推定するステップであること
を特徴とする走行距離算出方法。 - 請求項8から請求項10のいずれか1項に記載の走行距離算出方法であって、
前記車上データベースに蓄積された前記車輪径に関する値の算出結果と最新の前記車輪径に関する値の算出結果の移動分散を算出し、当該移動分散の値と前回同様に算出した移動分散の値とを比較するステップと、
両者の移動分散の差が所定の範囲内である場合に、前記車上データベースに対する前記最新の前記車輪径に関する値の算出結果を登録し、前記両者の移動分散の差が所定の範囲内でない場合には、前記最新の前記車輪径に関する値の算出結果を破棄するステップと、をさらに備えること
を特徴とする走行距離算出方法。 - 請求項8から請求項11のいずれか1項に記載の走行距離算出方法であって、
前記車上データベースには、前記車輪径に関する値の算出結果が記録される共に、予め前記車両の前輪と後輪の回転速度の比率情報が記録されており、
前記車両の前輪と後輪の回転速度を取得するステップと、
前記車両の前輪と後輪の回転速度の比率を算出するステップと、
前記車上データベースを参照して前記車両の前輪と後輪の回転速度の比率に応じて車輪径を補正するステップと、をさらに備えること
を特徴とする走行距離算出方法。 - 金属製のジョイントを含むコンクリート製の前記軌道を走行する車両における請求項8に記載の走行距離算出方法であって、
前記車上データベースは、予め前記金属製のジョイントの設置位置に係る情報をさらに記録しており、
金属を探知する手段により前記金属製のジョイントを検知するステップと、
前記車上データベースから前記金属製のジョイントの設置位置に係る情報を検索するステップと、
前記金属製のジョイントの設置位置に係る情報を用いて前記設置位置通知手段と前記ジョイントとの間の距離を取得するステップと、を備えることを特徴とする走行距離算出方法。 - 区間の境界を車両に認識させる地上子により複数の区間に区分された軌道を走行する前記車両の走行距離を算出する走行距離算出装置であって、
前記車両に、
車輪の積算回転数を計測する回転数計測手段と、
前記地上子からの前記区間の境界の位置通知を受信する車上子と、
前記地上子からの前記位置通知に基づいて、予め登録された情報に基づいて前記区間の距離を取得する区間距離取得手段と、
前記回転数計測手段により計測された前記区間における前記車輪の積算回転数と、前記区間距離取得手段により取得された前記区間の距離とから前記区間における車輪径に関する値を算出する車輪径算出手段と、
前記車輪径算出手段で算出された車輪径に関する値の算出結果を記録する車上データベースと、
前記車上データベースを参照して車輪径を補正して走行距離を算出する走行距離演算手段と、を備え、
前記車上子は、
前記車上データベースに記録された前記車輪径に関する値の算出結果を含む情報を地上データベースと接続された前記地上子に送信し、
前記地上データベースからの他車両の前記車輪径に関する値の算出結果を含む情報を前記地上子から受信することが可能なこと
を特徴とする走行距離算出装置。 - 請求項14に記載の走行距離算出装置であって、
前記車上データベースには、前記車輪径に関する値の算出結果が記録される共に、予め前記車両の重量の情報と前記区間の勾配の情報が記録されており、
前記車両は、前記車両の重量を推定する車両重量推定手段を備え、
前記走行距離演算手段は、
前記車上データベースを参照して前記車両の重量に応じて前記車輪径を補正する第1の車輪径補正手段と、
前記車上データベースを参照して前記区間の勾配に応じて前記車輪径を補正する第2の車輪径補正手段をさらに有すること
を特徴とする走行距離算出装置。 - 請求項15に記載の走行距離算出装置であって、
前記車両重量推定手段は、前記車両が所定の出力で加速され、所定の速度に達するまでの所要時間によって前記車両の重量を推定すること
を特徴とする走行距離算出装置。 - 請求項14から請求項16のいずれか1項に記載の走行距離算出装置であって、
前記走行距離演算手段は、前記車上データベースに蓄積された前記車輪径に関する値の算出結果と最新の前記車輪径に関する値の算出結果の移動分散を算出し、当該移動分散の値と前回同様に算出した移動分散の値とを比較し、
両者の移動分散の差が所定の範囲内である場合に、前記車上データベースに対する前記最新の前記車輪径に関する値の算出結果の登録がなされ、
前記両者の移動分散の差が所定の範囲内でない場合には、前記最新の前記車輪径に関する値の算出結果の破棄がなされることを特徴とする走行距離算出装置。 - 請求項14から請求項17のいずれか1項に記載の走行距離算出装置であって、
前記車上データベースには、前記車輪径に関する値の算出結果が記録される共に、予め前記車両の前輪と後輪の回転速度の比率情報が記録されており、
前記車両は、
前記車両の前輪と後輪の回転速度を取得する車輪回転速度取得手段と、
前記車両の前輪と後輪の回転速度の比率を算出する車輪回転速度前後比率算出手段と、
前記車上データベースを参照して前記車両の前輪と後輪の回転速度の比率に応じて車輪径を補正する第3の車輪径補正手段と、
を備え、
前記走行距離演算手段は、前記第3の車輪径補正手段によって補正された前記車両の前輪と後輪の回転速度の比率に応じた前記車輪径を用いて、走行距離を算出すること
を特徴とする走行距離算出装置。 - 請求項14に記載の走行距離算出装置であって、
前記車両は、金属製のジョイントを含むコンクリート製の前記軌道を走行し、
前記車上データベースは、予め前記金属製のジョイントの設置位置に係る情報をさらに記録しており、
前記車両は、
金属を探知する金属探知手段と、
前記金属製のジョイントの設置位置に係る情報を用いて前記地上子と前記ジョイントとの間の距離を取得する距離取得手段と、
前記距離取得手段で取得された前記地上子と前記ジョイントとの間の距離及び前記走行距離演算手段により算出された走行距離を用いて、前記車両の走行距離を補正する走行距離補正手段をさらに備えること
を特徴とする走行距離算出装置。 - 請求項14から請求項19のいずれか1項に記載の走行距離算出装置であって、
前記走行距離演算手段は、前記地上データベースの他車両の前記車輪径に関する値の算出結果を含む情報が、前記地上子から前記車上子で受信され、前記車上データベースに記録されたのを受けて、前記車上データベースを参照して前記車輪径を補正して走行距離を算出すること
を特徴とする走行距離算出装置。
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