JP4347221B2 - 軌道非接触車輌の操舵装置とその操舵方法 - Google Patents
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Description
機械的案内軌道の廃止のために、1次元座標情報を有する路面側情報帯を規定路線上に配置することが提案されている。そのような路面側情報帯には運転情報が書き込まれている。運転情報には、走行路線の上に設定される1次元座標値が含まれている。この場合に、1次元座標値と操舵角、速度、加速度のような運転制御情報との対応関係を示すテーブルの存在が必要である。そのようなテーブルのテーブル値が固定されていると、時々刻々に変わる(ダイナミックに変化する)走行状況に円滑に対応する制御が困難となる。このため、従来技術では、操舵角の急激な変化に起因する急激な速度変化(例示:軌道方向に直交する方向の加速度)を招き、その結果として乗り心地の悪化を招いていた。
案内軌道に機械的に接触する機械的操舵部分がなく、且つ、規定される走行路線に高精度に追随する操舵システムの技術の確立が求められている。安全確保のためセーフティー軌道を廃止しないことは重要であるが、セーフティー軌道の簡素化が望まれている。更に、自動運転時の快適さが求められている。
本発明の他の課題は、未来的(予測)変数を制御系に取り込んで円滑な運転を可能にする軌道非接触車輌の操舵装置とその操舵方法を提供することにある。
本発明の更に他の課題は、学習を通して最適制御を実行する軌道非接触車輌の操舵装置とその操舵方法を提供することにある。
本発明の更に他の課題は、自動制御性能の向上と乗り心地の向上を両立させることが可能である軌道非接触車輌の操舵装置とその操舵方法を提供することにある。
本発明の第1観点では、軌道非接触車輌は、車輪と、前記車輪に支持される車輌本体と、操舵制御系とを具備している。前記操舵制御系は、前記車輪の操舵を非機械的に制御する制御部と、前記車輪の操舵を機械的に駆動する駆動部とを備えている。前記制御部は、目標走行路線の1次元座標値を検出する第1検出器と、前記1次元座標値に対応する目標操舵角を保持する操舵角保持部と、前記目標走行路線と前記車輌本体の現在位置との間の現在偏差を検出する第2検出器と、前記現在偏差と前記目標操舵角とに対応する制御操舵角を生成する制御操舵角計算部とを備えている。前記現在偏差は前記目標走行路線に直交する直交方向の距離に対応して定義され、前記駆動部は前記制御操舵角に基づいて前記車輪を転向させる。
ここで、前記目標走行路線は路面上に設定され、前記第2検出器は前記位置偏差を非接触に検出することが好ましい。
また、前記車輌本体に搭載される計算部を更に具備してもよい。前記計算部は前記車輌本体の速度データの積分により2次元座標値を計算し、保持する。
また、前記目標走行路線は路面上に設定され、前記目標走行路線は前記1次元座標値を出力する出力部分を有し、前記1次元座標値は前記出力部分から前記第1検出器に無線で送信される。この場合、前記目標操舵角は前記走行路線に書き込まれていることが望ましい。
また、前記制御部は、前記車輌本体の速度を検出する第3検出器を更に具備し、前記操舵角制御器は、前記位置偏差と前記好適操舵角と前記速度とに対応する制御値を生成する。
また、前記制御部は、前記制御操舵角を最適解に最適化する最適化計算部を更に具備し、前記最適解は前記車輌の操舵に起因する振動を最小化するように決定される。
また、前記制御部は、前記目標走行路線の未来位置に対応する未来操舵角を決定し、前記現在偏差と前記目標操舵角と前記未来操舵角とに対応する補正操舵角を生成する操舵角補正制御器とを更に具備する。前記制御操舵角計算部は、前記現在偏差、前記目標操舵角、及び前記補正操舵角とに対応する前記制御操舵角を生成する。この場合、前記制御部は、前記車輌が前記目標走行路線のN回目の走行を行うとき、現在位置に対するの現在操舵を検出する第2検出器と、N回分の前記現在操舵角の全てまたは一部から現在最適目標操舵角を求める最適解計算部を更に具備してもよい。前記最適解計算部は前記車輌の操舵に起因する振動を最小化するように前記現在最適目標操舵角を決定する。また、前記最適解計算部は、前記補正操舵角を決定するニューロネットワークを含んでもよい。あるいは、前記最適解計算部は、遺伝的アルゴリズムに基づいて前記補正操舵角を決定するプログラムを実行してもよい。
また、前記最適解計算部は、遺伝的アルゴリズムに基づいて前記補正操舵角を決定するプログラムを実行することが好ましい。
また、前記制御部は、前記制御値を最適化する最適化計算部を更に具備し、前記最適解は前記車輌の操舵に起因する振動を最小化する。この場合、mとnが任意の複数の組み合わせをとるとき、前記車輌の前記目標走行路線のm回目の走行とn回目の走行時の車体位置間の偏差を振幅として表し、前記最適化計算部は、前記振幅の二乗を最小化するように前記補正操舵角を決定する。また、mとnが任意の複数の組み合わせをとるとき、前記車輌の前記目標走行路線のm回目の走行とn回目の走行時の車体の加速度を表し、前記最適化計算部は、前記加速度の二乗を最小化するように前記補正操舵角を決定する。
また、軌道非接触車輌は、車輪に支持される台車と、前記台車に対して支持され軌道側固定体に接触するセーフティーバーとを更に具備してもよい。前記駆動部は、前記台車と前記車輪との間に介設され、前記駆動部の変位部分は前記車輪と前記セーフティーバーとに機械的に接続されている。この場合、前記変位部分は電気モータにより駆動されるボールスクリュー又は前記ボールスクリューに結合するナットである。また、前記変位部分は流体圧源により駆動されるシリンダ又はシリンダに結合するピストンロッドである。
また、本発明の第2の観点では、軌道非接触車輌は、車輪と、前記車輪に支持される台車と、操舵装置とを具備する。前記操舵装置は、モータと、前記モータの出力軸に連結される螺子軸と、前記螺子軸を支持する軸受と、前記螺子軸に螺合するナットと、前記ナットを支持する第1支持体と、前記軸受を支持する第2支持体と、前記車輪を操舵するリンク機構とを具備する。前記第1支持体と前記第2支持体のうちのいずれかは前記台車に固定される固定側支持体を形成し、前記第1支持体と前記第2支持体のうちのいずれかは前記リンク機構に連結する可動側支持体を形成している。
ここで、軌道非接触車輌は、セーフティーバーと、前記セーフティーバーに支持される安全輪とを更に具備し、前記セーフティーバーは前記可動側支持体に結合され、前記台車は固定側支持体に結合され、前記ナットは前記台車に支持されている。また、前記モータと前記軸受は前記セーフティーバーに支持されていてもよい。
また、前記操舵装置は、前記螺子軸と前記モータの間に介設されるクラッチを更に具備し、前記安全輪と軌道側固定体の接触に対応して前記クラッチの結合が解除される。
また、前記ナットは前記リンク機構に支持され、前記モータと前記軸受は前記台車に支持されていてもよい。また、前記螺子軸はボール螺子軸を形成してもよい。
また、本発明の第3観点では、軌道非接触車輌は、車輪と、前記車輪に支持される台車と、操舵器とを具備する。前記操舵器は、モータと、前記モータの出力軸に連結される移動体と、安全車輪を備えるセーフティーバーと、前記車輪を操舵するリンク機構とを具備する。前記リンク機構は前記セーフティーバーと前記移動体に連結され、前記セーフティーバーは前記台車に対して可動的に支持され、前記モータは台車に固定的に支持されている。
ここで、前記モータの出力軸はピニオンとラックを介して前記移動体に連結されてもよい。
また、本発明の第4観点では、軌道非接触車輌は、車輪と、前記車輪に支持される台車と、操舵器とを具備する。前記操舵装置は、モータと、前記モータの出力軸に連結される螺子軸と、前記螺子軸を支持する軸受と、前記螺子軸に螺合するナットと、前記車輪を操舵するリンク機構と、安全輪を備えるセーフティーバーとを具備する。前記セーフティーバーと前記モータと前記軸受は前記台車に固定的に支持され、前記ナットは前記リンク機構に結合されている。
また、前記操舵装置は、前記螺子軸と前記モータの間に介設されるクラッチを更に具備している。前記安全輪と軌道側固定体の接触に対応して前記クラッチの結合が解除される。
また、本発明の第5観点では、軌道非接触車輌の操舵方法は、目標走行路線の1次元座標値を設定することと、前記1次元座標値Xjに対応する目標操舵角を設定することと、前記目標走行路線と前記車輌本体の位置との間の現在偏差を検出することと、前記現在偏差と前記目標操舵角とに対応する制御操舵角を生成することと、前記制御操舵角に対応する角度位置に前記車輪を転向させることを具備している。前記現在偏差は前記目標走行路線に直交する直交方向の距離に対応して定義される。
また、前記目標走行路線の未来位置に対応する未来目標操舵を設定することと、前記未来操舵角に対応する補正操舵角を生成することとを具備し、前記現在偏差と、前記目標操舵角と、前記補正操舵角に基づいて、前記制御操舵角は決定される。
また、本発明の第6観点では、軌道非接触車輌の操舵方法は、駆動部は、モータと、モータの出力軸に結合するボール螺子軸と、前記ボール螺子軸に結合するナットと、前記モータと前記ボール螺子軸との間に介設されるクラッチと、車輪に結合し前記モータの出力軸の回転により動作するリンク機構とを具備し、前記車輌の一部と路面側構造との接触を検出することと、前記接触に対応して間に介設されるクラッチを切ることとを更に具備する。
本発明による軌道非接触車輌の操舵装置、及び、軌道非接触車輌の操舵方法は、新交通システムの自動運航の技術を確立し、円滑な制御性能を飛躍的に向上させ、結果的に、乗り心地を顕著に改善する。ボール螺子軸を用いる操舵機構は、コストを低減し、機構を簡素化し、且つ、円滑な制御性能を飛躍的に向上させる。
図2は、図1の側面断面図であり、
図3は、本発明の第1実施例による軌道非接触車輌の操舵装置における駆動部を示す平面図であり、
図4は、本発明の第1実施例による軌道非接触車輌の操舵装置における制御部と駆動部とを示すブロック図であり、
図5は、第1実施例における制御部を示す回路ブロック図であり、
図6は、操舵角制御方法を示す平面図であり、
図7は、他の操舵角制御方法を示す平面図であり、
図8は、更に他の操舵角制御方法を示す平面図であり、
図9は、更に他の操舵角制御方法を示す平面図であり、
図10は、更に他の操舵角制御方法を示す平面図であり、
図11は、本発明の第2実施例による軌道非接触車輌の操舵装置における偏差検出方法を示す断面図であり、
図12は、図11に示される偏差検出方法の変形例を示す断面図であり、
図13は、本発明の第3実施例による軌道非接触車輌の操舵装置における偏差検出方法を示す断面図であり、
図14は、本発明の第3実施例による軌道非接触車輌の操舵装置における偏差検出方法の変形例を示す断面図であり、
図15は、本発明の第4実施例による軌道非接触車輌の操舵装置における偏差検出方法を示す断面図であり、
図16は、本発明の第5実施例による軌道非接触車輌の操舵装置における偏差検出方法を示す断面図であり、
図17は、本発明の第6実施例による軌道非接触車輌の操舵装置における駆動装置を示す平面図であり、
図18は、本発明の第7実施例による軌道非接触車輌における駆動装置を示す断面図であり、
図19は、本発明の第7実施例による軌道非接触車輌における駆動装置の変形例を示す断面図であり、
図20は、本発明の第8実施例による軌道非接触車輌における駆動装置を示す断面図であり、
図21は、本発明の第9実施例による軌道非接触車輌における駆動装置を示す断面図であり、及び
図22は、本発明の第10実施例による軌道非接触車輌における駆動装置を示す断面図である。
図1は、本発明の第1実施例による軌道非接触車輌の操舵装置を示す図である。図1を参照して、走行軌道基準を生成する案内ライン1は、専用軌道面2に設定される。専用軌道面2は、直線的に又は曲線的に形成されている。案内ライン1は、図1では軌道面2から突出しているが、軌道面2に埋め込まれるように形成されてもよい。車輌3は、車体本体4と台車5とを備えている。台車5は専用軌道面2に支持されている。車体本体4は、鉛直軸又は軌道面法線方向軸のまわりに回転自在であるように、台車5により軌道面2上に支持されている。台車5は、車輪6を備えている。
操舵システムは、非機械的操舵システム部としての制御部10と機械的操舵システム部としての駆動部20とを備えている。操舵システムは、図2に示されるように、車輌3を機械的に案内する機械的案内軌道を備えていない。車輌3が案内ライン1に機械的に接触することは、本質的ではない。
図3は、駆動部20を示している。駆動部20は、アクチュエータ12と第1リンク機構13と第2リンク機構14とを備えている。アクチュエータ12は、非可動部位であるアクチュエータ本体15と可動部位であるピストンロッド16とを備えている。アクチュエータ本体15は、台車5に固定されている。第1リンク機構13は、第1リンク17と、第2リンク18とを備えている。第1リンク17の基部側は、第1ピン19により回転自在に台車5に支持されている。第1リンク17の自由端側は、第2ピン21により回転自在にピストンロッド16の動作端部に連結されている。第2リンク機構14は、台車5に回転自在に支持される第1梃子22と、梃子リンク23と、台車5に回転自在に支持される第2梃子24とを備えている。第2リンク18の自由端部は、第1梃子22の一端部位に回転自在に連結されている。第1梃子22の他端部位は、梃子リンク23の一端部位に回転自在に連結されている。梃子リンク23の他端部位は、第2梃子24の一端部位に回転自在に連結されている。
アクチュエータ本体15に動作信号が供給されるとピストンロッド16が線形に進退動する。ピストンロッド16の線形変位に対応して第1リンク17が回転変位する。このような第1リンク機構13の主動に従動して第2リンク機構14が動作する。第2リンク機構14の第1梃子22は、第2リンク18の回転と直線の複合運動に対応して回転運動する。
両側の車輪6は、車軸25の中心線を含み、専用軌道面2に平行な平面の中で車軸25に対して回転可能に車軸25に支持されている。車軸25は台車5に支持されている。第1梃子22と第2リンク機構14と第2梃子24と車軸25は、平行四辺形の4節リンク機構を形成している。第2リンク18の複合運動に従って、その平行四辺形が変形され、車輪6の回転中心線に直交する両側直交面(鉛直面)が互いに平行に車軸25に対して回転変位する。
図4は、制御部10と駆動部20との間の制御関係を示している。制御部10は、案内ライン1と操舵制御部7とを備えている。操舵制御部7は、制御ユニット8、送信器9、受信器11を備えている。制御ユニット8は、送信器9に対してデータ取得指令信号26を送信する。送信器9は、データ取得指令信号26に応答して、データ取得動作信号27を発信する。データ取得動作信号27は、データ送信要求信号27−1を含んでいる。データ取得動作信号27は、供給電力27−2を含んでいてもよい。供給電力27−2が用いられる場合には、案内ライン1に電力を供給する地上側電源は不要である。
案内ライン1は、始点と終点との間で等間隔に分割されており、位置データ列Xjを有している。位置データ列Xjは、1次元曲線座標値Xjの列を表わしている。案内ライン1が周回軌道の基準線である場合には、その終点の座標はその始点の座標と同じである。その等間隔の長さは、1cm以下が好適である。1次元曲線座標値Xは、3次元絶対座標系で厳密に規定されている。案内ライン1の1次元曲線座標値Xの列は、ライン形成列要素1−jの集合である。各ライン形成列要素1−jは、1次元位置座標値(位置データ列要素)Xjに対応している。ライン形成列要素1−jは、データ送信要求信号27−1に応答して位置データXj、目標操舵角θ*(Xj)、目標軌道偏差ΔR*を発信する。受信器11は、位置データXj、目標操舵角θ*(Xj)目標軌道偏差ΔR*を受信して、制御ユニット8に転送する。ライン形成列要素1−jがその位置データXjに対応する3次元絶対座標値と3次元規定速度値のような運転制御情報を有することは有効である。3次元軌道曲率と3次元加速度は、3次元絶対座標と3次元規定速度とから計算により求められることができる。しかしながら、計算を省略するために、テーブル(位置データXj,目標操舵角、目標軌道偏差、目標速度、目標加速度、軌道曲率)を有することは有効である。そのようなテーブルは、ライン形成列要素1−jに与えられてもよいし、又は、制御ユニット8に備えられてもよい。ライン形成列要素1−jに与えられる場合には、その要素1−jに対応する目標操舵角、目標軌道偏差、目標速度、目標加速度、軌道曲率が格納されている。また、制御ユニット8に与えられる場合には、位置データXjに基づいて目標操舵角、目標軌道偏差、目標速度、目標加速度、軌道曲率が検索される。
図5は、操舵制御部7の詳細を示している。操舵制御部7は、4次元座標系に基づいて制御動作を行う。時間座標は、内蔵されるクロック(図示せず)により規定される。空間座標は、3次元座標で規定されている。その3次元座標系中に、1次元位置座標で表される軌道基準曲線が設定されている。
操舵制御部7は、制御ユニット8と軌道偏差計測器33、及び操舵角検出器34を備えている。制御ユニット8は、軌道偏差設定器36、減算器37、操舵角予測補正制御器38、操舵角計算部35を含む主制御器31、及び補正加算器32を備えている。
軌道偏差設定器36は、案内ライン1から受信器11を介して受信された目標軌道偏差ΔR*(Xj)を設定する。目標軌道偏差ΔR*は、位置データ列Xjに対応して理想値又は目標値ΔR*(Xj)として設定される。目標軌道偏差ΔR*(Xj)は、零に限られない。直線軌道上では、目標軌道偏差ΔR*(Xj)は零に設定されるが、直線軌道から曲線軌道に変化する軌道領域では、車輌の遠心力慣性が考慮されて、案内ライン1より外側よりの現実軌道を走行することが理想的である。そのような理想軌道と案内ライン1との間の離隔距離として、目標軌道偏差ΔR*(Xj)が設定される。このような目標軌道偏差ΔR*が組み込まれて案内ライン1が設定されている場合には、目標軌道偏差ΔR*(Xj)は定数値の零である。
受信器11は、位置データXjを検出する検出器として車輌3の基準点に配置されている。そのような基準点は、台車に対して回転する車体本体4の回転中心軸線上に設定されるのが好適である。受信器11は、案内ライン1に固定的に記載されている目標操舵角θ*(Xj)を受信して、操舵角計算器35に出力する。
軌道偏差計測器33は、そのような基準点に配置され、案内ライン法線方向(軌道直交方向又は曲率半径方向)の現在軌道偏差ΔRを計測する。軌道偏差計測器33としては、CCDカメラが好適である。CCDカメラは、案内ライン1を撮影する。軌道偏差計測器33は、CCDカメラの撮像面の光軸点とその撮像面に実像として形成される案内ラインの距離を計算する。従って、現在軌道偏差ΔRは、その距離に対応している。現在軌道偏差ΔRは、減算器37に供給される。
操舵角検出器34は、アクチュエータ12のアクチュエータ本体15に対するピストンロッド16の進退量を、リアルタイムの現在操舵角θ(Xj)として検出する。現在操舵角θ(Xj)は、操舵角予測補正制御器38に出力される。
減算器37は、軌道偏差設定器36と操舵角計算器35との間に介設されている。目標軌道偏差ΔR*(Xj)は、現在軌道偏差ΔR(Xj)とともに減算器37に入力される。減算器37は、下記の計算を実行して、制御軌道偏差ΔR’(Xj)を求める。
ΔR’=ΔR*−ΔR
制御軌道偏差ΔR’(Xj)は、フィードバック制御信号として操舵角計算器35と操舵角予測補正制御器38に供給される。
操舵角計算部35は、受信器11により受信された位置データXjに対応する目標操舵角θ*(Xj)を設定する。目標操舵角θ*(Xj)は、案内ライン1に固定的に記載されているデータが受信器11を介して操舵角計算器35に供給される。しかしながら、目標操舵角θ*(Xj)は、操舵角計算器35にテーブル(Xj,θ*(Xj))として規定されていてもよい。その後、主制御器31は、制御軌道偏差ΔR’(Xj)と目標操舵角Δθ*(Xj)とに2対1に対応する暫定制御操舵角θ’(Xj)を求める。暫定制御操舵角θ’(Xj)は、補正加算器32に供給される。
補正加算器32は、暫定制御操舵角θ’(Xj)を操舵角計算器35から受け、補正操舵角Δθ*(Xj)を操舵角予測補正制御器38から受け、暫定制御操舵角θ’(Xj)に補正操舵角Δθ*(Xj)を加算し、目標制御操舵角θ”(Xj)を生成する。目標制御操舵角θ”(Xj)は、車輌3のアクチュエータ12に出力される。こうして、舵が制御される。
操舵角予測補正制御器38は、減算器37から出力される制御軌道偏差ΔR’を受け取る。操舵角予測補正制御器38は、また操舵角検出器34により計測される現在操舵角θ(Xj)を受け取り、保持している。また、制御器38は、同一案内ライン1の過去の運行における同一位置に対応する現在操舵角θ(Xj)を運航回数Nで指標化し、運航履歴操舵角θ(Xj[N])として保持している。多数の運航記録のうちの最善の運航は、乗客のアンケート調査、専門家の実乗車体験、エキスパートの実運転(運転手用操舵器は存在しないが、運転手は端末入力器から操舵角信号を生成することができる。)により経験的に判定される。
操舵角予測補正制御器38は、最適目標操舵角θ**(Xj)を有している。最適目標操舵角θ**(Xj)は、案内ライン1の全位置の好適操舵角を表わしている。従って、車両の現在位置Xjに対する現在最適目標操舵角θ**(Xj)と、現在位置XjからΔXj進んだ未来位置(Xj+ΔXj)の未来最適目標操舵角θ**(Xj+ΔXj)を含んでいる。ΔXjは、現在位置Xjの変数jの関数として設定されており、案内ライン1の未来軌道曲率に対応して設定されていてもよい。その場合、現在位置Xjと未来位置(Xj+ΔXj)の間の曲率変化率が小さい場合には、そのΔXjは大きく設定され、その曲率変化率が大きい場合には、そのΔXjは小さく設定される。操舵角予測補正制御器38は、制御軌道偏差ΔR’と現在最適目標操舵角θ**(Xj)と未来最適目標操舵角θ**(Xj+ΔXj)とに3対1に対応して、補正操舵角Δθ*(Xj)を計算する。計算された補正操舵角Δθ*(Xj)は、加算器32に供給される。尚、最適目標操舵角θ**(Xj)は、運航履歴操舵角θ(Xj[N])に基づいて決定されてもよい。このとき、車輌の操舵に起因する振動を最小化するように最適目標操舵角θ**(Xj)を決定することが望ましい。または、現在位置Xjについてのテーブルを有していて、そのテーブルから検索されてもよい。尚、車両3に速度センサ(図示せず)が設けられているときには、車両の速度Vを速度センサから受け取っても良い。その速度を積分することにより、車両の2次元座標位置を計算する。
以上において、軌道偏差設定器36と操舵角計算部35は車両3の現在位置に対応する目標軌道偏差ΔR*(Xj)と目標操舵角θ*(Xj)を使用しているが、それらのデータが設定されてから出力可能となるまでに、時間を要し、実際には車両3が位置Xj+1に進んだとき出力可能である場合がある。その場合には、車両の現在位置の1要素分前の目標軌道偏差ΔR*(Xj−1)と目標操舵角θ*(Xj−1)が使用されることになる。
操舵角予測補正制御器38は、最適補正操舵角Δθ**(Xj)を求める最適制御計算を実行する。最適制御計算は、学習計算、運動方程式計算、又は、これらの2種の計算の組合せにより可能である。学習計算としては、ニューロネットワーク計算、又は、遺伝子アルゴリズム計算、ニューロネットワーク計算が組み込まれる遺伝子アルゴリズム計算が好適である。ニューロネットワーク計算と遺伝子アルゴリズム計算は、周知慣用の計算手法として知られている。運動方程式計算は、4次元座標位置の運動方程式の逆ダイナミックスにより通過候補点を短絡する軌道のうち加速度に関する最小二乗値計算(4次元航法)が好適である。4次元航法は、航空機の最適航路発見手法として知られている。
学習計算:
ニューロネットワークの入力側に、学習データとして制御軌道偏差ΔR’、現在最適操舵角θ**(Xj)、未来最適操舵角θ**(Xj+ΔXj)が設定閾値より小さい拘束条件のもとで入力され、ニューロネットワークの出力側に対応する補正操舵角Δθ*(Xj)が教師データとして入力される。ΔXjを1とするとき、現在最適目標操舵角θ**(Xj)と未来最適目標操舵角θ**(Xj+ΔXj)は、それぞれ現在最適目標操舵角θ**(Xj)と未来最適目標操舵角θ**(Xj+1)と表わされる。ニューロネットのノードは係数k1,k2,k3,k4を持っている。係数は、一般的には、座標Xjの関数である。ニューロネットワークは、連立多変数一次関数y=f・x(yとxは多変数ベクトル)でyとxを既知数として係数fを逆関数解として求める手法である。学習データと教師データの多数の組を学習する。このとき、係数は一意的に定まらないが、多数の組(y,x)を与え、拘束条件(加速度二乗和最小、あるいは振幅二乗和最小)を設定することにより、係数の最適解を漸近的に求めることができる。こうして、任意の制御軌道偏差ΔR’、現在最適操舵角θ**(Xj)、未来最適操舵角θ**(Xj+ΔXj)が与えられたとき、対応する補正操舵角Δθ*(Xj)を出力することができる。
拘束条件は、例えば、m回目とn回目(mとnは等しくない)の運行時の同一位置における車体位置間の距離偏差を振幅Wsとして表し、mとnを任意に複数取ることにより、振幅の二乗を最小化することが有効に例示される。また、m回目とn回目の運行時の同一位置における車体の加速度Amとして表し、mとnを任意に複数取ることにより、振幅の二乗を最小化することが有効に例示される。
最適化精度を高くし、且つ、高速化するために、遺伝子アルゴリズムその他の多様な公知の数学的技術が適用される。遺伝的アルゴリズム(GA)は、制御軌道偏差ΔR’、現在最適操舵角θ**(Xj)、未来最適操舵角θ**(Xj+ΔXj)、補正操舵角Δθ*(Xj)を未知変数として局所的に且つ大域的にランダムに選択して、局所解に陥ることを回避しながら最適解に漸近的に未来的に収束させていく解法である。最適化のために評価関数が設定される。評価関数は、ニューロの場合と同様である。評価関数値が低いが淘汰されるべきことが決定されない変数因子は淘汰されない。評価関数値が高いがより最適である解が他に見出される変数因子は淘汰される。多変数を相互に微妙に入れ換えながら、繰り返し最適計算が実行される。変数の多次元化のために、1変数の値の進化に限られず、関数を階層化し(LISPのS式表現)、演算子(S式表現の木構造)を進化させることによる遺伝的プログラム(GP)の自動進化が計算可能である。従って、周回軌道を走行する同一車輌について、永続的に操舵角制御の最適化が進行する。
物理計算:
時々刻々の初期条件とその時刻の加速度とを既知数とする運動方程式の解として、軌道が求められる。逆ダイナミックスでは、軌道の座標Xjを未知数とする運動方程式の解として、時々刻々の速度及び/又は加速度が求められる。この場合に、軌道上の車両3の座標Xjとして、案内ライン1により与えられる座標Xjの近傍が許容される。求められる加速度の二乗和の最小化、又は加速度偏差の二乗和の最小化と最短時間到達が拘束条件として与えられる。加速度の最小化の拘束条件により、乗り心地が優先されて速度及び/又は加速度が数学的に定められる。逆ダイナミックスによりリアルタイムに解かれる加速度とその時の速度は、操舵角に2対1に対応する。このようにして求められる解が、教師解として、既述のニューロネットワークの出力側に入力されてもよい。
こうして得られた補正操舵角Δθ*(Xj)は、操舵角予測補正制御器38から補正加算器32に出力される。補正加算器32は、下記式を計算する。
θ”(Xj)=θ’(Xj)+Δθ*(Xj)
現在時刻の現在位置(4次元現在位置)で車輌3が理想的に制御されて直線軌道上で走行している場合には、暫定制御操舵角θ’(Xj)は零である。
(1)継続的理想走行状態(ΔR’=0)
理想走行状態では、原則的に補正操舵角Δθ*(Xj)は零であり、一般的にθ”(Xj)=θ’(Xj)である。図6は曲率半径Rが一定である円軌道上を理想的に走行する理想走行状態を示し、図7は曲率半径Rが無限である直線軌道上を理想的に走行する理想走行状態を示している。
(2)瞬間的理想走行状態(ΔR’≠0)
図8は、直線軌道が定曲率軌道(曲率半径=R)に移行する曲率変化点Pを示している。点Pでアクチュエータ12が操舵角を零から規定操舵角θ’に瞬時に変化することは、4次元航法ではありえない。定曲率軌道に対応して一定操舵角θが操舵角計算器35に設定される。このような場合には、点Pで補正操舵角Δθ*(Xj)は零であり、制御操舵角θ”(Xj)は暫定制御操舵角θ’(Xj)と等しくなる。その後、補正操舵角Δθ*(Xj)は滑らかに増大し、点Pと点Qの中点で最大になり、その中点を通過した後に、補正操舵角Δθ*(Xj)は滑らかに減少し、点Qで零になることが理想的である。
(3)非理想走行状態1(ΔR’≠0、又は、ΔR’=0)
図9に示されるように、軌道から外れて走行している場合には、制御操舵角θ”(Xj)は暫定制御操舵角θ’(Xj)と一致しない。近未来に軌道曲率変化率が大きく変化しない場合には、特に走行軌道が直線軌道である場合には、図9に示されるように、フィードバック制御により、θ’は滑らかにθ*に近づいてゆく。直線軌道が十分に長く続く場合には、単位クロック当たりの操舵角変化は現在軌道偏差ΔRに小さく依存する。比例しても良い。実線表示軌道aでなく点線表示軌道bに沿って直線軌道に漸近する。制御軌道偏差ΔR’が0である場合には、単位クロック当たりの操舵角変化は更に小さく設定される。単位クロック当たりの操舵角変化は、更に、現在操舵角θ(Xj)と現在規定目標操舵角θ*(Xj)との間の差分に対応する。特に比例しても良い。
Δθ*(Xj+1)
=θ”(Xj+1)−θ’(Xj+1)
=−k1・ΔR’+k2・(θ”(Xj)−θ’(Xj))
尚、上述のk1とk2、及び以下に述べるk3とk4はニューラルネットワークにおけるノードの係数である。
(4)非理想走行状態2(ΔR’≠0、又は、ΔR’=0)
図10に示されるように、未来的に軌道曲率が大きく変化する場合には、図9の最善軌道bではなく、近未来の曲線軌道の曲率変化を予測的にフィードフォアワードして、将来の曲線軌道に滑らかに漸近させるための補正操舵角Δθ*(Xj)が操舵角予測補正制御器38から補正加算器32に対して出力される。
Δθ*(Xj+1)
=θ”(Xj)−θ’(Xj)
=−k1・ΔR’+k2・(θ’(Xj)−θ’(Xj))+Δθ*(Xj)
Δθ*=k3・θ*(Xj+ΔXj)+k4・ΔR
次に本発明の第2実施例による偏差検出方法を図11を参照して説明する。図11を参照して、本実施例の制御部10では、案内ライン1に代えられて、非接触式の案内軌道41が敷設されている。案内軌道41は、軌道底42と縁石43と2条の中央案内軌条44とを備えている。左右の車輪6は、左右の中央案内軌条44にそれぞれに支持されて回転する。車輌3の車体本体4の左右端部に、それぞれに位置検出センサ45が固定されて配置されている。位置検出センサ45は、既述の送信器9と受信器11の対に対応している。位置検出センサ45は、CCDカメラ、焦点位置自動集光型レーザのような非接触式センサである。位置検出センサ45は、中央案内軌条44の線状端縁46と車体本体4の相対的位置を検出する。車輌3が正常位置にあれば、線状端縁46は位置検出センサ45を構成するCCDカメラの中心線に一致して映像化される。位置検出センサ45は、CCDカメラの中心線と線状端縁46の映像線との間の距離である位置偏差ΔDを検出する。その位置偏差ΔDは、既述のΔR’として制御ユニット8の操舵角計算器35と操舵角予測補正制御器38に供給される。位置検出センサ45は、図12に示されるように、車体の側壁に固定して配置することが可能である。この場合には、位置検出センサ45は、車輌3のその車体側壁基準面と縁石43の内側面との間の距離又は距離偏差を検出する。また、第1実施例のように、設定値ΔRと位置偏差ΔDの差ΔR’が制御ユニット8の操舵角計算器35と操舵角予測補正制御器38に供給されてもよい。
次に本発明の第3実施例による偏差検出方法を図13を参照して説明する。図13を参照して、本実施例では、位置検出センサ45は、車輌3の上方部位の先頭部位に固定されて配置されている。位置検出センサ45の光軸47は、一定の角度φで道路面2に交叉している。光軸47と道路面2とが交わる交点48と車輌3の基準点との間の距離Lは、一定である。位置検出センサ45として、CCDカメラが用いられている場合には、図14に示されるように、走行軌条面として道路面2に描かれ又は埋め込まれている左右の走行軌条帯状標識51の間の横幅Wは、距離Lで規定される規定相対的位置の横幅として検出される。そのCCDカメラは、その画像面に設定されている基準点Pとその横幅Wの中心点との間の距離偏差ΔWを検出する。偏差ΔWは第2実施例の位置偏差ΔDと同様に処理される。
次に本発明の第4実施例による偏差検出方法を図15を参照して説明する。図15を参照して、本実施例では、走行軌条帯状標識51が1本である案内ライン1を示している。CCDカメラの撮像面に基準幅Wの基準映像52が設定されている。CCDカメラの撮像面には、走行軌条帯状標識51と基準映像52とが重ね合わされて形成され、3通りの幅W1,W2,W0の映像が形成される。W=W1+W0+Wである。偏差ΔW(=W2−W1)の絶対値が小さくなる方向に、偏差ΔWは第2実施例の位置偏差ΔDと同様に処理される。
次に本発明の第5実施例による偏差検出方法を図16を参照して説明する。図16を参照して、本実施例では、既述の図12の車輌3に安全ガイド輪が追加されている。車輌3の車体又は台車5に左右に、安全ガイド輪53が装着されている。安全ガイド輪53の回転軸心線54は、左右の縁石43の対向面に平行である。安全ガイド輪53は、縁石43に接触しない。縁石43が接触しない安全ガイド輪53の建設コストは、公知の案内軌道用のガイドレールの敷設コストに比べて格段に低い。縁石43と安全ガイド輪53の間で騒音は発生せず、振動は車体に発生しない。
車輪6の回転数を検出する回転数検出器(図示されず)の追加は好ましい。制御情報として、台車5又は車輌3の1次元曲線座標Lの上の絶対的位置情報と台車5又は車輌3と案内ライン1との相対的位置情報が追加される。その絶対的位置情報は、運動系が持つ計測器により計測され得る。その絶対的位置情報が案内ライン1(ユビキタスセンサ)から取得され得ることは、第1実施例で既述されている通りである。
次に本発明の第6実施例による4案内輪式ボギー方式の駆動部20を図17を参照して説明する。図17を参照して、ガイドレールに接触する4つの案内輪101は、平行等長リンク102のそれぞれの左右端に支持され、左右走行輪6は車軸25の両端部位に支持されている。前後の平行等長リンク102は、リンク103で連結されて同体化されている。リンク103と車軸25は、両方の中点で交叉的に連結し、その交叉点104は台車5に回転自在に支持されている。第1実施例に4案内輪式ボギー方式が採用される場合には、案内輪101と平行等長リンク102とリンク103とは除去され、車軸25にアクチュエータ12が結合される。第2実施例に4案内輪式ボギー方式が採用される場合には、4案内輪式ボギー方式の技術がそのままに採用されるが、案内輪101は縁石43に対して非接触に配置される。
次に本発明の第7実施例による軌道非接触車輌の操舵装置に用いられる操舵システムの駆動部20を図18を参照して説明する。図18を参照して、本実施例では、既述のリアルタイムの高精度追随制御とその制御に伴う安全化が実現されている。その特徴は、ボールねじを用いることと、セーフティーバーを用いることと、安全クラッチを追加することとである。
駆動部20は、アクチュエータ12と第1リンク機構13と第2リンク機構14とを備えている。台車5に固定的に支持されるアクチュエータ固定部55は、既述のアクチュエータ本体15に相当する。アクチュエータ固定部55に対して進退動するアクチュエータ可動部56は、既述のピストンロッド16に相当する。アクチュエータ固定部55には、ナット57が固定されている。ナット57に螺合するボールスクリュー螺子58は、アクチュエータ可動部56に固定されている両側の軸受60,61に回転自在に支持されている。アクチュエータ可動部56には、サーボモータ59が固定的に配置されている。ボールスクリュー螺子58の端部は、カップリング62を介して、サーボモータ59の出力軸63に軸結合している。出力軸63には、クラッチ64が介設されている。
セーフティーバー65は、アクチュエータ可動部56に結合され、横方向dに進退動する。セーフティーバー65の両側端部には、左右側安全輪66が回転自在に取り付けられている。第1リンク機構13の一端部位は台車5に回転自在に支持され、第1リンク機構13の他端部位は台車5に回転自在にセーフティーバー65に支持されている。
サーボモータ59は、既述の目標制御操舵角θ”(Xj)を受けて、その操舵角に対応する回転位置まで回転する。ボールスクリュー螺子58は、その回転位置に対応する回転位置まで回転し、ナット57から反作用を受けて、その回転位置に対応する線形位置まで移動する。ボールスクリュー螺子58と共に線形移動するアクチュエータ可動部56は、第1リンク機構13と第2リンク機構14を変位させる。第2リンク機構14の線形変位に対応して変位する梃子リンク23は、目標制御操舵角θ”(Xj)に対応する操舵角位置に車輪6を回転駆動する。
正常制御運転時には、左右側安全輪66は安全ガイド(図16の縁石43)に接触しない。突風又は空港内他車輌との接触により案内ライン1から外れて制御軌道偏差ΔR’が異常に大きくなると、車輌3の左右側安全輪66は、縁石43に接触する。このような場合には、既述の自動制御による車輌の推進力は、縁石43から受ける反作用により影響される。このため、ボールスクリュー螺子58の制御位置と現実の位置とが相違し、その相違は、サーボモータ61により検出される。干渉の発生は、左右側安全輪66に圧力センサを取り付けることにより検出可能である。干渉検出により、クラッチ64が切断され、車輌3は左右側安全輪66により暫時案内されて走行するが、車輌3に速やかに制動が作用して停止する。車輌3の駆動源は、ディーゼルエンジン、電気モータ・ディーゼルエンジン・ハイブリッド、又は、燃料電池である。本実施例は、ボールスクリュー螺子58の使用により制御応答精度が高速になり、異常時に瞬時に安全が確保される。縁石43には車輌を支持して案内する機能はほとんどなく、制御軌道偏差ΔR’を検出して停止するまでの短時間の間の支持を行うだけである。このため、縁石43は、強度的保証はほとんど必要がなく、その敷設コストは顕著に低廉となる。
図19は、図18の第7実施例の変更例を示している。アクチュエータ可動部56は、アクチュエータ固定部56’に変更されている。アクチュエータ固定部56’は、台車5に固定されている。ナット57は、アクチュエータ固定部56’に対して可動自在にボールスクリュー螺子58に支持されている。軸受60とサーボモータ61とカップリング62と出力軸63とクラッチ64は、アクチュエータ固定部56’に対して配置されている点は、第7実施例のそれらと同様である。第1リンク機構13の一端部が台車5に回転自在に支持され、第1リンク機構13の他端部がセーフティーバー65に回転自在に支持される点は、既述の実施例に同じである。
車輌が軌道から外れて縁石43に接触するときのセーフティーバー65の変位は、第1リンク機構13と第2リンク機構14とを介して車輪6に伝達され、車輪6は縁石43に対応して操舵され、クラッチ64が瞬時に切断される点は、図18の第7実施例に同じである。図19の実施例は、図18の第7実施例に相対的に同一である。
次に本発明の第8実施例による軌道非接触車輌の操舵装置に用いられる操舵システムの駆動部20を図20を参照して説明する。図20を参照して、本実施例では、既述のボールスクリュー・ナット対に代えて、ラック・ピニオン対が用いられている。本実施例は、既述の実施例に比べて、操舵精度の点で芳しくないが、駆動部分のコストの低減で優れている。
次に本発明の第9実施例による軌道非接触車輌の操舵装置に用いられる操舵システムの駆動部21を図21を参照して説明する。図21を参照して、本実施例では、セーフティーバー65が、第1リンク機構13を介することなく、台車5に直接に固定されている点で、図19の実施例と異なっている。異常時にはクラッチ64が切断され、車輌3はセーフティーバー65の左右側安全輪66により直接的に案内される。この場合に、自由に無抵抗にボールスクリュー螺子58に対して横方向dに運動するナット57は、その時の操舵の邪魔にならない。
車体そのものがセーフティーバーの機能を持つので、車輌3を案内するためのセーフティーバーは実際には不要である。車体の一部分が縁石43に接触し、サーボモータ61に制御操舵角を表わす制御信号が正常に送られてくる場合には、サーボモータ61に異常トルクが発生する。その異常トルクの検知により、車体の推進を中止し、車輪6の制動力を作用させることにより、事故は生じない。しかし、セーフティーバーと縁石43とは念のために装備されることが好ましい。
次に本発明の第10実施例による軌道非接触車輌の操舵装置に用いられる操舵システムの駆動部20を図22を参照して説明する。図20を参照して、本実施例は、既述のリアルタイムの高精度追随制御とその制御に伴う安全化を実現している。その特徴は、流体圧駆動機構とセーフティーバーとが用いられることである。本実施例では、螺子軸を用いる図18の第7実施例の駆動部20に代えて、流体圧駆動機構が用いられる。モータ59に代えて流体圧供給源(図示されず)が用いられ、ナット57とボールスクリュー螺子58の組に代えてピストンロッド57’が用いられる。ピストンロッド57’の一方の可動端には流体圧シリンダ71の内部に供給される圧力流体が作用し、ピストンロッド57’の他方の可動端は台車5に固定的に支持されるアクチュエータ固定部55に固着される。
流体圧シリンダ71の動作室72に正圧又は負圧を供給し、アクチュエータ固定部55に対してセーフティーバー65を左右方向に駆動し、セーフティーバー65を介して第1リンク機構13と第2リンク機構14を動作させる操舵機構は、セーフティーバー65の運動を介して車輪の転向方向を制御する点で、図18の第7実施例の制御に同じである。流体圧シリンダ71の動作室に正圧又は負圧の圧油が供給されることにより左右動するセーフティーバー65は、車体外から外力を受ける際に、その外力と流体圧シリンダ71に供給される油圧の圧力の供給力とが干渉することは理論的にあり得る。このような場合には、制御部10の操舵制御は無効化され、セーフティーバー65と第1リンク機構13と第2リンク機構14の補助的機械制御が優先される。その優先制御の切換時の一瞬の既述の干渉は、流体圧シリンダの流体の粘性と圧縮性により緩和される。次の一瞬には、流体圧制御機構の配管に介設される開放弁が開いて、安全化は徹底的に回避される。本実施例は、このような緩衝性が存在する点で、図18の第7実施例より安全性が高い。緩衝性を強化するためには、流体圧は空気圧が優れている。流体としては、環境面で水が優れている。
図19のボールスクリュー螺子58は、図18のピストンロッド57’に代えられてもよい。図21のボールスクリュー螺子58は、図18のピストンロッド57’に代えられてもよい。図22のアクチュエータ可動部56とアクチュエータ固定部55は、位置的に交換可能である。アクチュエータ可動部56が台車5に固定され、アクチュエータ固定部55がセーフティーバー65に固定され得る。
Claims (29)
- 車輪と、
前記車輪により支持される台車と、
前記台車により支持される車輌本体と、
操舵制御系とを具備する軌道非接触車輌であって、
前記操舵制御系は、制御部と、駆動部とを備え、
前記制御部は、前記車輌の現在位置における走行路からの偏差の目標を示す現在目標偏差と、前記車輌の前記現在位置における前記走行路からの実際の偏差を示す現在実際偏差と、前記車輌の前記現在位置における現在目標操舵角とに基づいて暫定操舵角を生成し、前記暫定操舵角と、現在操舵角に基づいて定まる補正操舵角とを加算することにより、目標制御操舵角を生成し、
前記駆動部は前記目標制御操舵角に基づいて前記車輪を機械的に転向駆動する
軌道非接触車輌。 - 請求項1に記載の軌道非接触車輌において、
前記制御部は、
前記車輌の前記現在位置における前記現在実際偏差を検出するための第1検出器と、
前記目標偏差を保持するための偏差保持部と、
現在目標操舵角を保持する操舵角保持部と、
前記偏差保持部に保持され、前記車輌の前記現在位置に対応する前記現在目標偏差と、前記現在実際偏差と、前記車輌の前記現在位置における目標操舵角としての現在目標操舵角とに基づいて前記暫定操舵角を生成する制御計算部と、
前記車輌の前記現在位置における操舵角を前記現在操舵角として検出する第2検出器と、
前記現在操舵角に基づいて前記補正操舵角を生成し、前記補正操舵角と前記暫定操舵角とから前記目標制御操舵角を生成する最適化計算部と
を具備する
軌道非接触車輌。 - 請求項2の軌道非接触車輌において、
前記走行路は路面上に設定され、
前記第1検出器と前記第2検出器は、前記現在実際偏差と前記現在操舵角を非接触に検出する
軌道非接触車輌。 - 請求項2の軌道非接触車輌において、
前記制御計算部は、前記車輌本体に搭載され、前記車輌の速度の積分により前記車両の現在位置を決定する
軌道非接触車輌。 - 請求項2の軌道非接触車輌において、
前記走行路は、路面上に設定され、非接触で前記現在位置を出力する出力部を有し、
前記制御部は前記出力部から前記現在位置を受信する受信器を有する
軌道非接触車輌。 - 請求項5の軌道非接触車輌において、
前記目標操舵角は、前記走行路に書き込まれていて、
前記受信器は、前記出力部から前記目標操舵角を前記現在目標操舵角として受信する
軌道非接触車輌。 - 請求項2の軌道非接触車輌において、
前記制御部は、
前記車輌の速度を検出する第3検出器を更に具備し、
前記制御部は、前記現在目標偏差と、前記現在実際偏差と、前記現在操舵角と、前記速度とに基づいて前記目標制御操舵角を生成する
軌道非接触車輌。 - 請求項2の軌道非接触車輌において、
前記最適化計算部は、
前記車輌の前記現在位置における現在最適操舵角と前記現在操舵角に基づいて前記車輌の未来位置に対応する未来最適操舵角とを決定し、前記現在目標偏差と前記現在実際偏差との差と、前記現在最適操舵角と、前記未来最適操舵角とに基づいて前記補正操舵角を生成する最適解計算部と、
前記暫定操舵角と前記補正操舵角とを加算することにより前記目標制御操舵角を生成する補正加算部と
を具備する
軌道非接触車輌。 - 請求項8の軌道非接触車輌において、
前記最適解計算部は、前記車輌がN回分前記走行路を走行したとき、N回分の前記現在操舵角の全てまたは一部から前記未来最適操舵角と前記現在最適操舵角とを前記車輌の操舵に起因する振動を最小化するように決定する
軌道非接触車輌。 - 請求項9の軌道非接触車輌において、
前記最適解計算部は、
前記現在目標偏差と前記現在実際偏差との差と、前記現在操舵角とから前記補正操舵角を決定するニューロネットワークを含む
軌道非接触車輌。 - 請求項9の軌道非接触車輌において、
前記最適解計算部は、遺伝的アルゴリズムに基づいて前記補正操舵角を決定するプログラムを実行する
軌道非接触車輌。 - 請求項2の軌道非接触車輌において、
前記制御部は、
前記車輌の前記現在位置を検出する位置検出器を更に備える
軌道非接触車輌。 - 請求項12の軌道非接触車輌において、
前記走行路のm回目の走行時の前記車輌の前記現在位置とn回目の走行時の前記車輌の前記現在位置との間の偏差が振幅として与えられるとき、前記最適化計算部は、mとnの最適な組み合わせに対する前記振幅の二乗の和を最小化するように前記補正操舵角を決定する
軌道非接触車輌。 - 請求項12の軌道非接触車輌において、
前記最適化計算部は、前記走行路上m回の走行時の加速度の二乗の和を最小化するように前記補正操舵角を決定する
軌道非接触車輌。 - 請求項1〜14のいずれかの軌道非接触車輌において、
前記駆動部は、前記台車に対して支持されるセーフティーバーを更に具備し、
前記駆動部は、前記台車と前記車輪との間に介設され、
前記駆動部の変位部分は前記車輪と前記セーフティーバーとに機械的に接続されている
軌道非接触車輌。 - 請求項15の軌道非接触車輌において、
前記変位部分は電気モータにより駆動されるボールスクリュー又は前記ボールスクリューに結合するナットである
軌道非接触車輌。 - 請求項15の軌道非接触車輌において、
前記変位部分は流体圧源により駆動されるシリンダ又はシリンダに結合するピストンロッドである
軌道非接触車輌。 - 請求項1〜14のいずれかの軌道非接触車輌において、
前記駆動部は、
モータと、
前記モータの出力軸に連結される螺子軸と、
前記螺子軸を支持する軸受と、
前記螺子軸に螺合するナットと、
前記ナットを支持する第1支持体と、
前記軸受を支持する第2支持体と、
前記車輪を操舵するリンク機構とを具備し、
前記第1支持体と前記第2支持体のうちのいずれかは、前記台車に固定される固定側支持体を形成し、前記第1支持体と前記第2支持体のうちのいずれかは前記リンク機構に連結する可動側支持体を形成している
軌道非接触車輌。 - 請求項18の軌道非接触車輌において、
セーフティーバーと、
前記セーフティーバーに支持される安全輪とを更に具備し、
前記セーフティーバーは前記可動側支持体に結合され、
前記台車は固定側支持体に結合され、前記ナットは前記台車に支持されている
軌道非接触車輌。 - 請求項19の軌道非接触車輌において、
前記モータと前記軸受は前記セーフティーバーに支持されている
軌道非接触車輌。 - 請求項19又は20の軌道非接触車輌において、
前記駆動部は、前記螺子軸と前記モータの間に介設されるクラッチを更に具備し、
前記安全輪と軌道側固定体の接触に対応して前記クラッチの結合が解除される
軌道非接触車輌。 - 請求項18又は19の軌道非接触車輌において、
前記ナットは前記リンク機構に支持され、
前記モータと前記軸受は前記台車に支持されている
軌道非接触車輌。 - 請求項18〜22のいずれかの軌道非接触車輌において、
前記螺子軸はボール螺子軸を形成している
軌道非接触車輌。 - 請求項1〜14のいずれかの軌道非接触車輌において、
前記駆動部は、
モータと、
前記モータの出力軸に連結される移動体と、
安全車輪を備えるセーフティーバーと、
前記車輪を操舵するリンク機構とを具備し、
前記リンク機構は前記セーフティーバーと前記移動体に連結され、
前記セーフティーバーは前記台車に対して可動的に支持され、前記モータは台車に固定的に支持されている
軌道非接触車輌。 - 請求項24の軌道非接触車輌において、
前記モータの出力軸はピニオンとラックを介して前記移動体に連結される
軌道非接触車輌。 - 請求項1〜14のいずれかの軌道非接触車輌において、
前記駆動部は、
モータと、
前記モータの出力軸に連結される螺子軸と、
前記螺子軸を支持する軸受と、
前記螺子軸に螺合するナットと、
前記車輪を操舵するリンク機構と、
安全輪を備えるセーフティーバーとを具備し、
前記セーフティーバーと前記モータと前記軸受は前記台車に固定的に支持され、
前記ナットは前記リンク機構に結合されている
軌道非接触車輌。 - 請求項26の軌道非接触車輌において、
前記駆動部は、前記螺子軸と前記モータの間に介設されるクラッチを更に具備し、
前記安全輪と軌道側固定体の接触に対応して前記クラッチの結合が解除される
軌道非接触車輌。 - 車輌の走行路の現在位置に対応する現在目標偏差を決定することと、
前記走行路と前記車輌の間の現在実際偏差を検出することと、
前記現在位置における前記車輌の現在操舵角を検出することと、
前記現在実際偏差と、前記現在目標偏差と、前記車輌の前記現在位置における現在目標操舵角とから暫定操舵角を決定することと、
前記現在操舵角に基づいて補正操舵角を決定することと、
前記暫定操舵角と前記補正操舵角とから目標制御操舵角を生成することと、
前記目標制御操舵角に基づいて前記車輪を操舵することを
具備する
軌道非接触車輌の操舵方法。 - 請求項28の軌道非接触車輌の操舵方法において、
前記補正操舵角を決定することは、
前記車輌の前記現在位置における現在最適操舵角と前記現在操舵角に基づいて前記車輌の未来位置に対応する未来最適操舵角とを決定することと、
前記現在目標偏差と前記現在実際偏差との差と、前記現在最適操舵角と、前記未来最適操舵角とに基づいて前記補正操舵角を生成することと
を具備する
軌道非接触車輌の操舵方法。
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