JP4926213B2

JP4926213B2 - 列車制御装置

Info

Publication number: JP4926213B2
Application number: JP2009166611A
Authority: JP
Inventors: 賢史西田
Original assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-07-15
Filing date: 2009-07-15
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2029-07-15
Also published as: JP2011024328A

Description

この発明は、ＧＰＳシステムを用いて車両の走行位置を検出して列車の速度を制御する列車制御装置に関するものである。

走行している列車の位置を検知するため、特許文献１や特許文献２にはＧＰＳを利用して列車の走行位置を検知して速度制限を行う装置が開示されている。特許文献１に示された車両運転支援システムは、車両に搭載したＧＰＳ受信機からの緯度・経度信号に基づいて車両の現在位置を検出し、検出した車両の位置が速度検知エリア内であるか否を判定し、速度検知エリアで列車の速度が制限速度を越えないように制御している。

特許文献２に示された列車走行情報検知装置は、複数の車両で編成された列車の先頭車両と最後尾車両にＧＰＳ受信機を搭載し、各ＧＰＳ受信機からの緯度・経度信号に基づいて列車の前後の現在位置をそれぞれ検出し、検出した列車の前後の現在位置とＧＰＳアンテナの設置位置により測位計算をして列車全体の在線位置と向きを把握している。

特許文献１や特許文献２に示すように、ＧＰＳ受信機からの緯度・経度信号に基づいて列車の現在位置を検知しても、ＧＰＳ受信機に異常や故障あった場合、間違った緯度・経度信号により列車が実際に走行している位置と異なる位置を認識すると、実際に列車が走行している位置の制限速度以上で走行する可能性があり、安全性が確保できなくなる。

このＧＰＳ受信機の異常を検出するため、特許文献３に示されたＧＰＳ装置は、２台のＧＰＳアンテナを一定間隔で車両の前後に設け、２台のＧＰＳアンテナが接続された２台のＧＰＳ受信機により出力する緯度・経度による車両の位置情報から２台のＧＰＳアンテナ間の距離を算出し、算出した２台のＧＰＳアンテナ間の距離と２台のＧＰＳアンテナ間の設置間隔を比較して２台のＧＰＳ受信機が正常に動作しているかどうかを判定し、ＧＰＳ受信機に異常が生じたと判定したとき、最低制限速度で車両を走行させている。

また、特許文献４に示された車両位置検出装置は、ＧＰＳ受信機で検出した位置情報を速度センサとジャイロセンサで検出した走行距離と進行方向により算出した車両位置により補正して位置検出精度を高めるようにしている。

ＧＰＳを利用するうえで通常に発生する誤差に対しては、例えば特許文献３に示された従来の方式で対応できる。しかしながらＧＰＳ受信機で検出する位置情報の精度はＧＰＳ衛星の運用によりコントロールすることができる。例えばＧＰＳ衛星の運用者が安全保障などを理由にノイズを混入するとＧＰＳ受信機で検出する位置情報の誤差が大きくなる。このようなＧＰＳ衛星の運用システムの挙動を把握することは困難であり、位置精度が求められる列車制御の安全性が保てなくなる。

この発明は、このような問題を解消し、ＧＰＳ受信機で検出した位置情報の信頼度を確認し、確認した信頼度により制御方式を変更して安全性を保つことができる列車制御装置を提供することを目的とするものである。

この発明の列車制御装置は、ＧＰＳシステムを利用した測位結果により列車の位置を把握して列車の速度を制御する列車制御装置において、地上に設けた基準ＧＰＳ受信局は、ＧＰＳ受信機で一定周期毎にＧＰＳアンテナの設置位置を示す基準測位情報を算出し、算出した基準測位情報と前記ＧＰＳアンテナの設置位置を示す基準位置情報とを比較し、基準位置情報に対する基準測位情報のずれ量を偏差ベクトル値として算出し、算出した偏差ベクトル値を示す偏差ベクトル情報を、伝送媒体を介して列車に送信し、列車に搭載されたＧＰＳ受信機は、ＧＰＳアンテナからの信号を受信して列車が走行している位置を示す測位情報を車上制御装置に出力し、前記車上制御装置は、前記地上の基準ＧＰＳ受信局から送信している偏差ベクトル情報を一定周期毎に受信し、受信した偏差ベクトル情報に示された偏差ベクトル値とあらかじめ定められた基準値と比較し、偏差ベクトル値が基準値を超えていないときは、前記ＧＰＳ受信機から出力されている測位情報に基づいて列車の速度を制御し、偏差ベクトル値が基準値を超えているときは、前記ＧＰＳ受信機の測位精度が劣化したと判断して列車の速度を安全側に制御することを特徴とする。

この発明の他の列車制御装置は、ＧＰＳシステムを利用した測位結果により列車の位置を把握して列車の速度を制御する列車制御装置において、地上に設けた基準ＧＰＳ受信局は、ＧＰＳ受信機で一定周期毎にＧＰＳアンテナの設置位置を示す基準測位情報を算出し、算出した基準測位情報と前記ＧＰＳアンテナの設置位置を示す基準位置情報とを比較し、基準位置情報に対する基準測位情報のずれ量を偏差ベクトル値として算出し、算出した偏差ベクトル値とあらかじめ定められた基準値と比較し、比較結果を示す情報を、伝送媒体を介して列車に送信し、列車に搭載されたＧＰＳ受信機は、ＧＰＳアンテナからの信号を受信して列車が走行している位置を示す測位情報を車上制御装置に出力し、前記車上制御装置は、前記地上の基準ＧＰＳ受信局から送信している情報を一定周期毎に受信し、受信した情報で偏差ベクトル値が基準値を超えていないことを示すときは、前記ＧＰＳ受信機から出力されている測位情報に基づいて列車の速度を制御し、受信した情報で偏差ベクトル値が基準値を超えていることを示すときは、前記ＧＰＳ受信機の測位精度が劣化したと判断して列車の速度を安全側に制御することを特徴とする。

この発明は、地上に設けられた基準ＧＰＳ受信局でＧＰＳ受信機の測位精度の変動を検出し、このＧＰＳ受信機の測位精度が劣化したか否を列車に搭載した車上制御装置又は地上の基準ＧＰＳ受信局のいずれかで判断し、ＧＰＳ受信機の測位精度が劣化している場合は列車の速度を安全側に制御するから、ＧＰＳ受信機を利用した測位精度が常に保たれていることが保証できない場合でも、ＧＰＳ受信機を安全性が求められる列車制御に適用することができる。

この発明の列車制御装置の構成を示すブロック図である。列車制御装置の動作を示すフローチャートである。

図１は、この発明の列車制御装置の構成を示すブロック図である。図に示すように、列車１に搭載された車上装置２と地上に設けられた基準ＧＰＳ受信局３を有する。車上装置２はＧＰＳアンテナ４が接続されたＧＰＳ受信機５と車上制御装置６を有する。ＧＰＳ受信機５はＧＰＳアンテナ４を介してＧＰＳ衛星（不図示）からの信号を受信し、緯度・経度を測位情報として車上制御装置６に出力する。車上制御装置６はＧＰＳ受信機５から入力した測位情報に基づいて列車位置を把握し、把握した列車位置の所定の時間における変化から列車１の実速度を算出し、列車位置と算出した実速度によりあらかじめ設定されている速度データテーブルや地上制御装置から送られる列車１の移動を制約する情報と照合して列車１の制限速度や停止目標等を算出して列車１の速度を制御する。

基準ＧＰＳ受信局３は、ＧＰＳアンテナ８が接続されたＧＰＳ受信機９と位置データ記憶部１０と偏差ベクトル算出部１１及び送信器１２を有する。ＧＰＳ受信機９はＧＰＳアンテナ８を介してＧＰＳ衛星（不図示）からの信号を受信してＧＰＳアンテナ８が設置してある位置の緯度・経度を基準測位情報として偏差ベクトル算出部１１に出力する。位置データ記憶部１０にはＧＰＳアンテナ８が設置されて位置の緯度・経度を示す基準位置情報が格納されている。偏差ベクトル算出部１１はＧＰＳ受信機８から入力した基準測位情報と位置データ記憶部１０に格納された基準位置情報とを比較し、基準位置情報が示す緯度・経度と基準測位情報が示す緯度・経度の差を演算して偏差ベクトル値を算出し、算出した偏差ベクトル値を示す偏差ベクトル情報を送信器１２に出力する。送信器１２は入力した偏差ベクトル情報を列車１に送信する。この送信器１２から列車１に対して送信する電送媒体はレール１３を利用しても良いし、無線を利用しても良い。

この列車制御装置の動作を図２のフローチャートを参照して説明する。
基準ＧＰＳ受信局３のＧＰＳ受信機９は、あらかじめ定めた一定周期毎にＧＰＳアンテナ８を介してＧＰＳ衛星からの信号を受信してＧＰＳアンテナ８の設置位置を示す緯度・経度を基準測位情報として偏差ベクトル算出部１０に出力している（ステップＳ１）。偏差ベクトル算出部１０は基準測位情報が入力すると、入力した基準測位情報と位置データ記憶部１０に格納された基準位置情報とを比較し、基準位置情報が示す緯度・経度と基準測位情報が示す緯度・経度の差を演算して偏差ベクトル値を算出し、算出した偏差ベクトル値を示す偏差ベクトル情報にそのときの時刻を付加して位置データ記憶部１１に格納するとともに偏差ベクトル情報を送信器１２に出力する（ステップＳ２）。送信器１２は入力した偏差ベクトル情報を、伝送媒体を介して列車１に送信する（ステップＳ３）。この処理を一定周期毎に繰り返す（ステップＳ４）。

一方、列車１に搭載した車上装置２のＧＰＳ受信機４は、常時、ＧＰＳアンテナ４を介してＧＰＳ衛星からの信号を受信して列車１が走行している位置を示す緯度・経度を測位情報として車上制御装置６に出力している（ステップＳ１１）。車上制御装置６は、受信コイル７を介して地上の基準ＧＰＳ受信局３から送信している偏差ベクトル情報を一定周期毎に受信し（ステップＳ１２）、受信した偏差ベクトル情報に示された偏差ベクトル値とあらかじめ定められた基準値と比較し、偏差ベクトル値が基準値を超えたかどうかを判定する（ステップＳ１３）。この判定の結果、偏差ベクトル値が基準値を超えていないときは、ＧＰＳ受信機４で検出した列車１の位置が所定の誤差範囲内にあると判断して、ＧＰＳ受信機４から受信から入力した測位情報に基づいて列車１の制限速度や停止目標等を算出して列車１の速度を制御する（ステップＳ１４）。また、偏差ベクトル値が基準値を超えたときは、ＧＰＳ受信機で検出している列車１の位置が所定の誤差範囲からずれて測位精度が劣化したと判断して列車１の制限速度を安全側になるように補正して列車１の速度を制御する。

このように地上に固定された基準ＧＰＳ受信局３でＧＰＳ受信機９の測位精度の変動を検出し、列車１に搭載した車上制御装置６は基準ＧＰＳ受信局３から送信される測位精度の変動を示す偏差ベクトル情報によりＧＰＳ受信機５を利用した測位精度が劣化したか否を判定しで列車１の速度を制御するから、ＧＰＳ受信機５を利用した測位精度が常に保たれていることが保証できない場合でも、ＧＰＳ受信機５を安全性が求められる列車制御に適用することができる。

また、基準ＧＰＳ受信局３のデータ記憶部１１に偏差ベクトル情報を格納するとき、偏差ベクトル情報にそのときの時刻を付加することにより、どの時点でＧＰＳを利用した測位精度に変動が生じたかを確認することができ、ＧＰＳの利用有効期間等を設定することができる。

また、偏差ベクトル情報は、ＧＰＳシステムが本質的に有する測位精度のばらつきの影響を除くため、測位精度の変動を統計的に処理したものであっても良い。

前記説明では列車１に搭載された車上制御装置６で地上から送信された偏差ベクトル情報に基づいてＧＰＳ受信機６による測位精度の劣化有無を判定する場合について説明したが、地上に固定された基準ＧＰＳ受信局３の偏差ベクトル算出部１０で算出した偏差ベクトル値と基準値とを比較してＧＰＳシステムを利用した場合の測位精度の劣化有無を判定して列車１に送信しても良い。

１；列車、２；車上装置、３；基準ＧＰＳ受信局、４；ＧＰＳアンテナ、
５；ＧＰＳ受信機、６；車上制御装置、７；受信コイル、８；ＧＰＳアンテナ、
９；ＧＰＳ受信機、１０；位置データ記憶部、１１；偏差ベクトル算出部、
１２；送信器。

特開２００２−３３５６０７号公報特開２００４−１６８２１６号公報特開２００８−２５３０３４号公報特開２００６−９８２４６号公報

Claims

ＧＰＳシステムを利用した測位結果により列車の位置を把握して列車の速度を制御する列車制御装置において、
地上に設けた基準ＧＰＳ受信局は、ＧＰＳ受信機で一定周期毎にＧＰＳアンテナの設置位置を示す基準測位情報を算出し、算出した基準測位情報と前記ＧＰＳアンテナの設置位置を示す基準位置情報とを比較し、基準位置情報に対する基準測位情報のずれ量を偏差ベクトル値として算出し、算出した偏差ベクトル値を示す偏差ベクトル情報を、伝送媒体を介して列車に送信し、
列車に搭載されたＧＰＳ受信機は、ＧＰＳアンテナからの信号を受信して列車が走行している位置を示す測位情報を車上制御装置に出力し、前記車上制御装置は、前記地上の基準ＧＰＳ受信局から送信している偏差ベクトル情報を一定周期毎に受信し、受信した偏差ベクトル情報に示された偏差ベクトル値とあらかじめ定められた基準値と比較し、偏差ベクトル値が基準値を超えていないときは、前記ＧＰＳ受信機から出力されている測位情報に基づいて列車の速度を制御し、偏差ベクトル値が基準値を超えているときは、前記ＧＰＳ受信機の測位精度が劣化したと判断して列車の速度を安全側に制御することを特徴とする列車制御装置。
ＧＰＳシステムを利用した測位結果により列車の位置を把握して列車の速度を制御する列車制御装置において、
地上に設けた基準ＧＰＳ受信局は、ＧＰＳ受信機で一定周期毎にＧＰＳアンテナの設置位置を示す基準測位情報を算出し、算出した基準測位情報と前記ＧＰＳアンテナの設置位置を示す基準位置情報とを比較し、基準位置情報に対する基準測位情報のずれ量を偏差ベクトル値として算出し、算出した偏差ベクトル値とあらかじめ定められた基準値と比較し、比較結果を示す情報を、伝送媒体を介して列車に送信し、
列車に搭載されたＧＰＳ受信機は、ＧＰＳアンテナからの信号を受信して列車が走行している位置を示す測位情報を車上制御装置に出力し、前記車上制御装置は、前記地上の基準ＧＰＳ受信局から送信している情報を一定周期毎に受信し、受信した情報で偏差ベクトル値が基準値を超えていないことを示すときは、前記ＧＰＳ受信機から出力されている測位情報に基づいて列車の速度を制御し、受信した情報で偏差ベクトル値が基準値を超えていることを示すときは、前記ＧＰＳ受信機の測位精度が劣化したと判断して列車の速度を安全側に制御することを特徴とする列車制御装置。