JP5185575B2 - Train position detection device, body tilt control system, steering system, active vibration suppression system and semi-active vibration suppression system - Google Patents
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Description
本発明は、速度センサ及び衛星測位受信機に基づいて列車の位置を検出する自車位置検出装置、それを備えた車体傾斜制御システム、操舵システム、アクティブ制振システム及びセミアクティブ制振システムに関するものである。 The present invention relates to a vehicle position detection device that detects the position of a train based on a speed sensor and a satellite positioning receiver, and a vehicle body tilt control system, a steering system, an active vibration suppression system, and a semi-active vibration suppression system including the same. It is.
従来、列車の走行位置を検出する方法として、速度発電機により得られる車輪回転数に車輪径を乗じて得た値を走行距離として積算し、線路近傍に設置されたATS(Automatic Train Stop:自動列車停止装置)やATC(Automatic Train Control:自動列車制御装置)の地上子の位置からの積算走行距離によって線路における現在の自車位置を算出する方法が知られている。しかし、走行摩耗による車輪径の変化や車輪のスリップ等により、積算走行距離に誤差が生じるという問題がある。そこで、GPS(Global Positioning System)とヨーレートセンサと速度発電機を併用することにより、自車位置の検出精度を高める自車位置検出システムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a method for detecting the traveling position of a train, an ATS (Automatic Train Stop: automatic installed in the vicinity of a track) is obtained by integrating a value obtained by multiplying a wheel rotation speed obtained by a speed generator by a wheel diameter as a traveling distance. There is known a method of calculating the current own vehicle position on the track from the accumulated travel distance from the position of the ground element of a train stop device) or ATC (Automatic Train Control). However, there is a problem that an error occurs in the accumulated travel distance due to a change in wheel diameter due to travel wear, a slip of the wheel, or the like. In view of this, a vehicle position detection system has been proposed that improves the detection accuracy of the vehicle position by using a GPS (Global Positioning System), a yaw rate sensor, and a speed generator (see, for example, Patent Document 1).
この自車位置検出システムは、GPS情報の受信信頼度が高い場合には、GPS情報のみにより自車位置を算出する。GPS情報の受信信頼度が中程度の場合には、GPS情報により取得した自車位置を基準としながら走行時にヨーレートセンサで検出されたヨーレートを既知のヨーレートマップに対照させて自車位置を特定する。GPS情報の受信信頼度が低い場合には、車軸回転数による積算走行距離のみにより自車位置を算出する。なお、ヨーレートマップは、事前のテスト走行でヨーレートセンサの出力を記録し、線路上の位置にヨーレートを関連付けて予め保存したデータである。
しかしながら、前記自車位置検出システムでは、ヨーレートマップの作成時の列車と仕様の異なる列車を走行させた場合、マップ作成時の車両とはヨーレートの応答特性が異なるために、正確に自車位置を検出できないことがある。よって、仕様が異なる列車を走行させる場合には、再びテスト走行を実施してヨーレートマップを改めて作成し直さなければならないという手間が生じる。 However, in the vehicle position detection system, when a train having different specifications from the train at the time of creating the yaw rate map is run, the response characteristics of the yaw rate are different from the vehicle at the time of creating the map. It may not be detected. Therefore, when traveling on a train with different specifications, it takes time and effort to re-create the yaw rate map by performing the test travel again.
そこで本発明は、手間を掛けずに列車の自車位置を高精度に検出できるようにすることを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to make it possible to detect the position of a train on a train with high accuracy without taking time and effort.
本発明は上述のような事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係る列車の自車位置検出装置は、車輪の車軸回転数に応じて列車の速度を検出する速度センサと、測位衛星から受信した情報に基づいて自己の位置を定期的に算出する衛星測位受信機と、前記速度センサ及び前記衛星測位受信機の出力に基づいて、基準位置からの走行距離と、前記速度センサの出力を補正するための誤差パラメータとを推定する状態推定器と、前記速度センサ及び前記状態推定器の出力に基づいて基準位置からの走行距離を算出して前記列車の位置を決定する自車位置決定手段とを備え、前記状態推定器は、前記衛星測位受信機の出力の更新時に前記誤差パラメータを更新し、前記衛星測位受信機の出力の更新時以外には前記誤差パラメータを更新せず、前記自車位置決定手段は、前記衛星測位受信機の出力の更新時には、前記状態推定器で推定された走行距離により前記列車の位置を決定する一方、前記衛星測位受信機の出力の更新時以外には、前記速度センサの出力の更新時に、前記状態推定器で推定された走行距離のうち最新のものと、前記状態推定器で推定された誤差パラメータのうち最新のものを用いて補正された前記速度センサの出力とに基づいて走行距離を積算し、前記列車の位置を決定することを特徴とする。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above. A train position detection device for a train according to the present invention includes a speed sensor that detects the speed of a train in accordance with the axle rotation speed of a wheel, and a positioning satellite. A satellite positioning receiver that periodically calculates its position based on information received from the vehicle, a travel distance from a reference position based on outputs of the speed sensor and the satellite positioning receiver, and an output of the speed sensor A state estimator that estimates an error parameter for correcting the vehicle, and a vehicle position determination that determines a position of the train by calculating a travel distance from a reference position based on outputs of the speed sensor and the state estimator and means, the state estimator, the error parameter update when updating the output of the satellite positioning receiver, in addition to when updating the output of the satellite positioning receiver is not updated to the error parameter, before The own vehicle position determining means determines the position of the train based on the travel distance estimated by the state estimator when updating the output of the satellite positioning receiver, while not updating the output of the satellite positioning receiver. Is corrected using the latest one of the mileage estimated by the state estimator and the latest error parameter estimated by the state estimator when the output of the speed sensor is updated. The travel distance is integrated based on the output of the speed sensor, and the position of the train is determined.
前記構成によれば、衛星測位信号不使用時に速度センサの出力に基づいて基準位置からの走行距離を積算する際、その積算の基準位置として状態推定器で求めた推定走行距離のうち最新のものを利用しているので、車輪径の変化や車輪のスリップ等により生じる積算走行距離の誤差が殆ど累積されない。かつ、速度センサの出力は、状態推定器で推定された誤差パラメータのうち最新のものを用いて補正されているので、衛星測位信号不使用期間が比較的長く続いたとしても、車輪径の変化や車輪のスリップ等により生じる積算走行距離の誤差が殆ど生じない。よって、速度センサの出力に基づいて走行距離を積算することで自車位置を求めても、精度が非常に良好となる。また、ヨーレートセンサの出力をヨーレートマップに対照させることを行わないので、仕様の異なる列車毎にテスト走行を実施してヨーレートマップを作成する必要がなく、仕様の異なる列車にも容易に適用することができる。したがって、あらゆる仕様の列車の自車位置を高精度に検出することが可能となる。 According to the above configuration, when the travel distance from the reference position is accumulated based on the output of the speed sensor when the satellite positioning signal is not used, the latest one of the estimated travel distances obtained by the state estimator as the accumulated reference position Thus, the accumulated travel distance error caused by wheel diameter change, wheel slip, etc. is hardly accumulated. And since the output of the speed sensor is corrected using the latest error parameter estimated by the state estimator, even if the satellite positioning signal non-use period is relatively long, the wheel diameter changes There is almost no error in the accumulated travel distance caused by wheel slip or the like. Therefore, even if the vehicle position is obtained by integrating the travel distance based on the output of the speed sensor, the accuracy is very good. Also, since the output of the yaw rate sensor is not compared with the yaw rate map, it is not necessary to create a yaw rate map by performing a test run for each train with different specifications, and it can be easily applied to trains with different specifications. Can do. Therefore, it becomes possible to detect the own vehicle position of trains of all specifications with high accuracy.
前記衛星測位受信機の出力の信頼度の程度を表す受信信頼度を算出する信頼度算出手段をさらに備え、前記状態推定器は、前記推定走行距離を算出する際の推定速度及び耐ノイズ性を調整可能なノイズパラメータを有し、前記ノイズパラメータは、その値が大きくなると推定速度が遅くなる代わりに耐ノイズ性が高まる一方、その値が小さくなると耐ノイズ性が低下する代わりに推定速度が速くなるパラメータであり、前記ノイズパラメータは、前記信頼度算出手段で求めた前記受信信頼度が高くなるにつれて小さくなるように設定される一方、前記信頼度算出手段で求めた前記受信信頼度が低くなるにつれて大きくなるように設定されてもよい。 It further comprises reliability calculation means for calculating a reception reliability indicating a degree of reliability of the output of the satellite positioning receiver, and the state estimator calculates an estimated speed and noise resistance when calculating the estimated travel distance. The noise parameter has an adjustable noise parameter. When the value of the noise parameter increases, the estimation speed decreases, but noise resistance increases. On the other hand, when the value of the noise parameter decreases, the estimation speed increases instead of noise reduction. The noise parameter is set so as to decrease as the reception reliability obtained by the reliability calculation means increases, while the reception reliability obtained by the reliability calculation means decreases. It may be set so as to increase with time.
前記構成によれば、衛星測位受信機の受信信頼度に応じてノイズパラメータの値が随時設定され、状態推定器において推定速度を優先させるか又は耐ノイズ性を優先させるかが随時決定される。つまり、受信信頼度が高くなると耐ノイズ性よりも推定速度の向上が優先され、受信信頼度が低くなると推定速度よりも耐ノイズ性の向上が優先される。したがって、状態推定器は、衛星測位受信機の受信信頼度に応じて最適な推定処理を実施することが可能となる。 According to the above configuration, the value of the noise parameter is set as needed according to the reception reliability of the satellite positioning receiver, and it is determined at any time whether the estimated speed is prioritized or the noise resistance is prioritized in the state estimator. That is, when the reception reliability increases, priority is given to improving the estimated speed over noise resistance, and when reception reliability decreases, priority is given to improving noise resistance over the estimated speed. Therefore, the state estimator can perform an optimum estimation process according to the reception reliability of the satellite positioning receiver.
線路近傍に設置されて位置が既知である地上子と無線通信して列車の位置を取得可能な車上子と、前記車上子により列車の位置情報が取得されると、その位置情報により、前記自車位置決定手段で決定する前記列車の位置を初期化する初期化手段とをさらに備えていてもよい。 When the position information of the train is acquired by the vehicle upper element, which is installed in the vicinity of the track and wirelessly communicated with the ground element whose position is known, and the position of the train is acquired by the vehicle upper element, It may further comprise initialization means for initializing the position of the train determined by the own vehicle position determination means.
前記構成によれば、列車が地上子を通過した際に地上子と通信した車上子が取得する列車の位置情報は正確であるので、その位置情報により自車位置決定手段で決定する列車の位置を初期化することで、列車の自車位置をより高精度に検出することが可能となる。 According to the above-described configuration, since the position information of the train acquired by the vehicle upper piece that communicates with the ground piece when the train passes the ground piece is accurate, the train position determining means determined by the own vehicle position determination means based on the position information. By initializing the position, it is possible to detect the position of the train's own vehicle with higher accuracy.
また、本発明の列車の車体傾斜制御システムは、前記自車位置検出装置と、線路上の位置に関連付けられた線路の曲線情報を保存する線路曲線データベースと、前記自車位置検出装置で検出された前記列車の位置から前記線路曲線データベースを参照して自車位置における線路の曲率を計算する曲率計算手段と、車体を進行方向に対して左右に傾斜させるように駆動するアクチュエータと、前記曲率計算手段の出力に応じて前記アクチュエータを制御する車体傾斜制御手段とを備えていることを特徴とする。 The train vehicle body tilt control system of the present invention is detected by the own vehicle position detection device, a track curve database that stores track curve information associated with the position on the track, and the own vehicle position detection device. Further, curvature calculation means for calculating the curvature of the track at the position of the own vehicle with reference to the track curve database from the position of the train, an actuator for driving the vehicle body to tilt left and right with respect to the traveling direction, and the curvature calculation Vehicle body tilt control means for controlling the actuator in accordance with the output of the means.
前記構成によれば、前述した自車位置検出装置により高精度に検出された列車の自車位置と線路曲線データベースと対照させることで、列車の現在地における線路の曲率が高精度に求められる。よって、この線路の曲率に応じてアクチュエータを制御し、車体の傾斜方向及び傾斜量を制御することで、乗り心地と安全性を両立させた最適な車体傾斜制御を実施することが可能となる。 According to the said structure, the curvature of the track in the present location of a train is calculated | required with high precision by making contrast with the own vehicle position of a train detected with the above-mentioned own vehicle position detection apparatus with high precision, and a track curve database. Therefore, by controlling the actuator according to the curvature of the track and controlling the inclination direction and the amount of inclination of the vehicle body, it is possible to carry out optimal vehicle body inclination control that achieves both riding comfort and safety.
また、本発明の列車の操舵システムは、前記自車位置検出装置と、線路上の位置に関連付けられた線路の曲線情報を保存する線路曲線データベースと、前記自車位置検出装置で検出された前記列車の位置から前記線路曲線データベースを参照して自車位置における線路の曲率を計算する曲率計算手段と、進行方向に対して左右に転向可能に支持された車輪を操舵させるアクチュエータと、前記曲率計算手段の出力に応じて前記アクチュエータを制御する操舵制御手段とを備えていることを特徴とする。 The train steering system according to the present invention includes the own vehicle position detection device, a track curve database that stores track curve information associated with the position on the track, and the vehicle position detection device that detects the vehicle. Curvature calculation means for calculating the curvature of the track at the position of the vehicle with reference to the track curve database from the position of the train, an actuator for steering the wheel supported so as to be able to turn left and right with respect to the traveling direction, and the curvature calculation Steering control means for controlling the actuator in accordance with the output of the means.
前記構成によれば、前述した自車位置検出装置により高精度に検出された列車の自車位置と線路曲線データベースと対照させることで、列車の現在地における線路の曲率が高精度に求められる。よって、この線路の曲率に応じてアクチュエータを制御し、車輪の操舵方向及び操舵量を制御することで、カーブ通過時に車輪がレールから受ける横圧を最適に低減することが可能となる。 According to the said structure, the curvature of the track in the present location of a train is calculated | required with high precision by making contrast with the own vehicle position of a train detected with the above-mentioned own vehicle position detection apparatus with high precision, and a track curve database. Therefore, by controlling the actuator according to the curvature of the track and controlling the steering direction and the steering amount of the wheel, it is possible to optimally reduce the lateral pressure that the wheel receives from the rail when passing the curve.
また、本発明の列車のアクティブ制振システムは、前記自車位置検出装置と、線路上の位置に関連付けられた線路の区間情報を保存する線路区間データベースと、前記自車位置検出装置で検出された前記列車の位置から前記線路区間データベースを参照して自車位置における線路の区間を計算する区間計算手段と、列車の車体と台車との間に介設され、前記車体を前記台車に対して相対変位させるように駆動可能なアクチュエータと、前記車体の加速度を検出可能な加速度センサと、前記加速度センサの出力に基づいて前記アクチュエータを制御するアクティブ制御手段とを備え、前記アクティブ制御手段は、前記区間計算手段の出力に応じて前記アクチュエータの制御方法を変更する構成であることを特徴とする。 Further, the active vibration suppression system for a train of the present invention is detected by the own vehicle position detection device, a track section database that stores track section information associated with a position on the track, and the own vehicle position detection device. The section calculation means for calculating the section of the track at the position of the vehicle with reference to the track section database from the position of the train, and interposed between the train body and the carriage, the body to the carriage An actuator that can be driven to relatively displace, an acceleration sensor that can detect the acceleration of the vehicle body, and an active control unit that controls the actuator based on an output of the acceleration sensor. The actuator control method is changed according to the output of the section calculation means.
前記構成によれば、前述した自車位置検出装置により高精度に検出された列車の自車位置と線路区間データベースと対照させることで、列車の現在地がトンネル、曲線、直線等のどの区間にあるかが高精度に求められる。よって、車体に生じる加速度に応じてアクチュエータを制御して乗り心地を良好にするにあたり、現在の区間に応じてアクチュエータの制御方法を変更することで、走行状態に応じた適切な制振を実現することが可能となる。 According to the above configuration, the current position of the train is in any section such as a tunnel, a curve, a straight line, and the like by comparing the train's own position detected with the above-described own position detection device with the train section database. Is required with high accuracy. Therefore, when controlling the actuator according to the acceleration generated in the vehicle body to improve the riding comfort, the actuator control method is changed according to the current section, thereby realizing appropriate vibration suppression according to the running state. It becomes possible.
または、本発明の列車のセミアクティブ制振システムは、前記自車位置検出装置と、線路上の位置に関連付けられた線路の区間情報を保存する線路区間データベースと、前記自車位置検出装置で検出された前記列車の位置から前記線路区間データベースを参照して自車位置における線路の区間を計算する区間計算手段と、列車の車体と台車との間に介設され、減衰係数を変更可能な可変ダンパーと、前記車体の前記台車に対する相対速度を取得可能な相対速度取得手段と、前記相対速度取得手段で取得された相対速度に基づいて前記可変ダンパーの減衰係数を制御するセミアクティブ制御手段とを備え、前記セミアクティブ制御手段は、前記区間計算手段の出力に応じて前記可変ダンパーの制御方法を変更する構成であることを特徴とする。 Alternatively, the semi-active vibration suppression system for a train of the present invention is detected by the own vehicle position detection device, a track section database that stores track section information associated with a position on the track, and the own vehicle position detection device. The section calculation means for calculating the section of the track at the position of the own vehicle with reference to the track section database from the position of the train, and the variable between the vehicle body and the carriage of the train, the variable of which can change the attenuation coefficient A damper, a relative speed acquisition means capable of acquiring a relative speed of the vehicle body with respect to the carriage, and a semi-active control means for controlling a damping coefficient of the variable damper based on the relative speed acquired by the relative speed acquisition means. The semi-active control means is configured to change the control method of the variable damper according to the output of the section calculation means.
前記構成によれば、前述した自車位置検出装置により高精度に検出された列車の自車位置と線路区間データベースと対照させることで、列車の現在地がトンネル、曲線、直線等のどの区間にあるかが高精度に求められる。よって、車体と台車の相対速度に応じて可変ダンパーの減衰係数を制御して乗り心地を良好にするにあたり、線路の区間に応じて可変ダンパーの制御方法を変更することで、走行状態に応じた適切な制振を実現することが可能となる。 According to the above configuration, the current position of the train is in any section such as a tunnel, a curve, a straight line, and the like by comparing the train's own position detected with the above-described own position detection device with the train section database. Is required with high accuracy. Therefore, in order to improve the riding comfort by controlling the damping coefficient of the variable damper according to the relative speed of the vehicle body and the bogie, the control method of the variable damper is changed according to the section of the track, so that it corresponds to the running state Appropriate vibration control can be realized.
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、あらゆる仕様の列車の自車位置を高精度に検出することが可能となる。 As is clear from the above description, according to the present invention, it is possible to detect the own vehicle position of a train of any specification with high accuracy.
以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態に係る自車位置検出装置1のブロック図である。図1に示すように、自車位置検出装置1は、線路11上を走行する列車10に搭載されている。自車位置検出装置1は、GPS受信機2(衛星測位受信機)、速度発電機3(速度センサ)、車上子4、演算制御部5及び出力部6を備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram of a host vehicle
GPS受信機2は、複数のGPS衛星G1〜Gnから受信した情報に基づいて定期的に自己の位置を算出する。即ち、複数のGPS衛星G1〜Gnは、地球を周回する人工衛星であり、自己の測位用コードや軌道情報(送信元のGPS衛星の三次元位置座標と時間等に関する情報を含む)などのGPS情報を電波により送信し、GPS受信機2はそのGPS情報を定期的に受信して自己の位置を随時算出している。
The
速度発電機3は、列車10の車輪12の車軸回転数に応じてパルスを発生させるものであり、単位時間当たりのパルス数を計算することにより、列車10の速度を検出することが可能となっている。
The
車上子4は、地上子13と無線通信して列車10の位置等に関する情報を取得可能となっている。地上子13は、線路11の近傍に設置されたATS(Automatic Train Stop:自動列車停止装置)又はATC(Automatic Train Control:自動列車制御装置)の地上子であり、その位置が予め既知となっている。
The vehicle
演算制御部5は、GPS受信機2、速度発電機3及び車上子4からの情報に基づいて各種演算処理を行うCPU等の演算制御装置である。具体的には、演算制御部5は、CPU、CPUが実行するプログラム及びプログラムに使用されるデータが記憶されているROM、プログラム実行時にデータを一時記憶するためのRAM、書き換え可能なEEPROM等で構成されている。出力部6は、演算制御部5から演算結果を外部へ出力するインターフェースである。
The
図2は図1に示す自車位置検出装置1の主に演算制御部5を機能的に説明するブロック図である。図2に示すように、演算制御部5は、信頼度算出部20、拡張カルマンフィルタ21(状態推定器)及び自車位置決定部22(自車位置決定手段)を備えている。信頼度算出部20は、GPS受信機2からの情報に基づいてGPS受信信頼度の程度を表すGPS受信信頼度係数Rを算出する。GPS受信信頼度係数Rは、以下の数式1で算出される。
FIG. 2 is a block diagram functionally explaining mainly the
但し、tはディファレンシャル補正信号更新時間[sec]、Nは捕捉したGPS衛星数、HDOPは測位精度(衛星の配置)である。ディファレンシャル補正信号更新時間tは、DGPSにおいて、基準局(図示せず)からの補正信号更新時間を意味している。HDOPは、地球上の観測点における水平方向での位置精度の低下率(Horizontal Dilution of Precision:水平方向位置精度低下率)を意味している。なお、数式1において、GPS受信信頼度係数Rの値が大きいほど受信の信頼性が高いことを示している。
Where t is the differential correction signal update time [sec], N is the number of captured GPS satellites, and HDOP is the positioning accuracy (satellite arrangement). The differential correction signal update time t means a correction signal update time from a reference station (not shown) in DGPS. HDOP means a horizontal dilution of precision (horizontal dilution of precision) at an observation point on the earth. In addition, in
また、拡張カルマンフィルタ21は、GPS受信機2、速度発電機3及び信頼度算出部20の出力に基づいて基準位置からの走行距離を推定する。自車位置決定部22は、拡張カルマンフィルタ21、速度発電機3及び車上子4の出力に基づいて列車10の位置を決定する。なお、基準位置には、駅などに停車中の自車位置等を用いている。
The
図3は図1に示す自車位置検出装置の自車位置検出原理を説明する図面である。図3に示すように、GPS受信機2から出力されるGPS位置座標、信頼度算出部20から出力されるGPS受信信頼度係数R、及び、速度発電機3から出力される車軸回転数ωjが入力となり、拡張カルマンフィルタ21及び自車位置決定部22を介して列車10の自車位置が出力されている。なお、自車位置決定部22は、所定の積分処理を行う積分器24と、基準位置と走行距離から自車位置を求める変換器25とから構成されている。
FIG. 3 is a view for explaining the vehicle position detection principle of the vehicle position detection apparatus shown in FIG. As shown in FIG. 3, the GPS position coordinates output from the
以下、自車位置検出手順についてさらに具体的に説明する。GPS受信機2のサンプリング時間をH[sec]、速度発電機3のサンプリング時間をh[sec]、基準位置からのサンプリング時間Hごとのk個目の推定走行距離をsk(k=0,1,・・・)、サンプリング時間hごとの走行距離をrj(j=0,1,・・・)、速度発電機3から出力される車軸回転数をωj[rps]とする。この場合、区間[k−1,k]のωjの平均値ω{−}k-1は、以下の数式2で表される。なお、記号{−}は、その直前の記号(この場合はω)の上に−が記載されていることを意味することとする。
Hereinafter, the own vehicle position detection procedure will be described more specifically. The sampling time of the
ここで、摩耗による車輪径変化や車輪滑り等による誤差を表す誤差パラメータをδkとし、車輪直径をd[m]としたとき、k番目の推定走行距離skは、以下の数式3で表される。
Here, when an error parameter representing an error due to wheel diameter change due to wear, wheel slip, or the like is δ k and the wheel diameter is d [m], the k-th estimated travel distance sk is expressed by the following
そして、誤差パラメータδkには外部からの作用が無いとすると、以下の数式4が成り立つ。
If the error parameter δ k has no external action, the following
よって、数式3と数式4とを纏めると、以下の数式5の時変系状態方程式と、数式6の出力方程式で表すことができる。
Therefore, when
さらに、状態変数[sk,δk]Tと観測量ykにそれぞれノイズパラメータw1,w2,vkが加わると、数式5及び数式6は、以下の数式7及び数式8で表される。なお、w1,w2は定数である。
Further, when noise parameters w 1 , w 2 , and v k are added to the state variables [s k , δ k ] T and the observation amount y k , respectively,
ノイズパラメータvkの値が大きくなると、図4(a)に示すように、拡張カルマンフィルタ21の推定速度が遅くなる代わりに耐ノイズ性が高まる。一方、ノイズパラメータvkの値が小さくなると、図4(b)に示すように、耐ノイズ性が低下する代わりに推定速度が速くなる。本実施形態では、信頼度算出部20で求めたGPS受信信頼度係数Rが高くなるにつれてノイズパラメータvkが小さくなる一方、信頼度算出部20で求めたGPS受信信頼度係数Rが低くなるにつれてノイズパラメータvkが大きくなるように設定されている。なお、w1はvkと同じ効果があり、vkの代わりにw1を変更してもよい。
As the value of the noise parameter v k increases, the noise resistance increases as the estimated speed of the
次に、走行距離の算出方法は、(1)GPS受信機2がGPS情報を受信して測位可能な場合と、(2)トンネル通過時のようにGPS受信機2がGPS情報を受信せず測位不可能な場合とで大別され、前記(1)の場合は更に、(1-1)GPS受信機2のサンプリング時と、(1-2)GPS受信機2のサンプリングの間のブランク期間における速度発電機3のサンプリング時とに分けられる。なお、GPS受信機2のサンプリング時間Hは、速度発電機3のサンプリング時間h以上となっている。
Next, the travel distance is calculated by (1) the
(1)GPS受信機2がGPS情報を受信して測位可能な場合であって、(1-1)GPS受信機2のサンプリング時には、GPS受信機2で出力されるGPS位置座標を線路軌道上に投影して求めた走行距離sk-1と車軸平均回転数ω{−}k-1に基づいて、拡張カルマンフィルタ21により状態量y{^}k(=s{^}k)を計算し、最新の走行距離rjは、以下の数式9で算出される。なお、記号{^}は、その直前の記号(この場合はy,s)の上に^が記載されていることを意味することとする。
(1) When
(1-2) GPS受信機2のサンプリングの間のブランク期間における速度発電機3のサンプリング時には、走行距離rjは、最新の誤差パラメータ推定値δ{^}kを用いて、以下の数式10で算出される。
(1-2) At the time of sampling of the
ここで、前記(1-1)の処理により、GPS受信機2のサンプリング毎に、走行距離rjが拡張カルマンフィルタ21により推定された推定走行距離skでリセットされるので、数式10の第1項のhdπ(1+δ{^}k)ωjによる誤差の累積が防止されている。
Here, the travel distance r j is reset with the estimated travel distance s k estimated by the
(2)トンネル通過時のようにGPS受信機2がGPS情報を受信せず測位不可能な場合には、GPS情報が更新されないので、走行距離rjのリセットは行われず、数式10による計算が繰り返される。
(2) When the
また、車上子4により列車10の位置情報が取得されると、車上子4で出力される絶対位置座標を線路軌道上に投影して絶対走行距離uを求め、以下の数式11で最新の走行距離rjを初期化する。なお、車上子4と自車位置決定部22とで初期化手段が構成されている。
When the position information of the
次に、自車位置検出装置1の処理手順について図5の流れに沿って説明する。図5は図1に示す自車位置検出装置1の自車位置検出手順を説明するフローチャートである。図5に示すように、まず、δ{^}k、s{^}k、rjに所定の初期値が設定される(ステップS1)。次いで、n及びω{−}k-1にゼロが代入される(ステップS2)。次いで、ωjに車軸回転数が入力される(ステップS3)。次いで、車上子4に地上子13からの位置補正情報の入力があったか否かが判定される(ステップS4)。ステップS4でNoの場合には、GPS受信機2がGPS情報を正常に受信して測位可能か否かが判定される(ステップS5)。ステップS5でYesの場合には、GPS位置座標が更新された否か、即ち、GPS受信機2のサンプリング時点であるか否かが判定される(ステップS6)。
Next, the processing procedure of the vehicle
ステップS6でYesの場合には、GPS位置座標からykが計算される(ステップS7)。次いで、前述した数式2により車軸回転数の平均値ω{−}k-1を求める(ステップS8)。次いで、GPS受信信頼度係数Rが計算される(ステップS9)。次いで、そのGPS受信信頼度係数Rからノイズパラメータvkが計算される(ステップS10)。次いで、そのノイズパラメータvkに基づいて、前述した数式7及び8により拡張カルマンフィルタ21による推定処理が行われ、s{^}k(=y{^}k)、δ{^}kが更新される(ステップS11)。次いで、そのy{^}kが走行距離rjに代入される(ステップS12)。そして、その走行距離rjが出力される(ステップS13)。
If Yes in step S6, y k is calculated from the GPS position coordinates (step S7). Next, the average value ω {−} k−1 of the axle rotation speed is obtained by the above-described formula 2 (step S8). Next, a GPS reception reliability coefficient R is calculated (step S9). Next, a noise parameter v k is calculated from the GPS reception reliability coefficient R (step S10). Next, based on the noise parameter v k , estimation processing by the
また、ステップS6においてNoの場合には、GPS受信機2のサンプリングのブランク期間であるため、まず、車軸回転数の平均値ω{−}k-1にω{−}k-1+ωjが代入される(ステップS14)。次いで、nに1がインクリメントされる(ステップS15)。次いで、前述した数式10により、速度発電機3により得られる車輪回転数に車輪径や誤差パラメータ推定値δ{^}k等を乗じて得た値が走行距離として積算される(ステップS16)。
Further, in the case of No in step S6, since it is a sampling blank period of the
また、ステップS5においてNoの場合には、トンネル通過時のようにGPS受信機2がGPS情報を正常に受信せず測位不可能な場合であるため、skにrjが代入され(ステップS17)、ω{−}k-1にゼロが代入され(ステップS18)、nにゼロが代入される(ステップS19)、拡張カルマンフィルタ21の誤差共分散行列が初期化される(ステップS20)。次いで、ステップS16に移行し、そこで求められた走行距離rjがステップS13で出力される。
In the case of No in step S5, since the
また、ステップS4においてYesの場合には、車上子4により列車10の位置情報が取得されているので、車上子4で出力される絶対位置座標を線路軌道上に投影して絶対走行距離uを求め、前述した数式11により最新の走行距離rjを初期化する(ステップS21)。次いで、skにrjが代入され(ステップS22)、ω{−}k-1にゼロが代入され(ステップS23)、nにゼロが代入され(ステップS24)、拡張カルマンフィルタ21の誤差共分散行列が初期化され(ステップS25)、走行距離rjがステップS13で出力される。
Further, in the case of Yes in step S4, since the position information of the
以上に説明した構成によれば、速度発電機3の出力に基づいて基準位置からの走行距離rjを積算する際、その積算の基準位置として拡張カルマンフィルタ21で求めた最新の推定走行距離s{^}kが利用されているので、車輪12の外径の変化や車輪12のスリップ等により生じる積算走行距離の誤差が殆ど累積されない。また、ヨーレートセンサの出力をヨーレートマップに対照させることを行わないので、仕様の異なる列車毎にテスト走行を実施してヨーレートマップを作成する必要がなく、仕様の異なる列車にも容易に適用することができる。したがって、あらゆる仕様の列車の自車位置を高精度に検出することが可能となる。
According to the configuration described above, when the travel distance r j from the reference position is accumulated based on the output of the
また、拡張カルマンフィルタ21により推定された誤差パラメータδ{^}kのうち最新のものを利用して走行距離rjの積算が行われるので、さらに積算精度が向上している。
Further, since the travel distance r j is accumulated using the latest one of the error parameters δ {^} k estimated by the
さらに、GPS受信信頼度係数Rに応じてノイズパラメータvkの値が随時設定され、拡張カルマンフィルタ21において推定速度を優先させるか又は耐ノイズ性を優先させるかが随時決定されている。つまり、GPS受信信頼度係数Rが小さくなると、図4(a)のように推定速度よりも耐ノイズ性の向上が優先され、GPS受信信頼度係数Rが大きくなると、図4(b)のように耐ノイズ性よりも推定速度の向上が優先される。したがって、拡張カルマンフィルタ21は、GPS受信機2の受信信頼度に応じて最適な推定処理を実施することが可能となる。
Further, the value of the noise parameter v k is set at any time according to the GPS reception reliability coefficient R, and it is determined at any time in the
また、列車10が地上子13を通過して車上子4が地上子13と無線通信できた際には、車上子4が地上子13から取得した正確な位置情報により自車位置決定部22で決定する列車10の自車位置が初期化されているので、列車10の自車位置をより高精度に検出することが可能となる。なお、本実施形態では、衛星測位システムとしてGPSが利用されているが、他の衛星測位システムを利用してもよい。また、本実施形態では、速度センサとして速度発電機が利用されているが、これに限られず、たとえばドップラー速度計などを利用してもよい。
Further, when the
(第2実施形態)
図6は本発明の第2実施形態に係る自車位置検出装置の演算制御部35を機能的に説明するブロック図である。図6に示すように、演算制御部35の信頼度算出部31には、自車位置決定部22の出力が入力されていると共に、信頼度データベース30が接続されている。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a block diagram functionally illustrating the
GPS情報の受信信頼度は、線路に近接するビル等の影響により低下することがあり、線路周囲の環境を予め調査等することで、ある程度はGPS電波の受信信頼度を知ることができる。そこで、信頼度データベース30には、調査済み受信信頼度m(rj)が線路上の位置に関連付けて保存されている。即ち、信頼度データベース30には、調査済み受信信頼度m(rj)が走行距離rjの関数として保存されている。なお、調査済み受信信頼度m(rj)の値が大きいほど受信の信頼性が高いことを示している。
The reception reliability of GPS information may be reduced due to the influence of a building or the like adjacent to the track, and the GPS signal reception reliability can be known to some extent by examining the environment around the track in advance. Therefore, in the
具体的には、信頼度算出部31は、GPS受信機2及び信頼度データベース30からの情報に基づいてGPS受信信頼度係数Rを算出する。信頼度データベース30の保存された調査済み受信信頼度をm(rj)とすると、GPS受信信頼度係数Rは、以下の数式12で算出される。
Specifically, the
以上に説明した構成によれば、信頼度算出部31は、GPS受信機2からの情報以外に信頼度データベース30からの情報も利用してGPS受信信頼度係数Rを算出しているので、GPSの受信信頼度をより高精度に求めることが可能となる。なお、他の構成は第1実施形態と同様であるため同一符号を付して説明を省略する。
According to the configuration described above, the
次に、図7〜図10は本発明の自車位置検出装置1の具体的な使用例を説明する図面である。
Next, FIGS. 7 to 10 are drawings for explaining specific examples of use of the vehicle
(第1使用例)
図7は図1に示す自車位置検出装置1を備えた車体傾斜制御システム50を説明する図面である。図8は図7に示す車体傾斜制御システム50のブロック図である。図7に示すように、列車の車体60は、車輪62を備えた台車61の上に左右一対の空気バネ67,68を介して設けられている。車体60は、コンプレッサー61を備えており、コンプレッサー61は空気溜62を介して左右の空気バネ67,68に接続されている。また、空気バネ67,68と空気溜62との間にはそれぞれ吸気弁63、64が介設されており、空気バネ67,68には外気と連通/遮断させるための排気弁65,66がそれぞれ接続
そして、左右の吸気弁63,64及び排気弁65,66を制御して、コンプレッサー61からの圧縮空気を左右の空気バネ67,68に選択的に供給することで、車体60の台車61に対する傾斜角が変更可能となっている。即ち、コンプレッサー61、空気溜62、吸気弁63,64、排気弁65,66及び空気バネ67,68により、車体60を進行方向に対して左右に傾斜させるアクチュエータ54が構成されている。また、車体60と台車61の間には左右一対の車高検知センサ69,70が介設されており、車体60の傾斜角が検出可能となっている。よって、後述する車体傾斜制御部53は、車高検知センサ69,70からの情報に基づいて吸気弁63,64及び排気弁65,66を駆動することで、車体60が目的の傾斜角となるように制御することができる。
(First use example)
FIG. 7 is a view for explaining a vehicle body
図8に示すように、車体傾斜制御システム50は、前述した自車位置検出装置1、線路曲線データベース51、曲率計算部52、車体傾斜制御部53及びアクチュエータ54を備えている。なお、自車位置検出装置1の構成は第1実施形態で説明したものと同様であるため同一符号を付して説明を省略する。
As shown in FIG. 8, the vehicle body
線路は、直線、緩和曲線及び円曲線からなる。よって、線路曲線データベース51には、曲線入口位置、緩和曲線長、円曲線長及び曲線方向の項目を有するテーブルが保存されている。曲率計算部52は、自車位置検出装置1で検出された自車位置を線路曲線データベース51に対照させて、列車が緩和曲線又は円曲線のどの部分に存在するかを求め、現在の自車位置における線路の曲率(又は曲率半径)を計算する。例えば、緩和曲線がクロソイドで形成されている場合には、公知のクロソイドの式を使って曲率を計算することができる。又は、曲線を複数の線分を用いて近似し、それぞれの点に曲率情報を割り当てて現在位置から最も近い点の曲率を利用するようにしてもよい。そして、車体傾斜制御部53は、曲率計算部52で計算された曲率に基づいてアクチュエータ54を駆動させ、車体60が目的の傾斜角となるように制御する。
The track consists of a straight line, a relaxation curve, and a circular curve. Therefore, the
また、曲率計算部52は、自車位置検出装置1で検出された自車位置に所定の距離を足したものを線路曲線データベース51に対照させることで、カーブ進入を前もって予測し、車体傾斜の動作遅れを防止する構成としてもよい。これにより、車両がカーブに進入する手前から車体傾斜を開始することが可能となる。
Further, the
以上に説明した構成によれば、前述した自車位置検出装置1により高精度に検出された列車の自車位置と線路曲線データベース51と対照させることで、列車の現在位置における線路の曲率が高精度に求められる。よって、この線路の曲率に応じてアクチュエータ54を制御し、車体60の傾斜方向及び傾斜量を制御することで、乗り心地と安全性を両立させた最適な車体傾斜制御を実施することができる。
According to the configuration described above, the curvature of the track at the current position of the train is high by comparing the train's own vehicle position detected with high accuracy by the vehicle
(第2使用例)
図9は図1に示す自車位置検出装置1を備えた操舵システム80を説明する図面である。図10は図9に示す操舵システム80のブロック図である。図9に示すように、列車の台車90には、前輪91が設けられた車軸93と、後輪92が設けられた車軸94とが取り付けられている。車軸93,94は、前輪91及び後輪92が進行方向に対して左右に転向可能なように回転軸95,96を介して台車90に支持されている。さらに、車軸93,94と台車90との間には油圧シリンダ97,98からなるアクチュエータ84が介設されている。そして、後述する台車操舵制御部83が、油圧シリンダ97,98をそれぞれ伸縮駆動させることで、前輪91及び後輪92が左右に操舵可能となっている。
(Second usage example)
FIG. 9 is a view for explaining a
図10に示すように、操舵システム80は、前述した自車位置検出装置1、線路曲線データベース51、曲率計算部52、台車操舵制御部83及びアクチュエータ84を備えている。台車操舵制御部83は、曲率計算部52で計算された曲率に基づいてアクチュエータ84を駆動させ、前輪91及び後輪92が目的の操舵角となるように制御する。なお、自車位置検出装置1の構成は第1実施形態で説明したものと同様であり、線路曲線データベース51及び曲率計算部52は第1使用例と同様であるため同一符号を付して説明を省略する。
As shown in FIG. 10, the
以上に説明した構成によれば、自車位置検出装置1により高精度に検出された列車の自車位置と線路曲線データベース51と対照させることで、列車の現在位置における線路の曲率が高精度に求められる。よって、この線路の曲率に応じてアクチュエータ84を制御し、前輪91及び後輪92の操舵方向及び操舵量を制御することで、カーブ通過時に前輪91及び後輪92が線路のレールから受ける横圧を最適に低減することができる。
According to the configuration described above, the curvature of the track at the current position of the train is highly accurate by comparing the train's own vehicle position detected by the own vehicle
(第3使用例)
図11は図1に示す自車位置検出装置1を備えたアクティブ制振システム100を説明する図面である。図12は図11に示すアクティブ制振システム100のブロック図である。図11に示すように、列車の車体101は、車輪103を備えた台車102の上に左右一対の空気バネ104,105を介して設けられている。車体101の下面には車体側ブラケット101aが固定されていると共に、台車102の上面には台車側ブラケット102aが固定されている。
(Third use example)
FIG. 11 is a view for explaining an active
各ブラケット101a,102aの間には、進行方向に対して左右に直進運動を発生させる電気式、油圧式又は空気圧式のアクチュエータ106が介設されている。また、各ブラケット101a,102aの間には、車体側ブラケット101aと台車側ブラケット102aとの間の相対運動に減衰作用を付与するダンパー107が介設されている。また、車体101には、進行方向に対して左右の加速度を検出する加速度センサ109が取り付けられている。
Between each
図12に示すように、アクティブ制振システム100は、前述した自車位置検出装置1、線路区間データベース111、区間計算部112、アクティブ制御部110、加速度センサ109及びアクチュエータ106を備えている。線路区間データベース111には、線路の区間情報(直線区間、曲線区間、トンネル区間など)が線路の位置に関連付けされて保存されている。曲率計算部112は、自車位置検出装置1で検出された自車位置を線路区間データベース111に対照させて、列車がどのような区間に存在するかを計算する。アクティブ制御部110は、加速度センサ109で検出される加速度を打ち消すようにアクチュエータ106を制御する。そして、区間計算部112によりトンネル区間を通過中であると計算された時には、アクティブ制御部110は、空力の影響を考慮して、制御ゲインを上げたり、制御の周波数帯を空力周波数に応じて変更する。
As shown in FIG. 12, the active
以上に説明した構成によれば、自車位置検出装置1により高精度に検出された列車の自車位置と線路区間データベース111と対照させることで、列車の現在地がトンネル、曲線、直線等のどの区間にあるかが高精度に求められる。よって、車体101に生じる加速度に応じてアクチュエータ106を制御して乗り心地を良好にするにあたり、線路の区間に応じてアクチュエータ106の制御方法を変更することで、走行状態に応じた適切な制振を実現することが可能となる。なお、他の構成は第1使用例又は第2使用例と同様であるため同一符号を付して説明を省略する。また、上記例では車体の左右方向を例に示したが、加速度センサ、相対変位センサ、アクチュエータを上下方向に設置することにより車体上下方向の制振制御も可能である。
According to the configuration described above, the current position of the train can be selected from a tunnel, a curve, a straight line, and the like by comparing the own vehicle position of the train detected by the own vehicle
(第4使用例)
図13は図1に示す自車位置検出装置1を備えたセミアクティブ制振システム120を説明する図面である。図14は図13に示すセミアクティブ制振システム120のブロック図である。図13に示すように、車体側ブラケット101aと台車側ブラケット102aとの間には、車体側ブラケット101aと台車側ブラケット102aとの間の相対運動に減衰作用を付与する可変ダンパー127が介設されている。この可変ダンパー127は、電磁粘性流体などを使用したもので、減衰係数を変更可能なものである。
(Fourth use example)
FIG. 13 is a view for explaining a semi-active
図14に示すように、セミアクティブ制振システム120は、前述した自車位置検出装置1、線路区間データベース111、区間計算部112、セミアクティブ制御部130及びアクチュエータ、相対変位センサ108、加速度センサ109及び可変ダンパー127を備えている。セミアクティブ制御部130は、相対変位センサ108で検出される相対変位量を微分することで車体101の台車102に対する相対速度を算出し(相対速度取得手段)、加速度センサ109の出力から車体速度を算出し、その相対速度及び車体速度に基づいて可変ダンパー127の減衰係数を制御する(例えば、特許第3637027号公報の図2等参照)。なお、セミアクティブ制御部130は、車体101に取り付けた加速度センサ109で検出される車体加速度と、台車102に取り付けた加速度センサ(図示せず)で検出される台車加速度との差である相対加速度を積分して相対速度を算出し、その相対速度に基づいて可変ダンパー127の減衰係数を制御してもよい。あるいは、セミアクティブ制御部130は、相対変位センサ108で検出される相対変位量を微分することで車体101の台車102に対する相対速度を算出し、その相対速度に基づいて可変ダンパー127の減衰係数を制御してもよい。
As shown in FIG. 14, the semi-active
そして、セミアクティブ制御部130は、区間計算部112で計算された区間に応じて可変ダンパー127の減衰係数を調節し、車体101の左右方向の加速度が減るように制御する。具体的には、区間計算部112によりトンネル区間を通過中であると計算された時には、セミアクティブ制御部130は、空力の影響を考慮して、制御ゲインを上げたり、又は、制御の周波数帯を空力周波数に応じて変更する。
Then, the
以上に説明した構成によれば、前述した自車位置検出装置1により高精度に検出された列車の自車位置と線路区間データベース111と対照させることで、列車の現在地がトンネル、曲線、直線等のどの区間にあるかが高精度に求められる。よって、相対変位センサ108及び加速度センサ109の出力に応じて可変ダンパー127の減衰係数を制御して乗り心地を良好にするにあたり、線路の区間に応じて可変ダンパー127の制御方法を変更することで、走行状態に応じた適切な制振を実現することが可能となる。なお、他の構成は第1使用例又は第2使用例と同様であるため同一符号を付して説明を省略する。また、上記例では車体の左右方向を例に示したが、加速度センサ、相対変位センサ、アクチュエータを上下方向に設置することにより車体上下方向の制振制御も可能である。
According to the configuration described above, the current position of the train is a tunnel, a curve, a straight line, and the like by contrasting the own vehicle position of the train detected with the above-described own vehicle
以上のように、本発明に係る列車の自車位置検出装置、車体傾斜制御システム、操舵システム、アクティブ制振システム及びセミアクティブ制振システムは、あらゆる仕様の列車の自車位置を高精度に検出することができる優れた効果を有し、この効果の意義を発揮できる列車に広く適用すると有益である。 As described above, the train position detection device, the vehicle body tilt control system, the steering system, the active vibration suppression system, and the semi-active vibration suppression system according to the present invention detect the vehicle position of a train of any specification with high accuracy. It is beneficial to apply widely to trains that have excellent effects that can be done and can demonstrate the significance of this effect.
1 自車位置検出装置
2 GPS受信機(衛星測位受信機)
3 速度発電機
4 車上子
10 列車
11 線路
12 車輪
13 地上子
20,31 信頼度算出部(信頼度算出手段)
21 拡張カルマンフィルタ(状態推定器)
22 自車位置決定部(自車位置決定手段)
50 車体傾斜制御システム
51 線路データベース
52 曲率計算部(曲率計算手段)
53 車体傾斜制御部(車体傾斜制御手段)
54,84 アクチュエータ
60 車体
61,90 台車
62 車輪
80 操舵システム
83 操舵制御部(操舵制御手段)
100 アクティブ制振システム
106 アクチュエータ
109 加速度センサ
110 アクティブ制御部(アクティブ制御手段)
111 線路区間データベース
112 区間計算部(区間計算手段)
120 セミアクティブ制振システム
127 可変ダンパー
130 セミアクティブ制御部(セミアクティブ制御手段)
1 Vehicle
3
21 Extended Kalman filter (state estimator)
22 Own vehicle position determining unit (own vehicle position determining means)
50 Car body
53 Car body tilt control unit (car body tilt control means)
54, 84
DESCRIPTION OF
111
120 Semi-active
Claims (7)
測位衛星から受信した情報に基づいて自己の位置を定期的に算出する衛星測位受信機と、
前記速度センサ及び前記衛星測位受信機の出力に基づいて、基準位置からの走行距離と、前記速度センサの出力を補正するための誤差パラメータとを推定する状態推定器と、
前記速度センサ及び前記状態推定器の出力に基づいて基準位置からの走行距離を算出して前記列車の位置を決定する自車位置決定手段とを備え、
前記状態推定器は、前記衛星測位受信機の出力の更新時に前記誤差パラメータを更新し、前記衛星測位受信機の出力の更新時以外には前記誤差パラメータを更新せず、
前記自車位置決定手段は、前記衛星測位受信機の出力の更新時には、前記状態推定器で推定された走行距離により前記列車の位置を決定する一方、前記衛星測位受信機の出力の更新時以外には、前記速度センサの出力の更新時に、前記状態推定器で推定された走行距離のうち最新のものと、前記状態推定器で推定された誤差パラメータのうち最新のものを用いて補正された前記速度センサの出力とに基づいて走行距離を積算し、前記列車の位置を決定することを特徴とする列車の自車位置検出装置。 A speed sensor that detects the speed of the train according to the axle speed of the wheel ;
A satellite positioning receiver that periodically calculates its position based on information received from positioning satellites;
A state estimator for estimating a travel distance from a reference position and an error parameter for correcting the output of the speed sensor based on the outputs of the speed sensor and the satellite positioning receiver;
Vehicle position determining means for determining a position of the train by calculating a travel distance from a reference position based on the output of the speed sensor and the state estimator;
The state estimator updates the error parameter when updating the output of the satellite positioning receiver, and does not update the error parameter except when updating the output of the satellite positioning receiver.
The own vehicle position determining means determines the position of the train based on the travel distance estimated by the state estimator when updating the output of the satellite positioning receiver, while not updating the output of the satellite positioning receiver. When the output of the speed sensor was updated, the latest travel distance estimated by the state estimator and the latest error parameter estimated by the state estimator were corrected. An own vehicle position detection device for a train, wherein the travel distance is integrated based on the output of the speed sensor to determine the position of the train.
前記状態推定器は、走行距離を算出する際の推定速度及び耐ノイズ性を調整可能なノイズパラメータを有し、
前記ノイズパラメータは、その値が大きくなると推定速度が遅くなる代わりに耐ノイズ性が高まる一方、その値が小さくなると耐ノイズ性が低下する代わりに推定速度が速くなるパラメータであり、
前記ノイズパラメータは、前記信頼度算出手段で求めた前記受信信頼度が高くなるにつれて小さくなるように設定される一方、前記信頼度算出手段で求めた前記受信信頼度が低くなるにつれて大きくなるように設定される請求項1に記載の列車の自車位置検出装置。 A reliability calculation means for calculating a reception reliability representing a degree of reliability of the output of the satellite positioning receiver;
The state estimator has a noise parameter capable of adjusting an estimated speed and noise resistance when calculating a travel distance,
The noise parameter is a parameter that increases the noise speed instead of decreasing the estimated speed as the value increases, while increasing the estimated speed instead of decreasing the noise resistance when the value decreases.
The noise parameter is set so as to decrease as the reception reliability obtained by the reliability calculation means increases, and increases as the reception reliability obtained by the reliability calculation means decreases. The train position detection device for a train according to claim 1 set.
前記車上子により列車の位置情報が取得されると、その位置情報により、前記自車位置決定手段で決定する前記列車の位置を初期化する初期化手段とをさらに備えている請求項1又は2に記載の列車の自車位置検出装置。 A vehicle upper element that is installed in the vicinity of the railway track and can wirelessly communicate with a ground element whose position is known,
The vehicle further comprises initialization means for initializing the position of the train determined by the vehicle position determination means based on the position information when the position information of the train is acquired by the vehicle upper element. 2. The own vehicle position detection device for a train according to 2.
線路上の位置に関連付けられた線路の曲線情報を保存する線路曲線データベースと、
前記自車位置検出装置で検出された前記列車の位置から前記線路曲線データベースを参照して自車位置における線路の曲率を計算する曲率計算手段と、
車体を進行方向に対して左右に傾斜させるように駆動するアクチュエータと、
前記曲率計算手段の出力に応じて前記アクチュエータを制御する車体傾斜制御手段とを備えていることを特徴とする列車の車体傾斜制御システム。 The own vehicle position detection device according to any one of claims 1 to 3,
A track curve database for storing track curve information associated with positions on the track;
Curvature calculation means for calculating the curvature of the track at the vehicle position with reference to the track curve database from the position of the train detected by the vehicle position detection device;
An actuator that drives the vehicle body to tilt left and right with respect to the traveling direction;
A vehicle body tilt control system comprising: a vehicle body tilt control unit that controls the actuator according to an output of the curvature calculation unit.
線路上の位置に関連付けられた線路の曲線情報を保存する線路曲線データベースと、
前記自車位置検出装置で検出された前記列車の位置から前記線路曲線データベースを参照して自車位置における線路の曲率を計算する曲率計算手段と、
進行方向に対して左右に転向可能に支持された車輪を操舵させるアクチュエータと、
前記曲率計算手段の出力に応じて前記アクチュエータを制御する操舵制御手段とを備えていることを特徴とする列車の操舵システム。 The own vehicle position detection device according to any one of claims 1 to 3,
A track curve database for storing track curve information associated with positions on the track;
Curvature calculation means for calculating the curvature of the track at the vehicle position with reference to the track curve database from the position of the train detected by the vehicle position detection device;
An actuator for steering a wheel supported so as to be able to turn left and right with respect to the traveling direction;
A train steering system comprising steering control means for controlling the actuator in accordance with an output of the curvature calculation means.
線路上の位置に関連付けられた線路の区間情報を保存する線路区間データベースと、
前記自車位置検出装置で検出された前記列車の位置から前記線路区間データベースを参照して自車位置における線路の区間を計算する区間計算手段と、
列車の車体と台車との間に介設され、前記車体を前記台車に対して相対変位させるように駆動可能なアクチュエータと、
前記車体の加速度を検出可能な加速度センサと、
前記加速度センサの出力に基づいて前記アクチュエータを制御するアクティブ制御手段とを備え、
前記アクティブ制御手段は、前記区間計算手段の出力に応じて前記アクチュエータの制御方法を変更する構成であることを特徴とする列車のアクティブ制振システム。 The own vehicle position detection device according to any one of claims 1 to 3,
A track section database for storing track section information associated with positions on the track;
Section calculation means for calculating the section of the track at the host vehicle position with reference to the track section database from the position of the train detected by the host vehicle position detection device,
An actuator that is interposed between a train body and a carriage, and that can be driven to displace the body relative to the carriage;
An acceleration sensor capable of detecting the acceleration of the vehicle body;
Active control means for controlling the actuator based on the output of the acceleration sensor,
The active vibration control system for a train, wherein the active control means is configured to change a control method of the actuator according to an output of the section calculation means.
線路上の位置に関連付けられた線路の区間情報を保存する線路区間データベースと、
前記自車位置検出装置で検出された前記列車の位置から前記線路区間データベースを参照して自車位置における線路の区間を計算する区間計算手段と、
列車の車体と台車との間に介設され、減衰係数を変更可能な可変ダンパーと、
前記車体の前記台車に対する相対速度を取得可能な相対速度取得手段と、
前記相対速度取得手段で取得された相対速度に基づいて前記可変ダンパーの減衰係数を制御するセミアクティブ制御手段とを備え、
前記セミアクティブ制御手段は、前記区間計算手段の出力に応じて前記可変ダンパーの制御方法を変更する構成であることを特徴とする列車のセミアクティブ制振システム。 The own vehicle position detection device according to any one of claims 1 to 3,
A track section database for storing track section information associated with positions on the track;
Section calculation means for calculating the section of the track at the host vehicle position with reference to the track section database from the position of the train detected by the host vehicle position detection device,
A variable damper that is interposed between the train's car body and the bogie and can change the damping coefficient;
A relative speed acquisition means capable of acquiring a relative speed of the vehicle body with respect to the carriage;
Semi-active control means for controlling the damping coefficient of the variable damper based on the relative speed acquired by the relative speed acquisition means,
The semi-active control system of a train, wherein the semi-active control means is configured to change a control method of the variable damper according to an output of the section calculation means.
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