JP5377260B2 - Train control device - Google Patents

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JP5377260B2 JP2009279988A JP2009279988A JP5377260B2 JP 5377260 B2 JP5377260 B2 JP 5377260B2 JP 2009279988 A JP2009279988 A JP 2009279988A JP 2009279988 A JP2009279988 A JP 2009279988A JP 5377260 B2 JP5377260 B2 JP 5377260B2
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To control the speed of a train by accurately detecting whether the train is stopping through the use of GPS. <P>SOLUTION: The train 1 is determined as stopping when a speed Va and a speed Vb computed on the basis of position signals Pa and Pb outputted from two GPS receivers 3a and 3b drop to a preset halt determination threshold value or less, and when it is detected that: the speed Va and the speed Vb vary in a random manner, that the speed Va and the speed Vb are not matched with each other; the directions of velocity vectors of the speed Va and the speed Vb are not matched with route information of the train 1; and an azimuth Dg varies in a random manner. The stopping of the train 1 is accurately detected on the basis of the position signals Pa and Pb from the two GPS receivers 3a and 3b without the need for ground facilities such as a ground unit and a transponder to omit ground facilities and reduce facility costs. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

この発明は、列車に搭載したＧＰＳを利用して列車が停止しているか否を検知する列車制御装置に関するものである。   The present invention relates to a train control device that detects whether or not a train is stopped by using a GPS mounted on the train.

列車の速度を制限する装置として、列車が停止信号に接近して地上子と結合すると地上子から列車に停止信号を送り自動的に列車を停止させるＡＴＳ装置や、速度制限区間に設けた複数の送信器から連続して速度制限信号を列車に送信して列車の速度を自動的に制限速度以下に制御するＡＴＣ装置が使用されている。   As a device that limits the speed of a train, an ATS device that sends a stop signal from the ground unit to the train and automatically stops the train when the train approaches the stop signal and couples with the ground unit, or a plurality of units provided in the speed limit section An ATC device is used in which a speed limit signal is continuously transmitted from a transmitter to a train to automatically control the speed of the train below the limit speed.

このＡＴＳ装置やＡＴＣ装置は制限速度を変える場所や停止位置に地上設備を設置する必要があり、地上設備に多くの費用がかかってしまう。   The ATS device and the ATC device need to install ground equipment at a place where the speed limit is changed or at a stop position, and the ground equipment is expensive.

この地上設備を必要とせずに、ＧＰＳを利用して列車の走行位置を検知して速度制御を行う装置が特許文献１や特許文献２、特許文献３に開示されている。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。   Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3 disclose apparatuses that perform speed control by detecting the traveling position of a train using GPS without requiring this ground facility. The vehicle driving support system disclosed in Patent Document 1 detects the current position of a vehicle based on a latitude / longitude signal from a GPS receiver mounted on the vehicle, and whether the detected position of the vehicle is within a speed detection area. It is determined whether or not the train speed does not exceed the speed limit in the speed detection area.

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。   The train travel information detection device disclosed in Patent Document 2 is equipped with a GPS receiver on the first and last vehicles of a train formed of a plurality of vehicles, and based on latitude / longitude signals from each GPS receiver. The current position before and after the train is detected, and the positioning calculation is performed based on the detected current position before and after the train and the installation position of the GPS antenna to grasp the position and direction of the entire train.

また、特許文献３に示された車両の停止検知装置は、ＧＰＳ信号により車両の速度を算出し、算出した速度が停止判定閾値未満のとき、車両が停止していると判定している。   Further, the vehicle stop detection device disclosed in Patent Document 3 calculates the speed of the vehicle based on the GPS signal, and determines that the vehicle is stopped when the calculated speed is less than the stop determination threshold.

移動する列車に搭載されたＧＰＳ受信機から得られる位置データは、実際に列車が停止していても一定していなく、図５に示すように、停止位置を中心として刻々と変動し停止位置の周囲位置をランダムに変化するようなデータになる。このＧＰＳ受信機から得られる位置データから得られる列車の速度も、図５に示すように、列車が走行している場合は、実際の速度に応じた速度を得ることはできるが、列車が停止している場合は停止判定閾値Ｖｓを中心として刻々と変動し、実際に列車が停止しているかどうかを判定することは困難となっている。   Position data obtained from a GPS receiver mounted on a moving train is not constant even when the train is actually stopped, and as shown in FIG. The data is such that the surrounding position changes randomly. As shown in FIG. 5, the train speed obtained from the position data obtained from this GPS receiver can also be obtained according to the actual speed, but the train stops. However, it is difficult to determine whether or not the train is actually stopped because it fluctuates momentarily around the stop determination threshold value Vs.

この発明は、このような問題を解消し、ＧＰＳを利用して列車が停止しているかどうかを精度良く検出して列車の速度を制御する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。   An object of the present invention is to provide a train control device capable of solving such problems and accurately detecting whether or not the train is stopped using GPS and controlling the speed of the train. Is.

この発明の列車制御装置は、２台のＧＰＳアンテナと２台のＧＰＳ受信機及び車上装置を有し、前記２台のＧＰＳアンテナは、列車の前後に一定の設置間隔を隔てて設けられ、前記２台のＧＰＳ受信機の一方のＧＰＳ受信機は、前記列車の前部に設けられたＧＰＳアンテナに接続され、他方のＧＰＳ受信機は、前記列車の後部に設けられたＧＰＳアンテナに接続され、前記車上装置は、制御情報記憶部と演算処理部及び停止判定部を有し、前記制御情報記憶部には、前記２台のＧＰＳアンテナの設置間隔と列車が走行する経路情報があらかじめ格納され、前記演算処理部は、前記２台のＧＰＳ受信機からそれぞれ出力する位置信号により前記２台のＧＰＳ受信機毎に速度Ｖａと速度Ｖｂを算出するとともに前記２台のＧＰＳ受信機から出力する位置信号により空間的に隔たりのある前記２台のＧＰＳアンテナ間の方位を算出し、算出した速度Ｖａと速度Ｖｂの双方がランダムに変動するかどうかと、算出した速度Ｖａと速度Ｖｂが一致しているかどうかと、算出した速度Ｖａと速度Ｖｂの速度ベクトルの方向が双方ともに前記情報記憶部に記憶した列車の経路と一致しているかどうかと、算出した方位がランダムに変動するかどうかを判定して前記停止判定部に出力し、前記停止判定部は、前記演算処理部から入力する速度Ｖａと速度Ｖｂが双方ともにあらかじめ設定された停止判定閾値以下になって、速度Ｖａと速度Ｖｂの双方がランダムに変動し、速度Ｖａと速度Ｖｂが一致していなく、速度Ｖａと速度Ｖｂの速度ベクトルの方向が双方ともに列車の経路と一致していなく、方位がランダムに変動していることを示す信号を入力すると列車が停止していると判断することを特徴とする。 The train control device of the present invention has two GPS antennas, two GPS receivers, and an on-vehicle device, and the two GPS antennas are provided at a certain installation interval before and after the train, One GPS receiver of the two GPS receivers is connected to a GPS antenna provided at the front part of the train, and the other GPS receiver is connected to a GPS antenna provided at the rear part of the train. The on-board device has a control information storage unit, an arithmetic processing unit, and a stop determination unit, and the control information storage unit stores in advance the installation interval of the two GPS antennas and route information on which the train travels. is, the calculation processing unit, to output from the two GPS receivers to calculate the velocity Va and the speed Vb for each of the two GPS receivers by a position signal output from each of the two GPS receivers Calculating the orientation between the two GPS antenna with spatial separation by the position signal, and whether both of the calculated speed Va and the speed Vb varies randomly calculated velocity Va and the speed Vb matches and whether it is, of whether the direction of the velocity vector of the calculated velocity Va and the speed Vb is coincident with the path of the trains stored in the information storage unit in both the calculated orientation whether varies randomly determined both were output to the stop determination section, the stop determination unit, the processing unit speed Va and the speed Vb input from becomes below a preset stop determination threshold value in both the speed Va and the speed Vb There varies randomly, not necessarily speed Va and the speed Vb matches the direction of the velocity vector of the velocity Va and the speed Vb is not consistent with the train route both, square There is and determines that train when inputting a signal indicating that fluctuates randomly is stopped.

この発明は、列車の前後に一定の設置間隔を隔てて設けられた２台のＧＰＳアンテナにそれぞれ接続された２台のＧＰＳ受信機からそれぞれ出力する位置信号により速度Ｖａと速度Ｖｂを算出するとともに２台のＧＰＳ受信機から出力する位置信号により２台のＧＰＳアンテナ間の方位を算出し、算出した速度Ｖａと速度Ｖｂがあらかじめ設定された停止判定閾値以下になって、速度Ｖａと速度Ｖｂがランダムに変動し、速度Ｖａと速度Ｖｂが一致していなく、速度Ｖａと速度Ｖｂの速度ベクトルの方向が列車の経路と一致していなく、ＧＰＳアンテナ間の方位がランダムに変動しているときに列車が停止していると判定するから、地上子やトランスポンダ等の地上設備を必要としないで２台のＧＰＳ受信機からの位置信号で列車が停止していることを精度良く検出することができ、地上設備を省略して設備費を低減することができる。   According to the present invention, the speed Va and the speed Vb are calculated from position signals respectively output from two GPS receivers connected to two GPS antennas provided at predetermined intervals before and after the train. The azimuth between the two GPS antennas is calculated from the position signals output from the two GPS receivers, and the calculated speed Va and the speed Vb are equal to or less than a preset stop determination threshold, and the speed Va and the speed Vb are When the speed Va and the speed Vb do not match, the direction of the speed vector of the speed Va and the speed Vb does not match the train route, and the direction between the GPS antennas changes randomly Since it is determined that the train is stopped, the train is stopped by the position signals from the two GPS receivers without the need for ground facilities such as ground units and transponders. Rukoto to can be accurately detected, it is possible to reduce the equipment cost by omitting the ground equipment.

この発明の列車制御装置の構成図である。It is a block diagram of the train control apparatus of this invention. 車上装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a vehicle-mounted apparatus. 車上装置の他の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other structure of a vehicle-mounted apparatus. ＧＰＳ受信機に位置信号の列車停止位置における変化を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the change in the train stop position of a position signal to a GPS receiver. ＧＰＳ受信機の位置信号から得た列車速度の変化を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the change of the train speed obtained from the position signal of the GPS receiver.

図１はこの発明の列車制御装置の構成図である。図に示すように、複数編成の車両を有する列車１の列車制御装置は、列車１の前後に一定の設置間隔Ｌを隔てて設けられた２台のＧＰＳアンテナ２ａ，２ｂを有するＧＰＳ受信機３ａ，３ｂと車上装置４を有する。   FIG. 1 is a block diagram of the train control device of the present invention. As shown in the figure, a train control device for a train 1 having a plurality of trains is a GPS receiver 3a having two GPS antennas 2a and 2b provided at a fixed installation interval L before and after the train 1. , 3b and the on-board device 4.

車上装置４は、図２のブロック図に示すように、制御情報記憶部５と演算処理部６と列車位置検出部７と停止判定部８及び制御部９を有する。制御情報記憶部５には２台のＧＰＳアンテナ２ａ，２ｂの設置間隔Ｌと列車１の走行する経路情報及び速度制限区間毎の制限速度情報があらかじめ格納されている。   As shown in the block diagram of FIG. 2, the on-board device 4 includes a control information storage unit 5, a calculation processing unit 6, a train position detection unit 7, a stop determination unit 8, and a control unit 9. The control information storage unit 5 stores in advance the installation interval L of the two GPS antennas 2a and 2b, route information on which the train 1 travels, and speed limit information for each speed limit section.

演算処理部６は、距離演算部１０と距離照合部１１と方位演算部１２と方位変動検出部１３と速度演算部１４と速度変動検出部１５と速度対比部１６及び経路照合部１７を有する。   The arithmetic processing unit 6 includes a distance calculation unit 10, a distance verification unit 11, an azimuth calculation unit 12, an azimuth variation detection unit 13, a speed calculation unit 14, a speed variation detection unit 15, a speed comparison unit 16, and a path verification unit 17.

距離演算部１０はＧＰＳ受信機３ａから出力される位置信号ＰａとＧＰＳ受信機３ｂから出力される位置信号Ｐｂにより列車１の前後に設けた２台のＧＰＳアンテナ２ａ，２ｂ間の距離Ｌｘを算出して距離照合部１１に出力する。距離照合部１１は距離演算部１０から入力するＧＰＳアンテナ２ａ，２ｂ間の距離Ｌｘと制御情報記憶部５に記憶しているＧＰＳアンテナ２ａ，２ｂの設置間隔Ｌとを比較し、算出した距離ＬｘがＧＰＳアンテナ２ａ，２ｂの設置間隔Ｌと一致又は近似している場合は、２台のＧＰＳ受信機３ａ，３ｂが正常に動作していると判定し、算出した距離Ｌｘが設置間隔Ｌと近似していない場合は、２台のＧＰＳ受信機３ａ，３ｂのいずれか一方又は両方に異常が生じたと判定して位置検出部７と停止判定部８に出力する。 The distance calculation unit 10 calculates a distance Lx between the two GPS antennas 2a and 2b provided before and after the train 1 based on the position signal Pa output from the GPS receiver 3a and the position signal Pb output from the GPS receiver 3b. And output to the distance matching unit 11. The distance verification unit 11 compares the distance Lx between the GPS antennas 2a and 2b input from the distance calculation unit 10 with the installation interval L of the GPS antennas 2a and 2b stored in the control information storage unit 5, and calculates the calculated distance Lx Is equal to or close to the installation interval L of the GPS antennas 2a and 2b, it is determined that the two GPS receivers 3a and 3b are operating normally, and the calculated distance Lx approximates the installation interval L. If not, it is determined that an abnormality has occurred in one or both of the two GPS receivers 3a and 3b, and the result is output to the position detection unit 7 and the stop determination unit 8.

方位演算部１２はＧＰＳ受信機３ａから出力される位置信号ＰａとＧＰＳ受信機３ｂから出力される位置信号ＰｂからＧＰＳアンテナ２ａ，２ｂ間の方位Ｄｇを算出して方位変動検出部１３に出力する。方位変動検出部１３は方位演算部１２から入力する方位Ｄｇがランダムに変動するかどうかを検出して停止判定部８に出力する。   The azimuth calculation unit 12 calculates the azimuth Dg between the GPS antennas 2a and 2b from the position signal Pa output from the GPS receiver 3a and the position signal Pb output from the GPS receiver 3b, and outputs it to the azimuth fluctuation detection unit 13. . The azimuth fluctuation detection unit 13 detects whether or not the azimuth Dg input from the azimuth calculation unit 12 fluctuates at random, and outputs it to the stop determination unit 8.

速度演算部１４はＧＰＳ受信機３ａから出力される位置信号Ｐａにより速度Ｖａを算出し、ＧＰＳ受信機３ｂから出力される位置信号Ｐｂにより速度Ｖｂを算出して速度変動検出部１５と速度対比部１６に出力する。速度変動検出部１５は速度演算部１４から入力する速度Ｖａと速度Ｖｂがランダムに変動するかどうかを検出して検出結果を速度対比部１６と停止判定部８に出力する。速度対比部１６は速度変動検出部１５から速度Ｖａと速度Ｖｂがランダムに変動していないことを示す信号を入力すると速度演算部１４から入力する速度Ｖａと速度Ｖｂが一致しているかどうかを判定して判定結果とそのときの速度Ｖａと速度Ｖｂを経路照合部１７と停止判定部８に出力する。経路照合部１７は速度対比部１６から速度Ｖａと速度Ｖｂが一致していることを示す信号を入力すると、制御情報記憶部５に記憶している列車１の経路情報に示すそのときの位置信号Ｐａに対応する経路の方向と入力した速度Ｖａと速度Ｖｂの速度ベクトルの方向が一致しているかどうかを判定して停止判定部８に出力する。   The speed calculation unit 14 calculates the speed Va from the position signal Pa output from the GPS receiver 3a, calculates the speed Vb from the position signal Pb output from the GPS receiver 3b, and calculates the speed fluctuation detection unit 15 and the speed comparison unit. 16 is output. The speed fluctuation detection unit 15 detects whether or not the speed Va and the speed Vb input from the speed calculation unit 14 fluctuate at random, and outputs a detection result to the speed comparison unit 16 and the stop determination unit 8. When the speed comparison unit 16 inputs a signal indicating that the speed Va and the speed Vb are not randomly changed from the speed fluctuation detection unit 15, the speed comparison unit 16 determines whether the speed Va and the speed Vb input from the speed calculation unit 14 match. Then, the determination result and the speed Va and the speed Vb at that time are output to the path verification unit 17 and the stop determination unit 8. When the route verification unit 17 inputs a signal indicating that the speed Va and the speed Vb match from the speed comparison unit 16, the position signal at that time indicated in the route information of the train 1 stored in the control information storage unit 5. It is determined whether or not the direction of the path corresponding to Pa matches the direction of the input velocity Va and the velocity vector of the velocity Vb, and the result is output to the stop determination unit 8.

位置検出部７は距離照合部１１から２台のＧＰＳ受信機３ａ，３ｂが正常に動作していることを示す信号を入力するときだけＧＰＳ受信機３ａから入力する位置信号Ｐａを列車１の位置として制御部９に出力する。   The position detection unit 7 receives the position signal Pa input from the GPS receiver 3a only when a signal indicating that the two GPS receivers 3a and 3b are operating normally is input from the distance verification unit 11 to the position of the train 1. To the control unit 9.

停止判定部８は位置検出部７で列車１の位置を検出している状態及び位置を検出していないとき、速度対比部１６から出力する速度Ｖａと速度Ｖｂと、速度変動検出部１５から出力する速度Ｖａと速度Ｖｂがランダムで変化しているかどうかを示す信号と、方位変動検出部１３から出力する方位Ｄｇがランダムに変動しているかどうかを示す信号及び経路照合部１７から出力する速度Ｖａと速度Ｖｂの速度ベクトルの方向が列車１が走行している経路と一致しているかどうかを示す信号を入力して列車１が走行しているか停止しているかを検出する。   When the position determination unit 7 detects the position of the train 1 and the position is not detected, the stop determination unit 8 outputs the speed Va and the speed Vb output from the speed comparison unit 16 and the speed fluctuation detection unit 15. A signal indicating whether or not the speed Va and the speed Vb are changing at random, a signal indicating whether or not the direction Dg output from the azimuth fluctuation detection unit 13 is changing randomly, and a speed Va output from the path matching unit 17 And a signal indicating whether the direction of the speed vector of the speed Vb coincides with the route on which the train 1 is traveling is input to detect whether the train 1 is traveling or stopped.

この列車制御装置で列車１が走行しているか停止しているかを検出するときの処理を説明する。   A process for detecting whether the train 1 is running or stopped by the train control device will be described.

ＧＰＳ受信機３ａは列車１の前部に設置したＧＰＳアンテナ２ａから出力される信号により位置信号Ｐａを演算処理部６と列車位置検出部７に出力し、ＧＰＳ受信機３ｂは列車１の後部に設置したＧＰＳアンテナ２ｂから出力される信号により位置信号Ｐｂを演算処理部６と列車位置検出部７に出力している。   The GPS receiver 3a outputs a position signal Pa to the arithmetic processing unit 6 and the train position detecting unit 7 by a signal output from the GPS antenna 2a installed at the front part of the train 1, and the GPS receiver 3b is provided at the rear part of the train 1. The position signal Pb is output to the arithmetic processing unit 6 and the train position detection unit 7 by a signal output from the installed GPS antenna 2b.

演算処理部６の距離演算部１０はＧＰＳ受信機３ａとＧＰＳ受信機３ｂから入力する位置信号Ｐａと位置信号Ｐｂにより列車１の前部に設けられたＧＰＳアンテナ２ａと列車１の後部に設けられたＧＰＳアンテナ２ａ，２ｂ間の距離Ｌｘを算出して距離照合部１１に出力し、速度演算部１４はＧＰＳ受信機３ａとＧＰＳ受信機３ｂから入力する位置信号Ｐａと位置信号Ｐｂを入力して速度Ｖａと速度Ｖｂを算出して速度変動検出部１５と速度対比部１６に出力し、方位演算部１２はＧＰＳ受信機３ａとＧＰＳ受信機３ｂから入力する位置信号Ｐａと位置信号ＰｂによりＧＰＳアンテナ２ａとＧＰＳアンテナ２ｂ間の方位Ｄｇ、すなわち列車１の進行方向を算出して方位変動検出部１３に出力する。   The distance calculation unit 10 of the calculation processing unit 6 is provided at the rear part of the train 1 and the GPS antenna 2a provided at the front part of the train 1 by the position signal Pa and the position signal Pb input from the GPS receiver 3a and the GPS receiver 3b. The distance Lx between the GPS antennas 2a and 2b is calculated and output to the distance matching unit 11, and the speed calculation unit 14 inputs the position signal Pa and the position signal Pb input from the GPS receiver 3a and the GPS receiver 3b. The speed Va and the speed Vb are calculated and output to the speed fluctuation detection unit 15 and the speed comparison unit 16, and the azimuth calculation unit 12 receives the GPS antenna based on the position signal Pa and the position signal Pb input from the GPS receiver 3a and the GPS receiver 3b. The direction Dg between 2a and the GPS antenna 2b, that is, the traveling direction of the train 1 is calculated and output to the direction variation detector 13.

距離照合部１１は入力したＧＰＳアンテナ２ａ，２ｂ間の距離Ｌｘと制御情報記憶部５に記憶しているＧＰＳアンテナ２ａ，２ｂの設置間隔Ｌと比較し、算出した距離ＬｘがＧＰＳアンテナ２ａ，２ｂの設置間隔Ｌと一致又は近似している場合は２台のＧＰＳ受信機３ａ，３ｂが正常に動作していると判定し、ＧＰＳ受信機３ａ，３ｂが正常に動作していることを示す信号を位置検出部７と停止判定部８に出力する。また、算出した距離Ｌｘが設置間隔Ｌと一致又は近似していない場合は、２台のＧＰＳ受信機３ａ，３ｂのいずれか一方又は両方に異常が生じたと判定して、ＧＰＳ受信機３ａ，３ｂの動作が異常であることを示す信号を位置検出部７と停止判定部８に出力する。   The distance verification unit 11 compares the input distance Lx between the GPS antennas 2a and 2b with the installation interval L of the GPS antennas 2a and 2b stored in the control information storage unit 5, and the calculated distance Lx is the GPS antennas 2a and 2b. Is equal to or close to the installation interval L, it is determined that the two GPS receivers 3a and 3b are operating normally, and a signal indicating that the GPS receivers 3a and 3b are operating normally Is output to the position detection unit 7 and the stop determination unit 8. If the calculated distance Lx does not match or approximate the installation interval L, it is determined that one or both of the two GPS receivers 3a and 3b are abnormal, and the GPS receivers 3a and 3b A signal indicating that the operation is abnormal is output to the position detection unit 7 and the stop determination unit 8.

このようにＧＰＳ受信機３ａから出力する位置信号ＰａとＧＰＳ受信機３ｂから出力する位置信号Ｐ２に基づいて算出した距離Ｌｘと列車１の前後に設置したＧＰＳアンテナ２ａ，２ｂの設置間隔Ｌとを比較して一致するか否を判定することにより、ＧＰＳ受信機３ａ，３ｂの異常の有無を確実に検出することができる。   Thus, the distance Lx calculated based on the position signal Pa output from the GPS receiver 3a and the position signal P2 output from the GPS receiver 3b and the installation interval L between the GPS antennas 2a and 2b installed before and after the train 1 are obtained. By comparing and determining whether or not they match, the presence or absence of an abnormality in the GPS receivers 3a and 3b can be reliably detected.

この状態で速度変動検出部１５は速度演算部１４から入力する速度Ｖａと速度Ｖｂがランダムに変動するかどうかを検出して速度対比部１６と停止判定部８に出力する。速度対比部１６は速度変動検出部１５から速度Ｖａと速度Ｖｂがランダムに変動していないことを示す信号を入力すると速度演算部１４から入力する速度Ｖａと速度Ｖｂが一致しているかどうかを判定して判定結果とそのときの速度Ｖａと速度Ｖｂを経路照合部１７と停止判定部８に出力する。経路照合部１７は速度対比部１６から速度Ｖａと速度Ｖｂが一致していることを示す信号を入力すると、制御情報記憶部５に記憶している列車１の経路情報のそのときの位置信号Ｐａに対応する経路の方向と入力した速度Ｖａと速度Ｖｂの速度ベクトルの方向が一致しているかどうかを判定して停止判定部８に出力する。また、方位変動検出部１３は方位演算部１２から入力する方位Ｄｇがランダムに変動するかどうかを検出して停止判定部８に出力する。   In this state, the speed fluctuation detection unit 15 detects whether or not the speed Va and the speed Vb input from the speed calculation unit 14 fluctuate randomly, and outputs them to the speed comparison unit 16 and the stop determination unit 8. When the speed comparison unit 16 inputs a signal indicating that the speed Va and the speed Vb are not randomly changed from the speed fluctuation detection unit 15, the speed comparison unit 16 determines whether the speed Va and the speed Vb input from the speed calculation unit 14 match. Then, the determination result and the speed Va and the speed Vb at that time are output to the path verification unit 17 and the stop determination unit 8. When the route verification unit 17 inputs a signal indicating that the speed Va and the speed Vb match from the speed comparison unit 16, the position signal Pa at that time of the route information of the train 1 stored in the control information storage unit 5. It is determined whether or not the direction of the path corresponding to the direction of the input velocity Va and the direction of the velocity vector of the velocity Vb are the same, and the result is output to the stop determination unit 8. Further, the azimuth fluctuation detection unit 13 detects whether or not the azimuth Dg input from the azimuth calculation unit 12 fluctuates at random, and outputs it to the stop determination unit 8.

位置検出部７は距離照合部１１から２台のＧＰＳ受信機３ａ，３ｂが正常に動作していることを示す信号を入力しているとＧＰＳ受信機３ａから入力する位置信号Ｐａを列車１の位置として制御部９に出力する。   When the position detection unit 7 receives a signal indicating that the two GPS receivers 3a and 3b are operating normally from the distance matching unit 11, the position detection unit 7 receives the position signal Pa input from the GPS receiver 3a. The position is output to the control unit 9.

停止判定部８は位置検出部７で列車１の位置を検出している状態で、速度対比部１６から入力する速度Ｖａと速度Ｖｂが入力しているとき、速度変動検出部１５から速度Ｖａと速度Ｖｂがランダムに変動していないことを示す信号を入力し、速度対比部１６から速度Ｖａと速度Ｖｂが一致していることを示す信号を入力し、経路照合部１７から速度Ｖａと速度Ｖｂの速度ベクトルの方向が制御情報記憶部５に記憶している列車１の経路情報と一致していることを示す信号を入力し、方位変動検出部１３から方位Ｄｇがランダムに変動していないことを示す信号を入力していると、列車１は走行していると判断し、そのことを示す信号を制御部９に出力する。制御部９は停止判定部８から列車１が走行していることを示す信号を入力すると、位置検出部７から入力する列車１の走行位置に応じて制御情報記憶部５に記憶している制限速度情報により速度発電機１８から出力される列車１の走行速度が制限速度以下になるように制御する。 When the position determination unit 8 detects the position of the train 1 with the position detection unit 7 and the speed Va and the speed Vb input from the speed comparison unit 16 are input, the speed variation detection unit 15 outputs the speed Va. A signal indicating that the speed Vb does not fluctuate randomly is input, a signal indicating that the speed Va and the speed Vb match from the speed comparison unit 16, and a speed Va and a speed Vb are input from the path verification unit 17. A signal indicating that the direction of the speed vector coincides with the route information of the train 1 stored in the control information storage unit 5, and the azimuth Dg does not vary randomly from the azimuth variation detection unit 13 Is input, a signal indicating that is output to the control unit 9. When the control unit 9 inputs a signal indicating that the train 1 is traveling from the stop determination unit 8, the restriction stored in the control information storage unit 5 according to the traveling position of the train 1 input from the position detection unit 7. Control is performed so that the traveling speed of the train 1 output from the speed generator 18 is equal to or less than the speed limit based on the speed information.

また、停止判定部８は速度対比部１６から入力する速度Ｖａと速度Ｖｂがあらかじめ設定された停止判定閾値、例えば３〜５ｋｍ／ｈ以下になった場合であっても、速度Ｖａと速度Ｖｂが一致し、速度Ｖａと速度Ｖｂの速度ベクトルの方向が列車１の経路情報と一致し、方位Ｄｇがランダムに変動していないことを示す信号を入力していると列車１は走行していると判断する。   The stop determination unit 8 also sets the speed Va and the speed Vb even when the speed Va and the speed Vb input from the speed comparison unit 16 are set to a predetermined stop determination threshold, for example, 3 to 5 km / h or less. If the signals coincide with each other and the direction of the velocity vector of the velocity Va and the velocity Vb coincides with the route information of the train 1 and a signal indicating that the direction Dg does not fluctuate randomly, the train 1 is traveling. to decide.

また、停止判定部８は位置検出部７で列車１の位置を検出している状態から位置検知信号が入力しなくなり、速度対比部１６から入力する速度Ｖａと速度Ｖｂがあらかじめ設定された停止判定閾値以下になって、速度変動検出部１５から速度Ｖａと速度Ｖｂがランダムに変動していることを示す信号を入力し、速度対比部１６から速度Ｖａと速度Ｖｂが一致していないことを示す信号を入力し、経路照合部１７から速度Ｖａと速度Ｖｂの速度ベクトルの方向が制御情報記憶部５に記憶している列車１の経路情報と一致していないことを示す信号を入力し、方位変動検出部１３から方位Ｄｇがランダムに変動していることを示す信号を入力すると、列車１は停止した判断し、そのことを示す信号を制御部９に出力する。 Further, the stop determination unit 8 stops receiving the position detection signal from the state in which the position detection unit 7 detects the position of the train 1, and the stop determination in which the speed Va and the speed Vb input from the speed comparison unit 16 are set in advance. A signal indicating that the speed Va and the speed Vb fluctuate randomly is input from the speed fluctuation detection unit 15 and the speed Va and the speed Vb do not coincide with each other from the speed comparison unit 16. receives the signal, it receives a signal indicating that no match with the route information of the train 1 direction of the velocity vector of the velocity Va and the speed Vb from the path verification unit 17 is stored in the control information storage unit 5, orientation When azimuth Dg from the fluctuation detecting unit 13 inputs a signal indicating that fluctuates randomly, train 1 judges stopped, and outputs a signal indicating that the control unit 9.

このように２台のＧＰＳ受信機３ａ，３ｂから出力する位置信号Ｐａ，Ｐｂから算出した速度Ｖａと速度Ｖｂがあらかじめ設定された停止判定閾値以下になったとき、速度Ｖａと速度Ｖｂがランダムに変動し、速度Ｖａと速度Ｖｂが一致しなく、速度Ｖａと速度Ｖｂの速度ベクトルの方向が列車１の経路情報と一致しなく、方位Ｄｇがランダムに変動していることを検出したときに列車１が停止していると判定するから、地上子やトランスポンダ等の地上設備を必要としないで２台のＧＰＳ受信機３ａ，３ｂからの位置信号Ｐａ，Ｐｂで列車１が停止していることを精度良く検出することができ、地上設備を省略して設備費を低減することができる。   As described above, when the speed Va and the speed Vb calculated from the position signals Pa and Pb output from the two GPS receivers 3a and 3b are less than or equal to a preset stop determination threshold, the speed Va and the speed Vb are randomly selected. When the speed Va and the speed Vb do not match, the direction of the speed vector of the speed Va and the speed Vb does not match the route information of the train 1, and it is detected that the direction Dg changes randomly Since it is determined that 1 is stopped, it is determined that the train 1 is stopped by the position signals Pa and Pb from the two GPS receivers 3a and 3b without requiring ground facilities such as a ground unit and a transponder. It is possible to detect with high accuracy, and the equipment cost can be reduced by omitting the ground equipment.

前記説明では、ＧＰＳ受信機３ａから出力する位置信号ＰａとＧＰＳ受信機３ｂから出力する位置信号Ｐｂに基づいて算出した距離Ｌｘと列車１の前後に設置したＧＰＳアンテナ２ａ，２ｂの設置間隔Ｌとを比較して一致するか否を判定してＧＰＳ受信機３ａ，３ｂの異常の有無を検出する場合について説明したが、図３のブロック図に示すように、演算処理部６に、方位変動検出部１３から方位Ｄｇがランダムに変動していないことを示す信号を入力したとき、制御情報記憶部５に記憶している列車１の進行方向の方位Ｄｐとを比較し、入力した方位Ｄｇが制御情報記憶部５に記憶している方位Ｄｐと一致又は近似しているかどうかを判定して位置検出部７に出力する方位照合部１９と、速度対比部１６から速度入力Ｖａと速度Ｖｂを入力したとき、入力した速度Ｖａ，Ｖｂが速度発電機１８から出力する実速度Ｖと一致又は近似しているかどうかを判定して位置検出部７に出力する速度照合部２０を設けるとともに経路照合部１７からの信号も位置検出部７に出力してＧＰＳ受信機３ａ，３ｂの異常の有無を検出しても良い。 In the above description, the distance Lx calculated based on the position signal Pa output from the GPS receiver 3a and the position signal Pb output from the GPS receiver 3b, and the installation interval L of the GPS antennas 2a and 2b installed before and after the train 1 In the above description, it is determined whether or not the GPS receivers 3a and 3b are abnormal by determining whether or not they match, but as shown in the block diagram of FIG. When a signal indicating that the direction Dg does not vary randomly is input from the unit 13, the direction Dp of the traveling direction of the train 1 stored in the control information storage unit 5 is compared, and the input direction Dg is controlled. The direction collation unit 19 that determines whether the direction Dp stored in the information storage unit 5 matches or approximates and outputs it to the position detection unit 7, and the speed comparison unit 16 receives the speed input Va and the speed Vb. A speed verification unit 20 that determines whether or not the input speeds Va and Vb match or approximate the actual speed V output from the speed generator 18 and outputs the same to the position detection unit 7 and a path verification unit 17. May also be output to the position detector 7 to detect whether the GPS receivers 3a and 3b are abnormal.

この場合は、ＧＰＳ受信機３ａ，３ｂから出力される位置信号Ｐａ，Ｐｂにより算出したＧＰＳアンテナ２ａ，２ｂ間の距離Ｌｘとそのときの地点における方位ＤｇとＧＰＳ受信機３ａ，３ｂから出力される位置信号Ｐａ，Ｐｂから算出した速度Ｖａ，Ｖｂの速度ベクトルの方向が、制御情報記憶部５に記憶しているＧＰＳアンテナ２ａ，２ｂ間の距離Ｌと方位Ｄｐ及び走行経路と一致又は近似しているかどうかを判定するとともに速度Ｖａ，Ｖｂが列車１の実速度Ｖと近似しているかどうかを判定し、全てが近似しているとき、ＧＰＳ受信機３ａ，３ｂの精度が良好として列車１の前部に設けられたＧＰＳアンテナ２ａが接続されたＧＰＳ受信機３ａから出力する位置情報Ｐａにより列車１の走行位置を決定する。このようにして列車１の走行位置を高精度に安定して決定することができるとともに列車が走行しているか停止しているからＧＰＳ受信機３ａ，３ｂからの信号だけで安定して検出することができる。   In this case, the distance Lx between the GPS antennas 2a and 2b calculated from the position signals Pa and Pb output from the GPS receivers 3a and 3b, the azimuth Dg at the current point, and the GPS receivers 3a and 3b are output. The direction of the velocity vector of the velocities Va and Vb calculated from the position signals Pa and Pb matches or approximates the distance L between the GPS antennas 2a and 2b stored in the control information storage unit 5, the azimuth Dp, and the travel route. And whether or not the speeds Va and Vb are approximate to the actual speed V of the train 1, and when all are approximated, the accuracy of the GPS receivers 3a and 3b is assumed to be good and The travel position of the train 1 is determined based on the position information Pa output from the GPS receiver 3a to which the GPS antenna 2a provided in the unit is connected. In this way, the travel position of the train 1 can be determined stably with high accuracy, and the train is running or stopped, so that it can be detected stably only by signals from the GPS receivers 3a and 3b. Can do.

１；列車、２；ＧＰＳアンテナ、３；ＧＰＳ受信機、４；車上装置、
５；制御情報記憶部、６；演算処理部、７；列車位置検出部、８；停止判定部、
９；制御部、１０；距離演算部、１１；距離照合部、１２；方位演算部、
１３；方位変動検出部、１４；速度演算部、１５；速度変動検出部、
１６；速度対比部、１７；経路照合部、１８；速度発電機、１９；方位照合部、
２０、速度照合部。 1; train, 2; GPS antenna, 3; GPS receiver, 4;
5; control information storage unit, 6; arithmetic processing unit, 7; train position detection unit, 8; stop determination unit,
9; Control unit, 10; Distance calculation unit, 11; Distance collation unit, 12; Direction calculation unit,
13; Direction variation detection unit, 14; Speed calculation unit, 15; Speed variation detection unit,
16; Speed contrast unit, 17; Path verification unit, 18; Speed generator, 19; Direction verification unit,
20. Speed verification unit.

特開２００２−３３５６０７号公報JP 2002-335607 A 特開２００４−１６８２１６号公報JP 2004-168216 A 特開２００８−５８２７３号公報JP 2008-58273 A

Claims (1)

２台のＧＰＳアンテナと２台のＧＰＳ受信機及び車上装置を有し、
前記２台のＧＰＳアンテナは、列車の前後に一定の設置間隔を隔てて設けられ、
前記２台のＧＰＳ受信機の一方のＧＰＳ受信機は、前記列車の前部に設けられたＧＰＳアンテナに接続され、他方のＧＰＳ受信機は、前記列車の後部に設けられたＧＰＳアンテナに接続され、
前記車上装置は、制御情報記憶部と演算処理部及び停止判定部を有し、
前記制御情報記憶部には、前記２台のＧＰＳアンテナの設置間隔と列車が走行する経路情報があらかじめ格納され、
前記演算処理部は、前記２台のＧＰＳ受信機からそれぞれ出力する位置信号により前記２台のＧＰＳ受信機毎に速度Ｖａと速度Ｖｂを算出するとともに前記２台のＧＰＳ受信機から出力する位置信号により空間的に隔たりのある前記２台のＧＰＳアンテナ間の方位を算出し、算出した速度Ｖａと速度Ｖｂの双方がランダムに変動するかどうかと、算出した速度Ｖａと速度Ｖｂが一致しているかどうかと、算出した速度Ｖａと速度Ｖｂの速度ベクトルの方向が双方ともに前記情報記憶部に記憶した列車の経路と一致しているかどうかと、算出した方位がランダムに変動するかどうかを判定して前記停止判定部に出力し、
前記停止判定部は、前記演算処理部から入力する速度Ｖａと速度Ｖｂが双方ともにあらかじめ設定された停止判定閾値以下になって、速度Ｖａと速度Ｖｂの双方がランダムに変動し、速度Ｖａと速度Ｖｂが一致していなく、速度Ｖａと速度Ｖｂの速度ベクトルの方向が双方ともに列車の経路と一致していなく、方位がランダムに変動していることを示す信号を入力すると列車が停止していると判断することを特徴とする列車制御装置。 With two GPS antennas, two GPS receivers and on-board equipment,
The two GPS antennas are provided at regular intervals before and after the train,
One GPS receiver of the two GPS receivers is connected to a GPS antenna provided at the front part of the train, and the other GPS receiver is connected to a GPS antenna provided at the rear part of the train. ,
The on-board device includes a control information storage unit, an arithmetic processing unit, and a stop determination unit,
The control information storage unit stores in advance the installation interval of the two GPS antennas and route information on which the train travels,
The arithmetic processing unit calculates a speed Va and a speed Vb for each of the two GPS receivers based on position signals output from the two GPS receivers, and outputs a position signal output from the two GPS receivers. calculating the orientation between the two GPS antenna with spatial separation by, or both of the calculated speed Va and the speed Vb is of whether fluctuates randomly calculated velocity Va and the speed Vb matches It is determined whether the direction of the speed vector of the calculated speed Va and the speed Vb is both coincident with the train route stored in the information storage unit, and whether the calculated direction varies randomly. Output to the stop determination unit,
In the stop determination unit, both the speed Va and the speed Vb input from the arithmetic processing unit are equal to or less than a preset stop determination threshold value , and both the speed Va and the speed Vb are randomly changed. When Vb does not match, the direction of the speed vector of speed Va and speed Vb both do not match the route of the train, and a signal indicating that the direction fluctuates randomly is input, the train stops. It is judged that the train control device.
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