JP5388997B2 - 速度計測装置 - Google Patents
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Description
路面に対する移動体の速度を計測する速度計測装置であって、上記速度計測装置は、
上記移動体に設けられ、上記路面断面の上部形状を表す第1の路面形状データを取得する第1の路面形状センサと、
上記移動体の進行方向に沿って上記第1の路面形状センサから所定距離離れて上記移動体に設けられ、上記路面断面の上部形状を表す第2の路面形状データを取得する第2の路面形状センサと、
上記第1の路面形状センサによって異なる測定時間に取得された第1の路面形状データを蓄積して第1の蓄積データとして格納し、上記第2の路面形状センサによって異なる測定時間に取得された第2の路面形状データを蓄積して第2の蓄積データとして格納するメモリと、
上記メモリに格納された上記第1及び第2の蓄積データに基づいて、上記移動体の速度を計算する演算手段とを備え、
上記第1及び第2の路面形状センサのそれぞれは、電波を上記路面に放射して上記路面上の複数の構造物によって反射された各反射波の信号レベルと、上記電波を放射してから上記各反射波が戻るまでの伝搬時間とを測定することで、上記第1又は第2の路面形状データを取得し、
上記演算手段は、上記第1及び第2の蓄積データを比較し、上記第1の路面形状データと類似する上記第2の路面形状データが取得されるときの上記第1の路面形状データの測定時間と上記第2の路面形状データの測定時間との差を決定し、上記第1及び第2の路面形状センサ間の距離を上記測定時間の差で除算して上記移動体の速度を計算することを特徴とする。
図1は、本発明の実施の形態1に係る速度計測装置を備えた車両10の構成を示す概略図である。実施の形態1の速度計測装置は、軌道上を走行する車両10上に設けられ、路面に対する車両10の速度を計測する。車両10は、図1の+X方向に進むものとする。軌道は、地面1、枕木2a〜2e、レール3a及び3b(図2を参照)、及び締結装置4a〜4j(図2を参照)からなり、レール3a及び3bは締結装置4a〜4jによって枕木2a〜2eに固定されている。車両10は、路面の形状(例えば、路面断面の上部形状)を表す路面形状データをそれぞれ取得する2つの距離センサ11a,11bと、路面形状データを格納するメモリ12と、車両10の速度及び積算走行距離を演算する演算装置13と、演算結果を表示する表示装置14と、距離センサ11a,11bのためのタイミングパルス(以下、測定パルスという。)を周期的に発生する測定タイミング回路15と、演算装置13のためのタイミングパルス(以下、演算パルスという。)を周期的に発生する演算タイミング回路16と、積算走行距離の基点を表す基点パルスを演算装置13に入力するコントローラ17とを備える。
図10は、本発明の実施の形態2に係る速度計測装置を備えた車両10の構成を示す概略図である。実施の形態1では、距離センサ11a,11bは、車両10の進行方向に沿って斜め前方に電波を放射して、距離センサ11a、11bからの距離が異なる軌道上のさまざまな構造物からの各反射波を受信した。一方、実施の形態2では、距離センサ11a,11bは、その直下に電波を放射して、車両10と軌道との間で反射された回数が異なる複数の反射波を受信することを特徴とする。
図15は、本発明の実施の形態3に係る速度計測装置を備えた車両10の構成を示す概略図である。実施の形態1及び2では、路面が滑らかであった場合、相互相関値のピークがしきい値(図8のしきい値143)を越えず、車両10の速度を計算できない場合がある。このとき、しきい値を下げると、ノイズの影響で本来の速度とは異なる間違った結果が得られるおそれがある。よって、実施の形態3の速度計測装置は、実施の形態1又は2の速度計測装置の構成に加えて、ドップラーセンサ31をさらに備えたことを特徴とする。ドップラーセンサ31は、ドップラー周波数を用いて車両10の速度を計測し、計測された速度を演算装置13に送るドップラー速度計である。演算装置13は、相互相関値がしきい値未満である場合は、図7の速度及び距離演算処理による速度の計算(すなわち、距離センサ11a、11bによって生成された路面形状データによる速度の計算)を、ドップラーセンサ31によって生成された速度を用いて補完する。
図16は、本発明の実施の形態4に係る速度計測装置の距離センサの照射範囲101,102,106,107を示す、軌道の上面図である。軌道のカーブが非常に急峻な線区では誤差が増大する。レール3a,3b間の中央(すなわち、距離センサ11a,11bを設ける位置)と、レール3aの近傍の位置(すなわち、距離センサ11a,11bによる電波の照射範囲101,102)では、円弧の長さが異なるためである。この問題に対処するために、2つの速度計測装置を車両に設け、一方の速度計測装置により、レール3aの近傍の照射範囲101,102に電波を放射し、他方の速度計測装置により、レール3bの近傍の照射範囲106,107に電波を放射し、2つの速度計測装置によってそれぞれ計測された速度の平均をとる。実施の形態4によれば、レール3a,3bのカーブが非常に急峻な線区であっても誤差を低減することができる。
図17は、本発明の実施の形態5に係る電波反射体42を含む軌道の図である。軌道が道路41と交差する場合(踏切等)、道路41と交差している軌道の部分には枕木2及び締結装置を露出させることができないので、十分な路面形状データを取得することができない。実施の形態5では、道路41と交差している軌道の部分のレール3a,3b間において、レール3a,3bに沿って所定間隔で電波反射体42を並べている。実施の形態1では、通常の軌道上の構造物(例えば締結装置4a〜4e)に電波を放射していたが、実施の形態5では、電波を反射させるための電波反射体42を特に配置しておくものである。電波反射体42は、三角柱形のくぼみを持った金属などで構成できるが、その他、電波を強く反射させるものであれば任意の材料及び構造物を使用することができる。以上説明したように、実施の形態5によれば、踏み切りなどにおいて枕木や締結装置が見えない状態であっても、正確に車両の速度を計測することができる。
図18は、本発明の実施の形態6に係る電波反射体54を含む軌道の図である。実施の形態1〜5では、距離センサを車両10の下面に設置し、路面に電波を照射して路面に対する車両10の速度を計測した。本発明の実施の形態の距離センサに求められる要件は、距離センサの進行方向と、距離センサにより電波が照射される面とが平行であればよい。従って、例えば、車両10の横に距離センサを設置し、さらに、車両10の横に車両10からそれぞれ等距離に位置するように、複数の電波反射体54を車両10の進行方向(軌道51,52の長手方向)に沿って周期的に並べて設置してもよい。電波反射体54は、三角柱形のくぼみを持った金属などで構成できるが、その他、電波を強く反射させるものであれば任意の材料及び構造物を使用することができる。電波反射体54は、支柱55の上に設けられてもよく、又は、トンネル53等の壁面に設けられてもよい。また、車両10の天井に距離センサを設置し、トンネル53の天井に複数の電波反射体54を車両10の進行方向に沿って周期的に並べて設置してもよい。
図19は、本発明の実施の形態7に係るエレベータ装置の構成を示す概略図である。実施の形態1〜6では軌道上を走行する車両10を例にとったが、本発明の実施の形態は、軌道上を移動する移動体であるならば任意の装置に適用可能であり、図19に示すようにエレベータ装置に適用することもできる。図19のエレベータ装置は、壁面61及び周期的に設けられた複数の鉄骨62を含む昇降路(図示の簡単化のために1つ壁面のみを示す。)と、昇降路内をロープ64によって昇降するかご63とを備えて構成される。かご63は、実施の形態1等と同様に構成された速度計測装置を備え、その2つの距離センサにより壁面61及び鉄骨62に電波を放射する。一方の距離センサは照射範囲108を有し、他方の距離センサは照射範囲109を有する。かご63の距離センサから電波を放射して壁面61及び鉄骨62によって反射された各反射波の信号レベルと、電波を放射してから各反射波が戻るまでの伝搬時間とを測定することで、路面形状データを取得する。鉄骨62によって、反射波にピークが生じる。壁面61には、実施の形態5,6と同様に、電波を反射させるための電波反射体を特に配置してもよい。
Claims (9)
- 路面に対する移動体の速度を計測する速度計測装置であって、上記速度計測装置は、
上記移動体に設けられ、上記路面断面の上部形状を表す第1の路面形状データを取得する第1の路面形状センサと、
上記移動体の進行方向に沿って上記第1の路面形状センサから所定距離離れて上記移動体に設けられ、上記路面断面の上部形状を表す第2の路面形状データを取得する第2の路面形状センサと、
上記第1の路面形状センサによって異なる測定時間に取得された第1の路面形状データを蓄積して第1の蓄積データとして格納し、上記第2の路面形状センサによって異なる測定時間に取得された第2の路面形状データを蓄積して第2の蓄積データとして格納するメモリと、
上記メモリに格納された上記第1及び第2の蓄積データに基づいて、上記移動体の速度を計算する演算手段とを備え、
上記第1及び第2の路面形状センサのそれぞれは、電波を上記路面に放射して上記路面上の複数の構造物によって反射された各反射波の信号レベルと、上記電波を放射してから上記各反射波が戻るまでの伝搬時間とを測定することで、上記第1又は第2の路面形状データを取得し、
上記演算手段は、上記第1及び第2の蓄積データを比較し、上記第1の路面形状データと類似する上記第2の路面形状データが取得されるときの上記第1の路面形状データの測定時間と上記第2の路面形状データの測定時間との差を決定し、上記第1及び第2の路面形状センサ間の距離を上記測定時間の差で除算して上記移動体の速度を計算することを特徴とする速度計測装置。 - 上記第1及び第2の路面形状センサのそれぞれは、当該路面形状センサからの距離が異なる上記路面上の複数の構造物によって反射された各反射波の信号レベルを測定することを特徴とする請求項1記載の速度計測装置。
- 上記第1及び第2の路面形状センサのそれぞれは、当該路面形状センサが設けられた上記移動体の面と上記路面との間で異なる回数にわたって反射された各反射波の信号レベルを測定することを特徴とする請求項1記載の速度計測装置。
- 上記メモリは、上記第1及び第2の蓄積データを測定時間に関して間引くことによって、より長い測定時間にわたる上記第1及び第2の路面形状データを蓄積することを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか1つに記載の速度計測装置。
- 上記路面は、枕木及び締結装置を含む鉄道線路であることを特徴とする請求項1〜4のうちのいずれか1つに記載の速度計測装置。
- 上記路面は、レールを含む鉄道線路であり、上記第1及び第2の路面形状センサは、上記レールの長手方向に対して直交する偏波を有する電波を放射することを特徴とする請求項1〜5のうちのいずれか1つに記載の速度計測装置。
- 上記第1及び第2の路面形状センサは、波長10〜30mmを有する電波を放射することを特徴とする請求項1〜6のうちのいずれか1つに記載の速度計測装置。
- 上記路面に対する上記移動体の速度を計測するドップラー速度計をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜7のうちのいずれか1つに記載の速度計測装置。
- 上記演算手段は、上記計算された速度に基づいて所定時間の走行距離を計算し、上記計算された走行距離を積算することにより、所定の基準点からの上記移動体の積算走行距離を計算することを特徴とする請求項1〜8のうちのいずれか1つに記載の速度計測装置。
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