JP5441809B2 - Train position detection device - Google Patents

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Description

この発明は、走行している列車の現在位置を車上で検出する列車位置検出装置に関するものである。   The present invention relates to a train position detection device that detects a current position of a running train on a vehicle.

列車の運行を安全に制御するため速度発電機から入力する信号により列車が走行している距離を積算して列車の走行位置を検出したり、特許文献１に示すように、ＧＰＳ衛星からの電波を列車に設けたＧＰＳ受信機で取得して列車の現在位置を検出して列車の速度を制御している。   In order to safely control the operation of the train, the distance traveled by the train is detected by a signal input from the speed generator to detect the traveling position of the train. Is acquired by a GPS receiver provided on the train, and the current position of the train is detected to control the speed of the train.

速度発電機からの信号は、車輪の空転や滑走などにより速度が不正確となり、誤差が大きく、距離を積算すると誤差が蓄積して列車の走行位置を正確に検出することは困難である。また、ＧＰＳの測位精度は衛星搭載クロックの精度や衛星からの測距信号の伝播経路上にある電離層等で生じる遅延やＧＰＳ受信機の設置されている環境により定まる。列車に搭載したＧＰＳ受信機は列車の走行にしたがって位置が変化するとともに周囲の環境も変化し、ＧＰＳ受信機の測位精度は刻々と変化する。このＧＰＳ受信機を利用して列車の走行位置を検出する場合、ＧＰＳ受信機の測位精度が変化すると検出する位置精度も変動して列車の走行位置を正確に検出できなくなるという問題がある。   The signal from the speed generator becomes inaccurate due to wheel slipping or sliding, and the error is large. When the distance is integrated, the error accumulates and it is difficult to accurately detect the traveling position of the train. In addition, the positioning accuracy of GPS is determined by the accuracy of the satellite-mounted clock, the delay generated in the ionosphere on the propagation path of the distance measurement signal from the satellite, and the environment where the GPS receiver is installed. The position of the GPS receiver mounted on the train changes as the train travels, and the surrounding environment also changes, and the positioning accuracy of the GPS receiver changes every moment. When the traveling position of a train is detected using this GPS receiver, there is a problem that if the positioning accuracy of the GPS receiver changes, the detected position accuracy also fluctuates, making it impossible to accurately detect the traveling position of the train.

このような問題を解消するため、地上の所定の位置に地上子を設け、速度発電機からの信号により検出した列車の走行位置やＧＰＳ受信機で取得した列車の走行位置を地上子からの信号を受信して位置補正を行っている。列車の走行位置を正確に検出するためにはレールに沿って多くの地上子を設ける必要があり、地上設備の設置や保守点検が容易でなく、多くの費用を要するという問題がある。   In order to solve such problems, a ground unit is provided at a predetermined position on the ground, and the train traveling position detected by the signal from the speed generator or the train traveling position obtained by the GPS receiver is a signal from the ground unit. Is received and position correction is performed. In order to accurately detect the traveling position of the train, it is necessary to provide a large number of ground elements along the rails, and there is a problem that installation and maintenance of the ground facilities are not easy and require a lot of costs.

この地上設備を設けずに列車の走行位置を検出する列車位置検出装置が特許文献２に開示されている。特許文献２に示された列車位置検出装置は、速度発電機から入力する信号により列車が走行している距離を積算して列車の走行位置を検出するとともに振動センサ又は集音装置を利用してレール継ぎ目を検出したとき、あらかじめ記憶したレール継ぎ目位置キロ程情報のなかから検出した列車の走行位置に最も近いキロ程情報を検索して速度発電機からの信号により検出した列車の走行位置を補正している。   Patent Document 2 discloses a train position detection device that detects a traveling position of a train without providing the ground equipment. The train position detection device disclosed in Patent Document 2 integrates the distance traveled by the train by a signal input from a speed generator to detect the travel position of the train and uses a vibration sensor or a sound collector. When a rail joint is detected, information on the nearest kilometre to the train travel position detected from the rail joint position kilometer information stored in advance is searched, and the train travel position detected by a signal from the speed generator is corrected. doing.

特許文献２に示すように振動センサ又は集音装置を利用してレール継ぎ目を検出して列車の走行位置を補正するためには、レールの継ぎ目を連続的に検出する必要があり、外乱などによりレール継ぎ目を検出できなかった場合に誤差が蓄積して列車の走行位置を正確に検出できなくなるおそれがある。   As shown in Patent Document 2, in order to detect a rail joint by using a vibration sensor or a sound collecting device and to correct the traveling position of the train, it is necessary to continuously detect the rail joint. If the rail joint cannot be detected, errors may accumulate and the train traveling position may not be detected accurately.

また、保線によりレールの継ぎ目が変化した場合、レール継ぎ目位置キロ程情報を書き換える必要がある。このレール継ぎ目位置キロ程情報は、例えば５０ｍの長さのレールを使用した場合でも膨大であり、この書き換えが容易でないという短所がある。さらに走行経路の基点を検出することができないという短所もある。   In addition, when the rail joint changes due to track maintenance, it is necessary to rewrite the rail joint position kilometer information. The rail joint position kilometer information is enormous even when, for example, a rail having a length of 50 m is used, and this rewrite is not easy. Furthermore, there is a disadvantage that the base point of the travel route cannot be detected.

この発明は、このような短所を改善し、簡単な構成で列車の走行位置を車上で高精度に検出することができる列車位置検出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 position detection device that can improve such a disadvantage and can detect a traveling position of a train with high accuracy on a vehicle with a simple configuration.

この発明の列車位置検出装置は、列車に搭載された車上装置と速度発電機とＧＰＳ受信機と加速度センサ及び集音装置を有し、前記ＧＰＳ受信機は列車の絶対位置を検出し、前記加速度センサは列車の上下振動の変化を検出し、前記集音装置は列車がレール継ぎ目や分岐部の特異点を通過するときの音の変化を検出し、前記車上装置は距離積算部と特異点判定部と制御情報記憶部と列車位置検出部と列車位置補正部を有し、前記距離積算部は前記速度発電機から入力する信号により列車が走行している距離を積算して前記列車位置検出部に出力し、前記特異点判定部は前記加速度センサから出力する上下振動信号と前記集音装置から出力する音響信号を入力し、入力した上下振動信号及び音響信号の波形特徴を抽出し、あらかじめ設定されたレール継ぎ目や分岐部の特異点における波形特徴パターンと比較し、入力した上下振動信号及び音響信号の波形特徴が設定された波形特徴パターンと一致又は近似したとき、列車がレール継ぎ目や分岐部の特異点を通過したと判定して特異点通過信号を前記列車位置補正部に出力し、前記制御情報記憶部には、あらかじめ測定して特定した位置補正用のレール継ぎ目位置と分岐部の位置を含む経路情報があらかじめ格納され、前記列車位置検出部は前記距離積算部から入力する列車の走行距離と前記制御情報記憶部に格納された経路情報により列車の走行位置（以下、ＴＧ位置という）を算出し、算出したＴＧ位置と前記ＧＰＳ受信機から入力する列車の走行位置（以下、ＧＰＳ位置という）とを比較し、ＴＧ位置とＧＰＳ位置とが一致又は近似している場合は、ＧＰＳ位置を列車位置として決定し、ＴＧ位置とＧＰＳ位置とが近似していない場合は、算出したＴＧ位置を列車位置として決定して前記列車位置補正部に出力し、前記列車位置補正部は入力した列車位置により前記制御情報記憶部に格納された経路情報の位置補正用のレール継ぎ目位置と分岐部の位置を検索し、入力した列車位置が位置補正用のレール継ぎ目位置又は分岐部近傍にあるとき、前記特異点判定部から入力する特異点通過信号により列車位置を補正することを特徴とする。 The train position detecting device of the present invention has an on-board device, a speed generator, a GPS receiver, an acceleration sensor, and a sound collecting device mounted on a train, and the GPS receiver detects an absolute position of the train, The acceleration sensor detects a change in the vertical vibration of the train, the sound collector detects a change in sound when the train passes through a singular point of a rail joint or a branch, and the on-board device is unique to the distance integrating unit. A point determination unit, a control information storage unit, a train position detection unit, and a train position correction unit, wherein the distance integration unit integrates the distance the train is traveling by a signal input from the speed generator Output to the detection unit, the singularity determination unit inputs the vertical vibration signal output from the acceleration sensor and the acoustic signal output from the sound collector, extracts the input vertical vibration signal and the waveform characteristics of the acoustic signal, Preset Compared to waveform feature patterns in singularities Lumpur seams and bifurcation, when the waveform characteristic of the input vertical vibration signal and an acoustic signal matches or approximates the waveform feature pattern set, train rail joint or bifurcation It is determined that a singular point has been passed, and a singular point passage signal is output to the train position correction unit. The train position detection unit includes a train travel position (hereinafter referred to as a TG position) based on the train travel distance input from the distance integration unit and the route information stored in the control information storage unit. The calculated TG position is compared with the traveling position of the train input from the GPS receiver (hereinafter referred to as the GPS position), and the TG position matches the GPS position or If similar, the GPS position is determined as the train position, and if the TG position and the GPS position are not approximate, the calculated TG position is determined as the train position and output to the train position correction unit, The train position correction unit searches for the position of the rail joint for position correction and the position of the branch part of the route information stored in the control information storage unit according to the input train position, and the input train position is the rail joint for position correction. The train position is corrected by a singularity passage signal input from the singularity determination unit when the vehicle is near the position or branching portion .

前記列車位置補正部で補正した列車位置により前記制御情報記憶部に格納された経路情報を検索し、補正した列車位置の基点からの距離を読み出して前記距離積算部に出力し、前記距離積算部は前記列車位置補正部から入力する距離に基づいて列車の走行距離を算出することを特徴とする。   The route information stored in the control information storage unit is searched based on the train position corrected by the train position correction unit, the distance from the base point of the corrected train position is read and output to the distance integration unit, and the distance integration unit Calculates the travel distance of the train based on the distance input from the train position correction unit.

また、前記特異点判定部は前記加速度センサから入力する上下振動信号及び集音装置から入力する音響信号の波形特徴の変動からレール破断を検出してレール破断検出信号を前記列車位置補正部に出力し、前記列車位置補正部はレール破断検出信号を入力すると、前記列車位置検出部から入力する列車位置にレール破断検出信号を付加して前記制御情報記憶部の経路情報に書き込むことを特徴とする。   In addition, the singularity determination unit detects a rail break from the fluctuation of the waveform characteristics of the vertical vibration signal input from the acceleration sensor and the acoustic signal input from the sound collector, and outputs a rail break detection signal to the train position correction unit. When the train position correction unit receives a rail break detection signal, the train position correction unit adds a rail break detection signal to the train position input from the train position detection unit and writes the train break detection signal to the route information in the control information storage unit. .

この発明は、加速度センサから出力する列車の上下振動信号と集音装置から出力する音響信号の両方の波形特徴を抽出して列車がレール継ぎ目や分岐部等の特異点を通過するかどうかを判定するから、レール継ぎ目等の特異点を精度良く検出することができる。   This invention extracts the waveform characteristics of both the vertical vibration signal of a train output from an acceleration sensor and the acoustic signal output from a sound collector, and determines whether the train passes a singular point such as a rail joint or a branching portion. Therefore, singular points such as rail joints can be detected with high accuracy.

また、速度発電機からの信号によるＴＧ位置とＧＰＳ受信機からのＧＰＳ位置を比較して列車位置を検出するとともに、検出した列車位置を位置補正用のレール継ぎ目又は分岐部を列車が通過したときの特異点通過信号により補正するから、ＧＰＳ受信機の測位精度が変化したり、速度発電機からの信号が車輪の空転や滑走などにより不正確になっても列車位置を補正して高精度に列車位置を検出することができる。   Also, when the train position is detected by comparing the TG position based on the signal from the speed generator with the GPS position from the GPS receiver, and the train passes the rail joint or branch for position correction of the detected train position Because it corrects with the singular point passing signal of the GPS, even if the positioning accuracy of the GPS receiver changes or the signal from the speed generator becomes inaccurate due to wheel slipping or sliding, the train position is corrected and high accuracy Train position can be detected.

さらに、列車位置を補正する特異点として位置補正用のレール継ぎ目又は分岐部をあらかじめ設定しておくことにより、制御情報記憶部に格納する経路情報に含まれる特異点の情報を低減することができるとともに列車位置を補正するとき、保線によりレール継ぎ目が変動したときの影響を受けにくくすることができる。   Furthermore, by setting a rail joint or branch for position correction as a singular point for correcting the train position in advance, it is possible to reduce information on singular points included in the route information stored in the control information storage unit. At the same time, when the train position is corrected, it is possible to make it less susceptible to the influence when the rail joint changes due to track maintenance.

また、ＧＰＳ受信機から出力する絶対位置により列車が走行する経路の基点を検出することができ、列車位置を精度良く検出することができる。   Further, the base point of the route on which the train travels can be detected based on the absolute position output from the GPS receiver, and the train position can be detected with high accuracy.

また、加速度センサから入力する上下振動信号と集音装置から入力する音響信号の波形特徴の変動によりレール破断を車上で検出することもできる。   Moreover, rail breakage can also be detected on the vehicle by fluctuations in the waveform characteristics of the vertical vibration signal input from the acceleration sensor and the acoustic signal input from the sound collector.

この発明の列車位置検出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 the train position detection 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. 列車位置検出装置による列車位置検出動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the train position detection operation | movement by a train position detection apparatus.

図１はこの発明の列車位置検出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位置検出装置は、列車１に搭載された車上装置２と速度発電機３とＧＰＳ受信機４と加速度センサ５及び集音装置６を有する。ＧＰＳ受信機４はＧＰＳ衛星から送信されＧＰＳアンテナ７で受信した電波により列車１の位置（緯度・経度）を検出する。加速度センサ５は走行中の列車１の上下振動の変化を検出する。集音装置６は列車１の車輪がレール継ぎ目や分岐部等の特異点を通過するときの音の変化を検出する。   FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the train position detecting apparatus of the present invention. As shown in the figure, the train position detection device includes an on-board device 2, a speed generator 3, a GPS receiver 4, an acceleration sensor 5, and a sound collector 6 mounted on the train 1. The GPS receiver 4 detects the position (latitude / longitude) of the train 1 from the radio wave transmitted from the GPS satellite and received by the GPS antenna 7. The acceleration sensor 5 detects a change in vertical vibration of the traveling train 1. The sound collecting device 6 detects a change in sound when the wheels of the train 1 pass through a singular point such as a rail joint or a branching portion.

車上装置２は、図２のブロック図に示すように、距離積算部１１と特異点判定部１２と制御情報記憶部１３と列車位置検出部１４と列車位置補正部１５と演算処理部１６及び速度制御部１７を有する。距離積算部１１は速度発電機３から入力する信号により列車１が走行している距離を積算して列車位置検出部１４に出力する。特異点判定部１２は加速度センサ５から列車１の上下振動を示す上下振動信号を入力するとともに集音装置６から出力する音響信号を入力し、入力した上下振動信号の波形特徴を抽出し、あらかじめ設定されたレール継ぎ目や分岐部等の特異点における振動パターンと比較するとともに入力した音響信号の波形特徴を抽出し、あらかじめ設定されたレール継ぎ目や分岐部等の特異点における音響パターンと比較し、入力した上下振動信号の波形特徴が振動パターンと一致又は近似し、入力した音響信号の波形特徴が音響パターンと一致又は近似したとき、列車１がレール継ぎ目や分岐部等の特異点を通過したと判定して特異点通過信号を列車位置補正部１５に出力する。   As shown in the block diagram of FIG. 2, the on-board device 2 includes a distance integrating unit 11, a singular point determining unit 12, a control information storage unit 13, a train position detecting unit 14, a train position correcting unit 15, an arithmetic processing unit 16, and A speed control unit 17 is included. The distance integrating unit 11 integrates the distance traveled by the train 1 by a signal input from the speed generator 3 and outputs the accumulated distance to the train position detecting unit 14. The singularity determination unit 12 inputs the vertical vibration signal indicating the vertical vibration of the train 1 from the acceleration sensor 5 and the acoustic signal output from the sound collecting device 6, extracts the waveform characteristics of the input vertical vibration signal, Compare with the vibration pattern at the singular point such as the set rail joint or branch and extract the waveform characteristics of the input acoustic signal, and compare with the acoustic pattern at the singular point such as the rail joint or branch set in advance, When the waveform feature of the input vertical vibration signal matches or approximates the vibration pattern, and the waveform feature of the input acoustic signal matches or approximates the acoustic pattern, the train 1 has passed a singular point such as a rail joint or a branching portion. The singular point passing signal is output to the train position correcting unit 15 by determining.

このように特異点判定部１２は加速度センサ５から出力する上下振動信号と集音装置６から出力する音響信号の両方の波形特徴を抽出して列車１がレール継ぎ目や分岐部等の特異点を通過するかどうかを判定するから、レール継ぎ目等の特異点の検出精度を高めることができる。   In this way, the singularity determination unit 12 extracts the waveform characteristics of both the vertical vibration signal output from the acceleration sensor 5 and the acoustic signal output from the sound collector 6 so that the train 1 can detect singularities such as rail joints and branching portions. Since it is determined whether it passes, the detection precision of singular points, such as a rail joint, can be improved.

制御情報記憶部１３には列車１が走行する経路情報と速度制限区間毎の制限速度情報等の各種情報があらかじめ格納されている。この制御情報記憶部１３に格納された経路情報には、例えば所定距離毎に特定した位置補正用のレール継ぎ目位置と分岐部の位置があらかじめ測定されて含まれる。   The control information storage unit 13 stores in advance various information such as route information on which the train 1 travels and speed limit information for each speed limit section. The route information stored in the control information storage unit 13 includes, for example, the position correction rail joint position and the position of the branching part specified for each predetermined distance, which are measured in advance.

列車位置検出部１４は距離積算部１１から入力する列車１の走行距離と制御情報記憶部１３に格納された経路情報により列車１の走行位置（以下、ＴＧ位置という）を算出し、算出したＴＧ位置とＧＰＳ受信機４から入力する列車１の走行位置（以下、ＧＰＳ位置という）とを比較し、ＴＧ位置とＧＰＳ位置とが一致又は近似している場合は、ＧＰＳ受信機４は正常に動作していると判定し、ＧＰＳ受信機４から入力したＧＰＳ位置を列車位置として決定し列車位置補正部１５に出力する。また、列車位置検出部１４はＴＧ位置とＧＰＳ位置とが近似していない場合は、算出したＴＧ位置を列車位置として決定し列車位置補正部１５に出力する。   The train position detection unit 14 calculates the travel position of the train 1 (hereinafter referred to as the TG position) based on the travel distance of the train 1 input from the distance integration unit 11 and the route information stored in the control information storage unit 13, and calculates the calculated TG. The position is compared with the traveling position of the train 1 input from the GPS receiver 4 (hereinafter referred to as the GPS position). If the TG position and the GPS position match or approximate, the GPS receiver 4 operates normally. The GPS position input from the GPS receiver 4 is determined as the train position and output to the train position correction unit 15. In addition, when the TG position and the GPS position are not approximated, the train position detection unit 14 determines the calculated TG position as the train position and outputs it to the train position correction unit 15.

列車位置補正部１５は入力した列車位置により制御情報記憶部１３に格納された経路情報の位置補正用のレール継ぎ目位置と分岐部の位置を検索し、入力した列車位置が位置補正用のレール継ぎ目位置又は分岐部の位置の近傍にあるとき、特異点判定部１２から特異点通過信号が入力すると、そのときの列車位置と一致又は近似する位置補正用のレール継ぎ目位置又は分岐部の位置を抽出し、抽出した位置補正用のレール継ぎ目位置又は分岐部の位置により入力した列車位置を補正し、補正した列車位置を演算処理部１６に出力するとともに補正した列車位置により制御情報記憶部１３に格納された経路情報を検索し、補正した列車位置の基点からの距離を読み出して距離積算部１１に出力する。距離積算部１１は列車位置補正部１５から入力した距離を基準として列車１の走行距離を算出する。   The train position correction unit 15 searches the position of the rail joint for position correction and the position of the branch part of the route information stored in the control information storage unit 13 based on the input train position, and the input train position is the rail joint for position correction. When a singularity passage signal is input from the singularity determination unit 12 when it is in the vicinity of the position or the position of the branching portion, the position of the rail joint for position correction or the position of the branching portion that matches or approximates the train position at that time Then, the train position input is corrected based on the extracted rail joint position for position correction or the position of the branch portion, and the corrected train position is output to the arithmetic processing unit 16 and stored in the control information storage unit 13 based on the corrected train position. The route information thus searched is retrieved, and the distance from the base point of the corrected train position is read out and output to the distance integrating unit 11. The distance integrating unit 11 calculates the travel distance of the train 1 based on the distance input from the train position correcting unit 15.

演算処理部１６は列車位置補正部１５から入力する列車位置と制御情報記憶部１３に格納された速度制御情報により速度パターンを作成して速度制御部１７に出力する。速度制御部１７は入力した速度パターンと速度発電機３から入力する速度情報により列車１の速度を制御する。   The arithmetic processing unit 16 creates a speed pattern from the train position input from the train position correction unit 15 and the speed control information stored in the control information storage unit 13 and outputs the speed pattern to the speed control unit 17. The speed control unit 17 controls the speed of the train 1 based on the input speed pattern and the speed information input from the speed generator 3.

この列車位置検出装置で列車位置を検出するときの動作について図３のフローチャートを参照して説明する。   The operation when the train position is detected by this train position detection device will be described with reference to the flowchart of FIG.

列車１が走行しているとき車上装置２の列車位置検出部１４は距離積算部１１から列車の走行距離を逐次入力し、入力した列車１の走行距離と制御情報記憶部１３に格納された経路情報によりＴＧ位置を算出するとともに（ステップＳ１，Ｓ２）、ＧＰＳ受信機４で検出しているＧＰＳ位置を入力する（ステップＳ３）。列車位置検出部１４は入力したＴＧ位置とＧＰＳ位置とを比較し、ＴＧ位置とＧＰＳ位置が一致又は近似しているかどうかを判定し（ステップＳ４）、ＴＧ位置とＧＰＳ位置が一致又は近似している場合は、ＧＰＳ受信機４は正常に動作していると判定し、ＧＰＳ受信機４から入力したＧＰＳ位置を列車位置として決定して列車位置補正部１５に出力する(ステップＳ５)。また、列車位置検出部１４はＴＧ位置とＧＰＳ位置とが近似していない場合は、算出したＴＧ位置を列車位置として決定して列車位置補正部１５に出力する（ステップＳ６）。列車位置補正部１５は入力している列車位置により制御情報記憶部１３に格納された経路情報の位置補正用のレール継ぎ目位置と分岐部の位置を照合し、入力している列車位置が位置補正用のレール継ぎ目や分岐部等の特異点近傍かどうかを判定する（ステップＳ７）。列車位置補正部１５は入力した列車位置が位置補正用のレール継ぎ目又は分岐部の近傍にあり、特異点判定部１２から特異点通過信号が入力すると（ステップＳ８）、そのときの列車位置と一致又は近似する位置補正用のレール継ぎ目位置又は分岐部の位置を抽出し、抽出した位置補正用のレール継ぎ目位置又は分岐部の位置により入力した列車位置を補正し、補正した列車位置を演算処理部１６に出力するとともに補正した列車位置により制御情報記憶部１３に格納された経路情報を検索し、補正した列車位置の基点からの距離を読み出して距離積算部１１に出力する（ステップＳ９）。   When the train 1 is traveling, the train position detection unit 14 of the on-board device 2 sequentially inputs the travel distance of the train from the distance integrating unit 11 and is stored in the input travel distance of the train 1 and the control information storage unit 13. The TG position is calculated from the route information (steps S1 and S2), and the GPS position detected by the GPS receiver 4 is input (step S3). The train position detection unit 14 compares the input TG position and the GPS position, determines whether the TG position and the GPS position match or approximate (step S4), and the TG position and the GPS position match or approximate. If it is determined that the GPS receiver 4 is operating normally, the GPS position input from the GPS receiver 4 is determined as the train position and output to the train position correction unit 15 (step S5). In addition, when the TG position and the GPS position are not approximated, the train position detection unit 14 determines the calculated TG position as the train position and outputs it to the train position correction unit 15 (step S6). The train position correction unit 15 collates the position of the rail joint for position correction of the position information stored in the control information storage unit 13 with the position of the branching unit according to the input train position, and the input train position is corrected. It is determined whether or not it is in the vicinity of a singular point such as a rail joint or branching portion (step S7). When the input train position is in the vicinity of the rail joint or branch for position correction and a singularity passage signal is input from the singularity determination unit 12 (step S8), the train position correction unit 15 matches the train position at that time. Alternatively, an approximate position correction rail joint position or branch position is extracted, and the input train position is corrected based on the extracted position correction rail joint position or branch position, and the corrected train position is calculated. The route information stored in the control information storage unit 13 is retrieved by the train position corrected and output to 16, and the distance from the base point of the corrected train position is read out and output to the distance integrating unit 11 (step S9).

また、列車位置補正部１５は入力した列車位置が位置補正用のレール継ぎ目又は分岐部の近傍にないとき入力した列車位置を演算処理部１６に出力し（ステップＳ７)、入力した列車位置が位置補正用のレール継ぎ目又は分岐部の近傍にあるが特異点判定部１２から特異点通過信号が入力しないときは位置補正用のレール継ぎ目又は分岐部を検出できなかったと判定して入力した列車位置を演算処理部１６に出力する（ステップＳ８）。演算処理部１６は入力する列車位置と制御情報記憶部１３に格納された速度制御情報により速度パターンを作成して速度制御部１７に出力して列車１の速度を制御させる（ステップＳ１０）。一方、距離積算部１１は列車位置補正部１５から入力した距離を基準として列車１の走行距離を算出して列車位置検出部１４に出力する(ステップＳ１１，Ｓ１)。この処理を列車１が走行中に繰り返して列車位置を逐次検出する。   The train position correction unit 15 outputs the input train position to the arithmetic processing unit 16 when the input train position is not in the vicinity of the position correction rail joint or branch (step S7), and the input train position is the position. When there is no singularity passage signal input from the singularity determination unit 12 in the vicinity of the correction rail joint or branching portion, it is determined that the position correction rail joint or branching portion could not be detected and the train position input It outputs to the arithmetic processing part 16 (step S8). The arithmetic processing unit 16 creates a speed pattern from the train position to be input and the speed control information stored in the control information storage unit 13 and outputs the speed pattern to the speed control unit 17 to control the speed of the train 1 (step S10). On the other hand, the distance integrating unit 11 calculates the travel distance of the train 1 based on the distance input from the train position correcting unit 15 and outputs the calculated distance to the train position detecting unit 14 (steps S11 and S1). This process is repeated while the train 1 is running to detect the train position sequentially.

このように速度発電機３からの信号によるＴＧ位置とＧＰＳ受信機４からのＧＰＳ位置を比較して列車位置を検出するとともに、検出した列車位置を位置補正用のレール継ぎ目又は分岐部を列車１が通過したときの特異点通過信号により補正するから、ＧＰＳ受信機４の測位精度が変化したり、速度発電機３からの信号が車輪の空転や滑走などにより不正確になっても列車位置を補正して高精度に列車位置を検出することができる。   In this way, the train position is detected by comparing the TG position based on the signal from the speed generator 3 and the GPS position from the GPS receiver 4, and the detected train position is connected to the rail joint or branch for position correction in the train 1. The position of the train is corrected even if the positioning accuracy of the GPS receiver 4 changes or the signal from the speed generator 3 becomes inaccurate due to wheel slipping or sliding. It is possible to correct and detect the train position with high accuracy.

また、列車位置を補正する特異点として位置補正用のレール継ぎ目又は分岐部をあらかじめ設定しておくことにより、制御情報記憶部１３に格納する経路情報に含まれる特異点の情報を低減することができるとともに列車位置を補正するとき、保線によりレール継ぎ目が変動したときの影響を受けにくくすることができる。   In addition, by setting a rail joint or a branch for position correction as a singular point for correcting the train position in advance, information on singular points included in the route information stored in the control information storage unit 13 can be reduced. At the same time, when the train position is corrected, it is possible to make it less susceptible to the influence of the rail joint when the rail joint changes.

さらに、ＧＰＳ受信機４からのＧＰＳ位置により列車１が走行する経路の基点を検出することができ、列車位置を精度良く検出することができる。   Furthermore, the base point of the route on which the train 1 travels can be detected from the GPS position from the GPS receiver 4, and the train position can be detected with high accuracy.

前記説明では特異点判定部１２でレール継ぎ目や分岐部等の特異点を検出する場合について説明したが、加速度センサ５から入力する上下振動信号と集音装置６から入力する音響信号の変動によりレール破断を検出することもできる。すなわち加速度センサ５から入力する上下振動信号の波形特徴はあまり変動しないが、集音装置６から入力する音響信号の波形特徴が通常の状態から変動し、かつ特異点における音響パターンと異なるとき、特異点判定部１２はレール破断等の異常が生じていると判定してレール破断検出信号を列車位置補正部１５に出力する。列車位置補正部１５はレール破断検出信号を入力すると、そのとき列車位置検出部１４から入力する列車位置にレール破断検出信号を付加して制御情報記憶部１３の経路情報に書き込むとともに不図示の表示部に表示する。この処理を各列車１で行うことによりレールの破断位置と破断等の異常状態を精度良く検出することができる。   In the above description, the case where the singular point determination unit 12 detects singular points such as rail joints and branching portions has been described. Breaks can also be detected. That is, the waveform characteristic of the vertical vibration signal input from the acceleration sensor 5 does not vary much, but the waveform characteristic of the acoustic signal input from the sound collector 6 varies from the normal state and is different from the acoustic pattern at the singular point. The point determination unit 12 determines that an abnormality such as rail breakage has occurred, and outputs a rail breakage detection signal to the train position correction unit 15. When the train position correction unit 15 receives the rail break detection signal, the train position correction unit 15 adds the rail break detection signal to the train position input from the train position detection unit 14 and writes it in the route information of the control information storage unit 13 and a display (not shown). To display. By performing this process on each train 1, it is possible to accurately detect an abnormal state such as a break position and a break of the rail.

１；列車、２；車上装置、３；速度発電機、４；ＧＰＳ受信機、５；加速度センサ、
６；集音装置、７；ＧＰＳアンテナ、１１；距離積算部、１２；特異点判定部、
１３；制御情報記憶部、１４；列車位置検出部、１５；列車位置補正部、
１６；演算処理部、１７；速度制御部。 1; train, 2; on-board device, 3; speed generator, 4; GPS receiver, 5; acceleration sensor,
6; Sound collecting device, 7; GPS antenna, 11; Distance integrating unit, 12; Singularity determining unit,
13; Control information storage unit, 14; Train position detection unit, 15; Train position correction unit,
16; arithmetic processing unit; 17; speed control unit.

特許第４００１７８４号公報Japanese Patent No. 4001784 特開２０００−４５０１号公報JP 2000-4501 A

Claims (3)

列車に搭載された車上装置と速度発電機とＧＰＳ受信機と加速度センサ及び集音装置を有し、
前記ＧＰＳ受信機は列車の絶対位置を検出し、前記加速度センサは列車の上下振動の変化を検出し、前記集音装置は列車がレール継ぎ目や分岐部の特異点を通過するときの音の変化を検出し、
前記車上装置は距離積算部と特異点判定部と制御情報記憶部と列車位置検出部と列車位置補正部を有し、
前記距離積算部は前記速度発電機から入力する信号により列車が走行している距離を積算して前記列車位置検出部に出力し、
前記特異点判定部は前記加速度センサから出力する上下振動信号と前記集音装置から出力する音響信号を入力し、入力した上下振動信号及び音響信号の波形特徴を抽出し、あらかじめ設定されたレール継ぎ目や分岐部の特異点における波形特徴パターンと比較し、入力した上下振動信号及び音響信号の波形特徴が設定された波形特徴パターンと一致又は近似したとき、列車がレール継ぎ目や分岐部の特異点を通過したと判定して特異点通過信号を前記列車位置補正部に出力し、
前記制御情報記憶部には、あらかじめ測定して特定した位置補正用のレール継ぎ目位置と分岐部の位置を含む経路情報があらかじめ格納され、
前記列車位置検出部は前記距離積算部から入力する列車の走行距離と前記制御情報記憶部に格納された経路情報により列車の走行位置（以下、ＴＧ位置という）を算出し、算出したＴＧ位置と前記ＧＰＳ受信機から入力する列車の走行位置（以下、ＧＰＳ位置という）とを比較し、ＴＧ位置とＧＰＳ位置とが一致又は近似している場合は、ＧＰＳ位置を列車位置として決定し、ＴＧ位置とＧＰＳ位置とが近似していない場合は、算出したＴＧ位置を列車位置として決定して前記列車位置補正部に出力し、
前記列車位置補正部は入力した列車位置により前記制御情報記憶部に格納された経路情報の位置補正用のレール継ぎ目位置と分岐部の位置を検索し、入力した列車位置が位置補正用のレール継ぎ目位置又は分岐部近傍にあるとき、前記特異点判定部から入力する特異点通過信号により列車位置を補正することを特徴とする列車位置検出装置。 It has an on-board device, a speed generator, a GPS receiver, an acceleration sensor, and a sound collector mounted on the train,
The GPS receiver detects the absolute position of the train, the acceleration sensor detects a change in the vertical vibration of the train, and the sound collecting device changes the sound when the train passes a rail joint or a singular point of a branching portion. Detect
The on-board device has a distance integration unit, a singularity determination unit, a control information storage unit, a train position detection unit, and a train position correction unit,
The distance integrating unit integrates the distance the train is traveling by a signal input from the speed generator and outputs the accumulated value to the train position detecting unit.
The singularity determination unit inputs the vertical vibration signal output from the acceleration sensor and the acoustic signal output from the sound collector, extracts the input vertical vibration signal and the waveform characteristics of the acoustic signal, and sets a predetermined rail joint. Compared with the waveform feature pattern at the singular point of the branch part and the waveform characteristic of the input vertical vibration signal and acoustic signal matches or approximates the set waveform feature pattern, the train detects the singular point of the rail joint or branch part. Determine that it has passed and output a singularity passage signal to the train position correction unit,
In the control information storage unit, path information including the position of the rail joint for position correction and the position of the branching part that are measured and specified in advance is stored in advance,
The train position detection unit calculates a train travel position (hereinafter referred to as a TG position) based on the train travel distance input from the distance integration unit and the route information stored in the control information storage unit, and the calculated TG position The train travel position (hereinafter referred to as the GPS position) input from the GPS receiver is compared, and if the TG position and the GPS position match or approximate, the GPS position is determined as the train position, and the TG position And the GPS position are not approximated, the calculated TG position is determined as the train position and output to the train position correction unit,
The train position correction unit searches for the position of the rail joint for position correction and the position of the branch part of the route information stored in the control information storage unit according to the input train position, and the input train position is the rail joint for position correction. A train position detection device that corrects a train position with a singularity passage signal input from the singularity determination section when located near a position or branching section . 前記列車位置補正部で補正した列車位置により前記制御情報記憶部に格納された経路情報を検索し、補正した列車位置の基点からの距離を読み出して前記距離積算部に出力し、前記距離積算部は前記列車位置補正部から入力する距離に基づいて列車の走行距離を算出することを特徴とする請求項１記載の列車位置検出装置。   The route information stored in the control information storage unit is searched based on the train position corrected by the train position correction unit, the distance from the base point of the corrected train position is read and output to the distance integration unit, and the distance integration unit The train position detecting device according to claim 1, wherein the train travel distance is calculated based on a distance input from the train position correction unit. 前記特異点判定部は前記加速度センサから入力する上下振動信号及び集音装置から入力する音響信号の波形特徴の変動からレール破断を検出してレール破断検出信号を前記列車位置補正部に出力し、前記列車位置補正部はレール破断検出信号を入力すると、前記列車位置検出部から入力する列車位置にレール破断検出信号を付加して前記制御情報記憶部の経路情報に書き込むことを特徴とする請求項１又は２記載の列車位置検出装置。   The singular point determination unit detects a rail break from the fluctuation of the waveform characteristics of the vertical vibration signal input from the acceleration sensor and the acoustic signal input from the sound collector, and outputs a rail break detection signal to the train position correction unit, The train position correction unit, when a rail break detection signal is input, adds a rail break detection signal to the train position input from the train position detection unit and writes the rail break detection signal to the route information in the control information storage unit. The train position detection apparatus according to 1 or 2.
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