JP5470200B2 - Failure detector and failure detection method, brake computing unit and railway vehicle control system using the same - Google Patents
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Description
この発明は、故障を検出する装置に関し、例えば鉄道車両のブレーキ制御システムの故障検出に関する。 The present invention relates to a failure detection apparatus, for example, failure detection of a railway vehicle brake control system.
安全機能に関わるシステム全般、とりわけ車両の保安ブレーキ制御のようなシステムでは、誤動作による危険の防止が求められる。適切な防止策を講じるための手段として、誤動作をもたらす可能性のある機器の故障については、検出される必要がある。 In general systems related to safety functions, in particular, systems such as vehicle safety brake control, prevention of danger due to malfunction is required. As a means for taking appropriate preventive measures, device failures that may cause malfunctions need to be detected.
機器の出力固定故障を検出する方法として、機器を冗長化し、それらの出力の一致/不一致を調べる方法が知られている(例えば特許文献1)。 As a method for detecting a fixed output failure of a device, a method is known in which the devices are made redundant and the output match / mismatch is checked (for example, Patent Document 1).
速度超過を防ぐための保安システム、例えば鉄道車両の保安システムでは、速度センサで取得した現在の車両速度と、停止点までの距離等から求めた許容速度とを比較し、現在の車両速度が許容速度を超過したときブレーキを出力する制御方式が利用される。 In a safety system to prevent overspeed, for example, in a railway vehicle security system, the current vehicle speed obtained from the speed sensor is compared with the allowable speed obtained from the distance to the stop point, etc. A control system is used that outputs a brake when the speed is exceeded.
このように例えば、速度センサで取得した速度に基づいてブレーキの制御を行う制御装置においては、速度センサの電源供給または速度センサの出力信号を中継する回路への電源供給が断たれた場合には、速度センサからの出力信号がゼロとなり、速度センサ等の電源故障と車両の停止状態(速度ゼロ)とを制御装置側で区別できないという問題がある。 Thus, for example, in a control device that controls the brake based on the speed acquired by the speed sensor, when the power supply of the speed sensor or the power supply to the circuit that relays the output signal of the speed sensor is cut off, The output signal from the speed sensor becomes zero, and there is a problem that the control device cannot distinguish between a power failure of the speed sensor or the like and a vehicle stop state (speed zero).
上記した電源故障のケースでは、特許文献1のように速度検出回路を冗長化しても、冗長化したそれぞれの速度検出回路の電源供給が断たれればそれぞれの速度検出回路からの出力はゼロで一致するため、電源異常を検出することができない。
In the case of the power failure described above, even if the speed detection circuit is made redundant as in
本発明の目的は、電源故障による速度誤認を防止することを目的とする。 An object of the present invention is to prevent speed misidentification due to power failure.
本発明の実施形態においては、同様の信号が入力され、同様の処理を行って入力値に応じた論理値を出力する第一と第二の回路と、第一の回路の出力の論理反転と第二の回路の出力の論理反転との論理和を第一の出力とし、第一の回路の出力と第二の回路の出力との論理和を第二の出力とする変換回路と、第一の出力と第二の出力に基づき故障を検出する演算器と、を備える。 In the embodiment of the present invention, the same signal is input, the same processing is performed and the logic value corresponding to the input value is output, the logic inversion of the output of the first circuit, A conversion circuit having a logical sum of a logical inversion of an output of the second circuit as a first output and a logical sum of an output of the first circuit and an output of the second circuit as a second output; And an arithmetic unit for detecting a failure based on the second output.
または、入力値に応じた論理値を出力する第一の処理と、第一の処理と同様の信号を入力とし、第一の処理と同様の処理を行う第二の処理と、第一の処理の出力の論理反転と第二の処理の出力の論理反転との論理和を演算する第三の処理と、第一の処理の出力と第二の処理の出力との論理和を演算する第四の処理と、第三の処理の出力と第四の処理の出力とに基づき故障を検出する故障検知処理を行う。 Alternatively, a first process that outputs a logical value corresponding to the input value, a second process that receives the same signal as the first process, and performs the same process as the first process, and the first process A third process for calculating the logical sum of the logical inversion of the output of the first process and the logical inversion of the output of the second process, and a fourth process for calculating the logical sum of the output of the first process and the output of the second process. And a failure detection process for detecting a failure based on the output of the third process and the output of the fourth process.
または、速度を検出する速度センサと、速度センサの出力値に応じた論理値を出力する第一の回路と、第一の回路と同様の入出力特性を持ち、速度センサの出力値に応じた論理値を出力する第二の回路と、第一の回路の出力の論理反転と第二の回路の出力の論理反転との論理和を第一の出力とし、第一の回路の出力と第二の回路の出力との論理和を第二の出力とする変換回路と、第一の出力と第二の出力に基づき故障を検出し、故障検出結果に応じてブレーキ指令を生成する演算器と、を備える。 Or, a speed sensor that detects the speed, a first circuit that outputs a logical value corresponding to the output value of the speed sensor, and input / output characteristics similar to those of the first circuit, and corresponding to the output value of the speed sensor The logical sum of the second circuit that outputs a logical value, the logical inversion of the output of the first circuit, and the logical inversion of the output of the second circuit is defined as the first output, and the output of the first circuit and the second circuit A conversion circuit having a logical OR with the output of the circuit as a second output, a calculator that detects a failure based on the first output and the second output, and generates a brake command according to the failure detection result; Is provided.
本発明によれば、速度検出回路等の電源故障による速度誤認を防止できる。 According to the present invention, speed misidentification due to power failure such as a speed detection circuit can be prevented.
以下、実施例について図面を用いて説明する。以下に説明する実施例では、鉄道車両の制御システムについて説明するが、本発明は鉄道車両の制御システム以外にも装置故障を検出するあらゆるシステムに適用可能である。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the embodiments described below, a railway vehicle control system will be described, but the present invention can be applied to any system that detects an apparatus failure in addition to a railway vehicle control system.
図2は、本実施例の鉄道車両制御システムの構成を示している。 FIG. 2 shows the configuration of the railway vehicle control system of this embodiment.
速度発電機201は速度センサとして機能するもので、車輪の回転に応じたパルスを出力する。車両速度ゼロの時にはパルスが出力されない仕様である。本実施例では、速度発電機201は2台に冗長化され、2系統のパルスが出力される。速度発電機201は相対的な位相の関係(進み/遅れ)が車両の動き方向に応じて決まるように構成されている。
The
保安ブレーキ演算器101は、速度発電機201からのパルスを検出し、車両速度に変換し、車両速度に基づいてブレーキ指令を演算し、ブレーキ装置202へ出力する。
The
ブレーキ装置202は、与えられたブレーキ指令に従ったブレーキ力で車輪の回転を制動する。
The
以下、保安ブレーキ演算器101の構成を図1を用いて説明する。
Hereinafter, the configuration of the safety
保安ブレーキ演算器101は、入力ボード103と、演算ボード104から構成される。これらの電源は別々の電源ラインから供給される。
The
まず、入力ボード103について説明する。入力ボード103は、二重化された位相検知回路105および106,変換回路107,速度検出回路108を備える。
First, the
位相検知回路105は、速度発電機201からの2系統のパルスを入力とし、両者の位相の進み/遅れ(差分)に応じて(すなわち車両の動き方向に応じて)1または0の論理値を出力する回路である。以下ではこの車両の動き方向に応じた論理値出力をAと呼ぶ。便宜上、A=0を上り方向、A=1を下り方向に割り当てる。
The
位相検知回路106は、位相検知回路105と同様の特性のもので、やはり速度発電機201からの2系統のパルスを入力とし、動き方向に応じた論理値を出力する。以下ではこの出力をBと呼ぶ。便宜上、Aと同様、B=0を上り方向、B=1を下り方向に割り当てる。
The
変換回路107は、A,Bの2つの論理値を入力とし、[NOT(A)]∪[NOT(B)]と、[A]∪[B]を出力するように構成された論理回路である。ここで、記号NOTは論理反転を表し、∪は論理和を表す。以下では[NOT(A)]∪[NOT(B)]をX、[A]∪[B]をYと呼ぶ。X,Yは、後述するCPU109により検出されるが、必要に応じてCPU109が検出できる適切な信号に変換されたものとする(例えばCPU109が5Vの信号を検出する場合、X,Yは0V(値0)または5V(値1)とする)。
The
速度検出回路108は、速度発電機201からの2系統のパルスを、後述するCPU109が検出できる信号に変換し、2系統の速度パルスV1,V2を出力する。
The
次に、演算ボード104について説明する。演算ボード104は、CPU109を備える。
Next, the
CPU109は、速度パルスV1またはV2を計数して車両速度を算出し、算出した車両速度と別途求めた許容速度とを比較し、比較結果に応じたブレーキ指令を出力する。具体的には、車両速度が許容速度よりも大きければブレーキ装置202にブレーキ力を出力させる。速度パルスV1,V2のどちらを採用するかは、予め定めた規則に従う。また、CPU109は、論理値X,Yを検出し、これらから車両の動き方向Dを求める。詳細は図4〜図6を用いて後述する。車両の動き方向は、例えば列車の後退検知等に利用されるもので、本発明を実施するために従来とは異なる方法で特別に求めるものではない。
The
以上の位相検知回路105と106,変換回路107,CPU109の構成により、CPU109において、入力ボード103の回路故障や電源故障を検出できる(これらを故障検知器102と呼ぶ)。以下、図3を用い、故障検知器102の仕組みを説明する。
With the above-described configurations of the
図3は(A,B)の値の組み合わせに応じた(X,Y)の値の組み合わせを示している。通常、AとBは同じ値になる。すなわち車両が上り方向の時(A,B)=(1,1)であり、この時(X,Y)=(0,1)が検出される。車両が下り方向の時(A,B)=(0,0)であり、この時(X,Y)=(1,0)が検出される。CPU109は、Yの値により車両の動き方向を検出できる。
FIG. 3 shows combinations of (X, Y) values corresponding to combinations of (A, B) values. Usually, A and B have the same value. That is, when the vehicle is in the upward direction (A, B) = (1, 1), (X, Y) = (0, 1) is detected at this time. When the vehicle is in the downward direction (A, B) = (0, 0), (X, Y) = (1, 0) is detected at this time. The
位相検知回路105,106の故障モードとして、出力値の固定が考えられる。出力値が固定すると、AとBが異なる値になることが、以下の4通りで起こり得る。<1>Aが1に固定し、かつ下り方向のとき、(A,B)=(1,0)である。<2>Bが1に固定し、かつ下り方向のとき、(A,B)=(0,1)である。<3>Aが0に固定し、かつ上り方向のとき、(A,B)=(0,1)である。<4>Bが0に固定し、かつ上り方向のとき、(A,B)=(1,0)である。これら4通りの故障モードのとき全て、(X,Y)=(1,1)が検出される。
As a failure mode of the
ここで、<1>を例にして、故障の潜在と故障検知間隔について説明を加える。もし車両が下り方向に進行していれば、たとえAが0に固定故障していても、(A,B)=(0,0)であり、(X,Y)=(1,0)となって、正常な下り方向時と区別できない。すなわち、下り方向に進んでいる間はA=0の固定故障が潜在する。しかし、ひとたび進行方向が逆転すれば(A,B)=(0,1)となり、(X,Y)=(1,1)が検出される。一般に、故障が長く潜在すると、更に別の故障が重畳する確率が高くなり、故障モードの組み合わせによっては、検出が不可能になることもある。このことからも、故障検知の間隔は短い方が望ましい。この例では、車両が方向を変えるまでの期間が故障潜在期間であるが、少なくとも一日に数度の折り返し運転が期待できる鉄道車両では、故障潜在期間を高々数時間に抑えられる。 Here, with reference to <1> as an example, the potential of failure and the failure detection interval will be described. If the vehicle is traveling in the down direction, even if A is fixed to 0, (A, B) = (0, 0), and (X, Y) = (1, 0) Thus, it cannot be distinguished from the normal downward direction. That is, a fixed fault of A = 0 is latent while proceeding in the downward direction. However, once the traveling direction is reversed, (A, B) = (0, 1), and (X, Y) = (1, 1) is detected. In general, if a failure is latent for a long time, the probability that another failure is superimposed increases, and detection may not be possible depending on the combination of failure modes. For this reason, it is desirable that the failure detection interval is short. In this example, the period until the vehicle changes its direction is the potential failure period. However, the potential railway failure period can be suppressed to a few hours at most in a railway vehicle that can be expected to return at least several times a day.
別の故障モードとして、変換回路107の故障やCPU109の故障により、XやYの値が固定する場合を考える。<5>Xが1に固定したとき、上り方向であれば、(X,Y)=(1,1)が検出される。<6>Yが1に固定したとき、上り方向であれば、(X,Y)=(1,1)が検出される。<7>Xが0に固定したとき、下り方向であれば、(X,Y)=(0,0)が検出される。<8>Yが0に固定したとき、下り方向であれば、(X,Y)=(0,0)が検出される。
As another failure mode, let us consider a case where the values of X and Y are fixed due to the failure of the
最後に電源故障を考える。<9>入力ボード103の電源が故障遮断したとき、変換回路107の全出力がゼロに固定され、(X,Y)=(0,0)が検出される。なお、このとき速度検出回路108の出力もゼロに固定される。
Finally, consider a power failure. <9> When the power supply of the
以上で示した(X,Y)の値と故障モードとの関係を図9にまとめる。<1>〜<6>は(X,Y)=(1,1)、<7>〜<9>は(X,Y)=(0,0)として検出される。 FIG. 9 summarizes the relationship between the value of (X, Y) shown above and the failure mode. <1> to <6> are detected as (X, Y) = (1, 1), and <7> to <9> are detected as (X, Y) = (0, 0).
以下で説明するCPU109の処理フローは、この関係を利用している。
The processing flow of the
図4を用いてCPU109の処理フローを説明する。CPU109はSTARTからENDまでの処理を、周期Tで繰り返す。処理はSTARTから始まり、まず処理407に移る。
A processing flow of the
処理407は、速度検出処理であり、速度パルスV1,V2をそれぞれ計数して求めた車両速度(便宜上、これらもV1,V2と呼ぶ。以下では速度パルスの意味か車両速度の意味かが明らかでないときのみ明記する。)を用い、制御に用いるための車両速度Vを決定し、処理401へ移る。本実施例では処理407で、V1とV2の大きい方をVとする。この時、速度検出回路108の故障でV1,V2いずれか一方のパルスが停止してもV=ゼロにはならないが、電源故障などにより両方が停止するとV=ゼロとなる。なお、V1,V2からVを求める方法は、この方法に限らなくてもよい。
The
処理401は、故障判定処理であり、その詳細は後述する。故障判定処理の後、故障の有無を示す変数Fに、正常,故障1,故障2のいずれかの値がセットされる。次に処理402に移る。
A
処理402は、Fが故障2であるかどうかの判定処理である。故障2であれば処理403へ、そうでなければ処理404へ移る。
A
処理403は、故障2の発生に対応した故障2時処理であり、その詳細は後述する。終了後はENDへ移る。
The
処理404は、Fが故障1であるかどうかの判定処理である。故障1であれば処理405へ、そうでなければ処理406へ移る。
A
処理405は、故障1の発生に対応した故障1時処理であり、その詳細は後述する。終了後はENDへ移る。
The
処理406は、故障判定処理401の結果、正常と判定された場合に対応した処理(正常時処理)であり、その詳細は後述する。終了後はENDへ移る。
A
以上、CPU109では故障判定処理401の結果に応じて正常時処理406,故障1時処理405,故障2時処理403のいずれかが実行される。これらの各処理の内容を以下で説明する。
As described above, according to the result of the
図5を用いて故障判定処理401のフローを説明する。故障判定処理はSTARTから始まり、まず処理501へ移る。
The flow of the
処理501は、(X,Y)=(1,1)かどうかの判定処理である。YESであれば処理502へ、NOであれば処理503へ移る。
A
処理502は、変数Fに故障2をセットする処理である。終了後はENDへ移る。
A
処理503は、(X,Y)=(0,0)かどうかの判定処理である。YESであれば処理504へ、NOであれば処理505へ移る。
A
処理504は、変数Fに故障1をセットする処理である。終了後はENDへ移る。
A
処理505は、変数Fに正常をセットする処理である。終了後はENDへ移る。
A
以上により、故障判定処理では、変数Fに{正常,故障1,故障2}のいずれかがセットされる。故障1は前述の故障モード<1>〜<6>に対応し、また故障2は前述の故障モード<7>〜<9>に対応する。つまり、故障判定処理では、XとYの値が一致しない場合にはシステムが正常と判断する。
As described above, in the failure determination process, one of {normal,
図6を用いて故障2時処理403のフローを説明する。故障2時処理は、故障モード<7>〜<9>に対応しており、入力ボード103の電源故障<9>の可能性を考慮した処理である。電源故障の場合、速度検出回路108の動作が停止し、CPU109は、車両の速度によらずV1=ゼロ,V2=ゼロを検出する。この情報を用いて保安ブレーキ制御を行うことは誤制御につながるため、本実施例では、このような場合は走行を継続できないと判断し、車両を即停車させる制御を行う。故障2時処理はこのような制御を実現する処理である。以下ではCPU109の認識する車両速度を変数V、車両の動き方向を変数Dで表す。故障2時処理はSTARTから始まり、まず処理601へ移る。
The flow of the failure 2
処理601は、Vを不定、Dを不定とする処理である。終了後は処理602へ移る。
The
処理602は、保安ブレーキ指令を非常ブレーキにセットする処理である。終了後はENDへ移る。
図7を用いて故障1時処理405のフローを説明する。故障1時処理は、故障モード<1>〜<6>に対応しており、入力ボード103の電源故障<9>の可能性は無い。すなわち車両動き方向の情報は信用できないが、車両速度Vは正しいと期待できる。故障1時処理はSTARTから始まり、まず処理701へ移る。
The flow of the
処理701は、方向Dを不定に設定する処理である。終了後は処理702へ移る。
A
処理702は、車両速度Vがゼロかどうかをチェックする処理である。ゼロ(すなわち停車状態)であれば処理703へ、ゼロでなければ処理704へ移る。
処理703は、故障の検出を受け、一旦車両の運用を停止し、故障箇所を特定したり、故障を修復するための回復処理である。この詳細な検査の方法は、テスト信号による入出力チェックなどが考えられるが、本実施例では特に限定する必要はないため、詳細化しない。方法によっては、回復までに時間のかかる可能性もある。終了後はENDへ移る。
A
処理704は、速度照査処理である。この処理では、車両速度Vと許容速度Pとを比較し、V>Pであれば、予め定めた保安ブレーキ指令(例えば常用最大ブレーキ指令)を出力する。許容速度Pは、停止点までの距離と車両のブレーキ速度とを勘案して決める。以上の速度照査処理は、鉄道信号保安システムで用いられている既知の方法で良い。終了後はENDへ移る。
A
以上の処理により、故障1を検出したときは、列車が停車するまでは走行を継続するが(停車までの保安ブレーキ制御は後述の正常時処理と同様)、一度停車すると回復処理に移行することになる。
When
図8を用いて正常時処理のフローを説明する。処理はSTARTから始まり、まず処理801へ移る。 The normal processing flow will be described with reference to FIG. The process starts from START, and first proceeds to process 801.
処理801は、(X,Y)=(0,1)かどうかを判定する処理であり、YESであれば処理802へ、NOであれば処理803へ移る。
The
処理802は、方向Dを上り方向にセットする。終了後は処理804へ移る。
The
処理803は、方向Dを下り方向にセットする。終了後は処理804へ移る。
The
処理804は、前述の処理704と同様である。終了後はENDへ移る。
以上により、正常時処理では、方向Dに正しい値がセットされた上で、速度照査処理により保安ブレーキ指令が演算される。 As described above, in the normal process, the correct value is set in the direction D, and then the safety brake command is calculated by the speed check process.
以上で説明した処理によって、CPU109は、(X,Y)の値から列車の動き方向を検出する回路の故障を検知し、それに応じた対応処理を行う。さらに、故障状態を入力ボード103の電源故障の可能性がある場合(故障2)とそれ以外の場合(故障1)とを区別し、それぞれに応じた対応処理を行うことができる。以下、故障2「<9>電源が遮断」が発生した場合のシナリオと、故障1「<1>Aが1に固定」が発生した場合のシナリオを、具体的な例で説明する。
Through the processing described above, the
図10は故障2「<9>電源が遮断」が発生した場合のシナリオである。縦軸に各種信号(速度パルスV1,速度パルスV2,A,B,X,Y)および保安ブレーキ指令,方向検出値Dを記し、横軸を時間とすることで、これらの時間推移を示している。横軸には△でCPU109が図4のフローを実行するタイミング(すなわち故障検出処理のタイミング)を併記した。△の間隔Tはその処理の周期(検出周期)である。車両は上り方向に走行中という想定である。
FIG. 10 shows a scenario when failure 2 “<9> Power is shut off” occurs. Various signals (speed pulse V1, speed pulse V2, A, B, X, Y), safety brake command, direction detection value D are written on the vertical axis, and time is shown on the horizontal axis. Yes. On the horizontal axis, the timing at which the
時刻t0〜t1では、故障は発生していない。このとき速度パルスV1,V2は車両速度に応じた周波数の矩形波を形取る。上り方向に走行中であることから(A,B)=(1,1)であり、(X,Y)=(0,1)である。保安ブレーキ指令は、車両速度V<許容速度Pという仮定のもと、特にはブレーキ出力を要求していない。方向検出値DはYの値から上り方向と正しく設定される。 At time t0 to t1, no failure has occurred. At this time, the speed pulses V1, V2 take a rectangular wave having a frequency corresponding to the vehicle speed. Since the vehicle is traveling in the upward direction, (A, B) = (1, 1) and (X, Y) = (0, 1). The safety brake command does not particularly require a brake output under the assumption that vehicle speed V <allowable speed P. The direction detection value D is correctly set as the upward direction from the Y value.
時刻t1において、故障が発生し、入力ボード103の電源が遮断される。これにより、以降、速度パルスV1,V2はゼロとなり、(A,B),(X,Y)も全てゼロになる。
At time t1, a failure occurs and the
時刻t2は故障発生後の直近の検出時刻であり、この時刻においてCPU109は(X,Y)=(0,0)を検出することで故障2時処理を行う。その結果、保安ブレーキ指令は非常ブレーキ要求となる。また方向検出値Dは不定となる。
Time t2 is the latest detection time after the occurrence of the failure. At this time, the
時刻t2以降、非常ブレーキが出力され続け、車両はやがて停車する。 After time t2, the emergency brake continues to be output, and the vehicle eventually stops.
このシナリオのように、入力ボード103の電源遮断が発生すると、間もなくそれが検出され、車両が非常ブレーキで停車する。こうして速度を正しく検出できない状態での誤制御による危険が防止される。
As in this scenario, when the power interruption of the
図11は故障1「<1>Aが1に固定」が発生した場合のシナリオである。下側図については、縦軸に各種信号(A,B,X,Y)および方向検出値Dをとり、横軸を時間とすることで、これらの時間推移を示している。上側図では、縦軸に車両速度Vをとり、横軸を時間とし、横軸には車両が駅に停車している時間に駅名を併記した。なお、図11の横軸の時間スケールは車両が数駅にわたって走行するだけのオーダーであり、故障検出処理数回分の時間を切り出した図10の横軸の時間スケールよりも、ずっと大きいと考えてよい。
FIG. 11 shows a scenario when
時刻t3〜t4では、故障は発生していない。このとき上り方向であるという仮定のもと、(A,B)=(1,1)であり、(X,Y)=(0,1)である。方向検出値Dは上り方向に設定される。時刻t3にS1駅にいる車両は、この期間にS2駅を経て、時刻t4にはS3駅へ向かう途中である。 From time t3 to t4, no failure has occurred. At this time, under the assumption that the direction is the upstream direction, (A, B) = (1, 1) and (X, Y) = (0, 1). The direction detection value D is set in the upward direction. The vehicle at the S1 station at the time t3 passes the S2 station during this period and is on the way to the S3 station at the time t4.
時刻t4において、位相検出回路105が故障し、その出力であるAが1に固定する。この時点で、Aは本来1であるため、検出可能な変化は現れない。
At time t4, the
時刻t5は、車両が駅S3を経て終点駅S4に到着し、折り返し運転のため駅S3へ向けて発進した時刻である。このときBは0に変化する。Aも本来0に変化するはずであるが、1に固定故障しているため、(A,B)=(1,0)となり、伴って(X,Y)=(1,1)になり、故障1が検出される。その結果、故障1時処理が実行され、方向検出値Dは不定となる。保安ブレーキは特別には要求されない。
Time t5 is the time when the vehicle arrives at the terminal station S4 via the station S3 and starts toward the station S3 for the return operation. At this time, B changes to zero. A should originally change to 0, but because of a fixed failure at 1, (A, B) = (1, 0), and accordingly (X, Y) = (1, 1),
時刻t6は、車両が駅S3に到着し、停車したことをもって、回復手続きが実行される時刻である。ここでは回復手続きの内容は、故障箇所の特定と修復としており、その処理や作業のため、以降しばらく車両は駅S3に停車している。この間、通常なら後退検知に利用する方向検出値Dが不定であるため、車両の後退を防ぐ特別な手段や、あるいはまた別の後退検知手段を有効化していることを前提とする。 Time t6 is the time when the recovery procedure is executed when the vehicle arrives at the station S3 and stops. Here, the contents of the recovery procedure are the identification and repair of the failure location, and the vehicle has stopped at the station S3 for a while for the processing and work. During this time, since the direction detection value D used for reverse detection is usually indefinite, it is assumed that a special means for preventing the vehicle from moving backward or another reverse detection means is enabled.
このシナリオでは、故障発生から時間(t5−t4)の間、故障の未検出という意味において、故障が潜在することになる。しかし、鉄道車両は少なくとも終点駅到着後にまた折り返すことが期待でき、そのタイミングで故障を検出できるため、際限のない潜在は防止できると言える(多くの場合、高々数時間程度の潜在期間で済むと期待できる)。故障検出後、このシナリオではしばらく(t6−t5の期間)走行した後、適切な回復手続きが行われる。なお、車両運用のポリシーによっては、故障検出後にすぐに列車を停止させて回復手続きを行ったり、あるいは進行方向の終点駅に到着させた後に回復手続きを行うという運用も考えられ、これは故障1時処理のフローを変更することで実現できる。 In this scenario, the failure is latent in the sense that the failure has not been detected during the time (t5-t4) from the occurrence of the failure. However, railroad vehicles can be expected to return at least after arrival at the end station, and because it can detect a failure at that timing, it can be said that an unlimited potential can be prevented. Can expect). After detecting the failure, in this scenario, after traveling for a while (t6 to t5), an appropriate recovery procedure is performed. Depending on the vehicle operation policy, it may be possible to stop the train immediately after detecting the failure and perform the recovery procedure, or to perform the recovery procedure after arriving at the terminal station in the traveling direction. This can be realized by changing the flow of time processing.
以上、本実施例によれば、車両速度Vを検出する機能と車両動き方向Dを検出する機能を備えた保安ブレーキ演算器において、車両の運用状態のまま、車両の動き方向に応じた論理値A,Bを利用して故障を検出でき、その結果に応じて適切な対応処理を実行できる。特に各回路の故障の共通原因となる電源故障を切り分けて検出することで、速度誤認による誤制御を防止するための適切な対応処理を実行できる。また、遅くとも鉄道車両に期待できる定期的な折り返し運転のタイミングで故障検出できるため、故障が検出されずに潜在化する時間が際限なくなることを防止できる。 As described above, according to the present embodiment, in the safety brake arithmetic unit having the function of detecting the vehicle speed V and the function of detecting the vehicle movement direction D, the logical value corresponding to the movement direction of the vehicle while the vehicle is operating. A failure can be detected using A and B, and an appropriate response process can be executed according to the result. In particular, by appropriately detecting a power supply failure that is a common cause of failure of each circuit, it is possible to execute an appropriate response process for preventing erroneous control due to speed misidentification. In addition, since the failure can be detected at the timing of the regular turn-back operation that can be expected from the railway vehicle at the latest, it is possible to prevent the time that is latent without being detected from being limited.
上記した実施例によれば、冗長化した各機器の出力をA,Bとした場合に、[NOT(A)]∪[NOT(B)]と[A]∪[B]を異常判定手段の入力としているため、冗長化した各機器の出力の一致/不一致により正常/異常を判定する従来の方法では検出できなかった電源の異常も検出可能となる。 According to the above embodiment, when the output of each redundant device is A and B, [NOT (A)] ∪ [NOT (B)] and [A] ∪ [B] Since it is used as an input, it is also possible to detect power supply abnormalities that could not be detected by the conventional method of determining normality / abnormality based on the coincidence / non-coincidence of the outputs of redundant devices.
101 保安ブレーキ演算器
102 故障検出器
103 入力ボード
104 演算ボード
105,106 位相検知回路
107 変換回路
108 速度検出回路
109 CPU
201 速度発電機
202 ブレーキ装置
401〜407,501〜505,601〜602,701〜704,801〜804 CPUの処理
DESCRIPTION OF
201
Claims (15)
前記第一の回路と同様の信号を入力とし、前記第一の回路と同様の入出力特性を持つ第二の回路と、
前記第一の回路の出力の論理反転と前記第二の回路の出力の論理反転との論理和を第一の出力とし、
前記第一の回路の出力と前記第二の回路の出力との論理和を第二の出力とする変換回路と、
前記入力値を検出する検出回路と、
前記第一の回路、前記第二の回路、前記変換回路、及び前記検出回路が配置された基板と、
前記基板とは異なる電源ラインから電源供給を受け、前記第一の出力、前記第二の出力、及び前記検出回路の出力に基づいて前記変換回路の故障、または前記基板の電源ラインの故障を検出する演算器と、
を備えること
を特徴とする故障検出器。 A first circuit that outputs a logical value according to an input value;
A second circuit having the same signal as that of the first circuit as an input and having input / output characteristics similar to those of the first circuit;
The first output is a logical sum of the logical inversion of the output of the first circuit and the logical inversion of the output of the second circuit,
A conversion circuit having a second output that is a logical sum of the output of the first circuit and the output of the second circuit;
A detection circuit for detecting the input value;
A substrate on which the first circuit, the second circuit, the conversion circuit, and the detection circuit are disposed;
Supplied with power from different power supply lines and said substrate, said first output, before Symbol second output, and the failure of the converter circuit based on the output of the detection circuit, or the substrate of the power line An arithmetic unit for detecting a failure;
A failure detector comprising:
前記第一の出力及び前記第二の出力が、前記基板の電源ラインが遮断された場合に出力される値である場合、
前記演算器は、前記検出回路の出力値に基づいて、前記変換回路の故障、または前記基板の電源ラインの故障のいずれかを検出すること
を特徴とする故障検出器。 The fault detector according to claim 1,
When the first output and the second output are values that are output when the power line of the substrate is cut off,
The arithmetic unit based on the output value of the detection circuit, fault detector characterized that you detect any failure or malfunction of the power supply line of the substrate the conversion circuit.
前記演算器は、
前記第一の出力と前記第二の出力とが一致する場合に故障と判断し、
前記第一の出力と前記第二の出力とが異なる場合に正常と判断すること
を特徴とする故障検出器。 The fault detector according to claim 1 or 2,
The computing unit is
When the first output and the second output match, it is determined as a failure,
The failure detector, wherein the first output and the second output are determined to be normal when they are different .
前記第一の処理と同様の信号を入力とし、前記第一の処理と同様の処理を行う第二の処理と、
前記第一の処理の出力の論理反転と前記第二の処理の出力の論理反転との論理和を演算する第三の処理と、
前記第一の処理の出力と前記第二の処理の出力との論理和を演算する第四の処理と、
前記入力値を検出する第五の処理と、
前記第一の処理ないし前記第五の処理のための電源ラインとは異なる電源ラインから電源供給を受け、
前記第三の処理の出力と前記第四の処理の出力と前記第五の処理の出力とに基づいて、前記第三の処理及び前記第四の処理の故障、または前記第一の処理ないし前記第五の処理のための電源ラインの故障を検出する故障検知処理を行うこと
を特徴とする故障検出方法。 A first process for outputting a logical value according to an input value;
A second process that receives the same signal as the first process and performs the same process as the first process;
A third process for calculating a logical sum of the logical inversion of the output of the first process and the logical inversion of the output of the second process;
A fourth process for calculating a logical sum of the output of the first process and the output of the second process;
A fifth process for detecting the input value;
Receiving power supply from a power line different from the power line for the first process to the fifth process,
Said There third based output and the output of the fourth processing the output of the fifth process of the process, the third process and the failure of the fourth process, or to not the first treatment fault detection method characterized in that the failure detection process for detecting a malfunction of the power supply line for the fifth process.
前記第三の処理の出力と前記第四の処理の出力が、前記第一の処理ないし前記第五の処理のための電源ラインが遮断された場合に出力される値である場合、
前記第五の処理の出力に基づいて、前記第三の処理の出力及び第四の処理の出力の故障、または前記第一の処理ないし前記第五の処理のための電源ラインの故障のいずれかを検出すること
を特徴とする故障検出方法。 The failure detection method according to claim 4,
When the output of the third process and the output of the fourth process are values that are output when the power supply line for the first process to the fifth process is shut off,
Based on the output of the fifth process, either the failure of the output of the third process and the output of the fourth process, or the failure of the power supply line for the first process to the fifth process Detecting a fault.
前記故障検知処理は、
前記第三の処理の出力と前記第四の処理の出力とが一致する場合に故障と判断し、
前記第三の処理の出力と前記第四の処理の出力とが異なる場合に正常と判断することを特徴とする故障検出方法。 In the failure detection method according to claim 4 or 5,
The failure detection process is
When the output of the third process and the output of the fourth process match, it is determined as a failure,
A failure detection method comprising: determining that the output is normal when the output of the third process is different from the output of the fourth process.
前記速度センサの出力値に応じた論理値を出力する第一の回路と、
前記第一の回路と同様の入出力特性を持ち、前記速度センサの出力値に応じた論理値を出力する第二の回路と、
前記第一の回路の出力の論理反転と前記第二の回路の出力の論理反転との論理和を第一の出力とし、前記第一の回路の出力と前記第二の回路の出力との論理和を第二の出力とする変換回路と、
前記速度センサの出力値を検出する速度検出回路と、
前記第一の回路、前記第二の回路、前記変換回路、及び前記速度検出回路が配置された基板と、
前記基板とは異なる電源ラインから電源供給を受け、前記第一の出力、前記第二の出力、及び前記速度検出回路の出力に基づいて前記変換回路の故障、または前記基板の電源ラインの故障を検出し、故障検出結果に応じてブレーキ指令を生成する演算器と、
を備えることを特徴とするブレーキ演算器。 A speed sensor for detecting the speed;
A first circuit that outputs a logical value corresponding to an output value of the speed sensor;
A second circuit that has the same input / output characteristics as the first circuit and outputs a logical value corresponding to the output value of the speed sensor;
The logical sum of the logical inversion of the output of the first circuit and the logical inversion of the output of the second circuit is a first output, and the logic of the output of the first circuit and the output of the second circuit A conversion circuit having the sum as a second output;
A speed detection circuit for detecting an output value of the speed sensor;
A substrate on which the first circuit, the second circuit, the conversion circuit, and the speed detection circuit are disposed;
Supplied with power from different power supply lines and said substrate, said first output, before Symbol second output, and a failure of the converter circuit have groups Dzu the output of the speed detection circuit or power of the substrate, detecting a malfunction of the line, the arithmetic unit for generating a brake command according to the failure detection result,
A brake computing unit comprising:
前記第一の出力及び前記第二の出力が、前記基板の電源ラインが遮断された場合に出力される値である場合、
前記演算器は、前記速度検出回路の出力値に基づいて、前記変換回路の故障、または前記基板の電源ラインの故障のいずれかを検出すること
を特徴とするブレーキ演算器。 The brake calculator according to claim 7,
When the first output and the second output are values that are output when the power line of the substrate is cut off,
The arithmetic unit based on the output value of the speed detection circuit, a brake operation unit, characterized that you detect either the failure of the converter, or malfunction of the power supply line of the substrate.
前記演算器は、前記第一の出力と前記第二の出力とが一致する場合に故障と判断し、
前記第一の出力と前記第二の出力とが異なる場合に正常と判断すること
を特徴とするブレーキ演算器。 In the brake computing unit according to claim 7 or 8 ,
The computing unit determines that a failure occurs when the first output matches the second output,
A brake arithmetic unit, wherein the first output and the second output are determined to be normal when the second output is different .
前記速度検出回路は、前記速度センサの出力値を前記演算器が検出可能なパルス信号に変換し、
前記演算器は、
前記第一の出力及び前記第二の出力が0であり、かつ前記パルス信号を検出した場合に、前記変換回路の故障を検出し、
前記第一の出力、前記第二の出力、及び前記パルス信号のいずれもが0の場合、前記基板の電源ラインの故障を検出すること
を特徴とするブレーキ演算器。 The brake arithmetic unit according to any one of claims 7 to 9 ,
The speed detection circuit converts the output value of the speed sensor into a pulse signal that can be detected by the calculator.
The computing unit is
When the first output and the second output are 0 and the pulse signal is detected, a failure of the conversion circuit is detected,
A brake computing unit that detects a failure of a power supply line of the board when all of the first output, the second output, and the pulse signal are zero .
前記パルス信号は、前記速度センサの出力値である速度に応じた周波数の矩形波であり、
前記演算器は、
前記第一の出力と前記第二の出力が1で一致し、かつ前記パルス信号を検出した場合に、
許容速度と、前記パルス信号から算出される速度とを比較し、
前記パルス信号から算出される速度が前記許容速度よりも大きければブレーキ指令を生成し、
前記第一の出力、前記第二の出力、及び前記パルス信号のいずれもが0の場合に、ブレーキ指令を生成すること
を特徴とするブレーキ演算器。 The brake calculator according to claim 10 , wherein
The pulse signal is a rectangular wave having a frequency corresponding to a speed that is an output value of the speed sensor,
The computing unit is
When the first output and the second output coincide with 1 and the pulse signal is detected,
Compare the allowable speed with the speed calculated from the pulse signal,
If the speed calculated from the pulse signal is larger than the allowable speed, a brake command is generated,
A brake arithmetic unit that generates a brake command when all of the first output, the second output, and the pulse signal are zero .
前記第一の回路と前記第二の回路は、各々前記速度センサから2系統の出力値を入力とし、
前記第一の回路と前記第二の回路の論理出力が前記2系統の出力値の系統間の差分に基づき生成されること
を特徴とするブレーキ演算器。 The brake calculator according to any one of claims 7 to 11,
The first circuit and the second circuit each receive two output values from the speed sensor,
The brake arithmetic unit, wherein the logical output of the first circuit and the second circuit is generated based on a difference between the two systems of output values .
鉄道車両の走行速度を検出する前記速度センサと、
前記演算器で生成されたブレーキ指令に基づいて鉄道車両を制動するブレーキ装置と、を備えることを特徴とする鉄道車両制御システム。 A railway vehicle comprising the brake arithmetic unit according to any one of claims 7 to 12,
The speed sensor for detecting a traveling speed of the railway vehicle;
A railroad vehicle control system comprising: a brake device that brakes the railcar based on a brake command generated by the computing unit.
前記速度センサが速度発電機であることを特徴とする鉄道車両制御システム。 The railway vehicle control system according to claim 13,
The railway vehicle control system, wherein the speed sensor is a speed generator.
前記第一の回路と前記第二の回路の論理出力は前記鉄道車両の動き方向に対応することを特徴とする鉄道車両制御システム。 The railway vehicle control system according to claim 13 to claim 14,
The railway vehicle control system, wherein the logic outputs of the first circuit and the second circuit correspond to the movement direction of the railway vehicle.
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