JP5914374B2 - Automatic train driving device - Google Patents

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Description

本発明は、自動列車運転装置に関し、特に、無人運転を行う路線、あるいは、列車停車位置の許容誤差が厳格に制限されるプラットホームドアを設置した路線において、列車停車位置を自動的に許容範囲内に制御するため自動列車運転装置に関する。   The present invention relates to an automatic train operation device, and in particular, a train stop position is automatically within an allowable range on a route for performing unmanned operation or a route provided with a platform door in which a tolerance for a train stop position is strictly limited. The present invention relates to an automatic train operation apparatus for controlling the vehicle.

既存の自動列車運転装置のうち、定位置停止制御(Train Automatic Stop Control:TASC)について図1を用いて説明する。なお、図1において、横軸は列車を目標位置に停車させるため制御開始地点からのキロ程、縦軸は車両速度である。   Of the existing automatic train operation devices, fixed position stop control (Train Automatic Stop Control: TASC) will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the horizontal axis indicates the distance from the control start point to stop the train at the target position, and the vertical axis indicates the vehicle speed.

列車のブレーキシステムは、一般的に列車駆動用の電動機を発電機として利用し、発生した電力が架線を通じて他の列車の加速などに供される回生ブレーキと、圧縮空気の圧力を利用してシリンダを動作させ、制輪子をブレーキディスクまたは車輪踏面に押し当てることにより発生する摩擦力を利用する空気ブレーキとから構成されている。
省エネルギの観点からは、可能な限り回生ブレーキを利用することが好ましいが、列車型式によっては、車両速度が一定以上の領域でなければ回生ブレーキが有効な制動力を発揮しないため、回生ブレーキが有効となる出力可能下限速度以上で作動させる必要がある。
A train brake system generally uses an electric motor for driving a train as a generator, a regenerative brake in which generated electric power is used for acceleration of other trains through an overhead wire, and a cylinder using the pressure of compressed air. And an air brake that utilizes frictional force generated by pressing the brake against the brake disc or the tread of the wheel.
From the viewpoint of energy saving, it is preferable to use the regenerative brake as much as possible. However, depending on the train model, the regenerative brake does not exhibit an effective braking force unless the vehicle speed is within a certain range. It is necessary to operate at an effective output lower limit speed or higher.

そこで、ブレーキシステムは、車両速度に応じて、列車の減速に必要なブレーキ力の大部分を回生ブレーキで賄う回生ブレーキ領域(101)と、空気ブレーキのみで必要なブレーキ力を賄う空気ブレーキ領域(102)に区分して、各ブレーキの制御を行うようになっている。回生ブレーキから空気ブレーキに切り替わる速度を電空切替速度(103)といい、一般に10km/h前後である場合が多い。   Therefore, the brake system has a regenerative brake area (101) that provides most of the braking force required for deceleration of the train with the regenerative brake, and an air brake area (only the air brake that provides the necessary braking force according to the vehicle speed). 102), each brake is controlled. The speed at which the regenerative brake is switched to the air brake is referred to as an electropneumatic switching speed (103), which is generally around 10 km / h in many cases.

このようなブレーキ制御システムにより定位置停止制御を行う場合、車両速度は、図1の実線(104)のような挙動をする。
すなわち、定位置までの残距離が存在し、車両速度が、列車が停止する寸前の速度に到るまでは、特定のキロ程における目標速度に車両速度をフィードバック制御を行い、ノッチ指令の生成演算に、このフィードバック制御量を用いる閉ループ制御領域(105)となる。そして、車両速度が、列車が停止する寸前の一定値以下と場合に、停止時のショックを緩和するため、予め定められたシーケンス制御を行う開ループ制御領域(106)に移行する。
When the fixed position stop control is performed by such a brake control system, the vehicle speed behaves as indicated by a solid line (104) in FIG.
That is, until there is a remaining distance to a fixed position and the vehicle speed reaches the speed just before the train stops, feedback control of the vehicle speed to the target speed in a specific kilometer is performed, and notch command generation calculation In addition, a closed loop control region (105) using this feedback control amount is obtained. Then, when the vehicle speed is equal to or less than a certain value just before the train stops, the process shifts to an open loop control region (106) in which predetermined sequence control is performed in order to alleviate the shock at the time of stop.

一般に、開ループ制御領域(106)に移行する車両速度は、1km/h〜2km/hであり、電空切替速度(103)と閉ループから開ループへの切替速度を比較すると、電空切替速度(103)のほうが高いケースがほとんどである。
そのため、電空切替速度以下となって、空気ブレーキ領域(102)に達した後も、空気ブレーキ制御に、開ループへの切替速度に到るまで上述の閉ループ制御が継続して行われることになる。
In general, the vehicle speed that shifts to the open loop control region (106) is 1 km / h to 2 km / h. When the electropneumatic switching speed (103) is compared with the switching speed from the closed loop to the open loop, the electropneumatic switching speed is calculated. In most cases, (103) is higher.
Therefore, after the air-pneumatic switching speed is reached and the air brake region (102) is reached, the above-described closed loop control is continuously performed until the air brake control reaches the switching speed to the open loop. Become.

しかし、空気ブレーキは、圧縮空気の圧力を制御する弁作動に伴う流量特性、偶発的に発生する弁挙動の変動、応答遅れなどが影響して、設計値と実際の出力の差異が大きく、正確な閉ループ制御を行うことが困難である。そのため、所期の停止精度を満たすための調整に多大な工数がかかっていた。
この問題を解決するため、例えば、下記特許文献1には、実際の減速度により検知したブレーキの効き具合と、ブレーキ指令に対して発生する減速度とブレーキ指令切替時の応答時間を示すブレーキ特性モデルに基づいて、所望の目標位置に停止させるためのブレーキ指令を決定するとともに、電気ブレーキから空気ブレーキに切り替る切替速度域においてはブレーキ指令を保持することで、停止精度を向上させ、調整工数を削減する技術が示されている。
However, the air brake has a large difference between the design value and the actual output due to the flow characteristics associated with the valve operation that controls the pressure of the compressed air, accidental fluctuations in valve behavior, and response delays. It is difficult to perform a closed loop control. Therefore, a great amount of man-hours has been required for adjustment to satisfy the desired stopping accuracy.
In order to solve this problem, for example, the following Patent Document 1 discloses brake characteristics indicating the effectiveness of the brake detected by actual deceleration, the deceleration generated in response to the brake command, and the response time at the time of switching the brake command. Based on the model, the brake command for stopping at the desired target position is determined, and the brake command is held in the switching speed range where the electric brake is switched to the air brake, thereby improving the stopping accuracy and adjusting man-hours. Techniques to reduce this are shown.

特開2011−205738号公報JP 2011-205738 A

上述した空気ブレーキの設計値と実際の出力との差異は、特に直前のブレーキ挙動に大きな影響を受ける。この具体例を、図2を用いて説明する。
図2の左側は、ブレーキノッチ指令が2ノッチから1ノッチに遷移(201)した場合を示しており、空気ブレーキ力の挙動は実線(202)のようになる。
The difference between the design value of the air brake described above and the actual output is particularly greatly influenced by the immediately preceding brake behavior. A specific example will be described with reference to FIG.
The left side of FIG. 2 shows a case where the brake notch command has changed from 2 notches to 1 notch (201), and the behavior of the air brake force is as shown by a solid line (202).

一方、図2の右側に示すように、ブレーキノッチ指令が3ノッチから直接1ノッチに遷移(203)した場合は、空気ブレーキ力の挙動が実線(204)のようになる。
1ノッチに遷移後、十分時間が経過した後の両者の空気ブレーキ力を比較すると、直前のノッチが2ノッチであったか、あるいは3ノッチであったかによって差異(205)が発生し、この例の場合は、3ノッチから1ノッチに遷移した場合の方が、定常状態における空気ブレーキ力が低くなってしまう。
上記従来技術では、空気ブレーキの設計値と実際の出力との差分をリアルタイムに推定することは可能であるが、上述のような直前のブレーキノッチ挙動の違いによる空気ブレーキ力の挙動の違いを予見することはできない。
また、ブレーキノッチ挙動毎に空気ブレーキの挙動を記憶させることも考えられるが、ブレーキノッチの挙動は、様々な要因で偶発性を有し、しかも、直前のノッチ数との組み合わせが多数存在するため現実的とはいえない。
On the other hand, as shown on the right side of FIG. 2, when the brake notch command is changed directly from 3 notches to 1 notch (203), the behavior of the air brake force is as shown by a solid line (204).
Comparing the air brake force after a sufficient time has elapsed after transitioning to 1 notch, there is a difference (205) depending on whether the previous notch was 2 notches or 3 notches. In this example, When the transition from 3 notches to 1 notch occurs, the air brake force in the steady state becomes lower.
In the above prior art, it is possible to estimate the difference between the design value of the air brake and the actual output in real time, but foresee the difference in the behavior of the air brake force due to the difference in the previous brake notch behavior as described above. I can't do it.
It is also possible to memorize the air brake behavior for each brake notch behavior, but the brake notch behavior is random due to various factors, and there are many combinations with the previous notch number. It's not realistic.

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、直前のブレーキノッチ挙動の違い等に起因する空気ブレーキ力の挙動の違いを排除することで、定位置停止精度を向上させることを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to improve the fixed position stop accuracy by eliminating the difference in the behavior of the air brake force caused by the difference in the previous brake notch behavior. And

上記課題を解決するために、本発明は、予め定められた停止位置範囲に列車を停止させる自動列車運転装置において、列車の車両速度が、高速領域から回生可能下限速度以上の切替速度に到るまでは、回生ブレーキにより制動力制御を行い、この切替速度に到った時点で、機械式ブレーキを所定のブレーキノッチに固定して列車を停止させるようにした。
その際、機械式ブレーキにより実際に得られる最大減速度と最小減速度をブレーキノッチ毎に推定し、最大減速度で停止位置範囲の後方側限界地点に停止した場合の減速特性と、最小減速度で前記停止位置範囲の前方側限界地点に停止した場合の減速特性とに基づいて、この切替速度を決定すると、さらに定位置停止精度を向上させることができる。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides an automatic train driving apparatus that stops a train within a predetermined stop position range, and the vehicle speed of the train reaches a switching speed that is equal to or higher than a regenerative lower limit speed from a high-speed region. Until then, the braking force was controlled by regenerative braking, and when this switching speed was reached, the mechanical brake was fixed to a predetermined brake notch to stop the train.
At that time, the maximum deceleration and the minimum deceleration actually obtained by the mechanical brake are estimated for each brake notch, the deceleration characteristics when stopping at the rear limit point of the stop position range with the maximum deceleration, and the minimum deceleration If the switching speed is determined based on the deceleration characteristics when the vehicle stops at the front limit point of the stop position range, the fixed position stop accuracy can be further improved.

本発明によれば、種々の要因により、各ブレーキノッチ毎に機械式ブレーキで得られる減速度にばらつきが発生したとしても、両者間で規定される領域内に確実に収まるよう設定され、定位置停止精度を向上することができる。
上記した以外の課題、解決手段及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
According to the present invention, even if there is a variation in the deceleration obtained by the mechanical brake for each brake notch due to various factors, it is set to be surely within the region defined between the two, Stop accuracy can be improved.
Problems, solutions, and effects other than those described above will become apparent from the following description of embodiments.

図1は、従来のTASC制御を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing conventional TASC control. 図2は、直前のノッチの相違による空気ブレーキ力の挙動の一例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the behavior of the air brake force due to the difference in the notch just before. 図3は、実施例1におけるシステム構成図である。FIG. 3 is a system configuration diagram according to the first embodiment. 図4は、実施例1における電空切替地点決定部の処理の流れを示したフロー図である。FIG. 4 is a flowchart illustrating a process flow of the electropneumatic switching point determination unit according to the first embodiment. 図5は、実施例1における車両速度の挙動を表す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the behavior of the vehicle speed in the first embodiment.

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[実施例1]
図3は、実施例1の機器構成図であり、この図を用いて本実施例のシステム構成を説明する。
自動列車運転装置(301)に含まれる減速度推定部(302)は、電動機の回転軸端あるいは車軸端に取り付けられたパルスジェネレータのような速度センサ(303)から車両速度(351)を取得する。また列車の制御を司る編成制御装置(304)から出力されるノッチ(352)を取得する。
[Example 1]
FIG. 3 is a block diagram of the apparatus according to the first embodiment. The system configuration of the present embodiment will be described with reference to FIG.
The deceleration estimation unit (302) included in the automatic train driving device (301) acquires the vehicle speed (351) from a speed sensor (303) such as a pulse generator attached to the rotating shaft end or axle end of the electric motor. . The notch (352) output from the train control device (304) that controls the train is acquired.

減速度推定部(302)は、車両速度の推移から、図5に示される空気ブレーキ領域(505)において、空気ブレーキにより得られる減速度をノッチ毎に算出する。
ここで減速度とは、例えば、ブレーキノッチが1N〜7N(1Nが最も弱いブレーキノッチであり、段数が増えるにつれ強力な制動力が得られる)の7段に設定されている場合、ブレーキ解放状態から各ブレーキノッチを投入した際に得られる定常的な減速特性であり、この実施例では、ブレーキ投入後、列車が停止するまでのキロ程に対する車両速度推移を用いている。
The deceleration estimation unit (302) calculates the deceleration obtained by the air brake for each notch in the air brake region (505) shown in FIG. 5 from the transition of the vehicle speed.
Here, the deceleration is, for example, when the brake notch is set to 7 stages of 1N to 7N (1N is the weakest brake notch, and a strong braking force can be obtained as the number of stages increases). The steady deceleration characteristics obtained when each brake notch is applied to the vehicle, and in this embodiment, the vehicle speed transition with respect to about a kilometer until the train stops after the brake is applied is used.

各ブレーキノッチで得られる減速度は、列車型式のみならず、列車毎に個別に異なり、さらに気象条件や経年劣化などの外乱の影響により毎回異なり、ばらつきが発生する。
そこで、減速度推定部(302)は、例えば、ブレーキ解放状態から各ブレーキノッチを投入した際、得られる減速度のうち、減速度が最も小さい値(停止するまでのキロ程が最も長くなる減速度)を最小減速度(353)とし、最も大きい値(停止するまでのキロ程が最も短い減速度)を最大減速度(354)として、ノッチ毎に算出し、電空切替地点決定部(305)に送信する。すなわち、最小減速度(353)、最大減速度(354)は、種々の要因により各ブレーキノッチで得られる減速度にばらつきが発生したとしても、両者間で規定される領域内に確実に収まるよう設定される。
減速度の推定は、例えば、回送時を利用した試験運転により行うが、毎回行う必要はなく、1日、1カ月単位など任意に設定してよいが、減速度は、晴天時、雨天時など、気候条件毎に推定することが好ましい。
なお、近年の列車には、応荷重制御が組み込まれており、乗客の多寡等による車両重量の変化にかかわらず、ブレーキノッチに対応した減速度が得られるよう、自動的に調整されるようになっている。
The deceleration obtained at each brake notch varies not only for the train type but also for each train, and also varies each time due to the influence of disturbances such as weather conditions and aging deterioration, resulting in variations.
Therefore, the deceleration estimation unit (302), for example, when each brake notch is turned on from the brake released state, among the obtained decelerations, the deceleration is the smallest value (the reduction in which the kilometer until stopping is the longest). Speed) is the minimum deceleration (353), the largest value (the deceleration with the shortest kilometer until stopping) is the maximum deceleration (354), and calculated for each notch, and the electropneumatic switching point determination unit (305 ). That is, the minimum deceleration (353) and the maximum deceleration (354) are surely within the range defined between the two even if the deceleration obtained by each brake notch varies due to various factors. Is set.
The estimation of deceleration is performed by, for example, test operation using forwarding, but it is not necessary to perform it every time, and it may be set arbitrarily, such as one day, one month, etc. However, the deceleration is sunny, rainy, etc. It is preferable to estimate for each climatic condition.
Recent trains have built-in variable load control that automatically adjusts to obtain a deceleration corresponding to the brake notch, regardless of changes in vehicle weight due to the number of passengers. It has become.

電空切替地点決定部(305)は、減速度推定部(302)により求めた最小減速度(353)と最大減速度(354)、回生ブレーキの出力可能下限速度である回生可能下限速度、停止許容範囲から停止許容範囲に停止可能なブレーキノッチと回生ブレーキから空気ブレーキへ切り替える地点である電空切替地点(キロ程、車両速度)を決定する。その処理フローの詳細については、図4を用いて後述する。
なお、電空切替地点はキロ程・速度の組み合わせ以外で保持してもよく、例えば、駅停止までの距離・車両速度でもよい。要は、電空切替地点が判定できればよく、その形式は問わない。
The electropneumatic switching point determination unit (305) includes a minimum deceleration (353) and a maximum deceleration (354) obtained by the deceleration estimation unit (302), a regenerative lower limit speed that is an output possible lower limit speed of the regenerative brake, and a stop. A brake notch that can be stopped from an allowable range to a stop allowable range and an electropneumatic switching point (a kilometer, vehicle speed) that is a point for switching from the regenerative brake to the air brake are determined. Details of the processing flow will be described later with reference to FIG.
In addition, the electropneumatic switching point may be held other than the combination of kilometer and speed, for example, the distance to the station stop and the vehicle speed may be used. In short, it is only necessary to be able to determine the electropneumatic switching point, and the format is not limited.

電空切替地点決定部(305)は、電空切替地点(355)を目標パターン決定部(306)と電空切替地点判定部(307)に送信し、後述するように、空気ブレーキに対し、停止許容範囲に停止可能なブレーキノッチを固定ブレーキノッチ(356)として出力する。
目標パターン決定部(306)は、所定減速度の走行パターンを保持しており、この走行パターンが、電空切替地点(355)を通過するように修正を行い、目標パターン(357)としてノッチ算出部(308)に送信する。
The electropneumatic switching point determination unit (305) transmits the electropneumatic switching point (355) to the target pattern determination unit (306) and the electropneumatic switching point determination unit (307). A brake notch that can be stopped within the allowable stop range is output as a fixed brake notch (356).
The target pattern determination unit (306) holds a traveling pattern having a predetermined deceleration, corrects the traveling pattern so as to pass through the electropneumatic switching point (355), and calculates a notch as the target pattern (357). Part (308).

現在位置算出部(309)は、車両速度(351)をもとに現在位置(358)を算出し、電空切替地点判定部(307)とノッチ算出部(308)に送信する。   The current position calculation unit (309) calculates the current position (358) based on the vehicle speed (351) and transmits it to the electropneumatic switching point determination unit (307) and the notch calculation unit (308).

ノッチ算出部(308)は、回生ブレーキ領域において、目標パターン(357)と車両速度(351)、現在位置(358)をもとに、列車を目標パターン(357)に追従させるようにノッチ指令を算出する。ノッチの算出は比例制御が一般的に用いられるが、本発明ではノッチの算出方法は問わない。   The notch calculation unit (308) issues a notch command to cause the train to follow the target pattern (357) based on the target pattern (357), the vehicle speed (351), and the current position (358) in the regenerative braking region. calculate. Proportional control is generally used to calculate the notch, but the notch calculation method is not limited in the present invention.

電空切替地点判定部(307)は、電空切替地点(355)と車両速度(351)、現在位置(358)から列車が電空切替地点(355)に到達したか否かを判定する。列車が電空切替地点(355)に到達すると、空気ブレーキのみでのブレーキとなるように、回生ブレーキの出力をカットする回生ブレーキカット指令(359)を編成制御装置(304)に送信する。加えて、自動列車運転装置からのノッチ出力(360)を、ノッチ算出部(308)で算出した回生ブレーキ時に指令されたノッチ(361)から、電空切替地点決定部(305)で決定した停止許容範囲に停止可能な固定ブレーキノッチ(356)に切り替えるノッチ切替指令(362)を出力する。   The electropneumatic switching point determination unit (307) determines whether the train has reached the electropneumatic switching point (355) from the electropneumatic switching point (355), the vehicle speed (351), and the current position (358). When the train reaches the electropneumatic switching point (355), a regenerative brake cut command (359) for cutting the output of the regenerative brake is transmitted to the knitting control device (304) so that the brake is performed only with the air brake. In addition, the notch output (360) from the automatic train operation device is determined by the electropneumatic switching point determination unit (305) from the notch (361) commanded during regenerative braking calculated by the notch calculation unit (308). A notch switching command (362) for switching to a fixed brake notch (356) that can be stopped within an allowable range is output.

自動列車運転装置(301)は、ノッチ切替指令(362)が出力されている間は、固定ブレーキノッチ(356)をノッチ出力(360)とする。編成制御装置(304)は、ノッチ出力(360)に基づいて、インバータ制御装置及び空気ブレーキ制御装置をそれぞれ制御する。   The automatic train operation device (301) sets the fixed brake notch (356) as the notch output (360) while the notch switching command (362) is being output. The knitting control device (304) controls the inverter control device and the air brake control device based on the notch output (360).

図4は、図3における電空切替地点決定部(305)内での処理の流れを示し、以下に説明するステップ401〜ステップ410により、電空切替地点と固定ブレーキノッチを決定する。   FIG. 4 shows the flow of processing in the electropneumatic switching point determination unit (305) in FIG. 3, and the electropneumatic switching point and the fixed brake notch are determined in steps 401 to 410 described below.

(ステップ401)
停止許容範囲は、予め定められた目標停止位置を基準として列車の進行方向手前側(short側)と奥側(over側)にある程度の幅を持って設定される。ここで、手前側の地点を停止位置後方側限界地点S(short側)と定義し、奥側を停止位置前方側限界地点O(over側)と定義する。一般的に、両者間で規定される停止許容範囲は70cm程度で設定されることが多いが、路線、駅によって停止許容範囲は任意に定められる。
そこで、電空切替地点決定部(305)はまず、次駅の停止許容範囲を取得し、ステップ402に進む。
(Step 401)
The stop allowable range is set with a certain width on the front side (short side) and the back side (over side) of the traveling direction of the train with reference to a predetermined target stop position. Here, the point on the near side is defined as a stop position rear limit point S (short side), and the back side is defined as a stop position front limit point O (over side). Generally, the stop allowable range defined between the two is often set at about 70 cm, but the stop allowable range is arbitrarily determined depending on the route and the station.
Therefore, the electropneumatic switching point determination unit (305) first acquires the stop allowable range of the next station, and proceeds to step 402.

(ステップ402)
回生ブレーキが出力可能な最低速度である回生可能下限速度を取得し、ステップ403に進む。なお、回生可能下限速度は、列車の車両型式によっても異なるが、一般的には、10km/h前後に設定される。
(Step 402)
A regenerative lower limit speed that is the minimum speed at which the regenerative brake can be output is acquired, and the process proceeds to step 403. The regenerative lower limit speed is generally set to about 10 km / h, although it varies depending on the train vehicle type.

(ステップ403)
列車に設定されているブレーキノッチのうち、低位側(例えば、ブレーキノッチ1N)から順に選択し、ステップ404に進む。
(Step 403)
The brake notches set in the train are selected in order from the lower side (for example, brake notch 1N), and the process proceeds to step 404.

(ステップ404)
ステップ403で選択したブレーキノッチに対応する最小減速度(353)を、減速度推定部(302)から取得する。
次に停止位置前方側限界地点O(over側)から、最小減速度(353)で減速した場合の走行パターンを、停止位置前方側限界地点Oからキロ程を遡り、逆引きすることで最小減速度パターンを作成し、ステップ405に進む。
本実施例の場合、最小減速度パターンは、例えば、キロ程・車両速度という組み合わせで保持される。
(Step 404)
The minimum deceleration (353) corresponding to the brake notch selected in step 403 is acquired from the deceleration estimation unit (302).
Next, the travel pattern when decelerating at the minimum deceleration (353) from the stop position front limit point O (over side) is traced back from the stop position front limit point O by about a kilometer and reversely reduced to the minimum. A speed pattern is created and the process proceeds to step 405.
In the case of the present embodiment, the minimum deceleration pattern is held in a combination of, for example, kilometer and vehicle speed.

(ステップ405)
ステップ403で選択したブレーキノッチに対応する最大減速度(354)を減速度推定部(302)から取得する。
次に停止位置後方側限界地点S(short側)から、最大減速度(354)で減速した場合の走行パターンを、停止位置後方側限界地点Sからキロ程を遡り、逆引きすることで最大減速度パターンを作成し、ステップ406に進む。
本実施例の場合、最大減速度パターンも、例えば、キロ程・車両速度という組み合わせで保持される。
(Step 405)
The maximum deceleration (354) corresponding to the brake notch selected in step 403 is acquired from the deceleration estimation unit (302).
Next, the traveling pattern when decelerating at the maximum deceleration (354) from the stop position rear limit point S (short side) is traced back from the stop position rear limit point S by about a kilometer and reversed to the maximum. A speed pattern is created and the process proceeds to step 406.
In the case of the present embodiment, the maximum deceleration pattern is also held in a combination of, for example, kilometer and vehicle speed.

(ステップ406)
最小減速度パターンと最大減速度パターンが交わる点を算出し、ステップ407に進む。算出された交点も、例えば、キロ程・車両速度という組み合わせで保持され、後述するようにこれらの交点の中から、電空切替地点(355)が選定される。
(Step 406)
The point where the minimum deceleration pattern and the maximum deceleration pattern intersect is calculated, and the process proceeds to step 407. The calculated intersection is also held, for example, in a combination of kilometer and vehicle speed, and an electropneumatic switching point (355) is selected from these intersections as will be described later.

(ステップ407)
列車に設定されているブレーキノッチすべてで交点を算出したか否かを確認する。交点を算出していないブレーキノッチがある場合はステップ403に戻り、交点の算出を繰り返す。すべての交点を算出した場合はステップ408に進む。
(Step 407)
Check if intersections are calculated for all brake notches set on the train. If there is a brake notch whose intersection has not been calculated, the process returns to step 403 to repeat the calculation of the intersection. If all intersections have been calculated, the process proceeds to step 408.

(ステップ408)
交点の車両速度が回生可能下限速度より高いか否かをブレーキノッチ毎に判定する。
交点の車両速度が回生可能下限速度以下の場合、回生ブレーキによる減速が不可能であるため、この交点の車両速度まで回生ブレーキを作動させることができない。そこで、交点の車両速度が回生可能下限速度より高いブレーキノッチのみをステップ409に受け渡す。
(Step 408)
It is determined for each brake notch whether the vehicle speed at the intersection is higher than the regenerative lower limit speed.
When the vehicle speed at the intersection is equal to or lower than the regenerative lower limit speed, the regenerative brake cannot be operated to the vehicle speed at this intersection because deceleration by the regenerative brake is impossible. Therefore, only the brake notch in which the vehicle speed at the intersection is higher than the regenerative lower limit speed is passed to step 409.

(ステップ409)
ステップ408で選別されたブレーキノッチに対して、それぞれの交点のキロ程と停止位置のキロ程から、停止位置と交点の距離を算出する。
停止位置からの距離があらかじめ規定された規定距離の範囲内であるか否かを判定し、規定距離範囲内であるブレーキノッチのみ、ステップ410に受け渡す。空気ブレーキ領域が長いと低速域での走行が多くなり、走行時分が増大する。一方、空気ブレーキ領域が短いと高い減速度でのブレーキとなり、乗り心地が悪化する。乗り心地を優先する場合は、停止位置からの規定距離は、例えば、ダイヤを満たす範囲でなるべく長くなるように設定する。なお、規定距離の決定方法は一例であり、その他の方法を用いてもよいことは言うまでもない。
(Step 409)
For the brake notches selected in step 408, the distance between the stop position and the intersection is calculated from the distance between the intersection and the stop position.
It is determined whether or not the distance from the stop position is within a predetermined distance range specified in advance, and only the brake notch within the predetermined distance range is transferred to step 410. When the air brake region is long, traveling in the low speed region increases, and the traveling time increases. On the other hand, if the air brake region is short, the braking becomes high and the ride quality is deteriorated. When giving priority to the ride comfort, the specified distance from the stop position is set to be as long as possible within a range that satisfies the diagram, for example. Needless to say, the method for determining the specified distance is merely an example, and other methods may be used.

(ステップ410)
停止位置からの距離があらかじめ規定された規定距離範囲内であるブレーキノッチのうち、例えば最も低位側のブレーキノッチを固定ブレーキノッチとして出力する。なお、固定ブレーキノッチが一意に決定できればよく、低位側・高位側などの条件は問わない。
(Step 410)
Of the brake notches whose distance from the stop position is within a prescribed distance range prescribed in advance, for example, the lowest brake notch is output as a fixed brake notch. The fixed brake notch is only required to be uniquely determined, and the conditions such as the lower side and the higher side do not matter.

次に、実施例1における車両速度の挙動について図5を用いて説明する。
初めに、回生ブレーキ領域(501)では、ステップ406で決定された電空切替地点(355)に到るよう、目標パターン(502)に追従するようフィードバック制御を行うことにより列車を制御する。
回生ブレーキは一般に制御性能がよいため、ほとんど目標パターンを一致した走行軌道(503)を描くこととなる。
Next, the behavior of the vehicle speed in the first embodiment will be described with reference to FIG.
First, in the regenerative braking region (501), the train is controlled by performing feedback control so as to follow the target pattern (502) so as to reach the electropneumatic switching point (355) determined in step 406.
Since the regenerative brake generally has good control performance, the traveling track (503) almost coincident with the target pattern is drawn.

その後、電空切替地点(504)に到達すると、空気ブレーキ領域(505)となり、ステップ410で決定された固定ブレーキノッチで減速を開始する。
自動列車運転装置から回生ブレーキカット指令が出力されるため、車両速度が回生可能下限速度(506)に到達していなくても空気ブレーキのみに切り替わる。
固定ブレーキノッチで発生する実減速度は、最小減速度と最大減速度の間となるため、最小減速度パターン(507)と最大減速度パターン(508)に囲まれた範囲で列車は軌跡(509)を描くこととなる。
その結果、停止位置後方限界地点S(short側)(510)と停止位置前方限界地点O(over側)(511)の間の停止許容範囲(512)に列車が停止することとなる。このように本発明の実施により、低速域で制御性能が低い空気ブレーキを用いても、列車を定位置に停止させることができる。
Thereafter, when the electropneumatic switching point (504) is reached, the air brake region (505) is entered, and deceleration is started at the fixed brake notch determined in step 410.
Since the regenerative brake cut command is output from the automatic train driving device, even if the vehicle speed has not reached the regenerative lower limit speed (506), only the air brake is switched.
Since the actual deceleration generated by the fixed brake notch is between the minimum deceleration and the maximum deceleration, the train is in the range surrounded by the minimum deceleration pattern (507) and the maximum deceleration pattern (508) (509). ) Will be drawn.
As a result, the train stops in the stop allowable range (512) between the stop position rear limit point S (short side) (510) and the stop position front limit point O (over side) (511). Thus, by implementing the present invention, the train can be stopped at a fixed position even when an air brake having low control performance in a low speed region is used.

また、列車にはブレーキノッチの入力から実際に列車が減速し始めるまでに無駄時間や一次遅れが存在し、ブレーキノッチが頻繁に切り替わる状態において減速度を推定することは難しかった。本実施例では、空気ブレーキ領域においてブレーキノッチを固定することにより減速度の推定が容易になるという利点も存在する。   In addition, there is a dead time and a first-order lag between the input of the brake notch and the actual start of deceleration of the train, and it has been difficult to estimate the deceleration in a state where the brake notch is frequently switched. In the present embodiment, there is also an advantage that the deceleration can be easily estimated by fixing the brake notch in the air brake region.

[実施例2]
実施例1では、減速度の推定・電空切替地点の決定・目標パターンの決定までをリアルタイムに車上で実施したが、実施例2ではオフラインで実施する。列車の減速性能は急激には変化しないため、予め列車を用いて減速度の測定を実施することにより、減速度と電空切替地点、目標パターンを事前に決定することができる。このようにすれば車上に搭載するソフトウェアの容量や計算量を減らすことができる。この実施例においても、天候等で得られる減速度が変化する場合、天候毎に減速度の測定を実施しておき、運行時の天候等に応じて、減速度、電空切替地点、目標パターンを事前に決定するようにすればよい。
[Example 2]
In the first embodiment, the estimation of the deceleration, the determination of the electropneumatic switching point, and the determination of the target pattern are performed on the vehicle in real time, but in the second embodiment, they are performed offline. Since the deceleration performance of the train does not change abruptly, the deceleration, the electropneumatic switching point, and the target pattern can be determined in advance by measuring the deceleration using the train in advance. In this way, the capacity and calculation amount of software installed on the vehicle can be reduced. Also in this embodiment, when the deceleration obtained by the weather changes, the deceleration is measured for each weather, and depending on the weather during operation, the deceleration, the electropneumatic switching point, the target pattern Can be determined in advance.

[実施例3]
列車の減速性能は、経年劣化やブレーキシューの摩耗などにより変動することが考えられる。したがって、実施例1、2においてブレーキノッチを固定していても停止位置が徐々に変化することが考えられる。
そこで、この実施例では、停止位置の変化が所定値以上になった場合に、列車のブレーキ性能が変化していることを通知する機能や、減速度推定部(302)により最大減速度、最小減速度を推定する際、学習補正を行う機能を実施例1、2に付加させる。
このようにすれば、通知があればブレーキシューなどの点検を実施すればよく、定期的に行う必要がなくなりメンテナンスコストの低減につながる。
[Example 3]
It is conceivable that the deceleration performance of a train fluctuates due to deterioration over time or wear of brake shoes. Therefore, it is conceivable that the stop position gradually changes even when the brake notch is fixed in the first and second embodiments.
Therefore, in this embodiment, when the change in the stop position becomes a predetermined value or more, the function of notifying that the brake performance of the train is changed, and the maximum deceleration, minimum by the deceleration estimation unit (302). A function for performing learning correction when estimating the deceleration is added to the first and second embodiments.
In this way, if there is a notification, it is sufficient to inspect the brake shoes and the like, which eliminates the need for periodic inspections, leading to a reduction in maintenance costs.

また、実施例1では減速度を常に推定していることから、空気ブレーキ中の減速度が所定値以上変化した場合に通知するようにしてもよい。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、電空切替地点の決定や、最大減速度、最小減速度の推定にさまざまな手法を利用するなど様々な変形例が含まれる。
Further, since the deceleration is always estimated in the first embodiment, it may be notified when the deceleration during the air brake changes by a predetermined value or more.
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications such as determination of electropneumatic switching points and use of various methods for estimating the maximum deceleration and the minimum deceleration.

101 回生ブレーキ領域
102 空気ブレーキ領域
103 電空切り替え速度
104 車両速度
105 閉ループ制御領域
106 開ループ制御領域
201 ブレーキノッチ挙動(2N→1N)
202 空気ブレーキ力挙動(2N→1N)
203 ブレーキノッチ挙動(3N→1N)
204 空気ブレーキ力挙動(3N→1N)
205 空気ブレーキ力差異
301 自動列車運転装置
302 減速度推定部
303 速度発電機
304 編成制御装置
305 電空切替地点決定部
306 目標パターン決定部
307 電空切替地点判定部
308 ノッチ算出部
309 現在位置算出部
351 車両速度
352 ノッチ
353 最小減速度
354 最大減速度
355 電空切替地点
356 固定ブレーキノッチ
357 目標パターン
358 現在位置
359 回生ブレーキカット指令
360 自動列車運転装置からのノッチ出力
361 ノッチ算出部からのノッチ
362 ノッチ切替指令
501 回生ブレーキ領域
502 目標パターン
503 走行軌道
504 電空切替地点
505 空気ブレーキ領域
506 回生可能下限速度
507 最小減速度パターン
508 最大減速度パターン
509 軌跡
510 停止位置後方側限界地点S(short側)
511 停止位置前方側限界地点O(over側)
512 停止許容範囲
101 Regenerative brake region 102 Air brake region 103 Electropneumatic switching speed 104 Vehicle speed 105 Closed loop control region 106 Open loop control region 201 Brake notch behavior (2N → 1N)
202 Air brake force behavior (2N → 1N)
203 Brake notch behavior (3N → 1N)
204 Air brake force behavior (3N → 1N)
205 Air brake force difference 301 Automatic train operation device 302 Deceleration estimation unit 303 Speed generator 304 Knitting control device 305 Electropneumatic switching point determination unit 306 Target pattern determination unit 307 Electropneumatic switching point determination unit 308 Notch calculation unit 309 Current position calculation 351 Vehicle speed 352 Notch 353 Minimum deceleration 354 Maximum deceleration 355 Electropneumatic switching point 356 Fixed brake notch 357 Target pattern 358 Current position 359 Regenerative brake cut command 360 Notch output from automatic train operation device 361 Notch from notch calculation unit 362 Notch switching command 501 Regenerative brake area 502 Target pattern 503 Traveling track 504 Electropneumatic switching point 505 Air brake area 506 Regenerative lower limit speed 507 Minimum deceleration pattern 508 Maximum deceleration pattern 509 Trajectory 510 Stop position Square-side limit point S (short side)
511 Stop position front limit point O (over side)
512 Stop tolerance

Claims (6)

予め定められた停止位置範囲に列車を停止させる自動列車運転装置において、
前記列車の車両速度が、高速領域から回生可能下限速度以上の切替速度に到るまでは、回生ブレーキにより制動力制御を行い、前記切替速度に到った時点で、機械式ブレーキを所定のブレーキノッチに固定して列車を停止させることを特徴とする自動列車運転装置。
In an automatic train driving device that stops a train within a predetermined stop position range,
Until the vehicle speed of the train reaches a switching speed higher than the lower limit speed that can be regenerated from the high speed range, the braking force is controlled by regenerative braking, and when the switching speed is reached, the mechanical brake is applied to a predetermined brake. An automatic train driving device characterized in that the train is stopped by being fixed to a notch.
請求項1に記載の自動列車運転装置において、
前記機械式ブレーキにより実際に得られる最大減速度と最小減速度をブレーキノッチ毎に推定し、当該最大減速度及び最小減速度に基づく停止位置が、前記停止位置範囲に収まるよう、前記切替速度を決定することを特徴とする自動列車運転装置。
In the automatic train driving device according to claim 1,
The maximum deceleration and the minimum deceleration actually obtained by the mechanical brake are estimated for each brake notch, and the switching speed is set so that the stop position based on the maximum deceleration and the minimum deceleration is within the stop position range. An automatic train driving device characterized by determining.
請求項2に記載の自動列車運転装置において、
前記最大減速度で前記停止位置範囲の後方側限界地点に停止した場合の減速特性と、前記最小減速度で前記停止位置範囲の前方側限界地点に停止した場合の減速特性とに基づいて、前記切替速度を決定することを特徴とする自動列車運転装置。
In the automatic train driving device according to claim 2,
Based on the deceleration characteristics when stopping at the rear limit point of the stop position range at the maximum deceleration and the deceleration characteristics when stopping at the front limit point of the stop position range at the minimum deceleration, An automatic train driving device characterized by determining a switching speed.
請求項2又は請求項3に記載の自動列車運転装置において、
前記機械式ブレーキのノッチを、ダイヤ上の運行時間と乗り心地に基づいて決定することを特徴とした自動列車運転装置。
In the automatic train driving device according to claim 2 or claim 3,
An automatic train driving device characterized in that a notch of the mechanical brake is determined based on an operation time and ride comfort on a diagram.
請求項2から4のいずれか1項に記載の自動列車運転装置において、
実際に得られた停止位置の変化により、前記最大減速度及び最小減速度を補正する手段を有することを特徴とする自動列車運転装置。
In the automatic train driving device according to any one of claims 2 to 4,
An automatic train driving apparatus comprising means for correcting the maximum deceleration and the minimum deceleration based on a change in the actually obtained stop position.
請求項2から5のいずれか1項に記載の自動列車運転装置において、
実際に得られた停止位置の変化により、前記機械式ブレーキにより実際に得られる減速度の変化を検知し、通知する手段を有することを特徴とする自動列車運転装置。
In the automatic train driving device according to any one of claims 2 to 5,
An automatic train driving device comprising means for detecting and notifying a change in deceleration actually obtained by the mechanical brake based on a change in stop position actually obtained.
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