JP6981544B2 - 鉄道車両の現在位置情報補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、走行中の鉄道車両が地上子から発信される距離程情報の受信に失敗して現在位置情報を補正できなかったときに、当該鉄道車両の現在位置情報を補正する方法に関するものである。以下、地上子から発信される距離程情報の受信に失敗して現在位置情報を補正できなかった場合を、現在位置を見失った場合という。

走行中の鉄道車両は、各停車駅を起点として速度発電機により取得した車輪の回転数によって現在位置を把握している。この現在位置の把握方法では、車輪の空転時、或いは、車輪の滑走時には、前記把握した位置に誤差が生じる。従って、鉄道車両は、対を成すレール間に設置した地上子を通過するとき、当該地上子から発信される距離程情報を受信して現在位置情報を補正している（例えば特許文献１）。

しかしながら、鉄道車両が何らかの原因で地上子からの距離程情報を受信できなかったとき、或いは、前記受信できない状態が連続したとき、次に受信した距離程情報がどの位置の地上子から発信されたものであるのかを特定できなくなる。この場合、当該鉄道車両は現在位置を見失うことになる。

なお、地上子から発信された距離程情報を受信できない原因としては、例えばシステムのバグ、車両の増結に伴って地上子の位置を変更した場合に当該変更がデータベースに反映されるまでの期間などが考えられる。

走行中の鉄道車両が現在位置を見失ったとき、従来は、地上子から発信された距離程情報を受信して行う現在位置情報の補正を次の停車駅まで行わず、鉄道車両の現在位置の認識は速度発電機により取得した車輪の回転数による把握に頼っていた。

しかしながら、曲線区間が保有する曲線情報を基に車体傾斜制御を行う鉄道車両では、前記現在位置情報の補正を非制御とした状態で次の停車駅まで走行する間に曲線区間が存在する場合、適切な車体傾斜制御を行うことができない。

特開２０００−１２１６５８号公報

本発明が解決しようとする課題は、曲線情報を基に車体傾斜制御を行う鉄道車両では、現在位置情報の補正を非制御とした状態で次の停車駅まで走行する間に存在する曲線区間で適切な車体傾斜制御を行えないという点である。

本発明は、走行中の鉄道車両が何らかの原因で現在位置を見失ったときにも、可及的速やかに現在位置を把握して現在位置情報を補正できるようにすることを目的とするものである。

レール上に設置される地上子の間隔は一定ではなく、直線区間の長さ、曲線区間の曲線半径、レールの勾配、隣接する駅の間隔等によって相違する。発明者らは、対を成すレール間に設置される地上子の間隔が一定でないことに着目し、以下の本発明を成立させた。

本発明は、走行中の鉄道車両が現在位置を見失ったときに、当該鉄道車両の現在位置情報を補正する方法であって、以下の構成を最も主要な特徴としている。

走行中の鉄道車両が現在位置を見失った後、最初に認識した地上子と当該地上子から連続して認識した適数の地上子から受信した距離程情報を記憶し、これら記憶した距離程情報を基に前記連続して認識した各地上子間の間隔を算出する。

その後、前記算出した各地上子間の間隔と、前記走行中の走行経路のデータベース上の各地上子間の間隔を比較する。

そして、前記比較した両間隔が一致する場所を特定できた場合、当該特定した位置を鉄道車両の現在位置として現在位置情報を補正する。

一方、前記比較した両間隔が一致する場所を特定できない場合は、前記データベースと比較する各地上子を更新して更新した地上子間の間隔を算出する。なお、更新する地上子には、前記両間隔が一致する場所を特定できなかったときの地上子を全く含まない場合、前記地上子を一部含む場合の何れの場合でも良い。

その後、前記更新した地上子間の算出間隔と前記データベース上の各地上子間の間隔を比較する。

そして、前記地上子の更新と、更新した地上子間の算出間隔と前記データベース上の各地上子間の間隔との比較を、両間隔が一致する場所を特定できるまで繰り返し行い、両間隔が一致する場所を特定できた場合、当該特定した位置を鉄道車両の現在位置として現在位置情報を補正する。

上記本発明の場合、前記適数の各地上子間の算出間隔と比較する前記データベース上の地上子間の距離程の検索範囲を定め、当該定めた距離程の検索範囲内で前記適数の各地上子間の算出間隔と比較することが望ましい。

その理由は、比較する前記データベース上の地上子間の距離程の検索範囲を定めない場合は、比較するデータ数が膨大となって前記両間隔が一致する区間が重複する可能性が高くなり、前記両間隔が一致する場所を特定し難くなるからである。

前記距離程の検索範囲とは、鉄道車両が現在位置を見失ったとき、見失った後の最初に認識する地上子を起点とする距離程の検索範囲を意味する。発明者らの調査によれば、前記検索範囲は±５００以下の場合は、問題なく前記両間隔が一致する場所を特定できることを確認している。

また、上記本発明において、前記データベースと比較する地上子間の数は特に限定されない。しかしながら、前記地上子間の数が２つでは各地上子間の算出間隔と前記データベース上の各地上子間の間隔が一致する場所を特定することが難しくなる。

一方、前記データベースと比較する地上子間の数が多くなりすぎる場合は、前記両間隔が一致する場所を特定できる可能性が高くなるが、特定に要する時間が長くなる。

従って、両者を勘案して、前記データベースと比較する地上子間の数は、できるだけ少なくなるように決定することになる。発明者らの調査によれば、前記地上子間の数を４つとした場合は、前記距離程の検索範囲を定めることによって重複する区間が存在しなかった。前記地上子間の数を３つとした場合は、前記距離程の検索範囲を定めても重複する区間が存在するときもあるが、比較する地上子を更新することによって速やかに現在位置情報を補正できることに変わりはない。

対を成すレール間に設置される隣接する地上子の間隔は、隣接する駅の間隔に比べて短い。したがって、上記本発明によれば、走行中の鉄道車両が現在位置を見失ったときにも、可及的速やかに鉄道車両の現在位置情報を補正することができる。

本発明では、走行中の鉄道車両が現在位置を見失ったときにも、可及的速やかに走行中の現在位置情報を補正することができる。したがって、曲線区間が存在しても曲線情報を基に適切な車体傾斜制御を行うことができる。

本発明方法により鉄道車両が現在位置情報を補正する場合の説明図で、４つの地上子間の間隔を用い、最初の比較で現在位置を補正できた場合の例である。 本発明方法により鉄道車両が現在位置情報を補正する場合の説明図で、４つの地上子間の間隔を用い、２回目の比較で現在位置を補正できた場合の例である。 本発明方法により鉄道車両が現在位置情報を補正する場合の説明図で、４つの地上子間の間隔を用い、５回目の比較で現在位置を補正できた場合の例である。

本発明の目的は、走行中の鉄道車両が現在位置を見失ったときにも、可及的速やかに現在位置を把握して現在位置情報を補正することである。そして、その目的を、連続する地上子から受信する距離程情報を基に算出した各地上子間の間隔をデータベース上の各地上子間の間隔と比較することで実現した。

以下、本発明の鉄道車両における現在位置情報の補正方法を、添付図面を用いて説明する。

例えばシステムのバグによって、走行中の鉄道車両が地上子からの距離程情報を受信できなかったとき、その後の地上子から受信する距離程情報がどの地上子から発信されたものであるのかを判断できない。この場合、走行中の鉄道車両は現在位置情報を補正できなくなって、現在位置を見失うことになる。

例えば、図１〜図３に示すように、駅１を通過した後に地上子２を３つ読み飛ばし、３つ目の地上子を読み飛ばした後に当該読み飛ばしを検知した場合、地上子からの距離程情報を受信して行う現在位置情報の補正を次の停車駅まで非制御とする。

その後、本発明では、鉄道車両の現在位置情報を、以下に説明するように補正する。
現在位置情報の前記補正を非制御とした後、最初に認識した地上子２ａと、当該地上子２ａから連続して認識した適数の地上子２ｂ…が発信する距離程情報を鉄道車両に搭載した情報処理装置に記憶する。以後、最初に認識した地上子を、最初の地上子という。なお、正常時は、地上子から受信する距離程情報は、走行中の現在位置を確認した後にクリアされる。

（連続して認識した４つの地上子が発信する距離程情報を使用して最初の比較で現在位置を補正できた場合：図１）
前記記憶した、最初の地上子２ａと、当該地上子２ａから連続して認識した２番目〜４番目の地上子２ｂ〜２ｄが発信した距離程情報を基に、前記情報処理装置は各地上子間の間隔ｄ1〜ｄ3を算出する。

そして、当該算出した間隔（以下、算出間隔という）ｄ1〜ｄ3と、当該走行中の走行経路のデータベースにおける各地上子間の間隔を比較する。

図１に示した例のように、最初の比較により両間隔が一致する場所を特定できた場合、前記情報処理装置は当該特定した場所を鉄道車両の現在位置と判断して現在位置情報を補正し、地上子２からの距離程情報を受信して行う補正を再開する。

（連続して認識した４つの地上子が発信する距離程情報を使用して最初の比較で両間隔が一致する場所を特定できない場合：図２、図３）
一方、前記最初の比較により両間隔が一致する場所を特定できない場合は、比較する最初〜４番目の地上子２ａ〜２ｄを更新し、更新した地上子間の間隔を算出する。その後、更新した算出間隔を前記データベース上の各地上子間の間隔と比較する作業を、両間隔が一致する場所を特定できるまで行う。

（２回目の比較で現在位置を補正できた場合：図２）
図２で示した例の場合、最初の比較により、両間隔が一致する場所を特定できなかったので、比較する地上子２ａ〜２ｄを更新する。

更新する地上子として、図２は、先に比較した最初〜４番目の地上子２ａ〜２ｄのうち最初の地上子２ａを、最初に比較した４番目の地上子２ｄに続く５番目の地上子２ｅに変更した例である。つまり、最初の地上子２ａの次の２番目の地上子２ｂと、当該２番目の地上子２ｂと連続する３〜５番目の地上子２ｃ〜２ｅに更新した例である。この場合、更新した算出間隔ｄ2〜ｄ4を前記データベース上の各地上子間の間隔と比較する。

図２に示した例は、２回目の比較で前記算出間隔ｄ2〜ｄ4と前記データベース上の各地上子間の間隔が一致する場所を特定できたので、情報処理装置は当該特定した場所を鉄道車両の現在位置と判断して現在位置情報を補正する。そして、この補正と共に、地上子からの距離程情報を受信して行う補正を再開する。

（５回目の比較で現在位置を補正できた場合：図３）
図３で示した例の場合も図２の例と同様、最初の比較により、両間隔が一致する場所を特定できなかったので、比較する地上子２ａ〜２ｄを更新する。

図３は、最初の比較後に再度現在位置を見失った例である。この場合、その後最初に認識した地上子２ｅと、当該最初の地上子２ｅから連続して認識した２〜５番目の地上子２ｆ〜２ｈが発信する距離程情報を基に各地上子間の間隔ｄ5〜ｄ7を算出し、当該算出間隔ｄ5〜ｄ7と当該走行経路のデータベースにおける各地上子間の間隔を比較する。

図３の例では、再度現在位置を見失った後の最初の比較（２回目の比較）により、両間隔が一致する場所を特定できなかったので、図２の例と同様、比較した地上子のうち最初の地上子２ｅを、前記比較した５番目の地上子２ｉに続く６番目の地上子２ｊに変更する。そして、当該更新した算出間隔ｄ6〜ｄ8と前記データベース上の各地上子間の間隔を比較する。

以上の作業を算出間隔と前記データベース上の各地上子間の間隔が一致する場所を特定できるまで行う。図３は５回目に更新した、４番目〜７番目の地上子２ｈ〜２ｋの算出間隔ｄ8〜ｄ10と前記データベース上の各地上子間の間隔の比較により両間隔が一致する場所を特定できた例である。両間隔が一致する場所を特定できた場合、情報処理装置は当該特定した場所を鉄道車両の現在位置と判断して現在位置情報を補正し、地上子からの距離程情報を受信して行う補正を再開する。

ちなみに、発明者らは、５つの走行区間で、データベース上の地上子間の距離程の検索範囲を±５００mとした場合に、データベース上の隣接する３つの地上子間の間隔が重複する区間があるか否かを調査した。

その結果、２区間重複する走行区間が２つ、３区間重複する走行区間と１区間重複する走行区間が各１つあった。また、重複する区間がない走行区間も１つあった。

一方、前記と同じ５つの走行区間で、データベース上の地上子間の距離程の検索範囲を±５００mとした場合に、データベース上の隣接する４つの地上子間の間隔が重複する区間があるか否かを発明者らが調査した結果、全ての走行区間で重複する区間がなかった。

本発明は上記した例に限らないことは勿論であり、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

更新する地上子は、図２、図３に示した例と異なり、最初に比較した地上子と複数個の地上子を異ならせてもよい。また、全ての地上子を異ならせてもよい。

１ 駅
２，２ａ，２ｂ… 地上子

Claims (5)

1. 走行中の鉄道車両が地上子からの距離程情報の受信に失敗して現在位置情報を補正できないときに、当該鉄道車両の現在位置情報を補正する方法であって、
   前記距離程情報の受信に失敗した後、最初に認識した地上子と当該地上子から連続して認識した適数の地上子が発信する距離程情報を基に前記各地上子間の間隔を算出して、当該算出した各地上子間の間隔と、前記走行中の走行経路のデータベース上の各地上子間の間隔を比較し、
   前記比較した両間隔が一致する場所を特定できた場合、当該特定した位置を鉄道車両の現在位置として現在位置情報を補正することを特徴とする鉄道車両の現在位置情報補正方法。
2. 前記比較した両間隔が一致する場所を特定できない場合は、前記データベースと比較する各地上子を更新して更新した地上子間の間隔を算出し、当該算出した各地上子間の間隔と、前記データベース上の各地上子間の間隔との比較を両間隔が一致する場所を特定できるまで繰り返し行い、両間隔が一致する場所を特定できた場合、
   当該特定した位置を鉄道車両の現在位置として現在位置情報を補正することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の鉄道車両の現在位置情報補正方法。
3. 前記適数の各地上子間の算出間隔と比較する前記データベース上の地上子間の距離程の検索範囲を定め、当該定めた距離程の検索範囲内で前記適数の各地上子間の算出間隔と比較することを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の鉄道車両の現在位置情報補正方法。
4. 前記検索範囲は±５００m以下であることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の鉄道車両の現在位置情報補正方法。
5. 前記データベースと比較する地上子間の数は３つ又は４つであることを特徴とする請求の範囲第３項又は第４項に記載の鉄道車両の現在位置情報補正方法。

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