JP7490494B2 - Train speed and position calculation device, train operation support device, train operation control device, and train speed and position calculation method - Google Patents

Train speed and position calculation device, train operation support device, train operation control device, and train speed and position calculation method Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、列車速度位置算出装置、列車運転支援装置、列車運転制御装置及び列車速度位置算出方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to a train speed and position calculation device, a train operation support device, a train operation control device, and a train speed and position calculation method.

列車の運転支援や運転制御では、列車の速度と位置を精度よく算出する必要がある。
一般的には、速度発電機等を用い、車輪の回転に応じて発生するパルスに基づいて列車の速度と位置を算出している。
しかしながら、空転や滑走の発生時には車輪の回転と列車の進行が対応しなくなり、列車の速度と位置を正しく算出できない。
より詳細には、空転発生時は、車輪が回転していても列車は進行しないためである。また、滑走発生時は、車輪が回転していなくても列車は進行しているためである。
このような課題を解決するため、空転や滑走の発生時に、加速度センサで検出した加速度に基づいて列車の速度と位置を算出する技術が提案されている(例えば、特許文献1)。
For train operation assistance and control, it is necessary to calculate the train's speed and position with high accuracy.
Generally, a speed generator or the like is used to calculate the speed and position of a train based on pulses generated in response to the rotation of the wheels.
However, when wheel spin or skid occurs, the rotation of the wheels does not correspond to the progress of the train, and the train's speed and position cannot be calculated correctly.
More specifically, when wheel slip occurs, the train will not move even if the wheels are rotating, and when skid occurs, the train will move even if the wheels are not rotating.
In order to solve such problems, a technique has been proposed for calculating the speed and position of a train based on acceleration detected by an acceleration sensor when a wheel slip or skid occurs (for example, Patent Document 1).

上記従来の技術では、加速度センサで検出した加速度を列車位置の勾配に応じて補正し、列車の実加速度を推定する。これは、加速度センサでは、勾配に応じた列車の加減速に対する慣性力と重力の斜面方向成分が相殺され、勾配走行時の列車の加速度を正しく検出できないからである。このため、列車の実加速度の推定を行っていた。 In the above conventional technology, the acceleration detected by the acceleration sensor is corrected according to the gradient of the train's position to estimate the actual acceleration of the train. This is because the acceleration sensor cannot correctly detect the acceleration of the train when traveling on a gradient because the inertial force and the slope-direction component of gravity that correspond to the train's acceleration and deceleration according to the gradient cancel each other out. For this reason, the actual acceleration of the train was estimated.

そして、推定した実加速度を積分することによって勾配走行時でも列車の速度と位置を正しく算出できる。加速度センサは、車輪の回転を用いず、列車の進行方向の加減速に対する慣性力で加速度を検出するため、空転や滑走の影響を受けない。従って、空転や滑走の発生時でも列車の速度と位置を精度よく算出することができる。 Then, by integrating the estimated actual acceleration, the speed and position of the train can be calculated accurately even when traveling on a gradient. The acceleration sensor does not use the rotation of the wheels, but detects acceleration from the inertial force relative to the acceleration and deceleration in the train's direction of travel, so it is not affected by skidding or sliding. Therefore, the speed and position of the train can be calculated accurately even when skidding or sliding occurs.

一方、加速度センサでは温度等の影響でゼロ点の経時的なずれが生じることがある。ゼロ点のずれにより、実際は加速していないにもかかわらず、微小な加速度が検出される。そして、検出された加速度の積分によって速度が変化することとなる。
微小なゼロ点のずれであっても長時間の積分で大きな速度、位置の算出誤差が発生する場合がある。
On the other hand, the zero point of an acceleration sensor may shift over time due to the influence of temperature, etc. This shift in the zero point may result in a minute acceleration being detected even though there is no actual acceleration. The speed will then change due to the integration of the detected acceleration.
Even a small deviation in the zero point can cause large calculation errors in the speed and position when integrated over a long period of time.

このような課題を解決するため、駅停車毎に加速度センサのゼロ点を校正し、加速度検出の精度を向上する技術が提案されている(例えば、特許文献2)。なお、駅に勾配がある場合、停車中の加速度センサの検出値は0ではなく、当該駅の勾配に応じた値となるのが正しい。 To solve this problem, technology has been proposed to improve the accuracy of acceleration detection by calibrating the zero point of the acceleration sensor every time the train stops at a station (for example, Patent Document 2). Note that if the station has a gradient, the detected value of the acceleration sensor while the train is stopped should not be 0, but a value that corresponds to the gradient of the station.

このため、特許文献2に記載の技術では、勾配情報を車上でデータベースとして保持しておき、駅停車中の加速度センサの検出値が、当該駅の勾配に応じた値となるように校正を行う。このような補正を行うことにより、水平な駅においては、停車時に加速度センサの検出値が0となる。 For this reason, the technology described in Patent Document 2 stores gradient information in a database on board the train, and calibrates the acceleration sensor's detection value while the train is stopped at a station so that it corresponds to the gradient of that station. By performing such correction, the acceleration sensor's detection value becomes 0 when the train is stopped at a level station.

特開2003-4758号公報JP 2003-4758 A 特開2017-147825号公報JP 2017-147825 A

しかしながら、特許文献2に記載の技術において、加速度センサのゼロ点校正で用いる勾配情報に誤差が含まれている場合、勾配誤差に起因する速度と位置の算出誤差を生じる。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、勾配情報の誤差を低減して、列車の速度と位置の算出精度を向上できる列車速度位置算出装置、列車運転支援装置、列車運転制御装置及び列車速度位置算出方法を提供することを目的としている。
However, in the technique described in Patent Document 2, if the gradient information used in the zero-point calibration of the acceleration sensor contains an error, the gradient error will cause calculation errors of the speed and position.
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a train speed and position calculation device, a train operation support device, a train operation control device, and a train speed and position calculation method that can reduce errors in gradient information and improve the calculation accuracy of train speed and position.

実施形態の列車速度位置算出装置は、列車が走行する路線の勾配情報を保持する勾配情報保持部と、前記列車の進行方向の加速度を検出する加速度検出部と、前記列車が停車している場合に、前記加速度検出部の設置位置の勾配を前記勾配情報保持部を参照して求め、当該勾配に応じた加速度と前記加速度検出部の検出値の比較に基づいて前記加速度検出部のゼロ点を校正して校正加速度を算出する加速度校正部と、前記列車が走行している場合に、前記加速度検出部の設置位置の勾配を前記勾配情報保持部を参照して求め、当該勾配に応じた加速度と前記加速度校正部で算出した校正加速度に基づいて、前記列車の実加速度を推定する実加速度推定部と、前記推定した実加速度を時間積分して速度を算出し、前記速度を時間積分して前記列車の走行距離と位置を算出する位置算出部と、前記算出した走行距離が、実際の走行距離に近くなるように前記推定した実加速度に加えるべきオフセットを算出し、当該オフセットに基づいて前記停車時の前記加速度検出部の設置位置に対応する前記勾配情報を補正する勾配情報補正部と、を備える。 a gradient information storage unit that stores gradient information of a route on which a train runs; an acceleration detection unit that detects acceleration in the traveling direction of the train; an acceleration calibration unit that, when the train is stopped, determines a gradient of an installation position of the acceleration detection unit by referring to the gradient information storage unit, and calculates a calibrated acceleration by calibrating a zero point of the acceleration detection unit based on a comparison between an acceleration corresponding to the gradient and a detection value of the acceleration detection unit; an actual acceleration estimation unit that, when the train is running, determines a gradient of an installation position of the acceleration detection unit by referring to the gradient information storage unit, and estimates an actual acceleration of the train based on the acceleration corresponding to the gradient and the calibrated acceleration calculated by the acceleration calibration unit; a position calculation unit that integrates the estimated actual acceleration over time to calculate a speed, and integrates the speed over time to calculate a traveling distance and a position of the train; and a gradient information correction unit that calculates an offset to be added to the estimated actual acceleration so that the calculated traveling distance is close to an actual traveling distance, and corrects the gradient information corresponding to the installation position of the acceleration detection unit when the train is stopped based on the offset.

図1は、第1実施形態の列車速度位置算出装置及び列車運転支援装置の構成例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a train speed and position calculation device and a train operation support device according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態による列車が走行する路線の例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a route on which a train according to the first embodiment runs. 図3は、第1実施形態による列車速度位置算出装置が列車の停車時に実行する処理の一例を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing an example of a process executed by the train speed and position calculation device according to the first embodiment when the train is stopped. 図4は、第1実施形態による列車速度位置算出装置が列車の走行時に実行する処理の一例を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing an example of a process executed by the train speed and position calculation device according to the first embodiment while the train is traveling. 図5は、列車速度位置算出装置で算出した列車の位置と速度の関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the position and speed of a train calculated by the train speed and position calculation device. 図6は、第2実施形態の列車速度位置算出装置及び列車運転制御装置の構成例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing an example of the configuration of a train speed and position calculation device and a train operation control device according to the second embodiment.

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
[1]第1実施形態
図1は、第1実施形態の列車速度位置算出装置及び列車運転支援装置の構成例を示すブロック図である。
Hereinafter, an embodiment will be described with reference to the drawings.
[1] First embodiment FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a train speed and position calculation device and a train operation support device according to a first embodiment.

列車速度位置算出装置10は、列車100に搭載し、列車100の速度と位置を算出する。 The train speed and position calculation device 10 is mounted on the train 100 and calculates the speed and position of the train 100.

列車速度位置算出装置10は、勾配情報保持部11と、加速度検出部12と、加速度校正部13と、実加速度推定部14と、加速度積分速度算出部15と、加速度積分位置算出部16と、勾配誤差補正部17と、速度発電機18、パルス速度算出部19と、パルス位置算出部20と、列車速度位置決定部21と、を備えている。 The train speed/position calculation device 10 includes a gradient information storage unit 11, an acceleration detection unit 12, an acceleration calibration unit 13, an actual acceleration estimation unit 14, an acceleration integral speed calculation unit 15, an acceleration integral position calculation unit 16, a gradient error correction unit 17, a speed generator 18, a pulse speed calculation unit 19, a pulse position calculation unit 20, and a train speed/position determination unit 21.

勾配情報保持部11は、列車100が走行する路線の勾配に関する情報を、列車100の位置と関連付けて保持している。 The gradient information storage unit 11 stores information about the gradient of the route on which the train 100 runs, in association with the position of the train 100.

加速度検出部12は、例えばMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を用いた汎用の加速度センサである。 The acceleration detection unit 12 is, for example, a general-purpose acceleration sensor that uses MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology.

加速度校正部13は、加速度検出部12で検出した加速度の校正を行う。具体的には、列車100が駅等に停車している時に、まず、加速度検出部12の設置位置(例えば、先頭車両に設置している場合と後尾車両に設置している場合とでは、その位置が概ね列車長分異なる)の勾配を勾配情報保持部11から抽出する。 The acceleration calibration unit 13 calibrates the acceleration detected by the acceleration detection unit 12. Specifically, when the train 100 is stopped at a station or the like, first, the gradient of the installation position of the acceleration detection unit 12 (for example, when it is installed in the leading car and when it is installed in the trailing car, the position differs by approximately the length of the train) is extracted from the gradient information storage unit 11.

次に、加速度検出部12で検出している加速度と、抽出した勾配に応じて加速度検出部12において検出されるべき理論的な加速度の差を算出し、ゼロ点誤差とする。そして、加速度検出部12で検出している加速度からゼロ点誤差を差し引くことで校正加速度を算出する。 Next, the difference between the acceleration detected by the acceleration detection unit 12 and the theoretical acceleration that should be detected by the acceleration detection unit 12 according to the extracted gradient is calculated and set as the zero-point error. Then, the calibrated acceleration is calculated by subtracting the zero-point error from the acceleration detected by the acceleration detection unit 12.

実加速度推定部14は、列車100の走行時に、加速度校正部13で算出した校正加速度に基づき、列車100の実際の加速度を推定する。
具体的には、加速度校正部13で算出された校正加速度に対し、加速度検出部12の設置位置の勾配に応じて加速度検出部12で検出されるべき理論的な加速度を補正することで、列車100の実際の加速度を推定する。
The actual acceleration estimating unit 14 estimates the actual acceleration of the train 100 while the train 100 is traveling, based on the calibrated acceleration calculated by the acceleration calibrating unit 13 .
Specifically, the actual acceleration of the train 100 is estimated by correcting the theoretical acceleration that should be detected by the acceleration detection unit 12 in accordance with the gradient of the installation position of the acceleration detection unit 12, with respect to the calibrated acceleration calculated by the acceleration calibration unit 13.

加速度積分速度算出部15は、実加速度推定部14で推定した列車100の実際の加速度を時間積分し、列車100の速度を算出する。 The acceleration integral speed calculation unit 15 integrates the actual acceleration of the train 100 estimated by the actual acceleration estimation unit 14 over time to calculate the speed of the train 100.

加速度積分位置算出部16は、加速度積分速度算出部15で算出した列車の速度を時間積分して列車の走行距離を求め、駅停車時に設定したキロ程(路線の基準点からの距離)に、走行距離を加えることで列車100の位置を算出する。 The acceleration integral position calculation unit 16 calculates the distance traveled by the train by integrating the train speed calculated by the acceleration integral speed calculation unit 15 over time, and calculates the position of the train 100 by adding the distance traveled to the kilometre distance (distance from the reference point of the line) set when the train stops at the station.

勾配誤差補正部17は、加速度積分位置算出部16で算出した出発から停車まで走行距離が、実際の走行距離に近くなるように実加速度推定部14で算出した加速度に加えるべきオフセット(正値あるいは負値)を算出する。
そして、算出したオフセットに基づいて出発位置の勾配情報を補正する。ここで、出発位置は、出発前の停車中に、加速度校正部13で校正を実施した時の、加速度検出部12の設置位置に相当している。
The gradient error correction unit 17 calculates an offset (positive or negative value) to be added to the acceleration calculated by the actual acceleration estimation unit 14 so that the distance traveled from departure to stop calculated by the acceleration integral position calculation unit 16 becomes closer to the actual distance traveled.
Then, the gradient information of the starting position is corrected based on the calculated offset. Here, the starting position corresponds to the installation position of the acceleration detection unit 12 when the acceleration calibration unit 13 performed calibration while the vehicle was stopped before departure.

具体的には、実走行時に実加速度推定部14で算出した加速度の時系列データを保持しておき、複数のオフセットのそれぞれに対して当該時系列データを加えて時間積分した走行距離を算出する。
そして、実際の走行距離との差が最も小さくなるオフセットを選択する。当該選択されたオフセットを、上記時系列データの出発位置の勾配誤差に起因する加速度誤差と想定する。
Specifically, time series data of acceleration calculated by actual acceleration estimating unit 14 during actual driving is stored, and the time series data is added to each of a plurality of offsets to calculate a travel distance that is integrated over time.
Then, the offset that has the smallest difference from the actual travel distance is selected, and the selected offset is assumed to be the acceleration error caused by the gradient error at the starting position of the time series data.

次に、勾配誤差補正部17は、上記想定した加速度誤差を、相当する勾配誤差に変換し、上記時系列データの出発位置における勾配を、上記勾配分だけ補正する。
これにより、勾配情報保持部11に保持していた勾配誤差が減少し、列車の速度と位置の算出誤差を低減できる。
Next, the gradient error correction unit 17 converts the assumed acceleration error into a corresponding gradient error, and corrects the gradient at the starting position of the time series data by the gradient amount.
This reduces the gradient error stored in the gradient information storage unit 11, and reduces the calculation errors of the train's speed and position.

速度発電機18は、列車100の車輪の回転に応じたパルスを発生する。
パルス速度算出部19は、速度発電機18の発生したパルスに基づいて列車100の速度を算出する。
The speed generator 18 generates a pulse according to the rotation of the wheels of the train 100 .
The pulse speed calculation unit 19 calculates the speed of the train 100 based on the pulses generated by the speed generator 18 .

また、パルス位置算出部20は、速度発電機18の発生したパルスに基づいて列車100の走行距離と位置を算出する。 In addition, the pulse position calculation unit 20 calculates the travel distance and position of the train 100 based on the pulses generated by the speed generator 18.

列車速度位置決定部21は、空転や滑走の発生状況に応じて、パルス速度算出部19で算出した速度、パルス位置算出部20で算出した位置、加速度積分速度算出部15で算出した速度及び加速度積分位置算出部16で算出した位置に基づき、列車の速度と位置を決定する。 The train speed/position determination unit 21 determines the train speed and position based on the speed calculated by the pulse speed calculation unit 19, the position calculated by the pulse position calculation unit 20, the speed calculated by the acceleration integral speed calculation unit 15, and the position calculated by the acceleration integral position calculation unit 16, depending on the occurrence of skidding or sliding.

なお、列車速度位置決定部21は、GNSS(Global Navigation Satellite System)アンテナ(図示せず)、あるいは、地上に設置した位置補正用トランスポンダ(図示せず)から取得した列車100の絶対位置を示す情報に基づき、加速度積分位置算出部16で算出した位置情報またはパルス位置算出部20で算出した位置情報を補正してもよい。 The train speed position determination unit 21 may correct the position information calculated by the acceleration integral position calculation unit 16 or the position information calculated by the pulse position calculation unit 20 based on information indicating the absolute position of the train 100 obtained from a GNSS (Global Navigation Satellite System) antenna (not shown) or a position correction transponder (not shown) installed on the ground.

次に上記列車速度位置算出装置10を備えた列車運転支援装置30の構成について説明する。
列車運転支援措置30は、列車速度位置算出装置10で算出した列車の速度及び位置並びに列車100の適切な運転曲線に基づいて、列車100の運転士TRDの運転操作を支援するための情報を作成して提供する装置である。
ここで、適切な運転曲線とは、例えば列車ダイヤを遵守しつつ省エネとなる運転曲線であり、列車位置を横軸とし、列車速度を縦軸としたグラフで表せる。列車運転支援措置30は、運転士TRDが適切な運転曲線に従って運転操作ができるように支援する。
Next, the configuration of a train operation support device 30 including the train speed and position calculation device 10 will be described.
The train operation support measure 30 is a device that creates and provides information to support the driving operations of the driver TRD of the train 100 based on the train speed and position calculated by the train speed and position calculation device 10 and the appropriate operating curve of the train 100.
Here, the appropriate operating curve is, for example, an operating curve that is energy-efficient while adhering to the train schedule, and can be expressed as a graph with train position on the horizontal axis and train speed on the vertical axis. The train operating support device 30 supports the driver TRD so that he or she can operate the train in accordance with the appropriate operating curve.

列車運転支援装置30は、上記列車速度位置算出装置10と、運転支援情報作成部31と、運転支援情報提示部32と、を備えている。
運転支援情報作成部31は、列車100が走行する路線の適切な運転曲線を、運転曲線データベース(図示せず)で保持し、列車が走行している駅間に対応した適切な運転曲線を抽出する。または、路線情報と車両性能を保持したデータベース(図示せず)と列車ダイヤ情報に基づき、列車が走行している駅間に対応した適切な運転曲線をリアルタイムで作成する。抽出または生成した最適な運転曲線は、列車の速度及び位置とあわせて運転支援情報提示部32に出力する。
The train operation support device 30 includes the train speed and position calculation device 10 , a operation support information creation unit 31 , and a operation support information presentation unit 32 .
The driving support information creation unit 31 holds appropriate driving curves for the route on which the train 100 runs in a driving curve database (not shown) and extracts appropriate driving curves corresponding to the interval between stations on which the train runs. Alternatively, the driving support information creation unit 31 creates appropriate driving curves corresponding to the interval between stations on which the train runs in real time based on a database (not shown) that holds route information and vehicle performance and train timetable information. The extracted or generated optimal driving curve is output to the driving support information presentation unit 32 together with the speed and position of the train.

また、運転支援情報作成部31は、列車速度位置算出装置10で算出した列車100の位置に基づき、列車100が走行する駅間の最適な運転曲線を参照し、列車100の位置に応じた目標速度を抽出する。
次に、当該目標速度と、列車速度位置算出装置10で算出した列車100の速度を比較し、上記適切な運転曲線に従うために必要な目標運転操作(力行、惰行またはブレーキ操作)を決定する。当該目標運転操作は、上記目標速度とあわせて運転支援情報提示部32に出力する。
In addition, based on the position of the train 100 calculated by the train speed and position calculation device 10, the operation support information creation unit 31 refers to the optimal operation curve between the stations through which the train 100 runs, and extracts a target speed according to the position of the train 100.
Next, the target speed is compared with the speed of the train 100 calculated by the train speed and position calculation device 10, and a target driving operation (powering, coasting, or braking) required to follow the appropriate driving curve is determined. The target driving operation is output to the driving support information presentation unit 32 together with the target speed.

運転支援情報提示部32は、運転支援情報作成部31で作成した情報を運転士TRDに提示するための装置である。例えば、液晶ディスプレイ装置として構成される。
運転支援情報提示部32は、運転支援情報作成部31から取得した最適な運転曲線と、列車の速度及び位置とあわせて運転士TRDに提示する。これにより、運転士TRDは、最適な運転曲線と列車の実際の速度及び位置の関係を視覚的に把握でき、適切な運転曲線に従って運転することが容易となる。
また、運転支援情報提示部32は、運転支援情報作成部31から取得した目標運転操作と目標速度をあわせて運転士TRDに提示する。これにより、運転士TRDは、必要な運転操作を視覚的に把握でき、適切な運転曲線に従って運転することが容易となる。
The driving support information presentation unit 32 is a device for presenting the information created by the driving support information creation unit 31 to the driver TRD. For example, it is configured as a liquid crystal display device.
The driving support information presentation unit 32 presents the optimum driving curve obtained from the driving support information creation unit 31 together with the train's speed and position to the driver TRD. This allows the driver TRD to visually grasp the relationship between the optimum driving curve and the actual speed and position of the train, making it easier to drive according to the appropriate driving curve.
In addition, the driving support information presentation unit 32 presents to the driver TRD the target driving operation and the target speed acquired from the driving support information creation unit 31. This allows the driver TRD to visually grasp the necessary driving operation, and makes it easier to drive according to an appropriate driving curve.

このように、運転士TRDは、運転支援情報提示部32に表示された情報を視覚的に確認し、当該情報に従った運転操作を行うことで、運転操作に熟練していなくても、路線や列車ダイヤに応じた適切な運転を行うことができる。
なお、運転支援情報提示部32は、運転支援情報を音声等で提示してもよい。
In this way, the driver TRD can visually check the information displayed on the driving assistance information presentation unit 32 and perform driving operations in accordance with that information, thereby enabling the driver to perform appropriate driving according to the route and train schedule even if he or she is not an experienced driver.
The driving assistance information presentation unit 32 may present the driving assistance information by voice or the like.

次に、第1実施形態による列車速度位置算出装置10の動作を説明する。
図2は、第1実施形態による列車が走行する路線の例を示す図である。
まず、図2の符号Aで示すように、列車100が出発駅SSに停車している場合における列車速度位置算出装置10の動作について説明する。
Next, the operation of the train speed and position calculation device 10 according to the first embodiment will be described.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a route on which a train according to the first embodiment runs.
First, as indicated by the symbol A in FIG. 2, the operation of the train speed and position calculation device 10 when the train 100 is stopped at the departure station SS will be described.

図3は、第1実施形態による列車速度位置算出装置が列車の停車時に実行する処理の一例を示すフローチャートである。
図3に示すように、列車100が出発駅SSに停車している場合、加速度積分位置算出部16及びパルス位置算出部20は、列車100の位置として、列車100が停車している駅のキロ程を設定する(ステップS11)。
ここで、キロ程とは、路線R上の基準点からの距離であり絶対位置を示す情報である。
FIG. 3 is a flowchart showing an example of a process executed by the train speed and position calculation device according to the first embodiment when the train is stopped.
As shown in Figure 3, when train 100 is stopped at departure station SS, the acceleration integral position calculation unit 16 and the pulse position calculation unit 20 set the kilometer distance of the station where train 100 is stopped as the position of train 100 (step S11).
Here, the kilometre distance is the distance from a reference point on route R and is information indicating an absolute position.

列車100が停車している駅は、例えば、運転士TRDによる入力操作によって判定する。また、列車100から運転士TRDの行路表の情報を取得し、当該行路表の情報と時刻に基づいて、列車100が停車している駅を特定してもよい。 The station where the train 100 is stopped is determined, for example, by an input operation by the driver TRD. Alternatively, information on the driver TRD's route table may be obtained from the train 100, and the station where the train 100 is stopped may be identified based on the route table information and the time.

外部とのインターフェースがない場合、例えば、列車速度位置算出装置10に、GNSS情報の受信装置を搭載するとともに、駅の経度及び緯度とキロ程の対応情報をデータベースとして保持しておき、GNSS情報に基づいて列車100の停車している駅を特定してもよい。 If there is no external interface, for example, the train speed and position calculation device 10 may be equipped with a GNSS information receiver and may store correspondence information between station longitude and latitude and distance in kilometers as a database, and the station where the train 100 is stopped may be identified based on the GNSS information.

次に、加速度校正部13は、勾配情報保持部11を参照し、加速度検出部12の設置位置における路線Rの勾配を抽出し特定する(ステップS12)。列車100の位置は通常、列車100の先端位置を基準としたものであり、加速度検出部12の設置位置が列車の先端付近である場合は、列車100の位置に基づいて勾配情報保持部11を参照し、勾配を抽出する。一方、加速度検出部12の設置位置が列車の尾端付近である場合、列車100の位置から列車長分だけ後方の位置に基づいて勾配情報保持部11を参照し、勾配を抽出する。 Next, the acceleration calibration unit 13 refers to the gradient information storage unit 11 and extracts and identifies the gradient of the line R at the installation position of the acceleration detection unit 12 (step S12). The position of the train 100 is usually based on the front end of the train 100, and when the installation position of the acceleration detection unit 12 is near the front end of the train, the gradient information storage unit 11 is referenced based on the position of the train 100 to extract the gradient. On the other hand, when the installation position of the acceleration detection unit 12 is near the tail end of the train, the gradient information storage unit 11 is referenced based on a position a train length behind the position of the train 100 to extract the gradient.

次に、加速度校正部13は、ステップS12で特定した勾配に基づいて、加速度検出部2で検出した加速度の校正を行う(ステップS13)。
具体的には、ステップS12で特定した勾配に応じて加速度検出部で検出されるべき理論的な加速度を算出する。すなわち、勾配における重力の斜面方向成分に相当する加速度を算出する。
Next, the acceleration calibration unit 13 calibrates the acceleration detected by the acceleration detection unit 2 based on the gradient identified in step S12 (step S13).
Specifically, a theoretical acceleration that should be detected by the acceleration detection unit is calculated according to the gradient specified in step S12, that is, an acceleration corresponding to the component of gravity in the slope direction at the gradient is calculated.

加速度検出部12で検出している加速度と、上記重力の斜面方向成分相当の加速度の差がゼロ点誤差に相当する。従って、加速度校正部13は、加速度検出部12で検出した加速度と、上記重力の斜面方向成分相当の加速度が一致するように加速度検出部12(加速度センサ)のゼロ点を校正する。 The difference between the acceleration detected by the acceleration detection unit 12 and the acceleration equivalent to the slope direction component of gravity corresponds to the zero point error. Therefore, the acceleration calibration unit 13 calibrates the zero point of the acceleration detection unit 12 (acceleration sensor) so that the acceleration detected by the acceleration detection unit 12 and the acceleration equivalent to the slope direction component of gravity match.

ここで、列車100が勾配のある駅に停車している場合、加速度検出部12は、上記重力の斜面方向成分相当の加速度(≠0)を検出している状態が継続する。このため、列車100が停車している場合には、加速度積分速度算出部15は加速度の時間積分による速度算出を行わないようにする。また、加速度積分位置算出部16は速度の時間積分による位置算出を行わないようにする。 Here, when the train 100 is stopped at a station with a gradient, the acceleration detection unit 12 continues to detect an acceleration equivalent to the gradient component of gravity (≠0). Therefore, when the train 100 is stopped, the acceleration integral speed calculation unit 15 does not calculate the speed by time integral of the acceleration. Also, the acceleration integral position calculation unit 16 does not calculate the position by time integral of the speed.

出発時刻となり、運転士TRDが力行ノッチを投入し、列車100が走行を開始した後、加速度積分速度算出部15は、加速度の時間積分による速度算出を開始し、加速度積分位置算出部16は、速度の時間積分による位置算出を開始する。 When the departure time arrives, the driver TRD puts in the powering notch and the train 100 starts moving, the acceleration integral speed calculation unit 15 starts calculating the speed by integrating the acceleration over time, and the acceleration integral position calculation unit 16 starts calculating the position by integrating the speed over time.

加速度積分速度算出部15による時間積分の対象となる加速度は、加速度校正部13で算出した校正加速度に基づいて、実加速推定部14で推定した実加速度である。
また、加速度積分位置算出部16による時間積分の対象となる速度は、加速度積分速度算出部15で算出した速度である。
The acceleration that is the subject of time integration by the acceleration integral speed calculation unit 15 is the actual acceleration estimated by the actual acceleration estimation unit 14 based on the calibrated acceleration calculated by the acceleration calibration unit 13 .
The velocity that is the subject of time integration by the acceleration integral position calculation unit 16 is the velocity calculated by the acceleration integral velocity calculation unit 15 .

次に、図2の符号Bで示すように、列車100が駅間を走行している場合における列車速度位置算出装置10の動作について説明する。 Next, we will explain the operation of the train speed and position calculation device 10 when the train 100 is traveling between stations, as shown by symbol B in Figure 2.

図4は、第1実施形態による列車速度位置算出装置が列車の走行時に実行する処理の一例を示すフローチャートである。
図4に示すように、列車100が駅間を走行している場合、実加速度推定部14は、勾配情報保持部11を参照し、加速度検出部12の設置位置における路線Rの勾配を抽出し特定する(ステップS21)。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of a process executed by the train speed and position calculation device according to the first embodiment while the train is traveling.
As shown in FIG. 4, when the train 100 is traveling between stations, the actual acceleration estimating unit 14 refers to the gradient information storing unit 11 and extracts and identifies the gradient of the line R at the installation position of the acceleration detecting unit 12 (step S21).

次に、実加速度推定部14は、ステップS21で特定した勾配に基づいて、列車100の実加速度を推定する(ステップS22)。
具体的には、ステップS21で特定した勾配における重力の斜面方向成分に相当する加速度を算出し、算出した加速度を、加速度校正部3で算出した校正加速度に加算することで、実加速度とする。
Next, the actual acceleration estimating unit 14 estimates the actual acceleration of the train 100 based on the gradient identified in step S21 (step S22).
Specifically, the acceleration corresponding to the slope direction component of gravity at the gradient identified in step S21 is calculated, and the calculated acceleration is added to the calibrated acceleration calculated by the acceleration calibration unit 3 to obtain the actual acceleration.

次に、加速度積分速度算出部15は、停車時における列車100の速度(=ゼロ)を基準とし、実加速度推定部4で推定した実加速度の時間積分を行うこと列車100の速度を算出する(ステップS23)。 Next, the acceleration integral speed calculation unit 15 calculates the speed of the train 100 by performing a time integration of the actual acceleration estimated by the actual acceleration estimation unit 4, based on the speed of the train 100 when stopped (= zero) (step S23).

なお、空転や滑走が発生していない場合、パルス速度算出部19で算出した速度を基準として実加速度の時間積分を行ってもよい。これにより、当該時点までの積分誤差をクリアでき、積分誤差を抑制できる。 If no skidding or sliding is occurring, the actual acceleration may be integrated over time based on the speed calculated by the pulse speed calculation unit 19. This allows the integration error up to that point to be cleared and the integration error to be suppressed.

次に、加速度積分位置算出部16は、出発駅(図2の出発駅SS)のキロ程を基準とし、ステップS23で算出された列車100の速度の時間積分を行うことで得られる走行距離を加算して、列車100の位置を算出する(ステップS24)。 Next, the acceleration integral position calculation unit 16 calculates the position of the train 100 by adding the travel distance obtained by time-integrating the speed of the train 100 calculated in step S23, based on the kilometre distance of the departure station (departure station SS in Figure 2) (step S24).

GNSS(図示せず)や位置補正用のトランスポンダ(図示せず)から絶対位置の情報を得られる場合、それらの絶対位置情報を基準として速度の時間積分を行ってもよい。これにより、当該時点までの積分誤差をクリアでき、積分誤差が累積を抑制できる。 If absolute position information can be obtained from GNSS (not shown) or a transponder for position correction (not shown), the velocity may be integrated over time based on the absolute position information. This allows the integration error up to that point to be cleared, and the accumulation of integration error can be suppressed.

上述した一連の処理、すなわち、ステップS21~S24は、列車100が走行している間、一定周期で繰り返される。 The above-described series of processes, i.e., steps S21 to S24, are repeated at regular intervals while the train 100 is running.

駅間の走行が終了し、列車100が次の停車駅SEに到着した場合、加速度積分速度算出部15は、加速度の時間積分による速度算出を停止し、加速度積分位置算出部16は、速度の時間積分による位置算出を停止する。
また、当該停車駅SEを新たな出発駅SSとし、速度を0とするとともに、位置を駅SEのキロ程とする。
When the train 100 finishes traveling between stations and arrives at the next stop station SE, the acceleration integral speed calculation unit 15 stops calculating the speed by integrating the acceleration over time, and the acceleration integral position calculation unit 16 stops calculating the position by integrating the speed over time.
Also, the stop station SE is set as the new departure station SS, the speed is set to 0, and the position is set to the distance in kilometers from station SE.

列車速度位置算出装置10は、前回の停車駅SEを新たな出発駅SSとして、上述した一連の処理を繰り返す。
なお、加速度校正部13が駅停車時に実施する加速度の校正は、停車駅以外、例えば路線R上の駅間途中で停車した場合に実施してもよい。
The train speed and position calculation device 10 sets the previous stop station SE as the new departure station SS and repeats the above-mentioned series of processes.
The calibration of acceleration performed by the acceleration calibration unit 13 when the train stops at a station may be performed at a station other than a station where the train is stopped, for example, when the train stops midway between stations on the line R.

次に、第1実施形態による列車速度位置算出装置10の勾配誤差補正部17の動作について説明する。
図5は、列車速度位置算出装置で算出した列車の位置と速度の関係を示す図である。
図5において符号L0は、列車速度位置算出装置10で算出した走行距離が実際の走行距離と一致した場合の加速度積算位置と加速度積算速度の関係を示す。
符号L0のケースでは、加速度を時間積分して算出した走行距離は正しく、勾配情報保持部11から抽出した、出発駅停車中の加速度検出部12の設置位置の勾配は正しいと判断し、勾配の補正は行わない。
Next, the operation of the gradient error correction unit 17 of the train speed and position calculation device 10 according to the first embodiment will be described.
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the position and speed of a train calculated by the train speed and position calculation device.
In FIG. 5, the reference character L0 indicates the relationship between the acceleration integrated position and the acceleration integrated speed when the travel distance calculated by the train speed and position calculation device 10 coincides with the actual travel distance.
In the case of symbol L0, the travel distance calculated by integrating the acceleration over time is correct, and the gradient of the installation position of the acceleration detection unit 12 while the train is stopped at the departure station, extracted from the gradient information storage unit 11, is determined to be correct, and no gradient correction is performed.

一方、符号L1は、列車速度位置算出装置10で算出した走行距離が実際の走行距離よりも19m長い場合の加速度積算位置と加速度積算速度の関係を示す。
符号L1のケースでは、出発駅停車中の加速度校正において、勾配誤差の影響を受け、加速度を実際よりも大きく評価している可能性がある。
勾配誤差を推定するため、勾配誤差補正部7では、実加速度推定部4で算出した出発駅から停車駅までの加速度の時系列データにオフセットを加えて走行距離を算出する。複数のオフセットに対して走行距離を算出し、実際の走行距離との差が最も小さくなるオフセットを選択する。
On the other hand, symbol L1 indicates the relationship between the acceleration integrated position and the acceleration integrated speed when the running distance calculated by the train speed and position calculation device 10 is 19 m longer than the actual running distance.
In the case of symbol L1, there is a possibility that the acceleration calibration while the train is stopped at the departure station is affected by gradient error, resulting in the acceleration being estimated higher than the actual value.
To estimate the gradient error, the gradient error correction unit 7 calculates the travel distance by adding an offset to the time series data of the acceleration from the departure station to the stop station calculated by the actual acceleration estimation unit 4. The travel distance is calculated for a plurality of offsets, and the offset that has the smallest difference from the actual travel distance is selected.

符号L1作成時の加速度データに対し、例えば、オフセットを-0.017km/h/sとした場合に、実際の走行距離との差が最も小さくなったとする。すなわち、出発駅から停車駅までの加速度の時系列データを0.017km/h/sだけマイナス側にシフトして積分すると、実際の走行距離との差が最も小さくなったとする。 For example, if the offset for the acceleration data when code L1 was created is -0.017 km/h/s, the difference from the actual distance traveled will be the smallest. In other words, if the time series data of the acceleration from the departure station to the stop station is shifted by 0.017 km/h/s to the negative side and integrated, the difference from the actual distance traveled will be the smallest.

0.017km/h/sは、勾配0.5‰に相当し、勾配情報保持部1で保持した、出発駅停車中の加速度検出部12の設置位置における勾配が+0.5‰の誤差を持っている可能性がある。 0.017 km/h/s corresponds to a gradient of 0.5‰, and the gradient stored in the gradient information storage unit 1 at the installation position of the acceleration detection unit 12 while the train is stopped at the departure station may have an error of +0.5‰.

例えば、出発駅停車中の加速度検出部12の設置位置における勾配を+0.5‰(上り勾配)と想定して加速度の校正を行った場合、停車中の加速度が+0.5‰に相当する加速度(正の値、加速側)となるようにゼロ点を校正し、水平状態で検出される加速度が0となるようにする。この時に、実際の上記設置位置の勾配が0‰だったとすると、水平状態で+0.5‰(上り勾配)に相当する加速度(正の値、加速側)の値が検出されてしまい、ゼロ点が+0.5‰に相当する加速度分だけずれた状態となる。これが加速度の過大評価の原因となる。 For example, if the acceleration is calibrated assuming that the gradient at the installation position of the acceleration detection unit 12 while the train is stopped at the departure station is +0.5‰ (upward gradient), the zero point is calibrated so that the acceleration while stopped is an acceleration equivalent to +0.5‰ (positive value, acceleration side), and the acceleration detected in the horizontal state is 0. In this case, if the actual gradient at the installation position is 0‰, an acceleration (positive value, acceleration side) equivalent to +0.5‰ (upward gradient) in the horizontal state will be detected, and the zero point will be shifted by the amount of acceleration equivalent to +0.5‰. This causes the acceleration to be overestimated.

選択したオフセットがマイナスであり、加速度を過大評価しているとされる場合、勾配としてはマイナス側に補正する必要がある。従って、勾配情報保持部11で保持していた出発駅停車中の加速度検出部12の設置位置における勾配を、0.5‰分小さく補正する。 If the selected offset is negative and the acceleration is deemed to be overestimated, the gradient must be corrected to the negative side. Therefore, the gradient at the installation position of the acceleration detection unit 12 while the train is stopped at the departure station, which is stored in the gradient information storage unit 11, is corrected to be 0.5% smaller.

また、符号L2は、列車速度位置算出装置10で算出した走行距離が実際の走行距離よりも19m短い場合の加速度積算位置と加速度積算速度の関係を示す。
符号L2のケースでは、出発駅停車中の加速度校正において、勾配誤差の影響を受け、加速度を実際よりも小さく評価している可能性がある。
勾配誤差を推定するため、勾配誤差補正部7では、実加速度推定部4で算出した出発駅から停車駅までの加速度の時系列データにオフセットを加えて走行距離を算出する。複数のオフセットに対して走行距離を算出し、実際の走行距離との差が最も小さくなるようなオフセットを選択する。
Moreover, the reference symbol L2 indicates the relationship between the acceleration integrated position and the acceleration integrated speed when the running distance calculated by the train speed and position calculation device 10 is 19 m shorter than the actual running distance.
In the case of L2, there is a possibility that the acceleration calibration while the train is stopped at the departure station is affected by gradient error, resulting in the acceleration being estimated to be smaller than the actual acceleration.
To estimate the gradient error, the gradient error correction unit 7 calculates the travel distance by adding an offset to the time series data of the acceleration from the departure station to the stop station calculated by the actual acceleration estimation unit 4. The travel distance is calculated for a plurality of offsets, and the offset that minimizes the difference from the actual travel distance is selected.

符号L2作成時の加速度データに対し、例えば、オフセットを+0.017km/hとした場合に、実際の走行距離との差が最も小さくなったとする。すなわち、出発駅から停車駅までの加速度の時系列データを0.017km/h/sだけプラス側にシフトして積分すると、実際の走行距離との差が最も小さくなったとする。 For example, if the offset for the acceleration data when creating code L2 is +0.017 km/h, the difference from the actual distance traveled becomes smallest. In other words, if the time series data of the acceleration from the departure station to the stop station is shifted by 0.017 km/h/s to the positive side and integrated, the difference from the actual distance traveled becomes smallest.

0.017km/h/sは、勾配0.5‰に相当し、勾配情報保持部11で保持した、出発駅停車中の加速度検出部12の設置位置における勾配が0.5‰の誤差を持っている可能性がある。 0.017 km/h/s corresponds to a gradient of 0.5‰, and the gradient stored in the gradient information storage unit 11 at the installation position of the acceleration detection unit 12 while the train is stopped at the departure station may have an error of 0.5‰.

例えば、出発駅停車中の加速度検出部12の設置位置における勾配を-0.5‰(下り勾配)と想定して加速度の校正を行った場合、停車中の加速度が-0.5‰に相当する加速度(負の値、減速側)となるようにゼロ点を校正し、水平状態で検出される加速度が0となるようにする。この時に、実際の上記設置位置の勾配が0‰だったとすると、水平状態で-0.5‰(下り勾配)に相当する加速度(負の値、減速側)の値が検出されてしまい、ゼロ点が-0.5‰に相当する加速度分だけずれた状態となる。これが加速度の過小評価の原因となる。 For example, if the acceleration is calibrated assuming that the gradient at the installation position of the acceleration detection unit 12 while the train is stopped at the departure station is -0.5‰ (downward gradient), the zero point is calibrated so that the acceleration while stopped is an acceleration equivalent to -0.5‰ (negative value, deceleration side), and the acceleration detected in the horizontal state is 0. In this case, if the actual gradient at the installation position is 0‰, an acceleration value equivalent to -0.5‰ (downward gradient) (negative value, deceleration side) will be detected in the horizontal state, and the zero point will be shifted by the amount of acceleration equivalent to -0.5‰. This causes the acceleration to be underestimated.

選択したオフセットがプラスであり、加速度を過小評価している場合、勾配としてはプラス側に補正する必要がある。従って、勾配情報保持部11で保持ししていた出発駅停車中の加速度検出部2の設置位置における勾配値を、0.5‰分大きく補正する。 If the selected offset is positive and the acceleration is underestimated, the gradient must be corrected to the positive side. Therefore, the gradient value at the installation position of the acceleration detection unit 2 while the train is stopped at the departure station, which is stored in the gradient information storage unit 11, is corrected to be 0.5‰ larger.

図5の例に示したように、0.5‰の勾配誤差でも、19mの距離誤差が発生するため、速度と位置の算出精度向上には、勾配誤差の補正が重要である。 As shown in the example in Figure 5, even a gradient error of 0.5‰ will cause a distance error of 19 m, so correcting the gradient error is important for improving the accuracy of speed and position calculations.

このような勾配誤差が発生するケースとして、路線の土木図面に基づいて勾配情報保持部11の勾配を設定した後、追加の工事や経年変化等で実際の勾配が変化してしまった場合や、元々設計上の勾配と実勾配に差異があった場合などが考えられる。 Such gradient errors can occur when the gradient in the gradient information storage unit 11 is set based on the civil engineering drawings of the route, and then the actual gradient changes due to additional construction or changes over time, or when there is a difference between the original design gradient and the actual gradient.

また、駅停車時の加速度検出部2の設置位置が勾配変化点付近の場合、加速度検出部2を設置している車両は、勾配の異なる区間に跨がって在線する。このため、加速度検出部2の設置位置の勾配は、前後の勾配区間の中間的な値となる。 In addition, if the installation position of the acceleration detection unit 2 when the train stops at a station is near a gradient change point, the vehicle on which the acceleration detection unit 2 is installed will be located across sections with different gradients. Therefore, the gradient at the installation position of the acceleration detection unit 2 will be an intermediate value between the gradient sections before and after it.

また、両区間の勾配差が大きい場合には縦曲線が挿入されている。しかしながら、加速度検出部2の設置位置で勾配情報保持部11を参照すると、異なる区間のどちらかの勾配値が抽出されるため、勾配誤差が大きくなる。 In addition, when the gradient difference between the two sections is large, a vertical curve is inserted. However, when the gradient information storage unit 11 is referenced at the installation position of the acceleration detection unit 2, the gradient value of one of the different sections is extracted, resulting in a large gradient error.

上記勾配誤差補正において、実際の走行距離としては、当該区間の出発位置と到着位置のキロ程の差から算出した距離、または、当該区間走行時に空転や滑走が発生していなかった場合のパルス位置算出部20で算出した距離を用いる。
また、上記オフセットや勾配誤差の補正量は、走行毎にばらつくことがあり、複数の走行での算出結果に基づいて勾配補正を行うことが望ましい。
In the above-mentioned gradient error correction, the actual travel distance is calculated from the difference in kilometers between the starting position and the arrival position of the section, or the distance calculated by the pulse position calculation unit 20 in the case where no skid or slide occurred while traveling the section.
Furthermore, the amount of correction for the offset and gradient error may vary from one run to the next, and it is therefore desirable to perform gradient correction based on the results of calculations made over a number of runs.

パルス位置算出部20で算出した距離を用いる場合、走行距離の比較を行うとともに、パルス速度算出部20で算出した速度との比較も行い、勾配誤差補正の可否を判定することが望ましい。これは、走行距離のみ一致し、速度が異なる場合、ゼロ点のずれではなく、走行途中の勾配誤差の影響を受けている可能性があるためである。 When using the distance calculated by the pulse position calculation unit 20, it is desirable to compare the traveled distance with the speed calculated by the pulse speed calculation unit 20 and determine whether or not gradient error correction is possible. This is because if only the traveled distance matches and the speeds differ, it is possible that the gradient error during travel is the cause, rather than a deviation in the zero point.

なお、本実施形態では、勾配誤差補正部7を車上に設ける構成としたが、列車の速度と位置、加速度等のデータを地上でオフライン解析し、勾配誤差の補正を行ってもよい。例えば、運用開始前の試験走行時のデータを用いて補正した勾配情報を作成し、勾配情報保持部1に保持することができる。 In this embodiment, the gradient error correction unit 7 is configured to be installed on the train, but gradient error may be corrected by analyzing data such as the train's speed, position, and acceleration offline on the ground. For example, corrected gradient information can be created using data from a test run before the start of operation and stored in the gradient information storage unit 1.

以上説明したように、本第1実施形態によれば、勾配情報保持部11の勾配情報を補正することで、実加速度推定部14で推定する実加速度の精度を向上でき、空転や滑走の発生時でも、列車の速度と位置を精度よく算出できる。 As described above, according to the first embodiment, by correcting the gradient information in the gradient information storage unit 11, the accuracy of the actual acceleration estimated by the actual acceleration estimation unit 14 can be improved, and the speed and position of the train can be calculated with high accuracy even when a skid or slide occurs.

また、列車速度位置算出部10を備えた列車運転支援装置30によれば、精度のよい列車の速度と位置に基づいて、実際の状況に応じた適切な運転支援を行うことができる。 In addition, the train operation assistance device 30 equipped with the train speed and position calculation unit 10 can provide appropriate operation assistance according to the actual situation based on the accurate train speed and position.

[2]第2実施形態
次に第2実施形態について説明する。
本第2実施形態が第1実施形態と異なる点は、列車100の運転を運転士40が手動で行うのではなく、列車運転制御装置が自動で行う点である。
[2] Second Embodiment Next, a second embodiment will be described.
The second embodiment differs from the first embodiment in that the operation of the train 100 is not performed manually by a driver 40 but is performed automatically by a train operation control device.

図6は、第2実施形態の列車速度位置算出装置及び列車運転制御装置の構成例を示す概略構成ブロック図である。
なお、第2実施形態の列車速度位置算出装置10の構成及び動作は、第1実施形態と同様であるため、以下ではその詳細な説明を省略する。
FIG. 6 is a schematic block diagram showing an example of the configuration of a train speed and position calculation device and a train operation control device according to the second embodiment.
The configuration and operation of the train speed and position calculation device 10 of the second embodiment are similar to those of the first embodiment, and therefore detailed description thereof will be omitted below.

列車運転制御装置40は、列車速度位置算出装置10と、制御指令情報作成部41と、制御指令情報送信部42と、を備えている。
制御指令情報作成部41は、列車100が走行する路線の適切な運転曲線を、運転曲線データベース(図示せず)として保持し、列車が走行している駅間に対応した適切な運転曲線を抽出する。または、路線情報と車両性能を保持したデータベース(図示せず)と列車ダイヤ情報に基づき、列車が走行している駅間に対応した適切な運転曲線をリアルタイムで作成する。
The train operation control device 40 includes a train speed and position calculation device 10 , a control command information creation unit 41 , and a control command information transmission unit 42 .
The control command information creation unit 41 holds appropriate operation curves for the line on which the train 100 runs as an operation curve database (not shown) and extracts appropriate operation curves corresponding to the interval between stations on which the train runs. Alternatively, the control command information creation unit 41 creates appropriate operation curves corresponding to the interval between stations on which the train runs in real time based on a database (not shown) that holds line information and vehicle performance and train timetable information.

また、制御指令情報作成部41は、列車速度位置算出装置10で算出した列車100の位置に基づき、列車100が走行する駅間の最適な運転曲線を参照し、列車100の位置に応じた目標速度を抽出する。 In addition, the control command information creation unit 41 refers to the optimal operating curve between the stations through which the train 100 runs, based on the position of the train 100 calculated by the train speed and position calculation device 10, and extracts a target speed according to the position of the train 100.

次に、制御指令情報作成部41は、当該目標速度と、列車速度位置算出装置10で算出した列車100の速度を比較し、上記適切な運転曲線に従うように駆動制動制御装置50を動作させるための制御指令を作成し、制御指令情報送信部42に出力する。 Next, the control command information creation unit 41 compares the target speed with the speed of the train 100 calculated by the train speed and position calculation device 10, creates a control command to operate the drive and braking control device 50 so as to follow the appropriate operating curve, and outputs the control command information transmission unit 42.

制御指令情報送信部42は、上記の制御指令を列車100の駆動制動制御装置50に出力し、列車100の運転を制御する。 The control command information transmission unit 42 outputs the above control commands to the drive and braking control device 50 of the train 100, and controls the operation of the train 100.

本第2実施形態によれば、第1実施形態と同様に、勾配情報保持部11の勾配情報を補正することで実加速度推定部14で推定する実加速度の精度を向上でき、空転や滑走の発生時でも、列車の速度と位置を精度よく算出できる。
また、列車速度位置算出部10を備えた列車運転制御装置40によれば、精度のよい列車の速度と位置に基づいて、実際の状況に応じた適切な運転制御を行うことができる。
According to the second embodiment, as in the first embodiment, the accuracy of the actual acceleration estimated by the actual acceleration estimation unit 14 can be improved by correcting the gradient information in the gradient information storage unit 11, and the speed and position of the train can be calculated with high accuracy even when skidding or sliding occurs.
Furthermore, the train operation control device 40 equipped with the train speed and position calculation unit 10 can perform appropriate operation control according to the actual situation based on the accurate train speed and position.

以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで一例であり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、様々な形態で実施することができ、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the above embodiment is merely an example and is not intended to limit the scope of the invention. The above embodiment can be implemented in various forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. The above embodiment and its modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention and its equivalents described in the claims.

10 列車速度位置算出装置
11 勾配情報保持部
12 加速度検出部
13 加速度校正部
14 実加速度推定部
15 加速度積分速度算出部
16 加速度積分位置算出部
17 勾配誤差補正部
18 速度発電機
19 パルス速度算出部
20 パルス位置算出部
21 列車速度位置決定部
30 列車運転支援装置
31 運転支援情報作成部
32 運転支援情報提示部
40 列車運転制御装置
41 制御指令情報作成部
42 制御指令情報送信部
50 駆動制動制御装置
100 列車
LIST OF SYMBOLS 10 Train speed/position calculation device 11 Gradient information storage unit 12 Acceleration detection unit 13 Acceleration calibration unit 14 Actual acceleration estimation unit 15 Acceleration integral speed calculation unit 16 Acceleration integral position calculation unit 17 Gradient error correction unit 18 Speed generator 19 Pulse speed calculation unit 20 Pulse position calculation unit 21 Train speed/position determination unit 30 Train operation support device 31 Operation support information creation unit 32 Operation support information presentation unit 40 Train operation control device 41 Control command information creation unit 42 Control command information transmission unit 50 Traction/braking control device 100 Train

Claims (9)

列車が走行する路線の勾配情報を保持する勾配情報保持部と、
前記列車の進行方向の加速度を検出する加速度検出部と、
前記列車が停車している場合に、前記加速度検出部の設置位置の勾配を前記勾配情報保持部を参照して求め、当該勾配に応じた加速度と前記加速度検出部の検出値の比較に基づいて前記加速度検出部のゼロ点を校正して校正加速度を算出する加速度校正部と、
前記列車が走行している場合に、前記加速度検出部の設置位置の勾配を前記勾配情報保持部を参照して求め、当該勾配に応じた加速度と前記加速度校正部で算出した校正加速度に基づいて、前記列車の実加速度を推定する実加速度推定部と、
前記推定した実加速度を時間積分して速度を算出し、前記速度を時間積分して前記列車の走行距離と位置を算出する位置算出部と、
前記算出した走行距離が、実際の走行距離に近くなるように前記推定した実加速度に加えるべきオフセットを算出し、当該オフセットに基づいて前記停車時の前記加速度検出部の設置位置に対応する前記勾配情報を補正する勾配情報補正部と、
を備えた列車速度位置算出装置。
A gradient information storage unit that stores gradient information of a line on which the train runs;
an acceleration detection unit that detects an acceleration in a traveling direction of the train;
an acceleration calibration unit which, when the train is stopped, determines a gradient of an installation position of the acceleration detection unit by referring to the gradient information storage unit, and calibrates a zero point of the acceleration detection unit based on a comparison between an acceleration corresponding to the gradient and a detection value of the acceleration detection unit to calculate a calibrated acceleration;
an actual acceleration estimation unit that, when the train is traveling, determines a gradient of an installation position of the acceleration detection unit by referring to the gradient information storage unit, and estimates an actual acceleration of the train based on an acceleration corresponding to the gradient and a calibrated acceleration calculated by the acceleration calibration unit;
a position calculation unit that calculates a speed by integrating the estimated actual acceleration with respect to time, and calculates a running distance and a position of the train by integrating the speed with respect to time ;
a gradient information correction unit that calculates an offset to be added to the estimated actual acceleration so that the calculated travel distance becomes closer to an actual travel distance, and corrects the gradient information corresponding to an installation position of the acceleration detection unit when the vehicle is stopped based on the offset;
A train speed and position calculation device equipped with the above.
前記停車の位置は、前記列車の停車駅あるいは路線上の停車位置である、
請求項1記載の列車速度位置算出装置。
The stop location is a stop station of the train or a stop location on the line.
2. A train speed and position calculation device according to claim 1.
前記勾配情報補正部で用いる実際の走行距離として、前記走行距離の測定対象の区間の走行時に空転や滑走が発生していなかった場合の速度発電機のパルスに基づいて算出した距離、または、当該区間の出発位置と到着位置のキロ程の差から算出した距離を用いる、
請求項1または請求項2に記載の列車速度位置算出装置。
The actual travel distance used in the gradient information correction unit is a distance calculated based on the pulse of a tachograph when no skid or slide occurs during travel in the section to be measured for the travel distance, or a distance calculated from the difference in kilometers between the starting position and the arrival position in the section.
3. A train speed and position calculation device according to claim 1 or 2 .
前記勾配情報補正部は、複数回の走行に対して前記オフセットを算出し、前記勾配情報保持部の前記勾配情報を補正する、
請求項1または請求項2に記載の列車速度位置算出装置。
The gradient information correction unit calculates the offset for a plurality of runs and corrects the gradient information in the gradient information storage unit.
3. A train speed and position calculation device according to claim 1 or 2 .
前記勾配情報補正部は、前記実加速度にオフセットを加えて時間積分した場合の位置に応じた速度と実際の速度を比較し、前記勾配情報保持部の前記勾配情報を補正するかどうかを決定する、
請求項1または請求項2に記載の列車速度位置算出装置。
the gradient information correction unit compares a velocity according to a position obtained by adding an offset to the actual acceleration and integrating it with time with an actual velocity, and determines whether to correct the gradient information of the gradient information storage unit.
3. A train speed and position calculation device according to claim 1 or 2 .
前記勾配情報補正部を地上側に設けた、
請求項1または請求項2に記載の列車速度位置算出装置。
The gradient information correction unit is provided on the ground side.
3. A train speed and position calculation device according to claim 1 or 2 .
列車の運転士による運転操作を支援する列車運転支援装置であって、請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の列車速度位置算出装置と、
前記列車が走行する路線の運転曲線を保持または作成し、当該運転曲線と、前記列車速度位置算出装置で算出した前記列車の速度及び位置の少なくともいずれかと、
を用いて、
前記運転士による運転操作を支援するための運転支援情報を作成する運転支援情報作成部と、
前記運転支援情報作成部で作成した運転支援情報を前記運転士に提示する運転支援情報提示部と、
を備えた列車運転支援装置。
A train operation support device for supporting a train driver's operation, comprising: a train speed and position calculation device according to any one of claims 1 to 6 ;
A train speed and position calculation device calculates a train speed and position of the train, and the train speed and position calculation device calculates a train speed and position of the train.
Using,
A driving assistance information creation unit that creates driving assistance information for assisting the driver in driving operations;
A driving support information presentation unit that presents the driving support information created by the driving support information creation unit to the driver;
A train operation support device equipped with
請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の列車速度位置算出装置と、
前記列車が走行する路線の運転曲線を保持または作成し、当該運転曲線と、
前記列車速度位置算出装置で算出した前記列車の速度及び位置の少なくともいずれかと、
を用いて、前記列車の駆動制動制御装置に対する制御指令を算出する制御指令情報作成部と、
前記制御指令情報作成部で算出した制御指令を前記駆動制動制御装置に送信する制御指令情報送信部と、
を備えた列車運転制御装置。
A train speed and position calculation device according to any one of claims 1 to 6 ,
A train running curve for a line on which the train runs is stored or created, and the train running curve and
At least one of the speed and the position of the train calculated by the train speed and position calculation device;
a control command information creation unit that calculates a control command for the traction and braking control device of the train using the above-mentioned
a control command information transmitting unit that transmits the control command calculated by the control command information creating unit to the drive/braking control device;
A train operation control device equipped with the above.
列車が走行する路線の勾配情報を保持する勾配情報保持部と、
前記列車の進行方向の加速度を検出する加速度検出部と、
を備えた列車速度位置算出装置で実行される列車速度位置算出方法であって、
前記列車が停車している場合に、前記加速度検出部の設置位置の勾配を前記勾配情報保持部を参照して求め、当該勾配に応じた加速度と前記加速度検出部の検出値の比較に基づいて前記加速度検出部のゼロ点を校正して校正加速度を算出する過程と、
前記列車が走行している場合に、前記加速度検出部の設置位置の勾配を前記勾配情報保持部を参照して求め、当該勾配に応じた加速度と前記校正加速度を算出する過程で算出した校正加速度に基づいて、前記列車の実加速度を推定する過程と、
前記推定した実加速度を時間積分して速度を算出し、前記速度を時間積分して前記列車の走行距離と位置を算出する過程と、
前記算出した走行距離が、実際の走行距離に近くなるように前記推定した実加速度に加えるべきオフセットを算出し、前記オフセットに基づいて前記停車の時の前記加速度検出部の設置位置に対応する前記勾配情報を補正する過程と、
を備えた列車速度位置算出方法。
A gradient information storage unit that stores gradient information of a line on which the train runs;
an acceleration detection unit that detects an acceleration in a traveling direction of the train;
A train speed and position calculation method executed by a train speed and position calculation device comprising:
a step of determining a gradient of an installation position of the acceleration detection unit by referring to the gradient information storage unit when the train is stopped, and calibrating a zero point of the acceleration detection unit based on a comparison between the acceleration corresponding to the gradient and a detection value of the acceleration detection unit to calculate a calibrated acceleration;
a step of determining a gradient of an installation position of the acceleration detection unit by referring to the gradient information storage unit while the train is running, and estimating an actual acceleration of the train based on an acceleration corresponding to the gradient and a calibrated acceleration calculated in a step of calculating the calibrated acceleration;
a step of calculating a speed by integrating the estimated actual acceleration with respect to time, and calculating a running distance and a position of the train by integrating the speed with respect to time ;
calculating an offset to be added to the estimated actual acceleration so that the calculated travel distance becomes closer to an actual travel distance, and correcting the gradient information corresponding to an installation position of the acceleration detection unit when the vehicle is stopped based on the offset;
A train speed and position calculation method comprising:
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