JPH023364B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、厳密な定時性と短かいヘツドウエ
イ（車頭間隔時間）を必要とするたとえば新交通
システム等に用いれば特に好適なもので、車両の
位置制御を精度高く、かつ安定して行ない得るよ
うにした自動運転車両の位置制御方法に関する。 新交通システムは、電車と自動車との長所を兼
ね備えた自動運転車両を用い、その制御を電子計
算機で自動化・省力化して行なつており、したが
つて大量輸送性・安全性・経済性・公共性・機動
性等に極めて優れたものである。 ところで、この種のシステムにおいてはその長
所を発揮すべく、厳密な定時性と短かいヘツドウ
エイとが特に要請されるため、従来一般に次のよ
うな制御方法を行なつている。一つの制御方法
は、車両が所定地点を通過する毎に、地上側計算
機で車両の実際位置と地上側計算機内の地上側目
標位置との差を算出し、その差に応じた速度指令
信号を車両に送信して車両の位置制御を行なうも
のである。いま一つの方法は、車上制御装置によ
り行なうもので、車軸の回転数から算出した車両
計測位置と、車両の指令速度から算出した車上側
理論位置との差をたとえば0.1秒程度の短かい時
間間隔で算出し、その差に応じた速度指令信号に
より車両計測位置と車上側理論位置との差を略零
とするように車両の位置制御を行なうものであ
る。 しかしながら、前者の方法は、一般に各観測地
点の間隔が大きいために位置制御精度が粗らくな
る欠点がある。またそれを防止すべく、観測地点
の間隔を小さくして車両の地上側目標位置に対す
る車両の実際位置の追随を良くしようとすると、
車両位置情報の入手および速度指令信号の送信を
頻繁に行なわなければならなくなり、そのため地
上側計算機の負荷が過大になつて制御可能な車両
台数が制限されるという欠点がある。一方、後者
の方法は、車両ごとの通信機、制御装置および駆
動・制御系の特性の差、電子部品の特性の経年変
化、離線等により生じる真の目標値である地上側
目標位置に対する車上側理論位置のずれに対して
は、車上側理論位置と車両計測位置のみを基礎と
して車上で制御しているため修正することができ
ないという欠点がある。 この発明は、上記従来の欠点を解消すべくなし
たもので、予め設定したたとえば閉塞区間の始点
のように比較的相互間隔の大きい各地点を車両が
通過する毎に、地上側計算機を用いて上記車両が
上記地点を実際に通過した時刻と、上記地点を車
両が通過すべき所定の目標通過時刻との時間差を
算出すると共に、該時間差を表わす信号に基づい
て、上記車両が次の地点を実際に通過する時刻と
その地点の目標通過時刻との時間差が略零となる
ように段階的に速度修飾信号を作成して、該速度
修飾信号を上記車両に送信して、車両の速度制御
を行なうようにすることにより、車両ごとの特性
の差、電子部品の経年変化、離線の影響等を緩和
して、地上側目標位置に対する車両の実際位置の
追従精度を高くかつ安定にし得る上に、上記車両
の車上制御装置を用いて、上記速度修飾信号と速
度信号とから作成した修飾済指令速度信号により
算出した車上側の車両理論位置と、車軸の回転数
から算出した車上側の車両計測位置との差である
理論位置誤差をたとえば0.1秒毎等の所定ステツ
プ毎に算出し、該理論位置誤差に基づく信号によ
り、理論位置誤差が略零となるように上記車両の
速度制御を行なうようにすることにより、車両位
置を極めて精度高く制御でき、しかも地上側計算
機に過大な負荷をかけることがなくて多数の車両
の位置制御を同時に行ない得る自動運転車両の位
置制御方法を新規に提供しようとするものであ
る。 以下、この発明を図示の実施例について詳細に
説明する。 まず、この実施例の概念を図式的に説明する。
第１図において、Ａは地上側計算機に予め記憶さ
せているもので所定地点を車両が通過すべき目標
通過時刻および地上側の車両目標位置、Ｄは上記
地点を車両が実際に通過した時刻および車両の地
上における実際の位置、Ｂは車両側において後記
理論速度を累積して算出した車両の車上側の理論
位置、Ｃは車両の車軸回転数に基づいて算出した
車上側の車両計測位置である。したがつて、ａは
上記目標通過時刻Ａと実際の通過時刻Ｄとの時間
差、ｂは上記車上側の理論位置Ｂと車上側の車両
計測位置Ｃとの理論位置誤差、ｃは上記車両計測
位置Ｃと車両の実際の地上位置Ｄとの区間位置誤
差である。さてこの実施例の方法の骨子は、下記
第１〜第３の制御方法およびその結合にあつて、
上記誤差ａ，ｂ，ｃを全て考慮して解消せんとす
る位置制御を行なう点にある。第１の制御方法
は、地上側計算機で上記時間差ａに応じて、時間
差ａが略零となるように速度修飾信号を段階的に
作成し、その速度修飾信号と走行速度信号とを演
算処理して理論速度信号を算出・出力して車両の
速度制御を行なおうとするものである。第２の方
法は車上制御装置で理論位置誤差ｂを表わす信号
に基づいて理論位置誤差ｂを略零とするように所
定ステツプ毎たとえば0.1秒毎に車両の速度制御
をせんとするものである。第３の方法は、区間位
置誤差ｃに基づいて、地上側目標位置に車両の実
際の位置を追随させるための補正信号を算出・出
力して車両の速度制御を行なうことにより、たと
えば車輪径の自動補正等を行なつてもなお長距離
を走行した際に生じた区間位置誤差ｃに基づく実
際の車両位置と地上側目標位置とのずれを解消せ
んとするものである。 次にこの実施例を具体的に説明する。 まず、この実施例に用いる装置について説明す
る。 第２図において、１は地上側計算機、２は車
両、３は図示しないガイドウエイに敷設した誘導
通信ループである。 上記地上側計算機１は、車両位置／時間検出部
６、車両遅れ、進み時間検出部７、位置／時間目
標値設定部８、ATO速度修飾信号作成部９およ
び遅れ、進み時間対修飾速度設定部１０からな
る。また上記車両２は車上通信機１１、車上制御
装置１２、モータ制御回路１３、主電動機１４、
速度検出機１５、ブレーキ制御回路１６およびブ
レーキ装置１７を備える。 上記地上側計算機１の車両位置／時間検出部６
には、車上通信機１１からの車両存在信号を誘導
通信ループ３、車両存在信号受信装置２１を介し
て連続的に入力する。上記車両位置／時間検出部
６は、車両存在信号受信装置２１からの信号に基
づき、車両２がたとえば閉塞区間の始点のように
相互間隔の比較的長い各地点を実際に通過する毎
に、その位置と実際の通過時刻を検出して、その
位置および時刻を表わす信号を車両遅れ、進み時
間検出部７に出力する。 一方、位置／時間目標値設定部８は、予め定め
た地点（位置）たとえば各閉塞区間の始点を車両
２が通過すべき目標時刻を予め設定できるように
なつていて、この位置および目標時刻を表わす信
号を車両遅れ、進み時間検出部７に出力する。上
記車両遅れ、進み時間検出部７は、上記位置／時
間目標値設定部８からの上記目標時刻を示す信号
と車両位置／時間検出部６からの実際の通過時刻
を示す信号とに基づき、上記目標時刻と実際の通
過時刻との時間差Δtつまり遅れ、進み時間Δtを
算出し、この時間差Δtを表わす信号をATO速度
修飾信号作成部９に出力する。 一方、遅れ、進み時間対修飾速度設定部１０は
時間差Δtに対して速度修飾値ΔVが第３図に示す
ように段階的に定まるように、対応関係を数表的
に記憶でき、かつこの対応関係を示す信号を
ATO速度修飾信号作成部９に出力する。上記速
度修飾値ΔVは、時間差Δtの大小に応じて階段状
に増減して、それに応じた後記速度制御により車
両２が次の閉塞区間の始点に存するときに、時間
差Δtが略零となるように設定している。第３図
は、遅れ、進み時間が一定値以下のときは速度修
飾値ΔVは零としている。なお遅れ、進み時間Δt
と速度修飾値ΔVの大きさつまり速度修飾幅との
対応関係の各例を下記の表１に示すが、システム
構成が簡単になるという点で、速度修飾幅が速度
の割合により表わされる相対的修飾幅方式で、遅
れ、進み時間を非等間隔とする表中○イの方式が有
利である。

【表】

【表】 ATO速度修飾信号作成部９は、車両遅れ、進
み時間検出部７からの時間差Δtを表わす信号と、
遅れ、進み時間対修飾速度設定部１０からの信号
とに基づいて、上記時間差Δtに応じたATO速度
修飾信号ΔVを作成し、この信号ΔVはATO速度
修飾信号送信装置２０および誘導通信ループ３を
介して車両２の車上通信機１７に送信する。また
ATC速度信号送信装置２２もATC速度信号を誘
導通信ループ３を介して車上通信機１１に送信す
る。該車上通信機１１はATO速度修飾信号と
ATC速度信号とを車上制御装置１２に出力する。 上記車上制御装置１２は、第４図に示すように
速度指令作成部３１、指令速度プロフアイル作成
部３２、修飾済指令速度作成部３３、速度修飾指
令作成部３４、修飾速度作成部３５、理論位置保
持部３６、理論速度保持部３７、車両計測位置保
持部３８、車両計測速度保持部３９、車両検出位
置誤差累積部４５、係数器４６，４７，４８、比
例演算部５１、積分演算部５２、トルク指令演算
部５３、出力変換回路５４、パルス列変換部５
５、区間位置誤差検出保持部５６、ｆ―ｖ変換部
５７を備える。 車上通信機１１からのATC速度信号は、順次
速度指令作成部３１、指令速度プロフアイル作成
部３２で信号処理して、修飾済指令速度作成部３
３に入力する一方、車上通信機１１からのATO
速度修飾信号は、順次速度修飾指令作成部３４、
修飾速度作成部３５で信号処理して、修飾済指令
速度作成部３３に入力する。上記速度指令作成部
３１では、ATC速度信号に基づいて、速度指令
信号を作成し、指令速度プロフアイル作成部３２
では速度指令信号に基づいて、一定の加減速度つ
まり一定の速度プロフアイルを有する指令速度Ｖ
を作成して、その信号を修飾指令速度作成部３３
に入力する。また、上記速度修飾指令作成部３
４、修飾速度作成部３５も、夫々速度指令作成部
３１、指令速度プロフアイル作成部３２と全く同
様に、ATO速度修飾信号を演算処理して、修飾
速度作成部３５から速度修飾値ΔVを修飾済速度
指令作成部３２に出力する。 上記修飾済指令速度作成部３３は、上記指令速
度値Ｖと速度修飾値ΔVを加減演算処理して、修
飾済指令速度つまり車上側理論速度（Ｖ＋ΔV）
を表わす信号を出力する。この理論速度（Ｖ＋
ΔV）は、前記概念説明において、観測地点の時
間差ａに基づいて、次の観測地点の時間差ａを解
消するように作成した速度に相当する。この理論
速度（Ｖ＋ΔV）の変化する様子を第５図に示
す。 一方、パルス列変換部５５には、速度検出器１
５を介して車両の車軸つまりタイヤの回転数を表
わす信号を入力すると共に、車輪径補正信号６１
を入力しており、これらの信号によりパルス列変
換部５５は車輪径補正済の車両の車上側の計測速
度を表わす信号を出力する。 一方、加え合せ点６５には、パルス列変換部５
５からの計測速度信号を車両計測位置保持部３８
で演算処理して入力すると共に、修飾済指令速度
作成部３３からの理論速度信号を理論位置保持部
３８で演算処理して入力する。上記理論位置保持
部３６では、上記理論速度を累積して理論位置を
算出すると共に、該理論位置を所定ステツプたと
えば0.1秒毎に記憶してその理論位置信号を加え
合せ点６５に出力する。また上記車両計測位置保
持部３８では、上記計測速度信号を累積して車両
計測位置を算出すると共に、その計測位置を所定
ステツプ毎に記憶してその計測位置信号を加え合
せ点６５に出力する。したがつて、加え合せ点６
５は上記理論位置と計測位置との差である理論位
置誤差を表わす信号を出力する。この理論位置誤
差は前記概念説明におけるｂに相当する。 一方、区間位置誤差検出保持部５６には、パル
ス列変換部５５からの計測速度信号を入力すると
共に、区間位置誤差補正信号６７を入力する。こ
の区間位置誤差補正信号６５は、予め定めた一定
区間たとえば駅間に特定した一つの閉塞区間を車
両２が実際に走行した際の車上計測走行距離と、
上記一定区間を地上で実測した真の距離とのずれ
を表わす信号である。上記区間位置誤差検出保持
部５６では区間位置誤差補正信号６７と計測速度
信号とに基づいて、車上側計測走行距離に応じた
区間位置誤差を算出すると共に、その区間位置誤
差を所定ステツプ毎に記憶して、その区間位置誤
差信号を出力する。この区間位置誤差は前記概念
説明におけるｃに相当する。 車上検出位置誤差累積部４５は、上記区間位置
誤差信号と上記理論位置誤差信号を演算処理し
て、車上検出位置誤差信号を出力する。 一方、加え合せ点６６には、修飾済指令速度作
成部３３からの理論速度信号を理論速度保持部３
７を介して所定ステツプ毎に入力すると共に、パ
ルス列変換部５５からの計測速度信号を車両計測
速度保持部３９を介して所定ステツプ毎に入力し
て、加え合せ点６６から、理論速度と車両計測速
度との速度誤差を表わす信号を出力される。 加え合せ点６８には、修飾済指令速度作成部３
３からの理論速度信号を係数器４６を介して入力
し、さらに車上検出位置誤差累積部４５からの車
上検出位置誤差信号を係数器４７を介して入力
し、さらにまた加え合せ点６６からの速度誤差信
号を係数器４８を介して入力して、上記加え合せ
点６８から目標指令速度信号を出力させる。 加え合せ点６９には、加え合せ点６８からの目
標指令速度信号を入力すると共に、パルス列変換
部５５からの計測速度信号をｆ―ｖ変換部５７を
介して入力する。該加え合せ点６８からの出力信
号は比例演算部５１、積分演算部５２および加え
合せ点７１でＰ―Ｉ演算し、さらに該加え合せ点
７１からの出力信号はトルク指令演算部５３で演
算処理して出力変換回路５４に入力する。 上記出力変換回路５４からの各出力信号は夫々
モータ制御回路１３とブレーキ制御回路１６に出
力する。このモータ制御回路１３の出力信号は、
主電動機１４に入力すると共に、ブレーキ制御回
路１６からの出力信号は主電動機１４およびブレ
ーキ装置１７に入力して、車両２の速度制御を行
なう。 次に、上記車両２の位置制御方法を説明する。 いま、自動運転中の車両２が観測地点たる閉塞
区間の始点に到達したとする。 この瞬間に、地上側計算機１を用いて、下記の
如く、上記始点を車両２が実際に通過した時刻と
その目標通過時刻との時間差を算出し、該時間差
に応じてATO速度修飾信号を作成・出力する。
すなわち、誘導通信ループ３および車両存在信号
受信装置２１を介して伝えられた車両存在信号
を、地上側計算機１の車両位置／時間検出部６で
信号処理して車両の位置時間を示す信号と位置／
時間目標値設定部８の出力信号とを車両遅れ、進
み時間検出部７で演算処理して上記始点の目標通
過時刻と実際の通過時刻との時間差Δtを表わす
信号を作成・出力し、さらに、この時間差Δtを
表わす信号と遅れ、進み時間対修飾速度設定部１
０の出力信号とをATO速度修飾信号作成部９で
信号処理して、第３図に示す如く、上記時間差
Δtに応じて段階的に変化するATO速度修飾信号
ΔVを作成する。 上記ATO速度修飾信号は、ATO速度修飾信号
送信装置２０、誘導通信ループ３および車上通信
機１１を介して車上制御装置１２に入力する。
ATC速度信号送信装置２２からのATC速度信号
は、常時誘導通信ループ３、車上通信機１１を介
して車上制御装置１２に入力している。 次いで、上記車上制御装置１２を用いて、
ATC速度信号とATO速度修飾信号とから、下記
の如く、車上側の理論速度信号を作成する。すな
わち上記ATC速度信号を速度指令作成部３１、
指令速度プロフアイル作成部３２で一定加減速度
を有するように信号処理して作成した指令速度信
号Ｖと、ATC速度修飾信号を速度修飾指令作成
部３４、修飾速度作成部３５で一定加減速度を有
するように信号処理して作成した修飾速度信号
ΔVとを、修飾済指令速度作成部３３で演算処理
して、理論速度信号〔Ｖ＋ΔV）を作成・出力す
る。 この理論速度信号は、一定の処理をされて、車
両２の地上側の目標位置と実際の位置との位置誤
差を消去するように車両２の速度制御を行なう。
視点を変えるならば、車両の地上側目標位置と車
上側理論位置とのずれに対する修正を各観測地点
毎に行なう。それ故、車両ごとの特性の差、電子
部品の経年変化、離線等の影響が緩和されて、制
御の究極的目的である車両の地上側目標位置に対
する実際の車両位置の追従精度が高くかつ安定に
なる。 さらに、上記車上制御装置１２を用いて、下記
の如く、車上側の車両理論位置と車両計測位置と
の理論位置誤差を表わす信号を作成・出力する。
すなわち、速度検出器１５の出力信号と車輪径補
正信号６１とをパルス列変換部５５で信号処理し
て作成した車輪径補正済の車両計測速度信号を、
車両計測位置保持部３８で演算処理して、0.1秒
毎に車両計測位置信号を出力させると共に、修飾
済指令速度作成部３３からの理論速度信号を理論
位置保持部３６で演算処理して、0.1秒毎に車両
理論位置信号を出力させる。この車両理論位置信
号と車両計測位置信号とを加え合せ点６５で演算
処理して、理論位置誤差信号を作成・出力する。 この理論位置誤差信号は、一定の処理をされ
て、車上側の車両理論位置と車両計測位置との位
置誤差を略零とするように、車両の速度制御を行
なう。つまり、車上側で上記理論位置と計測位置
とのフイードバツクの制御を所定ステツプ毎にき
め細かく行なう。これにより地上側計算機１に過
大な負荷をかけることなく、車両位置を極めて精
度高く制御できる。 さらにまた、上記車上制御装置１２を用いて、
区間位置誤差信号を作成・出力する。すなわち、
区間位置誤差補正信号６７とパルス列変換部５５
からの計測速度信号とを、区間位置誤差検出保持
部５６で信号処理して所定ステツプ毎に区間位置
誤差信号を作成・出力する。 この区間位置誤差信号は、一定の処理をされ
て、車両の地上の実際の位置と車上の車両計測位
置とのずれを解消するように、所定ステツプ毎に
車両の速度制御を行なう。つまり、車両の計測走
行距離と実際の走行距離とのずれを解消する。こ
れにより、車両２が長距離を走行しても、地上側
目標位置に対する車両の実際の位置の追従精度を
極めて高くすることができる。 上記理論速度信号、理論位置誤差信号、区間位
置誤差信号および速度誤差信号は、前述の如く、
車上検出位置誤差累積部４５、係数器４６，４
７，４８、加え合せ点６７で演算処理する。そし
て加え合せ点６７から目標指令速度信号を出力す
る。 さらに、上記目標指令速度信号とｆ―ｖ変換器
５７の出力信号は前述の如く、加え合せ点６８，
７１、比例演算部５１、積分演算部５２、トルク
指令演算部５３、および出力変換回路５４で演算
処理する。出力変換回路５４の各出力信号を、
夫々モータ制御回路１３とブレーキ制御回路１６
に入力して、主電動機１４とブレーキ装置１７を
制御する。 第６図は上記実施例と従来方法とを同一条件で
実験した結果を示す。これより次のことが分か
る。 位置制御なしの場合：たとえば徹底的なメン
テナンスを行なつても１秒以上の遅れ、進み時
間が生じる（）。通常のメンテナンス状態で
は、遅れ進み時間は極端に大きくなる（，
）。 車上位置制御方法のみの場合：地上側の目標
位置に対する車上側理論位置のずれに対しては
修正し得ない（，，）。通常のメンテナ
ンスにより、遅れ進み時間は２秒程度となる
（，）。ただし、上記ずれを修正できないの
で走行につれて遅れ進み時間が大きくなる可能
性がある（）。 地上位置制御方法のみの場合：車上における
一定限度以上の回路誤差の発生に対しては、遅
れ進み時間を減少させるのに長時間を要する
（）。総合回路誤差３〜４％以下ではかなり有
効である（，）。 この実施例の方法の位置制御の場合（速度修
飾幅は前記表１の○ハを採用）：メンテナンスフ
リーの状態で何Km（何時間）走行しても、遅れ
進み時間が±１秒以下の位置制御精度を確保で
きる（，，）。 上記実施例の方法では、区間位置誤差を消去す
る方法を加味しているが、この方法は省略しても
よい。この方法は要求される位置制御精度に応じ
て付加すればよいものである。 また、この発明の方法の実施に用いる装置は図
示の装置に限定されないのは勿論である。たとえ
ば車両の地上位置の検出は磁気センサーにより検
知してもよく、またレールを車軸で短絡して検知
してもよい。 以上の説明で明らかな如く、この発明の自動運
転車両の位置制御方法は、予め定めた各地点を車
両が通過する毎に、地上側計算機を用いて、上記
車両が上記地点を実際に通過した時刻と、上記地
点を車両が通過すべき所定の目標通過時刻との時
間差を算出すると共に、該時間差に応じて、段階
的に速度修飾信号を作成して、該速度修飾信号を
上記車両に送信するようにしているので、地上側
の目標位置と車上側の理論位置とのずれを各地点
毎に修正でき、したがつて、各車両ごとの特性の
差、電子部品の経年変化、離線等の影響が緩和さ
れて、車両の地上側目標位置に対する車両の実際
の位置の追従精度を高くし、かつ安定させること
ができる。 また、この発明の自動運転車両の位置制御方法
は、上記車両の車上制御装置を用いて、上記速度
修飾信号と速度信号とから作成した修飾済指令速
度信号により算出した車上側の車両理論位置と、
車上側の車両計測位置との差である理論位置誤差
を所定ステツプ毎に算出し、該理論位置誤差を表
わす信号により、理論位置誤差が略零となるよう
にきめ細かく上記車両の速度制御を行なうように
しているので、車両位置を極めて精度高く制御で
き、しかも地上側計算機に過大な負荷をかけるこ
とがなくて多数の車両の位置制御を同時に行なう
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る自動運転車
両の位置制御方法の概念を示す説明図、第２図は
上記実施例の方法に用いる装置のブロツク図、第
３図は遅れ、進み時間と速度修飾値の関係を示す
グラフ、第４図は車上制御装置のブロツク図、第
５図は修飾済指令速度と時間の関係を示すグラ
フ、第６図は上記実施例の方法と従来方法との実
験結果を示すグラフである。 １…地上側計算機、２…車両、１２…車上制御
装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 予め定めた各地点を車両が通過する毎に、地
   上側計算機を用いて、上記車両が上記地点を実際
   に通過した時刻と、上記地点を車両が通過すべき
   所定の目標通過時刻との時間差を算出すると共
   に、該時間差を表わす信号に基づいて、上記車両
   が次の地点を実際に通過する時刻とその地点の所
   定の目標通過時刻との時間差が略零となるように
   段階的に速度修飾信号を作成して、該速度修飾信
   号を上記車両に送信し、かつ、上記車両の車上制
   御装置を用いて、上記速度修飾信号と速度信号と
   から作成した修飾済指令速度信号により算出した
   車上側の車両理論位置と、車軸の回転数に基づい
   て算出した車上側の車両計測位置との差である理
   論位置誤差を所定ステツプ毎に算出し、該理論位
   置誤差を表わす信号により、理論位置誤差が略零
   となるように上記車両の速度制御を行なうように
   したことを特徴とする自動運転車両の位置制御方
   法。 ２ 車上側において、走行路における予め定めた
   一定区間の真の距離と、該一定区間を上記車両が
   走行した際に車軸回転数に基づいて算出した計測
   走行距離との距離差を算出すると共に、該距離差
   を表わす信号と、上記車両の車軸回転数から算出
   した任意の区間における所定ステツプの計測走行
   距離を表わす信号とに基づいて、所定ステツプ毎
   に、上記車両の地上側の真の位置と車上側の計測
   位置との位置誤差を解消するように信号を上記車
   両側で作成・出力して、上記車両の速度制御を行
   なうようにしたことを特徴とする上記特許請求の
   範囲第１項に記載の自動運転車両の位置制御方
   法。