JPH04108479U - 列車位置検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】動輪の径の経年変化や動輪の空転，滑走による
誤差を補正して動輪に装着した速度発電機により正確に
自位置を知ることができるようにする。 【構成】車上子３１が地上子Ｇと結合したとき発振する
常時発振停止形の発振器３５を備えた地上子検出部３
０、および速度発電機ＴＧの発生周波数をパルスに変換
する波形変換部４１で構成した距離検出部４０を有する
地点検知器２０と、距離検出部４０のパルスをカウント
し、動輪径との関係に基づき走行距離を積算する距離演
算部６１、および地上子検出部３０が地上子Ｇを検知し
たとき走行距離の始点を再セットする距離補正部６２、
および動輪の空転，滑走を検出して走行距離を修正する
誤差修正部６３より成る処理部６０を備えてナビゲーシ
ョン部１５に位置情報を出力する列車位置検知器５０と
を備え、処理部６０の距離補正部により距離の起点を合
わせ、誤差修正部で動輪の状態により誤差を修正する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、運行中の列車が自位置を検出するための列車位置検知装置に関する 。

【０００２】

【従来の技術】

近来、列車の高速化にともない、当該列車の位置を正しく把握して運行するこ とが必要になっている。従来より機関車の動輪に速度発電機を備え、動輪の回転 を列車の速度に換算して制御をすることが行なわれている。速度は速度発電機の 回転数に応じたものになり、同様にして走行距離を求めることも可能である。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、動輪に備えた速度発電機を利用して距離を求めようとすると、 現実には誤差が大きくなる。すなわち、動輪の径は長年の使用により次第に小さ くなるものであり、これを正確に把握することは容易ではなく、相当の精度で動 輪の径を計測しても、長距離を走れば誤差が積算して無視できなくなる。また、 動輪は加減速時に空転したり滑走するので、実際の走行距離とは合わなくなる状 態が存在する。

【０００４】 本考案は、このような従来の動輪に備えた速度発電機を利用して列車の自位置 を検出する場合に生ずる問題点を解決し、誤差を補正して正確に自位置を知るこ とができる列車位置検知装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

かかる目的を達成するための本考案の要旨とするところは、 １ 運行中の列車が自位置を検出するための列車位置検知装置において、 地上子検出部および距離検出部を有する地点検知器と、該地点検知器が接続し 、ナビゲーション部に位置情報を出力する列車位置検知器とを備えて成り、 前記地点検知器の地上子検出部は、地上子を臨む車上子と、該車上子が接続し 、車上子が地上子と結合したとき共振周波数で発振する常時発振停止形の発振器 とを備え、 前記地点検知器の距離検出部は、機関車の動輪に装着した速度発電機の発生周 波数をパルスに変換する波形変換部を有し、 前記列車位置検知器は、前記距離検出部のパルスをカウントし、該パルスとあ らかじめ定めた動輪径との関係に基づき走行距離を積算する距離演算部と、前記 地上子検出部が地上子を検知したとき、あらかじめわかっている地上子の位置に 基づき走行距離の始点を再セットする距離補正部と、動輪の空転，滑走を検出し て走行距離を修正する誤差修正部とより成る処理部を備えて成ることを特徴とす る列車位置検知装置。 ２ 誤差修正部は、減速域ファジー集合，低速度域ファジー集合，加速域ファジ ー集合を記憶するファジー集合記憶部と、現在速度と加減速時の短時間経過後の 速度とを前記ファジー集合に当てはめて合成することにより空転，滑走を推論す るファジー推論部を備えていることを特徴とする前記１項記載の列車位置検知装 置。

【０００６】 ３ 誤差修正部に、ファジー推論が適合しにくい条件に対応する走行状態を表わ したクリスプ集合を記憶するクリスプ集合記憶部を並設したことを特徴とする前 記１項記載の列車位置検知装置に存する。

【０００７】

【作用】

列車位置検知装置は、運行中の列車において刻々と当該列車の自位置を検出し ている。地点検知器の地上子検出部では、車上子が地上子を臨み、列車とともに 移動する車上子と、地上に固設された地上子とが交錯するとき、両者は電磁的に 結合する。車上子と地上子とが結合すると常時発振停止形の発振器が動作し、共 振周波数で発振し、それにより列車では地上子を検知する。

【０００８】 距離検出部では、波形変換部において機関車の動輪に装着した速度発電機の発 生周波数をパルスに変換している。列車位置検知器では、処理部において、距離 演算部が距離検出部のパルスをカウントし、パルスとあらかじめ定めた動輪径と の関係に基づき走行距離を積算する。速度も求めることができる。

【０００９】 地上子検出部が地上子を検知したとき、地上子の位置はあらかじめ正確にわか っているので、距離補正部は、この地上子までの距離を走行距離の始点として距 離演算部での積算距離を再セットする。また、誤差修正部では、動輪の空転，滑 走を検出して走行距離を常に修正している。

【００１０】 誤差修正部にはファジー理論が有効であり、ファジー推論部は、現在速度と加 減速時の短時間経過後の速度とをファジー集合記憶部に記憶したそのときの状態 に対応する減速域ファジー集合，低速度域ファジー集合，加速域ファジー集合に 当てはめ、各集合を合成することにより空転，滑走を推論して誤差修正情報を出 力する。

【００１１】 さらに、誤差修正部では、空転，滑走が長びく等のファジー推論が適合しにく い条件が発生した場合は、クリスプ集合記憶部の当該走行状態を表わしたクリス プ集合をあてはめて誤差修正情報を出力する。

【００１２】

【実施例】

以下、図面に基づき本考案の一実施例を説明する。各図は本考案の一実施例を 示している。

【００１３】 図１に示すように、列車位置検知装置１０は、運行中の列車が走行中に自位置 を検出するためのものであり、地点検知器２０と、ナビゲーション部１５に位置 情報を出力する列車位置検知器５０とを備えて成る。地上には、所定の区間距離 に設定された地上子Ｇが設置されている。地点検知器２０は、地上子検出部３０ および距離検出部４０を有している。そして、地点検知器２０の地上子検出部３ ０は、地上子Ｇを臨む車上子３１と、車上子３１が接続し、車上子３１が地上子 Ｇと結合したとき共振周波数で発振する常時発振停止形の発振器３５と、バンド パスフィルタ３６，３７とより成る。

【００１４】 地上子Ｇは例えばＱが４０以上に設定され、発振器３５は、地上子Ｇと車上子 ３１とが電磁的に結合すると１０５乃至１３０ＫＨｚの共振周波数で発振を開始 するよう設定されている。

【００１５】 地点検知器２０の距離検出部４０は、機関車の動輪に装着した速度発電機ＴＧ の発生周波数をパルスに変換する波形変換部４１を有している。地点検知器２０ の地上子検出部３０，距離検出部４０はインタフェースＩ／Ｆを介して次の列車 位置検知器５０に接続されている。

【００１６】 列車位置検知器５０は、地点検知器２０のインタフェースＩ／Ｆが接続する入 出力部Ｉ／Ｏと、表示部５１と、処理部６０とより成る。処理部６０の出力はナ ビゲーション部７０に接続している。

【００１７】 処理部６０は、距離検出部４０のパルスをカウントし、パルスとあらかじめ定 めた動輪径との関係に基づき走行距離を積算する距離演算部６１と、地上子検出 部３０の車上子３１が地上子Ｇと結合して検知したとき、あらかじめわかってい る地上子Ｇの位置に基づき走行距離の始点を再セットする距離補正部６２と、動 輪の空転，滑走を検出して走行距離を修正する誤差修正部６３とを備えて成る。

【００１８】 誤差修正部６３は、図２に示すような減速域ファジー集合Ａ１，低速度域ファ ジー集合Ａ２，加速域ファジー集合Ａ３を記憶するファジー集合記憶部６４と、 現在速度と加減速時の短時間経過後の速度とをファジー集合に当てはめて合成す ることにより空転，滑走を推論するファジー推論部６５とを備えている。

【００１９】 さらに、誤差修正部６３には、ファジー推論が適合しにくい条件に対応する走 行状態を表わしたクリスプ集合を記憶するクリスプ集合記憶部６６が並設されて いる。

【００２０】 次に作用を説明する。

【００２１】 列車位置検知装置１０は、運行中の列車において刻々と当該列車の自位置を検 出しており、列車位置検知装置１０による位置検知情報はナビゲーション部７０ に出力されて運行情報として利用される。

【００２２】 走行する列車では、動輪の回転に従って速度発電機ＴＧが回転し、速度発電機 ＴＧは運行速度に対応した周波数を出力している。また、車上子３１は列車とと もに移動しており、常時発振停止形の発振器３５は車上子３１が地上子Ｇと結合 したときは何時でも発振可能なよう待機している。

【００２３】 すなわち、地点検知器２０の地上子検出部３０では、車上子３１が地上子Ｇを 臨み、列車とともに移動する車上子３１と、地上に固設された地上子Ｇとが交錯 するとき、両者は電磁的に結合し、車上子３１と地上子Ｇとが結合すると常時発 振停止形の発振器３５が動作し、共振周波数で発振する。

【００２４】 発振器３５の発振出力はバンドパスフィルタ３６，３７のいずれかを通り、イ ンタフェースＩ／Ｆを介して列車位置検知器５０に伝達される。それにより列車 の列車位置検知器５０では地上子Ｇを検知することができる。

【００２５】 同時に、地点検知器２０の距離検出部４０では、波形変換部４１において機関 車の動輪の回転数に従った速度発電機ＴＧの発生周波数をパルスに変換しており 、そのパルス出力もインタフェースＩ／Ｆを介して列車位置検知器５０に伝達さ れている。

【００２６】 地点検知器２０の地上子検出部３０，距離検出部４０の出力を受けた列車位置 検知器５０では、処理部６０において、距離演算部６１は、距離検出部４０のパ ルスをカウントし、パルスにあらかじめ定めた動輪径に対応する係数を乗じて走 行距離を積算する。時間の要素を加えれば速度も求めることができる。

【００２７】 この積算距離は列車の位置情報を示しているもので、ナビゲーション部７０は この位置情報を利用して列車を運行する。

【００２８】 前記積算距離はいかに動輪径を精密に測定しても長距離を走るうちには誤差が 避けられないので、地上子Ｇを用いて距離補正部６２により積算距離の始点の再 セットを行なう。

【００２９】 すなわち、地上子検出部３０が地上子Ｇを検知したとき、地上子Ｇの位置はあ らかじめ正確にわかっているので、距離補正部６２はこの地上子Ｇまでの距離を 走行距離の始点として距離演算部６１での積算距離を再セットする。

【００３０】 また、誤差修正部６３では、動輪の空転，滑走を検出して走行距離を常に修正 している。誤差修正部６３にはファジー理論が有効であり、ファジー推論部６５ は、現在速度と加減速時の短時間経過後の速度とをファジー集合記憶部６４に記 憶したそのときの状態に対応する減速域ファジー集合Ａ１，低速度域ファジー集 合Ａ２，加速域ファジー集合Ａ３に当てはめ、各集合を合成することにより空転 ，滑走を推論して誤差修正情報を出力する。

【００３１】 以下、推論の進め方についてさらに詳しく説明する。

【００３２】 動輪に空転あるいは滑走が発生したときは、発生動輪に対して緩和コントロー ルが行なわれる。そのため、これらの環境条件を考慮したファジイルールとなる よう、減速域ファジー集合Ａ１，低速度域ファジー集合Ａ２，加速域ファジー集 合Ａ３を形成した。推論は前向き推論であり、推論表現はＩＦ ＴＨＥＮ型のプ ロダクションルールで行なう。

【００３３】 なお、前記各集合はある速度における一例を示すものであって、運行速度の全 ての範囲に対応して集合が形成されている。

【００３４】 推論の考え方は次のとおりである。

【００３５】 走行中の現在速度（６０Ｋｍ／ｈ）から１秒後の加速（２Ｋｍ／ｈ／ｓ）・減 速（４Ｋm ／ｈ／ｓ）を行なった場合の速度（加速時６２Ｋｍ／ｈ、減速時５６ Ｋｍ／ｈ）を予測する。次に、予測速度から図２のルール１〜３のファジー集合 を作成する。

【００３６】 そして、１秒後の速度（６１Ｋｍ／ｈ）を取得し、その速度をメンバーシップ 関数としてルール１〜３の減速域ファジー集合Ａ１，低速度域ファジー集合Ａ２ ，加速域ファジー集合Ａ３に当てはめる。

【００３７】 次に、関数値の各ルールにおける適合度（縦軸の１〜０を求め、その各適合度 を重ね合わせて合成し推論結果を得る。推論結果の適合度が０なら検出速度は空 転または滑走状態と判断する。

【００３８】 そして、ファジー推論部６５は、空転・滑走発生前の速度から加速・減速の予 測速度を求め空転・滑走の回復を待つよう、修正情報を出力する。

【００３９】 ところで、長時間の空転，滑走が発生したときや緩和コントロールの状態によ っては、適切なファジー集合を形成できない場合がある。そのような場合、誤差 修正部６３は、クリスプ集合記憶部６６の当走行状態を表わしたクリスプ集合を あてはめて誤差修正情報を出力する。

【００４０】 また、空転・滑走が発生した場合、正確な走行キロが求められなくなるため、 空転・滑走発生都この前後の正常速度から走行距離を算出する。

【００４１】 以上のルールにより、空転・滑走の検出および発生時の走行キロ算出を行ない 、走行誤差の最少架を図っている。上記ファジー推論とクリスプ集合の適用との シミュレーション結果は図３に示すとおりである。

【００４２】 なお、積算距離をブロック化することにより正確に距離を把握しながら他本線 への進入を自由に行なうことが可能となる。また、距離補正部による地上子毎の 始点セットをブロック化すれば精度はより高くなる。

【００４３】

【考案の効果】

本考案に係る列車位置検知装置によれば、運行中の列車において常時自位置を 正確に検出することができるので、走行距離の測定誤差を最小限にして種々複雑 な営業キロ程に柔軟に対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示し、列車位置検知装置を
列車の機関車に備えたものの模式図である。

【図２】ファジー推論のための各種ファジー集合の線図
である。

【図３】ファジー推論とクリスプ集合の適用とのシミュ
レーション結果を示す線図である。

【符号の説明】

１０…列車位置検知装置 １５…ナビゲーション部 Ｇ…地上子 ２０…地点検知器 ３０…地上子検出部 ３１…車上子 ３５…発振器 ４０…距離検出部 ４１…波形変換部 ５０…列車位置検知器 ５１…表示部 ６０…処理部 ６１…距離演算部 ６２…距離補正部 ６３…誤差修正部 ６４…ファジー集合記憶部 ６５…ファジー推論部 ６６…クリスプ集合記憶部 ７０…ナビゲーション部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 市川 和男 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人 鉄道総合技術研究所内 (72)考案者 藤田 知之 神奈川県横浜市鶴見区平安町２丁目29番地 の１ 株式会社京三製作所内

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 運行中の列車が自位置を検出するための
   列車位置検知装置において、地上子検出部および距離検
   出部を有する地点検知器と、該地点検知器が接続し、ナ
   ビゲーション部に位置情報を出力する列車位置検知器と
   を備えて成り、前記地点検知器の地上子検出部は、地上
   子を臨む車上子と、該車上子が接続し、車上子が地上子
   と結合したとき共振周波数で発振する常時発振停止形の
   発振器とを備え、前記地点検知器の距離検出部は、機関
   車の動輪に装着した速度発電機の発生周波数をパルスに
   変換する波形変換部を有し、前記列車位置検知器は、前
   記距離検出部のパルスをカウントし、該パルスとあらか
   じめ定めた動輪径との関係に基づき走行距離を積算する
   距離演算部と、前記地上子検出部が地上子を検知したと
   き、あらかじめわかっている地上子の位置に基づき走行
   距離の始点を再セットする距離補正部と、動輪の空転，
   滑走を検出して走行距離を修正する誤差修正部とより成
   る処理部を備えて成ることを特徴とする列車位置検知装
   置。
2. 【請求項２】 誤差修正部は、減速域ファジー集合，低
   速度域ファジー集合，加速域ファジー集合を記憶するフ
   ァジー集合記憶部と、現在速度と加減速時の短時間経過
   後の速度とを前記ファジー集合に当てはめて合成するこ
   とにより空転，滑走を推論するファジー推論部を備えて
   いることを特徴とする請求項１記載の列車位置検知装
   置。
3. 【請求項３】 誤差修正部に、ファジー推論が適合しに
   くい条件に対応する走行状態を表わしたクリスプ集合を
   記憶するクリスプ集合記憶部を並設したことを特徴とす
   る請求項１記載の列車位置検知装置。