JPH0530601A - 移動体の走行状態表示方法 - Google Patents

移動体の走行状態表示方法

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JPH0530601A
JPH0530601A JP3175522A JP17552291A JPH0530601A JP H0530601 A JPH0530601 A JP H0530601A JP 3175522 A JP3175522 A JP 3175522A JP 17552291 A JP17552291 A JP 17552291A JP H0530601 A JPH0530601 A JP H0530601A
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transversal pressure
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Hideyuki Shiyouji
秀行 勝治
Yutaka Kazama
豊 風間
Shoji Yamada
章二 山田
Shigeaki Suzuki
茂昭 鈴木
Akira Nakano
旭 中野
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Central Japan Railway Co
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  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 鉄道車両などの走行状態の評価方法を改良す
る。 【構成】 移動体(鉄道車両)とその走行環境(レー
ル)との相互間における複数種類の状態量61,62を
ディスプレイ装置83の画面上に表示するに際し、複数
種類の状態量61,62を画面における座標データに変
換し、あらかじめ設定された複数種類の状態量の許容範
囲71,72,73を視認可能に位置的に表示すると共
に、リアルタイムに検出された複数種類の状態量を座標
データに対応して視認可能に位置的にリアルタイム表示
する相互相関表示方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は移動体の走行状態表示方
法に関し、例えばレール上を走行する鉄道車両の走行状
態のリアルタイム表示に用いられる。
【0002】
【従来の技術】鉄道技術の進歩により、電気鉄道車両は
ますます高速化し、また従来にはない大量輸送が可能に
なっている。例えば、日本経済の大動脈である東海道新
幹線においては、すでに最高時速220kmの営業運転
がなされ、近い将来において、最高時速は270kmを
越えようとしている。このような高速かつ大量の鉄道輸
送においては、設備の安定性と走行の安全性が極めて重
要であり、このため、営業運転を開始するに際しては、
実車を用いた試験走行が繰り返され、得られた各種デー
タをコンピュータなどで詳細に分析することを通して、
最大限の配慮がなされている。
【0003】このような、試験走行における鉄道車両の
走行安定性の評価方法としては、車輪とレールの相互間
における状態量として、輪重P、横圧Qおよび脱線係数
Q/Pを評価するものがある。図5および図6により、
これを説明する。図5に示すように、まくらぎ1に支え
られたレール2上を鉄道車両3が走行するときには、当
然の事ながらレール2によって車輪4が支えられてい
る。図6に示すように、輪軸5と共に高速回転する車輪
4は、内側部分が突出して車輪フランジ41をなしてお
り、勾配を持った踏面42でレール面21に接触してレ
ール2上を転走する。このとき、レール2には垂直方向
の輪重Pと水平方向の横圧Qが加えられ、これによって
車輪4に物理的な歪みが生じる。これは、車輪4あるい
は輪軸5に設けられた歪みゲージや荷重計などの輪重セ
ンサ61および横圧センサ62で検出されている。
【0004】このようにして得られた輪重Pと横圧Qか
ら脱線係数Q/Pを求め、この脱線係数Q/Pと横圧Q
の作用時間、車輪フランジ41の形状やレール2との摩
擦係数を検討することで、脱線に対する安定性を評価で
きる。すなわち、脱線に至る場合には、車輪4は図6の
矢印方向にせり上がるのであり、この場合の状態を図7
に示す。車輪4の踏面42とレール面21との接触点O
において、垂直方向に輪重P、水平方向に横圧Qが加わ
り、これらの相互作用力Fはこれらのベクトル和とな
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術に
おいては、センサから得た輪重Pと横圧Qより脱線係数
Q/Pを計算し、その結果が許容範囲に入っているか否
かを個別に評価していた。すなわち、横圧Qについては
許容最大値QX 以下であるか否かを調べ(横圧Qにマイ
ナスは無いので、最小値はゼロ)、輪重Pについては許
容範囲内(許容最大値PX 以下であって許容最小値PN
以上)であるか否かを調べ、かつ脱線係数Q/Pが許容
最大値(Q/P)X 以下か否かを、個別に調べていた。
このため、走行状態の大局的傾向を把握する事が難し
く、また走行中にリアルタイムに評価することができな
かった。
【0006】そこで本発明は、鉄道車両のような移動体
と、レールのような走行環境との相互間における状態量
を、リアルタイムに評価することのできる移動体の走行
状態表示方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る移動体の走
行状態表示方法は、移動体とその走行環境との相互間に
おける複数種類の状態量をディスプレイ装置の画面上に
表示するに際し、複数種類の状態量を画面における座標
データに変換し、あらかじめ設定された複数種類の状態
量の許容範囲を視認可能に位置的に表示すると共に、リ
アルタイムに検出された複数種類の状態量を座標データ
に対応して視認可能に位置的にリアルタイム表示するこ
とを特徴とする。ここで、リアルタイムに検出された複
数種類の状態量を画面上で位置的にリアルタイム表示す
ると共に、そのイメージの軌跡を画面上で継続的に表示
するようにしてもよく、更にイメージの軌跡が表示され
た範囲を、許容範囲の表示部と相似形でグラフィック表
示するようにしてもよい。
【0008】
【作用】本発明によれば、評価すべき状態量の許容範囲
が、画面上で相互相関的にグラフィック表示される。そ
して、リアルタイムに検出された上記の状態量が、この
画面上にグラフィック表示されるので、上記状態量の変
化と現状を、リアルタイムに視認できる。
【0009】
【実施例】以下、実施例に係る鉄道車両の走行状態表示
方法を具体的に説明する。
【0010】本発明は、移動体と走行環境との相互間に
おける種々の状態量を、ディスプレイ画面上で相互相関
的にグラフィック表示するものであり、その一実施例と
しては、高速電気鉄道車両とレールとの間における輪重
Pと、横圧Qと、これらの比として得られる脱線係数Q
/Pを、パーソナルコンピュータとCRTなどでグラフ
ィック表示するものが挙げられる。すなわち、従来は個
別の情報として個別に判定していた状態量を、視認可能
なイメージとしてオペレータに把握させるものであり、
オペレータあるいは評価担当者の思考作業の容易化、確
実化に資するものである。図1は実施例が適用されたシ
ステムの構成を示すブロック図である。まず、輪重Pの
許容範囲である許容最大値PX と許容最小値PN を設定
するための輪重許容範囲設定部71と、横圧Qの許容最
大値QX を設定するための横圧許容最大値設定部72
と、脱線係数Q/Pの許容最大値(Q/P)X を設定す
るための脱線係数許容最大値設定部73が設けられる。
演算処理部81は輪重センサ61および横圧センサ62
の出力にもとづき、脱線係数Q/Pを計算すると共に、
これらを表示部82の画面83における座標データに変
換する。また、演算処理部81は設定部71〜73にお
ける設定データも座標データに変換し、表示部82に送
出する。さらに、演算処理部81はリアルタイムに求め
た相互作用力Fの値をF値記憶部84に記憶させ、操作
部85からの指令、あるいはプログラムからの指令に応
じて相互作用力Fの値を読み出す。
【0011】図2は表示部82の画面83における状態
量のグラフィック表示を示している。図中の原点O
(0,0)は図7の接触点Oに対応している。輪重許容
範囲設定部71の設定データは図2の線分B−Cおよび
A−Dに対応し、横圧許容最大値設定部72の設定デー
タは図2の線分C−Dに対応し、脱線係数許容最大値設
定部73の設定データは図2の原点O(0,0)を通る
線分M1 −N1 に対応する。したがって、横圧Qの許容
最小値はゼロであるので、相互相関表示される状態量、
すなわち相互作用力Fの許容される範囲は、図2の点
A,B,C,N1 ,M1 ,Aを順次に直線で結んだ範囲
となる。そこで、本実施例では、この許容範囲の限界枠
を画面83において視認可能にグラフィック表示してい
る。そして、リアルタイムに求めた相互作用力Fをベク
トルとしてグラフィック表示している。
【0012】ここで、脱線係数Q/Pの許容最大値(Q
/P)X で定まる限界枠については、(Q/P)X の直
線が点A,B間で交点M1 を持ち、かつ点C,D間で交
点N1 を持つ第1の場合(上述および図2の太い直線の
場合)の他に、(Q/P)X の直線が点A,B間で交点
を持つことなく、限界枠が点A,B,C,D,Aを結ぶ
長方形になる第2の場合と、(Q/P)X の直線が点
A,D間で交点M3 を持ち、かつ点B,C間で交点N3
´を持ち、限界枠が点A,B,N3 ´,M3 ,Aを結ぶ
台形となる第3の場合がある。いずれの場合も、限界枠
の内側が許容エリアである。相互作用力Fを示す輝点
(ベクトルの頂点)がこの限界枠の外に出るとき、安全
性を保証し得ないことがわかり、これは視認され得るイ
メージとして評価担当者に把握される。
【0013】図3は画面83におけるグラフィック表示
の発展形を示している。図示の通り、限界枠のグラフィ
ック表示と共に、相互作用力Fのベクトルの頂点に対応
する輝点をリアルタイム表示し、更にこれだけでなく、
その輝点(ベクトルFの頂点)の軌跡についても表示す
る。これにより、時々刻々と変化する現在の状態量だけ
でなく、その変化の経過をもグラフィック表示できる。
さらに、相互作用力Fの軌跡の極値を内接する図形
(点,a,b,c,n,mを結ぶ限界枠に相似の図形)
を描くことにより、一定時間内の走行状態が全体として
把握できるようになる。
【0014】上記の頂点の軌跡の表示と、軌跡の極値が
内接する図形の表示は、下記の理由により、走行状態の
評価には有用である。すなわち、多角形a、b、c、
n、mに内接する軌跡は、無数に存在し得るのである
が、それらの軌跡の特性を検出された相互作用力Fに係
る輪重Pの最大、最小値PX 、PN と、横圧Qの最大値
X と、脱線係数Q/Pの最大値(q/p)X の4個の
パラメータで評価する限り、すべて同一とみなすことが
できる。したがって、多角形a、b、c、n、mを、こ
れら一群の軌跡の特性図とすることができる。ここで
は、これを頂点変化履歴区域と称して、ベクトルFの履
歴の特性図とする。
【0015】この多角形は、車輪4とレール2間の作用
力Fの変動という非直観現象を象形したものと考え得る
が、先に示した許容区域もこの履歴区域も同一の象形法
で図形化したものであるため、両者の包含関係と物理量
(状態量)の大小関係との間には矛盾がない。したがっ
て、履歴区域a、b、c、n、mが許容領域A、B、
C、N、M内にある限り、相互作用力Fは走行安定性の
基準を満していると評価できる。
【0016】実際の監視画面は、この基本形を複数箇配
置し、あるいは拡大・縮小操作を加える等により構成す
るが、履歴区域についても、複数のデータ処理による異
なった結果を同時或いは交互表示する等の技法を加味す
ることが可能であり、更に、区間、期間等を区切って随
時記録・更新を行えば、区間毎の特性を評価することも
出来る。以上の組合わせにより、実情に即した表示形態
を選ぶことが可能である。これにより、走行中の車両の
走行安定性が、その基準を満たしているか否かの一次的
判定に対しては、表示画面上の履歴領域と許容領域を監
視するのみでよいこととなり、評価作業の即時性と確実
性を増すものと考えられる。さらに、色合データを与え
ることにより、相互作用力Fの表示色や軌跡の表示色を
異なるようにしてもよい。
【0017】図4は更に別の実施例を示している。これ
は、浮上型の鉄道車両に本発明を適用した例で、ガイド
溝91内には浮上列車の車体92が位置している。ま
た、車体92にはガイド溝91の側壁との間隔を測定す
る横方向センサ93と、ガイド溝91の底面との間隔を
測定する下方向センサ94が設けられ、それぞれ図4の
距離R1 、R2 を測定するようになっている。このよう
なシステムにおいては、図4のガイド溝91のイメージ
をそのままCRTなどに写し出し、その中にリアルタイ
ムで車体92の動きを示す。
【0018】さらに、図4の実施例において、車体92
のイメージの軌跡をも写し出すようにすれば、走行状態
の大局的把握が可能になる。さらに、本発明の移動体の
走行状態表示方法については、鉄道車両だけでなく、道
路上を走行する自動車などにも適用できる。
【0019】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り本発明によれ
ば、評価すべき状態量の許容範囲が、CRTなどの画面
上で相互相関的にグラフィック表示される。そして、リ
アルタイムに検出された状態量が、この画面上に輝点あ
るいはベクトル等としてグラフィック表示されるので、
状態量の変化と現状を、評価担当者はリアルタイムに視
認できる。このため、高速電気鉄道車両のような移動体
の走行状態を、適切かつ正確に把握するのに特に適して
いる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る鉄道車両の走行状態表示
方法が適用されるシステムの構成図である。
【図2】図1の実施例における表示部82の画面83で
の表示の説明図である。
【図3】図1の実施例における表示部82の画面83で
の表示の説明図である。
【図4】本発明を浮上型の列車に応用したときの表示の
説明図である。
【図5】高速の電気鉄道車両を示す図である。
【図6】レール2と車輪4の関係を示す図である。
【図7】車輪4に係る輪重P,横圧Qおよび相互作用力
Fを示す図である。
【符号の説明】
2…レール 4…車輪 41…車輪フランジ 42…踏面 5…輪軸 61…輪重センサ 62…横圧センサ 71…輪重許容範囲設定部 72…横圧許容最大値設定部 73…脱線係数許容最大値設定部 81…演算処理部 82…表示部 83…画面 84…F値記憶部 85…操作部 91…ガイド溝 92…車体 93…横方向センサ 94…下方向センサ 代理人弁理士 長谷川 芳樹
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 風間 豊 神奈川県横浜市戸塚区上倉田町1372番地2 戸塚ガーデンハウスA−713 (72)発明者 山田 章二 静岡県掛川市旭ケ丘二丁目5番地3 (72)発明者 鈴木 茂昭 神奈川県川崎市中原区上小田中863番地 アストロデザイン株式会社内 (72)発明者 中野 旭 東京都目黒区三田二丁目13番13号

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 移動体とその走行環境との相互間におけ
    る複数種類の状態量をディスプレイ装置の画面上に表示
    するに際し、前記複数種類の状態量を前記画面における
    座標データに変換し、あらかじめ設定された前記複数種
    類の状態量の許容範囲を視認可能に位置的に表示すると
    共に、リアルタイムに検出された前記複数種類の状態量
    を前記座標データに対応して視認可能に位置的にリアル
    タイム表示することを特徴とする移動体の走行状態表示
    方法。
  2. 【請求項2】 リアルタイムに検出された前記複数種類
    の状態量を前記画面上で位置的にリアルタイム表示する
    と共に、前記リアルタイム表示されたイメージの軌跡を
    前記画面上で継続的に表示する請求項1記載の移動体の
    走行状態表示方法。
  3. 【請求項3】 前記イメージの軌跡が表示された範囲
    を、前記許容範囲の表示部と相似形でグラフィック表示
    する請求項2記載の移動体の走行状態表示方法。
  4. 【請求項4】 前記複数種類の状態量を前記画面上に表
    示するに際し前記複数種類の状態量を前記画面における
    色合データに変換し、あらかじめ設定された前記複数種
    類の状態量の許容範囲を色合データに変換して表示する
    と共にリアルタイムに検出された前記複数種類の状態量
    を前記色合データに変換してリアルタイムに表示する請
    求項1記載の移動体の走行状態表示方法。
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