JPH09207774A - 鉄道車両、鉄道線路の曲線検知装置および方法、ならびに車体姿勢制御装置 - Google Patents
鉄道車両、鉄道線路の曲線検知装置および方法、ならびに車体姿勢制御装置Info
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- JPH09207774A JPH09207774A JP8021267A JP2126796A JPH09207774A JP H09207774 A JPH09207774 A JP H09207774A JP 8021267 A JP8021267 A JP 8021267A JP 2126796 A JP2126796 A JP 2126796A JP H09207774 A JPH09207774 A JP H09207774A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 線路の曲線部分をリアルタイムで精度良く検
出することができる鉄道車両、鉄道線路の曲線検知装置
および方法、車体姿勢制御装置を提供する。 【解決手段】 鉄道車両１のヨー方向の角速度を検出す
るためのヨーレートセンサ１０と、鉄道車両１の走行速
度を検出するための車速センサ１１と、ヨーレートセン
サ１０および車速センサ１１からの信号に基づいて鉄道
線路の曲率を算出する曲率検知装置１２が設けられる。
出することができる鉄道車両、鉄道線路の曲線検知装置
および方法、車体姿勢制御装置を提供する。 【解決手段】 鉄道車両１のヨー方向の角速度を検出す
るためのヨーレートセンサ１０と、鉄道車両１の走行速
度を検出するための車速センサ１１と、ヨーレートセン
サ１０および車速センサ１１からの信号に基づいて鉄道
線路の曲率を算出する曲率検知装置１２が設けられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道線路の曲線部
分を検知することができる鉄道車両ならびに鉄道線路の
曲線検知装置および方法に関し、さらに鉄道線路の曲線
部分を検知して車体の姿勢を制御する車体姿勢制御装置
に関する。
分を検知することができる鉄道車両ならびに鉄道線路の
曲線検知装置および方法に関し、さらに鉄道線路の曲線
部分を検知して車体の姿勢を制御する車体姿勢制御装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】先行技術の一例として、特開平６−１０
７１７２号公報があり、加速度センサ、傾斜角度セン
サ、速度発電機、標識検出器を搭載した測定車両を軌道
上で何回も往復して、床面左右定常加速度、走行速度、
車体傾斜角度を測定し、走行毎に曲率半径、カント量を
算出するようにして、走行距離に対応した線路データを
先行収集しておいて、実際の車両走行時における車体制
御用のデータとして使用するようにした曲線情報算出方
法および車体傾斜制御方法が開示されている。
７１７２号公報があり、加速度センサ、傾斜角度セン
サ、速度発電機、標識検出器を搭載した測定車両を軌道
上で何回も往復して、床面左右定常加速度、走行速度、
車体傾斜角度を測定し、走行毎に曲率半径、カント量を
算出するようにして、走行距離に対応した線路データを
先行収集しておいて、実際の車両走行時における車体制
御用のデータとして使用するようにした曲線情報算出方
法および車体傾斜制御方法が開示されている。
【０００３】他の先行技術として、特開平７−１０８９
３３号公報があり、地上水平面に対する車体の傾斜角検
出器と、車体床面平行左右方向の加速度検出器と、車輪
の回転数検出器と、これら検出器からの検出信号を予め
入力・記録している線路データと比較・演算する制御装
置を備えた鉄道車両において、車体の傾斜角と車体の左
右方向加速度より算出した曲率半径および車輪回転数よ
り積算した走行距離に基づく車両の走行位置を、線路デ
ータの曲率半径および曲線位置と比較し、線路データ中
に該当する曲線がある場合に、車輪回転数より積算した
走行位置ｄ１と線路データの曲線位置Ｄ１との差を補正
量として車両の走行位置を補正するようにした鉄道車両
の走行位置補正方法が開示されている。
３３号公報があり、地上水平面に対する車体の傾斜角検
出器と、車体床面平行左右方向の加速度検出器と、車輪
の回転数検出器と、これら検出器からの検出信号を予め
入力・記録している線路データと比較・演算する制御装
置を備えた鉄道車両において、車体の傾斜角と車体の左
右方向加速度より算出した曲率半径および車輪回転数よ
り積算した走行距離に基づく車両の走行位置を、線路デ
ータの曲率半径および曲線位置と比較し、線路データ中
に該当する曲線がある場合に、車輪回転数より積算した
走行位置ｄ１と線路データの曲線位置Ｄ１との差を補正
量として車両の走行位置を補正するようにした鉄道車両
の走行位置補正方法が開示されている。
【０００４】このように鉄道線路の始発駅からの走行距
離と線路敷設状況（直線部分か曲線部分か）の関係を線
路データとして大容量の記憶装置に予め格納しておい
て、現在の走行位置に対応する線路データを読み出すこ
とによって、鉄道線路の曲線検知を行っている。
離と線路敷設状況（直線部分か曲線部分か）の関係を線
路データとして大容量の記憶装置に予め格納しておい
て、現在の走行位置に対応する線路データを読み出すこ
とによって、鉄道線路の曲線検知を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来は、始発駅からの
走行距離を基準にして線路データを特定している。この
走行距離を検出する方法として、１）鉄道車両に設置さ
れた速度発電機から得られる走行速度データを時間積分
して算出する方法、２）車輪の回転数を積算する方法、
などが用いられている。
走行距離を基準にして線路データを特定している。この
走行距離を検出する方法として、１）鉄道車両に設置さ
れた速度発電機から得られる走行速度データを時間積分
して算出する方法、２）車輪の回転数を積算する方法、
などが用いられている。
【０００６】しかし、これらの方法では、計測ノイズな
どによる累積誤差の発生が不可避であり、走行距離が長
くなるほど走行位置の誤差が大きくなる。そのため、曲
線部分を特定する精度には自ずと限界がある。したがっ
て、始発駅からだけでなく、途中に基準補正用の標識を
設置して、走行距離のリセットを行う必要があるが、演
算処理が複雑になる。
どによる累積誤差の発生が不可避であり、走行距離が長
くなるほど走行位置の誤差が大きくなる。そのため、曲
線部分を特定する精度には自ずと限界がある。したがっ
て、始発駅からだけでなく、途中に基準補正用の標識を
設置して、走行距離のリセットを行う必要があるが、演
算処理が複雑になる。
【０００７】また、線路データは全ての鉄道網について
収集する必要があり、極めて膨大なデータ量になるおそ
れがあり、線路データを格納する記憶装置の規模も大型
化する。さらに、測定車によるデータ収集時における線
路形状が工事などで変更されると、工事の度にデータ収
集を行う必要がある。
収集する必要があり、極めて膨大なデータ量になるおそ
れがあり、線路データを格納する記憶装置の規模も大型
化する。さらに、測定車によるデータ収集時における線
路形状が工事などで変更されると、工事の度にデータ収
集を行う必要がある。
【０００８】本発明の目的は、鉄道線路の曲線部分をリ
アルタイムで精度良く検出することができる鉄道車両な
らびに鉄道線路の曲線検知装置および方法を提供するこ
とである。
アルタイムで精度良く検出することができる鉄道車両な
らびに鉄道線路の曲線検知装置および方法を提供するこ
とである。
【０００９】また本発明の目的は、鉄道線路の曲線部分
をリアルタイムで検知して、最適な車体姿勢を保持する
ことができる車体姿勢制御装置を提供することである。
をリアルタイムで検知して、最適な車体姿勢を保持する
ことができる車体姿勢制御装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、ヨー方向の角
速度を検出するためのヨーレートセンサを備えたことを
特徴とする鉄道車両である。 本発明に従えば、ヨーレートセンサを用いることによっ
て、鉄道車両のヨー方向の角速度を検出することが可能
になり、走行中のヨー角の時間変化を検出できる。これ
によって、走行位置の鉄道線路が直線部分であるか曲線
部分であるか、あるいはカーブの方向を検知することが
できる。
速度を検出するためのヨーレートセンサを備えたことを
特徴とする鉄道車両である。 本発明に従えば、ヨーレートセンサを用いることによっ
て、鉄道車両のヨー方向の角速度を検出することが可能
になり、走行中のヨー角の時間変化を検出できる。これ
によって、走行位置の鉄道線路が直線部分であるか曲線
部分であるか、あるいはカーブの方向を検知することが
できる。
【００１１】本発明は、鉄道車両のヨー方向の角速度を
検出するためのヨーレートセンサと、鉄道車両の走行速
度を検出するための車速センサと、ヨーレートセンサお
よび車速センサからの信号に基づいて、鉄道線路の曲率
を算出する曲率算出手段とを備えたことを特徴とする鉄
道線路の曲線検知装置である。 本発明に従えば、ヨーレートセンサによって走行してい
る鉄道車両のヨー角の角速度ωを検出するとともに、速
度発電機などの車速センサによって鉄道車両の走行速度
ｖを検出し、得られた角速度ωおよび走行速度ｖに基づ
いて所定の演算式、たとえば曲率ρ＝角速度ω÷走行速
度ｖに代入することによって、線路の曲率ρを算出する
ことができる。こうして走行速度の大小に依存しないで
リアルタイムで精度良く線路曲率を検知することが可能
になる。したがって、従来のように膨大な線路データを
収集し格納する必要がない。また、ノイズ等に起因する
誤動作が生じても累積誤差が出ないため、後の測定に影
響を与えない。
検出するためのヨーレートセンサと、鉄道車両の走行速
度を検出するための車速センサと、ヨーレートセンサお
よび車速センサからの信号に基づいて、鉄道線路の曲率
を算出する曲率算出手段とを備えたことを特徴とする鉄
道線路の曲線検知装置である。 本発明に従えば、ヨーレートセンサによって走行してい
る鉄道車両のヨー角の角速度ωを検出するとともに、速
度発電機などの車速センサによって鉄道車両の走行速度
ｖを検出し、得られた角速度ωおよび走行速度ｖに基づ
いて所定の演算式、たとえば曲率ρ＝角速度ω÷走行速
度ｖに代入することによって、線路の曲率ρを算出する
ことができる。こうして走行速度の大小に依存しないで
リアルタイムで精度良く線路曲率を検知することが可能
になる。したがって、従来のように膨大な線路データを
収集し格納する必要がない。また、ノイズ等に起因する
誤動作が生じても累積誤差が出ないため、後の測定に影
響を与えない。
【００１２】本発明は、鉄道車両に取付けたヨーレート
センサを用いてヨー方向の角速度を検出する工程と、鉄
道車両に取付けた車速センサを用いて走行速度を検出す
る工程と、ヨーレートセンサおよび車速センサからの信
号に基づいて、鉄道線路の曲率を算出する工程とを含む
ことを特徴とする鉄道線路の曲線検知方法である。 本発明に従えば、ヨーレートセンサによって走行してい
る鉄道車両のヨー角の角速度ωを検出し、車速センサに
よって鉄道車両の走行速度ｖを検出し、得られた角速度
ωおよび走行速度ｖに基づいて所定の演算式、たとえば
曲率ρ＝角速度ω÷走行速度ｖに代入することによっ
て、線路の曲率ρをリアルタイムで算出することができ
る。
センサを用いてヨー方向の角速度を検出する工程と、鉄
道車両に取付けた車速センサを用いて走行速度を検出す
る工程と、ヨーレートセンサおよび車速センサからの信
号に基づいて、鉄道線路の曲率を算出する工程とを含む
ことを特徴とする鉄道線路の曲線検知方法である。 本発明に従えば、ヨーレートセンサによって走行してい
る鉄道車両のヨー角の角速度ωを検出し、車速センサに
よって鉄道車両の走行速度ｖを検出し、得られた角速度
ωおよび走行速度ｖに基づいて所定の演算式、たとえば
曲率ρ＝角速度ω÷走行速度ｖに代入することによっ
て、線路の曲率ρをリアルタイムで算出することができ
る。
【００１３】本発明は、鉄道車両のヨー方向の角速度を
検出するためのヨーレートセンサと、鉄道車両の走行速
度を検出するための車速センサと、ヨーレートセンサお
よび車速センサからの信号に基づいて、鉄道線路の曲率
を算出する曲率算出手段と、曲率算出手段からの出力に
基づいて車体の姿勢を制御する姿勢制御手段とを備えた
ことを特徴とする車体姿勢制御装置である。 本発明に従えば、ヨーレートセンサによって走行してい
る鉄道車両のヨー角の角速度ωを検出するとともに、速
度発電機などの車速センサによって鉄道車両の走行速度
ｖを検出し、得られた角速度ωおよび走行速度ｖに基づ
いて所定の演算式、たとえば曲率ρ＝角速度ω÷走行速
度ｖに代入することによって、線路の曲率ρを算出する
ことができる。さらに、得られた線路の曲率ρの大きさ
および符号を判定して、現在の走行位置が線路の曲線部
分にあるか否かを判定し、曲線部分に進入している場合
には車体の姿勢を曲率中心側へ傾斜させることによっ
て、遠心力の影響を緩和することが可能になる。さら
に、現在位置の線路が直線部分である場合、姿勢制御手
段の動作を停止するように構成してもよい。
検出するためのヨーレートセンサと、鉄道車両の走行速
度を検出するための車速センサと、ヨーレートセンサお
よび車速センサからの信号に基づいて、鉄道線路の曲率
を算出する曲率算出手段と、曲率算出手段からの出力に
基づいて車体の姿勢を制御する姿勢制御手段とを備えた
ことを特徴とする車体姿勢制御装置である。 本発明に従えば、ヨーレートセンサによって走行してい
る鉄道車両のヨー角の角速度ωを検出するとともに、速
度発電機などの車速センサによって鉄道車両の走行速度
ｖを検出し、得られた角速度ωおよび走行速度ｖに基づ
いて所定の演算式、たとえば曲率ρ＝角速度ω÷走行速
度ｖに代入することによって、線路の曲率ρを算出する
ことができる。さらに、得られた線路の曲率ρの大きさ
および符号を判定して、現在の走行位置が線路の曲線部
分にあるか否かを判定し、曲線部分に進入している場合
には車体の姿勢を曲率中心側へ傾斜させることによっ
て、遠心力の影響を緩和することが可能になる。さら
に、現在位置の線路が直線部分である場合、姿勢制御手
段の動作を停止するように構成してもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る原理を示す
説明図である。鉄道車両には、鉄道車両のヨー方向の角
速度ωを検出するためのヨーレートセンサ１０と、鉄道
車両の走行速度ｖを検出するための車速センサ１１と、
角速度ωおよび走行速度ｖに基づいて鉄道線路の曲率を
算出して曲線状態を判断する曲線検知装置１２が搭載さ
れている。
説明図である。鉄道車両には、鉄道車両のヨー方向の角
速度ωを検出するためのヨーレートセンサ１０と、鉄道
車両の走行速度ｖを検出するための車速センサ１１と、
角速度ωおよび走行速度ｖに基づいて鉄道線路の曲率を
算出して曲線状態を判断する曲線検知装置１２が搭載さ
れている。
【００１５】曲線検知装置１２は、得られた角速度ωお
よび走行速度ｖに基づいて所定の演算式、ρ＝ω／ｖに
代入することによって、線路の曲率ρを算出する。さら
に、得られた曲率ρを時間微分するこによって曲率微分
ｄρ／ｄｔを算出する。これらの曲率ρおよび曲率微分
ｄρ／ｄｔの大きさや正負を判定することによって、走
行位置における線路の状態、たとえば直線、右曲線、左
曲線、入口緩和曲線、本曲線、出口緩和曲線などを判別
する。
よび走行速度ｖに基づいて所定の演算式、ρ＝ω／ｖに
代入することによって、線路の曲率ρを算出する。さら
に、得られた曲率ρを時間微分するこによって曲率微分
ｄρ／ｄｔを算出する。これらの曲率ρおよび曲率微分
ｄρ／ｄｔの大きさや正負を判定することによって、走
行位置における線路の状態、たとえば直線、右曲線、左
曲線、入口緩和曲線、本曲線、出口緩和曲線などを判別
する。
【００１６】図２は、本発明の実施の一形態を示す構成
図である。鉄道車両１は、人や荷物を搭載する車体２
と、車輪によって支持される台車３と、車体２と台車と
を弾性支持するための空気バネ１６などで構成されてい
る。
図である。鉄道車両１は、人や荷物を搭載する車体２
と、車輪によって支持される台車３と、車体２と台車と
を弾性支持するための空気バネ１６などで構成されてい
る。
【００１７】車体２の天井付近には、ヨーレートジャイ
ロ等から成るヨーレートセンサ１０が取付けられてい
る。台車３には、車輪の軸の回転速度を検出する速度発
電機等の車速センサ１１と、車体の傾斜角度を検出する
ために一定間隔離れて設置された左右一対の車高検知装
置１５などが取付けられている。
ロ等から成るヨーレートセンサ１０が取付けられてい
る。台車３には、車輪の軸の回転速度を検出する速度発
電機等の車速センサ１１と、車体の傾斜角度を検出する
ために一定間隔離れて設置された左右一対の車高検知装
置１５などが取付けられている。
【００１８】ヨーレートセンサ１０から出力される角速
度ωおよび車速センサ１１から出力される走行速度ｖ
は、曲線検知装置１２に入力され、現在の走行位置にお
ける線路の状態を判別する。
度ωおよび車速センサ１１から出力される走行速度ｖ
は、曲線検知装置１２に入力され、現在の走行位置にお
ける線路の状態を判別する。
【００１９】一方、車体姿勢制御装置１３は、車高検知
装置１５から出力される車高情報に基づいて空気バネ１
６の高さ制御を行い、車体２が所望の姿勢を保持するよ
うに制御している。車体姿勢制御装置１３と空気バネ１
６との間には、曲線検知装置１２からの指令信号によっ
て動作するゲート１４が介在しており、たとえば線路が
直線である場合には車体姿勢制御を停止するように機能
する。
装置１５から出力される車高情報に基づいて空気バネ１
６の高さ制御を行い、車体２が所望の姿勢を保持するよ
うに制御している。車体姿勢制御装置１３と空気バネ１
６との間には、曲線検知装置１２からの指令信号によっ
て動作するゲート１４が介在しており、たとえば線路が
直線である場合には車体姿勢制御を停止するように機能
する。
【００２０】図３（ａ）は鉄道線路の平面形状の一例を
示す平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に対応する
曲率ρを示すグラフ、図３（ｃ）は図３（ａ）に対応す
る曲率微分ｄρ／ｄｔを示すグラフである。図３（ａ）
において、鉄道車両１が鉄道線路５を地点Ａ〜地点Ｄの
順番で通過しており、鉄道線路５は、図３（ｂ）に示す
ように、１）地点Ａから手前は曲率ρ＝０である直線部
分、２）地点Ａ〜地点Ｂの範囲は曲率ρが０から徐々に
変化する入口緩和曲線部分、３）地点Ｂ〜地点Ｃの範囲
は一定の曲率ρを持つ本曲線部分、４）地点Ｃ〜地点Ｄ
の範囲は曲率ρが一定値から０に向けて徐々に変化する
出口緩和曲線部分、５）地点Ｄから以降は曲率ρ＝０で
ある直線部分、となる形状を例示している。
示す平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に対応する
曲率ρを示すグラフ、図３（ｃ）は図３（ａ）に対応す
る曲率微分ｄρ／ｄｔを示すグラフである。図３（ａ）
において、鉄道車両１が鉄道線路５を地点Ａ〜地点Ｄの
順番で通過しており、鉄道線路５は、図３（ｂ）に示す
ように、１）地点Ａから手前は曲率ρ＝０である直線部
分、２）地点Ａ〜地点Ｂの範囲は曲率ρが０から徐々に
変化する入口緩和曲線部分、３）地点Ｂ〜地点Ｃの範囲
は一定の曲率ρを持つ本曲線部分、４）地点Ｃ〜地点Ｄ
の範囲は曲率ρが一定値から０に向けて徐々に変化する
出口緩和曲線部分、５）地点Ｄから以降は曲率ρ＝０で
ある直線部分、となる形状を例示している。
【００２１】図３（ｂ）に示すように、線路状態に応じ
た区間を特定するために、入口緩和曲線部分で閾値ｔｈ
１が設定され、出口緩和曲線部分で閾値ｔｈ２が設定さ
れている。
た区間を特定するために、入口緩和曲線部分で閾値ｔｈ
１が設定され、出口緩和曲線部分で閾値ｔｈ２が設定さ
れている。
【００２２】図３（ｃ）は、図３（ｂ）のグラフを微分
したものであり、曲率ρが時間変化しない範囲、すなわ
ち地点Ａの手前、地点Ｂ〜地点Ｃ、および地点Ｄ以降に
おいて曲率微分ｄρ／ｄｔ＝０となる。また、地点Ａ〜
地点Ｂにおいて上に凸のピークが現われ、地点Ｃ〜地点
Ｄにおいて下に凸のピークが現われる。
したものであり、曲率ρが時間変化しない範囲、すなわ
ち地点Ａの手前、地点Ｂ〜地点Ｃ、および地点Ｄ以降に
おいて曲率微分ｄρ／ｄｔ＝０となる。また、地点Ａ〜
地点Ｂにおいて上に凸のピークが現われ、地点Ｃ〜地点
Ｄにおいて下に凸のピークが現われる。
【００２３】図３（ｃ）においても同様に、線路状態に
応じた区間を特定するために、入口緩和曲線部分で閾値
ｔｈ３が設定され、出口緩和曲線部分で閾値ｔｈ４が設
定されている。
応じた区間を特定するために、入口緩和曲線部分で閾値
ｔｈ３が設定され、出口緩和曲線部分で閾値ｔｈ４が設
定されている。
【００２４】図４は、横軸に曲率ρ、縦軸に曲率微分ｄ
ρ／ｄｔをとって２次元表示したグラフである。曲率ρ
に関して、正および負の閾値ｔｈ１、ｔｈ２がそれぞれ
設定されており、閾値ｔｈ１、ｔｈ２は必ずしも一致し
ていなくてもよい。また、曲率微分ｄρ／ｄｔに関し
て、閾値Ｔｈ３、ｔｈ４が設定されている。
ρ／ｄｔをとって２次元表示したグラフである。曲率ρ
に関して、正および負の閾値ｔｈ１、ｔｈ２がそれぞれ
設定されており、閾値ｔｈ１、ｔｈ２は必ずしも一致し
ていなくてもよい。また、曲率微分ｄρ／ｄｔに関し
て、閾値Ｔｈ３、ｔｈ４が設定されている。
【００２５】このグラフにおいて、１）−ｔｈ１＜ρ＜
ｔｈ１、または−ｔｈ２＜ρ＜ｔｈ２の領域は直線、
２）ρ≧ｔｈ１、およびｄρ／ｄｔ≧ｔｈ３の領域は右
入口緩和曲線、３）ρ≧ｔｈ１、ρ≧ｔｈ２およびｔｈ
３＜ｄρ／ｄｔ＜ｔｈ４の領域は右本曲線、４）ρ≧ｔ
ｈ２、およびｄρ／ｄｔ≦ｔｈ４の領域は右出口緩和曲
線、５）ρ≦−ｔｈ１、およびｄρ／ｄｔ≧ｔｈ３の領
域は左入口緩和曲線、６）ρ≦−ｔｈ１、ρ≦−ｔｈ
２、およびｔｈ３＜ｄρ／ｄｔ＜ｔｈ４の領域は左本曲
線、７）ρ≦−ｔｈ２、およびｄρ／ｄｔ≦ｔｈ４の領
域は左出口緩和曲線、にそれぞれ分類することができ
る。
ｔｈ１、または−ｔｈ２＜ρ＜ｔｈ２の領域は直線、
２）ρ≧ｔｈ１、およびｄρ／ｄｔ≧ｔｈ３の領域は右
入口緩和曲線、３）ρ≧ｔｈ１、ρ≧ｔｈ２およびｔｈ
３＜ｄρ／ｄｔ＜ｔｈ４の領域は右本曲線、４）ρ≧ｔ
ｈ２、およびｄρ／ｄｔ≦ｔｈ４の領域は右出口緩和曲
線、５）ρ≦−ｔｈ１、およびｄρ／ｄｔ≧ｔｈ３の領
域は左入口緩和曲線、６）ρ≦−ｔｈ１、ρ≦−ｔｈ
２、およびｔｈ３＜ｄρ／ｄｔ＜ｔｈ４の領域は左本曲
線、７）ρ≦−ｔｈ２、およびｄρ／ｄｔ≦ｔｈ４の領
域は左出口緩和曲線、にそれぞれ分類することができ
る。
【００２６】たとえば、図３（ａ）の線路上を鉄道車両
１が走行する場合、線路状態を示す座標（ρ、ｄρ／ｄ
ｔ）は地点Ａから手前でρ＝０、ｄρ／ｄｔ＝０の原点
に位置しており、地点Ａに進入すると次第に右斜め上方
に移動して、閾値ｔｈ１と交差する点ａで右入口緩和曲
線の領域に入って右回りに回転して、次に閾値ｔｈ３と
交差する点ｂで右本曲線の領域に入る。さらに、鉄道車
両１が右本曲線を走行している間は、座標（ρ、ｄρ／
ｄｔ）は曲率ρ＝一定値で、曲率微分ｄρ／ｄｔ＝０に
留まり、地点Ｃにさしかかると閾値ｔｈ４と交差する点
ｃで右出口緩和曲線の領域に入って右回りに回転し、次
に閾値ｔｈ２と交差する点ｄで直線領域に入ってから地
点Ｄを通過する時点で、原点に戻る。こうして線路状態
を示す座標（ρ、ｄρ／ｄｔ）の軌跡を調べることによ
って、線路の状態を認識することが可能になる。
１が走行する場合、線路状態を示す座標（ρ、ｄρ／ｄ
ｔ）は地点Ａから手前でρ＝０、ｄρ／ｄｔ＝０の原点
に位置しており、地点Ａに進入すると次第に右斜め上方
に移動して、閾値ｔｈ１と交差する点ａで右入口緩和曲
線の領域に入って右回りに回転して、次に閾値ｔｈ３と
交差する点ｂで右本曲線の領域に入る。さらに、鉄道車
両１が右本曲線を走行している間は、座標（ρ、ｄρ／
ｄｔ）は曲率ρ＝一定値で、曲率微分ｄρ／ｄｔ＝０に
留まり、地点Ｃにさしかかると閾値ｔｈ４と交差する点
ｃで右出口緩和曲線の領域に入って右回りに回転し、次
に閾値ｔｈ２と交差する点ｄで直線領域に入ってから地
点Ｄを通過する時点で、原点に戻る。こうして線路状態
を示す座標（ρ、ｄρ／ｄｔ）の軌跡を調べることによ
って、線路の状態を認識することが可能になる。
【００２７】図５は、曲線検知装置１２の動作を示すフ
ローチャートである。ヨーレートセンサ１０からの角速
度ωおよび車速センサ１１からの走行速度ｖに基づいて
線路の曲率ρを算出し、その時間微分である曲率微分ｄ
ρ／ｄｔも演算した後、まずステップｓ１において曲率
ρ≧０か否かを判定し、すなわち線路が右カーブか左カ
ーブかを判別する。なお、ここでは右カーブのとき曲率
ρが正の値となる例を説明している。
ローチャートである。ヨーレートセンサ１０からの角速
度ωおよび車速センサ１１からの走行速度ｖに基づいて
線路の曲率ρを算出し、その時間微分である曲率微分ｄ
ρ／ｄｔも演算した後、まずステップｓ１において曲率
ρ≧０か否かを判定し、すなわち線路が右カーブか左カ
ーブかを判別する。なお、ここでは右カーブのとき曲率
ρが正の値となる例を説明している。
【００２８】ρ≧０であれば、ステップｓ２に移行して
曲率微分ｄρ／ｄｔ≧０か否かを判定し、すなわち線路
が緩和曲線であるかを判別する。ｄρ／ｄｔ≧０であれ
ば、ステップｓ３に移行して曲率ρ≧ｔｈ１か否かを判
定し、曲率ρが閾値ｔｈ１より小さければ現在位置の線
路は直線部分であると判断した後、次の測定のためにス
タートへ戻る。ステップｓ３において、曲率ρが閾値ｔ
ｈ１以上であれば、次のステップｓ４で曲率微分ｄρ／
ｄｔ≧ｔｈ３か否かを判定し、曲率微分ｄρ／ｄｔが閾
値ｔｈ３より小さければ現在位置の線路が右本曲線であ
ると判断した後、スタートへ戻る。また、曲率微分ｄρ
／ｄｔが閾値ｔｈ３以上であれば、右入口緩和曲線であ
ると判断してスタートへ戻る。
曲率微分ｄρ／ｄｔ≧０か否かを判定し、すなわち線路
が緩和曲線であるかを判別する。ｄρ／ｄｔ≧０であれ
ば、ステップｓ３に移行して曲率ρ≧ｔｈ１か否かを判
定し、曲率ρが閾値ｔｈ１より小さければ現在位置の線
路は直線部分であると判断した後、次の測定のためにス
タートへ戻る。ステップｓ３において、曲率ρが閾値ｔ
ｈ１以上であれば、次のステップｓ４で曲率微分ｄρ／
ｄｔ≧ｔｈ３か否かを判定し、曲率微分ｄρ／ｄｔが閾
値ｔｈ３より小さければ現在位置の線路が右本曲線であ
ると判断した後、スタートへ戻る。また、曲率微分ｄρ
／ｄｔが閾値ｔｈ３以上であれば、右入口緩和曲線であ
ると判断してスタートへ戻る。
【００２９】一方、ステップｓ２において曲率微分ｄρ
／ｄｔが負の値であればステップｓ５へ移行して、曲率
ρ≧ｔｈ２か否かを判定し、曲率ρが閾値ｔｈ２より小
さければ現在位置の線路は直線部分であると判断した
後、スタートへ戻る。また、曲率ρが閾値ｔｈ２以上で
あれば、次のステップｓ６で曲率微分ｄρ／ｄｔ≦ｔｈ
４か否かを判定し、曲率微分ｄρ／ｄｔが閾値ｔｈ４よ
り大きければ現在位置の線路が右本曲線であると判断し
た後、スタートへ戻る。また、曲率微分ｄρ／ｄｔが閾
値ｔｈ４以下であれば、右出口緩和曲線であると判断し
てスタートへ戻る。
／ｄｔが負の値であればステップｓ５へ移行して、曲率
ρ≧ｔｈ２か否かを判定し、曲率ρが閾値ｔｈ２より小
さければ現在位置の線路は直線部分であると判断した
後、スタートへ戻る。また、曲率ρが閾値ｔｈ２以上で
あれば、次のステップｓ６で曲率微分ｄρ／ｄｔ≦ｔｈ
４か否かを判定し、曲率微分ｄρ／ｄｔが閾値ｔｈ４よ
り大きければ現在位置の線路が右本曲線であると判断し
た後、スタートへ戻る。また、曲率微分ｄρ／ｄｔが閾
値ｔｈ４以下であれば、右出口緩和曲線であると判断し
てスタートへ戻る。
【００３０】左カーブについても同様に、ステップｓ１
においてρ≧０でなければ、ステップｓ７に移行して曲
率微分ｄρ／ｄｔ≦０か否かを判定し、すなわち線路が
緩和曲線であるかを判別する。ｄρ／ｄｔ≦０であれ
ば、ステップｓ８に移行して曲率ρ≦−ｔｈ２か否かを
判定し、曲率ρが閾値−ｔｈ２より大きければ現在位置
の線路は直線部分であると判断した後、次の測定のため
にスタートへ戻る。ステップｓ８において、曲率ρが閾
値−ｔｈ２以下であれば、次のステップｓ９で曲率微分
ｄρ／ｄｔ≦ｔｈ４か否かを判定し、曲率微分ｄρ／ｄ
ｔが閾値ｔｈ３より大きければ現在位置の線路が左本曲
線であると判断した後、スタートへ戻る。また、曲率微
分ｄρ／ｄｔが閾値ｔｈ４以下であれば、左入口緩和曲
線であると判断してスタートへ戻る。
においてρ≧０でなければ、ステップｓ７に移行して曲
率微分ｄρ／ｄｔ≦０か否かを判定し、すなわち線路が
緩和曲線であるかを判別する。ｄρ／ｄｔ≦０であれ
ば、ステップｓ８に移行して曲率ρ≦−ｔｈ２か否かを
判定し、曲率ρが閾値−ｔｈ２より大きければ現在位置
の線路は直線部分であると判断した後、次の測定のため
にスタートへ戻る。ステップｓ８において、曲率ρが閾
値−ｔｈ２以下であれば、次のステップｓ９で曲率微分
ｄρ／ｄｔ≦ｔｈ４か否かを判定し、曲率微分ｄρ／ｄ
ｔが閾値ｔｈ３より大きければ現在位置の線路が左本曲
線であると判断した後、スタートへ戻る。また、曲率微
分ｄρ／ｄｔが閾値ｔｈ４以下であれば、左入口緩和曲
線であると判断してスタートへ戻る。
【００３１】一方、ステップｓ７において曲率微分ｄρ
／ｄｔが０より大きければステップｓ１０へ移行して、
曲率ρ≦−ｔｈ１か否かを判定し、曲率ρが閾値−ｔｈ
１より大きければ現在位置の線路は直線部分であると判
断した後、スタートへ戻る。また、曲率ρが閾値−ｔｈ
１以下であれば、次のステップｓ１１で曲率微分ｄρ／
ｄｔ≦ｔｈ３か否かを判定し、曲率微分ｄρ／ｄｔが閾
値ｔｈ３より小さければ現在位置の線路が左本曲線であ
ると判断した後、スタートへ戻る。また、曲率微分ｄρ
／ｄｔが閾値ｔｈ３以上であれば、左出口緩和曲線であ
ると判断してスタートへ戻る。
／ｄｔが０より大きければステップｓ１０へ移行して、
曲率ρ≦−ｔｈ１か否かを判定し、曲率ρが閾値−ｔｈ
１より大きければ現在位置の線路は直線部分であると判
断した後、スタートへ戻る。また、曲率ρが閾値−ｔｈ
１以下であれば、次のステップｓ１１で曲率微分ｄρ／
ｄｔ≦ｔｈ３か否かを判定し、曲率微分ｄρ／ｄｔが閾
値ｔｈ３より小さければ現在位置の線路が左本曲線であ
ると判断した後、スタートへ戻る。また、曲率微分ｄρ
／ｄｔが閾値ｔｈ３以上であれば、左出口緩和曲線であ
ると判断してスタートへ戻る。
【００３２】こうして曲率ρおよび曲率微分ｄρ／ｄｔ
の値を各閾値と比較することによって、座標（ρ、ｄρ
／ｄｔ）が図４のどの領域に位置するかを判断できる。
の値を各閾値と比較することによって、座標（ρ、ｄρ
／ｄｔ）が図４のどの領域に位置するかを判断できる。
【００３３】図６は、本発明に係る車体姿勢制御装置を
示す構成図である。車体２と台車３との間に左右一対の
空気バネ１６が介在することによって、振動を緩和して
いる。車体２には、空気バネ１６を駆動する姿勢制御機
構が搭載されており、コンプレッサ２１からの圧縮空気
はいったん空気溜２２に格納された後、左右に分岐して
電磁弁から成る吸気弁２３、２４を経由して空気バネ１
６に送られ、余分な圧力は電磁弁から成る排気弁２５、
２６を経由して大気に放出される。
示す構成図である。車体２と台車３との間に左右一対の
空気バネ１６が介在することによって、振動を緩和して
いる。車体２には、空気バネ１６を駆動する姿勢制御機
構が搭載されており、コンプレッサ２１からの圧縮空気
はいったん空気溜２２に格納された後、左右に分岐して
電磁弁から成る吸気弁２３、２４を経由して空気バネ１
６に送られ、余分な圧力は電磁弁から成る排気弁２５、
２６を経由して大気に放出される。
【００３４】車体２と台車３との間を連結するように左
右一対の車高検知装置１５が設置されている。鉄道車両
１が曲線路を走行する際に発生する超過遠心力によって
空気バネ１６が過度に変形し、車体２と台車３との接触
による底当たりが発生する。その対策として、車高検知
装置１５を用いて車体２の姿勢を検出し、空気バネ１６
がつぶれないように車高フィードバック制御を行う。
右一対の車高検知装置１５が設置されている。鉄道車両
１が曲線路を走行する際に発生する超過遠心力によって
空気バネ１６が過度に変形し、車体２と台車３との接触
による底当たりが発生する。その対策として、車高検知
装置１５を用いて車体２の姿勢を検出し、空気バネ１６
がつぶれないように車高フィードバック制御を行う。
【００３５】こうした車高フィードバック制御におい
て、本発明に係る曲線検知装置１２からの信号に基づい
て、図２のようなゲート１４が動作して、たとえば線路
が直線である場合には車高制御を停止するように機能す
る。これは、直線路の走行時には、振動によって車体２
の姿勢が左右に振れるため、電磁弁から成る吸気弁２
３、２４および排気弁２５、２６の開閉動作が頻繁にな
る。その対策として、曲線路走行時にのみ車高制御を行
い、直線路走行時には車高制御を行わないことで、電磁
弁から成る吸気弁２３、２４および排気弁２５、２６の
動作回数を格段に減少させることができ、電磁弁などの
各部品の寿命を延ばすことができる。
て、本発明に係る曲線検知装置１２からの信号に基づい
て、図２のようなゲート１４が動作して、たとえば線路
が直線である場合には車高制御を停止するように機能す
る。これは、直線路の走行時には、振動によって車体２
の姿勢が左右に振れるため、電磁弁から成る吸気弁２
３、２４および排気弁２５、２６の開閉動作が頻繁にな
る。その対策として、曲線路走行時にのみ車高制御を行
い、直線路走行時には車高制御を行わないことで、電磁
弁から成る吸気弁２３、２４および排気弁２５、２６の
動作回数を格段に減少させることができ、電磁弁などの
各部品の寿命を延ばすことができる。
【００３６】
【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、ヨ
ーレートセンサを用いることによって、鉄道車両のヨー
方向の角速度を検出することが可能になるため、走行位
置の鉄道線路が直線部分であるか曲線部分であるか、あ
るいはカーブの方向を検知することができる。
ーレートセンサを用いることによって、鉄道車両のヨー
方向の角速度を検出することが可能になるため、走行位
置の鉄道線路が直線部分であるか曲線部分であるか、あ
るいはカーブの方向を検知することができる。
【００３７】また、ヨーレートセンサによって鉄道車両
のヨー角の角速度ωを検出するとともに、車速センサに
よって鉄道車両の走行速度ｖを検出し、角速度ωおよび
走行速度ｖに基づいて線路の曲率ρを算出できる。その
ため、リアルタイムで精度良く線路曲率を検知すること
が可能になる。したがって、従来のように膨大な線路デ
ータを収集し格納する必要がない。また、ノイズ等に起
因する誤動作が生じても累積誤差が出ないため、後の測
定に影響を与えない。
のヨー角の角速度ωを検出するとともに、車速センサに
よって鉄道車両の走行速度ｖを検出し、角速度ωおよび
走行速度ｖに基づいて線路の曲率ρを算出できる。その
ため、リアルタイムで精度良く線路曲率を検知すること
が可能になる。したがって、従来のように膨大な線路デ
ータを収集し格納する必要がない。また、ノイズ等に起
因する誤動作が生じても累積誤差が出ないため、後の測
定に影響を与えない。
【００３８】また、ヨーレートセンサおよび車速センサ
によってヨー角速度ωおよび走行速度ｖを検出して線路
の曲率ρを算出し、さらに、得られた線路の曲率ρの大
きさおよび符号を判定して、現在の走行位置が線路の曲
線部分にあるか否かを判定し、車体の姿勢制御に反映さ
せることが可能になる。これによって、乗り心地や部品
寿命の改善を図ることができる。
によってヨー角速度ωおよび走行速度ｖを検出して線路
の曲率ρを算出し、さらに、得られた線路の曲率ρの大
きさおよび符号を判定して、現在の走行位置が線路の曲
線部分にあるか否かを判定し、車体の姿勢制御に反映さ
せることが可能になる。これによって、乗り心地や部品
寿命の改善を図ることができる。
【図１】本発明に係る原理を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の一形態を示す構成図である。
【図３】図３（ａ）は鉄道線路の平面形状の一例を示す
平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に対応する曲率
ρを示すグラフ、図３（ｃ）は図３（ａ）に対応する曲
率微分ｄρ／ｄｔを示すグラフである。
平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に対応する曲率
ρを示すグラフ、図３（ｃ）は図３（ａ）に対応する曲
率微分ｄρ／ｄｔを示すグラフである。
【図４】横軸に曲率ρ、縦軸に曲率微分ｄρ／ｄｔをと
って２次元表示したグラフである。
って２次元表示したグラフである。
【図５】曲線検知装置１２の動作を示すフローチャート
である。
である。
【図６】本発明に係る車体姿勢制御装置を示す構成図で
ある。
ある。
１ 鉄道車両 ２ 車体 ３ 台車 １０ ヨーレートセンサ １１ 車速センサ １２ 曲線検知装置 １３ 車体姿勢制御装置 １４ ゲート １５ 車高検知装置 １６ 空気バネ ２１ コンプレッサ ２２ 空気溜 ２３、２４ 吸気弁 ２５、２６ 排気弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 清 兵庫県神戸市兵庫区和田山通２丁目１番18 号 川崎重工業株式会社兵庫工場内 (72)発明者 山田 忠 兵庫県神戸市兵庫区和田山通２丁目１番18 号 川崎重工業株式会社兵庫工場内
Claims (4)
- 【請求項１】 ヨー方向の角速度を検出するためのヨー
レートセンサを備えたことを特徴とする鉄道車両。 - 【請求項２】 鉄道車両のヨー方向の角速度を検出する
ためのヨーレートセンサと、 鉄道車両の走行速度を検出するための車速センサと、 ヨーレートセンサおよび車速センサからの信号に基づい
て、鉄道線路の曲率を算出する曲率算出手段とを備えた
ことを特徴とする鉄道線路の曲線検知装置。 - 【請求項３】 鉄道車両に取付けたヨーレートセンサを
用いてヨー方向の角速度を検出する工程と、 鉄道車両に取付けた車速センサを用いて走行速度を検出
する工程と、 ヨーレートセンサおよび車速センサからの信号に基づい
て、鉄道線路の曲率を算出する工程とを含むことを特徴
とする鉄道線路の曲線検知方法。 - 【請求項４】 鉄道車両のヨー方向の角速度を検出する
ためのヨーレートセンサと、 鉄道車両の走行速度を検出するための車速センサと、 ヨーレートセンサおよび車速センサからの信号に基づい
て、鉄道線路の曲率を算出する曲率算出手段と、 曲率算出手段からの出力に基づいて車体の姿勢を制御す
る姿勢制御手段とを備えたことを特徴とする車体姿勢制
御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8021267A JP3015725B2 (ja) | 1996-02-07 | 1996-02-07 | 鉄道線路状態検知装置および方法ならびに車体姿勢制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8021267A JP3015725B2 (ja) | 1996-02-07 | 1996-02-07 | 鉄道線路状態検知装置および方法ならびに車体姿勢制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09207774A true JPH09207774A (ja) | 1997-08-12 |
| JP3015725B2 JP3015725B2 (ja) | 2000-03-06 |
Family
ID=12050343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8021267A Expired - Lifetime JP3015725B2 (ja) | 1996-02-07 | 1996-02-07 | 鉄道線路状態検知装置および方法ならびに車体姿勢制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3015725B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003502211A (ja) * | 1999-06-11 | 2003-01-21 | アルストム | 鉄道車両の制御要素を制御する方法および装置 |
| JP2008247109A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 鉄道車両のヨー角速度を測定するレートセンサの補正方法、及び補正装置 |
| KR100945851B1 (ko) * | 2007-12-13 | 2010-03-05 | 한국철도기술연구원 | 열차의 선로 분기 검지 시스템 및 그 분기 검지 방법 |
| WO2014203971A1 (ja) * | 2013-06-19 | 2014-12-24 | 新日鐵住金株式会社 | 鉄道車両用台車 |
| JP2015093605A (ja) * | 2013-11-13 | 2015-05-18 | 日本車輌製造株式会社 | 鉄道車両の走行位置検出システム |
| JP2015095981A (ja) * | 2013-11-13 | 2015-05-18 | 日本車輌製造株式会社 | 鉄道車両の走行位置検出システム |
| JP2015174540A (ja) * | 2014-03-14 | 2015-10-05 | 新日鐵住金株式会社 | 鉄道車両の車上アタック角測定方法及び装置 |
| JP2019030188A (ja) * | 2017-08-02 | 2019-02-21 | 株式会社東芝 | 車両速度位置検知装置、車両運転支援装置、車両運転制御装置、方法及びプログラム |
| CN117346723A (zh) * | 2021-10-19 | 2024-01-05 | 郑州大学 | 一种车载式轨道曲率数据全线检测装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06107172A (ja) * | 1992-09-28 | 1994-04-19 | Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd | 曲線情報算出方法及び車体傾斜制御方法 |
| JPH0789443A (ja) * | 1993-07-22 | 1995-04-04 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用自動操縦装置 |
-
1996
- 1996-02-07 JP JP8021267A patent/JP3015725B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117346723A (zh) * | 2021-10-19 | 2024-01-05 | 郑州大学 | 一种车载式轨道曲率数据全线检测装置 |
| CN117346723B (zh) * | 2021-10-19 | 2024-05-17 | 郑州大学 | 一种车载式轨道曲率数据全线检测装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3015725B2 (ja) | 2000-03-06 |
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