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1. (JP2001286009 ) AUTOMATIC TRAIN CONTROLLER
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、地上装置で検知した先行列車から後続列車までの距離関連情報に基づいて、車上装置で減速パターンを作成し、この減速パターンに従って列車を制動操作する自動列車制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の自動列車制御装置(以下は、ATC装置という。)は、図4に示すように、先行列車1と後続列車2との間の距離関連情報を地上装置(図示せず)で検知し、先行列車1から後続列車2までの各閉塞区間1T〜5Tごとに速度制限信号値(以下、信号値という)を決定している。そして、この信号値に対応して定められた周波数で変調した電流に変換して軌道回路にアナログ伝送方式により送出している。一方、後続列車2に搭載された車上装置では、図5に示すように、受電器3が前記軌道回路を流れる電流による磁束を受信し、処理部4〜6が前記信号値に応じた所定の周波数に復調して信号値を判定している。そして、速度発電機8が後続列車2の現在速度を検知し、処理部4〜6が信号値と現在速度とを比較して後続列車2の現在速度が高い場合にはブレーキ装置にブレーキ種類を出力し、当該後続列車2は自動的に減速制御される。ブレーキ種類は、通常の運転に使われる常用ブレーキ,最も短距離で停止できる非常ブレーキ,ブレーキ力を発生させないブレーキ緩解の3種類となっている。
【0003】ところが、図4及び図5に示すアナログATC装置の場合、各列車のブレーキ性能によっては、図4に示すように、各閉塞区間でATC許容速度まで減速された後から前方閉塞区間境界までの走行距離(余裕距離)の分だけ余裕を持って減速されることになる。この余裕距離は、各閉塞区間の全体では大きな割合を示すようになり、列車間の制御間隔に大きな無駄が発生していた。
【0004】これに対して、最近では、地上装置から速度制限信号値を周波数として送出する前記ATC装置(以下は、アナログATC装置という)に代わって、特開平7−40835号公報に開示されたようなデジタルATC装置が考え出されている。この先願のデジタルATC装置は、図6に示すように、停止すべき位置までの距離関連情報を地上装置からデジタル伝送方式で送出し、当該距離関連情報と自らの制動能力とに基づいて車上装置で停止までの減速パターンを作成し、その減速パターンに従って後続列車2を減速制御するものである。
【0005】この先願の技術の減速パターンは、常用ブレーキパターンと非常ブレーキパターンの2種類で構成されている。常用ブレーキパターンとは、前方の開通区間数から得られる距離情報により示される停止目標位置までに列車を停止させるための減速パターンであり、各車両の減速度にブレーキ制御の開始するまでの遅れ時間や勾配条件等を考慮し、各種誤差から発生する余裕距離を加えて算出する。通常の場合、列車はこのブレーキパターンに追随するように走行する。非常ブレーキパターンは、ブレーキの故障等により、常用ブレーキパターンに追随して減速できなかった場合にバックアップとして働く減速パターンであり、常用ブレーキパターンよりも大きな減速度と小さな余裕距離でパターンを作成する。列車が非常ブレーキパターンの速度を超過すると非常ブレーキが作動し、列車が停止するまで緩解しないようになっている。
【0006】この先願に係るデジタルATC装置は、車上で作成した減速パターンに基づいて正確に列車の制動制御を行うことができるので、従来のアナログATC装置のように各閉塞区間において余裕距離が発生せず、無駄のない列車制御が可能である。ただし、車上側で現用ATC装置における速度制限信号値に代わる減速パターンを作成するため、自列車の位置情報を持つ必要があり、またその精度も高いものが要求される。
【0007】ところで、これまでのデジタルATC装置のシステム構成では、上記のような常用ブレーキパターンと非常ブレーキパターンを作成する場合に、速度発電機を使用して自己の列車の位置情報を算出している。速度発電機は、車輪の回転数の積算から速度を検知するのであるが、速度発電機を搭載している軸の車輪が滑走した場合、実際の速度よりも低く検知し、また自己の列車の位置も実際走行している位置よりも後方にいるように判断する。そのため、通常の常用ブレーキパターンや非常ブレーキパターンの減速制御すべき速度に到達してもブレーキがかからない虞れがあり、安全上問題があった。また安全性を確保するために、滑走により発生する誤差分をブレーキ停止位置の余裕距離として設定した場合、デジタルATC装置の利点である、無駄の無い減速制御ができるという効果が少なくなる。
【0008】一方、車輪の滑走に対して速度を正確に検知することを目的とした発明に、特開平5−249127号公報に開示されたような移動体の速度、移動距離演算装置が考え出されている。この装置では、速度発電機以外に非接触速度検出手段を備え、速度発電機と非接触速度検出手段の出力のうち高い値を選択出力するものである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところが、速度発電機は、車輪が滑走しない場合には、長年の使用実績に基づく高い信頼性があり、精度も高いが、非接触速度検出手段は、使用実績がまだ比較的乏しく精度も一般的に劣る。そのため、特開平5−249127号公報に開示された技術では、常時、速度発電機と非接触速度検出手段の出力を比較して用いているので、滑走が発生していない場合にも使用実績が乏しい非接触速度検出手段の出力が選択されることがあり、精度上及び信頼性に劣るという問題があった。また速度検知装置自体が複雑になるという問題もあった。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は従来の前記課題に鑑みてこれを改良除去したものであって、従来のデジタルATC装置に、別系統の速度計を用いた減速パターン(以下は、滑走バックアップブレーキパターンという)による減速制御機能を付加することで、車輪の滑走が発生しても、安全且つ確実に減速制御が行えるデジタルATC装置を提供せんとするものである。
【0011】而して、前記課題を解決するために本発明が採用した請求項1の手段は、先行列車から後続列車までの距離関連情報に基づいて減速パターンを作成すると共に、速度検知器で列車速度を検知し、前記減速パターンと列車速度とを比較して列車の制動操作を行う自動列車制御装置であって、前記減速パターンには常用ブレーキ用の減速パターン,非常ブレーキ用の減速パターン及び余裕距離が非常ブレーキ用の前記減速パターンよりも短いバックアップ用の減速パターンがあり、常用ブレーキ用の減速パターン及び非常ブレーキ用の減速パターンとの比較に用いる速度検知器と、バックアップ用の減速パターンとの比較に用いる速度検知器とは別個のものであることを特徴とする自動列車制御装置である。この発明によれば、通常の走行状態では、速度発電機を利用した車上側の減速パターンに基づいて減速制御を行うことができ、車輪の滑走が発生し、実際の列車の速度との間に誤差が生じた場合は、別系統の速度検知器を利用した車上側の滑走バックアップブレーキパターンによる減速制御に切り換えることで安全且つ確実な減速制御を行うようにしている。
【0012】複数の車軸の車輪が同時に滑走する確率は一つの車軸の車輪が滑走する確率よりも小さくなるので前記別系統の速度検知器は、別の車軸の速度発電機でもよいが、さらに確実に速度を検知するために、本発明が採用した請求項2の手段は、バックアップ用の減速パターンとの比較に用いる速度検知器が非接触式の速度検知器である請求項1に記載の自動列車制御装置である。
【0013】本発明が採用した請求項3の手段は、非接触式の速度検知器がドップラー速度計である請求項2に記載の自動列車制御装置である。この発明では、既に市販されているドップラー速度計を利用することで、前記請求項1又は2に記載の発明を実現するようにしている。なお、本発明では、特開平5−249127号公報に開示された技術と異なり、複数の速度検知器の出力の比較は行っていない。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の構成を図面に示す発明の実施の形態に基づいて説明すると次の通りである。図1は本発明の第1の実施の形態に係るものであり、デジタルATC装置の車上装置の制御ブロック図である。この図1は、デジタルATC装置のブレーキ出力を作成するための処理部を一つだけ示しているが、実際の構成は同じ処理部を並列に3つ有するいわゆる三重系である。各処理部は、常用ブレーキパターンを車上側で作成する常用ブレーキ制御器12と、非常ブレーキパターンを車上側で作成する非常ブレーキ制御器13と、滑走バックアップブレーキパターンを車上側で作成する滑走バックアップブレーキ制御器14とを有している。
【0015】これらの各制御器12〜14には、受電器15から受信部16を通じて距離関連情報が入力される。受電器15は、従来のアナログATC装置の場合と同じように、軌道回路から距離関連情報を受信するのが一般的であるが、無線によってもよく、また距離関連情報としては距離そのものであっても、閉塞区間数であってもよい。
【0016】一方、速度発電機17を利用した速度検知器18からは、現在の列車速度情報が常用ブレーキ制御器12と非常ブレーキ制御器13との二つへ入力される。この速度発電機17は、一般的に鉄道車両に取り付けられているという実績もあり、故障率の少ない車輪の回転から速度信号を得るため、基本的な精度が高いという信頼性に優れたものである。またこの実施の形態にあっては、前記速度発電機17とは別個に、非接触式の速度計であるドップラーレーダー19を設け、このドップラーレーダー19を利用した速度検知器20から現在の列車速度情報を滑走バックアップブレーキ制御器14へ入力するようにしている。ドップラーレーダー19は、電波のドップラー効果を利用した速度計であり、非接触式で列車の速度を算出することで、車輪の滑走及び空転の影響を受けずに現在の列車速度を正確に検知することが可能である。非接触式の速度検知器20としては、電波のドップラー効果を利用したドップラー速度計19の他にも、光学式のもの及びミリ波を利用したもの等であってもよい。
【0017】なお、これらの距離関連情報や現在の列車速度を入力するに際し、図5に示す従来の場合と同じように、トランスポンダ車上子及び地点検知車上子から列車の現在位置の補正情報が入力されるようになっている。列車の現在位置は、速度検知器18又は20で検知した速度を時間積分して得られる。また列車の現在位置情報は、精度を上げるためにトランスポンダ車上子の出力によって補正されるが、GPS(衛星を利用した汎地球測位システム)による補正方式であってもよい。更に、データ記憶部21からは車上データ及び地上データ等が各ブレーキ制御器12〜14へ入力されるようになっている。
【0018】而して、前記各ブレーキ制御器12〜14では、前述した各種の情報に基づいてそれぞれが独立したブレーキパターン(常用ブレーキパターンの場合はブレーキノッチ)を計算して作成し、図1に示すブレーキ制御装置22へ出力され、列車の速度制御に供される。ブレーキパターンの作成は、先ず、前述した距離関連情報から停止すべき位置までの距離を解読し、前記列車の現在位置情報とデータ記憶部21に記憶された当該車両のブレーキ性能及び曲線等の線路に関するデータ等に基づいて減速パターンが作成される。そして、現在位置での当該減速パターン上の速度と現在速度とを比較してブレーキノッチを作成する。減速する必要のない場合は、「ブレーキ緩解」のブレーキノッチが作成される。また前記作成した減速パターンに従って停止できる場合は、「常用ブレーキ」のブレーキノッチが作成され、減速パターンと現在速度とを比較してブレーキ力の大きさ、すなわち、常用ブレーキの「ノッチ数(1〜7)」が作成される。できるだけ短い距離で停止すべき場合は、「非常ブレーキ」のブレーキノッチが作成される。
【0019】ところで、この実施の形態におけるデジタルATC装置では、図1に示す列車の減速制御を行う処理部が三つ並列に設けられており、これらの各処理部の多数決によってブレーキ種類を選択し、多数決でブレーキ種類を選択できない場合は、ATC故障として非常ブレーキを選択する安全サイドに列車の減速制御が行われる。このような安全サイドの制御方法は、従来の場合と同じであるが、別な方法として最もブレーキ力が強いブレーキ種類を優先的に選択する方法もある。
【0020】図3に、常用ブレーキパターン、非常ブレーキパターン、滑走バックアップブレーキパターンを示す。非常ブレーキパターンは、常用ブレーキパターンよりも減速度が大きく、余裕距離も小さい。また滑走バックアップブレーキパターンについては、減速度は非常ブレーキパターンと同じであるが、滑走による誤差が無い分だけ更に余裕距離が小さくなる。
【0021】次に、列車の車輪に、滑走現象が発生した場合の列車の減速制御方法について図1及び図2を参照して説明する。車輪に滑走現象が発生している場合は、速度発電機17を利用した速度検知器18の速度信号は、実際の列車の速度よりも低く算出されたものとなり、常用ブレーキ制御器12で作成した常用ブレーキパターンや非常ブレーキ制御器13で作成した非常ブレーキパターンでは、まだ安全サイドに列車が置かれていると判断されることになる。また列車の現在位置が実際の位置よりも後方にあるように判断され、先行する列車との安全性が脅かされる。そのため、車輪の滑走現象が発生した場合には、常用ブレーキ制御器12や非常ブレーキ制御器13は機能を喪失することになる。
【0022】そこで、この実施の形態にあっては、車輪とは無関係の非接触式の速度計であるドップラーレーダー19を利用した速度検知器20によっても絶えず、列車の現在速度を検知し、滑走バックアップブレーキ制御器14で作成された滑走バックアップブレーキパターンと比較している。そして、車輪の滑走現象が発生した場合には、やがてドップラーレーダー19を利用した速度検知器20で検知された実際の列車の速度が滑走バックアップブレーキパターンの速度を超過するようになるので、非常ブレーキが作動し、列車の確実な停止が行われる。
【0023】ところで、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、適宜の変更が可能である。例えば、図1に示す構成の処理部を三つ並列に設けて多数決の原理によって減速制御を行わなくても、単独でも減速制御を行うことが可能である。また本発明のデジタルATCは、新幹線、在来線、モノレール、無人走行車両等のその他の車両交通機関への適用も可能である。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明の自動列車制御装置は、先行列車から後続列車までの距離関連情報に基づいて減速パターンを作成すると共に、速度検知器で列車速度を検知し、前記減速パターンと列車速度とを比較して列車の制動操作を行う自動列車制御装置であって、前記減速パターンには常用ブレーキ用の減速パターン,非常ブレーキ用の減速パターン及び余裕距離が非常ブレーキ用の前記減速パターンよりも短いバックアップ用の減速パターンがあり、常用ブレーキ用の減速パターン及び非常ブレーキ用の減速パターンとの比較に用いる速度検知器と、バックアップ用の減速パターンとの比較に用いる速度検知器とを別個のものとしたから、通常の走行状態では、従来通りの信頼性と精度を有する速度発電機を利用した車上側の減速パターンに基づいて減速制御を行うことができ、従来と同等の安全性が必ず確保できる。一方、車輪の滑走が発生し、実際の列車の速度との間に誤差が生じた場合は、別系統の速度検知器を利用した車上側の滑走バックアップブレーキパターンによる減速制御でバックアップされることで更に安全且つ確実な減速制御を行うことが可能である。また車上装置で作成した減速パターンに基づいて正確に列車の制動制御を行うことができるので、従来のアナログATC装置のように各閉塞区間において余裕距離が発生せず、無駄のない列車制御が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る車上装置の制御ブロック図である。
【図2】本発明の一実施の形態に係る車上装置の通常の走行状態の場合と、車輪滑走時や空転時の場合の制御方法とを示すフローチャートである。
【図3】本発明の一実施の形態に係るデジタルATC装置の速度制御方法及び各減速パターンを示す図面である。
【図4】従来のアナログATC装置の速度制御方法を示す図面である。
【図5】従来のアナログATC装置の車上装置の制御ブロック図である。
【図6】従来のデジタルATC装置の速度制御方法を示す図面である。
【符号の説明】
12…常用ブレーキ制御器
13…非常ブレーキ制御器
14…滑走バックアップブレーキ制御器
15…受電器
16…受信部
17…速度発電機
18…速度検知器
19…ドップラーレーダー
20…速度検知器
21…データ記憶部
22…ブレーキ制御部