CN109476236B - 列车固定位置停止控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种列车固定位置停止控制装置，能够连续地计算作为线路外的设备而设置于车站内的对象物与列车之间的相对距离，无需设置线路内的设备，由此实现低成本化，且能够提高列车的当前位置的检测精度。该列车固定位置停止控制装置具备：对列车的速度及当前位置进行计算的速度/位置计算单元；以及对设置于车站内的对象物与列车之间的相对距离进行计算的相对距离计算单元，速度/位置计算单元根据从相对距离计算单元输入的相对距离的信息及对象物的位置信息来计算列车的当前位置。

Description

列车固定位置停止控制装置

技术领域

本发明涉及根据与设置于地上的对象物之间的相对距离来计算列车的当前位置、从而控制列车的行驶的列车固定位置停止控制装置。

背景技术

近年来，由于列车运行时刻表的过密化、与站台门的维修相伴的列车停止位置的严密化等，给乘务员带来的负担增大。以降低该乘务员负担、削减人工费等为目的，进行了自动列车驾驶(ATO：Automatic Train Control)装置的导入。在ATO装置中，尤其是使车辆门位置准确地对准站台门位置而使列车停止的列车固定位置停止控制(TASC：TrainAutomatic Stop Control)装置处于伴随着向已设路线车站导入站台门的发展而实现了向多条路线的导入的状况。

在作为在先技术的非专利文献1中，公开了通常的列车固定位置停止控制装置的结构。具体而言，列车固定位置停止控制装置利用设置于车上的被称为车上信标的装置来接收来自设置于地上(线路内)且发送自身位置信息的地上信标的位置信息，基于接收到的位置信息来决定本列车的当前位置。在目标停止位置附近设置有多个地上信标，列车固定位置停止控制装置在每次通过地上信标上时修正本列车的当前位置。在此基础上，列车固定位置停止控制装置对预先保持的TASC模式(由位置/速度的组合表示的数据)的当前位置的速度与本列车的速度进行比较，以使速度一致的方式控制制动器，由此使列车停止到目标停止位置。

在先技术文献

非专利文献

非专利文献1：铁道车辆和技术No.181“ATO的行驶控制技术<5>”

发明内容

发明要解决的课题

然而，在非专利文献1所记载的技术中，作为线路内的设备而需要采用地上信标。通常，铁道设备的设置所需的费用因是线路内的设备还是线路外的设备而有较大的不同。在线路内设置设备的情况下，为了避免与列车的接触而需要采取高度的安全对策，与设置于站台等线路外的情况相比，费用变高。因此，在利用专利文献1所记载的技术而欲导入列车固定位置停止控制装置的情况下，存在花费大量费用的课题。另外，地上信标只是离散地被设置，还存在无法连续地实施当前位置的修正这一课题。

本发明是考虑以上的课题而完成的，提供一种使用线路外的设备来决定本列车的当前位置的列车固定位置停止控制装置。根据本发明，无需设置线路内的设备，另外也无需设置车上信标，因此，能够以低成本导入列车固定位置停止控制装置。另外，当前位置的修正从基于以往的地上信标实现的离散修正而成为连续修正，因此，当前位置的精度提高。

解决方案

为了解决上述课题，列车固定位置停止控制装置的特征在于，具备：速度/位置计算单元，其计算列车的速度及当前位置；以及相对距离计算单元，其计算设置于车站内的对象物与列车之间的相对距离，速度/位置计算单元根据从相对距离计算单元输入的相对距离的信息及对象物的位置信息来计算列车的当前位置。

发明效果

根据本发明，能够使用线路外的设备来使列车停止到目标停止位置。另外，由于连续地修正当前位置，因此，当前位置的精度提高。

附图说明

图1是示出通常的列车固定位置停止控制装置的结构的图。

图2是示出实施例1的列车固定位置停止控制装置的功能结构的图。

图3是示出实施例1的速度/位置计算单元的处理步骤(流程图)的图。

图4是示出在实施例2中采用的对象物的设计例的图。

图5是示出实施例2的相机所识别的图像的例子的图。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的实施方式进行详述。需要说明的是，图1是涉及通常的自动列车驾驶装置(ATO装置)所包含的列车固定位置停止控制装置(TASC装置)的图。另外，图2～图5是对本发明的实施方式的列车固定位置停止控制装置进行说明的图。

另外，图1～图5所图示的各部分是处理器、存储介质或程序中的任一者或者将它们组合而构成的设备。例如处理器读出存储于存储介质的程序来实现各种功能。

首先，对列车固定位置停止控制装置的概要进行说明。

图1是示出通常的列车固定位置停止控制装置的结构的图。列车固定位置停止控制装置利用速度/位置计算单元，从设置于车轮轴的速度发电机检测速度信号，并且从与地上信标通信的车上信标检测位置信息。另外，列车固定位置停止控制装置基于获取到的速度信号和位置信息，利用控制指令计算单元来计算制动指令，将计算出的制动指令输出至车辆信息控制装置、制动驱动控制装置。

如以上那样，列车固定位置停止控制装置由计算速度信号和位置信息的速度/位置计算单元及计算制动指令的控制指令计算单元构成。其中，控制指令计算单元还由具有计划功能的计划单元及具有追踪功能的追踪单元构成。

速度/位置计算单元根据出发车站的位置信息及车辆速度的累积值来计算当前位置。但是，由于车辆速度的累积值产生积分误差，因此，在接收到来自地上信标的位置信息的时刻，将当前位置修正为来自地上信标的信息。在地上信标与地上信标之间，使用车辆速度的积分值来计算当前位置。

接着，对控制指令计算单元具备的两个功能进行说明。计划功能是相对于预先保持的到车站停止位置为止的制动速度、对照当前的车辆位置而计算目标速度的功能。另外，追踪功能是输入目标速度与当前的车辆速度的速度偏差而计算应输出的制动力的功能。列车固定位置停止控制装置将该计算出的制动力包含在制动指令内而输出至车辆信息控制装置、制动驱动控制装置。

需要说明的是，制动指令中存在制动换档指令及转矩指令等。车辆信息控制装置是管理车上的信息传输的装置，当接收来自列车固定位置停止控制装置的制动指令后，将接收到的制动指令输出至制动驱动控制装置。制动驱动控制装置基于接收到的制动指令来控制列车的行驶。

实施例1

在实施例1中，针对设置于车站内且成为位置修正的基准的对象物、以及根据该对象物与本列车的相对距离来计算本列车的当前位置的列车固定位置停止控制装置进行说明。

图2是示出实施例1的列车固定位置停止控制装置201的功能结构的图。列车固定位置停止控制装置201由速度/位置计算单元202、相对距离计算单元203、对象物位置数据库204及控制指令计算单元205构成。列车固定位置停止控制装置201计算制动指令，将计算出的制动指令经由车辆信息控制装置向制动驱动控制装置输出。

速度/位置计算单元202从没置于车轮轴的速度发电机206获取作为车轴的旋转速度的速度信号，根据获取到的速度信号、车轮的圆周长度及出发的车站的位置信息来计算本列车的当前位置。另外，速度/位置计算单元202从相对距离计算单元203获取相对距离，从对象物位置数据库204获取对象物位置，根据对象物位置和相对距离来计算本列车的当前位置。需要说明的是，以下有时将“本列车的当前位置”仅称为“当前位置”。

相对距离计算单元203计算设置于线路外(例如站台)且成为位置修正的基准点的对象物207与本列车的相对距离。相对于一个目标停止位置，在该目标停止位置附近最少设置一个对象物207即可。但是，还考虑到无法识别对象物207的可能性，期望在站台上设置有多个对象物207。需要说明的是，相对距离计算单元203也可以通过例如基于相机等摄像装置实现的对象物的图像识别来计算相对距离，或者使用毫米波等电波照射、激光照射来计算相对距离。总之，只要能够计算本列车与线路外的对象物207的距离即可，不限定其计算方法。另外，相对距离计算单元203在当前位置与当前识别出的对象物位置相比行进了的情况下或者在相对距离成为规定的阈值以下的情况下，将所识别的对象物切换成下一个对象物。

控制指令计算单元205从速度/位置计算单元202接受本列车的速度及当前位置的信息，根据本列车的速度与当前位置处的TASC模式速度的速度偏差来计算制动指令。

图3是示出由速度/位置计算单元202执行的速度/位置计算的处理步骤(流程图)的图。图3所示的流程图按照列车固定位置停止控制装置201的运算周期而执行。执行以下的各步骤的处理的主体是速度/位置计算单元202且是共用的，因此，在以下的各步骤中省略该主体的记载。

(步骤301)

从速度发电机206获取速度信号。之后进入步骤302。

(步骤302)

根据获取到的速度信号及车轮的圆周长度等数据来计算车辆速度。之后进入步骤303。

(步骤303)

获取前次的运算周期内的当前位置。之后进入步骤304。

(步骤304)

通过以下的公式来计算本列车的当前位置。之后进入步骤305。

(i)当前位置在本列车的行进方向上为升序的情况

当前位置＝前次的运算周期内的当前位置+(车辆速度×运算周期)

(ii)当前位置在本列车的行进方向上为降序的情况

当前位置＝前次的运算周期内的当前位置-(车辆速度×运算周期)

(步骤305)

从相对距离计算单元203确认是否存在相对距离的输入。在存在相对距离的输入的情况下(是)，进入步骤306。在不存在相对距离的输入的情况下(否)，进入步骤311。

(步骤306)

从相对距离计算单元203获取相对距离。之后进入步骤307。

(步骤307)

获取对象物位置。具体而言，从对象物位置数据库204检索并获取相对于在步骤304中计算出的当前位置而言朝向行进方向最近的对象物位置。之后进入步骤308。

需要说明的是，对象物可以是面向本发明的列车固定位置停止控制装置而专门设置的设备，也可以使用如停止目标位置显示这样的已经设置的设备。只要为设置于线路外且不移动的设备，就能够作为对象物而利用。这里，与对象物的形状、颜色、数量等无关。

(步骤308)

计算检验用相对距离。检验用相对距离是为了检验在步骤306中获取到的相对距离是否合适、且为了与在步骤306中获取到的相对距离进行比较而计算的。具体而言，检验用相对距离是根据在步骤304中计算出的当前位置及在步骤307中获取到的对象物位置并通过以下的公式而计算的。之后进入步骤309。

(i)当前位置在列车的行进方向上为升序的情况

检验用相对距离＝对象物位置-当前位置

(ii)当前位置在列车的行进方向上为降序的情况

检验用相对距离＝当前位置-对象物位置

(步骤309)

计算在步骤306中获取到的相对距离与在步骤308中计算出的检验用相对距离的差分。判断该差分是否在预先设定的阈值以内。在该差分为阈值以内的情况下(是)，进入步骤310。另一方面，在该差分大于阈值的情况下(否)，进入步骤311。

(步骤310)

通过以下的公式来计算当前位置。

(i)当前位置在列车的行进方向上为升序的情况

当前位置＝对象物位置-相对距离

(ii)当前位置在列车的行进方向上为降序的情况

当前位置＝对象物位置+相对距离

将计算出的当前位置设为此次的运算周期内的当前位置。之后进入步骤311。

(步骤311)

将此次的运算周期内的当前位置及速度的各信息向控制指令计算单元205发送。

如以上那样，根据实施例1，能够使用线路外的设备而使列车在目标停止点停车。另外，与基于地上信标实现的位置检测不同，能够连续地检测当前位置，因此，当前位置的精度提高。此外，通过对相对距离计算单元203计算出的相对距离、与根据使用来自可靠性高的速度发电机206的车辆速度求出的当前位置和对象物位置而求出的相对距离进行比较，从而在对相对距离计算单元203的相对距离进行健全性确认之后将其用于当前位置的计算。因此，所计算的当前位置的可靠性高。

实施例2

在实施例1中，针对假定了仅判断相对距离的相对距离计算单元的结构进行了说明。在实施例2中，针对搭载有还能够通过使用相机而识别相对距离以外的信息的相对距离计算单元来作为相对距离计算单元的列车固定位置停止控制装置进行说明。这里，除了获取对象物位置的处理以外，与实施例1是同样的，因此，省略其说明。

图4是示出在实施例2中采用的对象物上描绘的显示方式的设计例的图。如图4(a)那样，当在对象物上标明了对象物固有的ID时，通过相机的图像识别来识别所述ID，并在对象物位置数据库204中检索所述ID，由此能够获取当前识别出的对象物的位置信息。在图4(a)中，直接标明了对象物固有的ID，但不局限于此，只要是能够与该ID一对一地建立对应的显示方式即可，不局限于英文数字，也可以是颜色、图形、记号、花纹或它们的组合。另外，若能够使对象物的形状、色彩与对象物固有的ID一对一地建立对应，则也可以使对象物的形状、色彩变化。

另外，如图4(b)那样，当标明了车站名以及是存在于线路外的对象物中的第几个对象物时，通过相机的图像识别来识别车站名以及是第几个对象物，并在对象物位置数据库204中进行检索，由此能够获取当前识别出的对象物的位置信息。

而且，另外如图4(c)那样，还能够将对象物设为QR码(注册商标)，由此不参照对象物位置数据库204而直接获得对象物的位置信息。此外，如图4(d)那样，当直接标明了对象物的位置信息时，通过相机的图像识别来识别位置信息，从而不参照对象物位置数据库204就能够直接获得对象物的位置信息。

图5是示出利用实施例2的相机进行识别的图像的例子的图。在目标停止位置附近，在图像中至少包含线路501、站台502及对象物207。需要从其中识别对象物207并计算相对距离。通常，图像识别处理的计算负荷高，而列车固定位置停止控制装置与个人计算机相比大多计算能力低，因此，期望图像识别处理的计算负荷低。

在本发明中，如上所述，应识别的对象物的位置固定在线路外，因此，例如能够仅将图5(a)的区域作为图像识别的对象，与将图像整体作为对象物的识别范围的情况相比，能够大幅降低计算负荷。此外，若将对象物的设置位置限定为线路外的站台的屋顶附近，则还能够进一步降低图像识别处理的计算负荷。需要说明的是，对象物的设置位置也可以为站台的屋顶附近以外，只要能够以来到相机图像的特定的位置的方式设置即可，不限定其位置。

另外，在图5中，以相机设置于车辆前面的情况下的图像为例进行了说明，但相机也可以设置于前面以外，例如也可以设置于列车的侧面。总之，只要能够利用相机来识别对象物并计算相对距离即可，不限定其设置场所。

如以上那样，根据实施例2，能够更加简单且可靠地计算对象物的位置。尤其是若为图4所示的(c)或(d)的设计，则也无需设置对象物位置数据库204，能够以更加简易的结构来使列车在目标停止点停车。另外，通过固定对象物的位置，能够降低图像识别处理的计算负荷。

在实施例1及2中，速度/位置计算单元202在不存在来自相对距离计算单元203的输入的情况下，基于车辆速度来计算出当前位置，但也可以向乘务员通知不存在来自相对距离计算单元203的输入这一情况。由此，乘务员能够确认当前位置由哪个单元计算出。

另外，控制指令计算单元205也可以在来自相对距离计算单元203的输入不到目标停止位置附近的情况下，控制为在目标停止位置之前停止。由此，能够可靠地防止列车超过目标停止位置，能够容易地进行使用了缓动控制的向目标停止位置的修正、或者基于手动驾驶的向目标停止位置的修正。

而且，另外，速度/位置计算单元202也可以在来自相对距离计算单元203的输入不连续的情况或者间断地产生的情况下，判断为相对距离计算单元203发生了故障，仅使用基于车辆速度计算出的当前位置。由此，不会频繁地切换由两个不同的计算单元得到的当前位置，能够防止当前位置的搜寻。

如以上那样，在实施例1及实施例2中，根据与设置于线路外的对象物之间的相对距离和对象物的位置来计算出本列车的当前位置，但例如也可以利用在列车侧面朝下设置的相机来识别在站台上朝上设置的对象物，在相机来到对象物的铅垂线上的时机，从对象物的设计直接获取对象物的位置信息。然后，在获取到该位置信息的同时，将本列车的当前位置置换为该位置信息。由此，即便不存在从目标停止位置起沿行进方向设置对象物的空间，也能够应用本发明。另外，也能够将站台门监视用的设置于侧面的相机作为本发明的相机而流用。

另外，也可以通过对基于一定区间的车辆速度引起的当前位置的变化与基于相对距离引起的当前位置的变化进行比较，识别对车辆速度进行积分时的误差(例如，车轮直径的实际值与在车辆速度计算中使用的值之差)，并修正该误差。由此，能够提高基于车辆速度计算的当前位置的精度。

附图标记说明：

201 列车固定位置停止控制装置；

202 速度/位置计算单元；

203 相对距离计算单元；

204 对象物位置数据库；

205 控制指令计算单元；

206 速度发电机；

207 对象物；

501 线路；

502 站台。

Claims (7)

1.一种列车固定位置停止控制装置，使列车停止到规定的目标停止位置，

其特征在于，

所述列车固定位置停止控制装置具备：

速度/位置计算单元，其计算列车的速度及当前位置；

相对距离计算单元，其计算设置于车站内的对象物与所述列车之间的相对距离；以及

控制指令计算单元，其接受所述速度/位置计算单元计算出的所述列车的速度及当前位置的信息，

所述速度/位置计算单元按照运算周期对从所述相对距离计算单元输入的所述相对距离的信息与比较用的相对距离的信息进行比较，在两者的差分为规定的阈值以内的情况下，根据从所述相对距离计算单元输入的所述相对距离的信息及所述对象物的位置信息来计算所述列车的当前位置，所述比较用的相对距离的信息是根据基于所述速度/位置计算单元自身计算出的所述列车的速度求出的所述列车的当前位置和所述对象物的位置信息而计算出的。

2.根据权利要求1所述的列车固定位置停止控制装置，其特征在于，

所述速度/位置计算单元从对象物位置数据库获取所述对象物的位置信息。

3.根据权利要求1或2所述的列车固定位置停止控制装置，其特征在于，

所述相对距离计算单元使用由摄像装置对所述对象物进行的图像识别、电波照射或激光照射中的任一种来计算所述相对距离。

4.根据权利要求2所述的列车固定位置停止控制装置，其特征在于，

所述相对距离计算单元对所述对象物的形状或色彩、或者在所述对象物上描绘的显示方式进行图像识别而唯一地判别所述对象物，根据判别出的该对象物的信息来检索所述对象物位置数据库。

5.根据权利要求1所述的列车固定位置停止控制装置，其特征在于，

所述相对距离计算单元对在所述对象物上描绘的显示方式进行图像识别而唯一地判别所述对象物的位置信息。

6.根据权利要求1或2所述的列车固定位置停止控制装置，其特征在于，

所述速度/位置计算单元在来自所述相对距离计算单元的输入不连续的情况或者间断的情况下，切换为基于所述列车的速度来计算所述列车的当前位置。

7.根据权利要求1或2所述的列车固定位置停止控制装置，其特征在于，

在所述车站内设置多个所述对象物，

所述相对距离计算单元在与多个所述对象物中的一个对象物的所述相对距离为规定值以下的情况下，将计算所述相对距离的所述对象物从所述一个对象物切换为其他的所述对象物。

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