JP2006271037A - Vehicle speed operation method and vehicle acceleration/deceleration operation method - Google Patents

Vehicle speed operation method and vehicle acceleration/deceleration operation method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To minimize detection errors in speed and acceleration/deceleration even if a distance value per pulse of a distance pulse signal is large. <P>SOLUTION: This vehicle speed operation method operates the speed of a vehicle from the distance pulse signal generated in accordance with a travel distance of the vehicle. When the speed of the vehicle detected at the present time is set as V<SB>(n-1)</SB>, and a weight value set in accordance with the drive control state of the vehicle as A, a corrected speed Vs<SB>(n)</SB>corrected so as to reduce the detection error of the speed is operated by a formula (1): Vs<SB>(n)</SB>=[Vs<SB>(n-1)</SB>xA+V<SB>(n)</SB>]/(A+1)(km/h). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、車両の速度及び加減速度の検知誤差を低減させることができる車両速度演算方法及び車両加減速度演算方法に関するものである。   The present invention relates to a vehicle speed calculation method and a vehicle acceleration / deceleration calculation method that can reduce detection errors of the vehicle speed and acceleration / deceleration.

従来の車両速度の演算方法は、速度発電機等の速度検知手段の周波数信号を波形整形して距離パルス信号を作成し、距離パルス信号をカウントして所定時間毎に車両速度を検知している（例えば、特許文献１参照）。   A conventional vehicle speed calculation method forms a distance pulse signal by shaping the frequency signal of a speed detection means such as a speed generator, and counts the distance pulse signal to detect the vehicle speed every predetermined time. (For example, refer to Patent Document 1).

特開平９−７０１０７号公報（第３頁、図１）JP-A-9-70107 (page 3, FIG. 1)

従来の車両速度の演算方法では、所定時間毎に距離パルス信号をカウントして速度の演算を行うときに、速度周波数が低い速度発電機等の速度検知手段の場合は１パルス当たりの距離値が大きいので、所定時間毎の距離パルス信号数が少ないために車両速度及び車両加減速度の検知誤差が大きくなるという問題点があった。   In the conventional vehicle speed calculation method, when the speed is calculated by counting the distance pulse signal every predetermined time, the distance value per pulse is obtained in the case of speed detection means such as a speed generator with a low speed frequency. Since it is large, the number of distance pulse signals per predetermined time is small, so that the detection error of the vehicle speed and the vehicle acceleration / deceleration becomes large.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、距離パルス信号の１パルス当たりの距離値が大きい場合にも速度及び加減速度の検知誤差を小さくすることができる車両速度演算方法及び車両加減速度演算方法を提供することを目的としたものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a vehicle speed calculation capable of reducing speed and acceleration / deceleration detection errors even when the distance value per pulse of the distance pulse signal is large. The object is to provide a method and a vehicle acceleration / deceleration calculation method.

この発明に係わる車両速度演算方法は、車両の走行距離に対応して発生する距離パルス信号から車両の速度を演算する車両速度演算方法において、現時点に検知された車両の速度をＶ（ｎ）、現時点より所定の時間前に検知された車両の速度をＶ（ｎ−１）、車両の運転制御状態に対応して設定された重み値をＡとしたとき、速度の検知誤差を低減するように補正された補正速度Ｖｓ（ｎ）を式（１）により演算する。
Ｖｓ（ｎ）＝｛Ｖｓ（ｎ−１）×Ａ＋Ｖ（ｎ）｝／（Ａ＋１） （ｋｍ／ｈ）
・・・（１） The vehicle speed calculation method according to the present invention is a vehicle speed calculation method for calculating the speed of a vehicle from a distance pulse signal generated corresponding to the travel distance of the vehicle, wherein V (n) When the speed of the vehicle detected a predetermined time before the present time is V (n-1) and the weight value set corresponding to the driving control state of the vehicle is A, the speed detection error is reduced. The corrected correction speed Vs (n) is calculated by the equation (1).
Vs (n) = {Vs (n−1) × A + V (n)} / (A + 1) (km / h)
... (1)

この発明は、車両の運転制御状態に対応した重み値で車両速度を補正することにより、１パルス当たりの距離値が大きい場合でも車両速度の検知誤差を低減させることができる。   In the present invention, by correcting the vehicle speed with a weight value corresponding to the driving control state of the vehicle, it is possible to reduce the detection error of the vehicle speed even when the distance value per pulse is large.

実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１の機能を説明するブロック図である。図１において、車両（図示せず）の車軸端やギヤケース等に配置された速度検知手段１から車両の走行距離に対応した距離パルス信号１ａが出力される。速度演算手段２では距離パルス信号１ａを所定の時間積算して現時点での速度Ｖ（ｎ）を演算する。重み値記憶手段３に車両の運転制御状態に対応して設定された重み値Ａが記憶されている。運転制御状態は加速制御状態、定速運転制御状態、減速制御状態、列車自動定位置停止装置（ＴＡＳＣ）によるＴＡＳＣ制御状態等である。現時点での速度Ｖ（ｎ）及び重み値Ａが入力された補正速度演算手段４は、現時点より所定の時間前に速度演算手段２により検知されたＶ（ｎ−１）、現時点の速度Ｖ（ｎ）及び重み値Ａから補正速度Ｖｓ（ｎ）を演算する。なお、補正速度演算手段４はＡＴＯ装置５から入力された制御状態信号により制御状態を判断して重み値Ａを選択する。ＡＴＯ装置（自動列車運転装置）５は、別途入力される制限速度信号から目標速度Ｖｐを設定し、目標速度Ｖｐと補正速度Ｖｓ（ｎ）とを比較して力行指令またはブレーキ指令を出力する。補正速度演算手段４により演算された補正速度Ｖｓ（ｎ）は、速度表示手段６に表示させる。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram for explaining the function of the first embodiment for carrying out the present invention. In FIG. 1, a distance pulse signal 1a corresponding to the travel distance of a vehicle is output from a speed detection means 1 arranged at an axle end of a vehicle (not shown) or a gear case. The speed calculation means 2 calculates the current speed V (n) by integrating the distance pulse signal 1a for a predetermined time. The weight value storage means 3 stores a weight value A set corresponding to the driving control state of the vehicle. The operation control state includes an acceleration control state, a constant speed operation control state, a deceleration control state, a TASC control state by a train automatic fixed position stop device (TASC), and the like. The corrected speed calculation means 4 to which the current speed V (n) and the weight value A are input is V (n−1) detected by the speed calculation means 2 a predetermined time before the current time, and the current speed V ( n) and the correction speed Vs (n) is calculated from the weight value A. The correction speed calculation means 4 determines the control state based on the control state signal input from the ATO device 5 and selects the weight value A. The ATO device (automatic train operation device) 5 sets a target speed Vp from a separately input speed limit signal, compares the target speed Vp with the correction speed Vs (n), and outputs a powering command or a brake command. The correction speed Vs (n) calculated by the correction speed calculation means 4 is displayed on the speed display means 6.

このような構成において車両速度演算方法について説明する。図２は移動平均による速度演算方法の説明図である。図１及び図２において、速度検知手段１からの距離パルス信号１ａを速度演算手段２により所定の時間、例えば一般に応答性を考慮して実施されている２５０ｍｓ間を積算して現時点の速度Ｖ（ｎ）を演算して検知する。また、速度Ｖ（ｎ）の検知開始時点より所定の時間前、例えば５０ｍｓ前から距離パルス信号１ａのカウントを速度演算手段２が開始して２５０ｍｓ間を積算する。この結果により速度Ｖ（ｎ−１）を演算しておく。このように、５０ｍｓ毎の移動平均処理を行うことによりＡＴＯ装置５等の自動運転に要求される許容誤差０．４ｋｍ／ｈが得られる。速度Ｖ（ｎ）、Ｖ（ｎ−１）が補正速度演算手段４に入力される。補正速度演算手段４は速度Ｖ（ｎ）、Ｖ（ｎ−１）及び重み値Ａから式（１）により補正速度Ｖｓ（ｎ）を演算する。補正速度Ｖｓ（ｎ）の初期値Ｖｓ（０）は図２に示すように、最初の２５０ｍｓ間に検知されたＶ（０）である。
ここで、重み値Ａは車両の特性、速度検知手段１の特性を考慮してシミュレーションにより、例えば表１に示すように設定する。 A vehicle speed calculation method in such a configuration will be described. FIG. 2 is an explanatory diagram of a speed calculation method using a moving average. 1 and 2, the distance pulse signal 1a from the speed detecting means 1 is integrated by a speed calculating means 2 for a predetermined time, for example, 250 ms, which is generally implemented in consideration of responsiveness, and the current speed V ( n) is calculated and detected. Further, the speed calculation means 2 starts counting the distance pulse signal 1a from a predetermined time before the start of detection of the speed V (n), for example, 50 ms before, and integrates for 250 ms. Based on this result, the speed V (n-1) is calculated. Thus, by performing the moving average process every 50 ms, an allowable error of 0.4 km / h required for automatic operation of the ATO device 5 or the like is obtained. The speeds V (n) and V (n−1) are input to the corrected speed calculation means 4. The correction speed calculation means 4 calculates the correction speed Vs (n) from the speeds V (n), V (n-1) and the weight value A according to the equation (1). The initial value Vs (0) of the correction speed Vs (n) is V (0) detected during the first 250 ms, as shown in FIG.
Here, the weight value A is set as shown in Table 1, for example, by simulation in consideration of the characteristics of the vehicle and the characteristics of the speed detecting means 1.

Figure 2006271037
Figure 2006271037

定速運転制御状態では速度の変化が少ない筈であるから、速度が大きく変動したときは変化量にフィルタをかけて均すために大きな重み値を設定している。
なお、ＡＴＯ装置５による運転制御は表１に示す各制御状態の組み合わせにより行われる。
このように演算された補正速度Ｖｓ（ｎ）がＡＴＯ装置５に入力されると、保安装置（図示せず）から入力された制限速度に基づく目標速度Ｖｐと比較されて、目標速度より補正速度Ｖｓ（ｎ）が高いときはブレーキ指令が出力され、低いときは力行指令が出力されて制限速度内の自動運転が行われる。この場合、重み値Ａが大きいと補正速度Ｖｓ（ｎ）の演算誤差は小さいが、検知応答が遅くなる。そして、重み値Ａが小さいと補正速度Ｖｓ（ｎ）の演算誤差は大きいが、検知応答が速くなる。
従って、高加減速制御状態では重み値Ａを小さくして検知応答を速くし、低加減速制御状態では重み値を大きくして演算誤差を小さくする等を行うことができる。
以上のように、運転制御状態に対応した重み値Ａで補正して補正速度Ｖｓ（ｎ）を演算することにより、１パルス当たりの距離値が大きい場合とか、距離パルス信号１ａの周波数が変動した場合でも演算誤差の小さい補正速度Ｖｓ（ｎ）を得ることができる。
また、運転制御状態に関わらずに重み値Ａを所定の値に固定し、補正速度演算手段４により演算された補正速度Ｖｓ（ｎ）を速度表示手段６に表示させることにより、精度の良い速度を確認することができる。 Since the speed change should be small in the constant speed operation control state, a large weight value is set to apply a filter to the amount of change when the speed fluctuates greatly.
The operation control by the ATO device 5 is performed by a combination of control states shown in Table 1.
When the corrected speed Vs (n) calculated in this way is input to the ATO device 5, it is compared with the target speed Vp based on the speed limit input from the security device (not shown) and is corrected from the target speed. When Vs (n) is high, a brake command is output. When Vs (n) is low, a power running command is output and automatic operation within the speed limit is performed. In this case, if the weight value A is large, the calculation error of the correction speed Vs (n) is small, but the detection response becomes slow. When the weight value A is small, the calculation error of the correction speed Vs (n) is large, but the detection response is fast.
Therefore, in the high acceleration / deceleration control state, the weight value A can be reduced to speed up the detection response, and in the low acceleration / deceleration control state, the weight value can be increased to reduce the calculation error.
As described above, by correcting the weight value A corresponding to the operation control state and calculating the corrected speed Vs (n), the distance value per pulse is large, or the frequency of the distance pulse signal 1a fluctuates. Even in this case, a correction speed Vs (n) with a small calculation error can be obtained.
In addition, the weight value A is fixed to a predetermined value regardless of the operation control state, and the correction speed Vs (n) calculated by the correction speed calculation means 4 is displayed on the speed display means 6 so that the speed can be improved. Can be confirmed.

実施の形態２．
図３は、この発明を実施するための実施の形態２の車両加減速度演算方法を説明するブロック図である。図３において、速度検知手段１及びＡＴＯ装置５は実施の形態１のものと同様のものである。加減速度演算手段７では距離パルス１ａを所定の時間積算して現時点での加減速度αβ（ｎ）を演算する。重み値記憶手段８に車両の運転状態に対応して設定された重み値Ｂが記憶されている。運転状態は加速制御状態、定速運転制御状態、減速制御状態、列車自動定位置停止装置（ＴＡＳＣ装置）によるＴＡＳＣ制御状態である。現時点での加減速度αβ（ｎ）、及び重み値Ｂが入力された補正加減速度演算手段９は、現時点より所定時間前に加減速度演算手段７により検知された加減速度αβ（ｎ−１）、現時点の加減速度αβ（ｎ）及び重み値Ｂから補正加減速度αβｓ（ｎ）を演算して出力する。なお、補正加減速度演算手段９はＡＴＯ装置５から入力された制御状態信号により制御状態を判断して重み値Ｂを選択する。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a vehicle acceleration / deceleration calculation method according to Embodiment 2 for carrying out the present invention. In FIG. 3, the speed detection means 1 and the ATO device 5 are the same as those in the first embodiment. The acceleration / deceleration calculation means 7 calculates the current acceleration / deceleration αβ (n) by integrating the distance pulse 1a for a predetermined time. A weight value B set corresponding to the driving state of the vehicle is stored in the weight value storage means 8. The operation state is an acceleration control state, a constant speed operation control state, a deceleration control state, and a TASC control state by a train automatic fixed position stop device (TASC device). The corrected acceleration / deceleration calculating means 9 to which the current acceleration / deceleration αβ (n) and the weight value B are input is the acceleration / deceleration αβ (n−1) detected by the acceleration / deceleration calculating means 7 a predetermined time before the current time. The corrected acceleration / deceleration αβs (n) is calculated from the current acceleration / deceleration αβ (n) and the weight value B and output. The corrected acceleration / deceleration calculating means 9 selects the weight value B by judging the control state based on the control state signal input from the ATO device 5.

このような構成において車両加減速度演算方法について説明する。図４は移動平均による加減速度演算方法の説明図である。図３及び図４において、速度検知手段１からの距離パルス信号１ａを加減速度検知手段７により所定の時間、例えば１，０００ｍｓ間を積算して現時点の加減速度αβ（ｎ）１を演算する。加減速度αβ（ｎ）は、前半の５００ｍｓの速度Ｖ（ｎ）１及び後半の５００ｍｓの速度Ｖ（ｎ）２を演算し、両者の速度差Ｖ（ｎ）２−Ｖ（ｎ）１を演算して得られる。また、現時点の加減速度αβ（ｎ）の検知開始時点より所定の時間前、実施の形態１と同様に例えば５０ｍｓ前から距離パルス信号１ａのカウントを加減速度検知手段６が開始する。そして、加減速度αβ（ｎ）の演算と同様の方法で現時点より５０ｍｓ前の加減速度αβ（ｎ−１）が演算されている。このように、積算時間を１，０００ｍｓとし、５０ｍｓ毎の移動平均処理を行うことによりＡＴＯ装置５の自動運転に要求される許容誤差０．０７５ｋｍ／ｈ／ｓが得られる。
補正加減速度演算手段９に加減速度αβ（ｎ）、αβ（ｎ−１）及び重み値Ｂが入力されると、式（２）により補正加減速度αβｓ（ｎ）が演算される。
αβｓ（ｎ）＝｛αβｓ（ｎ−１）×Ｂ＋αβ（ｎ）｝／（Ｂ＋１） （ｋｍ／ｈ／ｓ）
・・・（２）
補正加減速度αβｓ（ｎ）の初期値αβｓ（０）は図４に示すように、最初の１，０００ｍｓ間に検知されたαβ（０）である。
ここで、重み値Ｂは車両の特性、速度発電機等の速度検知手段１の特性を考慮してシミュレーションにより表２に示すように設定する。 A vehicle acceleration / deceleration calculation method in such a configuration will be described. FIG. 4 is an explanatory diagram of an acceleration / deceleration calculation method based on a moving average. 3 and 4, the acceleration / deceleration detecting means 7 calculates the current acceleration / deceleration αβ (n) 1 by integrating the distance pulse signal 1a from the speed detecting means 1 for a predetermined time, for example, 1,000 ms. The acceleration / deceleration αβ (n) is calculated by calculating the first half 500 ms speed V (n) 1 and the second half 500 ms speed V (n) 2, and calculating the speed difference V (n) 2 −V (n) 1 between the two. Is obtained. Further, the acceleration / deceleration detecting means 6 starts counting the distance pulse signal 1a for a predetermined time before the detection start time of the current acceleration / deceleration αβ (n), for example, 50 ms before the same as in the first embodiment. Then, the acceleration / deceleration αβ (n−1) 50 ms before the current time is calculated by the same method as the calculation of the acceleration / deceleration αβ (n). In this way, the allowable error of 0.075 km / h / s required for automatic operation of the ATO device 5 is obtained by setting the integration time to 1,000 ms and performing the moving average process every 50 ms.
When the acceleration / deceleration αβ (n), αβ (n−1) and the weight value B are input to the corrected acceleration / deceleration calculating means 9, the corrected acceleration / deceleration αβs (n) is calculated according to equation (2).
αβs (n) = {αβs (n−1) × B + αβ (n) } / (B + 1) (km / h / s)
... (2)
As shown in FIG. 4, the initial value αβs (0) of the corrected acceleration / deceleration αβs (n) is αβ (0) detected during the first 1,000 ms.
Here, the weight value B is set as shown in Table 2 by simulation in consideration of the characteristics of the vehicle and the characteristics of the speed detection means 1 such as a speed generator.

Figure 2006271037
Figure 2006271037

以上のように、運転制御状態に対応した重み値Ｂで補正して補正加減速度αβｓ（ｎ）を演算することにより、演算誤差を小さくすることができる。   As described above, the calculation error can be reduced by calculating the corrected acceleration / deceleration αβs (n) by correcting with the weight value B corresponding to the operation control state.

この発明を実施するための実施の形態１の機能を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the function of Embodiment 1 for implementing this invention. 実施の形態１における移動平均による速度演算方法の説明図である。3 is an explanatory diagram of a speed calculation method using a moving average according to Embodiment 1. FIG. この発明を実施するための実施の形態２の車両加減速度演算方法を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the vehicle acceleration / deceleration calculation method of Embodiment 2 for implementing this invention. 実施の形態２における移動平均による加減速度演算方法の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of an acceleration / deceleration calculation method using a moving average according to the second embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

６ 速度表示手段。   6 Speed display means.

Claims (3)

車両の走行距離に対応して発生する距離パルス信号から上記車両の速度を演算する車両速度演算方法において、現時点に検知された上記車両の速度をＶ（ｎ）、現時点より所定の時間前に検知された上記車両の速度をＶ（ｎ−１）、上記車両の運転制御状態に対応して設定された重み値をＡとしたとき、速度の検知誤差を低減するように補正された補正速度Ｖｓ（ｎ）を式（１）により演算することを特徴とする車両速度演算方法。
Ｖｓ（ｎ）＝｛Ｖｓ（ｎ−１）×Ａ＋Ｖ（ｎ）｝／（Ａ＋１） （ｋｍ／ｈ）・・・（１） In a vehicle speed calculation method for calculating the speed of the vehicle from a distance pulse signal generated corresponding to the travel distance of the vehicle, the speed of the vehicle detected at the present time is detected as V (n) a predetermined time before the current time. The corrected speed Vs corrected to reduce the speed detection error, where V (n-1) is the speed of the vehicle and A is the weight value set corresponding to the driving control state of the vehicle. (N) is computed by Formula (1), The vehicle speed computing method characterized by the above-mentioned.
Vs (n) = {Vs (n-1) * A + V (n) } / (A + 1) (km / h) (1) 請求項１において、上記運転制御状態に関わらずに上記重み値Ａを所定の値に固定し、上記補正速度Ｖｓ（ｎ）を速度信号として速度表示手段に表示させることを特徴とする車両速度演算方法。 2. The vehicle speed calculation according to claim 1, wherein the weight value A is fixed to a predetermined value regardless of the operation control state, and the corrected speed Vs (n) is displayed on a speed display means as a speed signal. Method. 車両の走行距離に対応して発生する距離パルス信号から上記車両の加減速度を演算する車両加減速度演算方法において、現時点に検知された上記車両の加減速度をαβ（ｎ）、現時点より所定の時間前に検知された上記車両の加減速度をαβ（ｎ−１）、上記車両の運転制御状態に対応して設定された重み値をＢとしたとき、加減速度の検知誤差を低減するように補正された補正加減速度αβｓ（ｎ）を式（２）により演算することを特徴とする車両加減速度演算方法。
αβｓ（ｎ）＝｛αβｓ（ｎ−１）×Ｂ＋αβ（ｎ）｝／（Ｂ＋１） （ｋｍ／ｈ／ｓ）
・・・（２）
In the vehicle acceleration / deceleration calculation method for calculating the acceleration / deceleration of the vehicle from a distance pulse signal generated corresponding to the travel distance of the vehicle, αβ (n) is a predetermined time from the current time. When the acceleration / deceleration of the vehicle detected previously is αβ (n−1) and the weight value set corresponding to the driving control state of the vehicle is B, correction is made to reduce the acceleration / deceleration detection error. A corrected vehicle acceleration / deceleration speed αβs (n) is calculated by equation (2).
αβs (n) = {αβs (n−1) × B + αβ (n) } / (B + 1) (km / h / s)
... (2)
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