JP2009234421A

JP2009234421A - In-vehicle device and vehicle control device

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Publication number: JP2009234421A
Application number: JP2008082960A
Authority: JP
Inventors: Hideki Arai; 英樹新井; Kazutoshi Sato; 和敏佐藤; Mamoru Arai; 衛新井; Masayuki Hiramoto; 正幸平本; Yasuo Sawada; 康夫澤田; Kazuhiro Tanaka; 和広田中
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd; Railway Technical Research Institute
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd; Railway Technical Research Institute
Priority date: 2008-03-27
Filing date: 2008-03-27
Publication date: 2009-10-15
Anticipated expiration: 2028-03-27
Also published as: JP5490999B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an in-vehicle device capable of improving precision of vehicle speed control even in using an axle rotation detector with a small number of pulses per one rotation of an axle and a vehicle control device. <P>SOLUTION: The axle rotation detector 31 generates a voltage signal SO having periodicity in correspondence with rotation of a wheel 11 of a vehicle 1. An in-vehicle signal processing device 3 measures a cycle of the voltage signal S0 supplied from the axle rotation detector 31 by a standard pulse signal having a cycle sufficiently shorter than that of the voltage signal S0 at a counter part 33 and generates a speed signal S3. A signal processing part 34 computes vehicle speed from the speed signal S3. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両制御に用いられる車上装置及び車両制御装置に関する。 The present invention relates to an on-board device and a vehicle control device used for vehicle control.

たとえば、ＡＴＳ（自動列車停止装置）、ＡＴＣ（自動列車制御装置）等による車両制御に当たっては、車両の速度を検出する必要がある。その手段として、従来より、車輪の回転速度を、速度発電機などの車軸回転検出器によって検出し、その検出信号を用いて車両速度を算出するシステム（特許文献１〜３参照）が採用されている。車軸回転検出器には、車軸１回転につき多数のパルス（例えば６０パルス／１回転）を発生するタイプ（多パルス型と称する）と、車軸の１回転につき１周期の正弦波交流電圧を発生するタイプ（ＦＡＣ型と称する）が知られている。 For example, it is necessary to detect the speed of the vehicle when performing vehicle control using an ATS (automatic train stop device), an ATC (automatic train control device), or the like. Conventionally, a system (see Patent Documents 1 to 3) that detects the rotational speed of a wheel by an axle rotation detector such as a speed generator and calculates the vehicle speed using the detection signal is adopted as the means. Yes. The axle rotation detector generates a sine wave AC voltage of one cycle (referred to as a multi-pulse type) that generates a large number of pulses (for example, 60 pulses / rotation) per one rotation of the axle and one cycle per one rotation of the axle. A type (referred to as FAC type) is known.

ＡＴＣ等では、車軸回転検出器によって得られた速度信号を、地上側から与えられた速度制御信号（ＡＴＣ信号）と照査し、前者が後者を越えないように、車両速度が制御される。このシステムにおいて、車両速度を高精度で制御するには、車両速度検出に供されるパルス数を増大させ、車両速度検出精度と高めなければならない。 In ATC or the like, the speed signal obtained by the axle rotation detector is checked against a speed control signal (ATC signal) given from the ground side, and the vehicle speed is controlled so that the former does not exceed the latter. In this system, in order to control the vehicle speed with high accuracy, it is necessary to increase the number of pulses provided for vehicle speed detection and increase the vehicle speed detection accuracy.

これを前提として、上述した２つのタイプの車軸回転検出器を検討すると、多パルス型は、車軸１回転当たりの発生パルス数を増大させればよいので、車両速度制御の高精度化に容易に対応できるようにも思える。しかし、そのような車軸回転検出器は、当然、コスト高になる。 Considering the two types of axle rotation detectors described above on the premise of this, the multi-pulse type only needs to increase the number of generated pulses per one revolution of the axle, so it is easy to increase the accuracy of vehicle speed control. It seems to be able to cope. However, such an axle rotation detector is naturally costly.

また、多パルス型の場合、車両速度制御を高精度化する手法として、車軸１回転当たりに発生するパルス数は固定したままで、パルス計数時間を長く取り、パルス数を増大させる手法が考えられる。しかし、この場合には、車両の力行、減速に対する速度追従性が悪くなる。速度追従性を改善するには、パルス計数時間を短くせざるを得ず、今度は、車両速度制御の精度が低下してしまう。 In the case of the multi-pulse type, as a technique for improving the vehicle speed control, it is conceivable to increase the number of pulses while keeping the number of pulses generated per one rotation of the axle fixed and increasing the pulse counting time. . However, in this case, the speed following ability with respect to the power running and deceleration of the vehicle is deteriorated. In order to improve the speed following ability, the pulse counting time must be shortened, and this time the accuracy of the vehicle speed control is lowered.

他方、ＦＡＣ型を用いた場合は、低コストになるが、速度照査に用いるには、パルス数が少なすぎる。多くのパルス数を計数した後に、速度を算出しようとすれば、パルス計数時間を長く取ってパルス数を増大させるほかはなく、車両の力行、減速に対する速度追従性が悪くなる。この問題点のために、ＦＡＣ型は、現実には、速度照査を必要とする車両制御システムには用いられていない。
特開２００３−９５１０３号公報特開２００３−４０１１０号公報特開２００２−１６０６３３号公報 On the other hand, when the FAC type is used, the cost is low, but the number of pulses is too small to be used for speed verification. If the speed is to be calculated after counting a large number of pulses, there is no way but to increase the number of pulses by taking a long pulse counting time, and the speed following ability to power running and deceleration of the vehicle is deteriorated. Because of this problem, the FAC type is not actually used in vehicle control systems that require speed verification.
JP 2003-95103 A JP 2003-40110 A JP 2002-160633 A

本発明の課題は、車軸１回転当たりのパルス数の少ない車軸回転検出器を用いた場合にも、車両速度を高精度で検出し、車両制御の高精度化に寄与しえる車上装置及び車両制御装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an on-vehicle device and a vehicle that can detect the vehicle speed with high accuracy and contribute to high accuracy of vehicle control even when an axle rotation detector having a small number of pulses per one rotation of the axle is used. It is to provide a control device.

上述した課題を解決するため、本発明に係る車上装置は、車軸回転検出器と、車上信号処理装置とを含む。前記車軸回転検出器は、前記車両の車輪の回転に応じた周期性を持つ電圧信号を発生する。前記車上信号処理装置は、前記車軸回転検出器から供給された前記電圧信号の周期を、それよりも充分に短い周期を持つ基準パルス信号で測定し、速度信号を生成する。 In order to solve the above-described problems, an on-vehicle device according to the present invention includes an axle rotation detector and an on-vehicle signal processing device. The axle rotation detector generates a voltage signal having periodicity according to the rotation of the wheel of the vehicle. The on-vehicle signal processing device measures the period of the voltage signal supplied from the axle rotation detector with a reference pulse signal having a sufficiently shorter period, and generates a speed signal.

上述したように、本発明に係る車上装置では、車軸回転検出器は、車両の車輪の回転に応じた周期性を持つ電圧信号を発生するから、電圧信号の周期、車軸と一体化された車輪の回転直径、及び、補正係数等から、車両速度を算出することができる。 As described above, in the on-vehicle apparatus according to the present invention, the axle rotation detector generates a voltage signal having a periodicity corresponding to the rotation of the vehicle wheel, and thus is integrated with the cycle of the voltage signal and the axle. The vehicle speed can be calculated from the rotation diameter of the wheel and the correction coefficient.

車両速度算出のための上記ファクタのうち、車輪の走行有効径、及び、補正係数等は、車両毎に特定される既知の値である。問題は、車軸回転検出器で発生された電圧信号の周期を如何にして検出するかである。この点について、従来の手法では、種々問題があったことは、既に述べたとおりである。 Of the above factors for calculating the vehicle speed, the effective running diameter of the wheel, the correction coefficient, and the like are known values specified for each vehicle. The problem is how to detect the period of the voltage signal generated by the axle rotation detector. As described above, the conventional method has various problems in this regard.

これらの問題を解決する手段として、本発明では、車上信号処理装置において、車軸回転検出器から供給された電圧信号の周期を、それよりも充分に短い周期を持つ基準パルス信号で測定し、速度信号を生成させる。即ち、車軸回転検出器の構成自体については、手を加えずに、車軸回転検出器から供給された電圧信号の周期よりは、充分に短い周期を持つ基準パルス信号を、目盛の細かい一種の時間的物差として利用し、電圧信号の周期を測定し、速度信号を発生するのである。より具体的には、車輪の回転周期内で基準パルス信号のパルス数をカウントすることにより、車輪の回転周期を測定する。 As a means for solving these problems, in the present invention, in the on-board signal processing device, the period of the voltage signal supplied from the axle rotation detector is measured with a reference pulse signal having a period sufficiently shorter than that, Generate a speed signal. In other words, the configuration of the axle rotation detector itself is not changed, and a reference pulse signal having a period sufficiently shorter than the period of the voltage signal supplied from the axle rotation detector is used as a kind of fine-scale time. It is used as an object difference, measures the period of the voltage signal, and generates a speed signal. More specifically, the rotation period of the wheel is measured by counting the number of pulses of the reference pulse signal within the rotation period of the wheel.

したがって、車軸回転検出器について、車軸１回転につき発生するパルス数を増やすことなく、時間的物差となる基準パルス信号の周期を短縮すること、即ち、基準パルス信号を高周波化することにより、電圧信号の周期を高精度で測定し、延いては、速度信号の高精度化、及び、車両制御の高精度化に資することができる。また、車軸回転検出器の構成自体については、手を加えずに済むので、コスト高になることもない。 Therefore, with respect to the axle rotation detector, the voltage of the reference pulse signal can be reduced by shortening the cycle of the reference pulse signal, which is a time difference, without increasing the number of pulses generated per axle revolution, that is, by increasing the frequency of the reference pulse signal. The period of the signal can be measured with high accuracy, and as a result, the accuracy of the speed signal and the accuracy of vehicle control can be improved. Further, the configuration of the axle rotation detector itself does not need to be changed, so that the cost is not increased.

しかも、時間的物差となる基準パルス信号の周期を短縮することにより、車両速度算出に供されるパルス数を増加できるので、パルス計数時間を長く取る必要もない。このため、車両速度の上昇、低下に対する速度追従性を向上させることもできる。 In addition, by shortening the period of the reference pulse signal, which is a time difference, the number of pulses used for vehicle speed calculation can be increased, so that it is not necessary to increase the pulse counting time. For this reason, it is also possible to improve the speed followability to increase and decrease of the vehicle speed.

特に、ＦＡＣ型を用いた場合でも、時間的物差となる基準パルス信号の周期を短縮することにより、車両速度算出に供されるパルス数を増加できる。このため、速度照査システムには用いることができなかったＦＡＣ型を、多パルス型と同等の地位におき、実用に供することができる。この技術的価値は、実用上、きわめて大きい。 In particular, even when the FAC type is used, the number of pulses used for vehicle speed calculation can be increased by shortening the period of the reference pulse signal that is a time difference. For this reason, the FAC type that could not be used in the speed verification system can be put to practical use by placing it in the same position as the multi-pulse type. This technical value is extremely large in practical use.

本発明に係る車上装置は、地上装置と組み合わされ、両装置間の送受信により、車両を制御する車両制御装置を構成する。 The on-board device according to the present invention is combined with a ground device and constitutes a vehicle control device that controls the vehicle by transmission and reception between the two devices.

以上述べたように、本発明によれば、車軸１回転当たりのパルス数の少ない車軸回転検出器を用いた場合にも、車両速度制御を高精度化しえる車上装置及び車両制御装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an on-board device and a vehicle control device that can make vehicle speed control highly accurate even when an axle rotation detector having a small number of pulses per one axle rotation is used. be able to.

本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、実施例によって更に詳しく説明する。 Other features of the present invention and the operational effects thereof will be described in more detail by way of examples with reference to the accompanying drawings.

図１は本発明に係る車上装置と、この車上装置を用いた車両制御装置の構成を概略的に示す図である。図示されたシステムは、モノレール、新交通システム、磁気浮上鉄道、又は、地下鉄などの都市交通システムに適用されるもので、車両１は、多数の車輪１１、１２により、軌道３の上を矢印Ｆ１で示す方向に走行する。車両１は、車上装置２及び車上アンテナ３５を有している。車上アンテナ３５は、地上側に敷設されたループアンテナ５との間で、送信信号Ｔｘ及び受信信号Ｒｘの送受信を行うために用いられる。車上と地上との間における通信方式としては、上述したループアンテナ５を用いた方式のほか、無線通信方式を用いてもよい。 FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of an on-vehicle device according to the present invention and a vehicle control device using the on-vehicle device. The illustrated system is applied to an urban transportation system such as a monorail, a new transportation system, a magnetic levitation railway, or a subway, and the vehicle 1 has an arrow F1 on the track 3 by a large number of wheels 11 and 12. Travel in the direction indicated by. The vehicle 1 has an on-vehicle device 2 and an on-vehicle antenna 35. The on-board antenna 35 is used for transmitting and receiving the transmission signal Tx and the reception signal Rx with the loop antenna 5 laid on the ground side. As a communication method between the vehicle and the ground, a wireless communication method may be used in addition to the method using the loop antenna 5 described above.

車上装置２は、車軸回転検出器３１と、車上信号処理装置３とを含む。車軸回転検出器３１は、車両１の車輪１１の回転に応じた周期性を持つ電圧信号Ｓ0を発生する。車軸回転検出器３１は、一般には、正弦波の電圧信号Ｓ0を発生する速度発電機である。もっとも、車軸回転検出器３１は、車軸の所定回転角度ごとに、光学的又は電磁的にパルスを発生する多パルス型のものであってもよい。実施例の車軸回転検出器３１は、車輪１１の一回転につき、一周期分の正弦波の電圧信号Ｓ0を発生す速度発電機（ＦＡＣ型）である。車軸回転検出器３１から供給された正弦波の電圧信号Ｓ0は、車上信号処理装置３、又は、その前段に備えられた波形整形回路３０により、パルス信号Ｓ１に整形される。 The on-vehicle device 2 includes an axle rotation detector 31 and an on-vehicle signal processing device 3. The axle rotation detector 31 generates a voltage signal S0 having periodicity according to the rotation of the wheel 11 of the vehicle 1. The axle rotation detector 31 is generally a speed generator that generates a sinusoidal voltage signal S0. However, the axle rotation detector 31 may be a multi-pulse type that generates a pulse optically or electromagnetically for each predetermined rotation angle of the axle. The axle rotation detector 31 of the embodiment is a speed generator (FAC type) that generates a voltage signal S0 of a sine wave for one cycle per rotation of the wheel 11. The sinusoidal voltage signal S0 supplied from the axle rotation detector 31 is shaped into a pulse signal S1 by the on-vehicle signal processing device 3 or the waveform shaping circuit 30 provided in the preceding stage.

車上信号処理装置３は、電圧信号Ｓ0を波形整形して得られたパルス信号Ｓ１の周期を、それよりも充分に短い周期を持つ基準パルス信号Ｓ２で測定し、速度信号Ｓ３を発生する。基準パルス信号Ｓ２は、パルス発生器３２によって生成される。基準パルス信号Ｓ２の周波数は、車軸回転検出器３１の回転周期を基準にして定めるのが好ましい。基準パルス信号Ｓ２の周波数は、通常の車両では、５０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程度であれば、充分に対応することができる。 The on-vehicle signal processing device 3 measures the period of the pulse signal S1 obtained by shaping the waveform of the voltage signal S0 with the reference pulse signal S2 having a sufficiently shorter period, and generates a speed signal S3. The reference pulse signal S2 is generated by the pulse generator 32. The frequency of the reference pulse signal S2 is preferably determined based on the rotation period of the axle rotation detector 31. If the frequency of the reference pulse signal S2 is about 50 kHz to 200 kHz in a normal vehicle, it can sufficiently correspond.

速度信号Ｓ３を発生させるに当たり、この実施例では、車軸回転検出器３１から供給された正弦波の電圧信号Ｓ0を、波形整形回路３０により整形して、電圧信号Ｓ0と実質的に同一の周期を持つパルス信号Ｓ１を生成する。そして、パルス信号Ｓ１の１周期に含まれる基準パルス信号Ｓ２のパルス数を、カウンタ部３３でカウントすることによって、周期を算出し、速度信号Ｓ３を生成する。 In generating the speed signal S3, in this embodiment, the voltage signal S0 of the sine wave supplied from the axle rotation detector 31 is shaped by the waveform shaping circuit 30 and has a period substantially the same as that of the voltage signal S0. A pulse signal S1 is generated. Then, the counter unit 33 counts the number of pulses of the reference pulse signal S2 included in one period of the pulse signal S1, thereby calculating the period and generating the speed signal S3.

速度信号Ｓ３は、車上信号処理装置２の信号処理部３４に供給される。信号処理部３４は、一般には、ＣＰＵを主要素として構成されるもので、速度信号Ｓ３と、車上アンテナ３５を通して地上側から受信した受信信号Ｒｘとを用いて、ＡＴＣ制御やＡＴＳ制御を行うための信号を生成し、この信号を速度制御器３６に与えて車両速度を制御する。信号処理部３４と、カウンタ部３３は、ＣＰＵとして、一体化されていてもよい。波形整形回路３０も同様である。 The speed signal S3 is supplied to the signal processing unit 34 of the on-vehicle signal processing device 2. The signal processing unit 34 is generally configured with a CPU as a main element, and performs ATC control and ATS control using the speed signal S3 and the received signal Rx received from the ground side through the on-board antenna 35. Signal is generated and is supplied to the speed controller 36 to control the vehicle speed. The signal processing unit 34 and the counter unit 33 may be integrated as a CPU. The waveform shaping circuit 30 is the same.

車上信号処理装置２の信号処理部３４は、速度信号Ｓ３、車輪１１の有効車輪径、及び、補正係数などのファクタから、車両速度を算出する。車両速度算出のための上記ファクタのうち、車輪１１の回転直径（車輪径）、及び、補正係数は、車両毎に特定される既知の値である。問題は、電圧信号Ｓ0を波形整形して得られたパルス信号Ｓ１の周期を如何にして、正確に、かつ、高精度で検出するかである。 The signal processing unit 34 of the on-vehicle signal processing device 2 calculates the vehicle speed from factors such as the speed signal S3, the effective wheel diameter of the wheel 11, and a correction coefficient. Among the above factors for calculating the vehicle speed, the rotation diameter (wheel diameter) of the wheel 11 and the correction coefficient are known values specified for each vehicle. The problem is how to detect the period of the pulse signal S1 obtained by waveform shaping of the voltage signal S0 accurately and with high accuracy.

この点について、従来の手法では、種々問題があったことは、既に述べたとおりである。要約すると、多パルス型を用いた場合はコスト高になり、車軸１回転当たりに発生するパルス数は固定したままで、パルス計数時間を長く取り、パルス数を増大させた場合には、車両速度の上昇、低下に対する速度追従性が悪くなり、これを回避しようとして、パルス計数時間を短くすると、車両速度制御の精度が低下してしまう。 As described above, the conventional method has various problems in this regard. In summary, when the multi-pulse type is used, the cost increases, and when the number of pulses generated per one rotation of the axle is fixed and the pulse counting time is increased and the number of pulses is increased, the vehicle speed is increased. If the pulse count time is shortened in an attempt to avoid this, the accuracy of vehicle speed control will be reduced.

他方、ＦＡＣ型は低コストになるが、速度照査に用いるには、パルス数が少なすぎ、現実には、速度照査を必要とする車両制御システムには用いることができなかった。 On the other hand, although the FAC type is low in cost, the number of pulses is too small to be used for speed verification, and in reality, it cannot be used for a vehicle control system that requires speed verification.

この問題点を解決する手段として、この実施例では、車上信号処理装置３において、車軸回転検出器３１から供給された電圧信号Ｓ0の周期と同一視しえるパルス信号Ｓ１の周期を、それよりも充分に短い周期を持つ基準パルス信号Ｓ２で測定し、速度信号Ｓ３を生成させる。 As means for solving this problem, in this embodiment, in the on-board signal processing device 3, the cycle of the pulse signal S1 that can be regarded as the same as the cycle of the voltage signal S0 supplied from the axle rotation detector 31 is obtained. Is measured with a reference pulse signal S2 having a sufficiently short period, and a speed signal S3 is generated.

図２は、電圧信号Ｓ0から得られたパルス信号Ｓ１及び基準パルス信号Ｓ２を用いて、速度信号Ｓ３を生成する過程を具体的に示す波形図である。車軸回転検出器３１から供給される電圧信号Ｓ0は、図２（Ａ）に示すように、周期Ｔ１１を持つ正弦波であり、正弦波の一周期が、車軸の一回転（回転周期）に対応する。この電圧信号Ｓ０は、波形整形回路３０による波形整形作用を受け、図２（Ｂ）に示すように、周期Ｔ１１を有するパルス信号Ｓ１に変換される。 FIG. 2 is a waveform diagram specifically showing the process of generating the speed signal S3 using the pulse signal S1 and the reference pulse signal S2 obtained from the voltage signal S0. As shown in FIG. 2A, the voltage signal S0 supplied from the axle rotation detector 31 is a sine wave having a cycle T11, and one cycle of the sine wave corresponds to one rotation (rotation cycle) of the axle. To do. This voltage signal S0 is subjected to a waveform shaping action by the waveform shaping circuit 30, and is converted into a pulse signal S1 having a period T11 as shown in FIG.

波形整形回路３０は、図２（Ａ）に示すように、Ｈレベルのスレッショールド電圧Ｖｔｈ１と、Ｌレベルのスレッショールド電圧Ｖｔｈ２を持つ。電圧信号Ｓ０が上昇する過程では、Ｈレベルのスレッショールド電圧Ｖｔｈ１を超えるｔ１１時に、パルス信号Ｓ１が立ち上がり、Ｈレベル（論理値１）になる。 As shown in FIG. 2A, the waveform shaping circuit 30 has an H level threshold voltage Vth1 and an L level threshold voltage Vth2. In the process of increasing the voltage signal S0, the pulse signal S1 rises and becomes H level (logic value 1) at t11 when it exceeds the threshold voltage Vth1 of H level.

Ｈレベルは、電圧信号Ｓ０の電圧値がＬレベルのスレッショールド電圧Ｖｔｈ２よりも低くなるｔ１２時までは継続し、ｔ１２時にＬレベル（論理値０）になる。そして、電圧信号Ｓ０が上昇過程に転じ、Ｈレベルのスレッショールド電圧Ｖｔｈ１を超えるｔ１３時に、パルス信号Ｓ１が立ち上がり、Ｈレベル（論理値１）になる。 The H level continues until t12 when the voltage value of the voltage signal S0 becomes lower than the threshold voltage Vth2 of the L level, and becomes the L level (logic value 0) at t12. Then, the voltage signal S0 starts to rise, and at t13 when the threshold voltage Vth1 exceeds the H level, the pulse signal S1 rises and becomes H level (logic value 1).

波形整形回路３０は、車軸回転検出器３１から供給される電圧信号Ｓ0の変動にあわせて、以上の動作を繰り返す。これにより、図２（Ｂ）に示すように、電圧信号Ｓ０の周期と同じ周期Ｔ１１を持つパルス信号Ｓ１が生成される。 The waveform shaping circuit 30 repeats the above operation in accordance with the fluctuation of the voltage signal S0 supplied from the axle rotation detector 31. Thereby, as shown in FIG. 2B, a pulse signal S1 having the same cycle T11 as the cycle of the voltage signal S0 is generated.

パルス信号Ｓ１は、カウンタ部３３に供給される。カウンタ部３３には、パルス発生器３２から、図２（Ｃ）に示すような基準パルス信号Ｓ２が供給されている。カウンタ部３３は、パルス信号Ｓ１の一周期Ｔ１１の間、つまり、電圧信号Ｓ０がＨレベルのスレッショールド電圧Ｖｔｈ１を超えるｔ１１時から、次に、電圧信号Ｓ０がＨレベルのスレッショールド電圧Ｖｔｈ１を超えるｔ１３時までの一周期Ｔ１１の間、速度信号Ｓ３を出力する。速度信号Ｓ３の周波数は、図２（Ｄ）にも示すとおり、基準パルス信号Ｓ２の周波数に一致する。図示は省略するが、ｔ１３時において、次の速度検出ステップに属する速度信号の生成が開始される。 The pulse signal S1 is supplied to the counter unit 33. A reference pulse signal S2 as shown in FIG. 2C is supplied from the pulse generator 32 to the counter unit 33. The counter unit 33 starts the threshold voltage Vth1 of the pulse signal S1 during one cycle T11, that is, from the time t11 when the voltage signal S0 exceeds the threshold voltage Vth1 of H level. The speed signal S3 is output during one cycle T11 up to t13 when exceeding. The frequency of the speed signal S3 matches the frequency of the reference pulse signal S2, as shown in FIG. Although illustration is omitted, generation of a speed signal belonging to the next speed detection step is started at t13.

基準パルス信号Ｓ２は、その周期が、電圧信号Ｓ0及びパルス信号Ｓ１の周期Ｔ１１よりも充分に短い。カウンタ部３３は、周期Ｔ１１を、この基準パルス信号Ｓ２のパルス数をカウントすることによって測定し、速度信号Ｓ３を発生する。即ち、車軸回転検出器３１の構成自体については、手を加えずに、車軸回転検出器３１から供給された電圧信号Ｓ0の周期、及び、これと実質的に同一であるパルス信号Ｓ１の周期Ｔ１１よりは、充分に短い周期を持つ基準パルス信号Ｓ２を、目盛の細かい一種の時間的物差とし、これをカウントすることにより、パルス信号Ｓ１の周期を測定し、速度信号Ｓ３を発生するのである。 The cycle of the reference pulse signal S2 is sufficiently shorter than the cycle T11 of the voltage signal S0 and the pulse signal S1. The counter unit 33 measures the period T11 by counting the number of pulses of the reference pulse signal S2, and generates a speed signal S3. In other words, the configuration of the axle rotation detector 31 itself is not changed, and the cycle of the voltage signal S0 supplied from the axle rotation detector 31 and the cycle T11 of the pulse signal S1 which is substantially the same as this. Rather, the reference pulse signal S2 having a sufficiently short period is regarded as a kind of fine temporal difference, and by counting this, the period of the pulse signal S1 is measured and the speed signal S3 is generated. .

したがって、多パルス型を用いることなく、時間的物差となる基準パルス信号Ｓ２をカウントすることにより、パルス信号Ｓ１の周期Ｔ１１を高精度で測定し、延いては、速度信号Ｓ３の高精度化、及び、車両制御の高精度化に資することができる。また、車軸回転検出器３１の構成自体については、手を加えずに済むので、コスト高になることもない。 Therefore, the period T11 of the pulse signal S1 is measured with high accuracy by counting the reference pulse signal S2 that is a temporal difference without using a multi-pulse type, and as a result, the speed signal S3 is highly accurate. And it can contribute to the high precision of vehicle control. Further, the configuration itself of the axle rotation detector 31 does not need to be changed, so that the cost is not increased.

しかも、時間的物差となる基準パルス信号Ｓ２の周期を短縮（高周波化）することにより、車両速度算出に供されるパルス数を増加できるので、パルス計数時間を長く取る必要もない。このため、車両速度の上昇、低下に対する速度追従性を向上させることも可能になる。 In addition, since the number of pulses used for vehicle speed calculation can be increased by shortening (higher frequency) the cycle of the reference pulse signal S2, which is a time difference, it is not necessary to increase the pulse counting time. For this reason, it becomes possible to improve the speed followability to the increase and decrease of the vehicle speed.

特に、ＦＡＣ型を用いた場合でも、時間的物差となる基準パルス信号Ｓ２の周期を短縮することにより、車両速度算出に供されるパルス数を増加できる。このため、パルス数が少なすぎて、速度照査を必要とする車両制御システムには用いることができなかったＦＡＣ型を、多パルス型と同等の地位におき、実用に供しえるから、その技術的価値はきわめて大きい。 In particular, even when the FAC type is used, the number of pulses used for vehicle speed calculation can be increased by shortening the cycle of the reference pulse signal S2 that is a time difference. For this reason, the FAC type, which has been too few pulses and could not be used in a vehicle control system that requires speed verification, is placed in the same position as the multi-pulse type and can be put to practical use. The value is extremely great.

図３は、本発明に係る車上装置と、この車上装置を用いた車両制御装置の別の構成を概略的に示す図である。図において、図１に現れた構成部分と対応する部分については、同一の参照符号を付し、説明を省略することがある。図３を参照すると、車上信号処理装置３のカウンタ部３３は、第１のカウンタ部３３３と、第２のカウンタ部３３４と、インバータ（反転器）３３５とを含んでいる。 FIG. 3 is a diagram schematically showing another configuration of the on-board device according to the present invention and a vehicle control device using the on-board device. In the figure, parts corresponding to those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof may be omitted. Referring to FIG. 3, the counter unit 33 of the on-board signal processing device 3 includes a first counter unit 333, a second counter unit 334, and an inverter (inverter) 335.

第１のカウンタ部３３３では、その入力端子Ck１に、波形整形回路３０から出力されたパルス信号Ｓ１１が、そのまま、供給され、もう一つの入力端子Ｃｏｕｔ１に、パルス発生器３２から基準パルス信号Ｓ２が供給される。一方、第２のカウンタ部３３４では、その入力端子Ck２に、パルス信号S1１をインバータ３３５で反転させて得られた反転パルス信号Ｓ１２が供給され、もう一つの入力端子Ｃｏｕｔ２に、パルス発生器３２から基準パルス信号Ｓ２が供給される。 In the first counter section 333, the pulse signal S11 output from the waveform shaping circuit 30 is supplied as it is to its input terminal Ck1, and the reference pulse signal S2 from the pulse generator 32 is supplied to the other input terminal Cout1. Supplied. On the other hand, in the second counter unit 334, an inverted pulse signal S12 obtained by inverting the pulse signal S11 by the inverter 335 is supplied to the input terminal Ck2, and the pulse generator 32 supplies the other input terminal Cout2. A reference pulse signal S2 is supplied.

図４は、図３に示した車上装置における速度信号生成過程を具体的に示す波形図である。図４（Ａ）、（Ｂ）を参照すると、第１のカウンタ部３３３では、パルス信号Ｓ１１の周期Ｔ１１を、これよりも充分に短い周期を持つ基準パルス信号Ｓ２をカウントすることによって測定する一方、第２のカウンタ部３３４では、パルス信号Ｓ１１を反転させて得られた反転パルス信号Ｓ１２の周期Ｔ２１（＝Ｔ１１）を、それよりも充分に短い周期を持つ基準パルス信号Ｓ２をカウントすることによって測定して、それぞれ、速度信号Ｓ３１、Ｓ３２を発生させる。 FIG. 4 is a waveform diagram specifically showing a speed signal generation process in the on-vehicle apparatus shown in FIG. Referring to FIGS. 4A and 4B, the first counter 333 measures the period T11 of the pulse signal S11 by counting the reference pulse signal S2 having a sufficiently shorter period. The second counter unit 334 counts the period T21 (= T11) of the inverted pulse signal S12 obtained by inverting the pulse signal S11, and the reference pulse signal S2 having a period sufficiently shorter than that. Measure and generate velocity signals S31 and S32, respectively.

パルス信号Ｓ１１の周期Ｔ１１は、パルス信号Ｓ１１が立ち上がるｔ２１時に開始され、パルス信号Ｓ１１がｔ２２時にＬレベルになった後に再度立ち上がるｔ２３時までとなる。 The period T11 of the pulse signal S11 starts at t21 when the pulse signal S11 rises, and extends until t23 when the pulse signal S11 rises again after the pulse signal S11 becomes L level at t22.

パルス信号Ｓ１２の周期Ｔ２１は、反転パルス信号Ｓ１２が立ち上がるｔ２２時に開始され、反転パルス信号Ｓ１２がｔ２３時にＬレベルになった後に再度立ち上がるｔ２４時までとなる。反転パルス信号Ｓ１２は、パルス信号Ｓ１１の反転信号であるので、その立上がり時は、パルス信号Ｓ１１の立ち下がり時に対応する。 The period T21 of the pulse signal S12 starts at t22 when the inverted pulse signal S12 rises, and extends until t24 when the inverted pulse signal S12 rises to L level at t23 and then rises again. Since the inverted pulse signal S12 is an inverted signal of the pulse signal S11, the rising edge corresponds to the falling edge of the pulse signal S11.

信号処理部３４は、第１のカウンタ部３３３から供給された速度信号Ｓ３１及び第２のカウンタ部３３４から供給された速度信号Ｓ３２から、車両速度を算出する。車両速度の算出に当たり、第１のカウンタ部３３３の計数値と、第２のカウンタ部３３４における計数値との平均をとり、それを車両速度とすることにより、速度信号誤差を低減させ、高精度化を達成することができる。この点について、従来例と対比しながら、更に説明する。 The signal processing unit 34 calculates the vehicle speed from the speed signal S31 supplied from the first counter unit 333 and the speed signal S32 supplied from the second counter unit 334. In calculating the vehicle speed, the average value of the count value of the first counter unit 333 and the count value of the second counter unit 334 is averaged to obtain the vehicle speed, thereby reducing the speed signal error and high accuracy. Can be achieved. This point will be further described in comparison with the conventional example.

＜従来例１＞
車輪径８６０ｍｍとし、車軸回転検出器３１として、車輪１１の一回転につき、９０パルスを生じる多パルス型のものを使用し、パルス数を、信号処理部３４のＣＰＵにより、２５０ｍｓ毎に読み取って速度を求めるものとする。この場合、列車速度Ｖ１（ｋｍ／ｈ）は、
Ｖ１＝（０．８６π＊３．６＊パルス数）／９０＊０．２５ｓ（１）
となる。パルス計数処理において、仮に、１パルス分の増減誤差を生じた場合の速度誤差は、上記（１）式から、０．４３（ｋｍ／ｈ）となる。 <Conventional example 1>
The wheel diameter is 860 mm, the axle rotation detector 31 is a multi-pulse type that generates 90 pulses per rotation of the wheel 11, and the number of pulses is read by the CPU of the signal processing unit 34 every 250 ms to speed Is to be sought. In this case, the train speed V1 (km / h) is
V1 = (0.86π * 3.6 * number of pulses) /90*0.25 s (1)
It becomes. In the pulse counting process, if the increase / decrease error for one pulse is generated, the speed error is 0.43 (km / h) from the above equation (1).

速度誤差を小さくするには、読取周期２５０ｍｓを更に長くすればよい。しかしそうすると、読取期間中に車両力行、減速などにより、速度が変わってしまっても、これを算出速度に反映させることができず、算出車両速度が実際の車両速度から乖離してしまう。これは、速度追従性が悪いことに他ならない。 In order to reduce the speed error, the reading cycle 250 ms may be further increased. However, if this is done, even if the speed changes due to vehicle power running, deceleration, etc. during the reading period, this cannot be reflected in the calculated speed, and the calculated vehicle speed deviates from the actual vehicle speed. This is none other than poor speed following.

例えば、加速度α（ｋｍ／ｈ／ｓ）で力行する場合を想定すると、読取周期２５０ｍｓでは、速度誤差は、
速度誤差＝（α＊０．２５ｓ／２）＋０．４３（ｋｍ／ｈ）（２）
となる。 For example, assuming powering with acceleration α (km / h / s), at a reading cycle of 250 ms, the speed error is
Speed error = (α * 0.25s / 2) +0.43 (km / h) (2)
It becomes.

＜従来例２＞
車軸回転検出器３１として、ＦＡＣ型のものを用いた場合は、車輪１１の一回転につき２パルスが発生するので、上記（１）式に９０パルスを２パルスに置き換えて、車両速度及び速度誤差を求めることができる。速度誤差は、計算上、９０パルスを用いる従来例１（多パルス型）の４５倍に達する。これでは、速度照査に用いることができない。 <Conventional example 2>
When the FAC type is used as the axle rotation detector 31, two pulses are generated for each rotation of the wheel 11, so that 90 pulses are replaced with two pulses in the above equation (1), and the vehicle speed and speed error are calculated. Can be requested. The speed error reaches 45 times of the conventional example 1 (multi-pulse type) using 90 pulses in calculation. This cannot be used for speed verification.

＜本発明の場合＞
車軸回転検出器３１として、車輪１１の一回転につき、一周期分の正弦波電圧信号Ｓ0を発生す速度発電機を用いたものとし、車輪径８６０ｍｍとする。また、パルス信号Ｓ２は、車輪１１の一回転（一周期）につきパルス数９０となるような周波数を持つものとする。上述した条件下では、図３及び図４の実施例の場合、車両速度Ｖ１（ｋｍ／ｈ）は、
Ｖ１＝（２＊０．８６π＊３．６）／（Ｔ１１＋Ｔ２１）＊９０（３）
となる。一般に、Ｔ１１＝Ｔ２１であるので、上記式を書き換えれば、
Ｖ１＝（０．８６π＊３．６）／（Ｔ１１）＊９０（４）
となる。したがって、基準パルス信号Ｓ２を計数することによって周期Ｔ１１を算出することにより、車両速度Ｖ１を高精度で検出することができる。 <In the case of the present invention>
A speed generator that generates a sinusoidal voltage signal S0 for one cycle per rotation of the wheel 11 is used as the axle rotation detector 31, and the wheel diameter is 860 mm. Further, the pulse signal S2 has a frequency such that the number of pulses is 90 per one rotation (one cycle) of the wheel 11. Under the conditions described above, in the case of the embodiment of FIGS. 3 and 4, the vehicle speed V1 (km / h) is
V1 = (2 * 0.86π * 3.6) / (T11 + T21) * 90 (3)
It becomes. In general, since T11 = T21, if the above equation is rewritten,
V1 = (0.86π * 3.6) / (T11) * 90 (4)
It becomes. Therefore, the vehicle speed V1 can be detected with high accuracy by calculating the period T11 by counting the reference pulse signal S2.

加速度α（ｋｍ／ｈ／ｓ）で力行する場合を想定すると、その速度誤差は、
速度誤差＝（α＊０．０４３／２）（５）
加速度αを車両における最大値である４（ｋｍ／ｈ／ｓ）として、速度誤差について、式（２）で表わされる多パルス型の場合と対比すると、多パルス型の場合、
速度誤差＝０．９３（ｋｍ／ｈ）
となる。これに対し、本発明では、式（５）から、
速度誤差＝０．００８６（ｋｍ／ｈ）
となり、多パルス型の場合よりも、約１０．８倍も改善される。 Assuming the case of powering with acceleration α (km / h / s), the speed error is
Speed error = (α * 0.043 / 2) (5)
When the acceleration α is set to 4 (km / h / s) which is the maximum value in the vehicle, the speed error is compared with the case of the multipulse type represented by the expression (2).
Speed error = 0.93 (km / h)
It becomes. On the other hand, in the present invention, from the equation (5),
Speed error = 0.0086 (km / h)
Thus, the improvement is about 10.8 times that of the multi-pulse type.

更に、図３に示す実施例では、減速により車両速度が低下した場合の誤動作を防止する手段として、車上信号処理装置３に電圧検出器３３２を備える。電圧検出器３３２を備えることにより、図５（Ａ）に示すように、車両が停止に向かって減速して行き、車軸回転検出器３１から供給された電圧信号Ｓ0１の平均値Ｓ０２が、図５（Ｂ）に示すように、予め定められた電圧値Ｖｄよりも低くなったとき、速度零信号を発生する構成をとることができる。 Further, in the embodiment shown in FIG. 3, the on-board signal processing device 3 includes a voltage detector 332 as means for preventing malfunction when the vehicle speed decreases due to deceleration. By providing the voltage detector 332, as shown in FIG. 5A, the vehicle decelerates toward the stop, and the average value S02 of the voltage signal S01 supplied from the axle rotation detector 31 is as shown in FIG. As shown in (B), a configuration can be adopted in which a zero speed signal is generated when the voltage value becomes lower than a predetermined voltage value Vd.

この構成によれば、車両速度が低下したために、車軸回転検出器３１を構成する速度発電機から出力される電圧信号Ｓ０のレベルが低下し、波形歪（図５（Ａ）参照）が発生した場合でも、誤った速度算出を惹起する危険性を回避することができる。 According to this configuration, since the vehicle speed has decreased, the level of the voltage signal S0 output from the speed generator constituting the axle rotation detector 31 has decreased, and waveform distortion (see FIG. 5A) has occurred. Even in this case, the risk of causing erroneous speed calculation can be avoided.

以上、実施の形態を参照して説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々の変形、変更が可能であることは言うまでもない。 While the present invention has been described with reference to the embodiment, it is needless to say that the present invention is not limited to this embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims.

本発明に係る車上装置と、この車上装置を用いた車両制御装置の構成を概略的に示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of an on-vehicle device according to the present invention and a vehicle control device using the on-vehicle device. 電圧信号から得られたパルス信号及び基準パルス信号を用いて、速度信号を生成する過程を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the process of producing | generating a speed signal using the pulse signal and reference pulse signal which were obtained from the voltage signal. 本発明に係る車上装置と、この車上装置を用いた車両制御装置の別の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically another structure of the vehicle apparatus which concerns on this invention, and the vehicle control apparatus using this vehicle apparatus. 図３に示した車上装置における速度信号生成過程を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the speed signal generation process in the on-vehicle apparatus shown in FIG. 減速により車両速度が低下した場合の誤動作を防止する手段としての電圧検出器の動作を説明する波形図である。It is a wave form diagram explaining operation | movement of the voltage detector as a means to prevent malfunctioning when the vehicle speed falls by deceleration.

符号の説明Explanation of symbols

１車両
２車上装置
１１車輪
３１車軸回転検出器 1 Vehicle 2 On-vehicle device 11 Wheel 31 Axle rotation detector

Claims

車軸回転検出器と、車上信号処理装置とを含み、車両に搭載される車上装置であって、
前記車軸回転検出器は、前記車両の車輪の回転に応じた周期性を持つ電圧信号を発生し、
前記車上信号処理装置は、前記車軸回転検出器から供給された前記電圧信号の周期を、それよりも充分に短い周期を持つ基準パルス信号で測定し、速度信号を発生する、
車上装置。 An on-vehicle device mounted on a vehicle, including an axle rotation detector and an on-vehicle signal processing device,
The axle rotation detector generates a voltage signal having periodicity according to the rotation of the vehicle wheel,
The on-vehicle signal processing device measures the period of the voltage signal supplied from the axle rotation detector with a reference pulse signal having a sufficiently shorter period, and generates a speed signal.
On-vehicle equipment.

請求項１に記載された車上装置であって、
前記車軸回転検出器は、正弦波電圧信号を発生し、
前記車上信号処理装置は、波形整形回路を備え、前記波形整形回路は、前記車軸回転検出器から供給された前記正弦波電圧信号をパルス信号に変換する、
車上装置。 The on-vehicle device according to claim 1,
The axle rotation detector generates a sinusoidal voltage signal;
The on-vehicle signal processing device includes a waveform shaping circuit, and the waveform shaping circuit converts the sine wave voltage signal supplied from the axle rotation detector into a pulse signal.
On-vehicle equipment.

請求項２に記載された車上装置であって、
前記車上信号処理装置は、前記パルス信号の周期を、それよりも充分に短い周期を持つ基準パルス信号で測定する一方、前記パルス信号を反転させ、その反転パルス信号の周期を、それよりも充分に短い周期を持つ基準パルス信号で測定し、両測定信号を処理して、速度信号を発生する、
車上装置。 The on-vehicle device according to claim 2,
The on-board signal processing device measures the period of the pulse signal with a reference pulse signal having a sufficiently shorter period, while inverting the pulse signal and setting the period of the inverted pulse signal to be greater than that. Measure with a reference pulse signal with a sufficiently short period, process both measurement signals and generate a velocity signal,
On-vehicle equipment.

請求項１乃至３の何れかに記載された車上装置であって、
前記車上信号処理装置は、電圧検出器を備え、前記電圧検出器は、前記車軸回転検出器から供給された前記電圧信号が予め定められた電圧値よりも低くなったとき、速度零信号を発生する、
車上装置。 An on-vehicle device according to any one of claims 1 to 3,
The on-vehicle signal processing device includes a voltage detector, and the voltage detector outputs a zero speed signal when the voltage signal supplied from the axle rotation detector becomes lower than a predetermined voltage value. appear,
On-vehicle equipment.

車上装置と、地上装置とを含み、前記車上装置と前記地上装置との間の送受信により、車両を制御する車両制御装置であって、
前記車上装置は、請求項１乃至４の何れかに記載されたものでなり、
前記車上装置及び前記地上装置の協働により、前記車両の速度を制御する、
車両制御装置。
An on-vehicle device and a ground device, a vehicle control device for controlling a vehicle by transmission and reception between the on-vehicle device and the ground device,
The on-board device is the one described in any one of claims 1 to 4,
The speed of the vehicle is controlled by cooperation of the on-vehicle device and the ground device.
Vehicle control device.