JP4125143B2 - 通信波式定位置停止制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、軌道交通システムにおいて、通信波を用いて走行車両の定位置停止制御を行う通信波式定位置停止制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の鉄道用の自動列車運転（ＡＴＯ）やパターン制御等において重要な列車位置検出は、車上に設けられた速度計発電機（タコジェネレータ）を利用した距離演算と、地上子および車上子による変周作用による現在位置の検出と、車上に設けられたレートジャイロによる加速度検出による速度および距離演算と、地図データとを用い、さらに、それら各検出法によって生じる誤差を学習し、その学習結果により列車位置を補正するものがあった（例えば、特許文献１）。
ここで、車上子とは、発振器等により構成され、常時直下に電波を発し、反射された電波を受けるものであり、地上子とは、コイル等により構成されると共に予め決められた位置に設置され、車上子から発された電波の周波数を地上子固有の周波数に変えて反射する（変周作用）ものである。したがって、車上側において地上子の設置位置およびその反射される周波数を予め認識しておき、列車が地上子上を通過するときの車上子が受ける電波の周波数から列車位置検出を行うものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２４７２３５公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の列車位置検出方法は以上のように構成されているので、以下に示す課題があった。
列車停止制御の自動化に伴い、列車の現在位置を精度高く検出するために、地上子および車上子を設けているが、列車が初めにブレーキ動作に入る点から指定停止位置までの間にブレーキ動作を補正するのが通例である。そのためブレーキ動作補正用に複数の地上子を設置する必要があった。
また、輸送力の増強のためにプラットホームの延長工事があったり、運行時間帯により編成車両数が変更されたりする場合には、指定停止位置が変更されてしまい、その指定停止位置の変更に対応して複数の地上子を設置しておく必要があった。
さらに、こうして複数の地上子を設置したとしても、車上にてブレーキ動作の補正が可能なのは、地上子が設置された各点のみであり、結果として列車停止制御は点制御でしか実現できない。したがって、場合によってはブレーキ動作の補正点において急な減速が生じたりして、乗り心地に悪影響を与えてしまう。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、定位置停止制御に必要なパラメータ、とりわけ測定距離を地上より車上へ通信波を用いて伝送することで距離測定の精度を高め、合わせて地上子設置の手間を省き、プラットホームの延長や編成車両数の変更等といった環境の変化に対しても経費を費やすことなく対応可能な通信波式定位置停止制御方法を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る通信波式定位置停止制御方法は、地上の軌道周辺に設けられたアンテナから送信し、車両に設けられたアンテナにより受信し、その受信された通信波を増幅して、車両に設けられたアンテナによりその増幅された通信波を地上のアンテナ方面に送信し、その地上のアンテナにより受信された通信波の送受信による時間差に応じて、その地上のアンテナの設置位置から車両までの距離を測定する距離測定工程と、地上のアンテナから車両に設けられたアンテナに、測定距離を送信する距離送信工程と、受信された測定距離と車両の現在速度とに応じて、指定停止位置までの距離と現在速度とに応じた停止パターンを決定し、その停止パターンに基づいて車両のブレーキ力を制御する車両停止工程とを備え、車両停止工程は、距離測定工程において、車両に設けられたアンテナにより直接に通信波を反射した場合と、車両に設けられたアンテナにより通信波を受信し、その受信された通信波を増幅して、車両に設けられたアンテナにより送信した場合との時間差を遅延時間として、受信される測定距離からその遅延時間に応じた距離を差し引いた距離を車両から指定停止位置までの距離とするようにしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による軌道上を走行する車両を示す構成図であり、図において、車両２は、軌道１上を左から右に走行するものである。車両２において、車上の受信機３、車上の受信アンテナ（アンテナ）４、ブレーキ装置５を備え、また、地上の軌道１周辺において、送受信機１３、送受信アンテナ（アンテナ）１４を備えている。
図２は指定停止位置までの距離と現在速度とに応じた停止パターンを示す説明図である。
【０００８】
次に動作について説明する。
図１において、地上の送受信アンテナ１４からは、軌道１上に向けて、常時、定間隔で通信波が送信されており、車両２が軌道１上を左から右に走行してきた場合に、車両の前面によりその通信波が反射され、地上の送受信アンテナ１４により受信される。地上の送受信機１３では、この通信波の送受信の時間差により、その地上の送受信アンテナ１４の設置位置から車両２までの距離を測定する（距離測定工程）。このような距離の測定は、車両２が停止するまで連続的に複数回に渡って行われる。
【０００９】
この地上の送受信機１３および送受信アンテナ１４は、従来の技術の地上子と異なり、使用する通信波により走行車両２と通信可能な場所であればどこにでも設置することができる。そこで、この送受信アンテナ１４を指定停止位置に立てない場合には、送受信機１３において、測定された地上の送受信アンテナ１４の設置位置から車両２までの距離に、地上の送受信アンテナ１４の設置位置から指定停止位置までの距離を加算演算し、地上の送受信アンテナ１４および車上の受信アンテナ４間の通信回線を接続し、その加算した距離を測定距離として、地上の送受信アンテナ１４から車上の受信アンテナ４に送信する（距離送信工程）。このような測定距離の送信は、距離が測定される都度、測定距離を送信する。なお、送受信アンテナ１４を指定停止位置に立てた場合には、地上の送受信アンテナ１４の設置位置から指定停止位置までの距離を加算演算することなく、測定された距離をそのまま送信すれば良い。
【００１０】
車両２から指定停止位置までの距離は逐次、地上の送受信アンテナ１４から車上の受信アンテナ４への通信回線により送信され、車上の受信機３により受信される。車上の受信機３では、受信された車両２から指定停止位置までの距離と、速度計（図示せず）による車両２の現在速度とに応じて、図２に示すような停止パターンを発生する。ここで、停止パターンとは、速度をどのように減少させて指定停止位置で停止させるかを示したものであり、図２において破線が理想曲線であり、これが停止パターンに相当するものである。また、実線は、実際に停止パターンが補正されながら車両２が停止した場合の曲線である。
車上の受信機３で発生された停止パターンは、ブレーキ装置５に伝送され、ブレーキ装置５ではその停止パターンに基づいて車両２のブレーキ力を制御する（車両停止工程）。なお、ブレーキ装置５により停止パターンに基づいて車両２のブレーキ力を制御すれば車両２の速度が低下するが、車上の受信機３では、逐次受信される車両２から指定停止位置までの距離と、刻々低下する車両２の現在速度とに応じて補正した停止パターンを逐次発生し、ブレーキ装置５では、それら逐次発生される補正した停止パターンに基づいて車両のブレーキ力を制御すことで、フィードバック制御が掛かり、理想に近い曲線で指定停止位置に車両２を停止させることができる。
車両２を停止すると、地上の送受信アンテナ１４および車上の受信アンテナ４間の通信回線は切られる。
【００１１】
以上のように、この実施の形態１によれば、距離測定工程による通信波の送受信の時間差により、地上の送受信アンテナ１４の設置位置から車両２までの距離を測定することで、従来の速度計発電機による距離測定に比べて精度を高めることができる。
また、距離送信工程により地上の送受信アンテナ１４から車上の受信アンテナ４に測定距離を送信することで、地上子設置の手間を省き、プラットホームの延長や編成車両数の変更等といった環境の変化に対しても経費を費やすことなく対応可能にすることができる。
さらに、地上の送受信アンテナ１４の設置場所に関する制限は、地上子の設置場所に関する制限に比べて緩やかなので、設置に関しても経費を安くすることが望め、しかも地上子のように設置数も縛られることがなく、設置しやすくすることができる。
さらに、連続的に複数回に渡って距離測定し、停止パターンを決定し、それら停止パターンに基づいて車両のブレーキ力を制御するので、複数回に渡って停止パターンを補正することができ、急な減速等が生じることなく、乗り心地を向上させることができる。
【００１２】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２による軌道上を走行する車両を示す構成図であり、図において、車両２において、ブレーキ装置５、車上の送受信機６、車上の送受信アンテナ（アンテナ）７、車上の通信装置８を備え、また、地上の軌道１周辺において、送受信機１３、送受信アンテナ１４、通信装置１５を備えている。
【００１３】
次に動作について説明する。
図３において、地上の送受信アンテナ１４からは、軌道１上に向けて、常時、定間隔で通信波が送信されている。車両２が軌道１上を左から右に走行してきた場合に、車両の前面に設けられた送受信アンテナ７によりその通信波が受信され、車上の送受信機６ではその受信された通信波を増幅して、送受信アンテナ７によりその増幅された通信波が地上の送受信アンテナ１４方面に送信される。地上の送受信アンテナ１４では、その通信波が受信される。このようにして、地上の送受信アンテナ１４側から見た場合に、送信した通信波が車両の前面に設けられた送受信アンテナ７により反射されたものと同等に処理することができる。地上の送受信機１３では、この通信波の送受信の時間差により、その地上の送受信アンテナ１４の設置位置から車両２までの距離を測定する（距離測定工程）。このような距離の測定は、車両２が停止するまで連続的に複数回に渡って行われる。
なお、この実施の形態２においては、車上に送受信機６、送受信アンテナ７、通信装置８を備え、地上に送受信機１３、送受信アンテナ１４、通信装置１５を備え、地上および車上の送受信アンテナ７，１４間で送受信自在な通信回線が設けられており、上記距離測定工程における通信波の送受信は、その通信回線を利用して行われる。
【００１４】
また、上記実施の形態１に示したように、車両２から指定停止位置までの距離演算を行い、その通信回線を利用してその演算した測定距離を、地上の送受信アンテナ１４から車上の送受信アンテナ７に送信する（距離送信工程）。このような測定距離の送信は、距離が測定される都度、測定距離を送信する。
車両２から指定停止位置までの測定距離は逐次、車上の送受信アンテナ７に受信される。ここで、車上の送受信機６では、上記距離測定工程における増幅処理による遅延時間に応じた距離に基づいて測定距離を補正する。
すなわち、上記距離測定工程において、車上の送受信アンテナ７により直接に通信波を反射した場合と、車上の送受信アンテナ７により通信波を受信し、車上の送受信機６により増幅し、その送受信アンテナ７により送信した場合との差を遅延時間として予め送受信機６に記憶しておき、その送受信機６では、受信される測定距離からその遅延時間に応じた距離を差し引いた距離を車両２から指定停止位置までの距離とする。
以降、その車両２から指定停止位置までの距離と、車両２の現在速度とに応じて、ブレーキ装置５を制御するのは、実施の形態１と同等である（車両停止工程）。
【００１５】
以上のように、この実施の形態２によれば、距離測定工程において、送受信アンテナ１４により送信された通信波を、車両の前面に設けられた送受信アンテナ７により受信し、送受信機６ではその受信された通信波を増幅して、送受信アンテナ７によりその増幅された通信波を地上の送受信アンテナ１４方面に送信するので、地上の送受信アンテナ１４において受信される通信波の強度が微弱になることなく、送受信機１３において距離測定に必要な通信波を確実に認識することができる。
また、距離測定工程における増幅処理による遅延時間を予め記憶しておき、車両停止工程において、その遅延時間に応じた距離に基づいて測定距離を補正するので、増幅処理による遅延時間が補正された精度の高い測定距離により車両２の停止制御を行うことができる。
さらに、地上および車上の送受信アンテナ７，１４間で送受信自在な通信回線が設けられており、この通信回線は、距離送信工程での地上の送受信アンテナ１４から車上の送受信アンテナ７への測定距離の送信に用いられるが、回線容量にはかなりの余裕があるため、その他の情報もその通信回線を用いて送信しても良い。
例えば、地上から車上に、地上の送受信アンテナ１４の設置位置から指定停止位置までの距離を送信し、車上において地上の送受信アンテナ１４の設置位置から車両２までの距離に地上の送受信アンテナ１４の設置位置から指定停止位置までの距離を加えて、車両２から指定停止位置までの距離を求めるようにしても良い。この場合、地上の送受信機１３における加算演算を削減することができる。また、緊急情報等を送信するようにしても良い。例えば、地上から車上に、プラットホームの設備の故障情報やプラットホームの画像を送信したり、車上から地上に、車上の病人等の情報を送信したりするようにしても良い。
【００１６】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３による軌道上を走行する車両を示す構成図であり、図において、軌道回路２１は、地上の軌道に沿って設けられ、車両２を検知する走行車両検知システムを構成するものである。その他の構成については、図１と同一である。
【００１７】
次に動作について説明する。
この実施の形態３では、上記実施の形態１に示した構成において、車両２を検知する軌道回路２１からなる走行車両検知システムを備えたものである。
車両２が軌道１上を左から右に走行してきた場合に、走行車両検知システムにより車両２の進入を検出し、送受信機１３にその情報を伝送する（車両進入検出工程）。
そして、地上の送受信機１３および送受信アンテナ１４は、通常は電源を停止しているが、走行車両検知システムからの車両２の進入検出に応じて、電源を供給し、地上の送受信アンテナ１４から送信し、車上の前面により反射され、地上の送受信アンテナ１４により受信された通信波の送受信の時間差により、地上の送受信アンテナ１４の設置位置から車両２までの距離を測定する（距離測定工程）。
また、走行車両検知システムにより検出される車両２の進入により想定される地上の送受信アンテナ１４の設置位置から車両２までの距離に基づいて、距離測定工程において測定される地上の送受信アンテナ１４の設置位置から車両２までの距離を校正する（測定距離校正工程）。
【００１８】
以上のように、この実施の形態３によれば、地上の軌道１に沿って車両２を検知する軌道回路２１からなる走行車両検知システムを備え、走行車両検知システムからの車両２の進入検出に応じて、地上の送受信機１３および送受信アンテナ１４は、電源を供給し、地上の送受信アンテナ１４の設置位置から車両２までの距離を測定するようにしたので、車両２の進入に同期して距離測定やその送信動作を行うことができ、地上設備の省電力化ができる。
また、走行車両検知システムにより検出される車両２の進入により想定される地上の送受信アンテナ１４の設置位置から車両２までの距離と、通信波の送受信の時間差による測定距離とを比較することにより、距離測定機能の校正を行うことができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、距離測定工程による通信波の送受信の時間差により、地上のアンテナの設置位置から車両までの距離を測定することで、従来の速度計発電機による距離測定に比べて精度を高めることができる。また、距離送信工程により地上のアンテナから車両のアンテナに測定距離を送信することで、地上子設置の手間を省き、プラットホームの延長や編成車両数の変更等といった環境の変化に対しても経費を費やすことなく対応可能にすることができる。さらに、地上のアンテナの設置場所に関する制限は、地上子の設置場所に関する制限に比べて緩やかなので、設置に関しても経費を安くすることが望め、しかも地上子のように設置数も縛られることがなく、設置しやすい効果がある。
また、距離測定工程において、地上のアンテナにより送信された通信波を、車両に設けられたアンテナにより受信し、その受信された通信波を増幅して、車両に設けられたアンテナによりその増幅された通信波を地上のアンテナ方面に送信するので、地上のアンテナにおいて受信される通信波の強度が微弱になることなく、距離測定に必要な通信波を確実に認識することができる効果がある。
さらに、車両停止工程は、距離測定工程において、車両に設けられたアンテナにより直接に通信波を反射した場合と、車両に設けられたアンテナにより通信波を受信し、その受信された通信波を増幅して、車両に設けられたアンテナにより送信した場合との時間差を遅延時間として、受信される測定距離からその遅延時間に応じた距離を差し引いた距離を車両から指定停止位置までの距離とするようにしたので、増幅処理による遅延時間が補正された精度の高い測定距離により車両の停止制御を行うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による軌道上を走行する車両を示す構成図である。
【図２】 指定停止位置までの距離と現在速度とに応じた停止パターンを示す説明図である。
【図３】 この発明の実施の形態２による軌道上を走行する車両を示す構成図である。
【図４】 この発明の実施の形態３による軌道上を走行する車両を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 軌道、２ 車両、３ 受信機、４ 受信アンテナ（アンテナ）、５ ブレーキ装置、６，１３ 送受信機、７，１４ 送受信アンテナ（アンテナ）、８，１５ 通信装置、２１ 軌道回路。

Claims (5)

1. 地上の軌道周辺に設けられたアンテナから送信し、車両に設けられたアンテナにより受信し、その受信された通信波を増幅して、車両に設けられたアンテナによりその増幅された通信波を地上のアンテナ方面に送信し、その地上のアンテナにより受信された通信波の送受信による時間差に応じて、その地上のアンテナの設置位置から車両までの距離を測定する距離測定工程と、
   上記地上のアンテナから上記車両に設けられたアンテナに、測定距離を送信する距離送信工程と、
   受信された測定距離と車両の現在速度とに応じて、指定停止位置までの距離と現在速度とに応じた停止パターンを決定し、その停止パターンに基づいて車両のブレーキ力を制御する車両停止工程とを備え、
   上記車両停止工程は、上記距離測定工程において、車両に設けられたアンテナにより直接に通信波を反射した場合と、車両に設けられたアンテナにより通信波を受信し、その受信された通信波を増幅して、車両に設けられたアンテナにより送信した場合との時間差を遅延時間として、受信される測定距離からその遅延時間に応じた距離を差し引いた距離を車両から指定停止位置までの距離とすることを特徴とする通信波式定位置停止制御方法。
2. 地上の軌道に沿って車両を検知する軌道回路からなる走行車両検知システムにより車両の進入を検出する車両進入検出工程を備え、
   距離測定工程は、車両の進入が検出された場合に、地上に設けられたアンテナから通信波を送信し、その地上のアンテナの設置位置から車両までの距離の測定を開始することを特徴とする請求項１記載の通信波式定位置停止制御方法。
3. 車両進入検出工程において検出される車両の進入により想定される地上のアンテナの設置位置から車両までの距離に基づいて、距離測定工程において測定される地上のアンテナの設置位置から車両までの距離を校正する測定距離校正工程を備えたことを特徴とする請求項２記載の通信波式定位置停止制御方法。
4. 距離測定工程は、連続的に複数回に渡って地上のアンテナの設置位置から車両までの距離を測定し、
   距離送信工程は、距離が測定される都度、測定距離を送信し、
   車両停止工程は、測定距離が受信される都度、その受信された測定距離と車両の現在速度とに応じて、指定停止位置までの距離と現在速度とに応じた停止パターンを決定し、その停止パターンに基づいて車両のブレーキ力を制御することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の通信波式定位置停止制御方法。
5. 距離送信工程は、地上のアンテナの設置位置から車両までの距離に、地上のアンテナの設置位置から指定停止位置までの距離を加えた距離を測定距離として送信することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の通信波式定位置停止制御方法。

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