JPS6133744B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、自ら駆動源を持たず他から与えられ
る推進力で走行する車両（以下、これを『受動車
両』という）のための衝突防止装置に関する。 この衝突防止装置は、２つの続行して走行する
受動車両の離間距離が先行受動車両（以下、『下
位車両』という）に後続する後続受動車両（以
下、『上位車両』という）の非常制動距離より大
きくとるように、常時監視する軌道が装備された
これら受動車両を走行させるため機構によつて管
理され、一軌道からなる輸送設備に適用できる。 しかして、各受動車両は停車場で停止し、その
停車場を境にして上位車両の減速制御が行なわれ
る区間を上位区間といい、下位車両の加速制御が
行なわれる区間を下位区間という。 各受動車両の長さＬは、進行方向に対して受動
車両の前部から後部までの距離をいう。 また、停車場と停車場の間で加速装置も減速装
置もなく、一定の速度で受動車両が走行される区
間を常用運転区間といい、かつ停車場での受動車
両の停止点から進行方向に向つて出発進行のさい
受動車両が停止より漸次常用運転区間に進入する
まで加速される区間を加速区間といい、これに反
して停車場での受動車両の停止点から進行方向と
は逆方向に対して減速される区間を減速区間とい
う。 つまり、各受動車両は常用運転から、停車場近
くの減速区間で減速運転に入り、停車場で停止
し、出発して加速区間での加速運転を行なうが、
第８図に示すように、先行する下位車両が減速開
始点からの位置X₁および後続する上位車両が減
速開始点からの位置X₂にあるとき、下位車両の
急停車等の異常事態が生起してもそれには拘ら
ず、上位車両が下位車両に衝突することなく、上
位車両のとりうる最高速度で停車場へ向つて進行
し、上位車両で非常制動を作動させて減速する限
界過速度カーブが下位車両の加速カーブと交差し
ないように、各受動車両の長さＬ、距離（位置）
X₁，X₂および後続する上位車両の速度V₂等のデ
ータについて演算して、後続する上位車両の非常
制動距離を導出し、その距離に到達の際に、衝突
防止装置を引外し衝突を避ける装置であり、しか
も各受動車両へ推進力を与える手段は能動軌道と
も言うでき機構で、受動車両を載置して走行させ
る軌道のほかに常用運転の推進力を受動車両へ与
える主ケーブルが全軌道に沿つて装備されてお
り、受動車両の進行方向に向つて停車場の手前に
受動車両の速度を減速させる減速ケーブルが、ま
た停車場から先に受動車両の送度を加速させる加
速ケーブルが、それぞれ主ケーブルと共に並設さ
れてあり、前記距離（位置）X₁，X₂および後続
する上位車両の速度V₂の情報も加速ケーブル、
減速ケーブルの滑車の回転軸に搭載したセンサを
介してパルス信号として検出し、これら一連の各
受動車両への自動制御は地上基地における遠隔操
作でなされる。 このような種類の公知の衝突防止装置は、軌道
に沿つて隔てて配置されて車両の通過を検出する
要素により伝えられる車両の位置についての不連
続情報を基にしている。したがつて軌道は複数の
長さの区間に分割され、その分割の結果として、
ある区間に車両が存在するか否かということはあ
る規則により決定される。この衝突防止装置は、
引き続いて走行する車両の間の時間間隔を短くす
ると、車両の通過を検出する要素の数を増加する
ことが必要になるという大きな欠点を有する。し
たがつて、車両が停止させられているか、低速で
走行しており、しかも後続の車両が高速で走行し
ていて、減速を開始しようとしている最も危険な
場所、とくに駅への進入口においてそれらの検出
要素の設置密度が非常に高くなる。 本発明の目的はその欠点を解消し、車両間の時
間間隔を、非常制動特性を考慮に入れて、許容で
きる最も短い値にまで短縮でき、かつ区間を通過
する車両を検出する要素を用いないことを可能に
する衝突防止装置を実現することである。 本発明の衝突防止装置は、軌道の上位区間に、
その区間内に存在する受動車両の位置と速度とを
表す連続信号を測定および処理するための手段が
設けられ、その上位区間に隣接する下位区間に、
その下位区間内に存在する受動車両の位置を示す
連続信号を測定および処理するための手段が設け
られ、それらの信号は上位区間に存在する受動車
両の非常減速を指示する手段を備えた処理および
信号用の装置へ送られ、この装置は上位区間に存
在する車両に下位区間に存在する車両が追いつい
たり、それら２つの区間に存在する車両が衝突し
たりする危険が生じた場合に警報信号を発生する
ことを特徴とするものである。 本発明は、受動車両を推進させるための手段が
装備されている軌道つまり能動軌道と受動車両を
備える設備の場合に、受動車両と地上の間または
受動車両同士の間で信号を伝送する必要なしに、
種々の受動車両の位置についての連続情報を地上
で得ることが可能であるということを基にしてい
るのである。この設備は、走行区間はケーブルで
引かれ、停車場では車輪により駆動されるような
種類のものとすることができるが、車輪のみまた
はケーブルのみにより駆動され、あるいは車輪や
ケーブルに類似する装置により駆動される種類の
設備とすることもできる。何本かのケーブルまた
は何個かの車輪を使用することにより、それらの
間に機械的なリンクを使用することなしに、軌道
上を走る種々の車両の速度を異ならせることが可
能である。車両と駆動装置、とくにケーブルまた
は車輪との間の連結は恒久的かつ確実なものでな
ければならないことはもちろんである。 本発明の衝突防止装置は、後続する上位車両が
いつでも制動できて、衝突を避けられるようなや
り方で後続する上位車両の接近を監視することに
より、停車場のプラツトホームの所に停止してい
る先行する下位車両を保護することにとくに、た
だしそれのみに限定されるものではないが、関す
るものである。この監視は、衝突を起すことなし
に非常制動をかけることが可能である最高許容速
度を後続する各上位車両すなわち先行する下位車
両ごとに定める限界過速度カーブを、たとえばプ
ラツトホームにおいて先行する各下位車両すなわ
ち後続する上位車両に仮想的に組合わせることに
より行なわれる。衝突しないように下位車両を保
護するその過速度カーブは、その下位車両が発車
させられる時にその下位車両に伴つて車両間隔を
最も短くできるようにし、、したがつて輸送容量
を最大にできるようにする。過速度カーブを作成
する時には、下位車両の最短制動距離を考慮に入
れない方が有得である。というのは、急停止とい
うのは、何らかの外部的な理由、とくに脱線によ
り、全速走行時に起ることがあるからである。 下位車両と上位車両の位置をそれぞれX₁，X₂
とし、各車両の長さをＬとすると、両方の車両間
の距離（X₁―Ｌ―X₂）は次式で表される非常制動
距離より長くなければならない。つまり、第１図
における限界過速度カーブ（速度の二次曲線）の
距離を示すＸ軸上への投影長が非常制動距離であ
る。 １／２Γλ²V₂ ²＋（１＋γ_１／ΓθλV₂ ＋γ_１θ^２／２（γ_１／Γ＋１） ここに、Γは非常減速度、 θは制動応答時間、 V₂は上位車両の公称速度、 λは許可されている過速度係数、 γ_１は上位車両の加速度である。 したがつて、この衝突防止装置を引外すための
条件は次式で定められる。 １／２Γλ²V₂ ²＋（１＋γ_１／Γ）θλV₂ ＋γ_１θ_２／２（γ_１／Γ＋１）＋X₂―X₁＋Ｌ≧０ この式における記号Γ，γ，θ，γ_１およびＬ
は測定され、波形整形されて演算回路へ送られる
変数である。変数X₂，V₂およびV₂ ²は上位車両の
推進手段、たとえば減速ケーブルから集められた
データから処理され、変数X₁は下位車両の推進
手段、たとえば加速ケーブルから集められたデー
タを基にして処理させる。 基本的な変数を処理するための電子回路と、演
算回路および最後の比較回路はなるべく二重に設
け、誤りの危険を実際上無くすためにデータの処
理結果を完全比較器で比較して妥当性を確認する
ようにする。 以下、図面を参照して本発明を詳しく説明す
る。 第１図には停車場付近における受動車両の走行
による引き続く位置Ｘが横軸として示され、０点
は受動車両の減速開始点に対応し、Ａ点は受動車
両の停止点であり、Ｃ点は加速の終りに対応す
る。また受動車両の速度が縦軸で示され、カーブ
２は減速区間内にある車両の正常な減速度を示
し、カーブ１は加速区間内にある車両の加速度を
示す。それら２つのカーブ１および２はＡ点で一
致する。このＡ点は、たとえば停止中の先行する
下位車両の前部の位置を表す。一点鎖線のカーブ
１′は先行する下位車両の後部の加速度カーブを
示す。この加速度カーブ１′は受動車両の長さに
対応する距離Ｌだけカーブ１を移動させることに
より得られる。後続する上位車両は、カーブ２と
カーブ１′が交差する領域においては、先行する
下位車両に衝突する危険があることが容易にわか
る。この危険がなくなるのは横座標が（Ａ＋Ｌ）
であるＢ点を先行する下位車両が通過するときで
あり、その先行する下位車両の後部はその時まで
に停止点を通過している。この危険は、停止して
いるある受動車両の後部に対応するA′点から非
常制動をかけるのに十分な距離の所に後続する上
位車両がある限り、存在しない。減速区間への入
口および加速区間からの出口における後続する上
位車両の速度をＶで表し、過速度係数をλで表す
ことにより、この上位車両の最高速度はλＶで表
され、限界過速度カーブSV_Aは、最高速度λＶで
走行している後続する上位車両がA′点で停止す
るための非常減速度を表す。したがつて、Ａ点に
停止ている先行する下位車両は、減速区間内を走
行している後続する上位車両が過速度カーブSV_A
で定められる限界内にある限り、衝突しないよう
に保護される。保護されている先行する下位車両
が発車して、たとえば横座標でX₁に達すると、
限界過速度カーブがその車両の走行に伴う限界過
速度カーブは第１図においてはSV._X1で表され
る。限界過速度カーブSV._Bは座標Ｂに対応す
る。 この衝突防止装置は後続する上位車両が保護カ
ーブ内に入つているかどうかを常に検査する。 次に、これら受動車両に走行のための推進力を
与える機構を示す第７図を参照する。この衝突防
止装置は常用運転速力Ｖで連続して動いている主
ケーブルを備えている。その主ケーブルは軌道９
２の常用運転区間を走行する受動車両が連結され
る。停車場への進入口において受動車両は主ケー
ブル９０から切り離され、Ａ点で停止するように
減速ケーブル１２に連結される。そのＡ点におい
てはケーブルの新な切り換えが行なわれ、受動車
両は加速ケーブル９４に連結されて、停車場から
の出口において速度Ｖまで加速される。連結部が
ケーブル１２，９４に対して滑つて、車両が後退
することを防止するために万全の策が講じられ
る。そのための装置が1976年12月13日付の米国特
許出願第750143号に開示されている。減速ケーブ
ル１２はアイドラ滑車９６，９８にかけられる。
それらのアイドラ滑車９６，９８のうちの少なく
とも一方が駆動させられる。滑車９６の軸がセン
サ１０を駆動し、滑車９８の軸がセンサ１０′を
駆動する。それらのセンサはケーブル１２の動き
を測定する。 次式で表される条件が満されると、前記したよ
うにしてこの衝突防止安全装置は引き外される。 １／２Γλ²V₂ ²＋（１＋γ_１／Γ）θλV₂ ＋γ_１θ_２／２（γ_１／Γ＋１）＋X₂−X₁＋Ｌ≧０ 先行する下位車両は急停止することがあるか
ら、先行する下位車両の速力V₁は上式には含ま
れない。この仮定により安全に対する余裕が通常
増すことになる。 変数X₂，V₂，V₂ ²は減速区間内に存在する後続
の上位車両に対応するものであつて、その上位車
両の推進手段とくに減速ケーブル１２から得られ
る。変数X₁は加速ケーブル９４に連結されてい
る先行の下位車両に対応するものであつて、加速
ケーブル９４の動きから得られる。 速度V₂を処理する電子回路のブロツク図を第
２図に示す。パルス走行センサ１０が減速ケーブ
ル１２に連結されている後続の上位車両の走行に
対応する減速ケーブル１２の走行を測定する。セ
ンサ１０はパルス型センサであつて、処理装置１
へ出力を与える。処理装置１は全波整流器１４
と、方形波信号を形成する波形形成器１６と、周
波数―電圧変換器１８とを含む。周波数―電圧変
換器１８は波形形成器１６から方形波信号を受け
て速度V₂を表すアナログ信号を発生する。処理
装置１は本質的に安全であるわけではないから、
誤りを起す危険を小さくするために電子回路全体
を二重に設ける。すなわち、減速ケーブル１２の
走行を測定するセンサ１０′と、処理装置１と同
一の第２の処理装置２を設け、２つの処理装置１
と２により発生されたデータが安全比較器２０へ
送られて、そこで比較される。安全比較器２０は
処理装置１，２から与えられたデータを比較し、
両方のデータが一致しない時はリレー２２へ信号
を与えて、全体的な監視回路に挿入されているリ
レー接点２４を開かせて、異状が起きたことを合
図させる。同じデータを処理するために同一の処
理装置を２台使用することにより、２台の処理装
置が同一出力を発生しながら同時に故障するとい
う確率を極めて低くできる。 その確率が依然として高いとすると、並列に使
用する同一の処理装置の数をもつて増し、それら
の処理装置を安全比較器で２台ずつ調べるように
するとよい。センサ１０，１０′は減速ケーブル
あるいは加速ケーブルを駆動する滑車９６，９８
の独立している滑車の軸にとりつけて、一方の滑
車の軸が破損した場合にそのことを合図できるよ
うにする。２本の滑車の軸が同時に破損する確率
は非常に低い。 後続する上位車両の速度V₂についての方形波
データを処理する装置の回路構成を第３図にブロ
ツク図で示す。この処理装置の全体的な構成は第
２図に示す処理装置のそれと同様である。２台の
同一の処理装置２６，２６′が安全比較器２８に
より監視される。２台の処理装置２６，２６′か
らの出力が同一である限りは、安全比較器２８は
リレー３０にそれの接点３２を閉じた状態にして
おくことを指令する。そのリレー接点３２は監視
回路に挿入される。各処理装置２６，２６′は
XY／10の機能（同一の入力V₂を一方の入力端子
で受けたものと被乗数Ｘとし他方の入力端子で受
けたものを乗数Ｙとし両者の掛算Ｘ・Ｙを行なう
とともに、その利得を１／10とする）を実行する
アナログ掛算器３４，３４′と、利得が10である
演算増幅器３６，３６′をそれぞれ有する。この
処理装置で１％台の精度を現在得られる。この精
度は本発明の目的には十分である。この処理装置
へ入力され、増幅器３４，３４′の入力端子Ｘ，
Ｙへ与えられるのは安全比較器２０により妥当で
あることが確認された前記処理装置１からのデー
タ出力の後続する上位車両の速度V₂である。 先行する下位車両と接続する上位車両の位置デ
ータである距離X₁とX₂を処理する回路の構成を
表わすブロツク図を第４図に示す。その安全比較
器４０は前記安全比較器２０，２８と同じ機能を
果し、リレー４２を制御する。このリレー４２の
接点４４は監視回路に挿入される。確率的変換器
４６，４６′の入力端子には加速ケーブルあるい
は減速ケーブルを駆動する滑車９６，９８の走行
を検出するセンサが接続される。それらのセンサ
は第２図に示すセサ１０，１０′を使用できる。 各センサ１０，１０′の出力端子は確率的変換
器４６，４６′にそれぞれ接続される。それらの
確率的変換器４６，４６′の出力は位置データX₁
あるいはX₂を表す。加速ケーブル９４に関連す
る回路はデータX₁を送り、減速ケーブル１２に
関連する回路はデータX₂を送る。確率的変換器
４６，４６′はカウンタ５０を制御するクロツク
回路４８を有する。カウンタ５０の出力は比較器
５２において主カウンタ５４の出力と比較され
る。その主カウンタ５４はセンサから発生された
パルスをカウントする。比較器５２の出力信号は
積分器５６により積分される。この積分器は位置
X₁またはX₂に対応するアナログ信号を発生す
る。この確率的変換器４６，４６′は通常のデジ
タル―アナログ変換器である。 X₁，X₂，V₂，V₂ ²が発生された時に、上記の回
路により処理されて出力端子に発生される基本的
な信号は、式 X₁−X₂−（１＋γ_１／Γ）θλV₂−１／２λ²V₂ ² を処理する演算回路（第５図）へ与えられる。こ
の演算回路も２台の同一の装置５８，５８′を有
する。それらの装置の出力は比較器６０において
比較される。この比較器６０はリレー６２の動作
を制御する。このリレーの接点６４は監視回路に
挿入される。各装置５８，５８′は複数の可変利
得増幅器６６，６８，７０，７２を有する。増幅
器６６は増幅率が１であつて、データX₁を受け
る。増幅器６８は−１であつて、データX₂を受
け、増幅器７０は増幅率が −（１＋γ_１／Γ）λθ であつて、データV₂を受け、増幅器７２は増幅
率が−λ^２（２Γ）であつて、データV₂ ²を受け
る。 増幅器６６〜７２の出力は加算回路７４へ送ら
れる。この加算回路の出力Ｅは上記の式に対応す
る信号であつて、最終比較器（第６図）へ与えら
れる。この最終比較器においては、アナログ信号
Ｅは変換器７６により一連の較正されたパルスに
変換される。それらのパルスの周期は信号Ｅの値
を表す。それらのパルスは回路７８において一定
時間ベースと比較される。その時間ベースの周期
は式 Ｌ＋γ_１θ_２／２（γ_１／Γ＋１） の値により決定され、しきい値期間を構成する。
パルスの周期がこの一定時間しきい値より長い限
りは、リレー８０の接点８２を閉状態に保つよう
にリレー８０を制御する。回路７８の周期しきい
値は安全ドロツプタイマとともに動作する安全周
期選択器８４により監視される。どのような異状
が生じてもリレー８０が動作し、したがつて非常
制動がかかつて、危険でない状況にするように最
終比較器は構成される。この最終比較器も二重に
設けることができる。なお、第３図と第５図さら
に第６図のしきい値設定の回路等から成る構成手
段を情報処理信号装置という。 以上説明した種々の回路の部品は周知のもので
あり、かつ本発明の衝突防止装置の動作はこれま
での説明から明らかであるから、いずれも説明は
省略する。 以上説明した種々の回路に使用するのに適当な
部品の例を、それの製造者名とともに以下に表で
示す。

【表】 本発明の装置は常時監視を行ない、危険な状況
が生じた時に任意の操作手段により、後続する上
位車両の非常制動をかけるものであることに注意
すべきである。本発明の衝突防止装置は、重なり
合つている固定区間を有する通常の安全装置に、
別の諸要因を考慮に入れて組込むことができる。
本発明の衝突防止装置は区間が重なり合つている
か、停止点で区間内合致しないような設備に応用
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は減速度カーブと加速度カーブを実線で
示し保護カーブを破線で示した受動車両速度と停
車場の位置のグラフ、第２図は速度データ処理回
路のブロツク図、第３図は速度データ二乗処理回
路のブロツク図、第４図は位置データ処理回路の
ブロツク図、第５図は演算回路の原理を示すブロ
ツク図、第６図は最終比較器のブロツク図、第７
図は受動車両設備の停車場の様子を線図で示す平
面図、第８図は先行する下位車両と後続する上位
車両の位置関係を表わす説明図である。 １０，１０′…センサ、１４…全波整流器、１
６…波形形成器、１８…周波数―電圧変換器、２
０，２８，５２，６０…比較器、３４，３４′…
掛算器、３６，３６′…増幅器、４６，４６′…確
率的変換器、４８…クロツク回路、５０，５４…
カウンタ、５６…積分器、６６，６８，７０，７
２…可変利得増幅器、７６…電圧―周波数変換
器、８４…選択器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 自ら駆動源を持たない２個の受動車両を軌道
   上に走行させ、前記軌道は前記受動車両の進行す
   る循環方向に関して上位区間と、その上位区間に
   続く下位区間に分割され、各区間にはその区間内
   を走行している前記受動車両の走行を制御する推
   進手段が装備されているような輸送設備用の衝突
   防止装置において、 前記上位区間内に存在する後続の受動車両であ
   る上位車両の位置X₂と速度V₂を表わす連続信号
   を測定し処理するための手段と、 前記下位区間内に存在する先行の受動車両であ
   る下位車両の位置X₁を表す連続信号を測定し処
   理するための手段と、 それらの位置X₂，X₁、速度V₂を表す信号を受
   け、前記受動車両の長さＬを蓄積し、前記受動車
   両の非常減速度Γを蓄積する情報処理信号装置
   と、 この情報処理信号装置から先行の下位車両と後
   続の上位車両の間隔（X₁―X₂―Ｌ）が後続の上
   位車両の速度V₂の前記上位区間における上位車
   両の非常制動可能力に等しいか、またはそれより
   短い間隔内の時に衝突の危険を合図するための装
   置と、 を具備し構成することを特徴とする受動車両の衝
   突防止装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の衝突防止装置に
   おいて、信号の値を測定し信号を供給する前記手
   段と、前記情報処理信号装置は、次の不等式 １／２Γλ²V₂ ²＋（１＋γ_１／Γ）・θλV₂ ＋γ_１θ^２／２（γ_１／Γ＋１）＋X₂−X₁＋Ｌ≧０ 〔ここに、 λは許可されている過速度係数 γ_１は上位車両の加速度 θは制動応答時間であり、〕 が満たされる衝突の危険を指示するように設定さ
   れた受動車両の衝突防止装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の受動車両の衝突
   防止装置において、推進手段に結合されて受動車
   両の走行の長さについてのデジタルデータを発生
   するためのパルス走行センサと、そのデータを受
   け、アナログ車両速度データを処理する装置とを
   有する受動車両の衝突防止装置。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の受動車両の衝突
   防止装置において、前記上位区間または前記下位
   区間の推進手段に結合され、前記パルス走行セン
   サと、カウンタおよび受動車両の走行を表すアナ
   ログ信号を処理するためのクロツク回路を含み、
   それらのパルスを受ける確率的変換器とを有する
   受動車両の衝突防止装置。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の受動車両の衝突
   防止装置において、前記上位車両と前記下位車両
   との位置を表すデータと上位車両の速度を表すデ
   ータを送る可変利得増幅器と、その増幅器の出力
   信号を加え合わせる加算回路とからなるシステム
   を更に備える受動車両の衝突防止装置。 ６ 特許請求の範囲第１項記載の受動車両の衝突
   防止装置において、前記パルス走行センサと、前
   記確率的変換器と、前記システムとの少なくとも
   １つを二重に設けて、それらの２つの信号が不一
   致の場合に故障信号を発生する安全比較器を備え
   る受動車両の衝突防止装置。