JP2010234978A - Speed detecting device and speed detecting method in a speed check-type driving security system for railway vehicles - Google Patents
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Abstract
【課題】 GPSによって補正された鉄道車両の速度情報および方位情報を用いることによって、速度発電機は速度計用の1台のみとし、その速度発電機を活用するようにした、鉄道車両の速度照査式の運転保安システムにおける速度検出装置およびその速度検出方法を提供する。
【解決手段】 鉄道車両の速度照査式の運転保安システムにおける速度検出装置において、鉄道車両に搭載される速度計用の速度発電機5と、この速度発電機5に接続される補償器6と、前記鉄道車両に設置されるGPSアンテナ9と、このGPSアンテナ9からの出力信号が入力されるGPS受信機10と、このGPS受信機10からの前記鉄道車両の速度情報および方位情報、並びに前記補償器6からの出力電圧とが入力され、前記速度計における入力電圧から速度への変換定数および前記入力電圧と前記速度情報との関係の記憶手段を備える速度検出部11を具備する。
【選択図】 図2PROBLEM TO BE SOLVED: To check the speed of a railway vehicle in which only one speed generator is used for a speedometer by using speed information and direction information of the railway car corrected by GPS, and the speed generator is used. A speed detection device and a speed detection method thereof are provided.
In a speed detection device in a speed check-type driving security system for a railway vehicle, a speed generator 5 for a speedometer mounted on the railway car, and a compensator 6 connected to the speed generator 5, A GPS antenna 9 installed in the railway vehicle, a GPS receiver 10 to which an output signal from the GPS antenna 9 is input, speed information and direction information of the railway vehicle from the GPS receiver 10, and the compensation An output voltage from the device 6 is input, and a speed detection unit 11 is provided that includes a storage constant of a conversion constant from the input voltage to the speed in the speedometer and a relationship between the input voltage and the speed information.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、鉄道車両の速度照査式の運転保安システムにおける速度検出装置およびその速度検出方法に関するものである。 The present invention relates to a speed detection device and a speed detection method thereof in a speed check-type driving security system for a railway vehicle.
従来、鉄道車両の速度照査式の運転保安システムにおける速度検出装置では、車輪の回転を正確な距離・速度に変換するため、速度計用の速度発電機ではなく新たに保安装置用の速度発電機を車軸に設置し、さらに車輪径を正確に設定する必要があった。また、車輪の空転・滑走時の走行距離および速度計測の安全性を考慮して、異なる2軸に速度発電機を設置するようにしていた(下記特許文献1参照)。 Conventionally, in the speed detection device in the speed check type driving security system of a railway vehicle, in order to convert the rotation of the wheel into an accurate distance and speed, a speed generator for a safety device is newly added instead of a speed generator for a speedometer. Must be installed on the axle and the wheel diameter must be set accurately. In consideration of the traveling distance and idling safety during wheel idling / sliding, speed generators are installed on two different shafts (see Patent Document 1 below).
一方、本発明の発明者は、既に「移動体位置のGPS測定システム」(下記特許文献2参照),「GPS測位による列車走行情報検出装置およびその列車走行情報検出方法」(下記特許文献3参照)について提案している。
On the other hand, the inventor of the present invention has already described "GPS measurement system for moving body position" (see
また、GPSによる速度検出については下記特許文献4に開示されている。 Further, speed detection by GPS is disclosed in Patent Document 4 below.
上記したように、従来の速度照査式の運転保安システムにおける速度検出装置では、保安装置用の速度発電機を異なる2軸に設置し、しかもそれぞれの車輪径を正確に設定する必要があり、設置費用と保守面で問題があった。 As described above, in the speed detection device in the conventional speed check type driving safety system, it is necessary to install speed generators for the safety device on two different shafts and to set the wheel diameters accurately. There were problems with cost and maintenance.
本発明は、上記状況に鑑みて、GPSによって得られた鉄道車両の速度情報および方位情報を用いることによって、速度発電機は速度計用の1台のみとし、その速度発電機を活用するようにした、鉄道車両の速度照査式の運転保安システムにおける速度検出装置およびその速度検出方法を提供することを目的とする。 In view of the above situation, the present invention uses only one speed generator for a speedometer by using speed information and direction information of a railway vehicle obtained by GPS, and uses the speed generator. An object of the present invention is to provide a speed detection device and a speed detection method for a railway vehicle speed check-type driving security system.
本発明は、上記目的を達成するために、
〔1〕鉄道車両の速度照査式の運転保安システムにおける速度検出装置において、鉄道車両に搭載される速度計用の速度発電機と、この速度発電機に接続される補償器と、前記鉄道車両に設置されるGPSアンテナと、このGPSアンテナからの出力信号が入力されるGPS受信機と、このGPS受信機からの前記鉄道車両の速度情報および方位情報、並びに前記補償器からの出力電圧が入力され、前記速度計における入力電圧から速度への変換定数および前記入力電圧と前記速度情報との関係の記憶手段を備える速度検出部とを具備することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides
[1] In a speed detection device in a speed check-type driving security system for a railway vehicle, a speed generator for a speedometer mounted on the railway car, a compensator connected to the speed generator, and the railway car A GPS antenna to be installed, a GPS receiver to which an output signal from the GPS antenna is input, speed information and direction information of the railway vehicle from the GPS receiver, and an output voltage from the compensator are input. And a speed detecting unit comprising a storage constant of a conversion constant from the input voltage to the speed and a relationship between the input voltage and the speed information in the speedometer.
〔2〕上記〔1〕記載の鉄道車両の速度照査式の運転保安システムにおける速度検出装置において、前記GPS受信機は情報の精度と信頼性が高められたSBAS受信機であることを特徴とする。 [2] In the speed detecting device in the rail vehicle speed check-type driving security system according to [1], the GPS receiver is an SBAS receiver with improved accuracy and reliability of information. .
〔3〕鉄道車両の速度照査式の運転保安システムにおける速度検出方法において、鉄道車両に搭載される速度計用の速度発電機と、この速度発電機に接続される補償器と、前記鉄道車両に設置されるGPSアンテナと、このGPSアンテナからの出力信号が入力されるGPS受信機と、このGPS受信機からの前記鉄道車両の速度情報および方位情報、並びに前記補償器からの出力電圧が入力され、前記速度計における入力電圧から速度への変換定数および前記入力電圧と前記速度情報との関係の記憶手段を備える速度検出部を配置し、前記鉄道車両の速度を検出することを特徴とする。 [3] In a speed detection method in a railway vehicle speed check-type driving security system, a speed generator for a speedometer mounted on the railway car, a compensator connected to the speed generator, and the railway car A GPS antenna to be installed, a GPS receiver to which an output signal from the GPS antenna is input, speed information and direction information of the railway vehicle from the GPS receiver, and an output voltage from the compensator are input. A speed detection unit including a storage constant for a conversion constant from the input voltage to the speed and a relationship between the input voltage and the speed information in the speedometer is arranged to detect the speed of the railway vehicle.
〔4〕上記〔3〕記載の鉄道車両の速度照査式の運転保安システムにおける速度検出方法において、前記鉄道車両の走行中は前記GPS受信機から前記速度情報と同時に出力される前記方位情報の変動を監視し、前記鉄道車両の停止を一旦認識した後はその直前の該方位情報の平均値に対して該方位情報の変動が一定範囲を越える場合に前記速度情報を速度0に補正することを特徴とする。 [4] In the speed detection method in the railway vehicle speed check-type driving security system according to [3], the direction information output simultaneously with the speed information from the GPS receiver while the railway vehicle is traveling is changed. And once the stop of the railway vehicle is recognized, the speed information is corrected to 0 when the fluctuation of the direction information exceeds a certain range with respect to the average value of the direction information immediately before that. Features.
〔5〕上記〔3〕記載の鉄道車両の速度照査式の運転保安システムにおける速度検出方法において、前記鉄道車両のノッチ情報又はブレーキ情報の車両条件を監視し、この車両条件に基づき、加減速度が一定範囲を超える速度情報を一定範囲内に補正することを特徴とする。 [5] In the speed detection method in the railway vehicle speed check-type driving security system described in [3] above, the vehicle condition of the notch information or brake information of the railway vehicle is monitored, and the acceleration / deceleration is determined based on the vehicle condition. Speed information exceeding a certain range is corrected within the certain range.
〔6〕上記〔3〕記載の鉄道車両の速度照査式の運転保安システムにおける速度検出方法において、前記速度発電機からの出力電圧と前記GPS受信機からの速度情報の関係は、(1)駆動軸にあってはノッチ、ブレーキともOFF時の、非駆動軸にあってはブレーキOFF時の速度発電機の計測限界値以上の出力電圧と、(2)上記〔5〕に記載の補正を受けずに、かつ同時に出力される方位情報の変動が一定範囲内である前記GPS受信機からの速度情報とが同時に取得できた場合に更新することを特徴とする。 [6] In the speed detection method in the railway vehicle speed check-type driving security system described in [3] above, the relationship between the output voltage from the speed generator and the speed information from the GPS receiver is (1) drive For the shaft, when the notch and brake are both OFF, for the non-driven shaft, the output voltage exceeding the measurement limit value of the speed generator when the brake is OFF, and (2) the correction described in [5] above. And updating when the speed information from the GPS receiver in which the fluctuation of the azimuth information output at the same time is within a certain range can be acquired at the same time.
〔7〕上記〔3〕記載の鉄道車両の速度照査式の運転保安システムにおける速度検出方法において、車輪の回転速度と前記速度発電機の出力電圧の関係はほぼリニアであるため、上記〔6〕記載の条件が成立せず対応がつかなかった空白速度を、線形補完することを特徴とする。 [7] In the speed detection method in the railway vehicle speed check-type driving security system according to [3], the relationship between the rotational speed of the wheel and the output voltage of the speed generator is substantially linear. It is characterized by linearly complementing the blank speed that cannot be dealt with because the described conditions are not satisfied.
〔8〕上記〔3〕記載の鉄道車両の速度照査式の運転保安システムにおける速度検出方法において、前記GPS受信機から得た速度情報と前記補償器からの出力電圧との関係を記憶し、この関係が確定した後は、この関係を前記変換定数の代わりに用いて前記速度発電機に基づく速度の精度を高めることを特徴とする。 [8] In the speed detection method in the railway vehicle speed check-type driving security system according to [3], the relationship between the speed information obtained from the GPS receiver and the output voltage from the compensator is stored. After the relationship is established, this relationship is used in place of the conversion constant to increase the speed accuracy based on the speed generator.
〔9〕上記〔3〕記載の鉄道車両の速度照査式の運転保安システムにおける速度検出方法において、前記鉄道車両の進行方向である前進/後進の判別は、走行中のGPS受信機からの速度情報と方位情報とを監視し、停止直前の平均方位を記憶し、再度走行を始める際に得られる方位情報を平均方位と比較することにより行うことを特徴とする。 [9] In the speed detection method in the railway vehicle speed check-type driving security system according to [3] above, the forward / backward travel direction of the rail car is determined by speed information from a running GPS receiver. And azimuth information are monitored, the average azimuth immediately before the stop is stored, and the azimuth information obtained when starting traveling again is compared with the average azimuth.
本発明によれば、鉄道車両の速度照査式の運転保安システムの導入に際し、速度計用の速度発電機を活用できるため、保安装置用の速度発電機を新たに設置することなく、その設置費用を低減することができる。また、速度計の校正以外の保守を必要としないため、保守上の問題も解決することができる。 According to the present invention, since the speed generator for the speedometer can be utilized in the introduction of the speed check-type driving security system for the railway vehicle, the installation cost can be increased without newly installing the speed generator for the safety device. Can be reduced. Further, since maintenance other than calibration of the speedometer is not required, maintenance problems can be solved.
さらに、速度照査を行う運転保安システムにおいては、GPSと速度発電機それぞれに基づく速度情報および距離情報を用いることができ、特にGPSに基づく情報は、車輪の空転・滑走の影響を受けないため、車輪の空転・滑走が複数軸に同時に発生する際の安全性を高めることができる。 Furthermore, in the driving security system that performs speed check, speed information and distance information based on GPS and speed generator can be used respectively, especially because the information based on GPS is not affected by idling / sliding of wheels, It is possible to improve the safety when the wheel idling / sliding occurs simultaneously on multiple axes.
また、本発明では、GPSは速度情報と方位情報を得るためだけに用い、測位した位置座標は用いないため、鉄道車両には緯度経度から路線上の位置に変換するための路線情報を備える必要はない。 Further, in the present invention, the GPS is used only for obtaining speed information and azimuth information, and does not use the measured position coordinates. Therefore, the railway vehicle needs to have route information for converting the latitude and longitude into a position on the route. There is no.
本発明の鉄道車両の速度照査式の運転保安システムにおける速度検出装置は、鉄道車両に搭載される速度計用の速度発電機と、この速度発電機に接続される補償器と、前記鉄道車両に設置されるGPSアンテナと、このGPSアンテナからの出力信号が入力されるGPS受信機と、このGPS受信機からの前記鉄道車両の速度情報および方位情報、並びに前記補償器からの出力電圧が入力され、前記速度計における入力電圧から速度への変換定数および前記入力電圧と前記速度情報との関係の記憶手段を備える速度検出部とを具備する。 A speed detection device in a speed check-type driving security system for a railway vehicle according to the present invention includes a speed generator for a speedometer mounted on the railway car, a compensator connected to the speed generator, and the railway car. A GPS antenna to be installed, a GPS receiver to which an output signal from the GPS antenna is input, speed information and direction information of the railway vehicle from the GPS receiver, and an output voltage from the compensator are input. And a speed detection unit comprising a storage constant for the conversion constant from the input voltage to the speed and the relationship between the input voltage and the speed information in the speedometer.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
図1は本発明の実施例を示す鉄道車両の速度照査式の運転保安システムの模式図、図2はその鉄道車両の速度照査式の運転保安システムにおける速度検出装置のブロック図である。 FIG. 1 is a schematic diagram of a railroad vehicle speed check-type driving security system showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a speed detector in the railroad vehicle speed-checking type driving security system.
これらの図において、1は鉄道車両、2は鉄道車両1の運転台、3はその運転台2の付近の車輪、4はその車輪3の車軸、5はその車軸4に設置される速度計用の速度発電機、6は速度発電機5の出力が入力され、速度計の誤差が最小になるように調整するための補償器であり、この補償器6は速度検出部(後述)とも接続される。7は補償器6からの出力電圧が入力され、運転士への表示用として運転台に設置されている速度計であり、この速度計7は「鉄道に関する技術上の基準を定める省令」(以下、「技術基準省令」という)により許容誤差は速度の最大目盛値の±2%以内と規定され、鉄道事業者においては概ね±2km/h、±3km/hを管理基準値として調整されている。8は速度照査式の運転保安システムの車上制御装置、9は鉄道車両1の屋根上等に設置されるGPSアンテナ、10はGPSアンテナ9からの出力信号が入力されるGPS受信機(SBAS受信機)、11はGPS受信機(SBAS受信機)10からの出力情報である速度・方位情報が入力されるとともに、補償器6からの出力電圧が入力される速度検出部であり、この速度検出部11は、前記速度計7における入力電圧から速度への変換定数および入力電圧とGPS受信機10からの速度情報との関係の記憶手段を備える。また、12は速度照査式の運転保安システムの地上側に配置される地上子、13は鉄道車両1の底面に配置される車上子、14は車上制御装置8が生成する速度照査パターン、15は信号機である。
In these drawings, 1 is a railway vehicle, 2 is a cab of the
速度照査式の運転保安システムでは、鉄道車両1がレールに沿った所定の位置に設置されている地上子12にさしかかると、車上制御装置8が、車上子13を介してその地上子12から所定の情報、例えば、前方に設けられている信号機15がR現示を示す信号を受信し、その信号機15までの速度照査パターン14を生成する。したがって、運転士が信号機15のR現示を見落としたとしても、鉄道車両1の速度が生成された速度照査パターン14以下になるように、車上制御装置8がブレーキ指令を出力して、信号機15の手前に鉄道車両1を停止させることができる。
In the speed check-type driving security system, when the railway vehicle 1 reaches the
速度発電機による走行距離の算出では、現在、速度発電機を用いて車軸の回転数を測り、それに車輪の円周長を掛けた値を現在位置から積算していくことで移動距離を測定している。ただし、車輪が滑走・空転すると誤差が発生する。このため、検知対象となる車軸として、できるだけ動力のついていない非駆動軸を選択し、空転の影響を受けないようにしている。また、出力信号の値が所定値よりも大きく異なった場合は、車輪に空転や滑走が発生したものと判定したり、あるいは故障が発生したと判定されるように構成されている。 When calculating the distance traveled by a speed generator, the speed of the axle is currently measured using the speed generator, and the travel distance is measured by integrating the value obtained by multiplying the circumference of the wheel from the current position. ing. However, an error occurs when the wheel slides or slips. For this reason, a non-drive shaft with as little power as possible is selected as the axle to be detected so as not to be affected by idling. Further, when the value of the output signal is greatly different from a predetermined value, it is determined that the wheel is idling or sliding, or it is determined that a failure has occurred.
本発明では、まず、GPS受信機(SBAS受信機)10からの速度・方位情報に基づき、速度検出部11が処理周期毎に走行距離を求める。また、速度検出部11では速度計7における入力電圧から速度への変換定数を備え、処理周期毎に補償器6からの出力電圧から速度を求めると同時に、この速度と処理周期から走行距離を求める。これにより、異なる2軸に速度発電機を設置するのと同様に、2つの速度情報と2つの距離情報が得られる。ただし、速度誤差は走行距離の積算時に距離誤差として蓄積する。そのため、GPS受信機(SBAS受信機)10から得た速度情報と、補償器6からの出力電圧との関係を記憶し、この関係が確定した後は、この関係を前記変換定数の代わりに用い、速度発電機に基づく速度の精度を高める。なお、2つの速度情報を比較し、その差が大きくなった場合は、車輪に空転や滑走が発生したものと判定したり、あるいは故障が発生したと判定するのは従来と同様である。
In the present invention, first, based on the speed / azimuth information from the GPS receiver (SBAS receiver) 10, the
次に、GPSの速度情報について説明する。 Next, GPS speed information will be described.
GPSによる速度検出の原理としては、例えば、上記特許文献4に記載されている。これによれば、まず、航法メッセージの軌道情報からGPS衛星の速度を求めることができる。また、受信装置の発振器が正確であるとすると、受信した電波のドップラーシフト周波数からGPS衛星と受信装置の間の相対速度を求めることができる。よって、受信装置の各GPS衛星方向の速度を求めることができるので、3つ以上のGPS衛星を受信すれば、受信装置の3次元の速度を求めることができる。しかし、実際には受信装置の発振器に誤差があるので、この発振器の誤差を未知数とするため、4つ以上のGPS衛星を受信する必要がある。4つのGPS衛星を受信した場合、下記式(1)を解くことによって受信装置の速度を求めることができる。
The principle of speed detection by GPS is described in, for example, Patent Document 4 described above. According to this, first, the speed of the GPS satellite can be obtained from the orbit information of the navigation message. If the oscillator of the receiving device is accurate, the relative velocity between the GPS satellite and the receiving device can be obtained from the Doppler shift frequency of the received radio wave. Accordingly, since the speed of the receiving device in each GPS satellite direction can be obtained, if three or more GPS satellites are received, the three-dimensional speed of the receiving device can be obtained. However, since there is actually an error in the oscillator of the receiving device, it is necessary to receive four or more GPS satellites in order to make this oscillator error an unknown. When four GPS satellites are received, the speed of the receiving device can be obtained by solving the following equation (1).
ここで、
(αi ,βi ,γi ):仮定位置からみたGPS衛星iへの視線の方向余弦の各座標成分、
(Vx,Vy,Vz):受信装置の速度の各座標成分
Vt :受信装置の発振器の誤差
Vi :受信装置のGPS衛星i方向の速度
また、上記式1により明らかなように、速度と同時に方位も得られることになる。なお、GPS測位では、建物等を原因とするマルチパスによる誤差が問題となるが、測位のため電波到達の遅延時間を測定するのとは異なり、ドップラーシフト周波数は建物のように静止している物体による反射波であれば直接波と周波数が変わらないため、GPSの速度情報と方位情報は、マルチパスの影響を受け難いと考えられる。
here,
(Α i , β i , γ i ): each coordinate component of the direction cosine of the line of sight to the GPS satellite i viewed from the assumed position,
(Vx, Vy, Vz): Each coordinate component of the speed of the receiving device Vt: Error of the oscillator of the receiving device V i : Speed of the receiving device in the direction of GPS satellite i The direction can also be obtained. In GPS positioning, errors due to multipath caused by buildings and the like become a problem, but unlike measuring the delay time of arrival of radio waves for positioning, the Doppler shift frequency is stationary like a building. Since the frequency is the same as that of a direct wave if it is a reflected wave from an object, it is considered that GPS speed information and azimuth information are unlikely to be affected by multipath.
一方、静止衛星を使って航空機向けにGPSの誤差を補正する信号を提供するシステムであるSBAS(Satellite Based Augmentation System)の整備が進められている。日本では、MSAS(MTSAT Satellite−based Augmentation System)が2007年9月27日から国土交通省航空局により運用中であり、MSASを用いて、計算に必要なGPS衛星の軌道情報等の補正が行われる。したがって、MSASにより補正された情報に基づいてドップラーシフト周波数から求められた速度情報と方位情報は信頼性が高いと考えられる。なお、MSASが使用する静止衛星は移動するGPS衛星と異なり常に利用可能で、さらに、地上設備を含め冗長化されているためその信頼性も高い。 On the other hand, development of SBAS (Satellite Based Augmentation System), which is a system that provides a signal for correcting GPS errors for aircraft using geostationary satellites, is in progress. In Japan, MSSAT (MTSAT Satellite-based Augmentation System) has been in operation by the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism's Air Station since September 27, 2007, and correction of GPS satellite orbital information necessary for calculation is performed using MSAS. Is called. Therefore, it is considered that the speed information and the direction information obtained from the Doppler shift frequency based on the information corrected by the MSAS are highly reliable. The geostationary satellites used by MSAS are always available, unlike mobile GPS satellites, and are highly reliable because they are redundant including ground facilities.
なお、本発明においては、以下の点に留意すべきである。
〔1〕GPS・MSASに基づく速度情報は、電波の受信環境により変動することがあるため、以下の方法により大きい誤差を含む恐れのある速度情報を補正する。
(1)鉄道車両の走行中は速度情報と同時に得られる方位情報およびその変動を監視し、鉄道車両の停止中の横揺れ等を原因として検出した速度を除外するために、停止直前の平均方位を記憶しておき、停止後にこの平均方位を基準として一定範囲(例えば、±20°)に収まらない方位を検出した場合に、横揺れ等を原因とする速度とみなして速度情報を0に補正する。
(2)車両条件に基づき、加減速度が一定範囲を超える速度情報を補正する。
In the present invention, the following points should be noted.
[1] Since the speed information based on GPS / MSAS may vary depending on the radio wave reception environment, the following method corrects speed information that may include a larger error.
(1) While driving the railway vehicle, the azimuth information obtained simultaneously with the speed information and its fluctuation are monitored, and the average azimuth immediately before the stop is excluded in order to exclude the speed detected due to rolling or the like while the railway vehicle is stopped. Is stored, and after stopping, if an orientation that does not fall within a certain range (for example, ± 20 °) is detected with this average orientation as a reference, the velocity information is corrected to 0 by assuming that the velocity is caused by rolling or the like. To do.
(2) Based on vehicle conditions, speed information whose acceleration / deceleration exceeds a certain range is corrected.
ノッチON時→最大加速度(動力性能)以内
ブレーキON時→最大減速度(ブレーキ性能)以内
ノッチ、ブレーキ共にOFF時→変化率の変化量が一定範囲内
とし、一定範囲を超えた速度情報を一定範囲内に補正する。
〔2〕速度発電機からの出力電圧とGPS・MSASからの速度情報の関係は、以下の情報が同時に取得できた場合に更新する。
When notch is ON → Within maximum acceleration (power performance) When brake is ON → Within maximum deceleration (brake performance) When notch and brake are both OFF → Change rate of change rate is within a certain range, and speed information exceeding a certain range is constant Correct within the range.
[2] The relationship between the output voltage from the speed generator and the speed information from the GPS / MSAS is updated when the following information can be acquired simultaneously.
(1)ノッチ、ブレーキともOFF時の速度発電機の計測限界値以上の出力電圧
(2)上記〔1〕(2)の補正を受けずに、かつ同時に出力される方位情報の変動が一定範囲内であるGPS・MSASに基づく速度情報
速度発電機が非駆動軸に設置されていれば、空転の影響に配慮する必要はなく、速度発電機からの出力電圧とGPS・MSASからの速度情報の関係は、上記(2)が得られていれば、速度上昇中に決定される。したがって、速度照査を行う際、現在速度以下の関係については既に決定されており、速度発電機の出力電圧に基づく精度が高められた速度情報を用いることができる。
(1) Output voltage that exceeds the measurement limit value of the speed generator when both the notch and brake are OFF (2) A range of fluctuations in the azimuth information that is output simultaneously without correction of [1] and (2) above If the speed generator is installed on the non-driven shaft, there is no need to consider the effect of idling, the output voltage from the speed generator and the speed information from the GPS / MSAS The relationship is determined during the speed increase if the above (2) is obtained. Therefore, when performing the speed check, the relationship below the current speed has already been determined, and speed information with improved accuracy based on the output voltage of the speed generator can be used.
また、車輪の回転速度と速度発電機の出力電圧の関係はほぼリニアであるため、上記の条件が成立せず対応がつかなかった空白速度を、線形補完することができる。また、新たに関係を決定する速度については、既に決定済みの関係から妥当性を評価することもできる。 Further, since the relationship between the rotational speed of the wheel and the output voltage of the speed generator is almost linear, the blank speed that cannot be dealt with because the above condition is not satisfied can be linearly complemented. Further, the validity of the speed for newly determining the relationship can be evaluated from the already determined relationship.
なお、速度計の誤差については、技術基準省令により許容誤差が速度の最大目盛値の±2%以内と規定され、鉄道事業者は概ね±2km/h、±3km/hを管理基準値として調整しているため、速度発電機からの出力電圧とGPS・MSASからの速度情報の関係が決定できなくとも、2つの速度、距離の誤差は一定の範囲に限定できる。そのため、運転保安システムとして予め余裕距離を見込むなどすれば安全上の問題はない。
〔3〕前進/後進の判別は、走行中のGPSからの速度情報と方位情報を監視し、停止直前の平均方位を記憶し、再度走行を始める際に得られる方位情報を平均方位と比較することにより行う。方位情報は停止時には不定となるが、速度発電機の検出速度範囲内(例えば、2km/h以上)であれば前進/後進の判別は可能である。
〔4〕速度照査を行う必要がある区間(ATS地上子等から信号機や速度制限区間を通過するまで)で、GPSとMSASに基づく情報が得られない場合は、システムの異常と見なす。
Regarding the speedometer error, the technical standard ordinance specifies that the allowable error is within ± 2% of the maximum speed scale value, and railway operators generally adjust ± 2 km / h and ± 3 km / h as management reference values. Therefore, even if the relationship between the output voltage from the speed generator and the speed information from the GPS / MSAS cannot be determined, the error between the two speeds and the distance can be limited to a certain range. Therefore, there is no safety problem if an allowance distance is estimated in advance as a driving security system.
[3] For forward / reverse discrimination, speed information and direction information from the running GPS are monitored, the average direction immediately before stopping is stored, and the direction information obtained when starting again is compared with the average direction. By doing. The direction information is indefinite when stopped, but it is possible to determine forward / reverse if it is within the detection speed range of the speed generator (for example, 2 km / h or more).
[4] If information based on GPS and MSAS is not obtained in the section where the speed check needs to be performed (from the ATS ground unit or the like through the traffic light or speed limit section), it is regarded as a system abnormality.
また、上記〔4〕のため、本発明は、(1)速度照査を行う必要がある箇所(信号機外方および速度制限手前のブレーキ距離+α)の始端に、距離計測開始または位置補正用のATS地上子等を設置する運転保安システムの速度検出装置であること、(2)運転保安システムとして、速度照査を行う必要がある箇所において、上空が開けていること(3機以上のGPS衛星からの信号を受信でき、かつ2機あるMTSATの信号を受信できること)、が前提条件となる。 In addition, because of the above [4], the present invention provides (1) ATS for distance measurement start or position correction at the beginning of the place where the speed check needs to be performed (brake distance + α before the traffic light and before the speed limit). It must be a speed detection device for a driving security system that installs a ground unit, etc. (2) As a driving security system, the sky must be open in places where speed check is required (from three or more GPS satellites). It is a prerequisite that a signal can be received and that two MTSAT signals can be received).
また、速度発電機の断線検知は、速度発電機側が常に0km/hとなるため、GPSと速度発電機に基づく2つの速度情報を比較して判断することができる。 Moreover, since the speed generator side is always 0 km / h, the disconnection detection of the speed generator can be determined by comparing two speed information based on the GPS and the speed generator.
さらに、補償器の故障検知は、速度計における入力電圧から速度への変換定数を用いると異常な速度となるため、同様にして判断することができる。 Further, the detection of the compensator failure can be determined in the same manner because an abnormal speed is obtained when the conversion constant from the input voltage to the speed in the speedometer is used.
このように、速度照査式の運転保安システム側では、本発明の速度検出装置により得られるGPSと速度発電機にそれぞれ基づく2つの速度情報と2つの距離情報と進行方向情報(前進/後進の判別)を利用することができる。なお、本発明では、GPSは速度情報と方位情報を得るためだけに用い、測位した位置座標は用いないため、鉄道車両には緯度経度から路線上の位置に変換するための路線情報を備える必要はない。 In this way, the speed check-type driving security system side has two speed information, two distance information, and traveling direction information (forward / reverse discrimination based on the GPS and speed generator obtained by the speed detector of the present invention, respectively. ) Can be used. In the present invention, since the GPS is used only for obtaining speed information and azimuth information and does not use the position coordinates obtained by positioning, the railway vehicle needs to have route information for converting the latitude / longitude into a position on the route. There is no.
以上のことから、本発明による速度照査式の運転保安システムは、上空が開けた区間では、十分に機能する。 From the above, the speed check-type driving security system according to the present invention functions sufficiently in the section where the sky is open.
本発明によれば、鉄道車両の速度照査式の運転保安システムの導入に際し、保安装置用の速度発電機を新たに設置することなく、速度計用の速度発電機を活用できるため、設置費用を低減することができる。また、速度計の校正以上の保守を必要としないため保守も容易である。 According to the present invention, when introducing a speed check-type driving security system for a railway vehicle, a speed generator for a speedometer can be utilized without newly installing a speed generator for a safety device. Can be reduced. Also, maintenance is easy because no maintenance beyond calibration of the speedometer is required.
更に、速度発電機とGPS受信機それぞれに基づく速度情報と距離情報のうち、GPSに基づく情報は、車輪の空転・滑走の影響を受けないため、車輪の空転・滑走が複数軸に発生する場合に、異なる2軸に速度発電機を設置する従来技術に比べて安全性を高めることができる。 Furthermore, out of the speed information and distance information based on the speed generator and GPS receiver, the information based on GPS is not affected by the idling / sliding of the wheel, so that the idling / sliding of the wheel occurs on multiple axes. In addition, the safety can be improved as compared with the conventional technique in which the speed generators are installed on two different axes.
さらに、補償器の故障による速度計の表示速度の異常を運転士へ知らせることも可能となる。 Further, it is possible to notify the driver of an abnormality in the display speed of the speedometer due to a failure of the compensator.
なお、比較的新しい車両では、保安装置用と類似したパルス出力型(補償器がない代わりに車輪径を設定する)の速度計用速度発電機が存在するが、本発明はかかるものにも適用することができる。 In a relatively new vehicle, there is a pulse output type speed generator similar to that for a safety device (the wheel diameter is set instead of a compensator), but the present invention is also applicable to such a device. can do.
また、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。 Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made based on the gist of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.
本発明の鉄道車両の速度照査式の運転保安システムにおける速度検出装置は、コストが低く、メンテナンスが容易な速度照査式の運転保安システムにおける速度検出装置として利用可能である。 The speed detection device in the speed check-type driving security system for railway vehicles of the present invention can be used as a speed detection device in a speed check-type driving security system that is low in cost and easy to maintain.
1 鉄道車両
2 鉄道車両の運転台
3 運転台の付近の車輪
4 車輪の車軸
5 速度計用の速度発電機
6 補償器
7 速度計
8 車上制御装置
9 GPSアンテナ
10 GPS受信機(SBAS受信機)
11 速度検出部
12 地上子
13 車上子
14 速度照査パターン
15 信号機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
11
Claims (9)
(b)該速度発電機に接続される補償器と、
(c)前記鉄道車両に設置されるGPSアンテナと、
(d)該GPSアンテナからの出力信号が入力されるGPS受信機と、
(e)該GPS受信機からの前記鉄道車両の速度情報および方位情報、並びに前記補償器からの出力電圧が入力され、前記速度計における入力電圧から速度への変換定数および前記入力電圧と前記速度情報との関係の記憶手段を備える速度検出部とを具備することを特徴とする鉄道車両の速度照査式の運転保安システムにおける速度検出装置。 (A) a speed generator for a speedometer mounted on a railway vehicle;
(B) a compensator connected to the speed generator;
(C) a GPS antenna installed in the railway vehicle;
(D) a GPS receiver to which an output signal from the GPS antenna is input;
(E) Speed information and direction information of the railway vehicle from the GPS receiver, and an output voltage from the compensator are input, a conversion constant from input voltage to speed in the speedometer, and the input voltage and the speed A speed detection device in a speed check-type driving security system for a railway vehicle, comprising: a speed detection unit including a storage means for relation to information.
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