车载装置以及紧急制动控制方法与流程

本发明涉及一种将测量行驶速度与比照速度进行比较来进行速度控制的车载装置等。

背景技术：

作为在车上探测列车的行驶速度、行驶位置的方法，存在以下方法：基于脉冲发生器(pg：pulsegenerator)、测速发电机(tg：tachogenerator)之类的探测车轮或车轴的旋转的探测器的旋转探测信号来进行测量。基于旋转探测信号测量出的行驶位置包含因车轮的空转、滑行引起的误差。因此，一般来说将行驶位置测量为从检测到的地面件的设置位置起的行驶距离。

而且，在车上进行以下的速度控制：将测量出的行驶速度与由速度比照图案决定的比照速度进行比较，若行驶速度超过比照速度则使制动工作。另外，在专利文献1中，作为速度控制的一个方法公开了以下方法：以在车上测量出的行驶速度准确为前提，在列车停车时通过测定检测到两个地面件的时间的间隔来判定是否发生超速，在发生超速的情况下使紧急制动工作。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平06-327105号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

另外，在车上测量的行驶速度、行驶位置不准确几乎都是存在上述的误差的情况，但是在发生探测器的异常、安装有探测器的车轴或推进轴的折损等异常的情况下也变得不准确。若在未能检测到发生异常的情况下行驶，则会信赖所测量的行驶速度、行驶位置地进行行驶控制，因此成为问题。例如，在车上测量的行驶速度比实际的行驶速度慢的情况下，有可能发生实际的行驶速度超过比照速度的超速，有可能导致列车脱轨。另外，当所测量的行驶位置变得不准确时，可能识别为比实际的行驶位置靠向自己的位置，有可能导致撞击先行列车或线路终端(阻车器)、进入未开通的道岔后脱轨。因此，例如期望的是采用以下手法：使用gps、加速度计之类的其它单元，来监视所测量的行驶速度、行驶位置是否成为超过误差的异常值，但是，gps在隧道区间等处难以使用，且gps、加速度计等追加设备原本就存在成本高的问题。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于能够探测出在车载装置中测量出的列车的行驶速度的异常。

用于解决问题的方案

用于解决上述问题的第一发明是一种列车的车载装置，

将行驶于轨道的所述列车的测量行驶速度与同测量行驶位置对应的给定的比照速度进行比较来进行速度控制，针对该轨道决定有在列车通过时能够在车上侧检测到的已知的地面地点(例如，图1的地面件14)，所述车载装置具备：

存储部(例如，图3的地面件db202)，其存储所述地面地点各自的位置；

测量部(例如，图3的位置速度测量部104)，去基于检测到所述地面地点来校正所述测量行驶位置；

比照速度设定部(例如，图3的速度控制部106)，其设定与所述测量行驶位置相应的所述比照速度；

最短所需时间设定部(例如，图3的最短所需时间设定部112)，其对于从最后检测到的所述地面地点下面称为本次地面地点行驶至列车行驶方向上的所述本次地面地点的下一个地面地点下面称为下次地面地点时的最短所需时间，至少使用检测到所述本次地面地点时的所述测量行驶速度来进行设定；

计时部(例如，图3的地面件间行驶时间测量部114)，其对从检测到所述本次地面地点的时间点起的经过时间进行计时；以及

紧急制动控制部(例如，图3的制动控制部116)，在检测到所述下次地面地点时，若所述经过时间比所述最短所需时间短则该紧急制动控制部使紧急制动工作。

另外，作为其它发明，也可以构成一种紧急制动控制方法，

该紧急制动控制方法由列车的车载装置进行，将行驶于轨道的所述列车的测量行驶速度与同测量行驶位置对应的给定的比照速度进行比较来进行速度控制，针对该轨道决定有在列车通过时能够在车上侧检测到的已知的地面地点，

所述车载装置具备：

存储部，其存储所述地面地点各自的位置；

测量部，其基于检测到所述地面地点来校正所述测量行驶位置；

比照速度设定部，其设定与所述测量行驶位置相应的所述比照速度；

所述紧急制动控制方法包括：

最短所需时间设定步骤，对于从最后检测到的所述地面地点下面称为本次地面地点行驶至列车行驶方向上的所述本次地面地点的下一个地面地点下面称为下次地面地点时的最短所需时间，至少使用检测到所述本次地面地点时的所述测量行驶速度来进行设定；

计时步骤，对从检测到所述本次地面地点的时间点起的经过时间进行计时；以及

紧急制动控制步骤，在检测到所述下次地面地点时，若所述经过时间比所述最短所需时间短则使紧急制动工作。

根据该第一发明等，即使是测量行驶速度不准确、成为可靠性低的值的情况下，也能够进行担保安全性的速度比照来使紧急制动工作。也就是说，在检测到下次地面地点的时间点，将经过时间与最短所需时间进行比较，若经过时间比最短所需时间短则使紧急制动工作，其中，该经过时间是从本次地面地点行驶至下次地面地点的行驶时间，该最短所需时间是基于检测到本次地面地点的时间点的测量行驶速度的、从本次地面地点行驶至下次地面地点时的时间。这是由于，如果测量行驶速度准确、即等于实际的行驶速度，则从本次地面地点行驶至下次地面地点的行驶时间(经过时间)不会比最短所需时间短，但是在测量行驶速度比实际的行驶速度慢的情况下，最短所需时间会被设定得长，结果是行驶时间(经过时间)变得比最短所需时间短，紧急制动工作。

作为第二发明，也可以构成如下的车载装置：根据第一发明的车载装置，

在以检测到所述本次地面地点的时间点的所述测量行驶速度为基准进行加速时以规定的最大加速度进行加速，所述最短所需时间设定部以此为条件计算从所述本次地面地点到所述下次地面地点的速度曲线，基于所述速度曲线来设定所述最短所需时间。

根据该第二发明，通过计算按照以检测到本次地面地点的时间点的测量行驶速度为基准、以最大加速度进行加速的方式行驶的速度曲线，来设定从本次地面地点到下次地面地点的最短所需时间。也就是说，能够设定以最快速度从本次地面地点行驶至下次地面地点时的最短所需时间。

作为第三发明，也可以构成如下的车载装置：根据第二发明的车载装置，

所述比照速度设定部设定决定了每个行驶位置的比照速度的速度比照图案，

所述最短所需时间设定部参照所述速度比照图案来计算所述速度曲线。

根据该第三发明，以使得在根据速度比照图案决定的每个行驶位置的比照速度的范围内行驶的方式计算从本次地面地点到下次地面地点的速度曲线。

作为第四发明，也可以构成如下的车载装置：根据第一发明的车载装置，

所述最短所需时间设定部基于检测到所述本次地面地点的时间点的所述测量行驶速度，来在从所述本次地面地点到所述下次地面地点的、预先决定的按速度而不同的最短所需时间(例如，图6的最短所需时间表220)之中选择并设定最短所需时间。

根据该第四发明，从预先决定的按速度而不同的最短所需时间之中，基于检测到本次地面地点的时间点的测量行驶速度来设定从本次地面地点到下次地面地点的最短所需时间。由此，能够容易地设定最短所需时间。

作为第五发明，也可以构成如下的车载装置：根据第一发明～第四发明中的任一发明的车载装置，

所述最短所需时间设定部设定从所述本次地面地点行驶至所述下次地面地点的下一个地面地点下面称为下下次地面地点时的第二最短所需时间，

在未检测到所述下次地面地点但是检测到所述下下次地面地点的情况下，若所述经过时间比所述第二最短所需时间短则所述紧急制动控制部使紧急制动工作。

根据该第五发明，在检测到本次地面地点之后下次地面地点变得检测不良的情况下，能够在检测到其下一个的下下次地面地点的时间点进行与第一发明相同的速度比照，来根据需要适当地对紧急制动的工作进行控制。

附图说明

图1是列车控制系统的结构例。

图2是速度比照的原理的说明图。

图3是车载装置的功能结构图。

图4是最短所需时间数据的数据结构例。

图5是速度比照处理的流程图。

图6是最短所需时间表的数据结构例。

具体实施方式

[系统结构]

图1是本实施方式的列车控制系统1的概要图。如图1所示，列车控制系统1构成为具备地面装置10和车载装置30，该车载装置30搭载于在轨道r上行驶的列车20。在轨道r上设置有作为地面地点的多个地面件14。

地面装置10例如设置于中央指挥所等，对轨道r上的各列车20进行控制。具体地说，基于以设置在轨道r上的轨道电路为单位获取到的各列车20的行驶位置的信息(在线信息)、从连动装置(未图示)得到的前进路径控制信息等，生成对各列车20的控制信息，经由在轨道电路的出来侧的边界处连接的发送器12，来送出到对应的在线区间的铁轨。

车载装置30基于安装于车轴的脉冲发生器(下面称为“pg”)的速度脉冲来测量本列车的行驶位置(下面称为“测量行驶位置”)和行驶速度(下面称为“测量行驶速度”)。在每次检测到地面件14时，基于该地面件14的设置位置来对测量行驶位置进行校正。然后，基于从铁轨接收到的控制信息对本列车20进行行驶控制。具体地说，基于对轨道r决定的速度限制区间和坡度、列车20的车辆性能，来生成用于使本列车20停止在控制信息所指定的停止极限的速度比照图案，遵循所生成的速度比照图案进行速度控制。即，将根据速度比照图案决定的同当前的测量行驶位置对应的比照速度与当前的测量行驶速度进行比较，在测量行驶速度比比照速度高的情况下，执行使常用制动工作来使本列车减速的通常的速度比照的控制。

[原理]

可能发生以下情况：在车载装置30中测量的行驶速度(测量行驶速度)和行驶位置(测量行驶位置)由于pg的安装部的问题或安装了pg的车轴的折损等而成为超过误差的异常值、即可靠性低的值。为了应对这种情况，在本实施方式中，除了进行遵循上述的速度比照图案的通常的速度比照以外，还进行特征性的速度比照。下面，将遵循速度比照图案的通常的速度比照称为“速度控制”、将特征性的速度比照仅称为“速度比照”来进行说明。

图2是说明车载装置30中的速度比照(本实施方式的特征性的速度比照)的图。在轨道r上，沿着列车20的行驶方向按顺序设置有地面件14，在图2中设置有3个地面件14a～14c。各地面件14a～14c的设置位置是已知的。

列车20当检测到地面件14a(本次地面件)时，以检测到时的测量行驶速度为基准来计算从地面件14a的设置位置分别行驶至地面件14b(下次地面件)和地面件14c(下下次地面件)时的最短所需时间。具体地说，将通过地面件14a的设置位置的速度作为检测到地面件14a的时间点的测量行驶速度，在根据速度比照图案决定的比照速度的范围内，求出以由列车20的车辆性能决定的最大加速度进行加速后最快地行驶时的速度曲线。然后，基于该速度曲线，计算出列车20到达地面件14b的设置位置以及地面件14c的设置位置为止的行驶时间，来作为最短所需时间。

之后，当列车20检测到地面件14b时，求出从检测到地面件14a的时间点到检测到地面件14b的时间点为止的经过时间、即从检测到地面件14a的时间点到检测到地面件14b的时间点为止的实际的行驶所需的时间(地面件间行驶时间)，将该地面件间行驶时间与到地面件14b为止的最短所需时间进行比较。然后，在地面件间行驶时间比到地面件14b为止的最短所需时间短的情况下，使紧急制动工作来使列车20停止。

如果测量行驶速度准确、即等于实际的行驶速度，则从地面件14a(本次地面件)行驶至地面件14b(下次地面件)的行驶时间不会比最短所需时间短，但是在测量行驶速度比实际的行驶速度慢的情况下，最短所需时间会被设定得长，结果是行驶时间变得比最短所需时间短。因此，即使是测量行驶速度的可靠性低的情况，也能够实现担保了安全性的速度比照。

更具体地说明，在测量行驶速度比实际的行驶速度慢的情况下，如果是虽然处于实际的行驶速度超过比照速度的状态、但是测量行驶速度超过比照速度(实际的行驶速度>测量行驶速度>比照速度)，则通过利用基于速度比照图案的通常的速度比照的速度控制来进行制动控制(常用制动的工作)。但是，如果测量行驶速度未超过比照速度(实际的行驶速度>比照速度>测量行驶速度)，则在通过利用基于速度比照图案的通常的速度比照的速度控制的情况下不进行制动控制(常用制动的工作)。在该情况下，当以基于测量行驶速度的地面件间的最短所需时间为阈值、来与实际的地面件间的行驶时间进行比较时，最短所需时间会由于测量行驶速度比实际的行驶速度慢而被设定得长，因此，实际的行驶时间可能比最短所需时间短。也就是说，能够认为测量行驶速度是异常值，而且是危险侧的异常值，来使紧急制动工作。

反之，在测量行驶速度比实际的行驶速度快的情况下，如果实际的行驶速度超过比照速度，则测量行驶速度也超过比照速度(测量行驶速度>实际的行驶速度>比照速度)，通过基于速度比照图案的通常的速度比照(速度控制)来进行制动控制(常用制动的工作)。在该情况下，最短所需时间由于测量行驶速度比实际的行驶速度快而被设定得短，因此，实际的行驶时间可能比最短所需时间短，也就是说存在测量行驶速度作为异常值来使紧急制动工作的可能性，但是这是安全侧的异常值，不存在安全上的问题。

另外，还存在以下情况：发生在通过地面件14时无法检测到该地面件14的检测不良。即，在图2中是以下情况：在检测到地面件14a之后，无法检测到地面件14b。在该情况下，在检测到地面件14a的时间点，计算出到地面件14b为止的最短所需时间以及到地面件14c为止的最短所需时间，因此只要如下即可：在检测到地面件14c的时间点，将从地面件14a到地面件14c的地面件间行驶时间与从地面件14a到地面件14c的最短所需时间进行比较。处理本身与将地面件14c作为地面件14b时的速度比照相同。

[功能结构]

图3是车载装置30的功能结构图。根据图3，车载装置30具有地面件检测部102、位置速度测量部104、速度比照图案生成部204、速度控制部106以及速度比照部110作为功能部，并且，存储有地面件db(数据库)202、线路数据206以及车辆数据208。

地面件检测部102在通过地面件14的设置位置时经由车载件24来与该地面件14进行接近无线通信从而接收地面件id，参照地面件db202来确定所通过的地面件14。将根据地面件id确定出地面件14这一情况称为“检测到”地面件。另外，地面件检测部102从地面件14接收到控制信息后输出到速度控制部106。地面件db202针对沿着轨道r设置的各地面件14，将地面件id、设置位置等相对应地进行存储。

位置速度测量部104基于由安装于车轴的pg22输出的速度脉冲来测量本列车20的行驶速度(测量行驶速度)以及行驶位置(测量行驶位置)。另外，在由地面件检测部102检测到地面件14时，利用该地面件14的设置位置来对测量出的行驶位置进行校正。

速度比照图案生成部204基于轨道r的线路条件、本列车20的行驶性能等来制作用于使本列车20停止在来自地面装置10的控制信息所指定的停止极限的速度比照图案。速度控制部106将根据速度比照图案决定的同当前的测量行驶位置对应的比照速度与当前的测量行驶速度进行比较，在测量行驶速度比比照速度高的情况下，进行使常用制动26工作来使本列车20减速的速度控制。

速度比照部110具有最短所需时间设定部112、地面件间行驶时间测量部114以及制动控制部116，在由地面件检测部102检测到地面件14时，进行上述的速度比照(本实施方式的特征性的速度比照)。

在地面件14被检测到时，最短所需时间设定部112设定从该地面件14(本次地面件)的设置位置到达本列车20的行驶方向上的下一个地面件14(下次地面件)的设置位置的最短所需时间、以及到达再下一个地面件14(下下次地面件)的设置位置的最短所需时间。即，设为以检测到本次地面件的时间点的测量行驶速度通过本次地面件的设置位置，考虑由线路数据206决定的轨道r的速度限制和坡度，求出在根据速度比照图案决定的比照速度的范围内行驶、且在加速时以由车辆数据208决定的本列车20的最大加速度进行加速的情况下的最快的速度曲线。然后，基于该速度曲线，将本列车20从本次地面件的设置位置到达下次地面件的设置位置和下下次地面件的设置位置为止的行驶时间设定为最短所需时间。能够参照地面件db202来获取本次地面件的设置位置、下次地面件的设置位置以及下下次地面件的设置位置。所设定的最短所需时间被存储为最短所需时间数据210。

图4是最短所需时间数据210的数据结构的一例。如图4所示，最短所需时间数据210针对本次地面件、下次地面件、下下次地面件，分别将地面件id210a与从本次地面件起的最短所需时间210b相对应地进行保存。在每次检测到地面件14时，最短所需时间设定部112以最后检测到的地面件14为本次地面件来进行最短所需时间的设定，因此最短所需时间数据210在每次检测到地面件14时被更新。

地面件间行驶时间测量部114测量连续地检测到的2个地面件14之间的行驶时间。即，当检测到地面件14时，开始测量从检测到最后检测到的地面件14的时间点起的经过时间，将到检测到下一个地面件14的时间点为止的经过时间设为地面件间行驶时间。

在检测到地面件14时，制动控制部116将由地面件间行驶时间测量部114测量出的地面件间行驶时间与最短所需时间数据210中存储的同检测到的地面件14对应的最短所需时间进行比较。然后，在地面件间行驶时间比最短所需时间短的情况下，使紧急制动28工作来使本列车20停止。

[处理的流程]

图5是说明速度比照处理的流程的流程图。该处理由速度比照部110来执行。

在速度比照处理中，如果检测到地面件14(步骤s1：“是”)，则地面件间行驶时间测量部114将检测到地面件14的时间点下的经过时间设为地面件间行驶时间，并且开始测量从新检测到的时间点起的经过时间(步骤s3)。接着，制动控制部116将地面件间行驶时间与到检测到的地面件14为止的最短所需时间进行比较(步骤s5)。

如果比较的结果是地面件间行驶时间为最短所需时间以上(步骤s7：“否”)，则最短所需时间设定部112基于检测到最后检测到的地面件14的时间点下的测量行驶速度，来计算到本列车20的行驶方向上的下一个地面件(下次地面件)为止的最短所需时间以及到再下一个地面件(下下次地面件)为止的最短所需时间(步骤s9)。之后，返回到步骤s1，重复相同的处理。另一方面，如果地面件间行驶时间小于最短所需时间(步骤s7：“是”)，则使紧急制动28工作来使本列车20停止(步骤s11)。

[作用效果]

这样，根据本实施方式，即使在基于利用pg22、tg等探测器得到的车轮或车轴的旋转探测信号来计算出的测量行驶速度为可靠性低的值的情况下，也能够实现担保了安全性的速度比照。

也就是说，在检测到本次地面件(地面件14a)的时间点，将从本次地面件到下次地面件(地面件14b)的地面件间行驶时间与基于检测到本次地面件的时间点的测量行驶速度的从本次地面件行驶至下次地面件时的最短所需时间进行比较，在地面件间行驶时间比最短所需时间短的情况下使紧急制动工作。这是由于，如果测量行驶速度准确、即与实际的行驶速度相等，则从本次地面件到下次地面件的地面件间行驶时间不会超过最短所需时间，但是如果测量行驶速度超过实际的行驶速度，则测量行驶时间变得比最短所需时间短。

[变形例]

此外，本发明所能够应用的实施方式并不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内能够适当变更，这是当然的。

(a)最短所需时间

例如，也可以不是在每次检测到地面件时计算并设定最短所需时间，而是参照预先存储的数据表来设定最短所需时间。具体地说，事先将如图6所示的最短所需时间表220存储到车载装置30。最短所需时间表220针对本次地面件220a，将行驶速度220b与下次地面件220c的地面件id及最短所需时间以及下下次地面件220d的地面件id及最短所需时间相对应地进行保存。本次地面件220a针对设置在轨道r上的全部地面件14。另外，地面件间的最短所需时间根据列车20的行驶速度而不同，因此针对分割为多个速度范围后的各行驶速度220b，将最短所需时间相对应地进行保存。

当检测到地面件14时，最短所需时间设定部112将检测到的地面件14作为本次地面件，从最短所需时间表220选择与本次地面件以及检测到本次地面件的时间点的测量行驶速度对应的最短所需时间，设定为到下次地面件为止的最短所需时间和到下下次地面件为止的最短所需时间。

(b)地面地点

在上述的实施方式中，设为地面地点是地面件14来进行说明，但是只要是固定地设置在轨道r上且能够在车上检测到且位置已知的地点，则也可以是地面件14以外。例如，也可以将设置在轨道r上的轨道电路的边界设为地面地点。在通过轨道电路边界时，来自铁轨的接收信号的频率、接收信号的内容发生变化，因此车载装置30根据该接收信号的变化来检测轨道电路的边界，将2个轨道电路边界的行驶时间与最短所需时间进行比较。

(c)行驶速度的测量

另外，在上述的实施方式中，设为基于pg的速度脉冲来进行车上的行驶速度测量，但是也可以基于tg的输出电压来进行行驶速度测量，或者还可以是，接收朝向轨道辐射的电波的反射波，利用根据接收信号的多普勒效应来测量行驶速度的多普勒速度计来进行行驶速度测量。

附图标记说明

1：列车控制系统；10：地面装置；20：列车；22：脉冲发生器(pg)；24：车载件；26：常用制动；28：紧急制动；30：车载装置；102：地面件检测部；104：位置速度测量部；204：速度比照图案生成部；106：速度控制部；110：速度比照部；112：最短所需时间设定部；114：地面件间行驶时间测量部；116：制动控制部；202：地面件db；206：线路数据；208：车辆数据；210：最短所需时间数据；r：轨道；12：发送器；14：地面件。