专利名称：车辆运转装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动进行用来使例如列车等车辆停止在规定的位置上的定位置停止控制的车辆运转装置。
背景技术：
近年来，为了维持列车等的车辆的均勻的运转、并且减少运行延迟而提出了车辆运转装置。例如，在列车的自动运转装置中，进行用来使列车停止在规定的位置的定位置停止控制等的运转控制。在近年来的处于高密度化的趋势的列车的运行时间表中，如果某个列车行驶超过规定的停止位置，则调节该列车的停止位置，所以成为列车运行延迟的原因。 此外，为了各车站的站台上的乘客的安全，在各车站的站台上发展了称作站台门的门的设置。如果将这样的站台门设置在车站的站台侧，则列车需要匹配于站台门的设置位置而进行高精度地停止。
在以往的车辆运转装置中，设定作为目标的地点，进行用来使该车辆停止在该目标地点的控制的情况较多。例如，作为以往的车辆运转装置，公开了通过将保持当前的控制命令的情况下的控制结果与使当前的控制命令变化规定量的情况下的控制结果比较，决定对该车辆实际赋予的控制命令的技术(例如专利文献1)。
但是，近年来，要求进一步的控制精度的提高的情况变多。例如，在列车被停止在定位置的控制中，要求确保高度的精度。进而，近年来，为了不阻碍输送力而从通过某个地点到停止所需要的时间缩短这一要求也变得强烈。此外，也有考虑到乘车舒适度或运行形态等，想要使将车辆减速的时间根据状况而变化的要求的情况。
现有技术文献 专利文献 专利文献1 日本特开平3-117305号公报
发明内容
发明概要 发明要解决的课题 本发明的一技术方案是鉴于上述情况而做出的，目的是提供一种能够实现高效率的停止控制或自由度高的停止控制的车辆运转装置。
用于解决课题的方案 作为本发明的一技术方案的车辆运转装置具有设定单元，分别以位置及速度的组合设定到车辆停止在定位置为止应依次达到的多个目标；切换单元，将由上述设定单元设定的多个目标依次切换为应达到的控制目标；控制单元，计算用来达到由上述切换单元切换后的控制目标的控制命令，通过计算出的控制命令控制该车辆的运转。
发明效果 根据本发明的一技术方案，能够提供能够实现高效率的停止控制或自由度高的停止控制的车辆运转装置。
图1是表示有关本发明的实施方式的自动列车运转装置的结构例的框图。
图2是表示将1个定位置作为停止位置目标的情况下的控制例的图。
图3是表示将多个目标依次作为控制目标的情况下的控制例的图。
图4是用来说明用来达到各目标的控制例的图。
图5是用来说明作为自动列车运转装置的运转控制的定点控制的动作例的流程图。
图6是表示对各目标的容许范围的设定例的图。
具体实施例方式 以下，参照
本发明的实施方式。
图1是表示作为有关本发明的实施方式的车辆运转装置的自动列车运转装置2和作为搭载自动列车运转装置2的车辆的列车1的结构例的框图。
如图1所示，在列车1中，搭载有自动列车运转装置2、测速发电机(TG)ll、车上元件12、驱动装置13、制动装置14、ATC装置15、ATC接收器16。上述测速发电机11、上述车上元件12、上述驱动装置13、上述制动装置14、上述ATC装置15及上述ATC接收器16是搭载在由自动列车运转装置2控制运转的列车1中的硬件。
自动列车运转装置2具有数据库21、速度及位置检测部31、目标设定部32以及控制指令部33等。这样结构的自动列车运转装置2例如搭载在列车1的先头车辆中。上述数据库21由搭载在列车1中的存储装置构成。上述速度及位置检测部31、上述目标设定部 32及上述控制指令部33由连接在各硬件上的运算电路等实现。
上述测速发电机11由安装在车轮的旋转轴上的测速发电机(TG)构成。通过由上述测速发电机11检测到的信号确定该列车1的速度。上述车上元件12检测来自设置在轨道上的地上元件(发射机应答器)的信号。通过由上述车上元件12检测到的信号确定该列车1的车辆位置。
上述驱动装置13是用来使该列车1行驶的装置。该列车1由上述驱动装置13加速而行驶。上述制动装置14是用来使该列车1制动的装置。该列车1由上述制动装置14 减速而停止。上述制动装置14例如由电制动器(再生制动器)和空气制动器(摩擦制动器)构成。在此情况下，上述制动装置14还进行适当切换电制动器及空气制动器而使列车 1停止的控制等。
上述ATC装置15是用来防护该列车1的行驶过头的装置。在上述ATC装置15上， 连接着接收从作为该列车1行驶的轨道上的路轨发出的信号的ATC接收器16。上述ATC装置15通过经由上述ATC接收器16接收的信号判断限制速度，并且通过设在车轴上的测速发电机11接收的信号判断当前的速度。如果当前的速度为限制速度以上，则上述ATC装置 15对上述制动装置14输出紧急制动指令。此外，上述ATC装置15将从经由上述ATC接收器16接收到的信号得到的信息向目标设定部32或控制指令部33通知。
上述数据库(DB)21存储在该列车1的行驶时利用的各种数据。例如，在上述数据库21中，存储有路线数据、动态特性数据、控制数据等。上述路线数据是关于该列车1行驶的路线的数据。在上述路线数据中，包括例如用来通过车上元件检测到的信号确定路线上的当前位置的信息、表示各车站的停止目标位置的信息、表示坡度的信息或表示曲线的信息等的fn息。
此外，上述动态特性数据是表示基于该车辆的试验行驶及设计规格等设定的该车辆的制动器特性等的动态特性的数据。例如，在动态特性数据中，包括对应于表示制动器的强度的标记(” ”指令值的列车1的加速度及减速度的标准值(初始值)、对标记指令的应答延迟、车辆重量、乘车率、坡度阻力式或曲线阻力式的系数等的信息。即，使用存储在上述数据库21中的信息、当前位置及当前速度，进行该车辆以目标速度通过目标地点那样的控制内容。
上述速度及位置检测部31作为速度检测单元或位置检测单元发挥功能，输出表示速度的信号(速度检测信号)及表示位置的信号(位置检测信号)。例如，上述速度及位置检测部31基于来自上述测速发电机11的信号输入检测速度，将表示检测到的速度的信息作为速度检测信号输出。此外，上述速度及位置检测部31经由上述车上元件12输入来自配置在轨道上的地上元件的信号，基于从测速发电机11输入的信号和从地上元件输入的信号检测当前位置，将表示检测到的当前位置的信息作为位置检测信号输出。
上述目标设定部32适当设定作为目标的地点及速度。这里，上述目标设定部23 不仅设定目标地点，还设定由目标地点与目标地点的目标速度的组合构成的目标。此外，上述目标设定部32设定的目标既可以预先存储到数据库21等的存储装置中，也可以以任意的定时适当计算。例如，在使以规定的速度行驶的车辆停止在车站的定位置的控制中，预先大致决定最终的停止位置目标、以及达到最终的停止位置目标的路线数据。因而，关于通常运转时的向规定位置的停止控制，只要将到在最终的停止位置停止为止的多个目标存储到数据库21中就可以。
此外，在任意的定时将该列车1停止或减速的情况下，上述目标设定部32适当计算用来将该列车1的停止位置或减速度控制为最终的目标的多个目标。在此情况下，上述目标设定部32设定到最终的停止位置或减速度为止的多个目标。到达最终目标为止的目标数或各目标间的宽度另外设定。但是，目标数或各目标间的宽度越多则精度越能够提高， 但如果目标数过多，则标记的切换变得频繁而乘车舒适度变差、或运转控制变得复杂。因此，上述目标设定部32也可以另外计算使该列车1乘车舒适度良好、并且高效率地控制停止位置的目标数或目标宽度。
上述控制指令部33是向驱动装置13及制动装置14发出控制指令的单元。上述控制指令部33通过基于从各部供给的信息控制驱动装置13及制动装置14而进行该列车 1的运转控制。上述控制指令部33每当被从上述目标设定部32给出控制目标，就计算达到该控制目标的行驶计划，沿着该计算出的行驶计划对制动装置14给出控制指令。在本自动列车运转装置2中，上述目标设定部32设定到最终的目标(例如停止位置)为止的多个目标。根据这些目标，上述控制指令部33实际依次切换控制目标。即，控制目标每当达到 1个目标就依次切换下个目标。因此，上述控制指令部33进行的控制也在达到1个目标后切换为朝向下个控制目标的控制。
接着，对上述自动列车运转装置2进行的定点停止控制的原理进行详细说明。
图2是表示将1个定位置作为停止位置目标的情况下的控制例的图。
在图2所示的例子中，以对于目标地点T沿着用虚线表示的图案的方式控制减速。 在此情况下，如图2中用箭头表示那样，设想发生了在虚线所示的图案前后的误差。预想为越是控制目标距离当前地点处于较远的地点图2所示那样的对于控制目标的误差越大(精度越差)。此外，控制目标是距离当前地点越远的地点，控制自身也越难。例如，在进行沿着虚线那样的图案的控制的情况下，预想控制目标是距离当前地点越远的地点，相对于目标图案的不稳定性(16 9 )也越大。
相对于此，图3是表示将第1目标Tl、第2目标T2、第3目标(停止位置目标)T3 依次作为控制目标的情况下的控制例的图。
在图3所示的例子中，各目标分别由位置与速度的组合确定。另外，如果设位置χ 为X轴、设速度V为y轴，则各目标T1、T2、T3可以用xy坐标表示。例如，设第1目标Tl为 (xl、vl)，设第2目标T2为(x2、v2)，将第3目标T3表示为(x3、v3 = 0)。
如图3所示，如果设定到达最终的目标为止而应达到的多个目标，则可以想到这些各目标间不为较大差距的值。因而，按照依次切换的目标控制的列车1的当前位置及当前速度不为相对于当前的控制目标较大差距的值。这意味着用来达到各目标的控制较容易，并且对于各目标能够期待(或保证)一定以上的精度。
S卩，在本自动列车运转装置2中，通过图3所示那样的依次达到多个目标的控制， 对于停止位置等的最终目标也能够达到较高的精度。另外，作为用来达到各目标的控制，如图4 (a)所示，采用列车1的位置及速度成为作为控制目标的位置及速度那样的控制。此外， 作为用来达到各目标的控制，如图4(b)所示，也可以是沿着以控制目标为基准的图案(图 4(b)中用虚线表示的图案)那样的控制。
如上述那样，在本自动列车运转装置2中，通过设定依次切换的多个目标，能够细致地控制从高速区到停止在规定的定位置的列车1的行动。因此，能够实现高效率的停止控制，能够实施按照规定的运行时间表的切实的停止控制。此外，能够确保通过特定的地点时的通过精度，所以能够期待比现状进一步提高精度的效果。例如，通过缩减落入(落i 込* )地点，能够使富余距离变短，能够更好地驶入(追0込& )。
进而，根据上述那样的停止控制，由于对各目标的设定的自由度较高，所以能够容易地对应于各种运行形态及要求。例如，在进行以乘车舒适度为优先的停止控制的情况下， 通过设定在停止之前的低速区的减速期间中花费较长的时间那样的目标，能够容易地实现缓缓地停止那样的乘车舒适度良好的停止控制。此外，在以停止时间的缩短为优先的情况下，通过设定使高速区中的减速程度变大的目标和在低速区中能够维持一定的乘车舒适度那样的目标，能够在维持一定的乘车舒适度的同时实现短时间内的停止控制。
此外，也可以使上述那样的各目标具有容许范围。例如，在图3所示的例子中，也可以使停止位置等的最终的目标T3以外的第1目标Tl及第2目标T2具有容许范围。艮口， 如果设相对于第1目标Tl的距离xl的容许范围为β 1、设相对于第1目标Tl的速度vl的容许范围为α 1，则相对于第1目标Tl实际应达到的值为(xl 士 β l、vl 士 α 1)。此外，如果设相对于第2目标Τ2的距离χ2的容许范围为β 2、设相对于第2目标Τ2的速度ν2的容许范围为α2，则相对于第2目标Τ2实际应达到的值为(Χ2±β2、ν2±α2)。但是，最终的目标Τ3由于是停止位置，所以不设置容许范围。
如果使第1目标Tl及第2目标T2具有容许范围，则控制变得容易。第1目标Tl 及第2目标T2是到达最终的目标T3为止的通过目标。换言之，通过目标(例如第1目标 Tl、第2目标1 可以考虑与为了高精度地达到这些目标而进行复杂的控制相比，为了达到最终的目标(例如第3目标T3)而进行高效率且顺畅的控制更为重要。因而，通过使作为通过目标的第1目标Tl及第2目标T2的距离和速度具有容许范围，能够高效率且容易进行用来达到作为最终的目标的第3目标的整体的控制。
图6是表示对于第1目标Tl及第2目标T2的容许范围的设定例的图。
如图6所示，在对图3所示的各目标赋予容许范围的情况下，对于第1目标Tl的容许范围优选的是设定为比对于第2目标T2的容许范围大的值。即，由于各目标是为了达到最终目标而设定的，所以可以考虑到达最终目标为止的各目标越接近于最终目标使容许范围越窄是有效率的。因而，可以考虑对图3所示的第1目标Tl及第2目标T2的容许范围如图6所示那样优选满足α 1 > α 2、β 1 > β 2的值。
进而，实际的列车的控制总是应通过速度与距离的组合进行，所以优选的是将对于目标的容许范围也通过速度与距离的组合来设定。例如，如果单纯地对距离和速度分别设定一定的容许范围，则即使是朝向实际的目标值进行了理想的控制的情况，在达到容许范围内的时刻也达到目标。鉴于这样的状况，作为对图3所示的第1目标Tl及第2目标Τ2 的容许范围，优选的是，不是以各目标为中心的单纯的矩形的区域，而设定图6所示那样的容许范围。
此外，除了最终目标以外，各目标的达到是向下个目标的控制的切换。如果从这一点进行考察，则在图6所示那样的容许范围的设定中，在实际的控制从对各目标的理想的控制偏离的情况下，如果是容许范围内，则能够较快地切换为向目标的控制。相对于此，在图6所示那样的容许范围的设定中，实际的控制相对于目标越接近于理想的控制，越能够在接近于目标的点切换为向下个目标的控制。这样的控制从高精度地达到最终的目标的观点看，也可以说是高效率的控制。
接着，对上述自动列车运转装置2中的运转控制进行说明。
图5是用来说明作为上述自动列车运转装置2中的运转控制的定点控制的动作例的流程图。
首先，假设上述自动列车运转装置2开始了使列车1停止在某个车站的控制。关于停止的车站的信息存储在上述数据库21中。例如，假设在上述数据库21中存储有表示作为该车站中的规定的停止位置的定位置的信息。
如果得到这样的表示作为最终的停止位置的定位置的信息，则上述目标设定部32 进行设定到使该列车1停止在定位置为止的多个目标的设定处理(步骤Sll)。该设定处理是决定到达定位置为止依次应达到的多个目标的处理。
上述那样的多个目标也可以与各定位置建立对应而存储在数据库21中。例如，在通常的运转状态下在使列车1停车在车站的定位置的控制中使用的多个目标可以考虑预先存储在数据库21等中更有效率。在此情况下，上述目标设定部32从上述数据库21读出并设定对应于该车站的定位置的多个目标。
此外，上述那样的多个目标也可以由上述目标设定部32计算。在此情况下，上述目标设定部32基于列车1的当前位置、列车1的当前速度、从当前位置到定位置的路线数据以及该列车1的车辆数据等进行计算将上述车站的定位置设为最终的停止目标位置的多个目标并设定的设定处理。进而，在上述目标设定部32中，在上述设定处理中，也可以计算能够实现高效率的控制的各目标间的间隔。在此情况下，作为各目标间的间隔，可以考虑例如各目标的目标位置的间隔、或位置及速度的2维空间中的距离等。
如果通过上述目标设定部32设定多个目标，则上述控制指令部33将设定的多个目标中的最初的目标作为当前的控制目标而进行停止控制(步骤Si》。S卩，上述控制指令部33计算当前用来达到控制目标的行驶计划，按照计算出的行驶计划控制该列车1的运转 (停止)。在这样的运转控制状态下，上述目标设定部32或上述控制指令部33监视该列车 1的状态变化。
例如，在该列车1停止在车站的情况下(实际达到了最终的目标的情况下)(步骤 S13，是)，上述目标设定部32在到下个车站为止的区间中设定以下个车站的规定的定位置为最终的停止目标的多个目标(步骤S14)。在此情况下，通过执行从上述步骤S12起的处理，能够执行停止在下个车站的定位置的控制。即，上述目标设定部32具有在车站中的停车时计算下个区间的多个目标、设定这些目标的功能。
此外，在ATC装置15通过ATC接收器16接收的ATC信号变化的情况下(步骤S15， 是)，上述目标设定部32进行按照由上述ATC信号通知的条件将在上述步骤Sll中设定的多个目标再设定的处理(步骤S16)。即，上述目标设定部32具有如下功能对应于ATC信号而在行驶中进行再设定已设定完的目标的处理。
此外，在达到了当前的控制目标的情况下，上述目标设定部32将在上述步骤Sll 中设定的多个目标中的、已达到的目标的下个目标切换为控制目标(步骤S18)。在此情况下，上述目标设定部32对控制指令部33通知切换后的控制目标。由此，上述控制指令部33 将切换后的目标作为当前的控制目标进行停止控制(步骤Si》。即，在上述控制指令部33 中，计算用来达到切换后的控制目标的行驶计划，按照计算出的行驶计划控制该列车1的运转(停止)。
此外，控制指令部33也可以基于来自驱动装置13及制动装置14的信息变更目标值。进而，控制指令部33也可以基于来自ATC装置15等的外部的装置的信号变更目标值。
有关上述那样的实施方式的自动列车运转装置设定由到使列车停止在定位置为止依次应达到的位置和速度的组合构成的多个目标，将设定的多个目标作为应达到的控制目标依次切换，计算用来达到切换后的控制目标的控制命令，通过计算出的控制命令控制该车辆的运转。此外，自动列车运转装置在达到了控制目标的情况下，再次计算对接着切换的控制目标的控制命令，通过计算出的控制命令控制该车辆的运转。
根据有关上述那样的实施方式的自动列车运转装置，能够细致地控制到停止在定位置为止的列车的行动，能够实现高效率的停止控制。此外，到达最终的停止目标为止的多个目标的设定由于自由度较高，所以能够容易地对应于各种运行形态及要求。
权利要求
1.一种车辆运转装置，其特征在于，具有设定单元，分别以位置及速度的组合设定到车辆停止在定位置为止应依次达到的多个目标；切换单元，将由上述设定单元设定的多个目标依次切换为应达到的控制目标；以及控制单元，计算用来达到由上述切换单元切换成的控制目标的控制命令，通过计算出的控制命令控制该车辆的运转。
2.如权利要求1所述的车辆运转装置，其特征在于，具有按照上述车辆应停止的每个定位置，存储由位置及速度的组合构成的多个目标的存储单元；在使车辆停止在定位置的情况下，上述设定单元设定与存储在上述存储单元中的该定位置对应的多个目标。
3.如权利要求1所述的车辆运转装置，其特征在于，上述设定单元在该车辆停止的情况下，设定到停止在接着应停止的定位置为止应依次达到的多个目标。
4.如权利要求1所述的车辆运转装置，其特征在于，还具有ATC装置，该ATC装置接收从该车辆行驶的轨道供给的ATC信号，根据接收到的 ATC信号进行运转控制；上述设定单元根据上述ATC装置接收的ATC信号再设定多个目标。
5.如权利要求1所述的车辆运转装置，其特征在于，上述设定单元计算在到停止于上述定位置为止的多个目标中相邻的各目标间的目标宽度，设定成为计算出的目标宽度那样的多个目标。
全文摘要
提供一种自动列车运转装置(2)，能够细致地控制列车的行动，能够实现高效率的停止控制。此外，提供一种自动列车运转装置(2)，通过自由度高的多个目标设定，能够容易对应于各种运行形态及要求。自动列车运转装置(2)通过目标设定部(32)设定由到使列车(1)停止在定位置为止应依次达到的位置与速度的组合构成的多个目标，将设定的多个目标依次切换为应达到的控制目标。自动列车运转装置(2)计算用来达到由控制指令部(33)切换成的控制目标的控制命令，由计算出的控制命令控制该车辆的运转。进而，自动列车运转装置(2)在达到控制目标的情况下，再次计算对接着切换的控制目标的控制命令，由计算出的控制命令控制该车辆的运转。
文档编号B61L3/16GK102186713SQ20098014087
公开日2011年9月14日 申请日期2009年10月15日 优先权日2008年10月16日
发明者镰田圆, 小凑须美子, 行木英明, 山本纯子 申请人:株式会社东芝