(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-10-27
(45)【発行日】2022-11-07
(54)【発明の名称】列車制御装置および列車制御システム
(51)【国際特許分類】
B60L 3/00 20190101AFI20221028BHJP
B60L 15/20 20060101ALI20221028BHJP
G01P 3/56 20060101ALI20221028BHJP
【ＦＩ】
B60L3/00 N
B60L15/20 Y
G01P3/56 A
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2021506143
(86)(22)【出願日】2019-10-30
(86)【国際出願番号】 JP2019042482
(87)【国際公開番号】W WO2020188870
(87)【国際公開日】2020-09-24
【審査請求日】2021-07-29
(31)【優先権主張番号】P 2019047904
(32)【優先日】2019-03-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000005108
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110000062
【氏名又は名称】特許業務法人第一国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】淵上 貢記
(72)【発明者】
【氏名】小池 潤
(72)【発明者】
【氏名】秋山 弘之
【審査官】篠原 将之
(56)【参考文献】
【文献】特開２００１－２８６００９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０３４４５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０３－０８２３０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２０３７２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－２０５２４８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６０Ｌ ３／００ － ３／１２
Ｂ６０Ｌ １５／２０
Ｇ０１Ｐ ３／５６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転式速度センサからの車軸回転速度を基に列車加加速度を演算し、前記列車加加速度の絶対値が、空転滑走判定閾値以上の場合、列車が空転状態または滑走状態であると判定する空転／滑走検知部と、
前記空転／滑走検知部に接続され、前記列車の制御処理に使用する列車制御速度を算出する列車制御部と、
を有し、
前記列車が空転状態または滑走状態でない場合、前記列車加加速度の絶対値が、前記空転滑走判定閾値以上となってから、一定時間経過した時、前記列車の空転状態または滑走状態が開始したと判定し、
前記回転式速度センサからの車軸回転速度の大きさに応じて、前記列車の空転状態または滑走状態の判定における前記一定時間の経過の適用有無を切り替える列車制御装置。
【請求項2】
回転式速度センサからの車軸回転速度を基に列車加加速度を演算し、前記列車加加速度の絶対値が、空転滑走判定閾値以上の場合、列車が空転状態または滑走状態であると判定する空転／滑走検知部と、
前記空転／滑走検知部に接続され、前記列車の制御処理に使用する列車制御速度を算出する列車制御部と、
を有し、
前記列車が空転状態または滑走状態である場合、前記列車加加速度の絶対値が、前記空転滑走判定閾値未満となってから、一定時間経過した時、前記列車の空転状態または滑走状態が終了したと判定し、
前記回転式速度センサからの車軸回転速度の大きさに応じて、前記列車の空転状態または滑走状態の判定における前記一定時間の経過の適用有無を切り替える列車制御装置。
【請求項3】
請求項１または請求項２に記載の列車制御装置であって、前記列車の空転状態または滑走状態に応じて、前記列車制御速度を算出する列車制御装置。
【請求項4】
請求項３に記載の列車制御装置であって、前記列車が空転状態または滑走状態である場合、非接触式速度センサからの列車速度を、前記列車制御速度に選択する列車制御装置。
【請求項5】
少なくとも一つ以上の回転式速度センサと、列車制御装置と、
を有し、
前記列車制御装置は、
前記回転式速度センサからの車軸回転速度を基に列車加加速度を演算し、前記列車加加速度の絶対値が、空転滑走判定閾値以上の場合、列車が空転状態または滑走状態であると判定する空転／滑走検知部と、
前記空転／滑走検知部に接続され、前記列車の制御処理に使用する列車制御速度を算出する列車制御部と、
を有し、
前記列車が空転状態または滑走状態でない場合、前記列車加加速度の絶対値が、前記空転滑走判定閾値以上となってから、一定時間経過した時、前記列車の空転状態または滑走状態が開始したと判定し、
前記回転式速度センサからの車軸回転速度の大きさに応じて、前記列車の空転状態または滑走状態の判定における前記一定時間の経過の適用有無を切り替える
列車制御システム。
【請求項6】
少なくとも一つ以上の回転式速度センサと、
列車制御装置と、
を有し、
前記列車制御装置は、
前記回転式速度センサからの車軸回転速度を基に列車加加速度を演算し、前記列車加加速度の絶対値が、空転滑走判定閾値以上の場合、列車が空転状態または滑走状態であると判定する空転／滑走検知部と、
前記空転／滑走検知部に接続され、前記列車の制御処理に使用する列車制御速度を算出する列車制御部と、
を有し、
前記列車が空転状態または滑走状態である場合、前記列車加加速度の絶対値が、前記空転滑走判定閾値未満となってから、一定時間経過した時、前記列車の空転状態または滑走状態が終了したと判定し、
前記回転式速度センサからの車軸回転速度の大きさに応じて、前記列車の空転状態または滑走状態の判定における前記一定時間の経過の適用有無を切り替える
列車制御システム。
【請求項7】
請求項５または請求項６に記載の列車制御システムであって、前記空転／滑走検知部は、
前記回転式速度センサからパルス信号を取得するインタフェースと、
前記パルス信号を速度情報へ変換する演算部と、
前記速度情報を記録する記録部と、
判定部と、
を備え、
前記記録部は、あらかじめ定められた時間幅において取得された少なくとも３つの前記速度情報を格納するように構成され、
前記演算部は、前記少なくとも３つの前記速度情報に基づき加加速度情報を演算し、
前記判定部は、前記加加速度情報に基づき空転滑走の発生を検知する
列車制御システム。
【請求項8】
請求項５または請求項６に記載の列車制御システムであって、前記空転／滑走検知部は、
前記回転式速度センサからパルス信号を取得するインタフェースと、
前記パルス信号を速度情報へ変換する演算部と、
前記速度情報を記録する記録部と、
判定部と、
を備え、
前記記録部は、あらかじめ定められた時間幅において取得された少なくとも３つの前記速度情報に基づく２つの加速度情報を格納するように構成され、
前記演算部は、前記２つの加速度情報に基づき加加速度情報を演算し、
前記判定部は、前記加加速度情報に基づき空転滑走の発生を検知する
列車制御システム。
【請求項9】
請求項７または請求項８に記載の列車制御システムであって、前記判定部は、前記加加速度情報の演算に関連した複数の前記速度情報を比較することにより、空転の発生と滑走の発生とを区別する
列車制御システム。
【請求項10】
請求項７または請求項８に記載の列車制御システムであって、前記記録部は、取得された前記加加速度情報を一定時間保持する
列車制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は列車制御装置および列車制御システムに関する。
【背景技術】
【0002】
列車の空転滑走状態を判定する方法として、特許文献１に記載の技術がある。この特許文献には、「滑走空転の発生の検知タイミングから遡って直近で、回転検知装置の回転検知信号に基づく第１の加加速度と、慣性センサのセンサ値に基づく列車進行方向の第２の加加速度との差に基づいて、滑走空転期間の開始点に相当する或いは開始点に極めて近いタイミングである補正開始タイミングが判定される。」という記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１６－８２６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１では、列車の空転滑走状態を検知するためには、慣性センサの設置が必要となる。そのため、慣性センサの設置に伴い設置場所の確保が必要となる。また保守の面でも追加コストが発生する。
【0005】
そこで、本発明は列車の車軸の回転を検知する回転式速度センサを用いて、列車の空転状態及び滑走状態を検知する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、代表的な本発明の列車制御装置の一つは、回転式速度センサからの車軸回転速度を基に列車加加速度を演算し、前記列車加加速度の絶対値が、空転滑走判定閾値以上の場合、列車が空転状態または滑走状態であると判定する空転／滑走検知部と、前記空転／滑走検知部に接続され、前記列車の制御処理に使用する列車制御速度を算出する列車制御部と、を有する。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば列車の車軸の回転を検知する回転式速度センサを用いて、列車の空転滑走状態を検知することができる。
【0008】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の一実施形態である列車制御システムの構成概要図。
【図2】列車制御装置における空転滑走状態の判定手順を示すフローチャート。
【図3】列車加加速度と空転滑走判定閾値の関係を示す図。
【図4】列車速度と前回列車速度の関係を示す図。
【図5】本発明の他の実施形態である列車制御システムにおける遅れ時間を考慮した列車の空転滑走状態の判定手順を示すフローチャート。
【図7】本発明のさらに他の実施形態である列車制御システムの構成概要図。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、実施例について図面を用いて説明する。
【実施例1】
【0011】
図１は、本発明の一実施形態である列車制御システムの構成概要図である。列車制御システム１００は、列車制御装置２０および回転式速度センサ１０を有する。列車制御システム１００は、回転式速度センサ１０及び、列車制御装置２０を用いて、列車空転滑走状態Ｓｃｕｒを判定する。
【0012】
回転式速度センサ１０は列車制御装置２０に接続され、列車制御装置２０に対して、車軸回転速度Ｖａｘｌを送信する。回転式速度センサ１０は、車軸（図示しない）の回転を検知できる位置に取り付けられればよく、例えば車軸の受箱に取り付けてよい。またセンサの種別として、車軸の回転を電圧に変換する発電機方式や、車軸の回転を光を用いて計測するパルスジェネレータなどいずれの方式を採用してもよい。
【0013】
列車制御装置２０は、空転／滑走検知部２１と列車制御部２６で主に構成されており、列車１編成に少なくとも１台搭載されている。空転／滑走検知部２１は、制御部２２、演算部２３、判定部２４、記録部２５で主に構成されている。
【0014】
はじめに空転／滑走検知部２１の主な内部構成について説明する。空転／滑走検知部２１は、制御部２２、演算部２３、判定部２４、記録部２５を少なくとも有する。それぞれの機能部は、一つの演算装置に実装されてもよいし、分散して配置されてもよい。
【0015】
制御部２２は周期的に、回転式速度センサ１０から車軸回転速度Ｖａｘｌを取得し、演算部２３に送信する。なお制御部２２は車軸回転速度Ｖａｘｌに代わって、回転式速度センサ１０が出力するパルス信号を取得するインタフェースを有するものであってもよい。
【0016】
演算部２３は、制御部２２から取得した車軸回転速度Ｖａｘｌより列車速度Ｖｃｕｒを演算する。また、列車速度Ｖｃｕｒを２階微分することにより、列車加加速度Ｊｃａｌを演算する。演算部２３は演算した列車速度Ｖｃｕｒ及び列車加加速度Ｊｃａｌを制御部２２に送信する。なお列車加加速度Ｊｃａｌの演算は、例えば、列車速度Ｖｃｕｒ、前回列車速度Ｖｐｒｅ、前々回列車速度Ｖｐｒｅ２に基づき求めるものでよい。または今回の列車加速度αｃａｌ、前回の列車加速度αｐｒｅから求めるものでもよい。列車加速度αｃａｌは列車速度の１階微分で求めることができる。
【0017】
なおここで言う演算部２３における演算周期とは、あらかじめ定められた加加速度情報の演算を行う時間枠において、列車速度を演算する周期を指し、１周期前とはこの意味において、前回の演算時を指し（すなわち過去の演算）、今回とは最新の演算を指している。なお加加速度情報の演算にあたって利用する列車速度は、演算周期が互いに連続したものでなくともよい。その場合、列車速度Ｖｃｕｒ、前回列車速度Ｖｐｒｅ、前々回列車速度Ｖｐｒｅ２とは、上述の時間枠において選択された３点の速度情報を演算時点が新しいものから並べたものとなる。
【0018】
制御部２２は、演算部２３から受信した列車速度Ｖｃｕｒ及び列車加加速度Ｊｃａｌを判定部２４に送信する。判定部２４は、制御部２２から受信した列車加加速度Ｊｃａｌと、あらかじめ記録部２５に定義されている空転滑走判定閾値Ｊｔｈｒを比較する。判定部２４は、列車加加速度Ｊｃａｌの絶対値が、空転滑走判定閾値Ｊｔｈｒ以上の場合、記録部２５に記録されている前回の空転滑走判定時の前回列車速度Ｖｐｒｅと、今回の列車速度Ｖｃｕｒを比較する。
【0019】
判定部２４は、今回の列車速度Ｖｃｕｒが前回列車速度Ｖｐｒｅより大きい場合、列車空転滑走状態Ｓｃｕｒとして、空転状態を制御部２２に送信する。逆に、今回の列車速度Ｖｃｕｒが前回列車速度Ｖｐｒｅより小さい場合、列車空転滑走状態Ｓｃｕｒとして、滑走状態を制御部２２に送信する。
【0020】
また、判定部２４は、制御部２２から受信した列車加加速度Ｊｃａｌの絶対値が、空転滑走判定閾値Ｊｔｈｒ未満の場合、列車空転滑走状態Ｓｃｕｒとして、通常状態を制御部２２に送信する。制御部２２は、演算部２３から受信した列車速度Ｖｃｕｌ及び判定部２４から受信した列車空転滑走状態Ｓｃｕｒを列車制御部２６に送信する。
【0021】
記録部２５は、前回列車速度Ｖｐｒｅ、前回列車空転滑走状態Ｓｐｒｅ、空転滑走判定閾値Ｊｔｈｒ、前々回列車速度Ｖｐｒｅ２を記録している。なお列車の空転滑走判定後に、その時の列車速度Ｖｃｕｒ及び列車空転滑走状態Ｓｃｕｒを、前回列車速度Ｖｐｒｅ及び前回列車空転滑走状態Ｓｐｒｅとして記録する。なお記録部２５は、列車制御システム１００が保有する記録装置の一部であってもよいし、独立して設けられてもよい。
【0022】
列車制御部２６は、空転／滑走検知部２１から取得した列車速度Ｖｃｕｒ及び列車空転滑走状態Ｓｃｕｒをもとに、列車制御速度Ｖｃｏｎを演算する。列車制御速度Ｖｃｏｎは、列車の走行位置の算出や、列車に対する制動指令の出力判定などに使用される。列車が空転状態または滑走状態である場合、列車速度Ｖｃｕｒを補正した後、列車制御に使用する。なお、図１において、空転／滑走検知部２１と列車制御部２６は異なる装置のように示したが、一つの演算装置に実装されてもよい。
【0023】
図２は、回転式速度センサ１０の車軸回転速度Ｖａｘｌを用いて、列車空転滑走状態Ｓｃｕｒを判定する手順を示すフローチャートである。
【0024】
図２のフローチャートに基づく動作は以下の通りである。なお以降で挙げる処理において、演算される情報はいずれも記録部２５に格納される。また制御部２２、演算部２３または判定部２４は記録部２５から直接または他の機能部を介して情報を取得して演算し、あるいは演算結果を再び記録部２５に格納するものであるが、理解を容易とするために、特に言及する場合を除いて、記録部２５から情報を読み出す処理および記録部２５へ情報を書き込む処理の説明は省略している。
【0025】
ステップ１０１：制御部２２が、回転式速度センサ１０から車軸回転速度Ｖａｘｌを取得し、演算部２３に送信する。
【0026】
ステップ１０２：演算部２３が、制御部２２から受信した車軸回転速度Ｖａｘｌより、列車速度Ｖｃｕｒを演算する。さらに、列車速度Ｖｃｕｒを２階微分することにより、列車加加速度Ｊｃａｌを演算する。演算部２３は、演算した列車速度Ｖｃｕｒ及び列車加加速度Ｊｃａｌを制御部２２に送信する。なお列車加加速度Ｊｃａｌの演算は、あらかじめ定められた時間枠において演算された複数の列車速度から、ある程度、離散した３点の列車速度と、それらを演算した時点に基づき求める。この時間枠は列車の運用状況や特性、軌道面の状態に応じて調整することができ、また適宜変更するものとしてもよい。
【0027】
ステップ１０３：制御部２２が、判定部２４に、演算部２３から受信した列車速度Ｖｃｕｒ及び列車加加速度Ｊｃａｌを送信する。
【0028】
ステップ１０４：判定部２４が、制御部２２から受信した列車加加速度Ｊｃａｌの絶対値と空転滑走判定閾値Ｊｔｈｒを比較する。列車加加速度Ｊｃａｌの絶対値が空転滑走判定閾値Ｊｔｈｒ以上である場合、ステップ１０５へ移る。一方、列車加加速度Ｊｃａｌの絶対値が空転滑走判定閾値Ｊｔｈｒ未満である場合、ステップ１１０へ移る。
【0029】
ステップ１０５：判定部２４が、記録部２５に記録されている前回列車空転滑走状態Ｓｐｒｅを確認する。前回列車空転滑走状態Ｓｐｒｅが通常状態である場合、ステップ１０６へ移る。一方、前回列車空転滑走状態Ｓｐｒｅが空転状態または滑走状態である場合、ステップ１０９へ移る。
【0030】
ステップ１０６：判定部２４が、制御部２２から受信した今回の列車速度Ｖｃｕｒと、記録部２５に記録されている前回列車速度Ｖｐｒｅを比較する。今回の列車速度Ｖｃｕｒが前回列車速度Ｖｐｒｅよりも大きい場合、ステップ１０７へ移る。一方、今回の列車速度Ｖｃｕｒが前回の列車速度Ｖｐｒｅよりも小さい場合、ステップ１０８へ移る。
【0031】
ステップ１０７：判定部２４が、制御部２２に、列車空転滑走状態Ｓｃｕｒとして、空転状態を送信する。
【0032】
ステップ１０８：判定部２４が、制御部２２に、列車空転滑走状態Ｓｃｕｒとして、滑走状態を送信する。
【0033】
ステップ１０９：判定部２４が、制御部２２に、前回列車空転滑走状態Ｓｐｒｅを列車空転滑走状態Ｓｃｕｒとして、送信する。
【0034】
ステップ１１０：判定部２４が、制御部２２に、列車空転滑走状態Ｓｃｕｒとして、通常状態を送信する。
【0035】
ステップ１１１：制御部２２が、列車制御部２６に、列車速度Ｖｃｕｒ及び列車空転滑走状態Ｓｃｕｒを送信する。
【0036】
ステップ１１２：制御部２２が、列車速度Ｖｃｕｒ及び列車空転滑走状態Ｓｃｕｒを、前回列車速度Ｖｐｒｅ及び前回列車空転滑走状態Ｓｐｒｅとして、記録部２５に記録する。
【0037】
上記のステップ１０１からステップ１１２までを、空転／滑走検知部２１が、回転式速度センサ１０から、車軸回転速度Ｖａｘｌを取得する度に実施する。
【0038】
図３は、列車加加速度と空転滑走判定閾値の関係を示す図である。図２のステップ１０４における、列車加加速度Ｊｃａｌと空転滑走判定閾値Ｊｔｈｒの関係を示す。判定部２４は列車加加速度Ｊｃａｌの絶対値が、空転滑走判定閾値Ｊｔｈｒ以上のとき、列車が空転状態または滑走状態であると判定する。なお、空転状態または滑走状態の判定は、空転状態または滑走状態を検知する直前の前回列車速度Ｖｐｒｅと現在の列車速度Ｖｃｕｒを比較することにより、どちらか一方に確定する。その関係を図４に示す。
【0039】
図４は列車速度と前回列車速度の関係を示す図である。現在の列車速度Ｖｃｕｒが大きい場合、空転状態であると判定する。一方、空転状態または滑走状態を検知する直前の前回列車速度Ｖｐｒｅと現在の列車速度Ｖｃｕｒを比較し、現在の列車速度Ｖｃｕｒが小さい場合、滑走状態であると判定する。
【0040】
ただし、この前回列車速度Ｖｐｒｅと現在の列車速度Ｖｃｕｒの比較は、空転状態または滑走状態の開始判定時にのみ実施する。列車加加速度Ｊｃａｌの絶対値が、空転滑走判定閾値Ｊｔｈｒ未満となったとき、空転状態または滑走状態が終了したと判定する。
【0041】
このような処理を採用する理由は次のように説明できる。空転状態が発生する瞬間は車軸が実際の列車速度に対して高速に回転するため、車輪の回転に基づく列車速度が上昇する。そして空転状態においては、軌道面と車輪の粘着状態が変動する。車輪と軌道面との粘着状態が強くなると車軸回転速度に基づいて算出される列車速度は低下し、粘着状態が弱まると再度列車速度が上昇するように見え、空転状態が解消するまでこのような現象が継続する。
【0042】
一方、滑走状態が発生する瞬間は、車輪が実際の列車速度に対して低速に回転するため、車輪の回転速度に基づく列車速度は低下する。そして滑走状態においても車輪と軌道面の粘着状態が変動するため、車軸の回転速度から求まる列車速度が、実際の列車速度に対して上下することになる。このように、空転状態または滑走状態が継続している期間に観測される列車速度は上昇と低下を繰り返すことがあるため、これを考慮して、空転状態または滑走状態の発生を判断するときにのみ、速度比較を実行することが望ましい。
【0043】
なお、上記処理に代わって、常に速度変化を判定するように構成し、かつ空転状態または滑走状態が継続している期間においては、その判定結果を空転状態または滑走状態の決定処理に反映しない論理を採用してもよい。例えば、図２におけるステップ１０５とステップ１０６の順番を入れ替えたのちに、ステップ１０５における分岐の下流それぞれにステップ１０６の判断処理を置く。そしてそれぞれのステップ１０６の判断処理において、前回列車空転滑走状態Ｓｐｒeを確認し、空転状態または滑走状態である場合はステップ１０９へ移行し、それ以外の場合は、ステップ１０７またはステップ１０８へ移行するものとするものとしてもよい。
【0044】
このように、回転式速度センサ１０から得た車軸回転速度Ｖａｘｌを基に、空転／滑走検知部２１の内部において、列車空転滑走状態Ｓｃｕｒを判定する。判定結果は、列車制御部２６に送信され、列車制御速度Ｖｃｏｎの算出に使用される。
【0045】
また、上述の実施例は次のように換言することもできる。すなわち列車制御システム１００は、回転式速度センサ１０からパルス信号を取得するインタフェースを持ち、このパルス信号を速度情報へ変換する演算部２３、速度情報を記録する記録部２５、判定部２４を有する。ここで記録部２５は、ステップ１０２において定めた時間枠において取得された少なくとも３つの速度情報（前々回列車速度、前回列車速度、今回列車速度）を格納するように構成されている。そして演算部２３はこれらの速度情報に基づき加加速度情報を演算し、判定部２４はこの加加速度情報に基づき空転滑走の発生を検知する。
【0046】
また、加加速度情報の演算にあたって加速度情報を利用する場合は、記録部２５は、同時間枠において取得された速度情報（前々回列車速度、前回列車速度、今回列車速度）に基づく２つの加速度情報（前回列車加速度、今回列車加速度）を格納するように構成される。そして演算部２３は２つの加速度情報に基づき加加速度情報を演算し、判定部２４は加加速度情報に基づき空転滑走の発生を検知するものとすることもできる。
【0047】
なお、これらのいずれの例においても判定部２４は、加加速度情報の演算に関連した複数の速度情報を比較する、すなわち今回列車速度と前回列車速度とを比較することにより、空転の発生と滑走の発生とを区別することも可能である。
【0048】
上記実施例によれば、列車の車軸の回転を検知する回転式速度センサを用いて、列車の空転状態及び滑走状態を検知する技術が提供される。すなわち列車の空転滑走状態を検知するためには、新たなセンサを設置するための空間確保は不要とすることができる。そのため例えば、特に既存車において、既存ハードウェアの改造や慣性センサの設置に伴う導入までの追加作業やコスト、設置場所の確保に関する検討などが省略可能となる。またこれらの新たなセンサの設置は、保守の面でも追加コストが発生しやすいが、上記実施例はこの点においても利点が生じる。
【0049】
なお上述の実施例１では、空転滑走判定閾値Ｊｔｈｒは、空転状態及び滑走状態の判定条件として、同一の値を用いていたが、異なる値としてもよい。
【0050】
また、実施例１では、一つの回転式速度センサ１０を用いて、列車の空転滑走を検知する方法について説明しているが、複数の回転式速度センサを用いてもよい。複数の回転式速度センサを用いる場合、回転式速度センサごとに、車軸回転速度Ｖａｘｌから列車加加速度Ｊｃａｌを演算し、個別に列車空転滑走状態Ｓｃｕｒを決定してよい。
【0051】
また、制御部２２によって検知された空転状態または滑走状態を走行経路の位置情報と紐づけて記録するように構成し、経路において空転/滑走が生じやすい区間を推定することに利用することもできる。そのような区間を推定することによって、より空転や滑走が生じにくい走行条件を分析し、さらに効果的な列車運行を求めることが可能となる。
【実施例2】
【0052】
本実施例は、実施例１における、列車の空転状態または滑走状態の終了判定に対して、遅れ時間Ｔｄｅｌを考慮したものである。遅れ時間Ｔｄｅｌは、記録部２５にあらかじめ記録されている。また本実施例において、記録部２５は前回列車速度Ｖｐｒｅ、前回列車空転滑走状態Ｓｐｒｅ、空転滑走判定閾値Ｊｔｈｒ、遅れ時間Ｔｄｅｌ期間における列車加加速度Ｊｃａｌ（参照加加速度群）を記憶している。
【0053】
図５は本発明の他の実施形態である列車制御システムにおいて、遅れ時間を考慮した列車の空転滑走状態の判定手順を示すフローチャートを示す。このフローチャートは、図２のフローチャートに対して、列車の空転状態または滑走状態の終了判定に、遅れ時間Ｔｄｅｌを考慮したものである。図２のフローチャートに対して、追加したステップのみ、以下に示す。
【0054】
ステップ１１３：判定部２４が、列車加加速度Ｊｃａｌの絶対値が、空転滑走判定閾値Ｊｔｈｒ未満となった時点から、遅れ時間Ｔｄｅｌの間に、列車加加速度Ｊｃａｌの絶対値が、空転滑走判定閾値Ｊｔｈｒ以上となっていたことがあるか、確認する。遅れ時間Ｔｄｅｌの間に、空転滑走判定閾値Ｊｔｈｒ以上となっていた場合、ステップ１０９へ移る。一方、空転滑走判定閾値Ｊｔｈｒ以上となっていなかった場合、ステップ１１０へ移る。
【0055】
【0056】
空転状態または滑走状態の開始判定の考え方は、図３及び図４と同一である。列車加加速度Ｊｃａｌの絶対値が、空転滑走判定閾値Ｊｔｈｒ未満となっている状態が、遅れ時間Ｔｄｅｌの間にわたって継続したとき（参照加加速度群もすべて空転滑走判定閾値Ｊｔｈｒ未満となったとき）、空転状態または滑走状態が終了したと判定する。例えば、遅れ時間Ｔｄｅｌが２．０秒のとき、図６のＡ点からＢ点までの間、空転滑走判定閾値Ｊｔｈｒ未満となっているが、遅れ時間Ｔｄｅｌの間、継続していないため、空転状態または滑走状態は継続していると判定される。
【0057】
一方、Ｃ点からＤ点までの間では、空転滑走判定閾値Ｊｔｈｒ未満となっており、かつ遅れ時間Ｔｄｅｌの間、継続しているため、Ｄ点において、空転状態または滑走状態は終了したと判定される。
【0058】
すなわち本実施例の列車制御システム１００では、記録部２５は演算周期ごとに取得される加加速度情報を、最も古い情報を削除し最新の情報を保存する方式（待ち行列方式）に準じて予め定められた点数保持するように構成される。なおこの保持される点数は、遅れ時間に対応する演算周期の数で定めてよい。判定部２４は、列車加加速度Ｊｃａｌの絶対値が、空転滑走判定閾値Ｊｔｈｒ未満となった時点でこれらの複数点の参照加加速度群を確認するように構成され、その確認結果に応じて空転滑走を終了したとするか否かを判定している。
【0059】
このように遅れ時間Ｔｄｅｌを導入することにより、実施例１と比較して、空転状態または滑走状態の終了判定に、ヒステリシスを考慮することができる。これにより、空転状態または滑走状態の判定のチャタリングを防止することができる。また、このような遅れ時間の導入は回転式速度センサ１０から取得した、車軸回転速度Ｖａｘｌに含まれる、一時的なノイズの影響を少なくすることにも効果がある。
【0060】
換言すると、本実施例は空転状態または滑走状態の終了をより高い信頼性の下に判定することができる。すなわち終了判定（ステップ１１３）において、列車加加速度Ｊｃａｌの絶対値の縮小が瞬間的に生じており実体的には空転状態または滑走状態が継続しているのか、それとも現実に終了とみなしてよい状況に至ったため列車加加速度Ｊｃａｌの絶対値が縮小したものかを、直近の所定期間の列車加加速度Ｊｃａｌの状態を確認するステップを加えることによって判断できる。
【0061】
なお上述の例では、遅れ時間の期間において取得された複数の列車加加速度Ｊｃａｌを保持するものとしたが、これに代わり、遅れ時間の期間において取得された複数の列車加加速度Ｊｃａｌの中で最大の絶対値を保持するものとしてもよい。この場合、遅れ時間をリセットするたびに新しくセットされた遅れ時間の時間枠において最大の絶対値が保持され、その値と空転滑走判定閾値Ｊｔｈｒとを比較することで同様の動作を実現することができる。
【0062】
このように終了判定のロジックを多段化することによって、実体としては空転状態および滑走状態が継続しているものの、現時点の列車加加速度Ｊｃａｌのみからは通常状態と判定されてしまい、判定が通常状態と空転状態および滑走状態との間を細かく往復する事象（チャタリング）を抑止しやすいものとなる。
【0063】
なお、図５に示すフローチャートでは、終了判定をステップ１０４およびステップ１１３としているが、ステップ１１３の前段や後段にさらに異なる終了判定のロジックを置いてもよいし、ステップ１１３に代わる他の判断ロジックを置いてもよい。
【0064】
上述の実施例２では、空転状態または滑走状態の終了判定にのみ、遅れ時間Ｔｄｅｌを考慮しているが、空転状態または滑走状態の開始判定にも、遅れ時間Ｔｄｅｌを考慮してもよい。或いは、空転状態または滑走状態の開始判定にのみ、遅れ時間Ｔｄｅｌを考慮してもよい。
【0065】
また、回転式速度センサ１０から取得した車軸回転速度Ｖａｘｌの速度帯に応じて、空転状態または滑走状態の開始および終了判定への遅れ時間Ｔｄｅｌの導入有無を切り替える方法としてもよい。
【実施例3】
【0066】
本実施例は、実施例１および２において、列車制御部２６で実施している列車制御速度Ｖｃｏｎの算出に、少なくとも一つ以上の回転式速度センサからの車軸回転速度Ｖａｘｌ及び、列車の空転状態または滑走状態から影響を受けない速度センサ、例えばドップラー効果を用いて列車速度を算出する非接触式速度センサ３０からの列車速度Ｖｄｏｐを使用するものである。
【0067】
図７は、本発明のさらに他の実施形態である列車制御システムの構成概要図である。三つの回転式速度センサ１０、１１、１２と、一つの非接触式速度センサ３０を用いて、列車制御速度Ｖｃｏｎを算出するシステムの構成概要を示す。
【0068】
図１のシステム構成図に対して、回転式速度センサ１１及び１２と、非接触式速度センサ３０が追加されている。空転／滑走検知部２１が、三つの回転式速度センサから、三つの車軸回転速度Ｖａｘｌを取得する。取得した各車軸回転速度Ｖａｘｌから、各列車速度Ｖｃｕｒと各列車加加速度Ｊｃａｌを演算し、それらを基に各列車空転滑走状態Ｓｃｕｒを決定する。列車制御部２６は、空転／滑走検知部２１から取得した各列車速度Ｖｃｕｒと各列車空転滑走状態Ｓｃｕｒ、非接触式速度センサ３０からの列車速度Ｖｄｏｐを用いて、列車制御速度Ｖｃｏｎを算出する。
【0069】
図８は、図７に示すシステムにおける列車制御速度を算出する手順を示すフローチャートである。列車制御部２６が各列車速度Ｖｃｕｒと各列車空転滑走状態Ｓｃｕｒ、非接触式速度センサ３０からの列車速度Ｖｄｏｐを用いて、列車制御速度Ｖｃｏｎを算出する手順を示す。
【0070】
図８のフローチャートに基づく動作は以下の通りである。
【0071】
ステップ２０１：列車制御部２６が、空転／滑走検知部２１から各列車速度Ｖｃｕｒと、各列車空転滑走状態Ｓｃｕｒを取得する。
【0072】
ステップ２０２：列車制御部２６が、各列車空転滑走状態Ｓｃｕｒを確認する。全ての列車空転滑走状態Ｓｃｕｒが空転状態または滑走状態である場合、ステップ２０３へ移る。また、各列車空転滑走状態Ｓｃｕｒのうち、空転状態または滑走状態が一つ以上あり、かつ通常状態も一つ以上ある場合、ステップ２０４へ移る。一方、全ての列車空転滑走状態Ｓｃｕｒが通常状態である場合、ステップ２０５へ移る。
【0073】
ステップ２０３：列車制御部２６が、非接触式速度センサ３０からの列車速度Ｖｄｏｐを列車制御速度Ｖｃｏｎとする。
【0074】
ステップ２０４：列車制御部２６が、列車空転滑走状態Ｓｃｕｒが通常状態である、各列車速度Ｖｃｕｒのうち、最も大きい列車速度Ｖｃｕｒを選び、それを列車制御速度Ｖｃｏｎとする。
【0075】
ステップ２０５：列車制御部２６が、最も大きい列車速度Ｖｃｕｒを選び、それを列車制御速度Ｖｃｏｎとする。
【0076】
図９は、図８における列車制御速度の算出結果の例を示す。すなわちステップ２０１からステップ２０５で実施する、列車制御速度Ｖｃｏｎの算出結果の例である。（ａ）では、全ての回転式速度センサが空転状態または滑走状態であり、列車制御速度Ｖｃｏｎに列車速度Ｖｄｏｐが採用されている。一方、（ｂ）及び（ｃ）では、少なくとも一つ以上の回転式速度センサの空転滑走状態Ｓｃｕｒが通常状態であり、通常状態の回転式速度センサのうち、列車速度Ｖｃｕｒが最も高いものが、列車制御速度Ｖｃｏｎとして採用されている。
【0077】
このように非接触式速度センサ３０からの列車速度Ｖｄｏｐを列車制御速度Ｖｃｏｎの算出に用いることにより、実施例１および２と比較して、列車の実速度に、より近い列車制御速度Ｖｃｏｎを算出することができる。
【0078】
上述の実施例３では、全ての回転式速度センサが空転状態または滑走状態である場合にのみ、非接触式速度センサの列車速度Ｖｄｏｐを列車制御速度Ｖｃｏｎに採用しているが、少なくとも一つ以上の回転式速度センサの空転滑走状態Ｓｃｕｒが通常状態である場合にも、非接触式速度センサの列車速度Ｖｄｏｐを列車制御速度Ｖｃｏｎとして、採用しても良い。
【0079】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、空転状態または滑走状態のいずれか一方を検知するようにシステムを構成し、他方の状態を別の手段によって検知するものとしてもよい。また、上述の実施例では車軸回転速度を列車速度に変換した後に加加速度の演算を実行するものとしたが、空転状態/滑走状態の検知は車軸の回転速度から直接求めるものであってもよい。すなわち車軸の回転加加速度について上記に挙げた実施例と同様の判断フローを適用することも可能である。
【0080】
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
【符号の説明】
【0081】
１０、１１、１２…回転式速度センサ、２０…列車制御装置、２１…空転／滑走検知部、２２…制御部、２３…演算部、２４…判定部、２５…記録部、２６…列車制御部、３０…非接触式速度センサ。１００…列車制御システム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】