專利名稱：車輛控制系統(tǒng)及地上系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種防止車輪空轉(zhuǎn)·滑行(統(tǒng)稱為“空轉(zhuǎn)”)的車輛控制系統(tǒng)及地上系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在具有車輪的移動系統(tǒng)中，使并聯(lián)連接的多個動力裝置向行駛方向動作，因而例如在雨天和鐵軌濕等狀態(tài)下，會發(fā)生由前后車輪的轉(zhuǎn)數(shù)差而造成的空轉(zhuǎn)。
為了防止這樣，已知一種技術(shù)是著眼于前頭車輛比后續(xù)車輛容易發(fā)生空轉(zhuǎn)，而預(yù)先對越前面車輛越降低其加減速率。不過，即使適用這種技術(shù)的情況下，也不能完全防止空轉(zhuǎn)。為此，已知一種技術(shù)是讓各車軸的驅(qū)動裝置獨自地降低加減速率從而防止空轉(zhuǎn)、隨著時間返回到規(guī)定的加減速率。另外，還已知在檢測到空轉(zhuǎn)時，由于變更電動機(jī)的輸出特性而能夠獲得既定的加減速率(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1特開平5-276606號公報根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)，為了防止空轉(zhuǎn)而隨著時間返回到規(guī)定的加減速率，因而，車輛整體或車輛編制整體的加減速率降低。另外，在專利文獻(xiàn)1所述的技術(shù)中，發(fā)生空轉(zhuǎn)時將電動機(jī)特性分別分?jǐn)偨o每個車輛而進(jìn)行控制，因而在各車輛輸出不足時沒有補充它的裝置，則導(dǎo)致加減速率的降低。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明的車輛控制系統(tǒng)，具有驅(qū)動車輛的驅(qū)動裝置，介由通信裝置與上述驅(qū)動裝置及上述檢測裝置連接、對上述驅(qū)動裝置輸出驅(qū)動信號的車輛控制裝置，存儲與上述車輛控制裝置的上述驅(qū)動信號相關(guān)的驅(qū)動信號相關(guān)信息的車上存儲裝置，與車輛外部之間收發(fā)上述車上存儲裝置所存儲的信息的車上收發(fā)信部；上述車輛控制裝置，介由上述車上收發(fā)信部從車輛外部接收空轉(zhuǎn)預(yù)測信息，根據(jù)接收的上述空轉(zhuǎn)預(yù)測信息及上述車上存儲裝置中所存儲的上述驅(qū)動信號相關(guān)信息，決定驅(qū)動信號并向上述驅(qū)動裝置輸出決定的上述驅(qū)動信號，從而控制車輛。
優(yōu)選車輛控制系統(tǒng)，還具有控制多個車輛控制裝置的中央控制裝置，上述中央控制裝置，根據(jù)接收的上述空轉(zhuǎn)預(yù)測信息及上述車上存儲裝置中所存儲的上述驅(qū)動信號相關(guān)信息，決定向上述多個車輛驅(qū)動裝置的分配量。
另外，優(yōu)選車輛控制系統(tǒng)，還具有與上述驅(qū)動裝置連接、檢測上述驅(qū)動裝置的空轉(zhuǎn)狀態(tài)的檢測裝置，上述檢測裝置，介由上述通信裝置向上述車輛控制裝置輸入上述驅(qū)動裝置的空轉(zhuǎn)狀態(tài)信號，上述車上存儲裝置，存儲與上述空轉(zhuǎn)狀態(tài)信號相關(guān)的空轉(zhuǎn)狀態(tài)信號相關(guān)信息，上述車輛控制裝置，介由上述車上收發(fā)信部向車輛外部發(fā)送上述車上存儲裝置中所存儲的上述空轉(zhuǎn)狀態(tài)信號相關(guān)信息。
另外，本發(fā)明的車輛控制系統(tǒng)，具有驅(qū)動車輛的驅(qū)動裝置，介由通信裝置與上述驅(qū)動裝置及上述檢測裝置連接、對上述驅(qū)動裝置輸出驅(qū)動信號的車輛控制裝置，存儲與上述車輛控制裝置的上述驅(qū)動信號相關(guān)的驅(qū)動信號相關(guān)信息的車上存儲裝置，與車輛外部之間收發(fā)上述車上存儲裝置所存儲的信息的車上收發(fā)信部；上述車輛控制裝置，介由上述車上收發(fā)信部從車輛外部接收其他車輛的空轉(zhuǎn)狀態(tài)信號相關(guān)信息，根據(jù)接收的該空轉(zhuǎn)狀態(tài)信號相關(guān)信息決定空轉(zhuǎn)預(yù)測信息，根據(jù)決定的上述空轉(zhuǎn)預(yù)測信息及上述車上存儲裝置中所存儲的上述驅(qū)動信號相關(guān)信息，決定驅(qū)動信號并向上述驅(qū)動裝置輸出決定的上述驅(qū)動信號，從而控制車輛。
優(yōu)選車輛控制系統(tǒng)，還具有與上述驅(qū)動裝置連接、檢測上述驅(qū)動裝置的空轉(zhuǎn)狀態(tài)的檢測裝置，上述檢測裝置，介由上述通信裝置向上述車輛控制裝置輸入上述驅(qū)動裝置的空轉(zhuǎn)狀態(tài)信號，上述車上存儲裝置，存儲與上述空轉(zhuǎn)狀態(tài)信號相關(guān)的空轉(zhuǎn)狀態(tài)信號相關(guān)信息，上述車輛控制裝置，介由上述車上收發(fā)信部向其他車輛發(fā)送上述車上存儲裝置中所存儲的上述空轉(zhuǎn)狀態(tài)信號相關(guān)信息。
另外，本發(fā)明的地上系統(tǒng)，具備從車輛接收驅(qū)動信號相關(guān)信息、向車輛輸出空轉(zhuǎn)預(yù)測信息的收信部，有車輛位置及時間信息的運行管理裝置，存儲車輛屬性信息的車輛信息數(shù)據(jù)庫，存儲上述位置及時間信息及上述屬性信息的存儲裝置，與上述收發(fā)信部、上述運行管理裝置、上述車輛信息數(shù)據(jù)庫及上述存儲裝置相互可以通信的處理裝置；上述處理裝置，根據(jù)從上述運行管理裝置、上述車輛信息數(shù)據(jù)庫、上述收發(fā)信部分別輸入的位置及時間信息、屬性信息及上述驅(qū)動信號相關(guān)信息決定空轉(zhuǎn)預(yù)測信息，將決定的空轉(zhuǎn)預(yù)測信息存儲在上述存儲裝置中，對應(yīng)于來自外部車輛的要求，通過上述收發(fā)信部向該車輛發(fā)送上述空轉(zhuǎn)預(yù)測信息。
另外，優(yōu)選地上系統(tǒng)，還具有接收氣象信息的氣象信息接收裝置，上述處理裝置根據(jù)上述位置及時間信息、上述屬性信息、上述驅(qū)動信號相關(guān)信息及上述氣象信息決定空轉(zhuǎn)預(yù)測信息。
另外，本發(fā)明的地上系統(tǒng)，具備在與車輛之間收發(fā)驅(qū)動信號相關(guān)信息的接收信息部，有車輛位置及時間信息的運行管理裝置，存儲上述位置及時間信息的存儲裝置，與上述收發(fā)信部、上述運行管理裝置及上述存儲裝置相互可以通信的處理裝置；上述處理裝置，將從上述運行管理裝置輸入的位置及時間信息、還有從上述接收信息部輸入的上述驅(qū)動信號相關(guān)信息存儲在上述存儲裝置中，對應(yīng)于來自車輛的要求，通過上述收發(fā)信部向該車輛發(fā)送位置及時間信息及上述驅(qū)動信號相關(guān)信息。
為了防止空轉(zhuǎn)而控制各驅(qū)動裝置時，也能夠盡可能地維持車輛整體或車輛編制整體的加減速率。


圖1表示構(gòu)成本發(fā)明的一實施方式的控制系統(tǒng)的信息流程。
圖2表示圖1的地上系統(tǒng)101的框圖。
圖3表示圖1的列車102的功能框圖。
圖4表示圖3的車上系統(tǒng)的控制信息流程。
圖5表示圖4的列車中央控制裝置304的框圖。
圖6表示與圖3不同的列車102的其他實施方式。
圖7表示構(gòu)成本發(fā)明的一實施方式的車上存儲裝置303的內(nèi)部構(gòu)造。
圖8表示構(gòu)成本發(fā)明的一實施方式的車上存儲裝置303的內(nèi)部構(gòu)造。
圖9表示構(gòu)成本發(fā)明的一實施方式的列車性能數(shù)據(jù)庫602的構(gòu)成。
圖10表示圖5的分配決定裝置501的處理流程圖。
圖11表示由圖10步驟1004進(jìn)行的車上存儲裝置303的各車輛驅(qū)動裝置的狀態(tài)信息的更新。
圖12表示圖11的流程圖。
圖13表示構(gòu)成本發(fā)明的一實施方式的控制系統(tǒng)的信息流程。
圖14表示圖13的地上系統(tǒng)1301的流程圖。
圖15表示構(gòu)成本發(fā)明的其他一實施方式的控制系統(tǒng)的信息流程。
圖中，101-地上系統(tǒng)；102-列車；201-運行管理裝置；204-中央處理裝置；205-地上存儲裝置；206-地上收發(fā)信部；301-車上收發(fā)信部；302-駕駛臺；303-車上存儲裝置；304-列車中央控制裝置；305-列車控制裝置；306-檢測裝置；307-車輛驅(qū)動裝置；308-連結(jié)器；309-通信網(wǎng)絡(luò)；501-分配決定裝置；502-列車性能數(shù)據(jù)庫；503-輸入輸出裝置。
具體實施例方式
下面，作為本發(fā)明的實施方式，以鐵路系統(tǒng)為例進(jìn)行說明。
鐵路車輛，是使并聯(lián)連接的多個動力裝置同時動作而行駛。例如，鐵路車輛，其構(gòu)成是幾輛至十幾輛車輛相連接，其中通常并聯(lián)連接幾個變頻驅(qū)動裝置，再在各變頻驅(qū)動裝置上并聯(lián)連接1個或2個或4個馬達(dá)。各變頻驅(qū)動裝置，接受來自前頭車輛中的轉(zhuǎn)動裝置的轉(zhuǎn)矩指令，進(jìn)行控制以使馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩與指令值一致。
鐵路是指由鐵制成的車在鐵軌上加減速運行。鐵的摩擦系數(shù)小，所以車輪處于容易空轉(zhuǎn)的狀態(tài)。另外，鐵的摩擦力隨著表面狀態(tài)和載重大小而變化較大。例如，已知在下雨時由于鐵軌濕因而摩擦力小。從而，行駛在規(guī)定線路上的鐵路車輛，其前頭車輛比后續(xù)車輛容易受其影響，而容易發(fā)生空轉(zhuǎn)。
鐵路車輛的運行中，為了確保維修和加減速性能，而期望所有車輛進(jìn)行同一控制。不過，如上所述，在雨天時和鐵軌濕的狀態(tài)下，越前面的車輛越容易受鐵軌面的影響，容易發(fā)生空轉(zhuǎn)。從而，現(xiàn)有的鐵路車輛中，預(yù)先對越前面的車輛越降低加減速率，不過，即使這樣有時也發(fā)生空轉(zhuǎn)。這種情況下，各裝置獨自地降低加減速率，防止空轉(zhuǎn)而隨著時間返回到規(guī)定的加減速率。
另外，現(xiàn)有技術(shù)中，檢測到空轉(zhuǎn)時，由于變更電動機(jī)的輸出特性而能夠獲得既定的加減速率。
這樣，現(xiàn)有的鐵路車輛，根據(jù)實際測得數(shù)據(jù)假定最差條件，為使在最差條件也不發(fā)生空轉(zhuǎn)，越前面的車輛越降低在中高速度區(qū)的加減速率，相應(yīng)地對后面的車輛分配降低的量，作為車輛編制能夠獲得一定的加減速率。不過，由于假定最差條件，因而向后續(xù)車輛的加減速率分配量大，即使預(yù)先進(jìn)行這種分配，也難免有時發(fā)生空轉(zhuǎn)。
發(fā)生空轉(zhuǎn)時，各裝置獨自降低加減速率，防止空轉(zhuǎn)而隨著時間返回到規(guī)定的加減速率，因此，車輛編制整體的加減速率降低。特別時，在新干線等高速鐵路的情況下，不能確保足夠的加減速率，而發(fā)生到下一個車站的到達(dá)時間延長或由剎車帶來的停止時間、距離延長的現(xiàn)象，發(fā)生行車時間表的推遲。通常，鐵路的行車時間表，對那些事情有準(zhǔn)備，有富余。不過，在被要求高速、高密度運行的線區(qū)，要考慮期望盡量減少這種富余，能夠與晴天時同等的控制。
另外，這種分配方式，不僅雨天時就連晴天時也以同樣的分配使列車行駛。這是因為根據(jù)氣候、狀況判斷而預(yù)先進(jìn)行轉(zhuǎn)換，因此，時間的制約也大，即使進(jìn)行高速·高密度運行預(yù)計也不能十二分地對應(yīng)。為此，若不能進(jìn)行向各車輛的均等加減速分配，則越后續(xù)車輛越容易發(fā)生由于剎車磨損和負(fù)載增大等造成的故障。
另外，現(xiàn)有的技術(shù)中，發(fā)生空轉(zhuǎn)時，對每個各車輛分別分?jǐn)傠妱訖C(jī)特性進(jìn)行控制，各車輛輸出不足時沒有補充裝置而導(dǎo)致加減速率不足。另外，存儲電動機(jī)特性需要增大存儲裝置的容量。
為了解決這些問題，在以下說明的實施方式中，為了不預(yù)先進(jìn)行加減速率的分配，而在行駛中邊考慮氣候和狀況等邊進(jìn)行軟控制，而以通信網(wǎng)絡(luò)連結(jié)各車輛，另外，利用地上系統(tǒng)與各車輛的通信或各車輛間的通信網(wǎng)絡(luò)，利用行駛在同一線區(qū)的所有車輛的信息，邊考慮各車輛的狀態(tài)邊可動地變更加減速率。
具體地說，利用對各車輛驅(qū)動裝置檢測裝置狀態(tài)的檢測裝置、傳遞監(jiān)控功能的信息的通信網(wǎng)絡(luò)、用以向各車輛驅(qū)動裝置分配加減速率的列車控制裝置、還有在各車輛上搭載存儲媒體裝置及能夠進(jìn)行地上系統(tǒng)與各車輛通信或各車輛間通信的系統(tǒng)，如以下進(jìn)行。
即，列車控制裝置中，從車輛的存儲媒體裝置中檢索正在行駛中的區(qū)域中的空轉(zhuǎn)信息，預(yù)測發(fā)生空轉(zhuǎn)的起點及發(fā)生空轉(zhuǎn)時的理想的各車輛驅(qū)動裝置單獨的負(fù)載量。設(shè)置在各車輛驅(qū)動裝置的檢測裝置，讀取來自各車輛驅(qū)動裝置的信息，利用通信網(wǎng)絡(luò)向列車控制裝置傳遞。列車控制裝置中，根據(jù)從檢測裝置發(fā)送來的各車輛驅(qū)動裝置的狀態(tài)，決定是降低還是提升那個裝置的負(fù)載。另外，各車輛驅(qū)動裝置的負(fù)載量超過允許值時，使該裝置的負(fù)載降低到允許量并將降低量向其他車輛驅(qū)動裝置分配。被調(diào)節(jié)的各車輛驅(qū)動裝置的負(fù)載量介由通信網(wǎng)絡(luò)向各車輛驅(qū)動裝置傳送，各車輛驅(qū)動裝置根據(jù)來自列車控制裝置的負(fù)載量進(jìn)行控制。進(jìn)行該處理直到各車輛驅(qū)動裝置的狀態(tài)穩(wěn)定，將穩(wěn)定時的各車輛驅(qū)動裝置的負(fù)載量、氣候、溫度、行駛距離，利用地上·車上通信或車上間通信向地上系統(tǒng)或行駛在后方的車輛上所搭載的存儲媒體裝置傳送。
以下，利用附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。
圖1表示構(gòu)成本發(fā)明的一實施方式的控制系統(tǒng)的信息流程。
列車102向地上系統(tǒng)101發(fā)送空轉(zhuǎn)和滑行等發(fā)生的位置及空轉(zhuǎn)和滑行穩(wěn)定化時的轉(zhuǎn)矩信息，接收今后要發(fā)生空轉(zhuǎn)的預(yù)測信息及空轉(zhuǎn)發(fā)生時的理想的轉(zhuǎn)矩分配。
在此，列車102，是能夠控制在發(fā)生空轉(zhuǎn)時通過可動地分配轉(zhuǎn)矩，而使作為編制整體保持一定轉(zhuǎn)矩的列車。另外，所謂穩(wěn)定化時的轉(zhuǎn)矩信息，是指可動地分配轉(zhuǎn)矩后沒有檢測到幾秒鐘空轉(zhuǎn)的狀態(tài)。
還有，本發(fā)明由能夠使至少1個以上地上系統(tǒng)101、多個列車102及地上車上間相互通信的系統(tǒng)構(gòu)成。
圖2表示圖1的地上系統(tǒng)101的功能框圖。
地上系統(tǒng)101，由運行管理裝置201、車種類信息數(shù)據(jù)庫202、氣象信息接收裝置203、中央處理裝置204、地上存儲裝置205及地上收發(fā)信部206構(gòu)成。
地上系統(tǒng)101的動作大體分為2部分，區(qū)分為從列車102接收作為驅(qū)動信息相關(guān)信息的空轉(zhuǎn)信息的情況和從列車接收預(yù)測信息的問詢的情況。
關(guān)于收取來自列車102的空轉(zhuǎn)信息的情況進(jìn)行說明。從列車102收取列車102的空轉(zhuǎn)信息的地上收發(fā)信部206，將其信息向中央處理裝置204發(fā)送。中央處理裝置204，通過向運行管理裝置201問詢，從而，獲得作為該信息發(fā)送源列車102位置及時間信息的行車時間表信息。另外，中央處理裝置204，通過向車種類信息數(shù)據(jù)庫202問詢，從而，獲得作為該信息發(fā)送源列車102屬性信息的列車信息(例如車輛型號、使用年限、車輛數(shù)目及其他)。還有，中央處理裝置204，從氣象信息接收裝置203獲得雨、晴、陰、雷等或它們組合的氣象信息。其后，對這些行車時間表信息、列車信息、氣象信息進(jìn)行組合并保存在地上存儲裝置205中。中央處理裝置204，根據(jù)空轉(zhuǎn)信息生成行駛在同一線區(qū)的列車空轉(zhuǎn)預(yù)測信息，存儲在地上存儲裝置205中。并且，通過地上收發(fā)信息206，對行駛在同一線區(qū)的列車進(jìn)行指令。
另一方面，收取來自列車的問詢信息的地上收發(fā)信部206，將其信息向中央處理位置傳遞。中央處理裝置204，為了獲得有問詢的列車信息而對運行管理裝置201及車種類信息數(shù)據(jù)庫202問詢行車時間表信息及列車信息，獲得行車時間表信息及列車信息。另外，還獲得從氣象信息接收裝置203獲得的雨、晴、陰、雷等或它們組合的氣象信息。根據(jù)這些行車時間表信息、列車信息、氣象信息檢索保存在地上存儲裝置205中的數(shù)據(jù)，生成最近的空轉(zhuǎn)預(yù)測信息，通過地上收發(fā)信息206，對有問詢的列車進(jìn)行指令。
圖3表示圖1的列車102的功能框圖。列車102由多個車輛103構(gòu)成，圖3中作為它的例子表示2輛編制。
列車102，作為編制整體具有至少1個車上收發(fā)信部301、駕駛臺302、車上存儲裝置303及作為車輛控制裝置的多個列車控制裝置305、作為驅(qū)動裝置的車輛驅(qū)動裝置307及檢測車輛驅(qū)動裝置307狀態(tài)的檢測裝置306。列車控制裝置305具有列車中央控制裝置304，列車中央控制裝置304在具有多個后述車輛控制裝置時作為其車輛控制裝置一種而司職多個車輛控制裝置。車輛驅(qū)動裝置307驅(qū)動作為驅(qū)動對象的沒有圖示的車軸，各車軸具有車輪310。列車控制裝置305、車輛驅(qū)動裝置307及檢測裝置306，在各車輛103上至少設(shè)置1臺以上。另外，列車102由連結(jié)各車輛103間的連結(jié)器308及作為連結(jié)各設(shè)備間的通信裝置的通信網(wǎng)絡(luò)309構(gòu)成。
圖4表示圖3的車上系統(tǒng)的控制信息流程。
列車中央控制裝置304，從車站出發(fā)前通過車上收發(fā)信部301向地此系統(tǒng)進(jìn)行問詢，通過車上收發(fā)信部301取得空轉(zhuǎn)預(yù)測信息。另外，接收來自駕駛臺302的擋指令(凹口指令)后，介由通信網(wǎng)絡(luò)309，邊考慮各列車控制裝置305的狀態(tài)信息邊向各列車控制裝置305輸出轉(zhuǎn)矩指令。各列車控制裝置305介由通信網(wǎng)絡(luò)309向各車輛驅(qū)動裝置307施予轉(zhuǎn)矩指令。另外，各列車控制裝置305從檢測裝置306獲取各車輛驅(qū)動裝置307的狀態(tài)信息。將從檢測裝置306收取的各車輛驅(qū)動裝置307的狀態(tài)信息介由通信網(wǎng)絡(luò)309向列車中央控制裝置304發(fā)送。列車中央控制裝置304，將各車輛驅(qū)動裝置307的狀態(tài)信息及所分?jǐn)偟霓D(zhuǎn)矩量保存在車上存儲裝置303中，同時，在下次的轉(zhuǎn)矩指令中，反映進(jìn)入車上存儲裝置303中的信息并進(jìn)行計算。
圖5表示圖4的列車中央控制裝置304的框圖。
列車中央控制裝置304，由分配決定裝置501、列車性能數(shù)據(jù)庫502、輸入輸出裝置503構(gòu)成，分配決定裝置501中，進(jìn)行向各列車控制305施予的轉(zhuǎn)矩指令計算。關(guān)于該方法如后述。
圖6表示與圖3不同的列車102的其他實施方式。如圖6所示，作為列車102的構(gòu)成，各車輛上可以設(shè)置至少各一臺的檢測裝置306和車輛驅(qū)動裝置307。
圖7及圖8表示車上存儲裝置303的構(gòu)造。車上存儲裝置303的內(nèi)部構(gòu)造分成2部分。
一部分是如圖7所示從前在同一線區(qū)行駛的列車的空轉(zhuǎn)信息。上述行駛在同一線區(qū)的列車的空轉(zhuǎn)信息，至少由列車號碼、行車時間表信息、車輛信息、氣象信息、空轉(zhuǎn)發(fā)生位置及各車輛驅(qū)動位置的最終的轉(zhuǎn)矩分配率構(gòu)成。
再一部分是圖8所示的狀態(tài)信息。狀態(tài)信息，由各車輛驅(qū)動裝置的空轉(zhuǎn)履歷、狀態(tài)(故障、正常)、有無超過各驅(qū)動裝置的輸出上限和向各車輛驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)矩分配構(gòu)成。關(guān)于各車輛軌道裝置的空轉(zhuǎn)履歷，有空轉(zhuǎn)履歷時以1表示、無時以0表示。另外，關(guān)于各車輛驅(qū)動裝置的狀態(tài)，1表示故障，0表示正常。同樣，關(guān)于有無超過各驅(qū)動裝置的輸出上限，1表示超過，0表示未超過。最后，關(guān)于轉(zhuǎn)矩分配量，以2進(jìn)制表示輸出指令轉(zhuǎn)矩量。另外，充分確保認(rèn)為必要的位數(shù)。
還有，在此表示的1和0相反時也可以。另外，在此，以2進(jìn)制表示狀態(tài)、轉(zhuǎn)矩分配，不過，例如，也可以以10進(jìn)制保持狀態(tài)。還有，取代轉(zhuǎn)矩分配量，也可以采用拉力、制動力、加減速率、加減速度等。
圖9表示列車性能數(shù)據(jù)庫602的構(gòu)成。在此，記載速度和擋輸出的轉(zhuǎn)矩。
圖10表示圖5的分配決定裝置501的處理流程圖。
步驟1001中，檢查列車中央控制裝置304中是否有車上存儲裝置303的復(fù)位命令，有復(fù)位命令時進(jìn)入步驟1002，沒有時進(jìn)入步驟1003。在此，所謂上述車上存儲裝置303內(nèi)的狀態(tài)信息被初始化(復(fù)位)，是指沒有各車輛驅(qū)動裝置的空轉(zhuǎn)履歷、狀態(tài)正常、沒有超過各驅(qū)動裝置的輸出上限的狀態(tài)，并且是向各車輛驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)矩分配量為100的狀態(tài)。另外，作為發(fā)出復(fù)位命令的條件，考慮有一定時間轉(zhuǎn)矩分配量沒有變化、行駛一定距離期間轉(zhuǎn)矩分配量沒有變化、列車速度不足一定速度、從駕駛員發(fā)出復(fù)位命令等。步驟1002中，對列車中央控制裝置304內(nèi)部的車上存儲裝置303的狀態(tài)信息進(jìn)行初始化。
接下來，步驟1003中，收取速度信息和來自駕駛臺的擋指令，參照列車中央控制裝置304內(nèi)部的列車性能數(shù)據(jù)庫502，求得作為編制車輛必需的轉(zhuǎn)矩量T，算出向各列車控制裝置305均等分配的轉(zhuǎn)矩量S。這個，以處于編制內(nèi)的全列車控制裝置305的合計為M、以發(fā)生了故障的列車控制裝置305為X時，由S＝T/(M-X)計算。
接下來，步驟1004中，收取各裝置的狀態(tài)信息，更新上述車上存儲裝置303的列車控制裝置305的狀態(tài)信息。詳細(xì)如圖11后述。
接下來，步驟1005中，根據(jù)上述車上存儲裝置303的狀態(tài)信息，計算向各列車控制裝置305分配的合計轉(zhuǎn)矩量Pn。
接下來，步驟1006中，根據(jù)搭載在上述車上存儲裝置303所儲存的各列車控制裝置305下的各車輛驅(qū)動裝置307的狀態(tài)信息、在步驟1005中求得的向各列車控制裝置305分配的合計轉(zhuǎn)矩量Pn和在步驟1004中算出的轉(zhuǎn)矩量S，決定向各車輛驅(qū)動裝置307分配的轉(zhuǎn)矩量。
接下來，步驟1007中，更新向上述車上存儲裝置303內(nèi)的各車輛驅(qū)動裝置307分配的轉(zhuǎn)矩量S1n(n表示各車輛驅(qū)動裝置的號碼)。
通過到停車之前重復(fù)上述處理，從而，能夠進(jìn)行有效的向各車輛分配轉(zhuǎn)矩。
圖11表示由圖10步驟1004進(jìn)行的車上存儲裝置303的各車輛驅(qū)動裝置的狀態(tài)信息的更新。
如上述步驟1001所述，列車處于候車時，為初始狀態(tài)。若列車開始行駛，則與氣候狀態(tài)和地形等有關(guān)，各車輛驅(qū)動裝置的空轉(zhuǎn)履歷、狀態(tài)(故障、正常)、有無超過各車輛驅(qū)動裝置307輸出上限和向各車輛驅(qū)動裝置307的轉(zhuǎn)矩分配的比例變化。該變化持續(xù)一定時間后，狀態(tài)變化停止。
向各車輛驅(qū)動裝置307的轉(zhuǎn)矩分配，其控制是降低檢測到空轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)矩，向沒有空轉(zhuǎn)履歷、沒有超過各車輛驅(qū)動裝置的輸出上限的驅(qū)動裝置分配降低的轉(zhuǎn)矩量，因而作為編制整體保持指定的轉(zhuǎn)矩量。
圖12表示圖11的流程圖。
步驟1201中，參照上述車上存儲裝置303，根據(jù)從各車輛驅(qū)動裝置307的狀態(tài)信息獲取的向各車輛驅(qū)動裝置307分配的指令轉(zhuǎn)矩量Sn(n為各車輛驅(qū)動裝置307的號碼)和由步驟1003計算的向各列車控制裝置305分配的合計轉(zhuǎn)矩量Pn，由以下的方法算出轉(zhuǎn)矩分配量Hn(n為各車輛驅(qū)動裝置的號碼)。
Hn＝Sn/Pn(n為各車輛驅(qū)動裝置的號碼)其中，上述車上存儲裝置303剛被復(fù)位不久之后，Pn＝0，因此，那時Hn＝初始轉(zhuǎn)矩分配量(n為各車輛驅(qū)動裝置的號碼)。
接下來，步驟1202中，根據(jù)從各車輛驅(qū)動裝置307的狀態(tài)信息獲取的空轉(zhuǎn)履歷、狀態(tài)及有無超過各車輛驅(qū)動裝置307輸出上限，求得沒有空轉(zhuǎn)履歷、正常動作且沒有超出各車輛驅(qū)動裝置307輸出上限的車輛驅(qū)動裝置307的合計數(shù)L、各車輛驅(qū)動裝置307中正常動作且有空轉(zhuǎn)履歷的車輛驅(qū)動裝置307的合計數(shù)Y及超過各車輛驅(qū)動裝置307輸出上限的車輛驅(qū)動裝置307的合計數(shù)Z。其中，M＝L+Y+Z+X的關(guān)系成立。
接下來，步驟1203中，將各車輛驅(qū)動裝置307中正常動作且有空轉(zhuǎn)履歷的車輛驅(qū)動裝置307和超過各車輛驅(qū)動裝置307輸出上限的車輛驅(qū)動裝置307的轉(zhuǎn)矩分配量Hn降低某一規(guī)定值a。另外，各車輛驅(qū)動裝置307中正常動作且有空轉(zhuǎn)履歷的車輛驅(qū)動裝置307和超過各車輛驅(qū)動裝置307輸出上限的車輛驅(qū)動裝置307的轉(zhuǎn)矩指令量S1n，由以下公式計算。
S1n＝(Hn-a)×S接下來，步驟1204中，增加沒有空轉(zhuǎn)履歷、正常動作且沒有超過各車輛驅(qū)動裝置307輸出上限的車輛驅(qū)動裝置307的轉(zhuǎn)矩分配量，以使在編制整體中獲得規(guī)定的轉(zhuǎn)矩量。即，進(jìn)行處理，將步驟1203中計算的轉(zhuǎn)矩減少量在正常動作且沒有超過各車輛驅(qū)動裝置307輸出上限的車輛驅(qū)動裝置307的總數(shù)中均等分配。從而，正常動作且沒有超過各車輛驅(qū)動裝置307輸出上限的車輛驅(qū)動裝置307的轉(zhuǎn)矩指令量S1n，由以下公式計算。
b＝a×(Y+Z)/LS1n＝(Hn+b)×S通過以上處理，能夠求得向車輛驅(qū)動裝置307分配的轉(zhuǎn)矩指令量S1n。將求得的向各車輛驅(qū)動裝置307分配的轉(zhuǎn)矩指令量S1n向車輛驅(qū)動裝置307傳遞，各車輛驅(qū)動裝置307進(jìn)行控制以遵守其轉(zhuǎn)矩指令量。
還有，上述實施方式中，采用了轉(zhuǎn)矩指令量，不過，也可以采用拉力、制動力指令、加減速度指令、加減速率指令。另外，上述實施方式中變更轉(zhuǎn)矩指令量時采用空轉(zhuǎn)履歷信息為1個的判斷，不過，也可以采用每個控制周期的空轉(zhuǎn)信息。這種情況下，上述車上存儲裝置303內(nèi)部的信息也為每個控制周期的空轉(zhuǎn)信息。還有，通過采用每個控制周期的空轉(zhuǎn)，從而，能夠更加減少向后面車輛驅(qū)動裝置分配的不平衡，不過，由于到狀態(tài)變化停止的時間延長，因此，稍微有停止距離延伸的可能性。
另外，上述實施方式中，每個各車輛驅(qū)動裝置307都有檢測裝置306，檢測空轉(zhuǎn)檢測的狀態(tài)信息，不過，也可以由列車控制裝置305進(jìn)行各車輛驅(qū)動裝置307的空轉(zhuǎn)檢測。那時，從各車輛驅(qū)動裝置307的檢測裝置306獲取各車輛驅(qū)動裝置307的速度信息。
圖13表示構(gòu)成本發(fā)明的其他一實施方式的控制系統(tǒng)的信息流程。圖1的實施方式，預(yù)測空轉(zhuǎn)而進(jìn)行理想的轉(zhuǎn)矩分配的是地上系統(tǒng)，在車上系統(tǒng)中根據(jù)從地上系統(tǒng)接收的空轉(zhuǎn)預(yù)測信息和理想的轉(zhuǎn)矩分配信息，對照狀況進(jìn)行轉(zhuǎn)矩再分配控制。圖13的實施方式，是一種通過地上系統(tǒng)收發(fā)空轉(zhuǎn)信息、由各列車決定理想的轉(zhuǎn)矩分配的實施方式。這種情況下，如圖14所示，通過使車上系統(tǒng)具有圖2中所述的地上系統(tǒng)的功能的局部從而能夠?qū)崿F(xiàn)該功能。
另外，在車庫和電車區(qū)或停車站等，使用能夠移動的存儲媒體裝置，保存行駛在同一線區(qū)的其他列車的數(shù)據(jù)而能夠更準(zhǔn)確地預(yù)測。
還有，目前為止所述的實施方式，來自駕駛臺的指令都采用轉(zhuǎn)矩指令，不過，即使是擋指令也能夠由上述系統(tǒng)實現(xiàn)。
還有，上述系統(tǒng)具備氣象信息接收裝置203，氣象信息也作為空轉(zhuǎn)信息進(jìn)行了記載，不過，這也可以不必包含在空轉(zhuǎn)信息中。
發(fā)明者，通過模擬實施上述處理，確認(rèn)即使雨天也能夠?qū)崿F(xiàn)與晴天時同等的加減速，相對于預(yù)先分配加減速率時，沒有空轉(zhuǎn)履歷、正常動作且沒有超過各車輛驅(qū)動裝置的輸出上限的車輛驅(qū)動裝置的車輛需要增加7％左右而言，本發(fā)明的加減速率分配為可動、且采用行駛在同一線區(qū)的所有列車信息進(jìn)行分配時增加3％左右即可，并確認(rèn)能夠減少向車輛驅(qū)動裝置分配的不平衡。
上述實施方式，具有如下特征(1)一種列車控制系統(tǒng)，由信息傳遞裝置連接至少1個列車控制裝置和并聯(lián)連接的多個車輛驅(qū)動裝置，上述多個車輛驅(qū)動裝置具有至少1個以上的狀態(tài)檢測裝置，通過通信裝置向上述列車控制裝置傳送驅(qū)動裝置的狀態(tài)，這種列車控制系統(tǒng)其特征在于作為整體必需的驅(qū)動力，其分配是根據(jù)上述狀態(tài)檢測裝置的監(jiān)控結(jié)果及控制周期前各車輛驅(qū)動裝置分配量，在具有決定向上述多個車輛驅(qū)動裝置分配量的功能的編制列車行駛區(qū)間，通過與地上系統(tǒng)的相互通信，根據(jù)行駛在前方的上述編制列車的信息，決定向上述多個車輛驅(qū)動裝置分配量。
(2)一種列車控制系統(tǒng)，由信息傳遞裝置連接至少1個列車控制裝置和并聯(lián)連接的多個車輛驅(qū)動裝置，上述多個車輛驅(qū)動裝置，具有至少1個以上的狀態(tài)檢測裝置，通過通信裝置向上述列車控制裝置傳送驅(qū)動裝置的狀態(tài)，這種列車控制系統(tǒng)其特征在于作為整體必需的驅(qū)動力，其分配是根據(jù)上述狀態(tài)檢測裝置的監(jiān)控結(jié)果及控制周期前各車輛驅(qū)動裝置分配量，在具有決定向上述多個車輛驅(qū)動裝置分配量的功能的編制列車行駛區(qū)間，參照保存在地上系統(tǒng)內(nèi)的行駛在同一線區(qū)的列車行駛履歷及列車信息，相對于上述編制列車，指定向上述多個車輛驅(qū)動裝置分配量。
(3)一種列車控制系統(tǒng)，由信息傳遞裝置連接至少1個列車控制裝置和并聯(lián)連接的多個車輛驅(qū)動裝置，上述多個車輛驅(qū)動裝置，具有至少1個以上的狀態(tài)檢測裝置，通過通信裝置向上述列車控制裝置傳送驅(qū)動裝置的狀態(tài)，這種列車控制系統(tǒng)其特征在于作為整體必需的驅(qū)動力，其分配是根據(jù)上述狀態(tài)檢測裝置的監(jiān)控結(jié)果及控制周期前各車輛驅(qū)動裝置分配量，在具有決定向上述多個車輛驅(qū)動裝置分配量的功能的編制列車行駛區(qū)間，通過與列車間的相互通信，根據(jù)行駛在前方的上述編制列車的信息，決定向上述多個車輛驅(qū)動裝置分配量。
(4)根據(jù)上述(1)～(3)任意一項所述的列車控制系統(tǒng)，其特征在于將處于車輛驅(qū)動裝置內(nèi)的狀態(tài)檢測裝置的監(jiān)控結(jié)果，保存在處于列車控制裝置內(nèi)的存儲裝置，根據(jù)需要，以其結(jié)果和控制周期前向各車輛驅(qū)動裝置分配量為基礎(chǔ)，決定向上述多個車輛驅(qū)動裝置分配量。
(5)根據(jù)上述(1)～(3)任意一項所述的列車控制系統(tǒng)，其特征在于將判斷為異常的車輛驅(qū)動裝置從系統(tǒng)中切斷電連接，并且將該車輛驅(qū)動裝置具有的驅(qū)動力，向正常動作且沒有超過各車輛驅(qū)動裝置的輸出上限的車輛驅(qū)動裝置均等分配。
(6)根據(jù)上述(1)～(3)任意一項所述的列車控制系統(tǒng)，其特征在于狀態(tài)檢測裝置的監(jiān)控項目為車輪的空轉(zhuǎn)及車輪的滑行。
根據(jù)上述實施方式，根據(jù)正在同一線區(qū)行駛同一線區(qū)的列車信息和從前行駛的數(shù)據(jù)庫，對加減速性能的分配進(jìn)行預(yù)先預(yù)測，推定理想的加減速分配，從而，發(fā)生空轉(zhuǎn)時，變更為理想的加減速分配，那么發(fā)生空轉(zhuǎn)時也能夠可動地進(jìn)行加減速分配，能夠減少空轉(zhuǎn)時間。
再有，還能夠進(jìn)行與氣候和狀況等對應(yīng)的軟控制。
另外，與假定最差條件進(jìn)行預(yù)先分配相比較，能夠減少向后續(xù)車輛的分配量。
另外，在某一定以上不發(fā)生空轉(zhuǎn)時，使分配量復(fù)位，從而，能夠減少超過必要的不平衡分配。
從而，各車輛和臺車等很難發(fā)生由于偏磨損和負(fù)載增大而造成的故障，不論干燥·濕潤狀態(tài)都能夠進(jìn)行同樣的加減速。
還有，本發(fā)明不限定于鐵路車輛，只要是以多個動力裝置實現(xiàn)1個目的動作的控制系統(tǒng)，則通過采用與上述同樣的系統(tǒng)，就能夠適用于例如航空器和汽車等。
權(quán)利要求
1.一種車輛控制系統(tǒng)，具有驅(qū)動車輛的驅(qū)動裝置，經(jīng)由通信裝置而與上述驅(qū)動裝置及上述檢測裝置連接的用于向上述驅(qū)動裝置輸出驅(qū)動信號的車輛控制裝置，存儲與上述車輛控制裝置的上述驅(qū)動信號相關(guān)的驅(qū)動信號相關(guān)信息的車上存儲裝置，以及與車輛外部之間收發(fā)存儲在上述車上存儲裝置中的信息的車上收發(fā)信部；上述車輛控制裝置，介由上述車上收發(fā)信部從車輛外部接收空轉(zhuǎn)預(yù)測信息，根據(jù)接收到的上述空轉(zhuǎn)預(yù)測信息及存儲在上述車上存儲裝置中的上述驅(qū)動信號相關(guān)信息來決定驅(qū)動信號，并向上述驅(qū)動裝置輸出決定的上述驅(qū)動信號，從而控制車輛。
2.如權(quán)利要求1所述的車輛控制系統(tǒng)，還具有控制多個上述車輛控制裝置的中央控制裝置；上述中央控制裝置，根據(jù)接收的上述空轉(zhuǎn)預(yù)測信息及存儲在上述車上存儲裝置中的上述驅(qū)動信號相關(guān)信息，決定向上述多個車輛驅(qū)動裝置的分配量。
3.如權(quán)利要求1所述的車輛控制系統(tǒng)，還具有與上述驅(qū)動裝置連接的用于檢測上述驅(qū)動裝置的空轉(zhuǎn)狀態(tài)的檢測裝置；上述檢測裝置，介由上述通信裝置向上述車輛控制裝置輸入上述驅(qū)動裝置的空轉(zhuǎn)狀態(tài)信號；上述車上存儲裝置，存儲與上述空轉(zhuǎn)狀態(tài)信號相關(guān)的空轉(zhuǎn)狀態(tài)信號相關(guān)信息；上述車輛控制裝置，介由上述車上收發(fā)信部向車輛外部發(fā)送存儲在上述車上存儲裝置中的上述空轉(zhuǎn)狀態(tài)信號相關(guān)信息。
4.一種車輛控制系統(tǒng)，具有驅(qū)動車輛的驅(qū)動裝置，介由通信裝置而與上述驅(qū)動裝置及上述檢測裝置連接的用于向上述驅(qū)動裝置輸出驅(qū)動信號的車輛控制裝置，存儲與上述車輛控制裝置的上述驅(qū)動信號相關(guān)的驅(qū)動信號相關(guān)信息的車上存儲裝置，以及與車輛外部之間收發(fā)存儲在上述車上存儲裝置中的信息的車上收發(fā)信部；上述車輛控制裝置，介由上述車上收發(fā)信部從車輛外部接收其他車輛的空轉(zhuǎn)狀態(tài)信號相關(guān)信息，從接收到的該空轉(zhuǎn)狀態(tài)信號相關(guān)信息決定空轉(zhuǎn)預(yù)測信息，根據(jù)決定的上述空轉(zhuǎn)預(yù)測信息及存儲在上述車上存儲裝置中的上述驅(qū)動信號相關(guān)信息，決定驅(qū)動信號，并向上述驅(qū)動裝置輸出決定的上述驅(qū)動信號，從而控制車輛。
5.如權(quán)利要求4所述的車輛控制系統(tǒng)，還具有與上述驅(qū)動裝置連接的用于檢測上述驅(qū)動裝置的空轉(zhuǎn)狀態(tài)的檢測裝置；上述檢測裝置，介由上述通信裝置向上述車輛控制裝置輸入上述驅(qū)動裝置的空轉(zhuǎn)狀態(tài)信號；上述車上存儲裝置，存儲與上述空轉(zhuǎn)狀態(tài)信號相關(guān)的空轉(zhuǎn)狀態(tài)信號相關(guān)信息；上述車輛控制裝置，介由上述車上收發(fā)信部向其他車輛發(fā)送存儲在上述車上存儲裝置中的上述空轉(zhuǎn)狀態(tài)信號相關(guān)信息。
6.一種地上系統(tǒng)，具備從車輛接收驅(qū)動信號相關(guān)信息，并向車輛輸出空轉(zhuǎn)預(yù)測信息的收信部，具有車輛位置及時間信息的運行管理裝置，存儲車輛屬性信息的車輛信息數(shù)據(jù)庫，存儲上述位置、時間信息及上述屬性信息的存儲裝置，以及與上述收發(fā)信部、上述運行管理裝置、上述車輛信息數(shù)據(jù)庫及上述存儲裝置能夠相互通信的處理裝置；上述處理裝置，根據(jù)分別從上述運行管理裝置、上述車輛信息數(shù)據(jù)庫、上述收發(fā)信部輸入的位置及時間信息、屬性信息及上述驅(qū)動信號相關(guān)信息來決定空轉(zhuǎn)預(yù)測信息，將決定的空轉(zhuǎn)預(yù)測信息存儲在上述存儲裝置中，對應(yīng)于來自外部車輛的要求，通過上述收發(fā)信部向該車輛發(fā)送上述空轉(zhuǎn)預(yù)測信息。
7.如權(quán)利要求6所述的地上系統(tǒng)，還具有接收氣象信息的氣象信息接收裝置，上述處理裝置從上述位置及時間信息、上述屬性信息、上述驅(qū)動信號相關(guān)信息及上述氣象信息中決定空轉(zhuǎn)預(yù)測信息。
8.一種地上系統(tǒng)，具備在與車輛之間收發(fā)驅(qū)動信號相關(guān)信息的接收信息部，具有車輛位置及時間信息的運行管理裝置，存儲上述位置及時間信息的存儲裝置，以及與上述收發(fā)信部、上述運行管理裝置及上述存儲裝置能夠相互通信的處理裝置；上述處理裝置，將從上述運行管理裝置輸入的位置及時間信息、和從上述接收信息部輸入的上述驅(qū)動信號相關(guān)信息存儲在上述存儲裝置中，對應(yīng)于來自車輛的要求，通過上述收發(fā)信部向車輛發(fā)送位置、時間信息及上述驅(qū)動信號相關(guān)信息。
全文摘要
一種車輛控制系統(tǒng)及地上系統(tǒng)，其從列車(102)向地上系統(tǒng)(101)發(fā)送空轉(zhuǎn)信息，在地上系統(tǒng)(101)根據(jù)空轉(zhuǎn)信息和位置、時間信息、車種類、氣象信息等決定空轉(zhuǎn)預(yù)測信息，將該空轉(zhuǎn)預(yù)測信息向例如后續(xù)列車(102)輸出。在后續(xù)車輛中，根據(jù)接收的空轉(zhuǎn)預(yù)測信息及存儲在車上存儲裝置中的驅(qū)動信號相關(guān)信息來決定驅(qū)動信號，利用決定的驅(qū)動信號控制車輛。從而，即使為了防止空轉(zhuǎn)而控制各驅(qū)動裝置時，也盡可能地維持車輛整體或車輛編制整體的加減速率。
文檔編號B61L27/00GK1730337SQ20051008103
公開日2006年2月8日 申請日期2005年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月5日
發(fā)明者宮內(nèi)努, 長洲正浩, 前川景示, 石田啟二 申請人:株式會社日立制作所