專利名稱：車輛運轉(zhuǎn)裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及自動進行用來使例如列車等車輛停止在規(guī)定的位置上的定位置停止控制的車輛運轉(zhuǎn)裝置。
背景技術：
近年來，為了維持列車等的車輛的均勻的運轉(zhuǎn)、并且減少運行延遲而提出了車輛運轉(zhuǎn)裝置。例如，在列車的自動運轉(zhuǎn)裝置中，進行用來使列車停止在規(guī)定的位置的定位置停止控制等的運轉(zhuǎn)控制。在近年來的處于高密度化的趨勢的列車的運行時間表中，如果某個列車行駛超過規(guī)定的停止位置，則調(diào)節(jié)該列車的停止位置，所以成為列車運行延遲的原因。 此外，為了各車站的站臺上的乘客的安全，在各車站的站臺上發(fā)展了稱作站臺門的門的設置。如果將這樣的站臺門設置在車站的站臺側(cè)，則列車需要匹配于站臺門的設置位置而進行高精度地停止。
在以往的車輛運轉(zhuǎn)裝置中，設定作為目標的地點，進行用來使該車輛停止在該目標地點的控制的情況較多。例如，作為以往的車輛運轉(zhuǎn)裝置，公開了通過將保持當前的控制命令的情況下的控制結果與使當前的控制命令變化規(guī)定量的情況下的控制結果比較，決定對該車輛實際賦予的控制命令的技術(例如專利文獻1)。
但是，近年來，要求進一步的控制精度的提高的情況變多。例如，在列車被停止在定位置的控制中，要求確保高度的精度。進而，近年來，為了不阻礙輸送力而從通過某個地點到停止所需要的時間縮短這一要求也變得強烈。此外，也有考慮到乘車舒適度或運行形態(tài)等，想要使將車輛減速的時間根據(jù)狀況而變化的要求的情況。
現(xiàn)有技術文獻 專利文獻 專利文獻1 日本特開平3-117305號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明概要 發(fā)明要解決的課題 本發(fā)明的一技術方案是鑒于上述情況而做出的，目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的停止控制或自由度高的停止控制的車輛運轉(zhuǎn)裝置。
用于解決課題的方案 作為本發(fā)明的一技術方案的車輛運轉(zhuǎn)裝置具有設定單元，分別以位置及速度的組合設定到車輛停止在定位置為止應依次達到的多個目標；切換單元，將由上述設定單元設定的多個目標依次切換為應達到的控制目標；控制單元，計算用來達到由上述切換單元切換后的控制目標的控制命令，通過計算出的控制命令控制該車輛的運轉(zhuǎn)。
發(fā)明效果 根據(jù)本發(fā)明的一技術方案，能夠提供能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的停止控制或自由度高的停止控制的車輛運轉(zhuǎn)裝置。


圖1是表示有關本發(fā)明的實施方式的自動列車運轉(zhuǎn)裝置的結構例的框圖。
圖2是表示將1個定位置作為停止位置目標的情況下的控制例的圖。
圖3是表示將多個目標依次作為控制目標的情況下的控制例的圖。
圖4是用來說明用來達到各目標的控制例的圖。
圖5是用來說明作為自動列車運轉(zhuǎn)裝置的運轉(zhuǎn)控制的定點控制的動作例的流程圖。
圖6是表示對各目標的容許范圍的設定例的圖。
具體實施例方式 以下，參照

本發(fā)明的實施方式。
圖1是表示作為有關本發(fā)明的實施方式的車輛運轉(zhuǎn)裝置的自動列車運轉(zhuǎn)裝置2和作為搭載自動列車運轉(zhuǎn)裝置2的車輛的列車1的結構例的框圖。
如圖1所示，在列車1中，搭載有自動列車運轉(zhuǎn)裝置2、測速發(fā)電機(TG)ll、車上元件12、驅(qū)動裝置13、制動裝置14、ATC裝置15、ATC接收器16。上述測速發(fā)電機11、上述車上元件12、上述驅(qū)動裝置13、上述制動裝置14、上述ATC裝置15及上述ATC接收器16是搭載在由自動列車運轉(zhuǎn)裝置2控制運轉(zhuǎn)的列車1中的硬件。
自動列車運轉(zhuǎn)裝置2具有數(shù)據(jù)庫21、速度及位置檢測部31、目標設定部32以及控制指令部33等。這樣結構的自動列車運轉(zhuǎn)裝置2例如搭載在列車1的先頭車輛中。上述數(shù)據(jù)庫21由搭載在列車1中的存儲裝置構成。上述速度及位置檢測部31、上述目標設定部 32及上述控制指令部33由連接在各硬件上的運算電路等實現(xiàn)。
上述測速發(fā)電機11由安裝在車輪的旋轉(zhuǎn)軸上的測速發(fā)電機(TG)構成。通過由上述測速發(fā)電機11檢測到的信號確定該列車1的速度。上述車上元件12檢測來自設置在軌道上的地上元件(發(fā)射機應答器)的信號。通過由上述車上元件12檢測到的信號確定該列車1的車輛位置。
上述驅(qū)動裝置13是用來使該列車1行駛的裝置。該列車1由上述驅(qū)動裝置13加速而行駛。上述制動裝置14是用來使該列車1制動的裝置。該列車1由上述制動裝置14 減速而停止。上述制動裝置14例如由電制動器(再生制動器)和空氣制動器(摩擦制動器)構成。在此情況下，上述制動裝置14還進行適當切換電制動器及空氣制動器而使列車 1停止的控制等。
上述ATC裝置15是用來防護該列車1的行駛過頭的裝置。在上述ATC裝置15上， 連接著接收從作為該列車1行駛的軌道上的路軌發(fā)出的信號的ATC接收器16。上述ATC裝置15通過經(jīng)由上述ATC接收器16接收的信號判斷限制速度，并且通過設在車軸上的測速發(fā)電機11接收的信號判斷當前的速度。如果當前的速度為限制速度以上，則上述ATC裝置 15對上述制動裝置14輸出緊急制動指令。此外，上述ATC裝置15將從經(jīng)由上述ATC接收器16接收到的信號得到的信息向目標設定部32或控制指令部33通知。
上述數(shù)據(jù)庫(DB)21存儲在該列車1的行駛時利用的各種數(shù)據(jù)。例如，在上述數(shù)據(jù)庫21中，存儲有路線數(shù)據(jù)、動態(tài)特性數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)等。上述路線數(shù)據(jù)是關于該列車1行駛的路線的數(shù)據(jù)。在上述路線數(shù)據(jù)中，包括例如用來通過車上元件檢測到的信號確定路線上的當前位置的信息、表示各車站的停止目標位置的信息、表示坡度的信息或表示曲線的信息等的fn息。
此外，上述動態(tài)特性數(shù)據(jù)是表示基于該車輛的試驗行駛及設計規(guī)格等設定的該車輛的制動器特性等的動態(tài)特性的數(shù)據(jù)。例如，在動態(tài)特性數(shù)據(jù)中，包括對應于表示制動器的強度的標記(” ”指令值的列車1的加速度及減速度的標準值(初始值)、對標記指令的應答延遲、車輛重量、乘車率、坡度阻力式或曲線阻力式的系數(shù)等的信息。即，使用存儲在上述數(shù)據(jù)庫21中的信息、當前位置及當前速度，進行該車輛以目標速度通過目標地點那樣的控制內(nèi)容。
上述速度及位置檢測部31作為速度檢測單元或位置檢測單元發(fā)揮功能，輸出表示速度的信號(速度檢測信號)及表示位置的信號(位置檢測信號)。例如，上述速度及位置檢測部31基于來自上述測速發(fā)電機11的信號輸入檢測速度，將表示檢測到的速度的信息作為速度檢測信號輸出。此外，上述速度及位置檢測部31經(jīng)由上述車上元件12輸入來自配置在軌道上的地上元件的信號，基于從測速發(fā)電機11輸入的信號和從地上元件輸入的信號檢測當前位置，將表示檢測到的當前位置的信息作為位置檢測信號輸出。
上述目標設定部32適當設定作為目標的地點及速度。這里，上述目標設定部23 不僅設定目標地點，還設定由目標地點與目標地點的目標速度的組合構成的目標。此外，上述目標設定部32設定的目標既可以預先存儲到數(shù)據(jù)庫21等的存儲裝置中，也可以以任意的定時適當計算。例如，在使以規(guī)定的速度行駛的車輛停止在車站的定位置的控制中，預先大致決定最終的停止位置目標、以及達到最終的停止位置目標的路線數(shù)據(jù)。因而，關于通常運轉(zhuǎn)時的向規(guī)定位置的停止控制，只要將到在最終的停止位置停止為止的多個目標存儲到數(shù)據(jù)庫21中就可以。
此外，在任意的定時將該列車1停止或減速的情況下，上述目標設定部32適當計算用來將該列車1的停止位置或減速度控制為最終的目標的多個目標。在此情況下，上述目標設定部32設定到最終的停止位置或減速度為止的多個目標。到達最終目標為止的目標數(shù)或各目標間的寬度另外設定。但是，目標數(shù)或各目標間的寬度越多則精度越能夠提高， 但如果目標數(shù)過多，則標記的切換變得頻繁而乘車舒適度變差、或運轉(zhuǎn)控制變得復雜。因此，上述目標設定部32也可以另外計算使該列車1乘車舒適度良好、并且高效率地控制停止位置的目標數(shù)或目標寬度。
上述控制指令部33是向驅(qū)動裝置13及制動裝置14發(fā)出控制指令的單元。上述控制指令部33通過基于從各部供給的信息控制驅(qū)動裝置13及制動裝置14而進行該列車 1的運轉(zhuǎn)控制。上述控制指令部33每當被從上述目標設定部32給出控制目標，就計算達到該控制目標的行駛計劃，沿著該計算出的行駛計劃對制動裝置14給出控制指令。在本自動列車運轉(zhuǎn)裝置2中，上述目標設定部32設定到最終的目標(例如停止位置)為止的多個目標。根據(jù)這些目標，上述控制指令部33實際依次切換控制目標。即，控制目標每當達到 1個目標就依次切換下個目標。因此，上述控制指令部33進行的控制也在達到1個目標后切換為朝向下個控制目標的控制。
接著，對上述自動列車運轉(zhuǎn)裝置2進行的定點停止控制的原理進行詳細說明。
圖2是表示將1個定位置作為停止位置目標的情況下的控制例的圖。
在圖2所示的例子中，以對于目標地點T沿著用虛線表示的圖案的方式控制減速。 在此情況下，如圖2中用箭頭表示那樣，設想發(fā)生了在虛線所示的圖案前后的誤差。預想為越是控制目標距離當前地點處于較遠的地點圖2所示那樣的對于控制目標的誤差越大(精度越差)。此外，控制目標是距離當前地點越遠的地點，控制自身也越難。例如，在進行沿著虛線那樣的圖案的控制的情況下，預想控制目標是距離當前地點越遠的地點，相對于目標圖案的不穩(wěn)定性(16 9 )也越大。
相對于此，圖3是表示將第1目標Tl、第2目標T2、第3目標(停止位置目標)T3 依次作為控制目標的情況下的控制例的圖。
在圖3所示的例子中，各目標分別由位置與速度的組合確定。另外，如果設位置χ 為X軸、設速度V為y軸，則各目標T1、T2、T3可以用xy坐標表示。例如，設第1目標Tl為 (xl、vl)，設第2目標T2為(x2、v2)，將第3目標T3表示為(x3、v3 = 0)。
如圖3所示，如果設定到達最終的目標為止而應達到的多個目標，則可以想到這些各目標間不為較大差距的值。因而，按照依次切換的目標控制的列車1的當前位置及當前速度不為相對于當前的控制目標較大差距的值。這意味著用來達到各目標的控制較容易，并且對于各目標能夠期待(或保證)一定以上的精度。
S卩，在本自動列車運轉(zhuǎn)裝置2中，通過圖3所示那樣的依次達到多個目標的控制， 對于停止位置等的最終目標也能夠達到較高的精度。另外，作為用來達到各目標的控制，如圖4 (a)所示，采用列車1的位置及速度成為作為控制目標的位置及速度那樣的控制。此外， 作為用來達到各目標的控制，如圖4(b)所示，也可以是沿著以控制目標為基準的圖案(圖 4(b)中用虛線表示的圖案)那樣的控制。
如上述那樣，在本自動列車運轉(zhuǎn)裝置2中，通過設定依次切換的多個目標，能夠細致地控制從高速區(qū)到停止在規(guī)定的定位置的列車1的行動。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的停止控制，能夠?qū)嵤┌凑找?guī)定的運行時間表的切實的停止控制。此外，能夠確保通過特定的地點時的通過精度，所以能夠期待比現(xiàn)狀進一步提高精度的效果。例如，通過縮減落入(落i 込* )地點，能夠使富余距離變短，能夠更好地駛?cè)?追0込& )。
進而，根據(jù)上述那樣的停止控制，由于對各目標的設定的自由度較高，所以能夠容易地對應于各種運行形態(tài)及要求。例如，在進行以乘車舒適度為優(yōu)先的停止控制的情況下， 通過設定在停止之前的低速區(qū)的減速期間中花費較長的時間那樣的目標，能夠容易地實現(xiàn)緩緩地停止那樣的乘車舒適度良好的停止控制。此外，在以停止時間的縮短為優(yōu)先的情況下，通過設定使高速區(qū)中的減速程度變大的目標和在低速區(qū)中能夠維持一定的乘車舒適度那樣的目標，能夠在維持一定的乘車舒適度的同時實現(xiàn)短時間內(nèi)的停止控制。
此外，也可以使上述那樣的各目標具有容許范圍。例如，在圖3所示的例子中，也可以使停止位置等的最終的目標T3以外的第1目標Tl及第2目標T2具有容許范圍。艮口， 如果設相對于第1目標Tl的距離xl的容許范圍為β 1、設相對于第1目標Tl的速度vl的容許范圍為α 1，則相對于第1目標Tl實際應達到的值為(xl 士 β l、vl 士 α 1)。此外，如果設相對于第2目標Τ2的距離χ2的容許范圍為β 2、設相對于第2目標Τ2的速度ν2的容許范圍為α2，則相對于第2目標Τ2實際應達到的值為(Χ2±β2、ν2±α2)。但是，最終的目標Τ3由于是停止位置，所以不設置容許范圍。
如果使第1目標Tl及第2目標T2具有容許范圍，則控制變得容易。第1目標Tl 及第2目標T2是到達最終的目標T3為止的通過目標。換言之，通過目標(例如第1目標 Tl、第2目標1 可以考慮與為了高精度地達到這些目標而進行復雜的控制相比，為了達到最終的目標(例如第3目標T3)而進行高效率且順暢的控制更為重要。因而，通過使作為通過目標的第1目標Tl及第2目標T2的距離和速度具有容許范圍，能夠高效率且容易進行用來達到作為最終的目標的第3目標的整體的控制。
圖6是表示對于第1目標Tl及第2目標T2的容許范圍的設定例的圖。
如圖6所示，在對圖3所示的各目標賦予容許范圍的情況下，對于第1目標Tl的容許范圍優(yōu)選的是設定為比對于第2目標T2的容許范圍大的值。即，由于各目標是為了達到最終目標而設定的，所以可以考慮到達最終目標為止的各目標越接近于最終目標使容許范圍越窄是有效率的。因而，可以考慮對圖3所示的第1目標Tl及第2目標T2的容許范圍如圖6所示那樣優(yōu)選滿足α 1 > α 2、β 1 > β 2的值。
進而，實際的列車的控制總是應通過速度與距離的組合進行，所以優(yōu)選的是將對于目標的容許范圍也通過速度與距離的組合來設定。例如，如果單純地對距離和速度分別設定一定的容許范圍，則即使是朝向?qū)嶋H的目標值進行了理想的控制的情況，在達到容許范圍內(nèi)的時刻也達到目標。鑒于這樣的狀況，作為對圖3所示的第1目標Tl及第2目標Τ2 的容許范圍，優(yōu)選的是，不是以各目標為中心的單純的矩形的區(qū)域，而設定圖6所示那樣的容許范圍。
此外，除了最終目標以外，各目標的達到是向下個目標的控制的切換。如果從這一點進行考察，則在圖6所示那樣的容許范圍的設定中，在實際的控制從對各目標的理想的控制偏離的情況下，如果是容許范圍內(nèi)，則能夠較快地切換為向目標的控制。相對于此，在圖6所示那樣的容許范圍的設定中，實際的控制相對于目標越接近于理想的控制，越能夠在接近于目標的點切換為向下個目標的控制。這樣的控制從高精度地達到最終的目標的觀點看，也可以說是高效率的控制。
接著，對上述自動列車運轉(zhuǎn)裝置2中的運轉(zhuǎn)控制進行說明。
圖5是用來說明作為上述自動列車運轉(zhuǎn)裝置2中的運轉(zhuǎn)控制的定點控制的動作例的流程圖。
首先，假設上述自動列車運轉(zhuǎn)裝置2開始了使列車1停止在某個車站的控制。關于停止的車站的信息存儲在上述數(shù)據(jù)庫21中。例如，假設在上述數(shù)據(jù)庫21中存儲有表示作為該車站中的規(guī)定的停止位置的定位置的信息。
如果得到這樣的表示作為最終的停止位置的定位置的信息，則上述目標設定部32 進行設定到使該列車1停止在定位置為止的多個目標的設定處理(步驟Sll)。該設定處理是決定到達定位置為止依次應達到的多個目標的處理。
上述那樣的多個目標也可以與各定位置建立對應而存儲在數(shù)據(jù)庫21中。例如，在通常的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下在使列車1停車在車站的定位置的控制中使用的多個目標可以考慮預先存儲在數(shù)據(jù)庫21等中更有效率。在此情況下，上述目標設定部32從上述數(shù)據(jù)庫21讀出并設定對應于該車站的定位置的多個目標。
此外，上述那樣的多個目標也可以由上述目標設定部32計算。在此情況下，上述目標設定部32基于列車1的當前位置、列車1的當前速度、從當前位置到定位置的路線數(shù)據(jù)以及該列車1的車輛數(shù)據(jù)等進行計算將上述車站的定位置設為最終的停止目標位置的多個目標并設定的設定處理。進而，在上述目標設定部32中，在上述設定處理中，也可以計算能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的控制的各目標間的間隔。在此情況下，作為各目標間的間隔，可以考慮例如各目標的目標位置的間隔、或位置及速度的2維空間中的距離等。
如果通過上述目標設定部32設定多個目標，則上述控制指令部33將設定的多個目標中的最初的目標作為當前的控制目標而進行停止控制(步驟Si》。S卩，上述控制指令部33計算當前用來達到控制目標的行駛計劃，按照計算出的行駛計劃控制該列車1的運轉(zhuǎn) (停止)。在這樣的運轉(zhuǎn)控制狀態(tài)下，上述目標設定部32或上述控制指令部33監(jiān)視該列車 1的狀態(tài)變化。
例如，在該列車1停止在車站的情況下(實際達到了最終的目標的情況下)(步驟 S13，是)，上述目標設定部32在到下個車站為止的區(qū)間中設定以下個車站的規(guī)定的定位置為最終的停止目標的多個目標(步驟S14)。在此情況下，通過執(zhí)行從上述步驟S12起的處理，能夠執(zhí)行停止在下個車站的定位置的控制。即，上述目標設定部32具有在車站中的停車時計算下個區(qū)間的多個目標、設定這些目標的功能。
此外，在ATC裝置15通過ATC接收器16接收的ATC信號變化的情況下(步驟S15， 是)，上述目標設定部32進行按照由上述ATC信號通知的條件將在上述步驟Sll中設定的多個目標再設定的處理(步驟S16)。即，上述目標設定部32具有如下功能對應于ATC信號而在行駛中進行再設定已設定完的目標的處理。
此外，在達到了當前的控制目標的情況下，上述目標設定部32將在上述步驟Sll 中設定的多個目標中的、已達到的目標的下個目標切換為控制目標(步驟S18)。在此情況下，上述目標設定部32對控制指令部33通知切換后的控制目標。由此，上述控制指令部33 將切換后的目標作為當前的控制目標進行停止控制(步驟Si》。即，在上述控制指令部33 中，計算用來達到切換后的控制目標的行駛計劃，按照計算出的行駛計劃控制該列車1的運轉(zhuǎn)(停止)。
此外，控制指令部33也可以基于來自驅(qū)動裝置13及制動裝置14的信息變更目標值。進而，控制指令部33也可以基于來自ATC裝置15等的外部的裝置的信號變更目標值。
有關上述那樣的實施方式的自動列車運轉(zhuǎn)裝置設定由到使列車停止在定位置為止依次應達到的位置和速度的組合構成的多個目標，將設定的多個目標作為應達到的控制目標依次切換，計算用來達到切換后的控制目標的控制命令，通過計算出的控制命令控制該車輛的運轉(zhuǎn)。此外，自動列車運轉(zhuǎn)裝置在達到了控制目標的情況下，再次計算對接著切換的控制目標的控制命令，通過計算出的控制命令控制該車輛的運轉(zhuǎn)。
根據(jù)有關上述那樣的實施方式的自動列車運轉(zhuǎn)裝置，能夠細致地控制到停止在定位置為止的列車的行動，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的停止控制。此外，到達最終的停止目標為止的多個目標的設定由于自由度較高，所以能夠容易地對應于各種運行形態(tài)及要求。
權利要求
1.一種車輛運轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，具有設定單元，分別以位置及速度的組合設定到車輛停止在定位置為止應依次達到的多個目標；切換單元，將由上述設定單元設定的多個目標依次切換為應達到的控制目標；以及控制單元，計算用來達到由上述切換單元切換成的控制目標的控制命令，通過計算出的控制命令控制該車輛的運轉(zhuǎn)。
2.如權利要求1所述的車輛運轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，具有按照上述車輛應停止的每個定位置，存儲由位置及速度的組合構成的多個目標的存儲單元；在使車輛停止在定位置的情況下，上述設定單元設定與存儲在上述存儲單元中的該定位置對應的多個目標。
3.如權利要求1所述的車輛運轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，上述設定單元在該車輛停止的情況下，設定到停止在接著應停止的定位置為止應依次達到的多個目標。
4.如權利要求1所述的車輛運轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，還具有ATC裝置，該ATC裝置接收從該車輛行駛的軌道供給的ATC信號，根據(jù)接收到的 ATC信號進行運轉(zhuǎn)控制；上述設定單元根據(jù)上述ATC裝置接收的ATC信號再設定多個目標。
5.如權利要求1所述的車輛運轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，上述設定單元計算在到停止于上述定位置為止的多個目標中相鄰的各目標間的目標寬度，設定成為計算出的目標寬度那樣的多個目標。
全文摘要
提供一種自動列車運轉(zhuǎn)裝置(2)，能夠細致地控制列車的行動，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的停止控制。此外，提供一種自動列車運轉(zhuǎn)裝置(2)，通過自由度高的多個目標設定，能夠容易對應于各種運行形態(tài)及要求。自動列車運轉(zhuǎn)裝置(2)通過目標設定部(32)設定由到使列車(1)停止在定位置為止應依次達到的位置與速度的組合構成的多個目標，將設定的多個目標依次切換為應達到的控制目標。自動列車運轉(zhuǎn)裝置(2)計算用來達到由控制指令部(33)切換成的控制目標的控制命令，由計算出的控制命令控制該車輛的運轉(zhuǎn)。進而，自動列車運轉(zhuǎn)裝置(2)在達到控制目標的情況下，再次計算對接著切換的控制目標的控制命令，由計算出的控制命令控制該車輛的運轉(zhuǎn)。
文檔編號B61L3/16GK102186713SQ20098014087
公開日2011年9月14日 申請日期2009年10月15日 優(yōu)先權日2008年10月16日
發(fā)明者鐮田圓, 小湊須美子, 行木英明, 山本純子 申請人:株式會社東芝