JPH02236186A - 移動体位置検知方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は３線式交差誘導線を用いて一定走行路を走行す
る移動体の位置を地上において検知する方式に関し、特
に、３線式誘導線を用いた移動体位置方式において、誘
導線を構成する導体の１条に断線事故が発生した場合に
おいても、残る２条の導体を用いて移動体位置検知の機
能を維持することができるように、移動体上のアンテナ
（以下、「車上アンテナ」と記す）を２箇とし、これを
夫々相異る周波数の高周波電流により励振する移動体位
置検知方式に関する。

〔従来技術〕

リニアモータ車輌の自動運転においては、その走行路に
沿って一定周期に配列された地上推進コイルの配列間隔
の範囲内で、同車輌の位置を連続的、かつ、周期的に測
定し、これに基づいて地上推進コイルに供給する電流の
周波数、振幅、位相等を制御する必要がある。

第５図はこの要請に応えるものとして、既に提案されて
いる誘導無線方式の構成を示す．同図において１２、３
は３線式誘導線１２３を構成する線路導体（以下、「導
体」と略記する）で、夫々一定周期Ｐを有する梯形波形
に形成され、相互に長方手方向にＰ／３ずつずらせた位
置に配置される。Ｐは隣接する地上推進コイル（同一の
相に属する）の間隔の２倍に設定される。４は車上アン
テナで矩形状のループコイルにより構成され、車上送信
機５より高周波電流を供給される。車上アンテナ４は誘
導線１２３の直上に一定の高さを保ちつつ、その中心線
に沿って移動体（この場合はりニアモータ車輌）と共に
移動する。Ｚは線路の始端から車上アンテナ４までの距
離であり、６は線路始端に位置する信号処理回路で、線
路１２３の隣接導体１−２、２−３、３−１間に誘導さ
れる電圧ＶＩＥ、ＶＺ３、Ｖ”Ｉ１を取り込み、アンテ
ナ位置（車輌位置）Ｚの値を導出する機能を果たす。

ここに、車上アンテナ４の寸法、および誘導線？２３と
の離隔距離（高さ）を適当に選択することにより、導体
間の誘導電圧ｖ１■、ＶＺ３、Ｖ３１を夫々Ｚに関する
正弦波状の函数とすることができる。すなわち、 ｋはシステム全体の構成より定まる定数、ｒ＝αＺ＋ｊ
βＺであり、α、βは夫々線路の減衰定数および位相定
数を意味する。次に信号処理回路６の中において、次の
式に相当する演算を行い、正相電圧Ｖ，および逆相電圧
ｖ７を導出する。

式（１）、（２）より、 ここで、Ｖ，，Ｖ．の位相角を夫々／■２、Ｚｖｎによ
り表示し、両者の差をφとすれば、式（３）より φ＝　ｌ　Ｖ　ｒ　　　ｌ　Ｖ　−　　＝　４　ｚ　Ｚ
　／　Ｐ　　　（４）の関係が導かれる。すなわち、Ｚ
がＺ＋Ｐ／２まで増加するごとにφは２πの直線的増加
を示す。

０と２πとは識別不能であるから、Ｚとφとの関係は第
６図に示すように鋸歯状波となる。従って、Ｐ／２を地
上推進コイルの間隔に等しくとり、φが０または２πと
なる位置が各地上推進コイルの位置と一致するように誘
導線１２３を走行路に沿って布設すれば、φの値を通じ
て車輌位置Ｚを、地上推進コイルの配列間隔Ｐ／２の範
囲内で、連続的、かつ、周期的に検知することができる
．上述の機能は信号処理回路６により果たされる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、第５図の構成には次の問題点が指摘されている
。すなわち、線路導体ｌ、２、３のうちのいずれかの１
条（例えば、導体３に）断線事故が発生した場合、誘導
線始端においてはＶＺＺ、Ｖ３１が消滅し、このため信
号処理回路６はその機能を喪失する。第５図のシステム
とは別に、２本の誘導線と２個のアンテナによって移動
体の位置を検知するシステムが特公昭６２−４６８２８
号に示されているが、このシステムも１条の誘導線が断
線すると、検知が不能になる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は以上に鑑みてなされたものであり、前記問題点
を解するために次の手段をとる。

即ち、移動体走行路に沿って３線式誘導線を布設し、移
動体の異なった位置に２つの車上アンテナを搭載する。

この車上アンテナは３線式誘導線と所定の間隔を有し、
２つの異なった高周波電流によって励振される。３線式
誘導線の端末には信号処理回路が設けられ、車上アンテ
ナの高周波電流によって誘導される誘導線の線間電圧を
検圧して所定の演算を行う。

〔作用〕

異なった位置に配置された車上アンテナを夫々を相異る
周波数の高周波電流により励振し、線路始端において夫
々に対応する線路誘導電圧を選択受信する。すなわち、
３つの線間誘導電圧のうち、２つが消滅しても、残る１
つの線間誘導電圧より車輌位置Ｚに関して２つの情報を
導出することができる。これら２つの誘導電圧は共にＺ
に関し周期Ｐで変動する正弦波状の函数であり、かつ、
両者間には一定の位相のずれが存在することから、これ
らに基づいてＺの値を求めることが可能となる。

〔実施例〕

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示し、第１図は誘
導線および車上アンテナの位置関係を示す平面図、第２
図はその断面図である．これらの図のうち、１、２、３
、１２３　、６、Ｚの意味については第５図の場合と変
わりないので説明を省略する。４ａ、４ｂは車輌に固定
された２箇の車上アンテナであり、線路の長手方向にＰ
／８の奇数倍（第１図の場合では３　Ｐ／８　）の間隔
を隔てて配置され、夫々異なる周波数ｆａ，ｆｂＯ高周
波電源５ａ，５ｂにより励振される。

以上の構成の構成において、車上アンテナ４ａ、４ｂに
より形成される高周波磁界は誘導線１２３の始端に伝達
され、信号処理回路６により選択受信？れる。信号処理
回路６の受信電圧■１■、ＶＺ３、Ｖ，，（７）［　ａ
成分をＶ　ｌｔａ　、Ｖｔ３ａ　、Ｖｆｆｌｍ　、ｆ　
ｂ成分を”ｌＲｈ　％　Ｖｚｘ’ｂ　ｓ　ｖ３ｌｂによ
り夫々表示すれば式（１）の場合と同様に ここで、ｒ．＝α，Ｚ＋ｊβ＆　Ｚｓ　ｒｂ　””α−
（Ｚ＋３Ｐ／８）＋ｊβｂ　　（Ｚ＋３Ｐ／８）であり
、ｋ、α、β、Ｐの意味は式（１）の場合と変わりなく
、これらの量の右下に記入された添字は夫々周波数ｆａ
，ｆｂに関する量であることを示す添字である。

誘導線１２３は全導体が健全である場合は、信号処理回
路６は電圧Ｖ　Ｉ　Ｚ　ｍ　”’　Ｖ　３　１　ＩＩ　
、Ｖ　Ｉ　Ｒ　ｈ　−Ｖ　３　１　ｂの一方または双方
に基づいて第５図および式（１）〜（４）の場合と同一
の手順により車輌位置Ｚを検知す？ことができる。

ここで、導体３に断線事故が発生したものとする。この
ときは、第３図に示す通り、誘導線は実質的に２線とな
り、Ｖ＋ｚａ　、Ｖｌ■以外の誘導電圧は全て消滅する
。この２線式誘導線を１２により表示することにする。

信号処理回路６はＶｌｌａ、ｖｒｔｂに直線検波を施し
て を得、次いでこれを夫々自乗して Ｉ　Ｖｉｔａｌ　ｚ＝ｋａＪｃｏｓ（２ｚＺ／Ｐ）　ｌ
　”ｅ−２″２＝（ｋ．”／２）　ｅ−”２（１＋ｃｏ
ｓ（ｔｙｒＺ／Ｐ））　（８）Ｖ＋ｚｂ　Ｉ　””　ｋ
ｂ”　ｌ　ｃｏｓ　（２ｉ　（Ｚ＋３Ｐ／８）／Ｐ）　
　Ｉ　”Ｘ　ｅ−２　６　（ｌ弓Ｆ／Ｉ） ＝＝　（　ｋ一／２）　ｅ−ｔａｂ　（２＊３Ｆ／＃）
Ｘ　（１＋ｃｏｓｃ４ｘＺ／Ｐ−π／２））　　（９）
を得る．リニアモータ車輌の場合、本発明の対象である
周期、車輌位置検知方式の他に、車輌の絶対位置（走行
路起点よりの距Ｎ）の概略値（数十ｍ単位）で検知する
手段が併設されている。これは走行路に沿って配置され
た地点検知ループを用いるもので、地上推進コイルの給
電系統に対し、車輌位置情報を提供する役割を果たして
いる。信号処理回路６は、前記手段より２の概略値につ
いて常時情報を受けることが可能である。α，、α，の
値は多くの場合小さいから、式（８）、（９）の右辺の （　ｋａ”／２）　ｅ−！ａａ！、（　１（　一／２）
　ｅ−！ａ　（Ｚ＋３Ｐ／ａ）数値はＺの概略値を知れ
ば、充分の精度をもって算出することができ、更にこれ
らの値は、Ｚが±ΔＰ／２程度変動しても殆ど変化せず
、従って、以下の議論では定数と見做すことができる。

従って、式（８）、（９）の双方または一方に補正係数
を乗じ、夫々を Ｉ　Ｖ＋ｚａ　Ｉ　”＝　ｋ”　＜　１　＋ｃｏｓ（４
ｒＺ／Ｐ）ｌ　　　　（１０）Ｉ　ＶＩｘｂ　Ｉ　”＝
　ｋ”　（　１　＋ｃｏｓ（４ｇＺ／Ｐ−π／２））＝
　ｋ　”　（　１　＋ｓｉｎ（４　７Ｋ　Ｚ／Ｐ）　）
　　　　（ＩＩ）の形に変形することができる。ここで
、ｋ２は既知の量である。弐〇〇）、０１）より が得られる。この式より直ちに または 前述シタ通り、式０４ノ右辺はＩＶＩ！−１、ＩＶ＋ｚ
ｂに基づいて算出可能な量であり、従って式側を用いて
Ｚの値を導出することが可能である。

第４図は第１図および第３図に示す実施例中の信号処理
回路６の具体的構成の一例を示すブロック線図で、６１
は平衡一不平衡電圧変換用の変圧器６２ａ，６２ｂは夫
々中心周波数をｆａ，ｆｂとする帯域通過フィルタ、６
３ａ、６３ｂは直線検波器、６４は入力信号にディジタ
ル信号処理を施す演算部で、諸人力信号を内部に取り込
む入力インターフェース６４ｅ、式（７）〜式０４）に
示す演算過程に関するプロ？ラムを格納するＲＯＭ６４
ｂ，ディジタル演算そのものを分担するＣＰＵ６４ａ、
その中間データを一時的に貯蔵するＲＡＭ６４Ｃ，信号
処理結果を外部へ向けて出力する出力インターフェース
６４ｄより構成される。

誘導線端末において導体１−２間に誘導された電圧■１
■は変圧器６１により不平衡電圧に変換され、フィルタ
６２ａおよび６２ｂにより夫々ｆａＸ　ｆｂ成分に分解
された後、直線検波器６３ａおよび６３ｂにより夫々直
線検波され、ｌＶ＋ｚ−およびｌｖ＋■，１に変換され
る。演算部６４では、入力インターフェース６４ｅが前
述のＩＶＩ！−１、ｌｖ＋■，１のほか、電力系統の制
御系（地上推進コイルへの給電を制御する。図示せず）
から供給される車輌位置信号（Ｚの概略値）を取り込み
、ＣＰＵ６４ａ，ＲＯＭ６４ｂＳＲＡＭ６４ｃは共働し
て式（７）　〜０４）の演算を遂行してＺの精密値を算
出し、出力インターフェース６４ｄを通じて電力制御系
へ向けて出力する。

なお、第３図に示す系統系は誘導電圧Ｖｔ３　　、Ｖ３
１についても成立する。これにより、３条の導？１、２
、３の何れに断線事故が発生しても車輌位置検知機能を
維持することができる。また、導体１、２、３が全て健
全な場合にはｖ．！１、Ｖ２２ｍ　−．　Ｖ３１ｍまた
は■１■ｂ　、Ｖ２３ｈ　、Ｖｅｒｂの少なくとも一方
に基づいて第５図および式（１）〜（４）により車輌位
置Ｚを検知し、断線事故が発生した場合にのみ、本発明
の方式に切り替えても良い。

本発明の方式は式（８）〜０／０に示す通り、ＩＶＩ！
．１”Ｖ＋ｚｂｌ”を求める演算を含むため、線間誘導
電圧ＶＩＺＩＩ　、ＶＩＺｋに含まれる空間高調成分の
影響が強調され、３線式誘導線による方式（第５図およ
び（１）〜（４）式）に較べ車輌位置検知誤差が若干増
加する傾向がある。従って、本発明の方式は断線事故に
のみ使用する方が好ましい。

前述した通り、第１図および第３図の構成では車上アン
テナ４ａ、４ｂの間隔は３Ｐ／８となっているが、これ
を（２ｍ＋１）Ｐ／８　（ｍ＝０、１，２、３・−・−
・−・一　）としても差支えない。但し、この場合は式
０滲の関係は と修正する必要がある． 更に、車上アンテナの間隔４ａ、４ｂの間隔をｄにより
表示すれば、ｄの値が正確に（２ｍ＋１）Ｐ／８である
必要は必ずしもない。式（５）〜Ｑ４］の演算過程から
分かるように、この場合は Ｖｔｚａ／ｋｌ”　　ｌ＝ｃｏｓ（４ｉＺ／Ｐ）　　　
　　ＯωＩ　Ｖ＋ｇｂ／ｋ　ｌ　”　−　１　＝ｃｏｓ
（４πＺ／Ｐ十δ）０７）δ＝４πｄ／Ｐ　　　　　　
　　　　　　　Ｑ印となる。弐〇６）〜ａのより ？ Ｚ　３　■ｔａｎ一１ ４　π となり、この関係からＺの値を導出することが可能であ
る。しかし、この関係はδがπの整数倍に近い場合（ｄ
がＰ／４の整数倍）に極めて大きな誤差を生ずる欠点が
あり、これに留意する必要がある。また、データ処理も
弐〇、圓の場合に比較して若干複雑となる。

第４図の信号処理回路６では、位置信号はデイジタル的
に処理されているが、これを等価的な機能を有するアナ
ログ演算回路により置換しても差支えない。

第３図の線路の導体ｌ、２は梯形波状であるが、他の波
形、例えば、三角波状、矩形波状であっても差支えない
。また、これらの導体は長手方向にＰ／３の距離をずら
せて配置されているが、この間隔は必ずしもＰ／３に限
定されるものではない．また、誘導線の構造は平面的な
ものに限定されるものではなく、螺旋状構造のものであ
っても良い．第１図〜第４図の実施例はりニアモータ車
輌への応用を中心に説明したが、本発明の方式は一定走
行路に沿って移動する他の移動体（搬送台車、クレーン
、鉄道車輌等）にも適用可能なことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明した通り、本発明の移動体位置検知方式によれ
ば、誘導線を３条の交差誘導体により構成し、これに移
動体上の相異る位置に固定し、かつ、夫々相異る周波数
の高周波電流を供給された２箇のアンテナにより誘導電
圧を発生させ、信号処理回路により少なくとも同一２線
間の線間誘導電圧を各周波数成分について選択受信して
これらに基づいて移動体位置を検知する方式としたため
、３線式誘導線の線路導体のうち１条に断線事故が発生
した場合においても移動体位置検知機能を維持すること
ができるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２図は第１
図の構成の断面図、第３図は第１図の構成において誘導
線のうちの１条に断線事故が発生した場合、実質的に機
能する部分のみを示す説明図、第４図は第１図および第
２図の構成中の信号処理回路の一興体例を示すブロック
線図、第５図は３線式誘導線を用いた従来の移動体位置
検知方式の構成を示す説明図、第６図は第５図の構成に
おいて、正相および逆相電圧の位相差φと移動体位置Ｚ
の関係を示す説明図。 符号の説明 ３・−・〜・・・−・・・一誘導線を構成する導体・−
−−−−−−−一・誘導線 ４　ｂ−−−−−−−−−−−−・一車上アンテナ５ｂ
＝・・・・一・一・・一　車上送信機信号処理回路 ・平衡一不平衡変換用変圧器 ・一一一一一・−・・一帯域通過フィルタ・−−−−−
−−−・一　直線検波器 演算部 ・−・・・・一・・・−Ｃ　Ｐ　Ｕ　　　　６４　ｂ−
−−−−−−・−・−ＲＯＭ・・・−　Ｒ　Ａ　Ｍ ・出力インターフェース ・・・・・〜・一人カインターフェース１，２、 ｌ２、１２３ ４、　４ａ， ５、　５ａ， ６−・・−・−・ ６ｌ・・一・・・− ６２ａ，６２ｂ ６３ａ，６３ｂ ６４−　・ ６４ａ ６４Ｃ一・・ ６４ｄ ６４ｅ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一定の周期Ｐで交差され、移動体走行路に沿って布設さ
   れた３線式誘導線と、 移動体上の異なった位置に固定され、夫々相異る周波数
   の高周波電流により励振され、前記３線式誘導線に周波
   数の異なった電圧を誘導させる２箇の車上アンテナと、 前記誘導線の端末に配置され、前記車上アンテナによっ
   て誘導された少なくとも同一２線間の周波数の異なった
   ２つの誘導電圧の絶対値、および前記誘導線の端末から
   移動体までの距離の概略値に基づいて、移動体の位置を
   周期間隔Ｐ／２の範囲内において、周期的に検知する信
   号処理手段により構成されることを特徴とする移動体位
   置検知方式。