JPH05227601A - 超音波式列車間隔測距方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 併結する鉄道車両10，12の列車間隔を超音波
の伝達時間から所定のサンプリング周期で測定するもの
において、測定された列車間隔の異常値を排除する。 【構成】 今回及び前回の測定時刻における列車間隔の
測定値の差が所定範囲外となっているときは、今回の測
定値は異常値として処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、併結する鉄道車両の
列車間隔を超音波の伝達時間から測定する超音波式列車
間隔測距方法及び装置に係り、詳しくは測定値の異常値
を排除して信頼性を高めることができる超音波式列車間
隔測距方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両の併結作業では、列車間隔を測
定する必要があり、この測定のために、各鉄道車両に超
音波送受信機を装備し、両超音波送受信機の間における
超音波の伝達時間から列車間隔を所定のサンプリング周
期で測定している。従来の超音波式列車間隔測距方法及
び装置では、測定値を吟味することなく、後段の表示や
制御の基礎データとして扱われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、不可避のノイ
ズ等に因りあり得ない測定値が求められることがあり、
その場合、従来の超音波式列車間隔測距方法及び装置で
は、測定値の異常値は、排除されることなく、後段の表
示及び制御のデータとして使用されることになるので、
精度及び信頼性が低下している。

【０００４】請求項１ないし４の発明の目的は、列車間
隔の測定値の信頼性を高めて、良好な併結作業を実施で
きる超音波式列車間隔測距方法及び装置を提供すること
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の前提となる超
音波式列車間隔測距方法では、相互に併結する鉄道車両
の列車間隔を超音波の伝達時間から所定のサンプリング
周期で測定する。そして、請求項１の超音波式列車間隔
測距方法では、列車間隔の測定値が、列車間隔の最新の
正常な測定値と経過時間及び鉄道車両の移動状態とから
計算される列車間隔の上下限の範囲外にあるときは、異
常値として処理する。

【０００６】請求項２の前提となる超音波式列車間隔測
距装置では、相互に併結する鉄道車両の列車間隔を超音
波の伝達時間から所定のサンプリング周期で測定する。
そして、請求項２の超音波式列車間隔測距装置は、
（ａ）相互に併結する鉄道車両間の超音波の伝達時間に
基づいて各測定時刻ごとに列車間隔を算出する列車間隔
算出手段と、（ｂ）列車間隔の測定値が列車間隔の最新
の正常な測定値と経過時間及び鉄道車両の移動状態とか
ら計算される列車間隔の上下限の範囲内にあるか範囲外
にあるかを判定する判定手段と、（ｃ）範囲外にある場
合には列車間隔の測定値を異常値として処理する処理手
段とを有している。

【０００７】請求項３の前提となる超音波式列車間隔測
距方法では、相互に併結する鉄道車両の列車間隔を超音
波の伝達時間から所定のサンプリング周期で測定する。
そして、請求項３の超音波式列車間隔測距方法では、今
回及び前回の測定時刻における列車間隔の測定値の差が
所定範囲外となっているときは、今回の測定時刻におけ
る測定値を異常値として処理する。

【０００８】請求項４の前提となる超音波式列車間隔測
距装置では、相互に併結する鉄道車両の列車間隔を超音
波の伝達時間から所定のサンプリング周期で測定する。
そして、請求項４の超音波式列車間隔測距装置は、
（ａ）相互に併結する鉄道車両間の超音波の伝達時間に
基づいて各測定時刻ごとに列車間隔を算出する列車間隔
算出手段と、（ｂ）この列車間隔算出手段が算出した今
回及び前回の測定時刻における列車間隔の差が所定範囲
内にあるか範囲外にあるかを判定する判定手段と、
（ｃ）範囲外にある場合には列車間隔の今回の測定値を
異常値として処理する処理手段とを有している。

【０００９】

【作用】請求項１の発明において、今回の測定時刻にお
ける実際の列車間隔は、もしそれが正常であるならば、
最新の正常な列車間隔の測定値を基準として物理的にあ
り得る差の範囲内になっていることが必要条件になる。
したがって、列車間隔の測定値が、列車間隔の最新の正
常な測定値と経過時間及び鉄道車両の移動状態とから計
算される列車間隔の上下限の範囲外であれば、異常であ
ると判定される。

【００１０】請求項２の発明においても、今回の測定時
刻における実際の列車間隔は、もしそれが正常であるな
らば、最新の正常な列車間隔の測定値を基準として物理
的にあり得る差の範囲内になっていることが必要条件に
なる。したがって、今回の測定値が、判定手段におい
て、列車間隔の最新の正常な測定値と経過時間及び鉄道
車両の移動状態とから計算される列車間隔の上下限の範
囲外にあれば、異常とみなすことができる。そして、判
定手段において、列車間隔の測定値が所定の範囲外にあ
ると判定されれば、処理手段は測定値を異常値として処
理する。

【００１１】請求項３の発明において、前回及び今回の
サンプリング時における現実の列車間隔の差は、無制限
ではなく、鉄道車両の速度の制約から限界が存在する。
したがって、前回の測定時刻における列車間隔が正常で
あるとすると、今回及び前回の測定時刻における列車間
隔の差について、鉄道車両の速度の制約に基づいて考え
られる差の所定範囲を設定する。そして、そのような所
定範囲に対して、今回及び前回の測定時刻における列車
間隔の差がその所定範囲の外となっているときは、今回
の測定時刻における列車間隔の測定値は異常であると判
定される。

【００１２】請求項４の発明では、前回及び今回のサン
プリング時における現実の列車間隔の差は、無制限では
なく、鉄道車両の速度の制約から限界が存在する。した
がって、前回の測定時刻における列車間隔が正常である
とすると、今回及び前回の測定時刻における列車間隔の
差について、鉄道車両の速度の制約に基づいて考えられ
る差の所定範囲を設定する。列車間隔算出手段はサンプ
リング周期ごとに列車間隔を算出し、判定手段は、列車
間隔算出手段が算出した今回及び前回の列車間隔の差が
所定範囲内か所定範囲外かを判定する。そして、判定手
段において、列車間隔の測定値が所定の範囲外にあると
判定されれば、処理手段は測定値を異常値として処理す
る。

【００１３】

【実施例】以下、この発明を図面の実施例について説明
する。図４は２台の鉄道車両10，12の併結作業を示して
いる。鉄道車両10，12は、同一の線路14上で距離を接近
させて、相互に併結され、それぞれ親機16及び子機18を
有している。

【００１４】図３は測距装置の構成図である。親機16及
び子機18は、検知装置20と、検知装置20により制御され
る１０ｍ用超音波送受信機22及び２０ｍ用超音波送受信
機24とを有している。１０ｍ用超音波送受信機22及び２
０ｍ用超音波送受信機24はそれぞれ例えば40ＫＨｚ及び
３２ＫＨｚの超音波を送受する。１０ｍ用超音波送受信
機22及び２０ｍ用超音波送受信機24の送受する超音波の
周波数は、異ならせることなく、互いに等しくてもよ
い。親機16及び子機18の１０ｍ用超音波送受信機22と１
０ｍ用超音波送受信機22からの検知信号を処理する検知
装置20の部分とは１０ｍ用超音波測距器26を構成し、親
機16及び子機18の２０ｍ用超音波送受信機24と２０ｍ用
超音波送受信機24からの検知信号を処理する検知装置20
の部分とは２０ｍ用超音波測距器28を構成する。

【００１５】最初に、親機16の１０ｍ用超音波送受信機
22及び２０ｍ用超音波送受信機24から超音波が送信さ
れ、これを子機18の１０ｍ用超音波送受信機22及び２０
ｍ用超音波送受信機24が受信し、次に子機18の１０ｍ用
超音波送受信機22及び２０ｍ用超音波送受信機24が超音
波を親機16の１０ｍ用超音波送受信機22及び２０ｍ用超
音波送受信機24へ送信して、これを親機16の１０ｍ用超
音波送受信機22及び２０ｍ用超音波送受信機24が受信す
る。そして、親機16の１０ｍ用超音波送受信機22及び２
０ｍ用超音波送受信機24へ超音波が戻って来るまでの一
連の経過時間から鉄道車両10，12の距離を測定するよう
になっている。

【００１６】親機16側にはモニタ中央装置30及び測距表
示器32が設けられ、親機16において１０ｍ用超音波送受
信機22及び２０ｍ用超音波送受信機24の受信信号は検知
装置20へ伝達され、検知装置20では超音波の伝送時間か
ら鉄道車両10，12の距離が検知され、検知信号が、モニ
タ中央装置30を経て測距表示器32へ送られて、測距表示
器32において距離として表示される。逆に、子機18側に
も、モニタ中央装置30及び測距表示器32を設け、子機18
側から発した超音波が親機16の１０ｍ用超音波送受信機
22及び２０ｍ用超音波送受信機24を経て子機18へ戻って
来る時間から列車間隔を測定し、子機18側の測距表示器
32において表示することも可能である。

【００１７】１０ｍ用超音波測距器26の１０ｍ用超音波
送受信機22における閾値は２０ｍ用超音波測距器28の２
０ｍ用超音波送受信機24における閾値より高い値に設定
され、例えば１０ｍ用超音波測距器26の１０ｍ用超音波
送受信機22及び２０ｍ用超音波測距器28の２０ｍ用超音
波送受信機24における閾値はそれぞれ６６ｄＢ及び48ｄ
Ｂとされる。

【００１８】図５は列車間隔に対する測距信号の音圧レ
ベルを示し、一般的な外乱は列車間隔の全測距範囲にお
いて低い方の閾値48ｄＢよりさらに低い約40ｄＢであ
る。測距信号は鉄道車両10，12の間隔が離れるに従って
漸減する。１０ｍ用超音波送受信機22では、閾値が高い
６６ｄＢに設定されているため、ほとんどの外乱が除去
され、外乱に対する信頼性が増大する。２０ｍ用超音波
送受信機24では、閾値が低い48ｄＢに設定されているた
め、低い測距信号も検出可能であり、鉄道車両10，12の
長い列車間隔も測定可能となる。鉄道車両10，12の併結
作業では、列車間隔について０〜２０ｍの範囲の測距デ
ータが必要となるとともに、特に鉄道車両10，12が接近
した０〜１０ｍの範囲については正確なデータが必要と
なる。そこで、０〜１０ｍの列車間隔では、閾値が高い
６６ｄＢである１０ｍ用超音波送受信機22により列車間
隔を測定し、外乱に対する正確性を高め、１０〜２０ｍ
の列車間隔では、閾値が低い48ｄＢである２０ｍ用超音
波送受信機24により弱い測距信号から列車間隔を測定
し、１０ｍ用超音波送受信機22では測定困難な長い列車
間隔の測定を確保する。

【００１９】図２は超音波式列車間隔測距方法のフロー
チャートである。図２において各記号の意味は次の通り
である。なお、この併結作業では、鉄道車両10が移動
し、鉄道車両12は停止しているものとする。 ｔ：計算用データ時間間隔 ｔ₀：サンプリング周期 Ｎ：異常データ検出連続回数 ｉ：データ番号 Ｘi：ｉ番目の列車間隔の測定値 Ｖi：Ｘiから算出された鉄道車両10の平均速度 Ｖmax：併結作業時における鉄道車両10の最高速度 Ａ：併結作業時における鉄道車両10の最大加速度 Ｂ：併結作業時における鉄道車両10の最大減速度 ｆ₁：測定誤差を考慮した係数 ｆ₂：測定誤差を考慮した係数

【００２０】ステップ34において、鉄道車両10，12の列
車間隔の今回の測定値としてのＸiが求められる。ステ
ップ36において、鉄道車両10の平均速度Ｖiを、今回の
測定値と最新かつ正常な列車間隔の測定値との差を、最
新かつ正常な列車間隔の測定値の測定時刻からＸiの測
定時刻までの時間差、すなわち経過時間ｔで除すことに
より計算する。ステップ38では、ステップ36で求められ
た平均速度Ｖiが鉄道車両10の最高速度Ｖmax以下である
かをチェックする。ＶiがＶmaxを超えることはあり得な
いので、Ｖi≦Ｖmaxのときのみ、Ｘiは正常である可能
性があるとしてステップ40へ進む。ステップ40では、最
新かつ正常な列車間隔の測定値の測定時刻における鉄道
車両10の平均速度と最大加速度Ａ及び最大減速度Ｂとに
基づいて計算用データ時間間隔ｔにおける鉄道車両10の
移動距離の上下限を計算し、今回の測定値Ｘiが最新か
つ正常な列車間隔の測定値を基準として鉄道車両10の移
動距離の上下限の差の範囲内か範囲外かを判定する。範
囲内にあれば、ステップ42へ進んで、ｔ＝ｔｏ，Ｎ＝１
の処理を行い、ステップ44において、ＤＶＬ（測定値が
有効か否かを表示するフラグであり、１ならば有効、０
ならば無効。）を１とする。一方、ステップ38及びステ
ップ40の少なくとも一方における判定がＮＯの場合に
は、すなわち、今回の測定値Ｘiが物理的にあり得ない
場合には、ステップ46へ進んで、ｔ＝ｔ＋ｔｏ，Ｎ＝Ｎ
＋１の処理を行い、ステップ48において、ＤＶＬを０と
する。ＤＶＬが１の場合のみ、Ｘiを後段の表示及び制
御に使用する。ステップ50ではＸiを出力し、ステップ5
2ではｉ＝ｉ＋１とし、ステップ34へ戻る。こうして、
列車間隔の測定値が、物理的にあり得る場合のみ正常値
として利用され、物理的にあり得る範囲を超えていると
きは、測定値として排除される。

【００２１】図１はもう１つの超音波式列車間隔測距方
法のフローチャートである。なお、この実施例の併結作
業でも、図２の場合と同様に、鉄道車両10が移動し、鉄
道車両12は停止しているものとし、また、図２と共通す
る記号の意味は図２と同一である。ただし、Ｌ１，Ｌ２
の意味は次の通りである。 Ｌ１：併結作業時における鉄道車両10の速度等の限界に
基づいて予め設定された今回及び前回の測定時刻におけ
る列車間隔の範囲の下限。例えば、Ｌ１＝−０．２０
ｍ。 Ｌ２：併結作業時における鉄道車両10の速度等の限界に
基づいて予め設定された今回及び前回の測定時刻におけ
る列車間隔の範囲の上限。例えば、Ｌ２＝１．１１ｍ。

【００２２】ステップ54において、今回のサンプリング
時において測定された鉄道車両10，12間の超音波の伝達
時間から鉄道車両10，12間の列車間隔が今回の測定時刻
における列車間隔の測定値として求められる。ステップ
56において、今回及び前回の測定時刻における測定値の
差がＬ１からＬ２までの範囲内か否かが判定される。範
囲内にあれば、ステップ58へ進んで、ＤＶＬを１とし、
一方、範囲外であれば、すなわち、今回の測定値Ｘi
が、鉄道車両10の速度の限界から物理的にあり得ない場
合には、ステップ60へ進んで、ＤＶＬを０とする。ＤＶ
Ｌが１の場合のみ、Ｘiを後段の表示及び制御に使用す
る。ステップ62ではＸiを出力し、ステップ64ではｉ＝
ｉ＋１とし、ステップ54へ戻る。ステップ62において出
力されたＸiは、ステップ58，60において設定されたＤ
ＶＬの値に基づいて正常値及び異常値として処理に利用
される。

【００２３】

【発明の効果】請求項１及び２の発明では、併結作業中
の鉄道車両の列車間隔の変化量は、無制限となることな
く、経過時間等により制約されることに着目し、鉄道車
両の列車間隔が、最新の正常な測定値を基準として経過
時間及び鉄道車両の移動状態から計算される列車間隔の
上下限の範囲外にあれば、異常値として処理される。し
たがって、列車間隔の測定値の信頼性を高め、後段の表
示や制御等の精度を向上させることができる。

【００２４】請求項３及び４の発明では、併結作業中の
鉄道車両の列車間隔の今回及び前回の測定時刻における
差は、無制限となることなく、鉄道車両の速度の限界に
より制約されることに着目し、今回及び前回の測定時刻
における列車間隔が、鉄道車両の速度の限界に基づいて
予め設定された所定範囲外にあれば、異常値として処理
される。したがって、列車間隔の測定値の信頼性を高
め、後段の表示や制御等の精度を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】超音波式列車間隔測距方法のフローチャートで
ある。

【図２】別の超音波式列車間隔測距方法のフローチャー
トである。

【図３】測距装置の構成図である。

【図４】２台の鉄道車両の併結作業を示す図である。

【図５】列車間隔に対する測距信号の音圧レベルを示す
グラフである。

【符号の説明】

１０，１２ 鉄道車両

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神孫子 博 東京都板橋区大和町26番12号 (72)発明者 桑原 馨 埼玉県戸田市上戸田１丁目３番11−305号 (72)発明者 金田 英章 神奈川県横浜市金沢区釜利谷町１番地 東 急車輛製造株式会社内 (72)発明者 片岡 力 神奈川県横浜市金沢区釜利谷町１番地 東 急車輛製造株式会社内 (72)発明者 服部 英之 千葉県習志野市秋津１丁目４番６号の204

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相互に併結する鉄道車両の列車間隔を超
   音波の伝達時間から所定のサンプリング周期で測定する
   超音波式列車間隔測距方法において、列車間隔の測定値
   が、列車間隔の最新の正常な測定値と経過時間及び鉄道
   車両の移動状態とから計算される列車間隔の上下限の範
   囲外にあるときは、異常値として処理することを特徴と
   する超音波式列車間隔測距方法。
2. 【請求項２】 相互に併結する鉄道車両の列車間隔を超
   音波の伝達時間から所定のサンプリング周期で測定する
   超音波式列車間隔測距装置において、相互に併結する前
   記鉄道車両間の超音波の伝達時間に基づいて各測定時刻
   ごとに列車間隔を算出する列車間隔算出手段と、列車間
   隔の測定値が列車間隔の最新の正常な測定値と経過時間
   及び鉄道車両の移動状態とから計算される前記列車間隔
   の上下限の範囲内にあるか範囲外にあるかを判定する判
   定手段と、範囲外にある場合には列車間隔の測定値を異
   常値として処理する処理手段とを有していることを特徴
   とする超音波式列車間隔測距装置。
3. 【請求項３】 相互に併結する鉄道車両の列車間隔を超
   音波の伝達時間から所定のサンプリング周期で測定する
   超音波式列車間隔測距方法において、今回及び前回の測
   定時刻における列車間隔の測定値の差が所定範囲外とな
   っているときは、今回の測定時刻における測定値を異常
   値として処理することを特徴とする超音波式列車間隔測
   距方法。
4. 【請求項４】 相互に併結する鉄道車両の列車間隔を超
   音波の伝達時間から所定のサンプリング周期で測定する
   超音波式列車間隔測距装置において、相互に併結する前
   記鉄道車両間の超音波の伝達時間に基づいて各測定時刻
   ごとに列車間隔を算出する列車間隔算出手段と、この列
   車間隔算出手段が算出した今回及び前回の測定時刻にお
   ける列車間隔の差が所定範囲内にあるか範囲外にあるか
   を判定する判定手段と、範囲外にある場合には列車間隔
   の今回の測定値を異常値として処理する処理手段とを有
   していることを特徴とする超音波式列車間隔測距装置。