JPH0678418A - 移動体の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】鉄道車両等の軌道走行する除雪車両、作業車
両、試験車両、姿勢制御機能付き車両を自動的に最適制
御する。 【構成】車両１が走行するレール４側に外部から非接触
で記憶情報の読み書き可能なデータキャリア１０を設置
し、一方、車両１側に、データキャリア１０の設置場所
を通過する際にデータキャリア１０との間の非接触結合
により記憶情報を読取るリーダライタ１２を設ける。リ
ーダライタ１２の車両制御装置７で車両を形状、姿勢、
搭載機器の動作状態をデータキャリア１０の読取情報に
基づき自動的に制御する。データキャリア１０には、設
置地点の前方に存在する駅、踏切、カーブ、端、ポイン
ト等の対象物の種別を示す情報、対象物までの距離情
報、更に形状、姿勢、動作状態などの車両制御情報を予
め記憶する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走行路に沿って設置さ
れたデータキャリアに記憶された情報を車両側に搭載し
たリーダライタで読取り、車両の形状、姿勢、更には搭
載機器の動作状態を制御する移動体の制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄道車両の制御は、予定した巡航
速度を維持するための定速制御や先行列車に近づいたと
きの列車停止制御等について自動化が図られている。ま
た列車の全体的な運行制御は、中央指令所の管理下に置
かれており、列車の運行状態を示す各種の情報や信号お
よび線路の状態を示す各種の情報及び信号は中央指令所
の大型コンピュータに集められ、予め準備された運行プ
ログラムに従って処理され、指令所要員の監視判断のも
とに行う全体的な運行制御がほんどであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の鉄道車両の運転制御の他に、軌道を整備する作業
車両で行う作業がある。鉄道の保線（軌道等の保全）で
は、軌道上の位置により異なった作業が要求される。し
たがって、保線作業を施工する位置により、その位置で
の作業内容を指定もしくは限定する情報が必要である。
特に、作業車また除雪車等により走行しながらの保線作
業では、軌道上の位置変化に対応して作業内容を指定も
しくは限定する情報を更新する必要がある。

【０００４】本発明の目的は、作業車等が走行中に自動
的に作業内容を指定もしくは限定する情報を取得して更
新し、この情報に基づき作業内容を自動的または半自動
的に制御する移動体の制御装置を提供するものである。
更に本発明の他の目的は、軌道上の位置に固有な情報
を、必要に応じて変更する移動体の制御装置を提供する
ものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明にあっては、移動体が走行する走行路側に外部か
ら非接触で記憶情報の読み書き可能なデータキャリアを
設置し、一方、車両側に、データキャリアの設置場所を
通過する際にデータキャリアとの間の非接触結合により
情報を読取るリーダライタと、リーダライタの読取情報
に基づいて車両の形状を変える車両形状制御部を設けた
ことを特徴とする。

【０００６】また、リーダライタの読取情報に基づいて
搭載された作業用及び試験用などの機器の動作を制御す
る機器動作制御部とを設ける。ここで具体的な本発明に
よる制御対象には、・軌道の砂利を押し詰める装置、・
レール狂いを測定して修正する装置、・除雪車のウィン
グ用開閉装置、・超音波探傷車の探触子昇降装置等が含
まれる。

【０００７】更に本発明のデータキャリアは無電地式で
あり、移動体側に搭載されたリーダライタからデータキ
ャリアの設置場所通過の際にエネルギを供給されて動作
すると同時にデータキャリアの設置位置に固有な情報の
授受を行うことを特徴とする。ここでデータキャリアの
設置場所に固有な情報の具体例としては、・カーブの始
点、終点、曲率、・勾配の始点、終点、勾配度、・踏
切、・分岐、・駅等である。更に詳しく説明すると、線
路側に設置するデータキャリアには、データキャリア
の設置地点の前方に存在する構造物を示す情報、デー
タキャリアの設置地点の前方に存在する軌道上および軌
道に沿って存在する設備機器を示す情報、データキャ
リアの設置地点の前方に存在する軌道条件に関する情
報、を選択的に予め記憶しておく。

【０００８】具体的には、構造物を示す情報として、前
方に存在する駅、踏切、橋梁、隧道等の種別情報と、必
要に応じて構造物までの距離情報をデータキャリアに予
め記憶しておく。また設備機器を示す情報としては、前
方に存在する信号設備、ポイント、列車制御機器、ケー
ブルボックス、標識等の設備機器の種別情報と、必要に
応じて設備機器までの距離情報とをデータキャリアに予
め記憶しておく。

【０００９】更に、軌道自体に関する情報としては、前
方に存在するカーブや坂道などを示す情報、直線部から
カーブ点までの緩和曲線に沿った一定区間毎の値、カー
ブや坂道の侵入点までの距離、カーブの曲率や坂道の勾
配を示す物理的情報をデータキャリアに予め記憶してお
く。更にまた、データキャリアには、構造物、設備機器
および特定の軌道条件を通過する時に車両に要求される
車両形状、および搭載機器の動作状態などを指示する機
器動作制御情報を予め記憶しておく。

【００１０】

【作用】このような構成を備えた本発明の移動体の制御
装置によれば、車両は線路を走行しながら線路に沿って
設置されたデータキャリアを通過する際に、リーダライ
タによりリーダライタの記憶内容を読取って解釈するこ
とで、データキャリアの設置地点から前方に駅、踏切、
カーブ、橋梁、ポイント等の対象物が存在することと、
対象物までの距離が判り、対象物の存在とそこまでの距
離情報が得られることで、前方の対象物の種別に応じて
車両の形状制御、搭載機器の動作状態の制御を自動的に
行うことができる。

【００１１】

【実施例】図１は鉄道車両を例にとって本発明の一実施
例を示した説明図である。図１において、１は本発明の
車両制御を行う車両である。車両制御を行う車両１とし
ては、例えば、開閉するウィングや上下するフランジャ
を備え車両形状を変更することで除雪作業を行う除雪車
両、カーブ走行時に台車に対し車両の傾きを制御する機
構を備えた車両、軌道整備用の作業機器を搭載した作業
車両、軌道検査を行う試験機器を搭載した試験車両など
がある。

【００１２】本発明にあっては、レール４に沿ってデー
タキャリア１０を設置している。データキャリア１０
は、例えば予め定めた起点から一定間隔、例えば５００
ｍまたは１ｋｍ間隔で設置しており、起点からの距離情
報が予め記憶されている。またレールに沿って駅、踏
切、橋梁、トンネル、ポイント、信号設備、ケーブルボ
ックス、カーブ、坂道等の現在、標識によって示されて
いる構造物、設備機器および軌道条件が存在する場合、
構造物、設備機器および軌道条件の侵入点の手前の予め
定めた距離だけ離れた位置にデータキャリア１０が設置
される。

【００１３】このように設置されたデータキャリア１０
には、駅、踏切、橋梁、トンネル、ポイント、信号設
備、ケーブルボックス、カーブ、坂道等の種別情報と、
必要に応じてこれらまでの距離が予め記憶されている。
またカーブや坂道などの軌道条件の種別情報について
は、カーブや坂道の侵入点までの距離に加え、カーブの
曲率や坂道の勾配が予め記憶されている。更に、車両制
御を行う車両１の種別に応じて、構造物、設備機器、軌
道条件を通過する際の車両形状、および搭載機器の動作
状態を指示する車両制御情報が予め記憶される。

【００１４】図２は本発明のデータキャリア１０に予め
記憶される対象物の種別とデータの一例を示す。図２に
おいて、駅、踏切、カーブ、橋梁、トンネル、ポイン
ト、坂道については、少なくともデータキャリア１０の
設置地点から対象物まての距離が記憶される。またカー
ブについては曲率が記憶され、橋梁については長さが記
憶され、坂道については勾配が記憶される。

【００１５】更に、図２は除雪車両を対象として車両形
状を指示する車両制御情報を記憶した場合を示してい
る。除雪車両にあっては、除雪の際にフランジャを下
げ、除雪を止める際にフランジャを上げる。そこで、踏
切については、車両制御情報として「フランジャ上げ」
が記憶される。ポイントについても同様にである。また
駅については、除雪車両が掻き込んだ雪を排出する投雪
筒の向きを後向きとする車両制御情報が記憶されてい
る。

【００１６】またカーブで車両の傾きを制御する車両に
対する車両制御情報としては、データとしてカーブ曲率
がある値を越える場合には、車両の傾きの制御の指示情
報が記憶される。更に、作業車両にあっては、例えば線
路の突堅め作業を例にとると、踏切、橋梁、ポイントに
ついては、車両制御情報として作業動作を停止させる動
作指示が記憶される。更に試験車両にあっては、例えば
レールの超音波探傷車を例にとると、ポイントなどにつ
いて車両制御情報として試験中断情報が記憶され、ポイ
ント通過中の試験データを除去して、記録試験データに
ノイズが入らないようにする。

【００１７】勿論、データキャリア１０に記憶するデー
タはこれに限定されず、車両制御に必要な情報を全て記
憶させることができる。図３は線路に対するデータキャ
リア１０の設置構造を示す。図３において、レール４は
枕木５上に設置されていることから、レール４の外側の
枕木５上にデータキャリア１０を設置する。データキャ
リア１０はレール４上を通過する車両側に設けたリーダ
ライターからの非接触による読み書きを可能とするた
め、図示のようにデータキャリア１０の読取り面を上に
向けて設置している。

【００１８】尚、データキャリア１０の取り付け構造は
図３の実施例に限定されず、２本のレール４の間の枕木
５上に設置してもよく、車両の走行を妨げない線路上の
適宜の位置に設置すればよい。再び図１を参照するに、
車両１の前部にはレール４側のデータキャリア１０上を
近接して通過できるように、リーダライタ１２を設置し
ている。車両１の前部に設けたリーダライタ１２はレー
ル４側に設置したデータキャリア１０の部分を通過する
ごとに、データキャリア１０に記憶している図２に示し
た前方に存在する対象物、そこまでの距離情報、物理的
情報、さらに車両制御情報を読み出す。

【００１９】図４は車両側に搭載される車両制御装置７
を示したもので、リーダライタ１２でデータキャリア１
０から読み出された情報は車両１に搭載された車両制御
装置７に送られる。車両制御装置７は車両１の種別に応
じ形状制御、搭載機器の動作制御を行う。例えば除雪車
両であれば、ウィングの開閉、フランジャの上げ下げ、
投雪筒の向きを変える車両の形状制御を行う。カーブ走
行時に車両の傾きを制御可能な車両であれば、台車に対
し車両の走行を安定させるように車両の傾きを制御す
る。作業車両であれば、作業機器の動作と停止を制御す
る。試験車両であれば、試験機器の動作と停止を制御す
る。

【００２０】また車軸に取付けたエンコーダ８の出力か
ら車両１の移動距離が計算でき、データキャリアからの
距離情報を基に、対象物までの移動距離を監視し、対象
物に対する移動距離に応じて搭載機器の必要な制御がで
きる。更にデータキャリア１０から読み出された情報は
図示しない表示装置によって運転者に示され、夜間や雨
天等の視界が効かない状況にあっても、運転者は前方ど
のくらい距離にどのような対象物が存在するかをリアル
タイムで知ることができる。

【００２１】図５は本発明で用いるリーダライタ１２と
データキャリア１０の一実施例を示した実施例構成図で
ある。図５において、リーダライタ１２にはアクセス制
御手段としてのＭＰＵ２２，変調回路４０及び復調回路
４６を備えたデータ伝送部３２，共通コアに巻いた送信
コイル３４ａと受信コイル３４ｂ，更に図４の車両制御
装置７に対する上位インタフェース４８を備える。

【００２２】ＭＰＵ２２にはデータキャリア１０のメモ
リ回路部４４に格納した図２に示したような対象物の種
類、対象物までの距離等の情報を読出制御する機能が設
けられている。尚、読出動作以外に書込動作も可能であ
る。ここで、ＭＰＵ２２による具体的な読出動作は チップセレクト信号をオン リードコマンド０１１０の発行 第１フィールドの先頭アドレスのＡ１の発行 第１フィールドからの距離データの受信 チップセレクト信号のオフ の順番に行われる。

【００２３】尚、書込動作は チップセレクト信号をオン ライトコマンド０１０１の発行 アドレス発行 データ送信 チップセレクト信号のオフ の順番に行われることになる。

【００２４】リーダライタ１２のデータ伝送部３２に設
けた変調回路４０はデータキャリア１０に対するコマン
ド，アドレス，データ等の送信データをデータビット
０，１に対応して予め定めた異なる周波数ｆ１，ｆ２で
周波数変調するＦＳＫ変調を行って送信コイル３４ａに
供給する。また、復調回路４６としてはデータキャリア
１０からの返送データがスペクトラム拡散変調されてい
ることから、これに対応した復調を受信コイル３４ｂか
らの受信信号に対し施し、返送データをビット単位に復
調してＭＰＵ２２に出力する。

【００２５】次にデータキャリア１０を説明すると、デ
ータキャリア１０には単一のコイル３６、コイル３６の
送信と受信を切り替える切替スイッチ５０、復調回路５
２，切替回路５４及び変調回路５６を備えデータ伝送部
３８、Ｅ² ＰＲＯＭを用いたメモリ制御部４２とメモリ
回路部４４、及び整流回路４５が設けられる。メモリ制
御部４２にはチップセレクト端子ＣＳ、クロック端子Ｃ
ＬＫ、データ入力端子ＤＩ、データ出力端子ＤＯが設け
られる。データ出力端子ＤＯはメモリ制御部４２に設け
た３ステートバッファ５８の出力が接続され、３ステー
トバッファ５８の制御端子に対するデセーブル状態でデ
ータ出力端子ＤＯはハイインピーダンス状態におかれ、
制御端子がイネーブル状態になると３ステートバッファ
５８の入力ビット１，０に応じてデータ出力端子ＤＯは
ＨレベルまたはＬレベルとなる。

【００２６】コイル３６は送信と受信を切り替える切り
替え回路により制御され、次の３つのモードで制御され
る。 スタンバイモード リーダライタ１２からアクセスがない状態では受信側ａ
に切り替わっている。 リードモード リーダライタ１２からリードコマンド０１１０及びアド
レスを受けると１フィールドのデータを全て送信するま
で送信側ｂに切り替わっている。

【００２７】ライトモード リーダライタ１２からライトコマンド０１０１、アドレ
ス書込データを受けると１つのフィールドのデータを全
て受信するまで受信側ａに切り替わっている。データ伝
送回路３８に設けた復調回路５２はコイル３６で受信し
たリーダライタ１２からのＦＳＫ変調された受信信号を
復調してチップセレクト信号、クロック信号及びアクセ
ス信号を復調し、並列的にメモリ制御部４２に出力す
る。また、変調回路５６はメモリ制御部４２のデータ出
力端子ＤＯからのリード信号１，０に応じてこのリード
信号をビット単位にスペクトラム拡散変調してコイル３
６よりリーダライタ１２側に送信する。

【００２８】このスペクトラム拡散変調としては、例え
ばデータビット１で所定のワード長のＭ系列信号を送信
し、データビット０でＭ系列信号の送信を停止すればよ
い。このようなＭ系列信号を用いたスペクトラム拡散変
調信号の送信に対し、リーダライタ１２側に設けた復調
回路４６には送信側のＭ系列信号と同じ基準Ｍ系列信号
が設定されており、受信コイル３４ｂの受信信号をＭ系
列信号と同じワード長のシフトレジスタに順次投入しな
がら基準Ｍ系列信号との間でワード単位に積和計算を行
って自己相関値を求め、自己相関値のピーク値が得られ
たときにＭ系列信号の受信と判別し、データビット１を
ＭＰＵ２２に出力する。

【００２９】勿論、自己相関値のピーク値が得られない
場合にはデータビット０をＭＰＵ２２に出力する。デー
タキャリア１０の無電池化を具現するため、データキャ
リア１０には整流回路４５が設けられ、切替スイッチ５
０を受信側ａに切り替えた状態でコイル３６に得られる
受信信号を整流して直流電源電圧Ｖｃｃを出力し、デー
タキャリア１０の各回路部に対する電源供給を行ってい
る。

【００３０】図６は図４に示した車両１に搭載した車両
制御装置７の処理動作の一例を示したフローチャートで
ある。図６において、まずステップＳ１でリーダライタ
１２からの読取データの受領の有無を判定しており、読
取データを受領するとステップＳ２に進んで読取データ
を解析する。この解析により図２に示したように、リー
ダライタ１２により読取ったデータキャリア１０の設置
点の前方に存在する対象物の種類、対象物までの距離、
更に車両制御情報が認識できる。

【００３１】次にステップＳ３に進み、前方に存在する
対象物の種類に応じた制御モードが決定され、ステップ
Ｓ４に示すように、認識した対象物に接近するまでの間
に、予め定めたシーケンスに従って車両制御が行われ
る。例えば作業車両においてデータキャリア１０から前
方に踏切が存在することを認識した場合には、同時に車
両制御情報として作業中止の指示情報が得られる。この
ため車両制御装置７は、踏切の手前へ到達したことを判
別すると、作業機器の動作を一端停止するように制御す
る。

【００３２】また除雪車両であった場合には、データキ
ャリア１０から例えばポイントの存在を読取った場合に
は、それまで作動していた除雪装置を停止してフランジ
ャを引き上げ、ポイントの破損を防止する。更に姿勢制
御可能な車両については、データキャリア１０から例え
ばカーブの存在を読取った場合には、カーブの侵入点へ
の到達を判別し、カーブに侵入しながら序々に車両の傾
きをカーブ中心点に向かうにつれて大きくする姿勢制御
を行う。車両が認識した対象物を通過すると、次のデー
タキャリアからのデータ読み取りを判別するステップＳ
１の処理に戻る。

【００３３】尚、データキャリア１０の読取りによる各
種の対象物の情報は、ある車両制御中にも重複して得ら
れることから、各モードの車両制御は基本的には並列処
理が可能であり、且つ２以上の制御が重複した場合に
は、安全側に制御できるように予め定めた優先度に従っ
た車両制御が選択される。

【００３４】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、走行路に沿って設置したデータキャリアの記憶情報
を移動体側のリーダライタで読み出しながら形状制御、
姿勢制御および搭載機器の動作状態の制御などの車両制
御を行うことができ、除雪車両、作業車両、試験車両な
どを安全に自動運転できる区間が増えることで運転者の
負担を大幅に軽減し、特に夜間や雨天等の視界が利かな
い場合の安全運転に大きく寄与できる。またカーブなど
での形状制御が自動的に行われることで、安定した走行
と乗りごこちの向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示した説明図

【図２】本発明のデータキャリアに格納される情報の具
体例を示した説明図

【図３】本発明におけるレール側に対するデータキャリ
アの設置説明図

【図４】本発明の車両に搭載される車両制御装置の説明
図

【図５】本発明で用いるデータキャリアとリーダライタ
の実施例構成図

【図６】本発明の車両制御を示したフローチャート

【符号の説明】 １：車両 ４：レール ５：枕木 ７：車両制御装置 ８：エンコーダ １０：データキャリア １２：リーダライタ ２２：ＭＰＵ ３２，３８：データ伝送制御部 ３４ａ：送信コイル ３４ｂ：受信コイル ３６：コイル ４０，５６：変調回路 ４２：メモリ制御部 ４４：メモリ部 ４６，５２：復調回路 ４８：上位インタフェース

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動体が走行する走行路側に設置され、外
   部から非接触で記憶情報の読み書き可能なデータキャリ
   アと、 移動体側に搭載され、前記データキャリアの設置場所を
   通過する際に前記データキャリアとの間の非接触結合に
   より情報を読取るリーダライタと、 該リーダライタの読取情報に基づいて車両の形状を変え
   る車両形状制御部と、を備えたことを特徴とする移動体
   の制御装置。
2. 【請求項２】移動体が走行する走行路側に設置され、外
   部から非接触で記憶情報の読み書き可能なデータキャリ
   アと、 移動体側に搭載され、前記データキャリアの設置場所を
   通過する際に前記データキャリアとの間の非接触結合に
   より情報を読取るリーダライタと、 該リーダライタの読取情報に基づいて搭載された作業用
   及び試験用などの機器の動作を制御する機器動作制御部
   と、 を備えたことを特徴とする移動体の制御装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の移動体の制御装置に
   於いて、 前記データキャリアは、移動体側に搭載された前記リー
   ダライタから前記データキャリアの設置場所通過の際に
   エネルギを供給されて動作すると同時に前記データキャ
   リアの設置位置に固有な情報の授受を行うことを特徴と
   する移動体の制御装置。
4. 【請求項４】請求項１乃至３記載の移動体の制御装置に
   於いて、前記データキャリアには、データキャリアの設
   置地点の前方に存在する構造物を示す情報、軌道上およ
   び軌道に沿って存在する設備機器を示す情報、および軌
   道自体に関する情報を選択的に予め記憶したことを特徴
   とする移動体の制御装置。
5. 【請求項５】請求項３記載の移動体の制御装置に於い
   て、前記データキャリアには、構造物を示す情報とし
   て、前方に存在する駅、踏切、橋梁、隧道等の種別情報
   と、該構造物までの距離情報を予め記憶したことを特徴
   とする移動体の制御装置。
6. 【請求項６】請求項３記載の移動体の制御装置に於い
   て、前記データキャリアには、前記設備機器を示す情報
   として、前方に存在する信号設備、ポイント、列車制御
   機器、ケーブルボックス、標識等の種別情報と、該設備
   機器までの距離情報とを予め記憶したことを特徴とする
   移動体の制御装置。
7. 【請求項７】請求項４記載の移動体の制御装置に於い
   て、前記データキャリアには、前記軌道自身に関する情
   報として、前方に存在するカーブ、坂道などの軌道条件
   を示す情報と、直線部からカーブ点までの緩和曲線に沿
   った一定区間毎の値と、該カーブの曲率や坂道の勾配な
   どの物理的情報を予め記憶したことを特徴とする移動体
   の制御装置。
8. 【請求項８】請求項４乃至７記載の移動体の制御装置に
   於いて、前記データキャリアには、更に構造物、設備機
   器、特定の軌道条件を通過する時に車両に要求される車
   両形状、および搭載機器の動作状態などを指示する機器
   動作制御情報を予め記憶したことを特徴とする移動体の
   制御装置。