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公開番号2019140810
公報種別公開特許公報(A)
公開日20190822
出願番号2018022697
出願日20180213
発明の名称軌道輸送システム
出願人株式会社日立製作所
代理人個人
主分類B60L 15/40 20060101AFI20190726BHJP(車両一般)
要約【課題】
障害物検知車両の減速に伴う輸送用車両の走行パターンへの影響を抑えた軌道輸送システムを提供することを目的とする。
【解決手段】
軌道上を走行する輸送用車両と、軌道上の障害物を検知する障害物検知部を備え前記輸送用車両に先行して走行する障害物検知車両とを有する軌道輸送システムにおいて、前記障害物検知車両は、前記輸送用車両が停止するまでに必要な制動距離よりも前方を走行し、前記障害物検知車両は、加速させることで前記輸送用車両との距離を一旦広げてから減速することを特徴とする。
【選択図】 図2
特許請求の範囲約 1,100 文字を表示【請求項1】
軌道上を走行する輸送用車両と、
軌道上の障害物を検知する障害物検知部を備え前記輸送用車両に先行して走行する障害物検知車両とを有する軌道輸送システムにおいて、
前記障害物検知車両は、前記輸送用車両が停止するまでに必要な制動距離よりも前方を走行し、
前記障害物検知車両は、加速させることで前記輸送用車両との距離を一旦広げてから減速することを特徴とする軌道輸送システム。
【請求項2】
前記障害物検知車両と前記輸送用車両が同じ速度で走行している状態で、前記輸送用車両を減速させる区間に突入する前に、前記障害物検知車両を加速させる請求項1の軌道輸送システム。
【請求項3】
前記輸送用車両を減速させる区間が曲線軌道、傾斜軌道、分岐を含む軌道のいずれかである請求項2の軌道輸送システム。
【請求項4】
前記障害物検知車両の加速後の速度が、前記輸送用車両の限界走行速度よりも速い、請求項1の軌道輸送システム。
【請求項5】
前記輸送用車両と前記障害物検知車両の軌道経路を取得する軌道経路取得部と、
前記軌道経路における前記障害物検知車両の在線位置を取得する在線位置算出部と、
前記在線位置算出部から取得された在線位置から得られた前記輸送用車両と前記障害物検知車両の車間距離と速度の通信を行う通信部と、
前記車間距離と速度から前記輸送用車両との安全車間距離を保持する前記障害物検知車両の走行速度を算出する障害物検知車両運転制御部と、
前記輸送用車両の制駆動指令をもとに前記障害物検知車両を制駆動する障害物検知車両制駆動部と、
前記在線位置算出部から取得された在線位置から、前記障害物検知車両の走行パターンを生成する障害物検知車両速度調整部を有する請求項1の軌道輸送システム。
【請求項6】
前記障害物検知車両速度調整部が生成する前記障害物検知車両の走行パターンは、
前記軌道経路取得部より取得した前記障害物検知車両の軌道経路において前記障害物検知部が障害物を検知可能な検知範囲にもとづいて生成される請求項5の軌道輸送システム。
【請求項7】
軌道上を走行する輸送用車両と、
軌道上の障害物を検知する障害物検知部を備え前記輸送用車両に先行して走行する障害物検知車両とを有する軌道輸送システムの運用方法において、
前記輸送用車両が停止するまでに必要な制動距離よりも前方を走行するように前記障害物検知車両を制御し、
前記障害物検知車両を減速させる際に、加速させることで前記輸送用車両との距離を一旦広げてから減速させることを特徴とする軌道輸送システムの運用方法。

発明の詳細な説明約 16,000 文字を表示【技術分野】
【0001】
本発明は、軌道上を走行する軌道輸送システムに関する。
【背景技術】
【0002】
軌道上を走行する軌道輸送システムは、軌道上に障害物が存在した場合、操舵による回避が不可能なため、軌道上の障害物を検知することは列車の安全性や運用性を向上させるために重要である。有人運転システムでは、軌道上および経路上の障害物は運転士の目視によって確認されてきた。一方、運転士に頼らない無人運転システムは、障害物の確認が難しい。そのため無人運転システムは、専用軌道を設け他の交通を遮断することでしか実現されてこなかった。
【0003】
後述する各実施例とは狙いが異なるが、特許文献1では、軌道上の障害物を排除する排障車と、この排障車の後方を所定の車間距離をおいて走行する輸送用車両とを備える軌道輸送システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開平5−338538号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
開放軌道における無人運転システムの実現のため、発明者らは、障害物を検知する障害物検知車両を、乗客を輸送する輸送用車両に先行して走行させるシステムを検討している。この輸送用車両と障害物検知車両との距離(以降では車間距離と呼称する。)は、輸送用車両の制動距離以上であることが望ましい。これは、障害物検知車両が障害物に接触し、障害物検知車両が瞬時に停止した場合において、輸送用車両が障害物検知車両に衝突することを避けるためである。
【0006】
ここで、目標地点までの軌道に対する走行速度は、列車の制限速度を厳守した上で、目的地までの距離、到着時間、および乗客の乗り心地等を考慮し決定される。この際、例えば走行経路がカーブや傾斜面を伴う場合、列車は直線経路を走行する場合と比較すると脱線の恐れが増え、かつ障害物検知を行う場合は進行方向の認識が困難となる。そのため、列車はカーブや傾斜面の直前では減速することが原則である。
【0007】
一方、上述した原則に則り障害物検知車両がカーブや傾斜面の直前で減速をすると、後方を走行する輸送用車両も減速する必要がある。
【0008】
これは、先述した通り、輸送用車両は、障害物検知車両が瞬時に停止をしても、障害物検知車両と衝突をしない車間距離を常に保ち走行しようとするからである。障害物検知車両が減速をすることで、車間距離が縮まり、後方を走行する輸送用車両は減速を余儀なくされる。
【0009】
そのため、輸送用車両は直線を走行している場合でも、先行する障害物検知車両の減速により不要な減速を強いられることとなる。先述した通り、列車の走行速度は、目的地までの距離、到着時間、乗客の乗り心地を考慮した上で最適に決定されるため、不要な減速は乗り心地の悪化に繋がり、さらには、輸送用車両が目標時間までに目的地まで到達できず、運行に支障をきたす原因となる。
【0010】
本発明は、上記の問題点を改善するために考案されるもので、障害物検知車両の減速に伴う輸送用車両の走行パターンへの影響を抑えた軌道輸送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明に係る軌道輸送システムの一例は、軌道上を走行する輸送用車両と、軌道上の障害物を検知する障害物検知部を備え前記輸送用車両に先行して走行する障害物検知車両とを有する軌道輸送システムにおいて、前記障害物検知車両は、前記輸送用車両が停止するまでに必要な制動距離よりも前方を走行し、前記障害物検知車両は、加速させることで前記輸送用車両との距離を一旦広げてから減速することを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、障害物検知車両の減速に伴う輸送用車両の走行パターンへの影響を抑えた軌道輸送システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
本発明の実施例の軌道輸送システムのシステム構成の概念図
本発明の実施例の軌道輸送システムにおける輸送用車両と障害物検知車両のシステム構成の概念図
本発明の軌道輸送システムにおける輸送用車両運転制御部の処理フローの一例
本発明の軌道輸送システムにおける障害物検知車両運転制御部および障害物検知車両走行速度調整部の処理フローの一例
本発明の軌道輸送システムにおける輸送用車両と障害物検知車両の位置・速度軌跡例
本発明の軌道輸送システムにおける輸送用車両と障害物検知車両の障害物検知車両走行速度調整部処理前での位置・速度軌跡例
本発明の軌道輸送システムにおける輸送用車両と障害物検知車両の障害物検知車両走行速度調整部処理後での位置・速度軌跡例
本発明の軌道輸送システムにおける輸送用車両と障害物検知車両の障害物検知車両走行速度調整部処理後での時間・速度軌跡例
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【0015】
本実施例では、輸送用車両と障害物検知車両より構成され、輸送用車両に対し先行して走行する障害物検知車両の走行パターンが、後方を走行する輸送用車両の走行パターンに影響を与えることを防ぐことを特徴とする。
【0016】
<軌道輸送システム100:>
はじめに、図1を用いて、軌道輸送システム100の構成と各構成要素の役割を説明する。軌道輸送システムは乗客や貨物を乗せる輸送用車両101と、前方の障害物を検知する障害物検知車両102と、輸送用車両101と障害物検知車両102との間の通信部116で構成される。
【0017】
通信部116は、輸送用車両101と障害物検知車両102との間を、アクセスポイントを経由せずに繋ぐ車車間通信でも良いし、地上に設備したアクセスポイントを介した通信でも良い。本発明では、輸送用車両101と障害物検知車両102間にて行う制御のために、伝送遅延が十分小さくデータ通信が実施できればよく、その方法は問わない。
【0018】
障害物検知車両102は障害物を検知するためのセンサである障害物検知センサ114を備える。障害物検知センサ114は、離れた位置にある障害物を事前に検知するだけでなく、障害物検知車両102自体が障害物に接触または衝突したことも検知できるように構成しても良い。
【0019】
具体的なセンサの種類は問わないが、前者は、例えば自動車の運転支援で実用されているカメラやミリ波レーダを用いればよく、その場合100〜200m程度まで離れた位置の障害物を検知できる。後者は、例えば、車両102の表面に加わった衝撃に反応する感圧センサが利用できる。
【0020】
障害物検知センサ114の出力は、障害物検知部115に入力される。障害物検知部115は障害物検知処理を実行し、障害物が無いことを確認できた場合、進行許可信号を、通信部116を介して輸送用車両101に備えられた輸送用車両制駆動部105へ発信する。障害物を発見した際や、障害物検知機能自体の異常を発見した際は、進行許可信号を発信しない。
【0021】
輸送用車両制駆動部105は、輸送用車両101にブレーキを適用する非活性状態と、ブレーキを開放する活性状態の2つの状態を持ち、通常は非活性状態で、進行許可信号を受信している間のみ活性状態になるように構成している。これは、ブレーキを適用した状態を安全側とする、いわゆるフェールセーフな構成である。
【0022】
<輸送用車両101:>
続いて、図2を用いて、軌道輸送システムにおける輸送用車両と障害物検知車両のシステム構成と各構成要素の役割を説明する。
【0023】
まず、輸送用車両101とその構成要素について説明する。輸送用車両101は、輸送用車両発着管理部103と輸送用車両運転制御部104と輸送用車両制駆動部105と輸送用車両軌道経路取得部106と輸送用車両在線位置算出部107から構成される。
【0024】
輸送用車両発着管理部103は、輸送用車両101の駅発着時刻を管理する部である。専用の箱や基板を輸送用車両に設置するほか、既存の車両情報制御システムの一機能として実現してもよい。輸送用車両発着管理部103は、輸送用車両101が駅に停止している間に、当該駅の輸送用車両発車予定時刻を輸送用車両運転制御部104に伝える。また、輸送用車両発着管理部103は、輸送用車両運転制御部104から、次駅への輸送用車両到着予定時刻を取得する。さらに、輸送用車両発着管理部103は、輸送用車両発着予定時刻を、通信部116を介して障害物検知車両発着管理部108に送信する。
【0025】
輸送用車両運転制御部104は、輸送用車両101の制駆動指令を生成する部であり、ATO装置(自動列車運転装置)が例として挙げられる。輸送用車両運転制御部104は、生成した輸送用車両制駆動指令を輸送用車両制駆動部105に送信する。
【0026】
輸送用車両運転制御部104は、輸送用車両発着管理部103から取得した輸送用車両発車予定時刻にもとづいて輸送用車両101を発車させる。また、駅間では位置と速度で定義される目標走行パターンに沿って、輸送用車両101が走行するように、制駆動指令を生成する。
【0027】
目標走行パターンは、予め分かっている輸送用車両101の加減速度と走行区間の制限速度にもとづき生成される。
【0028】
ここで、目標走行パターンを刷新するために、輸送用車両101は、輸送用車両の走行軌道を取得する輸送用車両軌道経路取得部106と、輸送用車両軌道経路上の自車位置である輸送用車両在線位置を取得する輸送用車両在線位置算出部107を有している。
【0029】
輸送用車両軌道経路取得部106は、輸送用車両が走行する駅間の走行経路を取得する。具体的には、出発駅を基準とした際の、走行経路の位置、勾配、曲率、分岐情報が考えられる。
【0030】
輸送用車両在線位置算出部107は、輸送用車両軌道経路取得部106より取得した輸送用車両101の走行経路上での現在の在線位置を算出する。例えば、GPS(Global Positioning System)を輸送用車両101に設け、当該GPSの情報にもとづき輸送用車両101の現在の在線位置を算出する方法が考えられる
この際、輸送用車両運転制御部104は、輸送用車両在線位置を通信部116を介して障害物検知車両102が備える障害物検知車両運転制御部109に送信する。
【0031】
その上で、障害物検知車両運転制御部109から通信部116を介して取得される障害物検知車両在線位置と、輸送用車両101の輸送用車両在線位置から、輸送用車両101と障害物検知車両102の車間距離を算出し、車間距離と輸送用車両101の最大減速度とから、輸送用車両101の許容最高速度を算出し、輸送用車両101の目標走行パターンである輸送用車両制駆動指令を刷新する。
【0032】
輸送用車両制駆動部105は、輸送用車両運転制御部104から取得する輸送用車両制駆動指令にもとづき、輸送用車両101を制駆動させる。輸送用車両制駆動部105の具体的装置の例としては、インバータ、モータ、摩擦ブレーキが挙げられる。
【0033】
輸送用車両制駆動部105にて出力された輸送用車両101の走行速度は、次回の輸送用車両運転制御部104の起動時に入力される。
【0034】
また、輸送用車両制駆動部105には、障害物検知車両102が備える障害物検知部115から、通信部116を介し障害物情報が入力される。輸送用車両101が駅停止中で、かつ障害物情報の内容が「障害物:あり」となった場合には、制動状態とし、輸送用車両101を発進できないようにする。他方、輸送用車両101が駅間走行中で、かつ障害物情報の内容が「障害物:あり」となった場合には、最大減速度で制動し、輸送用車両101を停止させる。
【0035】
<障害物検知車両102:>
続いて、障害物検知車両102とその構成要素について説明する。障害物検知車両102は、障害物検知車両発着管理部108と障害物検知車両運転制御部109と障害物検知車両速度調整部110と障害物検知車両制駆動部111と障害物検知車両軌道経路取得部112と障害物検知車両在線位置算出部113と障害物検知センサ114と障害物検知部115とから構成される。
【0036】
障害物検知車両発着管理部108は、障害物検知車両102の駅発着時刻を管理する部である。輸送用車両101同様、専用の箱や基板を障害物検知車両102に設置するほか、既存の車両情報制御システムの一機能として実現してもよい。障害物検知車両発着管理部108は、輸送用車両発着管理部103から、通信部116を介して輸送用車両発着予定時刻を受信する。障害物検知車両発着管理部108は、輸送用車両発着予定時刻にもとづいて障害物検知車両発着予定時刻を生成し、障害物検知車両運転制御部109に送信する。
【0037】
障害物検知車両運転制御部109は、障害物検知車両102の制駆動指令を生成する部であり、ATO装置(自動列車運転装置)が例として挙げられる。障害物検知車両運転制御部109は、生成した障害物検知車両制駆動指令を、障害物検知車両速度調整部110に送信する。
【0038】
障害物検知車両運転制御部109は、障害物検知車両発着管理部108から取得した障害物検知車両発車予定時刻にもとづいて障害物検知車両102を発車させる。また、駅間では位置と速度で定義される目標走行パターンに沿って、障害物検知車両102が走行するように、制駆動指令を生成する。
【0039】
目標走行パターンは、予め分かっている障害物検知車両102の加減速度と、輸送用車両101の走行区間制限速度にもとづき生成される。また、障害物検知車両運転制御部109は、障害物検知車両発着予定時刻を考慮し、輸送用車両101が駅に停止している間に障害物検知車両102の障害物検知車両目標走行パターンを生成する。その上で、障害物検知車両109は、障害物検知車両目標走行パターンに沿って走行するよう障害物検知車両制駆動指令を生成する。
【0040】
目標走行パターンを刷新するために、障害物検知車両102は、障害物検知車両102の走行軌道を取得する障害物検知車両軌道経路取得部112と、障害物検知車両上の自車位置と速度を取得する障害物検知車両在線位置算出部113を有している。
【0041】
障害物検知車両軌道経路取得部112は、駅間の走行経路を取得する。具体的には、輸送用車両軌道経路取得部106と同様、出発駅を基準とした際の、走行経路の位置、勾配、曲率、分岐情報が考えられる。
【0042】
また、障害物検知車両在線位置算出部113は、輸送用車両在線位置算出部107同様、GPSを搭載し、その信号にもとづき在線位置を推定しても良いし、障害物検知車両102は、障害物検知センサ114を搭載しているため、過去に走行した際に取得した障害物検知センサ114の情報、具体的にはカメラより取得した画像や、LiDAR(Light Detection and Ranging)より取得した3次元位置情報と照らし合わせ、より正確な在線位置を算出してもよい。
【0043】
障害物検知車両速度調整部110は、障害物検知車両制駆動指令(障害物検知車両目標走行パターン)と、障害物検知車両軌道経路取得部112より取得した障害物検知車両軌道経路と、障害物検知車両在線位置算出部113より取得した障害物検知車両在線位置を入力とし、ここでは例えば1分後までの障害物検知車両軌道経路とそれに応じた障害物検知車両制駆動指令を取得する。
【0044】
障害物検知車両速度調整部110は、障害物検知車両102が、1分後までにカーブや急斜面を走行するために減速をする場合は、後方を走行する輸送用車両が有する輸送用車両目標走行パターンを害さないように、障害物検知車102の障害物検知車両目標走行パターンを調整する。その後、調整した障害物検知車両102の制駆動指令(障害物検知車両目標走行パターン)を、障害物検知車両制駆動部111に送信する。本処理の内容については後段にて詳細を記載する。
【0045】
障害物検知車両制駆動部111は、障害物検知車両速度調整部110から取得した直近の速度目標走行パターンを調整した障害物検知車両制駆動指令にもとづき、障害物検知車両102を制駆動させる。障害物検知車両制駆動部111の具体的装置の例としては、インバータ、モータ、摩擦ブレーキが挙げられる。
【0046】
障害物検知車両制駆動部111にて出力された障害物検知車両102の走行速度は、次回の障害物検知車両運転制御部109の起動時に入力される。
【0047】
また、障害物検知車両制駆動部111は、障害物検知部115より障害物情報を入力する。障害物検知車両102が駅停止中で、障害物情報の内容が「障害物:あり」となった場合には、制動状態とし、障害物検知車両102を発進できないようにする。障害物検知車両102が駅間走行中で、障害物情報の内容が「障害物:あり」となった場合には、最大減速度で制動し、障害物検知車両102を停止させる。
【0048】
障害物検知部115は、障害物検知センサ114を備え、障害物検知車両102の位置から前方の領域における、輸送用車両101の運行を支障する障害物の存在を検知する機能をもつ。障害物検知センサ114としては、遠方はカメラやLiDAR、あるいはミリ波レーダなどを用いて障害物検知を行う。また、障害物検知車両102に障害物が接触、あるいは衝突したことを接触センサや衝突検知センサで検知する。輸送用車両101の運行を支障する障害物を検知した場合、障害物検知部115は、輸送用車両制駆動部105と障害物検知車両制駆動部111に「障害物:あり」の情報を伝達する。
【0049】
加えて、障害物検知部115は、障害物検知車両102の前方だけでなく、障害物検知車両102の後方の障害物有無を検知可能な仕組みをもっていてもよい。具体的には、後方用にカメラやLiDAR、あるいはミリ波レーダを追加でもつ方法や、障害物検知車両102が後方に向かって走行する際に障害物検知部115が前後に反転して後方を検知可能とする機構をもつ方法をとってもよい。
【0050】
以上が、軌道輸送システムにおける輸送用車両と障害物検知車両のシステム構成と各構成要素の役割の説明である。
【0051】
なお、軌道輸送システム100が有する通信部116は、輸送用車両101と障害物検知車両102が無線で通信している。通信部116は、輸送用車両発着予定時刻、輸送用車両在線位置、障害物検知車両在線位置、障害物情報の情報を相互に通信している。
【0052】
次に、輸送用車両運転制御部104と障害物検知車両運転制御部109と障害物検知車両速度調整部110の処理の流れを説明する。
【0053】
<輸送用車両運転制御部104:>
まず、輸送用車両運転制御部104の処理フローの例を、図3を用いて説明する。輸送用車両運転制御部104は、図3に示す処理を一定周期で実行する。
【0054】
S301は、輸送用車両101が駅に停車中か否かを判定する。当該判定は、具体的には、輸送用車両運転制御部104に入力される、輸送用車両在線位置算出部107より取得した輸送用車両101の在線位置と、輸送両車制駆動部105から出力された輸送用車両101の走行速度から、在線位置が駅近傍であり、速度が0km/hであれば駅に停車中と判定する。
【0055】
S301にて停車中と判定された場合、S302は、輸送用車両101が現在停車中の駅を発車する予定の時刻(輸送用車両発車予定時刻)を輸送用車両発着管理部104から取得する。
【0056】
S303は、現在時刻が輸送用車両発車予定時刻を経過しているか否か判定する。経過していない場合、本処理フローを終了する。経過している場合、S304に進む。
【0057】
S304は、輸送用車両101が発車準備を完了しているか否か判定する。発車準備の例として、車両ドア閉状態の確認が挙げられる。発車準備が未完了の場合、本処理フローを終了する。発車準備が完了している場合は、S305に進む。
【0058】
S305は、障害物検知車両在線位置を、通信部116を介し障害物検知車両102が備える障害物検知車両在線位置算出部113から取得する。
【0059】
S306は、障害物検知車両在線位置と、輸送用車両101の在線位置から、障害物検知車両102と輸送用車両101の車間距離を算出する。
【0060】
S307は、S306で算出した車間距離が発車時基準車間距離以上か否かを判定する。ここで、発車時基準車間距離とは、輸送用車両101が駅を発車する際に、輸送用車両101と障害物検知車両102との間に確保すべき安全な車間距離である。輸送用車両101と障害物検知車両102の間に、人などの障害物が存在するのを防止するため、理想的には発車時基準車間距離は限りなく小さくすべきだが、輸送用車両在線位置算出部107、障害物検知車両在線位置算出部113の誤差を考慮して、発車時基準車間距離を設定する。ここでは例えば、輸送用車両101および障害物検知車両102の発車時基準車間距離を10mに設定する。
【0061】
S307は、S306で算出した車間距離が発車時基準車間距離以上となっている場合にはS308に進み、当該発車時基準車間距離未満の場合は本処理フローを抜ける。
【0062】
S308は、輸送用車両制駆動指令を算出し、輸送用車両制駆動部105に送信する。具体的には、駅を発車するために力行指令を送信する。
【0063】
続くS309は、輸送用車両101が発車した時刻と、これから走行する駅間の予定走行時間とから、次駅の予定着時刻(輸送用車両到着予定時刻)を計算し、輸送用車両発着管理部103に送信する。
【0064】
次に、S301で輸送用車両102が駅停車中でない場合の処理をS310、S311、S312、S313、S314を用いて説明する。
【0065】
S310は、障害物検知車両在線位置を、障害物検知車両運転制御部109から取得する。
【0066】
S311は、障害物検知車両在線位置と、輸送用車両の位置とから、障害物検知車両102と輸送用車両101の車間距離を算出する。
【0067】
S312は、S311で算出した車間距離から、輸送用車両101の許容最大速度を算出する。
【0068】
S313は、輸送用車両制駆動指令を算出し、輸送用車両制駆動部106に送信する。具体的にここでは、輸送用車両102の走行速度が所定の目標速度となるように比例制御などで制駆動指令を算出する。目標速度の算出方法は、まず輸送用車両101の位置と、予め定められた目標走行パターンにもとづいて仮の目標速度を算出し、当該仮の目標速度と許容最大速度を比較したうえで、両者のうち小さいほうを最終的な目標速度とする。
【0069】
S314は、輸送用車両101の現在の在線位置と速度から、輸送用車両101が次駅に到着する時刻を推定し、輸送用車両発着管理部103に送信する。
【0070】
以上が、輸送用車両運転制御手段109の処理フローの例の説明である。
【0071】
<障害物検知車両運転制御部109・障害物検知車両速度調整部110:>
続いて、障害物検知車両運転制御部109と障害物検知車両速度調整部110の処理フローを、図4を用いて説明する。
【0072】
S401は、障害物検知車両在線位置の情報をもとに、障害物検知車両102が駅停車中であるか否かを判定する。ここでは、輸送用車両運転制御部104におけるS301同様、障害物検知車両在線位置が、駅の近傍であり、かつ速度が0km/hであれば、障害物検知車両も停車中であると判断する。
【0073】
S402は、輸送用車両101が、駅停車中において障害物検知車両102の目標走行パターンを作成済みであるか否かを判定する。作成済みであればS405へ、作成済みでなければS403へ進む。
【0074】
S403は、障害物検知車両発着管理部108より障害物検知車両102の障害物検知車両発着予定時刻を取得する。
【0075】
S404は、障害物検知車両発着予定時刻にもとづき、障害物検知車両102の次駅までの目標走行パターンを生成する。当該目標走行パターンの生成にあたっては、輸送用車両101同様、予め分かっている障害物検知車両102の加減速度と走行区間の制限速度にもとづくパターンを基本とする。
【0076】
S405は、S404で作成された目標走行パターンに沿って障害物検知車両102が走行するように、障害物検知車両制駆動指令を生成し、S406に送信する。
【0077】
S406は、障害物検知車両在線位置を、記憶部116を介し、輸送用車両101が備える輸送用車両運転制御部109に送信する。
【0078】
次に、S401で輸送用車両102が駅間を走行中(駅停車中でない)場合の処理をS407、S408、S409、S410、S411、S412、S413を説明する。
【0079】
S407は、障害物検知車両発着管理部108より障害物検知車両102の、次駅の到着予定時刻を取得する。
【0080】
S408は、障害物検知車両102の現在の在線位置と速度から、次駅までの目標走行パターンを修正する。
【0081】
続いて、S409、S410、S411は障害物検知車両速度調整部110の処理内容を示している。
【0082】
まず、S409は、障害物検知車両在線位置算出部113にて算出した障害物検知車両102の障害物検知車両在線位置を取得する。
【0083】
S410では、障害物検知車両走行経路取得部112より取得した障害物検知車両の走行経路のうち、現在の在線位置と次駅までの走行経路の位置、勾配、傾斜、分岐情報等を取得する。
【0084】
S411では、S408にて修正された目標走行パターンとS409にて取得した障害物検知車両102の障害物検知車両在線位置に対し、S410にて取得した直近の走行経路の情報をもとに障害物検知車両102の走行パターンを調整する。以下、図5、図6、図7を用いて具体的に説明する。
【0085】
ここで、図5は、S408にて取得した各車両の目標走行パターンを示している。軌跡500は輸送用車両101の位置・速度軌跡、軌跡501は障害物検知車両102の位置・速度軌跡である。また区間D1は、各車両のカーブ走行区間を示しており、輸送用車両101および障害物検知車両102共に、カーブ進入に伴い減速をし、カーブ走行後は再び加速を行う。位置P1はカーブ進入に伴う輸送用車両101の減速開始位置、位置P2はカーブ進入に伴う障害物検知車両102の減速開始位置である。また、次に説明する図6、図7は、図5内における領域502の拡大図を示している。
【0086】
続いて、図6は領域502内での、輸送用車両101および障害物検知車両102の目標走行パターンを調整する前の位置・速度軌跡を示しており、各記号は図5と同様の意味である。図7は、輸送用車両101および障害物検知車両102の目標走行パターンを調整した後の位置・速度軌跡を示している。ここで、軌跡500’は、目標走行パターン調整後の輸送用車両101の位置・速度軌跡、軌跡501’は、目標走行パターン調整後の障害物検知車両102の位置速度軌跡である。また、位置P1’はカーブ進入に伴う輸送用車両101の減速開始位置、位置P2’はカーブ進入に伴う障害物検知車両102の減速開始位置、位置P3’はカーブ進入に伴う障害物検知車両102の加速開始位置を示している。
【0087】
ここで、図6における輸送車両101の走行軌跡500の場合は、本実施例の冒頭でも述べた通り、前方を走行する障害物検知車両102が位置P2より減速を開始するため、輸送車両101は安全な車間距離を保つべく、位置P2より手前の位置P1より減速を開始する必要がある。
【0088】
そこで、図7に示す通り、障害物検知車両102は、位置P3’より事前に加速を行い、後方を走行する輸送車両と車間距離を一時的に広げた後に、位置P2’より減速を開始しカーブに進入するよう、障害物検知車両102の目標走行パターンを調整する。
【0089】
以降では、障害物検知車両102が加速を行う位置P3’の算出方法について、図8を用いて説明する。図8は輸送用車両101および障害物検知車両102の目標走行パターンを調整した後の時間・速度軌跡を示している。軌跡800は、輸送用車両101の時間・速度軌跡、軌跡801は、障害物検知車両102の時間・速度軌跡である。
【0090】
本実施例では、図8のように輸送用車両101および障害物検知車両102がカーブ進入に伴い、それぞれ一定の加速度および減速度を保った上で走行する環境下での位置P3’の算出方法を説明する。
【0091】
図8内の、T_Kdはカーブ進入に伴う輸送用車両101の減速開始時間、T_Kcurは輸送用車両101のカーブ進入開始時間(減速終了時間)を示している。また、T_Taはカーブ進入に伴う障害物検知車両102の加速開始時間、T_Tmaxは障害物検知車両102の加速終了時間(障害物検知車両102の走行限界速度到達時間)、T_Tdは障害物検知車両102の減速開始時間、T_Tcurは障害物検知車両102のカーブ進入開始時間(減速開始時間)を示している。なお、ここでは、障害物検知車両102の加速開始時間T_Taを求めることが目的である。
【0092】
また、V_Tmaxは障害物検知車両102の限界走行速度、V_Kmaxは輸送用車両101の限界走行速度、V_Kcurは輸送用車両101および障害物検知車両102のカーブ進入時の走行速度を示している。本実施にて述べる軌道輸送システム100では、基本的に障害物検知車両102は、輸送用車両101の限界走行速度内で走行をする。ただし、障害物検知車両102は乗客や貨物の輸送はしなく、客車との車両構造も異なることから、輸送用車両101よりも高い走行速度V_Tmaxが設定可能である。よって、障害物検知車両102は一時的に輸送用車両101が有する限界走行速度よりも速い速度で走行することで本実施例の内容を実現することが可能となる。
【0093】
ここで、カーブ進入に伴う障害物検知車両102の走行パターンの変化が、輸送用車両101の予め設定された走行パターンに変化を及ぼさないためには、図8に示す、障害物検知車両102の走行速度が輸送用車両101の走行速度よりも遅くなるT_Kmax前後での、各車両の走行速度の差分から算出される面積S_TおよびS_Kが等しくなるように、T_Taを設定する。
【0094】
S_TおよびS_Kはそれぞれ以下の式(1)および式(2)にて表すことができる。
S_T = 1/2(V_Tmax - V_Kmax)((T_Td - T_Tmax)+(T_Kmax - T_Ta))
・・・式(1)
S_K = 1/2(V_Kmax - V_Kcur)((T_Kd - T_Kmax)+(T_Kcur - T_Tcur))
・・・式(2)
【0095】
先述した通り、輸送用車両101および障害物検知車両102は、それぞれ一定の加速度および減速度にて走行を行うため、S_TおよびS_Kの等式S_T=S_Kと計算することで、障害物検知車両102の加速開始時間T_Taを算出することが可能となる。
【0096】
以上の計算を行い、障害物検知車両102の加速開始時間T_Taを求めることで、障害物検知車両102の目標走行パターンを参照し障害物検知車両102が加速を開始する位置P3’を算出することが可能となる。
【0097】
S412は、S411にて調整された目標走行パターンに沿って障害物検知車両102が走行するよう、障害物検知車両102の制駆動指令を生成し、障害物検知車両制駆動部111に送信する。
【0098】
S413は、障害物検知車両102の障害物検知車両在線位置を通信部116を介し、輸送用車両101が備える輸送用車両運転制御手段104に送信する。
【0099】
以上が、障害物検知車両運転制御部109と障害物検知車両速度調整部110との処理フローの説明である。
【0100】
以上が、軌道輸送システム100の説明である。
【0101】
以上説明した実施例の軌道輸送システムは、軌道上を走行する輸送用車両101と、軌道上の障害物を検知する障害物検知部115を備え輸送用車両101に先行して走行する障害物検知車両102とを有する軌道輸送システムにおいて、障害物検知車両102が、輸送用車両101が停止するまでに必要な制動距離よりも前方を走行するシステムに関する例である。輸送用車両101と障害物検知車両102とが同じ速度で車間距離が一定のまま走行している状態で曲線軌道や傾斜軌道、分岐を含む軌道などに差し掛かる場合、まず障害物検知車両102から減速することが考えられるが、そうすると車間距離の制約から、後続の輸送用車両101に不要な減速を強いてしまうことがある。上記実施例では、障害物検知車両102は、加速させることで前記輸送用車両との距離を一旦広げてから減速させるため、この不要な減速を回避させることができ、障害物検知車両102の減速に伴う輸送用車両101の走行パターンへの影響を抑えた軌道輸送システムを提供できる。
【0102】
具体的に上記実施例では、輸送用車両101と障害物検知車両102の軌道経路を取得する軌道経路取得部106と、軌道経路における障害物検知車両102の在線位置を取得する在線位置算出部107と、在線位置算出部107から取得された在線位置から得られた輸送用車両101と障害物検知車両102の車間距離と速度の通信を行う通信部116と、車間距離と速度から輸送用車両101との安全車間距離を保持する障害物検知車両102の走行速度を算出する障害物検知車両運転制御部109と、輸送用車両の制駆動指令をもとに障害物検知車両102を制駆動する障害物検知車両制駆動部111と、在線位置算出部107から取得された在線位置から、障害物検知車両102の走行パターンを生成する障害物検知車両速度調整部110を有する。
【0103】
なお、障害物検知車両速度調整部110が生成する障害物検知車両102の走行パターンは、軌道経路取得部106より取得した障害物検知車両102の軌道経路において障害物検知部115が障害物を検知可能な検知範囲にもとづいて生成することもできる。このようにすれば、見通しの悪い曲線部等で検知範囲に影響を受ける場合でも、その影響を緩和できる適切な制御が可能になる。
【符号の説明】
【0104】
100・・・軌道輸送システム
101・・・輸送用車両
102・・・障害物検知車両
103・・・輸送用車両発着管理部
104・・・輸送用車両運転制御部
105・・・輸送用車両制駆動部
106・・・輸送用車両軌道経路取得部
107・・・輸送用車両在線位置算出部
108・・・障害物検知車両発着管理部
109・・・障害物検知車両運転制御部
110・・・障害物検知車両速度調整部
111・・・障害物検知車両制駆動部
112・・・障害物検知車両軌道経路取得部
113・・・障害物検知車両在線位置算出部
114・・・障害物検知部センサ
115・・・障害物検知部
500・・・輸送用車両の時間・速度軌跡
501・・・障害物検知車両の時間・速度軌跡
502・・・カーブ走行領域
D1・・・カーブ走行区間
P1・・・輸送用車両の減速開始位置
P2・・・障害物検知車両の減速開始位置
P1’・・・輸送用車両の減速開始位置
P2’・・・障害物検知車両の減速開始位置
P3’・・・障害物検知車両の加速開始位置
800・・・輸送用車両の時間・速度軌跡
801・・・障害物検知車両の時間・速度軌跡
T_Kd・・・輸送用車両の減速開始時間
T_Kcur・・・輸送用車両のカーブ進入開始時間(減速終了時間)
T_Kmax・・・障害物検知車両の走行速度が輸送用車両の走行速度よりも遅くなる時間
T_Ta・・・障害物検知車両の加速開始時間
T_Tmax・・・障害物検知車両の加速終了時間(障害物検知車両の走行限界速度到達時間)
T_Td・・・障害物検知車両の減速開始時間
T_Tcur・・・障害物検知車両のカーブ進入開始時間
V_Tmax・・・障害物検知車両の限界走行速度
V_Kmax・・・輸送用車両の限界走行速度
V_Kcur・・・輸送用車両および障害物検知車両のカーブ進入時の走行速度

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