JP2587723B2 - 車両用扉の再開閉制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両用扉の扉閉動作時に、人や物が挟まっ
たことを検知して扉を再開閉させる戸挟み防止機能を備
えた車両用扉の再開閉制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

鉄道車両用扉の開閉制御装置においては、扉が閉じる
際に、扉と扉の間あるいは扉と扉枠との間に人や物が挟
まった場合には、これを検知すると共に、扉を一旦開放
して戸挟み状態を解消した後、再び閉止する、所謂戸挟
み防止機構の設置が不可欠となっている。

かかる扉開閉制御装置における戸挟み防止機構として
は、例えば特開昭58−210266号公報に示されるように、
扉の開閉をモータで行う車両用扉の戸挟み防止機構を提
示することができる。ここに開示されるドア開閉制御装
置では、第９図に示されるように、電源１と協働するモ
ータ制御リレー２の動作によってモータ３を回転させて
車両用ドア４を開放又は閉鎖すると共に、光源５とセン
サ６の間に破断ディスク７を介設してなるタコメータ８
を、上記モータ３の軸に取付け、且つタコメータ８をド
ア制御装置９に接続し、入力10上のタコメータ出力信号
をドア制御装置９へ送っている。タコメータ８は、モー
タ３の速度の減少を感知してドア制御リレー11を作動さ
せ、リミットスイッチ12を介してモータ制御リレー２の
動作を決定する。車両制御装置13は、モータ制御リレー
２ヘドア開放コマンド信号及びドア閉鎖コマンド信号の
いずれかを発生するもので、ドア開放コマンド信号によ
りモータ制御リレー２を励磁して車両ドア４を開放し、
ドア閉鎖コマンド信号によりモータ制御リレー２を消磁
して車両ドア４を閉鎖せしめる。モータ制御リレー２
は、接地入力14をドア制御装置９へ供給しており、ドア
閉鎖コマンド信号が車両制御装置13により与えられる
と、モータ制御リレー２はその接地入力14を取り去って
ドア制御装置９の動作を開始させる。

上記において、車両ドア４の移動経路に障害物があり
モータ３の速度が所定のしきい値以下に低下すると、ド
ア制御装置９はドア制御リレー11を介してモータ３を制
御し、車両ドア４は所定時間、再開放された後、再び閉
方向に移動する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、このドア開閉制御装置は、モータ回転数に
対してしきい値を設けて戸挟み検知を行うもので耐久性
や理論的な信頼性等の点で前者の戸挟み防止機構より優
れているが、モータの場合、回転数と回転トルク即ち閉
動速度と閉動トルクの間に反比例の関係があり、閉動速
度が大きい領域では閉動トルクが小さくなるので風圧等
によって扉に摩擦抵抗が働くと、閉動速度が大きく変化
する。この結果、戸挟み検知の為のしきい値を高く設定
していると、閉動速度がすぐにしきい値を下回って戸挟
み検知機構が誤動作する。

そこで、閉動速度の高速域ではしきい値を低く設定せ
ざるを得ず、戸挟みによって閉動速度がかなり低下しな
い限り戸挟み防止機構が働かないという点で安全性に欠
ける面がある。

本発明は上記事情に着目してなされたものであって、
扉閉動作の全行程において、戸挟みを高精度に検知して
扉を自動的に再開閉させ得るような、安全性の高い車両
用扉の再開閉制御装置の提供を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

しかして上記目的を達成した第一発明に係る車両用扉
の再開閉制御装置は、第１図に示すように、空気圧シリ
ンダ15によって扉を開閉駆動する車両用扉の再開閉制御
装置であって、前記空気圧シリンダ15に設置されて扉の
移動に応じてパルス信号を発生するエンコーダ16と、前
記エンコーダ16からのパルス信号により扉の移動位置を
検出する位置検出手段17と、前記エンコーダからのパル
ス信号発信間隔により扉の移動速度を検出する速度検出
手段18と、扉の移動領域に応じた基準速度を有し、前記
位置検出手段17からの位置信号に応じて前記基準速度を
設定する基準速度設定部19と、前記速度検出手段18から
の速度データと基準速度設定部19からの設定基準速度デ
ータを比較し、扉開閉制御部20に開閉信号を出力する比
較部21とを備えたものであり、第二発明に係る車両用扉
の再開閉制御装置は、第２図に示すように、上記基本構
成に加えて、前記基準速度を予め設定した任意の回数の
扉閉動作で学習設定する補正手段25を設け、この補正手
段25は、扉閉動作時に補正回数をカウントすると共に、
この補正回数が前記任意の回数以下であり、且つ、前記
扉閉動作時の扉ストローク量が一定量以上であることの
判断で補正信号を出力する判定部22と、上記補正信号を
受けて、上記扉閉動作時の移動速度を演算して実移動速
度を得ると共に、該実移動速度を前記任意の回数分迄記
憶する演算記憶部23と、各回の扉閉動作の終了時に前記
演算記憶部23に保持された各回の実移動速度と予め記憶
された基準速度とを演算して新たな基準速度を出力する
補正演算部24とを有するものである。

〔作用〕

上記第一発明の構成によれば、扉は空気圧シリンダ15
によって開閉駆動されると共に、位置検出手段17並びに
速度検出手段18においては、前記空気圧シリンダ15に設
置されたエンコーダ16からのパルス信号によって扉の位
置及び移動速度を検出することができる。そして、基準
速度設定部19で戸挟み検知の判定基準となる基準速度
を、位置検出手段17からの位置信号に応じて設定するこ
とにより、比較部21では、速度検出手段18からの速度デ
ータと基準速度設定部19からの設定基準速度データが対
比され、対比結果に基いて戸挟みの有無を判定し、扉開
閉制御部20に開閉信号を出力することができる。

上記戸挟み防止機構において、本発明は、扉開閉駆動
手段として空気圧シリンダ15を使用しているが、空気圧
シリンダ15における駆動トルクは、ピストンの面積とそ
こに加わる面圧の積に対応するので、モータ駆動式の車
両用扉と違って、駆動トルクは駆動速度の影響を受ける
ことがない。従って、閉動速度が高い領域でも高いトル
クで扉を駆動させることができ、外乱によって閉動速度
が大きく低下することがないので、戸挟み検知の判定基
準となる基準速度を高く設定することができる。かくし
て、戸挟みの発生を制度良く検知して扉を再開閉するこ
とができ、過度の戸挟みによる危険から乗客を保護する
ことができる。

又、第二発明では、前記構成に加えて、基準速度をよ
り適確に設定する為に、判定部22,演算記憶部23,補正演
算部24等からなる前記基準速度を予め設定した任意の回
数の扉閉動作で学習設定する補正手段25を設けており、
前記判定部22では、扉閉動作時に補正回数をカウントす
ると共に、この補正回数が前記任意の回数以下であり、
且つ、前記扉閉動作時の扉ストローク量が一定量以上で
あるとの判断で補正信号を出力する。一方、演算記憶部
23は、上記補正信号を受けて上記扉閉動作時の移動速度
を演算して実移動速度を得ると共に、該実移動速度を前
記任意の回数分迄記憶する。そして、補正演算部24で
は、各回毎の扉閉動作において演算記憶部23に保持され
た各回の実移動速度と予め記憶された基準速度とを演算
して新たな基準速度を出力する。上記補正操作を所定回
数繰返すことにより、当該車両用扉の標準的な閉動状態
に適合した基準速度を設定することができ、戸挟み検知
により再開閉動作をより的確に実施することができる。

〔実施例〕

本発明に係る再開閉制御装置の説明に先立って、本発
明が適用される車両用扉の開閉装置の一般的構成につい
て説明する。

扉開閉装置は、第３図に示すように、扉を駆動させる
空気圧シリンダ15、速度調整部26、開閉制御部27等から
なり、空気圧シリンダ15と圧力空気源28を結ぶ空気通路
29に減圧弁30,ドアコック31,フィルタ32等が介設されて
いる。

速度調整部26は、空気圧シリンダ15の通路33,34に、
夫々クッション調整絞り部35,35aと、逆止弁36,36aと、
速度調整絞り部37,37aとを接続してなる。

上記扉開閉装置において、ソレノイドバルブ38により
切換弁39を切り換えることにより空気圧シリンダ15の中
空ピストン40及び小ピストン41が移動して扉の開閉が行
われる。そして、開閉速度の調整は、速度調整絞り部3
7,37aによって行われ、又、クッション調整絞り部35,35
aによって開閉動作停止直前の移動速度調整が行われ
る。

かかる扉開閉装置による標準的な閉動速度変化は、例
えば、第４図に実線で示す通りであり、移動領域は、加
速域、定（高）速域、減速域、クッション域に分けるこ
とができる。尚、図例では、全閉位置のストロークを
“0"とし、全開位置を“650"としている。そして、全開
位置から扉は、加速されつつ閉動作を開始し、定速（高
速VH）域に達すると、該速度を維持しながら扉は急速に
閉止されていく。そして、減速域に達すると、所定の減
速率で所定の低速度VLに達するまで速度を低下させ、ク
ッション域では、低速度を維持しながら扉を緩やかに閉
動させて全閉位置に到達する。本発明は、上記扉閉動作
時の閉動速度変化に対応して戸挟み検知を行うものであ
り、扉を開閉駆動させる空気圧シリンダ15にエンコーダ
16を設置し、エンコーダ16からのパルス信号で扉の位置
及び扉の実移動速度を検知し、各移動領域に応じて、第
４図に破線で示す如く、戸挟み検知の為の基準速度を設
定して、実移動速度が基準速度より低下すると、戸挟み
が発生したと判断して扉の再開閉を行うものである。
尚、ここでは、基準速度V1,V2を基準閉動速度（VH,VL）
の80％となるように設定することを目安としている。
又、加速域の基準速度は、高速域の基準速度の1/2に設
定され、減速域ではV1からV2まで一定の減速率で基準速
度を低減させている。さらに、全開位置から50mmのスト
ロークの間と、全閉位置の手前には不感部を夫々設けて
いる。上記閉動速度の比較制御に加えて、減速域を除く
移動領域では、各領域毎に基準減速度を設定し、実減速
度が基準減速度より大きくなると戸挟みが発生したこと
を検知する減速度比較制御を行うことができる。

次に、上記再開閉制御を行う為の実施例に係る再開閉
制御装置について説明すると、該再開閉制御装置は、第
５図に示すように、両開き式の車両用扉4a,4bに設置さ
れた空気シリンダ15、扉4a,4bを両方向に開閉させるラ
ックピニオン機構におけるピニオンに同軸的に取付けら
れた回転式のエンコーダ16及びマイコン内に組込まれた
再開閉制御部43、扉開閉リレー（扉開閉制御部）44から
なり、再開閉制御部43は、エンコーダ16からのパルス信
号を受けて速度を検出する速度検出手段18、エンコーダ
16からのパルス信号により位置を検出する位置検出手段
17、移動速度比較部21a、減速度比較部45、再開閉タイ
マ46及び判定部22、演算記憶部23、補正演算部24からな
る補正手段25等を備えてなり、該再開閉制御部43には、
戸閉スイッチ47、自動・手動切換スイッチ48、開閉指令
スイッチ49からの信号が入力されている。又、タイマ46
にはタイマ調整つまみ50、補正手段25には高速領域基準
速度調整つまみ51、クッション領域基準速度調整つまみ
52が夫々設置されている。尚、本実施例では、基準速度
設定部及び基準減速度設定部を、夫々移動速度比較部21
a及び減速度比較部45に組込んでいる。

次いで、上記再開閉制御装置43の動作を、第6,7図の
マイコンプログラムを示すフローチャートに従って説明
すると、まず始めに、ステップS1で電源を投入した後、
ステップS2で扉が閉位置にあることを検知してストロー
クを“0"に設定すると共に、マイコンから周波数1KHZで
フリッカの出力を開始する。次いで、ステップS3で調整
つまみ50,51,52により仮設定した基準速度値及びタイマ
ー値を初期設定値としてインプットした後、ステップS4
乃至S16で示される補正ループに入る。このループで
は、先ずステップS4で扉の動作が開行程と閉行程のいず
れに有るかを判定する。ここで、開行程にあると判定さ
れた場合には、ステップS5で開設定を行うと共に、ステ
ップS4へリターンする。この補正ループでは、電源投入
後の任意の回数の扉閉動作で、仮設定された基準速度値
を学習設定するもので、扉の開閉速度が周囲温度や経年
変化、更には、空気シリンダ15の速度調整部26の調整に
より随時異なるものとなるのを保証する目的で行われる
ものである。これにより、実移動速度と基準速度値とを
近づけることができ、安全性を一層向上できるものとな
る。一方、閉行程にあると判定された場合には、ステッ
プS6で閉設定を行うと共に、ステップS7,S8の判定を行
う。即ち、ステップS7では補正回数が10回であるか否か
を判定し、判定がNOである場合には、今回の扉開閉動作
で扉が十分に開いたかどうかを知る為にステップS8に進
み、ここで最大ストロークが600以上であったか否かを
判定する。ステップS8でYESと判定された場合には、ス
テップS9へ進み、補正フラグを“1"にセットする。一
方、ステップS7でYESと判定された場合には、補正回数
が規定の10回に到達したことを意味し、又、ステップS8
でNOと判定された場合には途中の動作の反転等により扉
が十分に開放されなかったことを意味するので、これら
の場合には、補正データを採用する必要がないかあるい
は採用できず、ステップS10に進み、補正フラグは“0"
にセットされる。

ステップS9あるいはS10で補正フラグがセットされる
と、ステップS11に進み、全閉位置不感帯検知手段とし
て戸閉めスイッチを採用するかパルス信号によるストロ
ークを採用するかを判定する。ちなみに、全閉位置に到
達したかどうかは、扉が全閉状態になったとき作動する
戸閉めスイッチでも検知することができる。ここで、戸
閉めスイッチを採用した場合には、ステップS12に進
み、戸閉めスイッチがオンかオフかを判定し、戸閉めス
イッチがオンであれば、ステップS14に進み、補正フラ
グが“1"か“0"かを判定する。一方、ステップS11でパ
ルス信号によるストロークを採用した場合には、ステッ
プS13へ進み、扉の位置を示すストロークパルスが３以
下であるか否かを判定し、この判定がYESである場合
（扉が全閉位置にあるとみなすことができる場合）に
は、ステップS14へ進む。そして、ステップS14で補正フ
ラグが“1"と判定された場合には、ステップS15へ進
み、基準速度値の補正を行った後、ステップS4へリター
ンし、一方、ステップS14で補正フラグが“0"と判定さ
れた場合には、そのままステップS4へリターンする。

ここで、ステップS15における補正の内容は、第８図
に示すように、ステップS3からの初期設定値の読み込み
値と、今回の補正ループにおける実移動速度の演算・記
憶値から下式に基いて新たな基準速度の演算を行い出力
するものである。

（計算式の一例） 初期値 ａ……定（高）速領域、 ｂ……クッション領域 実移動速度 An……定（高）速領域、 Bn……クッション領域 （但し、ｎは補正回数を示し、１≦ｎ≦10） 新たな基準速度の演算 定（高）速領域 Ａ′＝〔ａ＋（Al＋・・・＋An）〕／（ｎ＋１） クッション領域 Ｂ′＝〔ｂ＋（B1＋・・・＋Bn）〕／（ｎ＋１） 一方、扉が全閉位置に至らず、ステップS12でオフと
判定された場合又はステップS13でNOと判定された場合
には、ステップS16に進み、自動運転モードか手動運転
モードかを判定する。ここで、自動運転モードと判定さ
れた場合には、ステップS17からS26で示される戸挟み検
知ループに入る。ステップS17では、ストロークが戸挟
み検知の不感帯である扉全閉位置よりストロークが50mm
少ない領域にあるか否かを判定し、判定がYESである場
合には、ステップS18からS24でいずれの移動領域にある
かを順次判定若しくは決定する。即ち、ステップS18で
加速域にあると判定された場合、ステップS19で定
（高）速域にあると判定された場合あるいはステップS2
1でクッション域にあると決定された場合のいずれかの
場合には、ステップS22に進み、減速度判定を行う。こ
こで、戸挟みにより減速度が各領域の基準減速度設定値
Ｖαより大きい場合、即ちYESと判定された場合には、
ステップS24へ進み、出力フリッカを停止すると共に、
扉開閉リレー（扉開閉制御部）44に開指令が発せられ
る。

一方、ステップS22で減速度が小さくNOと判定された
場合、並びにステップS18及びS19でNOと判定されると共
にステップS20で減速域にある（YES）と判定された場合
には、ステップS23へ進み、閉動速度が前記補正ループ
で設定した各移動領域毎の基準速度より小か否かを判定
する。そして、判定がYESである場合には、ステップS24
に進んで上記と同様の処理が行われ、一方、NOと判定さ
れた場合には、戸挟みは起こらなかったのでステップS4
へリターンする。

ステップS24で出力フリッカを停止した後は、ステッ
プS25で戸挟みを解消すべく、タイマ46によって設定さ
れた設定時間、即ち開指令継続時間が完了したか否かを
判定し、開指令時間が設定時間に到達していない場合即
ちNOの場合には、ステップS25をループして、開状態が
保持される。一方、ステップS25で設定時間が完了してY
ESと判定された場合には、ステップS26で出力フリッカ
を再開すると共に、扉開閉リレー44に再び閉指令が送ら
れ、再開閉制御行程はステップS4へリターンする。

上記のように、扉閉動作の全行程において、閉動速度
に近い基準速度を設定して再開閉制御を行うことによ
り、戸挟みを高精度に検知して扉を再開閉することがで
き、安全性の高い車両用扉を提供することができる。

特に、上記実施例では、マイコンから常時1KHzで出力
フリッカが発生し、該出力フリッカが停止することで開
指令が発せられる。従って、マイコンの異常、マイコン
の電源遮断、リレー電源の遮断、出力電気部品の故障等
が起こっても、これによって出力パルスがなくなり、開
指令が出力されることとなって戸挟み防止機構における
フェイルセイフ機能を果たすことになる。尚、マイコン
故障時には車両の再開閉機能を手動モードとし、再開閉
制御部の機能を停止させる。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成されており、空気圧シリン
ダに設置されたエンコーダからのパルス信号により位置
検出並びに速度検出を行うと共に、扉移動領域に応じて
設けられた基準速度を位置信号に基いて選択して速度検
出値と比較し、速度検出値が基準速度を下回ると、これ
をもって戸挟みと判断し、扉を再開閉することができ
る。特に、扉駆動手段として空気圧シリンダを用いてい
るので高速域でも扉の駆動トルクを高く維持することが
でき、外乱による閉動速度の変動を抑えることができ
る。従って戸挟み検知の判定基準となる基準速度を標準
的な閉動速度に近接した値に設定することができ、戸挟
みが起こると閉動速度が直ちに基準速度を下回ることと
なって戸挟みを高精度に検知して扉を再開閉することが
できる。

又、基準速度を設定するに当たり、判定部，演算記憶
部，補正演算部からなる前記基準速度を予め設定した任
意の回数の扉閉動作で学習設定する補正手段を用いて、
任意回数の扉閉動作を繰り返すことにより扉の標準的な
閉動状態に最も適した基準速度を設定することができ、
戸挟みの検知をより的確に検知して再開閉制御を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１発明の構成を示す機能ブロック図、第２図
は第２発明の構成を示す機能ブロック図、第３図は扉開
閉装置の空気回路図、第４図は閉動速度変化及び基準速
度変化を示すグラフ、第５図は実施例に係る再開閉制御
装置を示す説明図、第6,7図は再開閉制御装置に組込ま
れるマイコンに記憶されたプログラムの一例を示すフロ
ーチャート、第８図は補正プログラムの内容を示すフロ
ーチャート、第９図は従来例を示すブロック図である。 15……空気圧シリンダ 16……エンコーダ 17……位置検出手段 18……速度検出手段 19……基準速度設定部 20……扉開閉制御部 21……比較部 22……判定部 23……演算記憶部 24……補正演算部 25……補正手段

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空気圧シリンダによって扉を開閉駆動する
   車両用扉の再開閉制御装置であって、前記空気圧シリン
   ダに設置されて扉の移動に応じてパルスを発生するエン
   コーダと、前記エンコーダからのパルスにより扉の移動
   位置を検出する位置検出手段と、前記エンコーダからの
   パルスにより扉の移動速度を検出する速度検出手段と、
   扉の移動領域に応じた基準速度を有し、前記位置検出手
   段からの位置信号に応じて前記基準速度を設定する基準
   速度設定部と、前記速度検出手段からの速度データと基
   準速度設定部からの設定基準速度データを比較し、扉開
   閉制御部に開閉信号を出力する比較部とを備えたことを
   特徴とする車両用扉の再開閉制御装置。
2. 【請求項２】前記基準速度を予め設定した任意の回数の
   扉閉動作で学習設定する補正手段を設け、この補正手段
   は、扉閉動作時に補正回数をカウントすると共に、この
   補正回数が、前記任意の回数以下であり、且つ、前記扉
   閉動作時の扉ストローク量が一定量以上であるとの判断
   で補正信号を出力する判定部と、上記補正信号を受けて
   上記扉閉動作時の移動速度を演算して実移動速度を得る
   と共に、該実移動速度を前記任意の回数分迄記憶する演
   算記憶部と、各回の扉閉動作の終了時に前記演算記憶部
   に保持された各回の実移動速度と予め記憶された基準速
   度とを演算して新たな基準速度を出力する補正演算部と
   を有するものである請求項１に記載の車両用扉の再開閉
   制御装置。