JPS5937809A - ゴムタイヤ列車の自動運転装置 - 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】 本発明ハ、走行１１％にゴムタイヤを用いたゴムタイヤ
列車の自動運転装置ｉ！ＶＣ関する。

夕す車め自−１運転装置を大別すると、いわゆる地十パ
ターンカ式と、車上パターン方式とに分けられる。＋ｉ
１表に、軌動上の各地点における列車の走行すべき速度
情報が地上から常時列車に伝送され、その法度情報にで
きるだけ追随するように、列車内部において走行速度を
制御するものであり、一般的に自己の実走行速度を把握
することで制御が行なわれる。ここにおいて精度の高い
運転制御を行なうためＫ［実走行速度の正イＩ（Ａな把
握が必要である。後者に、一定速度で走行する区間にお
ける指定速度情報と、停止すべき位置から一定距離だけ
手ｒｉｉＪの地点の情報のみを地上から受け、列車内部
において第１図に示すように、走行距離Ｓに対して走行
すべき速度Ｖを示すようなパターンを電′Ａ［トＪに発
生し、そのパターンに況随するように列Ｊ１１内１，１
曵において走行速度を制御するものである。

この後者の技（なにおいては、ＳｆＪ記パターンの横軸
で示き几る実走行距離が必要であり、さらに前記パター
ンの縦軸と比較すべき実走行速度が必要である。しかも
精度の高い運転制御を行なうためにこ几らの正確な把握
を要する。停止すべき位置Ｑから一定距離だけ離れたパ
ターン起点Ｒに、たとえば速度Ｖが５０　ｋｒｒＶ／ｈ
のときにおいて、通常性能の旅客車でに、乗心地上の関
係もあって、１５０〜２００　ｍの位１ｉｇ（となる。

この距離において列車内で厖離積算を行なうとすると、
その精度がたとえば１％であれば、１．５〜２ｍの誤差
を有して列１が停止することになり、実用上問題である
。

そこで列車の停止精度の目標を±２０　ｃｍとすると、
距離精度に少なくとも０．１％程度が必要である。

距離や速度の検出手段として、地上に金属片やコイルを
細かいピッチで配置し、その上を列車が通過することに
よって電気パルスケ得、その積算によって距離を得るこ
とができ、また一定時面内のパルスで速度を得ることが
でき、その精度を非常に高いものとすることが可能であ
る。しかし地上設備の費用が大であり、実用化し難い。

そこで列車内のみで距離と、速度とを検出するために、
公知技術でに、車輪の回転を利用するのが一般的である
。ところがゴムタイヤを用いた案内軌動車やモルレール
においては、車輪トシてゴムタイヤの走行輪と案内輪と
が用いられており、距１・＋１・速度の検出にこれらの
車輪が利用対象に挙げられる。しかし、ゴムタイヤにそ
のラジアル負荷によって撓みを生じ、実効直径すなわち
列車め１各動距離ケ、その間のｆｆｉ輪の総回転数およ
び円周率で除した値が変動する要素を有している。さら
１）Ｊ／：ｉｆのトルクあるいにブレーキトルクを受け
た場合にも、ゴムタイヤは実効直径が増減する特性を有
している。

そこで実効直径の変動が少なくかつ回転量を検出するこ
とができる機械、すなわちパルスゼネレータ等の収１」
けが容易な車輪を選ぶ必要がある。

案内ＷｉＪμ来客や荷物の増減の影響を受けることはな
いが、曲線路の通過時においてに、横圧によって°案内
輪荷置が１浸大値ないし零に変動し、時としてｒｌ　１
１１１線路から離几て回転しない場合も予想され、叢仙
が大きく、一般的Ｖ′ｃに実用化が困難である。

走行輪については、胤両の懸架装置などが十分な機１１
にヲ有し、微小時１０］の走行輪ジャンプなどのないこ
とを前提としなけｎ、ばならないが、概して次のように
考えられる。すなわち走行輪は、乗客や荷物の増減によ
って負荷愛＃］はあるが、案内輪よりも負荷変動率はげ
るかに小さい。この走行輪のうち駆動＠Ｖｃｎ、カ行時
に駆０１トルクが作用し、ブレーキ時ニも逆方向のブレ
ーキトルクが作用する。また付随輪に、カ行時にトルク
に作用１−ないが、ブレーキ時には、駆動輪と同様にブ
レーキトルクが作用する。列車の自動運転の制御におい
て、距離および速度の検出精度が鏝も高いことを要求さ
ｎるのげ、所定位置に停止する制仙１（、−行なう場ｅ
’ｔ’アリ、　コ（１）ときに天１祭上大部分がブレー
キ状態であって、駆動輪あるいに付随輸のいずｆ′１．
ＶＣもブレーキトルクが作用するので、ｎ’Ｕ’Ｌ輪の
間で走行速度、走行距離を得るための精度に天用上大き
な差巡はない。

一方、回転量の検出については、付随輪でに車輪自体と
ブレーキディスク等のみが検出対象物であり、駆動輪で
に里４・前、ブレーキディスク等のほかに歯車ないし原
＃Ｊ機までが対象に含まれ、選択範囲が広いので、パル
スゼネレータなどの取付けが容易である。この点から実
用上駆動輪が選択されることが多い。

ゴムタイヤに、その負担する荷重が増加すると、Ｊｓｉ
、輸の中心高さＴＩ′ｉ低下し、静的々車輪の半径が１
少するとともに、転動する回転数が増大し、実効直径が
小さくなる傾向にある。しかし空気タイヤの一般的な構
造がそうであるように、第２図に示すごとく、タイヤ１
の外周を形成するトレッドゴム２の内層に補強コード３
が設けら几ている場合には、補−強コード３は、特に一
般にスチールラジアルと呼称されるタイヤでは、スチー
ルワイヤを無１５ｉｉＩｌ状に形成して用いらｎており
、その無端状のフード３０円同長け、はとんど変化しな
い。そのため、１１Ｌ輪−回転あたり路面４に対する補
強コード３の移Ｕ１は大きく差を生ずるをまずかない。

しかし補強フード３の外周にあるトレッドゴムＫｎ、１
゛違いながらも、負荷によって撓＝＋を生ずるので、補
強コード３と走行路との間でわずかなすｎを生じ小。こ
のずれの量が実効直径の変１１１１１となる。さらにタ
イヤにカ行あるいはブレーキのトルクが負荷されている
ときには、第２図に示すように、矢符′ｒの方向の伝動
時に接地開始点Ｕから接地終了点Ｗの間において、トレ
ッドゴム２Ｖｃｌ断力が作用し、その剪断変形が補強コ
ード３と走行路面との相対的なずｔｔｆ：生じ、実効直
径の変動となる。

この状態を第３図に示す。

第３図において、Ｅ１ｔｒｌ補強コード３からトレッド
ゴム２に与えらｎる剪断力の分イ５を示し、Ｅ２ｒｉ路
而４からトレッドゴム２に与えらｎ、る剪断力の分布を
示し、Ｆは剪断変形を示す。剪断力は、接地開始点Ｕか
ら接地終了点ＷＶｃ回けて蓄積さ几、そｆＬＫ応じて変
形量も大となる。このような変形すなわち実効直径の変
動は、カ行時ＶＣは直径減小に作用し、ブレーキ時には
直径増大に作用する。

夫Ｉ麩のスチールラジアルタイヤにおけるその様子を第
４１図に示す。

第４図において、横軸はタイヤ路面に発生する進行方向
の水平力を、タイヤの垂直負荷で除した値であり、一般
的ＶＣ車両の加減速度に比例する。

これを中央Ｏを起点にしてα、βで示している。

縦軸では、実効直径をＤで示している。Ｄｏ　はトルク
零のときの実効直径であり、Ｄ、、ｍａｘ　　はαｍａ
ｘのときの実効直径であり、ＤβｍＢ　　ｔｉｔβｍａ
ｘのときの実効直径である。このような特性は、タイヤ
固有のものであり、直線Ａで示したように、実効直径の
変動はトルク量に比例している。タイヤの垂直負荷の変
動があってもこの固有特性の変化は少なく、直線Ａを実
用上すべてに適用することができる。特にスチールラジ
アルではそれが顕著である。最大のカ行あるいはブレー
キ時における実程度である。実際の走行時に発生するト
ルクはの平均幀を、最大瞼の約半分程度と仮定すると、
実効直径の平均質シσ１率は約１’ｌＪと考えられるが
、この１１１′ＩＶｉ冒頭に述べた必要な距篩鮮槓′Ｐ
１．晴度０．１％の１０１＆に当り、このままでは実用
上大きな問題となる。

木光り１は上述の点ＶＣ着目してなされたものであり、
ゴムタイヤの固有特性を把握して、その誤差補正を行な
い、高い制御精度を得るとともに、その補正の機能を持
たせるために付加する装置が簡単なものどなるゴムタイ
ヤ列車の自動運転装置を提供することを目的としたもの
である。

本発明はゴムタイヤを走行輪に用いた列車において、構
造の簡単化のため走行輪の回転量から走行速度および走
行距離を得る方式とすることを前提とし、走行輪の回転
量の検出器と、走行輪に負荷されるトルク量の検出器と
、走行輪の回転はを積算して走行距ｌ１ｌＩｔを算出す
るとともに、走行輪の回転量に比例した走行速度を算出
する積算器と、負荷されるトルク量ｖｃｊ５じて生じる
走行輪の回転量の変蛸分を１ｑ記ゴムタイヤの既知固有
特性に従って算出し、目１１記積算器で算出した走行距
離および走行速度の少なくともいずれか一方を補正する
補正演算器と、前記補正演算器の鎖算愉に基づいて列車
を一定の速度で走行させるかあるいは所定のパターンに
従って所定の位置に停止させるようにカ行およびブレー
キ装置に指令を発する手段とで、構成されるゴムタイヤ
列車の自動運転装置を要冒とするものである。

以Ｆ２図面によって本発明の詳細な説明する。

第５図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。本発明に従う自１ｍ１．１運転装置ｉｔ　ｉ　、パ
ルスゼネレータ５と、トルク計７と、積算器６と、補正
演算器８と、パターン発生器９と、比較器１０とを含む
。

−ｔムタイヤ１０回転量は、パルスゼネレータ５によっ
てパルス化して検出され、このパルスは、積算器６に与
えられる。積算器６Ｖｃおいては、入力さｎたパルスを
積算することによって、走行車１４１に母ることができ
、また一定時１．−ｔｌｌ隔隔のパルスケ収り出すこと
により、走行速度を得ることができる。この１貼ゴムタ
イヤ１の直径が一定であるときのみに、正しい走行車Ｉ
Ｚｆｆｌおよび走行速度が得られるが、ゴムタイヤ１が
駆動トルク捷たにブレーキトルクを受けている際には、
ゴムタイヤ１の失効直径が変動し、その分だけ補正を行
なわなければ正確な走行距離および走行速度（ｒ−得る
ことができない。そこで、ゴムタイヤＩＶｃ関連して設
けたトルク計７１Ｃよるトルク検出値を補正演算器８に
入力する。この補正演算器８においては、積算器６から
入力された走行距離および走行速度がトルク計７ｖｃよ
るトルク値に基づいて補正され、正確な走行距離および
走行速度か得られる。補正演算器８で得られた走行距離
はパターン発生器９に与えられ２走行速ｌｔは比載離１
０１／（与えられる。

列車が第１図における定点Ｒにおいて、地表からの信号
をアンテナ１１で受信すると、パターン発生器９が起動
し、補［ヒ演算器８からの走行距離入力に応じた基準と
なるべき速度をパターンとして出力し、比軟器１０に与
える。比較器１０においてに、走行速度と前記パターン
速度とが比較さｎ％実走行速度がパターン速度に追随す
るようにカ行あるいけブレーキの指令をノツチの形で出
力する。カ行に関してｅｌ、制御器１２に指令が力行ノ
ツチとして入力され、そｆｌ、によって電！Ｉｆ！Ｉ機
１３が制仙１される。ブレーキに門しでに、′９気ブレ
ーキの範囲内においては、制御器１２Ｖｃ入力されたブ
レーキノツチに従って、電ｗ１機１３を制御してブレー
キ作用を果比すようにする。また電気ブレーキ範囲外で
のブレーキ時においてに、比較器ｌＯからブレーキ制御
器１４に入力されたブレーキノツチに基づいて、ブレー
キシリンダ１５への圧力空気の供給が制御される。

なお、トルク計７Ｖｉ、車軸に発生するねじりの弾性歪
をストレインゲージで検出する構成としてもよく、ある
いに、進行方向の推力を走行車輪から−ＩＪｉ一体に伝
達する部材の弾性歪をストレインゲ・−ジで（ゆ出する
ようにしてもよい。このようなストレインゲージを用い
ることにより、トルクを直接計測す込ことができ、精度
良くトルク値を検出することができる。

第６図に本発ＬＵの能の実施例の構成を示すブロック図
であり、第５図の実施例Ｖζ対応する部分には同一の参
照符を１す゛す。この実施例げ、前述の実施例における
トルク計７ＶＣ１代えて、電Ｉσ１機１３の１１工流計
測と、ブレーキシリンダ１５の供給空気圧力とをもって
トルク計測ＶＣ替えるものである。なお、カ行あるいは
ブレーキ時の電動機１３の電流値、あるいはブレーキシ
リンダ１５の空気圧力値に、成る比例系数を栄すること
によってトルク値が得らｎる性格のものであるので、ト
ルクを間接的に計測することになる。すなわち、制御１
外１２から電動機１３に与えらｎ、る電流は、整合器１
６を介して補正演算器８に与えられ、またブレーキ制御
器１４からグレーキンリンダ１５に与えらｎ。

る空気圧力値は、整合器１７を介して補正演算器８に与
えられる。

第７図は本発明の師の実施例の構成を示すブロック図で
あり、　＋Ｊｊ１述の名実施例に対心する部分には同一
の参照符を付す。この実施例では比較器１０の出力であ
るカ行ノツチおよびブレーキノツチをもってトルク計測
に代えるものである。制御器１２と電動４ａ１３の性能
が規定値であり、しかもブレーキ制ｄｉｌ１４とグレー
キジリンダ１５の性能が規定値であれば、名制御器１２
．１４からの指令１−号がすなわちトルクと見なさ几る
ので、力行ノツチは整合′；４１８を介して補正演算器
８Ｖｃ与えらｎｌ、ブレーキノツチは整合器１９を介し
て補正演算４８に入力さｎ、七ｔＬｖｃよって補正演算
器８におけるトルク偵による補正演算が達成される。

なお、＠６図および第７図に示した構成は、第６図の実
施例の構成よりも誤差を生じる可能性が人であるが、溝
造がｔａＪ単化さ九る長所を有している０ 第５図〜第７図の実施例では、補正演算器８に積算器６
の出力を与えるようにしているが、本発明の池の実施例
として第８図に示すようにパターン発生器９の後に補正
演算器８を配置してパターンｋ　ａｔｉ正することもｒ
Ｊｆ能である。

上述のごとく本発明によれば、−／＆的な列−東自制運
転装置に必要な機能を要素に、トルクを検出する手段お
工び補正演算ＰＩｔを追加する程度の簡単な構成により
、制御積度の１１１石い列車自動運転装置を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図に、公知の一般的な列車の自動運呟装置における
東上パターンの事例を示す説明図、第２図は一般的なト
レッド内層に補強コードを有する一般的なタイヤの縦断
面図、第３図に剪断カケ受けたときにおける第２図をさ
らに詳細に説明した図、第４図はゴムタイヤにカ行ある
いはブレーキトルクが負荷されたときのゴムタイヤの宍
幼直径の変動を示すグラフ、第５図は本発明の一実施例
の構成を示すブロック図、ＩＪＩＪ６図、第７図および
第８図は本発明の他の実施例の構１戊をそれぞれ示すブ
ロック図である。 ｌ・・・ゴムタイヤ、２・・・補強コード、３・・・ト
レードゴム、５・・・パルスゼネレータ、６・・・積算
器、７・・・トルク検出器、８・・・補正演算器、９・
・・パターン発生器、１０・・・比較器、１２・・・制
御器、１３・・・電ｍ、＋ｎ、ｘ４・・・ブレーキ制御
器、１５・・・ブレーキシリンダ、１６．１７，１８．
１９・・・整合器代理人　　　弁理士　四教圭一部 手続補正書 昭和５７年ｌυ月１２日 特許庁長官　殿 １１事件の表示 特頼昭５７−１４９４５７ ２、発明の名称 ゴムタイヤ列車の目−１運転装置ｉ１ ３、補正をする者 事件との関係　　　出願人 住所 名称　（Ｌ）９７）　用呵電工業株式会Ｊｔ代表者 ４、代理人 住所　大阪市西区西本町１丁目１３番３８号　新興産ビ
ル６、補正の対象 明細書の発明の詳細な説１４１１の捕 ７、補正の内容 （１）明細書第３頁第２行目において「軌動上の」とあ
る會「軌道上の」に訂正する。 （２）明細書＠１３頁第２行目において［ブレーキ作用
を果すようにする。また電気プレ」とあるを丁記の文章
に訂正する。 記 ブレーキ作用を果すようにする。電気ブレーキには、ブ
レーキ作用速度範囲がある。ｉｌ／気ブレーキＶゴ、高
速度でにブレーキ効果ケよく発揮するが、低速度でにブ
レーキ効果ｔもたない。このために、′電気プレ 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １１１ゴムタイヤを走行輪に用いた列車の自動運転装置
   において、 走行輪の回転量の検出器と、 走行輪に負荷されるトルク量の検出手段と、走行輪の回
   転量を積算して走行距離を算出するとともに、走行輪の
   回転量に比例した走行速度を参月Ｂする積算器と、　　
   　・・ 負づすされるトルク鴫π応じて生じる走行輪の回伝屯の
   変−１分を、１１Ｊ記ゴムタイヤの既知固有特性に従っ
   て算出し、ｆｉｌＪ記積算器で算出した走行距離および
   走行速度の少なくともいずれか一力を補正する補正演算
   器と、 ｉＵ記補正可算器の演′ｌＪ−値に基づいて、列車を一
   定の速度で走行させるかあるいは所定のパターンに従っ
   て所定の位置に停止させるように力行卦よびブレーキ装
   置に指令を発する手段とを含むことを特徴とするゴムタ
   イヤ列車の自動運転装置。 （２）前記トルク量の検出手段は、カ行あるいはブレー
   キ時のトルクに応じて走行装置の構成部材に発生する荷
   重゛計測値に基づいてトルク値を得るよう′ｖｃ′構成
   されたことを特徴とする特許請求の範囲１ｇ１項記載□
   のゴムタイヤ列車の自動運転装置。 （３）前記トルク量の検□出手段は、駆動電動機の電流
   およびブルーキジリングへの作用圧力の少なくと゛も□
   いずｎか一方をトルク量に換算すみ整合器を有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のゴムタイヤ列
   車の自動運転装Ｍ。 （４）前記トルク量の検出手段に、カ行指令ノツチおよ
   びブレーキ指令ノツチの少なくともいずれか一方をトル
   ク値に換算する整合器を有することを特徴とする特許請
   求の範囲１ｇ１項記載のゴムタイ七夕ｕ車の内削運転装
   置。