Title:
ZUGPOSITIONS-DETEKTIEREINRICHTUNG
Document Type and Number:
Kind Code:
T5

Abstract:

Eine Zugpositions-Detektiereinrichtung (1) weist Folgendes auf:
einen Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner (14), der dazu ausgebildet ist, einen Einfallswinkel einer Funkwelle auf der Basis von einem Empfangswinkel zu berechnen, das von einer Antennengruppe (11) und einem Empfänger (12) empfangen wird;
eine Positionserfassungseinrichtung (13) für eine Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation, die dazu ausgebildet ist, Informationen zu einer Einbauposition einer Boden-Vorrichtung (30) zur drahtlosen Kommunikation aus dem Empfangssignal zu erfassen;
einen Zugpositionsrechner (15), der dazu ausgebildet ist, eine Zugposition zu berechnen, und zwar auf der Basis von einer Bewegungsdistanz eines Zuges (40);
einen Zugpositions-Korrekturwertrechner (16b), der dazu ausgebildet ist, einen Zugpositions-Korrekturwert zu berechnen, und zwar unter Verwendung von den folgenden Informationen: dem Funkwellen-Einfallswinkel, der von dem Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner (14) berechnet wird; der Einbauposition der Boden-Vorrichtung (30) zur drahtlosen Kommunikation, die von der Positionserfassungseinrichtung (13) für eine Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation erfasst wird; und der Zugposition, die von dem Zugpositionsrechner (15) berechnet wird; und
eine Zugpositions-Korrektureinrichtung (17), die dazu ausgebildet ist, die Zugposition zu korrigieren, die von dem Zugpositionsrechner (15) berechnet wird, und zwar unter Verwendung des Zugpositions-Korrekturwerts, der von dem Zugpositions-Korrekturwertrechner (16b) berechnet wird.





Inventors:
Tsujita, Wataru (Tokyo, JP)
Nagashima, Seiya (Tokyo, IT)
Tahara, Kazuhiro (Tokyo, JP)
Kataoka, Kenji (Tokyo, JP)
Yamamoto, Tadashi (Tokyo, JP)
Application Number:
DE112015006034T
Publication Date:
10/05/2017
Filing Date:
10/20/2015
Assignee:
Mitsubishi Electric Corporation (Tokyo, JP)
International Classes:
B60L3/00; B61L3/12; G01S1/68; G01S3/14
Attorney, Agent or Firm:
Meissner Bolte Patentanwälte Rechtsanwälte Partnerschaft mbB, 80538, München, DE
Claims:
1. Zugpositions-Detektiereinrichtung, die dann, wenn eine an einem Untergrund angebrachte Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation ein Übertragungssignal in Form einer Informationen zu einer Einbauposition aufweisenden Funkwelle emittiert, eine Position eines Zuges unter Verwendung eines Empfangssignals detektiert, das von einer in dem Zug angebrachten im Fahrzeug untergebrachten Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation extrahiert wird, und zwar aus der Funkwelle, die von der im Fahrzeug untergebrachten Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation empfangen worden ist, wobei die Zugpositions-Detektiereinrichtung Folgendes aufweist:
– einen Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner, der dazu ausgebildet ist, einen Einfallswinkel einer Funkwelle auf der Basis von dem Empfangssignal zu berechnen;
– eine Positionserfassungseinrichtung für die Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation, die dazu ausgebildet ist, Informationen zu der Einbauposition der Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation aus dem Empfangssignal zu erfassen;
– einen Zugpositionsrechner, der dazu ausgebildet ist, eine Zugposition auf der Basis von einer Bewegungsdistanz des Zuges zu berechnen;
– einen Zugpositions-Korrekturwertrechner, der dazu ausgebildet ist, einen Zugpositions-Korrekturwert zum Korrigieren der Zugposition zu berechnen, die von dem Zugpositionsrechner berechnet worden ist, und zwar unter Verwendung des Einfallswinkels der Funkwelle, der von dem Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner berechnet wird, unter Verwendung der Einbauposition der Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation, die von der Positionserfassungseinrichtung der Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation erfasst wird, und unter Verwendung der Zugposition; und
– eine Zugpositions-Korrektureinrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Zugposition zu korrigieren, die von dem Zugpositionsrechner berechnet worden ist, und zwar unter Verwendung des Zugpositions-Korrekturwerts, der von dem Zugpositions-Korrekturwertrechner berechnet wird.

2. Zugpositions-Detektiereinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Zugpositions-Korrekturwertrechner den Zugpositions-Korrekturwert unter Verwendung einer Vielzahl von Kombinationen von dem Einfallswinkel und der Zugposition berechnet, die derselben Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation zugeordnet sind, die berechnet werden, wenn der Zug über eine Vielzahl von Punkten auf der Gleisstrecke fährt.

3. Zugpositions-Detektiereinrichtung gemäß Anspruch 1,
die ferner Folgendes aufweist:
– einen Gleisdistanz-Rechner, der dazu ausgebildet ist, eine Gleisdistanz zwischen der Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation und einer Gleisstrecke zu berechnen, auf der der Zug fährt, und zwar unter Verwendung des Funkwellen-Einfallswinkels, der von dem Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner berechnet wird, unter Verwendung der Einbauposition der Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation, die von der Positionserfassungseinrichtung für die Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation erfasst wird, und unter Verwendung der Zugposition, die von dem Zugpositionsrechner berechnet wird; und
– einen Gleisnummern-Detektor, der dazu ausgebildet ist, eine zugeordnete Nummer der Gleisstrecke zu detektieren, auf der Zug fährt, und zwar unter Verwendung der Gleisdistanz, die von dem Gleisdistanz-Rechner berechnet wird.

4. Zugpositions-Detektiereinrichtung gemäß Anspruch 3, wobei der Gleisdistanz-Rechner die Gleisdistanz unter Verwendung einer Vielzahl von Kombinationen von dem Einfallswinkel und der Zugposition berechnet, die derselben Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation zugeordnet sind, die berechnet werden, wenn der Zug über eine Vielzahl von Punkten auf der Gleisstrecke fährt.

5. Zugpositions-Detektiereinrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der Zugpositions-Korrekturwertrechner eine annähernde gerade Linie berechnet, die eine Relation zwischen dem Funkwellen-Einfallswinkel und einer Distanz von der Zugposition aus zu der Einbauposition der Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation darstellt, und wobei der Zugpositions-Korrekturwertrechner einen Wert eines Schnittpunktes der annähernd geraden Linie als den Zugpositions-Korrekturwert vorgibt.

6. Zugpositions-Detektiereinrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der Gleisdistanz-Rechner eine annähernde gerade Linie berechnet, die eine Relation zwischen dem Funkwellen-Einfallswinkel und einer Distanz von der Zugposition aus zu der Einbauposition der Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation darstellt, und wobei der Gleisdistanz-Rechner einen Wert einer Steigung der annähernd geraden Linie als die Gleisdistanz vorgibt.

7. Zugpositions-Detektiereinrichtung gemäß Anspruch 1,
wobei:
die im Fahrzeug untergebrachte Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation eine erste Antenne, eine zweite Antenne und eine dritte Antenne aufweist, die auf einer geraden Linie entlang einer Fahrtrichtung des Zuges angeordnet sind;
falls der Einfallswinkel der Funkwelle 0° ist, der aus einer Richtung senkrecht zu einer Gleisstrecke des Zuges ankommt, eine Distanz zwischen der ersten Antenne und der zweiten Antenne derart vorgegeben ist, dass ein dynamischer Bereich für den Funkwellen-Einfallswinkel beim Winkelmessen nach dem Monopulsverfahren ein Bereich zwischen ±90° ist, und eine Distanz zwischen der ersten Antenne und der dritten Antenne derart vorgegeben ist, dass der dynamische Bereich ein vorbestimmter Winkelbereich ist, mit dem die Berechnung des Zugpositions-Korrekturwerts von dem Zugpositions-Korrekturwertrechner durchgeführt wird; und
der Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner unter Verwendung der ersten Antenne und der zweiten Antenne einen ersten Einfallswinkel einer Funkwelle berechnet und unter Verwendung der ersten Antenne und der dritten Antenne einen zweiten Einfallswinkel der Funkwelle berechnet, und zwar durch Winkelmessung nach dem Monopulsverfahren, wobei der Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner den zweiten Einfallswinkel ausgibt, wenn der erste Einfallswinkel innerhalb des vorbestimmten Winkelbereichs ist, und in den anderen Fällen den ersten Einfallswinkel ausgibt.

Description:
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zugpositions-Detektiereinrichtung, die die Position eines Zuges detektiert, die zum Durchführen einer Zugbetriebssteuerung benötigt wird.

Stand der Technik

In dem Patentdokument 1 ist eine Zugpositions-Detektiereinrichtung angegeben, die Folgendes aufweist: einen Tachogenerator, der mit einer Achse eines Zug-Fahrzeuges verbunden ist; eine im Fahrzeug untergebrachte Vorrichtung, die an dem Zug-Fahrzeug vorgesehen ist; und eine Boden-Vorrichtung, die an dem Gleis vorgesehen ist, auf dem das Zug-Fahrzeug fährt. Die Zugpositions-Detektiereinrichtung detektiert die Zugposition aus Pulsausgabesignalen mit dem Tachogenerator, und zwar in Abhängigkeit von den Raddrehungen, während des Fahrens des Zuges und gemäß dem Raddurchmesser.

Es besteht jedoch ein Problem dahingehend, dass Messfehler auftreten, wenn die Räder rutschen und Schlupf haben. Um solche Messfehler zu korrigieren, werden Informationen der Boden-Vorrichtung (ID-Kennung), in denen Positionsinformationen vorgespeichert sind, unter Verwendung der im Fahrzeug untergebrachten Vorrichtung (ID-Leser) gelesen. Ferner wird die erfasste Zugposition mit den aus der Boden-Vorrichtung gelesenen Positionsinformationen korrigiert.

Die in dem Patentdokument 2 angegebene Zugpositions-Detektiereinrichtung weist Folgendes auf: eine im Fahrzeug untergebrachte Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation, die an dem Zug vorgesehen ist; und eine Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation, die an dem Gleis vorgesehen ist. Die im Fahrzeug untergebrachte Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation misst einen Einfallswinkel einer Funkwelle, die von der Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation emittiert wird.

Daraufhin berechnet die im Fahrzeug untergebrachte Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation die Zugposition relativ zu der Einbauposition der Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation, und zwar unter Verwendung des Triangulationsprinzips auf der Basis von dem gemessenen Einfallswinkel der Funkwelle und einer Distanz der Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation zu dem Gleis (im Folgenden als „Gleisdistanz” bezeichnet).

LiteraturverzeichnisPatentdokumente

  • Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung JP 2011-211 903 A
  • Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung JP 2009-073 397 A.

Zusammenfassung der ErfindungTechnisches Problem

Bei der oben beschriebenen in dem Patentdokument 1 angegebenen Zugpositions-Detektiereinrichtung ist es notwendig, eine hohe Anzahl von Boden-Vorrichtungen anzubringen, wenn die Zugposition mit hoher Genauigkeit detektiert werden soll. Entsprechend besteht ein Problem darin, dass Kosten entstehen, um die Boden-Vorrichtungen anzubringen und instand zu halten.

Bei der oben beschriebenen in dem Patentdokument 2 angegebenen Zugpositions-Detektiereinrichtung ist es notwendig, die Gleisdistanz von der Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation zu dem Gleis, auf dem der Zug fährt, vorher zu speichern. Entsprechend führt dies in einem Fall, bei dem eine Vielzahl von Gleisen vorgesehen ist, zu einem Problem dahingehend, dass ein Fehler beim Berechnen der Zugposition auftritt, wenn die Gleisdistanz fehlerhaft vorgegeben worden ist, und zwar durch falsche Auswahl des Gleises, auf dem der Zug fährt, der die im Fahrzeug untergebrachte Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation aufweist.

Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um die obigen Probleme zu lösen. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Zugposition mit hoher Genauigkeit zu detektieren, ohne Informationen über die Positionen der Boden-Vorrichtungen und deren Gleisdistanzen zu verwenden.

Lösung des Problems

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Zugpositions-Detektiereinrichtung angegeben, die eine Position eines Zuges unter Verwendung eines Empfangssignals detektiert, wenn eine am Boden angebrachte Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation ein Übertragungssignal in Form einer Funkwelle emittiert, die Informationen zu einer Einbauposition beinhaltet. Dabei wird das Empfangssignal von einer im Fahrzeug untergebrachten Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation extrahiert, und zwar aus der Funkwelle, die von der im Fahrzeug untergebrachten Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation empfangen worden ist.

Die Zugpositions-Detektiereinrichtung weist Folgendes auf:

  • – einen Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner, der dazu ausgebildet ist, einen Einfallswinkel einer Funkwelle auf der Basis von dem Empfangssignal zu berechnen;
  • – eine Positionserfassungseinrichtung für die Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation, die dazu ausgebildet ist, Informationen zu der Einbauposition der Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation zu erfassen, und zwar aus dem Empfangssignal;
  • – einen Zugpositionsrechner, der dazu ausgebildet ist, eine Zugposition auf der Basis von einer Bewegungsdistanz des Zuges zu berechnen;
  • – einen Zugpositions-Korrekturwertrechner, der dazu ausgebildet ist, einen Zugpositions-Korrekturwert zum Korrigieren der von dem Zugpositionsrechner berechneten Zugposition zu berechnen, und zwar unter Verwendung des Einfallswinkels der Funkwelle, der von dem Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner berechnet worden ist, unter Verwendung der Einbauposition der Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation, die von der Positionserfassungseinrichtung für die Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation erfasst wird, und unter Verwendung der Zugposition; und
  • – eine Zugpositions-Korrektureinrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Zugposition zu korrigieren, die von dem Zugpositionsrechner berechnet worden ist, und zwar unter Verwendung des Zugpositions-Korrekturwertes, der von dem Zugpositions-Korrekturwertrechner berechnet worden ist.

Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Zugpositions-Korrekturwert, um die Zugposition zu korrigieren, aus den folgenden Informationen berechnet: dem Winkel der Funkwelle, die von der Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation aus an der im Fahrzeug untergebrachten Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation ankommt; der Einbauposition der Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation, die aus dem Empfangssignal erfasst wird; und der Zugposition, die aus der Bewegungsdistanz des Zuges berechnet wird.

Daher ist es möglich, die Zugposition mit hoher Genauigkeit zu detektieren, ohne Informationen zu den Positionen der Boden-Vorrichtung und deren Gleisdistanzen zu verwenden. Daher ist es möglich, die Kosten zu reduzieren, die für das Einbauen und Instandhalten der Boden-Vorrichtung benötigt werden. Zusätzlich hierzu wird ein Vorgeben der Gleisdistanzen unnötig, und es ist somit möglich, ein Auftreten des Fehlers zu verhindern, der durch ein fehlerhaftes Vorgeben der Gleisdistanz entsteht, wenn die Zugposition berechnet wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen zeigt:

1 eine Ansicht, die ein Beispiel der Konfiguration eines Zugpositions-Detektiersystems zeigt, das eine Zugpositions-Detektiereinrichtung gemäß der Ausführungsform 1 der Erfindung verwendet;

2 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Konfiguration des Zugpositions-Detektiersystems zeigt, das die Zugpositions-Detektiereinrichtung gemäß der Ausführungsform 1 verwendet;

3A3C Ansichten, die die Relation zwischen einer Position Y0 der Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation, einer Zugposition Y, einem Zugpositions-Korrekturwert b, einem Funkwellen-Einfallswinkel θ, und einer Gleisdistanz a zeigt;

4 eine Ansicht, die die Relation zwischen den Zugpositions-Korrekturwert b und der Gleisdistanz a zeigt;

5 eine Hardware-Konfigurationsdiagramm der Zugpositions-Detektiereinrichtung gemäß Ausführungsform 1;

6 ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel des Betriebs der Zugpositions-Detektiereinrichtung gemäß der Ausführungsform 1 zeigt;

7 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Konfiguration des Zugpositions-Detektiersystems zeigt, das die Zugpositions-Detektiereinrichtung gemäß der Ausführungsform 2 der Erfindung verwendet;

8 eine Ansicht, die ein Gleiszahl-Detektierverfahren zeigt, das auf der Gleisdistanz basiert;

9 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Konfiguration des Hauptbereichs des Zugpositions-Detektiersystems zeigt, das die Zugpositions-Detektiereinrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung verwendet;

10 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Modifikation des Hauptbereichs in dem in 9 dargestellten Zugpositions-Detektiersystem zeigt.

Beschreibung der Ausführungsformen

Im Folgenden werden Ausführungsformen unter Verwendung der zugehörigen Zeichnungen beschrieben, um die Erfindung detaillierter zu erläutern.

Ausführungsform 1

1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel der Konfiguration eines Zugpositions-Detektiersystems zeigt, das eine Zugpositions-Detektiereinrichtung 1 gemäß der Ausführungsform 1 der Erfindung verwendet. Das Zugpositions-Detektiersystem weist Folgendes auf: eine im Fahrzeug untergebrachte Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation 10, die an einem Zug 40 angebracht ist, und eine Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation, die an einer Gleisstrecke 41 angebracht ist, auf der der Zug 40 fährt. Die im Fahrzeug untergebrachte Vorrichtung 10 zur drahtlosen Kommunikation weist die Zugpositions-Detektiereinrichtung 1 auf.

2 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Konfiguration des Zugpositions-Detektiersystems zeigt. Die im Fahrzeug untergebrachte Vorrichtung 10 zur drahtlosen Kommunikation weist eine Antennengruppe 11, einen Empfänger 12, eine Positionserfassungseinrichtung 13 für eine Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation, einen Funkwellen-Einfallswinkel-(AOA)-Rechner 14, einen Zugpositionsrechner 15 und einen Korrekturwertrechner 16 auf. Die Zugpositions-Detektiereinrichtung 1 weist Folgendes auf: die Positionserfassungseinrichtung 13 für eine Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation, den Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14, den Zugpositionsrechner 15, den Korrekturwertrechner 16 und eine Zugpositions-Korrektureinrichtung 17.

Ein Tachogenerator 20 ist mit der Achse des Zuges 40 verbunden.

Die Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation weist eine Antenne 31, einen Verstärker 32 und einen Signalgenerator 33 auf. Die Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation ist an einem Versorgungsmast 42 an der in 1 gezeigten Gleisstrecke 41, einem Dach eines Bahnsteiges oder dergleichen angebracht.

Im Folgenden wird der Betrieb beschrieben. In der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation konvertiert der Signalgenerator 33 Positionsinformationen, die auf die Position hinweisen, an der die Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation angebracht ist, in ein Übertragungssignal, das eine vorbestimmte Frequenz, Amplitude oder Phase aufweist. Zudem gibt der Signalgenerator 33 das Übertragungssignal an den Verstärker 32 aus. Der Verstärker 32 führt eine Leistungsverstärkung des von dem Signalgenerator 33 ausgegebenen Übertragungssignals durch und gibt das Übertragungssignal an die Antenne 31 aus. Die Antenne 31 emittiert das von dem Verstärker 32 ausgegebene Übertragungssignal als Funkwelle.

Die Positionsinformation der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation kann ferner beispielsweise eine Distanz von einer Referenzposition auf der Gleisstrecke 41 zu der Einbauposition der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation sein, Distanzinformationen in Kilometer sein, die bei Bahnstrecken verwendet werden, oder der Breitengrad und Längengrad sein, welche die Einbauposition der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation angeben, oder eine ID sein, die charakteristisch für die Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation ist.

Falls die Positionsinformation der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation die ID ist, werden Informationen zu der Einbauposition, die der ID zugeordnet sind, seitens der im Fahrzeug untergebrachten Vorrichtung 10 zur drahtlosen Kommunikation geeignet gespeichert.

Wenn der Zug 40 an eine Stelle kommt, an der die Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation vorliegt, werden die Funkwellen, die von der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation aus emittiert werden, von der Antennengruppe 11 der im Fahrzeug untergebrachten Vorrichtung 10 zur drahtlosen Kommunikation empfangen, die an dem Zug 40 angebracht ist, und an den Empfänger 12 ausgegeben. Hierbei ist für die später beschriebene Berechnung des Funkwellen-Einfallswinkels die Antenne der im Fahrzeug untergebrachten Vorrichtung 10 zur drahtlosen Kommunikation die Antennengruppe 11, bei der beispielsweise eine Vielzahl von Antennenelementen linear im Wesentlichen parallel zu der Fahrtrichtung des Zuges 40 angeordnet ist.

Der Empfänger 12 extrahiert und verstärkt eine Funkwellenkomponente, die von der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation emittiert wird, und gibt die Funkwellenkomponente an die Positionserfassungseinrichtung 13 für eine Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation und den Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14 als Empfangssignal aus.

Die Positionserfassungseinrichtung 13 für eine Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation erfasst die Positionsinformationen, die die Einbauposition der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation angeben, aus dem Empfangssignal, das von dem Empfänger 12 ausgegeben wird. Ferner gibt sie die Positionsinformationen an den Korrekturwertrechner 16 als eine Position der Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation aus.

Wie oben beschrieben, extrahiert die Positionserfassungseinrichtung 13 für eine Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation, wenn die Positionsinformation der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation die ID ist, die Einbauposition, die der ID der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation zugeordnet ist, von einer Liste, die einen Zusammenhang zwischen der vorgespeicherten ID und der Einbauposition angibt.

Der Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 40 berechnet einen Einfallswinkel der Funkwelle von der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation auf der Basis von dem Empfangssignal, das von dem Empfänger 12 ausgegeben wird, und gibt den Einfallswinkel der Funkwelle an den Korrekturwertrechner 16 aus. Der Einfallswinkel der Funkwelle wird beispielsweise aus der Frequenz, der Amplitude und der Phase des Empfangssignals berechnet. Insbesondere finden Techniken, die bei Radarverfahren oder dergleichen angewendet werden, bei der Berechnung Anwendung; so werden beispielsweise Monopuls-Winkelmessverfahren, ein MUSIC(Multiple Signal Classification)-Verfahren, und die Maximum-Likelihood-Methode verwendet.

Der Zugpositionsrechner 15 berechnet die Zugposition auf der Basis von der Bewegungsdistanz des Zuges 40, und gibt die Zugposition an beide Einrichtungen, den Korrekturwertrechner 16 und die Zugpositions-Korrektureinrichtung 17, aus.

Insbesondere misst bzw. bestimmt der Zugpositionsrechner 15 die Zugposition durch Zählen der Pulse, die von dem Tachogenerator 20 ausgegeben werden, der mit der Achse des Zuges 40 verbunden ist, durch Berechnen der Bewegungsinstanz von einem Zählwert und dem Durchmesser eines Rades, und durch Durchführen der Addition der Bewegungsdistanz. Ausführungsform 1 beschreibt ein Beispiel, bei dem der Zugpositionsrechner 15 die Zugposition unter Verwendung des Tachogenerators 20 berechnet. Der Zugpositionsrechner 15 kann jedoch ein anderes Element als den Tachogenerator 20 verwenden.

Beispielsweise kann der Zugpositionsrechner 15 eine Beschleunigung erfassen, während der Zug fährt, die von einem Beschleunigungssensor gemessen wird, der an dem Zug 40 angebracht ist, und kann die Zugposition durch Integrieren der Beschleunigung messen. Zusätzlich hierzu kann der Zugpositionsrechner 15 eine Frequenz während dem Fahren des Zuges erfassen, die von einem Akustikwellensensor oder Funkwellensensor gemessen wird, der an dem Zug 40 angebracht ist.

Ferner kann der Zugpositionsrechner 15 eine Zuggeschwindigkeit unter Verwendung des Dopplereffekts berechnen, bei dem die Frequenz proportional zu der Bewegungsgeschwindigkeit des Zuges 40 wird, und kann die Zugposition durch Integrieren der Zuggeschwindigkeit bestimmen.

Folglich verwendet der Zugpositionsrechner 15 das Verfahren zum Messen der Zugposition durch Durchführen der Addition der Bewegungsdistanz pro Zeiteinheit, und somit neigen die Messfehler der Bewegungsdistanz dazu, sich zu akkumulieren. Wenn beispielsweise der Tachogenerator 20 verwendet wird, akkumuliert sich die Messfehler, die aufgetreten sind, wenn die Räder rutschen und Schlupf haben.

Um hiermit zurechtzukommen, wird der Messfehler, wie später beschrieben, durch den Korrekturwertrechner 16 und die Zugpositions-Korrektureinrichtung 17 korrigiert, so dass die Zugposition mit einer hohen Genauigkeit bestimmt werden kann.

Der Korrekturwertrechner 16 weist einen Gleisdistanz-Rechner 16a und einen Zugpositions-Korrekturwertrechner 16b auf. Der Zugposition-Korrekturwertrechner 16b berechnet einen Zugpositions-Korrekturwert zum Korrigieren der Zugposition, die von dem Zugpositionsrechner 15 ausgegeben wird, und zwar unter Verwendung der Position der Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation, die von der Positionserfassungseinrichtung 13 für eine Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation ausgegeben wird, unter Verwendung des Funkwellen-Einfallswinkels, der von dem Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14 ausgegeben wird, und unter Verwendung der Zugposition, die von dem Zugpositionsrechner 15 ausgegeben wird. Ferner gibt der Zugposition-Korrekturwertrechner 16b den Zugpositions-Korrekturwert an die Zugpositions-Korrektureinrichtung 17 aus.

Der Gleisdistanz-Rechner 16a berechnet eine Distanz zwischen der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation und der Gleisstrecke 41, auf der der Zug 40 fährt (im Folgenden als Gleisdistanz bezeichnet), und zwar unter Verwendung der Position der Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation, die von der Positionserfassungseinrichtung 13 für eine Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation ausgegeben wird, unter Verwendung des Funkwellen-Einfallswinkels, der von dem Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14 ausgegeben wird, und unter Verwendung der Zugposition, die von dem Zugpositionsrechner 15 ausgegeben wird.

Falls der Funkwellen-Einfallswinkel 0° ist, wenn die Funkwelle aus einer Richtung orthogonal zu der Gleisstrecke 41 ankommt, ist die Gleisdistanz eine Distanz zwischen der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation und der im Fahrzeug untergebrachten Vorrichtung 10 zur drahtlosen Kommunikation, wenn der Funkwellen-Einfallswinkel 0° wird.

Die Berechnung der Gleisdistanz und des Zugpositions-Korrekturwertes in dem Gleisdistanz-Rechner 16a und dem Zugpositions-Korrekturwertrechner 16b werden durchgeführt, wenn der Zug 40 sich auf der Gleisstrecke 41 in der Nähe der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation befindet. Insbesondere führen der Gleisdistanz-Rechner 16a und der Zugpositions-Korrekturwertrechner 16b die Berechnung von der Gleisdistanz und dem Zugpositions-Korrekturwertes unter Verwendung von Messwerten durch, und zwar wenn der Funkwellen-Einfallswinkel, der in dem Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14 berechnet worden ist, innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereiches ist (beispielsweise zwischen ±45°). Der vorbestimmte Winkelbereich entspricht vorzugsweise einem vorbestimmten Gleisabschnitt in den 3A bis 3C, wie später beschrieben.

3A ist eine Ansicht, die die Relation zwischen einer Position Y0 der Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation, einer Zugposition Y, einem Zugpositions-Korrekturwert b, einem Einfallswinkel θ einer Funkwelle und einer Gleisdistanz a darstellt. Wenn die Gleisstrecke 41 in der Nähe der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation als gerade angesehen werden kann, lässt sich der folgende Ausdruck (1) einführen. (Y – b – Y0)/a = tanθ(1),wobei der Ausdruck (1), wenn die Bedingungen Y = Y – Y0 und X = tanθ erfüllt sind, einen linearen Zusammenhang aufweist, der durch Ausdruck (2) dargestellt ist. (Y = a × x + b)(2).

Sei die Position des Fußes einer Senkrechten, die von der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation zu der Gleisstrecke 41 verläuft, die Position Y0 der Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation. Sei die Position der im Fahrzeug untergebrachten Vorrichtung 10 zur drahtlosen Kommunikation, die an dem Zug 40 angebracht ist, die wahre Position des Zuges 40, das heißt die Zugposition Y minus einem Korrekturwert b für die Zugposition.

Sei der Funkwellen-Einfallswinkel θ gleich 0°, wenn die Funkwelle aus einer Richtung orthogonal zu der Gleisstrecke 41 ankommt, wobei dann, wenn 0° als Grenze verwendet wird, die Seite der Fahrtrichtung durch einen positiven Winkel dargestellt wird und die Seite entgegengesetzt zu der Fahrtrichtung durch einen negativen Winkel dargestellt wird.

Im Folgenden wird die Gleisdistanz a unter Bezugnahme auf die 3B und 3C beschrieben. In den Zeichnungen bewegen sich die Züge 40a und 40b von der linken Seite zu der rechten Seite des Zeichenblattes.

Wie in 3A dargestellt, entspricht die Gleisdistanz a der Länge von dem Fußpunkt der Senkrechten, die von der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation zu der Gleisstrecke 41 verläuft (Schnittpunkt mit der Gleisstrecke 41). Um genau zu sein, es entspricht die Gleisdistanz a der Länge von dem Fußpunkt der Senkrechten zu einer Tangente in der Fahrtrichtung des Zuges 40 an der Gleisstrecke 41, und zwar an einem Punkt, an dem sich der Zug 40 befindet.

Wie in 3B gezeigt, ist die Distanz zwischen einer Tangente 43a der Gleisstrecke 41a und der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation konstant, wenn eine Gleisstrecke 41a mit einer geraden Linie angenähert werden kann, wobei die Tangente 43a der Gleisstrecke 41a mittels der Fahrtrichtung eines Zuges 41a an der Gleisposition gebildet wird, an der der Zug 40a sich befindet.

Andererseits ist, wie in 3C gezeigt, die Distanz zwischen der Tangente 43b der Gleisstrecke 41b und der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation nicht konstant, wenn die Gleisstrecke 41b nicht mit einer geraden Linie angenähert werden kann, wobei die Tangente 43b der Gleisstrecke 41b mittels der Fahrtrichtung eines Zuges 41b an der Gleisposition gebildet wird, an der sich der Zug 40b befindet.

Wenn ein vorbestimmter Gleisabschnitt, bei dem die Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation vorliegt, als ein Abschnitt vorgegeben wird, der einen Bereich zwischen ungefähr ±5 Metern aufweist, oder als ein Abschnitt vorgegeben wird, der eine Länge aufweist, die der Länge eines Zug-Fahrzeuges (beispielsweise 20 m) entspricht, dann kann jedes Gleis 41a und 41b in diesem Bereich im Wesentlichen mit einer geraden Linie angenähert werden, und zwar ohne Probleme. Somit ist die Gleisdistanz a in dem vorbestimmten Gleisabschnitt üblicherweise im Wesentlichen konstant. Der oben beschriebene Ausdruck (1) verwendet diese Bedingung.

4 ist eine Ansicht, die die Relation zwischen dem Zugpositions-Korrekturwert b und der Gleisdistanz a darstellt. Mit den oben beschriebenen Ausdrücken (1) und (2) ist tanθ, der aus dem Funkwellen-Einfallswinkel θ berechnet wird, wenn der Zug 40 sich in der Nähe der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation befindet, durch eine x-Achse dargestellt, und die Distanz von der Position Y0 der Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation zu der Zugposition Y ist durch eine y-Achse dargestellt.

Als Resultat hiervon ist, wie in 4 dargestellt, die Relation zwischen tanθ, der aus dem Funkwellen-Einfallswinkel θ berechnet wird, und der Distanz von der Position Y der Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation aus zu der Zugposition Y eine lineare Relation, die durch den Zugpositions-Korrekturwert b und die Gleisdistanz a im Ausdruck (2) dargestellt wird.

Im Folgenden wird ein Verfahren zum Berechnen des Zugpositions-Korrekturwertes b und der Gleisdistanz a angegeben. Während der Zug 40 auf der Gleisstrecke 41 in der Nähe der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation fährt, erfasst die Positionserfassungseinrichtung 13 für eine Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation die Position Y0 der Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation. Zusätzlich erfassen der Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14 und der Zugpositionsrechner 15 den Funkwellen-Einfallswinkel θ und die Zugposition Y an n Punkten, wobei n gleich 2 oder größer als 2 ist.

Der Korrekturwertrechner 16 berechnet die Messwerte (x1, y1), (x2, y2), ..., (xn, yn) an n Punkten, und zwar unter Verwendung der Position Y0 der Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation, die von der Positionserfassungseinrichtung 13 für eine Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation erfasst wird, und unter Verwendung des Funkwellen-Einfallswinkels θ und der Zugposition Y der n Punkte.

Daraufhin berechnen der Gleisdistanz-Rechner 16a und der Zugpositions-Korrekturwertrechner 16b die Gleisdistanz a und den Zugpositions-Korrekturwert b, und zwar durch eine lineare Approximation an die Messwerte der n-Punkte, auf der Basis von der Methode der kleinsten Quadrate. Der y-Schnittpunkt der annähernd geraden Linie mittels der Methode der kleinsten Quadrate entspricht dem Zugpositions-Korrekturwert b, und die Steigung hiervon entspricht der Gleisdistanz a. Die Werte a und b werden aus den folgenden Ausdrücken (3) und (4) berechnet.

Die Zugpositions-Korrektureinrichtung 17 berechnet eine korrigierte Zugposition, bei der Messfehler korrigiert sind, und zwar unter Verwendung der Zugposition, die von dem Zugpositionsrechner 15 ausgegeben wird, und des Zugpositions-Korrekturwerts, der von dem Zugpositions-Korrekturwertrechner 16b ausgegeben wird. Die Zugpositions-Korrektureinrichtung 17 gibt die korrigierte Zugposition als die endgültige Zugposition aus. Wenn der Tachogenerator verwendet wird, dann ist es vorzuziehen, die Berechnung durchzuführen, wenn der Zug nicht beschleunigt und die Räder nicht rutschen und keinen Schlupf haben.

Eine korrigierte Zugposition Y' wird aus dem folgenden Ausdruck 5 unter Verwendung der Zugposition Y und dem Zugpositions-Korrekturwert b berechnet. Y' = Y – b(5).

Im Folgenden wird die Hardwarekonfiguration der im Fahrzeug untergebrachten Vorrichtung 10 zur drahtlosen Kommunikation beschrieben, die die Zugpositions-Detektiereinrichtung 1 aufweist. 5 ist ein Hardwarekonfigurationsdiagramm der im Fahrzeug untergebrachten Vorrichtung 10 zur drahtlosen Kommunikation. Der Empfänger 12 der im Fahrzeug untergebrachten Vorrichtung 10 zur drahtlosen Kommunikation ist eine Empfangseinrichtung 2.

Die Positionserfassungseinrichtung 13 für eine Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation, der Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14, der Zugpositionsrechner 15, der Korrekturwertrechner 16 und die Zugpositions-Korrektureinrichtung 17 sind durch einen Prozessor 4 implementiert, der ein Programm ausführt, das in einem Speicher 3 gespeichert ist. Der Prozessor 4 ist eine Verarbeitungsschaltung, beispielsweise eine CPU oder ein System LSI. Eine Vielzahl von Prozessoren und eine Vielzahl von Speichern können miteinander zusammenwirken, um die obigen Funktionen auszuführen.

Im Folgenden wird der Betrieb der im Fahrzeug untergebrachten Vorrichtung 10 zur drahtlosen Kommunikation beschrieben, die die Zugpositions-Detektiereinrichtung 1 aufweist. 6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für den Betrieb der Zugpositions-Detektiereinrichtung 1 zeigt.

Als erstes extrahiert und verstärkt der Empfänger 12 im Schritt ST1 die Funkwellenkomponente, die von der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation emittiert worden ist, und gibt die Funkwellenkomponente an jede der folgenden Einrichtungen als das Empfangssignal aus: an die Positionserfassungseinrichtung 13 für eine Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation und an den Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14.

Im Schritt ST2 erfasst die Positionserfassungseinrichtung 13 für eine Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation die Positionsinformation, die die Einbauposition der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation angibt, und zwar aus dem Empfangssignal, das von dem Empfänger 12 ausgegeben wird. Ferner gibt die die Positionserfassungseinrichtung 13 für eine Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation die Positionsinformationen als die Position der Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation an den Korrekturwertrechner 16 aus.

Im Schritt ST3 berechnet der Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14 den Einfallswinkel der Funkwelle von der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation, auf der Basis von dem Empfangssignal, das von dem Empfänger 12 ausgegeben wird. Ferner gibt der Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14 den Funkwellen-Einfallswinkel an den Korrekturwertrechner 16 aus. Es sei angemerkt, dass im Schritt ST3 der Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14 den Funkwellen-Einfallswinkel an n Punkten erfasst, wobei n gleich 2 oder größer als 2 ist.

Im Schritt ST4 berechnet der Zugpositionsrechner 15 die Zugposition auf der Basis von der Bewegungsdistanz des Zuges 40, und gibt die Zugposition an den Korrekturwertrechner 16 und die Zugpositions-Korrektureinrichtung 17 aus. Es sei angemerkt, dass der Zugpositionsrechner 15 im Schritt ST4 die Zugposition an n Punkten erfasst, wobei n gleich 2 oder größer gleich 2 ist.

Im Schritt ST5 berechnet der Korrekturwertrechner 16 den Zugpositions-Korrekturwert zum Korrigieren der Zugposition, die von dem Zugpositionsrechner 15 ausgegeben wird, und zwar unter Verwendung der Position der Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation, die von der Positionserfassungseinrichtung 13 für eine Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation ausgegeben wird, unter Verwendung des Funkwellen-Einfallswinkels, der von dem Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14 ausgegeben wird, und unter Verwendung der Zugposition, die von dem Zugpositionsrechner 15 ausgegeben wird. Ferner gibt der Korrekturwertrechner 16 den Zugpositions-Korrekturwert an die Zugpositions-Korrektureinrichtung 17 aus.

Im Schritt ST6 berechnet die Zugpositions-Korrektureinrichtung 17 die korrigierte Zugposition, bei der der Messfehler korrigiert ist, und zwar unter Verwendung der Zugposition, die von dem Zugpositionsrechner 15 ausgegeben wird, und unter Verwendung des Zugpositions-Korrekturwerts, der von dem Korrekturwertrechner 16 ausgegeben wird.

Die im Fahrzeug untergebrachte Vorrichtung 10 zur drahtlosen Kommunikation funktioniert auf folgende Weise.

Es sei angemerkt, dass die Reihenfolge der Vorgänge in den Schritten ST2, ST3 und ST4 nicht in dieser Reihenfolge erfolgen muss. Die Vorgangsreihenfolge kann geändert werden, und die Vorgänge können auch gleichzeitig durchgeführt werden.

Somit ist es gemäß Ausführungsform 1 möglich, die Zugposition mit einer hohen Genauigkeit zu detektieren, und zwar ohne Informationen zu den Positionen der Boden-Vorrichtung und deren Gleisdistanzen zu verwenden, die herkömmlicherweise benötigt worden sind.

Dies ist möglich, da die Zugpositions-Detektiereinrichtung 1 derart ausgebildet ist, dass sie folgende Einrichtungen aufweist:
den Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14 zum Berechnen des Funkwellen-Einfallswinkels, und zwar auf der Basis von dem Empfangssignal, das von der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation empfangen wird;
die Positionserfassungseinrichtung 13 für eine Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation zum Erfassen der Informationen zu der Einbauposition der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation, und zwar aus dem Empfangssignal;
den Zugpositionsrechner 15 zum Berechnen der Zugposition, auf der Basis von der Bewegungsdistanz des Zuges 40;
den Zugpositions-Korrekturwertrechner 16b zum Berechnen des Zugpositions-Korrekturwerts unter Verwendung des Funkwellen-Einfallswinkels, der von dem Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14 berechnet wird, unter Verwendung der Einbauposition der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation, die von der Positionserfassungseinrichtung 13 für eine Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation erfasst wird, und unter Verwendung der Zugposition, die von dem Zugpositionsrechner 15 berechnet wird; und
der Zugpositions-Korrektureinrichtung 17 zum Korrigieren der Zugposition, die von dem Zugpositionsrechner 15 berechnet worden ist, und zwar unter Verwendung des Zugpositions-Korrekturwerts, der von dem Zugpositions-Korrekturwertrechner 16b berechnet wird.

Als Resultat hiervon wird es möglich, Kosten zu reduzieren, die für das Anbringen und Instandhalten der Boden-Vorrichtung benötigt werden. Außerdem ist das Vorgeben der Gleisdistanz nicht mehr nötig, und somit wird es möglich, das Auftreten eines Fehlers zu verhindern, der durch ein fehlerhaftes Bestimmen der Gleisdistanz entsteht, wenn die Zugposition berechnet wird.

Ausführungsform 2

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform 1 ist ein Verfahren zum Detektieren der Position des Zuges mit hoher Genauigkeit beschrieben. Bei der Ausführungsform 2 wird eine Beschreibung der Fahrgleisnummer-Detektierung angegeben, um nicht nur die Position des Zuges, sondern ferner das Gleis (die Schiene), auf der der Zug fährt, zu detektieren, wenn das Gleis einer Eisenbahnstrecke aus einer Vielzahl von Schienen bestehen.

7 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Konfiguration des Zugpositions-Detektiersystems zeigt, das die Zugpositions-Detektiereinrichtung 1 gemäß der Ausführungsform 2 verwendet. In 7 sind Bereiche, die identisch zu denen in 1 und 2 sind oder diesen entsprechen, mit den gleichen Bezugsziffern angegeben. Eine erneute Beschreibung hiervon wird weggelassen. Bei der Ausführungsform 2 weist die Zugpositions-Detektiereinrichtung 1 einen Gleisnummern-Detektor 18 auf.

Wie oben in Bezug auf die Ausführungsform 1 beschrieben, berechnet der Gleisdistanz-Rechner 16a des Korrekturwertrechners 16 die Gleisdistanz zwischen der Gleisstrecke 41, auf der der Zug 40 fährt, und der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation. Bei der Ausführungsform 2 wird die Gleisdistanz, die von dem Gleisdistanz-Rechner 16a berechnet wird, an den Gleisnummern-Detektor 18 ausgegeben.

Der Gleisnummern-Detektor 18 berechnet die Distanz zwischen der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation und jedem Gleis unter Verwendung von Planinformationen, die die Einbauposition der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation und die Position von jedem Gleis der Gleisstrecke 41 angeben. Dabei besteht die Gleisstrecke 41 aus einer Vielzahl von Gleisen.

Daraufhin detektiert der Gleisnummern-Detektor 18 die zugeordnete Nummer des Gleises, auf dem der Zug 40 fährt, und zwar durch Überprüfen der Gleisdistanz, die von dem Gleisdistanz-Rechner 16a ausgegeben wird, mit der Distanz, die unter Verwendung der Planinformationen berechnet wird, und gibt das Fahrgleis aus.

Der Gleisnummern-Detektor 18 wird durch das Ausführen eines Programms implementiert, das in dem Speicher 3 gespeichert wird und mit dem in 5 gezeigten Prozessor 4 ausgeführt wird. Die Planinformationen sind in dem Speicher 3 gespeichert.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 8 ein auf der Gleisdistanz basierendes Verfahren zur Gleisnummern-Detektierung beschrieben. Wenn ein erstes Gleis 44a und ein zweites Gleis 44b in der Gleisstrecke 41 vorliegen, ist die Gleisdistanz von der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation zu dem ersten Gleis 44a mit a1 angegeben, und die Gleisdistanz von der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation zu dem zweiten Gleis 44b ist mit a2 angegeben.

Der Gleisnummern-Detektor 18 gibt einen Gleisnummernbestimmungs-Grenzwert ath vor, um das erste Gleis 44a und das zweite Gleis 44b zu bestimmen, und zwar auf der Basis von den Gleisdistanzen a1 und a2, die in den Planinformationen enthalten sind.

Wie oben mit Bezug auf Ausführungsform 1 beschrieben, berechnet der Gleisdistanz-Rechner 16a die Gleisdistanz a, und der Gleisnummern-Detektor 18 führt eine Grenzwertbestimmung der Gleisdistanz a durch, und zwar unter Verwendung des Gleisnummernbestimmungs-Grenzwertes ath, um zu detektieren, auf welchem Gleis von dem ersten Gleis 44a und dem zweiten Gleis 44b der Zug 40 fährt. In dem in 8 dargestellten Beispiel ist a ≅ a1 < ath erfüllt, und somit ist das erste Gleis 44a das Fahrgleis.

Unter Berücksichtigung des Vorangehenden ist die Zugpositions-Detektiereinrichtung 1 gemäß der Ausführungsform 2 derart ausgebildet, dass sie Folgendes aufweist, den Gleisdistanz-Rechner 16a und den Gleisnummern-Detektor 18. Dabei berechnet der Gleisdistanz-Rechner 16a die Gleisdistanz zwischen der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation und der Gleisstrecke 41, auf der der Zug 40 fährt, und zwar unter Verwendung der folgenden Informationen: dem Funkwellen-Einfallswinkel, der von dem Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14 berechnet wird, der Einbauposition der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation, die von der Positionserfassungseinrichtung 13 für eine Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation erfasst wird; und der Zugposition, die von dem Zugpositionsrechner 15 berechnet wird.

Ferner detektiert der Gleisnummern-Detektor 18 das Gleis der Gleisstrecke 41, auf dem der Zug 40 fährt, unter Verwendung der Gleisdistanz, die von dem Gleisdistanz-Rechner 16a berechnet wird. Üblicherweise war es notwendig, die Gleisdistanz vorzugeben, und es war nicht möglich, das Fahrgleis bzw. die Fahrschiene zu detektieren. Da es bei der Ausführungsform 2 jedoch möglich ist, das Fahrgleis zu detektieren, wird es möglich, mit einer zweigleisigen Strecke zurechtzukommen.

Ausführungsform 3

Bei der Ausführungsform 3 wird eine Konfiguration beschrieben, bei der ein Einfallswinkel einer Funkwelle mit hoher Genauigkeit berechnet werden kann, falls die Winkelmessung mit dem Monopulsverfahren angewendet wird. Die Winkelmessung mit dem Monopulsverfahren ist unter Bezugnahme auf Ausführungsform 1 als ein Verfahren zum Berechnen des Funkwellen-Einfallswinkels in dem Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14 beschrieben worden.

9 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Konfiguration des Hauptbereichs des Zugpositions-Detektiersystems zeigt, das die Zugpositions-Detektiereinrichtung 1 gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung verwendet. In 9 ist die Konfiguration der im Fahrzeug untergebrachten Vorrichtung 10 zur drahtlosen Kommunikation bis auf die Antennen 11a, 11b und 11c, den Empfänger 12, einen Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14-1 und den Korrekturwertrechner 16, die gleiche wie die in 2 dargestellte. Daher wird eine erneute Beschreibung hiervon weggelassen.

Die im Fahrzeug untergebrachte Vorrichtung 10 zur drahtlosen Kommunikation gemäß Ausführungsform 3 weist drei Antennen, die Antenne 11a (erste Antenne), die Antenne 11b (zweite Antenne) und die Antenne 11c (dritte Antenne) als Antennengruppe 11 auf. Die drei Antennen 11a, 11b und 11c bilden eine linearen Antennengruppe, bei der die drei Antennen auf einer geraden Linie parallel zu der Fahrtrichtung des Zuges 40 ausgerichtet sind. Die Distanz d1 zwischen der Antenne 11a und der Antenne 11b und die Distanz d2 zwischen der Antenne 11a und der Antenne 11c erfüllen die Bedingung d1 < d2. Insbesondere gilt, wenn die Wellenlänge des Empfangssignals durch λ dargestellt wird, dass d1 und d2 die Bedingungen d1 = λ/2 und d2 = 2λ/3 erfüllen.

Der Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14-1 berechnet einen Einfallswinkel θ1 einer Funkwelle, auf der Basis von den Empfangssignalen, das von der Antenne 11a und der Antenne 11b empfangen wird und auf der Basis von der Distanz d1 zwischen der Antenne 11a und der Antenne 11b, und zwar unter Verwendung des unten angegebenen Ausdrucks (7), der aus dem Ausdruck (6) hergeleitet wird. ϕ1 = k × d1 × sinθ1(6)θ1 = sin–1 (ϕ1/k × d1))(7).

Dabei ist ϕ1 ein Phasenwinkelunterschied zwischen den Empfangssignalen, die von den Antennen 11a und den Antennen 11b empfangen werden, k eine Wellenzahl, und θ1 ist ein erster Einfallswinkel einer Funkwelle.

Außerdem berechnet der Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14-1 einen Einfallswinkel θ2 einer Funkwelle auf der Basis von den Empfangssignalen, die von der Antenne 11a und der Antenne 11c empfangen werden, und auf der Basis von der Distanz d2 zwischen der Antenne 11a und der Antenne 11c, und zwar unter Verwendung des Ausdrucks (9), der sich aus dem unten angegebenen Ausdruck (8) herleiten lässt. ϕ2 = k × d2 × sinθ2(8)θ2 = sin–1 (ϕ2/k × d2))(9).

Dabei ist ϕ2 ein Phasenwinkelunterschied zwischen den Empfangssignalen, die von den Antennen 11a und 11c empfangen werden, k ist die Wellenzahl, und θ2 ist ein zweiter Einfallswinkel einer Funkwelle.

Obwohl der Funkwellen-Einfallswinkel θ1 gleich dem Funkwellen-Einfallswinkel θ2 ist, ist der Phasenwinkelunterschied ϕ2, der mit dem Ausdruck (8) angegeben wird, d2/d1 mal größer als der Phasenwinkelunterschied ϕ1, der durch den Ausdruck (6) gemessen wird. Zusätzlich hierzu kann der Phasenwinkelunterschied lediglich in einem Bereich zwischen ±180° gemessen werden, und die Phasenwinkelunterschiede, die außerhalb des Bereichs sind, haben eine Unsicherheit von ±180°.

Der Bereich eines Einfallswinkels einer zu messenden Funkwelle, das heißt ein dynamischer Bereich, ist für die Distanz d1 weiter als für die Distanz d2. Andererseits ist die Auflösung des zu messenden Funkwellen-Einfallswinkels für die Distanz d2 höher als für die Distanz d1. Somit stehen der dynamische Bereich und die Auflösung in einem Zielkonfliktzusammenhang.

Im Folgenden werden die Funkwellen-Einfallswinkel beschrieben, die von dem Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14-1 ausgegeben werden.

Falls der Funkwellen-Einfallswinkel θ1, der mit der Antenne 11a und der Antenne 11b berechnet wird, außerhalb des Bereichs eines vorbestimmten Winkels (beispielsweise zwischen ±45°) liegt, mit dem die Berechnung des Zugpositions-Korrekturwerts durch den Korrekturwertrechner 16 durchgeführt wird, gibt der Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14-1 den Funkwellen-Einfallswinkel θ1 an den Korrekturwertrechner 16 aus.

Zusätzlich hierzu gibt der Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14-1 den Funkwellen-Einfallswinkel θ2 an den Korrekturwertrechner 16 aus, falls der Funkwellen-Einfallswinkel θ2, der mit der Antenne 11a und der Antenne 11c berechnet wird, innerhalb des Bereichs des vorbestimmten Winkels (beispielsweise –45° bis +45°) ist, mit dem die Berechnung des Zugpositions-Korrekturwerts von dem Korrekturwertrechner 16 durchgeführt wird.

Für die Distanz d1 zwischen der Antenne 11a und der Antenne 11b wird angenommen, dass diese als eine Distanz vorgegeben wird, mit der der dynamische Bereich für die Funkwellen-Einfallswinkel außerhalb des Bereichs zwischen ±90° liegt. Andererseits wird für die Distanz d2 zwischen der Antenne 11a und der Antenne 11c angenommen, dass diese als eine Distanz vorgegeben wird, mit der der dynamische Bereich für den Funkwellen-Einfallswinkel innerhalb des Bereichs zwischen ±90° liegt, und dass dieser gleich oder größer ist als der oben vorbestimmte Winkel (beispielsweise zwischen ±45°).

Dadurch wird die Genauigkeit des Funkwellen-Einfallswinkels verbessert, der bei der Berechnung von dem Korrekturwertrechner 16 verwendet wird. Außerdem wird die Genauigkeit für sowohl den Zugpositions-Korrekturwert als auch die Gleisdistanz verbessert, die von dem Zugpositions-Korrekturwertrechner 16b und dem Gleisdistanz-Rechner 16a berechnet werden.

Wie unter Bezugnahme auf Ausführungsform 1 beschrieben, entspricht der oben beschriebene vorbestimmte Winkel (beispielsweise zwischen ±45°) folgendem Fall: wenn der Zug 40 sich auf der Gleisstrecke 41 in der Nähe der Boden-Vorrichtung 30 zur drahtlosen Kommunikation befindet, und wenn der Gleisdistanz-Rechner 16a und der Zugpositions-Korrekturwertrechner 16b die Berechnung der Gleisdistanz und des Zugpositions-Korrekturwerts durchführen.

Der in 9 gezeigte Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14-1 empfängt die Signale, die von den Antennen 11a, 11b und 11c empfangen werden, und zwar gleichzeitig, und berechnet die Funkwellen-Einfallswinkel θ1 und θ2. Allerdings kann der Phasenwinkelunterschied zwischen den Antennen 11a und 11b und der Phasenwinkelunterschied zwischen den Antennen 11a und 11c zu unterschiedlichen Zeitpunkten durch Umschalten zwischen der Antenne 11b und der Antenne 11c unter Verwendung eines Schalters berechnet werden.

Im Folgenden wird eine Modifikation beschrieben, bei der die im Fahrzeug untergebrachte Vorrichtung 10 zur drahtlosen Kommunikation einen Schalter 19 aufweist, der zwischen der Antenne 11b und der Antenne 11c umschaltet. 10 ist ein Blockdiagramm, das die Modifikation des Hauptbereichs des Zugpositions-Detektiersystems zeigt, das die Zugpositions-Detektiereinrichtung 1 gemäß der Ausführungsform 3 verwendet.

In 10 ist die Konfiguration der im Fahrzeug untergebrachten Vorrichtung 10 zur drahtlosen Kommunikation bis auf die Schalter 19, die Antennen 11a, 11b und 11c, den Empfänger 12, einen Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14-2 und den Korrekturwertrechner 16 die gleiche, wie die in 2. Daher wird eine erneute Beschreibung hiervon weggelassen.

In 10 gibt der Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14-2 ein Schalter-Steuersignal an den Schalter 19 aus. Bei der in 10 gezeigten im Fahrzeug untergebrachten Vorrichtung 10 zur drahtlosen Kommunikation liegen zwei Steuerzustände zum Ansteuern des Verbindens der Antenne 11b und dem Empfänger 12 und zum Ansteuern des Verbindens des Empfängers 12 und der Antenne 11c vor. Die Steuerzustände werden zwischen den zwei Steuerzuständen mit dem Schalter-Steuersignal umgeschaltet.

Der Schalter 19 schaltet den Verbindungszustand zwischen der Antenne 11b oder der Antenne 11c und dem Empfänger 12 um, und zwar gemäß dem Schalter-Steuersignal, das von dem Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14-2 ausgegeben wird.

Wenn die Antenne 11b und der Empfänger 12 verbunden sind, berechnet der Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14-2 einen Einfallswinkel θ1 einer Funkwelle auf der Basis von den Empfangssignalen, die von der Antenne 11a und der Antenne 11b empfangen werden, und der Distanz d1 zwischen der Antenne 11a und der Antenne 11b, und zwar unter Verwendung des oben gezeigten Ausdrucks (7), der sich aus dem Ausdruck (6) herleitet.

Zusätzlich hierzu berechnet der Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14-2 einen Einfallswinkel θ2 einer Funkwelle auf der Basis von den Empfangssignalen, die von der Antenne 11a und der Antenne 11c empfangen werden, und der Distanz d2 zwischen der Antenne 11a und der Antenne 11c, wenn die Antenne 11c und der Empfänger 12 verbunden sind, und zwar unter Verwendung des oben gezeigten Ausdrucks (9), der sich aus dem Ausdruck (8) herleitet.

Im Folgenden wird ein Verfahren zum Umschalten der Verbindung des Schalters 19 mit dem Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14-2 beschrieben.

Zunächst gibt der Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14-2 das Schalter-Steuersignal derart an den Schalter 19 aus, dass die Antenne 11b und der Empfänger 12 verbunden sind. Daraufhin berechnet der Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14-2 einen Einfallswinkel θ1 einer Funkwelle, und zwar unter Verwendung der Antenne 11a und der Antenne 11b. Falls der berechnete Einfallswinkel θ1 der Funkwelle außerhalb des Bereichs des vorbestimmten Winkels (beispielsweise zwischen ±45°) ist, mit dem die Berechnung des Zugpositions-Korrekturwerts von dem Korrekturwertrechner 16 durchgeführt wird, gibt der Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14-2 den Funkwellen-Einfallswinkel θ1 an den Korrekturwertrechner 16 aus.

Andererseits gibt der Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14-2 das Schalter-Steuersignal an den Schalter 19 derart aus, dass die Antenne 11c und der Empfänger 12 verbunden sind, statt dem Korrekturwertrechner 16 den Funkwellen-Einfallswinkel θ1 auszugeben, falls der berechnete Einfallswinkel θ1 der Funkwelle innerhalb des Bereichs des vorbestimmten Winkels (beispielsweise zwischen ±45°) ist, mit dem die Berechnung des Zugpositions-Korrekturwerts von dem Korrekturwertrechner 16 durchgeführt wird.

Nachdem der Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14-2 das Schalter-Steuersignal derart an den Schalter 19 ausgegeben hat, dass die Antenne 11c und der Empfänger 12 verbunden sind, berechnet der Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14-2 einen Einfallswinkel θ2 einer Funkwelle, und zwar unter Verwendung der Antenne 11a und der Antenne 11c.

Falls der berechnete Einfallswinkel θ2 der Funkwelle innerhalb des Bereichs des vorbestimmten Winkels (beispielsweise zwischen ±45°) liegt, mit dem die Berechnung des Zugpositions-Korrekturwerts von dem Korrekturwertrechner 16 durchgeführt wird, gibt der Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14-2 den Funkwellen-Einfallswinkel θ2 an den Korrekturwertrechner 16 aus.

Andererseits gibt der Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14-2 das Schalter-Steuersignal derart an den Schalter 19 aus, dass die Antenne 11b und der Empfänger 12 verbunden sind, statt dem Korrekturwertrechner 16 den Funkwellen-Einfallswinkel θ2 auszugeben, falls der berechnete Einfallswinkel θ2 der Funkwelle außerhalb des Bereichs des vorbestimmten Winkels (beispielsweise zwischen ±45°) ist, mit dem die Berechnung des Zugpositions-Korrekturwerts von dem Korrekturwertrechner 16 durchgeführt ist.

Wie unter Berücksichtigung des Vorangehenden ersichtlich, weist die im Fahrzeug untergebrachte Vorrichtung 10 zur drahtlosen Kommunikation gemäß Ausführungsform 3 die Antennen 11a, 11b und 11c auf, die in einer geraden Linie entlang der Fahrtrichtung des Zuges 40 angeordnet sind. Falls ein Einfallswinkel der Funkwelle 0° ist, die aus einer Richtung orthogonal zu der Gleisstrecke ankommt, auf dem der Zug 40 fährt, wird die Distanz d1 zwischen der Antenne 11a und der Antenne 11b derart vorgegeben, dass der dynamische Bereich für den Funkwellen-Einfallswinkel bei der Winkelmessung nach dem Monopulsverfahren innerhalb des Bereichs ±90° liegt, und die Distanz d2 zwischen der Antenne 11a und der Antenne 11c ist derart vorgegeben, dass der dynamische Bereich der vorbestimmte Winkelbereich ist, mit dem die Berechnung des Zugpositions-Korrekturwerts von dem Korrekturwertrechner 16 durchgeführt wird.

Jeder Rechner von den Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14-1 und dem Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14-2 ist dazu ausgebildet, einen Einfallswinkel θ1 einer Funkwelle unter Verwendung der Antenne 11a und der Antenne 11b zu berechnen und einen Einfallswinkel θ2 einer Funkwelle unter Verwendung der Antenne 11a und der Antenne 11c zu berechnen, und zwar durch die Winkelmessung mit dem Monopulsverfahren.

Ferner ist jeder der Rechner von dem Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14-1 und dem Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14-2 dazu ausgebildet, den Funkwellen-Einfallswinkel θ2 auszugeben, falls der Funkwellen-Einfallswinkel θ1 innerhalb des vorbestimmten Bereichs ist, und den Funkwellen-Einfallswinkel θ1 in den anderen Fällen auszugeben. Dadurch ist jeder Rechner von dem Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14-1 und dem Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner 14-2 dazu fähig, den Funkwellen-Einfallswinkel mit hoher Genauigkeit zu berechnen.

Es sei angemerkt, dass es bei der vorliegenden Erfindung möglich ist, die Ausführungsformen frei zu kombinieren, jegliche Komponenten der Ausführungsformen zu modifizieren, oder jegliche Komponenten bei den Ausführungsformen wegzulassen, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Industrielle Anwendbarkeit

Die Zugpositions-Detektiereinrichtung gemäß der Erfindung ist dazu ausgebildet, die Position des Zuges ohne Verwendung von Informationen zu der Position der Boden-Vorrichtung und deren Gleisdistanz zu detektieren. Somit wird die Zugpositions-Detektiereinrichtung insbesondere in geeigneter Weise als Zugpositions-Detektiereinrichtung verwendet, die dazu fähig ist, die Position des Zuges zu detektieren, der auf einer Gleisstrecke fährt, die nicht mit Boden-Vorrichtungen ausgestattet ist.

Bezugszeichenliste

1
Zugpositions-Detektiereinrichtung
2
Empfangseinrichtung
3
Speicher
4
Prozessor
10
im Fahrzeug untergebrachte Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation
11
Antennengruppe
11a, 11b, 11c
Antenne
12
Empfänger
13
Positionserfassungseinrichtung für eine Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation
14, 14-1, 14-2
Funkwellen-Einfallswinkel-Rechner
15
Zugpositionsrechner
16
Korrekturwertrechner
16a
Gleisdistanz-Rechner
16b
Zugpositions-Korrekturwertrechner
17
Zugpositions-Korrektureinrichtung
18
Gleisnummern-Detektor
19
Schalter
20
Tachogenerator
30
Boden-Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation
31
Antenne
32
Verstärker
33
Signalgenerator
40, 40a, 40b
Zug
41, 41a, 41b
Gleisstrecke
43
Versorgungsmast
43a, 43b
Tangente
44a
erste Gleise
44b
zweite Gleise