(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自列車が位置する在線軌道回路の情報と自列車の停止軌道回路の情報とを示すＡＴＣ情報を入力する入力部と、
先行列車末尾の在線軌道回路と前記停止軌道回路との関連を示す現示展開情報と、どの軌道回路が駅に対応するかを示す軌道回路と駅の関連情報と、任意の駅における駅内在線時間とを保持する路線データベースと、
前記自列車の停止軌道回路の情報と前記現示展開情報とから推定した先行列車位置の履歴を保持する履歴保持部と、
前記推定した先行列車位置の情報と、前記自列車が位置する在線軌道回路の情報と、前記軌道回路と駅の関連情報と、前記駅内在線時間情報と、前記履歴保持部で保持された先行列車位置の履歴とに基づいて、先行列車が次駅を進出し、駅手前の停止速度パターンが解消する時間を推定する次駅状況推定部と、
先行列車が次駅手前の軌道回路の通過に要する時間を予め決められた閾値と比較し、当該閾値よりも長い時間で通過した場合は、前記先行列車は次駅に停止すると判定する通停推定部とを備え、
前記次駅状況推定部は、前記通停推定部の判定結果が次駅停止の場合には、駅手前の停止速度パターンが解消する時間を推定することを特徴とする運転支援装置。
【請求項２】
前記次駅状況推定部は、直前の先行列車位置と、現在の先行列車位置と、軌道回路と駅の関連情報から、先行列車のホームトラック完全進入を検出し、その時刻に、駅内在線時間を加えることによって、先行列車が次駅を進出し、駅手前の停止速度パターンが解消する時間を推定することを特徴とする請求項１記載の運転支援装置。
【請求項３】
自列車の軌道回路毎の制限速度信号を含む多段ＡＴＣ情報を入力する入力部と、
先行列車末尾の在線軌道回路と前記制限速度信号毎の軌道回路との関連を示す現示展開情報と、軌道回路間の配置関係および軌道回路と駅との関係を示す軌道回路情報と、任意の駅における駅内在線時間とを保持する路線データベースと、
列車の走行位置と、前記軌道回路情報とに基づいて、自列車の在線軌道回路を推定する自列車在線位置推定部と、
前記多段ＡＴＣ情報の履歴と、前記自列車在線位置推定部で推定された自列車在線軌道回路の情報の履歴とを保持する履歴保持部と、
前記履歴保持部の情報と前記現示展開情報とを用いて先行列車位置を推定し、当該推定された先行列車位置の情報と前記軌道回路情報とに基づいて、先行列車が次駅を進出し、駅手前のＡＴＣ現示が上位に変化する時間を推定する次駅状況推定部と、
先行列車が次駅手前の軌道回路の通過に要する時間を予め決められた閾値と比較し、当該閾値よりも長い時間で通過した場合は、前記先行列車は次駅に停止すると判定する通停推定部とを備え、
前記次駅状況推定部は、前記通停推定部の判定結果が次駅停止の場合には、駅手前の停止速度パターンが解消する時間を推定することを特徴とする運転支援装置。
【請求項４】
自列車が位置する在線軌道回路の情報と自列車の停止軌道回路の情報とを示すＡＴＣ情報を入力する入力部と、
先行列車末尾の在線軌道回路と前記停止軌道回路との関連を示す現示展開情報と、どの軌道回路が駅に対応するかを示す軌道回路と駅の関連情報と、任意の駅における駅内在線時間とを保持する路線データベースと、
前記自列車の停止軌道回路の情報と前記現示展開情報とから推定した先行列車位置の履歴を保持する履歴保持部と、
前記推定した先行列車位置の情報と、前記自列車が位置する在線軌道回路の情報と、前記軌道回路と駅の関連情報と、前記駅内在線時間情報と、前記履歴保持部で保持された先行列車位置の履歴とに基づいて、先行列車が次駅を進出し、駅手前の停止速度パターンが解消する時間を推定する次駅状況推定部とを、前記自列車上に備えた運転支援装置であって、
先行列車が次駅手前の軌道回路の通過に要する時間を予め決められた閾値と比較し、当該閾値よりも長い時間で通過した場合は、前記先行列車は次駅に停止すると判定する通停推定部を備え、
前記次駅状況推定部は、前記通停推定部の判定結果が次駅停止の場合には、駅手前の停止速度パターンが解消する時間を推定することを特徴とする運転支援装置。
【請求項５】
前記次駅状況推定部は、直前の先行列車位置と、現在の先行列車位置と、軌道回路と駅の関連情報から、先行列車のホームトラック完全進入を検出し、その時刻に、駅内在線時間を加えることによって、先行列車が次駅を進出し、駅手前の停止速度パターンが解消する時間を推定することを特徴とする請求項４記載の運転支援装置。
【請求項６】
自列車の軌道回路毎の制限速度信号を含む多段ＡＴＣ情報を入力する入力部と、
先行列車末尾の在線軌道回路と前記制限速度信号毎の軌道回路との関連を示す現示展開情報と、軌道回路間の配置関係および軌道回路と駅との関係を示す軌道回路情報と、任意の駅における駅内在線時間とを保持する路線データベースと、
列車の走行位置と、前記軌道回路情報とに基づいて、自列車の在線軌道回路を推定する自列車在線位置推定部と、
前記多段ＡＴＣ情報の履歴と、前記自列車在線位置推定部で推定された自列車在線軌道回路の情報の履歴とを保持する履歴保持部と、
前記履歴保持部の情報と前記現示展開情報とを用いて先行列車位置を推定し、当該推定された先行列車位置の情報と前記軌道回路情報とに基づいて、先行列車が次駅を進出し、駅手前のＡＴＣ現示が上位に変化する時間を推定する次駅状況推定部とを、前記自列車上に備えた運転支援装置であって、
先行列車が次駅手前の軌道回路の通過に要する時間を予め決められた閾値と比較し、当該閾値よりも長い時間で通過した場合は、前記先行列車は次駅に停止すると判定する通停推定部を備え、
前記次駅状況推定部は、前記通停推定部の判定結果が次駅停止の場合には、駅手前の停止速度パターンが解消する時間を推定することを特徴とする運転支援装置。
【請求項７】
前記次駅状況推定部が推定した先行列車の次駅進出時刻と、自列車の位置と速度から、自列車が次駅に到達するための推奨走行パターンを作成する推奨パターン作成部と、
前記推奨走行パターンを通知する通知部とを備えたことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の運転支援装置。
【請求項８】
請求項７に記載の運転支援装置を備えると共に、
前記推奨パターン作成部で作成された推奨走行パターンに追随してノッチを選択するノッチ指令部を備えたことを特徴とする自動運転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、先行列車の状態に基づいて効率よく列車を運転するための、運転支援装置及び自動運転装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道分野では、列車間の衝突を防止する保安システムとして、ＡＴＳ（自動列車停止装置）やＡＴＣ（自動列車制御装置）などの信号システムが導入されている。例えば、一段ブレーキＡＴＣシステム（以下、一段ＡＴＣと称す）では、ＡＴＣ電文と称される情報が、レールを通じて地上から列車に伝えられる。先行列車の在線軌道回路によって、後続列車に対する進入可能限界の軌道回路（以下、停止軌道回路と称す）が決定され、その軌道回路ＩＤがＡＴＣ電文に格納されて後続列車へ伝えられる。ＡＴＣ電文は軌道回路単位で送信されるものであり、ＡＴＣ電文中には自身の軌道回路ＩＤ、即ち自列車が現在在線している軌道回路のＩＤも含まれる。後続列車ではこの停止軌道回路ＩＤを基に、停止位置までの残走距離を算出し、停止速度パターンを作成する。列車はその停止速度パターンを制限速度とみなして、速度超過すると自動的にブレーキがかかる仕組みになっている。【０００３】
また、多段式ＡＴＣシステム（以下、多段ＡＴＣと称す）では、レールを通じてＡＴＣ現示と呼ばれる制限速度情報が伝えられ、自列車の速度がそのＡＴＣ現示による制限速度を超過していれば、自動的にブレーキがかかる仕組みになっている。ここで、ＡＴＣ現示は先行列車と自列車の在線軌道回路の組み合わせによって地上側で決定される。
運転士はＡＴＣで与えられる制限速度の枠内で列車を操縦している。また一部の路線に於いては、駅出発から駅到着まで自動で列車を制御するＡＴＯ（自動列車運転装置）が導入されている。ＡＴＯも運転士による運転と同様に、ＡＴＣから与えられる制限速度の枠内で列車を自動的に操作する。運転士もしくはＡＴＯに対しては、走行の基準として、駅間の位置と速度の関係を示した計画ランカーブが予め与えられる。計画ランカーブは、これに沿って走行すれば、ダイヤ通りに走れるように設計されている。【０００４】
平常時では、先行列車による制限速度の影響を受ける事は少なく、計画ランカーブ通りに走る事ができる。しかし、ダイヤ乱れが発生すると、先行列車との間隔が短くなるため、ＡＴＣによって制限速度が計画ランカーブよりも下位に変化し、計画ランカーブ通りには走行できず、ひどい場合には駅間で一旦停止を余儀なくされる。この場合、列車はダイヤ通りに次駅に到着できなくなる上に、よけいな加減速が発生する事によって消費電力や乗り心地の悪化を招くという問題がある。
この様な問題が発生しやすいのは、先行列車が駅に停車しており、出発が計画より遅れている時に、後続列車がその駅に向かって進んでいるといった場合である。なぜなら駅に停車している時間の分だけ、２列車間の距離が詰まりやすく、その分制限速度が低くなるためである。【０００５】
平常時でなおかつ先行列車のダイヤ情報を保持していれば、先行列車がいつ駅を出発するのか推定し、これにあわせて後続列車が速度を調整することが可能である。しかしダイヤが乱れた状態では予め保持していたダイヤ情報は役に立たない。【０００６】
この問題を解決する方法として、地上側で先行列車の駅出発時刻を予想し、後続列車に対して、最適接近速度を通知する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。ここで通知する最適接近速度とは、後続列車が一旦停止を避け、発着時隔が最短になるように計算された速度である。早い段階から減速し、ゆっくりと走行する事によって、制限速度の影響による一旦停止を回避し、乗り心地や消費電力を改善すると共に、ダイヤ乱れの拡大を防ぐ。また、地上側で扉の開閉時刻を検知し、その結果を後続列車に通信で伝える事によって、後続列車の走行速度を自動的に下げる手法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−１７１５１３号公報
【特許文献２】特開平１１−２３４８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、例えば特許文献１に記載された従来の装置では、後続列車の最適接近速度を算出する際には、それまで後続列車が計画ランカーブ通りに走行している事を前提としている。このため、計画ランカーブと異なる速度で後続列車が走行している場合には、提示された最適接近速度は不適切となるという問題があった。また、後続列車に最適接近速度を設定・通知するタイミングが続行列車位置検出器の通過時に限定されるため、続行列車位置検出器通過後に状況が変化した場合には対応できないという問題もあった。【０００９】
また、特許文献２に記載されたような装置では、先行列車の扉開もしくは扉閉の時刻を地上側で取得する必要がある。このためには、先行列車が扉開・扉閉の情報を通信で駅に伝送するか、駅に設置したセンサで検出する必要がある。しかし、多くの駅・列車においてそのような設備は設置されておらず、新たに設置する必要がある。更に、特許文献１、２に記載された装置は共に地上側で算出した目標速度や先行列車出発時刻を車上に送信する場合、新たに通信装置を地上・車上双方に備える必要がある。この様に、従来の装置では、地上側・車上側両方での改修が必要となり、設置・維持の費用がかさむという問題があった。【００１０】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、低コストで駅手前での過剰な加減速を避け、円滑な運転を実現することのできる運転支援装置及び自動運転装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る運転支援装置は、自列車が位置する在線軌道回路の情報と自列車の停止軌道回路の情報とを示すＡＴＣ情報を入力する入力部と、先行列車末尾の在線軌道回路と停止軌道回路との関連を示す現示展開情報と、どの軌道回路が駅に対応するかを示す軌道回路と駅の関連情報と、任意の駅における駅内在線時間情報とを保持する路線データベースと、自列車の停止軌道回路の情報と現示展開情報とから推定した先行列車位置の履歴を保持する履歴保持部と、推定した先行列車位置の情報と、自列車が位置する在線軌道回路の情報と、軌道回路と駅の関連情報と、駅内在線時間情報と、履歴保持部で保持された先行列車位置の履歴とに基づいて、先行列車が次駅を進出し、駅手前の停止速度パターンが解消する時間を推定する次駅状況推定部と、先行列車が次駅手前の軌道回路の通過に要する時間を予め決められた閾値と比較し、当該閾値よりも長い時間で通過した場合は、先行列車は次駅に停止すると判定する通停推定部とを備え、次駅状況推定部は、通停推定部の判定結果が次駅停止の場合には、駅手前の停止速度パターンが解消する時間を推定するものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係る運転支援装置は、低コストで、駅手前での過剰な加減速を避け、円滑な運転を実現することのできる運転支援装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１による運転支援装置を適用した保安システムを示す説明図である。
【図２】この発明の実施の形態１による運転支援装置を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１による運転支援装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１による運転支援装置の列車の走行例を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態２による運転支援装置を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態２による運転支援装置の推奨パターンを示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態３による自動運転装置を適用した保安システムを示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態３による自動運転装置を示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態４による運転支援装置のＡＴＣ現示の一例を示す説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態４による運転支援装置を適用した保安システムの説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態４による運転支援装置を示す構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態４による運転支援装置の動作を示すフローチャートである。
【図１３】この発明の実施の形態５による運転支援装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、この発明の運転支援装置の全体構成図であり、図２は、この発明の実施の形態１による運転支援装置を示す構成図である。先ず、図１を用いて、実施の形態１のシステム構成を説明する。
列車１は、軌道２上を走行する。ここで、軌道２は軌道回路２Ａ〜２Ｄに分割されている。また、軌道２上にはトランスポンダ地上子１０が設置されており、その中には位置情報が保持されている。列車１は、運転支援装置４、速度発電機５、ブレーキ装置６、一段ＡＴＣ装置７、ＡＴＣ受信装置８、運転台９、トランスポンダ車上子１１を備えている。ＡＴＣ受信装置８は、軌道回路２Ａ〜２Ｄを介してＡＴＣ電文を受信する装置であり、一段ＡＴＣ装置７へ渡すよう構成されている。このＡＴＣ電文には停止軌道回路のＩＤと自列車が在線している軌道回路ＩＤなどが含まれている。尚、停止軌道回路は、先行列車３の末尾が在線している軌道回路や進路の状態によって決定されるものであり、例えば図１中では軌道回路２Ｃに相当する。一段ＡＴＣ装置７は、トランスポンダ車上子１１がトランスポンダ地上子１０の上を通過する際に取得する位置情報と、速度発電機５から得られる速度情報を積算して得られる位置情報とを加算する事によって、自列車の位置を取得する。更に、一段ＡＴＣ装置７は、停止軌道回路２Ｃと２Ｄの境界を越えないような停止速度パターンを作成し、もしも速度発電機５から得られる自列車速度が、停止速度パターンを越えていれば、ブレーキ装置６に対してブレーキ指令を出力する。尚、図１中、速度発電機５〜ＡＴＣ受信装置８は、公知の構成である。
【００１５】
運転支援装置４は、一段ＡＴＣ装置７から受け取ったＡＴＣ電文とその履歴を基に、先行列車が次駅ホームトラックを完全進出し、駅手前の停止速度パターンが解消する時刻（ホームトラック扛上時刻）を推定し、その結果を運転台９へ伝える装置である。ここで、ホームトラックとは、駅の列車停止位置を含む軌道回路を指す。さらに、列車の末尾が軌道回路内に進入する事を完全進入、列車の末尾が軌道回路から出る事を完全進出と称する。さらに、列車の末尾が軌道回路を完全進出し、軌道回路上に列車がいなくなった状態を、軌道回路の扛上と称する。先行列車がホームトラックを完全進出すると、停止軌道回路が１つ遠方に移行するため、停止速度パターンも遠方に移動し、後続列車の制限速度が緩和される。
【００１６】
運転支援装置４の構成を図２を用いて説明する。運転支援装置４は、次駅状況推定部４００、路線データベース４０１、履歴保持部４０２、入力部４０３、通知部４０４を備えている。路線データベース４０１は、１段ＡＴＣに関する現示展開情報・軌道回路の位置やつながり情報・軌道回路と駅との関連情報・路線上の各駅の駅内在線時間や列車種別による通過・停車の区分などの情報を予め保持している。ここで、現示展開情報とは、先行列車末尾の在線軌道回路と、停止軌道回路の関連情報を指す。具体的には、例えば図１において、「軌道回路２Ｃが停止軌道回路であった場合、先行列車末尾在線軌道回路は２Ｄである」といった情報である。また、軌道回路と駅の関連情報とは、どの軌道回路がどの駅のホームトラックに該当するのかという情報であり、例えば図１では「軌道回路２Ｄは駅Ａのホームトラックである」といった情報である。
【００１７】
履歴保持部４０２は、次駅状況推定部４００で算出される、過去の先行列車末尾在線軌道回路情報を保持するものであり、最低でも直前１回の情報を保持するものとする。次駅状況推定部４００は、一段ＡＴＣ装置７から停止軌道回路ＩＤと自列車の在線軌道回路ＩＤを取得し、履歴保持部４０２で保持された直前の先行列車末尾在線軌道回路と、路線データベース４０１中の現示展開情報と軌道回路情報を照会する事によって、先行列車が次駅ホームトラックにいるかどうかを判定し、更にホームトラック扛上時刻を推定する。その動作を図３及び図４を用いて以下説明する。
【００１８】
図３は、次駅状況推定部４００の動作を表すフローチャートである。また、図４は横軸に時間、縦軸に距離を取って、続行する２列車の走行軌跡を表したものである。図４では、縦軸の距離に沿って、軌道回路単位で区切りを入れている。ここでは４Ｔがホームトラックに相当する。図４に示した現在時刻において、先行列車はホームトラック４Ｔに完全進入したところである。この時、自列車に伝えられる停止軌道回路は２Ｔから３Ｔに変わる。網掛けで示されているのは、各時刻においての停止軌道回路である。
【００１９】
次駅状況推定部４００は、先ず、一段ＡＴＣ装置７から自身の在線軌道回路ＩＤと停止軌道回路ＩＤを取得する（ステップＳＴ１０１）。在線軌道回路ＩＤと路線データベース４０１に保持されている軌道回路と駅の関連情報を照合する事により、次駅を特定する（ステップＳＴ１０２）。次に、次駅が先行列車の停車駅かどうかを路線データベース４０１と照合する事によって判定する（ステップＳＴ１０３）。通常は先行列車の種別が分からなければ先行列車が次駅を通過するか停車するか不明であるが、例えばその路線では列車種別が各停列車のみである場合や、次駅が全ての種別が停車する主要駅である場合は、次駅に先行列車が停車するという事を決定できる。ステップＳＴ１０３で判定がＮｏであればステップＳＴ１０１に戻る。ステップＳＴ１０３において判定がＹｅｓであれば、停止軌道回路ＩＤを路線データベース４０１中の現示展開情報と照合する事により、先行列車末尾の在線軌道回路を算出する（ステップＳＴ１０４）。図４においては４Ｔに相当する。次に、算出した先行列車末尾在線軌道回路情報を履歴保持部４０２へ記録する（ステップＳＴ１０５）。
【００２０】
次に、路線データベース４０１と照合する事により、先行列車末尾在線軌道回路が次駅ホームトラックかどうかを判定する（ステップＳＴ１０６）。更に、履歴保持部４０２に保持してあった直前の先行列車末尾在線軌道回路と比較する事によって、ちょうど先行列車が次駅ホームトラックへ完全進入したところかどうかを判定する（ステップＳＴ１０７）。即ち、直前の先行列車末尾在線軌道回路が次駅ホームトラックではなく、なおかつ現在の先行列車末尾在線軌道回路が次駅ホームトラックであれば、このタイミングで、先行列車が次駅ホームトラックへ完全進入したと判定する。図４においては４Ｔがホームトラックであり、ちょうど先行列車の末尾が４Ｔに完全進入したタイミングであるので、この判定ではＹｅｓに該当する。
【００２１】
上記ステップＳＴ１０６，ＳＴ１０７の判定がＮｏであれば、ステップＳＴ１０１に戻る。これら判定がＹｅｓであれば、次に、次駅でのホームトラック扛上予想時刻を算出する（ステップＳＴ１０８）。ホームトラック扛上予想時刻は、先行列車が次駅ホームトラックに完全進入した時刻に、その駅の駅内在線時間を加えて求められる。この駅内在線時間はホームトラック完全進入から停止までの時間、標準停車時分、出発からホームトラック完全進出までの時間（以上３つをまとめてホームトラック標準在線時間と称する）の和として求められる。
【００２２】
ホームトラック完全進入から停車までと、出発からホームトラック完全進出までは停車列車は低速で走行する区間であり、ダイヤ乱れが発生していてもほぼ毎回同じ時間が必要になると期待できる。これらの値は、標準的な加減速度と列車長、停止位置とホームトラックの位置関係から算出可能であり、事前に算出して路線データベース４０１に保持してあるものとする。ホームトラック標準在線時間は、必要に応じて、時間帯や曜日別に保持しても良い。なお、駅内在線時間として単純に各駅一律の固定時間を与えるなどとしてもよい。
【００２３】
次駅状況推定部４００で求められたホームトラック扛上予想時刻は、通知部４０４から運転台９に通知され、運転台９に表示することによって、運転士に提示される。
【００２４】
ホームトラック扛上予想時刻が与えられず、単純に運転した場合では、例えば図４の自列車走行軌跡１００ａに示すように、ホームトラック手前で一旦停止する可能性が高い。
これに対して運転士にホームトラック扛上予想時刻を提示した場合は、図４の自列車走行軌跡１００ｂに示すように、予め減速する事によって一旦停止を避けてスムーズに駅へ到着することが期待できる。
【００２５】
以上の構成によれば、先行列車が次駅ホームトラックに在線していた場合に、その先行列車が駅を出発し、ホームトラックが扛上する時刻を予測し、運転士に提示する事が可能である。運転士はその情報を参照して、次駅の手前で一時停止を避けるように運転を行う事が可能であり、その結果として乗り心地や消費電力を改善し、ダイヤ乱れの拡大を抑制する事が可能となる。
【００２６】
尚、運転台９の情報表示部（図示省略）でホームトラック扛上予想時刻を提示する代わりに、それまでの残り時間や、先行列車の次駅出発予想時刻を表示しても良い。また、履歴保持部４０２では、先行列車末尾在線軌道回路の履歴を保持したが、過去に受信したＡＴＣ電文などを保持してもよい。また、停止軌道回路情報や在線軌道回路情報を一段ＡＴＣ装置７を介して取得する代わりに、ＡＴＣ受信装置８からＡＴＣ電文を直接取得してそれを用いても良い。また、次駅を特定するのに在線軌道回路情報を基にするのではなく、車内の別装置が保持している次駅情報を取得しても良い。更に、運転士に情報を表示するのに、運転台９に表示するのではなく、専用の表示装置を用いても良い。また、画面に表示する代わりに音声で通知しても良い。また、ＡＴＣの設定によっては、駅手前の停止速度パターンが解消するためには、先行列車がホームトラックよりさらに遠方の軌道回路を完全進出する必要がある。このような駅では、該当軌道回路とホームトラックを併せて仮想のホームトラックとみなして、路線データベース４０１に保持される駅内在線時間を設定すればいい。
【００２７】
以上のように、実施の形態１の運転支援装置によれば、自列車が位置する在線軌道回路の情報と自列車の停止軌道回路の情報とを示すＡＴＣ情報を入力する入力部と、先行列車末尾の在線軌道回路と停止軌道回路との関連を示す現示展開情報と、どの軌道回路が駅に対応するかを示す軌道回路と駅の関連情報と、任意の駅における駅内在線時間を保持する路線データベースと、自列車の停止軌道回路の情報と現示展開情報とから推定した先行列車位置の履歴を保持する履歴保持部と、推定した先行列車位置の情報と、自列車が位置する在線軌道回路の情報と、軌道回路と駅の関連情報と、駅内在線時間情報と、履歴保持部で保持された先行列車位置の履歴とに基づいて、先行列車が次駅を進出し、駅手前の停止速度パターンが解消する時間を推定する次駅状況推定部とを備えたので、低コストで円滑な運転を実現することのできる運転支援装置を得ることができる。
【００２８】
また、実施の形態１の運転支援装置によれば、次駅状況推定部は、直前の先行列車位置と、現在の先行列車位置と、軌道回路と駅の関連情報から、先行列車のホームトラック完全進入を検出し、その時刻に、駅内在線時間を加えることによって、先行列車のホームトラック完全進出時刻を推定するようにしたので、駅手前停止速度パターンが解消する時刻を簡便かつ確実に推定することができる。
【００２９】
実施の形態２．
実施の形態１においては、運転士に対して、ホームトラック扛上予想時刻を通知するようにしたが、次駅にスムーズに到着するための推奨走行パターンを表示しても良く、この例を実施の形態２として説明する。
図５は、実施の形態２における運転支援装置を示す構成図である。
実施の形態２における運転支援装置４ａは、次駅状況推定部４００ａ、路線データベース４０１、履歴保持部４０２、入力部４０３、通知部４０４、推奨パターン作成部４０５を備えている。尚、図５中の一段ＡＴＣ装置７および運転台９は図２に示す実施の形態１と同様である。
【００３０】
運転支援装置４ａは、一段ＡＴＣ装置７から受け取ったＡＴＣ電文とその履歴を基に、先行列車が次駅ホームトラックを完全進出する時刻（ホームトラック扛上時刻）を推定し、それに合わせて次駅にスムーズに到着するための推奨走行パターンを作成し、その結果を運転台９へ伝える装置である。
次駅状況推定部４００ａでは、一段ＡＴＣ装置７より自身の在線軌道回路ＩＤと停止軌道回路ＩＤに加えて、停止位置までの残走距離情報と自身の速度とを取得する。次駅状況推定部４００ａでは、実施の形態１と同様の手順で次駅ホームトラック予想扛上時刻を算出し、その結果と残走距離情報と自身の速度情報とを推奨パターン作成部４０５へ渡す。
【００３１】
推奨パターン作成部４０５では、次駅状況推定部４００ａから取得した情報を基に、現在の位置と速度から駅間での一旦停止を避け、スムーズに次駅へ到着するための推奨走行パターンを算出し、その結果を通知部４０４を介して運転台９に送信する。推奨走行パターンは、乗り心地・速達性・省エネルギ性・運転のしやすさなどの異なる観点によって、さまざまな形が考えられる。算出方法の一例を図６を用いて説明する。
【００３２】
図６の推奨走行パターンに示すように、列車はまず一定減速度βcで距離Ｓ1だけ、減速を行い、その後目標等速速度Ｖtで距離Ｓ2を等速走行し、停止速度パターンへ到達する事を想定する。推奨パターン作成部４０５では、次駅ホームトラックが扛上して停止パターンが遠方へ移動するタイミングに、ちょうど停止速度パターンまで到達するような目標等速速度Ｖtを算出する。
【００３３】
現在の列車速度をＶc、停止速度パターン起点までの残走距離をｄcとする。停止速度パターン上のある速度ｖに対応するパターン起点までの距離をＰ（ｖ）と表す。すなわち、目標等速速度Ｖtで停止パターンに到達した場合、その時の残走距離はＰ（Ｖt）と表される。
Ｐ（ｖ）は、停止パターンの想定減速度がβ0一定であるのならば、例えば式（１）で表される。
0005414810.tif 000002
現在時刻から、次駅ホームトラック予想扛上時刻までの残り時間をＴr、減速走行時間をＴ1、等速走行時間をＴ2と置くと、各変数の関係は式（２）〜（６）で表される。
0005414810.tif 000003
0005414810.tif 000004
0005414810.tif 000005
0005414810.tif 000006
0005414810.tif 000007
【００３４】
式（１）〜式（６）を解く事によって、推奨走行パターンを表すパラメータが算出可能である。尚、減速度βcは現在位置近辺の勾配や列車性能で実現可能な値とし、例えば駅間毎のパラメータとして路線データベース４０１に予め記録されているものとする。
以上の構成によれば、運転士に対して具体的な推奨走行パターンが提示可能となるため、運転士の技量が低くとも、その推奨走行パターンに沿って運転するだけで、効率的な走行が可能となる。
尚、運転士に推奨走行パターンを提示する方法として、パターンの全容を提示しても良いし、その時々のパターンの速度を提示しても良いし、パターンに追従するのに必要となるノッチを提示しても良い。
【００３５】
以上のように、実施の形態２の運転支援装置によれば、次駅状況推定部が推定した先行列車の次駅進出時刻と、自列車の位置と速度から、自列車が次駅に到達するための推奨走行パターンを作成する推奨パターン作成部を備え、通知部は、推奨パターンを通知するようにしたので、列車の運転士の技量に左右されることなく次駅への適切な運転を可能とすることができる。
【００３６】
実施の形態３．
実施の形態２においては運転支援装置として、運転士に推奨走行パターンを提示していたが、推奨走行パターンに追随するノッチを自動的に出力する自動運転装置としてもよい。本実施の形態における構成を図７に示す。
【００３７】
図７において、軌道２上を走行する列車１ｂは、速度発電機５、ブレーキ装置６、一段ＡＴＣ装置７、ＡＴＣ受信装置８、トランスポンダ車上子１１、駆動装置１２、自動運転装置４０を備える。尚、図７において、先行列車３や、列車１ｂにおける速度発電機５〜ＡＴＣ受信装置８、トランスポンダ車上子１１、およびトランスポンダ地上子１０は実施の形態１と同様であるため、これら対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００３８】
自動運転装置４０は、実施の形態２の運転支援装置４ａと同様に、ＡＴＣ情報と履歴など次駅ホームトラック予想扛上時刻を算出し、それに合わせた推奨パターンを作成する。
更にその推奨パターンに追随するようなノッチを自動選択し、駆動装置１２とブレーキ装置６にノッチ指令を出力するものである。
図８を用いて自動運転装置４０の構成を説明する。自動運転装置４０は、次駅状況推定部４００ａ、路線データベース４０１、履歴保持部４０２、推定パターン作成部４０５、位置速度推定部４０６、ノッチ指令部４０７を備える。ここで、次駅状況推定部４００ａ〜推定パターン作成部４０５の構成は、実施の形態２における次駅状況推定部４００ａ〜推定パターン作成部４０５と同様である。
【００３９】
このように構成された自動運転装置４０において、次駅のホームトラック扛上時刻を推定し、それを基に推奨パターンを作成するまでの動作は実施の形態２と同様である。推奨パターン作成部４０５で作成した推奨走行パターンはノッチ指令部４０７へ送られる。
位置速度推定部４０６では、速度発電機５から得られる速度情報を積算し、トランスポンダ車上子１１がトランスポンダ地上子１０を通過時に得られる位置情報に加えることによって、自列車の現在位置を推定する。このようにして得られた自列車位置と自列車速度は、ノッチ指令部４０７へ送られる。
【００４０】
ノッチ指令部４０７では、推奨走行パターンが無ければ、予め備えられている計画ランカーブに追随するようなブレーキノッチもしくは力行ノッチを選択する。推奨走行パターンが与えられた場合は、その推奨走行パターンに追随するようなブレーキノッチもしくは力行ノッチを選択する。ここで選ばれたノッチは、駆動装置１２もしくはブレーキ装置６へ伝えられ、列車の加減速制御が行われる。
【００４１】
以上の構成によれば、先行列車が次駅ホームトラックに在線していた場合に、その先行列車が駅を出発し、ホームトラックが扛上する時刻を予測し、その予測時刻にあわせて、一旦停止を避ける自動走行が実現可能である。このため、乗り心地や消費電力を改善し、ダイヤ乱れの拡大を抑制する事が運転士の操作が無くとも可能となる。
【００４２】
以上のように、実施の形態３の自動運転装置によれば、実施の形態２に記載した運転支援装置を備え、かつ、推奨パターン作成部で作成された推奨パターンに追随してノッチを選択するノッチ指令部を備えたので、推奨パターンへの追随を運転士の操作に頼ることなく実現することができる。
【００４３】
実施の形態４．
実施の形態１〜３は、一段ＡＴＣを用いた路線上を走行する車上の運転支援装置、もしくは自動運転装置についての実施の形態であったが、多段ＡＴＣを用いた路線上でも、同様に適用可能であり、これを次に実施の形態４として説明する。
【００４４】
多段ＡＴＣとは、先行列車末尾の在線軌道回路に応じて、後続列車に対してレールを介してＡＴＣ現示と呼ばれる制限速度を通知するシステムである。ＡＴＣ現示は軌道回路単位で決定、伝送される。車上の多段ＡＴＣ装置は、自列車速度がＡＴＣ現示を越えていたら、ＡＴＣ現示以下になるまでブレーキを出力する。先行列車在線軌道回路と、後続列車に対するＡＴＣ現示は現示展開情報として例えば図９のように定められている。図９下部の表で五角形で示しているのが先行列車の位置である。例えば表の２行目にあるように、６Ｔに先行列車が在線している場合には、その手前の軌道回路に対しては、図９上部にも示すように、順に０、２５、４５、７０、７０というＡＴＣ現示が伝えられる。この時、例えば後続列車が２Ｔに在線していれば、その制限速度は７０ｋｍ／ｈとなる。
【００４５】
本実施の形態におけるシステムの全体構成図を図１０に示す。図１０において軌道２上を走行する列車１ｃは、運転支援装置４ｂ，速度発電機５、ブレーキ装置６、ＡＴＣ受信装置８ａ、運転台９、トランスポンダ車上子１１、多段ＡＴＣ装置１３を備える。尚、先行列車３や、列車１ｃにおける速度発電機５、ブレーキ装置６、トランスポンダ車上子１１、およびトランスポンダ地上子１０は実施の形態１〜３と同様であるため、これら対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００４６】
ＡＴＣ受信装置８ａは、軌道回路からＡＴＣ現示を受け取り、それを多段ＡＴＣ装置１３へ受け渡す。多段ＡＴＣ装置１３は、ＡＴＣ受信装置８ａから取得したＡＴＣ現示と、速度発電機５から取得する自列車速度を比較し、自列車速度の方が大きければ、ブレーキ指令をブレーキ装置６に対して出力する。またＡＴＣ現示は、多段ＡＴＣ装置１３から運転支援装置４ｂへ伝えられる。
【００４７】
運転支援装置４ｂの構成図を図１１に示す。運転支援装置４ｂは、次駅状況推定部４００ｂ、路線データベース４０１ａ、履歴保持部４０２ａ、入力部４０３ａ、通知部４０４、自列車在線位置推定部４０８を備えている。
自列車在線位置推定部４０８では、速度発電機５から得られる速度情報を積算して得られる走行距離を、トランスポンダ車上子１１がトランスポンダ地上子１０上を通過時に得られる位置情報に加えることによって、自列車の現在位置を推定する。こうして得られた自列車位置を路線データベース４０１ａ中の軌道回路の位置情報と照合する事によって、自列車がどの軌道回路に在線しているかを推定する。このようにして得られた自列車在線軌道回路は、次駅状況推定部４００ｂへ送られる。
【００４８】
路線データベース４０１ａは、多段ＡＴＣに関する現示展開情報、軌道回路の位置やつながり情報・どの軌道回路がホームトラックに該当するのかという軌道回路情報、路線上の各駅の駅内在線時間を示すホームトラック標準在線時間情報、列車種別による通過・停車の区分などの情報を予め保持している。履歴保持部４０２ａは、過去のＡＴＣ現示や自列車在線軌道回路情報などを保持するものであり、最低でも直前１回の情報を保持するものとする。入力部４０３ａは、多段ＡＴＣ装置１３から多段ＡＴＣ情報を取得する入力部であり、通知部４０４は、実施の形態１と同様に、次駅状況推定部４００ｂで求められたホームトラック扛上予想時刻を運転台９に通知するものである。次駅状況推定部４００ｂでは、自列車在線軌道回路、ＡＴＣ現示、路線データベース４０１ａおよび履歴保持部４０２ａを参照して、次駅ホームトラックの予想扛上時刻を算出する。その動作フローを図１２を用いて説明する。ステップＳＴ１０２、ＳＴ１０３、ＳＴ１０６の動作は実施の形態１と同様である。
【００４９】
先ず、多段ＡＴＣ装置１３と自列車在線位置推定部４０８から、それぞれＡＴＣ現示と自列車在線軌道回路を取得する（ステップＳＴ２０１）。次に、自列車在線軌道回路と路線データベース４０１ａを照合する事によって、次駅を特定する（ステップＳＴ１０２）。次に、次駅が先行列車の停車駅かどうかを路線データベース４０１ａと照合する事によって判定する（ステップＳＴ１０３）。ステップＳＴ１０３で、判定がＹｅｓであれば、履歴保持部４０２ａに保存されている直前のＡＴＣ現示と自列車在線軌道回路と照合し、変化があったか調べる（ステップＳＴ２０４）。ステップＳＴ２０４の判定がＹｅｓであれば次に、ＡＴＣ現示と自列車在線軌道回路と路線データベース４０１ａを照合する事によって、先行列車の在線軌道回路を算出する（ステップＳＴ２０５）。この算出方法を図９を用いて次に説明する。
【００５０】
例えば、自列車在線軌道回路が２Ｔで、直前の現示が４５かつ、現在の現示が７０であるならば、このような変化が生じるのは、先行列車末尾在線軌道回路が５Ｔから６Ｔへ変化した場合に限定できるため、この瞬間に先行列車が６Ｔへ完全進入したと確定できる。
また同様に、直前の自列車在線軌道回路が２ＴでＡＴＣ現示が７０であり、さらに現在の自列車在線軌道回路が３ＴでＡＴＣ現示が４５である場合、この組み合わせが生じる先行列車在線軌道回路は、６Ｔに限られるため、先行列車は６Ｔに在線していると確定できる。ただし、この場合は先行列車がいつ６Ｔに完全進入したのかは確定できない。
【００５１】
次に、ステップＳＴ２０５で推定した先行列車末尾在線軌道回路が次駅ホームトラックに該当するかどうか確認する（ステップＳＴ１０６）。先行列車末尾在線軌道回路が一意に推定でき、なおかつそれが次駅ホームトラックであれば、判定はＹｅｓとなる。
ステップＳＴ１０３，ＳＴ２０４，ＳＴ１０６の判定がＮｏであれば、現在のＡＴＣ現示と在線軌道回路を履歴保持部４０２ａに記録して（ステップＳＴ２０８）、ステップＳＴ２０１に戻る。
【００５２】
次に、ホームトラック扛上時刻（後続列車に対する駅手前の制限速度が上位に変化し、駅へ可能となる進入可能となる時刻）を算出する（ステップＳＴ２０７）。ステップＳＴ２０５での先行列車位置算出時に、先行列車がその軌道回路へ完全進入したタイミングが確定可能であれば、その時刻に対して、路線データベース４０１ａに保持されているホームトラック標準在線時間を加えて求められる。また、状況によってはステップＳＴ２０５でホームトラックへの完全進入時刻が確定できない。その場合は、現在時刻に、状況に応じてホームトラック標準在線時間より小さな値を加えて、ホームトラック予想扛上時刻とする。例えば、現在時刻にホームトラック標準在線時間の半分を加えて、ホームトラック予想扛上時刻とする。これは、現在時刻で先行列車がホームトラックに完全進入してから、期待値としてホームトラック標準在線時間の半分が経過しているとみなすものである。次駅状況推定部４００ｂで求められたホームトラック扛上予想時刻は、運転台９に伝送して表示する。
【００５３】
なお、駅内在線時間としてホームトラック標準在線時間を用いる代わりに、各駅一律の固定時間などを用いても良い。また、ＡＴＣの設定によっては、後続列車が駅に進入可能になるためには、先行列車がホームトラックよりさらに遠方の軌道回路を完全進出する必要がある。このような駅では、該当軌道回路とホームトラックをあわせて仮想のホームトラックとみなして、路線データベース４０１ａに保持される駅内在線時間を設定すればよい。
【００５４】
以上のように、実施の形態４の運転支援装置によれば、自列車の軌道回路毎の制限速度信号を含む多段ＡＴＣ情報を入力する入力部と、先行列車末尾の在線軌道回路と制限速度信号毎の軌道回路との関連を示す現示展開情報と、軌道回路間の配置関係および軌道回路と駅との関係を示す軌道回路情報と、任意の駅における駅内在線時間情報とを保持する路線データベースと、列車の走行位置と、軌道回路情報とに基づいて、自列車の在線軌道回路を推定する自列車在線位置推定部と、多段ＡＴＣ情報の履歴と、自列車在線位置推定部で推定された自列車在線軌道回路の情報の履歴とを保持する履歴保持部と、履歴保持部の情報と現示展開情報とを用いて先行列車位置を推定し、推定された先行列車位置の情報と軌道回路情報とに基づいて、先行列車が次駅を進出し、駅手前のＡＴＣ現示が上位に変化する時間を推定する次駅状況推定部とを備えたので、多段ＡＴＣを採用している路線であっても、次駅ホームトラックの扛上時刻を予測する事が可能となり、駅手前の制限速度が上位に変化し、駅へ可能となる進入可能となる時刻が予測できるため、低コストで円滑な運転を実現することができる。
【００５５】
また、実施の形態４の運転支援装置によれば、次駅状況推定部は、先行列車位置を推定した結果、先行列車が次駅ホームトラックに完全進入した時点であると確定した場合は、現在時刻に駅内在線時間を加えることによって、先行列車が次駅を進出し駅手前のＡＴＣ現示が上位に変化する時間を推定し、完全進入した時点であると確定できなかった場合は、現在時刻に駅内在線時間以下の値を加えることによって先行列車が次駅を進出し駅手前のＡＴＣ現示が上位に変化する時間を推定するようにしたので、完全進出時刻を簡便かつ確実に推定することができる。
【００５６】
実施の形態５．
実施の形態１〜実施の形態４においては、先行列車が次駅に停車する事が分かっている場合にのみ次駅ホームトラック予想扛上時刻が算出可能であり、先行列車が次駅を通過するか停車するか分からない場合には、適切な予想を行う事は困難であった。そこで先行列車の通過・停車を判定する通停推定機能を加える事によって、この問題を解決する事ができるようにした例を実施の形態５として次に説明する。
【００５７】
図１３は、実施の形態５における運転支援装置を示す構成図である。
運転支援装置４ｃは、路線データベース４０１、履歴保持部４０２、入力部４０３、通知部４０４、通停推定部４０９、次駅状況推定部４００ｃを備える。尚、路線データベース４０１〜通知部４０４は実施の形態１と同様である。通停推定部４０９では、次駅ホームトラック直前の軌道回路の完全進入〜完全進出までの時間を計測する事によって、先行列車が通過列車か停車列車かを判定し、その結果を次駅状況推定部４００ｃに渡す。
【００５８】
次駅状況推定部４００ｃの動作は図３に示した実施の形態１の動作と同様であるが、ステップＳＴ１０３において、先行列車の通過・停車を判定する際に、通停推定部４０９から得られた推定結果を用いる。以下、通停推定部４０９の動作を説明する。
先行列車が次駅を通過する場合、次駅手前では、停車する場合より高速で走行を行う。
そのため、ホームトラック直前の軌道回路の在線時間は、通過時の方が停車時より短くなる。そのため、ホームトラック直前の軌道回路（以下、通停判定軌道回路と称す）の、完全進入時刻と完全進出時刻算出を、実施の形態１〜４のホームトラック完全進入時刻の算出と同様に行う事によって、通停判定軌道回路の在線時間が測定可能となる。算出した通停判定軌道回路の在線時間が、定められた閾値以下であれば、先行列車は通過と判定される。この閾値は路線データベース４０１に予め保持されるとする。
【００５９】
例えば図１において、駅Ａの直前の軌道回路２Ｃを通停判定軌道回路とする。軌道回路２Ｃの長さがＬで、通過列車の計画ランカーブ上の駅Ａ通過速度がＶaだったとすると、通過列車が軌道回路２Ｃを完全進入してから完全進出するまでの予想時間はおおよそＶa／Ｌとなる。これに余裕時分αを加えた値を前述の閾値とすればよい。後続列車で計測された、先行列車の軌道回路２Ｃの完全進入から完全進出までの時間がＴsであったとすれば、式（７）が成立すれば、先行列車が通過列車だと判定できる。
0005414810.tif 000008
以上の構成によれば、これまで通過・停車が判断ができなかった駅に対しても通過・停車が推定できる。そして、次駅状況推定部４００ｃは、このような駅についても次駅ホームトラック扛上時刻を予測することができる。
【００６０】
尚、通停推定に用いる軌道回路には、ホームトラック直前の軌道回路に代えてホームトラックそのものを利用しても良い。この場合は、先行列車がホームトラックに完全進入後、通停の判定に一定時間必要になるため、その間は次駅ホームトラック扛上予測を保留する必要がある。また、上記例では実施の形態１の構成に対して適用したが、多段ＡＴＣを用いる実施の形態４の構成に対して適用することも可能である。但し、この場合は次駅状況推定部４００ｃで求めた先行列車位置の履歴を保持しておくことが必要である。
【００６１】
以上のように、実施の形態５の運転支援装置によれば、先行列車が次駅手前の軌道回路の通過に要する時間を予め決められた閾値と比較し、閾値よりも長い時間で通過した場合は、先行列車は次駅に停止すると判定する通停推定部を備え、次駅状況推定部は、通停推定部での判定結果に応じて、先行列車が次駅を進出する時間推定方法を変えるようにしたので、先行列車が次駅を通過するか停車するかの情報を備えていない場合であっても、先行列車の通過か停止かを判定することができ、従って、ホームトラック完全進出時刻を的確に推定することができる。
【００６２】
実施の形態６．
実施の形態１〜実施の形態４においては、先行列車がホームトラックに完全進入する時刻を検知し、それを基準に駅手前の停止速度パターンの解消や制限速度上位変化の時間を推定しているが、ホームトラックより手前の軌道回路へ完全進入する時刻を検知し、それを基準にしても良い。この場合、駅内在線時間として、該駅手前軌道回路への完全進入から、ホームトラック完全進出時刻までにかかる時間を用いる。本実施の形態によれば、より早い段階で駅手前の停止速度パターンの解消や制限速度上位変化の時間を推定できるため、より円滑な運転を支援する事が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように、この発明に係る運転支援装置は、先行列車の状態に基づいて低コストで駅手前での過剰な加減速を避けることが可能であり、乗り心地が良く、さらに消費電力を抑えた鉄道システムの実現に有用である。
【符号の説明】
【００６４】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ  列車、２  軌道、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ、２Ｄ  軌道回路、３  先行列車、４，４ａ，４ｂ，４ｃ  運転支援装置、５  速度発電機、６  ブレーキ装置、７  一段ＡＴＣ装置、８，８ａ  ＡＴＣ受信装置、９  運転台、１０  トランスポンダ地上子、１１  トランスポンダ車上子、１２  駆動装置、１３  多段ＡＴＣ装置、４００，４００ａ，４００ｂ，４００ｃ  次駅状況推定部、４０１，４０１ａ  路線データベース、４０２，４０２ａ  履歴保持部、４０３，４０３ａ  入力部、４０４  通知部、４０５  推奨パターン作成部、４０６  位置速度推定部、４０７  ノッチ指令部、４０８  自列車在線位置推定部、４０９  通停推定部。
【図１】
0005414810.tif 000009
【図２】
0005414810.tif 000010
【図３】
0005414810.tif 000011
【図４】
0005414810.tif 000012
【図５】
0005414810.tif 000013
【図６】
0005414810.tif 000014
【図７】
0005414810.tif 000015
【図８】
0005414810.tif 000016
【図９】
0005414810.tif 000017
【図１０】
0005414810.tif 000018
【図１１】
0005414810.tif 000019
【図１２】
0005414810.tif 000020
【図１３】
0005414810.tif 000021