(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動閉そく方式の列車停車位置制御方法において、先行列車が停車したときの後続列車の停車目標位置を、一定の最小安全マージン距離〜最高運行速度での停車可能距離の範囲内で最適停車位置を決定して停車させるようにしたことを特徴とする移動閉そく方式の列車停車位置制御方法であって、前記先行列車の停車原因が線区内で発生した異常に起因するものであるときの後続列車の停車候補となり得る地点を記憶しておき、前記先行列車の停車原因が線区内で発生した異常に起因するものであるときには、前記一定の最小安全マージン距離〜最高運行速度での停車可能距離の範囲内に前記記憶している地点が存在する場合には当該地点を停車目標位置とし、存在しない場合には、前記停車可能距離に対応する地点を停車目標位置とすることを特徴とする移動閉そく方式の列車停車位置制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の移動閉そく方式の列車停車位置制御方法において、先行列車の停車原因が異常によらないときは、後続列車の停車目標位置を前記最小安全マージン距離とすることを特徴とする移動閉そく方式の列車停車位置制御方法。
【請求項３】
移動閉そく方式の列車停車位置制御装置において、
先行列車に対して後続列車を最も接近させることのできる最小安全マージン距離を与える最小安全マージン距離付与手段と、
線区の最高運行速度に応じた停車可能距離を与える停車可能距離付与手段と、
先行列車の停車を検知する停車検知手段と、
先行列車の停車が検知されたとき、先行列車の停車位置から前記最小安全マージン距離以上であってかつ前記停車可能距離以内の範囲を停車許可範囲として算出する停車許可範囲算出手段と、
該停車許可範囲内において停車目標位置を算出する停車目標位置算出手段と、
該停車目標位置における列車速度を０とするように、後続列車の速度制御曲線を算出する速度制御曲線算出手段と、
該算出された速度制御曲線に従って、後続列車の速度制御を行う速度制御手段と、
先行列車の停車原因を検知する停車原因検知手段と、
先行列車の停車原因が線区内で発生した異常に起因するものであるときの後続列車の停車候補となり得る地点を記憶しておく停車候補地点記憶手段とを備え、
前記停車目標位置算出手段は、先行列車の停車原因が異常によらない場合には最小安全マージン距離の位置を停車目標位置とし、
先行列車の停車原因が線区内で発生した異常に起因するものであるときには、前記停車候補地点記憶手段の記憶内容を参照し、該停車許可範囲内に停車候補地点が存在する場合には当該地点を停車目標位置とし、存在しない場合には、前記停車可能距離に対応する地点を停車目標位置とすること
を特徴とする移動閉そく方式の列車停車位置制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、列車群を停車させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
現在、鉄道輸送においては、列車運行密度を高めることによって輸送能力を高めることが行われている。この場合、従来の固定閉そく制御に変えて、移動閉そく制御においては、列車の速度を低下させることによって、閉そく境界を前方へ移動させ、後続列車を先行列車にできるだけ近づけて運行密度のアップを図っている。
【０００３】
この移動閉そく方式では、停車中の先行列車の最後尾から一定の最小安全マージン距離（例えば、１５ｍ）離した位置まで後続列車を徐行運転させてから停車することとしている。
この結果、先行列車が何等かの異常により長時間停車してしまうと、この停車した列車に続いて、各１５ｍずつ離して高密度の停車列車群が形成されることとなる。
【０００４】
このため、駅などの退避設備のないような場所で後続列車を停車させてしまって、乗客に不安感を与えたり、代替輸送へのスムーズな移行ができなくなるなどといった問題があった。
先行列車が停車した場合に、それが予定のものであるのか異常によるものであるのかはなかなか分かり難く、高密度輸送を行っている線区では次々と列車が詰まって停車してしまうおそれが高く、その様な場合に、後尾へと上述の様な不安な状態等を波及させてしまうという問題が考えられる。
【０００５】
そこで、本発明は、異常によって列車が停車を与儀なくされた様な場合に、乗客に不安感を与えたり、代替輸送への移行を妨げたりすることがないように列車の停車制御を行えるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段、発明の実施の形態及び発明の効果】
かかる目的を達成するためになされた本発明は、移動閉そく方式の列車停車位置制御方法において、先行列車が停車したときの後続列車の停車目標位置を、一定の最小安全マージン距離〜最高運行速度での停車可能距離の範囲内で最適停車位置を決定して停車させるようにしたことを特徴とする移動閉そく方式の列車停車位置制御方法であって、前記先行列車の停車原因が線区内で発生した異常に起因するものであるときの後続列車の停車候補となり得る地点を記憶しておき、前記先行列車の停車原因が線区内で発生した異常に起因するものであるときには、前記一定の最小安全マージン距離〜最高運行速度での停車可能距離の範囲内に前記記憶している地点が存在する場合には当該地点を停車目標位置とし、存在しない場合には、前記停車可能距離に対応する地点を停車目標位置とすることを特徴とする。
【０００７】
ここで、停車可能距離は、下記式にて算出することができる。
【０００８】
【数１】
停車可能距離Ｄmax ＝（Ｖmax 2 ／２Ｂ）
なお、Ｖmax ：最高運行速度、Ｂ：列車の減速度である。列車の減速度は、列車の編成車両数やブレーキ能力といった列車側の能力と、線路勾配などといった地上設備側の条件によって決ってくる。
【０００９】
この場合、最高運行速度Ｖmax は、各列車毎に異なる値を用いて算出してもよいが、線区における最高運行速度を基準にしてもよい。即ち、急行列車か普通列車かといった種別によって各列車毎に最高運行速度が異なる場合に、それぞれの個別の最高運行速度に基づいて停車目標位置を算出するようにしてもよいし、そのような個別の最高運行速度ではなく線区における最速列車の最高運行速度を上記の算出条件に使用するようにしてもよいのである。
【００１０】
また、減速度Ｂについても、最も減速度の悪い条件を線区内の共通条件として設定するようにしてもよい。
一方、最適な位置としては、例えば、駅や退避所をあげることができる。駅や退避所であれば、長時間停車することとなっても乗客に不安を与えないし、乗客が他の交通機関へ乗り換えたりしたい場合の便宜を図ることができる。逆に、上記の範囲内に踏切やトンネル等が存在するとき、これを避ける様に最適な位置を決定するとよい。例えば、踏切に列車を停車させてしまうと道路交通を著しく妨げることとなるおそれがあるし、トンネル内で停車したのでは乗客に不安を招くからである。また、上記の範囲内にき電境界がある様な場合には、ここを停車目標位置とするのもよい。前のき電境界に後続列車を侵入させないことにより、前のき電区間の列車を再出発させるときに後続列車への給電が悪影響を与えて先行列車の出発を遅れさせるといった事態を排除するのに都合がよいからである。
【００１１】
なお、このような適切な地点が存在しない場合の適切な位置の決定は、任意に行えばよい。
かかる本発明の列車停車位置制御方法によれば、後続列車は必ずしも最小安全マージン距離まで近付けられないので、再出発の際に先行列車により速度制限を受けたとしてもその影響は小さくなる。一方、最高運行速度での停車可能距離以内に停車目標位置が決定されるので、後続列車が必要以上に離れ過ぎず、停車列車群の長さを長大化しない。これにより、先行列車の停車によって影響を受ける列車数を必要以上に増大させない。
【００１２】
また、シミュレーションによると、図１に示すように、最小安全マージン距離〜最高運行速度での停車可能距離の範囲内（図中矢印Ａの範囲内）のどの位置に停車させても、数分後の列車の位置・速度を比較すると差はない。よって、本発明の方法によれば、従来最も遅延の起こり難いと考えられていた最小安全マージン距離に固定するのではなく、ある範囲内において任意に停車目標位置を設定し得るようにすることで、乗客に不安を与えないような地点や、道路交通に悪影響を与えない様な地点を選択しながらも、最終的に遅延が回復するまでの時間を遅らせたりしないという顕著な効果がある。そして、先行列車の停車が異常による停車であった場合に、上述の如く、乗客の不安解消や道路交通への悪影響排除といった顕著な効果が達成できるのである。
【００１３】
なお、この列車停車位置制御方法において、先行列車の停車原因が異常によらないときは、後続列車の停車目標位置を前記最小安全マージン距離とするとよい。これは、先行列車の停車が予定の停車である場合には、いつまでも停車したままにならないので、後続列車をどんどん近付けて、できるだけ後方への遅延範囲を広げないようにするのである。即ち、先行列車の停車が明らかに予定通りの停車であるということが分かっている場合に限って従来の如く、最小安全マージン距離に固定して停車目標位置を設定するようにしてもよいのである。
【００１４】
上記の様な本発明の列車停車位置制御方法を実現するに当たっては、次の様なシステム構成を採用するとよい。
即ち、移動閉そく方式の列車停車位置制御装置において、先行列車に対して後続列車を最も接近させることのできる最小安全マージン距離を与える最小安全マージン距離付与手段と、線区の最高運行速度に応じた停車可能距離を与える停車可能距離付与手段と、先行列車の停車を検知する停車検知手段と、先行列車の停車が検知されたとき、先行列車の停車位置から前記最小安全マージン距離以上であってかつ前記停車可能距離以内の範囲を停車許可範囲として算出する停車許可範囲算出手段と、該停車許可範囲内において停車目標位置を算出する停車目標位置算出手段と、該停車目標位置における列車速度を０とするように、後続列車の速度制御曲線を算出する速度制御曲線算出手段と、該算出された速度制御曲線に従って、後続列車の速度制御を行う速度制御手段と、先行列車の停車原因を検知する停車原因検知手段と、先行列車の停車原因が線区内で発生した異常に起因するものであるときの後続列車の停車候補となり得る地点を記憶しておく停車候補地点記憶手段とを備え、前記停車目標位置算出手段は、先行列車の停車原因が異常によらない場合には最小安全マージン距離の位置を停車目標位置とし、先行列車の停車原因が線区内で発生した異常に起因するものであるときには、前記停車候補地点記憶手段の記憶内容を参照し、該停車許可範囲内に停車候補地点が存在する場合には当該地点を停車目標位置とし、存在しない場合には、前記停車可能距離に対応する地点を停車目標位置とすることを特徴とする移動閉そく方式の列車停車位置制御装置を採用するとよい。
【００１５】
この装置によれば、停車検知手段が先行列車の停車を検知すると、停車許可範囲算出手段が最小安全マージン距離と停車可能距離とに基づいて停車許可範囲を算出する。この場合、最小安全マージン距離及び停車可能距離は、線路勾配の状況などに基づいてその都度算出するようにしてもよいし、予め固定値を記憶させておき、これを読み出す形態にて付与するようにしてもよい。
【００１６】
停車許可範囲が算出されたら、この範囲内において、停車目標位置を算出する。停車目標位置としては、上述の様に、駅などがある場合にはそこを、ない場合には、踏切やトンネルを避けるように、いずれもない場合には、例えば、最も離れた位置となるようにといった具合いに、何等かの算出条件を予め設定しておけばよい。最も離れた位置にしておくことのメリットとしては、再出発の際に、先行列車によって速度制限を受けることがないので、いきなりフルノッチで加速できるという点をあげることができる。いきなりフルノッチで加速することにより、さらに後続列車に対して速度制限を与えることがなく、結局、停車列車群の全てをフルノッチ加速で同時に再出発させることも可能となり、ダイヤ回復運転が始まってからさらに、最後尾に停車列車が発生するといった事態を避けることができるからである。
【００１７】
即ち、この列車停車位置制御装置において、先行列車の停車原因を検知する停車原因検知手段と、先行列車の停車原因が線区内で発生した異常に起因するものであるときの後続列車の停車候補となり得る地点を記憶しておく停車候補地点記憶手段とを備え、前記停車目標位置算出手段は、先行列車の停車原因が異常によらない場合には最小安全マージン距離の位置を停車目標位置とし、先行列車の停車原因が線区内で発生した異常に起因するものであるときには、前記停車候補地点記憶手段の記憶内容を参照し、該停車許可範囲内に停車候補地点が存在する場合には当該地点を停車目標位置とし、存在しない場合には、前記停車可能距離に対応する地点を停車目標位置とするように構成しておくとよいのである。
【００１８】
以上説明した本発明によれば、先行列車が停車したとき、その停車原因が異常によるものである場合に、乗客に不安を与えることがなくなり、また、道路交通等への悪影響を避けることができるという顕著な効果を発揮する。しかも、ダイヤ回復運転が始まってから比較的短い期間内に従来の停車方法（最小安全マージン距離まで近付けて停車する方法）を採用した場合に比べて後続列車の位置・速度に遅延が発生しない。よって、後方への遅延の波及を抑制し、迅速な遅延回復を達成しつつ不安解消等の効果をも両立させるという点で、きわめて顕著な効果を発揮するものである。
【００１９】
【実施例】
次に、本発明の実施例について説明する。
実施例は、電気鉄道における地上制御方式のＡＴＯ（ａｕｔｏｍａｔｉｃ  ｔｒａｉｎ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）システムに係り、図２に示す様に、各列車ＴＲ０，ＴＲ１，…とＡＴＯコンピュータ１０との間での情報を伝送するための地上車上間情報伝送装置２０が軌道ＲＬに沿って設置されている。この地上車上間情報伝送装置２０を介して、ＡＴＯコンピュータ１０は、各列車ＴＲ０，ＴＲ１，…の位置・速度情報Ｑ１を入力し、各列車ＴＲ０，ＴＲ１，…に対しての速度制御指令Ｑ０を出力する。なお、地上車上間情報伝送装置２０は、例えば軌道ＲＬに沿って敷設される誘導線や、列車無線などによって構成することができる。
【００２０】
ＡＴＯコンピュータ１０は概念的にいうと、図３に示す様に、各列車からの位置・速度情報Ｑ１を入力し、情報の統合を行う情報統合部１１と、この情報統合部１１において統合された情報に基づいて、各列車の停車目標位置を論理的に決定する停車目標位置決定論理部１３と、こうして決定された停車目標位置に従って、各列車に対する速度制御指令Ｑ０を出力する列車制御部１５とを備えている。なお、こうした停車目標位置を算出するための演算処理以外にも、ＡＴＯコンピュータ１０は、情報統合部１１で統合した情報に基づいて、各列車に対する速度制限等のＡＴＯシステムにおいて通常行われている各種制御をも行っていることはもちろんであるが、それらの制御については一般的なシステムと同様であるので、説明は省略する。
【００２１】
停車目標位置決定論理部１３には、当該線区に対する正常運転時の各列車の位置・速度制御条件が、時間軸に対して登録された運行ダイヤグラムを記憶した正常ダイヤ記憶部３１と、駅や退避所の位置、踏切の位置、トンネルの位置、き電境界の位置、線路の勾配に関する情報等の線区内の地点に関する情報を記憶した線区内地点情報記憶部３３と、線区の最高運行速度Ｖmax 及び各列車のブレーキ能力などから定まる列車固有の減速度Ｂｔ、最小安全マージン距離ＳＭなどの運行上参照すべき条件（以下、「運行条件」という。）を記憶した運行条件記憶部３５とが接続されている。
【００２２】
停車目標位置定論理部１３は、情報統合部１１から入力される各列車の位置・速度情報に基づいて、次のような論理により、先行列車に対する各列車の停車目標位置を決定する。
図４に示す様に、まず、位置・速度情報に基づいて、停車中の列車があるか否かを判定する（Ｓ１０）。停車中の列車がいなければ、そのまま本ルーチンの処理を終了する。
【００２３】
停車中の列車がある場合には、当該列車の位置・速度情報と正常ダイヤ記憶部３１に記憶されている運行ダイヤグラムとを比較し、停車が予定通りのものであるか否かを判定する（Ｓ２０）。停車が予定通りのものである場合には、運行条件記憶部３５から最小安全マージン距離ＳＭを読み出し（Ｓ３０）、先行列車の停車位置からＳＭだけ後方を停車目標位置として設定する（Ｓ４０）。
【００２４】
一方、停車が予定通りのものであると判定できなかった場合には、運行条件記憶部３５から最高運行速度Ｖmax 及び列車固有の減速度Ｂｔを読み出し（Ｓ５０）、線区内地点情報記憶部３３から線路の勾配条件を読み出して、線路の勾配条件から減速度係数Ｋｂを算出し（Ｓ６０）、下記式にて停車可能距離Ｄmax を算出する（Ｓ７０）。なお、勾配＝０のときにＫｂ＝１、上り勾配においてＫｂ＞１、下り勾配においてＫｂ＜１となるように勾配に対して予めテーブル化した情報を記憶しておき、これを勾配にて参照して算出するようにしておく。
【００２５】
【数２】
Ｄmax ＝｛Ｖmax 2 ／（２Ｂｔ・Ｋｂ）｝
こうして停車可能距離Ｄmax が算出できたら、最小安全マージン距離ＳＭを読み出し（Ｓ８０）、ＳＭ〜Ｄmax を停車許可範囲として設定する（Ｓ９０）。
【００２６】
次に、線区内地点情報記憶部３３から、駅及び退避所の位置を読み出す（Ｓ１００）。駅及び退避所が読み出せたら、これらが上述の停車許可範囲内に存在するか否かを判定する（Ｓ１１０）。存在した場合には、そこを停車目標位置に設定する（Ｓ１２０）。一方、存在しない場合には、踏切及びトンネルの位置を読み出す（Ｓ１３０）。そして、これらが上述の停車許可範囲内に存在するか否かを判定する（Ｓ１４０）。存在する場合には、これを避けてその後方を停車目標位置と設定する（Ｓ１５０）。これら駅や踏切等が停車許可範囲内に存在しない場合には、停車可能距離Ｄmax に基づいて停車目標位置を設定する（Ｓ１６０）。
【００２７】
こうして停車目標位置を設定できたら、この位置において速度＝０となるように後続列車の速度制限曲線を形成し（Ｓ１７０）、これを該当する後続列車に出力する（Ｓ１８０）。
後続列車は、この速度制限曲線を越えない様に列車の位置・速度制御曲線（いわゆるランカーブ）を決定し、これに基づいて、列車の位置・速度制御を実行する。なお、ランカーブの決定方法としては、公知のＡＴＯシステムにおける手法をそのまま適用すればよい。
【００２８】
以上の様に構成した結果、本実施例によれば、先行列車が停車したとき、後続列車は、異常による停車でないことが明かな場合を除き、その停車目標位置を固定されない。そして、最小安全マージン距離ＳＭ〜線区の最高運行速度Ｖmax に対する停車可能距離Ｄmax の範囲内で、駅などの退避設備を最優先し、次に、トンネルなどを避けることを優先し、いずれもない場合に、Ｄmax 離すようにして後続列車を停車させる。この結果、先行列車の停車原因が解消しない場合において、後続列車の乗客を不安にすることがなく、また、道路交通の渋滞原因ともならないという効果を発揮する。
【００２９】
しかも、図１にて説明した通り、この範囲内で停車する限りは、ダイヤ回復運転を開始した後に、最も回復程度の進んだ状態にもっていくことができる。
以上、本発明の一実施例を説明したが、他の態様にて本発明を実施してもよく、そうした態様も本発明の要旨を逸脱しない限りは本発明の技術的範囲内に含まれるものである。
【００３０】
例えば、ＳＭ〜Ｄmax の停車許可範囲を算出したら、これを列車に与え、運転者がこの範囲内で任意の位置に列車を停車させるように、半自動化されたシステムとして実施するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の作用効果のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図２】  実施例のシステムの全体構成図である。
【図３】  実施例のシステムのＡＴＯコンピュータの要部の構成図である。
【図４】  実施例におけるメインルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１０・・・ＡＴＯコンピュータ、１１・・・情報統合部、１３・・・停車目標位置決定論理部、１５・・・出発制御部、２０・・・地上車上間情報伝送装置、３１・・・正常ダイヤ記憶部、３３・・・線区内地点情報記憶部、３５・・・運行条件記憶部、ＴＲ０〜ＴＲ３・・・列車。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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