(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置を設けた列車運転台において、
該表示装置に前方の線路形状を乗務員が把握できるような線路図または鳥瞰図を描画し、未開通区間と、前記未開通区間の手前で前記未開通区間のために減速動作が必要である第１のブレーキ区間と、前記第１のブレーキ区間の手前の第１の惰行／力行区間と、速度制限区間と、前記速度制限区間の手前で前記速度制限区間のために減速動作が必要である第２のブレーキ区間と、前記第２のブレーキ区間の手前の第２の惰行／力行区間とを、別に定めた所定の色または階調で前記線路図上または前記鳥瞰図上に描画可能な情報処理装置を備え、前記乗務員に対し減速動作を行う必要がある区間を提示することを特徴とする列車運転台。
【請求項２】
請求項１の列車運転台において、
前記未開通区間は、先行列車の位置によって定められる区間であることを特徴とする列車運転台。
【請求項３】
請求項１または請求項２の列車運転台において、
前記情報処理装置は、開通距離と開通区間での平均勾配と列車の現在速度と列車の減速度とに基づいて停止のための第１のブレーキ開始点を計算し、前記開通距離と前記第１のブレーキ開始点とに基づいて前記第１のブレーキ区間を描画し、
前記情報処理装置は、前記速度制限区間の始端までの距離と前記速度制限区間における制限速度と前記速度制限区間までの平均勾配と前記列車の現在速度と前記列車の減速度とに基づいて制限速度のための第２のブレーキ開始点を計算し、前記速度制限区間の始端までの距離と前記第２のブレーキ開始点とに基づいて前記第２のブレーキ区間を描画することを特徴とする列車運転台。
【請求項４】
請求項１または請求項２または請求項３の列車運転台において、
前記情報処理装置は、列車の力行による加速中、描画された前記第１のブレーキ区間と前記第２のブレーキ区間とを徐々に長くし、列車のブレーキによる減速中、描画された前記第１のブレーキ区間と前記第２のブレーキ区間とを徐々に短くすることを特徴とする列車運転台。
【請求項５】
請求項１または請求項２または請求項３または請求項４の列車運転台において、表示範囲を駅間走行中や駅接近中や駅停車中などの状況に応じて変更することを特徴とする列車運転台。
【請求項６】
請求項１または請求項２または請求項３または請求項４の列車運転台において、表示範囲を乗務員が手動で変更できることを特徴とする列車運転台。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、列車の運転士の運転に対する支援形態に係るものであり、特に運転台に設置した表示装置への運転情報の表示方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、列車の運転は、地上の線路脇に設置された信号器に従った加速・減速操作、もしくは車内信号と呼ばれる自列車が在線する閉そく区間の許容速度を運転台に表示してこれに基づいた加速・減速操作を行っていた。
【０００３】
地上信号に従った運転では、運転台の速度計と地上信号に基づいた運転操作を行う。地上信号は、複数の色の信号灯から構成され、点灯している一つの信号灯または複数の信号灯により制限速度が定められている。運転士は前方の信号区間の前方に入る前に、信号灯が示す色に対応した速度以下の速度にしなければならない。
【０００４】
一方、車内信号に従った運転では、地上に信号は存在せず、運転台の速度計と速度計の近くに表示される自閉そく許容速度に基づいた運転操作を行う。例えば、「鉄道ジャーナル‘94, No. 329」 pp. 32-33によると、新幹線100系、300系の運転台には、バーグラフ式の速度計の脇に緑色の円の内部に黒の文字色で許容速度の表示を行っている。また同文献のpp. 10, 19-20によると新幹線400系の運転台にはアナログ式の速度計の脇に緑色の円の内部に黒の文字色で許容速度の表示を行っている。この表示方式による運転では、自列車が在線する閉そく区間（自閉そく区間）の許容速度よりも現在速度の方が低い場合には加速を行うことが可能であるが、逆に自閉そく区間の許容速度よりも現在速度の方が高い場合には減速しなければならない。この場合、列車に搭載されている自動列車制御装置が自動的にブレーキをかけて許容速度まで減速するようになっている。
【０００５】
これらの運転方式に対して、パターン式自動列車制御方式が提案されている。この方式は上記の車内信号方式と同様、地上に信号は存在しない。この方式では、地上側から開通距離（走行可能距離）や、臨時速度制限に関する情報、絶対位置情報などが列車側へ伝送される。列車側では地上側からの情報をもとにカーブや分岐などによる速度制限区間始端までの距離および停止までの距離を求め、これと自列車のブレーキ減速度から、速度制限パターンや停止パターンを発生させる。そして自列車の走行速度がパターン速度を超えたときには自動車にブレーキがかかるようになっている。この方式では、列車が速度制限区間もしくは停止区間に接近するとパターン速度が連続的に変化していくという特徴がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の運転士への情報の提供方法としては、地上信号式における地上の信号の色による走行速度指示、および車内信号式の自閉そく許容速度の２つの形態であった。
【０００７】
しかし前項のパターン式自動列車制御方式における運転士への情報提供では、地上信号は存在しないため信号による運転指示は不可能である。またパターン速度が連続的に変化するため、許容速度を表示する方式ではいつ許容速度が低下するか分からず、ブレーキを操作するタイミングが把握しにくい、といった問題がある。同様にパターン式自動列車制御方式においては、地上信号が存在しないため開通区間がどこまでなのかを列車内の表示装置において明確にする必要がある。
【０００８】
本発明の一つの目的は、乗務員に対してブレーキをかける区間を視覚的に表示する手段を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、乗務員に対して前方の未開通区間を視覚的に提示する手段を提供することにある。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、目視不可能な遠方における速度制限区間や未開通区間に関する情報を乗務員に提示することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
列車の乗務員に対し情報を提供するために、表示装置を運転台付近に設置することとした。また、速度制限手前の速度調整が必要な区間や停止の手前の速度調整が必要な区間が視覚的に分かるようにするために、表示装置に実際の線路形状を乗務員が把握できるような線路図もしくは鳥瞰図を描画して、速度調整区間の線路を別に定めた所定の色／階調で描画することとした。また、未開通区間が視覚的に分かるようにするために、未開通区間を別に定めた所定の色／階調で描画することとした。
【００１２】
表示装置は、運転台に設置され、乗務員に対して速度調整区間および未開通区間の指示を行う。表示装置には乗務員が前方の線路形状を把握できるような線路図もしくは鳥瞰図を描画する。距離目盛りは、前方の任意の地点までの距離を乗務員が容易に把握できるように線路図または鳥瞰図に対応して目盛りを表示する。速度制限のための速度調整区間は、乗務員が容易に認識できるよう線路図とは別に定めた所定の色／階調で表示する。停止のための速度調整区間は、乗務員が容易に認識できるよう線路図とは別に定めた所定の色／階調で表示する。未開通区間は、乗務員が容易に認識できるよう線路図とは別に定めた所定の色／階調で表示する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は本発明の方式を可能にする基本的な表示方式を示す説明図であり、図２は本発明の方式を可能にする基本的な装置構成を示す説明図であり、図３は情報処理装置のフローチャートであり、図４は表示装置の具体的な表示方法を示す説明図であり、図５は表示装置の具体的な表示方法を示す他の説明図であり、図６は本発明の方式を可能にする他の基本的な装置構成を示す説明図である。
【００１５】
まず、図１に基づいて本発明の基本的な表示方式を説明する。１は表示装置、２は前方の線路図、３は距離目盛りである。１１は惰行／力行区間、１２は対速度制限速度調整区間、１３は対停止速度調整区間、１４は未開通区間である。表示装置１は、例えば液晶ディスプレイなどを用い、列車の運転台に設置される。前方の路線図２は、運転台から前方の線路をみたときのイメージの形式図で、表示装置１に表示される。距離目盛り３は、前方の線路図２における距離の目盛りである。本表示方式では、自列車の現在の走行速度を保持して走行した時に、どの区間ブレーキ動作を行わなければならないかを表示装置に示す。惰行／力区間１１は、例えば青色の表示とし、青色表示区間においては減速する必要がないことを示す。対速度制限速度調整区間１２は、例えば黄色の表示とし、前方に速度制限区間が存在するため、黄色の手前の位置から減速動作を行う必要があることを示す。また、黄色の奥の位置から速度制限区間が始まることを表す。対停止速度調整区間１３は、例えば赤色の表示とし、前方に停止すべき位置が存在するため、赤色の手前の位置から減速動作を行う必要があることを示す、また、赤色の奥の位置が停止位置である。未開通区間１４は、例えば灰色の表示とし、灰色区間には列車が進入できないことを表す。
【００１６】
次に、図２に基づいて本発明の表示方式を可能にする装置構成を説明する。１は表示装置、１００は表示装置を搭載する列車、１０１は情報受信装置、１０２配置・速度検出装置、１０３は情報処理装置、２００は地上、２０１は情報送信装置である。地上２００に設置された情報送信装置２０１は、先行列車の位置や前方の開通進路により定まる開通位置情報、前方の曲線制限などの速度制限区間情報、および勾配情報を送信する。この情報送信装置２０１には、例えば軌道回路やトランスポンダ、または無線伝送装置を用いる。列車１００の情報受信装置１０１は情報送信装置２０１からの開通情報、速度制限情報および勾配情報を受信する。受信した各情報は、情報処理装置２０１に伝送される。一方、列車に設置された位置・速度検出装置１０２から、自列車の現在位置および現在速度が情報処理装置に伝送される。情報処理装置２０１では、伝送された開通情報、速度制限情報、勾配情報、自列車現在位置および自列車現在速度から、表示に必要な情報を演算して、表示装置１に前方の線路図２、距離目盛り３、惰行／力行区間１１、対速度制限速度調整区間１２、対停止速度調整区間１３、未開通区間１４を描画する。
【００１７】
次に、図３に基づいて情報処理装置１０３の処理フローを説明する。３０１は表示に必要な情報の取得、３０２はブレーキ開始点の計算、３０３は描画情報の生成、３０４は表示装置へ描画である。表示装置動作中は、この処理を繰り返し行う。まず、表示に必要な情報の取得３０１では、情報受信装置１０１から開通情報、速度制限情報および勾配情報を取得し、速度検出装置１０２から自列車現在速度を取得する。情報の取得に失敗したら、情報の再取得を行う。以下、開通距離をＳp[m]、開通区間までの平均勾配をＧp[ ]、速度制限区間始端までの残距離をＳrs[m]、速度制限区間の制限速度をＶr[km/h]、速度制限区間までの平均勾配をＧr[ ]、自列車現在速度をＶ[km/h]とする。また、列車性能により決まる自列車の減速度をβ[km/h/s］(β<0）とする。各情報を取得したら、ブレーキ開始点の計算を行う。ブレーキ開始点の計算３０２では、停止のためのブレーキ開始位置Ｂp[m]、速度制限のためのブレーキ開始位置Ｂr[m]をそれぞれ求める。Ｂp，Ｂrはそれぞれ次式で表わされる。
【００１８】
【数１】
Ｂp＝Ｓp−(−Ｖ＊Ｖ／(７.２＊(β−０.０３５２８＊Ｇp)))
【００１９】
【数２】
Ｂr＝Ｓrs−((Ｖr＊Ｖr−Ｖ＊Ｖ)／(７.２＊(β−０.０３５２８＊Ｇr)))
描画情報の生成３０３では、開通距離Ｓp、停止のためのブレーキ開始位置Ｂp、速度制限始端までの距離Ｓrs、速度制限のためのブレーキ開始位置Ｂrをもとに、表示の描画に関する情報を生成する。今、画面に表示する区間を約５０[m]から約１０[km]前方までとし、線路図を対数で表示することとする。また、線路図の表示を距離別に８０のスリットに分割して、表示下部のスリットから順番に１，２…，８０のインデックスをつけ、各スリットの色を青色（惰行／力行区間）、黄色（速度制限ブレーキ区間）、赤色（停止ブレーキ区間）、灰色（未開通区間）で表示することとする。このとき、Ｂp，Ｓp，Ｂr，Ｓrsに対応するスリットの位置をＤbp，Ｄsp,Ｄbr，Ｄsrとすると、それぞれ次式で表わされる。
【００２０】
【数３】
Ｄbp＝５０＋３０＊１og１０(Ｂp／１０００）
【００２１】
【数４】
Ｄsp＝５０＋３０＊１og１０(Ｓp／１０００）
【００２２】
【数５】
Ｄbr＝５０＋３０＊１og１０(Ｂr／１０００）
【００２３】
【数６】
Ｄsr＝５０＋３０＊１og１０（Ｓrs／１０００）
となる。表示装置へ描画３０４では、Ｄbp，Ｄsp，Ｄbr，Ｄsrの値をもとに線路図を分割したスリットの色を求めて描画を行う。スリットの最大値が８０であることから、未開通区間を示す灰色は、（スリットのインデックス）＞Ｄspを満たすのスリットになる。また、速度制限ブレーキ区間を示す黄色は、Ｄbr＜（スリットのインデックス）＜Ｄsrを満たすスリットになる。但し、Ｄbr＞Ｄbpのときは停止ブレーキ開始位置の方が速度制限ブレーキ開始位置よりも手前にあることになるため、黄色の表示は発生しないこととなる。次に、停止ブレーキ区間を示す赤色は、Ｄbp＜（スリットのインデックス）＜Ｄspを満たすスリットになる。最後に灰色、黄色、赤色の各区間に該当しない区間がブレーキをかける必要のない惰行／力行区間となり、青色となる。表示の描画方法を図４に示す。以上の処理を一定周期で繰り返し行う。すなわち、力行による加速中は、赤色、黄色の距離が徐々に長くなり、逆に、ブレーキによる減速中は、赤色、黄色の距離が徐々に短くなる。図４の表示の状態からか図１００[m]惰行したときの表示内容を図５に示す。また、速度制限のためのブレーキ区間が存在しない場合の表示を図６に示す。
【００２４】
次に、図７に基づいて本発明の表示方式を可能にする他の装置構成を説明する。１は表示装置、１００は表示装置を搭載する列車、１０１は情報受信装置、１０２は位置・速度検出装置、１０３は情報処理装置、１０４は路線情報データベース（ＤＢ）、２００は地上、２０１は情報送信装置である。地上２００に設置された情報送信装置２０１は、先行列車の位置や前方の開通進路により定まる開通位置情報を送信する。この情報送信装置２０１には、例えば軌道回路やトランスポンダを用いる。列車１００の情報受信装置１０１は情報送信装置２０１からの開通情報を受信する。受信した各情報は、情報処理装置２０１に伝送される。一方、列車に設置された位置・速度検出装置１０２から、自列車の現在位置および現在速度が情報処理装置に伝送される。情報処理装置２０１では、伝送された開通位置情報をもとに路線情報ＤＢ１０４を検索し、前方の速度制限区間および勾配を求め、これと自列車現在位置および自列車現在速度情報から、表示に必要な情報を演算して、表示装置１に前方の線路図２、距離目盛り３、惰行／力行区間１１、対速度制限速度調整区間１２、対停止速度調整区間１３、未開通区間１４を描画する。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の方式によれば、乗務員に対して速度調整を行う区間を視覚的に提示することが可能となる。また、乗務員に対して前方の未開通区間を視覚的に提示することが可能となる。さらに、目視不可能な遠方における速度制限区間や未開通区間に関する情報を乗務員に提示することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方式を可能にする基本的な表示方式を示す説明図である。
【図２】本発明の方式を可能にする基本的な装置構成を示す説明図である。
【図３】情報処理装置のフローチャートである。
【図４】表示装置の具体的な表示方法を示す説明図である。
【図５】表示装置の具体的な表示方法を示す他の説明図である。
【図６】表示装置の具体的な表示方法を示す他の説明図である。
【図７】本発明の方式を可能にする他の基本的な装置構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１…表示装置、        ２…前方の線路図、          ３…距離目盛り、
１…惰行／力行区間、１２…対速度制限速度調整区間、
１３…対停止速度調整区間、１４…未開通区間、    １００…列車、
１０１…情報受信装置、１０２…位置・速度検出装置、１０３…情報処理装置、
１０４…路線情報データベース（ＤＢ）、            ２００…地上、
２０１…情報送信装置、        ３０１…表示に必要な情報の取得、
３０２…ブレーキ開始点の計算、３０３…描画情報の生成、
３０４…表示装置へ描画。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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