(57)【要約】【課題】  車両を定時運転するために安価で適正に運転パターンを得て車両を運転でき、しかも運転士の運転操縦を支援することである。【解決手段】  車両前方の停止位置情報に基づいて車両を減速停止させるための運転パターンを作成する運転パターン作成手段と、走行路上の定点に対してあらかじめ定められた計画到着時刻と前記定点までに車両を最も早く走行させたときの最速到着時刻との時間差である余裕時分を算出する余裕時分算出手段と、前記余裕時分に基づいて前記運転パターンに定速運転を行う区間を挿入することによって定時運転パターンを作成する定時運転パターン作成手段とを備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2006006030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行路上における車両の位置または運転時間の少なくともいずれかに対する車両の目標運転速度を作成する運転パターン作成装置において、車両前方の停止位置情報に基づいて車両を減速停止させるための運転パターンを作成する運転パターン作成手段と、走行路上の定点に対してあらかじめ定められた計画到着時刻と前記定点までに車両を最も早く走行させたときの最速到着時刻との時間差である余裕時分を算出する余裕時分算出手段と、前記余裕時分に基づいて前記運転パターンに定速運転を行う区間を挿入することによって定時運転パターンを作成する定時運転パターン作成手段とを備えたことを特徴とする運転パターン作成装置。
【請求項２】
走行路上における車両の位置または運転時間の少なくともいずれかに対する車両の目標運転速度を作成する運転パターン作成装置において、車両前方の停止位置情報に基づいて車両を減速停止させるための運転パターンを作成する運転パターン作成手段と、走行路上の定点に対してあらかじめ定められた計画到着時刻と前記定点までに車両を最も早く走行させたときの最速到着時刻との時間差である余裕時分を算出する余裕時分算出手段と、前記運転パターン作成手段が作成した前記運転パターンの定速運転を行う区間を前記余裕時分に基づいて延長することによって定時運転パターンを作成する定時運転パターン作成手段とを備えたことを特徴とする運転パターン作成装置。
【請求項３】
走行路上における車両の位置または運転時間の少なくともいずれかに対する車両の目標運転速度を作成する運転パターン作成装置において、あらかじめ作成された駅と駅との間の駅間における運転パターンを記憶した運転パターン記憶手段と、走行路上の定点に対してあらかじめ定められた計画到着時刻と前記定点までに車両を最も早く走行させたときの最速到着時刻との時間差である余裕時分を算出する余裕時分算出手段と、前記記憶された運転パターンの車両が減速する区間に定速運転を行う区間を挿入することによって定時運転パターンを作成する定時運転パターン作成手段とを備えたことを特徴とする運転パターン作成装置。
【請求項４】
走行路上における車両の位置または運転時間の少なくともいずれかに対する車両の目標運転速度を作成する運転パターン作成装置において、あらかじめ作成された駅と駅との間の駅間における運転パターンを記憶した運転パターン記憶手段と、走行路上の定点に対してあらかじめ定められた計画到着時刻と前記定点までに車両を最も早く走行させたときの最速到着時刻との時間差である余裕時分を算出する余裕時分算出手段と、前記記憶された運転パターンの車両が減速する区間に存在する定速運転を行う区間を延長することによって定時運転パターンを作成する定時運転パターン作成手段とを備えたことを特徴とする運転パターン作成装置。
【請求項５】
走行路上における車両の位置または運転時間の少なくともいずれかに対する車両の目標運転速度を作成する運転パターン作成装置において、車両前方の停止位置情報に基づいて所定の減速度によって車両を減速停止させるための運転パターンを作成する運転パターン作成手段と、作成した運転パターン上を車両が走行するときのパターン運転時間を算出するパターン運転時間算出手段と、走行路上の定点に対してあらかじめ定められた計画到着時刻と前記定点までに車両を最も早く走行させたときの最速到着時刻との時間差である余裕時分を算出する余裕時分算出手段と、前記パターン運転時間に前記余裕時分を加えた目標パターン運転時間に対する前記パターン運転時間の比であるパターン低減比を求めるパターン低減比算出手段と、前記運転パターン作成手段が前記運転パターンを作成するために用いる前記所定の減速度に前記パターン低減比を乗じた低減減速度を用いて定時運転パターンを作成する定時運転パターン作成手段とを備えたことを特徴とする運転パターン作成装置。
【請求項６】
定速運転を行う区間の距離は、車両の減速を開始する予定の速度に定速運転速度を乗じた値を減速開始速度から定速運転速度を差し引いた値で除した値に、前記余裕時分算出手段によって算出された余裕時分を乗じて求めることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の運転パターン作成装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の運転パターン作成装置と、車両の速度を検出する速度検出手段と、車両の位置を検出する位置検出手段と、前記速度検出手段によって検出された車両の速度と前記位置検出手段によって検出された車両の位置と前記運転パターン作成装置が作成した定時運転パターンに基づいて車両の速度を制御することができる速度制御手段とを備えたことを特徴とする車両速度制御装置。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の運転パターン作成装置と、前記運転パターン作成装置が作成する定時運転パターンに基づいて車両の目標走行速度を指示する目標速度指示手段とを備えたことを特徴とする車両運転支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時刻表に基づいて路線上に車両を運行させる鉄道システムや新交通システムにおいて利用される車両の運転パターンを作成する運転パターン作成装置、車両速度制御装置および車両運転支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、列車本数が多く列車の運転間隔が短い高密度運転を行う路線では、運転士の信号見落としなどから生じる事故を防止するために、地上設備から車両に送信される信号保安情報に基づいて車両のブレーキを自動的に制御する自動列車制御装置（ＡＴＣ）および自動列車停止装置（ＡＴＳ）といった自動制御の信号保安システムが広く利用されている。
【０００３】
近年、高速・高密度な運行に対応するため、車両が安全に走行可能な限界位置と車両の位置、および車両の減速性能や勾配などの路線条件などから、車両の位置における列車速度の関係である運転パターンを車両上で演算し、車両を安全かつ効率的に減速させることができる一段制御形ＡＴＣなどのシステムも多く見られるようになってきている。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００１−１５７３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ＡＴＣやＡＴＳなどの信号保安システムは、運転士による運転操縦を安全性の面からバックアップするものであり、運転士の運転を積極的に支援ないしは代替するものではない。すなわち、駅と駅との間の駅間を定められたダイヤどおりに走行し、各駅に定刻どおりに到着および出発するような運転を行うことは運転士に任されており、上記のシステムは列車の安全に関わる場合にのみ動作する。
【０００５】
このため、これらの信号保安システムにおいては、安全性にかかわる減速以外の車両の運転操縦に関する運転士への負荷を軽減することはできない。また、運転士の運転操縦を代替するものとしては、路線上における車両の運転を自動的に行う自動列車運転装置（ＡＴＯ）が存在するが、列車の運転を制御する車上装置だけでなく専用の地上設備の設置が必要であったり、特に新規路線で無い場合はシステム全体に対する変更点も大きいため、様々な路線に対して安価に導入できるわけではない。
【０００６】
このように、現在、安全性確保のためにＡＴＣやＡＴＳの導入は進んでいるものの、定時運転のために運転士の運転操縦を支援するシステムについては、安価に様々な路線に適用できるものがない。
【０００７】
本発明の目的は、車両を定時運転するために安価で適正に運転パターンを得て車両を運転でき、しかも運転士の運転操縦を支援することができる運転パターン作成装置、車両速度制御装置および車両運転支援装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の運転パターン作成装置は、走行路上における車両の位置または運転時間の少なくともいずれかに対する車両の目標運転速度を作成する運転パターン作成装置において、車両前方の停止位置情報に基づいて車両を減速停止させるための運転パターンを作成する運転パターン作成手段と、走行路上の定点に対してあらかじめ定められた計画到着時刻と前記定点までに車両を最も早く走行させたときの最速到着時刻との時間差である余裕時分を算出する余裕時分算出手段と、前記余裕時分に基づいて前記運転パターンに定速運転を行う区間を挿入することによって定時運転パターンを作成する定時運転パターン作成手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の車両速度制御装置は、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の運転パターン作成装置と、車両の速度を検出する速度検出手段と、車両の位置を検出する位置検出手段と、前記速度検出手段によって検出された車両の速度と前記位置検出手段によって検出された車両の位置と前記運転パターン作成装置が作成した定時運転パターンに基づいて車両の速度を制御することができる速度制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の車両運転支援装置は、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の運転パターン作成装置と、前記運転パターン作成装置が作成する定時運転パターンに基づいて車両の目標走行速度を指示する目標速度指示手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、余裕時分に基づいて適当な距離の定速走行区間を算出し、駅停止のために作成した運転パターンを元に、定速走行速度より高速側のパターンを、定速走行距離分だけ手前側に平行移動した修正目標走行パターンを作成することで、簡単に定時運転のための運転計画を作成することができる。これにより、列車の運転も適正に行え、定時運転の支援もできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係わる運転パターン作成装置１１を備えた鉄道車両の速度制御装置１２のブロック構成図である。速度制御装置１２は、運転パターン作成装置１１で作成された運転パターンや定時運転パターンに基づいて車両を運転する。すなわち、車両の安全のために先行車両との間隔や進路の条件などの閉塞情報に基づいて、車上で車両の走行限界位置と走行位置に対する許容運転速度を演算して車両の速度を自動制御するものである。
【００１３】
運転パターン作成装置１１は、車両前方の停止位置情報に基づいて車両を減速停止させるための運転パターンを作成する運転パターン作成手段１３と、走行路上の定点に対してあらかじめ定められた計画到着時刻と定点までに車両を最も早く走行させたときの最速到着時刻との時間差である余裕時分を算出する余裕時分算出手段１４と、余裕時分算出手段１４で算出された余裕時分に基づいて運転パターン作成手段１３で作成された運転パターンに定速運転を行う区間を挿入することによって定時運転パターンを作成する定時運転パターン作成手段１５と、定速運転を行う速度を設定するための定速運転速度設定手段１６を備えている。
【００１４】
定速運転速度設定手段１６は、車両速度に基づいて車両速度より設定された速度差だけ低い速度に定速運転速度を設定したり、定速運転速度情報２５にあらかじめ格納された車両の走行位置に対応した定速運転速度と車両の位置によって定速運転速度を設定したり、余裕時分の大きさに応じて定速運転速度を設定することができるようにしている。
【００１５】
次に、車両の走行路は軌道回路とよばれる車両の在線を検知することができる適当な長さの複数の区間に分割され、それぞれの区間ごとに一意に定まる区間ＩＤが付与されている。そして、図示省略の地上信号システムが軌道回路上の車両の在線状況や進路条件に基づいて、それぞれの区間ごとに、その区間の区間ＩＤ情報と、後述する走行可能範囲情報と、複数の走行経路を持つ区間における走行可能な経路に関する経路情報、臨時に設定される速度制限に関する臨時速度制限情報などの信号情報を逐次作成し、デジタル伝送方式によってリアルタイムに車両に伝送するように構成している。なお、走行可能範囲情報として、当該区間前方（内方）において車両が在線する区間または未開通の進路まで何区間走行可能かを表す開通区関数情報を作成している。
【００１６】
地上信号システムによって送信された自区間ＩＤ、走行可能範囲情報、経路情報、臨時速度制限情報の信号情報は、車両に搭載された運転パターン作成装置１１の信号情報受信手段１７によって受信され、信号情報作成手段１８に入力される。信号情報作成手段１８は、これらの信号情報と区間情報記憶手段１９に記憶されている軌道回路の位置データや順序データから、自車両を停止させるべき前方の停止位置キロ程や、臨時速度制限の位置や制限速度などを算出し、運転パターン作成手段１３に出力する。
【００１７】
運転パターン作成手段１３は、信号情報作成手段１８が作成した停止位置キロ程と、路線情報記憶手段２０に記憶された路線上の勾配データ、トンネルデータ、曲線部曲率データおよび制限速度に関する速度制限データと、車両性能情報記憶手段２１に記憶された車両の加減速性能に関わる情報である車両走行抵抗特性データおよびブレーキ減速度特性データ、車両牽引力特性データから、停止位置キロ程までに車両を所定の減速度で連続的に減速・停車させるための運転パターンをリアルタイムに作成する。
【００１８】
余裕時分算出手段１４は、ダイヤ情報記憶手段２２に記憶された駅出発時刻と次駅到着時刻から、ダイヤ上に設定された駅間における列車の走行所要時間である計画走行時分を算出するとともに、運転曲線情報記憶手段２３に記憶された駅間を列車が最速の運転パターンで走行したときの走行所要時間である基準運転時分を取得して、これらの情報からダイヤ上に設定された余裕時分を算出する。また、計時手段２４から現在時刻を取得することにより、実際の駅出発時刻がダイヤ情報記憶手段２２に記憶された計画の駅出発時刻と異なる場合には、実績出発時刻の計画出発時刻からの時間差を考慮して余裕時分を算出することができるようにしている。
【００１９】
さらに、車両が駅間を走行中には、余裕時分算出手段１４において、計時手段２４からの現在時刻とダイヤ情報記憶手段２２に記憶された次駅到着時刻から次駅到着までの実際の残時分を求めるとともに、列車の位置と運転曲線記憶手段１８に記憶された基準運転曲線から基準運転曲線上における残時分を求め、次駅到達までに利用することができると考えられる余裕時分をリアルタイムに算出することができるようにしている。
【００２０】
また、速度検出手段２６は車両に搭載されて、図示省略のタコジェネレータからのパルス信号を入力として車両の速度を検出する。同様に車両に搭載される位置検出手段２７は、速度検出手段２６から入力した速度情報を時間積分することで車両の位置情報を算出するとともに、路線に沿って適当な間隔で設置されている図示省略のトランスポンダー（トラポン）から伝送される定点位置情報を利用して、算出した位置情報を補正することで、精度良く位置を検出できるように構成している。
【００２１】
速度制御手段２８は、速度検出手段２６および位置検出手段２７によって検出された車両の速度および位置と、運転パターン作成手段１３が作成する運転パターンまたは後述する定時運転パターン作成手段１５が作成する定時運転パターンに基づいてフィードバック制御を行うためのものであり、車両速度と運転パターンにおける速度の偏差が小さくなるようにブレーキ操作量を演算してブレーキノッチ指令値を求める。算出されたブレーキノッチ指令値はブレーキ装置２９に入力されて車両を減速するように構成されている。
【００２２】
ここで、列車の運行を管理する図示省略の運行管理システムがダイヤ上で車両が駅に停車するように設定されている場合には、車両が停車駅の所定のプラットホームに停車できるように分岐器の分岐方向を制御するとともに、地上信号システムによって、このプラットホームに対応した経路情報と、車両がプラットホームを超過しないようにするための走行可能範囲情報が作成されて車両に伝送されるようになっている。
【００２３】
次に、運転パターン作成手段１３で作成する運転パターンについて説明する。運転パターンを作成する際に用いる勾配データは、路線上の位置（キロ程）Ｐにおける勾配値ｇ（Ｐ）［‰］、曲線部曲率データは路線上の位置（キロ程）Ｐにおける曲率ｒ（Ｐ）［ｍ］であり、トンネルデータは、トンネルの開始および終了位置、速度制限データは路線上の位置（キロ程）Ｐに対する制限速度Ｖｒ［ｋｍ／ｈ］、車両走行抵抗特性データは平坦な直線線路上を走行したときの列車の速度に依存する走行抵抗Ｆｒ［Ｎ］、ブレーキ減速度特性データは列車速度Ｖｔｒに対応したブレーキ減速度βＢ(Ｖｔｒ)［ｋｍ／ｈ／ｓ］である。
【００２４】
なお、ブレーキ減速度特性データはブレーキ装置のばらつきや安全性を考慮して、実際のブレーキ装置の減速性能と比較して余裕を持たせた低い減速度を設定するようにしている。これらの勾配データ、曲率データ、トンネルデータは車両が設備および地形から受ける走行抵抗を算出するために利用する。
【００２５】
以下の説明では、運転パターン作成手段１３で作成する運転パターンについて、説明を簡単にするためトンネルおよび曲線による走行抵抗について省略して説明する。なお、実際にはこれらを考慮して運転パターンを作成している。
【００２６】
車両の運動は、一般に、（１−１）式のように表される。（１−１）式から（１−２）式に示すように加速力が求められ、さらに、車両の加速度Ａ［ｋｍ／ｈ／ｓ］は（１−３）式のように求めることができる。（１−３）式中の右辺の１項目が車両の牽引力による加速度、２項目が車両の走行抵抗による加速度、３項目が勾配抵抗による加速度、４項目がブレーキ減速度による加速度を表す。
【数１】
2006006030.tif 000003
【００２７】
ここで、車両の加速度を牽引力による加速度αｔｒと、ブレーキ、走行抵抗、勾配抵抗による減速度βｔｒとにまとめると、（１−３）式は（２）式のように書き直すことができる。また、車両のブレーキ動作中は牽引力Ｆｄ＝０［Ｎ］であり、列車の加速度は減速度βｔｒに一致する。
【数２】
2006006030.tif 000004
【００２８】
これらの式を利用して、運転パターンを求める。運転パターンのデータは（位置、速度、時間）の組をひとつのパターンデータとし、停止点Ｓ０の位置キロ程Ｐ０および速度Ｖ０＝０［ｋｍ／ｈ］をパターン開始点として、手前側（車両の位置に近い側）に向かって作成していく。
【００２９】
パターン開始点における勾配値ｇを停止点Ｓ０の位置キロ程Ｐ０における勾配値ｇ（Ｐ０）、ブレーキ減速度βＢを速度Ｖ０におけるブレーキ減速度βＢ（Ｖ０）、走行抵抗Ｆｒを速度Ｖ０における走行抵抗Ｆｒ（Ｖ０）として、（２）式よりＰ０における車両の減速度βｔｒ（Ｐ０）［ｋｍ／ｈ／ｓ］を求める。なお、ここでは走行抵抗Ｆｒ（Ｖ）を （３）式のような列車速度の2次式で算出している。
【数３】
2006006030.tif 000005
【００３０】
そして、求めた停止点Ｓ０における減速度βｔｒ（Ｐ０）に基づいて、運転パターン開始点Ｓ０からＴ秒前の車両速度Ｖ１［ｋｍ／ｈ］および車両位置Ｐ１［ｍ］を求める。
【数４】
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【００３１】
次に、運転パターンデータＳ１＝（Ｐ１，Ｖ１，Ｔ）における勾配値ｇ（Ｐ１）、ブレーキ減速度βＢ（Ｖ０）、走行抵抗Ｆｒ（Ｖ０）として、（２）式よりＰ１における列車の減速度βｔｒ（Ｐ１）［ｋｍ／ｈ／ｓ］を求め、（４−１）式、（４−２）式と同様に、運転パターンＳ１からＴ秒前の列車速度Ｖ２およびＰ２を求める。
【００３２】
上記の手順を繰り返して、運転パターンデータＳｉ＝（Ｐｉ，Ｖｉ，Ｔｉ）を作成していく。なお、Ｓｋ点の位置Ｐｋにおける速度Ｖｋが路線情報記憶手段２０に記憶された速度制限データにおける制限速度Ｖｒを超過した場合には、制限速度Ｖｒと、Ｓｋ点とＳｋ点の一つ前のデータＳｋー１点を結ぶ直線が交差する位置Ｓｋ’をパターンデータＳｋ点として採用する。
【００３３】
制限速度Ｖｒの速度制限区間におけるパターンデータＳｉ＝（Ｐｉ，Ｖｉ，Ｔｉ）は、パターンデータ前回値Ｓｉ−１ における位置Ｐｉ−１、速度Ｖｉ−１を用いて、ブレーキ減速度βＢ（＝０）のときの車両の加速度Ａ’（Ｓｉ−１）を用いて（５）式に基づいて作成する。
【数５】
2006006030.tif 000007
【００３４】
また、等速運転区間においてパターンデータＳｋの位置Ｐｋが速度制限区間を抜けた場合、速度制限区間の始端位置（車両に近いほうの端）
Ｐｓｒ＿ｓｔがＰｋとなるようなパターンデータＳｋを求め、次のパターンデータＳｋ＋１は、Ｓｋにおける減速度βｔｒに基づいて、制限速度にぶつかる前と同様に作成する。
【００３５】
運転パターン作成手段１３では、このように車両が停車する際の運転パターンを作成するほか、下位の制限速度に減速する際の運転パターンの作成も行う。すなわち、路線情報記憶手段２０に記憶された速度制限情報において、車両の進行方向に向けて制限速度がＶＨＩからＶＬＯに低下する箇所については、上述した停止パターンの作成処理と同様に、下位の速度制限区間の開始キロ程および制限速度ＶＬＯを始点とする減速パターンを作成する。また、臨時速度制限が設定される場合にも、下位の制限速度Ｖｔｓｒ＿LOの臨時速度制限開始キロ程および制限速度Ｖｔｓｒ＿LOを基点とする減速パターンを作成する。
【００３６】
図２は、運転パターン作成手段１３で作成する運転パターンの一例を示している。図２では横軸に車両の位置を縦軸に速度を示しており、図中破線のパターンは前述の運転パターンＵ１であり、車両の位置に対する許容運転速度を示し、実線のパターンは後述する定時運転パターン作成手段１５によって作成される車両を定時運転させるための目標運転速度を示す定時運転パターンＵ２である。
【００３７】
図２中の運転パターンにおいて、曲線で示された部分は車両がブレーキを動作させるブレーキ動作区間Ｌ１１、Ｌ２１、Ｌ３を示しており、ブレーキ動作区間に挟まれた等速運転をしている区間Ｌ１４、Ｌ２４は、駅近傍の分岐部に設定される速度制限区間を示している。
【００３８】
いま、図２に示すような減速途中に定速運転を行う区間Ｌ１４を持った運転パターンＵ１を考える。このような運転パターンＵ１は、例えば車両が駅に停車する際に分岐部を通過するときに作成される。分岐部では脱線防止のため速度制限（分岐制限）がかけられることが多く、減速曲線の途中に分岐制限による定速運転区間を含む形状となる。また、プラットフォームに進入する際にも、安全性を考慮して低速の定速運転区間が設けられることがある。図２中、Ｖｇｅｎはブレーキ開始速度、Ｐgenは運転パターンＵ１における減速開始点、Ｐｇｅｎ＿ｅｘｔは運転パターンＵ２における減速開始点、Ｖｃでは定速運転速度である。
【００３９】
いま、このような運転パターンが勾配の影響を含まないものとし、この定速運転区間Ｌ１４の距離を停止点の外方側（車両側から進行方向を見たときの手前側）にＬｅｘｔ［ｍ］だけ延長した場合、この運転パターンにおける定速運転区間より高い速度の運転パターンもＬextだけ外方側（車両から見て停止点より車両に近い側）に平行移動したものとなる。このとき、定速運転区間の延長前後でブレーキ開始速度が変わらないものとすると、この運転パターンにおいて定速運転区間を除いたブレーキが動作している時間（図中の曲線で示される区間の走行時間）は変化しない。
【００４０】
しかし、定速運転区間を含む減速開始から減速終了（停止点）までの走行時間は、定速運転区間をＬｅｘｔ延長することで、減速開始側では減速開始速度Ｖｇｅｎで走行する区間がＬｅｘｔ減少して走行時間がＴgen[秒]＝Ｌｅｘｔ［ｍ］／（Ｖｇｅｎ［ｋｍ／ｈ］／３．６)だけ減少し、定速運転速度Ｖｃで走行する区間についてはＬｅｘｔ増加して走行時間がＴｔｅｉ[秒]＝Ｌｅｘｔ［ｍ］／(Ｖｃ［ｋｍ／ｈ］／３．６)だけ増加する。その結果、定速運転区間を含む運転パターン全体の走行時間は、(６)式に示した分だけ増加する。
【数６】
2006006030.tif 000008
【００４１】
また、逆にＴｅｘｔだけ走行時間を延長するためには、(７)式だけ定速運転区間を延長すればよい。
【数７】
2006006030.tif 000009
【００４２】
すなわち、駅に到着するまでの余裕時分がＴｍａｒｇｉｎ[秒]だけある場合、（７）式のＴｅｘｔ＝Ｔｍａｒｇｉｎとして求まるＬｅｘｔ分だけ定速運転区間を手前側に延長したような運転パターンを作成し、この運転パターンに従って駅への減速を行うようにすれば、ダイヤに定められた時刻に駅に到着することができる。
【００４３】
このように、第１の実施の形態では、定時運転パターン作成手段１５において、余裕時分算出手段１４で算出した余裕時分に基づいた定速運転区間延長距離Ｌｅｘｔを算出し、運転パターン作成手段１３が作成した運転パターンデータの定速運転区間を延長することで、定時運転パターンを作成して、定時運転を行うようにしている。
【００４４】
また、運転パターンは定時運転パターン作成後も、車両の安全を担保するための保安パターンとしてそのまま残し、何らかの原因で車両が定時運転パターンから逸脱してしまった場合にも、元の運転パターンで減速することができるようにして、車両走行の安全性が損なわれないようにしている。
【００４５】
なお第１の実施の形態では、リアルタイムに定時運転パターンＵ２を作成して、駅停止のための運転パターンが超過し速度制御手段２８によって減速制御が開始された後は、減速制御開始時の定時運転パターンＵ２に基づいて減速制御を行うようにしているが、減速制御に用いる定時運転パターンＵ２を減速制御中に変更できるようにして、減速制御中に余裕時分が増減した場合に、余裕時分のずれを修正できるように構成してもよい。
【００４６】
ここでは、途中に定速運転区間Ｌ１４を持つ運転パターンによって説明したが、運転パターン作成手段１３で作成した運転パターンが定速運転区間Ｌ１４を持たない場合にも適用可能である。この場合には、図３に示すように、定速運転速度設定手段１６によって定速運転を行う速度Ｖｃを設定し、定時運転パターン作成手段１５は、この定速運転速度と余裕時分を用いて定速運転区間を持つ定時運転パターンを作成する。
【００４７】
ここで、定時運転パターン作成に当たっては、定時運転パターンのブレーキ開始位置が元の運転パターンのブレーキ開始位置より手前側にずれることによって、元の運転パターンでは受けなかった速度制限の影響を受けるようになる場合がある。このような場合、作成した定時運転パターンにおけるブレーキ開始速度が、元の運転パターンにおけるブレーキ開始速度と異なる速度になるため、運転パターンと定時運転パターンとでブレーキが動作している時間（図２中の曲線部を走行する時間）も異なってしまう。
【００４８】
そこで、定速運転速度設定手段１６は、路線情報記憶手段２０に記憶された速度制限情報や信号情報作成手段１８によって作成された臨時速度制限情報を参照し、定時運転パターン作成手段１５で算出した定速運転区間延長距離だけ運転パターンを手前側にずらせることによりブレーキ開始速度が変化する場合には、より低い定速運転速度を設定して再度定時運転パターンを作成するようにしている。
【００４９】
なお、以上に示した定速運転速度設定手段１６による定速運転速度の設定方法は、定速運転速度の設定方法を何ら制限するものではなく、定速運転速度を設定することが可能であれば、どのような方法で定速運転速度を設定するものであっても良い。
【００５０】
ところで、上記の運転パターンは実際には、勾配、曲線、トンネルの影響を考慮して作成しているが、定時運転パターンにおける定速運転区間より高速側の運転パターンは、元の運転パターンを定速運転区間延長距離分だけ位置軸に沿って平行移動したものであるため、勾配などの地形による影響を正確に反映したものとはなっていない。
【００５１】
しかし、前述したように運転パターンを作成する際のブレーキ減速度特性データは実際のブレーキ性能に対して余裕を持たせた低い減速度に設定されているため、定時運転パターンにおける勾配などによる影響がこの減速度余裕の範囲内であれば、速度制御手段２８によるフィードバック制御によって定時運転パターンに沿って減速を行うことが可能である。また、たとえ、勾配などによる影響が減速度の余裕以上であったり、何らかの原因で速度制御手段２８による減速制御が定時運転パターンから逸脱した場合でも、この定時運転パターンは車両走行の安全性を確保するための運転パターンの外方側（停止点より車両側）に作成されるため、走行の安全性を損なうおそれはない。
【００５２】
また、勾配などによる減速度変動の影響が大きい場合は、算出した定時運転パターンにおけるブレーキ動作時間が元の運転パターンにおけるブレーキ動作時間と比較して増減することが考えられる。このようにブレーキ動作時間が増減した場合、初めに算出した定時運転パターンに基づいて運転するとダイヤに設定された到着時刻に到着することができなくなる。
【００５３】
第１の実施の形態では、余裕時分算出手段１４は車両の走行中にリアルタイムに余裕時分を算出しており、余裕時分が解消した場合、または余裕時分がある設定値以下になった場合、車両の減速制御に利用する運転パターンを定時運転パターンから元の運転パターンに戻すことで、ダイヤに設定された到着時刻に遅れることがないようにしている。
【００５４】
なお、このように定時運転パターンから元の運転パターンに移行するような場合、一旦ブレーキの動作を解除して元の運転パターンに戻った地点でブレーキをかけなおしても良いが、乗り心地を考慮して、ブレーキ動作を解除せずに弱めの減速度で減速可能な所定のブレーキ指令に変更することで元の運転パターンに移行してゆき、元の運転パターンに移行完了する直前に徐々に強めの減速度が出力できるブレーキ指令に切り替えてゆくようにしてもよい。
【００５５】
また、定時運転パターン作成手段１５によって、定時運転パターンから弱めの減速度で連続的に滑らかに元の運転パターンに移行するような目標走行速度パターン（以下移行パターンと称する）をリアルタイムに演算し、余裕時分がこの移行パターンにおける走行時間以下もしくは移行パターンにおける走行時間に設定された余裕時間を加えた時間以下となった場合に、定時運転パターンから運転パターンに移行するためのブレーキ操作を行うように構成してもよい。この場合、移行パターンを速度制御手段２８の目標走行速度として、ブレーキ指令値を算出させるようにすればよい。
【００５６】
このように、第１の実施の形態では、定時運転パターン作成における処理負荷や構成の簡便さを優先し、定時運転パターン作成手段１５が作成する定時運転パターンにおける定速運転区間より高速側のパターンについては、元の運転パターンを定速運転区間の延長距離分だけ平行移動したものとしている。
【００５７】
しかし、これは定時運転パターン作成手段１５による定時運転パターンの作成方法をなんら制限するものではなく、所定の処理に基づいて作成した運転パターンを、余裕時分に基づいて定速運転区間を挿入または延長することで、定時運転を支援するための定時運転パターンを作成するものであれば、定時運転パターンの作成方法はどのようなものでもよい。例えば、余裕時分に基づいて定速運転区間を挿入または延長した上で、定速運転速度以上の速度域に対しては、運転パターン作成手段による運転パターンの作成方法と同様に、勾配や曲線、トンネルなどによる影響を考慮しながら定時運転パターンを作成したり、さらにこの定時運転パターンにおける余裕時分を評価して、定速運転区間を延長または短縮するようにしてもよい。この際には、余裕時分がある設定範囲内に収まるまで、定時運転パターンの作成を繰り返すことで、精度のよい定時運転パターンを作成することが可能になる。
【００５８】
また、定時運転パターン作成手段１５において、元の運転パターンにおけるブレーキ開始点から停止点までのパターン運転時間Ｔptnと、この運転パターン上の運転時間Ｔptnに余裕時分Ｔmarginを加えた目標パターン運転時間Ｔtarget＝Ｔptn＋Ｔmarginとの比γ＝Ｔptn／Ｔtargetを算出し、元の運転パターンの作成に用いたブレーキ減速度特性データの代わりに、ブレーキ減速度特性データにγを乗じたブレーキ減速度特性低減データを利用して、定時運転パターンを作成するようにしてもよい。
【００５９】
第１の実施の形態によれば、余裕時分に基づいて適当な距離の定速走行区間を算出し、駅停止のために作成した運転パターンを元に、定速走行速度より高速側のパターンを、定速走行距離分だけ手前側に平行移動した修正目標走行パターンを作成することで、簡単に定時運転のための運転計画を作成することができる。
【００６０】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図４は、本発明の第２の実施の形態に係わる運転パターン作成装置１１を備えた鉄道車両の速度制御装置１２のブロック構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、運転パターン作成手段１３に代えて、あらかじめ作成された駅と駅との間の駅間における運転パターンを記憶した運転パターン記憶手段３０を設けたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００６１】
運転パターン記憶手段３０には、あらかじめオフラインで作成された運転パターンが記憶されている。定時運転パターン作成手段１５は、運転パターン記憶手段３０に記憶された運転パターンの車両が減速する区間に定速運転を行う区間を挿入することによって定時運転パターンを作成する。あるいは、運転パターン記憶手段３０に記憶された運転パターンの車両が減速する区間に存在する定速運転を行う区間を延長することによって定時運転パターンを作成する。
【００６２】
第２の実施の形態によれば、あらかじめオフラインで運転パターンを作成しておくので、運転パターン作成のための演算が軽減される。
【００６３】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。図５は、本発明の第３の実施の形態に係わる運転パターン作成装置１１を備えた鉄道車両の速度制御装置１２のブロック構成図である。この第３の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、パターン運転時間算出手段３１およびパターン低減比算出手段３２を追加して設け、パターン運転時間の比であるパターン低減比に基づいて定時運転パターンを求めるようにしたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００６４】
パターン運転時間算出手段３１は、運転パターン作成手段１３で作成された運転パターン上を車両が走行するときのパターン運転時間を算出する。そして、パターン低減比算出手段３２は、パターン運転時間算出手段３１で算出されたパターン運転時間に、余裕時分算出手段１４で算出された余裕時分を加えた目標パターン運転時間に対するパターン運転時間の比であるパターン低減比を求める。
【００６５】
定時運転パターン作成手段１５は、運転パターン作成手段１３が運転パターンを作成するために用いる所定の減速度に、パターン低減比を乗じた低減減速度を用いて定時運転パターンを作成する。
【００６６】
第３の実施の形態によれば、パターン運転時間の比であるパターン低減比に基づいて定時運転パターンを求めるので、停止点に正確に到着できる定時運転パターンを求めることができる。
【００６７】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。図６は、本発明の第４の実施の形態に係わる運転パターン作成装置１１を備えた鉄道車両の車両運転支援装置３３のブロック構成図である。この第４の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、速度制御手段２８およびブレーキ装置２９に代えて、目標速度指示手段３４を設けたものである。
【００６８】
目標速度指示手段３４には、運転パターン作成装置１１が作成した運転パターンや定時運転パターンが入力され、目標速度指示手段３４は運転パターンや定時運転パターンに基づいて、車両の目標走行速度を運転士に指示する。
【００６９】
第４の実施の形態によれば、目標速度指示手段３４に車両の運転パターンや定時運転パターンが出力されるので、運転士に対して車両の運転の支援を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる運転パターン作成装置を備えた鉄道車両の速度制御装置のブロック構成図。
【図２】本発明の実施の形態において得られる定時運転パターンの一例の説明図。
【図３】本発明の実施の形態において得られる定時運転パターンの他の一例の説明図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係わる運転パターン作成装置を備えた鉄道車両の速度制御装置のブロック構成図。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係わる運転パターン作成装置を備えた鉄道車両の速度制御装置のブロック構成図。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係わる運転パターン作成装置を備えた鉄道車両の車両運転支援装置のブロック構成図。
【符号の説明】
【００７１】
１１…運転パターン作成装置、１２…速度制御装置、１３…運転パターン作成手段、１４…余裕時間分算出手段、１５…定時運転パターン作成手段、１６…低速運転速度設定手段、１７…信号情報受信手段、１８…信号情報作成手段、１９…区間情報記憶手段、２０…路線情報記憶手段、２１…車両性能情報記憶手段、２２…ダイヤ情報記憶手段、２３…運転曲線情報記憶手段、２４…計時手段、２５…低速運転速度情報、２６…速度検出手段、２７…位置検出手段、２８…速度制御手段、２９…ブレーキ装置、３０…運転パターン記憶手段、３１…パターン運転時間算出手段、３２…パターン低減比算出手段、３３…車両運転支援装置、３４…目標速度指示手段
【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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