(57)【要約】      （修正有）【課題】後続列車との位置関係について考慮し列車遅れを抑止する走行制御システムを提供する。【解決手段】走行制御システムは、地上制御装置１０１と、線路上を走行する複数の列車の各々に搭載された車上制御装置と、を備える走行制御システムであって、車上制御装置は、第１の送信部を備え、地上制御装置は、受信部３０５と、予測部３０６と、生成部３１１と、第２の送信部３０９と、を備える。受信部は、車上制御装置から、列車の位置と速度とを受信する。予測部は、列車の位置と速度とに基づいて、制御対象となる列車の運行ダイヤと、線路上を走行する制御対象となる列車の後ろの後続列車の運行ダイヤと、を予測する。生成部は、予測した運行ダイヤに従って制御対象となる列車が線路を走行する際の加速及び減速を行う区間を調整した、走行計画を生成する。第２の送信部は、走行計画を、列車に搭載された車上制御装置に送信する。【選択図】図３
2018034610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上制御装置と、線路上を走行する複数の列車の各々に搭載された車上制御装置と、を備える走行制御システムであって、
前記車上制御装置は、
前記車上制御装置が搭載された列車の位置と速度とを前記地上制御装置に送信する第１の送信部を備え、
前記地上制御装置は、
前記複数の列車の各々に搭載された車上制御装置から、当該車上制御装置が搭載された列車の位置と速度とを受信する受信部と、
前記受信部が受信した列車の位置と速度とに基づいて、制御対象となる列車の運行ダイヤと、前記線路上を走行する前記制御対象となる列車の後ろの後続列車の運行ダイヤと、を予測する予測部と、
前記予測部が予測した前記運行ダイヤに従って前記制御対象となる列車と、前記後続列車と、が走行した場合における、前記制御対象となる列車と前記後続列車との位置関係に基づいて、前記制御対象となる列車が前記線路を走行する際の加速及び減速を行う区間を調整した、当該線路上の位置の変化に従った速度を表した走行計画を生成する生成部と、
前記生成部が生成した前記走行計画を、前記制御対象となる列車に搭載された前記車上制御装置に送信する第２の送信部と、
を備える走行制御システム。
【請求項２】
前記予測部は、さらに、前記制御対象となる列車より前の先行列車の運行ダイヤとして、当該先行列車の存在地点から、所定の加速度で加速して走行すると仮定した場合の、当該先行列車の運行ダイヤを予測し、
前記生成部は、前記予測部が予測した前記運行ダイヤに従って、前記制御対象となる列車と、前記先行列車と、を走行させた場合における、前記制御対象となる列車と前記先行列車との位置関係に基づいて、前記制御対象となる列車が前記線路を走行する際の加速及び減速を行う区間を調整した走行計画を生成する、
請求項１に記載の走行制御システム。
【請求項３】
前記生成部は、前記先行列車及び後続列車との位置関係に応じた走行計画を導出する際に、前記先行列車に基づいた基準位置までの走行経路のうち、減速する位置、減速度合い、及び減速してから走行する区間のうちいずれか一つ以上を異ならせた複数の走行計画を生成し、前記後続列車との位置関係に応じて、前記複数の走行計画からいずれか一つを選択する、
請求項２に記載の走行制御システム。
【請求項４】
前記生成部は、前記後続列車との位置関係と、列車の電力消費量と、に応じて、前記複数の走行計画からいずれか一つを選択する、
請求項３に記載の走行制御システム。
【請求項５】
前記生成部は、前記先行列車が閉そく区間から移動すると予測される時刻に、当該閉そく区間に基づいた、前記制御対象となる列車を減速させる第１の位置まで、前記制御対象となる列車を移動させず、且つ、前記制御対象となる列車の現在の走行速度である、第１の速度を維持させるため、前記第１の位置より進行方向反対側の第２の位置まで前記第１の速度で走行した後、前記第１の速度より低い第２の速度まで減速させた後、当該第２の速度から加速させることで、前記予測される時刻より後に前記第１の位置に、前記第１の速度で到達する運転曲線を生成する、
請求項２乃至４のいずれか一つに記載の走行制御システム。
【請求項６】
前記生成部は、当該先行列車が閉そく区間から移動すると予測される時刻に、当該閉そく区間に基づいた、前記制御対象となる列車を減速させる第１の位置まで、前記制御対象となる列車が移動しないように、前記制御対象となる列車の現在の走行速度である、第１の速度から第３の速度まで低下させた後、前記第３の速度で可能な限り長い距離を走行させた運転曲線を生成する、
請求項２乃至４のいずれか一つに記載の走行制御システム。
【請求項７】
前記生成部は、当該先行列車が存在する閉そく区間に基づいた、前記制御対象となる列車を減速させる第１の位置まで、惰行で走行させる運転曲線を生成する、
請求項２乃至４のいずれか一つに記載の走行制御システム。
【請求項８】
過去の運行中の車両故障などに関する故障原因と、回復までに要した時間と、を記憶した記憶部を、さらに備え、
前記予測部は、前記記憶部を参照して、前記制御対象となる列車の運行ダイヤと、前記後続列車の運行ダイヤと、を予測する、
請求項１乃至７のいずれか一つに記載の走行制御システム。
【請求項９】
自列車の位置と速度とを取得する取得部と、
前記自列車より後ろを走行する後続列車から、位置と速度とを受信する受信部と、
前記取得部が取得した前記自列車の位置と速度、及び前記受信部が受信した前記後続列車の位置と速度に基づいて、前記自列車の運行ダイヤと、前記後続列車の運行ダイヤと、を予測する予測部と、
前記予測部が予測した前記運行ダイヤに従って前記自列車と、前記後続列車と、が走行した場合における、前記自列車と前記後続列車との位置関係に基づいて、前記自列車が線路を走行する際の加速及び減速を行う区間を調整した、当該線路上の位置の変化に従った速度を表した走行計画を生成する生成部と、
前記生成部が生成した前記走行計画に従って、前記自列車の走行を制御する制御部と、
を備える走行制御装置。
【請求項１０】
前記生成部は、さらに、前記予測部が予測した前記運行ダイヤに従って前記自列車と、前記後続列車と、が走行した場合における、前記自列車と前記後続列車との位置関係に基づいて、前記後続列車が前記線路を走行する際の加速及び減速を行う区間を調整した、当該線路上の位置の変化に従った速度を表した第２の走行計画を生成し、
前記生成部が生成した前記第２の走行計画を、前記後続列車に送信する送信部を、さらに備える、
請求項９に記載の走行制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、走行制御システム、及び走行制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、列車が走行している際に、先行列車に近接した場合に、運転保安システムにより自列車に保安ブレーキを作動させる技術が提案されている。このような技術においては、自列車に遅れが生じたりする可能性がある。
【０００３】
そこで、先行列車の走行を予測して、自列車を走行させることで、自列車の加減速を抑止する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２０４５０７号公報
【特許文献２】特開２０１５−２０６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術においては、先行列車との位置関係による、自列車の加減速制御に留まり、後続列車との位置関係については考慮していなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の走行制御システムは、地上制御装置と、線路上を走行する複数の列車の各々に搭載された車上制御装置と、を備える走行制御システムであって、車上制御装置は、第１の送信部を備え、地上制御装置は、受信部と、予測部と、生成部と、第２の送信部と、を備える。第１の送信部は、車上制御装置が搭載された列車の位置と速度とを地上制御装置に送信する。受信部は、複数の列車の各々に搭載された車上制御装置から、当該車上制御装置が搭載された列車の位置と速度とを受信する。予測部は、受信部が受信した列車の位置と速度とに基づいて、制御対象となる列車の運行ダイヤと、線路上を走行する制御対象となる列車の後ろの後続列車の運行ダイヤと、を予測する。生成部は、予測部が予測した運行ダイヤに従って制御対象となる列車と、後続列車と、が走行した場合における、制御対象となる列車と後続列車との位置関係に基づいて、制御対象となる列車が線路を走行する際の加速及び減速を行う区間を調整した、当該線路上の位置の変化に従った速度を表した走行計画を生成する。第２の送信部は、生成部が生成した走行計画を、制御対象となる列車に搭載された車上制御装置に送信する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態における列車走行管理システムの構成を例示した図である。
【図２】図２は、第１の実施形態の列車に搭載された車上システムの構成例を示した図である。
【図３】図３は、第１の実施形態の地上システムの各構成を例示した図である。
【図４】図４は、第１の実施形態の運転曲線生成部の運転曲線の生成手法の第１の例を示した図である。
【図５】図５は、第１の実施形態の運転曲線生成部の運転曲線の生成手法の第２の例を示した図である。
【図６】図６は、第１の実施形態の運転曲線生成部の運転曲線の生成手法の第３の例を示した図である。
【図７】図７は、第１の実施形態の地上制御装置における運転曲線の生成処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】図８は、第２の実施形態の列車に搭載された車上システムの構成例を示した図である。
【図９】図９は、第３の実施形態の走行管理システムの概念を例示した図である。
【図１０】図１０は、第３の実施形態の車上制御装置の構成例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における列車走行管理システムの構成を例示した図である。図１に示される列車走行管理システムは、地上システム１００と、列車毎に設けられている車上システム１５０と、から構成されている。
【０００９】
地上システム１００は、地上制御装置１０１と、運行管理システム１０２と、ＡＴＣ地上装置１０３と、地上基地局１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃと、を備えている。これらの構成は、地上ネットワーク１１０を介して接続されている。
【００１０】
運行管理システム１０２は、必要に応じて地上制御装置１０１に対して、運行ダイヤを送信する。
【００１１】
ＡＴＣ地上装置１０３は、軌道回路を構成している、線路１８０のレールを介して閉そく区間毎に列車が存在するか否かを検知し、検知結果をＡＴＣ信号として、レールを介して列車内の（図示しない）ＡＴＣ車上装置に送信する。また、ＡＴＣ地上装置１０３は、各列車に対して、前方の先行列車までの位置に関する情報（例えば先行列車までの閉そく区間数など）を、レールを介して送信する。
【００１２】
また、ＡＴＣ地上装置１０３は、ＡＴＣ車上装置からの情報に基づいた、進路構成情報、保守ブレーキパターンの停止位置情報、臨時速度制限情報、故障情報などの情報を、地上制御装置１０１に送信する。
【００１３】
地上基地局１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃは、線路１８０に沿って設置された無線基地局であって、線路１８０を走行する列車（例えば、列車１７０ａ、１７０ｂ）との間で情報を送受信する。
【００１４】
列車（例えば、列車１７０ａ、１７０ｂ）の各々に設けられている車上システム１５０には、車上制御装置１５１が含まれており、列車（例えば、列車１７０ａ、１７０ｂ）に関する様々な制御を行う。
【００１５】
図２は、第１の実施形態の列車１７０ａに搭載された車上システム１５０の構成例を示した図である。図２に示されるように、車上システム１５０は、車上制御装置１５１と、速度検知装置２０１と、位置検知装置２０２と、ＡＴＣ車上装置２０３と、を備えている。
【００１６】
速度検知装置２０１は、車軸に取り付けた速度発電機などの出力信号を処理して列車１７０ａの速度を算出し、速度情報として、車上制御装置１５１に送信する。
【００１７】
位置検知装置２０２は、速度検知装置２０１により検出された速度情報を積算して、駅からの移動距離を算出するとともに、地上の定点に設置された地上子から検出された地上子信号に基づいて、移動距離に基づく位置情報を調整することで、列車１７０ａの位置情報を算出する。本実施形態では、位置情報として、線路１８０上の起点地点からの距離を示したキロ程を算出するが、列車１７０ａの位置を示す情報であれば良い。そして、位置検知装置２０２は、算出した位置情報を、車上制御装置１５１に送信する。
【００１８】
なお、本実施形態は、列車１７０ａの速度情報や位置情報を算出する構成として、速度検知装置２０１や位置検知装置２０２を適用する例について説明するが、これらの構成に制限するものではなく、列車１７０ａの走行状態を検出できれば、どのような装置・システムを利用しても良い。例えば、列車１７０ａの位置情報を検出する装置として、ＧＰＳ受信機を用いても良い。
【００１９】
ＡＴＣ車上装置２０３は、運転保安システムの一部であり、ＡＴＣ地上装置１０３から受信した、前方の先行列車までの位置に関する情報に基づいて、未開通進路への進入防止や先行列車への衝突を防止する。例えば、ＡＴＣ車上装置２０３は、先行列車の手前（外方）に停止するための保守ブレーキパターンを生成する。
【００２０】
保守ブレーキパターンは、先行列車の手前に停止するために、列車１７０ａの位置に対する速度が、許容された速度（照査速度）の範囲か否かを照合するための情報とする。
【００２１】
ＡＴＣ車上装置２０３は、速度検知装置２０１による速度情報、位置検知装置２０２による位置情報に基づいて、列車１７０ａの速度が、現在の列車１７０ａの位置に対する保守ブレーキパターンの照査速度を超えたか否かを判断する。ＡＴＣ車上装置２０３は、照査速度を超過したと判定した場合、保安ブレーキを作動させて列車１７０ａを停車させる。また、列車１７０ａの速度が、照査速度を所定値より下回っていた場合、保安ブレーキを解除する。例えば、先行列車が次の閉そく区間に移動し、ＡＴＣ車上装置２０３は、運転曲線が進行方向に移動するように更新した場合に、保安ブレーキが解除され、力行可能となる。
【００２２】
車上制御装置１５１は、路線データベース２５１と、車両データベース２５２と、情報送信部２５３と、情報受信部２５４と、ノッチ情報取得部２５５と、ＡＴＯ機能部２５６と、を備えている。車上制御装置１５１は、速度検知装置２０１から速度情報、位置検知装置２０２から位置情報を取得する。
【００２３】
車両データベース２５２は、列車１７０ａの車両に相当する車両データを記憶する。車両データとしては、列車長、列車重量などの他、編成の引張力特性テーブルおよび制動力特性テーブル（列車速度に対応した引張力または制動力の特性を定義したテーブル）、列車力行時の力行電流特性テーブルや制動時の回生電流テーブル（列車速度に対応した編成の力行電流または回生電流の特性を定義したテーブル）が含まれている。
【００２４】
路線データベース２５１は、走行経路上の勾配、曲線、トンネル、速度制限などの路線データを記憶している。
【００２５】
ノッチ情報取得部２５５は、列車１７０ａの速度を制御するためのノッチ情報を取得する。
【００２６】
情報送信部２５３は、地上基地局１０５ａを介して、地上制御装置１０１に対して、車上制御装置１５１が搭載された列車１７０ａの速度情報、位置情報、及びノッチ情報をリアルタイムに送信する。
【００２７】
情報受信部２５４は、地上基地局１０５ａを介して、地上制御装置１０１から、列車１７０ａを含む列車群のダイヤ情報や、列車１７０ａを走行制御するための列車走行指令情報を、リアルタイムに受信する。受信したダイヤ情報、及び列車走行指令情報は、ＡＴＯ機能部２５６に受け渡される。
【００２８】
ＡＴＯ機能部２５６は、取得したダイヤ情報、列車走行指令情報を参照して、列車１７０ａの自動運転操作（力行／ブレーキ指令の出力）を行う。これにより、列車１７０ａが走行する。
【００２９】
列車走行指令情報としては、例えば、列車１７０ａが存在する位置に対応する速度など、当該線路１８０上の位置の変化に従った速度が表された車両の走行計画の一種である、運転曲線が考えられるが、列車１７０ａの走行を指示できる（自動運転制御できる）情報であれば他の情報であっても良い。
【００３０】
なお、ＡＴＯ機能部２５６は、地上制御装置１０１と通信ができない状況においても、取得済みのダイヤ情報、路線データベース２５１に記憶された路線データ、及び車両データベース２５２に記憶された車両データ等に基づいて、列車１７０ａの走行計画となる運転曲線を生成しても良い。
【００３１】
列車１７０ａの走行を開始する際の手順について説明する。まず、列車１７０ａの始発駅における出発準備として、運転士が車上制御装置１５１に列車番号を設定する。車上制御装置１５１が、列番情報を自動的に取得し、設定するようにしても良い。車上制御装置１５１に列車番号が設定された場合に、車上制御装置１５１は、地上制御装置１０１に、列車走行指令情報の送信要求を行う。地上制御装置１０１は、ダイヤ情報に従って生成した運転曲線を、列車走行指令情報として車上制御装置１５１に送信する。その後、運転士が、出発時刻以降に出発ボタンを押下した場合に、車上制御装置１５１のＡＴＯ機能部２５６が自動運転を開始する。
【００３２】
次に地上制御装置１０１を含めた地上システムについて説明する。図３は、第１の実施形態の地上システムの各構成を例示した図である。
【００３３】
運行管理システム１０２は、運行ダイヤデータベース３５１を備えている。運行管理システム１０２は、運行ダイヤデータベース３５１に記憶された運行ダイヤで示されたダイヤ情報を、地上制御装置１０１等に送信する。
【００３４】
地上基地局群１０５（地上基地局１０５ａ〜地上基地局１０５ｃ）は、それぞれ受信部３６１と、送信部３６２と、を備え、列車１７０ａ〜１７０ｂと、地上制御装置１０１と、の間で情報の送受信を行う。
【００３５】
例えば、受信部３６１は、列車１７０ａ〜１７０ｂ、又は地上制御装置１０１から、情報を受信する。送信部３６２は、列車１７０ａ〜１７０ｂ、又は地上制御装置１０１に対して、受信部３６１が受信した情報を送信する。さらに、地上基地局群１０５は、一方の列車から受信した情報を、他方の列車に送信しても良い。
【００３６】
地上制御装置１０１は、路線データベース３０１と、車両データベース３０２と、制御データベース３０３と、運行履歴データベース３０４と、受信部３０５と、運行予測部３０６と、判定部３０７と、運転曲線生成部３０８と、送信部３０９と、を備えている。
【００３７】
路線データベース３０１は、線路１８０の走行経路上の勾配、曲線、トンネル、速度制限などの路線データを記憶している。
【００３８】
車両データベース３０２は、線路１８０を走行する各列車の車両に相当する車両データを記憶する。
【００３９】
制御データベース３０３は、閉そく制御条件、連動制御条件、信号制御条件などの制御条件を記憶する。
【００４０】
運行履歴データベース３０４は、線路１８０を走行していた列車の走行履歴を記憶する。例えば、運行履歴データベース３０４は、過去の運行中の車両故障などに関する故障原因と、回復までに要した時間と、を履歴として記憶する。
【００４１】
受信部３０５は、地上基地局１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃを介して、線路１８０上の各列車の各々に搭載された車上制御装置１５１から、当該車上制御装置１５１が搭載された列車の速度情報、位置情報、及びノッチ情報を受信する。
【００４２】
また、受信部３０５は、運行管理システム１０２から、運行ダイヤデータベース３５１に格納されていた各列車のダイヤ情報を受信する。また、運行管理システム１０２上でダイヤ情報が変更された場合、受信部３０５は、変更されたダイヤ情報を受信する。
【００４３】
ダイヤ情報には、例えば、線路１８０を走行する予定の列車毎の列車番号、運用車両種別、上り・下りの運転方向や走行区間、各駅における到着時刻、出発時刻、使用番線が含まれている。
【００４４】
なお、ダイヤ情報は、当日実施予定の運行ダイヤだけでなく、既に列車が走行済みの区間の実績ダイヤの情報も含まれてもよい。実績ダイヤの情報は、運行履歴データベース３０４に格納される。
【００４５】
また、受信部３０５は、ＡＴＣ地上装置１０３から、地上ＡＴＣモニタ情報を受信する。地上ＡＴＣモニタ情報には、進路構成情報や保守ブレーキパターンの停止位置情報、臨時速度制限情報、故障情報などの情報が含まれている。
【００４６】
運転曲線生成部３０８は、生成部３１１と、選択部３１２と、を備え、運行ダイヤ通りに運行している場合、運行管理システム１０２から受信したダイヤ情報に基づいて、運行ダイヤに従って走行するための各列車の運転曲線を生成する。
【００４７】
本実施形態の運転曲線生成部３０８は、ダイヤ情報の予定出発時刻、予定到着時刻から各駅間での運行ダイヤ上の駅間走行時間を算出し、駅間走行時間で列車を走行させる運転曲線を生成する。運転曲線生成部３０８は、既に提案されている動的計画法のアルゴリズムを用いて駅間走行時間分を所定の誤差範囲内とした上で消費エネルギーが最小となるように、運転曲線を生成しても良い。さらに、運転曲線生成部３０８は、駅間最高速度を所定の低減幅で低減させてゆき、繰返し計算により、駅間走行時間が所定の誤差範囲内となる運転曲線を生成するアルゴリズムを用いても良い。このように、運転曲線を生成するために、種々の運転曲線作成アルゴリズムを利用しても良い。
【００４８】
より詳細な例としては、運転曲線生成部３０８は、運行管理システム１０２から取得したダイヤ情報から、運転曲線の生成対象となる対象列車の列車番号（または固有の列車ＩＤなどでも良い）をキーとして、対象列車のダイヤ情報を抽出する。そして、運転曲線生成部３０８は、ダイヤ情報に含まれている運用車両種別の情報から、運用に供される車種を判断し、車両データベース３０２から該当する車両の車両データを取得する。さらに、運転曲線生成部３０８は、路線データベース３０１から走行経路上の勾配、曲線、トンネル、速度制限などの路線データを取得する。運転曲線生成部３０８は、取得した車両データ、路線データ、及びダイヤ情報に基づいて、対象列車の運転曲線を生成する。
【００４９】
判定部３０７は、運転曲線生成部３０８が再び運転曲線の生成が必要か否かを判定する。例えば、判定部３０７は、受信部３０５が受信した列車情報（位置情報、速度情報、ノッチ情報）に基づいて、遅延が生じたか否かの判定を行う。遅延が生じた原因としては、例えば事故等が考えられる。
【００５０】
運行予測部３０６は、判定部３０７の判定結果から、事故等により列車の遅れが生じていると判定された場合に、各列車からリアルタイムで受信した速度情報、位置情報、ノッチ情報、ダイヤ情報や、制御データベース３０３に格納された閉そく制御条件、連動制御条件、信号制御条件などの制御条件に基づいて、ＡＴＣなどの運転保安システムの動作を考慮した、列車群の運行シミュレーションを行う。本実施形態の運行予測部３０６は、各列車の所定の時間毎の線路上の位置まで具体的に予測し、例えば、運転曲線自体を予測しても良い。
【００５１】
例えば、運行予測部３０６は、受信部３０５が受信した列車群の位置情報と速度情報とに基づいて、（制御対象となる列車の前を走行している）先行列車の運行ダイヤと、制御対象となる列車の運行ダイヤと、制御対象となる列車の後ろを走行している後続列車の運行ダイヤと、を予測する。先行列車は、例えば、事故等に巻き込まれたために遅延が生じた先頭の列車が考えられる。
【００５２】
運行予測部３０６は、先行列車の運行ダイヤとして、先行列車が存在していると予測される地点から、所定の加速度（例えば、先行列車が出力可能な最大加速度）で加速して走行したと仮定した場合の、当該先行列車の運行ダイヤを予測してもよい。判定部３０７による判定をリアルタイムに所定時間毎に行い、当該判定結果に応じて運行予測部３０６が予測を行うことで、当該予測がはずれた場合でも、次の判定時に修正可能とする。
【００５３】
また、運行予測部３０６は、運行履歴データベース３０４に格納されている列車の運行履歴に基づいて、現在の状況に近い過去の履歴を参照して、各列車の運行ダイヤを予測しても良い。
【００５４】
運転曲線生成部３０８の生成部３１１は、運行予測部３０６が予測した運行ダイヤに従って列車群が走行した場合の、制御対象となる列車と、その前後で走行している列車との位置関係に基づいて、制御対象となる列車が線路１８０を走行する際の加速及び減速を行う区間を調整した運転曲線を複数生成する。
【００５５】
例えば、生成部３１１は、運行予測部３０６が予測した運行ダイヤに従って、制御対象となる列車と、先行列車と、を走行させた場合における、制御対象となる列車と先行列車との位置関係に基づいて、制御対象となる列車が線路１８０を走行する際の加速及び減速を行う区間を調整した運転曲線を生成する。
【００５６】
他の例としては、生成部３１１は、後続列車が、制御対象となる列車の遅れの影響を受ける可能性がある位置に存在する場合に、運行予測部３０６が予測した運行ダイヤに従って、制御対象となる列車と、後続列車と、を走行させた場合に、制御対象となる列車と後続列車との位置関係に基づいて、後続列車に遅れを生じさせないように、制御対象となる列車が線路１８０を走行する際の加速及び減速を行う区間を調整した運転曲線を生成する。
【００５７】
選択部３１２は、生成部３１１が複数の運転曲線を生成した場合に、当該複数の運転曲線のうち、制御対象の列車に送信する運転曲線を選択する。また、選択部３１２が運転曲線を選択する際に、判定部３０７が複数の運転曲線の各々について後続列車に遅れを生じさせるか否かの判定を行う。選択部３１２は、判定部３０７の判定結果から、後続列車に遅れを生じさせないように、後続列車との位置関係を考慮した運転曲線を選択する。また、選択部３１２は、位置関係だけでなく、列車の消費電力を考慮して、運転曲線を選択しても良い。
【００５８】
送信部３０９は、選択部３１２により選択された運転曲線で示された列車走行指令情報を、制御対象の列車に送信する。また、送信する列車走行指令情報は、列車の走行計画が表された情報であればよく、例えば、運転曲線自体であっても良い。
【００５９】
図４は、本実施形態の運転曲線生成部３０８の運転曲線の生成手法の第１の例を示した図である。図４に示される例では、説明を容易にするために、先行列車４０１と、制御対象となる列車４０２とを、運転曲線４５１に従って走行する計画であったとする。しかしながら、先行列車４０１が、時刻ｔ０において、何らかの理由で駅間の閉そく区間ｋ内の位置４１１で停止したものとする。この場合、運転曲線４５１での走行に対して遅れが生じる。これに対して、後続の列車４０２は、時刻ｔ０において位置４２１で運転曲線４５１上を走行している。
【００６０】
後続の列車４０２は、ＡＴＣ地上装置１０３から先行列車４０１に関する情報を受信した場合に、ＡＴＣ車上装置２０３は、先行列車４０１が停車している閉そく区間ｋの進行反対側の閉そく区間（ｋ＋１）と閉そく区間ｋの境界４３１を、速度０ｋｍ／ｈとなる起点として、先行列車４０１と接触することを抑止する保守ブレーキパターン４６１を生成する。そして、列車４０２の位置に対応する速度が保守ブレーキパターン４６１を超過した場合、列車４０２では、保安ブレーキが自動的に作動し、当該保守ブレーキパターン４６１に従って減速が行われる。
【００６１】
先行列車４０１は、停車原因が解消した後、新たに生成した運転曲線４５２に従って加速し、時刻ｔ１で位置４１２に到達する。時刻ｔ１において、先行列車４０１は、閉そく区間ｋから閉そく区間(ｋ−１)に遷移した場合に、列車４０２のＡＴＣ車上装置２０３は、保守ブレーキパターン４６１から、保守ブレーキパターン４６２に変更する。
【００６２】
列車４０２は、運転曲線４５１上を走行していた場合、保守ブレーキパターン４６１に抵触した時に、減速が行われる。例えば、位置４２２に列車４０２が存在する時刻ｔ１で、保守ブレーキパターン４６１から保守ブレーキパターン４６２に変化する。このため、列車４０２の保安ブレーキが解除され、保守ブレーキパターン４６２に抵触するまで再度加速できる。
【００６３】
これに対して、運行予測部３０６が、時刻ｔ０で、先行列車４０１が時刻ｔ１で閉そく区間ｋから閉そく区間（ｋ−１）に移動することを予測できた場合、運転曲線生成部３０８が、運転曲線４５１の代わりに、列車４０２の速度を予め一時低減させて、時刻ｔ１以降に保守ブレーキパターン４６１で示された位置に対応する速度に到達する運転曲線４５３を再生成し、送信部３０９が、列車４０２の車上システム１５０に送信する。この場合、列車４０２が、運転曲線４５３に従って走行することで、保守ブレーキパターン４６１に抵触せずに、時刻ｔ１で元の運転曲線４５１と同じ速度で走行を実現できる。
【００６４】
換言すれば、再生成された運転曲線４５３で走行せず、元の運転曲線４５１で走行した場合に、時刻ｔ１で保守ブレーキパターン４６１に従って減速するため、元の運転曲線４５１で示された速度に復帰するためには再加速が必要となる。この場合に再加速が必要な分だけ遅れが生じる。
【００６５】
これに対して、再生成された運転曲線４５３で走行した場合に、時刻ｔ１の時点で、列車４０２は、元の運転曲線４５１で示された位置に対応する速度で走行している。本実施形態では、再生成された運転曲線４５３で列車４０２を走行させることで、最小限の遅れで元の運転曲線４５１と同様の走行に復帰できる。
【００６６】
図４に示される例では、先行列車４０１と、列車４０２との位置関係に基づいて、運転曲線を生成する例について説明したが、列車４０２の後続の列車も遅延の影響が生じる可能性がある。
【００６７】
図５は、本実施形態の運転曲線生成部３０８の運転曲線の生成手法の第２の例を示した図である。図５に示される例では、図４と同様に、先行列車５０１と、制御対象となる列車５０２と、列車５０２の後続列車５０３とは、運転曲線４５１に従って走行する計画であったものとする。しかしながら、先行列車５０１が、時刻ｔ０において、何らかの理由で駅間の閉そく区間ｋ内の位置４１１で停止したものとする。この場合、運転曲線４５１での走行に対して遅れが生じる。これに対して、制御対象となる列車５０２は、時刻ｔ０において位置４２１で運転曲線４５１上を走行している。そして、列車５０２の後方の後続列車５０３は、時刻ｔ０において位置５２０で運転曲線４５１上を走行している。このような場合に、列車５０２の速度を低減させると、保守ブレーキパターン４６１との接触による、後続列車５０３の遅延が生じる可能性がある。
【００６８】
図４の先行列車４０１と同様に、先行列車５０１は、停車後に運転曲線４５２に従って加速して、時刻ｔ１において位置４１２に到達する。このタイミングで、列車５０２のＡＴＣ車上装置２０３は、保守ブレーキパターン４６１から、保守ブレーキパターン４６２に変更する。
【００６９】
この場合に、地上制御装置１０１の運転曲線生成部３０８の生成部３１１は、３種類の運転曲線５５３、５５４、５５５を生成する。これら３種類の運転曲線５５３、５５４、５５５のうち、どれに従った場合でも、先行列車５０１が閉そく区間ｋから移動すると予測される時刻ｔ１以降に、閉そく区間ｋに基づいた保守ブレーキパターン４６１で減速させる位置５２１まで、運転曲線４５１に従った速度で、列車５０２が到達するように設定されている。このように、列車５０２が位置５２１に到達する前に保守ブレーキパターン４６１が変更されることで、列車５０２は位置５２１で元の運転曲線４５１上と同様の走行に復帰できる。これにより、先行列車５０１の遅延の影響を抑止できる。
【００７０】
運転曲線５５３は、時刻ｔ０で減速を開始して、速度低減幅は小さいが、低減された速度で長距離を等速走行させる運転曲線とする。
【００７１】
このように、生成部３１１は、先行列車５０１が閉そく区間ｋから移動すると予測される時刻ｔ１に、当該閉そく区間ｋに基づいた、列車５０２を減速させる位置５２１まで、列車５０２が移動しないように、列車５０２の現在の走行速度Ｖ１から、等速運転用の速度Ｖ２まで低下させた後、当該等速運転用の速度Ｖ２で可能な限り長い距離を走行させた後に加速し、保守ブレーキパターンが変更されると予想される時刻ｔ１より後に位置５２１に、通常の運行ダイヤ（換言すれば運転曲線４５１）に従った速度で到達する運転曲線５５３を生成する。
【００７２】
運転曲線５５５は、減速した後に加速を行うことで、減速した後の等速走行する区間を極力短くした運転曲線とする。このため、運転曲線５５５の速度低減幅は、運転曲線５５３、５５４と比べて最も大きくなる。
【００７３】
このように、生成部３１１は、先行列車５０１が閉そく区間ｋから移動すると予測される時刻ｔ１に、当該閉そく区間ｋに基づいた、列車５０２を減速させる位置５２１まで、列車５０２を移動させず、且つ、列車５０２の（運転曲線４５１で示された）現在の走行速度Ｖ１を維持させるため、位置５２１より進行方向反対側の位置５２２まで現在の走行速度Ｖ１で走行した後、現在の走行速度Ｖ１より低い速度Ｖ３（等速運転用の速度Ｖ２より低い速度）まで減速させた後、当該速度Ｖ３から加速させることで、時刻ｔ１より後に位置５２１に、通常の運行ダイヤ（運転曲線４５１）に従った走行速度Ｖ１で到達する運転曲線５５５を生成する。なお、位置５２２は、列車の性能（例えば、速度低減幅及び速度加速幅）を考慮して、時刻ｔ１で位置５２１に到着しないように算出された位置として、説明を省略する。運転曲線５５５は、速度Ｖ３まで減速させた後、等速走行を行わずに、走行速度Ｖ１まで加速する例とするが、全く等速走行を行わないものに制限されるものではない。
【００７４】
運転曲線５５４は、運転曲線５５３と運転曲線５５５の中間であって、減速開始位置が運転曲線５５３より進行方向側に存在し、速度低減幅が運転曲線５５３と運転曲線５５５の中間であって、減速した後の等速走行する区間が、運転曲線５５３よりも短く運転曲線５５５より長い区間として存在する。
【００７５】
しかしながら、後続列車５０３は、列車５０２と列車間隔や速度差、閉そく区間の長さなどの関係によっては、減速を行う可能性がある。例えば、減速の開始が最も早い運転曲線５５３で列車５０２が減速を行う場合、後続列車５０３に保守ブレーキパターン５６１に従った減速が生じる可能性がある。一方、減速の開始が最も遅い運転曲線５５５で列車５０２が減速を行う場合に、後続列車５０３は列車５０２の閉そく区間に基づく保守ブレーキパターン５６１に接触せずに、減速が必要とならない可能性がある。
【００７６】
そこで、本実施形態では、生成部３１１が複数の運転曲線を生成した場合に、選択部３１２は、先行列車５０１との位置関係だけでなく、後続列車５０３との位置関係を考慮して、制御対象の列車５０２に適用する運転曲線を選択する。このように後続列車５０３の遅れを考慮することで、線路１８０を走行する列車群全体での遅れの影響を抑止できる。
【００７７】
例えば、生成部３１１は、列車５０２の運転曲線を生成する際に、時刻ｔ０から減速を開始して、速度低減幅が最小となる運転曲線５５３を生成する。そして、判定部３０７は、運行予測部３０６が、列車５０２が運転曲線５５３に従って走行を行った場合の後続列車５０３の遅れを予測する。後続列車５０３の遅れが発生しないと判定された場合、選択部３１２は、当該運転曲線５５３を、列車５０２の運転曲線として選択する。
【００７８】
遅れが生じる場合には、生成部３１１は、運転曲線５５４や運転曲線５５５を生成する。そして、選択部３１２は、生成された運転曲線５５４、５５５で走行した場合の後続列車５０３の遅れを予測する。このように、選択部３１２は、後続列車５０３に遅れを生させない運転曲線を探索する。列車５０２が、減速開始のタイミングが最も遅くなる運転曲線に従った場合でも、後続列車５０３に遅れを生じさせる場合、運転曲線生成部３０８は、さらに、後続列車５０３の運転曲線も生成する。
【００７９】
図６は、本実施形態の運転曲線生成部３０８の運転曲線の生成手法の第３の例を示した図である。図６に示される例では、図５と同様に、生成部３１１が、列車５０２の運転曲線５５３、５５４、５５５を生成した後に、後続列車５０３の運転曲線の生成も必要と判定し、運転曲線６５１、６５２、６５３を生成した例とする。そして、選択部３１２は、後続列車５０３より後続の列車の遅れを考慮して、運転曲線６５１、６５２、６５３から、後続列車５０３の運転曲線を選択する。この場合に、後続列車５０３のさらに後ろの後続列車の遅れを考慮して、運転曲線を選択する。
【００８０】
本実施形態の運転曲線生成部３０８は、先行列車５０１、列車５０２、後続列車５０３等の遅れ時間の合計が最小になるように、運転曲線を生成し、選択する。なお、本実施形態では、遅れ時間の合計を最小とするように制御する例について説明したが、他の基準に基づいて、運転曲線を生成し、選択しても良い。例えば、運転曲線生成部３０８は、遅れの影響のある列車数を最小にしたり、最大遅延時間を最小化したり、総遅延時間（各駅での到着時刻や出発時刻における遅延時間の総和）を最小化するようにしてもよい。このように、路線の特性や運用に適切と考えられる評価指標に基づいて、運転曲線の最適化を行えばよい。
【００８１】
また、選択部３１２が運転曲線を選択する際の基準は、後続列車の遅れに基づいて運転曲線を選択することに制限するものではなく、他の基準に基づいて運転曲線を選択しても良い。例えば、生成された複数の運転曲線のうち、どの運転曲線を選択しても、後続列車に遅れが生じる場合に、選択部３１２は、複数の運転曲線から、消費エネルギーを低減できる運転曲線を選択することが考えられる。例えば、減速から再力行するまでの速度低減幅が大きいと消費エネルギーが無駄になる。さらには、選択部３１２が列車遅れの評価指標に対して、消費エネルギーを所定の重み付けで加算した結果を、評価指標として用いて運転曲線を選択しても良い。
【００８２】
例えば、列車５０２と、後続列車５０３との間隔が十分開いていれば、列車５０２用に生成された複数の運転曲線５５３、５５４、５５５のうち、どれを選択した場合でも、後続列車５０３が列車５０２との間の保守ブレーキパターンに抵触することがない場合もある。この場合、選択部３１２は、複数の運転曲線５５３、５５４、５５５の各々に従って列車５０２を走行させた場合の消費電力を算出する。そして、選択部３１２は、算出した消費電力を評価指標として、複数の運転曲線５５３、５５４、５５５から、消費電力が最も小さくなる運転曲線を選択する。
【００８３】
ところで、先行列車及び後続列車の走行速度等によっては、先行列車の保守ブレーキパターンが解除される時に、後続列車を元の運転曲線上に戻すのが難しい場合がある。このような場合は、運転曲線生成部３０８は、後続列車のために、保守ブレーキパターンに抵触するような運転曲線を生成しても良い。例えば、後続列車が先行列車の保守ブレーキパターンへの抵触が避けられないような場合、生成部３１１は、運転曲線を等速走行して保守ブレーキパターンに抵触するような運転曲線を生成するのではなく、時刻ｔ０など可能な限り早い時期から惰行を開始し、図４で示した保守ブレーキパターン４６１に抵触する時機を遅らせるような運転曲線を生成しても良い。
【００８４】
そして、運転曲線生成部３０８による遅れの影響を受ける全ての列車についての運転曲線の生成、及び選択が完了した場合に、送信部３０９が、選択された運転曲線を、列車走行指令情報として、各列車に送信する。
【００８５】
そして、各列車の車上制御装置１５１のＡＴＯ機能部２５６は、受信した列車走行指令情報に従って、列車の自動運転を行う。
【００８６】
次に、本実施形態の地上制御装置１０１における運転曲線の生成処理について説明する。図７は、本実施形態の地上制御装置１０１における上述した処理の手順を示すフローチャートである。
【００８７】
まず、地上制御装置１０１は、当日の列車運行開始前に起動し、初期化処理を行う（Ｓ７０１）。この際に、地上制御装置１０１は、各種機器・システム故障およびエラーの検出や、各処理機能におけるメモリの初期化や、他システムとの情報伝送の確立等を行う。また、何らかの異常やエラーが生じた場合、その旨を（図示しない）管理コンソール画面などに表示し、指令員や管理者による対応を促す。
【００８８】
次に、受信部３０５は、地上ネットワーク１１０を介して、運行管理システム１０２から、ダイヤ情報を受信する（Ｓ７０２）。当該ダイヤ情報を受信するために、送信部３０９が、運行管理システム１０２に対して、ダイヤ情報の送信を要求しても良い。
【００８９】
次に、運転曲線生成部３０８が、ダイヤ情報に従って各列車が走行するために、列車毎の運転曲線を生成する（Ｓ７０３）。そして、送信部３０９が、生成された運転曲線を、各列車に送信する。
【００９０】
次に、判定部３０７が、運行管理システム１０２からの新たなダイヤ情報の受信の有無から、運行ダイヤに変更があるか否かを判定する（Ｓ７０４）。ダイヤの変更がないと判定した場合（Ｓ７０４：Ｎｏ）、Ｓ７０６に遷移する。
【００９１】
一方、判定部３０７が、運行管理システム１０２からの新たなダイヤ情報の受信の有無から、運行ダイヤに変更があると判定した場合（Ｓ７０４：Ｙｅｓ）、運転曲線生成部３０８が、変更後の運行ダイヤに従って、各列車が走行するために、列車毎の運転曲線を再生成する（Ｓ７０５）。そして、送信部３０９が、生成された運転曲線を、各列車に送信する。
【００９２】
次に、地上制御装置１０１の受信部３０５は、地上基地局１０５ａ〜１５０ｃを介して、線路１８０を走行する各列車の車上制御装置１５１から、列車の速度情報、位置情報、ノッチ情報を受信する（Ｓ７０６）。当該受信は、所定の間隔毎に行われる。
【００９３】
そして、判定部３０７は、受信した列車の速度情報、位置情報、及びノッチ情報に基づいて、列車に遅延が生じているか否かを判定する（Ｓ７０７）。遅延が生じていないと判定された場合（Ｓ７０７：Ｎｏ）、Ｓ７１２に遷移する。
【００９４】
列車に遅延が生じているか否かの判定は、どのような手法を用いても良い。例えば、判定部３０７は、ダイヤ情報に従って生成された運転曲線から、現在時刻における列車の位置および速度を特定できる。そして、判定部３０７は、特定された位置及び速度と、各列車から受信した速度情報及び位置情報とを比較する。そして、判定部３０７は、運転曲線上の列車位置と、実際の列車位置との間に所定値以上の距離差が生じた場合に、当該列車を遅延と判定する。運転曲線と実際の列車の位置及び速度とを比較することで、採時地点である駅だけでなく駅間走行中の遅れを把握できる。
【００９５】
また、判定部３０７は、通常の列車の遅れの判定手法である、各駅における実績ダイヤと計画ダイヤとを比較して判断してもよい。
【００９６】
他の例としては、判定部３０７は、速度情報で示される、リアルタイムの現在位置における速度が、運転曲線上の現在位置における速度に対して、所定の速度差以上低い場合、遅延が生じていると予測を行っても良い。
【００９７】
判定部３０７は、遅延が生じていると判定した場合（Ｓ７０７：Ｙｅｓ）、運行予測部３０６が、受信した列車情報と、運行履歴データベース３０４と、から遅延が生じた後の各列車の運行ダイヤを予測する（Ｓ７０８）。
【００９８】
遅延列車が生じていると判定された場合、運行予測部３０６が、各列車の速度情報、位置情報、ノッチ情報を初期値として、現在時刻以降の列車群の運行をシミュレーションにより予測する。予測する際に、閉そく装置、転てつ器、連動装置、信号装置などの運転保安システムの動作を考慮した、いわゆる列車群運行シミュレーションを実施し、先行列車による保守ブレーキパターンへの抵触などの影響を考慮した予測を行う。
【００９９】
なお、何らかの異常の発生に起因する遅れが生じた場合、異常の継続時間などを見積もることは困難な場合が多い。運行予測部３０６が列車運行を予測する際に、このようなケースについても、何らかの条件を仮定して予測を行う。例えば、運転曲線から逸脱して遅れ始めた列車が存在する場合、列車の走行の予測として、現在の列車速度からさらに減速して遅れが拡大する、現在の列車速度で等速走行する、現在の列車速度から元の運転曲線に戻るように加速して遅れが縮小する、などが考えられる。本実施形態の運行予測部３０６は、予測が外れた場合でも、発生した遅れが解消するまで、所定の周期で予測を繰り返し行う。このため、予測を誤った場合でも以降の予測で修正できるものと考え、遅れが生じた列車が最大限の回復運転を行う（例えば、最大加速度で加速する）ものと仮定して、予測を行う。
【０１００】
他の例としては、ラッシュ時に駅での旅客の乗降時間の増加により停車時間が延びる場合などがある。このような場合の遅れを予測するため、運行履歴データベース３０４に、過去の実績の運行における列車の運転曲線や駅における停車時間などを格納しておく。そして、運行予測部３０６は、当該運行履歴データベース３０４を参照し、現在の状況との統計的な類似性に基づいて、列車の遅延時間を予測しても良い。
【０１０１】
また、列車などの故障などに起因する遅れを予測するため、運行履歴データベース３０４に、過去の運行中の車両故障などに関する故障原因と回復までに要した平均時間や最大時間などを格納しておく。そして、運行予測部３０６は、列車に搭載されているモニタ装置が検出した故障情報と、運行履歴データベース３０４に格納されている情報と、に基づいて、車両故障時における遅延時間を予測しても良い。
【０１０２】
遅れが生じた場合、受信部３０５が、停車や徐行運転の発生地点、発生時刻、及び継続時間等を、実績の情報として受信し、運行予測部３０６が、受信した実績の情報に基づいて、列車群運行シミュレーションを行い、運行ダイヤを予測する。例えば、運行予測部３０６が、降雨や風速による運行制限および臨時速度制限や、車両機器の故障にともなう速度制限、ホーム混雑による旅客乗降遅延等に基づいて、予測される運行ダイヤを生成する。
【０１０３】
先行列車の遅れが後続列車に遅延を生じさせると予測される場合、運行予測部３０６は、予測される全ての遅延列車について、予測された遅れに関する「遅れ評価値」を生成する。遅れ評価値は、例えば遅延列車本数や、最大遅延時分、総遅延時分（遅延のある列車の各駅での到着時刻および出発時刻における遅れ時分の総和）、遅延回復までの所要時間、またはこれらに所定の重みを乗じて加算した値など種々考えられるが、対象路線の運用および評価に適切な評価値を利用すれば良い。
【０１０４】
そして、運転曲線生成部３０８の生成部３１１は、予測された運行ダイヤに従って、運転曲線を生成する（Ｓ７０９）。
【０１０５】
そして、判定部３０７は、生成された運転曲線に従って走行した場合に、先行列車の位置関係で制御対象列車に生じる遅れや、後続列車との位置関係で後続列車に生じる遅れが許容範囲内か否かを判定する（Ｓ７１０）。許容範囲内と判定した場合（Ｓ７１０：Ｙｅｓ）、選択部３１２が当該運転曲線を送信対象として選択し、Ｓ７１１に遷移する。
【０１０６】
一方、許容範囲内ではないと判定した場合（Ｓ７１０：Ｎｏ）、Ｓ７０９において、生成部３１１が、減速する位置等を変更した運転曲線を再生成し、Ｓ７１０による判定を行う。Ｓ７０９による運転曲線の生成は、図４〜図６で説明した通りとして、説明を省略する。
【０１０７】
そして、送信部３０９は、選択された運転曲線に従った、列車走行指示情報を、制御対象の列車に送信する（Ｓ７１１）。
【０１０８】
その後、判定部３０７は、全ての列車の運行が終了したか否かを判定する（Ｓ７１２）。終了していないと判定した場合（Ｓ７１２：Ｎｏ）、Ｓ７０４から再び処理を行う。
【０１０９】
一方、判定部３０７は、全ての列車の運行が終了したと判定した場合（Ｓ７１２：Ｙｅｓ）、処理を終了する。
【０１１０】
本実施形態においては、車上制御装置１５１から、速度情報、位置情報、ノッチ情報を受信する例について説明したが、受信する列車情報を、速度情報、位置情報、ノッチ情報に制限するものではない。例えば、ノッチ情報は、列車の加減速に関わる情報であって、列車走行の予測精度の向上を目的としている。このため、ノッチ情報の代わりに、列車の主電動機の出力や引張力などの情報を受信しても良い。また、地上制御装置１０１の運行履歴データベース３０４が、各列車の速度情報、位置情報について時間推移を含めて記憶しても良い。これにより、運行予測部３０６は、格納された情報から、列車の加減速を推定した上で、運行ダイヤを生成できる。この場合、情報伝送量の削減や、伝送周期の向上を期待することができる。さらには、車上制御装置１５１から、加速度情報を受信しても良い。受信した加速度情報を、運行予測に適用することで、より高い精度の予測を実現できる。
【０１１１】
また、本実施形態では、運転保安システムとしてＡＴＣ（自動列車制御装置）を適用した例について説明した。しかしながら、先行列車との位置関係による保守ブレーキパターンの推移や進路開通時機を予測可能なものであれば良い。例えば、パターン制御式ＡＴＳ（自動列車停止装置）システムや、ＣＢＴＣなどの無線列車制御システムを使用してもよい。
【０１１２】
本実施の形態においては、このようにして作成した運転曲線を、列車走行指令情報として、地上制御装置１０１から地上ネットワーク１１０、地上基地局群１０５、車上制御装置の情報受信部２５４を介して、各列車の車上制御装置１５１に送信している。しかし、地上システムと車上システム間の通信回線の容量などによっては送信する情報を圧縮してデータ伝送時間の短縮化や必要な伝送帯域の削減を図るため、運転曲線データを間引きしたり、運転曲線データ上における速度やノッチ（または加速度や引張力、制動力）などの条件変化点や操作変化点の情報のみを送信するようにしてもよい。その他、ＡＴＯ機能部２５６によって列車走行を制御することが可能なデータであれば列車走行指令情報としてどのような形式のデータを送信するようにしても良い。
【０１１３】
本実施形態では、車上制御装置１５１は、地上制御装置１０１から受信した列車走行指令情報に基づいて自動運転を行うことで、列車群の遅れの影響が最小となるような最適な列車運行を実現できる。
【０１１４】
さらに、地上制御装置１０１の運転曲線生成部３０８は、後続列車の遅れを考慮した運転曲線を生成することで、後続列車への遅れを抑止できる。
【０１１５】
（第２の実施形態）
なお、第１の実施形態においては、車上制御装置１５１のＡＴＯ機能部２５６が、列車を自動運転する例について説明したが、自動運転する手法に制限するものではない。そこで、第２の実施形態では、運転士が運転する例について説明する。
【０１１６】
図８は、第２の実施形態の、列車１７０ａに搭載された車上システム１５０ａの構成例を示した図である。図８に示されるように、車上システム１５０ａは、第１の実施形態の車上制御装置１５１の代わりに車上制御装置８００が設けられている。なお、第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を割り当て、説明を省略する。
【０１１７】
車上制御装置８００は、第１の実施形態の車上制御装置１５１と比べて、ＡＴＯ機能部２５６の代わりに、運転支援機能部８０１が設けられている。
【０１１８】
運転支援機能部８０１は、表示器８５０に接続されている。表示器８５０は、運転台上に設置されている。そして、運転支援機能部８０１は、受信した列車走行指令情報に基づいた、運転士への運転操作に関する情報を、表示器８５０に表示する。これにより、本実施形態は、地上制御装置１０１で生成された運転曲線に従った、運転士の運転操縦を実現できる。本実施形態では、当該構成を実現することで、列車にＡＴＯ機能の搭載が不要となる。このため、既存路線への導入が容易になるとともに、コスト低減が図れる。
【０１１９】
（第３の実施形態）
上述した実施形態では、地上制御装置１０１が運転曲線を生成する例について説明した。しかしながら、運転曲線を生成するのを地上制御装置１０１に制限するものではない。そこで、第３の実施形態では、車上制御装置で生成する場合について説明する。
【０１２０】
図９は、本実施形態の走行管理システムの概念を例示した図である。図９に示されるように、運行管理システム１０２と通信を行う列車に搭載された車上制御装置９０１が、列車群の運転曲線を生成する。
【０１２１】
図１０は、本実施形態の車上制御装置９０１の構成例を示した図である。図１０に示されるように、車上システム１５０ｂは、車上制御装置９０１が設けられている。車上制御装置９０１は、ノッチ情報取得部２５５、ＡＴＯ機能部２５６に加えて、路線データベース３０１、車両データベース３０２、制御データベース３０３、運行履歴データベース３０４、運行予測部３０６、判定部３０７、運転曲線生成部３０８、受信部１００１、送信部１００２を備えている。
【０１２２】
つまり、路線データベース３０１、車両データベース３０２、制御データベース３０３、運行履歴データベース３０４、運行予測部３０６、判定部３０７、運転曲線生成部３０８を、車上制御装置９０１に設けることで、上述した実施形態の地上制御装置１０１と同様の処理を実現できる。
【０１２３】
そして、受信部１００１、及び送信部１００２は、運行管理システム１０２との間で情報を送受信するだけではなく、各列車の車上制御装置９０１との間で情報の送受信を行う。
【０１２４】
これにより、受信部１００１は、車車間通信によって、各列車の速度情報、位置情報、ノッチ情報を受信する。さらに、送信部１００２が、ダイヤ情報や、列車走行指令情報を、各列車に送信する。列車間の通信手法としては、どのような手法を用いても良い。
【０１２５】
本実施形態では、地上制御装置１０１及び地上基地局１０５ａ〜１０５ｃを削減できるので、コスト低減を図ることができる。また、車上制御装置は、列車毎に搭載されているため、運転曲線を生成するシステムを二重化することができる。これにより、ある列車の車上制御装置の一部に故障が生じた場合でも、他の車上制御装置で運転曲線を生成できるため、システムの可用性を高めることができる。
【０１２６】
本実施形態では、列車同士の情報伝送として、車車間通信を行う例について説明したが、列車間隔が長い場合などに、地上無線基地局を経由して情報伝送を行っても良い。さらには、車車間通信と地上無線基地局経由の通信を混在させてもよい。
【０１２７】
車上制御装置９０１の受信部１００１は、始発駅を出発前に、運行管理システム１０２から、少なくとも自列車、自列車の後続列車、及び自列車が追い越す予定の列車のダイヤ情報を受信する。
【０１２８】
ダイヤ情報を受信する際には、例えば、各駅に設置された無線ＬＡＮなどを経由して受信することが考えられる。例えば、始発駅を出発前に、自列車の列車番号の設定が予め行われているため、送信部１００２が、設定された列車番号を用いて、運行管理システム１０２にダイヤ情報の送信要求を行えば良い。
【０１２９】
また、列車と運行管理システム１０２との間の伝送容量に余裕がある場合、受信部１００１が、現在時刻以降に運用される全ての列車のダイヤ情報を受信しても良い。このようにダイヤ情報に変更があった場合、受信部１００１が、全列車のダイヤ情報を一括して受信したＡＴＯ、車車間通信によって、走行中の他の列車のダイヤ情報を更新できる。
【０１３０】
各列車の車上制御装置９０１は、各駅を出発するまでに、ダイヤ情報に設定された駅間走行時間に基づいて、少なくとも次駅までの運転曲線を生成する。そして、運転士が出発時刻以降に出発ボタンを押下することで、ＡＴＯ機能部２５６が、列車の自動運転を行う。
【０１３１】
車上制御装置９０１は、所定の周期で列車の速度、位置を取得している。このため、車上制御装置９０１の判定部３０７は、運転曲線と比較することで、自列車に遅れが生じているか否かを判定できる。そして、遅れが所定の範囲内にあると判定された場合、ＡＴＯ機能部２５６が、運転曲線に基づいた自動運転を継続する。
【０１３２】
判定部３０７が、自列車に遅れが生じていると判定した場合、ＡＴＣの進路開通情報などの情報に基づいて、先行列車による保守ブレーキパターンへの抵触による遅れか否かを判定する。先行列車による保守ブレーキパターンへの抵触ではなく、自列車が遅延の先頭であると判定した場合、当該列車の車上制御装置９０１が、自列車と後続列車を含む列車群の運行制御を行う。運行予測部３０６が、自列車、先行列車、後続列車を含む列車群のダイヤ情報に基づいて、列車群運行シミュレーションを行い、自列車および後続列車の遅れを予測する。運行予測部３０６は、ダイヤ情報に基づいて後続列車の走行について遅れを予測しても良いが、後続列車から速度情報、位置情報、ノッチ情報等を車車間通信で受信することで、精度の良い予測を実現できる。
【０１３３】
運行予測部３０６により自列車の後続列車の遅れが予測された場合、さらに後続列車への遅れの影響が考えられる。このため、運行予測部３０６は、遅延の影響が予測されなくなる列車まで、順次後続列車のダイヤ情報に基づいて、当該後続列車の遅れを予測する。
【０１３４】
次に、運転曲線生成部３０８が、自列車および遅延の影響が予測された全ての後続列車について、遅れの影響が小さくなるような運転曲線を生成する。なお、遅れの影響が小さくなるような運転曲線の例は、第１の実施形態で説明したので、説明を省略する。
【０１３５】
運転曲線生成部３０８が、遅れの影響が予測された全ての後続列車について、運転曲線を生成した場合に、送信部１００２が、運転曲線に基づいた列車走行指令情報を、後続列車に送信する。なお、自列車用の運転曲線に基づいた列車走行指令情報は、自列車のＡＴＯ機能部２５６に受け渡される。これにより、自列車及び後続列車は、遅れの影響が少なくなるような自動運転制御が行われる。
【０１３６】
本実施形態においては、自列車の遅れが所定値未満となり、遅延が解消された場合に、自列車による、列車群の運行制御を終了する。そして、後続列車に遅れが残っている場合、遅れの先頭となった列車が、列車群の運行制御を行う。なお、列車群の運行制御は、上述した制御と同様とする。
【０１３７】
なお、本実施形態では、遅延の先頭の列車に搭載された車上制御装置９０１が、後続の運転曲線を生成する例について説明したが、遅延の先頭の列車が他の列車の運転曲線を生成することに制限するものではない。例えば、線路１８０を走行している先頭列車が、当該線路１８０上を走行している全ての列車群の運転曲線を生成しても良い。
【０１３８】
また、本実施形態は、第１の実施形態と同様にＡＴＯ機能部２５６を備えた例について説明するが、第２の実施形態と同様に運転支援機能部８０１を設けても良い。これにより、運転士の運転を支援できるため、第２の実施形態と同様の効果を得られる。
【０１３９】
上述した実施形態によれば、列車に遅延が発生した場合、後続列車との運転間隔を考慮して、運転曲線を生成した。これにより、後続列車の遅れを抑止することができる。また、運転曲線を生成する際に、制御対象列車と後続列車との運転間隔だけで無く、制御対象列車と先行列車との運転間隔も考慮して、運転曲線を生成した。これにより、先行列車との位置関係による減速等を抑止できるため、遅れをさらに抑止できる。また、後続列車だけでなく、さらにその後続列車も考慮し、列車群の遅れが少なくなるように制御できる。
【０１４０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１４１】
１００…地上システム、１０１…地上制御装置、１０２…運行管理システム、１０３…ＡＴＣ地上装置、１０５ａ〜１０５ｃ…地上基地局、１１０…地上ネットワーク、１５０…車上システム、１５１…車上制御装置、１７０ａ〜１７０ｂ…列車、１８０…線路、２０１…速度検知装置、２０２…位置検知装置、２０３…ＡＴＣ車上装置、２５１…路線データベース、２５２…車両データベース、２５３…情報送信部、２５４…情報受信部、２５５…ノッチ情報取得部、２５６…ＡＴＯ機能部、３０１…路線データベース、３０２…車両データベース、３０３…制御データベース、３０４…運行履歴データベース、３０５…受信部、３０６…運行予測部、３０７…判定部、３０８…運転曲線生成部、３０９…送信部、３１１…生成部、３１２…選択部、３５１…運行ダイヤデータベース、８００…車上制御装置、８０１…運転支援機能部、８５０…表示器、９０１…車上制御装置、１００１…受信部、１００２…送信部。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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