(57)【要約】【課題】アナログＡＴＣにおいてより効率よく安全性の高い速度制御を行う列車制御装置を提供する。【解決手段】軌道上の閉塞区間それぞれに対応する一定の制限速度を、閉塞区間に位置する間に地上回路装置から取得する。地上回路装置から取得した制限速度が変化したタイミングでデータベースに蓄積されているその閉塞区間の始点の位置情報を取得する。【選択図】図１
2019134613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道上の所定区間それぞれに対応する一定の制限速度を、前記所定区間に位置する間に地上回路装置から取得する制限速度取得部と、
前記地上回路装置から取得した前記制限速度が変化したタイミングでデータベースに蓄積されているその制限速度変化地点の位置情報を取得する位置情報取得部と、
を備える列車制御装置。
【請求項２】
前記制限速度変化地点の位置情報を自装置が搭載された自車両の位置と補正する補正部と、
を備える請求項１に記載の列車制御装置。
【請求項３】
前記制限速度変化地点の位置情報に基づいて補正した自車両の位置に基づいて速度制御を行う速度制御部と、
を備える請求項２に記載の列車制御装置。
【請求項４】
前記位置情報取得部は前記地上回路装置から取得した前記制限速度が下方に変化したタイミングで前記データベースに蓄積されているその制限速度変化地点の位置情報を取得する
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の列車制御装置。
【請求項５】
前記位置情報取得部は、前記車両の前後にそれぞれ備わる各無線装置のうち前方の無線装置により前記地上回路装置から取得した前記制限速度のみが変化したと検出した場合に、その制限速度が変化したタイミングで前記データベースに蓄積されているその制限速度変化地点の位置情報を取得する
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の列車制御装置。
【請求項６】
前記軌道の所定区間の前記車両の走行による当該車両の車輪の回転数に基づいて前記車輪の周長を推定する車輪周長推定部と、
前記車輪の周長と当該車輪の回転数に基づいて前記地上回路装置から取得した前記制限速度変化地点の位置情報を補正した現在位置を算出する現在位置算出部と、
を備える請求項１から請求項５の何れか一項に記載の列車制御装置。
【請求項７】
軌道上の所定区間それぞれに対応する一定の制限速度を、前記所定区間に位置する間に地上回路装置から取得し、
前記地上回路装置から取得した前記制限速度が変化したタイミングでデータベースに蓄積されているその制限速度変化地点の位置情報を取得する
列車制御方法。
【請求項８】
列車制御装置のコンピュータを、
軌道上の所定区間それぞれに対応する一定の制限速度を、前記所定区間に位置する間に地上回路装置から取得する制限速度取得手段、
前記地上回路装置から取得した前記制限速度が変化したタイミングでデータベースに蓄積されているその制限速度変化地点の位置情報を取得する位置情報取得手段、
として機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、列車制御装置、列車制御方法、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の鉄道、特に高速鉄道や過密運転を行う都市部の鉄道では、安全性の向上を目的としてＡＴＣ（自動列車制御装置）が列車に搭載される。ＡＴＣは日本国外においてはＡＴＰ（Automatic Train Protection：自動列車防護装置)とも呼ばれる。上述のようなＡＴＣやＡＴＰの技術の一つとしてアナログＡＴＣ方式のＡＴＣが存在する。アナログＡＴＣは列車の軌道近傍に設けられた軌道回路からの信号に基づいて、列車に設けられた車上装置がその信号の周波数に応じた制限速度以下となるよう自動的に制動制御を行う。アナログＡＴＣはＡＴＣの機能を備えた車上装置において列車の正確な位置の検出を必要とせず、過去に敷設された鉄道システムでは良く利用され、現在でも利用されている。アナログＡＴＣにおいては閉塞区間ごとに制限速度が指定される。アナログＡＴＣの技術では、このような制御により安全に列車を走行させることができる。なおアナログＡＴＣに関連する技術が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−４４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで上述のアナログＡＴＣの技術では、上述のように閉塞区間に応じた制限速度以下に列車の速度を制限しようと制御する技術であるため、正確な位置や軌道の勾配状態に基づいたより効率よく安全性の高い速度制御を行うことが求められている。
【０００５】
そこでこの発明は、アナログＡＴＣにおいてより効率よく安全性の高い速度制御を行うことのできる列車制御装置、列車制御方法、プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、列車制御装置は、軌道上の所定区間それぞれに対応する一定の制限速度を、前記所定区間に位置する間に地上回路装置から取得する制限速度取得部と、前記地上回路装置から取得した前記制限速度が変化したタイミングでデータベースに蓄積されているその制限速度変化地点の位置情報を取得する位置情報取得部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
上述の列車制御装置は、さらに、前記制限速度変化地点の位置情報を自装置が搭載された自車両の位置と補正する補正部と、を備えてよい。
【０００８】
上述の列車制御装置は、さらに、前記制限速度変化地点の位置情報に基づいて補正した自車両の位置に基づいて速度制御を行う速度制御部と、を備えてよい。
【０００９】
上述の列車制御装置において前記位置情報取得部は、前記地上回路装置から取得した前記制限速度が下方に変化したタイミングで前記データベースに蓄積されているその制限速度変化地点の位置情報を取得してよい。
【００１０】
上述の列車制御装置において前記位置情報取得部は、前記車両の前後にそれぞれ備わる各無線装置のうち前方の無線装置により前記地上回路装置から取得した前記制限速度のみが変化したと検出した場合に、その制限速度が変化したタイミングで前記データベースに蓄積されているその制限速度変化地点の位置情報を取得してよい。
【００１１】
上述の列車制御装置はさらに、前記軌道の所定区間の前記車両の走行による当該車両の車輪の回転数に基づいて前記車輪の周長を推定する車輪周長推定部と、前記車輪の周長と当該車輪の回転数に基づいて前記地上回路装置から取得した前記制限速度変化地点の位置情報を補正した現在位置を算出する現在位置算出部と、を備えてよい。
【００１２】
本発明の第２の態様によれば、列車制御方法は、軌道上の所定区間それぞれに対応する一定の制限速度を、前記所定区間に位置する間に地上回路装置から取得し、前記地上回路装置から取得した前記制限速度が変化したタイミングでデータベースに蓄積されているその制限速度変化地点の位置情報を取得してよい。
【００１３】
本発明の第３の態様によれば、プログラムは、列車制御装置のコンピュータを、軌道上の所定区間それぞれに対応する一定の制限速度を、前記所定区間に位置する間に地上回路装置から取得する制限速度取得手段、前記地上回路装置から取得した前記制限速度が変化したタイミングでデータベースに蓄積されているその制限速度変化地点の位置情報を取得する位置情報取得手段、として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、列車制御装置は、アナログＡＴＣにおいてより効率よく安全性の高い速度制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態による列車制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による列車制御装置のハードウェア構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による列車制御装置の機能ブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態による列車制御装置の制御概要を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による列車制御装置の処理フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態による列車制御システムと列車制御装置を図面を参照して説明する。
図１は同実施形態によるアナログＡＴＣの技術を用いた列車制御システムの構成を示すブロック図である。列車制御システム１００は、列車１０を構成する車両３に設けられた列車制御装置１とＡＴＣ（Automatic Train Control）３０とが、車両３に設けられたアンテナ４０と地上回路装置２１とを介して通信接続されている。
【００１７】
地上回路装置２１は地上装置２１ａと地上装置２１ａから送信された信号を列車１０に向けて送信する軌道回路２１ｂとから構成されている。軌道回路２１ｂは起動Ｌであってもよいし、起動Ｌに併設されたループ回路であってよい。列車１０が各軌道回路２１ｂの上を通過している際に、アンテナ４０とアンテナの直下の軌道回路２１ｂとが通信接続される。列車制御装置１は軌道回路２１ｂから送信された信号を、アンテナ４０を介して受信する。列車制御装置１はその信号に基づいてその軌道回路２１ｂが配置されている対応する軌道Ｌで構成される閉塞区間における列車１０の制限速度（設定上限速度）を検知する。なお制限速度より早い速度として絶対制限速度が設けられる場合もある。
【００１８】
図２は本実施形態による列車制御装置のハードウェア構成を示す図である。
列車制御装置１はコンピュータであり、図２で示すように、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１０４などの記憶部、ユーザインタフェース１０５、通信モジュール１０６、データベース装置１０７等のハードウェアによって構成されてよい。
【００１９】
図３は本実施形態による列車制御装置の機能ブロック図である。
列車制御装置１のＣＰＵ１０１は列車制御装置１の起動後に列車制御プログラムを実行する。これにより列車制御装置１には、制御部１１、制限速度取得部１２、位置情報取得部１３、補正部１４、速度制御部１５、車輪周長推定部１６、現在位置算出部１７の各機能を備える。
【００２０】
制御部１１は列車制御装置１の各機能部を制御する。
制限速度取得部１２は、軌道Ｌを走行する列車１０の軌道Ｌの閉塞区間（所定区間）それぞれに対応する一定の制限速度を、閉塞区間に対応する軌道Ｌに併設された軌道回路２１ｂから取得する。
位置情報取得部１３は、軌道回路２１ｂから取得した制限速度が変化したタイミングでデータベース装置１０７に蓄積されているその制限速度変化地点の位置情報を取得する。軌道回路２１ｂから取得した制限速度が変化するタイミングは通常は閉塞区間の境界を跨いだ後の次の軌道回路２１ｂと最初に通信を行ったタイミングである。
補正部１４は、制限速度変化地点の位置情報を自装置が搭載された自車両の位置と補正する。
速度制御部１５は、制限速度変化地点の位置情報に基づいて補正した自車両の位置に基づいて速度制御を行う。
車輪周長推定部１６は、閉塞区間の列車１０の走行による当該列車１０の車輪の回転数に基づいてその車輪の周長を推定する。
現在位置算出部１７は、車輪の周長と当該車輪の回転数に基づいて軌道回路２１ｂから取得した制限速度変化地点の位置情報を補正した現在位置を算出する。
【００２１】
図４は本実施形態による列車制御装置の制御概要を示す図である。
図４は閉塞区間Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４と連なる軌道Ｌを列車１０が図中右方向に走行する様子を示している。図４（ａ），（ｂ），（ｃ）それぞれで示す列車１０（ａ１），列車１０（ｂ１），列車１０（ｃ１）は列車制御装置１が計算により認識している列車１０の位置である。図４（ａ），（ｂ），（ｃ）それぞれで示す列車１０（ａ２），列車１０（ｂ２），列車１０（ｃ２）は列車制御装置１が実際に走行している列車１０の位置である。つまり、図４（ａ）、（ｂ）は、列車制御装置１が計算により認識している列車１０の位置が、実際の位置よりも進行方向に対して後方である場合の例を示している。なお、列車制御装置１が計算により認識している列車１０の位置は、実際の位置よりも進行方向に対して前方である場合も想定される。
【００２２】
そして、図４（ａ）においては列車１０のアンテナ４０が閉塞区間Ｌ２の軌道回路２１ｂと通信接続している場合の様子を表す。列車１０が進行すると図４（ｂ）で示すように列車１０のアンテナ４０の通信接続先は閉塞区間Ｌ２の軌道回路２１ｂから閉塞区間Ｌ３の軌道回路２１ｂへと変化する。図４に示すように列車１０はアンテナ４０を介して閉塞区間Ｌ２を走行している際には当該閉塞区間Ｌ２の軌道回路２１ｂから制限速度Ｖ２を示す信号を受信し、閉塞区間Ｌ３を走行している際には当該閉塞区間Ｌ３の軌道回路２１ｂから制限速度Ｖ３を示す信号を受信する。そして図４（ｃ）で示すように列車制御装置１は、制限速度Ｖ２から制限速度Ｖ３に変更されたタイミングにおいて、認識している位置が実際の位置となるよう、計算により認識している列車１０の位置を、予め記憶する制限速度変化地点の位置に補正する。
【００２３】
図５は本実施形態による列車制御装置の処理フローを示す図である。
列車制御装置１の制限速度取得部１２は列車１０の走行中、走行している閉塞区間に対応する軌道回路２１ｂから送信された信号を、アンテナ４０を介して取得する。制限速度取得部１２は軌道回路２１ｂから送信された信号に基づいて、その軌道回路２１ｂに対応する閉塞区間における制限速度を検知する（ステップＳ１０１）。具体的には制限速度取得部１２はアンテナ４０が受信した信号の周波数を検知し、その周波数に応じて決定される制限速度を検知する。制限速度取得部１２は同じ閉塞区間を走行している間は、その閉塞区間の上限の制限速度を、その閉塞区間に対応して併設された軌道回路２１ｂからの信号に基づいて検知する。そして制限速度取得部１２は列車１０の走行する閉塞区間が次の閉塞区間に移り、最初に移った先の閉塞区間に併設される軌道回路２１ｂからの信号に基づいて、当該次の閉塞区間における新たな制限速度を検知する。
【００２４】
制限速度取得部１２は各軌道回路２１ｂからの信号に基づいて検知した制限速度を位置情報取得部１３へ出力する。位置情報取得部１３は制限速度取得部１２から前回入力した制限速度と今回入力した制限速度とを、制限速度の入力の度に比較し、制限速度が変化するかどうかを判定する（ステップＳ１０２）。位置情報取得部１３は制限速度が変化すると、閉塞区間が次の閉塞区間に移ったことを検出する。
【００２５】
位置情報取得部１３は列車１０の走行する軌道Ｌの閉塞区間が次の閉塞区間に移ると、その変化を検知したタイミングでデータベース装置１０７に蓄積されている各閉塞区間の始点の位置情報のうち、新たに移った閉塞区間の始点（制限速度変化地点）の位置情報（軌道Ｌの始点を０ｋｍとした場合の距離）を読み取る（ステップＳ１０３）。なお位置情報取得部１３は制限速度の変化が下方に変化した場合にのみ、軌道回路２１ｂから取得した制限速度が下方に変化したタイミングでデータベース装置１０７に蓄積されている閉塞区間の始点の位置情報を取得するようにしてよい。前方に走行している停車中の他の列車が走行を再開した場合、閉塞区間の始点の位置とは異なる閉塞区間の中間地点において制限速度が増加する場合がある。このような場合には、その制限速度の変化によって次の閉塞区間に移ったと誤判定してしまうことを防ぐ必要がある。したがって、本実施形態においては、位置情報取得部１３は、制限速度の変化が下方に変化した場合にのみデータベース装置１０７に蓄積されている閉塞区間の始点の位置情報を取得するものとして説明を進める（つまり位置情報取得部１３は、制限速度が増加した場合には閉塞区間の始点の位置情報を取得しないこととして説明を進める）。
【００２６】
データベース装置１０７には予め各閉塞区間の始点の位置情報が記録されている。データベース装置１０７には軌道Ｌを構成する各閉塞区間が連なる順に各閉塞区間の始点の位置情報が記録されており、制限速度取得部１２は閉塞区間が変化するたびに、データベース装置１０７に順に記録されている各閉塞区間の始点の位置情報を取得してもよい。または制限速度取得部１２は、列車制御装置１の現在位置算出部１７で算出している現在位置に最も近い閉塞区間の始点の位置情報を取得してもよい。位置情報取得部１３は閉塞区間の始点の位置情報を補正部１４へ出力する。補正部１４は現在位置算出部１７で算出している現在位置を、位置情報取得部１３から入力した閉塞区間の始点の位置情報に補正する（ステップＳ１０４）。補正部１４はその補正後の位置情報を速度制御部１５と現在位置算出部１７へ出力する。速度制御部１５は補正部１４から入力した位置情報に基づいて速度制御を行う（ステップＳ１０５）。
【００２７】
位置情報取得部１３は現在位置算出部１７で算出している現在位置、その現在位置に最も近い閉塞区間の始点の位置情報との距離が所定距離以上離れている場合には、ステップＳ１０３の処理においてデータベース装置１０７から閉塞区間の始点の位置情報を読み取ることを停止してもよい。これにより閉塞区間が次の閉塞区間に移ったことを誤検知した場合にも過去の閉塞区間の始点の位置情報に基づいて算出された現在位置に基づいて速度制御を行うことができる。
【００２８】
閉塞区間の始点において上記のように現在位置を補正した後は、現在位置算出部１７は補正後の閉塞区間の始点の位置より先の列車１０の軌道Ｌ上の現座位置を、補正後の閉塞区間の始点の位置に加算して算出する。具体的には車輪の周長に回転数を乗じた現在位置（ｋｍ）を、閉塞区間の始点の位置情報（軌道Ｌの始点からの距離）に加算する。現在位置算出部１７は、算出した位置情報を速度制御部１５へ出力する。速度制御部１５は補正後の位置情報に基づいて現在位置算出部１７で算出された位置情報に基づいて速度制御を行う。
【００２９】
速度制御部１５の処理の具体例は、例えば現在の閉塞区間の制限速度を上限として、現在位置と、その現在位置に基づく近傍の勾配状態の情報を用いて、その勾配状態の情報（下り坂、上り坂、勾配）に基づいて、所定の速度パターン算出式を用いて速度を算出するようにしてよい。これによりアナログＡＴＣにおいてより精度の高い位置情報を用いた列車１０の運転速度の算出を行うことができる。
また他の速度制御部１５の処理の具体例は、閉塞区間に応じた制限速度のパターンが想定通り変化している場合には、速度制御部１５は、制限速度以下で走行する目標速度プロファイルを正確な位置情報に基づいて事前に算出することができる。これにより列車制御装置１は、列車１０の制限速度超過による急ブレーキを回避でき乗り心地を向上させることができる。
【００３０】
車輪周長推定部１６は、摩耗によって変化する車輪の周長を推定する。例えば閉塞区間は予めその長さが定められている。この場合、車輪周長推定部１６は車輪の回転数を計測し、閉塞区間を走行中の車輪の回転数Ｒと、その閉塞区間の距離Ｘとに基づいて、Ｘ÷Ｒにより車輪の周長を算出する。車輪周長推定部１６はこの車輪の周長を列車１０の走行中の任意のタイミングで算出し、現在位置算出部１７へ出力する。現在位置算出部１７は新たに算出された車輪の周長と、計測した車輪の回転数とを用いて現在位置（ｋｍ）を算出する。
【００３１】
上述の処理においては、列車１０の先頭車両に設けられているアンテナ４０が軌道回路２１ｂから受信した信号に基づいて、その信号の示す制限速度が下方に変化した場合に閉塞区間の始点の位置情報をデータベース装置１０７から読み取っている。
【００３２】
しかしながら、位置情報取得部１３は列車１０の先頭等の前方と、最後尾等の後方に備わる２つのアンテナ４０（無線装置）のうち先頭のアンテナにより軌道回路２１ｂから取得した信号のみの制限速度が変化したと検出した場合に、閉塞区間が移ったと判定してよい。この場合、位置情報取得部１３はその制限速度が変化したタイミングでデータベース装置１０７に蓄積されているその閉塞区間の始点の位置情報を取得する。
【００３３】
制限速度が異なる各閉塞区間の境界を通過したときは、列車１０の前方のアンテナと後方のアンテナで取得した信号に基づく制限速度の変化を検出するタイミングが異なる。一方で、列車１０の前方を走行する他の列車の走行開始や停止等によって制限速度が変化した場合には、列車１０に備わる前後のアンテナで受信した信号による制限速度の変化はほぼ同時に検出できる。この違いに着目し位置情報取得部１３は、先頭のアンテナにより軌道回路２１ｂから取得した信号のみの制限速度が変化したと検出した場合に、閉塞区間が移ったと判定してよい。これにより、閉塞区間が移っていない状況における制限速度の変化による誤った位置情報の補正を削減することができる。この処理を行う場合、例えば制限速度が増加した場合でも、閉塞区間の移り変わりを検出でき、その閉塞区間における制限速度の増加による位置情報の補正を行うことができる。
【００３４】
上述の列車制御装置１によれば、低コストで列車１０への列車制御装置１のみの設置により、位置の検出精度を高めて速度制御に利用することができる。これにより、アナログＡＴによる自動運転時に位置に応じた軌道の勾配状況による速度の補正を行うことが可能となり制限速度への運転速度の速度追従精度が向上する。
また上述の処理によれば、閉塞区間に応じた制限速度のパターンが想定通り変化している場合には、速度制御部１５は、制限速度以下で走行する目標速度プロファイルを正確な位置情報に基づいて事前に算出することができる。これにより列車制御装置１は、列車１０の制限速度超過による急ブレーキを回避でき乗り心地を向上させ、安全性を高めることができる。
そしてこのような効果により、駅間走行時間のばらつきを小さくすることができる。また、制限速度と自動で算出された運転目標速度との乖離を縮小できるため、駅間の走行時間を短縮することができる。
【００３５】
上述の各装置は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００３６】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【００３７】
１・・・列車制御装置
３・・・車両
１０・・・列車
１１・・・制御部
１２・・・制限速度取得部
１３・・・位置情報取得部
１４・・・補正部
１５・・・速度制御部
１６・・・車輪周長推定部
１７・・・現在位置算出部
２１・・・地上回路装置
２１ａ・・・起動装置
２１ｂ・・・軌道回路
３０・・・ＡＴＣ
４０・・・アンテナ
【図１】
2019134613.tif 000003
【図２】
2019134613.tif 000004
【図３】
2019134613.tif 000005
【図４】
2019134613.tif 000006
【図５】
2019134613.tif 000007