(57)【要約】【課題】駅間ごとの柔軟な走行を行うことを可能とする。【解決手段】実施形態の列車制御装置は、複数の走行パターンの中から一の走行パターンを選択する選択手段と、選択された走行パターンに基づいて、駅間における位置ごとの走行時間及び列車速度を示す走行計画を作成する走行計画作成手段と、自列車の現在位置及び速度を検出する検出手段と、時刻を計時する計時手段と、計時された時刻に基づく走行時間、検出された現在位置及び検出された速度と、作成された走行計画とに基づいて駅間における自列車の走行を制御する制御手段と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の走行パターンの中から一の走行パターンを選択する選択手段と、
前記選択された走行パターンに基づいて、前記駅間における位置ごとの走行時間及び列車速度を示す走行計画を作成する走行計画作成手段と、
自列車の現在位置及び速度を検出する検出手段と、
時刻を計時する計時手段と、
前記計時された時刻に基づく走行時間、前記検出された現在位置及び前記検出された速度と、前記作成された走行計画とに基づいて駅間における自列車の走行を制御する制御手段と、
を備える列車制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記自列車が前記駅間における所定位置になると、前記計時された時刻に基づく走行時間と、前記走行計画における走行時間と差に基づいて、前記走行計画を補正する、
請求項１に記載の列車制御装置。
【請求項３】
前記自列車に対して先行する先行列車と、前記自列車との間隔にかかる情報を取得する取得手段を更に備え、
前記制御手段は、前記取得された間隔の長さに基づいて、前記走行計画を補正する、
請求項２に記載の列車制御装置。
【請求項４】
前記選択手段は、前記駅間において、位置ごとの制限速度に対する列車速度の余裕度が異なる複数の走行パターン、惰行する区間を長くした省エネルギー走行を行う走行パターン、所定の区間における走行条件が規定の条件として定められた走行パターンの中から選択する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の列車制御装置。
【請求項５】
前記選択手段で受け付ける走行パターンの一覧と、ダイヤに対する自列車の遅れ又は進み具合とを表示する表示手段を更に備える、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の列車制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、列車制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、列車においては、均一な運転を維持して走行遅延の虞を低減するため、ＡＴＯ（Automatic  Train  Operation）などの列車制御装置が備えられている。この列車制御装置は、ある駅から次の停車駅までの駅間における走行計画を、その走行区間の制限速度をもとに予め作成する。そして走行開始後は、作成した走行計画に従って加減速の制御を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３１９２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来技術では、制限速度に対して固定値の余裕分（偏差）を考慮した走行計画によって駅間の走行時間を均一にできるという反面、ダイヤなどに合わせた駅間ごとの柔軟な走行を行うことができなかった。例えば、制限速度の変化が多い駅間では、制限速度に固定的に追従することなく、制限速度に対してより余裕を持った一定速度での走行を行うことで、乗り心地を向上させたい。また、定速走行と加速と惰行との組合せ走行で走行時間を同じにできる駅間では、惰行を活用することで、省エネルギー運転としたい。また、所定の駅間において一定のノッチで走行した場合の温度・振動・加減速度などを計測することで、車両性能の測定や車両状態の確認などを行いたい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、実施形態の列車制御装置は、複数の走行パターンの中から一の走行パターンを選択する選択手段と、前記選択された走行パターンに基づいて、前記駅間における位置ごとの走行時間及び列車速度を示す走行計画を作成する走行計画作成手段と、自列車の現在位置及び速度を検出する検出手段と、時刻を計時する計時手段と、前記計時された時刻に基づく走行時間、前記検出された現在位置及び前記検出された速度と、前記作成された走行計画とに基づいて駅間における自列車の走行を制御する制御手段と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、実施形態にかかる列車制御装置の構成を例示するブロック図である。
【図２】図２は、駅間の制限速度と走行パターンとを例示する概念図である。
【図３】図３は、実施形態にかかる列車制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、表示画面を例示する概念図である。
【図５】図５は、走行パターンにおけるテーブルデータの一例を示す図である。
【図６】図６は、走行パターンにおける走行計画の補正を例示する概念図である。
【図７】図７は、模範運転を行う走行パターンの一例を示す概念図である。
【図８】図８は、省エネルギー運転を行う走行パターンの一例を示す概念図である。
【図９】図９は、計測運転を行う走行パターンの一例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、添付図面を参照して実施形態にかかる列車制御装置を詳細に説明する。なお、以下で説明する実施形態及びその変形例において、同様の構成要素には共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。
【０００８】
図１は、実施形態にかかる列車制御装置１００の構成を例示するブロック図である。図１に示すように、列車制御装置１００は、時刻管理部１０１と、走行計画作成部１０２と、定速走行部１０３と、定位置停止制御部１０４と、速度演算部１０５と、加減速決定部１０６とを備える。また、列車制御装置１００は、ＨＤＤ（Hard  Disk  Drive）などの記憶装置（図示しない）に記憶される情報として、路線情報１１０と、車両特性情報１１１と、ダイヤデータ１１２と、基準走行パターンデータ１１３とを備える。
【０００９】
時刻管理部１０１は、ＲＴＣ（Real  Time  Clock）やＧＰＳ（Global  Positioning  System）を利用して時刻を計時し、路線を走行する列車の走行時間（時分）を管理する。時刻管理部１０１は、走行時間として計時している走行時間を、現在時刻として走行計画作成部１０２へ出力する。例えば、時刻管理部１０１は、出発ボタン１２１２からの出発合図をもとに、正確な出発時刻を把握する。次いで、時刻管理部１０１は、路線のダイヤが記述されたダイヤデータ１１２より、次の駅における停車／通過時刻を取得して、次の駅までの駅間走行時間（時分）を算出する。その際に、駅間における走行時間を確認するための採時位置を設定してもよい。
【００１０】
また、実際はダイヤどおりに駅を出発するわけではなく、数秒単位の誤差が生じることがある。したがって、時刻管理部１０１は、運行管理装置１２２からの通知をもとに、ダイヤとの時刻合わせを行う。具体的には、運行管理装置１２２からの路線の運行情報などをもとに、「次の駅の到着時刻をダイヤより１分遅らせる」などの調整を行ってもよい。
【００１１】
ここで、操作装置１２１は、ＬＣＤ（Liquid  Crystal  Display）にタッチパネルが設けられたモニタ１２１１、出発時に操作するための出発ボタン１２１２などであり、運転台などに設置され、運転者の操作を受け付ける。また、運行管理装置１２２は、運行指令所などにおいて路線の運行を管理する情報機器である。運行管理装置１２２は、路線上で発生した障害等の運行情報や、ダイヤに対する遅延量／先行量などの通知を、無線／有線の通信路を介して路線上の各列車に行う。
【００１２】
走行計画作成部１０２は、時刻管理部１０１から出力される現在時刻（走行時間）と、次駅停車／通過時間、駅間における採時位置の通過時間などの駅間を走行する際の運転曲線の要素が駅間ごとに記述された基準走行パターンデータ１１３と、ＡＴＣ１２３（ATC：Automatic  Train  Control）からの列番、ＡＴＣ信号とをもとに、ダイヤデータ１１２に記述されたダイヤに従って自列車が駅間を走行する際の走行計画を作成する。この走行計画は、次の停車駅の目標位置へ所定の走行時間で列車を停止させるための、駅間における位置ごとの走行時間及び列車速度が示された運転曲線などである。
【００１３】
図２は、駅間の制限速度Ｇ１と走行パターンＤ１〜Ｄ３とを例示する概念図である。より具体的には、図２は、横軸をＡ駅、Ｂ駅間のキロ程［ｍ］、縦軸を列車の速度［Ｋｍ／ｈ］として、制限速度Ｇ１と走行パターンＤ１〜Ｄ３とをプロットしたグラフである。
【００１４】
図２に示すように、基準走行パターンデータ１１３には、駅間ごとの運転曲線についての走行パターンＤ１〜Ｄ３が記憶されている。図示例では、Ａ駅、Ｂ駅の駅間における採時位置（チェックポイントＰ１〜Ｐ３）の通過時間など、駅間を走行する際の運転曲線の要素が異なる走行パターンＤ１〜Ｄ３が例示されている。
【００１５】
なお、走行パターンＤ１〜Ｄ３におけるチェックポイントＰ１〜Ｐ３の設定は、駅間の任意の位置に行われるものであってよい。例えば、分岐器を抜けた地点（後続列車の進路予約に関係するため、分岐器を抜けた地点は有意である）、加速が終わった地点、中間地点、規定された走行条件による測定を計測する地点などであってよい。ただし、チェックポイントＰ１〜Ｐ３の数は、多くても制御の乱れにつながるため、制御の乱れにつながらない程度の適切な数とすることが好ましい。
【００１６】
走行計画作成部１０２は、Ａ駅を出発する際に走行パターンＤ１〜Ｄ３の選択を操作装置１２１より受け付けて（詳細は後述する）、その選択された走行パターンをもとに、運行管理装置１２２の運行情報と、路線の位置ごとの勾配・曲線・制限速度が記述された路線情報１１０と、車両特性情報１１１に記述された列車の加速／制動にかかる特性（例えば車両重量、加減速性能等の列車の運転特性）とを参照して、自列車がＡ駅〜Ｂ駅間をダイヤに従って走行する際の走行計画を作成する。
【００１７】
走行パターンＤ１〜Ｄ３は、位置ごとの制限速度Ｇ１に対する列車速度の余裕度が異なっている。例えば、走行パターンＤ１は、制限速度Ｇ１に対する余裕度が少なく、制限速度Ｇ１に沿った運転曲線である。このため、走行パターンＤ１では、Ａ駅からＢ駅へ走行する際の走行時間をより短くして、ダイヤに対する遅れを回復する回復運転を行うことが可能である。また、走行パターンＤ２は、制限速度Ｇ１に対する余裕度が大きくなるが、加減速を少なくして乗り心地を向上させた模範運転を行うことが可能である。また、走行パターンＤ３は、加速した後の後半における走行区間で惰行する区間を長くすることで、省エネルギー運転を行うことが可能である。なお、走行パターンＤ１〜Ｄ３においては、一部の区間における走行条件（速度、ノッチ数など）が規定の条件として定められた走行パターン（図９：Ｄ４）であってよい（詳細は後述する）。この場合は、規定の条件で走行した走行状態の確認などの測定運転を行うことが可能である。
【００１８】
定速走行部１０３は、駅間の走行時間と、駅間の現在位置と、列車速度と、走行計画作成部１０２により作成された走行計画とに基づいて、駅間における自列車の走行を制御する。具体的には、定速走行部１０３は、ＡＴＣ１２３において車上子で受信した地上子（いずれも図示しない）からの信号をもとに検出された列車位置、速度演算部１０５により検出された自列車の速度（列車速度）、および定速走行部１０３から出力される走行時間に対応した目標速度をもとに、路線情報１１０に記述された路線の勾配・曲線と、車両特性情報１１１に記述された列車の加速／制動にかかる特性とを参照して、力行／惰行／定速／減速の指令、ノッチ指令、ブレーキ指令、加減速度の指定などの加減速指令を出力する。この加減速指令に従って電動機や制動装置（いずれも図示しない）が駆動されることで、列車の走行が制御される。
【００１９】
定位置停止制御部１０４は、走行計画作成部１０２により通知された定位置停止制御の開始をもとに、目標とする停止位置と現在位置との距離と、路線情報１１０に記述された路線の勾配などの情報と、車両特性情報１１１に記述された制動にかかる性能とをもとに、ブレーキの効き具合のばらつきに対応して適切なブレーキ指令（減速値）を決定して加減速決定部１０６へ出力する。このブレーキ指令により、目標とする停止位置に精度よく列車を停止させることができる。
【００２０】
速度演算部１０５は、自列車の速度、加減速度を演算する。具体的には、速度演算部１０５は、車輪の回転と連動するＴＧ１２４（ＴＧ：タコジェネレータ）の出力値などから列車の速度を演算する。なお、ＴＧ１２４は、車輪の回転と連動するＰＧ（パルスジェネレータ）であってもよい。
【００２１】
加減速決定部１０６は、定速走行部１０３及び定位置停止制御部１０４からの加減速値に対応したノッチ指令、必要加減速度を、列車の電動機、制動装置へ出力する。
【００２２】
ここで、駅間を走行する際の列車制御装置１００の動作の詳細について説明する。図３は、実施形態にかかる列車制御装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。
【００２３】
図３に示すように、次駅への出発に先立って処理が開始されると、走行計画作成部１０２は、運行管理装置１２２から運行情報を取得する。また、時刻管理部１０１は、運行管理装置１２２の通知をもとにダイヤとの時刻合わせを行う（Ｓ１）。次いで、走行計画作成部１０２は、次駅（図２の場合のＢ駅）への走行区間（駅間）の走行パターンを基準走行パターンデータ１１３より読み出す（Ｓ２）。
【００２４】
次いで、走行計画作成部１０２は、基準走行パターンデータ１１３より読み出した走行パターンの選択・出発合図を操作装置１２１より受け付ける（Ｓ３）。
【００２５】
図４は、表示画面Ｇを例示する概念図であり、より具体的には、出発合図を受け付ける際にモニタ１２１１に表示される表示画面Ｇを例示する図である。走行計画作成部１０２は、Ｓ３において出発合図を受け付ける際に、図４に示すような表示画面Ｇをモニタ１２１１に表示して、基準走行パターンデータ１１３より読み出した走行パターンの選択を受け付ける。
【００２６】
具体的には、表示画面Ｇには、「模範運転」「省エネルギー運転」「回復運転（３０秒）」「回復運転（１分）」「計測運転」など、基準走行パターンデータ１１３より読み出した複数の走行パターンの中からいずれか一の走行パターンの選択を受け付けるボタンＧ１１〜Ｇ１５が表示されている。この時、表示画面Ｇには、ダイヤとの時刻合わせにより得られたダイヤとの差（ダイヤに対する自列車の遅れ又は進み具合）や、次駅に関する情報を表示する。運転者は、表示画面Ｇの表示をもとに、ダイヤに対する自列車の遅れ又は進み具合を確認しながら、所望の走行パターンの選択を行う。
【００２７】
また、表示画面Ｇには、「回復運転（３０秒）」「回復運転（１分）」などのように、駅間を走行した際にダイヤからの遅れを回復する回復時間を表示してもよい。この回復時間は、ダイヤデータ１１２による駅間の走行時間から、チェックポイントにおける速度を駅間の距離で積算して得られる予想走行時間を引くことで得られる。運転者は、回復時間を確認することで、指令所との連絡などによって決定した回復時間（次駅までに１分回復する）の走行パターンを選択することができる。
【００２８】
なお、表示画面Ｇには、上述した回復時間のほか、「模範運転」「省エネルギー運転」「回復運転」「計測運転」などの走行パターンごとの予想走行時間を表示してもよい。例えば、雷雨などの天候条件、障害の発生などにより、運行情報として臨時の速度情報が運行管理装置１２２より通知される場合がある。このような場合は、臨時の速度情報によってチェックポイントにおける速度が制限されることから、走行時間が通常とは異なることとなる。したがって、走行計画作成部１０２は、運行管理装置１２２の運行情報により通知される臨時の速度情報でチェックポイントを制限した場合の予想走行時間を表示する。これにより、運転者は、表示される予想走行時間を、走行パターンを選択する場合の判断材料とすることができる。
【００２９】
次いで、走行計画作成部１０２は、Ｓ３で受け付けた走行パターンをもとに走行計画を作成する。定速走行部１０３は、走行計画作成部１０２により作成された走行計画をもとに列車の走行を開始する（Ｓ４）。
【００３０】
次いで、走行計画作成部１０２は、ＡＴＣ１２３により検出された列車位置をもとに、Ｓ３で受け付けた走行パターンに設定されたチェックポイントに列車が到達したか否かを判定する（Ｓ５）。チェックポイントに到達した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、走行計画作成部１０２は、走行計画における位置ごとの列車速度を補正するか否かを判定する（Ｓ６）。具体的には、走行計画作成部１０２は、時刻管理部１０１より計時された走行時間と、作成した走行計画における走行時間との差に基づいて、その差が予め設定された閾値以上である場合に列車速度を補正するものと判定する。
【００３１】
列車速度を補正するものと判定した場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、走行計画作成部１０２は、時刻管理部１０１より計時された走行時間と、走行計画における走行時間との差に基づいて、走行計画における位置ごとの列車速度を補正する（Ｓ７）。具体的には、基準走行パターンデータ１１３には走行パターンごとに、走行計画との差（遅延／先行）と列車速度の補正量とを示すテーブルデータが記憶されており、走行計画作成部１０２は、このテーブルデータを参照して列車速度の補正を行う。列車速度を補正しないものと判定した場合（Ｓ６：ＮＯ）及びＳ７での補正を行った後はＳ５へ処理を戻す。
【００３２】
図５は、走行パターンにおけるテーブルデータの一例を示す図である。図５に示すように、基準走行パターンデータ１１３には、走行パターンについて、チェックポイントごとの遅延（−５、−１０…［ｓｅｃ］）又は先行（＋５、＋１０…［ｓｅｃ］）に対応し、その先行又は遅延を解消するための列車速度の補正量［ｋｍ／ｈ］が記憶されている。例えば、走行計画作成部１０２は、「チェックポイント１」において−１０［ｓｅｃ］の遅延がある場合には、列車速度を＋５ｋｍ／ｈとする補正量を得ることができる。
【００３３】
図６は、走行パターンＤ２における走行計画の補正を例示する概念図である。図６に示すように、チェックポイントＰｎにおいて上述した「チェックポイント１」と同様の遅延が生じている場合には、その遅延を解消するために列車速度が増加する。これにより、列車制御装置１００は、チェックポイントＰｎにおいて生じている遅延を回復する運転を行うことが可能となる。
【００３４】
なお、Ｓ７における列車速度の補正は、ＡＴＣ１２３からのＡＴＣ信号などに含まれる前方信号情報（先行列車と自列車の間隔、進路開通状況などによる信号情報）をもとに、先行列車と自列車の間隔の長さに基づいて行ってもよい。具体的には、走行計画作成部１０２は、先行列車と自列車の間隔が所定の閾値以下である場合には、列車速度の増加を抑えるようにしてよい。これにより、列車速度の増加によって先行列車と自列車の間隔がつまり、ＡＴＣ１２３の速度制限による減速が行われることを防止できる。
【００３５】
チェックポイントに到達していない場合（Ｓ５：ＮＯ）、走行計画作成部１０２は、ＡＴＣ１２３により検出された列車位置をもとに、次の駅に接近したか否かを判定する（Ｓ８）。ここで、次の駅に接近していない場合（Ｓ８：ＮＯ）はＳ５へ処理を戻す。次の駅に接近した場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、走行計画作成部１０２は、定位置停止制御の開始を定位置停止制御部１０４へ通知する。これにより、定位置停止制御部１０４は、目標とする次の駅の停止位置へ列車を停止させ（Ｓ９）、処理を終了する。
【００３６】
以上のように、列車制御装置１００は、駅間を走行する際の運転曲線が異なる複数の走行パターンの中からいずれか一の走行パターンの選択を受け付ける。そして、列車制御装置１００は、選択された走行パターンに基づいて、駅間における位置ごとの走行時間及び列車速度を示す走行計画を作成し、作成された走行計画に基づいて駅間における自列車の走行を制御する。したがって、列車制御装置１００では、駅間について複数の走行パターンの中から所望の走行パターンを選択して列車の走行を行うことで、駅間ごとの柔軟な走行を行うことが可能である。
【００３７】
図７は、模範運転を行う走行パターンＤ２の一例を示す概念図である。図８は、省エネルギー運転を行う走行パターンＤ３の一例を示す概念図である。図９は、計測運転を行う走行パターンＤ４の一例を示す概念図である。
【００３８】
図７に示すように、チェックポイントＰ２〜Ｂ駅近くの減速までの区間Ｋ１において加減速が多い場合には、熟練運転者の経験などをもとに加減速を少なくした模範運転を行う走行パターンＤ２を選択（図４、ボタンＧ１１など）する。これにより、区間Ｋ１における乗り心地を改善した走行を提供できる。
【００３９】
また、駅の出発時の状況（ダイヤに対する時間的な余裕や消費エネルギー量を抑えたい時間帯など）においては、省エネルギー走行が望まれる場合がある。このような場合は、図８に示すような、後半における定速走行を惰行走行とする走行パターンＤ３を選択（図４、ボタンＧ１２など）する。これにより、省エネルギー走行を行うことが可能となる。
【００４０】
また、駅間においては、所定の区間において一律に同じ走行条件で走行させて同一の走行状態とすることで、種々の確認や台車に設けられた検知装置による試験を行う場合がある。このような確認、試験を行う場合は、図９に示すようなチェックポイントＰ４、Ｐ５の区間Ｋ２において走行条件（速度、ノッチ数など）が規定の条件として定められた走行パターンＤ４を選択（図４、ボタンＧ１５）する。これにより、区間Ｋ２においては、規定の走行条件による走行状態が得られることから、種々の確認や試験などを行うことができる。具体的には、車両性能（ブレーキ力、加速力）などの測定、測定した車両データの解析による経年変化や電動機故障などの検知などができる。また、駅間のトンネル位置にあわせて区間Ｋ２を設定し、区間Ｋ２における走行条件を惰行などとすることで、トンネルにおける空気抵抗の特性などを実測値をもとに分析することができる。
【００４１】
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。
【符号の説明】
【００４２】
１００…列車制御装置、１０１…時刻管理部、１０２…走行計画作成部、１０３…定速走行部、１０４…定位置停止制御部、１０５…速度演算部、１０６…加減速決定部、１１０…路線情報、１１１…車両特性情報、１１２…ダイヤデータ、１１３…基準走行パターンデータ、１２１…操作装置、１２２…運行管理装置、１２３…ＡＴＣ、１２４…ＴＧ、１２１１…モニタ、１２１２…出発ボタン、Ｄ１〜Ｄ４…走行パターン、Ｇ…表示画面、Ｇ１…制限速度、Ｇ１１〜Ｇ１５…ボタン、Ｋ１、Ｋ２…区間、Ｐ１〜Ｐ５、Ｐｎ…チェックポイント
【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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