(57)【要約】  制御系を離散系としても乗り心地を悪化させず、目標停止位置に列車を正確に停止させることが可能な自動列車運行システムを得ることを目的とし、駅の停止位置に対する列車の相対距離情報を取得して相対距離の平均値である平均距離情報を出力する相対距離測定装置と、ブレーキ制御装置１０００とを備える自動列車運行システムであって、ブレーキ制御装置１０００は、センサにより検知した速度情報及び位置情報を保持して出力するセンサ情報保持部１０４と、指令値補正量２２を演算して出力する補正量演算部２０１と、指令値補正量２２とセンサ情報１４に基づいて減速度指令値を演算する指令計画部１００１とを備える。
2016035597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駅の停止位置に対する列車の相対距離情報を取得して相対距離の平均値である平均距離情報を出力する相対距離測定装置と、ブレーキ制御装置とを備え、
前記ブレーキ制御装置が、
センサにより検知した速度情報及び位置情報を保持して出力するセンサ情報保持部と、
前記速度情報及び前記位置情報、並びに前記平均距離情報から指令値補正量を演算して出力する補正量演算部と、
前記速度情報及び前記位置情報、並びに前記指令値補正量から減速度指令値を演算し、前記減速度指令値に対応したノッチ指令値を生成し、前記ノッチ指令値又はノッチ毎の減速度モデルに基づいて前記ノッチ指令値に対応する目標減速度からブレーキ指令値を生成してブレーキ装置に出力する指令計画部とを備えることを特徴とする自動列車運行システム。
【請求項２】
前記相対距離測定装置は、駅の停止位置に対する列車の位置を取得して、駅の停止位置に対する列車の前記相対距離情報を演算することで前記平均距離情報を出力することを特徴とする請求項１に記載の自動列車運行システム。
【請求項３】
駅の停止位置と列車との相対距離情報を取得して停止距離情報を出力する相対距離測定装置と、ブレーキ制御装置とを備え、該ブレーキ制御装置がブレーキ装置にブレーキ指令値を出力する前記列車の自動列車運行システムであって、
前記ブレーキ制御装置は、
記憶している路線情報を出力する路線情報記憶部と、
前記相対距離測定装置が出力した複数の停止距離情報から該停止距離情報の母平均を推定して平均距離情報を出力する平均距離推定部と、
センサにより検知した速度情報及び位置情報を保持して出力するセンサ情報保持部と、
前記速度情報及び前記位置情報から前記列車の現在速度及び現在位置を推定して出力するとともに指令値を出してから応答するまでの応答遅れを考慮した未来の位置及び速度の推定情報である補正センサ情報を出力するセンサ情報補正部と、
前記路線情報、前記平均距離情報並びに前記現在速度及び前記現在位置から指令値補正量を演算して出力する補正量演算部と、
前記現在速度及び前記現在位置からブレーキ特性を推定して出力するブレーキ特性推定部と、
前記ブレーキ特性を保持してノッチ毎の減速度モデルに基づいてノッチ指令値に対応する目標減速度を出力するブレーキ指令計画部と、
前記補正センサ情報、前記目標減速度及び前記指令値補正量からブレーキ指令値を生成して出力するブレーキ指令生成部と、
前記ブレーキ指令値、前記路線情報及び前記補正センサ情報の履歴情報を記憶する履歴記憶部とを備えることを特徴とする自動列車運行システム。
【請求項４】
前記履歴記憶部に時系列的に保持されている前記ブレーキ指令値、前記速度情報及び前記位置情報を用いて列車抵抗分の減速度のモデルの精緻化を行う外乱抵抗モデル化部を備えることを特徴とする請求項３に記載の自動列車運行システム。
【請求項５】
前記相対距離測定装置が地上側の駅に配置されており、
前記相対距離測定装置が出力する前記平均距離情報は、前記補正量演算部に無線により送信されることを特徴とする請求項３に記載の自動列車運行システム。
【請求項６】
前記列車が非接触測定装置を備え、
前記速度情報及び前記非接触測定装置からの非接触速度情報が入力される速度推定部を備え、
前記平均距離推定部は、前記速度推定部が出力した複数の停止距離情報から該停止距離情報の母平均を推定して前記平均距離情報を出力することを特徴とする請求項３に記載の自動列車運行システム。
【請求項７】
前記相対距離測定装置は、駅の停止位置に対する列車の位置情報を取得し、さらに駅の停止位置に対する列車の速度及び加速度の少なくともいずれか一方を取得し、前記位置情報を基準として駅の停止位置と列車との相対距離情報を演算して前記平均距離情報を出力することを特徴とする請求項３に記載の自動列車運行システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動列車運行システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、列車を駅に停止させる際には、モータによる回生ブレーキ及び摩擦力を利用したエアブレーキをはじめとするブレーキ力発生装置を制御することで、駅をはじめとする目標地点に対して正確に車両を停止させることが要求されている。また、列車のブレーキ制御においては、乗り心地を損ねることなく、目標地点に正確に停止することも求められる。しかしながら、運転士の操作によって目標地点に正確に列車を停止させることは、非常に高い技量が要求される。そのため、近年では自動列車運転装置（ＡＴＯ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｒａｉｎ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）及び定位置停止装置（ＴＡＳＣ：Ｔｒａｉｎ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｓｔｏｐ−ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）といった自動制御装置が導入されている。【０００３】
列車の自動制御では、ブレーキ特性の変動及び外的要因である列車抵抗の変動によって停車位置精度が変動するため、まずは列車のブレーキ特性及び列車抵抗を考慮すべきである。ここで、列車抵抗は、走行抵抗と、曲率抵抗と、勾配抵抗との総和である。ブレーキ特性には、ブレーキ力が発生するまでの応答時間であるむだ時間及び一次遅れ、走行中におけるブレーキ時の列車の減速度特性変動である機械摩擦特性変動及びブレーキ圧力のヒステリシス特性の影響、環境要因による速度特性の変動である天候、風速及び勾配の影響、並びにこれらの経年劣化及び経年変化による影響が挙げられる。また、力、質量及び加速度の関係を表すダイナミクスから明らかなように、同じブレーキ力を掛ける場合であっても、車両重量によって減速度が変動する。すなわち、ブレーキ特性は、モデル化誤差とモデルの変動、すなわちばらつきの影響を受ける。このようなブレーキ特性に影響を及ぼす因子に対応するために、以前の走行データから事前に作成した予測モデルに基づいてブレーキパターンを計画して走行する手段と、予測精度を向上させるために実際の走行データとしてトランスポンダからの地点情報及び速度発電機からの速度情報を用いてモデル推定を行って予測モデルの精度を向上させる手段とを組み合わせて用いる手法が提案されている。【０００４】
なお、乗客数の増減によっても列車の質量は変動するが、乗客数の増減による列車の質量変動に対しては応荷重装置が備え付けられていればよい。応荷重装置は、荷重の増減に伴ってブレーキ力を調整することで、列車の質量に関わらず、指令値に対する減速度が一定になるように調整する装置である。【０００５】
例えば、特許文献１には、「停止位置合わせのための位置制御に移行する前の減速制御の段階において、応答性や追従性の良い減速制御を行うこと」を課題とし、「対象システム推定手段４０は、むだ時間推定手段５０で推定された対象システムの持つむだ時間を考慮に入れて、定位置停止制御系の対象システムを推定する。制御パラメータ演算手段７０は、そのむだ時間を考慮に入れて対象システムに合致した制御パラメータを演算する。そして、その制御パラメータを用いて原則制御手段６０は減速制御を行う。したがって、対象システムの持つむだ時間を考慮した定位置停止制御が可能となる」自動列車運転装置が開示されている。特許文献１においては、ブレーキ特性のうち、むだ時間、負荷重量及び天候を考慮しており、対象のむだ時間の推定処理、推定されたむだ時間を利用したスミスむだ時間補償器を用いた制御、及び天候及び負荷重量を考慮した制御パラメータ設定を用いることで、ブレーキ特性の変動に対応している。【０００６】
また、例えば、特許文献２には、「自動列車運転装置において、予測モデルに誤差があるときでも停止位置誤差を小さくする」ことを課題とし、「定位置停止制御開始時に停止計画を生成し、制御周期と同程度の短い周期で見直しながら走行することにより、予測モデル誤差の影響が大きくなる前にこの影響をなるべく打ち消して、停止位置誤差を小さくする。また、ブレーキトルク推定を行って予測モデルのブレーキトルク値を修正することにより予測モデル誤差を小さくし、停止位置誤差を小さくする。さらに、前回の制御周期に見直した停止計画に基づいて停止位置誤差を予測するたびに停止位置誤差の予測値が同程度の値になる場合には、その分だけ停止目標位置を逆方向にずらすことによって実際の停止位置誤差を小さくする」自動列車運転装置が開示されている。特許文献２においては、実際の減速度に基づいて、列車の挙動データから予測されるモデルで演算される停止予定位置と現在の走行計画から演算される停止予定位置との誤差を利用して、誤差が最も小さくなるように停止パターンを生成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２００９１０号公報
【特許文献２】特開２００２−２７１９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の技術によれば、停車位置精度及び乗り心地に問題を生じることがある。一例として特許文献１によれば、ゲイン調整及びむだ時間を連続系で最適になるように調整することが可能であるが、ノッチ指令値のように制御系を離散系に置き換えるとハンチングが生じてしまい、乗り心地が悪化する、という問題があった。また、一例として特許文献２によれば、センサ情報に伝送遅れまたはノイズが含まれている場合には、実際の減速度情報が現在情報として不正確となってしまうため、制御系が把握する停止目標位置と実際の目標停止位置との間にずれが生じてしまい、実際の目標停止位置に正確に停止することができない、という問題があった。なお、ノッチについては後述する。【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、制御系を離散系とした場合であっても乗り心地を悪化させずに、列車を目標停止位置に正確に停止させることが可能な自動列車運行システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、駅の停止位置に対する列車の相対距離情報を取得して相対距離の平均値である平均距離情報を出力する相対距離測定装置と、ブレーキ制御装置とを備え、前記ブレーキ制御装置が、センサにより検知した速度情報及び位置情報を保持して出力するセンサ情報保持部と、前記速度情報及び前記位置情報、並びに前記平均距離情報から指令値補正量を演算して出力する補正量演算部と、前記速度情報及び前記位置情報、並びに前記指令値補正量から減速度指令値を演算し、前記減速度指令値に対応したノッチ指令値を生成し、前記ノッチ指令値又はノッチ毎の減速度モデルに基づいて前記ノッチ指令値に対応する目標減速度からブレーキ指令値を生成してブレーキ装置に出力する指令計画部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、制御系を離散系とした場合であっても乗り心地を悪化させずに、列車を目標停止位置に正確に停止させることが可能な自動列車運行システムを得ることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる自動列車運行システムに適用されるブレーキ制御装置を搭載した列車の構成と停車駅の構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１にかかる自動列車運行システムの構成を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１にかかる自動列車運行システムの詳細な構成を示す図である。
【図４】図４は、一般的な列車の加減速パターンを示す図である。
【図５】図５は、図４における力行ノッチを示す図である。
【図６】図６は、図４におけるブレーキノッチを示す図である。
【図７】図７は、実施の形態１にかかる自動列車運行システムの相対距離測定装置の距離センサによる相対距離情報の取得を説明する図である。
【図８】図８は、距離を横軸にとり、縦軸に列車速度をとり、真の列車速度と車上演算上の列車速度とを示す図である。
【図９】図９は、実施の形態１にかかる相対距離測定装置を用いた場合に取得できる相対距離と複数回試行した場合のその分布を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態１にかかる補正方法の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態２にかかる自動列車運行システムの詳細な構成の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態２にかかる自動列車運行システムの詳細な構成の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態３にかかる自動列車運行システムに適用されるブレーキ制御装置を搭載した列車の構成と停車駅の構成の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、実施の形態３にかかる自動列車運行システムの詳細な構成を示す図である。
【図１５】図１５は、実施の形態４にかかる自動列車運行システムに適用されるブレーキ制御装置を搭載した列車の構成と停車駅の構成の一例を示す図である。
【図１６】図１６は、実施の形態４にかかる自動列車運行システムの詳細な構成を示す図である。
【図１７】図１７は、実施の形態５における、相対距離測定装置の詳細な構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態にかかる自動列車運行システムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる自動列車運行システムに適用されるブレーキ制御装置を搭載した列車の実施の形態１の構成と停車駅の構成の一例を示す図である。図１において、列車１は、扉３、ブレーキ制御装置４及び距離計測装置７を備え、運転手５の操作により、プラットフォームにホームドア２を備えた駅に停止する。該停車駅には停車基準位置６が設けられており、列車１の停止時には停車基準位置６を目標とする。ブレーキ制御装置４は、距離計測装置７から得られる列車１の基準位置と停車基準位置６との距離情報に基づいて列車１を停止させるが、モデル化できていない要素が存在すると停車位置精度が低下する。そこで、ブレーキ制御装置４は、次回以降の停車位置精度が向上するように制御パラメータの補正量を自動で調整する。図１に示す複数の平面形状のマーカー８については図７を参照して後述する。
【００１５】
図２は、本発明にかかる自動列車運行システムの実施の形態１の構成を示す図である。図２に示す自動列車運行システムは、ブレーキ制御装置１０００と相対距離測定装置２０３とを備え、ブレーキ制御装置１０００は、センサ情報保持部１０４と、補正量演算部２０１と、指令計画部１００１とを備える。
【００１６】
センサ情報保持部１０４には、列車１に搭載する位置センサからの位置情報１２と、列車１に搭載する速度センサからの速度情報１３とが入力される。センサ情報保持部１０４は、保持している位置情報１２及び速度情報１３をセンサ情報１４として補正量演算部２０１及び指令計画部１００１に出力する。
【００１７】
ブレーキ制御装置１０００の外部に設けられた相対距離測定装置２０３は、停止時に、列車１と停止目標位置との相対距離を計測して、計測した相対距離の平均値を演算し、演算した平均距離情報２１を補正量演算部２０１に出力する。
【００１８】
補正量演算部２０１は、センサ情報１４及び平均距離情報２１を入力として補正量を演算し、βｒ＋Δβで表される指令値補正量２２を指令計画部１００１に出力する。
【００１９】
指令計画部１００１は、センサ情報１４及び指令値補正量２２からブレーキ特性を考慮した指令値にさらに補正量分を加えた減速度モデルを用いてブレーキ装置が出力すべき減速度を演算し、演算した指令減速度からブレーキ指令値１９を生成して出力する。さらに、指令計画部１００１は、ブレーキ指令値１９により運転制御中の列車１に対して、現在状態による誤差分を考慮しつつ指令計画部１００１から与えられた指令値をオンラインで補正し、ノッチ指令値又はノッチ毎の減速度モデルに基づいてノッチ指令値に対応する目標減速度からブレーキ指令値をブレーキ装置に出力する。ここで、減速度モデルは、一例として、ノッチ毎に線形に減速度が大きくなる関係を持ったモデルで定義することができる。なお、ここで、ブレーキ指令値は、ブレーキ装置内に搭載されているブレーキ制御装置に入力される指令であり、目標減速度に対応する電気信号である。このような電気信号には、ノッチ指令値、ノッチ指令値に対応した減速度指令値またはノッチ指令値に対応した電圧値を例示することができる。
【００２０】
なお、図２に示す構成では、相対距離測定装置２０３によって列車１と停止目標位置との相対距離情報を停止時に取得し、取得した情報を次回以降の制御指令値の生成に用いる。相対距離情報は、一例として、リニアエンコーダ、グリッドエンコーダ、レーザ変位センサまたはリンク構造を利用した距離測定器を利用して取得することができる。これらの距離測定器により取得した距離情報から列車の基準位置と停止目標点との距離を演算することができる場合には、この距離情報を直接用いる。ただし、相対距離情報は、同じ座標系上で定義された２点の位置情報からも演算できるものである。そのため、距離情報は、位置情報を取得する手段を用いて位置情報を取得し、当該位置情報を用いて相対距離情報を演算してもよい。
【００２１】
また、２次元のラインレーザに代表される複数の距離情報を利用する場合には、列車の先頭車両のボディまたは駅の停止目標点にあるマーカーを計測し、計測結果の点群から近似曲線を推定し、推定された近似直線と駅の停止目標点との距離、または列車の基準位置とマーカーとの距離を求めてもよい。なお、近似曲線の推定には、一例として最小二乗法を用いることができる。
【００２２】
ここで、停止目標点は、駅に備えられたマーカーであり、列車の運転手またはＡＴＯが定められた位置に列車を停止するための基準点である。一方、列車の基準位置は、本発明の自動列車運行システムを適用するユーザが列車の車両の一部分に対して設定する位置である。そして、列車の基準位置を通り、列車の車体側面の法線方向に延長した直線上に停止目標点がある場合には、相対距離を０とする。ただし、マーカーと停止目標点が同じ位置ではなく一定のオフセットがある場合には、列車の車体側面の法線方向に延長した直線上に停止点がある場合の相対距離を０とせず、オフセットを与えてもよい。
【００２３】
ここでは、列車の車体側面の法線方向に延長した直線と停止目標点の最近接距離を相対距離として演算する。ただし、目標点は点ではなく、線分であってもよい。この場合には、目標となる線分上の代表点として、列車の車体側面の法線方向に延長した直線と目標になる線分上の最短距離となる端点、または目標となる線分の列車に近い側の端点を定め、列車の基準位置との相対距離を定義すればよい。
【００２４】
図３は、本発明にかかる自動列車運行システムの実施の形態１の詳細な構成の一例を示す図である。図３に示す自動列車運行システムは、ブレーキ制御装置２００と、相対距離測定装置２０３と、地点情報検知装置１１０と、速度計測装置１２０と、ブレーキ装置１３０とを備える。地点情報検知装置１１０は位置センサであり、速度計測装置１２０は速度センサである。
【００２５】
ブレーキ制御装置２００は、路線情報記憶部１０１と、補正量演算部２０１と、平均距離推定部２０２と、ブレーキ特性推定部１０２と、センサ情報補正部１０３と、センサ情報保持部１０４と、ブレーキ指令計画部１０５と、ブレーキ指令生成部１０６と、履歴記憶部１０７とを備える。
【００２６】
路線情報記憶部１０１は、路線情報１１、特に路線内において重力及び摩擦の影響により列車減速度を変更させる勾配及び曲率を記憶し、路線情報１１を補正量演算部２０１及び履歴記憶部１０７に出力する。
【００２７】
ブレーキ制御装置２００の外部に設けられた相対距離測定装置２０３は、停止時に、列車１と停止目標位置との相対距離を計測して、停止距離情報２０を出力する。
【００２８】
平均距離推定部２０２は、相対距離測定装置２０３が出力した複数の停止距離情報２０から停止距離情報２０の母平均を推定して平均距離情報２１を出力する。
【００２９】
センサ情報保持部１０４には、地点情報検知装置１１０からの位置情報１２と、速度計測装置１２０からの速度情報１３とが入力され、センサ情報保持部１０４は位置情報１２及び速度情報１３を保持して、位置情報１２及び速度情報１３をセンサ情報１４として、センサ情報補正部１０３に出力する。
【００３０】
センサ情報補正部１０３は、センサ情報１４を入力とし、現在状態量情報１５現在速度及び現在位置を推定して現在状態量情報１５として補正量演算部２０１及びブレーキ特性推定部１０２に出力するとともに、センサ情報１４を補正した補正センサ情報１７も出力する。ここで、現在状態量は、センシングに関連する伝送遅れ又はフィルタ遅れを考慮して、真の現在位置を推定した位置情報及び速度情報である。また、補正センサ情報は、一例として、指令値を出す際の応答遅れ時間、すなわち、むだ時間又は一次遅れ応答時間に基づいて、応答遅れ時間分だけ未来の状態量を推定した位置情報及び速度情報である。なお、未来の状態量を推定できない場合には、補正センサ情報を現在状態量で代替してもよい。
【００３１】
ブレーキ特性推定部１０２は、現在状態量情報１５を入力として、遅れ時間及びヒステリシス特性である応答遅れを含むブレーキ特性１６を推定してブレーキ指令部１０６に出力する。
【００３２】
ブレーキ指令計画部１０５は、補正センサ情報１７を入力とし、補正センサ情報１７を用いて演算される、βｉ−βｒで表される指令計画値である計画指令値１８を出力する。
【００３３】
補正量演算部２０１は、路線情報１１、平均距離情報２１及び現在状態量情報１５を入力とし、指令値補正量２２を演算してブレーキ指令生成部１０６に出力する。具体的には、推定された母平均情報である平均距離情報２１、路線情報１１から得られる現在地点における線路上の勾配情報及び曲率情報、並びに推定された現在状態量情報１５の履歴情報を利用して、条件を満たす現在状態量の範囲において指令演算用の指令値補正量を補正する。ここで、条件は、一例として停止目標地に対する相対距離がＬ１［ｍ］からＬ２［ｍ］の範囲においてのみ減速度指令値補正量を指令値補正量として演算する。なお、Ｌ１＞Ｌ２である。
【００３４】
ブレーキ指令生成部１０６は、ブレーキ特性１６、計画指令値１８及び指令値補正量２２を入力とし、ブレーキ指令値１９を生成して履歴記憶部１０７及びブレーキ装置１３０に出力する。ブレーキ指令生成部１０６は、補正センサ情報１７に基づいて得られる現在状態に対応する計画指令値に基づいて、指令補正量分だけ補正した計画指令値を出力する。
【００３５】
履歴記憶部１０７は、ブレーキ指令値１９、路線情報１１及び補正センサ情報１７の履歴情報を記憶する。ブレーキ装置１３０は、ブレーキ指令値１９から対応する減速度に追従するように動作する。
【００３６】
ここで、本発明の特徴について説明するために、まず、従来技術について説明する。一般に、列車を駅に停止させる場合には、列車の扉の位置が駅に備え付けられたホームドアの位置となるように、基準に対して正確に停止するよう運転手が操作することで制御する。しかしながら、駅にホームドアが備え付けられている場合には、列車の停止位置が不正確であると大幅な遅延を引き起こしかねない。そのため、運転手には高い技術が要求されるとともに、心理的な負担も大きかった。そこで、近年では、駅の正確な位置に列車を自動的に停止させるブレーキ制御装置であるＡＴＯまたはＴＡＳＣが開発されている。ＡＴＯまたはＴＡＳＣにおいては、乗り心地及び停車位置精度の観点から、目標速度パターンに追従させる制御方法を採用することが一般的である。すなわち、ＡＴＯまたはＴＡＳＣによる制御では、目標速度パターンと、速度センサ及び位置センサで取得した検出値との誤差を演算し、ブレーキ制御装置から指令を出力してブレーキ装置を作動させることで誤差を０に近づけている。ここで、ブレーキ制御装置の制御対象は、ブレーキ力、すなわち、ブレーキ圧力及びブレーキトルクであり、その指令は連続値ではなく離散値であるノッチで与えられる。ブレーキ制御装置がブレーキ装置に対して、目標値に追従するのに適したノッチ指令値をうまく選定しなければ、ハンチングが生じる。なお、ブレーキの場合には、ノッチは、一例としてＢ１からＢ７で表現される７段階の離散値であり、数字が大きいほど減速度が強い。
【００３７】
また、列車のブレーキ制御の応答は遅いため、目標値に追従するためには列車の応答モデルを用いて要求する結果を満たすような指令値を予め生成するフィードフォワード指令生成を行うことが有効である。
【００３８】
列車の応答のモデル化に際しては考慮すべき２つのポイントがある。第１には、ブレーキ装置のブレーキ特性のモデル化及び指令値の考慮である。第２には、外部環境により作用する外力に起因する列車減速度の指令値からのずれの考慮である。これら２つのポイントを考慮してモデル化した一般的なブレーキ制御装置について説明する。図４，５，６は、一般的な列車の加減速パターンを示す図である。ここでは、駅間を移動する列車は、距離または位置に対して図４に示す速度パターンを描いて動作する。図４において速度が０の地点は出発地点と停止地点である。図５は図４に対応する力行ノッチを示す図であり、図６は図４に対応するブレーキノッチを示す図である。なお、力行ノッチは、加速時の指令値を離散的に表示したものであり、ブレーキノッチは減速時の指令値を離散的に表現したものであり、いずれも手動操縦の再現性の観点から列車においては一般的に採用されている。図４に示す速度パターンにより運行するに際して、停車位置精度は停止間際のブレーキングによって決まるため、減速時の制御が重要である。
【００３９】
従来のブレーキ制御装置は、図３に示すブレーキ制御装置２００から補正量演算部２０１と、平均距離推定部２０２とを除いた構成である。従来のブレーキ制御装置では、速度計測部からの速度情報及び地点情報検知部の一例であるトランスポンダからの地点情報をセンサ情報保持部１０４のバッファメモリに記憶していく。さらに、これらの速度情報及び地点情報に対してセンサ情報補正部がフィルタリング処理を行い、ノイズの影響を低減する。フィルタリング処理では、バッファメモリに記憶した複数のセンサ情報履歴に対して行う移動平均処理及びローパスフィルタ処理を行う。センサ情報補正部１０３においてフィルタリング処理を行ったセンサ情報履歴はブレーキ特性推定部１０２に入力され、ブレーキ特性推定部１０２は、減速度情報からブレーキの応答である遅れ時間またはむだ時間を推定することができる。
【００４０】
ブレーキ特性には、ノッチを変更したときのブレーキ減速度のヒステリシス特性及び各特性のばらつきが含まれる。ブレーキ特性推定部１０２によって推定されたブレーキ特性の情報は、ブレーキ指令生成部１０６に記憶される。ブレーキ特性推定部１０２における推定は、ブレーキ応答が一次遅れ系に近似できるという仮説の下で行われることが多く、取得したデータに基づいて、立ち上がり時間若しくはむだ時間または定常状態の圧力、トルク、減速度若しくは作用力が推定される。
【００４１】
ブレーキ指令生成部１０６は、路線情報記憶部１０１に記憶された路線情報１１に基づいて路線の勾配または曲率が作用する減速度分を演算して影響を考慮する。ブレーキ指令生成部１０６は、ブレーキ特性１６、計画指令値１８及び指令値補正量２２を用いて、出力すべき減速度指令値を演算し、好ましい停車位置精度及び好ましい乗り心地を実現するためのブレーキ指令値１９を生成する。すなわち、ブレーキ指令値１９は、好ましい乗り心地とするためにノッチ変動を抑えつつ急激な減速とならないように生成される。具体的には、例えば各目標地点Ｐｉにおける目標速度Ｖｉを実現するために、現在速度Ｖｋ及びブレーキ特性に基づいた減速度βｋに基づいて、現在のノッチ状態から目標地点Ｐｉにおける目標速度Ｖｉを実現するためのノッチの変動のさせ方を演算する。目標速度Ｖｉは現在速度Ｖｋ及び減速度βｋから下記の式（１）にて表される。
【００４２】
【数１】
2016035597.tif 000003
【００４３】
上記の式（１）を変形すると、下記の式（２）となる。
【００４４】
【数２】
2016035597.tif 000004
【００４５】
上記の式（２）により停止点から逆算される各地点での目標速度状態を実現するのに適切なタイミングを演算して指令値を切り替えることで、動作パターンを調整することができる。ここで、減速度βｋは複数段のノッチ変更を要するが、急激な減速度変化による乗り心地の悪化を避ける目的で、変更は１段ずつ行うといった拘束条件を設定可能である。この場合、複数段の切り替えを行うには、一定時間毎にノッチを切り替えていくように演算する。このようにして、目標地点Ｐｉから逆算してノッチ変更のタイミングを決定することができる。
【００４６】
ところで、停止間際にノッチ変更を繰り返すと乗り心地が悪化する。そのため、乗り心地の悪化を抑えるために精度よく目標地点Ｐｉにおける目標速度Ｖｉ＝０を実現するには最終停止目標位置に１回のノッチ変更で停止できるように減速度βｉを演算し、これにノッチ（Ｎ）に対する内部モデル減速度βｍｄｌ（Ｎ）が一致するタイミングで切替えを行ってもよい。このとき、減速度βｉは、現在速度Ｖｋ、目標地点Ｐｉと現在位置Ｐｋとの差分により求められる残走距離Ｌｋ、並びに路線情報である勾配、曲率及び空気抵抗による列車抵抗分の減速度βｒを用いて下記の式（３）により演算される。
【００４７】
【数３】
2016035597.tif 000005
【００４８】
このようにして、目標地点Ｐｉに対して現在状態から固定の減速度βｉを演算すると仮定してブレーキ指令値を生成してもよい。上記の式（３）においては、現在速度Ｖｋ及び残走距離Ｌｋを、応答開始速度の推定量Ｖｋ＿ｅｓｔ及び残走距離の推定量Ｌｋ＿ｅｓｔに置き換えることで、ブレーキ特性を考慮することができる。
【００４９】
このとき、試験走行時のデータまたは営業運転時のセンサで検出したデータから生成したモデルのパラメータ推定により求められる内部モデル減速度βｍｄｌ（Ｎ）並びに列車抵抗分の減速度βｒ及びセンサによって取得される現在位置Ｐｋ及び現在速度Ｖｋが精度良く求められることを要する。内部モデル減速度βｍｄｌ（Ｎ）は、各ノッチＮに期待される出力減速度であり、ノッチ数Ｎの変数テーブルまたは関数で表現される。
【００５０】
ここで、モデルのパラメータ推定では、ブレーキ特性における遅れの時定数またはむだ時間の推定を行い、出力減速度の推定を行う。列車抵抗分の減速度モデルであれば、試験走行時の惰走運転時の減速度特性を高々２次の関数でフィッティングすることにより行う。
【００５１】
式（２）の方法及び式（３）の方法は、センシングデータの遅れ及びノイズの影響を考慮すると結果が変動する。式（２）の方法と式（３）の方法の違いは、式（２）では予めノッチの変化のさせ方を演算するのに対し、式（３）では現在出力すべき減速度を求め、その減速度がある特定のノッチにより出力が期待される減速度であるモデル減速度に一致するのを待っている、という点にある。式（２）では逐次演算するために演算コストがかかる。式（３）では演算は簡略であるが、式（３）はノッチの複数回の切替を前提にした演算には適さない。また、両者のいずれの演算においても取得した現在位置Ｐｋ及び現在速度Ｖｋの遅れ及び精度の影響を受ける。
【００５２】
または、この他に、現在位置Ｐｋ及び現在速度Ｖｋから将来の停止予定位置を演算する枠組みを設けて、現在のノッチまたはノッチを切り替えたときに停止予定位置の停車位置精度が最も高くなるノッチに切り替えるように制御する方法もある。
【００５３】
なお、各時間におけるブレーキ指令値及びセンサ情報の履歴情報は履歴記憶部１０７に記憶され、一例として、ブレーキ特性推定部１０２における演算時に用いられる。
【００５４】
このように、上記２つのポイントについて実現した制御方法については、モデルが精緻であるほど正確に停止することが可能であるが、モデルの精緻化には限界があり、さらには３つの課題が存在する。
【００５５】
第１に、ノッチ指令値を用いる場合には、目標速度付近におけるむだ時間の推定の不正確さに起因するハンチングが生じて乗り心地が悪化し、離散化された減速度が入力となるために目標速度パターンと実際の速度パターンの速度誤差に対して速度追従特性が悪く、停車位置精度が悪化することがある。一例として、特許文献１の連続系モデルでは、ゲイン調整またはむだ時間を好ましく調整しても、ノッチ指令値または制御系を離散系に置き換えた際にハンチング及び量子化誤差の問題が発生する。その結果、ハンチングで加減速を繰り返すために乗り心地が悪化し、または量子化誤差分を補償できずに停止位置が目標位置から大きくずれることがある。
【００５６】
第２に、位置情報及び速度情報を用いてモデル化し、モデルベースで制御入力を決定する場合には、位置情報及び速度情報の不正確さにより正確なモデル化を行えないという問題がある。一例として、速度発電機から取得した速度情報は、広く知られているように、停止間際の時速数ｋｍの低速状態では正確ではなく、モデル化または制御に用いるには適切ではない。また、トランスポンダから取得した位置情報と、速度発電機から取得した速度情報とによって演算される位置情報では、駅停止点からのトランスポンダの距離が厳密に保証されておらず、演算された位置が実際の位置とは異なることが想定される。また、トランスポンダの信号を受信する車上の装置の取り付け位置の精度によっても地点検出時刻のばらつきが発生し、演算された位置と実際の位置の間には誤差が含まれる。
【００５７】
図８は、距離を横軸にとり、縦軸に列車速度をとり、真の列車速度と車上演算上の列車速度とを示す図である。図８には、実際の列車速度である真の列車速度を実線で示し、車上演算上の列車速度を点線で示している。図８に示すように、地点情報検出時に伝送遅れ分を考慮して補正を行うものの、空転及び滑走による誤差によって、真の列車速度に対する、車上演算上の列車速度と位置の一致は保証されない。
【００５８】
一例として、車上演算上の列車速度は、地点情報検出時点から実際に制御装置内に伝送される際の遅延及びトランスポンダの装置取り付け位置による影響から、真の列車位置の参照信号に一定の誤差をもつことになる。そのため、停止間際の参照位置であるＰ３地点に設置されたトランスポンダの信号を受信して演算される位置は実際の位置とは異なる。その結果、車上演算上の停止地点から目標位置までの相対距離Ｌ＿ｒｓｔ＿ｍｄｌと実際の停止地点から目標位置までの相対距離Ｌ＿ｒｓｔが異なる。このように、設計と実際の据え付け及び取り付けの状況が一致しないため、モデル設定と一致しない部分があり、その結果、演算処理上の現在地が誤差を含んでしまい、実際には列車と駅の目標地点を相対距離０ｃｍにすることができず、停車位置精度の向上が図れないという問題がある。
【００５９】
ここまで、入力情報の誤差について述べたが、制御にモデルを用いる場合には、制御対象のモデルが有するモデル化誤差によっても停車位置精度が悪化することがある。制御対象となるブレーキ応答特性及び減速度特性については、ブレーキ特性である遅れの一例である１次遅れまたはむだ時間及びブレーキ特性である減速力が、事前に取得した速度情報または指令値情報によりモデル化される。これにより、ブレーキ特性及び路線情報に基づいて、指令値を保持した場合及び指令値を変更した場合の停止時の到達地点の推定が可能となる。一方で、ブレーキ応答特性を考慮して到達地点を推定する場合、モデル化誤差を含むときには、想定よりもオーバーまたはショートしやすくなる。また、減速度特性がヒステリシスを持って変動する場合には、モデル化誤差により同様に、オーバーまたはショートしやすくなる。ここで、オーバーとは目標地点を通り越して停止することをいい、ショートとは目標地点よりも手前に停止することをいう。
【００６０】
第３に、駅間毎に変化するレールの曲率及び勾配、並びにこれらの影響を受けて変動する機械摩擦の定常的な影響については、駅間毎に微妙に特性が変化するため、ブレーキトルクモデルの列車特性の影響分をモデル化すると、駅間の平均的な特性がモデル化されてしまい、実際に発生させたい減速度には収束しないことがあるという問題がある。その結果、目標とする停止点と実際に停止する位置に定常的な誤差が生じる。また、編成単位で考えると、勾配及び曲率は、編成の全車両に一定ではなく合成した形で考慮すべきである。一般に、編成が特に大きい場合には、距離毎にどの程度の減速度分の影響を受けるのかを厳密に演算してモデル化することは非常に難しい。
【００６１】
以上説明したように、従来のブレーキ制御装置では、目標地点への停車位置精度を上げるためにモデル化を実施する枠組み及びそれに対応する指令値の生成を行うに際し、センサ情報の信頼性及びリアルタイム性が保証されていない限り、一定の誤差を含むことになる。
【００６２】
前述したように、制御時のフィードバック情報である位置情報は、トランスポンダにより特定の地点においてリセットされるが、停止位置については、真の最終停止位置と車上で積算される位置情報が一致しない。つまり、従来のブレーキ制御装置の問題点は、地点信号を位置の基準にして制御を行うと、伝送遅れまたは積算誤差の影響により現在地点の情報に誤差を含むため、停車位置精度を０とするよう制御しても、駅と列車の相対的な位置関係に誤差を含まないように制御することができていないという点にある。
【００６３】
そこで、本実施の形態のブレーキ制御装置では、位置、速度及び減速度からなる現在状態量情報のセンシングノイズ及びフィルタリングによる誤差、並びにブレーキ特性及び列車抵抗といった物理モデルを用いた場合のモデル化誤差による実際の停止地点との停車位置精度の誤差に対応する補正量を演算してブレーキ指令値１９に反映する。
【００６４】
本実施の形態の自動列車運行システムに適用されるブレーキ制御装置には、図３に示すように、相対距離測定装置２０３が接続されており、列車１と駅の間の相対距離を測定することが可能である。相対距離の測定は、一例として図１に示すように列車１に備え付けられた距離計測装置７を用いて目標停止位置までの相対距離を計測することにより行う。相対距離測定装置２０３により得られる残走距離は、例えばトランスポンダの位置センサとこの位置センサの地点を基準にして速度発電機のパルス出力から演算される走行距離から演算される残走距離と異なる。これは、速度発電機の低速における精度及び滑走現象による車輪回転距離と進行距離の不一致による。相対距離測定装置２０３を用いることで、相対距離測定装置２０３の精度に依存して高精度な相対距離情報を取得することができる。
【００６５】
図７は、相対距離測定装置２０３の距離センサによる相対距離情報の取得を説明する図である。ここでは、距離センサに一次元の直線上の複数点の距離が計測できるラインセンサを用いた場合を例示して説明する。まず、図１のように列車１の先頭車両に備え付けられた相対距離測定装置２０３が有するラインセンサを用いて、参照面である駅に備え付けられた複数の平面形状のマーカー８を計測し、複数地点の距離情報を取得する。平面形状のマーカー８はラインセンサの取り付け位置と停止目標地点の相対距離が０になる地点よりも、一定距離だけ進行方向に向かってオフセットした位置に備え付けられている。先ほど取得した複数地点の距離情報からマーカー形状にフィッティングして直線モデル化し、観測しているセンサ座標系において、マーカー形状にフィッティングして得られた直線が属する面と直線から電車方向への法線ベクトルｖｅｃ＿ｄを求めて、これとマーカー８の端点までのベクトルＶｅｃ＿Ｐｒｅｆの内積を取ることで相対距離測定装置２０３が有するラインセンサとマーカー８との間の距離Ｌ＿ｒｅｆ１を演算し、マーカー８までの距離Ｌ１を減算することで相対距離Ｌ＿ｒｓｔを求める。相対距離Ｌ＿ｒｓｔは、目標地点に到達しない場合には正の値であり、目標地点を通過してしまう場合には負の値である。
【００６６】
また、マーカーが複数点ある場合には、各マーカーに対して、マーカー端点までの距離を各々求めることができ、一例として、停止点からＬ２の距離にあるマーカーに対しても、前述と同様に、マーカー形状にフィッティングして得られた直線が属する面と直線から電車方向への法線ベクトルｖｅｃ＿ｄを求めて、これとマーカー８の端点までのベクトルＶｅｃ＿Ｐｒｅｆの内積をとることでセンサとマーカー８との間の距離Ｌ＿ｒｅｆ２を演算し、マーカー８までの距離Ｌ２を減算することで、相対距離Ｌ＿ｒｓｔを求めることができる。ある駅に停車した場合に、複数のマーカーから複数の相対距離Ｌ＿ｒｓｔを抽出することができ、このように抽出した複数の値を平均化し、またはフィルタ処理して相対距離Ｌ＿ｒｓｔとすることで計測誤差の影響を低減し、計測精度を向上させることができる。
【００６７】
図８にも示されるように、相対距離Ｌ＿ｒｓｔは実際の列車の位置に即した距離である。これは、例えばＰ２，Ｐ３で示すトランスポンダの地点情報を用いて位置情報を取得して、その位置情報を基準とし、速度発電機で得た情報から距離を積分して演算した相対距離Ｌ＿ｒｓｔ＿ｍｄｌと比べると、停止までの滑走及びトランスポンダに関連する誤差の影響を受けないという利点がある。
【００６８】
図９は、相対距離測定装置を用いた場合に取得できる相対距離と複数回試行した場合のその分布を示す図である。なお、ここでは、試行と表現しているが、実際に営業運転をしている場合にもあてはめることができる。試行をＮ回行った場合に、ｉ番目の試行によって得られた相対距離情報をＬ＿ｒｓｔ＿ｉ２０とする。ここで得られた複数個の相対距離情報Ｌ＿ｒｓｔ＿ｉ２０を用いて、平均距離推定部２０２により、全ての事象の距離の和を事象数で割って、標本平均を演算することで、標本平均である平均距離Ｌ＿ｒｓｔ＿ｍを出力することができる。ｉは１からＮまでの自然数である。なお、母平均Ｌ＿ｒｓｔ＿μの区間推定を行う場合には、用いている標本平均である平均距離Ｌ＿ｒｓｔ＿ｍに対して区間推定を行い、サンプル数が小さく区間推定が広い場合には信頼性が低いので、平均距離として演算された値を補正量演算部２０１にて用いる場合に、重みづけ処理を用いて反映する数値の重みづけを小さくして補正度合いを調整することも可能である。
【００６９】
このようにして得た平均距離Ｌ＿ｒｓｔ＿ｍに基づいて補正量演算部２０１により補正量を演算する。ここで得られた平均距離Ｌ＿ｒｓｔ＿ｍは、例えばガウス分布で広がる停止点分布がある場合には、実測された相対距離から得られた平均距離Ｌ＿ｒｓｔ＿ｍを用いて、目標位置をオフラインで仮想的にずらす。これにより、一定の誤差分布をもって停止を行うブレーキ指令生成部１０６に対して、取得した平均距離Ｌ＿ｒｓｔ＿ｍを用いて、最後の停止減速度の目標値を減速度補正量Δβだけ上記の式（３）の右辺に加算する形で補正する。減速度補正量Δβはガウス分布の中心位置を距離分だけずらす目的で減速度を調整するため、下記の式（４）により定義される。
【００７０】
【数４】
2016035597.tif 000006
【００７１】
そして、停止目標点を実際の駅と列車１の相対距離が０となる地点に調整する。図１０は、補正方法の一例を示す図である。図１０には、トランスポンダＰ３地点で補正を開始する例を示している。この場合には、トランスポンダＰ３の地点情報を補正した場合にそれに合わせて上記の式（４）を用いて目標減速度を演算する。このようにして最終ノッチの演算のみに適用できるため、直前の振る舞いには影響を及ぼさず、最後の停止距離を決めるブレーキングのタイミング部分にのみ影響させることができる。一方で、急激な変動を抑制する目的で上記の式（４）に示すような補正をブレーキ制御全体に行うことも可能であり、補正量演算部２０１の結果は適用するブレーキ指令生成部１０６の個体ごとに変化するブレーキ特性に合わせて指令値補正量を個別に変更することができる。また、減速度補正量Δβは割り算を含むため、残走距離Ｌｋが小さくなると非常に大きくなるリスク及び減速度変化が大きくなり乗り心地が悪化するリスクがある。そのため、減速度補正量Δβに上限値を設定し、または符号反転の制限を設定しておくと、過度な補正を抑制することができる。
【００７２】
以上説明したように、本実施の形態の自動列車運行システムは、駅の停止位置に対する列車の相対距離情報を取得して相対距離の平均値である平均距離情報を出力する相対距離測定装置と、ブレーキ制御装置とを備え、前記ブレーキ制御装置が、センサにより検知した速度情報及び位置情報を保持して出力するセンサ情報保持部と、前記速度情報及び前記位置情報、並びに前記平均距離情報から指令値補正量を演算して出力する補正量演算部と、前記速度情報及び前記位置情報、並びに前記指令値補正量から減速度指令値を演算し、前記減速度指令値に対応したノッチ指令値を生成し、前記ノッチ指令値又はノッチ毎の減速度モデルに基づいて前記ノッチ指令値に対応する目標減速度からブレーキ指令値を生成してブレーキ装置に出力する指令計画部とを備える。または、駅の停止位置と列車との相対距離情報を取得して停止距離情報を出力する相対距離測定装置と、ブレーキ制御装置とを備え、該ブレーキ制御装置がブレーキ装置にブレーキ指令値を出力する前記列車の自動列車運行システムであって、前記ブレーキ制御装置は、記憶している路線情報を出力する路線情報記憶部と、前記相対距離測定装置が出力した複数の停止距離情報から該停止距離情報の母平均を推定して平均距離情報を出力する平均距離推定部と、センサにより検知した速度情報及び位置情報を保持して出力するセンサ情報保持部と、前記速度情報及び前記位置情報から前記列車の現在速度及び現在位置を推定して出力するとともに指令値を出してから応答するまでの応答遅れを考慮した未来の位置及び速度の推定情報である補正センサ情報を出力するセンサ情報補正部と、前記路線情報、前記平均距離情報並びに前記現在速度及び前記現在位置から指令値補正量を演算して出力する補正量演算部と、前記現在速度及び前記現在位置からブレーキ特性を推定して出力するブレーキ特性推定部と、前記ブレーキ特性を保持してノッチ毎の減速度モデルに基づいてノッチ指令値に対応する目標減速度を出力するブレーキ指令計画部と、前記補正センサ情報、前記目標減速度及び前記指令値補正量からブレーキ指令値を生成して出力するブレーキ指令生成部と、前記ブレーキ指令値、前記路線情報及び前記補正センサ情報の履歴情報を記憶する履歴記憶部とを備える。本実施の形態によれば、実際の停止距離を相対距離測定装置によって取得し、その相対距離を複数回取得して得られる平均距離を用いて、ブレーキ指令値１９への補正量を補正量演算部２０１で演算し、得られた補正量をブレーキ指令生成部１０６に入力して補正する自動列車運行システムを提供することができ、従来の手法では得られなかった実際の停止点に対して一定のばらつきをもって停止するブレーキ装置のばらつきの中心を所望の位置に自動的に調整することができる。これにより、ホームドアを適用するような場合にも、モデル不確定による停止点のばらつきの中心を自動的に調整することができるため、列車を正確な位置に停止させることが可能となる。
【００７３】
実施の形態２．
図１１は、本発明にかかる自動列車運行システムの実施の形態２の詳細な構成の一例を示す図である。図１１に示す自動列車運行システムは、図３に示す自動列車運行システムに対して、ブレーキ制御装置３００内に外乱抵抗モデル化部３０１を備える点が異なる。外乱抵抗モデル化部３０１には実施の形態１において式（４）で定義した相対距離分の減速度補正量Δβが入力される。外乱抵抗モデル化部３０１は、履歴記憶部１０７に時系列的に保持されているブレーキ指令値１９、速度情報１３及び位置情報１２を用いてβｒのモデルの精緻化を行う。
【００７４】
一例として、レール軌道が直線部分のβｒは速度の二次関数で近似される。二次関数を定義するには、定数項、一次項、二次項の３つの係数があるが、これらは勾配のない平地での走行から得られたフィッティングによりモデル化されることが多い。しかしながら、実際には駅間の路線条件と車両の組み合わせによってもフィッティング状態は変化する。そのため、停車位置精度の向上には、局所的にβｒをモデル化することでモデル精度を向上させることが求められる。特に低速では、定数項の影響が大きくなるため、駅間で局所的にフィッティングを行うことが停車位置精度の向上に効果がある。
【００７５】
ここで、低速時のβｒの定数項の補正量を先に得られた減速度補正量Δβにすることで、モデルを更新することができる。ここで得られる減速度の式βｒである列車抵抗モデル情報３１をブレーキ特性推定部１０２に入力し、走行中のデータを用いて実際の減速度を演算する際に、βｒの影響を精度よく除去し、ブレーキの減速度特性の精度を向上することができる。これにより、モデルベースでのブレーキ指令生成部１０６のブレーキ指令値１９と実際の出力の誤差が低減して、停止地点のばらつきが抑えられる。
【００７６】
また、図１２は、本発明にかかる自動列車運行システムの実施の形態２の詳細な構成の一例を示す図である。図１２に示すように相対距離測定装置２０３が出力する情報４１を併せて用いることで、特に停止間際の位置情報の誤差分を補正することができ、外乱抵抗モデル化の精度を向上させることができる。
【００７７】
実施の形態３．
図１３は、本発明にかかる自動列車運行システムに適用されるブレーキ制御装置を搭載した列車の実施の形態３の構成と停車駅の構成の一例を示す図である。図１３に示す自動列車運行システムは、列車１にアンテナを含む通信部９ｂを備え、プラットフォーム側に距離計測装置７ａと、平均距離推定装置１０と、アンテナを含む通信装置９ａを備える点が、図１に示す自動列車運行システムと異なる。距離計測装置７ａは、距離センサを有する。距離計測装置７ａによって取得された相対距離情報は平均距離推定装置１０に送られ、平均距離情報はアンテナを含む通信装置９ａを介して列車１に送信される。列車１はアンテナを含む通信部９ｂによりアンテナを含む通信装置９ａと情報の送受信を無線により行う。
【００７８】
図１４は、本発明にかかる自動列車運行システムの実施の形態３の詳細な構成の一例を示す図である。図１４に示す自動列車運行システムでは、ブレーキ制御装置５００が平均距離推定部に代えて通信部を有する点が図３とは異なる。通信部４０１は、図１３に示すアンテナを含む通信部９ｂに相当する。また、図１４に示す自動列車運行システムは、地上側には通信装置４０１ａ、平均距離推定装置２０２ａ及び相対距離測定装置２０３ａを備える。通信装置４０１ａはアンテナを含む通信装置９ａに相当する。平均距離推定装置２０２ａは平均距離推定装置１０に相当する。相対距離測定装置２０３ａは距離計測装置７ａに相当する。
【００７９】
本実施の形態は、一例として、コミュニケーションベースの列車制御（ＣＢＴＣ：Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｂａｓｅｄ  Ｔｒａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）の無線装置を備えた鉄道車両システムを前提とし、計測系は車上ではなく地上側の駅に設置されている。
【００８０】
本実施の形態の自動列車運行システムは、相対距離測定装置が地上側の駅に配置されており、相対距離測定装置が出力する相対距離情報は平均距離推定装置に送信され、平均距離推定装置が出力する平均距離情報は、補正量演算部に無線により送信される。本実施の形態によれば、プラットフォーム数よりも車両台数の方が多い場合またはホーム柵と合わせてメンテナンスを行うシステム構成である場合にメンテナンスが容易であり、コストを低減することができる。
【００８１】
実施の形態４．
図１５は、本発明にかかる自動列車運行システムに適用されるブレーキ制御装置を搭載した列車の実施の形態４の構成と停車駅の構成の一例を示す図である。図１５に示す自動列車運行システムは、距離計測装置に代えて列車１に非接触測定装置２００１を備える点が、図１に示す自動列車運行システムと異なる。
【００８２】
図１６は、本発明にかかる自動列車運行システムの実施の形態４の詳細な構成の一例を示す図である。図１６に示す自動列車運行システムでは、ブレーキ制御装置６００が速度推定部２０５及び相対距離推定部２０６を有する点が図３とは異なる。非接触測定装置２０４は、図１５に示す非接触測定装置２００１に相当する。
【００８３】
本実施の形態の自動列車運行システムは、列車が非接触測定装置を備え、速度情報及び非接触測定装置からの非接触速度情報が入力される速度推定部を備え、平均距離推定部は、速度推定部が出力した複数の停止距離情報から該停止距離情報の母平均を推定して平均距離情報を出力する。本実施の形態の構成においては、非接触速度センサを有する非接触測定装置を用いて、速度センサの積分値から現在地点と目標地点との差を求める。実施の形態１にて説明したように、速度発電機とトランスポンダによる地点情報の組み合わせによっても同様に停止距離を演算することはできるが、一般に、滑走及び車輪径の誤差、すなわち演算用モデル車輪径と実際車輪径との差、並びに地点情報の誤差により正確な推定が困難である。そこで、図１６に示すように、非接触測定装置２０４を導入し、２つの速度センサ出力、すなわち速度計測装置１２０からの速度情報１３と非接触測定装置２０４からの非接触速度情報である速度情報１３ａとを用いて、速度推定部２０５が滑走の無い速度推定値１３ｂを推定して出力し、相対距離推定部２０６が履歴記憶部１０７から取得したブレーキ指令、停止点に最も近い地点情報２３及び速度推定値１３ｂの積分値により停止距離情報２０ａを推定して平均距離推定部２０２に出力し、相対距離センサの出力の代替とすることによって、滑走及び車輪径の誤差の影響を抑えることができる。
【００８４】
実施の形態５．
本実施の形態では、本発明にかかる自動列車運行システムが備える相対距離測定装置について説明する。図１７は、本発明にかかる自動列車運行システムの実施の形態５における相対距離測定装置の詳細な構成を示す図である。図１７に示す相対距離測定装置２０３は、列車の位置と駅の位置との相対距離を１つまたは複数のセンサから得られる情報によって演算する。具体的には、図１７に示す相対距離測定装置２０３は、相対距離演算部２０３０と、加速度取得部２０３１と、速度取得部２０３２と、位置取得部２０３３と、距離取得部２０３４とを備え、相対距離演算部２０３０には、加速度取得部２０３１が取得した加速度情報５０１、速度取得部２０３２が取得した速度情報５０２、位置取得部２０３３が取得した位置情報５０３及び距離取得部２０３４が取得した距離情報５０４が入力される。相対距離演算部２０３０は、加速度情報５０１、速度情報５０２、位置情報５０３及び距離情報５０４の一部または全部を用いて列車の位置と駅の位置との相対距離を演算する。ここで、相対距離演算部２０３０が行う相対距離の演算は、具体的には、駅の停止目標点と列車の基準位置との距離の演算である。より具体的には、センサデータを用いてワールド座標系に代表される基準座標系における位置情報を演算し、この位置情報を利用して駅の停止目標点と列車の基準位置との距離を演算する。
【００８５】
位置取得部２０３３には光電センサを例示することができ、この光電センサが列車の通過位置を検出して位置情報５０３として相対距離演算部２０３０に出力する。この光電センサは、基準となる地点（停止点からみて距離が既知の設置位置）を通過したことを検出する。基準となる地点は駅の停止点からの距離が予め既知の地点である。センサは地上側に受光部が設置されていてもよいし発光部が設置されていてもよいが、通過する地上側の地点は既知の距離の地点に備え付けられている。また、時刻情報、加速度情報５０１、速度情報５０２、位置情報５０３及び距離情報５０４を用いることで、列車の停止時の相対距離を演算することができる。具体的には、駅の停止目標点に対して予め既知の距離に光電センサを設置し、この光電センサの設置点を通過してからの速度変化と時間から移動量を演算して、最終的に駅の停止目標点に対する列車の位置を演算することで、相対距離を演算することが可能である。
【００８６】
したがって、加速度情報５０１及び速度情報５０２を用いて列車の現在位置を推定または演算する場合には、センサの取り付け位置及び初期位置が重要となる。センサの取り付け位置及び初期位置は、事前情報及び設計情報として記録されていてもよいし、またはＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｍａｐｐｉｎｇ）を用いた推定によって取得されてもよい。
【００８７】
加速度取得部２０３１に相当する加速度センサ、速度取得部２０３２に相当する速度センサ及び位置取得部２０３３に相当する位置センサを用いる場合には、相対距離演算部２０３０は、列車の基準位置と駅の停止目標点の距離を演算するために、基準座標系上で列車の基準位置と駅の停止目標点の座標系上の位置を演算する。演算された基準座標系上の位置を用いて、三平方の定理によって距離を演算する。
【００８８】
これらの各種センサは、駅の停止目標点と位置センサの位置関係が計測または設計情報として獲得可能な位置の地上側に据え付けられている。別の形態として、これらの各種センサは、先頭車両または各車両の基準位置に対する位置関係が計測または設計情報として獲得可能な位置に据え付けられている。位置センサは地上側に据え付けられていてもよいし、車上側に据え付けられていてもよいが、地上側に据え付けられるのであれば、停止点から既知の距離に据え付けられ、車上側に据え付けられるのであれば、停止点と一致させたい車両側位置、一例としてボディ前面から既知の位置に据え付けられる。
【００８９】
位置センサには、マーカーをカメラで計測してその形状とサイズから座標系を演算するモーショントラッカ、同様にレーザを利用するレーザトラッカ、リンク構造の各関節の変位から演算する測定器またはＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）の発信器を例示することができる。
【００９０】
列車の車上、駅間の地上または駅に据え付けられ、地上に対する列車の移動速度を計測できる速度センサには、ドップラーレーダー方式を用いた非接触の速度センサを例示することができる。
【００９１】
列車の移動時の地上に対する加速度を計測できる加速度センサには、ひずみゲージ式の加速度センサを例示することができる。
【００９２】
なお、これらの各種センサは例示であり、これらに限定されるものではない。
【００９３】
本実施の形態においては、濃霧発生時のように、レーザを用いた相対距離計測が困難な場合にも光以外の手段を組み合わせて、複数のセンサ情報の組み合わせで相対距離情報の取得が可能である。このような構成とすることで、特に、天候変動による計測精度への悪影響を低減することができる。
【００９４】
本実施の形態にて説明した相対距離測定装置は、駅の停止位置に対する列車の位置情報を取得し、さらに駅の停止位置に対する列車の速度及び加速度の少なくともいずれか一方を取得し、位置情報を基準として駅の停止位置と列車との相対距離情報を演算して平均距離情報を出力する。
【００９５】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
以上のように、本発明にかかる自動列車運行システムは、目標停止位置に列車を正確に高い精度で停止させることが要求される場合に有用であり、特に、停車駅にホームドアが設けられている場合に適している。
【符号の説明】
【００９７】
１  列車、２  ホームドア、３  扉、４，２００，３００，４００，５００，６００，１０００  ブレーキ制御装置、５  運転手、６  停車基準位置、７，７ａ  距離計測装置、８  マーカー、９ａ  通信装置、９ｂ  通信部、１０  平均距離推定装置、１１  路線情報、１２  位置情報、１３，１３ａ  速度情報、１３ｂ  速度推定値、１４  センサ情報、１５  現在状態量、１６  ブレーキ特性、１７  補正センサ情報、１８  計画指令値、１９  ブレーキ指令値、２０，２０ａ  停止距離情報、２１  平均距離情報、２２  指令値補正量、２３  地点情報、３１  列車抵抗モデル情報、４１  情報、１０１  路線情報記憶部、１０２  ブレーキ特性推定部、１０３  センサ情報補正部、１０４  センサ情報保持部、１０５  ブレーキ指令計画部、１０６  ブレーキ指令生成部、１０７  履歴記憶部、１１０  地点情報検知装置、１２０  速度計測装置、１３０  ブレーキ装置、２０１  補正量演算部、２０２  平均距離推定部、２０２ａ  平均距離推定装置、２０３，２０３ａ  相対距離測定装置、２０４，２００１  非接触測定装置、２０５  速度推定部、２０６  相対距離推定部、３０１  外乱抵抗モデル化部、４０１  通信部、４０１ａ  通信装置、１００１  指令計画部、５０１  加速度情報、５０２  速度情報、５０３  位置情報、５０４  距離情報、２０３０  相対距離演算部、２０３１  加速度取得部、２０３２  速度取得部、２０３３  位置取得部、２０３４  距離取得部。
【図１】
2016035597.tif 000007
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年2月26日(2016.2.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駅の停止位置に対する列車の相対距離情報を取得して複数回の試行で得られた該相対距離情報の平均値である平均距離情報を出力する相対距離測定装置と、ブレーキ制御装置とを備え、
前記ブレーキ制御装置が、
センサにより検知した速度情報及び位置情報を保持して出力するセンサ情報保持部と、
前記速度情報、前記位置情報及び前記平均距離情報から減速度を補正するための指令値を演算して出力する補正量演算部と、
前記速度情報、前記位置情報及び前記減速度を補正するための指令値に基づいてブレーキ指令値を生成してブレーキ装置に出力する指令計画部とを備えることを特徴とする自動列車運行システム。
【請求項２】
前記指令計画部は、前記速度情報、前記位置情報及び前記減速度を補正するための指令値から減速度指令値を演算し、前記減速度指令値に対応したノッチ指令値を生成し、前記ノッチ指令値又はノッチ毎の減速度モデルに基づいて前記ノッチ指令値に対応する目標減速度から前記ブレーキ指令値を生成して前記ブレーキ装置に出力することを特徴とする請求項１に記載の自動列車運行システム。
【請求項３】
駅の停止位置と列車との相対距離情報を取得して停止距離情報を出力する相対距離測定装置と、ブレーキ制御装置とを備え、該ブレーキ制御装置がブレーキ装置にブレーキ指令値を出力する前記列車の自動列車運行システムであって、
前記ブレーキ制御装置は、
記憶している路線情報を出力する路線情報記憶部と、
前記相対距離測定装置が出力した複数回の試行で得られた前記停止距離情報から該停止距離情報の母平均を推定して平均距離情報を出力する平均距離推定部と、
センサにより検知した速度情報及び位置情報を保持して出力するセンサ情報保持部と、
前記速度情報及び前記位置情報から前記列車の現在速度及び現在位置を推定して出力するとともに指令値を出してから応答するまでの応答遅れを考慮した未来の位置及び速度の推定情報である補正センサ情報を出力するセンサ情報補正部と、
前記路線情報、前記平均距離情報並びに前記現在速度及び前記現在位置から減速度を補正するための指令値を演算して出力する補正量演算部と、
前記現在速度及び前記現在位置からブレーキ特性を推定して出力するブレーキ特性推定部と、
前記ブレーキ特性を保持してノッチ毎の減速度モデルに基づいてノッチ指令値に対応する目標減速度を出力するブレーキ指令計画部と、
前記補正センサ情報、前記目標減速度及び前記減速度を補正するための指令値からブレーキ指令値を生成して出力するブレーキ指令生成部と、
前記ブレーキ指令値、前記路線情報及び前記補正センサ情報の履歴情報を記憶する履歴記憶部とを備えることを特徴とする自動列車運行システム。
【請求項４】
前記履歴記憶部に時系列的に保持されている前記ブレーキ指令値、前記速度情報及び前記位置情報を用いて列車抵抗分の減速度のモデルの精緻化を行う外乱抵抗モデル化部を備えることを特徴とする請求項３に記載の自動列車運行システム。
【請求項５】
前記相対距離測定装置が地上側の駅に配置されており、
前記相対距離測定装置が出力する前記平均距離情報は、前記補正量演算部に無線により送信されることを特徴とする請求項３に記載の自動列車運行システム。
【請求項６】
前記列車が非接触測定装置を備え、
前記速度情報及び前記非接触測定装置からの非接触速度情報が入力される速度推定部を備え、
前記平均距離推定部は、前記速度推定部が出力した複数の停止距離情報から該停止距離情報の母平均を推定して前記平均距離情報を出力することを特徴とする請求項３に記載の自動列車運行システム。
【請求項７】
前記相対距離測定装置は、駅の停止位置に対する列車の位置情報を取得し、さらに駅の停止位置に対する列車の速度及び加速度の少なくともいずれか一方を取得し、前記位置情報を基準として駅の停止位置と列車との相対距離情報を演算して前記平均距離情報を出力することを特徴とする請求項３に記載の自動列車運行システム。
【請求項８】
前記相対距離測定装置は、列車が駅に停止したときの駅の停止位置に対する列車の位置を取得して停止距離情報とし、駅の停止位置に対する列車の前記停止距離情報を演算することで前記平均距離情報を出力することを特徴とする請求項１に記載の自動列車運行システム。
【請求項９】
駅の停止位置に対する列車の相対距離情報を取得して複数回の試行で得られた該相対距離情報の平均値である平均距離情報を出力する相対距離測定装置を備える自動列車運行システムで用いられるブレーキ制御装置であって、
センサにより検知した速度情報及び位置情報を保持して出力するセンサ情報保持部と、
前記速度情報、前記位置情報及び前記平均距離情報から減速度を補正するための指令値を演算して出力する補正量演算部と、
前記速度情報、前記位置情報及び前記減速度を補正するための指令値に基づいてブレーキ指令値を生成してブレーキ装置に出力する指令計画部とを備えることを特徴とするブレーキ制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、駅の停止位置に対する列車の相対距離情報を取得して複数回の試行で得られた該相対距離情報の平均値である平均距離情報を出力する相対距離測定装置と、ブレーキ制御装置とを備え、前記ブレーキ制御装置が、センサにより検知した速度情報及び位置情報を保持して出力するセンサ情報保持部と、前記速度情報、前記位置情報及び前記平均距離情報から減速度を補正するための指令値を演算して出力する補正量演算部と、前記速度情報、前記位置情報及び前記減速度を補正するための指令値に基づいてブレーキ指令値を生成してブレーキ装置に出力する指令計画部とを備えることを特徴とする。
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月23日(2016.6.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車と停止目標位置との相対距離情報を前記列車の停止時に取得して複数回の前記列車の停止で得られた該相対距離情報の平均値である平均距離情報を出力する相対距離測定装置と、ブレーキ制御装置とを備え、
前記ブレーキ制御装置が、
センサにより検知した速度情報及び位置情報を保持して出力するセンサ情報保持部と、
前記速度情報、前記位置情報及び前記平均距離情報から減速度を補正するための次回以降の停止時に用いる指令値を自動で演算して出力する補正量演算部と、
前記速度情報、前記位置情報及び前記減速度を補正するための指令値に基づいてブレーキ指令値を生成してブレーキ装置に出力する指令計画部とを備えることを特徴とする自動列車運行システム。
【請求項２】
前記指令計画部は、前記速度情報、前記位置情報及び前記減速度を補正するための指令値から減速度指令値を演算し、前記減速度指令値に対応したノッチ指令値を生成し、前記ノッチ指令値又はノッチ毎の減速度モデルに基づいて前記ノッチ指令値に対応する目標減速度から前記ブレーキ指令値を生成して前記ブレーキ装置に出力することを特徴とする請求項１に記載の自動列車運行システム。
【請求項３】
列車と停止目標位置との相対距離情報を前記列車の停止時に取得して停止距離情報を出力する相対距離測定装置と、ブレーキ制御装置とを備え、該ブレーキ制御装置がブレーキ装置にブレーキ指令値を出力する前記列車の自動列車運行システムであって、
前記ブレーキ制御装置は、
記憶している路線情報を出力する路線情報記憶部と、
前記相対距離測定装置が出力した複数回の前記列車の停止で得られた前記停止距離情報から該停止距離情報の母平均を推定して平均距離情報を出力する平均距離推定部と、
センサにより検知した速度情報及び位置情報を保持して出力するセンサ情報保持部と、
前記速度情報及び前記位置情報から前記列車の現在速度及び現在位置を推定して出力するとともに指令値を出してから応答するまでの応答遅れを考慮した未来の位置及び速度の推定情報である補正センサ情報を出力するセンサ情報補正部と、
前記路線情報、前記平均距離情報並びに前記現在速度及び前記現在位置から減速度を補正するための次回以降の停止時に用いる指令値を自動で演算して出力する補正量演算部と、
前記現在速度及び前記現在位置からブレーキ特性を推定して出力するブレーキ特性推定部と、
前記ブレーキ特性を保持してノッチ毎の減速度モデルに基づいてノッチ指令値に対応する目標減速度を出力するブレーキ指令計画部と、
前記補正センサ情報、前記目標減速度及び前記減速度を補正するための指令値からブレーキ指令値を生成して出力するブレーキ指令生成部と、
前記ブレーキ指令値、前記路線情報及び前記補正センサ情報の履歴情報を記憶する履歴記憶部とを備えることを特徴とする自動列車運行システム。
【請求項４】
前記履歴記憶部に時系列的に保持されている前記ブレーキ指令値、前記速度情報及び前記位置情報を用いて列車抵抗分の減速度のモデルの精緻化を行う外乱抵抗モデル化部を備えることを特徴とする請求項３に記載の自動列車運行システム。
【請求項５】
前記相対距離測定装置が地上側の駅に配置されており、
前記相対距離測定装置が出力する前記平均距離情報は、前記補正量演算部に無線により送信されることを特徴とする請求項３に記載の自動列車運行システム。
【請求項６】
前記列車が非接触測定装置を備え、
前記速度情報及び前記非接触測定装置からの非接触速度情報が入力される速度推定部を備え、
前記平均距離推定部は、前記速度推定部が出力した複数の停止距離情報から該停止距離情報の母平均を推定して前記平均距離情報を出力することを特徴とする請求項３に記載の自動列車運行システム。
【請求項７】
前記相対距離測定装置は、停止目標位置に対する列車の位置情報を取得し、さらに駅の停止位置に対する列車の速度及び加速度の少なくともいずれか一方を取得し、前記位置情報を基準として前記停止目標位置と列車との相対距離情報を演算して前記平均距離情報を出力することを特徴とする請求項３に記載の自動列車運行システム。
【請求項８】
列車と停止目標位置との相対距離情報を前記列車の停止時に取得して複数回の前記列車の停止で得られた該相対距離情報の平均値である平均距離情報を出力する相対距離測定装置を備える自動列車運行システムで用いられるブレーキ制御装置であって、
センサにより検知した速度情報及び位置情報を保持して出力するセンサ情報保持部と、
前記速度情報、前記位置情報及び前記平均距離情報から減速度を補正するための次回以降の停止時に用いる指令値を自動で演算して出力する補正量演算部と、
前記速度情報、前記位置情報及び前記減速度を補正するための指令値に基づいてブレーキ指令値を生成してブレーキ装置に出力する指令計画部とを備えることを特徴とするブレーキ制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、列車と停止目標位置との相対距離情報を前記列車の停止時に取得して複数回の前記列車の停止で得られた該相対距離情報の平均値である平均距離情報を出力する相対距離測定装置と、ブレーキ制御装置とを備え、前記ブレーキ制御装置が、センサにより検知した速度情報及び位置情報を保持して出力するセンサ情報保持部と、前記速度情報、前記位置情報及び前記平均距離情報から減速度を補正するための次回以降の停止時に用いる指令値を自動で演算して出力する補正量演算部と、前記速度情報、前記位置情報及び前記減速度を補正するための指令値に基づいてブレーキ指令値を生成してブレーキ装置に出力する指令計画部とを備えることを特徴とする。
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月15日(2016.11.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車と停止目標位置との相対距離情報を前記列車が停止した時に取得して複数回の運転における前記列車の停止で得られた該相対距離情報の平均値である平均距離情報を出力する相対距離測定装置と、ブレーキ制御装置とを備え、
前記ブレーキ制御装置が、
センサにより検知した速度情報及び位置情報を保持して出力するセンサ情報保持部と、
前記速度情報、前記位置情報及び前記平均距離情報から減速度を補正するための次回以降に前記列車を停止させる時に用いる指令値を自動で演算して出力する補正量演算部と、
前記速度情報、前記位置情報及び前記減速度を補正するための指令値に基づいてブレーキ指令値を生成してブレーキ装置に出力する指令計画部とを備えることを特徴とする自動列車運行システム。
【請求項２】
前記指令計画部は、前記速度情報、前記位置情報及び前記減速度を補正するための指令値から減速度指令値を演算し、前記減速度指令値に対応したノッチ指令値を生成し、前記ノッチ指令値又はノッチ毎の減速度モデルに基づいて前記ノッチ指令値に対応する目標減速度から前記ブレーキ指令値を生成して前記ブレーキ装置に出力することを特徴とする請求項１に記載の自動列車運行システム。
【請求項３】
列車と停止目標位置との相対距離情報を前記列車の停止時に取得して停止距離情報を出力する相対距離測定装置と、ブレーキ制御装置とを備え、該ブレーキ制御装置がブレーキ装置にブレーキ指令値を出力する前記列車の自動列車運行システムであって、
前記ブレーキ制御装置は、
記憶している路線情報を出力する路線情報記憶部と、
前記相対距離測定装置が出力した複数回の前記列車の停止で得られた前記停止距離情報から該停止距離情報の母平均を推定して平均距離情報を出力する平均距離推定部と、
センサにより検知した速度情報及び位置情報を保持して出力するセンサ情報保持部と、
前記速度情報及び前記位置情報から前記列車の現在速度及び現在位置を推定して出力するとともに指令値を出してから応答するまでの応答遅れを考慮した未来の位置及び速度の推定情報である補正センサ情報を出力するセンサ情報補正部と、
前記路線情報、前記平均距離情報並びに前記現在速度及び前記現在位置から減速度を補正するための次回以降の停止時に用いる指令値を自動で演算して出力する補正量演算部と、
前記現在速度及び前記現在位置からブレーキ特性を推定して出力するブレーキ特性推定部と、
前記ブレーキ特性を保持してノッチ毎の減速度モデルに基づいてノッチ指令値に対応する目標減速度を出力するブレーキ指令計画部と、
前記補正センサ情報、前記目標減速度及び前記減速度を補正するための指令値からブレーキ指令値を生成して出力するブレーキ指令生成部と、
前記ブレーキ指令値、前記路線情報及び前記補正センサ情報の履歴情報を記憶する履歴記憶部とを備えることを特徴とする自動列車運行システム。
【請求項４】
前記履歴記憶部に時系列的に保持されている前記ブレーキ指令値、前記速度情報及び前記位置情報を用いて列車抵抗分の減速度のモデルの精緻化を行う外乱抵抗モデル化部を備えることを特徴とする請求項３に記載の自動列車運行システム。
【請求項５】
前記相対距離測定装置が地上側の駅に配置されており、
前記相対距離測定装置が出力する前記平均距離情報は、前記補正量演算部に無線により送信されることを特徴とする請求項３に記載の自動列車運行システム。
【請求項６】
前記列車が非接触測定装置を備え、
前記速度情報及び前記非接触測定装置からの非接触速度情報が入力される速度推定部を備え、
前記平均距離推定部は、前記速度推定部が出力した複数の停止距離情報から該停止距離情報の母平均を推定して前記平均距離情報を出力することを特徴とする請求項３に記載の自動列車運行システム。
【請求項７】
前記相対距離測定装置は、停止目標位置に対する列車の位置情報を取得し、さらに駅の停止位置に対する列車の速度及び加速度の少なくともいずれか一方を取得し、前記位置情報を基準として前記停止目標位置と列車との相対距離情報を演算して前記平均距離情報を出力することを特徴とする請求項３に記載の自動列車運行システム。
【請求項８】
列車と停止目標位置との相対距離情報を前記列車の停止時に取得して複数回の前記列車の停止で得られた該相対距離情報の平均値である平均距離情報を出力する相対距離測定装置を備える自動列車運行システムで用いられるブレーキ制御装置であって、
センサにより検知した速度情報及び位置情報を保持して出力するセンサ情報保持部と、
前記速度情報、前記位置情報及び前記平均距離情報から減速度を補正するための次回以降の停止時に用いる指令値を自動で演算して出力する補正量演算部と、
前記速度情報、前記位置情報及び前記減速度を補正するための指令値に基づいてブレーキ指令値を生成してブレーキ装置に出力する指令計画部とを備えることを特徴とするブレーキ制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、列車と停止目標位置との相対距離情報を前記列車が停止した時に取得して複数回の運転における前記列車の停止で得られた該相対距離情報の平均値である平均距離情報を出力する相対距離測定装置と、ブレーキ制御装置とを備え、前記ブレーキ制御装置が、センサにより検知した速度情報及び位置情報を保持して出力するセンサ情報保持部と、前記速度情報、前記位置情報及び前記平均距離情報から減速度を補正するための次回以降に前記列車を停止させる時に用いる指令値を自動で演算して出力する補正量演算部と、前記速度情報、前記位置情報及び前記減速度を補正するための指令値に基づいてブレーキ指令値を生成してブレーキ装置に出力する指令計画部とを備えることを特徴とする。
【国際調査報告】
2016035597.tif 000024
2016035597.tif 000025
2016035597.tif 000026
2016035597.tif 000027