(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
障害物の種類と、速度、乗客・貨物を含めた質量および乗客人数の全部または一部を含む列車の状態とから、衝突の設備被害・人的被害の総和の大きさを推定する第１ステップ（発生被害推定ステップ）と、
過去の事故データを用いて、障害物の種類、季節、時間帯ごとに、ある位置での衝突確率を推定して衝突確率地図を作成しておく第２ステップ（衝突確率地図作成ステップ）と、
列車運行時または列車運行シミュレーション時に、走行パターンに基づいて、前記衝突確率地図をルックアップして各地点での衝突確率を推定する第３ステップ（衝突確率推定ステップ）と、
第１ステップにおいて推定された発生被害と、第３ステップにおいて推定された衝突確率とを障害物の種類ごとに乗算して積算を行い、衝突リスクを求める第４ステップ（衝突リスク演算ステップ）と、
第４ステップにより得られた衝突リスクの程度を予め定めた基準に基づいて評価する第５ステップ（衝突リスク評価ステップ）と、
第５ステップにおいて評価された衝突リスクの程度に応じて速度制御装置に速度制御信号を与える第６ステップ（速度制御ステップ）と、
を含むことを特徴とする衝突被害軽減方法。
【請求項２】
障害物の種類と列車の状態から設備被害・人的被害の大きさを推定する発生被害推定手段と、
ある位置での衝突確率を障害物の種類、季節、時間帯の条件ごとに定めておき、当該列車の走行パターンから衝突確率を推定する発生確率推定手段と、
前記発生被害推定手段が推定した発生被害と前記発生確率推定手段が推定した衝突確率との乗算・積算結果から衝突リスクが大きいか否かを評価する衝突リスク評価手段と、
前記衝突リスク評価手段が衝突リスクは大きいと評価した場合に、当該列車の走行速度を制御する速度制御手段とを有することを特徴とする衝突被害軽減システム。
【請求項３】
請求項２に記載の衝突被害軽減システムにおいて、過去の事故データを用いて、障害物の種類、季節、時間帯の条件ごとに、ある位置での衝突確率を推定して衝突確率地図を作成する衝突確率地図作成手段を有し、前記発生確率推定手段は、列車運行時または列車運行シミュレーション時に、走行パターンに基づいて、前記衝突確率地図をルックアップして各地点での衝突確率を推定するものであることを特徴とする衝突被害軽減システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝突被害軽減方法および衝突被害軽減システム、特に鉄道車両と障害物との衝突による被害を軽減する方法およびその方法を使用するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
安全・安心な鉄道運行を実現する上で、列車と障害物（たとえば自動車等や鹿等の動物）との衝突をいかに軽減するかが課題となっている。列車が過去にどの位置で何に衝突したかの情報は、記録され、データベース化されていることが多い。しかし、そのような記録やデータベースは、安全性向上を議論する上では参考となるが、体系的に利用される例は少ない。
【０００３】
従来、衝突による被害（衝突被害）を軽減するため、運転士は過去の経験に基づいて衝突事故多発区間においては前方を注意しながら走行している。また、衝突被害の軽減のために、踏切においては特殊信号発光機が地上に、防護無線が車上に設備されている。
【０００４】
衝突予測技術は、自動車分野では開発が進んでいる。たとえば、特許文献１では、自車両と他車両との衝突時の位置関係によって衝突形態を予測する技術が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５２６２３９４号公報
【特許文献２】特開２０１１−２０７３５３号公報
【特許文献３】特開２０１１−１１６３００号公報
【特許文献４】特開２０１３−１１２２４７号公報
【特許文献５】特許第５０５６０３３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】寺田、伊藤、山川「マルチボディダイナミクスを用いた編成車両の3次元衝突解析」、鉄道技術連合シンポジウム講演論文集、２０１１年、第１８巻、ｐ．３０１−３０４
【非特許文献２】小美濃幸司、外３名「通勤列車の踏切事故時の乗客挙動シミュレーション」、鉄道総研報告、２０１２年１月、第２６巻、第１号、ｐ．２１―２６
【非特許文献３】長浜友治「踏切事故の危険性に関する基礎的研究」、土木学会論文報告集、１９７９年、第２９０号、ｐ．９９−１１４。
【非特許文献４】武内陽子、外4名「運転曲線レベルで再現可能な運行シミュレータ」鉄道総研報告、２０１４年４月、第２８巻第４号、ｐ．４１−４６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
衝突被害の軽減を、運転士の経験と注意（目視確認）に基づいて実現する場合、軽減の効果に個人差が生じる。また、特殊信号発光機や防護無線は、リスクが顕在化した際に衝突被害の軽減を図るものである。したがって、潜在的なリスクに対しては無力である。
【０００８】
同様に、既存の衝突予測技術の多くは、障害物を光学センサ等によって検知するか、あるいは、センサの死角を無線通信で補うことによって機能する。したがって、それらの技術も潜在的なリスクに対しては無力である。
【０００９】
道路交通と鉄道の情報共有は発展途上であり、技術が確立しても、普及には時間がかかると予想される。また、野生動物の追跡は、一部の希少動物を除き実際的でない。
【００１０】
本発明は、これらの問題点を解決するためになされたものであり、潜在的な衝突リスクの大きさを可及的に高い確率で推測することにより、衝突被害を効果的に軽減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る衝突被害軽減方法は、障害物の種類と、速度、乗客・貨物を含めた質量および乗客人数の全部または一部を含む列車の状態とから、衝突の設備被害・人的被害の総和の大きさを推定する第１ステップ（発生被害推定ステップ）と、過去の事故データを用いて、障害物の種類、季節、時間帯ごとに、ある位置での衝突確率を推定して衝突確率地図を作成しておく第２ステップ（衝突確率地図作成ステップ）と、列車運行時に、走行パターンに基づいて、前記衝突確率地図をルックアップして各地点での衝突確率を推定する第３ステップ（衝突確率推定ステップ）と、第１ステップにおいて推定された発生被害と、第３ステップにおいて推定された衝突確率とを障害物の種類ごとに乗算して積算を行い、衝突リスクを求める第４ステップ（衝突リスク演算ステップ）と、第４ステップにより得られた衝突リスクの程度を予め定めた基準に基づいて評価する第５ステップ（衝突リスク評価ステップ）と、第５ステップにおいて評価された衝突リスクの程度に応じて速度制御装置に速度制御信号を与える第６ステップ（速度制御ステップ）とを含むことを特徴とする。
【００１２】
換言すると、本発明は、路線ごとに過去の事故データに基づいて、事故発生場所における障害物の大きさ・質量および季節や時間帯を考慮した衝突発生確率ならびに衝突が発生した場合の被害の大きさを統計モデルで表現し、列車の走行中の区間における衝突リスクの大きさを推定し、推定した衝突リスクが大きい場合は、速度制御を行うことを特徴とする。これにより、障害物との衝突が発生した場合の被害を軽減することができる。
【００１３】
上記衝突被害軽減方法を使用する衝突被害軽減システムは、障害物の種類と列車の状態から設備被害・人的被害の大きさを推定する発生被害推定手段と、ある位置での衝突確率を障害物の種類、季節、時間帯ごとに定めておき、当該列車の走行パターンから衝突確率を推定する発生確率推定手段と、発生被害推定手段が推定した発生被害と発生確率推定手段が推定した衝突確率との積から衝突リスクが大きいか否かを評価する衝突リスク評価手段と、衝突リスク評価手段が衝突リスクは大きいと評価した場合に、当該列車の走行速度を制御する速度制御手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
上記衝突被害軽減システムは、過去の事故データを用いて、障害物の種類、季節、時間帯ごとに、ある位置での衝突確率を推定して衝突確率地図を作成する衝突確率地図作成手段を有することが好ましい。そして、発生確率推定手段は、列車運行時に、走行パターンに基づいて、前記衝突確率地図をルックアップして各地点での衝突確率を推定するものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、地上に特殊な設備を設置することなく、衝突被害の軽減が可能であり、鉄道運行の安全性が向上する。
【００１６】
また、過去の客観的なデータに基づいて、統計モデルにより数理的に衝突リスクを求め、衝突リスクを低減させるように速度制御を行うため、従来の運転士の経験と注意に依存する方法が有する個人差の影響や判断の遅れを排除し、安定的に衝突回避・予防、被害軽減の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る衝突被害軽減システムの全体構成を示す図である。
【図２】図１の衝突被害軽減システムの主たる機能を説明する図である。
【図３】衝突被害軽減システムの主たる機能を実現する構成を示す図である。
【図４】障害物のモデルパラメータを示す表である。
【図５】衝突確率地図の一例を示す図である。
【図６】衝突被害軽減システム運用時の動作を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の実施例１のブロック構成図である。
【図８】本発明の実施例２のブロック構成図である。
【図９】本発明の実施例３のブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下には、衝突被害軽減システムについて説明し、その説明の中で、衝突被害軽減方法を併せて説明する。
【００１９】
[基本思想]
衝突被害軽減システムは、ＣＰＵ（演算制御部）を中心とするコンピュータで構成されている。図１に示すように、衝突被害軽減システムは、入力部１と、表示部２と、位置・速度検知装置３と、記憶部４と、警報装置５と、速度制御装置６と、演算制御部７とを有する。
【００２０】
入力部１は、この衝突被害軽減方法の適用対象路線等の条件を指定するためのものであり、キーボード、タッチパネル、マウス等の既知の入力手段を用いることができる。表示部２は、後述される演算制御部７の機能により構成される発生被害推定手段と発生確率推定手段の演算結果を表示するためのものであり、液晶パネルまたはＬＥＤパネル等で構成されている。位置・速度検知装置３は、列車の位置および速度を検知し、出力するものであり、たとえば速度発電機や位置の誤差を補正するための地上子を検知する車上子等により構成される。
【００２１】
上記入力部１、表示部２、および位置・速度検知装置３は、いずれも既知のものであり、図示されていないＩ／Ｏインタフェースを介して演算制御部７と接続されている。また、必要により、列車の質量や乗員数を推定するための重量センサや当該列車外部から情報を取得するための通信装置等（いずれも図示せず）が演算制御部７に接続されている。
【００２２】
記憶部４は、衝突被害軽減システムの目的を実現するためのプログラムデータおよびワーキングデータを記憶するためのＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリを有する。そして、そのメモリに、路線ごとに、過去の衝突事故の事例がデータベース化されている。データベースを構成するデータは、過去の衝突事故に関する総合データであり、一例として、次のようなものが含まれる。すなわち、路線名、衝突事故発生位置（キロ程）、衝突事故発生年月日時分、天候、走行速度、障害物の種類（自動車、自転車、人、動物）と大きさ、被害の程度（大破、中破）、死者数、負傷者数などである。
【００２３】
演算制御部７は、記憶部４に格納されているプログラムの実行により入力部１、位置・速度検知装置３から入力されるデータに基づいて、所定の演算処理、すなわち、図２に示すように、主として発生被害推定（Ｓ１）、衝突確率地図作成（Ｓ２）、発生確率推定（Ｓ３）、衝突リスク演算（Ｓ４）、衝突リスク評価（Ｓ５）、そして、衝突リスク評価に基づく速度制御（Ｓ６）を行う。
【００２４】
さらに詳述すると、図３に示すように、演算制御部７は、発生被害推定を行う機能により発生被害推定手段７ａを構成し、発生確率推定を行う機能により発生確率推定手段７ｂを構成し、発生被害推定手段７ａおよび発生確率推定手段７ｂの推定値から総衝突リスクを求める衝突リスク演算手段７ｃを有し、得られた総衝突リスクの程度を評価する衝突リスク評価手段７ｄを有している。また、好ましい実施の形態においては、演算制御部７に、ある位置での衝突確率地図を表示部２に表示させる衝突確率地図表示手段７ｅが備えられている。以下に、これら各手段７ａ〜７ｅについて詳述する。
【００２５】
発生被害推定手段７ａは、後述されるように、障害物の種類と、列車の状態（たとえば、速度、乗客・貨物を含めた質量、乗車人数の全部または一部）から設備被害・人的被害の大きさを推定する。
【００２６】
発生被害推定は、演算制御部７ではなく、他のデータ処理装置を用いて行い、その推定結果をデータベース化して記憶部４に保存してもよい。その場合、発生被害推定手段７ａは記憶部４に保存された推定結果をルックアップして、当該列車の状態に対応した発生被害を推定する。
【００２７】
発生被害推定の方法の一つとして、過去の衝突事故の事例のデータベースを参照し、人間が帰納的に推定する方法が挙げられる。また、発生被害をより定量的・客観的に求めるために、物理シミュレーションを利用する方法がある。
【００２８】
物理シミュレーションでは、障害物のモデルおよび列車のモデルから、衝突時の力学的運動を算出する。障害物のモデルパラメータの一部を図４に示す。ただし、図４は、模式的なものであり、値は実際的とは限らない。質量が正規分布である必要もない。
【００２９】
全てのパラメータは、確率変数として定義可能である。ただし、値の幅が大きく、衝突リスクへの影響が大きいパラメータ（たとえば、質量）のみを確率変数として定義すればよい。
【００３０】
衝突時には、列車および障害物の変形に伴うエネルギーの散逸が生じる。変形の様相は、衝突の部位や角度によって大きく変化しうる。変形を伴う箇所については、有限要素法（ＦＥＭ）解析を適用し、編成された列車のマクロな運動についてはマルチボディダイナミクス（ＭＢＤ）解析を適用し、これらを連成させることで、変形を伴う衝突の力学的シミュレーションを行うことができる。衝突の力学的シミュレーションをＦＥＭ解析およびＭＢＤ解析により行う技術は、たとえば、非特許文献１に示されている。
【００３１】
また、衝突発生時における列車内の乗客の二次衝突被害の推定については、たとえば、非特許文献２に、シミュレーションにより評価する技術が示されている。
【００３２】
被害の大きさの指標としては、たとえば、設備被害については金額が利用できる。衝突発生時の状況から、その被害の大きさをどのように定量化するかについては、価値観に依存するため、本発明では特に規定しない（状況から被害の大きさへの何らかの写像が定義されていればよい）。衝突の状況自体は列車位置や発生時刻への依存が小さい。ただし、付帯的状況（復旧に必要となる要員や時間の確保しやすさ、代替交通機関が存在するか否か等）まで考慮に入れると、被害の大きさは列車位置や発生時刻に応じて変化する。付帯的状況まで考慮する場合は、列車位置や発生時刻に応じて写像を切り替えるようにすればよい。
【００３３】
発生確率推定手段７ｂは、障害物の種類、列車位置、季節、時間帯から、衝突が発生する確率を推定する。季節、時間帯は演算制御部７に内蔵あるいは接続されたカレンダー・時計（図示せず）から取得する。
【００３４】
発生確率は、列車位置に強く依存し、それ以外の列車の状態への依存性は小さい。この特徴を利用し、発生確率推定にあたっては、ある位置での衝突確率を、図５に例示するような衝突確率地図として、障害物の種類、季節、時間帯の条件ごとに定め、記憶部４に保存しておく。そして、発生確率推定手段７ｂは、当該列車の走行パターン（時刻・位置）に沿って衝突確率地図をルックアップして当該地点の衝突確率を推定する。
【００３５】
踏切内での衝突事故の発生状況は、踏切の諸元や踏切環境等との相関がみられる場合があることが分かっている（たとえば、非特許文献３）。したがって、踏切の諸元や踏切環境等の条件で分類を行い、類似条件の踏切から衝突確率を補完する方法が有効である。踏切の諸元や踏切環境等とは、遮断機の有無、横断路の長さ、交差路の数などである。
【００３６】
また、過去に衝突事故に至らなかったが、重大事故になった虞がある事例なども考慮されることが望ましい。したがって、ハインリッヒの法則を踏まえ、衝突事故に至らなかった不安全状態の発生状況から、衝突事故の発生確率を推定する方法も有効である。
【００３７】
衝突確率地図の妥当性については、尤度（衝突確率地図が与えられた条件における個々の衝突事故事例が発生する条件付き確率）を求めることで、相対的に評価することができる。たとえば、衝突発生確率が位置に依らず一様と仮定した場合の尤度よりも、推定した衝突確率地図の場合の尤度が高ければ、相対的に妥当である（すなわち、有用性が高い）と言える。
【００３８】
衝突リスク演算手段７ｃは、発生被害推定手段７ａおよび発生確率推定手段７ｂの推定値を乗算・積算して総衝突リスクを求める。すなわち、本発明の実施の形態においては、衝突リスク ＝ 発生被害×発生確率とする。つまり、衝突リスクの大きさを推定するに当たり、列車位置や発生時刻への依存が小さい要素として、発生被害の大きさを決める。また、列車位置や発生時刻に依存する要素として、発生確率を用いる。一度に衝突しうる障害物の種類を、単一と仮定する（たとえば、乗用車と動物に同時に衝突することはないとする）ならば、衝突リスクは、
衝突リスク＝Σ（ある種の障害物での発生被害×ある種の障害物での発生確率）
の計算式で求められる。ここでΣは、障害物の種類についての総和を求める操作を意味する。もし、複数種類の障害物に同時に衝突する事象を考慮するならば、障害物の組（たとえば「乗用車１台と自転車１台」）を、固有の障害物の種類として独立に定義すればよい。
【００３９】
発生被害や衝突リスクは、一般には確率論的に確率分布で表現される。もっとも、演算処理の簡素化のために、確率分布ではなく、要約統計量（平均値、最頻値等）を用いてもよい。
【００４０】
衝突リスクを所定の方法により積算したものが総衝突リスクとなる。積算方法としては、現時刻から一定時間内での積算、現在位置から一定距離を走行する間での積算、あるいはそれらを併用する方法が挙げられる。また、重要性の高い、時空間的に直近の衝突リスクに大きい重みをつけて、重み付き和として積算してもよい。
【００４１】
衝突リスク評価手段７ｄは、衝突リスク演算手段７ｃから得た総衝突リスクを予め定めてある基準値と比較して、総衝突リスクが大きいか否かを評価する。総衝突リスクも一般には確率分布のため、比較においては要約統計量（平均値、分位数等）を用いる。総衝突リスクが大きいと評価したときは、警報装置５に駆動信号を与えるとともに、速度制御装置６に速度制御信号を与える。
【００４２】
たとえば、衝突リスク評価手段７ｄは、総衝突リスクが予め定めた第１閾値を超えた場合は、駆動信号を出力して警報装置５に与える。これにより、警報装置５は警報音または点滅光などを出して、当該列車の運転士の注意を喚起する。また、衝突リスク評価手段７ｄは、総衝突リスクが第１閾値よりも大きい予め定めた第２閾値を超えた場合は、速度制御信号を出力して速度制御装置６に与える。これにより、速度制御装置６は図示されていない制動装置に対して減速させる制御を行う。第２閾値よりもさらに大きい予め定めた第３閾値を超えた場合は、速度制御装置６は制動装置に対して停車させる制御を行う。
【００４３】
警報装置５は、演算制御部７の衝突リスク評価手段７ｄから駆動信号を与えられたとき、列車の運転士に走行速度等について注意を喚起する。また、速度制御装置６は、演算制御部７の衝突リスク評価手段７ｄから速度制御信号を与えられたとき、現在、衝突リスク以外の要因（たとえば先行列車との距離、曲線半径、勾配等）に基づいた速度パターンに従って走行している速度を、衝突リスクの程度に応じて、減速または停止させる制御を制動装置に対して行う。
【００４４】
衝突リスクが大きい場合は、速度制御を行うことにより列車間隔を広くとることが好ましい。以下、これに関して説明する。一般的な間隔制御においては、先行列車が瞬時に停止する（減速度無限大）と仮定した場合でも、衝突しないように列車間隔が確保される。しかし、何らかの理由で後続列車の制動が遅れたり、減速度が不足したりした状況を考慮すると、後続列車が先行列車に追突するリスクは小さいながらも存在する。この追突のリスクは、やはり小さいながらも、先行列車が障害物と衝突した際に増大する。また、衝突が発生した場合は、列車や障害物が周辺線路を支障することで多重衝突のリスクが生じる。
【００４５】
そして、追突や多重衝突を回避するために急制動を行った場合は、車内での乗客や荷物の転倒・衝突リスクが高まる。しかし、列車間隔を広くとることで、後続列車ないしは周辺列車は、より小さい減速度で、より安全に停止措置をとることが技術的に可能となる。
【００４６】
また、衝突リスクが大きい状況では、衝突に至らない不安全状態も発生しやすいと考えられる。不安全状態の発生により列車が非常停止したとしても、衝突に至らなければ、比較的早期に運転再開となることが想定される。この際、列車間隔を広くとっておくことで、列車運行の回復や運転整理が、より容易となる。
【００４７】
列車間隔を広くとる方法については、後述する。
【００４８】
図５は、一例として、３個の踏切Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３と、1個のトンネルＴが存在する路線Ｒにおける衝突確率を示す衝突確率地図である。この衝突確率地図では、障害物の種類が乗用車である場合の衝突確率が実線で示され、障害物の種類が野生動物である場合の衝突確率が破線で示されている。そして、踏切Ｃ１とＣ３においては乗用車衝突確率が高く、踏切Ｃ２における乗用車衝突確率は比較的小さいことが示されている。トンネルＴの前後においては動物衝突確率がやや高いことが示されている。
【００４９】
したがって、図５の例の場合は、一例として、乗用車衝突確率が高い踏切Ｃ１に列車が接近するときは、警報装置５が警報音または点滅光などを出して、運転士の注意を喚起するとともに、速度制御装置６は列車の走行速度を減速させる。また、動物衝突確率のやや高いトンネルＴに列車が接近するとき、およびトンネルを通過した直後には、警報装置５が警報音または点滅光などを出して、運転士の注意を喚起する。また、乗用車衝突確率と動物衝突確率の低い踏切Ｃ２に列車が接近するときは、警報音または点滅光などを出して運転士の注意を喚起するが、速度制御装置６は列車の走行速度の減速制御を行なわない。乗用車衝突確率の比較的高い踏切Ｃ３に列車が接近するときは、警報装置５が警報音または点滅光などを出して運転士の注意を喚起するとともに、速度制御装置６は列車の走行速度を減速する。減速することで、推定される発生被害が低減し、これにより衝突リスクも低減する。衝突リスクが所定の基準値を下回れば、警報装置５の駆動や速度制御装置６の減速制御は解除・緩和される。
【００５０】
衝突確率地図は、各路線において、季節、時間帯等に応じて複数が用意される。障害物の種類も乗用車や動物に限定されない。図５は単なる一例を示すにすぎない。
【００５１】
図５の衝突確率地図は、過去の事故データ(データベース)を利用して生成される。ただし、実際に衝突事故が発生する確率は必ずしも大きくなく、路線全体の長さに対し、事例の数は限定的である。したがって、事故事例のない箇所についても、上述のように踏切の諸元や踏切環境等の情報から、衝突確率を補完して定める必要がある。
【００５２】
なお、衝突確率地図表示手段７ｅは、演算制御部７ではなく、他のデータ処理装置に設けてもよい。衝突確率の代わりに、衝突リスク演算手段７ｃで得られる衝突リスクを地図として出力してもよい。衝突確率あるいは衝突リスクの図示方法は、図５のような曲線グラフを用いてもよいし、色彩や数値を用いてもよい。
【００５３】
[運用時の作用]
次に、上記の実施の形態に係る衝突被害軽減システムの運用時の作用を図６に基づいて説明する。衝突被害軽減システムのプログラムの実行は、列車の始点からの発車とともに開始される。そして、同時に位置・速度検知が開始される（Ｓ２１）とともに、衝突確率推定手段７ｂが現在位置における衝突確率地図をルックアップして（Ｓ２２）、走行パターン（位置・速度）から現在位置における衝突確率を推定する（Ｓ２３）。他方、発生被害推定手段７ａは列車状態から発生被害を推定する（Ｓ２４）。発生被害推定手段７ａおよび発生確率推定手段７ｂによる推定値が得られると、衝突リスク演算手段７ｃが、発生被害推定手段７ａおよび発生確率推定手段７ｂによる推定値を積算して総衝突リスクを求める（Ｓ２５）。その総衝突リスクは衝突リスク評価手段７ｄに与えられ、衝突リスク評価手段７ｄはその総衝突リスクを予め定めてある基準値と比較して、衝突リスクが大きいか否かを評価し(Ｓ２６）、その評価の程度に応じて、警報装置５に駆動信号を与え、または速度制御装置６に速度制御信号を与える（Ｓ２７）。
【００５４】
続いて、衝突被害軽減方法および衝突被害軽減システムの上記基本思想を具体的に適用する実施例について説明する。
【００５５】
［実施例１］
図７は、実施例１の構成を示すブロック図である。この衝突被害軽減システムは、ダイヤ設計部１１と、運転曲線作成部１２と、運行・衝突シミュレーション部１３と、衝突リスク評価部１４とを有する。
【００５６】
ダイヤ設計部１１は、たとえば、特許文献２,３などに記載されている既存のダイヤ設計手法による。
【００５７】
運転曲線作成部１２は、ダイヤ設計部１１が衝突リスク評価部１４から衝突リスクが大きいとの評価信号を受けた場合に、その衝突リスクが小さくなるように運転曲線を作成するものである。運転曲線作成部１２において新たな運転曲線が作成されたときは、ダイヤ設計部１１に新たな基準運転時分を提案し、ダイヤの修正を要求する。
【００５８】
運行・衝突シミュレーション部１３は、運転曲線レベルで再現可能な運行シミュレータに、衝突シミュレーションの機能を付加したものである。運転曲線レベルで再現可能な運行シミュレータでは、各列車の位置・速度が算出される。これは、図１において位置・速度検知装置３から列車の位置・速度が取得されている状態に相当する。位置・速度以外にも乗車人数を算出することも可能である。衝突シミュレーションは、上述した図３の発生被害推定手段７ａおよび発生確率推定手段７ｂが有する統計モデルを用いた確率的シミュレーション（モンテカルロシミュレーション）による。
【００５９】
運転曲線レベルで再現可能な運行シミュレータの技術としては、たとえば、非特許文献４に記載されているもの、あるいは、関連技術として特許文献４に記載されているものを使用することができる。
【００６０】
衝突リスク評価部１４は、上述した図３の衝突リスク演算手段７ｃおよび衝突リスク判定手段７ｄにより構成されるものである。上述した、衝突リスク＝Σ（ある種の障害物での発生被害×ある種の障害物での発生確率）で衝突リスクを求め、総衝突リスクが所定の基準値を超過した場合に、ダイヤ設計部１１に衝突リスクの大きさ、衝突リスクの大きい場所、時間帯を通知し、ダイヤ修正を要求する。
【００６１】
すなわち、上述した本発明の基本思想を実現する演算制御部７の基本的機能は、運行・衝突シミュレーション部１３と衝突リスク評価部１４によって果たされる。また、速度制御装置６に相当する機能は、ダイヤ設計部１１、運転曲線作成部１２によって果たされる。
【００６２】
ダイヤ設計部１１は、衝突リスク評価部１４が算出した衝突リスクを許容できる水準まで小さくするよう、ダイヤを修正する。そして、衝突リスクの大きい場所、時間帯で運転速度を低下させ、運転時隔を広くとることで、衝突リスクの低減が期待できる。
【００６３】
衝突リスクの大きさから、運転速度、運転時隔（列車間隔）をどれだけ変化させるかについては、人が手作業で入力する方法、予め計算しておいたテーブルを参照する方法、ランダムに変化させる方法が挙げられる。テーブルを参照する方法としては、災害に応じて臨時速度パターンを引く先行技術、たとえば、特許文献５に記載の考え方が応用できる。ダイヤ修正の自動化のために、メタヒューリスティックスを適用してもよい。
【００６４】
［実施例２］
実施例２は、自列車がブレーキパターン通り運転した場合の衝突リスクを求め、衝突リスクが大きいときに制動を行うものである。この場合の衝突被害軽減システムは、図８に示すように、位置・速度検知装置２１と、パターン生成部２２と、速度制御装置２３と、制動装置２４と、運行・衝突シミュレーション部２５と、衝突リスク評価部２６とを有する。
【００６５】
パターン生成部２２は、従来の自動列車停止装置（ＡＴＳ）または自動列車制御装置（ＡＴＣ）と同様のブレーキパターン生成機能に加え、衝突リスクに応じてブレーキパターンの減速タイミング、減速度を修正する機能を有する。
【００６６】
運行・衝突シミュレーション部２５と衝突リスク評価部２６は、実施例１における運行・衝突シミュレーション部１３と衝突リスク評価部１４と同様のものである。ただし、シミュレーション・評価対象は自列車のみでよい。また、シミュレーション上の列車の運行は、パターン生成部２２によるブレーキパターンで決定論的に定められる。
【００６７】
衝突リスクを考慮してブレーキパターンを修正した後は、再度シミュレーションをして衝突リスクが評価され、パターン生成部２２にフィードバックされる。
【００６８】
速度制御装置２３、制動装置２４は、従来のＡＴＳまたはＡＴＣのものと同様であり、ブレーキパターンを超過した場合に列車の制動を行う。
【００６９】
衝突リスク評価部２６にて衝突リスクが所定の基準値を超過した際は、警報装置（図示せず）により、運転士に注意喚起を行ってもよい。
【００７０】
［実施例３］
実施例３は、自列車の衝突リスク管理に加えて、他列車にもその衝突リスクを左右する情報を伝達して、衝突被害のさらなる軽減を図るものである。この場合の衝突被害軽減システムは、図９に示すように、位置検知装置３１と、自列車状態推定部３２と、自列車情報・地上設備情報送信部３３と、他列車情報受信部３４と、地上設備情報受信部３５と、運行・衝突シミュレーション部３６と、衝突リスク評価部３７と、パターン生成部３８と、速度制御装置３９と、制動装置３１０とを有する。
【００７１】
自列車情報・地上設備情報送信部３３は、自列車情報および自列車が受信した地上設備情報を他列車に送信するものである。他列車情報受信部３４は、他列車情報を他列車から受信するものである。地上設備情報受信部３５は地上設備情報を地上設備または他列車から受信するものである。
【００７２】
自列車状態推定部３２は、位置・速度検知装置３１からの情報を基に、自列車の現在時刻における位置・速度を推定する。また、現在時刻より将来の自列車の位置・速度（走行パターン）を予想する。さらに、他列車情報受信部３４および地上設備情報受信部３５から取得した情報を、自列車に付帯する状況（たとえば先行列車の走行パターンや列車前方の踏切の状態）を推定する。この推定は必ずしも決定論的に行う必要はない。
【００７３】
運行・衝突シミュレーション部３６と衝突リスク評価部３７は、実施例１における運行・衝突シミュレーション部１３と衝突リスク評価部１４と同様のものである。
【００７４】
パターン生成部３８は、衝突リスク評価部２６の衝突リスク評価結果に対応して運転速度を低下させ、運転時隔を広くとれるようなブレーキパターンを生成する。速度制御装置３９は、パターン生成部３８が生成したブレーキパターンと自列車状態推定部３２が推定する自列車速度を比較して、ブレーキパターンを超えている場合は、制動装置３１０に制動を掛けさせる。制動装置３１０等が故障しない限り、ブレーキパターンを大きく超過するような走行パターンには至らない。そのため、ブレーキパターンの情報は、自列車状態推定部３２での自列車の走行パターンの予想に活用される。
【００７５】
この実施例においては、自列車の状態情報は他列車に伝達されるため、防護無線の類を発報する必要はない。周辺列車はそれぞれがリスクを評価して制御を行う。防護無線は従来通り、リスクが顕在化した場合に利用すればよい。
【００７６】
地上設備情報は、衝突確率の精度向上のために、必要に応じて用いる。地上設備情報は、たとえば、踏切の実際の警報時分、踏切周辺の道路の交通量などであり、鉄道の設備の情報に限定されない。
【００７７】
地上設備情報として気象条件等を取得することで、落石や倒木といった自然災害に分類される衝突のリスクについても、より定量的に推定・評価することが可能となる。
【符号の説明】
【００７８】
１      入力部
２      表示部
３      位置・速度検知装置
４      記憶部
５      地上設備または警報装置
６      速度制御装置
７      演算制御部(運行・衝突シミュレーション部)
７ａ    発生被害推定手段
７ｂ    発生確率推定手段
７ｃ    衝突リスク演算手段
７ｄ    衝突リスク評価手段
７ｅ    衝突確率地図作成手段
１１    ダイヤ設計部
１２    運転曲線作成部
１３    運行・衝突シミュレーション部
１４    衝突リスク評価部
２１    位置・速度検知装置
２２    パターン生成部
２３    速度制御装置
２４    制動装置
２５    運行・衝突シミュレーション部
２６    衝突リスク評価部
３１    位置・速度検知装置
３２    自列車状態推定部
３３    自列車情報・地上設備情報送信部
３４    他列車情報受信部
３５    地上設備情報受信部
３６    運行・衝突シミュレーション部
３７    衝突リスク評価部
３８    パターン生成部
３９    速度制御装置
３１０  制動装置
【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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