(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車を目標停止点に停止させる定点停止制御を行う自動列車運転装置において、
駅別の上記列車の停止までの目標パターンの演算に用いられる目標パターン減速度を格納した駅別パターン減速度格納部、
入力情報に基き、列車速度及び上記目標停止点までの残走距離を演算する速度・残走距離演算部、
この速度・残走距離演算部により演算された残走距離及び上記駅別パターン減速度格納部に格納された目標パターン減速度を用いて上記列車の停止までの目標パターンを演算する目標パターン演算部、
この目標パターン演算部により演算された目標パターンに上記列車速度が沿うようにブレーキノッチを選択するブレーキノッチ選択部、
このブレーキノッチ選択部により選択されたブレーキノッチと上記列車の走行地点ごとの列車速度である走行軌跡とを記憶する走行軌跡・ブレーキ記憶部、
及びこの走行軌跡・ブレーキ記憶部に記憶されたブレーキノッチの選択状態及び列車の走行軌跡における列車速度と上記目標パターンとの偏差に基づき、上記駅別パターン減速度格納部に格納された目標パターン減速度を補正するパターン減速度補正部を備えたことを特徴とする自動列車運転装置。
【請求項２】
上記パターン減速度補正部の上記機能を有効にするか無効にするかを切替える有効スイッチを備えたことを特徴とする請求項１記載の自動列車運転装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の自動列車運転装置を模擬するように構成された計算機を用いて、上記列車を目標停止点に停止させる定点停止制御を模擬することにより、上記計算機上の駅別の模擬目標パターン減速度を補正し、この計算機により補正された駅別の模擬目標パターン減速度を、上記自動列車運転装置の上記パターン減速度格納部に格納された対応する駅別の目標パターン減速度の初期値とすることを特徴とする自動列車運転装置の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、列車を目標停止点に停止させる定点停止制御を行う鉄道車両用の自動列車運転装置及びその調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１の自動列車運転装置では、列車を定点に停止させる方法としてゾーン方式が使われている。特許文献１では、各ゾーンは、停止目標点に収斂する減速度パターンＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄによって分けられており、列車の位置するゾーンに応じて制御内容を設定する。なお、減速度パターンＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、次式によって設定される。
パターン速度Ｖ＝（７．２×βｉ×Ｓ）１／２（ただし、βｉ：減速度、Ｓ：残走距離）
ここで、βｉは、列車のブレーキ性能を考慮して仮設定されるが、最終的には試験走行による調整の結果、得られた値が設定される。
定点停止制御は、次のように行われる。
まず、列車速度と残走距離とから、どのゾーンに列車が存在しているかを判断する。次に、その存在しているゾーンに設定されているブレーキノッチを選択する。以上の動作が、列車が停止するまで繰り返される。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２０５３１９号公報（第３〜４頁、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のような従来の定点停止制御において、予め設定した目標パターンの減速度βｉと列車の実減速が定常的に乖離してしまった場合に、本来の目標パターンに沿った追随減速制御を行うことができずに、乗心地や停止精度に悪影響を及ぼすという問題があった。
また、停止駅の最適な目標パターン減速度βｉを決定するために、試験走行による調整を繰り返す必要があるという問題もあった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、列車の実減速度が目標パターン減速度と乖離した場合等にも安定した定点停止制御を遂行することができる自動列車運転装置及びその調整方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係わる自動列車運転装置においては、列車を目標停止点に停止させる定点停止制御を行う自動列車運転装置において、
駅別の列車の停止までの目標パターンの演算に用いられる目標パターン減速度を格納した駅別パターン減速度格納部、
入力情報に基き、列車速度及び目標停止点までの残走距離を演算する速度・残走距離演算部、
この速度・残走距離演算部により演算された残走距離及び駅別パターン減速度格納部に格納された目標パターン減速度を用いて列車の停止までの目標パターンを演算する目標パターン演算部、
この目標パターン演算部により演算された目標パターンに列車速度が沿うようにブレーキノッチを選択するブレーキノッチ選択部、
このブレーキノッチ選択部により選択されたブレーキノッチと列車の走行地点ごとの列車速度である走行軌跡とを記憶する走行軌跡・ブレーキ記憶部、
及びこの走行軌跡・ブレーキ記憶部に記憶されたブレーキノッチの選択状態及び列車の走行軌跡における列車速度と目標パターンとの偏差に基づき、駅別パターン減速度格納部に格納された目標パターン減速度を補正するパターン減速度補正部を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明は、以上説明したように、列車を目標停止点に停止させる定点停止制御を行う自動列車運転装置において、
駅別の列車の停止までの目標パターンの演算に用いられる目標パターン減速度を格納した駅別パターン減速度格納部、
入力情報に基き、列車速度及び目標停止点までの残走距離を演算する速度・残走距離演算部、
この速度・残走距離演算部により演算された残走距離及び駅別パターン減速度格納部に格納された目標パターン減速度を用いて列車の停止までの目標パターンを演算する目標パターン演算部、
この目標パターン演算部により演算された目標パターンに列車速度が沿うようにブレーキノッチを選択するブレーキノッチ選択部、
このブレーキノッチ選択部により選択されたブレーキノッチと列車の走行地点ごとの列車速度である走行軌跡とを記憶する走行軌跡・ブレーキ記憶部、
及びこの走行軌跡・ブレーキ記憶部に記憶されたブレーキノッチの選択状態及び列車の走行軌跡における列車速度と目標パターンとの偏差に基づき、駅別パターン減速度格納部に格納された目標パターン減速度を補正するパターン減速度補正部を備えたので、定点停止制御中のブレーキノッチ出力状態と列車の走行軌跡により、目標パターン減速度を補正するようにし、列車の実減速度が調整時の値から変化した場合等、実列車減速度と目標パターン減速度に不整合が生じた場合にも、次回以降は、再調整を行うことなく、乗心地がよくて停止精度が安定した定点停止制御を継続することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による自動列車運転装置を示す構成図である。  
図１において、自動列車運転装置１には、地点信号受信装置３からの地点情報を受けて、目標停止点までの残走距離を設定する残走距離設定部６と、残走距離設定部６により設定された残走距離及び速度発電機２からの速度情報を受けて、列車の進行に合わせて、自列車速度、自列車加速度、目標停止点までの残走距離を演算する速度・加速度・残走距離演算部５（速度・残走距離演算部）と、ＡＴＣ信号受信装置４からのＡＴＣ信号情報を受けて、制限速度である目標速度を設定する目標速度設定部７との３系統の入力情報処理部がある。
目標パターン演算部８には、速度・加速度・残走距離演算部５の出力である残走距離と、目標速度設定部７の出力である目標速度が入力され、列車が停止するまでの目標パターンを次式により演算する。
目標パターン速度Ｖ＝（７．２×βｉ×Ｓ）１／２（ただし、βｉ：減速度、Ｓ：残走距離）
この演算において、演算定数である減速度βｉは、停止駅別に固有の値であるため、駅別パターンβ格納部９内の当該駅対応の目標パターン減速度を参照する。なお、目標速度設定部７により設定される目標速度は、制限速度として目標パターン演算部８に入力され、上式による目標パターン速度が制限速度を超える場合には、制限速度に制限された目標パターンとする。
ブレーキノッチ選択部１０は、目標パターンと速度・加速度・残走距離演算部５の出力である自列車速度とを比較して、出力するブレーキノッチを決定して、力行・ブレーキ制御装置１１へ出力する。
この発明では、一連の定点停止制御中の列車走行軌跡と出力ブレーキノッチを記憶する走行軌跡・ブレーキ記憶部１２と、その記憶内容を分析するパターンβ補正部１３が設けられており、パターンβ補正部１３により、列車走行軌跡、ブレーキ出力状態を分析して必要と判断した場合に、駅別パターンβ格納部９内の当該駅に対応する目標パターン減速度を補正できる構成となっている。
【０００９】
図２は、この発明の実施の形態１による自動列車運転装置の目標パターン減速度に対して実列車減速度が適正な場合の定点停止制御を示す概念図である。
図２では、列車２１が目標停止点２６に停止するまでの定点停止制御の例を示し、目標パターン２３に対して列車走行軌跡２４及びこれらの偏差２５が示されている。地上子Ａ２２と地上子Ｂ２８は、地点信号を発信し、図１の地点信号受信装置３によって受信される。また、図２には、目標停止点２６までのブレーキノッチ２７の選択出力状況が示されている。
図３は、この発明の実施の形態１による自動列車運転装置の目標パターン減速度に対して実列車減速度が不足する場合の定点停止制御を示す概念図である。
図３において、２１〜２８は図２におけるものと同一のものである。
図４は、この発明の実施の形態１による自動列車運転装置の目標パターン減速度に対して実列車減速度が過剰な場合の定点停止制御を示す概念図である。
図４において、２１〜２８は図２におけるものと同一のものである。
【００１０】
次に、動作について説明する。
図２では、列車２１が目標停止点２６に停止するまでの定点停止制御の例を示し、列車２１が地上子Ａ２２を通過すると、残走距離設定部６は、その地点情報から目標停止点までの残走距離を設定するとともに、目標パターン演算部８は、定点停止制御区間と認識して駅別に設定された減速度βｉを用いて目標パターン２３を演算する。つまり、地上子Ａは、定点停止制御の開始地点である。その後は、ブレーキノッチ選択部１０により、自列車速度（列車走行軌跡２４の各点）と目標パターン２３とを比較して、その偏差２５に基づき、列車２１が目標パターン２３に沿って減速するようにブレーキノッチ２７を選択して、力行・ブレーキ制御装置１１に出力する。
なお、この例ではブレーキノッチは、１から７ノッチ（Ｎ）まであるものとする。地上子Ｂ２８は、車軸回転数を積算して求めている残走距離の誤差を補正するために設けられている。
通常、目標パターン減速度βｉと列車２１の実減速度が同等の場合は、図２のようにパターンに沿って減速し、目標停止点付近に停止することができる。
【００１１】
目標パターン減速度に対して、実列車減速度が不足している場合の定点停止制御の例を図３に示す。
この場合は、図３のように、不足の程度にもよるが、通常よりもブレーキノッチを増段して所定の減速度を得ようとする動きとなる。ブレーキノッチを最大としても不足する場合は、目標パターン２３を超過したまま、収束することなく減速を続け、目標停止点を超えて停止することになる。
【００１２】
図３の場合とは逆に、目標パターン減速度に対して、実列車減速度が過剰な場合の定点停止制御の例を図４に示す。
この場合は、図４のように、通常のブレーキノッチでは過減速となり、目標パターン２３を大きく下回ることになるため、ブレーキノッチを減段する動きとなる。ブレーキノッチを最小としても、目標パターン２３に戻らない場合は、目標停止点手前に停止するのと同時に、目標パターンよりも低速で走行するため、走行時間が延びてしまい、遅着になることも懸念される。
【００１３】
図３、図４のように、目標パターン減速度βｉと実列車減速度が不釣合いな場合、例えば、目標パターン減速度βｉを調整するための調整走行時から、実列車減速度が変化してしまったケースにおいては、図１に示すような、走行軌跡・ブレーキ記憶部１２とパターンβ補正部１３を使用して、定点停止制御中の走行軌跡とブレーキノッチ出力状態を分析し、当該駅に対応する目標パターン減速度βｉを補正する。
例えば、目標パターン２３と列車走行軌跡２４の偏差２５がある基準を超えたとき、あるいは、出力ブレーキノッチの平均段がある基準値を超えたとき等に、それを是正する方向、つまり、速度超過・ブレーキ高ノッチ側のときは、目標パターン減速度βｉを下げる方向に、逆に、速度不足・ブレーキノッチ低位側のときは、目標パターン減速度βｉを上げる方向に、当該駅に対応する値を自動的に補正する。
この操作により、次回以降、列車が同駅に停止する際、補正された目標パターンに沿う制御を行うことから、補正前よりも追随性が良くなり、停止精度、乗心地も向上させることができる。
【００１４】
実施の形態１によれば、このように、列車の実減速度が調整時の値から変化した等の理由により、目標パターン減速度βｉと実列車減速度が不釣合いな場合に、定点停止制御中の自装置のブレーキノッチ出力状態と目標パターンへの追随状態が許容範囲から逸脱したことを受けて、それを是正する方向に目標パターン減速度を自動補正するようにしたので、再調査を行うことなく、乗心地がよくて停止精度が安定した定点停止制御を継続することができるという効果がある。
【００１５】
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２による自動列車運転装置を示す構成図である。
図５において、１〜１３は図１におけるものと同一のものである。図５では、パターンβ補正部１３を有効にするか無効にするかを切替える有効スイッチ５４が設けられている。
【００１６】
実施の形態２は、パターンβ補正部１３を有効にするか無効にするかを切替える有効スイッチ５４を設け、一連の定点停止制御中の走行軌跡とブレーキノッチ出力状態を記憶する走行軌跡・ブレーキ記憶部１２、その記憶内容を分析するパターンβ補正部１３が、走行軌跡、ブレーキノッチ出力状態を分析して、必要と判断した場合、かつ、有効スイッチ５４が有効である場合にのみ、当該駅に対応する目標パターン減速度を補正できるようにした。
有効スイッチ５４以外の動作は、実施の形態１と同様である。
また、有効スイッチ５４は、図５では機械的な接点スイッチのイメージであるが、周辺の他機器からの情報を基に、有効／無効を切替える形のものであってもよい。
これにより、例えば、調整走行中は有効、営業運転中は無効としたり、また、同じ調整走行中においても、調整適用時は有効、確認運転時は無効とする等、各種走行の中から特定の運用・走行を選んで目標パターン減速度の最適化を行うことができる。
【００１７】
実施の形態２によれば、有効スイッチ５４を切替えることにより、当該駅に対応する目標パターン減速度の補正を選択することができる。
【００１８】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３による模擬走行用計算機を示す構成図である。
図６において、計算機６１には、図１の自動列車運転装置１を構成する、速度・加速度・残走距離演算部５、残走距離設定部６、目標速度設定部７、目標パターン演算部８、駅別パターンβ格納部９、ブレーキノッチ選択部１０、走行軌跡・ブレーキ記憶部１２、パターンβ補正部１３、のそれぞれの機能を計算機上で実現する同名の６５〜７２の処理部が設けられている。すなわち、計算機６１には、速度・加速度・残走距離演算部６５、残走距離設定部６６、目標速度設定部６７、目標パターン演算部６８、駅別パターンβ格納部６９、ブレーキノッチ選択部７０、走行軌跡・ブレーキ記憶部７１、パターンβ補正部７２が設けられ、さらに実施の形態２で説明したような有効スイッチ５４が設けられている。
速度模擬入力部６２、地点信号模擬入力部６３、ＡＴＣ信号模擬入力部６４は、路線・車両性能データ格納部７３の情報を参照しながら、上記各処理部に対して模擬的に速度、地点信号、ＡＴＣ信号を入力できる構成となっている。
また、速度模擬入力部６２には、ブレーキノッチ選択部７０が出力するブレーキノッチが入力され、速度・加速度・残走距離演算部６５では、模擬速度については、ブレーキノッチ選択部７０が出力したブレーキノッチも考慮に入れて速度を演算する。
【００１９】
実施の形態３は、列車の定点停止制御を模擬する計算機６１により、効率よく駅別の目標パターン減速度を見つけ出すものである。
計算機６１の速度・加速度・残走距離演算部６５、残走距離設定部６６、目標速度設定部６７、目標パターン演算部６８、駅別パターンβ格納部６９、ブレーキノッチ選択部７０、走行軌跡・ブレーキ記憶部７１、パターンβ補正部７２は、図１の速度・加速度・残走距離演算部５、残走距離設定部６、目標速度設定部７、目標パターン演算部８、駅別パターンβ格納部９、ブレーキノッチ選択部１０、走行軌跡・ブレーキ記憶部１２、パターンβ補正部１３と同様に動作し、駅別パターンβ格納部６９に格納された該当駅に対応する目標パターン減速度（模擬目標パターン減速度）を補正することができる。
この計算機６１を用いて、模擬的な定点停止制御を行った場合、実列車が当該路線上を走行するときの挙動に近い結果が得られるため、有効スイッチ５４を有効として目標パターン減速度補正機能を活かして、繰返し定点停止制御を行わせると、目標パターン減速度が最適値に近づくことになる。
【００２０】
このように、実施の形態３による調整方法では、新規の自動列車運転システムに適用する場合等、実際の自動列車運転装置を列車に搭載して調整走行を行うことが困難な場合に、予め計算機にて模擬的な定点停止制御を行わせて補正を繰り返すことにより、自動列車運転装置の目標パターン減速度の初期値を求めておき、その後実施する実列車を用いた試験調整を省力化し、自動列車運転装置の最適な目標パターンβｉを効率よく見つけ出すことができるという効果がある。
【００２１】
実施の形態３によれば、定点停止制御を模擬し、該当駅に対応する目標パターン減速度を補正する模擬動作を繰り返すことにより、目標パターン減速度を最適値に近づけ、これを自動列車運転装置の目標パターン減速度の初期値として、その後実施する実列車を用いた試験調整を省力化し、自動列車運転装置の最適な目標パターン減速度を効率よく見つけ出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施の形態１による自動列車運転装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による自動列車運転装置の目標パターン減速度に対して実列車減速度が適正な場合の定点停止制御を示す概念図である。
【図３】この発明の実施の形態１による自動列車運転装置の目標パターン減速度に対して実列車減速度が不足する場合の定点停止制御を示す概念図である。
【図４】この発明の実施の形態１による自動列車運転装置の目標パターン減速度に対して実列車減速度が過剰な場合の定点停止制御を示す概念図である。
【図５】この発明の実施の形態２による自動列車運転装置を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態３による模擬走行用計算機を示す構成図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  自動列車運転装置、２  速度発電機、３  地点信号受信装置、
４  ＡＴＣ信号受信装置、５  速度・加速度・残走距離演算部、
６  残走距離設定部、７  目標速度設定部、８  目標パターン演算部、
９  駅別パターンβ格納部、１０  ブレーキノッチ選択部、
１１  力行・ブレーキ制御装置、１２  走行軌跡・ブレーキ記憶部、
１３  パターンβ補正部、５４  有効スイッチ、６１  計算機、
６２  速度模擬入力、６３  地点信号模擬入力、６４  ＡＴＣ信号模擬入力、
６５  速度・加速度・残走距離演算部、６６  残走距離設定部、
６７  目標速度設定部、６８  目標パターン演算部、
６９  駅別パターンβ格納部、７０  ブレーキノッチ選択部、
７１  走行軌跡・ブレーキ記憶部、７２  パターンβ補正部、
７３  路線・車両性能データ格納部。
【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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