(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車の走行軌道にチェックポイントを設け、該チェックポイントに対して予め設定した運行ダイヤ上の通過時刻と、現在の列車運転状況に基づいて予測される前記チェックポイントの予測通過時刻とを比較し、予測通過時刻が通過時刻より早い時に、列車の消費電力を抑制する速度パターンを作成し、該速度パターンに基づいて列車を運転制御する構成とすると共に、
制御エリア内の各列車の運行状況を管理し、力行列車が存在する時に前記制御エリア内の他の列車に減速指令を発生する拠点制御装置を備え、前記速度パターンが、惰行運転後に最大減速度で減速する第１パターンと緩やかな減速度で徐々に減速する第２パターンが選択可能であり、エネルギ回生機能を有する列車が前記減速指令を受信した時に前記第２パターンを選択するよう構成したことを特徴とする列車運転制御装置。
【請求項２】
前記チェックポイントの通過時刻、位置、制限速度、線路データ、車両性能等の各種データを記憶するデータ記憶手段と、列車位置検出手段と、列車速度検出手段と、列車位置検出手段で検出された現在の列車位置と前記チェックポイント位置データとから算出されるチェックポイントまでの距離に基づいて前記予測通過時刻を算出し、該予測通過時刻と前記通過時刻データとを比較し予測通過時刻が通過時刻より早い時に前記データ記憶手段の記憶データ及び列車速度検出手段の検出速度に基づいて前記速度パターンを作成する速度パターン作成手段とを備え、作成された速度パターンに基づいて列車を運転制御する構成である請求項１に記載の列車運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、列車運転時の消費電力を低減する列車運転制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、鉄道交通においても、経営面及び環境問題等から省エネルギ（以下、省エネとする）化は重要である。従来の省エネ化の対策としては、減速時に制動エネルギを電気エネルギに変換する回生ブレーキ機能を有する回生電力車を導入し、減速時に発生する回生電力を有効利用することが主に行われている。
【０００３】
回生電力の有効利用の仕方としては、主に、変電所に回生電力回収のための設備を設け、駅付帯設備等の電力に利用したり、或いは、フライホイール等に蓄積し回生電力の電気エネルギを機械エネルギに変換して利用している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の省エネ化は、回生電力を活用するための新たな設備を設ける必要がある。
【０００５】
ところで、列車運転おいては、力行運転時や等速運転時では電力消費するが、惰行運転時や減速運転時では電力消費はなく、回生電力車では減速運転時に回生電力を発生できる。従って、運行ダイヤを乱さずに、電力消費の大きい力行運転時間を短くし惰行及び減速運転時間を長くし、惰行運転と力行運転を繰り返さない等、列車運転（操縦）における力行、等速、惰行、減速を適正に制御すれば、従来に比べて電力消費を低減でき省エネ化を図ることが可能になる。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、列車運転を適正に制御することで無駄な電力消費を防止し新たな設備を設けることなく省エネ化を図ることのできる列車運転制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る本発明の列車運転制御装置では、列車の走行軌道にチェックポイントを設け、該チェックポイントに対して予め設定した運行ダイヤ上の通過時刻と、現在の列車運転状況に基づいて予測される前記チェックポイントの予測通過時刻とを比較し、予測通過時刻が通過時刻より早い時に、列車の消費電力を抑制する速度パターンを作成し、該速度パターンに基づいて列車を運転制御する構成とすると共に、制御エリア内の各列車の運行状況を管理し、力行列車が存在する時に前記制御エリア内の他の列車に減速指令を発生する拠点制御装置を備え、前記速度パターンが、惰行運転後に最大減速度で減速する第１パターンと緩やかな減速度で徐々に減速する第２パターンが選択可能であり、エネルギ回生機能を有する列車が前記減速指令を受信した時に前記第２パターンを選択するよう構成した。
【０００８】
かかる構成では、予め設定したチェックポイントにおける運行ダイヤ上の通過時刻と現在の列車運転状況に基づいて予測される予測通過時刻とを比較し、チェックポイントの通過時刻が運行ダイヤ上の通過時刻より早いことが予想される場合には、列車の消費電力を抑制する速度パターンを作成し、この速度パターンに基づいて列車運転を制御するようになる。そして、拠点制御装置は、駅を出発するような力行列車が存在すれば制御エリア内の他の列車に減速指令を発生する。この時、制御エリア内に消費電力抑制用の速度パターンに基づいた運転制御による回生機能付列車（減速時に回生電力を発生する列車）が存在し減速指令を受信した時は、回生電力が発生する第２パターンを選択するようになる。
【０００９】
列車運転制御装置の具体的な構成は、請求項２のように、前記チェックポイントの通過時刻、位置、制限速度、線路データ、車両性能等の各種データを記憶するデータ記憶手段と、列車位置検出手段と、列車速度検出手段と、列車位置検出手段で検出された列車位置と前記チェックポイント位置データとから算出されるチェックポイントまでの距離に基づいて前記予測通過時刻を算出し、該予測通過時刻と前記通過時刻データとを比較し予測通過時刻が通過時刻より早い時に前記データ記憶手段の記憶データ及び列車速度検出手段の検出速度に基づいて前記速度パターンを作成する速度パターン作成手段とを備え、作成された速度パターンに基づいて列車を運転制御する構成とすればよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本実施形態の概略的な全体構成図である。
【００１３】
図１において、本実施形態の列車運転制御装置は、制御エリア内の各列車１，２の運行を管理する拠点制御装置１０を地上側に備えると共に、前記拠点制御装置１０と交信可能な後述の車上装置２０（図３に示す）を各列車１，２側に備える。そして、制御エリア内に省エネ運転のためのチェックポイントを少なくとも１箇所定める。チェックポイントとしては、速度制限が必要な場所（例えば分岐部、曲線部、勾配部等）が望ましい。その理由は、これらの場所は制限速度までの減速制御が必要でありその地点への速度制御が省エネに大きな影響を与えるためである。
【００１４】
尚、図中、３は列車１，２の走行軌道であるレール、４は駅、５は架線、６はパンタグラフをそれぞれ示す。尚、制御エリア内の列車は、本実施形態では２台として説明したが、この数に限らないことは言うまでもない。
【００１５】
前記拠点制御装置１０の構成を図２に示す。
図２において、拠点制御装置１０は、交信アンテナ１１を有し列車側と交信するための無線通信装置１２と、予め作成された運行ダイヤデータ等を記憶する記憶装置１３と、正確な時刻を知るための絶対時計１４と、進路条件等を出力する連動装置１５と、処理装置１６とを備える。前記処理装置１６は、無線通信装置１２を介して得られる各列車１，２からの位置情報に基づいて列車位置を確定する。そして、各列車の確定位置と連動装置１５からの進路条件から各列車に与える走行可能な位置情報を出力する。また、運行ダイヤに基づいて制御エリア内に駅４を出発する出発列車（力行列車）が存在する時に制御エリア内の他の列車に減速運転を指示する減速指令として減速要求コマンドを発生すると共に、出発した列車が予め設定した所定速度になった時に減速要求コマンドの取り消しを行う。
【００１６】
次に、前記車上装置２０の構成を図３に示す。
図３において、本実施形態の車上装置２０は、交信アンテナ２１を有し図２の拠点制御装置１０側と交信するための無線通信装置２２と、運行ダイヤ上のチェックポイントにおける通過時刻、位置、制限速度の各データ、線路データ（勾配等）及び車両性能データ等を記憶するデータ記憶手段としての記憶装置２３と、絶対時間を受信するためのＧＰＳレシーバ２４と、処理装置２５と、運転手の運転を支援するための情報を表示する運転支援表示装置２６と、列車速度検出手段としての速度検知装置２７と、列車位置検出手段としての列車位置検知装置２８と、ブレーキ装置２９とを備える。前記処理装置２５は、列車位置検知装置２８から得られる現在の自列車位置と記憶装置２３内のチェックポイント位置データからチェックポイントまでの距離を算出し、算出距離に基づいて予測されるチェックポイントの予測通過時刻を求める。そして、この予測通過時刻と運行ダイヤ上のチェックポイント通過時刻を比較し、予測通過時刻が記憶装置２３に記憶されているチェックポイント通過時刻より早い場合（以下、早着とする）は、列車の消費電力を抑制するための速度パターンを作成し、この速度パターンに従って列車速度検知装置２７からの実際の列車速度を照査し列車運転を制御する。従って、処理装置２５が速度パターン作成手段の機能を備える。
【００１７】
速度パターンとしては、図４に示すように、早着の場合には、惰行運転した後に最大減速度を使用する第１パターンＰ３と、緩やかな減速度で徐々に減速する第２パターンＰ２の２通りの消費電力抑制用の速度パターンが作成される。また、予測通過時刻が予め定めた通過時刻より遅れている場合には、運行ダイヤを維持するために現在地からチェックポイントまでの運転時分が少なくなるよう最大減速度を使用するパターンＰ１が作成される。
【００１８】
減速時に回生電力を発生する回生ブレーキ機能付の列車では、早着の場合において、拠点制御装置１０からの減速指示要求コマンドを受信した時は前記第２パターンＰ２を選択し、受信しない時には第１パターンＰ３を選択する。
【００１９】
本実施形態では、前記車上装置２０を列車の先頭車両に設け、同一構成の車上装置２０′を最後尾車両に設け、両者の無線通信装置間を接続して先頭車両側の無線通信装置２１が故障した時に最後尾の無線通信装置を用いて通信を行える構成として信頼性を向上させている。
【００２０】
尚、前記列車速度検知装置２７としては、例えばタコジェネレータ等を使用することができる。また、列車位置検知装置２８としては、例えばＧＰＳレシーバ或いはタコジェネレータ等を使用することができる。
【００２１】
次に、本実施形態の列車運転制御装置の動作を説明する。
制御エリア内の各列車１，２は、ＧＰＳレシーバ２４でＧＰＳ信号を受信して絶対時間を得る。また、処理装置２５は、速度検知装置２７及び位置検知装置２８から現在の列車速度及び位置の各情報を得て、これら自列車の速度、位置の情報や列車ＩＤ情報を無線通信装置２２を介して拠点制御装置１０側に定周期で送信する。
【００２２】
拠点制御装置１０側では、各列車１，２から得られる位置情報に基づいて各列車１，２を追跡して各列車１，２の位置を確定する。そして、各列車１，２の確定位置と連動装置１５からの進路条件から各列車１，２に走行可能な位置情報を無線通信装置１２を介して送信する。このように、拠点制御装置１０は制御エリア内の各列車１，２の運転を管理する。
【００２３】
一方、各列車１，２の処理装置２５では、位置検知装置２８から得られた自列車の位置情報と記憶装置２３内のチェッポイント位置データから現在地から前方のチェックポイントまでの距離を算出し、現在地からチェックポイントを通過するまでの時間を演算する。更に、演算された時間と絶対時間からチェックポイント通過時刻を予測する。更に、予測通過時刻と記憶装置２３内の運行ダイヤ上の通過時刻データとを比較し、図４のパターンＰ１〜Ｐ３の中から比較結果に応じた最適な速度パターンを１つ作成する。
【００２４】
比較結果が早着（予測通過時刻が運行ダイヤ上の通過時刻より早い）と予想される場合は、図４に示す速度パターンＰ２，Ｐ３のいずれかを作成する。ここで、非回生電力車や制御エリアが運転密度が少なく回生電力を活用し難い線区の場合には、惰行運転を行った後に最大減速度を使用して減速する速度パターンＰ３が好ましい。制御エリアが運転密度が高い線区の場合には、緩やかな減速度で徐々に減速する速度パターンＰ２が好ましい。回生電力車の場合には、拠点制御装置１０からの減速要求コマンドの受信の有無により速度パターンＰ２，Ｐ３のどちらかを選択する。即ち、拠点制御装置１０は、運行ダイヤデータに基づいて制御エリア内に駅出発の力行列車が存在する時は、制御エリア内の他の列車に対して出発列車が所定速度に達するまで減速要求コマンドを送信する。回生電力車が前記減速要求コマンドを受信した場合は速度パターンＰ２を選択作成し、受信しない場合は速度パターンＰ３を選択作成する。これにより、回生電力の発生で力行列車による電力消費を抑制できる。尚、拠点制御装置１０から減速要求コマンドが送信されている時でも、早着が予想されない回生電力車では減速要求コマンドを受信しても無視する。
【００２５】
また、比較結果が定刻通りと予想される場合は、運行ダイヤ作成時の標準速度パターンを選択する。
また、比較結果が予測通過時刻が運行ダイヤ上の通過時刻より遅れると予想される場合は、チェックポイントまでの運転時分が少なくなる速度パターンＰ１を作成する。
【００２６】
以上のように比較結果に応じた最適な速度パターンを選択作成した後は、作成した速度パターンを用いて列車速度検知装置２７から得られる列車速度を照査し、列車速度が速度パターンを越えた時には自動的にブレーキ装置２９を動作させる等して安全を確保しながら列車運転を制御する。この際に、例えば作成した速度パターンを運転支援表示装置２６に表示して運転手の運転を支援する。
【００２７】
リアルタイムな列車位置検知、速度パターンによる速度制御及び通過時間の管理等は、列車制御の基本要求事項であり、既存の設備である。従って、このように制御エリア内の適所に列車のチェックポイントを設け、各チェックポイントで列車運転を適正に制御すれば、新たな設備を設ける必要なく省エネ化を図れる。
【００２８】
尚、本実施形態では、車上装置側で速度パターンを作成する例を述べたが、拠点制御装置側で同じようにして各列車のチェックポイントの通過時刻を予測し速度パターンを作成し、速度又は減速度を各列車に指示するように構成しても、省エネ運転を実現できることは言うまでもない。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１、２の発明によれば、新たな設備を設ける必要なく省エネ化を図ることができる。
【００３０】
また、力行列車による電力消費を回生電力車の回生エネルギを利用することで抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の列車運転制御装置の一実施形態の全体構成図
【図２】同上実施形態の拠点制御装置の構成図
【図３】同上実施形態の車上装置の構成図
【図４】作成速度パターンの例を示す図
【符号の説明】
１、２    列車
１０    拠点制御装置
１２、２２    無線通信装置
１３、２３    記憶装置
１４    絶対時計
１６、２５    処理装置
２０、２０′    車上装置
２４    ＧＰＳレシーバ
２７    速度検知装置
２８    位置検知装置
２９    ブレーキ装置
【図１】
0004027521.tif 000002
【図２】
0004027521.tif 000003
【図３】
0004027521.tif 000004
【図４】
0004027521.tif 000005