(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
路線の勾配に関する情報を記憶した勾配情報記憶手段と、
路線の勾配に応じた列車の減速性能に関する情報を記憶した列車情報記憶手段と、
制御終端位置までの距離を示す距離情報の入力を受けて、前記勾配情報記憶手段に記憶された情報及び前記列車情報記憶手段に記憶された情報を基に、前記制御終端位置まで列車の許容速度を示す列車速度制御パターンを作成するパターン作成手段と、
を備えて構成された列車速度制御パターン作成装置において、
前記制御終端位置までの区間に勾配切り替わり点が存在するとき、該切り替わり点前方に位置する列車部分の長さと、前記切り替わり点後方に位置する列車部分の長さとに基づいて、列車存在区間の平均勾配値を求める平均勾配値演算手段と、
前記パターン作成手段で作成された列車速度制御パターンを、前記平均勾配演算手段で求められた平均勾配値を用いて修正するパターン修正手段と、
を備えて構成されたことを特徴とする列車速度制御パターン作成装置。
【請求項２】
前記パターン作成手段は、前記制御終端位置の勾配値に対応した列車の減速度に従い、前記制御終端位置から手前側に向けて所定の許容速度刻みで列車到達地点を算出し、該算出された列車到達地点が勾配切り替わり点を越える毎に、切り替わった後の勾配値に対応した列車の減速度に従って前記列車到達地点を順次算出して前記列車速度制御パターンを作成し、
前記平均勾配値演算手段は、前記勾配切り替わり点における列車長に相当する前後の部分について、列車長よりも短い所定の間隔毎に、前記平均勾配値を求め、
前記パターン修正手段は、前記平均勾配演算手段で求められた各平均勾配値を用いて前記列車速度制御パターンを修正する構成としたことを特徴とする請求項１記載の列車速度制御パターン作成装置。
【請求項３】
前記平均勾配値演算手段は、列車長をＬとし、前記切り替わり点前方に位置する列車部分の長さをＬ１とし、前記切り替わり点後方に位置する列車部分の長さをＬ２とし、前記切り替わり点前方の勾配値をＩ１とし、前記切り替わり点後方の勾配値Ｉ２としたとき、前記平均勾配値Ｇが、
Ｇ＝（Ｌ１／Ｌ）×Ｉ１＋（Ｌ２／Ｌ）×Ｉ２
により求められることを特徴とする請求項１または２記載の列車速度制御パターン作成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、列車速度の制御を行う場合に許容される列車速度を示す列車速度制御パターンを作成する装置に関し、特に、路線の勾配の影響を考慮して列車速度制御パターンを作成する列車速度制御パターン作成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、トランスポンダの機能を備えた自動列車停止（ＡＴＳ）装置やパターン制御方式の自動列車制御（ＡＴＣ）装置などでは、地上側から車上側に、停止位置までの距離等を指示する距離情報が伝達され、車上側では、地上側からの距離情報を受信すると、自列車の減速度で停止位置までの列車速度制御パターン（停止パターンまたは照査パターン）が作成される。そして、速度発電機などによって検出される列車速度や列車移動量を基に、列車の実速度が停止パターンの許容速度を超えたときには、直ちにブレーキが作動して停止位置の手前で列車が停止できるような制御が行われる。
【０００３】
ところで、列車の減速度は、走行路線の勾配の値により異なるため、停止パターンを作成する場合に停止区間内の勾配を考慮する必要がある。停止区間内の勾配を考慮した従来の列車速度制御パターン作成装置には、例えば図５に示すように、停止パターンの始端（発生点）から終端（列車停止点）までの勾配を平均化して列車速度制御パターンを作成する方式のものがある。
【０００４】
図５の場合では、停止パターンの始端となる地点Ａから終端となる地点Ｃまでの間において、地点Ａから３００ｍ先の地点Ｂまでの区間の勾配が＋１０‰であり、地点Ｂから３００ｍ先の地点Ｃまでの区間の勾配が−１０‰であるため、地点ＡからＣまでの平均勾配は０‰となって、太線で示すような勾配抵抗０‰の停止パターンが作成される。
【０００５】
この場合、列車速度が地点Ｂを過ぎたところで停止パターンを超えてブレーキが作動したとき、実際には、点線で示すような勾配抵抗−１０‰の減速パターンを描いて列車が減速するため、停止位置が地点Ｃを越えてしまうことになる。従って、例えば、停止パターンの終端位置を予め手前側に移動させてパターンを作成したり、または、予め減速度の低い停止パターンを作成するなどの余裕を見込んだ処置が必要となり、車上側では通常の運転扱いを行ったにも拘わらず、パターン接近警報等を受けてしまう結果となる。
【０００６】
また、上記の点を考慮し改良を行った従来の列車速度制御パターン作成装置として、例えば、図６に示すような方式のものなどがある。
図６の方式では、停止パターンの終端となる地点Ｓ０の勾配Ｌ（略０‰）を基に、その勾配Ｌが地点Ｓ０の手前側で最初に変わる地点Ｓ１までの区間について、勾配抵抗０‰の停止パターンが作成される。次に、地点Ｓ１から地点Ｓ２まで区間（勾配値が−５‰の区間）について、勾配抵抗−５‰の停止パターンが作成される。そして、地点Ｓ２以降、勾配が変化する毎にパターンが作成され、停止パターンに示される速度が、その区間における列車の最高速度を超えるまで同様の作成動作が繰り返される。図では、地点Ｓ２の手前側の勾配値が−１０‰の区間内で、停止パターンの速度が列車の最高速度を超えるような場合が示してある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の改良を加えた従来の列車速度制御パターン作成装置は、列車長を０ｍと仮定したときに成り立つものである。即ち、勾配の切り替わり点を列車が通過する際には、先頭の車両における勾配の値と後方の車両における勾配の値とが異なるため、列車長に相当する区間内における勾配変化の影響を無視した停止パターンが作成されるという欠点がある。
【０００８】
従って、上記従来の列車速度制御パターン作成装置においても、前述したように停止パターンの終端位置を手前側に移動させるなどといった予め余裕を見込んだ停止パターンを作成する必要がある。これにより、列車毎に設定される余裕距離が長くなるため、運転効率の向上を図ることが難しいという問題がある。
【０００９】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、制御区間内の勾配を考慮して列車速度制御パターンを作成する際に列車長の影響をも考慮することで、実際の列車の減速度にあった制御パターンを作成できる列車速度制御パターン作成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このため本発明の列車速度制御パターン作成装置は、路線の勾配に関する情報を記憶した勾配情報記憶手段と、路線の勾配に応じた列車の減速性能に関する情報を記憶した列車情報記憶手段と、制御終端位置までの距離を示す距離情報の入力を受けて、前記勾配情報記憶手段に記憶された情報及び前記列車情報記憶手段に記憶された情報を基に、前記制御終端位置までの列車の許容速度を示す列車速度制御パターンを作成するパターン作成手段と、を備えて構成された列車速度制御パターン作成装置において、前記制御終端位置までの区間に勾配切り替わり点が存在するとき、該切り替わり点前方に位置する列車部分の長さと、前記切り替わり点後方に位置する列車部分の長さとに基づいて、列車存在区間の平均勾配値を求める平均勾配値演算手段と、前記パターン作成手段で作成された列車速度制御パターンを、前記平均勾配演算手段で求められた平均勾配値を用いて修正するパターン修正手段と、を備えて構成される。
【００１１】
かかる構成によれば、距離情報がパターン作成手段に入力されると、勾配情報記憶手段及び列車情報記憶手段に記憶された路線勾配や列車減速性能に関する情報に基づいて、制御終端位置までの列車の許容速度を示す列車速度制御パターンが作成される。この作成された列車速度制御パターン上に路線の勾配切り替わり点が存在するときには、平均勾配値演算手段において、勾配切り替わり点前後に位置する列車部分の各長さに基づいて、列車存在区間の平均勾配値が計算される。そして、パターン修正手段において、パターン作成手段で作成された列車速度制御パターンが前記平均勾配値を用いて修正されることで、列車長の影響を考慮した列車速度制御パターンが作成されるようになる。
【００１２】
また、前記パターン作成手段は、前記制御終端位置の勾配値に対応した列車の減速度に従い、前記制御終端位置から手前側に向けて所定の許容速度刻みで列車到達地点を算出し、該算出された列車到達地点が勾配切り替わり点を越える毎に、切り替わった後の勾配値に対応した列車の減速度に従って前記列車到達地点を順次算出して前記列車速度制御パターンを作成し、前記平均勾配値演算手段は、前記勾配切り替わり点における列車長に相当する前後の部分について、列車長よりも短い所定の間隔毎に、前記平均勾配値を求め、前記パターン修正手段は、前記平均勾配演算手段で求められた各平均勾配値を用いて前記列車速度制御パターンを修正する構成としてもよい。
【００１３】
かかる構成によれば、パターン作成手段では、制御終端位置から手前側に向けて、所定の許容速度刻みで路線の勾配値に対応した減速度に従って列車到達地点が順次算出されるようになり、また、平均勾配値演算手段では、勾配切り替わり点について列車長よりも短い所定の間隔毎に平均勾配値が演算されるようになる。そして、パターン修正手段では、所定の許容速度刻みで算出された列車速度制御パターンについて、列車長の影響を修正した列車速度制御パターンが、所定の間隔毎に演算された各平均勾配値を用いて作成される。
【００１４】
さらに、前記平均勾配値演算手段の具体的な構成としては、列車長をＬとし、前記切り替わり点前方に位置する列車部分の長さをＬ１とし、前記切り替わり点後方に位置する列車部分の長さをＬ２とし、前記切り替わり点前方の勾配値をＩ１とし、前記切り替わり点後方の勾配値Ｉ２としたとき、前記平均勾配値Ｇが、Ｇ＝（Ｌ１／Ｌ）×Ｉ１＋（Ｌ２／Ｌ）×Ｉ２
により求められるようにしてもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の列車速度制御パターン作成装置の構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１において、本列車速度制御パターン作成装置１は、例えば、走行路線の勾配に関する情報及びその勾配に応じた列車の減速性能に関する情報を記憶した勾配情報記憶手段及び列車情報記憶手段としてのメモリ１１と、地上側から伝達される停止位置（制御終端位置）までの距離情報の入力を受けて、メモリ１１に記憶された情報を基に停止位置までの列車速度制御パターン（停止パターン）を作成するパターン作成部１２と、列車長の影響を考慮した平均勾配値を求める平均勾配値演算手段としての平均勾配値演算部１３と、を備えて構成される。また、上記パターン作成部１２では、作成した停止パターンについて、平均勾配演算部１３で求められた平均勾配値を用いた修正も行われるものとする。従って、ここではパターン作成部１２が、パターン作成手段及びパターン修正手段として機能する。
【００１７】
メモリ１１には、例えば、列車が走行する路線の各地点における勾配値が予め記憶されており、また、各勾配値に対応した列車の減速度が予め記憶されている。
【００１８】
パターン作成部１２は、上述の図６に示した従来のパターン作成方式と同様の方式により停止パターンの作成を行う。従って、このパターン作成部１２で作成される停止パターンは、平均勾配値を用いた修正を行う前の段階では、路線の勾配の影響を考慮したものではあるが列車長の影響による誤差を含むものである。具体的な作成方法については後述する。
【００１９】
平均勾配値演算部１３は、図２に示すように、１編成長（列車長）Ｌの列車が、走行路線の勾配の切り替わり点Ｓ上に位置するとしたときに、勾配切り替わり点Ｓ前方（図で右側）に位置する列車部分の長さＬ１と、勾配切り替わり点Ｓ後方（図で左側）に位置する列車部分の長さＬ２とに基づいて、次の(1) 式に従い平均勾配Ｇを演算する。
【００２０】
Ｇ＝（Ｌ１／Ｌ）×Ｉ１＋（Ｌ２／Ｌ）×Ｉ２  ［‰］  …(1)
ただし、Ｉ１は切り替わり点Ｓ前方の勾配値、Ｉ２は切り替わり点Ｓ後方の勾配値である。この平均勾配値Ｇがパターン作成部１２に送られ、パターン作成部１２では、作成した停止パターンの各勾配切り替わり点の前後の部分について平均勾配値Ｇを用いた修正が行われる。具体的な修正方法については後述する。
【００２１】
このような構成の速度制御パターン作成装置１が、例えば、ＡＴＣ装置の車上装置などに適用される。図３は、速度制御パターン作成装置１が適用されたＡＴＣ装置の概略構成を示すブロック図である。
【００２２】
図３のＡＴＣ装置では、地上装置のＡＴＣ送信器２から軌道回路に送信されたＡＴＣ信号が列車上に設けられた車上装置で受信される。この車上装置では、軌道回路を伝わるＡＴＣ信号がアンテナ３を介してＡＴＣ受信器４で受信され、地上側から送られる停止位置の情報が速度制御パターン作成装置１に送られて停止パターンが作成される。そして、この停止パターンは制御装置５に送られ、速度発電機等で検出された列車速度が停止パターンで示される許容速度を超えると、制御装置５からブレーキ等の指令が発せられる。
【００２３】
次に、速度制御パターン作成装置１のパターン作成方法について具体的に説明する。
まず、地上側から送られてきた停止位置がパターン作成部１２に入力されると、パターン作成部１２では、従来の方式と同様にして、停止位置から列車の現在位置に向けて、メモリ１１の記憶情報を参照しながら停止パターンが作成される。ここでは、例えば停止位置から所定の許容速度刻みで列車到達地点を順次計算するものとする。
【００２４】
具体的には、図４に示すように、停止位置Ｓ０における速度Ｖ０（＝０km/h）から許容速度Ｖ１となる地点Ｓ１（停止位置Ｓ０からの距離をＳ１[m] とする）が路線の勾配値Ｉ１に基づいて求められ、さらに、許容速度Ｖ２（＝２×Ｖ１）となる地点Ｓ２（停止位置Ｓ０からの距離をＳ２[m] とする）が同様にして求められる。
【００２５】
ここで、到達地点Ｓ１とＳ２の間に勾配値がＩ１からＩ２に変化する勾配切り替わり点Ｓ’（停止位置Ｓ０からの距離をＳ’[m] とする）が存在するため、その切り替わり点Ｓ’における許容速度Ｖ’が求められる。この許容速度Ｖ’は次の(2) 式により計算される。
【００２６】
Ｖ’＝Ｖ１＋（Ｖ２−Ｖ１）×（Ｄ１／Ｄ）  ［km/h］  …(2)
ただし、Ｄ１を地点Ｓ１からＳ’までの距離とし、Ｄを地点Ｓ１からＳ２までの距離とする。
【００２７】
次に、勾配値Ｉ２に基づいて許容速度Ｖ２となる地点Ｓ２’（停止位置Ｓ０からの距離をＳ２’[m] とする）が求められる。この地点Ｓ２’は、一般に、勾配切り替わり点Ｓ’及び上記の(2) 式で求めた速度Ｖ’を用いて、次の(3) 式により計算される。
【００２８】
Ｓ２’＝Ｓ’＋（Ｖ２2 −Ｖ’2 ）／（７．２×β２）  ［m ］  …(3)
ただし、β２は勾配Ｉ２を用いて求めた勾配補正した減速度であり、次の(4) 式により計算される。
【００２９】
β２＝βL ±０．０３５×Ｉ２  ［km/h/s］  …(4)
ただし、βL をレベル（勾配なし）における減速度［km/h/s］とする。
そして、(3) 式を用いて計算した地点Ｓ２’から、所定の許容速度刻みで勾配値Ｉ２に基づいて到達地点が順次計算される。このように、勾配切り替わり点毎に補正を行いながら、停止位置Ｓ０から現在位置に向けて、許容速度が最高速度を超えるまで、上記の計算が繰り返されて停止パターンが作成される。
【００３０】
次に、パターン作成部１２で作られた停止パターンについて、勾配切り替わり点毎に列車長の影響を考慮した修正が行われる。
まず、平均勾配値演算部１３において、停止パターン上の各勾配切り替わり点の前後の部分についての平均勾配値が、上記の(1) 式を用いて演算される。ここでは、勾配切り替わり点を列車先頭が進入して、列車後方が抜けるまでの間について、例えば、列車が２０ｍ程度（列車１両分）進入する毎に、(1) 式を用いて平均勾配Ｇの計算が行われるものとする。そして、計算された各平均勾配値Ｇがパターン作成部１２に送られる。
【００３１】
パターン作成部１２では、最初の段階で作成した停止パターンの各勾配切り替わり点前後について、平均勾配値演算部１３からの各平均勾配値Ｇを用いた修正が行われる。具体的には、上記(4) 式のＩ２に代えて、平均勾配値演算部１１で計算された各平均勾配値Ｇを代入することで、勾配切り替わり点前後の各地点における列車長の影響を考慮した到達地点が計算される。そして、この計算結果を基に修正した停止パターンが列車制御装置５に送られる。
【００３２】
上述したように本実施形態によれば、平均勾配値演算部１３で平均勾配値Ｇを求め列車長の影響を考慮した停止パターンの修正を行うようにしたことで、実際の列車の減速度に適合した停止パターンを作成することができる。従って、本装置により作成された停止パターンを用いることで、より正確な列車の速度制御が可能となる。また、従来の方式ではパターン作成の際に誤差を見込んだ余裕距離を設定していたが、本装置ではその余裕距離をより短くすることができるため、運転効率の向上を図ることが可能となる。
【００３３】
なお、上述した実施形態では、地上側から停止位置が伝達されて車上側で停止パターンが作成される場合について説明したが、本発明は列車を停止させるための停止パターンの作成に限られるものではなく、列車速度を制御するために用いる各種の列車速度制御パターンを作成する場合に応用可能である。また、パターン作成部１２において、停止位置から所定の許容速度刻みで列車到達地点が計算されるようにしたが、パターン作成部１２でのパターン作成方法はこれに限らず公知の方法を用いることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の列車速度制御パターン作成装置は、平均勾配値演算手段で列車長を考慮した平均勾配値を求め、パターン作成手段で作成した列車速度制御パターンを平均勾配値を用いてパターン修正手段で修正するようにしたことによって、実際の列車の減速度に合った列車速度制御パターンを作成することができるため、より正確な列車の速度制御が可能となる。また、列車速度制御パターンの作成の際に設定される余裕距離を短くすることができるため、運転効率の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る列車速度制御パターン作成装置の構成を示すブロック図である。
【図２】同上実施形態の平均勾配値演算部を説明する図である。
【図３】同上実施形態の列車速度制御パターン作成装置が適用されたＡＴＣ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】同上実施形態のパターン作成動作を説明する図である。
【図５】従来の速度制御パターン作成方式の一例を示す図である。
【図６】従来の改良を加えた速度制御パターン作成方式の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…列車速度制御パターン作成装置
１１…メモリ
１２…パターン作成部
１３…平均勾配値作成部
Ｉ１，Ｉ２…勾配値
Ｌ…列車長
Ｓ，Ｓ’…勾配切り替わり点
２…ＡＴＣ送信器
３…アンテナ
４…ＡＴＣ受信器
５…制御装置
【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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