(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車速度が最大許容速度を越えた時にブレーキ装置を自動的に動作させるＡＴＣ機能と、前記最大許容速度を越えない速度範囲で実際の列車走行を制御するＡＴＯ機能を備える列車制御装置であって、
列車前方の停止位置情報及び進路情報と予め記憶している自列車の減速性能を含む列車固有情報及び線路固有情報に基づいて前記最大許容速度を決定する速度制御パターンを作成する速度制御パターン作成部を有し、作成された速度制御パターンと実際の列車速度とを比較して前記ブレーキ装置を制御するＡＴＣ車上制御装置と、
該ＡＴＣ車上制御装置で作成された速度制御パターン情報に基づいて前記実際の列車走行を制御するための走行パターンを作成する走行パターン作成部を有し、作成された走行パターンに従って列車の出発、停止、加減速を制御するＡＴＯ車上制御装置とを備えると共に、各車上制御装置でそれぞれ作成した各パターン情報を共有して記憶可能な共有記憶部を設け、該共有記憶部が、前記速度制御パターン作成部が作成した前記速度制御パターンを記憶する第１共有記憶部と、前記走行パターン作成部が作成した前記走行パターンを記憶する第２共有記憶部とで構成され、前記ＡＴＯ車上制御装置が、前記第１共有記憶部の速度制御パターン情報を読込んで前記走行パターンを作成して前記第２共有記憶部に伝送し、前記ＡＴＣ車上制御装置が、前記第２共有記憶部の走行パターン情報を読込んで、速度制御パターンと比較して前記走行パターンの健全性を照査する構成としたことを特徴とする列車制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動列車運転（以下、ＡＴＯとする）機能と自動列車制御（以下、ＡＴＣとする）機能を設備し、列車の安全を確保するための列車制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＡＴＣ装置は、前方の列車位置等に基づいて列車の最大許容速度を規定し、最大許容速度を越えた時にブレーキを自動的に作動させる。また、ＡＴＯ装置は、ＡＴＣ装置から最大許容速度情報を得てその最大許容速度範囲内で、乗客の乗り心地や列車の定時性等を考慮して、出発、停止、及び加減速等、実際の列車の走行形態を制御する。
【０００３】
現状では、ＡＴＣ装置は、図３に示すような、閉塞区間単位で最大許容速度を規定する階段信号現示式が多い。この場合、ＡＴＯによる実際の走行パターンは、乗客の乗り心地等を考慮して同図の破線で示す曲線状のパターンにする必要があり、最大許容速度からのずれが大きく、列車の運行効率の点で問題がある。
そこで、近年、パターン式ＡＴＣ装置が実用化されつつある。パターン式ＡＴＣ装置は、自列車前方の停止位置情報や進路情報と予め記憶している自列車の減速性能等を含む列車固有情報及び走行しようとしている線路の勾配、曲率等を含む線路固有情報に基づき、図４に示すような自列車が走行すべき速度制御パターンを車上で作成する。このパターン式ＡＴＣ装置にＡＴＯ装置を接続すると、ＡＴＯ制御用の走行パターンは同図の破線で示すように、ＡＴＣの速度制御パターンに極力近似させて作成することが可能であり、乗客の乗り心地や列車の定時性等をより一層向上でき、列車の運行効率を高めることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、一般に、列車の減速度は列車速度域によって異なり複数である（例えば、列車速度０〜１００ｋｍ／ｈの範囲で段階的に異なる減速度を使用する）。従って、実際に作成されるＡＴＣ制御用の速度制御パターンは複雑な曲線となり、ＡＴＯ装置に伝送する速度制御パターンの情報量は極めて多くなる。このため、従来では、特定の代表的な点の情報、例えば図５に示すような速度制御パターンが変化する変曲点Ａ〜Ｇの点の情報のみをＡＴＯ装置側に伝送し、ＡＴＯ装置側では、予め特定の値に決めた１つの減速度を用いて近似的に速度制御パターンを推定して走行パターンを作成するようにしている。ところが、近年、乗客乗り心地サービスと定時性の向上、ダイヤ乱れ時の早急な回復等の要求があり、これらの要求の実現のためには、ＡＴＣ装置からＡＴＯ装置への速度制御パターン情報量を増加させ、速度制御パターンに忠実できめ細かい列車制御が可能な走行パターンを作成することが望まれている。
【０００５】
しかし、ＡＴＣ装置からＡＴＯ装置への速度制御パターン情報を伝送する場合、従来では、伝送するパターン情報を外部に伝送するための形態に変換した後、１ビットづつシリアル伝送でＡＴＯ装置側に伝送する。このため、伝送に時間がかかり、インターフェイスに関わる機能が大規模、複雑化するという問題を有し、列車を制御するための設備のコスト増加を招き経済的な面で問題を有する。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、情報量が増加してもコストの増加を極力抑え、乗客乗り心地サービスと定時性の向上、ダイヤ乱れ時の早急な回復、及び、列車制御装置の簡素化という要求を満たすと共に、列車走行の安全性も確保できる列車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に係る第１の発明では、列車速度が最大許容速度を越えた時にブレーキ装置を自動的に動作させるＡＴＣ機能と、前記最大許容速度を越えない速度範囲で実際の列車走行を制御するＡＴＯ機能を備える列車制御装置であって、列車前方の停止位置情報及び進路情報と予め記憶している自列車の減速性能を含む列車固有情報及び線路固有情報に基づいて前記最大許容速度を決定する速度制御パターンを作成する速度制御パターン作成部を有し、作成された速度制御パターンと実際の列車速度とを比較して前記ブレーキ装置を制御するＡＴＣ車上制御装置と、該ＡＴＣ車上制御装置で作成された速度制御パターン情報に基づいて前記実際の列車走行を制御するための走行パターンを作成する走行パターン作成部を有し、作成された走行パターンに従って列車の出発、停止、加減速を制御するＡＴＯ車上制御装置とを備えると共に、各車上制御装置でそれぞれ作成した各パターン情報を共有して記憶可能な共有記憶部を設け、該共有記憶部が、前記速度制御パターン作成部が作成した前記速度制御パターンを記憶する第１共有記憶部と、前記走行パターン作成部が作成した前記走行パターンを記憶する第２共有記憶部とで構成され、前記ＡＴＯ車上制御装置が、前記第１共有記憶部の速度制御パターン情報を読込んで前記走行パターンを作成して前記第２共有記憶部に伝送し、前記ＡＴＣ車上制御装置が、前記第２共有記憶部の走行パターン情報を読込んで、速度制御パターンと比較して前記走行パターンの健全性を照査する構成とした。
【００１０】
かかる構成では、ＡＴＣ用パターン作成部で作成した速度制御パターン情報を、共有記憶部に記憶させ、ＡＴＯ用パターン作成部は、共有記憶部から速度制御パターン情報を読み込む。また、ＡＴＣ車上制御装置は、共有記憶部から走行パターン情報を読込んで、走行パターンの健全性を照査する。こうすることで、データ変換等を行うことなくバスを用いて両車上制御装置間で情報を伝送することができ、容易且つ高速でデータ伝送が行える。
【００１２】
【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に、列車制御装置の参考例のブロック構成図を示す。
図１において、参考例の列車制御装置は、ＡＴＣ制御情報を車上側に伝送するＡＴＣ地上装置１と、ＡＴＣ地上装置１からの各種情報及びＡＴＯ制御用の地点情報を受信する列車側に搭載される車上制御装置１０を備えて構成される。
【００１３】
前記ＡＴＣ地上装置１には、前方区間の列車検知装置等からの先行列車情報等に基づく列車停止位置情報、分岐部、信号機の現示等列車前方の進路情報及びカーブ区間等の制限速度区間情報を、車上制御装置１０側に伝送するためのＡＴＣ地上伝送部２が備えられる。
前記車上制御装置１０は、ＡＴＣ車上伝送部１１と、列車停止位置判定部１２と、列車のブレーキ性能（減速性能）、ブレーキ空走時間、編成長、編成重量等の列車固有情報を記憶する列車固有情報記憶部１３と、ＡＴＣ車上伝送部１１からの速度制限区間や線路の勾配、曲率等の走行線区内の線路固有情報を記憶する線路固有情報記憶部１４と、第１のパターン作成部としての速度制御パターン作成部１５と、速度照査部１６と、地上から伝送されるＡＴＯ制御用の地点情報を受信する地点情報受信部１７と、第２のパターン作成部としての走行パターン作成部１８と、走行パターン作成部１８で作成した走行パターンに従って、出発制御、停止制御、加減速制御をそれぞれ実行する出発制御部１９、停止制御部２０、加減速制御部２１と、パターン診断部２２とを備える。ここで、ＡＴＣ車上伝送部１１〜速度照査部１６までが従来のＡＴＣ機能と同様の機能を実行する部分であり、地点情報受信部１７〜加減速制御部２１までが従来のＡＴＯ機能と同様の機能を実行する部分であり、これら各部の機能は、１つのマイクロプロセッサ内にソフトウエア的に備えてある。また、出発制御部１９、停止制御部２０及び加減速制御部２１が、走行パターンに基づいて列車走行状態を制御する制御部に相当する
前記ＡＴＣ車上伝送部１１は、ＡＴＣ地上伝送部２から伝送される各種情報を受信して停止位置判定部１２及び線路固有情報記憶部１４に伝送する。
【００１４】
前記列車停止位置判定部１２は、ＡＴＣ車上伝送部１１からの列車停止位置情報及び前方進路状況等の進路情報に基づいて自列車の停止位置を判断する。
前記速度制御パターン作成部１５は、列車停止位置判定部１２で決定された列車停止位置情報、各記憶部１３、１４に記憶された列車固有情報、線路固有情報等に基づいてＡＴＣ制御用の最大許容速度を決定する速度制御パターンを作成する。
【００１５】
前記速度照査部１６は、速度発電機３１からの信号に基づいて実際の列車の位置及び速度情報を得て、前記速度制御パターン作成部１５で作成された速度制御パターンの対応する位置における最大許容速度と実際の列車速度とを比較し、比較結果に基づいて列車速度がパターン速度を越えた時に列車速度を減速させるようブレーキ装置３２にブレーキ指令信号を発する。従って、速度照査部１６がブレーキ制御部の機能を備える。
【００１６】
前記走行パターン作成部１８は、速度制御パターン作成部１５からの速度制御パターン情報、列車の加減速性能及び前記地点情報受信部１７からの地点情報等から、最大許容速度を越えない速度範囲内で乗客乗り心地及び列車の定時性等を考慮した実際に列車が走行するためのＡＴＯ用走行パターンを作成する。
パターン診断部２２は、速度制御パターン作成部１５と走行パターン作成部１８でそれぞれ作成された両パターンを比較し、特定地点で走行パターンが速度制御パターンより速度情報において大きいところがないか否か等の診断を行い、走行パターンの健全性を照査し、異常があれば、走行パターン作成部１８に対するパターンの再作成指示や出発制御部１９、停止制御部２０、加減速制御部２１に対する異常処理を実行する。
【００１７】
かかる構成の列車制御装置では、ＡＴＣ地上装置１のＡＴＣ地上伝送部２を介して停止位置、進路、制限速度区間の各情報が列車側の車上制御装置１０に送信され、ＡＴＣ車上伝送部１１でこれら各情報を受信し、停止位置判定部１２で、地上からの停止位置情報に基づいて列車停止位置が判定される。この列車停止位置情報と予め記憶された線路固有情報及び列車固有情報等に基づいて速度制御パターン作成部１５でＡＴＣ制御用の速度制御パターンが作成される。走行パターン作成部１８は、作成された速度制御パターン情報に基づいてＡＴＯ制御用の走行パターンを作成する。そして、列車は、乗客乗り心地や列車の定時性を考慮して作成された走行パターンに従って走行制御される。
【００１８】
また、パターン診断部２２は、速度制御パターンと走行パターンを常時比較し、走行パターンが正常か否かを監視し、走行パターンが速度制御パターンの速度情報を越える異常があれば、走行パターン作成部１８に対してパターンの再作成指示を行ったり、或いは、出発制御の中断や緊急停止指令等の列車走行の安全側制御指令を出発制御部１９、停止制御部２０或いは加減速制御部２１等に対して行う。
【００１９】
以上のように、ＡＴＣ用速度制御パターン作成機能とＡＴＯ用走行パターン作成機能を、１つの車上制御装置１０内に組み込むことで、ＡＴＣ車上制御装置とＡＴＯ車上制御装置とを別個に設ける従来構成に比べて、ＡＴＯ装置用のパターンデータの選択と変換処理が不要になると共に、きめ細かい列車運行のための多量のインターフェイス情報もバス伝送等による内部データ入出力処理で実現可能となる。また、走行パターンの健全性をフェールセーフ構成の車上制御装置１０内で行うことで、乗客の乗り心地が悪くなる不要なブレーキ制御等を行わずに、適切な走行パターンの作成が可能となる。
【００２０】
従って、乗客乗り心地サービスと定時性の向上、ダイヤ乱れ時の早急な回復、及び、列車制御装置の簡素化という要求を満たすと共に、列車走行の安全性も確保できるようになる。
次に、図２に本発明に係る列車制御装置について説明する。尚、従来と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００２１】
図２において、本実施形態の列車制御装置は、ＡＴＣ地上装置１からＡＴＣ制御情報を受信するＡＴＣ車上制御装置４０と、ＡＴＣ車上制御装置４０と情報交換するＡＴＯ車上制御装置５０とを備えて構成される。
前記ＡＴＣ車上制御装置４０には、ＡＴＣ車上伝送部４１と、列車停止位置判定部４２と、列車固有情報記憶部４３と、線路固有情報記憶部４４と、速度制御パターン作成部４５と、速度照査部４６と、パターン診断部４７と、ＡＴＣ車上制御装置４０とＡＴＯ車上制御装置５０との間で交換する情報を共有して記憶する共有記憶部として第１及び第２共有記憶部４８，４９とが備えられている。ここで、ＡＴＣ車上伝送部４１〜速度照査部４６は図１のＡＴＣ車上伝送部１１〜速度照査部１６と同様であり、パターン診断部４７は図１のパターン診断部２２と同様である。
【００２２】
また、ＡＴＯ車上制御装置５０には、ＡＴＯ制御用の地点情報を受信するＡＴＯ受信部５１と、走行パターン作成部５２と、出発制御部５３、停止制御部５４、加減速制御部５５と、パターン診断部４７からの診断情報を第２共有記憶部４９を介して読み込んで走行パターンに対するパターンの再作成指示や出発制御部５３、停止制御部５４、加減速制御部５５に対する異常処理を実行する走行パターン診断部５６が備えられている。ここで、ＡＴＯ受信部５１は図１の地点情報受信部１７と同様であり、走行パターン作成部５２〜加減速制御部５５は、図１の走行パターン作成部１８〜加減速制御部２１と同様である。
【００２３】
かかる構成の列車制御装置では、ＡＴＣ車上制御装置４０において、図１の参考例と同様にして速度制御パターン作成部４５でＡＴＣ制御用の速度制御パターンが作成されると、この作成された速度制御パターン情報は、第１共有記憶部４８に記憶される。速度照査部４６では、第１共有記憶部４８内から速度制御パターン情報を読み出して速度照査を行う。
【００２４】
一方、ＡＴＯ車上制御装置５０では、第１共有記憶部４８から速度制御パターン情報を読み出し、ＡＴＯ用の走行パターンを作成し、作成した走行パターン情報に従って出発制御部５３、停止制御部５４或いは加減速制御部５５等を制御し、列車の走行を制御する。更に、ＡＴＯ車上制御装置５０は、作成した走行パターン情報を第２共有記憶部４９に伝送する。ＡＴＣ車上制御装置４０では、パターン診断部４７において、第２共有記憶部４９内に記憶された走行パターン情報と自身が作成した速度制御パータン情報とを比較し、走行パターンが正常か否かの診断を行い、走行パターン情報の健全性を照査する。パターン診断部４７の診断結果は第２共有記憶部４９を介してＡＴＯ車上制御装置５０側に伝送される。ＡＴＯ車上制御装置５０では、走行パターン診断部５６において、伝送された診断結果に基づいて、走行パターンが異常であれば走行パターン作成部５２に対してパターン再作成指示を行ったり、或いは、列車走行の安全側制御指令を出発制御部５３、停止制御部５４或いは加減速制御部５５等に対して行う。
【００２５】
以上のように、本実施形態の構成によれば、ＡＴＣ車上制御装置４０とＡＴＯ車上制御装置５０との間で情報の記憶を共有する共有記憶部を設けることで、ＡＴＣ車上制御装置４０側において、ＡＴＯ車上制御装置５０用のパターンデータの選択と変換処理が不要になる。また、ＡＴＣ車上制御装置４０とＡＴＯ車上制御装置５０との間の情報伝送をバス等を用いて伝送可能となり、きめ細かい列車運行のための多量のインターフェイス情報でも高速、且つ容易に伝送できる。更に、走行パターンの健全性の診断を行うことで、列車走行の安全性も確保できるようになる。そして、共有記憶部を設けるだけでよく、既存のＡＴＣ装置とＡＴＯ装置を搭載した列車にも容易に適用でき、設備コストを増大させることなく、列車の運行効率や安全性を向上できる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、共有記憶部を設けるという簡単な改良で、既設のＡＴＣ車上制御装置とＡＴＯ車上制御装置との間の情報伝送を容易且つ高速に行うことが可能となり、乗客乗り心地サービスと定時性の向上、ダイヤ乱れ時の早急な回復、及び、列車制御装置の簡素化という要求を満たすことができる。また、走行パターンの健全性の診断を行うことができ、列車走行の安全性が確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】列車制御装置の参考例のブロック構成図
【図２】本発明に係る列車制御装置の一実施形態のブロック構成図
【図３】従来のパターン作成の一例を示す説明図
【図４】従来のパターン作成の別の例を示す説明図
【図５】従来のパターン作成の更に別の例を示す説明図
【符号の説明】
１０    車上制御装置
１１，４１    ＡＴＣ車上伝送部
１２，４２    停止位置判定部
１３，４３    列車固有情報記憶部
１４，４４    線路固有情報記憶部
１５，４５    速度制御パターン作成部
１６，４６    速度照査部
１７    地点情報受信部
１８，５２    走行パターン作成部
１９，５３    出発制御部
２０，５４    停止制御部
２１，５５    加減速制御部
２２，４７    パターン診断部
３１    速度発電機
３２    ブレーキ装置
４０    ＡＴＣ車上制御装置
５０    ＡＴＯ車上制御装置
【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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