(57)【要約】      （修正有）【課題】列車の速度および位置をより精度よく算出する。【解決手段】列車速度位置算出装置１０の加速度校正部１ｂは、列車１００が停車していることが駅停車検知部５により検知された場合、加速度検知部１ａの位置における勾配情報を勾配情報保持部７から抽出し、当該勾配情報に対応する加速度に基づいて、加速度検知部により検知される加速度を校正する。実加速度推定部２は、列車が走行しているとき、加速度検知部の位置における勾配情報を勾配情報保持部から抽出し、当該勾配情報に対応する加速度を、加速度検知部により検知され、加速度校正部による校正後の加速度に加算して列車の実加速度を推定する。速度算出部３は、実加速度推定部により推定される実加速度の時間積分を行って列車の速度を算出する。位置算出部４は、速度算出部により算出される速度の時間積分を行って列車の位置を算出する。【選択図】図１
2017147825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車の位置および速度を算出する列車速度位置算出装置であって、
前記列車の進行方向の加速度を検知する加速度検知部と、
前記列車が走行する路線の勾配情報を保持する勾配情報保持部と、
前記列車が停車していることを検知する停車検知部と、
前記列車が停車していることが前記停車検知部により検知された場合、前記加速度検知部の位置における前記勾配情報を前記勾配情報保持部から抽出し、当該勾配情報に対応する加速度に基づいて、前記加速度検知部により検知される加速度を校正する加速度校正部と、
前記列車が走行しているとき、前記加速度検知部の位置における前記勾配情報を前記勾配情報保持部から抽出し、当該勾配情報に対応する加速度を、前記加速度検知部により検知される、前記加速度校正部による校正後の加速度に加算して、前記列車の実加速度を推定する実加速度推定部と、
前記実加速度推定部により推定される実加速度の時間積分を行って前記列車の速度を算出する速度算出部と、
前記速度算出部により算出される速度の時間積分を行って前記列車の位置を算出する位置算出部と、を備える、列車速度位置算出装置。
【請求項２】
前記列車が走行を開始したことを検知する走行開始検知部をさらに備え、
前記列車が走行を開始したことが前記走行開始検知部により検知された場合、前記速度算出部は、前記実加速度の時間積分を開始し、前記位置算出部は、前記速度の時間積分を開始する、請求項１に記載の列車速度位置算出装置。
【請求項３】
前記列車が走行を開始したことが前記走行開始検知部により検知された後、前記列車が停車したことが前記停車検知部により検知された場合、前記速度算出部は、前記実加速度の時間積分を停止し、前記位置算出部は、前記速度の時間積分を停止する、請求項２に記載の列車速度位置算出装置。
【請求項４】
前記列車の速度を他装置から取得する速度情報取得部をさらに備え、
前記速度算出部は、前記速度情報取得部により取得される速度を基準として、前記実加速度の時間積分に基づく速度変化を加算し、前記列車の速度を算出する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の列車速度位置算出装置。
【請求項５】
前記列車の絶対位置を他装置から取得する位置情報取得部をさらに備え、
前記位置算出部は、前記位置情報取得部により取得される絶対位置を基準として、前記速度の時間積分に基づく移動距離を加算し、前記列車の位置を算出する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の列車速度位置算出装置。
【請求項６】
列車の位置および速度を算出する列車速度位置算出装置を備え、前記列車の運転士による運転操作を支援する列車運転支援装置であって、
前記列車速度位置算出装置は、
前記列車の進行方向の加速度を検知する加速度検知部と、
前記列車が走行する路線の勾配情報を保持する勾配情報保持部と、
前記列車が停車しているか否かを検知する停車検知部と、
前記列車が停車していることが前記停車検知部により検知された場合、前記加速度検知部の位置における前記勾配情報を前記勾配情報保持部から抽出し、当該勾配情報に対応する加速度に基づいて、前記加速度検知部により検知される加速度を校正する加速度校正部と、
前記列車が走行しているとき、前記加速度検知部の位置における前記勾配情報を前記勾配情報保持部から抽出し、当該勾配情報に対応する加速度を、前記加速度検知部により検知される、前記加速度校正部による校正後の加速度に加算して、前記列車の実加速度を推定する実加速度推定部と、
前記実加速度推定部により推定される実加速度の時間積分を行って前記列車の速度を算出する速度算出部と、
前記速度算出部により算出される速度の時間積分を行って前記列車の位置を算出する位置算出部と、を備え、
前記列車運転支援装置は、
前記列車が走行する区間の運転曲線を保持または作成し、当該運転曲線と、前記列車速度位置算出装置により算出された前記列車の速度および位置の少なくともいずれかと、を用いて、前記運転士による運転操作を支援するための支援情報を作成する支援情報算出部と、
前記支援情報算出部により作成された支援情報を前記運転士に提示する支援情報提示部と、をさらに備える、列車運転支援装置。
【請求項７】
列車の位置および速度を算出する列車速度位置算出装置を備え、前記列車の運転を制御する列車運転制御装置であって、
前記列車速度位置算出装置は、
前記列車の進行方向の加速度を検知する加速度検知部と、
前記列車が走行する路線の勾配情報を保持する勾配情報保持部と、
前記列車が停車しているか否かを検知する停車検知部と、
前記列車が停車していることが前記停車検知部により検知された場合、前記加速度検知部の位置における前記勾配情報を前記勾配情報保持部から抽出し、当該勾配情報に対応する加速度に基づいて、前記加速度検知部により検知される加速度を校正する加速度校正部と、
前記列車が走行しているとき、前記加速度検知部の位置における前記勾配情報を前記勾配情報保持部から抽出し、当該勾配情報に対応する加速度を、前記加速度検知部により検知される、前記加速度校正部による校正後の加速度に加算して、前記列車の実加速度を推定する実加速度推定部と、
前記実加速度推定部により推定される実加速度の時間積分を行って前記列車の速度を算出する速度算出部と、
前記速度算出部により算出される速度の時間積分を行って前記列車の位置を算出する位置算出部と、を備え、
前記列車運転制御装置は、
前記列車が走行する区間の運転曲線を保持または作成し、当該運転曲線と、前記列車速度位置算出装置により算出された前記列車の速度および位置の少なくともいずれかと、を用いて、前記列車の駆動制動制御装置に対する制御指令を算出する制御指令算出部と、
前記制御指令算出部により算出された制御指令を前記駆動制動制御装置に送信する制御指令送信部と、をさらに備える、列車運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、列車速度位置算出装置、列車運転支援装置、および列車運転制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
列車の運転支援や運転制御では、精度のよい位置検知が不可欠である。近年、保守の必要な地上設備を置かず、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）を用いて位置を検知する技術が普及しつつある。一方、トンネルや地下区間では、ＧＮＳＳ情報が得られないため、速度の積算を行うことで位置を算出する場合がある。しかしながら、このような場合では、空転滑走が発生すると、積算距離に基づく位置の算出誤差は大きくなる。
【０００３】
そこで、従来、空転滑走の発生時に、加速度センサで検出した加速度の積算を行うことで、速度および位置を算出する技術が提案されている。このような技術では、たとえば、加速度センサで検出した加速度が、列車の現在位置の勾配に応じて補正されることで、列車の実加速度が推定され、当該実加速度に基づいて、速度および位置が算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような従来技術では、加速度センサにより検出される加速度は、重力の影響を受けるため、傾いた場所では、列車の静止時であってもゼロにならない。また、水平な場所での静止時に加速度がゼロと検出されるように校正が行われたとしても、当該校正のゼロ点が継時的に変化してしまうことがある。従って、従来では、加速度センサにより検出される加速度を積算した場合に、列車の速度および位置を適切に算出できない場合がある。
【０００６】
そこで、列車の速度および位置をより精度よく算出することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態による列車速度位置算出装置は、列車の位置および速度を算出する。この列車速度位置算出装置は、加速度検知部と、勾配情報保持部と、停車検知部と、加速度校正部と、実加速度推定部と、速度算出部と、位置算出部と、を備える。加速度検知部は、列車の進行方向の加速度を検知する。勾配情報保持部は、列車が走行する路線の勾配情報を保持する。停車検知部は、列車が停車していることを検知する。加速度校正部は、列車が停車していることが停車検知部により検知された場合、加速度検知部の位置における勾配情報を勾配情報保持部から抽出し、当該勾配情報に対応する加速度に基づいて、加速度検知部により検知される加速度を校正する。実加速度推定部は、列車が走行しているとき、加速度検知部の位置における勾配情報を勾配情報保持部から抽出し、当該勾配情報に対応する加速度を、加速度検知部により検知される、加速度校正部による校正後の加速度に加算して、列車の実加速度を推定する。速度算出部は、実加速度推定部により推定される実加速度の時間積分を行って列車の速度を算出する。位置算出部は、速度算出部により算出される速度の時間積分を行って列車の位置を算出する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１実施形態による列車速度位置算出装置および列車運転支援装置の構成を示した例示ブロック図である。
【図２】図２は、第１実施形態による列車が走行する路線の具体例を示した例示図である。
【図３Ａ】図３Ａは、第１実施形態による列車速度位置算出装置が列車の停車時に実行する処理を示した例示フローチャートである。
【図３Ｂ】図３Ｂは、第１実施形態による列車速度位置算出装置が列車の走行時に実行する処理を示した例示フローチャートである。
【図４Ａ】図４Ａは、比較例による列車速度位置算出装置の演算結果の具体例を示した例示図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、第１実施形態による列車速度位置算出装置の演算結果の具体例を示した例示図である。
【図５】図５は、第２実施形態による列車速度位置算出装置および列車運転制御装置の構成を示した例示ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態による列車速度位置算出装置１０および列車運転支援装置２０の構成を示した例示ブロック図である。
【００１１】
まず、第１実施形態による列車速度位置算出装置１０の構成について説明する。なお、列車速度位置算出装置１０とは、列車１００の車輪の速度の情報や加速度の情報に基づいて列車１００の速度を算出するとともに、路線上における絶対位置の情報や列車１００の速度の情報に基づいて列車１００の位置を算出する装置である。
【００１２】
図１に示すように、列車速度位置算出装置１０は、列車１００に搭載され、加速度検知部１ａと、加速度校正部１ｂと、実加速度推定部２と、速度算出部３と、位置算出部４と、駅停車検知部５と、走行開始検知部６と、勾配情報保持部７と、速度情報取得部８と、位置情報取得部９とを備える。
【００１３】
加速度検知部１ａは、例えばＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を用いた汎用の加速度センサである。また、加速度校正部１ｂは、加速度検知部１ａが検知した加速度の値の校正を行う。具体的に、加速度校正部１ｂは、列車１００が駅に停車している時に、当該列車１００の加速度を、当該駅の勾配に応じた加速度に校正する。
【００１４】
実加速度推定部２は、列車１００の走行時に、加速度検知部１ａの校正が施された後の加速度の値に基づき、列車１００の実際の加速度を推定する。具体的に、実加速度推定部２は、列車１００の在線位置の勾配に応じて加速度を補正することによって、列車１００の実際の加速度を推定する。
【００１５】
速度算出部３は、実加速度推定部２により推定された列車１００の実際の加速度を時間で積分し、列車１００の速度を算出する。また、位置算出部４は、速度算出部３により算出された速度を時間で積分して移動距離を求め、列車１００の位置を算出する。
【００１６】
駅停車検知部５は、速度算出部３により算出された速度や、位置算出部４により算出された位置、加速度校正部１ｂにより校正された加速度の値等に基づいて、列車１００が駅に停車したことを検知する。例えば、駅停車検知部５は、列車１００の位置が、駅に対して予め設定された停止位置の近傍となり、列車１００の速度が所定値（数ｋｍ／ｈ）未満となり、列車１００の加速度の値が、ブレーキ中の加速度から低下してゼロ近傍となり、かつ、加速度値の変動が所定範囲内となったことを検知したことを条件として、列車１００が駅に停車したと判定する。なお、列車１００からブレーキノッチ指令の情報が得られる場合、駅停車検知部５は、列車１００の速度が、数ｋｍ／ｈ未満となった後、所定以上のブレーキノッチ指令が所定時間以上継続したことが検知されたか否かを条件として、列車１００が駅に停車したか否かの判定を行ってもよい。
【００１７】
走行開始検知部６は、速度算出部３により算出された速度や、加速度校正部１ｂにより校正された加速度の値等に基づいて、列車１００が走行を開始したことを検知する。例えば、走行開始検知部６は、列車１００が駅に停車した状態で、加速度の値が所定値以上になった場合に、列車１００が走行を開始したと判定する。なお、列車１００から力行ノッチ指令の情報が得られる場合、走行開始検知部６は、力行ノッチ指令と、加速度検知部１ａ（加速度センサ）により検知された加速度の値とを組み合わせて、列車１００が走行を開始したか否かを判定してもよい。
【００１８】
勾配情報保持部７は、列車１００が走行する区間の勾配に関する情報を、列車１００の位置と関連付けて保持する。また、速度情報取得部８は、列車１００に設置された回転数センサから、列車１００の速度に関する情報を取得する。図１の例では、速度情報取得部８は、車輪（車軸）に取り付けられた速度発電機４０に接続されており、当該速度発電機４０から回転数の情報を取得可能に構成されている。なお、速度情報取得部８は、列車１００に設置されたＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）アンテナ５０から速度情報を取得するように構成されていてもよい。
【００１９】
位置情報取得部９は、ＧＮＳＳアンテナ５０から、または地上に設置される位置補正用トランスポンダ（図示せず）から、列車１００の位置（絶対位置）を示す情報を取得する。図１の例では、位置情報取得部９は、ＧＮＳＳアンテナ５０に接続されており、当該ＧＮＳＳアンテナ５０から位置情報を取得するように構成されている。
【００２０】
次に、第１実施形態による列車運転支援装置２０の構成について説明する。なお、列車運転支援装置２０とは、列車速度位置算出装置１０により算出される各種情報と、列車１００の運転曲線とに基づいて、運転操作を支援するための支援情報を列車１００の運転士３０に提供する装置である。列車運転支援装置２０は、上述の列車速度位置算出装置１０と、支援情報算出部２１と、支援情報表示部２２とを備える。
【００２１】
支援情報算出部２１は、列車１００が走行する区間の最適な運転曲線を、データベース（図示せず）で保持するか、または、路線情報および車両性能データベースとダイヤ情報（図示せず）とに基づき、リアルタイムで作成する。そして、支援情報算出部２１は、列車速度位置算出装置１０から取得される列車１００の位置に基づき、最適な運転曲線を参照し、現在の列車１００の位置に対応した目標速度を抽出する。そして、支援情報算出部２１は、抽出した目標速度と、列車速度位置算出装置１０から取得される列車１００の速度とを比較し、列車１００の速度が目標速度に近くなるような運転操作を運転士３０に提供する支援情報を作成し、支援情報表示部２２に出力する。なお、第１実施形態では、上記のように、列車速度位置算出装置１０から精度のよい速度および位置を取得することができる。したがって、第１実施形態では、空転滑走が発生した時でも、列車速度位置算出装置１０から取得される精度のよい速度および位置に基づいて、実際の状況とは異なる間違った支援情報を作成することなく、適切な支援情報を作成することができる。
【００２２】
支援情報表示部２２は、上記の支援情報を出力可能な、例えば液晶ディスプレイ装置である。運転士３０は、支援情報表示部２２に表示された支援情報を視覚的に確認し、当該支援情報に従った運転操作を行うことで、運転操作に熟練していなくても、路線やダイヤに応じた最適な運転を行うことができる。なお、第１実施形態では、支援情報が視覚的に提示されるものに限らず、支援情報が音声などで提示されるものであってもよい。
【００２３】
次に、第１実施形態による列車速度位置算出装置１０の動作について、図２、図３Ａおよび図３Ｂを用いて説明する。なお、図２は、第１実施形態による列車１００が走行する路線の具体例を示した例示図である。また、図３Ａは、第１実施形態による列車速度位置算出装置１０が列車１００の停車時に実行する処理を示した例示フローチャートである。また、図３Ｂは、第１実施形態による列車速度位置算出装置１０が列車１００の走行時に実行する処理を示した例示フローチャートである。
【００２４】
まず、列車１００が始発駅に停車している場合（図２の符号Ａ参照）における列車速度位置算出装置１０の動作について説明する。この場合、列車速度位置算出装置１０は、図３Ａの処理フローに沿って動作する。
【００２５】
図３Ａに示すように、列車１００が始発駅に停車している場合（図２の符号Ａ参照）、加速度校正部１ｂは、列車１００の位置として、列車１００の停車位置のキロ程を設定する（Ｓ１）。なお、キロ程とは、路線Ｒ上のある位置を基準として設定される絶対位置を示す情報である。ここで、列車１００がどの駅に停車しているかは、例えば、運転士３０による入力操作によって判定される。なお、第１実施形態では、列車１００から列車番号およびダイヤの情報を取得し、当該列車番号およびダイヤの情報と時刻情報とに基づいて、列車１００の停車駅を特定してもよい。また、外部とのインターフェースがない場合、駅の経度および緯度と、キロ程とを関連付ける情報を列車速度位置算出装置１０に保持しておき、当該列車速度位置算出装置１０に保持された情報と、ＧＮＳＳアンテナ５０から取得されるＧＮＳＳ情報とに基づいて、列車１００の停車駅を特定してもよい。
【００２６】
次に、加速度校正部１ｂは、勾配情報保持部７を参照し、列車１００の停車位置、特に加速度検知部１ａの設置位置における路線Ｒの勾配を特定する（Ｓ２）。そして、加速度校正部１ｂは、Ｓ２で特定した勾配に基づいて、加速度検知部１ａにより検知される加速度の校正を行う（Ｓ３）。具体的に、加速度校正部１ｂは、まず、Ｓ２で特定された勾配における重力の斜面方向成分に相当する加速度を算出する。そして、加速度校正部１ｂは、加速度検知部１ａにより検知される加速度が、当該重力の斜面方向成分相当の加速度と一致するように、加速度センサ（加速度検知部１ａ）の出力値から加速度値に変換するパラメータを調整し、加速度の校正を行う。なお、このような校正を実施した場合、列車１００が勾配のある駅に停車している場合、ゼロでない加速度が加速度検知部１ａにより検知される状態が継続する。このため、第１実施形態では、列車１００が停車している場合、速度算出部３は、加速度の時間積分による速度算出を実行しないとともに、位置算出部４は、速度の時間積分による位置算出を実行しない。
【００２７】
そして、出発時刻となり、運転士３０が力行ノッチを投入し、列車１００の加速度が大きく変化すると、列車１００が走行を開始したことが走行開始検知部６により検知される。第１実施形態では、列車１００の走行開始が検知された場合、速度算出部３は、加速度の時間積分による速度算出を開始し、位置算出部４は、速度の時間積分による位置算出を開始する。なお、速度算出部３による時間積分の対象となる加速度は、加速度検知部１ａにより検知される加速度（加速度校正部１ｂによる校正後の加速度）に基づき、実加速度推定部２によって推定される実加速度である。また、位置算出部４による時間積分の対象となる速度は、速度算出部３により算出される速度である。
【００２８】
次に、列車１００が駅間を走行している場合（図２の符号Ｂ参照）における列車速度位置算出装置１０の動作について説明する。この場合、列車速度位置算出装置１０は、図３Ｂの処理フローに沿って動作する。
【００２９】
図３Ｂに示すように、列車１００が駅間を走行している場合（図２の符号Ｂ参照）、実加速度推定部２は、勾配情報保持部７を参照し、現在の列車位置、特に加速度検知部１ａの設置位置における路線Ｒの勾配を特定する（Ｓ１１）。そして、実加速度推定部２は、Ｓ１１で特定された勾配に基づいて、実際に列車１００に発生している実加速度を推定する（Ｓ１２）。具体的に、実加速度推定部２は、Ｓ１１で特定された勾配における重力の斜面方向成分に相当する加速度を算出し、当該加速度を、加速度検知部１ａにより検知される加速度（加速度校正部１ｂによる校正後の加速度）に加算することで、実加速度を推定する。
【００３０】
次に、速度算出部３は、停車時における列車１００の速度（ゼロ）を基準速度とし、当該基準速度に、実加速度推定部２により推定された実加速度の時間積分を行うことで得られる速度変化を加算して、列車１００の速度を算出する（Ｓ１３）。なお、第１実施形態では、基準速度が、列車１００の走行中で、かつ空転滑走が発生していない時に速度発電機４０から得られる回転数の情報に基づいて設定されてもよい。このように基準速度を設定すれば、列車１００の走行中に得られるより新しい正確な情報を基準として、加速度の時間積分による速度変化を加算することができるので、加速度の時間積分による速度算出の誤差が増加するのを抑制することができる。
【００３１】
また、位置算出部４は、直近に出発した駅（図２の例では、始発駅）のキロ程を基準位置とし、当該基準位置に、Ｓ１３で算出された列車１００の速度の時間積分を行うことで得られる移動距離を加算して、列車１００の位置を算出する（Ｓ１４）。なお、第１実施形態では、列車１００の走行中にＧＮＳＳアンテナ５０または位置補正用のトランスポンダ（不図示）から得られる絶対位置を基準位置として設定してもよい。このように基準位置を設定すれば、列車１００の走行中に得られるより新しい正確な情報を基準として、速度の時間積分による移動距離を加算することができるので、速度の時間積分による位置算出の誤差が増加するのを抑制することができる。
【００３２】
なお、第１実施形態では、上記Ｓ１１〜Ｓ１４の処理が、列車１００が走行している間、一定周期で繰り返される。そして、第１実施形態では、駅間の走行が終了し、次の停車駅に到着した場合、駅停車検知部５により、列車１００が停車しているか否かの判定が行われる。駅停車検知部５は、例えば、列車１００の位置が、駅の所定の停止位置の近傍となり、列車１００の速度が、数ｋｍ／ｈ未満となり、加速度の値が、ブレーキ中の加速度から低下して、ゼロ近傍となり、加速度値の変動が所定範囲内となったことを条件として、列車１００が停車していると判定する。そして、第１実施形態では、列車１００が停車していることが駅停車検知部５により検知された場合、速度算出部３は、加速度の時間積分による速度算出を停止し、位置算出部４は、速度の時間積分による位置算出を停止する。なお、第１実施形態では、列車１００が停車していることが駅停車検知部５により検知される前であっても、列車１００の速度がゼロとなった場合には、速度算出部３は、加速度の時間積分による速度算出を停止し、位置算出部４は、速度の時間積分による位置算出を停止する。
【００３３】
次に、列車１００が始発駅の次の停車駅に停車した場合（図２の符号Ｃ参照）における列車速度位置算出装置１０の動作について説明する。この場合、列車１００は停車しているので、図２の符号Ａの場合と同様に、列車速度位置算出装置１０は、図３Ａの処理フローに沿って動作する。
【００３４】
図３Ａに示すように、列車１００が次の停車駅に停車した場合（図２の符号Ｃ参照）、加速度校正部１ｂは、停車駅の情報を更新し、列車１００の位置として、更新された停車駅における列車１００の停車位置のキロ程を設定する（Ｓ１）。そして、加速度校正部１ｂは、勾配情報保持部７を参照し、更新された停車駅における列車１００の停車位置、特に加速度検知部１ａの設置位置における路線Ｒの勾配を特定する（Ｓ２）。そして、加速度校正部１ｂは、Ｓ２で特定した勾配に基づいて、加速度検知部１ａにより検知される加速度の校正を行う（Ｓ３）。具体的に、加速度校正部１ｂは、まず、Ｓ２で特定された勾配における重力の斜面方向成分に相当する加速度を算出する。そして、加速度校正部１ｂは、加速度検知部１ａにより検知される加速度が、当該重力の斜面方向成分相当の加速度と一致するように、加速度センサ（加速度検知部１ａ）の出力値から加速度値に変換するパラメータを調整し、加速度の校正を行う。なお、当該加速度の校正は、停車駅に停車した場合以外の、例えば路線Ｒ上で途中停車した場合にも実施可能である。
【００３５】
次に、図４Ａおよび４Ｂを参照して、第１実施形態の効果について説明する。図４Ａは、比較例による列車速度位置算出装置の演算結果の具体例を示した例示図である。図４Ｂは、第１実施形態による列車速度位置算出装置の演算結果の具体例を示した例示図である。ここで、図４Ａに示した比較例とは、加速度の校正をオフラインで事前に１回だけ実施した例である。
【００３６】
図４Ａの符号ｌ１は、比較例において算出された速度に基づく、ある停車駅と次の停車駅との間の速度変化の具体例を表し、図４Ａの符号ｌ２は、比較例において算出された加速度に基づく、ある停車駅と次の停車駅との間の加速度変化の具体例を表す。また、図４Ｂの符号ｌ１１は、第１実施形態において算出された速度に基づく、ある停車駅と次の停車駅との間の速度変化の具体例を表し、図４Ｂの符号ｌ１２は、第１実施形態において算出された加速度に基づく、ある停車駅と次の停車駅との間の加速度変化の具体例を表す。なお、図４Ａおよび図４Ｂの符号Ｍは、次の停車駅における実際の停車位置を表している。
【００３７】
図４Ａと図４Ｂとを比較すると、明らかに、図４Ｂの方が、速度変化および加速度変化の終端と、次の停車駅における実際の停車位置との一致度が高い。したがって、図４Ａおよび図４Ｂによれば、駅に停車する毎に当該停車中の駅の勾配に基づいて加速度の校正を行い、駅間を走行中には、停車時に実施した校正と走行中の路線の勾配とを考慮した実加速度の時間積分による速度算出、および速度の時間積分による位置算出を行う第１実施形態の方が、加速度の校正をオフラインで事前に１回だけ実施する比較例に比べて、速度および位置の算出精度が向上していることがわかる。
【００３８】
以上説明したように、第１実施形態では、列車１００が停車していることが駅停車検知部５により検知された場合、加速度検知部１ａの位置における勾配情報を勾配情報保持部７から抽出し、当該勾配情報に対応する加速度に基づいて、加速度検知部１ａにより検知される加速度を校正する加速度校正部１ｂが設けられている。また、第１実施形態では、列車１００が停車していることが停車検知部５により検知されない場合、加速度検知部１ａの位置における勾配情報を勾配情報保持部７から抽出し、当該勾配情報に対応する加速度を、加速度検知部１ａにより検知される、加速度校正部１ｂによる校正後の加速度に加算して、列車１００の実加速度を推定する実加速度推定部２が設けられている。また、第１実施形態では、実加速度推定部２により推定される実加速度の時間積分を行って列車１００の速度を算出する速度算出部３と、速度算出部３により算出される速度の時間積分を行って列車１００の位置を算出する位置算出部４とが設けられている。これにより、第１実施形態によれば、駅に停車する毎に、当該駅の勾配に応じて加速度を校正することで、常に正しい加速度情報を得ることができる。また、列車１００が走行を開始したことが検知されてから駅に停車したことが検知されるまでの間にのみ、停車時に実施した校正と走行中の路線の勾配とを考慮した実加速度の時間積分による速度算出と、速度の時間積分による位置算出とを行うことで、適正な列車１００の速度および位置を得ることができる。なお、加速度センサ（加速度検知部１ａ）により検知される加速度、その積分により算出した速度、位置は、車輪の回転数センサを用いて算出した速度や位置などと異なり、空転滑走の影響を受けない。以上の理由により、第１実施形態によれば、空転滑走が発生した時でも、精度よく列車１００の速度および位置を算出することができる。
【００３９】
＜第２実施形態＞
第１実施形態では、列車１００の運転が運転士３０によって手動で行われる例を示した。しかしながら、列車１００の運転は、運転士３０による運転操作によらず、自動で行われてもよい。以下、図５を参照して、第１実施形態と同様の列車速度位置算出装置１０が、列車１００の自動運転を実現する列車運転制御装置２５に設けられた第２実施形態について説明する。
【００４０】
図５は、第２実施形態による列車速度位置算出装置１０および列車運転制御装置２５の構成を示した例示ブロック図である。なお、第２実施形態による列車速度位置算出装置１０の構成および動作は、第１実施形態と同様であるため、以下では説明を省略する。図５に示すように、列車運転制御装置２５は、列車速度位置算出装置１０と、制御指令算出部２６、制御指令送信部２７とを備える。
【００４１】
制御指令算出部２６は、列車１００が走行する区間の最適な運転曲線を、データベース（図示せず）で保持するか、または、路線情報および車両性能データベースとダイヤ情報（図示せず）とに基づき、リアルタイムで作成する。そして、制御指令算出部２６は、列車速度位置算出装置１０から取得される列車１００の位置に基づき、最適な運転曲線を参照し、現在の列車１００の位置に対応した目標速度を抽出する。そして、制御指令算出部２６は、抽出した目標速度と、列車速度位置算出装置１０から取得される列車１００の速度とを比較し、列車１００の速度が目標速度に近くなるように駆動制動制御装置３５を動作させるための制御指令を作成し、制御指令送信部２７に出力する。
【００４２】
制御指令送信部２７は、上記の制御指令を列車１００の駆動制動制御装置３５に送信し、列車１００の運転（駆動および制動）を制御する。なお、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、列車速度位置算出部１０から精度のよい速度および位置を取得することができる。したがって、第２実施形態では、空転滑走が発生した時でも、列車速度位置算出部１０から取得される精度のよい速度および位置に基づいて、実際の状況とは異なる間違った運転制御を行うことなく、適切な運転制御を行うことができる。
【００４３】
以上説明したように、第２実施形態による列車運転制御装置２５は、第１実施形態と同様の列車速度位置算出装置１０を備える。これにより、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、駅に停車している時に当該駅の勾配を用いて加速度の校正を行うことで、加速度の積算による速度算出と、速度の積算による位置算出を常に適切に実施できる。その結果、空転滑走が発生した時でも、精度よく列車１００の速度および位置を算出することができる。また、第２実施形態では、このように精度よく算出された速度および位置を列車運転制御装置２５に提供することにより、適切な運転制御を行うことができる。
【００４４】
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４５】
１ａ  加速度検知部
１ｂ  加速度校正部
２  実加速度推定部
３  速度算出部
４  位置算出部
５  駅停車検知部
６  走行開始検知部
７  勾配情報保持部
８  速度情報取得部
９  位置情報取得部
１０  列車速度位置算出装置
２０  列車運転支援装置
２１  支援情報算出部
２２  支援情報表示部
２５  列車運転制御装置
２６  制御指令算出部
２７  制御指令送信部
３５  駆動制動制御装置
１００  列車
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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