(57)【要約】      （修正有）【課題】離線の発生による力行や回生ブレーキの中断による乗り心地の悪化、アーク放電による架線や第三軌条の損傷を低減する列車制御装置を提供する。【解決手段】列車制御装置１１の列車位置検出部２４（速度位置検出部）は、列車１０Ａの走行位置を検出する。記憶部２５は、集電装置１５（パンタグラフ）が離線した列車の走行位置を記憶する。車上制御部２６（ＡＴＯ装置）は、列車の位置及び記憶部を参照して列車が離線位置を含む所定区間を走行する場合に、所定区間において列車を惰行走行させる。【選択図】図２
2017022853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車の走行位置を検出する列車位置検出部と、
集電装置が離線した前記列車の走行位置を離線位置として記憶する記憶部と、
前記列車の位置及び前記記憶部を参照して当該列車が前記離線位置を含む所定区間を走行する場合に、前記所定区間において前記列車を惰行走行させる車上制御部と、
を備えた列車制御装置。
【請求項２】
前記列車の駆動及び制動制御を行うとともに、集電装置が離線したことを検出する駆動／制動制御部と、
走行計画を算出し、前記走行計画に基づいて前記駆動／制動制御部を制御するための制御指令を出力するとともに、前記駆動／制動制御部により前記集電装置が離線したことが検出された場合に、前記離線位置を前記記憶部に記憶させる車上制御部と、
を備えた請求項１記載の列車制御装置。
【請求項３】
前記駆動／制動制御部は、前記集電装置を介して、架線からの電力の供給が遮断されたことを検出する遮断検知部を備えた請求項２記載の列車制御装置。
【請求項４】
前記車上制御部は、前記離線位置を通過する前記集電装置から電力が供給されている駆動モータ以外の駆動モータで賄える範囲の加減速度で走行計画を立てるとともに、前記所定区間を通過している前記集電装置から電力が供給されている駆動モータに対し惰行指令を与える、
請求項３記載の列車制御装置。
【請求項５】
地上制御装置との間で通信を行う通信手段を備え、
前記車上制御部は、検出した前記離線位置を地上制御装置に通知し、地上制御装置が前記離線位置を記憶し、通知してきた前記離線位置及び前記離線の発生頻度の情報のうち少なくとも前記離線位置の情報に基づいて、前記惰行走行の制御を行う、
請求項１乃至請求項４のいずれか一項記載の列車制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、列車制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両には、車両を駆動するモータと、架線や第三軌条から集電して電力を受け取り、必要な電圧・電流に変換してモータに供給する車両制御装置とが設けられている。
【０００３】
このような鉄道車両においては、パンタグラフや集電靴が架線や第三軌条から離れてしまう離線の発生を抑制してモータや車内電気機器等の機器に給電を続けることが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−７８１８５号公報
【特許文献２】特開２０１３−２５１９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、離線が発生すると、列車内では瞬間的に停電となる。力行中に離線が発生すると、急に力行が切れて加速度が変動し乗り心地が悪化するほか、速度が落ちて次駅到着予定時刻に間に合わなくなる可能性がある。
【０００６】
また、回生ブレーキ中に離線が発生すると、回生電力を架線に戻せなくなって回生ブレーキが利かなくなり、ブレーキ力の不足を補うために機械ブレーキが立ち上がったり出力を増加したりするときに制動力が変動して乗り心地が悪化する可能性がある。また、電力を回生できなかった分、消費エネルギーも増えてしまう。さらに、離線したときに力行中あるいは回生ブレーキ中だった場合、架線と集電装置との間に生じるアーク放電によって架線や第三軌条を損傷させる虞もあった。
【０００７】
力行中に離線が発生して加速度が変動した際、運転士であれば、力行をいったん惰行に戻すという操作ができるが、自動列車運転装置(ＡＴＯ：Automatic  Train  Operation)を搭載した列車の場合は、速度が想定したほど上がらないため、さらに力行指令を出し続け、再着線の際に大きな電流(突入電流)が流れて機器に悪影響を及ぼす虞があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、離線の発生による力行や回生ブレーキの中断による乗り心地の悪化、アーク放電による架線や第三軌条の損傷を低減可能な列車制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態の列車制御装置の列車位置検出部は、列車の走行位置を検出する。
記憶部は、集電装置が離線した前記列車の走行位置を記憶する。
これにより、車上制御部は、列車の位置及び記憶部を参照して当該列車が離線位置を含む所定区間を走行する場合に、所定区間において列車を惰行走行させる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態の列車制御装置を備えた列車の概要説明図である。
【図２】図２は、実施形態の列車制御装置を備えた列車制御システムの概要構成ブロック図である。
【図３】図３は、実施形態の動作フローチャートである。
【図４】図４は、離線情報が無い場合の走行計画算出の説明図である。
【図５】図５は、離線情報がある場合の走行計画算出の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に図面を参照して実施形態について詳細に説明する。
図１は、実施形態の列車制御装置を備えた列車の概要説明図である。
列車１は、電気機関車である車両１０Ａ、１０Ｂと、電気車である車両１０Ｃ、１０Ｄと、を備えて構成されている。
車両１０Ａ及び車両１０Ｂは、それぞれ集電装置としてのパンタグラフ１５を備えており、架線ＯＣＬから供給される電力により駆動され、車輪１６Ａ、１６Ｂにより軌道回路を構成している線路ＲＷ上をＡＴＣ地上装置ＡＧと通信しつつ走行可能とされている。
【００１２】
図２は、実施形態の列車制御装置を備えた列車制御システムの概要構成ブロック図である。
図２においては、理解の容易のため、車両１０Ａを例として説明する。
車両１０Ａは、大別すると、図２に示すように、列車制御装置１１と、主回路装置１２と、制御伝送装置１３と、ブレーキ制御装置１４と、集電装置としてのパンタグラフ１５と、車輪１６Ａ、１６Ｂと、モータ１７と、を備えている。
【００１３】
列車制御装置１１は、ＡＴＣ地上装置ＡＧと連携して列車の速度を制限速度以下に制御（減速制御）するために第１ブレーキ指令Ｂ１を出力するＡＴＣ車上装置２１と、速度発電機（ＴＧ）２２からのＴＧパルスに基づいて速度を検出するとともに、位置検出用車上子２３及び位置検出用地上子６１と共働して列車の走行位置を検出して、速度位置検出情報ＶＰを出力する速度位置検出部２４と、を備えている。
【００１４】
また列車制御装置１１は、路線条件、運行条件、車両性能、パンタグラフ１５が架線から離線した位置及び離線日時を記憶する記憶部２５と、記憶部２５の記憶情報及びＡＴＣ車上装置２１から線路ＲＷ及び受電器ＲＤを介して受信した信号現示（情報）ＳＧに基づいて車両１０の運転制御を行うために、力行指令ＤＲ及び第２ブレーキ指令Ｂ２を出力するＡＴＯ装置２６と、ＲＴＣ(Real  Time  Clock)機能を有し、現在時刻を計時して現在時刻情報ＮＴとして出力する計時部２７と、を備えている。
【００１５】
主回路装置１２は、パンタグラフを介して供給される架線からの電力を遮断するための遮断器３１と、パンタグラフを介して供給された電力のノイズを除去するためのフィルタリアクトル３２と、フィルタリアクトル３２と共働してノイズを除去するとともに、供給電力の平滑化を行うためのフィルタコンデンサ３３と、力行指令ＤＲ、第１ブレーキ指令Ｂ１あるいは第２ブレーキ指令Ｂ２に基づいて架線からの電力あるいはモータからの回生電力の電力変換を行うとともに、架線ＯＣＬからの電力が遮断された場合に遮断検知信号Ｓｂｋを出力するＶＶＶＦインバータ３４と、を備え、列車制御装置１１からの力行指令ＤＲ、ブレーキ指令Ｂ１、Ｂ２に基づいてモータ１７を制御する。
上記構成において、フィルタコンデンサ３３及びＶＶＶＦインバータ３４とは主制御装置４０を構成している。
【００１６】
制御伝送装置１３は、列車制御装置１１から出力された力行指令ＤＲ、第１ブレーキ指令Ｂ１あるいは第２ブレーキ指令Ｂ２を主回路装置１２あるいはブレーキ制御装置１４に伝送する。
ブレーキ装置５１は、制御伝送装置１３を介して伝送された第１ブレーキ指令Ｂ１、第２ブレーキ指令Ｂ２及びＶＶＶＦインバータ３４が出力した回生トルク発生量情報ＴＲに基づいて機械的ブレーキであるブレーキ装置５１を制御して減速あるいは停止させる。
【００１７】
次に実施形態の動作を説明する。
【００１８】
次に、実施形態の動作について説明する。
図３は、実施形態の動作フローチャートである。
図４は、離線情報が無い場合の走行計画算出の説明図である。
ＡＴＯ装置２６は、駅出発時に、記憶部を参照し（ステップＳ１１）、走行予定路線に対応する離線情報が存在するか否かを判別する（ステップＳ１２）。
【００１９】
［１］走行予定路線に対応する離線情報が無い場合
ステップＳ１２の判別において、走行予定路線に対応する離線情報がない場合には（ステップＳ１２；Ｎｏ）、ＡＴＯ装置２６は、速度位置検出部２４が検出し、出力した速度位置検出情報ＶＰに対応する列車１の速度と位置、記憶部２５から読みだした次駅までの路線情報、運行情報、車両情報、ＡＴＣ車上装置２１の受信した信号現示情報ＳＧに基づいて、制限速度（制限速度曲線ＬＬＩＭ）を超えない範囲で次駅に最も早く到着する走行計画（最速走行計画という。）に対応するランカーブ（走行曲線）を算出する（ステップＳ１３）。具体的には、例えば、図４に破線で示すような最速走行計画に対応するランカーブＬＣ１１を算出する。
【００２０】
さらにＡＴＯ装置２６は、最速走行計画に対応するランカーブＬＣ１１における定速走行部分や力行部分を惰行に置き換えて、列車がなるべく少ない消費エネルギーで次駅まで走行し所定の時刻に次駅の所定の位置に停止するように走行計画に対応するランカーブを算出する（ステップＳ１４）。具体的には、例えば、図４に実線で示すような走行計画に対応するランカーブＬＣ１２を算出する。
【００２１】
続いて、ＡＴＯ装置２６は、算出したランカーブＬＣ１２、すなわち、走行計画に基づいて、力行指令ＤＲあるいは第２ブレーキ指令Ｂ２を制御伝送装置１３を介して、主回路装置１２及びブレーキ装置５１に出力して算出したランカーブＬＣ１２に従った走行を行う（ステップＳ１５）。
【００２２】
この場合において、ＡＴＯ装置２６は、走行計画のランカーブに列車速度を追従させるように力行指令ＤＲ及び第２ブレーキ指令Ｂ２を算出して、出力してもよいし、走行計画で指定した力行指令ＤＲ及び第２ブレーキ指令Ｂ２を出力するようにしてもよい。
また、走行計画における走行モード（力行モード／定速モード／惰行モード／減速モード）に対応した力行指令ＤＲ及び第２ブレーキ指令Ｂ２を算出するようにしてもよい。
【００２３】
さらにＡＴＯ装置２６は、駅出発時刻が予定より前後した場合、あるいは、走行中においてランカーブからのずれがあらかじめ設定した閾値より大きくなったり、ＡＴＣ車上装置２１の受信した信号現示情報ＳＧが記憶手段から読みだした制限速度情報と一致しなくなったりした場合は、現在位置・速度・時刻を起点に走行計画を算出しなおし、最新の走行計画に基づいて力行／ブレーキ指令を算出するようにする。
【００２４】
ところで、列車１の力行中に離線が発生すると、主回路装置中の主制御装置を構成するフィルタコンデンサ３３の電荷が減少し、架線ＯＣＬとの電圧差が大きくなり、パンタグラフ１５が架線ＯＣＬに再び接触状態となる再着線の際に遮断器３１に過大な電流が流れて遮断器３１が動作する。これにより、主制御装置４０を構成するＶＶＶＦインバータ３４は、遮断器３１の遮断動作を検知すると、遮断検知信号ＳｂｋをＡＴＯ装置２６に送信する。
【００２５】
そこで、ＡＴＯ装置２６は、ランカーブに従った走行を行っている最中に、遮断検知信号Ｓｂｋを受信したか否かを判別する（ステップＳ１６）。
ステップＳ１６の判別において、遮断検知信号Ｓｂｋを受信していない場合には（ステップＳ１６；Ｎｏ）、処理をステップＳ１８に移行する。
【００２６】
ステップＳ１６の判別において、遮断検知信号Ｓｂｋを受信した場合には、ＡＴＯ装置２６は、離線検知情報として、遮断検知信号を受信した位置（＝離線位置）と発生日時（＝離線日時）と、を対応づけて記憶部２５に記憶する（ステップＳ１７）。
この場合において、離線検知情報は、例えば最新の１００個まで記憶する。
【００２７】
続いて、ＡＴＯ装置２６は、前駅で算出した走行計画による走行の目的地である次駅に到着したか否かを判別する（ステップＳ１８）。
ステップＳ１８の判別において、未だ次駅に到着していない場合には（ステップＳ１８；Ｎｏ）、処理を再びステップＳ１５に移行し、以下、同様の処理を繰り返す。
【００２８】
ステップＳ１８の判別において、次駅に到着した場合には（ステップＳ１８；Ｙｅｓ）、処理を終了する。なお、到着した次駅が終点駅では無い場合には、再びステップＳ１１の処理を行うこととなる。
【００２９】
［２］走行予定路線に対応する離線情報がある場合
図５は、離線情報がある場合の走行計画算出の説明図である。
ステップＳ１２の判別において、走行予定路線に対応する離線情報がある場合には（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、ＡＴＯ装置２６は、速度位置検出部２４が検出し、出力した速度位置検出情報ＶＰに対応する列車１の速度と位置、記憶部２５から読みだした次駅までの路線情報、運行情報、車両情報、ＡＴＣ車上装置２１の受信した信号現示情報ＳＧ、離線情報に対応する離線位置に基づいて、離線情報に対応する離線位置を含む所定区間を惰行区間と設定するとともに、最速走行計画に対応するランカーブ（走行曲線）を算出する（ステップＳ１３）。具体的には、例えば、地点Ｐが離線情報に対応する離線位置である場合に、図５に破線で示すように、当該地点Ｐを含む所定区間Ｌを惰行区間とする最速走行計画に対応するランカーブＬＣ２１を算出する。
【００３０】
この場合において、地点Ｐを含む所定区間Ｌを惰行区間とすると次駅に所定時間で到着出来ない場合には、所定区間Ｌの区間を短くしたり、走行速度を上げたりするように調整することも可能である。
【００３１】
所定区間Ｌの区間を短くする場合に、例えば、列車１の一つのパンタグラフ１５は、惰行状態で地点Ｐを通過できるようにし、他のパンタグラフ１５は、力行状態で地点Ｐを通過するように構成することも可能である。
【００３２】
さらにＡＴＯ装置２６は、最速走行計画に対応するランカーブＬＣ２１における定速走行部分や力行部分を惰行に置き換えて、列車がなるべく少ない消費エネルギーで次駅まで走行し所定の時刻に次駅の所定の位置に停止するように走行計画に対応するランカーブを算出する（ステップＳ１４）。具体的には、例えば、図５に実線で示すような走行計画に対応するランカーブＬＣ２２を算出する。
【００３３】
続いて、ＡＴＯ装置２６は、算出したランカーブＬＣ２２、すなわち、走行計画に基づいて、力行指令ＤＲあるいは第２ブレーキ指令Ｂ２を制御伝送装置１３を介して、主回路装置１２及びブレーキ装置５１に出力して算出したランカーブに従った走行を行う（ステップＳ１５）。
【００３４】
この場合においても、さらにＡＴＯ装置２６は、駅出発時刻が予定より前後した場合、あるいは、走行中においてランカーブからのずれがあらかじめ設定した閾値より大きくなったり、ＡＴＣ車上装置２１の受信した信号現示情報ＳＧが記憶手段から読みだした制限速度情報と一致しなくなったりした場合は、現在位置・速度・時刻を起点に走行計画を算出しなおし、最新の走行計画に基づいて力行／ブレーキ指令を算出するようにする。
【００３５】
この場合においても、既存の離線位置に相当する地点Ｐを惰行で通過したとしても、新たな離線を検出する可能性があるので、ＡＴＯ装置２６は、ランカーブに従った走行を行っている最中に、遮断検知信号Ｓｂｋを受信したか否かを判別する（ステップＳ１６）。
ステップＳ１６の判別において、遮断検知信号Ｓｂｋを受信していない場合には（ステップＳ１６；Ｎｏ）、処理をステップＳ１８に移行する。
【００３６】
ステップＳ１６の判別において、遮断検知信号Ｓｂｋを受信した場合には、ＡＴＯ装置２６は、離線検知情報として、遮断検知信号を受信した位置（＝離線位置）と発生日時（＝離線日時）と、を対応づけて記憶部２５に記憶する（ステップＳ１７）。
この場合において、離線検知情報は、例えば最新の１００個まで記憶する。
【００３７】
続いて、ＡＴＯ装置２６は、前駅で算出した走行計画による走行の目的地である次駅に到着したか否かを判別する（ステップＳ１８）。
ステップＳ１８の判別において、未だ次駅に到着していない場合には（ステップＳ１８；Ｎｏ）、処理を再びステップＳ１５に移行し、以下、同様の処理を繰り返す。
ステップＳ１８の判別において、次駅に到着した場合には（ステップＳ１８；Ｙｅｓ）、処理を終了する。なお、到着した次駅が終点駅では無い場合には、再びステップＳ１１の処理を行うこととなる。
【００３８】
以上の説明のように、本実施形態によれば、離線発生個所で力行や回生ブレーキの中断による乗り心地の悪化を防止することができ、アーク放電による架線や第三軌条の損傷も防ぐことができる。
【００３９】
以上の説明においては、離線検知情報が記憶された地点が複数ある場合について詳細には述べなかったが、駅間に離線検知情報の記憶された地点（箇所）が複数あり、各地点のそれぞれを含む所定の区間で惰行走行したとすると、所定の駅間走行時間を守れない場合は、発生頻度のより高い個所を優先して惰行するように走行計画を算出する。
これにより、遅延を発生させることなく、離線発生個所での力行や回生ブレーキの中断やアーク放電を抑制することができる。
【００４０】
離線発生個所を惰行で走行する代わりに、離線発生個所を通過する集電装置配下のモータ以外のモータで賄える範囲の加減速度で走行計画を立て、走行時は当該箇所を通過中の集電装置配下のモータに惰行指令を与え、他の箇所を通過中の集電装置配下のモータに力行又はブレーキ指令を与えるようにしてもよい。本願においては、このように実際には惰行していない場合も、実効的に離線箇所を通過している集電装置配下のモータに惰行指令を与える場合も惰行であるものとして取り扱うものとする。
【００４１】
これにより、離線発生個所通過時にも列車全体としては惰行せずに済み、走行時間の増加を抑制しながら、離線発生個所での力行や回生ブレーキの中断やアーク放電を抑制することができる。
【００４２】
また、惰行に代えて、離線の発生しにくい速度以下で走行するように構成することも可能である。
【００４３】
また、ＡＴＯ装置は、図示しない通信装置により、離線検知情報を地上の運行管制センタに送信するようにし、運行管理センタでこれらを集計して各列車に送信し、列車がこの集計データを参照して走行計画を算出するようにしてもよい。
これにより、離線の検知された箇所をまだ走行していない列車も、最初から当該箇所を惰行で通過することができ、地上側でも保線作業の必要な個所を迅速に把握することができる。
【００４４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の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。これら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】
１      列車
１０    車両
１０Ａ〜１０Ｄ  車両
１１    列車制御装置
１２    主回路装置
１３    制御伝送装置
１４    ブレーキ制御装置
１５    パンタグラフ
１６Ａ  車輪
１７    モータ
２１    ＡＴＣ車上装置
２３    位置検出用車上子
２４    速度位置検出部（列車位置検出部）
２５    記憶部
２６    ＡＴＯ装置（車上制御部）
２７    計時部
３１    遮断器
３２    フィルタリアクトル
３３    フィルタコンデンサ
３４    ＶＶＶＦインバータ
４０    主制御装置
５１    ブレーキ装置
ＬＣ１１、ＬＣ１２、ＬＣ２１、ＬＣ２２  ランカーブ
ＡＧ    ＡＴＣ地上装置（地上制御装置）
Ｂ１    第１ブレーキ指令
Ｂ２    第２ブレーキ指令
ＤＲ    力行指令
Ｌ      所定区間
ＯＣＬ  架線
Ｐ      地点
ＲＷ    線路
ＳＧ    信号現示情報
Ｓｂｋ  遮断検知信号
ＴＲ    回生トルク発生量情報
ＶＰ    速度位置検出情報
【図１】
2017022853.tif 000003
【図２】
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【図３】
2017022853.tif 000005
【図４】
2017022853.tif 000006
【図５】
2017022853.tif 000007