CN104379396A - 列车控制装置 - Google Patents

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Abstract

实施方式的列车控制装置具备：检测部，检测本列车的当前位置以及速度；计时部，对当前时刻进行计时；时刻表输入部，输入包含线路上的各站的本列车的到达预定时刻在内的时刻表数据；以及计算部，根据从包含在输入的时刻表数据中的下站的到达预定时刻减去计时得到的当前时刻所得的目标行驶时间、检测出的当前位置、检测出的速度、以及本列车的行车特性以及线路条件，计算出到达下站为止的行驶计划。

Description

列车控制装置
技术领域
本发明的实施方式涉及一种列车控制装置。
背景技术
以往，在列车等车辆中，为了维持均匀的行车而降低行驶延迟的担忧，具备有自动列车行车装置(ATO：Automatic Train Operation)。该ATO预先制作从某一站到下一个停车站为止的区间中的行驶计划，并按照该行驶计划来进行速度控制、制动控制等各种控制。
专利文献1：日本特开2003-235116号公报
发明内容
另外，ATO中的行驶计划是按照线路数据或者车辆模型数据以行驶计划的行驶时间接近在每个站间确定的规定行驶时间的方式计算出的计划，并不是考虑下站的到达时刻而制作的计划。因而，在上述的以往技术中，有如果出发比时刻表晚则下站到达也比时刻表晚的情况。
实施方式的列车控制装置具备：检测部，检测本列车的当前位置以及速度；计时部，对当前时刻进行计时；时刻表输入部，输入包含线路上的各站的本列车的到达预定时刻在内的时刻表数据；以及计算部，根据从包含在输入的所述时刻表数据中的下站的到达预定时刻减去计时得到的所述当前时刻所得的目标行驶时间、检测到的所述当前位置、检测到的所述速度、以及本列车的行车特性以及线路条件，计算出到下站为止的行驶计划。
附图说明
图1是表示第1实施方式的列车控制装置的结构的框图。
图2是表示第1实施方式的列车控制装置的动作的一个例子的流程图。
图3是例示出行驶计划的概念图。
图4是例示出有经过站的情况下的行驶计划的概念图。
图5是例示出有经过站的情况下的行驶计划的概念图。
图6是例示出有经过站的情况下的行驶计划的概念图。
图7是表示第2实施方式的列车控制装置的结构的框图。
图8是例示出从限制速度估计的刹车图案与行驶计划的关系的概念图。
图9是例示出在与先行列车有间隔的情况下的行驶计划的重新计算的概念图。
具体实施方式
下面，参照附图详细地说明实施方式的列车控制装置。
[第1实施方式]
图1是表示第1实施方式的列车控制装置1的结构的框图。如图1所示，在列车T中设置有列车控制装置1、以及根据来自列车控制装置1的牵引指令、刹车指令来对列车T进行驱动/制动的驱动/制动控制装置3。列车T通过驱动/制动控制装置3对车轮2进行驱动/制动来在轨道R上行驶。此外，驱动/制动控制装置3包含用于控制电机的逆变器、以及用于协调控制基于刹车装置的空气制动和基于电机的电空制动的刹车控制装置。
列车控制装置构成为具备：速度/位置检测部10、ATC车上装置20(Automatic Train Control：自动列车控制装置)、ATO装置30、时刻表输入部31、数据库32、计时部33以及显示装置60。速度/位置检测部10检测在轨道R上行驶的列车T的速度、线路上的位置。具体地说，速度/位置检测部10根据与车轮2的旋转联动的TG 12(测速发电机，tacho generator)的输出值等检测列车T的速度。此外，TG 12也可以是与车轮2的旋转联动的PG(脉冲发生器，pulsegenerator)。另外，速度/位置检测部10根据对列车T的速度进行积分所获得的行驶距离、以及由车上传感器11接收到的来自地面传感器13的信号，检测线路上的列车T的当前位置。速度/位置检测部10所检测出的列车T的速度、列车T的当前位置作为速度/位置信息被输出到ATC车上装置20、ATO装置30。
ATC车上装置20通过受电器21接收从ATC地面装置22经由轨道R的轨道电路23作为模拟信号通知的信息。ATC车上装置20根据从ATC地面装置22通知的信息和列车T的速度，向驱动/制动控制装置3输出刹车指令。在从ATC地面装置22通知的信息中，有表示列车T在线的闭塞区间中的限制速度(显示速度)的信号显示速度。ATC车上装置20比较从ATC地面装置22通知的信号显示速度与列车T的速度。ATC车上装置20在列车T的速度超过了信号显示速度的情况下向驱动/制动控制装置3输出刹车指令。另外，ATC车上装置20将通过受电器21接收到的信号显示速度向ATO装置30输出。
ATO装置30在ATC车上装置20之下将牵引指令、刹车指令向驱动/制动控制装置3输出。具体地说，ATO装置30根据由速度/位置检测部10检测到的列车T的速度和列车T的当前位置，向驱动/制动控制装置3输出牵引指令、刹车指令等控制指令(调档(notch)指令)，使得列车T在不超过从ATC车上装置20输出的信号显示速度的范围内行驶，并停止在车站的规定位置。
另外，ATO装置30计算出通过速度/位置检测部10检测到的当前位置以及速度的列车T按照本列车的行车特性以及线路条件到下站为止的行驶计划(详细情况将后述)。该行驶计划是确定了用于使列车T以规定的行驶时间停车在下一个停车站的目标位置的牵引、惯性以及制动的区间和曲线的数据。ATO装置30根据计算出的行驶计划来使列车T行车。
在自动行车的情况下，ATO装置30根据行驶计划向驱动/制动控制装置3输出牵引指令、刹车指令。由此，列车控制装置1使列车T按行驶计划自动行车。在手动行车的情况下，ATO装置30使基于行驶计划的目标速度显示在设置于行车台的显示装置60。驾驶员根据显示在显示装置60上的目标速度来操作主控制器(未图示)，使列车T按行驶计划手动行车。
时刻表输入部31接受包含线路上的各站中的列车T的到达(经过)预定时刻在内的时刻表数据的输入。例如，通过经由通信装置40的无线通信、写入经由I/F装置50连接的IC卡即工作卡51的存储器部52的数据的读取等来接受时刻表数据的输入。通过时刻表输入部31输入的时刻表数据被记录为数据库32上的运行条件。
在该例子中，在运行管理中心41中管理在线路上行车的各列车的时刻表数据。该时刻表数据经由通信线路向列车T的线路中的车站管理装置42通知。在车站管理装置42中，通过进行向列车T的通信装置40的无线通信、或者向驾驶员在行车开始时向I/F装置50插入的工作卡51的存储器部52的写入来向列车T通知由运行管理中心41通知了的列车T的时刻表数据。
通信装置40是进行与车站管理装置42之间的无线通信、GPS信号的接收等的装置。通信装置40接收从车站管理装置42以无线方式通知的时刻表数据而向时刻表输入部31输出。I/F装置50是读卡器，读出写入在工作卡51的存储器部52中的时刻表数据而向时刻表输入部31输出。
数据库32存储线路条件(梯度、曲率、限制速度等)、运行条件(各站的停止目标位置、包含各站中的经过或者到达预定时刻的时刻表数据等)、车辆性能(车辆重量、加减速性能等列车的行车特性等)等列车T的运行所需的数据。具体地说，数据库32可以是装载在列车T内的硬盘、驾驶员携带的IC卡等。在IC卡的情况下，能够通过在行车开始时插入I/F装置50来利用数据库32。
计时部33具有RTC(Real Time Clock：实时时钟)功能，对当前时刻进行计时。向ATO装置30输出该计时部33所计时的当前时刻。此外，计时部33计时的当前时刻设为与在运行管理中心41侧制作时刻表数据时参照的当前时刻同步。具体地说，在运行管理中心41以及列车T中，将当前时刻与包含在GPS信号中的GPS时刻同步。另外，也可以在车站停车时通过无线通信将当前时刻与运行管理中心41侧同步。
接着，详细说明基于ATO装置30的行驶计划的计算、和基于计算出的行驶计划的列车T的行驶。图2是表示第1实施方式的列车控制装置1的动作的一个例子的流程图。
如图2所示，当开始处理时，ATO装置30从速度/位置检测部10获取列车T的当前位置和当前速度，另外从计时部33获取当前时刻(S1)。接着，ATO装置30判定是否有下站为止的行驶计划(S2)。这里，在出发前的停车中的情况下、在S14中进行了下站的更新的情况下，未计算出下站为止的行驶计划，因此成为无行驶计划。另外，在出发时计算出下站为止的行驶计划，并且按照该计算出的行驶计划行驶中的情况下，成为有行驶计划。
在S2中没有行驶计划的情况下，ATO装置30参照通过时刻表输入部31输入并记录在数据库32中的运行条件所包含的时刻表数据，获取下站的到达(通过)预定时刻(S3)。接着，ATO装置30计算出从下站的到达(通过)预定时刻减去当前时刻所得到的目标行驶时间(S4)，根据记录在数据库32中的线路条件、车辆性能，计算出成为接近目标行驶时间的行驶时间的行驶计划(S5)。由此，ATO装置30进行基于计算出的行驶计划的自动行车或者手动行车的行驶。
图3是例示出行驶计划P的概念图。如图3所示，设为列车T在车站ST1处是停车中，按照到达预定时刻12:02:30前往车站ST2。在从车站ST1出发时的时刻为12:00:18的情况下，车站ST1、ST2之间的目标行驶时间是0:02:12。ATO装置30在记录于数据库32中的线路条件中的限制速度的范围内使用基于车辆性能的力学列车模型来预测列车T的行驶举动的公知的方法，例如使用日本特愿平4-284684号公报所述的方法，以行驶计划的行驶时间接近车站间的目标行驶时间的方式计算出确定了牵引、惯性以及制动的区间和曲线的行驶计划P。
这里，ATO装置30在如上述那样计算出的行驶计划P的行驶时间从目标行驶时间偏离的情况下、即即使计算出的行驶计划P的行驶时间接近目标行驶时间，例如由于车站出发的推迟、由车站间驾驶员操作导致的以比行驶计划低的速度的行驶而没有到达一致为止的情况下，使担心不按时刻表到达下站的意思的警告画面显示在显示装置60等而报告给驾驶员。具体地说，使表示从按照行驶计划P的行驶时间的时刻表的延迟的延迟时间、到达预定时刻显示在显示装置60而报告给驾驶员。该报告可以以扬声器等的警告音进行，也可以经由通信装置40向车站管理装置42、运行管理中心41进行通知，报告给不同于驾驶员的行车人员。
回到图2，在S2中有行驶计划的情况下、即在按照计算出的行驶计划行驶中的情况下，ATO装置30判定是否需要行驶计划的重新计划(S6)。具体地说，当通过速度/位置检测部10检测出的列车T的速度、或者计时部33获得的时刻从行驶计划偏离阈值以上时，在模拟ATC中，当信号显示速度(限制速度)变更时、在接近先行列车而减速后与先行列车拉开了间隔时等，判定为需要行驶计划的重新计划。此外，在接近先行列车而减速后与先行列车的间隔没有拉开的期间，进行不依赖于行驶计划的减速控制(S10)，因此不需要重新计划。具体地说，由于与先行列车拉开间隔而从ATC车上装置20通知的信号显示速度上升，成为与行驶中的当前位置处的线路条件上的限制速度一致后经过了规定的时间时，ATO装置30判定为与先行列车拉开了足够间隔，设为需要重新计划。
在S6中需要重新计划的情况下，ATO装置30与S4、S5同样地，计算出从下站的到达(通过)预定时刻减去进行重新计划的当前时刻所得到的目标行驶时间(S7)，根据记录在数据库32中的线路条件、车辆性能，计算出成为接近目标行驶时间的行驶时间的行驶计划(S8)。由此，ATO装置30进行作为需要重新计划而计算出的行驶计划的自动行车或者手动行车的行驶。因而，例如即使在车站间接近先行列车的情况下，在与先行列车再次拉开间隔的情况下，计算新的行驶计划，因此也能够继续与时刻表没有偏离的运行。
接着，在基于行驶计划的行驶时，ATO装置30判定有无接近的先行列车(S9)。具体地说，ATO装置30比较行驶中的当前位置处的线路条件上的限制速度、和从ATC车上装置20通知的信号显示速度，在接近先行列车导致信号显示速度的下降的情况下，设为有接近的先行列车。在信号显示速度上升、并且从与线路条件上的限制速度一致后经过了规定的时间的情况下，设为与先行列车有间隔。
在S9中与先行列车有间隔的情况下(包含没有与先行列车接近的情况)，ATO装置30继续基于行驶计划的行驶(S10)。另外，在S9中接近了先行列车的情况下，ATO装置30进行与行驶计划相比减速了的减速控制(S11)，以拉开与先行列车的间隔。
接着S10、S11，ATO装置30判定下站是否为经过站(下站＝经过站？)(S12)。在S12中下站为经过站的情况下(下站＝经过站)，ATO装置30根据来自速度/位置检测部10的速度/位置信息，判定列车T是否充分接近下站(经过站)(S13)。关于向该下站(经过站)的接近，以列车T是否进入距下站(经过站)规定距离内来判断，更具体地说，设为充分接近列车T的开头车辆到达各站的进入开始位置的地方。这里，在不是充分接近下站、而有间隔的情况下，ATO装置30使处理回到S1。另外，在充分接近下站的情况下，ATO装置30将下下站的车站作为下站来更新下站(S14)。
另外，在S12中下站不是经过站而是停车站的情况下(下站＝停车站)，ATO装置30根据来自速度/位置检测部10的速度/位置信息，判定列车T是否到达下站(停车站)(S15)。具体地说，在列车T到达停车站的停止目标位置时判定为到达停车站。在S15中，在到达下站(停车站)的情况下，ATO装置30结束关于从出发站到停车站的行驶的处理。另外，在未到达下站的情况下，ATO装置30使处理回到S1，继续从出发站到停车站的行驶的处理。
图4～6是例示出有经过站STa～STd的情况下的行驶计划P1～P5的概念图。如图4所示，在到达车站ST1～ST2的期间有经过站STa～STd的情况下，按照上述的流程图，对每个经过站计算出行驶计划P1～P5，进行列车T的行驶。这里，停止目标位置M1是在各站中列车T停车时的开头位置，是作为各站中的列车T到达(通过)预定时刻的基准的位置。另外，进入开始位置M2表示在各站中列车T开始进入的位置。
具体地说，在从车站ST1出发时的时刻为12:00:12、记录在数据库32中的经过站STa的经过预定时刻为12:02:15的情况下，计算出将目标行驶时间设为0:02:03而以规定的限制速度通过经过站Sta的行驶计划P1。因此，如图5所示，在车站ST1的停止目标位置M1～经过站STa的停止目标位置M1的范围内进行按照行驶计划P1的行驶。接着，计算出基于充分接近经过站STa(到达进入开始位置M2)时的时刻和经过站STb的经过预定时刻12:04:45的目标行驶时间的行驶计划P2。因此，如图6所示，在经过站STa的进入开始位置M2～经过站STb的停止目标位置M1的范围内进行按照行驶计划P2的行驶。此外，关于行驶计划P1与行驶计划P2重复的部分，为了避免行驶计划中断，进行切换，使得到达进入开始位置M2后到计算出行驶计划P2为止的期间进行基于行驶计划P1的行驶，并且计算出行驶计划P2之后进基于行行驶计划P2的行驶。以下，同样地计算出基于到达经过站STb～STd时的时刻和下站的通过(到达)预定时刻的行驶时间的行驶计划P3～P5，进行按照行驶计划P3～P5的行驶。
这样，在车站ST1～ST2的期间有经过站STa～STd的情况下，对每个经过站细致地计算出行驶计划，由此能够减小计算行驶计划所需的硬件资源、负荷。另外，在对每个经过站计算出行驶计划来进行列车T的行驶的情况下，即使在途中的经过站产生延迟等时，也能够在其它的经过中消除，能够提高列车T在每个经过站的经过预定时刻的准点率。
[第2实施方式]
在上述的第1实施方式中例示出使用了模拟ATC的情况，在第2实施方式中例示出使用了数字ATC的结构。
图7是表示第2实施方式的列车控制装置1a的结构的框图。如图7所示，ATC车上装置20a通过受电器21a接收经由轨道R的轨道电路23作为数字的信号从ATC地面装置22a通知的信息。ATC车上装置20a根据从ATC地面装置22a通知的信息和列车T的速度，向驱动/制动控制装置3输出刹车指令。在数字ATC中可以使能够从ATC地面装置22a通知的信息量多于模拟ATC，在从ATC地面装置22a通知的信息中，除了列车T在线的闭塞区间中的信号显示速度之外，还包含有开通区间数。该开通区间数是先行列车行驶的闭塞区间与列车T行驶的闭塞区间之间的闭塞区间数。ATC车上装置20将由受电器21a接收到的信号显示速度、开通区间数向ATO装置30输出。
与在第1实施方式中参照图2进行说明相同地，在第2实施方式中，也通过ATO装置30计算出行驶计划P。在该计算出的行驶计划P的行驶时间长于目标行驶时间的情况下(即使是最高速行驶的行驶计划也晚于目标行驶时间的情况)，ATO装置30直到根据线路条件中的限制速度估计的ATC车上装置20a的刹车图案一致为止的范围内，以使列车T的行驶速度接近该刹车图案的方式(加大减速时的减速度的方式)，调整行驶计划P。在行驶中架线电压升高而获得比按照行驶计划P设想更高的加速度时等，成为按照行驶计划P那样行驶过早到达的状况的情况下，ATO装置30以在更靠前的位置处进行列车T的减速的方式(以减小减速时的减速度(恢复到原来)的方式)调整行驶计划P。
图8是例示出从限制速度估计的刹车图案BP与行驶计划P的关系的概念图。如图8所示，行驶计划P设为从限制速度估计为ATC车上装置20a的刹车图案BP的范围内使减速开始位置更接近刹车图案BP、使列车T的行驶速度接近刹车图案BP的行驶计划Pb，由此能够缩短行驶时间。另外，行驶计划P设为使减速开始位置比刹车图案BP更靠前的行驶计划Pa，由此能够加长行驶时间。在该行驶计划Pa中，与行驶计划Pb相比，通过急减速的缓和而改善了乘车感受。
ATO装置30以开通区间数是否为规定值以上来进行在有接近的先行列车的情况下与先行列车的间隔是否为规定的间隔以上的判定(图2、S9)。因而，能够进行基于与先行列车的间隔的行驶。
图9是例示出与先行列车T1有间隔的情况下的行驶计划的重新计算的概念图。如图9所示，在车站ST1～ST2间按照行驶计划P10行驶中的列车T接近先行列车T1的情况下，由于与先行列车T1的刹车图案BP1接触，列车T减速。通过该减速，列车T与先行列车T1之间的开通区间数变多，并且刹车图案BP1也伴随先行列车T1的进行而进行，因此产生不向刹车图案BP1接触的程度的距离。因而，ATO装置30成为不产生基于刹车图案BP的减速的程度的开通区间数通区间数，另外计算出新的行驶计划P20来进行向车站ST2的行驶，由此能够保持与先行列车T1的距离，并且继续从时刻表偏离少的运行。
此外，本发明不限于上述实施方式本身，在实施阶段能够在不超出其精神的范围内改变结构要素而具体化。另外，通过上述实施方式公开的多个结构要素的适当组合，能够形成各种发明。例如，也可以从实施方式所示的所有结构要素中删除几个结构要素。而且，也可以适当组合几个实施方式中的结构要素。
虽然说明了本发明的几个实施方式，但是这些实施方式是作为例子提示的，不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其它的各种方式来实施，能够在不超出发明精神的范围内进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围、精神内、并且并且包含在权利要求范围所述的发明及其均等的范围内。

Claims (7)

1.一种列车控制装置，具备：
检测部，检测本列车的当前位置以及速度；
计时部，对当前时刻进行计时；
时刻表输入部，输入包含线路上的各站的本列车的到达预定时刻在内的时刻表数据；以及
计算部，根据从包含在输入的所述时刻表数据中的下站的到达预定时刻减去计时得到的所述当前时刻得到的目标行驶时间、检测到的所述当前位置、检测到的所述速度、以及本列车的行车特性以及线路条件，计算出到下站为止的行驶计划。
2.根据权利要求1所述的列车控制装置，其特征在于，
所述计算部在不与基于所述线路条件的ATC即自动列车控制装置(Automatic Train Control)的刹车图案接触的范围内，使本列车的行驶速度接近所述刹车图案，从而缩短所述行驶时间，计算出接近所述目标行驶时间的所述行驶时间的行驶计划。
3.根据权利要求1所述的列车控制装置，其特征在于，
所述计算部在不与基于所述线路条件的ATC的刹车图案接触的范围内，更靠前进行本列车的减速，从而加长所述行驶时间，计算出接近所述目标行驶时间的所述行驶时间的行驶计划。
4.根据权利要求1所述的列车控制装置，其特征在于，
所述时刻表数据包含线路上的经过站的本列车的经过预定时刻，
所述计算部针对每个所述经过站计算出接近目标行驶时间的行驶时间的所述行驶计划，该目标行驶时间是从包含在输入的所述时刻表数据中的下站的经过或者到达预定时刻减去计时得到的所述当前时刻而得到的。
5.根据权利要求1所述的列车控制装置，其特征在于，
还具备报告部，该报告部在计算出从所述目标行驶时间偏离的行驶时间的行驶计划的情况下报告警告。
6.根据权利要求1所述的列车控制装置，其特征在于，
在按照所述行驶计划行驶时由于接近先行列车导致发生减速的情况下，所述计算部在所述先行列车与本列车的间隔拉开规定的间隔以上时重新计算所述行驶计划。
7.根据权利要求6所述的列车控制装置，其特征在于，
还具备接收部，该接收部接收开通区间数，该开通区间数表示所述先行列车与本列车之间的闭塞区间数，
所述计算部在所述开通区间数成为规定值以上时重新计算所述行驶计划。
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