JP2001286009A

JP2001286009A - 自動列車制御装置

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Publication number: JP2001286009A
Application number: JP2000094728A
Authority: JP
Inventors: Takashi Otonashi; 隆音無
Original assignee: West Japan Railway Co
Current assignee: West Japan Railway Co
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2001-10-12
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP4374559B2

Abstract

(57)【要約】【課題】車輪の滑走の影響を受けても、安全且つ確実に
減速制御が行えるデジタルＡＴＣ装置を提供する。【解決手段】この発明は、先行列車から後続列車までの
距離関連情報に基づいて減速パターンを作成すると共
に、速度検知器で列車速度を検知し、前記減速パターン
と列車速度とを比較して列車の制動操作を行う自動列車
制御装置に関するものである。その特徴とするところ
は、前記減速パターンとして常用ブレーキ用の減速パタ
ーン，非常ブレーキ用の減速パターン及び余裕距離が非
常ブレーキ用の前記減速パターンよりも短いバックアッ
プ用の減速パターンを設けたこと、常用ブレーキ用の減
速パターン及び非常ブレーキ用の減速パターンとの比較
に用いる速度検知器１８と、バックアップ用の減速パタ
ーンとの比較に用いる速度検知器２０とを別個に構成し
たことの二点にある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地上装置で検知し
た先行列車から後続列車までの距離関連情報に基づい
て、車上装置で減速パターンを作成し、この減速パター
ンに従って列車を制動操作する自動列車制御装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動列車制御装置（以下は、ＡＴ
Ｃ装置という。）は、図４に示すように、先行列車１と
後続列車２との間の距離関連情報を地上装置（図示せ
ず）で検知し、先行列車１から後続列車２までの各閉塞
区間１Ｔ〜５Ｔごとに速度制限信号値（以下、信号値と
いう）を決定している。そして、この信号値に対応して
定められた周波数で変調した電流に変換して軌道回路に
アナログ伝送方式により送出している。一方、後続列車
２に搭載された車上装置では、図５に示すように、受電
器３が前記軌道回路を流れる電流による磁束を受信し、
処理部４〜６が前記信号値に応じた所定の周波数に復調
して信号値を判定している。そして、速度発電機８が後
続列車２の現在速度を検知し、処理部４〜６が信号値と
現在速度とを比較して後続列車２の現在速度が高い場合
にはブレーキ装置にブレーキ種類を出力し、当該後続列
車２は自動的に減速制御される。ブレーキ種類は、通常
の運転に使われる常用ブレーキ，最も短距離で停止でき
る非常ブレーキ，ブレーキ力を発生させないブレーキ緩
解の３種類となっている。

【０００３】ところが、図４及び図５に示すアナログＡ
ＴＣ装置の場合、各列車のブレーキ性能によっては、図
４に示すように、各閉塞区間でＡＴＣ許容速度まで減速
された後から前方閉塞区間境界までの走行距離（余裕距
離）の分だけ余裕を持って減速されることになる。この
余裕距離は、各閉塞区間の全体では大きな割合を示すよ
うになり、列車間の制御間隔に大きな無駄が発生してい
た。

【０００４】これに対して、最近では、地上装置から速
度制限信号値を周波数として送出する前記ＡＴＣ装置
（以下は、アナログＡＴＣ装置という）に代わって、特
開平７−４０８３５号公報に開示されたようなデジタル
ＡＴＣ装置が考え出されている。この先願のデジタルＡ
ＴＣ装置は、図６に示すように、停止すべき位置までの
距離関連情報を地上装置からデジタル伝送方式で送出
し、当該距離関連情報と自らの制動能力とに基づいて車
上装置で停止までの減速パターンを作成し、その減速パ
ターンに従って後続列車２を減速制御するものである。

【０００５】この先願の技術の減速パターンは、常用ブ
レーキパターンと非常ブレーキパターンの２種類で構成
されている。常用ブレーキパターンとは、前方の開通区
間数から得られる距離情報により示される停止目標位置
までに列車を停止させるための減速パターンであり、各
車両の減速度にブレーキ制御の開始するまでの遅れ時間
や勾配条件等を考慮し、各種誤差から発生する余裕距離
を加えて算出する。通常の場合、列車はこのブレーキパ
ターンに追随するように走行する。非常ブレーキパター
ンは、ブレーキの故障等により、常用ブレーキパターン
に追随して減速できなかった場合にバックアップとして
働く減速パターンであり、常用ブレーキパターンよりも
大きな減速度と小さな余裕距離でパターンを作成する。
列車が非常ブレーキパターンの速度を超過すると非常ブ
レーキが作動し、列車が停止するまで緩解しないように
なっている。

【０００６】この先願に係るデジタルＡＴＣ装置は、車
上で作成した減速パターンに基づいて正確に列車の制動
制御を行うことができるので、従来のアナログＡＴＣ装
置のように各閉塞区間において余裕距離が発生せず、無
駄のない列車制御が可能である。ただし、車上側で現用
ＡＴＣ装置における速度制限信号値に代わる減速パター
ンを作成するため、自列車の位置情報を持つ必要があ
り、またその精度も高いものが要求される。

【０００７】ところで、これまでのデジタルＡＴＣ装置
のシステム構成では、上記のような常用ブレーキパター
ンと非常ブレーキパターンを作成する場合に、速度発電
機を使用して自己の列車の位置情報を算出している。速
度発電機は、車輪の回転数の積算から速度を検知するの
であるが、速度発電機を搭載している軸の車輪が滑走し
た場合、実際の速度よりも低く検知し、また自己の列車
の位置も実際走行している位置よりも後方にいるように
判断する。そのため、通常の常用ブレーキパターンや非
常ブレーキパターンの減速制御すべき速度に到達しても
ブレーキがかからない虞れがあり、安全上問題があっ
た。また安全性を確保するために、滑走により発生する
誤差分をブレーキ停止位置の余裕距離として設定した場
合、デジタルＡＴＣ装置の利点である、無駄の無い減速
制御ができるという効果が少なくなる。

【０００８】一方、車輪の滑走に対して速度を正確に検
知することを目的とした発明に、特開平５−２４９１２
７号公報に開示されたような移動体の速度、移動距離演
算装置が考え出されている。この装置では、速度発電機
以外に非接触速度検出手段を備え、速度発電機と非接触
速度検出手段の出力のうち高い値を選択出力するもので
ある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、速度発電機
は、車輪が滑走しない場合には、長年の使用実績に基づ
く高い信頼性があり、精度も高いが、非接触速度検出手
段は、使用実績がまだ比較的乏しく精度も一般的に劣
る。そのため、特開平５−２４９１２７号公報に開示さ
れた技術では、常時、速度発電機と非接触速度検出手段
の出力を比較して用いているので、滑走が発生していな
い場合にも使用実績が乏しい非接触速度検出手段の出力
が選択されることがあり、精度上及び信頼性に劣るとい
う問題があった。また速度検知装置自体が複雑になると
いう問題もあった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は従来の前記課題
に鑑みてこれを改良除去したものであって、従来のデジ
タルＡＴＣ装置に、別系統の速度計を用いた減速パター
ン（以下は、滑走バックアップブレーキパターンとい
う）による減速制御機能を付加することで、車輪の滑走
が発生しても、安全且つ確実に減速制御が行えるデジタ
ルＡＴＣ装置を提供せんとするものである。

【００１１】而して、前記課題を解決するために本発明
が採用した請求項１の手段は、先行列車から後続列車ま
での距離関連情報に基づいて減速パターンを作成すると
共に、速度検知器で列車速度を検知し、前記減速パター
ンと列車速度とを比較して列車の制動操作を行う自動列
車制御装置であって、前記減速パターンには常用ブレー
キ用の減速パターン，非常ブレーキ用の減速パターン及
び余裕距離が非常ブレーキ用の前記減速パターンよりも
短いバックアップ用の減速パターンがあり、常用ブレー
キ用の減速パターン及び非常ブレーキ用の減速パターン
との比較に用いる速度検知器と、バックアップ用の減速
パターンとの比較に用いる速度検知器とは別個のもので
あることを特徴とする自動列車制御装置である。この発
明によれば、通常の走行状態では、速度発電機を利用し
た車上側の減速パターンに基づいて減速制御を行うこと
ができ、車輪の滑走が発生し、実際の列車の速度との間
に誤差が生じた場合は、別系統の速度検知器を利用した
車上側の滑走バックアップブレーキパターンによる減速
制御に切り換えることで安全且つ確実な減速制御を行う
ようにしている。

【００１２】複数の車軸の車輪が同時に滑走する確率は
一つの車軸の車輪が滑走する確率よりも小さくなるので
前記別系統の速度検知器は、別の車軸の速度発電機でも
よいが、さらに確実に速度を検知するために、本発明が
採用した請求項２の手段は、バックアップ用の減速パタ
ーンとの比較に用いる速度検知器が非接触式の速度検知
器である請求項１に記載の自動列車制御装置である。

【００１３】本発明が採用した請求項３の手段は、非接
触式の速度検知器がドップラー速度計である請求項２に
記載の自動列車制御装置である。この発明では、既に市
販されているドップラー速度計を利用することで、前記
請求項１又は２に記載の発明を実現するようにしてい
る。なお、本発明では、特開平５−２４９１２７号公報
に開示された技術と異なり、複数の速度検知器の出力の
比較は行っていない。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の構成を図面に示
す発明の実施の形態に基づいて説明すると次の通りであ
る。図１は本発明の第１の実施の形態に係るものであ
り、デジタルＡＴＣ装置の車上装置の制御ブロック図で
ある。この図１は、デジタルＡＴＣ装置のブレーキ出力
を作成するための処理部を一つだけ示しているが、実際
の構成は同じ処理部を並列に３つ有するいわゆる三重系
である。各処理部は、常用ブレーキパターンを車上側で
作成する常用ブレーキ制御器１２と、非常ブレーキパタ
ーンを車上側で作成する非常ブレーキ制御器１３と、滑
走バックアップブレーキパターンを車上側で作成する滑
走バックアップブレーキ制御器１４とを有している。

【００１５】これらの各制御器１２〜１４には、受電器
１５から受信部１６を通じて距離関連情報が入力され
る。受電器１５は、従来のアナログＡＴＣ装置の場合と
同じように、軌道回路から距離関連情報を受信するのが
一般的であるが、無線によってもよく、また距離関連情
報としては距離そのものであっても、閉塞区間数であっ
てもよい。

【００１６】一方、速度発電機１７を利用した速度検知
器１８からは、現在の列車速度情報が常用ブレーキ制御
器１２と非常ブレーキ制御器１３との二つへ入力され
る。この速度発電機１７は、一般的に鉄道車両に取り付
けられているという実績もあり、故障率の少ない車輪の
回転から速度信号を得るため、基本的な精度が高いとい
う信頼性に優れたものである。またこの実施の形態にあ
っては、前記速度発電機１７とは別個に、非接触式の速
度計であるドップラーレーダー１９を設け、このドップ
ラーレーダー１９を利用した速度検知器２０から現在の
列車速度情報を滑走バックアップブレーキ制御器１４へ
入力するようにしている。ドップラーレーダー１９は、
電波のドップラー効果を利用した速度計であり、非接触
式で列車の速度を算出することで、車輪の滑走及び空転
の影響を受けずに現在の列車速度を正確に検知すること
が可能である。非接触式の速度検知器２０としては、電
波のドップラー効果を利用したドップラー速度計１９の
他にも、光学式のもの及びミリ波を利用したもの等であ
ってもよい。

【００１７】なお、これらの距離関連情報や現在の列車
速度を入力するに際し、図５に示す従来の場合と同じよ
うに、トランスポンダ車上子及び地点検知車上子から列
車の現在位置の補正情報が入力されるようになってい
る。列車の現在位置は、速度検知器１８又は２０で検知
した速度を時間積分して得られる。また列車の現在位置
情報は、精度を上げるためにトランスポンダ車上子の出
力によって補正されるが、ＧＰＳ（衛星を利用した汎地
球測位システム）による補正方式であってもよい。更
に、データ記憶部２１からは車上データ及び地上データ
等が各ブレーキ制御器１２〜１４へ入力されるようにな
っている。

【００１８】而して、前記各ブレーキ制御器１２〜１４
では、前述した各種の情報に基づいてそれぞれが独立し
たブレーキパターン（常用ブレーキパターンの場合はブ
レーキノッチ）を計算して作成し、図１に示すブレーキ
制御装置２２へ出力され、列車の速度制御に供される。
ブレーキパターンの作成は、先ず、前述した距離関連情
報から停止すべき位置までの距離を解読し、前記列車の
現在位置情報とデータ記憶部２１に記憶された当該車両
のブレーキ性能及び曲線等の線路に関するデータ等に基
づいて減速パターンが作成される。そして、現在位置で
の当該減速パターン上の速度と現在速度とを比較してブ
レーキノッチを作成する。減速する必要のない場合は、
「ブレーキ緩解」のブレーキノッチが作成される。また
前記作成した減速パターンに従って停止できる場合は、
「常用ブレーキ」のブレーキノッチが作成され、減速パ
ターンと現在速度とを比較してブレーキ力の大きさ、す
なわち、常用ブレーキの「ノッチ数（１〜７）」が作成
される。できるだけ短い距離で停止すべき場合は、「非
常ブレーキ」のブレーキノッチが作成される。

【００１９】ところで、この実施の形態におけるデジタ
ルＡＴＣ装置では、図１に示す列車の減速制御を行う処
理部が三つ並列に設けられており、これらの各処理部の
多数決によってブレーキ種類を選択し、多数決でブレー
キ種類を選択できない場合は、ＡＴＣ故障として非常ブ
レーキを選択する安全サイドに列車の減速制御が行われ
る。このような安全サイドの制御方法は、従来の場合と
同じであるが、別な方法として最もブレーキ力が強いブ
レーキ種類を優先的に選択する方法もある。

【００２０】図３に、常用ブレーキパターン、非常ブレ
ーキパターン、滑走バックアップブレーキパターンを示
す。非常ブレーキパターンは、常用ブレーキパターンよ
りも減速度が大きく、余裕距離も小さい。また滑走バッ
クアップブレーキパターンについては、減速度は非常ブ
レーキパターンと同じであるが、滑走による誤差が無い
分だけ更に余裕距離が小さくなる。

【００２１】次に、列車の車輪に、滑走現象が発生した
場合の列車の減速制御方法について図１及び図２を参照
して説明する。車輪に滑走現象が発生している場合は、
速度発電機１７を利用した速度検知器１８の速度信号
は、実際の列車の速度よりも低く算出されたものとな
り、常用ブレーキ制御器１２で作成した常用ブレーキパ
ターンや非常ブレーキ制御器１３で作成した非常ブレー
キパターンでは、まだ安全サイドに列車が置かれている
と判断されることになる。また列車の現在位置が実際の
位置よりも後方にあるように判断され、先行する列車と
の安全性が脅かされる。そのため、車輪の滑走現象が発
生した場合には、常用ブレーキ制御器１２や非常ブレー
キ制御器１３は機能を喪失することになる。

【００２２】そこで、この実施の形態にあっては、車輪
とは無関係の非接触式の速度計であるドップラーレーダ
ー１９を利用した速度検知器２０によっても絶えず、列
車の現在速度を検知し、滑走バックアップブレーキ制御
器１４で作成された滑走バックアップブレーキパターン
と比較している。そして、車輪の滑走現象が発生した場
合には、やがてドップラーレーダー１９を利用した速度
検知器２０で検知された実際の列車の速度が滑走バック
アップブレーキパターンの速度を超過するようになるの
で、非常ブレーキが作動し、列車の確実な停止が行われ
る。

【００２３】ところで、本発明は上述した実施の形態に
限定されるものではなく、適宜の変更が可能である。例
えば、図１に示す構成の処理部を三つ並列に設けて多数
決の原理によって減速制御を行わなくても、単独でも減
速制御を行うことが可能である。また本発明のデジタル
ＡＴＣは、新幹線、在来線、モノレール、無人走行車両
等のその他の車両交通機関への適用も可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の自動列車制
御装置は、先行列車から後続列車までの距離関連情報に
基づいて減速パターンを作成すると共に、速度検知器で
列車速度を検知し、前記減速パターンと列車速度とを比
較して列車の制動操作を行う自動列車制御装置であっ
て、前記減速パターンには常用ブレーキ用の減速パター
ン，非常ブレーキ用の減速パターン及び余裕距離が非常
ブレーキ用の前記減速パターンよりも短いバックアップ
用の減速パターンがあり、常用ブレーキ用の減速パター
ン及び非常ブレーキ用の減速パターンとの比較に用いる
速度検知器と、バックアップ用の減速パターンとの比較
に用いる速度検知器とを別個のものとしたから、通常の
走行状態では、従来通りの信頼性と精度を有する速度発
電機を利用した車上側の減速パターンに基づいて減速制
御を行うことができ、従来と同等の安全性が必ず確保で
きる。一方、車輪の滑走が発生し、実際の列車の速度と
の間に誤差が生じた場合は、別系統の速度検知器を利用
した車上側の滑走バックアップブレーキパターンによる
減速制御でバックアップされることで更に安全且つ確実
な減速制御を行うことが可能である。また車上装置で作
成した減速パターンに基づいて正確に列車の制動制御を
行うことができるので、従来のアナログＡＴＣ装置のよ
うに各閉塞区間において余裕距離が発生せず、無駄のな
い列車制御が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る車上装置の制御ブ
ロック図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係る車上装置の通常の
走行状態の場合と、車輪滑走時や空転時の場合の制御方
法とを示すフローチャートである。

【図３】本発明の一実施の形態に係るデジタルＡＴＣ装
置の速度制御方法及び各減速パターンを示す図面であ
る。

【図４】従来のアナログＡＴＣ装置の速度制御方法を示
す図面である。

【図５】従来のアナログＡＴＣ装置の車上装置の制御ブ
ロック図である。

【図６】従来のデジタルＡＴＣ装置の速度制御方法を示
す図面である。

【符号の説明】

１２…常用ブレーキ制御器１３…非常ブレーキ制御器１４…滑走バックアップブレーキ制御器１５…受電器１６…受信部１７…速度発電機１８…速度検知器１９…ドップラーレーダー２０…速度検知器２１…データ記憶部２２…ブレーキ制御部

フロントページの続きＦターム(参考） 5H115 PA08 PC02 PC05 PG01 QE10 QE14 QN03 QN23 SF05 SF18 SJ07 SJ09 SL01 SL06 SL07 TB01 TD03 TD09 TW07 TZ05 TZ06 TZ14 5H161 AA01 AA03 BB03 BB06 CC03 CC13 DD02 DD11 DD21 EE01 EE07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先行列車から後続列車までの距離関連情報
に基づいて減速パターンを作成すると共に、速度検知器
で列車速度を検知し、前記減速パターンと列車速度とを
比較して列車の制動操作を行う自動列車制御装置であっ
て、前記減速パターンには常用ブレーキ用の減速パター
ン，非常ブレーキ用の減速パターン及び余裕距離が非常
ブレーキ用の前記減速パターンよりも短いバックアップ
用の減速パターンがあり、常用ブレーキ用の減速パター
ン及び非常ブレーキ用の減速パターンとの比較に用いる
速度検知器と、バックアップ用の減速パターンとの比較
に用いる速度検知器とは別個のものであることを特徴と
する自動列車制御装置。
【請求項２】バックアップ用の減速パターンとの比較に
用いる速度検知器が非接触式の速度検知器である請求項
１に記載の自動列車制御装置。
【請求項３】非接触式の速度検知器がドップラー速度計
である請求項２に記載の自動列車制御装置。