JP2004266986A - 列車走行制御システムおよび列車走行制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無駄な制動を減らし、乗り心地の良い列車走行制御システムを得る。
【解決手段】後続列車２は、先行列車１が前方の軌道区間に遷移する時刻の履歴を蓄積する手段３０２と、蓄積された遷移時刻履歴に基づいて先行列車１が前方の軌道区間へ移動する第一の時刻を予測する第一の予測手段３０３と、自列車走行状態情報を検知する手段３０４と、検知された自列車走行状態情報に基づいて加速走行した場合に先行列車の存在により制動がかかる位置に到達する第二の時刻を予測する第二の予測手段３０５と、予測された第一の予測時刻と第二の予測時刻および検知された自列車走行状態情報に基づいて自列車の転方法を選択する運転方法選択手段３０６と、選択された運転方法にしたがって走行を制御する列車走行制御手段３０７を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、走行する列車の運転制御システムに係わり、特に、ダイヤ乱れが生じた場合でも、制動回数を少なくして乗り心地を向上できるようにした列車走行制御システムおよび列車走行制御方法に関する。

同一軌道上を走行する複数列車の走行制御には列車自動停止装置または自動列車制御装置が用いられ、通常時は、列車相互間の距離は安全上十分な距離が確保されて走行している。
しかし、ダイヤ乱れにより、先行列車の走行遅延が発生した場合、後続列車が通常時と同様に走行すると、列車間隔が接近しすぎ、後続列車は、先行列車による制限速度パターン（速度制御用運転曲線）により制動を繰り返し、乗り心地が悪くなる。
また、後続列車の駅間停止が発生すると、ダイヤ乱れが悪化する。

このような問題点に対して、例えば、特許文献１（特開平９−１０４３４７号公報）では、予定の出発時刻に先行列車が発車したか否かを検出する手段と、先行列車の出発遅延時間を測定する手段と、後続列車の速度制御用運転曲線を作成し走行制御を行う手段とを備え、予定の出発時刻において先行列車の未発車が検出された場合に、あらかじめ定めた後続列車の出発遅延時間の予想値に基づき、後続列車の速度制御用運転曲線を修正する列車制御システムが示されている。
即ち、特許文献１には、先行列車の前方駅での出発遅延時間の予測結果に基づいて、後続列車の速度を低くした速度制御用運転曲線を作成し、これに従って、後続列車を制御することにより列車間隔を確保する技術が記載されている。
特開平９−１０４３４７号公報（段落０００５、図３）

しかしながら、先行列車が駅間を走行中に、先行列車の前方駅での出発遅延時間を後続列車で正確に予測することは困難であり、また、後続列車が駅間走行中に先行列車の制限速度パターンに到達すれば、後続列車は速度制御用運転曲線通りに走行できず、無駄な制動を繰り返すという問題点がある。
また、先行列車の出発遅延時間の予測結果を送受信するための、特別な装置が必要となるという問題点がある。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたのであり、後続列車は、先行列車および自列車の走行状態に応じた適切な運転方法を選択することにより、無駄な制動を減らし、乗り心地を良くすることのできる列車走行制御システムあるいは列車走行制御方法を提供することを目的とする。
また、安価な構成で、かつ、消費電力の低減できる列車走行制御システムあるいは列車走行制御方法を提供することを目的とする。

この発明に係る列車走行制御システムは、複数に分割された軌道区間に対応して設けられ、列車が当該軌道区間に在線することを検知する手段と、この手段により検知された先行列車の現在在線する軌道区間を示す先行列車在線軌道区間情報を後続列車に送信する手段を有した列車走行制御システムにおいて、
後続列車は、送信されてくる先行列車在線軌道区間情報に基づいて、先行列車の在線軌道区間が前方の軌道区間に遷移する時刻の履歴を蓄積する蓄積手段と、上記蓄積手段が蓄積する先行列車在線軌道区間遷移時刻履歴に基づいて、先行列車が在線軌道区間からさらに前方の軌道区間へ移動する時刻である第一の時刻を予測する第一の予測手段と、自列車の現在位置、現在速度および現在時刻の自列車走行状態情報を検知する自列車走行状態検知手段と、検知された自列車走行状態情報に基づいて、自列車が加速走行した場合に先行列車の存在により制動がかかる位置に到達する時刻である第二の時刻を予測する第二の予測手段と、予測された上記第一の予測時刻と上記第二の予測時刻、および上記自列車走行状態検知手段が検知する自列車走行状態情報に基づいて、自列車の運転方法を選択する運転方法選択手段と、選択された運転方法に従って、自列車の走行状態を制御する列車走行制御手段を備えたものである。

また、この発明に係る走行列車制御方法は、複数に分割された軌道区間に対応して設けられ、列車が当該軌道区間に在線することを検知する手段と、この手段により検知された先行列車の現在在線する軌道区間を示す先行列車在線軌道区間情報を後続列車に送信する手段を有した列車走行制御システムにおける後続列車の列車走行制御方法であって、送信されてくる先行列車在線軌道区間情報に基づいて、先行列車の在線軌道区間が前方の軌道区間に遷移する時刻の履歴を蓄積するステップと、蓄積された先行列車在線軌道区間遷移時刻履歴に基づいて、先行列車が在線軌道区間からさらに前方の軌道区間へ移動する時刻である第一の時刻を予測するステップと、自列車の現在位置、現在速度および現在時刻の自列車走行状態情報を検知するステップと、検知された自列車走行状態情報に基づいて、自列車が加速走行した場合に先行列車の存在により制動がかかる位置に到達する時刻である第二の時刻を予測するステップと、予測された上記第一の予測時刻と上記第二の予測時刻、および検知された上記自列車走行状態情報に基づいて、自列車の運転方法を選択するステップと、選択された運転方法に従って、自列車の走行状態を制御するステップを備えたものである。

この発明による列車走行制御システムは、上述のような手段を備えているので、後続列車は、先行列車および自列車の両者の走行状態に応じた適切な運転方法を選択することが可能となり、無駄な制動を減らし、乗り心地がよくなる列車走行制御システムを提供することができる。
また、この発明に係る走行列車制御方法は、上述のようなステップを有しているので、後続列車は、先行列車および自列車の両者の走行状態に応じた適切な運転方法を選択することが可能となり、無駄な制動を減らし、乗り心地がよくなる列車走行制御方法を提供することができる。

実施の形態１．
本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
なお、各図間において、同一符号は、同一あるいは相当のものを表す。
実施の形態１．
図１は、本発明が前提とする鉄道の信号システムにおける基本的な列車走行制御の例を示す図である。
図に示すように、現在、先行列車１が軌道区間Ｘに在線中とする。
この時、先行列車１は現在在線中の軌道区間名Ｘを後続列車２に送信する。
後続列車２は、先行列車１の在線する軌道区間Ｘの開始位置Ｐ１から停止余裕距離Ｌ手前の位置Ｐ２を停止位置として、後続列車２の制動性能に基づいた制限速度パターンを発生させる。
なお、図において、横軸方向は軌道上の位置を、縦軸方向の位置は速度を表している。

後続列車２は、制限速度パターン上の位置に到達した時点（軌道上ではＰ３の位置）で制動を開始し、先行列車１との安全な列車間隔を確保する。
次に、先行列車１が軌道区間Ｘから完全進出（即ち、先行列車１の最後尾が軌道区間Ｘ扛上位置Ｐ４を通過）すると制限速度パターンは解消する。
列車が走行する軌道は、１つまたは複数の軌道回路（軌道を構成する基本単位）で構成された「軌道区間」という単位に分割されており、軌道区間は２値（落下、扛上）をとる列車検知装置である。

軌道区間上に列車の一部がある場合は「落下」となり、列車がない場合は「扛上（こうじょう）」となる。
先行列車１が軌道区間Ｘより前方の軌道区間に進出すると制限速度パターンが解消し、制限速度パターン解消後は、後続列車２は再力行（再加速走行）が可能である。
また、本発明が前提とする鉄道の信号システムには、図１に示すように、位置による制限速度の条件もあり、列車はこの制限速度を超えない範囲で走行する必要がある。

図２は、本実施の形態による列車走行制御システムにおける走行制御の概要を説明するための図である。
本実施の形態では、第１に、現在の列車位置と速度と時刻から、次制限速度パターンに到達するまでの加速走行を模擬し、次制限速度パターンに到達する時刻Ｔを予測する。
ここで、次制限速度パターンとは、先行列車の影響による現在発生中の制限速度パターンが解消済みか否かに関係なく、次に後続列車が到達する可能性のある制限速度パターンを意味する。
なお、図中の×印は後続列車２の走行状態を示すものであり、×印の横軸方向の位置は軌道上の位置を、縦軸方向の位置は速度を表す。

例えば、図３に示すように、先行列車１が後続列車２より十分距離が離れた軌道区間Ｘに在線中の場合、現在発生している制限速度パターンは軌道区間Ｘの位置によるものである。
これに対して次制限速度パターンとは、後続列車２が現在の速度と位置から加速した場合に、最初に到達する制限速度パターン、即ち、軌道区間Ｚの位置による制限速度パターンを意味する。
先行列車と続行列車の余裕距離が最も狭い場合には、図２（ａ）に示すように、発生中の制限速度パターンと次制限速度パターンが一致する。

第２に、本実施の形態では、先行列車１による現在発生中の制限速度パターンが解消する時刻Ｔ’を予測する。
第３に、本実施の形態では、後続列車２が制限速度パターン到達予測時刻Ｔ、および先行列車１による制限速度パターン解消予測時刻Ｔ’を比較する。
もし、Ｔ≧Ｔ’または次制限速度パターンが既に解消している、即ち、次制限速度パターンと現在発生中の制限速度パターンが異なる場合は、加速走行しても次制限速度パターンにより制動がかかることはないので、次制限速度パターンに到達するまで加速走行を選択する。（図２（ｂ）参照）

上記以外、即ち、現在発生中の制限速度パターンが次制限速度パターンであり、かつ、Ｔ＜Ｔ’である場合には、加速走行すると、先行列車１の影響により、次制限速度パターンに基づいて制動する必要が生じることがわかる。
従って、惰行走行を選択して、次制限速度パターンに到達するまで走行することによって、次制限速度パターンでの制動が発生しないように、もしくは最小限の制動しか必要ないようにする。（図２（ｃ）参照）
惰行走行により、局所的に走行時間は増加するが、以後の制限速度パターンが解消するので、極端に総走行時間が増大することはない。

図４は、本実施の形態による列車走行制御システムにおける列車（後続列車）の構成を示す図である。
本実施の形態では、まず、図示しない先行列車在線軌道区間情報検出手段により、先行列車１が現在在線している軌道区間の情報（先行列車在線軌道区間情報）を検出する。
本発明を適用する信号システムでは、安全な列車間隔を確保するために、先行列車在線軌道区間情報検出手段と、検出された先行列車在線軌道区間情報を後続列車に送信するための先行列車在線軌道区間情報送信手段３０１が必須であり、これらは必ず備わっている。

なお、先行列車の在線軌道区間情報を後続列車２に送受信する手段としては、例えば、線路上に設置した送信器により、軌道区間の落下・扛上情報を後続列車に送信する方法がある。
また、無線を用いて、先行列車１が後続列車２に、現在在線する軌道区間位置または現在位置を送信する方法がある。
また、無線基地局を設けて、各列車は現在在線する軌道区間位置または現在位置を無線局に送信し、無線基地局が各列車の先行列車１の在線する軌道区間位置または現在位置を、後続列車に送信する方法がある。
また、上記の方法から複数を選択する方法もある。

次に、後続列車２の先行列車在線軌道区間遷移時刻履歴蓄積手段３０２は、先行列車在線軌道区間情報送信手段３０１より送信される先行列車在線軌道区間情報を受信し、受信した先行列車在線軌道区間情報に基づいて、先行列車の在線軌道区間が前方に変化した時刻（即ち、先行列車が在線軌道区間を遷移する時刻）を先行列車在線軌道区間遷移時刻履歴として蓄積する。
ここで、先行列車在線軌道区間遷移時刻と先行列車位置の関係を図５に示す。
例えば、時刻Ｔ１に在線軌道区間がＴＲＫ１からＴＲＫ２に遷移した場合は、先行列車の末尾がＴＲＫ１とＴＲＫ２の分かれ目（ＴＲＫ１の扛上位置）にあることを意味する。
即ち、先行列車在線軌道区間遷移時刻履歴は、先行列車１の位置および時刻の履歴として用いることができる。

従って、少なくとも２つの先行列車在線軌道区間遷移時刻履歴があれば、これらと軌道区間長を用いることにより、先行列車の平均速度を計算することができる。
更に、３つ以上の先行列車在線軌道区間遷移時刻履歴があれば、各平均速度を比較することにより、先行列車が加速走行中または減速走行中または定速走行中であることが判断できる。

次に、制限速度パターン解消時刻予測手段（第一の予測手段とも称す）３０３では、先行列車在線軌道区間遷移時刻履歴蓄積手段３０２により蓄積された先行列車在線軌道区間遷移時刻履歴に基づいて、先行列車１が現在在線中の軌道区間から次の軌道区間へ遷移する時刻、即ち、現在発生中の制限速度パターンの解消時刻を予測する。
ここで、図６を用いて、制限速度パターン解消時刻予測手段３０３（第一の予測手段）の動作例を説明する。
図に示すように、先行列車１は、現在、軌道区間ＴＲＫ３に在線中とする。
また、後方軌道区間ＴＲＫ１、ＴＲＫ２での平均速度を、それぞれＶ１、Ｖ２とする。

もし、Ｖ１（軌道区間ＴＲＫ１における平均速度）＜Ｖ２（軌道区間ＴＲＫ２における平均速度）である場合は、先行列車１は加速走行中であると判断して、軌道区間ＴＲＫ２の扛上位置から速度Ｖ２で加速するものとして、現在発生中の制限速度パターンの解消時刻、即ち、先行列車１が軌道区間ＴＲＫ３の扛上位置に到達する時刻を予測する。
また、Ｖ１＞Ｖ２の場合は、先行列車１が減速走行中であると判断して、同様に、現在発生中の制限速度パターンの解消時刻を予測する。
また、Ｖ１＝Ｖ２の場合は、先行列車１が定速走行中であると判断して、同様に、現在発生中の制限速度パターンの解消時刻を予測する。

なお、制限速度パターン解消時刻予測手段（第一の予測手段）３０３は、信号システムから得られる最低限の情報である先行列車在線軌道区間情報のみを用いた場合の例であるが、先行列車１から、走行速度および加速や減速といった運転方法の情報を取得することにより、より正確に制限速度パターンの解消時刻を予測することが可能である。

次に、列車（即ち、後続列車２）は、自列車の現在速度、現在位置および現在時刻からなる自列車走行状態の情報を検知する自列車走行状態検知手段３０４を設けている。
本発明を適用する信号システムでは、安全な列車間隔を確保するために、自列車の現在速度と現在位置を検知することが必須であり、自列車走行状態検知手段３０４は必ず備わっている。

図７は、自列車走行状態検知手段３０４の一例である。
図７において、６０１は軌道上に取り付けられた位置発信装置であり、軌道上を走行する列車６０５に対して位置情報を発信する。
列車６０５には、受信装置６０２が備えられており、位置発信装置６０１からの信号を検知することにより、現在位置を知ることができる。
また、列車６０５には時計６０４および速度計６０３が備えられており、軌道に設けられた位置発信装置６０１からの信号を検知した時点での時刻および速度を計測することができる。
なお、列車位置を検知する方法としては、ＧＰＳを用いる方法、車輪の回転数を計測する方法あるいは軌道区間の落下・扛上の発生を利用する方法もある。
また、列車位置を検知する方法としては、上記の方法から複数を選択する方法もある。

次に、列車（即ち、後続列車２）は、自列車走行状態検知手段３０４によって得られる自列車走行状態情報（即ち、現在速度、現在位置、現在時刻）から力行（加速走行）した場合の、次制限速度パターンに到達する時刻を計算して予測する自列車加速走行予測手段（第二の予測手段とも称す）３０５を設けている。
ここで、自列車（後続列車）が次制限速度パターンに到達するまでには、２つの列車走行パターンが考えられる。
第１に、図８に示すように、位置による制限速度まで自列車が加速する前に、次制限速度パターンに到達する場合である。
この時、次制限速度パターンに到達する時刻は、自列車の現在走行状態から力行のみを用いて次制限速度パターンに到達する時刻となる。

第２に、図９に示すように、自列車が次制限速度パターンに到達する前に、位置による制限速度まで加速する場合である。
この場合は、自列車は位置による制限速度に到達するまで力行し、以後は定速走行により次制限速度パターンへ到達する。
従って、次制限速度パターンに到達する時刻は、現在時刻に、位置による制限速度まで力行した場合の時間と、位置による制限速度に到達する位置から次制限速度パターンまで、位置による制限速度で定速走行した場合の時間を加えることにより得られる。

図１０は、自列車加速走行予測手段（第二の予測手段）３０５の処理フローチャートの一例を示したものである。
自列車加速走行予測手段（第二の予測手段）３０５は、入力された自列車走行状態を、予測による列車走行状態を表す変数Ｔ（現在時刻）、Ｖ（自列車現在速度）、Ｄ（自列車現在位置）に設定して処理を開始する。（ステップＳ９０１）
次に、速度Ｖおよび位置Ｄの値から、予測による列車走行状態が、次制限速度パターンに到達したかを判断する。（ステップＳ９０２）

ここで、予測による列車走行状態が次制限速度パターンに到達したことは、列車が速度Ｖで位置Ｄにいる状態から制動を開始した場合の速度０に到達する位置を計算し、この位置が次制限速度パターンの停止位置、即ち、軌道区間位置から停止余裕距離手前の位置以上であることをチェックすることにより判断できる。
予測による列車走行状態が、次制限速度パターンに到達していない場合には、予測による列車走行状態が、位置による制限速度に到達したかを判断する。（ステップＳ９０３）。
ここで、予測による列車走行状態が、位置による制限速度に到達したことは、予測による速度Ｖが位置による制限速度以上になることをチェックすることにより判断できる。

予測による列車走行状態が、位置による制限速度に到達した場合には、列車の加速度αを０、即ち、定速走行とする。（ステップＳ９０４）
予測による列車走行状態が、位置による制限速度に到達していない場合には、列車の加速度αを列車固有の加速度および予測による位置Ｄでの列車に対する抵抗値に基づいて設定する。
列車固有の加速度は、列車の引張力および質量から決まり、一般に、速度に基づいて変化する変数として近似される。
位置での列車に対する抵抗値とは、走行抵抗および勾配抵抗および曲線抵抗がある。
走行抵抗は、トンネル内と外で区別され、一般に速度の２次式で近似される。
勾配抵抗および曲線抵抗は、一般に速度で変化しない定数として近似される。即ち、列車の加速度αとは、速度Ｖにおけるこれらの値の和となる。

次に、ステップＳ９０４またはステップＳ９０５で設定した列車の加速度に基づいて、予測による列車走行状態を更新する。（ステップＳ９０６）
即ち、時刻Ｔを微小時間Δｔ進め、速度Ｖを加速度αで走行する場合の時刻（Ｔ＋Δｔ）での速度に更新し、位置Ｄを加速度αで走行する場合の時刻（Ｔ＋Δｔ）での位置に更新する。
次に、ステップＳ９０２に戻り、列車走行状態が次制限速度パターンに到達したかを判断する。
予測による列車走行状態が、次制限速度パターンに到達した場合には、予測による時刻Ｔが次制限速度パターンへの到達時刻となる。（ステップＳ９０７）。
なお、図１０では、時刻を微小単位Δｔで進める処理フローチャートを示したが、位置を微小単位Δｄで進めることにより、次制限速度パターンへの到達時刻を計算する方法もある。

次に、列車は、自列車走行状態検知手段３０４から得られる自列車走行状態情報と、制限速度パターン解消時刻予測手段（第一の予測手段）３０３から得られる現在発生中の制限速度パターン解消予測時刻Ｔ’と、自列車加速走行予測手段（第二の予測手段）３０５から得られる次制限速度パターンへの到達予測時刻Ｔを用いて、列車の運転方法を選択する運転方法選択手段３０６を設けている。
図１１は、運転方法選択手段３０６の処理フローチャートの一例を示したものである。
運転方法選択手段３０６は、まず、自列車走行状態検知手段３０４により自列車現在走行状態情報を得る。（ステップＳ１００１）

次に、自列車の現在速度と現在位置から、次制限速度パターンを検索し、次制限速度パターンが解消済みか、即ち、現在発生中の制限速度パターンと次制限速度パターンが異なるかをチェックする。（ステップＳ１００２）。
もし、既に次制限速度パターンが解消済みならば、次制限速度パターンにより制動をかける必要がないのは明らかなので、力行運転を選択する。（ステップＳ１００３）
なお、次制限速度パターンは、図１２に示すように、自列車の現在走行状態の速度と位置から制動を開始した場合の停止位置を計算し、これを制限速度パターンの停止位置と比較し、計算した停止位置を越える最も近い制限速度パターンを検索することにより得られる。

さて、次制限速度パターンが解消済みでない、即ち、現在発生中の制限速度パターンと次制限速度パターンが一致する場合には、次制限速度パターンへの到達予測時刻Ｔおよび現在発生中の制限速度パターン解消予測時刻Ｔ’を計算する。（ステップＳ１００４、ステップＳ１００５）
もし、Ｔ＜Ｔ’であれば（ステップＳ１００６）、力行（加速走行）した場合に制動がかかることが予測されるので、運転方法選択手段３０６は惰行運転を選択する。（ステップＳ１００７）。
また、Ｔ＜Ｔ’でなければ、即ち、Ｔ≧Ｔ’であれば、力行しても制動がかからないことが予測されるので、運転方法選択手段３０６は力行運転を選択する（１００３）。

次に、自列車走行状態検知手段３０４から自列車走行状態情報を得て、列車が次制限速度パターンに到達したかチェックする。（ステップＳ１００８）
もし、次制限速度パターンに未到達の場合には、位置による制限速度に到達したかチェックする。（ステップＳ１００９）。
また、位置による制限速度に到達した場合には、これ以上速度をあげることはできないので、定速走行を選択する。（ステップＳ１０１１）
一方、位置による制限速度に到達していない場合は、現在の運転方法を続行する。（ステップＳ１０１０）

次に、自列車走行状態検知手段３０４から自列車走行状態を得て、列車が次制限速度パターンに到達したことがわかると、次制限速度パターンが現在も発生中か、解消済みかをチェックする。（ステップＳ１０１２）。
もし、現在も発生中であるならば、制動を開始する必要があるので、制動運転を選択する。（ステップＳ１０１３）。
制動運転は、制限速度パターンが解消されるまでまたは列車が停止するまで続行する。
次に、制限速度パターンが解消すれば、ステップＳ１００１に戻る。

列車は、列車走行制御手段３０７を設けており、運転方法選択手段３０６で選択した運転方法、即ち、力行運転または制動運転または惰行運転などに基づいて、列車の走行状態を制御する。
図１３は、本システムを用いない場合の列車走行と、本システムを用いた場合の列車走行の比較例を示す図である。
図において、１３０１は本システムを用いない場合の列車走行の位置速度曲線であり、図に示すように、本システムを用いない場合の列車走行では、先行列車の制限速度パターンの影響により、頻繁に制動と加速を繰り返す。
一方、１３０２は本システムを用いた場合の列車走行の位置速度曲線であり、図に示すように、本システムを用いた場合の列車走行では、予め制動がかかることを予測して惰行運転を行うので、制動のかかる回数が減少し、乗り心地のよいスムーズな走行が可能となる。

また、１３０３は本システムを用いない場合の列車走行の位置時間曲線、１３０４は本システムを用いた場合の列車走行の位置時間曲線を表している。
図からわかるように、本システムを用いた場合、惰行運転により列車間隔に余裕ができるので、スムーズに加速ができ、本システムを用いない場合の列車走行より高い速度で走行が可能である。
このため、惰行走行を行っても、本システムを用いない場合の列車走行に比べて、遅れは３秒程度である。

以上説明したように、本実施の形態による列車走行制御システムは、列車が走行する軌道は複数の軌道区間に分割され、分割された各軌道区間に列車が在線することを検知する手段と、この手段により検知された先行列車１の現在在線する軌道区間を示す先行列車在線軌道区間情報を後続列車２に送信する手段（即ち、先行列車在線軌道区間情報送信手段３０１を有した列車走行制御システムにおいて、後続列車２は、送信されてくる先行列車在線軌道区間情報に基づいて、先行列車１の在線軌道区間が前方の軌道区間に遷移する時刻の履歴を蓄積する蓄積手段（即ち、先行列車在線軌道区間遷移時刻履歴蓄積手段３０２）と、該蓄積手段３０２が蓄積する先行列車在線軌道区間遷移時刻履歴に基づいて、先行列車１が現在在線する軌道区間から前方の軌道区間へ移動する時刻である第一の時刻を予測する第一の予測手段（即ち、制限速度パターン解消時刻予測手段）３０３と、自列車の現在位置、現在速度および現在時刻の自列車走行状態情報を検知する自列車走行状態検知手段３０４と、検知された自列車走行状態情報に基づいて、自列車が加速走行した場合に先行列車の存在により制動がかかる位置に到達する時刻である第二の時刻を予測する第二の予測手段（即ち、自列車加速走行予測手段）３０５と、予測された第一の予測時刻と第二の予測時刻、および自列車走行状態検知手段が検知する自列車走行状態情報に基づいて、自列車の運転方法を選択する運転方法選択手段３０６と、選択された運転方法に従って、自列車の走行状態を制御する列車走行制御手段３０７とを備えたものである。

従って、後続列車２は、先行列車１および自列車（即ち、後続列車２）の両者の走行状態に応じた適切な運転方法を選択することが可能となり、無駄な制動を減らし、乗り心地がよくなる列車走行制御システムを提供することができる。
なお、先行列車在線軌道区間情報送信手段３０１および自列車走行状態検知手段３０４は、従来の列車走行制御システムにおいても必須のものであり、本発明のために新たに送受信装置や検知装置を設置する必要はない。

また、本実施の形態による列車走行制御システムの運転方法選択手段３０６は、第一の予測手段（制限速度パターン解消時刻予測手段）３０３が予測する第一の予測時刻が第二の予測手段（自列車加速走行予測手段）３０５が予測する第二の時刻より大きい場合には、惰行運転を選択するので、後続列車の消費電力量を削減できる。
また、本実施の形態による列車走行制御システムの運転方法選択手段３０６は、第一の予測手段（制限速度パターン解消時刻予測手段）３０３が予測する第一の予測時刻が第二の予測手段（自列車加速走行予測手段）３０５が予測する第二の予測時刻以下の場合は、加速運転を選択するので、後続列車は、加速運転してもすぐには制動がかからないので、スムーズな加速が行える。

実施の形態２．
制限速度パターンの解消時刻を計算する方法として、実施の形態１とは異なる他の例について説明する。
各列車が、前方駅から、前方駅のホーム軌道区間（即ち、前方駅が存在する軌道区間）が列車の出発により扛上した時刻を取得することにより、制限速度パターンの解消時刻を計算することも可能である。

例えば、図１４に示すように、前方駅から列車「ＴＲ₀」が出発し、ホーム軌道区間から完全進出することにより、ホーム軌道区間が扛上した時刻をＣ（ＴＲ₀）とする。
この時刻に基づき、次に前方駅に到着する列車「ＴＲ₁」の最も早い到着時刻は式１のように計算することができる。
Ｃ（ＴＲ₁）＝Ｄ（ＴＲ₁）＋Ｔ_OUT
Ｄ（ＴＲ₁）＝ＭＡＸ｛ Ａ（ＴＲ₁）＋Ｔ_stop ，Ｄ_S（ＴＲ₁） ｝ 式１
Ａ（ＴＲ₁）＝ＭＡＸ｛ Ｃ（ＴＲ₀）＋Ｔ_in ，Ａ_S（ＴＲ₁） ｝

ここで、Ａ（ＴＲ₁）、Ｄ（ＴＲ₁）は、それぞれ列車ＴＲ₁の最も早い到着時刻、出発時刻を意味する。また、Ｄ_S（ＴＲ₁）、Ａ_S（ＴＲ₁）は、それぞれ列車ＴＲ１のダイヤ上の到着時刻、出発時刻を意味する。
Ｔ_inは、図１５に示すように、ホーム軌道区間が扛上してから次の列車が駅に到着するまでの最小時間である。
Ｔ_stopは、図１５に示すように、列車の駅における最小停止時間である。
Ｔ_OUTは、図１５に示すように、列車が出発してから、ホーム軌道区間が扛上するまでの最小時間である。

例えば、列車ＴＲ₁の最も早い到着時刻Ａ（ＴＲ₁）は、直前の列車ＴＲ₀によりホーム軌道区間が扛上した時刻に上記Ｔ_inを加えた時刻と、ダイヤ上の到着時刻のうち、遅いほうである。
また、列車ＴＲ₁の最も早い出発時刻Ｄ（ＴＲ₁）は、上記Ａ（ＴＲ₁）に上記Ｔ_stopを加えた時刻と、ダイヤ上の出発時刻のうち、遅いほうである。
また、列車ＴＲ₁によりホーム軌道区間が扛上する最も早い時刻Ｃ（ＴＲ₁）は、上記Ｄ（ＴＲ₁）に上記Ｔ_OUTを加えた時刻である。

次に、前方駅に２番目に到着する列車ＴＲ₂の最も早い到着時刻は、上記Ｃ（ＴＲ₁）を用いることにより、同じように計算することができる。
従って、前方駅にn番目に到着する列車ＴＲ_nは、自分の先行列車ＴＲ_n-1の最も早い到着時刻Ａ（ＴＲ_n-1）を、ホーム軌道区間が扛上した時刻Ｃ（ＴＲ₀）と各列車のダイヤ上の到着および出発時刻から計算することができる。

さて、後続列車ＴＲ_nの、蓄積手段（即ち、先行列車が在線軌道区間から更に前の軌道区間に遷移する時刻の履歴を蓄積する手段）により蓄積された、最後に先行列車ＴＲ_n-1の在線軌道区間が前方に変化した履歴を、図５のように、「時刻Ｔ₁、ＴＲＫ１の扛上位置」であるとすると、時刻Ｔ₁および軌道区間ＴＲＫ１の扛上位置および上記先行列車の最も早い到着時刻Ａ（ＴＲ_n-1）)および前方駅での列車到着停止位置を用いれば、ＴＲＫ１の扛上位置にいた先行列車ＴＲ_n-1が、前方駅に時刻Ａ（ＴＲ_n-1）丁度に到着する場合の平均速度Ｖ（ＴＲ_n-1）は、図１６に示すように、式２で計算することができる。
Ｖ（ＴＲ_n-1）＝｛Ｐ_S−Ｐ_TRK1｝／｛Ａ（ＴＲ_n-1）−Ｔ₁｝ 式２

式２および図１６において、Ｐ_S、Ｐ_TRK1は、それぞれ前方駅での列車到着停止位置、ＴＲＫ１の扛上位置を指す。
次に、先行列車ＴＲ_n-1が上記平均速度Ｖ（ＴＲ_n-1）で、軌道区間ＴＲＫ２を走行するとすれば、制限速度パターンの解消時刻Ｔ₂は、図１６から明らかなように、次の式３で計算することができる。
Ｔ₂＝Ｔ₁＋Ｌ_TRK2／Ｖ（ＴＲ_n-1）
ここで、L_TRK2は軌道区間TRK2の長さを意味する。

以上のように、本実施の形態においては、蓄積手段（即ち、先行列車在線軌道区間遷移時刻履歴蓄積手段３０２）は、送信されてくる先行列車在線軌道区間情報に基づいて、最後に先行列車が在線軌道区間からさらに前方の軌道区間に遷移する時刻だけを蓄積するので、蓄積手段に蓄積するデータ量は少なくなると共に、第一の予測手段（即ち、制限速度パターン解消時刻予測手段３０３）における処理量も少なくなり、システムの簡略化が図れる。

この発明によれば、後続列車は、先行列車および自列車の走行状態に応じた適切な運転方法の選択が可能であり、無駄な制動を減らした乗り心地の良い列車走行システムの実現に有用である。

本発明が前提とする鉄道の信号システムにおける基本的な列車走行制御の例を示す図である。 実施の形態１による列車走行制御システムにおける走行制御パターンの概要を説明するための 現在発生している制限速度パターンおよび次制限速度パターンを説明するための図である。 実施の形態１による列車走行制御システムの要部の構成を示す図である。 先行列車在線軌道区間遷移時刻と先行列車位置との関係を説明するための図である。 実施の形態１による列車走行制御システムの制限速度パター解消時刻予測手段の動作を説明するための図である。 実施の形態１による列車走行制御システムの自列車走行状態検知手段の動作を説明するための図である。 後続列車が加速走行したときの第一の列車走行パターンを示す図である。 後続列車が加速走行したときの第二の列車走行パターンを示す図である。 実施の形態１による列車走行制御システムの自列車加速走行予測手段における処理手順を示すフローチャートである。 実施の形態１による列車走行制御システムの運転方法選択手段における処理手順を示すフローチャートである。 実施の形態１による列車走行制御システムにおいて次制限速度パターンを得る方法を説明するための図である。 実施の形態１による列車走行制御システムを用いた場合と用いない場合の列車走行状態を比較した図である。 先行列車がホーム軌道区間を扛上した時の時刻と後続列車の位置関係を示す図である。 ホーム軌道区間における列車の位置と時間あるいは位置と速度との関係を示す図である。 実施の形態１による列車走行制御システムにおける制限速度パターン解消時刻の算出方法を説明するための図である。

符号の説明

１ 先行列車 ２ 後続列車
３０１ 送信手段（先行列車在線軌道区間情報送信手段）
３０２ 蓄積手段（先行列車在線軌道区間遷移時刻履歴蓄積手段）
３０３ 第一の予測手段（制限速度パターン解消時刻予測手段）
３０４ 自列車走行状態検知手段
３０５ 第二の予測手段（自列車加速走行予測手段）
３０６ 運転方法選択手段 ３０７ 列車走行制御手段

Claims (8)

1. 複数に分割された軌道区間に対応して設けられ、列車が当該軌道区間に在線することを検知する手段と、この手段により検知された先行列車の現在在線する軌道区間を示す先行列車在線軌道区間情報を後続列車に送信する手段を有した列車走行制御システムにおいて、
   後続列車は、
   送信されてくる先行列車在線軌道区間情報に基づいて、先行列車が在線軌道区間からさらに前方の軌道区間に遷移する時刻の履歴を蓄積する蓄積手段と、
   上記蓄積手段が蓄積する先行列車在線軌道区間遷移時刻履歴に基づいて、先行列車が現在在線する軌道区間から前方の軌道区間へ移動する時刻である第一の時刻を予測する第一の予測手段と、
   自列車の現在位置、現在速度および現在時刻の自列車走行状態情報を検知する自列車走行状態検知手段と、
   検知された自列車走行状態情報に基づいて、自列車が加速走行した場合に先行列車の存在により制動がかかる位置に到達する時刻である第二の時刻を予測する第二の予測手段と、
   予測された上記第一の予測時刻と上記第二の予測時刻、および上記自列車走行状態検知手段が検知する自列車走行状態情報に基づいて、自列車の運転方法を選択する運転方法選択手段と、
   選択された運転方法に従って、自列車の走行状態を制御する列車走行制御手段を備えたことを特徴とする列車走行制御システム。
2. 上記運転方法選択手段は、上記第一の予測手段が予測する第一の予測時刻が上記第二の予測手段が予測する第二の時刻より大きい場合は、惰行運転を選択することを特徴とする請求項１に記載の列車走行制御システム。
3. 上記運転方法選択手段は、上記第一の予測手段が予測する第一の予測時刻が上記第二の予測手段が予測する第二の予測時刻以下の場合は、加速運転を選択することを特徴とする請求項１に記載の列車走行制御システム。
4. 上記蓄積手段は、送信されてくる先行列車在線軌道区間情報に基づいて、最後に先行列車が在線軌道区間からさらに前方の軌道区間に遷移する時刻を蓄積することを特徴とする請求項１に記載の列車走行制御システム。
5. 複数に分割された軌道区間に対応して設けられ、列車が当該軌道区間に在線することを検知する手段と、この手段により検知された先行列車の現在在線する軌道区間を示す先行列車在線軌道区間情報を後続列車に送信する手段を有した列車走行制御システムにおける後続列車の列車走行制御方法であって、
   送信されてくる先行列車在線軌道区間情報に基づいて、先行列車の在線軌道区間が前方の軌道区間に遷移する時刻の履歴を蓄積する第一のステップと、
   蓄積された先行列車在線軌道区間遷移時刻履歴に基づいて、先行列車が在線軌道区間からさらに前方の軌道区間へ移動する時刻である第一の時刻を予測する第二のステップと、
   自列車の現在位置、現在速度および現在時刻の自列車走行状態情報を検知する第三のステップと、
   検知された自列車走行状態情報に基づいて、自列車が加速走行した場合に先行列車の存在により制動がかかる位置に到達する時刻である第二の時刻を予測する第四のステップと、
   予測された上記第一の予測時刻と上記第二の予測時刻、および検知された上記自列車走行状態情報に基づいて、自列車の運転方法を選択する第５のステップと、
   選択された運転方法に従って、自列車の走行状態を制御する第６のステップを備えたことを特徴とする列車走行制御方法。
6. 上記第一の予測時刻が上記第二の時刻より大きい場合は、惰行運転を選択することを特徴とする請求項５に記載の列車走行制御方法。
7. 上記第一の予測時刻が上記第二の予測時刻以下の場合は、加速運転を選択することを特徴とする請求項５に記載の列車走行制御方法。
8. 上記第一のステップは、送信されてくる先行列車在線軌道区間情報に基づいて、最後に先行列車が在線軌道区間からさらに前方の軌道区間に遷移する時刻を蓄積することを特徴とする請求項５に記載の列車走行制御方法。

Images