JP2012224225A - 運転曲線作成装置および運転曲線作成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熟練者以外であっても運転曲線の手動編集を容易に行える運転曲線作成装置を提供する。
【解決手段】先ず、列車の走行区間における地上設備情報および速度制限情報、並びに列車の走行速度と距離程との関係を表す運転曲線情報に基づいて既存の運転曲線を運転曲線作成画面上に表示する。次に、運転曲線作成画面に表示された既存の運転曲線上でマウス操作によって仮運転曲線の作成開始点を指定する。次に、列車の運転時に選択可能な運転操作を定義した列車特性情報、地上設備情報、速度制限情報、および運転曲線情報に基づいて作成開始点において選択可能な全ての運転操作について仮運転曲線を作成し、運転曲線作成画面上で選択可能に表示する。次に、運転曲線作成画面上で運転操作を指定する。そして、選択された運転操作に係る仮運転曲線と既存の運転曲線に基づいて新たな運転曲線を作成し、表示する。
【選択図】図６

Description

本発明の実施形態は、運転曲線作成装置および運転曲線作成方法に関する。

一般に、鉄道会社では列車の効率的な運転を計画するために、運転曲線を作成し、グラフ化することが行われている。この運転曲線の作成においては、列車特性情報や地上設備情報および様々な速度制限などの制約条件下において、任意の距離程および速度からの運転操作を定めることで行われる。運転曲線の作成方法の具体例は、非特許文献１に記載されている。

特許第３３２９４８２号公報 特許第４０１１８６４号公報

社団法人日本鉄道運転協会発行「運転理論」

しかしながら、上記の技術においては、運転曲線を自動的に作成できるが、この方法では最短の所要時間となる運転曲線が作成されるため、乗り心地や省エネルギーを考慮した運転曲線および所要時間に余裕のある運転曲線の作成を行うためには、手動操作によって編集を行う必要がある。このため、手動操作によって編集を行う方法も各種考案されているが、これらは手動操作によってどのような運転曲線が作成されるのかを事前に分かっていなければならず、熟練者以外では操作できないという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、熟練者以外であっても運転曲線の手動編集を容易に行える運転曲線作成装置および運転曲線作成方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る運転曲線作成装置は、第１の運転曲線表示手段、作成開始点指定手段、仮運転曲線作成手段、運転操作指定手段および第２の運転曲線表示手段を備える。

第１の運転曲線表示手段は、列車の走行区間における地上設備情報および速度制限情報、並びに列車の走行速度と距離程との関係を表す運転曲線情報に基づいて既存の運転曲線を運転曲線作成画面上に表示する。作成開始点指定手段は、運転曲線作成画面に表示された既存の運転曲線上でマウス操作によって仮運転曲線の作成開始点を指定する。

仮運転曲線作成手段は、列車の運転時に選択可能な運転操作を定義した列車特性情報、地上設備情報、速度制限情報、および運転曲線情報に基づいて作成開始点において選択可能な全ての運転操作について仮運転曲線を作成し、運転曲線作成画面上で選択可能に表示する。運転操作指定手段は、運転曲線作成画面上で運転操作を指定する。第２の運転曲線表示手段は、運転曲線作成画面上で選択された運転操作に係る仮運転曲線と既存の運転曲線に基づいて新たな運転曲線を作成し、表示する。

本発明の一実施形態に係る運転曲線作成装置の全体構成例を示すブロック図。 図１に示す運転曲線作成装置のハードウェア構成例を示す図。 図１に示す地上設備情報テーブルを参照して表示された運転曲線作成画面の表示例を示す図。 図３に示した運転曲線作成画面で運転曲線を作成した場合の表示例を示す図。 図４に示した運転曲線作成画面の運転曲線上で作成開始点を指定した際の表示例を示す図。 図５に示した運転曲線作成画面で作成方向を順方向に指定した際の表示例を示す図。 図５に示した運転曲線作成画面で作成方向を逆方向に指定した際の表示例を示す図。 図７に示した運転曲線作成画面で運転操作を惰行に指定して作成された新たな運転曲線の表示例を示す図。 図１に示す運転曲線作成装置における手動編集処理の具体例を示すフローチャート。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る運転曲線作成装置１の全体構成例を示すブロック図である。同図に示されるように、運転曲線作成装置１は、データベース部１１、運転操作変化点計算部１２、運転曲線作成画面表示部１３、入力部１４、仮運転曲線作成部１５、運転曲線情報登録・更新部１６および運転曲線自動作成部１７を備えている。

データベース部１１は、列車特性情報テーブル１１Ａ、地上設備情報テーブル１１Ｂ、速度制限情報テーブル１１Ｃおよび運転曲線情報テーブル１１Ｄを有する記憶装置である。列車特性情報テーブル１１Ａは、列車の運転時に選択可能な運転操作と各運転操作に基づく走行速度の情報を含む列車特性情報を記憶するテーブルである。

地上設備情報テーブル１１Ｂは、列車の走行区間における地上設備情報を記憶するテーブルである。地上設備の具体例としては、駅、信号機の他、勾配やカーブなども含むものとする。地上設備情報には、これら地上設備毎に位置や距離などが記録されている。例えば、地上設備情報の一つである駅情報は、駅名、番線名、停止位置（距離程）などが項目として含まれている。駅情報の具体例を表１に示す。

速度制限情報テーブル１１Ｃは、列車の走行区間における速度制限情報を記憶するテーブルである。速度制限情報の項目としては、開始距離程、終了距離程、制限速度および制限事由などが挙げられる。速度制限情報の具体例を表２に示す。

運転曲線情報テーブル１１Ｄは、列車の走行速度と距離程との関係を表す運転曲線情報を記憶するテーブルである。運転曲線情報の項目としては、距離程、速度および運転操作などが挙げられる。運転曲線情報の具体例を表３に示す。

運転操作変化点計算部１２は、地上設備情報および速度制限情報に基づいて運転曲線情報を解析し、運転曲線上で運転操作の変更が可能な運転操作変化点を計算するプログラムである。
運転曲線作成画面表示部１３は、運転操作変化点、地上設備情報、速度制限情報、および運転曲線情報に基づいて列車の速度と距離程を座標軸として運転曲線を表示し、編集を行う運転曲線作成画面を表示するプログラムである。入力部１４は、運転曲線作成画面においてマウス操作によって指定入力を行うプログラムである。

仮運転曲線作成部１５は、運転曲線作成画面に表示された運転曲線上の運転操作変化点の中から入力部１４で指定された座標点を仮運転曲線の作成開始点とすると共に、列車特性情報、地上設備情報、速度制限情報、および運転曲線情報に基づいて作成開始点において選択可能な全ての運転操作について仮運転曲線を作成し、運転曲線作成画面上で選択可能に仮表示するプログラムである。
運転曲線情報登録・更新部１６は、運転曲線作成画面上で選択された仮運転曲線および既存の運転曲線情報に基づいて新たな運転曲線情報を作成し、データベース部１１（運転曲線情報テーブル１１Ｄ）への登録・更新を行うプログラムである。

運転曲線自動作成部１７は、地上設備情報、速度制限情報および運転曲線情報に基づいて所要時間が最短となる運転曲線を自動作成し、データベース部１１（運転曲線情報テーブル１１Ｄ）への登録・更新を行うプログラムである。尚、本実施形態では、運転曲線自動作成部１７は、社団法人日本鉄道運転協会発行「運転理論」に記載された方法で運転曲線を作成するものとする。

図２は、図１に示す運転曲線作成装置１のハードウェア構成例を示す図である。同図に示されるように、運転曲線作成装置１に適用されるコンピュータは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、入出力インターフェース１０４、システムバス１０５、入力装置１０６、表示装置１０７、補助記憶装置１０８および通信装置１０９から構成される。

ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２やＲＡＭ１０３に格納されたプログラムやデータなどを用いて各種の演算処理を実行する処理装置である。ＲＯＭ１０２は、コンピュータを機能させるための基本プログラムや環境ファイルなどを記憶する読み取り専用の記憶装置である。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１が実行するプログラムおよび各プログラムの実行に必要なデータを記憶する記憶装置であり、高速な読み出しと書き込みが可能である。入出力インターフェース１０４は、各種のハードウェアとシステムバス１０５との接続を仲介する装置およびプログラムである。システムバス１０５は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３および入出力インターフェース１０４で共有される情報伝達路である。

また、入出力インターフェース１０４には、入力装置１０６、表示装置１０７、補助記憶装置１０８、および通信装置１０９などのハードウェアが接続されている。入力装置１０６は、ユーザからの入力を処理する装置であり、例えばキーボードやマウスなどである。表示装置１０７は、ユーザに対して演算結果や作成画面などを表示する装置であり、例えばＣＲＴ、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイなどである。補助記憶装置１０８は、運転曲線作成処理に関する各種のプログラムやデータを蓄積する大容量の記憶装置であり、例えばハードディスク装置などである。

以下、上記のように構成された運転曲線作成装置１における画面表示の変化を図面に基づいて説明する。図３は、図１に示す地上設備情報テーブル１１Ｂを参照して表示された運転曲線作成画面の表示例を示す図である。同図に示されるように、運転曲線を表現する運転曲線図は、列車の走行速度を縦軸、基準駅からの距離程を横軸として表されたグラフである。地上設備である駅Ｘや駅Ｙまでの距離はテーブル上で記録されており、この駅間内にある各種の速度制限や勾配等の地形情報も図形によって表現されている。また、縦軸に駅間の所要時間や電力消費量も併せて表示することで、時間−距離の所要時間曲線と電力消費量−距離の電力消費量曲線が表現されている。

また、図４は、図３に示した運転曲線作成画面で運転曲線を作成した場合の表示例を示す図である。ここでは、上述の「運転理論」に従って所要時間を最短とする運転曲線を作成した場合が示されている。尚、運転曲線は手動で作成してもよいが、運転曲線自動作成部１７によって自動的に作成され、データベース部１１（運転曲線情報テーブル１１Ｄ）に記憶されていた運転曲線情報を読み出したものとする。図４において運転曲線は実線で表されている。また、所要時間曲線は破線で表されており、この所要時間曲線により駅Ｘから駅Ｙまで１４５秒必要であることが分かる。また、電力消費量曲線は一点鎖線で表されており、この電力消費量曲線により駅Ｘから駅Ｙまで走行することで４５ｋｗ／ｈの電力が必要であることが分かる。

しかし、図４の結果のままでは、速度制限Ｂと速度制限Ｃの間に短時間で加速と減速を行っている箇所があり、ここは乗り心地の観点や省エネルギーの観点からよい運転曲線とはいえない。

そこで、以下のように、速度制限Ｂの終了点から力行している運転操作を変更する場合を考える。ユーザが、速度制限Ｂの終了点近傍にマウスカーソルを移動すると、画面上では運転操作の変更が可能な点が選択可能に識別表示がされる。この運転操作の変更が可能性な点とは、速度制限の開始終了点、駅の停止点、現在作成済みの運転操作の変化点などのことをいう。そして、識別表示された座標でマウスクリックすることで、仮運転曲線の開始点を決定する。図５は、図４に示した運転曲線作成画面の運転曲線上で作成開始点を指定した際の表示例を示す図である。同図に示されるように、仮運転曲線の作成開始点が決定されると、作成開始点上には仮運転曲線の作成方向を選択するための矢印（順方向／逆方向）が表示される。ユーザが、作成方向を指定すると、作成開始点において選択可能な運転操作の一覧と共に、各運転操作に対応した仮運転曲線が表示される。

図６は、図５に示した運転曲線作成画面で作成方向を順方向に指定した際の表示例を示す図である。ここでは、運転操作の一覧に対応して作成された仮運転曲線が点線でそれぞれ表示されている。ユーザは表示されている運転操作の一覧の中からマウス操作によって任意に運転操作を指定する。ユーザがマウス操作で一覧の中から運転操作を指定すると、運転曲線作成画面上では仮運転曲線と既存の運転曲線に基づいて作成された新たな運転曲線へ表示が切り替わる。

また、上記図６では速度制限Ｂの終了点から惰行運転操作を行うことを検討するため当該操作を行ったが、この区間は急な下り勾配があることで、惰行運転を行っても速度が上昇することが分かった場合、この点からの順方向作成はやめ、速度制限Ｃの開始点から逆方向での仮運転曲線の作成を再度行えばよい。この場合、速度制限Ｃの開始点近傍にマウスカーソルを移動し、速度制限Ｃの開始点を識別表示する。この座標で上記と同様にマウス操作を行い、作成方向指示として逆方向を選択することで、全ての運転操作による仮運転曲線を再度表示する。図７は、図５に示した運転曲線作成画面で作成方向を逆方向に指定した際の表示例を示す図である。この結果から、速度制限Ｃの開始点から逆方向で惰行運転を作成することが最も期待する運転曲線であると評価した場合には、この運転操作に決定し、運転曲線の手動操作による編集を完了する。図８は、図７に示した運転曲線作成画面で運転操作を惰行に指定して作成された新たな運転曲線の表示例を示す図である。

図９は、図１に示す運転曲線作成装置１における手動編集処理の具体例を示すフローチャートである。ここでは、上記の図４のように既存の運転曲線が運転曲線作成画面上に表示されている場合を例として説明する。

Ｓ９０１においては、現在のマウスカーソル位置が駅の存在する距離程であって速度が０ｋｍ／ｈの点近傍か否かを判定する。尚、駅距離程か否かは地上設備情報テーブル１１Ｂに記憶されている地上設備情報の一つである駅情報を参照して判定する。ここで、駅が存在する距離程であって速度が０ｋｍ／ｈの点近傍と判定された場合（Ｓ９０１：Ｙｅｓ）は、運転曲線作成画面表示部１３は駅点を識別表示し（Ｓ９０２）、Ｓ９０３へ進む。これに対し、駅が存在する距離程でない、あるいは、速度が０ｋｍ／ｈの点近傍ではないと判定された場合（Ｓ９０１：Ｎｏ）は、Ｓ９０３へ進む。

Ｓ９０３においては、現在のマウスカーソル位置が速度制限の開始距離程近傍であって速度が制限速度近傍である場合、または速度制限の終了距離程近傍であって速度が制限速度近傍である場合に該当するか否かを判定する。尚、速度制限の開始距離程、終了距離程、および速度制限値は速度制限情報テーブル１１Ｃに記憶されている速度制限情報を参照して判定する。ここで、現在のマウスカーソル位置が上記二つの条件のいずれかに該当すると判定された場合（Ｓ９０３：Ｙｅｓ）は、運転曲線作成画面表示部１３は速度制限開始点または終了点を識別表示させ（Ｓ９０４）、Ｓ９０５へ進む。これに対し、現在のマウスカーソル位置が上記二つの条件のいずれにも該当しないと判定された場合（Ｓ９０３：Ｎｏ）は、Ｓ９０５へ進む。

Ｓ９０５においては、現在のマウスカーソルの位置が既存の運転曲線の開始点または終了点近傍か否かを判定する。尚、運転曲線情報は距離程・速度・運転操作の組み合わせデータであり、データを距離程順に並べた際の同一の運転操作が連続するデータ群の開始点と終了点が識別表示対象である。ここで、現在のマウスカーソルの位置が既存の運転曲線の開始点または終了点近傍と判定された場合（Ｓ９０５：Ｙｅｓ）は、当該点を識別表示し（Ｓ９０６）、Ｓ９０７へ進む。これに対し、現在のマウスカーソルの位置が既存の運転曲線の開始点、終了点近傍のいずれでもないと判定された場合（Ｓ９０５：Ｎｏ）は、Ｓ９０７へ進む。

Ｓ９０７においては、ユーザが識別表示されている位置若しくは任意の座標位置を作成開始点としてマウス操作で指定すると、その指定情報は入力部１４から仮運転曲線作成部１５へ出力される。

Ｓ９０８においては、作成開始点を基準として仮運転曲線の作成方向を順方向・逆方向より指定可能に表示する。ユーザがマウス操作で作成方向を指定すると、その指定情報は入力部１４から仮運転曲線作成部１５へ出力される。

Ｓ９０９においては、マウス操作で指定された作成方向が順方向か否かを判定する。ここで、順方向指定と判定された場合（Ｓ９０９：Ｙｅｓ）は、指定された座標位置および順方向について選択可能な全ての運転操作に対して仮運転曲線を作成し（Ｓ９１０）、Ｓ９１２へ進む。これに対し、逆方向指定と判定された場合（Ｓ９０９：Ｎｏ）は、逆方向について選択可能な全ての運転操作に対して仮運転曲線を作成し（Ｓ９１１）、Ｓ９１２へ進む。尚、仮運転曲線は速度が０ｋｍ／ｈになる点（距離程の表示軸との交点）、制限速度の最高速度になる点、または速度制限や既存の運転曲線と交差する点を終了点として計算することで作成する。

Ｓ９１２においては、作成開始点を基準として全ての運転操作に対応して作成された仮運転曲線を運転曲線作成画面上に候補として図６または図７のように表示する。
Ｓ９１３においては、ユーザは表示されている運転操作の一覧の中からマウス操作によって任意に運転操作を指定する。ユーザがマウス操作で運転操作を指定すると、その指定情報は入力部１４から仮運転曲線作成部１５へ出力され、運転曲線作成画面上では指定された運転操作に係る仮運転曲線と既存の運転曲線に基づいて作成された新たな運転曲線へ表示が切り替わる。

Ｓ９１４においては、運転曲線の編集が完了したか否かを判定する。具体的には、運転曲線作成画面においてユーザから完了ボタン（図示省略する）の押下が有ったか否かによって判定される。ここで、編集が完了したと判定された場合は、Ｓ９１５へ進む。これに対し、編集が完了していないと判定された場合には、Ｓ９０１へ戻り、完了するまでＳ９０１〜Ｓ９１４の処理が繰り返される。

Ｓ９１５においては、運転曲線作成画面上で図８のように表示されている新たな運転曲線に基づく運転曲線情報でデータベース部１１（運転曲線情報テーブル１１Ｄ）を更新し、処理を終了する。

このように、本実施形態によれば、運転曲線の手動作成の際に複雑な運転曲線計算を操作者が事前に計算することを必要とせず、（１）作成開始点の指定、（２）作成方向の指定、（３）運転操作（仮運転曲線）の指定の３ステップを繰り返すだけで、短時間での運転曲線作成が可能となる効果を奏する。すなわち、作成開始点からの全ての運転操作を仮表示することで、どの運転操作を指定することで期待する運転曲線が作成できるのかを判別することができる。また、手動編集時における仮運転曲線の作成開始点、作成方向および運転操作の指定を支援することで熟練者でなくとも運転曲線の作成を容易にすることができる。また、運転操作上にマウスカーソルを移動すれば、その運転操作により作成されている仮運転曲線を強調表示し、より判別し易くすると好適である。

また、各運転操作により作成される全体の運転曲線において時間曲線や消費電力曲線を仮表示しているため、それぞれの運転操作を指定した場合にどの程度運転時間や消費電力に影響があるかを事前に知ることもできる。

また、上記実施形態では、７種類（４ノッチ／３ノッチ／２ノッチ／定速／惰行／緩ブレーキ／急ブレーキ）の運転操作を考慮したが、指定できる運転操作は列車の運転台にあるマスターコンピュータから指定できる段と同一であり増減可能である。また、並び順においても、マスターコンピュータと同一の順番でもよいし、固定の順番や作成される曲線の傾きに合わせて任意に設計変更も可能である。

更に、上記実施形態では作成方向の指定を行ったが、作成方向の指定を行わず両方向の仮運転曲線の作成を行っても良い。その場合、開始点の指定と仮運転曲線の選択の２ステップで運転曲線の手動作成が可能となる。

以上、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す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。

１…運転曲線作成装置
１１…データベース部
１１Ａ…列車特性情報テーブル
１１Ｂ…地上設備情報テーブル
１１Ｃ…速度制限情報テーブル
１１Ｄ…運転曲線情報テーブル
１２…運転操作変化点計算部
１３…運転曲線作成画面表示部
１４…入力部
１５…仮運転曲線作成部
１６…運転曲線情報登録・更新部
１７…運転曲線自動作成部
１０１…ＣＰＵ
１０２…ＲＯＭ
１０３…ＲＡＭ
１０４…入出力インターフェース
１０５…システムバス
１０６…入力装置
１０７…表示装置
１０８…補助記憶装置
１０９…通信装置

Claims (5)

1. 列車の走行区間における地上設備情報および速度制限情報、並びに前記列車の走行速度と距離程との関係を表す運転曲線情報に基づいて既存の運転曲線を運転曲線作成画面上に表示する第１の運転曲線表示手段と、
   前記運転曲線作成画面に表示された前記既存の運転曲線上でマウス操作によって仮運転曲線の作成開始点を指定する作成開始点指定手段と、
   前記列車の運転時に選択可能な運転操作を定義した列車特性情報、前記地上設備情報、前記速度制限情報、および前記運転曲線情報に基づいて前記作成開始点において選択可能な全ての前記運転操作について前記仮運転曲線を作成し、前記運転曲線作成画面上で選択可能に表示する仮運転曲線作成手段と、
   前記運転曲線作成画面上で前記運転操作を指定する運転操作指定手段と、
   前記運転曲線作成画面上で選択された前記運転操作に係る前記仮運転曲線と前記既存の運転曲線に基づいて新たな運転曲線を作成し、表示する第２の運転曲線表示手段と、
   を備えることを特徴とする運転曲線作成装置。
2. 前記仮運転曲線作成手段は、前記作成開始点の指定時に、前記作成開始点を基準として前記仮運転曲線の作成方向の選択肢を前記運転曲線作成画面上に表示し、前記運転曲線作成画面上で指定された前記作成方向についてのみ前記仮運転曲線を作成することを特徴とする請求項１記載の運転曲線作成装置。
3. 前記仮運転曲線作成手段は、前記既存の運転曲線または前記距離程の座標軸との交点を作成終了点とし、前記作成開始点から前記運転操作毎に前記仮運転曲線を作成することを特徴とする請求項１または請求項２記載の運転曲線作成装置。
4. 前記仮運転曲線作成手段は、前記運転曲線作成画面において前記マウス操作で指定された仮運転曲線に対応する所要時間曲線および消費電力曲線を前記運転曲線作成画面上に切り替えて表示することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項記載の運転曲線作成装置。
5. 列車の走行区間における地上設備情報および速度制限情報、並びに前記列車の走行速度と距離程との関係を表す運転曲線情報に基づいて既存の運転曲線を運転曲線作成画面上に表示するステップと、
   前記運転曲線作成画面に表示された前記既存の運転曲線上でマウス操作によって仮運転曲線の作成開始点を指定するステップと、
   前記列車の運転時に選択可能な運転操作を定義した列車特性情報、前記地上設備情報、前記速度制限情報、および前記運転曲線情報に基づいて前記作成開始点において選択可能な全ての前記運転操作について前記仮運転曲線を作成し、前記運転曲線作成画面上で選択可能に表示するステップと、
   前記運転曲線作成画面上で前記運転操作を指定するステップと、
   前記運転曲線作成画面上で選択された前記運転操作に係る前記仮運転曲線と前記既存の運転曲線に基づいて新たな運転曲線を作成し、表示するステップと、
   を有することを特徴とする運転曲線作成方法。

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