JP2014144754A - 列車制御システムおよび自動列車運転装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイヤ乱れの解消を図りながら更なる省エネルギー化を図ることができる列車制御システムおよび自動列車運転装置を得る。
【解決手段】自動列車運転装置と地上制御装置１とを備え、地上制御装置１は、列車が駅に停車した履歴上の駅停車時間と列車が駅に停車するダイヤ上の駅停車時間とに基づいて予測変動時間１ａを出力し、自動列車運転装置は、地上制御装置１からの予測変動時間１ａに基づいて、第１の運転曲線を第２の運転曲線に切替え、または第１の運転曲線を第３の運転曲線に切替え、切替られた運転曲線に列車速度を追従させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、列車制御システムおよび自動列車運転装置に関するものである。

従来の自動列車運転装置は、ダイヤ乱れが生じた際にダイヤ乱れの度合いに応じた運転パターンを選択し、選択された運転パターンに列車速度を追従させるように構成されている。一方、近年の鉄道においては、朝夕のラッシュ時における旅客の混雑によって、ラッシュ時における列車の駅停車時間がダイヤ上の駅停車時間をオーバーする傾向が高い。この場合、列車の発車が遅れて次々と同じ状態が繰り返されるため、このような状況がダイヤ乱れの原因となる。一般的に乗降客の多いラッシュ時間帯には、ダイヤ上で駅停車時間が長めに設定されるなどの対策がなされているが、その設定時間は固定的なものであるため、イベントなどによって乗客が増えると対応ができないことがある。このようなことを回避するためにダイヤ上の駅停車時間を長く設定し過ぎると、ダイヤ乱れは発生し難くなるものの、無駄な駅停車時間が発生するため、円滑な列車運行の妨げとなる。

下記特許文献１に代表される従来技術は、ダイヤ乱れが発生した際の遅延回復を図りつつ、列車の加減速を抑制して路線全体での省エネルギー化を図るように構成されている。

特開２０１１−６００９号公報

このように、上記特許文献１に代表される従来技術は、列車が到着した一の駅における乗客の乗降時間を用いて当該列車の遅延回復のための走行パターンを求めるように構成されている。ところが、例えば一の駅を出発した列車が次に到着する予定の他の駅における乗降時間が、ダイヤ上の駅停車時間よりも短くなることが予測される場合、一の駅における遅延を回復させるような走行を行わなくとも、その遅延が他の駅で相殺される可能性が高い。

一方、例えば運行中の列車が次に到着する予定の他の駅における乗降時間が、ダイヤ上の駅停車時間よりも長くなることが予測される場合、例えば一の駅における列車の駅停車時間がダイヤ上の駅停車時間よりも短くなった場合でも、その余裕時間だけでは他の駅における遅延を相殺することができない可能性が高い。

上記特許文献１に代表される従来技術は、一の駅における列車の停車時間のみ判断して速度制御を行うため、ダイヤ乱れに対してより柔軟に対応することができず、ダイヤ乱れの解消を図りながら更なる省エネルギー化を図るというニーズに対応することができないという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ダイヤ乱れの解消を図りながら更なる省エネルギー化を図ることができる列車制御システムおよび自動列車運転装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、列車に搭載される自動列車運転装置と、列車から送信された列車情報に基づいて線路に在線する列車の走行を制御する地上制御装置と、を備え、列車が駅に停車した履歴上の駅停車時間と列車が駅に停車するダイヤ上の駅停車時間とに基づいて、列車が次に停車する駅での駅停車時間の変動を予測し、予測変動時間として出力する次駅停車時間変動予測部と、前記予測変動時間により到着駅での必要停車時間がダイヤ上の駅停車時間よりも短いことが予測される場合には運転計画よりも運転時間を遅延させる走行パターンである運転曲線を生成し、前記予測変動時間により到着駅での必要停車時間がダイヤ上の駅停車時間よりも長いことが予測される場合には運転計画よりも運転時間を短縮させる走行パターンである運転曲線を生成する運転曲線生成部と、を備え、生成された運転曲線に列車速度を追従させることを特徴とする。

この発明によれば、列車が次に到着する駅における乗降時間を予測してこの乗降時間に応じて列車速度を制御するようにしたので、ダイヤ乱れの解消を図りながら更なる省エネルギー化を図ることができる、という効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る列車制御システムの構成を示す図である。 図２は、図１に示される地上制御装置の構成を示す図である。 図３は、列車制御システムの一部を含む列車搭載機器を示す図である。 図４は、図３に示される自動列車運転装置の構成図である。 図５は、自動列車運転装置に設定されるテーブルの一例を示す図である。 図６は、運転曲線選択部の動作を説明するためのフローチャートである。 図７は、図４に示される自動列車運転装置の動作を説明するための第１の図である。 図８は、図４に示される自動列車運転装置の動作を説明するための第２の図である。 図９は、本発明の実施の形態２に係る列車制御システムの車上側機器を示す図である。 図１０は、図９に示される自動列車運転装置の構成図である。 図１１は、本発明の実施の形態３に係る列車制御システムの車上側機器を示す図である。 図１２は、本発明の実施の形態３に係る列車制御システムの地上制御装置の構成図である。 図１３は、図１１に示される自動列車運転装置の構成図である。 図１４は、本発明の実施の形態４に係る列車制御システムの車上側機器を示す図である。 図１５は、本発明の実施の形態４に係る列車制御システムの地上制御装置の構成図である。 図１６は、図１４に示される自動列車運転装置の構成図である。 図１７は、本発明の実施の形態５に係る自動列車運転装置を搭載した列車を模式的に示す図である。 図１８は、図１７に示される自動列車運転装置の構成図である。 図１９は、本発明の実施の形態６に係る列車制御システムの車上側機器を示す図である。 図２０は、図１９に示される自動列車運転装置の構成図である。 図２１は、本発明の実施の形態６に係る列車制御システムの地上制御装置の構成を示す図である。

以下に、本発明に係る列車制御システムおよび自動列車運転装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る列車制御システムの構成を示す図である。図２は、図１に示される地上制御装置の構成を示す図である。図３は、列車制御システムの一部を含む列車搭載機器を示す図である。図４は、図３に示される自動列車運転装置の構成図である。

列車制御システムは車上側装置および地上側装置から成り、ネットワーク２を介して相互に接続された地上制御装置１および複数の無線基地局３−１〜３−ｎ（以下「無線基地局３」）を有すると共に、列車８に搭載された列車推進装置１０、列車制動装置１４、自動列車運転装置１１、列車保安装置１７、列車走行位置認識装置７、および車上無線装置１２を有して構成されている。地上制御装置１は、例えば、線区もしくは地区における列車８の運行を集中的に取扱う指令室などに設置される。なお、実施の形態１の列車制御システムには、一例として１つの地上制御装置１に４つの無線基地局３が接続されているが、地上制御装置１および無線基地局３の数はこれに限定されるものではない。

図２に示される地上制御装置１は、主たる構成として次駅停車時間変動予測部１−１、発着時刻更新部１−２、情報送信部１−３、および発着時刻履歴ＤＢ２１を有して構成されている。列車の発着時刻履歴ＤＢ２１は、例えば列車の各駅における発着時刻が曜日、時刻、駅名、列車ＩＤ、列車種別に対応付けて記録されたものである。

次駅停車時間変動予測部１−１は、ダイヤ情報２０と発着時刻履歴ＤＢ２１を参照し、列車が次に到着する駅での履歴上の駅停車時間とこの駅でのダイヤ上の駅停車時間との差分を求め、この差分によって次駅における駅停車時間の変動時間を予測する。予測された変動時間は、予測変動時間１ａとして情報送信部１−３を介して各列車へ送信される。

発着時刻更新部１−２は、各列車からの列車情報を受信し、例えば列車情報に含まれる列車ＩＤ、列車種別、駅到着時刻、駅出発時刻などに基づいて各列車の駅停車時間を求める。この駅停車時間は、例えば曜日、時刻、駅名、列車ＩＤ、列車種別に対応付けて発着時刻履歴ＤＢ２１に記録される。

図３には直流架線５からの直流電力により駆動する列車８が示されている。列車８の一部車両（例えば先頭車両）が示され、当該車両には、例えば列車推進装置１０、自動列車運転装置１１、車上無線装置１２、車上子１９、列車の空気ブレーキの出力を制御する列車制動装置１４、マスコン１５、表示器１６、および列車保安装置１７が搭載されている。なお、実際の車両にはこれらの機器以外にも多種多様な機器（例えば空気調和機や開閉ドアなど）が搭載されていることは言うまでもない。そしてこれらの機器は車両内伝送路および車両間伝送路によって相互に接続されている。

列車保安装置１７は、地上側からの列車保安信号に基づいて列車の速度を自動的に制限速度以下に制御する装置である。列車保安装置１７は例えばＡＴＣ車上装置であり、ＡＴＣ信号をＡＴＣ地上装置（図示せず）から受信する。ＡＴＣ信号には、列車の制限速度情報１７ａが含まれている。列車走行位置認識装置７は、路線上における列車の現在の走行位置を認識する装置である。列車走行位置認識装置７では走行位置情報７ａが生成される。この走行位置情報７ａは、例えば車上子１９が地上子を通過した際、地上子を検知した位置を絶対位置として速度発電機１８からの速度情報を積算することによって得られる列車の現在位置を示すものである。

列車推進装置１０では、直流架線５からの直流電力が集電装置６を介して受電される。マスコン１５からの運転指令１５ａ、または自動列車運転装置１１からのノッチ情報１１ａが力行指令である場合、列車推進装置１０では直流架線５からの直流電力が交流電力に変換され、この交流電力によって電動機（図示せず）が駆動される。一方、マスコン１５からの運転指令１５ａ、または自動列車運転装置１１からのノッチ情報１１ａがブレーキ指令である場合、または列車保安装置１７がブレーキ指令を行った場合、列車推進装置１０と列車制動装置１４はブレーキ力を分担する。列車推進装置１０では電動機で回生によってブレーキ力を生成し、電動機からの回生電力が直流電力に変換され、この直流電力が直流架線５に供給される。

表示器１６は、運転台に設置され列車運行に必要な各種情報を表示する。無線基地局３は、列車８の車上無線装置１２との間で相互に情報を伝送する。無線基地局３および車上無線装置１２は、自動列車運転装置１１と地上制御装置１との間における情報を無線で伝送可能な通信手段であればその方法は問わず、携帯電話のインフラを用いた通信手段や、ミリ波を用いた通信手段でもよい。

図４において、自動列車運転装置１１は、主たる構成として、運転曲線記憶部３０、運転曲線選択部３２、目標速度設定部３３、および速度制御部３４、テーブル３５を有して構成されている。

運転曲線記憶部３０には複数の運転曲線が記憶され、運転曲線の例としては、例えばダイヤ（運転計画）に沿った走行パターンである第１の運転曲線４２（図７参照）や、列車が次駅に到着する時間を運転計画よりも短縮させる走行パターンである第２の運転曲線４３（図７参照）や、列車が次駅に到着する時間を運転計画よりも遅延させる走行パターンである第３の運転曲線４５（図８参照）などである。なお、運転曲線の種類はこれらに限定されるものではなく、より多くの運転曲線を用いてもよい。

運転曲線選択部３２は、地上制御装置１からの予測変動時間１ａが入力されたとき、テーブル３５を参照して予測変動時間１ａの内容に対応した運転曲線を運転曲線記憶部３０から読み出して出力する。

図５は、自動列車運転装置に設定されるテーブルの一例を示す図である。図６は、運転曲線選択部の動作を説明するためのフローチャートである。図７は、図４に示される自動列車運転装置の動作を説明するための第１の図である。図８は、図４に示される自動列車運転装置の動作を説明するための第２の図である。

図５に示されるテーブル３５には、予測変動時間１ａと運転曲線とが対応づけられている。具体的に説明すると、図７に示される列車８が一の駅（出発駅５０）を出発して他の駅（到着駅５１）に到着する場面において、図示しない他の列車が過去に到着駅５１へ到着した時間と到着駅５１を出発した時間により、到着駅５１における過去の（履歴上の）平均駅停車時間が地上制御装置１に記録される。そして、到着駅５１における履歴上の平均駅停車時間が例えば２４秒であり、到着駅５１におけるダイヤ上の駅停車時間が例えば３０秒である場合、予測変動時間１ａはプラス６秒となる。すなわち、同じダイヤで運行する列車８が到着駅５１に到着した際の乗降時間はダイヤ上の駅停車時間より６秒程度短くなることが予想される。

このように、次駅における履歴上の平均駅停車時間から到着駅での必要停車時間が、ダイヤ上の駅停車時間よりも短いことが予測される場合、出発駅５０での列車８の駅停車時間が仮に２秒程度遅延している場合でも、出発駅５０から到着駅５１までの区間でその遅延時間を回復させるような走行をさせなくとも、この遅延時間は到着駅５１で相殺される可能性が高い。なお、履歴から求める駅停車時間は、単純な平均値を用いる以外にも以下のような値を用いてもよい。例えば、走行する曜日や時間帯が列車８と一致する他の列車に関する駅停車時間の平均値を駅停車時間として用いてもよい。また、異常データ（例え例えば急病人が発生した際の停車時間など）を省いたデータを用いて統計処理を施した値を用いてもよい。

このような次駅で予測される余剰時間（上記例では６秒−２秒＝＋４秒）を利用して省エネルギー化を図る観点から、図５に示される第３の運転曲線４５−２を選択する。運転曲線４５−２は、出発駅５０から到着駅５１までの区間における列車８の平均速度を第１の運転曲線４２より低くして、列車８が到着駅５１に到着する時刻を運転計画より４秒遅延させる運転曲線である。同様に、第３の運転曲線４５−３は、この区間における運転時間を運転計画より６秒増加させる運転曲線であり、第３の運転曲線４５−１は、この区間における運転時間を運転計画より２秒増加させる運転曲線である。

一方、到着駅５１における履歴上の平均駅停車時間が例えば３６秒であり、到着駅５１におけるダイヤ上の駅停車時間が例えば３０秒である場合、予測変動時間１ａはマイナス６秒となる。すなわち、到着駅５１における履歴上の平均駅停車時間から到着駅での必要停車時間が、ダイヤ上の駅停車時間よりも長いことが予測される場合、同じダイヤで運行する列車８が到着駅５１に到着した際の乗降時間はダイヤ上の駅停車時間より６秒程度遅くなることが予想される。

このように、次駅における履歴上の平均駅停車時間から到着駅での必要停車時間が、ダイヤ上の駅停車時間よりも長いことが予測される場合、出発駅５０における列車８の駅停車時間が仮に２秒程度早まった場合でも、その余裕時間だけでは到着駅５１における遅延時間（上記例では−６秒＋２秒＝−４秒）を相殺することができない可能性が高い。

このような次駅で予測される遅延時間を相殺する観点から、図５に示される第２の運転曲線４３−２を選択する。運転曲線４３−２は、出発駅５０から到着駅５１までの区間における列車８の平均速度を第１の運転曲線４２より高くして、列車８が到着駅５１に到着する時刻を運転計画より４秒早くさせる運転曲線である。同様に、第２の運転曲線４３−３は、この区間における運転時間を運転計画より６秒短縮させる運転曲線であり、第２の運転曲線４３−１は、この区間における運転時間を運転計画より２秒短縮させる運転曲線である。

目標速度設定部３３は、運転曲線選択部３２で選択された運転曲線と、制限速度情報１７ａと、走行位置情報７ａとに基づいて、列車８の目標速度を決定する。速度制御部３４は、目標速度設定部３３からの目標速度に列車速度を追従させるように、ノッチ情報１１ａ（力行指令またはブレーキ指令）として出力する。

以下、動作を説明する。車上無線装置１２は、例えば図示しない列車情報管理装置で処理される列車運行情報、列車種別、列車ＩＤ、走行位置情報７ａ、マスコン１５からの運転指令１５ａ、列車搭載機器の状態情報、自動列車運転装置１１で生成されたノッチ情報１１ａを受信し、車上無線装置１２では、無線伝送用のフレームにこれらの情報がセットされ、さらに送信元情報および送信先情報などがセットされ、列車情報として無線基地局３へ送信される。そして、このフレームを受信した無線基地局３では列車情報などが抽出され、抽出された列車情報は各無線基地局３を管理する地上制御装置１に送信される。

地上制御装置１の発着時刻更新部１−２では、列車情報が受信され、例えば列車情報に含まれる列車ＩＤ、列車種別、駅到着時刻、駅出発時刻などに基づいて各列車の駅停車時間が求められ、発着時刻履歴ＤＢ２１が更新される。

次駅停車時間変動予測部１−１では、予測変動時間１ａが生成され、生成された予測変動時間１ａは列車８と通信中の無線基地局３に送信される。予測変動時間１ａを受信した無線基地局３では、無線伝送用フレームに送信先情報、送信元情報、および予測変動時間１ａなどがセットされ、このフレームが列車８に送信される。このフレームを受信した列車８の車上無線装置１２では予測変動時間１ａが抽出され、抽出された予測変動時間１ａは自動列車運転装置１１に送信される。

図６において、自動列車運転装置１１の運転曲線選択部３２では、予測変動時間１ａを受信したか否かが判断される。予測変動時間１ａを受信していないとき（ステップＳ１，Ｎｏ）、第１の運転曲線４２が選択され（ステップＳ２）、予測変動時間１ａを受信したとき（ステップＳ１，Ｙｅｓ）、運転曲線選択部３２は、予測変動時間１ａに基づいて、到着駅５１での履歴上の平均駅停車時間がダイヤ上の駅停車時間よりも長いか否かを判断する（ステップＳ３）。

履歴上の平均駅停車時間がダイヤ上の駅停車時間よりも長い場合（ステップＳ３，Ｙｅｓ）、運転曲線選択部３２は、テーブル３５を参照して予測変動時間１ａに対応した第２の運転曲線４３を選択する（ステップＳ４）。

履歴上の平均駅停車時間がダイヤ上の駅停車時間よりも短い場合（ステップＳ３，Ｎｏ）、運転曲線選択部３２は、テーブル３５を参照して予測変動時間１ａに対応した第３の運転曲線４５を選択する（ステップＳ５）。このように運転曲線選択部３２ではステップＳ１からステップＳ５までの処理が繰り替えされる。

運転曲線の選択動作を具体的に説明する。図７には、運転曲線が第１の運転曲線４２から第２の運転曲線４３に変更される場合の例が示されている。（Ａ）列車８が出発駅５０から到着駅５１まで走行する場合、自動列車運転装置１１には、制限速度情報１７ａに基づく制限速度４４を越えない範囲で第１の運転曲線４２が設定される。（Ｂ）列車速度がこの第１の運転曲線４２に追従しているとき、予測変動時間１ａを受信した運転曲線選択部３２において、到着駅５１での履歴上の平均駅停車時間がダイヤ上の駅停車時間よりも長いと判断されたとき、第２の運転曲線４３が選択される。（Ｃ）目標速度設定部３３には第２の運転曲線４３に従った目標速度が設定され、速度制御部３４ではこの目標速度に列車速度を追従させるノッチ情報１１ａが生成されノッチ情報１１ａは列車推進装置１０へ送信され、列車推進装置１０はこのノッチ情報１１ａに基づいて電動機を動作させる。

図８には、運転曲線が第１の運転曲線４２から第３の運転曲線４５に変更される場合の例が示されている。（Ａ）列車８が出発駅５０から到着駅５１まで走行する場合、自動列車運転装置１１には、制限速度情報１７ａに基づく制限速度４４を越えない範囲で第１の運転曲線４２が設定される。（Ｂ）列車速度がこの第１の運転曲線４２に追従しているとき、予測変動時間１ａを受信した運転曲線選択部３２において、到着駅５１での履歴上の平均駅停車時間がダイヤ上の駅停車時間よりも短いと判断されたとき、第３の運転曲線４５が選択される。（Ｃ）目標速度設定部３３には第３の運転曲線４５に従った目標速度が設定される。以下の動作は前述同様である。

また、自動列車運転装置１１が、出発駅に停車している間、もしくは出発駅５０を出発した直後の列車８が加速運転をしている最中に生成された運転曲線に列車速度を追従させるように構成されている場合、列車が到着駅５１に接近してから運転曲線を切り替える場合に比べて、到着駅５１における駅停車時間を効果的に短縮することができ、または省エネ効果をより高めることができる。

また、表示器１６において、到着駅５１における予測変動時間１ａや、運転曲線選択部３２で運転曲線が切り替えられたことを表示させるように構成してもよい。このように構成することにより、ダイヤと異なる自動運転が行われた場合でも、列車８の乗務員に運転状況を通知することができる。

以上に説明したように、本実施の形態に係る列車制御システムは、自動列車運転装置１１と、列車から送信された列車情報に基づいて線路に在線する列車の走行を制御する地上制御装置１と、を備え、列車が駅に停車した履歴上の駅停車時間（例えば平均駅停車時間）と列車が駅に停車するダイヤ上の駅停車時間とに基づいて、列車が次に停車する駅での駅停車時間の変動を予測し、予測変動時間１ａとして出力する次駅停車時間変動予測部１−１と、予測変動時間１ａにより到着駅での必要停車時間がダイヤ上の駅停車時間よりも短いことが予測される場合には運転計画よりも運転時間を遅延させる走行パターンである運転曲線を生成し、予測変動時間１ａにより到着駅での必要停車時間がダイヤ上の駅停車時間よりも長いことが予測される場合には運転計画よりも運転時間を短縮させる走行パターンである運転曲線を生成する運転曲線生成部と、生成された運転曲線に列車速度を追従させる。この構成により、次駅で予測される余剰時間を利用して省エネルギー化を図ることができると共に、次駅で予測される遅延時間を利用してダイヤ乱れの解消を図ることができる。

実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２に係る列車制御システムの車上側機器を示す図である。図１０は、図９に示される自動列車運転装置の構成図である。実施の形態１との相違点は、自動列車運転装置１１の代わりに自動列車運転装置１１Ａが用いられている点と、自動列車運転装置１１Ａが乗車率検知装置４０からの乗車率４０ａを用いて運転曲線の選択を行っている点である。以下、実施の形態１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

乗車率検知装置４０では列車８の乗車率４０ａが計測され、計測された乗車率４０ａは自動列車運転装置１１Ａに入力される。乗車率４０ａが高いほど到着駅５１における乗換時間が長くなるため、自動列車運転装置１１Ａの運転曲線選択部３２Ａでは、乗車率４０ａに比例して長くなる時間を、次駅における駅停車時間に付加する時間として演算する。例えば列車８の乗車率１００％を基準にして、列車８が出発駅５０を出発する時点における乗車率が１００％の場合には付加時間を０秒とし、乗車率が５０％の場合には付加時間をマイナス４秒とし、乗車率が１５０％の場合には付加時間をプラス５秒とする。

運転曲線選択部３２Ａは、このように算出した付加時間を予測変動時間１ａに加算することにより、新たな予測変動時間（図示せず）を求め、この予測変動時間の内容に対応した運転曲線を生成する。

以上に説明したように、本実施の形態に係る列車制御システムは、乗車率検知装置４０からの乗車率４０ａが所定値より高いほど長くなり、かつ、乗車率４０ａが所定値より低いほど短くなる時間を求め、この時間を予測変動時間１ａに加算して得られる時間に対応した運転曲線に列車速度を追従させるようにしたので、実施の形態１に比べて次駅での乗降時間の予測精度を向上させることができる。

実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３に係る列車制御システムの車上側機器を示す図である。図１２は、本発明の実施の形態３に係る列車制御システムの地上制御装置の構成図である。図１３は、図１１に示される自動列車運転装置の構成図である。実施の形態２との相違点は、地上制御装置１の代わりに地上制御装置１Ａが用いられている点と、自動列車運転装置１１Ａの代わりに自動列車運転装置１１Ｂが用いられている点である。以下、実施の形態２と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

地上制御装置１Ａには駅混雑度管理部２２が設けられ、駅混雑度管理部２２は、例えば駅ホームに設置されたカメラの撮影データなどを解析することにより、駅ホームの混雑度２２ａを推定する。

混雑度２２ａが高いほど到着駅５１における乗換時間が長くなるため、次駅停車時間変動予測部１−１Ａは、推定された混雑度２２ａに対応した時間を、列車８が到着する次駅における駅停車時間に付加する時間として演算する。例えば、所定の値を混雑度２２ａの基準値にして、到着駅５１における混雑度２２ａがこの値よりも低い場合には付加時間をマイナス数秒とし、混雑度２２ａがこの値よりも高い場合には付加時間をプラス数秒とする。

次駅停車時間変動予測部１−１Ａは、このように算出した付加時間を、前述した予測変動時間１ａに加算することにより、混雑度２２ａを加味した予測変動時間１ａ−１を求める。この予測変動時間１ａ−１は、自動列車運転装置１１Ｂの運転曲線選択部３２Ｂに取り込まれる。そして、運転曲線選択部３２Ｂでは予測変動時間１ａ−１の内容に対応した運転曲線が生成される。

以上に説明したように、本実施の形態に係る列車制御システムは、駅混雑度管理部２２で推定された駅ホームの混雑度２２ａが所定値より高いほど長くなり、かつ、混雑度２２ａがこの所定値より低いほど短くなる時間を求め、この時間を予測変動時間１ａに加算して得られる時間に対応した運転曲線に列車速度を追従させるようにしたので、実施の形態１に比べて次駅での乗降時間の予測精度を向上させることができる。

実施の形態４．
図１４は、本発明の実施の形態４に係る列車制御システムの車上側機器を示す図である。図１５は、本発明の実施の形態４に係る列車制御システムの地上制御装置の構成図である。図１６は、図１４に示される自動列車運転装置の構成図である。実施の形態３との相違点は、地上制御装置１Ａの代わりに地上制御装置１Ｂが用いられている点と、自動列車運転装置１１Ｂの代わりに自動列車運転装置１１Ｃが用いられている点である。以下、実施の形態３と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

地上制御装置１Ｂには乗降人数推定部２３が設けられ、乗降人数推定部２３は、例えば駅側でリアルタイムに収集される定期券の乗車区間情報などを解析することにより、各駅における列車毎の乗降人数を推定し、乗降人数推定値２３ａとして出力する。

乗降人数推定値２３ａが大きくなるほど到着駅５１における乗換時間が長くなるため、次駅停車時間変動予測部１−１Ｂは、乗降人数推定値２３ａに対応した時間を、列車８が到着する次駅における駅停車時間に付加する時間として演算する。例えば、所定の値を乗降人数推定値２３ａの基準値にして、到着駅５１における乗降人数推定値２３ａがこの値よりも低い場合には付加時間をマイナス数秒とし、乗降人数推定値２３ａがこの値よりも高い場合には付加時間をプラス数秒とする。

次駅停車時間変動予測部１−１Ｂは、このように算出した付加時間を、前述した予測変動時間１ａに加算することにより、乗降人数推定値２３ａを加味した予測変動時間１ａ−２を求める。この予測変動時間１ａ−２は、自動列車運転装置１１Ｃの運転曲線選択部３２Ｃに取り込まれる。そして、運転曲線選択部３２Ｃではこの予測変動時間１ａ−２の内容に対応した運転曲線が生成される。

以上に説明したように、本実施の形態に係る列車制御システムは、乗降人数推定部２３で推定された乗降人数推定値２３ａが所定値より高いほど長くなり、かつ、乗降人数推定値２３ａがこの所定値より低いほど短くなる時間を求め、この時間を予測変動時間１ａに加算して得られる時間に対応した運転曲線に列車速度を追従させるようにしたので、実施の形態１に比べて次駅での乗降時間の予測精度を向上させることができる。

実施の形態５．
図１７は、本発明の実施の形態５に係る自動列車運転装置を搭載した列車を模式的に示す図である。図１８は、図１７に示される自動列車運転装置の構成図である。実施の形態４との相違点は、自動列車運転装置１１Ｃの代わりに自動列車運転装置１１Ｄが用いられ、自動列車運転装置１１Ｄには地上制御装置１の一部機能が設けられている点である。以下、実施の形態４と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

図１８に示される自動列車運転装置１１Ｄには、運転曲線記憶部３０、テーブル３５、運転曲線選択部３２、目標速度設定部３３、速度制御部３４、次駅停車時間変動予測部６２、および発着時刻履歴ＤＢ６１が設けられている。

次駅停車時間変動予測部６２には、例えば地上制御装置１から送信された列車情報等１ｂ（各列車の列車情報やダイヤ情報を含むもの）が入力され、次駅停車時間変動予測部６２は、列車情報等１ｂに含まれる列車ＩＤ、列車種別、駅到着時刻、駅出発時刻などに基づいて各列車の駅停車時間を求める。この駅停車時間は、例えば曜日、時刻、駅名、列車ＩＤ、列車種別に対応付けて発着時刻履歴ＤＢ６１に記録される。

次駅停車時間変動予測部６２は、列車情報等１ｂに含まれるダイヤ情報６０と発着時刻履歴ＤＢ６１を参照し、実施の形態１の次駅停車時間変動予測部１−１と同様の処理によって、予測変動時間１ａを求めて運転曲線選択部３２に出力する。そして、運転曲線選択部３２では、次駅停車時間変動予測部６２からの予測変動時間１ａに基づいて運転曲線が生成される。

なお、実施の形態５の自動列車運転装置１１Ｄは上記の構成に限定されるものではなく、実施の形態３の駅混雑度管理部２２からの混雑度２２ａを自動列車運転装置１１Ｄに送信するように構成すると共に、自動列車運転装置１１Ｄはこの混雑度２２ａで補正した予測変動時間１ａを運転曲線選択部３２に入力するように構成してもよい。また、実施の形態４の乗降人数推定部２３からの乗降人数推定値２３ａを自動列車運転装置１１Ｄに送信するように構成すると共に、自動列車運転装置１１Ｄはこの乗降人数推定値２３ａで補正した予測変動時間１ａを運転曲線選択部３２に入力するように構成してもよい。

以上に説明したように、本実施の形態に係る自動列車運転装置１１Ｄは、次駅停車時間変動予測部６２と運転曲線生成部３６とを備え、生成された運転曲線に列車速度を追従させるようにしたので、地上制御装置１に大幅な改修を加えなくとも、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態６．
図１９は、本発明の実施の形態６に係る列車制御システムの車上側機器を示す図である。図２０は、図１９に示される自動列車運転装置の構成図である。図２１は、本発明の実施の形態６に係る列車制御システムの地上制御装置の構成を示す図である。実施の形態４との相違点は、自動列車運転装置１１Ｃの代わりに自動列車運転装置１１Ｅが用いられ、地上制御装置１Ｂの代わりに地上制御装置１Ｃが用いられ、地上制御装置１Ｃには自動列車運転装置１１の機能の一部が設けられている点である。以下、実施の形態４と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

図２０に示される自動列車運転装置１１Ｅでは運転曲線記憶部３０および運転曲線選択部３２が省略され、目標速度設定部３３には走行位置情報７ａ、制限速度情報１７ａ、および運転曲線情報３２ａが入力される。運転曲線情報３２ａは、地上制御装置１Ｃから送信された情報である。目標速度設定部３３は、運転曲線情報３２ａ、制限速度情報１７ａ、および走行位置情報７ａに基づいて列車８の目標速度を決定し、速度制御部３４は目標速度設定部３３からの目標速度に列車速度を追従させるようにノッチ情報１１ａとして出力する。

図２１に示される地上制御装置１Ｃには、ダイヤ情報２０、発着時刻履歴ＤＢ２１、次駅停車時間変動予測部１−１、発着時刻更新部１−２、運転曲線記憶部３０、運転曲線選択部３２、およびテーブル３５が設けられている。運転曲線選択部３２には、次駅停車時間変動予測部１−１からの予測変動時間１ａや、列車８から送信された列車情報に含まれる走行位置情報７ａおよび速度情報が入力される。運転曲線選択部３２は、これらの情報とテーブル３５とに基づいて予測変動時間１ａの内容に対応した運転曲線を運転曲線記憶部３０から読み出し、運転曲線情報３２ａとして出力する。この運転曲線情報３２ａは、列車８と通信中の無線基地局３に送信され、運転曲線情報３２ａを受信した無線基地局３では、無線伝送用フレームに送信先情報、送信元情報、および運転曲線情報３２ａなどがセットされ、このフレームが列車８に送信される。このフレームを受信した列車８の車上無線装置１２では運転曲線情報３２ａが抽出され、抽出された運転曲線情報３２ａは自動列車運転装置１１Ｅに送信される。

なお、実施の形態６の地上制御装置１Ｃは上記の構成に限定されるものではなく、実施の形態３のように駅混雑度管理部２２を用いて、駅混雑度管理部２２からの混雑度２２ａで補正した予測変動時間１ａ−１を運転曲線選択部３２に入力するように構成してもよいし、実施の形態４のように乗降人数推定部２３を用いて、乗降人数推定部２３からの乗降人数推定値２３ａで補正した予測変動時間１ａ−２を運転曲線選択部３２に入力するように構成してもよい。また実施の形態２の乗車率検知装置４０からの乗車率４０ａを地上制御装置１Ｃに送信するように構成すると共に、地上制御装置１Ｃの運転曲線選択部３２は、この乗車率４０ａを用いて運転曲線を選択するように構成してもよい。

以上に説明したように、本実施の形態に係る列車制御システムは、地上制御装置１Ｃに運転曲線選択部３２が設けられ、運転曲線選択部３２からの運転曲線情報３２ａが自動列車運転装置１１Ｅに送信されるようにしたので、自動列車運転装置１１Ｅに大幅な改修を加えなくとも、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

なお、実施の形態１〜６の運転曲線選択部３２は、運転曲線記憶部３０の複数の運転曲線の中からその時々で最適な運転曲線を選択するように構成されているが、列車制御システムの構成はこれらに限定されるものではない。例えば、実施の形態１〜６の運転曲線生成部３６には予測変動時間１ａの他にも例えば現在位置、速度、目標走行時分などが入力され、運転曲線生成部３６ではこれらの情報に基づいて第１の運転曲線、第２の運転曲線、または第３の運転曲線に相当する運転曲線が生成される。そして、目標速度設定部３３および速度制御部３４は運転曲線生成部３６で生成された運転曲線に列車速度を追従させるように動作する。なお、運転曲線を生成する技術は公知であるため以下説明を割愛する。

また、実施の形態１〜６では、車上無線装置１２に自動列車運転装置１１が接続されている構成例を説明したが、実施の形態１〜６の列車制御システムは、自動列車運転装置１１と車上無線装置１２との間に列車情報管理装置が介在するように構成してもよい。列車情報管理装置は列車８の車両搭載機器を監視制御する装置であり、例えば中間車両（図示せず）に設置され車両搭載機器の状態に関する状態データを収集する装置（端末装置）と、編成端車両に設置され端末装置で収集された状態データなどを監視制御する装置（中央装置）とで構成されている。

なお、本発明の実施の形態に係る列車制御システムおよび自動列車運転装置は、本発明の内容の一例を示すものであり、更なる別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略するなど、変更して構成することも可能であることは無論である。

以上のように、本発明は、列車制御システムおよび自動列車運転装置に適用可能であり、特に、ダイヤ乱れの解消を図りながら更なる省エネルギー化を図ることができる発明として有用である。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 地上制御装置、１ａ，１ａ−１，１ａ−２ 予測変動時間、１ｂ 列車情報等、１−１，１−１Ａ，１−１Ｂ 次駅停車時間変動予測部、１−２ 発着時刻更新部、１−３ 情報送信部、２ ネットワーク、３ 無線基地局、５ 直流架線、６ 集電装置、７ 列車走行位置認識装置、７ａ 走行位置情報、８ 列車、１０ 列車推進装置 １１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ 自動列車運転装置、１１ａ ノッチ情報、１２ 車上無線装置、１４ 列車制動装置、１５ マスコン、１５ａ 運転指令、１６ 表示器、１７ 列車保安装置、１７ａ 制限速度情報、１８ 速度発電機、１９ 車上子、２０ ダイヤ情報、２１ 発着時刻履歴ＤＢ、２２ 駅混雑度管理部、２２ａ 混雑度、２３ 乗降人数推定部、２３ａ 乗降人数推定値、３０ 運転曲線記憶部、３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ 運転曲線選択部、３２ａ 運転曲線情報、３３ 目標速度設定部、３４ 速度制御部、３５ テーブル、３６ 運転曲線生成部、４０ 乗車率検知装置、４０ａ 乗車率、４２ 第１の運転曲線、４３ 第２の運転曲線、４４ 制限速度、４５ 第３の運転曲線、５０ 出発駅、５１ 到着駅、６０ ダイヤ情報、６１ 発着時刻履歴ＤＢ、６２ 次駅停車時間変動予測部。

Claims (11)

1. 列車に搭載される自動列車運転装置と、
   列車から送信された列車情報に基づいて線路に在線する列車の走行を制御する地上制御装置と、
   を備え、
   列車が駅に停車した履歴上の駅停車時間と列車が駅に停車するダイヤ上の駅停車時間とに基づいて、列車が次に停車する駅での駅停車時間の変動を予測し、予測変動時間として出力する次駅停車時間変動予測部と、
   前記予測変動時間により到着駅での必要停車時間がダイヤ上の駅停車時間よりも短いことが予測される場合には運転計画よりも運転時間を遅延させる走行パターンである運転曲線を生成し、前記予測変動時間により到着駅での必要停車時間がダイヤ上の駅停車時間よりも長いことが予測される場合には運転計画よりも運転時間を短縮させる走行パターンである運転曲線を生成する運転曲線生成部と、を備え、
   生成された運転曲線に列車速度を追従させることを特徴とする列車制御システム。
2. 列車には乗車率検知装置が搭載され、
   前記自動列車運転装置の運転曲線生成部は、乗車率検知装置からの乗車率が所定値より高いほど長くなり、かつ、前記乗車率が前記所定値より低いほど短くなる時間を求め、この時間を前記予測変動時間に加算して得られる時間に対応した運転曲線を生成することを特徴とする請求項１に記載の列車制御システム。
3. 列車には乗車率検知装置が搭載され、
   前記地上制御装置の運転曲線生成部は、乗車率検知装置から送信された乗車率が所定値より高いほど長くなり、かつ、前記乗車率が前記所定値より低いほど短くなる時間を求め、この時間を前記予測変動時間に加算して得られる時間に対応した運転曲線を生成することを特徴とする請求項１に記載の列車制御システム。
4. 前記自動列車運転装置の運転曲線生成部は、駅混雑度管理部から送信された駅ホームの混雑度が所定値より高いほど長くなり、かつ、前記混雑度が前記所定値より低いほど短くなる時間を求め、この時間を前記予測変動時間に加算して得られる時間に対応した運転曲線を生成することを特徴とする請求項１に記載の列車制御システム。
5. 前記地上制御装置の運転曲線生成部は、駅混雑度管理部で推定された駅ホームの混雑度が所定値より高いほど長くなり、かつ、前記混雑度が前記所定値より低いほど短くなる時間を求め、この時間を前記予測変動時間に加算して得られる時間に対応した運転曲線に列車速度を追従させることを特徴とする請求項１に記載の列車制御システム。
6. 前記自動列車運転装置の運転曲線生成部は、各駅における列車毎の乗降人数を推定する乗降人数推定部から送信された乗降人数推定値が所定値より高いほど長くなり、かつ、前記乗降人数推定値が前記所定値より低いほど短くなる時間を求め、この時間を前記予測変動時間に加算して得られる時間に対応した運転曲線を生成することを特徴とする請求項１に記載の列車制御システム。
7. 前記地上制御装置の運転曲線生成部は、各駅における列車毎の乗降人数を推定する乗降人数推定部で推定された乗降人数推定値が所定値より高いほど長くなり、かつ、前記乗降人数推定値が前記所定値より低いほど短くなる時間を求め、この時間を前記予測変動時間に加算して得られる時間に対応した運転曲線を生成することを特徴とする請求項１に記載の列車制御システム。
8. 列車が駅に停車した履歴上の駅停車時間と列車が駅に停車するダイヤ上の駅停車時間とに基づいて、列車が次に停車する駅での駅停車時間の変動を予測し、予測変動時間として出力する次駅停車時間変動予測部と、
   前記予測変動時間により到着駅での必要停車時間がダイヤ上の駅停車時間よりも短いことが予測される場合には運転計画よりも運転時間を遅延させる走行パターンである運転曲線を生成し、前記予測変動時間により到着駅での必要停車時間がダイヤ上の駅停車時間よりも長いことが予測される場合には運転計画よりも運転時間を短縮させる走行パターンである運転曲線を生成する運転曲線生成部と、を備え、
   生成された運転曲線に列車速度を追従させることを特徴とする自動列車運転装置。
9. 列車には乗車率検知装置が搭載され、
   前記運転曲線生成部は、乗車率検知装置からの乗車率が所定値より高いほど長くなり、かつ、前記乗車率が前記所定値より低いほど短くなる時間を求め、この時間を前記予測変動時間に加算して得られる時間に対応した運転曲線を生成することを特徴とする請求項８に記載の自動列車運転装置。
10. 前記運転曲線生成部は、駅混雑度管理部から送信された駅ホームの混雑度が所定値より高いほど長くなり、かつ、前記混雑度が前記所定値より低いほど短くなる時間を求め、この時間を前記予測変動時間に加算して得られる時間に対応した運転曲線を生成することを特徴とする請求項８に記載の自動列車運転装置。
11. 前記運転曲線生成部は、各駅における列車毎の乗降人数を推定する乗降人数推定部から送信された乗降人数推定値が所定値より高いほど長くなり、かつ、前記乗降人数推定値が前記所定値より低いほど短くなる時間を求め、この時間を前記予測変動時間に加算して得られる時間に対応した運転曲線を生成することを特徴とする請求項８に記載の自動列車運転装置。

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