JP2015107787A - 走行曲線作成装置および走行支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所定の目標走行時分に応じて、制限速度を守りつつ、運転士が運転操作を行う位置を把握しやすい走行曲線を作成する走行曲線作成装置を提供する。
【解決手段】列車性能、路線情報、ランドマークに関する情報、走行曲線作成の開始位置及び終了位置、並びに走行曲線の開始時刻及び目標終了時刻を入力する入力部１２、１３、１４、１１と、ランドマークの位置を基準にして列車の走行モードが切り替わる走行曲線を入力部に入力された情報に基づき作成する走行曲線作成部１６とを備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、列車走行曲線を作成する走行曲線作成装置および走行支援装置に関するものである。

鉄道システムでは、安全、正確、快適な列車運行を実現するために、列車が駅間をどのように走行するかをあらかじめ計画している。列車の走行計画を表すものとして、列車の位置と速度、時刻の関係を図示したものを走行曲線と呼び、運転士は走行曲線に列車の走行を追随させるように運転操作を実施する。なお、走行曲線は、運転曲線、運転曲線図、ランカーブとも呼ばれている。

従来、この走行曲線は車両性能、勾配、制限速度などの情報に加え、余裕時分を考慮した駅間走行時分のもとで、走行曲線作成者が経験やマニュアルに基づいて設計している。しかしながら、ダイヤ乱れ等の理由により、列車が計画された走行曲線通りに走行できない場合には、運転士が経験に基づき、適切な運転操作を判断する必要がある。このため、ダイヤ乱れに対して適切でない走行を行ったり、運転士の負担が増大したりするといった問題が生じる。

このような問題を解決するために、現在時刻から計画上の次駅到着時刻までの時間を新たな目標走行時分に設定し、駅間の目標走行時分を満たすような走行曲線を自動作成して、運転士や車掌を支援する手法が提案されている。特許文献１では、各種情報から走行曲線および運転操作指示や客用案内等に用いる情報を自動的に作成、記憶媒体に記憶させている。記憶媒体に記憶された各位置において、運転操作指示や客用案内放送をディスプレイや音声で自動的に出力している。

特開平５−１０５０８１

従来の走行曲線はキロ程や駅からの相対距離を基準に表されている。しかしながら、実際の列車運行において、運転士が現在の正確なキロ程や相対距離を把握しながら運転操作を行う事は困難である。その代わりに、信号機や標識といった鉄道設備、周囲の建造物の位置を目安として運転操作を記憶し、列車を走行させる場合が多い。この運転操作の目安となる鉄道設備や建造物をランドマークと呼ぶ。従来の走行曲線作成装置や走行支援装置では、ランドマークの位置を考慮せずに走行曲線を作成しているため、計画時の走行曲線では運転操作を意図していない位置で運転士が運転操作を行う可能性があり、運転士にとって運転操作を行う位置を把握することが難しくなることが考えられる。

本発明に係る走行曲線作成装置は、列車性能、路線情報、ランドマークに関する情報、走行曲線作成の開始位置及び終了位置、並びに走行曲線の開始時刻及び目標終了時刻を入力する入力部と、ランドマークの位置を基準にして列車の走行モードが切り替わる走行曲線を入力部に入力された情報に基づき作成する走行曲線作成部とを備えたものである。

本発明により、所定の目標走行時分に応じて、制限速度を守りつつ、運転士が運転操作を行う位置を把握しやすい走行曲線を作成することができる。また、そのような走行曲線を用いて運転士に運転操作を通知し、走行支援をすることで、走行曲線に沿った列車走行の実現が容易となる。

本発明の実施の形態１における走行曲線作成装置の構成図である。 本発明の実施の形態１におけるランドマーク入力部で受け付ける情報の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における走行曲線作成部の構成図である。 本発明の実施の形態１における走行曲線作成部のフローチャートである。 本発明の実施の形態１における走行曲線作成部での運転操作案の例を示す図である。 本発明の実施の形態１における走行曲線作成部で作成する走行曲線の例を示す図である。 本発明の実施の形態２における走行曲線作成装置の構成図である。 本発明の実施の形態２におけるランドマーク入力部で受け付ける情報の一例である。 本発明の実施の形態３における走行曲線作成装置の構成図である。 本発明の実施の形態３における走行曲線作成部の構成図である。 本発明の実施の形態３における走行曲線作成部のフローチャートである。 本発明の実施の形態４における走行支援装置の構成図である。 本発明の実施の形態４における運転操作指示の例を示す図である。 本発明の実施の形態５における走行支援装置の構成図である。 本発明の実施の形態６における走行支援装置の構成図である。 本発明の実施の形態６における走行曲線作成装置の構成図である。 本発明の実施の形態６における走行曲線作成部の構成図である。 本発明の実施の形態６における走行曲線作成部で作成する走行曲線の例を示す図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による走行曲線作成装置の構成図を示したものである。なお、図において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは明細書の全文、図面の全図において共通することである。さらに、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。

図１を用いて、実施の形態１に係る走行曲線作成装置１の構成を説明する。走行曲線作成装置１は作成条件入力部１１、列車性能入力部１２、路線情報入力部１３、ランドマーク入力部１４、記憶部１５、走行曲線作成部１６から構成される。

作成条件入力部１１は、走行曲線を作成する開始位置（開始駅）及び終了位置（終了駅）、開始速度及び終了速度、並びに開始時刻及び目標終了時刻などの作成条件の入力を受け付ける。列車性能入力部１２は、列車長や列車重量、加速性能や減速性能、走行抵抗を含む列車性能などの入力を受け付ける。路線情報入力部１３は制限速度、勾配、カーブの位置とその曲率半径、制限速度を含む対象路線などに関する情報の入力を受け付ける。

図２は、ランドマーク入力部１４で受け付ける情報の一例を示す図である。ランドマーク入力部１４は、運転士が運転操作の目安とする位置と種類を含むランドマークに関する情報の入力を受け付ける。例えば、ランドマークの位置とは、起点からの距離（キロ程等）で示され、信号機、建造物といったランドマークの種類が入力されることになる。このように、ランドマークとは、運転士が列車の走行中に信号機や標識といった鉄道設備、周囲の建造物の位置を運転操作の目安とする鉄道設備、建造物等のことである。運転士はランドマークと関連づけて運転操作を記憶し、列車を走行させることが多いからである。なお、図２のランドマークの位置の例では、起点からのメートル単位の距離で示している。

なお、先行技術では、信号機の位置は、速度制限の変化位置を求めるために走行曲線を作成する際に用いられているものに過ぎない。すなわち、信号機本来の使用方法である速度制限が変化する位置に、本来の役割である速度制限を知らせる装置である。これに対して、本発明は、速度制限の変化位置を求める信号機本来の使用方法だけでなく、運転操作の切り替え位置を限定するために、信号機を本来の役割とは別に単なる構造物の位置と捉えて、ランドマークの位置として用いている。

記憶部１５は、作成条件入力部１１、列車性能入力部１２、路線情報入力部１３、ランドマーク入力部１４で受け付けた入力情報を他の処理部から参照できるように保持する。走行曲線作成部１６は記憶部１５が保持する情報を利用し、ランドマークの位置を基準に走行モードが切り替わるような走行曲線を作成する。

次に、本形態における走行曲線作成部１６の詳細を図３の構成図、及び図４のフローチャートを用いて説明する。具体例として、目標走行時分を守りつつ、ランドマークの位置付近で走行モードを切り替える走行曲線を作成したり、終了位置を起点とするブレーキパターンと抵触する位置でブレーキに切り替える走行曲線を作成したりする例で説明する。このため、運転操作案では、ある走行モードの開始位置と終了位置とは、周辺にランドマークが存在する位置、またはブレーキパターンと抵触する位置となる。ここで、走行モードは、加速モード、定速モード、惰行モード、減速モードの４つの走行モードとする。

ここでは、説明を分かりやすくするために、ランドマークの位置付近で走行モードを切り替えるとして説明したが、ランドマークが視界に入ってくる箇所や、列車位置とランドマークとの相対的な位置関係が特定の関係となる箇所をランドマークと関連づけた基準位置（箇所）としてもよく、このような場合を含めて、ランドマークによる位置情報であり、ランドマークの位置を基準としたものである。

走行曲線作成部１６は、図３に示すように、運転操作案作成部１７、シミュレーション部１８、走行曲線記憶部１９、走行曲線評価部２０、運転操作案修正部２１、走行曲線選択部２２、出力部２３から構成される。

まず、運転操作案作成部１７において、記憶部１５が保持するランドマーク位置に到達した時点や、終了位置を起点としたブレーキパターンに抵触する時点で走行モードが切り替わる運転操作案を走行モードの組み合わせごとにすべて生成する（図４のステップ１０１）。

図５は、走行曲線作成部１７での運転操作案の例を示す図である。例えば、図５の案２では、起点からの位置（距離）が０ｍから２５０ｍの区間は加速モードで走行し、起点からの位置（距離）が２５０ｍから５００ｍの区間は定速モードで走行し、起点からの位置（距離）が５００ｍから８５０ｍの区間は惰行モードで走行し、起点からの位置（距離）が８５０ｍから１０００ｍの区間は減速モードで走行する運転操作案になる。ここでは、位置を起点からのメートルを単位として管理したが、位置を起点からの距離であるｋｍを単位とするキロ程で管理することもできる。

次に、ステップ１０１で生成した各運転操作案に従って走行した場合の走行曲線を記憶部１５が保持する勾配や制限速度の情報を考慮しながら、シミュレーション部１８において各案について走行曲線を作成する（図４のステップ１０２）。ここで、終了位置を起点としたブレーキパターンと抵触する場合は、そのパターンに沿って走行する。走行曲線記憶部１９において、作成した各走行曲線を開始位置、終了位置、開始時刻、終了時刻とともに記憶する。

図６は、走行曲線作成部１６で作成する走行曲線の例を示す図である。図６の２０１、２０２、２０３は、それぞれ図５の３つの運転操作案の走行曲線を示している。ここでは、開始位置が０ｍ、開始速度が０ｋｍ／ｈ、終了位置が１０００ｍ、終了速度が０ｋｍ／ｈで、ランドマークが２５０ｍ、３５０ｍ、５００ｍ、７５０ｍ、８００ｍ、８５０ｍの位置にある。また、列車の制限速度は、１００ｋｍ／ｈになっている。また、図６の２０４は終了駅を起点とするブレーキパターンである。

次に、作成した各走行曲線が作成条件を満たすかどうかを評価、すなわち、走行曲線記憶部１９で保持されている走行曲線のうち、走行曲線評価部２０においてまだ評価していない走行曲線について、目標終了時刻を満たすかどうかを評価する（図４のステップ１０３）。

次に、走行曲線選択部２１で、目標終了時刻と一致していると評価された走行曲線を選択する。そして、出力部２３で、現在選択されている走行曲線および運転操作案と共に出力し、処理を終了する。目標終了時刻と一致する走行曲線が存在しない場合、終了時刻が目標終了時刻に最も近い走行曲線とその運転操作案を選択する（図４ステップの１０４）。

次に、満たす走行曲線が存在しない場合、現在選択されている走行曲線の終了時刻と、目標終了時刻との差に基づき、運転操作案修正部２２において、運転操作案の走行モードを切り替える位置の一部を変更して、運転操作案を修正する（図４のステップ１０５）。

次に、ステップ１０５で変更を加えた運転操作案に対し、シミュレーション部１８において走行曲線を作成し、走行曲線記憶部１９で開始位置、終了位置、開始速度、終了速度、開始時刻、終了時刻とともに記憶する。そして、ステップ１０３に戻る（図４ステップの１０６）。走行曲線評価部で作成条件を満たす走行曲線案が存在しない場合は、運転操作を変更する位置を修正する運転操作案を作成して再評価することになる。

以上の構成によれば、走行モードが切り替わる位置は、終了位置を起点としたブレーキパターンに沿って走行する場合を除き、ランドマーク入力部１４に含まれるいずれかの位置からある距離の範囲内となるため、ランドマークを基準として走行モードが切り替わりつつ、走行時間を守った走行曲線が生成可能となる。

なお、ステップ１０１において考慮する運転操作案をランドマーク位置に到達した時点で走行モードを切り替える場合に加え、ランドマークの位置の間である速度に到達した時点で走行モードを切り替える場合も考慮することで、運転操作案を増やすことが可能となり、作成条件を満たす解を探索することがより容易となる。

また、全速力で走行した場合や最低速度で走行した場合には、起こりえないような運転操作案を排除することで、ステップ１０１から１０３の計算を高速化することができる。

さらに、作成条件入力部１１に入力する情報は、駅名やキロ程などの位置情報を用いてもよいし、出発速度や通過速度を指定してもよい。また、開始時刻と目標終了時刻のかわりに目標走行時分を与えてもよい。

また、作成条件入力部１１、列車性能入力部１２、路線情報入力部１３、ランドマーク入力部１４を備えているが、記憶部１５がこれらの入力部で受け付ける情報を保持できるのであれば、これらの入力部はなくてもよい。さらに、作成条件入力部１１、列車性能入力部１２、路線情報入力部１３、ランドマーク入力部１４のなかのいずれか、または複数の入力部を備えるようにしてもよい。また、別々の入力部を用いるかわりに、１個の入力部を使用して入力するようにしてもよい。

以上のことは、繰り返しになるため、他の実施の形態の説明では説明しないが、他の実施の形態でもあてはまることである。

以上のように、列車性能、路線情報、位置情報を含むランドマークに関する情報、走行曲線作成の開始位置及び終了位置、並びに走行曲線の開始時刻及び目標終了時刻を入力する入力部と、ランドマークの位置を基準にして列車の走行モードが切り替わる走行曲線を入力部に入力された情報に基づき作成する走行曲線作成部とを備えた走行曲線作成装置である。これによって、目標走行時分を守りつつ、運転操作を実施する目安となる位置を基準として走行モードが切り替わる走行曲線の作成ができる。

また、走行曲線作成部は、ランドマークの位置を基準にした運転操作案、及び終了位置を起点としたブレーキパターンに抵触する時点で走行モードをブレーキパターンに切り替える運転操作案を複数作成する運転操作案作成部と、列車性能、路線情報、運転操作案から走行曲線案を作成するシミュレーション部と、走行曲線案が開始位置及び終了位置、並びに開始時刻及び目標終了時刻の作成条件を満たすか否かを評価する走行曲線評価部と、走行曲線評価部で作成条件を満たすと評価された走行曲線案を走行曲線として出力する出力部とを備えた走行曲線作成装置である。これによって、所定の目標走行時分に応じて、制限速度を守りつつ、運転士が運転操作を行う位置を把握しやすい走行曲線を作成することができる。

実施の形態２．
実施の形態１においては、目標走行時分を満たしつつ、ランドマーク入力部１４で受け付けた位置を基準として運転操作を実施する走行曲線を作成する。しかしながら、ランドマークによっては、夜間に視認できないといった使用可能な時間帯が異なることが想定される。このため、作成条件入力部１１で受け付けた開始時刻に合わせて、適切なランドマークを選択することで、どのような時間帯においても運転士が運転操作を行う位置を把握できる走行曲線を作成することが可能となる。

図７を用いて、実施の形態２のシステム構成を説明する。走行曲線作成装置１Ａは作成条件入力部１１、列車性能入力部１２、路線情報入力部１３、ランドマーク入力部１４Ａ、記憶部１５Ａ、走行曲線作成部１６Ａに加え、ランドマーク選定部２４から構成される。条件入力部１１、列車性能入力部１２、路線情報入力部１３は実施の形態１と同様とする。なお、記憶部１５Ａは記憶部１５と、走行曲線作成部１６Ａは走行曲線作成部１６と同様の働きをするものである。

ランドマーク入力部１４Ａは、図８に示すようにランドマークの位置、ランドマークの種類に加え、ランドマークが使用可能な時間帯を含んでいる。ランドマーク選定部２４は、ランドマーク入力部１４Ａで入力されたランドマークが使用可能な時間帯に、作成条件入力部１１で与えられた開始時刻から終了時刻までの時間を含むようなランドマークを選定してから記憶部１５Ａに渡す。そして走行曲線作成部１６Ａが保持する情報を利用し、当該時間帯で使用可能なランドマークの位置を基準に走行モードが切り替わるような走行曲線を作成する。

すなわち、ランドマークに関する情報は、時間帯情報によって使用の有無が異なることになる。これによって、目標走行時分を守りつつ、走行する時間帯において運転操作を実施する目安となる位置を基準として走行モードが切り替わる走行曲線の作成ができる。

なお、季節によって日照条件が異なることから、ランドマークが使用可能な時間帯が、季節によって異なる場合がある。このような場合には、ランドマーク入力部１４Ａへの入力条件に季節条件等を更に付加してもよい。

実施の形態２は、実施の形態１と比較して、ランドマーク選定部２４が付加されていることが大きく異なる点であるが、その余については、実施の形態１と同様である。なお、他の実施の形態を含めて、符号の数字にＡ、Ｂといった符号が添えられているものは、符号の数字のみのものと基本機能、基本動作は同様のものであるが、各実施の形態に応じて一部が異なるものである。

以上の構成によれば、走行モードが切り替わる位置は、使用可能なランドマークのいずれかの位置周辺となるため、どのような時間帯でも、運転操作を行う位置を把握できる走行曲線が生成可能となる。

実施の形態３．
実施の形態１および２においては、目標走行時分を満たしつつ、ランドマーク入力部１４、１４Ａが受け付けた位置を基準として運転操作を実施する走行曲線を作成している。このような走行曲線は複数候補がある場合には、消費電力量や乗り心地などを考慮することで、より適切な走行曲線を作成することが可能である。

図９を用いて、実施の形態３に係る走行曲線作成装置１Ｂの構成を説明する。走行曲線作成装置１Ｂは作成条件入力部１１Ｂ、列車性能入力部１２、路線情報入力部１３、ランドマーク入力部１４、記憶部１５Ｂ、走行曲線作成部１６Ｂから構成される。作成条件入力部１１Ｂでは、走行曲線を作成する開始位置と終了位置、開始速度と終了速度、開始時刻と目標終了時刻に加え、目的関数が消費電力量と乗り心地といった複数の評価指標から構成される場合における評価指標の重みに関するパラメータも受け付ける。記憶部１５Ｂでは、作成条件として、開始時刻、目標終了時刻、開始位置、終了位置、開始速度、終了速度に加え、目的関数のパラメータも保持する。

次に、本形態における走行曲線作成部１６Ｂの詳細を図１０の構成図に示す。走行曲線作成部１６Ｂでは、運転操作案作成部１７、シミュレーション部１８、走行曲線記憶部１９、走行曲線評価部２０Ｂ、走行曲線選択部２１Ｂ、運転操作案修正部２２、出力部２３から構成される。走行曲線評価部２０Ｂでは、作成条件入力部１１Ｂで入力された目標終了時刻などを満たしているかを評価し、満たしている場合にはさらに目的関数により走行曲線を評価する。走行曲線選択部２１Ｂは、走行曲線記憶部１９で記憶している走行曲線のなかから、走行曲線評価部２０Ｂで目標終了時刻を満たし、なおかつ目的関数の値が最も小さくなる走行曲線を選択し、出力部２３に渡す。目標終了時刻を満たす走行曲線が存在しない場合には、目標終了時刻に最も近い終了時刻となった走行曲線を選択し、その走行曲線の運転操作案を、運転操作案修正部２２に渡す。

次に、本形態における走行曲線作成部１６Ｂの詳細な動作を図１１のフローチャートを用いて述べる。本形態では、ランドマークの位置付近で走行モードを切り替える、または終了位置を起点とするブレーキパターンと抵触する位置でブレーキに切り替えるような走行曲線のうち、目標走行時分を守りつつ、消費電力量で定義される目的関数を最小化する走行曲線を作成する。

まず、運転操作案作成部１７において、記憶部１５が保持するランドマーク位置に到達した時点や、終了位置を起点としたブレーキパターンに抵触する時点で走行モードが切り替わる運転操作案を、走行モードの組み合わせごとにすべて生成する（図１１のステップ１０１）。

次に、ステップ１０１で生成した各運転操作案に従って走行した場合の走行曲線を記憶部１５が保持する勾配や制限速度の情報を考慮しながら、シミュレーション部１８において各案について走行曲線を作成する（図１１のステップ１０２）。ここで、終了位置を起点としたブレーキパターンと抵触する場合は、そのパターンに沿って走行する。走行曲線記憶部１９において、作成した各走行曲線を開始位置、終了位置、開始速度、終了速度、開始時刻、終了時刻とともに記憶する。

次に、ステップ１０２で生成した走行曲線のうち、目標終了時刻などの作成条件を満たしているかどうか評価していないものについて、走行曲線評価部２０Ｂにおいて、作成条件を満たしているかどうか評価する（図１１のステップ１０３）。

次に、走行曲線選択部２１で、目標終了時刻と一致していると評価された走行曲線を走行曲線選択部２１Ｂで選択する。目標終了時刻と一致する走行曲線が存在しない場合、終了時刻が目標終了時刻に最も近い走行曲線とその運転操作案を選択する（図１１のステップの１０４Ｂ）。

次に、満たす走行曲線が存在しない場合、現在選択されている走行曲線の終了時刻と、目標終了時刻との差に基づき、運転操作案修正部２２において、運転操作案の走行モードを切り替える位置の一部を変更して、運転操作案を修正する（図１１のステップ１０５）。

次に、ステップ１０５で変更を加えた運転操作案に対し、シミュレーション部１８において走行曲線を作成し、走行曲線記憶部１９で開始位置、終了位置、開始速度、終了速度、開始時刻、終了時刻とともに記憶する。そして、ステップ１０３に戻る（図１１ステップの１０６）。走行曲線評価部２０Ｂで作成条件を満たす走行曲線案が存在しないと評価される場合は、運転操作を変更する位置を修正する運転操作案を作成して再評価することになる。

次に、図１１のステップ１０４Ｂにおいて目標終了時刻と一致していると評価された走行曲線が複数存在する場合、走行曲線評価部２０Ｂで目的関数を用いて走行曲線を評価する。ここでは、消費電力量の値を計算する。そして、目的関数の値を最小化する走行曲線を走行曲線選択部２１Ｂで選択し、出力部２３でその運転操作案と共に出力する（図１１のステップ１０７）。

以上の構成によれば、目標走行時分を守りつつ、ランドマークを基準として走行モードが切り替わり、消費電力量や乗り心地を考慮した走行曲線が生成可能である。

また、本実施の形態においてもランドマークの位置の間である速度に到達した時点で走行モードが切り替わるような走行曲線も作成可能である。

さらに、以上の例では目的関数を消費電力量としているが、乗り心地と消費電力量の両方を考慮することも可能である。乗り心地は例えばジャークなどの評価指標により評価する。このとき、作成条件入力部１１Ｂにおいて受け付けた消費電力量の重みをμ（０から１までの実数）とするとき、目的関数は次のように定義される。

なお、走行曲線作成には今回の方法以外にも、動的計画法や遺伝アルゴリズムなどのヒューリスティックを応用する手法も適用可能である。

以上のように、走行曲線評価部で作成条件を満たすと評価された複数の走行曲線案を所定の評価指標に基づく目的関数で評価して最も小さくなる走行曲線案を走行曲線とすることになる。また、評価指標は、消費電力量および乗り心地のいずれか一方を少なくとも含んだものとすることができる。

これによって、目標走行時分を守りつつ、運転操作を実施する目安となる位置を基準として走行モードが切り替わり、消費電力量や乗り心地が良い走行曲線の作成ができる。走行する時間帯を条件として運転操作を行う目安とする位置を選定しているからである。

実施の形態４．
本実施の形態では、実施の形態１から３の走行曲線作成装置を含む走行支援装置を説明する。図１２を用いて本実施の形態を説明する。走行支援装置３は走行曲線作成装置１、走行曲線作成条件入力部３１、現在速度入力部３２、現在位置入力部３３、データベース３４、運転指示作成部３５、出力部３６から構成される。また、走行支援条件入力部３７、速度発電機３８、地上子検知装置３９、スピーカー４０、ディスプレイ４１と接続される。

走行支援条件入力部３７は、乗務員が設定した走行曲線の作成対象を指定する開始位置、終了位置、開始速度、終了速度などの走行曲線作成条件に関する入力を受け付ける。現在速度入力部３２は速度発電機３８と接続され、現在の速度を得る。同様に、現在位置入力部３３は速度発電機３８と地上子検知装置３９とに接続され、現在の位置を得る。なお、現在の列車速度の求め方は、この方法に限らず車輪速、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等を利用したものであっても良い。また、列車の現在位置もＧＰＳを利用したり、基準となる位置からの走行距離の積算で求めたりすることができ、求め方はこの方法に限られるものではない。

走行曲線作成条件入力部３１は、走行支援条件入力部３７で受け付けた開始時刻、目標終了時刻、開始駅、終了駅などの作成条件を受け付ける。作成条件は、現在速度入力部３２で受け付けた速度と現在位置入力部３３で受け付けた位置とを開始速度、開始位置としてもよい。これらの作成条件を、走行曲線作成装置１に受け渡す。

データベース３４は、現在のダイヤ情報、列車性能、制限速度や勾配、カーブの位置とその曲率半径など路線に関する情報、ランドマークに関する情報を含み、走行曲線作成装置１と運転指示作成部３５と接続される。ここで、ダイヤ情報には、列車の走行開始位置及び開始時刻、列車の走行の終了位置及び終了時刻に関する情報が含まれている。

走行曲線作成装置１は走行曲線作成条件入力部３１が受け付けた作成条件と、データベース３４が保持する列車性能、路線、ランドマークに関する情報を考慮して、走行曲線を作成する。

運転指示作成部３５では、走行曲線に沿って走行するための運転操作指示をランドマークに関する情報を参照しながら作成する。これまでに述べた実施の形態では、説明を分かりやすくするために、ランドマークの位置付近で走行モードを切り替えるとして説明したが、ランドマークが視界に入ってくる箇所や、列車位置とランドマークとの相対的な位置関係が特定の関係となる箇所をランドマークと関連づけた基準位置（箇所）としてもよい。このため走行モードが切り替わる予定時刻は、ランドマークを実際に通過する予定時刻に一致するとは限らず、ランドマークを通過する予定時刻よりも前となる可能性がある。そこで、運転操作指示は、図１３に示すように走行曲線作成装置１が作成した走行曲線から算出した走行モードが切り替わる位置と、切り替わる予定時刻と、切り替わる走行モードの種類に関する情報を含む。

なお、ランドマーク位置に到達した時点で走行モードを切り替える場合に加え、ランドマークの位置の間である速度に到達した時点で走行モードを切り替える場合も考慮する場合には、運転操作指示に走行モードが切り替わる速度等を更に付加してもよい。

出力部３６は、スピーカー４０やディスプレイ４１などの運転士への通知手段と接続される。そして、現在位置入力部３３で受け付けた位置と、現在速度入力部３２で受け付けた速度とを用いて、運転指示作成部３５で作成した運転操作指示のうち、現在時刻と走行モードが切り替わる予定時刻との時間差が、所定の閾値以下となった場合に、通知手段に対して運転操作指示を出力する。

また、列車の現在位置を走行曲線作成の開始位置とし、前記列車の現在速度を走行曲線の開始速度として扱う場合、通常の運行状態でない場合であっても、リアルタイムで適切な走行曲線が得られ、運転士に運転操作指示がなされることになる。

ここで、運転士が実際にどのようにして列車の走行モードを切り替えているかを簡単に説明しておく。列車性能、路線情報、走行曲線作成の開始位置及び終了位置、前記走行曲線の開始時刻及び目標終了時刻等を用いて、ランドマークとは全く関係なく求まる走行曲線による運転支援技術は従来から行われている。

同じ路線で何度も列車を運転してきた運転士は、通常、どこで走行モードを切り替えるかは、運転士の視界に入ってくる目印をきっかけにしている。運転士として新人の頃に、先輩の運転士から指導を受ける際にも、走行モードが切り替わるタイミングを運転士の視界に入ってくる目印を基準にして指導を受けたり、走行モードを切り替えるタイミングが新人運転士の視界に焼き付いたりして、記憶するからである。この際の記憶の対象となる目印がランドマークであったり、ランドマークとの相対的な位置関係であったりする。

このように、運転士は何等かの運転操作の目安を決めて走行モードを切り替えている。この目安に該当するものが、本願のランドマークの位置情報であり、ランドマークの位置を基準にした列車の走行モードの切り替えである。このような基準の取り方をすることで、運転士が受け入れやすい運転操作指示となっている。

以上の構成によれば、ランドマークを基準として走行モードが切り替わる走行曲線を用いて、運転士が運転操作を行う位置を把握しやすい鉄道システムが実現可能である。

また、運転士への通知手段はディスプレイやスピーカーとしているが、これに限らない。さらに、通知手段を走行支援装置に内包してもよい。

また、現在の速度や位置を取得する手段は、速度発電機及び地上子検知装置としているが、これに限られるものではない。

以上のように、列車性能、路線情報、位置情報を含むランドマークに関する情報、時刻表情報を含むデータベースと、データベースの情報が入力部に入力される走行曲線作成装置と、走行曲線作成装置で作成された走行曲線から運転操作指示を作成する運転操作指示作成部とを備えた走行支援装置である。また、列車の現在位置を走行曲線作成の開始位置とし、列車の現在速度を走行曲線の開始速度として入力部に入力している。

これによって、運転操作を実施する目安となる位置を基準として走行曲線が切り替わる走行曲線を用いて、運転操作を行う直前に運転士に通知することで、運転士が運転操作を行う位置を把握しやすい鉄道システムとなる。

実施の形態５．
実施の形態４においては、走行支援装置３の構成を地上と車上に分割して配置しても良い。図１４を用いてこの実施の形態を説明する。

走行支援装置は地上側走行支援装置４２と車上側走行支援装置４３から構成される。地上側走行支援装置４２は走行曲線作成装置１、走行曲線作成条件入力部３１、データベース３４、運転指示作成部３５、無線送受信部４４から構成される。また、地上側走行支援装置４２は走行支援条件入力部３７と接続される。車上側走行支援装置４３は現在速度入力部３２、現在位置入力部３３、出力部３６、無線送受信部４４Ａから構成される。また速度発電機３８、地上子検知装置３９、スピーカー４０、ディスプレイ４１と接続される。ここで、走行曲線作成装置１、現在速度入力部３２、現在位置入力部３３、データベース３４、運転指示作成部３５、速度発電機３８、地上子検知装置３９、スピーカー４０、ディスプレイ４１は、実施の形態４と同様である。

走行曲線作成条件入力部３１は、走行支援条件入力部３７で受け付けた開始時刻、目標終了時刻、開始駅、終了駅などの作成条件を受け付ける。また、現在速度入力部３２および現在位置入力部３３で取得された速度および位置は無線送受信機４４Ａおよび４４を介して、作成条件として用いることも可能である。また、運転指示作成部３５で作成された運転操作指示は、無線送受信部４４および４４Ａを介して出力部３６に受け渡される。

以上の構成によれば、車上側の処理負荷を軽減しつつ、運転士が運転操作を行う位置を把握しやすい鉄道システムが実現可能である。

実施の形態６．
実施の形態４においては、すべてのランドマークが走行モードを切り替える位置の基準として用いられている。このため、開始位置から最初のランドマークにおいて走行モードが切り替わる走行曲線が作成される可能性がある。ところが、開始位置と最初のランドマークまでの距離が近い場合には、走行曲線作成後に運転士が直ちに運転操作を実施する必要があり、走行曲線に従って走行できない可能性が高くなる。例えば、各駅に停車する普通列車と、駅で停止することなく通過する急行列車とでは、駅直後のランドマークの位置付けが異なることがある。そこで、本実施の形態では、列車の現在位置から所定の距離内のランドマークについては、走行モードを切り替える位置の基準として用いないことで、運転しやすい走行曲線を得る。

本実施の形態の構成を図１５に示す。走行曲線作成条件入力部３１Ａは、走行支援条件入力部３７で受け付けた目標終了時刻、終了駅、現在速度入力部３２で受け付けた速度と現在位置入力部３３で受け付けた位置に加え、モータやブレーキなどの駆動装置４５から現在走行モード入力部４６で受け付けた走行モードであるスキップ走行モードも作成条件として受け付ける。これらの作成条件は図１６に示す、走行曲線作成装置１Ｃの作成条件入力部１１Ｃに渡される。

また、走行曲線作成装置１Ｃはランドマーク選定部２４Ｃを備えるものとする。ランドマーク選定部２４Ｃでは、ランドマーク入力部１４が受け付けたランドマークのうち、作成条件入力部１１Ｃにおいて入力された現在位置（走行曲線の開始位置）から所定の距離以内のランドマークを除外する。また、図１７に示すように、走行曲線作成部１６Ｃの運転操作案作成部１７Ｃでは、ランドマーク選定部２４で選定したランドマークのうち、現在位置から最も近いランドマークまで、作成条件入力部１１Ｃが受け付けた走行モード、すなわちスキップ走行モードで走行するような運転操作案を作成する。

図１８は運転操作案作成部１７Ｃで作成する走行曲線の例を示す図である．開始位置は２００ｍ、開始速度は６０ｋｍ／ｈ、現在の走行モードは定速モードとなっている。開始位置から最も近いランドマークは２５０ｍにあるが、開始位置との距離が近いと判断されているため、作成された走行曲線では次のランドマーク（３５０ｍ）まで定速走行モード（スキップ走行モード）としている。

以上のように、入力部には、さらにスキップ走行モードを入力し、走行曲線作成部は、走行曲線の開始位置から所定の距離以上離れたランドマークまでの間は、スキップ走行モードで走行する走行曲線を作成することになる。

以上の構成によれば、駅間走行中にあらかじめ作成された走行曲線と、実績の走行曲線とにずれが生じ、再作成が必要となった場合においても、再作成後に運転士に運転操作を通知する時間が確保できるため、運転しやすい走行曲線を得ることができる。

１、１Ａ、１Ｂ 走行曲線作成装置、１１、１１Ｂ、１１Ｃ 作成条件入力部、１２ 列車性能入力部、１３ 路線情報入力部、１４ ランドマーク入力部、１５、１５Ａ、１５Ｂ 記憶部、１６、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ 走行曲線作成部、１７、１７Ｃ 運転操作案作成部、１８ シミュレーション部、１９ 走行曲線記憶部、２０、２０Ｂ 走行曲線評価部、２１、２１Ｂ 走行曲線選択部、２２ 運転操作案修正部、２３ 出力部、２４、２４Ｃ ランドマーク選定部、 ３ 走行支援装置、３１ 走行曲線作成条件入力部、３２ 現在速度入力部、３３ 現在位置入力部、３４ データベース、３５ 運転指示作成部、３６ 出力部、３７ 走行支援条件入力部、３８ 速度発電機、３９ 地上子検知装置、４０ スピーカー、４１ ディスプレイ、４２ 地上側走行支援装置、４３ 車上側走行支援装置、４４、４４Ａ 無線送受信部、４５ 駆動装置、４６ 現在走行モード入力部。

Claims (9)

1. 列車性能、路線情報、位置情報を含むランドマークに関する情報、走行曲線作成の開始位置及び終了位置、並びに前記走行曲線の開始時刻及び目標終了時刻を入力する入力部と、
   前記ランドマークの位置を基準にして列車の走行モードが切り替わる前記走行曲線を前記入力部に入力された情報に基づき作成する走行曲線作成部とを備えたことを特徴とする走行曲線作成装置。
2. 走行曲線作成部は、
   ランドマークの位置を基準にした運転操作案、及び終了位置を起点としたブレーキパターンに抵触する時点で走行モードを前記ブレーキパターンに切り替える運転操作案を複数作成する運転操作案作成部と、
   列車性能、路線情報、前記運転操作案から走行曲線案を作成するシミュレーション部と、
   前記走行曲線案が開始位置及び終了位置、並びに開始時刻及び目標終了時刻の作成条件を満たすか否かを評価する走行曲線評価部と、
   前記走行曲線評価部で作成条件を満たすと評価された前記走行曲線案を走行曲線として出力する出力部とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の走行曲線作成装置。
3. 走行曲線評価部で作成条件を満たす走行曲線案が存在しない場合は、運転操作を変更する位置を修正する運転操作案を作成して再評価することを特徴とする請求項２に記載の走行曲線作成装置。
4. ランドマークに関する情報は、時間帯情報によって使用の有無が異なることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の走行曲線作成装置。
5. 走行曲線評価部で作成条件を満たすと評価された複数の走行曲線案を所定の評価指標に基づく目的関数で評価して最も小さくなる走行曲線案を走行曲線とすることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の走行曲線作成装置。
6. 評価指標は、消費電力量および乗り心地のいずれか一方を少なくとも含んだことを特徴とする請求項５に記載の走行曲線作成装置。
7. 入力部には、さらにスキップ走行モードを入力し、
   走行曲線作成部は、走行曲線の開始位置から所定の距離以上離れたランドマークまでの間は前記スキップ走行モードで走行する走行曲線を作成することを特徴とする請求項１から６のいずれか1項に記載の走行曲線作成装置。
8. 列車性能、路線情報、位置情報を含むランドマークに関する情報、時刻表情報を含むデータベースと、
   前記データベースの情報が入力部に入力される請求項１から７のいずれか１項に記載の走行曲線作成装置と、
   前記走行曲線作成装置で作成された走行曲線から運転操作指示を作成する運転操作指示作成部とを備えたことを特徴とする走行支援装置。
9. 列車の現在位置を走行曲線作成の開始位置とし、前記列車の現在速度を走行曲線の開始速度として入力部に入力することを特徴とする請求項８に記載の走行支援装置。

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