JP2018007464A - 列車制御装置、方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】定位置停止制御におけるノッチ操作の乱れによる乗り心地の悪化を抑制する。
【解決手段】実施形態の列車制御装置の列車速度位置検出部は、駆動及び制動を制御するための駆動/制動制御装置を有する列車の速度及び列車の位置を検出する。制御指令算出部は、列車速度位置検出部の検出結果に基づいて、所定時間後の前記列車の速度予測値である列車速度予測値及び所定時間後の列車の位置予測値である列車位置予測値及び所定位置に列車を停止させるために予め定めた目標減速パターンに基づいて列車の位置偏差を算出し、算出した位置偏差に基づいて駆動/制動制御装置への制御指令を選択する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、列車制御装置、方法及びプログラムに関する。

近年、自動列車運転装置や、自動列車運転装置の機能のうち駅への定位置停止制御のみを行う定位置停止制御装置の導入が進んでいる。
これは、運転士の負担軽減とワンマン運転化による人件費削減、および、運転士の技量によらず安定してホームドア位置に合わせて列車を停止させることにより停止位置修正による遅延発生を防止するなど列車運行を安定化することが目的である。

列車を駅の所定位置に自動停止させる方法の一つとして、所定の減速度で作成した目標減速パターンに列車速度を追従させるものが知られている。
ここで、所定位置へ精度よく停止するには、例えば、比例制御の場合であれば比例ゲインを高くしたり、比例積分制御としたりするなどして、速度パターンへの追従性を高めることが考えられるが、ゲインが高い制御系は不安定になりやすく、停止精度や乗り心地がかえって悪化するおそれがあった。

特開２０１１−２０５７３８号公報 特開平０６−２０９５０３号公報 特開平１１−２１２６５０号公報

そこで、速度追従制御で十分速度が低下したら、目標減速パターンへの追従制御から、停止位置が停止目標位置となるよう制御周期毎にブレーキノッチを調整する停止位置合わせ制御に切り換える方法が考えられるが、制御方式の切換に伴ってノッチ操作が乱れ、ノッチを無駄に上下させて乗り心地が悪化する虞があった。

そこで、本発明の目的は、定位置停止制御におけるノッチ操作の乱れによる乗り心地の悪化を抑制することが可能な列車制御装置、方法及びプログラムを提供することにある。

実施形態の列車制御装置の列車速度位置検出部は、駆動及び制動を制御するための駆動/制動制御装置を有する列車の速度及び列車の位置を検出する。
制御指令算出部は、列車速度位置検出部の検出結果に基づいて、所定時間後の前記列車の速度予測値である列車速度予測値及び所定時間後の列車の位置予測値である列車位置予測値及び所定位置に列車を停止させるために予め定めた目標減速パターンに基づいて列車の位置偏差を算出し、算出した位置偏差に基づいて駆動/制動制御装置への制御指令を選択する。

図１は、実施形態の列車制御システムの概要構成ブロック図である。 図２は、目標減速パターンと定位置停止制御との関係説明図である。 図３は、第１実施形態の処理フローチャートである。 図４は、位置偏差許容値の設定例の説明図である。 図５は、ブレーキ指令選択処理の処理フローチャートである。 図６は、ブレーキ指令候補の選択例の説明図である。 図７は、第２実施形態の処理フローチャートである。 図８は、第２実施形態のブレーキ指令選択処理の処理フローチャートである。

次に実施形態の列車制御システムについて、図面を参照しながら説明する。
［１］第１実施形態
図１は、実施形態の列車制御システムの概要構成ブロック図である。
列車制御システムＳＹＳは、一対のレール１０と、ＡＴＣ地上装置２０と、列車３０と、を備えている。

レール１０間には、地上子１１が設けられている。地上子１１は、地点情報を記憶し、列車３０に設けられた車上子１５１に対して信号を送信可能とされている。

ＡＴＣ地上装置２０は、レール(軌道回路)１０を介して各閉塞区間の列車在線有無を検知し、在線状況に応じた信号現示を、レール１０から受電器１５２を介してＡＴＣ車上装置１４０に送信する。

列車３０には、速度発電機（ＴＧ）１５０と、モータ１６１と、空気ブレーキ装置１６０と、受電器１５２と、車上子１５１と、が設けられている。列車３０は、モータ１６１と、空気ブレーキ装置１６０と、により車輪が駆動／制動されてレール１０上を走行する。また、モータ１６１は、回生ブレーキとして制動可能とされている。

列車３０内には、列車制御装置１００と、速度位置検出部１２０と、ＡＴＣ車上装置１４０と、駆動／制動制御装置１３０と、が設けられている。

列車制御装置１００は、記憶部１０１と、車両特性モデル記憶部１０２と、特性パラメータ記憶部１０３と、制御指令算出部１０４と、減速度比率算出部１０５と、特性パラメータ調整部１０６と、ブレーキ判定部１０７と、を備える。列車制御装置１００は、上記の構成を用いて、列車３０を駅の所定位置(停止目標位置)に停止させるためのブレーキ指令を算出し、駆動／制動制御装置１３０に出力する。さらに、列車制御装置１００は、制限速度を守りながら駅間を走行させるための力行指令・ブレーキ指令を算出してもよい。

記憶部１０１は、路線情報と、運行情報と、を記憶する。路線情報は、路線の勾配、曲線(曲率半径)、各閉塞区間の制限速度情報且つ閉塞長(閉塞区間の距離)、及び線形情報(閉塞区間の並び)を含んでいる。運行情報は、各駅の停止目標位置、及び運転種別ごとの停車駅と各駅間の所定走行時間を含んでいる。

車両特性モデル記憶部１０２は、車両情報を記憶している。車両情報には、列車３０の列車長、列車３０の重量、力行指令・ブレーキ指令に対応した加速度・減速度の特性(加速特性モデルと減速特性モデル)、空気抵抗情報、勾配抵抗情報、曲線抵抗情報、及び電空切替開始速度・終了速度が含まれている。

減速特性モデルＭＤは、各ブレーキ指令（ノッチ）に対応する規定の減速度、無駄時間、時定数を含み、ブレーキの種類毎に記憶されている。本実施形態では、減速特性モデルＭＤとして、回生ブレーキを掛けた場合に用いられる第１減速特性モデルＭＤ１と、空気ブレーキを掛けた場合に用いられる第２減速特性モデルＭＤ２と、を記憶している。
第１減速特性モデルＭＤ１は、後述する第１特性パラメータＰＲ１と組み合わせることで、ブレーキ指令に従って、モータ１６１で回生ブレーキを掛けた場合の、応答遅れを考慮した列車３０の減速度を導出できる。
また、第２減速特性モデルＭＤ２は、後述する第２特性パラメータＰＲ２と組み合わせることで、ブレーキ指令に従って、空気ブレーキ装置１６０で空気ブレーキを掛けた場合の、応答遅れを考慮した列車３０の減速度を導出できる。

空気抵抗情報は、列車３０の速度に基づいた空気抵抗による減速度を示した情報、勾配抵抗情報は、勾配に基づいた勾配抵抗による減速度を示した情報、曲線抵抗は、曲率に基づいた曲線抵抗による減速度を示した情報とする。

特性パラメータ記憶部１０３は、回生ブレーキ及び空気ブレーキのそれぞれについて、特性パラメータＰＲを記憶する。特性パラメータＰＲは、車両特性モデル記憶部１０２に記憶されている減速特性モデルを、列車３０の実際の減速特性に近づくように補正して利用するためのパラメータである。また、本実施形態では、特性パラメータＰＲとして、回生ブレーキ用の第１特性パラメータＰＲ１と、空気ブレーキ用の第２特性パラメータＰＲ２と、を記憶している。

本実施形態は、特性パラメータＰＲと減速特性モデルＭＤとを組み合わせた情報を、ブレーキを掛けた場合の列車の減速度を示した減速情報（＝減速パターン）として用いた例について説明する。しかしながら、減速情報を、特性パラメータＰＲと減速特性モデルＭＤとを組み合わせた場合に制限するものではない。例えば、車両特性モデル記憶部１０２から特性パラメータ記憶部１０３に減速特性モデルがコピーされ、特性パラメータ調整部１０６が、特性パラメータＰＲを調整する代わりに、コピーした減速特性モデルＭＤを直接調整して、調整した減速特性モデルＭＤのみにより列車の減速度を求めるようにしても良い。

制御指令算出部１０４は、速度位置検出部１２０で検出した列車３０の速度と位置と、記憶部１０１から読み出した路線情報及び運行情報と、車両特性モデル記憶部１０２から読み出した車両情報と、特性パラメータ記憶部１０３から読み出した特性パラメータと、に基づいて、列車３０を停止目標位置に停止させるためのブレーキ指令を算出する。
また、第１減速特性モデルＭＤ１及び第１特性パラメータＰＲ１の組合せあるいは第２減速特性モデルＭＤ２及び第２特性パラメータＰＲ２の組合せのうち、どちらの組合せを使用するかは、ブレーキ判定部１０７の判定結果に基づくものとする。

このように、本実施形態の制御指令算出部１０４は、現在の列車３０の速度及び位置と減速特性モデルＭＤと特性パラメータＰＲとに基づいて、路線情報及び運行情報に基づいた停止目標位置に列車３０が停止するように、列車３０のブレーキ指令を算出する。

減速度比率算出部１０５は、ブレーキ指令に従ってブレーキを掛けている場合の、実際のブレーキによる減速度と、減速特性モデルに基づいて算出される減速度と、の違いを示した減速度比を算出する。本実施形態の減速度比率算出部１０５は、空気ブレーキ及び回生ブレーキのどちらが掛けられているのかに応じて、異なる手法で減速度比を算出する。なお、本実施形態は、列車３０の勾配及び曲線及び空気抵抗を考慮して減速度比を算出するが、列車３０の曲線抵抗は必ずしも用いる必要はない。

特性パラメータ調整部１０６は、ブレーキ指令を導出するための減速情報の一つであり、特性パラメータ記憶部１０３に記憶されている特性パラメータ（第１特性パラメータＰＲ１又は第２特性パラメータＰＲ２）を、減速度比率算出部１０５で算出された減速度比に応じて調整する。

なお、減速度比算出部１０５で算出する減速度比は、列車３０の実際の減速度と、減速特性モデルＭＤに基づいて算出された列車３０の減速度と、の違いを示した減速度合いの一例として示したものであって、例えば、比率の代わりに偏差で違いを示すようにしてもよい。その場合は、特性パラメータも減速度の偏差を示す指標として調整する。また、減速特性モデルの無駄時間や時定数についても、対応する特性パラメータを設け、減速度と同様に、減速度比算出部１０５での比率ないし偏差の算出と、特性パラメータ調整部１０６での特性パラメータの調整と、を行うようにしてもよい。

ブレーキ判定部１０７は、駆動／制動制御装置１３０からの回生有効信号に基づいて回生ブレーキと空気ブレーキのどちらが作動しているかを判定する。例えば、ブレーキ判定部１０７は、回生有効信号がオン状態である場合には、回生ブレーキが作動していると判定し、回生有効信号がオフ状態である場合には、空気ブレーキが作動していると判定する。

さらには、列車制御装置１００が、制限速度に沿って駅間を走行するための目標速度算出部や、駅間を予め定められた時間で走行するための走行計画算出部を備え、制御指令算出部１０４が、目標速度や走行計画に従って列車を次駅まで走行させるための力行指令・ブレーキ指令を算出するようにしてもよい。

速度位置検出部１２０は、ＴＧ１５０から出力されたパルス信号や、地上子１１から車上子１５１を介して受信した地点情報に基づいて、列車３０の速度と位置を検出する。

ＡＴＣ車上装置１４０は、列車３０が先行列車３０Ｐに近づきすぎたり、列車３０の速度が超過したりするのを抑止するためのブレーキ指令を制御指令算出部１０４とは別個に駆動／制動制御装置１３０に出力する。ＡＴＣ車上装置１４０は、ＡＴＣ地上装置２０からの信号現示を、受電器１５２を介して受信すると、この信号現示に基づく制限速度及び速度位置検出部１２０で検出した列車３０の速度を比較し、列車３０の速度が制限速度を超過している場合に、駆動／制動制御装置１３０にブレーキ指令を出力する。

駆動／制動制御装置１３０は、ＡＴＣ車上装置１４０からのブレーキ指令、列車制御装置１００の制御指令算出部１０４からの力行指令・ブレーキ指令及び運転士が操作する主幹制御器(マスコン)からの力行指令・ブレーキ指令に基づいて空気ブレーキ装置１６０あるいはモータ１６１を制御する。

次に、列車制御装置１００による、列車３０を停止目標位置に停止させる定位置停止制御時の動作を説明する。
ところで、列車３０の定位置停止制御に用いる目標減速パターンＢＰは、駅毎のデータを記憶部１０１に予めに記憶させておいたものを読み出してもよいし、駅出発時や次駅接近時に制御指令算出部１０４が算出するようにしてもよい。

従って、以下の説明においては、制御指令算出部１０４が定位置停止制御に先立って、特性パラメータＰＲと減速特性モデルＭＤとを組み合わせて目標減速パターンＢＰを算出するものとする。

そして、列車３０が駅間を走行して次到着駅に接近すると、制御指令算出部１０４は定位置停止制御を開始する。
この場合において、次到着駅に接近するまでの走行（定位置停止制御前の走行）においては、運転士がマスコンを操作して力行指令・ブレーキ指令を出力するようにしてもよいし、制限速度に沿って設定した目標速度に追従するように制御指令算出部１０４が力行指令・ブレーキ指令を算出してもよいし、走行計画に従って制御指令算出部１０４が力行指令・ブレーキ指令を算出してもよい。

制御指令算出部１０４における定位置停止制御の開始判断としては、例えば、次の判別（１）〜（３）のいずれかが行われ、その判別結果に基づいて行われる。
（１）次停車駅の停止目標位置までの残距離が所定値以下になったか否か。
（２）速度位置検出部１２０の検出した列車の速度と位置が目標減速パターンＢＰに接近したか否か。
（３）速度位置検出部１２０の検出した列車の速度と位置と所定のブレーキ指令から予測される停止位置が停止目標位置に近くなったか否か。

制御指令算出部１０４は、定位置停止制御を開始すると、制御周期毎に、目標減速パターンとの位置偏差に基づいて、以下の手順により、列車を停止目標位置に停止させるためのブレーキ指令を算出する。

図２は、目標減速パターンと定位置停止制御との関係説明図である。
図２に示す目標減速パターンＢＰは、一定の減速度または一定のブレーキ指令で減速した場合の軌跡（速度−距離曲線）を、停止目標位置から時間をさかのぼる方向に所定の時間刻みで距離（位置）と速度のデータとして予め制御指令算出部１０４が算出したものである。

そして制御指令算出部１０４は、列車３０の実際の減速度に合わせて特性パラメータＰＲ（＝第１特性パラメータＰＲ１及び第２特性パラメータＰＲ２）を調整したうえで、一定のブレーキ指令で目標減速パターンを作成する。これにより、制御指令算出部１０４は、目標減速パターンＢＰに追従して減速する際のブレーキ指令変更回数を抑制することができる。

次に第１実施形態における実際の処理手順について説明する。
図３は、第１実施形態の処理フローチャートである。
まず、特性パラメータ調整部１０６は、制御指令部１０４が出力したブレーキ指令、速度位置検出部１２０が検出した速度位置情報に含まれる速度の推移及びブレーキ判定部１０７を介して駆動／制動制御装置１３０から取得した回生有効信号に基づいて、ブレーキの利き具合を示す第１特性パラメータＰＲ１または第２特性パラメータＰＲ２を補正する（ステップＳ１１）。

次に、制御指令部１０４は、現在出力中のブレーキ指令・力行指令からのブレーキ指令値・力行指令値ないし加減速度の変化量が許容範囲内となるブレーキ指令・力行指令候補を抽出する（ステップＳ１２）。

ブレーキ指令候補抽出に際し、制御指令部１０４は、定位置停止制御を開始したばかりで力行指令を出力中だった場合は、出力中の力行指令よりも力行側に高位の力行指令（より駆動力の強い側の力行指令）は候補に含めないようにする。また、制御指令部１０４は、ブレーキ指令あるいは惰行指令(力行指令もブレーキ指令も非出力)を出力中だった場合は、惰行指令よりも力行側に高位（駆動力がより強い側）の力行指令は候補に含めないようにする。

次に、制御指令算出部１０４は、速度位置検出部１２０で検出した列車３０の速度、列車３０の位置、記憶部１０１から読み出した路線情報、車両特性モデル記憶部１０２から読み出した車両情報及び特性パラメータ記憶部１０３から読み出した特性パラメータＰＲに基づいて、ブレーキ指令候補を実際のブレーキ指令としてそれぞれ第１所定時間だけ出力した場合の列車の挙動を予測することにより、列車位置予測値と列車速度予測値を算出する（ステップＳ１３）。
ここで、第１所定時間は、ブレーキ指令変更に対する減速度の応答遅れ以上の値とされる。

また、制御指令算出部１０４は、回生有効信号がオン状態でありブレーキ判定部１０７が回生ブレーキが作動していると判断した場合は、第１減速特性モデルＭＤ１と第１特性パラメータＰＲ１を列車３０の挙動予測に用いる。

一方、制御指令算出部１０４は、回生有効信号がオフ状態でありブレーキ判定部１０７が空気ブレーキが作動していると判断した場合は、第２減速特性モデルＭＤ２と第２特性パラメータＰＲ２を列車３０の挙動予測に用いる。

次に、制御指令算出部１０４は、目標減速パターンＢＰ上で列車速度予測値と同じ速度となる位置を求め、列車位置予測値から求めた位置を差し引いて列車位置偏差を算出する。さらに、列車速度予測値に第２所定時間を乗じて位置偏差許容値を算出する（ステップＳ１４）。

図４は、位置偏差許容値の設定例の説明図である。

ここで、第２所定時間としては、列車速度予測値と同一の速度における目標減速パターンＢＰの位置よりも、列車位置予測値の方が遠い列車位置偏差正値側（オーバ側）と、列車速度予測値と同一の速度における目標減速パターンＢＰの位置よりも、列車位置予測値の方が近い列車位置偏差負値側（ショート側）で異なる値を設定してもよい。例えばオーバ側０．５秒、ショート側１秒というように、オーバ側とショート側で異なる値を設定してもよい。

図４に示すように、位置偏差許容値をオーバ側＋（速度）×０．５秒とし（＝オーバ側位置偏差許容値曲線ｄｘ＋）、ショート側−（速度）×１．０秒とした場合（＝ショート側位置偏差許容値曲線ｄｘ−）、従来の速度追従制御において、列車速度予測値と同一の速度における目標減速パターンＢＰに対応する速度に対し、速度偏差許容値をオーバ側＋１ｋｍ／ｈとし（＝オーバ側速度偏差許容値曲線ｄｖ＋）、ショート側−２ｋｍ／ｈ（＝ショート側速度偏差許容値曲線ｄｖ−）とした場合と、許容偏差の範囲がほぼ一致することが分かる。

次に制御指令算出部１０４は、算出した位置偏差と位置偏差許容値とを比較して、ブレーキ指令を選択し決定する（ステップＳ５）。

図５は、ブレーキ指令選択処理の処理フローチャートである。
まず、制御指令算出部１０４は、位置偏差と位置偏差許容値とを比較し、現在のブレーキ指令による位置偏差が位置偏差許容値範囲内であるか否かを判別する（ステップＳ２１）。

ステップＳ２１の判別において、現在のブレーキ指令による位置偏差が位置偏差許容値範囲内である場合には（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）、制御指令算出部１０４は、改めてブレーキ指令の選択を行う必要がないので、現在のブレーキ指令を維持、継続して（ステップＳ２２）、処理を終了する。

ステップＳ２１の判別において、現在のブレーキ指令による位置偏差が位置偏差許容値範囲外となった場合には（ステップＳ２１；Ｎｏ）、現在出力中のブレーキ指令からのブレーキ指令値ないし加減速度の変化量が許容範囲内となるブレーキ指令候補のうち、位置偏差が位置偏差許容値の範囲に含まれるものが有るか否かを判別する（ステップＳ２３）。

ステップＳ２３の判別において、位置偏差が位置偏差許容値の範囲に含まれるブレーキ指令候補が有る場合には（ステップＳ２３；Ｙｅｓ）、位置偏差が位置偏差許容値の範囲に含まれるブレーキ指令候補のうち、現在のブレーキ指令値に対し、ブレーキ指令値の変化量が最も少ないものを選択する（ステップＳ２５）。

一方、位置偏差が位置偏差許容値の範囲に含まれるブレーキ指令候補がない場合は（ステップＳ２３；Ｎｏ）、同一速度における位置偏差が目標減速パターンＢＰの位置を越えていないショート側(負の値)となるブレーキ指令候補のうち最も制動力が小さいブレーキ指令候補（力行側に最も高位のブレーキ指令候補）を選択する（ステップＳ２４）。

図６は、ブレーキ指令候補の選択例の説明図である。
具体的には、図６の例の場合、同一速度における位置偏差が目標減速パターンＢＰの位置を越えていないショート側(負の値)となるブレーキ指令候補Ｘ、Ｙ、Ｚのうち、ブレーキ指令候補としては、ブレーキ指令候補Ｘが選択されることとなる。

以上の説明のように、本第１実施形態によれば、定位置停止制御の最初から目標減速パターンとの位置偏差に基づいてブレーキ指令候補を選択することにより、列車速度予測値が０ｋｍ／ｈとなるタイミングからは停止位置誤差が許容範囲となるブレーキ指令を選択でき、制御方式の切換が発生しないので、駅停止制御中のノッチ操作の乱れによる乗り心地の悪化を発生させない列車制御装置を提供することができる。さらに、制御方式を２種類から１種類にできるため、制御パラメータの調整の手間の低減やソフトウェア構成の単純化が期待できる。

［２］第２実施形態
次に第２実施形態について、図面を参照しながら説明する。
第２実施形態の車両制御システムにおいても、図１に示した車両制御システムと同様であるので、詳細な説明を援用するものとする。
本第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、位置偏差に加えて時間偏差も考慮した点である。

次に第２実施形態における実際の処理手順について説明する。
図７は、第２実施形態の処理フローチャートである。
まず、制御指令部１０４は、第１実施形態と同様に、ブレーキの利き具合を示す第１特性パラメータＰＲ１または第２特性パラメータＰＲ２を補正し（ステップＳ３１）、現在出力中のブレーキ指令からのブレーキ指令値ないし加減速度の変化量が許容範囲内となるブレーキ指令候補を抽出する（ステップＳ３２）。

次に、制御指令算出部１０４は、速度位置検出部１２０で検出した列車３０の速度、列車３０の位置、記憶部１０１から読み出した路線情報、車両特性モデル記憶部１０２から読み出した車両情報及び特性パラメータ記憶部１０３から読み出した特性パラメータＰＲに基づいて、第１実施形態と同様に、ブレーキ指令候補を実際のブレーキ指令としてそれぞれ第１所定時間だけ出力した場合の列車の挙動を予測することにより、列車位置予測値と列車速度予測値を算出し、さらに、列車位置予測値に対応する目標減速パターン位置から停止目標位置までの目標減速パターン上での所要時間（パターン残時間）を求め、残時間予測値から差し引いて時間偏差を算出する（ステップＳ３３）。ここで、残時間予測値は、所定の駅間走行時間から「出発からの経過時間＋第１所定時間」を差し引いた値で蟻、下限値は０秒とされる。

この場合において、時間偏差の上限値はパターン残時間とする。時間偏差許容値はあらかじめ設定した値を記憶部１０１に記憶させておく。時間偏差許容値としては、例えば、早着側１０秒、遅着側５秒というように、早着側と遅着側で異なる値を設定してもよい。

次に、制御指令算出部１０４は、第１実施形態と同様に、目標減速パターンＢＰ上で列車速度予測値と同じ速度となる位置を求め、列車位置予測値から求めた位置を差し引いて列車位置偏差を算出する。さらに、列車速度予測値に第２所定時間を乗じて位置偏差許容値を算出するとともに、第２実施形態では、時間偏差を算出する（ステップＳ３４）。
ここで、時間偏差の算出は、列車位置予測値に対応する目標減速パターン位置から停止目標位置までの目標減速パターン上での所要時間（パターン残時間）を求め、残時間予測値から差し引くことにより行う。

次に制御指令算出部１０４は、算出した位置偏差と位置偏差許容値とを比較するとともに、算出した時間偏差と予め記憶しておいた時間偏差許容値とを比較して、ブレーキ指令を選択し決定する（ステップＳ３５）。

図８は、第２実施形態のブレーキ指令選択処理の処理フローチャートである。
ステップＳ３５の処理において、まず、制御指令算出部１０４は、位置偏差と位置偏差許容値とを比較し、現在のブレーキ指令による位置偏差が位置偏差許容値範囲内であるか否かを判別する（ステップＳ４１）。

ステップＳ２１の判別において、現在のブレーキ指令による位置偏差が位置偏差許容値範囲内であり、かつ、時間偏差が時間偏差許容値範囲内である場合には（ステップＳ４１；Ｙｅｓ）、制御指令算出部１０４は、改めてブレーキ指令の選択を行う必要がないので、現在のブレーキ指令を維持、継続して（ステップＳ４２）、処理を終了する。

ステップＳ４１の判別において、現在のブレーキ指令による位置偏差が位置偏差許容値範囲外となった場合、現在のブレーキ指令による時間偏差が時間偏差許容値範囲外となった場合あるいは位置偏差及び時間偏差の双方ともに偏差許容値範囲外となった場合には（ステップＳ４１；Ｎｏ）、制御指令算出部１０４は、各ブレーキ指令候補について位置偏差が位置偏差許容値を外れた割合及び時間偏差が時間偏差許容値を外れた割合を算出する（ステップＳ４３）。

具体的には、位置偏差が位置偏差許容値を外れる割合は、例えば、位置偏差がショート側（不足側）６００ｃｍ、ショート側の位置偏差許容値が５００ｃｍなら、（６００−５００）／５００×１００＝２０％となる。また、位置偏差がショート側４００ｃｍ、ショート側の位置偏差許容値が５００ｃｍなら、位置偏差許容値を外れていないので、位置偏差許容値を外れる割合は０％とする。

同様に、時間偏差が時間偏差許容値を外れる割合は、例えば、時間偏差がショート側（不足側）２０秒、ショート側の時間偏差許容値が１５秒なら、（２０−１５）／１５×１００＝３３％となる。また、時間偏差がショート側１０秒、ショート側の時間偏差許容値が１５秒なら、時間偏差許容値を外れていないので、時間偏差許容値を外れる割合は０％とする。

次に制御指令算出部１０４は、位置偏差が位置偏差許容値を外れる割合と、時間偏差が時間偏差許容値を外れる割合との、平均値を算出する（ステップＳ４４）。
そして、制御指令算出部は、ブレーキ指令候補のうち、位置偏差が位置偏差許容値を外れる割合と時間偏差が時間偏差許容値の範囲を外れる割合との平均が最も０に近いブレーキ指令候補を選択して処理を終了する（ステップＳ４５）。

以上の説明のように、本第２実施形態によれば、残時間予測値の下限値を０秒とし、時間偏差の上限値をパターン残時間とすることで、停止目標位置に接近するほど時間偏差の値が取りうる範囲は小さくなり、最終的に時間偏差許容値の範囲に収まる。
したがって、停止目標位置近くでは停止位置精度のみを考慮したブレーキ指令選択を行うことになり、時間偏差の考慮が停止位置精度の悪化につながることはない。

さらに時間偏差も考慮することにより、駅停止制御中のノッチ操作の乱れによる乗り心地の悪化を発生させないだけでなく、目標減速パターンへの追従性と同時に定時性も考慮したブレーキ指令選択を行って早着や遅着を抑制することも可能となる。

上記各実施形態によれば、適切なブレーキ指令を算出できるので、停止位置精度や乗り心地の悪化を防ぐことができる。ひいては、運転士の技量によらず安定して列車を停止させることができ、列車運行を安定化させて乗り心地の向上を図ることができ、停止制御を行う際の運転士の負担も軽減できる。

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され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。

１０…レール
１１…地上子
２０…ＡＴＣ地上装置
３０…列車
１００…列車制御装置
１０１…記憶部
１０２…車両特性モデル記憶部
１０３…特性パラメータ記憶部
１０４…制御指令算出部
１０５…減速度比率算出部
１０６…特性パラメータ調整部
１０７…ブレーキ判定部、
１２０…速度位置検出部、
１３０…駆動／制動制御装置
１４０…ＡＴＣ車上装置
１５１…車上子
１５２…受電器
１６０…空気ブレーキ装置
１６１…モータ
ＳＹＳ…列車制御システム

Claims (13)

1. 駆動及び制動を制御するための駆動/制動制御装置を有する列車の速度及び前記列車の位置を検出する列車速度位置検出部と、
   前記列車速度位置検出部の検出結果に基づいて、所定時間後の前記列車の速度予測値である列車速度予測値及び前記所定時間後の前記列車の位置予測値である列車位置予測値及び所定位置に前記列車を停止させるために予め定めた目標減速パターンに基づいて前記列車の位置偏差を算出し、算出した前記位置偏差に基づいて前記駆動/制動制御装置への制御指令を選択する制御指令算出部と、
   を備えた列車制御装置。
2. 前記位置偏差は、前記位置偏差は、前記所定時間後の列車速度予測値に対応する前記目標減速パターン上の列車位置と、前記列車位置予測値との偏差である、
   請求項１記載の列車制御装置。
3. 前記制御指令算出部は、前記位置偏差が所定の許容範囲内となるように前記制御指令を選択する、
   請求項１又は請求項２記載の列車制御装置。
4. 前記制御指令算出部は、前記位置偏差が前記許容範囲内とならない場合は、前記所定時間後の列車速度予測値に対応する前記目標減速パターン上の列車位置よりも前記列車位置予測値が前記所定位置に対して手前側となる前記制御指令のうち、最も駆動力が強いあるいは制動力が弱い制御指令を選択する、
   請求項３記載の列車制御装置。
5. 前記制御指令算出部は、前記許容範囲が、前記目標減速パターンにおける速度が低いほど狭く設定される、
   請求項３又は請求項４記載の列車制御装置。
6. 制御指令算出部は、前記目標減速パターンとの時間偏差に基づいて前記制御指令を選択する、
   請求項１乃至請求項５いずれか一項記載の列車制御装置。
7. 前記時間偏差は、前記所定時間後の列車位置予測値に対応する前記減速パターン上の列車位置から停止目標位置に至るまでの前記減速パターンに対応する所要時間と、前記所定時間後の残時間予測値との偏差である
   請求項６記載の列車制御装置。
8. 前記制御指令算出部は、前記位置偏差及び前記時間偏差が許容範囲内となるように前記制御指令を選択する、
   請求項６又は請求項７記載の列車制御装置。
9. 前記制御指令算出部は、前記位置偏差及び前記時間偏差が許容範囲内となるように制御指令を選択できない場合は、前記位置偏差が許容範囲を外れる割合及び前記時間偏差が許容範囲を外れる割合に基づいて制御指令を選択する、
   請求項６乃至請求項８のいずれか一項記載の列車制御装置。
10. 前記制御指令算出部は、前記制御指令または前記列車の加減速度の変化量が所定範囲以内となるように前記制御指令を選択する、
    請求項１乃至請求項９のいずれか一項記載の列車制御装置。
11. 前記制御指令は、ノッチ出力であり、
    前記目標減速パターンは、所定のブレーキノッチで作成され、
    前記列車の減速特性モデルを記憶する特性パラメータ記憶部と、
    前記制御指令及び前記列車速度の推移に基づいて前記特性パラメータ記憶部に記憶された前記減速特性モデルを調整する特性パラメータ調整部と、
    を備えた請求項６乃至請求項８のいずれか一項記載の列車制御装置。
12. 駆動及び制動を制御するための駆動/制動制御装置を有する列車の制御を行う列車制御装置で実行される方法であって、
    前記列車の速度及び前記列車の位置を検出する過程と、
    前記検出の結果に基づいて、所定時間後の前記列車の速度予測値である列車速度予測値及び前記所定時間後の前記列車の位置予測値である列車位置予測値及び所定位置に前記列車を停止させるために予め定めた目標減速パターンに基づいて前記列車の位置偏差を算出する過程と、
    前記算出した前記位置偏差に基づいて前記駆動/制動制御装置への制御指令を選択する過程と、
    を備えた方法。
13. 駆動及び制動を制御するための駆動/制動制御装置を有する列車の制御を行う列車制御装置をコンピュータにより制御するためのプログラムであって、
    前記コンピュータを、
    前記列車の速度及び前記列車の位置を検出する手段と、
    前記検出の結果に基づいて、所定時間後の前記列車の速度予測値である列車速度予測値及び前記所定時間後の前記列車の位置予測値である列車位置予測値及び所定位置に前記列車を停止させるために予め定めた目標減速パターンに基づいて前記列車の位置偏差を算出する手段と、
    前記算出した前記位置偏差に基づいて前記駆動/制動制御装置への制御指令を選択する手段と、
    して機能させるプログラム。

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