JP2019140810A - 軌道輸送システム - Google Patents

Abstract

【課題】障害物検知車両の減速に伴う輸送用車両の走行パターンへの影響を抑えた軌道輸送システムを提供することを目的とする。【解決手段】軌道上を走行する輸送用車両と、軌道上の障害物を検知する障害物検知部を備え前記輸送用車両に先行して走行する障害物検知車両とを有する軌道輸送システムにおいて、前記障害物検知車両は、前記輸送用車両が停止するまでに必要な制動距離よりも前方を走行し、前記障害物検知車両は、加速させることで前記輸送用車両との距離を一旦広げてから減速することを特徴とする。【選択図】 図２

Description

本発明は、軌道上を走行する軌道輸送システムに関する。

軌道上を走行する軌道輸送システムは、軌道上に障害物が存在した場合、操舵による回避が不可能なため、軌道上の障害物を検知することは列車の安全性や運用性を向上させるために重要である。有人運転システムでは、軌道上および経路上の障害物は運転士の目視によって確認されてきた。一方、運転士に頼らない無人運転システムは、障害物の確認が難しい。そのため無人運転システムは、専用軌道を設け他の交通を遮断することでしか実現されてこなかった。

後述する各実施例とは狙いが異なるが、特許文献１では、軌道上の障害物を排除する排障車と、この排障車の後方を所定の車間距離をおいて走行する輸送用車両とを備える軌道輸送システムが開示されている。

特開平５−３３８５３８号

開放軌道における無人運転システムの実現のため、発明者らは、障害物を検知する障害物検知車両を、乗客を輸送する輸送用車両に先行して走行させるシステムを検討している。この輸送用車両と障害物検知車両との距離（以降では車間距離と呼称する。）は、輸送用車両の制動距離以上であることが望ましい。これは、障害物検知車両が障害物に接触し、障害物検知車両が瞬時に停止した場合において、輸送用車両が障害物検知車両に衝突することを避けるためである。

ここで、目標地点までの軌道に対する走行速度は、列車の制限速度を厳守した上で、目的地までの距離、到着時間、および乗客の乗り心地等を考慮し決定される。この際、例えば走行経路がカーブや傾斜面を伴う場合、列車は直線経路を走行する場合と比較すると脱線の恐れが増え、かつ障害物検知を行う場合は進行方向の認識が困難となる。そのため、列車はカーブや傾斜面の直前では減速することが原則である。

一方、上述した原則に則り障害物検知車両がカーブや傾斜面の直前で減速をすると、後方を走行する輸送用車両も減速する必要がある。

これは、先述した通り、輸送用車両は、障害物検知車両が瞬時に停止をしても、障害物検知車両と衝突をしない車間距離を常に保ち走行しようとするからである。障害物検知車両が減速をすることで、車間距離が縮まり、後方を走行する輸送用車両は減速を余儀なくされる。

そのため、輸送用車両は直線を走行している場合でも、先行する障害物検知車両の減速により不要な減速を強いられることとなる。先述した通り、列車の走行速度は、目的地までの距離、到着時間、乗客の乗り心地を考慮した上で最適に決定されるため、不要な減速は乗り心地の悪化に繋がり、さらには、輸送用車両が目標時間までに目的地まで到達できず、運行に支障をきたす原因となる。

本発明は、上記の問題点を改善するために考案されるもので、障害物検知車両の減速に伴う輸送用車両の走行パターンへの影響を抑えた軌道輸送システムを提供することを目的とする。

本発明に係る軌道輸送システムの一例は、軌道上を走行する輸送用車両と、軌道上の障害物を検知する障害物検知部を備え前記輸送用車両に先行して走行する障害物検知車両とを有する軌道輸送システムにおいて、前記障害物検知車両は、前記輸送用車両が停止するまでに必要な制動距離よりも前方を走行し、前記障害物検知車両は、加速させることで前記輸送用車両との距離を一旦広げてから減速することを特徴とする。

本発明によれば、障害物検知車両の減速に伴う輸送用車両の走行パターンへの影響を抑えた軌道輸送システムを提供できる。

本発明の実施例の軌道輸送システムのシステム構成の概念図 本発明の実施例の軌道輸送システムにおける輸送用車両と障害物検知車両のシステム構成の概念図 本発明の軌道輸送システムにおける輸送用車両運転制御部の処理フローの一例 本発明の軌道輸送システムにおける障害物検知車両運転制御部および障害物検知車両走行速度調整部の処理フローの一例 本発明の軌道輸送システムにおける輸送用車両と障害物検知車両の位置・速度軌跡例 本発明の軌道輸送システムにおける輸送用車両と障害物検知車両の障害物検知車両走行速度調整部処理前での位置・速度軌跡例 本発明の軌道輸送システムにおける輸送用車両と障害物検知車両の障害物検知車両走行速度調整部処理後での位置・速度軌跡例 本発明の軌道輸送システムにおける輸送用車両と障害物検知車両の障害物検知車両走行速度調整部処理後での時間・速度軌跡例

以下、本発明を実施例を用いて説明する。

本実施例では、輸送用車両と障害物検知車両より構成され、輸送用車両に対し先行して走行する障害物検知車両の走行パターンが、後方を走行する輸送用車両の走行パターンに影響を与えることを防ぐことを特徴とする。

＜軌道輸送システム１００：＞
はじめに、図１を用いて、軌道輸送システム１００の構成と各構成要素の役割を説明する。軌道輸送システムは乗客や貨物を乗せる輸送用車両１０１と、前方の障害物を検知する障害物検知車両１０２と、輸送用車両１０１と障害物検知車両１０２との間の通信部１１６で構成される。

通信部１１６は、輸送用車両１０１と障害物検知車両１０２との間を、アクセスポイントを経由せずに繋ぐ車車間通信でも良いし、地上に設備したアクセスポイントを介した通信でも良い。本発明では、輸送用車両１０１と障害物検知車両１０２間にて行う制御のために、伝送遅延が十分小さくデータ通信が実施できればよく、その方法は問わない。

障害物検知車両１０２は障害物を検知するためのセンサである障害物検知センサ１１４を備える。障害物検知センサ１１４は、離れた位置にある障害物を事前に検知するだけでなく、障害物検知車両１０２自体が障害物に接触または衝突したことも検知できるように構成しても良い。

具体的なセンサの種類は問わないが、前者は、例えば自動車の運転支援で実用されているカメラやミリ波レーダを用いればよく、その場合１００〜２００m程度まで離れた位置の障害物を検知できる。後者は、例えば、車両１０２の表面に加わった衝撃に反応する感圧センサが利用できる。

障害物検知センサ１１４の出力は、障害物検知部１１５に入力される。障害物検知部１１５は障害物検知処理を実行し、障害物が無いことを確認できた場合、進行許可信号を、通信部１１６を介して輸送用車両１０１に備えられた輸送用車両制駆動部１０５へ発信する。障害物を発見した際や、障害物検知機能自体の異常を発見した際は、進行許可信号を発信しない。

輸送用車両制駆動部１０５は、輸送用車両１０１にブレーキを適用する非活性状態と、ブレーキを開放する活性状態の２つの状態を持ち、通常は非活性状態で、進行許可信号を受信している間のみ活性状態になるように構成している。これは、ブレーキを適用した状態を安全側とする、いわゆるフェールセーフな構成である。

＜輸送用車両１０１：＞
続いて、図２を用いて、軌道輸送システムにおける輸送用車両と障害物検知車両のシステム構成と各構成要素の役割を説明する。

まず、輸送用車両１０１とその構成要素について説明する。輸送用車両１０１は、輸送用車両発着管理部１０３と輸送用車両運転制御部１０４と輸送用車両制駆動部１０５と輸送用車両軌道経路取得部１０６と輸送用車両在線位置算出部１０７から構成される。

輸送用車両発着管理部１０３は、輸送用車両１０１の駅発着時刻を管理する部である。専用の箱や基板を輸送用車両に設置するほか、既存の車両情報制御システムの一機能として実現してもよい。輸送用車両発着管理部１０３は、輸送用車両１０１が駅に停止している間に、当該駅の輸送用車両発車予定時刻を輸送用車両運転制御部１０４に伝える。また、輸送用車両発着管理部１０３は、輸送用車両運転制御部１０４から、次駅への輸送用車両到着予定時刻を取得する。さらに、輸送用車両発着管理部１０３は、輸送用車両発着予定時刻を、通信部１１６を介して障害物検知車両発着管理部１０８に送信する。

輸送用車両運転制御部１０４は、輸送用車両１０１の制駆動指令を生成する部であり、ＡＴＯ装置（自動列車運転装置）が例として挙げられる。輸送用車両運転制御部１０４は、生成した輸送用車両制駆動指令を輸送用車両制駆動部１０５に送信する。

輸送用車両運転制御部１０４は、輸送用車両発着管理部１０３から取得した輸送用車両発車予定時刻にもとづいて輸送用車両１０１を発車させる。また、駅間では位置と速度で定義される目標走行パターンに沿って、輸送用車両１０１が走行するように、制駆動指令を生成する。

目標走行パターンは、予め分かっている輸送用車両１０１の加減速度と走行区間の制限速度にもとづき生成される。

ここで、目標走行パターンを刷新するために、輸送用車両１０１は、輸送用車両の走行軌道を取得する輸送用車両軌道経路取得部１０６と、輸送用車両軌道経路上の自車位置である輸送用車両在線位置を取得する輸送用車両在線位置算出部１０７を有している。

輸送用車両軌道経路取得部１０６は、輸送用車両が走行する駅間の走行経路を取得する。具体的には、出発駅を基準とした際の、走行経路の位置、勾配、曲率、分岐情報が考えられる。

輸送用車両在線位置算出部１０７は、輸送用車両軌道経路取得部１０６より取得した輸送用車両１０１の走行経路上での現在の在線位置を算出する。例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を輸送用車両１０１に設け、当該ＧＰＳの情報にもとづき輸送用車両１０１の現在の在線位置を算出する方法が考えられる
この際、輸送用車両運転制御部１０４は、輸送用車両在線位置を通信部１１６を介して障害物検知車両１０２が備える障害物検知車両運転制御部１０９に送信する。

その上で、障害物検知車両運転制御部１０９から通信部１１６を介して取得される障害物検知車両在線位置と、輸送用車両１０１の輸送用車両在線位置から、輸送用車両１０１と障害物検知車両１０２の車間距離を算出し、車間距離と輸送用車両１０１の最大減速度とから、輸送用車両１０１の許容最高速度を算出し、輸送用車両１０１の目標走行パターンである輸送用車両制駆動指令を刷新する。

輸送用車両制駆動部１０５は、輸送用車両運転制御部１０４から取得する輸送用車両制駆動指令にもとづき、輸送用車両１０１を制駆動させる。輸送用車両制駆動部１０５の具体的装置の例としては、インバータ、モータ、摩擦ブレーキが挙げられる。

輸送用車両制駆動部１０５にて出力された輸送用車両１０１の走行速度は、次回の輸送用車両運転制御部１０４の起動時に入力される。

また、輸送用車両制駆動部１０５には、障害物検知車両１０２が備える障害物検知部１１５から、通信部１１６を介し障害物情報が入力される。輸送用車両１０１が駅停止中で、かつ障害物情報の内容が「障害物：あり」となった場合には、制動状態とし、輸送用車両１０１を発進できないようにする。他方、輸送用車両１０１が駅間走行中で、かつ障害物情報の内容が「障害物：あり」となった場合には、最大減速度で制動し、輸送用車両１０１を停止させる。

＜障害物検知車両１０２：＞
続いて、障害物検知車両１０２とその構成要素について説明する。障害物検知車両１０２は、障害物検知車両発着管理部１０８と障害物検知車両運転制御部１０９と障害物検知車両速度調整部１１０と障害物検知車両制駆動部１１１と障害物検知車両軌道経路取得部１１２と障害物検知車両在線位置算出部１１３と障害物検知センサ１１４と障害物検知部１１５とから構成される。

障害物検知車両発着管理部１０８は、障害物検知車両１０２の駅発着時刻を管理する部である。輸送用車両１０１同様、専用の箱や基板を障害物検知車両１０２に設置するほか、既存の車両情報制御システムの一機能として実現してもよい。障害物検知車両発着管理部１０８は、輸送用車両発着管理部１０３から、通信部１１６を介して輸送用車両発着予定時刻を受信する。障害物検知車両発着管理部１０８は、輸送用車両発着予定時刻にもとづいて障害物検知車両発着予定時刻を生成し、障害物検知車両運転制御部１０９に送信する。

障害物検知車両運転制御部１０９は、障害物検知車両１０２の制駆動指令を生成する部であり、ＡＴＯ装置（自動列車運転装置）が例として挙げられる。障害物検知車両運転制御部１０９は、生成した障害物検知車両制駆動指令を、障害物検知車両速度調整部１１０に送信する。

障害物検知車両運転制御部１０９は、障害物検知車両発着管理部１０８から取得した障害物検知車両発車予定時刻にもとづいて障害物検知車両１０２を発車させる。また、駅間では位置と速度で定義される目標走行パターンに沿って、障害物検知車両１０２が走行するように、制駆動指令を生成する。

目標走行パターンは、予め分かっている障害物検知車両１０２の加減速度と、輸送用車両１０１の走行区間制限速度にもとづき生成される。また、障害物検知車両運転制御部１０９は、障害物検知車両発着予定時刻を考慮し、輸送用車両１０１が駅に停止している間に障害物検知車両１０２の障害物検知車両目標走行パターンを生成する。その上で、障害物検知車両１０９は、障害物検知車両目標走行パターンに沿って走行するよう障害物検知車両制駆動指令を生成する。

目標走行パターンを刷新するために、障害物検知車両１０２は、障害物検知車両１０２の走行軌道を取得する障害物検知車両軌道経路取得部１１２と、障害物検知車両上の自車位置と速度を取得する障害物検知車両在線位置算出部１１３を有している。

障害物検知車両軌道経路取得部１１２は、駅間の走行経路を取得する。具体的には、輸送用車両軌道経路取得部１０６と同様、出発駅を基準とした際の、走行経路の位置、勾配、曲率、分岐情報が考えられる。

また、障害物検知車両在線位置算出部１１３は、輸送用車両在線位置算出部１０７同様、ＧＰＳを搭載し、その信号にもとづき在線位置を推定しても良いし、障害物検知車両１０２は、障害物検知センサ１１４を搭載しているため、過去に走行した際に取得した障害物検知センサ１１４の情報、具体的にはカメラより取得した画像や、ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）より取得した３次元位置情報と照らし合わせ、より正確な在線位置を算出してもよい。

障害物検知車両速度調整部１１０は、障害物検知車両制駆動指令（障害物検知車両目標走行パターン）と、障害物検知車両軌道経路取得部１１２より取得した障害物検知車両軌道経路と、障害物検知車両在線位置算出部１１３より取得した障害物検知車両在線位置を入力とし、ここでは例えば1分後までの障害物検知車両軌道経路とそれに応じた障害物検知車両制駆動指令を取得する。

障害物検知車両速度調整部１１０は、障害物検知車両１０２が、1分後までにカーブや急斜面を走行するために減速をする場合は、後方を走行する輸送用車両が有する輸送用車両目標走行パターンを害さないように、障害物検知車１０２の障害物検知車両目標走行パターンを調整する。その後、調整した障害物検知車両１０２の制駆動指令（障害物検知車両目標走行パターン）を、障害物検知車両制駆動部１１１に送信する。本処理の内容については後段にて詳細を記載する。

障害物検知車両制駆動部１１１は、障害物検知車両速度調整部１１０から取得した直近の速度目標走行パターンを調整した障害物検知車両制駆動指令にもとづき、障害物検知車両１０２を制駆動させる。障害物検知車両制駆動部１１１の具体的装置の例としては、インバータ、モータ、摩擦ブレーキが挙げられる。

障害物検知車両制駆動部１１１にて出力された障害物検知車両１０２の走行速度は、次回の障害物検知車両運転制御部１０９の起動時に入力される。

また、障害物検知車両制駆動部１１１は、障害物検知部１１５より障害物情報を入力する。障害物検知車両１０２が駅停止中で、障害物情報の内容が「障害物：あり」となった場合には、制動状態とし、障害物検知車両１０２を発進できないようにする。障害物検知車両１０２が駅間走行中で、障害物情報の内容が「障害物：あり」となった場合には、最大減速度で制動し、障害物検知車両１０２を停止させる。

障害物検知部１１５は、障害物検知センサ１１４を備え、障害物検知車両１０２の位置から前方の領域における、輸送用車両１０１の運行を支障する障害物の存在を検知する機能をもつ。障害物検知センサ１１４としては、遠方はカメラやＬｉＤＡＲ、あるいはミリ波レーダなどを用いて障害物検知を行う。また、障害物検知車両１０２に障害物が接触、あるいは衝突したことを接触センサや衝突検知センサで検知する。輸送用車両１０１の運行を支障する障害物を検知した場合、障害物検知部１１５は、輸送用車両制駆動部１０５と障害物検知車両制駆動部１１１に「障害物：あり」の情報を伝達する。

加えて、障害物検知部１１５は、障害物検知車両１０２の前方だけでなく、障害物検知車両１０２の後方の障害物有無を検知可能な仕組みをもっていてもよい。具体的には、後方用にカメラやＬｉＤＡＲ、あるいはミリ波レーダを追加でもつ方法や、障害物検知車両１０２が後方に向かって走行する際に障害物検知部１１５が前後に反転して後方を検知可能とする機構をもつ方法をとってもよい。

以上が、軌道輸送システムにおける輸送用車両と障害物検知車両のシステム構成と各構成要素の役割の説明である。

なお、軌道輸送システム１００が有する通信部１１６は、輸送用車両１０１と障害物検知車両１０２が無線で通信している。通信部１１６は、輸送用車両発着予定時刻、輸送用車両在線位置、障害物検知車両在線位置、障害物情報の情報を相互に通信している。

次に、輸送用車両運転制御部１０４と障害物検知車両運転制御部１０９と障害物検知車両速度調整部１１０の処理の流れを説明する。

＜輸送用車両運転制御部１０４：＞
まず、輸送用車両運転制御部１０４の処理フローの例を、図３を用いて説明する。輸送用車両運転制御部１０４は、図３に示す処理を一定周期で実行する。

Ｓ３０１は、輸送用車両１０１が駅に停車中か否かを判定する。当該判定は、具体的には、輸送用車両運転制御部１０４に入力される、輸送用車両在線位置算出部１０７より取得した輸送用車両１０１の在線位置と、輸送両車制駆動部１０５から出力された輸送用車両１０１の走行速度から、在線位置が駅近傍であり、速度が０ｋｍ/ｈであれば駅に停車中と判定する。

Ｓ３０１にて停車中と判定された場合、Ｓ３０２は、輸送用車両１０１が現在停車中の駅を発車する予定の時刻（輸送用車両発車予定時刻）を輸送用車両発着管理部１０４から取得する。

Ｓ３０３は、現在時刻が輸送用車両発車予定時刻を経過しているか否か判定する。経過していない場合、本処理フローを終了する。経過している場合、Ｓ３０４に進む。

Ｓ３０４は、輸送用車両１０１が発車準備を完了しているか否か判定する。発車準備の例として、車両ドア閉状態の確認が挙げられる。発車準備が未完了の場合、本処理フローを終了する。発車準備が完了している場合は、Ｓ３０５に進む。

Ｓ３０５は、障害物検知車両在線位置を、通信部１１６を介し障害物検知車両１０２が備える障害物検知車両在線位置算出部１１３から取得する。

Ｓ３０６は、障害物検知車両在線位置と、輸送用車両１０1の在線位置から、障害物検知車両１０２と輸送用車両１０１の車間距離を算出する。

Ｓ３０７は、Ｓ３０６で算出した車間距離が発車時基準車間距離以上か否かを判定する。ここで、発車時基準車間距離とは、輸送用車両１０１が駅を発車する際に、輸送用車両１０１と障害物検知車両１０２との間に確保すべき安全な車間距離である。輸送用車両１０１と障害物検知車両１０２の間に、人などの障害物が存在するのを防止するため、理想的には発車時基準車間距離は限りなく小さくすべきだが、輸送用車両在線位置算出部１０７、障害物検知車両在線位置算出部１１３の誤差を考慮して、発車時基準車間距離を設定する。ここでは例えば、輸送用車両１０１および障害物検知車両１０２の発車時基準車間距離を１０ｍに設定する。

Ｓ３０７は、Ｓ３０６で算出した車間距離が発車時基準車間距離以上となっている場合にはＳ３０８に進み、当該発車時基準車間距離未満の場合は本処理フローを抜ける。

Ｓ３０８は、輸送用車両制駆動指令を算出し、輸送用車両制駆動部１０５に送信する。具体的には、駅を発車するために力行指令を送信する。

続くＳ３０９は、輸送用車両１０１が発車した時刻と、これから走行する駅間の予定走行時間とから、次駅の予定着時刻（輸送用車両到着予定時刻）を計算し、輸送用車両発着管理部１０３に送信する。

次に、Ｓ３０１で輸送用車両１０２が駅停車中でない場合の処理をＳ３１０、Ｓ３１１、Ｓ３１２、Ｓ３１３、Ｓ３１４を用いて説明する。

Ｓ３１０は、障害物検知車両在線位置を、障害物検知車両運転制御部１０９から取得する。

Ｓ３１１は、障害物検知車両在線位置と、輸送用車両の位置とから、障害物検知車両１０２と輸送用車両１０１の車間距離を算出する。

Ｓ３１２は、Ｓ３１１で算出した車間距離から、輸送用車両１０１の許容最大速度を算出する。

Ｓ３１３は、輸送用車両制駆動指令を算出し、輸送用車両制駆動部１０６に送信する。具体的にここでは、輸送用車両１０２の走行速度が所定の目標速度となるように比例制御などで制駆動指令を算出する。目標速度の算出方法は、まず輸送用車両１０１の位置と、予め定められた目標走行パターンにもとづいて仮の目標速度を算出し、当該仮の目標速度と許容最大速度を比較したうえで、両者のうち小さいほうを最終的な目標速度とする。

Ｓ３１４は、輸送用車両１０１の現在の在線位置と速度から、輸送用車両１０１が次駅に到着する時刻を推定し、輸送用車両発着管理部１０３に送信する。

以上が、輸送用車両運転制御手段１０９の処理フローの例の説明である。

＜障害物検知車両運転制御部１０９・障害物検知車両速度調整部１１０：＞
続いて、障害物検知車両運転制御部１０９と障害物検知車両速度調整部１１０の処理フローを、図４を用いて説明する。

Ｓ４０１は、障害物検知車両在線位置の情報をもとに、障害物検知車両１０２が駅停車中であるか否かを判定する。ここでは、輸送用車両運転制御部１０４におけるＳ３０１同様、障害物検知車両在線位置が、駅の近傍であり、かつ速度が０ｋｍ/ｈであれば、障害物検知車両も停車中であると判断する。

Ｓ４０２は、輸送用車両１０１が、駅停車中において障害物検知車両１０２の目標走行パターンを作成済みであるか否かを判定する。作成済みであればＳ４０５へ、作成済みでなければＳ４０３へ進む。

Ｓ４０３は、障害物検知車両発着管理部１０８より障害物検知車両１０２の障害物検知車両発着予定時刻を取得する。

Ｓ４０４は、障害物検知車両発着予定時刻にもとづき、障害物検知車両１０２の次駅までの目標走行パターンを生成する。当該目標走行パターンの生成にあたっては、輸送用車両１０１同様、予め分かっている障害物検知車両１０２の加減速度と走行区間の制限速度にもとづくパターンを基本とする。

Ｓ４０５は、Ｓ４０４で作成された目標走行パターンに沿って障害物検知車両１０２が走行するように、障害物検知車両制駆動指令を生成し、Ｓ４０６に送信する。

Ｓ４０６は、障害物検知車両在線位置を、記憶部１１６を介し、輸送用車両１０１が備える輸送用車両運転制御部１０９に送信する。

次に、Ｓ４０１で輸送用車両１０２が駅間を走行中（駅停車中でない）場合の処理をＳ４０７、Ｓ４０８、Ｓ４０９、Ｓ４１０、Ｓ４１１、Ｓ４１２、Ｓ４１３を説明する。

Ｓ４０７は、障害物検知車両発着管理部１０８より障害物検知車両１０２の、次駅の到着予定時刻を取得する。

Ｓ４０８は、障害物検知車両１０２の現在の在線位置と速度から、次駅までの目標走行パターンを修正する。

続いて、Ｓ４０９、Ｓ４１０、Ｓ４１１は障害物検知車両速度調整部１１０の処理内容を示している。

まず、Ｓ４０９は、障害物検知車両在線位置算出部１１３にて算出した障害物検知車両１０２の障害物検知車両在線位置を取得する。

Ｓ４１０では、障害物検知車両走行経路取得部１１２より取得した障害物検知車両の走行経路のうち、現在の在線位置と次駅までの走行経路の位置、勾配、傾斜、分岐情報等を取得する。

Ｓ４１１では、Ｓ４０８にて修正された目標走行パターンとＳ４０９にて取得した障害物検知車両１０２の障害物検知車両在線位置に対し、Ｓ４１０にて取得した直近の走行経路の情報をもとに障害物検知車両１０２の走行パターンを調整する。以下、図５、図６、図７を用いて具体的に説明する。

ここで、図５は、Ｓ４０８にて取得した各車両の目標走行パターンを示している。軌跡５００は輸送用車両１０１の位置・速度軌跡、軌跡５０１は障害物検知車両１０２の位置・速度軌跡である。また区間Ｄ１は、各車両のカーブ走行区間を示しており、輸送用車両１０１および障害物検知車両１０２共に、カーブ進入に伴い減速をし、カーブ走行後は再び加速を行う。位置Ｐ１はカーブ進入に伴う輸送用車両１０１の減速開始位置、位置Ｐ２はカーブ進入に伴う障害物検知車両１０２の減速開始位置である。また、次に説明する図６、図７は、図５内における領域５０２の拡大図を示している。

続いて、図６は領域５０２内での、輸送用車両１０１および障害物検知車両１０２の目標走行パターンを調整する前の位置・速度軌跡を示しており、各記号は図５と同様の意味である。図７は、輸送用車両１０１および障害物検知車両１０２の目標走行パターンを調整した後の位置・速度軌跡を示している。ここで、軌跡５００’は、目標走行パターン調整後の輸送用車両１０１の位置・速度軌跡、軌跡５０１’は、目標走行パターン調整後の障害物検知車両１０２の位置速度軌跡である。また、位置Ｐ１’はカーブ進入に伴う輸送用車両１０１の減速開始位置、位置Ｐ２’はカーブ進入に伴う障害物検知車両１０２の減速開始位置、位置Ｐ３’はカーブ進入に伴う障害物検知車両１０２の加速開始位置を示している。

ここで、図６における輸送車両１０１の走行軌跡５００の場合は、本実施例の冒頭でも述べた通り、前方を走行する障害物検知車両１０２が位置Ｐ２より減速を開始するため、輸送車両１０１は安全な車間距離を保つべく、位置Ｐ２より手前の位置Ｐ１より減速を開始する必要がある。

そこで、図７に示す通り、障害物検知車両１０２は、位置Ｐ３’より事前に加速を行い、後方を走行する輸送車両と車間距離を一時的に広げた後に、位置Ｐ２’より減速を開始しカーブに進入するよう、障害物検知車両１０２の目標走行パターンを調整する。

以降では、障害物検知車両１０２が加速を行う位置Ｐ３’の算出方法について、図８を用いて説明する。図８は輸送用車両１０１および障害物検知車両１０２の目標走行パターンを調整した後の時間・速度軌跡を示している。軌跡８００は、輸送用車両１０１の時間・速度軌跡、軌跡８０１は、障害物検知車両１０２の時間・速度軌跡である。

本実施例では、図８のように輸送用車両１０１および障害物検知車両１０２がカーブ進入に伴い、それぞれ一定の加速度および減速度を保った上で走行する環境下での位置Ｐ３’の算出方法を説明する。

図８内の、T_Kｄはカーブ進入に伴う輸送用車両１０１の減速開始時間、T_Kcurは輸送用車両１０１のカーブ進入開始時間（減速終了時間）を示している。また、T_Taはカーブ進入に伴う障害物検知車両１０２の加速開始時間、T_Tmaxは障害物検知車両１０２の加速終了時間（障害物検知車両１０２の走行限界速度到達時間）、T_Tｄは障害物検知車両１０２の減速開始時間、T_Tcurは障害物検知車両１０２のカーブ進入開始時間（減速開始時間）を示している。なお、ここでは、障害物検知車両１０２の加速開始時間T_Taを求めることが目的である。

また、V_Tmaxは障害物検知車両１０２の限界走行速度、V_Kmaxは輸送用車両１０１の限界走行速度、V_Kcurは輸送用車両１０１および障害物検知車両１０２のカーブ進入時の走行速度を示している。本実施にて述べる軌道輸送システム１００では、基本的に障害物検知車両１０２は、輸送用車両１０１の限界走行速度内で走行をする。ただし、障害物検知車両１０２は乗客や貨物の輸送はしなく、客車との車両構造も異なることから、輸送用車両１０１よりも高い走行速度V_Tmaxが設定可能である。よって、障害物検知車両１０２は一時的に輸送用車両１０１が有する限界走行速度よりも速い速度で走行することで本実施例の内容を実現することが可能となる。

ここで、カーブ進入に伴う障害物検知車両１０２の走行パターンの変化が、輸送用車両１０１の予め設定された走行パターンに変化を及ぼさないためには、図８に示す、障害物検知車両１０２の走行速度が輸送用車両１０１の走行速度よりも遅くなるT_Kmax前後での、各車両の走行速度の差分から算出される面積S_TおよびS_Kが等しくなるように、T_Taを設定する。

S_TおよびS_Kはそれぞれ以下の式（１）および式（２）にて表すことができる。
S_T ＝ １/２（V_Ｔmax - V_Kmax）(（Ｔ_Ｔd - Ｔ_Ｔmax）＋（Ｔ_Ｋmax - T_Ta）)
・・・式（１）
S_K ＝ １/２（V_Kmax - V_Kcur）(（Ｔ_Kd - Ｔ_Kmax）＋（Ｔ_Kcur - Ｔ_Ｔcur）)
・・・式（２）

先述した通り、輸送用車両１０１および障害物検知車両１０２は、それぞれ一定の加速度および減速度にて走行を行うため、S_TおよびS_Kの等式S_T＝S_Kと計算することで、障害物検知車両１０２の加速開始時間T_Taを算出することが可能となる。

以上の計算を行い、障害物検知車両１０２の加速開始時間T_Taを求めることで、障害物検知車両１０２の目標走行パターンを参照し障害物検知車両１０２が加速を開始する位置Ｐ３’を算出することが可能となる。

Ｓ４１２は、Ｓ４１１にて調整された目標走行パターンに沿って障害物検知車両１０２が走行するよう、障害物検知車両１０２の制駆動指令を生成し、障害物検知車両制駆動部１１１に送信する。

Ｓ４１３は、障害物検知車両１０２の障害物検知車両在線位置を通信部１１６を介し、輸送用車両１０１が備える輸送用車両運転制御手段１０４に送信する。

以上が、障害物検知車両運転制御部１０９と障害物検知車両速度調整部１１０との処理フローの説明である。

以上が、軌道輸送システム１００の説明である。

以上説明した実施例の軌道輸送システムは、軌道上を走行する輸送用車両１０１と、軌道上の障害物を検知する障害物検知部１１５を備え輸送用車両１０１に先行して走行する障害物検知車両１０２とを有する軌道輸送システムにおいて、障害物検知車両１０２が、輸送用車両１０１が停止するまでに必要な制動距離よりも前方を走行するシステムに関する例である。輸送用車両１０１と障害物検知車両１０２とが同じ速度で車間距離が一定のまま走行している状態で曲線軌道や傾斜軌道、分岐を含む軌道などに差し掛かる場合、まず障害物検知車両１０２から減速することが考えられるが、そうすると車間距離の制約から、後続の輸送用車両１０１に不要な減速を強いてしまうことがある。上記実施例では、障害物検知車両１０２は、加速させることで前記輸送用車両との距離を一旦広げてから減速させるため、この不要な減速を回避させることができ、障害物検知車両１０２の減速に伴う輸送用車両１０１の走行パターンへの影響を抑えた軌道輸送システムを提供できる。

具体的に上記実施例では、輸送用車両１０１と障害物検知車両１０２の軌道経路を取得する軌道経路取得部１０６と、軌道経路における障害物検知車両１０２の在線位置を取得する在線位置算出部１０７と、在線位置算出部１０７から取得された在線位置から得られた輸送用車両１０１と障害物検知車両１０２の車間距離と速度の通信を行う通信部１１６と、車間距離と速度から輸送用車両１０１との安全車間距離を保持する障害物検知車両１０２の走行速度を算出する障害物検知車両運転制御部１０９と、輸送用車両の制駆動指令をもとに障害物検知車両１０２を制駆動する障害物検知車両制駆動部１１１と、在線位置算出部１０７から取得された在線位置から、障害物検知車両１０２の走行パターンを生成する障害物検知車両速度調整部１１０を有する。

なお、障害物検知車両速度調整部１１０が生成する障害物検知車両１０２の走行パターンは、軌道経路取得部１０６より取得した障害物検知車両１０２の軌道経路において障害物検知部１１５が障害物を検知可能な検知範囲にもとづいて生成することもできる。このようにすれば、見通しの悪い曲線部等で検知範囲に影響を受ける場合でも、その影響を緩和できる適切な制御が可能になる。

１００・・・軌道輸送システム
１０１・・・輸送用車両
１０２・・・障害物検知車両
１０３・・・輸送用車両発着管理部
１０４・・・輸送用車両運転制御部
１０５・・・輸送用車両制駆動部
１０６・・・輸送用車両軌道経路取得部
１０７・・・輸送用車両在線位置算出部
１０８・・・障害物検知車両発着管理部
１０９・・・障害物検知車両運転制御部
１１０・・・障害物検知車両速度調整部
１１１・・・障害物検知車両制駆動部
１１２・・・障害物検知車両軌道経路取得部
１１３・・・障害物検知車両在線位置算出部
１１４・・・障害物検知部センサ
１１５・・・障害物検知部
５００・・・輸送用車両の時間・速度軌跡
５０１・・・障害物検知車両の時間・速度軌跡
５０２・・・カーブ走行領域
Ｄ１・・・カーブ走行区間
Ｐ１・・・輸送用車両の減速開始位置
Ｐ２・・・障害物検知車両の減速開始位置
Ｐ１’・・・輸送用車両の減速開始位置
Ｐ２’・・・障害物検知車両の減速開始位置
Ｐ３’・・・障害物検知車両の加速開始位置
８００・・・輸送用車両の時間・速度軌跡
８０１・・・障害物検知車両の時間・速度軌跡
T_Kｄ・・・輸送用車両の減速開始時間
T_Kcur・・・輸送用車両のカーブ進入開始時間（減速終了時間）
T_Kmax・・・障害物検知車両の走行速度が輸送用車両の走行速度よりも遅くなる時間
T_Ta・・・障害物検知車両の加速開始時間
T_Tmax・・・障害物検知車両の加速終了時間（障害物検知車両の走行限界速度到達時間）
T_Tｄ・・・障害物検知車両の減速開始時間
T_Tcur・・・障害物検知車両のカーブ進入開始時間
V_Tmax・・・障害物検知車両の限界走行速度
V_Kmax・・・輸送用車両の限界走行速度
V_Kcur・・・輸送用車両および障害物検知車両のカーブ進入時の走行速度

Claims (7)

1. 軌道上を走行する輸送用車両と、
   軌道上の障害物を検知する障害物検知部を備え前記輸送用車両に先行して走行する障害物検知車両とを有する軌道輸送システムにおいて、
   前記障害物検知車両は、前記輸送用車両が停止するまでに必要な制動距離よりも前方を走行し、
   前記障害物検知車両は、加速させることで前記輸送用車両との距離を一旦広げてから減速することを特徴とする軌道輸送システム。
2. 前記障害物検知車両と前記輸送用車両が同じ速度で走行している状態で、前記輸送用車両を減速させる区間に突入する前に、前記障害物検知車両を加速させる請求項１の軌道輸送システム。
3. 前記輸送用車両を減速させる区間が曲線軌道、傾斜軌道、分岐を含む軌道のいずれかである請求項２の軌道輸送システム。
4. 前記障害物検知車両の加速後の速度が、前記輸送用車両の限界走行速度よりも速い、請求項１の軌道輸送システム。
5. 前記輸送用車両と前記障害物検知車両の軌道経路を取得する軌道経路取得部と、
   前記軌道経路における前記障害物検知車両の在線位置を取得する在線位置算出部と、
   前記在線位置算出部から取得された在線位置から得られた前記輸送用車両と前記障害物検知車両の車間距離と速度の通信を行う通信部と、
   前記車間距離と速度から前記輸送用車両との安全車間距離を保持する前記障害物検知車両の走行速度を算出する障害物検知車両運転制御部と、
   前記輸送用車両の制駆動指令をもとに前記障害物検知車両を制駆動する障害物検知車両制駆動部と、
   前記在線位置算出部から取得された在線位置から、前記障害物検知車両の走行パターンを生成する障害物検知車両速度調整部を有する請求項１の軌道輸送システム。
6. 前記障害物検知車両速度調整部が生成する前記障害物検知車両の走行パターンは、
   前記軌道経路取得部より取得した前記障害物検知車両の軌道経路において前記障害物検知部が障害物を検知可能な検知範囲にもとづいて生成される請求項５の軌道輸送システム。
7. 軌道上を走行する輸送用車両と、
   軌道上の障害物を検知する障害物検知部を備え前記輸送用車両に先行して走行する障害物検知車両とを有する軌道輸送システムの運用方法において、
   前記輸送用車両が停止するまでに必要な制動距離よりも前方を走行するように前記障害物検知車両を制御し、
   前記障害物検知車両を減速させる際に、加速させることで前記輸送用車両との距離を一旦広げてから減速させることを特徴とする軌道輸送システムの運用方法。

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