JP2021136801A - 走行パタン作成装置及びそれを用いた運転制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 停止回避地帯への停止を回避することができる走行パタン作成装置を提供する。【解決手段】 位置座標軸と車速座標軸との座標系と、車両８の停止回避地帯の位置情報を保持する停止回避地帯位置保持部１と、車両８の仕様のうち少なくとも加速時、減速時及び惰行時それぞれの加速度の情報を保持する車両条件保持部２と、位置情報と減速時の加速度の情報とを用いて、停止回避地帯以外に車両８を停止させるブレーキパタンを作成するブレーキパタン作成部３と、位置情報と惰行時の加速度の情報とを用いて、停止回避地帯以外に車両８を停止させる惰行パタンを作成する惰行パタン作成部４と、位置座標軸、ブレーキパタン及び惰行パタンで囲まれた領域である対象領域５を決定する対象領域決定部５と、対象領域５を回避した走行パタンであり座標系に表現可能な計画走行パタンを作成する計画走行パタン作成部６と、を備えた。【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の走行パタンを作成する装置及びそれを用いた運転制御方法に関する。

電車が駅間を走行中に、停電や架線故障による給電停止などの異常が発生し電車が力行不可能になった場合、駅間途中で停止してしまう。停止した地点が、停止回避地帯の場合、電車を停止回避地帯から迅速に退避させる必要がある。この「停止回避地帯」とは、停止することを回避すべきと定義されている地帯（例えば、停止することが禁止されている地帯）、具体的には、例えば、橋梁やトンネルなどである。

退避の対策として、車上にバッテリを搭載し、停止回避地帯に停止した場合はバッテリから車両へ給電することによって、停止地点から力行し停止回避地帯から退避する方法があるが、車上のスペ−スやコストの制約により、搭載が困難な場合がある。

特許文献１では、異常発生時に車両を最も安全な位置に停止させるために、現在位置から停止可能な区間の各地点のリスクを算出し、最もリスクが低い停止地点を判定し、当該停止地点へ停止するためのブレーキの時期を運転士へ通知する手法が記載されている。

特開2014-193098号公報

特許文献１は、停止可能な区間に停止リスクの高い地点が散在する場合、どのような時期にブレーキをかけても、停止リスクの高い地点に車両を停止することになるため、停止回避地帯での停止を避けられないという課題がある。このため異常発生時に、停止回避地帯への停止を避けられるように車両を運転制御する必要がある。本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、停止回避地帯での停止を回避することができる走行パタン作成装置を提供することにある。

上記課題を解決する本発明は、車両の位置又は時間に対応した第１軸とその第１軸と直交し車両の速度に対応した第２軸とより形成された座標系に表現可能な走行パタンを作成する走行パタン作成装置であって、車両の停止が回避されるべきと定義された停止回避地帯の位置情報を保持する停止回避地帯位置保持部と、車両の仕様のうち少なくとも加速時、減速時及び惰行時それぞれの加速度の情報を保持する車両条件保持部と、位置情報と減速時の加速度の情報とを用いて、停止回避地帯以外の位置で車両を停止させるためのパタンであり座標系に表現可能なブレーキパタンを作成するブレーキパタン作成部と、位置情報と惰行時の加速度の情報とを用いて、停止回避地帯以外の位置で車両を停止させるためのパタンであり座標系に表現可能な惰行パタンを作成する惰行パタン作成部と、座標系における第１軸、ブレーキパタン及び惰行パタンで囲まれた領域である対象領域を決定する対象領域決定部と、対象領域を回避した走行パタンであり座標系に表現可能な計画走行パタンを作成する計画走行パタン作成部と、を備えた。

本発明によれば、停止回避地帯への停止を回避することができる走行パタン作成装置を提供できる。

本発明の実施例１に係る走行パタン作成装置の概略を示すブロック図である。 図１の走行パタン作成装置における停止回避地帯位置保持部が保持する停止回避地帯の位置情報を例示した表である。 図１の走行パタン作成装置において、ブレーキパタン作成部及び惰行パタン作成部が作成した走行パタンの一例である。 図１の走行パタン作成装置において、計画走行パタン作成部が作成した計画走行パタンのデ−タを例示する表である。 図１の走行パタン作成装置において、計画走行パタン作成部が作成した計画走行パタンの一例である。 図５の走行パタンにおいて、ブレーキ指令を出す場合の位置−速度領域及び惰行運転を指令する場合の位置−速度領域、を示した説明図である。 図１の走行パタン作成装置において、計画走行パタンを作成する処理を示すフローチャートである。 図１の走行パタン作成装置において、運転指令部から出力する運転指令を決定する処理を示すフローチャートである。 図９は、実施例２に係る運転制御方法において、制限速度が臨時に下げられた場合、図５の走行パタンをベースに適切な停止位置を決定するための説明図である。

図１〜図８を用いて本発明の実施例１を説明し、図５及び図９を用いて本発明の実施例２を説明する。なお、本発明の適用対象は、電気鉄道を始め、電気以外の専用動力による鉄道、又は電気式気動車のようなハイブリッド鉄道車両、さらにはハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle 以下、ＨＶと略す）、電気自動車（Electric Vehicle 以下、ＥＶと略す）、あるいは、内燃機関自動車にも及ぶ。以下、自動運転中の旅客用電車を例示して説明し、それ以外については適宜に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る走行パタン作成装置の概略を示すブロック図である。図１に示す走行パタン作成装置１０は、車両８の位置、速度、及び残走行時分に関する情報を収集し、それらの情報に基づいて適切な走行パタンを作成し、車両８に運転指令を与える。なお、車両８が運転士の乗務する手動運転時であっても、運転士は走行パタン作成装置１０の運転指令どおりに運転できるものとする。

その場合、車両８には不図示の対人支援装置が運転台に配設され、有効に機能している状態を想定する。したがって、運転指令を受けた車両８は、特段の外乱等が無ければ、自動運転と、手動走行と、の何れの場合でも走行パタンどおりに走行する。このような条件の下に、車両８は自動運転中の旅客用電車のみを例示して説明するが、本発明の実施例１に係る走行パタン作成装置１０は、他の種類の車両にも適用可能である。

走行パタン作成装置１０は、停止回避地帯位置保持部１、車両条件保持部２、ブレーキパタン作成部３、惰行パタン作成部４、高リスク位置−速度領域決定部（以下、「対象領域決定部」ともいう）５、計画走行パタン作成部６、及び運転指令部７、を備えている。

停止回避地帯位置保持部１は、停止回避地帯の位置情報を保持する機能を有する。停止回避地帯の位置情報は、図２を用いて後述するように、各停止回避地帯の始点α位置と終点β位置が位置デ−タで格納された形式とする。車両条件保持部２は、車両８の加減速度特性、走行抵抗式、あるいは列車全長など車両条件を保持する機能を有する。

ブレーキパタン作成部３は、図３を用いて後述するように、車両条件保持部２から出力された車両条件に従って、停止回避地帯位置保持部１から出力された停止回避地帯の始点αを基点としたブレーキパタンａを作成する機能を有する。図３にブレーキパタンａの一例を示す。

惰行パタン作成部４は、車両条件保持部２から出力された車両条件に従って、停止回避地帯位置保持部１から出力された停止回避地帯の終点βを基点とした惰行パタンｂを作成する機能を有する。図３に惰行パタンｂの一例を示す。

高リスク位置−速度領域決定部５は、ブレーキパタン作成部３から出力されたブレーキパタンａと、惰行パタン作成部４から出力された惰行パタンｂと、停止回避地帯の始点αから終点βまで結んだ直線と、の三角形で囲まれた位置−速度領域（以下、「高リスク位置−速度領域」又は「対象領域」という）ｃを決定する機能を有する。高リスク位置−速度領域ｃの一例を、図３中のｃに示す。

計画走行パタン作成部６は、車両８の現在地点及び現在速度を基点として、到着駅までの区間にわたり、高リスク位置−速度領域決定部５から出力された高リスク位置−速度領域ｃに重ならないような、位置−速度領域を走行する計画走行パタンＰを作成する機能を有する。

また、通常の列車制限速度が高リスク位置−速度領域ｃに重なっている場合も有り得る。例えば、図９を用いて後述する制限速度Ｖ２がさらに低い状態であり、どのようにしても、計画走行パタンＰが高リスク位置−速度領域ｃに重なってしまう場合がある。

その場合、高リスク位置−速度領域ｃと重なる区間を走行するのに必要な消費電力量の容量が確保されたバッテリ装置（補助蓄電池）を車上に搭載しても良い。その補助蓄電池を付設する場合でも、本発明の実施形態に係る走行パタン作成装置１０の適用により、相当に小さな容量で済ませられる効果がある。

運転指令部７は、異常発生時における車両８の現在速度が、停止回避地帯の始点αを基点としたブレーキパタンａより低い速度の場合はブレーキ指令、ブレーキパタンａより高い速度の場合は惰行運転を指令する機能を有する。走行パタン作成装置１０では、つぎの運転指令（１）〜（４）を生成する。

（１）停止回避地帯への停止を避けられる位置−速度領域にて車両８を走行させる。
（２）異常発生時に車両８の現在速度が、停止回避地帯の始点αを基点としたブレーキパタンａより低い速度の場合、ブレーキをかけて停止回避地帯の始点αより手前側に停止させる。
（３）異常発生時に車両８の現在速度が、停止回避地帯の終点βを基点とした惰行パタンｂより高い速度の場合は、惰行運転して停止回避地帯の終点βより向こう側に停止させる。
（４）異常発生時、車両８の現在速度と、いくつかの主要条件と、を勘案した走行パタンＰにより、停止回避地帯への停止を回避する。

車両８が異常発生時には、運転指令（１）の方針により、運転指令（２）又は（３）のように停止位置を規定することにより、運転指令（４）が実現できる。

なお、走行パタン作成装置１０は、車上もしくは地上どちらに設置しても構わない。地上に設置した場合は、無線を用いて計算結果を車両８の車上装置へ送信する。その結果、走行パタン作成装置１０は、作成した走行パタンに沿って車両８を運転制御することができる。

図２は、図１の走行パタン作成装置１０における停止回避地帯位置保持部が保持する停止回避地帯の位置情報を例示した表である。図２の表の各行において、実在する停止回避地帯の１種と２種を種類分けし、それぞれを所定の基点からの始点α位置と、終点β位置と、を示す。

図２の表で特定するような位置情報を演算処理に供するように、停止回避地帯位置保持部１が保持している。停止回避地帯１種は、エアセクションを例示し、一時停止すらも厳禁される。停止回避地帯２種は、海底トンネルの最深部を例示し、緊急脱出の困難性を考慮して、時間の長短を問わず停止を避ける。また、例示しないものの、所定値以下の短時間なら一時停止を許可するが、所定値以上の長時間停止ならば禁止する停止回避地帯Ｎ（不図示）を設定しても良い。

図３は、図１の走行パタン作成装置１０において、ブレーキパタン作成部３及び惰行パタン作成部４が作成した走行パタンの一例である。走行パタンは、横軸に基点から車両８の現在位置までの距離を示した路線の位置情報と、縦軸に車両８の速度と、を示した座標において、作成された折れ線グラフであり、運転制御に用いられる。走行パタンは、制限速度Ｖ１で規定された速度以下の範囲で生成される。

図３に示すように、走行パタン作成装置１０は、車両８に所望の運行をさせる前提として、車両８について、予め基本的な走行パタンを作成する。すなわち、車両８毎に固有の車両情報と、路線の情報と、を用いて、演算処理することにより車両８の基本的な走行パタンが得られる。車両情報には、力行時や停止時にそれぞれ正負で示される加速度を始め、車両重量、及び車輪摩擦等が含まれる。路線の情報には、基点から駅Ｊ，Ｋまでの距離のほか、勾配や停止回避地帯の１種、２種（以下、種別は概ね省略）の位置情報が含まれる。

走行パタン作成装置１０は、ある路線における車両８の基本的な走行パタンとして、ブレーキパタンａ（図中a）と、惰行パタン作成部が作成する惰行パタンｂ（図中ｂ）と、力行パタン（図中ｄ）、を生成する。ブレーキパタンａは、車両８が制限速度で走行中に、緊急でない通常ブレーキ（単に「ブレーキ」という）の作動により、路線の勾配、車両重量、ブレーキ性能及びその他の条件等に基づく負の加速度で停止に至る経過を示す。また、力行パタンｄは、車両８の起動時から制限速度に至るまでの加速能力を示すグラフである。

一方、惰行パタンｂは、路線の勾配、車両重量、及び車輪摩擦等に基づく負の加速度による緩やかな下降線をたどって停止に至る経過を示す。ブレーキパタンａ、惰行パタンｂ及び力行パタンｄは、乗客数に基づく車両重量のほか、環境条件の変化がはなはだしくない限り、概ね高い再現性が見込まれる。なお、力行パタンｄは、力行機能が残存している車両８に限るが、ブレーキパタンａ、及び惰行パタンｂは、力行機能が喪失しても、走行抵抗式等に基づいて有効に再現可能である。

したがって、これら、ブレーキパタンａ、及び惰行パタンｂの組み合わせによって、車両８の停止位置を任意に設定できる。逆に、停止回避地帯を避けて停止することも可能となる。避ける方法は、走行パタン作成装置１０における高リスク位置−速度領域決定部が作成する高リスク位置−速度領域ｃ（図中ｃ）に抵触しないように運転パタンを作成し、それに基づく運転指令を車両８に与えれば良い。

また、走行パタン作成装置１０は、車両８の現在地点から到着駅までの間に複数の停止回避地帯１種、２種が存在する場合、停止回避地帯について、１種と２種毎に、ブレーキパタンａ及び惰行パタンｂをそれぞれ作成する。あるいは同種の停止回避地帯であっても、必要ならば、ブレーキパタンａ及び惰行パタンｂをそれぞれ作成する。

走行パタン作成装置１０は、運転指令（２）により、異常発生時に車両８の現在速度が、停止回避地帯の始点αを基点としたブレーキパタンａより低い速度の場合、ブレーキをかけて停止回避地帯の手前に停止させるように、走行パタンを作成する。その結果、高リスク位置−速度領域ｃに抵触しない。

また、走行パタン作成装置１０は、運転指令（３）により、異常発生時に車両８の現在速度が、停止回避地帯の終点βを基点とした惰行パタンｂより高い速度の場合は、惰行運転して停止回避地帯の終点βより向こう側に停止させる。その結果、高リスク位置−速度領域ｃに抵触しない。

なお、走行パタン作成装置１０は、車両条件保持部２から出力された車両条件に対して、車両毎の設計バラツキや応答遅れを加算して、ブレーキパタンａ及び惰行パタンｂを作成してもよい。つぎに、運転指令（１）〜（４）を生成するベースとなる計画走行パタンＰについて説明する。計画走行パタンＰは、図４に示すように、各地点における速度や運転操作を時系列デ−タで格納された形式とする。

図４は、図１の走行パタン作成装置１０において、計画走行パタン作成部６が作成した計画走行パタンＰのデ−タを例示する表である。図４の表は、車両８について、左から１列目に走行時間［秒］を示し、２列目に走行位置［ｍ］を示し、３列目に走行速度［km/h］を示し、４列目に運転操作の内容を示す。

図４の表は、同一の行に示す状態を紐づけて読み出し可能にデータ形成されている。したがって、走行パタン作成装置１０は、現在の車両８の状態を時間、走行時間［秒］、走行位置［ｍ］、及び走行速度［km/h］により検出し、検出された状態に応じて最適となる運転操作の信号を出力する。

計画走行パタンＰを作成する方法について、与えられた目標走行時分で駅Ｊ，Ｋ間を走行する計画走行パタンＰを作成する場合を例示して説明する。この場合、指定された開始地点及び開始速度から次の駅までの区間を最速で走行するパタン（以下、最速パタン）を初期値として作成した上で、最速パタンの走行時分と与えられた目標走行時分の差である余裕時分の範囲内で、パタンの調整するように、山登り法を用いて繰り返す方法が挙げられる。

この方法において、図３に示した高リスク位置−速度領域（対象領域）ｃに抵触しないように制限しながらパタンを調整する。その結果、高リスク位置−速度領域ｃに重ならない位置−速度領域を走行する計画走行パタンＰを作成することが可能となる。計画走行パタンＰの一例を、図５に示す。

図５は、図１の走行パタン作成装置１０において、計画走行パタン作成部６が作成した計画走行パタンＰの一例である。図５に示す２つの駅Ｊ，Ｋ間の一部が停止回避地帯であり、列車８の走行が継続困難となる事情があれば、停止回避地帯の始点αより手前か終点βより遠方で停止させる。

図５のように作成された計画走行パタンＰは、車両８が異常発生時に、上述した運転指令（１）の方針により、運転指令（２）又は（３）のように停止位置を規定することにより、運転指令（４）が実現する。すなわち、図５において、Ｊ駅を出発した車両８は、交点Ｇの左から右へ移行する際、高リスク位置−速度領域ｃに抵触しないように運転制御される。

これにより、図６に示す運転制御が実現する。図６は、図５の走行パタンにおいて、ブレーキ指令を出す場合の位置−速度領域（Ａ）と、惰行運転を指令する場合の位置−速度領域（Ｂ）と、を示した説明図である。

（２）異常発生時に車両８の現在速度が、停止回避地帯の始点αを基点としたブレーキパタンａより低い速度の場合、ブレーキをかけて停止回避地帯の始点αより手前側に停止させる。
（３）異常発生時に車両８の現在速度が、停止回避地帯の終点βを基点とした惰行パタンｂより高い速度の場合は、惰行運転して停止回避地帯の終点βより向こう側に停止させる。

車両８は、運転指令部７から出力された指令に沿って運転制御される。車両８を制御する具体的な方法は、無人ならば、ＡＴＯ（Automatic Train Operation；自動列車運転装置）による自動制御で良い。車両８が有人ならば、ＤＡＳ（Driver Advisory Ｓystem；運転支援装置）により、運転指令に従って運転士が操作すれば良い。

ここで、本発明の実施例１に係る走行パタン作成装置１０を用いた運転制御方法について、単に運転制御方法、又は本方法ともいう。本方法により、車両の現在地点から到着駅までの区間に停止回避地帯が存在する場合において、計画走行パタンＰを作成する処理の手順を、図７のフローチャートを用いて説明する。

図７は、図１の走行パタン作成装置１０において、計画走行パタンＰを作成する処理を示すフローチャートである。図７に示すように、ステップＳ１１では、ブレーキパタン作成部３が、車両条件保持部２から出力された車両条件に従って、停止回避地帯位置保持部１から出力された各停止回避地帯の始点αを基点としたブレーキパタンａを作成する。

ステップＳ１２では、惰行パタン作成部４が、車両条件保持部２から出力された車両条件に従って、停止回避地帯位置保持部１から出力された各停止回避地帯の終点βを基点とした惰行パタンｂを作成する。

ステップＳ１３では、高リスク位置−速度領域決定部５が、ブレーキパタン作成部３から出力されたブレーキパタンａ、惰行パタン作成部４から出力された惰行パタンｂ、停止回避地帯の始点αと終点βを結んだ直線、で囲まれた位置−速度領域を高リスク位置−速度領域（対象領域）ｃに決定する。

ステップＳ１４では、計画走行パタン作成部６が、車両８の現在地点及び現在速度を基点として、到着駅までの区間にわたり、高リスク位置−速度領域決定部５から出力された高リスク位置−速度領域ｃに重ならない位置−速度領域を走行する計画走行パタンＰを作成する。以上が、車両８の現在地点から到着駅までの区間に停止回避地帯が存在する場合において、計画走行パタンＰを作成する処理の流れである。

続いて、実施例１に係る走行パタン作成装置１０を用いた運転制御方法について説明する。本方法を適用して、計画走行パタンＰに従って駅Ｊ，Ｋ間を走行する際に、運転指令部から出力する運転指令を決定する処理の手順を、図８のフローチャートを用いて説明する。

図８は、図１の走行パタン作成装置１０において、運転指令部から出力する運転指令を決定する処理を示すフローチャートである。以下、主語がない場合の実行主体は、走行パタン作成装置１０である。ステップＳ２１で、車両８の走行中に異常発生を検出された場合はステップＳ２２に進み、異常発生が検出されない場合はステップＳ２５に進む。

ステップＳ２２で、運転指令部７は、車両８の現在速度がブレーキパタンａより低い速度の場合はステップＳ２３に進み、ブレーキパタンａより高い速度の場合はステップＳ２４に進む。ステップＳ２３で、運転指令部７は車両８へ、ブレーキ指令を出す。ステップＳ２４で、運転指令部７は車両８へ、惰行運転を指令する。

ステップＳ２５で、運転指令部７は車両８へ、現在位置における計画走行パタンＰの運転操作を指令する。ステップＳ２６で、車両８が停止したか判定し、停止していない場合はステップＳ２１へ戻り、停止した場合は処理を終える。

以上が、計画走行パタンＰに従って車両８が駅Ｊ，Ｋ間を走行する際に、運転指令部７が出力する運転指令を決定する一連の処理についての説明である。また、走行パタン作成装置１０は、車両８を長時間停止させることにリスクがある停止回避地帯が存在する駅Ｊ，Ｋ間を走行する場合に、停止回避地帯を避けられる計画走行パタンＰを作成する。

そのために、走行パタン作成装置１０は、ブレーキパタンａ、惰行パタンｂ、及び高リスク位置−速度領域ｃを規定する。ブレーキパタンａは、停止回避地帯の始点αを基点として逆行するようにブレーキパタン作成部３が作成する。惰行パタンｂは、停止回避地帯の終点βを基点として逆行するように惰行パタン作成部４が作成する。

高リスク位置−速度領域（対象領域）ｃは、停止回避地帯の始点αと終点βを結んだ直線と、ブレーキパタンａと、惰行パタンｂと、で囲まれた領域が規定される。図６に示すように、計画走行パタンＰは、計画走行パタン作成部６が、高リスク位置−速度領域ｃに重ならない位置−速度領域を走行するように作成される。

走行パタン作成装置１０は、以下の作用効果がある。これによれば、停止回避地帯への停止を避けられる位置−速度領域で車両８を走行させることができる。また、異常発生時に車両８の現在速度が停止回避地帯の始点αを基点としたブレーキパタンａより低い速度の場合は、ブレーキをかけて停止回避地帯の始点αより手前に停止させる。

また、車両８がブレーキパタンａより高い速度で走行中は、惰行運転して停止回避地帯の終点βより向こう側に停止させる。このように、走行パタン作成装置１０は、補助蓄電池を車載することなく、停止回避地帯への停止を回避することができる。

鉄道の信号システムの設定によって、駅Ｊ，Ｋ間を走行中の車両８に対し、停止回避地帯を避けるように配慮した運転制御も可能である。その逆に、例えば、架線が停電した（架線停電）時に、車両８が停止回避地帯に停止してしまう不適切な運転制御となることもある。

一例として、停止回避地帯の始点αより手前の信号が青から黄色に変わると、それまで上限だった制限速度Ｖ１から徐行を意味する制限速度Ｖ２へと変わるので、車両８は、それに従って徐行運転することになる。

その信号に従った徐行運転中に架線停電した場合を想定すると、車両８が高リスク位置−速度領域ｃに停止してしまう事態を避けられない場合がある。その点に対する改善策を実施例２に係る運転制御方法により提供する。

図９は、実施例２に係る運転制御方法において、制限速度が臨時に下げられた場合、図５の走行パタンをベースに適切な停止位置を決定するための説明図である。この運転制御方法において、走行パタン作成装置１０は、交点Ｇ以下の制限速度Ｖ２に臨時で下げられた情報を取得したならば、つぎの処理を実行する。

走行パタン作成装置１０は、図９に示すように、力行パタンｄを作成し、その力行パタンｄを交点Ｇから手前側へ逆行させて垂下した力行垂下点γを特定する。なお、力行垂下点γを特定する処理は、計画走行パタン作成部６で実行すれば良い。

走行パタン作成装置１０は、運転指令部７から車両８に、力行垂下点γより手前側で停止して待機させる指令を送信する。これによる待機中に、交点Ｇを超えるような制限速度Ｖ２まで上昇した情報を走行パタン作成装置１０が受信したならば、走行パタン作成装置１０は、計画走行パタンＰを作成する（Ｓ１４）。

走行パタン作成装置１０は、計画走行パタンＰに基づいて、車両８の状態を交点Ｇよりも手前側から向こう側へ交点Ｇを乗り越えて移行させる指令を運転指令部７から車両８へ送信する。その結果、車両８は、停止回避地帯の終点βより向こう側まで惰行して停止する。

本発明の実施例１，２に係る走行パタン作成装置１０及びそれを用いた運転制御方法（本方法）について、以下のように総括できる。

［１］走行パタン作成装置１０は、車両８の位置又は時間に対応した第１軸（横軸）と、その第１軸（横軸）と直交し車両８の速度に対応した第２軸（縦軸）とより形成された座標系に表現可能な走行パタンを作成して、所望の運転制御を可能にするコンピュータ装置である。走行パタン作成装置１０は、車両８が有人と無人の場合、あるいは手動と自動の何れの場合にも適用可能である。例えば、車両８が、有人手動運転ならば、それを支援するように、走行パタン作成装置１０から運転士に最適速度を提示する表示装置等を配設すれば良い。

図１に示すように、走行パタン作成装置１０は、停止回避地帯位置保持部１と、車両条件保持部２と、ブレーキパタン作成部３と、惰行パタン作成部４と、対象領域決定部（高リスク位置−速度領域決定部）５と、計画走行パタン作成部６と、を備えた。

停止回避地帯位置保持部１は、車両８の停止が回避されるべきと定義された停止回避地帯の位置情報を保持する。車両条件保持部２は、車両８の仕様のうち少なくとも加速時、減速時及び惰行時それぞれの加速度の情報を保持する。ブレーキパタン作成部３は、位置情報と減速時の加速度の情報とを用いて、停止回避地帯以外の位置で車両８を停止させるためのパタンであり座標系に表現可能なブレーキパタンを作成する。

惰行パタン作成部４は、位置情報と惰行時の加速度の情報とを用いて、停止回避地帯以外の位置で車両８を停止させるためのパタンであり座標系に表現可能な惰行パタンを作成する。対象領域決定部（高リスク位置−速度領域決定部）５は、座標系において第１軸、ブレーキパタン及び惰行パタンで囲まれた領域である対象領域（高リスク位置−速度領域）を決定する。

計画走行パタン作成部６は、対象領域を回避した走行パタンであり座標系に表現可能な計画走行パタンを作成する。このような走行パタン作成装置１０は、対象領域決定部（高リスク位置−速度領域決定部）５が、対象領域に重ならないように、それを回避するように走行パタンを作成する。その走行パタンのとおりに運転制御された車両８は、車両８が停止回避地帯へ停止することを回避できる。

［２］走行パタン作成装置１０は軌道輸送機関に好適である。軌道輸送機関において、車両８は１両以上で構成されて軌道上を走行する。図３に示すように、停止回避地帯とは、２つ以上の駅Ｊ，Ｋを有する路線の何れかの駅間に存在し、車両８を停止させることにリスクがある箇所をいう。

走行パタン作成装置１０で作成する走行パタンにおいて、対象領域（高リスク位置−速度領域）ｃとは、停止回避地帯の始点αを基点としたブレーキパタンａと、停止回避地帯の終点βを基点とした惰行パタンｂと、及び停止回避地帯の始点αと終点βを結んだ直線、で囲まれた位置−速度領域をいう。

図３の走行パタンを用いた運転制御の指標として、ブレーキパタンａ及び惰行パタンｂの交点Ｇを規定する。計画走行パタン作成部６は、車両８の状態が交点Ｇよりも手前（左）側から向こう（右）側へ移行する場合、交点Ｇを乗り越えるように走行する計画走行パタンＰを作成する。これにより、停止回避地帯への停止を回避することができる。

［３］走行パタン作成装置１０は、車両８が停電やエンジン故障等により力行能力喪失と判定されたならば、計画走行パタン作成部６その他の機能部により、つぎ処理を実行する。走行パタン作成装置１０は、車両８の位置及び速度で規定される車両状態と、ブレーキパタンａと、を対比する。

計画走行パタン作成部６は、車両状態がブレーキパタンａの手前側ならブレーキ作動と決定する。走行パタン作成装置１０は、車両状態がブレーキパタンａの向こう側でしかも惰行パタンｂよりも高ければ惰行運転と決定する。

運転指令部７は、決定どおりに車両８へ指令する。その運転指令に応じた車両８は、力行能力を喪失しても適切な位置で停止するように運転制御される。その結果、停止回避地帯を回避して安全地帯に停止できる。

［４］本発明の実施例１，２に係る運転制御方法（本方法）は、走行パタン作成装置１０を用いて、車両８の位置に応じた走行パタンを作成して実行する方法である。走行パタン作成装置１０は、上述のように、座標系に表現可能な走行パタンを作成して、所望の運転制御を可能する。それを用いた運転制御方法（本方法）は、車両８の位置に応じて適切な走行パタンを作成し、それを車両８に直接又は間接的に実行させる。

走行パタン作成装置１０は、車両８の仕様について、少なくとも加速時、減速時及び惰行時それぞれの加速度の情報と、走行路線に存在する停止回避地帯の位置情報と、を予め保持しておく。また、走行パタン作成装置１０は、平時にも有事に備えて、図７に示すつぎの処理を実行している。

ブレーキパタン作成部３は、停止回避地帯を回避して停止させるように減速時の加速度の情報を用いて車両８のブレーキパタンを作成する（Ｓ１１）。惰行パタン作成部４は、停止回避地帯を回避して停止させるように惰行時の加速度の情報を用いて車両８の惰行パタンを作成し（Ｓ１２）する。

対象領域決定部５は、ブレーキパタンａ及び惰行パタンｂを組み合わせて回避すべき対象領域ｃを決定する（Ｓ１３）。計画走行パタン作成部６は、対象領域ｃに重ならない位置−速度領域を走行する計画走行パタンＰを作成する（Ｓ１４）。車両８は、このように作成された計画走行パタンＰに基づいて運転制御されるので、対象領域ｃに重ならない位置−速度領域を走行する。これにより、停止回避地帯への停止を回避することができる。

［５］走行パタン作成装置１０を用いて、１両以上で構成された軌道上を走行する車両８を適切に運転制御する方法（本方法）として、つぎの手順を実行すると良い。走行パタン作成装置１０は、図３及び図５に示す走行パタンにおいて、停止回避地帯の始点αを基点としたブレーキパタンａ、及び停止回避地帯の終点βを基点とした惰行パタンｂ、及び停止回避地帯の始点αと終点βを結んだ直線、で囲まれた対象領域（高リスク位置−速度領域）ｃを規定する。

走行パタン作成装置１０は、図３及び図５に示すように、走行パタンにおいて、ブレーキパタンａ及び惰行パタンｂの交点Ｇを規定する（Ｓ１３）。走行パタン作成装置１０は、図５に示すように、車両８の状態が交点Ｇよりも手前側から向こう側へ移行する場合、交点Ｇを乗り越えるように走行する計画走行パタンＰを作成する（Ｓ１４）。

この運転制御方法によれば、２つ以上の駅Ｊ，Ｋを有する路線の何れかの駅間に存在する停止回避地帯には、車両８を停止させず、そこに停止するリスクを避けるように計画走行パタンＰを作成することができる。

［６］この運転制御方法において、走行パタン作成装置１０は、車両８が力行能力を喪失したと判定したならば、つぎの処理を実行する。走行パタン作成装置１０は、車両８の位置及び速度で規定される車両状態と、ブレーキパタンａと、を対比する。

走行パタン作成装置１０は、車両状態がブレーキパタンａの手前側ならブレーキを作動すると決定し、その決定どおりに車両８へ指令する。その結果、車両８は、停止回避地帯の始点αより手前で停止する。

走行パタン作成装置１０は、車両状態がブレーキパタンａの向こう側でしかも惰行パタンｂよりも高ければ惰行運転と決定し、その決定どおりに車両８へ指令する。その結果、車両８は、停止回避地帯の終点βより向こう側まで惰行して停止する。これにより、停止回避地帯への停止を回避することができる。

［７］この運転制御方法において、走行パタン作成装置１０は、制限速度Ｖ２が交点Ｇ以下に臨時で下げられた情報を取得したならば、つぎの処理を実行する。走行パタン作成装置１０は、図９に示すように、力行パタンｄを作成し、その力行パタンｄを交点Ｇから手前側へ逆行させて垂下した力行垂下点γ特定する。

走行パタン作成装置１０は、運転指令部７から車両８に、力行垂下点γより手前側で停止して待機するように運転指令を発令する。これに応じた車両８が待機中に、制限速度Ｖ２が交点Ｇを超えて上昇復帰した情報を走行パタン作成装置１０が受信したならば、走行パタン作成装置１０は、計画走行パタンＰを作成する（Ｓ１４）。

走行パタン作成装置１０は、計画走行パタンＰに基づいて、車両８の状態を交点Ｇよりも手前側から向こう側へ、交点Ｇを乗り越えて移行させる運転指令を運転指令部７から車両８へ発令する。その結果、車両８は、停止回避地帯の終点βより向こう側まで惰行して停止する。これにより、駅Ｊ，Ｋ間において、臨時に信号が変わる等で、制限速度Ｖ２が交点Ｇ以下にまで臨時に下げられた場合でも、車両８は停止回避地帯を避けて停止できる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。

各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、又は、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置いてもよい。走行パタン作成装置１０は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やカスタムＬＳＩ、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）やフラッシュメモリで実現しても良い。

１ 停止回避地帯位置保持部、２ 車両条件保持部、３ ブレーキパタン作成部、４ 惰行パタン作成部、５ 対象領域決定部（高リスク位置−速度領域決定部）、６ 計画走行パタン作成部、７ 運転指令部、８ 車両、１０ 走行パタン作成装置

Claims (7)

1. 車両の位置又は時間に対応した第１軸と前記第１軸と直交し前記車両の速度に対応した第２軸とより形成された座標系に表現可能な走行パタンを作成する走行パタン作成装置であって、
   前記車両の停止が回避されるべきと定義された停止回避地帯の位置情報を保持する停止回避地帯位置保持部と、
   前記車両の仕様のうち少なくとも加速時、減速時及び惰行時それぞれの加速度の情報を保持する車両条件保持部と、
   前記位置情報と前記減速時の加速度の情報とを用いて、前記停止回避地帯以外の位置で前記車両を停止させるためのパタンであり前記座標系に表現可能なブレーキパタンを作成するブレーキパタン作成部と、
   前記位置情報と前記惰行時の加速度の情報とを用いて、前記停止回避地帯以外の位置で前記車両を停止させるためのパタンであり前記座標系に表現可能な惰行パタンを作成する惰行パタン作成部と、
   前記座標系における前記第１軸、前記ブレーキパタン及び前記惰行パタンで囲まれた領域である対象領域を決定する対象領域決定部と、
   前記対象領域を回避した走行パタンであり前記座標系に表現可能な計画走行パタンを作成する計画走行パタン作成部と、
   を備えた走行パタン作成装置。
2. 車両は１両以上で構成されて軌道上を走行し、
   前記停止回避地帯は、２つ以上の駅を有する路線の何れかの駅間に存在し、
   前記対象領域は、前記停止回避地帯の始点を基点としたブレーキパタンと、前記停止回避地帯の終点を基点とした惰行パタンと、及び前記停止回避地帯の始点と終点を結んだ直線、で囲まれた領域に規定し、
   前記ブレーキパタン及び前記惰行パタンの交点を規定し、
   前記計画走行パタン作成部は、前記車両の状態が前記交点よりも手前側から向こう側へ移行する場合、前記交点を乗り越えるように走行する計画走行パタンを作成する、
   請求項１に記載の走行パタン作成装置。
3. 前記計画走行パタン作成部は、前記車両の力行能力が喪失したと判定されたならば、
   前記車両の位置及び速度で規定される車両状態と、前記ブレーキパタンと、を対比し、
   前記車両状態が前記ブレーキパタンの手前側ならばブレーキ作動と決定し、
   前記車両状態が前記ブレーキパタンの向こう側且つ前記惰行パタンよりも高ければ惰行運転と決定し、
   前記決定どおりに前記車両へ指令する、
   請求項２に記載の走行パタン作成装置。
4. 走行パタン作成装置により、車両の位置又は時間に対応した第１軸と前記第１軸と直交し前記車両の速度に対応した第２軸とより形成された座標系に表現可能な走行パタンを作成して所望の運転制御する運転制御方法であって、
   停止を避けるべき停止回避地帯の位置情報を予め保持しておき、
   車両の仕様のうち少なくとも加速時、減速時及び惰行時それぞれの加速度の情報も予め保持しておき、
   前記位置情報と前記減速時の加速度の情報とを用いて、前記停止回避地帯以外の位置で前記車両を停止させるためのパタンであり前記座標系に表現可能なブレーキパタンを作成し、
   前記位置情報と前記惰行時の加速度の情報とを用いて、前記停止回避地帯以外の位置で前記車両を停止させるためのパタンであり前記座標系に表現可能な惰行パタンを作成し、
   前記座標系における前記第１軸、前記ブレーキパタン及び前記惰行パタンで囲まれた領域である対象領域を決定し、
   前記対象領域を回避した走行パタンであり前記座標系に表現可能な計画走行パタンを作成する、
   運転制御方法。
5. 車両は１両以上で構成されて軌道上を走行し、
   前記停止回避地帯は、２つ以上の駅を有する路線の何れかの駅間に存在し、前記車両を停止させることにリスクがあり、
   前記対象領域は、前記停止回避地帯の始点を基点としたブレーキパタン、及び前記停止回避地帯の終点を基点とした惰行パタン、及び前記停止回避地帯の始点と終点を結んだ直線、で囲まれた領域に規定し、
   前記ブレーキパタン及び前記惰行パタンの交点を規定し、
   前記車両の状態が前記交点よりも手前側から向こう側へ移行する場合、前記交点を乗り越えるように走行する計画走行パタンを作成する、
   請求項４に記載の運転制御方法。
6. 力行能力喪失と判定されたならば、
   前記車両の位置及び速度で規定される車両状態と、前記ブレーキパタンと、を対比し、
   前記車両状態が前記ブレーキパタンの手前側ならばブレーキ作動と決定し、
   前記車両状態が前記ブレーキパタンの向こう側且つ前記惰行パタンよりも高ければ惰行運転と決定し、
   前記決定どおりに前記車両へ指令する、
   請求項５に記載の運転制御方法。
7. 制限速度が前記交点以下にまで臨時低下したならば力行パタンを作成し、
   該力行パタンを前記交点から手前側へ逆行させて垂下した力行垂下点を特定し、
   該力行垂下点より手前側で前記車両を待機させ、
   制限速度が前記交点を超えて上昇復帰したならば、
   前記車両の状態を前記交点よりも手前側から向こう側へ該交点を乗り越えて移行させるように走行する前記計画走行パタンを作成する、
   請求項５に記載の運転制御方法。

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