JP2024014631A - 列車制御システムおよび列車制御方法 - Google Patents
列車制御システムおよび列車制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2024014631A JP2024014631A JP2022117598A JP2022117598A JP2024014631A JP 2024014631 A JP2024014631 A JP 2024014631A JP 2022117598 A JP2022117598 A JP 2022117598A JP 2022117598 A JP2022117598 A JP 2022117598A JP 2024014631 A JP2024014631 A JP 2024014631A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- train
- gradient
- speed
- command
- slope
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 148
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000036461 convulsion Effects 0.000 claims description 10
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 8
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 11
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
本発明は、列車制御システム、列車制御方法に関する。特に、列車の速度を制御する際に好適に使用できる列車制御システム、列車制御方法に関する。
列車を計画通りに運転する方法として、ATO(Automatic Train Operation)やTASC(Train Automatic Stopping Controller)等のシステムの導入が検討されている。
ATOでは、出発から目標への停車までの列車制御を行い、TASCでは、目標への停車時のみの列車制御を行う。そして、それぞれ目標とする速度である目標速度に追随するように列車の速度を制御することで計画通りの運転を実現する。
列車が勾配変化のある区間を走行する際、目標速度を勾配に応じて可変せず、一定速度である場合、列車の速度を目標速度へ追随するように制御を行っても、主に勾配変化の影響によって列車の速度は目標速度から乖離する。またこの際に、列車を一定の加減速度で制御する場合についても同様に列車の速度は目標速度から乖離する。
ATOでは、出発から目標への停車までの列車制御を行い、TASCでは、目標への停車時のみの列車制御を行う。そして、それぞれ目標とする速度である目標速度に追随するように列車の速度を制御することで計画通りの運転を実現する。
列車が勾配変化のある区間を走行する際、目標速度を勾配に応じて可変せず、一定速度である場合、列車の速度を目標速度へ追随するように制御を行っても、主に勾配変化の影響によって列車の速度は目標速度から乖離する。またこの際に、列車を一定の加減速度で制御する場合についても同様に列車の速度は目標速度から乖離する。
特許文献1には、列車制御装置について開示されている。実施形態の列車制御装置の列車位置検出部は、列車の走行位置を検出し、記憶部は、列車に対応する路線情報、車両情報を記憶する。制御指令算出部は、走行位置、路線情報及び車両情報に基づいて、駆動/制動制御装置を制御するための制御指令を算出するに際し、列車の駆動時あるいは制動時における列車の躍度が所定のしきい値以下となるように、駆動/制動制御装置に対し、駆動制御あるいは制動制御に対応する応答遅れパラメータの値を調整し、制御指令に含める。これにより、駆動/制動制御装置は、制御指令算出部が算出した制御指令に基づいて、列車の駆動制御及び制動制御を行う。
列車が勾配変化のある区間を走行する際に、列車の速度が目標速度から乖離する場合、目標速度への追随のために再びノッチ指令等の指令を行う制御では、列車を制御する際の指令の変化回数が増加する。そのため、列車の乗り心地性能が低下する可能性を生じる。また、再度指令を行うまで列車の速度は目標速度から乖離した状態となるため、勾配が一定である区間と比べて、目標速度への追随性が低下する可能性がある。
本発明は、列車が勾配変化のある区間を走行するときでも、目標速度への追随性を高める制御を行うことができる列車制御システム、列車制御方法を提供することを目的とする。
本発明は、列車が勾配変化のある区間を走行するときでも、目標速度への追随性を高める制御を行うことができる列車制御システム、列車制御方法を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため本発明は、列車が走行する走行区間の勾配が変化する量として勾配変化量を取得する勾配取得部と、列車の速度が目標速度から乖離する度合いに応じて設定された閾値を超えた場合に、列車の速度を目標速度に追随させるため、取得された勾配変化量に応じ列車の速度を制御するための指令を、勾配変化量を予め定められた補正量にて補正した上で求める演算部と、を備える列車制御システムである。
ここで、閾値は、指令を変化させる閾値にすることができる。この場合、列車の速度が列車の目標速度から限度を超えて乖離した場合にノッチ指令等の指令を行うことができる。
また、勾配変化量は、前回の指令をした地点から、指令を変化させる条件が成立したときの地点の間の区間の勾配に対するものにすることができる。この場合、今まで列車が走行した区間について、より適切な勾配変化量を取得することができる。
さらに、勾配変化量は、指令により生じる加加速度が終了するジャーク時間の以後に取得されることができる。この場合、ノッチ指令により生じる加加速度の影響を受けずに勾配変化量が測定できる。
さらに、演算部は、勾配変化量に対し、補正量として1倍より大きい値を乗算して、指令を求めるための勾配とすることができる。この場合、より適切な補正量が設定できる。
また、勾配変化量は、前回の指令をした地点から、指令を変化させる条件が成立したときの地点の間の区間の勾配に対するものにすることができる。この場合、今まで列車が走行した区間について、より適切な勾配変化量を取得することができる。
さらに、勾配変化量は、指令により生じる加加速度が終了するジャーク時間の以後に取得されることができる。この場合、ノッチ指令により生じる加加速度の影響を受けずに勾配変化量が測定できる。
さらに、演算部は、勾配変化量に対し、補正量として1倍より大きい値を乗算して、指令を求めるための勾配とすることができる。この場合、より適切な補正量が設定できる。
またさらに、演算部は、勾配変化量が変化する状態から変化しない状態になったときは、勾配変化量の補正を行わないようにできる。この場合、先の区間でも同様の勾配変化量が継続するという誤りを修正できる。
また、勾配取得部は、勾配変化量が予め設定された閾値を超えたときに、勾配変化量を取得し直すことができる。この場合、走行する区間に合わせた勾配変化量を取得することができる。
さらに、指令は、列車の速度が目標速度から乖離するように閾値を超えたときに変更され、列車の速度が目標速度に近づくように閾値を超えたときには変更されないようにできる。この場合、列車の速度を調整する必要があるときに速度を調整し、必要がないときは速度を調整しないことができる。
また、勾配取得部は、勾配変化量が予め設定された閾値を超えたときに、勾配変化量を取得し直すことができる。この場合、走行する区間に合わせた勾配変化量を取得することができる。
さらに、指令は、列車の速度が目標速度から乖離するように閾値を超えたときに変更され、列車の速度が目標速度に近づくように閾値を超えたときには変更されないようにできる。この場合、列車の速度を調整する必要があるときに速度を調整し、必要がないときは速度を調整しないことができる。
そして、勾配変化量は、指令を変化させる条件が成立したときの地点から勾配が終了する地点の間の区間の勾配に対するものにすることができる。この場合、列車がこれから走行する区間について、より適切な勾配変化量を取得することができる。
また、演算部は、勾配変化量に対し、補正量として1倍より小さい値を乗算して、指令を求めるための勾配とすることができる。この場合、より適切な補正量が設定できる。
さらに、勾配取得部は、区間を複数の箇所に分割し、分割した複数の箇所のそれぞれにおける勾配変化量を取得することができる。この場合、走行する区間に合わせた勾配変化量を取得することができる。
また、演算部は、勾配変化量に対し、補正量として1倍より小さい値を乗算して、指令を求めるための勾配とすることができる。この場合、より適切な補正量が設定できる。
さらに、勾配取得部は、区間を複数の箇所に分割し、分割した複数の箇所のそれぞれにおける勾配変化量を取得することができる。この場合、走行する区間に合わせた勾配変化量を取得することができる。
また、本発明は、列車が走行する走行区間の勾配が変化する量として勾配変化量を取得し、列車の速度が目標速度から乖離する度合いに応じて設定された閾値を超えた場合に、列車の速度を目標速度に追随させるため、取得された勾配変化量に応じ列車の速度を制御するための指令を、勾配変化量を予め定められた補正量にて補正した上で求める、列車制御方法である。
本発明によれば、列車が勾配変化のある区間を走行するときでも、目標速度への追随性を高める制御を行うことができる列車制御システム、列車制御方法を提供することができる。
以下、添付図面を参照し、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
<列車運転システム1の全体構成の説明>
図1は、本実施の形態における列車運転システム1の全体構成を示す概念図である。
図示する列車運転システム1は、線路108上を走行する列車100に搭載される。列車運転システム1は、車上制御装置101と、列車保安装置106と、情報管理装置107とを備える。
<列車運転システム1の全体構成の説明>
図1は、本実施の形態における列車運転システム1の全体構成を示す概念図である。
図示する列車運転システム1は、線路108上を走行する列車100に搭載される。列車運転システム1は、車上制御装置101と、列車保安装置106と、情報管理装置107とを備える。
車上制御装置101は、列車制御システムの一例であり、勾配取得部102と、ノッチ演算部103と、速度位置取得部104と、走行線区データベース105とを備える。
勾配取得部102は、勾配変化量を算出することで取得する。勾配変化量は、列車が走行する走行区間の勾配が変化する量である。なお、「勾配変化量」は、勾配の変化率であると考えることもできる。勾配変化量は、列車100の速度の変化から算出することができる。本実施の形態では、前回ノッチ指令を行ってから、再びノッチ指令を行うまでの区間の勾配変化量を使用する。
ノッチ演算部103は、演算部の一例であり、ノッチ指令を行うための所定の演算を行う。詳しくは後述するが、ノッチ演算部103は、列車の速度を目標速度に追随させるため、取得された勾配変化量に応じ列車の速度を制御するためのノッチ指令を、勾配変化量を予め定められた補正量にて補正した上で求める。また、ノッチ演算部103は、演算の結果としてノッチ指令を出力する。ここで、「ノッチ指令」とは、指令の一例であり、列車100の速度を制御するための指令である。
速度位置取得部104は、列車100の速度や走行位置を取得する。
走行線区データベース105は、走行区間に応じた目標速度や駅間走行距離などを記憶する。
勾配取得部102は、勾配変化量を算出することで取得する。勾配変化量は、列車が走行する走行区間の勾配が変化する量である。なお、「勾配変化量」は、勾配の変化率であると考えることもできる。勾配変化量は、列車100の速度の変化から算出することができる。本実施の形態では、前回ノッチ指令を行ってから、再びノッチ指令を行うまでの区間の勾配変化量を使用する。
ノッチ演算部103は、演算部の一例であり、ノッチ指令を行うための所定の演算を行う。詳しくは後述するが、ノッチ演算部103は、列車の速度を目標速度に追随させるため、取得された勾配変化量に応じ列車の速度を制御するためのノッチ指令を、勾配変化量を予め定められた補正量にて補正した上で求める。また、ノッチ演算部103は、演算の結果としてノッチ指令を出力する。ここで、「ノッチ指令」とは、指令の一例であり、列車100の速度を制御するための指令である。
速度位置取得部104は、列車100の速度や走行位置を取得する。
走行線区データベース105は、走行区間に応じた目標速度や駅間走行距離などを記憶する。
列車保安装置106は、列車を安全に走行させるための装置である。列車保安装置106としては、例えば、自動列車停止装置(ATS:Automatic Train Stop)、自動列車制御装置(ATC:Automatic Train Control)等が挙げられる。
情報管理装置107は、車上制御装置101が出力したノッチ指令を駆動装置やブレーキ装置へ伝達し、この制御を実現する。
情報管理装置107は、車上制御装置101が出力したノッチ指令を駆動装置やブレーキ装置へ伝達し、この制御を実現する。
<車上制御装置101の動作の説明>
[第1の実施形態]
次に、車上制御装置101の動作についてさらに詳しく説明する。ここではまず、車上制御装置101の動作として、第1の実施形態について説明する。第1の実施形態では、車上制御装置101が、列車100が今まで走行した区間の勾配の変化を検出し、これにより、ノッチ指令を変化させる制御を行う場合について説明を行う。
[第1の実施形態]
次に、車上制御装置101の動作についてさらに詳しく説明する。ここではまず、車上制御装置101の動作として、第1の実施形態について説明する。第1の実施形態では、車上制御装置101が、列車100が今まで走行した区間の勾配の変化を検出し、これにより、ノッチ指令を変化させる制御を行う場合について説明を行う。
図2(a)~(d)は、第1の実施形態における列車100の制御について示した図である。
ここでは、上り勾配がある区間において、車上制御装置101が、列車100の速度(列車速度114)を目標速度110に近づける制御を行う場合について示している。
図2(a)~(d)で、横軸は、列車100が走行する距離を示す。この場合、列車100は、図2(b)に示すように、線路108上を図中右方向に走行する。また、縦軸は、図2(a)では、速度を表す。また、図2(c)では、勾配113の大きさを表し、図2(d)では、ノッチ指令118を表す。
ここでは、上り勾配がある区間において、車上制御装置101が、列車100の速度(列車速度114)を目標速度110に近づける制御を行う場合について示している。
図2(a)~(d)で、横軸は、列車100が走行する距離を示す。この場合、列車100は、図2(b)に示すように、線路108上を図中右方向に走行する。また、縦軸は、図2(a)では、速度を表す。また、図2(c)では、勾配113の大きさを表し、図2(d)では、ノッチ指令118を表す。
図2(c)で示すように、列車100は、上り勾配を走行する。そしてこの上り勾配は、徐々に小さくなる。つまり、上り勾配が徐々に緩やかになっていく。またこれは、勾配113が、徐々に下り勾配に近づいていく、と言うこともできる。そして、図2(d)で示すように、車上制御装置101は、これに応じてノッチ指令118を変化させる。
車上制御装置101は、列車速度114を目標速度110へ追随させるノッチ指令118を求めることで、列車100の制御を行う。目標速度110は、制限速度109未満に設定される。このとき、車上制御装置101は、列車速度114が目標速度110から乖離する度合いに応じて設定された閾値を設ける。本実施の形態では、車上制御装置101は、目標速度110を挟み、ノッチ指令上限閾値111およびノッチ指令下限閾値112の2つの閾値を設定する。即ち、ノッチ指令上限閾値111は、列車速度114の上限として設けられる閾値であり、ノッチ指令下限閾値112は、列車速度114の下限として設けられる閾値である。これらのノッチ指令上限閾値111およびノッチ指令下限閾値112は、列車速度114を制御するためのノッチ指令118を変化させる閾値である。つまり、列車速度114が、目標速度110から乖離するように、ノッチ指令上限閾値111やノッチ指令下限閾値112を超えた場合、列車速度114が、上限や下限を超えて目標速度110から離れていくことを意味する。よってこのような場合、車上制御装置101は、列車速度114を目標速度110に追随させるため、ノッチ指令118を変化させる必要がある。
列車速度114が、目標速度110から乖離するようにノッチ指令上限閾値111を超えた場合、車上制御装置101は、力行を弱めるノッチ指令118を行う。これは、図2(b)では、Q2点に対応する。
一方、列車速度114が、目標速度110から乖離するようにノッチ指令下限閾値112を超えた場合、車上制御装置101は、力行を強めるノッチ指令118を行う。
具体的には、車上制御装置101は、これらのノッチ指令118として、ノッチ指令用の加減速度に適合するノッチを選択する。そして、これにより、列車速度114を目標速度110へ追随させる。
一方、列車速度114が、目標速度110から乖離するようにノッチ指令下限閾値112を超えた場合、車上制御装置101は、力行を強めるノッチ指令118を行う。
具体的には、車上制御装置101は、これらのノッチ指令118として、ノッチ指令用の加減速度に適合するノッチを選択する。そして、これにより、列車速度114を目標速度110へ追随させる。
ノッチ指令118を変化させる場合、車上制御装置101は、目標速度110への追随に必要な加減速度から列車100の走行抵抗や勾配抵抗、曲線抵抗を減じたノッチ指令用の加減速度を算出する。そして、車上制御装置101は、ノッチ指令用の加減速度に適合するノッチを選択することで、目標速度110への追随を図る。
上り勾配の走行区間で一定の目標速度110へ追随するためには、車上制御装置101が、力行のノッチ指令118を行い、均衡を保つことが可能である。しかし、図2(c)に示すように、上り勾配が徐々に小さくなるように変化すると、均衡を保つための加速度よりも、ノッチ指令時点で設定したノッチ指令118による加速度の方が大きくなる。その結果、列車速度114は、目標速度110から乖離することになる。
つまり、図2(c)に示すように、列車100に抵抗として影響する勾配113が連続的に変化している場合、ノッチ指令時点の勾配抵抗を加味してノッチ指令118を行うと、その後の勾配変化によって、列車速度114は、目標速度110から徐々に乖離する。この場合、列車速度114は、徐々に大きくなっていく。図2(a)では、Q1点が、上り勾配に対応してノッチ指令118の変更を行ったノッチ指令時点に対応する。そして、Q1点からQ2点の間の区間で、勾配113が緩やかになることで、列車速度114は、徐々に大きくなり、Q2点で、ノッチ指令上限閾値111に達する。これにより、新たにノッチ指令118を変化させるノッチ指令条件が成立する。なお、以下このノッチ指令条件が成立した地点を、「ノッチ指令条件成立地点」と言うことがある。なおこの場合、ノッチ指令条件成立地点は、Q2点である。
このとき、車上制御装置101は、列車速度114が目標速度110から乖離し、ノッチ指令上限閾値111の超過を以ってノッチ指令118を変化させる際、前回から今回のノッチ指令条件成立までに走行した区間(この場合、Q1点~Q2点の区間)の勾配変化が今後も継続すると推定する。そして、車上制御装置101は、勾配変化量115の2倍の大きさである2倍の勾配変化量116を求め、これをノッチ選択用勾配117とする。そして、現在位置(この場合、Q2点)の勾配変化量115から2倍の勾配変化量116を減じたノッチ選択用勾配117を用いてノッチ指令118を行う。つまり、車上制御装置101は、勾配変化量115に対し、補正量として2倍の値を乗じ、これを補正した勾配補正量であるノッチ選択用勾配117とする。
なお、第1の実施形態で、勾配変化量115は、列車100が今まで走行した区間の勾配に対するものである。具体的には、前回のノッチ指令118をした地点(Q1点)から、ノッチ指令118を変化させる条件が成立したときの地点(Q2点)の間の区間の勾配に対するものである。
これにより、新たなノッチ指令条件成立地点(Q2点)でのノッチ指令118による加速度が、今まで指令していたノッチ指令118による加速度よりも小さくなる。その結果、列車速度114は、目標速度110に接近する。つまり、徐々に上り勾配が小さくなっても、列車速度114の均衡を保つために必要な加速度と、新たなノッチ指令条件成立地点(Q2点)で設定したノッチ指令118による加速度とが近接する。これにより、列車速度114を、目標速度110へ追随することができる。またこれにより、ノッチ指令118の回数を減少させることができる。その結果、列車100の乗り心地性能が向上する。
図3(a)~(d)は、第1の実施形態における列車100の制御について他の例を示した図である。
ここでは、下り勾配がある区間において、車上制御装置101が、列車速度114を目標速度110に近づける制御を行う場合について示している。
図3(a)~(d)で、横軸および縦軸は、図2(a)~(d)とそれぞれ同様である。
一方、図3(c)で示すように、列車100は、下り勾配を走行する。そしてこの下り勾配113は、徐々に小さくなる。つまり、下り勾配が徐々に緩やかになっていく。またこれは、勾配113が、徐々に上り勾配に近づいていく、と言うこともできる。そして、図3(d)で示すように、車上制御装置101は、これに応じてノッチ指令118を変化させる。
ここでは、下り勾配がある区間において、車上制御装置101が、列車速度114を目標速度110に近づける制御を行う場合について示している。
図3(a)~(d)で、横軸および縦軸は、図2(a)~(d)とそれぞれ同様である。
一方、図3(c)で示すように、列車100は、下り勾配を走行する。そしてこの下り勾配113は、徐々に小さくなる。つまり、下り勾配が徐々に緩やかになっていく。またこれは、勾配113が、徐々に上り勾配に近づいていく、と言うこともできる。そして、図3(d)で示すように、車上制御装置101は、これに応じてノッチ指令118を変化させる。
以下、図2(a)~(d)と異なる箇所を中心に説明を行う。
列車速度114が、目標速度110から乖離するようにノッチ指令上限閾値111を超えた場合、車上制御装置101は、ブレーキを強めるノッチ指令118を行う。
一方、列車速度114が、目標速度110から乖離するようにノッチ指令下限閾値112を超えた場合、車上制御装置101は、ブレーキを弱めるノッチ指令118を行う。これは、図3(b)では、Q4点に対応する。
列車速度114が、目標速度110から乖離するようにノッチ指令上限閾値111を超えた場合、車上制御装置101は、ブレーキを強めるノッチ指令118を行う。
一方、列車速度114が、目標速度110から乖離するようにノッチ指令下限閾値112を超えた場合、車上制御装置101は、ブレーキを弱めるノッチ指令118を行う。これは、図3(b)では、Q4点に対応する。
下り勾配の走行区間で一定の目標速度110へ追随するためには、車上制御装置101が、ブレーキのノッチ指令118を行い、均衡を保つことが可能である。しかし、図3(c)に示すように、下り勾配が徐々に小さくなるように変化すると、均衡を保つための減速度よりも、ノッチ指令時点で設定したノッチ指令118による減速度の方が大きくなる。その結果、目標速度110から乖離することになる。
つまり、図3(c)に示すように、列車100に抵抗として影響する勾配113が連続的に変化している場合、ノッチ指令時点の勾配抵抗を加味してノッチ指令118を行うと、その後の勾配変化によって、列車速度114は、目標速度110から徐々に乖離する。この場合、列車速度114は、徐々に低くなっていく。図3(a)では、Q3点が、下り勾配に対応してノッチ指令118の変更を行ったノッチ指令時点に対応する。そして、Q3点からQ4点の間の区間で、勾配113が緩やかになることで、列車速度114は、徐々に低くなり、Q4点で、ノッチ指令下限閾値112に達する。これにより、新たにノッチ指令118を変化させるノッチ指令条件が成立する。なおこの場合、ノッチ指令条件成立地点は、Q4点である。
このとき、車上制御装置101は、列車速度114が目標速度110から乖離し、ノッチ指令下限閾値112の超過を以ってノッチ指令118を変化させる際、前回から今回のノッチ指令条件成立までに走行した区間(この場合、Q3点~Q4点の区間)の勾配変化が今後も継続すると推定する。そして、車上制御装置101は、勾配変化量115の2倍の大きさである2倍の勾配変化量116を求め、これをノッチ選択用勾配117とする。そして、現在位置(この場合、Q4点)の勾配変化量115から2倍の勾配変化量116を減じたノッチ選択用勾配117を用いてノッチ指令118を行う。
これにより、新たなノッチ指令条件成立地点(Q4点)でのノッチ指令118による減速度が、今まで指令していたノッチ指令118による減速度よりも小さくなる。その結果、列車速度114は、目標速度110に接近する。つまり、徐々に下り勾配が小さくなっても、列車速度114の均衡を保つために必要な減速度と、新たなノッチ指令条件成立地点(Q4点)で設定したノッチ指令118による減速度とが近接する。これにより、列車速度114を、目標速度110へ追随することができる。またこれにより、ノッチ指令118の回数を減少させることができる。その結果、列車100の乗り心地性能が向上する。
図4は、第1の実施形態で車上制御装置101が行う処理について説明したフローチャートである。
まず、ステップS200で、ノッチ演算部103が、自列車位置と速度、目標速度110を認識する。ステップS200実行後、ステップS201を実行する。
ステップS201では、ノッチ演算部103が、ノッチ指令(変化)条件成立によりノッチ指令118を行う。ステップS201実行後、ステップS202を実行する。
ステップS202では、ノッチ演算部103が、ノッチ変化によるジャーク時間が経過したか否かを判断する。
ノッチ変化によるジャーク時間が経過した場合(Y(Yes))は、ステップS203を実行し、ノッチ変化によるジャーク時間が経過していない場合(N(No))は、ステップS202の判定を繰り返す。
ステップS203では、勾配取得部102が、列車速度114から勾配抵抗を測定する。ステップS203を実行後、ステップS204を実行する。
まず、ステップS200で、ノッチ演算部103が、自列車位置と速度、目標速度110を認識する。ステップS200実行後、ステップS201を実行する。
ステップS201では、ノッチ演算部103が、ノッチ指令(変化)条件成立によりノッチ指令118を行う。ステップS201実行後、ステップS202を実行する。
ステップS202では、ノッチ演算部103が、ノッチ変化によるジャーク時間が経過したか否かを判断する。
ノッチ変化によるジャーク時間が経過した場合(Y(Yes))は、ステップS203を実行し、ノッチ変化によるジャーク時間が経過していない場合(N(No))は、ステップS202の判定を繰り返す。
ステップS203では、勾配取得部102が、列車速度114から勾配抵抗を測定する。ステップS203を実行後、ステップS204を実行する。
ステップS204では、ノッチ演算部103が、ノッチ指令条件が成立したか否かを判断する。ノッチ指令条件が成立する場合とは、列車速度114が、目標速度110から乖離するように、ノッチ指令上限閾値111やノッチ指令下限閾値112を超えた場合である。つまり、勾配変化量115は、ノッチ指令118により生じる加加速度(ジャーク)が終了するジャーク時間の以後に取得される。
そして、ノッチ指令条件が成立した場合(Y)は、ステップS205を実行し、ノッチ成立条件が成立しなかった場合(N)は、ステップS203を実行する。
ステップS205では、ノッチ演算部103が、測定した勾配抵抗差分の2倍を減じた勾配をノッチ選択用勾配117に設定し、ノッチ指令118を行う。ステップS205を実行後、処理を終了する。
そして、ノッチ指令条件が成立した場合(Y)は、ステップS205を実行し、ノッチ成立条件が成立しなかった場合(N)は、ステップS203を実行する。
ステップS205では、ノッチ演算部103が、測定した勾配抵抗差分の2倍を減じた勾配をノッチ選択用勾配117に設定し、ノッチ指令118を行う。ステップS205を実行後、処理を終了する。
以上の処理を用いて、車上制御装置101は、列車100が勾配変化のある区間を走行するときでも、目標速度110への追随性を高める制御を行うことができる。詳しくは、車上制御装置101は、ノッチ指令118間の勾配変化を以って、先の進路に対する勾配変化を推定する。これにより、先の進路の勾配変化によって列車速度114が目標速度110から乖離することを防ぐことができる。そして、ノッチ指令118の回数を削減することができる。
なお、上述した例では、ノッチ演算部103は、勾配変化量115の2倍の大きさをノッチ選択用勾配117としたが、これに限られるものではない。つまり、ノッチ演算部103は、勾配変化量115に対し、補正量として1倍より大きい値を乗算して、ノッチ選択用勾配117とすることができる。
また、第1の実施形態では、図2で、上り勾配が徐々に小さくなる場合について説明し、図3で、下り勾配が徐々に小さくなる場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、上り勾配が徐々に大きくなる場合、および下り勾配が徐々に大きくなる場合でも同様の制御が適用できる。
また、第1の実施形態では、図2で、上り勾配が徐々に小さくなる場合について説明し、図3で、下り勾配が徐々に小さくなる場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、上り勾配が徐々に大きくなる場合、および下り勾配が徐々に大きくなる場合でも同様の制御が適用できる。
<変形例>
以下に、第1の実施形態の変形例(代替例)を記載する。第1の実施形態では、上述した形態に加え、これらの変形例をさらに組み合わせることができる。
例えば、列車100が、ある勾配変化区間を走行中において、ノッチ指令118をした後に次のノッチ指令条件が成立しない場合がある。これは、例えば、上記Q2点の後に、次のノッチ指令条件が成立しなかった場合が該当する。実際の具体例としては、Q2点の後に勾配変化がなくなり、勾配が一定になった場合などが該当する。この場合、現在の勾配変化が先の区間でも継続するという推定に誤りが生じる。そのため、ノッチ演算部103は、列車速度114から求める勾配抵抗が一定であることを検知した場合、上述した勾配変化量115を補正する処理を中止し、誤った推定をするのを防止してもよい。つまり、勾配抵抗が一定になった場合、勾配変化がなくなったことを意味するため、上記処理を中止する。この場合、ノッチ演算部103は、勾配変化量115が変化する状態から変化しない状態になったときは、勾配変化量115の補正を行わない、と言うこともできる。
以下に、第1の実施形態の変形例(代替例)を記載する。第1の実施形態では、上述した形態に加え、これらの変形例をさらに組み合わせることができる。
例えば、列車100が、ある勾配変化区間を走行中において、ノッチ指令118をした後に次のノッチ指令条件が成立しない場合がある。これは、例えば、上記Q2点の後に、次のノッチ指令条件が成立しなかった場合が該当する。実際の具体例としては、Q2点の後に勾配変化がなくなり、勾配が一定になった場合などが該当する。この場合、現在の勾配変化が先の区間でも継続するという推定に誤りが生じる。そのため、ノッチ演算部103は、列車速度114から求める勾配抵抗が一定であることを検知した場合、上述した勾配変化量115を補正する処理を中止し、誤った推定をするのを防止してもよい。つまり、勾配抵抗が一定になった場合、勾配変化がなくなったことを意味するため、上記処理を中止する。この場合、ノッチ演算部103は、勾配変化量115が変化する状態から変化しない状態になったときは、勾配変化量115の補正を行わない、と言うこともできる。
また、短い区間に異なる勾配変化をする箇所が複数含まれることがある。即ち、ある区間内で、勾配変化の変化率が一定ではなく、変化する場合である。この場合、ノッチ演算部103が、個々の勾配変化単位に勾配変化量115を算出した場合、推定する勾配変化量115に誤差が生じる。つまり、ある箇所の勾配変化量115を基にした場合、その先の箇所にある勾配の勾配変化量115は、異なっているため、推定する勾配変化量115とその先の実際の勾配の勾配変化量との間に差分が生じる。この場合、ノッチ演算部103が、推定する勾配変化量115により補正されたノッチ選択用勾配117を用いてノッチ指令118を行っても、列車速度114は、目標速度110から乖離する。そのため、ノッチ演算部103は、取得された勾配変化量115が予め設定された閾値内である場合は、今まで使用していた勾配変化量115を使用し、ノッチ選択用勾配117を算出する処理を継続する。対して、この閾値を超えた場合、勾配取得部102は、勾配変化量115を算出し直す。そして、ノッチ演算部103は、算出し直した勾配変化量115を使用し、ノッチ選択用勾配117を算出する。つまり、勾配取得102部は、勾配変化量115が予め設定された閾値を超えたときに、勾配変化量115を取得し直す。
[第2の実施形態]
次に、車上制御装置101の動作として、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態では、車上制御装置101が、列車100がこれから走行する区間の勾配の変化を取得し、これにより、ノッチ指令118を変化させる制御を行う場合について説明を行う。
次に、車上制御装置101の動作として、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態では、車上制御装置101が、列車100がこれから走行する区間の勾配の変化を取得し、これにより、ノッチ指令118を変化させる制御を行う場合について説明を行う。
図5(a)~(d)は、第2の実施形態における列車100の制御について示した図である。
ここでは、下り勾配がある区間において、車上制御装置101が、列車速度114を目標速度110に近づける制御を行う場合について示している。
図5(a)~(d)で、横軸および縦軸は、図3(a)~(d)とそれぞれ同様である。そして、図5(c)に示すように、列車100は、下り勾配を走行する。そしてこの下り勾配は、徐々に小さくなる。つまり、下り勾配が徐々に緩やかになっていく。これは、図3(b)の場合と同様である。そして、図5(d)で示すように、車上制御装置101は、これに応じてノッチ指令118を変化させる。
ここでは、下り勾配がある区間において、車上制御装置101が、列車速度114を目標速度110に近づける制御を行う場合について示している。
図5(a)~(d)で、横軸および縦軸は、図3(a)~(d)とそれぞれ同様である。そして、図5(c)に示すように、列車100は、下り勾配を走行する。そしてこの下り勾配は、徐々に小さくなる。つまり、下り勾配が徐々に緩やかになっていく。これは、図3(b)の場合と同様である。そして、図5(d)で示すように、車上制御装置101は、これに応じてノッチ指令118を変化させる。
以下、図3(a)~(d)と異なる箇所を中心に説明を行う。
図示するような下り勾配の走行区間で、列車速度114を一定減速度の目標速度110へ追随させる場合、車上制御装置101は、走行線区データベース105を参照する。そして、車上制御装置101は、ノッチ指令条件が成立した地点(この場合、Q5点)から勾配変化終了地点(この場合、Q6点)までの勾配を検索する。さらに、車上制御装置101は、ノッチ指令条件成立地点(Q5点)から勾配変化終了地点(Q6点)までの勾配変化量119を求めることで取得する。そして、車上制御装置101は、ノッチ指令条件成立地点(Q5点)から勾配変化終了地点(Q6点)までの勾配変化量119の1/2倍の勾配変化量をノッチ選択用勾配117に設定し、ノッチ指令118を行う。つまり、車上制御装置101は、勾配変化量119に対し、補正量として1/2倍の値を乗じ、これを補正した勾配補正量であるノッチ選択用勾配117とする。
図示するような下り勾配の走行区間で、列車速度114を一定減速度の目標速度110へ追随させる場合、車上制御装置101は、走行線区データベース105を参照する。そして、車上制御装置101は、ノッチ指令条件が成立した地点(この場合、Q5点)から勾配変化終了地点(この場合、Q6点)までの勾配を検索する。さらに、車上制御装置101は、ノッチ指令条件成立地点(Q5点)から勾配変化終了地点(Q6点)までの勾配変化量119を求めることで取得する。そして、車上制御装置101は、ノッチ指令条件成立地点(Q5点)から勾配変化終了地点(Q6点)までの勾配変化量119の1/2倍の勾配変化量をノッチ選択用勾配117に設定し、ノッチ指令118を行う。つまり、車上制御装置101は、勾配変化量119に対し、補正量として1/2倍の値を乗じ、これを補正した勾配補正量であるノッチ選択用勾配117とする。
なお、第2の実施形態で、勾配変化量119は、列車100がこれから走行する区間の勾配に対するものになる。具体的には、勾配変化量119は、ノッチ指令118を変化させる条件が成立したときの地点(Q5点)から、勾配が終了する地点(Q6点)までの間の区間の勾配に対するものである。
これにより、ノッチ指令条件成立地点(Q5点)では、新たなノッチ指令118による減速度が、Q5点の勾配に対するノッチ指令118による減速度よりも小さくなる。その結果、列車速度114は、目標速度110から一時的に乖離する。即ち、図5(a)に示すように、列車速度114は、目標速度110より大きくなる。しかし、徐々に下り勾配が大きく(上り勾配に近づく方向に)なると、新たなノッチ指令118による減速度が、実際の勾配に応じた減速度より大きくなり、列車速度114は目標速度110へ接近する。即ち、図5(a)に示すように、減速度が大きいため、列車速度114の速度は、より速く低下し、列車速度114は、目標速度110に近づいていく。これにより、列車速度114を、目標速度110へ追随することができる。またこれにより、ノッチ指令118の回数を減少させることができる。その結果、列車100の乗り心地性能が向上する。
図6は、第2の実施形態で車上制御装置101が行う処理について説明したフローチャートである。
まず、ステップS300で、ノッチ演算部103が、列車100の位置と列車速度114、目標速度110を認識する。ステップS300実行後、ステップS301を実行する。
ステップS301では、ノッチ演算部103が、ノッチ指令条件が成立したか否かを判断する。つまり、ノッチ演算部103は、ノッチ指令118を変更する条件が成立したか否かを判断する。
ノッチ指令条件が成立した場合(Y)は、ステップS302を実行し、ノッチ成立条件が成立しなかった場合(N)は、ステップS301を繰返す。
ステップS302では、勾配取得部102が、ノッチ指令条件が成立してから勾配変化終了までの勾配変化量119を取得する。ステップS302を実行後、ステップS303を実行する。
ステップS303では、ノッチ演算部103が、取得した勾配変化量119の1/2倍の勾配をノッチ選択用勾配117に設定し、ノッチ指令118を行う。ステップS303を実行後、処理を終了する。
まず、ステップS300で、ノッチ演算部103が、列車100の位置と列車速度114、目標速度110を認識する。ステップS300実行後、ステップS301を実行する。
ステップS301では、ノッチ演算部103が、ノッチ指令条件が成立したか否かを判断する。つまり、ノッチ演算部103は、ノッチ指令118を変更する条件が成立したか否かを判断する。
ノッチ指令条件が成立した場合(Y)は、ステップS302を実行し、ノッチ成立条件が成立しなかった場合(N)は、ステップS301を繰返す。
ステップS302では、勾配取得部102が、ノッチ指令条件が成立してから勾配変化終了までの勾配変化量119を取得する。ステップS302を実行後、ステップS303を実行する。
ステップS303では、ノッチ演算部103が、取得した勾配変化量119の1/2倍の勾配をノッチ選択用勾配117に設定し、ノッチ指令118を行う。ステップS303を実行後、処理を終了する。
以上の処理を用いて、車上制御装置101は、列車100が勾配変化のある区間を走行するときでも、目標速度110への追随性を高める制御を行うことができる。詳しくは、車上制御装置101は、一定減速度の目標速度110へ追随させることを目的としたノッチ指令118を行う際に、ノッチ指令時点で、先の勾配変化を考慮したノッチ指令118を行うことができる。これにより、現在の勾配変化が継続している最中に再度ノッチ指令118を行うことを防ぐことができる。そして、ノッチ指令118の回数を削減することができる。
なお、上述した例では、ノッチ演算部103は、勾配変化量119の1/2倍の大きさをノッチ選択用勾配117としたが、これに限られるものではない。つまり、ノッチ演算部103は、勾配変化量119に対し、補正量として1倍より小さい値を乗算して、ノッチ選択用勾配117とすることができる。
また、第2の実施形態では、図5で、下り勾配が徐々に小さくなる場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、上り勾配が徐々に小さくなる場合でも同様の制御が適用できる。
そして、第2の実施形態で、勾配取得部102は、走行線区データベース105に記憶された勾配から勾配変化を求めていたが、走行線区データベース105に走行線区に応じた勾配変化を記憶し、勾配取得部102は、この勾配変化を取得してもよい。
そして、第2の実施形態で、勾配取得部102は、走行線区データベース105に記憶された勾配から勾配変化を求めていたが、走行線区データベース105に走行線区に応じた勾配変化を記憶し、勾配取得部102は、この勾配変化を取得してもよい。
<変形例>
以下に、第2の実施形態の変形例(代替例)を記載する。第2の実施形態では、上述した形態に加え、これらの変形例をさらに組み合わせることができる。
第1の実施形態の変形例でも述べたが、短い区間に異なる勾配変化をする箇所が複数含まれることがある。この場合、個々の勾配変化単位に勾配変化量119を取得した場合、取得した勾配変化量119に誤差が生じる。この場合、ノッチ演算部103が、取得した勾配変化量119により補正されたノッチ選択用勾配117を用いてノッチ指令118を行っても、列車速度114は、目標速度110から乖離する。よってここでは、勾配取得部102は、ノッチ指令条件が成立してから勾配変化終了までの区間を、複数の箇所に分割する。そして、勾配取得部102は、分割した箇所のそれぞれにおける勾配変化量119を取得する。さらに、ノッチ演算部103は、複数の区間のそれぞれにおける勾配変化量119を使用してノッチ選択用勾配117を算出する。
以下に、第2の実施形態の変形例(代替例)を記載する。第2の実施形態では、上述した形態に加え、これらの変形例をさらに組み合わせることができる。
第1の実施形態の変形例でも述べたが、短い区間に異なる勾配変化をする箇所が複数含まれることがある。この場合、個々の勾配変化単位に勾配変化量119を取得した場合、取得した勾配変化量119に誤差が生じる。この場合、ノッチ演算部103が、取得した勾配変化量119により補正されたノッチ選択用勾配117を用いてノッチ指令118を行っても、列車速度114は、目標速度110から乖離する。よってここでは、勾配取得部102は、ノッチ指令条件が成立してから勾配変化終了までの区間を、複数の箇所に分割する。そして、勾配取得部102は、分割した箇所のそれぞれにおける勾配変化量119を取得する。さらに、ノッチ演算部103は、複数の区間のそれぞれにおける勾配変化量119を使用してノッチ選択用勾配117を算出する。
<列車制御方法の説明>
ここで、車上制御装置101が行う処理は、列車100が走行する走行区間の勾配が変化する量として勾配変化量115や勾配変化量119を取得し、列車速度114が目標速度110から乖離する度合いに応じて設定された閾値を超えた場合に、列車速度114を目標速度110に追随させるため、取得された勾配変化量115や勾配変化量119に応じ列車速度114を制御するための指令を、勾配変化量115や勾配変化量119を予め定められた補正量にて補正した上で求める、列車制御方法であると捉えることができる。
ここで、車上制御装置101が行う処理は、列車100が走行する走行区間の勾配が変化する量として勾配変化量115や勾配変化量119を取得し、列車速度114が目標速度110から乖離する度合いに応じて設定された閾値を超えた場合に、列車速度114を目標速度110に追随させるため、取得された勾配変化量115や勾配変化量119に応じ列車速度114を制御するための指令を、勾配変化量115や勾配変化量119を予め定められた補正量にて補正した上で求める、列車制御方法であると捉えることができる。
なお上述した例では、ノッチ指令118が、列車速度114としてノッチ指令上限閾値111やノッチ指令下限閾値112を超えたときに変更される場合について示したが、運転士の手動介入など、他の要因によりノッチ指令118が変更される場合があるのは、もちろんである。
以上、本実施の形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、種々の変更または改良を加えたものも、本発明の技術的範囲に含まれることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。
1…列車運転システム、100…列車、101…車上制御装置、102…勾配取得部、103…ノッチ演算部、104…速度位置取得部、105…走行線区データベース、106…列車保安装置、107…情報管理装置、108…線路、109…制限速度、110…目標速度、111…ノッチ指令上限閾値、112…ノッチ指令下限閾値、113…勾配、114…列車速度、115、119…勾配変化量、116…2倍の勾配変化量、117…ノッチ選択用勾配、118…ノッチ指令、Q1~Q6…地点
Claims (12)
- 列車が走行する走行区間の勾配が変化する量として勾配変化量を取得する勾配取得部と、
前記列車の速度が目標速度から乖離する度合いに応じて設定された閾値を超えた場合に、前記列車の速度を前記目標速度に追随させるため、取得された前記勾配変化量に応じ前記列車の速度を制御するための指令を、前記勾配変化量を予め定められた補正量にて補正した上で求める演算部と、
を備える列車制御システム。 - 前記閾値は、前記指令を変化させる閾値である請求項1に記載の列車制御システム。
- 前記勾配変化量は、前回の前記指令をした地点から、前記指令を変化させる条件が成立したときの地点の間の区間の勾配に対するものである請求項2に記載の列車制御システム。
- 前記勾配変化量は、前記指令により生じる加加速度が終了するジャーク時間の以後に取得される請求項3に記載の列車制御システム。
- 前記演算部は、前記勾配変化量に対し、前記補正量として1倍より大きい値を乗算して、前記指令を求めるための勾配とする請求項3に記載の列車制御システム。
- 前記演算部は、前記勾配変化量が変化する状態から変化しない状態になったときは、前記勾配変化量の補正を行わない請求項1に記載の列車制御システム。
- 前記勾配取得部は、前記勾配変化量が予め設定された閾値を超えたときに、前記勾配変化量を取得し直す請求項1に記載の列車制御システム。
- 前記指令は、前記列車の速度が前記目標速度から乖離するように前記閾値を超えたときに変更され、前記列車の速度が前記目標速度に近づくように前記閾値を超えたときには変更されない請求項1に記載の列車制御システム。
- 前記勾配変化量は、前記指令を変化させる条件が成立したときの地点から勾配が終了する地点の間の区間の勾配に対するものである請求項2に記載の列車制御システム。
- 前記演算部は、前記勾配変化量に対し、前記補正量として1倍より小さい値を乗算して、前記指令を求めるための勾配とする請求項9に記載の列車制御システム。
- 前記勾配取得部は、前記区間を複数の箇所に分割し、分割した複数の箇所のそれぞれにおける勾配変化量を取得する請求項10に記載の列車制御システム。
- 列車が走行する走行区間の勾配が変化する量として勾配変化量を取得し、
前記列車の速度が目標速度から乖離する度合いに応じて設定された閾値を超えた場合に、前記列車の速度を前記目標速度に追随させるため、取得された前記勾配変化量に応じ前記列車の速度を制御するための指令を、前記勾配変化量を予め定められた補正量にて補正した上で求める、
列車制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022117598A JP2024014631A (ja) | 2022-07-22 | 2022-07-22 | 列車制御システムおよび列車制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022117598A JP2024014631A (ja) | 2022-07-22 | 2022-07-22 | 列車制御システムおよび列車制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024014631A true JP2024014631A (ja) | 2024-02-01 |
Family
ID=89718680
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022117598A Pending JP2024014631A (ja) | 2022-07-22 | 2022-07-22 | 列車制御システムおよび列車制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2024014631A (ja) |
-
2022
- 2022-07-22 JP JP2022117598A patent/JP2024014631A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109070765B (zh) | 列车控制装置、方法以及计算机可读取的记录介质 | |
JP3777970B2 (ja) | 先行車追従制御装置 | |
RU2524410C2 (ru) | Способ функционирования рельсового транспортного средства | |
CN107010074B (zh) | 为驾驶员辅助装置提供理论值信号的方法、机动交通工具及其控制装置 | |
CN106843231A (zh) | 无人驾驶汽车、无人驾驶汽车的控制方法及其控制装置 | |
JP2011205738A (ja) | 自動列車運転装置 | |
KR20140107590A (ko) | 적어도 하나의 기준 값의 결정을 위한 방법 및 모듈 | |
CA2973667C (en) | Automatic train driving apparatus, automatic train control method, and program | |
CN113320576B (zh) | 虚拟编组列车编队的停车控制方法、装置及存储介质 | |
JP2007097378A (ja) | 自動列車運転装置 | |
JP3919553B2 (ja) | 自動列車運転装置 | |
JP2011087364A (ja) | 自動列車運転装置,定位置停止装置 | |
JP2012039738A (ja) | 自動列車運転装置 | |
CN106394618B (zh) | 一种基于tcms控制的列车限速方法 | |
JP2024014631A (ja) | 列車制御システムおよび列車制御方法 | |
Lee et al. | A unified framework of adaptive cruise control for speed limit follower and curve speed control function | |
EP3587168B1 (en) | Vehicle control system, method and vehicle | |
JP6366559B2 (ja) | 自動列車運転装置 | |
WO2017184114A1 (en) | Speed profiling for locomotive display and event recorder | |
JPH0690508A (ja) | 自動列車運転装置 | |
US20230399037A1 (en) | Vehicle control system and method | |
US20240182029A1 (en) | Vehicle control device | |
KR20240107380A (ko) | 차량의 종방향 제어를 위한 방법 및 디바이스 | |
WO2022044607A1 (ja) | 走行パタン作成装置および走行パタン作成方法 | |
JP2024014632A (ja) | 列車制御システムおよび列車制御方法 |