JP3234925B2 - 列車制御装置 - Google Patents

列車制御装置

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数の列車が同一軌道上を走行する場合、
列車相互間の距離を小さくして高密度運転が行えるよう
にした列車制御装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、同一軌道上を走行する複数の列車の制御には自
動列車制御装置が用いられ、列車相互間の距離は安全上
所定以上に確保されて列車が運行されている。また最近
では、より高密度に列車を制御するため、特開昭61−26
9601号公報に示されているように、制限速度信号とこの
制限速度信号より所定値だけ低い減速情報信号とを同時
に列車へ伝送し、通常時には減速情報信号により列車の
減速制御を行うようにした方法が提案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記従来技術では、先行列車の進行状
況を詳細に監視しながら後続列車の運行を制御するとい
う、いわばダイナミックな列車制御については全く配慮
されていなかった。このために、列車相互間の間隔を今
迄以上に短くした高密度運転を行うには限界があった。
本発明の目的は今迄以上に高密度な運転を実現できる
列車制御装置を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明は、軌道をある有
限長さの閉塞区間に分割し、該閉塞区間の1区間に単一
列車のみの在線を許容することにより、列車相互間の距
離を確保して列車の運行を制御する列車制御装置におい
て、先行列車の進行状況によって現時点から後続列車の
制限速度が上位変化するまでの時間を予測する予測手段
と、後続列車を次のホームが存在する閉塞区間の当該ホ
ームの所定位置に停止せしめるための、前記後続列車が
在線する閉塞区間の中で当該後続列車が存在すべき地点
及びその地点での速度を、停止すべき閉塞区間での閉塞
長So、列車の加速度α、及び減速度βより算出する特定
地点算出手段と、前記予測された時間後に、前記算出し
た地点を前記算出した速度で走行するように、前記後続
列車を運転制御する手段とを備えたものである。
また、本発明は、軌道をある有限長さの閉塞区間に分
割し、該閉塞区間の1区間に単一列車のみの在線を許容
することにより、列車相互間の距離を確保して列車の運
行を制御する列車制御装置において、先行列車の先頭を
検知する列車検知系からの出力信号、並びに先行列車の
列車長および列車加速度から、前記先行列車が占有して
いる後方の閉塞区間を列車後尾が完全に抜けるまでの時
間を予測する予測手段と、後続列車を次のホームが存在
する閉塞区間の当該ホームの所定位置に停止せしめるた
めの、前記後続列車が在線する閉塞区間の中で当該後続
列車が存在すべき地点及びその地点での速度を、停止す
べき閉塞区間での閉塞長So、列車の加速度α、及び減速
度βより算出する特定地点算出手段と、前記予測された
時間後に、前記算出した地点を前記算出した速度で走行
するように、前記後続列車を運転制御する手段とを備え
たものである。
〔作用〕
同一軌道上を走行する列車が、先行列車に接近して走
行する場合、追突を避けるために最低限度以上の距離を
とる必要がある。この距離は当然のことながら列車の速
度により異なり、第1図に示す如きパターンとなり概ね
放物線状の曲線となる。同一軌道1上を先行列車2が進
行しその後尾が今まで当該列車が占有していた閉塞区間
を抜けた場合、後続列車3の許される走行区間は第2図
に示す様に変化する。そして、この時点において後続列
車3は加速し更に進行することが可能になる。
一般にラッシュ時間帯においては列車の密度が高く、
列車間隔も短かく後続列車3は常に先行列車2からの速
度制限を受ける状態となっていることが多く、後続列車
3が遅れがちになる。後続列車3は許される範囲内にお
いて極力先行列車2に近づいて運転する様に努めてい
る。列車間の間隔が一番短かく運転間隔上ネックとなる
のは主として停車駅の前後である。
第3図に駅付近の状況を例示する。第3図(a)に示
す様に先行列車2がホーム5に停車中はホームを含む閉
塞区間mを占有しており、後方の閉塞区間nに対しては
信号により指示する速度制限が課せられる。この状態で
後続列車3が接近した場合、先行列車2が発車するまで
は最も接近した場合、ア点に停止して当該区間の信号が
上位変化するのを待つ必要がある。やがて先行列車2が
出発し、その後尾が閉塞区間mから抜けた場合、同図
(b)に示す様に後続列車3に対する制限信号が上位変
化する。この時から後続列車3は加速し、途中より減速
することにより、駅定位置停止点に停止し客扱いを行な
う。以下同様なサイクルにより、次々に列車が着発す
る。
ここで問題となるのは、先行列車2が閉塞区間mを占
有し後続列車3が速度制限を受けていた場合、前述した
様に後続列車3は、ア点まで行きその点で上位変化を待
つのが良いのか、または許容される速度制限域より手前
で予め減速し低速で進行しながら上位変化を待つ方が有
効かについての判断である。後続列車3は第4図に示さ
れる斜線の任意の点(運転状態)にいることが許される
が、この点から上位変化があった瞬間から加速し更に減
速し駅の定位置に停止するまでの時間が最短であること
が望まれる。ここでは、図中斜線上どの点から上記制御
を開始したら最適かを述べる。この点は少なくとも斜線
上の最も上限に位置していることは自明であるが、その
場合の最適速度voptは次式で表わされる。
従って、後続列車3としては現示が上位変化する時点
に、第4図のイ点に存在することが最も効率の良い運転
であると言える。
なお上式中、閉塞長Soは、閉塞区間mの始端が駅停止
点とほぼ等しい場合に適用可能であり、両者の位置が離
れている場合は、ホーム区間の閉塞区間の終端からホー
ムの停止位置までの距離をSoとし計算する必要がある。
次に先行列車が閉塞区間mを抜ける時間を推定する方
法について述べる。
今、列車が第5図に示す様に一定加速度で加速してゆ
く場合を考えると、ある一地点を通過するのに要する時
間tは次式で表わされる。
もし、スタート地点で列車の後尾が抜けるまでの時間
を測定すれば、上式においてv0=0とし、 となる。
上記の計算値を用いれば任意の地点に列車が進入して
から後尾が抜けるまでの通過時間を予想することが可能
となる。実用上、これをホームから出発して最初の閉塞
境界で規定すれば、その先方の閉塞区間lに列車が進入
してから、ホームを含む閉塞区間mから列車の後尾が抜
出すまでの時間(クリアータイムと称する)を計算する
ことは可能である。
但し、この時は初速度を計算する迄もなく、列車のホ
ーム上の定位置から、閉塞境界までの距離がわかってい
れば、クリアータイムtcは次式で計算することができ
る。
実際には、クリアータイムtcおよび最適速度voptの計
算は地上の運行管理装置にて行うことが可能であり、そ
の結果を送信装置を経由して車上に伝送する。
〔実施例〕
以下に本発明の一実施例を図面に従って説明する。
第6図は本発明の列車制御装置の地上装置の構成を示
している。図に示す様に運行管理装置8の内部には演算
部10とメモリー11が設けられ、メモリー11からは、列車
長、加減速度情報、閉塞区間長情報が、列車検知装置6
からの列車検知信号と共に演算部10に入力される。演算
部10では、これらの情報と信号を基にしてクリアータイ
ムと最適速度vopt(以下、単にvoptという)を計算し、
その結果を情報送信装置9に送信し、後述する車上装置
に伝送することができる。
地上の運行管理の具体的構成は、従来の信号システム
をベースに構築することができる。すなわち、従来の信
号システムは、第7図に示すように、閉塞区間4l,4mに
対応して列車検知装置6l,6mが設けられ、列車検知装置6
l,6mから出力される列車検知信号を後方の制限速度信号
発生装置7m,7nに伝え、それに応じて制限速度信号発生
装置7m,7nは、当該区関に在線する列車すなわち後続列
車に対して、先行列車の存在する閉塞区間に進入するこ
とがないような制限速度を指示するようになっている。
そして、第8図に示すように、従来の信号システムに運
行管理装置8と情報送信装置9を設けることにより、列
車検知装置6lから出力される信号を運行管理装置8で受
信し、先に説明した演算方法によりクリアータイムやv
optなどを演算し、その結果を情報送信装置9を介して
列車に送信することができる。
車上においては、クリアータイムとvoptを受信し、こ
の情報から最適な運転モードになる様に列車の減速、加
速を自動的に行なう。すなわち、第9図に示すように、
列車がウ点で走行している時に地上から上記情報が入力
した際、車上の演算部は自らの位置から、同図に例示し
た様に、例えばそのまま惰行を続け制限速度パターンに
ぶつかりパターンに沿って減速しイ点に至る時間(経路
I)と、ウ点からイ点に一定減速度で減速した場合の時
間(経路II)と、またウから直ちに最大減速度で減速し
voptになったらそのまま一定速度(惰行)でイ点に至る
時間(経路III)とを予想計算し、そのうち、最もクリ
アータイムに近い運転パターンを選択し列車を制御す
る。
また、上記に述べた様に複雑な論理演算を行なわなく
ても、例えばクリアータイムがその時点の列車位置に鑑
み大きい場合は、強制的にvoptまで速度を落として運転
することも実用上有利な制御の一方法を提供できる。次
に、車上においてこれを実現するための具体的な装置の
構成例について説明する。
第10図は車上装置の一実施例を示すものである。地上
の制限速度信号発生装置から送信される信号は車上アン
テナ12aを通して、制限速度受信装置13で受信される。
また、クリアータイムやvopt信号は車上アンテナ12bを
通してクリアータイム受信装置14により受信される。制
限速度情報は照査部18に入力され、実速度と比較され、
制限速度より実速度が大きいと自動的にブレーキ装置17
にブレーキ信号を出力する。一方、クリアータイム受信
装置14からの出力は、車上演算部19に入力され、その演
算結果により、適宜、加速、またはブレーキ指令を駆動
装置16またはブレーキ装置17に出力する。
第11図に車上演算部まわりの構成を示す。車上演算部
19の入力情報としては、クリアータイム受信装置14から
与えられるクリアータイムやvopt情報、速度発電機15か
ら与えられる列車速度、さらに、車上メモリー20に記憶
され、逐次更新され且つ演算される自列車の位置情報な
どがある。これらを車上演算部19で、先に説明したアル
ゴリズムにより演算して、加速指令やブレーキ指令を得
る。
以上の実施例においては自動的に列車を運転すること
を主眼にして述べたが、本最適制御方法は手動運転によ
っても実現可能である。その実施例を第12図を用いて説
明する。制限速度受信装置13とクリアータイム受信装置
14により必要な情報を得ることは第10図の場合と同様で
あるが、どのように運転するべきかについて、表示装置
21に表示させるものである。この表示を見ながら運転士
は適宜、主幹制御器22を操作し最適な運転状態に列車を
保つようにする。
本実施例によれば、運転士は、表示装置21上の表示に
より現示アップまでの時間とおおよその目標運転速度を
知ることができ、従来の方式に見られる様な全く予測の
不可能な場合に比較し格段に合理的な運転を行なうこと
ができ、効率の良い列車制御が可能となる。
手動運転を行なう場合には、運転士がvoptとクリアー
タイムを認知できれば良いわけで、必ずしもこの情報を
運転台に表示する必要はない。すなわち、例えば第13図
に示した様に軌道脇に充分大きな地上表示装置23a,23b
を建植して、この地上表示装置23a,23bには運行管理装
置8からの表示情報を入力表示することにより、これに
代えることができる。
本実施例によれば、地上と車上との間の伝送設備が不
要となり、装置が簡単化される利点がある。
また、前述した様に本発明によれば、クリアータイム
を予想することができ、その時刻に最適速度点に達する
ことを仮定すれば、その最適速度点から駅停止までの時
間も予め計算できるため後続列車が次駅に停止するまで
の所要時間を比較的正確に把握することができる。すな
わち、第14図に示すように、クリアータイム受信装置14
により、クリアータイムとvoptがわかれば、駅到着まで
の時間Tは下式で与えられる。
上式に従い、到着時間演算部24にて演算し、該時間を
表示部25に表示することにより、乗客へのより細かいサ
ービスを提供することができる。
また、ホームで後続列車を待つ乗客に対しても到着予
定時刻を案内することも可能であり、サービスの向上に
有効である。但しこの場合、車上での次駅停止予想時間
を地上に伝送するための装置が必要である。
なお、本発明は、連続した閉塞区間に列車がいない場
合、すなわち列車のいない閉塞区間が1区間以上あっ
て、とびとびに列車がある場合でも適用可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、先行列車の進
行状況から後続列車の制限速度が上位変化するまでの時
間を知ることができ、更にこの時間に合致するように後
続列車の制限速度パターンを決定しているので、ダイナ
ミックな列車制御を行うことができ、従来に比べ一層高
密度な運転を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図から第5図は本発明の原理を説明する説明図、第
6図は本発明の列車制御装置の地上側構成図、第7図は
従来の列車制御装置の地上側システム構成図、第8図は
本発明の列車制御装置の地上側システム構成図、第9図
は車両の動作を説明する説明図、第10図および第11図は
本発明の列車制御装置の車両側構成図、第12図および第
13図は第10図の変形例を示した構成図、第14図は停止駅
までの所要時間を案内する列車案内装置の構成図であ
る。 1……軌道、2……先行列車、3……後続列車、4,4l,4
m,4n……閉塞区間、5……プラットホーム、6,6l,6m…
…列車検知装置、7m,7n……制限速度信号発生装置、8
……運行管理装置、9……情報送信装置、10……演算
部、11……メモリ、12a,12b……車上アンテナ、13……
制限速度受信装置、14……クリアータイム受信装置、15
……速度発電機、16……駆動装置、17……ブレーキ装
置、18……照査部、19……車上演算部、20……車上メモ
リ、21……車上表示装置、22……主幹制御器、23a,23b
……地上表示装置、24……到着時間演算部、25……表示
部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−199271(JP,A) 特開 昭52−64707(JP,A) 特公 平5−23983(JP,B2) 特公 平2−197462(JP,B2) 佐々木敏明、外1名,”浮上鉄道にお ける列車群の予測制御と遅延回復特 性”,鉄道におけるサイバネティクス利 用国内シンポジウム論文集,日本鉄道サ イバネティクス協議会,昭和58年11月16 日,p.559−562 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B61L 3/00 B60L 3/00 B60L 15/40 B60L 15/42 B61L 27/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】軌道をある有限長さの閉塞区間に分割し、
    該閉塞区間の1区間に単一列車のみの在線を許容するこ
    とにより、列車相互間の距離を確保して列車の運行を制
    御する列車制御装置において、 先行列車の進行状況によって現時点から後続列車の制限
    速度が上位変化するまでの時間を予測する予測手段と、 後続列車を次のホームが存在する閉塞区間の当該ホーム
    の所定位置に停止せしめるための、前記後続列車が在線
    する閉塞区間の中で当該後続列車が存在すべき地点及び
    その地点での速度を、停止すべき閉塞区間での閉塞長S
    o、列車の加速度α、及び減速度βより算出する特定地
    点算出手段と、 前記予測された時間後に、前記算出した地点を前記算出
    した速度で走行するように、前記後続列車を運転制御す
    る手段と、を備えたことを特徴とする列車制御装置。
  2. 【請求項2】軌道をある有限長さの閉塞区間に分割し、
    該閉塞区間の1区間に単一列車のみの在線を許容するこ
    とにより、列車相互間の距離を確保して列車の運行を制
    御する列車制御装置において、 先行列車の先頭を検知する列車検知系からの出力信号、
    並びに先行列車の列車長および列車加速度から、前記先
    行列車が占有している後方の閉塞区間を列車後尾が完全
    に抜けるまでの時間を予測する予測手段と、 後続列車を次のホームが存在する閉塞区間の当該ホーム
    の所定位置に停止せしめるための、前記後続列車が在線
    する閉塞区間の中で当該後続列車が存在すべき地点及び
    その地点での速度を、停止すべき閉塞区間での閉塞長S
    o、列車の加速度α、及び減速度βより算出する特定地
    点算出手段と、 前記予測された時間後に、前記算出した地点を前記算出
    した速度で走行するように、前記後続列車を運転制御す
    る手段と、を備えたことを特徴とする列車制御装置。
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