JP3515346B2

JP3515346B2 - 自動列車制御装置

Info

Publication number: JP3515346B2
Application number: JP34012397A
Authority: JP
Inventors: 弘一河内
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 1997-12-10
Filing date: 1997-12-10
Publication date: 2004-04-05
Anticipated expiration: 2017-12-10
Also published as: JPH11178122A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動列車制御装置
（以下、ＡＴＣ装置とする）に関し、特に、車上で作成
した自列車の位置・速度曲線（以下、車上パターンとす
る）に従って列車の走行を制御する方式における列車運
行効率を向上させる技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＡＴＣ装置は、先行列車との間隔並びに
進路開通状況に応じて、閉塞区間毎に許容運転速度情報
を地上から車上に伝送し、車上側において、列車速度照
査を連続的に行い、列車速度が許容速度以下になるよう
減速制御を自動的に行うものである。

【０００３】車上側の列車速度照査の方法として、近
年、列車固有情報（ブレーキ性能、ブレーキ空走時間、
編成長、編成重量等）、地上設備情報（線路勾配、線路
曲率、転てつ機設置位置、トンネル位置等）及び、先行
列車との間隔並びに進路開通状況等の地上側からの送信
情報等に基づいて車上側で車上パターンを作成し、車上
側で検出される自列車の位置及び速度と前記車上パター
ンとを比較し、速度オーバーか否かを判断して列車の走
行の安全性を確保するようにしたものがある（例えば特
開平２−１０９，７７０号公報等参照）。

【０００４】ところで、一般に、自列車の位置・速度情
報は列車に搭載されている速度発電機の信号を処理して
作成される。速度発電機の信号を用いて位置情報を作成
した場合、この位置情報は相対的な位置情報となるの
で、絶対的位置が明らかになっている地点からの積算距
離を用いて自列車の位置情報を得るようにしている。そ
して、距離を積算することから誤差も積算され位置情報
が大きくずれる可能性があるため、適当な地点に絶対位
置情報を地上から列車に送信する手段を設け、受信した
絶対位置情報に基づいて積算距離を補正することで、位
置情報の誤差を防ぐ方法が一般的に取られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、速度発
電機の情報を連続的に処理しているうちは、列車におけ
る位置認識は正常に行われるが、通常の列車運行を考え
ると、途中駅でＡＴＣ装置の電源を落として装置を停止
したり途中駅から列車の運行を開始したりする必要があ
り、このような状況でＡＴＣ装置を立ち上げた場合、立
上げ地点の絶対位置情報がいつも得られるとは限らな
い。このため、自列車の絶対位置情報が得られない状況
でＡＴＣ装置を立上げる場合、従来では、図７に示すよ
うに、自列車Ａの位置から絶対位置情報が得られる地点
Ｙまでは、安全の確保のために列車の走行速度を一律の
低速度（例えば２５Ｋｍ／ｈ以下）に制限し、地上から
絶対位置情報を受信した時に、列車停止位置Ｘから自列
車Ａまで通常の車上パターンを作成し、この車上パター
ン照査による走行に移行するような制御方法が採られて
いる。このため、図７の車上パターンの点線部分（最も
効率的な車上パターンを示す）で示した速度での走行が
可能であるにも拘わらず、従来では列車速度が図中実線
で示すように絶対位置情報が得られる地点Ｙまではそれ
よりも大幅に低速度に制限され、効率的な列車運行制御
が行われているとは言えなかった。図中、Ｂは先行列車
を示す。

【０００６】本発明は上記の事情に鑑みなされたもの
で、絶対位置情報が得られない状況においてＡＴＣ装置
を立上げた場合でも、十分に効率的な列車運行制御を可
能としたＡＴＣ装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に記
載の本発明の自動列車制御装置では、列車軌道に沿って
列設され車上側との通信可能領域が予め設定された複数
の通信媒体と、前記通信媒体を介して列車前方の進路情
報及び当該通信媒体の識別情報を車上側に送信する送信
手段と、地上側の前記送信手段から送信される前記進路
情報及び前記識別情報を受信する受信手段と、自列車の
位置・速度を検出する位置・速度検出手段と、前記受信
手段で受信された前記進路情報に基づいて自列車の停止
位置を判断する列車停止位置判断手段と、列車固有情
報、地上設備情報、及び各通信媒体の通信可能領域境界
位置情報を記憶する情報記憶手段と、前記情報記憶手段
の記憶情報及び前記列車停止位置判断手段による列車停
止位置情報に基づいて列車停止位置から自列車位置まで
の許容速度を規定する車上パターンを作成するパターン
作成手段と、作成された車上パターンの許容速度と検出
された自列車速度とを比較し検出速度が許容速度を越え
た時に制動手段を動作させて自列車速度を制御する制御
手段とを備え、前記パターン作成手段が、前記識別情報
に基づいて特定された通信媒体の列車停止位置に近い側
の通信可能領域境界位置を第１パターン計算点として列
車停止位置から前記第１パターン計算点までの車上パタ
ーンを作成し、列車停止位置に遠い側の通信可能領域境
界位置を第２パターン計算点とし、前記作成した車上パ
ターンに基づく前記第１パターン計算点での許容速度で
第１パターン計算点から第２パターン計算点までの車上
パターンを作成する構成とした。

【０００８】かかる構成では、送信手段から通信媒体を
介して進路情報及び現在通信している通信媒体の識別情
報が車上側に送信される。これら情報を受信手段が受信
すると、進路情報に基づき列車停止位置判断手段で自列
車の停止位置が決定され、自列車がどの通信媒体上に存
在しているかが判る。これにより、その通信媒体の両端
の通信可能領域境界位置が特定され、特定された通信可
能領域境界位置は絶対位置を示す。パターン作成手段
は、特定された２つの通信可能領域境界位置のうちの列
車停止位置に近い方を第１パターン計算点とし、情報記
憶手段に記憶された列車固有情報、地上設備情報等を用
いて列車停止位置から第１パターン計算点までの車上パ
ターンを作成する。更に、列車停止位置に遠い方の通信
可能領域境界位置を第２パターン計算点とし、作成した
車上パターンの第１パターン計算点における許容速度で
第１パターン計算点から第２パターン計算点までの車上
パターンを作成し、それぞれ作成した車上パターンを結
合して列車停止位置から第２パターン計算点までの最終
的な車上パターンとする。制御手段は、最終的に作成さ
れた車上パターンによる許容速度と実際の自列車の速度
とを比較しその比較結果に基づいて自列車の速度を許容
速度以内に制御するようになる。

【０００９】また、請求項２に記載の発明のように、前
記第１パターン計算点を、前記通信媒体の通信可能領域
境界位置に代えて、予め特定した固定地点とする構成と
してもよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１に、本発明に係るＡＴＣ装置の
第１実施形態のブロック構成図を示す。図１において、
地上側には、列車の軌道に沿って複数の通信媒体として
例えばループコイル１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，・・・が敷設さ
れる。各ループコイル１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，・・・は、ル
ープコイルの識別情報として固有のＩＤ番号を有し、そ
の長さにより予め通信可能領域Ｌが設定されている。ま
た、各ループコイル１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，・・・に、先行
列車位置情報や信号機情報等の自列車の進路を決定する
ための進路情報及び現在通信しているループコイルのＩ
Ｄ番号情報等を車上側に送信するための送信手段として
の地上情報送信部２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，・・・が接続され
る。

【００１１】一方、列車１０側には、地上からの各種情
報を受信する受信手段としての地上情報受信部１１と、
自列車のブレーキ性能、ブレーキ空走時間、編成長、編
成重量等の列車固有情報を記憶する列車固有情報記憶部
１２と、例えば線路勾配、線路曲率、転てつ機位置、ト
ンネル位置等の地上設備データを記憶する地上設備デー
タ記憶部１３と、各ループコイル１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，・
・・のＩＤ番号とその通信可能領域境界位置（絶対位
置）を関連付けて記憶する通信領域情報記憶部１４と、
自列車の速度・位置を検出する速度発電機１５と、速度
発電機１５からの信号を処理する信号処理部１６と、信
号処理部１６からの出力に基づいて列車速度情報を作成
する列車速度情報作成部１７と、同じく信号処理部１６
からの出力に基づいて列車位置情報を作成する列車位置
情報作成部１８と、地上情報受信部１１の受信した自列
車の進路情報に基づいて自列車の停止位置を判断し、こ
の停止位置情報と、前記列車固有情報記憶部１２、地上
設備データ記憶部１３及び通信領域情報記憶部１４の各
記憶情報とに基づいて、列車停止位置から列車の現在位
置までの許容速度を規定する車上パターンを作成するパ
ターン作成手段としての車上パターン作成部１９と、前
記列車速度情報作成部１７及び列車位置情報作成部１８
でそれぞれ作成された自列車の速度情報及び位置情報と
車上パターン作成部１９で作成した車上パターンとを比
較する速度照査部２０と、速度照査部２０の比較結果に
基づいて自列車速度が車上パターンで規定された許容速
度を越えている時には列車を許容速度以内まで減速させ
るよう図示しない制動手段であるブレーキ装置に速度制
御指令を発する速度制御部２１とを備えている。ここ
で、前記列車固有情報記憶部１２、地上設備データ記憶
部１３及び通信領域情報記憶部１４が情報記憶手段に相
当し、車上パターン作成部１９が列車停止位置判断手段
の機能を有し、速度照査部２０及び速度制御部２１で制
御手段を構成する。

【００１２】前記車上パターン作成部１９での車上パタ
ーン作成方法を、図１及び図２に基づいて説明する。
尚、図において、１０Ａは自列車を、１０Ｂは先行列車
をそれぞれ示し、ループコイル１Ｂ内に自列車１０Ａが
存在するものとして説明する。ＡＴＣ装置の電源を投入
する。この状態では自列車の絶対位置が判らない。そこ
で、現在自列車１０Ａが存在しているループコイル１Ｂ
を示すＩＤ番号情報を地上情報送信部２Ｂから受信して
自列車１０Ａが現在どのループコイル内に存在している
かを判断する。また、受信したＩＤ番号情報に基づいて
通信領域情報記憶部１４の記憶データを検索し、ループ
コイル１Ｂの両端Ｌａ１，Ｌａ２、即ち、通信可能領域
境界位置情報を得る。各ループコイルの両端位置は予め
既知であるので、前記Ｌａ１，Ｌａ２は絶対位置情報で
ある。これにより、自列車１０Ａが走行軌道３０上のＬ
ａ１位置とＬａ２位置の間に存在していることが認識で
きる。そして、地上からの先行列車１０Ｂの位置や信号
機情報等の入力情報に基づいて自列車停止位置Ｘを判断
する。自列車停止位置Ｘが判ったら、Ｌａ１を第１パタ
ーン計算点として、記憶されている列車固有情報及び地
上設備データ等の記憶データを用いて、この停止位置Ｘ
から第１パターン計算点Ｌａ１（停止位置Ｘに近い側）
までの車上パターンＰ１を、例えば次の（１）式を用い
て作成する。

【００１３】Ｓ＝（Ｖ²／２×β）＋Ｖ×Ｔ＋ｌｇ・・・（１）ここで、Ｓ；自列車と停止位置までの距離Ｖ；自列車の許容速度 β；自列車の減速度Ｔ；自列車の空走時間ｌｇ；余裕距離を示す。この場合、前記Ｓは、停止位置ＸからＬａ１ま
での距離となる。

【００１４】車上パターンＰ１が作成されると、次に、
列車停止位置Ｘから遠い側のループコイル１Ｂの端部Ｌ
ａ２を第２パターン計算点とし、前記車上パターンＰ１
における第１パターン計算点Ｌａ１の許容速度で第２パ
ターン計算点Ｌａ２まで車上パターンＰ２を作成する。
そして、車上パターンＰ１とＰ２を結合して自列車１０
Ａから列車停止位置Ｘまでの最終的な車上パターンとす
る。尚、点線部分は、最も効率的な車上パターンを示
す。

【００１５】次に図３のフローチャートを参照しながら
本実施形態のＡＴＣ装置による速度制御動作を説明す
る。ステップ１（図中、Ｓ１で示し、以下同様とする）
では、ループコイルを介して地上からの停止位置判断に
必要な情報を入力する。ステップ２では、ループコイル
端部の通過による距離補正が行われたか否かを判定す
る。行われた場合は、ステップ９に進み、行われていな
い場合はステップ３に進む。

【００１６】ステップ３では、前述したように、地上と
の通信に基づいて現在通信しているループコイルを認識
することで、通信領域を判定し、その通信可能領域境界
位置であるループコイル両端のうち列車停止位置Ｘに遠
い側の端部Ｌａ２を第２パターン計算点とする。ステッ
プ４では、列車停止位置Ｘに近い側の端部Ｌａ１を第１
パターン計算点とする。

【００１７】ステップ５では、列車位置停止位置Ｘから
第１パターン計算点Ｌａ１までの車上パターンＰ１を作
成する。ステップ６では、ステップ５で作成した車上パ
ターンの第１パターン計算点における許容速度で第２パ
ターン計算点Ｌａ２までの車上パターンＰ２を作成す
る。

【００１８】ステップ７では、ステップ５，６で作成し
たそれぞれの車上パターンＰ１，Ｐ２を結合し、最終的
な車上パターンを作成する。ステップ８では、ステップ
７で作成した車上パターンの許容速度と、速度発電機１
５から得られた自列車の速度・位置とを比較し、自列車
速度が車上パターンの許容速度を越えていれば減速制御
して、自列車の速度が常に車上パターンの許容速度を下
回るように自列車の速度制御を実行し、ステップ１に戻
る。

【００１９】ステップ２で、距離補正が行われた場合
は、ステップ９において、列車停止位置Ｘから距離補正
によって得られた自列車位置までの車上パターンを作成
し、ステップ１０に進み、ステップ９で作成した車上パ
ターンに基づいてステップ８と同様に自列車の速度制御
を実行し、ステップ１に戻る。以上のように、本実施形
態のＡＴＣ装置によれば、距離補正が行われていない場
合、走行軌道に沿って敷設したループコイル１Ａ，１
Ｂ，１Ｃ，・・・の絶対位置である両端位置に基づい
て、図２に示すような車上パターンを作成するようにし
たので、途中駅でＡＴＣ装置の電源を一旦落とし再度立
上げる場合等のように、自列車の絶対位置が判らない時
でも、従来装置に比べて速い速度で列車を走行させるこ
とが可能となる。これにより、従来と同様の安全性を確
保しながら運用列車数を増大でき列車の運行効率を高め
ることができるようになる。

【００２０】上記実施形態では、列車停止位置Ｘから作
成する車上パターンＰ１をループコイルの列車停止位置
Ｘに近い位置までの範囲で作成するようにしたが、車上
パターンＰ１の作成範囲を、列車停止位置Ｘから特定の
地点までとするようにしてもよい。かかる構成では、図
４に示すように、図１に示す第１実施形態の構成に加え
て、絶対位置情報を送信する絶対位置情報送信部３１を
地上側に設けると共に、列車１０′側には、絶対位置情
報送信部３１からの絶対位置情報を受信する絶対位置補
正情報受信部２２と、前記絶対位置情報送信部３１の設
置位置データを絶対位置補正点データとして記憶する絶
対位置補正点記憶部２３を設ける。尚、図１の第１実施
形態と同一要素には同一符号を付してある。

【００２１】かかる第２実施形態の車上パターン作成方
法を、図４及び図５に従って説明する。尚、図中、１０
Ａ′は自列車を示し、１０Ｂ′は先行列車を示す。この
実施形態では、ＡＴＣ装置の電源を投入すると、第１実
施形態と同様に、現在自列車１０Ａ′が存在しているル
ープコイル１Ｂを示すＩＤ番号情報を受信することで、
自列車１０Ａ′が現在どのループコイル内に存在してい
るかを判断すると共に、このループコイルの列車停止位
置に遠い方の端部Ｌａ２を第２パターン計算点として設
定する。また、絶対位置補正点記憶部２３の記憶データ
に基づいて現在の自列車位置から最も近い絶対位置情報
送信部３１の位置を判定し、この点を第１パターン計算
点Ｌａ１として設定する。これにより、第１及び第２パ
ターン計算点が設定され、以下は第１実施形態と同様
に，（１）式に基づいて列車停止位置Ｘから第１パター
ン計算点Ｌａ１までの車上パターンＰ１を作成し、第１
パターン計算点から第２パターン計算点までの車上パタ
ーンＰ２を作成し、両車上パターンＰ１，Ｐ２を結合し
て最終的な車上パターンとする。尚、この場合、（１）
式のＳは、停止位置Ｘから絶対位置情報送信部３１の設
置点までの距離となる。

【００２２】次に図６のフローチャートを参照しながら
第２実施形態のＡＴＣ装置による速度制御動作を説明す
る。尚、図のステップ１１〜１３，ステップ１５〜２０
は第１実施形態と同様であり、ステップ１４のみが異な
る。ステップ１１及びステップ１２は、第１実施形態と
同様で、自列車１０Ａ′の停止位置情報を入力し、距離
補正の有無を判定する。距離補正が行われた場合は、ス
テップ１９に進み、行われていない場合はステップ１３
に進む。

【００２３】ステップ１３では、認識したループコイル
の両端のうち列車停止位置Ｘに遠い側の端部Ｌａ２を第
２パターン計算点とする。ステップ１４では、認識した
列車位置から最も近い絶対位置情報送信部３１が設置さ
れている位置を、絶対位置補正点記憶部２３の記憶デー
タから検索して第１パターン計算点Ｌａ１とする。

【００２４】以下、ステップ１５〜１８までは、第１実
施形態と同様にして、車上パターンＰ１と車上パターン
Ｐ２を作成し、両車上パターンＰ１，Ｐ２を結合して最
終的な車上パターンを作成し、この車上パターンと実際
の列車速度・位置情報とを比較して列車速度を制御す
る。また、ステップ１２で、距離補正が行われた場合
は、ステップ１９において、列車停止位置Ｘから距離補
正によって得られた自列車位置までの車上パターンを作
成し、ステップ２０で、ステップ９で作成した車上パタ
ーンに基づいて自列車の速度制御を実行し、ステップ１
に戻る。

【００２５】かかる第２実施形態においても、第１実施
形態と同様に従来装置に比べて列車を高速で走行でき、
列車の運行効率を高めることができる。また、実施形態
１、２を組み合わせることにより、更に、きめの細かい
列車運転制御も可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように請求項１及び２に記
載の発明によれば、ＡＴＣ装置の立上げ時に自列車の絶
対位置が判らない場合でも、従来装置に比べて効率の良
い車上パターンを作成でき、許容速度に近い速度で列車
を走行させることができるので、安全性を確保しつつ列
車の運行効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動列車制御装置の第１実施形態
のブロック構成図

【図２】同上第１実施形態の車上パターン作成方法の説
明図

【図３】同上第１実施形態の速度制御動作を説明するフ
ローチャート

【図４】本発明の第２実施形態のブロック構成図

【図５】同上第２実施形態の車上パターン作成方法の説
明図

【図６】同上第２実施形態の速度制御動作を説明するフ
ローチャート

【図７】従来装置で作成される車上パターン図

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃループコイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃ地上情報送信部１０，１０′ 列車１１地上情報受信部１２列車固有情報記憶部１３地上設備データ記憶部１４通信領域情報記憶部１５速度発電機１９車上パターン作成部２０速度照査部２１速度制御部２２絶対位置補正情報受信部２３絶対位置補正点記憶部３０走行軌道３１絶対位置情報送信部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60L 15/40 B61L 3/12 B61L 23/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】列車軌道に沿って列設され車上側との通信
可能領域が予め設定された複数の通信媒体と、前記通信媒体を介して列車前方の進路情報及び当該通信
媒体の識別情報を車上側に送信する送信手段と、地上側の前記送信手段から送信される前記進路情報及び
前記識別情報を受信する受信手段と、自列車の位置・速度を検出する位置・速度検出手段と、前記受信手段で受信された前記進路情報に基づいて自列
車の停止位置を判断する列車停止位置判断手段と、列車固有情報、地上設備情報、及び各通信媒体の通信可
能領域境界位置情報を記憶する情報記憶手段と、前記情報記憶手段の記憶情報及び前記列車停止位置判断
手段による列車停止位置情報に基づいて列車停止位置か
ら自列車位置までの許容速度を規定する車上パターンを
作成するパターン作成手段と、作成された車上パターンの許容速度と検出された自列車
速度とを比較し検出速度が許容速度を越えた時に制動手
段を動作させて自列車速度を制御する制御手段とを備
え、前記パターン作成手段が、前記識別情報に基づいて特定
された通信媒体の列車停止位置に近い側の通信可能領域
境界位置を第１パターン計算点として列車停止位置から
前記第１パターン計算点までの車上パターンを作成し、
列車停止位置に遠い側の通信可能領域境界位置を第２パ
ターン計算点とし、前記作成した車上パターンに基づく
前記第１パターン計算点での許容速度で第１パターン計
算点から第２パターン計算点までの車上パターンを作成
する構成としたことを特徴とする自動列車制御装置。
【請求項２】前記第１パターン計算点を、前記通信媒体
の通信可能領域境界位置に代えて、予め特定した固定地
点とした請求項１に記載の自動列車制御装置。