JP3829031B2

JP3829031B2 - 列車制御システム、列車運転支援システム

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Publication number: JP3829031B2
Application number: JP20492299A
Authority: JP
Inventors: 賢小林; 敏郎佐々木
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Filing date: 1999-07-19
Publication date: 2006-10-04
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、列車の運転制御に関するものであり、特に、遅延時又は乱れ時など、列車に遅れが生じた場合における遅延回復制御、及び列車が計画よりも早い運転を行ったため先行列車との間隔が詰まってしまった場合等における運転間隔制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
列車の運転は、列車同士が衝突しないよう安全確保を目的として制御を行う保安システムのもとで行われる。代表的な保安システムでは、線路を「閉そく」という単位に区切り、１閉そくに１列車しか入れないような速度制御を行う。
【０００３】
この制御を実現するために、閉そくごとに列車の在線を検知するための軌道回路を設置し、この軌道回路から得られる在線情報と、分岐の転換方向により定まる開通情報をもとに、地上側で各閉そく区間ごとに許容速度を求めている。この許容速度は、列車間の安全を保つために保安システムが地上から列車に伝送する情報（以下、「保安情報」と称する）として、レールを通じて地上から列車に伝送される。また、他の保安システムでは、地上側ではなく、車上側で許容速度を求める方式のものがある。この場合は、保安情報として、開通閉そく数や開通進路、閉そくＩＤなどを伝送する。
【０００４】
自動運転列車の場合は、これらの情報をもとに、加速・惰行・減速が決定され速度の制御が行われる。また、運転士による運転の場合には、これらの情報を表示器などを通じ支援情報として提供し、運転士が運転操作を行うか、又は、運転操作が行われなかったときは、保安システムが列車の速度が許容速度以下になるよう自動的に減速するような制御を行い、安全を確保している。
【０００５】
この保安システムの例として、鉄道総研報告Vol.9,No.11,pp.7-12「機器分散形ディジタルATCの性能試験」などがあり、上記の情報を地上から列車に伝送して、走行試験を実施している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、通常の列車ダイヤは保安システムの導入有無に関わらず、計画上では他の列車との競合が生じないように作成されている。このため、計画時間通り運転されている場合は、各列車は他の列車の影響を受けることなく運転できる。
【０００７】
しかし、ラッシュ時の駅での長時間停車や、車両異常による加速不良など、計画通りに運転ができない場合は、その列車の後続列車などに影響を及ぼすこととなる。このような場合、影響を受ける列車は計画外の減速を強いられることになる。その結果、速度が低くなり過ぎたり、駅の手前で停止してしまったときには、進路が開通した後に再加速しなければならなくなり、これが時間のロスとなる。また、このロスが後続の列車などに影響し、さらに遅れが拡大することとなる。さらには、車両故障による遅延時などは、運行計画が大幅に乱れ、間引き運転をする場合もある。
【０００８】
上記のような運行計画の乱れが生じた場合には、列車間の間隔をできるだけ詰めて運行する高密度運行を行い、早期に計画どおりの運行に戻す必要がある。
【０００９】
ところが、従来の保安システムは、列車間の衝突を回避するために、列車間を安全な距離に保ちつつ運行するためのシステムであり、上記のような問題はまったく考慮されていない。
【００１０】
そのため、従来の運転では、運転士が許容速度の変化と自身の経験とから、自列車の運行に影響を与える可能性がある先行列車の不確かな挙動を予測して、列車間の距離を詰め、時間のロスを少なくする運転を行っていた。これでは、効率的な高密度運転が実現できないという問題があり、さらには、早期復旧にも支障を来していた。
【００１１】
本発明の第１の課題は、先行列車に関する情報を取得することを可能とするシステム又は方法を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の第２の課題は、上記取得した先行列車に関する情報を利用して、効率的な列車運行を可能とするシステム又は方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記第１の課題を解決するため、本発明の第１の態様によれば、自列車と、自列車の進路内に存在する先行列車との位置関係で、自列車の進入が禁止されている区域が設定されている場合に、自列車の運転支援をするシステムであって、特定の範囲内の線路を区分して複数の区間を定め、所定数の前記区間を管理する地上管理装置と、自列車に搭載される車上制御装置とを有し、前記地上管理装置は、前記自列車の位置に関する自列車位置情報と前記先行列車の位置に関する先行列車位置情報を前記自列車上の車上制御装置に送信する送信手段を有することを特徴とする列車運転支援システムが提供される。
【００１４】
また、上記第２の課題を解決するため、本発明の第２の態様によれば、自列車と、自列車の進路内に存在する先行列車との位置関係で、自列車の進入が禁止されている区域が設定されている場合に、前記進入禁止が解除される開通タイミングを予測し、自列車の運転支援をするシステムであって、特定の範囲内の線路を区分して複数の区間を定め、所定数の前記区間を管理する地上管理装置と、自列車に搭載される車上制御装置とを有し、前記地上管理装置は、前記自列車の位置に関する自列車位置情報と前記先行列車の位置に関する先行列車位置情報を前記自列車上の車上制御装置に送信する送信手段とを有し、前記車上制御装置は、前記自列車位置情報と前記先行列車位置情報と前記開通タイミングとを関連させて記憶する記憶手段と、前記地上管理装置から送信された、前記自列車位置情報と前記先行列車位置情報とに基づき、前記記憶手段を参照して前記開通タイミングを決定する決定手段と、前記決定手段によって決定された開通タイミングに基づいて、自列車の運転速度を制御する列車制御手段と、を有することを特徴とする列車制御システムが提供される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の第１の実施形態として、列車制御システムについて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の列車制御システムを可能にするシステムの基本的な全体装置構成を示す図である。本システムは、列車側装置と地上側装置とを備える。列車側装置として列車１には、車上制御装置3と、送受信装置5及び駆動装置8とが搭載されている。地上側装置は、各閉そくごとに設置される送受信装置4と、複数の閉そくを監視する地上管理装置2と、列車位置検出装置6と、進路制御装置7とを有する。例えば、送受信装置4と送受信装置5とは、レールを伝送媒体として含むディジタル伝送の送受信装置である。列車位置検出装置6は、軌道回路等であり、進路制御装置7は、分岐の切替装置等である。
【００１７】
なお、本実施形態では閉そくを用いているが、必ずしもこれに限定されず、例えば、任意の方法で線路を複数の区間に区分して、閉そくの代わりにこの区間を用いても良い。
【００１８】
図２は、地上管理装置2及び車上制御装置3の各々の実現に用いられるコンピュータ装置のハードウェア構成図である。
【００１９】
主制御を行うCPU30に入出力制御部31が接続されている。この入出力制御部31には、記憶装置32、入力装置33、表示装置34及び通信制御部35が接続されている。
【００２０】
CPU30は、OS等の制御プログラム、本システムの処理手順を規定したプログラム、及び所要データを格納するための内部メモリを有している。記憶装置32は、読み書き可能な記録媒体を有する記憶装置であって、ハードディスクまたはフレキシブルディスク等の磁気記録媒体、あるいはEPROM(erasable and programmable read only memory)またはEEPROM(electrically erasable and programmable read only memory)等の半導体メモリである。車上制御装置3側の記憶装置には、開通タイミングデータベース305や路線情報データベース306が格納されている。表示装置34は、表示デバイスとして、CRT、液晶ディスプレイ等を含む。この表示装置34は、車上制御装置3においては、運転台表示装置308を構成する。
【００２１】
図３(a)は地上管理装置2の詳細構成図である。地上管理装置2は、保安情報生成部201と制御情報生成部202とを有する。
【００２２】
保安情報生成部201は、列車位置検出装置6と進路制御装置7とに接続される。保安情報生成部201は、列車位置検出装置6から取得する軌道回路の状態を示す情報及び、進路制御装置7から取得する分岐の転換方向の状態を示す情報をもとに、閉そく区間ごとに保安情報を生成する。
【００２３】
制御情報生成部202は、列車位置検出装置6と進路制御装置7とに接続される。制御情報生成部202は、列車位置検出装置6から取得する軌道回路の状態を示す情報、進路制御装置7から取得する分岐の転換方向の状態を示す情報及び、保安情報生成部201が生成した各閉そく毎の保安情報をもとに、各閉そく毎の制御情報を生成する。生成された保安情報と制御情報は、送受信装置4、送受信装置5を通じて車上制御装置3へ伝達される。
【００２４】
図３(b)は車上制御装置3の詳細構成図である。車上制御装置3は、開通タイミング演算部301と、保安制御指令生成部302と、自動運転指令生成部303と、制御指令決定部304と、開通タイミングデータベース305と、路線情報データベース306とを有する。
【００２５】
開通タイミング演算部301は、送受信装置5から伝送情報51を受け取り、前方の未開通区間が開通するタイミングを求め、その結果を自動運転指令生成部303に伝送する。伝送情報51及び開通タイミングの求め方の詳細については後述する。
【００２６】
自動運転指令生成部303では、地上から送られてきた伝送情報51と開通タイミング、および線路の制限速度などをもとに、加速・惰行・減速のいずれかの速度状態を決定し制御指令を出力する。
【００２７】
保安制御指令生成部302は、地上から送られてきた伝送情報51をもとに安全な速度を求めて、減速が必要な場合は減速指令を出力する。
【００２８】
制御指令決定部304では、自動運転指令生成部303の制御指令と保安制御指令生成部302の減速指令の論理演算を行う。保安制御指令生成部302から減速指令が出ている場合は、この減速指令を優先して駆動装置に出力する。減速指令が出ていない場合には、自動運転指令生成部303の制御指令を出力する。図12には、列車位置検出装置６として軌道回路を、送受信装置４及び送受信装置５としてレールによる情報伝送を用いた時の、各装置間のデータの入出力関係を示す。
【００２９】
次に、制御情報生成部202で生成される伝送情報51のフォーマットを図６及び図７に示す。
【００３０】
図６の例では、保安情報61を、閉そくＩＤ611として16ビット、開通閉そく数612として4ビット、開通進路613として4ビット、許容速度614として４ビット、計28ビットで構成している。図６では、制御情報71は保安情報61と同一フォーマットであり、計28ビットである。従って、伝送情報51は56ビットからなる。一方、保安情報のすべてのデータ要素が列車制御に必要ない場合または、地上から列車への情報伝送速度や伝送容量の制約がある場合は、例えば、図７のように、制御情報71を閉そくＩＤ711のみとし、16ビットだけで構成してもよい。
【００３１】
図６のフォーマットの場合、制御対象列車の開通進路方向及び開通閉そく数が得られる。このため、先行列車に続行して走行している後続列車では、先行列車が次の駅で本線に入るか側線に入るか、また先行列車の先の開通閉そく数が少ない時は先が詰まっている状態である、などといったことが判断できるようになる。
【００３２】
図8は、列車aの開通タイミングデータベース305が保持するデータを示す説明図である。このデータベースは、開通タイミングテーブル3050を有する。このテーブルは、対象閉そく3050a、制御情報の閉そく3050b及び開通タイミング3050cを対応付けるものである。例えば、このテーブルに格納される開通タイミングデータ3051aは、対象閉そく3050aが「閉そく11-開通」、制御情報の閉そく3050bが「閉そく13」、開通タイミング3050cが「15秒後」である。これは、制御情報の示す閉そくが「閉そく13」であるとき、「15秒後」に、「閉そく11が開通」することを示している。
【００３３】
一般に閉そく方式の運転では、ある閉そくの開通タイミングは、以下のいずれかで定まる。すなわち▲１▼その前方の特定の閉そくを先行列車が抜けた直後、▲２▼他の特定の閉そくに先行列車が進入した時刻から一定秒数±数秒、▲３▼先行列車が別の特定の閉そくを抜けた時刻から一定秒数±数秒である。そこで、開通タイミングデータベース305は、これらの情報を、図8のような開通タイミングデータ3051の形式で各閉そくごとに持ち、それらをまとめて開通タイミングテーブル3050として保持しておくものである。
【００３４】
なお、上記説明した各機能ブロックを実現するためのプログラムコードは、各コンピュータ装置のCPUが読取り可能な固定記録媒体に随時読取り可能な形態で記録されたものとして提供することができる。可搬性記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ、磁気テープが用いられる。また、コンピュータがアクセス可能なプログラムサーバや半導体メモリに記録されて、運用時に上記固定記録媒体にインストールされるものであっても良い。
【００３５】
次に、上記装置の動作について、図４(a)〜(c)を用いて説明する。
【００３６】
制御情報生成部202は、一定周期ごとに、列車位置検出装置6から軌道回路を通じ各閉そく区間の列車の在線状態を示す情報を得て、進路制御装置7からは分岐の転換の状態を示す情報を得る。そして、予め定めた閉そく区間を起点として、そこから後方の閉そく区間の制御情報を生成していく。なお、処理を開始する時の閉そくは駅間のある閉そく区間および駅の出発位置を含む閉そく区間とし、処理終了区間は駅間のある閉そく区間として、これらを予め定めておく。ここで、「後方」とは、対象となる閉そくを通過する列車の進行方向とは逆向きであり、かつ、折り返すことなくたどることができる範囲をいう。
【００３７】
制御情報生成処理100は、一定周期ごとに起動される。図４(a)に示すように、まず、定められた駅中間の閉そく区間を起点として、制御情報生成サブ処理110（詳細は後述する）を行う（ステップ1001）。制御情報生成サブ処理110の一連の処理が終了したら、次に駅の出発位置を含む閉そく区間のうち、制御情報がセットされていない閉そく区間があるかをチェックする（ステップ1002）。もしそのような閉そくがあるならば、その位置を起点として、制御情報生成サブ処理110を実行する（ステップ1003）。一方、該当する閉そくがなくなった時は、処理を終了する。
【００３８】
次に、図４(b)を用いて、制御情報生成サブ処理110について説明する。CPU30の内部メモリに、一時的な記憶手段として利用する制御情報メモリ（図示しない）を設ける。まず、制御情報メモリにNull（値なし）にセットする（ステップ1101）。続いて、制御情報メモリの値を閉そくiの制御情報としてセットする（ステップ1102）。次に、軌道回路が示す在線状態から閉そくiに列車が在線しているかをチェックする（ステップ1103）。閉そくiに列車が在線している場合は、さらに閉そくi-1に列車が在線しているかをチェックする（ステップ1104）。ステップ1104で閉そくi-1に列車が在線していない場合は、新しい制御情報として閉そくiの保安情報を制御情報メモリにセットする（ステップ1105）。一方ステップ1103で閉そくiに列車が在線していない場合、およびステップ1104で閉そくi-1に列車が在線している場合は、制御情報メモリは何も更新しない。以上の処理が終わったら、次に、新たに注目する閉そく区間と今まで注目していた閉そく区間とが続いているか、または予め定めた検索終端閉そくに達したかをチェックする（ステップ1106）。
【００３９】
ここで「続いている」とは、分岐の状態をみて、列車が走行できる状態になっていることを指す。例えば、次の閉そく区間が分岐区間で合流している場合、合流する先へ列車が進む（進行方向とは逆に検索しているので戻るイメージである）ことができない時は「続いていない」ことになる。また、「検索終端閉そく」は駅中間で列車間の間隔が十分に開く区間とする。
【００４０】
ステップ1106で進路が続いていると判断したときは、閉そくのポインタiを次の区間へ移動する（ステップ1107）。
【００４１】
ここで「ポインタを次の区間へ移動する」とは、線路の進行方向とは逆向きの次の閉そく区間を指すこととする。なお、閉そくiが分岐区間でその先が２つに分かれているときは、分岐の転換方向に通じる次の閉そく区間を指すこととする。そしてこの後ステップ1102に戻り、処理を繰り返し行う。一方、ステップ1106で進路が続いていない、もしくは、検索終端閉そくに達したと判断した場合は、処理を終了する。
【００４２】
次に、図４(a)及び図４(b)の処理を、図５を用いて、より具体的に説明する。図５の２つの図(a),(b)は、図５(a)に示す状態（列車位置、分岐）から、列車の走行とともに図５(b)に示す状態になることを意味している。ここでは、それぞれの図の状態における、制御情報71および伝送情報51の生成過程を模式的に示したものである。
【００４３】
まず、図５(a)では図中の線路は11から21までの閉そく区間に区分されている。地上管理装置2の記憶装置32内には、伝送情報メモリ55が設けられている。伝送情報メモリ55は、保安情報部分56と制御情報部分57とを有する。伝送情報メモリ55は、地上管理装置2が監視している各閉そく数だけ存在し、各閉そくに対応している。伝送情報メモリ55の制御情報部分56には、保安情報生成部201が生成した各閉そく区間の保安情報61が、それぞれ記憶されている。
【００４４】
この状態で、制御情報生成処理100を実行すると、図５の線路区間では、まずステップ1001にて、検索開始位置として閉そく区間21から制御情報生成サブ処理110が実行される。ステップ1101でCPU30の内部メモリにある制御情報メモリ（図示しない）をnullにセットする。ステップ1102で閉そく区間21の伝送情報メモリ55の制御情報部分57にnullにセットされる（図５の「*」はnullを意味する）。次にステップ1103では、閉そく区間21に列車は在線していないので、ステップ1106に進み、進路が続いていると判断して、ステップ1107で次の閉そく区間18へポインタが移る。再びステップ1102で今度は閉そく区間18の伝送情報メモリ55の制御情報部分57にnullがセットされる。次のステップ1103では、閉そく区間18に列車が在線しているので、ステップ1104の方へ処理が分岐する。ステップ1104では１つ前に処理した閉そく21には列車が在線していないため、処理がステップ1105へ行き、保安情報生成部201で生成された閉そく区間18の保安情報（閉そくＩＤ：18、開通閉そく数：5、設定経路：3）が制御情報メモリにセットされる。以上の処理が終わったらステップ1106に移り、分岐が直線側に転換しているので、ステップ1107で次の閉そく区間17へ処理が移る。このようにして、閉そく区間17と16に対応する伝送情報メモリ55の制御情報部分57には、図のように閉そく区間108の保安情報がセットされることになる。そして、閉そく区間16に対する処理のあと、ステップ1106にて、次の閉そく区間15へは分岐がつながっていないため、制御情報生成サブ処理110が終了する。
【００４５】
制御情報生成サブ処理110が終了すると、制御情報生成処理100のステップ1002に処理が戻る。そして、他の出発信号閉そく区間で、伝送情報メモリ55の制御情報部分57に制御情報がセットされていない区間があるかどうかを調べる。ここでは、閉そく区間17が本線の出発信号、閉そく区間20が側線の出発信号となるが、閉そく区間17の伝送情報メモリ55の制御情報部分57には先の処理で制御情報がセットされている。一方、閉そく区間20の伝送情報メモリ55の制御情報部分57に関しては制御情報がセットされていない。このため、ステップ1003にて閉そく区間20を始端として制御情報生成サブ処理110を行う。この処理により、閉そく19,15,14,13,12の各区間に対応する伝送情報メモリ55の制御情報部分57には、すべて閉そく区間20の保安情報（閉そくＩＤ：20、開通閉そく数：1、設定経路：2）がセットされることになる。閉そく11の伝送情報メモリ55の制御情報部分57には、閉そく区間12の保安情報（閉そくＩＤ：12、開通閉そく数：2、設定経路：0）がセットされる。閉そく11を検索終端閉そくとしているため、制御情報生成サブ処理110はここで終了する。以上で制御情報生成の対象となる閉そく区間のすべてに関して処理が終わり、一連の処理が終了する。
【００４６】
図５(b)は、図５(a)の状態から時間が経過し、分岐が側線から本線に切り換わった状態を示す。このとき、閉そく区間21から制御情報生成処理100を開始すると、分岐がないので制御情報生成サブ処理110を1度実行するだけで、本線上のすべての閉そく区間に対応する伝送情報メモリ55の制御情報部分57に制御情報がセットされる。図５(b)は、その様子を示したものである。
【００４７】
図9は伝送情報51を受信した開通タイミング演算部301で、開通タイミングを演算する処理フローである。この処理は、地上から列車に、伝送情報51が伝送されると、このうち制御情報61の部分を取り出し（ステップ1201）、この制御情報61を用いて開通タイミングテーブル3050の中から対象となるデータ4201を抽出する（ステップ1202）。対象データが抽出された場合、ステップ1203で前方の未開通閉そく区間の開通タイミングを求め、自動運転指令生成部303へ通知する（ステップ1204）。対象データが抽出されなかった場合、開通タイミングは不定となり（ステップ1205）、その旨が自動運転指令生成部303へ通知される（ステップ1204）。
【００４８】
次に、図10を用いて、開通タイミング演算部301の演算結果を時間の経過とともに説明する。図５において、列車aは本線から閉そく15、19を通り20へ進入している。この時、制御情報生成部202で生成される制御情報は、図10に示す通りとなる。
【００４９】
まず、列車aが閉そく15に進入した時点では、「閉そく15-開通3-経路2」というデータが後続列車2に対する制御情報となる。この時、開通タイミングデータベース305の開通タイミングテーブル3050には、「制御情報の閉そく」という項目に「閉そく15」が存在しないため、この時点では、開通タイミングは不定となる。次に、列車aが閉そく19に進入した時点では、「閉そく19-開通2-経路2」というデータが後続列車2に対する制御情報となる。この時、開通タイミングデータベース305の開通タイミングテーブル3050には、「制御情報の閉そく」という項目に「閉そく19」というデータが２つ存在する。そこで、この２つに関して開通タイミングを参照すると、「閉そく13に対して開通まで10秒」および「閉そく14本線に対して開通まで35秒」となる。次に、列車aが閉そく20に進入した時点では、「閉そく20-開通1-経路2」というデータが後続列車2に対する制御情報となる。この時、開通タイミングデータベース305の開通タイミングテーブル3050には、「制御情報の閉そく」という項目に「閉そく20」というデータが１つ存在する。開通タイミングを参照すると、「閉そく14本線に対して開通まで20秒」となる。
【００５０】
次に、図11を用いて、開通タイミングが求められた時の列車制御方法の一例を示す。図11は縦軸に速度、横軸に線路上の位置をとったグラフである。今、閉そく11から閉そく16までの許容速度をすべてV_max[Km/h]とする。また、後続列車２の車両性能として、加速度をα[Km/h/s]、減速度をβ[Km/h/s]とする。閉そく14の先が未開通の時は、図中の曲線で示された後続列車の減速曲線の手前側の範囲しか列車は走行できないこと、また、進路開通後はただちに許容速度まで加速すること、さらに、減速や惰行から加速動作に移る時間を無視することとすると、開通時に最も時間ロスの少ない位置St, 速度Vtは、それぞれ、V_t = β/(α+β)・V_max、S_t = S₁₄ + V_t ²/(7.2β) で表される。従って、現在時刻における走行位置、速度から、開通する時間までの間に位置Stに, 速度Vtで進入するような速度制御を行うこととする。速度制御に関しては、速度調節が可能な領域が存在し、その領域を最速で走行しても開通時間までにS_tに到達しない場合は、最速の運転制御を行う（図中の運転曲線▲１▼）。一方、時間に余裕がある場合は、手前で一度減速したのち惰行して、未開通区間手前の減速曲線に沿って減速する（運転曲線▲２▼）。さらに時間に余裕がある場合は、未開通位置よりもずっと手前の位置で一旦停止し、開通タイミングが近づいてきたら加速してStへ接近するような速度制御を行う（運転曲線▲３▼）。
【００５１】
図13は、本発明のシステムを可能にする、制御情報生成部202における制御情報生成処理の他の処理フローを示す説明図である。また、図14は、本発明の制御情報生成部202の他の方法である制御情報生成処理130を実際の状況に対して適用した時の、具体的な信号生成の状態を示す説明図である。ここで、制御情報生成処理130は、連動駅と呼ばれる分岐のある駅の閉そく区間、特に端末駅と呼ばれる折り返しの駅に用いる処理である。
【００５２】
制御情報生成部202は、一定周期ごとに、列車位置検出装置6から軌道回路を通じ各閉そく区間の列車の在線状態を、また進路制御装置7から分岐の転換の状態を、それぞれ得る。そして、制御情報生成処理130は、各閉そく区間ごとにこの処理を行い、制御情報71を生成していく。
【００５３】
制御情報生成処理130をある閉そくに対して開始すると、まず連動駅の場内に設定されている経路をすべてチェックする（ステップ1301）。次に、設定されている経路の中から、当該閉そく区間の列車進路方向と同方向の経路が存在するかをチェックする（ステップ1302）。同方向の経路が存在する場合は、当該経路上の列車在線閉そくが制御情報を生成しようとする閉そくよりも前方かをチェックする（ステップ1305）。前方である場合、該経路に属する閉そく区間の中で、列車が在線している閉そく区間のうち、列車進行方向で最も先の区間の保安情報を現在処理している閉そく区間の制御情報としてセットする（ステップ1307）。一方、ステップ1303で同方向の経路が存在しない場合は、逆方向の経路が存在するかをチェックし（ステップ1304）、存在する場合はステップ1305にて閉そくのチェックを行ったのち、ステップ1307にて制御情報をセットする。ステップ1303および1304でいずれの経路も存在しない場合は、現在処理している閉そく区間の制御情報をnullとする（ステップ1306）。以上で、１つの閉そくに対する制御情報生成処理が終了する。これをすべての閉そくに対して行う。
【００５４】
制御情報生成処理130を実際に行った例を図14に示す。図14は、４線からなる端末駅であり、駅に入線する経路が１〜４、駅を出場する経路が５〜８まである。図14は(a)と(b)の２つの運転状況とそれぞれの状態における、各閉そく区間での保安情報と制御情報を示している。
【００５５】
まず、(a)の状態は、端末駅へ向かう列車aの前方に経路１へ入線する先行列車c、列車aの反対方向には経路7を出場した列車d、および駅に停車中の列車eがそれぞれ在線している状況である。この状態では、経路１と経路７の２本の経路が設定されている。
【００５６】
このような状況で、列車aが在線する閉そく区間（閉そくＩＤ：10）に対して、制御情報生成処理130を適用する。まず、ステップ1301で前方場内までの区間における列車の在線状況をチェックする。先行列車は場内にいるため、次にステップ1302で経路をチェックする。ここでは経路１と経路７の２つが設定されている。次に、ステップ1303で、閉そく10の列車方向と同方向、すなわち駅へ入線する方向の経路があるかをチェックする。ここでは経路１が該当する。
【００５７】
次に、ステップ1305で経路上の列車が在線する閉そくが自閉そくとは異なり、かつ自閉そくより後方でないかどうかをチェックする。このステップを入れないと、制御情報生成処理130を行う閉そく区間が場内で、かつ自列車に対して経路が設定されている場合、自列車の保安情報と制御情報が一緒になってしまう（同一であっても意味のない情報となる）。ステップ1305はこれを防ぐための処理である。ここで、「自閉そくより後方」とは、自閉そくの列車進行方向とは逆向きで、折り返すことなくたどることができる範囲をいう。
【００５８】
この状況では、経路１上の列車は先行列車なので、ステップ1307にて、先行列車cが在線する閉そく15の保安情報が、閉そく10の制御情報にセットされ、処理が終了する。閉そく11、12についても処理は同様となる。また、先行列車cが在線する閉そくに対して制御情報生成処理130を行うと、ステップ1305にかかり、ステップ1306にて制御情報はnull（なし）となる。
【００５９】
一方、閉そく27で出発待ちの列車に対して制御情報生成処理130を行うと、ステップ1303にて経路7があるため処理がステップ1305へ移る。経路上の在線状態の閉そくは閉そく27と同じまたは後方ではないので、ステップ1307へ移る。経路7上を走行している列車dの在線する閉そく22の保安情報が、閉そく27の制御情報となる。以上のような処理を他の閉そくに対しても行うと、図14(a)のようになる。
【００６０】
次に、図14(b)の状態は、図14(a)の状態から、経路8が設定され、列車eが出場していく状況に変化した状態である。ここでは、端末駅へ向かう列車aの前方の経路が場内入口で未開通であり、この他に入線した列車c、および駅を出場した直後の列車eがそれぞれ在線している。この状態では、場内において経路8だけが設定されている。
【００６１】
列車aが在線する閉そく11に対して制御情報生成処理130を適用すると、ステップ1303にて、経路８だけしか設定されておらず、その経路が閉そく11の列車の向きとは逆向きなため、ステップ1304を経てステップ1305へ処理が移る。ステップ1305では、経路８の在線状態の閉そくは閉そく25であり自閉そくとは異なり、かつ自閉そくより後方ではない。そのため、閉そく25の保安情報が閉そく11の制御情報にセットされる。これは、列車eが閉そく22に入るまで同じ処理となる。ここでは、列車長は任意の閉そく長よりも短いと仮定しており、従って、閉そく22に入ると、列車eはすでに閉そく24を通過していることになる。
【００６２】
列車の開通タイミングデータベース305の開通タイミングテーブル3050には、経路22に列車が進入してからt[s]後に閉そく14（場内進路）が開通すると記憶されている。開通タイミング演算部301は、地上から伝送されてくる制御情報の閉そくＩＤの変化から、出場する列車eが閉そく22に入ったことを知り、これと開通タイミングテーブル3050に記憶されているデータ4201とから、進路が開通するタイミングを求め、これに合わせて列車の走行を制御する。
【００６３】
本実施の形態にかかるシステムによれば、乱れ時などの列車遅延時に、自列車の前方を走行する列車や折り返しで前方進路を塞いでいる他の列車の挙動を知ることができる。さらに、それらの列車の挙動から自列車の前方進路が開通するタイミングを知ることができる。また、このタイミングをもとに、列車間の間隔を詰めて運行する高密度列車運行が可能となる。さらに、未開通位置手前での不要な停車による時間のロスを減少させることも可能となり、列車の運行遅延の回復力向上につながる。
【００６４】
開通タイミングを知ることで、列車の無駄な減速や加速を少なくすることができ、省エネルギー化にも寄与する。さらに、既存の保安システムの制御方法とは論理的に独立しているため、保安システムにより保たれる安全の範囲内での列車制御ができる。
【００６５】
つぎに、本発明の第２の実施形態として、列車運転支援システムについて説明する。
【００６６】
図15は、本発明の列車運転支援システム及び列車運転支援装置を可能にする、車上制御装置3の構成を示した説明図である。図15に示す車上制御装置3は、開通タイミング演算部301と、保安制御指令生成部302と、開通タイミングデータベース305と、路線情報データベース306と、運転台表示制御部307と、運転台表示装置308とを有する。運転台表示制御部307は、開通タイミング演算部301、路線情報データベース306及び運転台表示装置308と接続される。運転台表示制御部307は、開通タイミング演算部301の出力と路線情報データベース306に保持されている路線情報とから、未開通閉そくが開通した時に列車が適当なタイミングおよび適当な速度で進入できるような情報を生成する。そして、運転台表示制御部307は、適当なインタフェースを介して運転台表示装置308の表示部にその情報を提供する。
【００６７】
例えば、運転台表示装置308には開通タイミング演算部301の演算結果である未開通閉そくのＩＤ及び開通までの時間をそのまま表示することもできる。さらに、運転台表示制御部307で路線情報をもとに、未開通閉そくまでの距離を計算して、未開通区域までの距離を表示することもできる。あるいは、制御情報をそのまま表示してもよい。さらには、自動運転指令生成部303で生成される自動運転指令と等価な速度情報を計算して表示してもよい。もちろん、上述のものを任意に組み合わせて表示することもできる。
【００６８】
本実施の形態にかかるにシステムによれば、乱れ時などの列車遅延時に、運転士に自列車の前方を走行する列車や折り返しで前方進路を塞いでいる他の列車の挙動を知らせることができる。運転士に上記の情報を提供することにより、運転士の経験と勘に頼ることなく、効果的な高密度運転をすることが可能となる。さらに、運転士は、自列車の前方の進路が開通するタイミングを知ることもできる。
【００６９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、列車間の間隔を詰めて運行する高密度運行が可能となり、さらに、列車の運行遅延の早期復旧も可能となるという特有の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の列車制御システムを可能にするシステムの基本的な全体装置構成を示す説明図である。
【図２】本発明を構成する地上管理装置と車上制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】(a)は、本発明を構成する地上管理装置の機能構成を示すブロック図であり、(b)は、本発明を構成する車上制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】(a)は、制御情報生成装置における制御情報生成処理のフローチャートであり、(b)は、制御情報生成装置における制御情報生成サブ処理のフローチャートであり、(c)は、列車と閉そくの関係を示す模式図である。
【図５】(a)は、制御情報生成処理を実際に適用した時の具体的な制御情報生成の状態を示す説明図であり、(b)は、(a)から時間が経過したときの制御情報生成の流れを示す説明図である。
【図６】伝送情報フォーマットの一例を示す説明図である。
【図７】伝送情報フォーマットの他の一例を示す説明図である。
【図８】開通タイミングデータベースが保持するデータを示す説明図である。
【図９】開通タイミング演算処理のフローチャートである。
【図１０】時間ごとの制御情報の変化と開通タイミングの演算結果を示す説明図である。
【図１１】開通タイミング演算結果による速度制御の一例を示す説明図である。
【図１２】列車制御システムの各装置間の入出力データを示す説明図である。
【図１３】本発明の列車制御システムを可能にする、制御情報生成装置における制御情報生成処理の他の処理のフローチャートである。
【図１４】(a)は、制御情報生成処理を端末駅の近辺で実際に適用した時の、具体的な制御情報生成の状態を示す説明図であり、(b)は、(a)から時間が経過したときの制御情報生成の状態を示す説明図であり、(c)は、(a)及び(b)で用いる経路番号を示す説明図である。
【図１５】本発明の列車運転システムを可能にする、列車内の装置構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
１…列車、２…地上管理装置、３…車上制御装置、４…送送受信装置、５…送受信装置、６…列車位置検出装置、７…進路制御装置、８…駆動装置、10〜27…閉そく区間、51…伝送情報、61…保安情報、71…制御情報、100…制御情報生成処理、110…制御情報生成サブ処理、130…制御情報生成処理、201…保安情報生成部、202…制御情報生成部、301…開通タイミング演算部、302…保安制御指令生成部、303…自動運転指令生成部、304…制御指令決定部、305…開通タイミングデータベース、306…路線情報データベース、307…運転台表示制御部、308…運転台表示装置、a〜e…列車

Claims

第１の列車と、該第１の列車の進路内の前方に存在する第２の列車との位置関係で、該第１の列車の進入が禁止されている区域が設定されている場合に、前記進入禁止が解除されるまでの時間を示す開通タイミングを予測して第１の列車の運転支援をする列車制御システムであって、
特定の範囲内の線路を区分して複数の区間を定め、所定数の前記区間を管理する地上管理装置と、
前記第１の列車に搭載される車上制御装置とを有し、
前記地上管理装置は、
前記第２の列車が位置する区間を検出し、該検出した第２の列車が位置する区間の識別情報を含む先行列車情報を前記第１の列車上の車上制御装置に送信する送信手段を有し、
前記車上制御装置は、
予め定めた第２の列車が位置する区間の識別情報毎に、対象区間および該対象区間の開通タイミングを対応付けた開通タイミング情報を記憶する手段と、
前記地上管理装置から送信された前記先行列車情報を受信し、前記開通タイミング情報の中から、該先行列車情報に含まれる第２の列車が位置する区間の識別情報と同じ識別情報に対応付けられている対象区間および該対象区間の開通タイミングを抽出し、該抽出した対象区間および該対象区間の開通タイミングを用いて進入禁止が解除されていない区間の開通タイミングを決定する決定手段と、
前記決定手段によって決定された開通タイミングに基づいて、第１の列車の運転速度を制御する列車制御手段と、を有すること
を特徴とする列車制御システム。
第１の列車と、該第１の列車の進路内の前方に存在する第２の列車との位置関係で、該第１の列車の進入が禁止されている区域が設定されている場合に、該第１の列車の運転支援をする列車運転支援システムであって、
特定の範囲内の線路を区分して複数の区間を定め、所定数の前記区間を管理する地上管理装置と、
前記第１の列車に搭載される車上制御装置とを有し、
前記地上管理装置は、
前記第２の列車が位置する区間を検出し、該検出した第２の列車が位置する区間の識別情報を含む先行列車情報を前記第１の列車上の車上制御装置に送信する送信手段を有し、
前記車上制御装置は、
予め定めた第２の列車が位置する区間の識別情報毎に、対象区間および該対象区間への進入禁止が解除されるまでの時間である開通タイミングを対応付けた開通タイミング情報を記憶する記憶手段と、
前記地上管理装置から送信された前記先行列車情報を受信し、前記開通タイミング情報の中から、該先行列車情報に含まれる第２の列車が位置する区間の識別情報と同じ識別情報に対応付けられている対象区間および該対象区間の開通タイミングを抽出し、該抽出した対象区間および該対象区間の開通タイミングを用いて進入禁止が解除されていない区間の開通タイミングを決定する決定手段と、
前記決定手段によって決定された開通タイミングを報知する報知手段と、を有すること
を特徴とする列車運転支援システム。
第１の列車と、該第１の列車の進路内の前方に存在する第２の列車との位置関係で、該第１の列車の進入が禁止されている区域が設定されている場合に、前記進入禁止が解除されるまでの時間を示す開通タイミングを予測して該第１の列車の運転支援をする車上制御装置であって、
前記第２の列車が位置する区間を検出し、該検出した第２の列車が位置する区間の識別情報を含む先行列車情報を送信する地上管理装置と通信可能に構成されていて、
予め定めた第２の列車が位置する区間の識別情報毎に、対象区間および該対象区間の開通タイミングを対応付けた開通タイミング情報を記憶する手段と、
前記地上管理装置から送信された前記先行列車情報を受信し、前記開通タイミング情報の中から、該先行列車情報に含まれる第２の列車が位置する区間の識別情報と同じ識別情報に対応付けられている対象区間および該対象区間の開通タイミングを抽出し、該抽出した対象区間および該対象区間の開通タイミングを用いて進入禁止が解除されていない区間の開通タイミングを決定する決定手段と、
前記決定手段によって決定された開通タイミングを報知する報知手段と、を有すること
を特徴とする車上制御装置。
第１の列車と、該第１の列車の進路内の前方に存在する第２の列車との位置関係で、該第１の列車の進入が禁止されている区域が設定されている場合に、前記進入禁止が解除されるまでの時間である開通タイミングを予測して該第１の列車の運転を支援する方法をコンピュータに実施させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記コンピュータは、前記第２の列車が位置する区間を検出し、該検出した第２の列車が位置する区間の識別情報を含む先行列車情報を送信する地上管理装置と通信可能に構成され、且つ予め定めた第２の列車が位置する区間の識別情報毎に、対象区間および該対象区間の開通タイミングを対応付けた開通タイミング情報を記憶していて、
前記記憶媒体は、
前記地上管理装置から送信された前記先行列車情報を取得するステップと、
前記記憶している開通タイミング情報の中から、前記取得した先行列車情報に含まれる第２の列車が位置する区間の識別情報と同じ識別情報に対応付けられている対象区間および該対象区間の開通タイミングを抽出し、該抽出した対象区間および該対象区間の開通タイミングを用いて進入禁止が解除されていない区間の開通タイミングを決定するステップと、
前記決定した開通タイミングを報知するステップと、を備える運転支援方法をコンピュータに実施させるためのプログラムを記録していること
を特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。