JP4879106B2

JP4879106B2 - 自動列車運転装置

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Publication number: JP4879106B2
Application number: JP2007186243A
Authority: JP
Inventors: 昌彦満川; 智弘倉橋; 和冶得田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-07-17
Filing date: 2007-07-17
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2027-07-17
Also published as: JP2009027784A

Description

この発明は、鉄道車両用の自動列車運転装置に関するものである。

従来の自動列車運転装置において、列車を定点に停止させる定点停止制御について説明する。定点停止制御についての第１の従来技術として、ゾーン方式がある。このゾーン方式は一般的によく使用されるものである。このゾーン方式は、列車の走行距離と列車の速度Ｖからなる平面に、目標停止位置に停止するための、列車の速度Ｖを残走距離Ｓで表した関数からなる複数の異なる目標減速度パターンを描き、列車の走行距離と速度からなる平面を各目標減速度パターンで囲まれる複数のゾーンに区切る。そして、列車の残走距離と速度の組み合わせからなる点が属するゾーンに応じて、列車に対する制御内容を設定するものである。ここで、目標減速度パターンを、列車の速度（パターン速度）Ｖと残走距離Ｓの関数で表すと、一般に次式（１）によって設定される。

Ｖ＝（７．２×βｉ×Ｓ）^1/2 ・・・（１）

ここで、βｉは減速度である。この減速度βｉは、列車のブレーキ性能を考慮して仮設定するが、最終的には試験走行による調整の結果得られた値が設定される。

つぎに、ゾーン方式による定点停止制御の動作の概要につい説明する。まず、自動列車運転装置は、現在の列車の速度Ｖと、現在の位置から目標停止位置までの距離である残走距離Ｓとからどのゾーンに列車が存在しているかを判断する。ついで、その存在しているゾーンに設定されている、目標停止位置で停止するための制御式に基づいてブレーキノッチを選択する。そして、選択されたブレーキノッチを含むブレーキ指令が列車の力行／ブレーキ制御装置に出力され、力行／ブレーキ制御装置によって列車が減速される。以上の動作が、列車が停止するまで繰り返される。

このほかに、定点停止制御についての第２の従来技術として、所定の減速度で、所定の目標停止位置に列車を停止させるための１本の目標減速度パターンを設定して、この目標減速度パターンに追随させるように、そのパターンとの偏差に応じてブレーキノッチを変化させる定点停止制御方式も知られている。

特開平８−２０５３１９号公報

ところで、このような従来の定点停止制御において、予め設定した目標減速度パターンの減速度βｉを、この減速度βｉよりも小さい減速度βｊに設定し直したとき、目標減速度パターンの定点停止制御区間の開始点（以下、定点停止制御開始点という）における速度（以下、パターン開始速度という）がその手前の区間で設定された目標速度を大きく下回ってしまう場合がある。この場合に、定点停止制御開始点の手前の区間での目標速度と、パターン開始速度との接続が不連続となる。その結果、定点停止制御開始点以降の追随減速制御が円滑にできずに乗心地や停止精度に悪影響を及ぼしたり、あるいは、定点停止制御開始点の手前区間の目標速度を下げて連続性を保つことによる影響によって、表定速度が下がり必要な走行時分を守れなくなったりするという問題点があった。

この発明は、上記に鑑みてなされたもので、目標停止位置に停止するための目標減速度パターンの減速度が低く設定された場合でも、定点停止制御開始点の手前区間における目標速度から、定点停止制御開始点における目標減速度パターンの速度への移行が滑らかで、なおかつ、走行時分も必要以上に落ちることのない安定した定点停止制御を遂行することができる自動列車運転装置を得ることを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる自動列車運転装置は、列車に搭載される速度発電機から速度および残走距離を演算する速度・加速度・残走距離演算部と、目標停止位置で列車を停止させるための定点停止制御区間に進入する前の区間の目標速度を、ＡＴＣ信号を用いて所定の方法で目標速度を設定する目標速度設定部と、前記定点停止制御区間で通常時に適用される通常時減速度と、通常時以外の所定の条件下で適用される前記通常時減速度よりも低い非通常時減速度とが、路線上の目標停止位置ごとに格納される駅別パターン減速度格納部と、前記通常時減速度と前記非通常時減速度とを外部から切換えるモード切換スイッチの設定に対応して、前記駅別パターン減速度格納部内の使用可能な減速度を切換えるパターン減速度補正部と、前記定点停止制御区間の開始点である定点停止制御開始点に到達すると、その時点での残走距離と、前記駅別パターン減速度格納部から取得した前記目標停止位置とに対応する減速度とを用いて、前記列車の前記目標停止位置に停止するための残走距離と速度の関係を示す目標減速度パターンを演算する目標速度／パターン演算部と、前記速度・加速度・残走距離演算部で演算された現在の前記列車の速度と残走距離から、前記列車が前記定点停止制御区間に進入する前は、前記現在の列車の速度を前記目標速度と比較し、前記定点停止制御区間に進入した後は、前記現在の列車の速度を、前記目標減速度パターンの前記現在の列車の残走距離に対応する速度であるパターン速度と比較して、前記列車の力行／ブレーキ制御装置に出力するブレーキノッチを選択する力行／ブレーキノッチ選択部と、前記モード切換スイッチが前記非通常時減速度に設定されている場合に、前記定点停止制御区間よりも前の区間で、前記非通常時減速度を用いて前記目標速度／パターン演算部によって演算された目標減速度パターンの前記定点停止制御開始点の速度であるパターン開始速度と前記目標速度との差が所定の値以上ある目標停止位置に対して、前記目標速度よりも小さく前記パターン開始速度よりも大きい移行用目標速度と、前記移行用目標速度が開始される前記定点停止制御開始点の前に設定される位置である事前減速開始地点と、を含む事前減速区間を有する事前減速パラメータを格納する事前減速パラメータ格納部と、を備え、前記モード切換スイッチが前記非通常時減速度に設定されている場合に、前記目標速度／パターン演算部は、前記事前減速パラメータ格納部から前記非通常時減速度に対応する前記目標停止位置と前記事前減速区間とを取得し、取得した前記移行用目標速度を目標速度に設定し、前記力行／ブレーキノッチ選択部は、前記速度・加速度・残走距離演算部によって前記列車が前記事前減速区間に進入したと判断すると、前記列車の現在の速度と前記移行用目標速度とを比較してブレーキノッチを決定することを特徴とする。

この発明によれば、減速度が通常時よりも低く設定された結果、定点停止制御開始点にてその手前の区間の目標速度と、減速度から演算された目標減速度パターンとの間に乖離が生じた場合でも、定点停止制御開始点において目標速度から目標パターンへと滑らかに移行することができ、走行時分も必要以上に落ちることがない。その結果、安定した定点停止制御を遂行することができるという効果を有する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる自動列車運転装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、この発明にかかる自動列車運転装置の機能構成を模式的に示すブロック図である。なお、この図１では、自動列車運転装置の動作にあたって必要な列車内の処理部についても表示している。図１に示されるように、自動列車運転装置１０は、列車１に搭載されており、残走距離設定部１１と、速度・加速度・残走距離演算部１２と、目標速度設定部１３と、駅別パターン減速度格納部１４と、事前減速パラメータ格納部１５と、パターン減速度補正部１６と、目標速度／パターン演算部１７と、力行／ブレーキノッチ選択部１８と、を備える。

残走距離設定部１１は、列車１に搭載された地点信号受信装置２１によって受信された、地上子から目標停止位置までの残走区間における残走距離や定点停止制御の開始位置などの地点情報を取得し、速度・加速度・残走距離演算部１２に設定する。

速度・加速度・残走距離演算部１２は、列車１に搭載された速度発電機２２からの速度情報を受けて列車１の速度および加速度を演算するとともに、速度発電機２２からの車軸回転数を積算して走行距離または目標停止位置までの残走距離を演算する。なお、残走距離設定部１１で取得した残走距離は、この速度・加速度・残走距離演算部１２で車軸回転数を積算して求める残走距離の誤差を補正するために用いる。

目標速度設定部１３は、列車１に搭載されたＡＴＣ（Automatic Train Control）信号受信装置２３からのＡＴＣ信号情報を受けて、目標速度Ｖ₀を目標速度／パターン演算部１７に設定する。目標速度Ｖ₀は、次式（２）を用いて計算される。

Ｖ₀＝ＡＴＣ信号−Δ ・・・（２）

ここで、Δは、予め定められる余裕幅である。これらの地点情報設定部１１と、速度・加速度・残走距離演算部１２と、目標速度設定部１３と、は、自動列車運転装置１０の３系統の入力情報処理部を構成する。

駅別パターン減速度格納部１４は、列車１の停止駅ごとに固有の目標減速度パターンを演算するための演算定数である減速度βｉを、駅別パターン減速度情報として格納する。図２は、駅別パターン減速度情報の一例を示す図である。この図２に示されるように、駅ごとに減速度が設定されるが、減速度にも複数の種類が存在する。これは、雨天時や降雪時は列車１で滑走が発生する可能性が高く、車軸の回転数から求める列車１の速度や残走距離は、滑走が発生すると真の速度や残走距離からずれてしまい、定点停止制御が乱れてしまうケースが存在するので、滑走を極力抑制するために減速度を通常よりも低く設定することによるものである。この図２の例では、後述するモード切換スイッチで定義されるモードに応じて「通常時」、「雨天時」、「降雪時」の３種類の場合の減速度が設定されている。なお、各駅に設定されている減速度において、「通常時」の減速度は、「雨天時」および「降雪時」の減速度よりも大きな値となっている。

事前減速パラメータ格納部１５は、定点停止制御開始点の手前の区間での目標速度と、目標減速度パターンの定点停止制御開始点における速度（以下、パターン開始速度という）との接続が不連続となる場合に、定点停止制御開始点よりも前の区間で目標速度をパターン開始速度へと滑らかに移行させるための事前減速パラメータを格納する。具体的には、この事前減速パラメータは、目標停止位置の前の駅から所定の距離離れた位置を示す事前減速開始地点と、この事前減速開始地点で設定される、目標速度またはこの事前減速開始地点の直前の移行用目標速度よりも低い速度の移行用目標速度と、を含む事前減速区間からなる。

図３は、事前減速パラメータの一例を示す図である。この図３では、事前減速パラメータとして事前減速開始点と移行用目標速度が含まれる場合が示されている。そして、この事前減速パラメータは、駅ごとに対応付けられて設定されるとともに、後述するモード切換スイッチ３１で定義される「通常時」以外のモード、すなわち「雨天時」と「降雪時」の場合について設定される。また、目標速度または最終的な移行用目標速度と、減速度が設定され直した後のパターン開始点速度との差が所定値以上である場合には、定点停止制御開始点の手前の区間の目標速度がパターン開始点速度と同等となるまで（目標速度がパターン開始点速度に滑らかに移行するように）、１段以上の事前減速区間が設けられている。なお、目標速度と減速度が設定され直した後のパターン開始点速度との差が所定値以下である場合には、「通常時」とほとんど変わらないので、事前減速区間は設けなくてもよい。

パターン減速度補正部１６は、列車１に設けられているモード切換スイッチ３１の状態に基づいて、駅別パターン減速度格納部１４に格納されているパターン減速度を適正な値に変化させる機能を有する。たとえば、モード切換スイッチ３１が「通常時」と「雨天時」と「降雪時」の３つモードを有しており、モード切換スイッチ３１が「通常時」に設定されている場合には、パターン減速度補正部１６は、駅別パターン減速度格納部１４内のパターン減速度として「通常時」の減速度のみを使用可能な状態とする。また、モード切換スイッチ３１が「雨天時」に設定されている場合には、パターン減速度補正部１６は、駅別パターン減速度格納部１４内のパターン減速度として「雨天時」の減速度のみを使用可能な状態とし、モード切換スイッチ３１が「降雪時」に設定されている場合には、パターン減速度補正部１６は、駅別パターン減速度格納部１４内のパターン減速度として「降雪時」の減速度のみを使用可能な状態とする。

目標速度／パターン演算部１７は、速度・加速度・残走距離演算部１２によって演算された残走距離と、駅別パターン減速度格納部１４に格納された減速度βｉとを用いて、列車１が停止するまでの目標となる減速度パターン（以下、目標減速度パターンという）の演算を行う。なお、このとき使用される演算式は背景技術の式（１）に示したものと同じである。このとき、目標速度／パターン演算部１７は、モード切換スイッチ３１で設定されるモードの減速度（たとえば、「通常時」、「雨天時」または「降雪時」の減速度）を使用して目標減速度パターンを演算する。

また、モード切換スイッチ３１が「通常時」以外のモードに設定されている場合には、目標速度／パターン演算部１７は、目標減速度パターンの演算時に、事前減速パラメータ格納部１５から対応するモードの事前減速パラメータを取得して、減速度が設定され直した後のパターン開始点速度となるように設定された事前減速パターンを有する目標速度を算出する。

力行／ブレーキノッチ選択部１８は、目標速度／パターン演算部１７で演算した目標減速度パターンにおける現在位置の速度と自列車１の速度とを比較して、出力するブレーキノッチを決定し、このブレーキノッチを含むブレーキ指令を力行／ブレーキ制御装置３１へ出力する。力行／ブレーキ制御装置３２は、受信したブレーキ指令に基づいてブレーキ制御を行う。

つぎに、この自動列車運転装置１０における動作に関し、（１）減速度を設定し直した目標減速度パターンの通常時の目標減速度パターンに対する低減が微小な場合、（２）減速度を設定し直した目標減速度パターンの通常時の目標減速度パターンに対する低減が顕著な場合のそれぞれについて説明する。

（１）減速度を設定し直した目標減速度パターンの通常時の目標減速度パターンに対する低減が微小な場合
図４は、定点停止制御区間前の目標速度と、減速度を設定し直す前後の目標減速度パターンとの関係を示す図である。この図において、横軸は列車１の走行する距離を示し、縦軸は列車１の速度を示す。目標停止位置Ｐが設定されており、この目標停止位置Ｐから所定の距離にある定点停止制御開始点Ｐ₀に地上子Ａ１０１が設置され、これらの地上子Ａ１０１と目標停止位置Ｐとの間が定点停止制御区間Ｒとなる。また、列車１は、図の左から右に向かって線路１００上を走行するものとする。

（１−１）「通常時」モードの場合
ここでは、列車１の乗務員によって、モード切換スイッチ３１は「通常時」モードに設定されているものとする。そのため、自動列車運転装置１のパターン減速度補正部１６は、駅別パターン減速度格納部１４のデータとして、「通常時」の減速度のみ利用可能な状態に設定している。

列車１が地上子Ａ１０１よりも左側の線路１００上を走行している間、ＡＴＣ信号受信装置２３からのＡＴＣ信号１１１を自動列車運転装置１０の目標速度設定部１３は受信し、予め定められた余裕値Δ（ｋｍ／ｈ）を用いて、（２）式を用いて目標速度Ｖ₀を設定する。

目標速度設定部１３は、設定した目標速度Ｖ₀を目標速度／パターン演算部１７に入力し、目標速度／パターン演算部１７では、受け取った目標速度Ｖ₀をそのまま力行／ブレーキノッチ選択部１８に渡す。力行／ブレーキノッチ選択部１８は、速度発電機２２から得られる列車１の速度と、受け取った目標速度Ｖ₀とを比較して、ブレーキノッチを決定し、そのブレーキノッチを含むブレーキ指令を力行／ブレーキ制御装置３２に出力する。つまり、列車１が目標速度Ｖ₀で等速走行するような力行ノッチを出力する。

その後、列車１が地上子Ａ１０１上を通過すると、列車１に設けられた地点信号受信装置２１が地上子Ａ１０１から目標停止位置Ｐまでの残走距離を取得し、残走距離設定部１１はその残走距離を受け取り、速度・加速度・残走距離演算部１２に渡す。速度・加速度・残走距離演算部１２は、さらに受け取った残走距離を目標速度／パターン演算部１７に渡す。目標速度／パターン演算部１７は、駅別パターン減速度格納部１４から、目標停止位置Ｐの駅に対応する「通常時」の減速度βａを取得し、目標減速度パターンを演算する。このとき演算される目標減速度パターンは、図４の実線で示される目標減速度パターンＶ_aである。

力行／ブレーキノッチ選択部１８は、速度発電機２２から得られる列車１の現在の速度と、目標減速度パターンＶ_aの現在の残走距離に対応する速度（パターン速度）とを比較して、その偏差に基づいて、列車１の速度が目標減速度パターンＶ_aに沿って減速するようなブレーキノッチを選択して、力行／ブレーキ制御装置３２に出力する。この処理が定点停止制御区間Ｒを列車１が走行中に繰り返し行われる。ただし、この定点停止制御区間Ｒにおいて、目標減速度パターンＶ_aが、定点停止制御開始点Ｐ₀前の目標速度Ｖ₀を超える区間が存在する場合には、目標速度Ｖ₀が追随目標となる。

なお、目標停止位置Ｐの手前に設けられる地上子Ｂ１０２は、速度・加速度・残走距離演算部１２で車軸回転数を積算して求めている残走距離の誤差を補正するために設けられるものである。つまり、残走距離設定部１１で得られる地上子Ｂ１０２からの残走距離で、速度・加速度・残走距離演算部１２で演算される残走距離が補正される。

以上のような方法によれば、通常、すなわち減速度βａが列車１の最大限速度以内の場合には、目標減速度パターンＶ_aに沿って減速し、目標停止位置Ｐ付近に列車１を停止させることができる。

（１−２）「雨天時」モード
ところで、このようなシステムにおいては、列車１の速度や残走距離を車軸の回転数から求めているので、滑走が発生すると、真の列車１の速度や残走距離を確認することができず、定点停止制御が乱れるケースがある。特に、雨天時や降雪時は滑走が発生する可能性が高いので、滑走を極力抑制するために、減速度を通常時よりも低く設定する場合がある。そこで、ここでは、「通常時」の減速度βａよりも低い減速度βｂを設定した「雨天時」の場合を例に挙げて説明する。ただし、減速度βａと減速度βｂとの差はわずかであるとする。

ここでは、列車１の乗務員によってモード切換スイッチ３１が「雨天時」モードに設定されているものとする。そのため、パターン減速度補正部１６は、駅別パターン減速度格納部１４のデータとして、「雨天時」の減速度のみ利用可能な状態に設定している。また、事前減速パラメータ格納部１５も、「雨天時」における事前減速パラメータを利用可能な状態となっている。

列車１が地上子Ａ１０１よりも左側の線路１００上を走行している間、目標速度設定部１３は（１−１）の場合と同様に（２）式を用いて目標速度Ｖ₀を設定し、目標速度／パターン演算部１７に渡す。目標速度／パターン演算部１７では、「雨天時」モードになっているので、事前減速パラメータ格納部１５を参照し、事前減速パラメータが設定されているか否かを確認する。ここでは、「雨天時」の減速度βｂが、「通常時」の減速度βａよりも小さいが、その差がわずかであるような場合を例に挙げているので、たとえば図３の「雨天時」のＡ駅のように、事前減速パラメータが設定されていないものとする。そのため、目標速度／パターン演算部１７は、受け取った目標速度Ｖ₀をそのまま力行／ブレーキノッチ選択部１８に渡す。力行／ブレーキノッチ選択部１８は、速度発電機２２から得られる自列車１の速度と、受け取った目標速度Ｖ₀とを比較して、ブレーキノッチを決定し、そのブレーキノッチを含むブレーキ指令を力行／ブレーキ制御装置３２に出力する。

その後、列車１が地上子Ａ１０１上を通過すると、（１−１）で説明したように、目標速度／パターン演算部１７は、地上子Ａ１０１から受け取った目標停止位置Ｐまでの残走距離と、駅別パターン減速度格納部１４から目標停止位置Ｐの駅に対応する「雨天時」の減速度βｂを取得し、目標減速度パターンＶ_bを演算する。このとき演算される目標減速度パターンは、点線で示される目標減速度パターンＶ_bである。

力行／ブレーキノッチ選択部１８は、（１−１）で説明したように、速度発電機２２から得られる列車１の現在の速度と、目標減速度パターンＶ_bの現在の残走距離に対応する速度（パターン速度）とを比較して、その偏差に基づいて、列車１の速度が目標減速度パターンＶ_bに沿って減速するようなブレーキノッチを選択して、力行／ブレーキ制御装置３２に出力する。この処理が定点停止制御区間Ｒを列車１が走行中に繰り返し行われる。

（２）減速度を設定し直した目標減速度パターンの通常時の目標減速度パターンに対する低減が顕著な場合
（２−１）従来例
図５は、定点停止制御区間前の目標速度と、減速度を設定し直した後の目標減速度パターンとの間の関係の従来例を示す図である。この図においても、横軸は列車１の走行する距離を示し、縦軸は列車１の速度を示す。目標停止位置Ｐが設定されており、この目標停止位置Ｐから所定の距離に定点停止制御開始点Ｐ₀となる地上子Ａ１０１が設置され、これらの地上子Ａ１０１と目標停止位置Ｐとの間が定点停止制御区間Ｒとなる。また、列車１は、図の左から右に向かって線路１００上を走行するものとする。

ここでは、列車１の乗務員によって、モード切換スイッチ３１が「雨天時」モード（「通常時」ではないモード）に設定されているものとする。そのため、パターン減速度補正部１６は、駅別パターン減速度格納部１４のデータとして、「雨天時」の減速度のみを利用可能な状態に設定している。また、ここでは、従来例を示しているので、自動列車運転装置１０に、図１における事前減速パラメータ格納部１５が設けられていないものとする。

列車１が地上子Ａ１０１よりも左側の線路１００上を走行している間、目標速度設定部１３は（１−１）の場合と同様に（２）式を用いて目標速度Ｖ₀を設定し、目標速度／パターン演算部１７に渡す。目標速度／パターン演算部１７は、受け取った目標速度Ｖ₀をそのまま力行／ブレーキノッチ選択部１８に渡す。力行／ブレーキノッチ選択部１８は、速度発電機２２から得られる自列車１の速度と、受け取った目標速度Ｖ₀とを比較して、ブレーキノッチを決定し、そのブレーキノッチを含むブレーキ指令を力行／ブレーキ制御装置３２に出力する。

その後、列車１が地上子Ａ１０１上を通過すると、（１−１）で説明したように、目標速度／パターン演算部１７は、地上子Ａ１０１から受け取った目標停止位置Ｐまでの残走距離と、駅別パターン減速度格納部１４から目標停止位置Ｐの駅に対応する「雨天時」の減速度βｂを取得し、目標減速度パターンＶ_bを演算する。ここでは、βｂは「通常時」のβａよりも小さく、かつその差がかなり大きいものとする。その結果、図５に示されるように、定点停止制御区間Ｒ前の目標速度と、定点停止制御開始点Ｐ₀における目標減速度パターンＶ_bの速度（パターン開始速度）との間は、不連続となっている。

力行／ブレーキノッチ選択部１８は、（１−１）で説明したように、速度発電機２２から得られる列車１の現在の速度と、目標減速度パターンＶ_bの現在の残走距離に対応する目標速度とを比較して、その偏差に基づいて、列車１の速度が目標減速度パターンＶ_bに沿って減速するようなブレーキノッチを選択して、力行／ブレーキ制御装置３２に出力する。しかし、図５に示されるように、定点開始制御点Ｐで目標速度Ｖ₀がパターン開始点速度Ｖ_c0へと瞬時に急変するため、力行／ブレーキノッチが大きく変化して乗り心地が悪くなるばかりでなく、速度を大幅に超過したまま目標停止位置Ｐに停車できない（過走）してしまう可能性があり、問題となる。

そこで、地上子Ａ１０１を現在の位置よりもさらに手前に移設することなく不連続点を解消するために、目標速度Ｖ₀とＡＴＣ信号１１１の余裕（Δｋｍ／ｈ）を大きくとる方法が考えられる。しかし、ＡＴＣ信号１１１は区間一律で設定されるため区間長が長い場合は、目標速度Ｖ₀が低い状態で長時間走行することとなり、当該駅間の必要運転時分を上回ってしまうケースが出てくるので、問題のすべてを解決するものではない。

（２−２）事前減速処理
（２−１）の図５で示したように、減速度を設定し直した後の定点停止制御区間Ｒ前の目標速度Ｖ₀と、定点停止制御開始点Ｐ₀における目標減速度パターンＶ_cの速度（パターン開始点速度）Ｖ_c0との間に不連続が存在する場合の問題点を解決するために、事前減速処理を行う。

図６は、この実施の形態による定点停止制御区間前の目標速度と、減速度を設定し直した後の目標減速度パターンとの間の関係を示す図である。ここでは、列車１の乗務員によって、モード切換スイッチ３１が「雨天時」モード（「通常時」ではないモード）に設定されているものとする。そのため、パターン減速度補正部１６は、駅別パターン減速度格納部１４のデータとして、「雨天時」の減速度のみ利用可能な状態に設定している。また、事前減速パラメータ格納部１５も、「雨天時」における事前減速パラメータを利用可能な状態となっている。ただし、この図６の目標停止位置Ｐで停止するための減速度βｃは、βａよりも小さく、かつ減速度を設定し直した後の目標減速度パターンＶ_cのパターン開始点速度Ｖ_c0と定点停止制御区間Ｒ前の目標速度Ｖ₀との差が顕著な不連続を示すものであるとする。

列車１が目標停止位置Ｐの前の駅を出発し、地上子Ａ１０１よりも左側の線路１００上を走行している間、目標速度設定部１３は（１−１）の場合と同様に（２）式を用いて目標速度Ｖ₀を設定し、目標速度／パターン演算部１７に渡す。目標速度／パターン演算部１７では、「雨天時」モードになっているので、事前減速パラメータ格納部１５を参照し、事前減速パラメータが設定されているか否かを確認する。ここでは、「雨天時」の減速度βｃが、「通常時」の減速度βａよりも小さく、その差が所定値よりも大きい場合を例に挙げているので、たとえば図３の「雨天時」のＣ駅のように事前減速区間が設定されているものとする。

ここで、目標速度／パターン演算部１７は、事前減速パラメータ格納部１５から、事前減速区間として設定されている事前減速開始地点と移行用目標速度を取得し、地上子Ａ１０１までの目標速度を設定する。ここでは、図６に示されるように、前駅からの積算距離ｘ１までは、目標速度を（２）式で求められるＶ₀とし、前駅からの積算距離がｘ１〜ｘ２では、位置ｘ１を事前減速開始地点１とし、移行用目標速度をＶ₁とし、前駅からの積算距離がｘ２〜ｘ３（＝地上子Ａ１０１が設置される位置）では、位置ｘ２を事前減速開始地点２とし、移行用目標速度Ｖ₂とするように設定する。なお、この移行用目標速度Ｖ₂は、地上子Ａ１０１を列車１が通過した際に求められる目標減速度パターンＶ_cの地上子Ａ１０１の位置（＝ｘ３）における速度（パターン開始点速度）Ｖ_c0とほぼ同じ値となっている。

力行／ブレーキノッチ選択部１８は、速度・加速度・残走距離演算部１２で車軸の回転数を積算することによって求められた目標停止位置Ｐの前の駅からの積算距離を取得し、その積算距離が事前減速パラメータの事前減速開始地点に到達したか否かを判定する。そして、前駅からの積算距離が事前減速区間に到達している場合には、速度・加速度・残走距離演算部１２から得られる列車１の速度と、その事前減速区間に対応する移行用目標速度とを比較して、ブレーキノッチを決定し、そのブレーキノッチを含むブレーキ指令を力行／ブレーキ制御装置３２に出力する。この場合には、前駅からの積算距離がｘ１〜ｘ２では移行用目標速度をＶ₁に設定し、前駅からの積算距離がｘ２〜ｘ３では、移行用目標速度をＶ₂に設定する。

その後、列車１が地上子Ａ１０１上を通過すると、（１−１）〜（２−１）で説明したように、目標速度／パターン演算部１７は、地上子Ａ１０１から受け取った目標停止位置Ｐまでの残走距離と、駅別パターン減速度格納部１４から、目標停止位置Ｐの駅に対応する「雨天時」の減速度βｃを取得し、目標減速度パターンＶ_cを演算する。このとき演算される目標減速度パターンＶ_cの地上子Ａ１０１の設置点（位置ｘ３）での速度（パターン開始点速度）Ｖ_c0は、定点停止制御開始点Ｐ₀の目標速度（移行用目標速度）Ｖ₂と同等の速度となっている。なお、定点停止制御区間Ｒにおける定点停止制御の説明は、（１−１）で既に説明しているので、省略する。

なお、上述した説明では、目標速度設定部１３で設定される目標速度Ｖ₀を、減速度を変更後の目標減速度パターンＶ_cの地上子Ａ１０１の位置の速度（パターン開始点速度）Ｖ_c0へと近づけるために、目標速度Ｖ₀から２段階でパターン開始点速度Ｖ_c0に近づけるよう調整にしたが、１段階で調整してもよいし、３段階以上の複数段で調整するようにしてもよい。さらに、定点停止制御のような目標減速度パターン（放物線）としても同様の効果が得られる。また、事前減速開始点を、定点停止制御開始点Ｐ₀に近い（余裕を持って減速を完了できる）ポイントに設定することで、走行時分のロスを抑えることができる。さらに、事前減速パラメータは、下り勾配や列車１の減速度に応じた変更などで、地上子Ａ１０１を既に線路１００上に設置してしまった後に目標減速度パターンの減速度を低下させる場合にも利用することができる。

この実施の形態によれば、目標減速度パターンの減速度が通常時に設定される減速度よりも低く、定点停止制御開始点において目標速度と目標減速度パターンが不連続となる場合に、目標停止位置Ｐの前駅からの積算移動距離を基に定点停止制御開始点Ｐ₀の近くで、制御目標の速度を移行用目標速度に低下させるようにしたので、表定速度を必要以上に下げることなく（＝運転時分を守りながら）、乗心地がよくて停止精度が安定した定点停止制御を実施することができるという効果を有する。

以上のように、この発明にかかる自動列車運転装置は、列車の定点停止制御に有用である。

この発明にかかる自動列車運転装置の機能構成を模式的に示すブロック図である。駅別パターン減速度情報の一例を示す図である。事前減速パラメータの一例を示す図である。定点停止制御区間前の目標速度と、減速度を設定し直す前後の目標減速度パターンとの関係を示す図である。定点停止制御区間前の目標速度と、減速度を設定し直した後の目標減速度パターンとの間の関係の従来例を示す図である。この実施の形態による定点停止制御区間前の目標速度と、減速度を設定し直した後の目標減速度パターンとの間の関係を示す図である。

符号の説明

１列車
１０自動列車運転装置
１１残走距離設定部
１２速度・加速度・残走距離演算部
１３目標速度設定部
１４駅別パターン減速度格納部
１５事前減速パラメータ格納部
１６パターン減速度補正部
１７目標速度／パターン演算部
１８力行／ブレーキノッチ選択部
２１地点信号受信装置
２２速度発電機
２３ＡＴＣ信号受信装置
３１モード切換スイッチ
３２力行／ブレーキ制御装置

Claims

列車に搭載される速度発電機から速度および残走距離を演算する速度・加速度・残走距離演算部と、
目標停止位置で列車を停止させるための定点停止制御区間に進入する前の区間の目標速度を、ＡＴＣ信号を用いて所定の方法で目標速度を設定する目標速度設定部と、
前記定点停止制御区間で通常時に適用される通常時減速度と、通常時以外の所定の条件下で適用される前記通常時減速度よりも低い非通常時減速度とが、路線上の目標停止位置ごとに格納される駅別パターン減速度格納部と、
前記通常時減速度と前記非通常時減速度とを外部から切換えるモード切換スイッチの設定に対応して、前記駅別パターン減速度格納部内の使用可能な減速度を切換えるパターン減速度補正部と、
前記定点停止制御区間の開始点である定点停止制御開始点に到達すると、その時点での残走距離と、前記駅別パターン減速度格納部から取得した前記目標停止位置とに対応する減速度とを用いて、前記列車の前記目標停止位置に停止するための残走距離と速度の関係を示す目標減速度パターンを演算する目標速度／パターン演算部と、
前記速度・加速度・残走距離演算部で演算された現在の前記列車の速度と残走距離から、前記列車が前記定点停止制御区間に進入する前は、前記現在の列車の速度を前記目標速度と比較し、前記定点停止制御区間に進入した後は、前記現在の列車の速度を、前記目標減速度パターンの前記現在の列車の残走距離に対応する速度であるパターン速度と比較して、前記列車の力行／ブレーキ制御装置に出力するブレーキノッチを選択する力行／ブレーキノッチ選択部と、
前記モード切換スイッチが前記非通常時減速度に設定されている場合に、前記定点停止制御区間よりも前の区間で、前記非通常時減速度を用いて前記目標速度／パターン演算部によって演算された目標減速度パターンの前記定点停止制御開始点の速度であるパターン開始速度と前記目標速度との差が所定の値以上ある目標停止位置に対して、前記目標速度よりも小さく前記パターン開始速度よりも大きい移行用目標速度と、前記移行用目標速度が開始される前記定点停止制御開始点の前に設定される位置である事前減速開始地点と、を含む事前減速区間を有する事前減速パラメータを格納する事前減速パラメータ格納部と、
を備え、
前記モード切換スイッチが前記非通常時減速度に設定されている場合に、
前記目標速度／パターン演算部は、前記事前減速パラメータ格納部から前記非通常時減速度に対応する前記目標停止位置と前記事前減速区間とを取得し、取得した前記移行用目標速度を目標速度に設定し、
前記力行／ブレーキノッチ選択部は、前記速度・加速度・残走距離演算部によって前記列車が前記事前減速区間に進入したと判断すると、前記列車の現在の速度と前記移行用目標速度とを比較してブレーキノッチを決定することを特徴とする自動列車運転装置。
前記事前減速パラメータは、前記事前減速区間を前記定点停止制御開始点の前に複数有し、
前記事前減速区間の前記移行用目標速度は、該事前減速区間の直前に設定される前記目標速度または前記移行用目標速度よりも小さく、前記パターン開始速度よりも大きい値に設定されることを特徴とする請求項１に記載の自動列車運転装置。
前記事前減速区間の前記移行用目標速度は、前記事前減速区間内で一定の速度に設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の自動列車運転装置。
前記移行用目標速度は、前記事前減速区間内で列車の速度と残走距離との関係を表した放物線状の目標減速度パターンであることを特徴とする請求項１または２に記載の自動列車運転装置。