JP5439156B2 - 架線レス車両の運行支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、架線レス車両の運行支援装置に関し、詳しくは、現在停車中の駅から次駅までの走行区間における速度パターンを算出する運行支援装置に関する。

従来、架線レス車両などの交通車両は、自動車などの車両の走行を規制する交通信号機の管理下に置かれている。したがって、交通車両の運転士は、交通信号機の現示に従って交通車両を進行させ又は停止させる運転を行っている。

このような交通信号機の管理下においては、交通車両の停止及び再発進が繰り返し行われるので、定時運行を行うことができず、利用者の不便をまねく可能性がある。特許文献１では、停止や再発進を極力なくして定時運行を行うことが可能な速度パターンを算出する運行支援装置が開示されている。

特開２００６−４４４９２号公報

しかしながら、上述の特許文献１で算出された速度パターンは、加速及び減速する区間が多く、等速走行が行われている区間が少ないため、交通車両におけるエネルギー効率が悪いという問題があった。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、架線レス車両のエネルギー効率を向上させるような速度パターンを算出することが可能な架線レス車両の運行支援装置を提供することである。

上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、現在停車中の駅から次駅までの走行区間における速度パターンを算出する架線レス車両の運行支援装置において、前記架線レス車両の運行ダイヤ情報と前記走行区間上にある次駅の情報と前記走行区間上にある複数の信号機の情報とを予め記憶する記憶手段と、前記運行ダイヤ情報と前記次駅の情報と前記複数の信号機の情報とに基づいて前記架線レス車両の速度パターンを算出する速度パターン算出手段とを備え、現在停車中の駅と前記複数の信号機の中の最初の信号機との間の速度パターンを算出する場合、前記速度パターン算出手段は、前記架線レス車両が最初の信号機で止まらないことと、現在停車中の駅から発車する際について一定の加速度で加速を行うことと、加速後は前記架線レス車両が一定の第１の速度で走行することとを満たす速度パターンを算出するようになっており、前記第１の速度は、前記架線レス車両が最高速度で走行した場合における現在停車中の駅から最初の信号機までの走行時間と、前記運行ダイヤ情報を考慮して算出される現在停車中の駅から最初の信号機までの走行時間と、現在停車中の駅から最初の信号機までの走行距離と、最初の信号機の情報と、前記一定の加速度とに基づいて算出されるようになっている。

また、本発明によれば、前記速度パターン算出手段は、前記架線レス車両が最高速度で走行すると仮定したときに前記架線レス車両が最初の信号機で停車することになるかを判定するようになっており、前記架線レス車両が最初の信号機で停車することになると判定された場合、前記第１の速度は、以下の第１の関係式と第３の関係式とに基づいて算出され、前記架線レス車両が最初の信号機で停車せずに通過できると判定された場合、前記第１の速度は、以下の第２の関係式と第３の関係式とに基づいて算出される。
［第１の関係式］
ｔ_ｗ＝（ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}−ｔ_ｓ）＋ｔ_ｍ１
［第２の関係式］
ｔ_ｗ＝（ｔ_{ｌｉｍｉｔ}−ｔ_ｓ）＋ｔ_ｍ１
［第３の関係式］
ｔ_ｗ＝Ｌ_ｗ／Ｖ_１＋Ｖ_１／２ａ
但し、Ｖ_１は前記第１の速度であり、ａは前記一定の加速度であり、ｔ_ｗは現在停車中の駅から最初の信号機までの走行時間であり、ｔ_ｓは現在停車中の駅からの発車時刻であり、ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}は最初の信号機が次に赤から青になる時刻であり、ｔ_{ｌｉｍｉｔ}は最初の信号機が次に青から赤になる時刻であり、ｔ_ｍ１は前記走行時間ｔ_ｘにおけるマージンであり、Ｌ_ｗは現在停車中の駅から最初の信号機までの走行距離である。

また、本発明によれば、前記複数の信号機の中の第１の信号機とその次にある第２の信号機との間の速度パターンを算出する場合、前記速度パターン算出手段は、前記架線レス車両が前記第２の信号機で止まらないことと、前記第１の信号機を通過した後に前記一定の加速度で加減速を行うことと、前記一定の加速度による加減速を１回以下とすることと、加減速の後は前記架線レス車両が一定の第２の速度で走行することとを満たす速度パターンを算出するようになっており、前記第２の速度は、前記架線レス車両が最高速度で走行した場合における前記第１の信号機から前記第２の信号機までの走行時間と、前記運行ダイヤ情報を考慮して算出される前記第１の信号機から前記第２の信号機までの走行時間と、前記第１の信号機から前記第２の信号機までの走行距離と、前記第２の信号機の情報と、前記一定の加速度とに基づいて算出されるようになっている。

また、本発明によれば、前記速度パターン算出手段は、前記架線レス車両が最高速度で走行すると仮定したときに前記架線レス車両が前記第２の信号機で停車することになるかを判定するようになっており、前記架線レス車両が前記第２の信号機で停車することになると判定された場合、前記第２の速度は、以下の第４の関係式と第６の関係式とに基づいて算出され、前記架線レス車両が前記第２の信号機で停車せずに通過できると判定された場合、前記第２の速度は、以下の第５の関係式と第６の関係式とに基づいて算出される。
［第４の関係式］
ｔ_ｘ＝（ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}−ｔ_ｇ１）＋ｔ_ｍ２
［第５の関係式］
ｔ_ｘ＝（ｔ_{ｌｉｍｉｔ}−ｔ_ｇ１）＋ｔ_ｍ２
［第６の関係式］
ｔ_ｘ＝Ｌ_ｘ／Ｖ_２＋（Ｖ_２−Ｖ_Ｏ）^２／２ａＶ_２
但し、Ｖ_２は前記第２の速度であり、ａは前記一定の加速度であり、Ｖ_Ｏは前記第１の信号機を通過したときの速度であり、ｔ_ｘは前記第１の信号機から前記第２の信号機までの走行時間であり、ｔ_ｇ１は前記第１の信号機を通過する時刻であり、ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}は前記第２の信号機が次に赤から青になる時刻であり、ｔ_{ｌｉｍｉｔ}は前記第２の信号機が次に青から赤になる時刻であり、ｔ_ｍ２は前記走行時間ｔ_ｘにおけるマージンであり、Ｌ_ｘは前記第１の信号機から前記第２の信号機までの走行距離である。

また、本発明によれば、前記複数の信号機の中の最後の信号機と次駅との間の速度パターンを算出する場合、前記速度パターン算出手段は、次駅に到着する際について前記一定の加速度で減速を行うことと、減速する前は前記架線レス車両が前記最後の信号機を通過した際の第３の速度で一定走行することとを満たす速度パターンを算出するようになっており、前記第３の速度は、前記運行ダイヤ情報を考慮して算出される最後の信号機から次駅までの走行時間と、最後の信号機から次駅までの走行距離と、前記一定の加速度とに基づいて算出されるようになっている。

また、本発明によれば、前記第３の速度は、以下の第７の関係式と第８の関係式とに基づいて算出される。
［第７の関係式］
ｔ_ｙ＝（ｔ_ｇ−ｔ_ｇ２）＋ｔ_ｍ３
［第８の関係式］
ｔ_ｙ＝Ｌ_ｙ／Ｖ_３＋Ｖ_３／２ａ
但し、Ｖ_３は前記第３の速度であり、ａは前記一定の加速度であり、ｔ_ｙは最後の信号機から次駅までの走行時間であり、ｔ_ｇは次駅への到着時刻であり、ｔ_ｇ２は最後の信号機を通過したときの時刻であり、ｔ_ｍ３は前記走行時間ｔ_ｙにおけるマージンであり、Ｌ_ｙは最後の信号機から次駅までの走行距離である。

また、本発明によれば、走行中の前記架線レス車両の位置及び速度を検出する検知手段を更に備え、前記速度パターン算出手段は、前記検知手段により検出された前記架線レス車両の現在の位置及び速度に基づいて前記第１ないし第３の速度を補正するように構成されている。

本発明に係る架線レス車両の運行支援装置によれば、現在停車中の駅から最初の信号機までの間と、複数の信号機における第１の信号機からその次にある第２の信号機までの間と、最後の信号機から次駅までの間の各区間において架線レス車両の加速あるいは減速が１回以下となるので、加減速によるエネルギー消費が抑えられる。しかも、加減速区間の後に等速区間があるような速度パターンを算出するので、架線レス車両のエネルギー効率を従来に比べて向上させることができる。

また、本発明に係る架線レス車両の運行支援装置によれば、現在停車中の駅と次駅との間に信号機がない場合、加減速がそれぞれ１回で且つ加速後は等速走行するような速度パターンが算出されるので、架線レス車両のエネルギー効率を従来に比べて向上させることができる。

また、本発明に係る架線レス車両の運行支援装置によれば、速度パターン算出手段は、架線レス車両の現在の位置や速度を検知手段から取得して、架線レス車両の速度パターンを補正するようになっているので、交通の混雑状況など様々な状況で架線レス車両に遅延等が発生した場合においても、速度パターンを補正することにより運行ダイヤに従った定時運行を行うことができる。

本発明の実施形態に係る架線レス車両の運行支援装置の構成を示した図である。 現在停車中の駅から複数の信号機の中の最初の信号機まで走行した場合の時刻ｔと速度Ｖの関係を示した図である。 現在停車中の駅と最初の信号機との間の速度パターンを算出する場合のフローチャートである。 第１の信号機からその次にある第２の信号機まで走行した場合の時刻ｔと速度Ｖの関係を示した図である。 第１の信号機とその次にある第２の信号機との間の速度パターンを算出する場合のフローチャートである。 最後の信号機から次駅まで走行した場合の時刻ｔと速度Ｖの関係を示した図である。 現在停車中の駅から次駅まで走行した場合の時刻ｔと速度Ｖの関係を示した図である。 現在の位置から次にある第２の信号機まで走行した場合の時刻ｔと速度Ｖの関係を示した図である。 現在の位置と第２の信号機との間の速度パターンを算出する場合のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態に係る架線レス車両の運行支援装置を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る架線レス車両の運行支援装置の構成を示した図である。

図１の運行支援装置１は、架線レス車両（図示せず）に搭載されるものであり、現在停車中の駅から次駅までの走行区間における速度パターンを算出するように構成されている。

図１に示すように、運行支援装置１は、架線レス車両の運行ダイヤ情報と走行区間上にある次駅の情報と走行区間上にある複数の信号機の情報とを予め記憶する記憶手段２と、運行ダイヤ情報と次駅の情報と複数の信号機の情報とに基づいて架線レス車両の速度パターンを算出する速度パターン算出手段３と、走行中の架線レス車両の位置及び速度を検出する検知手段４と、速度パターンを表示する表示手段５とを備えている。

上述の運行ダイヤ情報は、架線レス車両の時刻表の情報を含み、例えば、現在停車中の駅からの出発時刻や次駅への到着時刻の情報を含んでいる。また、次駅の情報は、次駅の位置情報と次駅までの距離の情報とを含んでいる。また、信号機の情報は、走行区間上にある各信号機の位置情報と、各信号機間の距離と、信号機が赤から青及び青から赤に変わる時刻の情報とを含んでいる。

図１に示すように、速度パターン算出手段３は、記憶手段２に接続されており、速度パターン算出手段３は、運行ダイヤ情報と次駅の情報と複数の信号機の情報とを記憶手段２から取得して、架線レス車両の速度パターンを算出するようになっている。また、速度パターン算出手段３によって算出された速度パターンは、表示手段５に送信される。架線レス車両の運転士は、表示手段５に表示された速度パターンに従って架線レス車両を運転する。

［現在停車中の駅から最初の信号機までの速度パターン］
以下、本発明の実施形態に係る運行支援装置１において、現在停車中の駅と複数の信号機の中の最初の信号機との間の速度パターンを算出する方法を、図面を参照しながら説明する。
図２は、現在停車中の駅から複数の信号機の中の最初の信号機まで走行した場合の時刻ｔと速度Ｖの関係を示した図である。また、図３は、現在停車中の駅と最初の信号機との間の速度パターンを算出する場合のフローチャートである。

現在停車中の駅と前記複数の信号機の中の最初の信号機との間の速度パターンを算出する場合、速度パターン算出手段３は、架線レス車両が最初の信号機で止まらないことと、現在停車中の駅から発車する際について一定の加速度ａで加速を行うことと、加速後は架線レス車両が一定の第１の速度Ｖ_１で走行することとを満たす速度パターンを算出するようになっている。

図２を参照しながら第１の速度Ｖ_１の算出方法を説明する。
現在停車中の駅から最初の信号までの走行時間をｔ_ｗとする。ここで、この走行時間ｔ_ｗに対して許容できるマージンをｔ_ｍ１とする。走行時間ｔ_ｗは、現在停車中の駅からの発車時刻をｔ_ｓとし、最初の信号への到着時刻をｔ_ｇ´とすると、以下のように表すことができる。
ｔ_ｗ＝（ｔ_ｇ´−ｔ_ｓ）＋ｔ_ｍ１ （式１）
ここで、マージンｔ_ｍ１が現在停車中の駅から最初の信号までの距離に比例すると考えられるので、（式１）は以下のように表すことができる。
ｔ_ｗ＝（ｔ_ｇ´−ｔ_ｓ）＋ｋＬ_ｗ （式２）
ここで、Ｌ_ｗは現在停車中の駅から最初の信号機までの走行距離であり、ｋは比例係数である。

第１の速度Ｖ_１を求める場合、まず、現在停車中の駅から最初の信号機までの最小走行時間ｔ_ｍｉｎを導出する。最小走行時間ｔ_ｍｉｎは、車両性能の最高速度Ｖ_ｍａｘ（Ｖ_ｍａｘ＞Ｖ_１）で走行した場合の走行時間である。したがって、図２に示すように、加速区間の走行距離Ｉ_１及び等速区間の走行距離Ｉ_２は、以下のようになる。
Ｉ_１＝Ｖ_ｍａｘｔ_Ａ´／２ （式３）
Ｉ_２＝Ｖ_ｍａｘ（ｔ_ｍｉｎ−ｔ_Ａ´） （式４）
ここで、ｔ_Ａ´は、速度が０から最高速度Ｖ_ｍａｘになるまでの時間である。

次に、現在停車中の駅から最初の信号機までの走行距離Ｌ_ｗは、加速区間の走行距離Ｉ_１及び等速区間の走行距離Ｉ_２を用いると、以下のようになる。
Ｌ_ｗ＝Ｉ_１＋Ｉ_２＝Ｖ_ｍａｘｔ_Ａ´／２＋Ｖ_ｍａｘ（ｔ_ｍｉｎ−ｔ_Ａ´）
＝Ｖ_ｍａｘｔ_ｍｉｎ−Ｖ_ｍａｘｔ_Ａ´／２ （式５）
Ｖ_ｍａｘ＝ａｔ_Ａ´の関係を用いると、（式５）は以下のようになる。
ｔ_ｍｉｎ＝Ｌ_ｗ／Ｖ_ｍａｘ＋Ｖ_ｍａｘ／２ａ （式６）
なお、Ｌ_ｗは上述した信号機の情報を用いることにより入力することができ、Ｖ_ｍａｘ及びａは、車両性能から予め知ることができるものである。

第１の速度Ｖ_１と現在停車中の駅から最初の信号までの走行時間をｔ_ｗとの関係式は、（式６）のＶ_ｍａｘをＶ_１に置き換え、ｔ_ｍｉｎをｔ_ｗに置き換えることにより得られる。
ｔ_ｗ＝Ｌ_ｗ／Ｖ_１＋Ｖ_１／２ａ （式７）

次に、図３を参照して第１の速度Ｖ_１を求める際のフローを説明する。
図３に示すように、ステップＳ１において、（式６）を用いて最小走行時間ｔ_ｍｉｎを求める。
次に、ステップＳ２において、現在停車中の駅からの発車時刻ｔ_ｓから最小走行時間ｔ_ｍｉｎで最初の信号機に到着した場合、最初の信号が赤（停止）であるかを判定する。この判定を行う際、上述した信号機の情報を用いる。
そして、最初の信号機が赤である場合、ステップＳ３において、最初の信号機が次に赤から青になる時刻ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}を、（式２）のｔ_ｇ´に代入する。（式２）は以下のようになる。
ｔ_ｗ＝（ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}−ｔ_ｓ）＋ｋＬ_ｗ （式８）
最後に、ステップＳ４において、（式８）の関係により得られたｔ_ｗを（式７）に代入して第１の速度Ｖ_１を求める。

一方、最初の信号機が赤でない場合（すなわち、青である場合）、ステップＳ５において、最初の信号機が次に青から赤になる時刻ｔ_{ｌｉｍｉｔ}を、（式２）のｔ_ｇ´に代入する。（式２）は以下のようになる。
ｔ_ｗ＝（ｔ_{ｌｉｍｉｔ}−ｔ_ｓ）＋ｋＬ_ｗ （式９）
最後に、ステップＳ４において、（式９）の関係により得られたｔ_ｗを（式７）に代入して第１の速度Ｖ_１を求める。なお、ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}及びｔ_{ｌｉｍｉｔ}は上述した信号機の情報を用いることにより入力することができ、ｔ_ｓは上述した運行ダイヤ情報を用いることにより入力することができる。
以上のステップにより第１の速度Ｖ_１を求めることができる。

［複数の信号機の中の第１の信号機とその次にある第２の信号機との間の速度パターン］
以下、本発明の実施形態に係る運行支援装置において、複数の信号機の中の第１の信号機とその次にある第２の信号機との間の速度パターンを算出する方法を、図面を参照しながら説明する。
図４は、第１の信号機からその次にある第２の信号機まで走行した場合の時刻ｔと速度Ｖの関係を示した図である。また、図５は、第１の信号機とその次にある第２の信号機との間の速度パターンを算出する場合のフローチャートである。

複数の信号機の中の第１の信号機とその次にある第２の信号機との間の速度パターンを算出する場合、速度パターン算出手段３は、架線レス車両が第２の信号機で止まらないことと、第１の信号機を通過した後に一定の加速度ａで加減速を行うことと、一定の加速度ａによる加減速を１回以下とすることと、加減速の後は架線レス車両が一定の第２の速度Ｖ_２で走行することとを満たす速度パターンを算出するようになっている。

図４を参照しながら第２の速度Ｖ_２の算出方法を説明する。
第１の信号機からその次にある第２の信号機までの走行時間をｔ_ｘとする。ここで、この走行時間ｔ_ｘに対して許容できるマージンをｔ_ｍ２とする。走行時間ｔ_ｘは、第１の信号機を通過する時刻をｔ_ｇ１とし、第２の信号機への到着時刻をｔ_ｇ´´とすると、以下のように表すことができる。
ｔ_ｘ＝（ｔ_ｇ´´−ｔ_ｇ１）＋ｔ_ｍ２ （式１０）
ここで、マージンｔ_ｍ２が第１の信号機から第２の信号機までの距離に比例すると考えられるので、（式１０）は以下のように表すことができる。
ｔ_ｘ＝（ｔ_ｇ´´−ｔ_ｇ１）＋ｋＬ_ｘ （式１１）
ここで、Ｌ_ｘは第１の信号機から第２の信号機までの走行距離であり、ｋは比例係数である。

第２の速度Ｖ_２を求める場合、まず、第１の信号機から第２の信号機までの最小走行時間ｔ_ｍｉｎを導出する。最小走行時間ｔ_ｍｉｎは、車両性能の最高速度Ｖ_ｍａｘ（Ｖ_ｍａｘ＞Ｖ_２）で走行した場合の走行時間である。図４に示すように、第１の信号機を通過するときの速度をＶ_Ｏとすると、加速区間の走行距離Ｉ_１及び等速区間の走行距離Ｉ_２は、以下のようになる。
Ｉ_１＝Ｖ_Ｏｔ_Ａ´´＋（Ｖ_ｍａｘ−Ｖ_Ｏ）ｔ_Ａ´´／２ （式１２）
Ｉ_２＝Ｖ_ｍａｘ（ｔ_ｍｉｎ−ｔ_Ａ´´） （式１３）
ここで、ｔ_Ａ´´は、速度がＶ_Ｏから最高速度Ｖ_ｍａｘになるまでの時間である。

次に、第１の信号機から第２の信号機までの走行距離Ｌ_ｘは、加速区間の走行距離Ｉ_１及び等速区間の走行距離Ｉ_２を用いると、以下のようになる。
Ｌ_ｘ＝Ｉ_１＋Ｉ_２＝Ｖ_Ｏｔ_Ａ´´＋（Ｖ_ｍａｘ−Ｖ_Ｏ）ｔ_Ａ´´／２＋Ｖ_ｍａｘ（ｔ_ｍｉｎ−ｔ_Ａ´´）
＝Ｖ_ｍａｘｔ_ｍｉｎ−（Ｖ_ｍａｘ−Ｖ_Ｏ）ｔ_Ａ´´／２ （式１４）
Ｖ_ｍａｘ＝Ｖ_Ｏ＋ａｔ_Ａ´´の関係を用いると、（式１４）は以下のようになる。
ｔ_ｍｉｎ＝Ｌ_ｘ／Ｖ_ｍａｘ＋（Ｖ_ｍａｘ−Ｖ_Ｏ）^２／２ａＶ_ｍａｘ （式１５）

第２の速度Ｖ_２と第１の信号機から第２の信号機までの走行時間をｔ_ｘとの関係式は、（式１５）のＶ_ｍａｘをＶ_２に置き換え、ｔ_ｍｉｎをｔ_ｘに置き換えることにより得られる。
ｔ_ｘ＝Ｌ_ｘ／Ｖ_２＋（Ｖ_２−Ｖ_Ｏ）^２／２ａＶ_２ （式１６）

次に、図５を参照して第２の速度Ｖ_２を求める際のフローを説明する。
図３に示すように、ステップＳ１１において、（式１５）を用いてｔ_ｍｉｎを求める。
次に、ステップＳ１２において、第１の信号機を通過する時刻ｔ_ｇ１から最小走行時間ｔ_ｍｉｎで第２の信号機に到着した場合、第２の信号機が赤（停止）であるかを判定する。この判定を行う際、上述した信号機の情報を用いる。
そして、第２の信号機が赤である場合、ステップＳ１３において、第２の信号機が次に赤から青になる時刻ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}を、（式１１）のｔ_ｇ´´に代入する。（式１１）は以下のようになる。
ｔ_ｘ＝（ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}−ｔ_ｇ１）＋ｋＬ_ｘ （式１７）
最後に、ステップＳ１４において、（式１７）の関係により得られたｔ_ｘを（式１６）に代入して第２の速度Ｖ_２を求める。

一方、第２の信号機が赤でない場合（すなわち、青である場合）、ステップＳ１５において、第２の信号機が次に青から赤になる時刻ｔ_{ｌｉｍｉｔ}を、（式１１）のｔ_ｇ´´に代入する。（式１１）は以下のようになる。
ｔ_ｘ＝（ｔ_{ｌｉｍｉｔ}−ｔ_ｇ１）＋ｋＬ_ｘ （式１８）
最後に、ステップＳ１４において、（式１８）の関係により得られたｔ_ｘを（式１６）に代入して第２の速度Ｖ_２を求める。
以上のステップにより第２の速度Ｖ_２を求めることができる。

［複数の信号機の中の第１の信号機とその次にある第２の信号機との間の速度パターン］
以下、本発明の実施形態に係る運行支援装置１において、複数の信号機の中の最後の信号機と次駅との間の速度パターンを算出する方法を、図面を参照しながら説明する。
図６は、最後の信号機から次駅まで走行した場合の時刻ｔと速度Ｖの関係を示した図である。

複数の信号機の中の最後の信号機と次駅との間の速度パターンを算出する場合、速度パターン算出手段３は、次駅に到着する際について一定の加速度ａで減速を行うことと、減速する前は架線レス車両が最後の信号機を通過した際の第３の速度Ｖ_３で一定走行することとを満たす速度パターンを算出するようになっている。

図６を参照しながら第３の速度Ｖ_３の算出方法を説明する。
最後の信号機から次駅までの走行時間をｔ_ｙとする。ここで、この走行時間ｔ_ｙに対して許容できるマージンをｔ_ｍ３とする。走行時間ｔ_ｙは、最後の信号機を通過する時刻をｔ_ｇ２とし、次駅への到着時刻をｔ_ｇとすると、以下のように表すことができる。
ｔ_ｙ＝（ｔ_ｇ−ｔ_ｇ２）＋ｔ_ｍ３ （式１９）
ここで、マージンｔ_ｍ３が最後の信号機から次駅までの距離に比例すると考えられるので、（式１９）は以下のように表すことができる。
ｔ_ｙ＝（ｔ_ｇ−ｔ_ｇ２）＋ｋＬ_ｙ （式２０）
ここで、Ｌ_ｙは最後の信号機から次駅までの走行距離であり、ｋは比例係数である。

図６に示すように、等速区間の走行距離Ｉ_１及び減速区間の走行距離Ｉ_２は、以下のようになる。
Ｉ_１＝Ｖ_３（ｔ_ｙ−ｔ_Ａ´´´） （式２１）
Ｉ_２＝Ｖ_３ｔ_Ａ´´´／２ （式２２）
ここで、ｔ_Ａ´´´は、速度がＶ_３から０になるまでの時間である。

次に、最後の信号機から次駅までの走行距離Ｌ_ｙは、等速区間の走行距離Ｉ_１及び減速区間の走行距離Ｉ_２を用いると、以下のようになる。
Ｌ_ｙ＝Ｉ_１＋Ｉ_２＝Ｖ_３（ｔ_ｙ−ｔ_Ａ´´´）＋Ｖ_３ｔ_Ａ´´´／２
＝Ｖ_３ｔ_ｙ−Ｖ_３ｔ_Ａ´´´／２ （式２３）
Ｖ_３＝ａｔ_Ａ´´´の関係から（式２３）は以下のようになる。
ｔ_ｙ＝Ｌ_ｙ／Ｖ_３＋Ｖ_３／２ａ （式２４）
以上から、第３の速度Ｖ_３は（式２０）及び（式２４）から求めることができる。

［現在停車中の駅と次駅との間の速度パターン］
以下、本発明の実施形態に係る運行支援装置１において、現在停車中の駅と次駅との間の速度パターンを算出する方法を、図面を参照しながら説明する。この算出方法は、現在停車中の駅と次駅との間に信号機がない場合に用いられる。図７は、現在停車中の駅から次駅まで走行した場合の時刻ｔと速度Ｖの関係を示した図である。

現在停車中の駅と次駅との間の速度パターンを算出する場合、速度パターン算出手段３は、現在停車中の駅から発車する際及び次駅に到着する際について一定の加速度ａで加減速を行うことと、加速と減速との間は架線レス車両が一定の第４の速度Ｖ_４で走行することとを満たす速度パターンを算出するようになっている。

図７を参照しながら第４の速度Ｖ_４の算出方法を説明する。
現在停車中の駅から次駅までの走行時間をｔ_ｚとする。ここで、この走行時間ｔ_ｚに対して許容できるマージンをｔ_ｍ４とする。走行時間ｔ_ｚは、現在停車中の駅からの発車時刻をｔ_ｓとし、次駅への到着時刻をｔ_ｇとすると、以下のように表すことができる。
ｔ_ｚ＝（ｔ_ｇ−ｔ_ｓ）＋ｔ_ｍ４ （式２５）
ここで、マージンｔ_ｍ４が現在停車中の駅から次駅までの距離に比例すると考えられるので、（式２５）は以下のように表すことができる。
ｔ_ｚ＝（ｔ_ｇ−ｔ_ｓ）＋ｋＬ_ｚ （式２６）
ここで、Ｌ_ｚは現在停車中の駅から次駅までの走行距離であり、ｋは比例係数である。

図７に示すように、加速区間の走行距離Ｉ_１、等速区間の走行距離Ｉ_２及び減速区間の走行距離Ｉ_３は、以下のようになる。
Ｉ_１＝Ｖ_４ｔ_Ａ／２ （式２７）
Ｉ_２＝Ｖ_４（ｔ_ｚ−ｔ_Ａ−ｔ_Ｂ） （式２８）
Ｉ_３＝Ｖ_４ｔ_Ｂ／２ （式２９）
ここで、ｔ_Ａは、速度が０からＶ_４になるまでの時間であり、ｔ_Ｂは、速度がＶ_４から０になるまでの時間である。

次に、現在停車中の駅から次駅までの走行距離Ｌ_ｚは、ｔ_Ａ＝ｔ_Ｂの関係を用いると、以下のようになる。
Ｌ_ｚ＝Ｉ_１＋Ｉ_２＋Ｉ_３
＝ｖ_４ｔ_Ａ／２＋ｖ_４（ｔ_ｚ−ｔ_Ａ−ｔ_Ｂ）＋ｖ_４ｔ_Ｂ／２
＝ｖ_４ｔ_ｚ−ｖ_４ｔ_Ａ （式３０）
また、ｖ_４＝ａｔ_Ａの関係から（式３０）は以下のようになる。
ｔ_ｚ＝Ｌ_ｚ／ｖ_４＋ｖ_４／ａ （式３１）
以上から、第４の速度Ｖ_４は（式２６）及び（式３１）から求めることができる。

［走行中における速度パターンの補正］
以下、本発明の実施形態に係る運行支援装置１において、架線レス車両が走行している間に速度パターンを補正する方法を、図面を参照しながら説明する。
なお、以下では例として、架線レス車両が第１の信号機からその次にある第２の信号機まで走行する際、等速区間中に速度パターンを補正する場合について説明する。

図８は、現在の位置から次にある第２の信号機まで走行した場合の時刻と速度の関係を示した図である。また、図９は、現在の位置と第２の信号機との間の速度パターンを算出する場合のフローチャートである。

まず、運行支援装置１の構成について説明する。図１に示すように、速度パターン算出手段３は、検知手段４に接続されており、速度パターン算出手段５は、架線レス車両の現在の位置や速度を検知手段４から取得して、架線レス車両の速度パターンを補正するようになっている。

図８を参照しながら、補正後の第２の速度Ｖ_２´の算出方法を説明する。
現在の位置から第２の信号機までの走行時間をｔ_ｘ´とする。ここで、この走行時間ｔ_ｘ´に対して許容できるマージンをｔ_ｍ２´とする。走行時間ｔ_ｘ´は、現在の時刻をｔ_ｇ１´とし、第２の信号機への到着時刻をｔ_ｇ´´とすると、以下のように表すことができる。
ｔ_ｘ´＝（ｔ_ｇ´´−ｔ_ｇ１´）＋ｔ_ｍ２´ （式３２）
ここで、マージンｔ_ｍ２´現在の位置から第２の信号機までの距離に比例すると考えられるので、（式３２）は以下のように表すことができる。
ｔ_ｘ´＝（ｔ_ｇ´´−ｔ_ｇ１´）＋ｋＬ_ｘ´ （式３３）
ここで、Ｌ_ｘ´は現在の位置から第２の信号機までの走行距離であり、ｋは比例係数である。

補正後の第２の速度Ｖ_２´を求める場合、まず現在の位置から第２の信号機までの最小走行時間ｔ_ｍｉｎを導出する。最小走行時間ｔ_ｍｉｎは、車両性能の最高速度Ｖ_ｍａｘ（Ｖ_ｍａｘ＞Ｖ_２´）で走行した場合の走行時間である。図８に示すように、検知手段により検知された現在の速度をＶ_Ｏとすると、加速区間の走行距離Ｉ_１及び等速区間の走行距離Ｉ_２は、以下のようになる。
Ｉ_１＝Ｖ_Ｏｔ_Ａ´´＋（Ｖ_ｍａｘ−Ｖ_Ｏ）ｔ_Ａ´´／２ （式３４）
Ｉ_２＝Ｖ_ｍａｘ（ｔ_ｍｉｎ−ｔ_Ａ´´） （式３５）
ここで、ｔ_Ａ´´は、速度がＶ_Ｏから最高速度Ｖ_ｍａｘになるまでの時間である。

次に、現在の位置から第２の信号機までの走行距離Ｌ_ｘ´は、加速区間の走行距離Ｉ_１及び等速区間の走行距離Ｉ_２を用いると、以下のようになる。
Ｌ_ｘ´＝Ｉ_１＋Ｉ_２＝Ｖ_Ｏｔ_Ａ´´＋（Ｖ_ｍａｘ−Ｖ_Ｏ）ｔ_Ａ´´／２＋Ｖ_ｍａｘ（ｔ_ｍｉｎ−ｔ_Ａ´´）
＝Ｖ_ｍａｘｔ_ｍｉｎ−（Ｖ_ｍａｘ−Ｖ_Ｏ）ｔ_Ａ´´／２ （式３６）
Ｖ_ｍａｘ＝Ｖ_Ｏ＋ａｔ_Ａ´´の関係から、最小走行時間ｔ_ｍｉｎは以下のようになる。
ｔ_ｍｉｎ＝Ｌ_ｘ´／Ｖ_ｍａｘ＋（Ｖ_ｍａｘ−Ｖ_Ｏ）^２／２ａＶ_ｍａｘ （式３７）
なお、Ｌ_ｘ´は上述した信号機の情報と検知手段４により検知した現在の位置の情報とを用いることにより入力することができる。

補正後の第２の速度Ｖ_２´と現在の位置から第２の信号機までの走行時間ｔ_ｘ´との関係式は、（式３７）のＶ_ｍａｘをＶ_２´に置き換え、ｔ_ｍｉｎをｔ_ｘ´に置き換えることにより得られる。
ｔ_ｘ´＝Ｌ_ｘ／Ｖ_２´＋（Ｖ_２´−Ｖ_Ｏ）^２／２ａＶ_２´ （式３８）

次に、図９を参照して、補正後の第２の速度Ｖ_２´を求める際のフローを説明する。
図９に示すように、ステップＳ２１において、（式３７）を用いてｔ_ｍｉｎを求める。
次に、ステップＳ２２において現在の時刻をｔ_ｇ１´から最小走行時間ｔ_ｍｉｎで第２の信号機に到着した場合、第２の信号機が赤（停止）であるかを判定する。
そして、第２の信号機が赤である場合、ステップＳ２３において、第２の信号機が次に赤から青になる時刻ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}を、（式３３）のｔ_ｇ´´に代入する。（式３３）は以下のようになる。
ｔ_ｘ´＝（ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}−ｔ_ｇ１´）＋ｋＬ_ｘ´ （式３９）
最後に、ステップＳ２４において、（式３９）の関係により得られたｔ_ｘ´を（式３８）に代入して、補正後の第２の速度Ｖ_２´を求める。

一方、第２の信号機が赤でない場合（すなわち、青である場合）、ステップＳ２５において、第２の信号機が次に青から赤になる時刻ｔ_{ｌｉｍｉｔ}を、（式３３）のｔ_ｇ´´に代入する。（式３３）は以下のようになる。
ｔ_ｘ´＝（ｔ_{ｌｉｍｉｔ}−ｔ_ｇ１´）＋ｋＬ_ｘ´ （式４０）
最後に、ステップＳ２４において、（式４０）の関係により得られたｔ_ｘ´を（式３８）に代入して、補正後の第２の速度Ｖ_２´を求める。
以上のステップにより補正後の第２の速度Ｖ_２´を求めることができる。

なお、架線レス車両が現在停車中の駅から最初の信号機まで走行する際、等速区間中に速度パターンを補正する場合についても、上述した計算方法と同様の方法で求めることができる。

本実施形態に係る架線レス車両の運行支援装置１によれば、現在停車中の駅から最初の信号機までの間と、複数の信号機における第１の信号機からその次にある第２の信号機までの間と、最後の信号機から次駅までの間の各区間において架線レス車両の加速あるいは減速が１回以下となるので、加減速によるエネルギー消費が抑えられる。しかも、加減速区間の後に等速区間があるような速度パターンを算出するので、架線レス車両のエネルギー効率を従来に比べて向上させることができる。
特に、上述の速度パターンの算出方法を用いると、複数の信号機がある場合でも、最適な例としては、現在停車中の駅から次駅へ走行させる際に加減速が１回ずつで加減速の間が一定の速度で走行できる速度パターンを算出することができる。これにより、架線レス車両のエネルギー効率がより向上する。

また、本実施形態に係る架線レス車両の運行支援装置１によれば、現在停車中の駅と次駅との間に信号機がない場合、加減速がそれぞれ１回で且つ加速後は等速走行するような速度パターンが算出されるので、架線レス車両のエネルギー効率を従来に比べて向上させることができる。

また、本実施形態に係る架線レス車両の運行支援装置１によれば、速度パターン算出手段３は、架線レス車両の現在の位置や速度を検知手段４から取得して、架線レス車両の速度パターンを補正するようになっているので、交通の混雑状況など様々な状況で架線レス車両に遅延等が発生した場合においても、速度パターンを補正することにより運行ダイヤに従った定時運行を行うことができる。

以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。

１ 運行支援装置
２ 記憶手段
３ 速度パターン算出手段
４ 検知手段
５ 表示手段
ａ 加速度
Ｖ_１ 第１の速度
Ｖ_２ 第２の速度
Ｖ_３ 第３の速度
Ｖ_４ 第４の速度
Ｖ_Ｏ 第１の信号機を通過したときの速度
ｔ_ｗ 現在停車中の駅から最初の信号機までの走行時間
ｔ_ｘ 第１の信号機から第２の信号機までの走行時間
ｔ_ｙ 最後の信号機から次駅までの走行時間
ｔ_ｚ 現在停車中の駅から次駅までの走行時間
ｔ_ｓ 現在停車中の駅からの発車時刻
ｔ_{ｔａｒｇｅｔ} 最初の信号機が次に赤から青になる時刻
ｔ_{ｌｉｍｉｔ} 最初の信号機が次に青から赤になる時刻
ｔ_ｍ１，ｔ_ｍ２，ｔ_ｍ３，ｔ_ｍ４ 走行時間におけるマージン
Ｌ_ｗ 現在停車中の駅から最初の信号機までの走行距離
Ｌ_ｘ 第１の信号機から第２の信号機までの走行距離
Ｌ_ｙ 最後の信号機から次駅までの走行距離
Ｌ_ｚ 現在停車中の駅から次駅までの走行距離
ｔ_ｇ１ 第１の信号機を通過する時刻
ｔ_ｇ２ 最後の信号機を通過したときの時刻
ｔ_ｇ 次駅への到着時刻

Claims (7)

1. 現在停車中の駅から次駅までの走行区間における速度パターンを算出する架線レス車両の運行支援装置において、
   前記架線レス車両の運行ダイヤ情報と前記走行区間上にある次駅の情報と前記走行区間上にある複数の信号機の情報とを予め記憶する記憶手段と、
   前記運行ダイヤ情報と前記次駅の情報と前記複数の信号機の情報とに基づいて前記架線レス車両の速度パターンを算出する速度パターン算出手段とを備え、
   現在停車中の駅と前記複数の信号機の中の最初の信号機との間の速度パターンを算出する場合、前記速度パターン算出手段は、前記架線レス車両が最初の信号機で止まらないことと、現在停車中の駅から発車する際について一定の加速度で加速を行うことと、加速後は前記架線レス車両が一定の第１の速度で走行することとを満たす速度パターンを算出するようになっており、
   前記第１の速度は、前記架線レス車両が最高速度で走行した場合における現在停車中の駅から最初の信号機までの走行時間と、前記運行ダイヤ情報を考慮して算出される現在停車中の駅から最初の信号機までの走行時間と、現在停車中の駅から最初の信号機までの走行距離と、最初の信号機の情報と、前記一定の加速度とに基づいて算出されるようになっていることを特徴とする架線レス車両の運行支援装置。
2. 前記速度パターン算出手段は、前記架線レス車両が最高速度で走行すると仮定したときに前記架線レス車両が最初の信号機で停車することになるかを判定するようになっており、
   前記架線レス車両が最初の信号機で停車することになると判定された場合、前記第１の速度は、以下の第１の関係式と第３の関係式とに基づいて算出され、
   前記架線レス車両が最初の信号機で停車せずに通過できると判定された場合、前記第１の速度は、以下の第２の関係式と第３の関係式とに基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載の架線レス車両の運行支援装置。
   ［第１の関係式］
   ｔ_ｗ＝（ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}−ｔ_ｓ）＋ｔ_ｍ１
   ［第２の関係式］
   ｔ_ｗ＝（ｔ_{ｌｉｍｉｔ}−ｔ_ｓ）＋ｔ_ｍ１
   ［第３の関係式］
   ｔ_ｗ＝Ｌ_ｗ／Ｖ_１＋Ｖ_１／２ａ
   但し、Ｖ_１は前記第１の速度であり、ａは前記一定の加速度であり、ｔ_ｗは現在停車中の駅から最初の信号機までの走行時間であり、ｔ_ｓは現在停車中の駅からの発車時刻であり、ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}は最初の信号機が次に赤から青になる時刻であり、ｔ_{ｌｉｍｉｔ}は最初の信号機が次に青から赤になる時刻であり、ｔ_ｍ１は前記走行時間ｔ_ｘにおけるマージンであり、Ｌ_ｗは現在停車中の駅から最初の信号機までの走行距離である。
3. 前記複数の信号機の中の第１の信号機とその次にある第２の信号機との間の速度パターンを算出する場合、前記速度パターン算出手段は、前記架線レス車両が前記第２の信号機で止まらないことと、前記第１の信号機を通過した後に前記一定の加速度で加減速を行うことと、前記一定の加速度による加減速を１回以下とすることと、加減速の後は前記架線レス車両が一定の第２の速度で走行することとを満たす速度パターンを算出するようになっており、
   前記第２の速度は、前記架線レス車両が最高速度で走行した場合における前記第１の信号機から前記第２の信号機までの走行時間と、前記運行ダイヤ情報を考慮して算出される前記第１の信号機から前記第２の信号機までの走行時間と、前記第１の信号機から前記第２の信号機までの走行距離と、前記第２の信号機の情報と、前記一定の加速度とに基づいて算出されるようになっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の架線レス車両の
   運行支援装置。
4. 前記速度パターン算出手段は、前記架線レス車両が最高速度で走行すると仮定したときに前記架線レス車両が前記第２の信号機で停車することになるかを判定するようになっており、
   前記架線レス車両が前記第２の信号機で停車することになると判定された場合、前記第２の速度は、以下の第４の関係式と第６の関係式とに基づいて算出され、
   前記架線レス車両が前記第２の信号機で停車せずに通過できると判定された場合、前記第２の速度は、以下の第５の関係式と第６の関係式とに基づいて算出されることを特徴とする請求項３に記載の架線レス車両の運行支援装置。
   ［第４の関係式］
   ｔ_ｘ＝（ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}−ｔ_ｇ１）＋ｔ_ｍ２
   ［第５の関係式］
   ｔ_ｘ＝（ｔ_{ｌｉｍｉｔ}−ｔ_ｇ１）＋ｔ_ｍ２
   ［第６の関係式］
   ｔ_ｘ＝Ｌ_ｘ／Ｖ_２＋（Ｖ_２−Ｖ_Ｏ）^２／２ａＶ_２
   但し、Ｖ_２は前記第２の速度であり、ａは前記一定の加速度であり、Ｖ_Ｏは前記第１の信号機を通過したときの速度であり、ｔ_ｘは前記第１の信号機から前記第２の信号機までの走行時間であり、ｔ_ｇ１は前記第１の信号機を通過する時刻であり、ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}は前記第２の信号機が次に赤から青になる時刻であり、ｔ_{ｌｉｍｉｔ}は前記第２の信号機が次に青から赤になる時刻であり、ｔ_ｍ２は前記走行時間ｔ_ｘにおけるマージンであり、Ｌ_ｘは前記第１の信号機から前記第２の信号機までの走行距離である。
5. 前記複数の信号機の中の最後の信号機と次駅との間の速度パターンを算出する場合、前記速度パターン算出手段は、次駅に到着する際について前記一定の加速度で減速を行うことと、減速する前は前記架線レス車両が前記最後の信号機を通過した際の第３の速度で一定走行することとを満たす速度パターンを算出するようになっており、
   前記第３の速度は、前記運行ダイヤ情報を考慮して算出される最後の信号機から次駅までの走行時間と、最後の信号機から次駅までの走行距離と、前記一定の加速度とに基づいて算出されるようになっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の架線レス車両の運行支援装置。
6. 前記第３の速度は、以下の第７の関係式と第８の関係式とに基づいて算出されることを特徴とする請求項５に記載の架線レス車両の運行支援装置。
   ［第７の関係式］
   ｔ_ｙ＝（ｔ_ｇ−ｔ_ｇ２）＋ｔ_ｍ３
   ［第８の関係式］
   ｔ_ｙ＝Ｌ_ｙ／Ｖ_３＋Ｖ_３／２ａ
   但し、Ｖ_３は前記第３の速度であり、ａは前記一定の加速度であり、ｔ_ｙは最後の信号機から次駅までの走行時間であり、ｔ_ｇは次駅への到着時刻であり、ｔ_ｇ２は最後の信号機を通過したときの時刻であり、ｔ_ｍ３は前記走行時間ｔ_ｙにおけるマージンであり、Ｌ_ｙは最後の信号機から次駅までの走行距離である。
7. 走行中の前記架線レス車両の位置及び速度を検出する検知手段を更に備え、
   前記速度パターン算出手段は、前記検知手段により検出された前記架線レス車両の現在の位置及び速度に基づいて前記第１ないし第３の速度を補正するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の架線レス車両の運行支援装置。

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