JP5512193B2

JP5512193B2 - 列車制御方法、列車制御装置、および車両

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Publication number: JP5512193B2
Application number: JP2009190522A
Authority: JP
Inventors: 純子山本; 智射場; 義行山口; 康行宮島
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-08-19
Filing date: 2009-08-19
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2029-08-19
Also published as: JP2011045168A

Description

本発明は、列車制御装置及び列車制御方法に関する。

新幹線電車や大都市近郊における高密度運転を行う路線においては、運転上の保安の見地から、ＡＴＣ装置（自動列車制御装置）が具備されている。この装置は、ＡＴＣ地上装置からレールを介して得られる制限速度情報と、速度発電機のパルス情報などから求められる列車速度を比較し、列車速度が制限速度（以下、信号現示速度という。）を超過している場合、列車の駆動／制動装置に常用最大ブレーキ指令を出力し、列車速度が信号現示速度を下回るように制御する。

この制御方法としては、例えば特開平５−７６１０７号公報に記載されているように、ＡＴＣ装置の信号現示速度と列車速度との速度偏差を算出し、その速度偏差と設定値とを比較し、定速制御、加速制御又はブレーキ制御の何れかを選択して列車速度を制御するものがある。

一方、近年においては、このようなＡＴＣ装置の下で動作するＡＴＯ装置（自動列車運転装置）が普及されてきている。

この装置は、例えば特開平６−２８４５１９号公報に記載されているように、路線の勾配や曲線に応じて設定される恒久速度制限情報に基づき、ＡＴＣ装置の信号現示速度を超えない範囲で目標パターンを作成して設定し、設定された目標速度パターンと列車速度とを比較して力行（加速）／ブレーキ指令を演算し、列車の駆動／制動装置に与えることで列車の速度を調整し、列車の自動運転を行うものである。

特開平５−７６１０７号公報特開平６−２８４５１９号公報

しかしながら、朝夕のラッシュ時など列車の運転が高密度になると、列車同士の間隔が短くなり、先行列車が遅延すると後続の列車はさらに先行列車に接近する。ＡＴＣ装置では、列車同士の衝突防止のため、異なる信号現示速度を持つ所定の長さの複数の閉塞区間を備えていて、先行列車の直後の閉塞区間には後続列車が進入できないようになっており、先行列車との距離が離れるに従って、閉塞区間における信号現示速度が徐々に大きくなるようになっている。

例えば、図６を参照しながら説明すると、（Ａ）において、在線する３つ先の閉塞区間に先行列車が在線していた場合、次の閉塞区間における信号現示速度は、より先行列車に接近するため小さくなる。その後、（Ｂ）に示すように先行列車が進行して４つ先の閉塞区間に移動すると、先行列車との距離が離れるため、在線している閉塞区間の信号現示速度は大きくなるので、ＡＴＯ装置は信号現示速度に従って列車速度の力行制御を行って加速する。その後、（Ｃ）に示すように次の閉塞区間へ移動すると、先行列車が３つ先の閉塞区間に在線しており、より先行列車に接近するため、当該閉塞区間における信号現示速度は小さくなる。従って、ＡＴＯ装置はこの信号現示速度に従って列車速度を減速制御することになり、ＡＴＣブレーキにより急激に減速する。その後、（Ｄ）に示すように先行列車が進行して４つ先の閉塞区間に移動すると、先行列車との距離が離れるため、在線している閉塞区間の信号現示速度は大きくなるので、ＡＴＯ装置は信号現示速度に従って列車速度の力行制御を行って加速する。

このように、朝夕のラッシュ時などで先行列車が遅延すると、ＡＴＯ装置は、例えば図７に示すように、ＡＴＣ装置の信号現示速度に従って列車速度の力行制御とブレーキ制御を繰返すことになる。このため、大きなジャーク（加加速度）が発生する等して列車の乗り心地が悪くなり、乗客が転倒する等の事故に繋がる虞があった。

本発明は、先行列車の遅延等が発生しても、加速と減速の繰り返しを抑制し、列車の乗り心地を改善して安全性が向上する列車制御装置及び列車制御方法を提供することを課題とする。

上記課題を達成するために、制限速度に基づいて列車の走行を制御し、前記制限速度が上がり、かつ外部から次の走行エリアの制限速度が小さくなることを示す予告信号の受信があると、記憶手段から取得した現在の走行エリアの情報、列車の走行位置、及び列車の走行速度に基づいて次の走行エリアとの境界に達するまでの時間を計算し、この計算した時間と、前記記憶手段に記憶されている所定時間とを比較し、この比較の結果、前記計算した時間が前記所定時間より短いとき、力行制御を抑制する列車制御方法を提供する。

本発明によれば、列車の乗り心地を改善して安全性を向上することができる列車制御方法、列車制御装置、および車両を提供することができる。

本発明の実施例１を示す列車制御装置の構成図。図１の列車制御装置の動作を説明するための図。本発明の実施例２の列車制御装置の動作を説明するための図。図３の詳細説明図。本発明の実施例３の列車制御装置の動作を説明するための詳細説明図。従来の列車制御装置におけるＡＴＣ装置の動作を説明ための図。従来の列車制御装置の動作を説明するための図。

［実施例１］
以下、本発明に基づく実施例１の列車制御装置について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施例の列車制御装置を示す構成図である。

同図において、車両１には、列車制御装置２と、列車制御装置２からの力行／ブレーキ指令に基づいて列車を駆動／制動する駆動／制動装置８が設置されており、車両１は駆動／制動装置８により車輪が駆動／制動されてレール１１上を走行する。

一方、列車制御装置２は、ＡＴＣ車上装置３、自動運転装置（以下、ＡＴＯ装置という。）４、記憶手段５、速度検知手段６、位置検知手段７で構成される。ＡＴＣ車上装置３は、ＡＴＣ地上装置（図示せず）からレール１１を介して送信される信号現示速度情報を受信すると、当該信号現示速度と、速度検知手段６から得られる列車速度を比較し、列車速度が当該信号現示速度を超過している場合に、駆動／制動装置８にブレーキ指令を出力する。
ＡＴＯ装置４は、ＡＴＣ車上装置の下で力行／ブレーキ指令を駆動／制動装置８に出力するものであり、地上マーカ９からの情報をもとに受信する位置検出手段７から得られる列車位置情報の他、速度検知手段６の速度情報（例えば速度発電機のパルスのカウント値）や速度情報を積分して得られる列車の移動距離とに基づいて記憶手段５を参照し、記憶手段５に記憶された当該列車位置における恒久速度制限データを取得し、ＡＴＣ信号に基づく制限速度と比較しながら列車を走行させる。

一方、記憶手段５には、夫々の閉塞区間の信号現示速度情報と閉塞長（閉塞区間の距離）も記憶されている。すなわち、在線する閉塞区間の信号現示速度は、先行列車との距離により変化するようになっている。一例としては、在線する閉塞区間に対し、６つ先迄の閉塞区間に先行列車がいないときを最大値（通常値）として６０ｋｍ／ｈ、５つ先の閉塞区間に先行列車がいるときを５０ｋｍ／ｈというように順次小さくしていき、２つ先の閉塞区間に先行列車がいるときを２０ｋｍ／ｈ、次の閉塞区間に先行列車がいるときを０（停止信号現示）とする。従って、記憶手段５に記憶させる夫々の閉塞区間における信号現示速度情報としては、例えば最大値（通常値）や速度変化パターンとする。

更に、本実施例１のＡＴＯ装置４は、例えばＡＴＣ車上装置３が備える受信手段で、在線する閉塞区間の信号現示速度よりも次の閉塞区間の信号現示速度の方が小さいときに得られる前方予告信号が受信され、且つ先行列車の進行により在線する閉塞区間の信号現示速度が大きくなったときに、その信号現示速度を超えない範囲において、速度検知手段６より得られる列車速度を維持するように、駆動／制動装置８の定速制御を行う。

次に、実施例１における列車制御装置の具体的な列車制御の動作について、図２を用いて説明する。図２は本発明の実施例1の列車制御装置の動作を説明するための図である。

同図によると、（Ａ）において、在線する３つ先の閉塞区間に先行列車が在線していた場合、次の閉塞区間における信号現示速度は、より先行列車に接近するため小さくなる。その後、（Ｂ）に示すように先行列車が進行して４つ先の閉塞区間に移動すると、先行列車との距離が離れるため、在線している閉塞区間の信号現示速度は大きくなるが、ＡＴＣ車上装置３に備える受信手段が前方予告信号を受信しているため、ＡＴＯ装置４は現行の列車速度を維持するように定速制御を行う。その後、（Ｃ）に示すように次の閉塞区間へ移動すると、先行列車が３つ先の閉塞区間に在線しており、より先行列車に接近するため、当該閉塞区間における信号現示速度は小さくなるが、（Ｂ）に示したように列車速度は定速制御されていることから当該閉塞区間における信号現示速度を超えていないので、ＡＴＣブレーキは掛からない。一方、ＡＴＯ装置４は、当該閉塞区間における信号現示速度を超えない範囲において、引続いて現行の列車速度を維持するように定速制御を行う。その後、（Ｄ）に示すように先行列車が進行して４つ先の閉塞区間に移動すると、先行列車との距離が離れるため、在線している閉塞区間の信号現示速度は大きくなるが、ＡＴＣ車上装置３に備える受信手段が前方予告信号を受信しているため、ＡＴＯ装置４は現行の列車速度を維持するように定速制御を行う。

このように、実施例１の列車制御装置によれば、先行列車が遅延しているような場合であっても、図６で示したような従来の列車制御装置のように力行制御とブレーキ制御を繰返し、すなわち加速と減速を繰返すことにより乗り心地が悪くなることが無くなると共に、乗客が転倒する等の事故の発生を未然に防止することができる。また、先行列車が停止している場合も、比較的小さい列車速度からのＡＴＣブレーキ動作となるので、力行（加速）制御状態からのＡＴＣブレーキ動作に比べてジャークが小さくなり、乗り心地の悪化を抑制することができる。

尚、ＡＴＯ装置４における列車速度の制御については、上記実施例に限定されるものではない。例えば、図３を参照して説明すると、在線する閉塞区間の信号現示速度Ｖ１からＶ２に大きくなって且つ受信手段で前方予告信号を受信したときであっても、列車速度ｖと信号現示速度Ｖ１、Ｖ２との関係から、次のように列車速度ｖを制御しても良い。

（１）ｖ≦Ｖ１ならば、Ｖ１を目標として列車速度ｖの力行（加速）制御を行う。

（２）Ｖ１＜ｖ≦Ｖ２ならば、列車速度ｖを維持するように定速制御を行う。

（３）ｖ＞Ｖ２ならば、Ｖ２を目標として列車速度ｖのブレーキ（減速）制御を行う。

このようにしても、加速と減速を繰返すことにより乗り心地が悪くなることが無くなると共に、乗客が転倒する等の事故の発生を未然に防止することができる。また、先行列車が停止している場合も、比較的小さい列車速度からのＡＴＣブレーキ動作となるので、力行（加速）制御状態からのＡＴＣブレーキ動作に比べてジャークが小さくなり、乗り心地の悪化を抑制することができる。

更に、ＡＴＯ装置４が力行制御をする際、列車速度を大きくするための駆動制御による加速度と勾配による加速度との総和が予め設定された基準加速度を超えないように、駆動／制動装置８に出力する力行指令を抑制するようにしたり、在線する閉塞区間における信号現示速度と列車速度との差が小さい場合にも当該差に応じて力行指令を抑制するようにしてもよい。

このようにすれば、力行制御時における乗り心地が向上し、更に列車の乗り心地の改善を図ることができる。

［実施例２］
列車を運行するに際し、列車の乗り心地を改善して安全性を向上させると同時に、列車ダイヤの乱れを抑制することも必要である。

このため、図１における列車制御装置に対し、実施例２におけるＡＴＯ装置４では、図３を参照して説明すると、位置検知手段７で検知された列車位置から在線する閉塞区間の出口までの距離ｌを求め、この距離ｌを速度検知手段６で検知された列車速度ｖで除することにより、当該閉塞区間の出口に到達するまでの時間ｔを算出する。そして、在線する閉塞区間における信号現示速度がＶ１からＶ２に大きくなったとき、予め設定された基準時間Ｔと比較し、次のように列車速度ｖを制御する。

（４）ｔ＜Ｔならば、列車速度ｖを維持するように定速制御を行う。

（５）ｔ≧Ｔならば、信号現示速度Ｖ２を目標に列車速度ｖの力行制御を行う。

すなわち、ＡＴＯ装置４は、現閉塞区間の信号現示速度がＶ２のとき、ＡＴＣ車上装置３の受信手段で前方予告信号が受信されたとしても、次閉塞区間における信号現示速度がＶａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄの何れであるのかは判別がつかない。このため、現閉塞区間の出口までの到達時間が比較的短いとき、次閉塞区間における信号現示速度がＶｃ又はＶｄであったとすると、現閉塞区間の信号現示速度Ｖ２を目標に力行制御を行っていれば急激にＡＴＣブレーキがかかって減速制御が行われるため、乗り心地が悪化し、乗客の転倒事故に繋がる虞がある。

一方、閉塞区間の出口までの到達時間が比較的長いとき、次閉塞区間における信号現示速度がＶａ又はＶｂであったとすると、現閉塞区間で現行の列車速度ｖを維持するように定速制御を行っていれば現閉塞区間の出口に到達するまでの時間を無駄に長くしてしまい、列車ダイヤの乱れが発生する要因となる。

これに対し、実施例２の列車制御装置では、上述した（４）について図４（ａ）を参照して説明すると、在線する閉塞区間の出口までの到達時間が比較的短いとき、すなわち信号現示速度Ｖ２を目標として列車速度を加速している途中で次の閉塞区間に達してしまうようなとき、ＡＴＯ装置４は力行制御を行わずに現行の列車速度ｖを維持するように定速制御を行う。

また、上述した（５）について図４（ｂ）を参照して説明すると、在線する閉塞区間の出口までの到達時間が比較的長いとき、すなわち列車速度を信号現示速度Ｖ２までの加速を次の閉塞区間に到達するまでに完了できるようなとき、ＡＴＯ装置４は信号現示速度Ｖ２を目標として力行制御を行う。

このように、上述した（４）、（５）のような現閉塞区間の出口までの到達時間の大きさに応じて列車の速度制御を行えば、乗り心地の改善を図れるだけでなく、列車ダイヤの乱れを抑制することもできる。

ここで、基準時間Ｔは現閉塞区間の出口までに加速を完了できる時間とするのが望ましく、例えば大きくなった信号現示速度Ｖ２に列車速度ｖが到達するまでの時間、すなわち、(Ｖ２−ｖ)を所定の加速度（例えば、平坦でフル力行制御を行っているときの加速度）で除する時間とする。また、力行トルクが整定するまでの時間としてもよい。このようにすれば、ジャークの発生が抑えられ、更に乗り心地を改善することができる。

また、駅間の何処の場所に位置する閉塞区間であるかに基づいて基準時間Ｔを定めておき、予め記憶手段５に夫々の閉塞区間毎の基準時間Ｔを記憶させておいても良い。更に、現閉塞区間の出口で力行制御中にＡＴＣブレーキがかかったら記憶手段５で記憶させた基準時間Ｔを大きくし、逆に現閉塞区間の出口で信号現示速度が小さくならなかったら記憶手段５で記憶させた基準時間Ｔを小さくするように自動調整する手段を備えても良い。

このようにすれば、より細やかな列車の速度制御を行うことができるので、更に乗り心地を改善することができる。

［実施例３］
上述した実施例１及び実施例２では、先行列車の遅延等により、在線する閉塞区間における信号現示速度が変化したとき、適切に列車の速度を制御する列車制御装置を説明したが、予め記憶手段５に記憶された夫々の閉塞区間の信号現示速度をもとに、列車速度を制御するようにしても良い。

すなわち、実施例２で説明した列車制御装置との相違点について、実施例３におけるＡＴＯ装置４では、図３を参照して説明すると、現閉塞区間における通常の信号現示速度をＶ２、次閉塞区間における通常の信号現示速度を現閉塞区間の通常の信号現示速度Ｖ２よりも小さいＶｃとしたとき、次のように列車速度ｖを制御する。

（６）ｔ＜Ｔならば、次閉塞区間の信号現示速度Ｖｃを目標として列車速度ｖの制御を行う。

（７）ｔ≧Ｔならば、現閉塞区間の信号現示速度Ｖ２を目標として列車速度ｖの制御を行う。

すなわち、ＡＴＯ装置４は、現閉塞区間の出口までの到達時間が比較的短いとき、上述した（６）のように、予め次閉塞区間における信号現示速度Ｖｃを目標として列車速度ｖが制御されるので、現閉塞区間の出口において力行制御又はブレーキ制御が行われたとしても、比較的小さな速度制御で抑えることができるので、乗り心地を改善することができる。

一方、閉塞区間の出口までの到達時間が比較的長いとき、上述した（７）のように、現閉塞区間における信号現示速度Ｖ２を目標として列車速度ｖが制御されるので、現閉塞区間の出口に到達するまでの時間を無駄に長くすることはなく、列車ダイヤの乱れを抑制することができる。

更に、ＡＴＣ車上装置３の受信手段における前方予告信号の受信の有無に基づいて、列車速度の制御を行うようにすることもできる。

例えば、前方予告信号が受信され、且つ在線する閉塞区間の信号現示速度がＶ１からＶ２に大きくなり、当該信号現示速度Ｖ２が記憶手段５で記憶されている信号現示速度と等しく、また次の閉塞区間における記憶手段５で記憶された信号現示速度Ｖ３がＶ２より小さいとする。このとき、ＡＴＯ装置４は、受信している前方予告信号は先行列車の遅延等による臨時のものではなく、次の閉塞区間の信号現示速度がＶ３であると認識して列車速度を制御することもできる。

すなわち、在線する閉塞区間の出口までの到達時間が基準時間より小さいとき、ＡＴＯ装置４は、在線する閉塞区間における大きくなる前の信号現示速度Ｖ１又は次の閉塞区間の信号現示速度として記憶されているＶ３の内の何れか大きい方を目標として列車速度の力行制御を行う。このようにすれば、実施例２の列車制御装置における（４）で説明した列車速度制御よりも列車ダイヤの乱れを抑制しながら、乗り心地を改善することもできる。

その他のことについては、実施例２で説明した列車制御装置と同様である。

１車両
２列車制御装置
３ＡＴＣ車上装置
４列車自動運転装置
５記憶手段
６速度検知手段
７位置検知手段
８駆動／制御装置

Claims

制限速度に基づいて列車の走行を制御し、
前記制限速度が上がり、かつ外部から次の走行エリアの制限速度が小さくなることを示す予告信号の受信があると、
記憶手段から取得した現在の走行エリアの情報、列車の走行位置、及び列車の走行速度に基づいて次の走行エリアとの境界に達するまでの時間を計算し、
この計算した時間と、前記記憶手段に記憶されている所定時間とを比較し、
この比較の結果、前記計算した時間が前記所定時間より短いとき、力行制御を抑制する
ことを特徴とする列車制御方法。
前記比較の結果、前記計算した時間が前記所定時間より長いときは、力行制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の列車制御方法。
前記所定時間は、走行エリアごとに設定されていることを特徴とする請求項１に記載の列車制御方法。
前記走行エリアは閉塞区間であることを特徴とする請求項１に記載の列車制御方法。
次の走行エリアでの制限速度が小さくなることを示す予告信号を受信する自動列車制御装置と、
制限速度に基づいて列車の走行を制御する自動運転装置と、を備え、
前記自動運転装置は、
前記制限速度が上がり、かつ前記自動列車制御装置を介して予告信号を受信すると、
記憶手段から取得した現在の走行エリアの情報、列車の走行位置、及び列車の走行速度に基づいて次の走行エリアとの境界に達するまでの時間を計算し、
この計算した時間と、前記記憶手段に記憶されている所定時間とを比較し、
この比較の結果、前記計算した時間が前記所定時間より短いとき、力行制御を抑制する
ことを特徴とする列車制御装置。
前記自動運転装置は、更に、前記比較の結果、前記計算した時間が前記所定時間より長いときは、力行制御を実行することを特徴とする請求項５に記載の列車制御装置。
前記所定時間は、走行エリアごとに設定されていることを特徴とする請求項５に記載の列車制御装置。
前記走行エリアは閉塞区間であることを特徴とする請求項５に記載の列車制御装置。
列車を走行させるための駆動装置と、
次の走行エリアでの制限速度が小さくなることを示す予告信号を受信する自動列車制御装置と、
制限速度に基づいて前記駆動装置を制御することによって列車の走行を制御する自動運転装置と、を備え、
前記自動運転装置は、
前記制限速度が上がり、かつ前記自動列車制御装置を介して予告信号を受信すると、
記憶手段から取得した現在の走行エリアの情報、列車の走行位置、及び列車の走行速度に基づいて次の走行エリアとの境界に達するまでの時間を計算し、
この計算した時間と、前記記憶手段に記憶されている所定時間とを比較し、
この比較の結果、前記計算した時間が前記所定時間より短いとき、力行制御を抑制する
ことを特徴とする車両。
前記自動運転装置は、更に、前記比較の結果、前記計算した時間が前記所定時間より長いときは、力行制御を実行することを特徴とする請求項９に記載の車両。
前記所定時間は、走行エリアごとに設定されていることを特徴とする請求項９に記載の車両。
前記走行エリアは閉塞区間であることを特徴とする請求項９に記載の車両。