JP5583760B2 - 列車速度制御装置および列車速度制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、列車速度制御装置および列車速度制御方法に関し、特に、列車の走行位置に基づき列車の制御パターンを生成し速度制御を行う列車速度制御装置および列車速度制御方法に関するものである。

鉄道保安システムで利用される一段ＡＴＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）やＡＴＳ−Ｐ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｉｎ Ｓｔｏｐ−Ｐａｔｔｅｒｎ）は、信号機等の目標停止位置の手前において列車性能に応じたブレーキ指令パターンを作成し、そのパターンを超える速度になると、自動的にブレーキを動作させ、目標停止位置までに停止させるためのパターン付き列車速度制御装置を備えている。

目標停止位置の情報は、軌道回路や地上子、無線装置などを経由して車上制御装置に伝えられる。車上制御装置では、その情報と、列車性能や勾配情報を基にブレーキ指令パターンを作成している。

列車においては、ブレーキ指令が出力されてから実際に減速が始まるまで数秒の空走時間があるため、ブレーキ指令パターンの作成には空走時間を考慮する必要がある。空走の考慮がなされていなければ、目標停止位置を超過するおそれがある。

特許文献１に記載されている列車速度制御装置では、勾配と列車のブレーキ性能を基に列車減速パターンを作成し、その減速パターンから空走時間に列車が線路条件、および力行指令により列車が加速するものとして空走時間中に走行する距離の分だけ手前にずらした曲線を、ブレーキ指令パターンとして用いている。

なお、力行とは列車の駆動装置に対して動力を伝えることを示し、力行の指示を行うと列車が加速する。

特開２００９−５５６９４号公報（００２４〜００２８段、図３）

しかしながら、上記のような従来の列車速度制御装置では、ブレーキ指令までの空走中に力行指令により列車が加速しているような場合においても、演算に用いる加速度に一定の数値が用いられるため、車両にブレーキが効き始めるまでに車両が一定の数値を超える加速度で加速することで車両の停止位置が停止目標を超過するという問題があった。

また、力行の加速度を考慮した場合であっても、力行中以外にブレーキが出力されたときは、必要な停止目標よりも手前で停止するようにブレーキを出力するという問題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、列車の走行状態に応じて適切なブレーキ指令を出力することで必要以上にブレーキを出力させることなく列車を所望される停止目標に停止させる列車速度制御装置および列車速度制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係る列車速度制御装置は、走行する列車の現在位置および目標位置を含む列車位置情報を受信する受信部と、列車の現在速度を取得する速度取得部と、列車の現在加速度を推定する加速度推定部と、ブレーキ指令により列車のブレーキを制御するブレーキ装置と、列車の速度に応じた停止距離を含む車両情報を記憶する記憶部と、列車位置情報から得られる目標位置までの残走区間の距離と車両情報から取得する現在速度に応じた停止距離とに基づいて目標減速パターンを作成し、目標減速パターンに基づき、ブレーキ指令が出力される際に加速度推定部により取得する現在加速度に応じてブレーキの空走時間における列車の移動距離および速度変化を演算してブレーキ指令パターンを作成する演算部と、現在速度がブレーキ指令パターンにおける現在位置での速度を超える場合にブレーキ装置にブレーキ指令を出力する速度照査部とを備え、記憶部は、力行ノッチの入力位置における列車の現在速度に応じた加速度を車両情報としてさらに記憶し、加速度推定部は、力行指令に応じて、ブレーキ指令が出力される際の列車が加速状態であるか惰行状態であるかを判断し、加速状態であると判断する場合には、加速が最大となる力行ノッチの入力位置における最大加速度を車両情報から取得し、最大加速度をブレーキ指令が出力される際の列車の現在加速度と推定し、惰行状態であると判断する場合には現在加速度を零と推定するものである。
本発明に係る列車速度制御装置は、走行する列車の現在位置および目標位置を含む列車位置情報を受信する受信部と、列車の現在速度を取得する速度取得部と、列車の現在加速度を推定する加速度推定部と、ブレーキ指令により列車のブレーキを制御するブレーキ装置と、列車の速度に応じた停止距離を含む車両情報を記憶する記憶部と、列車位置情報から得られる目標位置までの残走区間の距離と車両情報から取得する現在速度に応じた停止距離とに基づいて目標減速パターンを作成し、目標減速パターンに基づき、ブレーキ指令が出力される際に加速度推定部により取得する現在加速度に応じてブレーキの空走時間における列車の移動距離および速度変化を演算してブレーキ指令パターンを作成する演算部と、現在速度がブレーキ指令パターンにおける現在位置での速度を超える場合にブレーキ装置にブレーキ指令を出力する速度照査部とを備え、記憶部は、力行ノッチの入力位置における列車の現在速度に応じた加速度を車両情報としてさらに記憶し、加速度推定部は、力行指令に応じて、ブレーキ指令が出力される際の列車が加速状態であるか惰行状態であるかを判断し、加速状態であると判断する場合には、加速が最大となる力行ノッチの入力位置における、ブレーキ指令が出力される際の列車の現在速度に応じた加速度を車両情報から取得し、加速度をブレーキ指令が出力される際の列車の現在加速度と推定し、惰行状態であると判断する場合には現在加速度を零と推定するものである。

また、本発明に係る列車速度制御方法は、走行する列車の現在位置および目標位置を含む列車位置情報を取得するステップと、列車位置情報から得られる目標位置までの残走距離と列車の車両情報から取得する現在速度に応じた停止距離とに基づいて目標減速パターンを作成するステップと、目標減速パターンに基づき、ブレーキ指令が出力される際に取得する現在加速度に応じてブレーキの空走時間における列車の移動距離および速度変化を演算してブレーキ指令パターンを作成するステップと、現在速度がブレーキ指令パターンにおける現在位置での速度を超える場合にブレーキ指令を出力するステップとを備え、力行指令に応じて、ブレーキ指令が出力される際の列車が加速状態であるか惰行状態であるかを判断し、加速状態であると判断する場合には、加速が最大となる力行ノッチの入力位置における最大加速度を車両情報から取得し、最大加速度をブレーキ指令が出力される際の列車の現在加速度と推定し、惰行状態であると判断する場合には現在加速度を零と推定するものである。
本発明に係る列車速度制御方法は、走行する列車の現在位置および目標位置を含む列車位置情報を取得するステップと、列車位置情報から得られる目標位置までの残走距離と列車の車両情報から取得する現在速度に応じた停止距離とに基づいて目標減速パターンを作成するステップと、目標減速パターンに基づき、ブレーキ指令が出力される際に取得する現在加速度に応じてブレーキの空走時間における列車の移動距離および速度変化を演算してブレーキ指令パターンを作成するステップと、現在速度がブレーキ指令パターンにおける現在位置での速度を超える場合にブレーキ指令を出力するステップとを備え、力行指令に応じて、ブレーキ指令が出力される際の列車が加速状態であるか惰行状態であるかを判断し、加速状態であると判断する場合には、加速が最大となる力行ノッチの入力位置における、ブレーキ指令が出力される際の列車の現在速度に応じた加速度を車両情報から取得し、加速度をブレーキ指令が出力される際の列車の現在加速度と推定し、惰行状態であると判断する場合には現在加速度を零と推定するものである。

本発明によれば、ブレーキ指令が出力される際に取得する現在加速度に応じてブレーキの空走時間における列車の移動距離および速度変化を演算してブレーキ指令パターンを作成することにより、列車が空走中に加速している場合であっても、また加速していない場合であっても、列車の走行状態に対応したブレーキ指令を出力でき、目標停止位置を行き過ぎることなく停止できる。

本発明に係る列車速度制御装置の実施の形態１の構成を示す構成図である。 本発明に係る列車速度制御装置の実施の形態１の車上演算装置の構成を示すブロック図である。 本発明に係る列車速度制御装置の実施の形態１の車上演算装置による制御動作を示すグラフである。 本発明に係る列車速度制御装置の実施の形態１の動作手順を示すフローチャート図である。 本発明に係る列車速度制御装置の実施の形態１の列車の力行ノッチと加速度の関係を示すグラフである。 本発明に係る列車速度制御装置の実施の形態１の列車性能データの一例を示す。 本発明に係る列車速度制御装置の実施の形態２の車上演算装置の構成を示すブロック図である。 本発明に係る列車速度制御装置の実施の形態３の構成を示す構成図である。 本発明に係る列車速度制御装置の実施の形態３の車上演算装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明に係る列車速度制御装置の各種実施の形態について、図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明に係る実施の形態１における列車速度制御装置の全体構成を示す構成図である。

図１において、列車速度制御装置２００は、列車１の車上に搭載され、運転台ハンドル５と、車上演算装置６と、トランスポンダ式の車上子７と、ブレーキ装置８と、速度発電機９とから構成される。

列車１は、軌道２上をＡ方向に走行し、軌道２上には、列車位置情報としての目標停止位置（目標位置）と位置補正用地上子位置（現在位置）とをそれぞれ送信するトランスポンダ式の停止位置通知用地上子３及びトランスポンダ式の位置補正用地上子４がそれぞれ複数設置されている。

列車速度制御装置２００は、列車１が停止位置通知用地上子３の上を通過する際に、車上子７により目標停止位置を停止位置通知用地上子３から取得する。また、列車速度制御装置２００は、列車１が位置補正用地上子４の上を通過する際に、車上子７により位置補正用地上子位置を位置補正用地上子４から取得する。

受信機としての車上子７は、取得した目標停止位置と位置補正用地上子位置とを、車上演算装置６へ通知する。力行ノッチ入力手段としての運転台ハンドル５は、力行ノッチ入力の有無をノッチ入力情報として車上演算装置６へ通知する。速度取得部としての速度発電機９は、車輪の回転数に対応する車輪回転数の信号を生成し、車上演算装置６へ出力する。

車上演算装置６は、車上子７からの位置補正用地上子位置及び速度発電機９からの車輪回転数から列車現在位置を求め、この列車現在位置に応じた列車現在位置の地理情報と、運転台ハンドル５からのノッチ入力情報に応じた車両情報とに基づいてブレーキ指令パターンを作成し、ブレーキ指令をブレーキ装置８に出力する。ブレーキ装置８は、入力されたブレーキ指令に応じて、列車１を所定の減速度で減速させる。

地理情報は、路線上の各位置と当該各位置に対応する勾配データ等を含む地理条件データからなる。また、車両情報は、列車１に係る減速性能、全長、および空走時間等を含む列車性能データからなる。

図２は、本発明に係る実施の形態１における列車速度制御装置２００の車上演算装置６の構成を示すブロック図である。図２において、車上演算装置６は、速度情報作成部１０と、位置情報作成部１２と、路線データ管理部１３と、車両性能管理部１４と、加速度推定部１８と、パターン演算部１５と、速度照査部１６とから構成される。

速度情報作成部１０は、速度発電機９から出力された、車輪の回転数に応じた信号（車輪回転数信号）をカウントすることにより、列車１の現在の速度である列車現在速度１０５を算出し、列車速度情報として速度照査部１６に送信する。

位置情報作成部１２は、位置補正用地上子４より車上子７を経由して通知された位置補正用地上子位置１０２に、位置補正用地上子位置１０２の通知後に速度発電機９からの車輪回転数信号をカウントすることにより求められる移動距離（積算距離）を加算することにより、列車１の現在の位置である列車現在位置１０４を算出し、路線データ管理部１３に送信する。

路線データ管理部１３は、位置情報作成部１２から通知される列車現在位置１０４と、車上子７から通知される目標停止位置１０１とから、列車現在位置１０４から目標停止位置１０１までの距離すなわち残走距離１０３および目標停止位置１０１手前区間における勾配データ等を含む地理情報１０６をパターン演算部１５に出力する。

ここで、路線データ管理部１３は、記憶部として、路線上の各位置と当該各位置における勾配データ等を含む地理情報を走行前に予め取得し保持している。

加速度推定部１８は、運転台ハンドル５から出力されるノッチ入力情報１１５に応じた列車性能データを含む車両情報１０７を、車両性能管理部１４から取得する。

また、加速度推定部１８は、取得した車両情報１０７に基づき、現在より一定時間の間に列車１の車両が車両自身の推進制御装置（図示せず）により付加される列車１の現在加速度１１３を推定し、パターン演算部１５に出力する。

車両性能管理部１４は、記憶部として、列車１に係る減速性能、全長、空走時間、および力行ノッチ位置における速度に対応した加速度データ等を含む車両情報を走行前に予め取得し保持している。

パターン演算部１５は、路線データ管理部１３から出力された残走距離１０３と、車両性能管理部１４から出力された列車性能データ等を含む車両情報１０７とから、列車の速度と残走距離とで表される目標減速パターン１０９を生成する。

また、パターン演算部１５は、車両情報１０７から取得する列車１のブレーキの空走時間と加速度推定部１８から取得する列車１の現在加速度１１３と路線データ管理部１３から取得する勾配データ等を含む地理情報１０６とから速度変化１１１を演算し、速度情報作成部１０から取得する列車１の現在速度１０５と速度変化１１１と空走時間とから移動距離１１０を演算する。

また、パターン演算部１５は、目標減速パターン１０９に基づき、演算し求められた空走時間における速度変化１１１と移動距離１１０に応じてブレーキ指令パターン１０８を作成し、速度照査部１６に出力する。

速度照査部１６は、列車１の現在速度１０５とパターン演算部１５で生成されたブレーキ指令パターン１０８とを比較する。より詳しくは、ブレーキ指令パターン１０８に基づき、列車現在位置１０４に対応する速度を求め、当該求められた速度を列車１の現在速度１０５と比較する。

列車１の現在速度１０５が、当該ブレーキ指令パターン１０８に基づいて求められた速度を超えていれば、ブレーキ装置８に対して、ブレーキ指令１１２を伝える。

図３は、パターン演算部１５により作成される目標減速パターン１０９とブレーキ指令パターン１０８との関係を示すグラフである。図３において、目標減速パターン１０９は、空走時間の経過後において、列車１が減速して停止するまでの走行軌跡を示す。

例えば、停止位置通知用地上子３から目標停止位置１０１までの区間において、勾配がなく、列車ブレーキ性能が列車速度によらず減速度β［ｋｍ／ｈ／ｓ］が一定であり、空気抵抗および曲線（カーブ）抵抗の影響を無視できるものとする。このとき、残走距離ｄ［ｍ］とこれに対応する速度Ｖ（ｄ）［ｋｍ／ｈ］との関係は、例えば下記の式（１）で表される。

上述したように、実際にブレーキ装置８がブレーキを出力してから所定の減速度βが発生するまでには、空走時間分だけ時間がかかる。従って、本実施の形態１においては、列車１の力行指令中にブレーキが出力される場合、ブレーキ指令パターン１０８は、空走時間中は列車１が加速度推定部１８によって推定される列車現在加速度１１３で加速しているものとして演算される。

ブレーキ指令パターン１０８は、目標減速パターン１０９上の各点から、その点での列車１の現在加速度１１３を考慮した空走時間中の移動距離１１０分だけ前（図３中では左方向）へ移動し、さらに、空走時間中の速度変化１１１分だけ差し引いた（図３中では、下方向へ移動）点を結んだ曲線、すなわち、目標減速パターン１０９を、空走時間中の移動距離１１０分および速度変化１１１分だけ内側へ逆引きし、移動した曲線となる。

例えば、図３において、目標減速パターン１０９上にＮ個の点をプロットした場合には
、それぞれの点において、残走距離ｄ１，ｄ２，・・・，ｄＮ、速度Ｖ１，Ｖ２，・・・，ＶＮが定められる。任意の点における残走距離ｄｎおよび速度Ｖｎに対して、列車１が列車現在加速度α［ｋｍ／ｈ／ｓ］で加速したものとして、空走時間Ｔ［ｓ］における走行軌跡（移動距離１１０および速度変化１１１）を逆引きした場合の残走距離ｄ’ｎおよび速度Ｖ’ｎは、下記の式（２）〜（３）でそれぞれ表される。

列車１が力行指令中でない場合には、空走時間中は列車１が惰行状態であり、ブレーキ指令パターン１０８は、空走時間中は列車１が加速せずに等速度で走行しているものとして演算される。

この場合、上記の式（２）〜（３）において、列車現在加速度α＝０として、下記の式（４）〜（５）を用いる。

ただし、列車１が力行指令を終了してから列車特性によって決定される一定時間内は列車の推進制御装置は加速を続けるので、加速度推定部１８は力行指令終了から一定時間は列車が力行するものとして列車１の現在加速度１１３を推定する。

ブレーキ装置８がブレーキを出力する時点で加速している場合には、ブレーキ指令パターン１０８は、上記の式（２）〜（３）を用いて列車１の現在加速度１１３で加速しているものとして演算される。

したがって、車上演算装置６は、加速度推定部１８によりノッチ入力情報１１５に応じて車両性能管理部１４から取得した車両情報１０７に基づいて推定する列車１の現在加速度１１３により、列車１が加速状態と判断した場合には、ブレーキ空走時間中に一定の加速で走行しているものとしてブレーキ指令パターン１０８を作成し、惰行状態と判断した場合には、等速度で走行しているものとしてブレーキ指令パターン１０８を作成する。

これにより、本発明に係る実施の形態１における列車速度制御装置２００において、車上演算装置６は、加速度推定部１８により列車１の現在加速度１１３の有無を判断することで、列車の走行状態に対応したブレーキ指令を出力でき、目標停止位置を過ぎることなく停止できる。

なお、上述の実施の形態においては、勾配、空気抵抗及び曲線（カーブ）抵抗がない場合について説明したが、目標減速パターン１０９およびブレーキ指令パターン１０８の算出時に、必要に応じて、勾配による減速度の変化、カーブやトンネルによる走行抵抗、または列車の空気抵抗などを考慮し、勾配、カーブ、空気抵抗等に対応した定数を演算にも用いることで、より正確なブレーキ指令パターン１０８が作成できる。

この場合、勾配、カーブやトンネルの位置は路線データ管理部１３が保持し、加速度の演算に用いる勾配、カーブ、空気抵抗に対応した定数は車両性能管理部１４が保持する。

次に、図４のフローチャートに従い本実施の形態１の列車速度制御装置２００の動作について説明する。まず、列車１が停止位置通知用地上子３の上を通過すると、車上演算装置６は、車上子７により目標停止位置１０１を停止位置通知用地上子３から取得する（Ｓ４０１）。

続いて、列車１が位置補正用地上子４の上を通過すると、車上演算装置６は、車上子７により位置補正用地上子位置１０２を位置補正用地上子４から取得し、位置情報作成部１２により位置補正用地上子位置１０２に速度発電機９から取得する移動距離を加算することにより、列車１の列車現在位置１０４を算出する（Ｓ４０２）。

次いで、車上演算装置６は、路線データ管理部１３により列車現在位置１０４と目標停止位置１０１とに基づき、列車現在位置１０４から目標停止位置１０１までの距離すなわち残走距離１０３および目標停止位置１０１手前区間における勾配データ等の地理情報１０６を出力し、パターン演算部１５により残走距離１０３、地理情報１０６、および車両性能管理部１４から出力された列車性能データ等を含む車両情報１０７から、列車の速度と残走距離とで表される目標減速パターン１０９を作成する（Ｓ４０３）。

また、車上演算装置６は、加速度推定部１８により運転台ハンドル５からのノッチ入力情報１１５に応じた列車性能データの車両情報１０７を車両性能管理部１４から取得し、取得した車両情報１０７に基づき、現在より一定時間の間に列車１の車両が車両自身の推進制御装置により付加される列車１の現在加速度１１３を推定する（Ｓ４０４）。

図５は、列車１の力行ノッチ入力の各ノッチ位置での速度と加速度の関係を示すグラフである。図５において、列車１の力行ノッチ位置Ｎは１Ｎから３Ｎの３段階の強度で切替えられる場合を示す。

図５に示すように、モーターはその物理的な特性上、印加電圧一定の状態で速度が上昇するとトルクが下がる。そこで電車のモーター制御では一般に、一定速度までは車両加速度が一定となるよう電圧を速度に応じて上昇させ、モーター印加電圧が最高値に達してからはモーターに最高電圧を印加し続ける。モーターは、その状態で一定速度を超えると速度に応じてトルクが低下する。

列車１では、運転台ハンドル５からの力行ノッチ入力が１Ｎに設定され、列車１の速度がＶ１に達すると２Ｎに切り替えられ、速度がＶ２に達すると３Ｎに切り替えられる。力行ノッチ入力が３Ｎの状態で、速度Ｖ３に達するとトルクが低下し、惰行状態（０Ｎ）となる。

車両性能管理部１４は、上記の列車１の各ノッチ位置に対応する速度と加速度の関係を列車性能データの車両情報１０７として、予め記憶しておく。図６は、車両性能管理部１４に記憶させる列車性能データの構成例を示す。

例えば、図６（ａ）に示す力行ノッチ入力が３Ｎの状態での速度と加速度の関係を、図６（ｂ）のように力行ノッチ入力が３Ｎでの列車１の時速６１に対応する加速度６２の列車性能データとして予め車両性能管理部１４に記憶させておく。

Ｓ４０４において力行ノッチがいずれかの段に入力されているとのノッチ入力情報１１５である場合に、車上演算装置６は、加速度推定部１８により列車１の加速度が「有」と判断し、目標停止位置１０１を越えることがないように列車１のノッチ入力の最大強度での最大加速度を車両性能管理部１４の車両情報１０７から取得して列車１の現在加速度１１３として出力する（Ｓ４０５）。

例えば、車両情報１０７として図５に示す列車１の力行ノッチＮが１Ｎから３Ｎの３段階の強度の場合には、加速度推定部１８は、ノッチ入力が最大強度となる３Ｎの列車性能データ（図６（ｂ））から、列車１の最大加速度として、α３＝３．５０［ｋｍ／ｈ／ｓ］を車両性能管理部１４から取得して列車１の現在加速度１１３として出力する。

車上演算装置６は、パターン演算部１５により空走時間中は列車１の現在加速度１１３（α３＝３．５０［ｋｍ／ｈ／ｓ］）での加速状態として速度情報作成部１０からの現在速度１０５に基づき移動距離１１０および速度変化１１１を演算し（Ｓ４０６）、目標減速パターン１０９に基づきブレーキ指令パターン１０８を作成する（Ｓ４０８）。

Ｓ４０４において力行ノッチがいずれの段も入力されていないとのノッチ入力情報１１５である場合には、車上演算装置６は、加速度推定部１８により列車１の加速度が「無」と判断し、列車１の列車現在加速度１１３がα＝０［ｋｍ／ｈ／ｓ］として出力する（Ｓ４０５）。

車上演算装置６は、パターン演算部１５により空走時間中は列車１の現在加速度１１３（α＝０［ｋｍ／ｈ／ｓ］）での惰行状態として速度情報作成部１０からの現在速度１０５に基づき移動距離１１０および速度変化１１１を演算し（Ｓ４０７）、目標減速パターン１０９に基づきブレーキ指令パターン１０８を作成する（Ｓ４０８）。

次いで、車上演算装置６は、速度照査部１６によりブレーキ指令パターン１０８に基づき列車現在位置１０４に対応する速度を求め、当該求められた速度を現在速度１０５と比較する（Ｓ４０９）。

Ｓ４０９において、列車１の現在速度１０５が当該ブレーキ指令パターン１０８に基づいて求められた速度を超えていれば、車上演算装置６は、速度照査部１６によりブレーキ指令１１２をブレーキ装置８に出力する（Ｓ４１０）。

Ｓ４０９において、列車１の現在速度１０５が当該ブレーキ指令パターン１０８に基づいて求められた速度を超えていなければ、車上演算装置６は、Ｓ４０２乃至Ｓ４０９の行程を繰り返し行う。

以上のように、本実施の形態１では、車上演算装置６は、加速度推定部１８により、列車１の現在加速度１１３の有無を判断し、車両性能管理部１４から取得した車両情報１０７に基づいて現在加速度１１３を推定し、パターン演算部１５により、列車１が加速状態の場合には、ブレーキ空走時間中に現在加速度１１３で走行しているものとしてブレーキ指令パターン１０８を作成し、惰行状態の場合には、列車１の車両が車両自身の推進制御による加速がないものとしてブレーキ指令パターン１０８を作成するようにしたので、列車が空走中に加速している場合であっても、また加速していない場合であっても、列車の走行状態に対応したブレーキ指令を出力でき、目標停止位置を行き過ぎることなく停止できる。

また、加速度推定部１８により、列車現在位置１０４の勾配、カーブやトンネルなどの地理情報に応じて目標減速パターン１０９およびブレーキ指令パターン１０８の算出時に、勾配、カーブ、空気抵抗に対応した定数を演算に用いるようにしたので、正確にブレーキを制御できる。

なお、本実施の形態１では、トランスポンダ式の地上子としては、停止位置通知用地上
子３および位置補正用地上子４の２種類を利用するものとしたが、停止位置通知および位
置補正の両方の機能を兼ね備えた１種類のトランスポンダ式の地上子を用いてもよい。

また、本実施の形態１では、加速度推定部１８に入力する情報として運転台ハンドル５からのノッチ入力情報１１５を用いたが、これに限るものではない。別途加速度センサーを備えて、加速度センサーで検出された加速度を列車１の現在加速度１１３として直接入力してもよい。また、速度情報作成部１０からの列車速度情報により現在加速度１１３を算出して用いてもよい。この場合、更にブレーキ制御の向上を図ることができる。

また、本実施の形態１では、加速度推定部１８は、運転台ハンドル５から入力されるノッチ入力の有無のみを通知するノッチ入力情報１１５を取得するものとしたが、ノッチ入力の強度（例えば、１Ｎ〜３Ｎ）を通知するノッチ入力情報を取得するようにしてもよい。

この場合、加速度推定部１８は、ノッチ入力の強度に応じて車両性能管理部１４の車両情報１０７から最大加速度（図５より、１Ｎ、２Ｎ，３Ｎでそれぞれα１、α２、α３）を取得することで、パターン演算部１５ではノッチ入力の強度に応じた現在加速度１１３を用いてブレーキ指令パターン１０８を作成することができるので、より正確にブレーキを制御できる。

実施の形態２．
実施の形態１の列車速度制御装置２００においては、列車１がブレーキ空走時間中に加速状態の場合に、現在加速度１１３を一定の値として移動距離および速度変化１１１を演算する場合について示したが、実施の形態２では、列車の速度に応じた加速度の値を用いて演算する場合について示す。

図７は、本発明に係る実施の形態２における列車速度制御装置２０１の車上演算装置６６の構成を示すブロック図である。図７において、車上演算装置６６は、加速度推定部１８に速度情報作成部１０から列車１の現在速度１０５を直接入力する構成とする。

この構成により、車上演算装置６６は、加速度推定部１８により列車１の加速度が「有」と判断した場合に、車両性能管理部１４の車両情報１０７から、ノッチ入力の最大強度での列車１の現在速度１０５に応じた現在加速度１１３を取得して出力する。

例えば、車両情報１０７として図５に示す列車１の力行ノッチ位置Ｎが１Ｎから３Ｎの３段階の強度の場合には、ノッチ入力が３Ｎの列車性能データ（図６（ｂ））から、加速度推定部１８は、列車１の現在速度１０５が３０［ｋｍ／ｈ］であれば、車両情報１０７から列車現在加速度１１３としてα＝３．５０［ｋｍ／ｈ／ｓ］を取得して出力する。

また、加速度推定部１８は、列車１の現在速度１０５が６５［ｋｍ／ｈ］であれば、車両情報１０７から列車現在加速度１１３としてα＝１．３３［ｋｍ／ｈ／ｓ］を取得して出力する。

パターン演算部１５は、列車１の現在速度１０５と現在速度１０５に応じて取得された現在加速度１１３の値に基づいて移動距離１１０および速度変化１１１を演算し、ブレーキ指令パターン１０８を作成する。

一般に、列車の加速度はある速度までは一定となるよう制御され、これを超えると速度の二乗に反比例する。このため、加速度推定部は列車の特性、および速度に応じた加速度を用いてブレーキ指令パターンの超過判定を行うことでより正確な列車制御を実現することができる。

その他の構成及び動作に関しては、実施の形態１と同様であり、相当部分には同一符号を付して説明を省略する。

以上のように、本実施の形態２では、車上演算装置６６は、加速度推定部１８により、車両情報１０７からノッチ入力の最大強度での列車１の現在速度１０５に応じた現在加速度１１３を取得し、現在加速度１１３基づきブレーキ指令パターン１０８を作成するようにしたので、より正確にブレーキを制御できる。

なお、本実施の形態２においては、加速度推定部１８は、運転台ハンドル５から入力されるノッチ入力の有無のみを通知するノッチ入力情報１１５を出力するものとしたが、ノッチ入力の強度（例えば、１Ｎ〜３Ｎ）を通知するノッチ入力情報としてもよい。

この場合、加速度推定部１８は、ノッチ入力の強度に応じて車両性能管理部１４の車両情報１０７から最大加速度（図５より、１Ｎ、２Ｎ，３Ｎでそれぞれα１、α２、α３）を取得することで、パターン演算部１５ではノッチ入力の強度に応じた列車現在加速度１１３を用いてブレーキ指令パターン１０８を作成することができるので、より正確にブレーキを制御できる。
実施の形態３．
実施の形態１の列車速度制御装置２００においては、列車１が停止位置通知用地上子３の上を通過する際に、車上子７により目標停止位置を停止位置通知用地上子３から取得する場合について示したが、実施の形態３では、目標停止位置を無線により取得する場合について示す。

図８は、本発明に係る実施の形態３における列車速度制御装置の全体構成を示す構成図である。

図８において、列車速度制御装置２０２は、実施の形態１の列車速度制御装置２００にさらに車上側無線伝送装置１１を備えた構成とする。車上側無線伝送装置１１は、鉄道沿線などに設けられる地上側無線基地局３３から目標停止位置１０１が常時通知される。

図９は、本発明に係る実施の形態３における列車速度制御装置２０２の車上演算装置６の構成を示すブロック図である。図９において、車上演算装置６は、路線データ管理部１３により車上側無線伝送装置１１から通知される目標停止位置１０１を取得する。

この構成により、列車速度制御装置２０２は、車上側無線伝送装置１１により地上側無線基地局３３から目標停止位置１０１を常時取得することができ、より正確にブレーキを制御できる。

また、前方の先行列車の位置を目標停止位置１０１として取得することで、前方の先行列車が移動している場合でも、前方の先行列車の位置を常時取得することができ、前方の先行列車と衝突することなく、列車の走行を制御できる。

その他の構成及び動作に関しては、実施の形態１と同様であり、相当部分には同一符号を付して説明を省略する。

以上のように、本実施の形態３では、車上演算装置６は、車上側無線伝送装置１１により地上側無線基地局３３から目標停止位置１０１を常時取得するようにしたので、より正確にブレーキを制御できる。

また、前方の先行列車の位置を目標停止位置１０１として取得することで、前方の先行列車が移動している場合でも、前方の先行列車の位置を常時取得することができ、前方の先行列車衝突することなく、列車の走行を制御できる。

なお、本実施の形態３では、地上側無線基地局３３から目標停止位置１０１を取得する場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、目標停止位置１０１の通知手段として、地上側無線基地局３３の代わりに、列車１が在線している軌道２を介して目標停止位置１０１の位置情報を送信し、列車１の側では、列車１の先頭で軌道２の直上に車上側無線伝送装置１１のアンテナを配置することで磁場結合により軌道２に送信された列車位置情報を受信するような伝送手段を用いてもよい。

１ 列車
２ 軌道
５ 運転台ハンドル
６、６６ 車上演算装置
７ 車上子
８ ブレーキ装置
１０ 速度情報作成部
１２ 位置情報作成部
１１ 車上側無線伝送装置
１３ 路線データ管理部
１４ 車両性能管理部
１５ パターン演算部
１６ 速度照査部
１８ 加速度推定部
３３ 地上側無線基地局
１０１ 目標停止位置
１０３ 残走距離
１０４ 列車現在位置
１０５ 現在速度
１０６ 地理情報
１０７ 車両情報
１０８ ブレーキ指令パターン
１０９ 目標減速パターン
１１０ 移動距離
１１１ 速度変化
１１２ ブレーキ指令
１１３ 現在加速度
１１５ ノッチ入力情報
２００、２０１、２０２ 列車速度制御装置

Claims (8)

1. 走行する列車の現在位置および目標位置を含む列車位置情報を受信する受信部と、
   前記列車の現在速度を取得する速度取得部と、
   前記列車の現在加速度を推定する加速度推定部と、
   ブレーキ指令により前記列車のブレーキを制御するブレーキ装置と、
   前記列車の速度に応じた停止距離を含む車両情報を記憶する記憶部と、
   前記列車位置情報から得られる目標位置までの残走距離と前記車両情報から取得する前記現在速度に応じた前記停止距離とに基づいて目標減速パターンを作成し、前記目標減速パターンに基づき、前記ブレーキ指令が出力される際に前記加速度推定部により取得する前記現在加速度に応じて前記ブレーキの空走時間における前記列車の移動距離および速度変化を演算してブレーキ指令パターンを作成する演算部と、
   前記現在速度が前記ブレーキ指令パターンにおける現在位置での速度を超える場合に前記ブレーキ装置に前記ブレーキ指令を出力する速度照査部とを備え、
   前記記憶部は、力行ノッチの入力位置における列車の現在速度に応じた加速度を車両情報としてさらに記憶し、
   前記加速度推定部は、力行指令に応じて、ブレーキ指令が出力される際の列車が加速状態であるか惰行状態であるかを判断し、加速状態であると判断する場合には、加速が最大となる力行ノッチの入力位置における最大加速度を車両情報から取得し、前記最大加速度をブレーキ指令が出力される際の列車の現在加速度と推定し、惰行状態であると判断する場合には現在加速度を零と推定する列車速度制御装置。
2. 走行する列車の現在位置および目標位置を含む列車位置情報を受信する受信部と、
   前記列車の現在速度を取得する速度取得部と、
   前記列車の現在加速度を推定する加速度推定部と、
   ブレーキ指令により前記列車のブレーキを制御するブレーキ装置と、
   前記列車の速度に応じた停止距離を含む車両情報を記憶する記憶部と、
   前記列車位置情報から得られる目標位置までの残走距離と前記車両情報から取得する前記現在速度に応じた前記停止距離とに基づいて目標減速パターンを作成し、前記目標減速パターンに基づき、前記ブレーキ指令が出力される際に前記加速度推定部により取得する前記現在加速度に応じて前記ブレーキの空走時間における前記列車の移動距離および速度変化を演算してブレーキ指令パターンを作成する演算部と、
   前記現在速度が前記ブレーキ指令パターンにおける現在位置での速度を超える場合に前記ブレーキ装置に前記ブレーキ指令を出力する速度照査部とを備え、
   前記記憶部は、力行ノッチの入力位置における列車の現在速度に応じた加速度を車両情報としてさらに記憶し、
   前記加速度推定部は、力行指令に応じて、ブレーキ指令が出力される際の列車が加速状態であるか惰行状態であるかを判断し、加速状態であると判断する場合には、加速が最大となる力行ノッチの入力位置における、ブレーキ指令が出力される際の列車の現在速度に応じた加速度を車両情報から取得し、前記加速度をブレーキ指令が出力される際の列車の現在加速度と推定し、惰行状態であると判断する場合には現在加速度を零と推定する列車速度制御装置。
3. 前記記憶部は、列車が走行する路線における勾配、カーブ、トンネルの位置を地理情報としてさらに記憶し、前記地理情報に応じた列車の加速度定数を車両情報としてさらに記憶することを特徴とする請求項１又は２に記載の列車速度制御装置。
4. 前記演算部は、列車の現在位置に応じて記憶部から取得する残走区間の地理情報に基づく加速度定数により目標減速パターンを補正することを特徴とする請求項３に記載の列車速度制御装置。
5. 前記演算部は、列車の現在位置に応じて記憶部から取得する残走区間の地理情報に基づく加速度定数により列車の移動距離および速度変化を補正してブレーキ指令パターンを作成することを特徴とする請求項３に記載の列車速度制御装置。
6. 前記受信部は、列車の前方を走行する先行列車の位置を目標位置として、地上側伝送装置または前記先行列車の伝送装置から前記目標位置を無線により常時受信することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の列車速度制御装置。
7. 走行する列車の現在位置および目標位置を含む列車位置情報を取得するステップと、
   前記列車位置情報から得られる目標位置までの残走距離と前記列車の車両情報から取得する現在速度に応じた停止距離とに基づいて目標減速パターンを作成するステップと、
   前記目標減速パターンに基づき、ブレーキ指令が出力される際に取得する現在加速度に応じて前記ブレーキの空走時間における前記列車の移動距離および速度変化を演算してブレーキ指令パターンを作成するステップと、
   前記現在速度が前記ブレーキ指令パターンにおける前記現在位置での速度を超える場合にブレーキ指令を出力するステップとを備え、
   力行指令に応じて、ブレーキ指令が出力される際の列車が加速状態であるか惰行状態であるかを判断し、加速状態であると判断する場合には、加速が最大となる力行ノッチの入力位置における最大加速度を車両情報から取得し、前記最大加速度をブレーキ指令が出力される際の列車の現在加速度と推定し、惰行状態であると判断する場合には現在加速度を零と推定する列車速度制御方法。
8. 走行する列車の現在位置および目標位置を含む列車位置情報を取得するステップと、
   前記列車位置情報から得られる目標位置までの残走距離と前記列車の車両情報から取得する現在速度に応じた停止距離とに基づいて目標減速パターンを作成するステップと、
   前記目標減速パターンに基づき、ブレーキ指令が出力される際に取得する現在加速度に応じて前記ブレーキの空走時間における前記列車の移動距離および速度変化を演算してブレーキ指令パターンを作成するステップと、
   前記現在速度が前記ブレーキ指令パターンにおける前記現在位置での速度を超える場合にブレーキ指令を出力するステップとを備え、
   力行指令に応じて、ブレーキ指令が出力される際の列車が加速状態であるか惰行状態であるかを判断し、加速状態であると判断する場合には、加速が最大となる力行ノッチの入力位置における、ブレーキ指令が出力される際の列車の現在速度に応じた加速度を車両情報から取得し、前記加速度をブレーキ指令が出力される際の列車の現在加速度と推定し、惰行状態であると判断する場合には現在加速度を零と推定する列車速度制御方法。
   
   

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