JP5620335B2 - 列車制御システム - Google Patents
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Description
また、特許文献2に示す摩擦調整剤では、波状摩耗を防止することができる。しかし、新たに摩擦調整剤の噴射装置が必要であることと、列車が走行する度に摩擦調整剤を噴射する必要があるため高コストで環境に与える影響が課題となっていた。
(1)軌道を走行する列車を支援あるいは制御する列車制御システムにおいて、前記列車制御システムは、前記軌道のうち、少なくとも曲線区間を含む波状摩耗の生じやすい区間とそれ以外の区間を特定し、前記波状摩耗の生じやすい区間において、列車速度毎に通過した列車重量の積算値に基づいて算出される速度分布が分散するように、各列車に対する速度パターンを生成する。
図2は実施例1の列車制御システム1の全体構成を示す。列車制御システム1は、地上システム7と複数の列車(2a、2b・・・)で構成される。ここでは簡単のため列車2aを用いて説明し、列車2bの説明は省略する。列車2aは、地上システム7と通信するための通信装置3aと、列車制御装置4aと、運転士への支援情報を表示する運転支援装置5aと、列車の走行速度を検出する速度検出装置6aと、図示しない架線から供給される電力を集電するための図示しないパンタグラフと、パンタグラフからの電力で列車2aを駆動する図示しないモータと、このモータの交流電力を生成する図示しないインバータと、このインバータを制御する図示しない駆動制御装置と、モータで発生した力をレール10に伝える車輪11aから構成される。地上システム7は、列車2aと通信するための通信装置8と、地上制御装置9とで構成される。
地上制御装置9は、通信装置8を介して、各列車の位置及び速度情報を受信する。詳細は後述するが、地上制御装置9は、各列車の前記列車の位置及び速度情報に基づき、波状摩耗が発生しやすい区間の列車の速度分布を逐次更新する。
実施例1における列車制御システムで行う処理のフローチャートを図3に示す。
一般に波状摩耗が発生しやすい区間とは、列車速度が変化する加速区間(特に急勾配の加速区間)、減速区間、曲線区間である。ステップS31にて、地上制御装置9は、列車2aより受信した波状摩耗が発生しやすい区間を通過した時の位置及び速度に基づき、図4のような波状摩耗が発生しやすい区間を通過した列車の速度分布を更新する。
すなわち、列車がA駅を発車し、次のB駅に到着するまでの走行を考えると、区間1−a、区間1−bが加速区間、区間2−aから区間2−cのうち、区間2−aが区間2−bの曲線区間に伴う減速区間、区間2−bが曲線区間、区間2−cが曲線区間走行後の加速区間、そして、区間3−a、区間3−bがB駅停車のための減速区間となる。これら区間1−a、区間1−b、区間2−aから区間2−c、区間3−a、区間3−bが、波状摩耗の生じやすい区間として予め設定する。
幅の持たせ方は、例えば、制限速度及び走行時間に基づいて、省エネになる一般的な速度パターンを設定し、その速度パターンに一定の速度範囲を設定するとよい。
続いて、ステップS34にて、列車制御装置4aは、ステップS32〜33で決定した速度パターンで走行時間を維持できるか否か判断する。すなわち、例えば、加速区間である区間1−a、1−bで、低速の速度パターンを指示した場合、B駅に到るまでの区間において、区間1−a、1−bで生じた遅れを、所定の微少速度範囲で相殺できる程度のものであるか否かを判断する。
一方、偏差が負に大きい場合(速度が遅すぎる場合)は、その偏差の絶対量に応じて力行ノッチが入る。なお、図示しないが、推奨走行速度と実速度の偏差より、推奨ノッチではなく推奨加速度を演算してもよい。運転支援表示装置5aは、推奨走行速度及び推奨ノッチを図8に示すように計器盤に表示する。
一方、この実施例では、波状摩耗が発生しやすい区間における列車の速度分布が分散するように速度パターンを生成し、それに基づいた運転支援をしているため、各列車によって生成される波状摩耗の波長が分散し、波状摩耗の成長を抑制することができる。
ただし、速度パターンの演算方法は上記の順番や方法に限られたものではなく、例えば、まず一番波状摩耗の発生が顕著な区間(急曲線区間等)に対して速度分布が大きく分散するように速度を決定し、それ以外の区間の速度を決定するようにしてもよい。また、地上システム7の機能を一部、列車2で分担してもよく、その逆でもよい。
次に実施例2について、実施例1と相違のある部分を中心に説明する。実施例2は、いわゆるATO(Automatic Train Operation)を適用した列車に有効なものである。
図10に列車制御システム1の構成を示す。列車2aは、実施例1と比較して、車上子21aをさらに有し、地上に設置された地上子22(トランスポンダ)から正確な位置を取得し、速度センサに基づき算出した自車位置を補正することで精度良く列車位置を推定する。また、列車制御装置4aには、ATOの機能が搭載されており、力行、制動、停止などの操作を実現できる。また、列車の運転は基本的にATOが担うため、運転士への運転支援装置を搭載していない。それ以外は実施例1と同様の構成のため説明を省略する。
以上により、列車制御システムは波状摩耗が発生しやすい区間における列車の速度分布を分散させることができ、各列車によって発生する波状摩耗の波長が分散する。その結果、波状摩耗の成長を抑制することができる。特にATOが搭載された車両では列車の速度が厳密に制御され、ばらつきが少ないため、波状摩耗の成長が早くなりやすいので、この実施例によれば、特に波状摩耗抑制効果がきわめて高い。
実施例3について、実施例1と相違のある部分を中心に説明する。実施例3は、列車の速度分布に基づき波状摩耗の進行状況を推定し、それに基づいて運転支援をするものである。
図12に、実施例3の列車制御システム1において行われる処理のフローチャートを示す。
ステップS121では、地上制御装置9が、波状摩耗が発生しやすい区間を通過した列車の位置、速度、加速度情報に基づき、波状摩耗の成長を予測する。
この際用いる推定方法としては、例えば“レール波状摩耗の成長過程に関する考察(第4報)、日本機械学会 Dynamics and Design Conference’99 講演論文集”などに記載のシミュレーションモデルを拡張することで実現する。上記シミュレーションモデルにより、現在発生している波状磨耗の波長λ2bを推定する。
V=λ・ν ・・・(1)
ここで波状摩耗の周波数νは、経験的に得られた値、実験で求めた値を用いてもよいし、推定モデルで得られたものを用いてもよい。このように求めた速度を参考に、波状摩耗が発生しやすい区間における速度パターンを生成する。ステップS123〜ステップS125は、実施例1のステップS33〜ステップS35と同様のため説明を省略する。
実施例4について、実施例1と相違のある部分を中心に説明する。この実施例では、予め地上システム7が各列車の速度パターンを生成し、各列車の制御システム2に送信する。すなわち、波状摩耗が発生しやすい区間の速度パターンが分散するように地上システム7がフィードフォーワード的に速度を割り当てるようにしている。
実施例4の列車制御システム1で行われる処理のフローチャートを、図15を用いて説明する。ステップS151では、走行時間及び制限速度の情報に基づき、波状摩耗が発生しやすい区間が分散するように各列車の速度パターンを生成する。例えば、図16に示すように、グループを3つに分け、各列車にその速度パターンを送信する。ステップS152は、実施例1のステップS35と同様のため説明を省略する。
実施例5について、第1の実施形態と相違のある部分を中心に説明する。実施例5は、地上システム7が、波状摩耗が発生しやすい区間における列車の速度分布に基づき、各列車の速度パターンを生成し、その情報に基づき可変速度標識51の制限速度(推奨速度)表示を変更するものである。
この列車制御システム1による処理は、実施例1のステップS31からステップS34(図3)と同様である。地上システム7は、制御対象列車のひとつ前の列車が可変速度標識を通過したら、ステップS31〜ステップS34で算出した速度パターンに対応した推奨速度を可変速度標識に送信し、制限速度を書き換える。
実施例6について、実施例1と相違のある部分を中心に説明する。この実施例は、列車2に波状摩耗を検出する波状摩耗検出装置61aを搭載し、波状摩耗の検知情報に基づき、列車制御装置4aが速度パターンを生成するものである。
実施例6の列車制御システム1の構成を図18に示す。列車2は、波状摩耗検出装置61aを備え、波状摩耗の場所を検知できる。波状摩耗検出装置61aは、図示しないマイクロフォンとマイクロフォンで取得した音声データを解析する図示しない解析装置からなる。それ以外は、実施例1と同様のため説明を省略する。
なお、一般に、波状摩耗が発生した場合、その波長や周波数に応じて、特定の周波数成分の音声が発生することから、音声データから周波数成分を抽出することにより、波状摩耗の発生状況を検出することができる。
ステップS32では、波状摩耗検出装置61aで波状摩耗が発生していると検知した区間の速度パターンを、それ以外の区間よりも大きく分散させる。
以上により、列車制御システム1は波状摩耗が発生しやすい区間を通過する列車の速度分布が分散するように速度パターンを生成し、それに基づいた運転支援を行うため、各列車によって発生する波状摩耗の波長が分散し、波状摩耗の成長を遅らせたり、抑制することができる。特に実施例6では、波状摩耗が発生し始めた区間の列車の速度を重点的に分散させるので、波状摩耗進行の抑制効果が高い。
以上の実施例1〜6に示す実施形態を示したが、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で、同等の手段や方法に置き換えることは可能である。
Claims (8)
- 軌道を走行する列車を支援あるいは制御する列車制御システムにおいて、
前記列車制御システムは、前記軌道のうち、少なくとも曲線区間を含む波状摩耗の生じやすい区間とそれ以外の区間を特定し、
前記波状摩耗の生じやすい区間において、列車速度毎に通過した列車重量の積算値に基づいて算出される速度分布が分散するように、各列車に対する速度パターンを生成する列車制御システム。 - 前記速度パターンに基づき運転士への支援情報として推奨走行速度、推奨ノッチ、推奨加速度のいずれかを表示する請求項1に記載の列車制御システム。
- 前記速度パターンに基づきノッチ指令を決定し、該ノッチ指令に基づき列車を自律的に制御する請求項1に記載の列車制御システム。
- 列車の制限速度を表示する可変速度標識をさらに備え、前記可変速度標識が前記速度パターンに基づき制限速度を変更する請求項1に記載の列車制御システム。
- 前記列車制御システムが、前記列車の重量、位置及び速度情報に基づいて、前記波状摩耗の生じやすい区間における前記速度分布を更新し、更新した速度分布に基づいて、当該区間における前記速度分布が分散するように、各列車に対する前記速度パターンを生成する請求項1から4のいずれか1項に記載の列車制御システム。
- 前記列車制御システムが、前記波状摩耗の生じやすい区間において、当該区間を通過する各列車の速度分布が分散するように、予め各列車に対する前記速度パターンを生成する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の列車制御システム。
- 前記列車が速度センサ及び加速度センサを備え、前記列車制御システムが、通過した区間における列車の重量情報、位置情報、速度情報及び加速度情報に基づいて、当該区間における波状摩耗の進行状況を推定し、推定した波状摩耗の進行状況に基づいて、該区間における列車の速度分布が分散するように、各列車に対する前記速度パターンを生成する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の列車制御システム。
- 前記列車が、軌道走行時の発生音を収集するマイクロフォンと該発生音を解析する解析装置とからなる波状摩耗検出装置を有し、前記地上システムが前記波状摩耗検出装置の検出値に基づき、波状摩耗の生じやすい区間を特定する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の列車制御システム。
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