JP6077270B2

JP6077270B2 - 列車制御装置

Info

Publication number: JP6077270B2
Application number: JP2012238319A
Authority: JP
Inventors: 晃栗田
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 2012-10-29
Filing date: 2012-10-29
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2032-10-29
Also published as: JP2014090556A

Description

本発明は、列車の位置情報と停止限界点情報に基づき速度照査パターンを生成し、前記速度照査パターンに基づき列車を制御する列車制御装置に関する。

特許文献１には、地上子から送られる退避距離情報に基づいてエアセクション区間の退避に必要な退避距離条件を設定し、前記退避距離条件と列車の走行距離情報とを比較し、列車の走行距離が退避距離条件に達していない場合に警報を動作させる、エアセクション警報システムが開示されている。

特開２００９−１７７８７９号公報

ところで、エアセクションやデッドセクションなどの線路設備に基づく停止回避区間を通過したか否かに基づき警告を行うシステムでは、停止回避区間の前方に停止限界点が設定される場合に、停止限界点に応じた列車の停止位置が、停止回避区間内での停止となってしまう可能性があった。

本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、停止回避区間及び停止限界点に応じた適切な位置で列車を停止させることができる、列車制御装置を提供することを目的とする。

そのため、本発明に係る列車制御装置は、列車の位置情報と停止目標点に基づき速度照査パターンを生成し、前記速度照査パターンに基づき列車を制御する列車制御装置において、線路設備に基づく停止回避区間の前方に停止限界点が設定されている場合、前記停止回避区間を避けて列車が停車できるように、前記速度照査パターンにおける停止目標点を設定する。
また、本発明に係る列車制御装置は、列車の位置情報と停止限界点情報に基づき速度照査パターンを生成し、前記速度照査パターンに基づき列車を制御する列車制御装置において、前記速度照査パターンにおける停止目標点を、線路設備に基づく停止回避区間内に列車の集電器が位置する停車を避けるように設定する。
また、本発明に係る列車制御装置は、列車の位置情報と停止限界点情報に基づき速度照査パターンを生成し、前記速度照査パターンに基づき列車を制御する列車制御装置において、前記速度照査パターンにおける停止目標点を、線路設備に基づく停止回避区間での停車を避けるように設定すると共に、前記列車において前記停止回避区間の通過を示す表示を行う。

上記発明によると、速度照査パターンに基づく列車の制御において、線路設備に基づく停止回避区間で停車することが避けられ、例えば、エアセクションでの停止による架線の損傷などを回避することが可能となる。

本発明の実施形態における列車制御装置のブロック図である。本発明の実施形態における速度照査パターンの生成処理の流れを示すフローチャートである。本発明の実施形態における固定的の停止限界点手前のエアセクションの通過判定を説明するための図である。本発明の実施形態におけるエアセクション手前の停止目標点の設定を説明するための図である。本発明の実施形態におけるＡＴＣの速度照査パターンとＡＴＯの速度照査パターンとを示す図である。本発明の実施形態における先行列車の停止予測位置に基づくエアセクションの通過判定を説明するための図である。本発明の実施形態における踏切道の通過判定及び踏切道手前の停止目標点の設定を説明するための図である。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る列車制御装置の一例を示すシステムブロック図である。
図１において、列車１００は、集電器１０５を介して架線３００から電力供給を受けて軌道（線路）２００上を走行する電車である。
列車１００は、位置検知装置１０１、車上制御装置１０２、表示機１０３、無線通信装置１０４を備える。

位置検出装置１０１は、自列車１００の位置を検知する手段であり、例えば、速度センサやトランスポンダなどからなる。
車上制御装置１０２は、速度照査パターン（速度制限パターン）ＳＣＰを生成して速度照査を行い、速度超過時には、ブレーキを作動させるための信号を出力する。
表示機１０３は、列車１００の運転台に設けた表示装置であって、制限速度の情報や、後述する停止回避区間（エアセクションなど）の情報などを表示する。

無線通信装置１０４は、地上と列車１００との間において情報交換を無線通信で行うための列車１００側の装置である。
そして、車上制御装置１０２は、無線通信装置１０４を介して地上側から送信される情報を受信し、また、位置検出装置１０１からの自列車位置の情報を受信し、これらに基づき、速度照査パターン（速度制限パターン）ＳＣＰを生成し、表示機１０３における表示内容を制御し、また、地上側への情報送信を行う。

一方、地上側には、列車１００の無線通信装置１０４との間で無線通信を行うための無線通信装置４０１、及び、無線通信装置４０１を介して車上制御装置１０２との間で情報の送受信を行う地上制御装置４０２を設けてある。
そして、地上制御装置４０２は、列車位置の追跡を行い、データベースに定義されたエアセクションなどの線路設備に基づく停止回避区間に対して、列車１００の停止目標点や制限速度などを決定し、決定した停止目標点や制限速度などの情報を、無線通信装置４０１を介して車上制御装置１０２側へ送信する。

車上制御装置１０２は、停止目標点や制限速度などの情報に基づいて速度照査パターン（速度制限パターン）ＳＣＰを生成すると共に、地上制御装置４０２における列車位置の追跡のために、自列車位置や編成長などの情報を、無線通信装置１０４を介して地上制御装置４０２に向けて送信する。
ここで、地上制御装置４０２は、エアセクション、デッドセクション、踏切道などの線路設備に基づく停止回避区間内での列車１００の停止を避けるように、列車１００の停止目標点を設定する。

即ち、固定又は移動の停止限界点に停止させることで、列車１００が停止限界点の手前の停止回避区間で停止することになる場合には、停止回避区間の手前に停止目標点を設定し、固定又は移動の停止限界点に停止させても、その手前の停止回避区間を通過できる場合には、停止限界点をそのまま最終的な停止目標点とすることで、停止回避区間内での列車１００の停止を避けるようにする。
そして、車上制御装置１０２は、上記の停止目標点に応じて速度照査パターンＳＣＰを設定し、係る速度照査パターンＳＣＰに基づくブレーキ制御により、停止回避区間を避けて列車１００を停止させるようにする。

更に、車上制御装置１０２は、表示機１０３に、停止回避区間への接近予告、及び、停止回避区間の通過中であることを表示することで、運転者への注意喚起を行う。
これらにより、停止回避区間に列車１００が停止されることを回避し、停止回避区間がエアセクションであれば、架線３００の損傷などを防止する。
尚、本実施形態では、地上制御装置４０２が路線のデータベースを保有するが、車上制御装置１０２が路線のデータベースを保有するシステムとすることができる。車上制御装置１０２が路線のデータベースを保有する場合には、車上制御装置１０２がデータベースを参照して停止回避区間を判断し、停止回避区間を避けて自列車を停止させるように速度照査パターンＳＣＰの停止目標点を決定する。
また、上記の停止回避区間での停止を避けるための停止目標点の設定制御は、固定閉そく方式、移動閉そく方式の列車制御システムのいずれにも適用可能であり、更に、自動列車制御装置（ＡＴＣ:Automatic Train Control）、自動列車運転装置ＡＴＯ（Automatic Train Operation）のいずれにおける速度照査にも適用できる。

ここで、速度照査パターンＳＣＰの作成処理の一例を、図２のフローチャートに従って詳細に説明する。
まず、地上制御装置４０２側での処理を説明する。
地上制御装置４０２では、まず、ステップＳ５０１において列車１００の位置情報の更新を行い、ステップＳ５０２では、移動する停止限界点、即ち、先行列車の位置予測を、先行列車の位置、速度、編成、最大減速度などに基づいて行う。

地上制御装置４０２は、先行列車が現在速度から最大減速度で制動した場合の停止距離と、先行列車の現在位置と、先行列車の編成（全長）とから、先行列車が最大減速度で制動して停止した場合における編成最後の車両の後端の位置を予測する。
ステップＳ５０３では、予測した先行列車の停止位置や、進路未開通区間、軌道終端などの固定的な停止限界点から、列車１００前方の停止限界点の探索を行う。

次いで、ステップＳ５０４では、ステップＳ５０３で探索した停止限界点の手前にエアセクション、デッドセクション、踏切道などの線路設備に基づき列車１００の停止を回避すべき区間として設定されている停止回避区間が存在するか否かを、路線のデータベースを参照して判断する。
そして、停止限界点の手前に、エアセクションなどの停止回避区間が存在する場合には、停止限界点で列車１００を停止させた場合に、列車１００が停止回避区間を通過することになるか否かを、列車１００の編成（全長）、停止回避区間から停止限界点までの距離、列車１００の集電器１０５の位置などに基づいて判断する。

列車１００が停止回避区間を通過することになる場合には、ステップＳ５０６へ進み、固定的な停止限界点又は先行列車の停止予測位置を、速度照査パターンＳＣＰにおける最終的な停止目標点に設定する。
これにより、固定的な停止限界点又は先行列車の停止予測位置の手前に、エアセクションなどの停止回避区間が存在する場合に、停止回避区間を通過できるのに無用に停止回避区間の手前に停止させてしまうことを回避できる。

一方、停止限界点に列車１００を停止させた場合に、列車１００が停止回避区間を通過しないと予測される場合、つまり、停止回避区間内に列車１００が停止すると予測される場合には、ステップＳ５０７へ進み、停止回避区間の手前に、速度照査パターンＳＣＰにおける停止目標点を設定する。
上記のように、停止回避区間の手前に停止目標点を設定すれば、停止回避区間内に列車１００を停止させてしまうことを未然に防止でき、停止回避区間がエアセクションであれば、エアセクションでの停止による架線３００の損傷を防止できる。

ここで、停止回避区間が、エアセクション又はデッドセクションなどの架線設備から停止を回避すべき区間である場合、列車１００の編成最前や編成最後が、停止回避区間に入る状態であっても、列車１００の集電器１０５がエアセクション又はデッドセクションの区間に位置しない停止は許容される。
そこで、停止限界点で列車１００を停止させたときに、列車１００の編成最後の集電器１０５がエアセクション又はデッドセクションの区間を通過する場合に、列車１００が停止回避区間を通過すると見做すことができる。

以下、列車１００が停止回避区間を通過することになるか否かの判定方法を、図３を参照して詳細に説明する。
図３は、固定の停止限界点の手前にエアセクション（又はデッドセクション）が存在する場合において、列車１００がエアセクションを通過するか否かの判定方法を示す。

図３において、エアセクションの前端ＡＳ１から固定の停止限界点までの距離をＬｐ、列車１００の編成最前の車両前端１００ｂから編成最後の車両の集電器１０５ａまでの距離をＰ２とする。
尚、編成最後の車両の集電器１０５ａとは、列車１００の集電器１０５のうちで、進行方向に対して最も後ろに位置する集電器１０５であり、編成最後の車両に複数の集電器１０５を備える場合には、これら複数の集電器１０５のうち、列車１００の進行方向に対してより後ろ側に位置する集電器１０５とする。

ここで、Ｌｐ＞Ｐ２が成立する場合には、列車１００が停止限界点で停止したときに、編成最後の車両の集電器１０５ａは、エアセクションの前端ＡＳ１から固定の停止限界点までの間に位置するものと予測され、この場合、列車編成の全ての集電器１０５がエアセクション内に位置しないことになる。
従って、Ｌｐ＞Ｐ２が成立する場合には、列車１００が停止回避区間を通過すると判断して、停止限界点を最終的な停止目標点に設定する。
これにより、進路未開通区間、軌道終端などの固定的な停止限界点の手前にエアセクションが存在する場合であっても、停止限界点から後退したエアセクションの手前に、停止目標点が無用に設定されてしまうことを防止できる。

一方、Ｌｐ≦Ｐ２が成立する場合には、列車１００が停止限界点で停止したときに、少なくとも編成最後の車両の集電器１０５ａが、エアセクション内に位置する状態で停止することが予測され、停止限界点で列車１００を停止させると、架線３００を損傷させてしまう可能性がある。
そこで、Ｌｐ≦Ｐ２が成立する場合には、停止目標点を、集電器１０５がエアセクション内に位置する状態で停止しない位置に変更する必要があり、停止限界点を超えて列車１００を停止させることはできないので、停止目標点をエアセクションの手前に設定する。

ここで、停止目標点をエアセクションの手前に設定する場合、列車１００の編成最前の車両の集電器１０５ｂがエアセクション内に位置しない停止位置とすればよい。
尚、編成最前の車両の集電器１０５ｂとは、列車１００の集電器１０５のうちで、進行方向に対して最も前側に位置する集電器１０５であり、編成最前の車両に複数の集電器１０５を備える場合には、これら複数の集電器１０５のうち、列車１００の進行方向に対してより前側に位置する集電器１０５とする。

図４に示すように、列車１００の編成最前の車両前端１００ｂから当該車両の集電器１０５ｂまでの距離をＰ１としたときに、エアセクションの後端ＡＳ２から距離Ｐ１だけ進入した位置、換言すれば、編成最前の集電器１０５ｂがエアセクションに進入する直前の位置を、停止目標点に定める。
これにより、進路未開通区間、軌道終端などの固定的な停止限界点の手前にエアセクションが存在する場合に、列車１００が停止限界点を超えて運転されてしまうことを回避し、かつ、エアセクションに集電器１０５が位置する状態で停車し、架線３００を損傷させてしまうことを防止できる。

また、停止回避区間がデッドセクションである場合では、送電所からの電力の供給が途絶える区間（デッドセクション）に集電器１０５が位置する状態で停止することが回避される。
ここで、ＡＴＯを備えたシステムでは、図５に示すように、ＡＴＣの制限速度よりも低い速度を目標にして列車１００の運転が自動制御されるので、ＡＴＯでの停止目標点を基準に、列車１００（集電器１０５）が停止回避区間を通過するか否かを判定することで、通過判定を精度良く行える。

また、図６は、列車１００が先行列車に追従するように運転される場合であって、先行列車の停車予測位置である停止限界点の手前にエアセクション（又はデッドセクション）が存在する場合において、自列車１００（後続列車）がエアセクションを通過するか否かの判定方法を示す。
図６において、先行列車（２）が現在位置から最大減速度で停車するまでの距離である停止距離Ｌｓを、現時点での先行列車（２）の列車速度ｖと最大減速度βとに基づき算出し、現時点での先行列車（２）の編成最後の車両の後端１００ａ（最後尾）から、前記停止距離Ｌｓだけ進んだ位置（停止予測位置）を、先行列車（２）に基づく後続列車（１）の停止限界点とする。
尚、停止距離Ｌｓの算出においては、線路の勾配を含めて予測することができる。

そして、上記の停止限界点の手前に存在するエアセクションから、上記停止限界点までの距離をＬｐ、後続列車（２）の編成最前の車両前端１００ｂから編成最後の車両の集電器１０５ａまでの距離をＰ２とする。
ここで、Ｌｐ＞Ｐ２＋Ｌｓが成立する場合には、後続列車（１）を先行列車（２）に追従するように運転させている状態で、後続列車（１）の編成最後の車両の集電器１０５ａが、エアセクションに停止することがなく、列車編成の全ての集電器１０５がエアセクション内に位置することはないと判定し、先行列車の停止予測位置を速度照査パターンＳＣＰにおける停止目標点とする。

即ち、Ｌｐ＞Ｐ２＋Ｌｓが成立する場合には、列車１００（後続列車）がエアセクションを通過するものと判定して、先行列車の停止限界点（停止予測位置）を速度照査パターンＳＣＰにおける停止目標点とする。
一方、Ｌｐ≦Ｐ２＋Ｌｓが成立する場合には、先行列車（２）に追従するように運転させている状態で、後続列車（１）の集電器１０５が、エアセクションに停止する可能性があるものと判定し、前記図４に従って説明したように、エアセクションの手前、詳細には、編成最前の集電器１０５ｂがエアセクション内に進入しない範囲でなるべく進んだ位置を、速度照査パターンＳＣＰにおける停止目標点とする。
これにより、先行列車に追従させる運転を行わせた結果、エアセクション内に停止することが回避され、架線３００の損傷を未然に防止できる。

また、停止回避区間がデッドセクションの場合には、先行列車に追従させる運転を行わせた結果、デッドセクションに停止させること、つまり、送電所からの電力の供給が途絶える位置に停止させてしまうことを防止できる。
上記の例では、停止回避区間（エアセクション、デッドセクション）内の停車を、集電器１０５の位置に基づいて判断したが、列車１００の編成最前の車両前端１００ｂ、編成最後の車両後端１００ａを基準に停止回避区間内の停車を判断させることができる。

即ち、停止回避区間を通過するか否かの判断において、編成最後の車両の後端１００ａが停止回避区間を通過するか否かを判断させ、また、停止回避区間の手前を停止目標点とする場合に、停止回避区間の後端ＡＳ２を停止目標点とすることができる。
この場合も、集電器１０５の位置に基づき停止回避区間内の停車を判断させる場合と同様に、架線３００の損傷や、送電所からの電力の供給が途絶える位置に停止させてしまうことを防止できる。

但し、エアセクション、デッドセクションを停止回避区間とする場合、集電器１０５の位置を基準に、停止回避区間内に列車１００が停止するか否かを判断させるようにすれば、列車１００の停止位置を無用に後退させてしまうことを抑制できる。
一方、停止回避区間を踏切道とする場合には、列車１００の車体が、踏切道内で停止することを回避することが望まれるので、集電器１０５の位置を基準に、停止回避区間を通過するか否かを判定するのではなく、図７に示すように、編成最後の車両の後端１００ａが踏切道（停止回避区間）を通過するか否かを判断させ、また、編成最後の車両の後端１００ａが踏切道（停止回避区間）を通過しない場合には、編成最前の車両の前端１００ｂが踏切道の直前で停止する位置を停止目標点とする。

上記のようにして、線路設備に基づく停止回避区間での停車を避けるように停止目標点を設定すると、ステップＳ５０８では、車上制御装置１０２に対して、停止目標点までの距離と、区間制限速度の情報を送信する。
また、地上制御装置４０２は、ステップＳ５０１で列車１００の位置情報の更新を行うと、ステップＳ５０９へ進み、列車１００が停止回避区間を通過中であるか否かを、停止回避区間の位置情報と、列車１００の位置情報とに基づいて判断する。

そして、列車１００が停止回避区間を通過中であれば、ステップＳ５１０へ進み、エアセクションなどの停止回避区間を列車１００が通過中であることを示す情報を、車上制御装置１０２に対して送信する。
また、列車１００が停止回避区間を通過中ではないとの判断を下すと、ステップＳ５１１へ進み、エアセクションなどの停止回避区間に対して列車１００が接近中であるか否かを判断する。

停止回避区間の接近は、例えば、停止回避区間に進入するまでの時間或いは距離に基づいて判定できる。
停止回避区間に進入するまでの時間は、列車１００の速度ｖと前方の停止回避区間までの距離から求めることができ、この時間が設定時間をした下回った時点で接近判定を行うことができ、また、前方の停止回避区間までの距離が設定距離を下回った時点で接近判定を行うことができる。

そして、エアセクションなどの停止回避区間に対して列車１００が接近中であれば、ステップＳ５１２へ進み、停止回避区間が接近していることを示す情報（接近予告）を、車上制御装置１０２に対して送信する。
上記のようにして、地上制御装置４０２は、車上制御装置１０２に対して、停止目標点までの距離の情報、区間制限速度の情報、停止回避区間を通過中であることを示す情報、停止回避区間が接近していることを示す情報などを送信する。
そして、車上制御装置１０２は、ステップＳ５１３以降の処理を実施する。

ステップＳ５１３では、停止目標点までの距離、区間制限速度の情報から速度照査パターン（速度制限パターン）ＳＣＰを生成する。
次いで、ステップＳ５１４では、自列車速度と、速度照査パターンＳＣＰとを比較し、自列車速度が速度照査パターンＳＣＰに示される速度を超過しているか否かを判定する。

ここで、自列車速度が速度照査パターンＳＣＰに示される速度を超過していれば、ステップＳ５１５へ進み、ブレーキ信号を出力し、速度照査パターンＳＣＰを超過する速度での運転を抑制する。
また、車上制御装置１０２は、ステップＳ５１６において、列車１００の運転台に設けた表示機１０３に、制限速度、停止目標点までの距離、停止回避区間の表示を行い、更に、停止回避区間の接近予告、停止回避区間を通過中であることを示す表示（又はアラーム鳴動）を行う。

エアセクションやデッドセクションでは、規定以上の速度で列車１００を運転させることが要求されるので、停止回避区間の接近、停止回避区間の通過を運転者に対して警告することで、規定速度以上で走行しなければならないことへの注意を喚起する。
手動運転の場合、信号速度以下であれば自由な速度で走行でき、エアセクションやデッドセクションを規定速度以下で走行してしまう可能性があるので、運転台に、停止回避区間の接近予告や停止回避区間を通過中であることを表示させて注意を喚起し、規定速度以下での走行が回避されるようにする。

以上、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
例えば、停止回避区間の通過判定や、停止回避区間手前に停止目標点を設定する場合に、停止回避区間の前後に余裕分の距離（マージン）を付加し、実際よりも長い停止回避区間に基づき通過判定を行い、また、実際よりも長い停止回避区間の手前に停止目標点を設定することができる。
また、エアセクション、デッドセクション、踏切道の他、線路の分岐点を含む区間を、停止回避区間とすることができる。また、例えば、エアセクション及びデッドセクションを停止回避区間とする一方で、踏切道などを停止回避区間に含めない設定とすることができる。

１００…列車、１０１…位置検知装置、１０２…車上制御装置、１０３…表示機、１０４…無線通信装置、１０５…集電器、２００…軌道、３００…架線、４０１…無線通信装置、４０２…地上制御装置

Claims

列車の位置情報と停止目標点に基づき速度照査パターンを生成し、前記速度照査パターンに基づき列車を制御する列車制御装置において、
線路設備に基づく停止回避区間の前方に停止限界点が設定されている場合、前記停止回避区間を避けて列車が停車できるように、前記速度照査パターンにおける停止目標点を設定する、列車制御装置。
前記停止回避区間の前方に停止限界点が設定されている場合、列車が前記停止回避区間を避けて前記停止限界点で停車できるか否かを判定し、停車できる場合は前記停止限界点を前記停止目標点に設定し、停車できない場合は前記停止回避区間の手前に前記停止目標点を設定する、請求項１記載の列車制御装置。
列車の位置情報と停止限界点情報に基づき速度照査パターンを生成し、前記速度照査パターンに基づき列車を制御する列車制御装置において、
前記速度照査パターンにおける停止目標点を、線路設備に基づく停止回避区間内に列車の集電器が位置する停車を避けるように設定する、列車制御装置。
前記停止回避区間から前方の停止限界点までの距離と列車における集電器の位置とに応じて前記停止目標点を設定する、請求項３記載の列車制御装置。
列車の位置情報と停止限界点情報に基づき速度照査パターンを生成し、前記速度照査パターンに基づき列車を制御する列車制御装置において、
前記速度照査パターンにおける停止目標点を、線路設備に基づく停止回避区間での停車を避けるように設定すると共に、前記列車において前記停止回避区間の通過を示す表示を行う、列車制御装置。
前記停止回避区間が、エアセクション、デッドセクション、踏切道のうちの少なくとも１つである、請求項１から５のいずれか１つに記載の列車制御装置。