JP6116512B2 - 自動列車運転システム、列車運転支援システム及び列車運行管理システム - Google Patents

Description

本発明は、自動列車運転システム、列車運転支援システム及び列車運行管理システムに関し、例えば、列車間隔が稠密でなく、利用客の駅流入に波が生じる路線に適用して好適なものである。

近年、地球環境問題、資源枯渇問題及び電力の安定供給問題などの各種問題に対応するため、比較的エネルギーの使用効率がよい鉄道分野でも、更なる省エネルギー化が求められている。このような要求に対して、鉄道分野では、駅間走行の速度パターンを適正化することで列車運行の省エネルギー化を図ることが知られている。

ここで、駅間走行の速度パターンを適正化する技術として、特許文献１には、先行列車の駅出発時刻を、ドア開時刻と駅における予想乗降者と駅容量から予測し、その結果からドア閉時刻を判断し、それによって後続列車の速度補正を行うことが開示されている。当該技術によれば、先行列車の駅出発遅れが発生する際に、後続列車が先行列車に接近し過ぎることによる無駄なブレーキや再加速を抑制することができる。

また、近年、ＩＣカード乗車券の普及に伴って、駅を出入りする利用客の流れを把握することが可能となり、利用客の状態に合わせた柔軟な鉄道運行が提案されている。例えば、特許文献２には、駅の構内混雑度が所定の閾値以上であり、当該駅に接近する接近列車の車内混雑度に余裕がある場合に、接近列車に対してその駅に臨時停車する指令を発信することが開示されている。当該技術によれば、イベントなどによって利用客で溢れる駅に関して、その混雑度を緩和することができる。

また、特許文献３には、自動改札機で旅客の人数をカウントし、駅改札口からホームに到達するまでに要する平均到達時間と各列車の発車時間とから駅構内の滞留人数を推定し、推定した滞留人数をダイヤ改正に利用することが開示されている。当該技術によれば、滞留人数の多寡を統計的に集計したうえで、各列車のダイヤを微調整し、待ち時間が少なく、輸送力に優れた運行を行うことができる。

特開平１１−２３４８１３号公報 特開２００５−２８０６３７号公報 特開２００５−２１２６４１号公報

しかし、特許文献１では、「駅における予想乗降者数と駅容量から旅客流動の予測を行う」こととしているが、これらの情報はあくまでもドア閉時刻を判断するために利用されるだけであり、例えば、旅客流動に合わせて積極的にドア閉時刻（発車時刻）を適正化することはできない。

また特許文献２についても、単に停車駅における乗客の混雑状況に応じて、必要時に接近列車をその停車駅に停車させることが開示されているが、列車運行の省エネルギー化については何らの配慮もされていない。

さらに、特許文献３では、滞留人数の推定結果（出力は人数）が得られるものの、その結果を解釈して発車時刻を調整するための手段が備わっていないため、直接的かつリアルタイムに発車時刻を調整することはできない。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、制御対象列車の発駅における利用客流入の波に合わせて、制御対象列車の発車タイミングを調整して列車運行を制御する自動列車運転システム、列車運転支援システム及び列車運行管理システムを提案しようとするものである。

かかる課題を解決するために本発明においては、列車の運転を制御する自動列車運転システムであって、予め設定された制御対象列車の乗車ホームより手前の計測地点において前記乗車ホームへ向かう利用客数を計測する利用客数計測手段と、前記計測地点から前記乗車ホームまでの移動所要時間を推定する移動時間推定手段と、前記利用客数計測手段による計測結果と前記移動所要時間とから、前記乗車ホームへ流入する単位時間当たり人数が底打ちする時刻を判定する利用客数底打ち時刻判定手段と、前記底打ち時刻と当該列車の計画発車時刻との比較結果に応じて発車時刻を修正する発車時刻修正手段と、を備えることを特徴とする、自動列車運転システムが提供される。

本発明によれば、制御対象列車の発駅における利用客流入の波に応じて、制御対象列車の発車時刻が調整されるため、状況に応じて、駅間走行時分延長もしくは利用客積み残し低減を実現することができ、省エネルギーかつ利便性・定時性に優れた列車運行を行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係る自動列車運転システムの構成を示すブロック図である。 同実施形態にかかる発車時刻制御手段の構成を示すブロック図である。 同実施形態にかかる発車時刻制御手段の処理の詳細を示すフローチャートである。 同実施形態にかかる利用客数底打ち時刻の判定と登録の処理を示すフローチャートである。 同実施形態にかかる発車時刻修正の具体例を説明する概要図である。 同実施形態にかかる発車時刻修正の具体例を説明する概要図である。 同実施形態にかかる発車時刻修正の具体例を説明する概要図である。 同実施形態にかかる利用客数底打ち時刻の登録処理を説明するグラフである。 同実施形態にかかる利用客数底打ち時刻の登録処理を説明するグラフである。 同実施形態にかかる利用客数底打ち時刻の登録処理を説明するグラフである。 本発明の第２の実施形態に係る列車運転支援システムの構成を示すブロック図である。 同実施形態にかかる音声による発車タイミング教示の例を示す概念図である。 同実施形態にかかる画面表示による発車タイミング教示の例を示す概念図である。 本発明の第３の実施形態に係る列車運行管理システムの構成を示すブロック図である。

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。

（１）第１の実施の形態

（１−１）自動列車運転システムの構成
以下では、駅への利用客流入の波に応じて出発制御を行う自動列車運転システムを例示して説明する。

まず、図１を参照して、自動列車運転システム１０１の構成について説明する。自動列車運転システム１０１は、速度・位置検出部１０３で取得する自列車の位置及び速度と、データベース１０６から取得する路線・車両・運行条件とから、走行計画部１０４において走行計画を作成する。そして、自動列車運転システム１０１は、作成した走行計画に沿って走行するように、制駆動制御装置１１２に対して、走行制御部１０５から制御指令を出力する。走行計画の一例としては、位置に応じた速度パターンが挙げられる。

速度・位置検出部１０３は、速度発電機１１１からの車輪回転に同期したパルス信号で速度を検出する他、予め位置を把握している地上子と通信する車上子１１０からの位置情報によって列車の位置を検出する。地上子が無い区間については、速度を積分することで位置情報を得る。

また、自動列車運転システム１０１は、後述する発車時刻制御手段１０２を有し、走行計画部１０４に対して、修正発車時刻を与えることによって、それまでに計画された走行計画に変更を加え、走行制御内容を修正させる機能を有する。発車時刻制御手段１０２は、走行計画部１０４から計画発車時刻を取得し、速度・位置検出部１０３から現在の停車駅情報を取得し、停車駅における人流監視装置１０９から得る利用客検知情報と、運行管理システム１０８から得る他列車の運行状況と、自列車の車両情報制御装置１０７から得る自列車の乗車率とから、計画発車時刻を修正する。

なお、図１には発車時刻制御手段１０２が車上側に存在する例を示したが、発車時刻制御手段１０２の構成手段の一部または全てを地上側に存在させるようにしてもよい。

（１−２）発車時刻制御手段の構成
次に、自動列車運転システム１０１の発車時刻制御手段１０２の構成について説明する。以下、発車時刻制御手段１０２を構成する手段と、各手段の間で入出力される情報について説明する。

図２に示すように、発車時刻制御手段１０２は、発車時刻可変範囲決定手段２０１、利用客数底打ち時刻判定手段２０２、利用客数計測手段２０３、移動時間推定手段２０４、発車時刻修正手段２０５及び優先項目決定手段２０６から構成される。

発車時刻可変範囲決定手段２０１は、走行計画部１０４から計画発車時刻を取得し、その時刻の前後に発車時刻可変範囲を設定する処理を担う。発車時刻の可変範囲は、車両情報制御装置１０７から得る自列車の乗車率、及び、運行管理システム１０８から得る他列車の運行状況を参照して、自他列車の運行に悪影響を及ぼさないように設定される。発車時刻可変範囲決定手段２０１の処理については後で詳細に説明する。

利用客数底打ち時刻判定手段２０２は、より適切な新しい発車時刻を決定するため、発車時刻可変範囲決定手段２０１から出力される発車時刻可変範囲の範囲内で、制御対象列車を利用しようとする客の乗車ホームへの流入が底打ちするタイミングを判定する。

ここで「底打ち」とは、利用客流入の波の谷の部分を意味する。底打ちするタイミングの判定は、利用客数計測手段２０３から得られる、人流監視装置１０９の監視ポイントにおける利用客数計測結果と、移動時間推定手段２０４から得られる、人流監視装置１０９の監視ポイントから制御対象列車の乗車ホームまでの推定移動時間を参照して行われる。

また、利用客数計測結果とは、単位時間あたりの利用客の流入量であり、単位は例えば「人／秒」である。上記した監視ポイントは、乗車ホームよりも手前に存在している。監視ポイントの例としては、例えば改札機などが挙げられる。監視ポイントが改札機の場合には、その入場記録（利用客検知情報）から「人／秒」のデータ（利用客数計測結果）を得ることが可能である。

また、改札機から入場した利用客が、特定の乗車ホームへ向かう利用客であるか否かは、利用客が、行き先の記録された切符や定期乗車券を利用する場合に容易に判断することができる。入場した利用客が特定の乗車ホームへ向かうことが判断できない場合は、入場した利用客の利用ホームを確率的に振り分けてカウントする方法が考えられる。この場合の確率は、曜日や時間帯によって異なるものであり、予め行われるフィールド調査から得ることができる。また、監視ポイントの他の例としては、乗車ホームへ向かう階段や昇降機などが挙げられ、これらの場所に設置された監視カメラや重量センサによって利用客の流入を監視することができる。

発車時刻修正手段２０５は、利用客数底打ち時刻判定手段２０２から出力された利用客数底打ち時刻を入力として、修正発車時刻を設定する。利用客数底打ち時刻が複数存在する場合には、優先項目決定手段２０６から得られる優先項目に基づいて、複数存在する利用客数底打ち時刻のうち、予め設定された計画発車時刻より早めまたは遅めのいずれの利用客数底打ち時刻を修正発車時刻に反映するかを決定する。

ここで、優先項目の例としては、「輸送力」や「省エネ」などが挙げられる。例えば、混雑時のように、「省エネ」よりも「輸送力」を優先すべき状況の場合には、計画発車時刻より遅めの利用客底打ち時刻を修正発車時刻に反映することで、多くの利用客を制御対象列車に乗せて運行し、輸送力を優先することができる。この場合、発車時刻を遅らせることで、速度を下げた省エネ運転の機会を逸するため、「省エネ」は優先されていないこととなる。発車時刻修正手段２０５は、設定した修正発車時刻を走行計画部１０４に送信する。

以上、発車時刻制御手段１０２を構成する手段と、各手段間で入出力される情報について説明した。

（１−３）発車時刻制御手段の処理の詳細
次に、本実施の形態における発車時刻制御手段１０２の処理の詳細について説明する。図３は、発車時刻制御手段１０２の処理の詳細を示すフローチャートである。なお、当該フローの開始タイミングは、制御対象列車の先行列車の当駅発車時刻から、利用客数計測手段２０３で計測される人流監視装置１０９の監視ポイントからホームまでの移動時間分だけ前の時刻より以降とする。

図３に示すように、まず、発車時刻可変範囲決定手段２０１は、走行計画部１０４から計画発車時刻を取得する（Ｓ３０１）。

そして、発車時刻可変範囲決定手段２０１は、ステップＳ３０１で取得した計画発車時刻の前後に発車時刻可変範囲を設定する（Ｓ３０２）。具体的に、発車時刻可変範囲決定手段２０１は、車両情報制御装置１０７から得られる自列車の乗車率、及び、運行管理システム１０８から得られる他列車の運行状況を参照して、発車時刻可変範囲を設定する。ステップＳ３０２の発車時刻可変範囲決定処理については、後で詳細に説明する。

次に、発車時刻可変範囲決定手段２０１は、ステップＳ３０２の発車時刻可変範囲決定の結果を受けて、発車時刻可変範囲が存在するか否かを判定する（Ｓ３０３）。ステップＳ３０３において、発車時刻可変範囲が存在すると判定された場合は、ステップＳ３０４の処理を実行する。一方、ステップＳ３０３において、発車時刻可変範囲が存在しないと判定された場合は、元の計画発車時刻を発車時刻として上書き設定する（Ｓ３１０）。

ステップＳ３０４では、発車時刻可変範囲決定手段２０１の利用客数底打ち時刻判定手段２０２が、利用客数底打ち時刻の判定と登録を行う。当該処理は入力される情報として、発車時刻可変範囲決定手段２０１から得られる発車時刻可変範囲と、利用客数計測手段２０３から得られる人流監視装置１０９の監視ポイントにおける利用客数計測結果と、移動時間推定手段２０４から得られる人流監視装置１０９の監視ポイントから制御対象列車の乗車ホームまでの推定移動時間と、を必要とする。ステップＳ３０４における利用客数底打ち時刻の判定と登録の処理については、後で詳細に説明する。

続いて、発車時刻可変範囲決定手段２０１は、ステップＳ３０４の利用客数底打ち時刻の判定と登録の処理の結果を受けて、利用客数底打ち時刻の登録が存在するか否かを判定する（Ｓ３０５）。ステップＳ３０５において、利用客数底打ち時刻の登録が存在すると判定された場合には、ステップＳ３０６の処理を実行する。一方、ステップＳ３０５において、利用客数底打ち時刻の登録が存在しないと判定された場合には、元の計画発車時刻を発車時刻として上書き設定する（Ｓ３１０）。

ステップＳ３０６では、発車時刻可変範囲決定手段２０１は、優先項目決定手段２０６から優先項目を取得する。優先項目の例としては、上記したように、「輸送力」や「省エネ」などが挙げられ、以下では、この二通りを例示して説明する。ここで、「輸送力」を優先するとは、計画発車時刻より遅めの発車時刻を採用し、現停車駅でなるべく多くの利用客を乗車させることを意味する。また、「省エネ」優先とは、計画発車時刻より早めの発車時刻を採用し、現駅から次駅までの走行速度を下げることを意味する。

そして、発車時刻可変範囲決定手段２０１は、ステップＳ３０６の取得結果を受けて、輸送力優先であればステップＳ３０９の処理を実行し、輸送力優先でないすなわち、省エネ優先であればステップＳ３０８の処理を実行する。ステップＳ３０８とステップＳ３０９に記載されている「早い」「遅い」とは、複数の利用客底打ち時刻が存在した場合に、発車時刻としていずれを選ぶかを決める指標である。したがって、利用客底打ち時刻が一つしかなかった場合には、ステップＳ３０８とステップＳ３０９で設定される発車時刻は同一となる。

以上、本実施の形態における発車時刻制御手段１０２の処理の詳細について説明した。

次に、図３のステップＳ３０２における発車時刻可変範囲設定について詳細に説明する。

上記したように、発車時刻可変範囲は、計画発車時刻の前後に設定される。通常、運行側で所持している計画発車時刻は、５秒刻みや１５秒刻みなどの秒単位である。一方、利用客が時刻表などで認識している発車時刻は分単位である。したがって、利用客の立場に立てば、分の単位が合っていれば電車遅延と認識する可能性が低くなり、発車時刻は計画発車時刻から数秒から数十秒程度の修正が可能であると考えることができる。例えば、計画発車時刻が「１５時３０分３０秒」の場合には、最大で、「１５時３０分０秒から１５時３０分５９秒」までの発車時刻の可変範囲が存在していることとなる。

発車時刻可変範囲を制限する何らかの要因が存在する場合には、上記のような前後３０秒近い可変範囲が常に存在するとは限らない。発車時刻可変範囲を制限する要因としては、例えば、他列車の運行状況や当該列車の混雑率などが挙げられる。

他列車の運行状況に関しては、特に、制御対象列車と、先行列車または後続列車との干渉を考慮すべきである。すなわち、発車時刻を早くし過ぎることによって、制御対象列車が先行列車に近づき過ぎ、制御対象列車が駅間で不要に停止・減速することが想定できる。この場合、制御対象列車は遅延を引き起こして定時性を損なうだけでなく、省エネの観点からも余計なエネルギーを使用してしまうこととなる。

逆に発車時刻を遅くし過ぎることによって、制御対象列車の現停車駅に対する後続列車の進入が妨害され、後続列車以降の遅延を引き起こすこととなる。発車時刻を何秒修正すると先行列車または後続列車との干渉を引き起こすかは、ダイヤや軌道回路割等の情報を取得することで計算可能である。

自列車の混雑率については、ラッシュやイベントなどに起因して、制御対象列車の混雑率が高い場合を考慮する必要がある。このような場合、発車時刻を遅らせても、追加で乗車できる利用客は限られると想定できる。また、既に乗車している利用客にとっては、満員状態の列車がなかなか発車しないことに苛立ちを覚えさせられることにつながりかねない。したがって、そのような利用客満足度を低下させる事象は避けるべきである。

自列車の混雑率は、列車の乗車率から判断可能である。乗車率は、一般的に台車の空気ばねにおける応荷重から計算され、車両情報制御装置１０７により把握される。自列車の混雑率が所定の混雑率を超えている場合には、発車時刻可変範囲の設定に関して、発車時刻を遅らせる方向への自由度を制限することが有効となる。以上、ステップＳ３０２の発車時刻可変範囲設定処理の詳細を説明した。

次に、図３のステップＳ３０４の利用客数底打ち時刻の判定と登録について、図４を参照して説明する。

図４に示すように、発車時刻制御手段１０２の利用客数計測手段２０３は、人流監視装置１０９の監視ポイントにおける利用客検知情報を取得し、各時刻における利用客数計測結果を生成する（Ｓ４０１）。ここで、利用客数計測結果とは、単位時間あたりの利用客の流入量であり、単位は例えば「人／秒」である。

続いて、発車時刻制御手段１０２は、ステップＳ４０１で得られた利用客数計測結果の時間変化に基づいて、利用客計測場所における利用客数底打ちの判定を行う（Ｓ４０２）。ステップＳ４０２における利用客数底打ちの判定については後で詳細に説明する。

次に、発車時刻制御手段１０２は、ステップＳ４０２の判定結果に応じて、利用客数の底打ちが存在するか否かを判定する（Ｓ４０３）。ステップＳ４０３において、利用客数の底打ちが存在すると判定された場合には、ステップＳ４０４の処理に進み、利用客計測場所における底打ちの時刻を登録する（Ｓ４０４）。一方、ステップＳ４０３において、利用客数の底打ちが存在しないと判定された場合には、ステップＳ４０６の処理を実行する。

そして、発車時刻制御手段１０２は、ステップＳ４０４で登録された利用客計測場所における底打ち時刻に基づいて、制御対象列車の乗車ホームにおける利用客数底打ち時刻を計算し、登録する（Ｓ４０５）。ステップＳ４０５における利用客数底打ち時刻の計算方法については、後で詳細に説明する。

そして、発車時刻制御手段１０２は、現在時刻と、ステップＳ３０２で決定された発車時刻可変範囲の始端時刻とを比較して、現在時刻が始端時刻より前であればステップＳ４０１に戻り、現在時刻が前記始端時刻より後であれば、処理を終了する。

以上、図３のステップＳ３０４の利用客数底打ち時刻の判定と登録の処理の詳細を説明した。

続いて、図４のステップＳ４０２の利用客数底打ち判定の方法について、図１０を参照して説明する。

図１０は、利用客の単位時間あたり流入量の時間変化の例を表したグラフであり、横軸を時刻、縦軸を人流（単位は「人／秒」）としている。図１０の黒色実線は、利用客数計測手段２０３での利用客数計測結果を表している。

図３のステップＳ４０２の利用客数底打ち判定の判定基準の一例として、人流が一定値を下回る場合（条件１）が挙げられる。他の例として、図１０中の条件１に加えて、人流の時間変化が一定値以下、が成立する場合（条件２）が挙げられる。さらに、条件１及び条件２の条件が成立する場合が一定時間継続する場合（条件３）という判定基準も例として考えられる。

なお、これらの条件における閾値は、駅や運行の上り／下り、あるいは時間帯によって異なるため、運用に当たっては、その値を決めるためのフィールド調査を実施することが望ましい。また、これらの判定基準は一例に過ぎず、他の判定基準によって利用客数底打ち判定を行ってもよい。

以上が、図４のステップＳ４０２の利用客数底打ち判定の詳細説明である。

次に、図４のステップＳ４０５のホームでの底打ち時刻登録の処理例を、図８及び図９を参照して説明する。図８と図９とは、利用客計測手段の場所から制御対象列車の乗車ホームまでの利用客歩行速度が、時刻によって変化するか否かで異なっている。図８及び図９とも、利用客の単位時間当たり流入量の時間変化の例を表したグラフであり、横軸が時刻、縦軸が人流（単位は「人／秒」）である。また、黒色実線が利用客数計測手段２０３による計測結果を表している。

図８は、利用客歩行速度が時刻に寄らず一定と仮定した場合の例を示している。そのため、乗車ホームへの利用客流入のグラフ（点線）は、利用客計測手段での計測結果のグラフ（実線）を時間が進む方向へ平行移動したものとなっている。グラフの平行移動の量は、計測手段の場所から乗車ホームまでの移動所要時間である。

したがって、ホームでの利用客数底打ち予想時刻は、計測手段での利用客底打ち時刻から一定の前記移動所要時間だけ遅らせた時刻となる。移動所要時間は、計測手段の場所から乗車ホームまでの距離を平均的な歩行速度で除して算出する他、フィールド調査で統計的に算出してもよい。また、移動所要時間は、曜日・時間帯・駅の混雑率などによっても変化すると考えられるため、これらの要素をインデックスとする詳細なデータベースを用意することで、より正確な移動所要時間を使用することができ、より適切な発車時刻設定が可能となる。

図９は、利用客歩行速度が時刻によって異なると仮定した場合の例を示している。一般的に、乗車予定の列車の計画発車時刻に近い時刻に駅に流入した利用客は、時間に余裕を持って駅に流入した利用客と比較して、急いで乗車ホームへ向かうと考えられる。したがって、利用客数計測手段での計測時刻が制御対象列車の計画発車時刻に近いほど、利用客歩行速度が速いと仮定することができる。

このような仮定のもと、乗車ホームへの利用客流入のグラフ（点線）は、利用客計測手段での計測結果のグラフ（実線）を時間が進む方向へ平行移動したものではなく、時間方向に潰れた形状（一点鎖線）となる。この場合、ホームでの利用客数底打ち予想時刻は、計測手段での利用客底打ち時刻から、時刻に応じた移動所要時間だけ遅らせた時刻となる。計画発車時刻までの残時間と歩行速度との関係はフィールド調査や実験から統計的に算出することができる。

このように、計画発車時刻までの残時間と歩行速度との関係が入手可能な場合には、図８のようにグラフを並行移動させて底打ち時刻を判定するのではなく、図９の方法によってホームでの底打ち時刻登録を行うことで、より正確な、ホームでの利用客底打ち時刻を判定することが可能である。

以上が、図４のステップＳ４０５のホームでの底打ち時刻登録に関する処理の例である。

次に、図５〜図７を参照して、上記構成によって実現される発車時刻修正の具体例について説明する。

図５は、修正発車時刻が計画発車時刻よりも遅くなる例、図６は、修正発車時刻が計画発車時刻よりも早くなる例、図７は、利用客数底打ち時刻が複数存在する例である。いずれも、利用客の単位時間当たり流入量の時間変化の例を表したグラフであり、横軸が時刻、縦軸が人流（単位は「人／秒」）である。また、実線が利用客数計測手段２０３での計測結果を、点線が乗車ホームへの利用客流入予想を表している。なお、計測手段からホームまでの所要移動時間は時刻に関わらず一定と仮定する。

図５では、計測手段での利用客数底打ち時刻が、黒色矢印で示される時刻に存在する。計測手段からホームまでの所要移動時間を考慮し、ホームでの利用客数底打ち予想時刻は白抜き矢印で示される時刻となる。一方、制御対象列車の計画発車時刻が白抜き三角で示される時刻で、発車時刻可変範囲が後方に伸びているとする。

この場合、ホームでの利用客数底打ち予想時刻（白抜き矢印）が計画発車時刻よりも遅い時刻であり、発車時刻可変範囲に入っているため、修正発車時刻（黒色三角）は、ホームでの利用客数底打ち予想時刻（白抜き矢印）と近い時刻に設定される。なお、修正発車時刻（黒色三角）の設定は、ホームでの利用客数底打ち予想時刻（白抜き矢印）と同一である必要は無く、当該路線で一般的に使用されているダイヤ刻み（５秒、１５秒など）に合わせて、ホームでの利用客数底打ち予想時刻（白抜き矢印）に近い時刻に設定されてもよい。

また、図６では、計測手段での利用客数底打ち時刻が、黒色矢印で示される時刻に存在する。計測手段からホームまでの所要移動時間を考慮し、ホームでの利用客数底打ち予想時刻は白抜き矢印で示される時刻となる。一方、制御対象列車の計画発車時刻が白抜き三角で示される時刻で、その前後に発車時刻可変範囲が存在する。

この場合、ホームでの利用客数底打ち予想時刻（白抜き矢印）が計画発車時刻よりも早い時刻であり、発車時刻可変範囲の始端よりも前に存在するため、修正発車時刻（黒色三角）は、発車時刻可変範囲に収まる範囲内で、ホームでの利用客数底打ち予想時刻（白抜き矢印）に近い時刻に設定される。なお、修正発車時刻（黒色三角）の設定は、発車時刻可変範囲の始端と同一である必要は無く、当該路線で一般的に使用されているダイヤ刻み（５秒、１５秒など）に合わせて、ホームでの利用客数底打ち予想時刻（白抜き矢印）に近い時刻に設定されるのでもよい。

また、図７では、計測手段での利用客数底打ち時刻が、黒色矢印で示される２つの時刻に存在する。ここでは、ステップＳ３０６で優先項目が「輸送力」であったという仮定で、より遅い方の、計測手段での利用客数底打ち時刻を採用する。対応するホームでの利用客数底打ち予想時刻は白抜き矢印で示される時刻となる。一方、制御対象列車の計画発車時刻が白抜き三角で示される時刻で、その前後に発車時刻可変範囲が存在する。

この場合、ホームでの利用客数底打ち予想時刻（白抜き矢印）が計画発車時刻よりも遅い時刻であり、発車時刻可変範囲に入っているため、修正発車時刻（黒色三角）は、ホームでの利用客数底打ち予想時刻（白抜き矢印）と近い時刻に設定される。なお、修正発車時刻（黒色三角）の設定は、ホームでの利用客数底打ち予想時刻（白抜き矢印）と同一である必要は無く、当該路線で一般的に使用されているダイヤ刻み（５秒、１５秒など）に合わせて、ホームでの利用客数底打ち予想時刻（白抜き矢印）に近い時刻に設定されるのでもよい。

以上、本実施形態の構成で実現される発車時刻修正の具体例について説明した。

なお、本実施の形態では、制御対象列車の発駅における利用客流入の波に応じて、発駅の発車時刻を修正する方法を提案したが、かかる例に限定されず、修正された発車時刻から所定の駅停車時間を差し引くことで、当駅への目標到着時刻の算出・修正に活用するようにしてもよい。

（２）第２の実施の形態
（２−１）列車運転支援システムの構成
本実施の形態では、駅への利用客流入の波に応じて発車時刻を運転士に教示する列車運転支援システムの例を説明する。本実施の形態によれば、自動列車運転装置を備えない手動運転の列車に対しても、本発明を適用することが可能となる。

図１１に示すように、列車運転支援システム１１０１は、速度・位置検出部１０３で取得する自列車の位置及び速度と、データベース１０６から取得する路線・車両・運行条件とから、走行計画部１０４において走行計画を作成し、その走行計画に沿って走行するように、乗務員１１１２に対し、運転操作教示部１１０５で操作教示内容を画面表示や音声などで出力する。

走行計画の一例としては、位置に応じた速度パターンが挙げられる。速度・位置検出部１０３は、速度発電機１１１からの車輪回転に同期したパルス信号で速度を検出する他、予め位置を把握している地上子と通信する車上子１１０からの位置情報によって列車の位置を検出する。地上子が無い区間については、速度を積分することで、位置情報を得る。

また、列車運転支援システム１１０１は、後述する発車時刻制御手段１０２を有し、走行計画部に対して、発車時刻を与えることによって、それまでに計画された走行計画に変更を加え、走行制御内容を修正させる機能を有する。発車時刻制御手段１０２は、走行計画部１０４から計画発車時刻を、速度・位置検出部１０３から現在の停車駅情報を取得し、停車駅における人流監視装置１０９から得る利用客検知情報と、運行管理システム１０８から得る他列車の運行状況と、自列車の車両情報制御装置１０７から得る自列車の乗車率とから、計画発車時刻を修正する。

なお、図１１には発車時刻制御手段１０２が車上側に存在する例を示したが、発車時刻制御手段１０２の構成手段の一部または全てが地上側に存在させるようにしてもよい。

図１１の発車時刻制御手段１０２の構成及び入出力及び発車時刻を決めるための処理については、第１の実施の形態において図２〜図１０を参照して説明したものと同様であるため、詳細な説明を省略する。

次に、図１２及び図１３を参照して、運転操作教示部１１０５が出力する教示の例について説明する。

図１２は、音声によって発車タイミングを教示する例である。運転室内に設けられたスピーカーから、自列車の発車タイミングに関して情報が提供される。その際には、元の計画発車時刻からの修正幅、及び、修正結果としての新しい発車時刻が教示されることが望ましい。また、発車時刻が修正されたことによる次駅までの走行時間変化についても運転士に教示することで、運転操作をどのように変更する必要があるかについて、関連情報を提供することができる。さらに、次駅までの運転操作がどのように変わるのか、到達すべき最高速度などの具体的な情報を提供してもよい。

また、図１３は、画面表示によって発車タイミングを教示する例である。運転台の画面もしくは追加で設置されるディスプレイなどに、自列車の発車タイミングに関する情報が提供される。その際には、元の計画発車時刻からの修正幅、及び、修正結果としての新しい発車時刻が教示されることが望ましい。また、発車時刻が修正されたことによる次駅までの走行時間変化についても運転士に教示することで、運転操作をどのように変更する必要があるかについて、関連情報を提供することができる。さらに、次駅までの運転操作がどのように変わるのか、到達すべき最高速度などの具体的な情報を提供してもよい。

実際の運用では、図１２に例示する音声による教示と図１３に例示する画面表示による教示の両方を組み合わせることで、より有効な運転支援システムを実現させることができる。以上、本実施の形態にかかる列車運転支援システムの例について説明した。

（３）第３の実施の形態
（３−１）列車運行管理システムの構成
本実施の形態では、駅への利用客流入の波に応じて進路制御内容を修正する列車運行管理システムの例を説明する。本実施の形態によれば、車両側に特別な装置を必要とすることなく、あらゆる列車に対して本発明を適用することが可能となる。

図１４に示すように、列車運行管理システム１４０１は、後述する発車時刻制御手段１０２から出力される修正発車時刻によって、ダイヤ修正部１４０２を通して、ダイヤ管理部１４０３で管理されるダイヤ情報を修正・更新する。ここで、ダイヤ情報は、駅係員１４０５や乗務員１１１２あるいは利用客１４０６に、それぞれふさわしい形態で伝達される。また、ダイヤ情報は、進路制御装置１４０７を通して、信号システム１４０４における進路制御に活用される。

発車時刻制御手段１０２は、ダイヤ管理部１４０３から計画発車時刻を、信号システム１４０４から現在の停車駅情報を取得し、停車駅における人流監視装置１０９から得る利用客検知情報と、信号システム１４０４から得る他列車の運行状況と、制御対象列車の車両情報制御装置１０７から得る制御対象列車の乗車率とから、計画発車時刻を修正する。

図１４の発車時刻制御手段１０２の構成や入出力及び発車時刻を決めるための処理は、第１の実施の形態において図２〜図１０を参照して説明したものと同様であるため、詳細な説明を省略する。以上、本実施の形態にかかる列車運行管理システムの例について説明した。

なお、本発明は、例えば列車間隔が稠密でなく、利用客の駅流入に波が生じる路線の自動列車運転システム、列車運転支援システム及び列車運行管理システムとして適用することができる。また、適用先は鉄道に限らず、出発が時間的に離散的である交通システム全般に適用することができる。

１０１ 自動列車運転システム
１０２ 発車時刻制御手段
１０３ 速度・位置検出部
１０４ 走行計画部
１０５ 走行制御部
１０６ データベース
１０７ 車両情報制御装置
１０８ 運行管理システム
１０９ 人流監視装置
１１０ 車上子
１１１ 速度発電機
１１２ 制駆動制御装置
２０１ 発車時刻可変範囲決定手段
２０２ 利用客数底打ち時刻判定手段
２０３ 利用客数計測手段
２０４ 移動時間推定手段
２０５ 発車時刻修正手段
２０６ 優先項目決定手段

Claims (10)

1. 列車の運転を制御する自動列車運転システムであって、
   予め設定された制御対象列車の乗車ホームより手前の計測地点において前記乗車ホームへ向かう利用客数を計測する利用客数計測手段と、
   前記計測地点から前記乗車ホームまでの移動所要時間を推定する移動時間推定手段と、
   前記利用客数計測手段による計測結果と前記移動所要時間とから、前記乗車ホームへ流入する単位時間当たり人数が底打ちする時刻を判定する利用客数底打ち時刻判定手段と、
   前記底打ち時刻と当該列車の計画発車時刻との比較結果に応じて発車時刻を修正する発車時刻修正手段と、
   を備えることを特徴とする、自動列車運転システム。
2. 前記制御対象列車の位置、速度、路線、車両及び運行条件から走行計画を作成する走行計画部と、
   前記走行計画に沿って前記制御対象列車を走行するよう制御する走行制御部と、
   を備え、
   前記走行計画部は、前記発車時刻修正手段により修正された発車時刻を前記走行計画に反映させる
   ことを特徴とする、請求項１に記載の自動列車運転システム。
3. 前記利用客数計測手段は、自動改札機における入場データを基に特定のホームへ向かう利用客の流入数をカウントする
   ことを特徴とする、請求項１に記載の自動列車運転システム。
4. 前記利用客数計測手段は、入場した利用客の行き先が不明な場合には、曜日や時間帯毎にデータベース化された各方面への利用客分散割合に基づいて、特定のホームへ向かう利用客の流入数を算出する
   ことを特徴とする、請求項１に記載の自動列車運転システム。
5. 前記移動時間推定手段は、前記制御対象列車の計画発車時刻に近いタイミングで前記計測地点を通過した利用客ほど、短い移動時間で前記計測地点から前記乗車ホームまでを移動すると推定する
   ことを特徴とする、請求項１に記載の自動列車運転システム。
6. 前記計画発車時刻の前後に発車時刻を修正し得る発車時刻可変範囲を決定する発車時刻可変範囲決定手段を備え、
   前記利用客数底打ち時刻判定手段は、前記決定された発車時刻可変範囲の範囲内で、前記乗車ホームへ流入する単位時間当たり人数が底打ちする時刻を判定する
   ことを特徴とする、請求項１に記載の自動列車運転システム。
7. 前記発車時刻可変範囲決定手段は、当該列車の計画発車時刻と、他列車の運行状況と、当該列車の混雑率と、のいずれかまたはいずれかの組合せによって、発車時刻を修正し得る発車時刻可変範囲を決定する
   ことを特徴とする、請求項６に記載の自動列車運転システム。
8. 前記計画発車時刻を修正して生成される修正発車時刻の候補が複数存在する場合に、
   前記発車時刻修正手段は、別途入力される省エネか輸送力のいずれを優先させるかの優先情報に基づいて、前記複数の修正発車時刻の候補から、前記優先情報が省エネ優先の場合は前記優先情報が輸送力優先の場合よりも早い発車時刻を選択する
   ことを特徴とする、請求項１に記載の自動列車運転システム。
9. 運転手による列車の運転を支援する列車運転支援システムであって、
   予め設定された制御対象列車の計画発車時刻及び所定の計測地点における駅利用客の流入検知情報から前記制御対象列車の計画発車時刻を修正して修正発車時刻を生成し、駅間の走行計画に前記修正発車時刻を反映させる発車時刻制御手段と、
   前記修正発車時刻に前記制御対象列車を発車させるよう、出発タイミングを視覚または聴覚で運転士に伝える運転操作教示手段と、
   を備え、
   前記発車時刻制御手段は、
   前記制御対象列車の乗車ホームより手前の計測地点において前記乗車ホームへ向かう利用客数を計測する利用客数計測手段と、
   前記計測地点から前記乗車ホームまでの移動所要時間を推定する移動時間推定手段と、
   前記利用客数計測手段による計測結果と前記移動所要時間とから、前記乗車ホームへ流入する単位時間当たり人数が底打ちする時刻を判定する利用客数底打ち時刻判定手段と、
   前記底打ち時刻と当該列車の計画発車時刻との比較結果に応じて発車時刻を修正する発車時刻修正手段と、
   を含むことを特徴とする、列車運転支援システム。
10. 列車の運行を管理する列車運行管理システムであって、
    予め設定された制御対象列車の計画発車時刻及び所定の計測地点における駅利用客の流入検知情報から前記制御対象列車の計画発車時刻を修正して修正発車時刻を生成し、列車のダイヤ情報に前記修正発車時刻を反映させる発車時刻制御手段と、
    前記修正発車時刻に前記制御対象列車を発車させるよう前記制御対象列車の進路制御を修正する進路制御修正手段と、
    を備え、
    前記発車時刻制御手段は、
    前記制御対象列車の乗車ホームより手前の計測地点において前記乗車ホームへ向かう利用客数を計測する利用客数計測手段と、
    前記計測地点から前記乗車ホームまでの移動所要時間を推定する移動時間推定手段と、
    前記利用客数計測手段による計測結果と前記移動所要時間とから、前記乗車ホームへ流入する単位時間当たり人数が底打ちする時刻を判定する利用客数底打ち時刻判定手段と、
    前記底打ち時刻と当該列車の計画発車時刻との比較結果に応じて発車時刻を修正する発車時刻修正手段と、
    を含むことを特徴とする、列車運行管理システム。