JP6670264B2

JP6670264B2 - 地上装置、車上装置及び車両制御装置

Info

Publication number: JP6670264B2
Application number: JP2017052016A
Authority: JP
Inventors: 幸司飯田; 末一矢田; 山口　洋一; 洋一山口; 敏路栗原
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 2017-03-17
Filing date: 2017-03-17
Publication date: 2020-03-18
Anticipated expiration: 2031-10-28
Also published as: JP2017105465A

Description

本発明は、車両制御用地上装置、車両に搭載される車上装置及びそれらを組み合わせて構成される車両制御装置に関する。

車両の走行する平行レールや、モノレール・カーの走行するモノレール等のいずれの線路でも、線路曲率、気象条件または線路改修工事等により、速度制限の加わる領域(速度制限区間)を有する場合、当該速度制限区間の存在する閉そく区間においては、ＡＴＣ装置等の地上装置より、車上装置に速度制限情報を送信し、車両速度を制限するようになっている。そのような車両制御技術は、例えば特許文献１、２に記載されている。

ところが、この場合の速度制限は閉そく区間毎に行われるため、速度制限区間を持つ閉そく区間に進入する車両に対しては、そのブレーキ性能如何に関わらず、一律に、速度制限区間を持つ閉そく区間に入る前に、速度制限区間に対応して定められた最高許容速度となるような速度制限が加わる。

最高許容速度は、一般には、ブレーキ性能のもっとも低い車両を想定して設定される。このため、ブレーキ性能の高い車両であれば、速度制限開始点を、速度制限区間に更に近づいた地点に設定しても、速度制限区間に入る前に、指定された制限速度まで減速できるにも関わらず、ブレーキ性能の低い車両を想定して設定された速度制限開始点からブレーキがかかってしまうから、運行効率が低下する。

上述した問題点を解決する手段として、速度制限区間のある閉そく区間内に地上子を設定し、地上子を設置した地点までは、それまでに許容されていた許容最高速度で走行し、地上子を検出した地点を、速度制限開始点とする手法がある。

しかしながら、この場合には、地上子の設置及びそのメンテナンスが必要になり、設置及びメンテナンス作業の両面からのコスト高を招くのみならず、危険性の高いメンテナンス作業が必要になるという問題点が残る。特に、モノレール等では、高所での設置作業及びメンテナンス作業となるので、高い作業リスクを負わなければならなくなる。

別の手法として、速度制限区間を持つ閉そく区間を細分化することも考えられるが、この場合は、細分化された各閉そく区間に車両制御用の送受信器を有する地上装置が必要になるから、設備コストが高くなる。

特開２００３−９５１０３号公報特開２０１０−９５２１７号公報

本発明の課題は、車両運転効率向上、コスト低減及び保守作業の危険性回避に寄与し得る車両制御用の地上装置、車上装置、及び、車両制御装置を提供することである。

上述した課題を解決するため、本願発明は、次の地上装置、車上装置、及び、車両制御装置を開示する。

まず、本発明に係る地上装置は、車両の走行路上の閉塞区間内に速度制限区間が設けられた場合において、閉塞区間の境界点を特定地点とし、特定地点から速度制限区間に入る地点までの走行距離情報と、速度制限区間に設定された最高許容速度と、車両の特定地点における最高許容速度と、車両に搭載された車上装置から送信されるブレーキ性能と、に基づき、車両の速度を特定地点における最高許容速度から速度制限区間に設定された最高許容速度に減速するために設定される速度制限開始点から速度制限区間に入る地点までの走行距離情報を求めて予測し、特定地点から速度制限開始点までの車両の走行距離情報を予測し、特定地点から速度制限開始点までの車両の走行時間情報を予測すると共に走行時間情報を車上装置に送信し、車両に対する速度制限開始点を車両のブレーキ性能に応じて可変とする機能を有する。

次に、本発明に係る車上装置は、自車両の走行路上の閉塞区間内に速度制限区間が設けられた場合において、閉塞区間の境界点を特定地点とし、特定地点から速度制限区間に入る地点までの走行距離情報と、速度制限区間に設定された最高許容速度と、自車両の特定地点における最高許容速度と、自車両のブレーキ性能と、に基づき、自車両の速度を特定地点における最高許容速度から速度制限区間に設定された最高許容速度に減速するために設定される速度制限開始点から速度制限区間に入る地点までの走行距離情報を求めて予測し、特定地点から速度制限開始点までの自車両の走行距離情報を予測し、特定地点から速度制限開始点までの自車両の走行時間情報を予測し、自車両に対する速度制限開始点を自車両のブレーキ性能に応じて可変とする機能を有する。

本発明に係る地上装置及び車上装置は、車両制御装置を構成するために用いられる。その場合の地上装置または車上装置の組み合わせには、以下の３つの態様がある。

＜第１の形態＞
地上装置が本発明に係るものであり、前記車上装置は、前記地上装置から送信された情報に基づいて、自車両の速度を制御する。車上装置は、本発明に係るものではない。

第１の形態の車両制御装置において、地上装置は、特定地点を基準にして予測した車両の走行時間情報に基づいて、前記車両に対する速度制限開始点を決定し、送信する機能を有する。

通常、車両制御装置において、地上装置は、車両検知システムにより、車両位置を把握している。また、特定地点までの速度制御信号は、当該地上装置が与えたものであり、地上装置は、当然に把握している。

そこで、地上装置は、特定地点での車両の速度と、特定地点を基準にして予測した車両の走行時間情報とより、特定地点からの車両の走行距離を予測する。そして、この予測距離情報に基づいて、当該車両のための速度制限開始点を決定し、その情報を車上装置に向けて送信する。この構成によれば、車両は、速度制限開始点までは、それまでの速度を維持したままで走行することができるので、車両運行効率を向上させることができる。

地上装置が、当該車両の車上装置と情報の送受信を行っている場合には、その車両番号等をもとにして、当該車両のブレーキ性能を判定することができるから、そのブレーキ性能に応じて、速度制限開始点を可変することもできる。例えば、ブレーキ性能の高い車両であれば、速度制限開始点を、速度制限区間により近い地点に設定し、車両運行効率を、より向上させることができる。もっとも、自車のブレーキ性能を考慮することなく、最も低いブレーキ性能の車両に合わせて、速度制限開始点を一律に決定してもよい。

しかも、地上子を設置する必要がないから、地上子の設置及びそのメンテナンスが不要になり、設置及びメンテナンス作業の両面から、コストダウンを達成することができる。加えて、危険性の高いメンテナンス作業も不要になるから、高所での設置作業及びメンテナンス作業という高い作業リスクを負わなければならないモノレール等では、極めて有用性が高くなる。更に、閉そく区間を細分化する必要もないので、細分化による地上装置の設置数増加というデメリットも生じない。

＜第２の形態＞
第２の形態の車両制御装置では、前記車上装置が本発明に係るものによって構成される。地上装置は、前記車上装置と情報の送受信をおこなう。地上装置は、本発明に係るものではない。

第２の形態の車両制御装置において、車上装置は、特定地点を基準にして予測した自車両の走行時間情報に基づいて、自車両の速度制限開始点を決定する機能を有する。

通常、車両制御装置においては、車上装置は、地上装置から供給される車両制御信号を受信している。車両制御信号は隣接する閉そく区間の閉そく境界で変化するので、車両制御信号の変化する閉そく境界を特定地点として用いることができる。または、車上装置を構成する地点検出手段、例えば速度発電機等を用いて、自車両の地点を検出し、その検出地点から特定地点を設定することもできる。車上装置は、また、速度発電機等を用いて、自己の実際の走行速度を検出することができるし、地上装置から、許容最高速度信号として与えられることもある。

そこで、車上装置は、特定地点における自車両の走行速度と、特定地点を基準にして予測した車両の走行時間情報とより、特定地点からの車両の走行距離を予測する。そして、この予測距離情報と自己のブレーキ性能とに基づいて、自車両のための速度制限開始点を決定する。この構成によれば、速度制限開始点までは、それまでの速度を保って走行できるので、車両運行効率を向上させることができる。

上述した第１の形態の車両制御装置において、地上装置が速度制限のある閉そく区間の境界点を特定地点とし、特定地点から車両の速度制限開始点までの走行距離情報又は走行時間情報から車両に対する速度制限開始点を決定し、その車両のブレーキ性能に応じて速度制限開始点を可変としても良い。または、上述した第２の形態の車両制御装置において、車上装置が速度制限のある閉そく区間の境界点を特定地点とし、特定地点から車両の速度制限開始点までの走行距離情報又は走行時間情報、及び自車両のブレーキ性能に基づいて、自車両の速度制限開始点を決定しても良い。

＜第３の形態＞
第３の形態の車両制御装置では、地上装置及び車上装置の何れも、本発明に係るものである。この構成によれば、前記地上装置または前記車上装置の何れか一方が故障した場合でも、他方がバックアップし、第１の形態又は２で述べた構成及び利点を確保することができる。前記地上装置及び前記車上装置の何れも正常である場合は、何れか一方を優先的に働かせることができる。

以上述べたように、本発明によれば、車両運転効率向上、コスト低減及び保守作業の危険性回避に寄与し得る車両制御用の地上装置、車上装置、及び、車両制御装置を提供することができる。

本発明に係る地上装置を用いた車両制御装置の構成を示す図である。本発明に係る車上装置を用いた車両制御装置の構成を示す図である。本発明に係る地上装置及び車上装置を用いた車両制御装置の構成を示す図である。

＜第１の形態＞
まず、図１を参照して説明する。図１は、第１の形態の車両制御装置を示し、地上装置１に特徴がある。この地上装置１は、特定地点Ｐ０を基準にして予測した車両の走行時間情報に基づいて、車両２に対する速度制限開始点ＰＢを決定し、送信する機能を有する。地上装置１は、車両走行路３の上を走行する車両２に対して、車両制御信号Ｓ１を供給する。車両制御信号Ｓ１には、速度信号情報及び閉そく識別情報等が含まれる。本発明において、車両２には、平行レール上を走行する一般的な車両の他、磁気浮上列車、モノレールカー、路面電車またはゴムタイヤ式電車等、種々のタイプのものが含まれる。車両制御信号Ｓ１は、上述した車両２のタイプに準備された周知の信号伝送系を介して、車両２に伝送される。

車両２は、閉そく区間１Ｔにおいて、車両走行路３上を矢印Ｆ１の方向に、最高許容速度Ｖｍ１で走行しているものとする。車両２には、車上装置２１が備えられており、車上装置２１は、地上装置１から送信された車両制御信号Ｓ１に基づいて、自車両２の速度を制御する。車上装置２１は、本発明に係るものではない。従来から知られているものであってもよいし、これから提案されるものであってもよい。

車両走行路３は、上述した車両２のタイプによって、さまざまに変化することは、当業者にとって周知である。図１では、車両走行路３は、３つの閉そく区間１Ｔ〜３Ｔに区画されており、中間の閉そく区間２Ｔに速度制限区間Ｌ４がある。速度制限区間Ｌ４は、線路曲率、気象条件または線路改修工事等により、例えば、最高許容速度Ｖｍ２（＜Ｖｍ１）の速度制限の加わる領域である。本発明では、閉そく区間１Ｔと閉そく区間２Ｔとの間の閉そく境界を、予測走行時間情報の基準点となる特定地点Ｐ０として説明する。

車上装置２１は、車上アンテナ２２によって、地上装置１から送信された車両制御信号
Ｓ１を受信する。車上装置２１は、地上装置１に車上情報Ｓ２を送信する機能を有していてもよい。また、車両２には、車上装置２１の他に、速度発電機等の速度検出器２５や、ブレーキ２４等が付設されている。ブレーキ２４も、上述した車両２のタイプによってさまざまに変化する。

通常、車両制御装置において、地上装置１は、車両検知システムにより、車両位置を把握している。車両検知システムとして、これまで、さまざまなシステムが提案され、実用に供されている。基本的には、何れの車両検知システムであっても、これを適用することができる。

また、閉そく区間１Ｔにおいて、特定地点Ｐ０である閉そく境界までの速度制御信号は、当該地上装置１が与えたものであり、地上装置１は、当然に把握している。そこで、地上装置１は、特定地点Ｐ０までの車両２の最高許容速度Ｖｍ１と、特定地点Ｐ０を時間的な基準（ｔ＝０）にして予め算定した車両２の走行時間情報（ｔ＝ｔ１）とにより、特定地点Ｐ０からの車両２の走行距離Ｌ２を予測する。この予測距離情報Ｌ２はＬ２＝Ｌ１−Ｌ３＝ｔ１・Ｖｍ１となる。

そして、この予測距離情報Ｌ２に基づいて、特定地点Ｐ０から、予測距離情報Ｌ２をおいて、当該車両２のための速度制限開始点ＰＢを決定し、その情報を車上装置２１に向けて送信する。この構成によれば、車両２は、速度制限開始点ＰＢまでは、それまでの速度を維持したままで走行することができるので、車両運行効率を向上させることができる。

車上装置２１は、地上装置１から速度制限開始点ＰＢに到達した旨の車両制御信号Ｓ１を受けた時、ブレーキ２４に制動信号を送り、自己のブレーキ性能に従ったブレーキパターンＢＣ１で車両速度を制限する。これにより、車両２は、速度制限区間Ｌ４に入る手前の地点Ｐｓで、速度制限区間Ｌ４に設定された最高許容速度Ｖｍ２まで減速される。即ち、車上装置２１では、特定地点Ｐ０となる閉そく境界から、予測距離情報Ｌ２だけ閉そく区間２Ｔに入り込んだ速度制限開始点ＰＢから、閉そく区間２Ｔに設定された速度制限区間Ｌ４における最高許容速度Ｖｍ２に向けた速度制限動作が開始されることになる。地点Ｐｓは、速度制限開始点ＰＢから距離Ｌ３を隔てている。

地上装置１と、当該車両２の車上装置２１との間で、情報の送受信を行うタイプの車両制御装置では、例えば、車上装置２１から送信された車両番号等をもとにして、当該車両２のブレーキ性能を把握することができる。この場合は、速度制限開始点ＰＢを、当該車両２のブレーキ性能に応じ決定することができる。

車両２が、閉そく区間２Ｔを抜け閉そく区間３Ｔに入ったときは、地上装置１は、より高い速度Ｖｍ３を指示する情報を含む車両御信号Ｓ１を送信する。車上装置２１は、その車両制御信号Ｓ１を受信し、それによって許容された最高許容速度Ｖｍ３で走行することになる。

本発明の車両制御装置によれば、車両２は、速度制限開始点ＢＰまでは、それまでの速度を維持したままで走行することができるので、車両運行効率を向上させることができる。

これを、従来の車両制御と対比して説明すると、従来の場合、同じブレーキ性能を持つ車両２が、閉そく区間１Ｔから閉そく区間２Ｔに入る場合、両閉そく区間１Ｔ−２Ｔの閉そく境界Ｐ０において、閉そく区間２Ｔにおける最高許容速度Ｖｍ２まで減速しなければならない。そうすると、車両２の車上装置２１としては、閉そく境界Ｐ０よりも距離Ｌ５だけ手前の地点Ｂで速度制御を開始しなければならない。結局、本発明との対比では、速度制限開始点ＰＢが、距離（Ｌ２＋Ｌ５）だけ手前の地点となり、速度Ｖｍ２になる位置が、本発明の場合よりも、距離（Ｌ２＋Ｌ３）に相当する時間だけ速くなるから、運行効率がその分だけ低下することになる。逆にいえば、本発明によれば、従来との対比において、距離（Ｌ２＋Ｌ３）に相当する時間だけ、運行効率が向上することになる。

しかも、地上子を設置する必要がないから、地上子の設置及びそのメンテナンスが不要になり、設置及びメンテナンス作業の両面から、コストダウンを達成することができる。加えて、危険性の高いメンテナンス作業も不要になるから、高所での設置作業及びメンテナンス作業という高い作業リスクを負わなければならないモノレール等では、極めて有用性が高くなる。更に、閉そく区間を細分化する必要もないので、細分化による地上装置１の設置数増加というデメリットも生じない。もっとも、自車のブレーキ性能を考慮することなく、最も低いブレーキ性能の車両に合わせて、速度制限開始点ＰＢを一律に決定してもよい。

＜第２の形態＞
第２の形態の車両制御装置は、図２に示されている。図において、図１に現れた構成部分と対応する部分については、同一の参照符号を付し、重複説明は、これを省略する。図２に示す第２の形態の車両制御装置では、車上装置２１が本発明に係るものによって構成される。地上装置１は、車上装置２１と情報の送受信をおこなう。ただし、図１に示した本発明に係る地上装置ではない。従来より知られているものであってもよいし、これから提案されるものであってもよい。

第２の形態の車両制御装置において、車上装置２１は、特定地点Ｐ０を基準にして予測した自車両２の走行時間情報に基づいて、自車両２の速度制限開始点ＰＢを決定する機能を有する。図２の場合も、特定地点Ｐ０は、閉そく区間１Ｔと閉そく区間２Ｔとの間の閉そく境界に一致している。

通常、車両制御装置においては、車上装置２１は、地上装置１から供給される車両制御信号Ｓ１を受信している。車両制御信号Ｓ１は、隣接する閉そく区間１Ｔ−２Ｔの閉そく境界で変化するので、車両制御信号Ｓ１の変化する閉そく境界を特定地点Ｐ０として用いることができる。

また、自車両２の走行速度は、速度検出手段２５等を用いて、自車両２を検出することができるし、地上装置１から送信された速度制御信号（許容最高速度信号）によって与えられたものであってもよい。

そこで、車上装置２１は、特定地点Ｐ０における自車両２の走行速度と、特定地点Ｐ０を基準にして予測した車両２の走行時間情報ｔとより、特定地点Ｐ０からの車両２の走行距離Ｌ２を予測し、この予測距離情報Ｌ２と自己のブレーキ性能とに基づいて、自車両２のための速度制限開始点ＰＢを決定する。この構成によれば、車両２は、速度制限開始点ＰＢまでは、それまでの速度を維持したままで走行することができるので、車両運行効率を向上させることができる。

車両２の車上装置２１は、速度制限開始点ＰＢからは、自己車両のブレーキ性能に従ったブレーキパターンＢＣ２で車両速度を制限する。これにより、車両２は、速度制限区間Ｌ４に入る手前の地点Ｐｓで、速度制限区間Ｌ４に設定された最高許容速度Ｖｍ２まで減速される。地点Ｐｓは、速度制限開始点ＰＢから距離Ｌ３だけ離れている。

車両２が、閉そく区間２Ｔを抜け、閉そく区間３Ｔに入ったときは、車上装置２１は、閉そく区間３Ｔに供給された車両制御信号Ｓ１を受信し、それによって許容された最高許容速度Ｖｍ３で走行することになる。

この場合、ブレーキ性能の高い車両２であればあるほど、速度制限開始点ＰＢを、速度制限区間Ｌ４により近い地点に設定することができるから、車両運行効率をさらに向上させることができる。もっとも、自車のブレーキ性能を考慮することなく、最も低いブレーキ性能の車両に合わせて、速度制限開始点ＰＢを一律に決定してもよい。

しかも、地上子を設置する必要がないから、地上子の設置及びそのメンテナンスが不要になり、設置及びメンテナンス作業の両面から、コストダウンを達成することができる。加えて、危険性の高いメンテナンス作業も不要になるから、高所での設置作業及びメンテナンス作業という高い作業リスクを負わなければならないモノレール等では、有用性が高くなる。更に、閉そく区間を細分化する必要もないので、細分化による地上装置１の設置数増加というデメリットも生じない。

＜第３の形態＞
図３は第３の形態の車両制御装置を示している。図３において、図１及び図２に現れた構成部分と対応する部分については、同一の参照符号を付し、重複説明は、これを省略する。図３に図示された車両制御装置では、地上装置１及び車上装置２１の何れも、本発明に係るものである。この構成によれば、地上装置１または車上装置２１の何れか一方が故障した場合でも、他方がバックアップし、第１の形態又は２で述べた構成及び利点を確保することができる。地上装置１及び車上装置２１の何れも正常である場合は、何れか一方を優先的に働かせることができる。

１地上装置、２車両、２１車上装置、３レール。

Claims

車両の走行路上の閉塞区間内に速度制限区間が設けられた場合において、
前記閉塞区間の境界点を特定地点とし、
前記特定地点から前記速度制限区間に入る地点までの走行距離情報と、前記速度制限区間に設定された最高許容速度と、前記車両の前記特定地点における最高許容速度と、前記車両に搭載された車上装置から送信されるブレーキ性能と、に基づき、
前記車両の速度を前記特定地点における最高許容速度から前記速度制限区間に設定された最高許容速度に減速するために設定される速度制限開始点から前記速度制限区間に入る地点までの走行距離情報を求めて予測し、前記特定地点から前記速度制限開始点までの前記車両の走行距離情報を予測し、前記特定地点から前記速度制限開始点までの前記車両の走行時間情報を予測すると共に前記走行時間情報を前記車上装置に送信し、
前記車両に対する前記速度制限開始点を前記車両のブレーキ性能に応じて可変とする、地上装置。
自車両の走行路上の閉塞区間内に速度制限区間が設けられた場合において、
前記閉塞区間の境界点を特定地点とし、
前記特定地点から前記速度制限区間に入る地点までの走行距離情報と、前記速度制限区間に設定された最高許容速度と、前記自車両の前記特定地点における最高許容速度と、前記自車両のブレーキ性能と、に基づき、
前記自車両の速度を前記特定地点における最高許容速度から前記速度制限区間に設定された最高許容速度に減速するために設定される速度制限開始点から前記速度制限区間に入る地点までの走行距離情報を求めて予測し、前記特定地点から前記速度制限開始点までの前記自車両の走行距離情報を予測し、前記特定地点から前記速度制限開始点までの前記自車両の走行時間情報を予測し、
前記自車両に対する前記速度制限開始点を前記自車両のブレーキ性能に応じて可変とする、車上装置。