JP6916020B2 - 車両走行シミュレータおよびプログラム - Google Patents

Description

この発明は、鉄道車両を予め定められた位置に停止させる定位置停止装置を備えた列車における定位置停止装置を動作させた時の車両の挙動をコンピュータ上で模擬することができる車両走行シミュレータおよびプログラムに関する。

従来、鉄道分野においては、列車が予め定められた速度制御開始位置を通過すると、当該位置に設置されている地上子から情報を受信して、列車走行位置から目標停止位置までの位置に応じた目標走行速度を示す速度照査パターンを作成し、列車の走行速度が速度照査パターンに追従するよう列車のブレーキ装置を制御することで、列車を目標停止位置に自動的に停止させる定位置停止装置（ＴＡＳＣ装置）が知られている。このような定位置停止装置に関する発明としては、例えば特許文献１や２に開示されているものがある。

特開２０１１−８７３６４号公報 特開２０１２−１５２０８５号公報

定位置停止装置は、列車を目標停止位置近傍に停止させることができるものの、列車を所定位置に停止させるためにはブレーキ装置を制御する必要があるが、ブレーキの特性すなわちブレーキの利き方は、車種（車両の形式）や編成（連結車両数や車両の組合せ等）によって異なっている。そのため、定位置停止装置を搭載した列車においては、実際に列車を走行させながらトライ＆エラーで定位置停止プログラムのパラメータを微調整することで、列車を所定位置に停止させる作業を実施しており、多大な時間と労力を必要とするという課題がある。

特に近年は、各駅にホームドアを設置する工事が進められている。このホームドアの設置に伴って列車停止位置を変更する必要が生じることがあるとともに、より精度の高い定位置停止制御が要求されるようになって来ており、それに伴って定位置停止装置のブレーキ制御の調整の必要性が高まっている。
本発明は上記のような課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、実際に列車を走行させることなく定位置停止装置を動作させた時の列車の挙動を模擬して定位置停止プログラムのパラメータの微調整を行うことができ、それによって列車を所定位置で停止させるための調整に要する時間と労力を低減することができる車両走行シミュレータおよびプログラムを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、
操作入力部と、表示部と、記憶部と、シミュレーション実行部とを備え、前記記憶部に記憶されている定位置停止プログラムによる車両停止制御を模擬するための車両走行シミュレータにおいて、
前記シミュレーション実行部は、
シミュレーションの条件を設定するための条件設定手段と、
前記操作入力部からの力行指令またはブレーキ指令の入力を判定可能な指令入力判定手段と、
前記指令入力判定手段により判定された指令または前記定位置停止プログラムにより生成され出力されるノッチの値に基づいて車両の加減速度を算出する加減速度算出手段と、
前記加減速度算出手段によって算出された加減速度に基づいて車両の走行速度を算出する走行速度算出手段と、
前記走行速度算出手段によって算出された走行速度に基づいて車両の走行距離を算出する走行距離算出手段と、
前記加減速度算出手段によって算出された加減速度の変化、前記走行速度算出手段によって算出された走行速度の変化、前記定位置停止プログラムにより生成され出力されるブレーキノッチの値の変化を、前記表示部に表示させる表示制御手段と、を備え、
前記加減速度算出手段は、運転台からブレーキ装置へ指令信号が到達するまでの伝送路上の遅延時間およびノッチ変化に伴い車両の実減速度が目標の減速度に到達するまでの遅れ時間を付加して車両の減速度を算出するようにしたものである。

上記のような構成を備えた車両走行シミュレータによれば、加減速度算出手段が、運転台からブレーキ装置へ指令信号が到達するまでの伝送路上の遅延時間およびノッチ変化に伴い車両の実減速度が目標の減速度に到達するまでの遅れ時間を付加して車両の減速度を算出するので、車両のブレーキ制御時の時間遅れを考慮した精度の高いシミュレーションが可能となり、実際に車両を走行させることなく定位置停止装置を動作させた時の車両の挙動を模擬して定位置停止プログラムのパラメータの微調整を行うことができ、それによって車両を所定位置で停止させるための調整に要する時間と労力を低減することができる車両走行シミュレータを実現することができる。

ここで、望ましくは、前記シミュレーション実行部は、前記操作入力部より入力された疑似地上子通過情報に基づいて停止位置までの距離情報を含むデータ列を作成して前記定位置停止プログラムへ渡し、
前記定位置停止プログラムは、前記データ列を受け取ると該データ列に対応した速度照査パターンを設定し、該速度照査パターンに従って車両のブレーキ制御を実行する機能を有するように構成する。
かかる構成によれば、任意のタイミングで外部からシミュレータに対して地上子を通過したのと同等の情報を与え、それに基いて所定の定位置停止プログラムが停止パターンを設定してブレーキ制御を実行し、それに伴う車両の挙動を模擬することができる。

また、望ましくは、前記加減速度算出手段は、さらにノッチが０から１以上へ変化した際に一定時間加減速度が０のまま車両が惰行する時間を付加して車両の加減速度を算出するように構成する。
実際の車両走行においては、運転台のマスターコントローラのノッチが変化しても直ちに走行モータやブレーキ装置が反応することはなく、若干の遅れをもって反応し、その間に車両は惰行で走行することとなる。そのため、上記のような構成によれば、より実際の制御動作に即した車両の挙動を模擬することができる。

さらに、望ましくは、前記シミュレーション実行部は、前記操作入力部より入力された外乱付与指令に応じて減速度の変動率を設定する外乱生成手段を備え、
前記加減速度算出手段は、前記操作入力部より外乱付与指令が入力された場合に前記減速度の変動率に応じた変動量を加算または減算して車両の加減速度を算出するように構成する。
かかる構成によれば、車両の制御動作中に滑走や再粘着といった一過性の外乱が生じた際の車両の挙動を模擬することができる。

さらに、望ましくは、前記シミュレーション実行部は、前記操作入力部より入力された変動付与指令に応じて減速度の変動周期および変動率を読み込んで設定する変動生成手段を備え、
前記加減速度算出手段は、前記操作入力部より変動付与指令が入力された場合に前記減速度の変動周期および変動率に応じた変動を付与して車両の加減速度を算出するように構成する。
実際の車両走行においては、車両の加減速度に周期的な変動が生じるが、上記のような構成によれば、そのような周期的変動を加味して車両の挙動を模擬することができる。

本発明によれば、実際に車両を走行させることなく定位置停止装置を動作させた時の車両の挙動を模擬して定位置停止プログラムのパラメータの微調整を行うことができ、それによって車両を所定位置で停止させるための調整に要する時間と労力を低減することができる車両走行シミュレータおよびプログラムを提供することができる。また、制御パラメータを変更しながら動作させることで、制御パラメータを設計する設計者の訓練装置としても活用できる車両走行シミュレータおよびプログラムを提供することができるという効果がある。

本発明に係る列車走行シミュレータ（ＴＡＳＣシミュレータ）の一実施形態の構成を示す機能ブロック図である。 実施形態のＴＡＳＣシミュレータが起動された際に表示装置に表示される画面の例を示す図である。 ＴＡＳＣプログラムより出力されるブレーキノッチが変化した時の車両の減速度の変化を示す波形図である。 実施形態のＴＡＳＣシミュレータにより実行されるシミュレーション処理の手順を示すフローチャートである。 実施形態のＴＡＳＣシミュレータにより実行されるトルク立上げ処理の演算シーケンスを示す図である。 ＴＡＳＣシミュレータにより実行されるトルク立上げ処理の演算シーケンスの他の例を示す図である。

以下、本発明に係る定位置停止機能を備えた列車走行シミュレータ（以下、ＴＡＳＣシミュレータと称する）について図面を用いて説明する。
図１は、実施形態のＴＡＳＣシミュレータ（シミュレーション装置）の構成を機能ブロックとして示したものである。
図１に示すように、本実施形態のＴＡＳＣシミュレータは、キーボードやマウスなどの操作機器からなる操作入力部１１と、液晶表示パネルのような表示装置からなる表示部１２と、ハードディスクドライバなどの記憶装置からなるデータ記憶部１３と、シミュレーションのための演算やシーケンス処理等を実行するシミュレーション実行部２０を備えている。

シミュレーション実行部２０は、各機能部を所定の順序で制御するシーケンス制御部２１、操作入力部１１から入力される「車両の最大速度」、「遅れ時間」、「運転方向」、「駅コード」などの可変条件およびデータ記憶部１３に格納されている力行時の目標加速度やブレーキ時の目標減速度、駅ごとの軌道の勾配、出力ノッチに対応する加減速度の値などの固定条件を読み込んでシミュレーション条件を設定する条件設定部２２、運転台のマスターコントローラ（以下、マスコンと略す）のハンドル操作の代わりに操作入力部１１から入力される力行の指令やブレーキの指令を読み込むマスコン入力判定部２３、駅手前の軌道上に設けられている地上子に代わって駅コードや停止位置までの距離などの情報を含むトランスポンダ電文（データ列）を作成する疑似地上子としての電文作成部２４を備える。

また、シミュレーション実行部２０は、操作入力部１１から入力される「外乱入力」による車両速度帯に応じた減速度の変動率やデータ記憶部１３に格納されている加減速度の周期的変動などを読み込んで減速度の外乱や変動成分を生成する外乱・変動生成部２５、上記条件設定部２２やマスコン入力判定部２３、外乱・変動生成部２５からの情報およびＴＡＳＣプログラムから出力されるブレーキノッチの値に基づいて遅延を付加しつつ車両の加減速度を算出する加減速度算出部２６、条件設定部２２および加減速度算出部２６からの情報に基づいて車両の速度を算出する車両速度算出部２７、車両速度算出部２７により算出された車両速度に基づいて走行距離を算出する走行距離算出部２８を備える。

ここで、「外乱」とは、実際の車両走行では、車輪の空転や滑走という現象や空転後の再粘着という現象が発生し、それによって加減速度に一過性の乱れが生じることがあるので、「外乱入力」によってそのような現象を含んだ車両の挙動を模擬することができる。また、実際の車両走行では、加減速度に周期的な変動が生じるとともに、その変動周期や変動の大きさは車両ごとに異なっているため、上記変動成分を生成可能な外乱・変動生成部２５を設けることで、周期的変動を加味した車両の挙動を模擬させることができる。
なお、本実施例では、一過性の外乱と周期的な変動を共通の外乱・変動生成部２５によって付与するように構成されているが、外乱生成部と変動生成部のように別々の機能部として構成することも可能である。

さらに、シミュレーション実行部２０は、条件設定部２２により設定されたシミュレーション条件や車両減速度の変化、車両速度の変化、停止時の速度照査パターン（以下、停止パターン）、ブレーキノッチの変化等を表示部１２へ表示させる表示制御部２９、電文作成部２４から送出された電文を受けるとデータ記憶部１３から駅コードおよび停止距離に対応した停止パターンを読み出して設定する停止パターン設定部３０、車両速度算出部２７により算出された車両速度と走行距離算出部２８により算出された走行距離と停止パターン設定部３０により設定された停止パターンとに基づいてブレーキノッチを決定し出力するブレーキノッチ出力部３１を備える。上記パターン設定部３０とブレーキノッチ出力部３１は既存の車両に搭載されている定位置停止プログラム（以下、ＴＡＳＣプログラムと称する）によって実現され、それ以外の機能は追加的に設けられたシミュレータプログラムによって実現される。

なお、上記のような機能を有するシミュレーション実行部２０は、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）のようなプログラム制御方式の演算処理装置およびＲＯＭ（読出し専用メモリ）やＲＡＭ（随時読出し書込み可能なメモリ）のような記憶手段と、信号の入出力を行うインタフェース（Ｉ／Ｆ）とを備えた一般的なコンピュータ装置と同じ構成を有するものでよく、図１のシミュレーション装置全体は、例えばノートブック型のパーソナルコンピュータにより構成することができる。これにより、装置を実車に持ち込んで現場でシミュレーションを実施することができるようになる。

上記記憶部１３には、列車を定位置に停止させるＴＡＳＣプログラムや、シミュレーションの条件を表わす固定データ、シミュレーション対象の駅の情報（駅コード、地上子の位置、軌道の勾配を考慮した駅ごとの速度照査パターン）などの情報が記憶されている。また、上記記憶部１３には、操作入力部１１より入力された列車速度等の可変シミュレーション条件も記憶されるようになっている。
なお、本実施形態においては、１つの停止区間に対して傾き（減速度）の異なる２つの速度照査パターンが用意されており、ブレーキ制御開始直後は傾きの大きな速度照査パターンを参照し、途中から傾きの小さな速度照査パターンを参照するように切り替えることで、より乗り心地の良いブレーキ制御が行なえるようになっている。

図２には、本実施形態のＴＡＳＣシミュレータが起動された際に表示部１２に表示される画面の例が示されている。図２の画面には、車両の加減速度の変化、車両速度の変化、ＴＡＳＣパターン（停止時の速度照査パターン）、ブレーキノッチの値（例えば０〜２８）の変化などを波形で表示するモニタ領域Ａ１と、操作入力部１１の入力機器によってシミュレーションの条件を設定するための設定入力表示領域Ａ２と、シミュレーション中の状態を表示するステータス領域Ａ３が設けられている。上述した理由から、モニタ領域Ａ１には傾きの異なる２つのＴＡＳＣパターンＰＷ１，ＰＷ２が表示される。

特に限定されるものでないが、本実施形態では、図２の画面に表示されている設定入力表示領域Ａ２より、「車両の最大速度」、「運転方向」、「駅コード」、「減速度の周期変動」の値（変動周期および変動率）、「伝送遅れ」、「機械空走遅れ」、「トルク立上げ遅れ」、「初回オーバーシュート率」、「２回目以降オーバーシュート率」を任意の値に設定することができるようになっている。ここで、「伝送遅れ」は運転台からブレーキ装置へ指令信号が到達するまでの伝送路上の遅延時間、「機械空走遅れ」はノッチが０から１以上へ変化した際に一定時間加減速度が０のまま車両が惰行する時間、「トルク立上げ遅れ」はノッチ変化に伴う制動開始時における電動機（走行モータ）の回生動作等により車両の実減速度が目標の減速度に到達するまでの遅れ時間である。

なお、トルク立上げ遅れによって減速度のオーバーシュート、アンダーシュートが発生する。本実施形態のＴＡＳＣシミュレータは、このオーバーシュートとアンダーシュートも考慮したシミュレーションが可能となっている。この点については、後の説明で明らかにされる。

また、図２の画面には、運転台のマスターコントローラ（マスコン）のハンドル操作の代わりに力行の指令をＴＡＳＣシミュレータに与えるための「力行」ボタンＢ１、ブレーキの指令を与えるための「ブレーキ」ボタンＢ２、地上子に代わって停止位置までの距離情報（トランスポンダ電文）の送信トリガを与えるための「Ｐ３」〜「Ｐ１」ボタンＢ３〜Ｂ５、外乱入力を与えるための「外乱入力」ボタンＢ６、シミュレーションを一時的に停止させるための「一時停止」ボタンＢ７、シミュレーションを再開させるための「再開」ボタンＢ８などが設けられている。マウスを使用してこれらのボタンの表示位置にカーソルを移動させてからクリック操作することで、対応する指示を入力することができるようにプログラムが構成されている。

なお、「Ｐ３」は停止位置手前１５０ｍの位置、「Ｐ２」は停止位置手前３０ｍの位置、「Ｐ１」は停止位置手前８ｍの位置に対応される。もともと鉄道軌道上のこのような位置には駅情報や停止位置までの距離情報を含むトランスポンダ電文と呼ばれるデータ列を送信するためのＴＡＳＣ地上子が設けられている。従って、「Ｐ３」〜「Ｐ１」ボタンＢ３〜Ｂ５のクリック操作は、ＴＡＳＣシミュレータに対する疑似地上子通過情報の送信指令に相当するということができる。

図３には、上述の各種遅れ時間やオーバーシュート、アンダーシュートの影響を加味した制動時の車両の減速度の変化が示されている。図３はＴＡＳＣプログラムより出力されるブレーキノッチが変化した時の車両の減速度の変化を示すもので、図３において、Ｔａは「伝送遅れ」と「機械空走遅れ」とを加算した遅れ時間、Ｔｂ，Ｔｅは「トルク立上げ遅れ」時間、Ｔｃはオーバーシュート期間、Ｔｄは「伝送遅れ」時間、Ｔｆはアンダーシュート期間である。演算モードとしては、Ｔｂ＋Ｔｃがオーバーシュートモード、Ｔｅ＋Ｔｆがアンダーシュートモードである。

次に、本実施形態のＴＡＳＣシミュレータによるシミュレーション処理の手順について、図４のフローチャートを用いて説明する。なお、図４の処理は、タイマ割込みによって、例えば１０ｍｓ（ミリ秒）周期で起動され実行される。図４のタイマ割込み処理とは別に連続的に実施されるメイン処理を設け、このメイン処理の中で、上記シミュレーション画面の表示および該画面における設定入力表示領域Ａ２を利用したシミュレーション条件の設定入力が行なえるようにプログラムを構成することができる。

図４に示すように、ＴＡＳＣシミュレータは、先ず設定入力表示領域Ａ２の「車両の最大速度」の欄にて入力された最大速度の値を読み込んで、該速度をシミュレーション中における車両の上限速度（目標速度）として設定する処理（ステップＳ１）を実行する。次に、マスコンの入力（「力行」ボタンＢ１または「ブレーキ」ボタンＢ２のオン操作）があったか否か判定し（ステップＳ２）、マスコンの入力があった（Ｙｅｓ）と判定した場合にはステップＳ３へ進んで、「力行」ボタンＢ１のオン操作であれば目標加速度を例えば４.０ｋｍ/ｈ/ｓのような値に設定し、「ブレーキ」ボタンＢ２のオン操作であれば目標減速度を例えば−２.０ｋｍ/ｈ/ｓのような値に設定する。また、ステップＳ２で、マスコンの入力がなかった（Ｎｏ）と判定した場合にはステップＳ３をスキップしてステップＳ４へ進む。

ステップＳ４では、ＴＡＳＣプログラムによって出力されたブレーキノッチの値を１０ｍｓごとに取り込んで順次時系列的に保持するバッファリング処理と、図２の画面における設定入力表示領域Ａ２から入力された「伝送遅れ」時間を取得し、当該「伝送遅れ」時間分前にバッファリングしたノッチ（ＴＡＳＣ出力ノッチ）の値を導出する伝送遅れ処理を行う。続いて、ＴＡＳＣシミュレータは、ステップＳ４で導出されたＴＡＳＣ出力ノッチの値を減速度に換算して目標加減速度として設定する処理（ステップＳ５）を実行する。具体的には、ブレーキノッチの値と減速度の値との関係を示すテーブルを作成して、図１の記憶部１３内に記憶しておいて、このテーブルを参照して目標加減速度を設定する。

上記テーブルにおいては、例えばブレーキノッチの値が１Ｎのときは減速度を−０.１〜０.２ｋｍ/ｈ/ｓに、また２８Ｎのときは減速度を−３.５〜４.５ｋｍ/ｈ/ｓにし、その間（２Ｎ〜２７Ｎ）は、ほぼ等間隔にすることが考えられる。
なお、テーブルを参照して目標加減速度を設定する際に、上記ステップＳ３で、マスコンの入力による「ブレーキ」ボタンＢ２で算出した目標減速度の方が低い（絶対値が大きい）場合には、マスコン入力の減速度を目標加減速度として設定する「高位ブレーキ優先論理」を適用して設定するようにしても良い。

次に、ステップＳ６へ進み、ＴＡＳＣプログラムによって出力されたブレーキノッチの値が０Ｎ（ノッチ）から１Ｎ以上へ変化した場合、一定時間加減速度を０km/h/s（惰行）とする機械空走遅れ処理を実行する。この際、「惰行」とする時間は、図２の画面における設定入力表示領域Ａ２の「機械空走遅れ」の欄に入力された時間を参照して設定する。「機械空走遅れ」は、ＴＡＳＣプログラムによってブレーキノッチが出力されてから実際にブレーキが利き始めるまでの時間を惰行時間として付加するためのものである。

続いて、ＴＡＳＣシミュレータは、現在の加減速度がステップＳ５で設定した目標加減速度に達しているか否か判定し（ステップＳ７）、目標加減速度に達していない（Ｎｏ）と判定すると、ノッチ変化に伴う制動開始時における電動機（走行モータ）の回生動作等により車両の実減速度が目標の減速度に到達するまでの「トルク立上げ時間」を元に１０ｍｓ（ミリ秒）当たりの減速度を算出するトルク立上げ処理を実行する（ステップＳ８）。

次に、図２の画面における設定入力表示領域Ａ２の「外乱入力」ボタンＢ６がクリック操作されたか否か判定し、「外乱入力」ボタンＢ６が操作された（Ｙｅｓ）と判定した場合にはステップＳ１０へ進んで、現在の減速度を所定量だけ加算（減算）することで外乱を加える減速度変動処理を実行する。具体的には、実際の車両の走行においては走行速度に応じてある比率で減速度が変動するので、予め車両の速度帯と減速度の変動率との関係を示すテーブルデータを作成して、図１の記憶部１３内に記憶しておいて、このテーブルを参照して変動率を決定し変動率を減速度に乗じて減速度を算出する。一方、ステップＳ９で「外乱入力」ボタンＢ６が操作されなかった（Ｎｏ）と判定した場合にはステップＳ１０をスキップしてステップＳ１１へ進む。

ステップＳ１１では、図２の画面における設定入力表示領域Ａ２の「駅コード」と「運転方向」に入力された情報に基づいて記憶部１３内に格納されている駅構内軌道の勾配を取得し、勾配に応じて減速度を加算または減算する減速度調整処理を実行する。
その後、ＴＡＳＣシミュレータは、ステップＳ１２へ進み、図２の画面における設定入力表示領域Ａ２の「減速度の周期変動」が有効にされているか否か判定し、有効（Ｙｅｓ）と判定した場合にはステップＳ１３へ進んで、入力されている変動周期および変動率に基づいて現在の減速度を加減算して正弦波状に変動させる周期的減速度変動処理を実行する。また、ステップＳ１２で「減速度の周期変動」が無効（Ｎｏ）と判定した場合にはステップＳ１３をスキップしてステップＳ１４へ進む。

ステップＳ１４では、ステップＳ２，Ｓ５，Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１２で算出、変動処理をした減速度を用いて１０ｍｓ当たりの速度を算出して現在速度とする。また、算出した現在速度とステップＳ１で設定した上限速度（目標速度）と比較して、現在速度が上限速度を超える場合には、現在速度を上限速度に制限する処理を行う。
続いて、ＴＡＳＣシミュレータは、ステップＳ１４で算出した現在速度から１０ｍｓ当たりの走行距離を算出し、算出した走行距離を累積して累積走行距離を算出する（ステップＳ１５）。

その後、ステップＳ１６へ進み、図２の画面における設定入力表示領域Ａ２の停止位置情報を与える「Ｐ１」〜「Ｐ３」ボタンＢ３〜Ｂ５のいずれかがクリック操作されたか否か判定する。そして、「Ｐ１」〜「Ｐ３」ボタンＢ３〜Ｂ５のいずれかが操作された（Ｙｅｓ）と判定した場合にはステップＳ１７へ進んで、対応するトランスポンダ電文を作成してＴＡＳＣプログラムへ渡すとともに、ステップＳ１５で算出した走行距離に基づいてＰ２，Ｐ１のポイントに到達したか否か判断して、Ｐ２，Ｐ１のポイントに到達した時点でそれぞれ対応するトランスポンダ電文を作成してＴＡＳＣプログラムへ渡す疑似地上子送信処理を実行する。

これらのトランスポンダ電文をＴＡＳＣプログラムが受信すると、記憶部１３から対応する速度照査パターン（停止パターン）を読み出して設定し、停止パターンに従って定位置で停止するためのブレーキ制御を開始する（ステップＳ１８）。その後、ＴＡＳＣプログラムが取得した停止パターンおよびＴＡＳＣプログラムが出力したブレーキノッチの値を取得して、ステップＳ５で算出した減速度やステップＳ１４で算出した現在速度を、表示部１２へ送り画面のモニタ領域Ａ１（図２参照）に表示処理を実行する（ステップＳ１９）。
上記のような手順に従った処理をシミュレータが実行することで、実際に車両を走行させることなく、ＴＡＳＣプログラムによる定位置停止制御動作を模擬することができ、モニタ領域Ａ１の表示を見て停止位置を確認し、所望の位置で停止できなかった場合には、ＴＡＳＣプログラムのパラメータを調整することで、ブレーキ制御の調整を実施することができるようになる。

次に、上記ステップＳ８のトルク立上げ処理において実行される演算の具体的な例を、図５および図６の演算シーケンス図を用いて説明する。
図５の演算シーケンスにおいては、目標減速度から現在の減速度を差し引いた値をトルク立上げ遅れ時間（例えば２．６sec）で除して、トルク立上げ遅れ分のジャーク減速度（減速度の変化率）を求める。また、目標減速度から所定時間（例えば０．４sec）前の減速度を差し引いた値にオーバーシュート係数（例えば０．２〜０．３）を掛けたオーバーシュート分のジャーク減速度（減速度の変化率）を求める。そして、現在の減速度にトルク立上げ遅れ分のジャーク減速度とオーバーシュート分のジャーク減速度を加算したものを新たな現在減速度とする。このような演算を、トルク立上げ処理（ステップＳ８）で実行する。

図６の演算シーケンスにおいては、図５の演算シーケンスにより求めるトルク立上げ遅れ分のジャーク減速度を、減速度の変化すなわちノッチ変化があった場合に採用し、ノッチ変化がなかった場合には前の周期で使用したジャーク減速度をそのまま使用するとともに、得られたジャーク減速度と現在の減速度を加算したものを新たな現在減速度とするようにしている。
また、オーバーシュート（アンダーシュート）に関しては、目標減速度の絶対値が減少すなわちノッチが変化したか否か判定して、ノッチが下がったときはオーバーシュート（ノッチが下がったときはアンダーシュート）が発生するものとして、オーバーシュート率（例えば10％）を１００％に加算（アンダーシュートのときは減算）した値を、目標減速度に掛け合わせてオーバーシュート（アンダーシュート）の目標減速度として算出し、ノッチ変化がなかった場合には前の周期で使用した目標減速度をそのまま使用するようにしている。

さらに、図３に示すように、現在の減速度がオーバーシュート（アンダーシュート）の目標減速度に到達する前（期間Ｔｂ+Ｔｃ）においては、加減速度算出部２６における演算モードをオーバーシュート中（アンダーシュート中）とし、目標減速度に到達した後はオーバーシュート終了モードへ遷移して、目標減速度へ向かって減速度を収束させる。そして、目標減速度が目標減速度に到達した場合は、初期状態モードへ遷移するようにしている。
上記のような処理を行うことによって、より実走行に見合ったＴＡＣＳプログラムのシミュレーションを実行することができるようになる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態のシミュレータでは、「力行」ボタンＢ１がクリック操作されると所定の加速度（４.０ｋｍ/ｈ/ｓ）で上限速度まで加速させるように構成されているが、操作入力部１１より力行ノッチを指定した力行走行指令を入力可能にするとともに該指令が入力されると指定された力行ノッチに対応した加速度で上限速度まで加速させるように構成してもよい。

また、上記実施形態のシミュレータでは、予め駅ごとの停止パターンを作成してデータ記憶部１３に記憶しておいて、ＴＡＳＣシミュレータがトランスポンダ電文を受信すると対応する停止パターンを設定するようにしているが、列車速度と停止位置までの距離と軌道の勾配等をパラメータとする演算式を記憶しておいて、演算によって停止パターンを作成し、設定するようにしても良い。
さらに、上記実施形態では、本発明を鉄道車両の定位置停止プログラムによる列車停止制御動作を模擬するための列車走行シミュレータに適用した場合を説明したが、本発明は鉄道車両に限定されず例えばバス専用道路を走行するバスの自動停止プログラムによる停止制御動作を模擬するためのシミュレータにも利用することができる。

１１ 操作入力部
１２ 表示部
１３ データ記憶部
２０ シミュレーション実行部
２１ シーケンス制御部
２２ シミュレーション条件設定部
２３ マスコン入力判定部
２４ 電文作成部（疑似地上子）
２５ 外乱・変動生成部
２６ 加減速度算出部
２７ 車両速度算出部
２８ 走行距離算出部
２９ 表示制御部
３０ 停止パターン設定部
３１ ブレーキノッチ出力部

Claims (6)

1. 操作入力部と、表示部と、記憶部と、シミュレーション実行部とを備え、前記記憶部に記憶されている定位置停止プログラムによる車両停止制御を模擬するための車両走行シミュレータであって、
   前記シミュレーション実行部は、
   シミュレーションの条件を設定するための条件設定手段と、
   前記操作入力部からの力行指令またはブレーキ指令の入力を判定可能な指令入力判定手段と、
   前記指令入力判定手段により判定された指令または前記定位置停止プログラムにより生成され出力されるノッチの値に基づいて車両の加減速度を算出する加減速度算出手段と、
   前記加減速度算出手段によって算出された加減速度に基づいて車両の走行速度を算出する走行速度算出手段と、
   前記走行速度算出手段によって算出された走行速度に基づいて車両の走行距離を算出する走行距離算出手段と、
   前記加減速度算出手段によって算出された加減速度の変化、前記走行速度算出手段によって算出された走行速度の変化、前記定位置停止プログラムにより生成され出力されるブレーキノッチの値の変化を、前記表示部に表示させる表示制御手段と、を備え、
   前記加減速度算出手段は、運転台からブレーキ装置へ指令信号が到達するまでの伝送路上の遅延時間およびノッチ変化に伴い車両の実減速度が目標の減速度に到達するまでの遅れ時間を付加して車両の減速度を算出することを特徴とする車両走行シミュレータ。
2. 前記シミュレーション実行部は、前記操作入力部より入力された疑似地上子通過情報に基づいて停止位置までの距離情報を含むデータ列を作成して前記定位置停止プログラムへ渡し、
   前記定位置停止プログラムは、前記データ列を受け取ると該データ列に対応した速度照査パターンを設定し、該速度照査パターンに従って車両のブレーキ制御を実行する機能を有することを特徴とする請求項１に記載の車両走行シミュレータ。
3. 前記加減速度算出手段は、さらにノッチが０から１以上へ変化した際に一定時間加減速度が０のまま車両が惰行する時間を付加して車両の加減速度を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の車両走行シミュレータ。
4. 前記シミュレーション実行部は、前記操作入力部より入力された外乱付与指令に応じて減速度の変動率を設定する外乱生成手段を備え、
   前記加減速度算出手段は、前記操作入力部より外乱付与指令が入力された場合に前記減速度の変動率に応じた変動量を加算または減算して車両の加減速度を算出することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の車両走行シミュレータ。
5. 前記シミュレーション実行部は、前記操作入力部より入力された変動付与指令に応じて減速度の変動周期および変動率を読み込んで設定する変動生成手段を備え、
   前記加減速度算出手段は、前記操作入力部より変動付与指令が入力された場合に前記減速度の変動周期および変動率に応じた変動を付与して車両の加減速度を算出することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の車両走行シミュレータ。
6. 入力装置と、表示装置と、記憶装置と、演算制御装置とを備えたコンピュータに搭載され、前記記憶装置に記憶されている定位置停止プログラムによる車両停止制御を模擬するための車両走行シミュレーション用プログラムであって、
   シミュレーションの条件を設定するための条件設定機能と、
   前記入力装置からの力行指令またはブレーキ指令の入力を判定可能な指令入力判定機能と、
   前記指令入力判定機能により判定された指令または前記定位置停止プログラムにより生成され出力されるノッチの値に基づいて車両の加減速度を算出する加減速度算出機能と、
   前記加減速度算出機能によって算出された加減速度に基づいて車両の走行速度を算出する走行速度算出機能と、
   前記走行速度算出機能によって算出された走行速度に基づいて車両の走行距離を算出する走行距離算出機能と、
   前記加減速度算出機能によって算出された加減速度の変化、前記走行速度算出機能によって算出された走行速度の変化、前記定位置停止プログラムにより生成され出力されるブレーキノッチの値の変化を、前記表示装置に表示させる表示制御機能と、を備え、
   前記加減速度算出機能は、運転台からブレーキ装置へ指令信号が到達するまでの伝送路上の遅延時間およびノッチ変化に伴い車両の実減速度が目標の減速度に到達するまでの遅れ時間を付加して車両の減速度を算出することを特徴とする車両走行シミュレーション用プログラム。

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