JP7273531B2 - 列車制御システム及び方法 - Google Patents
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Description
次に図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
図1は、第1実施形態の列車制御システムの概要構成図である。
列車制御システム100は、大別すると列車10と、列車10と通信を行い、駅ホームを撮影した画像から駅ホームの混雑状況を推定し、混雑状況の推定結果に基づいて乗降時間を予測し、列車10に乗降時間情報として通知する混雑監視装置11と、を備えている。
駆動/制動制御装置17は、ATC車上装置24からのブレーキ指令BC1と、制御指令算出部12Aからの力行指令DC2及びブレーキ指令BC2と、図示しない運転士の操作する図示しない主幹制御器(マスコン)13からの力行指令DC3及びブレーキ指令BC3のうち、ブレーキ側に最も高位の指令(駆動指令DCX又はブレーキ指令BCX)に基づいて、モータ15を制御し、ブレーキ時は、モータ15での回生トルク発生量に関する情報をブレーキ装置16に通知する。
まず、混雑状況監視装置11の混雑状況推定部31が、駅ホームに設置されたカメラCMの撮像データDIを取り込み、画像処理を行って、駅ホームの混雑度(ホーム滞在人数)を推定して、混雑情報CIとして出力する。この場合において、カメラCMは、駅ホーム全体の画像を取り込めるよう複数台設置しておくのが好ましい。
走行目標設定部12Cは、受信した乗降時間情報RTに基づいて、乗降時間が所定停車時間を超過しないと予測された場合は、駅間の所定走行時間から、駅出発からの時間を差し引いて、次駅までの目標走行時間を設定する。
ここで、回復運転モードについて詳細に説明する。
図2(a)に示すように、予測した乗降時間TGが所定停車時間TS0を超過し、列車10の遅延が発生する虞があるとされた場合は、走行目標設定部12Cは、運転モードを回復運転モードに設定する。
回復運転モードにおいては、走行目標設定部12Cは、予測した乗降時間TGが停車時間(=列車10が駅に到着した時刻から所定の出発時刻tstまでの時間)に収まるように、例えば、駅間の所定走行時間TRTから駅出発後の経過時間を差し引いた所定の駅間走行時間TRTの残時間である目標走行時間TR0を算出し、さらに一定時間(例えば、5秒)を差し引いて、図2(b)に示すように、通常より時間Δtだけ短縮された目標走行時間TR1を設定する。
この場合において、走行目標設定部12Cは、駅間の所定走行時間TRTを一定割合で減じてから(例えば、5%短縮)、駅出発後の経過時間を差し引いて、次駅までの通常より時間Δtだけ短縮された目標走行時間TR1を設定するようにしてもよい。
したがって、図2(a)に示すように、定刻に到着して駅出発が乗降時間により遅れる場合と比較して、後続列車への遅延の伝播を低減あるいは無くすことができる。
したがって、後続列車への遅延の伝播を低減することができる。
さらに、乗降弱者が慌てて乗降しようとすることによる転倒や、乗降が間に合わずドアに挟まれる、などの可能性も低減させることができ、より一層安全に定時運転の可能性を向上させることができる。
乗降時間予測部32は、番線毎の、乗降時間が所定停車時間を超過するか否かの情報(例えば、遅延予測時間。0ならば遅延なし)を、到着予定列車の情報と併せて走行目標設定部12Cに通知する。
したがって、列車10の到着可能な番線(トラック)が複数ある場合でも、正確な乗降時間情報に基づいて駅出発の遅れを抑制し、後続列車への遅延の伝播を低減することができる。
次に第2実施形態について説明する。
上記第1実施形態は、混雑状況推定部31で推定した駅ホームの混雑度に基づいて、乗降時間が所定停車時間を超過するか否かを予測する実施形態であったが、本第2実施形態は、列車の駅到着時の混雑度を予測し、この予測値に基づいて、乗降時間が所定停車時間を超過するか否かを予測する実施形態である。
図3において、図1の第1実施形態と同様の部分には同一の符号を付すものとする。
本第2実施形態の列車制御システム100Aが、第1実施形態の列車制御システム100と異なる点は、走行目標設定部12Cが混雑監視装置11に対し、駅間走行残り時間SRTを通知し、混雑監視装置11の乗降時間予測部32が通知された駅間走行残り時間SRTに基づいて乗降時間を予測する点である。
図4は、遅速運転モードの説明図である。
図4(a)に示すように、予測した乗降時間TGが所定停車時間TS0を一定時間以上下回ると予測された場合には、走行目標設定部12Cは、運転モードを遅速運転モードに設定する。
遅速運転モードにおいては、走行目標設定部12Cは、駅間の所定走行時間から駅出発からの時間を差し引いた値に、一定時間Δt1(例えば5秒)を追加して、目標走行時間TR2を設定することとなる。
この結果、同一の走行距離で走行時間が延びるので、通常より省エネルギーに走行することができる。この場合に、列車10は、駅に遅着することとなるが、乗降時間が短くて済むので実効的な停車時間を短縮することができ、駅出発の遅れにはつながらないこととなる。
この場合において、乗降時間予測部32は、到着予定のホームにおいて第1閾値を超えるエリアが一つでもあれば、乗降時間が所定停車時間を超過すると予測する。また、乗降時間予測部32は、到着予定のホームのすべてのエリアで第2閾値を下回れば、乗降時間が所定停車時間を一定時間以上下回ると予測する。
以上の各実施形態においては、乗降時間が所定停車時間を超過するか否かを予測していたが、本第3実施形態は、列車の駅到着後の乗降時間を予測するようにした実施形態である。
これらの関係式あるいはテーブルに関する情報は、事前にホーム滞在人数と乗降時間の関係を調査して決定すればよい。
したがって、乗換元の列車の乗車率も考慮することで、乗降時間予測部32は、このような駅での乗降時間もより正確に予測することができる。
また、走行目標設定部12Cは、乗降時間の予測値が所定停車時間を下回る場合は、駅間の所定走行時間から、駅出発からの時間を差し引いた値に、乗降時間の予測値が所定停車時間を下回る分の時間を追加して、目標走行時間を設定して、制御指令算出部12Aに通知する。
また、制御指令算出部12Aは、乗降時間が所定停車時間よりも短いと予測される場合には、出発が遅延しない範囲で遅着できるため、より省エネルギーに走行することができる。
上記各実施形態においては、先行列車の状況については考慮していなかったが、本第4実施形態は、駅停車中の先行列車の混雑状況を考慮して制御を行う場合の実施形態である。
図5において、図3の第2実施形態と同様の部分には同一の符号を付すものとする。
本第4実施形態の列車制御システム100Bが、第2実施形態の列車制御システム100Aと異なる点は、走行目標設定部12Cが先行列車が出発してホームトラックを進出完了するまでの時間及び先行列車の駅停車により保安ブレーキを受ける位置(保安ブレーキが作動してしまう位置)に達するまでの時間に基づいて目標位置TRP、目標速度TRS、目標走行時間TRRを設定する点である。
図6は、第4実施形態の列車制御システムの処理フローチャートである。
列車制御システム100Bを構成している混雑監視装置11の混雑状況推定部31は、駅ホーム画像から、列車から降車する人数、列車に乗車する人数を推定し、混雑情報CIを乗降時間予測部32に出力する(ステップS11)。
乗降時間予測部32における予測には、予め記憶した乗降人数の増減と乗降完了までの時間との関係を示す情報を用いることができる。この場合において、乗降人数の増減については、運転種別(普通、快速、急行等)を考慮するようにしてもよい。
また、乗降時間予測部32における予測に用いる情報としては、列車10の駅到着後に混雑状況推定部31がホーム画像から実際の乗降時間を計測し、その結果に基づいて、乗降時間予測部32が自動的に調整して決定するようにしてもよい。
図7は、目標位置、目標速度及び目標走行時間の設定処理フローチャートである。
まず、走行目標設定部12Cは、先行列車10Fが出発してホームトラックを進出完了するまでの時間を予測する(ステップS21)。
より具体的には、走行目標設定部12Cは、12Bに記憶された路線情報から、先行列車10Fの駅停車により停止信号を受けて保安ブレーキが掛かる位置PEB(図8(a)に示す閉そく区間(2T)の始端)を求め、自列車10の走行計画に基づいて、この位置PEBに達するまでの時間を予測することとなる。
これにより、制御指令算出部12Aは、先行列車出発後、第1実施形態~第3実施形態のように、ホーム滞在人数(あるいは混雑度)(の予測値)に応じて、目標走行時間を調整する。
図9は、従来の自列車が先行列車の駅停車により停止信号を受けた場合に保安ブレーキが掛かってしまった場合の説明図である。
図9に示した場合と異なり、本第4実施形態によれば、目標位置TRP=先行列車10Fの駅停車により保安ブレーキを受ける位置PEBとし、目標速度TRS=先行列車10Fがホームトラックを進出完了したときの目標位置TRPにおける制限速度とし、先行列車10Fがホームトラックを進出完了するまでの時間としている。
先行列車10Fの駅停車中に場内進路外方に設定される停止パターン(図11(a)に示す閉そく区間(2T)の停止パターン)は、先行列車10Fがホームトラックを進出完了すると、図11(b)に示すように、場内進路終端の閉そく区間に移動する。
次に第5実施形態について説明する。
図12は、第5実施形態の説明図である。
図12に示すように、自列車到着予定以外の番線に停車中の他の列車10Gが、先行列車10Fの駅出発より先に、先行列車の出発進路と競合する進路で出発する場合は、先行列車の乗降が完了するタイミングだけでなく、この列車が出発進路から進出しきって先行列車が出発可能となるタイミングも予測する必要がある。
そして、乗降時間予測部32は、各番線の乗降時間情報として、停車中の列車がない番線については乗降時間が所定停車時間を超えるか否か(または乗降時間の予測値)を、停車中の列車がある番線については、乗降完了までの残り時間の予測値を、運転種別、行き先、発車時刻、停車列車有無と併せて、走行目標設定部12Cに通知する。
この場合において、自列車10が到着する到着予定番線に先行列車10Fがいるか否かを判断する(ステップS31)。
ステップS31の判断において、列車(先行列車)がいないときは(ステップS31;No)、走行目標設定部12Cは、第1実施形態~第3実施形態のように、目標走行時間を設定する(ステップS38)。
ステップS32の判断において、走行目標設定部12Cは、他の番線に列車が停車中であった場合には(ステップS32;Yes)、両番線の旅客案内表示の出発予定時刻を比較する(ステップS33)。
ステップS34の判断において、先行列車10Fの方が先に出発する予定だった場合には(ステップS34;Yes)、走行目標設定部12Cは、当該他の番線に停車中の列車は、自列車10の当該駅までの運行には影響を与えないので、第4実施形態と同様に、目標位置、目標速度、目標走行時間を設定する(ステップS39)。
これにより、他の番線に停車中の列車と先行列車の出発進路が競合する場合にも、自列車が駅進入可能となるまでの時間を予測して、駅手前で保安ブレーキを受けることによる乗り心地悪化を回避し、減速と再力行による消費エネルギーの増加を抑制することができる。
図14は、第6実施形態の列車制御システムの概要構成図である。
上記第1実施形態~第5実施形態においては、乗降時間予測部32を、駅の混雑監視装置の構成要素としたが、図13に示すように、乗降時間予測部32と同様の構成を有する乗降時間予測部12Dを車上に置くこととし、列車制御装置12Xの構成要素とすることが可能である。
以上の説明のように、上記各実施形態によれば、ホーム画像から次駅停車中の先行列車の出発までの時間を予測して、駅進入可能となるまでの時間を正確に推定することにより、駅進入前の保安ブレーキ動作を回避する列車制御装置を提供できる。
10F 先行列車
11、11X 混雑監視装置
12 列車制御装置
12A 制御指令算出部
12B 記憶部
12C 走行目標設定部
12D 乗降時間予測部
13 主幹制御器
14 制御伝送装置
15 モータ
16 ブレーキ装置
17 駆動/制動制御装置
18 タイミングジェネレータ
19 車上子
21 速度位置検出装置(速度位置検出部)
22 パンタグラフ
23 通信装置
24 ATC車上装置
26 ATC地上装置
31 混雑状況推定部
32 乗降時間予測部
Claims (14)
- 駅のホームを撮像するカメラから出力される撮像データを用いてホーム上の人数を推定する混雑状況推定部と、前記混雑状況推定部の推定結果に基づいて乗降時間を予測し、乗降時間予測情報を生成する乗降時間予測部と、前記予測情報を列車に通知する通信装置と、を有する混雑監視装置と、
自列車の速度と位置を検出する列車速度位置検出部と、路線情報、車両情報及び運行情報を記憶する記憶部と、前記自列車の停車予定の駅ホームにおける乗降時間の予測結果が入力され、前記予測結果と、前記記憶部に記憶された運行情報と、に基づいて目標走行時間を設定する走行目標設定部と、前記列車速度位置検出部の検出結果、前記記憶部に記憶された路線情報、車両情報及び前記目標走行時間に基づいて、駆動/制動制御装置への制御指令を算出する制御指令算出部と、を有する列車制御装置と、を備え、
前記制御指令算出部は、駅到着までの残り時間を推定し、前記混雑監視装置に通知し、
前記乗降時間予測部は、ホーム上の人数の増加度合いと、通知された前記駅到着までの残り時間と、に基づいて列車到着時の人数を予測し、この人数が所定値以上の場合に、乗降時間が所定停車時間を超過すると予測する、
列車制御システム。 - 前記乗降時間予測部は、前記ホーム上の人数が所定値以上となると、乗降時間が所定停車時間を超過すると予測する、
請求項1記載の列車制御システム。 - 前記混雑状況推定部は、前記撮像データを用いて乗降弱者を検出し、
前記乗降時間予測部は、前記乗降弱者が検出された場合は乗降時間が所定停車時間を超過すると予測する、
請求項1又は請求項2に記載の列車制御システム。 - 前記走行目標設定部は、前記乗降時間の予測結果が所定停車時間を超過するとされたときは一定時間の早着となるように現在位置から次停車駅までの前記目標走行時間を設定し、
前記乗降時間の予測結果が所定停車時間を超過しないとされたときは、定刻での到着となるように、前記目標走行時間を設定する、
請求項1乃至請求項3のいずれか一項記載の列車制御システム。 - 前記制御指令算出部は、自列車の駅到着までの残り時間を推定して、前記混雑監視装置に通知し、
前記乗降時間予測部は、ホーム上の人数の増加度合いと、通知された列車の駅到着までの残り時間に基づいて列車到着時の人数を予測し、この人数が所定値以下の場合に、乗降時間が所定停車時間を一定時間以上下回ると予測する、
請求項1乃至請求項4のいずれか一項記載の列車制御システム。 - 前記走行目標設定部は、乗降時間が所定停車時間を一定時間以上下回ると予測されたときは一定時間の遅着となるように、現在位置から次停車駅までの目標走行時間を設定する、
請求項5記載の列車制御システム。 - 前記制御指令算出部は、自列車の駅到着までの残り時間を推定して、前記混雑監視装置に通知し、
前記乗降時間予測部は、ホーム上の人数の増加度合いと、通知された列車の駅到着までの残り時間に基づいて列車到着時の人数を予測し、この人数に基づいて乗降時間予測値を算出する、
請求項1乃至請求項6のいずれか一項記載の列車制御システム。 - 混雑状況推定部は、列車到着後のカメラの撮像データに基づいて乗降時間実績値を計測し、
前記乗降時間予測部は、前記列車到着時のホーム上の人数の履歴と、列車到着後の乗降時間実績値の履歴と、列車到着時のホーム上の人数の予測値と、に基づいて、乗降時間予測値を算出する、
請求項7記載の列車制御システム。 - 前記列車制御装置は、乗車率を推定する乗車率推定部を備え、
前記乗降時間予測部は、列車到着時のホーム上の人数の履歴と、列車到着後の乗降時間実績値の履歴と、前記乗車率の履歴と、列車到着時のホーム上の人数の予測値と、前記乗車率と、に基づいて、乗降時間予測値を算出する、
請求項8記載の列車制御システム。 - 前記走行目標設定部は、乗降時間予測値が所定停車時間を下回るときは下回る分だけ遅着となるように、それ以外の場合は定刻での到着となるように、現在位置から次停車駅までの目標走行時間を設定する、
請求項1乃至請求項9のいずれか一項記載の列車制御システム。 - 前記混雑状況推定部は、駅のホームを撮像するカメラから出力される撮像データ中の旅客案内表示装置の表示から運転種別、行き先、発車時刻を抽出し、
前記走行目標設定部は、混雑状況推定部が抽出した運転種別、行き先と、自列車に設定された運転種別、行き先と、に基づいて、自列車の到着予定番線を推定して、走行目標を設定する、
請求項1乃至請求項10のいずれか一項記載の列車制御システム。 - 前記混雑状況推定部は、駅のホームを撮像するカメラから出力される撮像データを用いて、停車中の列車の乗降者数を推定し、
前記乗降時間予測部は、混雑状況推定部が推定した乗降者数から、乗降完了までの残り時間を推定し、
走行目標設定部は、前記記憶部に記憶された路線情報、運行情報と、乗降時間予測部が推定した残り時間と、に基づいて、先行列車の駅停車により後続列車が保安ブレーキを受ける位置と速度を目標位置と目標速度に、先行列車の出発により後続列車が駅進入可能となるまでの時間を予測して目標走行時間を設定する、
請求項1乃至請求項11のいずれか一項記載の列車制御システム。 - 前記走行目標設定部は、前記混雑状況推定部が抽出した番線の運転種別、行き先と、前記記憶部に記憶された路線情報に基づいて、各番線に停車中の列車が駅を進出する経路を推定する、
請求項12記載の列車制御システム。 - 地上側に設置される混雑監視装置と、自列車の速度と位置を検出する列車速度位置検出部及び路線情報、車両情報及び運行情報を記憶する記憶部を有し、列車に搭載される列車制御装置と、を備えた列車制御システムで実行される方法であって、
駅のホームを撮像するカメラから出力される撮像画像に基づいてホーム上の人数を推定する過程と、
前記推定の結果に基づいて乗降時間を予測する過程と、
前記予測の結果と、前記記憶部に記憶された運行情報と、に基づいて目標走行時間を設定する過程と、
前記列車速度位置検出部の検出結果、前記記憶部に記憶された路線情報、車両情報及び前記目標走行時間に基づいて、駆動/制動制御装置への制御指令を算出する過程と、を備え、
前記制御指令を算出する過程は、駅到着までの残り時間を推定し、前記混雑監視装置に通知し、
前記乗降時間を予測する過程は、ホーム上の人数の増加度合いと、通知された前記駅到着までの残り時間と、に基づいて列車到着時の人数を予測し、この人数が所定値以上の場合に、乗降時間が所定停車時間を超過すると予測する、
方法。
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