JPH06321115A

JPH06321115A - 列車制御装置

Info

Publication number: JPH06321115A
Application number: JP6045409A
Authority: JP
Inventors: Satoru Murata; 悟村田; Atsushi Kawabata; 敦川端; Shuichi Miura; 修一三浦; Fusashi Tashiro; 維史田代; Yasuo Morooka; 泰男諸岡; Masakazu Yahiro; 正和八尋; Masaki Katahira; 正樹片平; Kazuo Kaira; 和郎解良
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-03-17
Filing date: 1994-03-16
Publication date: 1994-11-22
Anticipated expiration: 2019-05-10
Also published as: JP3525481B2

Abstract

(57)【要約】【目的】列車運行の遅延を極力防止する列車制御装置を
提供することにある。【構成】列車ダイヤに基づいて、制御対象列車に対し
て、その列車の到達目標として到達位置，到達時刻，到
達時における速度を指令する手段を備えるものである。【効果】到達目標が決まると走行可能範囲が決まり、こ
の走行範囲中にＡＴＣなどの支障がないよう目標を定め
るので、列車走行に遅延要因が極力なくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、計画ダイヤに基づいて
走行する列車を制御する列車制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、列車の運転は、運転士の経験に頼
っていた。駅を出発した運転士に与えられる情報は、次
の駅における到着予定時刻と発車時刻のみであった。運
転士は、乗車率，区間内の勾配，信号やカーブによる速
度制限，省エネ，乗り心地等を考慮しながら経験に従っ
て運転を行っており、駅間の走行時間と次の駅の発車時
刻までの余裕時間の使い方は、運転士運転任せであっ
た。

【０００３】もし、天候状態や事故等により列車ダイヤ
に乱れが生じた場合は、中央指令所の運行管理装置が修
正ダイヤを決定し、その修正ダイヤに基づいた駅間走行
時間を列車へ伝達していた。このとき運転士は、修正さ
れた駅間走行時間内に運転する。

【０００４】一方、保安として自動列車制御装置（以
下、ＡＴＣと記す）が用いられている。このＡＴＣは、
特開昭48−64604 号に記載されている様に、駅間を複数
の区間に分割し、先行列車との位置関係に応じて区間単
位で速度制限する仕組みになっており、先行列車との間
の区間数が減ってくるほど制限速度が抑えられる機構が
用いられていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来は、駅間における
余裕時間の使い方は運転士に一任しているため、先行列
車の位置や速度が運転士に分からない。そのため悪天候
や事故により先行列車が減速していても通常どおり走行
するので、ＡＴＣにより速度制限を受け、与えられた駅
間走行時間を守ることができなくなる場合があった。ま
た速度制限を受けると、その影響で後続列車が速度制限
を受けるようになり、遅れがつぎつぎに波及していく、
いわゆるアコーディオン現象が生じ、運行ダイヤの乱れ
が拡大してしまう。

【０００６】また修正ダイヤによりダイヤの乱れを回復
する場合でも、その修正ダイヤに含まれている余裕時間
の使い方が個々の運転士に任せられているから、運転士
はできるだけ速く列車ダイヤを回復しようとして制限速
度一杯で走ろうとする。そのため先行列車との距離がつ
まっていくことになり、再びアコーディオン現象が生じ
てしまい、ダイヤの回復が遅れる場合があった。

【０００７】このように従来の制御方法では、一度、列
車の運行に乱れが生じると、その乱れが後続の移動体に
波及しやすいため、運行計画の変更を余儀なくされる場
合が多かった。また運行ダイヤを変更し、早急に元の運
行計画への回復を図る際に、なかなか回復しない場合が
あった。

【０００８】本発明の目的は、列車運行の遅延を極力防
止する列車制御装置を提供することにある。

【０００９】また、本発明の他の目的は、遅延が発生し
ても、回復を早めることのできる列車制御装置を提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、列車ダイヤに基づいて、制御対象列車に対して、そ
の列車の到達目標として到達位置，到達時刻，到達時に
おける速度を指令する手段とを備えることにより達成さ
れる。

【００１１】また上記他の目的を達成するためにさらに
他の解決手段として、列車ダイヤに基づいて、制御対象
である先行列車と後続列車に対して、それら列車の到達
目標として到達位置，到達時刻，到達時における速度を
指令する手段と、これら列車が目標に到達するための走
行可能範囲を演算する手段と、この走行可能範囲から前
記後続列車に対して走行支障の発生を検出したとき、前
記いずれかの列車に対してその列車の走行可能範囲に新
たに到達目標を設定する手段とを備えることにより達成
される。

【００１２】

【作用】列車に対して、到達目標として到達位置，到達
時刻，到達時における速度を指令することによって、こ
の列車の時間−距離平面上の走行可能範囲が一義的に決
まる。この範囲にこの列車の運行を妨げる支障、例え
ば、ＡＴＣの制限速度信号、がなければ、若しくは、支
障のないような到達目標（前述したように駅の着時刻の
み決められているので先行列車の走行にしか他によって
は後続列車に支障が生じる）を設定すれば、遅延の原因
となる支障を極力回避することができる。

【００１３】また、到達目標から走行可能範囲を演算し
た結果、支障があると判断されたとき、その走行可能範
囲内に新たに中間到達目標を設定することにより、走行
可能範囲がさらに限定され、支障となる要因が取り除か
れ、最も速く遅延を回復することができる。

【００１４】

【実施例】図２乃至図７を用いて、本発明により運転時
隔が小さくなることを説明する。図２は、ある列車に目
標として（位置，時刻，速度）を与えることによって時
間−距離平面上における列車の存在領域が決定されるこ
とを示す図である。

【００１５】列車に目標として（位置，時刻，速度）の
組（ｓ１，ｔ１，ｖ１），（ｓ２，ｔ２，ｖ２）を図示
のように与えると、列車の最大加速度，最大減速度，最
高速度は列車固有の値として、路線の状態（勾配，曲線
等）も路線毎に決まっているので、時間−距離平面上に
おける列車の存在領域は、一義的に図示の曲線によって
囲まれる領域となる。すなわち、領域の上部は、曲線３
１１において地点ｓ１において速度ｖ１から速度０まで
最大減速度で減速し、直線３１２で停止し、曲線３１５
で速度０から最高速度まで最大加速度で加速し、直線３
１４で最高速度を維持し、曲線３１３で速度ｖ２になる
ように減速する軌跡であり、下部は、曲線３１６で速度
ｖ１から最高速度まで最大加速度で加速し、直線３１７
で最高速度を維持し、曲線３２０で最大減速度で速度０
まで減速し、直線３１９で停止した後、曲線３１８で最
大加速度で速度ｖ２になるように加速する軌跡であり、
列車の存在領域はこの範囲内に制限される。

【００１６】現在の（位置，時刻，速度）を（ｓ１，ｔ
１，ｖ１）とすると、将来の（ｓ２，ｔ２，ｖ２）を指
定することにより、時間−距離平面上における列車の存
在範囲を限定することができる。またさらに、地点ｓ
１，ｓ２における列車の加速度（減速度）を指定すると
さらに存在範囲は限定される。

【００１７】次に図３を用いて列車存在範囲を狭める原
理を説明する。

【００１８】図２における２目標から得られる存在領域
内に、新たに中間目標３２１を指定することにより、図
示するように存在領域（列車走行可能範囲）は図２に示
す領域より狭めることができる。

【００１９】図４は同一路線上に２列車が存在する場合
を示したもので、この場合の列車の最適走行パターンに
ついて説明する。駅１を出発した列車（曲線４００）を
後続の列車が駅２において追い越す（曲線４０２，４０
３）場合を示す。

【００２０】先行列車の走行に伴い、保安用の自動列車
制御装置（以下、ＡＴＣ）による制限速度信号が出力さ
れ、後続列車がこの制限速度信号以上速度で走行すると
後続列車は常用最大ブレーキ（ＡＴＣブレーキ）が掛か
り制限速度以下になるまで減速される。この制限速度信
号の変化の様子を示す軌跡が折線４０１である。後続列
車が駅１を通過後高速を維持したまま走行すると曲線４
０２に示されるように先行列車に近づき過ぎるため制限
速度信号に抵触するためＡＴＣブレーキが作動し減速を
余儀なくされてしまう。

【００２１】もし、後続列車が曲線４０３のように走行
されるのであれば、ＡＴＣブレーキが作動することな
く、滑らかに駅２に進入し先行列車を追い越すことがで
きる。曲線４０２と曲線４０３を比較すると、曲線４０
２はＡＴＣブレーキが作動するため駅２を通過する時刻
が曲線４０３に比べ遅れてしまっているため列車遅延の
原因となったり、列車遅延が生じている場合遅延解消の
阻害要因となる。さらに、曲線４０２においてはＡＴＣ
ブレーキ作動後再加速（再力行）を行うため、消費電力
が増大したり乗客の乗り心地が悪化する。従って、列車
の走行にとって、極力ＡＴＣブレーキが作動しないよう
にすることが必要条件である。

【００２２】このような理想的走行パターン４０３を生
成するための本発明の原理を図５乃至図７により説明す
る。

【００２３】図５において、目標（（位置，時刻，速
度）の組を指す、以下同様）４０４は先行列車の駅１発
時刻、目標４０５は先行列車の駅２到着時刻、目標４０
６は後続列車の駅１通過時刻、目標４０７は後続列車の
駅２通過時刻を示す目標である。本発明では、例えば、
この目標４０４，４０５と目標４０６，４０７は、夫々
先行列車と後続列車の目標として図２において説明した
領域を算出する。領域４０８は先行列車の走行可能領域
で、領域４０９は後続列車の走行可能領域である。折線
４１０は、領域４０８内を列車が走行した場合に生じる
制限速度信号の最悪の状態、すなわち、先行列車が領域
４０８の丈夫に沿って走行した場合に発生する制限速度
信号である。

【００２４】図５からもわかるように、先行列車及び後
続列車が夫々勝手に走行すると、後続列車にＡＴＣブレ
ーキが掛かってしまう状況が存在し、後続列車の最適な
運行を妨げる要因となる。本発明では、このように各列
車について走行可能な範囲を算出することによりＡＴＣ
によるブレーキが作動（列車同士の支障）する可能性の
ある領域を求める。

【００２５】次に、列車同士の支障を解消する原理を説
明する。図６に図３に示す基本原理を用いて列車同士の
支障を解消する場合を説明する。図５に示された目標に
加えて新たに目標４１１及び目標４１２を先行列車及び
後続列車に指定する。領域４１３，４１４と領域４１
５，４１６が新たな目標によって分割された領域であ
る。

【００２６】このように中間目標を設定することにより
先行列車の走行可能領域が狭められ制限速度信号が先行
列車側に寄り後続列車に走行余裕ができるので、後続列
車にＡＴＣブレーキが掛かる可能性が減少する。これに
加え、後続列車に対しても最も制限速度信号に抵触し易
い点を目標４１２とすることで、さらに後続列車にＡＴ
Ｃブレーキが掛かる可能性を小さくしている。

【００２７】図４において説明した最適走行パターンを
図６の距離−時間平面に当てはめたものを図７に示す。
図４に示した最適走行パターン４００は新たに分割され
た領域４１３及び領域４１４に、最適走行パターン４０
３は領域４１５及び領域416に含まれることがわかる。
そして、先行列車及び後続列車は、これら領域を走行す
る限り列車同士の支障は発生しない。

【００２８】以上説明したように、本発明では、列車に
対して目標（位置，時間，速度）を指定することによ
り、列車同士の支障を回避でき、さらに中間目標を設定
することにより支障となる要因を極力取り除くことがで
きる。

【００２９】ところで、上記のように目標を設定したと
しても、現実に列車がその目標に到達可能な目標でなけ
ればならない。そこで、目標に列車が到達可能であるか
を判断する処理を設ける。

【００３０】列車位置情報が更新される度に、予め記憶
されている列車の最速パターンが読み出され、最速パタ
ーンで走行した際に対象の列車が目標へ到達可能かどう
か計算することで、列車が目標へ到達可能であるかが判
断できる。これを図８，図９を用いて説明する。

【００３１】現在、列車が（ｓ１，ｔ１，ｖ１）に存在
するとし、目標を（ｓ２，ｔ２，ｖ２）とする。図８
は、距離−速度平面において、最速パターンの距離−速
度曲線５０１，現在の列車情報の位置・速度（ｓ１，ｖ
１）を表す点５０２，目標の位置・速度（ｓ２，ｖ２）
を表す点５０５を示したものである。点５０２（ｓ１，
ｖ１）から最大加速度で最速パターンへ到達する曲線５
０４を計算する。この計算には、路線データ，列車性能
データを用いる。同様に曲線５０５も最大減速度を用い
ることにより計算される。この曲線５０４及び５０５の
計算結果と最速パターンの距離−時間曲線５０１および
現在の列車位置速度情報とから、目標の位置・速度（ｓ
２，ｖ２）に最も速く到達する場合の時刻ｔを計算する
ことができる。この時刻ｔと目標（ｓ２，ｔ２，ｖ２）
の時刻ｔ２を比較し、ｔ≦ｔ２であれば到達可能，ｔ＞
ｔ２であれば到達不可能であると判断できる。

【００３２】以上を距離−時間平面で表すと、図９のよ
うになる。列車情報（ｓ１，ｔ１，ｖ１）は点６０２，
距離−速度曲線５０４に対応する距離−時間曲線は６０
４，距離−速度曲線５０１に対応する距離−時間曲線は
６０１，目標の位置・速度（ｓ２，ｖ２）に最も速く到
達した状態（ｓ２，ｔ，ｖ２）は６０３である。図９に
おける矢印の傾きは６０１，６０３における速度を表し
ている。ここで、目標（ｓ２，ｔ２，ｖ２）が６０７
（ｔ＞ｔ２）である場合は到達不可能であり、６０６
（ｔ≦ｔ２）である場合は到達可能である。

【００３３】ｔを求める計算において、最速パターンの
距離−速度曲線および距離−時間曲線は予め計算し記憶
されているため、実際に計算を行うのは曲線５０４，５
０５のみであり、計算量は少ない。

【００３４】目標が到達可能であればこの目標を指令
し、もし不可能とされれば再度目標を設定し直す。

【００３５】次にこの原理を実現するための一実施例を
図１を用いて説明する。

【００３６】地上には、中央運行管理装置１００００と
駅装置１１０００が設置される。中央運行管理装置１０
０００は、全線に渡る列車群の監視を行い、列車ダイヤ
の作成及び変更を行う。そして、運行管理計算機１０１
００は、中央ローカルネットワーク１０３００，ゲート
ウェイ１０４００，広域ネットワーク１２０００を介し
て駅装置１１０００と接続される。

【００３７】駅装置１１０００は、列車ダイヤに基づく
駅ダイヤを持ち、前駅を出発して自駅へ向かう列車を監
視し、駅ダイヤに基づいて目標状態を設定し列車２０へ
送信する。以下、前駅から自駅構内までの範囲を自駅区
域と呼ぶ。駅計算機11100 は駅ローカルネットワーク１
１２００に接続されている。また、駅装置１１０００と
車上装置２００は、無線通信装置１０１及び無線通信装
置２０１を介し情報交換できる。

【００３８】運行管理計算機１０１００のメモリ１０１
５０上には、オペレーティングシステム１０１５１（以
下、ＯＳ），ダイヤ情報プログラム１０１５２が存在
し、これらをプロセッサ１０１２０が読みだして実行す
る。

【００３９】運行管理計算機１０１００には、プロセッ
サ１０１２０，入力デバイスインターフェース１０１１
０を介してマウス１０１１１やキーボード１０１１２等
の入力デバイスが、ディスプレイインターフェース１０
１３０を介してディスプレイ１０１３１が、ネットワー
クアダプタ１０１６０を通じて中央ローカルネットワー
ク１０３００が、ディスクインターフェース１０１４０
を通じてダイヤ記憶装置１０１４１が接続されている。

【００４０】ダイヤ管理プログラム１０１５２は、駅装
置１１０００から送信されてくる列車位置情報をディス
プレイ１０１３１上へ表示したり、指令員がマウス1011
1 やキーボード１０１１２を通じて入力した変更ダイヤ
から各駅毎の変更ダイヤ作成を行う。

【００４１】駅装置１１０００は、プロセッサ１１１２
０，メモリ１１１５０のほか、外部機器インターフェー
ス１１１１０を通じて無線通信装置１１１１１が、ネッ
トワークアダプタ１１１３０を介して駅ローカルネット
ワーク１１２００が、またディスクインターフェース１
１１４０を介して走行パターン記憶装置１１１４１，駅
ダイヤ記憶装置１１１４２，列車データ記憶装置１１１
４３が接続されている。

【００４２】駅計算機１１１００のメモリ１１１５０上
には、ＯＳ１１１５１，駅ダイヤ管理プログラム１１１
５２，目標状態設定プログラム１１１５３，列車監視プ
ログラム１１１５４が存在する。

【００４３】列車監視プログラム１１１５４は、列車か
らの情報を中央運行管理装置10000のダイヤ管理プログ
ラム１０１５２へ送信するとともに目標へ列車が到達可
能か否かを監視する。駅ダイヤ管理プログラム１１１５
２は、中央運行管理装置１００００のダイヤ管理プログ
ラム１０１５３からの変更駅ダイヤを受信し、変更駅ダ
イヤの保存を行い、変更データを目標状態設定プログラ
ム１１１５３へ送信する。目標設定プログラム１１１５
３は、目標の設定，ダイヤ変更による目標変更，到達可
能な目標の再設定を行う。

【００４４】車上装置２００は、車上計算機２０１００
と無線通信装置２０１１１，記憶装置として走行パター
ン記憶装置２０１６１，列車ダイヤ記憶装置２０１６
２，路線・列車データ記憶装置２０１６３を有し、さら
に自動列車運転装置２０２００はモーター２０３００と
ブレーキ２０４００が接続され、また積算電力計20112,
乗車率計２０１１３，速度計２０１１４，積算距離計２
０１１５，時計20116 ，機器モニタ２０１１７，ＡＴＣ
信号受信器２０１１８を有している。

【００４５】車上計算機２０１００は、メモリ２０１２
０，プロセッサ２０１３０，外部機器インターフェース
２０１１０，外部記憶インターフェース２０１５０，タ
イマー２０１４０がバス２０１６０により相互に結合さ
れている。メモリ２０１２０上には、ＯＳ２０１２１，
列車データ送信プログラム２０１２２，走行パターン生
成プログラム２０１２３が存在する。自動列車運転装置
２０２００は、上記計器群、モーター２０３００，ブレ
ーキ２０４００と接続され、走行パターン生成プログラ
ム２０１２３が生成する走行パターンに従うようにモー
ター２０３００，ブレーキ２０４００を制御する。そし
て外部機器インターフェース２０１１０を介して図示の
ように各種機器が接続される。

【００４６】列車データ送信プログラム２０１２２は、
一定時間毎に計器群からデータを取り込み、駅装置１１
０００の列車監視プログラム１１１５４へ送信する。走
行パターン生成プログラム２０１２３は、通常は列車ダ
イヤ記憶装置２０１６２に記憶されている標準目標へ到
達する走行パターンを生成し、駅装置１１０００の目標
設定プログラム１１１５３から新しい目標が送信されて
くると、新しい目標へ到達する走行パターンを生成す
る。

【００４７】次に、中央運行管理装置１００００，駅装
置１１０００、及び車上装置２００の動作を図１４乃至
図２０を用いて説明する。

【００４８】中央運行管理装置１００００におけるダイ
ヤ管理プログラム１０１５２は、図１４に示すように、
前路線に渡る列車群のダイヤの作成、それぞれの駅装置
から提供される各列車の追跡情報の表示（１４０６，１
４０７），遅延状況に合わせた運転整理によるダイヤ変
更機能（１４０２〜１４０５）を有する。ダイヤの変更
は、遅延が発生して計画ダイヤ通りの運行が難しくなっ
た場合、指令員によって列車の運休，追越し駅の変更，
出発時刻の変更等現行ダイヤを変更し、極力遅延を解消
するために行う運転整理による。そして、ダイヤ管理プ
ログラム10152は、変更ダイヤを含む列車ダイヤを、各
駅装置の駅ダイヤ管理プログラム１１１５２に通知す
る。

【００４９】駅装置１１０００における駅ダイヤ管理プ
ログラム１１１５２は、ダイヤ情報として、列車及び駅
毎に、各列車の列車番号，駅到着時刻，停車・通過の区
別，駅出発時刻，ダイヤ通りに運転されている場合の標
準目標状態のデータを記憶しており、列車の在線状況を
基にそれぞれの列車のダイヤ情報を目標設定装置１１１
５３へ通知する機能を有する。また駅毎に、ポイント進
入位置や駅構内進入位置が決まっており、停車・通過の
区別によりそれぞれの位置における制限速度が定まって
いるので、これら情報を記憶しておく。なお、ダイヤが
変更された場合は、変更されたダイヤ情報を入力して記
憶するとともに、目標設定プログラム１１１５３へ通知
する（図２０、２２００〜２２０３）。

【００５０】目標設定プログラム１１１５３は、駅ダイ
ヤ管理プログラム１１１５２からデータを引き出して制
御対象列車の目標を作成する。目標は、駅ダイヤ管理プ
ログラム１１１５２内に記憶されている標準目標を読み
出す。この標準目標は、基本的に停車駅若しくは通過駅
における（位置，時刻，速度）とするが、駅構内はポイ
ントや曲線が多く、停止のためのブレーキ所要時間，通
過時間が固定的に決まってしまい（標準所要時間とい
う）列車走行の自由度が減少してしまう。そこで、駅構
内に進入する手前の地点における（位置，時刻，速度）
を目標とする。すなわち、ダイヤによって与えられる駅
停車時刻若しくは駅通過時刻から標準所要時間を減算し
た時刻を時刻の標準目標とし、ポイントや駅構内進入速
度の制限速度に余裕をもたせた速度を速度の標準目標と
する。標準所要時間の計算は、ポイント進入位置または
駅構内進入位置に制限速度一杯で進入して停止、あるい
は通過する場合の最短所要時間または標準進入速度で進
入して停止、あるいは通過する場合の所要時間を標準所
要時間として採用する。そして最短所要時間若しくは標
準所要時間を、駅，列車の種類，停車・通過の区別，使
用番線，進入位置毎に記憶しておく。また、ダイヤ変更
があっても、変更されたダイヤ及び標準所要時間および
標準進入速度に基づいて算出する。

【００５１】このようにして生成された標準目標（図１
５、１６０４）は、列車監視プログラム１１１５４に送
られその目標に制御対象列車が到達可能であるかどうか
前記したような原理に基づきその合理性をチェック（図
１５、１６０６）する。

【００５２】このチェックの結果合理的な目標であると
判定された場合、目標設定プログラム１１１５３は、制
御対象列車間に支障があるかどうかを調べる（図１６、
2100)。支障とは、前記した如く、後続列車がＡＴＣや
ＡＴＳ等により速度制限を受ける場合を言う。また、支
障の有無の確認は、先行列車の走行に応じてのＡＴＣ制
限速度信号（先行列車位置に対応して閉塞区間毎に与え
られる）を用いるが、閉塞区間は予め記憶されているの
で、これと先行列車の最も遅く走行するであろう走行パ
ターンから制限速度信号は演算される。この制限速度信
号と後続列車の存在可能領域とから支障を確認すること
ができる。なんらの支障もなければ、この標準目標を車
上装置２００に送信する（図１５、１７０４）。車上装
置における動作は後述する。

【００５３】以上は、目標が標準目標であるため、殆ど
問題なく標準目標が目標として採用されるのであるが、
遅延が発生したり、運転整理等によりダイヤ変更があっ
た場合は、目標の合理性が保たれなくなり、また後続列
車への支障が発生する。この支障については、列車に遅
延が発生していなくても計画ダイヤの段階で発生する場
合もある。以下、それらの処理について説明する。

【００５４】目標に列車が到達できないことを列車監視
プログラム１１１５４において検知された場合は目標を
再設定する。図１８に基づいて説明する。もともと目標
は時刻，速度に余裕をもたせてあり、この余裕分だけ時
刻を遅らせたり速度を速めたりして、到達可能になるよ
う目標を再設定（２００３）する。再設定したら再度、
その目標に列車が到達できるかどうか判断する（２００
４）。到達不可能ならば、列車が最も速く走行させた場
合を想定して、そのときのポイント進入位置や駅構内進
入位置等の時刻，速度を目標として設定する（２００
５）。この場合は、列車遅延を許容してしまう場合であ
る。

【００５５】このように列車到達可能な点を目標として
合理的に算出しても、前記したように、後続列車に対し
て支障を来たしてしまうと益々全線における列車遅延が
拡大してしまう。そこで図６，図７で原理説明した手法
を用いて支障を回避しうる新たな目標を中間目標として
設定する（図１９、２１０３）。この中間目標は前記の
如く最終目標から得られる列車存在範囲内に設定される
ので合理性は保たれている。新しい目標として、位置を
２点の中間地点，時刻を２点の中間時刻，速度を２点間
の平均速度とすることが考えられる。

【００５６】新しい目標により先行列車と後続列車の存
在範囲が限定され、支障が解消される。しかし、この新
しい目標を用いても支障が解消されない場合(図１９、2
102)は、さらに目標を加える（図１９、２１０３）こと
により、支障を生じる範囲を更に中間点を目標として分
割していくことにより支障を解消することができる。し
かし、これでは適切な中間目標ではないかも知れない。
無駄のない中間目標を算出する実施例を図５乃至図６を
用いて説明する。

【００５７】図５において、階段状のパターン４１０が
後続列車に対する制限速度信号であり、制限速度信号が
変化する位置が閉塞区間の境目である。図５のように後
続列車の支障がある場合、後続列車の運転によっては支
障を来たさない場合があるので、先ず後続列車の中間目
標を定める。この場合、後続列車が一番支障を来たす
（後続列車の最速パターンと制限速度信号との重なりが
一番大きい閉塞の入口を求める、この場合は点Ａであ
る）閉塞は駅２の手前の閉塞であるから、この地点Ａを
後続列車の新たな中間目標とする。

【００５８】後続列車の中間目標を求めた時点で、先行
列車の中間目標を求める前に、再度、支障チェックを行
う。支障がなければ、後続列車に対しては、中間目標及
び駅２における最終目標を与え、先行列車には駅２にお
ける目標を与える。

【００５９】また、後続列車の中間目標でも支障がある
と判定された場合は、今度は先行列車に対する中間目標
を演算する。先行列車に中間目標を設定すると、前述し
た原理により制限速度信号が全体的に下がる（換言する
と、後続列車にとって速く制限速度信号が上昇する方
向）。図６より、後続列車は点Ａを目標とすることで点
Ａから駅２においては支障が解消されている。しかし、
駅１から点Ａまでは支障が解消されるとは限らない（図
では支障が解消された図となっている）。そこで、本実
施例では、点Ａよりも一つ前の閉塞の入口を位置の中間
目標Ｂとする。位置が定まれば距離−時間曲線により時
間が定まり、速度は中間目標からの最速最低パターンの
平均とすることが考えられる。

【００６０】これでもまだ支障があるようであれば、今
度は後続列車に対して更なる中間目標を点Ｂより駅１側
に同様の手法で定める。要は後続列車から交互に、駅２
側の閉塞から準に中間目標を作成していく。このように
することにより、前記のような単に中間目標を駅間の中
間にするという手法に比べ、最適な中間点が求まると共
に、演算回数も減少する。

【００６１】以上のように算出された目標を車上装置２
００に伝送手段を介して伝送する。目標を受け取った車
上装置の動作説明を以下行う。

【００６２】車上装置２００に搭載されている車上計算
機２０１００の走行パターン生成プログラム２０１２３
は、走行開始する前に列車ダイヤ記憶装置２０１６２に
記憶されている目標に到達する列車の走行パターン生成
を行う。走行パターン生成を行うと自動列車運転装置２
０２００へパターンを送る。

【００６３】また、車上装置２００の列車データ送信プ
ログラム２０１２２は一定時間毎に列車情報（時刻，位
置，速度のうち少なくとも位置及び速度、以下、列車情
報と呼ぶ）を計器群４０で測定し駅装置１１０００の列
車監視プログラム１１１５４に送る。列車監視プログラ
ム１１１５４は列車情報を受け取ると中央の監視プログ
ラムへ送信し、列車情報表示プログラム１０１５２は列
車情報をディスプレイ１０１３１に表示する。

【００６４】走行パターンの生成について説明する。目
標を受け取った車上の走行パターン生成プログラム２０
１２３は、これに基づいて走行パターンを生成する。図
１０ないし図１３に基づき説明する。

【００６５】与えられた目標は（位置，時刻，速度）を
示す点情報であるので、実際に列車を自動運転させるた
めにはこれを距離−時間平面上の線情報に置き換えなけ
れば列車自動運転装置２０２００はフィードバック制御
を行うことができない。図１０は、２目標７０１，７０
２が与えられた場合に、図７及び図８にて説明した手法
を用いて領域を求める事を説明するものである。図１０
において、先ず最速パターンを目標７０１に接続した曲
線７０３と、最速パターンを目標７０２に接続した曲線
７０４を求め、更に、目標７０１から最大限速度で減速
した曲線705と目標７０２に到達するように最大加速度
で加速する曲線７０６を求め、これにより図のような列
車存在可能領域が作成される。

【００６６】これら目標間を結ぶ実走行パターンは、こ
れらの曲線を補間する曲線を算出することによって得ら
れる。以下、曲線７０４と曲線７０５を接続した曲線を
曲線７０７と呼び、曲線７０３と曲線７０６とを接続し
た曲線を曲線７０８と呼ぶ。図１１は、本実施例で用い
る補間関数を示した図である。横軸は時刻ｔ、縦軸は曲
線７０７の時刻ｔにおける距離と曲線７０８の時刻ｔに
おける距離の比を示す。２種類の補間関数ｆ（ｔ）（８
００），ｇ（ｔ）（８０１）が示されている。これら補
間関数を用いて作成した走行パターンを図１２，図１３
に示す。

【００６７】図１２は補間関数ｆ（ｔ）を用いて算出し
たものを示し、曲線９００が得られた走行パターンであ
る。この曲線９００の算出式は、 (曲線９００の時刻ｔにおける距離)＝ｆ×(曲線７０７
の時刻ｔにおける距離)＋(１−ｆ）×（曲線７０８の時
刻ｔにおける距離）である。

【００６８】また、図１３は補間関数ｇ（ｔ）を用いて
算出したものを示し、曲線９０１が得られた走行パター
ンである。この曲線９０１の算出式は、 (曲線９０１の時刻ｔにおける距離)＝ｇ×(曲線７０７
の時刻ｔにおける距離)＋(１−ｇ)×(曲線７０８の時刻
ｔにおける距離）である。

【００６９】これら２通りの走行パターン９００，９０
１について、消費電力を概算し消費電力が小さいパター
ンを選択する。また、加速度変化の小さいパターン選択
すれば乗り心地の良いものとなる。これらの判断は、例
えば朝夕のラッシュ時には省電力を選び、昼間の閑散時
には乗り心地の良いパターンを選択するということも考
えられる。また、上記は２種類の補間関数を示している
が、時刻ｔ１からｔ２において、補間関数の値が減少し
ない形の関数であれば実現可能な走行パターンが得られ
る。また、上記では同一時刻における距離を補間した
が、同一距離における時刻を補間しても良い。更に、走
行パターンは、列車走行可能領域内に最終的に１つのパ
ターンを引くものであれば、上記した手法にこだわるこ
とはない。図１７に走行パターン生成のフローを示し
た。走行パターン生成プログラム２０１２３は、処理を
開始すると自列車の列車情報を取り込み（２３０１）、
列車ダイヤ記憶装置２０１６３から次に到達すべき目標
を取りだし、走行パターン記憶装置２０１６２から標準
パターン（標準目標に基づいて予め作成された走行パタ
ーン）を取り出す（２３０２）。次に、現在状態から目
標へ標準パターンで到達するか（目標と一致するかどう
か）を調べる（２３０３）。標準パターンで到達するの
であれば、パターンを出力する（２３０４）。標準パタ
ーンで到達しない場合は、パターン修正処理（２４０
０）を行い、修正したパターンを出力する（２３０
４）。パターンを出力した後は、駅装置から新しい目標
状態が通知されるか目標へ到達するまで待ち状態となる
（２３０５）。待ち状態(２３０５)において、駅装置１
１０００の目標設定プログラム１１１５３から新しい目
標が通知された場合は、列車情報を取り込み（２３０
７）パターン修正処理(２４００)へ戻る。目標へ到達し
た場合は、列車情報取り込み（２３０１）へ戻る。

【００７０】図２２にパターン修正処理（２４００）の
処理を表すフローチャートを示す。パターン修正処理２
４００では、前記のように曲線７０７，７０８を求め(2
401)、所定の補間関数に基づき曲線９００，９０１を求
め（２４０２）、消費電力（乗り心地）を勘案して、走
行パターンとし（２４０３）、処理を終了する。

【００７１】図２３は、列車データ送信プログラム２０
１２２の処理を表すフローチャートである。実行を開始
するとタイマー２０１４０をセットし（２５０１）、タ
イマーの時間切れまたは機器モニタの異常検知通知待ち
（２５０２）となる。タイマーの時間切れの場合は、駅
装置１１０００の列車監視プログラム１１１５４へ速
度，位置，時刻からなる列車情報を送信し(２５０４)、
タイマー１０２３０セット(２５０１)へ戻る。異常検知
の場合は、駅装置１１０００の列車監視プログラム１１
１５４へ機器モニタ情報，速度，位置，時刻からなる列
車情報を送信し（２５０５）、タイマーセット（２５０
１）へ戻る。

【００７２】以上、本実施例によれば、速度，位置，時
刻からなる目標を列車に送信することにより、支障を来
たさない列車制御が可能となる効果がある。

【００７３】ところで、上記実施例は、自動列車運転装
置について述べたが、現実には自動列車運転装置は全面
普及に至っていない。そこで、全面普及に至まで本発明
を運転支援として用いる実施例を説明する。

【００７４】図２４は列車の運転台の図である。ディス
プレイ３０００には図１０において作成した曲線７０７
と７０８、及び、列車の現在位置が表示されるようにな
っている。その詳細を図２５，図２６を用いて説明す
る。

【００７５】図２５では、領域３００５と共に列車の現
在位置３００１（現在時刻３００２及び現在位置３００
３と共に動く）が表示され、運転士はこの領域に入るよ
うに主幹制御機を操作して列車を制御する。

【００７６】図２６は現在位置，時刻，速度と目標間の
領域を作成する点、図２５と相違する。運転士はこの領
域３００６が消えないように運転する。

【００７７】以上本実施例によれば、列車に自動列車運
転装置が搭載されていなくても、適切な列車走行を実現
することができる。

【００７８】

【発明の効果】以上、本発明によれば、到達目標を列車
に指示することで、遅延を極力回避することができると
いう効果がある。また、例え遅延が発生しても、到達目
標から決まる走行可能範囲内に新たに中間到達目標を設
定することで、支障を極力回避し、少なくとも遅延の拡
大を防止し、縮小させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である列車制御装置を示す
図。

【図２】本発明の原理を説明する図。

【図３】本発明の原理を説明する図。

【図４】本発明の原理を説明する図。

【図５】本発明の原理を説明する図。

【図６】本発明の原理を説明する図。

【図７】本発明の原理を説明する図。

【図８】目標に到達可能かどうかを判定する値を演算す
る説明図。

【図９】目標に到達可能かどうかを判定する値を演算す
る説明図。

【図１０】目標から走行パターンを算出する事を説明す
る図。

【図１１】走行パターン算出のための比を説明する図。

【図１２】算出された走行パターン示す図。

【図１３】算出された走行パターン示す図。

【図１４】ダイヤ管理プログラムのフローチャート。

【図１５】列車監視プログラムのフローチャート。

【図１６】目標設定プログラムのフローチャート。

【図１７】目標変更処理のフローチャート。

【図１８】目標再設定処理のフローチャート。

【図１９】目標分割処理のフローチャート。

【図２０】駅ダイヤ管理プログラムのフローチャート。

【図２１】走行パターン生成プログラムのフローチャー
ト。

【図２２】パターン修正処理のフローチャート。

【図２３】列車ダイヤ送信プログラムのフローチャー
ト。

【図２４】本発明の他の実施例に適用される運転台を示
す図。

【図２５】運転台に表示される走行可能範囲を示す図。

【図２６】運転台に表示される走行可能範囲を示す図。

【符号の説明】３０００…ディスプレイ、１１１５３…目標設定プログ
ラム、１１１５４…列車監視プログラム、２０１２３…
走行パターン生成プログラム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０８Ｇ 1/00 Ｄ 7531−3Ｈ (72)発明者田代維史茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者諸岡泰男茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者八尋正和茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者片平正樹茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者解良和郎茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】列車ダイヤに基づいて、制御対象列車に対
して、その列車の到達目標として到達位置，到達時刻，
到達時における速度を指令する手段を備えた列車制御装
置。
【請求項２】請求項１において、前記到達目標に前記列
車が到達可能であるかを演算する手段と、到達不可能で
ある場合、前記到達目標を変更する手段を備えた列車制
御装置。
【請求項３】列車ダイヤに基づいて、制御対象である先
行列車と後続列車に対して、それら列車の到達目標とし
て到達位置，到達時刻，到達時における速度を指令する
手段と、これら列車が目標に到達するための走行可能範
囲を演算する手段と、この走行可能範囲から前記後続列
車に対して走行支障の発生を検出したとき、前記いずれ
かの列車に対してその列車の走行可能範囲に新たに到達
目標を設定する手段とを備えた列車制御装置。
【請求項４】請求項３において、前記走行可能範囲は、
所定位置から最大減速度で停止した後前記到達目標に最
も速く到達する場合と、所定位置から最大加速度で加速
した後最大減速度で停止した後到達目標に到達する場合
とに囲まれた領域である列車制御装置。
【請求項５】請求項３において、前記後続列車の走行支
障は、前記先行列車の位置に対応して前記後続列車にか
かる保安ブレーキである列車制御装置。
【請求項６】請求項５において、前記保安ブレーキは自
動列車制御装置（ＡＴＣ）ブレーキである列車制御装
置。
【請求項７】列車ダイヤに基づいて、制御対象列車に対
して、その列車の到達目標として到達位置，到達時刻，
到達時における速度を指令する手段と、この到達目標を
入力して到達目標までの走行パターンを作成する手段
と、この走行パターンに従って前記列車を走行させる手
段とを備えた列車制御装置。
【請求項８】列車ダイヤに基づいて、制御対象列車に対
して、その列車の到達目標として到達位置，到達時刻，
到達時における速度を指令する手段と、この到達目標を
入力して到達目標までの走行可能範囲を運転台に表示す
る手段とを備えた列車制御装置。
【請求項９】請求項８において、前記走行可能範囲は、
所定位置から最大減速度で停止した後前記到達目標に最
も速く到達する場合と、所定位置から最大加速度で加速
した後最大減速度で停止した後到達目標に到達する場合
とに囲まれた時間−距離平面上の領域である列車制御装
置。
【請求項１０】請求項８において、前記表示手段には前
記走行可能範囲を表示するとともに、自列車の位置も表
示するよう構成した列車制御装置。
【請求項１１】列車ダイヤに基づいて、制御対象である
先行列車と後続列車に対して、それら列車の到達目標と
して到達位置，到達時刻，到達時における速度を指令す
る手段と、前記到達目標に前記列車が到達可能であるか
を演算する手段と、到達不可能である場合、前記到達目
標を変更する手段と、これら列車が目標に到達するため
の走行可能範囲を演算する手段と、この走行可能範囲か
ら前記後続列車に対して走行支障の発生を検出したと
き、前記いずれかの列車に対してその列車の走行可能範
囲に新たに到達目標を設定する手段と、この到達目標を
列車に伝送する手段とを地上側に備え、この到達目標を
入力して到達目標までの走行パターンを作成する手段
と、この走行パターンに従って前記列車を走行させる手
段とを列車側に備えた列車制御装置。