JPH084361B2 - 自動列車運転装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は自動列車運転装置、特に制御精度を向上さ
せ、且つ艤装指令線を減少させることが可能な自動列車
運転装置に関するものである。

＜従来の技術＞ 従来用いられている自動列車運転装置は、例えば特開
昭50−125409号公報に提案されているように、列車運行
の目標速度パターンを予め設定し、この目標速度パター
ンに車速を追従させた制御を行なつている。

このために所定の分割区間ごとに設定された目標速度
パターンとの速度偏差を算出し、その区間の勾配、カー
ブなどの線路条件を考慮して速度偏差に比例した力行ト
ルク或はブレーキトルクを演算し、この演算値に最も近
い力行又はブレーキの段数を制御指令信号によつて選択
して、車両の速度制御を行なつている。

この場合、自動列車運転装置から発せられる制御指令
信号は、例えば力行７段、ブレーキ７段の段階的な指令
とし、力行及びブレーキに対応するそれぞれ３本の艤装
指令線により、２進コード化された信号として伝送さ
れ、車両の実速度を目標速度に近付ける制御が行なわれ
る。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 前述した従来提案されている自動列車運転装置では、
制御指令信号には艤装指令線の本数で制限される限られ
た離散的な値しか取ることが出来ない。

このために、自動速度時の車両の速度追従性や停止精
度などの自動運転精度の向上に限界があるという難点が
ある。

この場合、自動運転精度を向上させようとすると、艤
装指令線の本数を増加させることが必要であり、車両の
搭載設備が増加して重量が増加すると共に製造コストも
増大する。

本発明は前述した従来提案されている自動列車運転装
置の現状に鑑みてなされたものであり、その目的は車両
の運転制御精度を向上させ、且つ艤装指令線の本数を削
減させることが可能な自動列車運転装置を提供すること
にある。

＜問題点を解決するための手段＞ 上記目的を達成するため、本発明は、演算処理吹から
与えられる制御指令に応じて列車の運転制御を実行する
列車制御部を備えた自動列車運転装置において、制御指
令が、指令すべき加速度の大きさを、信号継続時間の幅
で表現した加速度指令となるように構成した演算処理部
と、上記加速度指令が入力されたとき加速度を変化させ
る制御を開始させ、以後、この加速度指令が入力されて
いる期間中は、そのレベルと無関係に、予め設定してあ
る一定の割合で加速度を変化させる制御を行ない、何も
指令が入力されていないときには、該指令が入力されな
くなった時点での加速度を列車が保持する制御を行なう
ように構成した列車制御部とを設けたことを特徴とす
る。

＜作用＞ 本発明では演算処理部に制御指令発生手段が設けら
れ、この制御指令発生手段からは、制御指令が列車に対
する加速度の増加・減少信号として出力され、車両は架
線電圧や荷重或は線路の勾配などの外乱因子が存在して
も常に定速度制御され、ダイヤ通りに定時間制御され、
且つ定位置停止制御されて、高精度制御の自動運転が行
なわれる。

また、制御指令が加速度の増加・減少信号であるた
め、最大でも２本の艤装指令線で制御指令の伝送が行な
われ、制御指令の出現時間で制御指令の大きさが設定さ
れる。

このため、制御指令による自動運転の制御分解能は、
処理系の処理時間まで高められる。

＜実施例＞ 以下、本発明の実施例を第１図及び第２図（ａ）、
（ｂ）を用いて詳細に説明する。

ここで、第１図は本発明の実施例の構成を示すブロツ
ク図、第２図（ａ）は本発明の実施例における目標速度
と実速度との関係を示すタイムチヤート、第２図（ｂ）
は本発明の実施例における制御指令と加速度との関係を
示すタイムチヤートである。

第１図に示すように、制限速度検出部２、速度検出部
３及び地点検出部４の出力端子が、演算処理部１の入力
端子に接続され、演算処理部１の出力端子には２本の艤
装指令線７、８が接続され、これらの艤装指令線７、８
が制御装置５及びブレーキ制御装置６に接続されてい
る。

ここで、制限速度検出部２は所定区間に分割された走
行区間の、それぞれの区間に対して中央指令室で設定さ
れ、例えば線路を介して伝送される制限速度信号を受信
し、演算処理部１に伝送可能な構成となつている。

また、速度検出部３は走行する車両の単位時間当りの
車輪の回転数から、車両の走行速度を算出して走行速度
信号を演算処理部１に入力するようになつている。

さらに、地点検出部４は車両に設けた帰還発振器と地
上に所定間隔で設けたLC共振回路とを主要構成要素と
し、地上側と車両側との電磁結合で帰還発振器の発振周
波数が、LC共振回路の共振周波数に引き込まれることに
より、車両の走行地点を検出し地点検出信号を演算処理
部１に入力するように構成されている。

そして、演算処理部１は前述の制限速度信号、走行速
度信号及び地点検出信号を受信すると、その区間におけ
る架線電圧、荷重或は勾配などの外乱を配慮して、車両
の実速度と制限速度との差に応じた加速度の増加・減少
信号を、演算処理部１に設けられている制御指令発生手
段から、艤装指令線７或は艤装指令線８に出力するよう
な構成となつている。

次に、制御装置５は、車両走行用の電動機を制御るた
めのチヨツパやインバータなどからなる制御回路部を備
えており、演算処理部１から加速度の増加信号が入力さ
れたときには、この増加信号のレベルとは無関係に、電
動機の電流を増加させ、予め設定されている一定の割合
で車両の加速度を増加させる方向に、制御回路部を作動
させ、演算処理部１から加速度の減少信号が入力された
ときには、この減少信号のレベルとは無関係に、電動機
の電流を減少させたり発電制動状態にして、予め定めら
れている一定の割合で車両の加速度を減少させる方向
に、制御回路部を作動させるようになっている。

そして、この制御装置５は、演算処理部１からの入力
がないときには、加速度の増加信号又は加速度の減少信
号が入力されなくなった時点での加速度を保持するよう
に、制御回路部を作動させるようになっている。

次に、ブレーキ装置６は、演算処理部１から加速度の
増加信号が入力されたときには、車両の加速度を増加さ
せるのに必要な、ブレーキを弛める制御などを行ない、
加速度の減少信号が入力されたときには、加速度の減少
の程度に応じて車両のブレーキを作動させる制御を行な
うように構成されている。

そして、演算処理部１には、制御装置５及びブレーキ
制御装置６の加速度及び減速度の定格最大値と、制御指
令に対する加速度及び減速度の時間的変化特性が記憶さ
れている。

このような構成の本発明の実施例において、制限速度
検出部２、速度検出部３及び地点検出部４が、検出手段
を構成しており、また制御装置５及びブレーキ制御装置
６が、列車制御部を構成している。

なお、高信頼性の自動運転を実現するために、本発明
の実施例では、主要電子回路部は三重系構成とされ、所
謂2 out of 3の多数決論理構成となつており、速度指令
に対しては低位優先回路が構成されている。

さらに、機器に故障が発生した場合には、ブレーキの
かかる方向に運転装置を作動させて、安全運転を保つフ
エールセーフのシステムが、装置全体に対して設けられ
ている。

以上に述べたような構成の本発明の実施例について、
その動作を次に説明する。

第２図（ａ）は所定の区間において、地点Ａから出発
した車両が地点Ｃに停止する場合の、本発明の実施例に
よる車両速度Ｖと、この区間の制限速度V_Tとの関係を示
し、地点Ａから車両の速度が次第に増加して、この区間
の大部分を制限速度V_Tより僅かに低速の走行速度Ｖで走
行し、地点Ｂで地点検出部４から発せられる地点検出信
号によつて、車両の走行速度が次第に減ぜられ地点Ｃに
停止する。

この場合、地点Ａにおいて制限速度検出部２から入力
される制限速度信号、予め記憶されている制御装置５の
加速度の時間的変化特性及び中央指令室で設定され線路
を介して伝送される当該区間の架線電圧、荷重或は勾配
などの外乱情報信号に基づいて、演算処理部１では持続
時間d1の加速度の増加信号F1が演算され、艤装指令線７
により制御装置５及びブレーキ制御装置６に入力され
る。

この加速度の増加信号F1により、ブレーキ制御装置６
を介してブレーキが解除され、制御装置５によつて制御
回路部の電流が増加し、第２図（ｂ）に示すように車両
の加速度は増大して行く。

時刻t1において、制御装置５による加速度の定格最大
値に達し、時刻t2において演算処理部１から、持続時間
d2の加速度の減少信号f1が演算されて、艤装指令線８に
より制御装置５及びブレーキ制御装置６に入力される。

この加速度の減少信号f1によつて制御装置５を介し
て、制御回路部の電流が減少し、車両の速度Ｖはこの区
間の制限速度V_Tよりも僅かに小さい一定速度となる。

そして、時刻t3において演算処理部１から、持続時間
d3の加速度の減少信号f2が演算されて、艤装指令線８に
より制御装置５及びブレーキ制御装置６に入力される。

この際、第２図（ｂ）に示すように、減速度が負値と
なるので、制御装置５の制御はブレーキ側に転換し、同
時にブレーキ制御装置６がブレーキを締める方向に作動
する。

同様にして時刻t4において、演算処理部１から、持続
時間d4の加速度の増加信号F2が演算されて、艤装指令線
７により制御装置５及びブレーキ制御装置６に入力され
る。

このようにして、演算処理部１で演算されて制御装置
５及びブレーキ制御装置６に入力される、加速度の増加
信号F1、F2及び加速度の減少信号f1、f2によつて、架線
電圧や荷重或は線路の勾配などの外乱因子が存在して
も、両者はほぼ一定速度で走行を継続する。

そして、車両が地点Ｂに達すると地点検出部４が作動
し、地上側と車両側とが電磁結合し、車両に設けた帰還
発振器の発振周波数が、地上に設けたLC共振回路の共振
周波数に引き込まれ、地点検出信号が演算処理部１に入
力される。

この地点検出信号に基づいて、演算処理部１では持続
時間d5の加速度の減少信号f3が演算され、艤装指令線８
により制御装置５及びブレーキ制御装置６に入力され
る。

この加速度の減少信号f3によつて、制御装置５はブレ
ーキ制御を行ない、またブレーキ制御装置６がブレーキ
を締める方向に作動するので、車両の速度は時刻t5から
急激に低下して行く。

そして、加速度の減少信号f3に続いて、演算処理部１
から発せられる加速度の増加信号F3、F4、F5及び加速度
の減少信号f4によつて、車両の加速度が制御されて、車
両は地点Ｃに制御精度よく停止する。

このように、本発明の実施例によると、艤装指令線が
最大２本と減少され、車両の装備部分の構造が簡単且つ
軽量小型化されるにもかかわらず、定速度制御、定時間
制御及び定位置停止制御が実現された高精度自動運転が
可能である。

また、運転の制御指令が離散的な指令信号でなく、加
速度の増加信号或は加速度の減少信号であるため、時間
軸に沿つたこれらの加速度の増・減信号の持続時間を精
度よく制御することにより、運転制御精度を大幅に向上
させることが出来る。

なお、演算処理部１にマイコンを利用することによつ
て、既設の設備をそのまま用いて本発明の実施例を構成
することが可能である。

実施例においては、２本の艤装指令線を用いてそれぞ
れの艤装指令線に、加速度の増加信号及び加速度の減少
信号をそれぞれ演算処理部から出力する方式のものを説
明したが、本発明は実施例に限定されるものでなく、１
本の艤装指令線に加速度の増加・減少信号をバイポーラ
信号として演算処理部から出力する方式とすることも出
来る。

また、加速度の増加信号、加速度の減少信号及び同一
加速度の持続信号を、それぞれ対応する周波数のパルス
信号に選定し、１本の艤装指令線を通して演算処理部か
ら、これらのパルス信号を出力させて自動運転制御を行
なうと共に、パルス信号の途絶で故障の検知を行なう方
式とすることも出来る。

＜発明の効果＞ 本発明によると艤装指令線を削減し、車両の装備部分
の構造が簡単化され、全体の小型軽量化と製造コストの
低減が実現される。

また、制御指令が加速度の増加・減少信号であるた
め、時間軸上の出現時間を高精度で制御することによ
り、自動運転の制御分解能を処理系の処理時間の限度ま
で向上させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成を示すブロツク図、第２
図（ａ）は本発明の実施例における目標速度と実速度と
の関係を示すタイムチヤート、第２図（ｂ）は本発明の
実施例における制御指令と加速度との関係を示すタイム
チヤートである。 １……演算処理部、２……制限速度検出部、３……速度
検出部、４……地点検出部、５……制御装置、６……ブ
レーキ制御装置、７、８……艤装指令線。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】演算処理部から与えられる制御指令に応じ
   て列車の運転制御を実行する列車制御部を備えた自動列
   車運転装置において、 上記演算処理部が、 上記列車制御部に指令すべき加速度の大きさを、信号継
   続時間の幅で表現した加速度指令として演算し、出力す
   るように構成され、 上記列車制御部が、 上記加速度指令が入力されたとき、列車の加速度を変化
   させる制御を開始させ、以後、上記加速度指令が入力さ
   れている限り、この加速度指令のレベルと無関係に、予
   め設定してある一定の割合で列車の加速度を変化させる
   制御を継続させ、何も指令が入力されていないときに
   は、上記加速度指令が入力されなくなった時点での加速
   度に、列車の加速度を保持する制御を行なうように構成
   されていることを特徴とする自動列車運転装置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、上記加速
   度指令がバイポーラ信号で構成されていることを特徴と
   する自動列車運転装置。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項において、上記加速
   度指令が異なった周波数の信号で構成されていることを
   特徴とする自動列車運転装置。