WO2016038957A1 - 運行制御システム - Google Patents

Abstract

　実施形態による運行制御システムは、地上システムと、車上システムとを備える。地上システムは、線路上を走行する列車と通信することが可能なように構成されており、第１作成部と、第２作成部と、第３作成部とを備える。第１作成部は、第１の列車の先行列車または後続列車となり得る第２の列車の予測上の第１の運転曲線を作成する。第２作成部は、第１の運転曲線に基づいて、第２の列車の走行に影響を受けないまたは影響を与えないような第１の列車の第２の運転曲線を作成する。第３作成部は、第１の列車を第２の運転曲線に沿って走行させるためのナビゲーションを作成する。車上システムは、列車上に設けられており、ナビゲーションを提示する提示部を備える。

Description

運行制御システム

　本発明の実施形態は、運行制御システムに関する。

　従来、先行列車に過度に接近することにより自列車が停止しなければならないという事態が起こるのを回避するために自列車の加減速を制御する技術が知られている。

特開２００５－１０４４１７号公報 特開２０１１－２３５７３７号公報

　上記のような技術では、自列車が加減速することに起因して、自列車の後続列車の遅延や速度低下が発生する場合がある。

　実施形態による運行制御システムは、地上システムと、車上システムとを備える。地上システムは、線路上を走行する列車と通信することが可能なように構成されており、第１作成部と、第２作成部と、第３作成部とを備える。第１作成部は、第１の列車の先行列車または後続列車となり得る第２の列車の予測上の第１の運転曲線を作成する。第２作成部は、第１の運転曲線に基づいて、第２の列車の走行に影響を受けないまたは影響を与えないような第１の列車の第２の運転曲線を作成する。第３作成部は、第１の列車を第２の運転曲線に沿って走行させるためのナビゲーションを作成する。車上システムは、列車上に設けられており、ナビゲーションを提示する提示部を備える。

図１は、実施形態による運行制御システムの概略構成を示した例示図である。 図２は、実施形態による運行制御システムの内部構成を示した例示ブロック図である。 図３は、実施形態による第１運転曲線を作成する方法を説明するための例示図である。 図４Ａは、実施形態において制御対象列車の先行列車の存在が想定される場合における先行目標位置および先行目標時刻を説明するための例示図である。 図４Ｂは、実施形態において制御対象列車の先行列車の存在が想定される場合における先行目標位置および先行目標時刻を説明するための例示図である。 図５Ａは、実施形態において制御対象列車の後続列車の存在が想定される場合における後続目標位置および後続目標時刻を説明するための例示図である。 図５Ｂは、実施形態において制御対象列車の後続列車の存在が想定される場合における後続目標位置および後続目標時刻を説明するための例示図である。 図６Ａは、実施形態において制御対象列車により追い越される前の追い越し対象列車の存在が想定される場合における先行目標位置および先行目標時刻を説明するための例示図である。 図６Ｂは、実施形態において制御対象列車により追い越される前の追い越し対象列車の存在が想定される場合における先行目標位置および先行目標時刻を説明するための例示図である。 図７Ａは、実施形態において制御対象列車により追い越された後の追い越し対象列車の存在が想定される場合における後続目標位置および後続目標時刻を説明するための例示図である。 図７Ｂは、実施形態において制御対象列車により追い越された後の追い越し対象列車の存在が想定される場合における後続目標位置および後続目標時刻を説明するための例示図である。 図８Ａは、実施形態において制御対象列車の先行列車、後続列車、および追い越し対象列車の全ての存在が想定される場合における目標位置および目標時刻を説明するための例示図である。 図８Ｂは、実施形態において制御対象列車の先行列車、後続列車、および追い越し対象列車の全ての存在が想定される場合における目標位置および目標時刻を説明するための例示図である。 図８Ｃは、実施形態において制御対象列車の先行列車、後続列車、および追い越し対象列車の全ての存在が想定される場合における目標位置および目標時刻を説明するための例示図である。 図９は、実施形態による第２運転曲線を示した例示図である。 図１０Ａは、実施形態による第２運転曲線を作成する方法を説明するための例示図である。 図１０Ｂは、実施形態による第２運転曲線を作成する方法を説明するための例示図である。 図１０Ｃは、実施形態による第２運転曲線を作成する方法を説明するための例示図である。 図１０Ｄは、実施形態による第２運転曲線を作成する方法を説明するための例示図である。 図１０Ｅは、実施形態による第２運転曲線を作成する方法を説明するための例示図である。 図１０Ｆは、実施形態による第２運転曲線を作成する方法を説明するための例示図である。 図１０Ｇは、実施形態による第２運転曲線を作成する方法を説明するための例示図である。 図１１は、実施形態による第２運転曲線が更新される場合を説明するための例示図である。 図１２Ａは、実施形態による第２運転曲線を作成する他の方法を説明するための例示図である。 図１２Ｂは、実施形態による第２運転曲線を作成する他の方法を説明するための例示図である。 図１３は、実施形態による運行制御地上システムが実行する処理を説明するための例示フローチャートである。

　以下、実施形態を図面に基づいて説明する。

　まず、図１を参照して、実施形態による運行制御システム１００の概略について説明する。

　図１に示すように、運行制御システム１００は、運行制御地上システム１０と、運行管理システム２０と、運行制御車上システム３０とを備える。運行制御地上システム１０および運行管理システム２０は、地上の運転指令所４０内に設けられたコンピュータ端末として実現されている。また、運行制御車上システム３０は、線路Ｒを走行する列車５０上に設けられている。

　運行管理システム２０は、線路Ｒを走行する各列車５０の運行計画（以下、制御ダイヤと呼ぶ）や編成情報などを管理するように構成されている。また、運行制御地上システム１０および運行制御車上システム３０は、互いに無線通信を行うことが可能なように構成されている。

　次に、図２を参照して、実施形態による運行制御システム１００の内部構成について説明する。

　図２に示すように、運行制御地上システム１０は、入力部１１と、予測運転曲線作成部１２と、走行ターゲット算出部１３と、運転曲線作成部１４と、運転曲線記録部１５と、ナビゲーション作成部１６と、出力部１７とを主として備える。また、運行制御車上システム３０は、位置検知部３１と、入力部３２と、運転士支援表示部３３とを備える。予測運転曲線作成部１２、走行ターゲット算出部１３、運転曲線作成部１４、およびナビゲーション作成部１６は、それぞれ、「第１作成部」、「算出部」、「第２作成部」、および「第３作成部」の一例である。運転士支援表示部３３は、「提示部」の一例である。

　入力部１１は、運行管理システム２０から最新の制御ダイヤを取得することにより、予測運転曲線作成部１２などに記録された制御ダイヤを更新するように構成されている。また、入力部１１は、運行制御車上システム３０に備えられた位置検知部３１から各列車５０の位置情報および速度情報を一定周期で取得し、取得した情報を予測運転曲線作成部１２に伝達するように構成されている。位置情報には、各列車５０の現在の先頭位置および後端位置が含まれている。なお、実施形態では、位置情報として各列車５０の先頭位置のみを取得し、取得した各列車５０の先頭位置と、運行管理システム２０などから取得した各列車５０の編成情報とに基づいて、各列車５０の後端位置を算出してもよい。

　予測運転曲線作成部１２は、入力部１１から取得した位置情報および速度情報に基づいて、線路Ｒ上の各駅（停車場または停留場）に停車している列車５０の有無と、各駅に設置されるアクセスポイントと通信を行うことが可能な範囲に在線している列車５０の有無とを検出するように構成されている。各駅と通信を行うことが可能な範囲とは、駅構内を制限速度上限で通過しても、その駅のアクセスポイントからデータを正常に取得するのに十分な時間を確保できる範囲である。ここで検出された列車５０を、以下では、制御対象列車と呼ぶ。

　予測運転曲線作成部１２は、運行管理システム２０から取得された最新の制御ダイヤに基づいて、制御対象列車（第１列車）が各停車駅間を走行する間に先行列車または後続列車となり得る列車（第２列車）を特定する。

　先行列車とは、制御対象列車の前方を同一線路で同方向に走行することにより制御対象列車に影響を与える可能性のある列車５０である。ここでいう影響とは、先行列車に遅延が発生した場合に、先行列車と制御対象列車との間の距離が過度に接近することにより、制御対象列車の保安ブレーキ（図示せず）などが働いて制御対象列車が急に減速する現象などである。

　後続列車とは、制御対象列車の後方を同一線路で同方向に走行することにより制御対象列車によって影響を与えられる可能性のある列車５０である。ここでいう影響とは、制御対象列車に遅延が発生した場合に、制御対象列車と後続列車とが過度に接近することにより、後続列車の保安ブレーキ（図示せず）などが働いて後続列車が急に減速する現象などである。

　なお、制御対象列車により追い越される前の追い越し対象列車は、先行列車と同様に扱うことができる。また、制御対象列車により追い越された後の追い越し対象列車は、後続列車と同様に扱うことができる。ここで、追い越し対象列車とは、制御対象列車よりも先に停車場に進入して停車場の副本線に停車し、停車場の本線を走行する制御対象列車に追い越された後で停車場を出発する列車のことである。

　上記のような影響を回避するために、予測運転曲線作成部１２は、まず、制御対象列車が各停車駅間を走行する際に制御対象列車の先行列車または後続列車となり得る全ての列車５０の予測上の運転曲線（以下、第１運転曲線という）を作成する。

　ここで、図３を参照して、第１運転曲線の作成方法の例について説明する。

　まず、先行列車の第１運転曲線の作成方法について説明する。図３の実線の曲線は、先行列車がＡ駅を出発する際に作成した、先行列車がＡ駅からＢ駅まで走行するまでの間における時刻と距離との関係を示す運転曲線である。点Ｐ１は、第１運転曲線作成時点における先行列車の実際の位置および時刻を示す。この点Ｐ１の情報は、運行制御車上システム３０の位置検知部３１から取得される位置情報および速度情報などに基づいて算出される。

　図３では、点Ｐ１が実線の曲線に対して右側（時刻の遅い側）に位置している。したがって、図３によれば、先行列車がＡ駅とＢ駅との間の位置Ｘ０を予定よりも遅く通過している、すなわち先行列車に遅延が発生していることが分かる。そこで、予測運転曲線作成部１２は、先行列車が点Ｐ１の位置および時刻から元々の運転曲線（実線の曲線）と同様の位置・速度の関係で走行するものとして、先行列車の第１運転曲線を算出する。つまり、図３では、予測運転曲線作成部１２は、点線の曲線を先行列車の第１運転曲線として算出する。なお、実施形態では、上記の遅延時間がマイナスになった場合（図３の例において点Ｐ１が実線の曲線に対して左側にずれた位置に存在する場合）には、予測運転曲線作成部１２は、遅延時間が０であるものとして、元々の運転曲線（実線の曲線）を先行列車の第１運転曲線として算出する。なお、先行列車が出発していない時点では、先行列車の第１運転曲線は、制御ダイヤに基づいて算出される。

　一方、後続列車については、遅延を回復させる運転をした場合を考慮し、その後続列車に影響を与えないよう、後続列車の第１運転曲線としては、後続列車が駅を出発する際または駅を通過する際に作成した運転曲線がそのまま用いられる。

　図２に示すように、予測運転曲線作成部１２は、上記の第１運転曲線を算出した場合に、算出した第１運転曲線を走行ターゲット算出部１３に伝達するように構成されている。そして、走行ターゲット算出部１３は、第１運転曲線に基づいて、先行列車となり得る列車に影響を受けない、または後続列車となり得る列車に影響を与えないようにするために、制御対象列車がどの位置をどの時刻に通過する必要があるかを示す目標位置および目標時刻を算出するように構成されている。より具体的には、走行ターゲット算出部１３は、先行列車の在線位置に応じて行われる信号現示によって制御対象列車が停止動作を開始するのを回避するための先行目標位置および先行目標時刻、または制御対象列車の在線位置に応じて行われる信号現示により後続列車が停止動作を開始するのを回避するための後続目標位置および後続目標時刻を算出するように構成されている。

　ここで、図４Ａ～図８Ｃを参照して、目標位置および目標時刻の算出方法の例について説明する。

　（１）先行列車の存在が想定される場合
　まず、図４Ａおよび４Ｂを参照して、制御対象列車の前方を同一線路で同方向に走行する先行列車の存在が想定される場合における先行目標位置および先行目標時刻の算出方法について説明する。図４Ａおよび４Ｂでは、制御対象列車に符号５１を付し、先行列車に符号５２を付している。図４Ａは、先行列車５２が停車場または停留場６０に停車している状態を示し、図４Ｂは、先行列車５２が停車場または停留場６０から出発した後の状態を示す。なお、位置Ｘ１、Ｘ２などによって区切られた区間は、一般的に閉塞区間と呼ばれる。

　ここで、先行列車５２の後端が第１位置Ｘ１を通過するまでは制御対象列車５１の先頭が第１位置Ｘ１よりも後方の第２位置Ｘ２に進入できない場合を想定する。つまり、先行列車５２の後端が第１位置Ｘ１を通過する前に制御対象列車５１の先頭が第２位置Ｘ２に接近すると、先行列車５２の在線位置に応じて行われる信号現示によって制御対象列車５１が停止動作を開始してしまう場合を想定する。

　この場合、制御対象列車５１が停止動作を開始するのを回避するために、走行ターゲット算出部１３は、第２位置Ｘ２を先行目標位置として算出し、先行列車５２の後端が第１位置Ｘ１を通過する予定の時刻に、最高速度で走行している制御対象列車５１が第２位置Ｘ２上に停止するのに要すると想定される時間を加えたものを先行目標時刻として算出するように構成されている。このように算出した先行目標位置および先行目標時刻に基づいて制御対象列車５１を運行すれば、制御対象列車５１が先行列車５２に影響を受けることなく、先行列車５２の後端が第１位置Ｘ１を通過した後で、制御対象列車５１の先頭が第２位置Ｘ２を通過することになる。この結果、先行列車５２の在線位置に応じて行われる信号現示によって制御対象列車５１が停止動作を開始してしまうのを回避することができる。

　（２）後続列車の存在が想定される場合
　次に、図５Ａおよび５Ｂを参照して、制御対象列車の後方を同一線路で同方向に走行する後続列車の存在が想定される場合における後続目標位置および後続目標時刻の算出方法について説明する。図５Ａおよび５Ｂでは、制御対象列車に符号５１を付し、後続列車に符号５３を付している。図５Ａは、制御対象列車５１が停車場または停留場６０に停車している状態を示し、図５Ｂは、制御対象列車５１が停車場または停留場６０から出発した後の状態を示す。

　ここで、制御対象列車５１の後端が第３位置Ｘ３を通過するまでは後続列車５３の先頭が第３位置Ｘ３よりも後方の第４位置Ｘ４に進入できない場合を想定する。つまり、制御対象列車５１の後端が第３位置Ｘ３を通過する前に後続列車５３の先頭が第４位置Ｘ４に接近すると、制御対象列車５１の在線位置に応じて行われる信号現示によって後続列車５３が停止動作を開始してしまう場合を想定する。

　この場合、後続列車５３が停止動作を開始するのを回避するために、走行ターゲット算出部１３は、第３位置Ｘ３を後続目標位置として算出し、後続列車５３の先端が第４位置Ｘ４に進入する予定の時刻から、最高速度で走行している後続列車５３が第４位置Ｘ４上に停止するのに要すると想定される時間を引いたものを後続目標時刻として算出するように構成されている。このように算出した後続目標位置および後続目標時刻に基づいて制御対象列車５１を運行すれば、制御対象列車５１が後続列車５３に影響を与えることなく、制御対象列車５１の後端が第３位置Ｘ３を通過した後で、後続列車５３の先端が第４位置Ｘ４を通過することになる。この結果、制御対象列車５１の在線位置に応じて行われる信号現示によって後続列車５３が停止動作を開始してしまうのを抑制することができる。

　（３）追い越し対象列車の存在が想定される場合
　次に、図６Ａおよび６Ｂと、図７Ａおよび７Ｂとを参照して、追い越し対象列車の存在が想定される場合における目標位置および目標時刻について説明する。上記のように、制御対象列車により追い越される前の追い越し対象列車は先行列車と同様に扱うことができ、制御対象列車により追い越された後の追い越し対象列車は後続列車と同様に扱うことができる。

　まず、図６Ａおよび６Ｂを参照して、制御対象列車により追い越される前の追い越し対象列車の存在が想定される場合における先行目標位置および後続目標時刻の算出方法について説明する。図６Ａおよび６Ｂでは、制御対象列車に符号５１を付し、追い越し対象列車に符号５４を付している。図６Ａは、追い越し対象列車５４が停車場６１の副本線上に停車するために副本線に進入している状態を示し、図６Ｂは、制御対象列車５１が停車中の追い越し対象列車５４を追い越すために停車場６１の本線に進入している状態を示す。

　ここで、追い越し対象列車５４の後端が第５位置Ｘ５を通過するまでは制御対象列車５１の先頭が第５位置Ｘ５よりも後方の第６位置Ｘ６に進入できない場合を想定する。つまり、追い越し対象列車５４の後端が第５位置Ｘ５を通過する前に制御対象列車５１の先頭が第６位置Ｘ６に接近すると、追い越し対象列車５４の在線位置に応じて行われる信号現示によって制御対象列車５１が停止動作を開始してしまう場合を想定する。

　この場合、制御対象列車５１が停止動作を開始するのを回避するために、走行ターゲット算出部１３は、第６位置Ｘ６を先行目標位置として算出し、追い越し対象列車５４の後端が第５位置Ｘ５を通過する予定の時刻に、最高速度で走行している制御対象列車５１が第６位置Ｘ６上に停止するのに要すると想定される時間と、制御対象列車５１の進路が構成されるのに要すると想定される時間とを加えたものを先行目標時刻として算出するように構成されている。このように算出した先行目標位置および先行目標時刻に基づいて制御対象列車５１を運行すれば、制御対象列車５１が追い越し対象列車５４に影響を受けることなく、追い越し対象列車５４の後端が第５位置Ｘ５を通過した後で、制御対象列車５１の先頭が第６位置Ｘ６を通過することになる。この結果、追い越し対象列車５４の在線位置に応じて行われる信号現示によって制御対象列車５１が停止動作を開始してしまうのを抑制することができる。

　次に、図７Ａおよび７Ｂを参照して、制御対象列車により追い越された後の追い越し対象列車の存在が想定される場合における後続目標位置および後続目標時刻の算出方法について説明する。図７Ａおよび７Ｂにおいても、図６Ａおよび６Ｂと同様に、制御対象列車に符号５１を付し、追い越し対象列車に符号５４を付している。図７Ａは、追い越し対象列車５４が停車場６１の副本線上に停車している状態を示し、図７Ｂは、制御対象列車５１が停車場６１の本線を通過して追い越し対象列車５４を追い越した後に出発した追い越し対象列車５４が停車場６１内を出ようとしている状態を示す。

　ここで、制御対象列車５１の後端が第７位置Ｘ７を通過するまでは追い越し対象列車５４が停車場６１から出発することができない場合を想定する。つまり、制御対象列車５１の後端が第７位置Ｘ７を通過する前に追い越し対象列車５４が停車場６１から出発しようとすると、制御対象列車５１の在線位置に応じて行われる信号現示によって追い越し対象列車５４が停止動作を開始してしまう場合を想定する。

　この場合、追い越し対象列車５４が停止動作を開始するのを回避するために、走行ターゲット算出部１３は、第７位置Ｘ７を後続目標位置として算出し、追い越し対象列車５４が出発する予定の時刻から、追い越し対象列車５４の進路が構成されるのに要すると想定される時間と、追い越し対象列車５４に出発許可を与える信号が現示されてから追い越し対象列車５４が実際に出発するのに要すると想定される時間とを引いたものを後続目標時刻として算出するように構成されている。このように算出した後続目標位置および後続目標時刻に基づいて制御対象列車５１を運行すれば、制御対象列車５１の後端が第７位置Ｘ７を通過した後で、追い越し対象列車５４が出発することになる。この結果、制御対象列車５１の在線位置に応じて行われる信号現示によって追い越し対象列車５４が停止動作を開始してしまうのを抑制することができる。

　（４）上記（１）～（３）が複合された場合
　次に、図８Ａ～８Ｃを参照して、先行列車、後続列車、および追い越し対象列車の全ての存在が想定される場合における目標位置および目標時刻の算出方法について説明する。ここで説明する（４）の場合では、制御対象列車の目標位置および目標時刻が、先行列車、後続列車、および追い越し対象列車の各々との関係で複数算出される。なお、図８Ａ～８Ｃでは、図４Ａ～図７Ｂと同様に、制御対象列車に符号５１を付し、先行列車に符号５２を付し、後続列車に符号５３を付し、追い越し対象列車に符号５４を付している。また、図８Ａ～８Ｃでは、制御対象列車５１は、停留場６２ａを出発した後で停車場６１を通過し、次の停留場６２ｂで停止する。図８Ａは、制御対象列車５１が追い越し対象列車５４の後方を同一線路で同方向に走行している状態を示し、図８Ｂは、制御対象列車５１が停車場６１の本線を通過することにより停車場６１の副本線に停車した追い越し対象列車５４を追い越した後の状態を示し、図８Ｃは、制御対象列車５１が追い越し対象列車５４の前方を同一線路で同一方向に走行している状態を示す。なお、簡単化のために、図８Ｂおよび８Ｃでは、後続列車５３の図示を省略している。

　図８Ａの状態が想定されると、走行ターゲット算出部１３は、上記（２）の場合と同様の算出方法により、位置Ｘ８を、後続列車５３との関係での後続目標位置として算出し、後続列車５３の先端が位置Ｘ９に進入する予定の時刻から、最高速度で走行している後続列車５３が位置Ｘ９上に停止するのに要すると想定される時間を引いたものを、後続列車５３との関係での後続目標時刻として算出する。また、図８Ａの状態が想定されると、走行ターゲット算出部１３は、上記（３）の場合の前半部分と同様の算出方法により、位置Ｘ１１を、追い越し対象列車５４との関係での先行目標位置として算出し、追い越し対象列車５４の後端が位置Ｘ１０を通過する予定の時刻に、最高速度で走行している制御対象列車５１が位置Ｘ１１上に停止するのに要すると想定される時間と、制御対象列車５１の進路が構成されるのに要すると想定される時間とを加えたものを、追い越し対象列車５４との関係での先行目標時刻として算出する。

　また、図８Ｂの状態が想定されると、走行ターゲット算出部１３は、上記（３）の場合の後半部分と同様の算出方法により、位置Ｘ１２を、追い越し対象列車５４との関係での後続目標位置として算出し、追い越し対象列車５４が停車場６１を出発する予定の時刻から、追い越し対象列車５４の進路が構成されるのに要すると想定される時間と、追い越し対象列車５４に出発許可を与える信号が現示されてから追い越し対象列車５４が実際に出発するのに要すると想定される時間とを引いたものを、追い越し対象列車５４との関係での後続目標時刻として算出する。

　また、図８Ｃの状態が想定されると、走行ターゲット算出部１３は、上記（１）の場合と同様の算出方法により、位置Ｘ１４を、先行列車５２との関係での先行目標位置として算出し、先行列車５２の後端が位置Ｘ１３を通過する予定の時刻に、最高速度で走行している制御対象列車５１が位置Ｘ１４上に停止するのに要すると想定される時間を加えたものを、先行列車５２との関係での先行目標時刻として算出する。

　なお、走行ターゲット算出部１３は、制御対象列車が実際に図４Ａ～図８Ｃに示したような状態になった場合に目標位置および目標時刻を算出するのではなく、制御対象列車が図４Ａ～図８Ｃに示したような状態になることが想定された場合に目標位置および目標時刻を算出する。

　図２に示すように、走行ターゲット算出部１３は、上記のように算出した目標位置および目標時刻を、運転曲線作成部１４に伝達するように構成されている。そして、運転曲線作成部１４は、制御対象列車が目標時刻に目標位置を通過するような制御対象列車の運転曲線（以下、第２運転曲線という）を作成するように構成されている。

　図９は、制御対象列車がＣ駅からＤ駅まで走行する間における第２運転曲線の例を示した図である。図９の実線の曲線は、上記の目標位置および目標時刻の条件を満たすように作成された実施形態の第２運転曲線を示し、図９の点線の曲線は、上記の目標位置および目標時刻の条件を考慮せずに作成された比較例の運転曲線を示す。図９のＸ１５およびＴ１は、後続列車または追い越し後の追い越し対象列車の存在に起因する後続目標位置および後続目標時刻を示し、図９のＸ１６およびＴ１は、先行列車または追い越し前の追い越し対象列車の存在に起因する先行目標位置および先行目標時刻を示しているものとする。

　図９に示すように、実施形態の第２運転曲線（実線の曲線参照）は、位置Ｘ１５を時刻Ｔ１以前に通過し、位置Ｘ１６を時刻Ｔ２以降に通過するような形になっている。また、実施形態の第２運転曲線は、位置Ｘ１６に到達する前に急減速して位置Ｘ１６で長時間停止するような形になっている比較例の運転曲線（点線の曲線参照）と異なり、急減速する部分を含まない形になっている。このため、第２運転曲線に沿って制御対象列車を運行すれば、制御対象列車が先行列車、後続列車、または追い越し対象列車の走行に影響を受けることなく、または影響を与えることなく、制御対象列車をスムーズに運行することができる。

　ここで、図１０Ａ～図１０Ｇを参照して、第２運転曲線の作成方法の例についてより詳細に説明する。

　まず、運転曲線作成部１４は、図１０Ａに示すように、制御対象列車のマスコンのノッチを一定周期毎に種々に変更した場合の全パターンの運転方法に対応する運転曲線を第２運転曲線の解候補として算出する。なお、図１０Ａには、ノッチが１ノッチから３ノッチまでの３段階に変更可能になっている例を示したが、ノッチは４段階以上に変更可能になっていてもよい。

　運転曲線作成部１４は、上記のように算出した解候補を、以下に説明する図１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、または１０Ｇのいずれかに示す方法で枝刈りすることにより、上記の目標位置および目標時刻の条件を満たすような第２運転曲線の解を求める。

　図１０Ｂは、先行列車の存在などに起因する線路Ｒ上の各閉塞における制限速度に基づいて枝刈りする例を示した図である。図１０Ｂの点線の折れ線は、各閉塞における制限速度の例を示している。また、図１０Ｂの実線の曲線は、第２運転曲線の解候補の例を示している。この図１０Ｂに示す解候補は、制限速度を上回る部分を有する運転曲線となっているので、解候補から外れる。

　図１０Ｃは、ブレーキによって最大限減速した場合に停止駅で停止できるか否かに基づいて枝刈りする例を示した図である。図１０Ｃの点線の曲線は、ブレーキによって最大限減速した場合の走行距離に対する速度変化の例を示している。つまり、図１０Ｃの点線の曲線の端点Ｐ２は、最大限減速した場合に停止駅で停止できる限界の位置および速度を示している。また、図１０Ｃの実線の曲線は、第２運転曲線の解候補の例を示している。図１０Ｃでは、実線の曲線の端点Ｐ３が、点線の曲線の端点Ｐ２よりも右側にずれた位置に位置している。したがって、この図１０Ｃに示す解候補は、ブレーキによって最大限減速しても停止駅で停止できないような運転曲線となっているので、解候補から外れる。

　図１０Ｄは、運行計画通り停止駅に到着するか否かに基づいて枝刈りする例を示した図である。図１０Ｄの実線の曲線は、第２運転曲線の解候補の例を示している。この図１０Ｄに示す解候補は、計画上の到着時刻よりも前に停止駅に到着するような運転曲線となっているので、解候補から外れる。

　図１０Ｅも、上記図１０Ｄと同様に、運行計画通り停止駅に到着するか否かに基づいて枝刈りする例を示した図である。図１０Ｅの点線の曲線は、運行計画通りに停止駅に到着する運転曲線のうち、停止駅までの間の距離を最速で走行する運転曲線の例を示している。また、図１０Ｅの実線の曲線は、第２運転曲線の解候補の例を示している。図１０Ｅでは、実線の曲線の端点Ｐ４が、点線の曲線に対して右側（時刻の遅い側）に位置している。したがって、実線の曲線に沿って走行すると、端点Ｐ４に対応する位置に到達する時刻が、点線の曲線よりも遅くなってしまう。つまり、この図１０Ｅに示す解候補は、端点Ｐ４の位置および時刻から最速で走行しても計画上の到着時刻までに停止駅に到着できないような運転曲線となっているので、解候補から外れる。

　図１０Ｆは、先行列車または追い越し前の追い越し対象列車が存在する場合における目標位置および目標時刻の条件を満たすか否かに基づいて枝刈りする例を示した図である。図１０Ｆにおいて、Ｘ１７は目標位置を示し、Ｔ３は目標時刻を示している。また、図１０Ｆの実線の曲線は、第２運転曲線の解候補の例を示している。この図１０Ｆに示す解候補は、目標位置Ｘ１７に目標時刻Ｔ３よりも早く到達するような運転曲線となっているので、解候補から外れる。

　図１０Ｇは、後続列車または追い越し後の追い越し対象列車が存在する場合における目標位置および目標時刻の条件を満たすか否かに基づいて枝刈りする例を示した図である。図１０Ｇにおいて、Ｘ１８は目標位置を示し、Ｔ４は目標時刻を示している。また、図１０Ｇの実線の曲線は、第２運転曲線の解候補の例を示している。この図１０Ｇに示す解候補は、目標時刻Ｔ４以前に目標位置Ｘ１８まで到達しないような運転曲線となっているので、解候補から外れる。

　運転曲線作成部１４は、一例として、上記のような枝刈りによって絞り込んだ解候補の中から消費電力が最小になるものを算出することにより、解となる第２運転曲線を作成するように構成されている。そして、図２に示すように、運転曲線作成部１４は、このように作成した第２運転曲線を、運転曲線記録部１５に記録するとともに、ナビゲーション作成部１６に伝達するように構成されている。

　ナビゲーション作成部１６は、どのように運転すれば制御対象列車を第２運転曲線に沿って走行させることができるかを示すナビゲーションを作成するように構成されている。より具体的には、ナビゲーション作成部１６は、第２運転曲線からノッチの切り替え点（位置、時刻、または速度）を読み取り、その切り替え点におけるノッチの操作量などを示すデータを作成するように構成されている。そして、ナビゲーション作成部１６は、このように作成したナビゲーションを出力部１７を介して運行制御車上システム３０に送信するように構成されている。

　運行制御車上システム３０の入力部３２は、運行制御地上システム１０から受信したナビゲーションを運転士支援表示部３３に伝達するように構成されている。そして、運転士支援表示部３３は、入力部３２から伝達されたナビゲーションを運転士が理解することが可能な形式で提示（表示）するように構成されている。たとえば、運転士支援表示部３３は、入力部３２から伝達されたナビゲーションに基づいて、ノッチの切り替えが必要な速度と、ノッチの切り替え量と、現在の速度とを画面として表示するように構成されている。この画面に表示されるノッチの切り替えに関する情報（ここでは、ノッチの切り替えが必要な速度およびノッチの切り替え量）は、ノッチが切り替えられる毎に、次の情報に切り替わる。

　なお、実施形態による運行制御地上システム１０は、制御対象列車が各駅を通過する毎に、各列車５０の最新の位置情報および速度情報を取得することにより、新たな第２運転曲線を作成するように構成されていてもよい。この場合、制御対象列車が各駅と通信することが可能になる位置に到達した際に、第２運転曲線が更新される。なお、各駅と通信することが可能になる位置とは、制御対象列車が各駅を最高速で通過した場合でも各駅との通信時間を確保することが可能になる位置のことである。

　図１１は、第２運転曲線の更新の例を示した図である。図１１の点線の曲線は、更新前の第２運転曲線を示し、図１１の実線の曲線は、更新後の第２運転曲線を示している。図１１に示すように、実線の曲線と点線の曲線とは、位置Ｘ１９までは実質的に一致している一方、位置Ｘ１９以降は異なっている。すなわち、図１１に示す例では、位置Ｘ１９が、制御対象列車が通過駅と通信することが可能になる位置を示している。これにより、図１１に示す例では、制御対象列車が通過駅の位置よりも前の位置Ｘ１９に到達すると、制御対象列車が通過駅と通信を行うことが可能になり、第２運転曲線が更新される。なお、図１１の位置Ｘ２０は、後続列車または追い越し後の追い越し対象列車の存在が想定される場合の後続目標位置を示し、位置Ｘ２１は、先行列車または追い越し前の追い越し対象列車の存在が想定される場合の先行目標位置を示している。

　なお、上記では、第２運転曲線の解として、消費電力が最小になるものを算出する例を示したが、実施形態では、図１２Ａおよび１２Ｂに示すように、第２運転曲線の解として、到着駅に到着するのが最も早くなるものを算出してもよい。

　図１２Ａは、目標位置および目標時刻の条件と、各閉塞における制限速度（点線の折れ線参照）の条件とを満たし、かつ点Ｐ５の位置まで最速で到達するような運転曲線の例を示した図である。この例では、制御対象列車が点Ｐ５の位置まで到達すると、制限速度が解除されるようになっている。つまり、この例では、制御対象列車が点Ｐ５の位置まで到達すると、先行列車が次の閉塞に移動したり、線路Ｒにより構成される進路が追い越し対象列車用から制御対象列車用に切り替わったりするなどして、制限速度が解除されるようになっている。したがって、図１２Ｂに示すように、点Ｐ５を起点として、到着駅に最速で到着するような運転曲線を作成すれば、第２運転曲線の解を求めることができる。

　次に、図１３を参照して、実施形態による運行制御地上システム１０が実行する処理の一例について説明する。この図１３に示す処理は、各列車５０が各駅と通信することが可能な位置を通過する毎に実行される。

　実施形態では、まず、図１３に示すように、ステップＳ１において、入力部１１は、運行管理システム２０から最新の制御ダイヤを取得することにより、運転曲線記録部１５などに記録された制御ダイヤを更新する。そして、ステップＳ２に処理が進む。

　ステップＳ２において、入力部１１は、運行制御車上システム３０の位置検知部３１から各列車５０の位置情報および速度情報を取得する。また、この時、入力部１１は、運行管理システム２０などから各列車５０の編成情報なども取得する。このステップＳ２において取得された位置情報および速度情報などは、予測運転曲線作成部１２に伝達される。そして、ステップＳ３に処理が進む。

　ステップＳ３において、予測運転曲線作成部１２は、ステップＳ２において取得された位置情報および速度情報などに基づいて、制御対象列車が存在するか否かを判断する。ここで、制御対象列車とは、線路Ｒ上の各駅（停車場または停留場）に停車している列車５０、および各駅と通信を行うことが可能な位置に在線している列車５０のことである。

　ステップＳ３において、制御対象列車が存在しないと判断された場合には、以降のステップＳ４～Ｓ９の処理が行われずに、処理が終了する。一方、ステップＳ３において、制御対象列車が存在すると判断された場合には、ステップＳ４に処理が進む。なお、制御対象列車が複数存在する場合には、それら複数の制御対象列車の各々について、以降のステップＳ４～Ｓ９の処理が行われる。

　ステップＳ４において、予測運転曲線作成部１２は、ステップＳ１において更新された制御ダイヤに基づいて、制御対象列車が各停車駅間を走行する間に先行列車または後続列車となり得る列車を特定する。そして、ステップＳ５に処理が進む。

　ステップＳ５において、予測運転曲線作成部１２は、ステップＳ４において特定された列車の予測上の運転曲線（第１運転曲線）を作成する。このステップＳ５において作成された第１運転曲線は、走行ターゲット算出部１３に伝達される。そして、ステップＳ６に処理が進む。

　ステップＳ６において、走行ターゲット算出部１３は、ステップＳ５において作成された第１運転曲線に基づいて、先行列車または後続列車となり得る列車に影響を受けない、または与えないための条件を算出する。より具体的には、走行ターゲット算出部１３は、先行列車または後続列車となり得る列車に影響を受けないまたは影響を与えないようにするためには制御対象列車がどの位置をどの時刻に通過する必要があるかを示す目標位置および目標時刻を算出する。より詳細には、走行ターゲット算出部１３は、先行列車の在線位置に応じて行われる信号現示によって制御対象列車が停止動作を開始するのを回避するための先行目標位置および先行目標時刻を算出し、制御対象列車の在線位置に応じて行われる信号現示によって後続列車が停止動作を開始するのを回避するための後続目標位置および後続目標時刻を算出する。このように算出された目標位置および目標時刻などの条件は、運転曲線作成部１４に伝達される。そして、ステップＳ７に処理が進む。

　ステップＳ７において、運転曲線作成部１４は、ステップＳ６において算出された条件を満たす制御対象列車の運転曲線（第２運転曲線）を作成する。このステップＳ７において作成された第１運転曲線は、運転曲線記録部１５に記録されるとともに、ナビゲーション作成部１６に伝達される。そして、ステップＳ８に処理が進む。

　ステップＳ８において、ナビゲーション作成部１６は、ステップＳ７において作成された第２運転曲線に基づくナビゲーションを作成する。ここで作成されるナビゲーションは、どのように運転すれば制御対象列車を第２運転曲線に沿って走行させることができるかを示すものである。このステップＳ８において作成されたナビゲーションは、出力部１７に伝達される。そして、ステップＳ９に処理が進む。

　ステップＳ９において、出力部１７は、ステップＳ８において作成されたナビゲーションを運行制御車上システム３０に出力する。より具体的には、出力部１７は、ステップＳ８において作成されたナビゲーションを示すデータを、無線通信により運行制御車上システム３０に送信する。そして、運行制御車上システム３０は、出力部１７から受信したナビゲーションを運転士支援表示部３３に表示する。そして、処理が終了する。

　以上説明したように、実施形態による運行制御地上システム１０は、予測運転曲線作成部１２と、運転曲線作成部１４と、ナビゲーション作成部１６とを備える。予測運転曲線作成部１２は、制御対象列車（第１列車）の先行列車または後続列車となり得る列車（第２列車）の予測上の運転曲線（第１運転曲線）を作成するように構成されている。運転曲線作成部１４は、第１運転曲線に基づいて、先行列車となり得る列車に影響を受けない、または後続列車となり得る列車に影響を与えないような制御対象列車の運転曲線（第２運転曲線）を作成するように構成されている。ナビゲーション作成部１６は、制御対象列車をどのように運転すれば制御対象列車を第２運転曲線に沿って走行させることができるかを示すナビゲーションを作成するように構成されている。そして、実施形態による運行制御車上システム３０は、ナビゲーション作成部１６により作成されたナビゲーションを制御対象列車の運転士に提示する運転士支援表示部３３を備える。これにより、制御対象列車の運転士は、ナビゲーションに従って制御対象列車を運転することによって、先行列車となり得る列車に影響を受けない、または後続列車となり得る列車に影響を与えないように制御対象列車を運転することができる。すなわち、実施形態によれば、先行列車に過度に接近することにより制御対象列車が停止しなければならないという事態が起こるのを回避することができるとともに、制御対象列車が加減速することに起因して後続列車の遅延や速度低下が発生するのを回避することができる。

　以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (6)

1. 　線路上を走行する列車と通信することが可能なように構成された地上システムと、前記列車上に設けられる車上システムとを備えた運行制御システムであって、
   　前記地上システムは、
   　　第１の列車の先行列車または後続列車となり得る第２の列車の予測上の第１の運転曲線を作成する第１作成部と、
   　　前記第１の運転曲線に基づいて、前記第２の列車の走行に影響を受けないまたは影響を与えないような前記第１の列車の第２の運転曲線を作成する第２作成部と、
   　　前記第１の列車を前記第２の運転曲線に沿って走行させるためのナビゲーションを作成する第３作成部とを備え、
   　前記車上システムは、
   　　前記ナビゲーションを提示する提示部を備える、運行制御システム。
2. 　前記地上システムは、前記第１の運転曲線に基づいて、前記第２の列車の走行に影響を受けないまたは影響を与えないようにするための、前記第１の列車が所定の位置を通過する目標時刻を算出する算出部をさらに備え、
   　前記第２作成部は、前記所定の位置と目標時刻とに基づいて前記第２の運転曲線を作成する、請求項１に記載の運行制御システム。
3. 　前記算出部は、前記第２の列車が先行列車であって、この先行列車の後端が第１の位置を通過するまでは前記第１の列車の先頭が前記第１の位置よりも後方の第２の位置に進入できない場合に、前記第２の位置を前記所定の位置として特定し、前記先行列車の後端が前記第１の位置を通過する予定時刻に、最高速度で走行する前記第１の列車が前記第２の位置に進入せずに停止するのに要する時間を加えた時刻を前記目標時刻として算出する、請求項２に記載の運行制御システム。
4. 　前記算出部は、前記第２の列車が後続列車であって、前記第１の列車の後端が第３の位置を通過するまでは前記後続列車の先頭が前記第３の位置よりも後方の第４の位置に進入できない場合に、前記第３の位置を前記所定の位置として特定し、前記後続列車の先端が前記第４の位置に進入する予定時刻から、最高速度で走行する前記後続列車が前記第４の位置に進入せずに停止するのに要する時間を引いた時刻を前記目標時刻として算出する、請求項２に記載の運行制御システム。
5. 　前記算出部は、前記第１の列車が停車場の本線を走行することにより前記停車場の副本線に停車する前記第２の列車を追い越し、さらに前記第２の列車の後端が前記副本線上の第５の位置を通過するまでは前記第１の列車の先頭が前記停車場に進入する前の第６の位置に進入できない場合に、前記第６の位置を前記所定の位置として特定し、前記第２の列車の後端が前記第５の位置を通過する予定時刻に、最高速度で走行する前記第１の列車が前記第６の位置に進入せずに停止するのに要する時間と、前記第１の列車の進路が構成されるのに要する時間とを加えた時刻を前記目標時刻として算出する、請求項２に記載の運行制御システム。
6. 　前記算出部は、前記第１の列車が停車場の本線を走行することにより前記停車場の副本線に停車する前記第２の列車を追い越し、さらに前記停車場を通過した後の前記第１の列車の後端が第７の位置を通過するまでは前記第２の列車が出発できない場合に、前記第７の位置を前記所定の位置として特定し、前記第２の列車が出発する予定時刻から、前記第２の列車の進路が構成されるのに要する時間と、前記第２の列車に出発許可を与える信号が現示されてから前記第２の列車が出発するのに要する時間を引いた時刻を前記目標時刻として算出する、請求項２に記載の運行制御システム。

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