WO2019142640A1 - 軌道輸送システム - Google Patents

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健太郎 牧
尊善 西野
小田　篤史
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株式会社日立製作所
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L3/00—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal
    • B61L3/16—Continuous control along the route

Definitions

  • the inter-vehicle distance increases, an obstacle enters between the transport vehicle and the obstacle detection vehicle, and the possibility of the transport vehicle colliding with the obstacle increases. Therefore, it is desirable that the inter-vehicle distance be as small as possible.
  • the transportation vehicle control and driving unit 106 controls and drives the transportation vehicle 102 based on the transportation vehicle control command 151 acquired from the transportation vehicle operation control unit 105.
  • Examples of specific devices of the transportation vehicle control and driving means 106 include an inverter, a motor and a friction brake.
  • step 603 it is determined whether the current time has passed the transportation vehicle scheduled departure time 185. If not, the process flow is exited. If it has, the process proceeds to step 604.
  • step 612 the allowable maximum speed of the transportation vehicle 102 is calculated from the inter-vehicle distance calculated in step 611.
  • An example of calculation of the allowable maximum speed is equation (1).
  • Vmax ⁇ ⁇ 2 ⁇ ⁇ ⁇ (L ⁇ L) ⁇ formula (1)
  • the meanings of each symbol of the formula (1) are as follows;
  • L inter-vehicle distance calculated in step 611
  • ⁇ L allowance distance
  • ⁇ L is the transportation vehicle 102 and the obstacle detection vehicle 103 It is a term that takes into account the own train position detection error of (1), and can be considered to have the same value as the reference inter-vehicle distance at departure, for example.
  • step 704 based on the obstacle detection vehicle arrival / departure scheduled time 157, the transport vehicle 102 generates a target travel pattern of the obstacle detection vehicle 103 while the station is at a stop. Details of the method of generating the target pattern will be described later.
  • step 708 the target travel pattern to the next station is corrected from the current position and velocity of the obstacle detection vehicle 103.
  • the above is the description of the travel pattern creation example of the obstacle detection vehicle 103 while the transportation vehicle 102 is at a station stop.
  • the time management of arrival and arrival of the transportation train and the obstacle detection vehicle is separated from the vehicle and exists on the operation management system side. Therefore, the equipment and functions installed in the vehicle can be reduced.
  • the operation management side on the ground side can centrally manage the arrival and arrival time management function, which is advantageous in terms of maintenance.
  • the obstacle detection vehicle 103 is stopped so as not to be separated from the transportation vehicle 102 when the transportation vehicle 102 stops at the station as described in FIG. 2. It is conceivable to build a system. Here, not having a distance means not only arranging both vehicles without gaps, but also including those separated by an extent that should be permitted as a practical operation, and also those separated by a margin distance ⁇ L.
  • the obstacle detection vehicle 103 is set to start traveling in the same traveling direction as the transportation vehicle 102 at a predetermined time or more earlier than the time when the transportation vehicle 102 leaves the station.
  • Obstacle detection vehicle location 153 Obstacle information 154 ⁇ ⁇ ⁇ Arrival time of transportation vehicle 185 ⁇ ⁇ ⁇ Planned departure time for transportation vehicles 156 ⁇ ⁇ ⁇ Planned time of arrival / departure for transportation vehicles 157 ⁇ ⁇ ⁇ Obstacle detection vehicle arrival and departure scheduled time 158 ⁇ ⁇ ⁇ obstacle detection vehicle control command 159 ...
  • Transportation vehicle location 201 ⁇ ⁇ ⁇ Time and position trajectory of transportation vehicle 202 ... time and position trajectory of obstacle detection vehicle 301 ⁇ ⁇ ⁇ Time and position locus of transportation vehicle 302 ... time and position trajectory of obstacle detection vehicle 401 ⁇ ⁇ ⁇ Time and position locus of transportation vehicle 402 ...

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Abstract

運転士に頼らない無人運転システムとして、乗客を輸送する輸送用車両に先行させて障害物検知車両を走行させる場合、両車両間に侵入した障害物の検知にはいくつか課題が考えられる。例えば、駅停車中に人や物が軌道上に落下した場合がある。　本発明はこの課題を改善するため、輸送用車両と障害物検知車両の間に進入した障害物に対応可能な軌道輸送システムを提供することを目的とする。　輸送用車両の前を走行する障害物検知車両が進路の障害物を検知する軌道輸送システムであって、前記輸送用車両が駅に停車してから発車するまでの間に前記障害物検知車両と前記輸送用車両との間への障害物の侵入を抑制するよう、または侵入した障害物を検知するよう構成する。

Description

軌道輸送システム
本発明は、軌道上を走行する軌道輸送システムに関する。
　軌道上を走行する軌道輸送システムでは、軌道上に障害物があった場合、操舵による回避が出来ないため、障害物を検知することは列車の安全性や運用性を向上させるために重要である。有人運転システムでは軌道上および経路上の大部分は運転士の目視によって障害物を検知している。一方、運転士に頼らない無人運転システムは、専用軌道で他の交通を遮断することでしか実現されてこなかった。
　一方で、特許文献１には、軌道上の障害物を排除する排障車とこの排障車の後方を所定車間距離をおいて走行する輸送用車両とを備える軌道輸送システムが開示されている。これは無人運転を想定したものではなく、先頭用車両の先頭形状を空気力学的に抵抗の小さい理想的な形状とするためのものである。
特開平５－３３８５３８号
　運転士に頼らない無人運転システムとして、乗客を輸送する輸送用車両に先行させて障害物検知車両を走行させる場合、両車両間に侵入した障害物の検知にはいくつか課題が考えられる。例えば、駅停車中に人や物が軌道上に落下した場合がある。
　本発明はこの課題を改善するため、輸送用車両と障害物検知車両の間に進入した障害物に対応可能な軌道輸送システムを提供することを目的とする。
　本発明に係る軌道輸送システムの一例は、輸送用車両の前を走行する障害物検知車両が進路の障害物を検知する軌道輸送システムであって、前記輸送用車両が駅に停車してから発車するまでの間に前記障害物検知車両と前記輸送用車両との間への障害物の侵入を抑制するよう、または侵入した障害物を検知するよう構成されたことを特徴とする。
　本発明によれば、輸送用車両と障害物検知車両の間に進入した障害物に対応可能な軌道輸送システムを提供できる。
本発明の軌道輸送システムのシステム構成の一例 本発明の軌道輸送システムにおける輸送用車両と障害物検知車両の軌跡の一例 本発明の軌道輸送システムにおける輸送用車両と障害物検知車両の軌跡の別の例 本発明の軌道輸送システムにおける輸送用車両と障害物検知車両の軌跡の別の例 本発明の軌道輸送システムにおける輸送用車両と障害物検知車両の軌跡の別の例 本発明の軌道輸送システムにおける輸送用車両運転制御手段の処理フローの一例 本発明の軌道輸送システムにおける障害物検知車両運転制御手段の処理フローの一例 本発明の軌道輸送システムのシステム構成の別の例
　運転士に頼らない無人運転システムとして、乗客を輸送する輸送用車両に先行させて障害物検知車両を走行させることを考える場合、いくつか検討すべき点がある。
　輸送用車両と障害物検知車両との距離（以降では車間距離と記す。）は、輸送用車両の制動距離以上であることが望ましい。なぜならば、障害物検知車両が障害物に接触したような状況で、障害物検知車両が瞬時に停止した場合において、輸送用車両が障害物検知車両に衝突することを避けることができるからである。
　一方で、車間距離が大きいほど、輸送用車両と障害物検知車両の間に障害物が侵入し、輸送用車両と当該障害物が衝突する可能性が大きくなる。したがって、車間距離は可能な限り小さいことが望ましい。
　以上から、車間距離は輸送用車両の制動距離と等しく設定されることが望ましい。しかしながら、車間距離を輸送用車両の制動距離と等しくなるように障害物検知車両の制駆動を制御するためには、輸送用車両の加減速性能や最高速度を上回る制駆動性能が障害物検知車両に必要とされる。その結果、障害物検知車両の制駆動手段のコスト増加につながる。
　この問題点を改善するためには、輸送用車両と前記障害物検知車両の間に障害物が侵入し、輸送用車両と衝突する可能性を減らすことと、障害物検知車両のコストを低減することと、を両立する軌道輸送システムを提供することが望まれる。
　以下、障害物検知車両のコスト低減と障害物未検知の抑制が両立可能な実施例について説明する。
　本実施例では、輸送用車両と障害物検知車両とからのみ構成され、障害物検知車両のコスト低減と障害物未検知の抑制が両立可能となる軌道輸送システムを説明する。
　まず、図１を用いて、軌道輸送システム１０１の構成と各構成要素の役割を説明する。
　軌道輸送システム１０１は、輸送用車両１０２と障害物検知車両１０３とから構成される。輸送用車両１０２と障害物検知車両１０３はともに一定の軌道に沿って走行する車両である。輸送用車両１０２は、旅客や貨物を輸送する車両である。障害物検知車両１０３は、輸送用車両１０２の前方を走行し、障害物の検知を行う車両である。
　障害物検知車両１０３が、輸送用車両１０２の走行を支障する障害物を検知した場合、障害物検知車両１０３は緊急停止するとともに、障害物検知車両１０３から輸送用車両１０２に障害物の存在に関する情報が送られ、輸送用車両１０２も緊急停止する。障害物検知車両１０３による障害物検知には、カメラやレーザレーダ、あるいはミリ波レーダなどを用いた遠方の障害物検知だけでなく、障害物検知車両１０３の車体に対する障害物の接触や衝突の検知も含まれる。
　障害物検知車両１０３が前述の接触や衝突によって瞬時停止した場合においても、輸送用車両１０２が障害物検知車両１０３に衝突することを防ぐことが望ましい。そのため、輸送用車両１０２と障害物検知車両１０３の車間距離と、輸送用車両１０２の最大減速度とに基づいて、随時、輸送用車両１０２の走行速度の上限値が決定される。
　輸送用車両１０２は、輸送用車両発着管理手段１０４と輸送用車両運転制御手段１０５と輸送用車両制駆動手段１０６とから構成される。障害物検知車両１０３は、障害物検知車両発着管理手段１０７と障害物検知車両運転制御手段１０８と障害物検知車両制駆動手段１０９と障害物検知手段１１０とから構成される。
　輸送用車両発着管理手段１０４は、輸送用車両１０２の駅発着時刻を管理する手段である。専用の箱や基板を輸送用車両に設置するほか、既存の車両情報制御システムの一機能として実現してもよい。輸送用車両発着管理手段１０４は、輸送用車両１０２が駅に停止している間に、当該駅の輸送用車両発車予定時刻１８５を輸送用車両運転制御手段１０５に伝える。また、輸送用車両発着管理手段１０４は、輸送用車両運転制御手段１０５から、次駅への輸送用車両到着予定時刻１５４を取得する。さらに、輸送用車両発着管理手段１０４は、輸送用車両発着予定時刻１５６を障害物検知車両発着管理手段１０７に伝える。
　輸送用車両運転制御手段１０５は、輸送用車両１０２の制駆動指令を生成する手段であり、ＡＴＯ装置（自動列車運転装置）が例として挙げられる。生成した輸送用車両制駆動指令１５１は輸送用車両制駆動手段１０６に伝えられる。
　輸送用車両運転制御手段１０５は、輸送用車両発着管理手段１０４から取得した輸送用車両発車予定時刻１８５に基づいて輸送用車両１０２を発車させる。また、駅間では位置と速度で定義される目標走行パターンに沿って、輸送用車両１０２が走行するように、制駆動指令を生成する。図１に図示しないが、目標走行パターンに沿って走行するために、輸送用車両１０２の位置と速度を検知する機能を内部に有する。
　目標走行パターンの生成にあたっては、予め分かっている輸送用車両１０２の加減速度と走行区間の制限速度に基づくパターンを基本とする。そのうえで、障害物検知車両運転制御手段１０８から取得する障害物検知車両在線位置１５２と、輸送用車両１０２の位置と、輸送用車両１０２の最大減速度とから、輸送用車両１０２の許容最高速度を算出し、輸送用車両１０２の目標走行パターンに反映させる。
　また、輸送用車両運転制御手段１０５は、輸送用車両在線位置１５９を障害物検知車両運転制御手段１０８に送信する。
　輸送用車両制駆動手段１０６は、輸送用車両運転制御手段１０５から取得する輸送用車両制駆動指令１５１に基づき、輸送用車両１０２を制駆動させる。輸送用車両制駆動手段１０６の具体的装置の例としては、インバータ、モータ、摩擦ブレーキが挙げられる。
　また、輸送用車両制駆動手段１０６には障害物検知手段１１０から障害物情報１５３が入力されている。輸送用車両１０２が駅停止中で、障害物情報１５３の内容が「障害物：あり」となった場合には、制動状態とし、発進できないようにする。輸送用車両１０２が駅間走行中で、障害物情報１５３の内容が「障害物：あり」となった場合には、最大減速度で制動し、輸送用車両１０２を停止させる。
　障害物検知車両発着管理手段１０７は、障害物検知車両１０３の駅発着時刻を管理する手段である。専用の箱や基板を障害物検知車両１０３に設置するほか、既存の車両情報制御システムの一機能として実現してもよい。障害物検知車両発着管理手段１０７は、輸送用車両発着管理手段１０４から輸送用車両発着予定時刻１５６を受信する。障害物検知車両発着管理手段１０７は、輸送用車両発着予定時刻１５６に基づいて障害物検知車両発着予定時刻１５７を生成し、障害物検知車両運転制御手段１０８に伝える。障害物検知車両発着予定時刻１５７の生成方法については後述する。
　障害物検知車両運転制御手段１０８は、障害物検知車両１０３の制駆動指令を生成する手段であり、ＡＴＯ装置（自動列車運転装置）が例として挙げられる。生成した障害物検知車両制駆動指令１５８は障害物検知車両制駆動手段１０９に伝えられる。
　障害物検知車両運転制御手段１０８は、障害物検知車両発着管理手段１０７から取得した障害物検知車両発着予定時刻１５７に基づいて障害物検知車両１０３を発車させる。また駅間では位置と速度で定義される目標走行パターンに沿って、障害物検知車両１０３が走行するように、制駆動指令を生成する。図１に図示しないが、目標走行パターンに沿って走行するために、障害物検知車両１０３の位置と速度を検知する機能を内部に有する。目標走行パターンの生成にあたっては、予め分かっている障害物検知車両１０３の加減速度と走行区間の制限速度に基づくパターンを基本とする。また、障害物検知車両運転制御手段１０８は、障害物検知車両発着予定時刻１５７を考慮して、輸送用車両１０２が駅に停止している間における障害物検知車両１０３の目標走行パターンを生成し、当該目標走行パターンに沿って走行するよう障害物検知車両制駆動指令１５８を生成する。
　障害物検知車両制駆動手段１０９は、障害物検知車両運転制御手段１０８から取得する障害物検知車両制駆動指令１５８に基づき、障害物検知車両１０３を制駆動させる。障害物検知車両制駆動手段１０９の具体的装置の例としては、インバータ、モータ、摩擦ブレーキが挙げられる。
　また、障害物検知車両制駆動手段１０９には障害物検知手段１１０から障害物情報１５３が入力されている。障害物検知車両１０３が駅停止中で、障害物情報１５３の内容が「障害物：あり」となった場合には、制動状態とし、発進できないようにする。障害物検知車両１０３が駅間走行中で、障害物情報１５３の内容が「障害物：あり」となった場合には、最大減速度で制動し、障害物検知車両１０３を停止させる。
　障害物検知手段１１０は、障害物検知車両１０３の位置から前方の領域における、輸送用車両１０２の運行を支障する障害物の存在を検知する機能をもつ。遠方はカメラやレーザレーダ、あるいはミリ波レーダなどを用いて障害物検知を行う。また、障害物検知車両１０３に障害物が接触、あるいは衝突したことを接触センサや衝突検知センサで検知する。輸送用車両の１０２の運行を支障する障害物を検知した場合、障害物検知手段１１０は、輸送用車両制駆動手段１０６と障害物検知車両制駆動手段１０９に「障害物：あり」の情報を伝達する。
　ここで障害物検知手段１１０は、障害物検知車両１０３の前方だけでなく、障害物検知車両１０３の後方の障害物有無を検知可能な仕組みをもっていてもよい。具体的には、後方用に追加でカメラやレーザレーダ、あるいはミリ波レーダを追加でもつ方法や、障害物検知車両が後方に向かって走行する際に障害物検知手段１１０が前後に反転して後方を検知可能とする機構をもつ方法が考えられる。
　軌道輸送システム１０１では、輸送用車両１０２と障害物検知車両１０３が無線で通信しており、障害物検知車両在線位置１５２、障害物情報１５３、輸送用車両在線位置１５９、および、輸送用車両発着予定時刻１５６の情報をやり取りしている。通信手段にはリアルタイム性、安定性が求められる。
　以上が、軌道輸送システム１０１の構成と各構成要素の説明である。
　次に、輸送用車両運転制御手段１０５と障害物検知車両運転制御手段１０９の処理の流れを説明する。
　まず、輸送用車両運転制御手段１０５の処理フローの例を図６を用いて説明する。輸送用車両運転制御手段１０５では、図６の示す処理が一定周期で実行されている。
　ステップ６０１で、輸送用車両１０２が駅に停車中か否かを判定する。当該判定は、輸送用車両運転制御手段１０５が保持する輸送用車両１０２の位置と速度からなされる。具体的には、位置が駅近傍であり、速度がゼロであれば駅に停車中と判定する。
　ステップ６０１で停車中と判定された場合は、ステップ６０２において、輸送用車両１０２が現在停車中の駅を発車する予定の時刻（輸送用車両発車予定時刻１８５）を輸送用車両発着管理手段１０４から取得する。
　ステップ６０３で、現在時刻が輸送用車両発車予定時刻１８５を過ぎているか否か判定する。過ぎていない場合、本処理フローを抜ける。過ぎていた場合ステップ６０４に進む。
　ステップ６０４では、輸送用車両１０２が発車準備を完了しているか否か判定する。発車準備の例として、車両ドア閉状態の確認が挙げられる。未完了の場合は、本処理フローを抜ける。発車準備が完了している場合は、ステップ６０５に進む。
　ステップ６０５では、障害物検知車両在線位置１５２を、障害物検知車両運転制御手段１０８から取得する。
　ステップ６０６では、障害物検知車両在線位置１５２と、輸送用車両の位置から、障害物検知車両１０３と輸送用車両１０２の車間距離を算出する。
　ステップ６０７では、ステップ６０６で算出した車間距離が発車時基準車間距離以上となっているか否かを判定する。ここで発車時基準車間距離とは、輸送用車両１０２が駅を発車するタイミングにおいて、輸送用車両１０２と障害物検知車両との間に確保すべき距離である。輸送用車両１０２と障害物検知車両１０３の間に人などの障害物が存在するのを防止するため、理想的には発車時基準車間距離は限りなく小さくすべきである。ただし、輸送用車両１０２および障害物検知車両１０３の、それぞれの自列車位置検知誤差が存在するため、当該誤差の大きさを考慮して、発車時基準車間距離を設定する。例えば、輸送用車両１０２および障害物検知車両１０３の列車位置検知誤差がそれぞれ最大±１ｍであれば、発車時基準車間距離は数ｍ～１０ｍ程度に設定される。
　ステップ６０７で、ステップ６０６で算出した車間距離が発車時基準車間距離以上となっている場合にはステップ６０８に進み、そうでない場合は本処理フローを抜ける。
　ステップ６０８では、輸送用車両制駆動指令１５１を算出し、輸送用車両制駆動手段１０６に送信する。具体的にはここでは駅を発車するために力行指令を送信する。
　続くステップ６０９では、輸送用車両１０２が発車したタイミングと、これから走行する駅間の予定走行時分とから、次駅の予定着時刻（輸送用車両到着予定時刻１５４）を計算し、輸送用車両発着管理手段１０４に送信する。
　次に、ステップ６０１で輸送用車両１０２が駅停車中でない場合の処理（ステップ６１０～ステップ６１４）を説明する。
　ステップ６１０では、障害物検知車両在線位置１５２を、障害物検知車両運転制御手段１０８から取得する。
　ステップ６１１では、障害物検知車両在線位置１５２と、輸送用車両の位置とから、障害物検知車両１０３と輸送用車両１０２の車間距離を算出する。
　ステップ６１２では、ステップ６１１で算出した車間距離から、輸送用車両１０２の許容最大速度を算出する。許容最大速度の算出例は式（１）である。
Ｖｍａｘ＝√｛２×Β×（Ｌ－ΔＬ）｝　・・・式（１）
　 式（１）の各記号の意味は以下の通りである；
　 Ｖｍａｘ：前記輸送用車両１０２の許容最大速度
　 Β：前記輸送用車両１０２の最大減速度
　 Ｌ：ステップ６１１で算出した車間距離
　 ΔＬ：余裕距離
　ここでΔＬは、輸送用車両１０２と障害物検知車両１０３の自列車位置検知誤差を考慮した項であり、例えば発車時基準車間距離と同一の値とすることが考えられる。
　ステップ６１３では、輸送用車両制駆動指令１５１を算出し、輸送用車両制駆動手段１０６に送信する。具体的にはここでは、所定の輸送用車両１０２の速度が所定の目標速度となるように比例制御などで制駆動指令を算出する。目標速度の算出方法は、まず輸送用車両１０２の位置と、予め定められた目標走行パターンに基づいて仮の目標速度を算出し、当該仮の目標速度と許容最大速度を比較したうえで、両者のうち小さいほうを最終的な目標速度とする。
　ステップ６１４では、輸送用車両１０２のその時点での位置と速度から、輸送用車両１０２が次駅に到着する時刻を推定し、輸送用車両発着管理手段１０４に送信する。
　以上が、輸送用車両運転制御手段１０５の制御フローの例の説明である。
　次に、図７を用いて障害物検知車両運転制御手段１０８の制御フローの例を説明する。
　ステップ７０１では、輸送用車両在線位置１５９の情報を基に、輸送用車両１０２が駅停車中であるか否かを判定する。輸送用車両在線位置１５９が、駅の近傍であり、かつ、時間的に更新されないことを判定材料として、停車中であることを判断する。
　ステップ７０２では、輸送用車両１０２が駅停車中における障害物検知車両１０３の目標走行パターンについて、当該パターンを作成済みであるか否かを判定する。作成済みであればステップ７０５へ、作成済みでなければステップ７０３へ進む。
　ステップ７０３では、障害物検知車両発着予定時刻１５７を取得する。
　ステップ７０４では、障害物検知車両発着予定時刻１５７を基に、輸送用車両１０２が駅停車中における障害物検知車両１０３の目標走行パターンを生成する。当該目標パターンの生成方法詳細については後述する。
　ステップ７０５では、ステップ７０４で作成された目標走行パターンに沿って障害物検知車両１０３が走行するように、障害物検知車両制駆動指令１５８を生成し、障害物検知車両制駆動手段１０９に送信する。
　ステップ７０６では、障害物検知車両在線位置１５２を輸送用車両運転制御手段１０５に送信する。
　次に、ステップ７０１で輸送用車両１０２が駅停車中でない場合の処理（ステップ７０７～ステップ７１０）を説明する。
　ステップ７０７では、障害物検知車両発着予定時刻１５７から、次駅の到着予定時刻を取得する。
　ステップ７０８では、障害物検知車両１０３のその時点での位置と速度から、次駅までの目標走行パターンを修正する。
　ステップ７０９では、ステップ７０８で修正された目標走行パターンに沿って障害物検知車両１０３が走行するよう、障害物検知車両制駆動指令１５８を生成し、障害物検知車両制駆動手段１０９に送信する。
　ステップ７１０では、障害物検知車両在線位置１５２を輸送用車両運転制御手段１０５に送信する。
　以上が、障害物検知車両運転制御手段１０８の処理フローの説明である。
　次に、障害物検知車両発着管理手段１０７における、障害物検知車両発着予定時刻１５７の生成方法の例を説明する。
　障害物検知車両発着管理手段１０７は、輸送用車両発着予定時刻１５６を入力として、障害物検知車両発着予定時刻１５７を生成する。まず、障害物検知車両１０３の駅着時刻は、輸送用車両１０２の駅着時刻と同一に設定される。一方で、障害物検知車両１０３の駅発時刻は、輸送用車両１０２の駅発時刻よりも早く設定する。そうすることで、障害物検知車両１０３に求められる加速性能を抑えることができるからである。
　例として、両車両の駅発時刻が同一だった場合と、障害物検知車両１０３が輸送用車両１０２よりも１０秒早く発車する場合とを比較する。
　前提として、輸送用車両１０２が駅間走行中の最高速度となった時点で、両車両の車間距離が輸送用車両１０２の制動距離となっていなければならない。輸送用車両１０２の駅間最高速度を１２０ｋｍ／ｈ、最大減速度を４ｋｍ／ｈ／ｓと仮定すると、制動距離は、
　０．５×（４÷３．６）×（１２０÷４）２＝５００ｍ
となる。
　輸送用車両１０２の加速度を３ｋｍ／ｈ／ｓと仮定すると、最高速度１２０ｋｍ／ｈに達するまで４０秒かかり、その間に走行する距離は、
　０．５×（３÷３．６）×（１２０÷３）２＝６６７ｍ
である。
　障害物検知車両１０３が輸送用車両と同一タイミングで駅を出発した場合、４０秒間で、６６７ｍと５００ｍの和である１１６７ｍまで走行する必要があり、そのために必要な障害物検知車両の加速度は、
  ２×１１６７÷４０２×３．６＝５．３ｋｍ／ｈ／ｓ
である。輸送用車両１０２の１．８倍の加速性能が必要とされる。
　一方で、
障害物検知車両１０３が輸送用車両よりも１０秒早いタイミングで駅を出発した場合、５０秒間で１１６７ｍまで走行する必要があり、そのために必要な障害物検知車両の加速度は、
  ２×１１６７÷５０２×３．４＝ｋｍ／ｈ／ｓ
である。輸送用車両１０２とそれほど変わらない加速性能とすることができる。
　上記に倣った計算をし、障害物検知車両１０３の加速性能に合わせて、障害物検知車両１０３の駅出発タイミングを、輸送用車両１０２の駅出発タイミングより早いタイミングに設定する。
　以上が、障害物検知車両発着管理手段１０７における、障害物検知車両発着予定時刻１５７の生成方法の例である。
　次に、輸送用車両１０２が駅停車中における、障害物検知車両１０３の走行パターン作成例について説明する。
　最もシンプルなケースを図２で説明する。図２において、軌跡２０１は輸送用車両１０２の時間・位置軌跡、軌跡２０２が障害物検知車両１０３の時間位置軌跡である。また、位置Ｌ１は駅位置、位置Ｌ２は輸送用車両１０２の駅停車中に障害物検知車両１０３が輸送用車両１０２に近づける限界位置、位置Ｌ３は輸送用車両１０２が駅停止したタイミングでの障害物検知車両１０３の位置である。ここで位置Ｌ１と位置Ｌ２の間隔は、輸送用車両１０２と障害物検知車両１０３の自列車位置検知誤差を考慮した項であり、例えば発車時基準車間距離と同一の値とすることが考えられる。
　また、時刻Ｔ１は輸送用車両１０２と障害物検知車両１０３の駅到着時刻、時刻Ｔ２は障害物検知車両１０３が位置Ｌ２から進行方向前方へ発車する時刻、時刻Ｔ３は輸送用車両１０２の駅発車時刻である。障害物検知車両発着管理手段１０７で生成された障害物検知車両発着予定時刻１５７のうち、着予定時刻が時刻Ｔ１に、発予定時刻が時刻Ｔ２に相当する。
　図２の例では、位置Ｌ２と位置Ｌ３が同一である。すなわち、障害物検知車両１０３は、時刻Ｔ１に駅に着いて以降、その出発タイミングである時刻Ｔ２まで位置Ｌ３を維持する。このようなケースも、輸送用車両１０２が駅停車中における、障害物検知車両１０３の走行パターンの一例として捉えることができる。
　次に、位置Ｌ３が位置Ｌ２よりも進行方向前方に存在する例を図３、図４、図５で説明する。
　図３では、軌跡３０１は輸送用車両１０２の時間・位置軌跡、軌跡３０２が障害物検知車両１０３の時間位置軌跡である。Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の定義は図２と同一である。
　図３の例では、障害物検知車両１０３は、位置Ｌ２より進行方向前方である位置Ｌ３で一旦停止したのち、進行方向を変えて輸送用車両１０３の方向へ走行し、時刻Ｔ２で位置Ｌ２に戻る。そして、時刻Ｔ２に再度進行方向前方へ向きを変えて出発する。図３の走行パターンでは、障害物検知車両１０３は、図２の走行パターンと比較して駅着時の減速度が小さくてよいため、制動装置の小型化・コスト減につながる。また、位置Ｌ３で停止後、輸送用車両１０２の存在する方向へ走行して位置Ｌ２まで戻ってくるため、位置Ｌ２と位置Ｌ３の間の障害物有無確認も可能である。さらに、障害物検知車両１０３が位置Ｌ３に居るときは、障害物検知車両１０３がＬ２に居るときと比較し、進行方向、より前方の障害物有無を確認できる、というメリットもある。
　図４では、軌跡４０１は輸送用車両１０２の時間・位置軌跡、軌跡４０２が障害物検知車両１０３の時間位置軌跡である。Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の定義は図２と同一である。図４では、障害物検知車両１０３が位置Ｌ３から位置Ｌ２に戻ってきたタイミングを時刻Ｔ２’としたときに、時刻Ｔ２’から時刻Ｔ２までに時間がある場合の例を示している。時刻Ｔ２’と時刻Ｔ２が同じである場合が図３のケースである。
図４のケースにおいて、時刻Ｔ２’から時刻Ｔ２までの時間が長い場合、すなわち、輸送用車両１０２の駅停車時間が長い場合には、図５のような走行パターンを設定することも可能である。すなわち、輸送用車両１０２が停止している間に、障害物検知車両１０３が位置Ｌ２～位置Ｌ３の間を複数回行き来する走行パターンである。図５では２回の行き来を示しているが回数はこれに限らない。また、位置Ｌ３まで毎回進む必要は無く、時刻Ｔ２’から時刻Ｔ２までの時間に応じて、手前の位置Ｌ３’で折り返してもよい。このように複数回、位置Ｌ３または位置Ｌ３近傍まで進むことで、障害物検知車両１０３がＬ２に居るときと比較し、進行方向、より前方の障害物有無を確認できる、というメリットがより大きくなる。また、時刻Ｔ２には位置Ｌ２に戻っているように走行パターンを設定するため、輸送用車両１０２の駅発車時に、輸送用車両１０２と障害物検知車両１０３の間に障害物が存在する可能性を小さくできる。
　障害物検知車両１０３に備わっている障害物検知手段１１０は、障害物検知車両１０３の前方だけでなく、障害物検知車両１０３の後方の障害物有無を検知可能な仕組みをもっていてもよい。そうすることで、図３、図４、図５のように、障害物検知車両１０３が輸送用車両１０２の在線する位置に向けて後退走行する際に、輸送用車両１０２と障害物検知車両１０３の間に発生した障害物に対し、障害物検知車両１０３が衝突する可能性を減らすことができる。
　以上が、輸送用車両１０２が駅停車中における、障害物検知車両１０３の走行パターン作成例についての説明である。
　以上が、軌道輸送システム１０１の説明である。
　本実施例では、運行管理システムと輸送用車両と障害物検知車両とから構成され、障害物検知車両のコスト低減と障害物未検知の抑制が両立可能となる軌道輸送システムを説明する。本軌道輸送システムでは、輸送用車両の発着管理手段と障害物検知車両の発着管理手段を運行管理システム側にもたせることによって、車上機能のスリム化が図れるとともに、他列車との連携が可能となる。
　図８に本実施例の軌道輸送システムのシステム構成例を示す。
　軌道輸送システム８０１は、運行管理システム８１１と輸送用車両８０２と障害物検知車両８０３とから構成される。軌道輸送システム８０１では、実施例１において輸送用車両１０２に存在した輸送用車両発着管理手段１０４と、障害物検知車両１０３に存在した障害物検知車両発着管理手段１０７が、運行管理システム８１１の内部におかれている。
　輸送用車両８０２は、輸送用車両運転制御手段１０５と輸送用車両制駆動手段１０６とから構成される。障害物検知車両８０３は、障害物検知車両運転制御手段１０８と障害物検知車両制駆動手段１０９と障害物検知手段１１０とから構成される。
　図８に示される各手段の役割・動作は、図１に示される同一名称の各手段と同じ役割・動作をもつため、その部分の説明は省略する。
　軌道輸送システム８０１に例示する軌道輸送システムでは、輸送用列車と障害物検知車両の発着時刻管理が、車両から切り離され、運行管理システム側に存在する。そのため、車両に搭載する機器・機能を減らすことができる。また、地上側の運行管理側で発着時刻管理機能を集中管理できるため、保守面でも有利である。
　路線内に存在する他の輸送用列車および障害物検知車両の発着時刻も運行管理システムで管理される。したがって、路線全体を見渡した、列車群としての発着制御をおこなう際には、軌道輸送システム８０１のようなシステム構成が必要となる。
　以上が、軌道輸送システム８０１の説明である。
　ここまで説明した各実施例によれば、輸送用車両１０２が駅に停車してから発車するまでの間に障害物検知車両１０３と輸送用車両１０２との間への障害物の侵入を抑制するよう、または侵入した障害物を検知するよう構成されているため、輸送用車両と障害物検知車両の間に進入した障害物に対応可能な軌道輸送システムを提供できる。
　侵入した障害物を検知する構成として図３等を用いて説明した例では、輸送用車両１０２が駅に停車している間に、駅の構内かつ輸送用車両の進行方向の範囲における障害物を検知できる場所まで、障害物検知車両１０３を輸送用車両１０２に向かって走行させているため、人や物が車両間に侵入した場合にも検知することが可能になり、信頼性の高いシステムを提供できる。このために障害物検知車両１０３は、前方の障害物を検知する前方障害物検知手段と後方の障害物を検知する後方障害物検知手段を有してもよいし、反転することで前後両方の検知が可能な障害物検知手段を有してもよい。
　また、障害物の侵入を抑制する構成として、図２で説明したような、輸送用車両１０２が駅に停車する際に、障害物検知車両１０３を輸送用車両１０２と距離を開けないよう停車させるようシステムを構築することが考えられる。ここで距離を開けないとは、両車両を隙間なく配置するだけではなく、現実的運用として許容されるべき程度離れたものも含むものとし、余裕距離ΔＬだけ離したものも含む。ここでさらに、障害物検知車両１０３が、輸送用車両１０２が駅を発車する時刻よりも所定時間以上早い時刻で輸送用車両１０２と同じ進行方向へ走行開始するよう設定され、障害物検知車両１０３は、輸送用車両が最高速度に達するまでの時間と所定時間を加えた時間までに、輸送用車両１０２が最高速度から停止できる位置より先の進路まで到達できる加速性能を有するように設定すれば、障害物検知車両のコスト低減と障害物未検知の抑制が両立可能になる。
１０１・・・軌道輸送システム 
１０２・・・輸送用車両 
１０３・・・障害物検知車両 
１０４・・・輸送用車両発着管理手段 
１０５・・・輸送用車両運転制御手段 
１０６・・・輸送用車両制駆動手段 
１０７・・・障害物検知車両発着管理手段 
１０８・・・障害物検知車両運転制御手段 
１０９・・・障害物検知車両制駆動手段 
１１０・・・障害物検知手段 
１５１・・・輸送用車両制駆動指令 
１５２・・・障害物検知車両在線位置 
１５３・・・障害物情報 
１５４・・・輸送用車両到着予定時刻 
１８５・・・輸送用車両発車予定時刻 
１５６・・・輸送用車両発着予定時刻 
１５７・・・障害物検知車両発着予定時刻 
１５８・・・障害物検知車両制駆動指令 
１５９・・・輸送用車両在線位置 
２０１・・・輸送用車両の時間・位置軌跡 
２０２・・・障害物検知車両の時間・位置軌跡 
３０１・・・輸送用車両の時間・位置軌跡 
３０２・・・障害物検知車両の時間・位置軌跡 
４０１・・・輸送用車両の時間・位置軌跡 
４０２・・・障害物検知車両の時間・位置軌跡 
５０１・・・輸送用車両の時間・位置軌跡 
５０２・・・障害物検知車両の時間・位置軌跡 
８０１・・・軌道輸送システム 
８０２・・・輸送用車両 
８０３・・・障害物検知車両 
８０４・・・輸送用車両発着管理手段 
８０７・・・障害物検知車両発着管理手段 
８１１・・・運行管理システム
８５４・・・輸送用車両到着予定時刻 
８５５・・・輸送用車両発車予定時刻 
８５６・・・輸送用車両発着予定時刻 
８５７・・・障害物検知車両発着予定時刻 
Ｌ１・・・駅位置 
Ｌ２・・・輸送用車両の駅停車中に障害物検知車両が輸送用車両に近づける限界位置 
Ｌ３・・・輸送用車両が駅停止したタイミングでの障害物検知車両の位置 
Ｌ３’・・・Ｔ２’以後に障害物検知車両が進行方向前方から後方へ折り返す位置 
Ｔ１・・・輸送用車両と障害物検知車両の駅到着時刻 
Ｔ２・・・障害物検知車両がＬ３’からＬ２に戻り、Ｌ２から進行方向前方へ発車する時刻 
Ｔ２’・・・障害物検知車両がＬ３からＬ２に戻ってくる時刻 
Ｔ２’’・・・障害物検知車両がＬ３’を折り返す時刻 
Ｔ３・・・輸送用車両の駅発車時刻 

Claims (8)

  1. 　輸送用車両の前を走行する障害物検知車両が進路の障害物を検知する軌道輸送システムであって、
    　前記輸送用車両が駅に停車してから発車するまでの間に前記障害物検知車両と前記輸送用車両との間への障害物の侵入を抑制するよう、または侵入した障害物を検知するよう構成されたことを特徴とする軌道輸送システム。
  2. 　輸送用車両の前を走行する障害物検知車両が進路の障害物を検知する軌道輸送システムであって、
    　前記輸送用車両が前記駅に停車している間に、前記駅の構内かつ前記輸送用車両の進行方向の範囲における障害物を検知できる場所まで、前記障害物検知車両を前記輸送用車両に向かって走行させることを特徴とする軌道輸送システム。
  3. 　請求項２記載の軌道輸送システムであって、
    　前記障害物検知車両が、前方の障害物を検知する前方障害物検知手段と、後方の障害物を検知する後方障害物検知手段とを有することを特徴とする軌道輸送システム。
  4. 　請求項２記載の軌道輸送システムであって、
    　前記障害物検知車両が、反転することで前後両方の検知が可能な障害物検知手段を有することを特徴とする軌道輸送システム。
  5. 　請求項１記載の軌道輸送システムであって、
    　前記輸送用車両は、輸送用車両運転制御手段と、前記輸送用車両運転制御手段からの制駆動指令に従って前記輸送用車両を制駆動する輸送用車両制駆動手段を備えており、
    　前記障害物検知車両は、障害物検知車両運転制御手段と、前記障害物検知車両運転制御手段からの制駆動指令に従って前記障害物検知車両を制駆動する障害物検知車両制駆動手段と、障害物検知手段とを備えており、
    　前記輸送用車両運転制御手段は、前記障害物検知車両運転制御手段から取得する前記障害物検知車両の在線位置に基づいて前記輸送用車両制駆動手段への制駆動指令を生成し、
    　前記障害物検知手段が障害物を検知した際に障害物検知に関する情報を前記輸送用車両制駆動手段が受信し前記輸送用車両を停止させ、
    　前記輸送用車両は、自車両の駅発着情報を管理する輸送用車両発着管理手段を備え、前記輸送用車両発着管理手段は前記輸送用車両運転制御手段から次駅の到着予定時刻を受信するとともに、次駅の発車予定時刻を前記輸送用車両運転制御手段に送信する機能を持ち、
    　前記障害物検知車両は前記輸送用車両の駅発着予定時刻を受信する障害物検知車両発着管理手段を備え、
    　前記障害物検知車両発着管理手段は前記障害物検知車両運転制御手段に対して前記障害物検知車両の発着予定時刻を送信し、
    　前記障害物検知車両運転制御手段は、前記障害物検知車両の発着予定時刻に基づいて、前記障害物検知車両制駆動手段への制駆動指令を決定すること、
    　を特徴とする軌道輸送システム。
  6. 　請求項１記載の軌道輸送システムであって、
    　前記輸送用車両は、輸送用車両運転制御手段と、前記輸送用車両運転制御手段からの制駆動指令に従って前記輸送用車両を制駆動する輸送用車両制駆動手段を備えており、
    　前記障害物検知車両は、障害物検知車両運転制御手段と、前記障害物検知車両運転制御手段からの制駆動指令に従って前記障害物検知車両を制駆動する障害物検知車両制駆動手段と、障害物検知手段とを備えており、
    　前記輸送用車両運転制御手段は、前記障害物検知車両運転制御手段から取得する前記障害物検知車両の在線位置に基づいて前記輸送用車両制駆動手段への制駆動指令を生成し、
    　前記障害物検知手段が障害物を検知した際に障害物検知に関する情報を前記輸送用車両制駆動手段が受信し前記輸送用車両を停止させ、
    　運行管理システムが、前記輸送用車両の駅発着情報を管理する輸送用車両発着管理手段を備え、前記輸送用車両発着管理手段は前記輸送用車両運転制御手段から前記輸送用車両の次駅への到着予定時刻を受信するとともに、前記輸送用車両の次駅の発車予定時刻を前記輸送用車両運転制御手段に送信する機能を持ち、
    　前記運行管理システムは前記輸送用車両の駅発着予定時刻を受信する障害物検知車両発着管理手段を備え、
    　前記障害物検知車両発着管理手段は前記障害物検知車両運転制御手段に対して前記障害物検知車両の発着予定時刻を送信し、
    　前記障害物検知車両運転制御手段は、前記障害物検知車両の発着予定時刻に基づいて、前記障害物検知車両制駆動手段への制駆動指令を決定すること、
    　を特徴とする軌道輸送システム。
  7. 　請求項１記載の軌道輸送システムであって、
    　前記輸送用車両が駅に停車する際に、前記障害物検知車両を前記輸送用車両と距離を開けないよう停車させることで障害物の侵入を抑制することを特徴とする軌道輸送システム。
  8. 　請求項７記載の軌道輸送システムであって、
    　前記障害物検知車両が、前記輸送用車両が駅を発車する時刻よりも所定時間以上早い時刻で前記輸送用車両と同じ進行方向へ走行開始するよう設定され、
    　前記障害物検知車両は、前記輸送用車両が最高速度に達するまでの時間と前記所定時間を加えた時間までに、前記輸送用車両が最高速度から停止できる位置より先の進路まで到達できる加速性能を有することを特徴とする軌道輸送システム。
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JPH08130801A (ja) * 1994-10-31 1996-05-21 Isamu Oshiro 見通僕

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