WO2019150925A1 - 走行パターン作成装置、走行パターン作成方法および自動列車運転装置 - Google Patents

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travel pattern
travel
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小田　篤史
尊善 西野
健太郎 牧
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株式会社日立製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a travel pattern creation device for creating a travel pattern between stations of a track transportation system.
  • an obstacle on the track In an orbital transportation system that runs on a track, if there is an obstacle on the track, it is impossible to avoid by steering unlike an automobile. Therefore, detecting an obstacle is important to improve the safety and operability of the train. It is.
  • a manned track transportation system the driver detects obstacles on the track.
  • an orbit In an unmanned orbital transportation system, an orbit is installed in an overpass or underground to block the intersection with other traffic so that obstacles do not physically enter the orbit.
  • a home door is installed on the platform, and safety measures are taken to prevent people from falling into or entering the track.
  • Patent Document 1 discloses a technique for reducing the risk of collision with an obstacle in an orbital transportation system. Specifically, based on past accident data for each route, statistics on the size and mass of obstacles at the location of the accident, the probability of collision taking into account the season and time zone, and the magnitude of damage when a collision occurs Expressed by a model, the magnitude of the collision risk in the section where the train is running is estimated, and when the estimated collision risk is large, speed control is performed.
  • Patent Document 1 the magnitude of the collision risk in the section in which the train is traveling is estimated, and when the estimated collision risk is larger than a predetermined reference value, the traveling pattern of the section in the traveling is reduced until the reference value or less. The correction is repeated.
  • it is necessary to reduce the speed, and the travel time between stations increases with the correction of the travel pattern.
  • the present invention has been made in consideration of the above points, and an object of the present invention is to provide a traveling pattern between stations that suppresses the influence on the traveling time between stations and suppresses risks.
  • a travel pattern is created from the risk value for each section obtained by dividing a section between stations and the travel time information between the stations.
  • ATO apparatus automatic train driving device
  • the structure of the running pattern production apparatus in one Example of this invention.
  • ATO device automatic train operation device
  • FIG. 1 shows a vehicle information control device 102 mounted on a train, an automatic train driving device (hereinafter referred to as an ATO device) 101, and a braking / driving control device 103.
  • 2 is a device configuration block diagram showing the relationship between a master controller (hereinafter abbreviated as “mascon”) 104 and a travel pattern creation device 105.
  • the train may be referred to as a vehicle constituting the train in some cases.
  • the ATO device 101 has two major functions as described below. One is a speed position detection function that detects a speed signal and a position, and one is a control command calculation function that calculates a braking / driving command.
  • the ATO device 101 includes a speed / position detection unit 106 that executes a speed / position detection function and a control command calculation unit 107 that executes a control command calculation function.
  • the ATO device 101 detects the speed signal from the speed generator 108 installed on the wheel shaft of the train by the speed / position detection unit 106 and also detects the position from the vehicle upper part 110 communicating with the ground element 109. .
  • the vehicle upper element 110 is installed on the bottom surface of the train so as to face the ground element 109.
  • the one using the integrated speed / position detecting unit 106 is used, but the same may be said even if the speed detecting unit for detecting the speed and the position detecting unit for detecting the position are provided separately.
  • the ATO device 101 calculates a braking / driving command based on the acquired speed signal and position signal by the control command calculation unit 107, and sends the calculated braking / driving command to the vehicle information control device 102 and the braking / driving control device 103. Output.
  • the control command calculation unit 107 further includes a planning unit 111 that executes a planning function, a tracking unit 112 that executes a tracking function, and a speed deviation calculation unit 113.
  • the planning unit 111 receives position information from the speed / position detection unit 106 and plans a target speed of the train.
  • the speed deviation calculation unit 113 receives the target speed from the plan unit 111 and the speed from the speed / position detection unit 106, calculates a difference between these speeds, that is, a speed deviation, and outputs the difference to the follower 112.
  • the follower 112 receives the speed deviation calculated by the speed deviation calculator 113 and outputs braking / driving force.
  • the planning function in the planning unit 111 refers to a traveling pattern that is time-series information of position and speed that defines how to travel between stations in the orbital transportation system created by the traveling pattern creation device 105 and compares the current position with the traveling pattern. This function calculates the target speed.
  • the tracking function in the tracking unit 112 is a function for inputting the speed deviation between the target speed calculated by the speed deviation calculating unit 113 and the current speed and calculating the braking / driving force to be output.
  • the ATO device 101 includes the braking / driving force calculated by the follower 112 in the braking / driving command and outputs the braking / driving force to the vehicle information control device 102 and the braking / driving control device 103.
  • the braking / driving control device 103 controls the traveling of the train based on the input braking / driving command.
  • the braking / driving commands from the ATO device 101 and the mascon 104 include a notch command and a torque command.
  • the vehicle information control device 102 is a device that manages vehicle information transmission. When a braking / driving command is input from the ATO device 101 or the master controller 104, the vehicle information control device 102 outputs the input braking / driving command to the braking / driving control device 103.
  • the mascon 104 is a switch device that remotely controls the output and speed of the railway vehicle, and is generally installed in the cab of the vehicle.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the travel pattern creation device 105 that creates a travel pattern.
  • the travel pattern creation unit includes a risk storage unit 201 in which the risk of a route on which the track transportation system travels is stored, a travel time storage unit 202 between stations in which a travel time for each station specified by the diagram is stored, a station
  • the travel pattern creation unit 203 creates a travel pattern that minimizes the risk of the travel pattern while satisfying the travel time.
  • the travel pattern creation device is configured separately from the ATO device, but the functional blocks of the travel pattern creation device may be incorporated into the ATO device.
  • FIG. 1 illustrates the configuration in which the travel pattern creation device is installed in the vehicle of the orbital transportation system
  • the travel pattern creation device may be installed on the ground. When installed on the ground, the same effect can be obtained by transmitting the created travel pattern to the vehicle of the orbital transportation system by wireless communication means.
  • FIG. 3 shows the data format.
  • the route 301 on which the orbital transportation system travels is divided into arbitrary sections 302, and the results of risk evaluation for each arbitrary section 302 are stored as a table.
  • An arbitrary section is divided, for example, every 100 m. Even if railroad crossings or bridges are 100m or less, it is better to separate only that section.
  • the separation distance may be set longer in a section with a low assumed risk such as a straight line or an overhead, and the separation distance may be set shorter in a section with a high assumed risk such as a curve.
  • 303 and 304 Examples of risk evaluation result tables for each arbitrary section 302 are shown in 303 and 304.
  • 303 is a risk evaluation result table of a section where a crossing exists
  • 304 is a risk evaluation result table of a straight section.
  • the risk evaluation result tables 303 and 304 a start kilometer and an end kilometer indicating which section of the route is the risk evaluation result table are described.
  • the basic risk defined according to the characteristics of the section is described. For example, a high basic risk is set for a section with a high risk of collision with other traffic such as a railroad crossing, and a low basic risk is set for a straight line with good visibility.
  • the section characteristics include homes, tunnels, bridges, overpasses, underground, curves, slopes, turnouts, steep slopes near tracks, high-rise buildings near tracks, bridges on tracks, etc. There is a structure.
  • the risk evaluation result table also describes the speed and the risk at that speed. In general, as the speed increases, the distance required for braking increases and the risk of collision increases. Therefore, the higher the speed, the higher the speed-dependent risk is set.
  • the basic risk and speed-dependent risk in the risk assessment result table can be determined by estimating the collision probability for each section based on the past case database.
  • the speed-dependent risk may be determined based on the degree of damage calculated by calculating the degree of damage to the orbital transportation system at the time of collision using a physical simulation.
  • the basic risk includes other than collision risk. For example, the risk of riding on earth and sand that has flowed into the track, the risk of being blown by wind on a bridge, and the like may be considered. In this way, by defining the risk value from the basic risk that is the first risk value defined according to the characteristics of the section and the speed-dependent risk that is the second risk value defined according to the speed, Appropriate understanding of risks according to the actual situation becomes possible.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure executed by the travel pattern generation unit 203.
  • step 401 to 406 a running pattern is generated.
  • the operation based on the flowchart of FIG. 4 is as follows.
  • Step 401 A risk evaluation result table between stations that are about to create a travel pattern is acquired from the risk storage unit 201. Proceed to step 402.
  • Step 402 The inter-station travel time is obtained from the inter-station travel time storage unit 202 and is used as the reference inter-station travel time. Proceed to step 403.
  • Step 403 A travel pattern that travels at the fastest speed between the stations for which the travel pattern is to be created is generated as the fastest travel pattern. Proceed to step 404.
  • Step 404 Details of the processing in step 404 will be described with reference to FIG.
  • Travel pattern candidates 502 and 503 are generated by reducing the speed for each section with respect to the travel pattern 501 to be corrected.
  • the travel pattern to be corrected is the fastest travel pattern.
  • the inter-station travel time and risk for each of the travel pattern candidates 502 and 503 are calculated.
  • the travel time between stations can be calculated simultaneously when creating a travel pattern candidate.
  • the risk refers to the risk evaluation result table for each section with respect to the travel pattern candidate, and reads the speed-dependent risk according to the basic risk of the target section and the speed of the travel pattern candidate of the target section.
  • the speed when reading the speed-dependent risk may be the average speed of the travel pattern candidates in the target section, or may be the maximum speed.
  • the total risk read for each section is taken as the risk between stations.
  • a difference between the travel time of the travel pattern 501 to be corrected and the travel time difference between the travel pattern candidates 502 and 503 is defined as an increased travel time ⁇ t.
  • the risk between the stations of the travel pattern 501 to be corrected and the risk between the stations of the travel pattern candidates 502 and 503 are calculated, and the difference between the risks is defined as a reduction risk ⁇ r.
  • the decrease risk ⁇ r takes a positive value.
  • Step 405 Compare the travel time between stations in the revised travel pattern and the travel time between reference stations. If the travel time between stations in the corrected travel pattern matches the reference travel time, the process proceeds to step 406. If the travel time between stations in the corrected travel pattern is longer or shorter than the reference travel time, the process proceeds to step 404.
  • the condition for proceeding to step 406 may not be a perfect match. For example, it may be determined that there is a match if it is within ⁇ 15 seconds with respect to the traveling time between reference stations. In this embodiment, it is determined whether or not they match. However, it is also possible to give a range to the traveling time between reference stations such as within ⁇ 10 minutes and determine whether or not the time is within this range.
  • Step 406 The travel pattern created in step 404 is transmitted to the ATO device as a target travel pattern.
  • step 404 a hill-climbing method is used to generate a travel pattern that minimizes the risk while satisfying the travel time between stations, but the processing in step 404 is an optimization using the travel time between stations as a constraint condition and risk as an evaluation function. The problem is reduced. Therefore, the process of step 404 can be realized even if another optimization method is used, and for example, dynamic programming may be used. In the present invention, any means may be used as long as it can generate a travel pattern that minimizes the risk while satisfying the constraints for traveling between stations.
  • the travel pattern is determined based on the risk value for each section obtained by dividing a plurality of stations. Since it is created and it is judged whether the created travel pattern fits within the desired travel time, it is possible to reduce the risk of collision between the rail transportation system and obstacles while satisfying the travel time between stations. It is possible to create a running pattern.
  • the values in the risk evaluation table are described as static, but may be changed dynamically.
  • the basic risk near the station platform in the risk evaluation table may be rewritten to a high value when the track transportation system is stopped for a certain time and it is detected as a result of the passenger flow analysis that the platform is congested.
  • a time element is not considered in the value of the risk evaluation table, but a risk evaluation table for each hour may be set. For example, the basic risk of level crossings is increased during commuting hours, or the basic risk of straight lines is set high at night. By doing so, the risk can be evaluated in more detail. In addition, factors that may change the risk such as day of the week and weather may be considered.
  • a risk evaluation table may be stored for each condition such as time zone and weather, and the risk evaluation table having a condition closest to the current condition may be read.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a travel pattern creation device according to the second embodiment.
  • the travel pattern creation device 605 provided on the ground dynamically calculates a travel pattern from the latest risk evaluation information from the risk update unit 603 and the latest inter-station travel time information from the inter-station travel time update unit 604. create.
  • the train is operated according to the traveling pattern received by wireless communication.
  • Risk assessment information may be directly input to the risk update unit 603 or may be added to the risk storage unit 601 and stored.
  • the inter-station travel time information may also be directly input to the inter-station travel time update unit 604, or may be additionally stored in the inter-station travel time storage unit 602.
  • the risk evaluation information and the travel time information between the stations may be manually input by a person, or the system may automatically create based on a predetermined input.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the processing of the travel pattern creation device 605.
  • the travel pattern creation device executes the process shown in FIG. 7 every time the information of the risk update unit 603 and the inter-station travel time update unit 604 is updated.
  • steps 701 to 706 a running pattern is generated.
  • the operation based on the flowchart of FIG. 7 is as follows.
  • Step 701 The latest risk evaluation information between the stations for which a travel pattern is to be created is acquired from the risk update unit 603. Proceed to step 702.
  • Step 702 The latest travel time between stations for which a travel pattern is to be created is acquired from the inter-station travel time update unit 604, and is set as the reference inter-station travel time. Proceed to step 703.
  • Step 703 A travel pattern that travels at the fastest speed between the stations for which the travel pattern is to be created is generated as the fastest travel pattern. Proceed to step 704.
  • Step 704 and subsequent steps are the same as those in the first embodiment.
  • the inter-station travel time update unit 604 may be set in advance, and may be set to be automatically input to the inter-station travel time update unit 604 when a delay occurs.
  • the risk can be changed according to the weather.
  • the risk of the bridge section may be set in advance according to the wind speed, and the risk update unit 603 may input the latest risk information to the travel pattern creation device 605 from the wind condition information input in real time. By doing so, it is possible to perform operation control that suppresses the delay of the train while suppressing the overall risk increase even in stormy weather.
  • Such various risks may be prepared as a table for each item, and the risk update unit 603 may select an appropriate table based on expression information of various risks. Items include, for example, natural environmental conditions such as wind and rain, and passenger flow. If it is raining, the risk of the section where the risk changes according to the rainfall, such as bridges, overpasses, curved sections, slopes, etc., is stored as a table for each rainfall, and the risk according to the rainfall information from the rain gauge The update unit 603 refers to the table and transmits it to the travel pattern creation device 605 as the latest risk evaluation information. By doing in this way, even when the factor which changes a risk arises, the driving
  • step 707 it can be determined in step 707 that a travel pattern that falls within the reference travel time cannot be created within a preset risk tolerance value, and a travel time correction signal can be issued in step 708.
  • the determination that it cannot be created may be made based on whether or not the determination in step 705 has been performed a predetermined number of times (for example, 10 times). By having such a second determination unit, when the set reference travel time is inappropriate, it can be detected early.
  • the commander can be prompted to input a new travel time to the inter-station travel time update unit 604.
  • this signal may be transmitted to the inter-station travel time update unit 604 so that the inter-station travel time update unit 604 itself sets a new travel time and transmits it to the travel pattern creation device 605.
  • the impact on the travel time between stations is created by creating a travel pattern from the risk of each section divided between the stations and the travel time information between stations. It is possible to provide a driving pattern between stations that suppresses risks and suppresses risks. Specifically, it includes a determination unit that determines whether or not the travel pattern created from the risk value information is within the reference travel time. By adjusting the risk for each section on the basis of the travel time, travel between stations to meet the travel time between stations specified in the diagram and reduce damage caused by collision between the track transportation system and obstacles A pattern can be created.
  • Example 1 by calculating the risk value as an evaluation function, the running pattern is created so that the risk impact calculated based on the risk value is minimized. If the created travel pattern does not fit within the standard travel time, a travel pattern that minimizes the risk impact within the conditions that fall within the standard travel time is created again, and the travel pattern that has been accommodated is transmitted as the target travel pattern. doing.
  • the travel pattern creation device 605 receives the updated risk value transmitted from the risk update unit 603 and the updated inter-station travel time transmitted from the inter-station travel time update unit 604.
  • the running pattern is dynamically created.
  • the risk update information dynamically, it is possible to realize low-risk traveling according to the abnormal situation at that time.
  • the travel time update information By dynamically referring to the travel time update information, it is possible to contribute to earlier recovery of the delay.
  • the automatic train driving device using the speed pattern created in this way that is, the travel pattern created from the risk value for each section divided between the stations and the travel time information between the stations, A plan unit 111 that plans a target speed from the speed and the position, a speed deviation calculation unit 113 that calculates a speed deviation from the speed and the target speed, and outputs the braking / driving force upon receiving the speed deviation. If the automatic train driving device having the follower 112 is used, it is possible to provide an automatic driving with a reduced risk while suppressing the influence on the traveling time between stations.
  • the present invention can also be applied to a manned orbital transportation system.
  • the driver is supported so that the driving pattern created by the driving pattern creation unit can be followed.
  • the traveling pattern may be displayed on a display device installed on the cab, or may be displayed on the cab display device after the traveling pattern is converted into a driving operation.
  • a driving pattern that minimizes the risk is generated using an optimization method. However, if there is a section where the risk is particularly desired to be reduced, a driving pattern that minimizes only the risk in that section may be created. . At this time, there may be another traveling pattern that minimizes the risk when viewed between stations, but this makes it possible to create a traveling pattern that reduces the risk heuristically.
  • Each device and each part described in each embodiment may be provided as an on-board device or a partial function thereof, or may be provided as a ground device such as a command unit or a partial function thereof. As long as the functions described in each embodiment are provided, the same effect can be obtained in either case.

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Abstract

列車の走行中の区間における衝突リスクを低減するために衝突リスクを推定し、推定した衝突リスクが所定の基準値よりも大きい場合は基準値以下になるまで走行中の区間の走行パターンの修正を繰り返す方法では走行パターンの修正に伴って駅間走行時分が増加してし、ダイヤで規定された駅間走行時分を満たせなくなるといった課題がある。　軌道上を走行する軌道輸送システムにおいて、駅間を複数に分割した区間毎のリスク値と、前記駅間の走行時間の情報から、走行パターンを作成することを特徴とする。

Description

走行パターン作成装置、走行パターン作成方法および自動列車運転装置
　本発明は、軌道輸送システムの駅間の走行パターンを作成する走行パターン作成装置に関する。
　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、自動車と異なり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。有人の軌道輸送システムでは運転士が軌道上の障害物を検知している。無人の軌道輸送システムでは軌道を高架や地下に設置することで他の交通との交差を遮断し、物理的に障害物が軌道内に侵入しないようにしている。またホームにはホームドアを設置し、人が軌道内に転落や侵入しないように安全対策がなされている。
　近年、踏切などで他の交通と交差する軌道輸送システムにおいて無人運転を実現しようとする動きがある。他の交通との交差があることから軌道輸送システムと障害物の衝突リスクを軽減する仕組みが重要となる。
　軌道輸送システムにおいて障害物との衝突リスクを低減する技術が特許文献１に開示されている。具体的には路線ごとに過去の事故データに基づいて、事故発生場所における障害物の大きさ・質量および季節や時間帯を考慮した衝突発生確率ならびに衝突が発生した場合の被害の大きさを統計モデルで表現し、列車の走行中の区間における衝突リスクの大きさを推定し、推定した衝突リスクが大きい場合は、速度制御を行うものである。
特開２０１６－５２９４
　特許文献１では、列車の走行中の区間における衝突リスクの大きさを推定し、推定した衝突リスクが所定の基準値よりも大きい場合は前記基準値以下になるまで走行中の区間の走行パターンの修正を繰り返している。しかしながら、衝突リスクを下げるためには速度を下げる必要があり、走行パターンの修正に伴って駅間走行時分が増加してしまう。先行特許文献１では衝突リスクが基準値以下となるまで速度を下げるためダイヤで規定された駅間走行時分を満たせなくなるといった課題が発生する。
　本発明は、以上の点を考慮してなされたもので、駅間走行時間への影響を抑えた上でリスクも抑制した駅間の走行パターンを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、軌道上を走行する軌道輸送システムにおいて、駅間を複数に分割した区間毎のリスク値と、前記駅間の走行時間の情報から、走行パターンを作成することを特徴とする。
　本発明によれば、駅間走行時間への影響を抑えた上でリスクも抑制した駅間の走行パターンを提供出来る。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
自動列車運転装置（ＡＴＯ装置）が搭載された列車の構成を示す図である。 本発明の一実施例における走行パターン作成装置の構成を示す図である。 本発明の一実施例におけるリスク記憶部が保持しているデータベースのフォーマット例および保持例を示す図である。 本発明の一実施例における走行パターン作成部の処理を示すフローチャートである。 本発明の一実施例における走行パターン作成処理のイメージを示す概念図である。 本発明の一実施例における走行パターン作成装置の構成を示す図である。 本発明の一実施例における走行パターン作成部の処理を示すフローチャートである。
　以下、実施の形態について図面を参照して説明する。
　第１の実施の形態では、自動列車運転装置（ＡＴＯ装置）が搭載された列車における走行パターン作成装置について説明する。
　（１）自動列車運転装置（ＡＴＯ装置）１０１の概要
　図１は、列車に搭載された車両情報制御装置１０２と、自動列車運転装置（以下、ＡＴＯ装置と称する）１０１と、制駆動制御装置１０３と、マスター・コントローラ（以下、マスコンと略する）１０４と走行パターン作成装置１０５、の関係を示す装置構成ブロック図である。列車は、場合によっては列車を構成する車両と称する場合がある。
　ＡＴＯ装置１０１は、以下に述べる通り、大きく２つの機能を有する。一つは、速度信号及び位置を検出する速度位置検出機能であり、一つは制駆動指令を算出する制御指令算出機能である。
　そのため、ＡＴＯ装置１０１は、速度・位置検出機能を実行する速度・位置検出部１０６、制御指令算出機能を実行する制御指令算出部１０７、を備えている。
　すなわち、ＡＴＯ装置１０１は、速度・位置検出部１０６により、列車の車輪軸に設置された速度発電機１０８から速度信号を検出し、また地上子１０９と通信する車上子１１０から位置を検出する。車上子１１０は、地上子１０９に対向するように列車の底面に設置されている。本実施例では一体の速度・位置検出部１０６を用いたものを利用しているが、速度を検出する速度検出部と位置を検出する位置検出部は別々に備えていても同様である。
　また、ＡＴＯ装置１０１は、制御指令算出部１０７により、取得した速度信号と位置信号とに基づいて制駆動指令を算出し、算出した制駆動指令を車両情報制御装置１０２や制駆動制御装置１０３に出力する。
　制御指令算出部１０７は、さらに計画機能を実行する計画部１１１、追従機能を実行する追従部１１２、及び速度偏差計算部１１３、から構成される。
　計画部１１１は、速度・位置検出部１０６からの位置情報を受け、列車の目標速度を計画する。
　速度偏差計算部１１３は、計画部１１１からの目標速度と速度・位置検出部１０６からの速度とを受け、これらの速度の差、つまり、速度偏差を計算し、追従部１１２に出力する。
　追従部１１２は、速度偏差計算部１１３にて算出した速度偏差を受け、制駆動力を出力する。
　計画部１１１における計画機能とは、走行パターン作成装置１０５が作成した軌道輸送システムの駅間の走り方を規定した位置・速度の時系列情報である走行パターンに対し、現在の位置を照らし合わせて目標速度を算出する機能である。
　また、追従部１１２における追従機能とは、速度偏差計算部１１３により計算された目標速度と現在の速度との速度偏差を入力し、出力すべき制駆動力を算出する機能である。
　ＡＴＯ装置１０１は、追従部１１２にて算出した制駆動力を制駆動指令に含めて車両情報制御装置１０２や制駆動制御装置１０３に出力する。
　制駆動制御装置１０３は、入力した制駆動指令に基づいて、列車の走行を制御する。
　ＡＴＯ装置１０１、マスコン１０４からの制駆動指令には、ノッチ指令及びトルク指令等がある。車両情報制御装置１０２は、車両の情報伝送を管理する装置であり、ＡＴＯ装置１０１やマスコン１０４からの制駆動指令を入力すると、入力した制駆動指令を制駆動制御装置１０３に出力する。なお、マスコン１０４は、鉄道車両の出力・速度を遠隔制御するスイッチ装置であり、一般に車両の運転台に設置される。
　図２は走行パターンを作成する走行パターン作成装置１０５の機能ブロックを示す図である。走行パターン作成部は軌道輸送システムが走行する路線のリスクが記憶されているリスク記憶部２０１、ダイヤで規定されている駅間ごとの走行時間が記憶されている駅間走行時間記憶部２０２、駅間走行時間を満たしつつ、走行パターンのリスクが最小となるような走行パターンを作成する走行パターン作成部２０３で構成される。
　図１では走行パターン作成装置をＡＴＯ装置と別に構成したが、走行パターン作成装置の機能ブロックをＡＴＯ装置に組み込むようにしてもよい。また、図１では走行パターン作成装置は軌道輸送システムの車両に設置する構成を説明したが、走行パターン作成装置は地上に設置してもよい。地上に設置した場合は作成した走行パターンを無線などの通信手段で軌道輸送システムの車両に送信することで同様の効果が得られる。
　リスク記憶部が保持しているデータフォーマットを説明する。図３に前記データフォーマットを示す。
　軌道輸送システムが走行する路線３０１を任意の区間３０２ごとに分割し、任意の区間３０２ごとにリスクを評価した結果がテーブルとして記憶されている。任意の区間の区切り方は、例えば１００ｍごととする。踏切や橋梁などは１００ｍ以下であってもその区間だけ別の区切りとするほうがよい。また、直線や高架など想定されるリスクが低い区間では区切り距離を長く設定し、曲線など想定されるリスクが高い区間は区切り距離を短く設定してもよい。
　任意の区間３０２ごとのリスク評価結果テーブルの例を３０３，３０４に示す。３０３は踏切が存在する区間のリスク評価結果テーブルであり、３０４は直線区間のリスク評価結果テーブルである。リスク評価結果テーブル３０３、３０４には路線のどの区間に対するリスク評価結果テーブルであるかを示す開始キロ程、終了キロ程が記載されている。また、区間の特性に応じて定義される基本リスクが記載されている。例えば、踏切など他の交通との衝突リスクが高い区間の基本リスクは高い値が、見通しのよい直線は低い基本リスクが設定される。区間の特性には踏切以外にもホーム、トンネル、橋梁、高架、地下、曲線、勾配、分岐器、軌道付近に急斜面が存在する、軌道付近に高層建築物が存在する、軌道上に橋梁などの構造物が存在する、などがある。
　衝突リスクは速度にも依存するため、リスク評価結果テーブルは速度とその速度におけるリスクも記載されている。一般的に速度が高くなると制動に必要な距離が増加し、衝突するリスクが大きくなるため、速度が高いほど速度依存リスクは高い値が設定される。
　リスク評価結果テーブルの基本リスクと速度依存リスクは過去の事例データベースをもとに区間ごとの衝突確率を推定して決定する方法がある。また、速度依存リスクは物理シミュレーションを用いて衝突時の軌道輸送システムが受ける損害の度合いを計算し、その損害の度合いをもとに決定してもよい。また、基本リスクは衝突リスク以外も含む。例えば軌道内に流れ込んだ土砂に乗り上げるリスク、橋梁で風にあおられるリスクなども考慮してもよい。このように区間の特性に応じて規定される第一のリスク値である基本リスクと、速度に応じて規定される第二のリスク値である速度依存リスクとからリスク値を規定することで、実情に応じた適切なリスク把握が可能になる。
　次に走行パターン生成方法を説明する。図４は走行パターン生成部２０３により実行される処理手順を示すフローチャートである。
　ステップ４０１～４０６で走行パターンを生成する。図４のフローチャート基づく動作は以下のとおりである。
　ステップ４０１：
リスク記憶部２０１から走行パターンを作成しようとしている駅間のリスク評価結果テーブルを取得する。ステップ４０２へ進む。
　ステップ４０２：
駅間走行時間記憶部２０２から走行パターンを作成しようとしている駅間の走行時間を取得し、基準駅間走行時間とする。ステップ４０３へ進む。
　ステップ４０３：
走行パターンを作成しようとしている駅間を最速で走行する走行パターンを最速走行パターンとして生成する。ステップ４０４に進む。
　ステップ４０４：
ステップ４０４の処理詳細を図５で説明する。修正対象の走行パターン５０１に対し区間ごとに速度を所定値下げた走行パターン候補５０２、５０３を作成する。一回目の試行では修正対象の走行パターンは最速走行パターンとなる。次に走行パターン候補５０２、５０３ごとの駅間走行時間とリスクを算出する。駅間走行時間は走行パターン候補作成するときに同時に算出できる。リスクは走行パターン候補に対し、区間ごとにリスク評価結果テーブルを参照し、対象区間の基本リスクや対象区間の走行パターン候補の速度に応じて速度依存リスクを読み出す。速度依存リスクを読み出すときの速度は対象区間の走行パターン候補の平均速度としてもよいし、最高速度としてもよい。区間ごとに読み出したリスクを合計して駅間のリスクとする。修正対象の走行パターン５０１の走行時間と走行パターン候補５０２、５０３の駅間走行時間差分を増加走行時間Δtと定義する。また修正対象の走行パターン５０１の駅間のリスクと走行パターン候補５０２、５０３の駅間のリスクを算出し、リスクの差分を減少リスクΔrと定義する。リスクが減少すると減少リスクΔrは正の値をとることとする。評価関数Sを
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
と定義し、区間ごとに評価関数Sを計算する。図５では区間1を変更した走行パターン候補５０２のΔt1が10、Δr1=10、S1=1となり、区間ｎを変更した走行パターン候補５０３のΔt1が20、Δr1=40、S1=2となった例を示している。このような計算をすべての区間で実施し評価関数を評価する。評価関数Sが最大となる区間の走行パターン候補を修正後の走行パターン５０４として採用する。図５では区間nの評価関数Snが最大であったため、区間nの走行パターン候補５０３を修正後の走行パターン５０４としている。ステップ４０５に進む。
　ステップ４０５：
修正後の走行パターンの駅間走行時間と基準駅間走行時分を比較する。修正後の走行パターンの駅間走行時間が基準走行時間と一致していれば、ステップ４０６に進む。修正後の走行パターンの駅間走行時間が基準走行時間よりも長い場合や短い場合はステップ４０４に進む。ここでステップ４０６に進む条件は完全一致でなくてもよい。例えば、基準駅間走行時分に対し±15秒以内であれば一致と判定してもよい。なお本実施例では一致するか否かを判断しているが、±10分以内など基準駅間走行時間に幅をもたせ、この中に収まっているかどうかを判断するようにしてもよい。
　ステップ４０６：
ステップ４０４で作成した走行パターンを目標走行パターンとしてＡＴＯ装置に送信する。
　ステップ４０４では山登り法を用いて駅間走行時分を満たしつつリスクが最小となる走行パターンを生成したが、ステップ４０４の処理は駅間走行時分を制約条件としリスクを評価関数とした最適化問題に帰着される。そのため、別の最適化手法を用いてもステップ４０４の処理は実現でき、例えば動的計画法を用いてもよい。本発明では、駅間走行時分の制約条件を満たしつつ、リスクが最小となる走行パターンを生成できればよくその手段は問わない。
　以上のように実施例１によれば、軌道上を走行する軌道輸送システムの走行パターンを作成する走行パターン作成する際に、駅間を複数に分割した区間毎のリスク値をふまえて走行パターンを作成し、作成された走行パターンが所望の走行時間内に収まるかどうかを判断しているため、駅間の走行時間を満たしつつ軌道輸送システムと障害物との衝突といったリスク軽減するように駅間の走行パターンを作成することが出来る。
　実施例１においてリスク評価テーブルの値は静的なものとして説明したが、動的に変更してもよい。例えば軌道輸送システムが一定時間休止し、乗客流の解析の結果ホームが混雑していることが検知された場合にリスク評価テーブルの駅ホーム付近の基本リスクを高い値に書き換えてもよい。また、衝突事故の事例をリアルタイムに反映してもよい。
　実施例１においてリスク評価テーブルの値に時間要素は考慮していないが、時間ごとのリスク評価テーブルを設定してもよい。例えば、通勤時間帯は踏切の基本リスクを高くしたり、夜間は直線の基本リスクを高く設定したりする。このようにすることでより詳細にリスクが評価できるようになる。また、曜日や天候などリスクが変化しうる要素を考慮するようにしてもよい。リスク評価テーブルを時間帯や天候などの条件ごとに保持しておき、現在の条件に最も近い条件のリスク評価テーブルを読み出すようにしてもよい。
　第２の実施の形態では、司令室等の地上に設置された走行パターン作成装置にて、動的に走行パターンを作成する実施例について図６、図７を用いて説明する。実施例１と同様な部分は説明を省略する。
　図６は実施例２の走行パターン作成装置の構成を示す図である。
地上に設けられた走行パターン作成装置は６０５は、リスク更新部６０３からの最新のリスク評価情報と、駅間走行時間更新部６０４からの最新の駅間走行時間情報から、走行パターンを動的に作成する。列車は無線通信で受けた走行パターンに応じて運転される。
　リスク評価情報は、リスク更新部６０３に直接入力されてもよいし、リスク記憶部６０１に追加して記憶させてもよい。駅間走行時間情報も、駅間走行時間更新部６０４に直接入力されてもよいし、駅間走行時間記憶部６０２に追加して記憶させてもよい。リスク評価情報も駅間走行時間情報も、人が手入力してもよいし、所定の入力をもとにシステムが自動で作成してもよい。
　次に走行パターン生成方法を説明する。図７は走行パターン作成装置６０５の処理を示すフローチャートである。走行パターン作成装置はリスク更新部６０３、駅間走行時間更新部６０４の情報が更新されるたびに図７に示す処理を実行する。 
　ステップ７０１～７０６で走行パターンを生成する。図７のフローチャート基づく動作は以下のとおりである。
　ステップ７０１：
リスク更新部６０３から走行パターンを作成しようとしている駅間の最新リスク評価情報を取得する。ステップ７０２へ進む。
　ステップ７０２：
駅間走行時間更新部６０４から走行パターンを作成しようとしている駅間の最新走行時間を取得し、基準駅間走行時間とする。ステップ７０３へ進む。
　ステップ７０３：
走行パターンを作成しようとしている駅間を最速で走行する走行パターンを最速走行パターンとして生成する。ステップ７０４に進む。
　ステップ７０４以降は実施例１と同様である。
　本実施例の動的作成が威力を発揮する場面として、遅延を回復するために駅間走行時間を短縮したい場面がある。この場合、回復させたい程度に応じた短い走行時間を駅間走行時間更新部６０４に入力することで、通常よりも所要時間の短い運転が可能となり、正常ダイヤへの早期回復を図ることができる。回復用走行時間を予め設定しておき、遅延発生時に自動的に駅間走行時間更新部６０４に入力されるように設定してもよい。
　別の例として、天候に応じたリスク変更も考えられる。予め橋上区間のリスクを風速に応じて設定しておき、リスク更新部６０３が、リアルタイムで入力される風況情報から最新のリスク情報を走行パターン作成装置６０５に入力することもできる。このようにすることで、荒天時でも全体のリスク上昇は抑えながら列車の遅延を抑制する運転制御が可能になる。
　このような種々のリスクを項目毎にテーブルとして準備しておき、各種リスクの発現情報に基づいて、リスク更新部６０３が適切なテーブルを選択するようにしてもよい。項目としては例えば、風、雨等の自然環境条件、乗客流等がある。雨であれば、橋梁、高架、曲線部、勾4配部等、雨量に応じてリスクが変化する区間のリスクを雨量毎にテーブルとして保持しておき、雨量計からの雨量情報に応じてリスク更新部６０３がテーブルを参照し最新リスク評価情報として走行パターン作成装置６０５に送信する。このようにすることで、リスクが変化する要因が生じた場合でも、列車の遅延を抑制しながらリスクを抑えた運転を自動で実現することができる。
　また、予め設定されたリスク許容値内では基準走行時間内に収まる走行パターンが作成できないことをステップ７０７で判断し、ステップ７０８として走行時間修正信号を発するようにすることもできる。作成できないとの判断は、ステップ７０５の判断を所定回数（例えば１０回）実施したか否かで判断してもよい。このような第二の判断部を有することにより、設定された基準走行時間が不適切だった場合にそれを早期に検知することができるようになる。
　修正信号をディスプレーに表示させれば、駅間走行時間更新部６０４への新たな走行時間の入力を司令員に促すことができる。また、この信号を駅間走行時間更新部６０４に送信し、駅間走行時間更新部６０４自身が新たな走行時間を設定し走行パターン作成装置６０５に送信するよう設定してもよい。
　以上説明した各実施例の走行パターン作成装置では、駅間を複数に分割した区間毎のリスクと、駅間の走行時間の情報から走行パターンを作成することにより、駅間走行時間への影響を抑えた上でリスクも抑制した駅間の走行パターンを提供できる。具体的には、リスク値の情報から作成された走行パターンが、基準走行時間内か否かを判断する判断部を有している。走行時間を基準とした上で区間ごとのリスクを調整することにより、ダイヤで規定された駅間の走行時間を満たしつつ軌道輸送システムと障害物の衝突による被害を軽減するように駅間の走行パターンを作成することができる。
　実施例１では、リスク値を評価関数として計算することにより、リスク値をもとに計算されたリスクインパクトが最小になるように走行パターンを作成している。作成された走行パターンが基準走行時間内に収まらなかった場合には、基準走行時間内に収まる条件内でリスクインパクトが最小になる走行パターンを再度作成し、収まった走行パターンを目標走行パターンとして送信している。
　特に実施例２の走行パターン作成装置６０５では、リスク更新部６０３から送信される、更新されたリスク値と、駅間走行時間更新部６０４から送信される、更新された駅間走行時間を受信することで、走行パターンを動的に作成するようにしている。リスク更新情報を動的に参照することで、その時々の異常状況に応じたリスクの低い走行を実現できる。走行時間更新情報を動的に参照することで、遅延のより早期の回復に貢献できる。
　また、このように作成された速度パターンを利用した自動列車運転装置、すなわち、駅間を複数に分割した区間毎のリスク値と前記駅間の走行時間の情報とから作成された走行パターンと、前記速度と、前記位置とから目標速度を計画する計画部１１１と、前記速度と前記目標速度とから速度偏差を計算する速度偏差計算部１１３と、前記速度偏差を受け、制駆動力を出力する追従部１１２とを有する自動列車運転装置を用いれば、駅間走行時間への影響を抑えた上でリスクも抑制した自動運転が提供可能になる。
　各実施例において無人運転の軌道輸送システムの例を説明したが、本発明は有人運転の軌道輸送システムにも適用できる。有人運転の場合は走行パターン作成部で作成した走行パターンに追従できるように運転士を支援する。支援する方法は走行パターンを運転台に設置された表示器に表示してもよいし、走行パターンを運転操作に変換した上で運転台の表示器に表示するようにしてもよい。
　各実施例において最適化手法を用いてリスクが最小となる走行パターンを生成したが、リスクを特に低減したい区間が存在する場合はその区間のリスクだけを最小化する走行パターンを作成してもよい。このとき駅間で見ればリスクが最小となる走行パターンが別に存在する可能性があるが、このようにすることでヒューリスティックにリスクを低減させた走行パターンが作成可能となる。
　各実施例で説明した各装置、各部は、車上装置やその一部機能として備えられていてもよいし、指令部等の地上装置やその一部機能として備えられていてもよい。各実施例で説明した機能さえ備えていれば、どちらの場合でも同様の効果を得ることができる。
１０１　　　　　　ＡＴＯ装置
１０２　　　　　　車両情報制御装置
１０３　　　　　　制駆動制御装置
１０４　　　　　　マスター・コントローラ
１０５　　　　　　走行パターン作成装置
１０６　　　　　　速度・位置検出部
１０７　　　　　　制御指令算出部
１０８　　　　　　速度発電機
１０９　　　　　　地上子
１１０　　　　　　車上子
１１１　　　　　　計画部
１１２　　　　　　追従部
１１３　　　　　　速度偏差計算部
２０１　　　　　　リスク記憶部
２０２　　　　　　駅間走行時間記憶部
２０３　　　　　　走行パターン作成部

Claims (13)

  1. 　軌道上を走行する軌道輸送システムの走行パターンを作成する走行パターン作成装置において、
    　駅間を複数に分割した区間毎のリスク値と、前記駅間の走行時間の情報から、走行パターンを作成することを特徴とする走行パターン作成装置
  2. 　前記リスク値の情報から作成された前記走行パターンが、基準走行時間内か否かを判断する判断部を有する請求項１の走行パターン作成装置。
  3. 　前記区間毎のリスク値をもとに計算されたリスクインパクトが最少になるように走行パターンを作成する請求項１の走行パターン作成装置。
  4. 　作成された前記走行パターンが基準走行時間内に収まらなかった場合に、前記基準走行時間内に収まる条件内でリスクインパクトが最小になる走行パターンを作成し、目標走行パターンとして送信する請求項３の走行パターン作成装置。
  5. 　リスク更新部から送信される、更新されたリスク値を受信する、請求項１の走行パターン作成装置。
  6. 　更新されたリスク値は、予め項目ごとに設定されたリスクテーブルから選択される、請求項５の走行パターン作成装置。
  7. 　前記項目は、自然環境条件または乗客流の少なくとも一つを含む請求項４の走行パターン作成装置。
  8. 　駅間走行時間更新部から送信される、更新された駅間走行時間を受信する、請求項１の走行パターン作成装置。
  9. 　前記リスク値は、前記区間の特性に応じて規定される第一のリスク値と、速度に応じて規定される第二のリスク値とから計算されることを特徴とする請求項１の走行パターン作成装置。
  10. 　前記区間毎のリスク値は、踏切、ホーム、トンネル、橋梁、高架、地下、曲線、勾配、分岐器、軌道付近の急斜面、軌道付近の高層建築物、軌道上の構造物、の少なくとも一つの有無に応じて規定されている請求項１の走行パターン作成装置。
  11. 　前記判断部で否と判断された場合に、予め設定されたリスク許容値内に収まる走行パターンが作成可能か否かを判断する第二の判断部を有する請求項２の走行パターン作成装置。
  12. 　速度を検出する速度検出部と、
    　位置を検出する位置検出部と、
    　駅間を複数に分割した区間毎のリスク値と前記駅間の走行時間の情報とから作成された走行パターンと、前記速度と、前記位置とから目標速度を計画する計画部と、
    　前記速度と前記目標速度とから速度偏差を計算する速度偏差計算部と、
    　前記速度偏差を受け、制駆動力を出力する追従部とを有する自動列車運転装置。
  13. 　軌道上を走行する軌道輸送システムの走行パターンを作成する走行パターン作成方法において、
    　駅間を複数に分割した区間毎のリスク値をふまえて走行パターンを作成し、
    　作成された走行パターンが所望の走行時間内に収まるかどうかを判断する走行パターン作成方法。
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