WO2019187642A1 - 列車制御システム及び列車制御方法 - Google Patents

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史哲 宇梶
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Definitions

  • the present invention relates to a train control system and a train control method, and is suitable for application to a train control system and a train control method for a train operated according to a security system.
  • trains are operated according to a security system that determines the permissible speed of each train.
  • security systems include ATC (Automatic Train Control) and CBTC (Communications-Based Train Control).
  • a switching section in which the train can receive any security system signal, and the train control system uses the safety system in this switching section. It is necessary to switch.
  • an unplanned brake so-called emergency brake
  • the speed pattern may be exceeded.
  • Patent Document 1 discloses an automatic train driving device for a railway vehicle by a fixed point stop control method for changing a speed pattern. According to Patent Document 1, in the fixed point stop control method, switching the deceleration to a target deceleration pattern lower than that in the normal time is disclosed in order to suppress sliding during rainy weather or snowfall.
  • the conventional switching method of the safety system does not consider the difference in speed pattern before and after the switching of the safety system, so if the train speed is larger than the speed pattern after the switching, it will be unplanned when switching the security system.
  • the brake (emergency brake) was output.
  • the present invention has been made in view of the above points, and intends to propose a train control system and a train control method capable of switching a safety system without outputting an unplanned brake.
  • the present invention provides a train control system that controls the train according to a speed pattern that represents the relationship between the travel position of a train traveling on a track and the speed limit at the travel position.
  • the speed pattern is set for each security system to which each control range is assigned to the trajectory
  • the security system includes a first security system having a first speed pattern and a second speed pattern. And having a second security system.
  • the train control system switches the security system used for controlling the train from the first security system to the second security system at a first position in a control section where the respective control ranges overlap.
  • the speed limits of the first speed pattern and the second speed pattern compete at the first position, the second position ahead of the first position in the overlapping control section.
  • the first security is switched from the system to the second security system.
  • the present invention provides a train control method for controlling the train according to a speed pattern representing a relationship between a travel position of a train traveling on a track and a speed limit at the travel position.
  • the speed pattern is set for each security system to which each control range is assigned to the trajectory, and the security system includes a first security system having a first speed pattern and a second speed pattern. And having a second security system.
  • this train control method switches the said security system used for control of the said train from said 1st security system to said 2nd security system in the 1st position in the control area where each said control range overlaps.
  • a speed pattern change step for changing the first speed pattern so that the speed limit at the position is less than or equal to the speed limit of the second speed pattern, and the first speed pattern after the change by the speed pattern change step is applied
  • a security system switching step for switching from the first security system to the second security system. That.
  • the security system can be switched without outputting an unplanned brake.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a train control system according to an embodiment of the present invention.
  • the control system related to the train control system 1 is composed of a ground system, an on-vehicle system, and a control section system.
  • the ground system includes the ground control device 100 and the ground antenna 101, and controls the train 104 according to the security system.
  • the on-board system includes a train 104, an on-board controller 105, a vehicle upper side antenna 106, and a track circuit signal receiving apparatus 107. to operate.
  • the control section system indicates a control range of each security system assigned to the track on which the train 104 travels, and includes a first control range 108 controlled by the first security system, and a first security system. And a second control range 109 controlled by a different second security system.
  • Each security system has a “speed pattern” in which traveling speed, acceleration / deceleration timing, and the like are set, and the train 104 is operated in accordance with the speed pattern of the security system being controlled. Specifically, the speed pattern represents the relationship between the position of the train 104 and the speed limit at the position.
  • the train 104 is assumed to travel from the first control range 108 side toward the second control range 109 side. Further, a switching section 110 is shown as a section where the first control range 108 and the second control range 109 overlap.
  • the train 104 can receive signals from both the first security system and the second security system while traveling in the switching section 110. Therefore, the train control system 1 (the ground control device 100) needs to switch the security system that controls the train 104 in the switching section 110.
  • the control of the train 104 by the ground control device 100 is performed based on grasping the position of the train 104 using a track circuit or radio.
  • a track circuit signal that can detect the position of the train 104 flows in the control range.
  • the on-board control device 105 from the ground system via the track circuit signal receiving device 107.
  • the track circuit signal is transmitted to.
  • This track circuit signal is also received by the ground control device 100. Therefore, the ground system (ground control device 100) can grasp the train position information and can control the train 104.
  • the on-board system transmits the train information 102 to the ground system through the on-board antenna 106.
  • the train information 102 is various information regarding the train 104 and includes train position information indicating the position of the train 104. Therefore, the ground system (ground control device 100) can grasp train position information.
  • the on-vehicle system receives control information 103 from the ground system through the ground antenna 101.
  • the control information 103 is various information necessary for controlling the train 104, and includes information (stop target position information) indicating a target position at which the train 104 is stopped.
  • information (security system switching information) instructing the start of switching of the security system is also included in the control information 103.
  • the on-board system determines the stop target position of the train 104 based on the stop target position information included in the control information 103, and performs the security system switching process based on the safety system switching information. Do. That is, the on-board system operates the train 104 based on the control of the ground system.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the security system switching process in the present embodiment.
  • the security system switching process is a process of switching from the first security system to the second security system while the train 104 traveling from the first control range 108 to the second control range 109 is traveling in the switching section 110. Therefore, it is executed by the on-board controller 105.
  • the on-board controller 105 first determines whether or not the safety system switching information has been received from the ground controller 100, that is, whether or not the train 104 is in the switching section 110 (step S11). .
  • the security system switching information is received (YES in step S11)
  • the process proceeds to step S12. At this time, since it means that the train 104 is in the switching section 110, it is necessary to proceed with switching of the security system.
  • the security system switching information has not been received (NO in step S11)
  • step S12 the on-board controller 105 determines the speed pattern of the first security system (first speed pattern 300 shown in FIG. 3) and the speed pattern of the second security system (second speed pattern shown in FIG. 3). 301) to determine whether or not the speed limit of the second speed pattern 301 is equal to or lower than the speed limit of the first speed pattern 300 at the current position of the train 104 (for example, position A shown in FIG. 3). To do.
  • the speed limit of the second speed pattern 301 is equal to or lower than the speed limit of the first speed pattern 300 (YES in step S12)
  • the process proceeds to step S13. If the speed limit of the second speed pattern 301 is not less than or equal to the speed limit of the first speed pattern 300 (NO in step S12), the process proceeds to step S16.
  • step S13 the on-board controller 105 sets the first speed pattern 300 of the second speed pattern 301 at a position earlier than the current position in the switching section 110 (for example, position C in FIG. 3 described later). It changes so that it may have a speed limit below a speed limit, and it progresses to step S14.
  • the 1st change method which corrects the original 1st speed pattern 300 itself, the original 1st speed pattern 300
  • Another possible method is a “second change method” in which a new speed pattern is created. Details will be described later with reference to FIG. 3 and FIG. 4.
  • first speed pattern 304 after correction is referred to as “first speed pattern 304”
  • second speed pattern 400 the first speed pattern changed by the second changing method
  • step S14 the on-board controller 105 applies the first speed pattern (the corrected first speed pattern 304 or the third speed pattern 400) changed in step S13, and proceeds to step S15.
  • the position of the train 104 is changing little by little because the train 104 is running while the processing of each step in FIG. 2 is performed. Specifically, using FIG. 3 to be described later, it is assumed that the train 104 is at the position A at the time of step S12 (state A), and thereafter at the position B at the time of step S14 (state B), and step S15. It is assumed that the current position is at position C (state C). Note that the positions A to C are all within the switching section 110.
  • step S15 the on-board controller 105 restricts the first speed pattern (that is, the first speed pattern after the change) applied in step S14 at the current position of the train 104 (position C shown in FIG. 3). It is determined whether the speed is equal to or lower than the speed limit of the second speed pattern 301. When the changed speed limit of the first speed pattern is equal to or lower than the speed limit of the second speed pattern 301 (YES in step S15), the process proceeds to step S16. If the changed speed limit of the first speed pattern is not less than or equal to the speed limit of the second speed pattern 301 (NO in step S15), the process returns to step S14.
  • the first speed pattern that is, the first speed pattern after the change
  • step S16 the on-board controller 105 switches from the first security system to the second security system, and then ends the security system switching process.
  • the speed limit of the current speed pattern does not exceed the speed limit of the second speed pattern 301 at the timing when the train 104 has traveled to some extent after applying the changed first speed pattern. This is the process of actually confirming. Only when it is determined YES in this process, the security system can be switched more safely by switching the security system (step S16).
  • step S16 is executed when NO is determined in step S12 or YES is determined in step S15.
  • it means that the first speed pattern 300 (not changed) is inward of the second speed pattern 301.
  • it means that the first speed pattern has moved inward from the second speed pattern 301 by applying the changed first speed pattern. Therefore, in any case, it is a situation where it is possible to safely switch from the first security system to the second security system, and in situations where the speed pattern speed limit is exceeded during or after switching the security system. In other words, an unplanned brake (emergency brake) is not output.
  • the first security system that controls the first control range 108 is a mobile blockage system that uses radio
  • the second security system that controls the second control range 109 is Suppose that it is a fixed occlusion system using a circuit.
  • specific description is abbreviate
  • control information 103 including security system switching information is transmitted from the ground system (ground control device 100).
  • the on-board system on-board control device 105
  • the on-board system on-board control device 105
  • the speed of the train 104 may be higher than the speed limit of the speed pattern, which may lead to output of an unplanned brake (emergency brake). .
  • the first speed pattern 300 is changed so as to have a speed limit equal to or lower than the speed limit of the second speed pattern 301 at the position of the train 104 in the switching section 110 so as not to output an unplanned brake (FIG. 2). Equivalent to step S13).
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a first method of changing the speed pattern associated with the security system switching.
  • a technique is adopted in which the moving speed of the stop limit point 302 of the mobile blockage system (first security system) is reduced. .
  • FIG. 3 shows a state A, a state B, and a state C over time.
  • the speed limit of the second speed pattern 301 is equal to or lower than the speed limit of the first speed pattern 300 at the position A of the train 104, which corresponds to YES in step S12 of FIG. .
  • the speed limit of the first speed pattern 300 at the position A of the train 104 is the second speed. Since it is considered that the speed is less than or equal to the speed limit of the pattern 301 (corresponding to NO in step S12 in FIG. 2), an unplanned brake is not output and the first security system to the second security system. You can switch to
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a second speed pattern changing method associated with the security system switching.
  • a method of creating a new speed pattern (third speed pattern 400) separately from the original first speed pattern 300 is adopted as the second change method.
  • a new first speed pattern (third speed pattern 400) is created so that the train 104 does not output an unplanned brake when the security system is switched, and the created third speed pattern 400 is changed to the first speed pattern 400.
  • the speed pattern 300 is applied instead (corresponding to steps S13 to S14 in FIG. 2).
  • the third speed pattern 400 illustrated in FIG. 4 gradually reduces the speed limit of the first speed pattern 300 before the change, and is less than or equal to the speed limit of the second speed pattern 301 (second speed The speed limit is maintained (while moving inward of the pattern 301).
  • second speed The speed limit is maintained (while moving inward of the pattern 301).
  • a normal brake output or natural deceleration
  • the speed of the train 104 is suppressed to be equal to or lower than the speed limit of the second speed pattern 301 applied after the switching until the security system is switched. Can be expected.
  • the first security system to the second speed pattern By switching to this security system (corresponding to step S16 in FIG. 2), the security system can be switched without outputting an unplanned brake.
  • the speed pattern is changed before and after the safety system is switched.
  • unplanned braking eg emergency braking
  • the security system can be switched without output.
  • the safety system switching process is executed by the on-vehicle control device 105, but the safety system switching by the train control system 1 according to the present embodiment is performed.
  • the processing is not limited to this.
  • the ground-based ground control device 100 determines a stop limit point (LMA: Limited of Movement Authority), and based on the determination, the on-vehicle control device 105 on the on-board system determines the speed pattern. You may make it create.
  • the entire security system switching process may be performed by executing the ground control device 100. In any case, when the train 104 travels the control ranges 108 and 109 by different security systems, the effect of the present invention is that the safety system is switched without outputting an unplanned brake (for example, emergency brake). Can be obtained.
  • an unplanned brake for example, emergency brake
  • the safety system can be switched from the ground system without any operation on the vehicle system. Therefore, it is suitable when the train 104 is an autonomous driving vehicle.
  • the security system switching process according to the present embodiment does not require any additional delay control or the like because the switching state of the security system does not matter whether the train 104 is running (running / stopped). High train control can be realized.
  • the train control system 1 displays each speed pattern that is referred to, corrected, or created regarding the switching of the safety system on a predetermined display of the ground control device 100 or the on-board control device 105. You may comprise.
  • the speed pattern applied to the train 104 can be visually recognized by an administrator, a driver, or the like, so there is no need to output an unplanned brake when switching the safety system. I can confirm that.
  • terrestrial and on-vehicle wireless information communication is not limited to those performed using the ground antenna 101 and the vehicle upper antenna 106 as shown in FIG. May be used.
  • the position detection of the train 104 is not limited to the one using the track circuit (track circuit signal receiving device 107) as shown in FIG. 1, but other than the track circuit such as an axle counter may be used.
  • an overlapping section (switching section 110) of control ranges to which the present invention can be applied is not limited to an overlapping section of two different types of control ranges, but is a section in which three or more different control ranges overlap. May be.
  • the security system switching process illustrated in FIG. 2 is executed on the basis of the speed pattern of each control range (security system) having the minimum speed limit. do it.
  • a part of the ground system equipment may be mounted on the on-board system (on-board control device 105), and information may be transmitted between the on-board systems to control each train.
  • a function for changing a speed pattern and a function for determining a stop limit point (LMA) are installed in the on-board controller 105, and information is transmitted to the on-board controller of another train.

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Abstract

走行位置と制限速度との関係を表す速度パターンに従って列車１０４を制御する列車制御システム１は、それぞれの保安システムの制御範囲１０８，１０９が重複する制御区間（切替区間１１０）内の第一位置（位置Ａ）において第一の保安システムから第二の保安システムに切り替えようとするとき、第一位置において第一の速度パターン３００及び第二の速度パターン３０１の制限速度が競合する場合には、第一位置よりも先の第二位置（位置Ｃ）における制限速度が第二の速度パターン３０１の制限速度以下となるように第一の速度パターン３００を変更し、変更後の第一の速度パターン３０４を適用した後に、第一の保安システムから第二の保安システムに切り替える。

Description

列車制御システム及び列車制御方法
　本発明は、列車制御システム及び列車制御方法に関し、保安システムに従って運行される列車の列車制御システム及び列車制御方法に適用して好適なものである。
　従来、列車は、各列車の許容速度を決定する保安システムに従って運行される。保安システムの一例として、ＡＴＣ（Automatic Train Control）やＣＢＴＣ（Communications-Based Train Control）等がある。
　ここで、２つの異なる保安システムの区間を跨いで列車が走行する場合には、列車が何れの保安システムの信号も受信できる切替区間が設けられ、列車制御システムは、この切替区間において保安システムを切り替える必要がある。このとき、従来の列車制御方法では、保安システムによって速度パターンが異なる場合に、切替後の保安システムの速度パターンを超過または接近していると、計画外のブレーキ（所謂、緊急ブレーキ）を出力する必要があり、また、このようなブレーキを出力しても速度パターンを超過してしまうことがあった。
　ここで例えば、特許文献１には、速度パターンを変更する定点停止制御方式による鉄道車両用の自動列車運転装置が開示されている。特許文献１によれば、定点停止制御方式において、雨天時や降雪時の滑走を抑制するために、減速度を通常時よりも低い目標減速度パターンに切り替えることが開示されている。
特開２００９－０２７７８４号公報
　しかし、特許文献１に開示された定点停止制御方式を保安システムの切替に適用した場合、列車位置によっては、切替前の保安システムにおける速度パターンの減速度を変更したとしても、切替後の保安システムにおける速度パターンが切替前の保安システムの速度パターンよりも内方に移動しない限りは、保安システムの切替時に計画外のブレーキ（緊急ブレーキ）が出力されるという問題があった。また、切替を行えても、速度パターンに接近していれば、ブレーキを出力せざるを得ない可能性もあった。
　また、従来の保安システムの切替方式では、保安システムの切替前後の速度パターンの差異を考慮していないため、切替後の速度パターンよりも列車速度が大きい場合には、保安システムの切替時に計画外のブレーキ（緊急ブレーキ）が出力されるという問題があった。
　本発明は以上の点を考慮してなされたもので、計画外のブレーキを出力することなく保安システムを切替可能な列車制御システム及び列車制御方法を提案しようとするものである。
　かかる課題を解決するため本発明においては、軌道を走る列車の走行位置と当該走行位置における制限速度との関係を表す速度パターンに従って前記列車を制御する列車制御システムが提供される。ここで、前記速度パターンは、前記軌道にそれぞれの制御範囲が割り当てられた保安システムごとに設定され、前記保安システムは、第一の速度パターンを有する第一の保安システムと第二の速度パターンを有する第二の保安システムとを含む。そして、この列車制御システムは、それぞれの前記制御範囲が重複する制御区間内の第一位置において、前記列車の制御に用いる前記保安システムを前記第一の保安システムから前記第二の保安システムに切り替えようとするとき、前記第一位置において前記第一の速度パターン及び前記第二の速度パターンの制限速度が競合する場合には、前記重複する制御区間内の前記第一位置よりも先の第二位置における制限速度が前記第二の速度パターンの制限速度以下となるように前記第一の速度パターンを変更し、前記変更による変更後の第一の速度パターンを適用した後に、前記第一の保安システムから前記第二の保安システムに切り替えることを特徴とする。
　また、かかる課題を解決するため本発明においては、軌道を走る列車の走行位置と当該走行位置における制限速度との関係を表す速度パターンに従って前記列車を制御する列車制御方法が提供される。ここで、前記速度パターンは、前記軌道にそれぞれの制御範囲が割り当てられた保安システムごとに設定され、前記保安システムは、第一の速度パターンを有する第一の保安システムと第二の速度パターンを有する第二の保安システムとを含む。そして、この列車制御方法は、それぞれの前記制御範囲が重複する制御区間内の第一位置において、前記列車の制御に用いる前記保安システムを前記第一の保安システムから前記第二の保安システムに切り替えようとするとき、前記第一位置において前記第一の速度パターン及び前記第二の速度パターンの制限速度が競合する場合には、前記重複する制御区間内の前記第一位置よりも先の第二位置における制限速度が前記第二の速度パターンの制限速度以下となるように前記第一の速度パターンを変更する速度パターン変更ステップと、前記速度パターン変更ステップによる変更後の第一の速度パターンを適用した後に、前記第一の保安システムから前記第二の保安システムに切り替える保安システム切替ステップと、を備えることを特徴とする。
　本発明によれば、計画外のブレーキを出力することなく保安システムを切り替えることができる。
本発明の一実施の形態に係る列車制御システムの概略構成を示す図である。 本実施の形態における保安システム切替処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。 保安システム切替に伴う速度パターンの第一の変更方法を説明するための図である。 保安システム切替に伴う速度パターンの第二の変更方法を説明するための図である。
　以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
（１）列車制御システムの構成
　図１は、本発明の一実施の形態に係る列車制御システムの概略構成を示す図である。図１に示すように、列車制御システム１に関する制御系統は、地上系、車上系、及び制御区間系から構成される。
　地上系は、地上制御装置１００及び地上側アンテナ１０１を含み、保安システムに従って列車１０４を制御する。
　車上系は、列車１０４、車上制御装置１０５、車上側アンテナ１０６、及び軌道回路信号受信装置１０７を含み、後述する列車位置情報や停止目標位置情報等を地上系と送受信しながら列車１０４を運行する。
　制御区間系は、列車１０４が走行する軌道に割り当てられた各保安システムの制御範囲を示すものであって、第一の保安システムによって制御される第一の制御範囲１０８と、第一の保安システムとは異なる第二の保安システムによって制御される第二の制御範囲１０９とを含む。各保安システムは、走行速度や加減速タイミング等が設定された「速度パターン」をそれぞれ有しており、列車１０４は、制御中の保安システムの速度パターンに則って運行される。速度パターンとは具体的には、列車１０４の位置と、当該位置における制限速度との関係を表すものである。
　図１では、列車１０４が、第一の制御範囲１０８側から第二の制御範囲１０９側に向けて走行するものとしている。また、第一の制御範囲１０８と第二の制御範囲１０９が重複する区間として、切替区間１１０が示されている。
　列車１０４は、切替区間１１０の走行中に、第一の保安システム及び第二の保安システムの両方の信号を受けることができる。そのため、列車制御システム１（地上制御装置１００）は、切替区間１１０において、列車１０４を制御する保安システムを切り替える必要がある。
　ここで、第一の制御範囲１０８及び第二の制御範囲１０９において、地上制御装置１００による列車１０４の制御は、軌道回路または無線を用いて列車１０４の位置を把握することに基づいて行われる。なお、軌道回路が用いられる制御範囲では、列車１０４の位置を検知できる軌道回路信号が当該制御範囲に流れている。
　具体的には、まず、軌道回路による列車制御の場合（後述例では、第二の制御範囲１０９における列車制御に相当）、地上系から軌道回路信号受信装置１０７を経由して車上制御装置１０５に軌道回路信号が送信される。この軌道回路信号は地上制御装置１００でも受信している。したがって、地上系（地上制御装置１００）は、列車位置情報を把握することができ、列車１０４を制御することができる。
　次に、無線による列車制御の場合（後述例では、第一の制御範囲１０８における列車制御に相当）、車上系が車上側アンテナ１０６を通じて地上系に列車情報１０２を送信する。列車情報１０２は、列車１０４に関する種々の情報であり、列車１０４の位置を示す列車位置情報が含まれる。したがって地上系（地上制御装置１００）は、列車位置情報を把握することができる。
　また、車上系は地上側アンテナ１０１を通じて地上系から制御情報１０３を受信する。制御情報１０３は、列車１０４を制御するために必要な種々の情報であり、列車１０４を停止させる目標位置を示す情報（停止目標位置情報）が含まれる。また、切替区間１１０においては、保安システムの切替開始を指示する情報（保安システム切替情報）も制御情報１０３に含まれる。そして、車上系（車上制御装置１０５）は、制御情報１０３に含まれる停止目標位置情報に基づいて列車１０４の停止目標位置を判断し、保安システム切替情報に基づいて保安システムの切替処理を行う。すなわち、車上系は地上系の制御に基づいて列車１０４を運行する。
（２）保安システム切替処理
　図２は、本実施の形態における保安システム切替処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。保安システム切替処理は、第一の制御範囲１０８から第二の制御範囲１０９に向かう列車１０４が切替区間１１０を走行している間に、第一の保安システムから第二の保安システムに切り替える処理であって、車上制御装置１０５によって実行される。
　図２によればまず、車上制御装置１０５は、地上制御装置１００から保安システム切替情報を受信したか否か、すなわち、列車１０４が切替区間１１０にあるか否かを判断する（ステップＳ１１）。保安システム切替情報を受信した場合は（ステップＳ１１のＹＥＳ）、ステップＳ１２に進む。このとき、列車１０４が切替区間１１０にいることを意味するので、保安システムの切替を進める必要がある。一方、保安システム切替情報を受信していない場合は（ステップＳ１１のＮＯ）、列車１０４が切替区間１１０にいないことを意味するので、保安システムの切替を行う必要はなく、処理を終了する。
　ステップＳ１２において、車上制御装置１０５は、第一の保安システムの速度パターン（図３に示す第一の速度パターン３００）と第二の保安システムの速度パターン（図３に示す第二の速度パターン３０１）とを比較し、列車１０４の現在位置（例えば、図３に示す位置Ａ）において第二の速度パターン３０１の制限速度が第一の速度パターン３００の制限速度以下であるか否かを判断する。第二の速度パターン３０１の制限速度が第一の速度パターン３００の制限速度以下である場合は（ステップＳ１２のＹＥＳ）、ステップＳ１３に進む。第二の速度パターン３０１の制限速度が第一の速度パターン３００の制限速度以下ではない場合は（ステップＳ１２のＮＯ）、ステップＳ１６に進む。
　ステップＳ１３では、車上制御装置１０５は、第一の速度パターン３００を、切替区間１１０内の現位置よりも先の位置（例えば、後述する図３の位置Ｃ）において第二の速度パターン３０１の制限速度以下の制限速度を持つように変更し、ステップＳ１４に進む。なお、ステップＳ１３における第一の速度パターン３００の具体的な変更方法については、元の第一の速度パターン３００自体を修正する「第一の変更方法」と、元の第一の速度パターン３００とは別に新たに速度パターンを作成する「第二の変更方法」とが考えられる。詳細は図３及び図４を用いて後述するが、各変更方法による「変更後の第一の速度パターン」を区別するために、第一の変更方法で変更された第一の速度パターンを「修正後の第一の速度パターン３０４」と称し、第二の変更方法で変更された第一の速度パターンを「第三の速度パターン４００」と称する。
　ステップＳ１４では、車上制御装置１０５は、ステップＳ１３で変更した第一の速度パターン（修正後の第一の速度パターン３０４、あるいは第三の速度パターン４００）を適用し、ステップＳ１５に進む。
　なお、図２の各ステップの処理が行われる間も、列車１０４は走行しているため、少しずつその位置は変化している。後述する図３を用いて具体的に説明すると、列車１０４は、ステップＳ１２の時点では位置Ａにあるとし（状態Ａ）、その後、ステップＳ１４の時点では位置Ｂにあり（状態Ｂ）、ステップＳ１５の時点では位置Ｃにあるとする（状態Ｃ）。なお、位置Ａ～位置Ｃは何れも切替区間１１０内とする。
　ステップＳ１５では、車上制御装置１０５は、列車１０４の現在位置（図３に示す位置Ｃ）において、ステップＳ１４で適用した第一の速度パターン（すなわち、変更後の第一の速度パターン）の制限速度が第二の速度パターン３０１の制限速度以下であるか否かを判断する。変更後の第一の速度パターンの制限速度が第二の速度パターン３０１の制限速度以下である場合は（ステップＳ１５のＹＥＳ）、ステップＳ１６に進む。変更後の第一の速度パターンの制限速度が第二の速度パターン３０１の制限速度以下ではない場合は（ステップＳ１５のＮＯ）、ステップＳ１４に戻る。
　そしてステップＳ１６では、車上制御装置１０５は、第一の保安システムから第二の保安システムに切り替え、その後、保安システム切替処理を終了する。なお、ステップＳ１５の処理は、変更後の第一の速度パターンを適用した後に、列車１０４がある程度進行したタイミングにおいて、現速度パターンの制限速度が第二の速度パターン３０１の制限速度を超えていないかを実際に確認する処理である。この処理でＹＥＳと判定された場合にのみ、保安システムの切替を行うようにする（ステップＳ１６）ことで、保安システム切替をより安全に実行することができる。
　補足すると、ステップＳ１６は、ステップＳ１２でＮＯと判定された場合、またはステップＳ１５でＹＥＳと判定された場合に実行される。前者の場合は、（変更をしていない）第一の速度パターン３００が第二の速度パターン３０１よりも内方にある状況を意味する。また、後者の場合は、変更後の第一の速度パターンを適用したことにより、当該第一の速度パターンが第二の速度パターン３０１よりも内方に移動した状況を意味する。したがって、何れの場合も、第一の保安システムから第二の保安システムに安全に切り替えることができる状況であり、保安システムの切替時または切替後に速度パターンの制限速度を超過するような事態にはならず、計画外のブレーキ（緊急ブレーキ）が出力されることはない。
　以上が、本実施の形態における保安システム切替処理の処理手順である。次に、上記処理による保安システムの切替動作について説明する。
　本説明では、一例として、第一の制御範囲１０８を制御する第一の保安システムが、無線を用いる移動閉塞システムであるとし、第二の制御範囲１０９を制御する第二の保安システムが、軌道回路を用いる固定閉塞システムであるとする。なお、異なる保安システムの他の組み合わせについては具体的な説明を省略するが、何れも、以下に説明するのと同様の効果に期待することができる。
　まず、第一の保安システムによる制御下において、保安システム切替情報を含む制御情報１０３が、地上系（地上制御装置１００）から送信される。車上系（車上制御装置１０５）は、この保安システム切替情報を受信すると、上記の保安システム切替処理を開始することにより、保安システムを切り替える動作を始める。
　このとき、切替区間１１０において、そのまま保安システムを切り替えるとすると、速度パターンの制限速度よりも列車１０４の速度が大きくなる可能性があり、計画外のブレーキ（緊急ブレーキ）の出力に繋がるおそれがある。
　そこで、計画外のブレーキを出力しないよう、切替区間１１０内の列車１０４の位置において第二の速度パターン３０１の制限速度以下の制限速度を持つように第一の速度パターン３００を変更する（図２のステップＳ１３に相当）。
　ここで、第一の速度パターン３００の変更については、図２のステップＳ１３でも述べたように複数の変更方法が考えられ、例えば、元の第一の速度パターン３００自体を修正する「第一の変更方法」と、元の第一の速度パターン３００とは別に新たな速度パターンを作成する「第二の変更方法」とが考えられる。以下では、これらの変更方法の詳細について、図３を参照しながら第一の変更方法を説明し、図４を参照しながら第二の変更方法を説明する。
　図３は、保安システム切替に伴う速度パターンの第一の変更方法を説明するための図である。図３では、元の第一の速度パターン３００自体を修正する第一の変更方法において、移動閉塞システム（第一の保安システム）の停止限界点３０２の移動速度を減少させる手法を採用している。
　図３には、時間経過に沿って状態Ａ、状態Ｂ、状態Ｃが示されている。まず状態Ａの時点では、列車１０４の位置Ａにおいて第二の速度パターン３０１の制限速度が第一の速度パターン３００の制限速度以下の状態となっており、図２のステップＳ１２のＹＥＳに相当する。
　そこで、図３では、第一の変更方法における第一の速度パターン３００の修正として、第一の速度パターン３００の停止限界点３０２の移動速度を減少させることにより、状態Ｂから状態Ｃにかけて示したように、第一の速度パターン３００の停止限界点３０２の移動速度を、本来の停止限界点３０３よりも後方に移動させる。これにより、状態Ｃに示したように、列車１０４の位置Ｃにおいて第二の速度パターン３０１の制限速度以下の制限速度を持つ「修正後の第一の速度パターン３０４」が作成され、第一の速度パターンに適用される（図２のステップＳ１３～Ｓ１５のＹＥＳに相当）。したがって、状態Ｃにおいて第一の保安システムから第二の保安システムに切り替えた場合に、計画外のブレーキが出力されないようにすることができる。
　一方、例えば第一の制御範囲１０８が固定閉塞システムで、第二の制御範囲１０９が移動閉塞システムである場合は、列車１０４の位置Ａにおいて第一の速度パターン３００の制限速度は第二の速度パターン３０１の制限速度以下であると考えられるため、このことを確認後（図２のステップＳ１２のＮＯに相当）、計画外のブレーキが出力されずに第一の保安システムから第二の保安システムに切り替えることができる。
　図４は、保安システム切替に伴う速度パターンの第二の変更方法を説明するための図である。図４では、第二の変更方法として、元の第一の速度パターン３００とは別に新たな速度パターン（第三の速度パターン４００）を作成する手法を採用している。
　具体的には、列車１０４の位置において第二の速度パターン３０１の制限速度が第一の速度パターン３００の制限速度以下の状態となっていた場合に（図２のステップＳ１２のＹＥＳに相当）、列車１０４が保安システムの切替に伴って計画外のブレーキを出力しないように、新たな第一の速度パターン（第三の速度パターン４００）を作成し、作成した第三の速度パターン４００を第一の速度パターン３００に替えて適用する（図２のステップＳ１３～Ｓ１４に相当）。
　例えば図４に例示した第三の速度パターン４００は、変更前の第一の速度パターン３００の制限速度を徐々に低減させていき、第二の速度パターン３０１の制限速度以下で（第二の速度パターン３０１の内方に移動した状態で）制限速度を維持するようになっている。なお、変更前の第一の速度パターン３００の制限速度から低減させる過程では、急ブレーキが出力されない程度の通常のブレーキ出力（または自然減速）を利用することが好ましい。このようにして作成された第三の速度パターン４００によれば、保安システムの切替までに、列車１０４の速度は、切替後に適用される第二の速度パターン３０１の制限速度以下に抑制されることに期待できる。
　その後、適用した第三の速度パターン４００の制限速度が第二の速度パターン３０１の制限速度以下であることを確認後（図２のステップＳ１５のＹＥＳに相当）、第一の保安システムから第二の保安システムに切り替えることにより（図２のステップＳ１６に相当）、計画外のブレーキが出力されることなく保安システムを切り替えることができる。
（３）まとめ
　以上のように、本実施の形態に係る列車制御システム１によれば、列車１０４が異なる保安システムによる制御範囲１０８，１０９を走行する際に、保安システムの切替前後で速度パターンが競合する（より具体的には、切替後の制限速度が切替前の制限速度以下である）状況を回避するように速度パターンを適切に変更することにより、計画外のブレーキ（例えば緊急ブレーキ）を出力することなく、保安システムを切り替えることができる。そして、計画外のブレーキの出力が回避されることにより、乗客の乗り心地を高めるとともに、列車１０４の走行におけるエネルギーロスを抑制し効率的な運行制御が可能となる。
　なお、図２等を参照して上述した説明では、保安システム切替処理は車上系の車上制御装置１０５によって実行されるとしたが、本実施の形態に係る列車制御システム１による保安システム切替処理はこれに限定されるものではない。他の例として具体的には、地上系の地上制御装置１００が停止限界点（ＬＭＡ：Limited of Movement Authority）を決定し、その決定に基づいて、車上系の車上制御装置１０５が速度パターンを作成するようにしてもよい。また例えば、保安システム切替処理の全体を地上制御装置１００の実行によって行う等してもよい。何れの場合であっても、列車１０４が異なる保安システムによる制御範囲１０８，１０９を走行する際に、計画外のブレーキ（例えば緊急ブレーキ）を出力することなく、保安システムを切り替えるという本発明による効果を得ることができる。
　さらに、上記のような構成のバリエーションのうち、地上制御装置１００が保安システム切替処理の全体を実行する構成の場合は、車上系で操作をしなくても地上系から保安システムの切替が可能となるため、列車１０４が自動運転車両であるときに好適である。
　また、本実施の形態による保安システム切替処理は、保安システムの切替タイミングについて、列車１０４の走行状態（走行中／停車中）を問わないため、遅延制御等を追加で行う必要がなく、計画性の高い列車制御を実現することができる。
　また、本実施の形態に係る列車制御システム１は、保安システムの切替に関して参照、修正あるいは作成される各速度パターンを、地上制御装置１００や車上制御装置１０５の所定の表示器に表示するように構成してもよい。このような表示手段を備えることにより、列車１０４に適用される速度パターンを管理者や運転士等が視覚的に認識することができるため、保安システムの切替に際して計画外のブレーキの出力が必要ないことを確認することができる。
（４）変形例
　本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明に開示される技術的思考の範囲内において当業者による様々な変更及び修正が可能であり、様々な変形例が含まれる。また、上述した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために挙げた例であり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、上述した実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。
　以下に、具体的な変形例（代替例）をいくつか挙げるが、本発明は、これらの変形例をさらに組み合わせてもよい。
　例えば、地上系と車上系の無線による情報通信は、図１に示したように地上側アンテナ１０１及び車上側アンテナ１０６を用いて行われるものに限定されず、同軸漏洩ケーブル等、アンテナ以外を用いて行われてもよい。
　また例えば、列車１０４の位置検出は、図１に示したように軌道回路を用いたもの（軌道回路信号受信装置１０７）に限定されず、車軸カウンタ等、軌道回路以外を用いてもよい。
　また例えば、本発明を適用可能な制御範囲の重複区間（切替区間１１０）は、異なる２種類の制御範囲の重複区間に限定されるものではなく、異なる３以上の制御範囲が重複する区間であってもよい。切替区間において３以上の制御範囲が重複する場合には、各制御範囲（保安システム）の速度パターンのうち、最小の制限速度を持つものを基準として、図２に例示した保安システム切替処理を実行すればよい。
　また例えば、地上系の設備の一部を車上系（車上制御装置１０５）に搭載し、車上系の装置間で情報を伝送して各列車を制御するようにしてもよい。具体的には例えば、速度パターンを変更する機能や停止限界点（ＬＭＡ）を決定する機能を車上制御装置１０５に搭載し、別の列車の車上制御装置との間で情報を伝送することにより、互いの停止限界点を把握しながら、それぞれの列車における保安システム切替処理を実行することができる。
　また例えば、上述した図３の説明では、状態Ｃにおいて第一の保安システムから第二の保安システムに切り替えることを説明したが、状態Ａと状態Ｂにおいて、列車１０４の位置において第二の速度パターン３０１の制限速度が第一の速度パターン３００の制限速度以下であっても、第一の速度パターン３００から第二の速度パターン３０１に切り替えても緊急ブレーキを出力しない場合であれば、すぐに保安システムを切り替えるようにしてもよい。具体的には例えば、速度パターン同士の比較結果とは異なり、列車１０４の実際の走行速度が第二の速度パターン３０１の制限速度以下であった場合等が考えられる。このような切替を行う場合、安全かつ柔軟に保安システムを切り替えることができる。
　１　　　列車制御システム
　１００　地上制御装置
　１０１　地上側アンテナ
　１０２　列車情報
　１０３　制御情報
　１０４　列車
　１０５　車上制御装置
　１０６　車上側アンテナ
　１０７　軌道回路信号受信装置
　１０８　第一の制御範囲
　１０９　第二の制御範囲
　１１０　切替区間
　３００　第一の速度パターン
　３０１　第二の速度パターン
　３０２　停止限界点
　３０３　本来の停止限界点
　３０４　修正後の第一の速度パターン
　４００　第三の速度パターン

Claims (15)

  1. 　軌道を走る列車の走行位置と当該走行位置における制限速度との関係を表す速度パターンに従って前記列車を制御する列車制御システムであって、
    　前記速度パターンは、前記軌道にそれぞれの制御範囲が割り当てられた保安システムごとに設定され、
    　前記保安システムは、第一の速度パターンを有する第一の保安システムと第二の速度パターンを有する第二の保安システムとを含み、
    　それぞれの前記制御範囲が重複する制御区間内の第一位置において、前記列車の制御に用いる前記保安システムを前記第一の保安システムから前記第二の保安システムに切り替えようとするとき、前記第一位置において前記第一の速度パターン及び前記第二の速度パターンの制限速度が競合する場合には、
    　前記重複する制御区間内の前記第一位置よりも先の第二位置における制限速度が前記第二の速度パターンの制限速度以下となるように前記第一の速度パターンを変更し、
    　前記変更による変更後の第一の速度パターンを適用した後に、前記第一の保安システムから前記第二の保安システムに切り替える
    　ことを特徴とする列車制御システム。
  2. 　前記第一位置において前記第二の速度パターンの制限速度が前記第一の速度パターンの制限速度以下であるとき、前記第一の速度パターンの停止限界点の移動速度を減少させることによって前記第一の速度パターンを変更する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の列車制御システム。
  3. 　前記変更による変更後の第一の速度パターンを適用した後、前記重複する制御区間内の前記第一位置よりも先の何れかの位置において前記変更後の第一の速度パターンの制限速度が前記第二の速度パターンの制限速度以下であることを確認した場合に、前記第一の保安システムから前記第二の保安システムに切り替える
    　ことを特徴とする請求項１に記載の列車制御システム。
  4. 　前記変更後の第一の速度パターンは、前記第一の速度パターン自体を修正した速度パターンである
    　ことを特徴とする請求項１に記載の列車制御システム。
  5. 　前記変更後の第一の速度パターンは、前記第一の速度パターンとは別に新たに作成した速度パターンである
    　ことを特徴とする請求項１に記載の列車制御システム。
  6. 　前記第一の保安システムは移動閉塞システムであり、前記第二の保安システムは固定閉塞システムである
    　ことを特徴とする請求項１に記載の列車制御システム。
  7. 　前記第一の保安システムは固定閉塞システムであり、前記第二の保安システムは移動閉塞システムである
    　ことを特徴とする請求項１に記載の列車制御システム。
  8. 　地上に設置され、前記保安システムに従って前記列車を制御する地上系制御装置と、
    　前記列車に設置され、当該列車を運行する車上系制御装置と、を備え、
    　前記地上系制御装置または前記車上系制御装置が、前記第一の速度パターンの変更を制御し、
    　前記地上系制御装置が、前記保安システムの切替を制御する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の列車制御システム。
  9. 　前記地上系制御装置及び前記車上系制御装置の少なくとも一方は、前記第一の速度パターン、前記第二の速度パターン、及び前記変更後の第一の速度パターンが表示される表示部を有する
    　ことを特徴とする請求項８に記載の列車制御システム。
  10. 　軌道を走る列車の走行位置と当該走行位置における制限速度との関係を表す速度パターンに従って前記列車を制御する列車制御方法であって、
    　前記速度パターンは、前記軌道にそれぞれの制御範囲が割り当てられた保安システムごとに設定され、
    　前記保安システムは、第一の速度パターンを有する第一の保安システムと第二の速度パターンを有する第二の保安システムとを含み、
    　それぞれの前記制御範囲が重複する制御区間内の第一位置において、前記列車の制御に用いる前記保安システムを前記第一の保安システムから前記第二の保安システムに切り替えようとするとき、前記第一位置において前記第一の速度パターン及び前記第二の速度パターンの制限速度が競合する場合には、
    　前記重複する制御区間内の前記第一位置よりも先の第二位置における制限速度が前記第二の速度パターンの制限速度以下となるように前記第一の速度パターンを変更する速度パターン変更ステップと、
    　前記速度パターン変更ステップによる変更後の第一の速度パターンを適用した後に、前記第一の保安システムから前記第二の保安システムに切り替える保安システム切替ステップと、
    　を備えることを特徴とする列車制御方法。
  11. 　前記速度パターン変更ステップでは、前記第一位置において前記第二の速度パターンの制限速度が前記第一の速度パターンの制限速度以下であるとき、前記第一の速度パターンの停止限界点の移動速度を減少させることによって前記第一の速度パターンを変更する
    　ことを特徴とする請求項１０に記載の列車制御方法。
  12. 　前記保安システム切替ステップでは、前記速度パターン変更ステップによる変更後の第一の速度パターンを適用した後、前記重複する制御区間内の前記第一位置よりも先の何れかの位置において前記変更後の第一の速度パターンの制限速度が前記第二の速度パターンの制限速度以下であることを確認した場合に、前記第一の保安システムから前記第二の保安システムに切り替える
    　ことを特徴とする請求項１０に記載の列車制御方法。
  13. 　前記第一の保安システムは移動閉塞システムであり、前記第二の保安システムは固定閉塞システムである
    　ことを特徴とする請求項１０に記載の列車制御方法。
  14. 　前記第一の保安システムは固定閉塞システムであり、前記第二の保安システムは移動閉塞システムである
    　ことを特徴とする請求項１０に記載の列車制御方法。
  15. 　前記第一の速度パターン、前記第二の速度パターン、及び前記変更後の第一の速度パターンを所定の表示部に表示する表示ステップをさらに備える
    　ことを特徴とする請求項１０に記載の列車制御方法。
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