JP5491785B2 - 列車運行制御方式 - Google Patents

Description

本発明は列車運行制御方式に係り、列車の追跡と列車ダイヤに基づいた列車の進路制御を行うための列車運行制御方式に関する。

従来の列車運行制御方式では、列車に搭載された車上装置と、地上のＡＴＣ装置と、運行管理システムとが互いに連携しながら列車の速度を制御し、停止位置を確認し、あるいは線路上の連動装置などを制御している。

例えばＡＴＣ装置は、列車の在線する軌道回路と列番受信器から列車番号を受信し、運行管理システムはＡＴＣ（Automatic Train Control）装置から入手した列車番号と運行ダイヤ情報の比較により、列車番号と走行区間を照合し列車を特定している。また、運行管理システムは、その結果に応じて線路上の連動装置などを制御し、列車の進路の安全を確保する。

ここで、列車の特定作業を列車追跡と称し、その後の進路確保作業を進路制御と称する。列車は、これらの地上装置の支援を受けながら運行するわけであり、安全確保上は、列車追跡と進路制御とを確実に行う必要がある。

例えば、列車追跡に関して列車の誤認識は引き起こしてはならない事項であり、このためには不正確な情報を極力排除した列車追跡を行う必要がある。また進路制御に関していえば、不正な進路制御により一度走行した列車を元に戻すには時間を要するし乗客に迷惑をかけるだけでなく、重大な事故に繋がる可能性があるため、前提となる列車追跡は列車の在線状況を確実に把握する必要がある。

特に近年ではＡＴＣ装置がデジタル化され、より高度な列車運行制御を行える環境が整備されており、かかる技術を開示したものとして列車追跡制御に関して特開2005-170083「列車運行管理システムと運行管理方法」、列車の停止制御に関して特開2005-104432「定位置停止制御装置」が知られている。

前者の公知技術によれば、列車自身が自己の列車番号を作成して地上側に送信するので、地上設備での列車特定を確実に行うことができる。後者の公知技術によれば、列車を定位置に停止させるために地上装置から各区間での定位置停止制御パターンを列車に送り、列車側でこのパターンに沿って制御している。

特開2005-170083「列車運行管理システムと運行管理方法」 特開2005-104432「定位置停止制御装置」

列車運行管理では、列車上での制御と、地上のＡＴＣ装置と、運行管理システムとが互いに連携しながら列車の速度を制御し、停止位置を確認し、あるいは線路上の連動装置の制御を行う必要がある。

この場合に考慮すべき事項は多々あるが、その一つは線路上を各種の列車が走行しているがその現示速度が相違することである。また列車が高速化するほど各装置間の制御の遅れを考慮する必要がある。特に線路上の連動装置は機械部分を含むために、この間の遅れを考慮することが不可欠となってくる。この点に関し、先の公知技術は具体的な開示を有していない。

以上のことから、本発明においては、最適なタイミングで進路制御を行うことで無駄な鎖錠時間を短縮し、運行の自由度を高めることのできる列車運行管理システムを提供することを目的とする。

本発明の列車運行制御システムにおいては、走行中の列車は、当該列車の現示速度を算出してＡＴＣ装置に送信し、地上のＡＴＣ装置は、線路走行中の列車から受信した情報を運行管理システムに送り、運行管理システムは、入手した現示速度の傾きから進路制御ポイントを決定して連動装置に操作指示を与えこれを駆動することにより、現時速度の相違する列車に対して地上装置から最適のタイミングで進路制御指示を与えることができる。
なお、進路制御ポイントの決定は、入手した現示速度の傾きから定まる進路制御ポイントに、連動装置の操作遅れ時間などで定まる進路制御余裕距離を加味することにより、機械部分での操作遅れをカバーすることができる。

さらに、走行中の列車は、現時速度のほかに在線位置を演算してその信号を送信し、運行管理システムは列車位置を確認しながら進路制御ポイントの制御を行うことにより連続した列車位置確認をしながら安全確実に進路制御を行いうる。

また本発明の列車運行制御システムにおいては、走行中の列車は、算出した列車の現示速度と列車番号を送信し、地上のATC装置は、線路走行中の列車から受信した情報を運行管理システムに送り、運行管理システムは、入手した列車番号と運行ダイヤ情報を照合して列車の特定を行い、入手した現示速度から進路制御ポイントを決定して連動装置に操作指示を与えてこれを駆動し、連動装置は、操作結果をＡＴＣ装置経由して線路上の列車に伝達することで、追跡制御を確実に行える。

なお、進路制御ポイントの決定は、連動装置の操作遅れ時間などで定まる進路制御余裕距離を加味することができる。

本発明によれば、車両性能の異なる編成や各列車の走行状況にリアルタイムに応じた最適な進路制御ポイントにおける進路制御により、無駄に進路鎖錠時間を長くとることなく、列車性能や運行状況に応じた効率的な進路制御を行う事で自由度の高い運行管理システムが提供できる。

デジタルATC装置と車上装置の関係図 本発明に係るデジタルATC装置と運行管理システムの関係図 ATC情報記憶テーブルを示す図 列車追跡と進路制御のフロー図 高速な列車の場合のATC現示速度と最適な制御ポイントの関係図 低速な列車の場合のATC現示速度と最適な制御ポイントの関係図

図１は地上に設置されたデジタルATC装置2と、ATC情報送受信器A1〜A4と、列車１に搭載された車上装置B1の関係を示す図である。

デジタルATC装置2は、デジタル符号化されたATC信号を送受信器A1〜A4、軌道回路Rを経由して列車１に送信する。送信される情報は、例えば目標地点(停止する位置)の情報である。列車１は、軌道回路Rを流れるATC信号を車両に取り付けられている送受信器B2で受信し、車上装置B1に伝達する。

車上装置B1では、列車1が在線する軌道回路Rと、車輪の回転などから連続的に自列車の位置測定を行い、高精度に列車在線位置を特定する。この結果、車上装置B1では、デジタルATC装置2からの目標地点(停止する位置)の情報と、自身で計算した列車在線位置とから、目標地点到達までの速度制御やブレーキ制御を計算することができる。

例えばブレーキ制御は、車上装置B1で作成したブレーキパターンで行い、目標地点に到達するまでに走行可能な速度をATC現示速度として算出する。車上装置B1では、車上で入力した列車番号と、車上で計算した在線位置やATC現示速度を、軌道回路Rに送信する。送受信器A1〜A4は、列車１から送信された列車番号と在線位置とATC現示速度を軌道回路R経由で受信し、デジタルATC装置2へ送信する。

列車１より受信した列車番号と、ATC現示速度と、列車の在線位置をデジタルATC情報として、デジタルATC装置2は運行管理システム11へ送信する。

図２はデジタルATC装置2と運行管理システム11の関係図である。運行管理システムはデジタルATCよりATC情報を取り込むATC情報取込み部4、取込んだATC情報を記憶するATC情報記憶部5、ATC情報記憶部5の情報から列車の追跡を行う追跡処理部8、ダイヤ情報を記憶するダイヤ情報記憶部10、追跡処理部8で追跡した情報に基づきダイヤ情報を更新するダイヤ情報更新部9、ATC情報とダイヤをもとに進路制御ポイントを算出する進路制御ポイント算出部7、進路制御情報を出力する進路制御出力部6から構成される。

運行管理システム11では、まずATC情報取込み部4でデジタルATC情報を取込み、ATC情報記憶部5に記憶する。ここに取り込まれる情報は、列車１から送信されてきた列車番号と、ATC現示速度と、列車の在線位置の情報である。

図３はATC情報を記憶するATC情報記憶部5のテーブル構成である。受信したATC情報を図３のテーブルに格納し、追跡処理部8、進路制御出力部7、ダイヤ情報更新部9がそれぞれの情報を参照する。

追跡処理部8は、ATC情報記憶部5の変化を検知すると、ATC情報記憶部5の変化情報（新規に入力された情報）について、まず列車番号をダイヤ情報記憶部10のダイヤ情報と照合し、ダイヤ上に存在する列車番号と認識できれば、追跡対象列車とし、進路制御ポイント算出部7を起動する。

なお、列車から送信される列車番号は車上で入力されたものであり、ダイヤ上の列車番号と同じ形式である。デジタルATCからの列車番号がダイヤ形式でないデジタルATC方式の場合には、列車の在線位置およびダイヤ上の走行区間であることを確認し、ダイヤと相違が無ければ追跡を開始する。ダイヤ上の列車番号とデジタルATCからの列車番号の対応を列車の追跡開始の都度、２つの列番を対応させる。

上記のように構成された本発明装置では、任意の場所でデジタルATC情報を受信した場合でもダイヤ情報と照合することで列車を特定し、併せて受信した在線位置から追跡を開始する。例えば、設備側やデジタルATC装置2の異常、ネットワークの異常、停電や故障などにより追跡不能となり中断の状態が発生しても、再度デジタルATC情報を受信した時点で追跡の再開を行う。この結果、従来必要であった追跡回復の為の特殊処理や指令員による列車番号の確認、システムへの列車番号入力といった作業が不要となり指令員負荷が軽減される。

更に、不確実な列車番号情報や列車位置をもとに追跡を行うために必要であった追跡の処理や追跡回復の処理が大幅に簡略可能となるため、開発工期の短縮、コスト低減、処理異常の早期発見などに劇的に影響する。処理を簡略化しつつ確実な追跡制御が可能となる。

上記のようにして線路を進行中の列車1は運行管理システム11に認知されると、運行管理システム11は列車1の進行を支援すべく次の駅近傍の信号機の制御を行う。その制御結果は列車1に伝達される。

進路制御ポイント算出部7は、ATC情報記憶部5のATC情報を元に、図４に示す方法で最適な進路制御ポイントを算出し、列車1が当該位置に到達した時に進路制御出力部6を介して連動装置12に対し進路制御出力を行う。進路制御出力情報を受けた連動装置12は現地の信号機制御を行い、デジタルATC装置2に現地設備の状態を伝達する。デジタルATC装置2は受信した現地設備状態から列車が到達可能な目標地点を伝達し、その情報を元に車上でATC現示速度の計算を行う。

図４は、運行管理システムにおける追跡作業と、その後の進路制御の手順を示すフロー図である。まず、ステップS21でATC情報を受信し、その変化有無により列車番号と在線位置が変化していれば、ステップS22で列車番号がダイヤと一致しているかチェックを行う。一致していればステップS23で制御ポイントの算出を行う。ダイヤと不一致の場合はステップS26で警報を出力し、異常な列番として指令員に判断を促す。

ステップS23での進路制御ポイントの算出は、図5(a)と(b)に示す方法により実施される。図5(a)と(b)はATC現示速度と最適な制御ポイントの関係図である。

図5(a)と(b)において、A列車36はX駅とY駅の間をY駅に向かって進行中であり、Y駅を通過の予定である。A列車36通過の前提としては、Y駅にはB列車37が待避のために入線しており、線路の切替ポイントも切替えられて、制御対象信号機32はA列車36の進行を許可するものとなっている必要がある。線路を進行中のA列車36は、これらの確認が取れるまでの間は、制御対象信号機32より前の位置P1で停止すべく運行される。

この図において縦軸は列車の速度を表しており、速度が速い列車であるほど制御対象信号機32のかなり手前から減速を開始する必要がある。図5(a)は、同図(b)よりも高速の列車の場合を表しており、従って実際に減速を開始する進路制御ポイントは、同図(b)よりも手前にする必要がある。

図4のステップS23において制御ポイントを決定するに当たり、列車からデジタルATC装置2を介して運行管理システム11に取り込まれた ATC現示速度を使用する。

図5(a) (b)の31は列車で計算し、運行管理システム11に取り込まれた ATC現示速度であり、以下のようにして進路制御ポイントを決定する。A列車36の現在の停止目標地点である制御対象信号機32までのATC現示速度31の接線がある一定値を超えた点P2,P3のときの線路上の列車位置を減速開始点P4,P5とする。さらに、進路制御出力後の信号の現示変化までに列車が進行する距離をATC現示速度から進路制御余裕距離34を加味し、最適な進路制御ポイントP6,P7を算出する。

ここで、減速開始点P2,P3の定義としては、進路制御対象信号機32を起点として、接線が負から０に近づき、ある一定値より小さくなった時点とする。減速開始点より後方において、ATC現示速度の増減があったとしても、減速開始点の決定には関係なく、進路制御ポイント側から求める。

進路制御ポイントP6,P7を算出後、ステップ24で制御ポイントの位置とデジタルATC情報からの在線位置を比較して列車の到達を判定し、制御ポイントに列車が到達していればステップ25で当該進路の制御を実行する。

図5(b)は、ATC現示速度が低い列車の場合である。この場合、減速開始点が制御対象信号機に近くなるため、進路制御余裕距離を加味しても同図(a)の場合よりも進路鎖錠時間が短い。このように列車の走行状況や車両性能といった、列車毎に計算しているATC現示速度の情報を用いているため、各列車の走行に応じた最適な制御ポイントの算出が可能である。

このように列車の運行状況や列車性能の違いなどによるATC現示速度の変化に応じ、リアルタイムに制御ポイントを算出し制御することで無駄な進路鎖錠時間を減らし、運行の自由度を高めることで効率的な制御を行い、運行乱れの回復や更なる乱れの防止、さらに高密度ダイヤへの対応を可能とする。

高精度で高信頼なATC情報をもとにしているため、常に確実な列車追跡および進路制御が可能となる。

また列番受信器が不要となるため、初期の設備投資や後々の維持保守に掛かる費用が不要となる。

本発明によれば、車両の運行管理をより安全に、かつ高密度に実施することができる。

１ 列車
２ デジタルATC装置
３ デジタルATC情報
４ ATC情報取込み部
５ ATC情報記憶部
６ 進路制御出力部
７ 進路制御ポイント算出部
８ 追跡処理部
９ ダイヤ情報更新部
１０ ダイヤ情報記憶部
１１ 運行管理システム
１２ 連動装置
３１ ATC現示速度
３２ 制御対象信号機
P4,P5 減速開始点
３４ 進路制御余裕距離
P6,P7 進路制御ポイント
３６ A列車
３７ B列車
A１-A４ 送受信器
Ｂ１ 車上装置
Ｂ２ 車上の送受信器

Claims (5)

1. 線路上の列車と、地上のＡＴＣ装置と、地上の運行管理システムと、線路上の連動装置からなる列車運行制御システムにおいて、
   走行中の列車は、当該列車が目標地点に到達するまでに走行可能な速度を現示速度として算出してＡＴＣ装置に送信し、
   地上の該ＡＴＣ装置は、線路走行中の前記列車から受信した情報を運行管理システムに送り、
   該運行管理システムは、前記列車が目標地点に到達するまでの前記現示速度を入手し、前記現示速度の変化を表す傾きが所定の条件を満たす地点を列車の減速開始地点と定め、前記目標地点での進路を確保させるための進路制御をおこなう進路制御ポイントを決定し、決定された進路制御ポイントで前記連動装置に操作指示を与えこれを駆動することを特徴とする運行管理システム。
2. 第１項記載の運行管理システムにおいて、
   進路制御ポイントの決定は、入手した現示速度の傾きから定まる列車の減速開始地点に、前記連動装置の操作遅れ時間で定まる進路制御余裕距離を加味することを特徴とする運行管理システム。
3. 第１項記載の運行管理システムにおいて、
   前記走行中の列車は、現時速度のほかに在線位置を演算してその信号を送信し、
   前記運行管理システムは列車位置を確認しながら決定された進路制御ポイントで前記連動装置に操作指示を与えこれを駆動することを特徴とする運行管理システム。
4. 線路上の列車と、地上のＡＴＣ装置と、地上の運行管理システムと、線路上の連動装置からなる列車運行制御システムにおいて、
   走行中の列車は、当該列車が目標地点に到達するまでに走行可能な速度を現示速度として算出し、列車番号とともにてＡＴＣ装置に送信し、
   地上のＡＴＣ装置は、線路走行中の列車から受信した情報を運行管理システムに送り、該運行管理システムは、入手した列車番号と運行ダイヤ情報を照合して前記列車の特定を行い、また該運行管理システムは、前記列車が目標地点に到達するまでの前記現示速度を入手し、前記現示速度の変化を表す傾きが所定の条件を満たす地点を列車の減速開始地点と定め、前記目標地点での進路を確保させるための進路制御をおこなう進路制御ポイントを決定し、決定された進路制御ポイントで前記連動装置に操作指示を与えこれを駆動せしめ、
   該連動装置は、操作結果を前記ＡＴＣ装置経由して線路上の前記列車に伝達することを特
   徴とする運行管理システム。
5. 第４項記載の運行管理システムにおいて、
   進路制御ポイントの決定は、入手した現示速度の傾きから定まる列車の減速開始地点に、前記連動装置の操作遅れ時間で定まる進路制御余裕距離を加味することを特徴とする運行管理システム。

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