JP5859365B2 - 列車制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、停止点までの距離に応じた上限速度のパターンを設定し、列車の速度が前記上限速度を上回った場合に制動指令を出力する、列車制御装置に関する。

特許文献１には、停止点までの距離に応じた上限速度のパターンとして、非常用制動パターンと常用制動パターンとの２種類を設定すると共に、かつ、常用制動パターンの停止点を、非常用制動パターンの停止点よりも手前に設定する、列車制御装置が開示されている。

特開２００２−３１５１１５号公報

常用制動パターンの停止点と、非常用制動パターンの停止点とを、同じ位置又は近い位置にすると、停止点に近い低速域で、列車の速度が常用制動パターンの上限速度を超えた場合に、常用制動による速度低下の応答遅れによって、列車の速度が非常用制動パターンの上限速度を超える確率が高くなり、列車が完全に停止するまでブレーキが緩解しない非常制動が実施されることが多くなってしまう。

これに対し、常用制動パターンの停止点を、非常用制動パターンの停止点よりも手前に離して設定すれば、列車の速度が常用制動パターンの上限速度を超えたときに、列車の速度がそのまま非常用制動パターンの上限速度を超えてしまう確率を抑制することができる。
しかし、常用制動パターンの停止点と、非常用制動パターンの停止点との間に、自動列車運転における定点停車位置（停車時に車上子に対向する位置に設置される地上子Ｐ０）が位置すると、常用制動パターンの停止点が定点停車位置よりも手前になるため、定点停車位置にまで列車を進入させることができなくなってしまう。

本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、過剰な制動指令の出力を抑制しつつ、列車の進行を不当に妨げることを抑制できる、列車制御装置を提供することを目的とする。

そのため、本発明に係る列車制御装置は、停止点までの距離に応じた上限速度のパターンに基づき制動指令を出力する列車制御装置であって、前記パターンは、非常用パターンと前記非常用パターンよりも停止点が手前で上限速度が低い常用パターンを含み、上限速度を低下させている途中で前記常用パターンの停止点を前記非常用パターンの停止点に変更するようにした。
また、本発明に係る列車制御装置は、停止点までの距離に応じた上限速度のパターンに基づき制動指令を出力する列車制御装置であって、前記パターンは、進入禁止区間の手前を停止点とする非常用パターンと前記非常用パターンよりも停止点が手前で上限速度が低い常用パターンを含み、上限速度を低下させている途中で前記常用パターンの停止点を前記両パターンの停止点の間の定点停車位置よりも遠方で前記非常用パターンの停止点を超えない範囲に変更するようにした。

上記発明によると、過剰な制動指令の出力を抑制しつつ、列車の進行が不当に妨げられるのを抑制することが可能となる。

本発明の実施形態における列車制御装置の全体構成を示す図である。 本発明の実施形態における常用制動パターン及び非常用制動パターンの一例を示す図である。 本発明の実施形態における常用制動パターン及び非常用制動パターンに基づく制動制御を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における常用制動パターンの変更処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における常用制動パターンの変更を説明するための図である。 本発明の実施形態における常用制動パターンに基づく制動制御を無効としたときの列車の速度変化を示す図である。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、列車制御装置１の構成を示す。列車２には車上装置３が搭載され、この車上装置３は、ＣＰＵを含んで構成された論理部（演算処理部）を有し、列車２の速度制御や制動制御などの各種制御を実行する。

尚、本実施形態の列車制御装置１は、保安装置としての自動列車制御システムＡＴＣ（Automatic Train Control System）又はＡＴＰ（Automatic Train Protection System）と、運転装置としての自動列車運転システムＡＴＯ（Automatic Train Operation system）とを組み合わせたシステムである。

車上装置３には、列車２の車軸の回転に伴ってパルス信号を出力する速度発電機（タコジェネレータＴＧ）４と、列車２の先頭下部などに設けた車上子５が接続されている。
線路（一対のレール）６の近傍には、線路６の延設方向に沿って所定間隔で地上子７が設けられている。地上子７は、例えば、電磁誘導式の無電源トランスポンダ地上子であり、車上子５からの電力波に応じて地上子７の設置位置を示す位置コードを発信する。

車上子５は、地上子７からの位置コード信号を受信すると共に、前述のように、地上子７に対して電力波を送信する。
車上装置３の論理部は、車上子５が受け取った信号を解読する電文受信部３１、速度発電機４が出力したパルス信号に基づいて列車２の速度を算出する速度算出部３２、電文受信部３１及び速度算出部３２の出力を入力し、列車２の位置毎にリアルタイムで上限速度（照査速度）を算出するパターン生成部３３、パターン生成部３３で設定された上限速度と速度算出部３２で算出された実際の列車２の速度とを連続して比較する速度照査部３４、速度照査部３４の出力に基づいて制動指令を出力するブレーキ出力部３５としての機能を有している。

ここで、パターン生成部３３では、図２に示すように、列車２の位置毎の上限速度のパターンとして、非常用制動パターンＥＢと、常用制動パターンＮＢとの２種類のパターンを生成する。
非常用制動パターンＥＢは、当該パターンにおける上限速度を実際の列車速度が超えた場合に、ブレーキ装置を含む列車制御系に対して制動指令が出力され、かつ、一旦制動指令を出力すると、列車２が完全に停止するまでブレーキが緩解しないというものである。
一方、常用制動パターンＮＢは、当該パターンにおける上限速度を実際の列車速度が超えた場合に、ブレーキ装置を含む列車制御系に対して制動指令が出力し、実際の列車速度が上限速度を下回るとブレーキを緩解するというものである。

例えば、信号機内方が列車の進入禁止区間の場合、図２に示すように、安全バッファ、列車のオーバーハング長などを含む安全距離だけ信号機から手前の位置を停止点ＳＰＥとする指令が、地上子７から車上装置３に対して送信される。
そして、車上装置３のパターン生成部３３では、非常用制動パターンＥＢとして、制限速度＋α（例えば、α＝１０km/h）の速度から停止点ＳＰＥで０km/hとなるように、予め設定した非常ブレーキ曲線（例えば、減速度＝4.3km/h/s）に低減率及び空走時間を加えた上限速度のパターンを設定する。

一方、パターン生成部３３は、非常用制動パターンＥＢにおける停止点ＳＰＥから所定距離（例えば、４m）だけ手前の位置を、常用制動パターンＮＢにおける停止点ＳＰＮとし、制限速度＋β（例えば、β＝５km/h）の速度から停止点ＳＰＮで０km/hとなるように、予め設定した常用最大ブレーキ曲線（例えば、減速度＝3.6km/h/s）に低減率及び空走時間を加えたパターンを、常用制動パターンＮＢとして設定する。

図３のフローチャートは、速度照査部３４及びブレーキ出力部３５の処理（速度照査処理）の流れを示す。この図３のフローチャートに示す処理は、所定時間毎に実行されるものとする。
まず、ステップＳ１０１では、非常用制動パターンＥＢ、常用制動パターンＮＢ、更に、現在の列車速度Ｖを読み込む。

次いで、ステップＳ１０２では、現在の列車速度Ｖが、非常用制動パターンＥＢの定める上限速度ＶＥＢを上回るか否かを判断し、現在の列車速度Ｖが上限速度ＶＥＢを上回る場合には、ステップＳ１０３の非常制動処理に移行する。
ステップＳ１０３の非常制動処理では、列車速度Ｖがゼロになるまで（列車２が完全に停止するまで）、非常用の制動指令を出力し続ける。

一方、現在の列車速度Ｖが上限速度ＶＥＢを下回る場合には、ステップＳ１０４へ進み、現在の列車速度Ｖが、常用制動パターンＮＢの定める上限速度ＶＮＢを上回るか否かを判断する。
そして、現在の列車速度Ｖが、常用制動パターンＮＢの定める上限速度ＶＮＢを上回る場合には、ステップＳ１０５へ進んで常用制動指令を出力し、現在の列車速度Ｖが、常用制動パターンＮＢの定める上限速度ＶＮＢを下回る場合には、ステップＳ１０５を迂回することで、常用制動指令の出力は行わない。

ところで、パターン生成部３３では、前述のように、停止点ＳＰＮ及び常用最大ブレーキ曲線などに基づいて、列車２の位置毎の上限速度ＶＮＢを示す常用制動パターンＮＢの基本パターンを作成するが、停止点ＳＰＮに向けて上限速度（常用照査速度）を低下させている途中で、常用制動における上限速度ＶＮＢのパターンを変更する、より具体的には、停止点ＳＰＮを変更する処理を行うようになっている。

以下では、パターン生成部３３における常用制動パターンＮＢのパターン変更処理（停止点の変更処理）を、図４のフローチャートに従って説明する。尚、この図４のフローチャートに示す処理は、所定時間毎に実行されるものとする。
まず、ステップＳ２０１では、停止点ＳＰＥの手前所定距離の位置に設定した停止点ＳＰＮ、常用最大ブレーキ曲線、低減率、空走時間などに基づき、常用制動パターンＮＢとしての基本パターン（図２に示したＮＢパターン）を生成する。

ステップＳ２０２では、列車２の現在位置に対応して常用制動パターンＮＢの基本パターンが定める上限速度ＶＮＢが、停止点ＳＰＮに向けて低下する途中で、予め設定した所定速度ＶＳＬ（例えば、５km/h〜１０km/h）になったか否かを判断する。
上限速度ＶＮＢが所定速度ＶＳＬを上回る場合には、ステップＳ２０３へ進んで、ステップＳ２０１で設定した常用制動パターンＮＢの基本パターンに従って、速度照査に用いる上限速度ＶＮＢを設定させる。

一方、常用制動パターンＮＢの基本パターンが定める上限速度ＶＮＢが、所定速度ＶＳＬになったと判断すると、ステップＳ２０４へ進み、上限速度ＶＮＢのパターンの変更を実施する。
具体的には、図５に示すように、常用制動パターンＮＢの基本パターンが定める上限速度ＶＮＢが、所定速度ＶＳＬになった時点の位置から所定距離Ｄ１だけ上限速度ＶＮＢを所定速度ＶＳＬに保持し、その後、所定速度ＶＳＬから非常用制動パターンＥＢの停止点ＳＰＥに向け、常用最大ブレーキ曲線で上限速度ＶＮＢを漸減させ、停止点ＳＰＥで上限速度ＶＮＢがゼロになるようにする。

ここで、所定距離Ｄ１を、停止点ＳＰＥと停止点ＳＰＮとの間隔に相当する距離（例えば、４m）とすることができる。
上記のように、常用制動パターンＮＢの基本パターンが定める上限速度ＶＮＢが、停止点ＳＰＮに向けて低下している途中で、常用制動パターンＮＢの停止点を、非常用制動パターンＥＢの停止点ＳＰＥよりも手前の停止点ＳＰＮから、所定距離だけより遠方である非常用制動パターンＥＢの停止点ＳＰＥに変更する。

このようにすれば、例えば、駅ホームの定点停車位置に停車した場合に車上子５に対向する位置に設置される地上子Ｐ０が、停止点ＳＰＮと停止点ＳＰＥとの間に位置する場合であっても、車上子５と地上子Ｐ０とが対向する定点停車位置に列車２が停車する前に、常用制動パターンＮＢに基づく制動によって列車２が停止し、定点停車位置にまで列車２が進入できなくなることを回避できる。
換言すれば、常用制動パターンＮＢの停止点を、停止点ＳＰＮから一定距離だけより遠方の停止点ＳＰＥに変更することで、地上子Ｐ０（定点停車位置）の手前の停止点ＳＰＮを、地上子Ｐ０（定点停車位置）よりも遠方に変更することになり、停止点ＳＰＥ直前までの列車２の進入を許可し、定点停車位置（駅ホーム）まで列車２を進入させることができるようになる。

ここで、常用制動パターンＮＢの停止点を、常に非常用制動パターンＥＢの停止点ＳＰＥと同じにすることで、停止点ＳＰＥ手前の定点停車位置までの列車２を進入させることができるが、この場合、常用制動パターンＮＢで定められる上限速度ＶＮＢと、常用制動パターンＮＢで定められる上限速度ＶＥＢとが常に近い値となる。
常用制動パターンＮＢで定められる上限速度ＶＮＢと、常用制動パターンＮＢで定められる上限速度ＶＥＢとが近いと、速度が高い領域では、制動応答の遅れなどによって、列車２の速度が上限速度ＶＮＢを超えたときに、そのまま非常用制動パターンの上限速度ＶＥＢを超えてしまう確率が高くなり、列車２が完全に停止するまでブレーキが緩解しない非常制動が実施されることが多くなってしまう。

これに対して、前述のように、上限速度ＶＮＢが所定速度ＶＳＬを下回るような低速域であれば、上限速度ＶＮＢと上限速度ＶＥＢとが近づいても、非常制動が実施される確率を十分に低く抑えることができ、かつ、前述のように、定点停車位置まで列車２を進入させることができるようになる。
尚、常用制動パターンＮＢの停止点を、停止点ＳＰＮから停止点ＳＰＥに変更させた後の上限速度ＶＮＢのパターンを、所定距離Ｄ１だけ上限速度ＶＮＢを所定速度ＶＳＬに保持する特性に限定するものではない。
例えば、上限速度ＶＮＢが所定速度ＶＳＬになった時点から、停止点ＳＰＥに向けて一定の減速度で上限速度ＶＮＢを漸減させるなど、上限速度ＶＮＢが所定速度ＶＳＬになった時点から、変更後の停止点に向けて、少なくとも上限速度ＶＮＢを増大させることなく上限速度ＶＮＢを変化させるものであればよい。

また、常用制動パターンＮＢの停止点の変更は、停止点ＳＰＥに変更することに限定されず、例えば、停止点ＳＰＥから所定距離だけ手前の位置であって、その位置よりの内方に定点停車位置が位置することはない位置を、変更後の停止点とすることができ、定点停車位置よりも遠方で、かつ、停止点ＳＰＥを超えない範囲内に停止点を変更することができる。

また、常用制動パターンＮＢの停止点ＳＰＮを変更するタイミングは、変更前の停止点までの距離が所定距離になった時点とすることができ、また、変更前の停止点までの距離が所定距離未満で、かつ、上限速度ＶＮＢを所定速度ＶＳＬ未満になった時点とすることができる。即ち、常用制動パターンＮＢの停止点（パターン）を変更するタイミングは、速度と停止点までの距離との少なくとも一方に基づいて判断することができる。

また、停止点ＳＰＥが、信号機を基準に設定される場合を例示したが、先行列車の位置などを基準に設定される場合であってもよく、この場合も、常用制動パターンＮＢの停止点ＳＰＮを途中からより遠方に変更することで、過剰に列車２の進行を妨げることなく、非常制動が無用に実施される確率を抑制できる。

更に、上記のようにして常用制動パターンＮＢの停止点を変更するシステムにおいて、常用制動パターンＮＢの停止点を変更する前であって、かつ、定点停車位置（地上子Ｐ０）までの距離が入力されていること、換言すれば、ＡＴＯにおいて定点停車位置までの目標速度パターンが設定されていることを条件に、常用制動パターンＮＢで定められる上限速度ＶＮＢを列車２の速度Ｖが超えても、常用制動指令の出力を停止し、常用制動パターンＮＢに基づく制動制御を無効とすることができる。

このようにすれば、例えば、図６に示す斜線域での制動が回避されるから、常用制動パターンＮＢの停止点（パターン）の変更に影響されることなく、定点停車位置までスムースかつ早く列車２を進行させることができる。また、常用制動パターンＮＢの停止点（パターン）を変更する前を条件とすることで、常用制動パターンＮＢに基づく制動制御が不用意に解除されてしまうことを回避できる。
但し、常用制動パターンＮＢに基づく制動制御を無効とする場合には、列車２の運転台モニタ及び／又は地上装置側モニタに、常用制動パターンＮＢに基づく制動制御を無効としていることを警報する表示を行うようにする。

１…列車制御装置、２…列車、３…車上装置、４…速度発電機（タコジェネレータＴＧ）、５…車上子、６…線路、７…地上子、３１…電文受信部、３２…速度算出部、３３…パターン生成部、３４…速度照査部、３５…ブレーキ出力部

Claims (6)

1. 停止点までの距離に応じた上限速度のパターンに基づき制動指令を出力する列車制御装置であって、
   前記パターンは、非常用パターンと前記非常用パターンよりも停止点が手前で上限速度が低い常用パターンを含み、上限速度を低下させている途中で前記常用パターンの停止点を前記非常用パターンの停止点に変更する、列車制御装置。
2. 停止点までの距離に応じた上限速度のパターンに基づき制動指令を出力する列車制御装置であって、
   前記パターンは、進入禁止区間の手前を停止点とする非常用パターンと前記非常用パターンよりも停止点が手前で上限速度が低い常用パターンを含み、上限速度を低下させている途中で前記常用パターンの停止点を前記両パターンの停止点の間の定点停車位置よりも遠方で前記非常用パターンの停止点を超えない範囲に変更する、列車制御装置。
3. 前記常用パターンの停止点を変更するタイミングを、停止点までの距離と速度との少なくとも一方に基づいて判断する、請求項１又は２記載の列車制御装置。
4. 停止点を変更した時点から、上限速度を所定距離だけ一定に保持し、その後、変更後の停止点に向けて上限速度を漸減させる、請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の列車制御装置。
5. 自動列車運転における定点停車位置までの距離が入力され、かつ、前記常用パターンにおける停止点の変更前であることを条件に、前記常用パターンに基づく制動指令の出力を停止する、請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の列車制御装置。
6. 前記制動指令の出力を停止する場合に警報を発する、請求項５記載の列車制御装置。