JP6139372B2 - 運転計画作成装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、ダイヤ通りに運行するための運転計画を立てる技術に関する。

従来の方式では、駅間の全ての区間をある演算周期でシミュレーションすることで、運転計画を立てていた。

特開２００７−２６７５９７号公報

従って、駅間が長距離の路線を走行する長距離列車に従来の方式を適用する場合、演算負荷が莫大となり、例えば、時間的に余裕がない状況で運転計画を再計画する際に、計算終了までに掛かる時間遅れが運行に影響を与える懸念があった。

実施形態は上記課題を鑑みてなされたものであり、上記のような長距離列車において最も長い区間である平坦区間の運転計画を走行平均速度として求めることで、駅間の全区間のシミュレーションを省略し、演算負荷を大幅に低減させることで、駅間が長距離の場合でも運転計画を可能とする運転計画作成装置を提供する。

実施形態に係る運転計画作成装置は、到着駅の到着時刻を基準運転時分に基づいて算出する算出手段と、前記基準運転時分で次駅に到着するための運転計画における平坦区間の走行平均速度を、運行状況に応じて補正し、平坦区間の運転計画を計算する第１の計算手段と、前記補正した平坦区間の走行平均速度を用いて、加速及び減速区間の運転計画を計算する第２の計算手段と、前記第１及び第２の計算手段より計算される平坦区間走行時分と加減速区間走行時分とを加算して、全区間走行時分を算出する手段と、前記全区間走行時分に基づく次駅予想到着時刻と、前記算出手段にて算出された到着時刻との誤差が、所定範囲内であれば、出発時における運転計画を確定する第１の計画手段と、走行時に通過時分誤差を検知するＷａｙＰｏｉｎｔで、出発時から当該ＷａｙＰｏｉｎｔまでの実走行時分と当該ＷａｙＰｏｉｎｔ通過予定時刻との間に、所定値以上の時分誤差が生じていたら、以降の平坦区間の走行平均速度を補正し、運転計画を再計算する第２の計画手段とを備える。

第１の実施形態の運転計画作成装置を搭載した列車のシステムブロック図。 第１の実施形態の運転計画作成装置のシステムブロック図。 第１の実施形態の運転計画作成装置の運転計画作成処理を示すフローチャート。 第１の実施形態の運転計画作成装置の他の運転計画作成処理を示すフローチャート。 第１の実施形態の運転計画作成装置が作成する出発時における運転計画の計算例。 第１の実施形態の運転計画作成装置が全区間走行時分と基準運転時分とを比較した結果、許容範囲外の誤差である場合、平坦区間の運転計画を再計算したときの計算例。 第２の実施形態において、最高速度より速い平坦区間走行平均速度が要求され場合に、運転モードを選択したときの計算例。 第２の実施形態において、最高速度より速い平坦区間走行平均速度が要求され場合に、他の運転モードを選択したときの計算例。 第２の実施形態において、通常運転時の基準運転モードが選択された場合の運転計画を示す図。 第３の実施形態の運転計画作成装置がＷａｙＰｏｉｎｔで平坦区間の運転計画を再計算したときの計算例。

以下、実施形態に係る運転計画作成装置について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の運転計画作成装置を搭載した列車のシステムブロック図である。

（構成）
受信装置１は、軌道回路６より現在位置などの路線情報を取得する。運転計画作成装置３は、受信装置１より取得した路線情報、データベースからの情報等に基づき、運転計画を作成する。また運転計画作成装置３は、後述のＷａｙＰｏｉｎｔ検知により平坦区間の運転計画を再計算する。ここで平坦区間とは速度を一定に保つ区間を示す。ＡＴＣ２は、列車５のブレーキを制御する。ＡＴＯ６は、運転計画作成装置３で計算された運転計画に基づき、列車５を自動運転する。尚、受信装置１で受信した情報は、ＡＴＣを介してそのまま運転計画作成装置３に伝送される。

図２は、運転計画作成装置３のシステムブロック図である。運転計画作成装置３は、データベース１０１と、到着時刻算出手段１０２と、平坦区間運転計画計算手段１０３と、加減速区間運転計画計算手段１０４と、ＷａｙＰｏｉｎｔ検知手段１０５と、走行時分比較手段１０６と、平坦区間運転計画再計算手段１０７と、運転モード選択手段１０８とを備える。

到着時刻算出手段１０２は、出発時にブレーキ緩解したタイミングを出発駅出発時刻として、データベース１０１から得られる基準運転時分（ダイヤ）より、次駅到着予想時刻を算出する。この基準運転時分は、ダイヤ（基準出発時刻及び基準次駅到着時刻等）より算出される現在停車している駅から次駅までの基準所要時間を示す。

平坦区間運転計画計算手段１０３は、運行状況に応じて到着時刻を調整するために、基準運転時分（ダイヤ）における平坦区間の走行平均速度を補正する。後述の図４のように、平坦区間、加速区間、減速（例えば、ＴＡＳＣ：Train Automatic Stop-position Controller）区間の区間幅（各区間の距離）は、データベース１０１に記録されており不変である。また、各区間の走行時間の初期値がデータベースに記録されている。例えば、データベースの駅間の距離が８０ｋｍで、データベースの平坦区間の距離＝５０ｋｍ、加速区間＝１０ｋｍ、減速（ＴＡＳＣ）区間＝２０ｋｍで、データベースのダイヤ（ここでは駅間の基準所要時間）が４０分で、データベースの各区間の走行時間の初期値が平坦区間＝３０分、加速区間＝４分、減速区間＝６分とした場合、駅出発時（最初に平坦区間の走行平均速度を算出する時）に平坦区間の走行平均速度は、５０ｋｍ÷３０分＝１００ｋｍ／ｈと求める。ここで、ダイヤ４０分としているが、列車が遅延していて、３６分で走らなければならない状態（平坦区間＝２６分）となった時に、平坦区間運転計画計算手段１０３は平坦区間の平均速度を１００ｋｍ／ｈ→１１５ｋｍ／ｈに補正する。つまり、平坦区間の走行平均速度は、最初はデータベースの平坦区間距離と平坦区間の走行時間初期値より求め、遅延が生じたりして速く走らなければならなくなったときに、最初に算出した平坦区間の平均速度を補正するという仕組みになっている。

加減速区間運転計画計算手段１０４は、データベース１０１から得られる速度制限開始時点、終着点、ＴＡＳＣ開始点、路線データ（加速および減速区間の勾配等）と前記平坦区間走行平均速度より、速度制限開始時点、終着点、ＴＡＳＣ開始点を基準として、前記平坦区間走行平均速度に収束する加速および減速の走行（速度）カーブを計算する。

走行時分比較手段１０６は、前記平坦区間運転計画計算手段１０３で計算される平坦区間走行時分（平坦区間の走行所要時間）と前記加減速区間運転計画計算手段１０４で計算される加減速区間走行時分（加減速区間の走行所要時間）との和である全区間（駅間）走行時分を計算し、計算した全区間走行時分と基準運転時分（ダイヤ）とを比較する。

ＷａｙＰｏｉｎｔ検知手段１０５は、加速区間終了時点、速度制限開始時点、通過駅、分岐器、踏切、ＡＴＣ抵触点、の少なくとも６種類のＷａｙＰｏｉｎｔを検知する。ＷａｙＰｏｉｎｔのうち、通過駅、分岐器、踏切等の位置はデータベース１０１に予め記録されている。なお、ＷａｙＰｏｉｎｔは基準点と呼んでもよい。

ＷａｙＰｏｉｎｔとは、全区間走行時分と基準運転時分（ダイヤ）との差すなわち走行時分誤差を補正するために、当該ＷａｙＰｏｉｎｔ以降の前記平坦区間走行平均速度を再計算する位置あるいはタイミングである。

前記加速区間終了時点をＷａｙＰｏｉｎｔとすることで、乗車率、路線状況（カーブ、勾配等）により加速区間終了時点の実走行時分と加速終了予定時刻に差が生じた場合、以後の平坦区間の走行平均速度を補正する。尚、ここで実走行時分とは、出発時点から当該ＷａｙＰｏｉｎｔに到達した時刻までの時間を示す。また、予定時刻とは、シミュレーションで得られる当該ＷａｙＰｏｉｎｔ到達時刻を示す。

前記速度制限開始時点をＷａｙＰｏｉｎｔとすることで、速度制限開始点の実走行時分と速度制限開始予定時刻に差が生じた場合、その差に応じて以後の平坦区間の走行平均速度を補正する。

前記通過駅をＷａｙＰｏｉｎｔとすることで、通過駅通過時の実走行時分と通過駅通過予定時刻に差が生じた場合、その差に応じて以後の平坦区間の走行平均速度を補正する。

前記分岐器をＷａｙＰｏｉｎｔとすることで、実走行時分と分岐器通過時刻に差が生じた場合、その差に応じて以後の平坦区間の走行平均速度を補正する。

前記踏切をＷａｙＰｏｉｎｔとすることで、実走行時分と踏切通過時刻に差が生じた場合、その差に応じて以後の平坦区間の走行平均速度を補正する。

前記ＡＴＣ抵触点をＷａｙＰｏｉｎｔとすることで、抵触してＡＴＣのブレーキ処理後に平坦区間走行平均速度を補正する。

平坦区間運転計画再計算手段１０７は、出発時においては、前記走行時分比較手段１０６で比較した結果に例えば５秒より大きい走行時分誤差が発生していたら、その差がなくなるように、前記平坦区間運転計画計算手段１０３で計算された平坦区間走行平均速度を調整する。走行時においては、前記ＷａｙＰｏｉｎｔを検知したときの実走行時分と前記ＷａｙＰｏｉｎｔの運転計画した計画走行時分（平坦区間運転計画計算手段１０３が計算した走行時分（前記予定時刻））との誤差が例えば５秒より大きければ、その誤差に応じて前記平坦区間走行平均速度を調整する。

運転モード選択手段１０８は、通常時は基準運転時分（ダイヤ）で走行する基準運転モードとなっているが、運行の遅延により最高速度より速い走行平均速度が要求される場合、運転士に遅延回復のための運転モードを選択させる。前記運転モードには、（１）自編成の遅延回復のみであれば、平坦区間運転計画再計算手段１０７の計算結果通りに走行するフル運転モードと、（２）接近している他編成（先行列車）との遅延回復に合わせ、回復時分を調整する調整運転モードとの２パターンがある。（１）のフル運転モードでは、平坦区間運転計画再計算手段１０７が遅延を回復するために、平坦区間走行速度を最高速度として平坦区間運転計画を再計算する。（２）の調整運転モードでは、平坦区間運転計画再計算手段１０７が遅延を回復するために、他編成との決まった一定距離を保つようにしながら平坦区間走行速度を上げ、平坦区間運転計画を再計算する。

図３は、運転計画作成装置の運転計画作成フローチャートである。図３Ａは出発時に運転計画作成装置が計算する運転計画作成フローチャートである。ステップＳ１で、到着時刻算出手段１０２が次の到着駅の到着時刻を算出した後、ステップＳ２で、平坦区間運転計画計算手段１０３が、運行状況に応じて到着時刻を調整するために、基準運転時分で走行する場合の平坦区間走行平均速度を補正する。ステップＳ３で、補正した平坦区間走行平均速度に基づいて、加減速区間運転計画計算手段１０４が、前記平坦区間走行平均速度に収束する走行（速度）カーブを計算する。

ステップＳ４で、走行時分比較手段１０６が全区間（平坦区間＋加減速区間）の運転時分を計算し、当該全区間運転時分に基づく到着時刻とステップＳ１で算出した基準運転時分に基づく到着時刻とを比較する。比較結果が例えば５秒以内であれば、ステップＳ５で、出発時の運転計画を確定し、列車５は発車する。比較結果が５秒より大きければ、ステップＳ６で、平坦区間運転計画再計算手段１０７が、平坦区間走行平均速度を再計算する。例えば、出発が遅れて、到着予定時刻がダイヤより遅くなる場合（ステップＳ４の比較結果が５秒より大きい場合）、到着予定時刻を早めるために、平坦区間の走行平均走行速度を上げる。逆に、ダイヤが乱れて出発が早まり、到着予定時刻がダイヤより早くなる場合（ステップＳ４の比較結果が５秒より大きい場合）、到着予定時刻を遅めるために、平坦区間の走行平均走行速度を下げる。

ステップＳ７で、再計算結果が収束する場合は、ステップＳ３で、加減速区間運転計画計算手段１０７が、再計算した平坦区間走行平均速度に収束する走行カーブを計算する。ステップＳ７で、前記平坦区間走行平均速度の再計算結果が収束しない場合は、ステップＳ８で、運転モード選択手段１０８により、運転士が運転モードを選択し、ステップＳ９で、平坦区間運転計画再計算手段１０７が、選択した運転モードにおける平坦区間の走行平均速度を再計算して、遅延回復を図る。なお、再計算結果が収束するとは、例えば、基準運転時分に基づく到着時刻と再計算を行った結果による到着予定時刻との差が５秒以内となった場合、またはこの差が５秒以内の所定時間内となった場合と定めればよい。

図３Ｂは走行時に運転計画作成装置が計算する運転計画作成フローチャートである。ＷａｙＰｏｉｎｔの検知（ステップＳ１０）でＷａｙＰｏｉｎｔを検知したら、検知時の実走行時分と運転計画した計画走行時分とを比較する。比較結果に誤差が生じていれば、平坦区間運転計画の再計算（ステップＳ１２）で以後の平坦区間の走行平均速度を調整して、走行時運転計画の確定（ステップＳ１３）で運転計画を確定する。比較結果に誤差が生じていなければ、補正せずに走行時運転計画の確定（ステップＳ１３）で運転計画を確定する。

図４は、運転計画作成装置が作成する出発時における運転計画の計算例１である。出発時にブレーキを緩解した時点で出発時分が決まり、到着時刻算出手段１０２は、データベース１０１から取得した基準運転時分（ダイヤ）と前記出発時分より、到着時刻を算出する。平坦区間運転計画計算手段１０３は、運行状況に応じて到着時刻を調整するために、駅停車時に基準運転時分よりシミュレーションした平坦区間の走行平均速度（補正前の走行平均速度）を補正する。図４では、例えば先行車が接近しており、到着時間を遅らせた場合の平坦区間走行平均速度（補正後の走行平均速度）を示している。なお、前記基準運転時分よりシミュレーションした運転計画は、データベースのＴＡＳＣ開始点を考慮して計算される。

加減速区間運転計画計算手段１０４は、加速区間については、前記平坦区間運転計画計算手段１０３で補正した平坦区間の走行平均速度を基準とし、走行カーブを計算する。減速区間についてはデータベースの速度制限による速度変化点、ＴＡＳＣ開始点、終着点を基準にして、走行カーブを計算する。

走行時分比較手段１０６は、前記平坦区間運転計画計算手段１０３で計算した平坦区間走行時分と、前記加減速区間運転計画計算手段１０４で計算した加減速区間走行時分との和である全区間走行時分を基準運転時分と比較する。比較した結果、許容範囲内の誤差であれば運転計画を確定し、計画に基づき運転を開始する。

図５は、図４に示す計算例１のように全区間走行時分を計算後、基準運転時分と比較した結果、許容範囲外の誤差である場合、平坦区間の運転計画を再計算したときの計算例２（補正後の走行平均速度）である。全区間走行時分の誤差が許容範囲外の場合、平坦区間運転計画再計算手段１０７により、平坦区間の走行平均速度を再計算する。再計算した結果、最高速度以下の前記平坦区間走行平均速度を要求する場合は、再計算した運転計画を採用することとする。

（効果）
以上の第１実施形態によれば、平坦区間の運転計画において、平坦区間走行平均速度を算出し、ＷａｙＰｏｉｎｔで平坦区間走行平均速度を補正することで、シミュレーションを省略でき、演算負荷を大幅に低減できることが可能となる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態について図６を参照し、詳細に説明する。第２の実施形態の運転計画作成装置を搭載した列車のシステムは、図１に示す第１の実施形態のシステムと同様であるため割愛する。図６Ａ、６Ｂは、図５に示す計算例２のように再計算した結果、最高速度より速い前記走行平均速度が要求される場合、運転モード選択手段１０８により運転モードを選択して、平坦区間の運転計画を再計算した時の計算例３、４である。最高速度より速い前記走行平均速度が要求される場合、運転手がフル運転モードか調整運転モードのいずれかの運転モードを選択する。自編成のみで遅延が生じている場合、フル運転モードを選択し、図６ＡのようにＡＴＣ制限速度に抵触しない速度（最高速度で走れる区間は最高速度とする）で走行して遅延回復を図る。最高速度で走行しても回復しきれない遅延（最大速度超過分）は、次走行区間で回復を図るようにする。

他編成（先行列車）でも遅延が生じている場合、調整運転モードを選択し、図６Ｂのように当該駅間で例えば１分だけ（任意の時間）遅延回復を図り、回復しきれない遅延は、次走行区間で回復を図るように、少しずつ遅延を回復させる。なお、通常運転時は、運転モードは基準運転モードが選択され、図６Ｃのように基準運転時分で走行し、列車５はダイヤ通りに運行する。

（効果）
以上の第２実施形態によれば、平坦区間の運転計画において、最高速度より速い走行平均速度が要求される場合、運転士が運転モードを選択することで、最高速度で各駅間を走行して遅延回復を図るか、各駅間で少しずつ（１分または任意時間）遅延回復させていくか、遅延回復パターンを選ぶことができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態について図７を参照し、詳細に説明する。第３の実施形態の運転計画作成装置を搭載した列車のシステムは、図１に示す第１の実施形態のシステムと同様であるため割愛する。図７は、ＷａｙＰｏｉｎｔで平坦区間の運転計画を再計算したときの計算例５である。ＷａｙＰｏｉｎｔを検知したとき、検知時の実走行時分と通過予定時刻（運転計画した計画走行時分）とを比較し、誤差が生じていれば、全区間運転時分が基準運転時分となるように以後の平坦区間走行平均速度を補正する。ＡＴＣ抵触時は、ＡＴＣのブレーキ処理後に平坦区間の走行平均速度を調整し、全区間走行時分を基準運転時分に補正する。尚、駅の出発時刻に例えば遅延が生じていた場合、通過予定時刻は前記遅延に対応して調節され、ダイヤ通りに次駅に到着するように、平坦区間走行平均速度が補正される。

（効果）
以上の第３実施形態によれば、ＷａｙＰｏｉｎｔで平坦区間の走行平均速度を補正することで、演算量を大幅に低減できることが可能となる。

上記で説明された全ての実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定するものではない。そのため、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (3)

1. 到着駅の到着時刻を基準運転時分に基づいて算出する算出手段と、
   前記基準運転時分で次駅に到着するための運転計画における平坦区間の走行平均速度を、運行状況に応じて補正し、平坦区間の運転計画を計算する第１の計算手段と、
   前記補正した平坦区間の走行平均速度を用いて、加速及び減速区間の運転計画を計算する第２の計算手段と、
   前記第１及び第２の計算手段より計算される平坦区間走行時分と加減速区間走行時分とを加算して、全区間走行時分を算出する手段と、
   前記全区間走行時分に基づく次駅予想到着時刻と、前記算出手段にて算出された到着時刻との誤差が、所定範囲内であれば、出発時における運転計画を確定する第１の計画手段と、
   走行時に通過時分誤差を検知するＷａｙＰｏｉｎｔで、出発時から当該ＷａｙＰｏｉｎｔまでの実走行時分と当該ＷａｙＰｏｉｎｔ通過予定時刻との間に、所定値以上の時分誤差が生じていたら、以降の平坦区間の走行平均速度を補正し、運転計画を再計算する第２の計画手段と、
   を備えることを特徴とする運転計画作成装置。
2. 前記全区間走行時分に基づく次駅予想到着時刻に対する前記算出手段にて算出された到着時刻の遅延誤差が前記所定範囲外であって、最高速度より速い平坦区間の走行平均速度が要求される場合、各駅間で最高速度で走行して遅延回復を図るフル運転モードと、各駅間で一定時間ずつ速度を上げて遅延回復を図る調整運転モードの２パターンの遅延回復運転モードから、運転士に遅延運転回復モードを選択させる手段を備える請求項１記載の運転計画作成装置。
3. 加速区間終了時点、通過駅、分岐器、踏切、ＡＴＣ抵触点、速度制限開始時点の少なくとも６点を前記ＷａｙＰｏｉｎｔと定義する請求項１記載の運転計画作成装置。