JP7045287B2 - 列車制御システムおよび列車制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、列車制御システムおよび列車制御方法に関する。
さらに詳しくは、鉄道の列車制御を行う分野において、特に踏切警報開始または踏切遮断完了から列車が踏切に到達するまでの時間について、安全上、踏切に必要な警報時間を確保しつつ、踏切を通過する速度を向上することのできる列車制御システムおよび列車制御方法に関する。

鉄道分野における踏切の制御は、一般的に列車の位置に基づいて行われている。すなわち、列車の速度に関係なく、列車が予め定められた位置を通過したとき、踏切の警報を開始する方法である。

踏切制御方法としては、例えば、特開２００４－２２４１５５号公報（特許文献１）に記載の技術がある。
特許文献１には、「車上の運転制御装置及び無線装置と、地上の踏切制御装置及び無線装置とを有する踏切制御システムであって、運転制御装置が、しゃ断又は警報完了信号を受信した場合に、列車の現在位置、現在速度から走行制御パターンに従って最大加速で走行したときの踏切までの到達時間が規定の時間を満足するか否かを判定し、満足しているときには即座に踏切制御パターンの消去を行い、満足していないときには不足する時間に応じた時素を確保した後に踏切制御パターンの消去を行うことを特徴とする踏切制御システム」という記載がある。
つまり、列車の現在位置と速度から列車速度を加速して、踏切に到達するまでの時間を算出し、算出した時間が必要な警報時間に満たない場合には、踏切手前に列車を停車させる踏切ブレーキパターンを維持し、必要な警報時間を確保する方式である。

また、列車の速度や車両性能を考慮して、踏切の警報時間を確保する方法として、例えば、特開２００６－２７３１２号公報（特許文献２）に記載の技術がある。
特許文献２には、「前記列車が走行制御アルゴリズムに基づいて走行した場合の踏切入口までの走行時間を示す時間Ｔ_２を求める手段と、前記列車が前記踏切入口の手前で停止するために必要な距離を前記走行制御アルゴリズムに基づいて走行した場合の走行時間を示す時間Ｔ_ｐを求める手段と、「前記運転制御部から前記踏切制御部までの伝送時間」と、「前記踏切の列車接近予告時間」と、「遮断かん降下時間」と、「前記踏切制御部から前記運転制御部までの伝送時間＋ブレーキ指令が出てからブレーキが効き始めるまでの空走時間＋前記時間Ｔ_ｐの値と、警報時間の標準値とのうち値の大きい方」と、の和を示す時間Ｔ_１を求める手段と、前記時間Ｔ_２から前記時間Ｔ_１を差し引いて、前記運転制御部から前記踏切制御部に前記踏切遮断指令を送信する時間を決定する手段とを具備する踏切システム」という記載がある。
つまり、列車が走行制御アルゴリズムによって走行した場合の踏切までの走行時間を求め、さらに踏切ブレーキパターンから踏切位置に到達するまでの時間を算出し、それらを用いて、踏切の警報開始タイミングを決定する方式である。

特開２００４－２２４１５５号公報 特開２００６－２７３１２号公報

一般的に行われている、列車の位置のみで踏切の制御を行う場合、想定よりも列車の速度が低い（遅い）場合、列車が踏切に到達するまでの時間が想定よりも長くなり、それに伴って、踏切における警報時間が長くなるという問題がある。
また、特許文献1および特許文献２のように、列車の速度や列車性能を考慮して、列車が踏切に到達するまでの時間を算出する場合、算出した時間が必要な警報時間に満たないとき、踏切手前に列車を停車させる踏切ブレーキパターンを維持し、踏切ブレーキパターンにしたがって列車を減速させる等して必要な警報時間を確保しなければならない。そのため、踏切ブレーキパターンにしたがって減速すると、踏切の近くで減速することになるため、踏切を通過する速度が想定よりも低く（遅く）なり、列車が踏切を通過完了するまでの時間が長くなるという問題がある。

そこで、本発明では、これらの課題に鑑み、特に踏切の警報開始または踏切遮断完了から列車が踏切に到達するまでの時間について、安全上、必要な警報時間を確保しつつ、踏切を通過する速度を向上することのできる技術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、代表的な本発明の列車制御システムおよび列車制御方法の一つは、踏切警報時間を適切に制御しつつ、踏切を通過する速度を向上するために、列車が踏切に到達するまでの時間が必要な警報時間に足りない場合には、早いタイミングで列車を減速制御し、踏切を高い（速い）速度で通過することが可能な列車制御システムを構築するものである。

例えば、踏切を通過する速度として想定されている計画速度Ｖｍで踏切に到達する加速パタ－ンを作成し、加速パターン上の各速度Ｖｉから加速して踏切に到達するまでの時間Ｔａ（Ｖｉ）と踏切までの距離Ｌ１（Ｖｉ）を速度毎に算出する。そして、列車の現在速度Ｖに対して必要な残りの警報時間Ｔ４についてＴ４≦Ｔａ（ｖ）の条件を満足しながら速度Ｖで加速パターンに到達するように列車の速度を制御し、加速パターンに到達した後は加速パターンにしたがって加速する。これにより、計画速度Ｖｍで踏切を通過することを可能にするものである。

本発明によれば、踏切に到達する前に減速する必要がある場合でも、踏切を通過する速度を向上させることができ、列車が踏切を通過するのにかかる時間を減らしつつ、必要な踏切の警報時間を確保することが可能となる。

本発明の実施例１における列車制御システムの概要を説明する図。 本発明の実施例１における車上制御装置の構成を示すブロック図。 本発明の実施例１における踏切情報取得部と列車制御部の処理手順を示すフローチャート。 本発明の実施例１における列車の速度と加速時間と加速距離とのデータ構造を示すテーブル。 本発明の実施例２における列車制御システム概要を説明する図。 本発明の実施例２における列車の減速時間と加速時間のデータ構造を示すテーブル。 本発明の実施例２における踏切情報取得部と列車制御部の処理手順を示すフローチャート。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施例１における列車制御システムの概要を説明する図であって、列車１０１の現在位置Ｓ１と踏切１０２の位置Ｓ５間の残距離Ｌ３における加速パターンＰまでの距離Ｌ２、加速距離Ｌ１および列車１０１の列車速度Ｖと列車速度Ｖの制御状況（減速、加速）、などの様子を含む列車１０１の動きを模式的に示す模式図である。

同図において、横軸は、列車１０１の位置を示し、縦軸は列車１０１の列車速度Ｖ（現在速度Ｖ、平均速度Ｖａ）の変化（制御状態）を示している。平均速度Ｖａは、踏切指示速度である。

具体的には、距離Ｌ２は、列車１０１の現在位置Ｓ１と列車速度Ｖで加速パターンＰに到達する位置Ｓ４と間の距離を示し、距離Ｌ１は、位置Ｓ４と踏切１０２の位置Ｓ５までの距離を示し、加速時間Ｔａ（ｖｉ）は距離Ｌ１を加速しながら走行するのにかかる時間を示している。

また、列車１０１の現在位置Ｓ１から平均速度Ｖａに到達する位置Ｓ２までの点線（曲線）は、列車１０１を減速して走行するように制御し、位置Ｓ２から加速パターンＰに到達する位置Ｓ３までの実線（直線）は、平均速度Ｖａで走行するように制御し、位置Ｓ３から踏切１０２の位置Ｓ５までの実線（曲線）は、加速パターンＰにしたがって加速して走行するように制御する様子を示している。

すなわち、本例では、列車１０１と残距離Ｌ３、加速パターンＰまでの距離Ｌ２、加速距離Ｌ１との関係において、列車１０１を、列車の現在位置Ｓ１から位置Ｓ２までは減速して走行し、位置Ｓ２から位置Ｓ３までは平均速度Ｖａで走行し、位置Ｓ３から位置Ｓ５までは加速して走行し、位置Ｓ５の踏切１０２において列車１０１が計画速度Ｖｍで通過するように制御する。

その制御手順は、以下のとおりである。
（１）列車１０１が踏切１０２に計画速度Ｖｍで到達する加速パターンＰを生成する。
（２）加速パターンＰ上の複数の位置から列車１０１の速度を加速して、踏切１０２に到達するまでの時間（加速時間Ｔａ）およびその列車速度からから踏切１０２までの距離（加速距離Ｌ１）を予め計算し、記録媒体（データベースなど）に保持する。
（３）列車１０１の現在速度ｖに対する加速時間Ｔａを参照し、必要な警報時間Ｔ３を確保するために、列車１０１の平均速度Ｖａを求める。平均速度Ｖａの算出方法については後述する。
（４）そして、列車１０１の列車速度ｖが平均速度Ｖａを超えて、平均速度Ｖａよりも高く（速く）ならないように速度制御する。

以下、本発明の列車制御システムにおいて、上述した制御を行う車上制御装置２０１の構成および動作について説明する。

列車１０１は、線路の踏切１０２を通過する速度として想定されている計画速度Ｖｍで踏切１０２に到達する加速パタ-ンＰにしたがって加速して踏切１０２に到達する。
これにより、列車１０１は、ちょうど計画速度Ｖｍで踏切１０２を通過することができ、列車１０１が踏切１０２を通過するのにかかる時間を削減することが可能となる。

踏切１０２における必要な警報時間Ｔ３を確保するためには、列車１０１が加速パターンＰに到達するまでの時間を調整すればよい。そのために、列車１０１が加速パターンＰ上の各速度Ｖｉから加速して踏切１０２に到達するまでの加速時間Ｔａ（ｖｉ）と加速パターンＰ上を速度Ｖｉから加速した場合における踏切１０２までの加速距離Ｌ１（ｖｉ）を速度毎に予め算出し、列車１０１の現在速度Ｖに対して残りの警報時間Ｔ４がＴ４≦Ｔａ（ｖ）を満足しながら速度Ｖで加速パターンＰに到達するように列車１０１の速度Ｖを制御する。そして、列車１０１が加速パターンＰに到達した後は、加速パターンＰにしたがって加速すればよい。

残りの警報時間Ｔ４が、Ｔ４≦Ｔａ（ｖ）の条件を満足しながら加速パターンＰに到達するためには、Ｔ４＞Ｔａ（ｖ）の状態である間は、その状態のまま加速パターンＰに到達しないように列車速度Ｖを抑制（減速）する必要がある。
残りの警報時間Ｔ４は、経過時間、つまり、必要な警報時間Ｔ３から警報開始になった時点からの経過時間Ｔ１、または踏切遮断完了からの経過時間Ｔ２を引いた時間である（Ｔ３－Ｔ１、又はＴ３－Ｔ２）。必要な警報時間Ｔ３は、踏切１０２により多少違うが、例えば、３５秒に設定してある。

速度Ｖを抑制する条件としては、Ｔ４－Ｔａ（ｖ）秒後にちょうど加速パターンＰに到達すればよい。列車１０１の現在位置Ｓ１から加速パターンＰに到達する位置Ｓ４までの距離Ｌ２は、列車１０１の現在位置Ｓ１から踏切１０２の位置Ｓ５までの残距離Ｌ３を用いて、Ｌ２＝Ｌ３－Ｌ１（ｖ）として算出できる。このため、列車１０１は、距離Ｌ２をＴ４－Ｔａ（ｖ）秒かけて走行すればよいことになる。

そこで、平均速度Ｖａを算出し、列車１０１の列車速度Ｖが平均速度Ｖａ、以下となるように制御する。平均速度Ｖａは距離Ｌ２をＴ４－Ｔａ（ｖ）秒かけて走行する速度であるから、Ｖａ＝Ｌ２／（Ｔ４－Ｔａ（ｖ））として算出される。

図２は、上述した列車１０１の列車速度を制御する本発明の車上制御装置２０１の構成を示すブロック図である。以下、車上制御装置２０１の構成および上述した制御動作について説明する。

車上制御装置２０１は、本発明の列車制御システムに搭載されるものであり、踏切情報記憶部２０２、踏切情報取得部２０３、列車制御部２０４、無線通信部２０５、タイマー２０７、などを有する。

踏切情報記憶部２０２は、踏切１０２の位置、必要な警報時間Ｔ３、速度毎の加速時間Ｔａ（ｖ）および加速距離Ｌ１（ｖ）、などを示す各情報（図４参照）を保持しておくデータベースを含む。

踏切情報取得部２０３は、列車制御部２０４から列車１０１の現在位置を示す列車位置（位置情報）を取得し、踏切情報記憶部２０２を参照することで、列車１０１の前方（進行方向）に踏切１０２があるかどうかを判定する機能を有する。

また、踏切情報取得部２０３は、判定の結果、列車１０１の前方に踏切１０２が存在する場合、無線通信部２０５を介して踏切１０２の状態、つまり、踏切１０２の近傍に設置した警報機（図示せず）が警報を開始しているか否かを取得する。

無線通信部２０５は、無線機２０６を介して踏切１０２側の警報機との間で通信を行い、踏切１０２の状態を取得する。

踏切１０２の状態を取得した踏切情報取得部２０３は、タイマー２０７を用いて計測した踏切１０２の警報開始からの経過時間Ｔ１または踏切遮断完了からの経過時間Ｔ２を取得する。

さらに、踏切情報取得部２０３は、踏切１０２に必要な警報時間Ｔ３を踏切情報記憶部２０２から取得し、必要な警報時間Ｔ３から経過時間Ｔ１またはＴ２を引いた残りの警報時間Ｔ４を算出する。経過時間Ｔ１とＴ２のどちらを用いるかは、踏切種別等を考慮して選択すればよい。

タイマー２０７は、踏切１０２の状態を取得した踏切情報取得部２０３からの起動指令を受けて、踏切１０２の警報開始からの経過時間Ｔ１または踏切遮断完了からの経過時間Ｔ２を計測する。

次に、踏切情報取得部２０３は、列車制御部２０４から列車１０１の列車位置（位置情報）を取得し、列車１０１の位置から当該踏切１０２までの残距離Ｌ３を算出し、現在の列車速度Ｖにおける列車１０１から加速パターンＰまでの距離Ｌ２をＬ２＝Ｌ３－Ｌ１（ｖ）として算出する。

さらに、現在の列車速度Ｖから加速パターンＰ上で加速して、踏切１０２に到達するまでの時間Ｔａ（ｖ）を用いて、平均速度Ｖａを以下の式１で算出する。

［式１］
Ｖａ＝Ｌ２／（Ｔ４－Ｔａ（ｖ））
平均速度Ｖａは、周期的に算出し更新する。

踏切情報取得部２０３は、式１で算出した平均速度Ｖａを列車制御部２０４に渡す。

平均速度Ｖａを受けた列車制御部２０４は、列車１０１の列車速度Ｖと平均速度Ｖａを比較し、列車速度Ｖの方が高ければ、つまり、速ければブレーキ信号を出力し、列車１０１を減速するように制御する。

列車速度Ｖと平均速度Ｖａの差が小さい場合は、ブレーキを掛けずに消費エネルギー削減のために惰行を活用して減速してもよい。

上述した車上制御装置２０１を搭載した本発明の列車制御システムよれば、複雑な計算を行うことなく、踏切１０２に必要な警報時間Ｔ３を確保しつつ、計画速度Ｖｍで踏切１０２を通過する制御が可能となる。
つまり、列車１０１を踏切１０２の近くで減速することなく、速い速度で通過することができ、踏切１０２を高い（速い）速度で通過することができる。

図３は、踏切情報取得部２０３および前記列車制御部２０４が平均速度Ｖａを算出し、列車速度Ｖの制御を行うための処理手順を示すフローチャートである。

踏切情報取得部２０３および列車制御部２０４は、図３に示すフローを周期的に行う。
なお、本例では、踏切１０２が警報開始になった時点からの経過時間Ｔ１を計測する場合を示しているが、踏切遮断完了からの経過時間Ｔ２用いる場合は、図３における警報開始を踏切遮断完了に、Ｔ１をＴ２に置き換えればよい。

図３のフローチャートに基づく動作は以下のとおりである。
ステップ３０１：
踏切情報取得部２０３は、踏切情報記憶部２０２に保持されている踏切位置を参照し、列車１０１の前方にある踏切１０２の位置（Ｓ５）を取得する。

ステップ３０２：
踏切情報取得部２０３は、列車１０１の前方にある踏切１０２側の踏切制御装置（図示せず）と無線通信部２０５を介して通信を行い、踏切１０２の状態を示す情報を取得する。

ステップ３０３：
踏切情報取得部２０３は、ステップ３０２で取得した踏切１０２の状態を示す情報を参照し、踏切１０２が警報を開始している場合（Ｙｅｓ）は、ステップ３０４へ進み、開始していない場合（Ｎｏ）は、ステップ３０５へ進む。

ステップ３０４：
踏切情報取得部２０３は、踏切１０２が警報を開始している場合、タイマー２０７を用いて踏切警報開始からの経過時間Ｔ１を更新する。経過時間Ｔ１の初期値は０である。

ステップ３０５：
踏切情報取得部２０３は踏切情報記憶部２０２から、踏切１０２の加速パターンＰにおける現在の列車速度Ｖの加速時間Ｔａ（ｖ）と加速距離Ｌ１（ｖ）を取得する。

ステップ３０６：
踏切情報取得部２０３は、列車制御部２０４から列車１０１の位置を示す情報を取得し、ステップ３０１で取得した踏切１０２の位置を用いて、列車１０１の位置Ｓ１から踏切１０２の位置Ｓ５までの残距離Ｌ３を算出し、さらに、加速パターンＰまでの距離Ｌ２をＬ２＝Ｌ３－Ｌ１（ｖ）として算出する。

ステップ３０７：
踏切情報取得部２０３は、踏切情報記憶部２０２に保持されている踏切１０２に必要な警報時間Ｔ３から経過時間Ｔ１を引いた残りの警報時間Ｔ４（＝Ｔ３－Ｔ１）を算出し、ステップ３０６で算出した加速パターンＰまでの残距離Ｌ２を加速パターンＰに到達するまでの時間Ｔ４－Ｔ１（ｖ）で割った平均速度Ｖａを算出する。そして、算出した平均速度Ｖａを列車制御部２０４に渡す。

ステップ３０８：
列車制御部２０４は、ステップ３０６で踏切情報取得部２０４から取得した平均速度Ｖａと列車１０１の現在における列車速度Ｖを比較する。
ここで、現在の列車速度Ｖが平均速度Ｖａを越えている場合（Ｙｅｓ）は、ステップ３０９へ進み、越えていない場合（Ｎｏ）は、処理を終了する。

ステップ３０９：
列車制御部２０４は、列車速度Ｖが平均速度Ｖａを越えているため、ブレーキ信号を出力し、列車１０１の現在における列車速度Ｖを減速するように制御し、処理を終了する。

図４は、加速時間・加速距離データ構造を示すデータテーブルである。
データテーブルは、列車速度Ｖに対応する加速時間Ｔａ（ｖｉ）、加速距離Ｌ１（ｖｉ）を含む。例えば、列車速度Ｖが「０ｋｍ／ｈ」の場合、加速時間は「３２秒」、加速距離は「４２２ｍ」となる。

加速時間Ｔａ（ｖ）および加速距離Ｌ１（ｖ）は、予め定めた速度毎、本例では、０、５、１０ｋｍ／ｈに予め算出し、列車１０１の速度に対応付けして踏切情報記憶部２０２に保持する。

計算した列車速度Ｖの間の速度については、周知の線形補間等で誤差が許容される範囲で補間すればよい。どの速度で予め計算するかは、線区や運行条件により求められる精度によって決定すればよい。

以上のように、必要な警報時間Ｔ３を確保しつつ、列車１０１が踏切１０２を計画速度Ｖｍで通過できる加速パターンＰに到達する平均速度Ｖａを算出し、列車速度Ｖを平均速度Ｖａ以下に制御することで、必要な警報時間Ｔ３を確保しつつ、計画速度Ｖｍで計画どおりに踏切１０２を通過すること可能となる。

以上述べたように本発明は、踏切１０２が警報を開始してから、列車１０１が踏切１０２に到達するまでに必要な警報時間を確保しつつ、高い速度で踏切１０２を通過するための技術であり、踏切１０２の警報を開始するタイミングには依存しない。

例えば、列車１０１が踏切に近付いた状態で踏切１０２の警報を開始したとしても、その場合は、列車１０１がそのまま走行すると必要な警報時間Ｔ３が確保できないため、必要な警報時間が確保できるまで平均速度Ｖａは上昇しない。

つまり、踏切１０２の警報開始が遅れたとしても、警報時間Ｔ３が不足することはない。そのため、踏切１０２の警報の開始は、本発明とは別のシステムで行えばよく、例えば、従来通り、列車１０１の位置を用いて行ってもよい。

本実施例は、実施例１におけるステップ３０４の判定のあと、減速時間Ｔｂ（ｖ、Ｌ３）および加速時間Ｔａ２（ｖ、Ｌ３）を算出し、必要な残りの警報時間Ｔ４が減速時間Ｔｂ（ｖ、Ｌ３）と加速時間Ｔａ２（ｖ、Ｌ３）の和を超えているか否かを判定し、超えている場合、列車１０１にブレーキを掛けて減速制御し、列車１０１の速度が踏切の位置で最高速度となるようにする。

すなわち、本実施例は、以下のとおりとしたものである。
（１）実施例１と同様に、踏切に必要な警報時間Ｔ３から踏切の警告開始からの経過時間Ｔ１または踏切遮断完了からの経過時間Ｔ２を減算して必要の残り警報時間Ｔ４を算出する。
（２）また、列車１０１から踏切１０２までの残距離Ｌ３と列車１０１の列車速度Ｖを元に減速時間Ｔｂ（ｖ、Ｌ３）と加速時間Ｔａ２（ｖ、Ｌ３）を算出する。
（３）減速時間Ｔｂ（ｖ、Ｌ３）、加速時間Ｔａ２（ｖ、Ｌ３）および必要の残り警報時間Ｔ４が以下の条件を満たしたとき、
Ｔｂ（ｖ、Ｌ３）＋Ｔａ２（ｖ、Ｌ３）≦Ｔ４
列車１０１にブレーキを掛けて、列車１０１の列車速度Ｖを減速する。
（４）列車１０１が加速パターンＰに到着したあとは、列車１０１が加速パターンＰに沿って加速走行、つまり、計画速度Ｖｍで踏切１０２の位置Ｓ５まで到達するように制御する。すなわち、減速終了後、列車１０１が踏切１０２を通過するまで加速する。

実施例１とは、列車１０１が加速パターンＰに到達（Ｓ３’）するまでの時間（減速時間）と速度（列車速度）を調整しているという意味においては同様の制御である。

しかし、両者は、実施例１では、列車速度Vと平均速度Ｖａを比較し、Ｖ＞Ｖａのとき、ブレーキを掛けて列車１０１の速度Ｖを減速しているが、実施例２では、Ｔｂ（ｖ、Ｌ３）＋Ｔａ２（ｖ、Ｌ３）≦Ｔ４の条件を満たしているとき、列車１０１にブレーキを掛けて列車１０１の速度Vを減速している点で相違する。

本実施例によれば、仮に、実施例１と同じ時間、速度で加速パターンＰに到達するように制御したとしても、加速パターンＰに到達するまでの間、列車１０１を制御する自由度が高い。

以下、実施例２の詳細について図５～図７を参照して説明する。
図５は、本発明の実施例２における列車制御システムの概要を説明する図であって、列車１０１の位置Ｓ１と踏切１０２の位置Ｓ５間の距離Ｌ３における列車１０１と加速パターンＰ間の減速時間Ｔｂ、Ｔｂ’、加速パターンＰと踏切１０２間の加速時間Ｔａ２、Ｔａ’および列車１０１の列車速度Ｖと、列車速度Ｖの制御状況（減速、加速）、などの様子を含む列車１０１の動きを模式的に示す模式図である。

同図において、列車１０１の現在位置Ｓ１から加速パターンＰに到達する位置Ｓ３’までの点線（曲線）は、列車１０１を減速して走行するように制御し、位置Ｓ３’から踏切１０２の位置Ｓ４までの実線（曲線）は、加速パターンＰにしたがって加速して走行するように制御する様子を示している。
また、一点鎖線（曲線）は、列車の位置Ｓ１から停止位置Ｓ２’までの列車１０１を減速して走行するように制御する様子を示している。これは加速パターンＰが遠く、減速しても加速パターンＰに到達しない場合の例示である。

図６は、列車速度・減速時間・加速時間データ構造を示すデータテーブルである。
データテーブルは、列車速度Ｖと列車１０１から踏切１０２までの残距離Ｌ３に対応する減速時間Ｔｂ、加速時間Ｔａ２を含む。

例えば、列車１０１の列車速度Ｖが「０ｋｍ／ｈ」で、残距離Ｌ３が「１０００ｍ」の場合は、減速時間が「０」秒、加速時間が「４５」秒となる。

つまり、列車１０１から踏切１０２までの残距離Ｌ３（１０００ｍ、９５０ｍ、・・・）と、その位置における列車速度Ｖ（０ｋｍ／ｈ、５ｋｍ／ｈ、１０ｋｍ／ｈ、・・・）の条件で減速時間Ｔｂ（ｖ，Ｌ３）と加速時間Ｔａ２（ｖ，Ｌ３）を算出し、それぞれを残距離Ｌ３と列車速度Ｖで検索可能なデータとして踏切情報記憶部２０２に保持する。
距離Ｌ３と列車速度Ｖの刻み幅は、求められる精度に応じて適切に決定すればよい。

車上制御装置２０１の構成要素は、実施例１の図２と同じである。違いは、上述したように、減速時間Ｔｂ（ｖ，Ｌ３）と加速時間Ｔａ２（ｖ，Ｌ３）を予め算出し、算出した減速時間Ｔｂ（ｖ，Ｌ３）と加速時間Ｔａ２（ｖ，Ｌ３）を図６に示したデータ構成で踏切情報記憶部２０２に保持する点と、列車制御部２０４は、平均速度Ｖａではなく、Ｔｂ（ｖ，Ｌ３）＋Ｔａ２（ｖ，Ｌ３）≦Ｔ４を条件に減速する点である。

図７は、実施例２における処理手順を示すフローチャートである。実施例１から変更があるステップのみ、以下に示す。
ステップ３１１：
踏切情報取得部２０３は、列車１０１の現在位置から踏切１０２の位置までの残距離Ｌ３と列車１０１の列車速度ｖを元に加速パターンＰまでの減速時間Ｔｂ（ｖ、Ｌ３）を算出する。

ステップ３１２：
踏切情報取得部２０３は、現在位置から踏切１０２の位置までの残距離Ｌ３と列車１０１の列車速度ｖを元に加速パターンＰの位置から踏切１０２の位置までの加速時間Ｔａ２（ｖ、Ｌ３）を算出する。

ステップ３１３：
列車制御部２０４は、Ｔｂ（ｖ、Ｌ３）＋Ｔａ２（ｖ、Ｌ３）≦Ｔ４の条件を満たしたとき、列車１０１にブレーキを掛けて減速制御する。このように変更することにより、必要な警報時間Ｔ３を確保しつつ、計画速度Ｖｍで踏切１０２を通過することが可能になる。また、必要な警報時間Ｔ３を確保できる限界の位置と速度までは自由に走行することができ、列車１０１の制御の自由度が図れる。

以上述べたとおり、本実施例では、列車１０１から踏切１０２までの残距離Ｌ３と列車速度ｖを元に列車１０１の位置Ｓ１と速度ｖを減速して加速パターンＰの位置Ｓ３’に到達するまでの減速時間Ｔｂ（ｖ，Ｌ３）と加速パターンＰに到達した後に加速パターンＰにしたがって走行して、踏切１０２に到達するまでの加速時間Ｔａ２（ｖ，Ｌ３）を算出する。

加速パターンＰは、実施例１と同様で、加速して計画速度Ｖｍで踏切１０２に到達するパターンである。

なお、加速パターンＰが遠く、減速しても加速パターンＰに到達しない場合には、Ｓ２’に停車するまでの時間を減速時間Ｔｂ’（ｖ，Ｌ３）とし、停止状態でＳ２’から加速して踏切１０２に到達するまでの時間を加速時間Ｔａ２’（ｖ，Ｌ３）とする。そして、実施例１と同様にして、必要の残りの警報時間Ｔ４を算出し、Ｔｂ’（ｖ，Ｌ３）＋Ｔａ２’（ｖ，Ｌ３）≦Ｔ４の条件が満たされるときに減速を行う。

Ｔｂ（ｖ，Ｌ３）＋Ｔａ２（ｖ，Ｌ３）は、現在の位置Ｓ１と速度Ｖから走行して、踏切１０２を計画速度Ｖｍで通過できる最長時間であり、残りの警報時間Ｔ４がその最長時間以上の場合は、すぐに減速しないと、警報時間を確保しつつ、踏切１０２を計画速度Ｖｍで通過することが不可能となる。

このような制御を行うことにより、必要な警報時間を確保しつつ、計画速度Ｖｍで踏切１０２を通過することが可能になる。

また、実施例１と比較すると、加速パターンＰに到達するまでの時間と速度を調整しているという意味においては同様の制御であるが、実施例１では平均速度Ｖａで頭打ち、つまり、列車速度ｖが踏切指示速度である平均速度Ｖａを超えて、平均速度Ｖａよりも高く（速く）ならないように制御している。
これに対して、本実施例では、Ｔｂ（ｖ，Ｌ３）＋Ｔａ２（ｖ，Ｌ３）＝Ｔ４、つまり、必要な警報時間を確保できる限界の位置と速度までは自由に走行することができる。そのため、実施例１と同じ時間、速度で加速パターンＰに到達するように制御したとしても、本実施例の方が、加速パターンＰに到達するまでの間は列車の制御の自由度が高い。

踏切１０２までの残距離Ｌ３と速度Ｖを条件に算出する減速時間Ｔｂ（ｖ，Ｌ３）と加速時間Ｔａ２（ｖ，Ｌ３）はオンラインで都度算出してもよいし、予め算出して、踏切情報記憶部２０２に保持しておいてもよい。

以上の処理により、列車１０１が踏切１０２を計画速度Ｖｍで通過できる加速パターンＰに到達するまでの減速時間Ｔｂ（ｖ，Ｌ３）と加速パターンＰ上を加速する時間Ｔａ２（ｖ，Ｌ３）を用いて、必要な警報時間を確保しつつ、計画速度Ｖｍで踏切１０２を通過することが可能となる。

上述した列車制御は、自動的に行っても、運転士を介して手動で行うように構成してもよい。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、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、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例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。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

１０１・・・列車
１０２・・・踏切
２０１・・・車上制御装置
２０２・・・踏切情報記憶部
２０３・・・踏切情報取得部
２０４・・・列車制御部
２０５・・・無線制御部
２０６・・・無線機

Claims (10)

1. 車上制御装置を有する列車制御システムにおいて、
   前記車上制御装置は、
   列車の現在位置と列車速度に基づいて前記列車を制御する列車制御部と、
   前記列車が走行する線路の踏切の位置、前記列車が前記踏切を経過する前に前記踏切の警報を行うに必要な警報時間、速度毎の加速時間および加速距離を記憶する踏切情報記憶部と、
   前記踏切情報記憶部に記憶された必要な警報時間から前記踏切の警報開始からの経過時間、または踏切遮断完了からの経過時間を差し引いた必要な残りの警報時間を算出する踏切情報取得部と、を有し、
   前記踏切情報取得部は、
   前記列車制御部から前記列車の位置情報を取得し、前記列車の位置から前記踏切までの残距離を算出し、現在の列車速度における前記列車から加速パターンまでの距離を算出し、さらに、現在の列車速度から加速パターン上で加速して、前記踏切に到達するまでの時間を用いて、前記列車の現在位置と前記加速パターンの間を走行する際の速度である踏切指示速度を周期的に算出し、算出した踏切指示速度を前記列車制御部に出力し、
   前記列車制御部は、
   予め定めた計画速度で前記踏切を通過できる前記加速パターンを作成し、前記列車速度と前記踏切指示速度を比較し、前記踏切指示速度が前記列車速度より速い場合、前記必要な残りの警報時間から前記加速パターン上を加速する加速時間を減算した前記加速パターンまでの時間経過後に前記加速パターンに到達するように前記列車速度を減速制御し、
   前記列車が前記加速パターンに到達したあとは、当該加速パターンにしたがって加速制御する
   ことを特徴とする列車制御システム。
2. 請求項１に記載の列車制御システムにおいて、
   前記列車から前記加速パターンまでの距離は、以下の式で算出し、
   Ｌ２＝Ｌ３－Ｌ１（Ｖ）
   Ｌ２：列車から加速パターンまでの距離
   Ｌ３：列車の位置から踏切までの残距離
   Ｌ１（Ｖ）：加速距離
   前記踏切指示速度は、以下の式で周期的に算出し、更新する
   Ｖａ＝Ｌ２／（Ｔ４－Ｔａ（Ｖ））
   Ｖａ：踏切指示速度
   Ｌ２：列車から加速パターンまでの距離
   Ｔ４：残りの警報時間
   Ｔａ（Ｖ）：踏切に到達するまでの加速時間
   ことを特徴とする列車制御システム。
3. 請求項２に記載の列車制御システムにおいて、
   前記踏切指示速度は、前記列車の平均速度であり、
   前記踏切情報記憶部は、
   複数の速度から加速した場合について計算した前記加速パターン上で加速して前記踏切に到達するまでの時間と距離を、保持する
   ことを特徴とする列車制御システム。
4. 車上制御装置を有する列車制御システムにおいて、
   前記車上制御装置は、
   列車の現在位置と列車速度に基づいて前記列車を制御する列車制御部と、
   前記列車が走行する線路の踏切の位置、前記列車が前記踏切を経過する前に前記踏切の警報を行うに必要な警報時間、速度毎の加速時間および加速距離を記憶する踏切情報記憶部と、
   前記踏切情報記憶部に記憶された必要な警報時間から前記踏切の警報開始からの経過時間、または踏切遮断完了からの経過時間を差し引いた必要な残りの警報時間を算出する踏切情報取得部を有し、
   前記列車制御部は、
   予め定めた計画速度で前記踏切を通過できる加速パターンを作成し、
   列車の現在位置から踏切の位置までの残距離と前記列車の速度を減速して、前記列車の列車速度を元に当該列車の現在位置から前記加速パターンに到達する位置までの減速時間と、前記加速パターンに到達した位置から加速して、現在位置から踏切の位置までの残距離と列車の列車速度を元に前記加速パターンの位置から前記踏切に到達する位置までの加速時間を算出し、前記減速時間と前記加速時間の和が前記必要な残りの警報時間より以下の場合、前記列車を減速させるように制御する
   ことを特徴とする列車制御システム。
5. 請求項４に記載の列車制御システムにおいて、
   前記踏切情報記憶部は、
   複数の位置と速度の組合せで予め算出した前記減速時間と前記加速時間を保持する
   ことを特徴とする列車制御システム。
6. 請求項１に記載の列車制御システムにおいて、
   前記踏切情報記憶部は、
   前記踏切の踏切位置、必要な警報時間、前記加速パターンから前記踏切までの加速時間、加速距離、を含み、
   前記踏切情報取得部は、
   前記列車制御部から前記列車が進行する前方向に前記踏切があるか否かを判定し、前記踏切がある場合、踏切側から前記踏切の状態を取得し、前記踏切の警報開始からの経過時間、または踏切遮断完了からの経過時間を計測し、
   前記踏切情報記憶部に記憶された必要な警報時間から前記踏切の警報開始からの経過時間、または前記踏切遮断完了からの経過時間を差し引いた必要な残りの警報時間を算出し、かつ、前記列車の現在位置から前記踏切までの残距離を算出し、
   前記列車の現在速度における現在位置から前記加速パターンに到達するまでの距離を算出し、
   前記列車制御部は、
   前記列車の平均速度を算出し、
   前記列車の現在速度と平均速度が、現在速度≧平均速度の条件にあるとき、前記列車の現在速度を減速するように制御し、
   前記列車が前記加速パターンに到着したあとは、前記列車が前記加速パターンにしたがって、前記計画速度で前記踏切の位置まで到達するように加速制御する
   ことを特徴とする列車制御システム。
7. 請求項１に記載の列車制御システムにおいて、
   前記踏切情報記憶部は、
   前記踏切の踏切位置、必要な警報時間、前記加速パターンから前記踏切までの加速時間、加速距離、を含み、
   前記踏切情報取得部は、
   前記列車制御部から前記列車が進行する前方向に前記踏切があるか否かを判定し、前記踏切がある場合、踏切側から前記踏切の状態を取得し、前記踏切の警報開始からの経過時間、または踏切遮断完了からの経過時間を計測し、
   前記踏切情報記憶部に記憶された必要な警報時間から前記踏切の警報開始からの経過時間、または前記踏切の踏切遮断完了からの経過時間を差し引いた必要な残りの警報時間を算出し、かつ、前記列車の現在位置から前記踏切までの残距離を算出し、
   前記列車の残距離と現在速度を元に減速時間と加速時間を算出し、
   前記列車制御部は、
   前記減速時間＋前記加速時間≦前記必要な残りの警報時間の条件を満たされるとき、前記列車の現在速度を減速するように制御し、
   前記列車が前記加速パターンに到着したあとは、前記列車が前記加速パターンにしたがって、前記計画速度で前記踏切の位置まで到達するように加速制御する
   ことを特徴とする列車制御システム。
8. 車上制御装置を有する列車制御システムにおける列車制御方法において、
   前記車上制御装置は、
   列車の現在位置と列車速度に基づいて前記列車を制御する列車制御部と、
   前記列車が走行する線路の踏切の位置、前記列車が前記踏切を経過する前に前記踏切の警報を行うに必要な警報時間、速度毎の加速時間および加速距離を記憶する踏切情報記憶部と、
   前記踏切情報記憶部に記憶された必要な警報時間から前記踏切の警報開始からの経過時間、または踏切遮断完了からの経過時間を差し引いた必要な残りの警報時間を算出する踏切情報取得部を有し、
   前記踏切情報取得部は、
   前記列車制御部から前記列車の位置情報を取得するステップと、
   前記列車の位置から前記踏切までの残距離を算出するステップと、
   現在の列車速度における前記列車から加速パターンまでの距離を算出するステップと、さらに、
   現在の列車速度から加速パターン上で加速して、前記踏切に到達するまでの時間を用いて、前記列車の現在位置と前記加速パターンの間を走行する際の速度である踏切指示速度を周期的に算出するステップと、
   算出した踏切指示速度を前記列車制御部に出力するステップ、を含み、
   前記列車制御部は、
   予め定めた計画速度で前記踏切を通過できる前記加速パターンを作成するステップと、
   前記列車の列車速度と前記踏切指示速度を比較し、前記踏切指示速度が前記列車速度より速い場合、前記必要な残りの警報時間から前記加速パターン上を加速する加速時間を減算した前記加速パターンまでの時間経過後に前記加速パターンに到達するように前記列車の列車速度を減速制御するステップと、
   前記列車が前記加速パターンに到達したあとは、当該加速パターンにしたがって加速制御するステップを含む、
   ことを特徴とする列車制御方法。
9. 請求項８に記載の列車制御方法において、
   前記踏切情報記憶部は、
   前記踏切の踏切位置、必要な警報時間、前記加速パターンから前記踏切までの加速時間、加速距離、を含み、
   前記踏切情報取得部は、
   前記列車制御部から前記列車が進行する前方向に前記踏切があるか否かを判定する判定ステップ、
   前記判定ステップにて前記踏切があると判定した場合、踏切側から前記踏切の状態を取得し、前記踏切の警報開始からの経過時間、または踏切遮断完了からの経過時間を計測するステップ、
   前記必要な警報時間から前記踏切の警報開始からの経過時間、または前記踏切の踏切遮断完了からの経過時間を差し引いた必要な残りの警報時間を算出するステップ、
   前記列車の現在位置から前記踏切までの残距離を算出するステップ、
   前記列車の現在速度における現在位置から前記加速パターンに到達するまでの距離を算出するステップを含み、
   前記列車制御部は、
   前記列車の踏切指示速度を算出するステップ、
   前記列車の現在速度と踏切指示速度が、現在速度≧踏切指示速度の条件にあるとき、前記列車の現在速度を減速するように制御するステップ、を含む、
   ことを特徴とする列車制御方法。
10. 請求項８に記載の列車制御方法において、
    前記踏切情報記憶部は、
    前記踏切の踏切位置、必要な警報時間、前記加速パターンから前記踏切までの加速時間、加速距離、を含み、
    前記踏切情報取得部は、
    前記列車制御部から前記列車が進行する前方向に前記踏切があるか否かを判定する判定ステップ、
    前記判定ステップにて前記踏切があると判定した場合、踏切側から前記踏切の状態を取得し、前記踏切の警報開始からの経過時間、または踏切遮断完了からの経過時間を計測するステップ、
    前記踏切情報記憶部に記憶された必要な警報時間から前記踏切の警報開始からの経過時間、または前記踏切の踏切遮断完了からの経過時間を差し引いた必要な残りの警報時間を算出するステップ、
    前記列車の現在位置から前記踏切までの残距離を算出するステップ、
    前記列車の残距離と現在速度を元に減速時間と加速時間を算出するステップ、
    前記列車制御部は、
    前記減速時間＋前記加速時間≦前記必要な残りの警報時間の条件を満たされるとき、前記列車の現在速度を減速するように制御するステップ、を含む、
    ことを特徴とする列車制御方法。

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