JP7433933B2 - 列車制御装置、及び列車制御方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、列車制御装置、及び列車制御方法に関する。

従来から、運行密度の高い鉄道路線では、乗客混雑により駅出発が遅れる等の理由により、先行列車に遅延が発生することがある。先行列車に遅延が発生すると、自列車が先行列車に接近することで、照査パターンに抵触し、保安ブレーキが動作することがしばしば発生する。保安ブレーキが動作すると、自列車の減速が生じる。これにより自列車も遅延が生じると共に、当該減速によって乗り心地も悪化する。

先行列車の進行で、照査パターンが進行方向に移動すると、自列車の保安ブレーキが解除される。これに伴い、自列車が遅延回復のために力行して速度を上げると、再び先行列車に接近して照査パターンに抵触し、保安ブレーキが動作する。このような力行と保安ブレーキとが繰り返されると、乗り心地が著しく悪化する。

このため、力行と保安ブレーキの繰り返しによる乗り心地の悪化を回避しつつ、自列車に発生する遅延を抑制する技術が提案されている。当該技術としては、例えば、照査パターンが移動したタイミングで、移動前の照査パターンに抵触する位置に達するように、目標速度を設定する技術が提案されている。この目標速度に従って走行すれば、保安ブレーキが動作しない範囲内での最高速度で走行できる。これにより、遅延を抑制しながら保安ブレーキの動作を回避できる。

特開２０１１－２１７５６４号公報

しかしながら、従来技術においては、自列車は、現在位置から、自列車の現在の位置から照査パターンに基づいた制御を開始するまでの位置まで、定常走行を想定しているため、自列車はすぐに目標速度にするための減速を開始することで、当該減速による遅延が後続の列車に伝播する可能性があるという問題がある。

実施形態の列車制御装置は、取得部と、記憶部と、運転算出部と、出力部と、照査算出部と、判定部と、減速算出部と、を備える。取得部は、列車の速度、位置、及び列車より下流の先行列車の位置に基づいて当該列車が停止すべき停止限界位置が移動する移動時刻を取得する。記憶部は、列車が走行する路線における当該列車が停止する駅の位置を示した路線情報と、路線で列車を運行するための情報として、少なくとも駅間の走行時間を含む運行情報と、を記憶する。運転算出部は、路線情報と、運行情報と、取得部が取得した列車の位置及び速度と、に基づいて、駅間の走行時間を守るために駅間で列車の速度の変化を示した運転曲線を算出する。出力部は、運転曲線に従った制御指令を、列車の駆動／制動制御装置に出力する。照査算出部は、先行列車の停止限界位置に基づいた、列車を停止させるための照査パターンを算出する。判定部は、運転曲線に従って列車が走行している場合、現在から移動時刻までの間に、運転曲線に従った列車の速度及び位置と、照査パターンで示された速度及び位置と、が一致する場合があるか否かを判定する。減速算出部は、判定部により一致する場合があると判定された場合に、一致した第１速度より低い第２速度であり且つ一致した第１位置より下流の第２位置で、照査パターンで示された速度及び位置と一致する前記列車の速度及び位置を有し、照査パターンの減速度よりも低い所定の減速度で減速する減速パターンを算出する。

図１は、第１実施形態にかかる列車制御装置が搭載された列車の構成を示した例示的かつ模式的なブロック図である。 図２は、第１実施形態のＡＴＣ車上装置により算出される照査パターンを示した図である。 図３は、第１実施形態の運転曲線算出部により算出された運転曲線と、照査パターン算出部により算出された照査パターンと、を例示した図である。 図４は、第１実施形態の減速パターン算出部により算出される減速パターンを例示した図である。 図５は、第１実施形態の減速パターン算出部による、先行列車との間に速度制限区間がある場合における減速パターンの算出例を示した図である。 図６は、第１実施形態の減速パターン算出部による、運転曲線において減速度／加速度が異なる複数区間で構成されている場合における、減速パターンの算出手法を例示した図である。 図７は、実施形態の列車制御装置における制御指令を出力するまでの処理を示したフローチャートである。 図８は、変形例２にかかる列車制御装置が搭載された列車の構成を示した例示的かつ模式的なブロック図である。

以下、本開示のいくつかの実施形態を図面に基づいて説明する。以下に記載する実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、あくまで一例であって、以下の記載内容に限られるものではない。
まず、第１実施形態の構成について説明する。

図１は、第１実施形態にかかる列車制御装置１００が搭載された列車ＴＲの構成を示した例示的かつ模式的なブロック図である。図１に示されるように、列車ＴＲは、列車制御装置１００の他、速度位置検出装置１１０、ＡＴＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）車上装置１２０、及び駆動／制動制御装置１３０が搭載されている。

速度位置検出装置１１０は、列車ＴＲの車輪Ｗの車軸に設けられる速度発電機（Ｔａｃｈｏｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１４０のパルスや、地上子２０１から車上子１５０を介して受信される情報などに基づいて、列車ＴＲの速度および位置を検出する。

ＡＴＣ車上装置１２０は、列車ＴＲが先行列車ＴＲａに衝突したり脱線したりするのを回避するためのブレーキ指令を出力するものである。ＡＴＣ車上装置１２０は、ＡＴＣ地上装置２００と通信可能に構成されている。

ＡＴＣ地上装置２００は、レール（軌道回路）ＲＬを介して各閉塞区間における列車の在線の有無を検知し、在線状況に応じて各閉塞区間の信号現示を決定し、決定した信号現示に関する情報を、各閉塞区間のレール（軌道回路）ＲＬを介してＡＴＣ車上装置１２０に送信する。

ＡＴＣ車上装置１２０は、信号現示に関する情報をＡＴＣ地上装置２００から受電器１６０を介して受信すると、この信号現示に関する情報に基づいて算出した停止限界位置までに停止するための停止パターンを算出する。そして、ＡＴＣ車上装置１２０は、算出した停止パターンを、列車制御装置１００に出力する。

列車制御装置１００は、列車を制御する装置であって、例えば、列車ＴＲを所定位置（たとえば停車駅に設定される目標停車位置）に停車させる停車制御を実現するために駆動／制動制御装置１３０に与える制御指令（たとえばブレーキ指令）を算出する。さらに、列車制御装置１００は、制限速度を守りながら駅間を走行させるための制御指令（力行指令および／またはブレーキ指令）も算出しうる。なお、列車制御装置１００は、たとえば、プロセッサやメモリなどを備えたコンピュータとして構成されている。

駆動／制動制御装置１３０は、ＡＴＣ車上装置１２０からのブレーキ指令と、列車制御装置からの力行指令および／またはブレーキ指令と、運転士の操作に応じて不図示の主幹制御器（マスターコントローラ）から出力される力行指令および／またはブレーキ指令と、に基づいて、モータ１７０および／またはブレーキ装置１８０を制御する。

なお、力行指令とは、駆動／制動制御装置１３０を介してモータ１７０に与えられることで列車ＴＲの力行を実現し、ブレーキ指令とは、駆動／制動制御装置１３０を介してモータ１７０またはブレーキ装置１８０に与えられることで列車ＴＲの制動を実現する。モータ１７０に与えられるブレーキ指令は、モータ１７０の回生を利用した回生ブレーキ（電気ブレーキ）を実現し、ブレーキ装置１８０に与えられるブレーキ指令は、ブレーキ装置１８０を利用した空気ブレーキを実現する。

ここで、実施形態において、列車制御装置１００は、車両特性推定部１０２と、車両特性モデル調整部１０３と、列車挙動予測部１０５と、運転曲線算出部１０６と、減速パターン算出部１０７と、制御指令出力部１０９と、取得部１１１と、照査パターン算出部１１２と、を有している。これらの構成の一部または全部は、列車制御装置１００のプロセッサがメモリに記憶されたコンピュータプログラムを実行することでハードウェアとソフトウェアとの協働により機能的に実現されてもよいし、専用の回路などによってハードウェア的に実現されてもよい。

また、列車制御装置１００は、ＳＳＤやＨＤＤのような不揮発性の記憶媒体に、記憶部１０１と、特性モデル保持部１０４と、を備えている。

記憶部１０１には、路線情報と、運行情報と、が記憶されている。路線情報は、列車ＴＲが走行する路線の情報であって、少なくとも当該列車が停止する駅の位置を示した情報が含まれている。さらに、路線情報には、路線に関する様々な情報が含まれており、たとえば、列車ＴＲが走行する路線の勾配および曲線（曲率半径）に関する情報や、各閉塞区間の制限速度に関する情報、閉塞長（閉塞区間の距離）に関する情報、閉塞区間の並びに関する線形情報などが含まれている。

運行情報は、たとえば、列車ＴＲが走行する路線上に存在する各停車駅の目標停車位置や、列車ＴＲの運転種別ごとに設定される停車駅、各駅間で予め決められた走行時間などを含んでいる。

特性モデル保持部１０４には、列車ＴＲの加速特性や減速特性などを含む車両情報が記憶されている。より具体的に、車両情報は、列車ＴＲの列車長や重量、与えられる力行指令およびブレーキ指令にそれぞれ対応した加速特性および減速特性を示すモデル（加速特性モデルおよび減速特性モデル）、空気抵抗の特性、勾配抵抗の特性、曲線抵抗の特性、電気ブレーキ（回生ブレーキ）と空気ブレーキとの切り換えの判断基準となる切換開始速度および切換終了速度などを含んでいる。

本実施形態にかかる特性モデル保持部１０４には、さらに、ＡＴＣが照査パターンを算出するためのパラメータ(停止パターンの減速度や空走時間)が記憶されている。

取得部１１１は、速度位置検出装置１１０から、速度位置検出装置１１０が検出した列車ＴＲの速度および位置を取得する。

さらに、取得部１１１は、記憶部１０１に運行情報として含まれている、停車駅における列車の停止時間から、先行列車ＴＲａが駅から移動を開始する移動時刻を取得する。先行列車ＴＲａが移動を開始することで、列車ＴＲの停止限界位置が移動する。換言すれば、先行列車ＴＲａの移動を開始する移動時刻は、列車ＴＲの停止限界位置が移動する時刻とも称することができる。

そして、列車ＴＲの停止限界位置が移動する移動時刻を、照査パターンが移動する移動時刻として処理を行っている。なお、列車ＴＲの停止限界位置が移動する移動時刻の取得手法は、運行情報の停車駅における列車の停止時間から、先行列車ＴＲａが駅から移動開始する移動時刻を、列車ＴＲの停止限界位置が移動する移動時刻として取得する手法に制限するものではなく、どのような手法を用いてもよい。例えば、停止限界位置が移動する移動時刻は、ＡＴＣ車上装置１２０から受け取る停止限界位置の推移から推測してもよいし、さらに運行情報に保持されている標準の運転曲線を参考に推測してもよい。さらには、地上の運行管理装置との間の無線通信で、運行管理装置による先行列車ＴＲａの移動予測結果として、先行列車ＴＲａの移動時刻を通知してもらってもよい。

車両特性推定部１０２は、取得部１１１によって取得された列車ＴＲの速度と位置と、記憶部１０１から読み出した路線情報と、特性モデル保持部１０４から読み出した車両情報と、制御指令出力部１０９から出力されたブレーキ指令に基づいて、ブレーキの利き具合を算出する。

車両特性モデル調整部１０３は、車両特性推定部１０２で推定されたブレーキの利き具合に基づいて、特性モデル保持部１０４に記憶されたパラメータを調整する。

列車挙動予測部１０５は、取得部１１１が取得した列車ＴＲの速度と位置、記憶部１０１から読み出した路線情報、特性モデル保持部１０４から読み出した車両情報、制御指令出力部１０９によって出力された前制御周期の力行指令とブレーキ指令に基づいて、所定時間後の列車の位置と速度を予測する。

運転曲線算出部１０６は、記憶部１０１から読み出された路線情報及び運行情報と、取得部１１１が取得した列車の位置及び速度と、特性モデル保持部１０４から読み出した車両情報に基づいて、制限速度を守りながら駅間の走行時間を守るために駅間で列車ＴＲの速度の変化を示した運転曲線を算出する。当該運転曲線に従って制御指令が行われることで、目的地（例えば次の駅）に走行時間を守りつつ到着できる。運転曲線算出部１０６は、例えば、駅出発時、臨時速度制限の発生/解除時、運転曲線と列車位置・速度・相対時刻のずれが大きくなったとき等で運転曲線を算出する。

制御指令出力部１０９は、取得部１１１が取得した列車ＴＲの速度と位置、記憶部１０１から読み出した路線情報と運行情報、特性モデル保持部１０４から読み出した車両情報、運転曲線算出部１０６により算出された運転曲線、列車挙動予測部１０５により算出された列車挙動予測結果(所定時間後の列車の位置と速度)に基づいて、列車ＴＲを運転曲線に従って走行させるための力行指令・ブレーキ指令を算出し、列車ＴＲの駆動／制動制御装置１３０に出力する。なお、本実施形態は、力行指令・ブレーキ指令を算出するために、列車ＴＲの速度と位置、路線情報と運行情報、車両情報、運転曲線、列車挙動予測部１０５により算出された列車挙動予測結果(所定時間後の列車の位置と速度)を全て用いる手法に制限するものではなく、これらの情報のうちいずれか複数を組み合わせて力行指令・ブレーキ指令を算出してもよい。

照査パターン算出部１１２は、ＡＴＣ車上装置１２０から取得した停止パターンに基づいて、列車ＴＲより下流で停止している先行列車ＴＲａの停止限界位置に基づいて、列車ＴＲを停止させるための照査パターンを算出する。

図２は、本実施形態のＡＴＣ車上装置１２０により算出される照査パターンを示した図である。図２に示される停止パターン２５１は、現在の停止限界位置で停止するために、現在の停止限界位置から所定の減速度で逆引きした位置対速度の曲線であり、曲線上の点を位置と速度の組で表したデータの集合である。所定の減速度としては、例えば、列車ＴＲの非常ブレーキの減速度が考えられる。照査パターン算出部１１２は、当該停止パターン２５１から、列車ＴＲの空走時間を前倒しすることで、照査パターン２５２を算出する。なお、本実施形態は、照査パターンの算出手法の一例を示したもので、停止限界位置に停止可能な減速パターンであればどのような算出手法を用いてもよい。

そして、後述する制御指令出力部１０９が、照査パターンと、取得部１１１が取得した列車速度と比較し、列車速度が照査パターンを超過している場合に、駆動／制動制御装置１３０にブレーキ指令を出力する。

減速パターン算出部１０７は、判定部１０８を備え、取得部１１１で取得された列車ＴＲの速度と位置、記憶部１０１から読み出した路線情報、運行情報、特性モデル保持部１０４から読み出した車両情報、ＡＴＣ車上装置１２０から受け取った信号情報、運転曲線算出部１０６により算出された運転曲線、照査パターン算出部１１２により算出された照査パターンに基づいて、先行列車ＴＲａ接近時に列車ＴＲを減速させるための減速パターンを算出する。

判定部１０８は、運転曲線算出部１０６により算出された運転曲線に従って列車ＴＲが走行している場合、現在から、列車ＴＲの停止限界位置が移動する移動時刻までの間に、運転曲線に従った列車ＴＲの速度及び位置と、照査パターンで示された速度及び位置と、が一致する場合があるか否かを判定する。

図３は、本実施形態の運転曲線算出部１０６により算出された運転曲線と、照査パターン算出部１１２により算出された照査パターンと、を例示した図である。図３に示される運転曲線３０１に従うように列車ＴＲの走行制御が行われている。そして、先行列車ＴＲａの現在位置に従って、先行列車の在線する閉塞区間の始点、または開通していない進路の始点として、停止限界位置３１２が設定されている。そして、照査パターン算出部１１２が、照査パターン３０２を算出している。

運転曲線３０１と、照査パターン３０２と、の交点３２１が、運転曲線３０１で示された速度及び位置と、照査パターン３０２で示された速度及び位置と、が一致していることを示している。そして、判定部１０８は、先行列車ＴＲａの走行に基づいて停止限界位置３１２が移動するまでの間に、列車ＴＲが交点３２１まで移動するか否かを判定する。先行列車ＴＲａの走行に基づいて停止限界位置３１２が移動するまでの時間とは、先行列車ＴＲａの進行により停止限界位置が次の閉そく始端の手前に更新され、照査パターンが移動するまでの時間と示している。

そして、判定部１０８は、先行列車ＴＲａの走行に基づいて停止限界位置３１２が移動するまでの間に、列車ＴＲが交点３２１まで移動しない場合、換言すれば、運転曲線に従った列車ＴＲの速度及び位置と、照査パターン３０２で示された速度及び位置と、が一致する場合はないと判定した場合、特に制御は行わない。

一方、判定部１０８は、先行列車ＴＲａの走行に基づいて停止限界位置３１２が移動するまでの間に、列車ＴＲが交点３２１まで移動する場合、換言すれば、運転曲線に従った列車ＴＲの速度及び位置と、照査パターン３０２で示された速度及び位置と、が一致する場合があると判定した場合、照査パターン３０２に抵触して保安ブレーキが動作すると予測されるため、減速パターン算出部１０７による減速パターンが算出される。

減速パターン算出部１０７は、判定部１０８により一致すると判定された場合に、一致した交点３２１の第１速度より低い第２速度であり且つ一致した交点３２１の第１位置より下流の第２位置で、照査パターン３０２と一致する、照査パターン３０２の減速度よりも低い所定の減速度で減速する減速パターン３３０を算出する。

減速パターン３３０を算出するための所定の減速度は、列車ＴＲの自動運転制御で駅に停止する際に算出される停止パターンの減速度より小さい減速度または、停止パターンのブレーキノッチより弱いブレーキノッチを用いた場合の減速度とする。これにより低い減速度が設定されるため、減速による不快感を抑制できる。

減速パターン算出部１０７は、一定のブレーキノッチを使った上で、逆引き始点から逆引きして減速パターンを算出する場合は、車両特性モデル調整部１０３で実際のブレーキの利き具合に合わせて調整した減速特性モデルを利用してもよい。当該減速特性モデルを用いることで、減速パターンに沿って減速する際のブレーキノッチの切換を低減できる。

減速パターン３３０は、照査パターン３０２上の、運転曲線３０１と照査パターン３０２の交点３２１の速度よりも低い速度となる座標（以降、逆引き始点とも称す）３２２から、逆引きシミュレーションにより算出される。

そして、列車挙動予測部１０５は、算出された減速パターンが運転曲線に達するまでの時間（列車ＴＲが減速パターンに従って逆引き始点に達するまでの時間）と、運転曲線に従って列車ＴＲが減速パターンと運転曲線との交点まで移動する相対時刻と、に基づいて、列車ＴＲが照査パターンに抵触するまでの時間を算出する。

このように、本実施形態の列車挙動予測部１０５は、減速パターン算出部１０７により減速パターンが算出される毎に、当該減速パターンに従って制御指令が出力された場合の列車ＴＲの移動を予測する。これにより、列車ＴＲが、照査パターン３０２まで達するか否かを判定できる。

そして、判定部１０８は、算出された減速パターンに従って列車ＴＲが移動した場合に、先行列車ＴＲａの走行に基づいて停止限界位置３１２が移動するまでの間に、減速パターンと照査パターンとの交点まで移動するか否か、換言すれば減速パターンに従った列車ＴＲの速度及び位置と、照査パターン３０２で示された速度及び位置と、が一致する場合があるか否かを判定する。減速パターンと照査パターンとの交点まで移動可能と判定された場合、減速パターン算出部１０７は、さらに、逆引き始点の速度を下げて減速パターンを算出する。当該処理を繰り返すことで、照査パターンに抵触する寸前に照査パターンが移動するような減速パターンを算出できる。

そして、制御指令出力部１０９は、減速パターン算出部１０７により減速パターンが算出された場合に、減速パターンに従った制御指令（力行指令・ブレーキ指令）を、列車ＴＲの駆動／制動制御装置１３０に出力する。

具体的には、制御指令出力部１０９は、列車挙動予測部１０５の予測結果に基づいて、列車速度が、運転曲線と減速パターンの速度が低い方に従うように、かつ、制限速度と照査パターンに抵触しないように、制御指令を算出する。

図４は、本実施形態の減速パターン算出部１０７により算出される減速パターンを例示した図である。図４で示される例では、運転曲線４０１に従って列車ＴＲが走行し、先行列車ＴＲａが駅で停車している例とする。このため、照査パターン４０２が算出されている。そして、列車ＴＲが交点４１１に移動するまでに、判定部１０８によって停止限界位置４１２が移動しないと判定されたため、減速パターンが算出される。

駅停車中の先行列車ＴＲａの出発が遅れている場合、先行列車ＴＲａの速度が低いため、先行列車ＴＲａがホームトラックから抜けきって照査パターン４０２が移動するまでの時間が長くなる。

そして、減速パターン算出部１０７により算出される減速パターンにおいては、減速パターンの逆引き始点４２１、４２２、４２３、４２４、４２５、４２６に示されるように、当該逆引き始点の速度を徐々に低くする調整を行った上で、減速パターンを算出する。

従来は、照査パターンまで移動しないように目標速度を下げた上で、当該目標速度で定常走行する技術が提案されていた。当該技術では、列車ＴＲで遅延が生じるため、後続列車に影響を与える可能性が大きかった。本実施形態では、先行列車ＴＲａに接近するまで速度を下げずにすむため、後続列車への影響を低減できる。

そして、減速パターン算出部１０７は、列車ＴＲが減速パターンの逆引き始点４２６まで移動した後の時刻が、照査パターン４０２が移動する移動時刻より早く、逆引き始点４２６の速度が所定速度Ｖｓ以下の場合に、逆引き始点４２６を変更せず、照査パターン３０２の減速度よりも低い所定の減速度より低い減速度の減速パターンを算出し、当該減速パターンに変更する。

つまり、減速パターン算出部１０７は、照査パターン４０２と減速パターンとの交点を逆引き始点４２６で示された所定速度Ｖｓまで下げたにもかかわらず、照査パターン４０２が移動するまでに、列車ＴＲが照査パターン４０２の逆引き始点４２６まで移動する場合には、所定の減速度よりも減速度を下げたまたはブレーキノッチを弱くした減速パターンを算出する。これにより、例えば、減速パターン算出部１０７は、所定の減速度の減速パターン４３１と比べて、減速度を下げた減速パターン４３２、４３３を算出していくことになる。

所定速度Ｖｓは、例えば、指令をブレーキから力行に切り換えても応答遅れのため力行が効く前に停車してしまう速度が設定されている。

逆引き始点速度を所定速度Ｖｓまで下げ、減速パターンの減速度を０km/h/s(減速パターンが定速)まで弱くしても、照査パターンが移動する前に照査パターンに達すると予測される場合は、機外停車は回避できないと判断する。

この場合は、制御指令出力部１０９は、照査パターンに抵触しないように制御指令を算出する結果、照査パターンの逆引き始点手前で停車することになる。

図５は、先行列車ＴＲａとの間に速度制限区間がある場合における減速パターンの算出例を示した図である。図５に示される例では、運転曲線５０１で示された区間のうち、位置Ｐ1～位置Ｐ2までの区間で速度Ｖ1に制限する速度制限がされている。

従来、定速走行するための目標速度を算出する手法では、先行列車ＴＲａとの間に速度制限があるか否かにかかわらず、早めに列車の目標速度まで下げ始める必要がある。しかしながら、先行列車ＴＲａとの間に速度制限があり、且つ速度制限区間の速度Ｖ1が目標速度より低い場合、移動前の照査パターンに達するのが予測より遅れるため、効率よく遅延を調整するのが難しい。この場合、後続列車に遅延が生じる可能性が高まる。

これに対して、本実施形態の減速パターン算出部１０７は、照査パターンで示された奇跡上で、交点５１１から速度を下げていくことで、減速逆引き始点５２１、５２２、５２３、５２４の順に設定する。そして、減速パターン算出部１０７は、当該減速逆引き始点５２１、５２２、５２３、５２４から所定の減速度に従った減速パターン５３１、５３２、５３３、５３４を順に算出する。

本実施形態においては、上述した減速パターン５３１、５３２、５３３、５３４に従って走行制御がされる。これにより、速度制限がなされた区間Ｐ1～Ｐ2までの間で減速する必要がない。

本実施形態によれば、運転曲線と照査パターンの交点より速度が低い座標を逆引き始点として、照査パターンよりも弱い減速度の減速パターンを挿入しているが、当該減速パターンに従って制御指令を行うことで、保安ブレーキ回避用の目標速度に従って列車ＴＲを走行させる際に、上述したような速度制限があっても、速度制限前には減速しなくてよいため、後続列車への遅延伝播を抑制できる。

図６は、運転曲線において減速度／加速度が異なる複数区間で構成されている場合における、減速パターンの算出手法を例示した図である。図６に示される例では、速度制限区間のため、運転曲線６０１が、減速度が異なる複数の区間（第１区間６５１、第２区間６５２）で構成されている。

このような場合、減速パターン算出部１０７は、運転曲線６０１と照査パターン６０２との交点６１１から速度を下げて、減速逆引き始点６２１、６２２を設定し、当該減速逆引き始点６２１、６２２から減速パターン６３１、６３２を算出する。

本実施形態の減速パターン算出部１０７は、第２区間において算出された減速パターン６３２で、第１区間終端のブレーキの終了位置まで前倒しになった場合に、第１区間の開始部分に新たに減速パターン６３１を挿入することで、列車ＴＲの速度を調整する。

このように、減速パターン算出部１０７は、第１区間において第１減速度で減速し、第１区間より下流の第２区間で第１の減速度より小さい第２減速度で減速している運転曲線のうち、第２区間について、所定の減速度の減速パターンに変更して、当該減速パターンが第１区間の終端まで到達した後、第１区間で第１減速が開始する区間を所定の減速度の減速パターンに変更する。

次に、列車制御装置１００における全体的な処理について説明する。図７は、本実施形態の列車制御装置１００における制御指令を出力するまでの処理を示したフローチャートである。

まず、照査パターン算出部１１２は、ＡＴＣ車上装置１２０が算出した停止パターンに基づいて、照査パターンを算出する（Ｓ７０１）。

次に、判定部１０８は、運転曲線及び照査パターンの交点までの列車ＴＲの走行時間が、照査パターンが移動するまでの時間よりも長いか否かを判定する（Ｓ７０２）。交点までの列車ＴＲの走行時間が、照査パターンが移動するまでの時間よりも長いと判定した場合（Ｓ７０２：Ｙｅｓ）、制御指令出力部１０９が、運転曲線に従って列車ＴＲが走行する制御指令を算出し、駆動／制動制御装置１３０に出力する（Ｓ７０３）。

一方、交点までの列車ＴＲの走行時間が、照査パターンが移動するまでの時間よりも短いと判定した場合（Ｓ７０２：Ｎｏ）、減速パターン算出部１０７は、照査パターン上の座標のうち、交点より低い速度に対応する座標を、逆引き始点として設定する（Ｓ７０４）。

そして、減速パターン算出部１０７は、当該逆引き始点及び所定の減速度に基づいて、減速パターンを算出する（Ｓ７０５）。なお、Ｓ７１１で減速度が設定された場合、Ｓ７１１で設定された減速度に基づいて減速パターンが算出される。

判定部１０８は、減速パターンに従って照査パターンに達するまでの列車ＴＲの走行時間が、照査パターンが移動するまでの時間よりも長いか否かを判定する（Ｓ７０６）。照査パターンに達するまでの列車ＴＲの走行時間が、照査パターンが移動するまでの時間よりも長いと判定した場合（Ｓ７０６：Ｙｅｓ）、制御指令出力部１０９が、運転曲線及び減速パターンのうち、速度が低い方に従って列車ＴＲが走行する制御指令を算出し、駆動／制動制御装置１３０に出力し、処理を終了する（Ｓ７０７）。

一方、照査パターンに達するまでの列車ＴＲの走行時間が、照査パターンが移動するまでの時間よりも短いと判定した場合（Ｓ７０６：Ｎｏ）、判定部１０８は、減速パターンの始点が、現在の列車ＴＲ近傍の位置か否かを判定する（Ｓ７０８）。減速パターンの始点が、現在の列車ＴＲ近傍の場合（Ｓ７０８：Ｙｅｓ）、減速パターンの再算出を行わず、制御指令出力部１０９が、運転曲線及び減速パターンのうち、速度が低い方に従って列車ＴＲが走行する制御指令を算出し、駆動／制動制御装置１３０に出力する（Ｓ７０７）。

一方、減速パターンの始点が、現在の列車ＴＲ近傍まで到達していない場合（Ｓ７０８：Ｎｏ）、減速パターンと照査パターンの交点で示される速度が、所定速度Ｖｓ以下か否かを判定する（Ｓ７０９）。減速パターンと照査パターンの交点で示される速度が、所定速度Ｖｓより大きいと判定した場合（Ｓ７０９：Ｎｏ）、照査パターン上の座標のうち現在の逆引き始点として設定されている座標より、速度が低い座標を、逆引き始点として設定する（Ｓ７１０）。

一方、減速パターンと照査パターンの交点で示される速度が、所定速度Ｖｓ以下と判定した場合（Ｓ７０９：Ｙｅｓ）、減速パターン算出部１０７は、現在の逆引き始点は変更せずに、現在の減速パターンと比べて低い減速度が設定される（Ｓ７１１）。

そして、再びＳ７０５から処理を繰り返し、Ｓ７０７に遷移した時点で、算出された減速パターンまたは運転曲線に従った制御指令が出力されることになり、処理を終了する。

（変形例１）
上述した実施形態では、減速パターンでは所定の減速度で減速させる場合について説明した。しかしながら、減速パターンを所定の減速度で減速させる場合に制限するものではない。そこで、変形例１では、減速パターンと照査パターンの交点に近づくに従って減速度が小さくなる場合について説明する。

本変形例の減速パターン算出部１０７は、逆引き始点から減速パターンを算出する際に、逆引き始点（交点）ほど減速度が低い、またはブレーキノッチを引くように設定し、逆引き始点（交点）から遠くなるに従って減速度が高くなる、またはブレーキノッチを押すような減速パターンを算出する。

本変形例では、当該減速パターンを算出することで、照査パターンに抵触する直前には減速度が低くなっている。このため、照査パターンが下流に移動したことで、列車ＴＲの減速パターンが更新されたことで、列車ＴＲの目標速度が上がった場合に、制御指令を力行側に変更するための変更量を低減できる。これにより、乗り心地の悪化を抑止できる。

（変形例２）
図８は、変形例２にかかる列車制御装置８００が搭載された列車ＴＲの構成を示した例示的かつ模式的なブロック図である。図８に示されるように、列車ＴＲは、列車制御装置１００の他、速度位置検出装置１１０、ＡＴＣ車上装置１２０、及び駆動／制動制御装置１３０の他に車上通信装置１９０が搭載されている。

図８に示される例では、第１の実施形態で示したような、固定閉塞方式のＡＴＣの代わりに移動閉塞方式のＣＢＴＣ（Communications-Based Train Control）が設けられた例とする。変形例においては、ＣＢＴＣ地上装置８５０と、第１地上通信装置８５１と、第２地上通信装置８５２と、が設けられている。ＣＢＴＣ地上装置８５０と、第１地上通信装置８５１と、第２地上通信装置８５２と、はネットワーク８６０を介して接続されている。

第１地上通信装置８５１は、列車ＴＲとの間で無線通信を行う。第２地上通信装置８５２は、先行列車ＴＲａとの間で無線通信を行う。そして、ＣＢＴＣ地上装置８５０は、第１地上通信装置８５１と第２地上通信装置８５２が受信した情報に基づいて、列車ＴＲ、ＴＲａの制御を行う。

例えば、ＣＢＴＣ地上装置８５０は、先行列車ＴＲａの位置情報等を、第２地上通信装置８５２を介して、列車ＴＲの車上通信装置１９０に送信する。これにより、列車ＴＲは、先行列車の進行する毎に、進行に応じた先行列車ＴＲａの位置情報を逐次受信できる。これによって、列車ＴＲの列車制御装置１００は、先行列車ＴＲａの位置情報に応じて更新される停止限界位置に基づいた照査パターンの移動を認識できる。これにより、第１の実施形態で示したＡＴＣの場合と比べて高い頻度で変更される照査パターンに応じた、列車ＴＲの移動制御を実現できる。なお、移動制御については第１の実施形態と同様として説明を省略する。

上述した実施形態及び変形例によれば、運転曲線と照査パターンの交点に、照査パターンよりも弱い減速度の減速パターンに変更して、当該減速パターンで示された保安ブレーキ回避用の目標速度になるように制御指令が行われることで、後続列車への遅延伝播を抑制できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、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、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。

１００、８００…列車制御装置、１０１…記憶部、１０２…車両特性推定部、１０３…車両特性モデル調整部、１０４…特性モデル保持部、１０５…列車挙動予測部、１０６…運転曲線算出部、１０７…減速パターン算出部、１０８…判定部、１０９…制御指令出力部、１１１…取得部、１１２…照査パターン算出部。

Claims (5)

1. 列車の速度、位置、及び列車より下流の先行列車の位置に基づいて当該列車が停止すべき停止限界位置が移動する移動時刻を取得する取得部と、
   前記列車が走行する路線における当該列車が停止する駅の位置を示した路線情報と、前記路線で前記列車を運行するための情報として、少なくとも駅間の走行時間を含む運行情報と、を記憶する記憶部と、
   前記路線情報と、前記運行情報と、前記取得部が取得した前記列車の位置及び速度と、に基づいて、前記駅間の走行時間を守るために駅間で前記列車の速度の変化を示した運転曲線を算出する運転算出部と、
   前記運転曲線に従った制御指令を、前記列車の駆動／制動制御装置に出力する出力部と、
   前記先行列車の停止限界位置に基づいた、前記列車を停止させるための照査パターンを算出する照査算出部と、
   前記運転曲線に従って前記列車が走行している場合、現在から前記移動時刻までの間に、前記運転曲線に従った前記列車の速度及び位置と、前記照査パターンで示された速度及び位置と、が一致する場合があるか否かを判定する判定部と、
   前記判定部により一致する場合があると判定された場合に、一致した第１速度より低い第２速度であり且つ一致した第１位置より下流の第２位置で、前記照査パターンで示された速度及び位置と一致する前記列車の速度及び位置を有する、前記照査パターンの減速度よりも低い所定の減速度で減速する減速パターンを算出する減速算出部と、を備え、
   前記出力部は、当該減速パターンに従った制御指令を、前記列車の駆動／制動制御装置に出力する、
   列車制御装置。
2. 前記減速算出部は、前記列車の自動運転制御で駅に停止する際に算出される停止パターンの減速度より小さい減速度の前記減速パターンを算出する、または前記列車の自動運転制御で駅に停止する際に算出される停止パターンのブレーキノッチより弱いブレーキノッチを用いた場合の前記減速パターンを算出する、
   請求項１に記載の列車制御装置。
3. 前記減速算出部は、前記列車が前記第２位置まで移動した後の時刻が、前記移動時刻より早く、且つ前記第２速度が所定速度以下の場合に、前記所定の減速度より低い減速の減速パターンに変更する、
   請求項１または２に記載の列車制御装置。
4. 前記減速算出部によって算出される、前記減速パターンは、前記第２位置に近づくに従って、減速度が小さくなる、
   請求項１乃至３のいずれか一つに記載の列車制御装置。
5. 列車制御装置において実行される列車制御方法であって、
   前記列車制御装置は、
   列車が走行する路線における当該列車が停止する駅の位置を示した路線情報と、前記路線で前記列車を運行するための情報として、少なくとも駅間の走行時間を含む運行情報と、を記憶する記憶部と、
   を備え、
   前記列車制御方法は、
   列車の速度、位置、及び列車より下流の先行列車の位置に基づいて当該列車が停止すべき停止限界位置が移動する移動時刻を取得する取得ステップと、
   前記路線情報と、前記運行情報と、前記取得ステップが取得した前記列車の位置及び速度と、に基づいて、前記駅間の走行時間を守るために駅間で前記列車の速度の変化を示した運転曲線を算出する運転算出ステップと、
   前記運転曲線に従った制御指令を、前記列車の駆動／制動制御装置に出力する出力ステップと、
   前記先行列車の停止限界位置に基づいた、前記列車を停止させるための照査パターンを算出する照査算出ステップと、
   前記運転曲線に従って前記列車が走行している場合、現在から前記移動時刻までの間に、前記運転曲線に従った前記列車の速度及び位置と、前記照査パターンで示された速度及び位置と、が一致する場合があるか否かを判定する判定ステップと、
   前記判定ステップにより一致する場合があると判定された場合に、一致した第１速度より低い第２速度であり且つ一致した第１位置より下流の第２位置で、前記照査パターンで示された速度及び位置と一致する前記列車の速度及び位置を有し、前記照査パターンの減速度よりも低い所定の減速度で減速する減速パターンを算出する減速算出ステップと、を備え、
   前記出力ステップは、当該減速パターンに従った制御指令を、前記列車の駆動／制動制御装置に出力する、
   列車制御方法。

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