JPWO2011055470A1 - 定位置停止支援システム - Google Patents

Abstract

移動体の状況に応じて停止精度を向上させる定位置停止支援システムを得るために、移動体を停止させる減速パターンを記憶する減速パターン記憶部と、ブレーキノッチ毎の設計減速度情報および移動経路上の各位置での経路の幾何的情報を含む減速度パラメータを記憶するパラメータ記憶部２０と、移動体の現在位置および現在速度を検出する位置検知部３０と、実際の減速度に当該位置における幾何的情報を加味し、操作中のブレーキノッチの設計減速度を減じて当該ブレーキノッチ減速度の補正値を求める特性推定部４０と、現在位置、現在速度およびブレーキノッチ毎の補正値に基づいて、位置と速度の関係を減速パターンに近づける推定減速度を持つブレーキノッチを選択するノッチ選択部５０とを備える。

Description

この発明は、鉄道などにおける軌道上移動体を定められた位置に停止させるのを支援する定位置停止支援システムに関する。

従来の定位置停止支援システムにおいては、予め設定された停止位置までの距離情報を送信する送信機能を有する地上側装置と、上記距離情報を受信した距離情報および計測した走行路上での移動量から停止位置までの距離を求める演算手段とを備え、求めた距離を表示するように構成している。これにより、移動体側で、停止位置目標までの距離を随時正確に表示するため、移動体の運転士にとって分かりやすく、停止位置を迅速且つ正確に誘導支援することが示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−７８８８３号公報

従来の定位置停止支援システムでは、単に停止位置目標までの距離を表示するだけであるから、距離の情報だけでは、どの程度ブレーキノッチを出力すべきか、分からない。したがって、経験が浅い運転士は、定位置に精度良く停止させることは困難であった。また、移動体の重量が通常より大きい、または制動装置の効き具合が通常と異なることによって、減速度が設計値と異なった場合には、定位置に精度良く停止させることは困難となっていた。

この発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、ブレーキノッチの減速度が設計値と異なる場合でも、その差異を補正値として記憶し、補正値を加味した推奨ブレーキノッチを運転士に表示することによって、停止精度を向上させることができる定位置停止支援システムを得るものである。

この発明の定位置停止支援システムにおいては、移動体の移動経路上の位置とこの位置での前記移動体の速度との関係を表す関係曲線であって予め定められた停止位置に前記移動体を停止させる減速パターンを記憶する減速パターン記憶部と、前記移動体のブレーキノッチ毎の設計減速度情報および前記移動経路上の各位置での経路の幾何的情報を含む減速度パラメータを記憶するパラメータ記憶部と、前記移動体の現在位置および現在速度を検出する位置検知部と、前記現在速度の時間的変化から得られる減速度、前記移動体で現在操作されているブレーキノッチ情報および前記減速度パラメータから現在の推定減速度を求め、前記ブレーキノッチの設計時の減速度との差分を補正値として算出する特性推定部と、前記現在位置、前記現在速度および前記現在の推定減速度に基づいて、前記位置と前記速度の関係を前記減速パターンに近づける前記設計時の減速度と前記補正値の和を持つ前記ブレーキノッチを推奨ブレーキノッチとして選択するノッチ選択部とを備えたものである。

この発明は、ブレーキノッチの減速度が設計値と異なる場合でも、その差を補正値として記憶し、補正値を加味した推奨ブレーキノッチを運転士に提示するので、停止精度を向上させることができる。

この発明の実施の形態１を示す定位置停止支援システムの構成図である。 この発明の実施の形態１を示す定位置停止支援システムの効果の説明図である。 この発明の実施の形態１を示す定位置停止支援システムのノッチ表示部の表示を説明する図である。 従来の運転士の通常のブレーキノッチの選択状況の説明図である。 ブレーキ性能が悪化した場合の従来の運転士のブレーキノッチの選択状況の説明図である。 この発明の実施の形態２を示す定位置停止支援システムの構成図である。 この発明の実施の形態１を示すノッチ選択部の推奨ブレーキノッチ選択の説明図である。 ノッチ選択部の動作の説明図である。

実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１における定位置停止支援システムの構成図である。図において、定位置停止支援システムは、減速パターン作成部１０、パラメータ記憶部２０、移動体の（車上）位置検知部３０、特性推定部４０、ノッチ選択部５０、およびノッチ表示部６０によって構成される。ここで、移動体とは、列車など経路上を移動するものであり、位置検知部３０は、列車の車両など移動体上に設けられる。

図において、減速パターン作成部１０は、パラメータ記憶部２０に記憶された減速パターンごとのパラメータを読み出して減速パターンを作成し、ノッチ選択部５０へ速度パターンの情報を出力する。（車上）位置検知部３０は、移動体の現在位置を検知して、現在位置をノッチ選択部５０へ出力する。特性推定部４０は、現在のブレーキノッチ情報および列車位置と列車速度の時間的変化から減速度を推定して、ノッチ選択部５０へ推定した減速度を出力するとともに、パラメータ記憶部２０に推定減速度と設計減速度の差を補正値として出力する。ノッチ選択部５０は、現在位置と推定した減速度から減速パターンに近づけるような推奨ブレーキノッチを選択する。ノッチ表示部６０は、ノッチ選択部５０で選択された推奨ブレーキノッチを表示する。

なお、減速パターン作成部１０は、必須ではなく、手入力などによって減速パターンを作成して、減速パターンを記憶して取り出せる減速パターン記憶部があれば良い。この場合には、減速パターン記憶部から読み出した減速パターンをノッチ選択部５０へ出力する。

ここで、減速パターンは、移動体の移動経路上の位置とこの位置での前記移動体の速度との関係を表す関係曲線であって、駅など予め定められた停止位置に前記移動体を停止させる位置と速度との関係曲線である。ブレーキノッチ（ノッチとも呼ぶ）とは、列車などの移動体に設けられ、一定の刻みでブレーキ出力を変化させるコントローラーの段数を示す。減速度とは、ブレーキによって減速される速度の時間的変化の割合を示し、加速度と逆に減速時において正の値をとる。推奨ブレーキノッチとは、予め設定された駅などの定位置に停止するため、本システムが運転士に推奨するブレーキノッチである。

パラメータ記憶部２０は、列車などの移動体の種類（型式）や個体差に応じて、ブレーキノッチ毎の設計減速度（または標準減速度）、車輪径、制御余裕を持たせるための低減率、および列車が運行する経路上の各位置での軌道の勾配情報など、減速パターンまたは後に説明するブレーキ性能を計算するためのパラメータを記憶する。ここで、経路上の各位置での勾配情報は、移動経路の特定位置での幾何学的情報といえる。また、減速度パラメータには、勾配情報、曲線などの経路の幾何的情報、列車などの移動体の重量情報、降雨、降雪の有無を示す天候情報を含めることができる。

なお、これらの減速度パラメータは、ＲＯＭなどの形式であらかじめ記憶させておいても良い。また、列車が走行するたびに、別途、用意される通信手段によって、上記減速パラメータを地上から列車へ送信しても良い。また、移動体の重量情報は、移動体に設けた計測器により求めたものを記憶しても良く、この場合には、経路途中の積載物、人などの積み込み積み下ろしによる増減を精度良く反映させることができる。また、移動体の重量情報は、多い、普通、少ないなどのボタンなどの簡易なユーザインターフェースによって、入力されるようしても良い。この場合には、簡易な操作で、動的に移動体の概略の重量を変更でき、比較的精度の高い減速パターンまたは推定減速度を求めることができる。

また、移動体の経路の幾何学的情報は、経路上の位置により変わるため、上記減速度パラメータと移動体の位置に基づいて、当該位置での幾何学的情報を求める手段を設けると良い。例えば、減速度パラメータとして、予め、移動経路を区間に分割し、区間ごとに勾配、曲率の幾何学的情報を記録したテーブルを持たせることができる。この場合には、移動体の位置から区間を求め、上記テーブルから、求めた区間での勾配、曲率の幾何学的情報を求めるようにすることができる。また、別の例としては、離散的な位置での勾配、曲率情報を記録したテーブルを設けておき、求める位置の両側の離散的な位置での勾配、曲率情報を内挿補間して求める位置での勾配、曲率情報とすることができる。

減速パターン作成部１０は、列車を定位置に停車するための減速パターンを、前記パラメータ記憶部２０から読み出したパラメータを用いて作成する。例えば、停止位置通知用地上子３から目標停止位置１０１までの区間において、勾配Ｘ［‰］が一定で且つ列車ブレーキ性能が列車速度によらず減速度β［ｋｍ／（ｈｓ）］が一定であり、空気抵抗および曲線（カーブ）抵抗の影響を無視できるものとする。このとき、残走距離ｄ［ｍ］とこれに対応する速度Ｖ（ｄ）［ｋｍ／ｈ］との関係は、例えば下記の式（１）で表される。

勾配Ｘは、式（１）に示されるように、値３１で除することにより、その勾配が列車に及ぼす減速度に相当する値（単位［ｋｍ／ｈ］）へ変換できる。

上記は、パラメータから減速パターンを求めたが、予め、複数の減速パターンそのものを記憶しておき、記憶された減速パターンから該当する減速パターンを選択して、減速パターンとしても良い。

位置検知部３０は、線路上の列車の速度および位置を算出するものである。位置検知部３０は、速度発電機と車上子の組合せによるものが多いが、ＧＰＳやレーダなどで実現してもよい。速度は、速度発電機のパルスに車輪径を加味することで得られる。また、位置は、あらかじめ定められた位置に設置される地上子の上を列車が通過することで得られる車上子からの情報から、当該地上子の位置を得、さらに地上子位置を基点に速度情報を積分することで線路上の位置を算出する。

ブレーキ性能は、ブレーキの個体差や経年劣化、天候などにより変化するレールとの摩擦係数などにより、設計上と異なる特性を持つことがある。特性推定部４０は、位置検知部３０で得られる位置・速度情報と、運転士の操作により出力されているブレーキノッチから、ブレーキノッチ毎の実際のブレーキ性能を推定する。ブレーキ性能は、車上位置検知部３０からの速度情報を微分して得られる実際の減速度に、パラメータ記憶部２０で保持している当該位置における勾配情報を加味することで得られる。この勾配情報の加味は、例えば予め勾配ごとに補正する割合を設定しておき、当該位置での勾配に対応する割合をかけることなどで行うことができる。推定したブレーキ性能とパラメータ記憶部２０に記憶されているブレーキノッチ毎の設計減速度に大きな差が生じている場合は、差を補正値としてパラメータ記憶部２０に出力し、パラメータ記憶部２０で記憶しておく。

位置検知部３０が、速度発電機と車上子の組合せによる場合には、ブレーキ操作などによって車輪が滑走すると、位置・速度情報の誤差が増大する。このような誤差に対応するために、特性推定部４０に加速度センサを接続し、そこから直接減速度を測定しても良い。

また、ブレーキ性能は、パラメータ記憶部に保持している曲率情報から、当該位置における曲率情報を加味することで得られる。この曲率情報の加味は、例えば予め曲率ごとに補正する割合を設定しておき、当該位置での曲率に対応する割合をかえることなどで行うことができる。

また、特性推定部４０は、パラメータ記憶部２０に記憶されているブレーキノッチごとの標準減速度を元に、同じくパラメータ記憶部２０に記憶されている勾配情報から現在位置における勾配を求めて補正することで減速度を推定することもできる。これはブレーキノッチを変更した直後などに有効である。

ノッチ選択部５０は、減速パターン作成部１０で作成された減速パターンと、パラメータ記憶部２０に記憶したブレーキノッチ毎の設計減速度に補正値を加えた推定減速度に基づき、位置検知部３０から得られる現在位置における推奨ブレーキノッチを選択する。すなわち、ノッチ選択部５０は、現在位置、現在速度に基づいて、ブレーキノッチのうちで、位置と速度の関係を減速パターンに近づける推定減速度を持つブレーキノッチを推奨ブレーキノッチとして選択する。

ノッチ表示部６０は、ノッチ選択部５０の計算結果である最適ノッチ（推奨ブレーキノッチ）と実ノッチに関する情報を表示する。

次に、動作について説明する。図２は、ブレーキ性能が悪い状態での、定位置停止支援システムにおける、列車停止位置１１と減速パターン１２、実際に停車する列車の列車位置−速度曲線１３の関係を示したものである。

減速パターン作成部１０は、減速開始地点１４またはその手前に設置されている地上子、あるいは前駅停車位置を基点として位置検知部３０から得られる位置情報から、停止駅に近づいたことを判断し、パラメータ記憶部２０に記憶している、停止駅に対応する列車停止位置１１に停車するための減速パターン１３を作成する。

パラメータ記憶部２０は、減速パターン１３の作成に必要な、ノッチごとの減速度や車輪径、駅近傍の各位置での勾配情報などの減速度パラメータも記憶している。さらに、精度を高める場合は、同じくパラメータ記憶部２０に記憶した駅近傍の各位置での移動体線路の曲線情報を考慮して、減速パターン１３を求めても良い。ここで、曲線情報は、移動体経路の幾何学的情報の一つであり、例えば移動体経路の曲線形状の曲率である。

ここで、勾配情報または曲線情報は、線路上の位置での勾配または曲線の情報で、基準点からの線路（移動体の経路）上の相対距離（キロ程と呼ばれる）を指定すると、その位置での勾配または曲線（曲率）を得るための情報である。任意の位置での勾配、曲線（曲率）を得るために、離散的な位置（代表位置）での勾配、曲率の情報をパラメータ記憶部２０に記憶しておき、離散的な位置間を補間（内挿）してその間の任意の勾配、曲率を求めるようにしても良い。また、駅や切替ポイント（転轍機）からの距離Ａから距離Ｂ間の区間の勾配、曲率情報をパラメータ記憶部２０に記憶して、現在位置がどの区間かを求めて、当該区間の勾配、曲率を求めるようにしても良い。

列車は、運転士が操作するブレーキノッチの制御結果により減速する。特性推定部４０は、位置検知部３０の出力（現在位置と現在速度）と現在の位置での経路の幾何学的情報（勾配情報など）とから、当該ブレーキノッチＢｎによる実際の減速度βＢｎを推定し、パラメータ記憶部２０に記憶されているブレーキノッチ毎の減速度（β０Ｂｎとする）と比較し、その差を補正値ΔβＢｎとしてパラメータ記憶部２０で記憶する。ブレーキノッチ毎の補正値ΔβＢｎは、推定するたびに上書き更新してもよいし、過去数回分の平均値を取って記憶させてもよい。

ノッチ選択部５０は、位置検知部３０から周期的に列車位置Ｄｔおよび速度Ｖｔを取得し、列車位置における減速パターン１２の速度Ｖｐｔと比較する。パラメータ記憶部２０に記憶されているブレーキノッチ毎の減速度β０Ｂｎに従い、減速パターン１２の現在位置における減速度γｐｔと、ブレーキノッチＢｎに対しパラメータ記憶部２０で記憶しているブレーキノッチ毎の減速度β０Ｂｎおよび補正値ΔβＢｎの加算値（加算結果を推定減速度とする）とを比較し、減速度γｐｔと推定減速度の差が十分少なく、かつ速度差Ｖｔ−Ｖｐｔが、０に近づくように、最適なブレーキノッチＢｐｔを選択する。また、減速パターンの現在位置での速度と現在速度との速度差が閾値以上の場合には、速度差を小さくして停止位置に停止できかつ現在のブレーキノッチとのノッチ差が最も小さいブレーキノッチを推奨ブレーキノッチとして選択する。例えば、現在速度が減速パターン１２より高い場合、γｐｔよりブレーキ性能が高い全てのノッチに対し、各ノッチを固定したままそれぞれのブレーキ性能βＢｎで停止すると仮定した場合の停止位置ＰＢｎを計算し、ＰＢｎが列車停止位置１１に一番近いブレーキノッチを推奨ブレーキノッチとする。

次に、図８を用いて、ノッチ選択部５０の動作について説明する。ノッチ選択部５０は、ステップ１０１にて実際の停止位置Ｐ０と想定停止位置ＰＢの最小値を記憶する最小位置ずれ値ΔＰ０を無限大に、想定ノッチ記憶変数Ｂを現在値Ｂｔと設定する。

次に、ステップ１０２にて、位置検知部３０から、列車位置Ｄｔおよび速度Ｖｔを取得する。ステップ１０３は、列車位置Ｄｔおよび速度Ｖｔから、パラメータ記憶部２０に記憶されているブレーキノッチ毎の推定減速度に従い、想定ノッチＢでの減速パターン１２を計算し、さらに想定停止位置ＰＢと減速パターン１２での列車停止位置Ｐ０の差ΔＰを計算する。

ステップ１０４は、ΔＰの絶対値と、最小位置ずれ値ΔＰ０の絶対値を比較し、ΔＰの絶対値の方がΔＰ０の絶対値より大きければ、終了する。そうでなければ、ステップ１０５へ進む。

ステップ１０５は、想定ノッチＢを装置ノッチ記憶変数Ｂへ、ΔＰをΔＰ０へそれぞれ記憶させる。次に、パターン１０６で、想定停止位置が列車停止位置より手前か調べ、手前であればステップ１０７にて想定ノッチを一段弱く想定し、想定停止位置が列車停止位置より奥であれば、ステップ１０８で想定ノッチを一段強く想定する。

最後に、ステップ１０９にて想定ノッチが、実際のノッチ段数の範囲内か調べ、範囲外であれば処理を終了し、範囲内であればステップ１０３に戻る。なお、この求め方は、減速パターン１２に適用することができる。

次に、図７を用いて具体的な求め方を説明する。図７は、現在時刻における減速パターン１２と列車状態１３（列車位置Ｄｔ、速度Ｖｔ）を示している。現在時刻における減速パターン１２の減速度は４ノッチと計算されているが、現在時刻における列車状態１３は、減速パターン１２よりも速度が低いため、４ノッチのまま停止すれば、列車停止位置より手前に停止することになる（４ノッチでの停止パターン１５）。そこで、一段ノッチを下げ、３ノッチ固定でブレーキ出力した停止パターン１６も計算し、４ノッチでの停止パターン１５と、どちらがより列車停止位置１１に近いかを比較し、より近い位置で停止するノッチ（図７の場合３ノッチ）を推奨ブレーキノッチとする。なお、図中、Ｂ１，Ｂ３は、４ノッチの場合の減速度であり、Ｂ２は、３ノッチの場合の減速度である。

ノッチ表示部６０は、現在出力されているブレーキノッチＢｔと、ノッチ選択部５０によって選択された最適なブレーキノッチＢｐｔを、運転士に提示する。

次に、ノッチ表示部６０の表示例について説明する。図３の（ａ），（ｂ），（ｃ）は、この発明の実施の形態１による定位置停止支援システムのノッチ表示部６０の図形例である。

図において、中央の円形部分に、推奨ブレーキノッチ段数を数字で表示する。また、中央の円形部分の円形以外に、上下に三角形が示されている。中央の円形に近い位置に大型の三角形が、この大型の三角形に続いて小型の三角形が連なって示されている。これらは、操作中のブレーキノッチに対し、推奨するブレーキノッチが高め、または低めであることを、それぞれの図形を点灯させることで示す（なお、図では、斜線部が点灯されていることを示す。）。さらに、上の大型の三角形の上および下の大型の三角形の下に、二つの三角形が連なった形（２連三角形）が示されている。これらの２連三角形の表示が点灯すると、操作中のブレーキノッチに対し、推奨するブレーキノッチが、さらに高め、低めであることを示している。

次に、表示減速パターンと推定減速度からは、４ノッチが最適であり、また運転士は４ノッチでブレーキ操作している場合の表示例を示す。図３（ａ）では、ノッチ選択部５０で選択されたノッチ段数である「４」を中央に表示している。また中央の円形部分が点灯しているため、実際に出力している４ノッチの減速度は、計算上の減速パターンと合致していることを示している。

図３（ｂ）は、減速度が推定減速度より若干下回っているときのノッチ表示部６０の状態を示す。ノッチ選択部５０は、特性推定部４０で求めたブレーキ性能に基づいて、推奨ブレーキノッチとして５ノッチを選択しているため、中央の数字も「５」を表示する。また、中央の円形ではなく、下の三角部分が点灯している。この表示は、操作しているブレーキノッチに対し、推奨ブレーキノッチは一段高いため、一段ノッチを上げるべきであることを示している。

図３（ｃ）は、減速度が推定減速度より大きく下回っているときのノッチ表示部６０の状態を示す。ノッチ選択部５０は、特性推定部４０で求めたブレーキ性能に基づいて、推奨ブレーキノッチとして、６ノッチを選択しているため、中央の数字も「６」を表示する。また、中央の円形ではなく、一番下の二連三角形の部分が点灯している。この表示は、操作しているブレーキノッチに対し、推奨ブレーキノッチは二段以上高いため、ノッチを大幅に上げるべきであることを示している。

ここで、対比のため、従来の列車の運行について説明する。従来の列車の運行においては、あらかじめ定められたダイヤ通りに列車を運転することが求められている。特に、駅において、列車が定位置からはずれた位置で停車すると、並んで待っている利用客の乗降に支障をきたすだけでなく、ずれが大きい場合には定位置まで列車を再度移動させる必要があり、余分な時間がかかるため、定位置に列車を停止させることは大きな課題となっている。

また、近年では列車の速度制御装置として搭載されている定位置停止機能ＴＡＳＣ（Ｔｒａｉｎ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｓｔｏｐ Ｃｏｎｔｒｏｌ）により、運転士が操作することなく自動的に定位置に停止させる機能も実現されている。ただし、高価なため、搭載率は多くない。このため、ほとんどの路線においては、現在でも定位置停止の技術は運転士の技量によるところが大きい。通常、運転士は経験の蓄積により、駅毎に減速を開始する地点を自ら設定したり、出力するブレーキノッチに対する実際の減速度を体に覚えこませたりすることで、定位置に停止するためのブレーキノッチ操作技術を維持している。しかし、雨や霧などの環境起因による車輪のすべりや、ブレーキのメンテナンス、あるいは乗車率の変動などの原因で列車のブレーキ性能が設計値と大きく異なると、ブレーキノッチ毎の減速度も経験上の値と異なってしまうことから、定位置からずれて停止してしまうことが発生する。

図４に、従来の列車停止位置１１に停止する場合に想定されている減速パターン１２と列車速度１３の関係を示す。減速パターン１２は、運転士の頭の中でイメージされており、減速パターン１２と駅手前で走行している列車速度１３が交わる地点も、減速開始地点１４として記憶されている。

運転士は、列車が減速開始地点１４に到達すると、イメージされている減速パターン１２に列車速度１３が一致するように、ブレーキノッチを操作する。減速パターン１２と列車速度１３の差が大きくなると、差を減らすようにノッチを上げたり下げたりして、減速度を調節し、最終的に列車停止位置１１ちょうどに列車を停止させる。これでは、運転士がイメージとして持つ減速パターン１２、減速開始地点１４によるため、運転士の技量により定位置に列車を停止させていた。

上記特許文献１では、位置に停止する精度を向上させるため、停止位置目標までの距離を演算子、表示する支援装置が示されている。しかし、停止位置目標までの距離をもとにどの程度ブレーキノッチを出力すべきか判断するのは運転士の経験に依存する。このため、経験が浅い運転士や、減速度が設計値と異なった場合には、定位置に精度良く停止させることは困難である。

図５は、上記を具体的に説明する図である。図５は、ブレーキノッチの減速度が設計値よりも低い場合の操作例である。運転士は、図４と同様に、減速開始地点１４に到達すると、ブレーキノッチを操作するが、操作した４ノッチの出力に対し、想定以下の減速度しか出なかったため、減速パターン１２から列車速度１３が離れて行ってしまっている。運転士は減速度が不足していることに気づいた段階で７ノッチを出力しているが、減速パターン１２に近づくことができず、列車停止位置１１を超過して停車している。

これに対して、この発明の実施の形態１に係る定位置停止支援システムは、ノッチ選択部５０が、減速パターン作成部１０が作成した、列車を定位置に停車するための減速パターン、位置検知部３０による列車の現在位置、および特性推定部４０で推定したブレーキノッチ毎の補正値から、推奨ブレーキノッチを算出し、ノッチ表示部６０が推奨ブレーキノッチを運転士に指示するから、列車を定位置に停車する停止精度を向上させることができる。これまでは運転士の経験に基づき妥当と思われるノッチを判断していたが、本実施形態による定位置停止支援システムが妥当なノッチを指示するため、運転士の経験に関わらず精度よく列車を定位置に停車させることができる。

また、この発明の実施の形態１に係る定位置停止支援システムは、ノッチ選択部５０が、減速パターン作成部１０が作成した、列車を定位置に停車するための減速パターン、位置検知部３０による列車の現在位置、および特性推定部４０で推定したブレーキノッチ毎の補正値から、推奨ブレーキノッチを算出し、ノッチ表示部６０が推奨ブレーキノッチを運転士に指示するから、ブレーキ性能が設計値と異なっても、またはブレーキが設計値より低い減速度しか出せない場合でも、適切なノッチ操作を指示するため、精度よく定位置に列車を停止させることができる効果がある。

実施の形態２．
上記実施の形態では、位置検知部３０が移動体の現在位置を計測したが、残距離計測部で、停止位置までの距離を正確に計測するようにしても良い。以下、本実施の形態について説明する。上記実施の形態における符号と同じ符号を付したものは、上記実施の形態の構成に対応する、または同等のものであることを示す。

図６は、この発明実施の形態２による定位置停止支援システムを示す構成図である。図において、定位置停止支援システムは、上記実施の形態１による構成に加え、残走距離測定部７０を備えたものである。残走距離測定部７０以外の他の構成は、実施の形態１と同等のものである。

位置検知部３０は、位置補正地点からの走行距離を速度発電機などで積算することで列車の位置を検知するため、位置補正地点からの距離が長くなるほど、距離の誤差も増大する。

また、通常の速度発電機による距離積算では、極低速での距離積算情報が不正確であるという特徴を持つため、停止直前での距離精度はさらに悪くなる。

残走距離測定部７０は、停止位置までの距離を、レーダや電波測量方式、ＧＰＳなどによって正確に測定する。そのため、停止直前の残総距離は、位置検知部３０からの情報よりも、残走距離測定部７０からの情報のほうが、精度が良くなる。

本発明では、パラメータ記憶部２０に保持した閾値により、位置検知部３０からの情報を残走距離測定部７０からの情報に切り替える、または双方の情報を加味して列車の位置および速度情報を判断する。これにより、停車直前になっても、精度を悪化させることなく、ノッチ選択部５０は適切なブレーキノッチを算出する効果がある。

実施の形態３．
上記実施の形態では、パラメータ記憶部２０で記憶する補正値はブレーキノッチごとで分類して記憶したが、さらに走行区間で分類してもよい。これは、レールの状態などが走行区間によって異なり、滑りやすい区間や滑りにくい区間があることから、同じ気象条件でも位置によって補正値が変動する場合にも対応できる効果がある。また、運転士が気象条件を入力し、気象条件によってさらに分類してもよい。さらに、経年劣化による長期的な変動を排除するため、補正値の記憶点数の上限を設定してもよい。

以上のように、本発明に係る定位置停止支援システムは、鉄道などにおける軌道上移動体を定められた位置に停止させるのを支援する定位置停止支援システムに好適なものである。

１０ 減速パターン作成部、
２０ パラメータ記憶部、
３０ 位置検知部、
４０ 特性推定部、
５０ ノッチ選択部、
６０ ノッチ表示部、
７０ 残走距離測定部。

この発明の定位置停止支援システムにおいては、移動体の移動経路上の位置とこの位置での前記移動体の速度との関係を表す関係曲線であって予め定められた停止位置に前記移動体を停止させる減速パターンを記憶する減速パターン記憶部と、前記移動体のブレーキノッチ毎の設計減速度情報および前記移動経路上の各位置での経路の幾何的情報を含む減速度パラメータを記憶するパラメータ記憶部と、前記移動体の現在位置および現在速度を検出する位置検知部と、前記現在速度の時間的変化から得られる減速度および前記減速度パラメータから現在の実際の減速度を求め、前記移動体で現在操作されているブレーキノッチの設計時の減速度との差分を補正値として算出する特性推定部と、前記現在位置、前記現在速度および前記現在操作されているブレーキノッチの設計時の減速度に基づいて、前記位置と前記速度の関係を前記減速パターンに近づける前記設計時の減速度と前記補正値の和を持つ前記ブレーキノッチを推奨ブレーキノッチとして選択するノッチ選択部と、前記推奨ブレーキノッチを運転士に提示する表示部とを備えたものである。

列車は、運転士が操作するブレーキノッチの制御結果により減速する。特性推定部４０は、位置検知部３０の出力（現在位置と現在速度）と現在の位置での経路の幾何学的情報（勾配情報など）とから、当該ブレーキノッチＢｎによる実際の減速度βＢｎを算出し、パラメータ記憶部２０に記憶されているブレーキノッチ毎の設計減速度（β０Ｂｎとする）と比較し、その差を補正値ΔβＢｎとしてパラメータ記憶部２０で記憶する。ブレーキノッチ毎の補正値ΔβＢｎは、推定するたびに上書き更新してもよいし、過去数回分の平均値を取って記憶させてもよい。

ノッチ選択部５０は、位置検知部３０から周期的に列車位置Ｄｔおよび速度Ｖｔを取得し、列車位置における減速パターン１２の速度Ｖｐｔと比較する。パラメータ記憶部２０に記憶されているブレーキノッチ毎の設計減速度β０Ｂｎに従い、減速パターン１２の現在位置における減速度γｐｔと、ブレーキノッチＢｎに対しパラメータ記憶部２０で記憶しているブレーキノッチ毎の設計減速度β０Ｂｎおよび補正値ΔβＢｎの加算値（加算結果を推定減速度とする）とを比較し、減速度γｐｔと推定減速度の差が十分少なく、かつ速度差Ｖｔ−Ｖｐｔが、０に近づくように、最適なブレーキノッチＢｐｔを選択する。また、減速パターンの現在位置での速度と現在速度との速度差が閾値以上の場合には、速度差を小さくして停止位置に停止できかつ現在のブレーキノッチとのノッチ差が最も小さいブレーキノッチを推奨ブレーキノッチとして選択する。例えば、現在速度が減速パターン１２より高い場合、γｐｔよりブレーキ性能が高い全てのノッチに対し、各ノッチを固定したままそれぞれのブレーキ性能βＢｎで停止すると仮定した場合の停止位置ＰＢｎを計算し、ＰＢｎが列車停止位置１１に一番近いブレーキノッチを推奨ブレーキノッチとする。

Claims (8)

1. 移動体の移動経路上の位置とこの位置での前記移動体の速度との関係を表す関係曲線であって予め定められた停止位置に前記移動体を停止させる減速パターンを記憶する減速パターン記憶部と、前記移動体のブレーキノッチ毎の設計減速度情報および前記移動経路上の各位置での経路の幾何的情報を含む減速度パラメータを記憶するパラメータ記憶部と、前記移動体の現在位置および現在速度を検出する位置検知部と、前記現在速度の時間的変化から得られる減速度、前記移動体で現在操作されているブレーキノッチ情報および前記減速度パラメータから現在の推定減速度を求め、前記ブレーキノッチの設計時の減速度との差分を補正値として算出する特性推定部と、前記現在位置、前記現在速度および前記現在の推定減速度に基づいて、前記位置と前記速度の関係を前記減速パターンに近づける前記設計時の減速度と前記補正値の和を持つ前記ブレーキノッチを推奨ブレーキノッチとして選択するノッチ選択部とを備えた定位置停止支援システム。
2. ノッチ選択部は、減速パターンの現在位置での速度と現在速度との速度差が閾値以上の場合には、前記速度差を小さくして前記停止位置に停止できかつ現在のブレーキノッチとのノッチ差が最も小さい前記ブレーキノッチを推奨ブレーキノッチとして選択することを特徴とする請求項１に記載の定位置停止支援システム。
3. 推奨ブレーキノッチを選択する候補となるブレーキノッチの推定減速度は、移動経路上の現在位置での勾配情報から求めた勾配により補正したものであることを特徴とする請求項１または２に記載の定位置停止支援システム。
4. 減速度パラメータから減速パターンを作成して前記減速パターンを減速パターン記憶部に記憶する減速パターン作成部を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の定位置停止支援システム。
5. 出力中のブレーキノッチと推奨ブレーキノッチとの差異を表示するノッチ表示部を備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の定位置停止支援システム。
6. 出力中のブレーキノッチと推奨ブレーキノッチとの差異を音響で伝える音声出力部を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の定位置停止支援システム。
7. 移動体の位置から停止位置までの残距離を計測する残走距離測定部を備え、ノッチ選択部は、車上位置検知部で検出した位置が前記停止位置から所定の距離以下である場合には、前記残距離に基づいて推奨ブレーキノッチを選択することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の定位置停止支援システム。
8. パラメータ記憶部は、特性推定部で算出された補正値を走行区間毎に分類して蓄積し、ノッチ選択部からの参照要求に対し同一区間の補正値を抽出して応答することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の定位置停止支援システム。

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