JP4176568B2

JP4176568B2 - 定時運転制御装置

Info

Publication number: JP4176568B2
Application number: JP2003198709A
Authority: JP
Inventors: 英明行木; 義和大場; 京三吉; 陽太朗南; 勝弘木村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2023-07-17
Also published as: JP2005039910A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定時運転制御装置に関わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
定時運転制御装置とは，目標走行パターンに追従するように列車の駆動装置および制動装置を自動制御し，列車の定時運転を実現するものである。一般的に目標走行パターンとしては，路線上の各位置に対する列車の目標速度を示す「位置速度パターン」や，時間に対する目標位置を示す「時間位置パターン」を用いる。
目標走行パターンとして「位置速度パターン」を用いる場合，路線上の各位置において列車の目標速度と列車の実際の速度を比較し，その速度偏差に応じてフィードバック制御を行い，列車を目標走行パターンに追従させる方式，目標走行パターンとして「位置時間パターン」を用いる場合，現時刻における列車の目標位置と実際の列車の位置を比較し，その位置偏差に応じてフィードバック制御を行い，列車を目標走行パターンに追従させる方式が知られている。また，特許文献１には，「時間位置パターン」を用いる方式であって，現在の列車位置と所定時間後の未来にあるべき列車位置から目標速度を演算する方式が示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３４４０５５０号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかし、目標走行パターンとして「位置速度パターン」を用いる定時運転制御装置では（図５参照），途中何らかの原因で目標速度に対して列車の実際の速度が低い状態で運転されると，位置に対して時間の遅れが生じ，その後位置に対する目標速度パターンに追従するように制御を行っても遅れを回復することはできない。一方，特許文献１に開示されているように、目標走行パターンとして「時間位置パターン」を用いる定時運転制御装置では（図６参照），現在（Ｔ１）の列車位置（Ｐ１）と所定時間後の未来（Ｔ２）にあるべき列車位置（Ｐ２）のみによって目標速度を演算するため，現在速度が大きくても小さくても同じ目標速度となる。従って，現在速度と演算された目標速度の差が大きくなる場合も考えられ，乗り心地が悪くなるおそれがある。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、定時性と良好な乗り心地を両立できる定時運転制御装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、列車のための目標走行パターンを演算する目標走行パターン演算部と、列車の現在位置及び現在速度及び現在時刻及び前記目標走行パターン演算部から入力された目標走行パターンから、列車の目標速度を演算する目標速度演算手段とを有し、前記目標走行パターン演算部は、路線上の位置に対する目標到達時間を示す位置時間パターンであり、前記目標速度演算手段は、列車の予測対象位置での目標到達時間と列車の予測到達時間の差を用いる指標及び目標速度の変更量を用いる指標に、それぞれ重み係数をかけて結合した評価関数を備え、前記評価関数を最小にする目標速度を演算することによって達成することが出来る。
上記目的は、列車のための目標走行パターンを演算する目標走行パターン演算部と、列車の現在位置及び現在速度及び現在時刻及び前記目標走行パターン演算部から入力された目標走行パターンから、列車の目標速度を演算する目標速度演算手段とを有し、前記目標走行パターン演算部は、路線上の位置に対する目標到達時間を示す位置時間パターンであり、前記目標速度演算手段は、所定時間後の列車の予測位置と所定時間後の列車の目標位置との差を用いる指標及び目標速度の変更量を用いる指標に、それぞれ重み係数をかけて結合した評価関数を備え、前記評価関数を最小にする目標速度を演算することによって達成することが出来る。
【０００５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明に基づく第１の実施の形態の定時運転制御装置について、図を参照し詳細に説明する。図１は本発明に基づく第１の実施の形態の定時運転制御装置の概略構成図である。図２は、本発明に基づく第１の実施の形態の定時運転制御装置の目標走行パターンの一例である。図３は、本発明に基づく第１の実施の形態の定時運転支援装置（運転手を支援するために、前記目標速度演算手段により演算された目標速度を運転室に設けられたモニタに表示することを特徴とする定時運転制御装置）の構成図である。
列車１に設けられた、本発明に基づく第１の実施の形態の定時運転制御装置２は、目標走行パターン演算手段３,目標速度演算手段４,制御指令演算手段５から構成されている。
このように構成された定時運転制御装置２において、目標走行パターン演算手段３は、目標走行パターンを演算する。目標走行パターン演算手段３により演算される目標走行パターンは，定時運転を達成するために列車がある位置にいつ到達していれば良いかを示す位置時間パターンである。尚、位置時間パターンは，路線上の各位置に対する目標到達時間を，配列として目標走行パターン演算手段３に保持しても良いが，容量に制限がある場合は，勾配や速度制限に対応して区分された各区間の境界における値を代表点として記憶し，目標速度演算手段３の中で代表点の値を補間して各位置における目標到達時間を演算するようにしても良い。目標速度演算手段４は、速度位置演算部６で得られる現在速度・現在位置と，定時運転制御装置２外又は定時運転制御装置内の機器から現在時刻を取り込み，位置時間パターンを参照することにより目標速度を演算する。制御指令演算手段５は、目標速度演算手段４により演算された目標速度に従い、駆動／制動装置７を制御する。尚、速度位置演算部６は、地上子検出手段８からの信号により位置補正を行っている。
【０００６】
このように構成された定時運転制御装置２において、目標速度演算手段４による目標速度の演算方法を，図２を用いて説明する。図２において現在までの経過時間はt_P，列車の現在位置はP_P，列車の現在速度はV_Pである。目標速度演算手段４では，列車現在位置以降に設定した予測対象位置（P_{pred_} _１〜P_{pred_} _Ｎ）への目標到達時間（t_ｒｅｆ _{_} _１〜t_ｒｅｆ _{_N}）と予測到達時間（t_{pred_} _１〜t_{pred_N}）との差が小さくかつ目標速度（ΔＶ）の変更量が小さくなるように目標速度（V_ref）を演算する。例えば，目標速度をV_ref=V_P+ΔVとした時の，予測対象位置P_{pred_i}への予測到達時間t_{pred_i}と目標到達時間t_ｒｅｆ _{_i}の差の２乗和と目標速度変更量ΔVに，それぞれに重み係数をかけて結合した数１のような評価関数Jを用い，評価関数Jを最小にするΔVを求め，目標速度V_ref=V_P+ΔVを得る。
【０００７】
【数１】

予測到達時間t_{pred_i}と目標到達時間t_ｒｅｆ _{_i}の差を２乗しているのは，目標値より上側であっても下側であっても，その差が大きければ評価関数が大きくなるようにするためである。尚、２乗和の代わりに差の絶対値を用いても良い。また，重み係数a_i及びλは，パターンへの追従性と乗り心地のどちらを重視するかを設定するものであり，a_i及びλを変えることによりパターンへの追従性と乗り心地のバランスを調整することができる。さらに，予測対象位置（P_{pred_} _１〜P_{pred_} _Ｎ）を複数設けることにより，現在位置P_Pよりも先の路線形状変化や制限速度変化に対応した目標速度演算を行うことができ，目標速度（V_ref）の変更量（ΔＶ）を低減することができる。このようにして演算された目標速度（V_ref）を保つように駆動／制動装置を制御すれば，列車は急激な速度変動を生じることなく「定時性を考慮して作成された位置時間パターン」に追従するので，良好な乗り心地を保ちつつ定時運転を実現することができる。
本発明に基づく第１の実施の形態の定時運転支援装置９は、目標速度演算手段４より得られた目標速度を目標速度支持手段１０により運転士に示す構成となっている（図３参照）。
【０００８】
このように構成された定時運転支援装置９は、手動運転時の定時性確保を支援することができる。
このように構成された定時運転制御装置は、定時性と良好な乗り心地を両立することができる。
（第２の実施の形態）
本発明に基づく第２の実施の形態の定時運転支援装置について図を参照し詳細に説明する。
本発明に基づく第２の定時運転制御装置の装置構成は，本発明に基づく第１の実施の形態の定時運転制御装置と同じであり，目標速度演算手段４Ａにおける目標速度演算の方法が異なる。
本発明に基づく第２の実施の形態の定時運転制御装置の目標速度演算方法を，図４を用いて説明する。目標速度演算手段４Ａでは，未来の列車位置（P_{pred_} _１〜P_{pred_} _Ｎ）の予測値と未来の目標位置（P_ｒｅｆ _{_} _１〜P_ｒｅｆ _{_N}）との差が小さくかつ目標速度（V_ref）の変更量（ΔＶ）が小さくなるように目標速度（V_ref）を演算する。具体的には，例えば，目標速度をV_ref=V_P+ΔVとした時の，未来時刻t_{pred_i}におけるの予測位置P_{pred_i}と目標位置P_ｒｅｆ _{_i}の差の２乗和と目標速度変更量ΔVの，それぞれに重み係数をかけて結合した数２のような評価関数Jを用い，評価関数Jを最小にするΔVを求め，目標速度V_ref=V_P+ΔVを得る。
【０００９】
【数２】

このようにして演算された目標速度を保つように駆動／制動装置を制御すれば，列車は急激な速度変動を生じることなく「定時性を考慮して作成された位置時間パターン」に追従するので，良好な乗り心地を保ちつつ定時運転を実現することができる。
また，速度演算手段４Ａで得られた目標速度を運転士に示すことにより，定時運転支援装置を構成し、手動運転時の定時性確保を支援することもできる。
このように構成された定時運転制御装置は、定時性と良好な乗り心地を両立することができる。
【００１０】
【発明の効果】
本発明により、定時性と良好な乗り心地を両立できる定時運転制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく第１の実施の形態の定時運転制御装置の概略構成図。
【図２】本発明に基づく第１の実施の形態の定時運転制御装置の目標走行パターンの一例
【図３】本発明に基づく第１の実施の形態の定時運転支援装置の概略構成図。
【図４】本発明に基づく第２の実施の形態の定時運転制御装置の概略構成図。
【図５】従来の定時運転制御装置における運転パターンの一例。
【図６】従来の定時運転制御装置における運転パターンの一例。
【符号の説明】
１・・・列車
２・・・定時運転制御装置
３・・・目標走行パターン演算手段
４・・・目標速度演算手段
４Ａ・・・目標速度演算手段
５・・・制御指令演算手段
６・・・速度位置演算部
７・・・駆動／制動装置
８・・・地上子検出手段
９・・・定時運転支援装置
１０・・・目標速度支持手段

Claims

列車のための目標走行パターンを演算する目標走行パターン演算部と、
列車の現在位置及び現在速度及び現在時刻及び前記目標走行パターン演算部から入力された目標走行パターンから、列車の目標速度を演算する目標速度演算手段とを有し、
前記目標走行パターン演算部は、路線上の位置に対する目標到達時間を示す位置時間パターンであり、前記目標速度演算手段は、列車の予測対象位置での目標到達時間と列車の予測到達時間の差を用いる指標及び目標速度の変更量を用いる指標に、それぞれ重み係数をかけて結合した評価関数を備え、前記評価関数を最小にする目標速度を演算することを特徴とする定時運転制御装置。
列車のための目標走行パターンを演算する目標走行パターン演算部と、
列車の現在位置及び現在速度及び現在時刻及び前記目標走行パターン演算部から入力された目標走行パターンから、列車の目標速度を演算する目標速度演算手段とを有し、
前記目標走行パターン演算部は、路線上の位置に対する目標到達時間を示す位置時間パターンであり、前記目標速度演算手段は、所定時間後の列車の予測位置と所定時間後の列車の目標位置との差を用いる指標及び目標速度の変更量を用いる指標に、それぞれ重み係数をかけて結合した評価関数を備え、前記評価関数を最小にする目標速度を演算することを特徴とする定時運転制御装置。
前記請求項１乃至２記載の定時運転制御装置において、
運転手を支援するために、前記目標速度演算手段により演算された目標速度を運転室に設けられたモニタに表示することを特徴とする定時運転制御装置。