JP4796231B2 - 速度距離テーブルを使用した自動列車制御装置及び自動列車制御方法 - Google Patents
速度距離テーブルを使用した自動列車制御装置及び自動列車制御方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道において列車間隔に応じて続行列車の走行速度を制御する自動列車制御装置及び自動列車制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動列車制御装置は、列車が走行する走行路に設置される自動列車制御地上装置（以下、「地上装置」と呼ぶ。）と、列車に搭載される自動列車制御車上装置（以下、「車上装置」と呼ぶ。）とからなる。
【０００３】
従来の自動列車制御装置では、鉄道線路の勾配値、曲線半径、線路構成及び軌道回路長等の地上設備データと、列車の運転間隔及び駅停車時分等の運転条件とから、予め定められた列車運転速度とその運転速度の配置区間長とが決定される。そして、あらゆる列車位置条件を全て満足するように軌道回路長が定められた上で、先行列車の列車位置とその後方軌道回路の速度情報の展開パターンが決定される。従って、この速度情報の展開パターンに従った許容走行速度情報を地上装置から各軌道回路に進入する続行列車の車上装置に送信することにより、当該先行列車位置に対する続行列車の走行速度を制御できる。
【０００４】
また、前記自動列車制御装置では、走行列車の車両性能が均一であることを前提としており、ブレーキ力等の車両性能が異なる列車が走行する場合は、最も制動距離を要する列車を前提として列車の走行速度が制御されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の自動列車制御装置では、高密度運転区間に適用する場合に以下のような問題があった。すなわち、高密度運転区間においては、先行列車と続行列車との運行間隔が狭くなるので、先行列車の進出を短小軌道回路で区切って細かく検出した上で、先行列車が進出した距離に応じて続行列車の進入許容範囲を細かく前進させる必要がある。このように続行列車の進入を細かく検出するために、短小軌道回路が連続することになり、地上装置の設置数と現場から集中機器室まで引かれる外線ケーブル数とが増大し、その設置費用や消費電力が増大して、運用費の増加も招いていた。
【０００６】
また、従来の自動列車制御装置では、列車の車両性能が均一であることを前提としており、ブレーキ力等の車両性能が異なる列車が軌道回路を走行する場合には最も制動距離を要する列車を前提とした制御となっていたため、列車の運転能率が低下する原因となっていた。また、この運転能率の低下を解決するために地上装置が列車の車両性能情報を車上装置から伝送装置を介して入手する場合は、新たに伝送装置が必要になる。更に、この伝送装置の設備を最小化するために地上装置が車上装置から一旦受信した車両性能情報を列車の進行に合わせて追従させる場合は、車上装置から地上装置へ車両性能情報を伝送するための最小限の伝送装置と、地上装置において列車を追跡して車両性能情報を移行するための装置とが必要になり、且つこれらの装置は保安性を必要とする。
【０００７】
本発明の課題は、地上装置から軌道回路に伝送される列車の走行制御情報と車上装置に記憶されている速度距離テーブルとに基づいて車上装置が自列車の走行速度を制御することで列車の運転能率を向上させる自動列車制御装置及び自動列車制御方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、
地上装置（例えば、図１及び図２に示す地上装置２０）と車上装置（例えば、図１及び図２に示す車上装置１０）とを備える自動列車制御装置（例えば、図１及び図２に示す自動列車制御システム１）において、
前記地上装置は、
複数の軌道区間に区切られた軌道回路の軌道回路長、勾配値、曲線半径を考慮した列車の走行速度を制御するための複数の許容走行速度情報と、前記許容走行速度情報の各々に対応付けられている複数の許容走行区間長情報とを記憶する走行制御情報記憶手段と、
前記軌道回路を走行する列車の走行位置を検知する位置検知手段と、
前記位置検知手段により検知された先行列車の走行位置と前記軌道回路の所定の走行速度制限区間に基づいて、前記許容走行速度情報及び前記許容走行区間長情報を読み出して前記位置検出手段により検出された先行列車の走行位置の後方軌道区間又は前記走行速度制限区間の後方軌道区間に該軌道区間の前記許容走行速度情報を示す許容走行速度信号と前記許容走行区間長情報を示す許容走行区間長信号を伝送する伝送手段と、を備え、
前記車上装置は、
列車の走行速度から所定の減速速度まで減速した際の速度差と、列車の走行速度から所定の減速速度まで減速するために要する制動距離との関係を各種列車の車両性能毎に示す速度距離テーブル（例えば、図４に示す速度距離テーブル）を、前記軌道回路の勾配値毎に個別に記憶するテーブル記憶手段（例えば、図３に示す速度距離テーブル記憶装置１６）と、
前記伝送手段により伝送された許容走行速度信号と許容走行区間長信号とを受信して許容走行速度情報と許容走行区間長情報とを取得する受信手段（例えば、図３に示す受信アンテナ１３、受信器１４）と、
前記軌道回路を走行する列車の走行速度を検出する速度検出手段（例えば、図３に示す速度発電機１１）と、
前記速度検出手段により検出された走行速度に基づいて前記各軌道区間の始端から自列車が走行した走行距離を積算する距離積算手段（例えば、図３に示す距離積算器１２）と、
前記受信手段により取得された前記許容走行速度情報と前記許容走行区間長情報とに対応する前記速度差と前記制動距離とを記憶した所定の勾配値の速度距離テーブルを特定し、特定された速度距離テーブルに基づいて自列車の車両性能に対応する前記制動距離を特定し、特定された前記制動距離に基づいて自列車の走行速度を制御するための速度制御パターンを演算する速度制御パターン演算手段（例えば、図３に示す速度制御パターン演算器１７）と、
前記自列車の走行速度と走行距離と前記速度制御パターン演算手段により演算された速度制御パターンとに基づいて自列車の走行速度を制御する走行速度制御手段（例えば、図３に示す走行速度制御装置１８）と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、
地上装置と車上装置とを備える自動列車制御装置を制御するための自動列車制御方法において、
前記地上装置に、複数の軌道区間に区切られた軌道回路の軌道回路長、勾配値、曲線半径を考慮した列車の走行速度を制御するための複数の許容走行速度情報と、前記許容走行速度情報の各々に対応付けられている複数の許容走行区間長情報とを走行制御情報記憶手段に記憶させる工程と、
前記地上装置に、前記軌道回路を走行する先行列車の走行位置を検知させる工程と、
前記地上装置に、検知された前記先行列車の走行位置と前記軌道回路の所定の走行速度制限区間に基づいて、前記許容走行速度情報及び前記許容走行区間長情報を読み出して前記位置検出手段により検出された先行列車の走行位置の後方軌道区間又は前記走行速度制限区間の後方軌道区間に該軌道区間の前記許容走行速度情報を示す許容走行速度信号と前記許容走行区間長情報を示す許容走行区間長信号を伝送させる工程と、
前記車上装置に、列車の走行速度から所定の減速速度まで減速した際の速度差と、列車の走行速度から所定の減速速度まで減速するために要する制動距離との関係を各種列車の車両性能毎に示す速度距離テーブルを、前記軌道回路の勾配値毎に個別にテーブル記憶手段に記憶させる工程と、
前記車上装置に、伝送された許容走行速度信号と許容走行区間長信号とを受信して前記許容走行速度情報と前記許容走行区間長情報とを取得させる工程と、
前記車上装置に、前記軌道回路を走行する列車の走行速度を検出させる工程と、
前記車上装置に、検出された前記走行速度に基づいて前記各軌道区間の始端からの自列車が走行した走行距離を積算させる工程と、
前記車上装置に、取得された前記許容走行速度情報と前記許容走行区間長情報とに対応する前記速度差と前記制動距離とを記憶した所定の勾配値の速度距離テーブルを特定させ、特定された速度距離テーブルに基づいて自列車の車両性能に対応する前記制動距離を特定させ、特定された前記制動距離に基づいて自列車の走行速度を制御するための速度制御パターンを演算させる工程と、
前記車上装置に、自列車の走行速度と走行距離と前記演算された速度制御パターンとに基づいて自列車の走行速度を制御させる工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
請求項１及び３記載の発明によって、許容走行速度情報だけでなく許容走行区間長情報を地上装置から車上装置へ伝送できるので、短小軌道区間を設定する必要がなくなり、高密度運転を行う際等の軌道回路の細分化も不要になるので、軌道区間数の増大を防ぐことができる。したがって、増大する地上装置の設置数及びその設置費用等や運用費等を削減することが可能になる。また、軌道回路の変更及び改良等に伴って列車の走行制御情報の変更が必要になった場合、地上装置の設定を変更するだけで列車の走行制御情報を変更することができる。したがって、軌道回路の変更等への対応性を向上させ、確認作業を容易にすることが可能になる。
また、車上装置が車両性能をパラメータとした速度距離テーブルを記憶しているので、車両性能に応じて自列車の走行速度を制御できる。したがって、車両性能が異なる複数の列車が走行する運転区間であっても、列車の運転能率を低下させることなく、車両性能の異なる列車の走行速度を最適に制御することが可能になり、より高密度な列車の運行計画が可能になる。また、このための装置等が必要になることもない。
【００１３】
請求項１及び３記載の発明によって、より最適な許容走行速度情報と許容走行区間長情報とに基づいて車上装置が自列車の走行速度を制御できる。また、地上装置の設定を変更するだけで、軌道回路の変更及び改良等に伴う列車の走行制御情報を変更することができるので、軌道回路の変更等への対応性を向上させ、確認作業を容易にすることが可能になる。
【００１６】
請求項１及び３記載の発明によって、軌道回路の勾配値を考慮したより好適な速度距離テーブルが構成されるので、車上装置は車両性能の異なる列車の走行速度をより適切に制御することが可能になる。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の自動列車制御装置であって、
前記速度制御パターン演算手段は、前記受信手段により受信された前記許容走行速度情報と前記許容走行区間長情報とに基づいて、自列車の走行速度を制御するための減速制御曲線を演算する減速制御曲線演算手段を備えており、前記特定された速度距離テーブルに基づいて前記減速制御曲線演算手段により演算された減速制御曲線を修正し、自列車の車両性能を考慮した前記速度制御パターンを演算することを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の自動列車制御方法であって、
前記車上装置に、受信された前記許容走行速度情報と前記許容走行区間長情報とに基づいて、自列車の走行速度を制御するための減速制御曲線を演算させる工程と、
前記車上装置に、前記特定された速度距離テーブルに基づいて前記減速制御曲線を修正し、自列車の車両性能を考慮した前記速度制御パターンを演算させる工程と、を更に含むことを特徴とする。
【００１９】
請求項２及び４記載の発明によって、許容走行速度情報と許容走行区間長情報とに基づいて減速制御曲線が演算された後、この減速制御曲線を修正して速度制御パターンが演算されるので、軌道回路の変更及び改良等に伴って許容走行速度情報と許容走行区間長情報のみが変更及び改良される場合であっても、車両性能の変更及び改良等に伴って速度距離テーブルのみが変更及び改良される場合であっても、それぞれ個別に変更及び改良して速度制御パターンの演算に随時反映させることができる。したがって、軌道回路及び車両性能の変更等への対応性を向上させることが可能になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜４を参照して、本発明の自動列車制御装置を適用した実施の形態における、自動列車制御システム１について説明する。
【００２１】
本発明の自動列車制御装置において、地上装置が、列車の走行速度を制御するための複数の許容走行速度情報と、この許容走行速度情報の各々に対応付けられている複数の許容走行区間長情報とを記憶しており、複数の軌道区間に区切られた軌道回路を走行する列車の走行位置を検知し、検知された列車の走行位置或いは前記軌道回路の所定の走行速度制限区間に基づいて、所定の許容走行速度情報と許容走行区間長情報とを読み出して前記走行位置或いは前記走行速度制限区間の後方軌道区間に伝送する。そして、車上装置が、各種列車の車両性能及び軌道回路の勾配値をパラメータとして速度差と制動距離との関係を示す速度距離テーブルを記憶しており、伝送された許容走行速度情報と許容走行区間長情報とを受信すると、前記軌道回路を走行する列車の走行速度を検出し、検出された走行速度に基づいて前記各軌道区間の始端からの列車の走行距離を積算し、前記許容走行速度情報と前記許容走行区間長情報と前記速度距離テーブルとに基づいて、自列車の車両性能及び軌道回路の勾配値を考慮して走行速度を制御するための速度制御パターンを演算し、前記列車の走行速度及び走行距離と前記速度制御パターンとに基づいて自列車の走行速度を制御する。
【００２２】
まず、図１及び図２を参照して、本発明を適用した実施の形態における自動列車制御システム１の全体構成について説明する。
【００２３】
図１及び図２には、自動列車制御システム１の全体構成の概略が示されている。
図１及び図２に示すように、自動列車制御システム１は、走行路３０を走行する列車１０２に搭載されている自動列車制御車上装置（以下、「車上装置」と呼ぶ。）１０と、走行路３０に設置されている自動列車制御地上装置（以下、「地上装置」と呼ぶ。）２０とから構成されている。走行路３０は、所定長さで区切られて電気回路の一部として利用される軌道回路を形成しており、例えば、図１では軌道区間３０１〜３０６に、図２では軌道区間３０７〜３１０に区切られている。更に、走行路３０は、軌道区間毎に地上装置２０から伝送されるデジタル符号化された許容走行速度信号と許容走行区間長信号とにそれぞれ応じた各電流を流している。
また、図１に示すように、列車１０２に対して先行している列車を先行列車１０１とし、列車１０２を続行列車１０２とする。この先行列車１０１は当該先行列車１０１の走行速度を制御するために車上装置１０’を備えている。
【００２４】
図１及び図２に示すように、自動列車制御システム１において、それぞれ、先行列車１０１の走行位置及び制限走行速度が設定されている所定の走行速度制限区間に応じて続行列車１０２の走行速度を制御するために、地上装置２０は各軌道区間に対して、軌道回路の勾配値、曲線半径、軌道回路長等が考慮された許容走行速度信号及び許容走行区間長信号を随時伝送する。そして、続行列車１０２の車上装置１０は、各軌道区間から前記許容走行速度信号及び前記許容走行区間長信号を受信し、これら受信した情報に基づいて減速制御曲線を演算する。
上述したように、図１及び図２に示される続行列車１０２の車上装置１０により演算された減速制御曲線は、ブレーキ力等の車両性能が異なる列車の中で最も制動距離を要す（最も車両性能が劣る）列車を前提として、軌道回路の勾配値、曲線半径、軌道回路長等を考慮して演算された曲線である。
【００２５】
例えば、図１に示すように、先行列車１０１の最後尾車両が軌道区間３０６を走行し、続行列車１０２が軌道区間３０１に進入しようとしている場合、地上装置２０は軌道区間３０６の後方の軌道区間３０１に対してポイントＰ１〜Ｐ５に対応する許容走行速度及び許容走行区間長を示す許容走行速度信号及び許容走行区間長信号を伝送する。
すなわち、先行列車１０１が軌道区間３０６を走行し、続行列車１０２が軌道区間３０１に進入しようとしている際、地上装置２０は、軌道区間３０１の始端から１００ｍ先のポイントＰ１まで１３０ｋｍ／ｈ以下、ポイントＰ１から２３０ｍ先のポイントＰ２で１１０ｋｍ／ｈ以下、ポイントＰ２から２４５ｍ先のポイントＰ３で８５ｋｍ／ｈ以下、ポイントＰ３から２２３ｍ先のポイントＰ４で５０ｋｍ／ｈ以下、ポイントＰ４から１０３ｍ先のポイントＰ５で０ｋｍ／ｈで続行列車１０２が走行するように許容走行速度信号及び許容走行区間長信号を軌道区間３０１へ伝送する。そして、続行列車１０２の車上装置１０が軌道区間３０１においてポイントＰ１〜Ｐ５に対応する許容走行速度信号及び許容走行区間長信号を受信すると、受信した信号から図１に示すようなポイントＰ１〜Ｐ５のポイント間を結ぶ減速制御曲線を演算する。
【００２６】
また、図２に示すように、制限走行速度４２ｋｍ／ｈが設定されている所定の走行速度制限区間が軌道区間３０９〜３１０に設定され、続行列車１０２が軌道区間３０７に進入しようとしている場合、地上装置２０は軌道区間３１０の後方の軌道区間３０７に対してポイントＰ６〜Ｐ１０に対応する許容走行速度及び許容走行区間長を示す許容走行速度信号及び許容走行区間長信号を伝送する。
すなわち、制限走行速度４２ｋｍ／ｈの走行速度制限区間が軌道区間３０９及び３１０にかかって設定されている際、地上装置２０は、軌道区間３０７の始端から１００ｍ先のポイントＰ６まで１１０ｋｍ／ｈ以下、ポイントＰ６から２４５ｍ先のポイントＰ７で８５ｋｍ／ｈ以下、ポイントＰ７から２２３ｍ先のポイントＰ８で５０ｋｍ／ｈ以下、ポイントＰ８から６３ｍ先のポイントＰ９で制限走行速度４２ｋｍ／ｈ以下の４０ｋｍ／ｈ以下、ポイントＰ９から５００ｍ先のポイント１０以降１３０ｋｍ／ｈ以下で続行列車１０２が走行するように許容走行速度信号及び許容走行区間長信号を軌道区間３０７へ伝送する。そして、図１の場合と同様に、続行列車１０２の車上装置１０が軌道区間３０７においてポイントＰ６〜Ｐ１０に対応する許容走行速度信号及び許容走行区間長信号を受信すると、受信した信号から図２に示すようなポイントＰ６〜Ｐ１０のポイント間を結ぶ減速制御曲線を演算する。
【００２７】
次に、続行列車１０２の車上装置１０は、速度差と制動距離との関係を示す車両性能と軌道回路の勾配値とをパラメータとした速度距離テーブル（図４参照）に基づいて、前記減速制御曲線をデータに含まれる制動距離データを自列車に適した制動距離データに修正し、自列車の車両性能と軌道回路の勾配値とを考慮した列車の走行速度を制御するための速度制御パターンを演算する。
この速度距離テーブルを適用することにより、図１及び図２に示した減速制御曲線から演算する速度制御パターンは、軌道回路の勾配値、曲線半径、軌道回路長等だけでなく、ブレーキ力等の車両性能及び勾配値を更に考慮したものとなる。
【００２８】
そして、続行列車１０２の車上装置１０は、図１及び図２に示す先行列車１０１の走行位置及び走行中の軌道区間に応じて、地上装置２０から送信される許容走行速度信号及び許容走行区間長信号と、上記速度距離テーブルに設定された自列車の車両性能データとに基づいて、自列車の車両性能を考慮した前記速度制御パターンを演算して自列車１０２の走行速度を制御する。
【００２９】
次に、図３を参照して、自動列車制御システム１における車上装置１０の内部構成及び動作について説明する。
【００３０】
図３は、車上装置１０の内部構成を示すブロック図である。
図３に示すように、車上装置１０は、速度発電機１１、距離積算器１２、受信アンテナ１３、受信器１４、減速制御曲線演算器１５、速度距離テーブル記憶装置１６、速度制御パターン演算器１７及び走行速度制御装置１８を備えている。
【００３１】
速度発電機１１は、自列車の車輪と接続されており、車輪から自列車の実際の走行速度情報を取得し、距離積算器１２、走行速度制御装置１８及び速度計にそれぞれ出力する。
【００３２】
距離積算器１２は、速度発電機１１から取得した自列車の走行速度情報に基づいて各軌道回路の進入端からの実際の走行距離を演算し、走行速度制御装置１８に出力する。
【００３３】
受信器１４は、走行路３０の軌道区間３０１〜３１０毎に地上装置２０から伝送される各ポイントＰ１〜Ｐ１０に対応する許容走行速度信号及び許容走行区間長信号を含む走行制御信号を受信アンテナ１３を介して受信する。そして、受信器１４は、受信した走行制御信号から各ポイントＰ１〜Ｐ１０に対応する許容走行速度情報及び許容走行区間長情報を抽出して減速制御曲線演算器１５に出力する。
【００３４】
減速制御曲線演算器１５は、受信器１４から出力された各ポイントＰ１〜Ｐ１０に対応する許容走行速度情報及び許容走行区間長情報に基づいて、ポイントＰ１〜Ｐ１０のポイント間を結ぶ減速制御曲線を演算し、その減速制御曲線を速度制度パターン演算器１７に出力する。
減速制御曲線演算器１５は、図１において続行列車１０２が軌道区間３０１に進入して軌道区間３０６を走行中の先行列車１０１に接近する場合、受信器１４が受信アンテナ１３を介して受信したポイントＰ１〜Ｐ５に対応する許容走行速度信号及び許容走行区間長信号に基づいて、ポイントＰ１〜Ｐ５のポイント間を結ぶ図１に示すような減速制御曲線を演算する。同様に、減速曲線演算器１５は、図２において続行列車１０２が軌道区間３０７に進入して制限走行速度４２ｋｍ／ｈが設定されている所定の走行速度制御区間に接近する場合、受信器１４が受信アンテナ１３を介して受信したポイントＰ６〜Ｐ１０に対応する許容走行速度信号及び許容走行区間長信号に基づいて、ポイントＰ６〜Ｐ１０のポイント間を結ぶ図２に示すような減速制御曲線を演算する。
【００３５】
速度距離テーブル記憶装置１６は、図４に示す速度距離テーブルを記憶している。
【００３６】
この速度距離テーブルは、速度差（ｋｍ／ｈ）と制動距離（ｍ）との関係を示すテーブルである。図中の制動距離欄には、ブレーキ力等の車両性能が異なる列車１００，１０１，１０２，・・・の制動距離情報が記憶され、このテーブルを適用するパラメータとして軌道回路の勾配値が設定されている。
【００３７】
例えば、図中の最前面に示すテーブルでは、平均勾配が＋１０‰の軌道回路において走行速度を１４５ｋｍ／ｈから１３０ｋｍ／ｈに減速する場合、列車１００は制動距離として２５０ｍを要する。また、車両性能が列車１００よりも良い列車１０１は制動距離として２２５ｍを要する。更に、車両性能が列車１０１よりも良い列車１０２、つまり本実施形態における続行列車１０２は制動距離として２００ｍを要する。このような車両性能が異なる複数の列車と軌道回路の勾配値とを考慮して速度距離テーブルを設定することにより、最も制動距離を要す（最も車両性能が劣る）列車を前提とすることなく、自列車の車両性能に適した制動距離を車上装置１０内で選択することが可能になる。
同様に、平均勾配値が＋５‰、±０‰、−５‰、・・・−３０‰等の軌道回路における速度差と車両性能が異なる複数の列車の各制動距離との関係を示すテーブルがそれぞれ設定されている。よって、自列車が走行中の軌道回路の勾配値に対応するテーブルを車上装置１０内で選択することが可能になる。
【００３８】
速度制御パターン演算器１７は、速度距離テーブル記憶装置１６に記憶されている速度距離テーブルに基づいて、減速制御曲線演算器１５により演算された減速制御曲線をデータに含まれる制動距離データを自列車に適した制動距離データに修正し、自列車の車両性能と軌道回路の勾配値とを考慮した列車の走行速度を制御するための速度制御パターンを演算する。
【００３９】
例えば、図１に示すように、先行列車１０１が軌道区間３０６を走行している際に続行列車１０２が平均勾配値＋１０‰の軌道区間３０１に進入した場合について説明する。
【００４０】
続行列車１０２の車上装置１０において、減速制御曲線演算器１５が図１に示すような減速制御曲線を演算した場合、速度制御パターン演算器１７は、自列車１０２の車両性能及び走行している軌道区間の平均勾配値＋１０‰をパラメータとして、速度距離テーブル記憶装置１６に記憶されている速度距離テーブルから対応するレコードを検索する。つまり、速度制御パターン演算器１７は、列車１０２の場合の「速度差（１４５−１３０ｋｍ／ｈ）；制動距離（２００ｍ）」、「速度差（１３０−１１０ｋｍ／ｈ）；制動距離（１９０ｍ）」、「速度差（１１０−８５ｋｍ／ｈ）；制動距離（２０５ｍ）」、「速度差（８５−５０ｋｍ／ｈ）；制動距離（１８５ｍ）」、「速度差（５０−４０ｋｍ／ｈ）；制動距離（５５ｍ）」、「速度差（４０−０ｋｍ／ｈ）；制動距離（１２５ｍ）」のレコードを取得する。
【００４１】
そして、速度制御パターン演算器１７は、取得したレコードに基づいて、それぞれの許容走行区間長を、軌道区間３０１の始端及びポイントＰ１間で１００ｍから１４１ｍ（＝（１００＋２３０＋２４５＋２２３＋１０３）−（１９０＋２０５＋１８５＋１８０））；ポイントＰ１及びＰ２間で２３０ｍから１９０ｍ；ポイントＰ２及びＰ３間で２４５ｍから２０５ｍ；ポイントＰ３及びＰ４間で２２３ｍから１８５ｍ；ポイントＰ４及びＰ５間で１０３ｍから１８０ｍ；に修正する。
したがって、速度制御パターン演算器１７は、ポイントＰ５を基点としてポイントＰ５側に、修正した許容走行区間長に基づいて減速制御曲線全体を図中の右側にシフトした速度制御パターンを演算する。
【００４２】
また、図２に示すように、制限走行速度４２ｋｍ／ｈが軌道区間３０９から３１０にかけて設定されている際に続行列車１０２が平均勾配値＋１０‰の軌道区間３０７に進入した場合について説明する。
【００４３】
続行列車１０２の車上装置１０において、減速制御曲線演算器１５が図２に示すような減速制御曲線を演算した場合、速度制御パターン演算器１７は、自列車１０２の車両性能及び走行している軌道区間の平均勾配値＋１０‰をパラメータとして、速度距離テーブル記憶装置１６に記憶されている速度距離テーブルから対応するレコードを検索する。つまり、上述した場合と同様、速度制御パターン演算器１７は、列車１０２の場合の「速度差（１４５−１３０ｋｍ／ｈ）；制動距離（２００ｍ）」、「速度差（１３０−１１０ｋｍ／ｈ）；制動距離（１９０ｍ）」、「速度差（１１０−８５ｋｍ／ｈ）；制動距離（２０５ｍ）」、「速度差（８５−５０ｋｍ／ｈ）；制動距離（１８５ｍ）」、「速度差（５０−４０ｋｍ／ｈ）；制動距離（５５ｍ）」、「速度差（４０−０ｋｍ／ｈ）；制動距離（１２５ｍ）」のレコードを取得する。
【００４４】
そして、速度制御パターン演算器１７は、取得したレコードに基づいて、それぞれの許容走行区間長を、軌道区間３０７の始端及びポイントＰ６で１１０ｍから１９６ｍ（＝（１１０＋２４５＋２２３＋６３）−（２０５＋１８５＋５５））；ポイントＰ６及びＰ７間で２４５ｍから２０５ｍ；ポイントＰ７及びＰ８間で２２３ｍから１８５ｍ；ポイントＰ８及びＰ９間で６３ｍから５５ｍ；に修正する。
したがって、速度制御パターン演算器１７は、ポイントＰ９を基点としてポイントＰ９側に、修正した許容走行区間長に基づいて減速制御曲線全体を図中の右側にシフトした速度制御パターンを演算する。
【００４５】
走行速度制御装置１８は、前記速度制御パターン演算器１７により演算された速度制御パターンにより示される許容走行速度と、前記速度発電機１１により検出された実際の走行速度とを、前記距離積算器１２により積算された実際の走行距離に基づいて比較する。そして、走行速度制御装置１８は、自列車の走行速度が速度制御パターンにより示される許容走行速度を超過していると判断した場合にブレーキをかけて自列車の走行速度を制御する。
【００４６】
以上のように、本発明の自動列車制御装置を適用した実施の形態における自動列車制御システム１において、地上装置２０が、列車の走行速度を制御するための複数の許容走行速度情報と、この許容走行速度情報の各々に対応付けられている複数の許容走行区間長情報とを記憶しており、複数の軌道区間に区切られた軌道回路を走行する列車の走行位置を検知し、検知された列車の走行位置或いは前記軌道回路の所定の走行速度制限区間に基づいて、所定の許容走行速度情報と許容走行区間長情報とを読み出して前記走行位置或いは前記走行速度制限区間の後方軌道区間に伝送する。そして、車上装置１０が、各種列車の車両性能と軌道回路の勾配値をパラメータとして速度差と制動距離との関係を示す速度距離テーブルを記憶しており、伝送された許容走行速度情報と許容走行区間長情報とを受信すると、前記軌道回路を走行する列車の走行速度を検出し、検出された走行速度に基づいて前記各軌道区間の始端からの列車の走行距離を積算し、前記許容走行速度情報と前記許容走行区間長情報と前記速度距離テーブルとに基づいて、自列車の車両性能及び軌道回路の勾配値を考慮して走行速度を制御するための速度制御パターンを演算し、前記列車の走行速度及び走行距離と前記速度制御パターンとに基づいて列車の走行速度を制御する。
【００４７】
したがって、短小軌道区間を設定する必要がなくなり、高密度運転を行う際等の軌道回路の細分化も不要になるので、軌道区間数の増大を防ぐことができる。その結果、増大する地上装置の設置数及びその設置費用等や運用費等を削減することが可能になる。また、軌道回路の変更及び改良等に伴って列車の走行制御情報の変更が必要になった場合、地上装置の設定を変更するだけで列車の走行制御情報を変更することができる。したがって、軌道回路の変更等への対応性を向上させ、確認作業を容易にすることが可能になる。
また、車上装置は車両性能に応じて自列車の走行速度を制御できるので、車両性能が異なる複数の列車が走行する運転区間であっても、列車の運転能率を低下させることなく、車両性能の異なる列車の走行速度を最適に制御することが可能になり、より高密度な列車の運行計画が可能になる。また、このための装置等が必要になることもない。
【００４８】
なお、本発明は、上記実施の形態の内容に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本発明の自動列車制御装置を適用した実施の形態における自動列車制御システム１において、地上装置２０が記憶している許容走行速度情報及び許容走行区間長情報は、図１及び図２に示すような設定値に限定される必要はなく、軌道回路の勾配値、曲線半径、軌道回路長等を考慮して適宜設定される。
また、車上装置１０の速度距離テーブル記憶装置１６に記憶されている速度距離テーブルを構成する速度差および平均勾配値は、図４に示す設定値に限定されることはなく、適宜設定可能である。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１及び３記載の発明によれば、許容走行速度情報だけでなく許容走行区間長情報を地上装置から車上装置へ伝送できるので、短小軌道区間を設定する必要がなくなり、高密度運転を行う際等の軌道回路の細分化も不要になるので、軌道区間数の増大を防ぐことができる。したがって、増大する地上装置の設置数及びその設置費用等や運用費等を削減することが可能になる。また、軌道回路の変更及び改良等に伴って列車の走行制御情報の変更が必要になった場合、地上装置の設定を変更するだけで列車の走行制御情報を変更することができる。したがって、軌道回路の変更等への対応性を向上させ、確認作業を容易にすることが可能になる。
また、車上装置が車両性能をパラメータとした速度距離テーブルを記憶しているので、車両性能に応じて自列車の走行速度を制御できる。したがって、車両性能が異なる複数の列車が走行する運転区間であっても、列車の運転能率を低下させることなく、車両性能の異なる列車の走行速度を最適に制御することが可能になり、より高密度な列車の運行計画が可能になる。また、このための装置等が必要になることもない。
【００５０】
請求項１及び３記載の発明によれば、より最適な許容走行速度情報と許容走行区間長情報とに基づいて車上装置が自列車の走行速度を制御できる。また、地上装置の設定を変更するだけで、軌道回路の変更及び改良等に伴う列車の走行制御情報を変更することができるので、軌道回路の変更等への対応性を向上させ、確認作業を容易にすることが可能になる。
【００５１】
請求項１及び３記載の発明によれば、軌道回路の勾配値を考慮したより好適な速度距離テーブルが構成されるので、車上装置は車両性能の異なる列車の走行速度をより適切に制御することが可能になる。
【００５２】
請求項２及び４記載の発明によれば、許容走行速度情報と許容走行区間長情報とに基づいて減速制御曲線が演算された後、この減速制御曲線を修正して速度制御パターンが演算されるので、軌道回路の変更及び改良等に伴って許容走行速度情報と許容走行区間長情報のみが変更及び改良される場合であっても、車両性能の変更及び改良等に伴って速度距離テーブルのみが変更及び改良される場合であっても、それぞれ個別に変更及び改良して速度制御パターンの演算に随時反映させることができる。したがって、軌道回路及び車両性能の変更等への対応性を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動列車制御装置を適用した実施の形態における自動列車制御システム１の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の自動列車制御装置を適用した実施の形態における自動列車制御システム１の全体構成を示す図である。
【図３】自動列車制御システム１における自動列車制御車上装置１０の内部構成を示すブロック図である。
【図４】自動列車制御車上装置１０の速度距離テーブル記憶装置１６に記憶されている速度距離テーブルを示す図である。
【符号の説明】
１ 自動列車制御システム
１０ 自動列車制御車上装置（車上装置）
１１ 速度発電機
１２ 距離積算器
１３ 受信アンテナ
１４ 受信器
１５ 減速制御曲線演算器
１６ 速度距離テーブル記憶装置
１７ 速度制御パターン演算器
１８ 走行速度制御装置
２０ 自動列車制御地上装置（地上装置）
３０ 軌道回路
１０１ 先行列車
１０２ 続行列車
３０１〜３１０ 軌道区間
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道において列車間隔に応じて続行列車の走行速度を制御する自動列車制御装置及び自動列車制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動列車制御装置は、列車が走行する走行路に設置される自動列車制御地上装置（以下、「地上装置」と呼ぶ。）と、列車に搭載される自動列車制御車上装置（以下、「車上装置」と呼ぶ。）とからなる。
【０００３】
従来の自動列車制御装置では、鉄道線路の勾配値、曲線半径、線路構成及び軌道回路長等の地上設備データと、列車の運転間隔及び駅停車時分等の運転条件とから、予め定められた列車運転速度とその運転速度の配置区間長とが決定される。そして、あらゆる列車位置条件を全て満足するように軌道回路長が定められた上で、先行列車の列車位置とその後方軌道回路の速度情報の展開パターンが決定される。従って、この速度情報の展開パターンに従った許容走行速度情報を地上装置から各軌道回路に進入する続行列車の車上装置に送信することにより、当該先行列車位置に対する続行列車の走行速度を制御できる。
【０００４】
また、前記自動列車制御装置では、走行列車の車両性能が均一であることを前提としており、ブレーキ力等の車両性能が異なる列車が走行する場合は、最も制動距離を要する列車を前提として列車の走行速度が制御されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の自動列車制御装置では、高密度運転区間に適用する場合に以下のような問題があった。すなわち、高密度運転区間においては、先行列車と続行列車との運行間隔が狭くなるので、先行列車の進出を短小軌道回路で区切って細かく検出した上で、先行列車が進出した距離に応じて続行列車の進入許容範囲を細かく前進させる必要がある。このように続行列車の進入を細かく検出するために、短小軌道回路が連続することになり、地上装置の設置数と現場から集中機器室まで引かれる外線ケーブル数とが増大し、その設置費用や消費電力が増大して、運用費の増加も招いていた。
【０００６】
また、従来の自動列車制御装置では、列車の車両性能が均一であることを前提としており、ブレーキ力等の車両性能が異なる列車が軌道回路を走行する場合には最も制動距離を要する列車を前提とした制御となっていたため、列車の運転能率が低下する原因となっていた。また、この運転能率の低下を解決するために地上装置が列車の車両性能情報を車上装置から伝送装置を介して入手する場合は、新たに伝送装置が必要になる。更に、この伝送装置の設備を最小化するために地上装置が車上装置から一旦受信した車両性能情報を列車の進行に合わせて追従させる場合は、車上装置から地上装置へ車両性能情報を伝送するための最小限の伝送装置と、地上装置において列車を追跡して車両性能情報を移行するための装置とが必要になり、且つこれらの装置は保安性を必要とする。
【０００７】
本発明の課題は、地上装置から軌道回路に伝送される列車の走行制御情報と車上装置に記憶されている速度距離テーブルとに基づいて車上装置が自列車の走行速度を制御することで列車の運転能率を向上させる自動列車制御装置及び自動列車制御方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、
地上装置（例えば、図１及び図２に示す地上装置２０）と車上装置（例えば、図１及び図２に示す車上装置１０）とを備える自動列車制御装置（例えば、図１及び図２に示す自動列車制御システム１）において、
前記地上装置は、
複数の軌道区間に区切られた軌道回路の軌道回路長、勾配値、曲線半径を考慮した列車の走行速度を制御するための複数の許容走行速度情報と、前記許容走行速度情報の各々に対応付けられている複数の許容走行区間長情報とを記憶する走行制御情報記憶手段と、
前記軌道回路を走行する列車の走行位置を検知する位置検知手段と、
前記位置検知手段により検知された先行列車の走行位置と前記軌道回路の所定の走行速度制限区間に基づいて、前記許容走行速度情報及び前記許容走行区間長情報を読み出して前記位置検出手段により検出された先行列車の走行位置の後方軌道区間又は前記走行速度制限区間の後方軌道区間に該軌道区間の前記許容走行速度情報を示す許容走行速度信号と前記許容走行区間長情報を示す許容走行区間長信号を伝送する伝送手段と、を備え、
前記車上装置は、
列車の走行速度から所定の減速速度まで減速した際の速度差と、列車の走行速度から所定の減速速度まで減速するために要する制動距離との関係を各種列車の車両性能毎に示す速度距離テーブル（例えば、図４に示す速度距離テーブル）を、前記軌道回路の勾配値毎に個別に記憶するテーブル記憶手段（例えば、図３に示す速度距離テーブル記憶装置１６）と、
前記伝送手段により伝送された許容走行速度信号と許容走行区間長信号とを受信して許容走行速度情報と許容走行区間長情報とを取得する受信手段（例えば、図３に示す受信アンテナ１３、受信器１４）と、
前記軌道回路を走行する列車の走行速度を検出する速度検出手段（例えば、図３に示す速度発電機１１）と、
前記速度検出手段により検出された走行速度に基づいて前記各軌道区間の始端から自列車が走行した走行距離を積算する距離積算手段（例えば、図３に示す距離積算器１２）と、
前記受信手段により取得された前記許容走行速度情報と前記許容走行区間長情報とに対応する前記速度差と前記制動距離とを記憶した所定の勾配値の速度距離テーブルを特定し、特定された速度距離テーブルに基づいて自列車の車両性能に対応する前記制動距離を特定し、特定された前記制動距離に基づいて自列車の走行速度を制御するための速度制御パターンを演算する速度制御パターン演算手段（例えば、図３に示す速度制御パターン演算器１７）と、
前記自列車の走行速度と走行距離と前記速度制御パターン演算手段により演算された速度制御パターンとに基づいて自列車の走行速度を制御する走行速度制御手段（例えば、図３に示す走行速度制御装置１８）と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、
地上装置と車上装置とを備える自動列車制御装置を制御するための自動列車制御方法において、
前記地上装置に、複数の軌道区間に区切られた軌道回路の軌道回路長、勾配値、曲線半径を考慮した列車の走行速度を制御するための複数の許容走行速度情報と、前記許容走行速度情報の各々に対応付けられている複数の許容走行区間長情報とを走行制御情報記憶手段に記憶させる工程と、
前記地上装置に、前記軌道回路を走行する先行列車の走行位置を検知させる工程と、
前記地上装置に、検知された前記先行列車の走行位置と前記軌道回路の所定の走行速度制限区間に基づいて、前記許容走行速度情報及び前記許容走行区間長情報を読み出して前記位置検出手段により検出された先行列車の走行位置の後方軌道区間又は前記走行速度制限区間の後方軌道区間に該軌道区間の前記許容走行速度情報を示す許容走行速度信号と前記許容走行区間長情報を示す許容走行区間長信号を伝送させる工程と、
前記車上装置に、列車の走行速度から所定の減速速度まで減速した際の速度差と、列車の走行速度から所定の減速速度まで減速するために要する制動距離との関係を各種列車の車両性能毎に示す速度距離テーブルを、前記軌道回路の勾配値毎に個別にテーブル記憶手段に記憶させる工程と、
前記車上装置に、伝送された許容走行速度信号と許容走行区間長信号とを受信して前記許容走行速度情報と前記許容走行区間長情報とを取得させる工程と、
前記車上装置に、前記軌道回路を走行する列車の走行速度を検出させる工程と、
前記車上装置に、検出された前記走行速度に基づいて前記各軌道区間の始端からの自列車が走行した走行距離を積算させる工程と、
前記車上装置に、取得された前記許容走行速度情報と前記許容走行区間長情報とに対応する前記速度差と前記制動距離とを記憶した所定の勾配値の速度距離テーブルを特定させ、特定された速度距離テーブルに基づいて自列車の車両性能に対応する前記制動距離を特定させ、特定された前記制動距離に基づいて自列車の走行速度を制御するための速度制御パターンを演算させる工程と、
前記車上装置に、自列車の走行速度と走行距離と前記演算された速度制御パターンとに基づいて自列車の走行速度を制御させる工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
請求項１及び３記載の発明によって、許容走行速度情報だけでなく許容走行区間長情報を地上装置から車上装置へ伝送できるので、短小軌道区間を設定する必要がなくなり、高密度運転を行う際等の軌道回路の細分化も不要になるので、軌道区間数の増大を防ぐことができる。したがって、増大する地上装置の設置数及びその設置費用等や運用費等を削減することが可能になる。また、軌道回路の変更及び改良等に伴って列車の走行制御情報の変更が必要になった場合、地上装置の設定を変更するだけで列車の走行制御情報を変更することができる。したがって、軌道回路の変更等への対応性を向上させ、確認作業を容易にすることが可能になる。
また、車上装置が車両性能をパラメータとした速度距離テーブルを記憶しているので、車両性能に応じて自列車の走行速度を制御できる。したがって、車両性能が異なる複数の列車が走行する運転区間であっても、列車の運転能率を低下させることなく、車両性能の異なる列車の走行速度を最適に制御することが可能になり、より高密度な列車の運行計画が可能になる。また、このための装置等が必要になることもない。
【００１３】
請求項１及び３記載の発明によって、より最適な許容走行速度情報と許容走行区間長情報とに基づいて車上装置が自列車の走行速度を制御できる。また、地上装置の設定を変更するだけで、軌道回路の変更及び改良等に伴う列車の走行制御情報を変更することができるので、軌道回路の変更等への対応性を向上させ、確認作業を容易にすることが可能になる。
【００１６】
請求項１及び３記載の発明によって、軌道回路の勾配値を考慮したより好適な速度距離テーブルが構成されるので、車上装置は車両性能の異なる列車の走行速度をより適切に制御することが可能になる。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の自動列車制御装置であって、
前記速度制御パターン演算手段は、前記受信手段により受信された前記許容走行速度情報と前記許容走行区間長情報とに基づいて、自列車の走行速度を制御するための減速制御曲線を演算する減速制御曲線演算手段を備えており、前記特定された速度距離テーブルに基づいて前記減速制御曲線演算手段により演算された減速制御曲線を修正し、自列車の車両性能を考慮した前記速度制御パターンを演算することを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の自動列車制御方法であって、
前記車上装置に、受信された前記許容走行速度情報と前記許容走行区間長情報とに基づいて、自列車の走行速度を制御するための減速制御曲線を演算させる工程と、
前記車上装置に、前記特定された速度距離テーブルに基づいて前記減速制御曲線を修正し、自列車の車両性能を考慮した前記速度制御パターンを演算させる工程と、を更に含むことを特徴とする。
【００１９】
請求項２及び４記載の発明によって、許容走行速度情報と許容走行区間長情報とに基づいて減速制御曲線が演算された後、この減速制御曲線を修正して速度制御パターンが演算されるので、軌道回路の変更及び改良等に伴って許容走行速度情報と許容走行区間長情報のみが変更及び改良される場合であっても、車両性能の変更及び改良等に伴って速度距離テーブルのみが変更及び改良される場合であっても、それぞれ個別に変更及び改良して速度制御パターンの演算に随時反映させることができる。したがって、軌道回路及び車両性能の変更等への対応性を向上させることが可能になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜４を参照して、本発明の自動列車制御装置を適用した実施の形態における、自動列車制御システム１について説明する。
【００２１】
本発明の自動列車制御装置において、地上装置が、列車の走行速度を制御するための複数の許容走行速度情報と、この許容走行速度情報の各々に対応付けられている複数の許容走行区間長情報とを記憶しており、複数の軌道区間に区切られた軌道回路を走行する列車の走行位置を検知し、検知された列車の走行位置或いは前記軌道回路の所定の走行速度制限区間に基づいて、所定の許容走行速度情報と許容走行区間長情報とを読み出して前記走行位置或いは前記走行速度制限区間の後方軌道区間に伝送する。そして、車上装置が、各種列車の車両性能及び軌道回路の勾配値をパラメータとして速度差と制動距離との関係を示す速度距離テーブルを記憶しており、伝送された許容走行速度情報と許容走行区間長情報とを受信すると、前記軌道回路を走行する列車の走行速度を検出し、検出された走行速度に基づいて前記各軌道区間の始端からの列車の走行距離を積算し、前記許容走行速度情報と前記許容走行区間長情報と前記速度距離テーブルとに基づいて、自列車の車両性能及び軌道回路の勾配値を考慮して走行速度を制御するための速度制御パターンを演算し、前記列車の走行速度及び走行距離と前記速度制御パターンとに基づいて自列車の走行速度を制御する。
【００２２】
まず、図１及び図２を参照して、本発明を適用した実施の形態における自動列車制御システム１の全体構成について説明する。
【００２３】
図１及び図２には、自動列車制御システム１の全体構成の概略が示されている。
図１及び図２に示すように、自動列車制御システム１は、走行路３０を走行する列車１０２に搭載されている自動列車制御車上装置（以下、「車上装置」と呼ぶ。）１０と、走行路３０に設置されている自動列車制御地上装置（以下、「地上装置」と呼ぶ。）２０とから構成されている。走行路３０は、所定長さで区切られて電気回路の一部として利用される軌道回路を形成しており、例えば、図１では軌道区間３０１〜３０６に、図２では軌道区間３０７〜３１０に区切られている。更に、走行路３０は、軌道区間毎に地上装置２０から伝送されるデジタル符号化された許容走行速度信号と許容走行区間長信号とにそれぞれ応じた各電流を流している。
また、図１に示すように、列車１０２に対して先行している列車を先行列車１０１とし、列車１０２を続行列車１０２とする。この先行列車１０１は当該先行列車１０１の走行速度を制御するために車上装置１０’を備えている。
【００２４】
図１及び図２に示すように、自動列車制御システム１において、それぞれ、先行列車１０１の走行位置及び制限走行速度が設定されている所定の走行速度制限区間に応じて続行列車１０２の走行速度を制御するために、地上装置２０は各軌道区間に対して、軌道回路の勾配値、曲線半径、軌道回路長等が考慮された許容走行速度信号及び許容走行区間長信号を随時伝送する。そして、続行列車１０２の車上装置１０は、各軌道区間から前記許容走行速度信号及び前記許容走行区間長信号を受信し、これら受信した情報に基づいて減速制御曲線を演算する。
上述したように、図１及び図２に示される続行列車１０２の車上装置１０により演算された減速制御曲線は、ブレーキ力等の車両性能が異なる列車の中で最も制動距離を要す（最も車両性能が劣る）列車を前提として、軌道回路の勾配値、曲線半径、軌道回路長等を考慮して演算された曲線である。
【００２５】
例えば、図１に示すように、先行列車１０１の最後尾車両が軌道区間３０６を走行し、続行列車１０２が軌道区間３０１に進入しようとしている場合、地上装置２０は軌道区間３０６の後方の軌道区間３０１に対してポイントＰ１〜Ｐ５に対応する許容走行速度及び許容走行区間長を示す許容走行速度信号及び許容走行区間長信号を伝送する。
すなわち、先行列車１０１が軌道区間３０６を走行し、続行列車１０２が軌道区間３０１に進入しようとしている際、地上装置２０は、軌道区間３０１の始端から１００ｍ先のポイントＰ１まで１３０ｋｍ／ｈ以下、ポイントＰ１から２３０ｍ先のポイントＰ２で１１０ｋｍ／ｈ以下、ポイントＰ２から２４５ｍ先のポイントＰ３で８５ｋｍ／ｈ以下、ポイントＰ３から２２３ｍ先のポイントＰ４で５０ｋｍ／ｈ以下、ポイントＰ４から１０３ｍ先のポイントＰ５で０ｋｍ／ｈで続行列車１０２が走行するように許容走行速度信号及び許容走行区間長信号を軌道区間３０１へ伝送する。そして、続行列車１０２の車上装置１０が軌道区間３０１においてポイントＰ１〜Ｐ５に対応する許容走行速度信号及び許容走行区間長信号を受信すると、受信した信号から図１に示すようなポイントＰ１〜Ｐ５のポイント間を結ぶ減速制御曲線を演算する。
【００２６】
また、図２に示すように、制限走行速度４２ｋｍ／ｈが設定されている所定の走行速度制限区間が軌道区間３０９〜３１０に設定され、続行列車１０２が軌道区間３０７に進入しようとしている場合、地上装置２０は軌道区間３１０の後方の軌道区間３０７に対してポイントＰ６〜Ｐ１０に対応する許容走行速度及び許容走行区間長を示す許容走行速度信号及び許容走行区間長信号を伝送する。
すなわち、制限走行速度４２ｋｍ／ｈの走行速度制限区間が軌道区間３０９及び３１０にかかって設定されている際、地上装置２０は、軌道区間３０７の始端から１００ｍ先のポイントＰ６まで１１０ｋｍ／ｈ以下、ポイントＰ６から２４５ｍ先のポイントＰ７で８５ｋｍ／ｈ以下、ポイントＰ７から２２３ｍ先のポイントＰ８で５０ｋｍ／ｈ以下、ポイントＰ８から６３ｍ先のポイントＰ９で制限走行速度４２ｋｍ／ｈ以下の４０ｋｍ／ｈ以下、ポイントＰ９から５００ｍ先のポイント１０以降１３０ｋｍ／ｈ以下で続行列車１０２が走行するように許容走行速度信号及び許容走行区間長信号を軌道区間３０７へ伝送する。そして、図１の場合と同様に、続行列車１０２の車上装置１０が軌道区間３０７においてポイントＰ６〜Ｐ１０に対応する許容走行速度信号及び許容走行区間長信号を受信すると、受信した信号から図２に示すようなポイントＰ６〜Ｐ１０のポイント間を結ぶ減速制御曲線を演算する。
【００２７】
次に、続行列車１０２の車上装置１０は、速度差と制動距離との関係を示す車両性能と軌道回路の勾配値とをパラメータとした速度距離テーブル（図４参照）に基づいて、前記減速制御曲線をデータに含まれる制動距離データを自列車に適した制動距離データに修正し、自列車の車両性能と軌道回路の勾配値とを考慮した列車の走行速度を制御するための速度制御パターンを演算する。
この速度距離テーブルを適用することにより、図１及び図２に示した減速制御曲線から演算する速度制御パターンは、軌道回路の勾配値、曲線半径、軌道回路長等だけでなく、ブレーキ力等の車両性能及び勾配値を更に考慮したものとなる。
【００２８】
そして、続行列車１０２の車上装置１０は、図１及び図２に示す先行列車１０１の走行位置及び走行中の軌道区間に応じて、地上装置２０から送信される許容走行速度信号及び許容走行区間長信号と、上記速度距離テーブルに設定された自列車の車両性能データとに基づいて、自列車の車両性能を考慮した前記速度制御パターンを演算して自列車１０２の走行速度を制御する。
【００２９】
次に、図３を参照して、自動列車制御システム１における車上装置１０の内部構成及び動作について説明する。
【００３０】
図３は、車上装置１０の内部構成を示すブロック図である。
図３に示すように、車上装置１０は、速度発電機１１、距離積算器１２、受信アンテナ１３、受信器１４、減速制御曲線演算器１５、速度距離テーブル記憶装置１６、速度制御パターン演算器１７及び走行速度制御装置１８を備えている。
【００３１】
速度発電機１１は、自列車の車輪と接続されており、車輪から自列車の実際の走行速度情報を取得し、距離積算器１２、走行速度制御装置１８及び速度計にそれぞれ出力する。
【００３２】
距離積算器１２は、速度発電機１１から取得した自列車の走行速度情報に基づいて各軌道回路の進入端からの実際の走行距離を演算し、走行速度制御装置１８に出力する。
【００３３】
受信器１４は、走行路３０の軌道区間３０１〜３１０毎に地上装置２０から伝送される各ポイントＰ１〜Ｐ１０に対応する許容走行速度信号及び許容走行区間長信号を含む走行制御信号を受信アンテナ１３を介して受信する。そして、受信器１４は、受信した走行制御信号から各ポイントＰ１〜Ｐ１０に対応する許容走行速度情報及び許容走行区間長情報を抽出して減速制御曲線演算器１５に出力する。
【００３４】
減速制御曲線演算器１５は、受信器１４から出力された各ポイントＰ１〜Ｐ１０に対応する許容走行速度情報及び許容走行区間長情報に基づいて、ポイントＰ１〜Ｐ１０のポイント間を結ぶ減速制御曲線を演算し、その減速制御曲線を速度制度パターン演算器１７に出力する。
減速制御曲線演算器１５は、図１において続行列車１０２が軌道区間３０１に進入して軌道区間３０６を走行中の先行列車１０１に接近する場合、受信器１４が受信アンテナ１３を介して受信したポイントＰ１〜Ｐ５に対応する許容走行速度信号及び許容走行区間長信号に基づいて、ポイントＰ１〜Ｐ５のポイント間を結ぶ図１に示すような減速制御曲線を演算する。同様に、減速曲線演算器１５は、図２において続行列車１０２が軌道区間３０７に進入して制限走行速度４２ｋｍ／ｈが設定されている所定の走行速度制御区間に接近する場合、受信器１４が受信アンテナ１３を介して受信したポイントＰ６〜Ｐ１０に対応する許容走行速度信号及び許容走行区間長信号に基づいて、ポイントＰ６〜Ｐ１０のポイント間を結ぶ図２に示すような減速制御曲線を演算する。
【００３５】
速度距離テーブル記憶装置１６は、図４に示す速度距離テーブルを記憶している。
【００３６】
この速度距離テーブルは、速度差（ｋｍ／ｈ）と制動距離（ｍ）との関係を示すテーブルである。図中の制動距離欄には、ブレーキ力等の車両性能が異なる列車１００，１０１，１０２，・・・の制動距離情報が記憶され、このテーブルを適用するパラメータとして軌道回路の勾配値が設定されている。
【００３７】
例えば、図中の最前面に示すテーブルでは、平均勾配が＋１０‰の軌道回路において走行速度を１４５ｋｍ／ｈから１３０ｋｍ／ｈに減速する場合、列車１００は制動距離として２５０ｍを要する。また、車両性能が列車１００よりも良い列車１０１は制動距離として２２５ｍを要する。更に、車両性能が列車１０１よりも良い列車１０２、つまり本実施形態における続行列車１０２は制動距離として２００ｍを要する。このような車両性能が異なる複数の列車と軌道回路の勾配値とを考慮して速度距離テーブルを設定することにより、最も制動距離を要す（最も車両性能が劣る）列車を前提とすることなく、自列車の車両性能に適した制動距離を車上装置１０内で選択することが可能になる。
同様に、平均勾配値が＋５‰、±０‰、−５‰、・・・−３０‰等の軌道回路における速度差と車両性能が異なる複数の列車の各制動距離との関係を示すテーブルがそれぞれ設定されている。よって、自列車が走行中の軌道回路の勾配値に対応するテーブルを車上装置１０内で選択することが可能になる。
【００３８】
速度制御パターン演算器１７は、速度距離テーブル記憶装置１６に記憶されている速度距離テーブルに基づいて、減速制御曲線演算器１５により演算された減速制御曲線をデータに含まれる制動距離データを自列車に適した制動距離データに修正し、自列車の車両性能と軌道回路の勾配値とを考慮した列車の走行速度を制御するための速度制御パターンを演算する。
【００３９】
例えば、図１に示すように、先行列車１０１が軌道区間３０６を走行している際に続行列車１０２が平均勾配値＋１０‰の軌道区間３０１に進入した場合について説明する。
【００４０】
続行列車１０２の車上装置１０において、減速制御曲線演算器１５が図１に示すような減速制御曲線を演算した場合、速度制御パターン演算器１７は、自列車１０２の車両性能及び走行している軌道区間の平均勾配値＋１０‰をパラメータとして、速度距離テーブル記憶装置１６に記憶されている速度距離テーブルから対応するレコードを検索する。つまり、速度制御パターン演算器１７は、列車１０２の場合の「速度差（１４５−１３０ｋｍ／ｈ）；制動距離（２００ｍ）」、「速度差（１３０−１１０ｋｍ／ｈ）；制動距離（１９０ｍ）」、「速度差（１１０−８５ｋｍ／ｈ）；制動距離（２０５ｍ）」、「速度差（８５−５０ｋｍ／ｈ）；制動距離（１８５ｍ）」、「速度差（５０−４０ｋｍ／ｈ）；制動距離（５５ｍ）」、「速度差（４０−０ｋｍ／ｈ）；制動距離（１２５ｍ）」のレコードを取得する。
【００４１】
そして、速度制御パターン演算器１７は、取得したレコードに基づいて、それぞれの許容走行区間長を、軌道区間３０１の始端及びポイントＰ１間で１００ｍから１４１ｍ（＝（１００＋２３０＋２４５＋２２３＋１０３）−（１９０＋２０５＋１８５＋１８０））；ポイントＰ１及びＰ２間で２３０ｍから１９０ｍ；ポイントＰ２及びＰ３間で２４５ｍから２０５ｍ；ポイントＰ３及びＰ４間で２２３ｍから１８５ｍ；ポイントＰ４及びＰ５間で１０３ｍから１８０ｍ；に修正する。
したがって、速度制御パターン演算器１７は、ポイントＰ５を基点としてポイントＰ５側に、修正した許容走行区間長に基づいて減速制御曲線全体を図中の右側にシフトした速度制御パターンを演算する。
【００４２】
また、図２に示すように、制限走行速度４２ｋｍ／ｈが軌道区間３０９から３１０にかけて設定されている際に続行列車１０２が平均勾配値＋１０‰の軌道区間３０７に進入した場合について説明する。
【００４３】
続行列車１０２の車上装置１０において、減速制御曲線演算器１５が図２に示すような減速制御曲線を演算した場合、速度制御パターン演算器１７は、自列車１０２の車両性能及び走行している軌道区間の平均勾配値＋１０‰をパラメータとして、速度距離テーブル記憶装置１６に記憶されている速度距離テーブルから対応するレコードを検索する。つまり、上述した場合と同様、速度制御パターン演算器１７は、列車１０２の場合の「速度差（１４５−１３０ｋｍ／ｈ）；制動距離（２００ｍ）」、「速度差（１３０−１１０ｋｍ／ｈ）；制動距離（１９０ｍ）」、「速度差（１１０−８５ｋｍ／ｈ）；制動距離（２０５ｍ）」、「速度差（８５−５０ｋｍ／ｈ）；制動距離（１８５ｍ）」、「速度差（５０−４０ｋｍ／ｈ）；制動距離（５５ｍ）」、「速度差（４０−０ｋｍ／ｈ）；制動距離（１２５ｍ）」のレコードを取得する。
【００４４】
そして、速度制御パターン演算器１７は、取得したレコードに基づいて、それぞれの許容走行区間長を、軌道区間３０７の始端及びポイントＰ６で１１０ｍから１９６ｍ（＝（１１０＋２４５＋２２３＋６３）−（２０５＋１８５＋５５））；ポイントＰ６及びＰ７間で２４５ｍから２０５ｍ；ポイントＰ７及びＰ８間で２２３ｍから１８５ｍ；ポイントＰ８及びＰ９間で６３ｍから５５ｍ；に修正する。
したがって、速度制御パターン演算器１７は、ポイントＰ９を基点としてポイントＰ９側に、修正した許容走行区間長に基づいて減速制御曲線全体を図中の右側にシフトした速度制御パターンを演算する。
【００４５】
走行速度制御装置１８は、前記速度制御パターン演算器１７により演算された速度制御パターンにより示される許容走行速度と、前記速度発電機１１により検出された実際の走行速度とを、前記距離積算器１２により積算された実際の走行距離に基づいて比較する。そして、走行速度制御装置１８は、自列車の走行速度が速度制御パターンにより示される許容走行速度を超過していると判断した場合にブレーキをかけて自列車の走行速度を制御する。
【００４６】
以上のように、本発明の自動列車制御装置を適用した実施の形態における自動列車制御システム１において、地上装置２０が、列車の走行速度を制御するための複数の許容走行速度情報と、この許容走行速度情報の各々に対応付けられている複数の許容走行区間長情報とを記憶しており、複数の軌道区間に区切られた軌道回路を走行する列車の走行位置を検知し、検知された列車の走行位置或いは前記軌道回路の所定の走行速度制限区間に基づいて、所定の許容走行速度情報と許容走行区間長情報とを読み出して前記走行位置或いは前記走行速度制限区間の後方軌道区間に伝送する。そして、車上装置１０が、各種列車の車両性能と軌道回路の勾配値をパラメータとして速度差と制動距離との関係を示す速度距離テーブルを記憶しており、伝送された許容走行速度情報と許容走行区間長情報とを受信すると、前記軌道回路を走行する列車の走行速度を検出し、検出された走行速度に基づいて前記各軌道区間の始端からの列車の走行距離を積算し、前記許容走行速度情報と前記許容走行区間長情報と前記速度距離テーブルとに基づいて、自列車の車両性能及び軌道回路の勾配値を考慮して走行速度を制御するための速度制御パターンを演算し、前記列車の走行速度及び走行距離と前記速度制御パターンとに基づいて列車の走行速度を制御する。
【００４７】
したがって、短小軌道区間を設定する必要がなくなり、高密度運転を行う際等の軌道回路の細分化も不要になるので、軌道区間数の増大を防ぐことができる。その結果、増大する地上装置の設置数及びその設置費用等や運用費等を削減することが可能になる。また、軌道回路の変更及び改良等に伴って列車の走行制御情報の変更が必要になった場合、地上装置の設定を変更するだけで列車の走行制御情報を変更することができる。したがって、軌道回路の変更等への対応性を向上させ、確認作業を容易にすることが可能になる。
また、車上装置は車両性能に応じて自列車の走行速度を制御できるので、車両性能が異なる複数の列車が走行する運転区間であっても、列車の運転能率を低下させることなく、車両性能の異なる列車の走行速度を最適に制御することが可能になり、より高密度な列車の運行計画が可能になる。また、このための装置等が必要になることもない。
【００４８】
なお、本発明は、上記実施の形態の内容に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本発明の自動列車制御装置を適用した実施の形態における自動列車制御システム１において、地上装置２０が記憶している許容走行速度情報及び許容走行区間長情報は、図１及び図２に示すような設定値に限定される必要はなく、軌道回路の勾配値、曲線半径、軌道回路長等を考慮して適宜設定される。
また、車上装置１０の速度距離テーブル記憶装置１６に記憶されている速度距離テーブルを構成する速度差および平均勾配値は、図４に示す設定値に限定されることはなく、適宜設定可能である。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１及び３記載の発明によれば、許容走行速度情報だけでなく許容走行区間長情報を地上装置から車上装置へ伝送できるので、短小軌道区間を設定する必要がなくなり、高密度運転を行う際等の軌道回路の細分化も不要になるので、軌道区間数の増大を防ぐことができる。したがって、増大する地上装置の設置数及びその設置費用等や運用費等を削減することが可能になる。また、軌道回路の変更及び改良等に伴って列車の走行制御情報の変更が必要になった場合、地上装置の設定を変更するだけで列車の走行制御情報を変更することができる。したがって、軌道回路の変更等への対応性を向上させ、確認作業を容易にすることが可能になる。
また、車上装置が車両性能をパラメータとした速度距離テーブルを記憶しているので、車両性能に応じて自列車の走行速度を制御できる。したがって、車両性能が異なる複数の列車が走行する運転区間であっても、列車の運転能率を低下させることなく、車両性能の異なる列車の走行速度を最適に制御することが可能になり、より高密度な列車の運行計画が可能になる。また、このための装置等が必要になることもない。
【００５０】
請求項１及び３記載の発明によれば、より最適な許容走行速度情報と許容走行区間長情報とに基づいて車上装置が自列車の走行速度を制御できる。また、地上装置の設定を変更するだけで、軌道回路の変更及び改良等に伴う列車の走行制御情報を変更することができるので、軌道回路の変更等への対応性を向上させ、確認作業を容易にすることが可能になる。
【００５１】
請求項１及び３記載の発明によれば、軌道回路の勾配値を考慮したより好適な速度距離テーブルが構成されるので、車上装置は車両性能の異なる列車の走行速度をより適切に制御することが可能になる。
【００５２】
請求項２及び４記載の発明によれば、許容走行速度情報と許容走行区間長情報とに基づいて減速制御曲線が演算された後、この減速制御曲線を修正して速度制御パターンが演算されるので、軌道回路の変更及び改良等に伴って許容走行速度情報と許容走行区間長情報のみが変更及び改良される場合であっても、車両性能の変更及び改良等に伴って速度距離テーブルのみが変更及び改良される場合であっても、それぞれ個別に変更及び改良して速度制御パターンの演算に随時反映させることができる。したがって、軌道回路及び車両性能の変更等への対応性を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動列車制御装置を適用した実施の形態における自動列車制御システム１の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の自動列車制御装置を適用した実施の形態における自動列車制御システム１の全体構成を示す図である。
【図３】自動列車制御システム１における自動列車制御車上装置１０の内部構成を示すブロック図である。
【図４】自動列車制御車上装置１０の速度距離テーブル記憶装置１６に記憶されている速度距離テーブルを示す図である。
【符号の説明】
１ 自動列車制御システム
１０ 自動列車制御車上装置（車上装置）
１１ 速度発電機
１２ 距離積算器
１３ 受信アンテナ
１４ 受信器
１５ 減速制御曲線演算器
１６ 速度距離テーブル記憶装置
１７ 速度制御パターン演算器
１８ 走行速度制御装置
２０ 自動列車制御地上装置（地上装置）
３０ 軌道回路
１０１ 先行列車
１０２ 続行列車
３０１〜３１０ 軌道区間
Claims (4)
- 地上装置と車上装置とを備える自動列車制御装置において、
前記地上装置は、
複数の軌道区間に区切られた軌道回路の軌道回路長、勾配値、曲線半径を考慮した列車の走行速度を制御するための複数の許容走行速度情報と、前記許容走行速度情報の各々に対応付けられている複数の許容走行区間長情報とを記憶する走行制御情報記憶手段と、
前記軌道回路を走行する列車の走行位置を検知する位置検知手段と、
前記位置検知手段により検知された先行列車の走行位置と前記軌道回路の所定の走行速度制限区間に基づいて、前記許容走行速度情報及び前記許容走行区間長情報を読み出して前記位置検出手段により検出された先行列車の走行位置の後方軌道区間又は前記走行速度制限区間の後方軌道区間に該軌道区間の前記許容走行速度情報を示す許容走行速度信号と前記許容走行区間長情報を示す許容走行区間長信号を伝送する伝送手段と、を備え、
前記車上装置は、
列車の走行速度から所定の減速速度まで減速した際の速度差と、列車の走行速度から所定の減速速度まで減速するために要する制動距離との関係を各種列車の車両性能毎に示す速度距離テーブルを、前記軌道回路の勾配値毎に個別に記憶するテーブル記憶手段と、
前記伝送手段により伝送された許容走行速度信号と許容走行区間長信号とを受信して許容走行速度情報と許容走行区間長情報とを取得する受信手段と、
前記軌道回路を走行する列車の走行速度を検出する速度検出手段と、
前記速度検出手段により検出された走行速度に基づいて前記各軌道区間の始端から自列車が走行した走行距離を積算する距離積算手段と、
前記受信手段により取得された前記許容走行速度情報と前記許容走行区間長情報とに対応する前記速度差と前記制動距離とを記憶した所定の勾配値の速度距離テーブルを特定し、特定された速度距離テーブルに基づいて自列車の車両性能に対応する前記制動距離を特定し、特定された前記制動距離に基づいて自列車の走行速度を制御するための速度制御パターンを演算する速度制御パターン演算手段と、
前記自列車の走行速度と走行距離と前記速度制御パターン演算手段により演算された速度制御パターンとに基づいて自列車の走行速度を制御する走行速度制御手段と、
を備えることを特徴とする自動列車制御装置。 - 前記速度制御パターン演算手段は、前記受信手段により受信された前記許容走行速度情報と前記許容走行区間長情報とに基づいて、自列車の走行速度を制御するための減速制御曲線を演算する減速制御曲線演算手段を備えており、前記特定された速度距離テーブルに基づいて前記減速制御曲線演算手段により演算された減速制御曲線を修正し、自列車の車両性能を考慮した前記速度制御パターンを演算することを特徴とする請求項１記載の自動列車制御装置。
- 地上装置と車上装置とを備える自動列車制御装置を制御するための自動列車制御方法において、
前記地上装置に、複数の軌道区間に区切られた軌道回路の軌道回路長、勾配値、曲線半径を考慮した列車の走行速度を制御するための複数の許容走行速度情報と、前記許容走行速度情報の各々に対応付けられている複数の許容走行区間長情報とを走行制御情報記憶手段に記憶させる工程と、
前記地上装置に、前記軌道回路を走行する先行列車の走行位置を検知させる工程と、
前記地上装置に、検知された前記先行列車の走行位置と前記軌道回路の所定の走行速度制限区間に基づいて、前記許容走行速度情報及び前記許容走行区間長情報を読み出して前記位置検出手段により検出された先行列車の走行位置の後方軌道区間又は前記走行速度制限区間の後方軌道区間に該軌道区間の前記許容走行速度情報を示す許容走行速度信号と前記許容走行区間長情報を示す許容走行区間長信号を伝送させる工程と、
前記車上装置に、列車の走行速度から所定の減速速度まで減速した際の速度差と、列車の走行速度から所定の減速速度まで減速するために要する制動距離との関係を各種列車の車両性能毎に示す速度距離テーブルを、前記軌道回路の勾配値毎に個別にテーブル記憶手段に記憶させる工程と、
前記車上装置に、伝送された許容走行速度信号と許容走行区間長信号とを受信して前記許容走行速度情報と前記許容走行区間長情報とを取得させる工程と、
前記車上装置に、前記軌道回路を走行する列車の走行速度を検出させる工程と、
前記車上装置に、検出された前記走行速度に基づいて前記各軌道区間の始端からの自列車が走行した走行距離を積算させる工程と、
前記車上装置に、取得された前記許容走行速度情報と前記許容走行区間長情報とに対応する前記速度差と前記制動距離とを記憶した所定の勾配値の速度距離テーブルを特定させ、特定された速度距離テーブルに基づいて自列車の車両性能に対応する前記制動距離を特定させ、特定された前記制動距離に基づいて自列車の走行速度を制御するための速度制御パターンを演算させる工程と、
前記車上装置に、自列車の走行速度と走行距離と前記演算された速度制御パターンとに基づいて自列車の走行速度を制御させる工程と、
を含むことを特徴とする自動列車制御方法。 - 前記車上装置に、受信された前記許容走行速度情報と前記許容走行区間長情報とに基づいて、自列車の走行速度を制御するための減速制御曲線を演算させる工程と、
前記車上装置に、前記特定された速度距離テーブルに基づいて前記減速制御曲線を修正し、自列車の車両性能を考慮した前記速度制御パターンを演算させる工程と、を更に含むことを特徴とする請求項３記載の自動列車制御方法。
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