JPH0976914A - 列車運行制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 先行列車の加速・減速による後続列車への不
安定動作の波及を防止し、運転時隔の短縮を可能ならし
めて線区の輸送能力を高める。 【解決手段】 先行列車の現在位置X1(t) 及び現在の速
度V1(t) と、自列車の現在位置X2(t) 及び現在の速度V2
(t) と、線路情報や進路条件等を入力し(S10) 、△ｔ後
の次回演算タイミングにおける先行列車及び自列車の到
達位置X1(t+△t)及びX2(t+△t) を算出する(S20) 。次
に、Ｓ２０で求めた先行列車の△ｔ後の位置X1(t+△t)
を起点として、自列車に対するＡＴＯブレーキ曲線を生
成する(S30) 。そして、この新たに生成したＡＴＯブレ
ーキ曲線上に、前記X2(t+△t) との交点を求め、これを
自列車に対する目標速度V2(t+△t) とする(S40) 。そし
て、現在の自列車の速度V2(t) と目標速度V2(t+△t) を
比べ、その大小関係から自列車に対する加速／減速指令
を決定する(S50) 。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、列車の運行制御の
ための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一般
に、列車の自動制御あるいは半自動制御においては、Ａ
ＴＳ（ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔｒａｉｎ ｓｔｏｐ ｓ
ｙｓｔｅｍ）あるいはＡＴＣ（ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔ
ｒａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼ばれるシステムが知ら
れている。このＡＴＳ、ＡＴＣはまた、ＡＴＰ（ａｕｔ
ｏｍａｔｉｃ ｔｒａｉｎ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）と
総称されることもある。

【０００３】こうしたＡＴＰシステムでは、先行列車に
対して後続列車が安全に停止できる速度を先行列車から
の位置に応じて定めた速度制限曲線が算出され、この速
度制限曲線に基づいて後続列車の速度制御が行われるよ
うになっている。そして、後続列車がこの速度制限曲線
による速度制限を越えると非常ブレーキが作動し、列車
を自動的に減速又は停車させるようになっている。

【０００４】こうしたＡＴＰシステムが許可する安全速
度以下で、さらに、乗り心地、省エネルギー性、定時運
転などを考慮しながら最も効率のよい列車速度制御を自
動的に行うより進んだシステムとしてＡＴＯ（ａｕｔｏ
ｍａｔｉｃ ｔｒａｉｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）が知ら
れている。ＡＴＯシステムでは、前述した様なＡＴＰに
よる速度制限曲線に対して、上記の様な種々の条件を考
慮しつつ列車の位置・速度制御条件を定めたランカーブ
あるいはＡＴＯブレーキ曲線とよばれる制御曲線を形成
し、この制御曲線に従って列車の加速／減速を自動的に
行っている。

【０００５】ところで、従来のＡＴＯの考え方では、先
行列車の「位置」を検知することによって後続列車の速
度を制御するので、先行列車との間隔がある値まで縮ま
って初めて後続列車の減速が指令され、先行列車との間
隔がある値まで広がって初めて加速指令がなされるよう
になっていた。

【０００６】ところが、実際のシステムにおいては、乗
り心地をよくするため、加加速度を一定にするようなジ
ャーク制御が実施されているため、先行列車が減速から
加速に転じたとしても、距離的には変化が小さいので、
後続列車の減速指令がそのまま続行される。この結果、
先行列車との距離が十分に離れたときの両車両の速度差
は相当なものとなっており、ここから加速指令がなされ
ても先行車両との距離がなかなか縮まらない。そうこう
している内に先行車両が減速に入ったとすると、ジャー
ク制御によって最初はゆっくりとしか減速しないので距
離はそれほど縮まらず、後続列車への減速指令はなされ
ない。ところが先行列車の減速度が次第に大きくなるの
である時点から後続列車と先行列車との間隔が急激に接
近してしまい、あわてて後続列車に減速指令がなされる
こととなる。そして、こうした現象に加えて、システム
的な反応時間の遅れが加わるため、加速・減速がオーバ
ーシュートし、この結果、減速指令に続いて加速指令
が、加速指令に続いて減速指令が、といった具合いに、
後続列車に対する加速指令と減速指令とが交互に何度も
繰り返されてしまうという制御上の「不安定動作」が発
生してしまうおそれがある。そして、ある列車が不安定
動作を起こすと、これに後続する列車にも不安定動作が
発生し、これが増幅されながら後続列車へ波及してしま
うおそれがある。

【０００７】このような不安定動作の発生及び波及を避
けるには、先行列車と後続列車との運転時隔を十分に大
きくしておく必要がある。この結果、従来のシステムで
は、特に、駅部での運転時隔を短縮できず、これによっ
て線区全体の輸送能力が制限されてしまうという問題が
あった。

【０００８】そこで、本発明は、かかる問題点に着目
し、先行列車の加速・減速による後続列車への不安定動
作の波及を防止し、運転時隔の短縮を可能ならしめて線
区の輸送能力を高めることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段、発明の実施の形態及び発
明の効果】本発明の列車運行制御方法は、先行列車の位
置に応じて速度制限曲線を形成し、該速度制限曲線に基
づいて後続列車の速度制御を行う列車運行制御方法にお
いて、先行列車が後続列車に対して相対的に近づく状態
にあるときには速度制限を予め厳しくし、先行列車が後
続列車に対して相対的に遠ざかる状態にあるときには速
度制限を予め緩くするように速度制限を調整することを
特徴とする。

【００１０】この列車運行制御方法によれば、先行列車
と後続列車との間隔が相対的に近づいたり遠ざかったり
しない場合には、先行列車の位置に応じて定まる速度制
限曲線に基づいて後続列車の速度制御を行う。一方、先
行列車が後続列車に対して相対的に遠ざかる状態にある
ときには結果的に速度制限を緩くしたような制御を行
う。そして、両列車が相対的に近づく状態にあるときに
は結果的に速度制限を厳しくしたような速度制御を行
う。そして、これらが予め速度制限を調整することで行
われるため、システムの応答遅れなどによってちょうど
よく速度制御がなされ、先行列車に近づき過ぎたり、遠
ざかり過ぎたりすることがない。

【００１１】より具体的には、この列車運行制御方法に
おいて、前記速度制限の調整は、先行列車と後続列車と
が相対的に近づく関係にあるときは、当該後続列車が現
在受けている速度制限に拘らず後続列車を予め減速し、
先行列車と後続列車とが相対的に遠ざかる関係にあると
きは、当該後続列車が現在受けている速度制限に拘らず
後続列車を予め加速することにより行うことができる。

【００１２】こうして相対的に近づくときや相対的に遠
ざかるときに、現在求められている速度制限曲線に拘ら
ずに減速や加速を指令することで、結果として、速度制
限を厳しくしたり緩くした状態を実現するのである。な
お、これらの列車運行制御方法において、先行列車が相
対的に近づく関係にあるか遠ざかる関係にあるかは、先
行列車の速度と後続列車の速度とから判別することがで
きる。先行列車の速度よりも後続列車の速度の方が大き
い場合には、今後相対的に近づくことが予想され、逆な
らば今後相対的に遠ざかることが予想されるからであ
る。

【００１３】また、これらの列車運行制御方法におい
て、先行列車が相対的に近づく関係にあるか遠ざかる関
係にあるかは、線路の曲率や勾配などといった線路自体
の条件と、駅部における停車・通過の違いなどの進路に
関する条件とを含む地上設備側の条件を考慮して判別す
るようにしてもよい。

【００１４】先行列車の位置から上りに差し掛かりつつ
あることを判別したら、今後速度が低下し、相対的に近
づくことが予想できるし、駅部において停車が予定され
ているなら同様に今後相対的に近づくことが予想でき
る。また、駅部を通過するために先行列車が減速してい
るけれども、通過列車であるなら、その後加速が予定さ
れているので、一見近づきつつあるようでも実は逆に遠
ざかりつつあると予想することもできるのである。

【００１５】これら本発明の列車運行制御方法におい
て、前記加速及び減速の条件は、先行列車の位置及び速
度から、当該先行列車の所定時間後の到達位置を予測
し、該予測した先行列車の到達位置に基づいて所定時間
後の後続列車に対する速度制限曲線を予測し、後続列車
の位置及び速度から、当該後続列車の所定時間後の到達
位置を予測し、該予測した後続列車の到達位置に対して
前記予測した速度制限曲線が加える速度制限に基づいて
決定するように構成することができる。

【００１６】この列車運行制御方法によれば、次に起こ
り得る状態を前もって予想し、この予想に基づいて次の
制御条件となる所定時間後の速度制限曲線を求めてしま
い、この速度制御曲線に向かって制御を行うのである。
このように前もって次々と予想して制御を行うことで、
システムの反応遅れをカバーして、各時点での制御が最
適化されていくのである。

【００１７】これら本発明の方法を実施するには、先行
列車の位置に応じて後続列車に対する速度制限曲線を形
成し、該速度制限曲線に基づいて後続列車の速度制御を
行う列車運行制御装置において、先行列車及び後続列車
の位置・速度情報を取得する位置・速度情報取得手段
と、該取得した各列車の位置・速度情報に基づいて、各
列車の所定時間後の到達位置を予測する到達位置予測手
段と、該予測した先行列車の到達位置に基づいて所定時
間後に後続列車が守るべき速度制限曲線を予測する速度
制限曲線予測手段と、該予測した速度制限曲線に、前記
予測した後続列車の到達位置を当てはめたときに求まる
後続列車の速度制限に基づき、後続列車の速度制御条件
を決定する制御条件決定手段と、該決定された速度制御
条件に従って、後続列車を加速又は減速する加速・減速
制御手段とを備えることを特徴とする列車運行制御装置
を用いるとよい。

【００１８】なお、位置・速度情報取得手段としては、
例えば、各列車に速度発電機を装備しておき、これから
の速度信号を取得し、速度を積分して走行距離を求め、
キロ程（東京駅を０キロとした距離）に換算して位置を
取得するといった構成を採用することができる。また、
地上側に位置検出装置を設置しておき、各列車の位置を
常時検出しておき単位時間当りの位置の変化から速度を
求めるようにしてもよい。もちろん、これに限らず、様
々な位置・速度情報取得手段を採用できる。

【００１９】この列車運行制御装置によれば、先行列車
及び後続列車の位置と速度とからそれぞれがこの条件の
ままで所定時間後にどこに到達しているかを予測し、こ
の所定時間後の到達位置を基準に速度制限曲線を予測
し、所定時間後の後続列車の速度がこの予測した速度制
限曲線に対応するものとなるように予め加速／減速して
しまうのである。こうすると、システムの応答遅れをカ
バーし、所定時間後の最適な制御状態を実現することが
できるのである。

【００２０】この列車運行制御装置において、線路の曲
率や勾配などといった線路自体の条件と、駅部における
停車・通過の違いなどの進路の条件とを含む地上設備側
の条件を、線区内の各位置と対応付けて記憶する地上側
条件記憶手段と、該記憶している地上設備側の条件を、
前記取得した各列車の位置に基づいて参照し、当該参照
結果を、前記到達位置予測手段、速度制限曲線予測手段
及び制御条件決定手段の少なくとも一つに対して反映さ
せる地上側条件反映手段とを備えるようにすると一層精
密な予測が可能となり、さらに、先を読んだ制御が可能
となる。

【００２１】以上説明した本発明の列車運行制御方法及
び装置によれば、先行列車の速度変化に対応して、次に
実現しておくべき最適な状態を予測し、この最適な状態
に向かって前もって制御を開始してしまうようにしたの
で、システムの応答遅れをカバーし、また、先行列車が
ジャーク制御のような運転を行っている場合にも後続列
車の近づき過ぎや離れ過ぎを防止し後続列車の不安定動
作を防止するので、運転時隔を短くすることが可能にな
り、もって、線区の輸送能力を向上させることができ
る。また、換言すれば、線区の輸送能力の向上と、ジャ
ーク制御による乗り心地の向上とは従来は相入れないも
のであったけれども、本発明により、これらを両立させ
ることができるようになるということもできる。

【００２２】

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。実
施例は、電気鉄道における車上制御方式のＡＴＯシステ
ムに係り、図１に示す様に、各列車ＴＲ１，ＴＲ２と地
上制御装置１０との間での情報を伝送するための地上車
上間情報伝送装置２０が軌道ＲＬに沿って設置されてい
る。この地上車上間情報伝送装置２０を介して、地上制
御装置１０は、各列車ＴＲ１，ＴＲ２の位置・速度情報
を入力すると共に、後続列車ＴＲ２に対して先行列車の
位置・速度情報を与えるように構成されている。また、
地上制御装置１０は、線路の曲率や勾配などといった線
路自体の条件と、駅部における停車・通過の違いなどの
進路に関する条件とを含む地上設備側の条件を記憶して
おり、上述の位置・速度情報に併せて、これらの地上設
備側の条件を後続列車ＴＲ２に対して与える様にもなっ
ている。なお、地上車上間情報伝送装置２０は、例えば
軌道ＲＬに沿って敷設される誘導線や、列車無線などに
よって構成することができる。

【００２３】各列車には、速度発電機３１の他に、ＡＴ
Ｏコンピュータ３５及びＡＴＰブレーキ装置３７が搭載
されている。ＡＴＰブレーキ装置３７は、ＡＴＰコンピ
ュータが生成したＡＴＰブレーキ曲線と自列車の位置・
速度情報とを照合し、ＡＴＰブレーキ曲線を超過する速
度となっているときにＡＴＰブレーキ（非常ブレーキ）
を作動させる。速度発電機３１は、各列車の速度情報を
把握し、地上制御装置１０へと伝送するために設けられ
ている。また、地上制御装置１０側で、速度発電機３１
の出力を積算することによって、各列車の位置を特定す
るためにも用いられる。なお、位置情報については、線
区の特定位置に設けられている地上子と各列車の車上子
との結合によっても確認されており、地上子間の中間部
分での位置を特定するのに、上記の速度発電機３１の出
力が利用される。

【００２４】ＡＴＯコンピュータ１０は概念的にいう
と、図２に示す様に、先行列車の位置・速度と、自列車
の位置・速度と、線路情報及び進路条件とを入力し、自
列車に対する加速／減速指令を出力する役割を果たして
いる。この加速／減速指令は、図３に示す様な手順で、
△ｔ毎に繰り返し実行される。

【００２５】まず、先行列車の現在位置Ｘ１（ｔ）及び
現在の速度Ｖ１（ｔ）と、自列車の現在位置Ｘ２（ｔ）
及び現在の速度Ｖ２（ｔ）と、線路情報や進路条件等を
入力する（Ｓ１０）。次に、次回演算タイミングにおけ
る先行列車及び自列車の到達位置Ｘ１（ｔ＋△ｔ）及び
Ｘ２（ｔ＋△ｔ）を、下記の式に基づいて算出する（Ｓ
２０）。

【００２６】

【数１】 Ｘ１（ｔ＋△ｔ）＝Ｘ１（ｔ）＋Ｖ１（ｔ）・△ｔ・Ｃ１ Ｘ２（ｔ＋△ｔ）＝Ｘ２（ｔ）＋Ｖ２（ｔ）・△ｔ・Ｃ２ ここで、Ｃ１，Ｃ２は、それぞれ、線路情報や進路条件
等による修正係数である。例えば、線路勾配がこの後上
りに転ずる場合には、１未満の修正係数が、下りに転ず
る場合には１を越える修正係数が、右辺第２項に乗算さ
れる。修正係数に関しては、予め、線区内の位置毎に加
速要因及び減速要因を特定し、決定してテーブル化した
ものを地上制御装置１０に記憶させておくとよい。

【００２７】次に、Ｓ２０で求めた先行列車の△ｔ後の
位置を起点として、自列車に対するＡＴＯブレーキ曲線
を生成する（Ｓ３０）。このとき、ＡＴＯブレーキ曲線
は、自列車のブレーキ能力、線路の勾配、線区内におけ
る速度制限等を考慮して決定する。そして、この新たに
生成したＡＴＯブレーキ曲線上に、前記Ｘ２（ｔ＋△
ｔ）との交点を求め、これを自列車に対する目標速度Ｖ
２（ｔ＋△ｔ）とする（Ｓ４０）。

【００２８】そして、現在の自列車の速度Ｖ２（ｔ）と
目標速度Ｖ２（ｔ＋△ｔ）を比べ、その大小関係から自
列車に対する加速／減速指令を決定する（Ｓ５０）。例
えば、先行列車と自列車が全く同一の速度で一定の間隔
を保って走行している場合、図４（Ａ）に示す様に、△
ｔ経過後の自列車の目標速度Ｖ２（ｔ＋△ｔ）は現在の
速度Ｖ２（ｔ）と同一となる。一方、先行列車の方が速
くて両者の間隔が相対的に広がる様な関係にあるとき
は、同図（Ｂ）に示す様に、Ｖ２（ｔ＋△ｔ）は現在の
速度よりも大きい値として決定される。また、先行列車
の方が遅くて両者の間隔が相対的に狭まる様な関係にあ
るときは、同図（Ｃ）に示す様に、Ｖ２（ｔ＋△ｔ）は
現在の速度よりも小さい値として決定される。

【００２９】これにより、後続の列車は、先行列車が加
速を行って間隔が広がりつつある場合には、早めに加速
を開始して間隔が開き過ぎない様に制御され、逆に、先
行列車が減速を開始した様な場合には、早めに減速を開
始して間隔が狭くなり過ぎないように制御される。

【００３０】この結果、加速／減速時にジャーク制御が
行われた場合にも、△ｔ後の位置関係を予測することで
車間距離の変化を前もって把握し、早めにこれに対処し
ておくことができるので、後続列車の制御を安定化する
ことができる。この結果、さらに後続する列車へと不安
定動作が波及することがなく、列車間の運転時隔を短く
しても何等の問題が生じない。

【００３１】よって、線区全体の高密度運行化に対応す
ることができ、一層の輸送能力の向上が期待される。以
上、本発明の一実施例を説明したが、他の態様にて本発
明を実施してもよく、そうした態様も本発明の要旨を逸
脱しない限りは本発明の技術的範囲内に含まれるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例のシステムの全体構成図である。

【図２】 実施例のシステムのＡＴＯコンピュータへの
入出力の説明図である。

【図３】 実施例におけるメインルーチンのフローチャ
ートである。

【図４】 実施例における制御例のタイミングチャート
である。

【符号の説明】

１０・・・地上制御装置、２０・・・地上車上間情報伝
送装置、３１・・・速度発電機、３５・・・ＡＴＯコン
ピュータ、３７・・・ＡＴＰブレーキ装置、ＴＲ１・・
・先行列車、ＴＲ２・・・自列車。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先行列車の位置に応じて速度制限曲線を
   形成し、該速度制限曲線に基づいて後続列車の速度制御
   を行う列車運行制御方法において、先行列車が後続列車
   に対して相対的に近づく状態にあるときには速度制限を
   予め厳しくし、先行列車が後続列車に対して相対的に遠
   ざかる状態にあるときには速度制限を予め緩くするよう
   に速度制限を調整することを特徴とする列車運行制御方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の列車運行制御方法におい
   て、前記速度制限の調整は、 先行列車と後続列車とが相対的に近づく関係にあるとき
   は、当該後続列車が現在受けている速度制限に拘らず後
   続列車を予め減速し、 先行列車と後続列車とが相対的に遠ざかる関係にあると
   きは、当該後続列車が現在受けている速度制限に拘らず
   後続列車を予め加速することにより行うことを特徴とす
   る列車運行制御方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の列車運行制御方法
   において、先行列車が相対的に近づく関係にあるか遠ざ
   かる関係にあるかは、先行列車の速度と後続列車の速度
   とから判別することを特徴とする列車運行制御方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか記載の列車運行
   制御方法において、先行列車が相対的に近づく関係にあ
   るか遠ざかる関係にあるかは、線路の曲率や勾配などと
   いった線路自体の条件と、駅部における停車・通過の違
   いなどの進路に関する条件とを含む地上設備側の条件を
   考慮して判別することを特徴とする列車運行制御方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか記載の列車運行
   制御方法において、 前記加速及び減速の条件は、 先行列車の位置及び速度から、当該先行列車の所定時間
   後の到達位置を予測し、該予測した先行列車の到達位置
   に基づいて所定時間後の後続列車に対する速度制限曲線
   を予測し、 後続列車の位置及び速度から、当該後続列車の所定時間
   後の到達位置を予測し、該予測した後続列車の到達位置
   に対して前記予測した速度制限曲線が加える速度制限に
   基づいて決定することを特徴とする列車運行制御方法。
6. 【請求項６】 先行列車の位置に応じて後続列車に対す
   る速度制限曲線を形成し、該速度制限曲線に基づいて後
   続列車の速度制御を行う列車運行制御装置において、 先行列車及び後続列車の位置・速度情報を取得する位置
   ・速度情報取得手段と、 該取得した各列車の位置・速度情報に基づいて、各列車
   の所定時間後の到達位置を予測する到達位置予測手段
   と、 該予測した先行列車の到達位置に基づいて所定時間後に
   後続列車が守るべき速度制限曲線を予測する速度制限曲
   線予測手段と、 該予測した速度制限曲線に、前記予測した後続列車の到
   達位置を当てはめたときに求まる後続列車の速度制限に
   基づき、後続列車の速度制御条件を決定する制御条件決
   定手段と、 該決定された速度制御条件に従って、後続列車を加速又
   は減速する加速・減速制御手段とを備えることを特徴と
   する列車運行制御装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載の列車運行制御装置におい
   て、 線路の曲率や勾配などといった線路自体の条件と、駅部
   における停車・通過の違いなどの進路の条件とを含む地
   上設備側の条件を、線区内の各位置と対応付けて記憶す
   る地上側条件記憶手段と、 該記憶している地上設備側の条件を、前記取得した各列
   車の位置に基づいて参照し、当該参照結果を、前記到達
   位置予測手段、速度制限曲線予測手段及び制御条件決定
   手段の少なくとも一つに対して反映させる地上側条件反
   映手段とを備えることを特徴とする列車運行制御装置。