JPS62141902A - 列車自動運転装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は鉄道車両等を自動運転する自動列車運転装＠（
ＡＴＯ；　（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　　Ｔｒａｉｎ　　Ｑ
ｐｅｒ−ａｔｏｒ＞装置）に関するものである。

［発明の技術的背景とその問題点］ 第６図に従来技術の一例であるＡＴＯ装置のブロック図
を示す。図において１はスタート指令発生部、４０はこ
のスタート指令発生部１の出力するスタート指令を受け
て動作し、ＴＡＳＣパターンを発生するＴＡＳＣパター
ン発生部である。ここでＴＡＳＣとはＴ　ｒａｉｎ　　
Ａ　ｕｔｏｍａｔｉｃ　　Ｓ　ｔｏｐＣＯｎｔｒＯ＋の
頭文字で別名定点定位置制御とも呼ばれる方式であり、
ＴＡＳＣパターンとは、ある定点定位置からの車両の速
度基準を与えるためのパターンを示す。

１８は車両の速度とＴＡＳＣパターンとの差に基づき速
度補正値を求める速度補正演算部、４はこの速度補正演
弾部１８の出力に応じて加、減速ノツチテーブルをセレ
クトするセレクター、５は加速ノツチテーブル、６は減
速ノツチテーブル、７ａは車両の駆動用制御装置であり
、実施例においてはチョッパ装置を用いている。７ｂは
ブレーキ装置、８は車両であり、９は車両８のスピード
を検出するための速度発電Ｒ（以下、Ｔ、Ｇと称する）
、１０はこのＴ、Ｇ９がらの速度パルスをもとに速度演
算を行う速度演算部、１１はＴ、Ｇ９からの速度パルス
を用いて走行距離を演算する距離演算部である。また、
１２は地上の定位置に設けられた地点ポイントを車上に
知らせる地上検知部である。

尚、このような構成を有するＡＴＯ装置においてはほと
んどが定位置停止機能を重視する形で構成されて来てい
る。

第７図はＴＡＳＣパターン発生部発生部用０するＴＡＳ
Ｃパターンの一例である。４１がＴＡＳＣパターンであ
り、４２は車両の実走行カーブである。ｐｔは地上に設
置されるポイントでこの地点から本格的にＴＡＳＣ制御
が開始されることになる。

同図において−ΔＶはパターン速度−実速度の結果を表
わし、パターン速度〉実速度であることを示す。ａ点を
過ぎると、この関係は逆転しパターン速度〈実速度とな
っており、この差は＋Δである。

今、第６図、第７図を用いてＡＴＯ装置の動作を説明す
る。

スタート指令部１よりスタート指令が出力され、かつ地
点検知部１２が地点ポイントＰ℃を検知したところで本
ＡＴＯ装置は本格的な動作を開始する。すなわち、速度
演算部１０の結果とＴＡＳＣパターン発生部発生部用０
の比較結果が−ΔＶであれば、速度補正演算部１８はセ
レクタ４を動作させ加速ノツチテーブル５か減速ノツチ
テーブル６を選択する。加速ノツチテーブル５には第８
図（ｂ）に示す如きパワーノツチ選定パターンが記憶さ
れており、減速ノツチテーブル６には第８図（ａ　）に
示す如きブレーキノツチ選定パターンが記憶されている
。

従って一ΔＶの値が小さなものであれば減速ノツチパタ
ーンテーブル６が選定され、ブレーキ装置７ｂがゆるめ
られることになる。−ΔＶが大きければ加速ノツチテー
ブル５が選定され、この結果で駆動制御装置７を通じて
車両８は加速し、ＴＡＳＣパターン４１にいつでも沿う
様に動作する訳である。

ａ点以後の＋ΔＶの時は無条件に減速ノツチテーブルが
選定され、ブレーキ装置Ｗ７ｂの追ノツチ動作でブレー
キ力が強くなり、ＴＡＳＣパターン４１に沿うように動
作する訳である。尚、ＴＡＳＣパターン定生部４０は地
点検知部１２がらの信号で地点ポイントｐｔを位置刺違
を検知してから停止までの予定距離１色を進むまで積暉
距離に対し速度パターンを出し続け、１になった点で速
度は零とする。

この様に従来のＡＴ○装置においては定位置停止を前提
にした機能が重視されている。

そのため、この様なＡＴＯ装置においては■　定位置停
止機能重視で定時制御がやや軽視されている。従って、
現在の通勤電車のような高密度運転の電車には採用出来
ない。

■　ＴＡＳＣパターンといっても駅間ワンパターンを用
意すれば良い訳ではなく、車両のＩＭ、列車の走行抵抗
、ＡＴＳ信号等により様々な要素が入り込み多くのパタ
ーン数を用意しなければならず、また、用意したパター
ンが実走行に適しているかの検証が非常に困難である。

等の欠点があり、なかなか実用化が難しい。

［発明の目的］ 本発明は上記の事情に鑑みて成されたものであり、その
目的とするところは、高密度運転を行う通勤電車にも利
用出来るとともに、実走行パターンが目標とする走行パ
ターンとなるように走（テパターンを状況に合せて昨正
して利用することができるようにして、高精度の走行制
御を可能にした列車自動運転装置を提供することにある
。

、［発明の概要］ 上記目的を達成するため本発明は、列車の実位置情報を
受けてその位置での列車の速度基準情報を走行パターン
として発生するとともに列車の実速度情報をこの走行パ
ターンと比較し、その差に応じて増減速制御する列車自
動運転装置において、時間情報を発生する計時手段と、
経過一時間対応の基準速度及び距離パターンを持ち、上
記計時手段の発生する時間情報に基づいて基準速度及び
距離情報を走行パターン情報として発生するとともに上
記パターンは修正可能とするパターン発生手段と、列車
の上記実位置情報と実速度情報を受けてこれを順次保存
するとともに走行終了時、この保存された上記実位置情
報と実速度情報を上記基本走行パターン情報と比較して
誤差が許容値内のとき、該保存された実位置情報と、実
速度情報を基本走行パターン情報として上記パターン発
生手段に与え更新する学習手段とを具備して構成する。

すなわち、車の実位置情報を受けたその位置での列車の
速度基準情報を走行パターンとして発生するとともに列
車の実速度情報をこの走行パターンと比較し、その差に
応じて増減速制御する列車自動運転装置において、計時
手段により時間情報を発生させ、パターン発生手段によ
り、経過時間対応の基準速度及距離パターンを持つパタ
ーン発生手段より、上記計時手段の発生する時間情報に
基づいてその時間位置対応の基準速度及び距離情報を走
行パターン情報として発生させ、これにもとづき列車の
運転を行うようにし、また、列車の上記実位置情報と実
速度情報を学習手段にて順次保存するとともに学習手段
では列車の走行終了時、この保存された上記実位置情報
と実速度情報を上記基本走行パターン情報と比較して誤
差が許容値内のとき、該保存された実位置情報と実速度
情報を基本走行パターン情報として上記パターン発生手
段に与え更新するようにする。

この学習１能により、計画走行パターンを実情に合った
走行パターンに修正することが出来るようになり、制御
精度も向上して高密度運転を行う通勤電車にも利用出来
るようになるなど、実用化を可能にした列車自動運転装
置が得られるようになる。

更に具体的には本発明はコンピュータ技術を用い、スタ
ート時点から時計を用いて速度演算距離演算を実施しそ
の結果をメモリの中へストア（格納）する。そしてこの
データを加速時の平均速度、加速時の走行距離、惰行時
の平均速度、走行距離、同様にブレーキ時の平均速度、
走行距離等の要素゛に分け、それぞれをオリジナルのパ
ターンデータと比較し、ある規定範囲内にあれば実走行
データをパターンデータと入れ換えこれを新しくパター
ンデータとして採用する。そして、次の走行においては
この新しいパターンデータと実走行データとを比較をす
る。この様にして一つのコースを何度も走行することに
より自ら最適走行パターンを求めていくことが出来る球
にした定時運転を行なう学習機能付のＡＴＯｉ置を得よ
うとするものである。

し発明の実施例］ 以下、本発明の一実施例について第１図〜第５図を参照
して説明する。第１図は本発明の機能ブロック図である
。基本的には第６図に示した構成と同じであるので同一
部分には同一符号を付し、あらためて説明はしない。こ
こでは異なる部分を中心に説明する。図において、２は
走行速度、／距離パターンを発生する走行速度／距離パ
ターン発生部であり、当然のことながら第６図４０のＴ
ＡＳＣパターンとは内容を異にする。３は速度と距離の
補正演算部である。また１３は計時部であって、時間情
報を出力するものである。速度演算部１０と距離演暉部
１１も１３の時計部（ＣＬＯＣＫ）より時間要素をとり
入れている点が従来と異なる。１５は実速度／距離デー
タ部であり速度演算部１０、距１１１を演算部１１での
それぞれの演算結果を走行速度７・′距離パターン発生
部２の出力と比較出来る様な形にする部分である。１４
はメモリ部であり、これが本案の大きな特徴である。す
なわち、メモリ部１４は速度演算部１０と距離演算部１
１より時計部１３の出力するクロックに同期してデータ
を受は取る様に構成しである。そして、また、メモリ部
１４は走行終了後、走行速度／距離パターン部２へ実走
行距離データを渡すことが出来る様にしである。

第２図は本発明のＡＴＯ装置の慨略的なハード上構成図
である。１９はＡＴ○本体である。このＡＴＯ本体１９
は演算や制御の中枢となるＣＰＵ（中央演算部＞２０及
びプログラムやデータ等の格納に用いるメモリ等よりな
る。このメモリ２１が第１図のメモリ１４に相当する。

２２はデジタルインプット部＜Ｄｒ）であり、主として
電車の車上子１２′を通して地上の特定点に設置された
地点検知装＠１２より地点ポイントの信号が入力される
。２４はデジタルアウトプット部（Ｄ○）であり、ここ
からカ行指令３１、ブレーキ指令３２を出力する。この
Ｄｏ部２４は第１図のセレクタ４と加速ノツチテーブル
５、減速ノツチテーブル６等の出力結果を実際のハード
ウェアに合わせた物理的出力の形でブレーキ装置７ｂや
チョッパ装置７ａに与えこれらを制御する役目をすると
ころである。

２５はプリンタ３３を接続するためのインターフェース
（１／Ｆ）である。２６はスタート指令部１からのスタ
ート指令信号を受は取るためのデジタルインプット部（
ＤＩ）である。２７は車両の走行および距離パターン情
報の入っているメモリエリアである。ここは第１図の走
行速度距離パターン部２に対応する部分となる。２８も
メモリエリアの一部でランカーブノツチテーブルが記憶
されている。すなわち、第１図の機能ブロック図におけ
る加速ノツチテーブル５と減速ノツチテーブル６の内容
が記憶されている。具体的には第８図（ａ　）　　（ｂ
　）の様な車両の性能に対応するノツチの選択パターン
が記憶されている訳である。

２つは定時運転の基本となる時計部であり、第１図の時
計部１３に相当する。

２３はパルスインプット部（ＰＩ）で速度発電１１！（
Ｔ、Ｇ＞９の速度パルスの入力部である。

ＡＴＯ本体１９はハードウェア上は以上の要素で構成さ
れていて、第１図の機能ブロックの各（１能を得ている
。

次に上記構成の本装置の作用について説明する。

第３図は本発明によるＡＴＯ装置の基本的な動作をフロ
ーチャートにまとめたものである。

第４図〜第５図は第３図との関連で説明するが、本ＡＴ
Ｏ装置の握鮨の中核となる部分である。

第１図においてスタート指令発生部１よりスター１−指
令が出力されると、この時から時計部１３が正式に計時
を開始し、同時に走行速度距離パターン部２から時間を
ベースにした速度パターン、距離パターンが出力されて
ゆく。第７図を用いて説明した従来技術のＡＴＯ装置は
距離をベースにしたパターンを発生して、これに追従さ
せるべく制御するものであったが、本装置では時間ベー
スパターンを発生させてこれに追従させるようにしたも
のであり、この点が基本的に異なる。

さて、Ｐノツチ出力があって走行開始した車両８の速度
は、Ｔ、Ｇ９の出力する速度周波数ｆをもとに速度演算
部１０によって演算することにより速度データ化されて
出力され、速度、距離データ格納部１５へ入力される。

同様にこの速度周波数ｆは距離演算部１１にも与えられ
、ここでこれをもとに演算して距離を求め、積算距離デ
ータ化されて実速度、距離データ格納部１５へ入力され
格納される。

次にＰノツチ選択状態にあるときには走行速度／距離パ
ターン部２出力と実データ部１５の出力が比較され、こ
の結果が速度、距Ｍ補正演算部３に入力され、ここでの
演算結果で加速ノツチテーブル５を選定するか、減速ノ
ツチテーブル４を選定するかが決定される。

これは従来ＡＴＯ装置の速度だけの偏差による制御とは
異なり、速度、距離の両方の隔差を求める制御であるた
め、精度向上を計ることができることになる。

また、速度演算部１０と距＠演咋部１１の結果はメモリ
部１４へ次々と記憶されていくことになる。

この関係を第４図を用いて説明する。同図（ａ　）は車
両走行を開始してから停止するまでの走行状態で示した
ちので５１が机上で計画されたパターンである。

５２．５３は実際に走行した時の走１１曲、！ｌ！Ｊを
示す。５２は加速度が少なく力行ノツチの長いケース、
５３は加速度が大でカ行ノツチ時間の短いケースを示す
。

同図（ｂ）は５１〜５３の走行曲線に対応する距離デー
タとして求めたものである。５１′は計画距離パターン
、５２′は加速度が少ないケースの距離データ、５３′
は加速大のケースの距離データとなる。

同図＜Ｃ）は計画速度パターン走行時の距離データをカ
行時惰行時、ブレーキ時の３つのデータに分解したもの
である。すなわちＯ−＋ｔ　ｔの区間はＰノツチ（カ行
ノツチ）時間１．と走行距離ｉ１という意味である。１
１÷ｔｌ＝Ｖ１はカ行時の平均速度になる。

同様にｔ１→１２区間は惰行区間（第３図フローチャー
トのＮノツチに相当する）を示し、走行距離は、Ｊ！、
２平均速度はＪ１２／（ｔ２／１ｔ）−■２として求め
られる。

ｔ２→ｔ３区間はＢノツチ（ブレーキノツチ）区間とな
り、走行距離はＪ１３　、平均速度はＪ１３／（ｔ３−
ｔｔ）＝Ｖ：＋として得られる。

同図（（ｊ　）は５２走ｉテ曲線時のケースで（Ｃ）の
ケースと同様に Ｐノツチ区間　走行距離Ｊ１１’ 平均速度ｆｔ’　／’ｔｘ’＝Ｖ１’ Ｎノツチ区間　走行距離、０２′ 平均速度 １２’　／（ｔ２’−ｔｌ’　　）＝Ｖ２’Ｂノツチ区
間　走行路１ＩＩＪｌａ　’平均速度ＪＬ１’／ｌｘ’
＝Ｖｘ’ Ｊ１３’　／　（ｔ　３　’　−ｔ　２　’　　）　＝
Ｖ　３　’の様にして求めることが出来る。

これらの各種データは第３図フローチｉｐ　−ｔ”に示
す慎に各ノツチ終了時に演算され、メモリに記憶されて
いくことになる。

この様な′ｔ４算は第２図に示づＣＰｔＪ２０が行ない
、結果はメモリ２１にストアされていくことになる。

走行が終了した時点でＣＰＵ２０はメモリ２１に蓄えら
れたデータとパターンメモリ２７の値を例えば次の様に
比較する。

■　走行時間 ｔ３−ｔ３’＞Δ［ くΔｔは許容時間誤差） ■　走行距離 １Ｍｔ＋−！ｚ＋ｊ！、ヨ　） 一１Ｍｔ’　＋１２’　＋１３’　）＞Δ１（Δｔは許
容走行距離誤差） そして、基本的に■■が満足されるならば次は■　Ｐノ
ツチ走１１ ［１−ｔ１＋　〉Δｔ１ くΔ【１はＰノツチ時の許容時間誤差）Ｊｌｌ−Ｊ１１
’　＞ΔＪ１１ （Δ−（ｌ　ｔはＰノツチ時の許容距離誤差）■　Ｎノ
ツチ走行 （ｔ２−ｔｔ　）−（ｔ２’　　ｔ１’　）＝Δｔ２（
６℃２はＮノツチ時の許容時間誤差）−ｔ１２−Ｊ１２
’＞Δ１２ （Δ−１２はＮノツチ時の許容距離誤差）（わ　Ｂノツ
チ走行 （ｔｑ−ｔ２＞−（ｔｑ’　−ｔ２’　　）−Δ［３（
Δｔ３はＢノツチ時の許容時間誤差）Ｊｌａ−Ｊ１３’
　＞Δ−１３ （Δ１３はＢノツチ時の許容距離誤差）の値をそれぞれ
比較する。

（尚、■〜■は平均速度を用いた比較でらよい）比較の
結果全項目が許容範囲に入るとしたら第５図に示す様に
（ａ　）の計画パターンを同図＜１３）の実走行パター
ンに塗り占替えてしまう。すなわち（ｂ）の実走行デー
タが、第２図のパターンメモリ２７にストアされてしま
うことになる。もし比較項目をみて計画パターン走行が
優れているとしたならばデータの１（］えは行なわない
ことにづる。

このような機能を持たせた構成とすることにより実走行
を重ねていく毎に走行パターンは最良のパターンデータ
に塗りかえられてゆくことになる。

すなわちＡＴＯ装置が学習機能を有することになる訳で
ある。

このように本装置はコンピュータ技術を用い、スタート
時点から時計を用いて速度演算、距離演篩を実施しその
結果をメモリの中へストア（格納）するようにし、そし
てこのデータを加速時の平均速度、加速時の走行距離、
惰行時の平均速度、走行距離、同様にブレーキ時の平均
速度、走行距離、等の要素に分け、それぞれをオリジナ
ルのパターンデータと比較し、ある規定範囲内にあれば
実走行データをパターンデータと入れ換えこれを新しく
パターンデータとして採用するようにし、次の走行にお
いてはこの新しいパターンデータと実走行データを比較
をするようにしたものである。そしてこの様にして一つ
のコースを何度も走行することにより自ら最適走行パタ
ーンを求めていくことが出来る様にした定時運転を行う
学習機能を有するＡＴＯ装置である。従って、次のよう
な利点が得られる。

（１＋ＡＴＯ装置の中に時計機能を組み込み定時運転制
御が実施出来る様になったので高密度運転を行なう通勤
電車にも採用出来る。

（２１車両の走行を速度／積算距離の２つのファクター
で速度補正をするため走行パターンへの追従性が極めて
優れたものになる。

（３）　　メモリ内に与えられている走行パターンが実
走行データと毎回比較され優れたデータに塗りかわって
いくためＡＴＯの走行精度が次第に向上してゆくことに
なる。

（４）本ＡＴＯ装置はマイクロコンピュータ等を用いＩ
Ｃメモリ等を用いることにより機能に対し比較的安価に
構成出来るというメリットがある。

（５）個々の車両の走行特性の違いに対してもＡＴｏの
パターンがそれぞれ最適値を持つことが出来る。

尚、本発明は上記し、且つ図面に示す実施例に限定する
ことなく、要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施
し得るものである。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、定速度停止制御を
とり入れた高密度運転にも利用可能になり、また、机上
で設定した走行パターンが実情に合った最適パターンと
なるように修正され、しかも予定の精度内に納まるよう
に自動修正されるので精度の良い、列車自動運転が可能
となるなどの特徴を有する列車自動運転装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるＡＴＯ装置の機能ブロック図、第
２図は本発明によるＡＴＯ装置のハード上の構成図、第
３図は本発明によるＡＴＯ装置の機能フローチャート図
、第４図は計画パターンと実走行データのデータ分析図
、第５図は計画パターン図と実走行データの変換図、第
６図は従来のＡＴＯ装置の１能ブロック図、第７図は定
点定装置停止機能の説明図、第８図は加減速ノツチデー
タ図である。 ２・・・走行速度／′距距離パター２生生、３・・・補
正演算部、４・・・セレクタ、５・・・加速ノツチパタ
ーンテーブル、６・・・減速ノツチパターンテーブル、
７ａ・・・車両の駆動用制御装置、７ｂ・・・ブレーキ
装置、８・・・電車、９・・・速度発電機（Ｔ、Ｇ）、
１０・・・速度演蓮部、１１・・・距離演算部、１２・
・・地点検知部、１３・・・時計部、１４・・・メモリ
、１５・・・実速度７／距離データ部。 第１　図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 列車の実位置情報を受けてその位置での列車の速度基準
   情報を走行パターンとして発生するとともに列車の実速
   度情報をこの走行パターンと比較し、その差に応じて増
   減速制御する列車自動運転装置において、時間情報を発
   生する計時手段と、経過時間対応の基準速度及び距離パ
   ターンを持ち、上記計時手段の発生する時間情報に基づ
   いて基準速度及び距離情報を走行パターン情報として発
   生するとともに上記パターンは修正可能とするパターン
   発生手段と、列車の上記実位置情報と実速度情報を受け
   てこれを順次保存するとともに走行終了後、この保存さ
   れた上記実位置情報と実速度情報を上記基本走行パター
   ン情報と比較して誤差が許容値内のとき、該保存された
   実位置情報と、実速度情報を基本走行パターン情報とし
   て上記パターン発生手段に与え更新する学習手段とを具
   備したことを特徴とする列車自動運転装置。