WO2013179790A1 - 列車制御装置 - Google Patents

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智 射場
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    • B61L3/16—Continuous control along the route
    • B61L3/22—Continuous control along the route using magnetic or electrostatic induction; using electromagnetic radiation
    • B61L3/221—Continuous control along the route using magnetic or electrostatic induction; using electromagnetic radiation using track circuits

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a train control device.
  • ATO automatic train operation
  • the travel plan in ATO is calculated so that the travel time of the travel plan approaches the predetermined travel time determined for each station according to the route data or the vehicle model data, and the arrival time of the next station is taken into consideration. It was not created. Therefore, in the above-described prior art, when the departure is delayed from the diamond, the arrival at the next station may be delayed from the diamond.
  • the train control device of the embodiment includes a detection unit that detects the current position and speed of the own train, a time measuring unit that measures the current time, and a diagram that inputs diagram data including the scheduled arrival time of the own train at each station on the route.
  • An input unit a target travel time obtained by subtracting the current time measured from the estimated arrival time of the next station included in the input diagram data, the detected current position, the detected speed, and the own train
  • a calculation unit that calculates a travel plan to the next station based on the driving characteristics and route conditions.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a train control device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of the operation of the train control device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a travel plan.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a travel plan when there is a passing station.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating a travel plan when there is a passing station.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a travel plan when there is a passing station.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of the train control device according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating the relationship between the brake pattern estimated from the speed limit and the travel plan.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating the recalculation of the travel plan when there is an interval from the preceding train.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a train control device 1 according to the first embodiment.
  • the train T is provided with a train control device 1 and a drive / brake control device 3 that drives / brakes the train T based on a power running command and a brake command from the train control device 1.
  • the train T travels on the rail R by driving / braking the wheels 2 by the driving / braking control device 3.
  • the drive / brake control device 3 includes an inverter for controlling the motor and a brake control device for cooperatively controlling the idling by the brake device and the electric control by the motor.
  • the train control device 1 includes a speed / position detection unit 10, an ATC on-board device 20 (Automatic Train Control), an ATO device 30, a diagram input unit 31, a database 32, a time measuring unit 33, and a display device 60. It is a configuration.
  • the speed / position detection unit 10 detects the speed of the train T traveling on the rail R and the position on the route. Specifically, the speed / position detection unit 10 detects the speed of the train T from the output value of the TG 12 (tacho generator) interlocked with the rotation of the wheels 2.
  • the TG 12 may be a PG (pulse generator) that works in conjunction with the rotation of the wheel 2.
  • the speed / position detection unit 10 also determines the current position of the train T on the route based on the travel distance obtained by integrating the speed of the train T and the signal from the ground element 13 received by the vehicle upper element 11. Is detected.
  • the speed of the train T detected by the speed / position detector 10 and the current position of the train T are output to the ATC on-board device 20 and the ATO device 30 as speed / position information.
  • the ATC on-board device 20 receives information notified from the ATC ground device 22 as an analog signal via the track circuit 23 of the rail R by the power receiver 21.
  • the ATC on-board device 20 outputs a brake command to the drive / brake control device 3 based on the information notified from the ATC ground device 22 and the speed of the train T.
  • the information notified from the ATC ground device 22 includes a signal display speed indicating a speed limit (display speed) in a closed section where the train T is present.
  • the ATC on-board device 20 compares the signal display speed notified from the ATC ground device 22 with the speed of the train T.
  • the ATC on-board device 20 outputs a brake command to the drive / brake control device 3 when the speed of the train T exceeds the signal display speed. Further, the ATC on-board device 20 outputs the signal display speed received by the power receiver 21 to the ATO device 30.
  • the ATO device 30 outputs a power running command and a brake command to the drive / brake control device 3 under the ATC on-board device 20. Specifically, the ATO device 30 exceeds the signal display speed output from the ATC on-board device 20 based on the speed of the train T detected by the speed / position detection unit 10 and the current position of the train T.
  • a control command (notch command) such as a power running command and a brake command is output to the drive / brake control device 3 so that the train T travels in a range that does not exist and stops at a predetermined position of the station.
  • the ATO device 30 calculates a travel plan until the train T having the current position and speed detected by the speed / position detection unit 10 reaches the next station according to the operation characteristics and route conditions of the own train (details will be described later). To do).
  • This travel plan is data that defines power running, coasting and braking sections and curves for stopping the train T at a target position of the next stop station for a predetermined travel time.
  • the ATO device 30 operates the train T based on the calculated travel plan.
  • the ATO device 30 In the case of automatic operation, the ATO device 30 outputs a power running command and a brake command to the drive / brake control device 3 based on the travel plan. Thereby, the train control device 1 automatically operates the train T according to the travel plan.
  • the ATO device 30 displays the target speed based on the travel plan on the display device 60 installed on the cab. Based on the target speed displayed on the display device 60, the driver operates a master controller (not shown) to manually operate the train T according to the travel plan.
  • the diamond input unit 31 receives input of diamond data including the scheduled arrival (passing) time of the train T at each station on the route.
  • the input of diamond data is accepted by wireless communication via the communication device 40, reading of data written in the memory unit 52 of the work card 51 which is an IC card connected via the I / F device 50, or the like.
  • the diamond data input by the diamond input unit 31 is recorded as operation conditions on the database 32.
  • the schedule data of each train that operates on the route is managed by the operation management center 41.
  • This diamond data is notified to the station management device 42 on the route of the train T via the communication line.
  • the train T diagram data notified from the operation management center 41 is wirelessly communicated to the communication device 40 of the train T, or the work card 51 is inserted into the I / F device 50 by the driver at the start of operation.
  • the train T is notified by writing to the memory unit 52.
  • the communication device 40 is a device that performs wireless communication with the station management device 42, reception of GPS signals, and the like.
  • the communication device 40 receives the diagram data notified by radio from the station management device 42 and outputs it to the diagram input unit 31.
  • the I / F device 50 is a card reader or the like, and reads the diamond data written in the memory unit 52 of the work card 51 and outputs it to the diamond input unit 31.
  • the database 32 includes route conditions (gradient, curvature, speed limit, etc.), operating conditions (stop target position of each station, schedule data including passage or arrival time at each station), vehicle performance (vehicle weight, acceleration / deceleration performance, etc.) Data necessary for the operation of the train T, such as train operating characteristics, is stored.
  • the database 32 may be a hard disk mounted in the train T, an IC card carried by the driver, or the like. In the case of an IC card, the database 32 can be used by being inserted into the I / F device 50 at the start of operation.
  • the timekeeping unit 33 has an RTC (Real Time Clock) function and measures the current time.
  • the current time measured by the time measuring unit 33 is output to the ATO device 30. It is assumed that the current time measured by the time measuring unit 33 is synchronized with the current time referred to when creating the diagram data on the operation management center 41 side. Specifically, in the operation management center 41 and the train T, the current time is synchronized with the GPS time included in the GPS signal. Alternatively, the current time may be synchronized with the operation management center 41 side by wireless communication when the station stops.
  • RTC Real Time Clock
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of the operation of the train control device 1 according to the first embodiment.
  • the ATO device 30 acquires the current position and current speed of the train T from the speed / position detector 10 and the current time from the timer 33 (S1). Next, the ATO device 30 determines whether or not there is a travel plan to the next station (S2). Here, when the vehicle is stopped before departure or when the next station is updated in S14, the travel plan to the next station has not been calculated, and thus there is no travel plan. In addition, a travel plan to the next station is calculated at the time of departure, and when the travel plan is being calculated, the travel plan is present.
  • the ATO device 30 When there is no travel plan in S2, the ATO device 30 refers to the diagram data included in the operation conditions input by the diagram input unit 31 and recorded in the database 32, and acquires the scheduled arrival (passing) time of the next station. (S3). Next, the ATO device 30 calculates a target travel time obtained by subtracting the current time from the scheduled arrival (passing) time of the next station (S4), and based on the route conditions and vehicle performance recorded in the database 32, the target travel is calculated. A travel plan with a travel time close to the time is calculated (S5). As a result, the ATO device 30 travels automatically or manually according to the calculated travel plan.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating the travel plan P.
  • the ATO device 30 is a known method for predicting the traveling behavior of the train T using a dynamic train model based on the vehicle performance within the range of the speed limit in the route condition recorded in the database 32, for example, Using the method described in Japanese Patent Application No. Hei 4-284684, traveling with the powering, coasting and braking sections and curves determined so that the traveling time of the traveling plan is close to the target traveling time between stations.
  • the plan P is calculated.
  • the ATO device 30 when the travel time of the travel plan P calculated as described above deviates from the target travel time, that is, even if the travel time of the calculated travel plan P is close to the target travel time, the ATO device 30 For example, if it does not reach a coincidence due to travel at a lower speed than the travel plan due to delays in departure from the station or driver operations between stations, there is a possibility that the next station may not arrive as scheduled.
  • a warning screen is displayed on the display device 60 to notify the driver.
  • a delay time indicating a delay from the diagram in the travel time of the travel plan P and an estimated arrival time are displayed on the display device 60 to notify the driver. This notification may be performed by a warning sound from a speaker or the like, or may be notified to the station management device 42 and the operation management center 41 via the communication device 40 and notified to an operator other than the driver.
  • the ATO device 30 determines whether or not it is necessary to re-plan the travel plan (S6). Specifically, when the speed of the train T detected by the speed / position detector 10 or the time by the timer 33 deviates from the travel plan by a threshold or more, the signal display speed (speed limit) is changed in the analog ATC. When it becomes, it determines with the re-planning of a travel plan being required when the space
  • the ATO device 30 increases the signal display speed notified from the ATC on-board device 20 due to an interval from the preceding train, and matches the speed limit on the route condition at the current position during traveling. Assume that a predetermined time has passed since the start of the operation, and it is determined that the distance from the preceding train is sufficiently large, and replanning is necessary.
  • the ATO device 30 calculates a target travel time obtained by subtracting the current time for replanning from the scheduled arrival (passing) time of the next station (S7), as in S4 and S5. Based on the route conditions and vehicle performance recorded in the database 32, a travel plan is calculated that has a travel time close to the target travel time (S8). As a result, the ATO device 30 travels in an automatic operation or a manual operation based on the travel plan calculated as requiring re-planning. Therefore, for example, even when approaching the preceding train between stations, if the distance from the preceding train is free again, a new travel plan is calculated, so that there is no deviation from the schedule. Can continue.
  • the ATO device 30 determines whether there is an approaching preceding train (S9). Specifically, the ATO device 30 compares the speed limit on the route condition at the current position during traveling with the signal display speed notified from the ATC on-board device 20, and signals that the vehicle has approached the preceding train If there is a decrease in the displayed speed, there is an approaching preceding train. It is assumed that there is an interval from the preceding train when a predetermined time has elapsed since the signal display speed increased and the speed limit on the route condition was reached.
  • the ATO device 30 continues traveling according to the travel plan (S10). Moreover, when approaching a preceding train in S9, the ATO apparatus 30 performs the deceleration control which decelerated from the travel plan so that the ATO apparatus 30 may open the space
  • the ATO device 30 uses the speed / position information from the speed / position detection unit 10 as the next train T. It is determined whether or not the station (stop station) has arrived (S15). Specifically, it is determined that the train T has arrived at the stop station when the train T reaches the stop target position of the stop station. In S15, when it is arrival at the next station (stop station), the ATO device 30 ends the process for traveling from the departure station to the stop station. If the ATO device 30 has not arrived at the next station, the ATO device 30 returns the process to S1 and continues the process for traveling from the departure station to the stop station.
  • FIG. 4 to 6 are conceptual diagrams illustrating travel plans P1 to P5 when there are passing stations STa to STd.
  • traveling plans P1 to P5 are calculated for each passing station according to the above-described flowchart, and the train T is traveled.
  • the stop target position M1 is a leading position when the train T stops at each station, and is a position that serves as a reference for the scheduled arrival (passing) time of the train T at each station.
  • the approach start position M2 shows the position where the train T starts entering each station.
  • the target travel time is set.
  • a travel plan P1 that passes through the passing station STa at a predetermined speed limit is calculated as 0:02:03.
  • the vehicle travels according to the travel plan P1 in the range from the stop target position M1 of the station ST1 to the stop target position M1 of the passing station STa.
  • the travel plan P2 of the target travel time is calculated based on the time when the vehicle has sufficiently approached the transit station STa (arrival at the entry start position M2) and the scheduled transit time 12:04:45 of the transit station STb. The Therefore, as shown in FIG.
  • traveling according to the traveling plan P2 is performed in the range from the entry start position M2 of the passing station STa to the stop target position M1 of the passing station STb.
  • the travel plan P1 travels until the travel plan P2 is calculated until the travel start position M2 is reached so that the travel plan is not interrupted.
  • the travel plan P2 is switched so that travel is performed.
  • travel plans P3 to P5 of travel times based on the time of arrival at the passing stations STb to STd and the scheduled passage (arrival) time of the next station are calculated, and the travel plans P3 to P5 are followed. Running.
  • FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the train control device 1a according to the second embodiment.
  • the ATC on-board device 20a receives information notified from the ATC ground device 22a as a digital signal via the track circuit 23 of the rail R by the power receiver 21a.
  • the ATC on-board device 20a outputs a brake command to the drive / brake control device 3 based on the information notified from the ATC ground device 22a and the speed of the train T.
  • the amount of information that can be notified from the ATC ground device 22a can be larger than that of the analog ATC, and the information notified from the ATC ground device 22a includes the signal display speed in the block section where the train T is present, The number of open sections is included.
  • the number of open sections is the number of closed sections between the closed section in which the preceding train is traveling and the closed section in which the train T is traveling.
  • the ATC on-board device 20 outputs the signal display speed and the number of open sections received by the power receiver 21 a to the ATO device 30.
  • the travel plan P is calculated by the ATO device 30 in the same manner as described with reference to FIG. 2 in the first embodiment.
  • the ATO device 30 is on the ATC vehicle estimated based on the speed limit in the route condition.
  • the travel plan P is adjusted so that the travel speed of the train T approaches the brake pattern (intensifies the deceleration at the time of deceleration) until it matches the brake pattern of the device 20a.
  • the ATO device 30 is placed in the foreground when the travel according to the travel plan P gets too early.
  • the travel plan P is adjusted so that the train T is decelerated at the position (the deceleration at the time of deceleration is weakened (returned back)).
  • FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating the relationship between the brake pattern BP and the travel plan P estimated from the speed limit.
  • the deceleration start position is brought closer to the brake pattern BP, and the train T travels to the brake pattern BP.
  • the travel time can be shortened by setting the travel plan Pb to approach the speed.
  • the travel plan P can be made longer by setting the travel plan Pa to the deceleration start position in front of the brake pattern BP. In this travel plan Pa, the ride comfort is improved by mitigating sudden deceleration compared to the travel plan Pb.
  • the ATO device 30 determines whether or not the distance from the preceding train when there is an approaching preceding train is greater than or equal to a predetermined interval (FIG. 2, S9). Do. Therefore, it is possible to travel according to the distance from the preceding train.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating the recalculation of the travel plan when there is an interval from the preceding train T1.
  • the train T traveling in the stations ST1 and ST2 according to the travel plan P10 approaches the preceding train T1
  • the train T decelerates due to the contact with the brake pattern BP1 by the preceding train T1.
  • the brake pattern BP1 also advances as the preceding train T1 advances, so that no contact with the brake pattern BP1 occurs. A distance will occur.
  • the ATO device 30 calculates the new travel plan P20 and travels to the station ST2 when the number of open sections is such that deceleration by the brake pattern BP does not occur, so that the preceding train T1 While maintaining the distance, it is possible to continue operation with less deviation from the diamond.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage.
  • various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, the constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Abstract

　実施形態の列車制御装置は、自列車の現在位置及び速度を検出する検出部と、現在時刻を計時する計時部と、路線上の各駅における自列車の到着予定時刻を含むダイヤデータを入力するダイヤ入力部と、入力されたダイヤデータに含まれる次駅の到着予定時刻から計時された現在時刻を差し引いた目標走行時間と、検出された現在位置、検出された速度、及び自列車の運転特性及び路線条件に基づいて次駅に至るまでの走行計画を算出する算出部とを備える。

Description

列車制御装置
　本発明の実施形態は、列車制御装置に関する。
　従来、列車などの車両には、均一な運転を維持して走行遅延の虞を低減するため、自動列車運転装置（ＡＴＯ：Automatic　Train　Operation）が備えられている。このＡＴＯは、ある一の駅から次の停車駅までの区間における走行計画を予め作成しておき、この走行計画に従って速度制御や制動制御などの種々の制御を行う。
特開２００３－２３５１１６号公報
　ところで、ＡＴＯにおける走行計画は、路線データあるいは車両モデルデータに従って走行計画の走行時間が駅間ごとに定められた所定走行時間に近づくように算出されたものであり、次駅の到着時刻を考慮して作成されたものではなかった。したがって、上述した従来技術では、出発がダイヤから遅れると、次駅到着もダイヤから遅れる場合があった。
　実施形態の列車制御装置は、自列車の現在位置及び速度を検出する検出部と、現在時刻を計時する計時部と、路線上の各駅における自列車の到着予定時刻を含むダイヤデータを入力するダイヤ入力部と、前記入力されたダイヤデータに含まれる次駅の到着予定時刻から前記計時された現在時刻を差し引いた目標走行時間と、前記検出された現在位置、前記検出された速度、及び自列車の運転特性及び路線条件に基づいて次駅に至るまでの走行計画を算出する算出部と、を備える。
図１は、第１の実施形態にかかる列車制御装置の構成を示すブロック図である。 図２は、第１の実施形態にかかる列車制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図３は、走行計画を例示する概念図である。 図４は、通過駅がある場合の走行計画を例示する概念図である。 図５は、通過駅がある場合の走行計画を例示する概念図である。 図６は、通過駅がある場合の走行計画を例示する概念図である。 図７は、第２の実施形態にかかる列車制御装置の構成を示すブロック図である。 図８は、制限速度から見積もられるブレーキパターンと走行計画との関係を例示する概念図である。 図９は、先行列車との間隔が空いた場合の走行計画の再算出を例示する概念図である。
　以下、添付図面を参照して実施形態の列車制御装置を詳細に説明する。
［第１の実施形態］
　図１は、第１の実施形態にかかる列車制御装置１の構成を示すブロック図である。図１に示すように、列車Ｔには、列車制御装置１と、列車制御装置１からの力行指令やブレーキ指令に基づいて列車Ｔを駆動／制動する駆動・制動制御装置３が設置されている。列車Ｔは、駆動・制動制御装置３により車輪２が駆動／制動されてレールＲ上を走行する。なお、駆動・制動制御装置３は、モータを制御するためのインバータ及びブレーキ装置による空制とモータによる電制を協調制御するためのブレーキ制御装置とを含んでいる。
　列車制御装置１は、速度・位置検出部１０、ＡＴＣ車上装置２０（Automatic　Train　Control：自動列車制御装置）、ＡＴＯ装置３０、ダイヤ入力部３１、データベース３２、計時部３３、表示装置６０を備える構成である。速度・位置検出部１０は、レールＲ上を走行する列車Ｔの速度や路線上の位置を検出する。具体的には、速度・位置検出部１０は、車輪２の回転と連動するＴＧ１２（タコジェネレータ）の出力値などから列車Ｔの速度を検出する。なお、ＴＧ１２は、車輪２の回転と連動するＰＧ（パルスジェネレータ）であってもよい。また、速度・位置検出部１０は、列車Ｔの速度を積分して得られる走行距離と、車上子１１で受信した地上子１３からの信号とを元に、路線上における列車Ｔの現在位置を検出する。速度・位置検出部１０が検出した列車Ｔの速度や列車Ｔの現在位置は、速度・位置情報としてＡＴＣ車上装置２０、ＡＴＯ装置３０へ出力される。
　ＡＴＣ車上装置２０は、レールＲの軌道回路２３を介してアナログの信号としてＡＴＣ地上装置２２より通知される情報を受電器２１で受信する。ＡＴＣ車上装置２０は、ＡＴＣ地上装置２２より通知された情報と、列車Ｔの速度とをもとに、駆動・制動制御装置３へブレーキ指令を出力する。ＡＴＣ地上装置２２より通知される情報には、列車Ｔが在線する閉塞区間における制限速度（現示速度）を示す信号現示速度がある。ＡＴＣ車上装置２０は、ＡＴＣ地上装置２２より通知される信号現示速度と、列車Ｔの速度とを比較する。ＡＴＣ車上装置２０は、列車Ｔの速度が信号現示速度を超過している場合に、駆動・制動制御装置３にブレーキ指令を出力する。また、ＡＴＣ車上装置２０は、受電器２１で受信した信号現示速度をＡＴＯ装置３０へ出力する。
　ＡＴＯ装置３０は、ＡＴＣ車上装置２０の下で力行指令、ブレーキ指令を駆動・制動制御装置３へ出力するものである。具体的には、ＡＴＯ装置３０は、速度・位置検出部１０で検出した列車Ｔの速度と、列車Ｔの現在位置とに基づいて、ＡＴＣ車上装置２０より出力される信号現示速度を超えない範囲で列車Ｔを走行させ、駅の所定の位置に停止させるよう、力行指令、ブレーキ指令等の制御指令（ノッチ指令）を駆動・制動制御装置３へ出力する。
　また、ＡＴＯ装置３０は、速度・位置検出部１０により検出された現在位置及び速度の列車Ｔが、自列車の運転特性及び路線条件に従って次駅に至るまでの走行計画を算出する（詳細は後述する）。この走行計画は、次の停車駅の目標位置へ所定の走行時間で列車Ｔを停車させるための力行、惰行及び制動の区間と曲線とを定めたデータである。ＡＴＯ装置３０は、算出した走行計画に基づいて列車Ｔを運転する。
　自動運転の場合、ＡＴＯ装置３０は、走行計画に基づいて駆動・制動制御装置３に力行指令、ブレーキ指令を出力する。これにより、列車制御装置１は、列車Ｔを走行計画どおりに自動運転する。手動運転の場合、ＡＴＯ装置３０は、走行計画に基づいた目標速度を運転台に設置された表示装置６０に表示させる。運転士は、表示装置６０に表示された目標速度に基づいて、マスターコントローラ（図示しない）を操作し、列車Ｔを走行計画どおりに手動運転する。
　ダイヤ入力部３１は、路線上の各駅における列車Ｔの到着（通過）予定時刻を含むダイヤデータの入力を受け付ける。例えば、通信装置４０を介した無線通信、Ｉ／Ｆ装置５０を介して接続されるＩＣカードである仕業カード５１のメモリ部５２に書き込まれたデータの読み取りなどにより、ダイヤデータの入力を受け付ける。ダイヤ入力部３１により入力されたダイヤデータは、データベース３２上の運行条件として記録される。
　この例では、路線上を運行する各列車のダイヤデータは、運行管理センタ４１で管理される。このダイヤデータは、通信回線を介して列車Ｔの路線における駅管理装置４２へ通知される。駅管理装置４２では、運行管理センタ４１より通知された列車Ｔのダイヤデータを、列車Ｔの通信装置４０への無線通信、又は運転士が運転開始時にＩ／Ｆ装置５０へ差し込む仕業カード５１のメモリ部５２への書き込みを行うことで列車Ｔへ通知する。
　通信装置４０は、駅管理装置４２との間の無線通信、ＧＰＳ信号の受信などを行う装置である。通信装置４０は、駅管理装置４２より無線で通知されるダイヤデータを受信してダイヤ入力部３１へ出力する。Ｉ／Ｆ装置５０は、カードリーダなどであり、仕業カード５１のメモリ部５２に書き込まれたダイヤデータを読み出してダイヤ入力部３１へ出力する。
　データベース３２は、路線条件（勾配、曲率、制限速度など）、運行条件（各駅の停止目標位置、各駅における通過又は到着予定時刻を含むダイヤデータなど）、車両性能（車両重量、加減速性能等の列車の運転特性など）等の、列車Ｔの運行に必要なデータを記憶する。具体的には、データベース３２は、列車Ｔ内に搭載されたハードディスクや、運転士が携行するＩＣカードなどであってよい。ＩＣカードの場合は、運転開始時にＩ／Ｆ装置５０に差し込むことで、データベース３２の利用が可能となる。
　計時部３３は、ＲＴＣ（Real　Time　Clock）機能を有し、現在時刻を計時する。この計時部３３が計時する現在時刻はＡＴＯ装置３０へ出力される。なお、計時部３３が計時する現在時刻は、運行管理センタ４１側でダイヤデータを作成する際に参照される現在時刻と同期されているものとする。具体的には、運行管理センタ４１及び列車Ｔにおいて、ＧＰＳ信号に含まれるＧＰＳ時刻に現在時刻を同期する。また、駅停車時に無線通信により運行管理センタ４１側と現在時刻を同期するものでもよい。
　次に、ＡＴＯ装置３０による走行計画の算出と、算出された走行計画による列車Ｔの走行についての詳細を説明する。図２は、第１の実施形態にかかる列車制御装置１の動作の一例を示すフローチャートである。
　図２に示すように、処理が開始されると、ＡＴＯ装置３０は、列車Ｔの現在位置と現在速度を速度・位置検出部１０より、また現在時刻を計時部３３より取得する（Ｓ１）。次いで、ＡＴＯ装置３０は、次駅までの走行計画があるか否かを判定する（Ｓ２）。ここで、出発前の停車中の場合や、Ｓ１４において次駅の更新が行われた場合には、次駅までの走行計画が未算出であることから、走行計画なしとなる。また、出発時に次駅までの走行計画を算出し、その算出した走行計画で走行中である場合には、走行計画ありとなる。
　Ｓ２において走行計画がなしの場合、ＡＴＯ装置３０は、ダイヤ入力部３１により入力されデータベース３２に記録された運行条件に含まれるダイヤデータを参照し、次駅の到着（通過）予定時刻を取得する（Ｓ３）。次いで、ＡＴＯ装置３０は、次駅の到着（通過）予定時刻から現在時刻を差し引いた目標走行時間を算出し（Ｓ４）、データベース３２に記録された路線条件、車両性能をもとに、目標走行時間に近い走行時間となる走行計画を算出する（Ｓ５）。これにより、ＡＴＯ装置３０は、算出した走行計画による自動運転又は手動運転の走行を行う。
　図３は、走行計画Ｐを例示する概念図である。図３に示すように、列車Ｔは、駅ＳＴ１に停車中であり、駅ＳＴ２に到着予定時刻１２：０２：３０で向かうものとする。駅ＳＴ１を出発する際の時刻が１２：００：１８である場合、駅ＳＴ１、ＳＴ２間の目標走行時間は０：０２：１２である。ＡＴＯ装置３０は、データベース３２に記録された路線条件における制限速度の範囲内で、車両性能をもとにした力学的な列車モデルを使用して列車Ｔの走行挙動を予測する公知の方法、例えば、特願平４－２８４６８４号公報に記載される方法を用いて、走行計画の走行時間が駅間の目標走行時間に近くなるように、力行、惰行及び制動の区間と曲線とを定めた走行計画Ｐを算出する。
　ここで、ＡＴＯ装置３０は、上述のようにして算出した走行計画Ｐの走行時間が目標走行時間からずれた場合、すなわち、算出した走行計画Ｐの走行時間を目標走行時間に近づけたとしても、例えば、駅出発の遅れ、駅間における運転士操作などに起因する走行計画より低い速度での走行によって、一致するまでに至らなかった場合は、次駅にダイヤどおりに到着しない虞がある旨の警告画面を表示装置６０に表示させるなどして運転士に報知する。具体的には、走行計画Ｐの走行時間でのダイヤからの遅れを示す遅延時間や、到着予定時刻を表示装置６０に表示させて運転士に報知する。この報知は、スピーカなどによる警告音で行なってもよく、通信装置４０を介して駅管理装置４２、運行管理センタ４１へ通知し、運転士とは別の運用員に報知してもよい。
　図２に戻り、Ｓ２において走行計画がありの場合、すなわち、算出した走行計画で走行中である場合、ＡＴＯ装置３０は、走行計画の再計画が必要であるか否かを判定する（Ｓ６）。具体的には、速度・位置検出部１０により検出された列車Ｔの速度、又は計時部３３による時刻が走行計画から閾値以上ずれたとき、アナログＡＴＣにおいて、信号現示速度（制限速度）が変更になったとき、先行列車に接近して減速した後に先行列車との間隔ができたとき等に走行計画の再計画が必要であると判定する。なお、先行列車に接近して減速した後に先行列車との間隔ができていない間は走行計画によらない減速制御（Ｓ１０）を行うため再計画が必要でないものとする。具体的には、ＡＴＯ装置３０は、先行列車との間隔が空くことによってＡＴＣ車上装置２０より通知される信号現示速度が上昇し、走行中の現在位置における路線条件上の制限速度と一致するようになってから所定の時間経過したところで、先行列車との間隔が十分空いているものと判定し、再計画が必要であるとする。
　Ｓ６において再計画が必要である場合、ＡＴＯ装置３０は、Ｓ４、Ｓ５と同様、次駅の到着（通過）予定時刻から再計画を行う現在時刻を差し引いた目標走行時間を算出し（Ｓ７）、データベース３２に記録された路線条件、車両性能をもとに、目標走行時間に近い走行時間となる走行計画を算出する（Ｓ８）。これにより、ＡＴＯ装置３０は、再計画が必要であるとして算出した走行計画による自動運転又は手動運転の走行を行う。したがって、例えば、駅間において先行列車に接近した場合であっても、先行列車との間隔が再び空いた場合には、新たな走行計画が算出されることから、ダイヤからのずれのない運行を継続することができる。
　次いで、走行計画による走行時において、ＡＴＯ装置３０は、接近する先行列車の有無を判定する（Ｓ９）。具体的には、ＡＴＯ装置３０は、走行中の現在位置における路線条件上の制限速度と、ＡＴＣ車上装置２０より通知される信号現示速度とを比較し、先行列車に接近したことによる信号現示速度の低下があった場合は、接近する先行列車があるものとする。信号現示速度が上昇し、路線条件上の制限速度に一致してから所定の時間が経過した場合は、先行列車との間隔があるものとする。
　Ｓ９において先行列車との間隔がある場合（先行列車の接近がない場合を含む）、ＡＴＯ装置３０は、走行計画による走行を継続する（Ｓ１０）。また、Ｓ９において先行列車に接近した場合、ＡＴＯ装置３０は、ＡＴＯ装置３０は、先行列車との間隔を開けるように、走行計画よりも減速した減速制御を行う（Ｓ１１）。
　Ｓ１０、Ｓ１１に次いで、ＡＴＯ装置３０は、次駅が通過駅であるか否か（次駅＝通過駅？）を判定する（Ｓ１２）。Ｓ１２において次駅が通過駅である場合（次駅＝通過駅）、ＡＴＯ装置３０は、速度・位置検出部１０からの速度・位置情報をもとに、列車Ｔが次駅（通過駅）に十分接近したか否かを判定する（Ｓ１３）。この次駅（通過駅）への接近については、次駅（通過駅）から所定距離内に列車Ｔが入ったか否かで判断するものとし、より具体的には、列車Ｔの先頭車両が各駅の進入開始位置に到達した所で十分接近したものとする。ここで、次駅に十分接近しておらず、間隔がある場合、ＡＴＯ装置３０はＳ１へ処理を戻す。また、次駅に十分接近した場合、ＡＴＯ装置３０は、次々駅を次駅として次駅を更新する（Ｓ１４）。
　また、Ｓ１２において次駅が通過駅でなく停車駅である場合（次駅＝停車駅）、ＡＴＯ装置３０は、速度・位置検出部１０からの速度・位置情報をもとに、列車Ｔが次駅（停車駅）に到着したか否かを判定する（Ｓ１５）。具体的には、列車Ｔが停車駅の停止目標位置に到達したところで停車駅への到着と判定する。Ｓ１５において、次駅（停車駅）への到着である場合、ＡＴＯ装置３０は出発駅から停車駅までの走行についての処理を終了する。また、次駅へ未着である場合、ＡＴＯ装置３０は、Ｓ１へ処理を戻し、出発駅から停車駅までの走行についての処理を継続する。
　図４～６は、通過駅ＳＴａ～ＳＴｄがある場合の走行計画Ｐ１～Ｐ５を例示する概念図である。図４に示すように、駅ＳＴ１～ＳＴ２に至る間に通過駅ＳＴａ～ＳＴｄがある場合は、上述したフローチャートに従って通過駅ごとに走行計画Ｐ１～Ｐ５が算出されて、列車Ｔの走行が行われることとなる。ここで、停止目標位置Ｍ１は、各駅において列車Ｔを停車した時の先頭位置であり、各駅における列車Ｔの到着（通過）予定時刻の基準とする位置である。また、進入開始位置Ｍ２は、各駅に列車Ｔが進入を開始する位置を示す。
　具体的には、駅ＳＴ１を出発する際の時刻が１２：００：１２であり、データベース３２に記録された通過駅ＳＴａの通過予定時刻が１２：０２：１５である場合は、目標走行時間を０：０２：０３として所定の制限速度で通過駅ＳＴａを通過する走行計画Ｐ１が算出される。このため、図５に示すように、駅ＳＴ１の停止目標位置Ｍ１～通過駅ＳＴａの停止目標位置Ｍ１の範囲で走行計画Ｐ１に従った走行が行われる。次いで、通過駅ＳＴａに十分接近した（進入開始位置Ｍ２に到着）した際の時刻と通過駅ＳＴｂの通過予定時刻１２：０４：４５とをもとにした目標走行時間の走行計画Ｐ２が算出される。このため、図６に示すように、通過駅ＳＴａの進入開始位置Ｍ２～通過駅ＳＴｂの停止目標位置Ｍ１の範囲では走行計画Ｐ２に従った走行が行われる。なお、走行計画Ｐ１と走行計画Ｐ２とが重複する部分については、走行計画が途絶えることがないよう、進入開始位置Ｍ２に到達して走行計画Ｐ２が算出されるまでの間は走行計画Ｐ１による走行が行われ、走行計画Ｐ２の算出後は走行計画Ｐ２による走行が行われるように切り替えられるものとする。以下、同様に通過駅ＳＴｂ～ＳＴｄに到着した際の時刻と次駅の通過（到着）予定時刻とをもとにした走行時間の走行計画Ｐ３～Ｐ５が算出され、走行計画Ｐ３～Ｐ５に従った走行が行われる。
　このように、駅ＳＴ１～ＳＴ２に至る間に通過駅ＳＴａ～ＳＴｄがある場合は、通過駅ごとに細かく走行計画を算出することで、走行計画の算出に要するハードウエアリソース、負荷を小さくすることができる。また、通過駅ごとに走行計画を算出して列車Ｔの走行を行う場合は、途中の通過駅で遅れなどが生じた場合でも、他の通過駅で解消させることができ、通過駅ごとの通過予定時刻への列車Ｔの定刻性を高めることができる。
［第２の実施形態］
　上述した第１の実施形態ではアナログＡＴＣを用いた場合を例示したが、第２の実施形態では、デジタルＡＴＣを用いた構成を例示する。
　図７は、第２の実施形態にかかる列車制御装置１ａの構成を示すブロック図である。図７に示すように、ＡＴＣ車上装置２０ａは、レールＲの軌道回路２３を介してデジタルの信号としてＡＴＣ地上装置２２ａより通知される情報を受電器２１ａで受信する。ＡＴＣ車上装置２０ａは、ＡＴＣ地上装置２２ａより通知された情報と、列車Ｔの速度とをもとに、駆動・制動制御装置３へブレーキ指令を出力する。デジタルＡＴＣではＡＴＣ地上装置２２ａより通知できる情報量をアナログＡＴＣよりも多くすることができ、ＡＴＣ地上装置２２ａより通知される情報には、列車Ｔが在線する閉塞区間における信号現示速度の他、開通区間数が含まれている。この開通区間数は、先行列車が走行している閉塞区間と列車Ｔが走行している閉塞区間との間の閉塞区間数である。ＡＴＣ車上装置２０は、受電器２１ａで受信した信号現示速度、開通区間数をＡＴＯ装置３０へ出力する。
　第１の実施形態において図２を参照して説明したのと同様に、第２の実施形態においても、ＡＴＯ装置３０によって走行計画Ｐが算出される。この算出した走行計画Ｐの走行時間が目標走行時間より長い場合（目一杯走る走行計画でも目標走行時間に遅れる場合）、ＡＴＯ装置３０は、路線条件における制限速度をもとに見積もられるＡＴＣ車上装置２０ａのブレーキパターンと一致するまでの範囲で、そのブレーキパターンに列車Ｔの走行速度を近づけるように（減速時の減速度を強くするように）走行計画Ｐを調整する。走行中、架線電圧が高めで、走行計画Ｐで想定したよりも高い加速度が得られたときなど、走行計画Ｐどおりの走行では早く着きすぎる状況になった場合、ＡＴＯ装置３０は、より手前の位置で列車Ｔの減速を行うように（減速時の減速度を弱く（元に戻す）ように）走行計画Ｐを調整する。
　図８は、制限速度から見積もられるブレーキパターンＢＰと走行計画Ｐとの関係を例示する概念図である。図８に示すように、走行計画Ｐは、制限速度よりＡＴＣ車上装置２０ａのブレーキパターンＢＰとして見積もられる範囲内において、減速開始位置をブレーキパターンＢＰにより近づけて、ブレーキパターンＢＰに列車Ｔの走行速度を近づける走行計画Ｐｂとすることで、走行時間を短縮できる。また、走行計画Ｐは、減速開始位置をブレーキパターンＢＰより手前とする走行計画Ｐａとすることで、走行時間を長くできる。この走行計画Ｐａでは、走行計画Ｐｂと比べて、急減速の緩和により乗り心地が改善される。
　ＡＴＯ装置３０は、接近する先行列車がある場合の先行列車との間隔が所定の間隔以上あるか否かの判定（図２、Ｓ９）を、開通区間数が所定値以上になったか否かで行う。したがって、先行列車との間隔に則した走行を行うことが可能となる。
　図９は、先行列車Ｔ１との間隔が空いた場合の走行計画の再算出を例示する概念図である。図９に示すように、駅ＳＴ１～ＳＴ２を走行計画Ｐ１０に従って走行中の列車Ｔが先行列車Ｔ１に接近した場合は、先行列車Ｔ１によるブレーキパターンＢＰ１との接触により、列車Ｔは減速することとなる。この減速によって、列車Ｔと先行列車Ｔ１との間の開通区間数が多くなるとともに、先行列車Ｔ１の進行に伴ってブレーキパターンＢＰ１も進行することから、ブレーキパターンＢＰ１への接触が生じない程度の距離が生じることとなる。したがって、ＡＴＯ装置３０は、ブレーキパターンＢＰによる減速が生じない程度の開通区間数となったところで、新たな走行計画Ｐ２０を算出して駅ＳＴ２へ向けた走行を行うことで、先行列車Ｔ１との距離を保ちつつ、ダイヤからのずれの少ない運行を継続することができる。
　なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (7)

  1. 　自列車の現在位置及び速度を検出する検出部と、
    　現在時刻を計時する計時部と、
    　路線上の各駅における自列車の到着予定時刻を含むダイヤデータを入力するダイヤ入力部と、
    　前記入力されたダイヤデータに含まれる次駅の到着予定時刻から前記計時された現在時刻を差し引いた目標走行時間と、前記検出された現在位置、前記検出された速度、及び自列車の運転特性及び路線条件に基づいて次駅に至るまでの走行計画を算出する算出部と、
    　を備える列車制御装置。
  2. 　前記算出部は、前記路線条件に基づいたＡＴＣ（Automatic　Train　Control）のブレーキパターンと接触しない範囲内で、自列車の走行速度を前記ブレーキパターンに近づけることで前記走行時間を短くして、前記目標走行時間に近づく前記走行時間の走行計画を算出する、
    　請求項１に記載の列車制御装置。
  3. 　前記算出部は、前記路線条件に基づいたＡＴＣによるブレーキパターンと接触しない範囲内で、より手前に自列車の減速を行うことで前記走行時間を長くして、前記目標走行時間に近づく前記走行時間の走行計画を算出する、
    　請求項１に記載の列車制御装置。
  4. 　前記ダイヤデータは、路線上の通過駅における自列車の通過予定時刻を含み、
    　前記算出部は、前記通過駅ごとに、前記入力されたダイヤデータに含まれる次駅の通過又は到着予定時刻から前記計時された現在時刻を差し引いた目標走行時間に近づく走行時間の前記走行計画を算出する、
    　請求項１に記載の列車制御装置。
  5. 　前記目標走行時間からずれた走行時間の走行計画が算出された場合は警告を報知する報知部を更に備える、
    　請求項１に記載の列車制御装置。
  6. 　前記算出部は、前記走行計画に従った走行時に先行列車の接近による減速が生じた場合は、前記先行列車と自列車との間隔が所定の間隔以上空いたところで、前記走行計画を再算出する、
    　請求項１に記載の列車制御装置。
  7. 　前記先行列車と自列車との間の閉塞区間数を示す開通区間数を受信する受信部を更に備え、
    　前記算出部は、前記開通区間数が所定値以上となったところで、前記走行計画を再算出する、
    　請求項６に記載の列車制御装置。
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