JP2006136041A - 列車停止制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、軌道回路毎に最高位のＡＴＣ信号で定められた規定の速度パターンを変えず、また進入速度にかかわらず、余裕距離を所定の距離になるように制動開始を制御し、既存の構成を変えることなく構築できるために簡単な構成でかつ安価に、列車運行効率を向上できる。
【解決手段】 本発明の列車停止制御装置は、地上装置から停止信号を含むＡＴＣ信号を受信器により受信したとき、軌道回路進入時の進入速度と自列車の空走時間により空走距離を算出する。また、検出した軌道回路進入時の進入速度と軌道回路識別子に基づいて規定の減速度により実制動距離を算出する。更に、算出した空走距離と実制動距離と所定の余裕距離の総和を、軌道回路長から減算して、自列車が軌道回路に進入した後制動を開始するまでの距離である補正距離を算出して当該補正距離を加味させて補正した速度パターンに従って列車の速度を制御して自列車を停止させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は列車停止制御装置に関し、詳細には地上装置から受信したＡＴＣ信号に含まれた停止信号に基づく速度パターンを用いて列車を停止させる停止位置の制御技術に関する。

従来より、列車の運転士の運転操作を補助する装置として、ＡＴＣ（Automatic Train Control）装置がある。このＡＴＣ装置は、列車の在線位置、分岐装置の開通方向に基づきＡＴＣ信号を各軌道区間に設けられた地上装置の送信器から軌道回路を介して車両に送信してＡＴＣ信号に対応する速度パターンに従って車両の速度制御を行うものである。このＡＴＣ信号には、減速信号、あるいは停止信号等の速度制御信号が含まれている。ＡＴＣ信号に対応する速度パターンの一例として、所定の停止位置に対して列車が停止するように制動開始から停止までの速度パターンがある。よって、列車は、各軌道回路に設定されている地上装置等から取得する列車位置、速度発電機から得られる列車速度を把握しつつ、更にはＡＴＣ信号を受信したときのブレーキ距離を算出して軌道回路内で停止でき、かつ十分な余裕距離を取るようにブレーキ制御を行い、その結果所定の速度パターンに沿うように速度制御され、所定の停止位置に停止するように制御される。

このようなＡＴＣ装置に関する提案は従来よりいくつかなされている。その一つとして、特許文献１には、先行列車から後続列車までの距離に関する情報に基づいて作成された、常用ブレーキ用減速パターン、非常ブレーキ用減速パターン、余裕距離が非常ブレーキ用減速パターンよりも短いバックアップ用減速パターンのいずれかと列車速度とを比較して列車の制動操作を行うＡＴＣ装置が提案されている。

ここで、このようないくつかの減速パターンに基づいて行われる従来の速度制御について図面を用いて説明する。
図５は従来の列車停止制御装置における列車の速度変化特性を示す特性図である。同図の（ａ）において、自列車が軌道回路ｎＴ（ｎは正の整数）から軌道回路（ｎ＋１）Ｔへ走行していたとき軌道回路（ｎ＋２）Ｔに先行列車が停止していた場合、自列車は軌道回路（ｎ＋１）Ｔ内の地上装置から送信されたＡＴＣ信号を、自列車に搭載されている受信器により受信し、受信したＡＴＣ信号に含まれた軌道回路（ｎ＋１）Ｔの軌道回路識別子（以下軌道回路ＩＤと称す）を認識する。そして、認識した軌道回路ＩＤに基づいて、軌道回路（ｎ＋１）Ｔの軌道区間距離ＬＲ（ｍ）をデータ記憶部から読み出す。また、軌道回路（ｎ＋１）Ｔへの進入速度Ｖ_１（ｋｍ／ｈ）は自列車の速度発電機から取得する。先ず、図５に示すように、ブレーキ操作を開始してから実際にブレーキ効果が生ずるまでの空走時間だけ列車が走行した距離である空走距離Ｌｄ（ｍ）は、Ｖ_１・ｔ_０／３．６となる空走距離算出式から算出される。ここで、ｔ_０（ｓ）は列車のブレーキ性能等によって定められている空走時間である。また、実際にブレーキ効果が発揮される距離である実制動距離Ｌｊ（ｍ）は、Ｖ_１ ^２／（７．２×β）となる実制動距離算出式から算出される。ここで、β（ｋｍ／ｈ／ｓ）は当該軌道回路における最高位のＡＴＣ信号で定められている減速度である。このように算出した空走距離Ｌｄと実制動距離Ｌｊの和（Ｌｄ＋Ｌｊ）が軌道回路（ｎ＋１）内侵入後の列車の停止位置となる。また、軌道回路長ＬＲから空走距離Ｌｄと実制動距離Ｌｊの和（Ｌｄ＋Ｌｊ）を減算することにより、停止位置から軌道回路（ｎ＋２）の境界までの距離である余裕距離Ｌｍ（ｍ）が算出できる。このように算出した空走距離Ｌｄと実制動距離Ｌｊ、そして当該軌道回路において規定された最高速度で進入された際の余裕距離Ｌｍを確保した速度パターンによって、列車は十分な余裕距離Ｌｍを取った停止位置に停止することができるのである。
特開２００１−２８６００９号公報

しかしながら、図５の（ｂ）に示すように、自列車が図５の（ａ）における進入速度Ｖ_１より低速である進入速度Ｖ_２（＜Ｖ_１）（ｋｍ／ｈ）で軌道回路（ｎ＋１）Ｔに進入した場合上述したように当該軌道回路における最高位のＡＴＣ信号で定められた規定の速度パターンで速度制御されると、図５の（ａ）の場合と比して空走距離Ｌｄ及び実制動距離Ｌｊがそれぞれ短くなり、よって余裕距離Ｌｍも長くなってしまう。その後、進行現示となった場合、停止していた自列車は進入速度Ｖ_１の場合より長い距離となった余裕距離Ｌｍを走行する必要があり、従って列車運行効率が非常に悪くなってしまうという問題点があった。

本発明はこのような問題点を解決するためのものであり、軌道回路毎に最高位のＡＴＣ信号で定められた規定の速度パターンを変えず、また進入速度にかかわらず、余裕距離を所定の距離になるように制動開始を制御し、既存の構成を変えることなく構築できるために簡単な構成でかつ安価に、列車運行効率を向上できる列車停止制御装置を提供することを目的とする。

前記問題点を解決するために、本発明の列車停止制御装置は、各軌道回路に接続された地上装置と列車に搭載された車上装置を有している。そして、車上装置は、受信器と速度検出部とデータ記憶部とパターン作成部と速度制御部を有している。受信器は軌道回路を介して地上装置からの軌道回路識別子を含むＡＴＣ信号を受信する。また、速度検出部は自列車の速度を検出する。更に、データ記憶部には、自列車の空走時間、各軌道回路長、各軌道回路毎の最高位のＡＴＣ信号における規定の減速度及び所定の余裕距離を含む速度パターンが予め格納されている。また、パターン作成部は空走距離算出部と実制動距離算出部と補正距離算出部を有している。空走距離算出部は地上装置から停止信号を含むＡＴＣ信号を受信器により受信したとき、速度検出部により算出した軌道回路進入時の進入速度とデータ記憶部から読み出した自列車の空走時間により空走距離を算出する。また、実制動距離算出部は速度検出部により検出した軌道回路進入時の進入速度と軌道回路識別子に基づいてデータ記憶部から読み出した規定の減速度により実制動距離を算出する。更に、補正距離算出部は算出した空走距離と実制動距離とデータ記憶部に格納されている所定の余裕距離の総和を、データ記憶部に格納されている軌道回路長から減算して、自列車が軌道回路に進入した後制動を開始するまでの距離である補正距離を算出して当該補正距離を加味させて補正した速度パターンを作成する。そして、速度制御部は作成された速度パターンに従って列車の速度を制御して自列車を停止させる。

本発明の列車停止制御装置は、各軌道回路毎の最高位のＡＴＣ信号で定まっている減速度を変えずに、進入速度にかかわらず余裕距離を所定の距離になるように制動開始を制御し、既存の構成を変えることなく構築できるために簡単な構成でかつ安価に、列車運行効率を向上できる。

図１は本発明の一実施の形態例に係る列車停止制御装置の構成を示すブロック図である。同図において、本実施の形態例の列車停止制御装置は、列車１の停止位置を制御するものであり、地上装置２と列車１に搭載された車上装置３とを含んで構成されている。地上装置２は、各軌道回路ｎＴの境界に接続され、各軌道回路ｎＴに列車１が在線することを検知するとともに軌道回路情報授受回路４から入力される情報、例えば先行列車の走行位置及び走行状態の情報、軌道回路内の障害物有りの情報等に応じて列車１の車上装置３に対してＡＴＣ信号を伝送するものである。各地上装置２は、データ記憶部５、ＡＴＣ信号生成部６、ＴＤ信号生成部７、送信器８、受信器９及び列車検知装置１０を有している。そして、データ記憶部５には各軌道回路ｎ毎に軌道回路ＩＤや各種の制御データが予め格納されている。ＡＴＣ信号生成部６は、データ記憶部５に格納されている軌道回路ＩＤ、軌道回路情報授受回路４からの指令情報並びに後述する列車検知装置１０からの列車検知信号に基づいてＡＴＣ信号を生成する。また、ＴＤ信号生成部７は、列車検知信号であるＴＤ信号を生成する。送信器８は、ＡＴＣ信号生成部６により生成されたＡＴＣ信号とＴＤ信号生成部７により生成されたＴＤ信号とを各軌道回路ｎの列車進出側の境界点に送出する。受信器９は、各軌道回路ｎに送信されたＴＤ信号を列車進入側の境界点で受信する。列車検知装置１０は、受信器９で受信したＴＤ信号によりどの軌道回路に列車１が在線しているか否かを検知する。

また、車上装置３は、受信器１１、速度検出部１２、データ記憶部１３、パターン作成部１４、速度照査部１５及び速度制御部１６を有している。受信器１１は、各軌道回路ｎに送信されているＡＴＣ信号を受信する。速度検出部１２は列車１の車軸に設けられている速度発電機（図示せず）からの速度情報に基づいて列車１の速度を検出する。データ記憶部１３には、列車の空走時間、各軌道回路毎の軌道回路長、進入軌道回路における最高位のＡＴＣ信号に対応する減速度を含む速度パターン、所定の余裕距離が予め格納されている。パターン作成部１４は、後述する速度パターン作成処理を含む列車停止制御処理に従って、空走距離、実制動距離、余裕距離、そして補正距離を算出して既存の速度パターンを補正した速度パターンを作成する。速度照査部１５は、パターン作成部１４で作成した速度パターンにおける速度と速度検出部１２で検出した列車１の走行速度とを突き合わせて照査する。速度制御部１６は、速度照査部１５の照査結果により列車１の走行速度が速度パターンの許容速度以下になるようにブレーキ装置（図示せず）及び速度発電機（図示せず）等を制御する。なお、余裕距離は次軌道回路の境界から停止位置までの距離であり、例えば１０（ｍ）位が好ましい。

図２は図１のパターン作成部の構成を示すブロック図である。同図において図１と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示すパターン作成部１４は、空走距離算出部１４−１、実制動距離算出部１４−２、補正距離算出部１４−３及びパターン補正部１４−４を含んで構成されている。空走距離算出部１４−１は、速度検出部１２からの列車１の走行速度ＶとＡＴＣ信号から認識した軌道回路ＩＤに基づいてデータ記憶部１３から読み出した、列車のブレーキ性能等によって定められている空走時間ｔ_０とにより上述した空走距離算出式で空走距離Ｌｄ（＝Ｖ・ｔ_０／３．６）を算出する。実制動距離算出部１４−２は、速度検出部１２からの列車１の走行速度ＶとＡＴＣ信号から認識した軌道回路ＩＤに基づいてデータ記憶部１３から読み出した、最高位のＡＴＣ信号における減速度β（ｋｍ／ｈ／ｓ）とにより上述した実制動距離算出式で実制動距離Ｌｊ（＝Ｖ^２／（７．２×β））を算出する。補正距離算出部１４−３は、ＡＴＣ信号から認識した軌道回路ＩＤに基づいてデータ記憶部１３から読み出した軌道回路長ＬＲから、予め定めた所定の余裕距離Ｌｍと空走距離算出部１４−１により算出した空走距離Ｌｄと実制動距離算出部１４−２により算出した実制動距離Ｌｊとの総和を減算して補正距離Ｌｃ（＝ＬＲ−（Ｌｄ＋Ｌｊ＋Ｌｍ））を算出する。パターン補正部１４−４は、空走距離算出部１４−１により算出した空走距離、実制動距離算出部１４−２により算出した実制動距離、補正距離算出部１４−３により算出した補正距離を基にして速度パターンを補正して速度照査部１５に供給する。

次に、このような構成を有する本実施の形態例の列車停止制御装置の動作について、図１、図２及び当該動作フローを示す図３並びに本実施の形態例の列車停止制御装置における列車の速度変化特性を示す特性図である図４に従って説明する。

先ず、図４の（ａ），（ｂ）に示すように、例えば先行列車が軌道回路（ｎ＋２）Ｔに進入後停止したとすると、図１の軌道区間（ｎ＋２）に設けられた地上回路２から先行列車の在線と停止の情報を軌道回路情報授受回路４に送信する。軌道回路情報授受回路４は受信した先行列車の軌道区間（ｎ＋２）における在線の情報と先行列車の停止の情報を基に、地上装置２のＡＴＣ信号生成部６により停止信号を含むＡＴＣ信号生成を指令する。ＡＴＣ信号生成部６はデータ記憶部５に格納された軌道回路ＩＤ、軌道回路情報授受回路４からの指令情報並びに列車検知装置１０からの列車検知信号に基づいて停止信号を含むＡＴＣ信号を生成する。作成されたＡＴＣ信号は送信器８及び軌道回路を介して列車１の車上装置３における受信器１１に伝送される。

そして、受信したＡＴＣ信号は停止信号か減速信号かを識別されＡＴＣ信号が停止信号を含んでいると検知すると（ステップＳ１０１）、ＡＴＣ信号に含まれている軌道回路ＩＤを認識したか否かを行う（ステップＳ１０２）。軌道回路ＩＤを認識した場合（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）、認識した軌道回路ＩＤによりデータ記憶部１３から軌道回路長に関するデータを読み出す（ステップＳ１０３）。そして、図１の速度検出部１２から列車１の走行速度、つまり図４の（ａ）の軌道回路（ｎ＋１）Ｔへの進入速度Ｖ_１（ｋｍ／ｈ）を検出する（ステップＳ１０４）。次に、図２のパターン作成部１４の空走距離算出部１４−１により、図４の（ａ）に示すように速度検出部１２からの列車１の進入速度Ｖ_１と、データ記憶部１３から読み出した、列車のブレーキ性能等によって定められている空走時間ｔ_０とにより、上述した空走距離算出式で空走距離Ｌｄ（＝Ｖ_１・ｔ_０／３．６）（ｍ）を算出する（ステップＳ１０５）。そして、図２のパターン作成部１４の実制動距離算出部１４−２により、図４の（ａ）に示すように速度検出部１２からの列車１の走行速度Ｖ_１と、ＡＴＣ信号から認識した軌道回路ＩＤに基づいてデータ記憶部１３から読み出した、最高位のＡＴＣ信号における規定の減速度β（ｋｍ／ｈ／ｓ）とにより、上述した実制動距離算出式で実制動距離Ｌｊ（＝Ｖ_１ ^２／（７．２×β））（ｍ）を算出する（ステップＳ１０６）。

そして、図２のパターン作成部１４の補正距離算出部１４−３により、ＡＴＣ信号から認識した軌道回路ＩＤに基づいてデータ記憶部１３から読み出した軌道回路長ＬＲから、予め定めた所定の余裕距離Ｌｍと空走距離算出部１４−１により算出した空走距離Ｌｄと実制動距離算出部１４−２により算出した実制動距離Ｌｊとの総和を減算して、補正距離Ｌｃを算出する（ステップＳ１０７）。そして、図２のパターン補正部１４−４は、算出した空走距離Ｌｄ、実制動距離Ｌｊ、補正距離Ｌｃを基にして速度パターンを補正する。

次に、パターン補正部１４−４は補正した速度パターンを図２の速度照査部１５に供給し、速度照査部１５では列車１が軌道回路（ｎ＋１）Ｔに進入した後列車１が算出した補正距離Ｌｃ分走行した位置、つまり補正距離Ｌｃが０になる位置まで間の列車１の走行速度が進入速度Ｖ_１となっているように図１の速度制御部１６による速度制御を行う（ステップＳ１０９，Ｓ１１０）。そして、補正距離Ｌｃが０になった時（ステップＳ１０８；ＹＥＳ）、制動動作を開始し（ステップＳ１１１）、速度制御部１６は速度照査部１５の照査結果により補正された速度パターンの許容速度以下になるようにブレーキ装置（図示せず）や速度発電機（図示せず）等を制御する（ステップＳ１１２）。以上のような列車停止制御処理を行うことにより、図４の（ａ）に示すように、自列車が停止信号のＡＴＣ信号を受信した際軌道回路（ｎ＋１）Ｔにおいて、自列車は、先行列車が在線する軌道回路（ｎ＋２）Ｔの境界点から所定の余裕距離Ｌｍとなる停止位置に停止できる。

以上説明した本実施の形態例の列車停止制御装置による列車停止制御処理によれば、地上装置から停止信号を含むＡＴＣ信号を受信したとき、図４の（ｂ）に示すように、自列車が図４の（ａ）における進入速度Ｖ_１より低速な進入速度Ｖ_２（＜Ｖ_１）で軌道回路（ｎ＋１）Ｔに進入した場合でも、上述した列車停止制御処理を施すことにより、図４の（ａ）における補正距離Ｌｃより長くなる補正距離Ｌｃ分走行してから制動処理を行う速度パターンによる速度制御を行うことにより、図４の（ａ）に示す場合と同様に、自列車は、例えば障害物が存在し又は先行列車が在線する軌道回路（ｎ＋２）Ｔの境界点から所定の余裕距離Ｌｍとなる停止位置に停止できる。

従って、列車が軌道回路へ進入する進入速度にかかわらず、所定の余裕距離を確保した停止位置に列車を停止させることができることにより、従来の列車運行効率の低下の起因となっていた、次軌道回路へ低速の進入速度で進入し最高位のＡＴＣ信号における規定の速度パターンで制動し先行列車が停止している軌道回路境界点から非常に長い距離である余裕距離を持たせた停止位置に停止した後に進行現示となった際列車が長い距離である余裕距離を走行しなければならないという状況を回避することができる。よって、既存の構成を変えずに制御処理を行うことができ安価で、かつ列車運行効率の良い列車運行を実現できる。

なお、本発明は上記実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。

本発明の一実施の形態例に係る列車停止制御装置の構成を示すブロック図である。 図１のパターン作成部の構成を示すブロック図である。 本実施の形態例の列車停止制御装置の動作を示すフローチャートである。 本実施の形態例の列車停止制御装置における列車の速度変化特性を示す特性図である。 従来の列車停止制御装置における列車の速度変化特性を示す特性図である。

符号の説明

１；列車、２；地上装置、３；車上装置、４；軌道回路情報授受回路、
５；データ記憶部、６；ＡＴＣ信号生成部、７；ＴＤ信号生成部、
８；送信器、９；受信器、１０；列車検知装置、１１；受信器、
１２；速度検出部、１３；データ記憶部、１４；パターン作成部、
１４−１；空走距離算出部、１４−２；実制動距離算出部、
１４−３；補正距離算出部、１４−４；パターン補正部、
１５；速度照査部、１６；速度制御部。

Claims (1)

1. 各軌道回路に接続された地上装置と列車に搭載された車上装置を有し、
   前記車上装置は、受信器と速度検出部とデータ記憶部とパターン作成部と速度制御部を有し、
   前記受信器は軌道回路を介して前記地上装置からの軌道回路識別子を含むＡＴＣ信号を受信し、
   前記速度検出部は自列車の速度を検出し、
   前記データ記憶部には、自列車の空走時間、各軌道回路長、各軌道回路毎の最高位のＡＴＣ信号における規定の減速度及び所定の余裕距離を含む速度パターンが予め格納され、
   パターン作成部は空走距離算出部と実制動距離算出部と補正距離算出部を有し、前記空走距離算出部は前記地上装置から停止信号を含むＡＴＣ信号を前記受信器により受信したとき前記速度検出部により算出した軌道回路進入時の進入速度と前記データ記憶部から読み出した自列車の空走時間により空走距離を算出し、前記実制動距離算出部は前記速度検出部により検出した軌道回路進入時の進入速度と前記軌道回路識別子に基づいて前記データ記憶部から読み出した規定の減速度により実制動距離を算出し、前記補正距離算出部は算出した空走距離と実制動距離と前記データ記憶部に格納されている所定の余裕距離の総和を、前記データ記憶部に格納されている軌道回路長から減算して、自列車が軌道回路に進入した後制動を開始するまでの距離である補正距離を算出して当該補正距離を加味させて補正した速度パターンを作成し、
   前記速度制御部は作成された速度パターンに従って列車の速度を制御して自列車を停止させることを特徴とする列車停止制御装置。
   
   

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