特開 2023-69065 列車制御装置、及び列車制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023069065

(43)【公開日】2023-05-18

(54)【発明の名称】列車制御装置、及び列車制御方法

(51)【国際特許分類】

   B60L 15/40 20060101AFI20230511BHJP

【ＦＩ】

B60L15/40 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021180662

(22)【出願日】2021-11-04

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り １．開催日 令和 ２年１１月 ５日～令和 ２年 １１月 ６日 ２．集会名、開催場所 第５７回鉄道サイバネ・シンポジウム ホテルメトロポリタン池袋（東京都豊島区西池袋１－６－１） ３．公開者 唐澤 弘毅、島田 直人、沖野 将司、立岩 優志、橋本 和也、倉島 博明

(71)【出願人】

【識別番号】000196587

【氏名又は名称】西日本旅客鉄道株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100118843

【弁理士】

【氏名又は名称】赤岡 明

(74)【代理人】

【識別番号】100125151

【弁理士】

【氏名又は名称】新畠 弘之

(72)【発明者】

【氏名】唐澤 弘毅

(72)【発明者】

【氏名】島田 直人

(72)【発明者】

【氏名】沖野 将司

(72)【発明者】

【氏名】立岩 優志

(72)【発明者】

【氏名】橋本 和也

(72)【発明者】

【氏名】倉島 博明

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 創

【テーマコード（参考）】

5H125

【Ｆターム（参考）】

5H125AA05

5H125CA05

5H125EE52

5H125EE53

(57)【要約】

【課題】空転または滑走が生じても誤制御を抑制可能な列車制御装置、及び列車制御方法を提供する。
【解決手段】実施形態の列車制御装置は、取得部と、編成基準速度演算部と、制御部と、を備える。取得部は、編成車両内における３以上の車軸それぞれに対応する速度情報を取得する。編成基準速度演算部は、速度情報を用いて、車軸それぞれに対応する速度の内の速度の最大値、及び最小値を除いた速度の代表値を編成基準速度として演算する。制御部は、少なくとも編成基準速度を用いて、編成車両の加速度に関する制御を行う。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

編成車両内における３以上の車軸それぞれに対応する速度情報を取得する取得部と、
前記速度情報を用いて、前記車軸それぞれに対応する速度の内の速度の最大値、及び最小値を除いた速度の代表値を編成基準速度として演算する編成基準速度演算部と、
前記編成基準速度を用いて、前記編成車両の加速度に関する制御を行う制御部と、
を備える列車制御装置。

【請求項2】

前記編成基準速度演算部は、最大値、及び最小値を除いた速度の統計値を前記編成基準速度として演算する、請求項１に記載の列車制御装置。

【請求項3】

前記編成基準速度演算部は、平均値、及び中間値のいずれかを前記統計値として演算する、請求項２に記載の列車制御装置。

【請求項4】

前記速度は、車軸の回転速度と対応する車輪径とに基づき演算され、
前記編成基準速度演算部は、実際の車輪径の値と計算に用いる車輪径の値とがずれた車軸に対応する速度を除いて前記編成基準速度を生成可能である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の列車制御装置。

【請求項5】

単一の車軸の回転速度に基づく第２速度を演算する第２演算部と、
前記第２速度、及び前記編成基準速度のいずれか一方を選択する選択部と、
を、更に備え、
前記制御部は、前記選択部が選択した前記第２速度、及び前記編成基準速度のいずれか一方を用いて、前記加速度に関する制御を行う、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の列車制御装置。

【請求項6】

前記選択部は、前記第２速度、及び前記編成基準速度の内の大きい方を選択する、請求項５に記載の列車制御装置。

【請求項7】

前記編成基準速度演算部の生成した編成基準速度は、所定の時間間隔で前記制御部に出力されており、前記制御部は、前記所定の時間間隔に基づき、前記編成基準速度を補正した編成基準速度を用いて、前記編成車両の加速度に関する制御を行う、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の列車制御装置。

【請求項8】

前記編成基準速度演算部が演算した前記編成基準速度と一定時間前に前記編成基準速度演算部が演算した前記編成基準速度から加速度／減速度を算出し、算出した加速度／減速度から所定時間後の速度を算出して、前記補正した編成基準速度を生成する速度補正部を、更に備える、請求項７に記載の列車制御装置。

【請求項9】

単一の車軸の回転速度に基づく第３速度を演算する第３演算部を更に備え、
前記選択部は、前記第２速度、前記第３速度、及び前記編成基準速度のいずれか一方を選択する、請求項５に記載の列車制御装置。

【請求項10】

編成車両内における３以上の車軸それぞれに対応する速度情報を取得する取得工程と、
前記速度情報を用いて、前記車軸それぞれに対応する速度の内の速度の最大値、及び最小値を除いた速度の代表値を編成基準速度として演算する演算工程と、
前記編成基準速度を用いて、前記編成車両の加速度に関する制御を行う制御工程と、
を備える列車制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、列車制御装置、及び列車制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

地上子間の距離に対応した速度のパターンに基づいて、列車の制御を行う列車制御装置が実用化されている。しかし、地上子間の走行中に、列車の車輪に空転または滑走が生じた場合に、正確な列車の速度を算出することができない恐れがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－２０５２４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

そこで、発明が解決しようとする課題は、空転または滑走が生じても誤制御を抑制可能な列車制御装置、及び列車制御方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態の列車制御装置は、取得部と、編成基準速度演算部と、制御部と、を備える。取得部は、編成車両内における３以上の車軸それぞれに対応する速度情報を取得する。編成基準速度演算部は、速度情報を用いて、車軸それぞれに対応する速度の内の速度の最大値、及び最小値を除いた速度の代表値を編成基準速度として演算する。制御部は、少なくとも編成基準速度を用いて、編成車両の加速度に関する制御を行う。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】本実施形態に係る自動列車運転システムの構成を示すブロック図。

【図2】編成車両全体の構成例を模式的に示す図。

【図3】先頭車の構成例を模式的に示す図。

【図4】デジタル伝送装置の編成基準速度の演算に関するブロック図。

【図5】自動加減速制御装置の構成例を示すブロック図。

【図6】走行計画パターン、ＴＡＳＣパターン、及び位置補正用地上子の例を示す図。

【図7】乾燥条件下での内部制限速度、目標速度、ＴＡＳＣパターン、走行計画パターン、及び列車速度の例を示す図。

【図8】速度距離演算部の構成例を示すブロック図。

【図9】速度距離演算部の第１速度距離演算部、第２速度距離演算部の構成例を示すブロック図。

【図10】編成基準速度補正部の構成例を示すブロック図。

【図11】デジタル伝送装置の編成基準速度の演算処理及び制御例を示すフローチャート。

【図12】濡れた条件下でのＴＡＳＣパターンにしたがい停止制御する処理例を示す図。

【図13】自動加減速制御装置２０がＴＡＳＣパターンにしたがい停止制御する処理例を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、本発明の実施形態に係る列車制御装置、及び列車制御方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。また、本実施形態で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号又は類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なる場合や、構成の一部が図面から省略される場合がある。
（一実施形態）

【0008】

図１は、本実施形態に係る自動列車運転システム１の構成を示すブロック図である。図１に示すように、自動列車運転システム１は、例えば列車に搭載されるシステムであり、列車制御装置２と、ブレーキ制御装置３と、車両制御装置４と、車上子５と、出発ボタン６と、力行ハンドル７と、ブレーキハンドル８と、自動列車停止（ＡＴＳ）装置３０と、速度発電機（ＴＧ）４０とを備えている。また、列車制御装置２は、編成車両を自動運転する装置であり、デジタル伝送装置１０と、自動加減速制御装置２０と、を有する。図１には更に地上子Ｇと運転台が図示されている。

【0009】

ブレーキ制御装置（Ｂｒａｋｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：ＢＣＵ）３は、例えばブレーキシリンダに供給する圧縮空気を制御する。例えば、ブレーキ制御装置３は、デジタル伝送装置１０からのブレーキ指令の段数に応じた一定の減速度を発揮する制御を行う。すなわち、ブレーキ制御装置３は、ノッチ指令のトルク（減速力）を出力することが可能である。ブレーキ制御装置３は、例えば乗客数や積載物などの重量に応じてブレーキ力を変えることが可能である。このため、このブレーキ制御装置３のブレーキ受量器では、車体を支持する空気ばねの圧力をセンサで検出し、必要となるブレーキ力を計算して電気ブレーキ、空気ブレーキを制御する。これらのブレーキ力の情報は、デジタル伝送装置１０及び自動加減速制御装置２０などに供給される。

【0010】

車両制御装置４は、電力を列車走行の動力源として変換し、主電動機（モータ）を駆動する制御装置である。車両制御装置４は、例えばデジタル伝送装置１０からのノッチ指令に応じた主電動機（モータ）の駆動制御を行う。これらの駆動制御の情報は、デジタル伝送装置１０及び自動加減速制御装置２０などに供給される。

【0011】

車上子５は、線路近傍に設けられた地上子Ｇからの情報（地上子情報）を受信する。車上子５は、地上子情報を自動列車停止（ＡＴＳ）装置３０に供給する。続けて、自動列車停止（ＡＴＳ）装置３０は、デジタル伝送装置１０及び自動加減速制御装置２０などに地上子情報を供給する。

【0012】

出発ボタン６は、自動加減速制御装置２０を介した自動運転を開始させるためのボタンである。力行ハンドル７は、運転士によるハンドル操作により、力行の手動ノッチ指令をデジタル伝送装置１０に供給する。ブレーキハンドル８は、運転士によるハンドル操作により、ブレーキの手動ノッチ指令をデジタル伝送装置１０に供給する。例えば、これらの手動ノッチ指令は、力行５段、ブレーキ７段である。なお、本実施形態に係る出発ボタン６と、力行ハンドル７と、ブレーキハンドル８とは、運転台に配置される。

【0013】

デジタル伝送装置１０は、車両の走行制御と、サービス機器などの制御を行う装置であり、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含んで構成される。デジタル伝送装置１０は、運転士による力行ハンドル７、ブレーキハンドル８などの操作に従い、ブレーキ制御装置３、及び車両制御装置４を制御する。また、出発ボタン６が運転士に押下げられた自動運転時には、自動加減速制御装置２０などの制御に従い、ブレーキ制御装置３、及び車両制御装置４を制御する。さらにまた、デジタル伝送装置１０は、編成基準速度を生成する。

【0014】

編成基準速度は、編成車両内の全軸それぞれの速度の中から、空転、及び滑走などに対応する特異的な値を除いた速度であり、編成車両全体の速度の代表値である。例えば、デジタル伝送装置１０が各車両のブレーキ制御装置３から取得した編成車両内の全軸の軸速度を一括して判定処理し、編成基準速度を演算する。編成基準速度の詳細は、後述する。

【0015】

自動加減速制御装置２０は、列車の速度の加減速を自動で制御する装置であり、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含んで構成される。自動加減速制御装置２０は、力行／ブレーキのノッチ指令に対する加速度／減速度のデータを有しており、車両速度などに基づき、ノッチ指令を決定することが可能である。自動加減速制御装置２０の詳細も、後述する。なお、本実施形態に係るデジタル伝送装置１０と自動加減速制御装置２０とを一体的に構成してもよい。

【0016】

自動列車停止（ＡＴＳ）装置３０は、車上子５から供給される地上子Ｇの地上子情報を用いて列車の停止制御を行うことが可能である。速度発電機（ＴＧ）４０は、列車の車両の車軸に設けられ、車軸の回転に応じた位相差のある電圧である交流信号を出力する。すなわち、交流信号の周波数は、車軸の回転速度（車軸速度）に比例する。

【0017】

図２は、編成車両全体の構成例を模式的に示す図である。編成は、複数の先頭車Ｔ１０と中間車Ｔ２０とを有する。複数の先頭車Ｔ１０は、編成の進行方向に応じて、いずれかが先頭車となる。図２に示すように、先頭車Ｔ１０には、自動加減速制御装置２０が配置されている。一方で、本実施形態に係る中間車Ｔ２０には、自動加減速制御装置２０が配置されていないものである。また、デジタル伝送装置１０は、相互に通信しており、全車軸の車軸速度を、各車の速度発電機ＴＧ１～ＴＧ４からブレーキ制御装置３を介して取得する。

【0018】

図３は、先頭車Ｔ１０の構成例を模式的に示す図である。先頭車Ｔ１０では、自動加減速制御装置２０は２つの速度発電機ＴＧ２、ＴＧ３のパルスの情報を用いて、速度を演算する。

【0019】

図４は、デジタル伝送装置１０の編成基準速度の演算に関するブロック図である。図４に示すように、デジタル伝送装置１０は、取得部１００と、編成基準速度演算部１０２と、出力部１０４とを備える。なお、本実施形態に係る編成基準速度演算部１０２が第１演算部に対応する。

【0020】

各車にて、速度発電機ＴＧ１～ＴＧ４のパルスからブレーキ制御装置３はＢＣＵ軸速度を計算して、デジタル伝送装置１０に通知する。取得部１００は通知されたＢＣＵ軸速度（車軸速度）を取得する。すなわち、この取得部１００は、編成車両内における３以上の車軸それぞれに対応する速度情報を取得する。

【0021】

編成基準速度演算部１０２は、各車軸と対応する車輪径から、車軸毎の速度を演算する。この編成基準速度演算部１０２は、例えば、上側数点の速度と、下側数点の速度を除いて、全軸の速度平均を演算する。このように、編成基準速度演算部１０２は、速度の最大値と、最小値を除いて、車軸毎の速度の統計値を演算する。この統計値には、平均値、中間値などが含まれる。これにより、例えば、空転や滑走している車輪の特異値を除いて、編成車両全体の速度を演算できる。また、編成基準速度演算部１０２は、例えば、演算に用いる車輪径などが実車の車輪径とずれてしまっても、特異値として除くことが可能となり、より精度の高い編成基準速度を演算できる。このように、編成基準速度演算部１０２は、編成車両全体の（空転している軸、滑走している軸、及び車輪径のずれた軸の少なくともいずれかを除き）軸速度に基づき演算した速度を生成できる。すなわち、編成基準速度演算部１０２は、加速時、又は減速時には、空転・滑走している軸を除き、編成基準速度を演算可能である。

【0022】

さらにまた、編成基準速度演算部１０２は、定速時、定速運動により近い加速時、及び定速運動により近い減速時のいずれかでは、車輪径のずれた軸を除き、編成基準速度を演算可能である。なお、車輪径のずれた軸では、一般に、定速度時に速度の最大値、又は最小値を示す。このため、編成基準速度演算部１０２は、定速時、定速運動により近い加速時、及び定速運動により近い減速時に、車輪径のずれた軸の速度を除いた編成基準速度を演算可能である。

【0023】

また、編成基準速度演算部１０２は、車軸毎の速度の分散値などを演算し、２シグマ（σ）、３シグマ（σ）などの値のずれた速度を除いて、車軸毎の速度の統計値を演算してもよい。このように、編成基準速度演算部１０２は、各車軸に対応する統計的に意味のある数の速度から、空転、又は滑走している軸、又は車輪径のずれた軸を除き、編成基準速度を生成可能である。

【0024】

さらにまた、編成基準速度演算部１０２は、定速度の運転時に、車軸毎の速度の分散値などを演算し、２シグマ（σ）、３シグマ（σ）などの値のずれた速度に対応する車軸を、演算に用いる車輪径と、実車の車輪径とがずれていると判定する。そして、編成基準速度演算部１０２は、加速時、及び減速時における編成基準速度の演算から、車輪径がずれていると判定した車軸を除いて、編成基準速度を演算する。これにより、編成基準速度演算部１０２は、車輪径がずれている車軸、空転している車軸、滑走している車軸を除いて、より高精度に編成基準速度を演算できる。

【0025】

出力部１０４は、所定の時間間隔、例えば１００ミリ秒（ｍｓ）の時間間隔で編成基準速度を自動加減速制御装置２０に出力する。

【0026】

図５は、自動加減速制御装置２０の構成例を示すブロック図である。自動加減速制御装置２０は、記憶部２００と、速度距離演算部２０２と、選択部２０４と、走行計画部２０６と、パターン生成部２０８と、制御部２１０とを備える。制御部２１０は、走行制御部２１２と、定位置停止制御部２１４とを有する。

【0027】

記憶部２００は、例えばＨＤＤ（ハードディスクドライブ）やＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）等で構成される。記憶部２００は、走行線区の勾配、曲線、駅間距離、速度制限、及び位置補正用地上子の位置の情報を含む線路条件と、列車長、力行ブレーキ性能などの車両条件と、駅間走行時間などの運行条件とを記憶する。

【0028】

速度距離演算部２０２は、少なくとも編成基準速度の情報を用いて、編成の速度、及び距離（在線位置）を演算する。選択部２０４は、複数の速度、及び距離のなかから制御目的に適した速度、及び距離の少なくとも一方を選択する。速度距離演算部２０２、及び選択部２０４の詳細は、後述する。

【0029】

図６は、走行計画パターンと、定位置停止制御（ＴＡＳＣ）パターンと、位置補正用地上子との例を示す図である。横軸は位置を示し、縦軸は速度を示す。▲が、位置補正用地上子の位置を示し、加速度制御と記している範囲の速度パターンが走行計画パターンを示し、ＴＡＳＣ（定位置停止制御システム）と記している範囲の速度パターンがＴＡＳＣパターンを示している。

【0030】

図７は、乾燥（ＤＲＹ）条件下での内部制限速度Ｌ１００、目標速度Ｌ１０２、ＴＡＳＣパターンＬ１０４、走行計画パターンＬ１０６、列車速度Ｌ１０８の例を示す図である。横軸は位置を示し、縦軸は速度を示す。丸１及び３で示す範囲が加速度範囲であり、丸２で示す範囲が定速度範囲であり、丸４で示す範囲が定位置停止制御（ＴＡＳＣ）パターン範囲である。

【0031】

走行計画部２０６は、例えば図６、７に示すように、走行計画パターンＬ１０６を生成する。この走行計画部２０６は、自列車の現在位置から次駅の停車位置までにどのような速度、及び加速度で運転するかを走行計画パターンＬ１０６として生成する。すなわち、走行計画部２０６は、記憶部２００に記憶される内部制限速度Ｌ１００以下の範囲で、各地点での力行、ブレーキ、惰行走行、定速走行などの制御情報を走行計画パターンＬ１０６として生成する。なお、内部制限速度Ｌ１００は、駅間毎に予め設定されており、超過してはいけない速度である。

【0032】

パターン生成部２０８は、例えば図７で示すＴＡＳＣパターンＬ１０４を生成する。例えば、パターン生成部２０８は、停車駅手前のＴＡＳＣパターン発生用地上子を検知すると、停止目標位置に向けてのブレーキパターンであるＴＡＳＣパターンＬ１０４を生成する。このように、パターン生成部２０８は、ＴＡＳＣパターンとして、例えばブレーキ５ノッチ相当の減速制御パターンを生成する。なお、ＴＡＳＣパターンＬ１０４は、記憶部２００に速度パターンテーブルとして予め記憶させておいてもよい。この場合、予め地上子間距離の範囲（上限閾値と下限閾値との組み合わせ）と、安全度を示す情報と、制限速度を示す情報と、制御データとしてのＴＡＳＣパターンＬ１０４と、が対応付けられた速度パターンテーブルを記憶部２００に記憶させておいてもよい。これにより、パターン生成部２０８は、例えば、速度パターンテーブルを参照し、地上子間距離に対応付けられたＴＡＳＣパターンＬ１０４、及び制御関連情報を出力する。

【0033】

制御部２１０の走行制御部２１２は、少なくとも編成基準速度を用いて、編成車両の加速度、及び速度に関する制御を行う。図７に示すように、走行制御部２１２は、走行計画部２０６が生成した走行計画パターンＬ１０６に基づき、選択部２０４が選択した速度及び距離情報を用いて、デジタル伝送装置１０への制御指令を決定する。例えば、走行制御部２１２は、走行計画部２０６が生成した走行計画パターンＬ１０６にしたがうノッチを選択し、デジタル伝送装置１０へ制御指令を出力する。例えば、走行制御部２１２は、定速走行時は目標速度Ｌ１０２（内部制限速度Ｌ１００から－５ｋｍ／ｈの速度）に対して一定の範囲内（プラスマイナス３ｋｍ／ｈ）で列車が走行するようにノッチを選択する。このように、走行制御部２１２は、選択部２０４が選択した速度及び距離情報を用いて、制御指令を決定するので、空転、滑走、車輪径のずれなどの影響が抑制された制御が可能となる。

【0034】

図７に示すように、制御部２１０の定位置停止制御部２１４は、パターン生成部２０８が生成したＴＡＳＣパターンＬ１０４に基づき、選択部２０４が選択した速度及び距離情報を用いて、デジタル伝送装置１０への制御指令を決定する。例えば、定位置停止制御部２１４は、ＴＡＳＣパターンＬ１０４にしたがうノッチを選択し、デジタル伝送装置１０へ制御指令を出力する。また、減速時には、目標とする位置において適切な速度に減速できるように、数秒後の位置、及び速度の予測値に基づき、ノッチを選択する。このとき、走行制御部２１２は、選択部２０４が選択した速度及び距離情報を用いて、制御指令を決定するので、滑走、車輪径のずれなどの影響が抑制された制御が可能となる。

【0035】

ここで、図８乃至１０を用いて、速度距離演算部２０２、及び選択部２０４の詳細を説明する。図８は、速度距離演算部２０２の構成例を示すブロック図である。図９は、速度距離演算部２０２の第１速度距離演算部２０２ａ、第２速度距離演算部２０２ｂの構成例を示すブロック図である。図１０は、速度距離演算部２０２の編成基準速度補正部２０２ｃの構成例を示すブロック図である。

【0036】

図８に示すように、速度距離演算部２０２は、第１速度距離演算部（第２演算部）２０２ａ、第２速度距離演算部（第３演算部）２０２ｂ、及び編成基準速度補正部２０２ｃを有する。第１速度距離演算部２０２ａは、速度発電機ＴＧ２（図２、３参照）の車軸速度の情報を用いて、対応する車両の速度、及び進行距離を演算する。このとき、第１速度距離演算部２０２ａは、速度発電機ＴＧ２の配置されている車軸の空転及び滑走による速度誤差を補正して、車両の速度、及び進行距離を演算することが可能である。なお、進行距離は、列車の在線位置に対応する。また、本実施形態に係第１速度距離演算部２０２ａが第２演算部に対応し、第２速度距離演算部２０２ｂが第３演算部に対応する。

【0037】

同様に、第２速度距離演算部２０２ｂは、速度発電機ＴＧ３（図２、３参照）の車軸速度の情報を用いて、対応する車両の速度、及び進行距離を演算する。このとき、第２速度距離演算部２０２ｂは、速度発電機ＴＧ２の配置されている車軸の空転及び滑走による速度誤差を補正して、車両の速度、及び進行距離を演算することが可能である。なお、本実施形態に係る速度距離演算部２０２は、２つの速度発電機ＴＧ２、ＴＧ３の車軸速度の情報を用いるが、これに限定されない。例えば、速度距離演算部２０２は、３以上の速度発電機の車軸速度の情報を用いてもよい。

【0038】

編成基準速度補正部２０２ｃは、デジタル伝送装置１０（図１、２、３参照）の生成した編成基準速度の情報を用いて、編成の補正速度、及び進行距離を演算する。このとき、編成基準速度補正部２０２ｃは、出力部１０４の出力時間の時間間隔、例えば１００ミリ秒（ｍｓ）の時間間隔に基づき、編成の補正速度、及び進行距離を演算することが可能である。

【0039】

選択部２０４は、複数の速度、及び距離のなかから制御目的に適した速度、及び距離の少なくとも一方を選択する。列車では、目的とする停車位置（定位置停止）を越えると、バック制御などが発生してしまい、発車時刻などの遅延につながってしまう。このため、選択部２０４は、例えば、減速時の制御では、複数の速度のなかから最大の速度を選択する。これにより、目的の停車位置を越える可能性を低減できる。

【0040】

より具体的には、選択部２０４は、第１速度距離演算部２０２ａ、第２速度距離演算部２０２ｂ、及び編成基準速度補正部２０２ｃなどの生成する複数の速度、編成基準速度、及び複数の距離、の中から制御目的に適した速度、及び距離の少なくとも一方を選択する。第１速度距離演算部２０２ａ、及び第２速度距離演算部２０２ｂの生成する複数の速度には、空転、滑走などによる速度誤差を補正した速度が用いられている。また、編成基準速度も、出力部１０４（図４参照）の出力間隔に応じた補正後の編成基準速度を補正した編成基準速度を用いてもよい。同様に、選択部２０４は、例えば減速時の制御では、３種の距離の中から最も長い距離を選択する。このように、選択部２０４は、自動停止処理などでは、空転、滑走などの影響を抑制した速度、編成基準速度のなかから、停車位置（定位置停止）に対して安全側に、すなわちオーバランしないように、速度と距離を選択するので、決められた停車位置（定位置停止）により正確に停車可能となる。

【0041】

ここで、図９を用いて、第１速度距離演算部２０２ａ、第２速度距離演算部２０２ｂの構成例を説明する。図９に示すように、第１速度距離演算部２０２ａ、及び第２速度距離演算部２０２ｂは同等の構成であり、第１速度距離演算部２０２ａ、及び第２速度距離演算部２０２ｂは、パルス処理部１１と、速度算出処理部１２と、空転滑走検知速度補正部１３と、距離算出処理部１４と、地上子間距離算出処理部１６とを有する。

【0042】

パルス処理部１１は、列車の車両の車軸に設けられた速度発電機ＴＧから出力された交流信号を処理する。例えば、パルス処理部１１は、速度発電機ＴＧからの交流信号をパルス信号に変換し、出力するパルス変換器である。

【0043】

速度算出処理部１２は、パルス処理部１１から出力されたパルス信号に基づき、列車の走行速度（第１速度）を算出する速度算出部である。速度算出処理部１２は、パルス信号の周波数と、車両の車輪などの仕様とに基づいて、第１速度を算出する。すなわち、第１速度は、車軸速度が車輪の径などにより変換されたものである。

【0044】

空転滑走検知速度補正部１３は、第１速度に基づいて、空転滑走の開始を検知する。空転滑走検知速度補正部１３は、第１速度と、列車固有の車両性能とに基づいて、空転または滑走が生じていることを検出する。また、空転滑走検知速度補正部１３は、第１速度に基づいて、空転滑走の終了を検知する。

【0045】

例えば、空転滑走検知速度補正部１３は、制御部２１０が出力するノッチ指令に対して、加速度／減速度が想定以上に高くなっていたら、第１速度が空転／滑走したと判定する。空転滑走検知速度補正部１３は、滑走を検知した場合、制御部２１０が出力するブレーキノッチ指令の減速度で速度を算出する。この速度を滑走検知時の補正速度とする。

【0046】

同様に、空転滑走検知速度補正部１３は、空転を検知した場合、制御部２１０が出力する力行ノッチ指令の加速度で速度算出する。この速度を空転検知時の補正速度とする。

【0047】

また、空転滑走検知速度補正部１３は、車両速度が補正速度に近付いたら空転状態／滑走状態から復帰したと判定する。また、空転状態／滑走状態が長く車両速度と補正速度の乖離が大きい場合、加速度／減速度が、制御部２１０が出力するノッチ指令の加速度／減速度に近付いたら、空転状態／滑走状態から復帰したと判定する。

【0048】

距離算出処理部１４は、パルス処理部１１及び空転滑走検知速度補正部１３からの情報に基づいて、列車の在線位置を算出する。この場合、距離算出処理部１４は、空転滑走検知速度補正部１３が検知した空転滑走が生じている期間は、補正速度を用いて列車の在線位置を算出する。

【0049】

地上子間距離算出処理部１６は、車上子５から供給された地上子情報に基づいて、隣接する地上子間距離を算出する。地上子間距離算出処理部１６は、地上子情報を受信したタイミング、すなわち列車が地上子Ｇを通過したタイミングに基づいて、地上子間距離を算出する。より詳細には、地上子間距離算出処理部１６は、地上子情報を受信した場合、今回地上子情報を受信したタイミングと、前回地上子情報を受信したタイミングとの差と、その間における列車の速度とに基づいて、地上子間距離を算出する。この場合、地上子間距離算出処理部１６は、空転滑走検知速度補正部１３が検知した空転滑走が生じている期間は、補正速度を用いた列車の速度により地上子間距離を算出する。なお、本実施形態に係る自動列車運転システム１は、地上子間距離算出処理部１６を有するがこれに限定されない。例えば、地上子を検知するタイミングにおいて、地点情報は地上子から電文として受信する仕組みでもよい。

【0050】

ここで、図１０を用いて、編成基準速度補正部２０２ｃの構成例を説明する。図１０に示すように、編成基準速度補正部２０２ｃは、速度補正部１７と、距離算出処理部１４０と、地上子間距離算出処理部１６０と、を有する。

【0051】

速度補正部１７は、出力部１０４の出力時間の時間間隔、例えば１００ミリ秒（ｍｓ）の時間間隔に基づき、速度を補正して、補正した編成基準速度を演算する。速度補正部１７は、編成基準速度が算出されたタイミングｔ１と、編成基準速度が算出されたタイミングｔ１での加速度を用いて、補正した編成基準速度として演算する。すなわち、速度補正部１７は、デジタル伝送装置１０から供給されたタイミングｔ２の編成基準速度に、タイミングｔ１での加速度とタイミングｔ２とタイミングｔ１の差分とを演算した速度を加算して、補正した編成基準速度を生成する。また、速度補正部１７は、編成基準速度演算部１０２が演算した編成基準速度と一定時間前に編成基準速度演算部１０２が演算した編成基準速度から加速度／減速度を算出し、算出した加速度／減速度から所定時間後の速度を算出して、補正した編成基準速度を生成することも可能である。

【0052】

距離算出処理部１４０は、速度補正部１７からの情報に基づいて、列車の在線位置を算出する。すなわち、この距離算出処理部１４０は、速度補正部１７が補正した編成基準速度と時間の乗算値を積算して、列車の在線位置を算出する。

【0053】

地上子間距離算出処理部１６０は、車上子５から供給された地上子情報に基づいて、隣接する地上子間距離を算出する。地上子間距離算出処理部１６は、地上子情報を受信したタイミング、すなわち、列車が地上子Ｇを通過したタイミングに基づいて、地上子間距離を算出する。より具体的には、地上子間距離算出処理部１６は、地上子情報を受信した場合、今回地上子情報を受信したタイミングと、前回地上子情報を受信したタイミングとの差と、その間における速度補正部１７が生成した補正した編成基準速度とに基づいて、地上子間距離を算出する。なお、本実施形態に係る自動列車運転システム１は、地上子間距離算出処理部１６０を有するがこれに限定されない。例えば、地上子を検知するタイミングにおいて、地点情報は地上子から電文として受信する仕組みでもよい。

【0054】

図１１は、デジタル伝送装置１０の編成基準速度の演算処理、及び制御部２１０の制御例を示すフローチャートである。図１１に示すように、先ず取得部１００は、編成車両内における３以上の車軸それぞれに対応する速度情報を取得する（ステップＳ１０）。続けて、編成基準速度演算部１０２は、各車軸と対応する車輪径から、車軸毎の速度を演算し、速度の最大値、及び最小値の少なくとも一方を除いた、車軸毎の速度の代表値を編成基準速度として演算する（ステップＳ１２）。そして、制御部２１０は、編成基準速度を用いて、編成車両の加速度に関する制御を行う（ステップＳ１４）。このように、制御部２１０は、空転している軸、滑走している軸、及び車輪径のずれた軸の少なくともいずれかに対応する速度を除いた編成基準速度を用いて、編成車両の加速度に関する制御を行うことが可能であり、編成車両の加速度制御をより高精度に行うことが可能である。

【0055】

図１２は、濡れた（ＷＥＴ）条件下での定位置停止制御（ＴＡＳＣ）パターンにしたがい停止制御する処理例を示す図である。横軸は位置を示し、縦軸は速度を示す。図１２では、定位置停止制御（ＴＡＳＣ）パターンＬ１０４、列車速度Ｌ１０８、補正後の編成基準速度Ｌ１１４、単一の車軸での速度Ｌ１１２、補正後の編成基準速度Ｌ１１４の選択を示す選択制御線Ｌ１１６を示す。選択制御線Ｌ１１６は、ハイレベルで補正後の編成基準速度Ｌ１１４の選択を示し、ロウレベルで補正後の編成基準速度Ｌ１１４の不選択を示す。なお、図１２では、列車速度Ｌ１０８と、補正後の編成基準速度Ｌ１１４とは、ほぼ同一の線として図形化されている。

【0056】

図１３は、本実施形態に係る自動加減速制御装置２０が定位置停止制御（ＴＡＳＣ）パターンにしたがい停止制御する処理例を示すフローチャートである。ここでは、図１２を参照しつつ、パターン発生用の地上子を検出した後の停止処理例を説明する。

【0057】

図１３に示すように、自動加減速制御装置２０は、パターン発生用の地上子を検出した場合に、パターン生成部２０８に、地上子Ｇに関連づけられるＴＡＳＣパターンを記憶部２００から取得させ、ＴＡＳＣパターンＬ１０４を生成させる（ステップＳ１０２）。図１２では、１４７０メール付近において、最初のパターン発生用の地上子が検出される。これにより、定位置停止制御部２１４は、検出された１４７０メール付近に対応する地上子Ｇに関連づけられるＴＡＳＣパターンを、パターン生成部２０８に記憶部２００から取得させ、ＴＡＳＣパターンＬ１０４を生成させる。

【0058】

次に、第１速度距離演算部２０２ａは、速度発電機ＴＧ２の配置されている車軸に基づき第１速度を演算する（ステップＳ１０４ａ）。図１２では、単一の車軸での速度Ｌ１１２として、第１速度が演算されている。なお、濡れた（ＷＥＴ）条件下であるので、速度Ｌ１１２は滑走などにより、速度が小刻みに振動している。

【0059】

続けて、空転滑走検知速度補正部１３は、第１速度に基づき、空転及び滑走を補正した第１補正速度を演算する（ステップＳ１０６ａ）。更に続けて、距離算出処理部１４は、第１補正速度を用いて、列車の第１在線位置を算出する（ステップＳ１０８ａ）。

【0060】

同様に、第２速度距離演算部２０２ｂは、速度発電機ＴＧ３の配置されている車軸に基づき第１速度を演算する（ステップＳ１０４ｂ）。図１２では、図面が複雑化するため、図示を省略している。

【0061】

続けて、空転滑走検知速度補正部１３は、第１速度に基づき、空転及び滑走を補正した第２補正速度を演算する（ステップＳ１０６ｂ）。更に続けて、距離算出処理部１４は、第２補正速度を用いて、列車の第２在線位置を算出する（ステップＳ１０８ｂ）。

【0062】

このとき、編成基準速度補正部２０２ｃは、デジタル伝送装置１０が生成した編成基準速度を取得する（ステップＳ１０４ｃ）。続けて、速度補正部１７は、編成基準速度に基づき、出力タイミングを補正した編成基準速度を演算する（ステップＳ１０６ｃ）。図１２では、補正後の編成基準速度Ｌ１１４として、補正した編成基準速度が演算されている。更に続けて、距離算出処理部１４０は、補正した編成基準速度を用いて、列車の第３在線位置を算出する（ステップＳ１０８ｃ）。

【0063】

次に、選択部２０４は、第１在線位置、第２在線位置、及び第３在線位置のなかから停車位置に最も近い在線位置を選択する（ステップＳ１１０）。この際に、選択部２０４は、高位の在線位置が同位置であれば、同位置を示した第１補正速度、第２補正速度、及び補正した編成基準速度のなかから最速の速度を選択する。図１２では、補正した編成基準速度が選択されたタイミングを選択制御線Ｌ１１６のハイレベルで示す。すなわち、選択制御線Ｌ１１６のハイレベルは、補正した編成基準速度による第３在線位置が、第１在線位置及び第２在線位置よりも停車位置に最も近いことを示す。なお、速度を優先する制御の場合には、第１補正速度、第２補正速度、及び補正した編成基準速度のなかから最速の速度を選択し、高位の速度が同速度であれば、同速度を示した第１在線位置、第２在線位置、及び第３在線位置のなかから停車位置に最も近い在線位置を選択してもよい。

【0064】

続けて、定位置停止制御部２１４は、パターン生成部２０８が生成したＴＡＳＣパターンＬ１０４に基づき、選択部２０４が選択した在線位置（距離情報）及び速度を用いて、デジタル伝送装置１０への制御指令を決定し、減速制御をデジタル伝送装置１０へ行わせる（ステップＳ１１２）。

【0065】

続けて、定位置停止制御部２１４は、列車が停止したか否かを判定し（ステップＳ１１４）、停止していないと判定する場合（ステップＳ１１４のＮＯ）には、ステップＳ１０４ａ、Ｓ１０４ｂ、１０４ｃからの処理をくり返す。一方で、停止したと判定する場合（ステップＳ１１４のＹＥＳ）には、ＴＡＳＣパターンＬ１０４による停車制御を終了する。

【0066】

以上説明したように、本実施形態によれば、編成基準速度演算部１０２が、各車軸の速度の内の速度の最大値、及び最小値の少なくとも一方を除いた速度の代表値を編成基準速度として生成し、制御部２１０が、編成基準速度を用いて、編成車両の加速度に関する制御を行うこととした。これにより、制御部２１０は、空転している軸、滑走している軸、及び車輪径のずれた軸の少なくともいずれかに対応する速度を除いた編成基準速度を用いて、編成車両の加速度に関する制御を行うことが可能であり、編成車両の加速度制御をより高精度に行うことができる。

【0067】

以上、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す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。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許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。

【符号の説明】

【0068】

２：列車制御装置、１７：速度補正部、１００：取得部、１０２：編成基準速度演算部（第１演算部）、２０２ａ：第１速度距離演算部（第２演算部）、２０２ｂ：第２速度距離演算部（第３演算部）、２０４：選択部、２０８：パターン生成部、２１０：制御部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】