特許 7365320 運転パターン選択装置及び運転パターン選択方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-11

(45)【発行日】2023-10-19

(54)【発明の名称】運転パターン選択装置及び運転パターン選択方法

(51)【国際特許分類】

   B61L 27/60 20220101AFI20231012BHJP

   B61L 27/12 20220101ALI20231012BHJP

【ＦＩ】

B61L27/60

B61L27/12

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020195940

(22)【出願日】2020-11-26

(65)【公開番号】P2022084219

(43)【公開日】2022-06-07

【審査請求日】2023-02-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000173784

【氏名又は名称】公益財団法人鉄道総合技術研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100124682

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100104710

【弁理士】

【氏名又は名称】竹腰 昇

(74)【代理人】

【識別番号】100090479

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 一

(72)【発明者】

【氏名】小川 知行

【審査官】佐々木 淳

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１４２２９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／０５７９６９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０２－０２３００３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６１Ｌ ２７／６０

Ｂ６１Ｌ ２７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の通過駅を連続して通過する列車の運転パターンを選択する運転パターン選択装置であって、
前記列車の走行位置及び走行速度の情報を取得する取得手段と、
前記取得手段の取得情報に基づいて、定速運転と惰行運転とのどちらか又は組み合わせにより、前記走行位置からＮ駅（Ｎ≧２）先の通過駅を通過する複数の運転パターン候補を算出する算出手段と、
前記運転パターン候補それぞれの前記Ｎ駅先までの各通過駅の通過予測時刻を予測し、当該通過予測時刻を用いて前記運転パターン候補それぞれを評価することで、前記複数の運転パターン候補の中から推奨運転パターンを選択する選択手段と、
を備え、前記取得手段による情報取得に応じて、前記複数の運転パターン候補の算出及び前記推奨運転パターンの選択を随時行う運転パターン選択装置。

【請求項2】

前記算出手段は、前記選択手段により前回選択された前記推奨運転パターンを、前記複数の運転パターン候補に含めて算出する、
請求項１に記載の運転パターン選択装置。

【請求項3】

前記算出手段は、定速運転と惰行運転とを組み合わせた運転パターン候補を算出する際に、定速運転から惰行運転への移行位置を、信号建植位置として当該運転パターン候補を算出する、
請求項１又は２に記載の運転パターン選択装置。

【請求項4】

前記算出手段は、１回の惰行運転に複数の信号建植位置が含まれるように当該惰行運転の区間を定めて前記運転パターン候補を算出する、
請求項１～３の何れか一項に記載の運転パターン選択装置。

【請求項5】

前記算出手段は、前記Ｎ駅先の通過駅を当該通過駅に定められた所与の基準通過時刻に定速運転で通過する運転パターンを、前記複数の運転パターン候補に含めて算出する、
請求項１～４の何れか一項に記載の運転パターン選択装置。

【請求項6】

前記算出手段は、定速運転と惰行運転とを組み合わせた運転パターン候補を算出する際に、運転の移行回数が所定の最大回数以下となる運転パターン候補を算出する、
請求項１～５の何れか一項に記載の運転パターン選択装置。

【請求項7】

前記選択手段は、定速運転の区間に含まれる下り勾配の割合を用いて、前記運転パターン候補それぞれを評価する、
請求項１～６の何れか一項に記載の運転パターン選択装置。

【請求項8】

複数の通過駅を連続して通過する列車の運転パターンを選択する運転パターン選択方法であって、
前記列車の走行位置及び走行速度の情報を取得することと、
前記取得された情報に基づいて、定速運転と惰行運転とのどちらか又は組み合わせにより、前記走行位置からＮ駅（Ｎ≧２）先の通過駅を通過する複数の運転パターン候補を算出することと、
前記運転パターン候補それぞれの前記Ｎ駅先までの各通過駅の通過予測時刻を予測し、当該通過予測時刻を用いて前記運転パターン候補それぞれを評価することで、前記複数の運転パターン候補の中から推奨運転パターンを選択することと、
を含み、前記情報の取得に応じて、前記複数の運転パターン候補の算出及び前記推奨運転パターンの選択を随時行う運転パターン選択方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の通過駅を連続して通過する列車の運転パターンを選択する運転パターン選択装置等に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道において、列車の運転士に対する運転支援の技術が知られている。運転支援の１つとして、例えば、現在の列車の走行位置や走行速度等から、残りの走行区間の走行のシミュレーションを複数の走行モードにより行い、駅の到着時刻やエネルギー消費量等の評価により選択した最適なシミュレーション結果の走行パターンとともに、どのような運転操作を行えばよいかを示す運転指令（例えば、７ノッチで力行運転）を、表示する技術が知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平２－２３００３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の運転支援の代表的な技術は、ある出発駅から出発する前に次の停車駅までの最適な運転パターンを走行シミュレーションにより算出し、その運転パターンに従って走行するように運転士の運転操縦を支援するものである。出発駅から予定時刻で出発し、定められた着時刻及び停車位置に停車駅で停車させる厳密且つ最適な運転パターンを算出する出発駅から到着駅までの１駅分の速度制御である。

【0005】

しかし、列車には、特急や快速、貨物列車など、複数の通過駅を連続して通過する列車がある。このような列車を対象として、上述した出発駅から次の停車駅までの１駅分の運転パターンを算出して運転支援を行おうとした場合、出発駅から次の停車駅までの間の区間が長いため、運転パターンの算出に要する演算量の増加が避けられない。

【0006】

また、出発駅から次の停車駅まで複数の通過駅を通過する長い区間を走行する間に、出発駅を出発する前に算出した運転パターンを変更する必要が生じる場合も起こり得た。

【0007】

一方、列車の走行位置や走行速度が時々刻々と変化する運転操作中に、走行状況・運転状況に応じて可変且つリアルタイムに運転支援を行う技術を実現する場合に、上述した出発駅から次の停車駅までの１駅分の速度制御と同じような厳密且つ最適な運転パターンを算出するには多大な演算量を高速で処理する必要があった。だからといって適時・適切なリアルタイムな運転支援でなければ運転士がその支援を受け容れることは困難である。リアルタイムな運転支援のためには、次の停車駅までの厳密且つ最適な運転パターンを算出せずに、運転士が受け容れ易い何らかの合理的な手法で運転支援を実現する技術が求められる。

【0008】

また、運転支援について説明したが、運転士の運転を補助（半自動制御）或いは自動制御する場合にも適用可能な技術であれば、一層好適な技術となり得る。

【0009】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の通過駅を連続して通過する列車を対象としたリアルタイムな運転パターンの選択を実現するための技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するための第１の発明は、
複数の通過駅を連続して通過する列車の運転パターンを選択する運転パターン選択装置であって、
前記列車の走行位置及び走行速度の情報を取得する取得手段（例えば、図６の取得部２０２）と、
前記取得手段の取得情報に基づいて、定速運転と惰行運転とのどちらか又は組み合わせにより、前記走行位置からＮ駅（Ｎ≧２）先の通過駅を通過する複数の運転パターン候補を算出する算出手段（例えば、図６の算出部２０４）と、
前記運転パターン候補それぞれの前記Ｎ駅先までの各通過駅の通過予測時刻を予測し、当該通過予測時刻を用いて前記運転パターン候補それぞれを評価することで、前記複数の運転パターン候補の中から推奨運転パターンを選択する選択手段（例えば、図６の選択部２０６）と、
を備え、前記取得手段による情報取得に応じて、前記複数の運転パターン候補の算出及び前記推奨運転パターンの選択を随時行う運転パターン選択装置である。

【0011】

他の発明として、
複数の通過駅を連続して通過する列車の運転パターンを選択する運転パターン選択方法であって、
前記列車の走行位置及び走行速度の情報を取得することと（例えば、図７のステップＳ１）、
前記取得された情報に基づいて、定速運転と惰行運転とのどちらか又は組み合わせにより、前記走行位置からＮ駅（Ｎ≧２）先の通過駅を通過する複数の運転パターン候補を算出することと（例えば、図７のステップＳ５）、
前記運転パターン候補それぞれの前記Ｎ駅先までの各通過駅の通過予測時刻を予測し、当該通過予測時刻を用いて前記運転パターン候補それぞれを評価することで、前記複数の運転パターン候補の中から推奨運転パターンを選択することと（例えば、図７のステップＳ７～Ｓ１１）、
を含み、前記情報の取得に応じて、前記複数の運転パターン候補の算出及び前記推奨運転パターンの選択を随時行う運転パターン選択方法を構成してもよい。

【0012】

第１の発明によれば、複数の通過駅を連続して通過する列車を対象としたリアルタイムな運転パターンの選択を実現することができる。つまり、運転パターン候補を、次の停車駅ではなく途中の通過駅までとするとともに、定速運転と惰行運転との一方又は双方の組み合わせといった限られた運転操縦方法の組み合わせとすることで、算出する運転パターン候補の数を少なくして演算量を低減し、リアルタイムな運転パターンの選択を実現することが可能となる。

【0013】

また、本発明を運転支援に適用する場合には、限られた運転操縦方法の組み合わせとすることで、列車の運転士が受け容れ易い運転パターンを選択することができる。また、定速運転と惰行運転との組み合わせとすることで、省エネ運転を実現可能な運転パターンの選択を実現することができる。また、通過駅の通過予測時刻を用いて複数の運転パターン候補それぞれを評価することで、通過駅の定時通過を確保して定時性という安定輸送の観点を満たす運転パターンの選択を実現することができる。また、２駅以上先の通過駅を通過する運転パターン候補とすることで、１駅先の通過駅の通過前後の運転操縦方法の変更を回避し、運転士にとって円滑な運転操縦が可能な運転パターンの選択を実現することができる。

【0014】

第２の発明は、第１の発明において、
前記算出手段は、前記選択手段により前回選択された前記推奨運転パターンを、前記複数の運転パターン候補に含めて算出する、
運転パターン選択装置である。

【0015】

第２の発明によれば、前回選択された推奨運転パターンを運転パターン候補に含めて算出することで、前回の推奨運転パターンをそのまま引き継ぐことが可能となり、推奨運転パターンの変更を少なくして運転士にとって運転し易い運転パターンの選択を実現することができる。

【0016】

第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記算出手段は、定速運転と惰行運転とを組み合わせた運転パターン候補を算出する際に、定速運転から惰行運転への移行位置を、信号建植位置として当該運転パターン候補を算出する、
運転パターン選択装置である。

【0017】

第３の発明によれば、運転士にとって信号建植位置は分かり易い目印であるため、定速運転から惰行運転への移行タイミングを把握し易く運転し易い運転パターンの選択を実現することができる。

【0018】

第４の発明は、第１～第３の何れかの発明において、
前記算出手段は、１回の惰行運転に複数の信号建植位置が含まれるように当該惰行運転の区間を定めて前記運転パターン候補を算出する、
運転パターン選択装置である。

【0019】

第４の発明によれば、１回の惰行運転に複数の信号建植位置が含まれるように運転パターン候補を算出することで、一定長以上の惰行運転の区間を確保することができ、短時間での運転操縦の変更を回避し、運転士にとって運転し易い運転パターンの選択を実現することができる。

【0020】

第５の発明は、第１～第４の何れかの発明において、
前記算出手段は、前記Ｎ駅先の通過駅を当該通過駅に定められた所与の基準通過時刻に定速運転で通過する運転パターンを、前記複数の運転パターン候補に含めて算出する、
運転パターン選択装置である。

【0021】

第５の発明によれば、通過駅に定められた基準通過時刻に定速運転で通過する運転パターンを運転パターン候補に含めて算出することができる。

【0022】

第６の発明は、第１～第５の何れかの発明において、
前記算出手段は、定速運転と惰行運転とを組み合わせた運転パターン候補を算出する際に、運転の移行回数が所定の最大回数以下となる運転パターン候補を算出する、
運転パターン選択装置である。

【0023】

第６の発明によれば、運転の移行回数が最大回数以下となる運転パターン候補を算出することで、頻繁な運転操縦方法の変更を回避し、運転士にとって運転し易い運転パターンの選択を実現することができる。

【0024】

第７の発明は、第１～第６の何れかの発明において、
前記選択手段は、定速運転の区間に含まれる下り勾配の割合を用いて、前記運転パターン候補それぞれを評価する、
運転パターン選択装置である。

【0025】

第７の発明によれば、定速運転の区間に含まれる下り勾配の割合を用いて運転パターン候補それぞれを評価することで、例えば、本発明を運転支援に適用するならば、運転士にとって運転し易い運転パターンの選択を実現することができる。つまり、下り勾配では定速運転の出力を０に絞り込んでも列車が加速してしまうことから、下り勾配を含む区間で列車を定速運転させるような運転操縦は、平坦な区間での運転操縦と比較して複雑になり易い。このため、例えば、定速運転の区間に含まれる下り勾配の割合が高い（大きい）運転パターン候補については、推奨運転パターンとして選択され難いような評価をすることで、運転士にとって運転し易いか否かを推奨運転パターンの選択基準に含めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】運転パターン候補の一例。

【図2】運転パターンの種類の一例。

【図3】算出条件テーブルの一例。

【図4】惰行運転から定速運転への移行位置の算出の説明図。

【図5】評価係数テーブルの一例。

【図6】運転パターン選択装置の機能構成図。

【図7】運転パターン選択処理のフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態の一例について説明する。なお、以下に説明する実施形態によって本発明が限定されるものではなく、本発明を適用可能な形態が以下の実施形態に限定されるものでもない。また、図面の記載において、同一要素には同一符号を付す。

【0028】

［概要］
本実施形態の運転パターン選択装置１は、複数の通過駅を連続して通過する列車の運転パターンを選択するための装置である。具体的には、運転パターン選択装置１は、当該装置が搭載される列車の現在の走行位置及び走行速度の情報を取得し、取得情報に基づきＮ駅（Ｎ≧２）先の通過駅を通過する複数の運転パターン候補を算出し、Ｎ駅先の通過駅の通過予測時刻を用いて運転パターン候補それぞれを評価することでこれらの複数の運転パターン候補の中から推奨運転パターンを選択し、選択した推奨運転パターンを列車の運転士に対して提示することを随時行う。従って、本実施形態の運転パターン選択装置１は、運転士の運転を支援する運転支援装置ということもできる。本実施形態ではＮ＝２の例を説明するが、Ｎは３以上であってもよい。

【0029】

図１は、運転パターン候補の一例を示す図である。図１では、横軸（右方向）を列車の走行方向に沿った位置、縦軸（上方向）を列車の走行速度として、列車の現在の走行位置（列車位置）から２駅（Ｎ＝２）先の通過駅である次々駅を通過する複数の運転パターン候補の例を示している。運転パターン候補は、定速運転と惰行運転とのどちらか一方又は双方を組み合わせた運転パターンであって、定速運転と惰行運転との間の移行回数が所定の最大回数以下となる運転パターンである。また、運転パターン候補における定速運転から惰行運転の移行位置は、信号建植位置である。本実施形態では、定速運転と惰行運転との間を移行する最大回数を２回として説明するが、３回以上であってもよい。

【0030】

図１では、定速運転と惰行運転との間を移行する最大回数を２回としたことによる５つの運転パターン候補を示している。つまり、列車の走行位置から次々駅までには２箇所の信号建植位置（第１信号建植位置及び第２信号建植位置）があり、定速運転のみの運転パターン候補（ａ）と、定速運転から２つ目の信号建植位置（第２信号建植位置）で惰行運転に移行する運転パターン候補（ｂ）と、１つ目の信号建植位置（第１信号建植位置）で惰行運転に移行した後、次駅と２つ目の信号建植位置（第２信号建植位置）との間の位置で定速運転に移行する運転パターン候補（ｃ）と、惰行運転から、２つ目の信号建植位置（第２信号建植位置）と次々駅との間で定速運転に移行する運転パターン候補（ｄ）と、惰行運転のみの運転パターン候補（ｅ）とを示している。

【0031】

また、運転パターン候補それぞれについて、各駅の基準通過時刻（時刻表で定められる通過時刻のこと）に対する、当該運転パターン候補に従って走行した場合の当該駅の通過予測時刻の遅延時分を併せて示している。そして、これらの運転パターン候補の中から、次駅を５秒早く通過し（５ｓ早通）、次々駅を１０秒遅れて通過する（１０ｓ延通）運転パターン候補（ｂ）が、推奨運転パターンとして選択されている。図１では、推奨運転パターンであることを示す破線を、運転パターン候補（ｂ）に沿って示している。

【0032】

図２は、運転パターン候補として算出する運転パターンの種類を示す図である。運転パターンは、定速運転と惰行運転との一方又は双方の組み合わせであり、定速運転と惰行運転との間の移行回数は２回以下である。本実施形態では、運転パターンの種類を、図２に示す５種類としている。図２では、５種類の運転パターンそれぞれについて、列車の走行位置から次々駅までの区間における走行速度の推移を、平地を走行する場合の概念図として示している。本実施形態における運転パターンは、図２において上から順に、定速運転のみの運転パターン（１）、惰行運転のみの運転パターン（２）、定速運転から惰行運転に移行する運転パターン（３）、惰行運転から定速運転に移行する運転パターン（４）、定速運転から惰行運転に移行した後、再度定速運転に移行する運転パターン（５）の５種類である。定速運転と惰行運転との間の移行回数は、運転パターン（１），（２）は０回、運転パターン（３），（４）は１回、運転パターン（５）は２回である。

【0033】

運転パターン選択装置１は、運転パターンの種類それぞれについて、定速運転と惰行運転との間の移行位置として所定の条件を満たす位置を求めることで、同じ種類の運転パターンであったとしても複数の運転パターン候補を算出する。

【0034】

図３は、運転パターン候補の算出条件を定めた算出条件テーブル３５０の一例を示す図である。図３によれば、算出条件テーブル３５０は、算出条件の条件番号に対応付けて、運転パターンの種類と、定速運転から惰行運転への移行位置の条件と、惰行運転から定速運転への移行位置の条件とを定めている。なお、定速運転から惰行運転に移行する運転パターン（３）については、運転パターン（５）に含める。運転パターン（５）において惰行運転から定速運転への移行位置が次々駅の先となった場合に、次々駅までの区間でみれば運転パターン（３）に相当するからである。

【0035】

運転パターンの種類及び運転パターン候補には、図２に示した５種類の運転パターンによる運転パターン候補に加えて、現在の運転パターン（つまり、前回の推奨運転パターン）を含める。現在の運転パターンを含めるのは、推奨運転パターンが頻繁に変更されることは運転士にとって望ましくないためである。

【0036】

運転パターン選択装置１は、現在の列車の走行位置及び走行速度に基づく運転曲線予測シミュレーションを行って、算出条件それぞれを満たす運転パターン候補を算出する。列車の走行位置や走行速度、信号建植位置や制限速度等により、算出条件を満たす運転パターン候補が存在しない場合もあることから、本実施形態では、最大１４個の運転パターン候補が算出されることになる。

【0037】

定速運転から惰行運転への移行位置を算出する条件は、運転パターン（５）にのみ適用される（より正確には運転パターン（３）にも適用される）条件であり、信号建植位置であること、である。列車の走行位置から次々駅までには複数の信号建植位置があることから、これらの複数の信号建植位置それぞれを移行位置（より正確には移行の候補位置）として運転パターン候補を算出する。信号建植位置は、運転士にとって分かり易い位置であり、また、概ね所定距離以上の間隔があるので移行位置として適切だからである。なお、図３に示す移行位置の条件とする信号建植位置は一例であり、これより多くてもよいし少なくてもよい。

【0038】

図３に示す「１つ先の信号建植位置」とは、現在の走行位置から１つ先に位置する信号建植位置という意味である。運転パターン選択装置１は、運転パターン候補の算出及び推奨運転パターンの選択を随時行う（つまり、推奨運転パターンを随時更新する）ことから、走行位置に近い信号建植位置についてはそれぞれを移行位置とし、遠い信号建植位置については適当に間引いて移行位置としている。図３の例では、６つ先までの信号建植位置については各位置を移行位置とし、それより先の信号建植位置については１つおきの位置を移行位置としている。

【0039】

惰行運転から定速運転への移行位置を算出する条件は、運転パターン（４）と運転パターン（５）とに適用され、別々に定められる。運転パターン（４）に適用される条件には２つある。１つは、現在の走行位置から先であることである。この条件は惰行運転を継続しているケースを想定した場合の条件であり、現在の走行位置から先の位置であれば、定速運転への移行を可としている。もう１つの条件は、現在の走行位置から２つ先の信号建植位置よりも更に先であることである。この条件は、移行前の惰行運転の区間に複数（本実施形態では「２」）の信号建植位置が必ず含まれる位置であること、と言い換えることもできる。これは、頻繁な運転操縦方法の変更を回避するためである。

【0040】

惰行運転から定速運転への移行位置を算出する条件のうち、運転パターン（５）に適用される条件は、定速運転から惰行運転へ移行した移行位置から２つ先の信号建植位置よりも更に先であること、である。

【0041】

運転パターン（４）及び運転パターン（５）ともに、惰行運転から定速運転への移行位置は、定速運転への移行位置とされる範囲内であって、移行後の定速運転における走行速度が、次々駅を通過するときの定時通過速度となるような位置として算出される。ある駅の定時通過速度とは、当該駅を所定の基準通過時刻に通過するための速度であり、現在の走行位置から当該駅までの距離を、現在時刻から当該駅の基準通過時刻までの残り時間で除算して算出される。

【0042】

図４は、惰行運転から定速運転への移行位置の算出方法を説明する図である。図４では、横軸（右方向）を列車の進行方向に沿った位置、縦軸（上方向）を列車の走行速度としている。また、図４の例は、図３における条件番号「４」の条件に該当する移行位置を算出する場合の算出方法についての例を示しているが、条件番号「３」や「５」～「１３」についても同様である。図４に示す例では、走行位置から２つ先の信号建植位置（第２信号建植位置）Ｐ２から先の位置（範囲）が、定速運転への移行位置となる。

【0043】

図４の上側に示すように、先ず定速運転への移行位置（範囲）の始点位置（第２信号建植位置）Ｐ２を最初の予測位置とし、現在の列車の走行位置（列車位置）から予測位置まで惰行運転を行ったときの予測運転曲線を、算出する。次いで、その予測運転曲線に従って惰行運転で走行した場合の予測位置での走行速度Ｖ２及び到達時刻Ｔ２（図示せず）を求める。そして、予測位置における次々駅の定時通過速度Ｖｔを求める。予測位置における次々駅の定時通過速度Ｖｔは、予測位置から次々駅までの距離ΔＬを、予測位置の到達時刻Ｔ２から次々駅の基準通過時刻までの残り時間ΔＴで除算して算出する。予測位置での走行速度Ｖ２がこの定時通過速度Ｖｔに一致する（正確には、定時通過速度Ｖｔを含む所定の速度範囲内である）ならば、その予測位置を、定速運転への移行位置とする。予測位置での走行速度Ｖ２が定時通過速度Ｖｔに一致しないならば、図４の中央及び下側に示すように、その予測位置での走行速度がその予測位置における次々駅の定時通過速度に一致するまで、予測位置を次々駅に向かう方向に少しずつ移動させてゆく。予測位置を次々駅まで移動させても走行速度Ｖと定時通過速度Ｖｔとが一致しないならば、条件番号「４」の算出条件を満たさないとして、条件番号「４」に該当する運転パターン候補については算出しない。或いは、走行速度Ｖが定時通過速度Ｖｔに最も近づいた位置を定速運転への移行位置とした運転パターンを、条件番号「４」に該当する運転パターン候補として算出することとしてもよい。

【0044】

運転パターン選択装置１は、各算出条件（１）～（１４）に対応する運転パターン候補を算出すると、算出した運転パターン候補それぞれについて評価値を算出し、算出した評価値が最小の運転候補パターンを、推奨運転パターンとして選択する。評価値は、次式（１）によって算出する。
評価値＝ａ１×（次駅の遅延時分の絶対値）＋ａ２×（次々駅の遅延時分の絶対値）
＋ａ３×（定速無効時間割合）
＋ａ４×（運転パターン変更フラグ） ・・・（１）

【0045】

式（１）において、次駅の遅延時分とは、次駅の基準通過時刻に対する、運転パターン候補に従って走行した場合の次駅の通過予測時刻の遅延時分である。次々駅の遅延時分も同様に、次々駅の基準通過時刻に対する、運転パターン候補に従って走行した場合の次々駅の通過予測時刻の遅延時分である。運行の定時性の確保のために、各駅の遅延時分の影響を、運転パターン候補の評価に含めている。次駅及び次々駅の基準通過時刻は、予め設定されていることとし、例えば、列車ダイヤで定められる。

【0046】

定速無効時間割合とは、当該運転パターン候補に含まれる定速運転の区間に含まれる下り勾配により定速運転が無効になる時間の割合である。例えば、定速運転の区間の走行時分に対する、当該定速運転の区間のうち下り勾配により定速運転が無効になる走行時分の割合である。走行距離の割合としてもよい。下り勾配では定速運転の出力を０に絞り込んでも列車が加速してしまうことから、下り勾配を含む区間で列車を定速運転させるような運転操縦は、平坦な区間での運転操縦と比較して複雑になり易い。このため、下り勾配での定速運転の影響を、運転パターン候補の評価に含めている。

【0047】

運転パターン変更フラグとは、当該運転パターン候補が現在の運転パターン（つまり、前回の推奨運転パターン）と異なるか否か（つまり、推奨運転パターンが変更されることになるか否か）を示すフラグであり、異なるならば「１」、同じならば「０」となる。運転パターンの頻繁な変更は列車の運転士にとって煩わしく望ましくないことから、運転パターン候補が現在の運転パターンと異なるか否かを運転パターン候補の評価に含めている。

【0048】

ａ１～ａ４は係数であり、例えば、図５に示すように定められる。図５は、評価係数テーブル３６０の一例を示す図である。図５によれば、評価係数テーブル３６０は、式（１）における係数ａ１～ａ４それぞれについての値を定めている。図５の例では、次駅遅延係数ａ１と次々駅遅延係数ａ２とを同じ値としている。しかし、評価値が最小の運転候補パターンを推奨運転パターンとして選択することから、次駅遅延係数ａ１より次々駅遅延係数ａ２を小さい値として、列車の走行位置に近いほうの次駅での遅延の影響を優先して評価するようにしてもよい。

【0049】

［機能構成］
図６は、運転パターン選択装置１の機能構成の一例である。図６によれば、運転パターン選択装置１は、操作部１０２と、表示部１０４と、音出力部１０６と、通信部１０８と、処理部２００と、記憶部３００とを備えて構成され、一種のコンピュータシステムとして実現される。なお、運転パターン選択装置１は、１台のコンピュータで実現してもよいし、複数台のコンピュータを接続して構成することとしてもよい。

【0050】

操作部１０２は、例えばキーボードやマウス、タッチパネル、各種スイッチ等の入力装置で実現され、なされた操作に応じた操作信号を処理部２００に出力する。表示部１０４は、例えば液晶ディスプレイやタッチパネル等の表示装置で実現され、処理部２００からの表示信号に基づく各種表示を行う。音出力部１０６は、例えばスピーカ等の音出力装置で実現され、処理部２００からの音信号に基づく各種音出力を行う。通信部１０８は、例えば無線通信モジュールやルータ、モデム、有線用の通信ケーブルのジャックや制御回路等で実現される通信装置であり、所与の通信ネットワークに接続して外部装置とのデータ通信を行う。

【0051】

処理部２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の演算装置や演算回路で実現されるプロセッサーであり、記憶部３００に記憶されたプログラムやデータ、操作部１０２や通信部１０８からの入力データ等に基づいて、運転パターン選択装置１の全体制御を行う。

【0052】

また、処理部２００は、機能的な処理ブロックとして、取得部２０２と、算出部２０４と、選択部２０６と、提示部２０８とを有する。処理部２００が有するこれらの各機能部は、処理部２００がプログラムを実行することでソフトウェア的に実現することも、専用の演算回路で実現することも可能である。本実施形態では、前者のソフトウェア的に実現することとして説明する。

【0053】

取得部２０２は、列車の走行位置及び走行速度の情報を取得する。取得する走行位置は、キロ程で表現される走行位置である。例えば、運転パターン選択装置１がＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機を備えることとし、そのＧＮＳＳ受信機の測位演算により列車の走行位置及び走行速度を取得することができる。ＧＮＳＳ受信機の測位演算により得られる位置は緯度経度（又は緯度経度高度）で表される位置であるので、これを、予め用意された変換テーブルに従ってキロ程に変換することで、キロ程で表現された走行位置を取得する。取得した走行位置及び走行速度の情報は、位置速度データ３７０として蓄積記憶される。

【0054】

算出部２０４は、取得部２０２の取得情報に基づいて、定速運転と惰行運転とのどちらか又は組み合わせにより、走行位置からＮ駅（Ｎ≧２）先の通過駅を通過する複数の運転パターン候補を算出する。また、選択部２０６により前回選択された推奨運転パターンを、複数の運転パターン候補に含めて算出する。また、定速運転と惰行運転とを組み合わせた運転パターン候補を算出する際に、定速運転から惰行運転への移行位置を、信号建植位置として当該運転パターン候補を算出する。また、１回の惰行運転に複数の信号建植位置が含まれるように当該惰行運転の区間を定めて運転パターン候補を算出する。また、Ｎ駅先の通過駅を当該通過駅に定められた所与の基準通過時刻に定速運転で通過する運転パターンを、複数の運転パターン候補に含めて算出する。また、定速運転と惰行運転とを組み合わせた運転パターン候補を算出する際に、運転の移行回数が所定の最大回数以下となる運転パターン候補を算出する。

【0055】

具体的には、算出部２０４は、現在の列車の走行位置をもとに、駅データ３２０を参照して、次駅及び次々駅を判定する。そして、時刻表データ３３０を参照して、次駅及び次々駅それぞれの基準通過時刻を判定する。駅データ３２０は、対象線区の各駅の駅名やキロ程で表現された位置等を格納したデータである。時刻表データ３３０は、対象線区の各駅について、停車駅であれば上り・下りの進行方向別の到着時刻及び出発時刻等が格納され、通過駅であれば上り・下りの進行方向別の通過時刻等が格納されたデータである。

【0056】

そして、路線データ３１０や列車諸元データ３４０を用いた運転曲線予測シミュレーションを行って、現在の走行位置及び走行速度から次々駅を通過する運転パターンであって、算出条件テーブル３５０（図３参照）で定められる各算出条件に対応する複数の運転パターン候補を算出する。路線データ３１０は、対象線区における勾配や曲線、制限速度、信号建植位置等を、キロ程で表現された位置に対応付けて格納したデータである。列車諸元データ３４０は、運転パターンの選択の対象となる列車の加速力や減速力、最高速度、走行抵抗等の走行性能、編成両数、車両質量等の車両諸元を格納したデータである。算出した運転パターン候補は、運転パターン候補データ３９０として更新記憶される。

【0057】

選択部２０６は、運転パターン候補それぞれのＮ駅先までの各通過駅の通過予測時刻を予測し、当該通過予測時刻を用いて運転パターン候補それぞれを評価することで、複数の運転パターン候補の中から推奨運転パターンを選択する。また、定速運転の区間に含まれる下り勾配の割合を用いて、運転パターン候補それぞれを評価する。

【0058】

具体的には、算出部２０４が算出した複数の運転パターン候補それぞれについて、式（１）及び評価係数テーブル３６０（図５参照）に従って評価値を算出し、評価値が最小となる運転パターン候補を、推奨運転パターンとして選択する。選択した推奨運転パターンは、推奨運転パターンデータ３８０として更新記憶される。

【0059】

提示部２０８は、選択部２０６が選択した推奨運転パターンを、列車の運転士に提示する。具体的には、推奨運転パターンに従って走行するために、現在の推奨する運転操縦方法（惰行運転又は定速運転）や、次の運転操縦方法への移行位置、定速運転をする場合の走行速度、次駅や次々駅の通過予測時刻や予測される遅延時分、定時通過速度等を、表示部１０４におけるテキスト表示や音出力部１０６からの音声出力によって運転士に提示する。更に、表示部１０４において、推奨運転パターンをグラフ表示した表示画面を表示するようにしてもよい。

【0060】

記憶部３００は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等のＩＣ（Integrated Circuit）メモリやハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置で実現され、処理部２００が運転パターン選択装置１を統合的に制御するためのプログラムやデータ等を記憶しているとともに、処理部２００の作業領域として用いられ、処理部２００が実行した演算結果や、操作部１０２や通信部１０８からの入力データ等が一時的に格納される。本実施形態では、記憶部３００には、運転パターン選択プログラム３０２と、路線データ３１０と、駅データ３２０と、時刻表データ３３０と、列車諸元データ３４０と、算出条件テーブル３５０と、評価係数テーブル３６０と、位置速度データ３７０と、推奨運転パターンデータ３８０と、運転パターン候補データ３９０とが記憶される。

【0061】

運転パターン選択プログラム３０２は、運転パターン選択装置１が読み出して実行することで、複数の通過駅を連続して通過する列車の運転パターン選択方法の処理である運転パターン選択処理（図７参照）を運転パターン選択装置１に実現させるためのプログラムである。

【0062】

［処理の流れ］
図７は、運転パターン選択処理の流れを説明するフローチャートである。図７によれば、先ず、取得部２０２が、現在の列車の走行位置及び走行速度を取得する（ステップＳ１）。次いで、算出部２０４が、取得された列車の走行位置から次駅及び次々駅を判定し、判定した次駅及び次々駅の各駅の基準通過時刻を取得する（ステップＳ３）。

【0063】

続いて、運転曲線予測シミュレーションを行って、走行位置及び走行速度から次々駅を通過する運転パターンであって、算出条件テーブル３５０で定められる各算出条件に対応する運転パターン候補を算出する（ステップＳ５）。次いで、選択部２０６が、算出された複数の運転パターン候補それぞれについて、当該運転パターン候補に従って走行した場合の次駅及び次々駅の各駅の通過予測時刻を算出する（ステップＳ７）。

【0064】

続いて、複数の運転パターン候補それぞれの評価値を算出し（ステップＳ９）、複数の運転パターン候補の中から、評価値が最小の運転パターン候補を、推奨運転パターンとして選択する（ステップＳ１１）。そして、提示部２０８が、選択された推奨運転パターンを運転士に対して提示する（ステップＳ１３）。

【0065】

その後、処理部２００は、例えば停車駅への到着といった運転パターンの選択の終了条件を満たすかを判定し、満たさないならば（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、ステップＳ１に戻る。終了条件を満たすならば（ステップＳ１５：ＮＯ）、本処理を終了する。本処理は、選択した推奨運転パターンを運転士に提示することから、運転パターン選択方法の処理であるとともに、運転支援方法の処理であるともいえる。

【0066】

［作用効果］
このように、本実施形態の運転パターン選択装置１によれば、複数の通過駅を連続して通過する列車を対象としたリアルタイムな運転パターンの選択を実現することができる。つまり、運転パターン候補を定速運転と惰行運転との一方又は双方の組み合わせといった限られた運転操縦方法の組み合わせとすることで、算出する運転パターン候補の数を少なくして演算量を低減し、リアルタイムな運転パターンの選択を実現することができる。

【0067】

また、限られた運転操縦方法の組み合わせとすることで、列車の運転士が受け容れ易い運転パターンを選択することができる。また、定速運転と惰行運転との組み合わせとすることで、省エネ運転を実現可能な運転パターンを選択することができる。また、通過駅の通過予測時刻を用いて複数の運転パターン候補それぞれを評価することで、通過駅の定時通過を確保して定時性という安定輸送の観点を満たす運転パターンの選択を実現することができる。また、２駅以上先の通過駅を通過する運転パターン候補とすることで、１駅先の通過駅の通過前後の運転操縦方法の変更を回避し、運転士にとって円滑な運転操縦が可能な運転パターンの選択を実現することができる。

【0068】

［変形例］
なお、本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。

【0069】

（Ａ）Ｎ駅先の通過駅
上述の実施形態では、Ｎ駅（Ｎ≧２）先の通過駅として、２駅（Ｎ＝２）先である次々駅までの運転パターン候補を算出するとしたが、３駅先、４駅先といったように、３駅以上（Ｎ≧３）先の通過駅までの運転パターン候補を算出するとしてもよい。

【0070】

（Ｂ）惰行運転の区間に含まれる信号建植位置の数
上述の実施形態では、１回の惰行運転の区間に含まれる信号建植位置の数を「２」としたが、「３」以上としてもよい。

【0071】

（Ｃ）運転の移行回数
上述の実施形態では、運転パターン候補における運転の移行回数の最大回数を「２」としたが、「３」以上としてもよい。

【0072】

（Ｄ）信号建植位置
上述の実施形態では、定速運転から惰行運転への移行位置を信号建植位置としたが、標識等、運転士が視認可能な何らかの建造物の設置位置としてもよい。更には、何らかの建造物の設置位置に限らず、適当な距離間隔で定めた位置そのものとしてもよい。また、惰行運転の区間に含まれる信号建植位置の数についても、何らかの建造物の設置位置の数としてもよいし、更には、設置位置の数ではなく所定距離以上としてもよい。

【0073】

（Ｅ）自動列車運転
上述の実施形態では、選択した推奨運転パターンを列車の運転士に提示して運転士に対する運転支援を行うものとしたが、列車の自動運転に対する運転支援を行うようにしてもよい。つまり、運転パターン選択装置が、推奨運転パターンに従った列車の自動運転を行う自動運転装置を構成するようにしてもよいし、推奨運転パターンを自動列車運転装置に入力するようにしてもよい。自動運転の場合、推奨運転パターンに従った運転が行われることから、推奨運転パターンの更新間隔を長く（例えば、駅通過毎）することができる。

【符号の説明】

【0074】

１…運転パターン選択装置
２００…処理部
２０２…取得部
２０４…算出部
２０６…選択部
２０８…提示部
３００…記憶部
３０２…運転パターン選択プログラム
３１０…路線データ
３２０…駅データ
３３０…時刻表データ
３４０…列車諸元データ
３５０…算出条件テーブル
３６０…評価係数テーブル
３７０…位置速度データ
３８０…推奨運転パターンデータ
３９０…運転パターン候補データ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】