列車控制裝置、列車控制方法及程序與流程

本發明的實施方式涉及列車控制裝置、列車控制方法及程序。

背景技術：

一般在鐵路車輛中，作為影響乘坐感受的要素，除了車內的空間、座位的乘坐感覺、擁擠度等之外，還可列舉出因車輛的移動、沖擊而使乘客受到的左右方向、上下方向、前后方向的加速度。

具體而言，轉彎和斜坡等帶來的線路的形狀、通過轉轍部所帶來的線路的間斷、伴隨車輛的加速或者減速產生的速度變化所帶來的加速度大大影響著乘坐感受。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平8-207764號公報

技術實現要素：

發明要解決的課題

例如，當列車在配置有轉轍器(道岔(point))的轉轍部(道岔部)行駛時，會在短的間隔且不連續的軌道上行駛。因此，車體發生振動，乘坐感受有可能變差。在轉轍部連續的位置，反復發生振動，因此，乘坐感受進一步變差。因此，有的駕駛員會在通過轉轍部時降低列車的速度來抑制乘坐感受變差。

另外，即使利用自動列車運行裝置(automatictrainoperationequipment：ato裝置)，若在轉轍部設定表觀(日文：見かけ)上的限制速度或指定通過轉轍部時的速度，則能夠降低通過轉轍部時的速度，防止乘坐感受的變差。但是，在車站出發晚點的情況等想要以比平時短的站間行駛時間行駛的情況下，若保持該表觀上的限制速度則有可能無法縮短站間行駛時間。

另外，在通過線路的曲線部時，根據車型、乘車率的不同，離心力與超高(日文：カント)取得平衡的速度有所不同，因此，在以不平衡的速度行駛的情況下，橫向的加速度會作用于乘客，乘坐感受有可能變差。

本發明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供能夠降低乘坐感受變差的列車控制裝置、列車控制方法及程序。

用于解決課題的手段

實施方式的列車控制裝置的加速度檢測部對沿著列車在設置有超高的線路的曲線部一邊轉彎一邊通過時的旋轉半徑方向的加速度進行檢測。

由此，列車控制部基于檢測出的加速度的方向，以在通過曲線部時接近平衡超高的方式設定列車的通過速度。

附圖說明

圖1是實施方式的列車控制系統的概要結構框圖。

圖2是行駛路徑為設置有超高的曲線形狀的情況下的列車行駛控制的處理流程圖。

圖3是平衡超高的說明圖。

圖4是在與事先的行駛計劃的線路號(日文：番線)不同的線路號停止的情況下的列車行駛控制的處理流程圖。

圖5是在與事先的行駛計劃的線路號不同的線路號停止的情況下的一個例子的說明圖。

具體實施方式

下面，參照附圖，對具備實施方式的列車控制裝置的列車控制系統進行說明。

圖1是實施方式的列車控制系統的概要結構框圖。

構成列車控制系統10的列車11具備：進行列車11的控制的列車控制裝置12；基于來自列車控制裝置12的牽引指令、制動(剎車)指令等而對馬達13、剎車裝置14等進行控制的驅動/制動控制裝置15；測速發電機(tg)16；以及輸出地面設備檢測信息的車上設備17。

另外，列車11具備：經由構成軌道回路的軌道rl接收atc(automatictraincontrol)信號的受電器19；在與地面控制裝置33之間進行無線通信的通信部41；以及對構成列車11的車輛的可變載荷進行檢測并輸出可變載荷檢測信號sld的可變載荷檢測傳感器42。

車輛通過被驅動/制動控制裝置控制的馬達和剎車裝置對車輪進行驅動/制動而在軌道上行駛。

在上述結構中，列車控制裝置12具備：對列車11的速度及行駛位置進行檢測的速度位置檢測部21；進行列車11的自動速度控制的atc車上裝置22；進行列車11的自動運行的ato(automatictrainoperation)裝置23；存儲有路線條件、運行條件、車輛性能等的存儲部24；進行計時處理并輸出計時信息的計時部25；以及對列車11的加速度及角加速度進行檢測并輸出加速度信息及角加速度信息的加速度檢測部26。

更詳細而言，速度位置檢測部21基于測速發電機(tg)16輸出的tg脈沖、從地面設備31經由車上設備17接收的地面設備檢測信息，對列車的速度和位置進行檢測，并作為速度位置信息而輸出到atc車上裝置22以及ato裝置23。

另外，atc車上裝置22基于來自速度位置檢測部21的速度位置信息和經由軌道rl及受電器19輸入的atc地面裝置32所發送的atc信號，使列車11確保與先行列車11a之間的距離，為了限制行駛速度，對基于atc信號的限制速度和與速度位置檢測部21輸出的速度位置信息對應的列車11的速度進行比較。而且，atc車上裝置22在列車11的速度超過限制速度的情況下，向驅動/制動控制裝置輸出剎車指令。在此，atc地面裝置32經由構成軌道回路的軌道rl而對各閉塞分區的列車是否在線進行檢測，并根據在線狀況確定各閉塞分區的atc信號(信號顯示)，經由軌道rl將atc信號發送到atc車上裝置22。

ato裝置23將用于使列車11行駛到下一站的牽引/剎車指令輸出到驅動/制動控制裝置15。ato裝置23基于速度位置檢測部21輸出的速度位置信息、從存儲部24讀取的路線信息、運行信息及車輛信息、atc車上裝置22接收的atc信號(信號顯示)以及來自計時部25的計時信息(當前時刻)，計算出行駛計劃，以使列車11在規定的時刻到達下一站的規定的位置，并基于該行駛計劃，輸出牽引/剎車指令。

并且，ato裝置23對從加速度檢測部26輸入的偏航方向的角加速度進行積分而檢測出各轉轍位置處的轉彎方向，并基于轉彎的方向和次數，判斷列車11進入了哪個線路號。而且，ato裝置23在進入到與事先的行駛計劃對應的成為基準的線路號之外的線路號的情況下，基于到停止目標位置的行駛距離之差，對位置信息進行修正。

并且，ato裝置23在從加速度檢測部26輸入的車輛的上下方向或左右方向的加速度達到規定值以上(以規定值以上的振幅振動)的情況下，作為振動檢測信息，將加速度的方向、振幅、列車的轉彎方向、通過速度、振動的發生位置以及發生日期時刻對應地成組存儲到規定數量(例如，最新的100組)為止。

而且，ato裝置23在規定距離范圍內且規定期間內的振動檢測信息存儲次數(振動檢測次數)達到規定值以上的情況下，在能夠遵守對包含檢測為規定值以上的該行駛位置在內的站間預先設定的規定容許行駛時間的范圍內，將在該行駛位置行駛時的速度確定為低于存儲的通過速度。而且，將確定的速度作為行駛調整信息與該行駛位置、列車的轉彎方向及日期時刻的信息對應地成組存儲。

另外，ato裝置23基于在線路rl的曲線部的行駛過程中從加速度檢測部26輸入的左右方向的加速度和可變載荷信息，若左右方向的加速度在曲線的外側(與旋轉中心相反的方向)為正，則將通過該曲線部時的速度設定為低于通過速度。

同樣，ato裝置23基于在線路rl的曲線部的行駛過程中從加速度檢測部26輸入的左右方向的加速度和可變載荷信息，若左右方向的加速度在曲線的內側(旋轉中心方向)為正，則將通過該曲線部時的速度設定為高于通過速度。

而且，ato裝置23將該行駛位置(＝相當于曲線部的位置)、可變載荷信息、速度(通過曲線部時的速度)以及應用日期時刻的信息對應地成組存儲來作為行駛調整信息。

存儲部24存儲有各站的停止目標位置、路線的斜坡和曲線(曲率半徑)、各閉塞分區的限制速度信息和閉塞長度(閉塞分區的距離)、線形信息(閉塞分區的排列、各站的各線路號與轉轍位置/轉轍位置處的轉彎方向/閉塞分區的對應，每個線路號的到停止位置的行駛距離與成為基準的線路號的到停止位置的行駛距離之差)來作為路線信息。另外，存儲部24存儲有每個運行類別的停車站、各站的出發到達預定時刻以及到達預定線路號來作為運行信息。并且，存儲部24存儲有本列車的列車長度、與牽引/剎車指令對應的加速度/減速度的特性來作為車輛信息。

計時部25具有rtc(realtimeclock)功能，對當前時刻進行計時。計時部25所計時的當前時刻輸出到ato裝置23。此外，計時部25通過使當前時刻與從gps衛星發送的gps信號中包含的gps時刻同步或在列車的車站停車時經由未圖示的通信裝置與未圖示的運行管理中心通信來同步當前時刻等方法，使各列車11、11a的計時部25所計時的當前時刻同步。

加速度檢測部26安裝在編組的兩車頭的車輛的例如中心位置的頂棚，對6軸(前后、左右、上下、偏航(ヨー)、俯仰(ピッチ)、翻滾(ロール))的加速度/角加速度進行檢測。在以下的說明中，對于加速度檢測部26，作為安裝于列車11的編組的全部車輛來進行說明。

下面，對實施方式的列車控制系統10的動作進行說明。

ato裝置23基于在車站出發時從速度位置檢測部21輸入的速度位置信息所對應的列車11的速度和位置、從存儲部24讀取的到下一站的路線信息、運行信息、車輛信息、atc車上裝置22接收的atc信號(信號顯示)，計算出在不超過限制速度的范圍內最早到達下一站的行駛計劃(最快的行駛計劃)。然后，將計算出的行駛計劃的恒速行駛部分、牽引部分替換成惰行來計算出行駛計劃，以使列車以盡可能少的消耗能量行駛到下一站并在規定的時刻在下一站的規定的位置停止。

而且，ato裝置23在列車11的行駛過程中，基于行駛計劃，向驅動/制動控制裝置15輸出牽引指令以及剎車指令。在此情況下，ato裝置23也可以以使列車11的速度追隨行駛計劃的行駛曲線(runcurve)的方式計算出牽引指令以及剎車指令。另外，ato裝置23也可以在行駛計劃中預先指定的時機輸出牽引指令以及剎車指令。并且，ato裝置23也可以計算出與行駛計劃中的行駛模式(牽引、恒速、惰行或者減速)對應的牽引指令以及剎車指令。

另外，ato裝置23在車站出發時刻比預定早或晚、或行駛過程中與行駛曲線的偏差大于預先設定的閾值、或與atc車上裝置22經由受電器19接收的atc信號對應的行駛速度超過了從存儲部24讀取的限制速度信息的情況下，以當前位置、當前速度以及當前時刻為起點重新計算出行駛計劃，并基于最新的行駛計劃，計算出牽引指令以及剎車指令。

(1)行駛路徑為設置有超高的曲線形狀的情況下的列車行駛控制

在此，對行駛路徑為具有超高的曲線形狀的情況下的列車行駛控制進行說明。

圖2是行駛路徑為設置有超高的曲線形狀的情況下的列車行駛控制的處理流程圖。

在行駛過程中，與各車輛的加速度檢測部26的設置位置對應的行駛路徑為設置有超高的曲線形狀的情況下，ato裝置23根據從對應的加速度檢測部26得到的車輛的左右方向的加速度和從速度位置檢測部21得到的行駛速度，設定在該曲線部分行駛時的速度(步驟s11)。

圖3是平衡超高的說明圖。

即，ato裝置23設定在該曲線部分行駛時的速度，以便達到平衡超高。

在此，如圖3所示，平衡超高是指在車輛x的重心cog處重力fg和離心力fr的合力fgr與超高面fc垂直的超高(量)ac。

具體而言，若達到平衡超高，則如圖3所示，合力fgr與超高面fc垂直，則在與車輛x的轉彎方向相同的方向dr以及相反方向cdr這雙方應該檢測不出加速度。

因此，ato裝置23判別加速度檢測部26在與轉彎方向相同的方向dr(旋轉中心方向)上是否檢測出加速度(步驟s12)。

在步驟s12的判別中，在與轉彎方向相同的方向dr(旋轉中心方向)上檢測出加速度的情況下(步驟s12；是)，即，車輛的左右方向的加速度在曲線的內側(旋轉中心方向)為正的情況下，就是說離心力fr不足，因此，ato裝置23將通過速度設定為比基于從速度位置檢測部21得到的行駛速度獲得的通過速度高出規定值(例如，2km/h)的速度來接近平衡超高(步驟s14)，并使處理進入步驟s16。

在步驟s12的判別中，與轉彎方向相同的方向dr(旋轉中心方向)上未檢測出加速度的情況下(步驟s12；否)，ato裝置23判別加速度檢測部26在與轉彎方向相反的方向cdr(旋轉中心方向)上是否檢測出加速度(步驟s13)。

在步驟s13的判別中，加速度檢測部26在與轉彎方向相反的方向cdr(旋轉半徑方向)上檢測出加速度的情況下(步驟s13；是)，即，車輛的左右方向的加速度在曲線的外側(與旋轉中心相反的方向)為正的情況下，就是說離心力fr過大，因此，ato裝置23將通過速度確定為比基于從速度位置檢測部21得到的行駛速度獲得的通過速度低出規定值的速度(步驟s15)。

然后，ato裝置23將該行駛位置(或者，該曲線部的中心附近的位置)、列車11的轉彎方向、與乘車率相當的可變載荷信息、確定的通過速度以及應用日期時刻的信息成組地作為行駛調整信息存儲于存儲部24(步驟s16)。

結果，ato裝置23在存儲有行駛調整信息的情況下，計算出站間行駛計劃，以使列車11的一部分通過與行駛調整信息對應的行駛位置(或者，該曲線部的中心附近的位置)的期間的速度為存儲的通過速度(步驟s17)。

在此情況下，ato裝置23在基于與實際的可變載荷信息對應的實際的乘車率，判斷為乘車率高于與行駛調整信息的可變載荷信息對應的乘車率時，設定成將通過速度設定為高于存儲為行駛調整信息的通過速度而使離心力較大地發揮作用。另一方面，ato裝置23在基于與實際的可變載荷信息對應的實際的乘車率，判斷為乘車率低于與行駛調整信息的可變載荷信息對應的乘車率時，計算出行駛計劃，以便將通過速度設定為低于存儲為行駛調整信息的通過速度而使離心力變小，并結束處理。

另一方面，在步驟s13的判別中，在轉彎方向的相反方向cdr(旋轉中心方向)上未檢測出加速度的情況下(步驟s13；否)，結束通過速度的設定處理。

結果，在行駛路徑為設置有超高的曲線形狀的情況下，能夠更接近平衡超高，能夠使乘坐感受更舒適。

在以上的說明中，采用了與可變載荷信息對應地設定通過速度的結構，但也可以分別存儲可變載荷信息為例如0％、50％、100％、…、250％時的通過速度，ato裝置23利用內插法以達到設定的通過速度的方式計算出行駛計劃。并且，對ato裝置行駛的結果和行駛調整信息進行比較來調整行駛調整信息的速度。

在以上的說明中，ato裝置23采用了如下的結構：以從加速度檢測部26輸入的車輛的上下方向或左右方向的加速度為規定值以上的振幅振動的情況下，作為振動檢測信息，將加速度的方向、振幅、列車的轉彎方向、通過速度、振動的發生位置以及發生日期時刻對應地成組存儲到規定數量(例如，最新的100組)為止。

但是，也能夠構成為在ato裝置設置無線通信裝置等通信裝置，向設置于地面側的地面側控制裝置通知上述的振動檢測信息，在地面側控制裝置中，存儲這些信息并用于其他列車等的運行控制。通過這樣構成，能夠使多個列車共用一個列車11獲取的信息，能夠有助于更進一步的乘坐感受提升。

由此，即使在行駛路徑為設置有超高的曲線形狀的情況下，也能夠使列車11以與平衡超高相當的通過速度行駛，能夠提高乘坐感受。

(2)在與事先的行駛計劃的線路號不同的線路號停止的情況下的列車行駛控制

下面，對在與事先的行駛計劃的線路號不同的線路號停止的情況下的列車行駛控制進行說明。

首先，說明以往的問題。

ato裝置23為了使列車高精度地停止在車站的規定位置(例如停止位置誤差在±35cm以內)，需要精確地掌握本列車位置。

因此，通常，在車站的近前的多個位置(例如，剩余距離400m地點、20m地點、1m地點這3個位置)利用地面設備31進行位置修正，從而修正ato裝置23所識別的列車位置信息。

順便一提，在干線(第1號線路)和副干線(第2號線路)，一般而言從轉轍部到規定的停止位置的行駛距離存在數十cm之差。因此，若在利用轉轍部近前的地面設備(例如剩余距離400m)進行了位置修正之后，通過轉轍部而進入副干線，利用下一個地面設備(例如剩余距離20m)進行位置修正，則有可能ato所識別的列車位置信息要對剩余距離進行較大修正。

例如，從剩余距離400m的地面設備到下一個剩余距離20m的地面設備為止行駛380m期間的位置檢測誤差最大也處于380m×±0.2％＝±0.76m的范圍。但是，若在此再追加實際的行駛距離之差的60cm的誤差，則利用剩余距離20m的地面設備的位置修正有可能會達到相當于剩余距離的5％以上的1m以上的大小。

因此，會在快要停止時進行比較大的位置修正，存在控制指令忙亂等而使乘坐感受變差的可能性。

并且，根據車站的不同，在干線(第1號線路)和副干線(第2號線路)之間，規定的停止位置有時會偏差1～2m。在這樣的情況下，例如，在原本預定進入干線(第1號線路)的列車進入了副干線(第2號線路)的情況下，有可能在進入副干線(第2號線路)后利用設置的地面設備(例如剩余距離20m)發生2m以上的位置修正。

若這樣在快要停止時發生大的位置修正，則不僅乘坐感受變差，停止位置精度也變差的可能性大。因此，可考慮在轉轍后的副干線側設置追加的地面設備，在開始車站停止剎車之前重新進行位置修正。但是，在線路號較多的情況下、需要應對編組長度不同的多個編組的情況下，地面設備的追加設置數量變多，會造成設置成本、維護成本的增加。

圖4是在與事先的行駛計劃的線路號不同的線路號停止的情況下的列車行駛控制的處理流程圖。

因此，在本實施方式中，ato裝置23在列車11的行駛過程中，對從列車11的車頭車輛的加速度檢測部26得到的偏航方向的角加速度進行積分，檢測出軌道rl的各轉轍位置處的行進方向(轉彎方向)(步驟s21)。

然后，ato裝置23對照檢測出的行進方向和從存儲部24讀取的線形信息，基于行進方向(轉彎方向)及其次數，判別列車11進入了哪個線路號(步驟s22)。

然后，在本實施方式中，在列車11進入了成為基準的線路號之外的線路號的情況下，如以下所說明的這樣，ato裝置23基于到停止目標位置為止的行駛距離之差，對列車位置信息進行修正來進行列車行駛控制。

圖5是在與事先的行駛計劃的線路號不同的線路號停止的情況下的一個例子的說明圖。

具體而言，考慮如圖5所示的下行線有1號線路和2號線路的車站。

在此情況下，根據從能夠向各線路號行進的轉轍位置到規定的停止位置的里程，在1號線路與2號線路之間，行駛距離存在60cm之差，實際的停止位置在1號線路與2號線路之間存在2m之差。

即，如圖5所示，設第1轉轍位置sw1到1號線路的停止目標位置st1的行駛距離為302.6m，到2號線路的停止目標位置st2的行駛距離為300m。

而且，以定位通過第1轉轍位置sw1時的本來的到達線路號是2號線路，在到2號線路的停止目標位置st2為止的行駛距離為400m的位置，設置有位置修正用的第1地面設備31－1。

在步驟s22的判別中，在列車11以定位通過第1轉轍位置sw1的情況下(步驟s22；是)，ato裝置23根據從加速度檢測部26得到的偏航方向的角加速度的積分，在第1轉轍位置sw1未檢測出轉彎(行進方向的變更)，因此，判斷為已經進入2號線路，不進行列車位置信息的修正，進入正常的行駛控制(步驟s24)。

另一方面，在步驟s22的判別中，在列車11以反位通過第1轉轍位置sw1的情況下(步驟s22；否)，ato裝置23根據從加速度檢測部26得到的偏航方向的角加速度的積分，在第1轉轍位置sw1檢測出向左方向的轉彎。

因此，判斷為列車11已經進入1號線路，在增加到2號線路的停止目標位置st2為止的行駛距離300m與到1號線路的停止目標位置st2為止的行駛距離302.6m之差的2.6m的剩余距離的方向上(將在線位置拉回2.6m的方向上)修正行駛位置(＝列車位置信息)(步驟s23)。

由此，在通過轉轍部(＝第1轉轍位置sw1)時修正因線路號導致的行駛距離之差所造成的行駛位置(＝列車位置信息)的誤差。

因此，在接著的正常行駛控制中(步驟s24)，在設置于到停止目標位置的行駛距離為20m的位置的位置修正用的第2地面設備31－2上通過時，即使在進入了1號線路的情況下也不會進行大的位置修正，因此，從ato裝置23輸出的剎車指令不會忙亂，能夠避免乘坐感受變差。

如以上的說明的那樣，在轉轍部等容易發生振動的位置降低行駛速度，能夠減輕振動。

順便一提，在轉轍之外的位置檢測出振動的情況下，有可能是養路存在問題，因此，也可以通過未圖示的通信裝置將振動發生信息發送到地面的運行管制中心。

并且，也可以將振動檢測信息、行駛調整信息發送到運行管理中心，由運行管理中心對此進行合計，列車在車站停車時等參照該合計數據來確定適當的行駛速度。

本實施方式的列車控制裝置所執行的程序是以可安裝的形式或可執行的形式的文件記錄在cd－rom、軟盤(fd)、cd－r、dvd(digitalversatiledisk)等能夠由計算機讀取的記錄介質來提供的。

另外，也可以構成為將本實施方式的列車控制裝置所執行的程序儲存在與互聯網等網絡連接的計算機上，通過網絡下載來提供。另外，也可以構成為經由互聯網等網絡來提供或發布本實施方式的列車控制裝置所執行的程序。

另外，也可以構成為將本實施方式的列車控制裝置的程序預先編入rom等來進行提供。

以上，對本發明的幾個實施方式進行了說明，但這些實施方式是作為例子而示出的，沒有意圖限定發明的范圍。這些新的實施方式能夠以其他的各種方式實施，在不脫離發明的要旨的范圍內，能夠進行各種省略、替換、變更。這些實施方式及其變形包含在發明的范圍、要旨內，并且，包含在記載于權利要求書的發明及其等效的范圍內。