運転支援システムおよび運転支援方法
【課題】定速運転時の乗り心地を改善させる。
【解決手段】車両速度９Ｄが所定の値に達すると定速運転指令８Ｄを出力する高速運転支援装置１１と、一または複数の車両に搭載され、定速運転指令８Ｄに基づいて各車両の電動機１０のトルクを制御する車両制御装置９と、高速運転支援装置１１から送信された定速運転指令８Ｄを受信する列車情報管理装置８とを備え、列車情報管理装置８は、各車両制御装置９に一括して定速運転指令８Ｄを送信する。
【解決手段】車両速度９Ｄが所定の値に達すると定速運転指令８Ｄを出力する高速運転支援装置１１と、一または複数の車両に搭載され、定速運転指令８Ｄに基づいて各車両の電動機１０のトルクを制御する車両制御装置９と、高速運転支援装置１１から送信された定速運転指令８Ｄを受信する列車情報管理装置８とを備え、列車情報管理装置８は、各車両制御装置９に一括して定速運転指令８Ｄを送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、列車の運転を支援する運転支援システムおよび運転支援方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高速運転中の列車においては、乗務員のハンドル操作が頻繁になるため、一定の速度を維持することが極めて困難であるが、定速運転支援機能を導入することにより、乗務員のハンドル操作をサポートすることが可能である。
【０００３】
従来、例えば下記特許文献１に示される運転支援装置では、上述した定速運転支援機能に加え、定速運転中に乗務員のハンドル操作が介入した場合には定速運転を解除し、乗務員のハンドル操作を優先した自由度の高い運転支援を実現している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６９７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の運転支援装置による運転支援では、運転制御に必要な速度演算が各車両に搭載されている車両制御装置において行われていたので、車両制御装置の演算誤差などにより、各車両制御装置に接続される原動機の発生トルクに差が生じていた。すなわち、運転支援装置から送信された定速運転開始指令を各車両の車両制御装置が受信すると、各車両制御装置が維持しようとする速度が相違していた。そのため、車両同士が接近と離反とを繰り返す玉突き状態となり、乗り心地が悪くなるという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、定速運転時の乗り心地を改善することができる運転支援システムおよび運転支援方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる運転支援システムは、列車速度が所定の値に達すると定速運転指令を出力する運転支援装置と、一または複数の車両に搭載され、前記定速運転指令に基づいて各車両の電動機のトルクを制御する車両制御装置と、前記運転支援装置から送信された前記定速運転指令を受信する列車情報管理装置とを備え、前記列車情報管理装置は、前記各車両制御装置に一括して前記定速運転指令を送信することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる運転支援システムおよび運転支援方法によれば、走行管理部が各車両に設置された列車情報管理装置に制御情報を一括送信するようにしたので、定速運転時の乗り心地を改善することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明にかかる運転支援システムおよび運転支援方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる高速運転支援システムの構成の一例を示す図である。図１に示す高速運転支援システム１２は、主たる構成部として、制御開始操作部３、列車保安装置４、ハンドル５、キロ程管理装置６、速度発電機７、高速運転支援装置１１、車両制御装置９、電動機１０、および列車情報管理装置（Train Information Management System）８を有して構成されている。
【００１１】
制御開始操作部３は、定速運転を開始するときに使用するものである。乗務員が当該制御開始操作部３を操作することにより、定速運転の開始を示す制御開始指令１Ｄを出力することが可能である。
【００１２】
列車保安装置４は、ＡＴＣ（Automatic Train Control）からＡＴＣ制限速度を示す制限速度情報２Ｄを受信することが可能である。ハンドル５は、乗務員によってアクセルまたはブレーキ操作が行われたときに、ハンドル操作情報３Ｄを出力することが可能である。なお、列車保安装置４としてＡＴＣを示しているが、これに限定されるものではなく、ＡＴＳ(Automatic Train Stop）などの運転保安装置を使用することも可能である。
【００１３】
キロ程管理装置６は、列車がどのキロ程にいるのかを管理し、キロ程情報４Ｄを出力することが可能であり、駅間の走行基準時間に対する定時運転を行うときなどに用いられる。速度発電機７は、車両の速度センサから得られた速度信号５Ｄを出力することが可能である。そのため、例えば、先頭車両の速度信号５Ｄのみ受信するように構成すれば、走行管理部１は各車両で検知される速度を用いなくても列車の速度を認識し走行制御を行うことが可能である。
【００１４】
高速運転支援装置１１は、走行管理部１と速度規制区間記憶部２を有して構成されている。なお高速運転支援装置１１は、先頭車両などに搭載されるが、これに限定されるものではない。
【００１５】
速度規制区間記憶部２には、速度規制区間における規制速度情報１７Ｄなどが予め格納されている。なお、速度規制区間記憶部２に格納される情報は、これに限定されるものではない。例えば、列車速度、走行距離に基づく残走距離や路線勾配などにより、予めキロ程毎の到達予測時間を演算しておき、この到達予測時間を運行開始前に速度規制区間記憶部２に格納しておき、定速運転に使用するように構成してもよい。
【００１６】
走行管理部１は、制御開始指令１Ｄを受信したとき、規制速度情報１７Ｄまたは制限速度情報２Ｄに従い、定速運転を行うために必要な目標速度を設定する。目標速度は、制限速度情報２Ｄまたは規制速度情報１７Ｄから約３ｋｍ/ｈ減じた値で示されるが、これに限定されるものではない。この定速運転制御は、列車の速度を上述した目標速度に追従するようにノッチを調整して実現している。このノッチに関する情報は、走行管理部において、キロ程を一定速度で走行できるノッチ情報として記録されているので、走行距離などから、当該キロ程情報に対応するノッチを導き出し、列車の速度が目標速度に追従するように、追従する速度を中心にして、ノッチを上げたり、または下げたりしながら運転速度を微調整することで定速運転を実現している。なお、ここでは、規制速度情報１７Ｄを速度規制区間記憶部２から読み出して使用する態様となっているが、これに限定されるものではなく、例えば、規制速度情報１７Ｄやキロ程情報などを、予め持ち運び可能な記憶媒体などに記録し、列車運行前に受け渡し、高速運転支援装置１１に外部接続する態様であってもよい。
【００１７】
走行管理部１は、速度信号５Ｄに基づいて現在の列車速度を目標速度に近づけるため、力行指令６Ｄまたはブレーキ指令７Ｄを出力することが可能である。車両速度９Ｄが目標速度１０Ｄに近づくと、走行管理部１は定速運転指令８Ｄを出力し、定速運転に切り替えることが可能である。また、走行管理部１は、定速運転中にハンドル操作情報３Ｄを受信した場合、定速運転指令８Ｄの出力を中断し、手動運転に切り替えることが可能である。また、手動運転に切り替えた後に、制御開始指令１Ｄを受信した場合、定速運転指令８Ｄを出力し再び定速運転に切り替えることが可能である。
【００１８】
列車情報管理装置８は、走行管理部１から送信された情報を一括管理することが可能である。図１において、列車情報管理装置８は１台のみ記載されているが、これに限定されるものではなく、列車情報管理装置８を各車両に搭載し、車両間に敷設されている伝送路に接続することにより、力行指令１１Ｄ、ブレーキ指令１２Ｄ、定速運転指令１３Ｄ、車両速度１４Ｄ、および目標速度１５Ｄなどの情報を、例えば先頭車両の列車情報管理装置８から先頭車両以外の車両に搭載されている列車情報管理装置８に中継することが可能である。また各列車情報管理装置８は、これらの情報を車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎに送信することが可能である。なお、上述した伝送路は情報伝達の一手段であり、これに限定されるものではない。
【００１９】
列車を加速する場合、車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、列車情報管理装置８から送信された目標速度１５Ｄ、車両速度１４Ｄ、および力行指令１１Ｄに基づいて、電動機１０ａから電動機１０ｎの回転トルク制御信号（以下「トルク制御指令」という）を出力することが可能である。
【００２０】
車両速度１４Ｄが目標速度１５Ｄに近づいた場合、定速運転に切り替えるために、車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、定速運転指令１３Ｄに基づいてトルク制御指令１６ａからトルク制御指令１６ｎを出力することが可能である。また、列車を減速する場合、ブレーキ指令１２Ｄに基づいて、図示されていない制動装置を制御することが可能である。
【００２１】
図１において、走行管理部１から列車情報管理装置８に送信される情報と、列車情報管理装置８から車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎに送信される情報の記号は相違するが、同種の内容を示しているものとする。
【００２２】
なお、前者の記号は、先頭車両に搭載されている高速運転支援装置１１から、例えば先頭車両に搭載されている第一の列車情報管理装置８に送信される情報と、第一の列車情報管理装置８から各車両に搭載されている第二の列車情報管理装置８に中継される情報を包含しているものとする。また、後者の記号は、第一の列車情報管理装置８から先頭車両に搭載されている車両制御装置９ａに送信される情報と、第二の列車情報管理装置８から各車両に搭載されている車両制御装置９ｂから車両制御装置９ｎに送信される情報を包含しているものとする。
【００２３】
図２は、加速運転から定速運転に切り替わる状態の一例を示す図である。図２の左側に示される列車Ａは、停止状態の場合において、乗務員が制御開始操作部３を操作したとき、走行管理部１は、制御開始指令１Ｄを受信し、列車情報管理装置８に力行指令６Ｄを送信する。
【００２４】
列車情報管理装置８は、車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎに力行指令１１Ｄを送信する。車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、受信した力行指令１１Ｄに基づいて、トルク制御指令１６ａからトルク制御指令１６ｎを生成する。そして、生成されたトルク制御指令１６ａからトルク制御指令１６ｎを電動機１０ａから電動機１０ｎに送信することにより、加速運転を行うことが可能である。
【００２５】
走行管理部１は、制限速度情報２Ｄを超えない範囲で目標速度１０Ｄを演算しており、車両速度９Ｄが所定の値に達したとき、定速運転に移行するために力行指令６Ｄの送信を中断する。走行管理部１は、目標速度１０Ｄ、定速運転指令８Ｄ、および目標速度１０Ｄを出力し、それらの情報を受信した列車情報管理装置８は、車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎに目標速度１５Ｄ、定速運転指令１３Ｄ、および車両速度１４Ｄを送信することが可能である。
【００２６】
車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、列車情報管理装置８から送信された目標速度１５Ｄに基づいて、トルク制御指令１６ａからトルク制御指令１６ｎを生成する。そして、生成されたトルク制御指令１６ａからトルク制御指令１６ｎを電動機１０ａから電動機１０ｎに送信することにより、定速運転に切り替えることが可能である。
【００２７】
なお、上述した所定の値は、加速運転から定速運転に移行するときの車両速度を示しており、設定された目標速度の高さや、列車の加速度などに応じて任意に設定することが可能である。例えば、停止状態からの最初の目標速度が高く設定されている場合において、加速度を高めにしたときは、目標速度の達する前の早い段階で加速運転を中断し、惰性で目標速度に到達するように構成してもよいし、加速度を低めにしたときは、目標速度の直前まで加速運転を継続し、滑らかに定速運転に切り替えるように構成してもよい。
【００２８】
このように、高速運転支援装置１１は車両速度が所定の値に達すると定速運転指令８Ｄを出力し、各車両の列車情報管理装置８は、高速運転支援装置１１から送信された定速運転指令８Ｄを受信し、また各車両の車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、各車両の列車情報管理装置８から送信された定速運転指令１３Ｄに基づいて、各車両の電動機１０ａから電動機１０ｎのトルクを制御するように構成されている。また、列車情報管理装置８は、各車両の車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎに、一括して定速運転指令８Ｄを送信することが可能である。
【００２９】
なお、本実施の形態１において、高速運転支援システム１２および高速運転支援装置１１の呼称には「高速」と付しているが、これは新幹線などにおいて、２００．０ｋｍ/ｈなどの高速巡航時の速度を一例にしたものであり、これに限定されるものではない、また、高速運転支援システム１２および高速運転支援装置１１は、「高速」運転時における「定速」運転に限定されるものではなく、例えば「低速」運転時における定速運転にも使用することが可能である。
【００３０】
図６は、定速運転への切り替えを決定するフローの一例を示すフローチャートである。列車が停止しているときに乗務員が制御開始操作部３を操作すると、走行管理部１は、制御開始指令１Ｄを受信する（ステップＳ６０１）。
【００３１】
走行管理部１は、力行指令６Ｄを列車情報管理装置８に送信し（ステップＳ６０２）、列車情報管理装置８は、車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎに力行指令１１Ｄを送信する（ステップＳ６０３）。車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、力行指令１１Ｄに基づいて、トルク制御指令１６ａからトルク制御指令１６ｎを生成し、生成されたトルク制御指令１６ａからトルク制御指令１６ｎを電動機１０ａから電動機１０ｎに送信し、加速運転を行う（ステップＳ６０４）。
【００３２】
車両速度９Ｄが目標速度１０Ｄに近づいた場合（ステップＳ６０５,Ｙｅｓ）、走行管理部１は力行指令６Ｄの送信を中断し、列車情報管理装置８に定速運転指令８Ｄを出力する（ステップＳ６０６）。車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、列車情報管理装置８から送信された目標速度１５Ｄに基づいて、トルク制御指令１６ａからトルク制御指令１６ｎを生成する。そして、生成されたトルク制御指令１６ａからトルク制御指令１６ｎを電動機１０ａから電動機１０ｎに送信することにより、定速運転に切り替える（ステップＳ６０７）。
【００３３】
車両速度９Ｄが目標速度１０Ｄに近づいていない場合（ステップＳ６０５,Ｎｏ）、走行管理部１は力行指令６Ｄを送信し続け加速運転を継続する。
【００３４】
以上に説明したように、実施の形態１の高速運転支援システム１２によれば、高速運転支援装置１１から送信された各制御指令、すなわち、力行指令１１Ｄだけでなく、目標速度１５Ｄ、車両速度１４Ｄ、および定速運転指令１３Ｄなどを、各車両に搭載されている列車情報管理装置８から車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎに一括送信し、車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、一括送信された各制御指令に対応するトルク制御指令１６ａからトルク制御指令１６ｎを生成するので、列車Ａが停止している状態において、制御開始操作部３を操作した場合、加速運転を開始し、車両速度９Ｄが所定の値に達したとき、定速運転に移行することが可能である。
【００３５】
また、定速運転に移行した場合において、従来は、速度を維持するために必要な回転トルク速度を、各車両の車両制御装置９ａと車両制御装置９ｎが個別に生成していたために、各車両の速度は、例えばＡ車両は１９９．５ｋｍ/ｈ、Ｂ車両は２００．０ｋｍ/ｈ、Ｃ車両は２００．５ｋｍ/ｈというように、若干ではあるが異なった速度を維持しようとするために車両間の玉突き状態が発生していた。しかし、実施の形態１の高速運転支援システム１２によれば、各車両に搭載されている列車情報管理装置８は、各車両の車両制御装置９ａと車両制御装置９ｎに各制御指令を一括送信し、この各制御指令基づいて、定速運転に必要なトルク制御指令１６ａからトルク制御指令１６ｎを生成するようにしたので、各車両の車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎの演算誤差が無くなり、電動機１０ａから電動機１０ｎの回転トルクを均一し、車両間の玉突き状態が低減され、乗り心地を改善することが可能である。
【００３６】
また、車両間の玉突き現象が低減されることにより、連結器部分を中心とした部品などの劣化を抑え、メンテナンスサイクルを長くし、保守費用を低減することも可能である。さらに、定時運転時において、各車両の車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎおよび電動機１０ａから電動機１０ｎなどのパワーユニットの出力変動に伴うエネルギー損失を低減することができるので、編成全体の速度は保ちながら損失を減少させることができ、省エネ運転に寄与することも可能である。
【００３７】
実施の形態２．
実施の形態２にかかる高速運転支援システム１２は、ＡＴＣから送信される制限速度情報２Ｄが変化した場合、または速度規制区間記憶部２に記録されている速度制限区間が近づいた場合において、目標速度１０Ｄを変更し、各車両に搭載されている列車情報管理装置８は、力行指令６Ｄ、ブレーキ指令７Ｄ、または定速運転指令８Ｄを一括送信するようにしたので、定速運転開始操作を行わなくても、新たな目標速度に対応した定速運転を続行することができるように構成されている。
【００３８】
図３は、制限速度情報の変化に従い目標速度が切り替わる状態の一例を示す図である。列車が定速運転中に制限速度情報２Ｄの速度が変化（例えば上昇）した場合、走行管理部１は、新たな制限速度情報２Ｄの速度に対応する目標速度１０Ｄを演算する。
【００３９】
走行管理部１は、定速運転指令８Ｄの出力を中断し、力行指令６Ｄを列車情報管理装置８に送信する。車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは力行指令１１Ｄに従い加速運転を行う。また走行管理部１は、車両速度９Ｄが所定の値に達したときに力行指令６Ｄの出力を中断し、列車情報管理装置８に目標速度１０Ｄ、定速運転指令８Ｄ、および車両速度９Ｄを出力し、再び定速運転を行うことが可能である。
【００４０】
なお図３においては、制限速度情報２Ｄが上昇した場合を示しているが、制限速度情報２Ｄが下降した場合には、走行管理部１は、列車情報管理装置８にブレーキ指令７Ｄを送信するように構成されている。
【００４１】
図４は、規制速度情報の変化に従い目標速度が切り替わる状態の一例を示す図である。列車が定速運転中に規制速度情報１７Ｄの速度が変化した場合、走行管理部１は、新たな目標速度１０Ｄを演算する。走行管理部１は、定速運転指令８Ｄの出力を中断し、ブレーキ指令７Ｄを列車情報管理装置８に送信する。
【００４２】
車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、ブレーキ指令１２Ｄに従い減速運転を行う。また走行管理部１は、車両速度９Ｄが所定の値に達したときにブレーキ指令７Ｄの出力を中断し、列車情報管理装置８に目標速度１０Ｄ、定速運転指令８Ｄ、および車両速度９Ｄを出力し、再び定速運転を行うことが可能である。
【００４３】
なお、上述した所定の値は、減速運転から定速運転に移行するときの車両速度を示しており、規制速度情報１７Ｄまたは制限速度情報２Ｄにより変化した後の目標速度と変化前の目標速度との差や、列車の減速度などに応じて任意に設定することが可能である。例えば、最初の目標速度と変化した後の目標速度の差が大きい場合において、減速度を高くしたときは、目標速度の達する前の早い段階で減速運転の中断し、惰性で目標速度に到達するように構成してもよい。また減速度を低くしたときは、目標速度の直前まで減速運転を継続し、滑らかに定速運転に切り替えるように構成してもよい。
【００４４】
図７は、目標速度の切り替えを決定するフローの一例を示すフローチャートである。定速運転をしている場合において（ステップＳ７０１）、制限速度情報２Ｄの速度が変化したとき（ステップＳ７０２,Ｙｅｓ）、走行管理部１は新たな目標速度１０Ｄを演算する（ステップＳ７０４）。制限速度情報２Ｄまたは規制速度情報１７Ｄの速度が定速運転の速度よりも上昇し、加速する必要がある場合（ステップＳ７０５,Ｙｅｓ）、走行管理部１は、力行指令６Ｄを列車情報管理装置８に送信し、車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、力行指令１１Ｄに従い加速運転を行う（ステップＳ７０６）。車両速度９Ｄが所定の値に達したとき（ステップＳ７０８,Ｙｅｓ）、走行管理部１は力行指令６Ｄの送信を中断し、列車情報管理装置８に定速運転指令８Ｄを出力する（ステップＳ７０９）。車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、目標速度１５Ｄ、定速運転指令１３Ｄ、および車両速度１４Ｄを受信し、再び定速運転を行う（ステップＳ７１０）。
【００４５】
制限速度情報２Ｄの速度が変化していない場合において（ステップＳ７０２,Ｎｏ）、規制速度情報１７Ｄの速度が変化したときは（ステップＳ７０３,Ｙｅｓ）、ステップＳ７０４以降のプロセスを行う。
【００４６】
制限速度情報２Ｄの速度が変化していない場合において（ステップＳ７０２,Ｎｏ）、規制速度情報１７Ｄの速度が変化していないときは（ステップＳ７０３,Ｎｏ）、定速運転を継続する（ステップＳ７０１）。
【００４７】
制限速度情報２Ｄまたは規制速度情報１７Ｄの速度が定速運転の速度よりも下降し、減速する必要がある場合（ステップＳ７０５,Ｎｏ）、走行管理部１は、ブレーキ指令７Ｄを列車情報管理装置８に送信し、車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、ブレーキ指令１２Ｄに従い減速運転を行う（ステップＳ７０７）。
【００４８】
なお、ステップＳ７０７において、減速するための手段としてブレーキ指令１２Ｄを出力しているが、これに限定されるものではなく、例えば定速運転指令８Ｄの出力を中断して、自然に減速するように構成してもよい。
【００４９】
車両速度９Ｄが目標速度１０Ｄに近づいていない場合（ステップＳ７０８５,Ｎｏ）走行管理部１は力行指令６Ｄを送信し続け、加速運転を継続(ステップＳ７０６)または減速運転を継続する（ステップＳ７０７）。
【００５０】
以上に説明したように、実施の形態２の高速運転支援システム１２によれば、列車が定速運転中に制限速度情報２Ｄまたは規制速度情報１７Ｄが変化した場合、各車両に搭載されている列車情報管理装置８は、車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎに対して、力行指令６Ｄまたはブレーキ指令７Ｄを一括送信し、さらに、両速度９Ｄが所定の値に達したとき、定速運転指令８Ｄを一括送信するようにしたので、定速運転開始操作を行わなくても、新たな目標速度に対応した定速運転を続行することが可能である。
【００５１】
実施の形態３．
実施の形態３にかかる高速運転支援システム１２は、列車が定速運転中に乗務員によるハンドル操作３Ｄを受信した場合、各車両に搭載されている列車情報管理装置８は、定速運転を中断し、再び制御開始指令１Ｄを受信したとき、力行指令１１Ｄまたは定速運転指令８Ｄを一括送信することにより、定速運転を中断して自動運転に切り替え、制御開始操作部３を操作すれば定速運転を再開できるように構成されている。
【００５２】
図５は、ハンドル操作が介入した状態の一例を示す図である。列車が定速運転中にハンドル操作情報３Ｄを受信した場合、走行管理部１は定速運転を中断する。図５において、ハンドル操作が介入したことにより、列車の運転速度が一時的に下降した状態を示しているが、再び定速運転を行う場合、乗務員は、制御開始操作部３を操作すればよい。
【００５３】
制御開始操作部３を操作したときの高速運転支援システム１２の動作は以下の通りである。走行管理部１は制御開始指令１Ｄを受信し、列車情報管理装置８は、車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎに力行指令１１Ｄを送信する。車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、受信した力行指令１１Ｄに従い、電動機１０ａから電動機１０ｎにトルク制御指令１６ａからトルク制御指令１６ｎを送信し、加速運転を開始する。
【００５４】
車両速度９Ｄが所定の値に達したとき、定速運転に移行するため、走行管理部１は力行指令６Ｄの送信を中断する。走行管理部１は、目標速度１０Ｄ、定速運転指令８Ｄ、および車両速度９Ｄを出力し、それらの情報を受信した列車情報管理装置８は、車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎに目標速度１５Ｄ、定速運転指令１３Ｄ、および車両速度１４Ｄを送信する。
【００５５】
なお、上述した所定の値は、加速運転から定速運転に移行するときの車両速度を示しており、手動運転中の速度と目標速度の差や、目標速度に達するまでの加速度などに応じて任意に設定することが可能である。例えば、手動運転中の速度と目標速度の差が大きい 場合、加速度を高めにしたときは、目標速度の達する前の早い段階で加速運転を中断し、惰性で目標速度に到達するように構成してもよいし、加速度を低く設定している場合には、目標速度の直前まで加速運転を継続し、スムースに定速運転に切り替えるように構成してもよい。
【００５６】
車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、列車情報管理装置８から送信された目標速度１５Ｄに従い、電動機１０ａから電動機１０ｎにトルク制御指令１６ａからトルク制御指令１６ｎを送信する。
【００５７】
なお、図５において、ハンドル操作を終了してから定速運転を再開するまでの間において、再びハンドル操作を介入し手動運転に切り替えることができるように構成してもよい。
【００５８】
図８は、定速運転の再開を決定するフローの一例を示すフローチャートである。定速運転をしている場合において（ステップＳ８０１）、ハンドル操作情報３Ｄを受信したとき（ステップＳ８０２,Ｙｅｓ）、走行管理部１は、定速運転を中断する（ステップＳ８０３）。その後、走行管理部１が制御開始指令１Ｄを受信した場合（ステップＳ８０４,Ｙｅｓ）、走行管理部１は、力行指令６Ｄを列車情報管理装置８に送信し、車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、力行指令１１Ｄに従い、加速運転を行う（ステップＳ８０５）。車両速度９Ｄが目標速度１０Ｄに近づいたとき（ステップＳ８０６,Ｙｅｓ）、走行管理部１は力行指令６Ｄの送信を中断し、列車情報管理装置８に定速運転指令８Ｄを出力する（ステップＳ８０７）。車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、目標速度１５Ｄ、定速運転指令１３Ｄ、および車両速度１４Ｄを受信し、再び定速運転を行う（ステップＳ８０８）。
【００５９】
ハンドル操作情報３Ｄを受信しないとき（ステップＳ８０２,Ｎｏ）、定速運転を継続する（ステップＳ８０１）。
【００６０】
走行管理部１が制御開始指令１Ｄを受信しない場合（ステップＳ８０４,Ｎｏ）、定速運転を中断した状態を継続する。
【００６１】
車両速度９Ｄが目標速度１０Ｄに近づいていない場合（ステップＳ８０６,Ｎｏ）走行管理部１は力行指令６Ｄを送信し続け、加速運転を継続する(ステップＳ８０５)。
【００６２】
以上に説明したように、実施の形態３の高速運転支援システム１２によれば、ハンドル操作情報３Ｄを受信した場合、各車両に搭載されている列車情報管理装置８は、定速運転を中断し、また再び制御開始指令１Ｄを受信したとき、車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎに対して、力行指令１１Ｄを一括送信し、さらに車両速度９Ｄが所定の値に達したとき、定速運転指令８Ｄを一括送信するようにしたので、例えば定速運転中に霧などが発生し、乗務員の判断により減速する場合には、ハンドル操作を行えば、定速運転を中断して乗務員のハンドル操作による自動運転に切り替えることが可能であり、また手動運転中であっても制御開始操作部３を操作すれば定速運転を再開できるので、自由度の高い運転を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる高速運転支援システムの構成の一例を示す図である。
【図２】加速運転から定速運転に切り替わる状態の一例を示す図である。
【図３】制限速度情報の変化に従い目標速度が切り替わる状態の一例を示す図である。
【図４】規制速度情報の変化に従い目標速度が切り替わる状態の一例を示す図である。
【図５】ハンドル操作が介入した状態の一例を示す図である。
【図６】加速運転から定速運転への切り替えを決定するフローの一例を示すフローチャートである。
【図７】目標速度が切り替えを決定するフローの一例を示すフローチャートである。
【図８】定速運転の再開を決定するフローの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６４】
１ 走行管理部
２ 速度規制区間記憶部
３ 制御開始操作部
４ 列車保安装置
５ ハンドル
６ キロ程管理装置
７ 速度発電機
８ 列車情報管理装置
９ａ，９ｂ，９ｎ 車両制御装置
１０ａ，１０ｂ，１０ｎ 電動機
１１ 高速運転支援装置
１２ 高速運転支援システム
１６ａ，１６ｂ，１６ｎ トルク制御指令
１Ｄ 制御開始指令
２Ｄ 制限速度情報
３Ｄ ハンドル操作情報
４Ｄ キロ程情報
５Ｄ 速度信号
６Ｄ，１１Ｄ 力行指令
７Ｄ，１２Ｄ ブレーキ指令
８Ｄ，１３Ｄ 定速運転指令
９Ｄ，１４Ｄ 車両速度
１０Ｄ，１５Ｄ 目標速度
１７Ｄ 規制速度情報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、列車の運転を支援する運転支援システムおよび運転支援方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高速運転中の列車においては、乗務員のハンドル操作が頻繁になるため、一定の速度を維持することが極めて困難であるが、定速運転支援機能を導入することにより、乗務員のハンドル操作をサポートすることが可能である。
【０００３】
従来、例えば下記特許文献１に示される運転支援装置では、上述した定速運転支援機能に加え、定速運転中に乗務員のハンドル操作が介入した場合には定速運転を解除し、乗務員のハンドル操作を優先した自由度の高い運転支援を実現している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６９７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の運転支援装置による運転支援では、運転制御に必要な速度演算が各車両に搭載されている車両制御装置において行われていたので、車両制御装置の演算誤差などにより、各車両制御装置に接続される原動機の発生トルクに差が生じていた。すなわち、運転支援装置から送信された定速運転開始指令を各車両の車両制御装置が受信すると、各車両制御装置が維持しようとする速度が相違していた。そのため、車両同士が接近と離反とを繰り返す玉突き状態となり、乗り心地が悪くなるという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、定速運転時の乗り心地を改善することができる運転支援システムおよび運転支援方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる運転支援システムは、列車速度が所定の値に達すると定速運転指令を出力する運転支援装置と、一または複数の車両に搭載され、前記定速運転指令に基づいて各車両の電動機のトルクを制御する車両制御装置と、前記運転支援装置から送信された前記定速運転指令を受信する列車情報管理装置とを備え、前記列車情報管理装置は、前記各車両制御装置に一括して前記定速運転指令を送信することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる運転支援システムおよび運転支援方法によれば、走行管理部が各車両に設置された列車情報管理装置に制御情報を一括送信するようにしたので、定速運転時の乗り心地を改善することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明にかかる運転支援システムおよび運転支援方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる高速運転支援システムの構成の一例を示す図である。図１に示す高速運転支援システム１２は、主たる構成部として、制御開始操作部３、列車保安装置４、ハンドル５、キロ程管理装置６、速度発電機７、高速運転支援装置１１、車両制御装置９、電動機１０、および列車情報管理装置（Train Information Management System）８を有して構成されている。
【００１１】
制御開始操作部３は、定速運転を開始するときに使用するものである。乗務員が当該制御開始操作部３を操作することにより、定速運転の開始を示す制御開始指令１Ｄを出力することが可能である。
【００１２】
列車保安装置４は、ＡＴＣ（Automatic Train Control）からＡＴＣ制限速度を示す制限速度情報２Ｄを受信することが可能である。ハンドル５は、乗務員によってアクセルまたはブレーキ操作が行われたときに、ハンドル操作情報３Ｄを出力することが可能である。なお、列車保安装置４としてＡＴＣを示しているが、これに限定されるものではなく、ＡＴＳ(Automatic Train Stop）などの運転保安装置を使用することも可能である。
【００１３】
キロ程管理装置６は、列車がどのキロ程にいるのかを管理し、キロ程情報４Ｄを出力することが可能であり、駅間の走行基準時間に対する定時運転を行うときなどに用いられる。速度発電機７は、車両の速度センサから得られた速度信号５Ｄを出力することが可能である。そのため、例えば、先頭車両の速度信号５Ｄのみ受信するように構成すれば、走行管理部１は各車両で検知される速度を用いなくても列車の速度を認識し走行制御を行うことが可能である。
【００１４】
高速運転支援装置１１は、走行管理部１と速度規制区間記憶部２を有して構成されている。なお高速運転支援装置１１は、先頭車両などに搭載されるが、これに限定されるものではない。
【００１５】
速度規制区間記憶部２には、速度規制区間における規制速度情報１７Ｄなどが予め格納されている。なお、速度規制区間記憶部２に格納される情報は、これに限定されるものではない。例えば、列車速度、走行距離に基づく残走距離や路線勾配などにより、予めキロ程毎の到達予測時間を演算しておき、この到達予測時間を運行開始前に速度規制区間記憶部２に格納しておき、定速運転に使用するように構成してもよい。
【００１６】
走行管理部１は、制御開始指令１Ｄを受信したとき、規制速度情報１７Ｄまたは制限速度情報２Ｄに従い、定速運転を行うために必要な目標速度を設定する。目標速度は、制限速度情報２Ｄまたは規制速度情報１７Ｄから約３ｋｍ/ｈ減じた値で示されるが、これに限定されるものではない。この定速運転制御は、列車の速度を上述した目標速度に追従するようにノッチを調整して実現している。このノッチに関する情報は、走行管理部において、キロ程を一定速度で走行できるノッチ情報として記録されているので、走行距離などから、当該キロ程情報に対応するノッチを導き出し、列車の速度が目標速度に追従するように、追従する速度を中心にして、ノッチを上げたり、または下げたりしながら運転速度を微調整することで定速運転を実現している。なお、ここでは、規制速度情報１７Ｄを速度規制区間記憶部２から読み出して使用する態様となっているが、これに限定されるものではなく、例えば、規制速度情報１７Ｄやキロ程情報などを、予め持ち運び可能な記憶媒体などに記録し、列車運行前に受け渡し、高速運転支援装置１１に外部接続する態様であってもよい。
【００１７】
走行管理部１は、速度信号５Ｄに基づいて現在の列車速度を目標速度に近づけるため、力行指令６Ｄまたはブレーキ指令７Ｄを出力することが可能である。車両速度９Ｄが目標速度１０Ｄに近づくと、走行管理部１は定速運転指令８Ｄを出力し、定速運転に切り替えることが可能である。また、走行管理部１は、定速運転中にハンドル操作情報３Ｄを受信した場合、定速運転指令８Ｄの出力を中断し、手動運転に切り替えることが可能である。また、手動運転に切り替えた後に、制御開始指令１Ｄを受信した場合、定速運転指令８Ｄを出力し再び定速運転に切り替えることが可能である。
【００１８】
列車情報管理装置８は、走行管理部１から送信された情報を一括管理することが可能である。図１において、列車情報管理装置８は１台のみ記載されているが、これに限定されるものではなく、列車情報管理装置８を各車両に搭載し、車両間に敷設されている伝送路に接続することにより、力行指令１１Ｄ、ブレーキ指令１２Ｄ、定速運転指令１３Ｄ、車両速度１４Ｄ、および目標速度１５Ｄなどの情報を、例えば先頭車両の列車情報管理装置８から先頭車両以外の車両に搭載されている列車情報管理装置８に中継することが可能である。また各列車情報管理装置８は、これらの情報を車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎに送信することが可能である。なお、上述した伝送路は情報伝達の一手段であり、これに限定されるものではない。
【００１９】
列車を加速する場合、車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、列車情報管理装置８から送信された目標速度１５Ｄ、車両速度１４Ｄ、および力行指令１１Ｄに基づいて、電動機１０ａから電動機１０ｎの回転トルク制御信号（以下「トルク制御指令」という）を出力することが可能である。
【００２０】
車両速度１４Ｄが目標速度１５Ｄに近づいた場合、定速運転に切り替えるために、車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、定速運転指令１３Ｄに基づいてトルク制御指令１６ａからトルク制御指令１６ｎを出力することが可能である。また、列車を減速する場合、ブレーキ指令１２Ｄに基づいて、図示されていない制動装置を制御することが可能である。
【００２１】
図１において、走行管理部１から列車情報管理装置８に送信される情報と、列車情報管理装置８から車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎに送信される情報の記号は相違するが、同種の内容を示しているものとする。
【００２２】
なお、前者の記号は、先頭車両に搭載されている高速運転支援装置１１から、例えば先頭車両に搭載されている第一の列車情報管理装置８に送信される情報と、第一の列車情報管理装置８から各車両に搭載されている第二の列車情報管理装置８に中継される情報を包含しているものとする。また、後者の記号は、第一の列車情報管理装置８から先頭車両に搭載されている車両制御装置９ａに送信される情報と、第二の列車情報管理装置８から各車両に搭載されている車両制御装置９ｂから車両制御装置９ｎに送信される情報を包含しているものとする。
【００２３】
図２は、加速運転から定速運転に切り替わる状態の一例を示す図である。図２の左側に示される列車Ａは、停止状態の場合において、乗務員が制御開始操作部３を操作したとき、走行管理部１は、制御開始指令１Ｄを受信し、列車情報管理装置８に力行指令６Ｄを送信する。
【００２４】
列車情報管理装置８は、車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎに力行指令１１Ｄを送信する。車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、受信した力行指令１１Ｄに基づいて、トルク制御指令１６ａからトルク制御指令１６ｎを生成する。そして、生成されたトルク制御指令１６ａからトルク制御指令１６ｎを電動機１０ａから電動機１０ｎに送信することにより、加速運転を行うことが可能である。
【００２５】
走行管理部１は、制限速度情報２Ｄを超えない範囲で目標速度１０Ｄを演算しており、車両速度９Ｄが所定の値に達したとき、定速運転に移行するために力行指令６Ｄの送信を中断する。走行管理部１は、目標速度１０Ｄ、定速運転指令８Ｄ、および目標速度１０Ｄを出力し、それらの情報を受信した列車情報管理装置８は、車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎに目標速度１５Ｄ、定速運転指令１３Ｄ、および車両速度１４Ｄを送信することが可能である。
【００２６】
車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、列車情報管理装置８から送信された目標速度１５Ｄに基づいて、トルク制御指令１６ａからトルク制御指令１６ｎを生成する。そして、生成されたトルク制御指令１６ａからトルク制御指令１６ｎを電動機１０ａから電動機１０ｎに送信することにより、定速運転に切り替えることが可能である。
【００２７】
なお、上述した所定の値は、加速運転から定速運転に移行するときの車両速度を示しており、設定された目標速度の高さや、列車の加速度などに応じて任意に設定することが可能である。例えば、停止状態からの最初の目標速度が高く設定されている場合において、加速度を高めにしたときは、目標速度の達する前の早い段階で加速運転を中断し、惰性で目標速度に到達するように構成してもよいし、加速度を低めにしたときは、目標速度の直前まで加速運転を継続し、滑らかに定速運転に切り替えるように構成してもよい。
【００２８】
このように、高速運転支援装置１１は車両速度が所定の値に達すると定速運転指令８Ｄを出力し、各車両の列車情報管理装置８は、高速運転支援装置１１から送信された定速運転指令８Ｄを受信し、また各車両の車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、各車両の列車情報管理装置８から送信された定速運転指令１３Ｄに基づいて、各車両の電動機１０ａから電動機１０ｎのトルクを制御するように構成されている。また、列車情報管理装置８は、各車両の車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎに、一括して定速運転指令８Ｄを送信することが可能である。
【００２９】
なお、本実施の形態１において、高速運転支援システム１２および高速運転支援装置１１の呼称には「高速」と付しているが、これは新幹線などにおいて、２００．０ｋｍ/ｈなどの高速巡航時の速度を一例にしたものであり、これに限定されるものではない、また、高速運転支援システム１２および高速運転支援装置１１は、「高速」運転時における「定速」運転に限定されるものではなく、例えば「低速」運転時における定速運転にも使用することが可能である。
【００３０】
図６は、定速運転への切り替えを決定するフローの一例を示すフローチャートである。列車が停止しているときに乗務員が制御開始操作部３を操作すると、走行管理部１は、制御開始指令１Ｄを受信する（ステップＳ６０１）。
【００３１】
走行管理部１は、力行指令６Ｄを列車情報管理装置８に送信し（ステップＳ６０２）、列車情報管理装置８は、車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎに力行指令１１Ｄを送信する（ステップＳ６０３）。車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、力行指令１１Ｄに基づいて、トルク制御指令１６ａからトルク制御指令１６ｎを生成し、生成されたトルク制御指令１６ａからトルク制御指令１６ｎを電動機１０ａから電動機１０ｎに送信し、加速運転を行う（ステップＳ６０４）。
【００３２】
車両速度９Ｄが目標速度１０Ｄに近づいた場合（ステップＳ６０５,Ｙｅｓ）、走行管理部１は力行指令６Ｄの送信を中断し、列車情報管理装置８に定速運転指令８Ｄを出力する（ステップＳ６０６）。車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、列車情報管理装置８から送信された目標速度１５Ｄに基づいて、トルク制御指令１６ａからトルク制御指令１６ｎを生成する。そして、生成されたトルク制御指令１６ａからトルク制御指令１６ｎを電動機１０ａから電動機１０ｎに送信することにより、定速運転に切り替える（ステップＳ６０７）。
【００３３】
車両速度９Ｄが目標速度１０Ｄに近づいていない場合（ステップＳ６０５,Ｎｏ）、走行管理部１は力行指令６Ｄを送信し続け加速運転を継続する。
【００３４】
以上に説明したように、実施の形態１の高速運転支援システム１２によれば、高速運転支援装置１１から送信された各制御指令、すなわち、力行指令１１Ｄだけでなく、目標速度１５Ｄ、車両速度１４Ｄ、および定速運転指令１３Ｄなどを、各車両に搭載されている列車情報管理装置８から車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎに一括送信し、車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、一括送信された各制御指令に対応するトルク制御指令１６ａからトルク制御指令１６ｎを生成するので、列車Ａが停止している状態において、制御開始操作部３を操作した場合、加速運転を開始し、車両速度９Ｄが所定の値に達したとき、定速運転に移行することが可能である。
【００３５】
また、定速運転に移行した場合において、従来は、速度を維持するために必要な回転トルク速度を、各車両の車両制御装置９ａと車両制御装置９ｎが個別に生成していたために、各車両の速度は、例えばＡ車両は１９９．５ｋｍ/ｈ、Ｂ車両は２００．０ｋｍ/ｈ、Ｃ車両は２００．５ｋｍ/ｈというように、若干ではあるが異なった速度を維持しようとするために車両間の玉突き状態が発生していた。しかし、実施の形態１の高速運転支援システム１２によれば、各車両に搭載されている列車情報管理装置８は、各車両の車両制御装置９ａと車両制御装置９ｎに各制御指令を一括送信し、この各制御指令基づいて、定速運転に必要なトルク制御指令１６ａからトルク制御指令１６ｎを生成するようにしたので、各車両の車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎの演算誤差が無くなり、電動機１０ａから電動機１０ｎの回転トルクを均一し、車両間の玉突き状態が低減され、乗り心地を改善することが可能である。
【００３６】
また、車両間の玉突き現象が低減されることにより、連結器部分を中心とした部品などの劣化を抑え、メンテナンスサイクルを長くし、保守費用を低減することも可能である。さらに、定時運転時において、各車両の車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎおよび電動機１０ａから電動機１０ｎなどのパワーユニットの出力変動に伴うエネルギー損失を低減することができるので、編成全体の速度は保ちながら損失を減少させることができ、省エネ運転に寄与することも可能である。
【００３７】
実施の形態２．
実施の形態２にかかる高速運転支援システム１２は、ＡＴＣから送信される制限速度情報２Ｄが変化した場合、または速度規制区間記憶部２に記録されている速度制限区間が近づいた場合において、目標速度１０Ｄを変更し、各車両に搭載されている列車情報管理装置８は、力行指令６Ｄ、ブレーキ指令７Ｄ、または定速運転指令８Ｄを一括送信するようにしたので、定速運転開始操作を行わなくても、新たな目標速度に対応した定速運転を続行することができるように構成されている。
【００３８】
図３は、制限速度情報の変化に従い目標速度が切り替わる状態の一例を示す図である。列車が定速運転中に制限速度情報２Ｄの速度が変化（例えば上昇）した場合、走行管理部１は、新たな制限速度情報２Ｄの速度に対応する目標速度１０Ｄを演算する。
【００３９】
走行管理部１は、定速運転指令８Ｄの出力を中断し、力行指令６Ｄを列車情報管理装置８に送信する。車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは力行指令１１Ｄに従い加速運転を行う。また走行管理部１は、車両速度９Ｄが所定の値に達したときに力行指令６Ｄの出力を中断し、列車情報管理装置８に目標速度１０Ｄ、定速運転指令８Ｄ、および車両速度９Ｄを出力し、再び定速運転を行うことが可能である。
【００４０】
なお図３においては、制限速度情報２Ｄが上昇した場合を示しているが、制限速度情報２Ｄが下降した場合には、走行管理部１は、列車情報管理装置８にブレーキ指令７Ｄを送信するように構成されている。
【００４１】
図４は、規制速度情報の変化に従い目標速度が切り替わる状態の一例を示す図である。列車が定速運転中に規制速度情報１７Ｄの速度が変化した場合、走行管理部１は、新たな目標速度１０Ｄを演算する。走行管理部１は、定速運転指令８Ｄの出力を中断し、ブレーキ指令７Ｄを列車情報管理装置８に送信する。
【００４２】
車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、ブレーキ指令１２Ｄに従い減速運転を行う。また走行管理部１は、車両速度９Ｄが所定の値に達したときにブレーキ指令７Ｄの出力を中断し、列車情報管理装置８に目標速度１０Ｄ、定速運転指令８Ｄ、および車両速度９Ｄを出力し、再び定速運転を行うことが可能である。
【００４３】
なお、上述した所定の値は、減速運転から定速運転に移行するときの車両速度を示しており、規制速度情報１７Ｄまたは制限速度情報２Ｄにより変化した後の目標速度と変化前の目標速度との差や、列車の減速度などに応じて任意に設定することが可能である。例えば、最初の目標速度と変化した後の目標速度の差が大きい場合において、減速度を高くしたときは、目標速度の達する前の早い段階で減速運転の中断し、惰性で目標速度に到達するように構成してもよい。また減速度を低くしたときは、目標速度の直前まで減速運転を継続し、滑らかに定速運転に切り替えるように構成してもよい。
【００４４】
図７は、目標速度の切り替えを決定するフローの一例を示すフローチャートである。定速運転をしている場合において（ステップＳ７０１）、制限速度情報２Ｄの速度が変化したとき（ステップＳ７０２,Ｙｅｓ）、走行管理部１は新たな目標速度１０Ｄを演算する（ステップＳ７０４）。制限速度情報２Ｄまたは規制速度情報１７Ｄの速度が定速運転の速度よりも上昇し、加速する必要がある場合（ステップＳ７０５,Ｙｅｓ）、走行管理部１は、力行指令６Ｄを列車情報管理装置８に送信し、車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、力行指令１１Ｄに従い加速運転を行う（ステップＳ７０６）。車両速度９Ｄが所定の値に達したとき（ステップＳ７０８,Ｙｅｓ）、走行管理部１は力行指令６Ｄの送信を中断し、列車情報管理装置８に定速運転指令８Ｄを出力する（ステップＳ７０９）。車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、目標速度１５Ｄ、定速運転指令１３Ｄ、および車両速度１４Ｄを受信し、再び定速運転を行う（ステップＳ７１０）。
【００４５】
制限速度情報２Ｄの速度が変化していない場合において（ステップＳ７０２,Ｎｏ）、規制速度情報１７Ｄの速度が変化したときは（ステップＳ７０３,Ｙｅｓ）、ステップＳ７０４以降のプロセスを行う。
【００４６】
制限速度情報２Ｄの速度が変化していない場合において（ステップＳ７０２,Ｎｏ）、規制速度情報１７Ｄの速度が変化していないときは（ステップＳ７０３,Ｎｏ）、定速運転を継続する（ステップＳ７０１）。
【００４７】
制限速度情報２Ｄまたは規制速度情報１７Ｄの速度が定速運転の速度よりも下降し、減速する必要がある場合（ステップＳ７０５,Ｎｏ）、走行管理部１は、ブレーキ指令７Ｄを列車情報管理装置８に送信し、車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、ブレーキ指令１２Ｄに従い減速運転を行う（ステップＳ７０７）。
【００４８】
なお、ステップＳ７０７において、減速するための手段としてブレーキ指令１２Ｄを出力しているが、これに限定されるものではなく、例えば定速運転指令８Ｄの出力を中断して、自然に減速するように構成してもよい。
【００４９】
車両速度９Ｄが目標速度１０Ｄに近づいていない場合（ステップＳ７０８５,Ｎｏ）走行管理部１は力行指令６Ｄを送信し続け、加速運転を継続(ステップＳ７０６)または減速運転を継続する（ステップＳ７０７）。
【００５０】
以上に説明したように、実施の形態２の高速運転支援システム１２によれば、列車が定速運転中に制限速度情報２Ｄまたは規制速度情報１７Ｄが変化した場合、各車両に搭載されている列車情報管理装置８は、車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎに対して、力行指令６Ｄまたはブレーキ指令７Ｄを一括送信し、さらに、両速度９Ｄが所定の値に達したとき、定速運転指令８Ｄを一括送信するようにしたので、定速運転開始操作を行わなくても、新たな目標速度に対応した定速運転を続行することが可能である。
【００５１】
実施の形態３．
実施の形態３にかかる高速運転支援システム１２は、列車が定速運転中に乗務員によるハンドル操作３Ｄを受信した場合、各車両に搭載されている列車情報管理装置８は、定速運転を中断し、再び制御開始指令１Ｄを受信したとき、力行指令１１Ｄまたは定速運転指令８Ｄを一括送信することにより、定速運転を中断して自動運転に切り替え、制御開始操作部３を操作すれば定速運転を再開できるように構成されている。
【００５２】
図５は、ハンドル操作が介入した状態の一例を示す図である。列車が定速運転中にハンドル操作情報３Ｄを受信した場合、走行管理部１は定速運転を中断する。図５において、ハンドル操作が介入したことにより、列車の運転速度が一時的に下降した状態を示しているが、再び定速運転を行う場合、乗務員は、制御開始操作部３を操作すればよい。
【００５３】
制御開始操作部３を操作したときの高速運転支援システム１２の動作は以下の通りである。走行管理部１は制御開始指令１Ｄを受信し、列車情報管理装置８は、車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎに力行指令１１Ｄを送信する。車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、受信した力行指令１１Ｄに従い、電動機１０ａから電動機１０ｎにトルク制御指令１６ａからトルク制御指令１６ｎを送信し、加速運転を開始する。
【００５４】
車両速度９Ｄが所定の値に達したとき、定速運転に移行するため、走行管理部１は力行指令６Ｄの送信を中断する。走行管理部１は、目標速度１０Ｄ、定速運転指令８Ｄ、および車両速度９Ｄを出力し、それらの情報を受信した列車情報管理装置８は、車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎに目標速度１５Ｄ、定速運転指令１３Ｄ、および車両速度１４Ｄを送信する。
【００５５】
なお、上述した所定の値は、加速運転から定速運転に移行するときの車両速度を示しており、手動運転中の速度と目標速度の差や、目標速度に達するまでの加速度などに応じて任意に設定することが可能である。例えば、手動運転中の速度と目標速度の差が大きい 場合、加速度を高めにしたときは、目標速度の達する前の早い段階で加速運転を中断し、惰性で目標速度に到達するように構成してもよいし、加速度を低く設定している場合には、目標速度の直前まで加速運転を継続し、スムースに定速運転に切り替えるように構成してもよい。
【００５６】
車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、列車情報管理装置８から送信された目標速度１５Ｄに従い、電動機１０ａから電動機１０ｎにトルク制御指令１６ａからトルク制御指令１６ｎを送信する。
【００５７】
なお、図５において、ハンドル操作を終了してから定速運転を再開するまでの間において、再びハンドル操作を介入し手動運転に切り替えることができるように構成してもよい。
【００５８】
図８は、定速運転の再開を決定するフローの一例を示すフローチャートである。定速運転をしている場合において（ステップＳ８０１）、ハンドル操作情報３Ｄを受信したとき（ステップＳ８０２,Ｙｅｓ）、走行管理部１は、定速運転を中断する（ステップＳ８０３）。その後、走行管理部１が制御開始指令１Ｄを受信した場合（ステップＳ８０４,Ｙｅｓ）、走行管理部１は、力行指令６Ｄを列車情報管理装置８に送信し、車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、力行指令１１Ｄに従い、加速運転を行う（ステップＳ８０５）。車両速度９Ｄが目標速度１０Ｄに近づいたとき（ステップＳ８０６,Ｙｅｓ）、走行管理部１は力行指令６Ｄの送信を中断し、列車情報管理装置８に定速運転指令８Ｄを出力する（ステップＳ８０７）。車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎは、目標速度１５Ｄ、定速運転指令１３Ｄ、および車両速度１４Ｄを受信し、再び定速運転を行う（ステップＳ８０８）。
【００５９】
ハンドル操作情報３Ｄを受信しないとき（ステップＳ８０２,Ｎｏ）、定速運転を継続する（ステップＳ８０１）。
【００６０】
走行管理部１が制御開始指令１Ｄを受信しない場合（ステップＳ８０４,Ｎｏ）、定速運転を中断した状態を継続する。
【００６１】
車両速度９Ｄが目標速度１０Ｄに近づいていない場合（ステップＳ８０６,Ｎｏ）走行管理部１は力行指令６Ｄを送信し続け、加速運転を継続する(ステップＳ８０５)。
【００６２】
以上に説明したように、実施の形態３の高速運転支援システム１２によれば、ハンドル操作情報３Ｄを受信した場合、各車両に搭載されている列車情報管理装置８は、定速運転を中断し、また再び制御開始指令１Ｄを受信したとき、車両制御装置９ａから車両制御装置９ｎに対して、力行指令１１Ｄを一括送信し、さらに車両速度９Ｄが所定の値に達したとき、定速運転指令８Ｄを一括送信するようにしたので、例えば定速運転中に霧などが発生し、乗務員の判断により減速する場合には、ハンドル操作を行えば、定速運転を中断して乗務員のハンドル操作による自動運転に切り替えることが可能であり、また手動運転中であっても制御開始操作部３を操作すれば定速運転を再開できるので、自由度の高い運転を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる高速運転支援システムの構成の一例を示す図である。
【図２】加速運転から定速運転に切り替わる状態の一例を示す図である。
【図３】制限速度情報の変化に従い目標速度が切り替わる状態の一例を示す図である。
【図４】規制速度情報の変化に従い目標速度が切り替わる状態の一例を示す図である。
【図５】ハンドル操作が介入した状態の一例を示す図である。
【図６】加速運転から定速運転への切り替えを決定するフローの一例を示すフローチャートである。
【図７】目標速度が切り替えを決定するフローの一例を示すフローチャートである。
【図８】定速運転の再開を決定するフローの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６４】
１ 走行管理部
２ 速度規制区間記憶部
３ 制御開始操作部
４ 列車保安装置
５ ハンドル
６ キロ程管理装置
７ 速度発電機
８ 列車情報管理装置
９ａ，９ｂ，９ｎ 車両制御装置
１０ａ，１０ｂ，１０ｎ 電動機
１１ 高速運転支援装置
１２ 高速運転支援システム
１６ａ，１６ｂ，１６ｎ トルク制御指令
１Ｄ 制御開始指令
２Ｄ 制限速度情報
３Ｄ ハンドル操作情報
４Ｄ キロ程情報
５Ｄ 速度信号
６Ｄ，１１Ｄ 力行指令
７Ｄ，１２Ｄ ブレーキ指令
８Ｄ，１３Ｄ 定速運転指令
９Ｄ，１４Ｄ 車両速度
１０Ｄ，１５Ｄ 目標速度
１７Ｄ 規制速度情報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車速度が所定の値に達すると定速運転指令を出力する運転支援装置と、
一または複数の車両に搭載され、前記定速運転指令に基づいて各車両の電動機のトルクを制御する車両制御装置と、
前記運転支援装置から送信された前記定速運転指令を受信する列車情報管理装置と、
を備え、
前記列車情報管理装置は、前記各車両制御装置に一括して前記定速運転指令を送信することを特徴とする運転支援システム。
【請求項２】
前記運転支援装置は、定速運転の開始を示す制御開始指令を受信した場合、地上装置から送信される制限速度情報に基づく定速運転の目標速度、力行指令、および列車速度を出力し、
前記列車情報管理装置は、前記各車両制御装置に一括して前記力行指令、前記目標速度、および前記列車速度を出力することを特徴とする請求項１に記載の運転支援システム。
【請求項３】
前記運転支援装置は、速度規制区間における規制速度情報または前記制限速度情報が変化した場合、前記規制速度情報または前記制限速度情報に対応する新たな目標速度を出力することを特徴とする請求項２に記載の運転支援システム。
【請求項４】
前記運転支援装置は、ハンドル操作情報を受信した場合、前記定速運転指令の出力を中断することを特徴とする請求項２に記載の運転支援システム。
【請求項５】
列車の運転支援方法であって、
列車速度が所定の値に達すると一の定速運転指令を出力する出力ステップと、
前記一の定速運転指令を各車両に一括して送信する送信ステップと、
前期一の定速運転指令に基づくトルク制御指令を各車両の電動機毎に生成する生成ステップと、
前記トルク制御指令を各電動機に出力する制御指令出力ステップと、
を含むことを特徴とする運転支援方法。
【請求項１】
列車速度が所定の値に達すると定速運転指令を出力する運転支援装置と、
一または複数の車両に搭載され、前記定速運転指令に基づいて各車両の電動機のトルクを制御する車両制御装置と、
前記運転支援装置から送信された前記定速運転指令を受信する列車情報管理装置と、
を備え、
前記列車情報管理装置は、前記各車両制御装置に一括して前記定速運転指令を送信することを特徴とする運転支援システム。
【請求項２】
前記運転支援装置は、定速運転の開始を示す制御開始指令を受信した場合、地上装置から送信される制限速度情報に基づく定速運転の目標速度、力行指令、および列車速度を出力し、
前記列車情報管理装置は、前記各車両制御装置に一括して前記力行指令、前記目標速度、および前記列車速度を出力することを特徴とする請求項１に記載の運転支援システム。
【請求項３】
前記運転支援装置は、速度規制区間における規制速度情報または前記制限速度情報が変化した場合、前記規制速度情報または前記制限速度情報に対応する新たな目標速度を出力することを特徴とする請求項２に記載の運転支援システム。
【請求項４】
前記運転支援装置は、ハンドル操作情報を受信した場合、前記定速運転指令の出力を中断することを特徴とする請求項２に記載の運転支援システム。
【請求項５】
列車の運転支援方法であって、
列車速度が所定の値に達すると一の定速運転指令を出力する出力ステップと、
前記一の定速運転指令を各車両に一括して送信する送信ステップと、
前期一の定速運転指令に基づくトルク制御指令を各車両の電動機毎に生成する生成ステップと、
前記トルク制御指令を各電動機に出力する制御指令出力ステップと、
を含むことを特徴とする運転支援方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１７８４１７（Ｐ２０１０−１７８４１７Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５２９２（Ｐ２００９−１５２９２）
【出願日】平成２１年１月２７日（２００９．１．２７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２７日（２００９．１．２７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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