非常停止システム
【課題】 地上装置を設置することなく列車運行の安全性を低コストで向上させること。
【解決手段】 制限速度変化パターンと照らし合わせることによって自車両の制限速度超過を監視し、自車両の走行速度が制限速度を超過した場合に警告警報を出力する。そして、当該制限速度を超過した状態が所定の警告期間の間継続した場合に、自動的に非常ブレーキを作動する。さらに、危険速度変化パターンと照らし合わせることによって自車両の危険速度超過を監視し、自車両の走行速度が危険速度を超過した場合には、警告期間の経過有無に関わらず即時に非常ブレーキを作動する。
【解決手段】 制限速度変化パターンと照らし合わせることによって自車両の制限速度超過を監視し、自車両の走行速度が制限速度を超過した場合に警告警報を出力する。そして、当該制限速度を超過した状態が所定の警告期間の間継続した場合に、自動的に非常ブレーキを作動する。さらに、危険速度変化パターンと照らし合わせることによって自車両の危険速度超過を監視し、自車両の走行速度が危険速度を超過した場合には、警告期間の経過有無に関わらず即時に非常ブレーキを作動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軌道を走行する車両に搭載されて異常走行時に当該車両を非常停止させる非常停止システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の衝突事故を防止するための保安装置が種々開発・実用化されている。例えば、信号機の停止現示を警告し、非常ブレーキを作動して停止信号の冒進を防止する自動列車停止装置（ＡＴＳ装置（ＡＴＳ：Automatic Train Stop））や、レールを介して地上から伝送されるＡＴＣ信号に従って制限速度を判定し、走行速度が制限速度を超過した場合にブレーキを作動して車両の速度を制御する自動列車制御装置（ＡＴＣ装置（ＡＴＣ：Automatic Train Control））等がある。
【０００３】
また、ＡＴＳ−Ｐ型と呼ばれるＡＴＳ装置のように、軌道回路や軌道に沿って敷設される地上子等から伝送されるＡＴＳ信号に基づいて速度照査パターンを生成する機能を有し、当該速度照査パターンが示す速度を走行速度が超過した場合に、自動的にブレーキを作動して車両を減速又は停止させるものもある。
【０００４】
さらには、前述のＡＴＣ装置等の保安装置によって制限速度以下の走行速度を維持しながら、制限速度以下の許容速度領域を最大限活用することによって遅延発生時のダイヤ回復等を支援するといった装置もある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−２３８３０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記したＡＴＣ装置やＡＴＳ−Ｐ型のＡＴＳ装置等の保安装置は、自車両の制限速度超過を監視するため、停止信号の冒進を防止する従来のＡＴＳ装置と比較して安全性が高い。しかしながらこの種の保安装置では、ＡＴＣ信号やＡＴＳ信号を車上側に伝送する装置を地上側に設置する必要があるため、閑散線区等においては、導入に係る費用の負担が問題となっている。
そこで本発明は、地上装置を設置することなく列車運行の安全性を低コストで向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するための第１の発明の非常停止システムは、
軌道を走行する車両に搭載されて異常走行時に当該車両を非常停止させる非常停止システムであって、
前記車両が走行する軌道に沿った制限速度変化パターンを記憶する制限速度パターン記憶手段（例えば、図３に示す制限速度変化パターン６６１）と、
前記車両の走行位置及び走行速度を計測する走行状況計測手段（例えば、図３に示す走行状況計測部３０）と、
前記制限速度パターン記憶手段に記憶された制限速度変化パターンに従って、前記計測された車両の走行速度が前記計測された走行位置における制限速度を超過したか否かを判定し、制限速度を超過した場合であって、当該制限速度を超過した状態が所定の警告期間の間継続した場合に、前記車両の非常制動制御を行って前記車両を停止させる非常制動制御手段（例えば、図３に示すＣＰＵ４０；図９に示すステップｃ１０（ＹＥＳ）〜ｃ９０）と、
を備えるものである。
【０００７】
この第１の発明によれば、車両の走行位置及び走行速度を計測し、制限速度変化パターンと照らし合わせることによって走行速度の制限速度超過を監視することができる。そして、制限速度を超過した場合であって、当該制限速度を超過した状態が所定の警告期間の間継続した場合に、非常制動制御を行って車両を停止させることができる。これによれば、地上設備を導入することなく車上側で走行速度の制限速度超過を監視し、非常制動制御を適切に行うことができるので、列車運行の安全性を低コストで向上させることができる。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明の非常停止システムにおいて、
予め定められた速度制限地点に非常制動で停止するための臨界速度と臨界位置との関係から定められ、前記制限速度変化パターンの速度を超える速度を危険速度とする危険速度変化パターンを記憶する危険速度パターン記憶手段（例えば、図３に示す危険速度変化パターン６６３）を更に備え、
前記非常制動制御手段は、前記危険速度パターン記憶手段に記憶された危険速度変化パターンに従って、前記計測された車両の走行速度が前記計測された走行位置における危険速度を超過したか否かを判定し、危険速度を超過したと判定した場合は、前記所定の警告期間の経過有無に関わらず即時に非常制動制御を行うものである。
【０００９】
この第２の発明によれば、速度制限地点で停止するための危険速度パターンと照らし合わせることによって、走行速度の危険速度超過を監視することができる。そして、危険速度を超過したと判定した場合は、警告期間の経過有無に関わらず即時に非常制動制御を行うことができるので、列車運行の安全性をより一層向上させることができる。停止位置の手前に設定される速度制限地点で確実に停止することができるので、停車駅通過等の運転ミスを防止することができる。
【００１０】
第３の発明は、第１又は第２の発明の非常停止システムにおいて、
前記計測された走行位置が所定の制動制御区間内か否かを判定する判定手段と、
前記制限速度パターン記憶手段に記憶された制限速度変化パターンに従って、前記計測された車両の走行速度が前記計測された走行位置における制限速度を超過したか否かを判定し、制限速度を超過した場合であって、前記判定手段により制動制御区間内と判定された場合に、前記車両の制動制御を行って前記車両の走行速度を前記計測された走行位置における制限速度以下に減速させる制動制御手段と、
を更に備えるものである。
【００１１】
ここで、制動制御区間とは、例えば、カーブや勾配、ポイントといった速度制限区間や、速度制限区間の入口付近、軌道に沿って設置される踏切や橋梁等の設置位置の手前側等、適宜設定される。
この第３の発明によれば、制動制御区間内を走行中に制限速度を超過した場合には、制動制御を行って車両の走行速度を制限速度以下に減速させることができる。これによれば、地上設備を導入することなく車上側で走行速度の制限速度超過を監視し、所定の制動制御区間内の場合に自動的に制動制御を行うことができるので、列車運行の安全性を低コストで向上させることができる。
【００１２】
第４の発明は、第１〜第３の何れかの発明の非常停止システムにおいて、
前記制限速度変化パターンは、予め設定された軌道上の基準位置を起点としたキロ程変化に応じた制限速度の変化パターンであり、
前記走行状況計測手段は、前記計測された前記車両の走行位置をキロ程に変換するキロ程変換手段（例えば、図３に示すＣＰＵ４０；図８に示すキロ程変換処理）を有するものである。
【００１３】
鉄道施設は、予め設定された軌道上の基準位置を起点としたキロ程で管理・運営されているため、走行位置のキロ程が重要である。この第４の発明によれば、計測された車両の走行位置をキロ程に変換することができ、キロ程変化に応じた制限速度パターンと照らし合わせることによって制限速度超過を監視することができる。
【００１４】
第５の発明は、第１〜第４の何れかの発明の非常停止システムにおいて、
ＧＰＳ信号（ＧＰＳ：Global Positioning System）を利用して前記車両の走行位置を測位する測位手段（例えば、図３に示すＧＰＳ測位部２０）を更に備え、
前記走行状況計測手段は、前記計測された前記車両の走行位置を、前記測位手段により測位された走行位置に基づいて補正する補正手段（例えば、図３に示すＣＰＵ４０；図７に示すステップａ２０（ＹＥＳ）〜ａ５０）を有するものである。
【００１５】
この第５の発明によれば、ＧＰＳ信号を利用して測位された走行位置に基づいて車両の走行位置を補正することができ、より正確な車両の走行位置を求めることができる。
【００１６】
第６の発明は、第１〜第５の何れかの発明の非常停止システムにおいて、
前記非常制動制御手段により前記車両の走行速度が制限速度を超過したと判定された場合に、当該制限速度超過を報知する報知手段（例えば、図３に示すＣＰＵ４０，走行状況報知部５０；図９に示すステップｃ２０）を更に備えるものである。
【００１７】
この第６の発明によれば、例えば音出力や画像表示、ランプの点灯等によって走行速度の制限速度超過を報知し、運転士の注意を喚起することができる。
【００１８】
第７の発明は、第１〜第６の何れかの発明の非常停止システムにおいて、
前記制限速度パターン記憶手段に記憶されている制限速度変化パターンとともに、前記走行状況計測手段により計測された前記車両の走行位置及び走行速度の変化を随時更新表示する制御を行う表示制御手段（例えば、図３に示すＣＰＵ４０，表示部５１；図１０に示すステップｄ１０）を更に備えるものである。
【００１９】
この第７の発明によれば、制限速度変化パターンとともに、計測される車両の走行位置及び走行速度の変化を随時更新表示する制御を行うことができる。したがって、車両の走行状況をナビゲーションし、運転士に報知することができる。
【００２０】
第８の発明は、第７の発明の非常停止システムにおいて、
軌道上の速度制限区間の情報を記憶する速度制限区間記憶手段（例えば、図５に示す線路データ６５１）を更に備え、
前記表示制御手段は、前記速度制限区間記憶手段に記憶された速度制限区間を照査して、前記車両の走行前方所定距離内の速度制限区間に基づき、当該速度制限区間を走行する際の制限速度を表示する制御を行う区間制限速度表示制御手段（例えば、図３に示すＣＰＵ４０，表示部５１；図１０に示すステップｄ２０〜ｄ６０）を有するものである。
【００２１】
この第８の発明によれば、走行中の車両の走行前方所定距離内の速度制限区間における速度制限を表示する制御を行い、運転士の注意を喚起することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、車両の走行位置及び走行速度を計測し、制限速度変化パターンと照らし合わせることによって走行速度の制限速度超過を監視することができる。そして、制限速度を超過した場合であって、当該制限速度を超過した状態が所定の警告期間の間継続した場合に、非常制動制御を行って車両を停止させることができる。これによれば、地上設備を導入することなく車上側で走行速度の制限速度超過を監視し、非常制動制御を適切に行うことができるので、列車運行の安全性を低コストで向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照し、本発明を適用した非常停止システムの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２４】
本実施形態の非常停止システムは、例えば停止信号の冒進を防止する従来のＡＴＳ装置と併用されて運転士のブレーキ操作をサポートするものであり、車両に搭載される。詳細には、非常停止システムは、車両の走行速度を監視し、直線区間等で制限速度を超過したまま減速されない場合や危険速度を超過した場合に非常ブレーキを作動するものである。以下、所定の線区内の始発から終着までを対象駅間とし、車両が当該対象駅間を走行する場合を例に挙げて説明する。
【００２５】
［概要］
先ず、制限速度変化パターン及び危険速度変化パターンについて説明する。
【００２６】
制限速度変化パターンは、始発から終着までの対象駅間における制限速度を、所定の起点（例えば始発位置とする）を基準とした当該起点からの軌道に沿った距離を表す「キロ程」と対応付けて連続的に定義したものであり、直線区間における制限速度（最高速度）、カーブや勾配、ポイント、駅の近傍といった速度制限区間における制限速度に従って予め作成される。
【００２７】
一方危険速度変化パターンは、制限速度を超える速度であって、速度制限区間の始点位置に非常制動で停止するための臨界速度と臨界位置との関係から定められた危険速度をキロ程と対応付けて連続的に定義したものであり、制限速度変化パターンをもとに予め作成される。
【００２８】
尚、この制限速度変化パターン、及び当該制限速度変化パターンをもとに作成される危険速度変化パターンは、性能（車種）とダイヤ（停車駅）によって異なる曲線を描く。以下では、制限速度と危険速度との間の速度域を「警告出力エリア」と呼び、危険速度以上の速度域を「非常制動制御エリア」と呼ぶ。
【００２９】
図１は、横軸をキロ程、縦軸を速度とし、制限速度変化パターンを実線、危険速度変化パターンを一点鎖線でグラフ化した図である。また同図において、二点鎖線で車両の正常な運転曲線例を併せて示している。
【００３０】
本実施形態では、非常停止システムは、制限速度変化パターンと照らし合わせることによって自車両の制限速度超過を監視し、自車両の走行速度が制限速度を超過した場合（すなわち、警告出力エリア内の場合）に警告警報の出力を開始する。そして、当該制限速度を超過した状態が所定の警告期間（例えば、５秒間）の間継続した場合に、自動的に非常ブレーキを作動する。さらに、危険速度変化パターンと照らし合わせることによって自車両の危険速度超過を監視し、自車両の走行速度が危険速度を超過した場合（すなわち、非常制動制御エリア内の場合）には、前述の警告期間の経過有無に関わらず即時に非常ブレーキを作動する。
【００３１】
図２を参照して具体的に説明する。図２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ実線で示す制限速度変化パターン及び一点鎖線で示す危険速度変化パターンとともに、二点鎖線により車両の実運転を表した運転曲線例を示している。
【００３２】
例えば、図２（ａ）に示すように、走行速度が制限速度を超過すると（地点Ｐ１１）、警告モードに移行して当該時点からの経過時間の計時が開始される。そして、所定の警告期間が経過するまでの間に走行速度が制限速度以下に減速されたならば（地点Ｐ１３）、警告モードが解除される。警告モード中は、音出力、画像表示、及びランプの点灯が制御されて制限速度超過が報知される。
【００３３】
また、走行速度が制限速度を超過し（地点Ｐ１５）、当該制限速度を超過した状態が警告期間の間継続したならば（地点Ｐ１７）、非常ブレーキが作動されて車両が非常停止される。
【００３４】
一方、図２（ｂ）に示すように、走行速度が制限速度を超過すると（地点Ｐ２１）、前述のように警告モードに移行して当該時点からの経過時間の計時が開始されるが、走行速度が危険速度を超過したならば（地点Ｐ２３）、警告期間の経過有無に関わらず即時に非常ブレーキが作動されて車両が非常停止される。
【００３５】
同様に、図２（ｃ）に示すように、速度制限区間の入り口である速度制限地点Ｐ３１に接近し、走行速度が正常に減速されずに危険速度を超過した場合においても（地点Ｐ３３）、警告期間の経過有無に関わらず即時に非常ブレーキが作動されて車両が非常停止される。
【００３６】
このように、制限速度を超過したまま減速されない場合や危険速度を超過した場合等の運転士の運転をサポートすることができる。そして、当該速度制限地点で自車両を確実に停止させることができるので、制限速度超過による車両の衝突事故や脱線事故等を防止し、列車運行の安全性を高めることが可能となる。
【００３７】
［機能構成］
図３は、非常停止システム１の機能構成の一例を示すブロック図である。図３に示すように、非常停止システム１は、入力部１０、ＧＰＳ測位部２０、走行状況計測部３０、ＣＰＵ４０、走行状況報知部５０、記憶部６０の各機能部を備えて構成されており、例えばコンピュータシステムを利用してシステムが構築される。
【００３８】
入力部１０は、例えばキーボードやマウス、タッチパネル、ダイヤル及び各種スイッチ等によって実現され、操作入力に応じた操作信号をＣＰＵ４０に出力する。
【００３９】
ＧＰＳ測位部２０は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信するＧＰＳアンテナ等を備えて構成され、ＧＰＳアンテナで受信した電波から自車両の絶対位置（緯度・経度によって定まる座標）を測位する。具体的には、例えばＧＰＳ衛星からの電波を受信し易い位置等、適宜設定されるＧＰＳ測位ポイントにおいて、自車両の絶対位置を測位する。
【００４０】
走行状況計測部３０は、自車両の相対的な位置変化を計測するためのものであり、車輪の回転に応じてパルスを発生させる速度発電機３１と、角速度を検出するジャイロ３３とを備えて構成される。走行状況計測部３０は、パルス信号に基づいて自車両の移動速度及び移動量を算出するとともに、角速度信号に基づいて自車両の移動方位を算出して、これらをＣＰＵ４０に出力する。
【００４１】
本実施形態では、ＧＰＳ測位部２０により測位される車両の絶対位置と、走行状況計測部３０により計測される自車両の位置変化とを組み合わせて、車両の走行位置の算出精度を向上させている。
【００４２】
ＣＰＵ４０は、記憶部６０に格納されているプログラム及びデータに従って各種の演算処理を実行し、各機能部への指示やデータの転送等を行って非常停止システム１を統括的に制御する。
【００４３】
走行状況報知部５０は、自車両の走行状況を報知するためのものであり、表示部５１と、表示灯５３と、音出力部５５とを備えて構成される。
【００４４】
表示部５１は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＥＬＤ（Electronic Luminescent Display）等により構成され、画面表示によって制限速度超過や危険速度超過の報知、走行状況のナビゲーション表示等を行う。
表示灯５３は、ＬＥＤ等で構成され、点灯表示によって制限速度超過や危険速度超過の報知を行う。
音出力部５５は、スピーカ等で構成され、警報音の音出力によって制限速度超過や危険速度超過の報知を行う。
【００４５】
記憶部６０は、更新記憶可能なフラッシュメモリ等のＲＯＭやＲＡＭといった各種ＩＣメモリ、或いは非常停止システム１に内蔵或いはデータ通信端子で接続されたハードディスクや、ＣＤ−ＲＯＭ等の情報記憶媒体及びその読取装置等で構成され、非常停止システム１の動作に係るプログラムや当該プログラムによる処理結果等のデータを記憶する。
【００４６】
特に、本実施形態を実現するため、自車両の走行位置を算出する機能を実現させるための走行位置算出プログラム６１０と、走行速度の制限速度超過を監視して非常制動制御を行う機能を実現させるための走行速度監視プログラム６２０と、走行状況ナビゲーションを表示制御する機能を実現させるための走行状況ナビゲーションプログラム６３０とが格納され、走行位置算出プログラム６１０は、算出した走行位置をキロ程に変換する機能を実現させるためのキロ程変換プログラム６１１を含む。
【００４７】
また記憶部６０には、データとして、キロ程管理ＤＢ６４０と、軌道情報６５０と、制限速度情報６６０とが格納される。
【００４８】
キロ程管理ＤＢ６４０は、走行線区内のキロ程とその絶対位置（緯度・経度）との対応関係を定義したデータベースである。図４は、キロ程管理ＤＢ６４０のデータ構成例を示す図である。本実施形態では、キロ程管理ＤＢ６４０は、インデックスと対応付けて、キロ程とその絶対位置（緯度・経度）とを格納する。尚、インデックスは、始発位置から順に終着位置まで走行線区の軌道に沿って単位距離間隔（例えば１ｍ間隔）で割り振られる通し番号である。キロ程は、一部区間で値が不連続であったり重複していたりするため、始発位置から所望のキロ程までの実際の距離（以下、「起算距離」という。）は、このインデックスと単位距離間隔とから算出される。
【００４９】
軌道情報６５０は、線路データ６５１と、地上設備データ６５３とを含む。
【００５０】
線路データ６５１は、走行線区内のカーブや勾配、ポイント、停車駅の近傍といった速度制限区間の情報を記憶する。図５は、線路データ６５１のデータ構成例を示す図である。図５に示すように、線路データ６５１には、各種速度制限区間の始点及び終点に相当するキロ程と、その絶対位置（緯度・経度）とが定義される。尚図示しないが、カーブ区間における曲率、勾配区間における勾配の角度等の情報を適宜設定することとしてもよい。
【００５１】
地上設備データ６５３は、軌道に沿って設置される駅、踏切、橋梁等の他、信号機、地上子、曲線標や勾配標、距離標、速度制限標識等の標識といった運行管理用の設備等、鉄道施設内の地上設備の設置位置を記憶する。図６は、地上設備データ６５３のデータ構成例を示す図である。図６に示すように、地上設備データ６５３には、鉄道施設内の地上設備の設置位置に相当するキロ程と、その絶対位置（緯度・経度）とが定義される。
【００５２】
制限速度情報６６０は、制限速度変化パターン６６１と、危険速度変化パターン６６３とを含み、上述したようにそれぞれキロ程変化に応じた速度の変化パターンが定義される。
【００５３】
さらに記憶部６０には、自車両が始発から終着まで走行する間に適宜更新されるデータとして、走行状況６７０と、自車両の車輪径６８０とが格納される。
【００５４】
走行状況６７０は、走行中の自車両の走行距離６７１、走行速度６７３、走行位置６７５、及びキロ程６７７を含む。
走行距離６７１は、走行状況計測部３０によって算出される移動量を積算して記憶する。
走行速度６７３は、走行状況計測部３０によって算出される移動速度を更新記憶する。
走行位置６７５は、走行状況計測部３０から入力される自車両の移動量及び移動方位と、車輪径６８０とをもとに予測される自車両の絶対位置（緯度・経度）を更新記憶する。また、走行位置６７５は、当該走行位置６７５がＧＰＳ測位ポイントの場合や、車輪の空転・滑走が検出された場合において、ＧＰＳ信号を利用して測位された自車両の絶対位置（緯度・経度）によって補正される。
キロ程６７７は、現在の走行位置６７５におけるキロ程を更新記憶する。
また車輪径６８０は、前述のように、ＧＰＳ信号を利用して測位された車両の絶対位置によって走行位置６７５を補正した際の補正量に基づいて補正される。これにより、磨耗による車輪径の誤差を補正し、走行位置６７５の算出精度を向上させる。
【００５５】
［処理の流れ］
次に、図７〜図１０を参照して、本実施形態における処理の流れを説明する。本実施形態では、非常停止システム１は、自車両が始発から終着まで走行する間、走行位置算出処理、走行速度監視処理、及び走行状況ナビゲーション処理の各処理を所定の時間間隔毎に繰り返し実行する。以下、これら各処理の具体的な流れについて順に説明する。
【００５６】
（走行位置算出処理）
先ず、図７を参照して、走行位置算出処理の流れについて説明する。尚ここで説明する処理は、ＣＰＵ４０がキロ程変換プログラム６１１を含む走行位置算出プログラム６１０を読み出して実行することにより実現される。
【００５７】
走行位置算出処理では、ＣＰＵ４０は、先ず走行状況計測部３０から入力される自車両の移動量及び移動方位と、車輪径６８０とをもとに自車両の絶対位置（緯度・経度）を予測し、走行位置６７５を更新する（ステップａ１０）。またこのとき、ＣＰＵ４０は、走行状況計測部３０から入力される移動量を積算して走行距離をカウントし、走行距離６７１を更新するとともに、走行状況計測部３０から入力される移動速度を走行速度６７３として記憶部６０に格納する。
【００５８】
続いて、ＣＰＵ４０は、走行位置６７５が所定のＧＰＳ測位ポイントか否かを判定する。そして、ＧＰＳ測位ポイントでないならば（ステップａ２０：ＮＯ）、ＣＰＵ４０は、続いて車輪の空転・滑走を検出する。尚、車輪の空転・滑走の検出方法については公知の技術を用いて実現することとし、ここでの詳細な説明は省略する。そして、車輪の空転・滑走が検出されなければ（ステップａ３０：ＮＯ）、ＣＰＵ４０は、後述するステップａ７０のキロ程変換処理に移行する。
【００５９】
一方、走行位置６７５がＧＰＳ測位ポイントの場合（ステップａ２０：ＹＥＳ）、或いは車輪の空転・滑走が検出された場合には（ステップａ３０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４０は、ステップａ４０に移行してＧＰＳ衛星からの電波を受信し、車両の絶対位置（緯度・経度）を測位する。そして、ＣＰＵ４０は、測位した絶対位置に従って走行位置６７５を補正して更新するとともに（ステップａ５０）、その補正量をもとに車輪径６８０を補正し（ステップａ６０）、ステップａ７０に移行する。
【００６０】
ステップａ７０では、ＣＰＵ４０は、キロ程変換処理を実行する。図８は、キロ程変換処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【００６１】
キロ程変換処理では、先ずＣＰＵ４０は、キロ程管理ＤＢ６４０の中から、走行位置６７５を基準とした所定範囲内に含まれる絶対位置が設定されたレコードを抽出する（ステップｂ１０）。ここで所定範囲とは、例えば走行位置６７５を中心とした１０ｍ四方の矩形領域等、適宜決定される。
【００６２】
続いてＣＰＵ４０は、走行位置６７５と抽出したレコードに設定されている絶対位置との間の距離をそれぞれ算出する（ステップｂ２０）。そして、ＣＰＵ４０は、走行位置６７５との距離が最も近接する絶対位置が設定されたレコードを選出し（ステップｂ３０）、当該レコードに設定されているキロ程をキロ程６７７として記憶部６０に格納する（ステップｂ４０）。
【００６３】
（走行速度監視処理）
次に、図９を参照して、走行速度監視処理の流れについて説明する。尚ここで説明する処理は、ＣＰＵ４０が走行速度監視プログラム６２０を読み出して実行することにより実現される。
【００６４】
この走行速度監視処理では、ＣＰＵ４０は、先ず、走行速度６７３及びキロ程６７７を制限速度変化パターン６６１と照らし合わせ、現在の走行速度６７３が現在のキロ程６７７に対応する制限速度を超過するか否かを判定する。そして、走行速度６７３が制限速度を超過していない場合には（ステップｃ１０：ＮＯ）、本処理は終了される。
【００６５】
一方、走行速度６７３が制限速度を超過したならば（ステップｃ１０：ＹＥＳ）、警告モードに移行し、ＣＰＵ４０は、走行状況報知部５０を制御して警告警報の出力を開始する（ステップｃ２０）。具体的には、ＣＰＵ４０は、警告警報音の音出力制御、警告警報メッセージの表示出力制御、表示灯の点灯制御を行う。そして、ＣＰＵ４０は、タイマーを起動して警告期間の計時を開始する（ステップｃ３０）。
【００６６】
タイマーを起動したならば、ＣＰＵ４０は、制限速度変化パターン６６１を参照し、現在の走行位置６７５における走行速度６７３の制限速度超過を再度判定する。
【００６７】
そして、ＣＰＵ４０は、走行速度６７３が制限速度以下に減速されたならば（ステップｃ４０：ＮＯ）、警告モードを解除し、走行状況報知部５０を制御して警告警報の出力を停止する（ステップｃ５０）。警告警報の出力を停止した場合には、ＣＰＵ４０は、ステップｃ１００に移行する。
【００６８】
一方ＣＰＵ４０は、走行速度６７３が制限速度を超過したままならば（ステップｃ４０：ＹＥＳ）、続いて走行速度６７３のエリア判定を行う（ステップｃ６０）。すなわち、走行速度６７３が警告出力エリア内なのか、非常制動制御エリアなのかを判定する。
【００６９】
走行速度６７３が非常制動制御エリア内（すなわち、危険速度を超過した）ならば、ＣＰＵ４０は、ステップｃ８０に移行する。
一方、走行速度６７３が警告出力エリア内ならば、ＣＰＵ４０は、タイマーが計時する経過時間が警告期間を経過するまでの間はステップｃ４０に戻る。そして、警告期間が経過した場合には（ステップｃ７０：ＮＯ）、ＣＰＵ４０は、ステップｃ８０に移行する。
【００７０】
ステップｃ８０では、ＣＰＵ４０は、走行状況報知部５０を制御して非常制動警報を出力する。具体的には、ＣＰＵ４０は、非常制動警報音の音出力制御、非常制動警報メッセージの表示出力制御、表示灯の点灯制御を行う。
【００７１】
そして、ＣＰＵ４０は、非常制動制御を行う（ステップｃ９０）。例えば、ブレーキ装置に制御信号を出力して自車両を停止させることとしてもよいし、自車両に非常ブレーキ装置（ＥＢ装置（ＥＢ：Emergency Brake device））が搭載されている場合には、このＥＢ装置を介して自車両を停止させることとしてもよい。非常制動制御を行ったならば、ＣＰＵ４０は、ステップｃ１００に移行する。
【００７２】
ステップｃ１００では、タイマーを停止してリセットする。
【００７３】
（走行状況ナビゲーション処理）
図１０は、走行状況ナビゲーション処理の流れを説明するためのフローチャートである。尚ここで説明する処理は、ＣＰＵ４０が走行状況ナビゲーションプログラム６３０を読み出して実行することによって実現される。
【００７４】
走行状況ナビゲーション処理では、先ずＣＰＵ４０は、横軸にキロ程、縦軸に列車速度をとって制限速度変化パターン６６１をグラフ化し、自車両の走行位置６７５、走行速度６７３、キロ程６７７等とともに表示した走行状況ナビゲーション画面を表示する制御を行う（ステップｄ１０）。
【００７５】
そして、ＣＰＵ４０は、キロ程管理ＤＢ６４０を参照し、走行位置６７５に対応するインデックスと、インデックスの単位距離間隔とから現在位置の起算距離（現在地起算距離）を算出する（ステップｄ２０）。尚このとき、ＣＰＵ４０は、算出した現在地起算距離によって走行距離６７１の計測誤差を補正することとしてもよい。
【００７６】
次に、ＣＰＵ４０は、線路データ６５１を参照し、進行方向側の接近しつつある速度制限区間を検索する（ステップｄ３０）。例えばＣＰＵ４０は、自車両の走行位置を含む進行方向側にある速度制限区間であって、走行位置６７５から所定範囲内にある速度制限区間（例えば、前方１ｋｍ以内にある速度制限区間）を検索する。
【００７７】
次いで、ＣＰＵ４０は、制限速度変化パターン６６１を参照して、検索された各速度制限区間それぞれの制限速度を読み出す（ステップｄ４０）。そして、ＣＰＵ４０は、走行位置６７５から検索された各速度制限区間それぞれへの実際の距離を算出する（ステップｄ５０）。すなわち、ＣＰＵ４０は、キロ程管理ＤＢ６４０を参照して検索された各速度制限区間それぞれの始発位置からの起算距離を算出し、ステップｄ２０で算出した自車両の現在地起算距離との差によって求める。
【００７８】
そして、ＣＰＵ４０は、ステップｄ１０で表示した走行状況ナビゲーション画面に、ステップｄ３０で検索された接近しつつある各速度制限区間それぞれを、ステップｄ４０で読み出した制限速度及びステップｄ５０で算出した走行位置６７５からの距離とともに表示する制御を行う（ステップｄ６０）。
【００７９】
次に、ＣＰＵ４０は、地上設備データ６５３を参照し、進行方向側の接近しつつある地上設備を検索する（ステップｄ７０）。例えばＣＰＵ４０は、自車両の走行位置を含む進行方向側に設置される地上設備であって、走行位置６７５から所定範囲内に設置される地上設備（例えば、前方１ｋｍ以内に設置される地上設備）を検索する。
【００８０】
次いで、ＣＰＵ４０は、走行位置６７５から検索された各地上設備それぞれへの実際の距離を算出する（ステップｄ８０）。すなわち、ＣＰＵ４０は、キロ程管理ＤＢ６４０を参照して検索された各地上設備それぞれの始発位置からの起算距離を算出し、ステップｄ２０で算出した自車両の現在地起算距離との差によって求める。
【００８１】
そして、ＣＰＵ４０は、ステップｄ３０で表示した走行状況ナビゲーション画面に、ステップｄ７０で検索された接近しつつある各地上設備それぞれを、ステップｄ８０で算出した走行位置６７５からの距離とともに表示する制御を行う（ステップｄ９０）。
【００８２】
［画面例］
次に、図１１及び図１２を参照して、表示画面例を説明する。
【００８３】
図１１は、自車両が制限速度以下の走行速度で走行中の場合に表示部５１に表示される走行状況ナビゲーション画面の一例を示す図である。図１１に示すように、走行状況ナビゲーション画面には、横軸にキロ程、縦軸に列車速度をとってグラフ化された制限速度変化パターンが自車両の走行位置に応じて左右方向にスクロール表示されるとともに、現在の走行速度に応じて走行速度指示マーカＭＫが表示される。したがって運転手は、走行状況ナビゲーション画面によって、現在の走行位置における制限速度と実際の走行速度とを常に確認することができる。
【００８４】
また、走行状況ナビゲーション画面には、進行方向前方の速度制限区間及び地上設備の情報が表示される。図１１では、カーブ区間が接近している旨の表示Ｍ１１がなされ、当該カーブ区間までの距離及び制限速度が報知されている。また、駅が接近している旨の表示Ｍ１３、橋梁が接近している旨の表示Ｍ１５、及び踏切が接近している旨の表示Ｍ１７がなされ、各地上設備までの距離が報知されている。したがって運転手は、走行状況ナビゲーション画面によって、走行前方にあって、接近しつつある速度制限区間及び地上設備を最近接のものから順に常時確認することができる。
【００８５】
一方図１２は、非常制動制御が行われた場合に表示部５１に表示される表示画面例を示す図である。図１２に示すように、走行状況ナビゲーションの表示上に非常制動警報メッセージの表示Ｍ２１の表示がなされている。
【００８６】
以上説明したように、本実施形態によれば、走行状況計測部３０及びＧＰＳ測位部２０の出力をもとに自車両の走行位置６７５及び走行速度６７３を算出し、制限速度変化パターン６６１と照らし合わせることによって走行速度６７３の制限速度超過を監視することができる。そして、制限速度を超過した場合であって、当該制限速度を超過した状態が所定の警告期間の間継続した場合には、非常制動制御を行って車両を停止させることができる。さらに、速度制限地点で停止するための危険速度パターン６６３と照らし合わせることによって、走行速度６７３の危険速度超過を監視することができる。そして、危険速度を超過したと判定した場合は、警告期間の経過有無に関わらず即時に非常制動制御を行うことができる。また、走行速度６７３が制限速度や危険速度を超過した場合を報知し、運転士の注意を喚起することができる。
【００８７】
これによれば、地上側への地上装置の設置を必要とせずに車上側で走行速度の制限速度超過を監視し、非常制動制御を適切に行うことができるので、列車運行の安全性を低コストで向上させることができる。
【００８８】
また、制限速度変化パターンとともに、車両の走行位置６７５及び走行速度６７３の変化を随時更新表示して走行状況をナビゲーションすることができる。さらに、自車両が接近しつつある或いは走行中の速度制限区間の速度制限や当該速度制限区間までの距離や、同様に自車両が接近しつつある地上設備までの距離を表示する制御を行い、運転士の注意を喚起することができる。
【００８９】
なお、上記した実施形態では、制限速度変化パターン６６１から速度制限区間の制限速度を読み出すこととしたが、線路データ６５１において、各速度制限区間の制限速度を設定しておくこととしてもよい。またこの場合には、制限速度を車種別に設定しておき、自車両の車種に応じた制限速度を読み出して利用することとしてもよい。
【００９０】
また上記した実施形態では、自車両の走行速度が制限速度を超過した場合であって、当該制限速度を超過した状態が所定の警告期間の間継続した場合に非常制動制御を行うこととしたが、以下のようにしてもよい。すなわち、例えば、カーブや勾配、ポイントといった速度制限区間や、速度制限区間の入口付近、軌道に沿って設置される踏切や橋梁等の設置位置の手前側等を制動制御区間として予め設定しておき、自車両の走行速度が制限速度を超過した場合に、自車両の走行位置が制動制御区間内か否かを判定する。そして、所定の速度制限区間内ならば制動制御を行い、走行速度を制限速度以下に減速させることとしてもよい。
【００９１】
また上記した実施形態では、走行状況計測部３０から入力される自車両の移動量及び移動方位と、車輪径６８０とをもとに自車両の絶対位置（緯度・経度）を予測するとともに、その予測した絶対位置を所定のタイミングでＧＰＳ信号を利用して測位された自車両の絶対位置（緯度・経度）によって補正することにより自車両の走行位置を算出することとしたが、以下のようにしてもよい。
【００９２】
すなわち、軌道に敷設された地上子位置を基準位置とし、当該基準位置からの移動量を積算して自車両の走行位置を検出することとしてもよい。具体的には、地上子間の距離と、当該地上子間の走行中に速度発電機３１から出力されたパルス数と、車輪径６８０とに基づいてパルス単位距離を算出し、算出したパルス単位距離をもとに基準位置からの移動量を積算して自車両の走行位置を検出する。自車両が地上子位置を通過した場合には、基準位置に当該通過した地上子位置を設定する。またこのとき、走行した地上子間の距離と、当該地上子間の走行中に積算された移動量とに基づいて車輪径６８０を補正する。尚この場合、説明の便宜上車輪径を用いるとしているが、実際には、パルス単位距離が車輪径と等価的な値となるため車輪径は不用である。補正においても、直接パルス単位距離を補正すればよい。
【００９３】
或いは、停車駅を基準位置とし、当該基準位置からの移動量を積算して自車両の走行位置を検出することとしてもよい。具体的には、停車駅においてＧＰＳ衛星からの電波を受信し、車両の絶対位置（緯度・経度）を測位する。そして、ＧＰＳ信号を利用して算出した停車駅間の距離と、当該停車駅間の走行中に速度発電機３１から出力されたパルス数と、車輪径６８０とに基づいてパルス単位距離を算出し、算出したパルス単位距離をもとに基準位置からの移動量を積算して自車両の走行位置を検出する。自車両が停車駅で停止した場合には、基準位置に当該停止した停車駅で測位した車両の絶対位置を設定する。またこのとき、走行した停車駅間の距離と、当該地上子間の走行中に積算された移動量とに基づいて車輪径６８０を補正する。尚この場合においても、説明の便宜上車輪径を用いるとしているが、実際には、パルス単位距離が車輪径と等価的な値となるため車輪径は不用である。補正においても、直接パルス単位距離を補正すればよい。
【００９４】
また本発明の現在地キロ程割出装置は、在来型の鉄道システムの鉄道車両の他、モノレールやゴムタイヤ式システム、軽快電車（ＬＲＶ）等の新交通システムの車両や、路面電車、道路走行・軌道走行可能なデュアルモード車両等のデュアルモード交通システムの車両、軌陸車等にも同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】制限速度変化パターン及び危険速度変化パターンをグラフ化した図。
【図２】車両の運転曲線例を示す図。
【図３】非常停止システムの機能構成の一例を示すブロック図。
【図４】キロ程管理ＤＢのデータ構成例を示す図。
【図５】線路データのデータ構成例を示す図。
【図６】地上設備データのデータ構成例を示す図。
【図７】走行位置算出処理の流れを説明するためのフローチャート。
【図８】キロ程変換処理の流れを説明するためのフローチャート。
【図９】走行速度監視処理の流れを説明するためのフローチャート
【図１０】走行状況ナビゲーション処理の流れを説明するためのフローチャート。
【図１１】自車両が制限速度以下の走行速度で走行中の場合の表示画面の一例を示す図。
【図１２】非常制動制御が行われた場合の表示画面例を示す図。
【符号の説明】
【００９６】
１ 非常停止システム
１０ 入力部
２０ ＧＰＳ測位部
３０ 走行状況計測部
３１ 速度発電機
３３ ジャイロ
４０ ＣＰＵ
５０ 走行状況報知部
５１ 表示部
５３ 表示灯
５５ 音出力部
６０ 記憶部
６１０ 走行位置算出プログラム
６１１ キロ程変換プログラム
６２０ 走行速度監視プログラム
６３０ 走行状況ナビゲーションプログラム
６４０ キロ程管理ＤＢ
６５０ 軌道情報
６５１ 線路データ
６５３ 地上設備データ
６６０ 制限速度情報
６６１ 制限速度変化パターン
６６３ 危険速度変化パターン
６７０ 走行状況
６７１ 走行距離
６７３ 走行速度
６７５ 走行位置
６７７ キロ程
６８０ 車輪径
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軌道を走行する車両に搭載されて異常走行時に当該車両を非常停止させる非常停止システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の衝突事故を防止するための保安装置が種々開発・実用化されている。例えば、信号機の停止現示を警告し、非常ブレーキを作動して停止信号の冒進を防止する自動列車停止装置（ＡＴＳ装置（ＡＴＳ：Automatic Train Stop））や、レールを介して地上から伝送されるＡＴＣ信号に従って制限速度を判定し、走行速度が制限速度を超過した場合にブレーキを作動して車両の速度を制御する自動列車制御装置（ＡＴＣ装置（ＡＴＣ：Automatic Train Control））等がある。
【０００３】
また、ＡＴＳ−Ｐ型と呼ばれるＡＴＳ装置のように、軌道回路や軌道に沿って敷設される地上子等から伝送されるＡＴＳ信号に基づいて速度照査パターンを生成する機能を有し、当該速度照査パターンが示す速度を走行速度が超過した場合に、自動的にブレーキを作動して車両を減速又は停止させるものもある。
【０００４】
さらには、前述のＡＴＣ装置等の保安装置によって制限速度以下の走行速度を維持しながら、制限速度以下の許容速度領域を最大限活用することによって遅延発生時のダイヤ回復等を支援するといった装置もある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−２３８３０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記したＡＴＣ装置やＡＴＳ−Ｐ型のＡＴＳ装置等の保安装置は、自車両の制限速度超過を監視するため、停止信号の冒進を防止する従来のＡＴＳ装置と比較して安全性が高い。しかしながらこの種の保安装置では、ＡＴＣ信号やＡＴＳ信号を車上側に伝送する装置を地上側に設置する必要があるため、閑散線区等においては、導入に係る費用の負担が問題となっている。
そこで本発明は、地上装置を設置することなく列車運行の安全性を低コストで向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するための第１の発明の非常停止システムは、
軌道を走行する車両に搭載されて異常走行時に当該車両を非常停止させる非常停止システムであって、
前記車両が走行する軌道に沿った制限速度変化パターンを記憶する制限速度パターン記憶手段（例えば、図３に示す制限速度変化パターン６６１）と、
前記車両の走行位置及び走行速度を計測する走行状況計測手段（例えば、図３に示す走行状況計測部３０）と、
前記制限速度パターン記憶手段に記憶された制限速度変化パターンに従って、前記計測された車両の走行速度が前記計測された走行位置における制限速度を超過したか否かを判定し、制限速度を超過した場合であって、当該制限速度を超過した状態が所定の警告期間の間継続した場合に、前記車両の非常制動制御を行って前記車両を停止させる非常制動制御手段（例えば、図３に示すＣＰＵ４０；図９に示すステップｃ１０（ＹＥＳ）〜ｃ９０）と、
を備えるものである。
【０００７】
この第１の発明によれば、車両の走行位置及び走行速度を計測し、制限速度変化パターンと照らし合わせることによって走行速度の制限速度超過を監視することができる。そして、制限速度を超過した場合であって、当該制限速度を超過した状態が所定の警告期間の間継続した場合に、非常制動制御を行って車両を停止させることができる。これによれば、地上設備を導入することなく車上側で走行速度の制限速度超過を監視し、非常制動制御を適切に行うことができるので、列車運行の安全性を低コストで向上させることができる。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明の非常停止システムにおいて、
予め定められた速度制限地点に非常制動で停止するための臨界速度と臨界位置との関係から定められ、前記制限速度変化パターンの速度を超える速度を危険速度とする危険速度変化パターンを記憶する危険速度パターン記憶手段（例えば、図３に示す危険速度変化パターン６６３）を更に備え、
前記非常制動制御手段は、前記危険速度パターン記憶手段に記憶された危険速度変化パターンに従って、前記計測された車両の走行速度が前記計測された走行位置における危険速度を超過したか否かを判定し、危険速度を超過したと判定した場合は、前記所定の警告期間の経過有無に関わらず即時に非常制動制御を行うものである。
【０００９】
この第２の発明によれば、速度制限地点で停止するための危険速度パターンと照らし合わせることによって、走行速度の危険速度超過を監視することができる。そして、危険速度を超過したと判定した場合は、警告期間の経過有無に関わらず即時に非常制動制御を行うことができるので、列車運行の安全性をより一層向上させることができる。停止位置の手前に設定される速度制限地点で確実に停止することができるので、停車駅通過等の運転ミスを防止することができる。
【００１０】
第３の発明は、第１又は第２の発明の非常停止システムにおいて、
前記計測された走行位置が所定の制動制御区間内か否かを判定する判定手段と、
前記制限速度パターン記憶手段に記憶された制限速度変化パターンに従って、前記計測された車両の走行速度が前記計測された走行位置における制限速度を超過したか否かを判定し、制限速度を超過した場合であって、前記判定手段により制動制御区間内と判定された場合に、前記車両の制動制御を行って前記車両の走行速度を前記計測された走行位置における制限速度以下に減速させる制動制御手段と、
を更に備えるものである。
【００１１】
ここで、制動制御区間とは、例えば、カーブや勾配、ポイントといった速度制限区間や、速度制限区間の入口付近、軌道に沿って設置される踏切や橋梁等の設置位置の手前側等、適宜設定される。
この第３の発明によれば、制動制御区間内を走行中に制限速度を超過した場合には、制動制御を行って車両の走行速度を制限速度以下に減速させることができる。これによれば、地上設備を導入することなく車上側で走行速度の制限速度超過を監視し、所定の制動制御区間内の場合に自動的に制動制御を行うことができるので、列車運行の安全性を低コストで向上させることができる。
【００１２】
第４の発明は、第１〜第３の何れかの発明の非常停止システムにおいて、
前記制限速度変化パターンは、予め設定された軌道上の基準位置を起点としたキロ程変化に応じた制限速度の変化パターンであり、
前記走行状況計測手段は、前記計測された前記車両の走行位置をキロ程に変換するキロ程変換手段（例えば、図３に示すＣＰＵ４０；図８に示すキロ程変換処理）を有するものである。
【００１３】
鉄道施設は、予め設定された軌道上の基準位置を起点としたキロ程で管理・運営されているため、走行位置のキロ程が重要である。この第４の発明によれば、計測された車両の走行位置をキロ程に変換することができ、キロ程変化に応じた制限速度パターンと照らし合わせることによって制限速度超過を監視することができる。
【００１４】
第５の発明は、第１〜第４の何れかの発明の非常停止システムにおいて、
ＧＰＳ信号（ＧＰＳ：Global Positioning System）を利用して前記車両の走行位置を測位する測位手段（例えば、図３に示すＧＰＳ測位部２０）を更に備え、
前記走行状況計測手段は、前記計測された前記車両の走行位置を、前記測位手段により測位された走行位置に基づいて補正する補正手段（例えば、図３に示すＣＰＵ４０；図７に示すステップａ２０（ＹＥＳ）〜ａ５０）を有するものである。
【００１５】
この第５の発明によれば、ＧＰＳ信号を利用して測位された走行位置に基づいて車両の走行位置を補正することができ、より正確な車両の走行位置を求めることができる。
【００１６】
第６の発明は、第１〜第５の何れかの発明の非常停止システムにおいて、
前記非常制動制御手段により前記車両の走行速度が制限速度を超過したと判定された場合に、当該制限速度超過を報知する報知手段（例えば、図３に示すＣＰＵ４０，走行状況報知部５０；図９に示すステップｃ２０）を更に備えるものである。
【００１７】
この第６の発明によれば、例えば音出力や画像表示、ランプの点灯等によって走行速度の制限速度超過を報知し、運転士の注意を喚起することができる。
【００１８】
第７の発明は、第１〜第６の何れかの発明の非常停止システムにおいて、
前記制限速度パターン記憶手段に記憶されている制限速度変化パターンとともに、前記走行状況計測手段により計測された前記車両の走行位置及び走行速度の変化を随時更新表示する制御を行う表示制御手段（例えば、図３に示すＣＰＵ４０，表示部５１；図１０に示すステップｄ１０）を更に備えるものである。
【００１９】
この第７の発明によれば、制限速度変化パターンとともに、計測される車両の走行位置及び走行速度の変化を随時更新表示する制御を行うことができる。したがって、車両の走行状況をナビゲーションし、運転士に報知することができる。
【００２０】
第８の発明は、第７の発明の非常停止システムにおいて、
軌道上の速度制限区間の情報を記憶する速度制限区間記憶手段（例えば、図５に示す線路データ６５１）を更に備え、
前記表示制御手段は、前記速度制限区間記憶手段に記憶された速度制限区間を照査して、前記車両の走行前方所定距離内の速度制限区間に基づき、当該速度制限区間を走行する際の制限速度を表示する制御を行う区間制限速度表示制御手段（例えば、図３に示すＣＰＵ４０，表示部５１；図１０に示すステップｄ２０〜ｄ６０）を有するものである。
【００２１】
この第８の発明によれば、走行中の車両の走行前方所定距離内の速度制限区間における速度制限を表示する制御を行い、運転士の注意を喚起することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、車両の走行位置及び走行速度を計測し、制限速度変化パターンと照らし合わせることによって走行速度の制限速度超過を監視することができる。そして、制限速度を超過した場合であって、当該制限速度を超過した状態が所定の警告期間の間継続した場合に、非常制動制御を行って車両を停止させることができる。これによれば、地上設備を導入することなく車上側で走行速度の制限速度超過を監視し、非常制動制御を適切に行うことができるので、列車運行の安全性を低コストで向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照し、本発明を適用した非常停止システムの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２４】
本実施形態の非常停止システムは、例えば停止信号の冒進を防止する従来のＡＴＳ装置と併用されて運転士のブレーキ操作をサポートするものであり、車両に搭載される。詳細には、非常停止システムは、車両の走行速度を監視し、直線区間等で制限速度を超過したまま減速されない場合や危険速度を超過した場合に非常ブレーキを作動するものである。以下、所定の線区内の始発から終着までを対象駅間とし、車両が当該対象駅間を走行する場合を例に挙げて説明する。
【００２５】
［概要］
先ず、制限速度変化パターン及び危険速度変化パターンについて説明する。
【００２６】
制限速度変化パターンは、始発から終着までの対象駅間における制限速度を、所定の起点（例えば始発位置とする）を基準とした当該起点からの軌道に沿った距離を表す「キロ程」と対応付けて連続的に定義したものであり、直線区間における制限速度（最高速度）、カーブや勾配、ポイント、駅の近傍といった速度制限区間における制限速度に従って予め作成される。
【００２７】
一方危険速度変化パターンは、制限速度を超える速度であって、速度制限区間の始点位置に非常制動で停止するための臨界速度と臨界位置との関係から定められた危険速度をキロ程と対応付けて連続的に定義したものであり、制限速度変化パターンをもとに予め作成される。
【００２８】
尚、この制限速度変化パターン、及び当該制限速度変化パターンをもとに作成される危険速度変化パターンは、性能（車種）とダイヤ（停車駅）によって異なる曲線を描く。以下では、制限速度と危険速度との間の速度域を「警告出力エリア」と呼び、危険速度以上の速度域を「非常制動制御エリア」と呼ぶ。
【００２９】
図１は、横軸をキロ程、縦軸を速度とし、制限速度変化パターンを実線、危険速度変化パターンを一点鎖線でグラフ化した図である。また同図において、二点鎖線で車両の正常な運転曲線例を併せて示している。
【００３０】
本実施形態では、非常停止システムは、制限速度変化パターンと照らし合わせることによって自車両の制限速度超過を監視し、自車両の走行速度が制限速度を超過した場合（すなわち、警告出力エリア内の場合）に警告警報の出力を開始する。そして、当該制限速度を超過した状態が所定の警告期間（例えば、５秒間）の間継続した場合に、自動的に非常ブレーキを作動する。さらに、危険速度変化パターンと照らし合わせることによって自車両の危険速度超過を監視し、自車両の走行速度が危険速度を超過した場合（すなわち、非常制動制御エリア内の場合）には、前述の警告期間の経過有無に関わらず即時に非常ブレーキを作動する。
【００３１】
図２を参照して具体的に説明する。図２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ実線で示す制限速度変化パターン及び一点鎖線で示す危険速度変化パターンとともに、二点鎖線により車両の実運転を表した運転曲線例を示している。
【００３２】
例えば、図２（ａ）に示すように、走行速度が制限速度を超過すると（地点Ｐ１１）、警告モードに移行して当該時点からの経過時間の計時が開始される。そして、所定の警告期間が経過するまでの間に走行速度が制限速度以下に減速されたならば（地点Ｐ１３）、警告モードが解除される。警告モード中は、音出力、画像表示、及びランプの点灯が制御されて制限速度超過が報知される。
【００３３】
また、走行速度が制限速度を超過し（地点Ｐ１５）、当該制限速度を超過した状態が警告期間の間継続したならば（地点Ｐ１７）、非常ブレーキが作動されて車両が非常停止される。
【００３４】
一方、図２（ｂ）に示すように、走行速度が制限速度を超過すると（地点Ｐ２１）、前述のように警告モードに移行して当該時点からの経過時間の計時が開始されるが、走行速度が危険速度を超過したならば（地点Ｐ２３）、警告期間の経過有無に関わらず即時に非常ブレーキが作動されて車両が非常停止される。
【００３５】
同様に、図２（ｃ）に示すように、速度制限区間の入り口である速度制限地点Ｐ３１に接近し、走行速度が正常に減速されずに危険速度を超過した場合においても（地点Ｐ３３）、警告期間の経過有無に関わらず即時に非常ブレーキが作動されて車両が非常停止される。
【００３６】
このように、制限速度を超過したまま減速されない場合や危険速度を超過した場合等の運転士の運転をサポートすることができる。そして、当該速度制限地点で自車両を確実に停止させることができるので、制限速度超過による車両の衝突事故や脱線事故等を防止し、列車運行の安全性を高めることが可能となる。
【００３７】
［機能構成］
図３は、非常停止システム１の機能構成の一例を示すブロック図である。図３に示すように、非常停止システム１は、入力部１０、ＧＰＳ測位部２０、走行状況計測部３０、ＣＰＵ４０、走行状況報知部５０、記憶部６０の各機能部を備えて構成されており、例えばコンピュータシステムを利用してシステムが構築される。
【００３８】
入力部１０は、例えばキーボードやマウス、タッチパネル、ダイヤル及び各種スイッチ等によって実現され、操作入力に応じた操作信号をＣＰＵ４０に出力する。
【００３９】
ＧＰＳ測位部２０は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信するＧＰＳアンテナ等を備えて構成され、ＧＰＳアンテナで受信した電波から自車両の絶対位置（緯度・経度によって定まる座標）を測位する。具体的には、例えばＧＰＳ衛星からの電波を受信し易い位置等、適宜設定されるＧＰＳ測位ポイントにおいて、自車両の絶対位置を測位する。
【００４０】
走行状況計測部３０は、自車両の相対的な位置変化を計測するためのものであり、車輪の回転に応じてパルスを発生させる速度発電機３１と、角速度を検出するジャイロ３３とを備えて構成される。走行状況計測部３０は、パルス信号に基づいて自車両の移動速度及び移動量を算出するとともに、角速度信号に基づいて自車両の移動方位を算出して、これらをＣＰＵ４０に出力する。
【００４１】
本実施形態では、ＧＰＳ測位部２０により測位される車両の絶対位置と、走行状況計測部３０により計測される自車両の位置変化とを組み合わせて、車両の走行位置の算出精度を向上させている。
【００４２】
ＣＰＵ４０は、記憶部６０に格納されているプログラム及びデータに従って各種の演算処理を実行し、各機能部への指示やデータの転送等を行って非常停止システム１を統括的に制御する。
【００４３】
走行状況報知部５０は、自車両の走行状況を報知するためのものであり、表示部５１と、表示灯５３と、音出力部５５とを備えて構成される。
【００４４】
表示部５１は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＥＬＤ（Electronic Luminescent Display）等により構成され、画面表示によって制限速度超過や危険速度超過の報知、走行状況のナビゲーション表示等を行う。
表示灯５３は、ＬＥＤ等で構成され、点灯表示によって制限速度超過や危険速度超過の報知を行う。
音出力部５５は、スピーカ等で構成され、警報音の音出力によって制限速度超過や危険速度超過の報知を行う。
【００４５】
記憶部６０は、更新記憶可能なフラッシュメモリ等のＲＯＭやＲＡＭといった各種ＩＣメモリ、或いは非常停止システム１に内蔵或いはデータ通信端子で接続されたハードディスクや、ＣＤ−ＲＯＭ等の情報記憶媒体及びその読取装置等で構成され、非常停止システム１の動作に係るプログラムや当該プログラムによる処理結果等のデータを記憶する。
【００４６】
特に、本実施形態を実現するため、自車両の走行位置を算出する機能を実現させるための走行位置算出プログラム６１０と、走行速度の制限速度超過を監視して非常制動制御を行う機能を実現させるための走行速度監視プログラム６２０と、走行状況ナビゲーションを表示制御する機能を実現させるための走行状況ナビゲーションプログラム６３０とが格納され、走行位置算出プログラム６１０は、算出した走行位置をキロ程に変換する機能を実現させるためのキロ程変換プログラム６１１を含む。
【００４７】
また記憶部６０には、データとして、キロ程管理ＤＢ６４０と、軌道情報６５０と、制限速度情報６６０とが格納される。
【００４８】
キロ程管理ＤＢ６４０は、走行線区内のキロ程とその絶対位置（緯度・経度）との対応関係を定義したデータベースである。図４は、キロ程管理ＤＢ６４０のデータ構成例を示す図である。本実施形態では、キロ程管理ＤＢ６４０は、インデックスと対応付けて、キロ程とその絶対位置（緯度・経度）とを格納する。尚、インデックスは、始発位置から順に終着位置まで走行線区の軌道に沿って単位距離間隔（例えば１ｍ間隔）で割り振られる通し番号である。キロ程は、一部区間で値が不連続であったり重複していたりするため、始発位置から所望のキロ程までの実際の距離（以下、「起算距離」という。）は、このインデックスと単位距離間隔とから算出される。
【００４９】
軌道情報６５０は、線路データ６５１と、地上設備データ６５３とを含む。
【００５０】
線路データ６５１は、走行線区内のカーブや勾配、ポイント、停車駅の近傍といった速度制限区間の情報を記憶する。図５は、線路データ６５１のデータ構成例を示す図である。図５に示すように、線路データ６５１には、各種速度制限区間の始点及び終点に相当するキロ程と、その絶対位置（緯度・経度）とが定義される。尚図示しないが、カーブ区間における曲率、勾配区間における勾配の角度等の情報を適宜設定することとしてもよい。
【００５１】
地上設備データ６５３は、軌道に沿って設置される駅、踏切、橋梁等の他、信号機、地上子、曲線標や勾配標、距離標、速度制限標識等の標識といった運行管理用の設備等、鉄道施設内の地上設備の設置位置を記憶する。図６は、地上設備データ６５３のデータ構成例を示す図である。図６に示すように、地上設備データ６５３には、鉄道施設内の地上設備の設置位置に相当するキロ程と、その絶対位置（緯度・経度）とが定義される。
【００５２】
制限速度情報６６０は、制限速度変化パターン６６１と、危険速度変化パターン６６３とを含み、上述したようにそれぞれキロ程変化に応じた速度の変化パターンが定義される。
【００５３】
さらに記憶部６０には、自車両が始発から終着まで走行する間に適宜更新されるデータとして、走行状況６７０と、自車両の車輪径６８０とが格納される。
【００５４】
走行状況６７０は、走行中の自車両の走行距離６７１、走行速度６７３、走行位置６７５、及びキロ程６７７を含む。
走行距離６７１は、走行状況計測部３０によって算出される移動量を積算して記憶する。
走行速度６７３は、走行状況計測部３０によって算出される移動速度を更新記憶する。
走行位置６７５は、走行状況計測部３０から入力される自車両の移動量及び移動方位と、車輪径６８０とをもとに予測される自車両の絶対位置（緯度・経度）を更新記憶する。また、走行位置６７５は、当該走行位置６７５がＧＰＳ測位ポイントの場合や、車輪の空転・滑走が検出された場合において、ＧＰＳ信号を利用して測位された自車両の絶対位置（緯度・経度）によって補正される。
キロ程６７７は、現在の走行位置６７５におけるキロ程を更新記憶する。
また車輪径６８０は、前述のように、ＧＰＳ信号を利用して測位された車両の絶対位置によって走行位置６７５を補正した際の補正量に基づいて補正される。これにより、磨耗による車輪径の誤差を補正し、走行位置６７５の算出精度を向上させる。
【００５５】
［処理の流れ］
次に、図７〜図１０を参照して、本実施形態における処理の流れを説明する。本実施形態では、非常停止システム１は、自車両が始発から終着まで走行する間、走行位置算出処理、走行速度監視処理、及び走行状況ナビゲーション処理の各処理を所定の時間間隔毎に繰り返し実行する。以下、これら各処理の具体的な流れについて順に説明する。
【００５６】
（走行位置算出処理）
先ず、図７を参照して、走行位置算出処理の流れについて説明する。尚ここで説明する処理は、ＣＰＵ４０がキロ程変換プログラム６１１を含む走行位置算出プログラム６１０を読み出して実行することにより実現される。
【００５７】
走行位置算出処理では、ＣＰＵ４０は、先ず走行状況計測部３０から入力される自車両の移動量及び移動方位と、車輪径６８０とをもとに自車両の絶対位置（緯度・経度）を予測し、走行位置６７５を更新する（ステップａ１０）。またこのとき、ＣＰＵ４０は、走行状況計測部３０から入力される移動量を積算して走行距離をカウントし、走行距離６７１を更新するとともに、走行状況計測部３０から入力される移動速度を走行速度６７３として記憶部６０に格納する。
【００５８】
続いて、ＣＰＵ４０は、走行位置６７５が所定のＧＰＳ測位ポイントか否かを判定する。そして、ＧＰＳ測位ポイントでないならば（ステップａ２０：ＮＯ）、ＣＰＵ４０は、続いて車輪の空転・滑走を検出する。尚、車輪の空転・滑走の検出方法については公知の技術を用いて実現することとし、ここでの詳細な説明は省略する。そして、車輪の空転・滑走が検出されなければ（ステップａ３０：ＮＯ）、ＣＰＵ４０は、後述するステップａ７０のキロ程変換処理に移行する。
【００５９】
一方、走行位置６７５がＧＰＳ測位ポイントの場合（ステップａ２０：ＹＥＳ）、或いは車輪の空転・滑走が検出された場合には（ステップａ３０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４０は、ステップａ４０に移行してＧＰＳ衛星からの電波を受信し、車両の絶対位置（緯度・経度）を測位する。そして、ＣＰＵ４０は、測位した絶対位置に従って走行位置６７５を補正して更新するとともに（ステップａ５０）、その補正量をもとに車輪径６８０を補正し（ステップａ６０）、ステップａ７０に移行する。
【００６０】
ステップａ７０では、ＣＰＵ４０は、キロ程変換処理を実行する。図８は、キロ程変換処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【００６１】
キロ程変換処理では、先ずＣＰＵ４０は、キロ程管理ＤＢ６４０の中から、走行位置６７５を基準とした所定範囲内に含まれる絶対位置が設定されたレコードを抽出する（ステップｂ１０）。ここで所定範囲とは、例えば走行位置６７５を中心とした１０ｍ四方の矩形領域等、適宜決定される。
【００６２】
続いてＣＰＵ４０は、走行位置６７５と抽出したレコードに設定されている絶対位置との間の距離をそれぞれ算出する（ステップｂ２０）。そして、ＣＰＵ４０は、走行位置６７５との距離が最も近接する絶対位置が設定されたレコードを選出し（ステップｂ３０）、当該レコードに設定されているキロ程をキロ程６７７として記憶部６０に格納する（ステップｂ４０）。
【００６３】
（走行速度監視処理）
次に、図９を参照して、走行速度監視処理の流れについて説明する。尚ここで説明する処理は、ＣＰＵ４０が走行速度監視プログラム６２０を読み出して実行することにより実現される。
【００６４】
この走行速度監視処理では、ＣＰＵ４０は、先ず、走行速度６７３及びキロ程６７７を制限速度変化パターン６６１と照らし合わせ、現在の走行速度６７３が現在のキロ程６７７に対応する制限速度を超過するか否かを判定する。そして、走行速度６７３が制限速度を超過していない場合には（ステップｃ１０：ＮＯ）、本処理は終了される。
【００６５】
一方、走行速度６７３が制限速度を超過したならば（ステップｃ１０：ＹＥＳ）、警告モードに移行し、ＣＰＵ４０は、走行状況報知部５０を制御して警告警報の出力を開始する（ステップｃ２０）。具体的には、ＣＰＵ４０は、警告警報音の音出力制御、警告警報メッセージの表示出力制御、表示灯の点灯制御を行う。そして、ＣＰＵ４０は、タイマーを起動して警告期間の計時を開始する（ステップｃ３０）。
【００６６】
タイマーを起動したならば、ＣＰＵ４０は、制限速度変化パターン６６１を参照し、現在の走行位置６７５における走行速度６７３の制限速度超過を再度判定する。
【００６７】
そして、ＣＰＵ４０は、走行速度６７３が制限速度以下に減速されたならば（ステップｃ４０：ＮＯ）、警告モードを解除し、走行状況報知部５０を制御して警告警報の出力を停止する（ステップｃ５０）。警告警報の出力を停止した場合には、ＣＰＵ４０は、ステップｃ１００に移行する。
【００６８】
一方ＣＰＵ４０は、走行速度６７３が制限速度を超過したままならば（ステップｃ４０：ＹＥＳ）、続いて走行速度６７３のエリア判定を行う（ステップｃ６０）。すなわち、走行速度６７３が警告出力エリア内なのか、非常制動制御エリアなのかを判定する。
【００６９】
走行速度６７３が非常制動制御エリア内（すなわち、危険速度を超過した）ならば、ＣＰＵ４０は、ステップｃ８０に移行する。
一方、走行速度６７３が警告出力エリア内ならば、ＣＰＵ４０は、タイマーが計時する経過時間が警告期間を経過するまでの間はステップｃ４０に戻る。そして、警告期間が経過した場合には（ステップｃ７０：ＮＯ）、ＣＰＵ４０は、ステップｃ８０に移行する。
【００７０】
ステップｃ８０では、ＣＰＵ４０は、走行状況報知部５０を制御して非常制動警報を出力する。具体的には、ＣＰＵ４０は、非常制動警報音の音出力制御、非常制動警報メッセージの表示出力制御、表示灯の点灯制御を行う。
【００７１】
そして、ＣＰＵ４０は、非常制動制御を行う（ステップｃ９０）。例えば、ブレーキ装置に制御信号を出力して自車両を停止させることとしてもよいし、自車両に非常ブレーキ装置（ＥＢ装置（ＥＢ：Emergency Brake device））が搭載されている場合には、このＥＢ装置を介して自車両を停止させることとしてもよい。非常制動制御を行ったならば、ＣＰＵ４０は、ステップｃ１００に移行する。
【００７２】
ステップｃ１００では、タイマーを停止してリセットする。
【００７３】
（走行状況ナビゲーション処理）
図１０は、走行状況ナビゲーション処理の流れを説明するためのフローチャートである。尚ここで説明する処理は、ＣＰＵ４０が走行状況ナビゲーションプログラム６３０を読み出して実行することによって実現される。
【００７４】
走行状況ナビゲーション処理では、先ずＣＰＵ４０は、横軸にキロ程、縦軸に列車速度をとって制限速度変化パターン６６１をグラフ化し、自車両の走行位置６７５、走行速度６７３、キロ程６７７等とともに表示した走行状況ナビゲーション画面を表示する制御を行う（ステップｄ１０）。
【００７５】
そして、ＣＰＵ４０は、キロ程管理ＤＢ６４０を参照し、走行位置６７５に対応するインデックスと、インデックスの単位距離間隔とから現在位置の起算距離（現在地起算距離）を算出する（ステップｄ２０）。尚このとき、ＣＰＵ４０は、算出した現在地起算距離によって走行距離６７１の計測誤差を補正することとしてもよい。
【００７６】
次に、ＣＰＵ４０は、線路データ６５１を参照し、進行方向側の接近しつつある速度制限区間を検索する（ステップｄ３０）。例えばＣＰＵ４０は、自車両の走行位置を含む進行方向側にある速度制限区間であって、走行位置６７５から所定範囲内にある速度制限区間（例えば、前方１ｋｍ以内にある速度制限区間）を検索する。
【００７７】
次いで、ＣＰＵ４０は、制限速度変化パターン６６１を参照して、検索された各速度制限区間それぞれの制限速度を読み出す（ステップｄ４０）。そして、ＣＰＵ４０は、走行位置６７５から検索された各速度制限区間それぞれへの実際の距離を算出する（ステップｄ５０）。すなわち、ＣＰＵ４０は、キロ程管理ＤＢ６４０を参照して検索された各速度制限区間それぞれの始発位置からの起算距離を算出し、ステップｄ２０で算出した自車両の現在地起算距離との差によって求める。
【００７８】
そして、ＣＰＵ４０は、ステップｄ１０で表示した走行状況ナビゲーション画面に、ステップｄ３０で検索された接近しつつある各速度制限区間それぞれを、ステップｄ４０で読み出した制限速度及びステップｄ５０で算出した走行位置６７５からの距離とともに表示する制御を行う（ステップｄ６０）。
【００７９】
次に、ＣＰＵ４０は、地上設備データ６５３を参照し、進行方向側の接近しつつある地上設備を検索する（ステップｄ７０）。例えばＣＰＵ４０は、自車両の走行位置を含む進行方向側に設置される地上設備であって、走行位置６７５から所定範囲内に設置される地上設備（例えば、前方１ｋｍ以内に設置される地上設備）を検索する。
【００８０】
次いで、ＣＰＵ４０は、走行位置６７５から検索された各地上設備それぞれへの実際の距離を算出する（ステップｄ８０）。すなわち、ＣＰＵ４０は、キロ程管理ＤＢ６４０を参照して検索された各地上設備それぞれの始発位置からの起算距離を算出し、ステップｄ２０で算出した自車両の現在地起算距離との差によって求める。
【００８１】
そして、ＣＰＵ４０は、ステップｄ３０で表示した走行状況ナビゲーション画面に、ステップｄ７０で検索された接近しつつある各地上設備それぞれを、ステップｄ８０で算出した走行位置６７５からの距離とともに表示する制御を行う（ステップｄ９０）。
【００８２】
［画面例］
次に、図１１及び図１２を参照して、表示画面例を説明する。
【００８３】
図１１は、自車両が制限速度以下の走行速度で走行中の場合に表示部５１に表示される走行状況ナビゲーション画面の一例を示す図である。図１１に示すように、走行状況ナビゲーション画面には、横軸にキロ程、縦軸に列車速度をとってグラフ化された制限速度変化パターンが自車両の走行位置に応じて左右方向にスクロール表示されるとともに、現在の走行速度に応じて走行速度指示マーカＭＫが表示される。したがって運転手は、走行状況ナビゲーション画面によって、現在の走行位置における制限速度と実際の走行速度とを常に確認することができる。
【００８４】
また、走行状況ナビゲーション画面には、進行方向前方の速度制限区間及び地上設備の情報が表示される。図１１では、カーブ区間が接近している旨の表示Ｍ１１がなされ、当該カーブ区間までの距離及び制限速度が報知されている。また、駅が接近している旨の表示Ｍ１３、橋梁が接近している旨の表示Ｍ１５、及び踏切が接近している旨の表示Ｍ１７がなされ、各地上設備までの距離が報知されている。したがって運転手は、走行状況ナビゲーション画面によって、走行前方にあって、接近しつつある速度制限区間及び地上設備を最近接のものから順に常時確認することができる。
【００８５】
一方図１２は、非常制動制御が行われた場合に表示部５１に表示される表示画面例を示す図である。図１２に示すように、走行状況ナビゲーションの表示上に非常制動警報メッセージの表示Ｍ２１の表示がなされている。
【００８６】
以上説明したように、本実施形態によれば、走行状況計測部３０及びＧＰＳ測位部２０の出力をもとに自車両の走行位置６７５及び走行速度６７３を算出し、制限速度変化パターン６６１と照らし合わせることによって走行速度６７３の制限速度超過を監視することができる。そして、制限速度を超過した場合であって、当該制限速度を超過した状態が所定の警告期間の間継続した場合には、非常制動制御を行って車両を停止させることができる。さらに、速度制限地点で停止するための危険速度パターン６６３と照らし合わせることによって、走行速度６７３の危険速度超過を監視することができる。そして、危険速度を超過したと判定した場合は、警告期間の経過有無に関わらず即時に非常制動制御を行うことができる。また、走行速度６７３が制限速度や危険速度を超過した場合を報知し、運転士の注意を喚起することができる。
【００８７】
これによれば、地上側への地上装置の設置を必要とせずに車上側で走行速度の制限速度超過を監視し、非常制動制御を適切に行うことができるので、列車運行の安全性を低コストで向上させることができる。
【００８８】
また、制限速度変化パターンとともに、車両の走行位置６７５及び走行速度６７３の変化を随時更新表示して走行状況をナビゲーションすることができる。さらに、自車両が接近しつつある或いは走行中の速度制限区間の速度制限や当該速度制限区間までの距離や、同様に自車両が接近しつつある地上設備までの距離を表示する制御を行い、運転士の注意を喚起することができる。
【００８９】
なお、上記した実施形態では、制限速度変化パターン６６１から速度制限区間の制限速度を読み出すこととしたが、線路データ６５１において、各速度制限区間の制限速度を設定しておくこととしてもよい。またこの場合には、制限速度を車種別に設定しておき、自車両の車種に応じた制限速度を読み出して利用することとしてもよい。
【００９０】
また上記した実施形態では、自車両の走行速度が制限速度を超過した場合であって、当該制限速度を超過した状態が所定の警告期間の間継続した場合に非常制動制御を行うこととしたが、以下のようにしてもよい。すなわち、例えば、カーブや勾配、ポイントといった速度制限区間や、速度制限区間の入口付近、軌道に沿って設置される踏切や橋梁等の設置位置の手前側等を制動制御区間として予め設定しておき、自車両の走行速度が制限速度を超過した場合に、自車両の走行位置が制動制御区間内か否かを判定する。そして、所定の速度制限区間内ならば制動制御を行い、走行速度を制限速度以下に減速させることとしてもよい。
【００９１】
また上記した実施形態では、走行状況計測部３０から入力される自車両の移動量及び移動方位と、車輪径６８０とをもとに自車両の絶対位置（緯度・経度）を予測するとともに、その予測した絶対位置を所定のタイミングでＧＰＳ信号を利用して測位された自車両の絶対位置（緯度・経度）によって補正することにより自車両の走行位置を算出することとしたが、以下のようにしてもよい。
【００９２】
すなわち、軌道に敷設された地上子位置を基準位置とし、当該基準位置からの移動量を積算して自車両の走行位置を検出することとしてもよい。具体的には、地上子間の距離と、当該地上子間の走行中に速度発電機３１から出力されたパルス数と、車輪径６８０とに基づいてパルス単位距離を算出し、算出したパルス単位距離をもとに基準位置からの移動量を積算して自車両の走行位置を検出する。自車両が地上子位置を通過した場合には、基準位置に当該通過した地上子位置を設定する。またこのとき、走行した地上子間の距離と、当該地上子間の走行中に積算された移動量とに基づいて車輪径６８０を補正する。尚この場合、説明の便宜上車輪径を用いるとしているが、実際には、パルス単位距離が車輪径と等価的な値となるため車輪径は不用である。補正においても、直接パルス単位距離を補正すればよい。
【００９３】
或いは、停車駅を基準位置とし、当該基準位置からの移動量を積算して自車両の走行位置を検出することとしてもよい。具体的には、停車駅においてＧＰＳ衛星からの電波を受信し、車両の絶対位置（緯度・経度）を測位する。そして、ＧＰＳ信号を利用して算出した停車駅間の距離と、当該停車駅間の走行中に速度発電機３１から出力されたパルス数と、車輪径６８０とに基づいてパルス単位距離を算出し、算出したパルス単位距離をもとに基準位置からの移動量を積算して自車両の走行位置を検出する。自車両が停車駅で停止した場合には、基準位置に当該停止した停車駅で測位した車両の絶対位置を設定する。またこのとき、走行した停車駅間の距離と、当該地上子間の走行中に積算された移動量とに基づいて車輪径６８０を補正する。尚この場合においても、説明の便宜上車輪径を用いるとしているが、実際には、パルス単位距離が車輪径と等価的な値となるため車輪径は不用である。補正においても、直接パルス単位距離を補正すればよい。
【００９４】
また本発明の現在地キロ程割出装置は、在来型の鉄道システムの鉄道車両の他、モノレールやゴムタイヤ式システム、軽快電車（ＬＲＶ）等の新交通システムの車両や、路面電車、道路走行・軌道走行可能なデュアルモード車両等のデュアルモード交通システムの車両、軌陸車等にも同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】制限速度変化パターン及び危険速度変化パターンをグラフ化した図。
【図２】車両の運転曲線例を示す図。
【図３】非常停止システムの機能構成の一例を示すブロック図。
【図４】キロ程管理ＤＢのデータ構成例を示す図。
【図５】線路データのデータ構成例を示す図。
【図６】地上設備データのデータ構成例を示す図。
【図７】走行位置算出処理の流れを説明するためのフローチャート。
【図８】キロ程変換処理の流れを説明するためのフローチャート。
【図９】走行速度監視処理の流れを説明するためのフローチャート
【図１０】走行状況ナビゲーション処理の流れを説明するためのフローチャート。
【図１１】自車両が制限速度以下の走行速度で走行中の場合の表示画面の一例を示す図。
【図１２】非常制動制御が行われた場合の表示画面例を示す図。
【符号の説明】
【００９６】
１ 非常停止システム
１０ 入力部
２０ ＧＰＳ測位部
３０ 走行状況計測部
３１ 速度発電機
３３ ジャイロ
４０ ＣＰＵ
５０ 走行状況報知部
５１ 表示部
５３ 表示灯
５５ 音出力部
６０ 記憶部
６１０ 走行位置算出プログラム
６１１ キロ程変換プログラム
６２０ 走行速度監視プログラム
６３０ 走行状況ナビゲーションプログラム
６４０ キロ程管理ＤＢ
６５０ 軌道情報
６５１ 線路データ
６５３ 地上設備データ
６６０ 制限速度情報
６６１ 制限速度変化パターン
６６３ 危険速度変化パターン
６７０ 走行状況
６７１ 走行距離
６７３ 走行速度
６７５ 走行位置
６７７ キロ程
６８０ 車輪径
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道を走行する車両に搭載されて異常走行時に当該車両を非常停止させる非常停止システムであって、
前記車両が走行する軌道に沿った制限速度変化パターンを記憶する制限速度パターン記憶手段と、
前記車両の走行位置及び走行速度を計測する走行状況計測手段と、
前記制限速度パターン記憶手段に記憶された制限速度変化パターンに従って、前記計測された車両の走行速度が前記計測された走行位置における制限速度を超過したか否かを判定し、制限速度を超過した場合であって、当該制限速度を超過した状態が所定の警告期間の間継続した場合に、前記車両の非常制動制御を行って前記車両を停止させる非常制動制御手段と、
を備えることを特徴とする非常停止システム。
【請求項２】
予め定められた速度制限地点に非常制動で停止するための臨界速度と臨界位置との関係から定められ、前記制限速度変化パターンの速度を超える速度を危険速度とする危険速度変化パターンを記憶する危険速度パターン記憶手段を更に備え、
前記非常制動制御手段は、前記危険速度パターン記憶手段に記憶された危険速度変化パターンに従って、前記計測された車両の走行速度が前記計測された走行位置における危険速度を超過したか否かを判定し、危険速度を超過したと判定した場合は、前記所定の警告期間の経過有無に関わらず即時に非常制動制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の非常停止システム。
【請求項３】
前記計測された走行位置が所定の制動制御区間内か否かを判定する判定手段と、
前記制限速度パターン記憶手段に記憶された制限速度変化パターンに従って、前記計測された車両の走行速度が前記計測された走行位置における制限速度を超過したか否かを判定し、制限速度を超過した場合であって、前記判定手段により制動制御区間内と判定された場合に、前記車両の制動制御を行って前記車両の走行速度を前記計測された走行位置における制限速度以下に減速させる制動制御手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の非常停止システム。
【請求項４】
前記制限速度変化パターンは、予め設定された軌道上の基準位置を起点としたキロ程変化に応じた制限速度の変化パターンであり、
前記走行状況計測手段は、前記計測された前記車両の走行位置をキロ程に変換するキロ程変換手段を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の非常停止システム。
【請求項５】
ＧＰＳ信号（ＧＰＳ：Global Positioning System）を利用して前記車両の走行位置を測位する測位手段を更に備え、
前記走行状況計測手段は、前記計測された前記車両の走行位置を、前記測位手段により測位された走行位置に基づいて補正する補正手段を有することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の非常停止システム。
【請求項６】
前記非常制動制御手段により前記車両の走行速度が制限速度を超過したと判定された場合に、当該制限速度超過を報知する報知手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の非常停止システム。
【請求項７】
前記制限速度パターン記憶手段に記憶されている制限速度変化パターンとともに、前記走行状況計測手段により計測された前記車両の走行位置及び走行速度の変化を随時更新表示する制御を行う表示制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の非常停止システム。
【請求項８】
軌道上の速度制限区間の情報を記憶する速度制限区間記憶手段を更に備え、
前記表示制御手段は、前記速度制限区間記憶手段に記憶された速度制限区間を照査して、前記車両の走行前方所定距離内の速度制限区間に基づき、当該速度制限区間を走行する際の制限速度を表示する制御を行う区間制限速度表示制御手段を有することを特徴とする請求項７に記載の非常停止システム。
【請求項１】
軌道を走行する車両に搭載されて異常走行時に当該車両を非常停止させる非常停止システムであって、
前記車両が走行する軌道に沿った制限速度変化パターンを記憶する制限速度パターン記憶手段と、
前記車両の走行位置及び走行速度を計測する走行状況計測手段と、
前記制限速度パターン記憶手段に記憶された制限速度変化パターンに従って、前記計測された車両の走行速度が前記計測された走行位置における制限速度を超過したか否かを判定し、制限速度を超過した場合であって、当該制限速度を超過した状態が所定の警告期間の間継続した場合に、前記車両の非常制動制御を行って前記車両を停止させる非常制動制御手段と、
を備えることを特徴とする非常停止システム。
【請求項２】
予め定められた速度制限地点に非常制動で停止するための臨界速度と臨界位置との関係から定められ、前記制限速度変化パターンの速度を超える速度を危険速度とする危険速度変化パターンを記憶する危険速度パターン記憶手段を更に備え、
前記非常制動制御手段は、前記危険速度パターン記憶手段に記憶された危険速度変化パターンに従って、前記計測された車両の走行速度が前記計測された走行位置における危険速度を超過したか否かを判定し、危険速度を超過したと判定した場合は、前記所定の警告期間の経過有無に関わらず即時に非常制動制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の非常停止システム。
【請求項３】
前記計測された走行位置が所定の制動制御区間内か否かを判定する判定手段と、
前記制限速度パターン記憶手段に記憶された制限速度変化パターンに従って、前記計測された車両の走行速度が前記計測された走行位置における制限速度を超過したか否かを判定し、制限速度を超過した場合であって、前記判定手段により制動制御区間内と判定された場合に、前記車両の制動制御を行って前記車両の走行速度を前記計測された走行位置における制限速度以下に減速させる制動制御手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の非常停止システム。
【請求項４】
前記制限速度変化パターンは、予め設定された軌道上の基準位置を起点としたキロ程変化に応じた制限速度の変化パターンであり、
前記走行状況計測手段は、前記計測された前記車両の走行位置をキロ程に変換するキロ程変換手段を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の非常停止システム。
【請求項５】
ＧＰＳ信号（ＧＰＳ：Global Positioning System）を利用して前記車両の走行位置を測位する測位手段を更に備え、
前記走行状況計測手段は、前記計測された前記車両の走行位置を、前記測位手段により測位された走行位置に基づいて補正する補正手段を有することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の非常停止システム。
【請求項６】
前記非常制動制御手段により前記車両の走行速度が制限速度を超過したと判定された場合に、当該制限速度超過を報知する報知手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の非常停止システム。
【請求項７】
前記制限速度パターン記憶手段に記憶されている制限速度変化パターンとともに、前記走行状況計測手段により計測された前記車両の走行位置及び走行速度の変化を随時更新表示する制御を行う表示制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の非常停止システム。
【請求項８】
軌道上の速度制限区間の情報を記憶する速度制限区間記憶手段を更に備え、
前記表示制御手段は、前記速度制限区間記憶手段に記憶された速度制限区間を照査して、前記車両の走行前方所定距離内の速度制限区間に基づき、当該速度制限区間を走行する際の制限速度を表示する制御を行う区間制限速度表示制御手段を有することを特徴とする請求項７に記載の非常停止システム。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−３７２９４（Ｐ２００７−３７２９４Ａ）
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２１７２４１（Ｐ２００５−２１７２４１）
【出願日】平成１７年７月２７日（２００５．７．２７）
【出願人】（５９０００３８２５）北海道旅客鉄道株式会社 (94)
【出願人】（５９９１４２５９０）北海道ジェイ・アール・サイバネット株式会社 (14)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２７日（２００５．７．２７）
【出願人】（５９０００３８２５）北海道旅客鉄道株式会社 (94)
【出願人】（５９９１４２５９０）北海道ジェイ・アール・サイバネット株式会社 (14)
【Ｆターム（参考）】
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