JP4176568B2

JP4176568B2 - Regular operation controller

Info

Publication number: JP4176568B2
Application number: JP2003198709A
Authority: JP
Inventors: 英明行木; 義和大場; 京三吉; 陽太朗南; 勝弘木村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2023-07-17
Also published as: JP2005039910A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定時運転制御装置に関わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
定時運転制御装置とは，目標走行パターンに追従するように列車の駆動装置および制動装置を自動制御し，列車の定時運転を実現するものである。一般的に目標走行パターンとしては，路線上の各位置に対する列車の目標速度を示す「位置速度パターン」や，時間に対する目標位置を示す「時間位置パターン」を用いる。
目標走行パターンとして「位置速度パターン」を用いる場合，路線上の各位置において列車の目標速度と列車の実際の速度を比較し，その速度偏差に応じてフィードバック制御を行い，列車を目標走行パターンに追従させる方式，目標走行パターンとして「位置時間パターン」を用いる場合，現時刻における列車の目標位置と実際の列車の位置を比較し，その位置偏差に応じてフィードバック制御を行い，列車を目標走行パターンに追従させる方式が知られている。また，特許文献１には，「時間位置パターン」を用いる方式であって，現在の列車位置と所定時間後の未来にあるべき列車位置から目標速度を演算する方式が示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３４４０５５０号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかし、目標走行パターンとして「位置速度パターン」を用いる定時運転制御装置では（図５参照），途中何らかの原因で目標速度に対して列車の実際の速度が低い状態で運転されると，位置に対して時間の遅れが生じ，その後位置に対する目標速度パターンに追従するように制御を行っても遅れを回復することはできない。一方，特許文献１に開示されているように、目標走行パターンとして「時間位置パターン」を用いる定時運転制御装置では（図６参照），現在（Ｔ１）の列車位置（Ｐ１）と所定時間後の未来（Ｔ２）にあるべき列車位置（Ｐ２）のみによって目標速度を演算するため，現在速度が大きくても小さくても同じ目標速度となる。従って，現在速度と演算された目標速度の差が大きくなる場合も考えられ，乗り心地が悪くなるおそれがある。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、定時性と良好な乗り心地を両立できる定時運転制御装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、列車のための目標走行パターンを演算する目標走行パターン演算部と、列車の現在位置及び現在速度及び現在時刻及び前記目標走行パターン演算部から入力された目標走行パターンから、列車の目標速度を演算する目標速度演算手段とを有し、前記目標走行パターン演算部は、路線上の位置に対する目標到達時間を示す位置時間パターンであり、前記目標速度演算手段は、列車の予測対象位置での目標到達時間と列車の予測到達時間の差を用いる指標及び目標速度の変更量を用いる指標に、それぞれ重み係数をかけて結合した評価関数を備え、前記評価関数を最小にする目標速度を演算することによって達成することが出来る。
上記目的は、列車のための目標走行パターンを演算する目標走行パターン演算部と、列車の現在位置及び現在速度及び現在時刻及び前記目標走行パターン演算部から入力された目標走行パターンから、列車の目標速度を演算する目標速度演算手段とを有し、前記目標走行パターン演算部は、路線上の位置に対する目標到達時間を示す位置時間パターンであり、前記目標速度演算手段は、所定時間後の列車の予測位置と所定時間後の列車の目標位置との差を用いる指標及び目標速度の変更量を用いる指標に、それぞれ重み係数をかけて結合した評価関数を備え、前記評価関数を最小にする目標速度を演算することによって達成することが出来る。
【０００５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明に基づく第１の実施の形態の定時運転制御装置について、図を参照し詳細に説明する。図１は本発明に基づく第１の実施の形態の定時運転制御装置の概略構成図である。図２は、本発明に基づく第１の実施の形態の定時運転制御装置の目標走行パターンの一例である。図３は、本発明に基づく第１の実施の形態の定時運転支援装置（運転手を支援するために、前記目標速度演算手段により演算された目標速度を運転室に設けられたモニタに表示することを特徴とする定時運転制御装置）の構成図である。
列車１に設けられた、本発明に基づく第１の実施の形態の定時運転制御装置２は、目標走行パターン演算手段３,目標速度演算手段４,制御指令演算手段５から構成されている。
このように構成された定時運転制御装置２において、目標走行パターン演算手段３は、目標走行パターンを演算する。目標走行パターン演算手段３により演算される目標走行パターンは，定時運転を達成するために列車がある位置にいつ到達していれば良いかを示す位置時間パターンである。尚、位置時間パターンは，路線上の各位置に対する目標到達時間を，配列として目標走行パターン演算手段３に保持しても良いが，容量に制限がある場合は，勾配や速度制限に対応して区分された各区間の境界における値を代表点として記憶し，目標速度演算手段３の中で代表点の値を補間して各位置における目標到達時間を演算するようにしても良い。目標速度演算手段４は、速度位置演算部６で得られる現在速度・現在位置と，定時運転制御装置２外又は定時運転制御装置内の機器から現在時刻を取り込み，位置時間パターンを参照することにより目標速度を演算する。制御指令演算手段５は、目標速度演算手段４により演算された目標速度に従い、駆動／制動装置７を制御する。尚、速度位置演算部６は、地上子検出手段８からの信号により位置補正を行っている。
【０００６】
このように構成された定時運転制御装置２において、目標速度演算手段４による目標速度の演算方法を，図２を用いて説明する。図２において現在までの経過時間はt_P，列車の現在位置はP_P，列車の現在速度はV_Pである。目標速度演算手段４では，列車現在位置以降に設定した予測対象位置（P_{pred_} _１〜P_{pred_} _Ｎ）への目標到達時間（t_ｒｅｆ _{_} _１〜t_ｒｅｆ _{_N}）と予測到達時間（t_{pred_} _１〜t_{pred_N}）との差が小さくかつ目標速度（ΔＶ）の変更量が小さくなるように目標速度（V_ref）を演算する。例えば，目標速度をV_ref=V_P+ΔVとした時の，予測対象位置P_{pred_i}への予測到達時間t_{pred_i}と目標到達時間t_ｒｅｆ _{_i}の差の２乗和と目標速度変更量ΔVに，それぞれに重み係数をかけて結合した数１のような評価関数Jを用い，評価関数Jを最小にするΔVを求め，目標速度V_ref=V_P+ΔVを得る。
【０００７】
【数１】

予測到達時間t_{pred_i}と目標到達時間t_ｒｅｆ _{_i}の差を２乗しているのは，目標値より上側であっても下側であっても，その差が大きければ評価関数が大きくなるようにするためである。尚、２乗和の代わりに差の絶対値を用いても良い。また，重み係数a_i及びλは，パターンへの追従性と乗り心地のどちらを重視するかを設定するものであり，a_i及びλを変えることによりパターンへの追従性と乗り心地のバランスを調整することができる。さらに，予測対象位置（P_{pred_} _１〜P_{pred_} _Ｎ）を複数設けることにより，現在位置P_Pよりも先の路線形状変化や制限速度変化に対応した目標速度演算を行うことができ，目標速度（V_ref）の変更量（ΔＶ）を低減することができる。このようにして演算された目標速度（V_ref）を保つように駆動／制動装置を制御すれば，列車は急激な速度変動を生じることなく「定時性を考慮して作成された位置時間パターン」に追従するので，良好な乗り心地を保ちつつ定時運転を実現することができる。
本発明に基づく第１の実施の形態の定時運転支援装置９は、目標速度演算手段４より得られた目標速度を目標速度支持手段１０により運転士に示す構成となっている（図３参照）。
【０００８】
このように構成された定時運転支援装置９は、手動運転時の定時性確保を支援することができる。
このように構成された定時運転制御装置は、定時性と良好な乗り心地を両立することができる。
（第２の実施の形態）
本発明に基づく第２の実施の形態の定時運転支援装置について図を参照し詳細に説明する。
本発明に基づく第２の定時運転制御装置の装置構成は，本発明に基づく第１の実施の形態の定時運転制御装置と同じであり，目標速度演算手段４Ａにおける目標速度演算の方法が異なる。
本発明に基づく第２の実施の形態の定時運転制御装置の目標速度演算方法を，図４を用いて説明する。目標速度演算手段４Ａでは，未来の列車位置（P_{pred_} _１〜P_{pred_} _Ｎ）の予測値と未来の目標位置（P_ｒｅｆ _{_} _１〜P_ｒｅｆ _{_N}）との差が小さくかつ目標速度（V_ref）の変更量（ΔＶ）が小さくなるように目標速度（V_ref）を演算する。具体的には，例えば，目標速度をV_ref=V_P+ΔVとした時の，未来時刻t_{pred_i}におけるの予測位置P_{pred_i}と目標位置P_ｒｅｆ _{_i}の差の２乗和と目標速度変更量ΔVの，それぞれに重み係数をかけて結合した数２のような評価関数Jを用い，評価関数Jを最小にするΔVを求め，目標速度V_ref=V_P+ΔVを得る。
【０００９】
【数２】

このようにして演算された目標速度を保つように駆動／制動装置を制御すれば，列車は急激な速度変動を生じることなく「定時性を考慮して作成された位置時間パターン」に追従するので，良好な乗り心地を保ちつつ定時運転を実現することができる。
また，速度演算手段４Ａで得られた目標速度を運転士に示すことにより，定時運転支援装置を構成し、手動運転時の定時性確保を支援することもできる。
このように構成された定時運転制御装置は、定時性と良好な乗り心地を両立することができる。
【００１０】
【発明の効果】
本発明により、定時性と良好な乗り心地を両立できる定時運転制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく第１の実施の形態の定時運転制御装置の概略構成図。
【図２】本発明に基づく第１の実施の形態の定時運転制御装置の目標走行パターンの一例
【図３】本発明に基づく第１の実施の形態の定時運転支援装置の概略構成図。
【図４】本発明に基づく第２の実施の形態の定時運転制御装置の概略構成図。
【図５】従来の定時運転制御装置における運転パターンの一例。
【図６】従来の定時運転制御装置における運転パターンの一例。
【符号の説明】
１・・・列車
２・・・定時運転制御装置
３・・・目標走行パターン演算手段
４・・・目標速度演算手段
４Ａ・・・目標速度演算手段
５・・・制御指令演算手段
６・・・速度位置演算部
７・・・駆動／制動装置
８・・・地上子検出手段
９・・・定時運転支援装置
１０・・・目標速度支持手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a scheduled operation control device.
[0002]
[Prior art]
The scheduled operation control device automatically controls the train driving device and the braking device so as to follow the target traveling pattern, thereby realizing the scheduled operation of the train. In general, as the target travel pattern, a “position speed pattern” indicating the target speed of the train for each position on the route or a “time position pattern” indicating the target position with respect to time is used.
When the “position speed pattern” is used as the target travel pattern, the target speed of the train is compared with the actual speed of the train at each position on the route, feedback control is performed according to the speed deviation, and the train is set to the target travel pattern. When using “position time pattern” as the tracking method and target travel pattern, the target position of the train at the current time is compared with the actual train position, feedback control is performed according to the position deviation, and the train is moved to the target travel pattern. There is a known method of following the above. Patent Document 1 discloses a method that uses a “time position pattern” and calculates a target speed from a current train position and a train position that should be in the future after a predetermined time.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3440550 [Problem to be Solved by the Invention]
However, in the scheduled operation control device that uses the “position speed pattern” as the target travel pattern (see FIG. 5), if the train is driven at a lower actual speed than the target speed for some reason, Therefore, even if control is performed so as to follow the target speed pattern for the position thereafter, the delay cannot be recovered. On the other hand, as disclosed in Patent Document 1, in the scheduled operation control apparatus using the “time position pattern” as the target travel pattern (see FIG. 6), the current train position (P1) and a predetermined time later Since the target speed is calculated only by the train position (P2) that should be in the future (T2), the same target speed is obtained regardless of whether the current speed is large or small. Therefore, there may be a case where the difference between the current speed and the calculated target speed becomes large, and the ride comfort may be deteriorated.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a scheduled operation control device capable of achieving both regularity and good riding comfort.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The purpose is to calculate a target train pattern from a target travel pattern calculation unit that calculates a target travel pattern for the train, a current position, current speed, current time of the train, and a target travel pattern input from the target travel pattern calculation unit. Target speed calculation means for calculating a speed, the target travel pattern calculation unit is a position time pattern indicating a target arrival time with respect to a position on a route, and the target speed calculation means is a prediction target position of a train. An evaluation function that combines an index that uses the difference between the target arrival time of the train and the predicted arrival time of the train and an index that uses the amount of change in the target speed multiplied by a weighting factor, and calculates the target speed that minimizes the evaluation function Can be achieved.
The purpose is to calculate a target train pattern from a target travel pattern calculation unit that calculates a target travel pattern for the train, a current position, current speed, current time of the train, and a target travel pattern input from the target travel pattern calculation unit. Target speed calculation means for calculating a speed, the target travel pattern calculation unit is a position time pattern indicating a target arrival time with respect to a position on a route, and the target speed calculation means is for a train after a predetermined time. an index using the change amount of the indicator and the target speed on the difference between the train target position after the predicted position and the predetermined time, with an evaluation function bound respectively multiplied by the weighting factor, the target speed that minimizes the cost function Can be achieved by computing
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
A scheduled operation control apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a scheduled operation control apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an example of a target travel pattern of the scheduled operation control device of the first embodiment based on the present invention. FIG. 3 shows a scheduled driving support apparatus according to the first embodiment of the present invention (in order to assist the driver, the target speed calculated by the target speed calculating means is displayed on a monitor provided in the driver's cab. It is a block diagram of the scheduled operation control apparatus characterized by the above.
A scheduled operation control device 2 according to the first embodiment of the present invention provided in a train 1 is composed of a target travel pattern calculation means 3, a target speed calculation means 4, and a control command calculation means 5.
In the scheduled operation control device 2 configured as described above, the target travel pattern calculation means 3 calculates the target travel pattern. The target travel pattern calculated by the target travel pattern calculation means 3 is a position time pattern indicating when the train should arrive at a certain position in order to achieve the scheduled operation. In the position time pattern, the target arrival time for each position on the route may be stored in the target travel pattern calculation means 3 as an array. However, when the capacity is limited, it corresponds to the gradient or speed limit. It is also possible to store the value at the boundary of each divided section as a representative point, and calculate the target arrival time at each position by interpolating the value of the representative point in the target speed calculation means 3. The target speed calculation means 4 obtains the current speed / current position obtained by the speed position calculation unit 6 and the current time from the equipment outside the scheduled operation controller 2 or inside the scheduled operation controller, and refers to the position time pattern. Calculate the target speed. The control command calculation unit 5 controls the driving / braking device 7 in accordance with the target speed calculated by the target speed calculation unit 4. The speed position calculation unit 6 performs position correction based on a signal from the ground element detection means 8.
[0006]
A method for calculating the target speed by the target speed calculation means 4 in the scheduled operation control apparatus 2 configured as described above will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the elapsed time up to the present is t _P , the current position of the train is P _P , and the current speed of the train is V _P. The target speed calculating means 4, the train prediction target position set after the current position _{_(P} pred_ ₁ ~P pred_ _N) target arrival time to _{_{_{_{_{(t ref _ 1 ~t ref _N}}}}} ) and the predicted arrival time _(t pred_ ₁ ~ t _{pred_n)} change amount of the difference is small and the target speed ([Delta] V) with the computed target speed (V _ref) to be small. For example, when the target speed is V _ref = V _P + ΔV, the sum of squares of the difference between the predicted arrival time t _{pred_i} and the target arrival time t _ref _{_i} to the prediction target position P _{pred_i} and the target speed change amount ΔV are ΔV that minimizes the evaluation function J is obtained by using an evaluation function J as shown in Equation 1 combined with a weighting factor, and a target speed V _ref = V _P + ΔV is obtained.
[0007]
[Expression 1]

The difference between the predicted arrival time t _{pred_i} and the target arrival time t _ref _{_i} is squared so that the evaluation function increases if the difference is large, whether it is above or below the target value. It is to do. The absolute value of the difference may be used instead of the sum of squares. The weight coefficients a _i and λ are used to set whether to follow the pattern or the ride comfort. By changing a _i and λ, the balance between the pattern followability and the ride comfort is set. Can be adjusted. Furthermore, by providing a plurality of prediction target positions (P _{pred —} _{1 to} P _{pred —} _N ), it is possible to perform a target speed calculation corresponding to a route shape change or a speed limit change ahead of the current position P _P. The amount of change (ΔV) in V _ref ) can be reduced. If the driving / braking device is controlled so as to maintain the target speed (V _ref ) calculated in this way, the train will be able to produce a “position-time pattern created in consideration of punctuality” without causing rapid speed fluctuations. Therefore, on-time driving can be realized while maintaining a good ride comfort.
The scheduled driving support device 9 according to the first embodiment of the present invention has a configuration in which the target speed obtained from the target speed calculation means 4 is indicated to the driver by the target speed support means 10 (see FIG. 3). .
[0008]
The regular operation support device 9 configured as described above can assist in ensuring regularity during manual operation.
The scheduled operation control apparatus configured as described above can achieve both the regularity and good riding comfort.
(Second Embodiment)
A scheduled driving support apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The device configuration of the second scheduled operation control apparatus based on the present invention is the same as that of the scheduled operation control apparatus of the first embodiment based on the present invention, and the target speed calculation method in the target speed calculation means 4A is different.
A target speed calculation method for the scheduled operation control apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The target speed calculating means 4A, future train positions _{_(P} pred_ ₁ ~P pred_ _N) difference is small and the target speed of the target position of the predicted value and the future _{_{_{_{_{(P ref _ 1 ~P ref _N}}}}} ) of (V _ref) The target speed (V _ref ) is calculated so that the change amount (ΔV) of the motor becomes small. Specifically, for example, when the target speed to _{_{V ref = V P + ΔV,}} 2 sum of squares and the target speed change amount of the difference between the predicted position P _{Pred_i} and the target position P _ref _{_i} of the future time t _{pred_i} ΔV ΔV that minimizes the evaluation function J is obtained by using the evaluation function J as shown in Equation 2 combined with the weighting coefficient, and the target speed V _ref = V _P + ΔV is obtained.
[0009]
[Expression 2]

If the driving / braking device is controlled to maintain the calculated target speed in this way, the train will follow the “position time pattern created in consideration of punctuality” without causing rapid speed fluctuations. , It is possible to achieve regular driving while maintaining a good ride comfort.
In addition, by indicating the target speed obtained by the speed calculation means 4A to the driver, it is possible to configure a fixed-time driving support device and assist in securing the fixed-time property during manual driving.
The scheduled operation control apparatus configured as described above can achieve both the regularity and good riding comfort.
[0010]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a scheduled operation control device capable of achieving both regularity and good riding comfort.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a scheduled operation control apparatus according to a first embodiment based on the present invention.
FIG. 2 is an example of a target travel pattern of the scheduled operation control device of the first embodiment based on the present invention. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the scheduled operation support device of the first embodiment based on the present invention.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a scheduled operation control apparatus according to a second embodiment based on the present invention.
FIG. 5 shows an example of an operation pattern in a conventional scheduled operation control device.
FIG. 6 shows an example of an operation pattern in a conventional scheduled operation control device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Train 2 ... Scheduled operation control device 3 ... Target travel pattern calculating means 4 ... Target speed calculating means 4A ... Target speed calculating means 5 ... Control command calculating means 6 ... Speed position calculation unit 7 ... driving / braking device 8 ... ground element detection means 9 ... regular driving support device 10 ... target speed support means

Claims

A target travel pattern calculation unit for calculating a target travel pattern for the train;
From the current position and current speed of the train and the current time and the target travel pattern input from the target travel pattern calculation unit, the target speed calculation means for calculating the target speed of the train,
The target travel pattern calculation section is a position time pattern showing a target arrival time with respect to the position on the route, the target speed calculating means, the difference between the target arrival time and the train predicted arrival time at the predicted object position of the train index and the index is used to change the amount of target speed, with an evaluation function bound respectively multiplied by weighting coefficients, scheduled operation control apparatus characterized by calculating a target speed that minimizes the cost function is used.

A target travel pattern calculation unit for calculating a target travel pattern for the train;
From the current position and current speed of the train and the current time and the target travel pattern input from the target travel pattern calculation unit, the target speed calculation means for calculating the target speed of the train,
The target travel pattern calculation unit is a position time pattern indicating a target arrival time with respect to a position on a route, and the target speed calculation means includes a predicted position of the train after a predetermined time and a target position of the train after the predetermined time. A scheduled operation control device comprising: an evaluation function in which an index using a difference and an index using a change amount of a target speed are respectively combined with a weighting factor, and a target speed that minimizes the evaluation function is calculated.

In the scheduled operation control device according to claim 1 or 2,
In order to assist a driver, the target speed calculated by the target speed calculating means is displayed on a monitor provided in a driver's cab.