KR102166121B1

KR102166121B1 - 열차 제어 장치

Info

Publication number: KR102166121B1
Application number: KR1020187010979A
Authority: KR
Inventors: 준코 야마모토; 사토시 이바; 요헤이 하토리; 야스유키 미야지마
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바; 도시바 인프라 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date: 2016-03-03
Filing date: 2016-12-27
Publication date: 2020-10-15
Anticipated expiration: 2036-12-27
Also published as: EP3424768B1; KR20180054774A; TWI665109B; CN108349398B; EP3424768A4; JP6696688B2; JP2017158364A; TW201738108A; EP3424768A1; CN108349398A; WO2017149916A1

Abstract

실시 형태의 열차 제어 장치는, 기억부와, 검출부와, 감속도 비율 산출부와, 조정부와, 제어 명령 산출부를 구비한다. 기억부는, 브레이크 명령에 따라서 브레이크를 걸었을 경우의 열차의 감속도를 나타낸 감속 정보를 기억한다. 검출부는, 열차의 속도를 검출한다. 감속도 비율 산출부는, 브레이크 명령에 따라서 브레이크를 걸고 있는 동안의 소정 시간에 있어서의, 검출부에서 검출된 열차의 속도의 감속량과, 브레이크 명령에 대응하는 감속 정보로 표시된 감속도를 소정 시간으로 적분한 값에 기초하여, 감속 정보로 표시된 감속도와, 열차의 실제 감속도의 차이를 나타낸 감속 정도를 산출한다. 조정부는, 감속도 비율 산출부에서 산출된 감속 정도에 따라서, 브레이크 명령을 산출할 때에 사용하는 감속 정보를 조정한다. 제어 명령 산출부는, 감속 정보와 열차의 위치 및 속도에 기초하여, 열차가 목표 위치에서 정지하도록 열차의 브레이크 명령을 산출한다.

Description

열차 제어 장치

본 발명의 실시 형태는, 열차 제어 장치에 관한 것이다.

근년, 열차를 역 등의 목표 위치에 정지시키기 위한 정위치 정지 제어를 행하는 장치가 도입되어가는 경향이 있다. 이에 의해, 운전사의 부담 경감이나, 원맨 운전화에 의한 인건비 삭감이나, 운전사의 기량에 구애되지 않고 목표 위치에 정지시키는 것이 가능해지기 때문에 지연 발생을 방지하는 것이 가능해진다.

정위치 정지 제어를 행할 때에는 열차의 감속 특성에 관한 정보(감속 특성 모델)를 사용하지만, 열차의 감속 특성은 개체차나 환경 요인에 따라서 변동되는 경향이 있다. 이 때문에, 열차의 감속 특성에 따라서 감속 특성 모델을 조정하는 기술이 제안되어 있다.

일본 특허 공개 제2006-74876호 공보

그러나, 종래 기술에서는, 일정 시간 이상 브레이크 명령을 유지하여 감속도가 안정되고 나서 감속도 추정을 행하고, 브레이크 명령에 대응하는 규정의 감속도와 비교하여 감속 특성 모델을 조정하고 있다. 이 때문에, 예를 들어 전공 전환 후의 공기 브레이크의 감속 특성이 강한 쪽으로 변동된 경우, 일정 시간 브레이크 명령을 유지하면, 목표 위치까지의 남은 거리에 비해 속도가 너무 떨어져, 목표 위치 전에 정지(쇼트 정차)하거나, 나머지 행정(行程)을 저속으로 진행함으로써 목표 위치에 정지할 때까지의 시간이 연장되거나 할 가능성이 있다.

그렇다고 해서, 열차의 위치와 속도로부터 쇼트 정차가 예측된 시점에서 브레이크 명령을 약화시키기 시작하면, 브레이크 명령에 대응한 감속도가 안정될 때까지 브레이크 명령을 유지할 수 없어, 감속 특성 모델의 조정을 하지 못하고, 실제 감속 특성과 어긋남이 발생한 그대로의 감속 특성 모델에 기초하여 브레이크 명령을 산출하게 된다. 이 때문에, 적절한 브레이크 명령을 산출할 수 없어 정지 위치 정밀도가 악화된다는 문제가 있었다.

본 발명의 일 실시 형태는, 상기를 감안하여 이루어진 것이며, 브레이크 명령 변경이나 전공 전환 직후부터 감속 특성의 변동을 검출함으로써, 감속 특성이 변동해도 정지 위치 정밀도나 승차감의 악화를 방지하는 열차 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은, 실시 형태의 차량 제어 시스템의 구성을 예시한 도면이다.
도 2는, 실시 형태의 감속 특성 모델에 의한, 브레이크 명령에 대응한 감속도를 예시한 도면이다.
도 3은, 실시 형태의 회생 브레이크가 작동하고 있는 경우에 있어서의, 브레이크 명령, 감속도 및 제1 감속 특성 모델에 의한 감속도의 대응 관계를 예시한 도면이다.
도 4는, 실시 형태의 공기 브레이크가 작동하고 있는 경우에 있어서의, 브레이크 명령, 속도 및 제2 감속 특성 모델에 의한 감속도의 대응 관계를 예시한 도면이다.
도 5는, 실시 형태의 열차 제어 장치에 있어서의 정지 제어 수순을 나타내는 흐름도이다.

이하, 본 발명에 기초하는 실시예의 열차 제어 시스템에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은, 본 실시 형태의 차량 제어 시스템의 구성을 예시한 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이 차량 제어 시스템은, 열차(1)와, 레일(190)과, ATC 지상 장치(180)로 구성되어 있다.

레일(190) 사이에는, 지상자(地上子)(191)가 설치되어 있다. 지상자(191)는 지점 정보를 기억하고, 열차(1)에 설치된 차상자(車上子)(151)와의 사이에서 신호의 송신을 가능하게 하고 있다.

ATC 지상 장치(180)는, 레일(궤도 회로)(190)을 통해 각 폐색 구간의 열차 재선(在線) 유무를 검지하고, 재선 상황에 따른 신호 현시를, 레일(190)로부터 수전기(152)를 통해 ATC 차상 장치(140)에 송신한다.

열차(1)에는, TG(속도 발전기)(150)와, 모터(161)와, 공기 브레이크 장치(160)와, 수전기(152)와, 차상자(151)가 설치되어 있다. 열차(1)는, 모터(161)와 공기 브레이크 장치(160)에 의해 차륜이 구동/제동되어 레일(190) 상을 주행한다. 또한, 모터(161)는 회생 브레이크로서 제동 가능하게 한다.

열차(1) 내에는, 속도 위치 검출부(120)와, ATC 차상 장치(140)와, 구동/제동 제어 장치(130)와, 열차 제어 장치(100)가 설치되어 있다.

속도 위치 검출부(120)는, TG(150)로부터 출력된 펄스 신호나, 지상자(191)로부터 차상자(151)를 통해 수신한 지점 정보에 기초하여, 열차(1)의 속도와 위치를 검출한다.

ATC 차상 장치(140)는, 열차(1)의 선행 열차로의 충돌이나 탈선을 억제하기 위한 브레이크 명령을 구동/제동 제어 장치(130)로 출력한다. ATC 차상 장치(140)는, ATC 지상 장치(180)로부터의 신호 현시를, 수전기(152)를 통해 수신하면, 이 신호 현시에 기초하는 제한 속도와, 속도 위치 검출부(120)에서 검출한 열차(1)의 속도를 비교하여, 열차(1)의 속도가 제한 속도를 초과하고 있는 경우에, 구동/제동 제어 장치(130)에 브레이크 명령을 출력한다.

구동/제동 제어 장치(130)는, ATC 차상 장치(140)로부터의 브레이크 명령과, 열차 제어 장치(100)로부터의 역행 명령ㆍ브레이크 명령과, 운전사가 조작하는 주간 제어기(마스터 컨트롤러)로부터의 역행 명령ㆍ브레이크 명령에 기초하여 모터(161)와, 공기 브레이크 장치(160)를 제어한다.

열차 제어 장치(100)는, 조건 기억부(101)와, 차량 특성 모델 기억부(102)와, 특성 파라미터 기억부(103)와, 제어 명령 산출부(104)와, 감속도 비율 산출부(105)와, 특성 파라미터 조정부(106)와, 브레이크 판정부(107)를 구비한다. 열차 제어 장치(100)는, 상기 구성을 사용하여, 열차(1)를 반대의 소정 위치(정지 목표 위치)에 정지시키기 위한 브레이크 명령을 산출하고, 구동/제동 제어 장치(130)로 출력한다. 또한, 열차 제어 장치(100)는 제한 속도를 지키면서 역간을 주행시키기 위한 역행 명령ㆍ브레이크 명령을 산출해도 된다.

조건 기억부(101)는 노선 정보와 운행 정보를 기억한다. 노선 정보는 노선의 구배, 곡선(곡률 반경), 각 폐색 구간의 제한 속도 정보, 또한 폐색 길이(폐색 구간의 거리) 및 선형 정보(폐색 구간의 배열)를 포함하고 있다. 운행 정보는 각 역의 정지 목표 위치, 및 운전 종별마다의 정차역과 각 역간의 소정 주행 시간을 포함하고 있다.

차량 특성 모델 기억부(102)는 차량 정보를 기억하고 있다. 차량 정보에는, 열차(1)의 열차장, 열차(1)의 중량, 역행 명령ㆍ브레이크 명령에 대응한 가속도ㆍ감속도의 특성(가속 특성 모델과 감속 특성 모델), 공기 저항 정보, 구배 저항 정보, 곡선 저항 정보 및 전공 전환 개시 속도ㆍ종료 속도가 포함되어 있다.

감속 특성 모델은 각 브레이크 명령(노치)에 대응하는 규정의 감속도, 낭비 시간, 시정수를 포함하고, 브레이크의 종류마다 기억되어 있다. 본 실시 형태에서는, 회생 브레이크를 걸었을 경우에 사용되는 제1 감속 특성 모델과, 공기 브레이크를 걸었을 경우에 사용되는 제2 감속 특성 모델을 기억하고 있다. 제1 감속 특성 모델은, 후술하는 제1 특성 파라미터와 조합함으로써, 브레이크 명령에 따라서 모터(161)로 회생 브레이크를 걸었을 경우의, 응답 지연을 고려한 열차(1)의 감속도를 도출할 수 있다. 제2 감속 특성 모델은 후술하는 제2 특성 파라미터와 조합함으로써, 브레이크 명령에 따라서 공기 브레이크 장치(160)로 공기 브레이크를 걸었을 경우의, 응답 지연을 고려한 열차(1)의 감속도를 도출할 수 있다.

공기 저항 정보는 열차(1)의 속도에 기초한 공기 저항에 의한 감속도를 나타낸 정보, 구배 저항 정보는 구배에 기초한 구배 저항에 의한 감속도를 나타낸 정보, 곡선 저항은 곡률에 기초한 곡선 저항에 의한 감속도를 나타낸 정보로 한다.

특성 파라미터 기억부(103)는 회생 브레이크 및 공기 브레이크 각각에 대해서 특성 파라미터를 기억한다. 특성 파라미터는, 차량 특성 모델 기억부(102)에 기억되어 있는 감속 특성 모델을, 열차(1)의 실제 감속 특성에 가까워지도록 보정하여 이용하기 위한 파라미터이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 회생 브레이크용 제1 특성 파라미터와 공기 브레이크용 제2 특성 파라미터를 기억하고 있다.

본 실시 형태는, 특성 파라미터와 감속 특성 모델을 조합한 정보를, 브레이크를 걸었을 경우의 열차의 감속도를 나타낸 감속 정보로서 사용한 예에 대하여 설명하지만, 감속 정보를, 특성 파라미터와 감속 특성 모델을 조합한 경우에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 차량 특성 모델 기억부(102)로부터 특성 파라미터 기억부(103)에 감속 특성 모델이 카피되어, 특성 파라미터 조정부(106)가 특성 파라미터를 조정하는 대신에, 카피한 감속 특성 모델을 직접 조정하여, 조정한 감속 특성 모델만으로 열차의 감속도를 구하도록 해도 된다.

제어 명령 산출부(104)는 속도 위치 검출부(120)에서 검출한 열차(1)의 속도와 위치와, 조건 기억부(101)로부터 판독한 노선 정보 및 운행 정보와, 차량 특성 모델 기억부(102)로부터 판독한 차량 정보와, 특성 파라미터 기억부(103)로부터 판독한 특성 파라미터에 기초하여, 열차(1)를 정지 목표 위치에 정지시키기 위한 브레이크 명령을 산출한다. 또한, 제1 감속 특성 모델과 제1 특성 파라미터 및 제2 감속 특성 모델과 제2 특성 파라미터 중 어느 쪽을 사용할지는, 브레이크 판정부(107)의 판정 결과에 기초하는 것으로 한다. 이와 같이, 본 실시 형태의 제어 명령 산출부(104)는, 현재의 열차(1)의 속도 및 위치와 감속 특성 모델과 특성 파라미터에 기초하여, 노선 정보 및 운행 정보에 기초한 정지 목표 위치에 열차(1)가 정지하도록, 열차(1)의 브레이크 명령을 산출한다.

감속도 비율 산출부(105)는, 브레이크 명령에 따라서 브레이크를 걸었을 경우의, 실제의 브레이크에 의한 감속도와, 감속 특성 모델에 기초하여 산출되는 감속도의 차이를 나타낸 감속도비를 산출한다. 본 실시 형태의 감속도 비율 산출부(105)는, 공기 브레이크 및 회생 브레이크 중 어느 쪽이 걸려 있는지에 따라서, 다른 방법으로 감속도비를 산출한다. 또한, 본 실시 형태는, 열차(1)의 구배 및 곡선 및 공기 저항을 고려하여 감속도비를 산출하지만, 열차(1)의 곡선 저항은 반드시 사용하지는 않아도 된다.

특성 파라미터 조정부(106)는 브레이크 명령을 도출하기 위한 감속 정보의 하나이며, 특성 파라미터 기억부(103)에 기억되어 있는 특성 파라미터(제1 특성 파라미터 또는 제2 특성 파라미터)를 감속도 비율 산출부(105)에서 산출된 감속도비에 따라서 조정한다. 구체적으로는, 특성 파라미터 조정부(106)는 감속도 비율 산출부(105)에 의해 산출된 감속도비를, 특성 파라미터에 소정의 비율로 반영한다. 예를 들어, 반영의 비율이 20％이며, 특성 파라미터의 초기값이 1배(환언하면, 감속 특성 모델 그대로의 감속도가 발생한다고 상정함)일 때, 3 제어 주기로, 감속도 비율이 0.9배, 0.98배, 0.93배의 순서로 산출된 경우에, 특성 파라미터 조정부(106)는, 특성 파라미터를 1+(0.9-1)*0.2=0.98배, 0.98+(0.98-0.98)*0.2=0.98배, 0.98+(0.93-0.98)*0.2=0.97배의 순서로 조정한다. 본 실시 형태에서는, 브레이크 판정부(107)에서 회생 브레이크가 작동 중이라고 판정되었을 때는 제1 특성 파라미터를 조정하고, 공기 브레이크가 작동 중이라고 판정되었을 때는 제2 특성 파라미터를 조정한다.

또한, 감속도비 산출부(105)에서 산출하는 감속도비는, 열차(1)의 실제 감속도와, 감속 특성 모델에 기초하여 산출된 열차(1)의 감속도의 차이를 나타낸 감속 정도의 일례로서 나타낸 것이며, 예를 들어 비율 대신에 편차로 차이를 나타내도록 해도 된다. 그 경우에는, 특성 파라미터도 감속도의 편차를 나타내는 지표로서 조정한다. 또한, 감속 특성 모델의 낭비 시간이나 시정수에 대해서도, 대응하는 특성 파라미터를 두어, 감속도와 동일하게, 감속도비 산출부(105)에서의 비율 내지 편차의 산출과, 특성 파라미터 조정부(106)에서의 특성 파라미터의 조정을 행하도록 해도 된다.

브레이크 판정부(107)는 구동/제동 제어 장치(130)로부터의 회생 유효 신호에 기초하여 회생 브레이크와 공기 브레이크의 어느 쪽이 작동하고 있는지를 판정한다.

나아가, 열차 제어 장치(100)가, 제한 속도에 따라서 역간을 주행하기 위한 목표 속도 산출부나, 역간을 미리 정해진 시간에 주행하기 위한 주행 계획 산출부를 구비하고, 제어 명령 산출부(104)가, 목표 속도나 주행 계획을 따라서 열차를 다음 역까지 주행시키기 위한 역행 명령ㆍ브레이크 명령을 산출하도록 해도 된다.

이어서, 열차 제어 장치(100)에 의한, 열차(1)를 정지 목표 위치에 정지시키는 제어를 설명한다. 열차(1)가 역간을 주행하고, 다음 도착역에 접근하면, 제어 명령 산출부(104)는 정위치 정지 제어를 개시한다. 정위치 정지 제어가 개시될 때까지의 주행에 있어서는, 운전사가 마스터 컨트롤러를 조작하여 역행 명령ㆍ브레이크 명령을 출력해도 되고, 제한 속도에 따라서 설정한 목표 속도에 추종하도록 제어 명령 산출부(104)가 역행 명령ㆍ브레이크 명령을 산출해도 되고, 주행 계획을 따라서 제어 명령 산출부(104)가 역행 명령ㆍ브레이크 명령을 산출해도 된다.

정위치 정지 제어의 개시 판단은, 예를 들어 다음 정차역의 정지 목표 위치까지의 남은 거리가 소정값 이하로 되거나, 속도 위치 검출부(120)가 검출한 열차(1)의 속도와 위치가 목표 감속 패턴에 접근하거나, 속도 위치 검출부(120)가 검출한 열차(1)의 속도와 위치와 소정의 브레이크 명령으로부터 예측되는 정지 위치가 정지 목표 위치에 가까워지거나 했는지 여부에 기초하여 행해진다.

정위치 정지 제어를 개시한 후, 제어 명령 산출부(104)는 열차(1)를 정지 목표 위치에 정지시키기 위한 브레이크 명령을 산출한다. 예를 들어, 제어 명령 산출부(104)는, 열차(1)의 속도가 목표 감속 패턴에 추종하도록 브레이크 명령을 산출하거나, 속도 위치 검출부(120)가 검출한 열차(1)의 속도와 위치와 현재의 브레이크 명령으로부터 예측되는 정지 위치와, 정지 목표 위치의 차가 작아지도록 브레이크 명령을 산출하거나 한다.

도 2는, 본 실시 형태의 감속 특성 모델에 있어서의 브레이크 명령과, 브레이크 명령에 대응한 감속 특성 모델에 의한 감속도를 예시한 도면이다. 감속 특성 모델에서는, 감속도의 변화를 1차 지연 응답으로서 나타내고, 브레이크 명령이 변경되고 나서의 시간 t1에 대응한 감속도 β1을 산출할 수 있다.

브레이크 명령이 변경되면, 감속도는 브레이크 명령의 변경으로부터 낭비 시간 t11을 경과한 후, 변경 후의 브레이크 명령에 대응하는 규정의 감속도를 향해 변화되어간다. 낭비 시간 t11을 경과한 후부터, 감속도의 변화량이 변경 후의 브레이크 명령에 대응하는 규정의 감속도까지의 약 63％에 도달할 때까지의 시간이 시정수 t12이다. 각 브레이크 명령(노치)에 대응하는 규정의 감속도, 낭비 시간 t11, 시정수 t12는, 설계 사양, 또는 특성 측정 시험에서의 측정 결과에 기초하여 산출한 값을, 감속 특성 모델에 미리 설정해둔다. 감속 특성 모델의 감속도에 특성 파라미터를 곱함으로써, 실제 브레이크가 듣는 정도를 고려한 감속도를 산출할 수 있다.

환언하면, 감속 특성 모델 및 특성 파라미터를 사용함으로써, 열차(1)의 브레이크 명령에 대응한 감속도를 산출할 수 있다. 본 실시 형태의 제어 명령 산출부(104)는 산출된 감속도를 고려하여, 열차(1)를 정지 목표 위치에 정지시키기 위한 브레이크 명령을 산출한다. 이에 의해, 정지 목표 위치로의 정지 제어를 실현할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 차량 특성 모델 기억부(102) 및 특성 파라미터 기억부(103)에는, 제1 감속 특성 모델과 제1 특성 파라미터와, 제2 감속 특성 모델과 제2 특성 파라미터가 기억되어 있다. 본 실시 형태에서는, 구동/제동 제어 장치(130)로부터 회생 유효 신호 'ON'이 송신되어 왔을 경우에는, 브레이크 판정부(107)에 의해 회생 브레이크가 작동하고 있다고 판단되어, 제어 명령 산출부(104)가 제1 감속 특성 모델과 제1 특성 파라미터를 사용하여, 브레이크 명령을 산출한다. 한편, 구동/제동 제어 장치(130)로부터 회생 유효 신호 'OFF'가 송신되어 왔을 경우에는, 브레이크 판정부(107)에 의해 공기 브레이크가 작동하고 있다고 판단되어, 제어 명령 산출부(104)는 제2 감속 특성 모델과 제2 특성 파라미터를 사용하여, 브레이크 명령을 산출한다.

이어서, 브레이크 명령에 따라서 브레이크를 걸었을 경우에 행해지는, 특성 파라미터의 조정에 대하여 설명한다. 우선은, 회생 브레이크를 걸었을 경우에 행해지는 제1 특성 파라미터의 조정에 대하여 설명한다.

도 3은, 본 실시 형태의, 회생 브레이크가 작동하고 있는 경우에 있어서의, 브레이크 명령, 열차(1)의 속도로부터 산출된 감속도로부터 각종 저항(구배 저항, 곡선 저항 및 공기 저항)에 의한 감속도를 감산한 값, 및 제1 감속 특성 모델에 의한 감속도의 대응 관계를 예시한 도면이다. (1)에 나타나는 브레이크 명령에 따라서, 회생 브레이크를 작동시켰을 경우를 나타내고 있다. 이 경우에, (2)는 검출한 열차(1)의 속도에 기초하여 산출된 감속도로부터 각종 저항(구배 저항, 곡선 저항 및 공기 저항)에 의한 감속도를 감산한 값을 나타내고 있다. 또한, (3)은 (1)에서 나타난 브레이크 명령에 대응한, 제1 감속 특성 모델로부터 산출된 감속도를 나타내고 있다.

본 실시 형태의 감속도 비율 산출부(105)는, 브레이크 판정부(107)에 의해 회생 브레이크가 작동하고 있다고 판단된 경우에, 제어 명령 산출부(104)의 브레이크 명령이 일정 시간 이상 유지되면 감속도의 변화가 안정되었다고 판단하여, 속도 위치 검출부(120)가 검출한 열차(1)의 속도의 추이로부터 감속도를 산출하고, 구배 저항, 곡선 저항 및 공기 저항에 의한 감속도를 감산하여, 유지되고 있는 브레이크 명령에 의한 감속도 βt를 산출한다. 또한, 감속도 비율 산출부(105)는 제1 감속 특성 모델로부터, 당해 브레이크 명령에 대응하는 규정의 감속도 βm을 추출한다.

그리고, 감속도 비율 산출부(105)는 실제 속도에 기초한 감속도 βt와, 제1 감속 특성 모델에 기초한 감속도 βm의 차이를 나타낸 비율(이하, 감속도비)를 산출한다.

그리고, 특성 파라미터 조정부(106)는, 브레이크 판정부(107)에 의해 회생 브레이크가 작동하고 있다고 판단되었을 때, 감속도 비율 산출부(105)가 산출한 감속도비를, 제1 특성 파라미터에 소정의 비율로 반영하는 조정을 행한다. 회생 브레이크의 특성의 변동은 편성마다의 개체차나 강우 등의 환경 요인에 의한 것이다. 이 때문에, 브레이크 명령이 일정 시간 이상 유지되어 감속도가 안정되어 있는 동안(도 3의 t2), 감속도비의 산출과 특성 파라미터의 조정을 반복함으로써, 강우 등의 환경 요인에 의한 감속 특성의 변동을 흡수하여 실제 감속 특성에 가까운 감속 특성 모델 및 특성 파라미터의 조합을 얻을 수 있다. 또한, 정위치 정지 제어를 반복할수록 개체차에 의한 변동을 흡수하여 실제 감속 특성에 가까운 감속 특성 모델 및 특성 파라미터를 얻을 수 있다.

그리고, 제어 명령 산출부(104)는, 브레이크 판정부(107)에 의해 회생 브레이크가 작동하고 있다고 판단되었을 때, 제1 감속 특성 모델과, 조정된 제1 특성 파라미터를 사용하여, 출력하려고 하는 브레이크 명령을 출력한 경우에 열차에 당연히 발생하게 될 감속도를 산출한다. 즉, 출력하려고 하는 브레이크 명령(노치)에 대해서, 그 브레이크 명령으로 전환한 경우의 제1 감속 특성 모델에서의 감속도를 구하고, 특성 파라미터 1(1.1배, 0.95배 등)을 곱하여, 열차에 당연히 발생하게 될 감속도를 산출한다. 그리고, 제어 명령 산출부(104)는, 산출된 감속도와 열차(1)의 위치 및 속도에 기초하여, 열차(1)가 정지 목표 위치에 정지하도록 출력해야 할 브레이크 명령을 산출한다.

그런데, 공기 브레이크는 회생 브레이크와 비교하여, 변동이 크고, 발생도 하기 쉽다. 이 때문에, 특히 감속의 후반에서 속도가 떨어지고 나서, 공기 브레이크의 감속도가 조금 크게 흔들린 경우, 특성 파라미터를 조정하기 위해 감속도의 변화가 안정될 때까지 브레이크 명령을 유지하면, 정지 목표 위치까지의 남은 거리에 비해 속도가 너무 떨어져버릴 가능성이 있다. 이러한 경우, 승차감이 나쁠 뿐만 아니라, 브레이크 명령을 약화시켜도 때에 맞추지 못하고 쇼트 정차가 되거나, 브레이크 명령을 거의 없어질 때까지 약화시키고 나머지 행정을 저속으로 진행함으로써 역간 주행 시간이 늘어나거나 할 가능성이 있다. 그렇다고 해서, 속도의 저조를 경감시키기 위해서, 브레이크 명령을 일정 시간 유지하지도 못한 동안에 약하게 해가면, 특성 파라미터의 조정을 행할 수 없고, 열차(1)의 실제 감속도와, 감속 특성 모델 및 특성 파라미터에 의한, 브레이크 명령에 대응한 감속도의 사이에 어긋남이 발생하여, 적절한 브레이크 명령을 산출하지 못하고 정지 위치 정밀도가 저하될 가능성이 있다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 회생 브레이크를 사용한 경우와, 공기 브레이크를 사용한 경우에, 브레이크의 감속 정도(예를 들어, 감속도비)의 산출 방법을 상이하게 하는 것으로 하였다.

구체적으로는, 브레이크 판정부(107)에 의해 공기 브레이크가 작동하고 있다고 판단되었을 때, 감속도 비율 산출부(105)는, 공기 브레이크를 걸고 있는 동안의 소정 시간에 있어서의, 속도 위치 검출부(120)에서 검출한 열차(1)의 속도의 저감량과, 브레이크 명령에 대응하는 제2 감속도 특성 모델에 의한 감속도를 소정 시간으로 적분한 적분값에 기초하여, 감속도비를 산출한다. 감속도비는, 제2 감속도 특성 모델에 의한 감속도와, 열차(1)의 실제 감속도의 차이를 나타낸 브레이크의 감속 정도의 일례로 한다.

또한, 본 실시 형태는, 감속 정도로서, 감속도의 차이를 비율로서 산출하는 예에 대하여 설명하지만, 편차 등 감속도의 차이(브레이크의 감속 정도)를 산출할 수 있는 방법이면 된다.

그리고, 본 실시 형태의 특성 파라미터 조정부(106)가 감속도비에 기초하여 제2 특성 파라미터를 조정한다. 본 실시 형태에서는 당해 방법에 의해, 브레이크 명령에 대응하는 감속도의 변화가 안정되어 있는지 여부에 관계없이, 제2 특성 파라미터의 조정이 가능해진다.

도 4는, 본 실시 형태의 공기 브레이크가 작동하고 있는 경우에 있어서의, 브레이크 명령, 열차(1)의 검출 속도, 및 제2 감속 특성 모델에 의한 감속도의 대응 관계를 예시한 도면이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, (1)에 나타나는 브레이크 명령에 따라서, 공기 브레이크 장치(160)에서 공기 브레이크를 작동시켰을 경우를 나타내고 있다. (2)는 (1)에서 나타난 브레이크 명령에 대응한 제2 감속 특성 모델로부터 산출된 감속도를 나타내고 있다. 또한, (3)은 속도 위치 검출부(120)에서 검출된 열차(1)의 속도를 나타내고 있다.

그런데, 속도 위치 검출부(120)에 의해 검출되는 열차(1)의 속도는, 브레이크 명령과 비교하여, 검출에 소요되는 시간 등에 의한 어긋남이 발생한다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 당해 어긋남을 고려하여, 실제 속도에 기초하는 감속량과, 제2 감속 특성 모델로부터 산출된 감속도의 적분값을 비교한다. 구체적으로는, TG 펄스수의 이동 평균 처리에 의해 검출하는 속도의 검출 지연 t4초만큼, 제2 감속 특성 모델로부터 산출된 감속도를 적분하는 범위를, 실제 속도에 기초하는 감속량을 산출하는 범위와 어긋나게 한다.

본 실시 형태에서는, (2)에 나타낸 바와 같이, 감속도 비율 산출부(105)가, 제2 감속 특성 모델 및 제2 특성 파라미터로부터 산출된, 시간 t3+t4(t4는 검출 지연에 상당하는 시간)초 전부터 시간 t4초 전까지의 감속도를 적분하고, 적분값으로서, 당해 소정 시간(시간 t3+t4초 전 내지 시간 t4초 전)의 감속량 S1을 산출한다.

(3)에 나타낸 바와 같이, 감속도 비율 산출부(105)가, 시간 t3초 전에 검출된 열차(1)의 속도 V1과, 현 시각에 검출된 열차(1)의 속도 V2의 차분인 감속량 dV를 산출한다. 또한, 구배 저항ㆍ곡선 저항에 의한 감속량과, 공기 저항에 의한 감속량을 산출한다.

(4)는, 조건 기억부(101)에 기억된 노선 정보 및 속도 위치 검출부(120)에 의해 검출된 열차 위치에 기초하여 산출된, 구배 저항ㆍ곡선 저항에 의한 감속도를 나타내고 있다. (4)에 나타낸 바와 같이, 감속도 비율 산출부(105)는, 시간 t3+t4초 전부터 시간 t4초 전까지의 열차(1)의 위치에 기초하여, 조건 기억부(101)에 기억되어 있는 노선 정보로부터, 열차(1)가 주행하고 있는 구배ㆍ곡선을 판독하여, 구배 저항ㆍ곡선 저항을 산출한다. 그리고, 감속도 비율 산출부(105)는, 시간 t3+t4초 전부터 시간 t4초 전까지의 구배 저항ㆍ곡선 저항에 의한 감속도를 적분하여, 감속량 S2를 산출한다.

(5)는, 속도 위치 검출부(120)에 의해 검출된 열차(1)의 속도에 기초하는 공기 저항 정보에 기초하여 산출된 공기 저항에 의한 감속도를 나타내고 있다. 감속도 비율 산출부(105)는, 시간 t3초 전부터 현 시각까지의 열차(1)의 공기 저항에 의한 감속도를 적분하여, 감속량 S3을 산출한다.

그리고, 감속도 비율 산출부(105)는 (dV-S2-S3)/S1에 의해, 즉, 소정 기간에 있어서의 감속량으로부터, 구배 저항ㆍ곡선 저항ㆍ공기 저항에 의한 감속량을 감산한 값과, 제2 감속 특성 모델로부터 산출된 감속량을 비교하여, 감속도비를 산출한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 공기 브레이크를 걸고 있는 동안의 소정 시간을 t3초간으로 설정하고, t3초간에서 적분하는 예에 대하여 설명했지만, 시간 t3은, 실시의 양태에 따라서 적절한 시간이 설정된다.

특성 파라미터 조정부(106)는, 브레이크 판정부(107)에 의해 공기 브레이크가 작동하고 있다고 판단되었을 때, 감속도 비율 산출부(105)에 의해 산출된 감속도비를 사용하여, 제2 특성 파라미터를 조정한다. 공기 브레이크의 특성의 변동은, 밸브 작동에 수반하는 압축 공기의 유량 특성이나 제륜자가 차륜 답면 내지 브레이크 디스크에 밀어붙여질 때의 마찰력의 변동에 의한 것이며, 공기 브레이크를 걸 때마다 감속도나 응답 속도가 다른 경향이 있다. 이 때문에, 감속도가 변화되고 있는지 여부에 관계없이 직전의 브레이크가 듣는 정도(감속도비)를 산출하고, 당해 듣는 정도(감속도비)를 사용하여, 제2 특성 파라미터를 조정함으로써, 실제의 감속 특성에 근접할 수 있다.

그리고, 제어 명령 산출부(104)는, 브레이크 판정부(107)에 의해 공기 브레이크가 작동하고 있다고 판단되었을 때는, 제2 감속 특성 모델과, 조정된 제2 특성 파라미터를 사용하여, 출력하려고 하는 브레이크 명령을 출력한 경우에 열차에 당연히 발생하게 될 감속도를 산출한다. 즉, 출력하려고 하는 브레이크 명령(노치)에 대해서, 그 브레이크 명령으로 전환한 경우의 제2 감속 특성 모델에서의 감속도를 구하고, 특성 파라미터 2(1.1배, 0.95배, 등)를 곱하여, 열차에 당연히 발생하게 될 감속도를 산출한다. 그리고, 제어 명령 산출부(104)는, 산출된 감속도와, 열차(1)의 위치 및 속도에 기초하여, 정지 목표 위치에 정지시키기 위해 출력해야 할 브레이크 명령을 산출한다. 이에 의해, 브레이크 명령 변경이나 전공 전환의 직후부터 감속 특성의 변동을 검출하고, 적절한 브레이크 명령을 산출할 수 있으므로, 감속 특성이 변동되어도 정지 위치 정밀도나 승차감의 악화를 방지할 수 있다.

이어서, 열차 제어 장치(100)에 있어서의 정지 제어 수순에 대하여 설명한다. 도 5는, 본 실시 형태의 열차 제어 장치(100)에 있어서의 상술한 처리의 수순을 나타내는 흐름도이다.

먼저, 제어 명령 산출부(104)는, 속도 위치 검출부(120)에서 검출된 열차(1)의 속도와 위치에 기초하여, 정지 제어를 개시할 것인지 여부를 판정한다(S501). 정지 제어를 개시하지 않는다고 판정한 경우(S501: "아니오"), 다시 S501로부터 제어를 행한다.

한편, 제어 명령 산출부(104)는, 정지 제어를 개시한다고 판정한 경우(S501: "예"), 브레이크 판정부(107)에 의한 판정 결과로부터, 공기 브레이크에 의한 제어인지 여부를 판정한다(S502). 공기 브레이크가 아닌, 바꾸어 말하면 회생 브레이크라고 판단한 경우(S502: "아니오"), 감속도 비율 산출부(105)는, 전제어 주기까지 출력된 브레이크 명령에 대응하는 제1 감속 특성 모델에 의한 감속도와, 검출된 열차(1)의 속도에 의한 감속도, 공기 저항에 의한 감속도 및 구배 저항ㆍ곡선 저항에 의한 감속도에 기초하여 감속도비를 산출한다(S503).

그리고, 특성 파라미터 조정부(106)가, 산출된 감속도비를 소정의 비율로 반영함으로써, 제1 특성 파라미터를 조정한다(S504). 그 후, 제어 명령 산출부(104)는 제1 감속 특성 모델 및 제1 특성 파라미터를 참조하여 브레이크 명령을 산출한다(S505). 그리고, 산출된 브레이크 명령은 구동/제동 제어 장치(130)로 출력된다. 그 후, S509로 천이된다.

한편, 제어 명령 산출부(104)가, 브레이크 판정부(107)에 의한 판정 결과로부터, 공기 브레이크에 의한 제어라고 판단한 경우(S502: "예"), 감속도 비율 산출부(104)는, 전제어 주기까지 출력된 브레이크 명령에 대응하는 제2 감속 특성 모델에 의한 감속도의 적분과, 공기 저항에 의한 감속도, 및 구배 저항ㆍ곡선 저항에 의한 감속도의 적분과, 검출된 열차(1)의 감속량에 기초하여 감속도비를 산출한다(S506).

그리고, 특성 파라미터 조정부(106)가, 산출된 감속도비를 소정의 비율로 반영함으로써, 제2 특성 파라미터를 조정한다(S507). 그 후, 제어 명령 산출부(104)는 제2 감속 특성 모델 및 제2 특성 파라미터를 참조하여 브레이크 명령을 산출한다(S508). 그리고, 산출된 브레이크 명령은 구동/제동 제어 장치(130)로 출력된다. 그 후, S509로 천이된다.

제어 명령 산출부(104)는 열차(1)가 정지되었는지 여부를 판정한다(S509). 정지되지 않았다고 판정한 경우(S509: "아니오"), 다시 S502로부터 처리를 개시한다. 한편, 정지되었다고 판정한 경우(S509: "예"), 처리를 종료한다.

본 실시 형태에서는, 회생 브레이크와 공기 브레이크로 감속도비의 산출 방법을 상이하게 하는 예에 대하여 설명했지만, 감속도비의 산출 방법을 상이하게 하는 것에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 실시 형태에서 나타낸 공기 브레이크용 감속도비의 산출 방법을, 회생 브레이크 등 다른 브레이크에 적용해도 된다.

본 실시 형태의 열차 제어 장치(100)에 있어서는, 상술한 구성을 구비함으로써, 감속도가 안정될 때까지 브레이크 명령을 유지하지 않고, 브레이크 명령 변경이나 전공 전환의 직후부터 브레이크의 감속 정도를 추정할 수 있어, 적절한 브레이크 명령을 산출할 수 있으므로, 감속 특성이 변동되어도 정지 위치 정밀도나 승차감의 악화를 방지할 수 있다. 나아가, 운전사의 기량에 구애되지 않고 안정되게 홈 도어 위치에 맞추어 열차를 정지시켜, 정지 위치 수정에 의한 지연 발생을 방지함으로써, 열차 운행을 안정화시킬 수 있어, 정지 제어를 행할 때의 운전사 부담도 경감시킬 수 있다.

본 발명의 몇개의 실시 형태를 설명했지만, 이들 실시 형태는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규의 실시 형태는 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 청구범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다.

Claims

브레이크 명령에 따라서 브레이크를 걸었을 경우의 열차의 감속도를 나타낸 감속 정보를 기억하는 기억부와,
열차의 속도를 검출하는 검출부와,
상기 브레이크 명령에 따라서 브레이크를 걸고 있는 동안의 소정 시간에 있어서의, 상기 검출부에서 검출된 상기 열차의 속도의 감속량과, 상기 브레이크 명령에 대응하는 상기 감속 정보로 표시된 감속도를 상기 소정 시간으로 적분한 값에 기초하여, 상기 감속 정보로 표시된 감속도와, 상기 열차의 실제 감속도의 차이를 나타낸 감속 정도를 산출하는 감속도 비율 산출부와,
상기 감속도 비율 산출부에서 산출된 상기 감속 정도에 따라서, 상기 브레이크 명령을 산출할 때에 사용하는 상기 감속 정보를 조정하는 조정부와,
상기 감속 정보와, 상기 열차의 위치 및 속도에 기초하여, 상기 열차가 목표 위치에서 정지하도록, 상기 열차의 브레이크 명령을 산출하는 제어 명령 산출부
를 구비하고,
상기 열차에 있어서, 공기 브레이크 및 회생 브레이크 중 작동하고 있는 브레이크를 판정하는 판정부를 더 구비하고,
상기 기억부는, 상기 회생 브레이크로 브레이크 제어하였을 때에 참조하는 제1 감속 정보와, 상기 공기 브레이크로 브레이크 제어하였을 때에 참조하는 제2 감속 정보를 기억하고,
상기 조정부는, 상기 판정부에 의한 판정 결과에 따라서 상기 제1 감속 정보 및 상기 제2 감속 정보 중 어느 한쪽을 조정하고,
상기 감속도 비율 산출부는, 회생 브레이크 작동 시에는, 브레이크 명령이 일정 시간 이상 유지되고 있을 때, 상기 제1 감속 정보로 표시된 감속도와, 상기 검출부에서 검출된 상기 열차의 속도의 감속도에 기초하여 감속 정도를 산출하고, 공기 브레이크 작동 시에는, 상기 검출부에서 검출된 상기 열차의 속도의 감속량과, 상기 브레이크 명령에 대응하는 상기 제2 감속 정보로 표시된 감속도를 상기 소정 시간으로 적분한 값에 기초하여, 감속 정도를 산출하는, 열차 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 기억부는, 추가로, 열차의 노선 정보를 기억하고,
상기 감속도 비율 산출부는, 상기 검출부에서 검출된 상기 열차의 속도의 감속량과, 상기 브레이크 명령에 대응하는 상기 감속 정보로 표시된 감속도를 상기 소정 시간으로 적분한 값과, 상기 열차의 노선 정보에 기초하여 산출된 구배 또는 곡선에 의한 상기 열차의 감속량에 기초하여, 상기 감속 정도를 산출하는,
열차 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기억부는 상기 열차의 속도에 기초하는 공기 저항 정보를 더 기억하고,
상기 감속도 비율 산출부는, 상기 소정 시간에 있어서의, 상기 검출부에서 검출된 상기 열차의 속도의 감속량과, 상기 브레이크 명령에 대응하는 상기 감속 정보로 표시된 감속도를 상기 소정 시간으로 적분한 값과, 상기 검출부에서 검출된 상기 열차의 속도에 기초하는 상기 공기 저항 정보에 기초하여 산출된 공기 저항에 의한 상기 열차의 감속량에 기초하여, 상기 감속 정도를 산출하는,
열차 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조정부는 추가로, 상기 감속 정보로 표시된 감속도를 상기 소정 시간으로 적분하는 한편, 상기 소정 시간으로부터 상기 속도의 검출 지연만큼 어긋나게 한 시간에, 상기 검출부에서 검출된 상기 열차의 속도의 감속량을 산출하는,
열차 제어 장치.
제4항에 있어서, 추가로, 상기 판정부는, 브레이크를 제어하는 제동 제어 장치로부터 출력되는 신호에 기초하여 상기 공기 브레이크 및 상기 회생 브레이크 중 작동하고 있는 브레이크를 판정하는,
열차 제어 장치.
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