TW200303275A - Automatic train operation device and train operation assisting device - Google Patents

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200303275 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於不必經由駕駛員而使電車於特定時刻停 止於特定位置之自動運轉的自動列車運轉裝置、以及對駕 駿員指示建議推力或主控制等級之列車運轉支援裝置。 【先前技術】 自動列車運轉裝置（以下稱爲「ΑΤΟ」），係自動實 施列車之站間運轉，而以使列車於特定時刻停止於下站之 特定停車位置上爲目的者。第47圖係具有此種ΑΤΟ之電車 的系統構成例。 圖上未標示之自動列車控制裝置（ATC )會對自動列 車運轉裝置1輸入限制速度信號，資料庫3則會對自動列車 運轉裝置1輸入斜率及曲率等之路線條件、車輛條件、運 行時刻表、及行車阻力等之既定儲存資訊。又，自動列車 運轉裝置1會依據地上子檢測器1 0檢測到之車輛位置、及 速度檢測器9檢測到之車輛速度，推算現在之車輛位置， 對驅動制動裝置2輸入推力指令F cmd，指示該時點應提供 之推力。此時，本說明書之推力指令F cmd，係定義爲同 時含有車輛加速時之牽引力指令、及車輛減速時之煞車力 指令的雙方者。牽引力時爲推力指令F cmd>0，煞車力時 爲推力指令F cmd<0。 驅動制動裝置2係由VVVF (可變電壓、可變頻率）變 頻變壓逆變器4、主電動機5、煞車控制裝置6、及機械煞 (2) (2)200303275 車8所構成。主電動機5和在軌道1 1上行駿之車輪7實施機 械連結，機械煞車8之配置上，則爲可對車輪7實施機械煞 車。 從推力指令F cmd到實際得到推力爲止之作用，因得 到牽引力時及得到煞車力時會不同，故分別説明如下。 得到牽引力時，推力指令F cmd ( >0 )會輸入至變頻 變壓逆變器4。變頻變壓逆變器4會控制主電動機5之轉矩 ，以便得到和推力指令F c m d —致之牽引力。此時，煞車 控制裝置6及機械煞車8不會執行動作。 得到煞車力時，推力指令F cmd ( <0 )則會輸入至煞 車控制裝置6而非變頻變壓逆變器4。首先，煞車控制裝置 6會將推力指令一亦即煞車力指令輸出至變頻變壓逆變器4 。變頻變壓逆變器4會將經由主電動機5輸出之電煞車力 F elec回饋至煞車控制裝置6。煞車控制裝置6爲了獲得推 力指令F cmd—亦即煞車力指令之煞車力，會以先使電煞 車力F elec產生作用，並以機械煞車8之機械煞車力F mech 彌補此電煞車力不足之部份的方式控制機械煞車8。因此 ，機械煞車力F mech如下所示。 F mech = F cmd - F elec ( 1) 如第4 8圖所示，自動列車運轉裝置1係具有暫定行車 計畫部1 2、最佳行車計畫部1 3、及推力指令產生部i 4。暫 定行車計畫部12會產生暫定行車模式（F0 ( X)，V0 ( X) )，做爲以產生最佳行車模式爲目的之初始値。此時，行 車模式係以對應一連串之位置的方式來表示路線上之位置 -8- (3) (3)200303275 x的推力Fn(x)及速度Vn(x)。最佳行車計畫部13會依 據暫定行車模式（F0 ( X)，V0 ( X))及資料庫3之儲存資 訊，計劃列車之最佳行車模式FI ( X )。在產生之最佳行 車模式FI ( X )下，推力指令產生部1 4會依據列車之檢測 位置、檢測速度、及AT C之限制速度信號，對變頻變壓逆 變器4輸出推力指令F cmd，指示該時點應輸出之推力。 計畫列車之最佳行車模式時’ 一般而言，會存在無數 個可能實現之行車模式。尤其是，和早晚之過密時刻表時 不同，列車之運轉列車數較少之白天、早晨、或深夜時， 因列車之運轉間隔較長，故計畫上具有較大的餘裕，行車 計畫上之限制亦較少。 曰本特開平8-2 1 6 8 8 5號公報及日本特開平5- 1 93 5 02號 公報上，記載著以節約能量爲評估項目之最佳行車計畫。 然而，這些已知實例之節約能量上，並非從驅動裝置及制 動裝置等列車之驅動/制動控制所造成之能量損失的立場 來考量。 相對於此，「利用煞車模式變更之再生能量有效利用 的效果之基礎檢討」（日本鐵道技術連合硏討會第7回） 、「純電煞車實用化之檢討」（日本電氣學會全國大會5 _ 244 )中，針對列車之制動控制，尤其是針對煞車時所造 成之機械煞車的能量損失之行車模式進行檢討。然而，列 車之驅動制動控制所造成之能量損失，在驅動控制時亦會 產生，又，制動控制時，除了機械煞車以外，尙有其他因 素會造成能量損失。因此，無法實現綜合能量損失之最小 -9- (4) (4)200303275 化。 〔發明所欲解決之課題〕 本發明之目的，係對列車驅動制動控制時所造成之能 量損失進行綜合評估，儘可能降低站間行車之能量損失’ 實現節約能量之行車。因此，以下實施本發明著眼之能量 損失的簡單説明。 列車行車所造成之損失會因爲行車模式而變化，而可 能造成損失之機器，主要可分成下面2類。其一，就是驅 動裝置之變頻變壓逆變器4、及主電動機5等之電力機器的 能量損失。這些損失可以推力及速度之函數來表示。其二 ，就是機械煞車執行動作時所造成之能量損失。從能量流 動之觀點來觀察列車之加減速動作，且忽略前述電力機器 之能量損失及行車阻力時，在運行加速中，經由圖上未標 示之架線，由變頻變壓逆變器4及生電動機5等驅動裝置提 供之電力能量會轉換成車輛之運動能量，而利用電煞車之 減速中，車輛之運動能量會轉換成電力能量並再生成電源 。此種理想狀態下’不會造成能量損失。然而，利用電煞 車之減速中，以ΑΤΟ或駕駛員之煞車力指令超過電力機器 可輸出之煞車力時，會以機械煞車8彌補不足之煞車力， 使減速度維持於特定値。當機械煞車8執行此動作時，車 輛之運動能量會以熱方式被消耗掉，這就是能量損失。本 發明中，將機械煞車執行動作所造成之損失部份定義爲煞 車損失。 -10 - (5) (5)200303275 此煞車損失在煞車力指令超過電力機器一亦即驅動裝 置之容許量、以及電源側不存在和再生電力相符之負載時 會出現。後者方面，若驅動裝置取得煞車力指令，會控制 變頻變壓逆變器4，使主電動機5輸出和其相符之煞車力。 此時，車輛之運動能量會轉換成電源之再生能量，然而， 電源側右不存在和此再生電力相符之負載一亦即不存在加 速中之列車時，就會產生過剩再生電力，因而導致架線電 壓上昇。因此，驅動裝置爲了抑制架線電壓之上昇，會執 行抑制煞車力之控制。將其稱爲輕負載再生控制。此輕負 載再生控制之動作中，主電動機5會輸出小於煞車力指令 之煞車力。此時，不足之煞車力就會利用機械煞車8之煞 車力來彌補。 實施節約能量運轉時，計劃適宜之行車模式計晝、及 依據該行車模式實際執行行車是很重要的事。實現和行車 模式一致之運轉的手段，自動列車運轉裝置（ΑΤΟ )及自 動列車停止裝置（TASC )等不經由駕駛員而可自動產生 推力指令之裝置爲大家所熟知。利用這些裝置，可以順暢 地推供確實推力，實現最佳行車模式之行車。然而，因爲 直接針對車輛之驅動制動裝置，且需要以位置檢測爲目的 之地上設備等’系統十分複雜，成本亦較高。 另一方面’利用對駕駿員指示最佳計畫之推力，透過 駕駛貢之技能’可期望達成接近計畫之行車模式的列車行 車。這就是運轉支援裝置。採用此種運轉支援裝置時，其 節省能量效果雖然會因爲駕駛員之反應延遲等而較利用 -11 - (6) (6)200303275 ΑΤΟ及TASC時爲佳，然而，只需對駕駛員執行指示，而 和車輛之驅動制動裝置無直接關係’故具有可簡化系統之 優點。又，因爲終究係依靠駕駛員之操作，故可除去或簡 化以位置檢測爲目的之地上設備等。利用此方式，可降低 ^ 成本，而優得較佳成本效益。又’近年來，大家擔心因 - AT Ο化而導致駕駛員之駕駛技術降低’故利用運轉支援裝 置時，因必須隨時依據駕駛員之判斷來調整推力，故不會 有駕駛技術降低之問題。 ® 又，自動列車運轉裝置已實用化成可追隨列車之限制 速度、以及和限制速度具有一定程度之寬裕度的限制速度 。然而，因係以pi控制等之誤差追隨控制爲主體，依賴列 車及路線之特性的地方相當多，以現狀而言，針對各列車 及各路線調整其特性或控制參數之作業上，需要龐大的時 間及勞力。 又，擬定行車計畫，並依據其執行列車行車之自動列 車運轉裝置亦爲可考慮者。擬定行車計畫時，有時會利用 ® 簡易之列車行車模型。最簡單者，就是可以下述簡單物理 式來表示其對象之列車運轉的方法。 F— Fr = M· a ... ( 7 ) 此時，F係運行牽引力或煞車力，Fr係列車行車阻力 ，Μ係列車重量，α係加速度（含負的加速度一亦即減速 度在內）。列車行車阻力Fr係列車行車時所產生之阻力， 爲了計算的方便，通常只考慮以下之阻力。 出發阻力：發車時之阻力 -12- (7) (7)200303275 空氣阻力：列車行車時之空氣阻力 斜率阻力：路線之斜率阻力 曲線阻力：路線之曲線阻力 隧道阻力：在隧道內行駿時所產生之阻力 空氣阻力若考慮車輪踏面及軌道面間之阻力’則通常 會採用速度之2次式。 一般而言，列車行車阻力Ft*通常會針對由斜率阻力、 空氣阻力、、曲線阻力、隧道阻力、出發阻力等所構成之 阻力來考慮。此處，係針對隧道以外之列車行車時來考慮 ，故只考慮斜率阻力、空氣阻力、及曲線阻力。此時，斜 率阻力、空氣阻力、及曲線阻力可分別以下式（8 ) 、( 9 )、及（1 〇 )來求取（例如，參照文獻「運轉理論（直流 交流電力機關車）」交友社編）。 (a )斜率阻力式

Frg = s ...(8)

Frg:斜率阻力 [kg重/ ton] s:斜率[%G] (上坡時爲正，下坡時爲負） (b )空氣阻力式

Fra = A + Bv + Cv2 ( 9 )

Fra:空氣阻力 [kg重/ ton] A、B、C :係數 v:速度[km/h] (c )曲線阻力式

Frc = 800/r …（10) (8) (8)200303275

Frc:曲線阻力 [kg重/ ton] r:曲率半徑 [m] 自動列車運轉若利用式（7 )所示之模型時，即使爲 依據行車計晝之自動列車運轉方式，列車特性及路線特性 等特性亦會對乘坐舒適性及停止精度產生很大影響。 【發明內容】 〔用以解決課題之手段〕 本發明係以列車在站間行車時於特定時刻停於特定位 置爲前提，其目的則在提供一種自動列車運轉裝置以及列 車運轉支援裝置，可降低行車中所造成之能量損失而實現 節約能量之運轉。 又，本發明之目的係在提供一種自動列車運轉裝置提 ，可減少調整上之必要時間及勞力，且在營業行車後亦可 自動實施特性之學習，而可進一步改善乘坐舒適性，同時 提局停止精度。 又，本發明之目的係在提供一種裝置，只有當列車在 特定路線往返行駿時才執行以運轉裝置之運作爲目的之必 要資料收集作業。 又，本發明之目的係在提供一種自動列車運轉裝置， 可實現：第1，以極力排除列車自動運轉時之追逐的影響 ’提高節約能量之效果；第2，可利用遲延時間之求取， 提高目標位置之停止精度；第3，可改善執行等級操作時 速度控制指令之階段變化所導致之不良乘坐舒適性。 -14 - (9) (9)200303275 又’本發明之目的係在提供一種列車定位置停止自動 控制裝置’可在無需頻繁切換等級之情形下確保停止精度 ’且不需要較長之調整期間。 爲了達成上述目的，本發明係會產生以使列車在特定 時刻停止於特定位置爲目的之行車模式，並對具有含變頻 變壓逆變器及主電動機在內之電力機器的驅動制動裝置提 供以貫現行車模式爲目的之推力指令，其特徴爲具有：運 算代表列車丫丁車中之即述驅動制動裝置所造成之能量損失 的損失指標之損失指標運算手段；以及依據前述損失指標 ，以後低能量損失爲目的，對前述行車模式實施補償之第 1行車模式補償手段。 又，爲了達成上述目的，本發明之自動列車運轉裝置 的其特徵爲具有：線上處理取得之列車行車資料的資料處 理手段，依據利用此資料處理手段取得之列車行車資料、 及事先取得之資料，在列車行車時自動學習列車行車時之 控制參數、以及列車特性及路線特性的自動特性學習手段 ;以及使用以此自動特性學習手段學習到之列車特性及路 線特性，執行列車之自動運轉的列車自動運轉手段。 又，爲了達成上述目的，本發明之自動列車運轉裝置 的特徵爲具有：收集列車行車中之列車特性及路線特性資 訊之列車特性學習手段；以及依據以前述列車特性學習手 段收集之列車相關資訊，計算列車之最佳運轉模式，並依 據此模式執行列車之自動運轉的自動列車運轉手段。 又，爲了達成上述目的，本發明之自動列車運轉裝置 -15- (10) (10)200303275 ，係依據列車檢測位置、列車檢測速度、儲存於資料庫之 運轉時特性資料、以及自動列車控制裝置之運行條件的輸 入來控制列車之驅動裝置或制動裝置，執行自動運轉’其 特徵爲具有：前述列車靠站停車時實施特定運算之靠站停 車時實施運算電路；以及前述列車在站間行車時實施特定 運算或控制之站間行車時實施運算電路；且，前述靠站停 車時實施運算電路具有擬定最佳行車計劃之最佳行車計畫 擬定手段，當前述列車停靠一車站時，可使前述列車於目 標時刻停靠於下一停車站之目標位置，前述站間行車時實 施運算電路則具有：前述列車從前一車站出發並依據前述 最佳行車計畫擬定手段擬定之最佳行車計畫執行行車期間 ，若此最佳行車計畫及實際行車結果之誤差爲特定値以上 時，會實施行車計畫之重新計算的行車計畫重新計算手段 ;從前述行車計畫重新計算手段重新計算之行車計畫析出 控制指令之控制指令析出手段；以及將前述控制指令析出 手段析出之控制指令輸出至前述驅動裝置或制動裝置之控 制指令輸出手段。 又，爲了達成上述目的，本發明之列車定位置停止自 動控制裝置，係使列車自動停止於特定位置，其特徵爲具 有：儲存列車之各煞車等級的減速度、煞車等級切換之遲 延時間、及應答延遲時間等煞車特性資料之「煞車特性資 料儲存部」；取得列車之現在速度、現在位置、現在煞車 等級等之資料「列車現在資料取得手段」；依據儲存於「 煞車特性資料儲存部」之煞車特性資料、及以「列車現在 -16- (11) (11)200303275 資料取得手段」取得之列車現在資料，擬定以複數個煞車 等級使列車停於特定位置爲目的之減速控制計畫的「減速 控制計畫擬定手段」；從「減速控制計畫擬定手段」擬定 之減速控制計畫析出各時點之減速控制指令的「減速控制 指令析出手段」；以及將利用「減速控制指令析出手段」 析出之減速控制指令輸出至煞車裝置的「減速控制指令輸 出手段」。 【實施方式】 以下係參照圖面詳細本發明之實施形態。 第1圖係第1實施形態之自動列車運轉裝置的槪略構成 方塊圖。因此實施形態係和自動列車運轉裝置之最佳行車 計畫部特別相關，故省略其他部份之圖示。 第1圖所示之最佳行車計畫部1 3，係由行車模式補償 指標運算部1 5、行車模式補償部1 9、行車距離補償部20、 以及定時性判斷部2 1所構成。行車模式補償指標運算部15 ，係由損失指標運算部1 6、超載指標運算部1 7、以及加法 器18所構成。損失指標運算部16係依據暫定行車模式（F0 (X )，V0 ( X ))，運算列車位置X之損失指標CPL ( X ) 。此時，CPL爲Cost of Power Loss。此時，行車模式係以 某位置X之推力Fn(x)及速度Vn(x)來表示。 第2圖及第3圖係各種損失指標之實例。第2圖係運行 時之損失指標，第3圖係煞車減速時之損失指標。又’更 詳細而言，第2圖（a )係機器損失指標，第2圖（b )係總 -17- (12) (12)200303275 計損失指標，第3圖（a )係機器損失指標，第3圖（b )係 煞車損失指標，第3圖（c )係總計損失指標。此處，機器 損失指標係指電力機器之損失指標，具體而言，係加算轉 換器（變頻變壓逆變器）損失指標及馬達（主電動機）損 失指標者。 這些指標係以速度v及推力F之函數來表示，係對某動 作點（v，F )之損失[W]乘以速度[m/s]之倒數來計算。乘 以速度之倒數，可對某動作點之速度vl [m/s]產生微小變 化 △ v [m/s]時所造成之損失實施正規評估。 總計損失指標CPL ( X )之計算上，係在機器損失指 標及煞車損失指標之合計上乘以加權因數W 1。加權因數 W 1係以可獲得何種程度之損失降減效果的觀點來設定， 或以和其他指標取得平衡之方式來設定。亦即， 損失指標CPL ( X) =Wlx (機器損失指標+煞車損失指標） ...（2) 超載指標運算部I7會依據暫定行車模式（F〇 ( X)，V0 (X))計算列車位置X之超載指標COL ( X) 。COL係Cost of Over Load 〇 機器損失係轉換器損失及馬達損失之和。第4圖（a ) 、（b )係各動作點之轉換器損失[W]及馬達損失[W]之一 個實例。依據暫定行車模式（F0 ( X )，VO ( X ))，分別 對對應之轉換器損失[W]及馬達損失[W]實施積分，可計 (13) (13)200303275 算加上站間行車之時間的轉換器損失[J]及馬達損失[J]。 若爲超過規格値[W]之超載時，則計算和其對應之超載指 標。例如，加權因數爲W2，則轉換器損失指標COLC ( X )可以 C Ο L C ( X ) =W2x {轉換器損失[J]/(行車時間+靠站停車時間） 一轉換器規格[W]}x轉換器損失指標（第5圖（a)) ...(3 ) 來計算。 COLC 係 Cost of Over Load in Converter。 同樣的，亦可使用第5圖（b )所示之馬達損失指標來 求取馬達損失指標COLM ( X )(但，加權因數爲W3，可 單獨設定）。超載指標C 0 L ( X )可以加上這些指標，而 以 COL(x)二 COLC(x) + COLM(x) ... ( 4 ) 來求取。 COLM係 Cost of Over Loss in Motor 〇 加法益1 8會加算ί貝失指標C P L ( x )及超載指標 COL(x)，而以 C(x) = CPL ( x ) + COL ( x ) (14) (14)200303275 來求取列車位置x之總計指標C ( x )。 行車模式補償部1 9會在暫定行車模式之推力模式F 〇 ( X )上加算總計指標C ( X )，並輸出第1補償行車模式f 0 1 (x )(此階段時，速度模式VO ( X )不會改變）。 第1補償行車模式F 0 1 ( X )因係只實施推力模式之補 償者’故行車距離和特定値並不一致。爲了使行車距離x 和特定値一致，行車距離補償部2〇會依據儲存於資料庫3 之路線條件、車輛條件、及行車阻力實施第1補償行車模 式（F01 ( X)，V0 ( x))之補償，並輸出第2補償行車模 式（F02 ( X)，V02 ( X))及行車時間T run。距離補償可 以例如調整滑行時間等方法來實現。然而，距離補償方法 並未受此限定。 定時性判斷部2 1會針對特定値判斷行車時間T run是 否位於容許誤差內。行車時間T run位於容許誤差外時， 會將第2補償行車模式（F〇2 ( X )，V〇2 ( X ))視爲新的暫 定行車模式（F0’（ X )，V0’（ X ))，重新執行計算。在 行車時間T run位於容許誤差內時，再將其當做最佳行車 模式（Fl(x),Vl(x))輸出。 利用以上之構成，暫定行車模式（F 0 ( X ) , VO ( X ) )可利用損失指標CPL ( X )及超載指標COL ( X )使位置X 之推力獲得效果顯著之補償。例如，第6圖係，本發明實 施形態之行車模式產生的結果。此時，假設未達到超載狀 態，故超載指標未產生影響。「原模式（A )」所示係暫 -20 - (15) (15)200303275 定模式。「指標適用（B )」所示係第1補償行車模式（ F01 ( X)，V01 ( X))。損失指標愈大之高速煞車時，愈 實施愈大之推力補償，煞車力會愈弱。另一方面，運行加 速側雖然値較小，但亦會對應損失指標實施牽引力之補償 。「等級量子化（C )」雖然本發明之實施形態未出現， 然而，等級只有6段，係對應無法輸出連續推力時者，會 針對第1補償行車模式之推力F0 1 ( X )，選擇對應推力誤 差最小之等級的推力。「距離調整（D )」係針對「等級 量子化（C )」模式，使行車距離成爲特定値1 300m之方 式進行補償之第2補償行車模式（F02 ( X )，V02 ( X ))。 相對於補償前之行車模式的損失2070 [kJ]，第2補償行車 模式之損失爲1 6 5 0 [kJ]，減少相當多之能量損失。行車時 間方面，相對於前者之84.5[seC]，後者爲增加若干之 8 4.9 [ sec]。利用行車時間成爲特定値爲止重複實施運算， 可在確保定時性•定位置停止性之情形下，產生驅動制動 控制上能量損失最小化之最佳行車模式F 1 ( X )。利用此 方式，可在確保定時性•定位置停止性之情形下，實現最 佳節約能量效果。 只追求總計能量損失最小化之行車模式時，可能會使 驅動制動裝置2含有之變頻變壓逆變器4 (轉換器）及主電 動機5 (馬達）等之電力機器所造成的能量損失增大。電 力機器之動作範圍會受到規格之限制，超過規格之運轉條 件一亦即超載條件時，會因發熱而導致溫度上昇，而啓動 保護動作或發生故障、燒損等。超載指標運算部1 7會針對 -21 - (16) (16)200303275 暫定行車模式判斷各機器之超載程度。判斷結果爲超載時 ，會以抑制電力機器之能量損失爲目的，對應超載指標實 施推力之補償。因爲會從能量損失較大之區域實施推力之 補償，故可有效避免超載狀態。利用此方式，可避免電力 機器因超載而導致運轉停止•故障，而提高系統之信頼性 〇 因爲在列車行車中亦會實施最佳行車計畫，故可以各 瞬間之位置•速度做爲初期條件，且在確保至下站爲止之 定時性•定位置停止性的情形下，產生最佳節約能量行車 模式。亦即，因爲ATC等之速度限制等而偏離當初之行車 模式時，亦可從該狀態獲得最佳節約能量行車模式。若勉 強追隨當初之行車模式，可能會導致損失增大，而不符合 能量損失之觀點。因此，即使發生偏離當初之行車模式的 意外情形時，亦可從該時點實現最佳節約能量行車。 本實施形態係以位置•速度做爲初期條件，在確保至 下站爲止之定時性•定位置停止性的情形下，產生最佳節 約能量行車模式，故不但可應用於實施站間之自動列車運 轉的自動列車運轉裝置（AT Ο )上，亦可應用於只在煞車 區間實施定位置停車控制之列車自動停止控制裝置（ TASC)上。 又，本實施形態係以使行車距離和特定値一致爲前提 ，其構成上，係至行車時間達到特定値爲止，實施行車模 式之補償的演算，相反的，其構成上，亦可以使行車時間 和特定値一致爲前提，至行車距離達到特定値爲止，實施 -22- (17) (17)200303275 行車模式之補償的演算。 第7圖係第2實施形態之自動列車運轉裝置的槪略構成 例方塊圖，和第1圖相同之部份會附與相同符號並省略其 説明，此處則針對和第1圖不同之部份進行説明。 資料庫3會對損失指標運算部16輸入運行時刻表，而 資料庫3 6則會對損失指標運算部1 6輸入運行負載量。儲存 於資料庫3 6之運行負載量，係某時刻之各饋電區間的運行 加速中列車之電力一亦即運行負載量。損失指標運算部1 6 會從運行時刻表及運行負載之資料庫資訊析出相對應之運 行負載。如前面所述，因爲煞車損失之値會因運行負載而 變化，故計算對應運行負載量之損失指標。其他則和第1 圖相同。 由以上可獲得以下之作用·效果。 對應預測之運行負載，調整損失指標CPL ( X )，尤 其是煞車損失指標。例如，第3圖（b )係有充分運行負載 時之煞車損失指標，因爲變頻變壓逆變器4之電容的限制 ，愈是高速高煞車力時，其損失指標會愈大。第8圖係無 充分運行負載時（125kW/主電動機）的煞車損失指標。 此時，因運行負載不充分，爲無法輸出和推力指令F cmd 相等之電煞車力的區域。亦即，從較低速時損失指標即會 開始增大。因此，可確實預測負載狀態所造成之能量損失 ，而可實現更有效之節約能量行車。 第9圖係第3實施形態之自動列車運轉裝置的槪略構成 例方塊圖，和第1 6圖相同之部份會附與相同符號，並省略 -23- (18) (18)200303275 其説明，此處則只針對不同部份進行説明。 第9圖之裝置設有資料庫34及行車模式析出部35’用 以取代第4 8圖之暫定行車計畫部1 2及最佳行車計畫部1 3。 資料庫3 4上儲存著各列車之各站間行車時的行車模式。行 車模式析出部3 5會從儲存著運行時刻表之資料庫3，析出 對應現在之站間行車的行車模式F 1 ( X )。儲存於資料庫 3 4之行車模式，可利用下述方法實現，亦即，預先實施第 1實施形態所示之最佳行車計畫，再儲存其結果之最佳行 車模式。 採用以上之構成，可具有以下之作用•效果。 最佳行車模式之產生上，因係重複實施收斂計算來執 行最佳計畫，故運算上需要一些時間。因此，在出發站之 停車中實施下站之行車計畫時，有時會因爲運算時間受到 限制而無法充分之最佳性。預先實施這些計畫可避免運算 時間之限制，而得到最佳行車模式。利用此方式，可進一 步提高節約能量之效果。又，預先計算行車模式，亦可精 確確認行車模式。利用此方式，可排除異常模式，提高系 統之信頼性。 第1 0圖係具有第4實施形態之列車運轉支援裝置的電 車系統之槪略構成方塊圖，和第4 7圖相同部份會附與同一 符號並省略其說明，此處只針對不同部份進行説明。 此處，具有用以取代第1實施形態之自動列車運轉裝 置1的列車運轉支援裝置22。列車運轉支援裝置22實施和 第1實施形態之自動列車運轉裝置1相同之處理，產生並輸 -24- (19) (19)200303275 出推力建議値Free。亦即，列車運轉支援裝置22會輸出用 以取代自動列車運轉裝置1之推力指令F cmd的推力建議値 Ffec。此推力建議値Free會被輸入至設於主控制器23之推 力指示裝置24。主控制器23會將對應主控制器之角度或位 置的推力指令F cmd輸出至驅動制動裝置2。 推力指示裝置24之構成例如第1 1圖所示。推力指示裝 置24係由角度指令運算部25、阻抗控制器26、伺服放大器 27、伺服馬達28、及編碼器29所構成。伺服馬達28和主控 制器23爲機械相連。 列車運轉支援裝置22輸出之推力建議値Free，會被輸 入至角度指令運算部25。角度指令運算部25會計算對應輸 入之推力建議値Free的主控制器角度，並將其當做角度指 令Θ cmd輸出。阻抗控制器26會輸入角度指令Θ cmd、及以 編碼器29檢測到之實際主控制器角度Θ，並對伺服放大器 2 7輸出以使後者（角度Θ)和前者（角度指令Θ cmd) —致 爲目的之轉矩指令T cmd。伺服放大器27會以使伺服馬達 2 8之輸出轉矩和轉矩指令T cmd —致之方式驅動伺服馬達 28 〇 阻抗控制器26會針對駕駛員施加於主控制器23之轉矩 T ope，以形成期望之阻抗（慣性矩J、阻尼D、勁度K )的 方式來控制伺服馬達2 8，控制系之方塊圖如第1 2圖所示。 J0係伺服馬達28之轉子及主控制器23合計之等效貫性矩， g 1及g2係相當於以除去干擾爲目的之濾波器的截止頻率。 角度指令Θ cmd爲零時，從外部對主控制器23施加之 -25- (20) 200303275 轉矩一亦即駕駿員對主控制器23施加之轉矩T ope到達主 控制器角度Θ爲止之傳達函數θ(8)，若忽略干擾截止濾 波器，則可以下式表示，故知道可得到期望之阻抗（ J，D，K)。

1 J.s2 + D.S + K

Tope (6) 以上之構成具有以下之作用•效果。 推力指示裝置24會以伺服馬達28控制主控制器23之角 度Θ，以便得到和列車運轉支援裝置22運算之推力建議値 Free—致之推力指令F cmd。利用此方式，駕駛員操作主 控制器23時，會以阻抗控制器26之阻抗控制，使駕駛員感 覺到已達到期望之阻抗（J,D,K )。亦即，駕駛員在未觸 摸主控制器23之狀態下，可得到和推力建議値Frec—致之 推力指令F cmd。另一方面，駕駿員操作主控制器23時， 雖然會承受到來自伺服馬達28而朝推力建議値Free方向之 力，而可設定於任意角度一亦即推力指令F cmd。亦即， 駕駛員亦可將駕駿委託給列車運轉支援裝置2 2，而在必要 時，才由駕駛員操作主控制器23，並依意識控制推力指令 。以實現節約能量運轉爲目的之主控制器23的角度Θ，可 利用來自主控制器23之反作用力檢測，而可在意識到節約 能量定位置停止模式之情形下執行駕駿。因此，除了可利 用駕駿員之操作實現節約能量行車及定位置停止行車以外 ，在發生意外事態時，亦可迅速採取對策。 -26 - (21) (21)200303275 對驅動制動裝置2之推力指令F cmd，並非由列車運轉 支援裝置22直接控制，而是由既存之主控制器23的角度Θ 所提供，可實現系統之簡化。又，列車運轉支援裝置時， 因終究需要經由駕駛員，而不必要求列車運轉支援裝置22 具有嚴格之定位置停止精度，故可實現裝置之簡化。利用 此方式，可提高系統之信頼性及降低成本。 又，列車運轉支援裝置終究需要駕駛員，故需隨時要 求駕駿員之操作技術。利用本實施形態，可避免下述問題 ，亦即，具有自動列車運轉裝置之系統時，可能因爲駕駛 員之操作技術降低而不知如何應對意外的問題。 第1 3圖係第5實施形態之列車運轉支援裝置的槪略構 成例方塊圖。本實施形態和第4實施形態相比，因推力指 示裝置24之構成不同，故此處針對此不同部份進行説明。 但，本實施形態中，推力指令採運行加速6段（P 1〜P6 ) 、煞車減速6段（B1〜B6)、空檔（N)之方式，緊急煞 車（EB )則採主控制器等級方式。 此處之等級係指將速度對推力模式化者，而爲現行之 電車驅動控制上所使用之物。等級之段數可從數段至3 0段 以上，依系統之不同而有各種形式。又，第1 3圖之主控制 器23係從上方觀看時之槪略構成。 推力指示裝置24係由建議等級表示控制部30及燈群31 所構成。圖示之實施形態中，燈群3 1係由對應運行加速等 級P 1〜P 6之6個燈、由對應煞車減速等級B 1〜B 6之6個燈 、對應空檔等級N之燈、以及對應緊急煞車等級EB之燈所 (22) (22)200303275 構成，此處係由14個燈所構成。建議等級表示控制部 30 在接收到列車運轉支援裝置22之建議等級指令N rec ’會 執行使和其相對應之燈亮起的控制。 利用以上之構成，可獲得以下之作用·效果。 駕駛員可利用亮燈確認是否設定於以在確保定時性· 定位置停止性之情形下實現節約能量行車爲目的之等級。 例如，建議等級指令N rec之內容爲運行加速等級P6，和 其對應之燈會亮起，而爲煞車減速等級B 3時，則和其對應 之燈會亮起。駕駛員觀察亮燈之狀況，實施和其對應之主 控制器23的等級操作，而可實現抑制能量損失之節約能量 行車。 推力指示裝置24和驅動制動控制系之間，並無直接之 電性•機械關連性，而需要駕駛員之操作，故在發生意外 狀況時，可依據駕駛員之判斷來迅速對應，而提高系統之 信頼性。燈、及利用LED (發光二極體）之表示裝置，和 第4實施形態之主控制器23的伺服機構相比，更容易實現 且可提高系統之信頼性，同時可進一步降低裝置之成本。 第Μ圖係第6實施形態之列車運轉支援裝置的槪略構 成例方塊圖。本實施形態和第5實施形態相比，只有推力 指示裝置24之構成不同，故此處只針對不同部份進行説明 〇 本實施形態之推力指示裝置24，係由建議等級表示控 制部32、及聲音輸出部33所構成。建議等級表示控制部32 從列車運轉支援裝置22接收到建議等級指令N rec時，會 -28- (23) (23)200303275 控制聲音輸出部3 3使其輸出對應之語音。例如，建議等級 爲B 3時，會發出「煞車3等級」等之語音。 利用以上之構成，可獲得以下之作用•效果。 駕駛員可以由語音得知以在確保定時性•定位置停止 性之情形下實現節約能量行車爲目的之等級。利用此方式 ’可實現和第5實施形態相同之作用•效果。如第5實施形 態之以燈來表示建議等級時，駕駿員之注意會集中於該表 示，結果，亦可能因未注意前方等而發生事故。相對於此 ’利用聲音之指示傳達，可以避免此問題，而提高系統之 信頼性。 第15圖及第16圖係本發明之自動列車運轉裝置的一實 施形態。載置於圖示列車0之自動列車運轉裝置（ΑΤΟ ) ，係從地上系統之自動列車控制裝置（AT C ) 1〇2取得 限制速度資料，又，從列車0內之資料庫（DB ) 1 03取得 路線條件（傾斜角及曲線曲率半徑等）、車輛條件（列車 編成輛數•重量等）、及運行條件等資料，亦會分別從駕 駛台104取得出發信號，從應負載裝置1〇5取得應負載信號 、從速度檢測器1 06取得列車速度信號，又，從分別回應 適度配置於路線上之地上子的地上子檢測器107取得列車 位置之信號。適度配置於路線上之地上子係用於確認列車 位置。此處，DBl〇3係表示載置於列車〇內者，有時，亦可 爲位於列車0之外部的地上系統，又，有時亦可分散配置 於列車0內及地上。 AT 0 1 0 8除了具有實施線上資料處理之資料處理手段 (24) (24)200303275 1 8 0及列車自動運轉手段1 8 1以外，尙具有以後面說明之營 業前特性推算手段124及營業後特性學習手段134爲代表之 推算手段及學習手段。資料處理手段180會處理列車速度 信號，除了實施列車速度之處理以外，尙會對列車位置（ 速度之時間積分値）、列車加速度（速度之微分値）、及 列車行車距離（速度絶對値之時間積分値）實施連續運算 。從列車位置到列車行車距離，都會依據地上子檢測器 107之列車位置信號實施適度補償。資料處理手段180會依 據各輸入信號實施特定之運算，提供後述之學習及列車自 動運轉上必要之計測資料。列車自動運轉上之必要計測資 料會提供給列車自動運轉手段1 8 1。列車自動運轉手段1 8 1 會依據利用各輸入資料實施運算之結果，對驅動裝置9輸 出運行指令、或對減速裝置1 1 〇輸出減速指令。驅動裝置 109包括以牽引列車爲目的之主電動機、及控制其之電力 轉換器。又，減速裝置110通常會同時具有機械煞車及電 煞車。 ΑΤ0 108載置於列車0上，本發明之學習相關的營業前 特性推算手段124及營業後特性學習手段134之部份，在第 1 6圖中有詳細圖示，係由營業前行車判斷手段1 20、營業 前特性初始値設定手段1 2 1、營業前試驗行車用列車自動 運轉手段1 22、行車結果儲存手段1 23、營業前特性推算手 段124、推算結果補償手段125、特性推算値儲存手段126 、學習特性資料庫（學習特性DB ) 1 3 0、特性初始値設定 手段1 3 1、列車自動運轉手段1 32、營業後行車結果儲存手 -30- (25) (25)200303275 段1 3 3、營業後特性學習手段1 3 4、及學習結果補償手段 1 3 5所構成。手段1 2 1〜1 2 6係以營業行車前試驗行車時爲 目的之處理手段，手段1 3 1〜1 3 5則係以營業行車後爲目的 之處理手段，營業前行車判斷手段120及學習特性DB130係 和營業行車前後無關，而以兩者共用之方式設置。 · 第16圖中，省略當做自動列車運轉裝置使用之 AT01 08原本具有之資料處理手段180及列車自動運轉手段 1 8 1等。 籲 其次，針對第1 5圖及第1 6圖之裝置的作用進行説明。 第I5圖中，AT01〇8會預先分別從ATCl〇2取得限制速 度資料、從DB103取得路線條件、車輛條件、及運行條件 等可預先取得之資訊，並同時取得速度，然後實施特定之 運算，產生由運行指令或減速指令所構成之控制指令，並 實現如前面所述之列車〇的自動運轉。 AT 0 1 0 8接收到來自駕駿台1 〇 4之出發信號，開始利用 列車自動運轉手段執行自動運轉動作。發車後，則會利用 ® 從應負載裝置105取得之應負載資訊、從速度檢測器106取 得之速度資料、以及從地上子檢測器1 〇7取得之地上子檢 測資訊。應負載資訊係被當做列車之重量相關資訊使用， 地上子檢測資訊則用於位置資訊之補償。利用這些資訊， · AT Ο 1 0 8可擬定列車之控制指令（運行指令/減速指令）。 擬定運行指令做爲控制指令時，會輸出運行指令，並利用 驅動裝置1 0 9使列車運行。運行指令除了運行轉矩（運行 牽引力）指令以外，等級行車時尙有運行等級指令等。又 -31 - (26) (26)200303275 ，擬定減速指令做爲控制指令時，會輸出減速指令’利用 減速裝置1 1 0使列車減速。減速指令爲煞車力指令’等級 行車時，則爲煞車等級指令等。 其次，參照第16圖實施ΑΤ0 1〇8之作用的詳細説明。 接收到來自駕駛台1 04之出發信號時，首先，會以營 業前行車判斷手段1 2 0實施營業前之試驗行車、或是營業 後之行車的判斷。此時之判斷方法，可以爲利用柔性旗 標一「未立旗標時爲試驗行車」、「立有旗標時爲營業行 車」等之方法、以及利用硬性開關之設定結果的方法等。 營業前行車判斷手段1 2 0若判斷爲營業前之試驗行車 時，營業前特性初始値設定手段1 2 1會設定營業前試驗行 車時之初期特性參數。設定之方法則可考慮利用人機介面 以手動在行車開始前實施設定之方法。又，設定値之內容 方面，可從列車之規格及路線特性等事先可取得之資訊析 出特性參數並輸入即可。 其次，利用以營業前特性初始値設定手段1 2 1設定之 特性參數，利用營業前試驗行車用列車自動運轉手段1 22 實施採用自動運轉之列車的試驗行車。自動列車運轉之方 法方面，如在靠站停車時擬定最佳行車計畫，依據其實施 自動運轉，和最佳行車計畫有較大偏離時，重新計劃行車 計畫、或對控制指令實施利用誤差回饋之補償的方法。又 ，此處，因係營業前之事先行車，例如，等級行車之列車 時，實施以特性推算爲目的之利用等級的試驗行車等，而 執行以特性推算爲目的之行車。 -32- (27) (27)200303275 其次，以營業前試驗行車用列車自動運轉手段1 22執 行自動運轉之結果，會利用行車結果儲存手段1 23進行儲 存。儲存時，會將目標之行車計畫、及行車時計測到之速 度資料及位置資料等視爲電子檔案儲存於硬碟（HD )等 之媒體。 其次，利用以行車結果儲存手段1 23儲存之試驗行車 結果，以營業前特性推算手段1 24實施特性參數之推算。 營業前應實施推算之特性參數如重量、加速特性、及減速 特性等。 列車編成輛數全體之重量方面，因係營業前之試驗行 車，故沒有乘客乘車，可以利用滑行時之加速度或減速度 、及列車行車阻力來推算。此處，則考慮以式（7 )之簡 單物理式來表現對象之列車的情形。 列車行車阻力方面，可利用考慮斜率及曲率等之路線 特性、空氣阻力、及摩擦阻力之公式實施運算。又，列車 行車阻力之運算方面，則請參照文獻「運轉理論（直流交 流電力機關車）」交友社編。一般而言，列車行車阻力Fr 可以下式表示。

Fr = Frg + Fra + Frc 二 s+ (A+Bv+Cv2 ) + 8 00/r ...(11) 但，Fr爲列車阻力[kg重/ton]，Frg爲斜率阻力[kg重 /ton](上坡爲正、下坡爲負），Fra爲行車阻力[kg重/ton] (28) 200303275 ，Frc爲曲線阻力[kg重/ton]，s爲斜率[%〇]，A、B、C爲係 數，v爲列車速度，r爲曲率半徑。 若考慮上述項目，則重量可以式（7 )之變形一下式 來推算。 Μ 二（F — Fr ) / α ... ( 12 ) 式（I2)中，滑行行車時，只要使運行牽引力F成爲〇 (零）即可。又，加速度（或減速度）α方面，可以最 小平方法等，利用計測結果（列車行車速度）實施運算。 在以上之處理中可推算出重量Μ。 結束重量Μ之推算運算後，可利用此重量推算値來推 算運行特性及煞車特性。 首先，使用重量推算値Mest、運行時之加速度a acc 、以及列車行車阻力Fr，推算運行特性（運行等級及運行 牽引力之關係等）。運行時之加速度a a c c及列車行車阻 力Fr方面，可以和前述重量運算相同之之處理來獲得。利 用其及重量推算値，可以下式推算運行牽引力F。

13 F = Mest a acc + Fr 利用等級實施運行操作之列車時，可以式（1 3 )推算 各等級之運行牽引力。亦可依據其來推算運行等級及運行 牽引力之關係。 -34- (29) 200303275 又，使用重量推算値、減速時之減速度、及列車行車 阻力，可推算煞車力特性。減速時之減速度及列車行車阻 力方面，可以利用和前述重量運算相同之處理來取得。使 用其及重量推算値，可以下式推算煞車力F。 …（14) F = Mest a dec + Fr 但，adec爲減速度（負之加速度）。 利用等級實施煞車操作之列車時，可以式（1 4 )推算 各等級之煞車力。且可利用此結果推算煞車等級及煞車力 之關係。 迫些推算値最好在站間行車後、或停車時進行運算， 然而，亦可在列車行車中進行運算，並在列車行車中確認 運算結果。利用此方式實施重量·運行特性、及煞車特性 之推算，對於各列車編成輛數之誤差，亦可在營業行車前 之比以往更短的時間即完成調整。 其次，對以營業前特性推算手段1 24推算所得之特性 推算値，以推算結果補償手段1 2 5實施補償。實施補償時 ，應將其設定爲理論上可實現之特性參數的容許範圍內， 且必須將其修正爲此容許範圍內。例如，特性推算値若超 過容許範圍時，則可考慮使用預先實施運算之設定値、或 使用容許範圍內之限制値等。若偏離此容許範圍過大時， 則必須重新執行試驗行車等之操作。 其次，將以推算結果補償手段1 2 5實施補償之特性推 -35- (30) (30)200303275 算値，使用特性推算値儲存手段126儲存於學習特性DB 130 。儲存之方法上，可以利用和前述行車結果儲存手段123 相同之方法。學習特性DB 130除了可儲存營業行車前之試 驗行車所得之特性推算結果以外，尙可儲存後述之營業行 車後學習所得之特性學習結果。 以下說明利用營業前行車判斷手段1 20判斷爲營業後 之行車時的情形。 營業行車時，會先以特性初始値設定手段1 3 1設定特 性參數之初始値。最初之營業行車時，會使用從學習特性 DB13 0取得之利用特性推算値儲存手段126儲存之特性參數 (特性推算結果）。隨著營業行車的經過而同時進行學習 時，可使用從學習結果得到之特性參數（特性學習結果） 〇 其次，使用以特性初始値設定手段1 3 1設定之特性參 數，列車自動運轉手段1 3 2會執行列車之自動運轉行車。 列車之自動運轉方面，基本上，和營業前試驗行車用列車 自動運轉手段122相同，營業後時，因有不特定多數之乘 客乘車，重量會產生變動。因此，從車站出發後之初期運 行時，必須推算站間行車時之重量。重量推算之方法’若 可取得應負載，則亦可利用應負載。無法利用應負載時’ 則可在車站出發後之初期運行時，執行和營業前特性推算 手段1 2 4及推算結果補償手段1 2 5相同之作用來推算重量。 推算之結果和特性初始値設定手段1 3 1設定之値不同時’ 則必須再度實施行車計畫擬定等之處理。第1 7圖係從車站 -36- (31) (31)200303275 出發後之初期運行時實施重量推算時之槪要。 第1 7圖中，橫軸係出發站至下站爲止之距離一亦即位 置，縱軸係以速度模式表示各位置之速度。依據出發站停 車時利用特性推算値擬定之最佳行車模式1 3 1 (細虛線） 開始執行行車後，會依據初期運行區間1 3 0之實際行車結 果一亦即實際行車模式1 3 2 (粗實線）實施重量推算，並 依據該重量推算値，以重新運算並實施補償之方式來擬定 行車模式1 3 2 (粗虛線），並依此實施實際行車運轉。 其次，將以列車自動運轉手段32實施之自動運轉的結 果’利用營業後行車結果儲存手段33實施儲存。儲存之方 法’可以採用和前述行車結果儲存手段23相同之方法。 其次，利用以營業後行車結果儲存手段1 3 3儲存之行 車結果，利用營業後特性學習手段1 34實施特性學習。此 特性之定期學習方面，會以下述方式實施。 (1 )依據站間行車結果之學習 (2 )依據全路線行車結果之學習 (3 )依據1日份行車結果之學習 (4 )依據數日份行車結果之學習 (5 )依據數個月份行車結果之學習 以下係針對上述（1 )〜（5 )分別實施説明。 (1 )依據站間行車結果之學習 依據站間行車後取得之站間行車結果執行學習，並將 學習結果反映於下一站間行車時。例如，在開始下雨時， -37- (32) (32)200303275 學習煞車力降低時之對應。判斷必須對一站間之行車結果 實施學習的實例’例如，下雨天時之煞車力降低的對應。 雨天時，若列車使用空氣煞車，則雨水會減少煞車塊之摩 擦而降低煞車力（減速性能）。此時，在開始下雨後，應 可發現減速性能降低。只要依據此結果學習煞車力之特性 即可。此時之學習結果，因爲通常爲暫時性者，故可另行 儲存，並當做臨時特性參數利用即可。 (2 )依據全路線行車結果之學習 依據1路線最初至最後爲止之行車結果執行學習，並 將學習結果反映於開始下一路線之行車上。例如，結束一 路線行車時，若各站幾乎都有目標停止位置之過不足（偏 離量）的情形時，爲了消除該偏離量，只要對應偏離量實 施煞車力特性之學習即可即可。例如，超過目標停止位置 時，應爲煞車力特性之設定値稍爲大於實際値。亦即，因 爲大於實際之煞車力，故無法獲得假設之減速度。此時， 只要實施使煞車力特性之設定値稍小的學習即可。 (3 )依據1日份行車結果之學習 依據1日份之行車結果執行學習，並將學習結果反映 於次日之行車上。例如，觀察1日份之行車結果（例如，1 路線全體之行車數次份的行車結果）時，幾乎可以說一定 會發現在某站間之停車，相對於目標停止位置，一定都會 超過相同程度，很可能是該站間之斜率及曲線等路線特性 -38- (33) (33)200303275 參數的設定上有誤差。此時，只要實施對應行車結果稍爲 調整斜率及曲線等路線特性參數之學習即可。 (4 )依據數日份行車結果之學習 儲存數日份之行車結果，並依據該儲存結果執行學習 。例如，觀察數日份之行車結果，若只有在同一時間帶才 會出現行車計畫之偏離時，應該爲受到某種因素之影響， 而只有該時間帶之運行牽引力特性或煞車力特性處於偏離 實際之狀況。若其他時間帶未出現偏離，則特性參數本身 應該未偏離實際，故只對對象時間帶之特性執行補償，以 後，再利用學習修正該補償値即可。 (5 )依據數個月份行車結果之學習 儲存數個月份之行車結果時，依據該儲存結果執行學 習。例如，依據維修點檢時等儲存之行車結果，執行學習 。例如，觀察3個月份之行車結果，可以發現，3個月前、 2個月前、及1個月前之煞車力會隨著時間之經過而呈現逐 漸降低的狀況。此種狀況，很難以數日份行車結果之學習 來判斷。使用空氣煞車時，很可能是摩擦導致煞車塊磨損 。因此，必須依據此結果，變更（學習）特性參數、或 是採取依其程度實施煞車塊之更換等對策。此外’亦可採 用變更車輪徑等時效變化對策。 以上之學習，可選擇性地利用第1 8圖流程所不實例來 實施學習。第1 8圖中，利用營業前行車判斷手段1 2 0實施 -39- (34) (34)200303275 爲營業前之試驗行車、或營業後之營業行車之判斷（步驟 15 1) ’判斷結果爲前者（營業前試驗行車）時，實施營 業前試驗行車（步驟1 5 2 )，執行初期參數之推算（步驟 1 5 3 )並結束處理。若步驟1 5丨之判斷結果爲營業行車，則 實施對應行車內容之5種學習之其中之一。亦即，判斷營 業行車之結束行車的形態（步驟1 5 4 )，若爲結束站間行 車則實施「（ 1 )依據站間行車結果之學習」（步驟1 5 5 ) ’若爲結束全路線行車則實施「（ 2 )依據全路線行車結 果之學習」（步驟156 )。步驟154中，若爲結束i日份行 車時’會進一步判斷儲存多少日份之資料（步驟i 57 )， 依據其判斷結果，若爲已儲存1日份資料則實施 「（ 3 ) 依據1日份行車結果之學習」（步驟丨5 8 )，若爲已儲存數 曰份資料則實施「（ 4 )依據數日份行車結果之學習」（ 步驟1 5 9 )，若爲已儲存數個月份資料則實施「（ 5 )依據 數個月份行車結果之學習」（步驟1 6 0 )。 然而，第1 8圖中以粗線表示之各學習步驟1 5 5、1 5 6、 1 5 8 ' 1 5 9、1 60，只在行車結果呈現以下所示之必須學習 的傾向時才會實施學習。亦即， a ) 持續呈現相同傾向之偏離時（例如，全路線行車 結果中’全部站間都出現相同程度之目標停止位置超過時 等）；以及 b ) 出現明顯偏離時。 學習上，可以考慮以某一定比例增減相關某特性參數 之方法。例如，如前面所述，全路線行車結果中，全部站 -40- (35) (35)200303275 間都出現相同程度之目標停止位置超過時，應爲煞車力之 設定値稍大於實際之煞車力，故實施以一定比例縮小煞車 力特性之設定値的學習。 尤其是依據站間行車結果之學習方面，很少會出現數 個呈現相同傾向之偏離的情形。因此，此時，應實施以下 之學習。亦即， •對象自動列車運轉方式： 行車計畫及實際計測値出現相當大之偏離時，對應偏 差實施針對控制指令（運行等級指令、煞車等級指令等） 之補償的自動列車運轉方式。 •學習方法： 行車計畫及實際計測値出現偏離時，對應控制指令補 償之狀況實施學習。以煞車力特性爲例，例如，煞車時， 若出現會使煞車等級大於計畫之控制指令補償時，應爲未 得到假設之減速度。此時，應該是煞車力特性設定値過大 ’故只要實施以一定比例縮小煞車力特性之設定値的學習 即可。若出現會使煞車等級小於計畫之控制指令補償時， 相反的’只要實施以一定比例擴大煞車力特性之設定値的 學習即可。 推算特性和實際値不同之判斷上，係以計測資料形式 取得之加減速度爲基礎，使用假設之特性的列車行車相關 特性 '路線形狀相關特性（斜率、曲線等）、重量、運行 -41 - (36) (36)200303275 牽引力或煞車力來判斷是否滿足式（7 )即可。 如上所示，會針對利用營業後特性學習手段1 3 4實施 學習之結果，由學習結果補償手段〗3 5實施補償。補償之 方法’可以採取和前述推算結果補償手段1 2 5相同之處理 。此補償結果會被視爲特性學習結果而儲存於學習特性 · DB130 〇 以上所示，即使在營業運轉時亦會實施學習，一邊調 整特性參數一邊執行營業行車。 · 以上之大部份的學習，係到站時等之列車停車中的線 上自動學習。但，運行時之重量的推算則係行車中之線上 自動推算。 如此，利用不斷實施學習•推算執行列車之自動運轉 ，可以在對列車編成輛數之不同、及時效變化等有良好對 應之情形下實施自動運轉。 如以上説明所示，利用實施形態7之自動列車運轉裝 置，在營業行車前可實施重量•運行牽引力•煞車力之推 ® 算。對於不同之列車編成輛數，亦可在比以往更短之時間 內調整，營業後亦可實施特性參數之學習，故即使特性參 數出現變化時，仍可實現具有良好乘坐舒適性及停止精度 的自動運轉。又，營業後之學習方面，可依據利用資料之 · 期間，區分成站間行車部份、及路線行車部份等之學習， 、 故可獲得更待合實際狀況之學習。又，營業前之推算、及 營業後之學習中，會實施推算•學習結果之補償，萬一出 現不可能之結果時，亦可以補償之方式，而在不使用不可 -42 - (37) (37)200303275 能之特性參數的情形下實施推算·學習。 採取如上之方式，隨著特性學習之進展，而可擬定有 效之最佳行車計畫。又’若列車行車中出現較大之學習時 ，會觸發該學習，重新擬定行車計畫，而實現可滿足乘坐 舒適性、目標停止位置停止精度、及行車時分之自動列車 運轉。 實施形態7中，大部份之學習係到站時等列車停車中 之線上自動學習，而運行時之重量推算則係行車中之線上 自動推算。然而，若具有在列車行車中可確認學習進行狀 況之人機介面時，亦可在行車中實施線上自動學習，並在 駕駛員之判斷，實現使用學習結果之系統。此時，亦可只 使學習手段成爲單獨之其他裝置，並將其當做自動列車運 轉之支援裝置。 第1 9圖係實施形態9之自動列車運轉裝置的重要部位 構成。此實施形態中，營業後特性學習手段包括各請求項 之自動特性學習手段1 3 4 1、自動特性學習手段1 3 4 2、自動 特性學習手段1 343、自動特性學習手段1 344、及自動特性 學習手段1 3 4 5，此外，尙具有輸入這些自動特性學習手段 所得到之學習結果的學習結果比較手段1 3 6、以及依據學 習結果比較手段1 3 6之比較結果對學習結果執行補償之學 習結果補償手段1 3 7。 自動特性學習手段1 3 4 1〜1 3 4 5會分別實施如實施形態 7之説明所示的特性學習。學習結果比較手段1 3 6會接受自 動特性學習手段1341〜1 3 45之學習結果，對各學習結果進 (38) (38)200303275 行比較，檢查其相互間是否出現較大的矛盾。自動特性學 習手段1 3 4 1〜1 3 4 5中，學習期間一亦即學習之間隔有相當 大的差異，基本上，依學習期間較短之一方的結果來檢查 學習期間較長之一方的結果即可。例如，自動特性學習手 段1 3 4 5之學習結果明顯爲相同時間帶之自動特性學習手段 1 3 44之學習結果的η倍一例如10倍之値時，將其判斷爲明 顯異常，並將自動特性學習手段1 3 45之學習結果視爲具有 重大矛盾之結果即可。又，利用自動特性學習手段1 3 4 1〜 1 3 4 5內之複數結果來執行檢查，亦可進一步提高檢查精度 〇 其次，學習結果補償手段1 3 7會針對學習結果比較手 段1 3 6中出現重大矛盾之比較結果執行補償。補償之方法 上，最簡單的方法就是直接利用學習期間（學習間隔）較 短之自動特性學習手段的學習結果之方法。然而，使用自 動特性學習手段1 3 4 1〜1 3 4 5之複數學習結果時，亦可考慮 採用這些學習結果之平均値。又，若出現大部份之自動特 性學習手段1 3 4 1〜1 3 4 5的學習結果都呈現矛盾之結果時、 或自動特性學習手段1341〜1 3 45之學習結果相互存在較大 誤差時，亦可考慮使用其平均値。 自動特性學習手段i 3 4可利用適應觀察器來執行特性 學習。若對象設備已實施如式（7 )之公式模型化時，適 應觀察器利用可觀測（檢測）之値鑑定該參數。亦可以類 型來實施系統鑑定，列車自動運轉手段1 8 1隨時利用適應 觀察器之鑑定結果，可以構成一種適應控制系。式（7 ) -44- (39) (39)200303275 時，利用適應觀察器，可以觀測値之加減速度（可從速度 檢測器1 06之檢測速度計算）、及控制指令値之運行牽引 力或煞車力，隨時鑑定重量、列車行車阻力。適應觀察器 之演算上，可以採用擴張最小平方法、擴張卡爾曼觀察器 、及適應觀察器等（詳細情形請參照「強力適應控制入門 」（寺尾滿監修、金井喜美雄著，OHMSHA發行）之第2 章 「未知設備之推算及適應觀測器」P.47〜87、或「系 統控制系列6最佳濾波」 （西山精著、培風鎭）之3 . 3節 「適應觀察器」P.50〜57)。 如以上所示，實施學習期間（學習間隔）不同之數個 自動特性學習手段的比較，以排除矛盾之學習結果，可得 到更高精度之特性學習結果。 第1 1實施形態中，自動特性學習手段134亦可利用干 擾觀察器實施特性學習。干擾觀察器大都會利用運動控制 等，係鑑定干擾之物（詳細情形請參照「利用M ATLAB之 控制系設計」（野渡健蔵編著、西村秀和·平田光男共著 、東京電機大學出版局）之4.4節「運動控制之干擾觀察 器」Ρ. 99〜102 )。將式（1 )之列車行車阻力視爲運動控 制之力干擾，可利用干擾觀察器隨時推算列車行車阻力。 利用此推算結果實施學習，可執行更高精度之學習。 參照圖面，實施本發明第1 2實施形態的詳細説明。第 20圖係自動列車運轉裝置1及資料儲存部201之構成圖。 自動列車運轉裝置1係由列車特性學習手段之列車特 性學習裝置207、及自動列車運轉手段之自動運轉控制部 (40) (40)200303275 2 〇 8所構成。列車特性學習裝置2 〇 7會在列車行車中取得列 車之特性資料（列車阻力、遲延時間等（後述））及路線 資料。利用列車特性學習裝置2 0 7取得之資料，會儲存於 資料儲存部201。利用列車特性學習裝置20 7取得並儲存於 資料儲存部201之資料，會輸出至自動運轉控制部208。自 動運轉控制部2 〇 8會依據利用列車特性學習裝置2 〇 7取得且 儲存於資料儲存部2 0 1之資料，擬定行車計畫。列車會依 據此行車計畫實施自動運轉。 列車特性學習裝置207係由資料儲存手段資料儲存部 20 1、列車重量計算手段及運行牽引力偏差檢測手段之列 車重量計算部209、列車阻力計算手段之列車阻力計算部 2 1 0、煞車力計算手段及煞車力偏差檢測手段之煞車力計 算部2 1 1、遲延時間計算手段之遲延時間計算部2 1 2、以及 乘車率計算手段之乘車率計算部2 1 3、檢測列車速度所構 成。 資料儲存部201之輸出會輸入至列車重量計算部209、 列車阻力計算部2 1 0、煞車力計算部2 1 1、乘車率計算部 213、及自動運轉控制部208。列車重量計算部209之輸出 則會輸入至資料儲存部20 1。列車阻力計算部2 1 0之輸出會 輸入至資料儲存部20 1。煞車力計算部2 1 1之輸出則會輸入 至資料儲存部201。 遲延時間計算部212之輸出會輸入至資料儲存部201。 乘車率計算部213之輸出會輸入至資料儲存部201。運轉控 制部8之輸出會輸入至列車重量計算部2 0 9、煞車力計算部 (41) 200303275 2 1 1、遲延時間計算部2 1 2、及乘車率計算部2 1 3。 爲列車加速度 實施列車加速之運行時，資料儲存部20 1會將列車阻 力値、自動運轉控制部20 8會將運行牽引力値F及現時點之 列車速度V輸入至列車重量計算部209。列車重量計算部 2 0 9會利用列車阻力値Fr、運行牽引力値F、及列車速度V 以公式15計算列車重量Μ。列車重量計算部209所求取之 列車重量Μ會儲存資料儲存部。公式15中，Μ爲列車重量 、F爲運行牽引力値、Fr爲列車阻力値、 。列車加速度α可利用列車速度V求取。 15 M = ( F — Fr) / a 列車重量計算部209亦可當做針對運行牽引力値F之運 行牽引力偏差檢測手段使用，可使用列車重量計算部209 計算之列車重量Μ，當速度V之値、和計算出列車重量Μ 之時點所使用的値V 1不同時，可將其代入公式1 5而求取 正確的運行牽引力値F。列車重量計算部20 9亦可檢測此運 行牽引力値F、及自動運轉控制部20 8指示之運行牽引力指 令値Fk之偏差。運行牽引力指令値Fk及運行牽引力値F之 偏差會輸出至資料儲存部20 1進行儲存。因爲可檢測運行 牽引力指令値Fk及運行牽引力値F之偏差，可在檢測時之 運行牽引力指令値Fk上加上運行牽引力指令値Fk及運行牽 引力値F之偏差份，即可計算當做新運行牽引力指令値Fk ，利用此處理，可實現更正確之列車自動運轉。 -47- (42) (42)200303275 列車滑行時，資料儲存部2 0 1會對列車阻力計算部2 1 〇 輸入列車重量Μ及速度V。利用資料儲存部2 0 1輸入之列車 重量Μ及速度V，可以公式16計算列車阻力値Fr。列車滑 行時，因沒有運行牽引力，故運行牽引力値F爲0。因運行 牽引力値F爲0，可將公式15變形而導出公式16。利用公式 1 6計算之列車阻力値Fr，會輸出至資料儲存部並儲存。公 式I6中，Μ爲列車重量、F爲運行牽引力値、Fr爲列車阻 力値、α爲列車加速度。列車加速度α可利用列車速度V 求取。

Fr=F— Μα =0— Μα (16) 列車阻力値F r如「運轉理論（直流交流電力機關車） 交友社編」等所示，一般列車（高速車輛時會有若干差異 )時，斜率阻力値Frg、曲線阻力値Frc、及行車阻力値 Fra之和可以公式17來表不。又，可知，斜率阻力値Frg、 行車阻力値Fra、及曲線阻力値Frc亦可分別以公式18、公 式19、及公式20來表示。 因爲滑行時之列車阻力値Fr可利用列車重量Μ及速度 V計算，故列車阻力計算部210亦可計算斜率阻力値Frg及 行車阻力値Fra。行車阻力値Fra可以利用速度V來計算。 又，曲線阻力値F r c會利用預先儲存於資料儲存部1之資料 。因列車阻力値F r、行車阻力値F r、及曲線阻力値f r c可 當做數値資料使用，故列車阻力計算部2 1 0可利用公式；ι 7 -48- (43) (43)200303275 之變形計算斜率阻力値F rg。利用列車阻力2 1 〇計算所得之 斜率阻力値Frg，會被輸出至資料儲存部201並儲存。公式 18中，s係斜率[%](上坡時爲正、下坡時爲負）。公式19 中’ A、B、C係係數、V係速度[km/h]。公式20中，r爲曲 線半徑[m]。列車阻力計算部因在列車行車時可檢測斜率 阻力値及列車阻力値，故可檢測到正確資料。又，只要在 行車預定路線上實施一往返之行車即可檢測到資料，故具 有相當大之縮短時間的效果。公式17、公式18、公式19、 及公式20中，列車阻力値係Fr、斜率阻力値係Frg、行車 阻力値係Fra、曲線阻力値係Frc。A、B、C係係數、r係曲 線半徑。

Fr = Frg + Fra + Frc (17) F r g = s (18)

Fra = A + B v + Cv2 (19)

Frc = 800/r ( 20 ) 對於煞車力計算部2 1 1，自動運轉控制部208會輸入列 車速度V及煞車指令値Fs，資料儲存部201則會輸入列車重 量Μ及列車阻力値Fr。煞車力計算部2 1 1會利用列車速度V 、列車重量Μ、及列車阻力値Fr*以公式2 1計算煞車力値Fb 。煞車力計算部21 1計算之煞車力値Fb會輸出至資料儲存 部2 0 1並儲存。 使用前述公式再度實施説明。公式21中’煞車力値爲 Fb、重量爲Μ、加速度爲α、列車阻力値爲Fr。 -49- (44) 200303275

Fb = Μ α + Fr (21) 煞車力計算部2 1 1可當做煞車力偏差檢測手段而計算 出煞車力計算部2 1 1計算之煞車力値Fb、及煞車指令値Fs 之偏差Fh (參照公式22 )。煞車計算部2 1 1計算之煞車力 値Fb、及煞車指令値Fs之偏差Fh，會被輸出至儲存部201 並儲存於儲存部2 0 1。在檢測偏差F h時之煞車指令値F s上 ，加上煞車力計算部2 1 1計算之煞車力値Fb、及煞車指令 値Fs之偏差Fh，可得到新的煞車力指令値Fs，使用這種計 算方法，可以對列車提供更正確之煞車力値Fb。公式22中 ，煞車力値係Fb、煞車指令値係Fs、偏差係Fh。 (22 )

Fh = Fs — Fb 煞車時，會對遲延時間計算部輸入自動運轉控制部 208輸出煞車指令値Fs之時刻T1的資料、及列車速度減速 之時刻T2的資料。遲延時間計算部2 1 1會計算煞車指令値 Fs輸出之時刻T1的資料、及列車速度減速之時刻T2的資料 之偏差Th (參照公式23 )。由遲延時間計算部2 1 1計算出 之偏差Th，會輸出至資料儲存部201並儲存。遲延時間Th 係接收到來自自動運轉控制部208之實際煞車指令至煞車 指令到達驅動裝置2〇5及制動裝置206並執行動作爲止之時 間。檢測遲延時間Th，可在以考慮遲延時間Th之情形下 擬定行車計畫，而可獲得更正確且更安全之行車計畫。公 -50- (45) 200303275 式23中，自動運轉控制部20 8輸出煞車指令値F之時刻爲ΤΙ ，列車速度減速之時刻爲Τ2，遲延時間爲Th。 (23 )

Th 二 T2 - T 1 資料儲存部20 1會對乘車率計算部2 1 3輸入空車時之列 車重量Mk、現時點之列車重量Μ、滿車時之乘客人數N、 及人類之平均體重Me。乘車率計算部213會利用空車時之 列車重量Mk、現時點之列車重量Μ、滿車時之乘客人數N 、及人類之平均體重Me，以公式24計算乘車率推算値 Mr ate。乘車率計算部213計算之乘車率推算値Mrate，會 被輸入至資料儲存部201，並儲存於資料儲存部201。公式 24中，空車時之列車重量爲Mk、現時點之列車重量爲Μ、 滿車時之乘客人數爲Ν、人類之平均體重爲Me、乘車率推 算値爲Mrate。 M -Mk

Mrate 二 Mc ( 24 )

N 具有此構成之列車特性學習裝置2 0 7中，列車重量計 算部2〇9可在列車運行時計算列車重量Μ，並經由資料儲 存部20 1對乘車率計算部輸出現時點之列車重量μ。因此 ，可推算各站間之乘車率Mrate。因可推算站間之乘車率 Mrate，故可分析各站之乘車率變化、及時間之乘車率變 化。又，因列車重量計算部2 0 9可計算現時點之列車重量 (46) (46)200303275 Μ，故亦計算出列車阻力値F r及斜率阻力値F rg之正確資料 。自動運轉控制部208方面，則如日本特開平5-193502及 日本特開平6-2 84 5 1 9所示，利用地上子、列車速度、及經 過時間檢測列車之現在位置，並依據自動列車運轉模式（ 參照第2 1圖（縱軸爲速度、橫軸爲距離（位置）））決定 目標速度。列車即以追隨此目標速度來實施列車自動運轉 控制。此外，亦可採用以行車距離及地上子來檢測位置之 方法，故自動運轉控制部之控制方式並無特別限制。 本實施形態之運轉控制部208具有以往之自動運轉控 制部所沒有之遲延時間補償手段、運行牽引力偏差補償手 段、及煞車力偏差補償手段。遲延時間計算部2 1 2會將遲 延時間輸入至遲延時間補償手段之遲延時間補償部（圖上 未標)。遲延時間補償部（圖上未標示）會在考慮遲延 時間之情形下，計算煞車力或運行牽引力開始時間，控制 運行牽引力開始時間。運行牽引力偏差檢測手段之列車重 量計算部209會將運行牽引力偏差輸入至運行牽引力偏差 補償手段（圖上未標不）。運行牽引力偏差補償手段（圖 上未標示）會在考慮運行牽引力偏差之情形下，計算新的 運行牽引力指令値，控制運行牽引力。煞車力計算部會將 煞車力偏差補償値輸入至煞車力偏差補償手段（圖上未標 示）。煞車力偏差補償手段（圖上未標示）會在考慮煞車 力偏差補償値之情形下，計算新的煞車力指令値，控制煞 車力。 本發明第1 2實施形態之自動列車運轉裝置，因列車特 -52- (47) (47)200303275 性學習裝置2 0 7可在行車中收集乘車率、列車重量、列車 阻力、及煞車力等資料，不但在實施安全之自動運轉前會 收集資料，亦可應用於在實際有乘客乘坐之行車時，利用 行車時所收集之資料進一步修正行車計畫的車輛上。本實 施形態中，列車特性學習裝置207係採取在列車行車中處 理資料之方式，資料處理亦可在列車行車後再處理。又， 本實施形態中，雖然只標示煞車力，然而，當然亦包括煞 車等級在內，煞車之方法上，並無任何限制。又，本實施 形態之列車特性學習裝置，亦可收集下雨天之資料、各季 節之資料、各路線之資料、及各站之資料等，故未限定爲 只對路線實施1次資料收集。 第22圖係載置著本發明各實施形態之自動列車運轉裝 置的列車構成方塊圖。列車0具有由裝設於車輪之旋轉軸 上之脈衝產生器（PG)等所構成之速度檢測器302、以及 檢測設置於軌道上之地上子（詢答機）的地上子檢測器 3 03，又，更具有輸入這些列車檢測速度信號及列車檢測 位置信號之自動列車運轉裝置1、以及由此自動列車運轉 裝置1執行控制之驅動裝置3 05及制動裝置3 06。圖示省略 標示之自動列車控制裝置（ATC )會對自動列車運轉裝置 4輸入限制速度等相關AT C信號及運行條件等。 自動列車運轉裝置1具有資料庫300、靠站停車時實施 運算電路3 04A、以及站間行車時實施運算電路3 04B，上 述列車檢測速度信號及列車檢測位置信號會被輸入至此站 間行車時實施運算電路3 0 4 B。靠站停車時實施運算電路 (48) (48)200303275 3 0 4 A在列車0靠站停車時會實施後述之特定運算，站間行 車時實施運算電路3 04B在列車0之站間行車時會實施後述 之特定運算、或控制。其次，資料庫300儲存著路線條件 (斜率、曲率等）、車輛條件（限制速度、車輛重量、及 加減速性能等之列車特性等）等運轉時之特性資料、以及 時刻表（運行表）等之各種資料。此資料庫3 00可爲如配 置於自動列車運轉裝置1內之硬碟，亦可爲最近十分發達 而可由駕駿員隨身攜帶之1C卡。 第23圖係本發明第1 3實施形態之自動列車運轉裝置1 的構成方塊圖。靠站停車時實施運算電路304A具有最佳 行車計畫擬定手段3 07，站間行車時實施運算電路3 04B則 具有行車計畫重新計算手段3 0 8、控制指令析出手段3 0 9、 以及控制指令輸出手段3 1 〇。其次，儲存於資料庫3 0 0之資 料，會被輸入至靠站停車時實施運算電路3 04 A及站間行 車時實施運算電路3 04B之雙方，又，來自速度檢測器302 及地上子檢測器3 0 3之各檢測信號、以及a T C信號則只會 被輸入至站間行車時實施運算電路3 04B。 最佳行車計畫擬定手段3 0 7會依據儲存於資料庫3 0 0之 各種資料，擬定以使列車0從某一站運行至下一停車站， 並在目標時刻停止於目標位置之最佳行車計畫。此時之 「最佳」條件可以爲各種設定。例如，以行車時間爲最優 先、以提高節約能量效率爲最優先、或者以避免急加減速 之乘坐舒適性爲最優先。又，持有最佳行車計畫擬定手段 7之最佳行車計畫相關資料的方法實例上，如將對應時間 -54- (49) (49)200303275 或距離之速度目標値等視爲控制指令。 最佳行車計畫擬定手段3 0 7擬定最佳行車計畫之方法 上，例如，利用力學上之列車模型預測列車行車舉動的方 法（例如，日本特開平5 - 1 93 5 02號）等。如第37圖所示， 預測運行曲線、滑行曲線、以及逆行煞車曲線，並以滑行 曲線及逆行煞車曲線之交點做爲煞車開始點。 行車計畫重新計算手段3 08不但會輸入最佳行車計畫 擬定手段3 07擬定之行車計畫，尙會輸入分別來自速度檢 測器3 02及地上子檢測器3 03之列車檢測速度及列車檢測位 置、以及來自ATC之ATC信號，當擬定之行車計畫及實際 行車結果之誤差達到特定値以上時，會執行行車計畫之重 新計算。 控制指令析出手段3 09會依據行車計畫重新計算手段 3 0 8輸入之行車計畫，析出針對驅動裝置3 05及制動裝置 3 0 6之現時點之加速指令及減速指令’並將其輸出至控制 指令輸出手段3 1 0。控制指令輸出手段3 1 0會將控制指令析 出手段9輸入之加速指令及減速指令輸出至驅動裝置305及 制動裝置3 0 6。 其次，針對具有上述構成之第22圖的動作進行説明。 假設列車0停止於某站內，最佳行車計畫擬定手段3 07會參 照儲存於資料庫3 00之資料，擬定至下一停車站爲止之最 佳行車計畫。其次，在列車0開始運行時，行車計畫重新 計算手段3 08會實施最佳行車計晝擬定手段3 0 7擬定之最佳 行車計畫、以及依據來自速度檢測器3 02及地上子檢測器 (50) (50)200303275 3 0 3之列車檢測速度及列車檢測位置實施計算所得之實際 行車結果之比較，當兩者之差（例如，最佳行車計晝之速 度目標値及速度實績値之差的速度誤差）大於預先設定之 某臨界値的時點，會執行行車計畫之重新計算。 兩者之差大於臨界値之狀態，除了可能因爲前述追逐 現象而發生以外，也可能因爲行進方向之前方停著其他列 車，故AT C輸入限制速度之變更指令而發生。又，行車計 畫重新計算手段3 08執行之重新計算，只要考慮重新計算 時點之實績速度、實績距離（列車位置）、或站間行車容 許之剩餘時間即可。 其次，控制指令析出手段9會從行車計畫重新計算手 段3 08重新計算之行車計畫析出加速指令或減速指令等之 控制指令，控制指令輸出手段3 1 0會將析出之控制指令輸 出至驅動裝置3 05或制動裝置3 06。利用自動列車運轉裝置 3 04之此種運算及控制，列車0可於目標時刻停止於下一停 車站之目標位置。其後，在列車〇停止於下一停車站內之 停車期間，最佳行車計畫擬定手段3 07會進一步擬定至下 一站爲止之最佳行車計畫，執行和手段3 0 8〜3 10相同之動 作。又，最佳行車計畫擬定手段3 07擬定之最佳行車計畫 及實際行車結果之誤差未超過特定値時，行車計畫重新計 算手段3〇8不會執行重新計算，而直接將最佳行車計晝擬 定手段7之最佳行車計畫輸出至控制指令析出手段3 09。 上述第23圖之第13實施形態，列車0依據最佳行車計 畫擬定手段307擬定之最佳行車計畫開始行車後，若實際 -56- (51) (51)200303275 行車結果和此行車計畫有一定程度以上之偏離時，因行車 計畫重新計算手段3 08會立即實施行車計畫之重新計算， 可大幅抑制以往發生之追逐現象，故可提高節約能量效果 〇 第24圖係本發明第14實施形態之自動列車運轉裝置1 的構成方塊圖。第24圖和第23圖之不同點，係第23圖之行 車計畫重新計算手段3 0 8採用累積誤差參照型行車計畫重 新計算手段3 1 1。第23圖之行車計畫重新計算手段3 0 8，因 在每次重新計算之時點都會判斷當時之誤差是否超過臨界 値，故有時會因爲干擾造成之影響而實施帶有追逐感覺之 重新計算。因此，此實施形態中，累積誤差參照型行車計 畫重新計算手段3 1 1會對累積至某程度之誤差（例如，5分 鐘時間內累積之誤差）執行判斷。利用此方式，可防止上 述因爲干擾所造成之影響而實施帶有追逐感覺之重新計算 〇 第25圖係本發明第15實施形態之自動列車運轉裝置1 的構成方塊圖。第25圖和第24圖之不同點，係控制指令析 出手段3 09及控制指令輸出手段3 10間設有控制指令補償手 段3 12。此控制指令補償手段3 12具有判斷行車計畫重新計 算手段3 0 8輸出之行車計畫、及實際行車結果之誤差是否 超過臨界値之機能，判斷爲臨界値以上時，會對控制指令 析出手段9析出之控制指令實施補償。設有此控制指令補 償手段3 1 2，可使自動列車運轉裝置1具有支援機能。 亦即，若列車〇依據最佳行車計畫擬定手段3 07或行車 (52) (52)200303275 計畫重新計算手段3 0 8運算之行車計畫執行實際行車的話 ’沒有任何問題，然而，有時會出現大幅偏離行車計畫之 行車的情形。例如，複數之煞車當中的其中之一發生異常 時。然而，本實施形態在此種狀態時，控制指令補償手段 3 1 2亦可發揮支援機能，對控制指令執行適宜之補償，而 防止列車0之停止位置和目標位置有太大的偏離。又，第 25圖之構成上，係在第23圖之控制指令析出手段3 09及控 制指令輸出手段3 1 0間設有控制指令補償手段3 1 2之實例， 當然，此控制指令補償手段3 1 2亦可設於第24圖之控制指 令析出手段3 09及控制指令輸出手段310之間。 第26圖係本發明第16實施形態之自動列車運轉裝置1 的構成方塊圖。第26圖和第25圖之不同點，係第25圖之控 制指令補償手段3 1 2採用累積誤差參照型控制指令補償手 段3 1 3。第25圖之控制指令補償手段3 1 2，即使出現1次行 車計畫及實際行車結果之誤差大於臨界値之判斷時，控制 指令補償手段3 1 2會立即對控制指令析出手段3 09之控制指 令執行補償，而容易受到干擾之影響而執行帶有追逐感覺 之控制。因此，此實施形態中，累積誤差參照型控制指令 補償手段3 1 3會對累積至某程度之誤差（例如，5分鐘時間 內累積之誤差）執行判斷。利用此方式，可防止上述因爲 干擾所造成之影響而實施帶有追逐感覺之重新計算。 第27圖係本發明第I7實施形態之自動列車運轉裝置1 的構成方塊圖。第27圖和第26圖之不同點，係行車計畫重 新計算手段3 0 8爲累積誤差參照型行車計畫重新計算手段 -58- (53) (53)200303275 3 1 1。因爲其他構成和第2 6圖相同，故省略詳細説明。又 ，此實施形態中，會以2個手段3 1 1、3 1 3來判斷行車計畫 及實際行車結果之累積誤差，然而，這些手段在執行累積 誤差判斷時所使用之臨界値，可以設定爲對應各種條件之 不同値。 第2 8圖係本發明第1 8實施形態之自動列車運轉裝置1 的構成方塊圖。第28圖和第27圖之不同點，係靠站停車時 實施運算電路3 04 A之最佳行車計畫擬定手段3 07爲遲延時 間考慮型最佳行車計畫擬定手段3 1 4、以及儲存於資料庫 3 00之列車特性資料中含有「遲延時間」資料。 行車計畫擬定之運算時，列車對控制指令之應答的遲 延時間，亦即，輸出控制指令後至控制指令對實際之列車 行車造成影響爲止之時間，需要龐大運算負載才能求取前 述前間，在實用化上有運算速度上的困難。因此，本實施 形態中，除了儲存於資料庫3 00之列車特性資料中含有預 先求取之遲延時間以外，最佳行車計畫擬定手段亦爲「遲 延時間考慮型」之最佳行車計畫擬定手段3 1 4，在擬定最 佳行車計畫時，亦會考慮此遲延時間。利用此方式，可提 高下一停車站之目標位置停止精度。 第29圖係本發明第19實施形態之自動列車運轉裝置1 的構成方塊圖。第29圖和第28圖之不同點，係第28圖之累 積誤差參照型行車計畫重新計算手段3 1 1爲遲延時間考慮 型行車計畫重新計算手段3 1 5。此遲延時間考慮型行車計 畫重新計算手段3 1 5和遲延時間考慮型最佳行車計畫擬定 -59- (54) (54)200303275 手段3 I4相同，參照資料庫3⑽之列車特性資料中含有之遲 延時間資料，實施行車計畫之重新計算。利用此方式’可 進一步提高下一停車站之目標位置停止精度。 又，此第1 9實施形態之構成上，係採用「遲延時間考 慮型」之行車計畫重新計算手段3 1 5和 「遲延時間考慮 型」之最佳行車計畫擬定手段3 1 4的組合’然而，亦可爲 和非「遲延時間考慮型」之普通最佳行車計畫擬定手段 3 0 7之組合的構成，亦即，將第23圖至第27圖之行車計晝 重新計算手段3 08、311置換成此遲延時間考慮型行車計畫 重新計算手段3 1 5之構成。 第30圖係本發明第20實施形態之自動列車運轉裝置1 的構成方塊圖。第30圖和第29圖之不同點，係第29圖之遲 延時間考慮型最佳行車計畫擬定手段314爲前向預測型最 佳行車計畫擬定手段3 1 6。此前向預測型最佳行車計畫擬 定手段3 1 6亦爲「遲延時間考慮型」之一種，係依據列車〇 之行進方向的預測，來擬定以使列車〇停止於下一停車站 之目標位置爲目的之行車計畫。 亦即，如第3 8圖所示，運算列車行進方向之列車舉動 預測，並執行以目標速度通過目標地點之收斂運算（或從 減速開始點之漸進式收斂運算），可以在不使用逆行曲線 之情形下擬定最佳行車計畫。若無需考慮遲延時間，則只 需參照目標位置煞車特性並將反推之地點當做煞車開始點 即可，運算會較爲容易，然而，若必須考慮遲延時間時， 則此反推方式求取之運算會十分複雜。因此，求取煞車開 -60- (55) (55)200303275 始點需要眾多運算時間，在得到煞車開始點運算結果之時 點，可能已經通過目標位置。又，第3 8圖所示之方法，係 以實施複數次行進方向之預測運算來求取煞車開始點，此 運算即使會實施複數次，但因可在各特定抽樣週期實施， 故只需要較短的時間。 第3 1圖係本發明第2 1實施形態之自動列車運轉裝置i 的構成方塊圖。第3 1圖和第29圖之不同點，係第29圖之遲 延時間考慮型行車計畫重新計算手段3 1 5爲前向預測型行 車計畫重新計算手段3 1 7。此前向預測型行車計畫重新計 算手段3 1 7和前向預測型最佳行車計畫擬定手段3 1 6相同， 執行行車計畫之重新計算時，係依據列車〇之行進方向的 預測，來實施以使列車0停止於下一停車站之目標位置爲 目的之運算。因此，可在短時間內實施考慮遲延時間之行 車計畫的重新計算。又，此前向預測型行車計畫重新計算 手段3 17不但可取代第29圖之遲延時間考慮型行車計畫重 新計算手段315，亦可取代第23圖至第27圖、以及第30圖 之行車計畫重新計算手段3 0 8、3 1 1、3 1 5。 第32圖係本發明第22實施形態之自動列車運轉裝置1 的構成方塊圖。第32圖和第31圖之不同點，係第31圖之前 向預測型行車計晝重新計算手段3 1 7爲逐次前向預測型行 車計畫重新計算手段3 1 8。第3 1圖之前向預測型行車計晝 重新計算手段3 1 7係利用依預先設定之各特定控制週期執 行前向預測運算來實施行車計畫之重新計算，然而，此實 施形態之逐次前向預測型行車計畫重新計算手段3 1 8不必 -61 - (56) (56)200303275 在各控制週期皆實施重新計算。例如，抽樣控制週期爲 0.3秒時，可以爲每1秒、或甚至每1 0秒才實施一次。如此 ，改變重新計算週期，可減輕運算負載。又，可考慮線路 斜率急速變化之地點、及限制速度變化之地點等而適當決 定計算週期。 第3 3圖係本發明第23實施形態之自動列車運轉裝置1 的構成方塊圖。第33圖和第32圖之不同點，係第32圖之逐 次前向預測型行車計畫重新計算手段3 1 8爲速度計測驅動 型逐次前向預測型行車計畫重新計算手段3 1 9。亦即，若 速度檢測器3 02之檢測抽樣週期爲l[msec]，站間行車時實 施運算電路3 04B側並非直接採用依此週期輸入之速度檢測 信號，而是對5〜10[msec]期間輸入之速度檢測信號實施 過濾等加工，然後，再實施資料更新。其次，速度計測驅 動型逐次前向預測型行車計畫重新計算手段3 1 9係依此資 料之更新週期來實施前向預測型行車計畫之重新計算。利 用此方式，可抑制干擾等之影響，而可提高重新計算時之 運算精度。 第34圖係，本發明第24實施形態之自動列車運轉裝置 1 〇的構成方塊圖。此實施形態，除了在第3 1圖之站間行車 時實施蓮算電路3 04B上附加站間行車結果儲存手段3 20， 尙在靠站停車時實施運算電路3 04A上附加遲延時間推算 手段2 1，而可依據最新行車結果推算遲延時間。因此，此 實施形態之資料庫3 0 0亦可不儲存遲延時間資料。 亦即，列車0從某站發車後，列車位置、列車速度、 (57) (57)200303275 AT C信號等之至下一停車站到站爲止之期間的站間行車結 果資料，會儲存於站間行車結果儲存手段3 2 〇。其次，列 車〇到達下一站並停車後，在此停車中，遲延時間推算手 段3 2 1會依據儲存於站間行車結果儲存手段3 2 0之資料推算 遲延時間，並將該推算結果輸出至遲延時間考慮型最佳行 車計畫擬定手段3 14及前向預測型行車計畫重新計算手段 3 1 7。遲延時間考慮型最佳行車計畫擬定手段3 1 4以及前向 預測型行車計畫重新計算手段3 1 7會在考慮該推算之遲延 時間的情形下，進一步實施至下一停車站爲止之區間的行 車計畫之擬定及重新計算。 若針對以遲延時間推算手段3 2 1推算遲延時間之方法 進行說明的話，此方法並未使用複雜之運算，而爲依據計 測資料之信號電平變化來推算之簡單方法。例如，煞車時 ，輸出煞車控制指令並執行等級操作後，在經過一定時間 後會出現列車速度降低的現象，此時，即可推算降低至預 先設定之臨界値爲止的時間一遲延時間。又，儲存於前面 說明之第28圖至第33圖的資料庫3 00內之遲延時間，尤其 是因爲無需在時間受到限制的狀態下求取，故可採用複雜 之運算並儲存推算之結果，實施列車〇之試驗行車，利用 此實施形態之遲延時間推算手段3 2 1 ’可更谷易取得資料 〇 此實施形態因可取得反映最新列車特性之遲延時間’ 分別由遲延時間考慮型最佳行車計畫擬定手段3 1 4及前向 預測型行車計畫重新計算手段3 1 7擬定及重新計算之行車 -63- (58) (58)200303275 計畫，可進一步提高信頼性。 第3 5圖係本發明第2 5實施形態之自動列車運轉裝置i 的構成方塊圖。第3 5圖和第3 4圖之不同點，係在站間行車 時實施運算電路3 04B上附加線上遲延時間推算手段3 22， 前向預測型行車計畫重新計算手段3 1 7可在考慮以此線上 遲延時間推算手段22推算之遲延時間的情形下，執行重新 計算。 亦即，第3 4圖之構成上，係依據某區間之站間行車結 果來推算遲延時間，並將此推算結果應用於下一區間之行 車計畫的重新計算上，此第3 5圖之實施形態，即使爲同一 區間之行車，亦可依據少許之站間行車結果推算遲延時間 ，故亦可將其應用於重新計算上。因此，此實施形態之前 向預測型行車計畫重新計算手段3 1 7的重新計算結果，比 第3 4圖所示者更能反映最新列車特性。 第36圖係本發明第26實施形態之自動列車運轉裝置1 的構成方塊圖。此實施形態係在第3 5圖之站間行車時實施 運算電路3 04B附加前向預測型停車用臨時行車計晝計算手 段3 23以及行車計晝採用手段324。其次，此實施形態中， 係對應列車行車時點將行車計畫分成P 1、P2、P3之3種類 ，列車〇到達目標位置前側之特定地點的時點，行車計晝 採用手段3 24會採用前向預測型停車用臨時行車計晝計算 手段3 23計算之行車計畫P3。以下，針對此第26實施形態 進行詳細説明。 首先，行車計畫PI、P2、P3之定義如下。 -64- (59) (59)200303275 p 1 :列車1靠站停車時，以行車計畫重新計算手段3 i 4 (或3〇7、3 16亦可）擬定之最佳行車計畫。 P2 :列車1之站間行車中，以行車計畫重新計算手段 3 17 (或3 0 8、311、315、318、3 19亦可）實施重新計算之 重新計算行車計畫。 P 3 :列車0之站間行車中且列車〇到達目標位置之前方 N公尺（例如’ N二3〇〇[m])地點之時點以後，以前向預 測型停車用臨時行車計畫計算手段3 23擬定之停車用臨時 行車計畫。 列車0到達目標位置之前方N公尺時，臨時行車計畫 計算手段3 23會以特定週期（例如，速度檢測器2之檢測抽 樣週期）來擬定其後之停車用臨時行車計畫p 3。此停車用 臨時行車計晝P3之擬定上，利用該時點之列車檢測速度、 及列車檢測位置，會在考慮列車行進方向之遲延時間的情 形下’預測列車之停車舉動。此停車舉動爲例如預先擬定 在現時點立即以特定之煞車等級位置執行煞車使列車停止 時之停車基本舉動，並利用其來停車。其次，列車行車舉 動預測方面，亦可考慮採用下式（2 5 )之物理模型的方法 F— Fr = M· a (25) F :運行牽引力或煞車力

Fr :列車阻力（行車阻力、斜率阻力、曲線阻力、隧 道阻力等） Μ :列車質量 -65- (60) (60)200303275 α :加速度或減速度 列車阻力Fr係列車行車時發生之阻力’爲了方便g十算 ，如上面所述，通常會考慮行車阻力、斜率阻力、曲線阻 力、及隧道阻力等之構成。因此，列車阻力Fr可以式（26 )求取。

Fr = Frg + Fra + Frc + Frt (26) 式（26)中之各阻力値，係使用儲存於資料庫300之 資料，利用以下之阻力式（2 7 )〜（3 0 )求取（參照「運 轉理論（直流交流電力機關車）」、交友社編）。 •斜率阻力式

Frg= s ( 21)

Frg:斜率阻力（kg重/ ton) s :斜率（％〇 )(上坡時爲正、下坡時爲負） •行車阻力式

Fra=A+B· v + C· v2(v 之平方） （28)

Fra:行車阻力（kg重/ton) A、B、C :係數 v :速度（km /h ) •曲線阻力式

Frc = 8 00/r ... ( 29 )

Frc:曲率阻力（kg重/ ton) r:曲線半徑[m] -66 - (61) (61)200303275 •隧道阻力式（因隧道阻力會因隧道剖面形狀及大小 、以及列車速度等而出現大幅變化，故爲了方便，有時會 採用下述値）

Frt二2 (單線隧道時） 或 =1 (複線隧道時） （30)

Frt:隧道阻力（kg重/ton ) 臨時行車計畫計算手段3 23因係採用上述式（25 )之 物理模型，故在到達目標位置之前方N公尺地點以後，會 重複擬定停車用臨時行車計畫 P3。利用重複擬定此計畫 ，使停車用臨時行車計畫P3之停車位置逐漸接近目標位置 。如第3 9圖所示。又，目標位置至停車用臨時行車計畫運 算開始位置爲止之距離N的値，可以「行車距離」± 「寬 裕距離」等之式來決定。 其次，參照第4 0圖之流程圖來說明第3 6圖之行車計畫 採用手段3 24的動作。依特定週期擬定或重新計算並設定 PI、P2、及P3之其中之一的行車計畫時，此流程圖即爲其 某1週期之處理步驟。 首先，行車計畫採用手段324會判斷現在之列車0行車 狀態或行車時點係靠站停車時或剛從車站發車後、站間行 車時、及是否位於目標停車位置附近（步驟1 )。其次’ 判斷爲「靠站停車時或剛從車站發車後」時，會採用遲延 時間考慮型最佳行車計晝擬定手段3 1 4擬定之最佳行車計 畫P1 (步驟2 )。其後，行車計畫採用手段324會將此最佳 (62) (62)200303275 行車計畫P 1輸出至控制指令析出手段3 09。又，控制指令 析出手段3 0 9輸入行車計畫以後之動作，已經在前述實施 形態中進行説明，故省略重複説明。 在步驟1判斷爲「站間行車時」，行車計畫採用手段 3 2 4會判斷是否已實施本次週期之行車計畫重新計算（步 驟3 )。其次，若已實施重新計算，則採用前向預測型行 車計畫重新計算手段3 1 7重新計算之重新計算行車計畫P2 (步驟4 )。 另一方面，在步驟3若判斷未實施本次週期之行車計 畫的重新計算時，會判斷前1時點一亦即前次週期是否已 採用最佳行車計畫P 1 (步驟5 )。若前1時點已採取最佳行 車計畫P1，則行車計畫採用手段324會採用該最佳行車計 畫P 1 (步驟2 )。然而，前1時點未採用最佳行車計畫P 1時 ，代表現時點爲最佳行車計畫P 1已被採用且其後已實施重 新計算之時點，前1時點採用者係經過重新計算之行車計 畫。因此，行車計畫採用手段324係採用此前1時點採用之 行車計畫（步驟6 ) 又，步驟1之判斷爲「目標停車位置附近」，亦即’ 目標停車位置之N公尺以內時，行車計畫採用手段3 24會 輸入已由臨時行車計晝計算手段3 23擬定之停車用臨時行 車計畫P 3，判斷其停車位置是否位於 「目標停車位置」 土 「容許誤差」之範圍內（步驟7 )。其次，若停車位置 位於此範圍內，則採用該停車用臨時行車計晝P 3 (步驟8 )。然而，若未位於此範圍內，則回到步驟5，採用在前1 -68- (63) (63)200303275 時點（或更前之時點）實施重新計算之行車計畫’再經過 步驟1後，重複實施步驟7之判斷’直到位於範圍內爲止。 如上面所述，此第2 6之實施形態利用擬定可使列車停 止於目標停車位置附近之「目標停車位置」± 「容許誤差 」內的停車用臨時行車計畫，可以列車以良好精度停止於 目標停車位置。又，因爲預測列車在行進方向之列車舉動 的情形下，擬定停車用臨時行車計畫’而容易獲得十分方 便考慮遲延時間且運算十分單純之自動列車運轉裝置。又 ，此實施形態中，係針對停車用臨時行車計畫計算手段 3 2 3爲「前向預測型」時之實例進行説明，然而，此停車 用臨時行車計畫計算手段3 23並未限定必須爲「前向預測 型」。 到目前爲止，說明之各實施形態的自動列車運轉裝置 ，係針對現在一般列車採用之以運行等級、及煞車等級來 階段性改變控制指令之方式。然而，在不久之將來，應可 以連續控制指令信號來驅動驅動裝置以及制動裝置。因此 ，只要使加速時之控制指令成爲連續之牽引力指令或運行 轉矩指令之方式，實施最佳行車計畫擬定或行車計畫重新 計算，可實現具有更佳乘坐舒適性及更高節約能量效果之 自動運轉。又，亦可使減速時之控制指令成爲連續之煞車 力指令之方式，實施最佳行車計畫擬定或行車計晝重新計 算，同樣可實現具有更佳乘坐舒適性及更高節約能量效果 之自動運轉。或者，加速時及減速時之雙方皆採用上述連 續之控制指令，可進一步實現具有更佳乘坐舒適性及更高 -69- (64) (64)200303275 節約能量效果之自動運轉。 其次’參照圖面說明第27實施形態。第4 1圖係本發明 實施形態的槪略構成圖。 速度位置運算部4 0 5會依據轉速計等速度檢測部4 0 3之 資訊、及詢答機等檢測地上子之信號的地上子檢測部404 之資訊’運算行車中之列車0的速度及位置，並經由列車 現在資料取得手段4 1 2將其輸入至列車定位置停止自動控 制裝置4 1 0。又，圖上並未標示，現在煞車等級及停止目 標位置等之資訊亦會經由列車現在資料取得手段4 1 2輸入 至列車定位置停止自動控制裝置4 1 0。列車定位置停止自 動控制裝置4 1 0會依據經由列車現在資料取得手段4 1 2取得 之現在速度、現在位置、及現在煞車等級等之資料、以及 儲存於煞車特性資料儲存部4 1 1之各煞車等級之減速度、 煞車等級切換之遲延時間、及應答延遲時間等之煞車特性 資料，利用減速控制計畫擬定手段4 1 3擬定以複數等級之 組合使列車停於停止目標位置上的減速控制計畫。 例如，以2個等級之組合來使列車停止於特定位置時 ，減速控制計畫計算各煞車等級之時間分配，首先，使第 1煞車等級維持前述時間分配計算所求取之特定時間後， 切換至第2煞車等級並維持至列車停止爲止。第42圖係減 速控制計畫之最簡單的實例。此實例係剩餘距離10m之地 點的減速控制計畫，在剩餘距離爲6m附近切換等級使列 車停於目標停止位置。時間分配上，例如，假設計畫使用 2個等級，針對現在速度及剩餘距離，將第1煞車等級之維 -70- (65) (65)200303275 持時間視爲變數，以第1煞車等級減速時之行車距離、及 第2煞車等級減速時之行車距離的合計等於剩餘距離方式 ，可以求取第1煞車等級之維持時間，進而取得時間分配 。若不存在滿足條件之解時，可變更2個等級之組合並重 複實施相同之計算。行車距離之積算時’係假設煞車等級 輸出指令後之等級切換遲延時間的期間，會以切換前之煞 車等級的減速度實施減速’在遲延時間經過後之應答延遲 時間的期間，會從切換前之煞車等級的減速度逐漸轉變成 切換後之煞車等級的減速度，應答延遲時間經過後，會以 切換後之煞車等級的減速度實施減速，在前述假設下實施 臨時定行車距離之計算，擬定考慮等級切換時之煞車應答 特性的計畫。各煞車等級之減速度値保持安定時，依據以 此方式擬定之計畫切換等級，可以在無需頻繁切換等級之 情形下，使列車停於特定位置上。又，擬定計畫時，第1 煞車等級爲減速度較大之等級、第2煞車等級爲減速度較 小之等級，以較低等級停車時，可提高乘坐舒適性。 各煞車等級之減速度爲變動時，例如，經過第1煞車 等級（減速度較大之等級）的維持時間時（切換計畫時刻 )，將以計畫採用之減速度實施減速時之預測速度、及實 際之列車速度進行比較，若實際速度較小，亦即，減速度 比假設小時，不要立即切換至第2煞車等級（減速度較小 之等級），利用延長第1煞車等級之維持時間，防止列車 超過目標停止位置。第4 3圖係利用變更切換計畫時刻來調 整停止位置之實例。此實例中，實際減速度小於假設，減 -71 - (66) (66)200303275 速較慢，故將最初計畫預定在5 m附近切換至減速度較小 之等級更改成3.2m附近才切換，調整停止位置。第44圖係 利用變更切換時刻來調整停止位置之流程圖。 延長維持時間之求取上，例如，依據切換計晝時刻之 實際列車速度推算實際減速度，以推算之減速度重新計算 第1煞車等級指令時點開始之減速控制計畫，或是，依據 推算之減速度，重新計算切換計畫時刻開始之計畫。又， 在擬定最初之減速控制計畫時，採用最大之預設減速度， 不論實際之減速度較小時或較大時，皆可以延長等級切換 時間來調整停止位置。 第45圖係本發明第28實施例之槪略構成圖。除了具有 依據減速中之列車速度的時序資料推算減速度之減速度推 算手段41 6以外，其餘構成和第27實施例相同，基本機能 亦相同。 利用減速度推算手段4 1 6之減速度推算可以下述方法 求取，例如，可以在等級切換之遲延時間、及應答延遲時 間經過後，在相當於該等級之特定減速度下，以特定時間 內應造成之速度減慢來推算求取其減速度。列車速度之資 料有較大誤差時，應取速度之移動平均，並依據以適當過 濾除去干擾後之資料，推算減速度。利用減速度推算手段 4 1 6推算該時點之減速度，利用推算所得之減速度修正逐 次減速控制計畫，如此，在各煞車等級之減速度因1次行 車中之時間、或速度而產生之變化時，亦可獲得對應而確 保停止精度。 -72- (67) (67)200303275 第46圖係本發明第29實施例之槪略構成圖。除了具有 計畫減速度修正手段4 1 7以外，其餘構成和第27實施例相 同，基本機能亦相同，前述計畫減速度修正手段417會實 施依據減速控制計畫實施減速時之各時點或各位置的預測 速度、及實際列車速度之比較，並對應其差修正減速控制 計畫使用之減速度。 依據減速控制計畫實施減速時之各時點或各位置的預 測速度的計算上，例如，在計算計畫使用之煞車等級、及 分別之時間分配後，依據現在列車速度、計畫使用之煞車 等級的減速度、等級切換遲延時間、及應答延遲時間來計 算。預測速度可以將從計畫開·始至停止爲止之數値儲存爲 陣列方式，亦可爲逐次參照，若控制用計算機之記憶體容 量受到限制時，亦可以前次時階之列車速度、及當時之煞 車等級的減速度實施逐次計算。實施該時點之預測速度、 及實際列車速度之比較，列車速度較小時，應爲實際減速 度大於計畫使用之減速度値，故應提高減速度，重新計算 減速控制計畫。相反的，列車速度較大時，應爲實際減速 度小於計畫使用之減速度値，故應降低減速度，重新計算 減速控制計畫。變更減速度時，例如，設定預測速度及實 際列車速度之誤差容許値，對應達到誤差容許値爲止之時 間，決定減速度之變更量。利用計畫減速度修正手段4 1 7 ，實施預測速度及實際列車速度之逐次比較並修正減速度 ，可以隨時對應減速度之時間變化來適度更新減速控制計 畫。因實際列車速度之資料上存在誤差，故最好能使用經 -73- (68) (68)200303275 過過濾後之資料、或設定減速度變更量之上下限等措施來 防止發散。 〔發明效果〕 本發明在列車之站間行車中，除了可確保使列車於特 定時刻停止於停定位置之條件以外，亦可實現降低行車中 所造成之能量損失的節約能量運轉。 又，本發明可在行車中實施線上之列車特性、路線特 性、及控制參數的自動學習，並利用該學習結果實現有效 率之列車自動運轉。 又，本發明可提供一種裝置，可在列車往返行駿於行 車預定路線時收集以運作運轉裝置爲目的之必要資料的收 集作業。 又，本發明係以極力排除列車自動運轉時之追逐的影 響來實現節約能量效果。又，利用特定實施形態，可以利 用求取遲延時間來提高列車停止於目標位置之停止精度， 又，其他實施形態亦可改善等級操作時因速度控制指令之 階段變化而導致的不良乘坐感。 又，本發明係依據列車之各煞車等級的減速度、煞車 等級切換之遲延時間及應答延遲時間等之煞車特性資料、 列車之現在速度、現在位置、現在煞車等級等之資料，擬 定以利用複數個煞車等級使列車停於特定位置爲目的之減 速控制計畫，又，即使只能以離散値來設定減速度時，亦 可在無需頻繁切換等級之情形下，亦可擬定以使列車停於 -74- (69) (69)200303275 特定位置爲目的之計畫，並依據該計畫來提高減速控制時 之乘坐舒適性及確保停止精度。 又，本發明係利用以複數之煞車等級的組合，實施以 使列車停於特定位置爲目的之各煞車等級的時間分配計算 ，並以使用之煞車等級及煞車等級之切換時刻來構成減速 控制許畫，利用此方式，在減速度變動時，亦可以變更其 時間分配，可以在不必更動等級之情形下，調整停止位置 ，而提高乘坐舒適性並確保停止精度。 又，本發明之減速控制計畫，會先以減速度較大之煞 車等級執行減速，然後，切換成減速度較小之煞車等級， 以減速度較小之煞車等級執行停車，可提高乘坐之舒適性 〇 又，本發明會實施依據減速控制計畫實施減速時之切 換時刻的預測速度、及切換時刻之實際列車速度的比較， 在兩者不同時會變更減速控制計畫，以此方式，很容易即 可評估實際之列車減速狀況，可重新計算對應減速度之變 動的減速控制計畫，提高停止精度。 又，本發明在擬定減速控制計畫擬定後，若減速度和 擬定計畫時使用之値不同時，可以變更減速控制計畫，利 用此方式，可以提高針對減速度變動干擾之控制的 ROUBUST性，並確保停止精度。 又，本發明會依據減速中之列車速度的時序資料，推 算減速度，並依據推算之減速度擬定減速控制計畫，利用 此方式，可以提高針對減速度變動干擾之控制的 -75- (70) (70)200303275 ROUBU ST性，並在無需煩雜之調整下確保停止精度。 又，本發明會實施依據減速控制計畫實施減速時之各 時點或各位置的預測速度、及實際列車速度之比較，對應 其差修正減速控制計畫使用之減速度，並依據修正之減速 度變更減速控制計畫，利用此方式，可以提高針對減速度 變動干擾之控制的ROUBUST性，並在無需煩雜之調整下 確保停止精度。 又，本發明會依據前次時階之速度、擬定計畫時使用 之減速度、等級切換遲延時間、及應答延遲時間，逐次計 算依據減速控制計畫實施減速時之各時點或各位置之預測 速度，利用此方式，控制用計算機之記憶體容量受到限制 時，亦可以提高針對減速度變動干擾之控制的ROUBUST 性，並在無需煩雜之調整下確保停止精度。 【圖式簡單說明】 第1圖係本發明第1實施形態之自動列車運轉裝置的方 塊圖。 第2圖係運行時之機器損失指標及總計損失指標的實 例圖。 第3圖係煞車動作時之機器損失指標、煞車損失指標 、及總計損失指標的實例圖。 第4圖係運行時之轉換器損失指標及馬達損失指標的 實例圖。 第5圖係運行時之轉換器損失及馬達損失的實例圖。 -76- (71) (71)200303275 第6圖係第1實施形態之行車模式的實例圖。 第7圖係本發明第2實施形態之自動列車運轉裝置的方 塊圖。 第8圖係運行負載量受到限制時之煞車損失的實例圖 〇 第9圖係發明第3實施形態之自動列車運轉裝置的方塊 圖。 第1 〇圖係本發明第4實施形態之列車運轉支援裝置的 方塊圖。 第1 1圖係第4實施形態之推力指示裝置的構成例方塊 圖。 第1 2圖係第1 1圖之推力指示裝置的控制系方塊圖。 第1 3圖係本發明第5實施形態之列車運轉支援裝置的 推力指示裝置之構成例方塊圖。 第1 4圖係本發明第6實施形態之列車運轉支援裝置的 推力指不裝置之構成例方塊圖。 第1 5圖係具有本發明自動列車運轉裝置之列車的全體 方塊圖。 第1 6圖係第1 5圖之自動列車運轉裝置內部構成的説明 方塊圖。 第1 7圖係據初期運行時之重量推算的行車模式補償槪 念圖。 第1 8圖係考慮營業前及營業後之學習的步驟流程圖。 第1 9圖係以本發明一實施形態之自動特性學習結果補 -77- (72) (72)200303275 償爲目的之補償手段方塊圖。 第2〇圖係自動列車運轉裝置及資料儲存部之構成圖。 第2 1圖係自動列車運轉模式之一實例。 第22圖係配置本發明各實施形態之自動列車運轉裝置 的列車之構成方塊圖。 第23圖係本發明第1 3實施形態之自動列車運轉裝# j 的構成方塊圖。 第24圖係本發明第1 4實施形態之自動列車運轉裝置j 的構成方塊圖。 第25圖係本發明第15實施形態之自動列車運轉裝置j 的構成方塊圖。 第2 6圖係本發明第1 6實施形態之自動列車運轉裝置j 的構成方塊圖。 第2?圖係本發明第η實施形態之自動列車運轉裝置i 的構成方塊圖。 第2 8圖係本發明第1 8實施形態之自動列車運轉裝置j 的構成方塊圖。 第29圖係本發明第19實施形態之自動列車運轉裝置1 的構成方塊圖。 第30圖係本發明第20實施形態之自動列車運轉裝置1 的構成方塊圖。 第3 1圖係本發明第2〗實施形態之自動列車運轉裝置1 的構成方塊圖。 第32圖係本發明第22實施形態之自動列車運轉裝置1 -78- (73) (73)200303275 的構成方塊圖。 第3 3圖係本發明第23實施形態之自動列車運轉裝置1 的構成方塊圖。 第3 4圖係本發明第2 4實施形態之自動列車運轉裝置1 的構成方塊圖。 第3 5圖係本發明第2 5實施形態之自動列車運轉裝置1 的構成方塊圖。 第36圖係本發明第26實施形態之自動列車運轉裝置1 的構成方塊圖。 第3 7圖係本發明實施形態擬定之最佳行車計畫的特性 實例説明圖。 第3 8圖係本發明實施形態擬定或重新計算之行車計晝 的特性實例説明圖。 第3 9圖係本發明實施形態擬定之臨時行車計畫的特性 實例説明圖。 第40圖係第36圖之行車計畫採用手段24的動作説明流 程圖。 第41圖係本發明之列車定位置停止自動控制裝置第27 實施例的槪略構成圖。 第42圖係本發明之列車定位置停止自動控制裝置採用 之減速控制計畫的一實例槪略圖。 第43圖係變更本發明之列車定位置停止自動控制裝置 的切換計晝時刻來調整停止位置之實例槪略圖。 第44圖係變更本發明之列車定位置停止自動控制裝置 -79- (74) (74)200303275 的切換計畫時刻調整停止位置之停止位置調整步驟實例的 槪略圖。 第45圖係本發明之列車定位置停止自動控制裝置第28 實施例的槪略構成圖。 第46圖係本發明之列車定位置停止自動控制裝置第29 實施例的槪略構成圖。 第47圖係具有自動列車運轉裝置之一般電車系統的構 成例方塊圖。 第4 8圖係第4 7圖系統之自動列車運轉裝置的方塊圖。 〔元件符號之說明〕 0 歹(1車 1 自動列車運轉裝置（ΑΤΟ ) 2 驅動制動裝置 3 資料庫 4 VVVF變頻變壓逆變器 5 主電動機 6 煞車控制裝置 7 車輪 8 機械煞車 9 速度檢測器 10 地上子檢測器 11 軌道 12 暫定行車計畫部 -80- (75)200303275 13 最 佳 行 車 計 畫 部 14 推 力 指 令 產 生 部 15 行 車 模 式 補 償 指 標 運算部 16 損 失 指 標 運 算 部 17 過 載 指 標 運 算 部 18 加 算 部 19 行 車 模 式 補 償 部 20 行 車 距 離 補 償 部 2 1 定 時 性 判 斷 部 22 列 車 運 轉 支 援 裝 置 23 主 控 制 器 24 推 力 指 示 部 25 角 度 指 令 運 算 部 26 阻 抗 控 制 部 27 伺 服 放 大 器 28 伺 服 馬 達 29 編 碼 器 30 建 議 等 級 表 示 控 制 部 3 1 燈 32 建 議 等 級 表 示 控 制 部 33 聲 音‘ 輸 出 部 34 資 料 庫 3 5 行 車 模 式 析 出 部 3 6 資 料 庫

-81 - (76)200303275 1 02 白 動 列 車 控 制 裝 置 ( ATC ) 1 03 資 料 庫 ( DB ) 1 04 駕 駿 台 105 應 負 載 裝 置 1 06 速 度 檢 測 器 1 07 地 上 子 檢 測 器 109 驅 動 裝 置 110 減 速 裝 置 120 營 業 刖 行 車 判 斷 手 段 12 1 營 業 >八 刖 特 性 初 始 値 設 定 手 段 122 營 業 刖 試 驗 行 車 用 列 車 白 動運轉手段 123 行 車 結 果 儲 存 手 段 124 營 業 \ y ‘ 刖 特 性 推 算 手 段 125 推 算 結 果 補 償 手 段 126 特 性 推 算 値 儲 存 手 段 130 學 習 特 性 資 料 庫 ( 學 習 特 性DB ) 13 1 特 性 初 始 値 設 定 手 段 132 列 車 白 動 運 轉 手 段 13 3 營 業 後 行 車 結 果 儲 存 手 段 134 營 業 後 特 性 學 習 手 段 13 5 學 習 結 果 補 償 手 段 13 6 學 習 結 果 比 較 手 段 13 7 學 習 結 果 補 償 手 段 1 80 資 料 處 理 手 段

-82- (77)200303275 18 1 列 車 白 動 運 轉 手 段 1 34 1 〜 1345 自動特性學習手1 20 1 資 料 儲 存 部 203… 地 上 子 檢 測 器 204… 速 度 檢 測 器 20 5… 驅 動 裝 置 206… 制 動 裝 置 207… 列 車 特 性 學 習 裝 置 2 0 8… 白 動 運 轉 控 制 部 209… 列 車 重 量 計 算 部 2 1 0… 列 車 阻 力 計 算 部 2 1 1… 煞 車 力 計 算 部 2 12··· 遲 延 時 間 計 算 部 2 1 3 ... 乘 車 率 計 算 部 3 00 資 料 庫 3 02 速 度 檢 測 器 3 03 地 上 子 檢 測 器 3 04 A 罪 站 停 車 時 實 施 運 算 電路 3 04B 站 間 行 車 時 實 施 運 算 電路 305 i驅 動 裝 置 3 06 制 動 裝 置 3 07 最 佳 行 車 計 畫 擬 定 手 段 308 行 車 計 畫 重 新 計 算 手 段 3 09 控 制 指 令 析 出 手 段

-83- (78) 200303275 3 10 控制指令輸出手段 3 11 累積誤差參照型行車計晝重新計算手段 3 12 控制指令補償手段 313 累積誤差參照型控制指令補償手段 3 14 遲延時間考慮型最佳行車計畫擬定手段 · 3 1 5 遲延時間考慮型行車計晝重新計算手段 3 16 前向預測型最佳行車計晝擬定手段 3 17 前向預測型行車計畫重新計算手段 0 3 1 8 逐次前向預測型行車計晝重新計算手段 3 19 速度計測驅動型逐次前向預測型行車計畫 重新計算手段 3 20 站間行車結果儲存手段 3 2 1 遲延時間推算手段 3 22 線上遲延時間推算手段 3 23 前向預測型停車用臨時行車計畫計算手段 3 24 行車計畫採用手段 ^ 402 煞車裝置 4〇3 速度檢測部 4〇4 地上子檢測部 405 速度位置運算部 . 410 列車定位置停止自動控制裝置 4 11 煞車特性資料儲存部 4 1 2 列車現在資料取得手段 4 13 減速控制計晝擬定手段 -84 - (79) (79)200303275 4 14 減速控制指令析出手段 4 15 減速控制指令輸出手段 416 減速度推算手段 417 計畫減速度修正手段

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Claims (1)

1. (1) (1)200303275 拾、申請專利範圍 1、 一種自動列車運轉裝置，係會產生以使列車在特 定時刻停止於特定位置爲目的之行車模式，並對具有包含 變頻變壓逆變器及主電動機在內之電力機器的驅動制動裝 ’ 置提供以實現前述行車模式爲目的之推力指令，其特徵爲 . 具有： 運算代表列車行車中之前述驅動制動裝置所造成之能 量損失的損失指標之損失指標運算手段；以及 鲁 依據前述損失指標，以降低能量損失爲目的，對前述 行車模式實施補償之第1行車模式補償手段。 2、 如申請專利範圍第〗項之自動列車運轉裝置，其中 前述第1行車模式補償手段，係以使列車停止於特定 位置爲止之時間成爲特定値之方式來實施前述行車模式補 償。 3、 如申請專利範圍第1或2項之自動列車運轉裝置， 其中 _ 前述損失指標運算手段含有煞車損失指標運算手段， 運算代表煞車動作時因機械煞車而造成之能量損失的煞車 損失指標。 4、 如申請專利範圍第1或2項之自動列車運轉裝置， · 其中 前述損失指標運算手段含有機器損失指標運算手段， 運算代表含前述變頻變壓逆變器及主電動機在內之電力機 器的能量損失之機器損失指標。 -86- (2) (2)200303275 5、 如申請專利範圍第1或2項之自動列車運轉裝置， 其中具有： 演算代表包含前述變頻變壓逆變器及主電動機在內之 電力機器的超載狀態之超載指標的超載指標運算手段；以 及 依據前述超載指標，以避免前述電力機器不會形成超 載之方式對前述行車模式實施補償之第2行車模式補償手 段。 6、 如申請專利範圍第1或2項之自動列車運轉裝置， 其中 前述第1行車模式補償手段在列車行車中亦會實施前 述行車模式之補償。 7、 如申請專利範圍第3項之自動列車運轉裝置，其中 前述煞車損失指標運算手段，係依據在同一饋電區間 內之運行負載量的預測量或實測量運算前述煞車損失指標 〇 8、 如申請專利範圍第1或2項之自動列車運轉裝置， 其中 前述第1行車模式補償手段含有預先運算前述行車模 式並儲存於儲存裝置之手段、以及依序從前述儲存裝置讀 取對應列車行車時之行車模式的手段。 9、 一種列車運轉支援裝置，係會運算用來使列車在 特定時刻停止於特定位置之行車模式，並對具有包含變頻 變壓逆變器及主電動機在內之電力機器的驅動制動裝置提 -87- (3) (3)200303275 供以實現前述行車模式爲目的之推力指令，其特徵爲具有 運算代表列車行車中所造成之能量損失的損失指標之 損失指標運算手段； 依據前述損失指標，以降低能量損失爲目的，對前述 行車模式實施補償之行車模式補償手段；以及 對駕駿員指示推力建議値之建議推力指示手段。 1 0、如申請專利範圍第9項之列車運轉支援裝置，其 中 前述行車模式補償手段，係以使列車停止於特定位置 爲止之時間成爲特定値之方式來實施前述行車模式補償。 1 1、如申請專利範圍第9或1 0項之列車運轉支援裝置 ，其中 主控制器具有伺服機構，前述建議推力指示手段係控 制前述主控制器之位置、速度、加速度、及力。 1 2、如申請專利範圍第9或1 0項之列車運轉支援裝置 ，其中 前述建議推力指示手段，係在主控制器之附近含有以 視覺顯示建議推力之手段。 13、如申請專利範圍第9或1 〇項之列車運轉支援裝置 ，其中 前述建議推力指示手段，係含有以聲音傳達前述建議 推力之手段。 1 4、一種自動列車運轉裝置，其特徵爲具有： -88- (4) (4)200303275 線上處理取得在列車行車時之資料的資料處理手段； 依據利用此資料處理手段取得在列車行車時之資料、 及事先取得之資料，在列車行車時自動學習列車行車時之 控制參數、以及列車特性及路線特性的自動特性學習手段 · ;以及 使用以此自動特性學習手段學習到之列車特性及路線 特性，執行列車之自動運轉的列車自動運轉手段。 1 5、如申請專利範圍第1 4項之自動列車運轉裝置，其 鲁 中 具有利用營業前之事前試驗行車預先推算列車自動運 轉上必要之列車特性及路線特性、以及控制參數之初始値 的營業前特性推算手段，前述自動特性學習手段係依據前 述營業前特性推算手段推算之初始値，執行利用營業後之 行車學習。 1 6、如申請專利範圍第1 4或1 5項之自動列車運轉裝置 ，其中 · 前述自動特性學習手段，係在列車行車時判斷假設特 性値和實際値有明確不同時會執行學習，並將學習內容反 映於其後之列車行車上。 1 7、如申請專利範圍第1 4或1 5項之自動列車運轉裝置 . ，其中 前述自動特性學習手段，係以1個站間之行車結果爲 基礎執行學習，並將學習內容反映於至下站爲止之列車行 車上。 -89- (5) (5)200303275 1 8、如申請專利範圍第1 4或1 5項之自動列車運轉裝置 ，其中 前述自動特性學習手段，係以1路線之行車結果爲基 礎執行學習，並將學習內容反映於下一路線行車時。 1 9、如申請專利範圍第1 4或1 5項之自動列車運轉裝置 · ，其中 前述自動特性學習手段，係以1日之行車結果爲基礎 執行學習，並將學習內容反映於次日之列車行車時。 · 20、如申請專利範圍第14或15項之自動列車運轉裝置 ，其中 前述自動特性學習手段，係以至少數日之行車結果爲 基礎執行學習，並將學習內容反映於次日以後之列車行車 時。 2 1、如申請專利範圍第1 4或1 5項之自動列車運轉裝置 ，其中 同時具有前述自動特性學習手段當中之至少合計2種 H 手段； 且更具有實施各自動特性學習手段的學習結果之比較 的學習結果比較手段； 以及依據此學習結果比較手段之比較結果實施各個的 · 學習結果之補償的學習結果補償手段。 22、如申請專利範圍第1 5項之自動列車運轉裝置，其 中 更具有推算結果補丨員手段’利用述營業前特性推算 -90- (6) (6)200303275 手段之推算結果爲實際上不可能發生之特性値時、或者偏 離實際上可能發生之限界特性値時，會實施前述推算結果 之補償而使其位於前述限界特性値內。 23、 如申請專利範圍第14或15項之自動列車運轉裝置 ，其中 更具有第2學習結果補償手段，利用前述自動特性學 習手段之學習結果爲實際上不可能發生之特性値時、或者 偏離實際上可能發生之限界特性値時，會實施學習結果之 補償而使其位於限界特性値內。 24、 如申請專利範圍第14或15項之自動列車運轉裝置 ，其中 依據從目標行車計畫値之誤差以控制指令之補償來實 施自動列車運轉之自動列車運轉裝置時，前述自動學習特 性手段在執行營業行車時之特性學習時，會對應依據和目 標行車計畫値間之誤差的控制指令補償量來實施特性學習 〇 25、 如申請專利範圍第14或15項之自動列車運轉裝置 ，其中 前述自動特性學習手段，係使用適應觀察器來執行特 性學習。 26、 如申請專利範圍第I4或15項之自動列車運轉裝置 ，其中 前述自動特性學習手段，係使用千擾觀察器來執行特 性學習。 -91 - (7) (7)200303275 27、一種自動列車運轉裝置，其特徵爲具有： 收集列車行車中之列車特性及路線特性資訊之列車特 性學習手段；以及 依據以前述列車特性學習手段收集之列車相關資訊， 計算列車之最佳運轉模式，並依據此模式執行列車之自動 運轉的自動列車運轉手段。 2 8、如申請專利範圍第2 7項之自動列車運轉裝置，其 中 · 前述列車特性學習手段，係列車重量計算手段。 29、如申請專利範圍第27項之自動列車運轉裝置，其 中 前述列車特性學習手段，係列車阻力計算手段。 3 0、如申請專利範圍第27項之自動列車運轉裝置，其 中 前述列車特性學習手段，係煞車力計算手段。 3 1、如申請專利範圍第27項之自動列車運轉裝置，其 β 中 前述列車特性學習手段，係遲延時間計算手段。 32、如申請專利範圍第27項之自動列車運轉裝置，其 中 前述列車特性學習手段，係乘車率計算手段。 3 3、如申請專利範圍第27項之自動列車運轉裝置，其 中 前述列車特性學習手段，係路線形狀計算手段。 -92- (8) (8)200303275 3 4、如申請專利範圍第2 7項之自動列車運轉裝置，其 中 前述列車特性學習手段，係斜率阻力計算手段。 3 5、如申請專利範圍第2 7項之自動列車運轉裝置，其 中 前述列車特性學習手段，係檢測運行牽引力指令値及 運行牽引力之偏差的運行牽引力偏差檢測手段。 3 6、如申請專利範圍第27項之自動列車運轉裝置，其 中 前述列車特性學習手段，係檢測煞車力指令値及煞車 力之偏差的煞車力偏差檢測手段。 3 7、如申請專利範圍第27項之自動列車運轉裝置，其 中 前述自動列車運轉控制部以前述列車特性學習手段計 算出遲延時間時，爲實施遲延時間之補償的遲延時間補償 手段。 3 8、如申請專利範圍第27項之自動列車運轉裝置，其 中 前述自動列車運轉控制部以前述列車特性學習手段檢 測到運行牽引力指令値及運行牽引力之偏差時，爲補償運 行牽引力指令値及運行牽引力之偏差的運行牽引力偏差補 償手段。 3 9、如申請專利範圍第2 7項之自動列車運轉裝置，其 中 -93 - 200303275 Ο) 前述自動列車運轉控制部以前述列車特性學習手段檢 測到煞車力指令値及煞車力之偏差時，爲補償煞車力指令 値及煞車力之偏差的煞車力偏差補償手段。 40、一種自動列車運轉裝置，係依據列車檢測位置、 列車檢測速度、儲存於資料庫之運轉時特性資料、以及自 動列車控制裝置之運行條件的輸入來控制列車之驅動裝置 或制動裝置，執行自動運轉，其特徵爲具有： 前述列車靠站停車時實施特定運算之靠站停車時實施 運算電路；以及 前述列車在站間行車時實施特定運算或控制之站間行 車時實施運算電路；且， 前述靠站停車時實施運算電路具有擬定最佳行車計劃 之最佳行車計畫擬定手段，當前述列車停靠一車站時，可 使前述列車於目標時刻停靠於下一停車站之目標位置， 前述站間行車時實施運算電路係具有： 在前述列車從前一車站出發並依據前述最佳行車計畫 擬定手段擬定之最佳行車計畫執行行車期間’若此最佳行 車計晝及實際行車結果之誤差爲特定値以上時’會實施行 車計畫之重新計算的行車計畫重新計算手段； 從前述行車計畫重新計算手段重新計算之行車計畫析 出控制指令之控制指令析出手段；以及 將前述控制指令析出手段析出之控制指令輸出至前述 驅動裝置或制動裝置之控制指令輸出手段。 4 1、如申請專利範圍第4 〇項之自動列車運轉裝置，其 -94 - (10) (10)200303275 中 前述行車計畫重新計算手段，係以累積誤差做爲前述 誤差之累積誤差參照型行車計畫重新計算手段。 4 2、如申請專利範圍第4 0或4 1項之自動列車運轉裝置 ，其中 前述站間行車時實施運算電路係具有控制指令補償手 段，且裝設於前述控制指令析出手段及前述控制指令輸出 手段之間，前述行車計畫及實際行車結果之誤差爲特定値 以上時，可對應此誤差對從前述控制指令析出手段之控制 指令實施補償，並將此經過補償之控制指令輸出至前述控 制指令輸出手段。 43、 如申請專利範圍第42項之自動列車運轉裝置，其 中 前述控制指令補償手段，係以累積誤差做爲前述誤差 之累積誤差參照型控制指令補償手段。 44、 如申請專利範圍第40項之自動列車運轉裝置，其 中 前述最佳行車計畫擬定手段，係在考慮從前述控制指 令輸出手段輸出前述控制指令後至此控制指令開始產生影 響爲止間之遲延時間下，擬定前述最佳行車計晝之遲延時 間考慮型最佳行車計畫擬定手段。 4 5、如申請專利範圍第4 0項之自動列車運轉裝置，其 中 前述行車計畫重新計算手段’係在考慮從即述控制指 -95- (11) (11)200303275 令輸出手段輸出前述控制指令後至此控制指令開始產生影 響爲止間之遲延時間下，實施前述重新計算之遲延時間考 慮型行車計畫重新計算手段。 46、 如申請專利範圍第44項之自動列車運轉裝置，其 中 前述遲延時間考慮型最佳行車計畫擬定手段，係依據 前述列車之行進方向的行車預測擬定以使前述列車停於前 述目標位置爲目的之前述行車計畫的前向預測型最佳行車 g十畫擬定手段。 47、 如申請專利範圍第45項之自動列車運轉裝置，其 中 前述遲延時間考慮型行車計畫重新計算手段，係依據 前述列車之行進方向的行車預測實施以使前述列車停於前 述目標位置爲目的之前述重新計算的前向預測型行車計畫 重新§十算手段。 48、 如申請專利範圍第47項之自動列車運轉裝置，其 中 前述前向預測型行車計晝重新計算手段’係依特定週 期實施前述重新計算之逐次前向預測型行車計晝重新計算 手段。 49、 如申請專利範圍第48項之自動列車運轉裝置，其 中 前述逐次前向預測型行車計晝重新計算手段，係依前 述特定週期計測列車速度，並在每次計測時實施前述重新 -96 - (12) (12)200303275 計算之速度計測驅動型逐次前向預測型行車計畫重新計算 手段。 5 0、如申請專利範圍第4 5項之自動列車運轉裝置，其 中 前述站間行車時實施運算電路，係具有以儲存包含列 車檢測位置及列車檢測速度在內之行車結果資料爲目的之 站間行車結果儲存手段，且 前述靠站停車時實施運算電路，係依據儲存於此站間 行車結果儲存手段之行車結果資料的輸入，推算前述遲延 時間，並將其推算結果輸出至前述遲延時間考慮型最佳行 車計畫擬定手段、及遲延時間考慮型行車計畫重新計算手 段之遲延時間推算手段。 5 1、如申請專利範圍第5 0項之自動列車運轉裝置，其 中 則述站間行車時實施運算電路，係依據儲存於前述站 間fT車In果儲存手段之f了車結果資料的輸入，推算前述遲 延時間，並將其推算結果輸出至前述遲延時間考慮型行車 計畫重新計算手段之線上遲延時間推算手段。 5 2、如申請專利範圍第5 1項之自動列車運轉裝置，其 中 前述站間行車時實施運算電路，係具有： 前述列車接近於前述目標位置之特定距離內時，會預 測停車位置之停車用臨時行車計畫計算手段；以及 輸入來自前述遲延時間考慮型最佳行車計畫擬定手段 -97- (13) (13)200303275 、前述遲延時間考慮型行車計畫重新計算手段、及前述停 車用臨時行車計畫計算手段之計算結果，採用對應現在列 車位置之這些輸入計算結果的其中之一，並將此採用之行 車計畫輸出至前述控制指令析出手段的行車計畫採用手段 〇 53、 如申請專利範圍第52項之自動列車運轉裝置，其 中 前述停車用臨時行車計畫計算手段，係依據前述列車 之行進方向的行車預測，實施以使前述列車停於前述目標 位置爲目的之前述預測的前向預測型停車用臨時行車計畫 計算手段。 54、 如申請專利範圍第40項之自動列車運轉裝置，其 中 前述最佳行車計畫擬定手段及前述行車計畫重新計算 手段在運行時，會以使前述控制指令輸出手段對前述驅動 裝置連續輸出牽引力指令爲目的，實施前述行車計畫之擬 定及重新計算。 5 5、如申請專利範圍第40項之自動列車運轉裝置，其 中 前述最佳行車計畫擬定手段及前述行車計畫重新計算 手段在制動時，會以使前述控制指令輸出手段對前述制動 裝置連續輸出煞車力指令爲目的，實施前述行車計晝之擬 定及重新計算。 5 6、一種列車定位置停止自動控制裝置，係使列車自 -98- (14) (14)200303275 動停止於特定位置，其特徵爲具有： 儲存列車之各煞車等級的減速度、煞車等級切換之遲 延時間、及應答延遲時間等煞車特性資料之「煞車特性資 料儲存部」； 取得列車之現在速度、現在位置、現在煞車等級等之 資料『列車現在資料取得手段」； 依據儲存於「煞車特性資料儲存部」之煞車特性資料 、及以「列車現在資料取得手段」取得之列車現在資料， 擬定以複數個煞車等級使列車停於特定位置爲目的之減速 控制計畫的「減速控制計畫擬定手段」； 從「減速控制計畫擬定手段」擬定之減速控制計畫析 出各時點之減速控制指令的「減速控制指令析出手段」； 以及 將利用「減速控制指令析出手段」析出之減速控制指 令輸出至煞車裝置的「減速控制指令輸出手段」。 5 7、如申請專利範圍第5 6項之列車定位置停止自動控 制裝置，其中 以使用複數個煞車等級之組合使列車停於特定位置爲 目的，計算各煞車等級之時間分配，以使用之煞車等級及 煞車等級之切換時刻來構成減速控制計畫。 5 8、如申請專利範圍第5 7項之列車定位置停止自動控 制裝置，其中 減速控制計畫係先以減速度較高之煞車等級實施減速 ，然後再切換至減速度較低之煞車等級。 -99- (15) (15)200303275 5 9、如申請專利範圍第5 7項之列車定位置停止自動控 制裝置，其中 實施依據減速控制計畫實施減速時之切換時刻的預測 速度、及切換時刻之實際列車速度的比較，兩者不同時會 變更減速控制計畫。 6 〇、如申請專利範圍第5 6項之列車定位置停止自動控 制裝置，其中 擬定減速控制計畫後，若減速度於擬定計畫時所使用 之値產生變化時，會變更減速控制計畫。 6 1、如申請專利範圍第5 6項之列車定位置停止自動控 制裝置，其中 更具有依據減速中之列車速度的時序資料推算減速度 之「減速度推算手段」，並依據推算之減速度擬定減速控 制計畫。 62、 如申請專利範圍第5 6項之列車定位置停止自動控 制裝置，其中 更具有「計畫減速度修正手段」，將依據減速控制計 畫實施減速時之各時點或各位置之預測速度、及實際列車 速度進行比較，對應其差異修正減速控制計畫所使用之減 速度，且依據「計畫減速度修正手段」計算之修正減速度 ’變更減速控制計畫。 63、 如申請專利範圍第59項之列車定位置停止自動控 制裝置，其中 依據前次時階之速度、擬定計畫時所使用之減速度、 -100- (16) 200303275 等級切換遲延時間、及應答延遲時間，逐次計算依據減速 控制計畫實施減速時之各時點或各位置的預測速度。 -101 -