移動体の合流制御システム

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【発明の名称】	移動体の合流制御システム
【発明者】	【氏名】豊田明久【氏名】河内弘一
【要約】	【課題】例えば鉄道交通システムにおいて、安全で円滑な走行を実現し、特に複数の走行路が同一平面上で交わっている合流路，交差点において、安全かつ走行効率の良好な各移動体の間隔制御手段を提供する。【解決手段】このため、移動体と地上装置間で通信を行いながら、複数の移動体Ｍの間隔制御を、各走行路１Ｒ₁ ，２Ｒ₂ 上の各移動体Ｍか地上側仮想走行路Ｒ₀ 上を仮想的に走行する地上仮想移動体Ｍ₀ として登録することにより、各移動体間の競合状態を把握し、衝突する可能性を有する移動体を検出して、それぞれ加減速制御手段１５により安全かつ円滑な走行を実現した。

【特許請求の範囲】
【請求項１】複数の走行路から走行路数がそれより少なくとも一少ない合流路へつながる合流点を有する走行路における移動体の合流制御システムにおいて、前記複数の走行路上の移動体の移動情報を検知する移動体情報検知手段と、前記移動体情報検知手段の情報に基づいて前記合流点における移動体の通過順序を決定する合流点通過順序決定手段と、前記合流点通過順序決定手段によって決定された通過順序で前記移動体が合流点を通過するよう移動体を制御する移動体制御手段とを有することを特徴とする移動体の合流制御システム。
【請求項２】前記合流点通過順序決定手段が、前記複数の走行路を移動する移動体を、少なくとも一の仮想走行路を移動する仮想移動体として登録し、前記移動体情報検出手段の情報に基づき、現実の前記複数の走行路を移動する移動体の移動情報をリアルタイムに前記仮想走行路上の前記仮想移動体の移動情報に置き換える仮想移動体監視手段を有することを特徴とする請求項１記載の移動体の合流制御システム。
【請求項３】前記移動体制御手段が、前記仮想移動体監視手段によって生成された前記仮想走行路上の前記仮想移動体の移動情報に基づいて、前記仮想走行路上で直前方に位置する仮想移動体との車間距離の間隔制御を行うよう前記移動体を制御することを特徴とする請求項２記載の移動体の合流制御システム。
【請求項４】前記合流点通過順序決定手段の少なくとも一部が前記走行路近辺の地上側設備に設けられ、前記移動体制御手段の少なくとも一部が各移動体に移動体側設備として設けられると共に、当該地上側設備と当該移動体側設備間において情報通信を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の移動体の合流制御システム。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、移動体の合流制御システムに関わり、特に移動体と地上装置との間で通信を行いながら、複数の移動体の間隔制御を行うことで、安全で円滑な走行を実現する走行制御の分野で、特に複数の走行路が同一平面上で交わっている合流路、交差点における移動体の走行制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の例えば鉄道交通システム等における列車等の移動体の合流制御システムとしては以下のようなものがあった。
【０００３】従来方式のこの種の移動体の間隔制御は、固定閉塞方式として１閉塞区間における列車の有無を検知し、１閉塞区間に１移動体のみを許可することで移動体の間隔制御を行う方式がある。
【０００４】この方式を利用した同一平面上の走行路を走行する複数移動体の合流制御方式として、図１６にその一例の概念図を示すように、例えば、分岐器２４により進路を制御している鉄道システムでは、交差点または合流点の近傍の所定の領域を一固定閉塞区間２２とし、当該区間に進入できる移動体Ｍを一移動体に限定し、分岐上で異なる走行路上に複数の移動体を進入させないようにすることで、移動体走行制御を行うと共に、安全を確保していた。
【０００５】この方式においては、移動体Ｍの進路の制御は、地上装置（転轍器）のみで行われ、走行を許可された移動体側では直線路と同様の間隔制御を行っているが、走行を許可されていない走行路の移動体は、合流点手前で停止制御を受けるのが普通である。
【０００６】また近年、移動体と地上装置との間で通信を行いながら行う移動閉塞式自動列車制御方法（特開平２－１０９７７０号公報，名称：無線による移動閉塞式自動列車制御方法）が開示されている。図１７にその概念図を示す。２３は無線通信機能を有する地上側装置である。
【０００７】しかしながら、この方式においても、複数の走行路が同一平面上で交わっている合流路における衝突防止制御は、前述の交差点または合流点の近傍の分岐器の所定の領域を一閉塞区間とし、当該区間に進入できる移動体を一移動体に限定する制御方法をとっていることで、前記移動体走行制御と同様と考えられる。
【０００８】しかしながら、上記のような従来技術にあっては次のような問題点がある。すなわち、このような従来方式であると、一つの走行路上の移動体Ｍに対して合流路の進行を許可すると、他の走行路上の移動体Ｍに対しては当該領域の進入は禁止されるため、移動体の走行位置によっては大きな速度制限を受け（最悪の場合は停止）、若しくは走行効率を低下させることになる。
【０００９】鉄道システムにおいては、合流路は一般的に駅近傍しかないため、特に停止しても問題にはならなかった。しかしながら、近年新都市交通の分野では、列車間隔の短縮や、無人運転も考慮されてきていると共に、駅部以外での合流も考えられており、滑らかで簡単な合流制御の必要から上記の内容は問題になりつつある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のような従来技術の問題点に着目してなされたもので、各移動体と地上装置との間で通信を行いながら、その詳細を後述する図１にその概念図を示すように、同一走行路上および合流点で交差する異なる走行路上の複数の移動体Ｍの間隔制御を行うことで、安全で円滑な走行を実現し、特に複数の走行路Ｒ₁ ，Ｒ₂ が同一平面上で交わっている合流路、交差点において、安全かつ走行効率が良好で、簡素な移動体の制御手段を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】このため、本発明においては、下記の（１）～（４）項のいずれかに示す移動体の合流制御システムを提供することにより、前記目的を達成しようとするものである。
【００１２】（１）複数の走行路から走行路数がそれより少なくとも一少ない合流路へつながる合流点を有する走行路における移動体の合流制御システムにおいて、前記複数の走行路上の移動体の移動情報を検知する移動体情報検知手段と、前記移動体情報検知手段の情報に基づいて前記合流点における移動体の通過順序を決定する合流点通過順序決定手段と、前記合流点通過順序決定手段によって決定された通過順序で前記移動体が合流点を通過するよう移動体を制御する移動体制御手段とを有することを特徴とする移動体の合流制御システム。
【００１３】（２）前記合流点通過順序決定手段が、前記複数の走行路を移動する移動体を、少なくとも一の仮想走行路を移動する仮想移動体として登録し、前記移動体情報検出手段の情報に基づき、現実の前記複数の走行路を移動する移動体の移動情報をリアルタイムに前記仮想走行路上の前記仮想移動体の移動情報に置き換える仮想移動体監視手段を有することを特徴とする前項（１）記載の移動体の合流制御システム。
【００１４】（３）前記移動体制御手段が、前記仮想移動体監視手段によって生成された前記仮想走行路上の前記仮想移動体の移動情報に基づいて、前記仮想走行路上で直前方に位置する仮想移動体との車間距離の間隔制御を行うよう前記移動体を制御することを特徴とする前項（２）記載の移動体の合流制御システム。
【００１５】（４）前記合流点通過順序決定手段の少なくとも一部が前記走行路近辺の地上側設備に設けられ、前記移動体制御手段の少なくとも一部が各移動体に移動体側設備として設けられると共に、当該地上側設備と当該移動体側設備間において情報通信を行うことを特徴とする前項（１）ないし（３）のいずれかに記載の移動体の合流制御システム。
【００１６】
【作用】以上のような本発明のシステム構成により、複数の移動体の間隔制御を行うことにより、安全で円滑な走行が得られ、複数の走行路が同一平面上で交わる合流路、交差点等において安全で走行効率の良い移動体制御が可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明に係る実施の形態を、鉄道等の交通システムにおける複数の実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
【実施例】（第１の実施例）図１に、本発明に係る移動体間隔制御の概念図を、図２に、図１の間隔制御例を実現するための原理説明図を示す。
【００１９】〈構成〉本発明に係る実施例の移動体の合流制御システムは、複数の走行路上の各移動体の移動情報を検知する移動情報検知手段と、この情報に基づいて合流点における各移動体の通過順序を決定する合流点通過順序決定手段と、この順序により前記移動体が前記合流点を支障なく通過するよう制御する移動体制御手段とを有し、それぞれ地上及び移動体側上の各装置の相互情報通信によりその目的を達成しようとするものである。
【００２０】その一例を図１の概念図に示すように、複数の走行路１Ｒ₁ ，走行路２Ｒ₂ がほぼ並行に並設された走行路において、各走行路Ｒ₁ ，Ｒ₂ 上を移動体（車両）Ｍが図の右方から左方へそれぞれ各個に走行する場合、合流地点から所定距離後方（図右方）の（ａ）点までは同一走行路上の各移動体Ｍは、それぞれ従来通り、それぞれの相互間隔制御で走行し、両走行路上の各移動体Ｍは、それぞれ合流点通過時に相互に、所定の安全間隔となるよう、（ａ）点～（ｂ）点間の所定距離の調整区間を経て、（ｂ）点より（ｃ）点までの所定距離を合流制御区間として、両走行路Ｒ₁ ，Ｒ₂ 上の図示例の各移動体Ｍ間のそれぞれの安全間隔制御を行うようにする。
【００２１】以上により、合流地点では、両走行路の各移動体Ｍはそれぞれ所定の安全間隔で通過することができ、（ｃ）点以降は、そのまま同一路上を従来の相互間隔制御で走行するシステムである。
【００２２】図２に、図１の間隔制御を実現するためのその原理説明図を示すように、地上側で、走行路１Ｒ₁ または図例の走行路２Ｒ₂ の制御開始領域に到着した移動体Ｍを制御領域の所定の調整区間において、仮想移動体Ｍ₀ として登録され、この登録した仮想移動体Ｍ₀ が走行する地上側仮想走行路Ｒ₀ を想定する。
【００２３】図７において後述する不図示の地上側設備は、前記地上側仮想走行路Ｒ₀ 上の仮想移動体Ｍ₀ のうち、当該走行路Ｒ₁ またはＲ₂ を走行している移動体Ｍ₁ に対し、異なる他の走行路上から登録された仮想移動体Ｍ₀ を割り付ける割付手段を有すると共に、図３に、走行路１Ｒ₁ 上の移動体Ｍ₀ の仮想走行路Ｒ₀ を示すように、前記走行路１Ｒ₁ 上の移動体Ｍ₁ において、同一走行路上を走行する実際の先行移動体Ｍ₂ と、異なる走行路上を走行している割り付けられた仮想移動体Ｍ₀ の双方が走行するとみなされる仮想走行路Ｒ₀ とを有する設備により構成されている。
【００２４】〈動作〉当該走行路上の移動体Ｍが、図２に示す制御領域開始端に到着したとき、図７において後述する不図示の地上・移動体間伝送手段により、それぞれ前記移動体ＩＤ，移動体位置，移動体速度，移動体加減速度を地上側と通信し、図４に例示するように、地上側仮想走行路Ｒ₀ 上へ仮想移動体Ｍ₀ として登録を行う。
【００２５】次に、登録された仮想移動体Ｍ₀ は、図５に示すように、他の走行路上の制御開始領域を通過した移動体Ｍに対し、その前方に仮想移動体Ｍ₀ として割付けが行われる。
【００２６】この仮想移動体Ｍ₀ は、走行路Ｒ₁ を実際に走行している移動体Ｍ₁ の位置、速度情報に基づき、割り付けられた移動体Ｍ₂ の処理によって、走行路Ｒ₂ 上を仮想的に移動させられるものである。
【００２７】また、当該移動体Ｍ₁ は、図６に示すように、前記割り付けられた仮想移動体に対し、図７で後述する不図示の間隔検知手段により、安全な車間距離の間隔制御を行う。
【００２８】さらに、仮想移動体Ｍ₀ は、合流地点を越え、終了地点を通過することで当該移動体Ｍの仮想走行路Ｒ₀ から消去させる。
【００２９】最後に、当該移動体Ｍ₁ が前記の終了地点を通過したとき仮想走行路Ｒ₀ が消去され、先行移動体に対する間隔制御を開始することにより、安全で、走行効率のよい移動体Ｍ₀ の合流制御が可能となる。
【００３０】〈制御装置〉以上の制御開始端進入順に制御を行う場合の、それぞれ地上側及び移動体側制御構成ブロック図を図７に、またそれぞれ地上側及び移動体側の各処理動作シーケンスフローチャートを図８，図９に示す。
【００３１】図７において、地上側装置１は、それぞれ互に図の各矢印関連を有する仮想走行路記憶部３，地上側仮想移動体合流順序決定・登録部４，移動体識別部５，競合移動体情報通知部６，移動体位置検知部７及び地上・移動体間伝送部８より成る。
【００３２】一方、移動体側装置２は、それぞれ互に各矢印関連を有する地上・移動体間伝送部９，ＩＤ記憶部１０，位置検知部１１，速度検知部１２，移動体側仮想走行路記憶部１３，移動体側仮想移動体登録部１４，実際の先行移動体位置検出部１５，仮想移動体と実際の先行移動体との比較からの間隔制御対象決定部１６，間隔制御部１７及び加減速制御部１８より成り、両装置１，２は、相互に通信伝送が可能である。
【００３３】地上側においては、図８の地上側の処理動作シーケンスフローチャートにおいて、まず、ステップＳ１において、走行路の前記制御領域開始端に来た移動体Ｍ₁ のＩＤを識別部５により入力し、ステップＳ２で移動体Ｍの位置Ｌを車上側位置検知部１１により、または地上側の移動体位置検知部７より、もしくは両者から入力すると共に、移動体Ｍ₁ の上記位置検知時の時刻ｔを時刻検知手段により入力する。
【００３４】次いで、ステップＳ４で、移動体Ｍの速度を移動体速度検知部１２より入力し、ステップＳ５で、仮想線路Ｒ₀ 上に地上側仮想移動体Ｍ₀ の合流順序を決定し、ＩＤ，位置，速度を登録し、ステップＳ６で、該当移動体Ｍへ仮想移動体情報を通知すると共に、ステップＳ１に復帰する。
【００３５】一方、移動体側においては、図９の移動体側の処理動作シーケンスフローチャートにおいて、ステップＳ２１で前記移動体のＩＤを地上側に通知すると共に、ステップＳ２２で、地上・移動体間伝送部８，９により、競合仮想移動体Ｍ₀ 情報を入力し、ステップＳ２３で移動体側仮想走行路Ｒ₀ に、競合仮想移動体情報を登録、更新する。
【００３６】次に、ステップＳ２４で実際の先行移動体の検知を行い、ステップＳ２５で当該移動体に対し、実際の先行移動体と仮想移動体との距離を比較し、近い方を間隔制御対象と認識する。
【００３７】次いで、ステップＳ２６で、ステップＳ２５で決定した間隔制御対象と回復可能範囲にあるか否かにより、可能範囲の場合は、ステップＳ２７で間隔制御部１１７により、競合仮想移動体Ｍ₀ と間隔制御を行い、ステップＳ２８で加減速制御部１８で加減速制御を行う。
【００３８】なお、前記ステップＳ２６で回復不可能の場合は、危険防止のため停止制御を行う。
【００３９】（第２の実施例）
〈構成〉また、前記実施例の、“地上側設備”は、前記地上仮想走行路Ｒ₀ 上の仮想移動体Ｍ₀ のうち、当該走行路を走行している移動体Ｍに対し、異なる他の走行路上から登録された仮想移動体Ｍ₀ を割り付ける割付手段を有する他に、他の第２の実施例として、地上側仮想走行路Ｒ₀ を走行する仮想移動体Ｍ₀ が、合流地点（または交差点）で競合（衝突）するか否かを判断する“競合移動体検出手段”を有する場合、前記合流地点到達時間比較判断の結果、当該走行路を走行している移動体Ｍに対し、異なる他の走行路上から、合流地点（または交差点）で競合（衝突）する仮想移動体Ｍ₀ を当該走行路の移動体Ｍと間隔制御が行えるよう変換を行い、割り付ける手段を有するよう構成して、合流地点における安全制御を行うことができる。
【００４０】〈動作〉以上の場合の動作例について説明する：地上側で、仮想移動体情報より、当該移動体Ｍが合流地点を通過する時刻の予想を行い、予想済みの他仮想移動体の合流地点通過時刻と比較を行う。
【００４１】この動作を図１０を用いて説明する。図中、Ｍ₁ ，Ｍ₂ はそれぞれ走行路１Ｒ₁ ，２Ｒ₂ 上の各移動体で、それぞれの合流地点までの距離、その時の速度，加速度をそれぞれＬ₁ ，ｖ₁ ，α₁ ；Ｌ₂ ，ｖ₂ ，α₂ とすると、それぞれの合流地点到達予想時間ｔ₁ ，ｔ₂ は、次式で表わされる。
【００４２】移動体１Ｍ₁ の合流地点到達予想時刻ｔ₁ ＝－ｖ₁ ／α₁ ＋√｛（ｖ₁ ／α₁ ）² ＋２Ｌ₁ ／α₁ ｝
移動体２Ｍ₂ の合流地点到達予想時刻ｔ₂ ＝－ｖ₂ ／α₂ ＋√｛（ｖ₂ ／α₂ ）² ＋２Ｌ₂ ／α₂ ｝
また、これらの合流地点到達予想時刻比較の結果、他の走行路上の移動体で競合する移動体が存在した場合、図１１に示すように、制御領域において、該当移動体が競合移動体に対し間隔制御を行えるよう、競合移動体の仮想移動体情報の変換を行う。
【００４３】この時の合流地点と仮想移動体Ｍ₀₁との距離Ｌ₁ ′は下記のとおりである。
【００４４】Ｌ₁ ′＝α₂ ・ｔ²₁／２＋ｖ₂ ｔ₁次に、変換された仮想移動体Ｍ₀₁は、図１２に示すように、他の線路Ｒ₂ 上の該当移動体Ｍ₂ に対し、その前方に仮想移動体として割付けを行う。
【００４５】また、当該移動体Ｍ₂ は前記割り付けられた仮想移動体Ｍ₀₂に対し、前記間隔検知手段により、安全な車間距離（Ｌ₂ －Ｌ₁ ′）の維持を行うことにより、前述と同様の制御が可能である。
【００４６】〈制御装置〉以上の第２実施例における合流点進入予想順に制御を行う場合の、それぞれ地上側及び移動体制御部構成ブロック図（前記第１実施例の図７相当図）を図１３に示す。
【００４７】図１３においては、図７に比して、地上装置１ａは、地上側仮想移動体登録部４と、競合移動体情報通信部６との間に、競合移動体判別部１９，合流順序決定部２０及び仮想移動体情報変換部２１が図示矢印の関係で付加されたことが異なるのみで、移動体装置２は全く同様であり、同一部分の重複説明は省略する。
【００４８】本第２実施例の場合の地上側及び移動体側の各処理動作シーケンスフローチャートをそれぞれ図１４，図１５に示す。
【００４９】地上側の処理動作は、図１４におけるステップＳ４１において、まず、制御領域始端に来た移動体ＭのＩＤを前記識別部５（図１３）により入力し、ステップＳ４２で、その移動体Ｍの位置を、移動体位置検知部１１により入力する（ステップＳ４２）。
【００５０】次に、前記移動体位置検知時の時刻を、時刻検知手段により入力し（ステップＳ４３）、さらにその移動体Ｍの速度を、移動体速度検知部１２により入力する（ステップＳ４４）。
【００５１】次いで、ステップＳ４５で仮想線路Ｒ₀ 上に、地上側仮想移動体Ｍ₀ として、ＩＤ，時刻，速度を同上登録部１４に登録すると共に、ステップＳ４６で、競合移動体検知を競合移動体判断部１９で行ったか否かにより、行った場合はステップＳ５０に飛んで、競合移動体情報を仮想移動体情報変換部２１で、情報変換を行った後、ステップＳ５１で該当移動体へ変換した競合移動体情報を通知すると共に、前記ステップＳ４１に復帰する。
【００５２】一方、前記ステップＳ４６において、競合移動体検知を行わなかった場合は、ステップＳ４７で、地上側仮想移動体Ｍ₀ の合流地点通過時刻予想を行うと共に、ステップＳ４８で、地上側仮想移動体Ｍ₀ の合流地点での競合検知を行い、ステップＳ４９で合流順序を決定した後、前記ステップＳ５０，Ｓ５１へ移行し、ステップＳ４１に復帰する。
【００５３】また一方、移動体（車両）側の処理動作は図１５において、ステップＳ５１で、まず移動体のＩＤを通知すると共に、地上・移動体間伝送部８により競合仮想移動体情報を入力し（ステップＳ５２）、移動体側仮想走行路Ｒ₀ に競合仮想移動体情報を登録、更新する。
【００５４】次に、ステップＳ５４で実際の先行移動体の検知を行い、ステップＳ５５で当該移動体に対し、実際の先行移動体と仮想移動体との距離を比較し、近い方を間隔制御対象と認識する。
【００５５】次いで、ステップＳ５６で、競合移動体と回復可能範囲内にあるか否かを判定し、回復可能の範囲内の場合はステップＳ５７で間隔制御部１７（図１３）により、競合仮想移動体Ｍ₀ と間隔制御を行い、ステップＳ５８で加減速制御部１８で、加減速制御を行う。
【００５６】一方、前記ステップＳ５６において、競合移動体と回復可能範囲外の場合には、ステップＳ５９で停止制御を行うものである。
【００５７】（他の実施例）なお、以上の各実施例は、鉄道の列車交通システムにおける一実施例について説明したが、本発明原理は、これのみに限定されるものでなく、例えば特定の高速自動車道路システム等にも共通に適応し得ることはもちろんである。
【００５８】ただし自動車等の移動体の場合は、前記実施例における鉄道車両におけると基本的にその基本構成環境等を異にするため、その位置／速度検出手段等もそれぞれ適切な形式のものが選定されるべきことはもちろんである。
【００５９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、鉄道交通システム等において、移動体と地上装置との間で通信を行いながら、複数の移動体の間隔制御を行うことにより、安全で円滑な走行を実現し、特に複数の走行路が同一平面上で交わっている合流路，交差点において安全かつ走行効率の良い移動体制御を実現し得る。

【出願人】	【識別番号】０００００４６５１【氏名又は名称】日本信号株式会社
【出願日】	平成９年（１９９７）１２月１５日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】丹羽宏之（外１名）
【公開番号】	特開平１１－１７８１２１
【公開日】	平成１１年（１９９９）７月２日
【出願番号】	特願平９－３４５１７１