JP2004203258A - 信号保安方法，信号保安装置及びそれを用いた信号保安システム - Google Patents
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Abstract
【課題】最小限のトランスポンダで閉そく区間間の列車移動を速やかに判定する手法を提案する。
【解決手段】列車の運行を制御する地上列車制御部と、特定の範囲に近接することで情報を通信可能な地上通信手段と、地上通信手段で受信された情報の地上列車制御部への送信、及び地上列車制御部から送信された情報の受信が可能な送受信機とを有し、地上通信手段は、列車に取り付けられた列車通信手段が近接したときに、列車の速度を受信して、列車の在線位置を把握する。
【選択図】 図１
【解決手段】列車の運行を制御する地上列車制御部と、特定の範囲に近接することで情報を通信可能な地上通信手段と、地上通信手段で受信された情報の地上列車制御部への送信、及び地上列車制御部から送信された情報の受信が可能な送受信機とを有し、地上通信手段は、列車に取り付けられた列車通信手段が近接したときに、列車の速度を受信して、列車の在線位置を把握する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
鉄道およびモノレール，ＬＲＴ(Light Rail Transit），ＡＧＴ(Automated Guided Train）などの都市交通等、軌道上を車両が移動することで輸送を行う輸送システムの信号保安に関する。
【０００２】
【従来の技術】
列車を検知する方法として、地上，車上に取り付けられた小型の通信装置として使われるトランスポンダやバリスなどの狭域無線通信手段（以下、トランスポンダを例に説明）を用いた鉄道システムにおいては、軌道上に離散的に設けられたトランスポンダによって車両ＩＤを地上，車上間で通信することで列車の在，不在を特定する。すなわち、別の領域に設けられたトランスポンダによって車両ＩＤを受信することで、過去に同じ車両ＩＤを受けたトランスポンダの設置された領域には列車がいないものとするチェックイン−チェックアウト方式によって実施していた。これはある場所における存在確認により他の場所の不在証明を行うものである。
【０００３】
以下具体的に説明します。車上と地上にはこれらの間で通信を行うためのトランスポンダが設置される。閉そく区間は一列車のみの存在を許す区間であるが、ここには一組のトランスポンダが設置されている（特許文献１参照）。今、列車Ｂがａ駅へ向かうために先行列車Ａのａ駅の出発を待っているものとする。チェックイン−チェックアウト手法では次のプロセスによって閉そく区間における列車在線の有無を判定する。列車Ａがａ駅を出発し、隣の閉そく区間に進出するが、ここではａ駅の閉そく区間は不在と判定されず、ｂ駅に設けられたトランスポンダによって隣の閉そく区間に到達したことを検出して初めてａ駅の閉そく区間に列車はいないものと判定する。すなわち列車Ｂは列車Ａがｂ駅に到着し、ａ駅閉そく区間の列車不在を受けてａ駅への進行を始める列車検知方法がある。
【０００４】
この方法では一つの閉そく区間に一組のトランスポンダ（列車の前後に一つずつ）のみを設置しているため、隣の駅に到着するまで手前駅の閉そく区間を不在判定できない。これを解消するため非特許文献１などに開示されたようなトランスポンダの構成を採用する場合もある。これは閉そく区間の入り口と出口にそれぞれトランスポンダを設置し、駅を出た列車は隣接する閉そく区間の入り口に設けられたトランスポンダによって隣接する閉そく区間への進出を速やかに検出されるものである。具体的にはａ駅を出た列車Ａが駅出側に設けられたトランスポンダを通過することでａ駅の進出を確実に検出し、ａ駅の閉そく区間を不在とすることで後続列車Ｂが速やかにａ駅へ進行が可能となっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平３−２９２２５５号公報（全頁）
【非特許文献１】
平成１３年鉄道技術連合シンポジウム「ＩＭＴＳ向け閉塞制御システムの開発」、ｐｐ２５５−２５８、２００１年発行
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術には以下の課題があった。閉そく区間間の移動を速やかに検出し、できるだけ列車間隔を縮めた運行を行う場合、閉そく区間の入り口と出口にそれぞれトランスポンダを設置する必要があった。すなわち、一閉そく区間に一組のトランスポンダを設置する場合に対して２倍のコストが必要となる。一方、一組のトランスポンダのみを用いて閉そく区間間の移動を速やかに検出しようとする場合、考えられる手法は列車後尾に設けられたトランスポンダと駅出側に設けられたトランスポンダとの通信を監視し、これらが終了した場合、列車は駅を進出し、となりの閉そく区間に移動したものとみなすものである。しかしながら、この方法では、通信の終了が明確でなく、故障にも関わらず通信が終了したことで進出したものと見なすと、故障して停車しているにもかかわらず不在判定することになってしまう。
【０００７】
また、通信終了が明確に判断できた場合でも、駅出側に設けられたトランスポンダと閉そく区間境界に一定の距離があることから、この区間での列車の存在が不定となる。すなわち、通信終了後列車が停車した場合、在線にも関わらず不在判定をすることになり、安全上極めて問題であった。
【０００８】
本発明の目的は、最小限のトランスポンダで閉そく区間間の列車移動を速やかに判定する手法を提案することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
地上と車上間で列車の在線位置を把握する信号保安装置及び信号保安方法において、本発明は、列車の運行を制御する地上列車制御部と、特定の範囲に近接することで情報を通信可能な地上通信子と、地上通信子で受信された情報の地上列車制御部への送信、及び地上列車制御部から送信された情報の受信が可能な送受信部とを有し、地上通信子は、列車に取り付けられた列車通信子が近接したときに、列車の速度を受信する構成とする。
【００１０】
また、地上通信子は、１台の列車のみの存在を許す閉そく区間の境界に設置され、地上通信子と車上通信子との通信において、地上通信子は、列車の速度及び予め登録された列車の識別情報を車上通信子から受信する構成とする。
【００１１】
また、地上列車制御部は、送受信部を介して受信された列車の速度が予め定めた値以上の場合、隣接する次の閉そく区間への列車の移動を許可する信号を出力し、通信を行った閉そく区間は列車不在と判断する構成とする。
【００１２】
また、地上列車制御部は、送受信部を介して受信された列車の速度が予め定めた値以上で、且つ地上通信子が列車の速度を受信したときから一定時間経過後に隣接する次の閉そく区間への列車の移動を許可する許可信号を出力し、通信を行った閉そく区間は列車不在と判断する構成とする。
【００１３】
また、一定時間とは、地上通信子が列車の速度を受信したときから列車が隣接する次の閉そく区間との境界を通過するまでの時間である構成とする。
【００１４】
また、地上通信子は、送受信部が地上列車制御部から受信した列車の移動を許可する許可信号を送信する構成とする。
【００１５】
また、地上通信子は、地上列車制御部から送受信部を介して受信した列車の上限速度情報または、上限速度情報を生成するための情報を車上通信子へ送信する構成とする。
【００１６】
また、ある閉そく区間での車上通信子と地上通信子間の通信で地上通信子が受信した列車の識別情報と、閉そく区間に隣接する次の閉そく区間での車上通信子と地上通信子間の通信で地上通信子が受信した列車の識別情報とが一致した場合、地上列車制御部は、ある閉そく区間を列車不在と判断する構成とする。
【００１７】
また、地上と車上間で列車の在線位置を把握する信号保安システムにおいて、列車の運行を制御する地上列車制御部と、１台の列車のみの存在を許す閉そく区間の境界に設置され、特定の範囲に近接することで情報を通信可能な地上通信子と、地上列車制御部とネットワークを介して通信でき、地上通信子で受信された情報の地上列車制御部への送信、及び地上列車制御部から送信された情報の受信が可能な送受信部と、列車に取り付けられ、地上通信子と通信可能な車上通信子とを有し、地上通信子は、列車通信子が近接したときに、列車通信子から列車の速度及び、予め登録された列車の識別情報を受信して、送受信部へ送信し、地上列車制御部は、送受信部からネットワークを経由して受信された列車の速度及び、列車の識別情報に基づいて、隣接する次の閉そく区間への列車の移動を許可する許可信号を出力し、地上通信子は、地上列車制御部から受信した許可信号を車上通信子に送信する構成とする。
【００１８】
また、列車に設置され、車軸回転数を検出して速度を検知する速度検出部を有する構成とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の信号保安システムの一実施例を図を用いて説明する。図１に対象とする信号保安システムの構成図を示す。
【００２０】
信号保安システムは、車両１００，その車両内の情報を地上側へ送信するための車上通信手段１０１，１０２である車上通信子，車上通信子との通信可能な地上通信手段１０３，１０４である地上通信子，ホーム１０５，鉄道車両の運行を管理，制御する地上列車制御部１０６，ネットワークである制御用ＬＡＮ１０８および地上列車制御部とネットワークを介して情報を送受信する送受信部の送受信機１０９より構成される。車上通信手段１０１及び車上通信手段１０２は車両１００の先端，後尾にそれぞれ設けられる。地上通信手段１０３および地上通信手段１０４は、ホームに設けられ、車両１００がホーム停車時に車上通信手段
１０１と地上通信手段１０３間，車上通信手段１０２と地上通信手段１０４間でそれぞれ通信可能となるよう車上通信手段１０１，１０２に対応した位置に設置される。地上列車制御部１０６は制御用ＬＡＮ１０８，送受信機１０９を介して車上通信手段１０１，１０２および地上通信手段１０３，１０４により地上列車間で予め登録された車両ＩＤ（列車の識別番号）を送受信することにより列車位置を把握，管理し、また列車の上限速度やそれに代わる情報（例えば停止位置など）を制御用ＬＡＮ１０８，送受信機１０９を介して地上通信手段から車上通信手段１０１，１０２へと車上に送信することで、列車間衝突防止などの保安のための列車制御を実施する。
【００２１】
列車位置の把握は一列車のみの存在を許す閉そく区間１０７毎にそこへ列車が存在するか否かを判定する。本実施例では一閉そく区間に一駅存在する仮定で話を進めるが、駅間が長い場合などでは駅間に複数の閉そく区間１０７を設けることも考えられる。この場合、ホームのない駅間の閉そく区間にも、一つの閉そく区間に対して地上通信手段１０３および１０４が一つずつ用意される。保安のための列車制御において、閑散線区などで列車制御を運転員に委ねてもよい場合は、車上へ送信する情報として上限速度など自動的に列車を止めるための情報は送らず、隣接する次の閉そく区間への列車の移動を許可するような許可信号、例えば駅への進入，駅からの出発許可信号など許可情報を送ることも考えられる。
【００２２】
つまり本発明では、地上列車制御部１０６は、送受信機１０９を介して受信された列車の速度が予め定めた値以上の場合、隣接する次の閉そく区間への列車の移動を許可する許可信号を出力し、通信を行った閉そく区間は列車不在と判断する。尚、閉そく区間とその列車の在線，不在の管理は地上列車制御部が図４に記載のような在線テーブルにて管理されている。詳細は後述する。
【００２３】
また送受信部を介して受信された列車の速度が予め定めた値以上で、且つ地上通信子が列車の速度を受信したときから一定時間経過後に隣接する次の閉そく区間への列車の移動を許可する許可信号を出力するようにしても良い。このときの一定時間とは、地上通信子が列車の速度を受信したときから列車が隣接する次の閉そく区間との境界を通過するまでの時間とする。
【００２４】
このように本実施例によれば、閉そく区間境界の片側一方に狭域無線通信手段を設けることで、列車の閉そく区間間の移動を速やかに検出できるため、閉そく境界の入り口と出側に設けていた従来手法に対して通信手段の導入コストを半減できる効果がある。
【００２５】
図２に車両１００の有する信号保安システムのための機能構成図を示す。
【００２６】
車両１００における信号保安機能は車上制御部２００，送受信部２０１，駆動部２０２，速度検出部２０３およびＭＭＩ（Man Machine Interface）部２０４から構成される。地上列車制御部１０６による列車位置検知のために、車上制御部２００は車両１００の有する識別番号である車両ＩＤと、車軸回転数を検出する速度発電機などの速度検出部２０３によって検出された刻一刻変化する車両速度を送受信部２０１を介して車上通信手段１０１および１０２によってリアルタイムに地上へ送信する。
【００２７】
また、地上列車制御部１０６では、把握した列車位置から列車の衝突，脱線などの事故を回避するために列車の取るべき上限速度（一定値または、距離に対する速度パターン）を算出し、車上へ送信する。送信された上限速度は車上通信手段１０１且つ、または１０２を介して送受信部２０１に受信され、車上制御部２００へ伝送される。上記地上，車上間の通信は、地上通信手段１０３，１０４と車上通信手段１０１，１０２とが通信可能な領域（数１０cm程度）に存在して初めて実施される。
【００２８】
図３に車上制御部２００の構成を示す。車上制御部２００はブレーキ制御部３００，車両ＩＤ生成部３０１，エンコーダ３０２およびデコーダ３０３により構成される。車両ＩＤ生成部３０１では、車両１００の有する独自の車両ＩＤを生成し、エンコーダ３０２によって通信用プロトコルに変換した後、送受信部２０１へ送信する。また速度検出部２０３によって検出された車両１００の速度は同様にエンコーダ３０２によって通信用プロトコルに変換されて送受信部201へ送信される。送受信部２０１より伝送された上限速度などのデータはデコーダ３０３によって通信用プロトコルから演算用データに変換され、ブレーキ制御部３００へ送信される。ブレーキ制御部３００では送信された上限速度と速度検出部２０３より伝送される車両速度とを比較し、車両速度が上限速度を超える場合は、上限速度以下となるよう駆動部２０２に対し、速度を減じるためのブレーキ指令を送信する。駆動部２０２は送られたブレーキ指令に対応して速度を減じる処理を行う。また、速度検出部２０３より伝送される車両速度や送受信部２０１より送られる上限速度情報はＭＭＩ部２０４へ出力され、運転員による列車の操作に役立てられる。すなわち、運転員はＭＭＩ部２０４に表示される車両速度が上限速度にあたらないように速度指令を生成し、ブレーキ制御部３００へ送信する。前述したように閑散線区において列車制御を全て運転員に任せる場合は、送受信部２０１より送られた駅構内への進入，出発，閉そく区間への進入許可信号をＭＭＩ部２０４に直接表示する。
【００２９】
図４に地上列車制御部１０６の有する在線テーブル４００を示す。
【００３０】
地上列車制御部１０６は車両１００より地上通信手段１０３および１０４を介して車両ＩＤを受信することで列車の在線位置を把握，管理するが、在線テーブル４００はこのための管理テーブルである。閉そく区間１０７の数だけ列が用意され、それぞれの閉そく区間に列車が在線するか否かでそれぞれ“１”，“０”を割り当てる。図ではＮｏ１と４の閉そく区間において列車が在線していることを示している。
【００３１】
続いて、地上列車制御部１０６による列車在線把握手順について、図５に処理フローを示し詳細に述べる。また、このときの地上，列車間の動きを示す模式図を図６，図７に示し、これらを参照しつつ説明を行う。
【００３２】
処理Ｓ５−１において、車両ＩＤ（ここでは、＃ｉとする）を車上通信手段１０１かつ、または車上通信手段１０２より受信したかどうか判定する。受信されない場合は、列車がホームに到着していないことを意味するため、処理Ｓ５−１を繰り返す。列車がホームに到着すると、車上通信手段１０１と地上通信手段１０４間で通信がまず実施され、続いてホーム定位置に完全に到着した時点で車上通信手段１０１−地上通信手段１０３および車上通信手段１０２−地上通信手段１０４間で通信が実施されて車両ＩＤ（＃ｉ）を地上列車制御部１０６が受信する。このときの様子は図６の状態１で示される。
【００３３】
図ではａ駅に対応する閉そく区間を列車が移動した後ａ駅に到着した様子を示している。ａ駅の閉そく区間では列車は在線であり、ｂ駅の閉そく区間では不在である。車両ＩＤ（＃ｉ）を受信すると、処理をＳ５−２に移し、車上通信手段１０１−地上通信手段１０３間および１０２−１０４間で通信が終了したかどうかを判定する。通信が終了している場合は処理をＳ５−３に移し、車両１００の進出する閉そく区間を在線とする。このときの様子は図６の状態２に示され、車両１００がａ駅を出発することにより、車上通信手段１０１−地上通信手段103間および車上通信手段１０２−地上通信手段１０４間の通信が終了していることを示している。
【００３４】
出発することでｂ駅の閉そく区間に進入するため、車両１００の進出する閉そく区間すなわちｂ駅の閉そく区間を在線とする。通信が終了していない場合は、ａ駅のホームに依然として停車していることを意味し、処理をＳ５−２へ戻す。処理Ｓ５−４では、車上通信手段１０２−地上通信手段１０３間で通信が成立し、車両ＩＤ（＃ｉ）および車両１００の速度（車上通信手段１０２−地上通信手段１０３間通信時の通過速度）を受信したかどうかを判定する。通信が成立し、車両ＩＤ（＃ｉ）および通過速度を受信した場合、処理をＳ５−５に移す。図６の状態３がこの様子を示しており、車上通信手段１０２が地上通信手段１０４上を通過中であり、これにより車上通信手段１０２−地上通信手段１０４間で通信が実施され、車両ＩＤ(＃ｉ)およびこのときの車両１００の速度が地上列車制御部１０６へ送信される。ここで送信される車両１００の速度は速度検出部２０３によってリアルタイムに観測される列車の速度であり、車上通信手段１０２が地上通信手段１０４上を通過時の速度である。
【００３５】
通信が成立し、車両ＩＤ（＃ｉ）および通過速度を受信しない場合は、状態３に列車が至ってないことを意味するため、処理をＳ５−４に戻す。処理Ｓ５−５では受信した通過速度が予め設定した設定値を超えているかどうか判定する。このときの設定値は車上通信手段１０２が地上通信手段１０４上を通過した後に、急制動を掛けて停止、もしくは脱輪，タイヤのパンク（モノレール，都市交通など）などの異常事態が発生しても確実に隣の閉そく区間（図ではｂ駅の閉そく区間）との境界を超えるために十分な速度とする。
【００３６】
通過速度が設定値を超えている場合は処理をＳ５−８に移し、車両１００の出発した閉そく区間を不在とする。ここで一定時間とは、Ｓ５−５で通過速度との比較に用いた設定値（速度）で地上通信手段１０４から進出する閉そく区間の境界を通過するまでの時間である。このときの様子は図６の状態４に示される。車両１００はａ駅の閉そく区間を完全に進出し、ｂ駅の閉そく区間に移動しており、ａ駅の閉そく区間は不在、ｂ駅の閉そく区間は在線と認識されている。ここで、通過速度が設定値を超えたことを受けて処理Ｓ５−８によりｂ駅の閉そく区間を不在としたが、列車の状態を厳密に再現するためにＳ５−５の処理後、一定時間経過した後、すなわち処理Ｓ５−５で通過速度との比較に用いた設定値(速度)で地上通信手段１０４から進出する閉そく区間の境界を通過するまでの時間の後、処理Ｓ５−８を実施することも考えられる。処理Ｓ５−５において通過速度が設定値を超過しない場合は、処理をＳ５−６に移す。Ｓ５−６では車両１００の進出した閉そく区間において１０１−１０４間，１０１−１０３間または１０２−１０４間のいずれかにおいて通信が成立し、車両ＩＤを受信したかどうか判定する。通信が成立し、車両ＩＤを受信した場合は処理をＳ５−７に移す。成立しない場合は、処理をＳ５−６に戻す。ここでは、Ｓ５−５において通過速度が設定値に満たない場合に、車両１００の隣の閉そく区間への進出を検出する代用手法を実施している。
【００３７】
図７にこの場合の処理の概念図を示す。車両１００がａ駅通過時に１０２−１０３間において通信を行うが、通過速度が一定速度を超えられず状態２のようにｂ駅の閉そく区間に移動したにもかかわらずａ駅閉そく区間において在線状態のままになっている。ｂ駅閉そく区間への進出を検出するために、車両１００のｂ駅への到着を待ってａ駅閉そく区間を不在判定するものである。ここで車両１００がｂ駅に到着したことを確認するために、ｂ駅で受信された車両ＩＤとａ駅で受信された車両ＩＤの一致を判定する。処理Ｓ５−７では、進出した閉そく区間において受信した車両ＩＤが車両ＩＤ（＃ｉ）と一致するかどうかを判定し、一致する場合は、処理をＳ５−８に移し、一致しない場合は、ａ駅閉そく区間を進出した車両１００がｂ駅閉そく区間に到着せず、別の列車が到着したものと見なし、ａ駅閉そく区間を在線のままとする。処理Ｓ５−８では車両１００の進出した閉そく区間を不在とする。
【００３８】
ここでは、ある閉そく区間での車上通信手段と地上通信手段間の通信で地上通信手段が受信した車両ＩＤと、その閉そく区間に隣接する次の閉そく区間での車上通信手段と地上通信手段間の通信で地上通信手段が受信した車両ＩＤとが一致した場合、地上列車制御部１０６は、ある閉そく区間を列車不在と判断するものである。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、最小限のトランスポンダで閉そく区間間の列車移動を速やかに判定する手法が提案できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の信号保安システムの一実施例を示す図である。
【図２】本発明の車両内の信号保安システムの一機能構成図である。
【図３】本発明の車上制御部の一構成例を示す図である。
【図４】本発明の地上列車制御部の在線テーブルの一構成例を示す図である。
【図５】本発明の地上列車制御部における列車在線位置判定の処理フローを示す図である。
【図６】本発明の在線位置判定処理の一概念を示す図である。
【図７】本発明の在線位置判定処理の一概念を示す図である。
【符号の説明】
１００…車両、１０１，１０２…車上通信手段、１０３，１０４…地上通信手段、１０５…ホーム、１０６…地上列車制御部、１０７…閉そく区間、１０８…制御用ＬＡＮ、１０９…送受信機、２００…車上制御部、２０１…送受信部、
２０２…駆動部、２０３…速度検出部、２０４…ＭＭＩ部。
【発明の属する技術分野】
鉄道およびモノレール，ＬＲＴ(Light Rail Transit），ＡＧＴ(Automated Guided Train）などの都市交通等、軌道上を車両が移動することで輸送を行う輸送システムの信号保安に関する。
【０００２】
【従来の技術】
列車を検知する方法として、地上，車上に取り付けられた小型の通信装置として使われるトランスポンダやバリスなどの狭域無線通信手段（以下、トランスポンダを例に説明）を用いた鉄道システムにおいては、軌道上に離散的に設けられたトランスポンダによって車両ＩＤを地上，車上間で通信することで列車の在，不在を特定する。すなわち、別の領域に設けられたトランスポンダによって車両ＩＤを受信することで、過去に同じ車両ＩＤを受けたトランスポンダの設置された領域には列車がいないものとするチェックイン−チェックアウト方式によって実施していた。これはある場所における存在確認により他の場所の不在証明を行うものである。
【０００３】
以下具体的に説明します。車上と地上にはこれらの間で通信を行うためのトランスポンダが設置される。閉そく区間は一列車のみの存在を許す区間であるが、ここには一組のトランスポンダが設置されている（特許文献１参照）。今、列車Ｂがａ駅へ向かうために先行列車Ａのａ駅の出発を待っているものとする。チェックイン−チェックアウト手法では次のプロセスによって閉そく区間における列車在線の有無を判定する。列車Ａがａ駅を出発し、隣の閉そく区間に進出するが、ここではａ駅の閉そく区間は不在と判定されず、ｂ駅に設けられたトランスポンダによって隣の閉そく区間に到達したことを検出して初めてａ駅の閉そく区間に列車はいないものと判定する。すなわち列車Ｂは列車Ａがｂ駅に到着し、ａ駅閉そく区間の列車不在を受けてａ駅への進行を始める列車検知方法がある。
【０００４】
この方法では一つの閉そく区間に一組のトランスポンダ（列車の前後に一つずつ）のみを設置しているため、隣の駅に到着するまで手前駅の閉そく区間を不在判定できない。これを解消するため非特許文献１などに開示されたようなトランスポンダの構成を採用する場合もある。これは閉そく区間の入り口と出口にそれぞれトランスポンダを設置し、駅を出た列車は隣接する閉そく区間の入り口に設けられたトランスポンダによって隣接する閉そく区間への進出を速やかに検出されるものである。具体的にはａ駅を出た列車Ａが駅出側に設けられたトランスポンダを通過することでａ駅の進出を確実に検出し、ａ駅の閉そく区間を不在とすることで後続列車Ｂが速やかにａ駅へ進行が可能となっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平３−２９２２５５号公報（全頁）
【非特許文献１】
平成１３年鉄道技術連合シンポジウム「ＩＭＴＳ向け閉塞制御システムの開発」、ｐｐ２５５−２５８、２００１年発行
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術には以下の課題があった。閉そく区間間の移動を速やかに検出し、できるだけ列車間隔を縮めた運行を行う場合、閉そく区間の入り口と出口にそれぞれトランスポンダを設置する必要があった。すなわち、一閉そく区間に一組のトランスポンダを設置する場合に対して２倍のコストが必要となる。一方、一組のトランスポンダのみを用いて閉そく区間間の移動を速やかに検出しようとする場合、考えられる手法は列車後尾に設けられたトランスポンダと駅出側に設けられたトランスポンダとの通信を監視し、これらが終了した場合、列車は駅を進出し、となりの閉そく区間に移動したものとみなすものである。しかしながら、この方法では、通信の終了が明確でなく、故障にも関わらず通信が終了したことで進出したものと見なすと、故障して停車しているにもかかわらず不在判定することになってしまう。
【０００７】
また、通信終了が明確に判断できた場合でも、駅出側に設けられたトランスポンダと閉そく区間境界に一定の距離があることから、この区間での列車の存在が不定となる。すなわち、通信終了後列車が停車した場合、在線にも関わらず不在判定をすることになり、安全上極めて問題であった。
【０００８】
本発明の目的は、最小限のトランスポンダで閉そく区間間の列車移動を速やかに判定する手法を提案することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
地上と車上間で列車の在線位置を把握する信号保安装置及び信号保安方法において、本発明は、列車の運行を制御する地上列車制御部と、特定の範囲に近接することで情報を通信可能な地上通信子と、地上通信子で受信された情報の地上列車制御部への送信、及び地上列車制御部から送信された情報の受信が可能な送受信部とを有し、地上通信子は、列車に取り付けられた列車通信子が近接したときに、列車の速度を受信する構成とする。
【００１０】
また、地上通信子は、１台の列車のみの存在を許す閉そく区間の境界に設置され、地上通信子と車上通信子との通信において、地上通信子は、列車の速度及び予め登録された列車の識別情報を車上通信子から受信する構成とする。
【００１１】
また、地上列車制御部は、送受信部を介して受信された列車の速度が予め定めた値以上の場合、隣接する次の閉そく区間への列車の移動を許可する信号を出力し、通信を行った閉そく区間は列車不在と判断する構成とする。
【００１２】
また、地上列車制御部は、送受信部を介して受信された列車の速度が予め定めた値以上で、且つ地上通信子が列車の速度を受信したときから一定時間経過後に隣接する次の閉そく区間への列車の移動を許可する許可信号を出力し、通信を行った閉そく区間は列車不在と判断する構成とする。
【００１３】
また、一定時間とは、地上通信子が列車の速度を受信したときから列車が隣接する次の閉そく区間との境界を通過するまでの時間である構成とする。
【００１４】
また、地上通信子は、送受信部が地上列車制御部から受信した列車の移動を許可する許可信号を送信する構成とする。
【００１５】
また、地上通信子は、地上列車制御部から送受信部を介して受信した列車の上限速度情報または、上限速度情報を生成するための情報を車上通信子へ送信する構成とする。
【００１６】
また、ある閉そく区間での車上通信子と地上通信子間の通信で地上通信子が受信した列車の識別情報と、閉そく区間に隣接する次の閉そく区間での車上通信子と地上通信子間の通信で地上通信子が受信した列車の識別情報とが一致した場合、地上列車制御部は、ある閉そく区間を列車不在と判断する構成とする。
【００１７】
また、地上と車上間で列車の在線位置を把握する信号保安システムにおいて、列車の運行を制御する地上列車制御部と、１台の列車のみの存在を許す閉そく区間の境界に設置され、特定の範囲に近接することで情報を通信可能な地上通信子と、地上列車制御部とネットワークを介して通信でき、地上通信子で受信された情報の地上列車制御部への送信、及び地上列車制御部から送信された情報の受信が可能な送受信部と、列車に取り付けられ、地上通信子と通信可能な車上通信子とを有し、地上通信子は、列車通信子が近接したときに、列車通信子から列車の速度及び、予め登録された列車の識別情報を受信して、送受信部へ送信し、地上列車制御部は、送受信部からネットワークを経由して受信された列車の速度及び、列車の識別情報に基づいて、隣接する次の閉そく区間への列車の移動を許可する許可信号を出力し、地上通信子は、地上列車制御部から受信した許可信号を車上通信子に送信する構成とする。
【００１８】
また、列車に設置され、車軸回転数を検出して速度を検知する速度検出部を有する構成とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の信号保安システムの一実施例を図を用いて説明する。図１に対象とする信号保安システムの構成図を示す。
【００２０】
信号保安システムは、車両１００，その車両内の情報を地上側へ送信するための車上通信手段１０１，１０２である車上通信子，車上通信子との通信可能な地上通信手段１０３，１０４である地上通信子，ホーム１０５，鉄道車両の運行を管理，制御する地上列車制御部１０６，ネットワークである制御用ＬＡＮ１０８および地上列車制御部とネットワークを介して情報を送受信する送受信部の送受信機１０９より構成される。車上通信手段１０１及び車上通信手段１０２は車両１００の先端，後尾にそれぞれ設けられる。地上通信手段１０３および地上通信手段１０４は、ホームに設けられ、車両１００がホーム停車時に車上通信手段
１０１と地上通信手段１０３間，車上通信手段１０２と地上通信手段１０４間でそれぞれ通信可能となるよう車上通信手段１０１，１０２に対応した位置に設置される。地上列車制御部１０６は制御用ＬＡＮ１０８，送受信機１０９を介して車上通信手段１０１，１０２および地上通信手段１０３，１０４により地上列車間で予め登録された車両ＩＤ（列車の識別番号）を送受信することにより列車位置を把握，管理し、また列車の上限速度やそれに代わる情報（例えば停止位置など）を制御用ＬＡＮ１０８，送受信機１０９を介して地上通信手段から車上通信手段１０１，１０２へと車上に送信することで、列車間衝突防止などの保安のための列車制御を実施する。
【００２１】
列車位置の把握は一列車のみの存在を許す閉そく区間１０７毎にそこへ列車が存在するか否かを判定する。本実施例では一閉そく区間に一駅存在する仮定で話を進めるが、駅間が長い場合などでは駅間に複数の閉そく区間１０７を設けることも考えられる。この場合、ホームのない駅間の閉そく区間にも、一つの閉そく区間に対して地上通信手段１０３および１０４が一つずつ用意される。保安のための列車制御において、閑散線区などで列車制御を運転員に委ねてもよい場合は、車上へ送信する情報として上限速度など自動的に列車を止めるための情報は送らず、隣接する次の閉そく区間への列車の移動を許可するような許可信号、例えば駅への進入，駅からの出発許可信号など許可情報を送ることも考えられる。
【００２２】
つまり本発明では、地上列車制御部１０６は、送受信機１０９を介して受信された列車の速度が予め定めた値以上の場合、隣接する次の閉そく区間への列車の移動を許可する許可信号を出力し、通信を行った閉そく区間は列車不在と判断する。尚、閉そく区間とその列車の在線，不在の管理は地上列車制御部が図４に記載のような在線テーブルにて管理されている。詳細は後述する。
【００２３】
また送受信部を介して受信された列車の速度が予め定めた値以上で、且つ地上通信子が列車の速度を受信したときから一定時間経過後に隣接する次の閉そく区間への列車の移動を許可する許可信号を出力するようにしても良い。このときの一定時間とは、地上通信子が列車の速度を受信したときから列車が隣接する次の閉そく区間との境界を通過するまでの時間とする。
【００２４】
このように本実施例によれば、閉そく区間境界の片側一方に狭域無線通信手段を設けることで、列車の閉そく区間間の移動を速やかに検出できるため、閉そく境界の入り口と出側に設けていた従来手法に対して通信手段の導入コストを半減できる効果がある。
【００２５】
図２に車両１００の有する信号保安システムのための機能構成図を示す。
【００２６】
車両１００における信号保安機能は車上制御部２００，送受信部２０１，駆動部２０２，速度検出部２０３およびＭＭＩ（Man Machine Interface）部２０４から構成される。地上列車制御部１０６による列車位置検知のために、車上制御部２００は車両１００の有する識別番号である車両ＩＤと、車軸回転数を検出する速度発電機などの速度検出部２０３によって検出された刻一刻変化する車両速度を送受信部２０１を介して車上通信手段１０１および１０２によってリアルタイムに地上へ送信する。
【００２７】
また、地上列車制御部１０６では、把握した列車位置から列車の衝突，脱線などの事故を回避するために列車の取るべき上限速度（一定値または、距離に対する速度パターン）を算出し、車上へ送信する。送信された上限速度は車上通信手段１０１且つ、または１０２を介して送受信部２０１に受信され、車上制御部２００へ伝送される。上記地上，車上間の通信は、地上通信手段１０３，１０４と車上通信手段１０１，１０２とが通信可能な領域（数１０cm程度）に存在して初めて実施される。
【００２８】
図３に車上制御部２００の構成を示す。車上制御部２００はブレーキ制御部３００，車両ＩＤ生成部３０１，エンコーダ３０２およびデコーダ３０３により構成される。車両ＩＤ生成部３０１では、車両１００の有する独自の車両ＩＤを生成し、エンコーダ３０２によって通信用プロトコルに変換した後、送受信部２０１へ送信する。また速度検出部２０３によって検出された車両１００の速度は同様にエンコーダ３０２によって通信用プロトコルに変換されて送受信部201へ送信される。送受信部２０１より伝送された上限速度などのデータはデコーダ３０３によって通信用プロトコルから演算用データに変換され、ブレーキ制御部３００へ送信される。ブレーキ制御部３００では送信された上限速度と速度検出部２０３より伝送される車両速度とを比較し、車両速度が上限速度を超える場合は、上限速度以下となるよう駆動部２０２に対し、速度を減じるためのブレーキ指令を送信する。駆動部２０２は送られたブレーキ指令に対応して速度を減じる処理を行う。また、速度検出部２０３より伝送される車両速度や送受信部２０１より送られる上限速度情報はＭＭＩ部２０４へ出力され、運転員による列車の操作に役立てられる。すなわち、運転員はＭＭＩ部２０４に表示される車両速度が上限速度にあたらないように速度指令を生成し、ブレーキ制御部３００へ送信する。前述したように閑散線区において列車制御を全て運転員に任せる場合は、送受信部２０１より送られた駅構内への進入，出発，閉そく区間への進入許可信号をＭＭＩ部２０４に直接表示する。
【００２９】
図４に地上列車制御部１０６の有する在線テーブル４００を示す。
【００３０】
地上列車制御部１０６は車両１００より地上通信手段１０３および１０４を介して車両ＩＤを受信することで列車の在線位置を把握，管理するが、在線テーブル４００はこのための管理テーブルである。閉そく区間１０７の数だけ列が用意され、それぞれの閉そく区間に列車が在線するか否かでそれぞれ“１”，“０”を割り当てる。図ではＮｏ１と４の閉そく区間において列車が在線していることを示している。
【００３１】
続いて、地上列車制御部１０６による列車在線把握手順について、図５に処理フローを示し詳細に述べる。また、このときの地上，列車間の動きを示す模式図を図６，図７に示し、これらを参照しつつ説明を行う。
【００３２】
処理Ｓ５−１において、車両ＩＤ（ここでは、＃ｉとする）を車上通信手段１０１かつ、または車上通信手段１０２より受信したかどうか判定する。受信されない場合は、列車がホームに到着していないことを意味するため、処理Ｓ５−１を繰り返す。列車がホームに到着すると、車上通信手段１０１と地上通信手段１０４間で通信がまず実施され、続いてホーム定位置に完全に到着した時点で車上通信手段１０１−地上通信手段１０３および車上通信手段１０２−地上通信手段１０４間で通信が実施されて車両ＩＤ（＃ｉ）を地上列車制御部１０６が受信する。このときの様子は図６の状態１で示される。
【００３３】
図ではａ駅に対応する閉そく区間を列車が移動した後ａ駅に到着した様子を示している。ａ駅の閉そく区間では列車は在線であり、ｂ駅の閉そく区間では不在である。車両ＩＤ（＃ｉ）を受信すると、処理をＳ５−２に移し、車上通信手段１０１−地上通信手段１０３間および１０２−１０４間で通信が終了したかどうかを判定する。通信が終了している場合は処理をＳ５−３に移し、車両１００の進出する閉そく区間を在線とする。このときの様子は図６の状態２に示され、車両１００がａ駅を出発することにより、車上通信手段１０１−地上通信手段103間および車上通信手段１０２−地上通信手段１０４間の通信が終了していることを示している。
【００３４】
出発することでｂ駅の閉そく区間に進入するため、車両１００の進出する閉そく区間すなわちｂ駅の閉そく区間を在線とする。通信が終了していない場合は、ａ駅のホームに依然として停車していることを意味し、処理をＳ５−２へ戻す。処理Ｓ５−４では、車上通信手段１０２−地上通信手段１０３間で通信が成立し、車両ＩＤ（＃ｉ）および車両１００の速度（車上通信手段１０２−地上通信手段１０３間通信時の通過速度）を受信したかどうかを判定する。通信が成立し、車両ＩＤ（＃ｉ）および通過速度を受信した場合、処理をＳ５−５に移す。図６の状態３がこの様子を示しており、車上通信手段１０２が地上通信手段１０４上を通過中であり、これにより車上通信手段１０２−地上通信手段１０４間で通信が実施され、車両ＩＤ(＃ｉ)およびこのときの車両１００の速度が地上列車制御部１０６へ送信される。ここで送信される車両１００の速度は速度検出部２０３によってリアルタイムに観測される列車の速度であり、車上通信手段１０２が地上通信手段１０４上を通過時の速度である。
【００３５】
通信が成立し、車両ＩＤ（＃ｉ）および通過速度を受信しない場合は、状態３に列車が至ってないことを意味するため、処理をＳ５−４に戻す。処理Ｓ５−５では受信した通過速度が予め設定した設定値を超えているかどうか判定する。このときの設定値は車上通信手段１０２が地上通信手段１０４上を通過した後に、急制動を掛けて停止、もしくは脱輪，タイヤのパンク（モノレール，都市交通など）などの異常事態が発生しても確実に隣の閉そく区間（図ではｂ駅の閉そく区間）との境界を超えるために十分な速度とする。
【００３６】
通過速度が設定値を超えている場合は処理をＳ５−８に移し、車両１００の出発した閉そく区間を不在とする。ここで一定時間とは、Ｓ５−５で通過速度との比較に用いた設定値（速度）で地上通信手段１０４から進出する閉そく区間の境界を通過するまでの時間である。このときの様子は図６の状態４に示される。車両１００はａ駅の閉そく区間を完全に進出し、ｂ駅の閉そく区間に移動しており、ａ駅の閉そく区間は不在、ｂ駅の閉そく区間は在線と認識されている。ここで、通過速度が設定値を超えたことを受けて処理Ｓ５−８によりｂ駅の閉そく区間を不在としたが、列車の状態を厳密に再現するためにＳ５−５の処理後、一定時間経過した後、すなわち処理Ｓ５−５で通過速度との比較に用いた設定値(速度)で地上通信手段１０４から進出する閉そく区間の境界を通過するまでの時間の後、処理Ｓ５−８を実施することも考えられる。処理Ｓ５−５において通過速度が設定値を超過しない場合は、処理をＳ５−６に移す。Ｓ５−６では車両１００の進出した閉そく区間において１０１−１０４間，１０１−１０３間または１０２−１０４間のいずれかにおいて通信が成立し、車両ＩＤを受信したかどうか判定する。通信が成立し、車両ＩＤを受信した場合は処理をＳ５−７に移す。成立しない場合は、処理をＳ５−６に戻す。ここでは、Ｓ５−５において通過速度が設定値に満たない場合に、車両１００の隣の閉そく区間への進出を検出する代用手法を実施している。
【００３７】
図７にこの場合の処理の概念図を示す。車両１００がａ駅通過時に１０２−１０３間において通信を行うが、通過速度が一定速度を超えられず状態２のようにｂ駅の閉そく区間に移動したにもかかわらずａ駅閉そく区間において在線状態のままになっている。ｂ駅閉そく区間への進出を検出するために、車両１００のｂ駅への到着を待ってａ駅閉そく区間を不在判定するものである。ここで車両１００がｂ駅に到着したことを確認するために、ｂ駅で受信された車両ＩＤとａ駅で受信された車両ＩＤの一致を判定する。処理Ｓ５−７では、進出した閉そく区間において受信した車両ＩＤが車両ＩＤ（＃ｉ）と一致するかどうかを判定し、一致する場合は、処理をＳ５−８に移し、一致しない場合は、ａ駅閉そく区間を進出した車両１００がｂ駅閉そく区間に到着せず、別の列車が到着したものと見なし、ａ駅閉そく区間を在線のままとする。処理Ｓ５−８では車両１００の進出した閉そく区間を不在とする。
【００３８】
ここでは、ある閉そく区間での車上通信手段と地上通信手段間の通信で地上通信手段が受信した車両ＩＤと、その閉そく区間に隣接する次の閉そく区間での車上通信手段と地上通信手段間の通信で地上通信手段が受信した車両ＩＤとが一致した場合、地上列車制御部１０６は、ある閉そく区間を列車不在と判断するものである。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、最小限のトランスポンダで閉そく区間間の列車移動を速やかに判定する手法が提案できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の信号保安システムの一実施例を示す図である。
【図２】本発明の車両内の信号保安システムの一機能構成図である。
【図３】本発明の車上制御部の一構成例を示す図である。
【図４】本発明の地上列車制御部の在線テーブルの一構成例を示す図である。
【図５】本発明の地上列車制御部における列車在線位置判定の処理フローを示す図である。
【図６】本発明の在線位置判定処理の一概念を示す図である。
【図７】本発明の在線位置判定処理の一概念を示す図である。
【符号の説明】
１００…車両、１０１，１０２…車上通信手段、１０３，１０４…地上通信手段、１０５…ホーム、１０６…地上列車制御部、１０７…閉そく区間、１０８…制御用ＬＡＮ、１０９…送受信機、２００…車上制御部、２０１…送受信部、
２０２…駆動部、２０３…速度検出部、２０４…ＭＭＩ部。
Claims (12)
- 地上と車上間で列車の在線位置を把握する信号保安装置において、
列車の運行を制御する地上列車制御部と、
特定の範囲に近接することで情報を通信可能な地上通信子と、
前記地上通信子で受信された情報の前記地上列車制御部への送信、及び前記地上列車制御部から送信された情報の受信が可能な送受信部とを有し、
前記地上通信子は、列車に取り付けられた列車通信子が近接したときに、前記列車通信子から前記列車の速度を受信することを特徴とする信号保安装置。 - 請求項１記載の信号保安装置において、
前記地上通信子は、１台の列車のみの存在を許す閉そく区間の境界に設置され、
前記地上通信子と前記車上通信子との通信において、前記地上通信子は、前記列車の速度及び予め登録された前記列車の識別情報を前記車上通信子から受信することを特徴とする信号保安装置。 - 請求項２記載の信号保安装置において、
前記地上列車制御部は、前記送受信部を介して受信された列車の前記速度が予め定めた値以上の場合、隣接する次の閉そく区間への前記列車の移動を許可する許可信号を出力し、通信を行った前記閉そく区間は列車不在と判断することを特徴とする信号保安装置。 - 請求項２記載の信号保安装置において、
前記地上列車制御部は、前記送受信部を介して受信された列車の前記速度が予め定めた値以上で、且つ前記地上通信子が前記列車の速度を受信したときから一定時間経過後に隣接する次の閉そく区間への前記列車の移動を許可する許可信号を出力し、通信を行った前記閉そく区間は列車不在と判断することを特徴とする信号保安装置。 - 請求項４記載の信号保安装置において、
前記一定時間とは、前記地上通信子が前記列車の速度を受信したときから前記列車が隣接する次の閉そく区間との境界を通過するまでの時間であることを特徴とする信号保安装置。 - 請求項４記載の信号保安装置において、
前記地上通信子は、前記送受信部が前記地上列車制御部から受信した前記列車の移動を許可する許可信号を前記車上通信子へ送信することを特徴とする信号保安装置。 - 請求項４記載の信号保安装置において、
前記地上通信子は、前記地上列車制御部から前記送受信部を介して受信した前記列車の上限速度情報または、前記上限速度情報を生成するための情報を前記車上通信子へ送信することを特徴とする信号保安装置。 - 請求項４記載の信号保安装置において、
ある閉そく区間での前記車上通信子と前記地上通信子間の通信で前記地上通信子が受信した列車の識別情報と、前記閉そく区間に隣接する次の閉そく区間での前記車上通信子と前記地上通信子間の通信で前記地上通信子が受信した列車の識別情報とが一致した場合、前記地上列車制御部は、前記ある閉そく区間を列車不在と判断することを特徴とする信号保安装置。 - 地上と車上間で列車の在線位置を把握する信号保安方法において、
地上に設置され、特定の範囲に近接することで情報を通信可能な地上通信子上を列車が通過する際、列車に設置された車上通信子から前記列車の速度及び、予め登録された前記列車の識別情報を前記地上通信子が受信することを特徴とする信号保安方法。 - 請求項９記載の信号保安方法において、
受信された前記列車の速度が予め定めた値以上で、且つ前記地上通信子が前記列車の速度を受信したときから一定時間経過後に隣接する次の閉そく区間への前記列車の移動を許可する許可信号を前記地上通信子から前記車上通信子へ出力することを特徴とする信号保安方法。 - 地上と車上間で列車の在線位置を把握する信号保安システムにおいて、
列車の運行を制御する地上列車制御部と、
１台の列車のみの存在を許す閉そく区間の境界に設置され、特定の範囲に近接することで情報を通信可能な地上通信子と、
前記地上列車制御部とネットワークを介して通信でき、前記地上通信子で受信された情報の前記地上列車制御部への送信、及び前記地上列車制御部から送信された情報の受信が可能な送受信部と、
前記列車に取り付けられ、前記地上通信子と通信可能な車上通信子とを有し、前記地上通信子は、前記列車通信子が近接したときに、前記列車通信子から前記列車の速度及び、予め登録された前記列車の識別情報を受信して、前記送受信部へ送信し、
前記地上列車制御部は、前記送受信部からネットワークを経由して受信された前記列車の速度及び、前記列車の識別情報に基づいて、隣接する次の閉そく区間への前記列車の移動を許可する許可信号を出力し、
前記地上通信子は、前記地上列車制御部から受信した許可信号を前記車上通信子に送信することを特徴とする信号保安システム。 - 請求項１１記載の信号保安システムにおいて、
前記列車に設置され、車軸回転数を検出して速度を検知する速度検出部を有することを特徴とする信号保安システム。
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