JP2005253141A - Ａｔｃ車上装置、及び、車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両速度に応じた制御を実現し得るＡＴＣ車上装置、及び、車両制御装置を提供する。
【解決手段】信号処理部１３は、車上子１１からＡＴＣ信号Ｓ１が供給されるとともに、車両速度検出部１２から車両速度信号Ｓ２が供給され、ＡＴＣ信号Ｓ１が受信されない無信号状態を判定するための判定時間Ｔ１を、車両速度信号Ｓ２に応じて変化させ、車上子１１がＡＴＣ信号Ｓ１を受信しなくなった時点を基準にした判定時間Ｔ１の経過までにＡＴＣ信号Ｓ１が供給されなかったとき、非常ブレーキ信号を出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＡＴＣ車上装置、及び、車両制御装置に関する。

従来の一般的なＡＴＣ装置（自動列車制御装置：Auto Train Control）は、地上装置が閉塞区間毎にＡＴＣ信号を送信し、車上装置がＡＴＣ信号を連続的に受信するように構成されている。

車上装置は、フェールセーフの観点から、ＡＴＣ信号を受信できないときに非常ブレーキ制御を行う構成となっている。地上装置は、故障等により、車両を非常停止させる必要があるときに、当該閉塞区間を非常停止区間としてＡＴＣ信号を送信しないように構成されている。

しかし、軌道回路やループ回路の閉塞境界部分、線路の分岐（ポイント）部分、駅構内の渡り線部分などにおいて、ＡＴＣ信号を受信できない区間（以下、死区間と称する）が生ずるので、従来の車上装置は、死区間において、非常ブレーキ制御がかからないように、定められた時間（以下、判定時間と称する。）の間だけ、直前のＡＴＣ制御信号を維持するように構成されている。

判定時間は、路線全体の最長死区間を低速で運転する場合を考慮して、車両速度に依存しない一定間隔の時間として、一律に設定されていた。例えば、判定時間は、低速（５ｋｍ／ｈ）で走行する車両が最長死区間を通過するために要する時間に、若干の余裕を加えた値として、例えば１．７秒と定められていた。

しかしながら、上述のように、判定時間は、最長死区間を低速運行する場合を考慮して一律に設定されているので、最長死区間以外を運行している車両や、高速運行している車両にとって、判定時間は、不必要に長いものとなる。

このため、車両が非常停止区間に進入した場合でも、必要以上に長く設定された判定時間の間は非常ブレーキ制御がかからないこととなり、その分だけ空走時間が延び、運転時間間隔を短くできない要因になっていた。

例えば、特許文献１は、前方の閉塞区間が非常停止区間であることを示す予告信号に基づき、遅延時間を設定し、遅延時間経過後にATC信号が得られないときに非常ブレーキ信号を出力するＡＴＣ車上装置を開示している。しかしながら、特許文献１に開示されたＡＴＣ車上装置では、上述した問題を完全に解決できるとは言い難い。

また、特許文献２は、所定距離を走行した後に、異常を検出するＡＴＣ車上装置を開示している。しかしながら、特許文献２のＡＴＣ車上装置は、走行距離に基づいてブレーキ制御を行うのであって、判定時間そのものを調整するものではない。

更に、例えば、路線中に、閉塞境界部分等と比較して非常に大きな死区間（例えば、５ｍ）を生じさせるＺボンド等の装置が設けられる場合がある。この場合、判定時間は、Ｚポンド部分の非常に大きな死区間に基づいて定められることとなるから、少なくとも、４．５秒程度の判定時間が必要となる。この場合、例えば、従来１．７秒程度であった判定時間が、約２．６倍になるので、上述した問題が、一層深刻になる。
特開平８−１３０８０７号公報 特開平９−１４２３０２号公報

本発明の課題は、車両速度に応じた制御を実現し得るＡＴＣ車上装置、及び、車両制御装置を提供することである。

本発明のもう１つの課題は、車両が、最長死区間を低速運行する場合でも、非常ブレーキ制御を受けることなく、最長死区間を通過し得るＡＴＣ車上装置、及び、車両制御装置を提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明に係るＡＴＣ車上装置は、車上子と、車両速度検出部と、信号処理部とを含む。車上子は、ＡＴＣ地上装置からＡＴＣ信号を受信する。車両速度検出部は、車両速度を検出して、車両速度信号を生成する。

信号処理部は、車上子からＡＴＣ信号が供給されるとともに、車両速度検出部から車両速度信号が供給され、ＡＴＣ信号が受信されない無信号状態を判定するための判定時間を、車両速度信号に応じて変化させ、車上子がＡＴＣ信号を受信しなくなった時点を基準にした判定時間の経過までにＡＴＣ信号が供給されなかったとき、非常ブレーキ信号を出力する。

本発明に係るＡＴＣ車上装置は、ＡＴＣ地上装置と組合されて、車両制御装置を構成する。車両制御装置において、ＡＴＣ車上装置は、上述したものでなる。ＡＴＣ地上装置は、ＡＴＣ車上装置にＡＴＣ信号を送信する
ここで、本発明に係るＡＴＣ車上装置は、車上子と、車両速度検出部と、信号処理部とを含む。車上子は、ＡＴＣ地上装置からＡＴＣ信号を受信する。車両速度検出部は、車両速度を検出して、車両速度信号を生成する。信号処理部は、車上子からＡＴＣ信号が供給されるとともに、車両速度検出部から車両速度信号が供給される。

信号処理部は、ＡＴＣ信号が受信されない無信号状態を検出するとともに、ＡＴＣ信号が受信されない無信号状態を判定するための判定時間を、車両速度信号に応じて変化させる。

無信号状態の判定とは、非常ブレーキの要否を判定することをいう。判定時間は、例えば、車両速度の関数として、車両速度が大きくなるほど、小さくなるように設定することができる。そして、信号処理部は、車上子がＡＴＣ信号を受信しなくなった時点を基準にした判定時間の経過までにＡＴＣ信号が供給されなかったとき、非常ブレーキ信号を出力する。

このように、本発明に係るＡＴＣ車上装置は、車両速度信号に応じた判定時間を用いて非常ブレーキ制御を行うから、高速で運行する車両が非常停止区間に進入した場合、早期に非常ブレーキ制御を加えることができる。このため、ＡＴＣ信号を受信できなくなってから、実際に非常ブレーキ信号を出力するまでの時間（以下、空走時間と称する）を短縮し、停止距離を短くできるから、停止距離を考慮した過走余裕距離を短くし、列車の運転ヘッド（運転時間間隔）を短縮し得る。

更に、本発明に係るＡＴＣ車上装置は、車両速度信号に応じた判定時間を用いて非常ブレーキ制御を行うから、低速運行する車両が最長死区間に進入した場合、遅い時期に非常ブレーキ制御を加えることができる。このため、低速運行する車両も、非常ブレーキ制御がかかることなく、最長死区間を通過することができる。

このように、本発明に係る車両制御装置は、低速運行する車両の最長死区間通過が確保できるので、例えば、５ｍ以上の最長死区間を有する場合でも、不要な非常ブレーキ出力を生じることなく列車を運行し得る。

本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、実施例によって更に詳しく説明する。

図１は本発明に係る車両制御装置の一実施例を示すブロック図、図２は図１に示した車両制御装置の部分拡大図である。図１において、図示の車両制御装置は、デジタルＡＴＣを用いた車両制御装置であり、車両１と、ＡＴＣ地上装置５と、軌道６とを含む。車両１は、本発明に係るＡＴＣ車上装置１０と、車輪２１と、ブレーキ装置２２とを含む。

ＡＴＣ地上装置５は、地上制御装置５０と、複数の閉塞区間１Ｔ〜３Ｔと、Ｚボンド７と、複数の送信器Ｔｘ１〜Ｔｘ３とを含む。閉塞区間１Ｔ〜３Ｔは、無絶縁軌道回路に設定されている。閉塞区間１Ｔ〜３Ｔのそれぞれは、車両１の進行方向Ｘに順次配置されている。送信器Ｔｘ１〜Ｔｘ３のそれぞれは、閉塞区間１Ｔ〜３Ｔのそれぞれに個別に設けられている。Ｚボンド７は、閉塞区間１Ｔ−２Ｔ間、及び、閉塞区間２Ｔ−３Ｔ間に備えられている。

図２において、軌道６は、軌道６１、６２を含む。閉塞区間１Ｔ、２Ｔにおいて、送信器Ｔｘ１は受信器Ｒｘ１に軌道回路の信号電流Ｉａを送信し、送信器Ｔｘ２は受信器Ｒｘ２に軌道回路の信号電流Ｉａを送信する。Ｚボンド７は、閉塞区間１Ｔ−２Ｔ間において、閉塞区間１Ｔに近接する部分において軌道６１に接続され、閉塞区間２Ｔに近接する部分において軌道６２に接続されている。

Ｚボンド７は、例えば、５ｍ程度の長さにわたって備えられる。一般に、Ｚボンドにより生じる死区間は、閉塞境界部分、線路の分岐（ポイント）部分、駅構内の渡り線部分などにより生じる死区間よりも非常に長い。このため、一般に、Ｚボンドを用いた場合、路線全体の最長死区間は、Ｚボンドにより生じる死区間の長さで定まることとなる。

再び、図１を参照する。図示するように、ＡＴＣ車上装置１０は、車上子１１と、車両速度検出部１２と、信号処理部１３と、ブレーキ制御部１４とを含む。信号処理部１３は、パーソナルコンピュータ、マイクロコンピュータ等の計算機である。車両速度検出部１２は、例えば、速度発電機である。

このような構成の車両制御装置において、地上制御装置５０は、図示しない先行車両の位置、進路等の信号制御条件に応じて、閉塞区間１Ｔ〜３Ｔ毎に、送信器Ｔｘ１〜Ｔｘ３からＡＴＣ信号Ｓ１を送信する。ＡＴＣ信号Ｓ１は、例えば、搬送周波数を信号現示に対応した信号周波数で振幅変調した変調波信号である。ＡＴＣ信号Ｓ１は、レールまたはループに供給される。

また、地上制御装置５０は、送信器Ｔｘ１〜Ｔｘ３の故障等により、車両を非常停止させる必要があるときに、当該閉塞区間を非常停止区間としてＡＴＣ信号Ｓ１を送信しないように構成されている。

ＡＴＣ車上装置１０において、車上子１１は、送信器Ｔｘ１〜Ｔｘ３から送信されるＡＴＣ信号Ｓ１を受信し、信号処理部１３にＡＴＣ信号Ｓ１を出力する。車両速度検出部１２は、車輪２１の回転数から車両速度を検出し、信号処理部１３に車両速度信号Ｓ２を出力する。

信号処理部１３は、車両速度信号Ｓ２に基づき、定周期で車両の速度照査を行っており、
ＡＴＣ信号が受信されない無信号状態を判定するための判定時間Ｔ１を、車両速度信号に応じて変化させる。そして、信号処理部１３は、車上子１１がＡＴＣ信号Ｓ１を受信しなくなった時点を基準にした判定時間Ｔ１の経過までにＡＴＣ信号Ｓ１が供給されなかったとき、非常ブレーキ信号Ｓ３を出力する
判定時間Ｔ１とは、死区間において非常ブレーキ制御をかけるまでの時間である。判定時間Ｔ１は、信号処理部１３の演算により生成したものであってもよいし、ＡＴＣ地上装置５からレール（軌道及びループを含む）、無線、ＧＰＳ等を介して設定されたものであってもよいし、信号処理部１３のメモリ等に予め記憶された情報に基づき生成するものであってもよい。

更に、判定時間Ｔ１は、ＡＴＣ信号が受信されない無信号状態になった瞬間に生成するものであってもよいし、無信号状態であるか否かに関わらず生成され、定期的に更新されるものであってもよい。

図３は車両速度が低速である場合の非常ブレーキ制御を説明する図、図４は車両速度が高速である場合の非常ブレーキ制御を説明する図である。

図１、図３において、車上子１１がＡＴＣ信号Ｓ１を受信しなくなった時刻ｔ０において、車両速度が低速、例えば、５ｋｍ／ｈであった場合、信号処理部１３は、時刻ｔ０〜ｔ３までの長い時間、例えば、４．５秒の判定時間Ｔ１を生成する。

時刻ｔ０から４．５秒を経過する前の時刻ｔ２に、信号処理部１３にＡＴＣ信号Ｓ１が供給された場合、信号処理部１３が非常ブレーキ信号Ｓ３を出力しないから、非常ブレーキ制御はかからない。これに対し、時刻ｔ０から４．５秒経過前に、信号処理部１３にＡＴＣ信号Ｓ１が供給されなかった場合、時刻ｔ０から４．５秒経過後に、信号処理部１３は非常ブレーキ信号Ｓ３をブレーキ制御部１４に供給し、ブレーキ制御部１４はブレーキ装置２２を非常ブレーキ制御する。

一方、図１、図４において、車上子１１がＡＴＣ信号Ｓ１を受信しなくなった時刻ｔ０において、車両速度が高速、例えば、１００ｋｍ／ｈであった場合、信号処理部１３は、ｔ０〜ｔ１までの短い時間、例えば、１．７秒の判定時間Ｔ１を生成する。

時刻ｔ０から１．７秒経過前に、信号処理部１３にＡＴＣ信号Ｓ１が供給された場合、信号処理部１３が非常ブレーキ信号Ｓ３を出力しないから、非常ブレーキ制御はかからない。これに対し、時刻ｔ０から１．７秒経過前に、信号処理部１３にＡＴＣ信号Ｓ１が供給されなかった場合、時刻ｔ０から１．７秒経過後に、信号処理部１３は非常ブレーキ信号Ｓ３を出力し、非常ブレーキ制御がかかる。

図５、図６は判定時間Ｔ１を説明する図である。図５において、判定時間Ｔ１は、車両速度の関数であり、一定範囲の車両速度（例えば、１０ｋｍ／ｈ）で区切られ、段階的に変化する。図６において、判定時間Ｔ１は、車両速度の関数であり、車両速度に対してリニア（直線的）に変化する。また、本発明において、判定時間Ｔ１は、曲線的に変化する車両速度の関数であってもよい。

本発明において、判定時間Ｔ１は、車両速度の関数であり、車両速度が大きくなるほど、小さくなる。このため、高速運行する車両に対しては、早期に非常ブレーキ制御を実行し得る。また、低速運行する車両に対しては、遅い時期に非常ブレーキ制御を実行するので、低速運行した場合でも非常ブレーキ制御がかかることなく最長死区間を通過することができる。

図５、図６においては、Ｚボンドの最長死区間（５ｍ）を考慮して、低速（５ｋｍ／ｈ）で走行する車両に対しては、判定時間Ｔ１を４．５秒とし、非常ブレーキ制御が加わるまでに６．２ｍ走行させ、高速（１００ｋｍ／ｈ）で走行する車両に対しては、判定時間Ｔ１を０．２２５秒とし、非常ブレーキ制御が加わるまでに６．２ｍ走行させる。

また、例えば、最長死区間が２ｍ程度である場合、低速（５ｋｍ／ｈ）で走行する車両に対しては、判定時間Ｔ１を１．７秒とし、非常ブレーキ制御が加わるまでに２．３６ｍ走行させ、高速（１００ｋｍ／ｈ）で走行する車両に対しては、判定時間Ｔ１を０．０８５秒とし、非常ブレーキ制御が加わるまでに２．３６ｍ走行させることもできる。

更に、判定時間Ｔ１が固定の数値ではなく、速度の関数であるため、車両の制動距離を考慮して、最適な判定時間Ｔ１を設定することも可能である。例えば、低速（５ｋｍ／ｈ）で走行する車両に対しては、判定時間Ｔ１を４．５秒とし、非常ブレーキ制御が加わるまでに６．２ｍ走行させ、高速（１００ｋｍ／ｈ）で走行する車両に対しては、判定時間Ｔ１を０．０８５秒とし、非常ブレーキ制御が加わるまでに２．３６ｍ走行させてもよい。

上述したように、本発明に係るＡＴＣ車上装置１０は、車上子１１と、車両速度検出部１２と、信号処理部１３とを含む。車上子１１は、ＡＴＣ地上装置５からＡＴＣ信号Ｓ１を受信する。車両速度検出部１２は、車両速度を検出して、車両速度信号Ｓ２を生成する。信号処理部１３は、車上子１１からＡＴＣ信号Ｓ１が供給されるとともに、車両速度検出部１２から車両速度信号Ｓ２が供給される。

このため、信号処理部１３は、ＡＴＣ信号Ｓ１が受信されない無信号状態を検出するとともに、ＡＴＣ信号Ｓ１が受信されない無信号状態を判定するための判定時間Ｔ１を、車両速度信号Ｓ２に応じて変化させることができる。判定時間Ｔ１は、例えば、車両速度の関数であり、車両速度が大きくなるほど、小さくなるように設定することができる。そして、信号処理部１３は、車上子１１がＡＴＣ信号Ｓ１を受信しなくなった時点を基準にした判定時間Ｔ１の経過までにＡＴＣ信号Ｓ１が供給されなかったとき、非常ブレーキ信号を出力することができる。

このように、本発明に係るＡＴＣ車上装置１０は、車両速度信号Ｓ２に応じた判定時間Ｔ１を用いて非常ブレーキ制御を行うから、高速で運行する車両１が非常停止区間に進入した場合、早期に非常ブレーキ制御を加えることができる。このため、ＡＴＣ信号Ｓ１を受信できなくなってから、実際に非常ブレーキ信号を出力するまでの時間（空走時間）を減少させ、停止距離を短くできるから、停止距離を考慮した過走余裕距離を短くし、列車の運転ヘッド（運転時間間隔）の短縮に寄与し得る。

更に、本発明に係るＡＴＣ車上装置１０は、車両速度信号Ｓ２に応じた判定時間Ｔ１を用いて非常ブレーキ制御を行うから、低速運行する車両１が最長死区間に進入した場合、遅い時期に非常ブレーキ制御を加えることができる。このため、低速運行する車両１も、非常ブレーキ制御がかかることなく、最長死区間を通過することができる。

このように、本発明に係る車両制御装置によれば、車両１が、例えば、５ｍ以上の最長死区間を低速運行する場合でも、非常ブレーキ制御が加わるのを回避し得るから、列車運行効率の向上に資することができる。

また、例えば、特許文献２のＡＴＣ車上装置のように、所定距離を走行した後に異常を検出する構成を採用した場合、所定距離を走行する前に車両が死区間に停止した場合、車上装置は、車両が死区間に停車している旨の警告を車両の運転手に発することができない。死区間では、車上装置−地上装置間の情報伝達ができないので、車両の運転手は、地上装置から、車両が死区間に停車している旨の警告を受けることもできない。このため、特許文献２のＡＴＣ車上装置では、長い時間、死区間に車両が停車することとなり、列車運行の遅延の問題を生じる。

これに対し、図示の実施例のＡＴＣ車上装置は、信号処理部１３が非常ブレーキ信号Ｓ３を出力した際に、車両１の運転手に対して、警報を発する構成を採用することができる。この構成によれば、車両１の運転手は、車両１が死区間に長時間在線していることを明確に認識できる。

以上、実施の形態を参照して説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々の変形、変更が可能であることは言うまでもない。

本発明に係る車両制御装置の一実施例を示すブロック図である。 図１に示した車両制御装置の部分拡大図である。 車両速度が低速である場合の非常ブレーキ制御を説明する図である。 車両速度が高速である場合の非常ブレーキ制御を説明する図である。 判定時間を説明する図である。 判定時間を説明する別の図である。

符号の説明

５ ＡＴＣ地上装置
１０ ＡＴＣ車上装置
１１ 車上子
１２ 車両速度検出部
１３ 信号処理部
１４ ブレーキ制御部

Claims (3)

1. 車上子と、車両速度検出部と、信号処理部とを含むＡＴＣ車上装置であって、
   前記車上子は、ＡＴＣ地上装置からＡＴＣ信号を受信し、
   前記車両速度検出部は、車両速度を検出して、車両速度信号を生成し、
   前記信号処理部は、前記車上子から前記ＡＴＣ信号が供給されるとともに、前記車両速度検出部から前記車両速度信号が供給され、前記ＡＴＣ信号が受信されない無信号状態を判定するための判定時間を、前記車両速度信号に応じて変化させ、前記車上子が前記ＡＴＣ信号を受信しなくなった時点を基準にした判定時間の経過までに前記ＡＴＣ信号が供給されなかったとき、非常ブレーキ信号を出力する
   ＡＴＣ車上装置。
2. 請求項１に記載されたＡＴＣ車上装置であって、
   前記判定時間は、前記車両速度の関数であり、前記車両速度が大きくなるほど、小さくなる
   ＡＴＣ車上装置。
3. ＡＴＣ車上装置と、ＡＴＣ地上装置とを含む車両制御装置であって、
   前記ＡＴＣ車上装置は、請求項１又は２に記載されたものでなり、
   前記ＡＴＣ地上装置は、前記ＡＴＣ車上装置にＡＴＣ信号を送信する
   車両制御装置。
   
   

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