JP2011246015A

JP2011246015A - 無線踏切制御システム

Info

Publication number: JP2011246015A
Application number: JP2010122092A
Authority: JP
Inventors: Kenji Mizuno; 健司水野; Hiroyuki Sugawara; 宏之菅原
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2010-05-27
Filing date: 2010-05-27
Publication date: 2011-12-08

Abstract

【課題】連動駅など連動装置が存在する停車場から至近距離に存在する踏切において、警報時間を短縮し、かつ安全に列車を走行させる。
【解決手段】連動装置１５は、進路開通状態に遷移し、進路開通情報３５を踏切制御装置１３に送信する（Ｓ１０５）。踏切制御装置１３は、進路開通情報３５を受信している場合（Ｓ２０２のＹｅｓ）、踏切到達予測時間が設計警報時間よりも短いかどうか（Ｓ２０３）、ＢＰ（ブレーキパターン）到達予測時間が遮断完了時間よりも短いかどうか（Ｓ２０４）を確認し、所定の条件を満たす場合には警報を開始し（Ｓ２０６）、警報開始時点からの経過時間および踏切到達予測時間の和が、設計警報時間を超えている場合（Ｓ２０７のＹｅｓ）、進行現示の許可情報を連動装置１５に送信する（Ｓ２０８）。連動装置１５は、進行現示許可情報３６を受信している場合（Ｓ１０６のＹｅｓ）、進行信号を現示する（Ｓ１０７）。
【選択図】図３

Description

本発明は、無線を利用して踏切制御を行う無線踏切制御システムに関するものである。

現在広く普及している踏切制御子等を利用した踏切制御方法では、地上固定位置に設定する警報開始点と終了点の列車検知により警報制御を行っている。警報開始点は、線区の最高速度によって固定的に決定されている。
特別なケースとして、「駅、信号場、操車場等」（以下、「停車場」という。）の構内の出発進路内方に踏切が存在する場合、踏切制御子等を利用した踏切制御方法では、現示時素を必要とする。
現示時素とは、「進行を指示する信号」（以下、「進行信号」という。）の現示を遅らせる時間のことである。「連動装置が存在する駅」（以下、「連動駅」という。）では、一般に、進路開通と同時に、連動装置が進行信号を現示し、出発を許可する。しかし、踏切までの距離が短い場合、「踏切警報機による警報の開始から踏切遮断機による踏切動作の終了までの時間、および踏切遮断機による遮断動作の終了から列車等の到達までの時間」（鉄道に関する技術上の基準を定める省令第６２条第１項に関する解釈基準によれば、１５秒、および２０秒を標準とする。）を確保するため、連動装置は、進路開通から相当時分後に進行信号を現示し、出発を許可する。
このように、踏切制御子等を利用した踏切制御方法では、連動装置が踏切の安全確保の役割の一部を担っている。

一方、近年、無線通信を利用して列車制御を行う無線式列車制御システムの研究開発が盛んに行われている（特許文献１、非特許文献１乃至３参照）。
例えば、特許文献１では、運転制御装置は、列車の位置および速度を検出し、検出される位置および速度と、記憶している踏切位置とをもとに踏切を制御する適切なタイミング時刻を求め、踏切停止走行制御パターンは踏切に接近した時に発生させ、踏切制御装置に対し無線装置を介して踏切制御指令を送信する。踏切制御装置では、踏切制御指令を受信すると踏切の制御を行い、応答信号と踏切正常信号を運転制御装置に対して無線装置を介して送信する。運転制御装置は、応答信号と踏切正常信号を受信すれば、先に発生させた踏切停止走行制御パターンを解除する。

踏切制御子等を利用した踏切制御方法では、前述の通り、警報開始点が線区の最高速度によって固定的に決定されているため、低速列車に対して不要な警報時間が生じることになる。
一方、特許文献１等に記載の無線式列車制御システムにおける踏切制御方法では、前述の通り、列車の速度に応じて踏切制御を行う為、低速列車に対して、警報時間を短縮する効果がある。

特公平７−１０６６７号公報

熊谷敏雄、平尾裕司、長谷川豊著、「次世代踏切制御方式」、鉄道総研報告、Ｖｏｌ．４、Ｎｏ．１１、ｐｐ４２〜４９、１９９０年平尾裕司、西堀典幸、南博幸、長谷川豊著、「次世代運転制御システム（ＣＡＲＡＴ）における踏切制御」、鉄道総研報告、Ｖｏｌ．７、Ｎｏ．５、ｐｐ２５〜３１、１９９３年池田昌俊、齋藤元子著、「ＧＰＳを利用した踏切定時間制御システム」、鉄道技術連合シンポジウム、Ｊ−ＲＡＩＬ２００１講演論文集、ｐｐ３２５〜３２８、２００１年

しかしながら、特許文献１、非特許文献１乃至３等に記載の無線式列車制御システムにおける踏切制御方法では、連動駅での進路の条件に関連付けた制御方法について言及されていない。従って、例えば、停車場の構内の出発進路内方に存在する踏切では、依然として現示時素を必要とし、停車場から出発する列車に対する警報時間の短縮効果を減殺する恐れがあった。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、連動装置が存在する停車場から至近距離に存在する踏切において、警報時間を短縮し、かつ安全に列車を走行させることができる無線踏切制御システムを提供することである。

前述した目的を達成するために第１の発明は、車上装置と踏切制御装置とが無線通信し、連動装置と前記踏切制御装置とが無線通信または有線通信して踏切制御を行う無線踏切制御システムであって、前記車上装置は、列車の位置および速度を前記踏切制御装置に送信する第１の送信手段、を具備し、前記踏切制御装置は、前記車上装置から受信する列車の位置および速度に基づいて踏切到達予測時間およびブレーキパターン到達予測時間を算出する算出手段と、予め記憶する設計警報時間および踏切遮断完了時間と、前記踏切到達予測時間および前記ブレーキパターン到達予測時間とを比較し、所定の条件を満たす場合には警報を開始する警報開始手段と、を具備するものであり、更に、前記連動装置は、進路開通情報を前記踏切制御装置に送信する第２の送信手段と、前記踏切制御装置から進行現示許可情報を受信すると、進行信号を現示する現示手段と、を具備し、前記踏切制御装置は、前記連動装置から前記進路開通情報を受信すると、前記警報開始手段による処理を実行し、警報開始時点からの経過時間および前記踏切到達予測時間の和が、前記設計警報時間を超えると、前記連動装置に前記進行現示許可情報を送信する第３の送信手段、
を具備することを特徴とする無線踏切制御システムである。
第１の発明における前記算出手段は、前記車上装置から列車の位置および速度を受信するごとに、前記踏切到達予測時間および前記ブレーキパターン到達予測時間を再度算出することが望ましい。

第２の発明は、車上装置と踏切制御装置とが無線通信し、連動装置と前記踏切制御装置とが無線通信または有線通信して踏切制御を行う無線踏切制御システムであって、前記車上装置は、列車の位置および速度に基づいて踏切到達予測時間およびブレーキパターン到達予測時間を算出し、前記踏切制御装置に送信する第１の送信手段、を具備し、前記踏切制御装置は、予め記憶する設計警報時間および踏切遮断完了時間と、前記車上装置から受信する前記踏切到達予測時間および前記ブレーキパターン到達予測時間とを比較し、所定の条件を満たす場合には警報を開始する警報開始手段、を具備するものであり、更に、前記連動装置は、進路開通情報を前記踏切制御装置に送信する第２の送信手段と、前記踏切制御装置から進行現示許可情報を受信すると、進行信号を現示する現示手段と、を具備し、前記踏切制御装置は、前記連動装置から前記進路開通情報を受信すると、前記警報開始手段による処理を実行し、警報開始時点からの経過時間および前記踏切到達予測時間の和が、前記設計警報時間を超えると、前記連動装置に前記進行現示許可情報を送信する第３の送信手段、を具備することを特徴とする無線踏切制御システムである。
第２の発明における前記第１の送信手段は、前記車上装置から列車の位置および速度を検出するごとに、前記踏切到達予測時間および前記ブレーキパターン到達予測時間を算出し、前記踏切制御装置に送信することが望ましい。

本発明により、連動装置が存在する停車場から至近距離に存在する踏切において、警報時間を短縮し、かつ安全に列車を走行させることができる無線踏切制御システムを提供することができる。

無線踏切制御システム１の概要図無線踏切制御システム１におけるデータの流れを示す図動作周期ごとの処理を示すフローチャート第１の例に対する進路未設定時の図第１の例に対する進行信号を直ちに現示した場合の踏切制御を説明する図第１の例に対する本発明の実施の形態による踏切制御を説明する図第２の例に対する進路未設定時の図第２の例に対する進行信号を直ちに現示した場合の踏切制御を説明する図第２の例に対する本発明の実施の形態による踏切制御を説明する図

以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、無線踏切制御システム１の概要図である。
無線踏切制御システム１では、列車３内に車上装置１１が設置され、踏切５の周辺に踏切制御装置１３が設置され、駅７の構内に連動装置１５が設置される。車上装置１１は、無線装置１２等と接続されている。踏切制御装置１３は、無線装置１４、警報機２１、遮断機２２等と接続されている。連動装置１５は、無線装置１６、進路制御装置２３、転てつ装置２４等と接続されている。
尚、図示はしていないが、連動装置１５は、駅７の地上信号機とも通信可能に接続されている。また、地上信号機に代えて、車内信号機を利用する場合、連動装置１５は、レール、または無線装置１６、１２を介して車上装置１１と通信可能に接続されている。また、連動装置１５は、踏切制御装置１３と有線網を通じて通信可能に接続されていても良い。
無線踏切制御システム１では、車上装置１１と踏切制御装置１３とが無線通信し、連動装置１５と踏切制御装置１３とが無線通信または有線通信して踏切制御を行う。車上装置１１と踏切制御装置１３の無線通信は、無線装置１２、１４を介して行い、連動装置１５と踏切制御装置１３の無線通信は、無線装置１６、１４を介して行う。

図２は、無線踏切制御システム１におけるデータの流れを示す図である。尚、データの流れとともに図示されている処理の詳細については、図３のフローチャートを参照しながら説明する。
列車３が踏切５に接近すると、車上装置１１は、自らの列車３の位置・速度情報３１ａ〜３１ｈ（以下、総称するときは、「位置・速度情報３１」とする。）を所定の間隔で踏切制御装置１３に送信する。車上装置１１は、踏切５を通過するまで位置・速度の送信を継続する。
尚、位置・速度の送信間隔は、図２の例に限定されるものではない。例えば、警報開始判定４４と警報制御４５との間は、位置・速度情報３１の送信回数が０回でも良いし、複数回でも良い。同様に、警報制御４５と進行信号現示許可判定４６との間は、位置・速度情報３１の送信回数が０回でも良いし、複数回でも良い。

進路制御装置２３は、所定のプログラム（運行計画）に従って自動的に進路を設定するＰＲＣ（ＰｒｇｏｒａｍｍｅｄＲｏｕｔｅＣｏｎｔｒｏｌ：プログラム進路制御装置）や、多数の信号設備を遠隔制御するＣＴＣ（ＣｅｎｔｒａｌｉｚｅｄＴｒａｆｆｉｃＣｏｎｔｒｏｌ：列車集中制御装置）などである。進路制御装置２３は、所定の条件を満たすと、進路設定要求３２を連動装置１５に送信する。
連動装置１５は、複数の線路が配線されている停車場構内において、列車３を安全に制御する為、信号機相互間、信号機と当該進路に関係する転てつ器間、競合する進路間、当該進路に関連する制御上の区間における列車在線と、信号機や転てつ器との間などに連鎖を設け、フェールセーフに構成されている信号保安装置である。連動装置１５は、進路設定要求３２を受信すると、進路設定可否確認４１、分岐器転換制御４２の処理を行い、転てつ装置２４に転換制御３３を送信する。
転てつ装置２４は、転換鎖錠装置であり、分岐器を転換し、鎖錠する装置である。転てつ装置２４は、転換制御３３に従って転換、鎖錠動作を行い、終了すると、連動装置１５に開通方向３４を送信する。

連動装置１５は、開通方向３４を受信すると、進路開通４３の処理を行い、進路開通情報３５を踏切制御装置１３に送信する。
踏切制御装置１３は、進路開通情報３５を受信すると、警報開始判定４４、警報制御４５、進行信号現示許可判定４６の処理を行い、進行現示許可情報３６を連動装置１５に送信する。
連動装置１５は、進行現示許可情報３６を受信すると、進行信号現示４７の処理を行う。

図３は、連動装置１５と踏切制御装置１３による踏切制御処理であって、動作周期ごとの処理を示すフローチャートである。
図３のフローチャートでは、連動装置１５と踏切制御装置１３は内部タイマーを備え、所定の動作周期を計時し、動作周期ごとに処理を実行するものとする。但し、外部からのデータ受信処理は、常に実行されるものとする。

最初に、連動装置１５の処理について説明する。
Ｓ１０１では、連動装置１５は、進路設定要求３２を受信済みかどうか確認する。
受信済みの場合（Ｓ１０１のＹｅｓ）、Ｓ１０２に進む。受信済みでない場合（Ｓ１０１のＮｏ）、処理を終了する。

Ｓ１０２では、連動装置１５は、進路設定が可能かどうか確認する。例えば、他の列車が進路内に存在しないか、あるいは他の設定された進路と重なっていないかなどを確認する。
進路設定が可能な場合（Ｓ１０２のＹｅｓ）、Ｓ１０３に進む。進路設定が不可能な場合（Ｓ１０２のＮｏ）、処理を終了する。

Ｓ１０３では、連動装置１５は、全分岐器の開通方向３４が進路の条件（進路制御装置２３から受信する進路設定要求３２）に合致しているかどうか確認する。
合致している場合（Ｓ１０３のＹｅｓ）、Ｓ１０５に進む。合致していない場合（Ｓ１０３のＮｏ）、連動装置１５は、合致していない分岐器の転換を命令するため、転てつ装置２４に転換制御３３を送信し（Ｓ１０４）、処理を終了する。

Ｓ１０５では、連動装置１５は、進路開通状態に遷移し、進路開通情報３５を踏切制御装置１３に送信し、Ｓ１０６に進む。

Ｓ１０６では、連動装置１５は、進行現示許可情報３６を踏切制御装置１３から受信しているかどうか確認する。
受信している場合（Ｓ１０６のＹｅｓ）、連動装置１５は、進行信号を現示して（Ｓ１０７）、処理を終了する。受信していない場合（Ｓ１０６のＮｏ）、連動装置１５は、進路開通状態で待機し（Ｓ１０８）、処理を終了する。

次に、踏切制御装置１３の処理について説明する。
Ｓ２０１では、踏切制御装置１３は、制御対象の列車３から位置・速度情報３１を受信する。
Ｓ２０２では、踏切制御装置１３は、進路開通情報３５を受信しているかどうか確認する。
受信している場合（Ｓ２０２のＹｅｓ）、Ｓ２０３に進む。受信していない場合（Ｓ２０２のＮｏ）、処理を終了する。

Ｓ２０３では、踏切制御装置１３は、踏切到達予測時間が、設計警報時間よりも短いかどうか確認する。
「踏切到達予測時間」とは、列車３が現在位置から、予め記憶する踏切５の位置に到達するまでの予測時間である。踏切制御装置１３は、受信した列車３の位置・速度情報３１に基づいて踏切到達予測時間を算出する。本発明の実施の形態のように、無線によって列車３から位置・速度情報３１をリアルタイムに受信できる場合、踏切到達予測時間は、例えば、接近中の列車３が現在位置と現在速度から、「最大加速度α_ｍａｘ（線区または列車３ごとに定められた値）で加速し、最高速度Ｖ_ｍａｘ（線区または列車３ごとに定められた値）の制約の範囲内」（以下、「最大加速パターン」という。）で踏切５に接近すると仮定した場合の到達可能な最速時間である。
「設計警報時間」とは、警報機２１による警報の開始から遮断機２２による遮断動作の終了までの時間、および遮断機２２による遮断動作の終了から列車３が踏切５に到達するまでの時間（鉄道に関する技術上の基準を定める省令第６２条第１項に関する解釈基準によれば、１５秒、および２０秒を標準とする。）を確保するために、無線踏切制御システム１の設計時に予め定義される時間である。設計警報時間は、遮断機２２の数、および単線、複線または複々線の別などによって最適値が異なる為、踏切５ごとに定義されることが望ましい。設計警報時間は、踏切制御装置１３に記憶される。
踏切到達予測時間が設計警報時間よりも短い場合（Ｓ２０３のＹｅｓ）、Ｓ２０５に進む。踏切到達予測時間が設計警報時間以上の場合（Ｓ２０３のＮｏ）、Ｓ２０４に進む。

Ｓ２０４では、踏切制御装置１３は、ＢＰ（ブレーキパターン）到達予測時間が、遮断完了時間よりも短いかどうか確認する。
「ブレーキパターン到達予測時間」とは、列車３が現在位置から、踏切５の手前に停止するブレーキパターンとの交差点に到達するまでの予測時間である。踏切制御装置１３は、ブレーキパターンを発生させ、ブレーキパターン到達予測時間を算出する。踏切到達予測時間と同様、最大加速パターンでブレーキパターンに接近すると仮定した場合の到達可能な最速時間である。
「遮断完了時間」とは、警報機２１による警報の開始から遮断機２２による踏切動作の終了までの時間（鉄道に関する技術上の基準を定める省令第６２条第１項に関する解釈基準によれば、１５秒を標準とする。）を確保するために、無線踏切制御システム１の設計時に予め定義される時間である。遮断完了時間は、設計警報時間と同様、踏切５ごとに定義されることが望ましい。遮断完了時間は、踏切制御装置１３に記憶される。
踏切５の手前で停止するブレーキパターン適用の要否を判断するためには、「遮断棹の降下不良や支障物の残留の有無の判定結果」が必要である。また、遮断棹の降下不良や支障物の残留の有無の判定をするためには、「遮断完了」が必要である。従って、ブレーキパターン適用の要否を判断するための前提条件は、列車３がブレーキパターンに到達する前に踏切５の遮断が完了することである。
ブレーキパターン到達予測時間が遮断完了時間よりも短い場合（Ｓ２０４のＹｅｓ）、Ｓ２０５に進む。ブレーキパターン到達予測時間が遮断完了時間以上の場合（Ｓ２０４のＮｏ）、処理を終了する。

Ｓ２０５では、踏切制御装置１３は、警報中かどうか確認する。例えば、対向車が踏切５を通過予定の為、既に警報を開始しているかどうかを確認する。既に警報中であれば、新たに警報開始する必要がないからである。
警報中の場合（Ｓ２０５のＹｅｓ）、Ｓ２０７に進む。警報中ではない場合（Ｓ２０５のＮｏ）、踏切制御装置１３は、警報機２１に対して警報開始を指示し（Ｓ２０６）、Ｓ２０７に進む。尚、踏切制御装置１３は、警報開始を指示すると同時に、警報開始からの経過時間の計時を開始する。

Ｓ２０７では、踏切制御装置１３は、警報開始時点からの経過時間および踏切到達予測時間の和が、設計警報時間を超えているかどうか確認する。
超えている場合（Ｓ２０７のＹｅｓ）、踏切制御装置１３は、進行現示の許可情報を連動装置１５に送信し（Ｓ２０８）、処理を終了する。超えていない場合（Ｓ２０７のＮｏ）、踏切制御装置１３は、警報状態で待機し（Ｓ２０９）、処理を終了する。

Ｓ２０７の判定、およびＳ１０６の判定によって、警報機２１および遮断機２２が正常に動作している場合には、列車３が踏切５に到達する前に遮断が完了し、かつ列車３が踏切５に到達するまでに設計警報時間以上の時間、警報機が鳴動していることが保障される。

図３のフローチャートでは、連動装置１５と踏切制御装置１３が所定の動作周期ごとに処理を行うものとしたが、本発明の実施の形態はこれに限定されない。例えば、連動装置１５と踏切制御装置１３は、所定の条件（進路設定要求３２の受信、位置・速度情報３１の受信など）を満たすと処理を開始して一連の動作を行うものとしても良い。

連動装置１５と踏切制御装置１３が、図３に示すフローチャートを実行することで、駅７から至近距離に存在する踏切５において、警報時間を短縮することが可能となる。
以下では、図４〜図９を参照しながら、駅７から至近距離に存在する踏切５の例を２つ示し、警報時間が短縮できる理由について説明する。

第１の例では、駅７（停車場）内の出発進路の内方に踏切５が存在する。この場合、従来方式では踏切制御子によって警報を開始する地点（警報開始点）が、駅７よりも手前に設置される。このような踏切５で警報開始点のみで制御を行うと、駅７に長時間停車する場合や留置する場合、踏切５が警報し続けることになるので、通常、出発進路が未開通のときには、踏切５の警報を抑止する制御を行っている。
但し、列車３が出発してから警報を開始した場合、設計警報時間を確保できない場合がある為、出発進路の開通をトリガに踏切５の警報を開始し、進路開通後から一定時間、進行信号の現示を保留する必要がある。
この保留時間のために運転能率が低下しており、運転能率の低下が警報時間の延長に繋がる場合もある。例えば、長いプラットホームの後方に短い編成の列車３が停車している場合、列車３が走行を開始してから出発進路の内方や踏切に到達するまでに時間を要するので、その分、警報時間が延長される。

図４〜図６は、それぞれ、第１の例に対する進路未設定時の図、進行信号を直ちに現示した場合の踏切制御を説明する図、本発明の実施の形態による踏切制御を説明する図である。
図４〜図６は、横軸が列車３、踏切５、ホーム８等の位置を示し、縦軸が列車３の速度を示している。速度の上限は、最高速度Ｖ_ｍａｘ（線区または列車３ごとに定められた値）である。

図４は、列車３がホーム８に到着して間もない状態である。
曲線５１（実線）は、無遮断防止用非常制動曲線である。「無遮断防止用非常制動曲線」とは、列車３が踏切５に到達したときの遮断機２２の無遮断を防止するため、遮断機２２の遮断が完了していないときに非常制動（非常ブレーキ）をかけ始めなければならない列車３の位置、速度の組み合わせを示す曲線である。
領域６１（斜線部）は、進入に踏切５の遮断完了が必須な領域である。
図４では、連動装置１５は、列車３の進路を設定していない。また、踏切制御装置１３も、警報を開始していない。

図５は、列車３に対する進路を設定した進路開通状態であり、かつ警報を開始して直ちに進行信号が現示された状態である。
曲線５２（実線）は、警報開始曲線である。「警報開始曲線」とは、少なくとも設計警報時間を確保でき、かつ遮断機２２が遮断されないときに列車３を踏切５の手前で停止させることができるように警報を開始する列車３の位置、速度の組み合わせを示す曲線である。
曲線５２は、具体的には、図３のＳ２０３〜Ｓ２０４の判定式を示している。すなわち、曲線５２は、列車３の現在位置Ｓ、現在速度Ｖが、「踏切到達予測時間（Ｓ、Ｖ）＞設計警報時間」（図３のＳ２０３参照）、かつ「ブレーキパターン到達予測時間（Ｓ、Ｖ）＞遮断完了時間」（図３のＳ２０４参照）を満たす場合は警報を開始せず、それ以外の場合は警報を開始することを示している。

曲線５３（点線）は、遮断完了保障曲線である。「遮断完了保障曲線」とは、警報開始曲線の位置、速度から、最大加速パターンで遮断完了時間経過したときの列車３の位置、速度の組み合わせを示す曲線である。従って、曲線５３も、列車３が駅７に停車することや留置することを考慮したものではない。
領域６２（水平線部）は、曲線５１よりも踏切５から離れており、かつ曲線５２よりも踏切５に近い領域であり、踏切警報遮断制御を行う領域である。
領域６３（無地部）は、曲線５２よりも踏切５から離れている領域であり、踏切警報遮断制御を行わない領域である。

図５では、列車３は、領域６２（踏切警報遮断制御を行う領域）に進入していることから、出発進路の開通をトリガに踏切５の警報を開始することになる。
ここで、図５では、警報を開始して直ちに進行信号が現示され、列車３が出発した場合を示している。
曲線７１（点線）は、列車３の現在位置（図５ではホーム８の所定停止位置）、現在速度（図５では速度０）から、遮断完了時間だけ最大加速パターンで走行したときの位置、速度の推移を示している。
曲線７２（実線）は、曲線７１の終点の位置、速度から、踏切到達予測時間だけ最大加速パターンで走行したときの位置、速度の推移を示している。
警報を開始して直ちに進行信号が現示され、列車３が出発した場合、列車３の停車位置に応じて、
（１）列車３の停車位置が踏切５に接近していると、遮断完了前に曲線５１に抵触する（曲線５１と曲線７１が交わる）、
（２）列車３の停車位置が踏切５からやや離れていると、遮断は完了するが、所定の警報時間を確保できない（曲線７１が曲線５１とも曲線５２とも交わらないが、曲線５３と交わる）、
の２通りの状況が考えられる。
図５は、曲線５１と曲線７１が交わり、（１）の状況を示しているから、列車３は、曲線５１（無遮断防止用非常制動曲線）で非常制動を開始することになり、結果的に警報時間は延長されてしまう。
また、（２）の状況では、曲線７２は踏切５の位置を超えて、警報時間の不足時間７３が発生してしまうことになる。

図６は、列車３に対する進路を設定した進路開通状態であり、かつ本発明の実施の形態による踏切制御を行った状態である。
図６では、列車３は、領域６２（踏切警報遮断制御を行う領域）に進入していることから、出発進路の開通をトリガに踏切５の警報を開始することになる。
ここで、図６では、踏切制御装置１３は、警報開始からの経過時間が設計警報時間と踏切到達予測時間との差を越えると、進行信号許可情報３６を連動装置１５に送信し（図３のＳ２０７〜Ｓ２０９参照）、連動装置１５は進行信号許可情報３６を受信すると進行信号を現示する（図３のＳ１０６〜Ｓ１０８参照）。
図６において、最大加速パターンで走行したときの位置、速度の推移から、警報時間の過不足が無いように曲線７２の終点を踏切５の位置とすると、警報を開始してから遮断が完了するまでの曲線７１ａ（点線）が、遮断完了時間に満たなくなる。そこで、列車３の現在位置（図６ではホーム８の所定停止位置）、現在速度（図６では速度０）のまま、警報を開始し、進行信号現示の「保留時間」（＝設計警報時間−踏切到達予測時間）が経過するまで停止状態で待機して、所定の警報時間を確保する。
以上の通り、第１の例に対して本発明の実施の形態による踏切制御を行うことで、警報時間を短縮し、かつ安全に列車３を走行させることができる。

第２の例では、駅７の場内進路の内方に踏切５が存在する。この場合、先行列車の遅延等によって場内進路の開通が遅れると、状況によっては機外停止が発生する。このとき、踏切制御子による制御では、場内内方の踏切５が警報を続けてしまう。そこで、場内進路未開通時には警報を行わなければ、機外停止発生時の警報継続を回避することができる。
尚、第１の例では、列車３は停車中（現在速度が０）であったが、第２の例では、列車３は走行中（現在速度が０ではなく、時々刻々と変化する。）である。

図７〜図９は、それぞれ、第２の例に対する進路未設定時の図、進行信号を直ちに現示した場合の踏切制御を説明する図、本発明の実施の形態による踏切制御を説明する図である。

図７は、進路未設定時の状態である。
曲線８１（実線）は、第１の例における曲線５１と同様、無遮断防止用非常制動曲線である。
曲線８２（実線）は、冒進防止用非常制動曲線である。「冒進防止用非常制動曲線」とは、先行列車が進出していないにも関わらず列車３が進路境界９に進入することを防止するため、先行列車が進出していないときに非常制動（非常ブレーキ）をかけ始めなければならない列車３の位置、速度の組み合わせを示す曲線である。
曲線８３（実線）は、列車３の現在位置、現在速度から、進路境界９より余裕距離だけ手前の位置に停車するときの位置、速度の推移を示している。
領域９１（斜線部）は、第１の例における領域６１と同様、進入に踏切５の遮断完了が必須な領域である。
図７では、連動装置１５は、列車３の進路を設定していない。また、踏切制御装置１３も、警報を開始していない。

図８は、列車３に対する進路を設定した進路開通状態であり、かつ警報を開始して直ちに進行信号が現示された状態である。
曲線８４（実線）は、第１の例における曲線５２と同様、警報開始曲線である。
曲線８５（点線）は、第１の例における曲線５３と同様、遮断完了保障曲線である。
領域９２（水平線部）は、第１の例における領域６２と同様、曲線８１よりも踏切５から離れており、かつ曲線８４よりも踏切５に近い領域であり、踏切警報遮断制御を行う領域である。
領域９３（無地部）は、第１の例における領域６３と同様、曲線８４よりも踏切５から離れている領域であり、踏切警報遮断制御を行わない領域である。

図８では、列車３は、領域９２（踏切警報遮断制御を行う領域）に進入していることから、出発進路の開通をトリガに踏切５の警報を開始することになる。
ここで、図８では、警報を開始して直ちに進行信号が現示され、列車３が直ちに加速した場合を示している。
曲線１０１（点線）は、列車３の現在位置、現在速度から、遮断完了時間だけ最大加速パターンで走行したときの位置、速度の推移を示している。
曲線１０２（実線）は、曲線１０１の終点の位置、速度から、踏切到達予測時間だけ最大加速パターンで走行したときの位置、速度の推移を示している。尚、図８では、曲線１０１の終点において最高速度Ｖ_ｍａｘに到達していることから、曲線１０２は直線となっている。
警報を開始して直ちに進行信号が現示され、列車３が加速した場合、列車３の現在位置に応じて、
（１）進路境界９が踏切５に接近していると、列車３の位置、速度によっては遮断完了前に曲線８１に抵触する（曲線１０１と曲線８１が交わる）、
（２）進路境界９が踏切５からやや離れていると、列車３の位置、速度によって遮断は完了するが、所定の警報時間を確保できない（曲線１０１が曲線８１とも曲線８４とも交わらないが、曲線８５と交わる）、
の２通りの状況が考えられる。
図８は、曲線１０１と曲線８１が交わり、（１）の状況を示しているから、列車３は、曲線１０１（無遮断防止用非常制動曲線）で非常制動を開始することになり、結果的に警報時間は延長されてしまう。
また、（２）の状況では、曲線１０２は踏切５の位置を超えて、警報時間の不足時間１０３が発生してしまうことになる。

図９は、列車３に対する進路を設定した進路開通状態であり、かつ本発明の実施の形態による踏切制御を行った状態である。
図９では、列車３は、領域９２（踏切警報遮断制御を行う領域）に進入していることから、出発進路の開通をトリガに踏切５の警報を開始することになる。
ここで、図９では、踏切制御装置１３は、警報開始からの経過時間が設計警報時間と踏切到達予測時間との差を越えると、進行信号許可情報３６を連動装置１５に送信し（図３のＳ２０７〜Ｓ２０９参照）、連動装置１５は、進行信号許可情報３６を受信すると、進行信号を現示する（図３のＳ１０６〜Ｓ１０８参照）。
但し、第２の例では、列車３は走行中（現在速度が０ではなく、時々刻々と変化する。）であるから、踏切制御装置１３は、図３のＳ２０１に明示されているように、車上装置１１から列車３の位置・速度情報３１を定期的に受信し、受信するごとに、踏切到達予測時間およびブレーキパターン到達予測時間を再度算出する。そして、踏切制御装置１３は、図３のＳ２０３、Ｓ２０４、Ｓ２０７において、再度算出された踏切到達予測時間およびブレーキパターン到達予測時間を用いて判定を行う。
図９において、進行信号現示後に最大加速パターンで走行したときの位置、速度の推移から、警報時間の過不足が無いように曲線１０２の終点を踏切５の位置とすると、警報を開始してから遮断が完了するまでの曲線１０１ａ（点線）が、遮断完了時間に満たなくなる。そこで、列車３は警報を開始してから進行信号現示の保留時間１０４（＝設計警報時間−踏切到達予測時間）が経過するまで、曲線８３（実線）に沿って走行（減速走行）し、所定の警報時間を確保する。
以上の通り、第２の例に対して本発明の実施の形態による踏切制御を行うことで、警報時間を短縮し、かつ安全に列車３を走行させることができる。

尚、前述の説明では、車上装置１１が列車３の位置および速度を踏切制御装置１３に送信し、踏切制御装置１３が、列車３の位置および速度に基づいて踏切到達予測時間およびブレーキパターン到達予測時間を算出し、連動装置１５から進路開通情報３５を受信すると、予め記憶する設計警報時間および踏切遮断完了時間と、踏切到達予測時間およびブレーキパターン到達予測時間とを比較し、所定の条件を満たす場合には警報を開始することとしたが、本発明の実施の形態は、これに限定されない。
例えば、車上装置１１が列車３の位置および速度に基づいて踏切到達予測時間およびブレーキパターン到達予測時間を算出し、踏切制御装置１３に送信し、踏切制御装置１３が、連動装置１５から進路開通情報３５を受信すると、予め記憶する設計警報時間および踏切遮断完了時間と、車上装置１１から受信する踏切到達予測時間およびブレーキパターン到達予測時間とを比較し、所定の条件を満たす場合には警報を開始するものとしても良い。
ここで、踏切到達予測時間およびブレーキパターン到達予測時間の算出には、最大加速度α_ｍａｘ（線区または列車３ごとに定められた値）、および最高速度Ｖ_ｍａｘ（線区または列車３ごとに定められた値）が必要である為、車上装置１１は、最大加速度α_ｍａｘと最高速度Ｖ_ｍａｘを予め記憶しておく。
尚、この場合、車上装置１１は、自らの踏切到達予測時間およびブレーキパターン到達予測時間のみを算出すれば良いので、最大加速度α_ｍａｘと最高速度Ｖ_ｍａｘは列車３ごとに定められた値を記憶しておくことが望ましい。これによって、列車３ごとの性能に合致した踏切到達予測時間およびブレーキパターン到達予測時間を算出することが可能となる。
また、前述の第２の例に対しても適用できるように、車上装置１１は、列車３の位置および速度を検出するごとに、踏切到達予測時間およびブレーキパターン到達予測時間を再度算出し、踏切制御装置１３に送信しても良い。

以上、本発明の実施の形態に係る無線踏切制御システムによれば、連動駅など連動装置が存在する停車場から至近距離に存在する踏切において、警報時間を短縮し、かつ安全に列車を走行させることができる。
従来、現示時素が必要であった踏切に本発明を適用することで、警報時間短縮が実現できるようになり、対向列車による警報がなされている場合や、通過列車待避直後の出発、駅のホームでの停車位置等に応じて、きめ細かく踏切制御を行うことができる。また、場内進路にも本発明を適用することで、機外停止発生時などの警報停止と所要の警報時間の確保を両立することができる。

特に、本発明の実施の形態では、ＡＴＡＣＳ（ＡｄｖａｎｃｅｄＴｒａｉｎＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）のように、自動列車保安装置、連動装置、および踏切制御装置を全て内包している保安装置の設置を前提とせず、現在広く利用されている自動列車保安装置、連動装置をそのまま利用することが可能となる。一方、ＡＴＡＣＳでは既設連動装置をそのまま利用することができない。これは、ＡＴＡＣＳでは移動閉そくを前提としており、現在広く利用されている固定閉そくを前提とした既設連動装置との接続を想定していないからである。
従って、本発明の実施の形態に係る無線踏切制御システムでは、無線装置付きの踏切制御装置を導入することで、既設の連動装置を利用して、踏切の警報時間を短縮することができるというメリットがある。

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る無線踏切制御システム等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………無線踏切制御システム
３………列車
５………踏切
７………駅
８………ホーム
９………進路境界
１１………車上装置
１２、１４、１６………無線装置
１３………踏切制御装置
１５………連動装置
２１………警報機
２２………遮断機
２３………進路制御装置
２４………転てつ装置
３１、３１ａ〜３１ｈ………位置・速度情報
３２………進路設定要求
３３………転換制御
３４………開通方向
３５………進路開通情報
３６………進行現示許可情報

Claims

車上装置と踏切制御装置とが無線通信し、連動装置と前記踏切制御装置とが無線通信または有線通信して踏切制御を行う無線踏切制御システムであって、
前記車上装置は、
列車の位置および速度を前記踏切制御装置に送信する第１の送信手段、
を具備し、
前記踏切制御装置は、
前記車上装置から受信する列車の位置および速度に基づいて踏切到達予測時間およびブレーキパターン到達予測時間を算出する算出手段と、
予め記憶する設計警報時間および踏切遮断完了時間と、前記踏切到達予測時間および前記ブレーキパターン到達予測時間とを比較し、所定の条件を満たす場合には警報を開始する警報開始手段と、
を具備するものであり、
更に、
前記連動装置は、
進路開通情報を前記踏切制御装置に送信する第２の送信手段と、
前記踏切制御装置から進行現示許可情報を受信すると、進行信号を現示する現示手段と、
を具備し、
前記踏切制御装置は、
前記連動装置から前記進路開通情報を受信すると、前記警報開始手段による処理を実行し、
警報開始時点からの経過時間および前記踏切到達予測時間の和が、前記設計警報時間を超えると、前記連動装置に前記進行現示許可情報を送信する第３の送信手段、
を具備することを特徴とする無線踏切制御システム。
前記算出手段は、前記車上装置から列車の位置および速度を受信するごとに、前記踏切到達予測時間および前記ブレーキパターン到達予測時間を再度算出することを特徴とする請求項１に記載の無線踏切制御システム。
車上装置と踏切制御装置とが無線通信し、連動装置と前記踏切制御装置とが無線通信または有線通信して踏切制御を行う無線踏切制御システムであって、
前記車上装置は、
列車の位置および速度に基づいて踏切到達予測時間およびブレーキパターン到達予測時間を算出し、前記踏切制御装置に送信する第１の送信手段、
を具備し、
前記踏切制御装置は、
予め記憶する設計警報時間および踏切遮断完了時間と、前記車上装置から受信する前記踏切到達予測時間および前記ブレーキパターン到達予測時間とを比較し、所定の条件を満たす場合には警報を開始する警報開始手段、
を具備するものであり、
更に、
前記連動装置は、
進路開通情報を前記踏切制御装置に送信する第２の送信手段と、
前記踏切制御装置から進行現示許可情報を受信すると、進行信号を現示する現示手段と、
を具備し、
前記踏切制御装置は、
前記連動装置から前記進路開通情報を受信すると、前記警報開始手段による処理を実行し、
警報開始時点からの経過時間および前記踏切到達予測時間の和が、前記設計警報時間を超えると、前記連動装置に前記進行現示許可情報を送信する第３の送信手段、
を具備することを特徴とする無線踏切制御システム。
前記第１の送信手段は、前記車上装置から列車の位置および速度を検出するごとに、前記踏切到達予測時間および前記ブレーキパターン到達予測時間を算出し、前記踏切制御装置に送信することを特徴とする請求項３に記載の無線踏切制御システム。