JP2016016749A - 閉そく制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】輸送密度の低い単線運転区間を対象として、閉そく制御用の設備の設置や保守に要するコストを削減した閉そく制御システムを提供する。
【解決手段】中央装置１０と各駅装置３０とが、公衆無線通信網でなる通信回線Ｎを介して通信可能に接続されており、駅間を１つの閉そく区間とした集中閉そく制御を行う。中央装置１０は、ＰＲＣ（自動進路制御装置）２０からの進路制御情報、及び、各駅装置３０からの閉そく表示情報に基づく閉そく制御論理を行って、閉そく制御情報を駅装置３０へ送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、閉そく制御システムに関する。

鉄道において、輸送密度の低い単線運転区間では、従来、コスト削減の目的で、自動閉そく式や特殊自動閉そく式といった簡素な閉そく装置が使用されるのが通常であった。このような閉そく装置では、駅間に運転方向回線及び長大軌道回路を敷設する必要がある。また、駅の閉そく装置は、閉そく制御論理を鉄道信号用の大形リレーで構成しているため、閉そく制御用の設備の設置や保守に多大なコストを要していた。

そこで、コスト削減を目的とする閉そく装置の例として、特許文献１，２が開示されている。特許文献１に開示されている閉そく装置は、駅間の運転方向回線を不要とし、専用の通信回線によって親装置と各閉そく区間の子装置とが閉そく制御に必要な情報の送受信を行い、親装置が閉そく制御論理を行って閉そくを制御する。また、特許文献２に開示されている閉そく装置は、専用の通信回線を不要とし、携帯電話網等の公衆通信網によってセンターの集中電子連動装置と列車に搭載した車上装置とが閉そく制御に必要な情報の送受信を行い、センターの集中電子連動装置が閉そく制御論理を行って駅間の閉そくを制御する。

特開２００１−６３５７７号公報 特開２０１１−１４８３４９号公報

しかしながら、特許文献１の閉そく装置には、専用の通信回線が必要となること、閉そく制御論理部を有する親装置が２駅１中間又は３駅２中間毎に必要となること、といった問題がある。また、特許文献２の閉そく装置には、閉そく制御用の車上装置が必要となること、公衆通信網を利用するため、通信の信頼性を確保する必要があること、といった問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、比較的輸送密度の低い単線運転区間を対象として、閉そく制御用の設備の設置や保守に要するコストを削減した新たな閉そく制御システムを実現することである。

上記課題を解決するための第１の発明は、
中央装置と、各駅に設置された駅装置それぞれとが公衆無線通信網を介して通信し、駅間を一つの閉そく区間とした閉そく制御を行う閉そく制御システムであって、
前記中央装置は、
所与の進路制御情報に応じて、所与の閉そく区間の閉そく制御のための閉そく制御情報を、前記駅装置から受信した閉そく表示情報を用いて生成し、各駅装置へ送信する制御情報送信手段と、
前記駅装置から受信した閉そく表示情報に基づいて、前記閉そく区間を鎖錠及び解錠する手段と、
を有し、
前記駅装置は、
前記中央装置から受信した前記閉そく制御情報を用いて、少なくとも信号機及び転てつ機を含む連動駅設備を制御する連動制御手段と、
前記連動駅設備の状態、及び、当該駅への列車の到着及び出発を検知する列車検知器の検知状態を、前記閉そく表示情報として前記中央装置へ送信する表示情報送信手段と、
を有する、
閉そく制御システムである。

この第１の発明によれば、中央装置と駅装置との間の通信は、公衆無線通信網を介して行うため、専用の通信回線や有線ケーブルを必要としない。また、中央装置が、各駅装置と通信することで、駅間を１つの閉そく区間とした集中閉そく制御を行う。これにより、閉そく制御用の設備にかかるコストの削減を図ることができる。

また、第２の発明として、第１の発明の閉そく制御システムであって、
前記表示情報送信手段は、
前記連動駅設備の状態、或いは、前記列車検知器の検知状態が変化したときに、変化後の状態を前記閉そく表示情報として送信する、
閉そく制御システムを構成しても良い。

この第２の発明によれば、連動設備の状態、或いは、列車検知器の検知状態が変化したときに、閉そく表示情報が、駅装置から中央装置へ送信される。これにより、駅装置から中央装置への通信を必要最低限とすることができ、公衆通信網の利用料の削減につなげることができる。

また、第３の発明として、第１又は第２の発明の閉そく制御システムであって、
前記中央装置及び前記駅装置は、互いに、情報を受信した場合に応答情報を返信し、情報送信に対する応答情報の受信によって情報送達の成否を判断する、
閉そく制御システムを構成しても良い。

この第３の発明によれば、中央装置及び駅装置の各装置は、他の装置から情報を受信した場合に応答情報を返信することで、送信元の装置は、送信した情報が送信先の装置にて受信されたことを確認できるため、公衆通信網による通信の信頼性の向上を図ることができる。

閉そく制御システムの全体構成図。 送受信される情報のフォーマット例。 閉そく制御システムにおける動作例。 中央装置の構成図。 駅装置の構成図。

［システム構成］
図１は、本実施形態の閉そく制御システム１の全体構成図である。この閉そく制御システム１は、比較的輸送密度の低い単線運転区間を対象として、駅間（駅構内と駅構内との間）を１つの閉そく区間とした閉そく制御を行うシステムであり、中央装置１０と、各駅の駅装置３０とを備えて構成される。

中央装置１０と、各駅装置３０とは、通信回線Ｎを介して通信可能に接続されている。通信回線Ｎは、例えば携帯電話網や無線ＬＡＮといった公衆無線通信網である。また、中央装置１０及び駅装置３０の各装置は、例えば標準電波やＧＰＳ衛星信号を受信することで、精確な時刻情報を得て、自身の計時時刻を正しい時刻に精確に校正することができる。

各駅には、駅構内への進入及び進出を検知するための列車検知器５０として、閉電路式短小軌道回路ＣＴと、閉電路式短小軌道回路ＯＴとが、駅の場内信号機６４の近傍に設置されている。そして、駅間の列車在線を検知するための軌道回路は設置されていない。（駅間に閉電路式短小軌道回路ＯＴが設置されているが、閉電路式短小軌道回路ＯＴは駅間の列車の在線を検知するための軌道回路ではない。）

中央装置１０は、例えば中央司令所に設置され、対象線区の各閉そく区間（すなわち、駅間）の閉そく制御を行う。具体的には、ＰＲＣ（自動進路制御装置）２０からの進路制御情報と、駅装置３０から受信した閉そく表示情報とをもとに、当該閉そく区間の閉そくを確保するための閉そく制御情報を生成し、各駅装置３０へ送信する。進路制御情報は、閉そく制御に関する駅の出発信号機６２及び場内信号機６４の制御条件である。閉そく表示情報は、各駅における連動装置４０による制御状態である連動装置状態情報と、列車検知器５０による列車の検知状態である列車検知情報とを含む。

また、中央装置１０は、駅装置３０から受信した閉そく表示情報に基づいて、閉そく区間の鎖錠及び解錠を制御する。すなわち、列車の閉そく区間への進入によって当該閉そく区間を鎖錠し、列車の閉そく区間からの進出によって当該閉そく区間を解錠する。

駅装置３０は、中央装置１０から受信した閉そく制御情報と、連動装置４０の状態と、列車検知器５０の検知状態と、をもとに、当該駅と隣駅間の閉そくを確保するための閉そく制御論理を行って閉そく制御情報を生成して連動装置４０へ出力する。連動装置４０は、閉そく制御情報に基づいて、場内信号機６４や出発信号機６２等の各種信号機及び転てつ機を含む連動駅設備を制御する。また、駅装置３０は、連動装置４０の状態である連動装置状態情報と、列車検知器５０による列車の検知状態である検知状態情報とを、閉そく表示情報として中央装置１０へ送信する。連動装置状態としては、進路鎖錠状態条件と、軌道回路状態条件と、信号機現示条件とがある。

［通信の信頼性］
本実施形態の閉そく制御システム１では、中央装置１０と駅装置３０との間の通信回線Ｎとして公衆無線通信網を用いている。公衆無線通信網は、有線通信網や専用通信網に比較して、通信遅延や通信途絶といった通信不良が発生し易く通信の信頼性が劣る。そのため、次の４つの方法によって、通信の信頼性を向上させている。

（ａ）ＣＲＣ
データ誤りを検出するため、誤り検出符号の一種であるＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）符号を、送信する情報に付加する。例えば、ハミング距離が４以上のＣＲＣ符号を用いる。

（ｂ）時刻検定
送信遅延を検出するため、情報に時刻情報を付加する。すなわち、送信側の装置では、情報に、内部時計による現在時刻を送信時刻として付加して送信する。受信側の装置では、受信した情報に付加されている送信時刻を、内部時計による現在時刻と比較し、その時間差が所定時間内である場合に、情報を正常に受信したと判断する。所定時間を超える情報は破棄する。

（ｃ）暗号化
データの秘匿性を確保するため、情報を所定の暗号化方式によって暗号化して送信する。

（ｄ）受信に対する応答
情報の受信に対する応答を行う。すなわち、情報を受信した装置は、情報を正常に受信したと判断した場合に、この情報に対する応答情報を、送信元の装置に送信する。そして、送信側の装置は、情報の送信から所定時間以内に応答情報を受信すると、送信した情報が受信側の装置に送達した（受信された）と判断する。所定時間内に応答情報が受信されない場合は、送信した情報を再送信する。具体的には、中央装置１０から駅装置３０への閉そく制御情報に応答して、駅装置３０は中央装置１０へ制御応答情報を送信し、駅装置３０から中央装置１０への閉そく表示情報に応答して、中央装置１０は駅装置３０へ表示応答情報を送信する。

［送受信される情報の構成］
図２は、中央装置１０と駅装置３０との間で送受信される情報のフォーマットの一例を示す図である。図２（１）は、中央装置１０から駅装置３０へ送信される閉そく制御情報であり、図２（２）は、中央装置１０からの閉そく制御情報の受信に応答して駅装置３０が中央装置１０へ送信する制御応答情報である。図２（３）は、駅装置３０から中央装置１０へ送信される閉そく表示情報であり、図２（４）は、駅装置３０からの閉そく表示情報の受信に応答して中央装置１０が駅装置３０へ送信する表示応答情報である。

図２に示すように、中央装置１０と駅装置３０との間で送受信される情報は、ＩＤ部と、送信データ部と、ＣＲＣ部とから構成される。

ＩＤ部には、当該情報を識別するための識別データが格納される。具体的には、当該情報による閉そく制御の対象を特定するための情報であり、鉄道事業者番号や線区情報、閉そく区間を識別する閉そく番号の他、当該情報の送信元の装置（中央装置１０或いは駅装置３０）を識別する装置番号、送信先の装置（中央装置１０或いは駅装置３０）を識別する装置番号、送信元の装置における情報の送信順序を表す送信シーケンス番号、が格納される。

送信データ部には、実際に送信されるデータである送信データと、送信元の装置における計時時刻に基づく送信時刻データとが格納される。送信データとしては、当該情報が閉そく制御情報ならば、閉そく制御データが格納され、制御応答情報ならば、対応する閉そく制御情報の送信シーケンス番号が格納され、閉そく表示情報ならば、連動装置状態データ及び列車検知器状態データが格納され、表示応答情報ならば、対応する閉そく表示情報の送信シーケンス番号が格納される。

ＣＲＣ部には、当該送信情報の誤りを検出するためのデータであるＣＲＣ符号が格納される。

［動作例］
図３は、閉そく制御システム１における動作を説明する図である。図３では、Ａ駅に停車中の列車がＢ駅まで走行する場合、つまりＡ〜Ｂ駅間の閉そく制御を行う場合の動作を示している。なお、Ａ駅からＢ駅に向かう方向が下り方向である。また、送受信が正常に行われることとし、応答情報の送受信については図示及び説明を省略する。

先ず、ＰＲＣ２０が、Ａ駅の下り出発信号機６２ａ及びＢ駅の下り場内信号機６４ａ、についての進路制御情報を出力する。中央装置１０は、ＰＲＣ２０からの進路制御情報と、駅装置３０から受信した閉そく表示情報とを用いて、Ａ駅の下り出発信号機６２ａの閉そく制御情報を生成してＡ駅の駅装置３０へ送信し、Ｂ駅の下り場内信号機６４ａの閉そく制御情報を生成してＢ駅の駅装置３０へ送信する（ステップＳ１）。

そして、中央装置１０からの閉そく制御情報を受信したＡ駅の駅装置３０は、Ａ駅の下り出発信号機６２ａの閉そく制御情報を、連動装置４０へ出力する（ステップＳ３）。すると、連動装置４０によって、Ａ駅の下り出発信号機６２ａを進行現示とするための進路が鎖錠され、進行が現示される（ステップＳ５）。

また、中央装置１０からの閉そく制御情報を受信したＢ駅の駅装置３０は、Ｂ駅の下り場内信号機６４ａの閉そく制御情報を連動装置４０へ出力する（ステップＳ７）。すると、連動装置４０によって、Ｂ駅の下り場内信号機６４ａを進行現示とするための進路が鎖錠され、進行が現示される（ステップＳ９）。

そして、Ａ駅の下り出発信号機６２ａが進行現示となったことで、列車がＡ駅から出発する（ステップＳ１１）。列車がＡ駅の下り進出側の列車検知器５０ａに係る短小軌道回路ＣＴの区間に進入した後（ステップＳ１３）、列車検知器５０ｂに係る短小軌道回路ＯＴの区間から進出すると（ステップＳ１５）、中央装置１０は、“Ａ駅出発完了”と判断して（ステップＳ１７）、閉そく区間（Ａ〜Ｂ駅間）を鎖錠する（ステップＳ１９）。

列車が更に走行してＢ駅に接近し、Ｂ駅の下り進入側の列車検知器５０ｃに係る短小軌道回路ＯＴの区間に進入した後（ステップＳ２１）、列車検知器５０ｄに係る短小軌道回路ＣＴの区間から進出すると（ステップＳ２３）、中央装置１０は、“Ｂ駅到着完了”と判断して（ステップＳ２５）、閉そく区間（Ａ〜Ｂ駅間）を解錠する（ステップＳ２７）。

［機能構成］
（Ａ）中央装置
図４は、中央装置１０の機能構成図である。図４によれば、中央装置１０は、中央閉そく制御論理部１１と、中央送信制御部１２と、制御情報送信メモリ１３と、中央受信制御部１４と、表示情報受信メモリ１５と、時刻情報生成部１６と、を有する。

中央閉そく制御論理部１１は、一定時間毎に、ＰＲＣ２０からの進路制御情報と、表示情報受信メモリ１５に記憶されている閉そく表示情報とに基づく閉そく制御論理を行って、各駅についての閉そく制御情報を生成する。そして、生成した閉そく制御情報を、制御情報送信メモリ１３に記憶されている閉そく制御情報と比較し、異なっているかどうか、すなわち閉そく制御情報が変化したかどうかを判断する。変化したならば、生成した閉そく制御情報を制御情報送信メモリ１３に記憶更新し、中央送信制御部１２に対して閉そく制御情報の送信を要求する。

中央送信制御部１２は、駅装置３０への情報の送信を制御する。すなわち、中央閉そく制御論理部１１から送信要求がなされると、制御情報送信メモリ１３に記憶されている閉そく制御情報を、該当する駅装置３０へ送信する。そして、この閉そく制御情報の送信から所定時間内に、中央受信制御部１４から受信応答有りが通知されない場合には、この閉そく制御情報を再送信する。また、中央受信制御部１４から応答要求がなされると、該当する閉そく表示情報に対する表示応答情報を、該当する駅装置３０へ送信する。このとき、中央送信制御部１２は、送信データに、ＣＲＣ符号を付加するとともに、時刻情報生成部１６によって生成された現在時刻を送信時刻として付加した後、暗号化して駅装置３０へ送信する。

中央受信制御部１４は、駅装置３０からの情報の受信を制御する。すなわち、駅装置３０から受信した情報を復号し、当該情報に付加されているＣＲＣ符号を用いたＣＲＣ検定を行うとともに、当該情報に付加されている送信時刻を時刻情報生成部１６による現在時刻と比較する時刻検定を行って、正常に受信したかを判断する。正常に受信したと判断した場合、受信した情報が閉そく表示情報ならば、この閉そく表示情報を表示情報受信メモリ１５に記憶させるとともに、中央送信制御部１２に対して、この閉そく表示情報に対する表示応答情報の送信を要求する（応答要求）。また、受信した情報が制御応答情報ならば、中央送信制御部１２へ受信応答有りを通知する。

時刻情報生成部１６は、公知の標準時刻送出装置からの標準電波や、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ衛星信号に基づいて、日本標準時に対して例えばミリ秒台の精確な時刻情報を生成することができる。ミリ秒台の時刻データは、例えば標準電波に含まれる秒信号に同期するように、装置内部のクロック信号を分周することで生成することができる。

（Ｂ）駅装置
図５は、駅装置３０の機能構成図である。図５によれば、駅装置３０は、駅閉そく制御論理部３１と、駅送信制御部３２と、表示情報送信メモリ３３と、駅受信制御部３４と、制御情報受信メモリ３５と、時刻情報生成部３６とを有する。

駅閉そく制御論理部３１は、一定時間毎に、連動装置４０による連動駅設備の制御状態と、列車検知器の検知状態と、制御情報受信メモリ３５に記憶されている閉そく制御情報とに基づく閉そく制御論理を行って、閉そく制御出力を生成し、連動装置４０へ出力する。また、連動装置４０による連動駅設備の制御状態と、列車検知器の検知状態を含む閉そく表示情報を生成する。そして、生成した閉そく表示情報を、表示情報送信メモリ３３に記憶されている閉そく表示情報と比較し、異なっているかどうか、すなわち閉そく表示情報が変化したかどうかを判断する。変化したならば、生成した閉そく表示情報を表示情報送信メモリ３３に記憶更新し、駅送信制御部３２に対して閉そく表示情報の送信を要求する。

駅送信制御部３２は、中央装置１０への情報の送信を制御する。すなわち、駅閉そく制御論理部３１から送信要求がなされると、表示情報送信メモリ３３に記憶されている閉そく表示情報を、中央装置１０へ送信する。そして、この閉そく表示情報の送信から所定時間内に、駅受信制御部３４から受信応答有りが通知されない場合には、この閉そく表示情報を再送信する。また、駅受信制御部３４から応答要求がなされると、該当する閉そく制御情報に対する制御応答情報を、中央装置１０へ送信する。このとき、駅送信制御部３２は、送信データに、ＣＲＣ符号を付加するとともに、時刻情報生成部３６によって生成された現在時刻を送信時刻として付加した後、暗号化して中央装置１０へ送信する。

駅受信制御部３４は、中央装置１０からの情報の受信を制御する。すなわち、中央装置１０から受信した情報を復号し、当該情報に付加されているＣＲＣ符号を用いたＣＲＣ検定を行うとともに、当該情報に付加されている送信時刻を時刻情報生成部３６による現在時刻と比較する時刻検定を行って、正常に受信したかを判断する。正常に受信したと判断した場合、受信した情報が閉そく制御情報ならば、この閉そく制御情報を制御情報受信メモリ３５に記憶させるとともに、駅送信制御部３２に対して、この閉そく制御情報に対する制御応答情報の送信を要求する（応答要求）。また、受信した情報が表示応答情報ならば、駅送信制御部３２へ受信応答有りを通知する。

時刻情報生成部３６は、公知の標準時刻送出装置からの標準電波や、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ衛星信号に基づいて、日本標準時に対して例えばミリ秒台の精確な時刻情報を生成することができる。ミリ秒台の時刻データは、例えば、標準電波に含まれる秒信号に同期するように、装置内部のクロック信号を分周することで生成することができる。

［作用効果］
このように、本実施形態の閉そく制御システム１によれば、中央装置１０が、各駅装置３０と通信することで駅間を１つの閉そく区間とした集中閉そく制御を行うが、中央装置１０と駅装置３０との間の通信回線Ｎは公衆無線通信網によって構築される。これにより、閉そく制御用の設備にかかるコストの削減を図ることができる。また、公衆無線通信網は、有線通信網や専用通信網に比較して通信遅延や通信途絶といった通信不良が発生し易く通信の信頼性が劣る。このため、情報に、ＣＲＣ符号及び送信時刻を付加し、暗号して送信するとともに、情報を受信した場合には応答情報を返信することで、通信の信頼性を向上させている。

１ 閉そく制御システム
１０ 中央装置
１１ 中央閉そく制御論理部、１２ 中央送信制御部、１３ 制御情報送信メモリ
１４ 中央受信制御部、１５ 表示情報受信メモリ、１６ 時刻情報生成部
３０ 駅装置
３１ 駅閉そく制御論理部、３２ 駅送信制御部、３３ 表示情報送信メモリ
３４ 駅受信制御部、３５ 制御情報受信メモリ、３６ 時刻情報生成部
Ｎ 通信回線
２０ 自動進路制御装置（ＰＲＣ）、４０ 連動装置
５０ 列車検知器、６２ 出発信号機、６４ 場内信号機

Claims (3)

1. 中央装置と、各駅に設置された駅装置それぞれとが公衆無線通信網を介して通信し、駅間を一つの閉そく区間とした閉そく制御を行う閉そく制御システムであって、
   前記中央装置は、
   所与の進路制御情報に応じて、所与の閉そく区間の閉そく制御のための閉そく制御情報を、前記駅装置から受信した閉そく表示情報を用いて生成し、各駅装置へ送信する制御情報送信手段と、
   前記駅装置から受信した閉そく表示情報に基づいて、前記閉そく区間を鎖錠及び解錠する手段と、
   を有し、
   前記駅装置は、
   前記中央装置から受信した前記閉そく制御情報を用いて、少なくとも信号機及び転てつ機を含む連動駅設備を制御する連動制御手段と、
   前記連動駅設備の状態、及び、当該駅への列車の到着及び出発を検知する列車検知器の検知状態を、前記閉そく表示情報として前記中央装置へ送信する表示情報送信手段と、
   を有する、
   閉そく制御システム。
2. 前記表示情報送信手段は、
   前記連動駅設備の状態、或いは、前記列車検知器の検知状態が変化したときに、変化後の状態を前記閉そく表示情報として送信する、
   請求項１に記載の閉そく制御システム。
3. 前記中央装置及び前記駅装置は、互いに、情報を受信した場合に応答情報を返信し、情報送信に対する応答情報の受信によって情報送達の成否を判断する、
   請求項１又は２に記載の閉そく制御システム。

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