JP5350990B2 - 無線式踏切警報制御装置およびシステム - Google Patents

Description

この発明は、鉄道の踏切に設置された踏切警報機の踏切出力を制御する踏切警報制御装置および踏切警報システムに関し、詳しくは、車上装置から踏切警報制御装置へ列車情報を無線で通知する無線式踏切警報制御装置および無線式踏切警報システムに関する。

最も一般的な踏切警報装置２０は有線式のものであり（例えば非特許文献１参照）、その概要構成を模式図で示した図５（ａ）は、本願発明の踏切警報システムとの対比説明に役立つ部分を掻い摘んで描いたものである。簡明化のため、単線の例を図示した。
鉄道の軌道１１を横切る踏切１２（踏切道）には踏切警報機２３が設置され、踏切１２から少し離れたところには、踏切１２へ進行する列車１０を検知する踏切制御子２１（列車検知装置）が付設され、それらの間には、踏切制御子２１から列車在線情報を入力して列車１０の踏切１２への接近及び通過に応じて踏切警報機２３の警報灯や警報音発生器の警報出力を制御する踏切警報制御装置２２が設けられている。なお、踏切警報機２３は一対のものが踏切道の両端に分かれて設置されることが多い。

これらの踏切制御子２１と踏切警報制御装置２２と踏切警報機２３とが信号ケーブルで接続されて最小構成の踏切警報装置２０ができあがるが、踏切１２にしゃ断桿を昇降させる遮断機が設置されていれば、踏切警報制御装置２２は、警報出力に加えてしゃ断桿の昇降制御も行う踏切制御装置に拡張される。即ち、しゃ断桿の昇降制御を行う踏切制御装置も、踏切警報の出力制御を行えば、踏切警報制御装置に該当する。なお、軌道１１において、列車１０の踏切接近時に警報を開始すべき位置は踏切警報始動点位置ＡＤＣと呼ばれ、列車１０の踏切通過直後に警報を停止すべき位置は踏切警報終止点位置ＢＤＣと呼ばれ、その後に監視状態を初期化すべき位置は踏切警報リセット点位置ＣＤＣと呼ばれる。

無線を導入した踏切警報装置３０も知られており（例えば特許文献１参照）、その概要構成を模式図で示した図５（ｂ）は、本願発明の踏切警報システムとの対比説明に役立つ部分を描き直したものである。
この踏切警報装置３０が上述の踏切警報装置２０と相違するのは、列車１０に搭載された列車制御装置３１が踏切制御子２１に代わって列車位置情報を無線で送信するようになった点と、それを受信した基地局３２が無線で転送するようになっている点と、踏切警報制御装置２２に代わる踏切制御装置３３が無線で列車位置を取得して踏切警報の出力制御すなわち踏切警報制御を行うようになった点である。具体的には、列車位置の変化から列車速度を算出し、その列車速度と減速度とから停止可能位置を算出し、その停止可能位置が踏切１２より余裕距離だけ前の地点に達したら、遮断機の降下制御を開始するようになっており、上述した固定的な踏切警報始動点位置ＡＤＣには言及が無い。

無線と有線とを併用した踏切制御システム４０も知られており（例えば非特許文献２参照）、その概要構成を模式図で示した図５（ｃ）は、本願発明の踏切警報システムとの対比説明に役立つ部分を抽出して描いたものである。
この踏切制御システム４０は、無線を使った列車制御システム（ＡＴＡＣＳ）のうち踏切制御部分とその関連部分だけを抜き出したものであり、この踏切制御システム４０が上述の踏切警報装置２０と相違するのは、列車１０に搭載された車上装置４１が踏切制御子２１に代わって列車位置と列車長とを無線で拠点装置４２に送信するようになった点と、それを受信した拠点装置４２が踏切制御装置４３や連動装置などと有線で通信しながら踏切警報機２３や転てつ器などを制御するようになった点である。踏切制御機能については、列車の位置，速度情報，車両性能，列車の走行形態に基づいて列車の踏切道への到達時間を計算し、踏切の制御を行うようになっている。

図示は割愛したが、路面電車の車上装置と停留所の地上設備との交信を小電力の無線機で行ったり、停留所と運転管理センタとの通信を携帯電話やインターネットで行って、無線設備のコストダウンを図った路面電車位置検知システムも開発されている（例えば特許文献２参照）。安価で簡便な設備の採用により、交信間隔は１秒より長くなっているが、位置を推定する演算手法を工夫して実現にこぎつけている。ただし、路面電車の位置を検知するための技術なので、踏切の警報の制御までは考慮されていない。

特開平１１−２０７０２号公報 特開２００６−２４０４７８号公報

鉄道技術者のための電気概論 信号シリーズ８ 「踏切保安装置」 社団法人 日本鉄道電気技術協会 平成９年１０月３０日 ４版発行 竹内浩一著『無線による列車制御システム（ＡＴＡＣＳ）』、 社団法人 日本鉄道電気技術協会 平成１８年４月発行 「鉄道と電気技術」 第１７巻 第４号 ２４−２７頁

このような従来の無線式踏切警報システムでは、踏切警報装置３０の場合は列車の位置と速度と減速度とから停止可能位置を算出して遮断機降下タイミングを決定し、踏切制御システム４０の場合は列車の位置や速度から踏切到達時間を算出して踏切を制御するが、何れも算出手法は列車速度が信頼できることを前提としている。
ところで、列車では車軸計にて列車位置を計測するようになっているので（例えば特許文献１参照）、列車速度は、列車位置から差分や微分などの演算にて求められるため、列車位置よりも信頼性・精度が劣ることとなる。

もっとも、上述の踏切制御システム４０を含む「無線を使った列車制御システム（ＡＴＡＣＳ）」は、東日本旅客鉄道株式会社でモニターランしているが、１秒弱の間に１６スロットの割合で無線交信して地上・車上間の情報更新を行っている。
そして、そのような短周期の間であれば列車位置ばかりか列車速度も大きく変動することがないため、無線式であっても踏切警報の開始や終了の時期が正確であり、列車検知ミスの低減や踏切警報時間の適正化についても現行設備以上の性能向上が得られている。
ただし、無線周波数の割り当て確保や，地上（集中）無線局の配置，光ＬＡＮ等による地上装置への情報配信などに関して、性能の良い設備が必要になっている。

一方、地方交通線で現在使用している特殊自動閉そくや電子閉そくの老朽化に対処するためにも、無線を利用した列車制御（閉そく管理）が検討されているが、そのような路線では簡便で安価な設備でなければ予算に適わないので、地上設備や無線設備の費用を低減するために、ＡＴＡＣＳのような高機能・高性能な無線情報伝送設備を採用することができない。このため、無線交信による地上・車上間の情報更新の頻度は、地上設備一台当り、数秒で１回程度に、抑えることが要請される。また、地上設備の簡素化には、図５（ａ）の踏切制御子２１の設備をなくすが、踏切について予め確定しているうえ多数の踏切警報装置２０で実績もある踏切警報始動点位置ＡＤＣや踏切警報終止点位置ＢＤＣの位置情報を使用するのが望ましい。

しかしながら、数秒に１回程度の情報更新では、踏切警報始動点位置ＡＤＣや踏切警報終止点位置ＢＤＣかその直近で情報更新ができるとは限らないし、列車の位置や速度から踏切警報の開始や終了の時期を算出するにしても、列車速度の精度・信頼性が低下してしまうので、従来の算出手法では正確な時期を求めることが難しい。このような場合、警報時間割れが発生したり、警報時間が長すぎたりと、不所望な事態を招くおそれがある。
そこで、各設備当りの無線交信の時間間隔を大きく広げても警報時間割れが発生しないよう踏切警報開始時期算出手法を改良することが基本的な技術課題となる。また、警報時間割れに加えて列車の踏切通過中の警報停止も防止することが更なる技術課題となる。

本発明の無線式踏切警報システムは（解決手段１）、このような課題を解決するために創案されたものであり、列車に搭載されて列車位置を含む列車情報を無線で送信する車上装置と、前記列車の走行する軌道の踏切に臨んで設置された踏切警報機と、地上側に設置されていて前記車上装置から無線で列車情報を受信するとともに該列車情報に含まれている列車位置に基づき前記踏切への前記列車の接近及び通過を判定して前記踏切警報機の警報出力を制御する無線式踏切警報制御装置とを備えた無線式踏切警報システムであって、前記無線式踏切警報制御装置が、前記踏切に係る踏切警報始動点位置と区間最高速度と列車最大加速度とをデータ保持していて、無線で列車位置を取得する度にその列車位置に基づいて前記踏切への列車接近判定と前記踏切警報機の警報出力制御とを行うが、その際、その列車位置の変化から列車速度を算出し、その列車速度と前記列車最大加速度と前記区間最高速度とを用いて前記列車の前記踏切警報始動点位置への最早到達時刻を推定し、この推定時刻を踏切警報開始時期として時間切れが生じたときに前記踏切警報機に警報出力を開始させるようになっている、というものである。

そして、本発明の無線式踏切警報制御装置は（解決手段１）、このシステムのうち無線式踏切警報制御装置の部分を特定したものであり、具体的には、制御対象の踏切警報機の臨設された踏切に係る踏切警報始動点位置と区間最高速度と列車最大加速度とをデータ保持していて、列車の車上装置から無線で列車位置を取得する度にその列車位置に基づいて前記踏切への列車接近判定と前記踏切警報機の警報出力制御とを行うが、その際、その列車位置の変化から列車速度を算出し、その列車速度と前記列車最大加速度と前記区間最高速度とを用いて前記列車の前記踏切警報始動点位置への最早到達時刻を推定し、この推定時刻を踏切警報開始時期として時間切れが生じたときに前記踏切警報機に警報出力を開始させるようになっている、というものである。

また、本発明の無線式踏切警報システムは（解決手段２）、上記解決手段１の無線式踏切警報システムであって、前記車上装置が、無線で送信する列車情報に列車長も含めるようになっており、前記無線式踏切警報制御装置が、前記踏切に係る踏切警報終止点位置と列車最大減速度もデータ保持していて、前記踏切警報機に警報出力を開始させた後は、無線で列車位置を取得する度に、その列車位置に基づいて前記踏切に係る列車通過判定と前記踏切警報機の警報出力制御とを行うが、その際、その列車位置の変化から列車速度を算出し、その列車速度と取得済み列車長と前記列車最大減速度とを用いて前記列車の前記踏切警報終止点位置からの最遅通過時刻を推定し、この推定時刻を踏切警報終了時期として時間切れが生じたときに前記踏切警報機に警報出力を停止させるようになっている、というものである。

そして、本発明の無線式踏切警報制御装置は（解決手段２）、このシステムのうち無線式踏切警報制御装置の部分を特定したものであり、具体的には、上記解決手段１の無線式踏切警報制御装置であって、前記踏切に係る踏切警報終止点位置と列車最大減速度もデータ保持していて、前記踏切警報機に警報出力を開始させた後は、無線で列車位置を取得する度に、その列車位置に基づいて前記踏切に係る列車通過判定と前記踏切警報機の警報出力制御とを行うが、その際、その列車位置の変化から列車速度を算出し、その列車速度と取得済み列車長と前記列車最大減速度とを用いて前記列車の前記踏切警報終止点位置からの最遅通過時刻を推定し、この推定時刻を踏切警報終了時期として時間切れが生じたときに前記踏切警報機に警報出力を停止させるようになっている、というものである。

このような本発明の無線式踏切警報制御装置およびシステムにあっては（解決手段１）、列車の進行に合わせて踏切警報の出力制御を行うベーシックな踏切警報装置（２０）を手本にして無線化を図ったうえで、警報開始時の演算を列車位置と列車最大加速度などを用いて行うとともに、時間切れ時に安全側の動作を行うようにしたことにより、速度照査パターンを用いて列車の速度を制御するのを前提に警報開始時の演算を列車位置と減速度あるいは列車位置と列車速度を用いて行うシステム（３０，４０）に比べて、設備が大幅に簡素化されるとともに、無線交信の劣化に耐える力が強化されて、無線交信の時間間隔を広げた場合に限らず、無線交信を非同期にした場合や、短期間なら無線交信が途絶えた場合でも、警報時間割れが発生することはない。
したがって、この発明によれば、各設備当りの無線交信の時間間隔を大きく広げても警報時間割れが発生しない無線式踏切警報制御装置およびシステムを実現することができる。

また、本発明の無線式踏切警報制御装置およびシステムにあっては（解決手段２）、警報停止時についても警報開始時に準じた改良を施したことにより、各設備当りの無線交信の時間間隔を大きく広げても警報時間割れも列車の踏切通過中の警報停止も発生しない無線式踏切警報制御装置および無線式踏切警報システムを実現することができる。

本発明の実施例１について、無線式踏切警報制御装置およびシステムの構造を示し、（ａ）が概要模式図、（ｂ）が詳細ブロック図である。 （ａ）が踏切警報開始時期算出手法と踏切警報開始動作の説明図、（ｂ）が踏切警報終了時期算出手法と踏切警報終了動作の説明図である。 本発明の実施例２について、無線式踏切警報制御装置およびシステムの構造を示すブロック図である。 本発明の実施例３について、無線式踏切警報制御装置およびシステムの構造を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｃ）何れも従来の踏切警報システムを示す模式図であり、（ａ）が有線の踏切警報装置、（ｂ）が無線の踏切警報装置、（ｃ）が無線有線併用の踏切制御システムに関する。

このような本発明の無線式踏切警報制御装置およびシステムについて、これを実施するための具体的な形態を、以下の実施例１〜３により説明する。
図１〜２に示した実施例１は、上述した解決手段１（請求項１〜２）及び解決手段２（請求項３〜４）を具現化したものであり、図３に示した実施例２や、図４に示した実施例３は、その変形例である。
なお、それらの図示に際し従来と同様の構成要素には同一の符号を付して示したので、また、それらについて背景技術の欄で述べたことは以下の各実施例についても共通するので、重複する再度の説明は割愛し、以下、従来との相違点を中心に説明する。

本発明の無線式踏切警報制御装置および無線式踏切警報システムの実施例１について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。
ここでも単線の場合を示しており、図１は、（ａ）が無線式踏切警報システム５０の概要模式図、（ｂ）がそれより詳細なブロック図である。また、図２は、（ａ）が踏切警報開始時期算出手法の説明図、（ｂ）が踏切警報終了時期算出手法の説明図である。
なお、図２を引用した以下の説明において、ＰはＰ１〜Ｐ５の総称であり、ｔはｔ１〜ｔ５の総称であり、ＬｓはＬｓ１〜Ｌｓ２の総称であり、ｔｓはｔｓ１〜ｔｓ２の総称であり、ＬｘはＬｘ３〜Ｌｘ４の総称であり、ｔｘはｔｘ３〜ｔｘ４の総称である。

この無線式踏切警報システム５０が既述した従来の踏切警報装置２０と相違するのは、踏切制御子２１に代えて車上装置５１が導入された点と、踏切警報制御装置２２に代えて無線式踏切警報制御装置５２が導入された点である。
無線式踏切警報制御装置５２は踏切警報制御装置２２と同じく地上側に設置されて踏切警報機２３と有線接続されるが、車上装置５１は既述した列車制御装置３１や車上装置４１と同じく列車１０に搭載される。なお、踏切警報機２３は、従来と同じで良く、踏切遮断機が並設されていても良い。踏切警報機２３に踏切遮断機が並設されている場合は、無線式踏切警報制御装置５２が、従来と同じく機能拡張されて、踏切制御装置になる。

車上装置５１は、フェールセーフコンピュータに無線機を接続したものからなり、搭載先の列車１０の車軸計から自列車の先頭位置を取得するプログラムと、予め設定された搭載先列車１０の列車長と各踏切に係る情報とをデータ保持している不揮発性メモリと、自列車の先頭位置を列車位置としそれに列車長と列車識別番号など適宜なデータを加えて列車情報としこの列車情報を無線で送信する無線通信プログラムとを具えている。なお、踏切に係る情報としては、線区における踏切１２の位置や，既述した踏切警報始動点位置ＡＤＣ，踏切警報終止点位置ＢＤＣなどが、基点からの距離を示す所謂キロ程で規定されている。

無線式踏切警報制御装置５２も、フェールセーフコンピュータに無線機を接続したものからなり、無線通信可能範囲に進入した列車１０の車上装置５１から列車情報が送信されて来ると、その受信を試行して正常に受信できたときにはその旨の受信ＡＣＫを無線で返信する無線通信プログラムを具えている。この無線通信プログラムは、踏切警報機２３の警報出力の制御に関する踏切警報開始や踏切警報停止のイベントを無線で車上装置５１へ送信するようにもなっている。無線式踏切警報制御装置５２と車上装置５１の無線機は、同期式通信であれ非同期通信であれ数秒に１回以上の頻度で交信できれば足り、既述した踏切警報装置３０や踏切制御システム４０の無線機の廉価版でも良く、やはり既述した路面電車位置検知システムの小電力無線機や携帯電話等でも良く、他の無線機でも良い。

また、無線式踏切警報制御装置５２は、踏切警報開始時期算出手段５３と踏切警報終了時期算出手段５４と時間切れ警報制御手段５５といったプログラムと、予め設定された列車最大加速度αと区間最高速度Ｖmax と列車最大減速度βと警報対象踏切に係る情報とをデータ保持している不揮発性メモリとを具えている。ここで、警報対象踏切は、有線接続されて制御対象になっている踏切警報機２３が臨設されている踏切を指し、警報対象踏切に係る情報としては、既述した踏切警報始動点位置ＡＤＣ，踏切警報終止点位置ＢＤＣ，踏切警報リセット点位置ＣＤＣなどが、キロ程で規定されている。

踏切警報開始時期算出手段５３は、受信した列車情報に含まれている列車位置に基づいて警報対象踏切１２への列車１０の接近を判定できるようにするために、踏切警報開始前は、無線で列車位置Ｐを取得する度に、その列車位置Ｐの変化分を即ち今回取得の列車位置と前回取得済み列車位置との差を経過時間Δｔで除して推定の列車速度Ｖを算出し、その列車速度Ｖと列車最大加速度αと区間最高速度Ｖmax とを用いて列車１０の先頭が踏切警報始動点位置ＡＤＣに最短時間で到達するとしたときの最早到達時刻を算出し、これを踏切警報開始時期ｔｓとして時間切れ警報制御手段５５に引き渡すようになっている。

踏切警報開始時期ｔｓの算出手順を具体例で詳述する（図２（ａ）参照）。例えば時刻ｔ２に列車位置Ｐ２を取得すると、先ず、それと前回取得済み列車位置Ｐ１との差（Ｐ２−Ｐ１）と経過時間Δｔ＝（ｔ２−ｔ１）とから現時点の推定列車速度Ｖ２を式［（Ｐ２−Ｐ１）／（ｔ２−ｔ１）］で算出する。それから列車１０が列車最大加速度αで速度を上げ、区間最高速度Ｖmax に達したらその速度を維持すると仮定したうえで、列車位置Ｐ２から踏切警報始動点位置ＡＤＣまでの距離である踏切警報始動点距離Ｌｓ２を上記仮定速度で走行したときの時刻を算出する。この時刻が最早到達時刻であり、踏切警報開始時期ｔｓ２となる。このような演算が、時刻ｔ１に列車位置Ｐ１を取得したときにも、他の時刻に列車位置Ｐを取得したときにも、行われるようになっている。

踏切警報終了時期算出手段５４は（図１（ｂ）参照）、受信した列車情報に含まれている列車位置と列車長とに基づいて警報対象踏切１２に係る列車１０の通過を判定できるようにするために、踏切警報開始後、すなわち時間切れ警報制御手段５５が踏切警報機２３に警報出力を開始させた後は、無線で列車位置Ｐを取得する度に、その列車位置Ｐの変化分を即ち今回取得の列車位置と前回取得済み列車位置との差を経過時間Δｔで除して推定の列車速度Ｖを算出し、その列車速度Ｖと取得済み列車長と列車最大減速度βとを用いて列車１０の最後尾が踏切警報終止点位置ＢＤＣを最長時間で通過するとしたときの最遅通過時刻を算出し、これを踏切警報終了時期ｔｘとして時間切れ警報制御手段５５に引き渡すようになっている。

踏切警報終了時期ｔｘの算出手順を具体例で詳述する（図２（ｂ）参照）。例えば時刻ｔ４に列車位置Ｐ４を取得すると、先ず、それと前回取得済み列車位置Ｐ３との差（Ｐ４−Ｐ３）と経過時間Δｔ＝（ｔ４−ｔ３）とから現時点の推定列車速度Ｖ４を式［（Ｐ４−Ｐ３）／（ｔ４−ｔ３）］で算出する。それから列車最大減速度βで速度を下げると仮定したうえで、列車位置Ｐ４から踏切警報終止点位置ＢＤＣまでの距離に列車長を加えた距離である踏切警報終止点距離Ｌｘ４を上記仮定速度で走行したときの時刻を算出する。この時刻が最遅通過時刻であり、踏切警報終了時期ｔｘ４となる。このような演算が、時刻ｔ３に列車位置Ｐ３を取得したときにも、他の時刻に列車位置Ｐを取得したときにも、行われるようになっている。

時間切れ警報制御手段５５は（図１（ｂ）参照）、踏切警報開始時期算出手段５３と踏切警報終了時期算出手段５４の算出結果に基づいて時間切れ判定を行うとともに、その判定結果に応じて踏切警報機２３の警報出力を制御するものであり、具体的には、踏切警報開始前は、踏切警報開始時期算出手段５３の算出した踏切警報開始時期ｔｓまでに新たな列車情報が受信されれば未だ時間切れしていないと判定するが、踏切警報開始時期ｔｓまでに新たな列車情報の受信がなければ時間切れが生じたと判定し、時間切れが生じたときには踏切警報機２３に警報出力を開始させるようになっている。また、踏切警報開始後は、踏切警報終了時期算出手段５４の算出した踏切警報終了時期ｔｘまでに新たな列車情報の受信がなければ時間切れが生じたと判定してそのときには踏切警報機２３に警報出力を停止させるようになっている。

この実施例１の無線式踏切警報システム５０システムについて、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図１（ａ）は、無線式踏切警報システム５０の設置状態図、図２（ａ）は、踏切警報開始動作の説明図、図２（ｂ）は、踏切警報終了動作の説明図である。

列車１０の走行する軌道１１に踏切１２が形成されており、その踏切１２に臨んで踏切警報機２３が設置されており、それに無線式踏切警報制御装置５２が有線接続されているところで（図１（ａ）参照）、車上装置５１を搭載した列車１０が踏切１２に向かって軌道１１を走行して来て、車上装置５１が無線式踏切警報制御装置５２の無線通信可能範囲に入ると、数秒に１回程度の頻度で無線通信により列車位置（自列車の先頭位置）と列車長（自列車の長さ）とが車上装置５１から送信されて無線式踏切警報制御装置５２に届く。そして、その度に（図２（ａ）参照）、列車位置Ｐと列車最大加速度αと区間最高速度Ｖmax とから踏切警報開始時期ｔｓが算出され、時間切れを待って踏切警報開始のための踏切警報制御が行われる。

詳述すると、先ず、列車１０が位置Ｐ１まで来た時刻ｔ１に（図２（ａ）の左側部分を参照）、そのときの列車位置Ｐ１が車上装置５１から無線式踏切警報制御装置５２に通知される。すると、それに応じて、無線式踏切警報制御装置５２では、推定列車速度Ｖ１が算出され、列車位置Ｐ１から踏切警報始動点位置ＡＤＣまでの踏切警報始動点距離Ｌｓ１を最短時間で進むと想定したときの踏切警報開始時期ｔｓ１が、推定列車速度Ｖ１と列車最大加速度αと区間最高速度Ｖmax とを用いて算出される。そして、時間が経過して時刻が踏切警報開始時期ｔｓ１になるまで車上装置５１から無線による新たな通知が届かないと無線式踏切警報制御装置５２では時間切れになるが、未だそうならないとする。

そうすると、踏切警報開始時期ｔｓ１より早い時刻ｔ２に（図２（ａ）の中央部分を参照）、そのときの列車位置Ｐ２が車上装置５１から無線式踏切警報制御装置５２に通知される。そして、それに応じて、無線式踏切警報制御装置５２では、推定列車速度Ｖ２が算出され、列車位置Ｐ２から踏切警報始動点位置ＡＤＣまでの踏切警報始動点距離Ｌｓ２を最短時間で進むと想定したときの踏切警報開始時期ｔｓ２が、推定列車速度Ｖ２と列車最大加速度αと区間最高速度Ｖmax とを用いて算出される。それから、時間切れの待ちが再開され、時間が経過して時刻が踏切警報開始時期ｔｓ２になるまで車上装置５１から無線による新たな通知が届かないと無線式踏切警報制御装置５２では時間切れになる。そして、今度はそうなったとする。

時間切れが生じたと判定されると直ちに無線式踏切警報制御装置５２から踏切警報機２３に対して警報出力の開始制御がなされて、踏切警報機２３では警報灯が点滅するとともに警報音発生器から警報音が発せられる。踏切遮断機が並設されている場合、しゃ断桿が降下して踏切１２（踏切道）が閉められる。
こうして、踏切警報開始時期ｔｓ２には踏切警報が開始されるが、この時点では、列車１０が列車位置Ｐ２と踏切警報始動点位置ＡＤＣとの間にいるか精々踏切警報始動点位置ＡＤＣに到達しているかで踏切警報始動点位置ＡＤＣを超えていることはないので、踏切警報開始が適切になされる。しかも、列車１０が位置Ｐ３まで来る時刻ｔ３まで即ち次の無線交信まで踏切警報開始が遅れるという不所望な事態が起こることもない。

踏切警報の開始後も数秒に１回程度の頻度で無線通信により列車位置（自列車の先頭位置）と列車長（自列車の長さ）とを含む列車情報が車上装置５１から送信されて無線式踏切警報制御装置５２に届く。そして（図２（ｂ）参照）、踏切警報開始後は、無線式踏切警報制御装置５２で、列車情報が届く度に、踏切警報を停止する適切な時期を探るために、列車位置Ｐと列車最大減速度βとから踏切警報終了時期ｔｘが算出され、時間切れを待って踏切警報停止のための踏切警報制御が行われる。

これについても詳述すると、先ず、列車１０が位置Ｐ３まで来た時刻ｔ３に（図２（ｂ）の左側部分を参照）、そのときの列車位置Ｐ３が車上装置５１から無線式踏切警報制御装置５２に通知される。すると、それに応じて、無線式踏切警報制御装置５２では、推定列車速度Ｖ３が算出され、列車位置Ｐ３に先頭の位置する列車１０の最後尾から踏切警報終止点位置ＢＤＣまでの踏切警報終止点距離Ｌｘ３を最長時間で進むと想定したときの踏切警報終了時期ｔｘ３が、推定列車速度Ｖ３と列車最大減速度βとを用いて算出される。そして、時間が経過して時刻が踏切警報終了時期ｔｘ３になるまで車上装置５１から無線による新たな通知が届かないと無線式踏切警報制御装置５２では時間切れになるが、未だそうならないとする。

そうすると、踏切警報終了時期ｔｘ３より早い時刻ｔ４に（図２（ｂ）の中央部分を参照）、そのときの列車位置Ｐ４が車上装置５１から無線式踏切警報制御装置５２に通知される。そして、それに応じて、無線式踏切警報制御装置５２では、推定列車速度Ｖ４が算出され、列車位置Ｐ４から踏切警報終止点位置ＢＤＣまでの踏切警報終止点距離Ｌｘ４を最長時間で進むと想定したときの踏切警報終了時期ｔｘ４が、推定列車速度Ｖ４と列車最大減速度βとを用いて算出される。それから、時間切れの待ちが再開され、時間が経過して時刻が踏切警報終了時期ｔｘ４になるまで車上装置５１から無線による新たな通知が届かないと無線式踏切警報制御装置５２では時間切れになる。そして、今度はそうなったとする。

時間切れが生じたと判定されると直ちに無線式踏切警報制御装置５２から踏切警報機２３に対して警報出力の停止制御がなされて、踏切警報機２３では警報灯が滅灯するとともに警報音発生器が静かになる。踏切遮断機が並設されている場合は、しゃ断桿が上昇して踏切１２（踏切道）が開けられる。
こうして、踏切警報終了時期ｔｘ４には踏切警報が止むが、この時点では、列車１０が踏切警報終止点位置ＢＤＣを通過しているので、踏切警報停止が適切になされる。しかも、列車１０が位置Ｐ５まで来る時刻ｔ５まで即ち次の無線交信まで踏切警報の終了が遅れることが少ないうえ、その場合は直ちに踏切警報が止められるので、警報時間が短い。

そして、列車１０が踏切警報リセット点位置ＣＤＣを通過した後に、そのときの列車位置Ｐが車上装置５１から無線式踏切警報制御装置５２に通知されると、無線式踏切警報制御装置５２は、通過した列車１０の車上装置５１との無線通信に基づく監視状態をリセットして、他の列車１０の車上装置５１が無線通信可能範囲を入って来るのを待つ。
このように、無線式踏切警報システム５０にあっては、踏切警報開始時期と踏切警報停止時期を推定するに際し、従来とは異なる算出手法を用いて、推定列車速度Ｖが一瞬しか算入されないようにしたことにより、無線交信の時間間隔を従来より大きく広げても、踏切警報が適切に出力される。
また、車上装置５１が受信した踏切警報開始や踏切警報停止の情報と列車位置や保持データとの整合チェックを行うことにより、列車１０側の走行がより適切なものとなる。

図３にブロック図を示した本発明の無線式踏切警報システム６０が上述した実施例１のシステム５０と相違するのは、車上装置５１に代わる車上装置６１が無線送信する列車情報に列車種別も含ませるようになった点と、無線式踏切警報制御装置５２に代わる無線式踏切警報制御装置６２が列車種別に応じて幾つかの保持データを使い分けるようになった点である。
列車種別は、普通列車や特急列車などが典型例であり、列車の走行態様を分類するのに役立つ指標であるうえ、列車のダイヤ等から簡単かつ明確に定まるので、車上装置６１に設定するのも容易である。

無線式踏切警報制御装置６２は、列車最大加速度αと区間最高速度Ｖmax と列車最大減速度βについては列車種別毎にデータを保持しており、踏切警報開始時期算出手段５３に代わる踏切警報開始時期算出手段６３も、踏切警報終了時期算出手段５４に代わる踏切警報終了時期算出手段６４も、無線で受信した列車種別に該当する保持データが有るときはそれを用いるようになっている。なお、該当するデータが無いときや、列車種別が得られなかったときには、保持データのうち最も大きな値のものを用いるようになっている。
この場合、最早到達時刻や最遅通過時刻が個々の列車の走行態様に対応してより正確に算出されるので、警報時間割れ発生を防止しつつ警報時間を更に短縮することができる。

図４にブロック図を示した本発明の無線式踏切警報システム７０が上述した実施例１のシステム５０と相違するのは、車上装置５１に代わる車上装置７１が無線送信する列車情報に自列車の列車最大加速度と列車最高速度と列車最大減速度も含ませるようになった点と、無線式踏切警報制御装置５２に代わる無線式踏切警報制御装置７２が無線で受信した列車情報と保持データとを使い分けるようになった点である。
自列車の列車最大加速度と列車最高速度と列車最大減速度は、列車仕様から簡単かつ明確に定まるので、車上装置７１に設定するのも容易である。

無線式踏切警報制御装置７２では、踏切警報開始時期算出手段５３に代わる踏切警報開始時期算出手段７３が、列車最大加速度には受信データを優先採用するが、最高速度には受信データと保持データとを比較して値の小さい方を採用するようになっている。また、踏切警報終了時期算出手段５４に代わる踏切警報終了時期算出手段７４が、列車最大減速度に受信データを優先採用するようになっている。さらに、何れのデータについても、無線受信で的確に取得できなかったときには、保持データが演算に使用される。
この場合、最早到達時刻や最遅通過時刻が個々の列車の走行性能に対応してより正確に算出されるので、警報時間割れ発生を防止しつつ警報時間を更に短縮することができる。

［その他］
本願発明の無線式踏切警報システム５０，６０，７０は、有線式踏切警報装置２０の設備更新を契機として開発されたものであるが、併用も可能である。例えば、踏切警報装置２０の設置されている踏切と無線式踏切警報制御装置５２，６２，７２の設置された踏切とが同じ路線に混在していても良い。あるいは、踏切警報制御装置２２が老朽化していても踏切制御子２１は未だ使用できるような場合には、無線式踏切警報制御装置５２，６２，７２に踏切制御子２１の出力も取り込んで安全側を優先採用する等のことにより、一つの踏切に係る設備で協動させるようにしても良い。

本発明の無線式踏切警報制御装置および無線式踏切警報システムは、上記実施例で示した単線の場合に適用が限られる訳でなく、複線化されたところの踏切や複数路線の並走するところの踏切にも適用することができる。

１０…列車、１１…軌道、１２…踏切、
２０…踏切警報装置（踏切警報システム）、２１…踏切制御子（列車検知装置）、
２２…踏切警報制御装置（踏切制御装置）、２３…踏切警報機、
３０…踏切警報装置（踏切警報システム）、３１…列車制御装置（車上装置）、
３２…基地局、３３…踏切制御装置（踏切警報制御装置）、
４０…踏切制御システム（踏切警報システム）、
４１…車上装置、４２…拠点装置、４３…踏切制御装置（踏切警報制御装置）、
５０…無線式踏切警報システム、
５１…車上装置、５２…無線式踏切警報制御装置（踏切制御装置）、
５３…踏切警報開始時期算出手段、５４…踏切警報終了時期算出手段、
５５…時間切れ警報制御手段、
６０…無線式踏切警報システム、
６１…車上装置、６２…無線式踏切警報制御装置（踏切制御装置）、
６３…踏切警報開始時期算出手段、６４…踏切警報終了時期算出手段、
７０…無線式踏切警報システム、
７１…車上装置、７２…無線式踏切警報制御装置（踏切制御装置）、
７３…踏切警報開始時期算出手段、７４…踏切警報終了時期算出手段、
ＡＤＣ…踏切警報始動点位置、
ＢＤＣ…踏切警報終止点位置、ＣＤＣ…踏切警報リセット点位置、
Ｖmax…区間最高速度、Ｐ１〜Ｐ５…列車位置、ｔ１〜ｔ５…時刻、
Ｖ１〜Ｖ４…推定列車速度、α…列車最大加速度、β…列車最大減速度、
ｔｓ…踏切警報開始時期、Ｌｓ…踏切警報始動点距離、
ｔｘ…踏切警報終了時期、Ｌｘ…踏切警報終止点距離

Claims (4)

1. 列車に搭載されて列車位置を含む列車情報を無線で送信する車上装置と、前記列車の走行する軌道の踏切に臨んで設置された踏切警報機と、地上側に設置されていて前記車上装置から無線で列車情報を受信するとともに該列車情報に含まれている列車位置に基づき前記踏切への前記列車の接近及び通過を判定して前記踏切警報機の警報出力を制御する無線式踏切警報制御装置とを備えた無線式踏切警報システムであって、前記無線式踏切警報制御装置が、前記踏切に係る踏切警報始動点位置と区間最高速度と列車最大加速度とをデータ保持していて、無線で列車位置を取得する度にその列車位置に基づいて前記踏切への列車接近判定と前記踏切警報機の警報出力制御とを行うが、その際、その列車位置の変化から列車速度を算出し、その列車速度と前記列車最大加速度と前記区間最高速度とを用いて前記列車の前記踏切警報始動点位置への最早到達時刻を推定し、この推定時刻を踏切警報開始時期として時間切れが生じたときに前記踏切警報機に警報出力を開始させるようになっている、ことを特徴とする無線式踏切警報システム。
2. 制御対象の踏切警報機の臨設された踏切に係る踏切警報始動点位置と区間最高速度と列車最大加速度とをデータ保持していて、列車の車上装置から無線で列車位置を取得する度にその列車位置に基づいて前記踏切への列車接近判定と前記踏切警報機の警報出力制御とを行う無線式踏切警報制御装置であって、無線で列車位置を取得した列車位置の変化から列車速度を算出し、その列車速度と前記列車最大加速度と前記区間最高速度とを用いて前記列車の前記踏切警報始動点位置への最早到達時刻を推定し、この推定時刻を踏切警報開始時期として時間切れが生じたときに前記踏切警報機に警報出力を開始させることにより、前記踏切への列車接近判定と前記踏切警報機の警報出力制御とを行うようになっていることを特徴とする無線式踏切警報制御装置。
3. 前記車上装置が、無線で送信する列車情報に列車長も含めるようになっており、前記無線式踏切警報制御装置が、前記踏切に係る踏切警報終止点位置と列車最大減速度もデータ保持していて、前記踏切警報機に警報出力を開始させた後は、無線で列車位置を取得する度に、その列車位置に基づいて前記踏切に係る列車通過判定と前記踏切警報機の警報出力制御とを行うが、その際、その列車位置の変化から列車速度を算出し、その列車速度と取得済み列車長と前記列車最大減速度とを用いて前記列車の前記踏切警報終止点位置からの最遅通過時刻を推定し、この推定時刻を踏切警報終了時期として時間切れが生じたときに前記踏切警報機に警報出力を停止させるようになっている、ことを特徴とする請求項１記載の無線式踏切警報システム。
4. 前記踏切に係る踏切警報終止点位置と列車最大減速度もデータ保持していて、前記踏切警報機に警報出力を開始させた後は、無線で列車位置を取得する度に、その列車位置に基づいて前記踏切に係る列車通過判定と前記踏切警報機の警報出力制御とを行うが、その際、その列車位置の変化から列車速度を算出し、その列車速度と取得済み列車長と前記列車最大減速度とを用いて前記列車の前記踏切警報終止点位置からの最遅通過時刻を推定し、この推定時刻を踏切警報終了時期として時間切れが生じたときに前記踏切警報機に警報出力を停止させるようになっている、ことを特徴とする請求項２記載の無線式踏切警報制御装置。

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