JP5800697B2 - 鉄道信号保安システム - Google Patents

Description

本発明は在線位置検知を車上位置申告で行う鉄道信号保安システムに関するものである。

在線位置検知を車上位置申告で行う方式は、下記特許文献１、２にみられるように、車上装置が主体となり、軌道に設置された地上子からの位置情報と、速度発電機によって算出される在線位置認識を照査し、無線を介して地上装置へ送信する方式である。

こうした車上位置申告方式は、下記特許文献３にみられるような、レールを電気回路の一部に用いて列車の車輪がレールを短絡させることで在線位置を認識する軌道回路方式と比較して、多くの現場機器を減らすことができ、保守に要する費用を抑えることができる。

近年、車上位置申告方式はＣＢＴＣシステムとして、在線位置情報を車上装置が無線を使って送信し、地上装置がその在線位置情報を受信して制御を行っているが、車上位置申告方式において列車走行中に車上位置申告装置が故障した場合、地上装置の連動の論理を有する連動装置が把握している在線認識位置と、実在線位置が不一致となることがあり、信号保安装置として安全性に問題がある。

安全性に問題のある例として、列車を駅構内の待避ホームに停車させ、後続する特急列車等を通過させる場合を想定する。
この場合には、列車を待避ホームに進入させるべく転てつ器を切り換えて鎖錠するが、場内信号機が一旦進行を現示した後、駅構内で発生した事故の発生等に伴い、列車がその信号機の外方（信号機の手前の区間）の一定区間に接近または進入しているときに、この列車の進路を取り消して緊急停止させるべく、信号機が突然に停止現示することが起こり得る。

この場合、信号機が停止を現示しても、列車が止まり切れず、信号の内方（信号機の先の区間）に進入するおそれがある。だからといって、転てつ器の鎖錠を解錠して切り換え得る状態にするのは脱線を招く危険がある。そこで、この一定区間を接近鎖錠区間として、転てつ機の切り換えを行われないよう鎖錠を行っている。
ただし、列車運行管理上、転てつ器の鎖錠を際限なく継続することはできないので、停止信号の現示から列車が確実に信号機の外方に停車するまでに要する、時素時間と称される時間経過後に、鎖錠の解除を行うようにしている。

特開平１１−１１５７６０号公報 特開２００９−６１８９２号公報 特許第３５７７５８８号公報

ところが、車上位置申告装置が故障し、地上装置の在線認識位置と実在線位置が不一致となった状態で、上述のように、進路の取消しを行って信号機の停止現示を行った場合、地上装置側では列車の停止位置が正確に特定できず、実際の停車位置が転てつ器をまたがる、てつ査区間にあるにもかかわらず、地上装置の在線認識は場内信号機外方となる場合がある。この状態で上述の時素時間の経過に伴い、転てつ器の鎖錠を解除した後、列車を進行させると、列車が脱線する可能性がある。

信号保安システムにおいては、このような万一の場合でも、上述の不正解錠による脱線の危険を確実に回避する必要があるため、てつ査区間には、レールを電気回路の一部に用いて列車の車輪がレールを短絡させることで、在線位置識する軌道回路方式を敷設して安全性を確保する必要がある。したがって、車上申告方式は軌道回路方式と比較し、現場機器を減らし、保守費用を低減できるという利点があるものの、こうした接近鎖錠区間の周辺には、従来の軌道回路方式を一部採用せざるを得ないという問題があり、信号保安システムの複雑化を招き、現場機器、保守費用の削減に限界が生じていた。

そこで、本発明では、進路取消し時における連動装置の連動論理に、時素解錠時の条件として、車上装置の故障情報が正常であることを付加した信号保安システムを構築する。
より具体的には、列車の走行距離を算出する速度発電機と、前記列車の軌道に設置された地上子からの位置情報および前記走行距離に基づいて前記列車の在線位置情報を算出する在線位置情報申告装置と、前記在線位置情報を地上装置に対して送信する送受信機と、前記在線位置情報と前記地上装置から受信する制御情報に基づいて停止パターンを検索する制御部と、を備える車上装置と、前記在線位置情報に基づいて前記列車の在線位置を認識する前記地上装置と、を有する信号保安システムにおいて、前記車上装置は、前記在線位置情報の有無、または前記制御情報の受信の有無、または前記停止パターンの検索可否の少なくともいずれかの異常を検知可能な故障状態検知装置を設け、異常が検知された際に、故障情報を前記地上装置に送信し、当該地上装置は、前記列車が接近鎖錠区間に在線中に、前記故障情報を受信した場合、時素時間の経過後に、進路取消しが実施される場合、接近鎖錠の解錠を防止するための進路取消停止命令を送出するようにした。
上記の信号保安システムにおいて、前記地上装置は前記故障情報に基づいて、当該故障状態を取入れて、進路復位設定を行う連動装置を制御するようにしてもよい。
また、前記地上装置は、信号機相互間、信号機と転てつ装置の相互間を関連づけることができ、列車制御装置も併せ持つ連動装置を有するものとするとよい。
さらに、前記地上装置は前記連動装置と前記列車制御装置が別体の場合、在線位置情報と故障情報を前記車上装置と前記地上装置との間の付加したインタフェースにより、前記在線位置情報に故障情報を付加すればよい。

本発明によれば、故障状態検知装置により異常が検知された際には、故障列車が接近鎖錠区間を走行中に、進路の取消しを実施しても、時素時間の経過にかかわらず、接近鎖錠の解錠を防止するようにしたから、接近鎖錠区間の周辺に、軌道回路方式による在線位置検知を行うためのシステムや現場機器の導入をすることなく、転てつ器の鎖錠を確実に継続させ、安全を確保することができるので、信号保安システムを簡略化するとともに、現場機器、保守費用を最大限削減することが可能になる。

車上装置の詳細ブロック図である。 地上装置の機能構成を示すブロック図である。 在線位置情報申告装置のフロー図である。 車上装置の電送フォーマット図である。 故障状態検知装置のフロー図である。 地上装置の進路取消し時の接近鎖錠解錠処理を示すフロー図である。 列車が接近鎖状区間を走行中の状態を示す図である。 実列車位置が場内信号機の内方にある状態で、不正解錠が防止される様子を示す図である。

本実施例においては、要は、図１に示す列車１の車上装置の制御部１０に故障状態検知装置１１を設け、在線位置情報申告装置１２と故障状態検知装置１１の両情報を地上装置４への電文へ付加して送信するようにインタフェースを設計するもので、以下詳細に説明する。

車上装置は送受信器１３と制御部１０で構成されている。送受信器１３は無線アンテナ１４を介して地上装置４と車上装置間の情報を送受信する装置である。送受信方法は無線機を使った空間を介して行う。制御部１０は地上装置４との送受信情報から車上装置を制御し、列車速度が適切であるかを監視する装置である。監視は地上装置４からの情報と速度発電機１５からの列車速度信号を照査して行う。適切な速度を超過している場合、制御部１０は適切な速度まで自動的に減速するようブレーキ命令を出力する。

制御部１０は在線位置情報申告装置１２と故障状態検知装置１１を設けているが、両装置は各々独立して機能しており、送受信器１３が在線位置情報と故障情報を電文情報に乗せて地上装置４へ一定周期で送信している。

在線位置情報申告装置１２は、軌道に設置された地上子からの位置情報と、速度発電機１５から信号から算出される走行距離とに基づいて、在線位置認識を照査し在線位置情報を作成する。
制御部１０は速度発電機１５からの在線位置情報と地上からレールを介して受信する制御情報を基に停止パターンを検索し、その停止パターンと実際の速度を照査して自動ブレーキ要否を判断している。
故障状態検知装置１１は速度発電機１５が故障し、在線位置情報がない場合、故障と判断するフェールセーフ方式を採用しており、在線位置情報があっても、制御情報が受信できていない場合も故障と判断し、さらに、在線位置情報、制御情報が共にあっても停止パターンが検索できなければ故障と判断する。このように、故障と判断したとき、在線位置情報申告装置１２からの位置情報に、対応する故障情報を付加した上で、送受信器１３に出力する。
一方、送受信器１３は地上装置と故障状態検知装置１１との情報の送受信を行い、地上装置４は受信した信号に故障情報が付加されている場合、故障状態検知装置１１が故障したと認識し、緊急停止情報を車上装置へ送信して列車を停止させることで安全性を保つ。
なお、送受信器１３が故障した場合、送受信が不能であれば車上装置、地上装置４は、それぞれ無信号を検知することで列車は緊急停止する。さらに、送受信器１３が故障して、所定の信号を継続的に送受信し続けた場合、車上装置はパターン検索ができないことで緊急停止を行う。

ここで、地上装置４は連動装置と列車制御装置で構成されている。連動装置は支障する信号機相互間、信号機とその進路に関係のある転てつ器間、互いに競合する転てつ器間相互間、列車と信号機あるいは転てつ器間等に必要な電気的又は機械的に連鎖関係を付けた装置である。
一方、列車制御装置は列車に対し、列車が線路の条件により列車の運転速度が制限される箇所までに、当該箇所を含む区間の制御情報が指示する運転速度まで列車の速度を減速させ、かつ、列車が停止を指示する制御情報を示す区間の終端までに停止することができる運転速度を指示する制御情報を連続して示す装置である。

図２は地上装置４の機能構成を示すブロック図である。地上装置４は、連動装置６と、列車制御装置９からなり、連動装置６は、転てつ器、信号機、軌道回路等の現場周辺機器状態情報を受信して、現場周辺機器設定装置６（１）、進路予約設定装置６（２）、進路取消停止設定装置６（３）、進路復位設定装置６（４）の順に制御を行い、現場周辺機器制御情報を送信する。
本実施例においては、連動装置６内の進路取消停止設定装置６３により故障状態検知装置１１で付加された故障情報を判定し、故障情報が判定された場合、列車制御装置９はこの車上装置情報を、無線アンテナを介して受信し、該当する列車に対し、列車停止情報作成装置９１により列車停止情報を送信したり、あるいは、緊急停止情報作成装置９２により緊急停止情報を送信して列車制御を行う。

図３は在線位置情報申告装置１２の動作を示すフローチャートである。在線位置情報申告装置１２は、Ｓ１２１で在線位置情報作成指令を送信し、Ｓ１２２で速度発電機からの列車速度信号を受信し、Ｓ１２３で線路情報を読み込み、列車速度信号と線路情報に基づいて在線位置を算出する。Ｓ１２４で、その在線位置情報を一定時間毎に故障状態検知装置１１への送信を行い、再びＳ１２１による在線位置情報作成指令の送信を繰り返す。

図４は車上装置からの電送フォーマットを示す。車上装置の制御部１０で作成される車上装置情報は、連動装置６、列車制御装置９を制御するための在線位置情報１９を電送している。在線位置情報申告装置１２で作成された車上装置情報は、故障状態検知装置１１から故障情報２０が出力された場合にこれを付加する。連動装置６は、進路取消設定時に故障情報２０が付加された在線位置情報１９を判断し、進路復位設定を行う。なお、１８は電送情報の先頭を示すフラグを、２１は誤り検出を行うためのＣＲＣ符号を示している。

図５は故障状態検知装置１１の動作を示すフローチャートである。
故障状態検知装置１１は、Ｓ１１１で、故障情報を作成する際の初期値を故障状態と設定している。Ｓ１１２で、在線位置情報申告装置１２からの在線位置情報を受信しているか否かを判断し、受信していると判断し、しかもＳ１１３で在線位置情報が妥当な情報であると判断した場合、Ｓ１１４で、送受信器１３への車上装置情報を作成し、故障情報を正常情報に切り換えた上で、Ｓ１１５でこの正常情報とともに送信する。
Ｓ１１２、あるいはＳ１１３で、在線位置情報申告装置１２からの在線位置情報に異常が発生したことが判断された時、故障状態検知装置１１は、Ｓ１１６で在線位置情報申告装置１２からの電文の受信応答状況を要素として故障情報を初期値（故障状態）とし、Ｓ１１４で作成する車上装置情報に付加し、Ｓ１１５で送受信器１３へ送信する。なお、故障状態検知装置１１は、それ自体が故障した場合に備え、故障情報を正常と作成できないことを判定して故障検知する機能を実装している。

在線位置情報申告装置１２が故障した場合、在線位置情報申告装置１２は在線位置情報を送信しないか、誤った在線位置情報を送信し続けることが考えられる。この時、故障状態検知装置１１はその情報を妥当か判断して故障情報を作成し、車上装置情報に付加して送受信器へ送信する。

車上装置の制御部１０における在線位置情報申告装置１２や故障状態検知装置１１自体が故障した場合、地上装置は受信または未受信となる車上装置情報から故障状態を判断し、車上装置故障として認識する。そして、列車制御装置は緊急停止情報を作成し、列車に緊急停止情報を送信し、進路取り消しを行う。

図６は地上装置４の連動装置６で行われる進路取消し時の接近鎖錠解錠処理を示すフローチャートである。
Ｓ６１で進路取消しを開始すると、Ｓ６２で在線区間が進路鎖錠区間か否か判断し、進路鎖錠区間の場合、Ｓ６３で進路鎖錠区間処理を行い、この進路鎖錠区間処理が終了すると、Ｓ６４で進路復位命令を送出する。
一方、Ｓ６２で在線区間が進路鎖錠区間でないと判断した場合、Ｓ６５で列車が転てつ器７の鎖錠を行う接近鎖錠区間に在線してか否かを判断する。接近鎖錠区間に在線していない場合、Ｓ６４で進路復位命令を送出する。
接近鎖錠区間に在線している場合、Ｓ６６により、車上装置の故障判断を行い、車上装置が故障していることが確認された場合、Ｓ６８で進路取消停止命令を送出し、進路を取消して停止させ、接近鎖錠の解錠を防止する。
一方、Ｓ６６により、車上装置が正常と判断され、Ｓ６７により、時素経過が完了するまでの間、正常状態が継続していることが確認された場合のみ、Ｓ６９で接近鎖錠解錠処理を行い、この処理が終了するとＳ６４で進路復位命令を送出する。
このように、列車１が接近鎖錠区間に在線している状態で、車上装置が故障している場合は、Ｓ６８で進路取消停止命令を送出して接近鎖錠の解錠を防止し、車上装置が時素経過時間の間、正常状態を継続しているのみ、Ｓ６９で接近鎖錠解錠処理を行うので、接近鎖錠区間の周辺に、軌道回路方式による在線位置検知を行うためのシステムや現場機器の導入をすることなく、転てつ器の鎖錠を確実に継続させ、安全を確保することが可能となる。

図７を用いて、本実施例の動作を説明する。
列車１は進路８の接近鎖錠区間５を走行中であり、駅２には場内信号機３がある。駅構内には転てつ器７が設置されている。

場内信号機３の外方の接近鎖錠区間５に在線中に列車１の在線位置情報申告装置１２が故障した時、故障状態検知装置１１は送受信器１３から無線アンテナ１４を介して地上装置４に故障情報が付加された在線装置情報を送信する。

同時期に連動装置６が進路８の取消しを行うと、場内信号機３は進行信号から停止信号を現示する。転てつ器７は、故障情報が付加されていない場合は、時素時間分鎖錠を行う。

列車１は直ちに緊急停止するが、停止するまでの十分な停止距離が得られなく、場内信号機３の内方に停車する。

一方、故障情報が付加されている場合は、地上装置４は列車１の最終的な位置認識を在線位置情報申告装置１２が故障する直前の場内信号機３の外方である接近鎖錠区間５としているが、実列車位置は図８に示す場内信号機３の内方になっている可能性がある。

したがって、故障情報が付加されている場合は、時素時間の経過にかかわらず、進路８の鎖錠は継続され、転てつ器７の鎖錠も継続する。結果、新たに列車１６の出発進路１７を構成しようとしても、転てつ器７が転換できず、不正解錠が防止され、進路１７が構成されないので、列車１が脱線する可能性はなくなり、保守員等により、列車１６を安全な分岐線等への誘導が確実に終了したことが確認された後、修理が行われる。このように、本実施例によれば、在線位置情報申告装置が異常の列車の走行のみに適切待避等を行うことができ、地上装置や車上装置の位置申告装置が正常な他の列車の走行には影響を与えない。

なお、この間、列車１の進路８に関係する鎖錠は掛かり続けるが、進路８に関係しない駅２の連動設備については列車１に影響を受けずに制御することができる。

なお、本実施例において、列車制御装置と連動装置が一体化された地上装置を採用したが、列車制御装置と連動装置が地上装置を採用しても問題はない。

以上説明したように、本発明によれば、故障状態検知装置により異常が検知された際には、故障列車が接近鎖錠区間を走行中に、進路の取消しを実施しても、時素時間の経過にかかわらず、接近鎖錠の解錠を防止するようにしたから、接近鎖錠区間の周辺に、軌道回路方式による在線位置検知を行うためのシステムや現場機器の導入をすることなく、転てつ機の鎖錠を確実に継続させ、安全を確保することができるので、現場機器、保守費用を最大限削減することが可能な信号保安システムとして広く採用されることが期待される。

１ 列車 ２ 駅
３ 場内信号機 ４ 地上装置
５ 接近鎖錠区間 ６ 連動装置
７ 転てつ器 ８ 進路
９ 列車制御装置 １０ 制御部
１１ 故障状態検知装置 １２ 在線位置情報申告装置
１３ 送受信機 １４ 無線アンテナ
１５ 速度発電機 １６ 列車
１７ 進路 １８ フラグ
１９ 在線位置情報 ２０ 故障情報
２１ ＣＲＣ符号

Claims (5)

1. 列車の走行距離を算出する速度発電機と、前記列車の軌道に設置された地上子からの位置情報および前記走行距離に基づいて前記列車の在線位置情報を算出する在線位置情報申告装置と、前記在線位置情報を地上装置に対して送信する送受信機と、前記在線位置情報と前記地上装置から受信する制御情報に基づいて停止パターンを検索する制御部と、を備える車上装置と、
   前記在線位置情報に基づいて前記列車の在線位置を認識する前記地上装置と、を有する信号保安システムにおいて、
   前記車上装置は、前記在線位置情報の有無、または前記制御情報の受信の有無、または前記停止パターンの検索可否の少なくともいずれかの異常を検知可能な故障状態検知装置を設け、異常が検知された際に、故障情報を前記地上装置に送信し、
   当該地上装置は、前記列車が接近鎖錠区間に在線中に、前記故障情報を受信した場合、時素時間の経過後に、進路取消しが実施される場合、接近鎖錠の解錠を防止するための進路取消停止命令を送出することを特徴とする信号保安システム。
2. 前記車上装置は、前記在線位置情報に、前記在線位置情報の有無、または前記制御情報の受信の有無、または前記停止パターンの検索可否のいずれかの異常に対応する前記故障情報を付加して前記地上装置に送信することを特徴とする請求項１に記載の信号保安システム。
3. 前記地上装置は前記故障情報に基づいて、当該故障状態を取入れて、進路復位設定を行う連動装置を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の信号保安システム。
4. 前記地上装置は信号機相互間、信号機と転てつ装置の相互間を関連づけることができ、列車制御装置も併せ持つ連動装置を有することを特徴とする請求項１または２に記載の信号保安システム。
5. 前記地上装置は前記連動装置と前記列車制御装置が別体の場合、在線位置情報と故障情報を前記車上装置と前記地上装置との間の付加したインタフェースにより、前記在線位置情報に故障情報を付加することを特徴とする請求項４に記載の信号保安システム。

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