JP6242760B2 - 故障検知システム、故障検知装置及びその検知方法 - Google Patents

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Description

本発明は、故障検知システム、故障検知装置及びその検知方法に関する。
車両の信号保安装置の従来技術として、特開2011−57051号公報(特許文献1)ないし特開2009−46035号公報(特許文献2)記載の技術がある。特許文献1の技術は、デジタルATC装置(保安制御装置)の隣接する論理部を相互に専用LANで接続し、制御境界軌道回路において列車進入側論理部と送信器を接続し、列車進出側論理部と受信器を接続する構成とする。そして、列車進入側論理部は上記専用LANを介して送信器へ送信したTD電文の内容を列車進出側論理部へ送信し、列車進出側論理部において受信器より受信したTD電文の内容の正当性の確認を行う技術である。
特許文献2の技術は、鉄道車両に搭載される保安制御装置に関し、保安制御装置用の地上子の異常、設置不良、設定データの異常を検出する地上子チェックシステムを提供する技術である。つまり、走行する列車に搭載され列車走行時に地上子から収集した電文の内容に基づき、列車の停止制御、速度制限制御を行う保安装置、及び、保安装置の記録機能により採取した地上子の記録地上子データと、予め作成されている地上子の台帳地上子データとを比較する地上子データチェックシステムを備え、地上子の設置間隔、情報種別、信号機種別、信号現示コード、停止信号機までの距離、制限速度等の保安装置の制御に必要なデータの相違点を出力する地上子チェックシステム。保安装置は、搭載した列車の走行により収集した地上子データを地上子検測用として専用に記録する領域を持つ地上子チェックシステムに関する技術である。
特開2011−57051号公報 特開2009−46035号公報
しかしながら、従来技術の車両の信号保安装置において、保安制御装置(以下、制御装置)では、隣接する制御装置が地上子へ出力している電文情報を知るような機能はない。また、複数の隣接した制御装置の状態(例えば、MA(Moving Authority)情報)が同じでないものを故障と判定する機能も有していない。
そのため、制御装置の異常、設置不良、設定データの異常、機能不全を検出することができないため、車両の運行に影響したり、想定しない位置で停止したりする等の問題が発生する可能性がある。
そこで、本発明では、複数の制御装置の出力情報を相互に比較して制御装置の故障・異常を検出する故障検知装置を提供することを目的とする。
本発明の故障検知装置は、信号機を制御する制御装置で停止信号を現示している信号機を制御する制御装置を含む複数の制御装置が地上子へ送信する情報を、相互に比較して故障した制御装置を特定する。
本発明では、制御装置の故障・異常を迅速に検出でき、運行する列車ダイヤの乱れを抑制できる。前述以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
図1は、本実施例でのATPシステムと隣接する制御装置の故障検知方法のイメージである。 図2は、装置の内部構成図である。 図3は、第1の異常判定テーブルの構成例である。 図4は、第2の異常判定テーブルの構成例である。 図5は、故障判定処理を示すフローチャート図である。
以下、図面を参照しながら実施の形態を説明する。なお、以下の説明では、「管理テーブル」等の表現にて各種情報を説明することがあるが、各種情報は、テーブル以外のデータ構造で表現されていてもよい。また、データ構造に依存しないことを示すために「管理テーブル」を「管理情報」と呼ぶことができる。
また、「プログラム」を主語として処理を説明する場合がある。そのプログラムは、プロセッサ、例えば、MP(Micro Processor)やCPU(Central Processing Unit)によって実行されるもので、定められた処理をするものである。なお、プロセッサは適宜に記憶資源(例えばメモリ)及び通信インターフェース装置(例えば、通信ポート)を用いながら処理を行うため、処理の主語がプロセッサとされてもよい。プロセッサは、CPUの他に専用ハードウェアを有していても良い。コンピュータプログラムは、プログラムソースから各コンピュータにインストールされても良い。プログラムソースは、例えば、プログラム配布サーバ又は記憶メディアなどで提供されるものであっても良い。
また、各要素、例えば、コントローラは番号などで識別可能であるが、各要素を識別可能な情報であれば、名前など他種の識別情報が用いられても良い。本実施例の図及び説明において同一部分には同一符号を付与しているが、本発明が本実施例に制限されることは無く、本発明の思想に合致するあらゆる応用例が本発明の技術的範囲に含まれる。また、特に限定しない限り、各構成要素は複数でも単数でも構わない。
図1は、本実施例でのATPシステムと隣接する制御装置の故障検知方法のイメージである。本実施例では、鉄道信号制御装置1におけるATP(Auto Train Protection)装置11の故障を検知する方法について説明する。このATP装置11は、自動信号機111/121/131/141の現示情報を制御装置112/122/132/142に取込み、制御装置112/122/132/142から線路上に設置した地上子113/123/133/143へ区間最高速度や、停止位置情報であるMA(Moving Authority)の電文を送信する。列車16/17に搭載された車上装置(図示せず)は地上子113/123/133/143からこの電文を受信し制御装置112/122/132/142からの情報をブレーキパターンの計算等に利用する。
駅間の自動信号機111/121/131/141は、内方に列車17が在線するR(Res:停止)現示の信号機111(列車16の後方)を起点に、その列車の進行方向に対してひとつ後方の信号機121はYY(Yellow−Yellow:警戒)現示、さらにひとつ後方の信号機131はY(Yellow:注意)現示、その後方の信号機141はG(Green:進行)現示という規則性を持っている。この4つの信号機に属する4つの制御装置が出力するMAは、前方のR現示の信号機111から最後方のG現示の信号機141まで同じ値(ないし同一情報)となる。本実施例では、この規則性を利用して4つの制御装置のMAの整合性をチェックし、同値でない制御装置が存在する場合、その制御装置を故障と判定する。そして、故障と判定された制御装置は自制御装置が故障しているという情報を駅の機器室にあるMPC(Monitoring Personal Computer)151へ通知し、MPC151は主中央管制室(指令室)(Operations Control Center:OCC)10にあるTMS(Train Monitoring System)101へ通知する。なお、図1のように駅15に、複数のMPC151/152/153を設けて、各MPCでMAを取得することもできる。
また、4つの制御装置のMAをネットワーク154経由で駅15にあるMPC151が取得して、MAの整合性をチェックすることで、制御装置の健全性の確認と故障となっている制御装置の特定を行うこともできる。
更に、複数のMPCが同時に4つの制御装置のMAを取得し、それぞれのMPCでMAの整合性をチェックし、その結果をMPC同士が確認することもできる。なお、実施例では、制御装置の数を4台としたが2台、3台ないし5台以上でも故障検知を行うことができる。MPCの数も同様である。
図2は、装置の内部構成図である。装置20としては、TMS101、制御装置112/122/132/142、MPC151/152/153が該当する。装置20は、CPU21、メモリ22、記憶部23、入力部24、出力部25、表示部26、通信部27の構成要素を備える。
CPU21は、装置20全体を制御するプロセッサである。メモリ22は、各種プログラム及び各種データなどを一時的に記憶するデバイスである。記憶部23は、各種プログラム及び各種データなどを恒久的に記憶するデバイスで、例えばHDD(Hard Disk Drive)、装置起動プログラムや装置診断プログラムなどを格納するフラッシュメモリである。入力部24は、入力を受け付けるデバイスで、例えば、キーボードやアナログ信号入力装置、デジタル信号入力装置などである。
出力部25は、情報やデータを出力するデバイスで、例えば、スピーカやプリンタ、アナログ信号出力装置、デジタル信号出力装置である。表示部26は、情報やデータを表示するデバイスで、例えば、液晶ディスプレイや小型液晶モニタである。通信部27は、ネットワーク18/154を介しユーザ端末、他のサーバや他の装置との間を接続するデバイスである。以上の構成要素は内部バスで相互に接続される。なお、点線の表記した表示部26を装置20に備えない構成もできる。また、装置20の製造コストを削減するため、他の構成要素も省いて簡素化した構成も可能である。
図3は、第1の異常判定テーブルの構成例である。異常判定テーブル30は、制御装置間で取得された各MAないしMPC(例えば、MPC151)が取得した各MAで制御装置の健全性を判定するテーブルである。“A”は制御装置112のMA、“B”は制御装置122のMA、“C”は制御装置132のMA、“D”は制御装置142のMAである。正常なMAの値を“1”、異常なMAの値を“0”とする。
“A”から“D”が全て“1”であれば(表中のNo.1)、全ての制御装置が正常であると各制御装置ないしMPC151は判断する。例えば、“B”が“0”であると(表中のNo.3)、各制御装置またはMPC151は、制御装置122が異常で故障の可能性があると判断し、その情報を故障と検知した自制御装置からMPC151へ、ないしMPC151からOCC10のTMS101へ通知する。
図4は、第2の異常判定テーブルの構成例である。異常判定テーブル40は、各制御装置のMAを、MPC151、MPC152、MPC153が取得した各MAで制御装置の健全性を判定するテーブルである。“A”から“D”は図3で定義したものと同じで、正常及び異常なMAの定義も同じである。
各MPCが取得した制御装置112から制御装置142のMAが全て“1”であれば、各MPCは全ての制御装置が正常であると判断する(表中のNo.1−1)。MPCで取得したMAの1つが“0”、例えば、No.1−2のようにMPC153が取得したMAで“B”が“0”となっている場合がある。MPC153は、制御装置122を異常と判定する。しかしながら、MPC151及びMPC152は、取得したMAが全て“1”であるので、全ての制御装置が正常と判断する。そのため、MPCは多数決論理で全ての制御装置は正常と判断する。なお、この場合ではMPC153自体が故障している可能性があることを把握できる。
また、MPCで取得したMAの1つが“0”、例えば、No.3−1のように全てのMPCが取得したMAで“D”が“0”となっている場合がある。MPCは、制御装置132を異常と判定する。また、No.3−4のようにMPC151及びMPC152が取得したMAで“D”が“0”であるので、MPC151及びMPC152は、制御装置142が異常と判断する。
一方、MPC153が取得した“D”が“1”であるので、MPC153は全ての制御装置を正常と判断する。そのため、MPC151及びMPC152での健全性判断と、MPC153での健全性判断が異なるが、前述のように多数決理論で制御装置142が異常と判断する。なお、この場合においても多数決理論で少数派となるMPC153自体が故障している可能性も把握できる。本実施例では多数決理論で説明を行ったが、必ずしも多数決理論とする必要はなく、例えばMPCごとに信頼度を設定し、信頼度の高いMPCのMAを優先的に採用する方式を取ってもよい。また、多数決理論で同数の場合は、いずれも異常と判断してもよいし、いずれか一方を異常としてもよいし、更に別の健全性の判断を行っても良い。
なお、全てのMPCで取得したMAが一致しない場合、再度MAを取得して比較することで、制御装置及びMPCの健全性を確認することもできる。
図5は、故障判定処理を示すフローチャート図である。処理の主体を制御装置のCPU21とするが、MPCのCPUでもよい。また、本処理は各制御装置で並行して実行され、健全性のチェックと異常制御装置の検知を行う処理である。
S501で、CPU21は、各制御装置からMA値を取得する。次に、CPU21は、取得したMAが全て一致(A=B=C=D)するかを判断する。全て一致する場合(Yes)、CPU21はS501を実行するため、再びMA値を取得する。MA全てが一致しない場合(No)、異常な制御装置があると判断しCPU21はS502を実行する。
S502で、CPU21は、取得したMAを異常判定テーブル30に照合し、異常制御装置を特定する。例えば、“D”が“0”であれば、CPU21は、異常判定テーブル30のNo.5より制御装置142が異常であると判断する。なお、MPC151でMA値を照合する場合も異常判定テーブル30で行う。また、2つ以上のMPCでMA値を照合する場合は、異常判定テーブル40で行う。
S503で、CPU21は、特定した異常な制御装置の情報をMPC(例えば、MPC151)経由でOCC10(主中央管制室(指令室))のTMS101へ異常通知(異常制御装置の存在とその状態情報など)を行う。
S504で、異常な制御装置のCPU21は、再起動するための自己リセットを実行する。
S505で、異常な制御装置のCPU21は、再立ち上げ後(起動完了後)に異常ジャーナル情報を駅15のMPC151に送信する。MPC151は、受信した異常ジャーナル情報を表示部26に表示して保守員等の装置管理者に通知する。そして、MPC151は、異常原因を解析して、その解析情報である異常ジャーナル情報をTMS101に転送する。異常ジャーナル情報を受信したOCC10では、異常に対する保守対応を検討する。
S506で、CPU21は、再び取得したMAが全て一致(A=B=C=D)するかを判断する。全て一致する場合(Yes)、CPU21は全ての制御装置が正常状態であると判断しS501を実行する。MA全てが一致しない場合(No)、CPU21は、異常な制御装置があると判断しS507を実行する。
S507で、CPU21は、取得したMAを異常判定テーブル30に照合し、異常制御装置を特定する。この動作は、S502と同じである。
S508で、CPU21は、同一制御装置が2回連続して異常となったかを判断する。同一制御装置であれば(Yes)、CPU21はS509を実行する。同一制御装置でなければ(No)、CPU21はS503を実行し、S507で特定した異常制御装置の情報をOCC10に通知する。
S509で、異常制御装置のCPU21は、装置全体の動作を停止させる。
以上説明したように、隣接する制御装置で停止信号を現示している信号機を制御する制御装置を起点に後方の信号機を制御する制御装置が地上子へ送信するMA情報を用い、複数の制御装置のMA情報を相互に比較することで、故障した制御装置を特定できる。そのため、故障した制御装置を指令室へ迅速に通知でき、保守要員の到着及び制御装置の交換を素早く行う事ができる。これにより、運行する列車ダイヤの乱れを抑制できる。
なお、本実施例では、制御装置のMA情報を比較し健全性を判断したが、制御装置の状態情報、例えば、診断プログラムの実行結果などの診断情報などを用いても健全性を判断できる。
また、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
なお、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。
各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置いてもよい。また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
1:鉄道信号制御装置
11:ATPシステム
21:CPU
30、40:異常判定テーブル
101:TMS
111、121、131、141:自動信号機
112、122、132、142:制御装置
113、123、133、143:地上子
151、152、153:MPC

Claims (10)

  1. 列車側に停止、注意、進行、を含む現示情報を提示する複数の信号機と、前記列車が走行する線路上に設置された複数の地上子と、前記複数の信号機の各々を制御する複数の制御装置と、を有し、
    前記複数の信号機の各現示情報を前記複数の制御装置に取込み、
    前記複数の信号機の各現示情報に応じて車両制御情報を前記複数の制御装置に対応付けされた前記複数の地上子にそれぞれ送信し、
    前記複数の制御装置の故障を検知する故障検知システムであって、
    前記複数の制御装置の各々は、
    自制御装置から第1車両制御情報を対応付けされた地上子に送信し、かつ、他制御装置から第2車両制御情報を受信し、
    前記故障検知システムは、
    前記制御装置の自制御装置から送信した第1車両制御情報と他の制御装置から受信した第2車両制御情報の整合性をチェックし、
    前記第1車両制御情報と前記第2車両制御情報が同値か否かを判定し、同値でないと判定した場合、同一値でない制御装置を故障と判定し、当該故障と判定された制御装置が故障である旨を外部装置に通知する
    ことを特徴とする故障検知システム。
  2. 請求項1記載の故障検知システムであって、
    前記複数の制御装置は、自制御装置の車両制御情報と、他制御装置の車両制御情報との整合性をチェックし、
    前記自制御装置の異常を検知した場合に、前記車両制御情報の整合性チェックの結果を外部に出力する
    ことを特徴とする故障検知システム。
  3. 請求項2記載の故障検知システムであって、
    前記複数の制御装置による前記車両制御情報のチェックの結果を取得し、
    前記車両制御情報のチェックの結果に基づいて、前記複数の制御装置の異常を検知する
    ことを特徴とする故障検知システム。
  4. 請求項1または請求項3のいずれか1項に記載の故障検知システムであって、
    一の停車位置情報に基づいて前記車両制御情報を送信する前記複数の制御装置は、軌道に連続して配置される4つの制御装置である
    ことを特徴とする故障検知システム。
  5. 列車が走行する線路上に設置された複数の地上子と、前記列車の停止信号の現示情報を現示している第1信号機を制御する第1制御装置と、前記第1制御装置の後方に隣接し後方の第2信号機を制御する1つ以上の第2制御装置と、を有し、
    前記第1信号機、前記第2信号機の各現示情報を前記第1制御装置、前記第2制御装置に取込み、
    前記第1信号機、前記第2信号機の各現示情報に応じて車両制御情報を前記第1制御装置、前記第2制御装置に対応付けされた前記複数の地上子にそれぞれ送信し、
    前記第1制御装置、前記第2制御装置の故障を検知する
    故障検知装置であって、
    前記第1制御装置及び前記第2制御装置は、
    前記第1制御装置及び前記第2制御装置が前記地上子へ送信する第1車両制御情報及び第2車両制御情報を、それぞれの前記第1制御装置前記第2制御装置が取得し、
    前記第1制御装置の自制御装置が送信した前記第1車両制御情報と、前記第2制御装置の他の制御装置から取得した前記第2車両制御情報とを、それぞれの前記第1制御装置前記第2制御装置が比較し、
    前記第1車両制御情報と前記第2車両制御情報の比較結果が同値となる場合には前記第1制御装置及び前記第2制御装置が正常であると判断し、
    同値とならない前記第1制御装置、または前記第2制御装置が存在した場合には、当該第1制御装置、または前記第2制御装置を故障と判断する
    ことを特徴とする故障検知装置。
  6. 請求項5記載の故障検知装置であって、前記第1車両制御情報及び第2車両制御情報は停止点の位置情報である
    ことを特徴とする故障検知装置。
  7. 請求項6記載の故障検知装置であって、前記故障検知装置は、前記第1制御装置及び前記第2制御装置の状態を監視する1台以上の保守端末を有し、
    前記保守端末は、
    前記第1車両制御情報と前記第2車両制御情報が同値となるか、同値とならないかの判断結果を含む故障情報を前記第1制御装置ないし前記第2制御装置から取得する
    ことを特徴とする故障検知装置。
  8. 請求項7記載の故障検知装置であって、前記故障検知装置は、更に前記車両の運行を監視する車両運行監視装置を備え、前記保守端末から前記故障情報を取得する
    ことを特徴とする故障検知装置。
  9. 請求項6記載の故障検知装置であって、前記故障検知装置は、前記第1制御装置及び前記第2制御装置の状態を監視する1台以上の保守端末と、を有し、
    前記保守端末は、
    前記第1制御装置及び前記第2制御装置が前記地上子へ送信する前記第1車両制御情報及び前記第2車両制御情報を取得し、
    取得した前記第1車両制御情報と前記第2車両制御情報を比較して、前記第1制御装置及び前記第2制御装置が正常か故障かを判断する
    ことを特徴とする故障検知装置。
  10. 列車が走行する線路上に設置された複数の地上子と、前記列車の停止信号の現示情報を現示している第1信号機を制御する第1制御装置と、前記第1制御装置の後方に隣接し後方の第2信号機を制御する1つ以上の第2制御装置と、を有し、
    前記第1信号機、前記第2信号機の各現示情報を前記第1制御装置、前記第2制御装置に取込み、
    前記第1信号機、前記第2信号機の各現示情報に応じて車両制御情報を前記第1制御装置、前記第2制御装置に対応付けされた前記複数の地上子にそれぞれ送信し、
    前記第1制御装置、前記第2制御装置の故障を検知する
    故障検知装置の故障検知方法であって、
    前記故障検知装置は、
    前記列車の停止信号の現示情報を現示している第1信号機を制御する第1CPUを含む、第1制御装置と、
    前記第1制御装置の後方に隣接し後方の第2信号機を制御する第2CPUを含む、1つ以上の第2制御装置と、を有し、
    前記第1CPU及び前記第2CPUは、それぞれ、
    前記第1制御装置及び前記第2制御装置が前記地上子へ送信する第1車両制御情報及び第2車両制御情報を、それぞれの前記第1制御装置前記第2制御装置が取得する処理を実行し、
    自制御装置が送信した前記第1車両制御情報と、他の制御装置から取得した前記第2車両制御情報とを、それぞれの前記第1制御装置前記第2制御装置が比較する処理を実行し、
    前記第1車両制御情報と前記第2車両制御情報の比較結果が同値となる場合には前記第1制御装置及び前記第2制御装置が正常であると判断し、かつ、同値とならない前記第1制御装置、または前記第2制御装置が存在した場合には、当該第1制御装置、または前記第2制御装置を故障と判断する処理を実行する
    ことを特徴とする故障検知装置の故障検知方法。
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