JP6782178B2 - 信号保安システム - Google Patents

Description

本発明は、信号保安システムに関し、特に、鉄道、モノレール、ＬＲＴ（Light Rail Transit）、ＡＧＴ(Automated Guided Train)、車等の車両を運行する際の信号保安を考慮した信号保安システムに適用して好適なものである。

鉄道では、従来から連動装置が保安の核として、列車の在線位置を検知する軌道回路装置と、転てつ器の転換と鎖錠を行う転てつ器装置と、信号灯等を点灯させて列車の進行許可もしくは不許可を運転士に伝達する信号装置と、を連動させて、衝突もしくは脱線する危険のある進路へ列車の進入を許可しないようにするための保安システムが構築されている。近年、車上装置が検知した列車位置を無線で取込み、この列車位置に基づいて、転てつ器装置と、車内に設置された信号装置とを連動制御する手法が開発されている。以下、上述した各装置を総称する場合、単に「装置」とも表現する。

さらに従来の信号保安システムにおいては、制御情報を含んだ保安電文を列車と転てつ器との間で回覧させることにより、信号制御に必要な装置を減らし、装置の設計費用及び製造費用の削減を図る手法が開発されている（特許文献１参照）。

特開２００６−２３２１０６号公報

上述のように従来の信号保安システムでは、列車と転てつ器との間で保安電文を回覧させる構成とした場合、列車や転てつ器の数が増えるに従い、保安電文を回覧するために必要な時間が長くなる。その結果、従来の信号保安システムは、何らかの異常を検知して列車を緊急停止させる必要が生じた場合、その異常を検知した装置が緊急停止指示を保安電文に含めて各列車に回覧すると、各列車がその緊急停止指示を受信するまでに時間が掛かってしまう可能性がある。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、異常を検知してから列車が緊急停止するまでの時間をより短縮して列車運行の安全性を高めることができる信号保安システムを提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため、本発明においては、列車を制御する複数の列車保安装置と、前記列車が走行すべき線路を切り替える転てつ器を制御する転てつ器保安装置と、を備え、前記列車の線路上の占有範囲情報を含む保安電文を前記複数の列車保安装置同士の間、または、前記複数の列車保安装置うちのいずれかの列車保安装置と前記転てつ器保安装置との間で回覧して前記占有範囲情報を共有することにより前記列車の安全性を確保する信号保安システムにおいて、前記複数の列車保安装置のうち異常を検知したいずれかの列車保安装置または前記転てつ器保安装置は、前記異常を検知したことを、前記保安電文とは別途、前記複数の列車保安装置のうちの他の列車保安装置及び前記転てつ器保安装置にブロードキャストで通知することを特徴とする。

また、本発明においては、列車を制御する複数の列車保安装置と、前記列車が走行すべき線路を切り替える転てつ器を制御する転てつ器保安装置とを備え、前記列車の線路上の占有範囲情報を含む保安電文を前記複数の列車保安装置同士の間、または、前記複数の列車保安装置うちのいずれかの列車保安装置と前記転てつ器保安装置との間で回覧して前記占有範囲情報を共有することにより前記列車の安全性を確保するシステムにおいて、前記複数の列車保安装置のうち異常を検知したいずれかの列車保安装置または前記転てつ器保安装置は、前記異常に応じた緊急情報を回覧するための緊急情報回覧電文を共有し、前記複数の列車保安装置のうち前記異常を検知したいずれかの列車保安装置または前記転てつ器保安装置が前記異常を検知したことを前記緊急情報回覧電文に反映して回覧することを特徴とする。

本発明によれば、異常を検知してから列車が緊急停止するまでの時間をより短縮して列車運行の安全性を高めることができる。

本実施の形態による信号保安システムの概略構成の一例を示すブロック図である。 列車保安装置の構成例を示す図である。 列車保安装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。 緊急情報回覧電文の一例を示す図である。

以下、図面について、本発明の一実施の形態について詳述する。

（１）本実施の形態による信号保安システムの構成
図１は、本実施の形態による信号保安システムの概略構成の一例を示す。本実施の形態では、転てつ器に制御指示を与える転てつ器保安装置１０３が、ある異常を検知したことを契機として巡回路１０５を介して緊急停止指示を列車保安装置１０２ａ，１０２ｂへ伝送する場合を一例としてシステム全体の構成及び動作について説明する。なお、以下の説明においては、上述した転てつ器保安装置１０３及び列車保安装置１０２ａ，１０２ｂを総称して単に「装置」ともいう。

各装置間では、制御情報を含む保安電文１０４が回覧される一方、例えば異常が発生した場合には緊急情報の伝送用の電文である緊急情報回覧電文２０２が回覧される。保安電文１０４は、各線路を所定単位で分けたブロックをどの列車が通過可能であるかについて管理するブロック占有権と、転てつ器の制御指示及びその制御状態と、保安電文１０４を回覧すべき装置の順序を表すメンバーリストと、を含んでいる。

緊急情報回覧電文２０２は、その詳細については後述するが、上述した緊急情報回覧電文２０２を管理する管理装置と、緊急停止指示と、緊急情報回覧電文２０２を回覧すべき装置の順序を表すメンバーリストとを含んでいる。緊急情報回覧電文２０２は、例えば異常の有無に関わらず常に巡回路１０５上に複数回覧されており、異常がない場合には緊急停止指示なしの状態のまま、この巡回路１０５上で回覧されている。

転てつ器保安装置１０３が異常を検知すると、転てつ器保安装置１０３は、巡回路１０５に沿って保安電文１０４が回覧されている装置に対して緊急停止指示２０１を直接ブロードキャストする。緊急停止指示２０１を受信した装置は、巡回路１０５上を回覧されている緊急情報回覧電文２０２及び保安電文１０４のうち、最も早く緊急停止指示を反映することができる方の電文に緊急停止指示を反映する。最も早く緊急停止指示を反映することができる電文とは、具体的には、ブロードキャストされた緊急停止指示２０１を受信した際に受信済みの電文、または、緊急停止指示２０１を受信した後最初に受信した電文を表している。

上記のようにシステムを構成することにより、例えば、転てつ器保安装置１０３からブロードキャストされた緊急停止指示２０１を、列車保安装置１０２ａが受信できなかったものの列車保安装置１０２ｂが受信できた場合、その列車保安装置１０２ａは、その列車保安装置１０２ｂから次に回覧される緊急情報回覧電文２０２を受信することで緊急停止指示２０１を受信することができるようになる。

これにより、ブロードキャストされた緊急停止指示２０１がある装置で直接的に受信できなかったとしても、この装置は、その後短時間で、間接的に緊急停止指示２０１を受信することが可能となる。

図２は、列車１０１ａ，１０１ｂにそれぞれ搭載されている列車保安装置１０２ａ，１０２ｂの構成例を示す。列車保安装置１０２ａ，１０２ｂは、無線通信部３０１、保安電文更新部３０３及び列車制御部３０４を備え、さらに、本実施の形態において特有な緊急情報回覧電文更新部３０２を備えている。

無線通信部３０１は、他の装置から送信された緊急停止指示２０１を受信する。このように緊急停止指示２０１を受信すると、無線通信部３０１は、この緊急停止指示２０１を受信したことを、緊急情報回覧電文更新部３０２及び保安電文更新部３０３へ通知する。

この緊急停止指示２０１を受信したことが無線通信部３０１によって通知された緊急情報回覧電文更新部３０２は、緊急情報回覧電文２０２を保持している。つまり、緊急情報回覧電文２０２を受信して次の装置に送信していない状態である場合、緊急情報回覧電文更新部３０２は、上記保持している緊急情報回覧電文２０２に緊急停止指示を反映し、無線通信部３０１を介して巡回路１０５上で次の装置に送信する。

一方、緊急情報回覧電文２０２を保持していない場合、緊急情報回覧電文更新部３０２は、その状態が緊急停止指示の受信状態（以下「緊急停止指示受信状態」という）になり、緊急情報回覧電文２０２を受信するまでの間に亘って処理の実行を保留する。

緊急情報回覧電文２０２を受信すると、無線通信部３０１は、当該受信した緊急情報回覧電文２０２を緊急情報回覧電文更新部３０２に引き渡す。このように緊急情報回覧電文２０２が引き渡されると、緊急情報回覧電文更新部３０２は、その状態が緊急停止指示受信状態であれば、緊急情報回覧電文２０２に緊急停止指示を反映し、無線通信部３０１を介して巡回路１０５を介して次の装置に送信する。

同様に緊急停止指示２０１を受信したことが通知されると、保安電文更新部３０３は、保安電文１０４を保持している場合には、保安電文１０４に緊急停止指示を反映し、無線通信部３０１を介して次の装置に送信する。

一方、保安電文更新部３０３は、保安電文１０４を保持していない場合には緊急停止指示受信状態になり、保安電文１０４を受信するまで処理の実行を保留する。

無線通信部３０１は、保安電文１０４を受信すると、当該受信した保安電文１０４を保安電文更新部３０３に引き渡す。このように保安電文１０４を受け取ると、保安電文更新部３０３は、その状態が緊急停止指示受信状態であれば、保安電文１０４に緊急停止指示２０１を反映し、無線通信部３０１によって巡回路１０５を介して次の装置に送信する。

さらに列車保安装置１０２ａ，１０２ｂは、列車の制御として、緊急停止指示２０１に従って列車制御部３０４によって列車の緊急停止の処理を実行する。

無線通信部３０１は、そのような緊急停止指示２０１を受信すると、緊急停止指示２０１が発せられていることを列車制御部３０４に通知する。

さらに無線通信部３０１は、緊急情報回覧電文２０２を受信すると、当該受信した緊急情報回覧電文２０２に緊急停止指示２０１が反映されているか否かを判定し、反映されていれば緊急停止指示２０１が発行されていることを列車制御部３０４に通知する。

同様に無線通信部３０１は、保安電文１０４を受信したときも、当該受信した保安電文１０４に緊急停止指示２０１が反映されているか否かを判定し、緊急停止指示２０１が反映されていれば緊急停止指示２０１が発行されていることを列車制御部３０４に通知する。

緊急停止指示２０１があることを通知された列車制御部３０４は、非常ブレーキを動作させ、列車を緊急停止させるよう制御する機能を有する。

（２）本実施の形態による信号保安システムの動作
図３は、緊急停止指示２０１を受け取った列車保安装置１０２ａ，１０２ｂによって実行される緊急停止処理の一例を示す。ステップＳＰ４０１では、無線通信部３０１が巡回路１０５上の他の装置から送信される電文を受信する。

ステップＳＰ４０２では、無線通信部３０１が、緊急停止指示２０１を受信したか否かを判定する。この無線通信部３０１は、緊急停止指示２０１を受信した場合はステップＳＰ４０３を実行する一方、緊急停止指示２０１を受信していない場合は後述するステップＳＰ４０９を実行する。

ステップＳＰ４０３では、無線通信部３０１が緊急停止指示２０１を受信したため、緊急停止指示受信状態になる。次にステップＳＰ４０４では、列車制御部３０４が、列車に非常ブレーキ出力を行い、列車を緊急停止させる。

次にステップＳＰ４０５では、緊急情報回覧電文更新部３０２が、緊急情報回覧電文２０２を保持しているか否か、つまり、緊急情報回覧電文２０２を受信して次の装置に送信していない状態であるか否かを判定する。

緊急情報回覧電文更新部３０２は、緊急情報回覧電文２０２を保持していれば次のようなステップＳＰ４０６を実行する一方、緊急情報回覧電文２０２を保持していなければ後述するステップＳＰ４０７を実行する。

このステップＳＰ４０６では、緊急情報回覧電文更新部３０２が、保持している緊急情報回覧電文２０２に緊急停止指示２０１を反映する。

一方、ステップＳＰ４０７では、保安電文更新部３０３が、保安電文１０４を保持しているか否か、つまり、保安電文１０４を受信して次の装置に送信していない状態であるか否かを判定する。この保安電文更新部３０３は、保安電文１０４を保持していれば次のようなステップＳＰ４０８を実行する一方、保安電文１０４を保持していなければ後述するステップＳＰ４０９を実行する。

このステップＳＰ４０８では、保安電文更新部３０３が、保持している保安電文１０４に緊急停止指示２０１を反映する。

一方、ステップＳＰ４０９では、無線通信部３０１が、緊急情報回覧電文２０２を受信したか否かを判定する。無線通信部３０１は、緊急情報回覧電文２０２を受信した場合は次のようなステップＳＰ４１０を実行する一方、緊急情報回覧電文２０２を受信していない場合は後述するステップＳＰ４１４を実行する。

このステップＳＰ４１０では、無線通信部３０１が、受信した緊急情報回覧電文２０２に緊急停止指示２０１が反映されているか否かを判定する。無線通信部３０１は、当該受信した緊急情報回覧電文２０２に緊急停止指示２０１が反映されている場合は次のようなステップＳＰ４１１を実行する一方、当該受信した緊急情報回覧電文２０２に緊急停止指示が反映されていない場合は後述するステップＳＰ４１２を実行する。

このステップＳＰ４１１では、緊急情報回覧電文２０２に緊急停止指示２０１が反映されていたことから、列車制御部３０４が、列車に非常ブレーキ出力を行い、列車を緊急停止させる。

一方、ステップＳＰ４１２では、緊急情報回覧電文更新部３０２が、その状態が緊急停止指示受信状態であるか否かを判定する。緊急情報回覧電文更新部３０２は、その状態が緊急停止指示受信状態であれば次のようなステップＳＰ４１３を実行する一方、その状態が緊急停止指示受信状態でなければ後述するステップＳＰ４１４を実行する。

このステップＳＰ４１３では、緊急情報回覧電文更新部３０２が、その状態が緊急停止指示受信状態であるため、受信した緊急情報回覧電文２０２に緊急停止指示２０１を反映する。

次にステップＳＰ４１４では、無線通信部３０１が、保安電文１０４を受信したか否かを判定する。この無線通信部３０１は、保安電文１０４を受信した場合は次のようなステップＳＰ４１５を実行する一方、保安電文１０４を受信していない場合は処理を終了する。

このステップＳＰ４１５では、無線通信部３０１が、受信した保安電文１０４に緊急停止指示２０１が反映されているかを判定する。この無線通信部３０１は、当該受信した保安電文１０４に緊急停止指示２０１が反映されている場合は次のようなステップＳＰ４１６を実行する一方、当該受信した保安電文１０４に緊急停止指示が反映されていない場合は後述するステップＳＰ４１７を実行する。

ステップＳＰ４１６では、保安電文１０４に緊急停止指示２０１が反映されていたので、列車制御部３０４は、列車に非常ブレーキ出力を行い、列車を緊急停止させる。

このステップＳＰ４１７では、保安電文更新部３０３が、その状態が緊急停止指示受信状態であるか否かを判定する。この保安電文更新部３０３は、その状態が緊急停止指示受信状態であれば次のようなステップＳＰ４１８を実行する一方、その状態が緊急停止指示受信状態でなければ処理を終了する。

このステップＳＰ４１８では、緊急停止指示受信状態であるため、保安電文更新部３０３が、上記受信した保安電文１０４に緊急停止指示を反映し、処理を終了する。

図４は、上述した緊急情報回覧電文２０２のデータ構成の一例を示す。緊急情報回覧電文２０２は、電文を管理する管理装置同士を識別するためのＩＤ（図示の「管理装置ＩＤ」に相当）２０２Ａ、緊急停止指示２０１を反映する緊急停止指示状態２０２Ｂ、及び、当該電文を回覧すべき装置の順序を表すメンバーリスト２０２Ｃを含んでいる。

緊急情報回覧電文２０２の生成及び削除について述べる。緊急情報回覧電文２０２の数は、要求される緊急停止指示の応答時間とシステム負荷とのバランスを考慮して決定すればよい。緊急情報回覧電文２０２の数を多くすれば、応答時間は短くなるが、一般的にシステム負荷が増大する傾向がある。ここでは、保安電文１０４が巡回路１０５を介して回覧されている装置と同数の緊急情報回覧電文２０２が回覧される場合を一例として説明する。

各装置は、保安電文１０４のメンバーリストに追加されたときに、緊急情報回覧電文２０２を生成する。この緊急情報回覧電文２０２の生成の際に、各装置は、生成時に緊急情報回覧電文２０２内の管理装置ＩＤとして自らの装置を他の装置から識別可能な管理装置ＩＤを設定する。併せて、各装置は、緊急情報回覧電文２０２のメンバーリストとして、保安電文１０４のメンバーリストと同一のメンバーリストを設定する。そのように緊急情報回覧電文２０２が生成された後、各装置は、メンバーリストの記載順に従って緊急情報回覧電文２０２の回覧を開始する。

緊急情報回覧電文２０２のメンバーリスト２０２Ｃの更新は、各装置によって緊急情報回覧電文２０２を送信する際に実施される。各装置は、緊急情報回覧電文２０２の送信時に、最新の保安電文１０４のメンバーリストを緊急情報回覧電文２０２のメンバーリスト２０２Ｃにコピーしすることで反映し、当該反映後の緊急情報回覧電文２０２を送信する。

このように緊急情報回覧電文２０２のメンバーリスト２０２Ｃを更新することで、上述した各電文が回覧される装置の数が増減する場合でも、保安電文１０４のメンバーリストを更新するのみで、自動的にその更新されたメンバーリストが緊急情報回覧電文２０２に反映されるようになる。

一方、緊急情報回覧電文２０２の削除については、各装置が受信時に、これを削除すべきか否かについて次のように判定し、これを削除すべき場合には削除を実施する一方、これを削除すべきでない場合には削除を実施しない。

具体的には、各装置は、他の装置から緊急情報回覧電文２０２を受信した際に、この緊急情報回覧電文２０２の管理装置ＩＤ２０２Ａがそのメンバーリスト２０２Ｃに含まれているか否かを判定する。当該緊急情報回覧電文２０２の管理装置ＩＤ２０２Ａがメンバーリスト２０２Ｃに存在ない場合、各装置は、この緊急情報回覧電文２０２を回覧させた列車保安装置（図１に示す列車保安装置１０２ａ，１０２ｂのいずれか）を搭載する列車が、既に、上記ブロック占有権の範囲内を走行していないものと判定し、当該緊急情報回覧電文２０２を削除する。

このように緊急情報回覧電文２０２を生成したり削除することにより、メンバーリストに存在する装置の数、すなわち、保安電文１０４が回覧されている装置の数分の緊急情報回覧電文２０２が、巡回路１０５上において各装置間で回覧されることになる。

以上のように説明したように、本実施の形態では、異常を検知したいずれかの装置から巡回路１０５上の同一エリア内において保安電文１０４が回覧されている複数の装置に緊急停止指示２０１がブロードキャストされる。このようにブロードキャストされた緊急停止指示２０１が規定時間以内に全ての装置に伝達されない可能性を考慮して、本実施の形態では、保安電文１０４とは別に、緊急情報の伝送用の電文として緊急情報回覧電文２０２を複数回覧させている。ブロードキャストされた緊急停止指示２０１を受信した特定の装置が存在する場合、灯が特定の装置は、最も早く緊急停止指示２０１を反映可能な緊急情報回覧電文２０２に緊急停止指示２０１を反映し、巡回路１０５上をさらに回覧させている。

以上のような構成によれば、例えば列車の緊急停止が必要となるような異常を検知した装置から緊急停止指示２０１をブロードキャストする一方、当該ブロードキャストされた緊急停止指示２０１を反映可能な複数の緊急情報回覧電文２０２を回覧している。これにより、保安電文１０４の回覧を待つまでもなく緊急停止指示２０１を各装置に伝達することができる可能性をより高くし、異常を検知してから列車が緊急停止を行うまでの時間を短縮し、列車運行の安全性を高めることが可能となる。

ところで、本実施の形態では、巡回路１０５上の各装置に緊急停止指示２０１を伝達する方法として、上述したように緊急停止指示２０１をブロードキャストするとともに、いずれかの装置によって受信された緊急停止指示２０１が反映された緊急情報回覧電文２０２が巡回路１０５上において各装置に回覧される形態を例示しているが、これに限られず、上述した緊急停止指示２０１を巡回路１０５上にブロードキャストする前者の方法と、緊急停止指示２０１が反映された緊急情報回覧電文２０２を巡回路１０５上において各装置に回覧する後者の方法とのいずれかの方法を実施するようにしても、本実施の形態と同様の効果を発揮することは云うまでもない。

なお、上述した緊急停止指示に応じた列車の緊急停止を解除する際には、従前のように、当該解除を実施すべき旨の保安電文１０４が巡回路１０５上において各装置間で回覧されるようにする。この際、複数の異常が発生していた場合には、一部の異常が解消したことが確認されたことを契機として列車の緊急停止を解除するのではなく、全ての異常が解消したことが確認されたことを契機として列車の緊急停止を解除するようにする。

（３）その他の実施形態
上記実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。例えば、上記実施形態では、各種プログラムの処理をシーケンシャルに説明したが、特にこれにこだわるものではない。従って、処理結果に矛盾が生じない限り、処理の順序を入れ替え又は並行動作するように構成しても良い。

本発明は、例えば、鉄道、モノレール、ＬＲＴ（Light Rail Transit）、ＡＧＴ(Automated Guided Train)、車等の車両を運行する際の信号保安を考慮した信号保安システムに広く適用することができる。

１０１……列車、１０２ａ，１０２ｂ……列車保安装置、１０３……転てつ器保安装置、１０４……保安電文、１０５……巡回路、２０１……緊急停止指示、２０２……緊急情報回覧電文、３０１……無線通信部、３０２……緊急情報回覧電文更新部、３０３……保安電文更新部、３０４……列車制御部。

Claims (3)

1. 列車を制御する複数の列車保安装置と、前記列車が走行すべき線路を切り替える転てつ器を制御する転てつ器保安装置と、を備え、前記列車の線路上の占有範囲情報を含む保安電文を前記複数の列車保安装置同士の間、または、前記複数の列車保安装置うちのいずれかの列車保安装置と前記転てつ器保安装置との間で回覧して前記占有範囲情報を共有することにより前記列車の安全性を確保する信号保安システムにおいて、
   前記複数の列車保安装置のうち異常を検知したいずれかの列車保安装置または前記転てつ器保安装置は、
   前記異常を検知したことを、前記保安電文とは別途、前記複数の列車保安装置のうちの他の列車保安装置及び前記転てつ器保安装置にブロードキャストで通知し、
   前記複数の列車保安装置及び前記転てつ器保安装置は、
   前記異常に応じた緊急情報を回覧するための緊急情報回覧電文を共有し、
   前記異常を検知した前記列車保安装置または前記転てつ器保安装置は、
   前記異常を検知したことを前記緊急情報回覧電文に反映して回覧する
   ことを特徴とする信号保安システム。
2. 前記緊急情報回覧電文は、
   当該緊急情報回覧電文を管理する複数の管理装置を互いに識別可能な識別子を含む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. 列車を制御する複数の列車保安装置と、前記列車が走行すべき線路を切り替える転てつ器を制御する転てつ器保安装置とを備え、前記列車の線路上の占有範囲情報を含む保安電文を前記複数の列車保安装置同士の間、または、前記複数の列車保安装置うちのいずれかの列車保安装置と前記転てつ器保安装置との間で回覧して前記占有範囲情報を共有することにより前記列車の安全性を確保するシステムにおいて、
   前記複数の列車保安装置のうち異常を検知したいずれかの列車保安装置または前記転てつ器保安装置は、
   前記異常に応じた緊急情報を回覧するための緊急情報回覧電文を共有し、
   前記複数の列車保安装置のうち前記異常を検知したいずれかの列車保安装置または前記転てつ器保安装置が異常を検知したことを前記緊急情報回覧電文に反映して回覧する
   ことを特徴とする信号保安システム。

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