JP7057700B2 - 列車管理システム - Google Patents

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Description

本発明は、鉄道用の列車保安に使用する列車管理システムに関し、特に地上子(アンテナ)を用いることなく列車の在線位置を把握し在線位置と走行方向に応じて停止位置を指定する列車管理システムに関するものである。
従来の鉄道用の列車管理システムには、信号機の停止現示に対応した停止予定点を地上装置において定めてそこまでの距離を計算して車上装置に伝える一方、車上装置は走行距離に基づいて自車位置を把握し、刻々変化する自車位置と制動性能および上記停止位置までの距離から速度制限値を算出して速度照査を行うP型自動列車停止制御(ATS-P)方式を採用した列車管理システムがある。この制御方式では、位置毎の速度制限を「パターン(=P)」と呼んでいる。また、ATS-P方式では、地上装置と車上装置との間の情報伝達に、地上子と車上子(アンテナ)を用いた双方向通信で行なっている(特許文献1参照)。
また、従来、列車に無線通信機を搭載するとともに速度発電機(速度計測器)からの信号に基づいて走行距離を把握することによって列車自らが在線位置を認知する一方、地上装置は地上子により車上子から列車識別情報を受信して列車在線区間を管理し、走行する列車と、無線を使って双方向に情報通信を行うことにより列車の間隔制御を実現する無線式列車制御システムに関する発明が提案されている(特許文献2参照)。また、同様な制御を行う無線式列車制御システムに関する発明として、特許文献3に記載されているものもある。
特開2016-13037号公報 特開2011-11716号公報 特開2014-57496号公報
しかしながら、従来のATS-P方式を採用した列車管理システム(特許文献1)および無線式列車制御システム(特許文献2)は、いずれも軌道に沿って地上子および該地上子と地上側の管理装置とを接続するケーブルを配設する必要があるため、新たに適用しようとするとコストアップを招く。また、特許文献3に記載されている発明も、地上装置が連動装置を介して軌道に沿って配設されている列車検知地上子からの情報を収集しており、地上子および地上子と連動装置とを接続するケーブルを配設する必要がある。さらに、上記いずれのシステムも、信号機を基準として列車停止位置を決定しており、車庫(車両基地)等の信号機のないエリアでの車両の入換(併合、分割)の際には、停止位置を列車へ知らせることができない。そのため、システムによる安全性の担保が充分でないという課題がある。
本発明は上記のような課題に着目してなされたもので、軌道に沿って地上子およびケーブルを配設することなく列車自身による停止位置制御(速度照査パターン制御)を実行することができる列車管理システムを提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、信号機のないエリアで車両の入換等のための作業を実施する際に、システムによる安全性を担保することができる列車管理システムを提供することにある。
上記課題を解決するために、本出願に係る発明は、
鉄道軌道上を走行する列車に搭載された無線通信装置および車上側制御装置を有し前記無線通信装置により受信した列車停止位置情報に基づいて制御パターンを生成して該制御パターンに従った制御を行う車上装置と、前記車上装置と通信を行うための通信手段および地上側制御装置を有する管理装置と、を備えた列車管理システムにおいて、
前記地上側制御装置は、
少なくとも当該列車の在線位置に関する情報と進路前方に存在する分岐器の状態を含む所定の条件と該条件に対応する列車停止位置情報とを関連付けて記載した制御論理表が記憶された記憶装置と、
前記通信手段により受信した前記車上装置からの情報に基づいて列車位置を把握し、該列車位置を前記条件として前記制御論理表を参照して当該列車が停止すべき位置を示す列車停止位置情報を生成する列車停止位置情報生成手段と、
前記列車停止位置情報を、前記通信手段を介して対応する前記車上装置へ送信する停止位置情報送信手段と、を具備しているように構成したものである。
上記のような手段によれば、車上装置が無線通信装置を備え、該無線通信装置により列車位置を把握するための情報を送信できるとともに、地上側制御装置においては受信した情報に基づいて列車位置を把握し、制御論理表を用いて列車停止位置を決定してその情報を送信し、車上装置は無線通信装置により地上側制御装置からの列車停止位置情報を受信できる。そのため、軌道に沿って地上子およびケーブルを配設することなく、列車自身による停止位置制御(速度照査パターン制御)を実行する列車管理システムを実現することができる。また、信号機の状態情報がなくても列車停止位置情報を生成し送信できるので、信号機のないエリアで車両の入換等のための作業を実施する際に、システムによる安全性を担保することができる。
ここで、望ましくは、前記地上側制御装置は、鉄道軌道に沿って配設されている鉄道設備機器の状態情報を取得する機器状態取得手段を備え、
前記列車停止位置情報生成手段は、前記機器状態取得手段により取得した鉄道設備機器の状態情報と前記車上装置からの情報とを前記条件として前記制御論理表を参照して列車が停止すべき位置を示す列車停止位置情報を生成可能に構成する。
かかる構成によれば、地上側制御装置は、機器状態取得手段により取得した鉄道設備機器の状態情報と車上装置からの列車位置を把握するための情報とに基づいて列車停止位置情報を生成することができるので、信号機や転てつ機等の沿線の鉄道設備機器の状態に応じた列車停止位置情報を生成し送信することができ、これによって本線走行においても安全性の高い制御が可能な列車管理システムを実現することができる。
また、望ましくは、前記機器状態取得手段は、鉄道沿線の駅に配備されている連動装置から鉄道設備機器の状態情報と列車の在線情報を取得可能に構成する。
かかる構成によれば、各駅に信号機や転てつ機等の鉄道設備機器を制御する連動装置が既に配備されている路線に対しても、本発明の列車管理システムを適用することができる。
さらに、望ましくは、前記車上装置からの情報には、当該車上装置が搭載された列車の識別情報および当該列車の走行距離情報が含まれ、
前記地上側制御装置は、前記車上装置から送信された前記走行距離情報に基づいて当該列車の位置を把握する列車位置把握手段を備えるように構成する。
かかる構成によれば、地上側制御装置が車上装置から送信された走行距離情報に基づいて当該列車の位置を把握する列車位置把握手段を備えるため、車上装置側において自車位置を計算する必要がないとともに、GPS(全地球測位システム)装置のような新たな装置を搭載する必要がないので、本発明の列車管理システムを導入するに当たって車上装置の大幅な改造等を不要にすることができる。
本発明によれば、軌道に沿って地上子およびケーブルを配設することなく列車自身による停止位置制御(速度照査パターン制御)を実行できる列車管理システムを実現することができる。また、信号機のないエリアで車両の入換等のための作業を実施する際に、システムによる安全性を担保できる列車管理システムを実現することができるという効果がある。
本発明に係る列車管理システム全体の構成例を示すシステム構成図である。 実施形態の列車管理システムにおける列車走行時の制御手順を示すフローチャートである。 (A)は鉄道路線の一部区間(本線エリア)の構成例を示す線路構成図、(B)は地上側の管理装置が保有し本線走行中の列車制御に使用する制御論理表(定数表)の一例を示す図である。 (A)は鉄道路線の一部区間(留置エリア)の構成例を示す線路構成図、(B)は地上側の管理装置が列車入換時の制御に使用する制御論理表(定数表)の一例を示す図である。
以下、図面を参照しながら、本発明に係る列車管理システムの実施形態について説明する。
図1は本発明に係る列車管理システム全体の構成例を示すシステム構成図である。
本実施形態の列車管理システムは、図1に示すように、列車に搭載された車上装置10と、軌道の沿線に配設されている信号機20や転てつ機、踏切制御装置等の鉄道設備機器と、各駅に配備された駅装置30と、複数の駅を含む路線全体を管理、制御する管理装置40等から構成されている。なお、本明細書においては、「列車」には1両編成の車両も含まれる。
車上装置10は、無線通信装置11と、車軸の回転速度から列車速度を検出するための速度発電機12と、無線通信装置11により受信した停止位置情報と検出された列車速度とに基づいて列車速度制御を行う制御装置13等を備える。制御装置13は、検出された列車速度から走行距離を算出し、刻々と変化する自車位置を算出するとともに、算出した自車位置情報および走行方向情報を無線通信装置11により基地局装置を介して管理装置40へ送信する機能を有する。列車からは、算出した自車位置情報の代わりに走行距離情報を送信して、管理装置40側で列車の位置を算出するようにしても良い。
制御装置13は、CPU(マイクロプロセッサ)のような演算装置、ROMやRAMなどの記憶装置を備え、ROMには列車を識別するための番号(列車番号もしくは編成番号)が記憶されており、管理装置40との通信の際には、列車番号もしくは編成番号を送信する。
駅装置30は、図示しない軌道回路からの信号および予め設定された連動図表情報に基づいて信号機や転てつ器等の鉄道設備機器を制御する連動装置31と、列車に搭載されている無線通信装置11と通信を行う無線基地局装置32と、連動装置31および無線基地局装置32や管理装置40とケーブルにより接続された駅端末装置33とを備える。
駅端末装置33は、無線基地局装置32を介して車上装置10から受信した情報(位置情報、走行方向情報)や信号機20の状態(点灯色)の情報を管理装置40へ送信するとともに、管理装置40から受信した停止位置情報を車上装置10へ送信する。
管理装置40は、サーバーなどで構成された制御論理部41と、パーソナルコンピュータのような指令装置42とを備える。例えば図1に示すように、列車Tが信号機20Aに向かって走行している際に、信号機20Aの状態情報を参照して赤色であれば、信号機20Aの手前を停止位置として車上装置10へ停止位置情報を送信する。また、信号機20A,20Bの状態情報を参照して信号機20Aが青色で信号機20Bが赤色であれば、信号機20Bの手前を停止位置として停止位置情報を送信する。
具体的には、管理装置40は、制御論理部41の記憶装置内に、走行区間、信号機の状態、転てつ機の開通方向(定位、反位)を条件としその条件が成立している時の停止点を表形式で表わした制御論理表が格納されており、該制御論理表を参照して停止位置情報を生成し、送信する。
次に、本実施形態の列車管理システムにおける列車走行時の制御手順について、図2のフローチャートを用いて説明する。
車上装置10側の制御装置13は、周期的に自車位置情報(あるいは走行距離情報)および進行方向情報を無線通信装置11によって送信する(ステップS1)。一方、地上側の管理装置40は、車上装置10から送られてくる情報を受信し(ステップS2)、受信情報が走行距離である場合には、走行距離と出発点の位置情報とから列車位置を計算する(ステップS3)。また、管理装置40は、駅装置30の連動装置31から、軌道回路が示す在線情報、信号機の状態情報、転てつ機の開通方向(定位/反位)情報を読み込む(ステップS4)。
続いて、管理装置40は、制御論理表を参照して、読み込んだ条件に適合する行を探査し(ステップS5)、見つけた行の停止点の欄から停止位置情報を読み出し(ステップS6)、読み出した停止位置情報を、無線基地局装置32を介して車上装置10へ送信する(ステップS7)。すると、車上装置10がその停止位置情報を受信し(ステップS8)、制御装置13が制御パターン(速度照査パターン)を作成し(ステップS9)、該パターンに基づいてブレーキ等を制御する(ステップS10)。
次に、前記実施形態を適用した本線走行中における具体的な列車制御について、図3(A),(B)を用いて説明する。このうち図3(A)は留置線または車庫がある駅構内の一部線路の構成例を示す線路構成図、図3(B)は本線走行時に参照される制御論理表(定数表)の例を示す図である。なお、図3(A)において、頭に「B」の符号が付されている数字は、信号機によって区分される本線Lの各区間を意味している。また、本線走行中における列車制御は、図2に示すフローチャートに従って実行される。
図3(A)に示す線路構成図においては、図の符号B003で示す範囲に駅ホームがあり、駅ホームの前方に本線Lと留置線L2,L3への引上げ線L0とを分岐する分岐器#7が設けられ、本線Lと引上げ線L0とが合流する手前に、駅ホームからの列車の出発進行の可否を示す信号機21A(5R)が設けられている。また、留置線L2と引上げ線L0とが合流する手前に、本線Lへの進入の可否を示す信号機21B(6R)と分岐器#6が設けられている。また、本線Lに対応して、合流点の右方向に、駅ホーム(図では左方向)へ向う列車の走行の可否を示す信号機21C(7L)が設けられている。
図3(B)には、本線Lを走行中の列車が駅ホームへ進入する際の制御論理等が記述された制御論理表が示されている。
図3(B)に示されている制御論理表における1番左側の縦の欄は、1または複数の区間からなる「ブロック」を記入する欄で、走行中の列車が在線しているブロックの番号(例えばB003)が記入されている。左側から2番目の縦の欄は「信号機」の番号(例えば5R)を記入した欄、左側から3番目の縦の欄は「信号機」の現示G(青:進行),R(赤:停止)等を記入した欄、次の欄は分岐器の番号および転てつ機の開通方向を記入した欄で、「開通方向」としては「定位」または「反位」が記入される。「#7定位」は、図3(A)における分岐器#7の転てつ機が、駅ホームから本線Lへ向うように設定されていることを意味している。また、図3(B)の制御論理表における1番右側の縦の欄は、「停止点」を記入した欄で、走行する列車が停止する位置をブロックの番号(例えばB008)で示したものである。
駅装置30の連動装置31は、駅ホームに列車が停止していて他の列車の進入を不能とする場合には信号機21C(7L)の現示を赤(停止)に切り替え、駅ホームに列車が停止しておらず進入が可能な場合には信号機21C(7L)の現示を青(進行)に切り替える。また、連動装置31によって分岐器#6と#7の状態(定位または反位)が制御される。そして、連動装置31によるこのような制御動作は、管理装置40が信号機21A,21B,21Cや分岐器#6,#7の状態を連動装置31から取得することで、管理装置40によって把握される。また、管理装置40は、列車から無線送信されてくる情報(列車番号、走行距離等)に基づいて列車位置を把握する。
この状態で、本線L上を走行中の列車がブロックB003に在線するようになると、管理装置40が図3(B)に示されている制御論理表を参照して、列車位置と信号機21B,21Cの状態および分岐器#7の状態から、停止点を決定して対応する列車へ停止位置情報を送信する。すると、列車の車上装置10は、受信した停止位置情報に基づいて制御パターンを生成し、該制御パターンに従った制御を行う。その結果、列車は、地上子あるいはレールから制御情報信号を受けなくても本線上での走行制御が可能となる。
次に、前記実施形態を適用して、留置線を有する駅構内において列車の入換を行う際の列車制御について、図4(A),(B)を用いて説明する。このうち図4(A)は列車の入換が行なわれるエリア(留置線)がある駅構内の一部線路の構成例を示す線路構成図、図4(B)は入換作業時に管理装置40によって参照される制御論理表(定数表)の例を示す図である。なお、図4(A)において、頭に「@」の符号が付されている数字は、車両の在線を識別できる各区間を意味している。また、列車の入換を行う際の列車制御も、図2に示すフローチャートに従って実行される。
図4(A)に示す線路構成図においては、列車が待機する構内エリアA1と本線エリアA2との間に、引上げ線L0が、また構内エリアA1には引上げ線L0から分岐器#7,#6を経て分岐する本線L1,側線L2および留置線L3が敷設され、L1,L2間にホームが設けられており、L1,L2が合流する手前には、列車の進行の可否を示す信号機21A,21Bが設けられている。また、本線エリアA2の終端には、引上げ線L0への進入の可否を示す信号機21Cが設けられている。これに対し、列車の入換に使用される留置線L3には、信号機が設けられていない。
次に、図4(A)に示す構内エリアにおける、引上げ線L0および留置線L3を使用した列車の入換作業について具体的に説明する。
ここでは、対象の列車が、留置線L3から引上げ線L0を通って本線Lに入り、信号機21Cの手前で停止した後、折り返して再び留置線L3へ戻る場合を想定して説明する。なお、かかる入換時の制御は、例えば分岐器#6の近傍に設置されている器具箱内の入換てこ(スイッチ)が操作されることによって開始される。
入換てこが操作されると、連動装置31が信号機21A,21B,21Cを停止現示に切り替えて、他の列車の当該エリアへの進入を禁止する。そして、連動装置31によるこのような制御動作は、管理装置40が信号機21A~21Cや分岐器#6,#7の状態を連動装置31から取得することで、管理装置40によって把握される。
図4(B)には、留置線L3の区間@03を出発した列車を信号機21Cの手前の区間@07で停止させる制御論理等が記述された制御論理表が示されている。
図4(B)に示されている制御論理表における1番左側の縦の欄は、「経路」を記入した欄で、発点となる軌道回路の番号(例えば@03)と着点となる軌道回路の番号(例えば@07)が記入されている。左側から2番目の縦の欄は「駅扱」のてこの番号(例えば741)を記入した欄、次の欄は分岐器の番号および転てつ機の開通方向を記入した欄で、「開通方向」としては「定位」または「反位」が記入される。「#6反位」および「#7反位」は、図4(A)における分岐器#6と#7が、列車進路が留置線L3から引上げ線L0を経て本線Lへ向うように設定されていることを意味している。
また、図4(B)に示されている制御論理表における1番右側の縦の欄は、「停止点」を記入した欄で、入れ替え作業の際に列車が停止する位置を軌道回路の番号(例えば@07)で示したもので、管理装置40は図4(B)の制御論理表を参照して、「経路」と「駅扱」と「開通方向」の条件が一致すると、「停止点」の情報を対応する列車の車上装置10へ送信し、車上装置10は該情報に従って、列車が当該停止位置へ達するとブレーキ制御を実行する。
なお、図4(B)の制御論理表における右から2番目の「保持」の欄は、保持条件を記入した欄である。入換が開始されると、列車が移動することで列車位置情報が発点と一致しなくなるため、上記条件が成立しなくなるが、「保持」の欄に記入されている条件がその後も保持されることを意味しており、これにより、例えば「保持」の欄に「@06」と記入されていると、列車がこの位置に達し、他の条件である「駅扱」と「開通方向」の条件が一致していると、列車位置が発点と一致していなくても管理装置40は「停止点」の情報として「@07」を送信することができる。
ところで、図4(A)に示す留置線L3-引上げ線L0のように信号機がない区間においては、例えば列車を着点区間@07よりも手前の区間@06で停止させ、走行方向を反転させて留置線L3へ戻るような作業が行われることがある。本実施形態においては、このようなケースを想定して、予め図4(B)の制御論理表に、「経路」に「@06-@03」が記入され、「駅扱」の欄と「開通方向」の欄にそれぞれ、てこの番号「741」と「#6反位」が記入され、「停止点」として区間@03が記入された論理が設けられている。
これにより、当初予定していた作業(区間@07で折返し)を変更して、区間@06で折り返したとしても、管理装置40は制御論理表を参照して「停止点」の情報@03を車上装置10へ送信することができる。そのため、安全性を担保しつつ柔軟な対応が可能となる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、上記実施形態(図4)では、L1が本線、L2が側線、L3が留置線である構内エリアについて説明したが、L1~L3がすべて留置線である車庫エリア、図3のように、L2,L3が留置線で、L1が本線であるようなエリアに対しても適用することができる。
また、上記実施形態では、各駅に連動装置31が設けられ、管理装置40の制御論理部41が連動装置31から沿線の信号機や転てつ機の状態情報を取得するシステムを示したが、管理装置40の制御論理部41が信号機や転てつ機等の鉄道設備機器を直接制御するシステムも可能であり、その場合、各設備機器の状態は制御論理部41自身が把握しているので、状態情報を連動装置から取得する必要がない。さらに、連動装置31は複数の駅に対して1つ設けられていても良い。
また、上記実施形態では、列車位置情報を出発点情報と走行距離とから計算して取得すると説明したが、軌道沿線に位置補正のための情報を送信する地上子を適当な距離をおいて配設しておくようにしても良い。また、列車にGPS(全地球測位システム)装置を搭載し、走行距離の代わりにGPS装置から取得した位置情報を送信するように構成することも可能である。
さらに、車上装置10と地上側の管理装置40との間のデータの送受信を、LCXケーブル(漏洩同軸ケーブル)を用いた通信で行うものであっても良い。
10 車上装置
11 無線通信装置
12 速度発電機
13 制御装置(車上側制御装置)
20,20A,20B 信号機
21A,21B,21C 信号機
23 受信制御部(受信制御手段)
30 駅装置
31 連動装置
32 無線基地局装置
33 駅端末装置
40 管理装置
41 制御論理部

Claims (8)

  1. 鉄道軌道上を走行する列車に搭載された無線通信装置および車上側制御装置を有し前記無線通信装置により受信した列車停止位置情報に基づいて制御パターンを生成して該制御パターンに従った制御を行う車上装置と、前記車上装置と通信を行うための通信手段および地上側制御装置を有する管理装置と、を備えた列車管理システムであって、
    前記地上側制御装置は、
    少なくとも当該列車の在線位置に関する情報と進路前方に存在する分岐器の状態を含む所定の条件と該条件に対応する列車停止位置情報とを関連付けて記載した制御論理表が記憶された記憶装置と、
    前記通信手段により受信した前記車上装置からの情報に基づいて列車位置を把握し、該列車位置を前記条件として前記制御論理表を参照して当該列車が停止すべき位置を示す列
    車停止位置情報を生成する列車停止位置情報生成手段と、
    前記列車停止位置情報を、前記通信手段を介して対応する前記車上装置へ送信する停止位置情報送信手段と、を具備していることを特徴とする列車管理システム。
  2. 前記所定の条件は、当該列車の在線位置に関する情報と、進路前方に存在する分岐器の開通方向と、進路前方に存在する信号機の識別情報と、当該信号機の現示の状態であることを特徴とする請求項1に記載の列車管理システム。
  3. 前記列車の在線位置に関する情報は、列車が在線しているブロックの識別情報であり、前記ブロックは1または複数の区間で構成され、前記区間は信号機によって区分される線路範囲であることを特徴とする請求項2に記載の列車管理システム。
  4. 前記所定の条件は、当該列車の進行経路に関する情報と、進行経路に関連する入換てこの情報と、当該列車の進路前方に存在する分岐器の状態と、当該列車が移動を開始した後に保持される条件であることを特徴とする請求項1に記載の列車管理システム。
  5. 前記進行経路に関する情報は発点と着点の2つの区間で示され、前記区間は車両の在線を識別できる線路範囲であることを特徴とする請求項4に記載の列車管理システム。
  6. 前記地上側制御装置は、鉄道軌道に沿って配設されている鉄道設備機器の状態情報を取得する機器状態取得手段を備え、
    前記列車停止位置情報生成手段は、前記機器状態取得手段により取得した鉄道設備機器の状態情報と前記車上装置からの情報とを前記条件として前記制御論理表を参照して列車が停止すべき位置を示す列車停止位置情報を生成可能に構成されていることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の列車管理システム。
  7. 前記機器状態取得手段は、鉄道沿線の駅に配備されている連動装置から鉄道設備機器の状態情報と列車の在線情報を取得可能に構成されていることを特徴とする請求項6に記載の列車管理システム。
  8. 前記車上装置からの情報には、当該車上装置が搭載された列車の識別情報および当該列車の走行距離情報が含まれ、
    前記地上側制御装置は、前記車上装置から送信された前記走行距離情報に基づいて当該列車の位置を把握する列車位置把握手段を備えることを特徴とする請求項1~7のいずれかに記載の列車管理システム。
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