JP7080577B2

JP7080577B2 - 編成列車の車上システム

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Publication number: JP7080577B2
Application number: JP2016218869A
Authority: JP
Inventors: 慶一齋藤; 雅俊三上
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 2016-11-09
Filing date: 2016-11-09
Publication date: 2022-06-06
Anticipated expiration: 2036-11-09
Also published as: JP2018078711A

Description

本発明は、編成列車の車上システムに関する。

従来から列車の安全な運行を実現するため、列車に搭載される車上装置を二重化にすることが行われている。例えば、特許文献１には、１編成の列車に現用系の車上装置と予備系の車上装置とが設けられ、前記現用系の車上装置が故障等した場合に、前記現用系の車上装置から前記予備系の車上装置に自動的に切り替わることが記載されている。

特開２０１０－２５８５６５号公報

ところで、両方向に走行可能な編成列車、すなわち、一端側の車両を先頭車両として走行すること及び他端側の車両を先頭車両として走行することが可能な編成列車において、車上装置の二重化を実現するためには、通常、前記一端側の車両と前記他端側の車両とのそれぞれに前記現用系の車上装置及び前記予備系の車上装置とが設けられる必要がある。しかし、このような構成ではコストが高くならざるを得ない。

そこで、本発明は、コストを抑制しつつ編成列車における車上装置の二重化を実現できる編成列車の車上システムを提供することを目的とする。

本発明の一側面によると、編成列車の車上システムは、編成列車の一端側車両に設置された運転台が起動された場合、前記一端側車両に設置された車上装置が現用設置に及び前記編成車両の他端側車両に設置された車上装置が予備装置に設定され、前記他端側車両の運転台が起動された場合、前記他端側車両に設置された車上装置が現用装置に及び前記一端側車両に設置された車上装置が予備装置に設定される。前記現用装置及び前記予備装置は、前記編成列車の状態情報及び地上装置から提供される情報を含む複数の情報に基づいて前記編成列車の走行状態を制御するための列車制御情報を生成するように構成され、前記編成列車の車上システムは、前記現用装置が生成した第１列車制御情報及び前記予備装置が生成した第２列車制御情報を入力し、前記第１列車制御情報に基づいて前記編成列車の走行を制御する一方、前記現用装置の異常により前記第１列車制御情報を入力しなかった場合は前記第２列車制御情報に基づいて前記編成列車の走行を制御する列車制御装置をさらに含む。

前記編成列車の車上システムでは、前記編成列車の走行方向に応じて、前記一端側車両に設置された前記第１車上装置及び前記他端側車両に設置された前記第２車上装置の一方が現用装置に設定され、前記第１車上装置及び前記第２車上装置の他方が予備装置に設定される。このため、前記編成列車の前記一端側車両と前記他端側車両のそれぞれに一つずつ車上装置を設けるだけで前記編成列車における車上装置の二重化を実現できる。この結果、従来に比べて、前記編成列車における車上装置の二重化を実現するためコストが低減する。

本発明の一実施形態に係る車上システムの概略構成を示している図である。前記車上システムの動作を説明するための図である。前記車上システムの動作を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車上システムの概略構成を示している。実施形態に係る車上システムは、複数の車両１_１～１_ｎが連結されてなる編成列車３に適用される。編成列車３は、一端側車両１_１を先頭車両として走行（すなわち、矢印Ａ方向に走行）すること、及び、他端側車両１_ｎを先頭車両として走行（すなわち、矢印Ｂ方向に走行）することが可能であり、一端側車両１_１には運転台５Ａが、他端側車両１_ｎには運転台５Ｂが設けられている。

前記車上システムは、第１車上子１１、第２車上子２１、第１インターフェース装置（以下「第１Ｉ／Ｆ装置」という）１２、第２インターフェース装置（以下「第２Ｉ／Ｆ装置」という）２２、第１車上装置１３、第２車上装置２３及び列車制御装置３０を含む。第１車上子１１、第１Ｉ／Ｆ装置１２及び第１車上装置１３は、編成列車３の一端側車両１_１に設置されている。第２車上子２１、第２Ｉ／Ｆ装置２２及び第２車上装置２３は、編成列車３の他端側車両１_ｎに設置されている。列車制御装置３０は、編成列車３の任意の位置に設定されている。第１Ｉ／Ｆ装置１２は、通信線を介して運転台５Ａ、第１車上子１１、第１車上装置１３及び列車制御装置３０に接続されており、第２Ｉ／Ｆ装置２２は、通信線を介して運転台５Ｂ、第２車上子２１、第２車上装置２３及び列車制御装置３０に接続されている。

また、一端側車両１_１に設置された第１Ｉ／Ｆ装置１２と他端側車両１_ｎに設置された第２車上装置２３とは通信線７Ａを介して接続され、他端側車両２_ｎに設置された第２Ｉ／Ｆ装置２２と一端側車両２_１に設置された第１車上装置１３とは通信線７Ｂを介して接続されている。本実施形態において、第１Ｉ／Ｆ装置１２、第１車上装置１３、第２Ｉ／Ｆ装置２２及び第２車上装置２３は、パラレル入力をシリアルデータに変換すると共にシリアル入力をパラレルデータに変換するパラレル－シリアル変換部１２ａ、１３ａ、２２ａ、２３ａをそれぞれ有している。そのため、通信線７Ａ、７Ｂは、シリアル通信線で構成されている。

第１車上子１１及び第２車上子２１は、編成列車３の走行路５０に設置された地上子５１を介して地上装置５２から提供される情報（以下「地上側情報」という）を受信可能に構成されている。第１Ｉ／Ｆ装置１２及び第２Ｉ／Ｆ装置２２は、情報やデータの入出力処理を行う。第１車上装置１３及び第２車上装置２３は、第１Ｉ／Ｆ装置１２又は第２Ｉ／Ｆ装置２２から出力される複数の情報を入力して編成列車３の走行状態を制御するための情報（以下「列車制御情報」という）を生成する。列車制御装置３０は、第１車上装置１３又は第２車上装置２３が生成した前記列車制御情報に基づいて編成列車３の走行状態を制御する。

そして、本実施形態に係る車上システムにおいては、編成列車３の走行方向に応じて、第１車上装置１３及び第２車上装置２３の一方が現用装置（換言すれば、メイン車上装置）に設定され、第１車上装置１３及び第２車上装置２３の他方が前記現用装置の異常時等に前記現用装置に代替する予備装置（換言すれば、サブ車上装置）に設定されるように構成されている。

次に、図２、図３を参照して前記車上システムの具体的な動作について、（１）編成列車３が一端側車両１_１を先頭車両として走行（すなわち、矢印Ａ方向に走行）している場合と、（２）編成列車３が他端側車両１_ｎを先頭車両として走行（すなわち、矢印Ｂ方向に走行）している場合とに分けて説明する。

（１）編成列車３が一端側車両１_１を先頭車両として走行している場合（図２）
この場合、先頭車両である一端側車両１_１に設置された第１車上装置１３が前記現用装置（メイン車上装置）に設定され、後尾車両となる他端側車両１_ｎに設置された第２車上装置２３が前記予備装置（サブ車上装置）に設定される。例えば、前記車上システムは、一端側車両１_１に設置された運転台５Ａが起動すると、第１車上装置１３を前記現用装置に設定し、第２車上装置２３を前記予備装置に設定するように構成され得る。

編成列車３の走行中、第１車上子１１は、地上子５１上を通過するたびに地上子５１を介して前記地上側情報を受信し、受信した前記地上側情報を第１Ｉ／Ｆ装置１２に出力する。前記地上側情報は、制限速度情報及び走行可能距離の少なくとも一方を含む。また、編成列車３の走行中、第１Ｉ／Ｆ装置１２は、運転台５Ａから提供される編成列車３の状態情報（以下「列車状態情報」という）を継続的に入力する。前記列車状態情報は、編成列車３の走行速度や編成列車３の位置などを含む。すなわち、編成列車３が矢印Ａ方向に走行している場合、第１Ｉ／Ｆ装置１２には、地上装置５２から提供される前記地上側情報と、運転台５Ａから提供される前記列車状態情報とが入力される。

第１Ｉ／Ｆ装置１２は、前記地上側情報及び前記列車状態情報を入力すると、入力した前記地上側情報及び前記列車状態情報をそのまま第１車上装置１３に出力すると共に、入力した地上装置５２及び前記列車状態情報をシリアルデータ（以下「第１シリアルデータ」という）に変換し、前記第１シリアルデータを通信線７Ａを介して第２車上装置２３に出力する。

第１車上装置１３は、第１Ｉ／Ｆ装置１２から出力された前記地上側情報及び前記列車状態情報を入力すると、入力した前記地上側情報及び前記列車情報に基づいて列車制御情報を生成する。そして、第１車上装置１３は、生成した列車制御情報を第１Ｉ／Ｆ装置１２に出力する。前記列車制御情報は、編成列車３の走行状態を制御する情報であり、ブレーキ指令や自動運転時の加減速指令などの各種指令を含む。

第２車上装置２３は、第１Ｉ／Ｆ装置１２から出力された前記第１シリアルデータを入力すると、入力した前記第１シリアルデータをパラレル情報に変換し、変換後の情報である前記地上側情報及び前記列車状態情報に基づいて、前記各種指令を含む前記列車制御情報を生成する。そして、第２車上装置２３は、生成した前記列車制御情報をシリアルデータ（以下「第２シリアルデータ」という）に変換し、前記第２シリアルデータを通信線７Ａを介して第１Ｉ／Ｆ装置１２に出力する。

ここで、第１車上装置１３が入力する前記地上側情報及び前記列車状態情報と、第２車上装置２３が入力する前記第１シリアルデータとは、形態は異なるが同内容の情報（すなわち、共通情報）である。また、第１車上装置１３と第２車上装置２３とは、前記共通情報に基づいて前記列車制御情報を生成するという同内容の処理（すなわち、共通処理）を行っている。したがって、第１車上装置１３が生成した前記列車制御情報と前記第２車上装置２３が生成した前記列車制御情報とは同じである。

第１Ｉ／Ｆ装置１２は、第１車上装置１３から出力された前記列車制御情報と第２車上装置２３から出力された前記第２シリアルデータとを入力する。第１Ｉ／Ｆ装置１２は、第１車上装置１３から出力された前記列車制御情報を入力すると、入力した前記列車制御情報を列車制御装置３０に出力する。また、第１Ｉ／Ｆ装置１２は、第２車上装置２３から出力された前記第２シリアルデータを入力すると、入力した前記第２シリアルデータをパラレル情報に変換し、変換後の情報である前記列車制御情報を列車制御装置３０に出力する。つまり、列車制御装置３０には、第１車上装置１３が生成した前記列車制御情報と第２車上装置２３が生成した前記列車制御情報とが入力される。

そして、列車制御装置３０は、前記現用装置に設定された第１車上装置１３が生成した前記列車制御情報を入力した場合には、前記第１車上装置１３が生成した前記列車制御情報に基づいて編成列車３の走行状態を制御する。すなわち、列車制御装置３０は、前記列車制御情報に含まれた前記各種指令に基づいて編成列車３のブレーキ装置やモータを制御する。一方、列車制御装置３０は、第１車上装置１３が生成した前記列車制御情報を入力しなかった場合には、前記予備装置に設定された第２車上装置２３が生成した前記列車制御情報に基づいて編成列車３の走行状態を制御する。したがって、例えば前記現用装置に設定された第１車上装置１３に異常が生じた場合には、第１車上装置１３の機能が前記予備装置に設定された第２車上装置２３によってバックアップされ得る。つまり、車上装置の二重化が実現される。

（２）編成列車３が他端側車両１_ｎを先頭車両として走行している場合（図３）
この場合、先頭車両である他端側車両１_ｎに設置された第２車上装置２３が前記現用装置（メイン車上装置）に設定され、後尾車両となる一端側車両１_１に設置された第１車上装置１３は前記予備装置（サブ車上装置）に設定される。例えば、前記車上システムは、他端側車両１_ｎに設置された運転台５Ｂが起動すると、第２車上装置２３を前記現用装置に設定し、第１車上装置１３を前記予備装置に設定するように構成され得る。

編成列車３の走行中、第２車上子２１は、地上子５１上を通過するたびに地上子５１を介して前記地上側情報を受信し、受信した前記地上側情報を第２Ｉ／Ｆ装置２２に出力する。また、編成列車３の走行中、第２Ｉ／Ｆ装置２２は、運転台５Ｂから提供される前記列車状態情報を継続的に入力する。すなわち、編成列車３が矢印Ｂ方向に走行している場合、第２Ｉ／Ｆ装置２２には、地上装置５２から提供される前記地上側情報と、運転台５Ｂから提供される前記列車状態情報とが入力される。

第２Ｉ／Ｆ装置２２は、前記地上側情報及び前記列車状態情報を入力すると、入力した前記地上側情報及び前記列車状態情報を前記現用装置に設定された第２車上装置２３に出力すると共に、入力した地上装置５２及び前記列車状態情報をシリアルデータ（以下「第３シリアルデータ」という）に変換し、前記第３シリアルデータを通信線７Ｂを介して前記予備装置に設定された第１車上装置１３に出力する。

第２車上装置２３は、第２Ｉ／Ｆ装置２２から出力された前記地上側情報及び前記列車状態情報を入力すると、入力した前記地上側情報及び前記列車情報に基づいて列車制御情報を生成する。そして、第２車上装置２３は、生成した列車制御情報を第２Ｉ／Ｆ装置２２に出力する。

第１車上装置１３は、第２Ｉ／Ｆ装置２２から出力された前記第３シリアルデータを入力すると、入力した前記第３シリアルデータをパラレル情報に変換し、変換後の情報である前記地上側情報及び前記列車状態情報に基づいて前記列車制御情報を生成する。そして、第２車上装置２３は、生成した前記列車制御情報をシリアルデータ（以下「第４シリアルデータ」という）に変換し、前記第４シリアルデータを通信線７Ｂを介して第２Ｉ／Ｆ装置２２に出力する。

ここで、第２車上装置２３が入力する前記地上側情報及び前記列車状態情報と第１車上装置１３が入力する前記第３シリアルデータとは同内容の情報であり、第１車上装置１３と第２車上装置２３とは前記共通情報に基づいて前記列車制御情報を生成する。したがって、第１車上装置１３が生成した前記列車制御情報と前記第２車上装置２３が生成した前記列車制御情報とは同じである。

第２Ｉ／Ｆ装置２２は、第２車上装置２３から出力された前記列車制御情報と第１車上装置１３から出力された前記第３シリアルデータとを入力する。第２Ｉ／Ｆ装置２２は、第２車上装置２３から出力された前記列車制御情報を入力すると、入力した前記列車制御情報を列車制御装置３０に出力する。また、第２Ｉ／Ｆ装置２２は、第１車上装置１３から出力された前記第４シリアルデータを入力すると、入力した前記第４シリアルデータをパラレル情報に変換し、変換後の情報である前記列車制御情報を列車制御装置３０に出力する。つまり、列車制御装置３０には、第１車上装置１３が生成した前記列車制御情報と第２車上装置２３が生成した前記列車制御情報とが入力される。

そして、列車制御装置３０は、前記現用装置に設定された第２車上装置２３が生成した前記列車制御情報を入力した場合には、前記第２車上装置２３が生成した前記列車制御情報に基づいて編成列車３の走行状態を制御する。一方、列車制御装置３０は、第２車上装置２３が生成した前記列車制御情報を入力しなかった場合には、前記予備装置に設定された第１車上装置１３が生成した前記列車制御情報に基づいて編成列車３の走行状態を制御する。したがって、例えば前記現用装置に設定された第２車上装置２３に異常が生じた場合には、第２車上装置２３の機能が前記予備装置に設定された第１車上装置１３によってバックアップされ得る。つまり、車上装置の二重化が実現される。

以上説明したように、本実施形態に係る車上システムによれば、編成列車３の一端側車両１_１に一つの車上装置１３を設けると共に他端側車両１_ｎに一つの車上装置２３を設けるだけで、編成列車３が一端側車両１_１を先頭車両として走行する場合と編成列車３が他端側車両１_ｎを先頭車両として走行する場合のいずれにおいても、車上装置の二重化が実現され得る。このため、従来に比べて、編成列車における車上装置の二重化を実現するためコストが低減する。

また、本実施形態に係る車上システムにおいて、第１Ｉ／Ｆ装置１２、第１車上装置１３、第２Ｉ／Ｆ装置２２及び第２車上装置２３は、パラレル－シリアル変換部１２ａ、１３ａ、２２ａ、２３ａをそれぞれ有している。そして、一端側車両１_１に設置された第１Ｉ／Ｆ装置１２と他端側車両１_ｎに設置された第２車上装置２３とを接続する通信線７Ａと、他端側車両１_ｎに設置された第２Ｉ／Ｆ装置２２と他端側車両１_ｎに設置された第１車上装置１３とを接続する通信線７Ｂとがシリアル通信線で構成されている。このため、一端側車両１_１と他端側車両１_ｎとの間をつなぐ通信線の数が少なくて済み、前記車上システムのコストがさらに抑制される。

なお、上述の実施形態においては、前記地上側情報を第１車上子１１、第２車上子２１によって受信しているが、これに限られるものではない。第１車上子１１及び第２車上子２１に代えて又は加えて第１車上無線機及び第２車上無線機が設けられてもよい。この場合、走行路５０に沿って複数の沿線無線機が設置され、前記第１車上無線機及び前記第２車上無線機は、前記沿線無線機を介して前記地上側情報を受信し、受信した前記地上側情報を第１Ｉ／Ｆ装置１２又は第２Ｉ／Ｆ装置２２に出力するように構成され得る。あるいは、前記第１車上無線機及び前記第２車上無線機は、前記沿線無線機を介して前記地上側情報を受信し、受信した前記地上側情報を第１Ｉ／Ｆ装置１２又は第２Ｉ／Ｆ装置２２に出力すると共に、第１車上子１１及び第２車上子２１は、絶対位置確定用地上子から絶対位置情報を受信し、受信した絶対位置情報を第１Ｉ／Ｆ装置１２又は第２Ｉ／Ｆ装置２２に出力するように構成され得る。

また、上述の実施形態において、編成列車３が一端側車両１_１を先頭車両として走行している場合、前記予備装置に設定された第２車上装置２３が生成した前記列車制御情報は第１Ｉ／Ｆ装置１２を介して列車制御装置３０に出力されている。しかし、これに限られるものではなく、第２車上装置２３が生成した前記列車制御情報は、第２Ｉ／Ｆ装置２２を介して列車制御装置３０に出力されてもよい。この場合、第２車上装置２３は、生成した前記列車制御情報をシリアルデータに変換することなく第２Ｉ／Ｆ装置２２に出力することが可能である。同様に、編成列車３が一端側車両１_ｎを先頭車両として走行している場合、前記予備装置に設定された第１車上装置１３が生成した前記列車制御情報は第２Ｉ／Ｆ装置２２を介して列車制御装置３０に出力されている。しかし、これに限られるものではなく、第１車上装置１３が生成した前記列車制御情報は、第１Ｉ／Ｆ装置１２を介して列車制御装置３０に出力されてもよい。この場合、第１車上装置１３は、生成した前記列車制御情報をシリアルデータに変換することなく第１Ｉ／Ｆ装置１２に出力することが可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて更なる変形や変更が可能である。

１_１～１_ｎ…車両
３…編成列車
５Ａ，５Ｂ…運転台
７Ａ、７Ｂ…シリアル通信線
１１…第１車上子
１２…第１インターフェース装置
１３…第１車上装置
２１…第２車上子
２２…第２インターフェース装置
２３…第２車上装置
３０…列車制御装置
５０…走行路
５１…地上子
５２…地上装置

Claims

編成列車の一端側車両に設置された運転台が起動された場合、前記一端側車両に設置された第１車上装置が現用設置に及び前記編成車両の他端側車両に設置された第２車上装置が予備装置に設定され、前記他端側車両の運転台が起動された場合、前記第２車上装置が現用装置に及び前記第１車上装置が予備装置に設定され、
前記現用装置及び前記予備装置は、前記編成列車の状態情報及び地上装置から提供される情報を含む複数の情報に基づいて前記編成列車の走行状態を制御するための列車制御情報を生成するように構成され、
前記現用装置が生成した第１列車制御情報及び前記予備装置が生成した第２列車制御情報を入力し、前記第１列車制御情報に基づいて前記編成列車の走行を制御する一方、前記現用装置の異常により前記第１列車制御情報を入力しなかった場合は前記第２列車制御情報に基づいて前記編成列車の走行を制御する列車制御装置をさらに含む、
編成列車の車上システム。
前記一端側車両に設置され、前記一端側車両に設置された運転台、前記第１車上装置及び前記他端側車両に設置された前記第２車上装置のそれぞれと通信線を介して接続された第１インターフェース装置と、
前記他端側車両に設置され、前記他端側車両に設置された運転台、前記第２車上装置及び前記一端側車両に設置された前記第１車上装置のそれぞれと通信線を介して接続された第２インターフェース装置と、
をさらに含む、
請求項１に記載の編成列車の車上システム。
前記第１インターフェース装置は、前記編成列車が前記一端側車両を先頭車両として走行している場合に、前記複数の情報を入力して前記現用装置としての前記第１車上装置及び前記予備装置としての前記第２車上装置に出力すると共に、前記現用装置としての前記第１車上装置が生成した前記第１列車制御情報及び前記予備装置としての前記第２車上装置が生成した前記第２列車制御情報を入力して前記列車制御装置に出力するように構成され、
前記第２インターフェース装置は、前記編成列車が前記他端側車両を先頭車両として走行している場合に、前記複数の情報を入力して前記予備装置としての前記第１車上装置及び前記現用装置としての前記第２車上装置に出力すると共に、前記予備装置としての前記第１車上装置が作成した第２列車制御情報及び前記現用装置としての前記第２車上装置が生成した前記第１列車制御情報を入力して前記列車制御装置に出力するように構成されている、
請求項２に記載の編成列車の車上システム。
前記第１車上装置、前記第１インターフェース装置、前記第２車上装置及び前記第２インターフェース装置は、パラレル入力をシリアルデータに変換すると共にシリアル入力をパラレルデータに変換するパラレル－シリアル変換部をそれぞれ有し、
前記第１インターフェース装置と前記第２車上装置とが第１シリアル通信線で接続されると共に、前記第２インターフェース装置と前記第１車上装置とが第２シリアル通信線で接続されている、請求項３に記載の編成列車の車上システム。