JP7284290B2 - 列車制御システム及び定位置停止制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、列車制御システム及び列車位置特定方法に関し、列車の位置を特定して目標停止位置に停止する定位置停止制御を行う列車制御システム及び定位置停止制御方法に適用して好適なものである。

従来、列車を目標停止位置に停止する定位置停止制御では、現在の列車位置から目標停止位置までの残距離に応じて目標停止位置に停止するために列車が追従するべき速度を示す定位置停止パターンが用いられる。定位置停止パターンを用いて定位置停止制御を行う場合、列車は常に速度及び位置を特定することによって目標停止位置までの残距離を算出し、この残距離に応じて、列車が追従するべき速度を定位置停止パターンから算出する。そして、上記速度の算出結果に基づいて列車がブレーキ制御を行うことにより、目標停止位置（定位置）への停止が実現される。したがって、このような定位置停止制御を行うためには、列車位置と列車速度の特定が重要となる。

ここで、走行中の列車位置を特定する方法として、車軸に取り付けた速度発電機やモータにより検出した列車速度を用いて列車位置を特定する方法が知られている。例えば特許文献１では、駆動軸に取り付けられた速度発電機からの速度情報やモータの駆動制御で使用している速度情報を用いて、列車の対地速度を計測し、計測した速度から列車位置を特定する方法が開示されている。

また、走行中の列車位置を特定する別の方法として、列車に取り付けた車上子で軌道上の規定位置に設置されている地上子を検出し列車位置を特定する方法も知られている。例えば特許文献２では、規定位置に設置した地上子に列車から電力波を送信することで、地上子から列車へ列車位置を特定するための電文を送信し、列車が地上子から受信した電文に基づいて位置を特定する方法が開示されている。

特許文献２に記載された技術を利用して定位置停止制御を行う場合、地上子は定位置停止制御開始位置及び目標停止位置に設置され、列車は、定位置停止制御開始位置の地上子から電文を受信した場合、定位置停止制御を開始する。そして列車が定位置停止制御を行って停止した場合、列車は目標停止位置の地上子を検出することにより停止位置を特定し、列車が停止した位置は目標停止位置に対して、ショート位置、ジャスト位置及び、オーバー位置であるかの判定を行う。そしてこの判定結果に基づいて、定位置停止制御装置は定位置停止制御の補正を行う。

また、走行中の列車速度を特定する方法としては、例えば特許文献３に開示された方法が挙げられる。特許文献３の列車速度計測システムでは、レール下に敷設される枕木に基準マークが設けられ、列車に搭載したカメラが基準マークを撮影し、画像処理部が撮影した映像をマッチング処理することによって基準マークを抽出する。そして、演算部が、抽出した基準マークから得られる距離情報、及びカメラの撮影フレームの時間情報に基づいて、列車速度を演算する。このように列車速度を計測することにより、特許文献３の列車速度計測システムは、車輪の空転時でも正確な対地速度を計測する。

特開２００８－１８２８０８号公報 特開２０１５－００６８４２号公報 特開２０１１－２０９０２６号公報

しかし、特許文献１のように車軸に取り付けた速度発電機を用いた列車位置の特定方法では、車輪が空転または滑走することなくレールと接触している場合は、速度発電機やモータからの情報は正しく対地速度を示すことができるが、急加速時や急制動時に車輪が空転または滑走した場合には、正確な対地速度が得られずに、列車位置を正確に特定できないという問題があった。

また、特許文献２のように列車に取り付けた車上子で軌道上の規定位置に設置されている地上子を検出し列車位置を特定する方法では、多数の地上子が必要となるためその設置コストが嵩むという問題があった。また、定位置停止制御の開始位置や目標停止点を変更したい場合には、地上子の設置場所を変更する等の作業が必要となるが、作業コストの観点から、容易に地上子の位置を変更し難いという問題もあった。

また、特許文献３に開示された列車速度の特定方法は、枕木ごとに基準マークを設置する必要があるが、レール下に敷設される枕木の数は極めて多いため、枕木の数だけ基準マークを設置するコストを考えると現実的ではないという問題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、新たに地上子を設けることなく、走行中の列車位置を正確に特定し、精度の高い定位置停止制御を実施する列車制御システム及び定位置停止制御方法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、軌道上を走行する列車において、前記列車の走行状態に基づいて前記列車の速度を算出する速度算出部と、軌道を構成するために連続的に設置された所定の地上設備を検出する地上設備検出部と、前記地上設備検出部によって検出された前記地上設備の情報に基づいて、前記列車の位置を特定する位置特定部と、前記列車を所定の目標停止位置に停止させるブレーキ制御を行う制御部と、前記地上設備ごとに当該地上設備の設置位置と当該設置位置が前記ブレーキ制御を開始するべきブレーキ制御開始位置であるか否かを示す制御情報とを紐付けた地点情報を予め保持するデータベースと、を備え、前記位置特定部は、前記データベースの前記地点情報から、前記地上設備検出部が検出した前記地上設備に対応する前記設置位置及び前記制御情報を取得し、取得した前記設置位置を前記列車の位置とし、前記制御部は、前記速度算出部が算出した前記列車の速度、前記位置特定部が特定した前記列車の位置、及び前記位置特定部が取得した前記制御情報に基づいて、前記ブレーキ制御の内容を決定し、当該制御情報が前記ブレーキ制御開始位置であることを示す場合に前記ブレーキ制御を開始する、列車制御システムが提供される。

また、かかる課題を解決するため本発明においては、列車の走行状態に基づいて前記列車の速度を算出する速度算出ステップと、軌道を構成するために連続的に設置された所定の地上設備を検出する地上設備検出ステップと、前記地上設備ごとに当該地上設備の設置位置と当該設置位置がブレーキ制御を開始するべきブレーキ制御開始位置であるか否かを示す制御情報とが予め紐付けられた地点情報から、前記地上設備検出ステップで検出された前記地上設備の情報に対応する前記設置位置及び前記制御情報を取得し、取得した前記設置位置を前記列車の位置として特定する位置特定ステップと、前記速度算出ステップで算出された前記列車の速度、前記位置特定ステップで特定された前記列車の位置、及び前記位置特定ステップで取得された前記制御情報に基づいて、前記列車を所定の目標停止位置に停止させるブレーキ制御を行う制御ステップと、を備え、前記制御ステップでは、前記位置特定ステップで取得された前記制御情報が前記ブレーキ制御開始位置であることを示す場合に前記ブレーキ制御が開始される、定位置停止制御方法が提供される。

本発明によれば、新たに地上子を設けることなく、走行中の列車位置を正確に特定し、精度の高い定位置停止制御を実施することができる。

本発明の一実施形態に係る列車制御システムの構成例を示す図である。 軌道付近の設備を説明するための図である。 地点情報の一例を示す図である。 定位置停止制御の手順例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を詳述する。

図１は、本発明の一実施形態に係る列車制御システムの構成例を示す図である。

図１に示したように、本実施形態に係る列車制御システム１０は、レール２０上を走行する列車１（例えば先頭車両）に搭載され、所定の地上設備の検出結果を利用して、列車１を目標停止位置に停止する定位置停止制御を実施する。列車制御システム１０は、地上設備検出部１１、位置特定部１２、地点情報データベース（ＤＢ）１３、速度算出部１４、及び制御部１５を備えて構成される。

列車１は、列車制御システム１０の他に、車上子２、速度発電機３、及びブレーキ出力装置４を備えている。また、レール２０が敷設された軌道側では、軌道上に地上子２１が設置されている。

図１に示した各構成について説明する。

車上子２は、列車１の運行を制御するために列車１の車体下部に設置される装置であって、地上子２１から送信される電文を受信する。車上子２は、地上子２１から受信した電文に含まれる情報を、位置特定部１２に出力する。

速度発電機３は、列車１の走行速度（列車速度）を検出するために主に車輪軸に取り付けられる既知の装置であって、列車速度に比した周波数（電圧でもよい）と車輪径とを含む速度データを速度算出部１４に出力する。

ブレーキ出力装置４は、車輪に対するブレーキを出力する既知の装置である。ブレーキ出力装置４は、例えば制御部１５によるブレーキノッチ指令に従ってブレーキを出力する。

地上子２１は、列車１の運行を制御するために軌道上に設置される装置であって、列車１に搭載された車上子２に電文を送信する。地上子２１が送信する電文には、列車１が走行している区間を識別するための走行区間情報（後述する走行区間Ｓｔ）や現在の列車１の位置を示す位置情報（後述する列車位置Ｌｔ）等が含まれる。

地上設備検出部１１は、軌道を構成するために連続的に設置された所定の地上設備を検出することを目的として設置された装置であって、具体的には例えば、列車１の車体下部に１台以上のカメラが取り付けられることによって実現できる。地上設備検出部１１は、カメラに限定されるものではなく、例えば、赤外線センサ等のセンサ機器でもよい。地上設備検出部１１は、その撮影データを位置特定部１２に送信する。

なお、地上設備検出部１１による検出対象となる「所定の地上設備」の具体例としては、後述する図２に示す枕木２２及び固定ボルト２３が挙げられる。以下の説明ではまず、本実施形態の基本実施例として、枕木２２を検出対象の地上設備とする場合を中心に説明し、その後、本実施形態の変形例として、固定ボルト２３を検出対象の地上設備とする場合を説明する。

位置特定部１２は、地上設備検出部１１の撮影データから検出される所定の地上設備の情報（例えば、通過した枕木２２の数）、及び地上子２１から車上子２を経由して取得した情報（走行区間Ｓｔ、列車位置Ｌｔ）に基づいて地点情報ＤＢ１３を参照し、列車１の現在位置（列車位置）を特定する機能を有する。位置特定部１２は、上記の列車位置の特定に合わせて、列車１の目標停止位置までの残距離、及び定位置停止制御におけるブレーキ制御の開始位置を示す制御情報も取得し、これらを制御部１５に送信する。

地点情報ＤＢ１３は、地上設備検出部１１による検出対象とされる地上設備について、地上設備ごとに対応する各種情報を紐付けた地点情報を格納する記憶媒体である。後述する図３では、枕木２２を検出対象の地上設備とする場合の地点情報１３０の具体例を示している。

速度算出部１４は、速度発電機３から取得した速度データ（周波数、車輪径）を用いて、列車速度と列車位置を算出する機能を有する。前述したように、速度発電機３は、列車１の車輪軸に取り付けられて、列車１の走行状態に応じて速度データを出力するものであるから、速度算出部１４は、列車１の走行状態に基づいて列車速度及び列車位置を算出する機能を有する、と換言できる。

制御部１５は、位置特定部１２による処理結果に基づいて、列車１が追従するべき速度を示す定位置停止パターンを算出し、算出した定位置停止パターンと速度算出部１４が算出した列車速度を比較することによって、列車１が目標停止位置に安全に停止するために必要なブレーキノッチ指令を算出する機能を有する。制御部１５は、決定したブレーキノッチ指令をブレーキ出力装置４に出力することで、定位置停止制御のブレーキ出力を実行させる。

上記した列車制御システム１０の構成要素のうち、位置特定部１２、速度算出部１４、及び制御部１５は、例えば、プログラムを記憶したメモリ及びプログラムを読み出して実行するプロセッサを備えた計算機によって実現することができる。

図２は、軌道付近の設備を説明するための図である。図２は、列車１が駅３０に停止しているときに、先頭車両の近辺を上方から見た図である。

図２に示したように、対向する２本のレール２０が敷設された軌道においては、軌道上の任意の位置に地上子２１が設置される他、軌道を構成するために連続的に複数の地上設備（枕木２２、固定ボルト２３）が設置されている。

図１でも説明したように、地上子２１は、列車１の運行を制御するために設置される装置であって、列車１に搭載された車上子２に電文を送信する。地上子２１の設置数に特に制限はないが、本例では、少なくとも駅３０の終端側（列車１の進行方向側）に１つの地上子２１が設置されるとする。

枕木２２は、軌道を構成する構造物（部材）の１つで、対向する２本のレール２０の間隔（軌間）を一定に保つために、２本のレール２０を支持するようにレール下に連続的に敷設される。枕木２２を設置する本数は、１本のレール２０の長さ（レール長）に応じて規格されている。但し、枕木２２の設置間隔は等しいとは限らない。

固定ボルトは、軌道を構成する構造物（部材）の１つで、レール２０を枕木２２または道床に固定する締結装置であり、枕木２２と同様、レール方向に連続的に設置される。本実施形態における固定ボルトは、レール２０を固定するために連続的に設置される締結装置であればよく、形状や形式を限定されない。

図３は、地点情報の一例を示す図である。図３には、列車制御システム１０において地上設備検出部１１が枕木２２を検出対象の地上設備とする場合に地点情報ＤＢ１３に格納される地点情報１３０の具体例が示されている。

図３において、地点情報１３０は、走行区間Ｓｄ、枕木数Ｃｄ、列車位置Ｌｄ、残距離ΔＬｄ、及び制御情報ＣＬｄのデータ項目から構成されるテーブルデータである。以下に、各データ項目について説明する。

走行区間Ｓｄは、列車１が走行している区間を識別するための情報である。例えば、駅間ごとに、異なる走行区間Ｓｄの値が定義される。

枕木数Ｃｄは、１つの走行区間においてレール２０の下に設置された枕木２２の累計数を示す情報である。本例では、１つの走行区間における最初の枕木２２を「０」として記載しているが、これに限定されるものではない。

列車位置Ｌｄは、当該レコードの枕木２２が設置された位置を、軌道における所定の基準点からの距離で表した情報である。図３の場合、列車位置Ｌｄは、所謂「キロ程」をメートル単位に変換して表している。

残距離ΔＬｄは、目標停止位置までの残距離を示す情報である。すなわち、残距離ΔＬｄが０の地点が目標停止位置となる。

制御情報ＣＬｄは、目標停止位置に列車１を停止するためにブレーキ制御を開始するべき地点（ブレーキ制御開始位置）を示すための情報である。例えば図３の場合、制御情報ＣＬｄは、ブレーキ制御開始位置であることを意味する「ＴＲＵＥ」と、ブレーキ制御開始位置ではないことを意味する「ＦＡＬＳＥ」の何れかの値を持つとしている。なお、地点情報１３０における制御情報ＣＬｄの値の定義は、上記例に限定されるものではない。例えば、１つの目標停止位置に列車１を停止する際に、複数種類の定位置停止パターンが用いられる場合、使用する定位置停止パターンが変更されるタイミングに合わせて、制御情報ＣＬｄを「ＴＲＵＥ＿Ｎ（Ｎ＝１，２，…）」等で定義するようにしてもよい。この場合、位置特定部１２及び制御部１５は、制御情報ＣＬｄの値から何段階目のＴＲＵＥかを判断することにより、使用する定位置停止パターンを識別することができる。

上記のように構成された地点情報１３０は、基本的（正常時）には、走行区間Ｓｄ及び枕木数Ｃｄを検索の主キーとして参照することにより、対応するレコードの列車位置Ｌｄ、残距離ΔＬｄ、及び制御情報ＣＬｄを取得することができる。また、詳細は後述するが、走行区間または枕木数の検出ができなくなった異常時の場合には、地点情報１３０は、列車位置Ｌｄを主キーとして参照することにより、残距離ΔＬｄ及び制御情報ＣＬｄを取得することができる。

なお、地点情報１３０においては、軌道を構成するために連続的に設置された枕木２２について、必ずしもその全てに対してレコードを定義（設定）しなくてもよく、任意の枕木２２について対応するレコードが定義されるものであってもよい。但し、この場合でも、少なくとも、走行区間Ｓｄが変更となる最初のレコード、及び制御情報ＣＬｄが「Ｔｒｕｅ」となるレコードは、事前に定義されることが好ましい。

図４は、定位置停止制御の手順例を示すフローチャートである。図４では、枕木２２を検出対象の地上設備とする基本実施例における、列車制御システム１０による定位置停止制御について、その手順例を示している。図４に示す一連の処理は、列車１の走行中に繰り返し実行される。但し、ステップＳ１０２～Ｓ１０４の処理は、地上子２１が検出された場合にのみ実行されると考えてよい。

なお、本例では、地点情報ＤＢ１３（地点情報１３０）において、正常な場合、各走行区間の枕木数Ｃｄが「０」のときの列車位置Ｌｄが、各走行区間に設置された地上子２１が持つ位置情報（列車位置Ｌｔ）と一致するように事前に設定されているとする。

図４によれば、列車１が駅３０から走行を開始すると、まず、速度算出部１４が、速度発電機３から得た速度データ（周波数及び車輪径）に基づいて、列車速度Ｖｓ及び列車位置Ｌｓを算出する（ステップＳ１０１）。速度算出部１４は、算出した列車速度Ｖｓを制御部１５に送信するとともに、列車位置Ｌｓを位置特定部１２に送信する。なお、速度発電機３の速度データを利用した列車速度及び列車位置の算出方法は従来広く知られており、詳細な説明は省略する。

次に、走行中の列車１では、地上子２１の検出に伴う処理が行われる（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２では、地上子２１からの電文を車上子２が受信し、車上子２が受信した電文に含まれる情報（走行区間Ｓｔ、列車位置Ｌｔ）を位置特定部１２に出力する。そして位置特定部１２は、車上子２から入力された情報を用いて、自身の内部データを更新する。

例えば、図２の場合、駅３０を出発するときに、車上子２は、駅３０の終端側に設置された地上子２１から電文を受信し、この電文に含まれる走行区間Ｓｔ及び列車位置Ｌｔを位置特定部１２に出力する。位置特定部１２は、内部データとして、列車１の現在の走行区間を示す「走行区間Ｓ」、列車１の現在位置を示す「列車位置Ｌ」、現在の走行区間における枕木２２の累計カウント数を示す「枕木数Ｃ」を持っており、走行区間Ｓ及び列車位置Ｌを、車上子２から入力された走行区間Ｓｔ及び列車位置Ｌｔで更新する。また、位置特定部１２は、走行区間Ｓｔによる更新で走行区間Ｓの値が変更された場合（すなわち、新たな走行区間に入った場合）には、枕木数Ｃの値を「０」に設定してリセットする。

次に、位置特定部１２は、地点情報ＤＢ１３（地点情報１３０）を参照して、ステップＳ１０２で更新した内部データに対応する所定項目のデータ（列車位置Ｌｄ、残距離ΔＬｄ、制御情報ＣＬｄ）を取得する（ステップＳ１０３）。図３の例を用いて詳しく説明すると、位置特定部１２は、地点情報１３０において、内部データの走行区間Ｓ及び枕木数Ｃの組合せに対応する走行区間Ｓｄ及び枕木数Ｃｄが登録されたレコードを検索し、該当レコードにおける列車位置Ｌｄ、残距離ΔＬｄ、制御情報ＣＬｄの各データを取得する。

次に、ステップＳ１０３で読み出した地点情報ＤＢ１３のデータが正常であるか確認する（ステップＳ１０４）。具体的には、位置特定部１２は、ステップＳ１０２で車上子２から取得した列車位置Ｌｔ（現在の列車位置Ｌ）と、ステップＳ１０３で走行区間Ｓ及び枕木数Ｃを用いて地点情報１３０から取得した列車位置Ｌｔｄとが一致するかを判断する。列車位置Ｌｔと列車位置Ｌｔｄとが一致する場合、位置特定部１２は正常と判断し、ステップＳ１０５の処理に進む。一方、列車位置Ｌｔと列車位置Ｌｔｄとが一致する場合、位置特定部１２は異常と判断し、ステップＳ１０９の処理に進む。

本実施形態では、ステップＳ１０４の確認が行われることにより、地上子２１が検出されて列車１が新たな走行区間Ｓｔに入ったときに、新たな走行区間Ｓｔに関するデータが地点情報ＤＢ１３（地点情報１３０）に格納されているかを確認することができる。すなわち、新たな走行区間Ｓｔについて、対応する走行区間Ｓｄに関するデータが地点情報ＤＢ１３に格納されている場合には、ステップＳ１０３において地点情報１３０から枕木数Ｃｄ＝０における列車位置Ｌｔｄが読み出され、ステップＳ１０４の比較において列車位置Ｌｔと一致する。一方、新たな走行区間Ｓｔについて、対応する走行区間Ｓｄに関するデータが地点情報ＤＢ１３に格納されていない（走行区間Ｓｔに対応する走行区間Ｓｄが存在しない、または走行区間Ｓｔとは異なる走行区間Ｓｄのデータが格納されている）場合には、ステップＳ１０３において地点情報１３０から読み出された列車位置Ｌｔｄは、ステップＳ１０４の比較において列車位置Ｌｔと一致しない。そこで、ステップＳ１０４において異常（不一致）となった場合は、後述するステップＳ１０９の処理を行うことによって、速度発電機３の速度データに基づいて算出された列車位置Ｌｓ（ステップＳ１０４のＮＯを経由する場合は、地上子２１の電文に含まれる列車位置Ｌｔでもよい）を列車位置Ｌの正しい情報として採用している。

ステップＳ１０５では、地上設備（本例では枕木２２）の検出に伴う処理が行われる。列車１の走行中、地上設備検出部１１であるカメラは、地上設備（枕木２２）を撮影し、その撮影データを位置特定部１２に送信する。位置特定部１２は、受信した撮影データに含まれる画像のフレームにおいて所定の画像処理を行うことにより、列車１が通過した枕木２２を検出する。上記画像処理によって枕木２２の通過を検出した場合に、位置特定部１２は、枕木数Ｃの値を１カウントアップする。

ステップＳ１０５の処理に次いで、位置特定部１２は、地点情報ＤＢ１３（地点情報１３０）を参照して、ステップＳ１０５で更新した内部データに対応する所定項目のデータ（列車位置Ｌｄ、残距離ΔＬｄ、制御情報ＣＬｄ）を取得する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６の具体的な処理はステップＳ１０３と同様であるが、ステップＳ１０６の場合は、枕木数Ｃの値が１カウントアップされている。

次に、位置特定部１２は、検出された地上設備（枕木２２）に基づいて特定された列車位置Ｌｄが正常であるか確認する（ステップＳ１０７）。具体的には、位置特定部１２は、ステップＳ１０６で地点情報ＤＢ１３から読み出した列車位置Ｌｄと、ステップＳ１０１で速度発電機３の速度データに基づいて算出された列車位置Ｌｓとの差分ΔＬを算出し（ΔＬ＝Ｌｄ－Ｌｓ）、算出したΔＬが既定された閾値Ｅに達していないかを判定する（ΔＬ＜Ｅ？）。

ステップＳ１０７の確認においてΔＬが閾値Ｅ未満の場合、位置特定部１２は、地上設備（枕木２２）に基づいて特定された列車位置Ｌｄが正常であると判断する。このとき、位置特定部１２は、内部データの列車位置Ｌの値を列車位置Ｌｄの値で更新し、更新後の列車位置Ｌと、ステップＳ１０６で取得した残距離ΔＬｄ及び制御情報ＣＬｄを制御部１５に送信する（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０８の処理後はステップＳ１１０の処理に進む。

一方、ステップＳ１０７の確認においてΔＬが閾値Ｅ以上の場合、位置特定部１２は、地上設備（枕木２２）に基づいて特定された列車位置Ｌｄが異常であると判断する。この場合、位置特定部１２は、ステップＳ１０９の処理に進む。

ステップＳ１０９の処理は、地点情報ＤＢ１３から読み出した走行区間のデータが異常であった場合（ステップＳ１０４のＮＯ）、あるいは、検出された地上設備（枕木２２）に基づく列車位置Ｌｄが異常であった場合（ステップＳ１０７のＮＯ）に実行される。このステップＳ１０９では、位置特定部１２は、速度発電機３の速度データに基づいて算出された列車位置Ｌｓを用いて列車位置Ｌを更新する。さらに、位置特定部１２は、更新後の列車位置Ｌ（列車位置Ｌｓ）を用いて、地点情報１３０を参照し、列車位置Ｌに対応する列車位置Ｌｄを含むレコードから、残距離ΔＬｄ及び制御情報ＣＬｄを取得する。なおこのとき、異常発生時であることから安全を考慮して、本来の目標停止位置よりも手前に列車１を停止させるために、残距離ΔＬｄの値を所定の程度だけ小さくして取得するようにしてもよい。また、地点情報１３０において列車位置Ｌ（列車位置Ｌｓ）と同値の列車位置Ｌｄが存在しない場合には、列車位置Ｌよりも大きな値を持つ最も近い列車位置Ｌｄを選択すればよい。そして位置特定部１２は、更新後の列車位置Ｌ、改めて取得した残距離ΔＬｄ及び制御情報ＣＬｄを制御部１５に送信し、ステップＳ１１０の処理に進む。

本実施形態では、ステップＳ１０９の処理を用意することによって、列車１における所定の異常発生時に対応することができる。より具体的には、列車１において走行区間や枕木数の適切な検出ができなくなった場合でも、位置特定部１２が、速度発電機３の速度データに基づく列車位置Ｌｓを主キーとして、地点情報１３０から、目標停止位置までの残距離ΔＬｄ及び定位置停止制御の開始位置（制御情報ＣＬｄ）を取得し、これらを制御部１５に送信できるようにしている。

そしてステップＳ１１０では、制御部１５は、ステップＳ１０８またはステップＳ１０９で位置特定部１２から受信した列車位置Ｌ、残距離ΔＬｄ、及び制御情報ＣＬｄを用いて、目標停止位置に停止するための停止パターン（定位置停止パターン）を算出し、この算出した停止パターンに対して、ステップＳ１０１で速度算出部１４から受信した列車速度Ｖｓを比較することによって、ブレーキノッチ指令を決定し、決定したブレーキノッチ指令をブレーキ出力装置４に送信する。

上記のステップＳ１０１～Ｓ１１０の処理が行われることにより、列車制御システム１０は、定位置停止制御のためにブレーキ出力を開始することが必要なタイミングで、ブレーキノッチ指令をブレーキ出力装置４に送信することができる。そしてブレーキ出力装置４が受信したブレーキノッチ指令に従って列車１のブレーキを出力することにより、列車１は目標停止位置に停止する。

なお、本実施形態の列車制御システム１０は、上述した定位置停止制御を実行する際、所定のタイミングで、ステップＳ１０１～Ｓ１１０の処理において検出、算出、特定、取得等した情報を所定の出力装置に出力するようにしてもよい。具体的には例えば、制御部１５が受信した残距離ΔＬｄ、すなわち、目標停止位置までの残距離を出力するようにしてもよいし、制御部１５がブレーキ出力装置４にブレーキノッチ指令を出力したときに、ブレーキ制御の開始に関する情報（例えば、使用する定位置停止パターン）を出力するようにしてもよい。また、ステップＳ４０７の処理を行った場合に、異常の発生を報知する等してもよい。これらの出力が行われることによって、運転士や管制センタの担当者等は、列車１の運行・保守に関する有用な情報を得ることができる。

以上に説明したように、本実施形態に係る列車制御システム１０によれば、列車１に搭載した地上設備検出部１１（例えばカメラ）を用いて枕木２２を検出し、検出した枕木２２の情報と、枕木２２ごとに列車位置を紐付けた地点情報ＤＢ１３（地点情報１３０）とを照合することにより、列車位置を特定することができる。このような列車位置の特定方法によれば、車輪の空転または滑走の影響を受けることなく、走行中の列車１の位置を正確に特定することができる。また、本実施形態に係る列車制御システム１０によれば、地上子２１や地上設備（枕木２２）の位置変更や増設を必要とすることなく、上述したように走行中の列車１の位置を正確に特定することができるため、コスト増を抑制しながらも精度の高い定位置停止制御を実施することができる。

また、上述したように枕木２２の検出に基づいて列車１の位置を特定する方法は、変形例として後述する固定ボルト２３の検出に基づいて列車１の位置を特定する方法に比べて、検出の精度を高める効果を有する。この理由として、一般に、枕木２２は固定ボルト２３よりもサイズが大きく、地上設備検出部１１による検出が容易であることが挙げられる。また、土や雪などの遮蔽物が軌道上に載った場合でも、枕木２２の全体が隠れて検出不能になる可能性は、固定ボルト２３よりも低く、枕木２２は検出し易い地上設備と言えるためである。

次に、本実施形態に係る列車制御システム１０の変形例として、地上設備検出部１１による検出対象の地上設備を、基本実施例における「枕木２２」から「固定ボルト２３」に代えた場合について説明する。図２を参照して前述したように、固定ボルト２３はレール２０を固定するための締結装置であり、枕木２２と同様に、軌道を構成するためにレール方向に連続的に設置される地上設備である。

本変形例の場合、地点情報１３０（図３参照）には、「枕木数Ｃｄ」に代えて、１つの走行区間において１本のレール２０の下に設置された固定ボルト２３の累計数を示す「固定ボルト数Ｂｄ」が定義される。

すなわち、本変形例で用いられる地点情報１３０は、走行区間Ｓｄ、固定ボルト数Ｂｄ、列車位置Ｌｄ、残距離ΔＬｄ、及び制御情報ＣＬｄのデータ項目から構成される。この地点情報１３０は、基本的（正常時）には、走行区間Ｓｄ及び固定ボルト数Ｂｄを検索の主キーとして参照することにより、対応するレコードの列車位置Ｌｄ、残距離ΔＬｄ、及び制御情報ＣＬｄを取得することができる。また、この地点情報１３０は、走行区間または固定ボルト数の検出ができなくなった異常時の場合には、列車位置Ｌｄを主キーとして参照することにより、残距離ΔＬｄ及び制御情報ＣＬｄを取得することができる。

本変形例における列車制御システム１０の定位置停止制御について、基本実施例の定位置停止制御について説明した図４の各ステップと対比しながら説明する。なお、本変形例は、地上設備検出部１１による検出対象の地上設備が枕木２２から固定ボルト２３に変更されたものであり、基本的な処理手順は基本実施例と変わらないことから、共通する処理の詳細な説明は省略する。

列車１が駅３０から走行を開始すると、図４のステップＳ１０１～Ｓ１０４までの処理が実行される。なお、本変形例において、位置特定部１２は、内部データとして、列車１の現在の走行区間を示す「走行区間Ｓ」、列車１の現在位置を示す「列車位置Ｌ」、現在の走行区間における固定ボルト２３の累計カウント数を示す「固定ボルト数Ｂ」を持っており、ステップＳ１０２の地上子２１の検出に伴う処理のなかで、位置特定部１２は、走行区間Ｓｔによる更新で走行区間Ｓの値が変更された場合（すなわち、新たな走行区間に入った場合）には、固定ボルト数Ｂの値を「０」に設定してリセットする。

ステップＳ１０４においてステップＳ１０３で読み出した地点情報ＤＢ１３のデータが正常であると判断した場合（ステップＳ１０４のＹＥＳ）、ステップＳ１０５に対応する処理として、地上設備（変形例では固定ボルト２３）の検出に伴う処理が行われる。

この地上設備（固定ボルト２３）の検出に伴う処理では、列車１の車体下部に設置された地上設備検出部１１であるカメラが、地上設備（固定ボルト２３）を撮影し、その撮影データを位置特定部１２に送信する。位置特定部１２は、受信した撮影データに含まれる画像のフレームにおいて所定の画像処理を行うことにより、列車１が通過した固定ボルト２３を検出する。上記画像処理によって固定ボルト２３の通過を検出した場合に、位置特定部１２は、固定ボルト数Ｂの値を１カウントアップする。

次いで、ステップＳ１０６に対応する処理として、位置特定部１２は、地点情報ＤＢ１３（地点情報１３０）を参照して、先の処理で更新した内部データに基づいて、対応する所定項目のデータ（列車位置Ｌｄ、残距離ΔＬｄ、制御情報ＣＬｄ）を取得する。より具体的には、位置特定部１２は、地点情報１３０において、内部データの走行区間Ｓ及び固定ボルト数Ｂの組合せに対応する走行区間Ｓｄ及び固定ボルト数Ｂｄが登録されたレコードを検索し、該当レコードにおける列車位置Ｌｄ、残距離ΔＬｄ、制御情報ＣＬｄの各データを取得する。

そして、ステップＳ１０７に対応する処理として、位置特定部１２は、検出された地上設備（固定ボルト２３）に基づいて特定された列車位置Ｌｄが正常であるか確認する。具体的には、位置特定部１２は、ステップＳ１０６に対応する処理で地点情報ＤＢ１３から読み出した列車位置Ｌｄと、ステップＳ１０１で速度発電機３の速度データに基づいて算出された列車位置Ｌｓとの差分ΔＬを算出し（ΔＬ＝Ｌｄ－Ｌｓ）、算出したΔＬが既定された閾値Ｅに達していないかを判定する（ΔＬ＜Ｅ？）。位置特定部１２は、ΔＬ＜Ｅであれば、列車位置Ｌｄが正常な値であると判断し、ステップＳ１０８の処理に進み、ΔＬ≧Ｅであれば、列車位置Ｌｄが異常な値であると判断し、ステップＳ１０９の処理に進む。

そして、ステップＳ１０８またはＳ１０９の処理によって列車位置Ｌの値が決定され（列車位置が特定され）、ステップＳ１１０において、制御部１５が、定位置停止パターンを算出し、算出した定位置停止パターンに速度算出部１４で算出された列車速度Ｖｓを照合することにより、ブレーキノッチ指令を決定し、ブレーキ出力装置４に送信する。

本変形例では以上のように定位置停止制御が行われることにより、列車制御システム１０は、列車１に搭載した地上設備検出部１１（例えばカメラ）を用いて固定ボルト２３を検出し、検出した固定ボルト２３の情報と、固定ボルト２３ごとに列車位置を紐付けた地点情報ＤＢ１３（地点情報１３０）とを照合することにより、列車位置を特定することができる。このような列車位置の特定方法によれば、車輪の空転または滑走の影響を受けることなく、走行中の列車１の位置を正確に特定することができる。また、本実施形態に係る列車制御システム１０によれば、地上子２１や地上設備（固定ボルト２３）の位置変更や増設を必要とすることなく、上述したように走行中の列車１の位置を正確に特定することができるため、コスト増を抑制しながらも精度の高い定位置停止制御を実施することができる。

また、上述した変形例の列車制御システム１０は、枕木２２が敷設されていない軌道を走行する列車１に搭載して、特に効果的である。例えば、地下鉄等では、枕木２２が敷設されない軌道が存在するが、このような軌道であってもレール２０を固定するための固定ボルト２３は必ず設置される。したがって、本変形例のように固定ボルト２３の検出に基づいて列車１の位置を特定できるようにすることで、様々な軌道を走行する列車１に対応することができる。

なお、本発明は上述した実施形態（実施例）の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、本実施形態では基本実施例の他に一変形例を紹介したが、本発明はこれ以外にも様々な変形例を含み得る。例えば、実施形態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。具体的には例えば、基本実施例と変形例とを合わせることも可能であり、このとき、地上設備検出部１１の検出対象とする地上設備は、枕木２２及び固定ボルト２３の両方となり、地点情報１３０に枕木数Ｃｄと固定ボルト数Ｂｄが定義される。

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等の記録媒体に置くことができる。

また、図面において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。実施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 列車
２ 車上子
３ 速度発電機
４ ブレーキ出力装置
１０ 列車制御システム
１１ 地上設備検出部
１２ 位置特定部
１３ 地点情報データベース（ＤＢ）
１４ 速度算出部
１５ 制御部
２０ レール
２１ 地上子
２２ 枕木
２３ 固定ボルト
３０ 駅
１３０ 地点情報

Claims (12)

1. 軌道上を走行する列車において、
   前記列車の走行状態に基づいて前記列車の速度を算出する速度算出部と、
   軌道を構成するために連続的に設置された所定の地上設備を検出する地上設備検出部と、
   前記地上設備検出部によって検出された前記地上設備の情報に基づいて、前記列車の位置を特定する位置特定部と、
   前記列車を所定の目標停止位置に停止させるブレーキ制御を行う制御部と、
   前記地上設備ごとに当該地上設備の設置位置と当該設置位置が前記ブレーキ制御を開始するべきブレーキ制御開始位置であるか否かを示す制御情報とを紐付けた地点情報を予め保持するデータベースと、
   を備え、
   前記位置特定部は、前記データベースの前記地点情報から、前記地上設備検出部が検出した前記地上設備に対応する前記設置位置及び前記制御情報を取得し、取得した前記設置位置を前記列車の位置とし、
   前記制御部は、前記速度算出部が算出した前記列車の速度、前記位置特定部が特定した前記列車の位置、及び前記位置特定部が取得した前記制御情報に基づいて、前記ブレーキ制御の内容を決定し、当該制御情報が前記ブレーキ制御開始位置であることを示す場合に前記ブレーキ制御を開始する
   ことを特徴とする列車制御システム。
2. 前記速度算出部は、前記列車の走行状態に基づいて前記列車の速度及び前記列車の位置を算出し、
   前記位置特定部は、前記地点情報から取得した情報が正常であるか否かを判断し、異常と判断した場合には、前記速度算出部で算出された前記列車の位置によって、前記列車の位置を特定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の列車制御システム。
3. 前記地点情報には、前記地上設備ごとに前記目標停止位置までの残距離がさらに紐付けられ、
   前記位置特定部は、前記地上設備の情報に基づく前記地点情報の参照によって、当該地上設備に対応する前記残距離をさらに取得し、
   前記制御部は、前記速度算出部で算出された前記列車の速度、及び前記位置特定部で取得された前記残距離に基づいて、前記ブレーキ制御において用いる定位置停止パターンを決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の列車制御システム。
4. 前記速度算出部が算出した前記列車の速度、前記位置特定部が特定した前記列車の位置、または前記制御部が行う前記ブレーキ制御に関する情報のうち、少なくとも何れかを所定の出力装置に出力する出力部をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の列車制御システム。
5. 前記所定の地上設備は、前記軌道のレール下に敷設された枕木である
   ことを特徴とする請求項１に記載の列車制御システム。
6. 前記所定の地上設備は、前記軌道のレールを固定するために設置された固定ボルトである
   ことを特徴とする請求項１に記載の列車制御システム。
7. 列車の走行状態に基づいて前記列車の速度を算出する速度算出ステップと、
   軌道を構成するために連続的に設置された所定の地上設備を検出する地上設備検出ステップと、
   前記地上設備ごとに当該地上設備の設置位置と当該設置位置がブレーキ制御を開始するべきブレーキ制御開始位置であるか否かを示す制御情報とが予め紐付けられた地点情報から、前記地上設備検出ステップで検出された前記地上設備の情報に対応する前記設置位置及び前記制御情報を取得し、取得した前記設置位置を前記列車の位置として特定する位置特定ステップと、
   前記速度算出ステップで算出された前記列車の速度、前記位置特定ステップで特定された前記列車の位置、及び前記位置特定ステップで取得された前記制御情報に基づいて、前記列車を所定の目標停止位置に停止させるブレーキ制御を行う制御ステップと、
   を備え、
   前記制御ステップでは、前記位置特定ステップで取得された前記制御情報が前記ブレーキ制御開始位置であることを示す場合に前記ブレーキ制御が開始される
   ことを特徴とする定位置停止制御方法。
8. 前記速度算出ステップでは、前記列車の走行状態に基づいて前記列車の速度及び前記列車の位置を算出し、
   前記位置特定ステップでは、前記地点情報から取得した情報が正常であるか否かを判断し、異常と判断した場合には、前記速度算出ステップで算出された前記列車の位置によって、前記列車の位置を特定する
   ことを特徴とする請求項７に記載の定位置停止制御方法。
9. 前記地点情報には、前記地上設備ごとに前記目標停止位置までの残距離がさらに紐付けられ、
   前記位置特定ステップでは、前記地上設備の情報に基づく前記地点情報の参照によって、当該地上設備に対応する前記残距離をさらに取得し、
   前記制御ステップでは、前記速度算出ステップで算出された前記列車の速度、及び前記位置特定ステップで取得された前記残距離に基づいて、前記ブレーキ制御において用いる定位置停止パターンを決定する
   ことを特徴とする請求項７に記載の定位置停止制御方法。
10. 前記速度算出ステップで算出された前記列車の速度、前記位置特定ステップで特定された前記列車の位置、または前記制御ステップで行われる前記ブレーキ制御に関する情報のうち、少なくとも何れかを所定の出力装置に出力する出力ステップをさらに備える
    ことを特徴とする請求項７に記載の定位置停止制御方法。
11. 前記地上設備検出ステップで検出する前記所定の地上設備は、前記軌道のレール下に敷設された枕木である
    ことを特徴とする請求項７に記載の定位置停止制御方法。
12. 前記地上設備検出ステップで検出する前記所定の地上設備は、前記軌道のレールを固定するために設置された固定ボルトである
    ことを特徴とする請求項７に記載の定位置停止制御方法。

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