列車制御システム、車上システムおよび地上システム
【課題】地上システムと車上システムとが円滑かつ確実にハンドオーバを行うことができ、継続的な無線通信を行うことができる列車制御システムを提供する。
【解決手段】列車制御システムは、拠点間ネットワーク１により接続される複数の拠点装置１２と、各拠点装置１２が接続された沿線ネットワーク２に接続される地上情報制御装置１３と、前記地上情報制御装置１３に接続され、前記列車に搭載される複数の車上無線局２３が対応する複数の複数種類の周波数での無線通信が順に行われるように設置される複数の無線基地局１４とを有する地上システムと、前記列車の制御を司る車上制御装置２１と、前記車上制御装置２１と車内ネットワーク２０を介して接続される車上情報制御装置２２と、前記車上情報制御装置２２に接続され、前記複数の無線基地局１４が用いる複数種類の周波数に対応する複数の車上無線局２３とを有する車上システムとからなる。
【解決手段】列車制御システムは、拠点間ネットワーク１により接続される複数の拠点装置１２と、各拠点装置１２が接続された沿線ネットワーク２に接続される地上情報制御装置１３と、前記地上情報制御装置１３に接続され、前記列車に搭載される複数の車上無線局２３が対応する複数の複数種類の周波数での無線通信が順に行われるように設置される複数の無線基地局１４とを有する地上システムと、前記列車の制御を司る車上制御装置２１と、前記車上制御装置２１と車内ネットワーク２０を介して接続される車上情報制御装置２２と、前記車上情報制御装置２２に接続され、前記複数の無線基地局１４が用いる複数種類の周波数に対応する複数の車上無線局２３とを有する車上システムとからなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、たとえば、鉄道における列車を制御するためのシステムであり、地上側に設置された機器からなる地上システムと列車に搭載された機器からなる車上システムとが無線により情報授受を行う列車制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道などで列車制御に用いられる列車制御システムでは、路線上を走行する列車に搭載された車上制御装置と地上に設置された拠点装置とが情報通信を行うシステムが提案されている。従来の列車制御システムは、列車に搭載される車上制御装置と地上に設置される拠点装置との間で無線による情報通信を行う。このような無線通信を実現するため、列車側（車上側）には車上無線局が設けられ、地上側には無線基地局が設けられている。地上側のシステムにおいて、各無線基地局と各拠点装置とは、沿線通信ネットワークで接続される。各拠点装置には、列車が走行する路線に対して、管轄すべき領域が設定される。つまり、地上側のシステムでは、複数の拠点装置が管轄する領域を分担し合っている。また，各拠点装置は、相互に拠点間ネットワークで接続される。拠点間ネットワークは、統括的な指令を行うための指令所装置とも接続される。
【０００３】
しかしながら，上述のように地上側と車上側とが無線伝送により情報の送受信を行いながら列車の走行制御を実施するような列車制御システムにおいては，列車に搭載された車上無線局が移動するため、車上無線局は地上側に設けた複数の無線基地局の中から通信可能な無線基地局を適宜選択すると共に、通信品質が保たれるように通信相手となる無線基地局を順次切り替えながら走行することが必要となる。このように、列車の進行と共に、車上無線局の通信相手となる地上側の無線基地局を順次切り替えていく処理は、ハンドオーバと称され、列車のような移動体と地上側とが無線通信により情報授受を行うシステムでは必須の技術となっている。
【０００４】
従来のハンドオーバとしては、電波強度の強弱によってハンドオーバのタイミング及びハンドオーバ先の無線基地局を判断する方式が一般的である。たとえば、特許第３４５１５４３号では、あらかじめハンドオーバ点を決めておき、列車がハンドオーバ点に接近した場合には、地上側において下流側の無線基地局の無線チャンネルを予約して、ハンドオーバが行えるようにする提案がなされている。
このような車上無線局の通信相手先となる無線基地局を切り替えるハンドオーバ処理には、「同一の拠点装置の傘下にある無線基地局への切替」と「異なる拠点装置の傘下にある無線基地局への切替」とがある。特に、後者の場合には、ハンドオーバ後の無線基地局がそれまでの無線基地局とは異なる拠点装置の傘下に属する。このため、後者の制御は、前者の場合とは扱いが異なり円滑なハンドオーバが難しいとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４５１５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明の一形態は、地上側と車上側とが円滑かつ確実に継続的な無線通信を行うことができる列車制御システム、地上システムおよび車上システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の一形態としての車上システムは、列車に搭載されるものにおいて、前記列車の制御を司る車上制御手段と、前記車上制御手段と車内ネットワークを介して接続される車上情報制御手段と、前記車上情報制御手段に接続され、それぞれが地上に設置される複数の無線基地局が使用する複数種類の周波数による無線通信に対応する複数の車上無線通信手段とを有する。
【０００８】
この発明の一形態としての地上システムは、路線を走行する列車との通信を行うためのものであって、第１のネットワークに接続される複数の拠点手段と、それぞれに１つの拠点手段が接続された第２のネットワークに接続される地上情報制御手段と、前記地上情報制御手段に接続され、前記列車が走行する路線の全てを通信範囲とし、かつ、前記列車に搭載される複数の車上無線通信手段が対応する複数の複数種類の周波数での無線通信が順に行われるように設置される複数の地上無線通信手段とを有する。
【０００９】
この発明の一形態としての列車制御システムは、路線を走行する列車との通信を行うための地上システムと前記列車に搭載される車上システムとを有するものにおいて、前記車上システムは、前記列車の制御を司る車上制御手段と、前記車上制御手段と車内ネットワークを介して接続される車上情報制御手段と、前記車上情報制御手段に接続され、それぞれが地上に設置される複数の無線基地局が使用する複数種類の周波数による無線通信に対応する複数の車上無線通信手段とを有し、前記地上システムは、第１のネットワークに接続される複数の拠点手段と、それぞれに１つの拠点手段が接続された第２のネットワークに接続される地上情報制御手段と、前記地上情報制御手段に接続され、前記列車が走行する路線の全てを通信範囲とし、かつ、前記列車に搭載される複数の車上無線通信手段が対応する複数の複数種類の周波数での無線通信が順に行われるように設置される複数の地上無線通信手段とを有する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の一形態によれば、地上側と車上側とが円滑かつ確実に継続的な無線通信を行うことができる列車制御システム、地上システムおよび車上システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、列車制御システムにおける地上側システムの構成例を概略的に示す図である。
【図２】図２は、地上側システムと車上側システムとの無線通信制御を説明するための図である。
【図３】図３は、列車が１つの無線ＬＡＮの伝送領域内に在線している状態を示している。
【図４】図４は、列車が同一の沿線ネットワークに属する２つの無線ＬＡＮの伝送領域にまたがって在線している状態を示している。
【図５】図５は、列車が一方の無線ＬＡＮの伝送領域を離脱し、他方の無線ＬＡＮの伝送領域内にのみ在線している状態を示している。
【図６】図６は、列車が異なる沿線ネットワークに属する２つの無線ＬＡＮの伝送領域にまたがって在線している状態を示している。
【図７】図７は、列車が１つの無線ＬＡＮの伝送領域内に在線している状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
本実施の形態に係る列車制御システムは、地上に設置した地上側システム（地上システム）と列車に搭載した車上側システム（車上システム）とが情報を送受信することにより列車の走行を制御するシステムである。本実施の形態に係る列車制御システムでは、無線通信により地上側システムと車上側システムとが情報通信を行う。
【００１３】
地上側システムは、地上に設置される各種の機器で構成される。地上側システムは、制御対象とする路線を走行中の列車との通信が可能なシステムである。地上側システムでは、運行スケジュールおよび各列車の運行状況などに基づいて各列車の運行を管理する。車上側システムは、列車に搭載される各種の機器で構成される。車上側システムは、地上側システムから与えられる情報に基づいて列車の制御を行う。また、車上側システムは、走行中に列車の速度情報あるいは位置情報を地上側システムに情報を提供する機能も有する。
【００１４】
図１は、列車制御システムにおける地上側システムの構成例を概略的に示す図である。
図１に示す地上側システムは、拠点間ネットワーク１と複数の沿線ネットワーク２（２Ａ、２Ｂ、…）とにより構成される。拠点間ネットワーク１は、指令所装置１１と複数の拠点装置１２（１２Ａ、１２Ｂ、…）とを接続する。各沿線ネットワーク２Ａ（２Ｂ、…）は、各拠点装置１２Ａ（１２Ｂ、…）と複数の地上情報制御装置１３Ａ１、１３Ａ２、…（１３Ｂ１、…）とを接続する。各地上情報制御装置１３（１３Ａ１、１３Ａ２、…、１３Ｂ１、…）には、それぞれ無線基地局１４（１４Ａ１１、…、１４Ａ１２、…、１４Ｂ１１、…）が接続される。
【００１５】
各沿線ネットワーク２に設置される各拠点装置１２には、それぞれ管轄領域が割り当てられる。つまり、制御対象となる列車との通信が必要となる全領域は、各拠点装置１２の管轄領域に分割される。各沿線ネットワーク２は、拠点装置１２に割り当てられた管轄領域において、各列車の車上側システムとの無線通信を行うためのネットワークである。各沿線ネットワーク２において地上情報制御装置１３には、当該管轄領域において列車に搭載された車上側システムとの無線通信が可能となるように設置される複数の無線基地局１４が接続される。各無線基地局１４は、地上情報制御装置１３の制御により沿線ネットワーク２内の管轄領域における車上システムとの無線通信を行う。
【００１６】
次に、図１に示す列車制御システムによる列車の制御について概略的に説明する。
まず、指令所装置１１は、当該路線における各列車の運行スケジュールの基となるダイヤ管理を行う。また、指令所装置１１は、拠点間ネットワークを介して各拠点装置から送信されてくる各列車の在線情報（各列車が何処に存在するかに関する情報）を収集する。指令所装置１１は、各列車の運行スケジュールと各列車の在線情報等を基に、必要に応じてルート設定要求を各拠点装置に対して送信する。ルート設定要求とは、列車が走行予定ルートを安全に走行できるようにするための準備の要求である。
【００１７】
ルート設定要求を受信した拠点装置１２では、管轄領域に存在する各列車の在線位置を把握しながらルート設定要求の基となっているルートの設定を行う。たとえば、拠点装置１２は、当該列車の走行予定ルート上に他列車が存在したり，当該列車の走行予定方向に転換されていない分岐器が存在したりしないかどうかを確認する。この確認結果に基づいて、拠点装置１２は、可能ならば転てつ装置１５に対して分岐器の転換指令を送信する。転てつ装置が分岐器の転換を完了したことを確認すると、拠点装置１２は、対象となる転てつ装置１５を鎖錠（ロック）する。このようなルート設定を行った場合、拠点装置１２は、当該列車がどの地点まで走行できるかを示す停止限界位置を設定する。この停止限界位置情報は、地上情報制御装置により無線基地局を介して列車の車上側システムへ送信される。また、拠点装置１２は、併せて各種の速度制限を示す情報等も、地上情報制御装置及び無線基地局を介して列車の車上側システムへ送信する。
【００１８】
一方、列車の車上側システムでは、車上制御装置と車上情報制御装置とが車内ネットワークにより接続される。車上制御装置では、地上システムから受信した停止限界位置情報及び各種速度制限情報等に基づいて列車速度を監視しながら自動列車制御を行う。車上制御装置は、必要に応じて保安ブレーキ制御（たとえば、先行列車への追突回避制御、あるいは分岐器上での脱線回避制御などのための減速及び停止制御）を実施する。また、車上制御装置では、自らの速度検知および位置検知を行って、当該列車の先端および尾端位置情報を車上無線局と無線基地局とを経由して拠点装置１２に送信する。
【００１９】
以上のように、当該列車制御システムでは、地上側システムと車上側システムがデータ通信を行うことにより、列車の安全かつ円滑な走行を制御している。すなわち、列車制御システムでは、列車の安全かつ円滑な走行を制御するため、地上側システムと車上側システムとが円滑かつ確実にデータ通信を行うことが必要である。
【００２０】
以下、列車制御システムに用いられる地上側システムと車上側システムとの通信制御について説明する。
図２は、地上側システムと車上側システムとの無線通信制御を説明するための図である。図２では、図中に矢印で示す列車走行方向に沿って、列車Ａと列車Ｂが走行している状況を示している。
【００２１】
図２に示すように、車上側システムでは、列車（Ａ、Ｂ）内の車内ネットワーク２０（２０Ａ、２０Ｂ）により車上制御装置２１（２１Ａ、２１Ｂ）と車上情報制御装置２２（２２Ａ、２２Ｂ）とが接続される。
車上制御装置２１Ａ（２１Ｂ）は、車内ネットワーク２０Ａ（２０Ｂ）を介して車上情報制御装置２２Ａ（２２Ｂ）から受信する制御情報に基づいて、列車の速度などを制御したり、保安ブレーキを制御したりする。
【００２２】
車上情報制御装置２２Ａ（２２Ｂ）は、複数の車上無線局２３Ａ１、２３Ａ２、…（２３Ｂ１、２３Ｂ２、…）を用いた地上側システムとの無線通信を制御する。車上情報制御装置２２Ａ（２２Ｂ）には、複数の車上無線局２３Ａ１、２３Ａ２、…（２３Ｂ１、２３Ｂ２、…）が接続される。車上情報制御装置２２Ａに接続される複数の車上無線局には、異なる２種類の周波数で無線通信を行う２種類の車上無線局２３Ａ１、２３Ａ２が含まれる。たとえば、図２に示す構成例において、車上無線局２３Ａ１は、周波数ｆ１で無線通信を行い、車上無線局２３Ａ２は、周波数ｆ２で無線通信を行うものとする。
【００２３】
また、図２に示すように、地上側システムは、図１に示す構成例と同様に、指令所装置１１、複数の拠点装置１２、複数の地上情報制御装置１３、および複数の無線基地局１４を有するシステムである。
各沿線ネットワークにおいて、拠点装置１２は、複数の地上情報制御装置１３に接続されている。たとえば、図２に示す構成例では、地上情報制御装置１３Ａ１及び１３Ａ２は、沿線ネットワーク２Ａを介して拠点装置１２Ａと接続され、地上情報制御装置１３Ｂ１及び１３Ｂ２は、沿線ネットワーク２Ｂを介して拠点装置１２Ｂと接続されている。
【００２４】
各地上情報制御装置１３の沿線ネットワーク側は、固定ＩＰアドレス（固定の接続識別情報）で接続されている。また、拠点装置１２の沿線ネットワーク側も、固定ＩＰアドレス（固定の接続識別情報）で接続されている。従って、各沿線ネットワーク２では、固定ＩＰアドレスにより複数の地上情報制御装置１３と拠点装置１２とが相互に特定されるようになっている。
【００２５】
また、各地上情報制御装置１３（１３Ａ１、１３Ａ２、１３Ｂ１、１３Ｂ２）は、それぞれ無線基地局１４（１４Ａ１、１４Ａ２、１４Ｂ１、１４Ｂ２）の子機として接続されている。各地上情報制御装置１３は、それぞれ無線基地局１４よりＩＰアドレスを割り振られる。たとえば、各地上情報制御装置１３には、ＤＨＣＰによりＩＰアドレスが割り当てられる。
【００２６】
各無線基地局１４Ａ１、１４Ａ２、１４Ｂ１、１４Ｂ２は、それぞれ別個の無線ＬＡＮａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２を構成している。各無線ＬＡＮａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２では、それぞれの無線基地局が無線ＬＡＮ親機として機能する。また、各無線基地局１４Ａ１、１４Ａ２、１４Ｂ１、１４Ｂ２は、それぞれ別個のＳＳＩＤ（無線ＬＡＮにおけるアクセスポイントの識別子）を有する。すなわち、本列車制御システムにおいて、拠点間ネットワーク、沿線ネットワーク、車内ネットワークおよび各無線ＬＡＮは、それぞれ別個のネットワークを構成している。
【００２７】
車上情報制御装置２２は、列車内の車内ネットワークにより車上制御装置２１と接続されている。たとえば、列車Ａ内では、車上情報制御装置２２Ａが車内ネットワーク２０Ａを介して車上制御装置２１Ａに接続され、列車Ｂ内では、車上情報制御装置２２Ｂが車内ネットワーク２０Ｂを介して車上制御装置２１Ｂに接続されている。
各車上情報制御装置２２の車内ネットワーク２０側は、固定ＩＰアドレス（固定の接続識別情報）で接続されている。また、各車上制御装置２１の車内ネットワーク２０側も、固定ＩＰアドレス（固定の接続識別情報）で接続されている。
【００２８】
各列車内において、車上情報制御装置２２は、２つの車上無線局に接続されている。たとえば、列車Ａ内では、車上情報制御装置２２Ａが車上無線局２３Ａ１及び車上無線局２３Ａ２に接続され、列車Ｂ内では、車上情報制御装置２２Ｂが車上無線局２３Ｂ１及び車上無線局２３Ｂ２に接続されている。これらの各車上無線局２３（２３Ａ１、２３Ａ２、２３Ｂ１、２３Ｂ２）は、各無線ＬＡＮａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２において無線ＬＡＮ子機として機能し、無線ＬＡＮ親機としての無線基地局に接続する。
【００２９】
車上情報制御装置２２は、車上無線局２３により無線通信による接続が成立した相手先の無線基地局（無線ＬＡＮ親機）よりＩＰアドレスが割り振られる。たとえば、車上情報制御装置２２は、無線基地局１４からＤＨＣＰによりＩＰアドレスが割り当てられる。
【００３０】
また、各地上情報制御装置１３は、拠点装置１２からの受信情報を無線基地局１４側にブロードキャスト転送する。地上情報制御装置１３は、無線基地局１４からの受信情報を拠点装置１２へ転送する。
【００３１】
各車上情報制御装置２２は、車上制御装置２１からの受信情報を車上無線局２３へブロードキャスト送信する。例えば、車上情報制御装置２２Ａは，車上制御装置２１Ａからの受信情報を車上無線局２３Ａ１、車上無線局２３Ａ２、または、車上無線局２３Ａ１及び２３Ａ２の両者へブロードキャスト送信する。車上情報制御装置２２Ｂは，車上制御装置２１Ｂからの受信情報を車上無線局２３Ｂ１、車上無線局２３Ｂ２、または、車上無線局２３Ｂ１及び２３Ｂ２の両者へブロードキャスト送信する。
【００３２】
また、各車上情報制御装置２２は、車上無線局２３からの受信情報を車上制御装置２１へ転送する。たとえば、車上情報制御装置２２Ａは、車上無線局２３Ａ１、車上無線局２３Ａ２、または、車上無線局２３Ａ１及び２３Ａ２の両者からの受信情報を車上制御装置２１Ａへ転送する。車上情報制御装置２２Ｂは、車上無線局２３Ｂ１、車上無線局２３Ｂ２、または、車上無線局２３Ｂ１及び２３Ｂ２の両者からの受信情報を車上制御装置２１Ｂへ転送する。
【００３３】
各無線基地局１４への周波数（チャンネル）の割当は、使用可能なチャンネルが２チャンネル（周波数ｆ１およびｆ２）の場合、無線基地局の並びに沿って交互に割り当てている。このような異なる周波数の割り当ては、無線通信の相互干渉を回避するためである。たとえば、図２に示す構成例では、無線基地局１４Ａ１の周波数をｆ１とし、無線基地局１４Ａ１に隣接する無線基地局１４Ａ２の周波数をｆ２とし、無線基地局１４Ａ２に隣接する無線基地局１４Ｂ１の周波数をｆ１とし、無線基地局１４Ｂ１に隣接する無線基地局１４Ｂ２の周波数をｆ２としている。
【００３４】
各無線基地局と無線通信するため、各列車には、周波数ｆ１対応の車上無線局と、周波数ｆ２対応の車上無線局とが搭載されている。たとえば、図２に示す構成例では、列車Ａには、周波数ｆ１対応の車上無線局Ａ１と周波数ｆ２対応の車上無線局Ａ２が搭載され、列車Ｂには、周波数ｆ１対応の車上無線局Ｂ１と周波数ｆ２対応の車上無線局Ｂ２とが搭載されている。
【００３５】
次に、列車の移動に伴う無線通信制御について説明する。
図３から図７は、列車の移動に伴う無線基地局の切り替え（ハンドオーバ）を説明するための図である。図３から図７では、列車Ａに移動に応じた各無線基地局との接続状態を模式的に示している。
【００３６】
まず、図３では、列車Ａが無線ＬＡＮａ１の無線伝送領域内に在線していることを示してる。図３に示す状態では、列車Ａが無線ＬＡＮａ１の無線伝送領域内に在線しているため、周波数ｆ１対応の車上無線局２３Ａ１は無線基地局１４Ａ１と接続状態にある。この状態において、車上情報制御装置２２Ａは、無線基地局１４Ａ１によりＩＰアドレスが割り当てられている。また、図３に示すような在線位置においては、周波数ｆ２対応の車上無線局２３Ａ２は、地上側システムのどの無線基地局とも接続状態にない。図３に示すような状態での情報の流れは、以下のようになる。
【００３７】
（１−１）地上情報制御装置１３Ａ１は、拠点装置１２Ａからの受信情報を無線基地局１４Ａ１側にブロードキャスト転送する。
【００３８】
（１−２）地上情報制御装置１３Ａ２は、拠点装置１２Ａからの受信情報を無線基地局１４Ａ２側にブロードキャスト転送する。
【００３９】
（１−３）地上情報制御装置１３Ａ１は、無線基地局１４Ａ１からの受信情報を拠点装置１２Ａへ転送する。
【００４０】
（１−４）地上情報制御装置１３Ａ２は、無線基地局１４Ａ２からの受信情報を拠点装置１２Ａへ転送する。
【００４１】
（１−５）拠点装置１２Ａは、無線基地局１４Ａ１からの受信情報を有効と判断する。
【００４２】
（１−６）車上情報制御装置２２Ａは、車上制御装置２１Ａからの受信情報を車上無線局２３Ａ１へブロードキャスト送信する。
【００４３】
（１−７）車上情報制御装置２２Ａは、車上無線局２３Ａ１からの受信情報を車上制御装置２１Ａへ転送する。
【００４４】
すなわち、列車Ａが図３に示す状態である場合、地上側システムでは、拠点装置１２からの情報は、地上情報制御装置１３Ａ１及び１３Ａ２を介して、それぞれ無線基地局１４Ａ１及び１４Ａ２へ転送される。無線基地局１４Ａ１は、拠点装置１２からの情報を周波数ｆ１により無線ＬＡＮａ１内で無線伝送し、無線基地局１４Ａ２は、拠点装置１２からの情報を周波数ｆ２により無線ＬＡＮａ２内で無線伝送する。また、地上側システムにおいて、地上情報制御装置１３Ａ１及び１３Ａ２は，それぞれ無線基地局１４Ａ１および無線基地局１４Ａ２から受信した情報を拠点装置１２へ転送する。拠点装置１２Ａは、車上側システムの車上無線局２３Ａ１と接続状態にある無線基地局１４Ａ１からの受信情報を有効な情報として取得する。つまり、図３に示す状態では、地上側システムは、拠点装置１２Ａの傘下にある無線基地局１４Ａ１により車上側システムと無線通信を行う。
【００４５】
一方、車上側システムでは、車上無線局２３Ａ１は、地上側システムの無線基地局１４Ａ１との接続が成立するが、車上無線局２３Ａ２は地上側システムの無線基地局との接続が成立しない。このため、車上情報制御装置２２Ａは、車上制御装置２１Ａからの情報を車上無線局２３Ａ１により、地上側システムの無線基地局１４Ａ１へ送信する。また、地上側システムの無線基地局１４Ａ１からの情報は、車上無線局２３Ａ１が受信し、車上情報制御装置２２Ａを介して車上制御装置２１Ａへ伝送される。
【００４６】
さらに、図３に示す状態から列車Ａが移動すると、地上側システムと車上側システムとは、図４に示すような接続状態となる。図４は、列車Ａが無線ＬＡＮａ１の無線伝送領域と無線ＬＡＮａ２の無線伝送領域とにまたがって在線している状態を示している。
【００４７】
すなわち、列車Ａが無線ＬＡＮａ１と無線ＬＡＮａ２との両者の無線伝送領域内にまたがって在線している場合、周波数ｆ１対応の車上無線局２３Ａ１は、引き続き無線基地局１４Ａ１と接続状態のままで、周波数ｆ２対応の車上無線局２３Ａ２は、新たに無線基地局１４Ａ２と接続状態となる。また、車上情報制御装置２２Ａには、新に接続された無線基地局１４Ａ２によりＩＰアドレスが割り当てられる。
【００４８】
本システムにおいて、列車に搭載される車上側システムには少なくとも車上無線局が２台ある。２台の車上無線局には、それぞれ周波数ｆ１と周波数ｆ２とがそれぞれ割り当てられる。つまり、車上側システムとしては、周波数ｆ１と周波数ｆ２との両チャンネルで同時に無線接続が可能である。この結果として、本システムでは、地上側システムの無線基地局の切替えに伴う電波強度による切替判断等の複雑なハンドオーバ処理が不要となる。
【００４９】
図４に示すような在線位置において、車上側システムは、地上側システムにおける隣接する２つの無線基地局１４Ａ１及び１４Ａ２と接続状態にある。このような状態での情報の流れは、以下のようになる。
（２−１）地上情報制御装置１３Ａ１は、拠点装置１２Ａからの受信情報を無線基地局１４Ａ１側にブロードキャスト転送する。
【００５０】
（２−２）地上情報制御装置１３Ａ２は，拠点装置１２Ａからの受信情報を無線基地局１４Ａ２側にブロードキャスト転送する。
【００５１】
（２−３）地上情報制御装置１３Ａ１は，無線基地局１４Ａ１からの受信情報を拠点装置１２Ａへ転送する。
【００５２】
（２−４）地上情報制御装置１３Ａ２は，無線基地局１４Ａ２からの受信情報を拠点装置１２Ａへ転送する。
【００５３】
（２−５）拠点装置１２Ａは，無線基地局１４Ａ１及び無線基地局１４Ａ２からの受信情報を有効と判断する。
【００５４】
（２−６）車上情報制御装置２２Ａは，車上制御装置２１Ａからの受信情報を車上無線局２３Ａ１及び２３Ａ２へブロードキャスト送信する。
【００５５】
（２−７）車上情報制御装置２２Ａは，車上無線局２３Ａ１及び２３Ａ２からの受信情報を車上制御装置２１Ａへ転送する。
【００５６】
すなわち、列車Ａが図４に示す状態である場合、地上側システムでは、拠点装置１２からの情報は、地上情報制御装置１３Ａ１及び１３Ａ２を介して、それぞれ無線基地局１４Ａ１及び１４Ａ２へ転送される。無線基地局１４Ａ１は、拠点装置１２からの情報を周波数ｆ１により無線ＬＡＮａ１内で無線伝送し、無線基地局１４Ａ２は、拠点装置１２からの情報を周波数ｆ２により無線ＬＡＮａ２内で無線伝送する。また、地上側システムにおいて、地上情報制御装置１３Ａ１及び１３Ａ２は，それぞれ無線基地局１４Ａ１および無線基地局１４Ａ２から受信した情報を拠点装置１２へ転送する。拠点装置１２Ａは、車上側システムの車上無線局２３Ａ１と接続状態にある無線基地局１４Ａ１及び無線基地局１４Ａ２からの受信情報を共に有効な情報として取得する。つまり、図４に示す状態では、地上側システムは、拠点装置１２Ａの傘下にある無線基地局１４Ａ１及び１４Ａ２がそれぞれ異なる周波数で車上側システムと無線通信を行う。
【００５７】
一方、車上側システムにおいて、車上無線局２３Ａ１及び車上無線局２３Ａ２は、それぞれ地上側システムの無線基地局１４Ａ１および１４Ａ２との接続が成立する。このため、車上情報制御装置２２Ａは、車上制御装置２１Ａからの情報を車上無線局２３Ａ１及び２３Ａ２により、地上側システムの無線基地局１４Ａ１及び１４Ａ２へ送信する。また、地上側システムの無線基地局１４Ａ１及び１４Ａ２からの情報は、それぞれ車上無線局２３Ａ１及び２３Ａ２が受信し、車上情報制御装置２２Ａを介して車上制御装置２１Ａへ伝送される。
【００５８】
さらに、図４に示す状態から列車Ａが移動すると、地上側システムと車上側システムとは、図５に示すような接続状態となる。図５は、列車Ａが無線ＬＡＮａ１の無線伝送領域を離脱し、無線ＬＡＮａ２の無線伝送領域内に在線していることを示している。図５に示す状態では、列車Ａが無線ＬＡＮａ２の無線伝送領域内にのみ在線しているため、周波数ｆ２対応の車上無線局２３Ａ２は無線基地局１４Ａ１と接続状態にあるが、周波数ｆ１対応の車上無線局２３Ａ１は地上システムのどの無線基地局とも接続状態にない。図５に示すような状態での情報の流れは、以下のようになる。
【００５９】
（３−１）地上情報制御装置１３Ａ１は、拠点装置１２Ａからの受信情報を無線基地局１４Ａ１側にブロードキャスト転送する。
【００６０】
（３−２）地上情報制御装置１３Ａ２は、拠点装置１２Ａからの受信情報を無線基地局１４Ａ２側にブロードキャスト転送する。
【００６１】
（３−３）地上情報制御装置１３Ａ１は、無線基地局１４Ａ１からの受信情報を拠点装置１２Ａへ転送する。
【００６２】
（３−４）地上情報制御装置１３Ａ２は、無線基地局１４Ａ２からの受信情報を拠点装置１２Ａへ転送する。
【００６３】
（３−５）拠点装置１２Ａは、無線基地局１４Ａ２からの受信情報を有効と判断する。
【００６４】
（３−６）車上情報制御装置２２Ａは、車上制御装置２１Ａからの受信情報を車上無線局２３Ａ２へブロードキャスト送信する。
【００６５】
（３−７）車上情報制御装置２２Ａは、車上無線局２３Ａ２からの受信情報を車上制御装置２１Ａへ転送する。
【００６６】
すなわち、列車Ａが図５に示す状態である場合、地上側システムでは、無線基地局１４Ａ１は、拠点装置１２Ａからの情報を周波数ｆ１で無線ＬＡＮａ１内で無線伝送し、無線基地局１４Ａ２は、拠点装置１２からの情報を周波数ｆ２で無線ＬＡＮａ２内で無線伝送する。また、地上側システムにおいて、無線基地局１４Ａ１および無線基地局１４Ａ２は、それぞれ受信した情報を拠点装置１２Ａへ転送する。図５に示す状態では、拠点装置１２Ａは、車上側システムの車上無線局２３Ａ２と接続状態にある無線基地局１４Ａ２からの受信情報を有効な情報として取得する。つまり、図５に示す状態では、地上側システムは、拠点装置１２Ａの傘下にある無線基地局１４Ａ２により車上側システムと無線通信を行う。
【００６７】
一方、車上側システムでは、車上無線局２３Ａ２は、地上側システムの無線基地局１４Ａ２との接続が成立するが、車上無線局２３Ａ１は地上側システムの無線基地局との接続が成立しない。このため、車上情報制御装置２２Ａは、車上制御装置２１Ａからの情報を車上無線局２３Ａ２により地上側システムの無線基地局１４Ａ２へ送信する。また、地上側システムの無線基地局１４Ａ２からの情報は、車上無線局２３Ａ２が受信し、車上情報制御装置２２Ａを介して車上制御装置２１Ａへ伝送される。
【００６８】
さらに、図５に示す状態から列車Ａが移動すると、地上側システムと車上側システムとは、図６に示すような接続状態となる。図６は、列車Ａが無線ＬＡＮａ２の無線伝送領域と無線ＬＡＮｂ１の無線伝送領域とにまたがって在線している状態を示している。また、無線ＬＡＮａ２を形成する無線基地局１４Ａ２と無線ＬＡＮｂ１を形成する無線基地局１４Ｂ１とは、異なる沿線ネットワークに接続されるものでもある。従って、図６は、列車Ａが２つの沿線ネットワークにまたがって在線している状態を示しているとも言える。
【００６９】
すなわち、列車Ａが無線ＬＡＮａ２と無線ＬＡＮｂ１との両者の無線伝送領域内にまたがって在線している場合、周波数ｆ１対応の車上無線局２３Ａ１は、無線基地局１４Ｂ１と接続状態となり、周波数ｆ２対応の車上無線局２３Ａ２は、引き続き無線基地局１４Ａ２と接続状態を継続する。また、車上情報制御装置２２Ａには、新たに接続された無線基地局１４Ｂ１によりＩＰアドレスが割り当てられる。
【００７０】
本システムにおいては、上述したように、車上側システムは、２台の車上無線局により周波数ｆ１と周波数ｆ２との両チャンネルで同時に無線接続が可能である。この結果として、本システムでは、異なる沿線ネットワークの無線基地局を切替える場合であっても、電波強度による切替判断等の複雑なハンドオーバ処理が不要となる。図６に示すような在線位置においては、車上側システムは、異なる沿線ネットワーク２Ａ及び２Ｂに接続されている２つの無線基地局１４Ａ２及び１４Ｂ１と接続状態にある。このような状態での情報の流れは、以下のようになる。
【００７１】
（４−１）地上情報制御装置１３Ａ２は、拠点装置１２Ａからの受信情報を無線基地局１４Ａ２側にブロードキャスト転送する。
【００７２】
（４−２）地上情報制御装置１３Ｂ１は，拠点装置１２Ｂからの受信情報を無線基地局１４Ｂ１側にブロードキャスト転送する。
【００７３】
（４−３）地上情報制御装置１３Ａ２は，無線基地局１４Ａ２からの受信情報を拠点装置１２Ａへ転送する。
【００７４】
（４−４）地上情報制御装置１３Ｂ１は，無線基地局１４Ｂ１からの受信情報を拠点装置１２Ｂへ転送する。
【００７５】
（４−５）拠点装置１２Ａは，無線基地局１４Ａ２からの受信情報を有効と判断する。
【００７６】
（４−６）拠点装置１２Ｂは，無線基地局１４Ｂ１からの受信情報を有効と判断する。
【００７７】
（４−７）車上情報制御装置２２Ａは、車上制御装置２１Ａからの受信情報を車上無線局２３Ａ１及び２３Ａ２へブロードキャスト送信する。
【００７８】
（４−８）車上情報制御装置２２Ａは，車上無線局２３Ａ１及び２３Ａ２からの受信情報を車上制御装置２１Ａへ転送する。
【００７９】
すなわち、列車Ａが図６に示す状態である場合、地上側システムでは、拠点装置１２Ａからの情報は、地上情報制御装置１３Ａ１及び１３Ａ２を介して無線基地局１４Ａ１及び１４Ａ２へ転送され、拠点装置１２Ｂからの情報は、地上情報制御装置１３Ｂ１及び１３Ｂ２を介して無線基地局１４Ｂ１及び１４Ｂ２へ転送される。無線基地局１４Ａ１は、拠点装置１２Ａからの情報を周波数ｆ１で無線ＬＡＮａ１内で無線伝送し、無線基地局１４Ａ２は、拠点装置１２Ａからの情報を周波数ｆ２で無線ＬＡＮａ２内で無線伝送する。無線基地局１４Ｂ１は、拠点装置１２Ｂからの情報を周波数ｆ１で無線ＬＡＮｂ１内で無線伝送し、無線基地局１４Ｂ２は、拠点装置１２Ｂからの情報を周波数ｆ２で無線ＬＡＮｂ２内で無線伝送する。
【００８０】
また、地上側システムにおいて、地上情報制御装置１３Ａ１及び１３Ａ２は，それぞれ無線基地局１４Ａ１および無線基地局１４Ａ２から受信した情報を拠点装置１２Ａへ転送する。図６に示す状態では、拠点装置１２Ａは、車上側システムの車上無線局２３Ａ２と接続状態にある無線基地局１４Ａ２からの受信情報を有効な情報として取得する。また、地上情報制御装置１３Ｂ１及び１３Ｂ２は，それぞれ無線基地局１４Ｂ１および無線基地局１４Ｂ２から受信した情報を拠点装置１２Ｂへ転送する。図６に示す状態では、拠点装置１２Ｂは、車上側システムの車上無線局２３Ａ２と接続状態にある無線基地局１４Ｂ１からの受信情報を有効な情報として取得する。
【００８１】
つまり、図６に示す状態では、地上側システムは、拠点装置１２Ａの傘下にある無線基地局１４Ａ２と拠点装置１２Ｂの傘下にある無線基地局１４Ｂ１とが異なる周波数により車上側システムと無線通信を行う。
【００８２】
一方、車上側システムにおいて、車上無線局２３Ａ１及び車上無線局２３Ａ２は、それぞれ地上側システムの無線基地局１４Ｂ１および１４Ａ２との接続が成立する。このため、車上情報制御装置２２Ａは、車上制御装置２１Ａからの情報を車上無線局２３Ｂ１及び２３Ａ２により、地上側システムの無線基地局１４Ｂ１及び１４Ａ２へ送信する。また、地上側システムの無線基地局１４Ｂ１及び１４Ａ２からの情報は、それぞれ車上無線局２３Ｂ１及び２３Ａ２が受信し、車上情報制御装置２２Ａを介して車上制御装置２１Ａへ伝送される。車上側システムでは、図６に示すように、２台の車上無線局２３Ａ１及び車上無線局２３Ａ２がそれぞれ異なる沿線ネットワーク２Ａ、２Ｂの無線基地局に接続される状態であっても、図４に示す状態と同様な通信制御が行える。
【００８３】
さらに、図６に示す状態から列車Ａが移動すると、地上側システムと車上側システムとは、図７に示すような接続状態となる。図７は、列車Ａが無線ＬＡＮａ２の無線伝送領域を離脱し、無線ＬＡＮｂ１の無線伝送領域内に在線していることを示している。図７に示す状態では、列車Ａが無線ＬＡＮｂ１の無線伝送領域内にのみ在線しているため、周波数ｆ１対応の車上無線局２３Ａ１は無線基地局１４Ｂ１と接続状態にあるが、周波数ｆ２対応の車上無線局２３Ａ２は地上システムのどの無線基地局とも接続状態にない。図７に示すような状態での情報の流れは、以下のようになる。
【００８４】
（５−１）地上情報制御装置１３Ａ２は、拠点装置１２Ａからの受信情報を無線基地局１４Ａ２側にブロードキャスト転送する。
【００８５】
（５−２）地上情報制御装置１３Ｂ１は、拠点装置１２Ｂからの受信情報を無線基地局１４Ｂ１側にブロードキャスト転送する。
【００８６】
（５−３）地上情報制御装置１３Ａ２は、無線基地局１４Ａ２からの受信情報を拠点装置１２Ａへ転送する。
【００８７】
（５−４）地上情報制御装置１３Ｂ１は、無線基地局１４Ｂ１からの受信情報を拠点装置１２Ｂへ転送する。
【００８８】
（５−５）拠点装置１２Ａは、無線基地局１４Ａ２からの受信情報を無効と判断する。
【００８９】
（５−６）拠点装置１２Ｂは、無線基地局１４Ｂ１からの受信情報を有効と判断する。
【００９０】
（５−７）車上情報制御装置２２Ａは、車上制御装置２１Ａからの受信情報を車上無線局２３Ａ１へブロードキャスト送信する。
【００９１】
（５−８）車上情報制御装置２２Ａは、車上無線局２３Ａ１からの受信情報を車上制御装置２１Ａへ転送する。
【００９２】
すなわち、列車Ａが図７に示す状態である場合、地上側システムにおいて、拠点装置１２Ａは、どの無線基地局１４Ａ１及び１４Ａ２も車上側システムの車上無線局との接続状態でないため、無線基地局１４Ａ１及び１４Ａ２からの情報を無効と判断する。また、図７に示す状態では、拠点装置１２Ｂは、無線基地局１４Ｂ１が車上側システムの車上無線局２３Ａ１と接続状態であるため、無線基地局１４Ｂ１からの情報を有効と判断する。つまり、図７に示す状態では、地上側システムは、拠点装置１２Ｂの傘下にある無線基地局１４Ｂ１により車上側システムと無線通信を行う。
【００９３】
一方、車上側システムでは、車上無線局２３Ａ１は、地上側システムの無線基地局１４Ｂ１との接続が成立するが、車上無線局２３Ａ２は地上側システムの無線基地局との接続が成立しない。このため、車上情報制御装置２２Ａは、車上制御装置２１Ａからの情報を車上無線局２３Ａ１により地上側システムの無線基地局１４Ｂ１へ送信する。また、地上側システムからの情報は、無線基地局１４Ｂ１から車上無線局２３Ａ１が受信し、車上情報制御装置２２Ａを介して車上制御装置２１Ａへ伝送される。
【００９４】
以上のような処理を繰り返し実行することにより、列車が走行する沿線に並べて設置された複数の無線基地局に対するハンドオーバ処理が実施される。上述したシステムでは、車上側の周波数ｆ１に対応した車上無線局と周波数ｆ２に対応した車上無線局とのうち何れか一方または両方が、周波数の対応する接続可能な地上側の無線基地局と自動的に接続されるように構成されている。このため、上述のシステムでは、各車上無線局のチャンネル切替（周波数切替）に関する複雑なハンドオーバ処理が不要となる。
【００９５】
また、車上無線局の通信相手先となる無線基地局を切り替えるハンドオーバ処理には、「同一の拠点装置の傘下にある無線基地局への切替」と「異なる拠点装置の傘下にある無線基地局への切替」との２種類がある。特に後者の場合、ハンドオーバ後の無線基地局がそれまでの無線基地局群とは異なる群（異なる沿線ネットワーク）に属するため、車上側が車上無線局が１台だけであれば、前者とは扱いが異なり円滑なハンドオーバが難しいとされている。しかしながら、本実施の形態に係る列車制御システムでは、後者のように当該列車を管理する拠点装置が切り替わる場合であって、隣接する無線基地局のうち何れか一方または両方と車上無線局との接続が自動的になされるため、拠点装置の切替に絡む複雑な処理が不要となる。また、以上のような通信制御によれば、無線通信の連続性を確実に維持できるハンドオーバが可能となる。
【００９６】
また、本実施の形態に係る列車制御システムでは、車上制御装置と車上無線局とが直接接続されるのではなく、間に車上情報制御装置が挿入される形で接続されている。このため、本システムにおいて、車上制御装置の車内ネットワーク側は、固定ＩＰアドレス（固定の接続識別情報）で接続でき、車上情報制御装置の車内ネットワーク側も固定ＩＰアドレス（固定の接続識別情報）で接続できることになる。これらの固定ＩＰアドレス（固定の接続識別情報）は、列車毎に変える必要はない。これは、列車に搭載する車上制御装置および車上情報制御装置の品質管理を容易にするという特長につながる。
【００９７】
さらに、本実施の形態に係る列車制御システムでは、以下のように特長が列挙される。
【００９８】
（１）各車上無線局のチャンネル切替手続き（周波数切替手続き）が不要となる。
【００９９】
（２）チャンネルの切替（周波数切替）に伴う複雑なハンドオーバ処理が不要となる。
【０１００】
（３）無線通信の連続性を確実かつ円滑に維持できるハンドオーバが可能となる。
【０１０１】
（４）車上側システムにおいては、車上制御装置は、情報授受の相手先としての車上情報制御装置のみを意識すれば通信可能となる（つまり、地上側システムの相手先となる拠点装置を意識して通信を行う必要がない）。
【０１０２】
なお、上記実施の形態では、各列車が２種類の周波数に各々個別に対応付けた２個の車上無線局を有するシステムの構成例について説明した。ただし、各列車の車上側システムは、３種類以上（例えば３種類）の周波数に各々個別に対応付けた複数（例えば３個）の車上無線局を搭載する構成としても良い。この場合、地上側システムは、複数種類（例えば３種類）の周波数に各々個別に対応付けた複数の無線基地局と個別に接続され、かつ、拠点装置とも接続された地上側の情報制御手段を有する構成とすれば良い。
【０１０３】
以上説明したように、本実施の形態に係る列車制御システムでは、列車に搭載される車上側システムと地上側システムとの情報授受を無線伝送で行う場合に、地上側システムにおける複数の無線基地局の切替え、つまりハンドオーバを円滑かつ確実に行うことが可能となる。このような通信システムを適用した列車制御システムでは、地上側と車上側との無線通信が確実に行えるため、結果として列車走行を円滑にでき、列車走行の安全性を高めることも可能となる。
【符号の説明】
【０１０４】
１…拠点間ネットワーク（第１のネットワーク）、１１…指令所装置、２（２Ａ、２Ｂ）…沿線ネットワーク（第２のネットワーク）、１２（１２Ａ、１２Ｂ）…拠点装置（拠点手段）、１３（１３Ａ１、１３Ａ２、１３Ｂ１、１３Ｂ２）…地上情報制御装置（地上情報制御手段）、１４（１４Ａ１、１４Ａ２、１４Ｂ１、１４Ｂ２）…無線基地局（地上無線通信手段）、ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２…無線ＬＡＮ、２０（２０Ａ、２０Ｂ）…車内ネットワーク、２１（２１Ａ、２１Ｂ）…車上制御装置（車上制御手段）、２２（２２Ａ、２２Ｂ）…車上情報制御装置（車上情報制御手段）、２３（２３Ａ１、２３Ａ２、２３Ｂ１、２３Ｂ２）…車上無線局（車上無線通信手段）。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、たとえば、鉄道における列車を制御するためのシステムであり、地上側に設置された機器からなる地上システムと列車に搭載された機器からなる車上システムとが無線により情報授受を行う列車制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道などで列車制御に用いられる列車制御システムでは、路線上を走行する列車に搭載された車上制御装置と地上に設置された拠点装置とが情報通信を行うシステムが提案されている。従来の列車制御システムは、列車に搭載される車上制御装置と地上に設置される拠点装置との間で無線による情報通信を行う。このような無線通信を実現するため、列車側（車上側）には車上無線局が設けられ、地上側には無線基地局が設けられている。地上側のシステムにおいて、各無線基地局と各拠点装置とは、沿線通信ネットワークで接続される。各拠点装置には、列車が走行する路線に対して、管轄すべき領域が設定される。つまり、地上側のシステムでは、複数の拠点装置が管轄する領域を分担し合っている。また，各拠点装置は、相互に拠点間ネットワークで接続される。拠点間ネットワークは、統括的な指令を行うための指令所装置とも接続される。
【０００３】
しかしながら，上述のように地上側と車上側とが無線伝送により情報の送受信を行いながら列車の走行制御を実施するような列車制御システムにおいては，列車に搭載された車上無線局が移動するため、車上無線局は地上側に設けた複数の無線基地局の中から通信可能な無線基地局を適宜選択すると共に、通信品質が保たれるように通信相手となる無線基地局を順次切り替えながら走行することが必要となる。このように、列車の進行と共に、車上無線局の通信相手となる地上側の無線基地局を順次切り替えていく処理は、ハンドオーバと称され、列車のような移動体と地上側とが無線通信により情報授受を行うシステムでは必須の技術となっている。
【０００４】
従来のハンドオーバとしては、電波強度の強弱によってハンドオーバのタイミング及びハンドオーバ先の無線基地局を判断する方式が一般的である。たとえば、特許第３４５１５４３号では、あらかじめハンドオーバ点を決めておき、列車がハンドオーバ点に接近した場合には、地上側において下流側の無線基地局の無線チャンネルを予約して、ハンドオーバが行えるようにする提案がなされている。
このような車上無線局の通信相手先となる無線基地局を切り替えるハンドオーバ処理には、「同一の拠点装置の傘下にある無線基地局への切替」と「異なる拠点装置の傘下にある無線基地局への切替」とがある。特に、後者の場合には、ハンドオーバ後の無線基地局がそれまでの無線基地局とは異なる拠点装置の傘下に属する。このため、後者の制御は、前者の場合とは扱いが異なり円滑なハンドオーバが難しいとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４５１５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明の一形態は、地上側と車上側とが円滑かつ確実に継続的な無線通信を行うことができる列車制御システム、地上システムおよび車上システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の一形態としての車上システムは、列車に搭載されるものにおいて、前記列車の制御を司る車上制御手段と、前記車上制御手段と車内ネットワークを介して接続される車上情報制御手段と、前記車上情報制御手段に接続され、それぞれが地上に設置される複数の無線基地局が使用する複数種類の周波数による無線通信に対応する複数の車上無線通信手段とを有する。
【０００８】
この発明の一形態としての地上システムは、路線を走行する列車との通信を行うためのものであって、第１のネットワークに接続される複数の拠点手段と、それぞれに１つの拠点手段が接続された第２のネットワークに接続される地上情報制御手段と、前記地上情報制御手段に接続され、前記列車が走行する路線の全てを通信範囲とし、かつ、前記列車に搭載される複数の車上無線通信手段が対応する複数の複数種類の周波数での無線通信が順に行われるように設置される複数の地上無線通信手段とを有する。
【０００９】
この発明の一形態としての列車制御システムは、路線を走行する列車との通信を行うための地上システムと前記列車に搭載される車上システムとを有するものにおいて、前記車上システムは、前記列車の制御を司る車上制御手段と、前記車上制御手段と車内ネットワークを介して接続される車上情報制御手段と、前記車上情報制御手段に接続され、それぞれが地上に設置される複数の無線基地局が使用する複数種類の周波数による無線通信に対応する複数の車上無線通信手段とを有し、前記地上システムは、第１のネットワークに接続される複数の拠点手段と、それぞれに１つの拠点手段が接続された第２のネットワークに接続される地上情報制御手段と、前記地上情報制御手段に接続され、前記列車が走行する路線の全てを通信範囲とし、かつ、前記列車に搭載される複数の車上無線通信手段が対応する複数の複数種類の周波数での無線通信が順に行われるように設置される複数の地上無線通信手段とを有する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の一形態によれば、地上側と車上側とが円滑かつ確実に継続的な無線通信を行うことができる列車制御システム、地上システムおよび車上システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、列車制御システムにおける地上側システムの構成例を概略的に示す図である。
【図２】図２は、地上側システムと車上側システムとの無線通信制御を説明するための図である。
【図３】図３は、列車が１つの無線ＬＡＮの伝送領域内に在線している状態を示している。
【図４】図４は、列車が同一の沿線ネットワークに属する２つの無線ＬＡＮの伝送領域にまたがって在線している状態を示している。
【図５】図５は、列車が一方の無線ＬＡＮの伝送領域を離脱し、他方の無線ＬＡＮの伝送領域内にのみ在線している状態を示している。
【図６】図６は、列車が異なる沿線ネットワークに属する２つの無線ＬＡＮの伝送領域にまたがって在線している状態を示している。
【図７】図７は、列車が１つの無線ＬＡＮの伝送領域内に在線している状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
本実施の形態に係る列車制御システムは、地上に設置した地上側システム（地上システム）と列車に搭載した車上側システム（車上システム）とが情報を送受信することにより列車の走行を制御するシステムである。本実施の形態に係る列車制御システムでは、無線通信により地上側システムと車上側システムとが情報通信を行う。
【００１３】
地上側システムは、地上に設置される各種の機器で構成される。地上側システムは、制御対象とする路線を走行中の列車との通信が可能なシステムである。地上側システムでは、運行スケジュールおよび各列車の運行状況などに基づいて各列車の運行を管理する。車上側システムは、列車に搭載される各種の機器で構成される。車上側システムは、地上側システムから与えられる情報に基づいて列車の制御を行う。また、車上側システムは、走行中に列車の速度情報あるいは位置情報を地上側システムに情報を提供する機能も有する。
【００１４】
図１は、列車制御システムにおける地上側システムの構成例を概略的に示す図である。
図１に示す地上側システムは、拠点間ネットワーク１と複数の沿線ネットワーク２（２Ａ、２Ｂ、…）とにより構成される。拠点間ネットワーク１は、指令所装置１１と複数の拠点装置１２（１２Ａ、１２Ｂ、…）とを接続する。各沿線ネットワーク２Ａ（２Ｂ、…）は、各拠点装置１２Ａ（１２Ｂ、…）と複数の地上情報制御装置１３Ａ１、１３Ａ２、…（１３Ｂ１、…）とを接続する。各地上情報制御装置１３（１３Ａ１、１３Ａ２、…、１３Ｂ１、…）には、それぞれ無線基地局１４（１４Ａ１１、…、１４Ａ１２、…、１４Ｂ１１、…）が接続される。
【００１５】
各沿線ネットワーク２に設置される各拠点装置１２には、それぞれ管轄領域が割り当てられる。つまり、制御対象となる列車との通信が必要となる全領域は、各拠点装置１２の管轄領域に分割される。各沿線ネットワーク２は、拠点装置１２に割り当てられた管轄領域において、各列車の車上側システムとの無線通信を行うためのネットワークである。各沿線ネットワーク２において地上情報制御装置１３には、当該管轄領域において列車に搭載された車上側システムとの無線通信が可能となるように設置される複数の無線基地局１４が接続される。各無線基地局１４は、地上情報制御装置１３の制御により沿線ネットワーク２内の管轄領域における車上システムとの無線通信を行う。
【００１６】
次に、図１に示す列車制御システムによる列車の制御について概略的に説明する。
まず、指令所装置１１は、当該路線における各列車の運行スケジュールの基となるダイヤ管理を行う。また、指令所装置１１は、拠点間ネットワークを介して各拠点装置から送信されてくる各列車の在線情報（各列車が何処に存在するかに関する情報）を収集する。指令所装置１１は、各列車の運行スケジュールと各列車の在線情報等を基に、必要に応じてルート設定要求を各拠点装置に対して送信する。ルート設定要求とは、列車が走行予定ルートを安全に走行できるようにするための準備の要求である。
【００１７】
ルート設定要求を受信した拠点装置１２では、管轄領域に存在する各列車の在線位置を把握しながらルート設定要求の基となっているルートの設定を行う。たとえば、拠点装置１２は、当該列車の走行予定ルート上に他列車が存在したり，当該列車の走行予定方向に転換されていない分岐器が存在したりしないかどうかを確認する。この確認結果に基づいて、拠点装置１２は、可能ならば転てつ装置１５に対して分岐器の転換指令を送信する。転てつ装置が分岐器の転換を完了したことを確認すると、拠点装置１２は、対象となる転てつ装置１５を鎖錠（ロック）する。このようなルート設定を行った場合、拠点装置１２は、当該列車がどの地点まで走行できるかを示す停止限界位置を設定する。この停止限界位置情報は、地上情報制御装置により無線基地局を介して列車の車上側システムへ送信される。また、拠点装置１２は、併せて各種の速度制限を示す情報等も、地上情報制御装置及び無線基地局を介して列車の車上側システムへ送信する。
【００１８】
一方、列車の車上側システムでは、車上制御装置と車上情報制御装置とが車内ネットワークにより接続される。車上制御装置では、地上システムから受信した停止限界位置情報及び各種速度制限情報等に基づいて列車速度を監視しながら自動列車制御を行う。車上制御装置は、必要に応じて保安ブレーキ制御（たとえば、先行列車への追突回避制御、あるいは分岐器上での脱線回避制御などのための減速及び停止制御）を実施する。また、車上制御装置では、自らの速度検知および位置検知を行って、当該列車の先端および尾端位置情報を車上無線局と無線基地局とを経由して拠点装置１２に送信する。
【００１９】
以上のように、当該列車制御システムでは、地上側システムと車上側システムがデータ通信を行うことにより、列車の安全かつ円滑な走行を制御している。すなわち、列車制御システムでは、列車の安全かつ円滑な走行を制御するため、地上側システムと車上側システムとが円滑かつ確実にデータ通信を行うことが必要である。
【００２０】
以下、列車制御システムに用いられる地上側システムと車上側システムとの通信制御について説明する。
図２は、地上側システムと車上側システムとの無線通信制御を説明するための図である。図２では、図中に矢印で示す列車走行方向に沿って、列車Ａと列車Ｂが走行している状況を示している。
【００２１】
図２に示すように、車上側システムでは、列車（Ａ、Ｂ）内の車内ネットワーク２０（２０Ａ、２０Ｂ）により車上制御装置２１（２１Ａ、２１Ｂ）と車上情報制御装置２２（２２Ａ、２２Ｂ）とが接続される。
車上制御装置２１Ａ（２１Ｂ）は、車内ネットワーク２０Ａ（２０Ｂ）を介して車上情報制御装置２２Ａ（２２Ｂ）から受信する制御情報に基づいて、列車の速度などを制御したり、保安ブレーキを制御したりする。
【００２２】
車上情報制御装置２２Ａ（２２Ｂ）は、複数の車上無線局２３Ａ１、２３Ａ２、…（２３Ｂ１、２３Ｂ２、…）を用いた地上側システムとの無線通信を制御する。車上情報制御装置２２Ａ（２２Ｂ）には、複数の車上無線局２３Ａ１、２３Ａ２、…（２３Ｂ１、２３Ｂ２、…）が接続される。車上情報制御装置２２Ａに接続される複数の車上無線局には、異なる２種類の周波数で無線通信を行う２種類の車上無線局２３Ａ１、２３Ａ２が含まれる。たとえば、図２に示す構成例において、車上無線局２３Ａ１は、周波数ｆ１で無線通信を行い、車上無線局２３Ａ２は、周波数ｆ２で無線通信を行うものとする。
【００２３】
また、図２に示すように、地上側システムは、図１に示す構成例と同様に、指令所装置１１、複数の拠点装置１２、複数の地上情報制御装置１３、および複数の無線基地局１４を有するシステムである。
各沿線ネットワークにおいて、拠点装置１２は、複数の地上情報制御装置１３に接続されている。たとえば、図２に示す構成例では、地上情報制御装置１３Ａ１及び１３Ａ２は、沿線ネットワーク２Ａを介して拠点装置１２Ａと接続され、地上情報制御装置１３Ｂ１及び１３Ｂ２は、沿線ネットワーク２Ｂを介して拠点装置１２Ｂと接続されている。
【００２４】
各地上情報制御装置１３の沿線ネットワーク側は、固定ＩＰアドレス（固定の接続識別情報）で接続されている。また、拠点装置１２の沿線ネットワーク側も、固定ＩＰアドレス（固定の接続識別情報）で接続されている。従って、各沿線ネットワーク２では、固定ＩＰアドレスにより複数の地上情報制御装置１３と拠点装置１２とが相互に特定されるようになっている。
【００２５】
また、各地上情報制御装置１３（１３Ａ１、１３Ａ２、１３Ｂ１、１３Ｂ２）は、それぞれ無線基地局１４（１４Ａ１、１４Ａ２、１４Ｂ１、１４Ｂ２）の子機として接続されている。各地上情報制御装置１３は、それぞれ無線基地局１４よりＩＰアドレスを割り振られる。たとえば、各地上情報制御装置１３には、ＤＨＣＰによりＩＰアドレスが割り当てられる。
【００２６】
各無線基地局１４Ａ１、１４Ａ２、１４Ｂ１、１４Ｂ２は、それぞれ別個の無線ＬＡＮａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２を構成している。各無線ＬＡＮａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２では、それぞれの無線基地局が無線ＬＡＮ親機として機能する。また、各無線基地局１４Ａ１、１４Ａ２、１４Ｂ１、１４Ｂ２は、それぞれ別個のＳＳＩＤ（無線ＬＡＮにおけるアクセスポイントの識別子）を有する。すなわち、本列車制御システムにおいて、拠点間ネットワーク、沿線ネットワーク、車内ネットワークおよび各無線ＬＡＮは、それぞれ別個のネットワークを構成している。
【００２７】
車上情報制御装置２２は、列車内の車内ネットワークにより車上制御装置２１と接続されている。たとえば、列車Ａ内では、車上情報制御装置２２Ａが車内ネットワーク２０Ａを介して車上制御装置２１Ａに接続され、列車Ｂ内では、車上情報制御装置２２Ｂが車内ネットワーク２０Ｂを介して車上制御装置２１Ｂに接続されている。
各車上情報制御装置２２の車内ネットワーク２０側は、固定ＩＰアドレス（固定の接続識別情報）で接続されている。また、各車上制御装置２１の車内ネットワーク２０側も、固定ＩＰアドレス（固定の接続識別情報）で接続されている。
【００２８】
各列車内において、車上情報制御装置２２は、２つの車上無線局に接続されている。たとえば、列車Ａ内では、車上情報制御装置２２Ａが車上無線局２３Ａ１及び車上無線局２３Ａ２に接続され、列車Ｂ内では、車上情報制御装置２２Ｂが車上無線局２３Ｂ１及び車上無線局２３Ｂ２に接続されている。これらの各車上無線局２３（２３Ａ１、２３Ａ２、２３Ｂ１、２３Ｂ２）は、各無線ＬＡＮａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２において無線ＬＡＮ子機として機能し、無線ＬＡＮ親機としての無線基地局に接続する。
【００２９】
車上情報制御装置２２は、車上無線局２３により無線通信による接続が成立した相手先の無線基地局（無線ＬＡＮ親機）よりＩＰアドレスが割り振られる。たとえば、車上情報制御装置２２は、無線基地局１４からＤＨＣＰによりＩＰアドレスが割り当てられる。
【００３０】
また、各地上情報制御装置１３は、拠点装置１２からの受信情報を無線基地局１４側にブロードキャスト転送する。地上情報制御装置１３は、無線基地局１４からの受信情報を拠点装置１２へ転送する。
【００３１】
各車上情報制御装置２２は、車上制御装置２１からの受信情報を車上無線局２３へブロードキャスト送信する。例えば、車上情報制御装置２２Ａは，車上制御装置２１Ａからの受信情報を車上無線局２３Ａ１、車上無線局２３Ａ２、または、車上無線局２３Ａ１及び２３Ａ２の両者へブロードキャスト送信する。車上情報制御装置２２Ｂは，車上制御装置２１Ｂからの受信情報を車上無線局２３Ｂ１、車上無線局２３Ｂ２、または、車上無線局２３Ｂ１及び２３Ｂ２の両者へブロードキャスト送信する。
【００３２】
また、各車上情報制御装置２２は、車上無線局２３からの受信情報を車上制御装置２１へ転送する。たとえば、車上情報制御装置２２Ａは、車上無線局２３Ａ１、車上無線局２３Ａ２、または、車上無線局２３Ａ１及び２３Ａ２の両者からの受信情報を車上制御装置２１Ａへ転送する。車上情報制御装置２２Ｂは、車上無線局２３Ｂ１、車上無線局２３Ｂ２、または、車上無線局２３Ｂ１及び２３Ｂ２の両者からの受信情報を車上制御装置２１Ｂへ転送する。
【００３３】
各無線基地局１４への周波数（チャンネル）の割当は、使用可能なチャンネルが２チャンネル（周波数ｆ１およびｆ２）の場合、無線基地局の並びに沿って交互に割り当てている。このような異なる周波数の割り当ては、無線通信の相互干渉を回避するためである。たとえば、図２に示す構成例では、無線基地局１４Ａ１の周波数をｆ１とし、無線基地局１４Ａ１に隣接する無線基地局１４Ａ２の周波数をｆ２とし、無線基地局１４Ａ２に隣接する無線基地局１４Ｂ１の周波数をｆ１とし、無線基地局１４Ｂ１に隣接する無線基地局１４Ｂ２の周波数をｆ２としている。
【００３４】
各無線基地局と無線通信するため、各列車には、周波数ｆ１対応の車上無線局と、周波数ｆ２対応の車上無線局とが搭載されている。たとえば、図２に示す構成例では、列車Ａには、周波数ｆ１対応の車上無線局Ａ１と周波数ｆ２対応の車上無線局Ａ２が搭載され、列車Ｂには、周波数ｆ１対応の車上無線局Ｂ１と周波数ｆ２対応の車上無線局Ｂ２とが搭載されている。
【００３５】
次に、列車の移動に伴う無線通信制御について説明する。
図３から図７は、列車の移動に伴う無線基地局の切り替え（ハンドオーバ）を説明するための図である。図３から図７では、列車Ａに移動に応じた各無線基地局との接続状態を模式的に示している。
【００３６】
まず、図３では、列車Ａが無線ＬＡＮａ１の無線伝送領域内に在線していることを示してる。図３に示す状態では、列車Ａが無線ＬＡＮａ１の無線伝送領域内に在線しているため、周波数ｆ１対応の車上無線局２３Ａ１は無線基地局１４Ａ１と接続状態にある。この状態において、車上情報制御装置２２Ａは、無線基地局１４Ａ１によりＩＰアドレスが割り当てられている。また、図３に示すような在線位置においては、周波数ｆ２対応の車上無線局２３Ａ２は、地上側システムのどの無線基地局とも接続状態にない。図３に示すような状態での情報の流れは、以下のようになる。
【００３７】
（１−１）地上情報制御装置１３Ａ１は、拠点装置１２Ａからの受信情報を無線基地局１４Ａ１側にブロードキャスト転送する。
【００３８】
（１−２）地上情報制御装置１３Ａ２は、拠点装置１２Ａからの受信情報を無線基地局１４Ａ２側にブロードキャスト転送する。
【００３９】
（１−３）地上情報制御装置１３Ａ１は、無線基地局１４Ａ１からの受信情報を拠点装置１２Ａへ転送する。
【００４０】
（１−４）地上情報制御装置１３Ａ２は、無線基地局１４Ａ２からの受信情報を拠点装置１２Ａへ転送する。
【００４１】
（１−５）拠点装置１２Ａは、無線基地局１４Ａ１からの受信情報を有効と判断する。
【００４２】
（１−６）車上情報制御装置２２Ａは、車上制御装置２１Ａからの受信情報を車上無線局２３Ａ１へブロードキャスト送信する。
【００４３】
（１−７）車上情報制御装置２２Ａは、車上無線局２３Ａ１からの受信情報を車上制御装置２１Ａへ転送する。
【００４４】
すなわち、列車Ａが図３に示す状態である場合、地上側システムでは、拠点装置１２からの情報は、地上情報制御装置１３Ａ１及び１３Ａ２を介して、それぞれ無線基地局１４Ａ１及び１４Ａ２へ転送される。無線基地局１４Ａ１は、拠点装置１２からの情報を周波数ｆ１により無線ＬＡＮａ１内で無線伝送し、無線基地局１４Ａ２は、拠点装置１２からの情報を周波数ｆ２により無線ＬＡＮａ２内で無線伝送する。また、地上側システムにおいて、地上情報制御装置１３Ａ１及び１３Ａ２は，それぞれ無線基地局１４Ａ１および無線基地局１４Ａ２から受信した情報を拠点装置１２へ転送する。拠点装置１２Ａは、車上側システムの車上無線局２３Ａ１と接続状態にある無線基地局１４Ａ１からの受信情報を有効な情報として取得する。つまり、図３に示す状態では、地上側システムは、拠点装置１２Ａの傘下にある無線基地局１４Ａ１により車上側システムと無線通信を行う。
【００４５】
一方、車上側システムでは、車上無線局２３Ａ１は、地上側システムの無線基地局１４Ａ１との接続が成立するが、車上無線局２３Ａ２は地上側システムの無線基地局との接続が成立しない。このため、車上情報制御装置２２Ａは、車上制御装置２１Ａからの情報を車上無線局２３Ａ１により、地上側システムの無線基地局１４Ａ１へ送信する。また、地上側システムの無線基地局１４Ａ１からの情報は、車上無線局２３Ａ１が受信し、車上情報制御装置２２Ａを介して車上制御装置２１Ａへ伝送される。
【００４６】
さらに、図３に示す状態から列車Ａが移動すると、地上側システムと車上側システムとは、図４に示すような接続状態となる。図４は、列車Ａが無線ＬＡＮａ１の無線伝送領域と無線ＬＡＮａ２の無線伝送領域とにまたがって在線している状態を示している。
【００４７】
すなわち、列車Ａが無線ＬＡＮａ１と無線ＬＡＮａ２との両者の無線伝送領域内にまたがって在線している場合、周波数ｆ１対応の車上無線局２３Ａ１は、引き続き無線基地局１４Ａ１と接続状態のままで、周波数ｆ２対応の車上無線局２３Ａ２は、新たに無線基地局１４Ａ２と接続状態となる。また、車上情報制御装置２２Ａには、新に接続された無線基地局１４Ａ２によりＩＰアドレスが割り当てられる。
【００４８】
本システムにおいて、列車に搭載される車上側システムには少なくとも車上無線局が２台ある。２台の車上無線局には、それぞれ周波数ｆ１と周波数ｆ２とがそれぞれ割り当てられる。つまり、車上側システムとしては、周波数ｆ１と周波数ｆ２との両チャンネルで同時に無線接続が可能である。この結果として、本システムでは、地上側システムの無線基地局の切替えに伴う電波強度による切替判断等の複雑なハンドオーバ処理が不要となる。
【００４９】
図４に示すような在線位置において、車上側システムは、地上側システムにおける隣接する２つの無線基地局１４Ａ１及び１４Ａ２と接続状態にある。このような状態での情報の流れは、以下のようになる。
（２−１）地上情報制御装置１３Ａ１は、拠点装置１２Ａからの受信情報を無線基地局１４Ａ１側にブロードキャスト転送する。
【００５０】
（２−２）地上情報制御装置１３Ａ２は，拠点装置１２Ａからの受信情報を無線基地局１４Ａ２側にブロードキャスト転送する。
【００５１】
（２−３）地上情報制御装置１３Ａ１は，無線基地局１４Ａ１からの受信情報を拠点装置１２Ａへ転送する。
【００５２】
（２−４）地上情報制御装置１３Ａ２は，無線基地局１４Ａ２からの受信情報を拠点装置１２Ａへ転送する。
【００５３】
（２−５）拠点装置１２Ａは，無線基地局１４Ａ１及び無線基地局１４Ａ２からの受信情報を有効と判断する。
【００５４】
（２−６）車上情報制御装置２２Ａは，車上制御装置２１Ａからの受信情報を車上無線局２３Ａ１及び２３Ａ２へブロードキャスト送信する。
【００５５】
（２−７）車上情報制御装置２２Ａは，車上無線局２３Ａ１及び２３Ａ２からの受信情報を車上制御装置２１Ａへ転送する。
【００５６】
すなわち、列車Ａが図４に示す状態である場合、地上側システムでは、拠点装置１２からの情報は、地上情報制御装置１３Ａ１及び１３Ａ２を介して、それぞれ無線基地局１４Ａ１及び１４Ａ２へ転送される。無線基地局１４Ａ１は、拠点装置１２からの情報を周波数ｆ１により無線ＬＡＮａ１内で無線伝送し、無線基地局１４Ａ２は、拠点装置１２からの情報を周波数ｆ２により無線ＬＡＮａ２内で無線伝送する。また、地上側システムにおいて、地上情報制御装置１３Ａ１及び１３Ａ２は，それぞれ無線基地局１４Ａ１および無線基地局１４Ａ２から受信した情報を拠点装置１２へ転送する。拠点装置１２Ａは、車上側システムの車上無線局２３Ａ１と接続状態にある無線基地局１４Ａ１及び無線基地局１４Ａ２からの受信情報を共に有効な情報として取得する。つまり、図４に示す状態では、地上側システムは、拠点装置１２Ａの傘下にある無線基地局１４Ａ１及び１４Ａ２がそれぞれ異なる周波数で車上側システムと無線通信を行う。
【００５７】
一方、車上側システムにおいて、車上無線局２３Ａ１及び車上無線局２３Ａ２は、それぞれ地上側システムの無線基地局１４Ａ１および１４Ａ２との接続が成立する。このため、車上情報制御装置２２Ａは、車上制御装置２１Ａからの情報を車上無線局２３Ａ１及び２３Ａ２により、地上側システムの無線基地局１４Ａ１及び１４Ａ２へ送信する。また、地上側システムの無線基地局１４Ａ１及び１４Ａ２からの情報は、それぞれ車上無線局２３Ａ１及び２３Ａ２が受信し、車上情報制御装置２２Ａを介して車上制御装置２１Ａへ伝送される。
【００５８】
さらに、図４に示す状態から列車Ａが移動すると、地上側システムと車上側システムとは、図５に示すような接続状態となる。図５は、列車Ａが無線ＬＡＮａ１の無線伝送領域を離脱し、無線ＬＡＮａ２の無線伝送領域内に在線していることを示している。図５に示す状態では、列車Ａが無線ＬＡＮａ２の無線伝送領域内にのみ在線しているため、周波数ｆ２対応の車上無線局２３Ａ２は無線基地局１４Ａ１と接続状態にあるが、周波数ｆ１対応の車上無線局２３Ａ１は地上システムのどの無線基地局とも接続状態にない。図５に示すような状態での情報の流れは、以下のようになる。
【００５９】
（３−１）地上情報制御装置１３Ａ１は、拠点装置１２Ａからの受信情報を無線基地局１４Ａ１側にブロードキャスト転送する。
【００６０】
（３−２）地上情報制御装置１３Ａ２は、拠点装置１２Ａからの受信情報を無線基地局１４Ａ２側にブロードキャスト転送する。
【００６１】
（３−３）地上情報制御装置１３Ａ１は、無線基地局１４Ａ１からの受信情報を拠点装置１２Ａへ転送する。
【００６２】
（３−４）地上情報制御装置１３Ａ２は、無線基地局１４Ａ２からの受信情報を拠点装置１２Ａへ転送する。
【００６３】
（３−５）拠点装置１２Ａは、無線基地局１４Ａ２からの受信情報を有効と判断する。
【００６４】
（３−６）車上情報制御装置２２Ａは、車上制御装置２１Ａからの受信情報を車上無線局２３Ａ２へブロードキャスト送信する。
【００６５】
（３−７）車上情報制御装置２２Ａは、車上無線局２３Ａ２からの受信情報を車上制御装置２１Ａへ転送する。
【００６６】
すなわち、列車Ａが図５に示す状態である場合、地上側システムでは、無線基地局１４Ａ１は、拠点装置１２Ａからの情報を周波数ｆ１で無線ＬＡＮａ１内で無線伝送し、無線基地局１４Ａ２は、拠点装置１２からの情報を周波数ｆ２で無線ＬＡＮａ２内で無線伝送する。また、地上側システムにおいて、無線基地局１４Ａ１および無線基地局１４Ａ２は、それぞれ受信した情報を拠点装置１２Ａへ転送する。図５に示す状態では、拠点装置１２Ａは、車上側システムの車上無線局２３Ａ２と接続状態にある無線基地局１４Ａ２からの受信情報を有効な情報として取得する。つまり、図５に示す状態では、地上側システムは、拠点装置１２Ａの傘下にある無線基地局１４Ａ２により車上側システムと無線通信を行う。
【００６７】
一方、車上側システムでは、車上無線局２３Ａ２は、地上側システムの無線基地局１４Ａ２との接続が成立するが、車上無線局２３Ａ１は地上側システムの無線基地局との接続が成立しない。このため、車上情報制御装置２２Ａは、車上制御装置２１Ａからの情報を車上無線局２３Ａ２により地上側システムの無線基地局１４Ａ２へ送信する。また、地上側システムの無線基地局１４Ａ２からの情報は、車上無線局２３Ａ２が受信し、車上情報制御装置２２Ａを介して車上制御装置２１Ａへ伝送される。
【００６８】
さらに、図５に示す状態から列車Ａが移動すると、地上側システムと車上側システムとは、図６に示すような接続状態となる。図６は、列車Ａが無線ＬＡＮａ２の無線伝送領域と無線ＬＡＮｂ１の無線伝送領域とにまたがって在線している状態を示している。また、無線ＬＡＮａ２を形成する無線基地局１４Ａ２と無線ＬＡＮｂ１を形成する無線基地局１４Ｂ１とは、異なる沿線ネットワークに接続されるものでもある。従って、図６は、列車Ａが２つの沿線ネットワークにまたがって在線している状態を示しているとも言える。
【００６９】
すなわち、列車Ａが無線ＬＡＮａ２と無線ＬＡＮｂ１との両者の無線伝送領域内にまたがって在線している場合、周波数ｆ１対応の車上無線局２３Ａ１は、無線基地局１４Ｂ１と接続状態となり、周波数ｆ２対応の車上無線局２３Ａ２は、引き続き無線基地局１４Ａ２と接続状態を継続する。また、車上情報制御装置２２Ａには、新たに接続された無線基地局１４Ｂ１によりＩＰアドレスが割り当てられる。
【００７０】
本システムにおいては、上述したように、車上側システムは、２台の車上無線局により周波数ｆ１と周波数ｆ２との両チャンネルで同時に無線接続が可能である。この結果として、本システムでは、異なる沿線ネットワークの無線基地局を切替える場合であっても、電波強度による切替判断等の複雑なハンドオーバ処理が不要となる。図６に示すような在線位置においては、車上側システムは、異なる沿線ネットワーク２Ａ及び２Ｂに接続されている２つの無線基地局１４Ａ２及び１４Ｂ１と接続状態にある。このような状態での情報の流れは、以下のようになる。
【００７１】
（４−１）地上情報制御装置１３Ａ２は、拠点装置１２Ａからの受信情報を無線基地局１４Ａ２側にブロードキャスト転送する。
【００７２】
（４−２）地上情報制御装置１３Ｂ１は，拠点装置１２Ｂからの受信情報を無線基地局１４Ｂ１側にブロードキャスト転送する。
【００７３】
（４−３）地上情報制御装置１３Ａ２は，無線基地局１４Ａ２からの受信情報を拠点装置１２Ａへ転送する。
【００７４】
（４−４）地上情報制御装置１３Ｂ１は，無線基地局１４Ｂ１からの受信情報を拠点装置１２Ｂへ転送する。
【００７５】
（４−５）拠点装置１２Ａは，無線基地局１４Ａ２からの受信情報を有効と判断する。
【００７６】
（４−６）拠点装置１２Ｂは，無線基地局１４Ｂ１からの受信情報を有効と判断する。
【００７７】
（４−７）車上情報制御装置２２Ａは、車上制御装置２１Ａからの受信情報を車上無線局２３Ａ１及び２３Ａ２へブロードキャスト送信する。
【００７８】
（４−８）車上情報制御装置２２Ａは，車上無線局２３Ａ１及び２３Ａ２からの受信情報を車上制御装置２１Ａへ転送する。
【００７９】
すなわち、列車Ａが図６に示す状態である場合、地上側システムでは、拠点装置１２Ａからの情報は、地上情報制御装置１３Ａ１及び１３Ａ２を介して無線基地局１４Ａ１及び１４Ａ２へ転送され、拠点装置１２Ｂからの情報は、地上情報制御装置１３Ｂ１及び１３Ｂ２を介して無線基地局１４Ｂ１及び１４Ｂ２へ転送される。無線基地局１４Ａ１は、拠点装置１２Ａからの情報を周波数ｆ１で無線ＬＡＮａ１内で無線伝送し、無線基地局１４Ａ２は、拠点装置１２Ａからの情報を周波数ｆ２で無線ＬＡＮａ２内で無線伝送する。無線基地局１４Ｂ１は、拠点装置１２Ｂからの情報を周波数ｆ１で無線ＬＡＮｂ１内で無線伝送し、無線基地局１４Ｂ２は、拠点装置１２Ｂからの情報を周波数ｆ２で無線ＬＡＮｂ２内で無線伝送する。
【００８０】
また、地上側システムにおいて、地上情報制御装置１３Ａ１及び１３Ａ２は，それぞれ無線基地局１４Ａ１および無線基地局１４Ａ２から受信した情報を拠点装置１２Ａへ転送する。図６に示す状態では、拠点装置１２Ａは、車上側システムの車上無線局２３Ａ２と接続状態にある無線基地局１４Ａ２からの受信情報を有効な情報として取得する。また、地上情報制御装置１３Ｂ１及び１３Ｂ２は，それぞれ無線基地局１４Ｂ１および無線基地局１４Ｂ２から受信した情報を拠点装置１２Ｂへ転送する。図６に示す状態では、拠点装置１２Ｂは、車上側システムの車上無線局２３Ａ２と接続状態にある無線基地局１４Ｂ１からの受信情報を有効な情報として取得する。
【００８１】
つまり、図６に示す状態では、地上側システムは、拠点装置１２Ａの傘下にある無線基地局１４Ａ２と拠点装置１２Ｂの傘下にある無線基地局１４Ｂ１とが異なる周波数により車上側システムと無線通信を行う。
【００８２】
一方、車上側システムにおいて、車上無線局２３Ａ１及び車上無線局２３Ａ２は、それぞれ地上側システムの無線基地局１４Ｂ１および１４Ａ２との接続が成立する。このため、車上情報制御装置２２Ａは、車上制御装置２１Ａからの情報を車上無線局２３Ｂ１及び２３Ａ２により、地上側システムの無線基地局１４Ｂ１及び１４Ａ２へ送信する。また、地上側システムの無線基地局１４Ｂ１及び１４Ａ２からの情報は、それぞれ車上無線局２３Ｂ１及び２３Ａ２が受信し、車上情報制御装置２２Ａを介して車上制御装置２１Ａへ伝送される。車上側システムでは、図６に示すように、２台の車上無線局２３Ａ１及び車上無線局２３Ａ２がそれぞれ異なる沿線ネットワーク２Ａ、２Ｂの無線基地局に接続される状態であっても、図４に示す状態と同様な通信制御が行える。
【００８３】
さらに、図６に示す状態から列車Ａが移動すると、地上側システムと車上側システムとは、図７に示すような接続状態となる。図７は、列車Ａが無線ＬＡＮａ２の無線伝送領域を離脱し、無線ＬＡＮｂ１の無線伝送領域内に在線していることを示している。図７に示す状態では、列車Ａが無線ＬＡＮｂ１の無線伝送領域内にのみ在線しているため、周波数ｆ１対応の車上無線局２３Ａ１は無線基地局１４Ｂ１と接続状態にあるが、周波数ｆ２対応の車上無線局２３Ａ２は地上システムのどの無線基地局とも接続状態にない。図７に示すような状態での情報の流れは、以下のようになる。
【００８４】
（５−１）地上情報制御装置１３Ａ２は、拠点装置１２Ａからの受信情報を無線基地局１４Ａ２側にブロードキャスト転送する。
【００８５】
（５−２）地上情報制御装置１３Ｂ１は、拠点装置１２Ｂからの受信情報を無線基地局１４Ｂ１側にブロードキャスト転送する。
【００８６】
（５−３）地上情報制御装置１３Ａ２は、無線基地局１４Ａ２からの受信情報を拠点装置１２Ａへ転送する。
【００８７】
（５−４）地上情報制御装置１３Ｂ１は、無線基地局１４Ｂ１からの受信情報を拠点装置１２Ｂへ転送する。
【００８８】
（５−５）拠点装置１２Ａは、無線基地局１４Ａ２からの受信情報を無効と判断する。
【００８９】
（５−６）拠点装置１２Ｂは、無線基地局１４Ｂ１からの受信情報を有効と判断する。
【００９０】
（５−７）車上情報制御装置２２Ａは、車上制御装置２１Ａからの受信情報を車上無線局２３Ａ１へブロードキャスト送信する。
【００９１】
（５−８）車上情報制御装置２２Ａは、車上無線局２３Ａ１からの受信情報を車上制御装置２１Ａへ転送する。
【００９２】
すなわち、列車Ａが図７に示す状態である場合、地上側システムにおいて、拠点装置１２Ａは、どの無線基地局１４Ａ１及び１４Ａ２も車上側システムの車上無線局との接続状態でないため、無線基地局１４Ａ１及び１４Ａ２からの情報を無効と判断する。また、図７に示す状態では、拠点装置１２Ｂは、無線基地局１４Ｂ１が車上側システムの車上無線局２３Ａ１と接続状態であるため、無線基地局１４Ｂ１からの情報を有効と判断する。つまり、図７に示す状態では、地上側システムは、拠点装置１２Ｂの傘下にある無線基地局１４Ｂ１により車上側システムと無線通信を行う。
【００９３】
一方、車上側システムでは、車上無線局２３Ａ１は、地上側システムの無線基地局１４Ｂ１との接続が成立するが、車上無線局２３Ａ２は地上側システムの無線基地局との接続が成立しない。このため、車上情報制御装置２２Ａは、車上制御装置２１Ａからの情報を車上無線局２３Ａ１により地上側システムの無線基地局１４Ｂ１へ送信する。また、地上側システムからの情報は、無線基地局１４Ｂ１から車上無線局２３Ａ１が受信し、車上情報制御装置２２Ａを介して車上制御装置２１Ａへ伝送される。
【００９４】
以上のような処理を繰り返し実行することにより、列車が走行する沿線に並べて設置された複数の無線基地局に対するハンドオーバ処理が実施される。上述したシステムでは、車上側の周波数ｆ１に対応した車上無線局と周波数ｆ２に対応した車上無線局とのうち何れか一方または両方が、周波数の対応する接続可能な地上側の無線基地局と自動的に接続されるように構成されている。このため、上述のシステムでは、各車上無線局のチャンネル切替（周波数切替）に関する複雑なハンドオーバ処理が不要となる。
【００９５】
また、車上無線局の通信相手先となる無線基地局を切り替えるハンドオーバ処理には、「同一の拠点装置の傘下にある無線基地局への切替」と「異なる拠点装置の傘下にある無線基地局への切替」との２種類がある。特に後者の場合、ハンドオーバ後の無線基地局がそれまでの無線基地局群とは異なる群（異なる沿線ネットワーク）に属するため、車上側が車上無線局が１台だけであれば、前者とは扱いが異なり円滑なハンドオーバが難しいとされている。しかしながら、本実施の形態に係る列車制御システムでは、後者のように当該列車を管理する拠点装置が切り替わる場合であって、隣接する無線基地局のうち何れか一方または両方と車上無線局との接続が自動的になされるため、拠点装置の切替に絡む複雑な処理が不要となる。また、以上のような通信制御によれば、無線通信の連続性を確実に維持できるハンドオーバが可能となる。
【００９６】
また、本実施の形態に係る列車制御システムでは、車上制御装置と車上無線局とが直接接続されるのではなく、間に車上情報制御装置が挿入される形で接続されている。このため、本システムにおいて、車上制御装置の車内ネットワーク側は、固定ＩＰアドレス（固定の接続識別情報）で接続でき、車上情報制御装置の車内ネットワーク側も固定ＩＰアドレス（固定の接続識別情報）で接続できることになる。これらの固定ＩＰアドレス（固定の接続識別情報）は、列車毎に変える必要はない。これは、列車に搭載する車上制御装置および車上情報制御装置の品質管理を容易にするという特長につながる。
【００９７】
さらに、本実施の形態に係る列車制御システムでは、以下のように特長が列挙される。
【００９８】
（１）各車上無線局のチャンネル切替手続き（周波数切替手続き）が不要となる。
【００９９】
（２）チャンネルの切替（周波数切替）に伴う複雑なハンドオーバ処理が不要となる。
【０１００】
（３）無線通信の連続性を確実かつ円滑に維持できるハンドオーバが可能となる。
【０１０１】
（４）車上側システムにおいては、車上制御装置は、情報授受の相手先としての車上情報制御装置のみを意識すれば通信可能となる（つまり、地上側システムの相手先となる拠点装置を意識して通信を行う必要がない）。
【０１０２】
なお、上記実施の形態では、各列車が２種類の周波数に各々個別に対応付けた２個の車上無線局を有するシステムの構成例について説明した。ただし、各列車の車上側システムは、３種類以上（例えば３種類）の周波数に各々個別に対応付けた複数（例えば３個）の車上無線局を搭載する構成としても良い。この場合、地上側システムは、複数種類（例えば３種類）の周波数に各々個別に対応付けた複数の無線基地局と個別に接続され、かつ、拠点装置とも接続された地上側の情報制御手段を有する構成とすれば良い。
【０１０３】
以上説明したように、本実施の形態に係る列車制御システムでは、列車に搭載される車上側システムと地上側システムとの情報授受を無線伝送で行う場合に、地上側システムにおける複数の無線基地局の切替え、つまりハンドオーバを円滑かつ確実に行うことが可能となる。このような通信システムを適用した列車制御システムでは、地上側と車上側との無線通信が確実に行えるため、結果として列車走行を円滑にでき、列車走行の安全性を高めることも可能となる。
【符号の説明】
【０１０４】
１…拠点間ネットワーク（第１のネットワーク）、１１…指令所装置、２（２Ａ、２Ｂ）…沿線ネットワーク（第２のネットワーク）、１２（１２Ａ、１２Ｂ）…拠点装置（拠点手段）、１３（１３Ａ１、１３Ａ２、１３Ｂ１、１３Ｂ２）…地上情報制御装置（地上情報制御手段）、１４（１４Ａ１、１４Ａ２、１４Ｂ１、１４Ｂ２）…無線基地局（地上無線通信手段）、ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２…無線ＬＡＮ、２０（２０Ａ、２０Ｂ）…車内ネットワーク、２１（２１Ａ、２１Ｂ）…車上制御装置（車上制御手段）、２２（２２Ａ、２２Ｂ）…車上情報制御装置（車上情報制御手段）、２３（２３Ａ１、２３Ａ２、２３Ｂ１、２３Ｂ２）…車上無線局（車上無線通信手段）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車に搭載される車上システムにおいて、
前記列車の制御を司る車上制御手段と、
前記車上制御手段と車内ネットワークを介して接続される車上情報制御手段と、
前記車上情報制御手段に接続され、それぞれが地上に設置される複数の無線基地局が使用する複数種類の周波数による無線通信に対応する複数の車上無線通信手段と、
を備えて成ることを特徴とする車上システム。
【請求項２】
前記車上制御手段は、固定の接続識別情報で前記車上情報制御手段に接続される、
ことを特徴とする前記請求項１に記載の車上システム。
【請求項３】
前記車上情報制御手段は、固定の接続識別情報で前記車上制御手段に接続される、
ことを特徴とする前記請求項１又は２の何れかに記載の車上システム。
【請求項４】
路線を走行する列車との通信を行うための地上システムであって、
第１のネットワークに接続される複数の拠点手段と、
それぞれに１つの拠点手段が接続された第２のネットワークに接続される地上情報制御手段と、
前記地上情報制御手段に接続され、前記列車が走行する路線の全てを通信範囲とし、かつ、前記列車に搭載される複数の車上無線通信手段が対応する複数の複数種類の周波数での無線通信が順に行われるように設置される複数の地上無線通信手段と、を有する、
ことを特徴とする地上システム。
【請求項５】
前記拠点手段は、固定の接続識別情報で地上情報制御手段と接続される、
ことを特徴とする前記請求項４に記載の地上システム。
【請求項６】
前記地上情報制御手段は、固定の接続識別情報で拠点手段と接続される、
ことを特徴とする前記請求項４又は５に記載の地上システム。
【請求項７】
路線を走行する列車との通信を行うための地上システムと、前記列車に搭載される車上システムとを有する列車制御システムにおいて、
前記車上システムは、
前記列車の制御を司る車上制御手段と、
前記車上制御手段と車内ネットワークを介して接続される車上情報制御手段と、
前記車上情報制御手段に接続され、それぞれが地上に設置される複数の無線基地局が使用する複数種類の周波数による無線通信に対応する複数の車上無線通信手段と、を有し、
前記地上システムは、
第１のネットワークに接続される複数の拠点手段と、
それぞれに１つの拠点手段が接続された第２のネットワークに接続される地上情報制御手段と、
前記地上情報制御手段に接続され、前記列車が走行する路線の全てを通信範囲とし、かつ、前記列車に搭載される複数の車上無線通信手段が対応する複数の複数種類の周波数での無線通信が順に行われるように設置される複数の地上無線通信手段と、を有する、
ことを特徴とする列車制御システム。
【請求項１】
列車に搭載される車上システムにおいて、
前記列車の制御を司る車上制御手段と、
前記車上制御手段と車内ネットワークを介して接続される車上情報制御手段と、
前記車上情報制御手段に接続され、それぞれが地上に設置される複数の無線基地局が使用する複数種類の周波数による無線通信に対応する複数の車上無線通信手段と、
を備えて成ることを特徴とする車上システム。
【請求項２】
前記車上制御手段は、固定の接続識別情報で前記車上情報制御手段に接続される、
ことを特徴とする前記請求項１に記載の車上システム。
【請求項３】
前記車上情報制御手段は、固定の接続識別情報で前記車上制御手段に接続される、
ことを特徴とする前記請求項１又は２の何れかに記載の車上システム。
【請求項４】
路線を走行する列車との通信を行うための地上システムであって、
第１のネットワークに接続される複数の拠点手段と、
それぞれに１つの拠点手段が接続された第２のネットワークに接続される地上情報制御手段と、
前記地上情報制御手段に接続され、前記列車が走行する路線の全てを通信範囲とし、かつ、前記列車に搭載される複数の車上無線通信手段が対応する複数の複数種類の周波数での無線通信が順に行われるように設置される複数の地上無線通信手段と、を有する、
ことを特徴とする地上システム。
【請求項５】
前記拠点手段は、固定の接続識別情報で地上情報制御手段と接続される、
ことを特徴とする前記請求項４に記載の地上システム。
【請求項６】
前記地上情報制御手段は、固定の接続識別情報で拠点手段と接続される、
ことを特徴とする前記請求項４又は５に記載の地上システム。
【請求項７】
路線を走行する列車との通信を行うための地上システムと、前記列車に搭載される車上システムとを有する列車制御システムにおいて、
前記車上システムは、
前記列車の制御を司る車上制御手段と、
前記車上制御手段と車内ネットワークを介して接続される車上情報制御手段と、
前記車上情報制御手段に接続され、それぞれが地上に設置される複数の無線基地局が使用する複数種類の周波数による無線通信に対応する複数の車上無線通信手段と、を有し、
前記地上システムは、
第１のネットワークに接続される複数の拠点手段と、
それぞれに１つの拠点手段が接続された第２のネットワークに接続される地上情報制御手段と、
前記地上情報制御手段に接続され、前記列車が走行する路線の全てを通信範囲とし、かつ、前記列車に搭載される複数の車上無線通信手段が対応する複数の複数種類の周波数での無線通信が順に行われるように設置される複数の地上無線通信手段と、を有する、
ことを特徴とする列車制御システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１６６３６１（Ｐ２０１１−１６６３６１Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５５９８（Ｐ２０１０−２５５９８）
【出願日】平成２２年２月８日（２０１０．２．８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月８日（２０１０．２．８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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