列車制御信号の構造と信号送信装置と車上演算処理装置及び列車制御方法
【課題】相互乗り入れ線区でアナログ信号方式の在来列車とデジタル信号方式の新式列車のいずれにも地上から情報を伝送して制御する。
【解決手段】地上の送信器４ｂは先行列車２の位置等により変化する変化情報を有する主信号デジタル変調波を従来のＡＴＣ信号に使用されているアナログ信号波により振幅変調して生成した主信号デジタル・アナログ信号波と、該当する区間の線路勾配等の線路構造に関する情報と臨時速度制限情報等の固定情報からなる副信号デジタル変調波を従来のＡＴＣ信号に使用されているアナログ信号波により振幅変調して生成した副信号デジタル・アナログ信号波とを組み合わせて列車制御信号波を構成して軌道回路２Ｔに送信する。
【解決手段】地上の送信器４ｂは先行列車２の位置等により変化する変化情報を有する主信号デジタル変調波を従来のＡＴＣ信号に使用されているアナログ信号波により振幅変調して生成した主信号デジタル・アナログ信号波と、該当する区間の線路勾配等の線路構造に関する情報と臨時速度制限情報等の固定情報からなる副信号デジタル変調波を従来のＡＴＣ信号に使用されているアナログ信号波により振幅変調して生成した副信号デジタル・アナログ信号波とを組み合わせて列車制御信号波を構成して軌道回路２Ｔに送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地上から列車に対して送信する列車制御信号波の構造と主副デジタル・アナログ信号送信装置と主副デジタル・アナログ信号受信演算装置及び列車制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
列車の速度を自動的に制限速度以下に制御するため、先行列車の位置と進路の条件等により定まる停止目標位置と現在の在線位置で定められた列車制御信号（ＡＴＣ信号）を地上から列車に伝送し、車上装置は受信したＡＴＣ信号から算出される停止目標位置までの照査速度パターンに基づき連続的に列車を減速するようにしている。
【０００３】
この地上から列車に伝送する従来の列車制御信号は、例えば非特許文献１等に示すように、２つのＡＦ周波数帯よりなる主信号と副信号をそれぞれ振幅変調して組み合わせたアナログ信号方式と、例えば特許文献１に示すように、単独の周波数をＭＳＫ(Minimum Shift Keying)変調等のデジタル変調したデジタル信号方式が使用されている。
【０００４】
また、地上から列車に伝送する情報量を拡大して列車性能に応じて停止点まで連続して速度制御を行うため車上主体制御方式への移行が進められている。この車上主体制御の列車速度制御方式は、非特許文献２等に示すように、車上装置は、地上から軌道回路等の伝送路を介して送信された列車制御信号を受信して解読した信号現示情報等の安全を確保するための列車制御情報と、ＲＯＭ等の車上不揮発性記憶媒体に登録された線路勾配や曲線半径等の固定情報とにより先行列車までの最適列車速度を演算し、演算した最適列車速度により列車制御を行っている。
【０００５】
さらに、車上装置は、地上から軌道回路等の伝送路を介して送信された列車制御信号を受信して解読した信号現示情報等の安全を確保するための列車制御情報と、軌道回路等の伝送路を介した伝送以前に、トランスポンダ等の情報伝送装置により伝送された線路勾配や曲線半径等の固定情報とにより先行列車までの最適列車速度を演算し、演算した最適列車速度により列車制御を行う列車制御方式も採用されている。
【０００６】
また、地上から軌道回路等の伝送路を介して送信した先行列車位置や進路開通等により変化する変化情報と、線路勾配や曲線半径等の線路構造に関する固定情報と工事等に伴う臨時速度制限情報等の情報よりなる信号を車上装置で受信して解読し、解読した安全を確保するための列車制御情報と線路勾配や曲線半径等の列車間隔をより短くするために有効な列車制御情報とにより演算して得られた先行列車までの最適列車速度により列車制御を行う列車制御方式も採用されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これまで使用していたアナログ信号方式からデジタル信号方式に移行するに当たっては、アナログ信号とは異なる周波数帯域のデジタル信号を新たに選択する必要があるが、例えば相互乗り入れ線区においては、乗り入れ線区で使用されている列車制御周波数を避ける必要があるため、新たな周波数帯域の選定は困難であった。また、アナログ信号とデジタル信号波を重畳して送信する場合、車上装置は両信号を同時に受信して復調する必要があり、地上と車上の送受信器等の機器が増大してしまう。
【０００８】
これを避けるためにアナログ信号の使用周波数帯をデジタル信号に転用して地上設備と車上設備を一斉にデジタル信号方式に切り換える方法を採用すると、相互乗り入れ線区を走行する全ての車両と全ての地上設備を一斉にアナログ信号方式からデジタル信号方式に交換する必要があり、設備の切り換えに多くの費用が必要であるとともに新方式の試験のためにデジタル信号方式の使用開始前から繰り返して切り換える必要があり、その作業が容易でない等の問題がある。
【０００９】
また、相互乗り入れ線区の一部の線区でアナログ信号方式からデジタル信号方式に切り換え、他の線区でアナログ信号方式からデジタル信号方式に切り換えない場合は、相互乗り入れ線区を走行する全ての車両にアナログ信号方式とデジタル信号方式の両機能を有する車上設備を搭載するか、全ての車両をアナログ信号方式とデジタル信号方式の両機能を有する車上設備を搭載した車両に交換しないと、相互乗り入れ線区を走行できなくなってしまうという問題がある。
【００１０】
また、地上から軌道回路等の伝送路を介して送信されて解読した信号現示情報等の安全を確保するための列車制御情報と車上不揮発性記憶媒体に登録された線路勾配や曲線半径等の情報とにより先行列車までの最適列車速度を演算する列車速度制御方式は、線路改修等による線路勾配や曲線半径等の固定情報が変更になった場合、車上不揮発性記憶媒体に登録した制御データを、変更箇所を走行する全車両一斉に変更するとともに、その変更した内容を確認する必要があり、車上不揮発性記憶媒体の書換えが容易でないという問題がある。
【００１１】
また、線路勾配や曲線半径等の固定情報をトランスポンダ等の情報伝送装置により車上装置に送信する方式では、トランスポンダ等の情報伝送装置を多く設備する必要があり、設備量が増大するという問題がある。
【００１２】
さらに、先行列車位置や進路開通等により変化する変化情報とともに線路勾配や曲線半径等の線路構造に関する固定情報と工事等に伴う臨時速度制限情報等の情報を軌道回路等の伝送路を介して送信する方式では、軌道回路等の伝送路の信号伝送速度に比べて送信する列車制御信号が長くなり、信号伝送時間が長くなって、その間の列車制御が不可能になり列車が走行できなくなってしまうという問題がある。
【００１３】
この発明は、このような問題を解消し、既存のアナログ信号方式をデジタル信号方式に変更する場合において、相互乗り入れ線区の一部の線区でアナログ信号方式からデジタル信号方式に切り換え、他の線区でアナログ信号方式からデジタル信号方式に切り換えない場合であっても、新たな周波数帯域を選定する必要なしでアナログ信号方式の在来列車とデジタル信号方式の新式列車のいずれにも地上から情報を伝送して制御することができるとともに、簡単な構成で軌道回路等の伝送路の信号伝送速度に比べて送信する列車制御信号が長くなっても確実に列車の速度を最適に制御することができる列車制御信号の構造と信号送信装置と車上演算処理装置及び列車制御方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明の列車制御信号の構造は、二つのＡＦ周波数帯よりなる主信号アナログ変調波と副信号アナログ変調波により主信号デジタル変調波と副信号デジタル変調波を２／３程度の変調度で振幅変調した主信号デジタル・アナログ信号と副信号デジタル・アナログ信号を組み合わせ、前記主信号デジタル・アナログ信号のデジタル情報を先行列車の位置や進路開通等により変化する変化情報とし、前記副信号デジタル・アナログ信号のデジタル情報を線路勾配や曲線半径等の線路構造に関する情報と臨時速度制限情報等の固定情報とすることを特徴とする。
【００１５】
この発明の信号送信装置は、デジタル変調された主信号デジタル変調波を生成する主信号デジタル変調波生成部と、所定周波数のアナログ変調波を発生する主信号アナログ変調波発生部と、主信号デジタル変調波生成部で生成した主信号デジタル変調波を主信号アナログ変調波発生部で発生した主信号アナログ変調波で振幅変調する主信号振幅変調部とからなる主信号デジタル・アナログ信号生成部と、デジタル変調された副信号デジタル変調波を生成する副信号デジタル変調波生成部と、所定周波数のアナログ変調波を発生する副信号アナログ変調波発生部と、副信号デジタル変調波生成部で生成した副信号デジタル変調波を副信号アナログ変調波発生部で発生した副信号アナログ変調波で振幅変調する副信号振幅変調部とからなる副信号デジタル・アナログ信号生成部と、前記主信号デジタル・アナログ信号生成部で生成した主信号デジタル・アナログ信号と前記副信号デジタル・アナログ信号生成部で生成した副信号デジタル・アナログ信号を組み合わせて列車制御信号を生成する主副デジタル・アナログ信号組合せ部と、前記主副デジタル・アナログ信号組合せ部で組み合わせた列車制御信号を軌道回路に送信する送信部を有することを特徴とする。
【００１６】
この発明の車上受信演算装置は、前記信号送信装置から送信された列車制御信号を受信する車上受信演算装置であって、前記信号送信装置から送信された列車制御信号を主副アナログ信号と主副デジタル信号に分離するデジタル・アナログ信号分離部と、前記デジタル・アナログ信号分離部で分離した主副アナログ信号を復調するアナログ復調部と、復調した主副アナログ信号を解読して許容走行速度を決定するアナログ演算処理部と、前記デジタル・アナログ信号分離部で分離した主副デジタル信号を復調するデジタル復調部と、復調した主副デジタル信号を解読して許容走行速度を演算するデジタル演算処理部と、前記アナログ演算処理部と前記デジタル演算処理部からの許容走行速度を比較して列車の許容速度を決定し、決定した許容速度と列車の実走行速度とを照査する速度照査部とを有することを特徴とする。
【００１７】
この発明の列車制御方法は、二つのＡＦ周波数帯よりなる主信号アナログ変調波と副信号アナログ変調波により主信号デジタル変調波と副信号デジタル変調波を２／３程度の変調度で振幅変調した主信号デジタル・アナログ信号と副信号デジタル・アナログ信号を組み合わせ、前記主信号デジタル・アナログ信号のデジタル情報を先行列車の位置や進路開通等により変化する変化情報とし、前記副信号デジタル・アナログ信号のデジタル情報を線路勾配や曲線半径等の線路構造に関する情報と臨時速度制限情報等の固定情報とする列車制御信号を地上から列車に送信し、列車の車上では受信した列車制御信号を主副アナログ信号と主副デジタル信号に分離し、分離した主副アナログ信号を復調し、復調した主副アナログ信号を解読して許容走行速度を決定するとともに分離した主副デジタル信号を復調し、復調した主副デジタル信号を解読して許容走行速度を演算し、主副アナログ信号を解読して決定した許容走行速度と主副デジタル信号を解読して演算した許容走行速度を比較して列車の許容速度を決定し、決定した許容速度と列車の実走行速度とを照査して列車の速度を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
この発明は、先行列車の位置や進路開通等により変化する変化情報を有する主信号デジタル変調波を従来のアナログ方式のＡＴＣ信号に使用されているアナログ信号波により振幅変調して生成した主信号デジタル・アナログ信号波と、該当する区間の線路勾配や曲線半径等の線路構造に関する情報と臨時速度制限情報等の固定情報からなる副信号デジタル変調波を従来のＡＴＣ信号に使用されているアナログ信号波により振幅変調して生成した副信号デジタル・アナログ信号波とを組み合わせて列車制御信号波を構成したから、アナログ信号方式の機能を有する在来列車とデジタル信号方式の機能を有する新式列車のいずれでも列車制御信号を受信して列車制御を行うことができる。
【００１９】
また、新たな周波数帯域を選定する必要もなく、相互乗り入れ線区の一部の線区でアナログ信号方式からデジタル・アナログ信号方式に切り換え、他の線区でアナログ信号方式からデジタル・アナログ信号方式に切り換えない場合であってもアナログ信号方式の機能のみの車上装置とデジタル・アナログ信号方式の機能を有する車上装置のいずれでも相互乗り入れをしている各線区の地上から送信している列車制御信号を受信することができる。
【００２０】
さらに、列車制御信号のデジタル信号に先行列車の位置や進路開通等により変化する変化情報と、線路勾配や曲線半径等の線路構造に関する情報と臨時速度制限情報等の固定情報を含むから、線路改修等により固定情報が変更になった場合でも、その部分に該当する地上装置の情報を変更して試験して確認するだけで良く、固定情報を容易に変更することができる。
【００２１】
また、線路勾配や曲線半径等の線路構造に関する情報と臨時速度制限情報等の固定情報を送信するトランスポンダ等の情報伝送装置を設ける必要はなく、設備費を低減することができる。
【００２２】
さらに、列車制御信号の電文の長さが制約される軌道回路を介して列車制御信号を伝送する場合であっても、速度制御等の制約が少ない軌道回路進入直後は、列車制御信号に含まれるデジタル信号の変化情報を受信して必要最小の列車速度等の列車制御を行い、先行列車等の速度制約点に近づくまでの間に列車制御信号に含まれる固定情報を受信して線路勾配や曲線半径等に基づく最適列車制御に切り換えることにより合理的な列車制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】地上と列車間の情報伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図２】地上装置の送信器の構成を示すブロック図である。
【図３】車上装置の構成を示すブロック図である。
【図４】地上装置の送信器で生成する列車制御信号波の構成を示す模式図である。
【図５】地上装置の送信器で送信するデジタル信号のフレーム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、地上と列車との間で列車制御信号等の情報を授受する情報伝送システムの構成を示すブロック図である。図に示すように、情報伝送システムは、地上装置１と列車２に搭載した車上装置３を有し、地上装置１で列車１の位置を検知して列車１に対して速度制御信号等を伝送して列車１の速度を制限速度以下に制御する。
【００２５】
地上装置１は、各軌道回路１Ｔ〜４Ｔの列車進出側の境界に接続された送信器４ａ〜４ｃと、各軌道回路１Ｔ〜４Ｔの列車進入側の境界に接続された受信器５ａ〜５ｄと、先行列車の位置や進路開通等により変化する変化情報を送信器４ａ〜４ｃに送る条件連絡回路６及び各軌道回路１Ｔ〜４Ｔの区間の線路勾配や曲線半径等の線路構造に関する情報や臨時速度制限情報等の情報（以下、固定情報という）が登録されている固定情報登録部７を有する。
【００２６】
送信器４ａ〜４ｃは、図２のブロック図に示すように、主信号デジタル・アナログ信号生成部８と副信号デジタル・アナログ信号生成部９と主副デジタル・アナログ信号組合せ部１０及び送信部１１を有する。
【００２７】
主信号デジタル・アナログ信号生成部８は、主信号アナログ変調波発生部１０と主信号デジタル変調波生成部１１及び主信号振幅変調部１２を有する。主信号アナログ変調波発生部１０は条件連絡回路６を介して送られる変化情報から、例えば下記表に示すように、速度情報に対応した主信号の信号周波数とする主信号アナログ変調波を発生する。
【００２８】
【表１】
【００２９】
主信号デジタル変調波生成部１１は条件連絡回路６を介して送られる変化情報からなる主信号デジタル変調波を生成する。主信号振幅変調部１２は主信号デジタル変調波生成部１１で生成した主信号デジタル変調波を主アナログ変調波発生部１０で発生した主信号アナログ変調波により２／３程度の変調度で振幅変調して主信号デジタル・アナログ信号波を生成する。
【００３０】
副信号デジタル・アナログ信号生成部９は、副信号アナログ変調波発生部１３と副信号デジタル変調波生成部１４及び副信号振幅変調部１５を有する。副信号アナログ変調波発生部１３は条件連絡回路６を介して送られる変化情報から速度情報に対応した副信号の信号周波数とする副信号アナログ変調波を発生する。副信号デジタル変調波生成部１４は固定情報登録部７に登録されている固定情報を読み出して副信号デジタル変調波を生成する。副信号振幅変調部１５は副信号デジタル変調波生成部１４で生成した副信号デジタル変調波を副信号アナログ変調波発生部１３で発生した副信号アナログ変調波により２／３程度の変調度で振幅変調して副信号デジタル・アナログ信号波を生成する。
【００３１】
主副デジタル・アナログ信号組合せ部１０は主信号振幅変調部１２で生成した主信号デジタル・アナログ波と副信号振幅変調部１５で生成した副信号デジタル・アナログ波を組み合わせて列車制御信号波を生成する。送信部１１は主副デジタル・アナログ信号組合せ部１０で生成した列車制御信号波を各軌道回路１Ｔ〜４Ｔに送信する。受信器４は各軌道回路１Ｔ〜４Ｔに送信されている列車制御信号波の受信の有無により、該当する軌道回路に列車２が在線するか否を検出する。
【００３２】
相互乗り入れ線区で一部の線区は地上装置１をアナログ信号方式からデジタル・アナログ信号方式に切り換え、他の線区ではアナログ信号方式の地上装置を使用している場合がある。この相互乗り入れ線区で従来のアナログ信号方式の機能を有して相互乗り入れ線区を走行する列車２の車上装置３は、図３（ａ）のブロック図に示すように、受信器１６とアナログ演算処理部１７と速度照査部１８及び速度制御部１９を有する。受信器１６は受信部２０とアナログ復調部２１を有する。受信部２０は車上子２２を介して軌道回路１Ｔ〜４Ｔに送信されている列車制御信号波を受信する。アナログ復調部２１は受信部２０で受信した列車制御信号波の主信号アナログ変調波と副信号アナログ変調波を復調する。アナログ演算処理部１７はアナログ復調部２１で復調したアナログ信号の主信号と副信号を解読して許容走行速度を決定する。速度照査部１７はアナログ演算処理部１７で決定した許容走行速度と列車２の速度とを照合して照査する。速度制御部１８は速度照査部１７の照査結果によりブレーキ装置等を制御して列車２の速度が制限速度以下になるように制御する。
【００３３】
また、相互乗り入れ線区で一部の線区は地上装置１をアナログ信号方式からデジタル・アナログ信号方式に切り換え、他の線区では地上装置１をアナログ信号方式としている場合、デジタル・アナログ信号方式の機能を有し、相互乗り入れ線区を走行する列車２の車上装置３ａは、図３（ｂ）のブロック図に示すように、受信器１６ａとアナログ演算処理部１７とデジタル演算処理部２３と速度照査部１８ａ及び速度制御部１９を有する。受信器１６ａは受信部２０とデジタル・アナログ信号分離部２４とアナログ復調部２１及びデジタル復調部２４を有する。受信部２０は車上子２２を介して軌道回路１Ｔ〜４Ｔに送信されている列車制御信号波を受信する。デジタル・アナログ信号分離部２４は受信部２０で受信した列車制御信号波をアナログ変調波とデジタル変調波を分離し、分離したアナログ変調波をアナログ復調部２１に出力し、デジタル変調波をデジタル復調部２５に出力する。アナログ復調部２１はデジタル・アナログ信号分離部２４から入力する主信号アナログ変調波と副信号アナログ変調波を復調する。アナログ演算処理部１７はアナログ復調部２１で復調したアナログ信号の主信号と副信号を解読して許容走行速度を決定する。デジタル復調部２５はデジタル・アナログ信号分離部２４から入力する主信号デジタル変調波と副信号デジタル変調波を復調する。デジタル演算処理部２３はデジタル復調部２５で復調したデジタル信号に含まれる変化情報と固定情報を参照して列車２の速度パターンを作成する。速度照査部１８ａはアナログ演算処理部１７で決定した許容走行速度又はデジタル演算処理部１７で作成した速度パターンで示す速度のいずれかと列車２の速度とを照合して照査する。速度制御部１９は速度照査部１８ａの照査結果によりブレーキ装置等を制御して列車２の速度が制限速度以下になるように制御する。
【００３４】
この地上装置１の送信器４ｂから列車制御信号波を列車２が在線する軌道回路２Ｔに送信して車上装置３で受信して列車２の速度を制御するときの伝送状態を図４の波形図を参照して説明する。
【００３５】
軌道回路２Ｔに接続された２Ｔ送信器４ｂの主信号アナログ変調波発生部１０は先行列車の位置や進路開通等により変化する変化情報に応じた主信号周波数のアナログ変調波３１を生成して主信号振幅変調部１２に出力する。主信号デジタル変調波生成部１１は先行列車の位置や進路開通等により変化する変化情報に応じた主信号デジタル変調波３０を生成して主信号振幅変調部１２に出力する。主信号振幅変調部１２は主信号デジタル変調波生成部１２から入力した主信号デジタル変調波３０を主信号アナログ変調波発生部１０から入力するアナログ変調波３１により２／３程度の変調度で振幅変調して主信号デジタル・アナログ信号波３２を主副デジタル・アナログ信号組合せ部１０に出力する。
【００３６】
副信号アナログ変調波発生部１３は先行列車の位置や進路開通等により変化する変化情報に応じた副信号周波数のアナログ変調波を生成して副信号振幅変調部１５に出力する。副信号デジタル変調波生成部１４は固定情報登録部７に登録された線路勾配や曲線半径等の線路構造に関する情報と臨時速度制限情報等の固定情報に応じた副信号デジタル変調波を生成して副信号振幅変調部１５に出力する。副信号振幅変調部１５は副信号デジタル変調波生成部１４から入力した副信号デジタル変調波を副信号アナログ変調波発生部１３から入力するアナログ変調波により２／３程度の変調度で振幅変調して副信号デジタル・アナログ信号波を主副デジタル・アナログ信号組合せ部１０に出力する。
【００３７】
主副デジタル・アナログ信号組合せ部１０は主信号振幅変調部１２から入力した主信号デジタル・アナログ信号波と副信号振幅変調部１５から入力した副信号デジタル・アナログ信号波を組み合わせて、列車制御信号波を生成して送信部１１に出力する。送信部１１は主副デジタル・アナログ信号組合せ部１０から入力した列車制御信号波を軌道回路２Ｔに送信する。この列車制御信号波に含まれるデジタル信号４０は、図５に示すように、先行列車位置等の変化情報を有する主信号デジタル信号４１と線路構造等に関する固定情報を有する副信号デジタル信号４２をそれぞれ連続して生成されている。
【００３８】
軌道回路２Ｔに接続された受信器５ｂは軌道回路２Ｔに送信されている列車制御信号波４０を受信することにより軌道回路２Ｔに列車２が在線していないことを検知し、軌道回路２Ｔに列車２が進入して送信されて列車制御信号波を受信しなくなると軌道回路２Ｔに列車２が在線したことを検知する。
【００３９】
相互乗り入れ線区のデジタル・アナログ信号方式の軌道回路２Ｔにアナログ信号方式の機能を有する列車２が在線して車上装置３の受信器１６で軌道回路２Ｔに送信されている列車制御信号波を車上子２１から受信すると、受信した列車制御信号波のアナログ変調波をアナログ復調部２１で復調してアナログ演算処理部１７に出力する。アナログ演算処理部１７はアナログ復調部２１で復調したアナログ信号の主信号と副信号を解読して許容走行速度を決定する。速度照査部１８はアナログ演算処理部１７で決定した許容走行速度と列車２の速度とを照合して照査し、速度制御部１９は速度照査部１８で照査した結果によりブレーキ装置等を制御して列車２の速度が制限速度以下になるように制御する。
【００４０】
また、軌道回路２Ｔにデジタル・アナログ信号方式の機能を有する列車２が在線して車上装置３ａの受信器１６ａで軌道回路２Ｔに送信されている列車制御信号波を車上子２１から受信して受信した列車制御信号波をデジタル・アナログ信号分離部２４に出力すると、デジタル・アナログ信号分離部２４は受信した列車制御信号波をアナログ変調波とデジタル変調波を分離し、分離したアナログ変調波をアナログ復調部２１に出力し、デジタル変調波をデジタル復調部２５に出力する。アナログ復調部２１は入力した主信号アナログ変調波と副信号アナログ変調波を復調し、アナログ演算処理部１７はアナログ復調部２１で復調したアナログ信号の主信号と副信号を解読して許容走行速度を決定する。デジタル復調部２５は入力した主信号デジタル変調波と副信号デジタル変調波を復調し、デジタル演算処理部２３はデジタル復調部２５で復調したデジタル信号４０に含まれる変化情報と固定情報を参照して列車２の速度パターンを作成する。速度照査部１８ａはアナログ演算処理部１７で決定した許容走行速度とデジタル演算処理部１７で作成した速度パターンで示す速度を比較し、アナログ演算処理部１７で決定した許容走行速度とデジタル演算処理部１７で作成した速度パターンのいずれかの速度と列車２の速度とを照合して照査し、速度制御部１９は速度照査部１８ａの照査結果によりブレーキ装置等を制御して列車２の速度が制限速度以下になるように制御する。
【００４１】
このデジタル・アナログ信号方式の機能を有する列車２が相互乗り入れ線区のアナログ信号方式の軌道回路に在線すると、地上から送信する列車制御信号波にはデジタル信号波が含まれていないため、アナログ演算処理部１７で決定した許容走行速度により列車２の速度を制御する。
【００４２】
このようにしてアナログ信号方式の機能を有する車上装置３を搭載した在来列車２とデジタル・アナログ信号方式の機能を有する新式列車２のいずれでも送信器４ｂから送信する列車制御信号波４０を受信して最適列車制御を行なうことができる。また、新たな周波数帯域を選定する必要もなく、相互乗り入れ線区の一部の線区でアナログ信号方式からデジタル・アナログ信号方式に切り換え、他の線区でアナログ信号方式からデジタル・アナログ信号方式に切り換えない場合であってもアナログ信号方式の機能のみの車上装置３とデジタル・アナログ信号方式の機能を有する車上装置３ａとのいずれも相互乗り入れをしている各線区の地上から送信している列車制御信号波を受信することができる。
【００４３】
また、列車制御信号波のデジタル信号４０に先行列車の位置や進路開通等により変化する変化情報と、線路勾配や曲線半径等の線路構造に関する情報と臨時速度制限情報等の固定情報を含むから、線路改修等により固定情報が変更になった場合でも、固定情報登録部７のその部分に該当する情報を変更して試験して確認するだけで良く、固定情報を容易に変更することができる。また、線路勾配や曲線半径等の線路構造に関する情報と臨時速度制限情報等の固定情報を送信するトランスポンダ等の情報伝送装置を設ける必要はなく、設備費を低減することができる。
【００４４】
また、列車制御信号波の電文の長さが制約される軌道回路を介して列車制御信号波を伝送する場合であっても、速度制御等の制約が少ない軌道回路進入直後は、列車制御信号波に含まれるデジタル信号４０の主信号デジタル信号４１を受信して必要最小の列車速度等の列車制御を行い、先行列車等の速度制約点に近づくまでの間に列車制御信号波に含まれる副信号デジタル信号４２を受信して線路勾配や曲線半径等に基づく最適列車制御に切り換えることにより合理的な列車制御を行うことができる。
【符号の説明】
【００４５】
１；地上装置、２；列車、３；車上装置、４；送信器、５；受信器、
６；条件連絡回路、７；固定情報登録部、８；主信号デジタル・アナログ信号生成部、
９；副信号デジタル・アナログ信号生成部、１０；主信号アナログ変調波発生部、
１１；主信号デジタル変調波生成部、１２；主信号振幅変調部、
１３；副信号アナログ変調波発生部、１４；副信号デジタル変調波発生部、
１５；副信号振幅変調部、１６；受信器、１７；アナログ演算処理部、
１８；速度照査部、１９；速度制御部、２０；受信部、２１；アナログ復調部、
２２；車上子、２３；デジタル演算処理部、２４；デジタル・アナログ信号分離部、
２５；デジタル復調部。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４６】
【特許文献１】特開２００１−２１９８４９号公報
【非特許文献】
【００４７】
【非特許文献１】鉄道と電気技術 平成１９年３月 （社）日本鉄道電気技術協会発行 第７７頁〜第８３頁。
【非特許文献２】鉄道と電気技術 平成１９年５月 （社）日本鉄道電気技術協会発行 第７１頁〜第７６頁。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地上から列車に対して送信する列車制御信号波の構造と主副デジタル・アナログ信号送信装置と主副デジタル・アナログ信号受信演算装置及び列車制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
列車の速度を自動的に制限速度以下に制御するため、先行列車の位置と進路の条件等により定まる停止目標位置と現在の在線位置で定められた列車制御信号（ＡＴＣ信号）を地上から列車に伝送し、車上装置は受信したＡＴＣ信号から算出される停止目標位置までの照査速度パターンに基づき連続的に列車を減速するようにしている。
【０００３】
この地上から列車に伝送する従来の列車制御信号は、例えば非特許文献１等に示すように、２つのＡＦ周波数帯よりなる主信号と副信号をそれぞれ振幅変調して組み合わせたアナログ信号方式と、例えば特許文献１に示すように、単独の周波数をＭＳＫ(Minimum Shift Keying)変調等のデジタル変調したデジタル信号方式が使用されている。
【０００４】
また、地上から列車に伝送する情報量を拡大して列車性能に応じて停止点まで連続して速度制御を行うため車上主体制御方式への移行が進められている。この車上主体制御の列車速度制御方式は、非特許文献２等に示すように、車上装置は、地上から軌道回路等の伝送路を介して送信された列車制御信号を受信して解読した信号現示情報等の安全を確保するための列車制御情報と、ＲＯＭ等の車上不揮発性記憶媒体に登録された線路勾配や曲線半径等の固定情報とにより先行列車までの最適列車速度を演算し、演算した最適列車速度により列車制御を行っている。
【０００５】
さらに、車上装置は、地上から軌道回路等の伝送路を介して送信された列車制御信号を受信して解読した信号現示情報等の安全を確保するための列車制御情報と、軌道回路等の伝送路を介した伝送以前に、トランスポンダ等の情報伝送装置により伝送された線路勾配や曲線半径等の固定情報とにより先行列車までの最適列車速度を演算し、演算した最適列車速度により列車制御を行う列車制御方式も採用されている。
【０００６】
また、地上から軌道回路等の伝送路を介して送信した先行列車位置や進路開通等により変化する変化情報と、線路勾配や曲線半径等の線路構造に関する固定情報と工事等に伴う臨時速度制限情報等の情報よりなる信号を車上装置で受信して解読し、解読した安全を確保するための列車制御情報と線路勾配や曲線半径等の列車間隔をより短くするために有効な列車制御情報とにより演算して得られた先行列車までの最適列車速度により列車制御を行う列車制御方式も採用されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これまで使用していたアナログ信号方式からデジタル信号方式に移行するに当たっては、アナログ信号とは異なる周波数帯域のデジタル信号を新たに選択する必要があるが、例えば相互乗り入れ線区においては、乗り入れ線区で使用されている列車制御周波数を避ける必要があるため、新たな周波数帯域の選定は困難であった。また、アナログ信号とデジタル信号波を重畳して送信する場合、車上装置は両信号を同時に受信して復調する必要があり、地上と車上の送受信器等の機器が増大してしまう。
【０００８】
これを避けるためにアナログ信号の使用周波数帯をデジタル信号に転用して地上設備と車上設備を一斉にデジタル信号方式に切り換える方法を採用すると、相互乗り入れ線区を走行する全ての車両と全ての地上設備を一斉にアナログ信号方式からデジタル信号方式に交換する必要があり、設備の切り換えに多くの費用が必要であるとともに新方式の試験のためにデジタル信号方式の使用開始前から繰り返して切り換える必要があり、その作業が容易でない等の問題がある。
【０００９】
また、相互乗り入れ線区の一部の線区でアナログ信号方式からデジタル信号方式に切り換え、他の線区でアナログ信号方式からデジタル信号方式に切り換えない場合は、相互乗り入れ線区を走行する全ての車両にアナログ信号方式とデジタル信号方式の両機能を有する車上設備を搭載するか、全ての車両をアナログ信号方式とデジタル信号方式の両機能を有する車上設備を搭載した車両に交換しないと、相互乗り入れ線区を走行できなくなってしまうという問題がある。
【００１０】
また、地上から軌道回路等の伝送路を介して送信されて解読した信号現示情報等の安全を確保するための列車制御情報と車上不揮発性記憶媒体に登録された線路勾配や曲線半径等の情報とにより先行列車までの最適列車速度を演算する列車速度制御方式は、線路改修等による線路勾配や曲線半径等の固定情報が変更になった場合、車上不揮発性記憶媒体に登録した制御データを、変更箇所を走行する全車両一斉に変更するとともに、その変更した内容を確認する必要があり、車上不揮発性記憶媒体の書換えが容易でないという問題がある。
【００１１】
また、線路勾配や曲線半径等の固定情報をトランスポンダ等の情報伝送装置により車上装置に送信する方式では、トランスポンダ等の情報伝送装置を多く設備する必要があり、設備量が増大するという問題がある。
【００１２】
さらに、先行列車位置や進路開通等により変化する変化情報とともに線路勾配や曲線半径等の線路構造に関する固定情報と工事等に伴う臨時速度制限情報等の情報を軌道回路等の伝送路を介して送信する方式では、軌道回路等の伝送路の信号伝送速度に比べて送信する列車制御信号が長くなり、信号伝送時間が長くなって、その間の列車制御が不可能になり列車が走行できなくなってしまうという問題がある。
【００１３】
この発明は、このような問題を解消し、既存のアナログ信号方式をデジタル信号方式に変更する場合において、相互乗り入れ線区の一部の線区でアナログ信号方式からデジタル信号方式に切り換え、他の線区でアナログ信号方式からデジタル信号方式に切り換えない場合であっても、新たな周波数帯域を選定する必要なしでアナログ信号方式の在来列車とデジタル信号方式の新式列車のいずれにも地上から情報を伝送して制御することができるとともに、簡単な構成で軌道回路等の伝送路の信号伝送速度に比べて送信する列車制御信号が長くなっても確実に列車の速度を最適に制御することができる列車制御信号の構造と信号送信装置と車上演算処理装置及び列車制御方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明の列車制御信号の構造は、二つのＡＦ周波数帯よりなる主信号アナログ変調波と副信号アナログ変調波により主信号デジタル変調波と副信号デジタル変調波を２／３程度の変調度で振幅変調した主信号デジタル・アナログ信号と副信号デジタル・アナログ信号を組み合わせ、前記主信号デジタル・アナログ信号のデジタル情報を先行列車の位置や進路開通等により変化する変化情報とし、前記副信号デジタル・アナログ信号のデジタル情報を線路勾配や曲線半径等の線路構造に関する情報と臨時速度制限情報等の固定情報とすることを特徴とする。
【００１５】
この発明の信号送信装置は、デジタル変調された主信号デジタル変調波を生成する主信号デジタル変調波生成部と、所定周波数のアナログ変調波を発生する主信号アナログ変調波発生部と、主信号デジタル変調波生成部で生成した主信号デジタル変調波を主信号アナログ変調波発生部で発生した主信号アナログ変調波で振幅変調する主信号振幅変調部とからなる主信号デジタル・アナログ信号生成部と、デジタル変調された副信号デジタル変調波を生成する副信号デジタル変調波生成部と、所定周波数のアナログ変調波を発生する副信号アナログ変調波発生部と、副信号デジタル変調波生成部で生成した副信号デジタル変調波を副信号アナログ変調波発生部で発生した副信号アナログ変調波で振幅変調する副信号振幅変調部とからなる副信号デジタル・アナログ信号生成部と、前記主信号デジタル・アナログ信号生成部で生成した主信号デジタル・アナログ信号と前記副信号デジタル・アナログ信号生成部で生成した副信号デジタル・アナログ信号を組み合わせて列車制御信号を生成する主副デジタル・アナログ信号組合せ部と、前記主副デジタル・アナログ信号組合せ部で組み合わせた列車制御信号を軌道回路に送信する送信部を有することを特徴とする。
【００１６】
この発明の車上受信演算装置は、前記信号送信装置から送信された列車制御信号を受信する車上受信演算装置であって、前記信号送信装置から送信された列車制御信号を主副アナログ信号と主副デジタル信号に分離するデジタル・アナログ信号分離部と、前記デジタル・アナログ信号分離部で分離した主副アナログ信号を復調するアナログ復調部と、復調した主副アナログ信号を解読して許容走行速度を決定するアナログ演算処理部と、前記デジタル・アナログ信号分離部で分離した主副デジタル信号を復調するデジタル復調部と、復調した主副デジタル信号を解読して許容走行速度を演算するデジタル演算処理部と、前記アナログ演算処理部と前記デジタル演算処理部からの許容走行速度を比較して列車の許容速度を決定し、決定した許容速度と列車の実走行速度とを照査する速度照査部とを有することを特徴とする。
【００１７】
この発明の列車制御方法は、二つのＡＦ周波数帯よりなる主信号アナログ変調波と副信号アナログ変調波により主信号デジタル変調波と副信号デジタル変調波を２／３程度の変調度で振幅変調した主信号デジタル・アナログ信号と副信号デジタル・アナログ信号を組み合わせ、前記主信号デジタル・アナログ信号のデジタル情報を先行列車の位置や進路開通等により変化する変化情報とし、前記副信号デジタル・アナログ信号のデジタル情報を線路勾配や曲線半径等の線路構造に関する情報と臨時速度制限情報等の固定情報とする列車制御信号を地上から列車に送信し、列車の車上では受信した列車制御信号を主副アナログ信号と主副デジタル信号に分離し、分離した主副アナログ信号を復調し、復調した主副アナログ信号を解読して許容走行速度を決定するとともに分離した主副デジタル信号を復調し、復調した主副デジタル信号を解読して許容走行速度を演算し、主副アナログ信号を解読して決定した許容走行速度と主副デジタル信号を解読して演算した許容走行速度を比較して列車の許容速度を決定し、決定した許容速度と列車の実走行速度とを照査して列車の速度を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
この発明は、先行列車の位置や進路開通等により変化する変化情報を有する主信号デジタル変調波を従来のアナログ方式のＡＴＣ信号に使用されているアナログ信号波により振幅変調して生成した主信号デジタル・アナログ信号波と、該当する区間の線路勾配や曲線半径等の線路構造に関する情報と臨時速度制限情報等の固定情報からなる副信号デジタル変調波を従来のＡＴＣ信号に使用されているアナログ信号波により振幅変調して生成した副信号デジタル・アナログ信号波とを組み合わせて列車制御信号波を構成したから、アナログ信号方式の機能を有する在来列車とデジタル信号方式の機能を有する新式列車のいずれでも列車制御信号を受信して列車制御を行うことができる。
【００１９】
また、新たな周波数帯域を選定する必要もなく、相互乗り入れ線区の一部の線区でアナログ信号方式からデジタル・アナログ信号方式に切り換え、他の線区でアナログ信号方式からデジタル・アナログ信号方式に切り換えない場合であってもアナログ信号方式の機能のみの車上装置とデジタル・アナログ信号方式の機能を有する車上装置のいずれでも相互乗り入れをしている各線区の地上から送信している列車制御信号を受信することができる。
【００２０】
さらに、列車制御信号のデジタル信号に先行列車の位置や進路開通等により変化する変化情報と、線路勾配や曲線半径等の線路構造に関する情報と臨時速度制限情報等の固定情報を含むから、線路改修等により固定情報が変更になった場合でも、その部分に該当する地上装置の情報を変更して試験して確認するだけで良く、固定情報を容易に変更することができる。
【００２１】
また、線路勾配や曲線半径等の線路構造に関する情報と臨時速度制限情報等の固定情報を送信するトランスポンダ等の情報伝送装置を設ける必要はなく、設備費を低減することができる。
【００２２】
さらに、列車制御信号の電文の長さが制約される軌道回路を介して列車制御信号を伝送する場合であっても、速度制御等の制約が少ない軌道回路進入直後は、列車制御信号に含まれるデジタル信号の変化情報を受信して必要最小の列車速度等の列車制御を行い、先行列車等の速度制約点に近づくまでの間に列車制御信号に含まれる固定情報を受信して線路勾配や曲線半径等に基づく最適列車制御に切り換えることにより合理的な列車制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】地上と列車間の情報伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図２】地上装置の送信器の構成を示すブロック図である。
【図３】車上装置の構成を示すブロック図である。
【図４】地上装置の送信器で生成する列車制御信号波の構成を示す模式図である。
【図５】地上装置の送信器で送信するデジタル信号のフレーム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、地上と列車との間で列車制御信号等の情報を授受する情報伝送システムの構成を示すブロック図である。図に示すように、情報伝送システムは、地上装置１と列車２に搭載した車上装置３を有し、地上装置１で列車１の位置を検知して列車１に対して速度制御信号等を伝送して列車１の速度を制限速度以下に制御する。
【００２５】
地上装置１は、各軌道回路１Ｔ〜４Ｔの列車進出側の境界に接続された送信器４ａ〜４ｃと、各軌道回路１Ｔ〜４Ｔの列車進入側の境界に接続された受信器５ａ〜５ｄと、先行列車の位置や進路開通等により変化する変化情報を送信器４ａ〜４ｃに送る条件連絡回路６及び各軌道回路１Ｔ〜４Ｔの区間の線路勾配や曲線半径等の線路構造に関する情報や臨時速度制限情報等の情報（以下、固定情報という）が登録されている固定情報登録部７を有する。
【００２６】
送信器４ａ〜４ｃは、図２のブロック図に示すように、主信号デジタル・アナログ信号生成部８と副信号デジタル・アナログ信号生成部９と主副デジタル・アナログ信号組合せ部１０及び送信部１１を有する。
【００２７】
主信号デジタル・アナログ信号生成部８は、主信号アナログ変調波発生部１０と主信号デジタル変調波生成部１１及び主信号振幅変調部１２を有する。主信号アナログ変調波発生部１０は条件連絡回路６を介して送られる変化情報から、例えば下記表に示すように、速度情報に対応した主信号の信号周波数とする主信号アナログ変調波を発生する。
【００２８】
【表１】
【００２９】
主信号デジタル変調波生成部１１は条件連絡回路６を介して送られる変化情報からなる主信号デジタル変調波を生成する。主信号振幅変調部１２は主信号デジタル変調波生成部１１で生成した主信号デジタル変調波を主アナログ変調波発生部１０で発生した主信号アナログ変調波により２／３程度の変調度で振幅変調して主信号デジタル・アナログ信号波を生成する。
【００３０】
副信号デジタル・アナログ信号生成部９は、副信号アナログ変調波発生部１３と副信号デジタル変調波生成部１４及び副信号振幅変調部１５を有する。副信号アナログ変調波発生部１３は条件連絡回路６を介して送られる変化情報から速度情報に対応した副信号の信号周波数とする副信号アナログ変調波を発生する。副信号デジタル変調波生成部１４は固定情報登録部７に登録されている固定情報を読み出して副信号デジタル変調波を生成する。副信号振幅変調部１５は副信号デジタル変調波生成部１４で生成した副信号デジタル変調波を副信号アナログ変調波発生部１３で発生した副信号アナログ変調波により２／３程度の変調度で振幅変調して副信号デジタル・アナログ信号波を生成する。
【００３１】
主副デジタル・アナログ信号組合せ部１０は主信号振幅変調部１２で生成した主信号デジタル・アナログ波と副信号振幅変調部１５で生成した副信号デジタル・アナログ波を組み合わせて列車制御信号波を生成する。送信部１１は主副デジタル・アナログ信号組合せ部１０で生成した列車制御信号波を各軌道回路１Ｔ〜４Ｔに送信する。受信器４は各軌道回路１Ｔ〜４Ｔに送信されている列車制御信号波の受信の有無により、該当する軌道回路に列車２が在線するか否を検出する。
【００３２】
相互乗り入れ線区で一部の線区は地上装置１をアナログ信号方式からデジタル・アナログ信号方式に切り換え、他の線区ではアナログ信号方式の地上装置を使用している場合がある。この相互乗り入れ線区で従来のアナログ信号方式の機能を有して相互乗り入れ線区を走行する列車２の車上装置３は、図３（ａ）のブロック図に示すように、受信器１６とアナログ演算処理部１７と速度照査部１８及び速度制御部１９を有する。受信器１６は受信部２０とアナログ復調部２１を有する。受信部２０は車上子２２を介して軌道回路１Ｔ〜４Ｔに送信されている列車制御信号波を受信する。アナログ復調部２１は受信部２０で受信した列車制御信号波の主信号アナログ変調波と副信号アナログ変調波を復調する。アナログ演算処理部１７はアナログ復調部２１で復調したアナログ信号の主信号と副信号を解読して許容走行速度を決定する。速度照査部１７はアナログ演算処理部１７で決定した許容走行速度と列車２の速度とを照合して照査する。速度制御部１８は速度照査部１７の照査結果によりブレーキ装置等を制御して列車２の速度が制限速度以下になるように制御する。
【００３３】
また、相互乗り入れ線区で一部の線区は地上装置１をアナログ信号方式からデジタル・アナログ信号方式に切り換え、他の線区では地上装置１をアナログ信号方式としている場合、デジタル・アナログ信号方式の機能を有し、相互乗り入れ線区を走行する列車２の車上装置３ａは、図３（ｂ）のブロック図に示すように、受信器１６ａとアナログ演算処理部１７とデジタル演算処理部２３と速度照査部１８ａ及び速度制御部１９を有する。受信器１６ａは受信部２０とデジタル・アナログ信号分離部２４とアナログ復調部２１及びデジタル復調部２４を有する。受信部２０は車上子２２を介して軌道回路１Ｔ〜４Ｔに送信されている列車制御信号波を受信する。デジタル・アナログ信号分離部２４は受信部２０で受信した列車制御信号波をアナログ変調波とデジタル変調波を分離し、分離したアナログ変調波をアナログ復調部２１に出力し、デジタル変調波をデジタル復調部２５に出力する。アナログ復調部２１はデジタル・アナログ信号分離部２４から入力する主信号アナログ変調波と副信号アナログ変調波を復調する。アナログ演算処理部１７はアナログ復調部２１で復調したアナログ信号の主信号と副信号を解読して許容走行速度を決定する。デジタル復調部２５はデジタル・アナログ信号分離部２４から入力する主信号デジタル変調波と副信号デジタル変調波を復調する。デジタル演算処理部２３はデジタル復調部２５で復調したデジタル信号に含まれる変化情報と固定情報を参照して列車２の速度パターンを作成する。速度照査部１８ａはアナログ演算処理部１７で決定した許容走行速度又はデジタル演算処理部１７で作成した速度パターンで示す速度のいずれかと列車２の速度とを照合して照査する。速度制御部１９は速度照査部１８ａの照査結果によりブレーキ装置等を制御して列車２の速度が制限速度以下になるように制御する。
【００３４】
この地上装置１の送信器４ｂから列車制御信号波を列車２が在線する軌道回路２Ｔに送信して車上装置３で受信して列車２の速度を制御するときの伝送状態を図４の波形図を参照して説明する。
【００３５】
軌道回路２Ｔに接続された２Ｔ送信器４ｂの主信号アナログ変調波発生部１０は先行列車の位置や進路開通等により変化する変化情報に応じた主信号周波数のアナログ変調波３１を生成して主信号振幅変調部１２に出力する。主信号デジタル変調波生成部１１は先行列車の位置や進路開通等により変化する変化情報に応じた主信号デジタル変調波３０を生成して主信号振幅変調部１２に出力する。主信号振幅変調部１２は主信号デジタル変調波生成部１２から入力した主信号デジタル変調波３０を主信号アナログ変調波発生部１０から入力するアナログ変調波３１により２／３程度の変調度で振幅変調して主信号デジタル・アナログ信号波３２を主副デジタル・アナログ信号組合せ部１０に出力する。
【００３６】
副信号アナログ変調波発生部１３は先行列車の位置や進路開通等により変化する変化情報に応じた副信号周波数のアナログ変調波を生成して副信号振幅変調部１５に出力する。副信号デジタル変調波生成部１４は固定情報登録部７に登録された線路勾配や曲線半径等の線路構造に関する情報と臨時速度制限情報等の固定情報に応じた副信号デジタル変調波を生成して副信号振幅変調部１５に出力する。副信号振幅変調部１５は副信号デジタル変調波生成部１４から入力した副信号デジタル変調波を副信号アナログ変調波発生部１３から入力するアナログ変調波により２／３程度の変調度で振幅変調して副信号デジタル・アナログ信号波を主副デジタル・アナログ信号組合せ部１０に出力する。
【００３７】
主副デジタル・アナログ信号組合せ部１０は主信号振幅変調部１２から入力した主信号デジタル・アナログ信号波と副信号振幅変調部１５から入力した副信号デジタル・アナログ信号波を組み合わせて、列車制御信号波を生成して送信部１１に出力する。送信部１１は主副デジタル・アナログ信号組合せ部１０から入力した列車制御信号波を軌道回路２Ｔに送信する。この列車制御信号波に含まれるデジタル信号４０は、図５に示すように、先行列車位置等の変化情報を有する主信号デジタル信号４１と線路構造等に関する固定情報を有する副信号デジタル信号４２をそれぞれ連続して生成されている。
【００３８】
軌道回路２Ｔに接続された受信器５ｂは軌道回路２Ｔに送信されている列車制御信号波４０を受信することにより軌道回路２Ｔに列車２が在線していないことを検知し、軌道回路２Ｔに列車２が進入して送信されて列車制御信号波を受信しなくなると軌道回路２Ｔに列車２が在線したことを検知する。
【００３９】
相互乗り入れ線区のデジタル・アナログ信号方式の軌道回路２Ｔにアナログ信号方式の機能を有する列車２が在線して車上装置３の受信器１６で軌道回路２Ｔに送信されている列車制御信号波を車上子２１から受信すると、受信した列車制御信号波のアナログ変調波をアナログ復調部２１で復調してアナログ演算処理部１７に出力する。アナログ演算処理部１７はアナログ復調部２１で復調したアナログ信号の主信号と副信号を解読して許容走行速度を決定する。速度照査部１８はアナログ演算処理部１７で決定した許容走行速度と列車２の速度とを照合して照査し、速度制御部１９は速度照査部１８で照査した結果によりブレーキ装置等を制御して列車２の速度が制限速度以下になるように制御する。
【００４０】
また、軌道回路２Ｔにデジタル・アナログ信号方式の機能を有する列車２が在線して車上装置３ａの受信器１６ａで軌道回路２Ｔに送信されている列車制御信号波を車上子２１から受信して受信した列車制御信号波をデジタル・アナログ信号分離部２４に出力すると、デジタル・アナログ信号分離部２４は受信した列車制御信号波をアナログ変調波とデジタル変調波を分離し、分離したアナログ変調波をアナログ復調部２１に出力し、デジタル変調波をデジタル復調部２５に出力する。アナログ復調部２１は入力した主信号アナログ変調波と副信号アナログ変調波を復調し、アナログ演算処理部１７はアナログ復調部２１で復調したアナログ信号の主信号と副信号を解読して許容走行速度を決定する。デジタル復調部２５は入力した主信号デジタル変調波と副信号デジタル変調波を復調し、デジタル演算処理部２３はデジタル復調部２５で復調したデジタル信号４０に含まれる変化情報と固定情報を参照して列車２の速度パターンを作成する。速度照査部１８ａはアナログ演算処理部１７で決定した許容走行速度とデジタル演算処理部１７で作成した速度パターンで示す速度を比較し、アナログ演算処理部１７で決定した許容走行速度とデジタル演算処理部１７で作成した速度パターンのいずれかの速度と列車２の速度とを照合して照査し、速度制御部１９は速度照査部１８ａの照査結果によりブレーキ装置等を制御して列車２の速度が制限速度以下になるように制御する。
【００４１】
このデジタル・アナログ信号方式の機能を有する列車２が相互乗り入れ線区のアナログ信号方式の軌道回路に在線すると、地上から送信する列車制御信号波にはデジタル信号波が含まれていないため、アナログ演算処理部１７で決定した許容走行速度により列車２の速度を制御する。
【００４２】
このようにしてアナログ信号方式の機能を有する車上装置３を搭載した在来列車２とデジタル・アナログ信号方式の機能を有する新式列車２のいずれでも送信器４ｂから送信する列車制御信号波４０を受信して最適列車制御を行なうことができる。また、新たな周波数帯域を選定する必要もなく、相互乗り入れ線区の一部の線区でアナログ信号方式からデジタル・アナログ信号方式に切り換え、他の線区でアナログ信号方式からデジタル・アナログ信号方式に切り換えない場合であってもアナログ信号方式の機能のみの車上装置３とデジタル・アナログ信号方式の機能を有する車上装置３ａとのいずれも相互乗り入れをしている各線区の地上から送信している列車制御信号波を受信することができる。
【００４３】
また、列車制御信号波のデジタル信号４０に先行列車の位置や進路開通等により変化する変化情報と、線路勾配や曲線半径等の線路構造に関する情報と臨時速度制限情報等の固定情報を含むから、線路改修等により固定情報が変更になった場合でも、固定情報登録部７のその部分に該当する情報を変更して試験して確認するだけで良く、固定情報を容易に変更することができる。また、線路勾配や曲線半径等の線路構造に関する情報と臨時速度制限情報等の固定情報を送信するトランスポンダ等の情報伝送装置を設ける必要はなく、設備費を低減することができる。
【００４４】
また、列車制御信号波の電文の長さが制約される軌道回路を介して列車制御信号波を伝送する場合であっても、速度制御等の制約が少ない軌道回路進入直後は、列車制御信号波に含まれるデジタル信号４０の主信号デジタル信号４１を受信して必要最小の列車速度等の列車制御を行い、先行列車等の速度制約点に近づくまでの間に列車制御信号波に含まれる副信号デジタル信号４２を受信して線路勾配や曲線半径等に基づく最適列車制御に切り換えることにより合理的な列車制御を行うことができる。
【符号の説明】
【００４５】
１；地上装置、２；列車、３；車上装置、４；送信器、５；受信器、
６；条件連絡回路、７；固定情報登録部、８；主信号デジタル・アナログ信号生成部、
９；副信号デジタル・アナログ信号生成部、１０；主信号アナログ変調波発生部、
１１；主信号デジタル変調波生成部、１２；主信号振幅変調部、
１３；副信号アナログ変調波発生部、１４；副信号デジタル変調波発生部、
１５；副信号振幅変調部、１６；受信器、１７；アナログ演算処理部、
１８；速度照査部、１９；速度制御部、２０；受信部、２１；アナログ復調部、
２２；車上子、２３；デジタル演算処理部、２４；デジタル・アナログ信号分離部、
２５；デジタル復調部。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４６】
【特許文献１】特開２００１−２１９８４９号公報
【非特許文献】
【００４７】
【非特許文献１】鉄道と電気技術 平成１９年３月 （社）日本鉄道電気技術協会発行 第７７頁〜第８３頁。
【非特許文献２】鉄道と電気技術 平成１９年５月 （社）日本鉄道電気技術協会発行 第７１頁〜第７６頁。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つのＡＦ周波数帯よりなる主信号アナログ変調波と副信号アナログ変調波により主信号デジタル変調波と副信号デジタル変調波を２／３程度の変調度で振幅変調した主信号デジタル・アナログ信号と副信号デジタル・アナログ信号を組み合わせ、
前記主信号デジタル・アナログ信号のデジタル情報を先行列車の位置や進路開通等により変化する変化情報とし、前記副信号デジタル・アナログ信号のデジタル情報を線路勾配や曲線半径等の線路構造に関する情報と臨時速度制限情報等の固定情報とすることを特徴とする列車制御信号の構造。
【請求項２】
デジタル変調された主信号デジタル変調波を生成する主信号デジタル変調波生成部と、所定周波数のアナログ変調波を発生する主信号アナログ変調波発生部と、主信号デジタル変調波生成部で生成した主信号デジタル変調波を主信号アナログ変調波発生部で発生した主信号アナログ変調波で振幅変調する主信号振幅変調部とからなる主信号デジタル・アナログ信号生成部と、
デジタル変調された副信号デジタル変調波を生成する副信号デジタル変調波生成部と、所定周波数のアナログ変調波を発生する副信号アナログ変調波発生部と、副信号デジタル変調波生成部で生成した副信号デジタル変調波を副信号アナログ変調波発生部で発生した副信号アナログ変調波で振幅変調する副信号振幅変調部とからなる副信号デジタル・アナログ信号生成部と、
前記主信号デジタル・アナログ信号生成部で生成した主信号デジタル・アナログ信号と前記副信号デジタル・アナログ信号生成部で生成した副信号デジタル・アナログ信号を組み合わせて列車制御信号を生成する主副デジタル・アナログ信号組合せ部と、
前記主副デジタル・アナログ信号組合せ部で組み合わせた列車制御信号を軌道回路に送信する送信部を有することを特徴とする信号送信装置。
【請求項３】
請求項２記載の信号送信装置から送信された列車制御信号を受信する車上受信演算装置であって、
前記信号送信装置から送信された列車制御信号を主副アナログ信号と主副デジタル信号に分離するデジタル・アナログ信号分離部と、
前記デジタル・アナログ信号分離部で分離した主副アナログ信号を復調するアナログ復調部と、復調した主副アナログ信号を解読して許容走行速度を決定するアナログ演算処理部と、
前記デジタル・アナログ信号分離部で分離した主副デジタル信号を復調するデジタル復調部と、復調した主副デジタル信号を解読して許容走行速度を演算するデジタル演算処理部と、
前記アナログ演算処理部と前記デジタル演算処理部からの許容走行速度を比較して列車の許容速度を決定し、決定した許容速度と列車の実走行速度とを照査する速度照査部とを有することを特徴とする車上演算処理装置。
【請求項４】
二つのＡＦ周波数帯よりなる主信号アナログ変調波と副信号アナログ変調波により主信号デジタル変調波と副信号デジタル変調波を２／３程度の変調度で振幅変調した主信号デジタル・アナログ信号と副信号デジタル・アナログ信号を組み合わせ、前記主信号デジタル・アナログ信号のデジタル情報を先行列車の位置や進路開通等により変化する変化情報とし、前記副信号デジタル・アナログ信号のデジタル情報を線路勾配や曲線半径等の線路構造に関する情報と臨時速度制限情報等の固定情報とする列車制御信号を地上から列車に送信し、
列車の車上では受信した列車制御信号を主副アナログ信号と主副デジタル信号に分離し、分離した主副アナログ信号を復調し、復調した主副アナログ信号を解読して許容走行速度を決定するとともに分離した主副デジタル信号を復調し、復調した主副デジタル信号を解読して許容走行速度を演算し、主副アナログ信号を解読して決定した許容走行速度と主副デジタル信号を解読して演算した許容走行速度を比較して列車の許容速度を決定し、決定した許容速度と列車の実走行速度とを照査して列車の速度を制御することを特徴とする列車制御方法。
【請求項１】
二つのＡＦ周波数帯よりなる主信号アナログ変調波と副信号アナログ変調波により主信号デジタル変調波と副信号デジタル変調波を２／３程度の変調度で振幅変調した主信号デジタル・アナログ信号と副信号デジタル・アナログ信号を組み合わせ、
前記主信号デジタル・アナログ信号のデジタル情報を先行列車の位置や進路開通等により変化する変化情報とし、前記副信号デジタル・アナログ信号のデジタル情報を線路勾配や曲線半径等の線路構造に関する情報と臨時速度制限情報等の固定情報とすることを特徴とする列車制御信号の構造。
【請求項２】
デジタル変調された主信号デジタル変調波を生成する主信号デジタル変調波生成部と、所定周波数のアナログ変調波を発生する主信号アナログ変調波発生部と、主信号デジタル変調波生成部で生成した主信号デジタル変調波を主信号アナログ変調波発生部で発生した主信号アナログ変調波で振幅変調する主信号振幅変調部とからなる主信号デジタル・アナログ信号生成部と、
デジタル変調された副信号デジタル変調波を生成する副信号デジタル変調波生成部と、所定周波数のアナログ変調波を発生する副信号アナログ変調波発生部と、副信号デジタル変調波生成部で生成した副信号デジタル変調波を副信号アナログ変調波発生部で発生した副信号アナログ変調波で振幅変調する副信号振幅変調部とからなる副信号デジタル・アナログ信号生成部と、
前記主信号デジタル・アナログ信号生成部で生成した主信号デジタル・アナログ信号と前記副信号デジタル・アナログ信号生成部で生成した副信号デジタル・アナログ信号を組み合わせて列車制御信号を生成する主副デジタル・アナログ信号組合せ部と、
前記主副デジタル・アナログ信号組合せ部で組み合わせた列車制御信号を軌道回路に送信する送信部を有することを特徴とする信号送信装置。
【請求項３】
請求項２記載の信号送信装置から送信された列車制御信号を受信する車上受信演算装置であって、
前記信号送信装置から送信された列車制御信号を主副アナログ信号と主副デジタル信号に分離するデジタル・アナログ信号分離部と、
前記デジタル・アナログ信号分離部で分離した主副アナログ信号を復調するアナログ復調部と、復調した主副アナログ信号を解読して許容走行速度を決定するアナログ演算処理部と、
前記デジタル・アナログ信号分離部で分離した主副デジタル信号を復調するデジタル復調部と、復調した主副デジタル信号を解読して許容走行速度を演算するデジタル演算処理部と、
前記アナログ演算処理部と前記デジタル演算処理部からの許容走行速度を比較して列車の許容速度を決定し、決定した許容速度と列車の実走行速度とを照査する速度照査部とを有することを特徴とする車上演算処理装置。
【請求項４】
二つのＡＦ周波数帯よりなる主信号アナログ変調波と副信号アナログ変調波により主信号デジタル変調波と副信号デジタル変調波を２／３程度の変調度で振幅変調した主信号デジタル・アナログ信号と副信号デジタル・アナログ信号を組み合わせ、前記主信号デジタル・アナログ信号のデジタル情報を先行列車の位置や進路開通等により変化する変化情報とし、前記副信号デジタル・アナログ信号のデジタル情報を線路勾配や曲線半径等の線路構造に関する情報と臨時速度制限情報等の固定情報とする列車制御信号を地上から列車に送信し、
列車の車上では受信した列車制御信号を主副アナログ信号と主副デジタル信号に分離し、分離した主副アナログ信号を復調し、復調した主副アナログ信号を解読して許容走行速度を決定するとともに分離した主副デジタル信号を復調し、復調した主副デジタル信号を解読して許容走行速度を演算し、主副アナログ信号を解読して決定した許容走行速度と主副デジタル信号を解読して演算した許容走行速度を比較して列車の許容速度を決定し、決定した許容速度と列車の実走行速度とを照査して列車の速度を制御することを特徴とする列車制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２２０２７５（Ｐ２０１０−２２０２７５Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６０３９２（Ｐ２００９−６０３９２）
【出願日】平成２１年３月１３日（２００９．３．１３）
【出願人】（０００００１２９２）株式会社京三製作所 (324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１３日（２００９．３．１３）
【出願人】（０００００１２９２）株式会社京三製作所 (324)
【Ｆターム（参考）】
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