列車制御装置及び列車制御システム

【課題】無線による列車制御システムにおける信頼性の向上。
【解決手段】列車制御システム１では、線路５を区切った制御区間ＣＡそれぞれに列車制御装置３が設けられる。列車制御装置３それぞれでは、有線接続された進入側地上子２０によって自制御区間ＣＡに進入しようとする列車を検知し、有線接続された進出側地上子３０によって自制御区間ＣＡから進出した列車を検知する。つまり、列車制御装置３は、装置単独で、自制御区間ＣＡ内に位置する列車７を検出し、該列車７との無線通信を確立して列車制御を行う。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、列車制御装置及び列車制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鉄道では、無線通信を用いた列車制御システムの開発が進んでいる。かかる列車制御システムでは、軌道回路を用いず、車上側と地上側との間の無線通信によって列車制御がなされるが、この無線通信を車上側からの要求によって行う方式と、地上側からの要求によって行う方式とがある。車上要求方式では、車上側において通信相手となる地上装置を確実に切り替える仕組みを備える必要がある。一方、地上要求方式では、このような車上側での切り替えの仕組みが不要であり、例えば特許文献１に開示されているように、地上側において車上側との無線通信を制御する。つまり、軌道を区切った制御区間（制御区分）毎に設置された各地上装置が、対応する制御区間内の列車の車上装置と無線通信を行って列車制御する構成であり、列車が制御区間の境界を通過するときには、地上装置間で情報の送受信が必要であった。
【０００３】
具体的には、列車が制御区間から進出しようとするときに、進出側の制御区間の地上装置から隣接する進入側の制御区間の地上装置へ「進出情報」が送信され、進入側の地上装置では、「進出情報」を受信することで自制御区間に進入しようとしてくる列車を把握し、該列車との無線通信を開始する。そして、進入側の地上装置において、無線通信を確立して列車が自制御区間に進入したことを判断すると、進出側の地上装置に「進入情報」を送信し、この「進入情報」を受信した進出側の地上装置では該列車との無線通信を終了する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−８０９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような地上装置間での情報の送受信を必要とする列車制御システムでは、非同期処理における処理遅延や伝送遅延などの問題がある。また、通信エラーや地上装置の故障などによって隣接する地上装置間の情報伝送が失敗すると、適切な列車制御ができなくなりシステムの信頼性が低下するという問題がある。具体的には、列車が制御区間の境界を通過するときに、進出側と進入側の地上装置間で「進出情報」が送受信されないと、進入側の地上装置では、「進出情報」が受信されないために自制御区間に進入しようとする列車との無線通信が開始できずに列車制御できない。また、進出側の地上装置では、進入側の地上装置からの「進入情報」が受信されないために列車在線情報が消去できない。更に、列車では、地上装置との無線通信ができず、安全のために、例えば停止制御されることになる。本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、無線による列車制御システムにおける信頼性の向上を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための第１の発明は、
列車の衝突を防ぐために列車の進入及び進出を制御するための制御区間が定められ、当該制御区間内に位置する列車の車上装置と無線通信を行って列車制御を行う地上装置と、
自制御区間の進入端から所定距離離れた位置に設置され、自制御区間へ進入しようとする列車を検知する進入列車検知装置と、
自制御区間の進出端から所定距離離れた位置に設置され、自制御区間から進出した列車を検知する進出列車検知装置と、
を備え、
前記地上装置が、前記進入列車検知装置による列車検知がなされた場合に、当該検知された列車に向けた無線通信の試行を開始して、進入する列車との無線通信を確立する制御を行う通信開始制御処理と、前記進出列車検知装置による列車検知がなされた場合に、当該検知された列車との無線通信を終了する制御を行う通信終了制御処理とを実行する列車制御装置である。
【０００７】
この第１の発明によれば、地上側に設けられる列車制御装置が、単独で、自制御区間内に位置する列車を検出し、該列車の車上装置と無線通信を行って列車制御を行うことができる。すなわち、進入列車検知装置が自制御区間に進入しようとする列車を検出するとともに、進出列車検知装置が自制御区間から進出した列車を検出することで、地上装置は自制御区間内に位置する列車を検出できる。そして、自制御区間へ進入しようとする列車との無線通信の試行を開始して無線通信を確立するとともに、自制御区間から進出した列車との無線通信を終了することで、自制御区間内に位置する列車の列車制御が実現される。
【０００８】
第２の発明として、第１の発明の列車制御装置であって、
前記進出列車検知装置は、自制御区間の進出端から少なくとも１列車長分離れた位置に設置され、
前記地上装置は、
自制御区間内に位置する列車の車上装置と無線通信を行って当該列車の位置を取得する位置取得部と、
前記位置取得部により取得された位置に基づいて、当該列車が自制御区間から進出したか否かを推測する進出推測部と、
前記進出推測部による推測結果及び前記進出列車検知装置による検知結果に基づいて、自制御区間に位置する他の列車に対して、自制御区間からの進出の許否を指示する信号を送信する進出許否信号送信部と、
を備えた列車制御装置を構成しても良い。
【０００９】
この第２の発明によれば、進出列車検知装置が制御区間の進出端から少なくとも１列車長分離れた位置に設置されるため、列車が完全に制御区間から進出することで進出列車検知装置に検知されることになる。つまり、進出列車検知装置に検知されるときは、列車が完全に制御区間から進出したときである。そして、自制御区間内に位置する列車の車上装置と無線通信を行って取得した該列車の位置に基づく該列車が自制御区間から進出したか否かの推測結果、及び、進出列車検知装置による検知結果に基づいて、自制御区間に位置する他の列車に対して自制御区間からの進出の許否を指示する信号を送信する。これにより、例えば、自制御区間から進出したと推定される列車が進出列車検知装置によって検知されるまでの間は、自制御区間に位置する他の列車に対して自制御区間からの進出を許可しないようにすることで、自制御区間から進出する列車を前列車に衝突させないような列車間隔の制御が可能となる。
【００１０】
第３の発明は、
列車の衝突を防ぐために列車の進入及び進出を制御するための線路に沿って連接して定められた制御区間それぞれに対応する地上装置と、
前記制御区間それぞれについて、当該制御区間の進入端から所定距離離れた位置に設置され、当該制御区間へ進入しようとする列車を検知して、当該制御区間に対応する地上装置に検知結果を出力する進入列車検知装置と、
前記制御区間それぞれについて、当該制御区間の進出端から所定距離離れた位置に設置され、当該制御区間から進出した列車を検知して、当該制御区間に対応する地上装置に検知結果を出力する進出列車検知装置と、
を具備し、
前記各地上装置が、前記進入列車検知装置の検知結果及び前記進出列車検知装置の検知結果を用いて自制御区間内に列車が位置しているか否かを独立して検出可能な列車制御システムである。
【００１１】
この第３の発明によれば、制御区間それぞれに対応する各地上装置では、進入列車検知装置による検知結果から対応する制御区間に進入しようとする列車を検出し、進出列車検知装置による検知結果から対応する制御区間から進出した列車を検知することができる。これにより、制御区間それぞれに対応する地上装置が、自制御区間内に列車が位置しているか否かを独立して検出可能な列車制御システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】列車制御システムの構成図。
【図２】列車制御装置の構成図。
【図３】列車制御装置における列車検出の説明図。
【図４】列車制御装置における列車検出の説明図。
【図５】列車制御装置における列車検出の説明図。
【図６】列車制御装置における列車検出の説明図。
【図７】列車制御装置における列車検出の説明図。
【図８】列車制御システムにおける列車制御の説明図。
【図９】列車制御システムにおける列車制御の説明図。
【図１０】列車制御システムにおける列車制御の説明図。
【図１１】列車制御システムにおける列車制御の説明図。
【図１２】列車制御システムにおける列車制御の説明図。
【図１３】列車制御システムにおける列車制御の説明図。
【図１４】列車制御装置の機能構成図。
【図１５】列車制御処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。但し、本発明の適用可能な実施形態がこれに限定されるものではない。
【００１４】
［システム構成］
図１は、本実施形態における列車制御システム１の構成図である。図１によれば、列車制御システム１は、軌道５を区切った制御区間ＣＡそれぞれを制御対象とした複数の列車制御装置３を備えて構成され、軌道５上の列車７に対して列車間隔を制御する列車制御を行う。
【００１５】
図２は、１台の列車制御装置３の構成を示す図である。図２によれば、列車制御装置３は、軌道５の沿線に設置された地上装置１０と、進入側地上子２０と、進出側地上子３０とを備えて構成される。また、地上装置１０と進入側地上子２０及び進出側地上子３０それぞれとは有線ケーブル等によって通信接続されている。
【００１６】
地上装置１０は、進入側地上子２０及び進出側地上子３０それぞれからの検知信号をもとに、自制御区間ＣＡ内に進入する列車及び自制御区間ＣＡから進出する列車を検出する。そして、検出した自制御区間ＣＡ内に位置する列車７に搭載された車上装置８と所定の無線通信を行って、該列車７に対する列車制御を行う。但し、地上装置１０の無線通信可能範囲には、少なくとも自制御区間ＣＡの全てが含まれ、更に、進入側に進入側地上子２０まで、進出側に進出側地上子３０までの範囲が含まれるのが望ましい。つまり、地上装置１０は、自制御区間内の列車７は勿論のこと、自制御区間外であるが近傍の列車７とも無線通信が可能である。また、地上装置１０と車上装置８との間の無線通信は、例えば、ポーリング方式によって実現される。ポーリング方式では、地上装置１０からの呼出信号に応答して、車上装置８から地上装置１０に対する応答信号が送出される。
【００１７】
進入側地上子２０は、自制御区間ＣＡの進入側外方であって該制御区間ＣＡの始点（進入端）ＳＰから所定距離Ｌ１だけ離れた位置に設置されている。この距離Ｌ１は、地上装置１０と車上装置８とが無線通信を確立するのに要する時間に相当する列車の走行距離よりも長い距離として定められる。そして、進入側地上子２０は、その位置を通過する列車を検知し、検知信号を地上装置１０に出力する。
【００１８】
進出側地上子３０は、自制御区間ＣＡの進出側外方であって該制御区間ＣＡの終点（進出端）ＥＰから所定距離Ｌ２だけ離れた位置に設置されている。この距離Ｌ２は、軌道５を走行する列車の最大列車長よりも長い距離として定められる。そして、進出側地上子３０は、その位置を通過する列車を検知し、検知信号を地上装置１０に出力する。
【００１９】
列車に搭載された車上装置８は、自列車が位置する制御区間ＣＡを制御対象とする地上装置１０と無線通信を行うことで、自列車の運転制御を行う。具体的には、地上装置１０から受信した速度照査パターンに従った制動制御（ブレーキ制御）を行う。また、車上装置８は、所定周期（例えば、１秒毎）で現在の走行位置を算出する。具体的には、例えば、車軸に取り付けられた速度発電機の回転数を計数しその計数値から現在の走行位置（走行距離）を算出したり、或いは、ＧＰＳを有しこれによって現在位置を取得する。また、進入側地上子２０や進出側地上子３０の近傍を通過した際には、該地上子と近距離無線通信を行うことで受信した地上子ＩＤをもとに通過した地上子を識別し、識別した地上子の位置をもとに自列車の走行位置を補正することもできる。
【００２０】
［原理］
（Ａ）列車の検出原理
先ず、各列車制御装置３における自制御区間ＣＡに進入する列車７の検出原理を説明する。図３〜図７は、列車制御装置３による列車７の検出を説明する図である。
【００２１】
先ず、図３に示すように、列車制御装置３の制御区間ＣＡ外であって進入側地上子２０の手前に位置する列車７が、制御区間ＣＡに向かって走行しているとする。次いで、図４に示すように、この列車７が進入側地上子２０によって検知されると、地上装置１０は、列車７の車上装置８との無線通信の試行を開始して無線通信を確立する。列車７との無線通信を確立すると、地上装置１０は、列車７の車上装置８から該列車７の現在の走行位置を取得する。この列車７の現在位置の取得は、該列車７と通信確立している間は、随時行われる。続いて、図５に示すように、列車７が制御区間ＣＡに進入すると、地上装置１０は、該列車７に対する列車制御を開始する。ここで、列車７の制御区間ＣＡへの進入は、該列車７から取得される現在位置をもとに判断される。
【００２２】
その後、図６に示すように、列車７が制御区間ＣＡから進出すると、地上装置１０は、該列車７に対して行っていた列車制御を終了する。ここで、列車７の制御区間ＣＡからの進出は、進入の場合と同様に、該列車７から取得される現在位置をもとに判断される。そして、図７に示すように、列車７が進出側地上子３０によって検知されると、地上装置１０は、該列車７との通信を終了する。
【００２３】
このように、列車制御装置３では、装置単独で自制御区間ＣＡへの列車７の進入・進出を検出し、自制御区間内の列車７に対する列車制御を行っている。そして、各列車制御装置３が単独で列車検出及び列車制御を行いながらも、列車制御システム１全体としての列車制御が実現される。
【００２４】
図８〜図１３は、列車制御システム１全体における列車制御を説明する図である。但し、図８〜図１３では、列車７が、隣接する３つの制御区間ＣＡ１〜ＣＡ３を順に通過する場合を示しており、制御区間ＣＡ１〜ＣＡ３それぞれには対応する列車制御装置３−１〜３−３が設けられている。
【００２５】
先ず、図８に示すように、列車７が列車制御装置３−１の制御区間ＣＡ１に位置しているとする。つまり、列車７は地上装置１０−１と無線通信を行い、地上装置１０−１によって制御されている。次いで、図９に示すように、列車７が進入側地上子２０−２によって検知されると、列車７と地上装置１０−２との通信が開始される。このとき、列車７は地上装置１０−１との無線通信を継続したままであり、地上装置１０−１によって列車制御されている。
【００２６】
続いて、図１０に示すように、列車７が制御区間ＣＡ１を進出して制御区間ＣＡ２に進入すると、列車７に対する地上装置１０−１による制御が終了され、地上装置１０−２による制御が開始される。つまり、列車７に対する列車制御が、列車制御装置３−１から列車制御装置３−２に移る。そして、図１１に示すように、列車７が進入側地上子２０−３によって検知されると、列車７と地上装置１０−３との通信が開始される。このとき、列車７は地上装置１０−２との通信を継続したままであり、地上装置１０−２によって列車制御されている。
【００２７】
その後、図１２に示すように、列車７が制御区間ＣＡ２から進出して制御区間ＣＡ３に進入すると、列車７に対する地上装置１０−２の列車制御が終了し、地上装置１０−３による列車制御が開始される。つまり、列車７に対する列車制御が、列車制御装置３−２から列車制御装置３−３に移る。このとき、列車７は、地上装置１０−２，３の両方と無線通信している。そして、図１３に示すように、列車７が進出側地上子３０−２によって検知されると、列車７と地上装置２との通信が終了する。
【００２８】
このように、列車制御システム１では、該システムを構成する各列車制御装置３が単独で自制御区間ＣＡの列車検出及び列車制御を行いながら、システム全体としての列車制御が実現される。つまり、走行する列車７が、隣接して設けられた複数の制御区間ＣＡそれぞれを順に通過するが、制御区間ＣＡの境界を通過するときに、該列車７に対する列車制御が、現在位置する制御区間ＣＡに対応する列車制御装置３からその次の制御区間ＣＡの列車制御装置３に切り替わる。また、この制御権の切り替わりには、列車制御装置３間の通信は不要である。
【００２９】
［機能構成］
図１４は、列車制御装置３の機能構成を示すブロック図である。列車制御装置３は、地上装置１０と、進入側地上子２０と、進出側地上子３０とを備えて構成される。
【００３０】
地上装置１０は、機能的には、処理部１００と、無線通信部２００と、有線通信部３００と、記憶部４００とを有する。
【００３１】
列車制御処理では、処理部１００は、自制御区間ＣＡ内に位置する列車７の検出を行う。すなわち、進入側地上子２０にて列車７が検知されると、該列車７が自制御区間ＣＡへ接近していると判断して該列車７との無線通信の試行を開始し、無線通信を確立すると、該列車７から現在位置の取得を開始する。そして、取得される現在位置から該列車７が自制御区間ＣＡに進入したと判断すると、この列車７に対する列車制御を開始する。列車制御では、該列車７の現在の走行位置や走行速度、停止させる位置をもとに、速度照査パターンを生成する。
【００３２】
続いて、該列車７が自制御区間ＣＡから進出したと判断すると、列車制御を終了する。その後、該列車７が進出側地上子３０にて検知されると、自制御区間ＣＡから充分遠ざかったとして該列車７との通信を終了する。
【００３３】
無線通信部２００は、例えばスペクトラム拡散方式での無線通信を行う無線通信装置であり、通信圏内の外部装置（主に、列車７の車上装置８）との無線通信を行う。有線通信部３００は、例えば通信ケーブルを介した有線通信を行う有線通信装置であり、進入側地上子２０及び進出側地上子３０それぞれとの有線通信を行う。
【００３４】
［処理の流れ］
図１５は、地上装置１０において実行される列車制御処理を説明するフローチャートである。図１５によれば、処理部１００は、先ず、進入側地上子２０によって列車７が検知されたかを判断し、検知されたならば（ステップＡ１：ＹＥＳ）、自制御区間に接近してきたとして該列車との無線通信を開始する（ステップＡ３）。そして、該列車７との通信が確立されると、該列車を在線情報に追加する（ステップＡ５）。
【００３５】
また、進出側地上子３０によって列車７が検知されたかを判断し、検知されたならば（ステップＡ７：ＹＥＳ）、自制御区間から遠ざかったとして該列車７との無線通信を終了する（ステップＡ９）。そして、該列車を在線情報から消去する（ステップＡ１１）。
【００３６】
次いで、処理部１００は、在線情報に格納されている列車７を対象として、前方の列車７から順に次の処理を行う。すなわち、対象列車７の現在位置を取得し（ステップＡ１３）、対象列車が自制御区間ＣＡに位置するか否かを判断して在線情報を更新する（ステップＡ１５）。対象列車７が自制御区間内に位置するならば（ステップＡ１７：ＹＥＳ）、対象列車７に対する走行制御を行う（ステップＡ１９）。一方、対象列車７が自制御区間外に位置するならば（ステップＡ１７：ＮＯ）、更に、対象列車７が自制御区間ＣＡから進出したかを判断する。以上の処理を行うと、ステップＡ１に戻り、同様の処理を繰り返す。
【００３７】
［作用・効果］
このように、本実施形態の列車制御システム１では、線路５を区切った制御区間ＣＡそれぞれに列車制御装置３が設けられる。列車制御装置３それぞれでは、有線接続された進入側地上子２０によって自制御区間ＣＡに進入しようとする列車を検知し、有線接続された進出地上子３０によって自制御区間ＣＡから進出した列車を検知する。つまり、各列車制御装置３は、装置単独で、自制御区間ＣＡ内に位置する列車７を検出し、該列車７との無線通信を確立して列車制御を行う。これにより、地上装置１０間の通信が不要となり、列車制御システム１の信頼性の向上が実現される。
【００３８】
なお、本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
【符号の説明】
【００３９】
１列車制御システム
３列車制御装置
１０地上装置
１００処理部
２００無線通信部、３００有線通信部
２０進入側地上子（進入側列車検知装置）
３０進出側地上子（進出側列車検知装置）
５線路
ＣＡ制御区間、ＳＰ始点（進入端）、ＥＰ終点（進出端）
７列車、８車上装置

【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車の衝突を防ぐために列車の進入及び進出を制御するための制御区間が定められ、当該制御区間内に位置する列車の車上装置と無線通信を行って列車制御を行う地上装置と、
自制御区間の進入端から所定距離離れた位置に設置され、自制御区間へ進入しようとする列車を検知する進入列車検知装置と、
自制御区間の進出端から所定距離離れた位置に設置され、自制御区間から進出した列車を検知する進出列車検知装置と、
を備え、
前記地上装置が、前記進入列車検知装置による列車検知がなされた場合に、当該検知された列車に向けた無線通信の試行を開始して、進入する列車との無線通信を確立する制御を行う通信開始制御処理と、前記進出列車検知装置による列車検知がなされた場合に、当該検知された列車との無線通信を終了する制御を行う通信終了制御処理とを実行する列車制御装置。
【請求項２】
前記進出列車検知装置は、自制御区間の進出端から少なくとも１列車長分離れた位置に設置され、
前記地上装置は、
自制御区間内に位置する列車の車上装置と無線通信を行って当該列車の位置を取得する位置取得部と、
前記位置取得部により取得された位置に基づいて、当該列車が自制御区間から進出したか否かを推測する進出推測部と、
前記進出推測部による推測結果及び前記進出列車検知部による検知結果に基づいて、自制御区間に位置する他の列車に対して、自制御区間からの進出の許否を指示する信号を送信する進出許否信号送信部と、
を備えた請求項１に記載の列車制御装置。
【請求項３】
列車の衝突を防ぐために列車の進入及び進出を制御するための線路に沿って連接して定められた制御区間それぞれに対応する地上装置と、
前記制御区間それぞれについて、当該制御区間の進入端から所定距離離れた位置に設置され、当該制御区間へ進入しようとする列車を検知して、当該制御区間に対応する地上装置に検知結果を出力する進入列車検知装置と、
前記制御区間それぞれについて、当該制御区間の進出端から所定距離離れた位置に設置され、当該制御区間から進出した列車を検知して、当該制御区間に対応する地上装置に検知結果を出力する進出列車検知装置と、
を具備し、
前記各地上装置が、前記進入列車検知装置の検知結果及び前記進出列車検知装置の検知結果を用いて自制御区間内に列車が位置しているか否かを独立して検出可能な列車制御システム。

【図１】