列車制御装置及び地上装置
【課題】列車制御システムに、必要以上の情報量が流れることを防止し、各列車の高密度運行を可能とする。
【解決手段】実施形態にかかる列車制御装置は、走行する列車の位置情報を、地上装置に対して送信するとともに、前記地上装置から、前記地上装置が前記位置情報を基に算出した減速限界情報を受信する無線通信部と、前記減速限界情報に基づき、前記列車の速度照査パターンを生成する速度照査パターン演算部と、前記速度照査パターンの範囲内で前記列車が動くように前記列車のブレーキを制御する速度照査部と、前記位置情報を送信するごとに、基準距離を、前記列車の速度で走行するために要する時間を算出し、前記算出した時間をサイクル周期と決定する周期決定部とを備え、前記無線通信部は、前記サイクル周期で、前記位置情報を送信することを特徴とする。
【解決手段】実施形態にかかる列車制御装置は、走行する列車の位置情報を、地上装置に対して送信するとともに、前記地上装置から、前記地上装置が前記位置情報を基に算出した減速限界情報を受信する無線通信部と、前記減速限界情報に基づき、前記列車の速度照査パターンを生成する速度照査パターン演算部と、前記速度照査パターンの範囲内で前記列車が動くように前記列車のブレーキを制御する速度照査部と、前記位置情報を送信するごとに、基準距離を、前記列車の速度で走行するために要する時間を算出し、前記算出した時間をサイクル周期と決定する周期決定部とを備え、前記無線通信部は、前記サイクル周期で、前記位置情報を送信することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、列車制御装置及び地上装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
運転士の信号見落とし等による危険な状態を防止し安全に走行できるように、列車を制御する列車制御システムが存在する。
【０００３】
このような列車制御システムでは、従来から固定閉塞に基づく速度制御が行なわれてきた。固定閉塞に基づく速度制御とは、あらかじめ定められた閉塞区間内に、２つ以上の列車が同時に存在しないようにする制御である。
【０００４】
固定閉塞に基づく速度制御によれば、列車は、先行列車と、閉塞区間以上の間隔を空けない限り、進行できない。そして、その閉塞区間の長さは、安全面を考えて、最もブレーキ性能が低い車両に合わせて設計されている。したがって、ブレーキ性能が高い車両にとっては、車両本来の性能を十分発揮する運転が出来ない。
【０００５】
このように、固定閉塞に基づく速度制御を用いた列車制御システムでは、多様な性能を有する車両個々に対応した制御となっていない。また、閉塞区間が弊害となって、運転間隔を短縮出来ない。固定閉塞に基づく速度制御を用いた列車制御システムでは、多様な性能に対応した制御ができず、また、運転間隔を短縮できないため、高速・高密度運行を困難なものとしている。
【０００６】
近年、高速・高密度運行に対する要求が強く、それに対応すべく、固定閉塞に基づく列車制御システムに代わり、移動閉塞に基づく列車制御システムが提案されている。
【０００７】
以下、移動閉塞に基づく列車制御システムのことを、移動閉塞式列車制御システムと称する。
【０００８】
移動閉塞式列車制御システムは、固定閉塞に基づく列車制御システムと異なり、個々の列車の位置や速度に応じて、個々の列車の速度制御を行なうシステムである。
【０００９】
次に、移動閉塞式列車制御システムにおける列車制御について、簡単に説明する。移動閉塞列車制御システムでは、まず、各列車が、地上装置に列車の位置情報等を送信する。そして、地上装置が、列車から受け取った列車の位置情報等から、停止(又は減速)限界情報を生成し、列車に伝送する。ここで、減速限界情報とは、ある地点（減速目標位置と称する。）である速度（減速目標速度）まで、速度を落とす指示を示す情報である。停止限界情報は、減速目標速度が０である。列車は、地上装置から減速限界情報を受け取ると、減速限界情報、列車の車両性能、及び線路勾配に基づき、独自のブレーキパターンを作成する。列車は、自ら作成したブレーキパターンに基づいて自らの速度制御を行う。ここで、ブレーキパターンとは、減速目標位置で、減速目標速度に達するために、減速目標位置までの速度変化を示す曲線である。列車は、ブレーキパターンが示す速度を上回った場合に、自動的にブレーキで制御する。
【００１０】
このように、移動閉塞式列車制御システムでは、個々の列車が、先行列車との位置関係や自列車の性能等から、自列車の制御を行なうので、先行列車との間隔を個別に設定できる。それゆえ、必要以上に間隔をとる必要がなくなり、列車間の運行間隔を低減できる。したがって、移動閉塞列車制御システムによれば、固定閉塞に基づく列車制御システムと比べて、高速・高密度運行が期待される。
【００１１】
移動閉塞式列車制御システムでは、各列車の車上装置と地上装置との間で、情報（前述した、減速限界情報や列車の位置情報等）のやりとりを、無線通信で行なう。この情報のやりとりは、繰返しサイクル時間毎に行う。そして、この繰返しサイクル時間毎にブレーキパターンが更新される。したがって、この情報のやりとりの繰返しサイクル時間が列車制御の精度に大きく影響を与える。列車制御の精度が良ければ、良いほど高速・高密度運転が可能となる。
【００１２】
一方、無線通信では、周波数帯域が限られているため、制御システムでやりとりされる情報量が多くなると、伝送所要時間が増加し、繰り返しサイクル時間が長くなってしまうことがある。例えば、列車間の運行間隔の制御精度を高めるために、伝送すべき情報量を多くしたり、列車台数を増やしたりすると、制御システムでやりとりされる情報量が多くなり、伝送所要時間が増加することとなり、繰り返しサイクル時間が長くなってしまうこととなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平10-297488号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
制御システムでやりとりされる情報量を減らし、繰り返しサイクル時間の増大を防ぐ技術として、例えば特許文献1の技術がある。特許文献１の技術は、列車制御の精度を確保しつつ、地上装置から各列車制御装置に伝送する減速限界情報の情報量を低減する技術である。より具体的には、各列車の減速目標位置までの距離の大きさに応じて、送信する減速限界情報量を変化させている。すなわち、減速目標位置までの距離が大きく離れている列車に対しては、距離が近い列車と比べて、情報量の少ない情報（精度の粗い分解能で表現された量子化情報）として減速限界情報を伝送している。減速目標位置までの距離が大きく離れている列車は、高精度での減速目標位置を示す情報は必ずしも必要とはならないためである。このようにすることで、列車制御の精度を確保しつつ、地上装置から各列車に伝送する減速限界情報の情報量の低減を図っている。そして、情報量の低減により、繰り返しサイクル時間の増大を防止し、列車制御の精度の向上を図っている。
【００１５】
しかしながら、このように、量子化情報量の分解能の精度を粗くすることによる情報量の低減は、限界がある。したがって、この技術では、情報の伝送の繰返しサイクル時間の増大防止、列車制御の精度向上には限界がある。
【００１６】
また、従来技術では、減速目標位置までの距離に応じて、列車制御の精度を変えている。すなわち、減速目標位置までの距離が近いほど、高精度の減速限界情報を送信している。
【００１７】
しかしながら、列車制御の精度を、減速目標位置までの距離だけをもって変えるのは好ましくない。例えば、減速目標位置までの距離が長くても、速度が速い列車については、列車制御の精度を高くする必要があるといえる。
【００１８】
本発明の一側面は、必要以上の情報量が流れることを防止しつつ速度の速い列車の制御の精度を向上できることにより、各列車が高密度運行を可能とする列車制御装置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】
【００１９】
実施形態にかかる列車制御装置は、走行する列車の位置情報を、地上装置に対して送信するとともに、前記地上装置から、前記地上装置が前記位置情報を基に算出した減速限界情報を受信する無線通信部と、前記減速限界情報に基づき、前記列車の速度照査パターンを生成する速度照査パターン演算部と、前記速度照査パターンの範囲内で前記列車が動くように前記列車のブレーキを制御する速度照査部と、前記位置情報を送信するごとに、基準距離を、前記列車の速度で走行するために要する時間を算出し、前記算出した時間をサイクル周期と決定する周期決定部とを備え、前記無線通信部は、前記サイクル周期で、前記位置情報を送信することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る列車制御システムの構成例を示す図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る列車制御システムの動作を示すシーケンス図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る列車制御装置が作成する速度照査パターンの例を示す図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る列車制御装置が列車情報を送信するサイクル周期を決定する動作フローチャートを示す図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る列車制御システムの変形例の構成を示す図。
【図６】本発明の第１及び第３の実施形態に係る列車制御システムの変形例を示す図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る列車制御装置が無線送信するためのサイクル周期を決定するためのフロー。
【図８】列車のブレーキ性能に応じた、速度制御の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図1に、本発明の第１の実施形態にかかる列車制御システムの構成例を示す。図1の列車制御システムは、地上装置12と、軌道13上を走行する列車10に装備された列車制御装置11とから構成される。地上装置12と、列車制御装置11は、無線ネットワークを介して通信を行う。
【００２３】
図１では、列車制御装置11、地上装置12共に、１つずつ示した。しかし、列車制御システムは、通常、複数の列車制御装置11と、複数の地上装置12とから構成される。そして、各々の列車制御装置11は、少なくとも1つの地上装置12と通信が可能となるように、地上装置12を配置する。
【００２４】
まず、列車制御装置11の構成を説明する。列車制御装置11は、地上装置12に対して、列車の位置情報を、列車の速度が速ければ、短いサイクル周期で送信し、遅ければ、長いサイクル周期で送信する装置である。
【００２５】
列車制御装置11は、速度発電機111と、速度距離演算部112と、周期決定部113と、車上無線部114と、速度照査パターン演算部115と、速度照査部116、アンテナ117とを備える。
【００２６】
速度発電機111は、列車10の車輪の回転数を検出し、速度パルスを出力する。
【００２７】
速度距離演算部112は、速度発電機111からの速度パルスを受けて自列車10の速度と走行位置とを連続演算している。
【００２８】
車上無線部114は、アンテナ117を介して、地上装置12の地上無線部121と通信を行う。車上無線部114は、地上装置12へ列車情報を送信し、地上装置12から減速限界情報を受信する。ここで、列車情報は、少なくとも位置情報（自列車10の現在の走行位置）を含む情報である。また、列車情報は、その他、速度情報（自列車10の現在の走行速度）や列車の車両長を含む場合もある。
【００２９】
周期決定部113は、列車10の速度に基づき、車上無線部114が、地上装置12へ、列車情報を送信するサイクル周期を決定する。サイクル周期の決定方法は、後述する。
【００３０】
速度照査パターン演算部115は、地上装置12から受信した減速限界情報と、自列車10の車両性能(例えばブレーキ性能)とから速度照査パターンの生成を行なう。減速限界情報と速度照査パターンについては、後述する。
【００３１】
速度照査部116は、速度照査パターン演算部115が生成した速度照査パターンに基づき、列車10の制御を行なう。具体的には、速度照査パターンと、列車10の現在走行位置及び速度とを比較し、列車10の速度が速度照査パターンを超えた場合には、図示しないブレーキ制御部へブレーキ指令を出力し、ブレーキ制御部によりブレーキ制御させる。
【００３２】
アンテナ117は、地上装置12のアンテナ124と通信を行う。
【００３３】
次に、地上装置12の構成を説明する。
【００３４】
地上装置12は、地上無線部121と、在線管理部122と、減速限界情報演算部123と、アンテナ124とを備える。
【００３５】
地上無線部121は、アンテナ124を介して、列車制御装置11の車上無線部114と通信を行う。地上無線部121は、列車情報を列車制御装置11から受信し、減速限界情報を列車制御装置11に対して送信する。
【００３６】
在線管理部122は、軌道13上に在線している各列車10の位置等の列車情報を管理している。在線管理部122は、地上無線部121を介して、列車情報を受け取ると、列車情報を更新する。
【００３７】
減速限界情報演算部123は、在線管理部122の列車情報をもとに、減速限界情報を算出する。減速限界情報については、後述する。
【００３８】
アンテナ124は、列車制御装置11のアンテナ117と通信を行う。
【００３９】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る列車制御システムの動作を示すシーケンス図である。次に、図２を用いて、本発明の実施形態にかかる列車制御システムにおける列車制御装置11と地上装置12間での処理について説明する。
【００４０】
まず、列車制御装置11内の速度距離演算部112は、速度発電機111からの速度パルスを受けて自列車10の速度と走行位置とを連続演算している。なお、自列車10の速度（以下、速度情報と称する。）と走行位置（以下、位置情報と証する。）を算出する方法は、これに限らず例えばGPSを利用して算出するものであっても良い。
【００４１】
車上無線部114は、速度距離演算部112が算出した位置情報と速度情報と、車両長とを含む列車情報を送信する（S101）。車上無線部114は、列車情報を、特定のフレームフォーマット形式とした後、変調処理やD/A変換や所定周波数への無線信号に周波数変換など必要な処理を施し、アンテナ117を介して地上装置12へ送信する。なお、車上無線部114が、地上装置12へ列車情報を送信する周期は、後述する周期決定部113が決定するサイクル周期に従うものとする。周期決定部113がサイクル周期を決定する処理の詳細は後述する。
【００４２】
一方、地上装置12の地上無線部121は、列車制御装置11から列車情報を、アンテナ124を介して受信する。そして、地上無線部121は、受信した列車情報に対して、ベースバンドへの周波数変換やA/D変換等の必要な処理を施した後、復調処理を行なう。その結果、地上無線部121は、列車制御装置11から送信される列車情報（位置情報と走行速度情報と車両長）を得る。尚、地上装置12は、軌道13に存在する複数の列車制御装置11それぞれから、それぞれの列車制御装置11が定めたサイクル周期毎に、列車情報を受信する。地上無線部121は、列車情報を受信するたびに、在線管理部122に通知する。
【００４３】
在線管理部122は、軌道13上に在線している各列車10の位置情報、速度情報、車両長等の情報を管理している。在線管理部122は、地上無線部121から各列車10の新たな列車情報を通知される度に、該列車10の位置情報、速度情報を更新する（S102）。
【００４４】
地上装置12の減速限界情報演算部123は、地上無線部121を介して列車情報を受信すると、その列車10に対する減速限界情報（減速目標速度と減速目標位置）を算出する(S103)。尚、減速限界情報算出部123は、減速目標位置の代わりに、減速目標距離を算出しても良い。この場合、減速限界情報は、減速目標速度と減速目標距離である。減速限界情報演算部123は、在線管理部122の列車情報をもとに、減速限界情報を算出する。例えば、減速限界情報演算部123は、在線管理部122で管理する、先行列車の位置情報と車両長とから求まる先行列車の最後尾位置と、自列車の位置情報（走行位置）を基に、自列車が、少なくともどの位置(地点)までに、設定した減速目標速度に達する必要があるかを計算する。
【００４５】
ここで、自列車が減速目標速度に達する必要がある地点が減速目標位置である。尚、減速目標速度は、しばしば0km/hとする。なお、減速限界情報演算部123は、減速限界情報を算出する際、先行列車の最後尾位置、自列車の位置情報だけでなく、速度制限値等その他の情報も用いて、適宜算出してもよい。
【００４６】
地上装置12の地上無線部121は、減速限界情報演算部123が算出した減速限界情報を特定のフレームフォーマット形式とした後、変調処理やD/A変換や所定周波数への周波数変換など必要な処理を施し、アンテナ124を介して列車制御装置11へ送信する(S104)。
【００４７】
各列車制御装置11の車上無線部114は、地上装置12に対し列車情報を送信後、自列車10に関する減速限界情報を受信する。
【００４８】
速度照査パターン演算部115は、受信した減速限界情報と、自列車10の車両性能(例えばブレーキ性能)とから速度照査パターンの生成を行なう。具体的には、速度照査パターン演算部115は、ブレーキ性能を考慮して、地上装置12から通知された減速目標位置を超えない地点で、減速目標速度に達するような速度制御が完了できるような速度照査パターンを生成する(S105)。図３に、速度照査パターンの一例を示す。図３に示すように、速度照査パターンは、減速目標位置で減速目標速度となるように、現在位置から減速目標位置までの位置と速度との関係を定めたグラフである。
【００４９】
速度照査部116は、速度照査パターン演算部115にて得られた速度照査パターンと自列車10の現在走行位置及び速度とを比較し、列車速度が速度照査パターンを超えた場合には、図示しないブレーキ制御部へブレーキ指令を出力し、ブレーキ制御部によりブレーキ制御させる(S106)。以上のようにして得られた速度照査パターンに従うことで、各列車10は減速目標位置を越えずに減速目標速度までの速度制御を完了するような自列車10の速度制御が可能となる。ここで、速度照査パターン演算部115にて速度照査パターンを算出する際、走行路線の勾配などを含んだデータベースを保持しておき、自らの車両性能以外に勾配情報を加味して速度照査パターンを算出しても良い。そうすることで、より精度の高い速度照査パターンの作成が可能となる。
【００５０】
以上、説明したように、本実施形態の列車制御システムでは、地上装置12と、複数の列車制御装置11とは、各列車制御装置11が算出するサイクル周期の単位で、列車情報と減速限界情報の送受信を繰り返すことになる。すなわち、各列車10で、列車情報と減速限界情報の送受信頻度は異なることになる。図２では、サイクル周期として、T１、T２の例を示す。このように、サイクル周期は、列車情報を送信するときの、列車10の速度に応じて変化する。
【００５１】
ここで、本実施形態では、各列車制御装置11が、地上装置12に対して、列車情報を送信する際のアクセス制御方式は、分散型のアクセス制御方式を用いる。したがって、各列車制御装置11は、自装置で決定したサイクル周期に基づいて、列車情報の送信を行なう。すなわち、各列車制御装置11は、自装置で決定した周期を、地上装置12に対して通知する必要がなく、自ら決定した周期によるアクセス制御に従った列車情報の送信を行なえば良い。分散型のアクセス制御方式では、各列車10が自律分散的に送信アクセス制御を行うため、地上装置12では、各列車制御装置11の送信周期は知る必要はないからである。尚、分散型のアクセス制御方式は、例えばCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)方式やランダムアクセス方式などがある。
【００５２】
次に、各列車制御装置11が、列車情報を送信するサイクル周期を決定する方法について説明する。図４は、列車制御装置11が、列車情報を送信するサイクル周期を決定する処理方法を示すフローチャートである。
【００５３】
各列車制御装置11の周期決定部113は、図４に示すフローチャートに従い、列車情報を送信するサイクル周期を、列車情報を送信する度に決定する。
【００５４】
周期決定部113は、列車10の現在の走行速度と、サイクル周期決定のためにあらかじめ定められている基準距離(Xm)とを基にサイクル周期を決定する。以下、詳細を説明する。ここで、基準距離(Xm)は、列車制御システムで定められた値とする。
【００５５】
まず、列車制御装置11の周期決定部113は、列車10の現在の走行速度を用いて、基準距離Xmを走行するために要する時間を算出する(S201)。この算出した時間をサイクル周期とする。次に、周期決定部113は、算出した時間のタイマー（図示せず。）を設定する(S202)。ここで、タイマーは、例えば、周期決定部113が内蔵しているものとする。次に、サイクル周期が経過し、タイマーが切れると、タイマーが切れたタイミングで(S203)、車上無線部114は、地上装置12に対して列車情報を送信する(S204)。そして、周期決定部113は、タイマーが切れると、改めてタイマーが切れたタイミングでの走行速度を用いて、基準距離Xmを走行するために要する時間を算出する（S201）。以下、以上の処理を繰り返す。
【００５６】
ここで、サイクル周期を算出するために用いる走行速度は、サイクル周期算出時点での走行速度であっても良いし、１つ前のサイクル周期時間内の平均の走行速度であっても良い。この走行速度は、前述した速度距離演算部112が算出した走行速度を用いる。
【００５７】
以上、説明したとおり、列車制御装置11は、基準距離を走行するために要する時間を1サイクル周期として、列車情報の送信を繰り返すことになる。各列車ごとに、走行速度は異なり、また、列車それぞれの走行速度も、変化するものである。したがって、列車毎に、また、列車の速度が変化するごとにサイクル周期は変化する。つまり、ある一定時間で考えた場合、走行速度が速い列車ほど列車情報を送信する頻度が高く、一方、走行速度が遅い列車ほど列車情報を送信する頻度が低くなる。
【００５８】
従来、各列車は、一定時間サイクル周期毎に、自列車の列車情報を送信していた。この場合、走行速度が遅い場合には、前回、列車情報を送信した際に通知した列車情報に含まれる位置情報が少ししか変化していないにも関わらず、列車情報を送信していた。しかしながら、一般に、位置の変化が少ない場合は、列車追跡の観点から考えても、列車情報を頻繁に送信する重要度は低いと考えられる。
【００５９】
本実施形態の列車制御装置１１では、走行速度が遅い列車からの列車情報の送信頻度を下げ、ほとんど位置が変化していないにも関わらず、自列車の列車情報が送信されることがない。したがって、列車制御システムとして必要以上の情報伝送量の増加を防止することができる。また、走行速度の速い列車に対しては、列車情報の送信頻度が高くなる。したがって、走行速度の速い列車に対しては、従来と比べ、より少ない移動距離による列車追跡(位置情報の更新)が可能となり、高精度な制御が可能となる。このように、列車の走行速度に応じた適応的な列車速度制御を可能とすることで、更なる高密度運行が実現できる。
【００６０】
また、本実施形態の列車制御システムでは、各列車の列車情報は、基準距離Xmを進む度に更新される。一方、従来は、一定時間ごとに列車情報を送信していたため、各列車の速度に応じて、各列車の列車情報は、異なる距離を進むごとに、更新されていた。したがって、従来は、速度の速い列車が、列車情報更新前に、一定時間の間に、先行列車に衝突する距離を走行するといった危険性を有していた。しかしながら、本実施形態の列車制御システムでは、基準距離Xmを進む度に、列車情報が更新されるため、基準距離Xmを適切に定めることにより、各列車間の距離を適切に保ちつつ、列車情報を更新できる。その結果、各列車間の距離を保ち、安全性を保つ制御ができる。
【００６１】
尚、本実施形態の列車制御システムでは、列車制御装置11が、地上装置12から受信した減速限界情報を基に、速度照査パターンを算出しているが、地上装置12が、速度照査パターンを算出しても良い。図５は、第１の実施形態の列車制御システムの変形例１を示す図である。地上装置12が、速度照査パターンを算出する場合、図５に示すように、地上装置52が速度照査パターン演算部125を備える構成とし、列車制御装置11が速度照査パターン演算部115を備えない構成とする。そして、地上装置12は、例えば、在線管理部122に各列車の車両性能を記憶しておく。そして、地上装置12は、記憶した車両性能と算出した減速限界情報から速度照査パターンを算出する。そして、地上無線部121は、減速限界情報は送信せず、速度照査パターンを送信する。列車制御装置11は、アンテナ117を介して車上無線部117で、速度照査パターンを受け取ると、速度照査部116は、得られた速度照査パターンに基づいて、速度照査を行う。変形例の列車制御システムによれば、列車制御装置11の構成がより簡易な構成と出来る。
【００６２】
また、本実施形態の列車制御システムでは、列車制御装置11が、列車情報を送信するサイクル周期を決定しているが、地上装置12が決定しても良い。図６は、第１の実施形態の列車制御システムの変形例2を示す図である。地上装置1が、サイクル周期を決定する場合、図６に示すように、地上装置12が周期決定部126を備える構成とし、列車制御装置11が周期決定部113を備えない構成とする。そして、列車制御装置11は、地上装置12に対して送信する列車情報の中に列車の速度情報を含める。地上装置12の周期決定部113は、受け取った速度情報と基準距離からサイクル周期を決定する。そして、地上装置12の地上無線部121は、列車制御装置11に対して、減速限界情報と併せて、サイクル周期を含む情報である周期情報を送信する。列車制御装置11は、アンテナ117を介して車上無線部117で、周期情報を受け取ると、周期情報に含まれるサイクル周期で、次の列車情報を送信する。地上装置12の周期決定部126が、速度情報と基準距離をもとにサイクル周期を決定する方法は、列車制御装置11の周期決定部113が行なった方法と同様の方法で、できるため説明は省略する。変形例の列車制御システムによれば、列車制御装置11の構成がより簡易な構成と出来る。
【００６３】
また、本実施形態の列車制御システムでは、列車制御装置１１は、列車情報として、位置情報、速度情報、車両数を含む情報を地上装置12に送信したが、列車情報はこの情報に限れられない。すなわち、列車制御装置１１は、列車情報として、少なくとも位置情報を送信すればよい。列車制御装置１１は、車両数については、例えば、各列車が初めて、地上装置１２に列車情報を通知する場合や、列車の車両数が変化した場合に、通知すればよい。列車制御装置１１は、速度情報については、必ずしも送信する必要はない。ただし、変形例１で説明したように、地上装置12が速度照査パターンを生成する場合には、列車制御装置11は、速度情報も列車情報に含めて通知する必要がある。また、変形例２で説明したように、地上装置12が、列車制御装置11の列車情報を送信するサイクル周期を決定する場合も、列車情報に速度情報も含めることが必要である。
【００６４】
また、本実施形態の列車制御システムでは、列車制御装置11は、基準距離Xmを走行するために要する時間を算出して、その算出した時間を１サイクル周期として列車情報を送信している。しかしながら、列車制御装置11は、サイクル周期を算出せず、基準距離Xｍを走行する毎に、列車情報を送信する構成としても良い。いずれにしても、列車制御装置11は、基準距離Xmを走行する時間を１サイクルとして、列車情報を送信することとなる。
【００６５】
また、本実施形態の列車制御システムでは、列車制御装置11は、列車の速度と基準距離Xmから、基準距離Xmを走行する時間を１サイクル周期として、列車情報を送信している。しかしながら、列車制御装置1１は、走行速度が速いほど、列車情報の送信頻度を高くすればよいのであって、必ずしも、基準距離Xmを走行速度で走行する時間を１サイクル周期として、列車情報を送信しなくても良い。例えば、列車制御装置11の周期決定部113は、列車の走行速度と速度に対応した列車情報の送信サイクル周期を定める表を備え、その表を用いてサイクル周期を決定しても良い。
【００６６】
尚、列車制御装置11は、例えば、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用いることでも実現することが可能である。すなわち、速度発電機111と、速度距離演算部112と、周期決定部113と、車上無線部114と、速度照査パターン演算部115と、速度照査部116、アンテナ117は、上記のコンピュータ装置に搭載されたプロセッサにプログラムを実行させることにより実現することができる。このとき、列車制御装置11は、上記のプログラムをコンピュータ装置にあらかじめインストールすることで実現してもよいし、ＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶して、あるいはネットワークを介して上記のプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータ装置に適宜インストールすることで実現してもよい。
【００６７】
また、地上装置12は、例えば、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用いることでも実現することが可能である。すなわち、地上無線部121と、在線管理部122と、減速限界情報演算部123と、アンテナ124は、上記のコンピュータ装置に搭載されたプロセッサにプログラムを実行させることにより実現することができる。このとき、地上装置12は、上記のプログラムをコンピュータ装置にあらかじめインストールすることで実現してもよいし、ＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶して、あるいはネットワークを介して上記のプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータ装置に適宜インストールすることで実現してもよい。また、在線管理部122は、上記のコンピュータ装置に内蔵あるいは外付けされたメモリ、ハードディスクもしくはＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒなどの記憶媒体などを適宜利用して実現することができる。
【００６８】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態にかかる列車制御システムについて説明する。第２の列車制御システム、列車制御装置、地上装置それぞれの構成は、図１で示した構成と同一である。したがって、以下では、第２の実施形態に係る列車制御システムについて、図１を用いて説明する。
【００６９】
第２の実施形態にかかる列車制御システムでは、第１の実施形態に係る列車制御システムと異なり、列車制御装置11の周期決定部113が、算出した列車情報の送信周期が、所定の時間閾値より大きい場合に、当該時間閾値をサイクル周期として、算出した送信周期が所定の時間閾値以下の場合、算出した送信周期を、サイクル周期とする。車上無線部114は、このように決定したサイクル周期で、列車情報を送信する。すなわち、本実施形態にかかる列車制御システムは、列車情報の送信周期の上限を設けた例である。その他の各構成の機能は、第１の実施形態で説明したものと同様であるため、説明を省略する。
【００７０】
図７は、第２の実施形態にかかる列車制御装置11の動作を示すフローチャートである。以下では、図７を用いて、第２の実施形態にかかる列車制御装置11の動作を説明する。
【００７１】
まず、列車制御装置11の周期決定部113は、第１の実施形態と同様に、列車の現在の走行速度を用いて、基準距離Xmを走行するために要する時間（周期T）を算出する(S301)。次に、周期決定部113は、S301で算出した周期Tと、予め定められた時間閾値T’との大小関係の比較を行う(S302)。
【００７２】
周期決定部113は、算出した周期Tが、時間閾値T’以下の場合（S302YES）、実施例1と同様、算出した周期Tをタイマーとして設定する（S303A）。算出した周期Tが経過し、タイマーが切れると（S304）、車上無線部114は、列車情報を、地上装置12に対して送信する（S305）。一方、周期決定部113は、算出した周期Tが、時間閾値T’より大きい場合（S302NO）、時間閾値T’をタイマーとして設定する(S303B)。時間閾値T’が経過し、タイマーが切れると（S304）、車上無線部114は、列車情報を、地上装置12に対して送信する（S305）。そして車上無線部114が、列車情報を送信すると同時、もしくは送信後、改めてその時点での走行速度を用いて周期Tを算出し（S301）、算出した周期Tと時間閾値T’との比較を行う(S302)。このようにして、S301からS305の処理を繰り返し行う。
【００７３】
次に、本発明の実施形態において、なぜ、列車情報の送信周期の上限として時間閾値T’を設けることによる効果、そして、時間閾値T’として好ましい値について説明する。
【００７４】
本発明の実施形態にかかる列車制御システムは、基本的には（周期Tが閾値T´以下の場合。）、第１の実施形態と同様に、各列車が走行速度を基に算出した周期で、列車情報を送信する。一方、周期Tが、上限(時間閾値T´)を超えた場合、列車情報の送信は、周期Tでなく、時間閾値T´のサイクル周期で送信する。この点が、第１の実施形態と異なる点である。このようにすると、列車制御装置11は、時間閾値T´を越えるサイクル周期で列車情報を送信することが無い。このメリットを以下、説明する。
【００７５】
例えば、列車が駅のホーム等で停止している場合、列車制御装置は、基準距離Xmを進むのに要する時間(周期T)は、実質的に無限時間となってしまう。また、列車が、停車していない場合でも、停止に近い低速走行をしている場合、基準距離Xmを進むのに必要以上に大きな時間を要することがありえる。この様な場合、列車制御装置11は、周期Tとして、非常に大きな値を算出し、列車情報を長期間、地上装置12に対して、送信しないこととなる。
【００７６】
無線通信を用いた移動閉塞列車制御システムでは、列車が走行しており、列車制御装置11からの位置情報の送信が行われている場合であっても、無線通信によるパケット誤りの発生によって地上装置12で正しく受信できず位置情報が更新されないケースや、故障などの理由で、位置情報が送信されないケースが考えられる。このような場合、地上装置12が管理する、列車の位置情報が、一定時間、更新がされないことになる。そして、このような場合、実際の列車の走行位置と、地上装置12が管理している列車の位置とが乖離することになり、地上装置12が、各列車の位置情報に基づいた正しく安全な列車制御が出来なくなる。無線通信を用いた移動列車制御システムの地上装置12は、安全な列車制御が出来なくなることを防ぐため、同一列車の列車制御装置11から、一定時間以上、位置情報が通知されない場合に、”列車位置の喪失”と判断し、全列車の運行を停止する機能を備えている場合がある。
【００７７】
本来、上記トラブル的な要因で、地上装置12が、同一列車から一定時間以上、位置情報が通知しない場合に、列車位置の喪失と判断するシステムである。本実施例の列車制御システムでは、走行速度を用いた周期による列車制御システムであるとう理由で、”列車位置の喪失”と判断することを防ぐシステムである。
【００７８】
即ち、本実施形態の列車制御システムでは、時間閾値T´を上限として、列車情報を送信することで、単純に列車の走行速度に基づく周期が大きい場合に”列車位置の喪失”とならないように対応することが出来る。例えば、列車が停止している場合であっても、少なくとも時間閾値T’の周期では位置情報が送信されるため、地上装置12が、”列車の喪失”と判断することを防ぐ事ができる。
【００７９】
そのため、本実施例の列車制御システムにおいて、時間閾値T’の値は、地上装置12が”列車位置の喪失”と認識する時間よりも少なくとも小さい値を用いるものとする。
【００８０】
以上、本実施形態の列車制御システムによれば、列車制御システムが、トラブル的な要因以外で、“列車位置の喪失”と判断し、全列車の運行を停止することを防ぐことができる。
【００８１】
(第３の実施の形態)
次に、第３の実施形態にかかる列車制御システムについて説明する。第３の実施形態に係る列車制御システムは、列車制御装置11からの列車情報の送信を、第１の実施形態で用いた自律分散によるアクセス制御ではなく、地上装置12による集中制御方式によるアクセス制御で行なう。すなわち、第１の実施に係る列車制御システムは、列車制御装置11は、走行速度を基に決定したサイクル周期に従い、自律分散的に自列車の列車情報の送信を行なう形態であった。しかしながら、第３の実施の形態にかかる列車制御システムでは、列車情報の送信を、集中制御方式によるアクセス制御方式で行なう。具体的には地上装置12が、各列車制御装置11が算出した、列車情報の送信サイクル周期をもとに、各列車10が、どのタイミングで、当該列車情報を送信するかをスケジューリングする。
【００８２】
本実施例では、集中制御型のアクセス制御方式としてTDMA(Time Division Multiple Access)方式を用いた場合を例にして説明する。
【００８３】
自律分散によるアクセス制御方式では、列車制御装置11が、自らの判断したタイミングで、列車情報を、地上装置12に通知するのに対して、集中制御型のアクセス制御方式の場合、地上装置12が、各列車制御装置11の列車情報の送信タイミングを制御する方法である。より具体的には、地上装置12は、各列車制御装置11の列車情報の送信タイミングのスケジューリングを行い、各列車制御装置11は、そのスケジューリングに沿って、列車情報の送信を行なう。
【００８４】
以下では、第３の実施形態に係る列車制御システムの各装置の構成について説明する。第３の実施形態に係る列車制御システムの各装置の構成は、図１で説明した構成と同様であるため、図１を用いて説明する。以下では、第３の実施形態に係る列車制御システム各装置の構成について、実施例１で説明した異なる機能のみを説明し、同一の機能については、説明を省略する。
【００８５】
地上装置12は、各列車制御装置11の列車情報の送信タイミングのスケジューリングを行う際に、列車制御装置11が算出する、列車情報の送信サイクル周期を把握する必要がある。
【００８６】
したがって、各列車の列車制御装置11の車上無線部114は、列車情報と併せて、周期決定部113が算出したサイクル周期を含む周期情報を通知する。ここで、周期情報とは、例えば、周期決定部113が算出した、基準距離を現在の走行速度で走行した場合にかかる時間である。
【００８７】
地上装置12の地上無線部121は、列車情報と周期情報を、各列車の列車制御装置11から受け取ると、各列車制御装置11の周期情報等に基づき、各列車制御装置11に対するタイムスロットスケジューリングを行なう。地上無線部121は、タイムスロットスケジューリングとして、具体的には、各列車が、次の列車情報を送信すべきタイムスロットの割当てを行なう。ここで、地上無線部12が行うタイムスロットスケジューリングは、地上装置12が、各列車制御装置11からの列車情報を受信可能で、かつ各列車制御装置11から受け取った周期情報を満たすスケジューリングとする。
【００８８】
地上無線部121は、各列車に割当てた割当てタイムスロット情報を、制御タイムスロットとして、各列車制御装置11に通知する。
【００８９】
各列車の列車制御装置11の車上無線部114は、地上装置12から制御タイムスロットを受信すると、自列車の次の列車情報を送信するタイミングを把握することができる。各列車制御装置11の車上無線部114は、地上装置12から通知された割当タイムスロットのスロットタイミングにて、その時点での列車情報と周期情報を送信する。ここで、この周期情報は、列車制御装置11が、次の列車情報を送信するタイミングを送信するタイミングを、地上装置12が決定するための情報である。
【００９０】
本実施形態にかかる制御システムでは、第１の実施形態と同様の効果を達成できるとともに、上記のように地上装置12による集中制御で無線通信を行うため、地上装置12と各列車制御装置11間での通信がより確実なタイミングで実施することが可能となり、列車制御システムの制御がしやすくなる。
【００９１】
尚、各列車制御装置11から地上装置12に対して送信する周期情報と、地上装置12から各列車制御装置11に対して送信する割当てタイムスロットを通知する方法は、どのような方法であっても良い。例えば、本実施形態の地上装置12の地上無線部121は、割当タイムスロットタイミングは、前述したように、特定のタイムスロット(制御タイムスロット)を用いて送信しても良いが、各列車制御装置11に対して、送信する減速限界情報を送信する際に併せて通知するようにしても良い。
【００９２】
また、本実施形態では、集中制御方式として、TDMA(Time Division Multiple Access)方式を例として説明したが、集中制御方式であれば、その他の方式でも良い。
【００９３】
（変形例１）
次に、第３の実施形態の変形例にかかる列車制御システムの変形例を説明する。
【００９４】
第３の実施形態の変形例にかかる列車制御システムは、図６で示した列車制御システムと構成が同様である。したがって、図６を用いて、説明する。
【００９５】
第３の実施形態の変形例にかかる列車制御システムは、集中制御システムであり、各構成の機能は、第３の実施形態で説明した列車制御システムと、基本的には同様である。しかしながら、第３の実施形態の変形例にかかる列車制御システムでは、地上装置12が、周期決定部126で、各列車制御装置11から通知された速度情報をもとに、サイクル周期を算出する。そして、地上装置12の地上無線部121は、自装置で算出したサイクル周期をもとに、前述した方法と同様の方法で、各列車に対するタイムスロットスケジューリングを行ない、各列車が、次の列車情報を送信すべきタイムスロットの割当てを行なう。各列車が、地上装置12から受け取ったタイムスロットに基づき、列車情報を送信する処理は、第３の実施形態で説明した方法と同様である。
【００９６】
この場合、列車制御装置11は、地上装置12に通知する列車情報として、速度情報を含める。
【００９７】
そして、地上装置12の周期決定部126は、列車制御装置11から列車情報を受け取ると、速度情報を基に列車制御装置11が列車情報を送信するサイクル周期を決定する。具体的には、周期決定部126は、受け取った列車情報が含む速度情報の速度で基準距離Xmを走行するために要する時間を１サイクル周期とする。地上装置12は、例えば、減速限界情報を算出するのと並行し、サイクル周期を算出する。周期決定部126は、周期を決定すると、地上無線部121に通知する。地上無線部121は、周期決定部126から、各列車制御装置11のサイクル周期を受け取ると、各列車制御装置11に対するタイムスロットスケジューリングを行なう。地上無線部121は、各列車制御装置11のサイクル周期を満足するようにタイムスロットスケジューリングを行う。
【００９８】
その後、地上無線部121は、決定したタイムスロットスケジューリングを列車制御装置11に通知し、列車制御装置11は、受け取ったタイムスロットスケジューリングに基づき、列車情報を通知する。この実施方法は、第３の実施形態で説明した方法と同様であるため説明を省略する。
【００９９】
本変形例による列車制御システムによれば、地上装置12が各列車から通知された走行速度を基にそれぞれのスケジューリング周期を決定するため、各列車制御装置11では周期決定部113が必要なく、簡易な構成とすることができる。
【０１００】
また、本変形例による列車制御システムによれば、第１、第３の実施形態にかかる列車制御システムと同様の効果を達成することができる。
【０１０１】
(第４の実施形態)
次に、第４の実施形態に係る列車制御システムを説明する。第４の列車制御システム、列車制御装置、地上装置それぞれの構成は、図１で示した構成と同様である。したがって、以下では、第４の実施形態に係る列車制御システムについて、図１を用いて説明する。
【０１０２】
第４の実施形態にかかる列車制御システムでは、第１の実施形態の列車制御システムと異なり、列車制御装置11の周期決定部113が、列車情報の送信周期を決定する際に用いる基準距離が、列車制御システム全体として一つの値を用いず、路線、時刻、車両の性能によって異なる値を設定する。基準距離を用いて、サイクル周期を決定する処理、サイクル周期を決定して列車情報を送信する処理等は、第１の実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【０１０３】
まず、路線によって基準距離が異なる場合を説明する。
【０１０４】
第４の実施形態に係る列車制御システムでは、路線毎に基準距離を決定する。例えば、路線ごとの列車の運行密度で決定する。すなわち、高密度運転が実施される路線ほど基準距離を短くする。尚、路線毎に基準距離を決定する際、路線毎の運行密度だけでなく、列車制御システムで伝達される情報の伝送量や地上装置12が管理する列車台数を加味して、基準距離を決定しても良い。ここで、路線とは、出発地点と目的地点を結ぶ線である。例えば、列車が走る軌道の予め定められたある区間とする。また、二つの軌道が並行して存在する場合、それぞれの軌道を別々の路線として区別しても良い。
【０１０５】
ここで、路線毎に基準距離を決定する際、高密度運転が実施される路線ほど基準距離を短くする理由を説明する。基準距離を短くすると、その分、列車制御装置11から地上装置12への列車情報の送信頻度が増え、列車追跡の精度も向上する。そして、高密度運転が求められる路線ほど、この列車追跡の精度向上が求められる。したがって、高密度運転が実施される路線ほど基準距離を短くすることが好ましい。
【０１０６】
この基準距離は、例えば、地上装置12が、路線毎に、基準距離を管理し、各路線を走る列車の列車制御装置11に通知し、列車制御装置11の周期決定部113は、通知された基準距離を設定する。尚、各列車制御装置11の周期決定部113が、基準距離を設定する方法はこの方法に限られない。
【０１０７】
（変形例１）
次に、第４の実施形態の変形例１に係る列車制御システムを説明する。第４の実施形態に係る列車制御システム、列車制御装置、地上装置それぞれの構成は、図１で示した構成と同一である。したがって、以下では、第４の実施形態の変形例１に係る列車制御システムについて、図１を用いて説明する。
【０１０８】
第４の実施形態の変形例１に係る列車制御システムでは、列車制御装置11の周期決定部113が、列車情報の送信周期を決定する際に用いる基準距離を、路線ごとに基準距離を変更するだけでなく、同一路線内においても時間帯に応じて基準距離を変更している点が、第４の実施形態の列車制御システムと異なる。
【０１０９】
第４の実施形態の変形例１にかかる列車制御システムでは、路線ごと基準距離を変えるだけでなく、各路線、時間帯によって基準距離を変える。具体的には、時間帯ごとの列車の運転密度に応じて、基準距離を決定する。すなわち、同一路線内においても、高密度運転な時間帯ほど基準距離を小さくし、低密度運転な時間帯ほど基準距離を大きく設定する。
この基準距離は、例えば、地上装置12が、路線毎に、各時間帯に応じた基準距離を管理している。この基準距離は、高密度な運転が行なわれる時間帯ほど、基準距離が短いものとする。そして、各時間帯における、運転の密度は、例えば、運行ダイヤによって把握できる。
【０１１０】
そして、地上装置12は、時間帯が変わって、基準距離に変更が必要な場合に、各路線を走る列車の列車制御装置11に通知し、列車制御装置11の周期決定部113は、通知された基準距離を変更、設定する。尚、各列車制御装置11の周期決定部113が、基準距離を設定する方法は、地上装置12から通知される方法ではなく、各列車制御装置11自らが各時間帯に応じた基準距離を管理しておくなど、この方法に限られない。
【０１１１】
以下では、路線ごと基準距離を変えるだけでなく、時間帯によって基準距離を変える効果を説明する。列車の運転密度は、同一路線においても、ラッシュ時と非ラッシュ時の時間帯では列車の運行本数が異なり、ラッシュ時の方が高密度な運転が行われている。したがって、ラッシュ時の方がより精度の高い列車制御が要求される。そして、前述したように、基準距離が短いほど、列車制御装置11は、列車情報を地上装置12に対して高頻度で送信することとなり、精度の高い列車制御が可能となる。したがって、時間帯によって基準距離を変えることが好ましい。
【０１１２】
また、基準距離を大きく設定することにより、各列車の周期は全体的に大きくなるため、無線伝送されるトラフィック量を減らすことが出来る。路線ごとに、基準距離を一定とした場合、安全のため、最も高密度運転な時間帯のケースを想定して基準距離が設定されることが考えられる。しかし、この場合、高密度運転が行われていない時間帯においてはその基準距離で求められた送信周期で列車情報を送信すると、要求精度以上の伝送が実施されることとなる。そこで、高密度運転が行われていない時間帯においては、列車制御の要求精度を満足する範囲内で、基準距離を大きく設定することで、伝送情報量を減らすことが出来る。そして、伝送情報量を減らすことができる分、無線リソースに余裕ができる。無線リソースに余裕が出来る分、列車制御装置11は、地上装置12との間で、その他の情報の無線伝送、例えばデータベース更新用の情報伝送などに用いる事や、無線伝送での再送回数の上限を増やす事などに利用することが可能となる。
【０１１３】
すなわち、本変形例では、路線毎の各時間帯に応じて基準距離を可変とすることにより、より適応的な列車制御を可能とし、列車制御システムにおける列車の高密度運転を可能とする。
【０１１４】
（変形例２）
次に、第４の実施形態の変形例２に係る列車制御システムを説明する。第４の実施形態の変形例２に係る列車制御システム、列車制御装置、地上装置それぞれの構成は、図１で示した構成と同一である。したがって、以下では、第４の実施形態の変形例２に係る列車制御システムについて、図１を用いて説明する。
【０１１５】
第４の実施形態の変形例2に係る列車制御システムでは、列車制御装置11の周期決定部113が、列車情報の送信周期を決定する際に用いる基準距離を、路線毎に変えるだけでなく、各列車のブレーキ性能によって変える。すなわち、ブレーキ性能が高い列車ほど基準距離を長くし、ブレーキ性能が低い列車ほど基準距離を短くしている。
【０１１６】
この基準距離は、例えば、地上装置12が、路線毎に、各路線を走る列車に応じた基準距離を管理している。この基準距離は、ブレーキ性能が低い列車ほど、基準距離が短いものとする。そして、各列車のブレーキ性能は、各列車の車種等から、容易に把握できる。
【０１１７】
そして、地上装置12は、各列車のブレーキ性能に応じた基準距離を、列車制御装置11に通知し、列車制御装置11の周期決定部113は、通知された基準距離を設定する。尚、各列車制御装置11の周期決定部113が、基準距離を設定する方法は、地上装置12から通知される方法ではなく、各列車制御装置11自らがブレーキ性能に応じた基準距離を管理しておくなど、この方法に限られない。
【０１１８】
以下では、路線ごと基準距離を変えるだけでなく、ブレーキ性能によって基準距離を変える効果を説明する。
【０１１９】
図８に、列車のブレーキ性能に応じた、速度制御の例を示す。図８に示すように、ブレーキ性能が高い列車ほど、速度を早く減速目標速度に落とすことができる。したがって、列車のブレーキ精度が異なる２つの列車が同一速度で走行している場合、ブレーキ性能が低い列車ほど早いタイミングで速度制御を実施する必要がある。したがって、ブレーキ性能が低い列車ほど、列車追跡の精度が要求される。そして、前述したように、基準距離が短いほど、列車制御装置11は、列車情報を地上装置12に対して高頻度で送信することとなり、精度の高い列車制御が可能となる。一方、ブレーキ性能が高い列車に対しては、ブレーキ性能が低い列車と比較して要求精度を満足する範囲内で基準距離を大きく設定することにより、伝送情報量を減らすことが出来る。したがって、ブレーキ性能に応じて基準距離を変えることが好ましい。そして、伝送情報量を減らすことができる分、無線リソースに余裕ができる。無線リソースに余裕が出来る分、列車制御装置11は、地上装置12との間で、高精度な制御必要な場合に、列車情報の送信頻度を高めることができる。その結果、より高密度運転が可能となる。以上、本変形例の列車制御システムによれば、ブレーキ性能に応じて基準距離を可変とすることにより、より適応的な列車制御を可能とし、列車制御システムにおける列車の高密度運転を可能とする。
【０１２０】
尚、本変形例では、基準距離を、路線と列車のブレーキ性能に応じて定めることとしたが、更に、変形例１と組み合わせて、路線と列車のブレーキ性能と時間帯に応じて基準距離を定めてもよい。
【０１２１】
以上、第４の実施形態に係る列車制御システムによれば、適応的に、列車制御の精度の要求が低いケースでは、列車情報の更新頻度を減らしつつ、列車制御の精度を要求されるケースでは列車情報の更新頻度を上げることができ、フレキシビリティに富み、各列車間の運行間隔を短縮するに好適なシステムを提供できる。
【０１２２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１２３】
１０・・・列車、１１・・・列車制御装置、１２・・・地上装置、１３・・・軌道、１１１・・・速度発電機、１１２・・・速度距離演算部、１１３・・・周期決定部、１１４・・・車上無線部、１１５、１２５・・・速度照査パターン演算部、１１６・・・速度照査部、１１７、１２４・・・アンテナ、１２１・・・地上無線部、１２２・・・在線管理部、１２３・・・減速限界情報算出部、１２６・・・周期決定部。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、列車制御装置及び地上装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
運転士の信号見落とし等による危険な状態を防止し安全に走行できるように、列車を制御する列車制御システムが存在する。
【０００３】
このような列車制御システムでは、従来から固定閉塞に基づく速度制御が行なわれてきた。固定閉塞に基づく速度制御とは、あらかじめ定められた閉塞区間内に、２つ以上の列車が同時に存在しないようにする制御である。
【０００４】
固定閉塞に基づく速度制御によれば、列車は、先行列車と、閉塞区間以上の間隔を空けない限り、進行できない。そして、その閉塞区間の長さは、安全面を考えて、最もブレーキ性能が低い車両に合わせて設計されている。したがって、ブレーキ性能が高い車両にとっては、車両本来の性能を十分発揮する運転が出来ない。
【０００５】
このように、固定閉塞に基づく速度制御を用いた列車制御システムでは、多様な性能を有する車両個々に対応した制御となっていない。また、閉塞区間が弊害となって、運転間隔を短縮出来ない。固定閉塞に基づく速度制御を用いた列車制御システムでは、多様な性能に対応した制御ができず、また、運転間隔を短縮できないため、高速・高密度運行を困難なものとしている。
【０００６】
近年、高速・高密度運行に対する要求が強く、それに対応すべく、固定閉塞に基づく列車制御システムに代わり、移動閉塞に基づく列車制御システムが提案されている。
【０００７】
以下、移動閉塞に基づく列車制御システムのことを、移動閉塞式列車制御システムと称する。
【０００８】
移動閉塞式列車制御システムは、固定閉塞に基づく列車制御システムと異なり、個々の列車の位置や速度に応じて、個々の列車の速度制御を行なうシステムである。
【０００９】
次に、移動閉塞式列車制御システムにおける列車制御について、簡単に説明する。移動閉塞列車制御システムでは、まず、各列車が、地上装置に列車の位置情報等を送信する。そして、地上装置が、列車から受け取った列車の位置情報等から、停止(又は減速)限界情報を生成し、列車に伝送する。ここで、減速限界情報とは、ある地点（減速目標位置と称する。）である速度（減速目標速度）まで、速度を落とす指示を示す情報である。停止限界情報は、減速目標速度が０である。列車は、地上装置から減速限界情報を受け取ると、減速限界情報、列車の車両性能、及び線路勾配に基づき、独自のブレーキパターンを作成する。列車は、自ら作成したブレーキパターンに基づいて自らの速度制御を行う。ここで、ブレーキパターンとは、減速目標位置で、減速目標速度に達するために、減速目標位置までの速度変化を示す曲線である。列車は、ブレーキパターンが示す速度を上回った場合に、自動的にブレーキで制御する。
【００１０】
このように、移動閉塞式列車制御システムでは、個々の列車が、先行列車との位置関係や自列車の性能等から、自列車の制御を行なうので、先行列車との間隔を個別に設定できる。それゆえ、必要以上に間隔をとる必要がなくなり、列車間の運行間隔を低減できる。したがって、移動閉塞列車制御システムによれば、固定閉塞に基づく列車制御システムと比べて、高速・高密度運行が期待される。
【００１１】
移動閉塞式列車制御システムでは、各列車の車上装置と地上装置との間で、情報（前述した、減速限界情報や列車の位置情報等）のやりとりを、無線通信で行なう。この情報のやりとりは、繰返しサイクル時間毎に行う。そして、この繰返しサイクル時間毎にブレーキパターンが更新される。したがって、この情報のやりとりの繰返しサイクル時間が列車制御の精度に大きく影響を与える。列車制御の精度が良ければ、良いほど高速・高密度運転が可能となる。
【００１２】
一方、無線通信では、周波数帯域が限られているため、制御システムでやりとりされる情報量が多くなると、伝送所要時間が増加し、繰り返しサイクル時間が長くなってしまうことがある。例えば、列車間の運行間隔の制御精度を高めるために、伝送すべき情報量を多くしたり、列車台数を増やしたりすると、制御システムでやりとりされる情報量が多くなり、伝送所要時間が増加することとなり、繰り返しサイクル時間が長くなってしまうこととなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平10-297488号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
制御システムでやりとりされる情報量を減らし、繰り返しサイクル時間の増大を防ぐ技術として、例えば特許文献1の技術がある。特許文献１の技術は、列車制御の精度を確保しつつ、地上装置から各列車制御装置に伝送する減速限界情報の情報量を低減する技術である。より具体的には、各列車の減速目標位置までの距離の大きさに応じて、送信する減速限界情報量を変化させている。すなわち、減速目標位置までの距離が大きく離れている列車に対しては、距離が近い列車と比べて、情報量の少ない情報（精度の粗い分解能で表現された量子化情報）として減速限界情報を伝送している。減速目標位置までの距離が大きく離れている列車は、高精度での減速目標位置を示す情報は必ずしも必要とはならないためである。このようにすることで、列車制御の精度を確保しつつ、地上装置から各列車に伝送する減速限界情報の情報量の低減を図っている。そして、情報量の低減により、繰り返しサイクル時間の増大を防止し、列車制御の精度の向上を図っている。
【００１５】
しかしながら、このように、量子化情報量の分解能の精度を粗くすることによる情報量の低減は、限界がある。したがって、この技術では、情報の伝送の繰返しサイクル時間の増大防止、列車制御の精度向上には限界がある。
【００１６】
また、従来技術では、減速目標位置までの距離に応じて、列車制御の精度を変えている。すなわち、減速目標位置までの距離が近いほど、高精度の減速限界情報を送信している。
【００１７】
しかしながら、列車制御の精度を、減速目標位置までの距離だけをもって変えるのは好ましくない。例えば、減速目標位置までの距離が長くても、速度が速い列車については、列車制御の精度を高くする必要があるといえる。
【００１８】
本発明の一側面は、必要以上の情報量が流れることを防止しつつ速度の速い列車の制御の精度を向上できることにより、各列車が高密度運行を可能とする列車制御装置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】
【００１９】
実施形態にかかる列車制御装置は、走行する列車の位置情報を、地上装置に対して送信するとともに、前記地上装置から、前記地上装置が前記位置情報を基に算出した減速限界情報を受信する無線通信部と、前記減速限界情報に基づき、前記列車の速度照査パターンを生成する速度照査パターン演算部と、前記速度照査パターンの範囲内で前記列車が動くように前記列車のブレーキを制御する速度照査部と、前記位置情報を送信するごとに、基準距離を、前記列車の速度で走行するために要する時間を算出し、前記算出した時間をサイクル周期と決定する周期決定部とを備え、前記無線通信部は、前記サイクル周期で、前記位置情報を送信することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る列車制御システムの構成例を示す図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る列車制御システムの動作を示すシーケンス図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る列車制御装置が作成する速度照査パターンの例を示す図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る列車制御装置が列車情報を送信するサイクル周期を決定する動作フローチャートを示す図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る列車制御システムの変形例の構成を示す図。
【図６】本発明の第１及び第３の実施形態に係る列車制御システムの変形例を示す図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る列車制御装置が無線送信するためのサイクル周期を決定するためのフロー。
【図８】列車のブレーキ性能に応じた、速度制御の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図1に、本発明の第１の実施形態にかかる列車制御システムの構成例を示す。図1の列車制御システムは、地上装置12と、軌道13上を走行する列車10に装備された列車制御装置11とから構成される。地上装置12と、列車制御装置11は、無線ネットワークを介して通信を行う。
【００２３】
図１では、列車制御装置11、地上装置12共に、１つずつ示した。しかし、列車制御システムは、通常、複数の列車制御装置11と、複数の地上装置12とから構成される。そして、各々の列車制御装置11は、少なくとも1つの地上装置12と通信が可能となるように、地上装置12を配置する。
【００２４】
まず、列車制御装置11の構成を説明する。列車制御装置11は、地上装置12に対して、列車の位置情報を、列車の速度が速ければ、短いサイクル周期で送信し、遅ければ、長いサイクル周期で送信する装置である。
【００２５】
列車制御装置11は、速度発電機111と、速度距離演算部112と、周期決定部113と、車上無線部114と、速度照査パターン演算部115と、速度照査部116、アンテナ117とを備える。
【００２６】
速度発電機111は、列車10の車輪の回転数を検出し、速度パルスを出力する。
【００２７】
速度距離演算部112は、速度発電機111からの速度パルスを受けて自列車10の速度と走行位置とを連続演算している。
【００２８】
車上無線部114は、アンテナ117を介して、地上装置12の地上無線部121と通信を行う。車上無線部114は、地上装置12へ列車情報を送信し、地上装置12から減速限界情報を受信する。ここで、列車情報は、少なくとも位置情報（自列車10の現在の走行位置）を含む情報である。また、列車情報は、その他、速度情報（自列車10の現在の走行速度）や列車の車両長を含む場合もある。
【００２９】
周期決定部113は、列車10の速度に基づき、車上無線部114が、地上装置12へ、列車情報を送信するサイクル周期を決定する。サイクル周期の決定方法は、後述する。
【００３０】
速度照査パターン演算部115は、地上装置12から受信した減速限界情報と、自列車10の車両性能(例えばブレーキ性能)とから速度照査パターンの生成を行なう。減速限界情報と速度照査パターンについては、後述する。
【００３１】
速度照査部116は、速度照査パターン演算部115が生成した速度照査パターンに基づき、列車10の制御を行なう。具体的には、速度照査パターンと、列車10の現在走行位置及び速度とを比較し、列車10の速度が速度照査パターンを超えた場合には、図示しないブレーキ制御部へブレーキ指令を出力し、ブレーキ制御部によりブレーキ制御させる。
【００３２】
アンテナ117は、地上装置12のアンテナ124と通信を行う。
【００３３】
次に、地上装置12の構成を説明する。
【００３４】
地上装置12は、地上無線部121と、在線管理部122と、減速限界情報演算部123と、アンテナ124とを備える。
【００３５】
地上無線部121は、アンテナ124を介して、列車制御装置11の車上無線部114と通信を行う。地上無線部121は、列車情報を列車制御装置11から受信し、減速限界情報を列車制御装置11に対して送信する。
【００３６】
在線管理部122は、軌道13上に在線している各列車10の位置等の列車情報を管理している。在線管理部122は、地上無線部121を介して、列車情報を受け取ると、列車情報を更新する。
【００３７】
減速限界情報演算部123は、在線管理部122の列車情報をもとに、減速限界情報を算出する。減速限界情報については、後述する。
【００３８】
アンテナ124は、列車制御装置11のアンテナ117と通信を行う。
【００３９】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る列車制御システムの動作を示すシーケンス図である。次に、図２を用いて、本発明の実施形態にかかる列車制御システムにおける列車制御装置11と地上装置12間での処理について説明する。
【００４０】
まず、列車制御装置11内の速度距離演算部112は、速度発電機111からの速度パルスを受けて自列車10の速度と走行位置とを連続演算している。なお、自列車10の速度（以下、速度情報と称する。）と走行位置（以下、位置情報と証する。）を算出する方法は、これに限らず例えばGPSを利用して算出するものであっても良い。
【００４１】
車上無線部114は、速度距離演算部112が算出した位置情報と速度情報と、車両長とを含む列車情報を送信する（S101）。車上無線部114は、列車情報を、特定のフレームフォーマット形式とした後、変調処理やD/A変換や所定周波数への無線信号に周波数変換など必要な処理を施し、アンテナ117を介して地上装置12へ送信する。なお、車上無線部114が、地上装置12へ列車情報を送信する周期は、後述する周期決定部113が決定するサイクル周期に従うものとする。周期決定部113がサイクル周期を決定する処理の詳細は後述する。
【００４２】
一方、地上装置12の地上無線部121は、列車制御装置11から列車情報を、アンテナ124を介して受信する。そして、地上無線部121は、受信した列車情報に対して、ベースバンドへの周波数変換やA/D変換等の必要な処理を施した後、復調処理を行なう。その結果、地上無線部121は、列車制御装置11から送信される列車情報（位置情報と走行速度情報と車両長）を得る。尚、地上装置12は、軌道13に存在する複数の列車制御装置11それぞれから、それぞれの列車制御装置11が定めたサイクル周期毎に、列車情報を受信する。地上無線部121は、列車情報を受信するたびに、在線管理部122に通知する。
【００４３】
在線管理部122は、軌道13上に在線している各列車10の位置情報、速度情報、車両長等の情報を管理している。在線管理部122は、地上無線部121から各列車10の新たな列車情報を通知される度に、該列車10の位置情報、速度情報を更新する（S102）。
【００４４】
地上装置12の減速限界情報演算部123は、地上無線部121を介して列車情報を受信すると、その列車10に対する減速限界情報（減速目標速度と減速目標位置）を算出する(S103)。尚、減速限界情報算出部123は、減速目標位置の代わりに、減速目標距離を算出しても良い。この場合、減速限界情報は、減速目標速度と減速目標距離である。減速限界情報演算部123は、在線管理部122の列車情報をもとに、減速限界情報を算出する。例えば、減速限界情報演算部123は、在線管理部122で管理する、先行列車の位置情報と車両長とから求まる先行列車の最後尾位置と、自列車の位置情報（走行位置）を基に、自列車が、少なくともどの位置(地点)までに、設定した減速目標速度に達する必要があるかを計算する。
【００４５】
ここで、自列車が減速目標速度に達する必要がある地点が減速目標位置である。尚、減速目標速度は、しばしば0km/hとする。なお、減速限界情報演算部123は、減速限界情報を算出する際、先行列車の最後尾位置、自列車の位置情報だけでなく、速度制限値等その他の情報も用いて、適宜算出してもよい。
【００４６】
地上装置12の地上無線部121は、減速限界情報演算部123が算出した減速限界情報を特定のフレームフォーマット形式とした後、変調処理やD/A変換や所定周波数への周波数変換など必要な処理を施し、アンテナ124を介して列車制御装置11へ送信する(S104)。
【００４７】
各列車制御装置11の車上無線部114は、地上装置12に対し列車情報を送信後、自列車10に関する減速限界情報を受信する。
【００４８】
速度照査パターン演算部115は、受信した減速限界情報と、自列車10の車両性能(例えばブレーキ性能)とから速度照査パターンの生成を行なう。具体的には、速度照査パターン演算部115は、ブレーキ性能を考慮して、地上装置12から通知された減速目標位置を超えない地点で、減速目標速度に達するような速度制御が完了できるような速度照査パターンを生成する(S105)。図３に、速度照査パターンの一例を示す。図３に示すように、速度照査パターンは、減速目標位置で減速目標速度となるように、現在位置から減速目標位置までの位置と速度との関係を定めたグラフである。
【００４９】
速度照査部116は、速度照査パターン演算部115にて得られた速度照査パターンと自列車10の現在走行位置及び速度とを比較し、列車速度が速度照査パターンを超えた場合には、図示しないブレーキ制御部へブレーキ指令を出力し、ブレーキ制御部によりブレーキ制御させる(S106)。以上のようにして得られた速度照査パターンに従うことで、各列車10は減速目標位置を越えずに減速目標速度までの速度制御を完了するような自列車10の速度制御が可能となる。ここで、速度照査パターン演算部115にて速度照査パターンを算出する際、走行路線の勾配などを含んだデータベースを保持しておき、自らの車両性能以外に勾配情報を加味して速度照査パターンを算出しても良い。そうすることで、より精度の高い速度照査パターンの作成が可能となる。
【００５０】
以上、説明したように、本実施形態の列車制御システムでは、地上装置12と、複数の列車制御装置11とは、各列車制御装置11が算出するサイクル周期の単位で、列車情報と減速限界情報の送受信を繰り返すことになる。すなわち、各列車10で、列車情報と減速限界情報の送受信頻度は異なることになる。図２では、サイクル周期として、T１、T２の例を示す。このように、サイクル周期は、列車情報を送信するときの、列車10の速度に応じて変化する。
【００５１】
ここで、本実施形態では、各列車制御装置11が、地上装置12に対して、列車情報を送信する際のアクセス制御方式は、分散型のアクセス制御方式を用いる。したがって、各列車制御装置11は、自装置で決定したサイクル周期に基づいて、列車情報の送信を行なう。すなわち、各列車制御装置11は、自装置で決定した周期を、地上装置12に対して通知する必要がなく、自ら決定した周期によるアクセス制御に従った列車情報の送信を行なえば良い。分散型のアクセス制御方式では、各列車10が自律分散的に送信アクセス制御を行うため、地上装置12では、各列車制御装置11の送信周期は知る必要はないからである。尚、分散型のアクセス制御方式は、例えばCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)方式やランダムアクセス方式などがある。
【００５２】
次に、各列車制御装置11が、列車情報を送信するサイクル周期を決定する方法について説明する。図４は、列車制御装置11が、列車情報を送信するサイクル周期を決定する処理方法を示すフローチャートである。
【００５３】
各列車制御装置11の周期決定部113は、図４に示すフローチャートに従い、列車情報を送信するサイクル周期を、列車情報を送信する度に決定する。
【００５４】
周期決定部113は、列車10の現在の走行速度と、サイクル周期決定のためにあらかじめ定められている基準距離(Xm)とを基にサイクル周期を決定する。以下、詳細を説明する。ここで、基準距離(Xm)は、列車制御システムで定められた値とする。
【００５５】
まず、列車制御装置11の周期決定部113は、列車10の現在の走行速度を用いて、基準距離Xmを走行するために要する時間を算出する(S201)。この算出した時間をサイクル周期とする。次に、周期決定部113は、算出した時間のタイマー（図示せず。）を設定する(S202)。ここで、タイマーは、例えば、周期決定部113が内蔵しているものとする。次に、サイクル周期が経過し、タイマーが切れると、タイマーが切れたタイミングで(S203)、車上無線部114は、地上装置12に対して列車情報を送信する(S204)。そして、周期決定部113は、タイマーが切れると、改めてタイマーが切れたタイミングでの走行速度を用いて、基準距離Xmを走行するために要する時間を算出する（S201）。以下、以上の処理を繰り返す。
【００５６】
ここで、サイクル周期を算出するために用いる走行速度は、サイクル周期算出時点での走行速度であっても良いし、１つ前のサイクル周期時間内の平均の走行速度であっても良い。この走行速度は、前述した速度距離演算部112が算出した走行速度を用いる。
【００５７】
以上、説明したとおり、列車制御装置11は、基準距離を走行するために要する時間を1サイクル周期として、列車情報の送信を繰り返すことになる。各列車ごとに、走行速度は異なり、また、列車それぞれの走行速度も、変化するものである。したがって、列車毎に、また、列車の速度が変化するごとにサイクル周期は変化する。つまり、ある一定時間で考えた場合、走行速度が速い列車ほど列車情報を送信する頻度が高く、一方、走行速度が遅い列車ほど列車情報を送信する頻度が低くなる。
【００５８】
従来、各列車は、一定時間サイクル周期毎に、自列車の列車情報を送信していた。この場合、走行速度が遅い場合には、前回、列車情報を送信した際に通知した列車情報に含まれる位置情報が少ししか変化していないにも関わらず、列車情報を送信していた。しかしながら、一般に、位置の変化が少ない場合は、列車追跡の観点から考えても、列車情報を頻繁に送信する重要度は低いと考えられる。
【００５９】
本実施形態の列車制御装置１１では、走行速度が遅い列車からの列車情報の送信頻度を下げ、ほとんど位置が変化していないにも関わらず、自列車の列車情報が送信されることがない。したがって、列車制御システムとして必要以上の情報伝送量の増加を防止することができる。また、走行速度の速い列車に対しては、列車情報の送信頻度が高くなる。したがって、走行速度の速い列車に対しては、従来と比べ、より少ない移動距離による列車追跡(位置情報の更新)が可能となり、高精度な制御が可能となる。このように、列車の走行速度に応じた適応的な列車速度制御を可能とすることで、更なる高密度運行が実現できる。
【００６０】
また、本実施形態の列車制御システムでは、各列車の列車情報は、基準距離Xmを進む度に更新される。一方、従来は、一定時間ごとに列車情報を送信していたため、各列車の速度に応じて、各列車の列車情報は、異なる距離を進むごとに、更新されていた。したがって、従来は、速度の速い列車が、列車情報更新前に、一定時間の間に、先行列車に衝突する距離を走行するといった危険性を有していた。しかしながら、本実施形態の列車制御システムでは、基準距離Xmを進む度に、列車情報が更新されるため、基準距離Xmを適切に定めることにより、各列車間の距離を適切に保ちつつ、列車情報を更新できる。その結果、各列車間の距離を保ち、安全性を保つ制御ができる。
【００６１】
尚、本実施形態の列車制御システムでは、列車制御装置11が、地上装置12から受信した減速限界情報を基に、速度照査パターンを算出しているが、地上装置12が、速度照査パターンを算出しても良い。図５は、第１の実施形態の列車制御システムの変形例１を示す図である。地上装置12が、速度照査パターンを算出する場合、図５に示すように、地上装置52が速度照査パターン演算部125を備える構成とし、列車制御装置11が速度照査パターン演算部115を備えない構成とする。そして、地上装置12は、例えば、在線管理部122に各列車の車両性能を記憶しておく。そして、地上装置12は、記憶した車両性能と算出した減速限界情報から速度照査パターンを算出する。そして、地上無線部121は、減速限界情報は送信せず、速度照査パターンを送信する。列車制御装置11は、アンテナ117を介して車上無線部117で、速度照査パターンを受け取ると、速度照査部116は、得られた速度照査パターンに基づいて、速度照査を行う。変形例の列車制御システムによれば、列車制御装置11の構成がより簡易な構成と出来る。
【００６２】
また、本実施形態の列車制御システムでは、列車制御装置11が、列車情報を送信するサイクル周期を決定しているが、地上装置12が決定しても良い。図６は、第１の実施形態の列車制御システムの変形例2を示す図である。地上装置1が、サイクル周期を決定する場合、図６に示すように、地上装置12が周期決定部126を備える構成とし、列車制御装置11が周期決定部113を備えない構成とする。そして、列車制御装置11は、地上装置12に対して送信する列車情報の中に列車の速度情報を含める。地上装置12の周期決定部113は、受け取った速度情報と基準距離からサイクル周期を決定する。そして、地上装置12の地上無線部121は、列車制御装置11に対して、減速限界情報と併せて、サイクル周期を含む情報である周期情報を送信する。列車制御装置11は、アンテナ117を介して車上無線部117で、周期情報を受け取ると、周期情報に含まれるサイクル周期で、次の列車情報を送信する。地上装置12の周期決定部126が、速度情報と基準距離をもとにサイクル周期を決定する方法は、列車制御装置11の周期決定部113が行なった方法と同様の方法で、できるため説明は省略する。変形例の列車制御システムによれば、列車制御装置11の構成がより簡易な構成と出来る。
【００６３】
また、本実施形態の列車制御システムでは、列車制御装置１１は、列車情報として、位置情報、速度情報、車両数を含む情報を地上装置12に送信したが、列車情報はこの情報に限れられない。すなわち、列車制御装置１１は、列車情報として、少なくとも位置情報を送信すればよい。列車制御装置１１は、車両数については、例えば、各列車が初めて、地上装置１２に列車情報を通知する場合や、列車の車両数が変化した場合に、通知すればよい。列車制御装置１１は、速度情報については、必ずしも送信する必要はない。ただし、変形例１で説明したように、地上装置12が速度照査パターンを生成する場合には、列車制御装置11は、速度情報も列車情報に含めて通知する必要がある。また、変形例２で説明したように、地上装置12が、列車制御装置11の列車情報を送信するサイクル周期を決定する場合も、列車情報に速度情報も含めることが必要である。
【００６４】
また、本実施形態の列車制御システムでは、列車制御装置11は、基準距離Xmを走行するために要する時間を算出して、その算出した時間を１サイクル周期として列車情報を送信している。しかしながら、列車制御装置11は、サイクル周期を算出せず、基準距離Xｍを走行する毎に、列車情報を送信する構成としても良い。いずれにしても、列車制御装置11は、基準距離Xmを走行する時間を１サイクルとして、列車情報を送信することとなる。
【００６５】
また、本実施形態の列車制御システムでは、列車制御装置11は、列車の速度と基準距離Xmから、基準距離Xmを走行する時間を１サイクル周期として、列車情報を送信している。しかしながら、列車制御装置1１は、走行速度が速いほど、列車情報の送信頻度を高くすればよいのであって、必ずしも、基準距離Xmを走行速度で走行する時間を１サイクル周期として、列車情報を送信しなくても良い。例えば、列車制御装置11の周期決定部113は、列車の走行速度と速度に対応した列車情報の送信サイクル周期を定める表を備え、その表を用いてサイクル周期を決定しても良い。
【００６６】
尚、列車制御装置11は、例えば、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用いることでも実現することが可能である。すなわち、速度発電機111と、速度距離演算部112と、周期決定部113と、車上無線部114と、速度照査パターン演算部115と、速度照査部116、アンテナ117は、上記のコンピュータ装置に搭載されたプロセッサにプログラムを実行させることにより実現することができる。このとき、列車制御装置11は、上記のプログラムをコンピュータ装置にあらかじめインストールすることで実現してもよいし、ＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶して、あるいはネットワークを介して上記のプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータ装置に適宜インストールすることで実現してもよい。
【００６７】
また、地上装置12は、例えば、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用いることでも実現することが可能である。すなわち、地上無線部121と、在線管理部122と、減速限界情報演算部123と、アンテナ124は、上記のコンピュータ装置に搭載されたプロセッサにプログラムを実行させることにより実現することができる。このとき、地上装置12は、上記のプログラムをコンピュータ装置にあらかじめインストールすることで実現してもよいし、ＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶して、あるいはネットワークを介して上記のプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータ装置に適宜インストールすることで実現してもよい。また、在線管理部122は、上記のコンピュータ装置に内蔵あるいは外付けされたメモリ、ハードディスクもしくはＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒなどの記憶媒体などを適宜利用して実現することができる。
【００６８】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態にかかる列車制御システムについて説明する。第２の列車制御システム、列車制御装置、地上装置それぞれの構成は、図１で示した構成と同一である。したがって、以下では、第２の実施形態に係る列車制御システムについて、図１を用いて説明する。
【００６９】
第２の実施形態にかかる列車制御システムでは、第１の実施形態に係る列車制御システムと異なり、列車制御装置11の周期決定部113が、算出した列車情報の送信周期が、所定の時間閾値より大きい場合に、当該時間閾値をサイクル周期として、算出した送信周期が所定の時間閾値以下の場合、算出した送信周期を、サイクル周期とする。車上無線部114は、このように決定したサイクル周期で、列車情報を送信する。すなわち、本実施形態にかかる列車制御システムは、列車情報の送信周期の上限を設けた例である。その他の各構成の機能は、第１の実施形態で説明したものと同様であるため、説明を省略する。
【００７０】
図７は、第２の実施形態にかかる列車制御装置11の動作を示すフローチャートである。以下では、図７を用いて、第２の実施形態にかかる列車制御装置11の動作を説明する。
【００７１】
まず、列車制御装置11の周期決定部113は、第１の実施形態と同様に、列車の現在の走行速度を用いて、基準距離Xmを走行するために要する時間（周期T）を算出する(S301)。次に、周期決定部113は、S301で算出した周期Tと、予め定められた時間閾値T’との大小関係の比較を行う(S302)。
【００７２】
周期決定部113は、算出した周期Tが、時間閾値T’以下の場合（S302YES）、実施例1と同様、算出した周期Tをタイマーとして設定する（S303A）。算出した周期Tが経過し、タイマーが切れると（S304）、車上無線部114は、列車情報を、地上装置12に対して送信する（S305）。一方、周期決定部113は、算出した周期Tが、時間閾値T’より大きい場合（S302NO）、時間閾値T’をタイマーとして設定する(S303B)。時間閾値T’が経過し、タイマーが切れると（S304）、車上無線部114は、列車情報を、地上装置12に対して送信する（S305）。そして車上無線部114が、列車情報を送信すると同時、もしくは送信後、改めてその時点での走行速度を用いて周期Tを算出し（S301）、算出した周期Tと時間閾値T’との比較を行う(S302)。このようにして、S301からS305の処理を繰り返し行う。
【００７３】
次に、本発明の実施形態において、なぜ、列車情報の送信周期の上限として時間閾値T’を設けることによる効果、そして、時間閾値T’として好ましい値について説明する。
【００７４】
本発明の実施形態にかかる列車制御システムは、基本的には（周期Tが閾値T´以下の場合。）、第１の実施形態と同様に、各列車が走行速度を基に算出した周期で、列車情報を送信する。一方、周期Tが、上限(時間閾値T´)を超えた場合、列車情報の送信は、周期Tでなく、時間閾値T´のサイクル周期で送信する。この点が、第１の実施形態と異なる点である。このようにすると、列車制御装置11は、時間閾値T´を越えるサイクル周期で列車情報を送信することが無い。このメリットを以下、説明する。
【００７５】
例えば、列車が駅のホーム等で停止している場合、列車制御装置は、基準距離Xmを進むのに要する時間(周期T)は、実質的に無限時間となってしまう。また、列車が、停車していない場合でも、停止に近い低速走行をしている場合、基準距離Xmを進むのに必要以上に大きな時間を要することがありえる。この様な場合、列車制御装置11は、周期Tとして、非常に大きな値を算出し、列車情報を長期間、地上装置12に対して、送信しないこととなる。
【００７６】
無線通信を用いた移動閉塞列車制御システムでは、列車が走行しており、列車制御装置11からの位置情報の送信が行われている場合であっても、無線通信によるパケット誤りの発生によって地上装置12で正しく受信できず位置情報が更新されないケースや、故障などの理由で、位置情報が送信されないケースが考えられる。このような場合、地上装置12が管理する、列車の位置情報が、一定時間、更新がされないことになる。そして、このような場合、実際の列車の走行位置と、地上装置12が管理している列車の位置とが乖離することになり、地上装置12が、各列車の位置情報に基づいた正しく安全な列車制御が出来なくなる。無線通信を用いた移動列車制御システムの地上装置12は、安全な列車制御が出来なくなることを防ぐため、同一列車の列車制御装置11から、一定時間以上、位置情報が通知されない場合に、”列車位置の喪失”と判断し、全列車の運行を停止する機能を備えている場合がある。
【００７７】
本来、上記トラブル的な要因で、地上装置12が、同一列車から一定時間以上、位置情報が通知しない場合に、列車位置の喪失と判断するシステムである。本実施例の列車制御システムでは、走行速度を用いた周期による列車制御システムであるとう理由で、”列車位置の喪失”と判断することを防ぐシステムである。
【００７８】
即ち、本実施形態の列車制御システムでは、時間閾値T´を上限として、列車情報を送信することで、単純に列車の走行速度に基づく周期が大きい場合に”列車位置の喪失”とならないように対応することが出来る。例えば、列車が停止している場合であっても、少なくとも時間閾値T’の周期では位置情報が送信されるため、地上装置12が、”列車の喪失”と判断することを防ぐ事ができる。
【００７９】
そのため、本実施例の列車制御システムにおいて、時間閾値T’の値は、地上装置12が”列車位置の喪失”と認識する時間よりも少なくとも小さい値を用いるものとする。
【００８０】
以上、本実施形態の列車制御システムによれば、列車制御システムが、トラブル的な要因以外で、“列車位置の喪失”と判断し、全列車の運行を停止することを防ぐことができる。
【００８１】
(第３の実施の形態)
次に、第３の実施形態にかかる列車制御システムについて説明する。第３の実施形態に係る列車制御システムは、列車制御装置11からの列車情報の送信を、第１の実施形態で用いた自律分散によるアクセス制御ではなく、地上装置12による集中制御方式によるアクセス制御で行なう。すなわち、第１の実施に係る列車制御システムは、列車制御装置11は、走行速度を基に決定したサイクル周期に従い、自律分散的に自列車の列車情報の送信を行なう形態であった。しかしながら、第３の実施の形態にかかる列車制御システムでは、列車情報の送信を、集中制御方式によるアクセス制御方式で行なう。具体的には地上装置12が、各列車制御装置11が算出した、列車情報の送信サイクル周期をもとに、各列車10が、どのタイミングで、当該列車情報を送信するかをスケジューリングする。
【００８２】
本実施例では、集中制御型のアクセス制御方式としてTDMA(Time Division Multiple Access)方式を用いた場合を例にして説明する。
【００８３】
自律分散によるアクセス制御方式では、列車制御装置11が、自らの判断したタイミングで、列車情報を、地上装置12に通知するのに対して、集中制御型のアクセス制御方式の場合、地上装置12が、各列車制御装置11の列車情報の送信タイミングを制御する方法である。より具体的には、地上装置12は、各列車制御装置11の列車情報の送信タイミングのスケジューリングを行い、各列車制御装置11は、そのスケジューリングに沿って、列車情報の送信を行なう。
【００８４】
以下では、第３の実施形態に係る列車制御システムの各装置の構成について説明する。第３の実施形態に係る列車制御システムの各装置の構成は、図１で説明した構成と同様であるため、図１を用いて説明する。以下では、第３の実施形態に係る列車制御システム各装置の構成について、実施例１で説明した異なる機能のみを説明し、同一の機能については、説明を省略する。
【００８５】
地上装置12は、各列車制御装置11の列車情報の送信タイミングのスケジューリングを行う際に、列車制御装置11が算出する、列車情報の送信サイクル周期を把握する必要がある。
【００８６】
したがって、各列車の列車制御装置11の車上無線部114は、列車情報と併せて、周期決定部113が算出したサイクル周期を含む周期情報を通知する。ここで、周期情報とは、例えば、周期決定部113が算出した、基準距離を現在の走行速度で走行した場合にかかる時間である。
【００８７】
地上装置12の地上無線部121は、列車情報と周期情報を、各列車の列車制御装置11から受け取ると、各列車制御装置11の周期情報等に基づき、各列車制御装置11に対するタイムスロットスケジューリングを行なう。地上無線部121は、タイムスロットスケジューリングとして、具体的には、各列車が、次の列車情報を送信すべきタイムスロットの割当てを行なう。ここで、地上無線部12が行うタイムスロットスケジューリングは、地上装置12が、各列車制御装置11からの列車情報を受信可能で、かつ各列車制御装置11から受け取った周期情報を満たすスケジューリングとする。
【００８８】
地上無線部121は、各列車に割当てた割当てタイムスロット情報を、制御タイムスロットとして、各列車制御装置11に通知する。
【００８９】
各列車の列車制御装置11の車上無線部114は、地上装置12から制御タイムスロットを受信すると、自列車の次の列車情報を送信するタイミングを把握することができる。各列車制御装置11の車上無線部114は、地上装置12から通知された割当タイムスロットのスロットタイミングにて、その時点での列車情報と周期情報を送信する。ここで、この周期情報は、列車制御装置11が、次の列車情報を送信するタイミングを送信するタイミングを、地上装置12が決定するための情報である。
【００９０】
本実施形態にかかる制御システムでは、第１の実施形態と同様の効果を達成できるとともに、上記のように地上装置12による集中制御で無線通信を行うため、地上装置12と各列車制御装置11間での通信がより確実なタイミングで実施することが可能となり、列車制御システムの制御がしやすくなる。
【００９１】
尚、各列車制御装置11から地上装置12に対して送信する周期情報と、地上装置12から各列車制御装置11に対して送信する割当てタイムスロットを通知する方法は、どのような方法であっても良い。例えば、本実施形態の地上装置12の地上無線部121は、割当タイムスロットタイミングは、前述したように、特定のタイムスロット(制御タイムスロット)を用いて送信しても良いが、各列車制御装置11に対して、送信する減速限界情報を送信する際に併せて通知するようにしても良い。
【００９２】
また、本実施形態では、集中制御方式として、TDMA(Time Division Multiple Access)方式を例として説明したが、集中制御方式であれば、その他の方式でも良い。
【００９３】
（変形例１）
次に、第３の実施形態の変形例にかかる列車制御システムの変形例を説明する。
【００９４】
第３の実施形態の変形例にかかる列車制御システムは、図６で示した列車制御システムと構成が同様である。したがって、図６を用いて、説明する。
【００９５】
第３の実施形態の変形例にかかる列車制御システムは、集中制御システムであり、各構成の機能は、第３の実施形態で説明した列車制御システムと、基本的には同様である。しかしながら、第３の実施形態の変形例にかかる列車制御システムでは、地上装置12が、周期決定部126で、各列車制御装置11から通知された速度情報をもとに、サイクル周期を算出する。そして、地上装置12の地上無線部121は、自装置で算出したサイクル周期をもとに、前述した方法と同様の方法で、各列車に対するタイムスロットスケジューリングを行ない、各列車が、次の列車情報を送信すべきタイムスロットの割当てを行なう。各列車が、地上装置12から受け取ったタイムスロットに基づき、列車情報を送信する処理は、第３の実施形態で説明した方法と同様である。
【００９６】
この場合、列車制御装置11は、地上装置12に通知する列車情報として、速度情報を含める。
【００９７】
そして、地上装置12の周期決定部126は、列車制御装置11から列車情報を受け取ると、速度情報を基に列車制御装置11が列車情報を送信するサイクル周期を決定する。具体的には、周期決定部126は、受け取った列車情報が含む速度情報の速度で基準距離Xmを走行するために要する時間を１サイクル周期とする。地上装置12は、例えば、減速限界情報を算出するのと並行し、サイクル周期を算出する。周期決定部126は、周期を決定すると、地上無線部121に通知する。地上無線部121は、周期決定部126から、各列車制御装置11のサイクル周期を受け取ると、各列車制御装置11に対するタイムスロットスケジューリングを行なう。地上無線部121は、各列車制御装置11のサイクル周期を満足するようにタイムスロットスケジューリングを行う。
【００９８】
その後、地上無線部121は、決定したタイムスロットスケジューリングを列車制御装置11に通知し、列車制御装置11は、受け取ったタイムスロットスケジューリングに基づき、列車情報を通知する。この実施方法は、第３の実施形態で説明した方法と同様であるため説明を省略する。
【００９９】
本変形例による列車制御システムによれば、地上装置12が各列車から通知された走行速度を基にそれぞれのスケジューリング周期を決定するため、各列車制御装置11では周期決定部113が必要なく、簡易な構成とすることができる。
【０１００】
また、本変形例による列車制御システムによれば、第１、第３の実施形態にかかる列車制御システムと同様の効果を達成することができる。
【０１０１】
(第４の実施形態)
次に、第４の実施形態に係る列車制御システムを説明する。第４の列車制御システム、列車制御装置、地上装置それぞれの構成は、図１で示した構成と同様である。したがって、以下では、第４の実施形態に係る列車制御システムについて、図１を用いて説明する。
【０１０２】
第４の実施形態にかかる列車制御システムでは、第１の実施形態の列車制御システムと異なり、列車制御装置11の周期決定部113が、列車情報の送信周期を決定する際に用いる基準距離が、列車制御システム全体として一つの値を用いず、路線、時刻、車両の性能によって異なる値を設定する。基準距離を用いて、サイクル周期を決定する処理、サイクル周期を決定して列車情報を送信する処理等は、第１の実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【０１０３】
まず、路線によって基準距離が異なる場合を説明する。
【０１０４】
第４の実施形態に係る列車制御システムでは、路線毎に基準距離を決定する。例えば、路線ごとの列車の運行密度で決定する。すなわち、高密度運転が実施される路線ほど基準距離を短くする。尚、路線毎に基準距離を決定する際、路線毎の運行密度だけでなく、列車制御システムで伝達される情報の伝送量や地上装置12が管理する列車台数を加味して、基準距離を決定しても良い。ここで、路線とは、出発地点と目的地点を結ぶ線である。例えば、列車が走る軌道の予め定められたある区間とする。また、二つの軌道が並行して存在する場合、それぞれの軌道を別々の路線として区別しても良い。
【０１０５】
ここで、路線毎に基準距離を決定する際、高密度運転が実施される路線ほど基準距離を短くする理由を説明する。基準距離を短くすると、その分、列車制御装置11から地上装置12への列車情報の送信頻度が増え、列車追跡の精度も向上する。そして、高密度運転が求められる路線ほど、この列車追跡の精度向上が求められる。したがって、高密度運転が実施される路線ほど基準距離を短くすることが好ましい。
【０１０６】
この基準距離は、例えば、地上装置12が、路線毎に、基準距離を管理し、各路線を走る列車の列車制御装置11に通知し、列車制御装置11の周期決定部113は、通知された基準距離を設定する。尚、各列車制御装置11の周期決定部113が、基準距離を設定する方法はこの方法に限られない。
【０１０７】
（変形例１）
次に、第４の実施形態の変形例１に係る列車制御システムを説明する。第４の実施形態に係る列車制御システム、列車制御装置、地上装置それぞれの構成は、図１で示した構成と同一である。したがって、以下では、第４の実施形態の変形例１に係る列車制御システムについて、図１を用いて説明する。
【０１０８】
第４の実施形態の変形例１に係る列車制御システムでは、列車制御装置11の周期決定部113が、列車情報の送信周期を決定する際に用いる基準距離を、路線ごとに基準距離を変更するだけでなく、同一路線内においても時間帯に応じて基準距離を変更している点が、第４の実施形態の列車制御システムと異なる。
【０１０９】
第４の実施形態の変形例１にかかる列車制御システムでは、路線ごと基準距離を変えるだけでなく、各路線、時間帯によって基準距離を変える。具体的には、時間帯ごとの列車の運転密度に応じて、基準距離を決定する。すなわち、同一路線内においても、高密度運転な時間帯ほど基準距離を小さくし、低密度運転な時間帯ほど基準距離を大きく設定する。
この基準距離は、例えば、地上装置12が、路線毎に、各時間帯に応じた基準距離を管理している。この基準距離は、高密度な運転が行なわれる時間帯ほど、基準距離が短いものとする。そして、各時間帯における、運転の密度は、例えば、運行ダイヤによって把握できる。
【０１１０】
そして、地上装置12は、時間帯が変わって、基準距離に変更が必要な場合に、各路線を走る列車の列車制御装置11に通知し、列車制御装置11の周期決定部113は、通知された基準距離を変更、設定する。尚、各列車制御装置11の周期決定部113が、基準距離を設定する方法は、地上装置12から通知される方法ではなく、各列車制御装置11自らが各時間帯に応じた基準距離を管理しておくなど、この方法に限られない。
【０１１１】
以下では、路線ごと基準距離を変えるだけでなく、時間帯によって基準距離を変える効果を説明する。列車の運転密度は、同一路線においても、ラッシュ時と非ラッシュ時の時間帯では列車の運行本数が異なり、ラッシュ時の方が高密度な運転が行われている。したがって、ラッシュ時の方がより精度の高い列車制御が要求される。そして、前述したように、基準距離が短いほど、列車制御装置11は、列車情報を地上装置12に対して高頻度で送信することとなり、精度の高い列車制御が可能となる。したがって、時間帯によって基準距離を変えることが好ましい。
【０１１２】
また、基準距離を大きく設定することにより、各列車の周期は全体的に大きくなるため、無線伝送されるトラフィック量を減らすことが出来る。路線ごとに、基準距離を一定とした場合、安全のため、最も高密度運転な時間帯のケースを想定して基準距離が設定されることが考えられる。しかし、この場合、高密度運転が行われていない時間帯においてはその基準距離で求められた送信周期で列車情報を送信すると、要求精度以上の伝送が実施されることとなる。そこで、高密度運転が行われていない時間帯においては、列車制御の要求精度を満足する範囲内で、基準距離を大きく設定することで、伝送情報量を減らすことが出来る。そして、伝送情報量を減らすことができる分、無線リソースに余裕ができる。無線リソースに余裕が出来る分、列車制御装置11は、地上装置12との間で、その他の情報の無線伝送、例えばデータベース更新用の情報伝送などに用いる事や、無線伝送での再送回数の上限を増やす事などに利用することが可能となる。
【０１１３】
すなわち、本変形例では、路線毎の各時間帯に応じて基準距離を可変とすることにより、より適応的な列車制御を可能とし、列車制御システムにおける列車の高密度運転を可能とする。
【０１１４】
（変形例２）
次に、第４の実施形態の変形例２に係る列車制御システムを説明する。第４の実施形態の変形例２に係る列車制御システム、列車制御装置、地上装置それぞれの構成は、図１で示した構成と同一である。したがって、以下では、第４の実施形態の変形例２に係る列車制御システムについて、図１を用いて説明する。
【０１１５】
第４の実施形態の変形例2に係る列車制御システムでは、列車制御装置11の周期決定部113が、列車情報の送信周期を決定する際に用いる基準距離を、路線毎に変えるだけでなく、各列車のブレーキ性能によって変える。すなわち、ブレーキ性能が高い列車ほど基準距離を長くし、ブレーキ性能が低い列車ほど基準距離を短くしている。
【０１１６】
この基準距離は、例えば、地上装置12が、路線毎に、各路線を走る列車に応じた基準距離を管理している。この基準距離は、ブレーキ性能が低い列車ほど、基準距離が短いものとする。そして、各列車のブレーキ性能は、各列車の車種等から、容易に把握できる。
【０１１７】
そして、地上装置12は、各列車のブレーキ性能に応じた基準距離を、列車制御装置11に通知し、列車制御装置11の周期決定部113は、通知された基準距離を設定する。尚、各列車制御装置11の周期決定部113が、基準距離を設定する方法は、地上装置12から通知される方法ではなく、各列車制御装置11自らがブレーキ性能に応じた基準距離を管理しておくなど、この方法に限られない。
【０１１８】
以下では、路線ごと基準距離を変えるだけでなく、ブレーキ性能によって基準距離を変える効果を説明する。
【０１１９】
図８に、列車のブレーキ性能に応じた、速度制御の例を示す。図８に示すように、ブレーキ性能が高い列車ほど、速度を早く減速目標速度に落とすことができる。したがって、列車のブレーキ精度が異なる２つの列車が同一速度で走行している場合、ブレーキ性能が低い列車ほど早いタイミングで速度制御を実施する必要がある。したがって、ブレーキ性能が低い列車ほど、列車追跡の精度が要求される。そして、前述したように、基準距離が短いほど、列車制御装置11は、列車情報を地上装置12に対して高頻度で送信することとなり、精度の高い列車制御が可能となる。一方、ブレーキ性能が高い列車に対しては、ブレーキ性能が低い列車と比較して要求精度を満足する範囲内で基準距離を大きく設定することにより、伝送情報量を減らすことが出来る。したがって、ブレーキ性能に応じて基準距離を変えることが好ましい。そして、伝送情報量を減らすことができる分、無線リソースに余裕ができる。無線リソースに余裕が出来る分、列車制御装置11は、地上装置12との間で、高精度な制御必要な場合に、列車情報の送信頻度を高めることができる。その結果、より高密度運転が可能となる。以上、本変形例の列車制御システムによれば、ブレーキ性能に応じて基準距離を可変とすることにより、より適応的な列車制御を可能とし、列車制御システムにおける列車の高密度運転を可能とする。
【０１２０】
尚、本変形例では、基準距離を、路線と列車のブレーキ性能に応じて定めることとしたが、更に、変形例１と組み合わせて、路線と列車のブレーキ性能と時間帯に応じて基準距離を定めてもよい。
【０１２１】
以上、第４の実施形態に係る列車制御システムによれば、適応的に、列車制御の精度の要求が低いケースでは、列車情報の更新頻度を減らしつつ、列車制御の精度を要求されるケースでは列車情報の更新頻度を上げることができ、フレキシビリティに富み、各列車間の運行間隔を短縮するに好適なシステムを提供できる。
【０１２２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１２３】
１０・・・列車、１１・・・列車制御装置、１２・・・地上装置、１３・・・軌道、１１１・・・速度発電機、１１２・・・速度距離演算部、１１３・・・周期決定部、１１４・・・車上無線部、１１５、１２５・・・速度照査パターン演算部、１１６・・・速度照査部、１１７、１２４・・・アンテナ、１２１・・・地上無線部、１２２・・・在線管理部、１２３・・・減速限界情報算出部、１２６・・・周期決定部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行する列車の位置情報を、地上装置に対して送信するとともに、前記地上装置から、前記地上装置が前記位置情報を基に算出した減速限界情報を受信する無線通信部と、
前記減速限界情報に基づき、前記列車の速度照査パターンを生成する速度照査パターン演算部と、
前記速度照査パターンの範囲内で前記列車が動くように前記列車のブレーキを制御する速度照査部と、
前記位置情報を送信するごとに、基準距離を、前記列車の速度で走行するために要する時間を算出し、前記算出した時間をサイクル周期と決定する周期決定部とを備え、
前記無線通信部は、前記サイクル周期で、前記位置情報を送信することを特徴とする列車制御装置。
【請求項２】
走行する列車の位置情報を、地上装置に対して送信するとともに、前記地上装置から、前記地上装置が前記位置情報を基に算出した速度照査パターンを受信する無線通信部と、
前記速度照査パターンの範囲内で前記列車が動くように前記列車のブレーキを制御する速度照査部と、
前記位置情報を送信するごとに、基準距離を、前記列車の速度で走行するために要する時間を算出し、前記算出した時間をサイクル周期と決定する周期決定部とを備え、
前記無線通信部は、前記サイクル周期で、前記位置情報を送信することを特徴とする列車制御装置。
【請求項３】
走行する列車の位置情報を、地上装置に対して送信するとともに、前記地上装置から、前記地上装置が前記位置情報を基に算出した減速限界情報を受信する無線通信部と、
前記減速限界情報に基づき、前記列車の速度照査パターンを生成する速度照査パターン演算部と、
前記速度照査パターンの範囲内で前記列車が動くように前記列車のブレーキを制御する速度照査部と、
前記無線通信部は、前記列車が、基準距離を走るごとに、前記位置情報を送信することを特徴とする列車制御装置。
【請求項４】
走行する列車の位置情報を、地上装置に対して送信するとともに、前記地上装置から、前記地上装置が前記位置情報を基に算出した速度照査パターンを受信する無線通信部と、
前記速度照査パターンの範囲内で前記列車が動くように前記列車のブレーキを制御する速度照査部と、
前記無線通信部は、前記列車が、基準距離を走るごとに、前記位置情報を送信することを特徴とする列車制御装置。
【請求項５】
前記周期決定部は、前記算出した時間が、所定の閾値時間を越える場合には、前記閾値時間を前記サイクル周期と決定し、前記算出した時間が、前記閾値時間以下である場合には、前記算出した時間を前記サイクル周期と決定し、
前記無線通信部は、前記サイクル周期で、前記位置情報を送信するものであって、
前記閾値時間は、前記地上装置に列車喪失として認識される時間以下であることを特徴する請求項１記載の列車制御装置。
【請求項６】
前記基準距離は、列車の運行密度が大きいほど短い距離に設定することを特徴とする請求項５記載の列車制御装置。
【請求項７】
前記基準距離は、制御する列車のブレーキ性能が低いほど短い距離に設定することを特徴とする請求項５記載の列車制御装置。
【請求項８】
前記無線通信部による前記地上装置へのアクセス制御方式は集中制御型方式であり、
前記周期決定部が決定したサイクル周期を含む周期情報を地上装置に対して送信し、
前記地上装置は、複数の列車制御装置から前記周期情報を受信すると、前記複数の列車制御装置の前記サイクル周期に基づき、前記複数の列車制御装置それぞれが前記位置情報を送信するタイミングをスケジューリングして、前記複数の列車制御装置各々へと、前記列車制御装置それぞれが位置情報を送信するタイミングを含むタイミング情報を送信し、
前記無線通信部を介して、前記タイミング情報を受け取ると、前記タイミングで、前記位置情報を送信することを特徴とする請求項６記載の列車制御装置。
【請求項９】
軌道上を走行する複数の列車各々が備える列車制御装置と通信を行う装置であって、
前記複数の列車制御装置それぞれから、前記列車制御装置が制御する列車の位置情報と当該列車の速度を含む速度情報を受信する無線通信部と、
前記複数の列車ごとに、前記位置情報を管理し、前記位置情報を受け取ると、前記位置情報の更新を行う管理部と、
前記更新した位置情報を基に、減速限界情報を算出する減速限界情報演算部と、
前記列車の速度情報によって指定される前記列車の速度で基準距離を走行するために要する時間であって、前記列車制御装置が位置情報を送信するサイクル周期を決定する周期決定部とを備え、
前記無線通信部は、前記算出した減速限界情報と前記サイクル周期を前記列車制御装置に対して送信することを特徴とする地上装置。
【請求項１０】
軌道上を走行する複数の列車各々が備える列車制御装置と通信を行う装置であって、
前記複数の列車制御装置それぞれから、前記列車制御装置が制御する列車の位置情報と当該列車の速度を含む速度情報を受信する無線通信部と、
前記複数の列車ごとに、前記位置情報を管理し、前記位置情報を受け取ると、前記位置情報の更新を行う管理部と、
前記更新した位置情報を基に、減速限界情報を算出する減速限界情報演算部と、
前記列車の速度情報によって指定される前記列車の速度で基準距離を走行するために要する時間であって、前記列車制御装置が位置情報を送信するサイクル周期を決定する周期決定部とを備え、
前記無線通信部は、前記複数の列車制御装置の前記サイクル周期に基づき、前記複数の列車制御装置それぞれが前記位置情報を送信するタイミングをスケジューリングして、前記複数の列車制御装置各々へと、前記列車制御装置それぞれが位置情報を送信するタイミングを含むタイミング情報を送信することを特徴とする地上装置。
【請求項１】
走行する列車の位置情報を、地上装置に対して送信するとともに、前記地上装置から、前記地上装置が前記位置情報を基に算出した減速限界情報を受信する無線通信部と、
前記減速限界情報に基づき、前記列車の速度照査パターンを生成する速度照査パターン演算部と、
前記速度照査パターンの範囲内で前記列車が動くように前記列車のブレーキを制御する速度照査部と、
前記位置情報を送信するごとに、基準距離を、前記列車の速度で走行するために要する時間を算出し、前記算出した時間をサイクル周期と決定する周期決定部とを備え、
前記無線通信部は、前記サイクル周期で、前記位置情報を送信することを特徴とする列車制御装置。
【請求項２】
走行する列車の位置情報を、地上装置に対して送信するとともに、前記地上装置から、前記地上装置が前記位置情報を基に算出した速度照査パターンを受信する無線通信部と、
前記速度照査パターンの範囲内で前記列車が動くように前記列車のブレーキを制御する速度照査部と、
前記位置情報を送信するごとに、基準距離を、前記列車の速度で走行するために要する時間を算出し、前記算出した時間をサイクル周期と決定する周期決定部とを備え、
前記無線通信部は、前記サイクル周期で、前記位置情報を送信することを特徴とする列車制御装置。
【請求項３】
走行する列車の位置情報を、地上装置に対して送信するとともに、前記地上装置から、前記地上装置が前記位置情報を基に算出した減速限界情報を受信する無線通信部と、
前記減速限界情報に基づき、前記列車の速度照査パターンを生成する速度照査パターン演算部と、
前記速度照査パターンの範囲内で前記列車が動くように前記列車のブレーキを制御する速度照査部と、
前記無線通信部は、前記列車が、基準距離を走るごとに、前記位置情報を送信することを特徴とする列車制御装置。
【請求項４】
走行する列車の位置情報を、地上装置に対して送信するとともに、前記地上装置から、前記地上装置が前記位置情報を基に算出した速度照査パターンを受信する無線通信部と、
前記速度照査パターンの範囲内で前記列車が動くように前記列車のブレーキを制御する速度照査部と、
前記無線通信部は、前記列車が、基準距離を走るごとに、前記位置情報を送信することを特徴とする列車制御装置。
【請求項５】
前記周期決定部は、前記算出した時間が、所定の閾値時間を越える場合には、前記閾値時間を前記サイクル周期と決定し、前記算出した時間が、前記閾値時間以下である場合には、前記算出した時間を前記サイクル周期と決定し、
前記無線通信部は、前記サイクル周期で、前記位置情報を送信するものであって、
前記閾値時間は、前記地上装置に列車喪失として認識される時間以下であることを特徴する請求項１記載の列車制御装置。
【請求項６】
前記基準距離は、列車の運行密度が大きいほど短い距離に設定することを特徴とする請求項５記載の列車制御装置。
【請求項７】
前記基準距離は、制御する列車のブレーキ性能が低いほど短い距離に設定することを特徴とする請求項５記載の列車制御装置。
【請求項８】
前記無線通信部による前記地上装置へのアクセス制御方式は集中制御型方式であり、
前記周期決定部が決定したサイクル周期を含む周期情報を地上装置に対して送信し、
前記地上装置は、複数の列車制御装置から前記周期情報を受信すると、前記複数の列車制御装置の前記サイクル周期に基づき、前記複数の列車制御装置それぞれが前記位置情報を送信するタイミングをスケジューリングして、前記複数の列車制御装置各々へと、前記列車制御装置それぞれが位置情報を送信するタイミングを含むタイミング情報を送信し、
前記無線通信部を介して、前記タイミング情報を受け取ると、前記タイミングで、前記位置情報を送信することを特徴とする請求項６記載の列車制御装置。
【請求項９】
軌道上を走行する複数の列車各々が備える列車制御装置と通信を行う装置であって、
前記複数の列車制御装置それぞれから、前記列車制御装置が制御する列車の位置情報と当該列車の速度を含む速度情報を受信する無線通信部と、
前記複数の列車ごとに、前記位置情報を管理し、前記位置情報を受け取ると、前記位置情報の更新を行う管理部と、
前記更新した位置情報を基に、減速限界情報を算出する減速限界情報演算部と、
前記列車の速度情報によって指定される前記列車の速度で基準距離を走行するために要する時間であって、前記列車制御装置が位置情報を送信するサイクル周期を決定する周期決定部とを備え、
前記無線通信部は、前記算出した減速限界情報と前記サイクル周期を前記列車制御装置に対して送信することを特徴とする地上装置。
【請求項１０】
軌道上を走行する複数の列車各々が備える列車制御装置と通信を行う装置であって、
前記複数の列車制御装置それぞれから、前記列車制御装置が制御する列車の位置情報と当該列車の速度を含む速度情報を受信する無線通信部と、
前記複数の列車ごとに、前記位置情報を管理し、前記位置情報を受け取ると、前記位置情報の更新を行う管理部と、
前記更新した位置情報を基に、減速限界情報を算出する減速限界情報演算部と、
前記列車の速度情報によって指定される前記列車の速度で基準距離を走行するために要する時間であって、前記列車制御装置が位置情報を送信するサイクル周期を決定する周期決定部とを備え、
前記無線通信部は、前記複数の列車制御装置の前記サイクル周期に基づき、前記複数の列車制御装置それぞれが前記位置情報を送信するタイミングをスケジューリングして、前記複数の列車制御装置各々へと、前記列車制御装置それぞれが位置情報を送信するタイミングを含むタイミング情報を送信することを特徴とする地上装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−３５８１３（Ｐ２０１２−３５８１３Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８０３０２（Ｐ２０１０−１８０３０２）
【出願日】平成２２年８月１１日（２０１０．８．１１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１１日（２０１０．８．１１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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