無線列車制御システム
【課題】無線を用いた列車制御システムにおいて、列車位置の合理性をチェックすることにより、フェールセーフかつ安全な列車運行を低コストで実現する。
【解決手段】列車１００，１０２は、それぞれ、車上側制御装置１０１，１０３を有し、自列車の位置情報、速度情報、電文送信時刻を含んだ電文１０５，１０７を地上側制御装置１０４へ無線送信し、地上側制御装置１０４から先行列車情報を含んだ電文１０６，１０８を受信する。電文１０５，１０７を受信した地上側制御装置１０４は、列車１０２が列車１００に衝突することなく安全に停止できる停止限界点１０９を求める。その際、列車位置情報は、地上側制御装置１０４内の位置合理性チェック部によって、合理性が確認されたものが用いられる。停止限界点１０９を含む電文１０８を受信した列車１０２は、車上側制御装置１０３によって制御され、停止限界点１０９に安全に停止する。
【解決手段】列車１００，１０２は、それぞれ、車上側制御装置１０１，１０３を有し、自列車の位置情報、速度情報、電文送信時刻を含んだ電文１０５，１０７を地上側制御装置１０４へ無線送信し、地上側制御装置１０４から先行列車情報を含んだ電文１０６，１０８を受信する。電文１０５，１０７を受信した地上側制御装置１０４は、列車１０２が列車１００に衝突することなく安全に停止できる停止限界点１０９を求める。その際、列車位置情報は、地上側制御装置１０４内の位置合理性チェック部によって、合理性が確認されたものが用いられる。停止限界点１０９を含む電文１０８を受信した列車１０２は、車上側制御装置１０３によって制御され、停止限界点１０９に安全に停止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車上側と地上側の制御装置の間で無線で情報を送受信して、同一線路上を走行する複数の列車を制御する無線列車制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、列車在線位置検知の手法として、軌道と列車の車軸を電気回路として用いる軌道回路方式が主に使用されている。この方式は、列車在線時に車軸によって２本のレール間が電気的に短絡することを利用し、レールに流した電圧を軌道に接続した装置によって監視することで、列車の在線・非在線を検知するものである。
【０００３】
軌道回路方式は、単純な機器構成となるため機械的な保守が容易である反面、地上設備が多い、天候等によるインピーダンス変化の影響が大きく在線判定閾値調整の必要がある、大まかな在線位置しか検知できないため列車間隔が必要以上に大きくなり列車運用効率が低下する、列車間隔を狭くするには軌道回路を細かく区切る必要がある等の問題点があった。
【０００４】
これに対し、近年、列車の在線位置を無線によって管理する手法が開発されている。この手法では、車上・地上装置間では、制御に必要な情報をまとめた通信データが無線によって送受信される。以下、この通信データを電文と表記する。車上装置は地上装置に自列車位置情報を送信し、地上装置は受信した複数列車の位置情報を基に列車制御を行う。無線列車制御では、軌道回路無しで位置情報を知ることができるが、安全な列車制御のためには列車の位置情報を正確に知ることが最も重要となる。
【０００５】
特許文献１では、列車位置を速度発電機と車輪径から求め、地上子から受信した地上子の位置情報で適宜補正を行うことで、列車位置情報を計算している。特許文献２では、地上無線装置と車上無線装置の通信時に通信予約を用いることで成りすましを防止し、無線列車制御において正確な位置情報を管理できるとしている。特許文献３では、受信した列車位置情報が許容範囲内かどうかのチェックと、ＣＲＣコードチェック（通信データを素にして作成したＣＲＣコードが受信側と送信側で一致することにより、通信データの完全性を保障するもの）によって、受信した列車位置情報の信頼性を確保している。特許文献４では、列車を停止目標位置に安全に停止させるために連続的な最高速度パターンを列車に与え、それに従って列車を走行させることで安全性の向上を図っている。
【０００６】
無線による在線位置検知は、従来方式に比べ、設備数が少ない、精度が比較的天候に左右されない、位置をより詳細に検知できるため制御装置のみで列車の走行制御が可能となる、などのメリットがある。その一方、車上装置が検出した速度や位置情報を地上装置に伝え、地上装置が各列車に対して制御命令を伝える必要があるので、通信路のノイズによる電文化け、第三者による成りすまし、電文到着順による電文の抜け、などの問題が在り、通信内容の信頼性確保や、異常が発生した場合のフェールセーフ動作の実現が課題となっている。
【０００７】
従来方式では、無線局切替えや通信路のノイズ、弱電波領域での受信不良などが原因で起こる電文抜けによって、一定時間地上装置で列車位置情報の受信が行えず、地上装置で認識している列車位置情報が実際の列車位置情報と大きくずれてしまうため、ずれを考慮して列車間隔を大きくとるか、ずれを小さくするために位置補正装置の数を増やす等して安全性を確保している。列車の安全かつ効率的な運行を低コストで実現することが求められており、そのためには、設備点数を増やさずに列車間隔を小さく制御すると共に、十分な安全性、フェールセーフ性を確保する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特公平０７−２９６０６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３４８２９号公報
【特許文献３】特開２０００−１５９１０５号公報
【特許文献４】特開２００２−２８４０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、無線を用いた列車制御システムにおいて、列車位置の合理性をチェックすることにより、フェールセーフかつ安全な列車運行を低コストで実現する点で解決すべき課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、同一線路上を走行する複数の列車にそれぞれ備わる車上側制御装置と、前記複数の列車の走行を制御するため当該線路について設けられた地上側制御装置とを備えた無線を用いた列車制御システムにおいて、
前記車上側制御装置は、前記線路上を走行する自列車の列車位置及び列車速度の少なくとも一方を検知する位置・速度検知部と、当該位置・速度検知部が検知した前記列車位置についての列車位置情報又は前記列車速度についての列車速度情報を無線によって前記地上側制御装置に送信する車上側無線装置と、前記地上側制御装置からの列車制御情報に基づいて前記自列車の走行を制御する車上側演算装置とを備えており、
前記地上側制御装置は、前記車上側制御装置からの前記列車位置情報又は前記列車速度情報を受信するとともに前記列車制御情報を前記車上側制御装置に送信する地上側無線装置と、前記列車位置情報又は前記列車速度情報に基づいて前記列車位置の合理性チェックを行う位置合理性チェック部と、前記位置合理性チェック部が合理性があるとした前記列車位置に基づいて前記線路上を走行する前記列車の走行を制御するための前記列車制御情報を演算する地上側演算装置とを備えていること
を特徴としている。
【００１１】
この無線列車制御システムにおいて、車上側制御装置は自列車位置、自列車速度、時刻を検知する機能を有することができる。検知された自列車位置情報、自列車速度情報は、車上側無線装置から送信時の時刻情報と併せて地上側無線装置に送信することができる。また、地上側制御装置内には、前記情報の電文合理性チェック部が設けられ、車上側無線装置から前回受信した位置・速度情報と、今回受信した位置・速度情報と、前回電文受信時刻と今回電文受信時刻の差を用いて列車位置の合理性チェックを行うことができ、異常があった場合には該当電文を破棄する等の処理を行い、一定時間異常状態が継続した場合は列車を緊急停止させることができる。更に、地上側制御装置は、地上側無線装置で受信した位置情報及び連動制御情報等から、後続列車が安全に走行できる限界の地点である停止限界点を求め、走行中列車が停止限界点までに停止できるよう列車制御を行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明である無線列車制御システムによれば、位置・速度・時刻情報を用いて列車位置の合理性を確認することで、従来方式では検出不可能だった位置情報誤りの検出が可能となる。さらに、無線通信で問題となる制御電文の抜けに対しても検出が可能となり、異常連続発生時には列車を緊急停止とすることで、設備点数を増やすことなく従来方式と同等のフェールセーフ性を確保することができる。また、合理性が確認された列車位置の情報を用いて停止限界点を求め、その停止限界点に列車が停止できる様に制御を行うため、ずれを含んだ位置情報で列車制御をすることがなくなり、列車間隔を広げること、あるいは設備点数を増やすことなく、従来方法と同等の安全性を確保できる。その結果、本発明によれば、列車位置情報の精度が非常に重要になる無線列車制御において、設備点数を増やすことなく、フェールセーフかつ安全性な列車運行を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による無線列車制御システムの概要を示した図である。
【図２】従来方式と本発明による無線列車制御システムでの合理性チェック対象範囲を比較した図である。
【図３】本発明による無線列車制御システムの車上側制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明による無線列車制御システムの地上側制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】本発明による無線列車制御システムにおける、位置、電文受信時間差を用いた合理性チェックのフローチャートである。
【図６】本発明による無線列車制御システムにおける、速度、電文受信時間差を用いた合理性チェックのフローチャートである。
【図７】本発明による無線列車制御システムにおける、位置、速度、電文受信時間差を用いた合理性チェックのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明による無線列車制御システムの実施形態を、図面を用いて説明する。図１は、本発明に係る無線列車制御システムの全体構成の概要を示している。列車１００は、車上側制御装置１０１を有し、自列車の位置情報、速度情報、電文送信時刻を含んだ電文１０５を地上側制御装置１０４へ無線送信する。さらに、列車１００は先行列車情報を含んだ電文１０６を地上側制御装置１０４から受信する。先行する列車１００の後を走行する列車１０２は、列車１００と同様に車上側制御装置１０３を有し、列車１００と同様に地上側制御装置１０４との間で電文１０７及び電文１０８を送受信する。
【００１５】
地上側制御装置１０４は、同一線路上を走行する先行列車１００及び後続１０２から受信した電文１０５と電文１０７（列車位置情報を含む）を用いて、後続列車１０２が先行列車１００に衝突することなく安全に停止できる点である停止限界点１０９を求め、得られた停止限界点１０９についての情報を電文１０８に含めて後続列車１０２へ送信する。停止限界点１０９についての情報を含む電文１０８を受信した後続列車１０２は、停止限界点１０９に安全に停止できるように、両列車間の間隔が車上側制御装置１０３によって制御される。なお、停止限界点１０９は、後続列車の位置検知誤差と先行列車の位置検知誤差とを考慮し、位置合理性チェック部４０２によって合理性が確認された両列車１００，１０２の列車位置の情報を用いて、安全に後続列車１０２が停止できる地点として求められる。車上側演算装置１０３は、停止限界点１０９に後続列車１０２が停止できるよう、列車ブレーキ性能、線区形状及び停止限界点１０９の位置を用いて連続的に定められる制限速度を定めており、当該制限速度を超えた場合は、列車は自動でブレーキ動作を行うことになる。
【００１６】
図２は、車上制御部から地上制御部間の通信路におけるリスクと、それに対する従来方式と本発明の対象範囲を比較したものである。車上側制御装置１０１は、車上側無線部を介して、地上側制御装置１０４と必要な情報の送受信を行う。この時、車上側無線部にて送受信される情報には、成りすまし、ノイズによる符号誤り、フェージング、電文抜け等の無線通信路リスク２００、及び位置情報の誤差、センサ故障、ノイズによる符号誤り等の車上側装置リスク２０１が存在し、送受信される情報には誤りが含まれている可能性がある。地上側制御装置１０４は、地上側無線部を介して、車上側制御装置１０１と必要な情報の送受信を行う。このとき、地上側無線部にて送受信される情報には、上記と同様の無線通信路リスク２００及びノイズによる符号誤り、電文到着遅れ等の地上側装置リスク２０２が存在し、送受信される情報には誤りが含まれている可能性がある。
【００１７】
従来の無線による列車管理の手法では、合理性チェックの対象範囲２０３は無線通信路リスク２００までであり、車上側装置リスク２０１や地上側装置リスク２０２にまで対応できない。さらに、従来方法では、リスク２００に対しても、そのすべてに対応することはできない。本発明による合理性チェックの対象範囲２０４は、無線通信路リスク２００、車上側装置リスク２０１、及び地上側装置リスク２０２を含めたものである。
【００１８】
図３は、図１における車上側制御装置１０１（１０３についても同様）の一例についてその詳細を示すブロック図である。位置・速度検知部３０２では自列車の現在位置と現在速度を検知し、時計３０３にて電文に現在時刻を付加し、車上側演算装置３０１にて符号化等の必要な処理を施し電文を作成する。車上側無線装置３００は、位置・速度検知部３０２が検知した列車位置についての列車位置情報又は列車速度についての列車速度情報を無線によって地上側制御装置１０４へ送信する。地上側制御装置１０４から停止限界点位置などの列車制御情報が送信されてきた場合には、車上側無線装置３００で受信した後、車上側演算装置３０１で列車制御に必要な計算を行う。
【００１９】
図４は、図１における地上側制御装置１０４の一例についてその詳細を示すブロック図である。車上側無線装置３００から送信された列車の位置情報・速度情報を地上側無線装置４００で受信し、地上側演算装置４０１を経て位置合理性チェック部４０２へ送られる。地上側無線装置４００の地上側演算装置４０１は、一定時間電文を受信できなかった場合、車上側制御装置１０１へ緊急停止電文を作成して送信する。位置合理性チェック部４０２では、受信した列車位置情報又は列車速度情報に基づいて列車位置の合理性チェックを行い、結果を地上側演算装置４０１に返す。地上側演算装置４０１では、合理性チェック結果に応じて停止限界点等の列車制御情報を作成し、地上側無線装置４００を介して車上側制御装置１０１へ送信する。
【００２０】
以上が本発明による無線列車制御システムの装置構成となる。次に、本発明による無線列車制御システムの地上側制御装置１０４における位置合理性チェック部４０２について、その実施形態をフローチャートで示す。位置合理性チェック異常となった電文は制御に用いない。一例として、以下の実施形態では位置合成チェック異常となった電文は破棄するものとする。
【００２１】
図５は、位置情報と電文送信時刻を用いて位置合理性を確認する場合のフローチャートを示している。ステップ（以下、「Ｓ］と略す。）１０にて車上側制御装置１０１からの電文を受信し、Ｓ１１では受信した電文と前回受信電文の受信間隔が規定値以内か否かを確認する。Ｓ１１の判定で受信間隔が規定値を超える場合は、Ｓ１５にて制御部（地上側演算装置４０１）に列車の緊急停止を指示することで列車に対し緊急停止電文を送信し、Ｓ１６にて該当電文を破棄する。Ｓ１１の判定で受信間隔が規定値以内である場合は、Ｓ１２にて位置合理性チェックを行う。Ｓ１３にて位置合理性の確認を判定する。Ｓ１３にて位置合理性の確認ができた場合は、Ｓ１４にて制御部（地上側演算装置４０１）に位置情報を渡す。Ｓ１３にて位置合理性が確認できなかった場合は、Ｓ１６にて該当電文の破棄を行う。
【００２２】
位置合理性チェック１２の方法として、例えば数式１がある。
数式１：｜前回位置−今回位置｜＜許容位置変化量
数式１は、位置情報のみを用いて位置合理性チェックを行う方法である。前回列車位置と今回列車位置の差の絶対値が、許容位置変化量未満である場合に、列車位置の合理性の確認を行えたものとする。位置センサの故障等により実際より大きい値となった場合、及び電文抜けによって一定時間受信ができなかった場合に関しては、この方法で検知することができる。数式１に基づく合理性の判定は、列車位置情報に基づいて行われるので、速度情報は利用されない。
【００２３】
図６は、列車の速度情報と電文送信時刻を用いて位置合理性を確認する場合のフローチャートを示している。Ｓ２０にて車上から電文を受信し、Ｓ２１では受信した電文と前回受信電文の受信間隔が規定値以内であるか否かを確認する。Ｓ２１での判定で受信間隔が規定値を超える場合は、Ｓ２５にて制御部に列車の緊急停止を指示することで列車に対し緊急停止電文を送信し、Ｓ２６にて該当電文を破棄する。Ｓ２１での判定で受信間隔が規定値以内である場合は、Ｓ２２にて速度合理性チェックを行い、Ｓ２３にて速度合理性が確認できた場合は、Ｓ２４にて制御部に位置情報を渡す。Ｓ２３にて速度合理性が確認できなかった場合は、Ｓ２６にて該当電文の破棄を行う。
【００２４】
このフローチャートでは直接位置情報の合理性チェックを行ってはいないが、例えば列車位置情報を速度センサ情報から求めている場合には、その速度情報の合理性チェックを行うことは位置情報の合理性チェックを行うことと等価となるため、速度合理性チェックによって位置合理性チェックを行うことができる。速度合理性チェックＳ２２の方法として、例えば数式２がある。
数式２：｜前回速度−今回速度｜＜許容速度変化量
数式２は、速度情報のみを用いて速度合理性チェックを行う方法である。前回列車速度と今回列車速度の差の絶対値が、許容速度変化量未満である場合に速度合理性の確認を行えたものとする。速度センサの故障等により実際より大きい値となった場合、及び電文抜けによって一定時間受信ができなかった場合に関しては、この方法で検知することができる。数式２に基づく合理性の判定は、列車速度情報に基づいて行われるので、位置情報は利用されない。
Ｓ２２の速度合理性チェックは、地上側制御装置１０４の位置合理性チェック部４０２において、位置・速度検知部が速度を検知する場合の合理性チェックであり、位置・速度検知部が位置と速度の両方を検知する場合には、速度合理性のチェックと並んで位置合理性のチェックを行うことができる。
【００２５】
図７は、列車の位置情報と速度情報と電文送信時刻とを用いて位置合理性を確認する場合のフローチャートを示している。Ｓ３０にて車上から電文を受信し、Ｓ３１では受信した電文と前回受信電文の受信間隔が規定値以内であるか否かを確認する。Ｓ３１の判定で受信間隔が規定値を超える場合は、Ｓ３７にて制御部に列車の緊急停止を指示することで列車に対し緊急停止電文を送信し、Ｓ３８にて該当電文を破棄する。Ｓ３１の判定で受信間隔が規定値以内である場合は、Ｓ３２にて速度合理性チェックを行い、Ｓ３３にて速度合理性が確認できた場合は、Ｓ３４にて位置合理性チェックへ進む。Ｓ３３にて速度合理性が確認できなかった場合は、３８にて該当電文の破棄を行う。速度合理性が確認された電文は、Ｓ３４にて位置合理性チェックを行い、Ｓ３５にて位置合理性が確認できた場合は、Ｓ３６にて制御部に位置情報を渡す。Ｓ３５にて位置合理性が確認できなかった場合は、Ｓ３８にて該当電文の破棄を行う。このフローチャートでは、位置情報の合理性チェックに加え、速度情報の合理性チェックも行っている。例えば、位置情報の合理性チェックに速度情報を用いる場合には、速度情報の合理性も確認されている必要があるため、このフローチャートに従って位置情報の合理性チェックを行う。位置情報と速度情報の両方の情報について合理性が確認される場合のみ、位置情報が制御部に渡されることになる。
【００２６】
以上、位置合理性チェックのフローチャートについて述べた。無線列車制御方式において、列車位置情報に関するリスクとして、無線通信路リスク２００、車上側装置リスク２０１、地上側装置リスク２０２が考えられるが、これらのリスクによって考えられる事象は、位置情報が実際より大きい、位置情報が実際より小さい、位置情報が受信できない場合の３点である。そこで、合理性チェックでは前記３点を検出できればよい。
【００２７】
以下、フローチャート中の位置合理性チェックＳ１２、Ｓ３４及び速度合理性チェックＳ２２，Ｓ２３２の具体的な合理性チェック方法について例を述べる。以下に示す方法の一つ、または複数を組み合わせて合理性チェックを行うことができる。
数式３：｜前回位置−今回位置｜＜許容単位時間位置変化量＊時間差
数式３は、列車の位置情報と電文受信時間差を用いて位置合理性チェックを行う方法である。前回列車位置と今回列車位置の差の絶対値が、単位時間当たりの許容位置変化量である許容単位時間位置変化量に電文受信時間差をかけたものより小さい場合に、位置合理性の確認を行えたものとする。数式１と同様に、位置情報が実際より大きくなった場合、及び電文抜けをこの方法で検知することができる。
【００２８】
数式４は、速度情報と電文受信時間差を用いて速度合理性チェックを行う方法である。
数式４：｜前回速度−今回速度｜＜許容単位時間速度変化量＊時間差
前回列車速度と今回列車速度の差の絶対値が、単位時間当たりの許容速度変化量である許容単位時間速度変化量に電文受信時間差をかけたものより小さい場合に、速度合理性の確認を行えたものとする。数式３と同様に、速度情報が実際より大きくなった場合、及び電文抜けをこの方法で検知することができる。
【００２９】
数式５は、位置情報と速度情報と電文受信時間差を用いて位置合理性チェックを行う方法である。
数式５：｜｜前回位置−今回位置｜−時間差＊（前回速度＋今回速度）／２｜＜許容位置誤差量
列車についての前回位置と今回位置との差の絶対値から、列車の速度についての前回速度と今回速度とから求められる平均の速度に電文受信時間差をかけたものを引いた差の絶対値が、許容位置誤差量未満の場合に、位置合理性の確認を行えたものとする。速度情報の合理性が確認されているものとすれば、位置情報が実際より大きい場合、小さい場合及び電文抜けを検知することができる。
【００３０】
数式６は、列車の位置情報及び速度情報と電文受信時間差を用いて位置合理性チェックを行う方法である。
数式６：｜｜前回位置−今回位置｜−制限速度積算値｜＜許容位置誤差量
列車についての前回位置と今回位置の差の絶対値から、更に制限速度積算値を減じたものの絶対値が、許容位置誤差量未満の場合に位置合理性の確認を行えたものとする。制限速度積算値とは、前回電文受信時刻から今回電文受信時刻までの間の列車制限速度の積算値を言う。数式５と同様に、速度情報の合理性が確認されているものとすれば、位置情報が実際より大きい場合、小さい場合及び電文抜けを検知することができる。
【００３１】
数式７は、列車の位置情報及び速度情報と電文受信時間差を用いて位置合理性チェックを行う方法である。
数式７：｜｜前回位置−今回位置｜−走行速度積算値｜＜許容位置誤差量
列車についての前回位置と今回位置の差の絶対値から、更に走行速度積算値を減じたものの絶対値が、許容位置誤差量未満の場合に位置合理性の確認を行えたものとする。走行速度積算値とは、前回電文受信時刻から今回電文受信時刻の間の列車速度の積算値を言う。数式５と同様に、速度情報の合理性が確認されているものとすれば、位置情報が実際より大きい場合、小さい場合及び電文抜けを検知することができる。
【００３２】
ただし、数式６及び数式７に示す方法は、積算値を用いているので合理性チェック周期又は制御周期中に積算用の複数の時間間隔が現れる必要があり、そのため地上側の電文受信周期が位置合理性チェック周期より短い、または車上側制御装置の制御周期時間が電文送信周期より短い場合にのみ用いることができる。前者の場合は地上側で積算を行うか、車上側で積算を行った結果を電文に加えて地上側に送信する必要があり、後者の場合は車上側で積算を行った結果を電文に加えて地上側に送信する必要がある。列車安全性向上のためには、地上側で速度合理性チェックを行った速度情報を基に積算を行うことが望ましい。
【００３３】
数式８は、数式５、６、７で用いられている許容位置誤差量を求める方法である。
数式８：ＭＡＸ（｜前回位置−今回位置｜＊許容誤差率，最小安全距離）
ただし、ＭＡＸ（Ａ，Ｂ）はＡとＢの中で最大のものを選ぶ、という演算を示す。許容誤差率には、センサ誤差等の位置情報に誤差を含む要因となるものの中で最大のものを定める。最小安全距離には、先行列車と後続列車が安全に走行する上で必要となる最小の距離を定める。
【００３４】
本発明では、車上側制御装置から送信される電文中に含まれる電文送信時刻を用いて位置合理性チェックを行ったが、時刻の代わりに制御周期時間毎に規則的に増加する通番を用いて位置合理性チェックを行うことも可能である。位置合理性チェックの方法は前述の通りで、電文受信時間差が電文受信通番差に制御周期時間をかけたものになる。また、数式３及び数式４に含まれる許容単位時間位置変化量及び許容単位時間速度変化量が、許容通番毎位置変化量及び許容通番毎速度変化量となる。
【００３５】
時刻情報付加の方法として、地上装置から時刻情報を付加する方法を述べる。地上側制御装置は、時計４０３によって時刻もしくは通番を付加した電文を車上側制御装置に送信する。車上側制御装置は、自列車の位置情報と速度情報に、地上側制御装置から受信した時刻もしくは通番（受信してから送信するまでの時間経過又は更新された通番を含む）を付加した電文を地上側制御装置に送信する。地上側制御装置では、車上側制御装置に送信した電文に含まれている時刻もしくは通番情報と、車上側制御装置から受信した電文に含まれている時刻もしくは通番情報との差を用いて位置合理性チェックを行うことができる。
【００３６】
また、図５と図６の両フローチャートを実施し、そのどちらか一方で位置合理性が確認できれば、位置合理性の確認が取れたものとする方法も考えられる。
【符号の説明】
【００３７】
１００，１０２：列車
１０１，１０３：車上側制御装置
１０４：地上側制御装置
１０５，１０７：車上装置送信電文
１０６，１０８：地上装置送信電文
１０９：停止限界点
２００：無線通信路リスク
２０１：車上側装置リスク
２０２：地上側装置リスク
２０３：従来方式対象範囲
２０４：本発明対象範囲
３００：車上側無線装置
３０１：車上側演算装置
３０２：位置・速度検知部
３０３：時計
４００：地上側無線装置
４０１：地上側演算装置
４０２：位置合理性チェック部
４０３：時計
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車上側と地上側の制御装置の間で無線で情報を送受信して、同一線路上を走行する複数の列車を制御する無線列車制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、列車在線位置検知の手法として、軌道と列車の車軸を電気回路として用いる軌道回路方式が主に使用されている。この方式は、列車在線時に車軸によって２本のレール間が電気的に短絡することを利用し、レールに流した電圧を軌道に接続した装置によって監視することで、列車の在線・非在線を検知するものである。
【０００３】
軌道回路方式は、単純な機器構成となるため機械的な保守が容易である反面、地上設備が多い、天候等によるインピーダンス変化の影響が大きく在線判定閾値調整の必要がある、大まかな在線位置しか検知できないため列車間隔が必要以上に大きくなり列車運用効率が低下する、列車間隔を狭くするには軌道回路を細かく区切る必要がある等の問題点があった。
【０００４】
これに対し、近年、列車の在線位置を無線によって管理する手法が開発されている。この手法では、車上・地上装置間では、制御に必要な情報をまとめた通信データが無線によって送受信される。以下、この通信データを電文と表記する。車上装置は地上装置に自列車位置情報を送信し、地上装置は受信した複数列車の位置情報を基に列車制御を行う。無線列車制御では、軌道回路無しで位置情報を知ることができるが、安全な列車制御のためには列車の位置情報を正確に知ることが最も重要となる。
【０００５】
特許文献１では、列車位置を速度発電機と車輪径から求め、地上子から受信した地上子の位置情報で適宜補正を行うことで、列車位置情報を計算している。特許文献２では、地上無線装置と車上無線装置の通信時に通信予約を用いることで成りすましを防止し、無線列車制御において正確な位置情報を管理できるとしている。特許文献３では、受信した列車位置情報が許容範囲内かどうかのチェックと、ＣＲＣコードチェック（通信データを素にして作成したＣＲＣコードが受信側と送信側で一致することにより、通信データの完全性を保障するもの）によって、受信した列車位置情報の信頼性を確保している。特許文献４では、列車を停止目標位置に安全に停止させるために連続的な最高速度パターンを列車に与え、それに従って列車を走行させることで安全性の向上を図っている。
【０００６】
無線による在線位置検知は、従来方式に比べ、設備数が少ない、精度が比較的天候に左右されない、位置をより詳細に検知できるため制御装置のみで列車の走行制御が可能となる、などのメリットがある。その一方、車上装置が検出した速度や位置情報を地上装置に伝え、地上装置が各列車に対して制御命令を伝える必要があるので、通信路のノイズによる電文化け、第三者による成りすまし、電文到着順による電文の抜け、などの問題が在り、通信内容の信頼性確保や、異常が発生した場合のフェールセーフ動作の実現が課題となっている。
【０００７】
従来方式では、無線局切替えや通信路のノイズ、弱電波領域での受信不良などが原因で起こる電文抜けによって、一定時間地上装置で列車位置情報の受信が行えず、地上装置で認識している列車位置情報が実際の列車位置情報と大きくずれてしまうため、ずれを考慮して列車間隔を大きくとるか、ずれを小さくするために位置補正装置の数を増やす等して安全性を確保している。列車の安全かつ効率的な運行を低コストで実現することが求められており、そのためには、設備点数を増やさずに列車間隔を小さく制御すると共に、十分な安全性、フェールセーフ性を確保する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特公平０７−２９６０６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３４８２９号公報
【特許文献３】特開２０００−１５９１０５号公報
【特許文献４】特開２００２−２８４０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、無線を用いた列車制御システムにおいて、列車位置の合理性をチェックすることにより、フェールセーフかつ安全な列車運行を低コストで実現する点で解決すべき課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、同一線路上を走行する複数の列車にそれぞれ備わる車上側制御装置と、前記複数の列車の走行を制御するため当該線路について設けられた地上側制御装置とを備えた無線を用いた列車制御システムにおいて、
前記車上側制御装置は、前記線路上を走行する自列車の列車位置及び列車速度の少なくとも一方を検知する位置・速度検知部と、当該位置・速度検知部が検知した前記列車位置についての列車位置情報又は前記列車速度についての列車速度情報を無線によって前記地上側制御装置に送信する車上側無線装置と、前記地上側制御装置からの列車制御情報に基づいて前記自列車の走行を制御する車上側演算装置とを備えており、
前記地上側制御装置は、前記車上側制御装置からの前記列車位置情報又は前記列車速度情報を受信するとともに前記列車制御情報を前記車上側制御装置に送信する地上側無線装置と、前記列車位置情報又は前記列車速度情報に基づいて前記列車位置の合理性チェックを行う位置合理性チェック部と、前記位置合理性チェック部が合理性があるとした前記列車位置に基づいて前記線路上を走行する前記列車の走行を制御するための前記列車制御情報を演算する地上側演算装置とを備えていること
を特徴としている。
【００１１】
この無線列車制御システムにおいて、車上側制御装置は自列車位置、自列車速度、時刻を検知する機能を有することができる。検知された自列車位置情報、自列車速度情報は、車上側無線装置から送信時の時刻情報と併せて地上側無線装置に送信することができる。また、地上側制御装置内には、前記情報の電文合理性チェック部が設けられ、車上側無線装置から前回受信した位置・速度情報と、今回受信した位置・速度情報と、前回電文受信時刻と今回電文受信時刻の差を用いて列車位置の合理性チェックを行うことができ、異常があった場合には該当電文を破棄する等の処理を行い、一定時間異常状態が継続した場合は列車を緊急停止させることができる。更に、地上側制御装置は、地上側無線装置で受信した位置情報及び連動制御情報等から、後続列車が安全に走行できる限界の地点である停止限界点を求め、走行中列車が停止限界点までに停止できるよう列車制御を行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明である無線列車制御システムによれば、位置・速度・時刻情報を用いて列車位置の合理性を確認することで、従来方式では検出不可能だった位置情報誤りの検出が可能となる。さらに、無線通信で問題となる制御電文の抜けに対しても検出が可能となり、異常連続発生時には列車を緊急停止とすることで、設備点数を増やすことなく従来方式と同等のフェールセーフ性を確保することができる。また、合理性が確認された列車位置の情報を用いて停止限界点を求め、その停止限界点に列車が停止できる様に制御を行うため、ずれを含んだ位置情報で列車制御をすることがなくなり、列車間隔を広げること、あるいは設備点数を増やすことなく、従来方法と同等の安全性を確保できる。その結果、本発明によれば、列車位置情報の精度が非常に重要になる無線列車制御において、設備点数を増やすことなく、フェールセーフかつ安全性な列車運行を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による無線列車制御システムの概要を示した図である。
【図２】従来方式と本発明による無線列車制御システムでの合理性チェック対象範囲を比較した図である。
【図３】本発明による無線列車制御システムの車上側制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明による無線列車制御システムの地上側制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】本発明による無線列車制御システムにおける、位置、電文受信時間差を用いた合理性チェックのフローチャートである。
【図６】本発明による無線列車制御システムにおける、速度、電文受信時間差を用いた合理性チェックのフローチャートである。
【図７】本発明による無線列車制御システムにおける、位置、速度、電文受信時間差を用いた合理性チェックのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明による無線列車制御システムの実施形態を、図面を用いて説明する。図１は、本発明に係る無線列車制御システムの全体構成の概要を示している。列車１００は、車上側制御装置１０１を有し、自列車の位置情報、速度情報、電文送信時刻を含んだ電文１０５を地上側制御装置１０４へ無線送信する。さらに、列車１００は先行列車情報を含んだ電文１０６を地上側制御装置１０４から受信する。先行する列車１００の後を走行する列車１０２は、列車１００と同様に車上側制御装置１０３を有し、列車１００と同様に地上側制御装置１０４との間で電文１０７及び電文１０８を送受信する。
【００１５】
地上側制御装置１０４は、同一線路上を走行する先行列車１００及び後続１０２から受信した電文１０５と電文１０７（列車位置情報を含む）を用いて、後続列車１０２が先行列車１００に衝突することなく安全に停止できる点である停止限界点１０９を求め、得られた停止限界点１０９についての情報を電文１０８に含めて後続列車１０２へ送信する。停止限界点１０９についての情報を含む電文１０８を受信した後続列車１０２は、停止限界点１０９に安全に停止できるように、両列車間の間隔が車上側制御装置１０３によって制御される。なお、停止限界点１０９は、後続列車の位置検知誤差と先行列車の位置検知誤差とを考慮し、位置合理性チェック部４０２によって合理性が確認された両列車１００，１０２の列車位置の情報を用いて、安全に後続列車１０２が停止できる地点として求められる。車上側演算装置１０３は、停止限界点１０９に後続列車１０２が停止できるよう、列車ブレーキ性能、線区形状及び停止限界点１０９の位置を用いて連続的に定められる制限速度を定めており、当該制限速度を超えた場合は、列車は自動でブレーキ動作を行うことになる。
【００１６】
図２は、車上制御部から地上制御部間の通信路におけるリスクと、それに対する従来方式と本発明の対象範囲を比較したものである。車上側制御装置１０１は、車上側無線部を介して、地上側制御装置１０４と必要な情報の送受信を行う。この時、車上側無線部にて送受信される情報には、成りすまし、ノイズによる符号誤り、フェージング、電文抜け等の無線通信路リスク２００、及び位置情報の誤差、センサ故障、ノイズによる符号誤り等の車上側装置リスク２０１が存在し、送受信される情報には誤りが含まれている可能性がある。地上側制御装置１０４は、地上側無線部を介して、車上側制御装置１０１と必要な情報の送受信を行う。このとき、地上側無線部にて送受信される情報には、上記と同様の無線通信路リスク２００及びノイズによる符号誤り、電文到着遅れ等の地上側装置リスク２０２が存在し、送受信される情報には誤りが含まれている可能性がある。
【００１７】
従来の無線による列車管理の手法では、合理性チェックの対象範囲２０３は無線通信路リスク２００までであり、車上側装置リスク２０１や地上側装置リスク２０２にまで対応できない。さらに、従来方法では、リスク２００に対しても、そのすべてに対応することはできない。本発明による合理性チェックの対象範囲２０４は、無線通信路リスク２００、車上側装置リスク２０１、及び地上側装置リスク２０２を含めたものである。
【００１８】
図３は、図１における車上側制御装置１０１（１０３についても同様）の一例についてその詳細を示すブロック図である。位置・速度検知部３０２では自列車の現在位置と現在速度を検知し、時計３０３にて電文に現在時刻を付加し、車上側演算装置３０１にて符号化等の必要な処理を施し電文を作成する。車上側無線装置３００は、位置・速度検知部３０２が検知した列車位置についての列車位置情報又は列車速度についての列車速度情報を無線によって地上側制御装置１０４へ送信する。地上側制御装置１０４から停止限界点位置などの列車制御情報が送信されてきた場合には、車上側無線装置３００で受信した後、車上側演算装置３０１で列車制御に必要な計算を行う。
【００１９】
図４は、図１における地上側制御装置１０４の一例についてその詳細を示すブロック図である。車上側無線装置３００から送信された列車の位置情報・速度情報を地上側無線装置４００で受信し、地上側演算装置４０１を経て位置合理性チェック部４０２へ送られる。地上側無線装置４００の地上側演算装置４０１は、一定時間電文を受信できなかった場合、車上側制御装置１０１へ緊急停止電文を作成して送信する。位置合理性チェック部４０２では、受信した列車位置情報又は列車速度情報に基づいて列車位置の合理性チェックを行い、結果を地上側演算装置４０１に返す。地上側演算装置４０１では、合理性チェック結果に応じて停止限界点等の列車制御情報を作成し、地上側無線装置４００を介して車上側制御装置１０１へ送信する。
【００２０】
以上が本発明による無線列車制御システムの装置構成となる。次に、本発明による無線列車制御システムの地上側制御装置１０４における位置合理性チェック部４０２について、その実施形態をフローチャートで示す。位置合理性チェック異常となった電文は制御に用いない。一例として、以下の実施形態では位置合成チェック異常となった電文は破棄するものとする。
【００２１】
図５は、位置情報と電文送信時刻を用いて位置合理性を確認する場合のフローチャートを示している。ステップ（以下、「Ｓ］と略す。）１０にて車上側制御装置１０１からの電文を受信し、Ｓ１１では受信した電文と前回受信電文の受信間隔が規定値以内か否かを確認する。Ｓ１１の判定で受信間隔が規定値を超える場合は、Ｓ１５にて制御部（地上側演算装置４０１）に列車の緊急停止を指示することで列車に対し緊急停止電文を送信し、Ｓ１６にて該当電文を破棄する。Ｓ１１の判定で受信間隔が規定値以内である場合は、Ｓ１２にて位置合理性チェックを行う。Ｓ１３にて位置合理性の確認を判定する。Ｓ１３にて位置合理性の確認ができた場合は、Ｓ１４にて制御部（地上側演算装置４０１）に位置情報を渡す。Ｓ１３にて位置合理性が確認できなかった場合は、Ｓ１６にて該当電文の破棄を行う。
【００２２】
位置合理性チェック１２の方法として、例えば数式１がある。
数式１：｜前回位置−今回位置｜＜許容位置変化量
数式１は、位置情報のみを用いて位置合理性チェックを行う方法である。前回列車位置と今回列車位置の差の絶対値が、許容位置変化量未満である場合に、列車位置の合理性の確認を行えたものとする。位置センサの故障等により実際より大きい値となった場合、及び電文抜けによって一定時間受信ができなかった場合に関しては、この方法で検知することができる。数式１に基づく合理性の判定は、列車位置情報に基づいて行われるので、速度情報は利用されない。
【００２３】
図６は、列車の速度情報と電文送信時刻を用いて位置合理性を確認する場合のフローチャートを示している。Ｓ２０にて車上から電文を受信し、Ｓ２１では受信した電文と前回受信電文の受信間隔が規定値以内であるか否かを確認する。Ｓ２１での判定で受信間隔が規定値を超える場合は、Ｓ２５にて制御部に列車の緊急停止を指示することで列車に対し緊急停止電文を送信し、Ｓ２６にて該当電文を破棄する。Ｓ２１での判定で受信間隔が規定値以内である場合は、Ｓ２２にて速度合理性チェックを行い、Ｓ２３にて速度合理性が確認できた場合は、Ｓ２４にて制御部に位置情報を渡す。Ｓ２３にて速度合理性が確認できなかった場合は、Ｓ２６にて該当電文の破棄を行う。
【００２４】
このフローチャートでは直接位置情報の合理性チェックを行ってはいないが、例えば列車位置情報を速度センサ情報から求めている場合には、その速度情報の合理性チェックを行うことは位置情報の合理性チェックを行うことと等価となるため、速度合理性チェックによって位置合理性チェックを行うことができる。速度合理性チェックＳ２２の方法として、例えば数式２がある。
数式２：｜前回速度−今回速度｜＜許容速度変化量
数式２は、速度情報のみを用いて速度合理性チェックを行う方法である。前回列車速度と今回列車速度の差の絶対値が、許容速度変化量未満である場合に速度合理性の確認を行えたものとする。速度センサの故障等により実際より大きい値となった場合、及び電文抜けによって一定時間受信ができなかった場合に関しては、この方法で検知することができる。数式２に基づく合理性の判定は、列車速度情報に基づいて行われるので、位置情報は利用されない。
Ｓ２２の速度合理性チェックは、地上側制御装置１０４の位置合理性チェック部４０２において、位置・速度検知部が速度を検知する場合の合理性チェックであり、位置・速度検知部が位置と速度の両方を検知する場合には、速度合理性のチェックと並んで位置合理性のチェックを行うことができる。
【００２５】
図７は、列車の位置情報と速度情報と電文送信時刻とを用いて位置合理性を確認する場合のフローチャートを示している。Ｓ３０にて車上から電文を受信し、Ｓ３１では受信した電文と前回受信電文の受信間隔が規定値以内であるか否かを確認する。Ｓ３１の判定で受信間隔が規定値を超える場合は、Ｓ３７にて制御部に列車の緊急停止を指示することで列車に対し緊急停止電文を送信し、Ｓ３８にて該当電文を破棄する。Ｓ３１の判定で受信間隔が規定値以内である場合は、Ｓ３２にて速度合理性チェックを行い、Ｓ３３にて速度合理性が確認できた場合は、Ｓ３４にて位置合理性チェックへ進む。Ｓ３３にて速度合理性が確認できなかった場合は、３８にて該当電文の破棄を行う。速度合理性が確認された電文は、Ｓ３４にて位置合理性チェックを行い、Ｓ３５にて位置合理性が確認できた場合は、Ｓ３６にて制御部に位置情報を渡す。Ｓ３５にて位置合理性が確認できなかった場合は、Ｓ３８にて該当電文の破棄を行う。このフローチャートでは、位置情報の合理性チェックに加え、速度情報の合理性チェックも行っている。例えば、位置情報の合理性チェックに速度情報を用いる場合には、速度情報の合理性も確認されている必要があるため、このフローチャートに従って位置情報の合理性チェックを行う。位置情報と速度情報の両方の情報について合理性が確認される場合のみ、位置情報が制御部に渡されることになる。
【００２６】
以上、位置合理性チェックのフローチャートについて述べた。無線列車制御方式において、列車位置情報に関するリスクとして、無線通信路リスク２００、車上側装置リスク２０１、地上側装置リスク２０２が考えられるが、これらのリスクによって考えられる事象は、位置情報が実際より大きい、位置情報が実際より小さい、位置情報が受信できない場合の３点である。そこで、合理性チェックでは前記３点を検出できればよい。
【００２７】
以下、フローチャート中の位置合理性チェックＳ１２、Ｓ３４及び速度合理性チェックＳ２２，Ｓ２３２の具体的な合理性チェック方法について例を述べる。以下に示す方法の一つ、または複数を組み合わせて合理性チェックを行うことができる。
数式３：｜前回位置−今回位置｜＜許容単位時間位置変化量＊時間差
数式３は、列車の位置情報と電文受信時間差を用いて位置合理性チェックを行う方法である。前回列車位置と今回列車位置の差の絶対値が、単位時間当たりの許容位置変化量である許容単位時間位置変化量に電文受信時間差をかけたものより小さい場合に、位置合理性の確認を行えたものとする。数式１と同様に、位置情報が実際より大きくなった場合、及び電文抜けをこの方法で検知することができる。
【００２８】
数式４は、速度情報と電文受信時間差を用いて速度合理性チェックを行う方法である。
数式４：｜前回速度−今回速度｜＜許容単位時間速度変化量＊時間差
前回列車速度と今回列車速度の差の絶対値が、単位時間当たりの許容速度変化量である許容単位時間速度変化量に電文受信時間差をかけたものより小さい場合に、速度合理性の確認を行えたものとする。数式３と同様に、速度情報が実際より大きくなった場合、及び電文抜けをこの方法で検知することができる。
【００２９】
数式５は、位置情報と速度情報と電文受信時間差を用いて位置合理性チェックを行う方法である。
数式５：｜｜前回位置−今回位置｜−時間差＊（前回速度＋今回速度）／２｜＜許容位置誤差量
列車についての前回位置と今回位置との差の絶対値から、列車の速度についての前回速度と今回速度とから求められる平均の速度に電文受信時間差をかけたものを引いた差の絶対値が、許容位置誤差量未満の場合に、位置合理性の確認を行えたものとする。速度情報の合理性が確認されているものとすれば、位置情報が実際より大きい場合、小さい場合及び電文抜けを検知することができる。
【００３０】
数式６は、列車の位置情報及び速度情報と電文受信時間差を用いて位置合理性チェックを行う方法である。
数式６：｜｜前回位置−今回位置｜−制限速度積算値｜＜許容位置誤差量
列車についての前回位置と今回位置の差の絶対値から、更に制限速度積算値を減じたものの絶対値が、許容位置誤差量未満の場合に位置合理性の確認を行えたものとする。制限速度積算値とは、前回電文受信時刻から今回電文受信時刻までの間の列車制限速度の積算値を言う。数式５と同様に、速度情報の合理性が確認されているものとすれば、位置情報が実際より大きい場合、小さい場合及び電文抜けを検知することができる。
【００３１】
数式７は、列車の位置情報及び速度情報と電文受信時間差を用いて位置合理性チェックを行う方法である。
数式７：｜｜前回位置−今回位置｜−走行速度積算値｜＜許容位置誤差量
列車についての前回位置と今回位置の差の絶対値から、更に走行速度積算値を減じたものの絶対値が、許容位置誤差量未満の場合に位置合理性の確認を行えたものとする。走行速度積算値とは、前回電文受信時刻から今回電文受信時刻の間の列車速度の積算値を言う。数式５と同様に、速度情報の合理性が確認されているものとすれば、位置情報が実際より大きい場合、小さい場合及び電文抜けを検知することができる。
【００３２】
ただし、数式６及び数式７に示す方法は、積算値を用いているので合理性チェック周期又は制御周期中に積算用の複数の時間間隔が現れる必要があり、そのため地上側の電文受信周期が位置合理性チェック周期より短い、または車上側制御装置の制御周期時間が電文送信周期より短い場合にのみ用いることができる。前者の場合は地上側で積算を行うか、車上側で積算を行った結果を電文に加えて地上側に送信する必要があり、後者の場合は車上側で積算を行った結果を電文に加えて地上側に送信する必要がある。列車安全性向上のためには、地上側で速度合理性チェックを行った速度情報を基に積算を行うことが望ましい。
【００３３】
数式８は、数式５、６、７で用いられている許容位置誤差量を求める方法である。
数式８：ＭＡＸ（｜前回位置−今回位置｜＊許容誤差率，最小安全距離）
ただし、ＭＡＸ（Ａ，Ｂ）はＡとＢの中で最大のものを選ぶ、という演算を示す。許容誤差率には、センサ誤差等の位置情報に誤差を含む要因となるものの中で最大のものを定める。最小安全距離には、先行列車と後続列車が安全に走行する上で必要となる最小の距離を定める。
【００３４】
本発明では、車上側制御装置から送信される電文中に含まれる電文送信時刻を用いて位置合理性チェックを行ったが、時刻の代わりに制御周期時間毎に規則的に増加する通番を用いて位置合理性チェックを行うことも可能である。位置合理性チェックの方法は前述の通りで、電文受信時間差が電文受信通番差に制御周期時間をかけたものになる。また、数式３及び数式４に含まれる許容単位時間位置変化量及び許容単位時間速度変化量が、許容通番毎位置変化量及び許容通番毎速度変化量となる。
【００３５】
時刻情報付加の方法として、地上装置から時刻情報を付加する方法を述べる。地上側制御装置は、時計４０３によって時刻もしくは通番を付加した電文を車上側制御装置に送信する。車上側制御装置は、自列車の位置情報と速度情報に、地上側制御装置から受信した時刻もしくは通番（受信してから送信するまでの時間経過又は更新された通番を含む）を付加した電文を地上側制御装置に送信する。地上側制御装置では、車上側制御装置に送信した電文に含まれている時刻もしくは通番情報と、車上側制御装置から受信した電文に含まれている時刻もしくは通番情報との差を用いて位置合理性チェックを行うことができる。
【００３６】
また、図５と図６の両フローチャートを実施し、そのどちらか一方で位置合理性が確認できれば、位置合理性の確認が取れたものとする方法も考えられる。
【符号の説明】
【００３７】
１００，１０２：列車
１０１，１０３：車上側制御装置
１０４：地上側制御装置
１０５，１０７：車上装置送信電文
１０６，１０８：地上装置送信電文
１０９：停止限界点
２００：無線通信路リスク
２０１：車上側装置リスク
２０２：地上側装置リスク
２０３：従来方式対象範囲
２０４：本発明対象範囲
３００：車上側無線装置
３０１：車上側演算装置
３０２：位置・速度検知部
３０３：時計
４００：地上側無線装置
４０１：地上側演算装置
４０２：位置合理性チェック部
４０３：時計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一線路上を走行する複数の列車にそれぞれ備わる車上側制御装置と、前記複数の列車の走行を制御するため当該線路について設けられた地上側制御装置とを備えており、
前記車上側制御装置は、前記線路上を走行する自列車の列車位置及び列車速度の少なくとも一方を検知する位置・速度検知部と、当該位置・速度検知部が検知した前記列車位置についての列車位置情報又は前記列車速度についての列車速度情報を無線によって前記地上側制御装置に送信する車上側無線装置と、前記地上側制御装置からの列車制御情報に基づいて前記自列車の走行を制御する車上側演算装置とを備えており、
前記地上側制御装置は、前記車上側制御装置からの前記列車位置情報又は前記列車速度情報を受信するとともに前記列車制御情報を前記車上側制御装置に送信する地上側無線装置と、前記列車位置情報又は前記列車速度情報に基づいて前記列車位置の合理性チェックを行う位置合理性チェック部と、前記位置合理性チェック部が合理性があるとした前記列車位置に基づいて前記線路上を走行する前記列車の走行を制御するための前記列車制御情報を演算する地上側演算装置とを備えていること
を特徴とする無線列車制御システム。
【請求項２】
請求項１記載の無線列車制御システムにおいて、
前記位置合理性チェック部は、前記地上側無線装置が受信する前回と今回の前記列車位置情報又は前記列車速度情報に基づいて、前記列車位置の前記合理性チェックを行うことを特徴とする無線列車制御システム。
【請求項３】
請求項２記載の無線列車制御システムにおいて、
前記位置合理性チェック部は、前回と今回の前記列車位置の差の絶対値が許容位置変化量未満である、又は前回と今回の前記列車速度の差の絶対値が許容速度変化量未満であることに応じて、前記列車位置について前記合理性があると判定すること
を特徴とする無線列車制御システム。
【請求項４】
請求項１記載の無線列車制御システムにおいて、
前記車上側制御装置は時刻情報又は制御周期時間毎に規則的に増加する通番を出力する計時手段を有し、
前記車上側無線装置は、前記列車位置情報又は前記列車速度情報に併せて前記時刻情報を送信し、
前記位置合理性チェック部は、前回と今回の前記列車位置情報又は前回と今回の前記列車速度情報、及び前回の時刻又は通番情報と今回の時刻又は通番情報との間の受信時間差又は通番差に基づいて、前記列車位置の前記合理性チェックを行うこと
を特徴とする無線列車制御システム。
【請求項５】
請求項４記載の無線列車制御システムにおいて、
前記位置合理性チェック部は、前回と今回の前記列車位置の差の絶対値が許容単位時間位置変化量に前記受信時間差又は通番差を乗じた値未満である、又は前回と今回の前記列車速度の差の絶対値が許容単位時間速度変化量に前記受信時間差又は通番差を乗じた値未満であることに応じて、前記列車位置について前記合理性があると判定すること
を特徴とする無線列車制御システム。
【請求項６】
請求項４記載の無線列車制御システムにおいて、
前回と今回の前記列車位置の差の絶対値に許容誤差率を乗じた値と、最小安全距離の値との大きい方の値を許容位置誤差量とし、
前回と今回の前記列車位置の差に対して、前回と今回の前記列車速度の平均に前記受信時間差又は前記通番差を乗じた値を差し引いた差の絶対値、制限速度積算値を差し引いた差の絶対値、又は走行速度積算値を差し引いた差の絶対値が、前記許容位置誤差量未満であることに応じて、前記列車位置について前記合理性があると判定すること
を特徴とする無線列車制御システム。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項記載の無線列車制御システムにおいて、
前記位置合理性チェック部は、前記合理性チェックによって受信位置情報に異常が認められたことに応答して、当該受信位置情報を含む電文を破棄すること
を特徴とする無線列車制御システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項記載の無線列車制御システムにおいて、
前記位置合理性チェック部は、前記合理性チェックによって受信位置情報に異常が一定時間連続で認められことに応答して、前記列車の緊急停止を行うこと
を特徴とする無線列車制御システム。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項記載の無線列車制御システムにおいて、
前記地上側制御装置の前記地上側演算装置は、受信した前記列車位置情報を用いて先行列車に対する後続列車の停止限界点を求め、前記停止限界点の位置データに基づいて前記先行列車と前記後続列車との間隔を制御すること
を特徴とする無線列車制御システム。
【請求項１０】
請求項９記載の無線列車制御システムにおいて、
前記停止限界点は、前記後続列車の位置検知誤差と前記先行列車の位置検知誤差とを考慮し、前記位置合理性チェック手段によって前記合理性が確認された前記両列車の前記列車位置を用いて、安全に後続列車が停止できる地点として求められること
を特徴とする無線列車制御システム。
【請求項１１】
請求項９又は１０記載の無線列車制御システムにおいて、
前記車上側演算装置は、前記停止限界点に前記後続列車が停止できるよう、列車ブレーキ性能、線区形状及び停止限界点位置を用いて連続的に定められる制限速度を定めており、当該制限速度を超えた場合は、自動でブレーキ動作を行うこと
を特徴とする無線列車制御システム。
【請求項１】
同一線路上を走行する複数の列車にそれぞれ備わる車上側制御装置と、前記複数の列車の走行を制御するため当該線路について設けられた地上側制御装置とを備えており、
前記車上側制御装置は、前記線路上を走行する自列車の列車位置及び列車速度の少なくとも一方を検知する位置・速度検知部と、当該位置・速度検知部が検知した前記列車位置についての列車位置情報又は前記列車速度についての列車速度情報を無線によって前記地上側制御装置に送信する車上側無線装置と、前記地上側制御装置からの列車制御情報に基づいて前記自列車の走行を制御する車上側演算装置とを備えており、
前記地上側制御装置は、前記車上側制御装置からの前記列車位置情報又は前記列車速度情報を受信するとともに前記列車制御情報を前記車上側制御装置に送信する地上側無線装置と、前記列車位置情報又は前記列車速度情報に基づいて前記列車位置の合理性チェックを行う位置合理性チェック部と、前記位置合理性チェック部が合理性があるとした前記列車位置に基づいて前記線路上を走行する前記列車の走行を制御するための前記列車制御情報を演算する地上側演算装置とを備えていること
を特徴とする無線列車制御システム。
【請求項２】
請求項１記載の無線列車制御システムにおいて、
前記位置合理性チェック部は、前記地上側無線装置が受信する前回と今回の前記列車位置情報又は前記列車速度情報に基づいて、前記列車位置の前記合理性チェックを行うことを特徴とする無線列車制御システム。
【請求項３】
請求項２記載の無線列車制御システムにおいて、
前記位置合理性チェック部は、前回と今回の前記列車位置の差の絶対値が許容位置変化量未満である、又は前回と今回の前記列車速度の差の絶対値が許容速度変化量未満であることに応じて、前記列車位置について前記合理性があると判定すること
を特徴とする無線列車制御システム。
【請求項４】
請求項１記載の無線列車制御システムにおいて、
前記車上側制御装置は時刻情報又は制御周期時間毎に規則的に増加する通番を出力する計時手段を有し、
前記車上側無線装置は、前記列車位置情報又は前記列車速度情報に併せて前記時刻情報を送信し、
前記位置合理性チェック部は、前回と今回の前記列車位置情報又は前回と今回の前記列車速度情報、及び前回の時刻又は通番情報と今回の時刻又は通番情報との間の受信時間差又は通番差に基づいて、前記列車位置の前記合理性チェックを行うこと
を特徴とする無線列車制御システム。
【請求項５】
請求項４記載の無線列車制御システムにおいて、
前記位置合理性チェック部は、前回と今回の前記列車位置の差の絶対値が許容単位時間位置変化量に前記受信時間差又は通番差を乗じた値未満である、又は前回と今回の前記列車速度の差の絶対値が許容単位時間速度変化量に前記受信時間差又は通番差を乗じた値未満であることに応じて、前記列車位置について前記合理性があると判定すること
を特徴とする無線列車制御システム。
【請求項６】
請求項４記載の無線列車制御システムにおいて、
前回と今回の前記列車位置の差の絶対値に許容誤差率を乗じた値と、最小安全距離の値との大きい方の値を許容位置誤差量とし、
前回と今回の前記列車位置の差に対して、前回と今回の前記列車速度の平均に前記受信時間差又は前記通番差を乗じた値を差し引いた差の絶対値、制限速度積算値を差し引いた差の絶対値、又は走行速度積算値を差し引いた差の絶対値が、前記許容位置誤差量未満であることに応じて、前記列車位置について前記合理性があると判定すること
を特徴とする無線列車制御システム。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項記載の無線列車制御システムにおいて、
前記位置合理性チェック部は、前記合理性チェックによって受信位置情報に異常が認められたことに応答して、当該受信位置情報を含む電文を破棄すること
を特徴とする無線列車制御システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項記載の無線列車制御システムにおいて、
前記位置合理性チェック部は、前記合理性チェックによって受信位置情報に異常が一定時間連続で認められことに応答して、前記列車の緊急停止を行うこと
を特徴とする無線列車制御システム。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項記載の無線列車制御システムにおいて、
前記地上側制御装置の前記地上側演算装置は、受信した前記列車位置情報を用いて先行列車に対する後続列車の停止限界点を求め、前記停止限界点の位置データに基づいて前記先行列車と前記後続列車との間隔を制御すること
を特徴とする無線列車制御システム。
【請求項１０】
請求項９記載の無線列車制御システムにおいて、
前記停止限界点は、前記後続列車の位置検知誤差と前記先行列車の位置検知誤差とを考慮し、前記位置合理性チェック手段によって前記合理性が確認された前記両列車の前記列車位置を用いて、安全に後続列車が停止できる地点として求められること
を特徴とする無線列車制御システム。
【請求項１１】
請求項９又は１０記載の無線列車制御システムにおいて、
前記車上側演算装置は、前記停止限界点に前記後続列車が停止できるよう、列車ブレーキ性能、線区形状及び停止限界点位置を用いて連続的に定められる制限速度を定めており、当該制限速度を超えた場合は、自動でブレーキ動作を行うこと
を特徴とする無線列車制御システム。
【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２０１３−２３１０４（Ｐ２０１３−２３１０４Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６０８１８（Ｐ２０１１−１６０８１８）
【出願日】平成２３年７月２２日（２０１１．７．２２）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（０００２２１６１６）東日本旅客鉄道株式会社 (833)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２２日（２０１１．７．２２）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（０００２２１６１６）東日本旅客鉄道株式会社 (833)
【Ｆターム（参考）】
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