車上用改札システム
【課題】入場機により乗車券へのデータの書き込みが失敗した場合に、出場機で同データを書き込むことにより、出場機での問題の発生を防止する。
【解決手段】入場機１ａおよび出場機１ｂは列車に搭載されＩＣカードを利用した乗車券との間で非接触でデータを読み書きする。入場機１ａおよび出場機１ｂは、それぞれ乗車券からデータを読み出した後に所要の処理を行ってから処理結果を乗車券に書き込む主制御装置１０を備える。入場機１ａと出場機１ｂとの主制御装置１０は通信可能であって、入場機１ａの主制御装置１０は、乗車券を識別した後に書き込みに失敗したときには、書き込みに失敗したデータを出場機１ｂに転送する。出場機１ｂの主制御装置１０は、入場機１ａの主制御装置１０から転送されたデータがあるときには、転送されたデータを乗車券に書き込む。
【解決手段】入場機１ａおよび出場機１ｂは列車に搭載されＩＣカードを利用した乗車券との間で非接触でデータを読み書きする。入場機１ａおよび出場機１ｂは、それぞれ乗車券からデータを読み出した後に所要の処理を行ってから処理結果を乗車券に書き込む主制御装置１０を備える。入場機１ａと出場機１ｂとの主制御装置１０は通信可能であって、入場機１ａの主制御装置１０は、乗車券を識別した後に書き込みに失敗したときには、書き込みに失敗したデータを出場機１ｂに転送する。出場機１ｂの主制御装置１０は、入場機１ａの主制御装置１０から転送されたデータがあるときには、転送されたデータを乗車券に書き込む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてワンマン列車に搭載され、ＩＣカードを利用した乗車券（移動体電話機に乗車券としての機能を持たせる場合もこれに準じる）の改札および集札を可能とする車上用改札システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、列車用の乗車券として非接触でデータを読み書き可能なＩＣカードが普及してきている。ＩＣカードを用いた乗車券では、駅に設置された自動改札機（以下、「地上用自動改札機」と呼ぶ）により入場（改札を通り列車に乗車可能にすること）および出場（改札を通り列車に乗車不能にすること）の処理が行われる（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
入場処理の際には乗車券に入場駅が書き込まれ、出場処理の際には乗車券に書き込まれている入場駅と地上用自動改札機が設置されている出場駅との関係に応じて運賃を精算する。運賃の精算は乗車券の種類によって異なるので、以下の説明では、事前にチャージしたＳＦ（Stored Fare）の残額から運賃が減算されるプリペイド型の乗車券と、乗降可能な区間および有効期間が設定された定期券型との２種類の乗車券を例として説明する。プリペイド型では事前にチャージされたＳＦの残額からその場で減算されるのに対して、ＳＦをチャージせずに地上用自動改札機において精算した運賃を乗車券の所有者に後日請求する（通常は、金融機関の口座からの自動引き落としになる）乗車券（ポストペイ型の乗車券）も存在するが、貨幣価値との交換の手順が異なるだけで、プリペイド型かポストペイ型かにかかわらず運賃を精算する手順は同様であるから、以下ではプリペイド型についてのみ説明する。なお、ＩＣカードを用いた乗車券のうち定期券型はプリペイド型（あるいは、ポストペイ型）の乗車券としても用いることができるものとする。
【０００４】
プリペイド型（あるいはポストペイ型）の乗車券の運賃の精算には、入場駅と出場駅との間の運賃を求め、乗車券のＳＦ残額が運賃に対して充足されているか不足しているかを判断し、充足されている場合にはＳＦ残額から運賃を減額する。また、不足の場合には通知して精算機などによる不足金額の支払いを要求する。
【０００５】
一方、定期券型での運賃の精算では、有効期間の判断がなされるとともに、入場駅と出場駅との間が、定期区間内であるか定期区間外を含むかの判断がなされる。定期区間内であればそのまま出場させる。定期区間外を含むときには、入場駅が定期区間外であり出場駅が定期区間内である場合と、入場駅は定期区間内であるが出場駅が定期区間外である場合と、入場駅と出場駅とがともに定期区間外であり入場駅と出場駅との間に定期区間が含まれる場合とがある。
【０００６】
入場駅と出場駅との一方のみが定期区間外である場合には、定期区間外の運賃のみを精算対象の運賃とする。また、入場駅と出場駅とがともに定期区間外である場合には、入場駅と出場駅との間の運賃を第１の運賃として求め、定期区間外について入場駅側と出場駅側とについてそれぞれ求めた運賃の加算値を第２の運賃として求め、第１の運賃と第２の運賃との安いほうを精算対象の運賃とする。精算対象の運賃については、プリペイド型（あるいはポストペイ型）の乗車券と同様に処理がなされる。
【０００７】
この種の乗車券では不正乗車を防止するために、入場駅が書き込まれていない乗車券では出場が禁止され、入場駅がすでに書き込まれている乗車券では入場が禁止される。したがって、入場駅において地上用自動改札機を通らずに入場した場合には出場駅において地上用自動改札機を通ることができず、また出場駅において地上用自動改札機を通らずに出場した場合には次の入場が拒否される。このような事態が生じたときには、駅係員に事情を説明し乗車券のデータを書き換えてもらうことが必要である。
【特許文献１】特開２００２−９２６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、利用者の比較的少ない系統ではワンマン列車が運行されている系統があり、この種の系統では、いまだ地上用自動改札機が設置されていないことも多い。ただし、この種の系統であっても、地上用自動改札機が設置された系統との乗り継ぎが可能になっていたり、一部の駅で地上用自動改札機が設置されていることもある。したがって、ワンマン列車の運行されている系統であってもＩＣカードを用いた乗車券を利用するために、列車内にこれらの乗車券の入場処理および出場処理を可能とする自動改札装置を設置することが要望されている。
【０００９】
この種の自動改札装置では、乗車券に書き込まれたデータを読み出した後に、当該データを用いて所要の処理を行った後、処理結果を乗車券に書き込むようになっている。乗車券を定期券とすれば、乗車券には乗降可能な定期区間と有効期間が記録されているから、所要の処理としては、入場時であればたとえば有効期間の判定があり、出場時であればたとえば入場駅と出場駅との間の運賃の精算がある。また、入場時には入場駅を乗車券に書き込み、出場時には乗車券に書き込まれた入場駅を処理済みにする。乗車券から読み出すデータは入場時と出場時とにかかわらず乗車券を識別するデータを含み、さらに出場時では入場駅と出場駅との間の運賃の精算のために入場駅を読み出す。
【００１０】
ここにおいて、入場時および出場時には、乗車券に書き込まれたデータを読み出した後に所要の処理を行い、さらに処理結果を乗車券に書き込んでおり、ＩＣカードを用いた乗車券では読み出しおよび書き込みの時間が一定ではないから、たとえば入場時において乗車券からデータを読み出したとしても、乗車券にデータを書き込むことができない場合がある。つまりは、入場駅が書き込まれていない場合がある。
【００１１】
乗車券に入場駅が書き込まれていない場合、地上用自動改札機を設置している有人駅であれば係員に事情を説明して乗車券のデータを書き換えてもらうなどの処理を行うことができるが、無人駅ではこのような対応ができないという問題がある。また、ワンマン列車においては、この種の問題が生じたときに乗務員が個別に対応していたのでは、対応時間が長くなり列車の運行に支障をきたすことになる。
【００１２】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、入場機による乗車券への書き込みが失敗したとしても、入場機で書き込む予定であったデータを出場機で書き込むことにより、入場機での書き込みの失敗による出場機での問題の発生を防止した車上用改札システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明は、列車に搭載されＩＣカードを利用した乗車券との間で利用者の乗車時に非接触でデータを読み書きする入場機と、列車に搭載され前記乗車券との間で利用者の降車時に非接触でデータを読み書きする出場機とを有し、入場機および出場機は、それぞれ乗車券からデータを読み出した後に所要の処理を行ってから処理結果を乗車券に書き込みを行う主制御装置を備え、入場機と出場機との主制御装置は通信可能であって、入場機の主制御装置は、乗車券を識別した後にデータの書き込みに失敗したときには、当該乗車券について書き込みに失敗したデータを出場機に転送し、出場機の主制御装置は、当該乗車券に関して入場機の主制御装置から転送されたデータがあるときには、転送されたデータを当該乗車券に書き込んだ後に乗車券からデータを読み出すことを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記入場機の主制御装置が、列車が停車している駅において乗車券に停車駅を入場駅として書き込む機能と、入場駅の書き込みに失敗したときに入場駅を出場機に転送する機能とを備え、前記出場機の主制御装置が、入場機から転送された入場駅を当該乗車券に書き込む機能と、停車駅を出場駅として乗車券に書き込まれている入場駅との間の運賃を精算する機能とを備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記入場機の主制御装置が、乗車券に入場駅が書き込まれているときには書き込みを行わずに乗車券に書き込まれたデータを読み出す機能を備え、前記出場機の主制御装置が、停車駅に自動改札機が設置されているときには書き込みを行わずに乗車券に書き込まれたデータを読み出す機能を備え、入場機の主制御装置と出場機の主制御装置とのいずれかにおいて乗車券に書き込まれたデータに異常を検出したときに乗務員に通知する報知手段が付加されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明の構成によれば、入場機において乗車券を識別した後にデータの書き込みに失敗したときには、入場機で書き込む予定であったデータを出場機に転送しておき、当該乗車券に出場機によってデータを書き込むから、入場機での書き込みの失敗に伴う降車時の問題の発生を防止することができ、この種の問題に対する乗務員の対応時間を短縮することができるという利点を有する。その結果、列車運行の遅滞を抑制することができるという利点がある。
【００１７】
請求項２の発明の構成によれは、入場機には乗車券に停車駅を入場駅として書き込む機能があり、出場機には停車駅を出場駅として運賃を精算する機能があり、入場機において乗車券への入場駅の書き込みに失敗したときには、出場機において乗車券に入場駅を書き込んだ後に精算を行うから、入場機で入場駅の書き込みを失敗しても出場機で救済されることになり、乗車券に入場駅が書き込まれていないことによる問題の発生を抑制することができる。この種の問題は地上用改札機においても発生しやすい問題であって、通常は駅係員による対応が必要になっているが、上述した処理を行うことにより、入場駅の書き込み失敗に対する乗務員の対応が不要になり、列車の乗務員による利用者への対応頻度を大幅に低減することができるという利点がある。
【００１８】
請求項３の発明の構成によれば、列車を乗り継ぐ場合や停車駅に地上用自動改札機が設置されている場合であって、列車への乗車が入場に相当しないか、あるいは列車からの後車が出場に相当しない場合に、入場機および出場機では乗車券からのデータの読み出しを行って乗車券の異常の有無を判断するから、利用者が適正に乗車したか不正乗車であるかを判定することが可能になる。つまり、入場機および出場機によって乗車券の検札を自動的に行うことができ、ワンマン列車のように通常は乗務員が１人である列車においても検札が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本実施形態では、ワンマン列車に車上用改札システムを搭載する場合を例とするが、ワンマン列車以外であっても車上用改札システムを搭載することは可能である。また、以下では車上用改札システムを搭載したワンマン列車を単に列車と表記する。以下に説明する車上用改札システムは、磁気カードを用いた乗車券にも対応しているが、本実施形態ではＩＣカードを用いた乗車券に関連する構成についてのみ説明する。ただし、磁気カードに対してデータを読み書きする装置が異なる点、および磁気カードを用いた乗車券では磁気記録された他の乗車券と重ねて投入できる点がＩＣカードを用いた乗車券との主な相違であり、本発明の実施に関しては、ＩＣカードを用いた乗車券との本質的な差異はないから、磁気カードを用いた乗車券についてはとくに説明しない。
【００２０】
さらに、以下では、図４に示すように、列車が１０個の駅Ｇ１〜Ｇ１０を有する２線区Ａ，Ｂで運行されている場合を想定して説明する。この例では、駅Ｇ４において分岐を有し、駅Ｇ４において乗り継ぎが可能になっている。なお、実際に扱う駅の個数は図４に示す例よりも大幅に多く、１００個以上の駅を扱う場合もあるが、駅の個数が多くなった場合でも図４を用いて説明するパターンのいずれかに当て嵌めることができる。
【００２１】
各駅の駅間の運賃を求めるには、運賃表データが必要であり、一般に三角表データと称する運賃表データが用いられている。三角表データは、図５に示すように、横方向に入場駅を並べ縦方向に出場駅を並べた表であって、入場駅を見出しとする縦列と出場駅を見出しとする横列との交点の位置に入場駅と出場駅との駅間の運賃を配置してある。また、出場駅には地上用自動改札機の有無も示してある。図示していないが、運賃表データには、各駅間のキロ程も含まれる。キロ程については、運賃の三角表データと同様に、入場駅と出場駅との交点の位置に各駅間のキロ程を配置した三角表データを用いる。
【００２２】
運賃の三角表データにおける駅名の並び順としては、系統別に駅の並び順に配列する場合と、起点となる駅（たとえば、駅Ｇ１）からの距離の順に配列する場合とがあり、本実施形態では後者を採用している。すなわち、図４に示す一方の線区Ａ，Ｂに関わりなく駅Ｇ１を起点とし、駅Ｇ１からの距離に応じて駅Ｇ１〜Ｇ１０を配列してある。
【００２３】
また、列車の運行には、１つの線区Ａ，Ｂのみで運行する場合、異なる線区Ａ，Ｂに跨って運行する場合、一部の駅では停車しない場合など様々な運行形態があるから、各運行形態をそれぞれ系統とし、図６に示すように、系統別に停車駅を並べた運行系統データを設定してある。運行系統データでは、各系統ごとに停車する駅の順序を対応付けてある。なお、図６において丸印は地上用自動改札機の設置駅を表す。系統データは後述する系統データ記憶部に格納される。列車の運行時には系統を指定して系統データに照合することにより、指定した系統に含まれる駅名が抽出される。ここに、列車を運転する方向に応じて読み出し順序を入れ換えることにより、列車を運転する方向にかかわらず同データを用いることができる。系統データから抽出された駅名は、運賃の三角表データあるいはキロ程の三角表データに照合される。これらの動作は後述する。
【００２４】
図２に示すように、列車には運行状況を監視するセンサ群２が設けられている。センサ群２としては、列車の車軸の回転速度に応じた周波数の交流を出力する速度発電機２１と、列車に設けた扉の開閉を検出する扉センサ２２と、列車の進行方向を検出する運転方向センサ２３と、列車が走行しているか停車しているかを検出する走行センサ２４とが設けられる。センサ群２の出力は、マイクロコンピュータからなる統括制御部３に入力される。統括制御部３には、列車の乗務員が操作する入力装置３１および乗務員が見ることのできる液晶表示器などからなる表示器３２が接続され、さらに列車の内外に音声で報知するためのスピーカ３３，３４も統括制御部３に接続される。入力装置３１は表示器３２と別体であってもよいが、タッチパネル式として表示器３２と一体化すれば列車内の限られた空間に省スペースで配置することができる。
【００２５】
統括制御部３には、運賃の収受に用いる各種装置がデイジーチェイン接続される。運賃の収受に用いる装置には、利用者の乗車駅ごとに駅名に対応した紙の整理券を発行する整理券発行機４１、利用者が運賃を現金で支払う場合に現金を投入する運賃収受装置４２、液晶表示器などからなる旅客向けの表示器４３があり、さらに入場機１ａおよび出場機１ｂも統括制御部３にデイジーチェイン接続される。運賃収受装置４２は、現金を投入するだけでなく紙の乗車券や整理券を投入することもできる。入場機１ａおよび出場機１ｂは、それぞれ列車に乗車する際と列車から降車する際とに用いる。入場機１ａと出場機１ｂとは基本的には同構成であり、内蔵したプログラムの処理手順が入場処理であるか出場処理であるかの点で相違する。なお、統括制御部３に各装置をデイジーチェイン接続する構成は一例として示したものであり、他の接続形態（たとえば、バス接続、スター接続など）を採用してもよいのはもちろんのことである。
【００２６】
図２に示す各装置は、図３のように列車５０に配置される。図３において運転席５１には、入力装置３１と表示器３２とが配置される。また、運転席５１に隣接して出場機１ｂと運賃収受装置４２とが配置される。運転席５１の側方上部には旅客用の表示器４３が配置され、表示器４３には次の停車駅や整理券に対応した運賃などが表示される。また、運転席５１の近傍には出口の扉５２が設けられており、扉５２の開閉が扉センサ２２により検出される。
【００２７】
一方、列車５０には走行方向における運転席５１とは反対側の端部に入口の扉５３が設けられており、扉５３の開閉も扉センサ２２により検出される。扉５３の近傍には入場機１ａが配置される。また、扉５２と扉５３との間には座席５４が設けられる。
【００２８】
図１に示すように、入場機１ａおよび出場機１ｂは、利用者が所持するＩＣカード型の乗車券との間でデータの読み書きが可能であるリーダライタ１１を備え、リーダライタ１１はインタフェース１２を介して主制御装置１０に接続される。主制御装置１０は後述する動作のプログラムを実行するマイクロコンピュータからなり、主制御装置１０と同じ基板ＰＢには半導体メモリからなる運賃レジスタ１３が実装される。また、主制御装置１０には運賃レジスタ１３よりも大容量である記憶装置１４が接続される。
【００２９】
記憶装置１４は基板ＰＢとは別に設けられる。また、記憶装置１４は、とくに高速なアクセス速度を要求されないから、安価な半導体メモリを用いるかハードディスク装置を用い、運賃レジスタ１３は、一種のキャッシュメモリとして用いるために高速にアクセスすることができる半導体メモリを用いる。
【００３０】
三角表データを格納している記憶装置１４は電源供給が遮断されてもデータを保持しかつ大容量であることが必要があり、この種のデータストレージ用の記憶装置１４は半導体メモリを用いてさえも十分に高速とは言えない。とくに、運賃の演算のために三角表データを参照する場合に、記憶装置１４の全体を参照していたのでは、ＩＣカードを用いた乗車券の処理に許容されている処理時間の大半を三角表データを参照する時間が占めることになり、ＩＣカードの読み取りや書き込み、あるいは運賃演算の処理に使用できる時間の余裕が少なくなる。しかしながら、記憶装置１４に高速な半導体メモリを用いるときわめて高価になる。
【００３１】
そこで、上述したように、高速にアクセスできる半導体メモリを用いた運賃レジスタ１３を採用しているのである。すなわち、記憶装置１４に格納されている三角表データのうちの一部分をあらかじめ運賃レジスタ１３に展開しておくことで、三角表データの参照の際に運賃レジスタ１３から検索できるようにしておき、乗車券の処理に許容されている処理時間の中で三角表データを参照する時間を短縮しているのである。
【００３２】
記憶装置１４には、図５に示した運賃の三角表データおよびキロ程の三角表データ（図示せず）が格納される運賃表記憶部１４ａとして機能する領域と、図６に示した運行系統データが格納される系統データ記憶部１４ｂとして機能する領域と、主制御装置１０の動作を決めるプログラム（運賃計算および経路判定のプログラム）を格納する領域（図示せず）とが設けられている。
【００３３】
インタフェース１２には、スピーカやブザーのような音声による報知装置１５と、文字表示の可能な表示装置１６とが接続される。表示装置１６には、乗車券にチャージされているＳＦの残額や運賃の不足額が表示される。
【００３４】
以下では、入場機１ａと出場機１ｂとの動作を説明する。入場機１ａと出場機１ｂとの動作は、乗車券が定期券であるときには、乗車可能な区間と入場駅（改札駅）と出場駅（集札駅）との関係によって異なり、また各駅における自動改札機の設置の有無によっても変化する。自動改札機が設置されている駅では、通常は入場機１ａと出場機１ｂとの動作を停止させておけばよいから、以下の説明では、説明を簡単にするために、図４に示す駅Ｇ１〜Ｇ１０のうち線区Ａ，Ｂが交差している駅Ｇ４にのみ自動改札機が設置され、他の駅Ｇ１〜Ｇ３，Ｇ５〜Ｇ１０には自動改札機が設置されていないものとする。駅Ｇ４では自動改札機が設置されているから入場機１ａと出場機１ｂとの動作を停止させておいてもよいが、ここでは乗り換え処理を行うものとする。また、乗車券は定期券であって利用可能な区間が線区Ａの駅Ｇ３〜Ｇ７である場合を想定する。
【００３５】
図４に示す駅Ｇ１〜Ｇ３、Ｇ５〜Ｇ１０のいずれにも自動改札機を設置していないから、列車への乗車時に利用者（乗客）は乗車券を入場機１ａに触れるかかざす必要があり、入場機１ａのリーダライタ１１では乗車券の接近を検出すると主制御装置１０に通知する。主制御装置１０ではリーダライタ１１からの通知を受け取ると、リーダライタ１１に対して停車駅を与え入場駅として記録させる。このとき、入場時刻も同時に記録する。この処理が入場処理になる。
【００３６】
また、駅Ｇ１〜Ｇ３，Ｇ５〜Ｇ１０では、利用者が列車から降車する際に乗車券を出場機１ｂに触れるかかざすと、出場機１ｂのリーダライタ１１では乗車券の接近を主制御装置１０に通知する。主制御装置１０では、乗車券に記録されている入場駅などの情報の読取をリーダライタ１１に指示して乗車券に記録された入場駅を取得する。主制御装置１０では、入場駅を取得すると適正な使用か否かを判定し、適正に使用されている場合には、停車駅を出場駅として入場駅との関係を三角表データに照合して運賃を求める。三角表データと照合する処理については後述する。
【００３７】
運賃を求める処理は、従来の技術として説明した通りであって、まず入場駅と出場駅との間が、定期区間内であるか定期区間外を含むかの判断を行い、定期区間内であればそのまま出場させる。定期区間外を含む場合であって、入場駅と出場駅との一方だけが定期区間外である場合には、定期区間外の運賃のみを精算対象の運賃とする。また、入場駅と出場駅とがともに定期区間外であり入場駅と出場駅との間に定期区間が含まれる場合には、入場駅と出場駅との間の運賃を第１の運賃として求め、定期区間外について入場駅側と出場駅側とについてそれぞれ求めた運賃の加算値を第２の運賃として求め、第１の運賃と第２の運賃との安いほうを精算対象の運賃とする。精算対象の運賃については、ＳＦの残額が運賃を充足していればＳＦから運賃を減額する処理を行い、ＳＦの残額が運賃に不足している場合は不足金額を表示装置１６および表示器３２に表示する。これらの処理は主制御装置１０が行う。
【００３８】
上述のようにして運賃を求めたときに、入場駅が定期区間内であって入場時刻が適正であれば、主制御装置１０は乗車券に記録された入場駅および入場時刻を処理済みとするようにリーダライタ１１に指示する。また、入場駅と出場駅との少なくとも一方が定期区間外であって別途に運賃を支払った場合には、運賃の支払い対象になった駅名と金額と日時とがＩＣカードに記録される。出場機１ｂによるこれらの一連の処理が出場処理になる。
【００３９】
これらの一連の処理は主制御装置１０が行う。入場処理および出場処理において、主制御装置１０は、リーダライタ１１から乗車券の「媒体検知」が通知されると、乗車券との間で相互に認証を行う（認証）。各乗車券には個別に識別データが格納されており、主制御装置１０では認証を行うことにより乗車券を個別に認識する。次に、主制御装置１０は、乗車券に記録されたデータを読み出す（リード）。乗車券に記録されたデータは、定期区間、有効期間、ＳＦ残額などであって、データを読み出した後には、これらのデータを用いて所要の処理を行う（データ処理）。所要の処理とは、入場処理であれば、定期区間や有効期間に関する正当性を判定する処理、出場処理であれば、入場時刻と出場時刻との関係の正当性を判定する処理や運賃が充足しているか不足しているかを判定し不足している場合には不足額を求める処理を含む。
【００４０】
所要の処理が終了した後には、入場処理であれば乗車券に入場駅および入場時刻を書き込み（ライト）、出場処理であれば入場駅を処理済みにして規定値を書き込む処理を行ったり、ＳＦによる精算を行った場合にはＳＦを書き替える処理を行う。つまり、所要の処理を行った後には処理結果を乗車券に書き込むことになる。その後、ベリファイを行って入場処理あるいは出場処理を終了する。
【００４１】
つまり、入場処理および出場処理では、「媒体検知」→「認証」→「リード」→「データ処理」→「ライト」→「ベリファイ」の一連の手順で処理が完了する。この間の時間は、たとえば５００ｍｓに設定してあり、データ処理には、たとえば５０ｍｓを充てる。
【００４２】
ここで、入場処理において、「認証」までは完了しているが、「ライト」が完了するまでに、乗車券がリーダライタ１１から離れるなどして、乗車券との間でデータの授受ができなくなったとすると、乗車券には入場駅や入場時刻が書き込まれていないことになる。この場合、出場処理を行おうとすると、入場駅や入場時刻が記録されていないことにより不正乗車と判定される可能性がある。ただし、ワンマン列車においては、乗車後に降車していなければ、不正乗車ではないとみなすことができる。
【００４３】
そこで、入場機１ａにおいて乗車券への「ライト」を行っていない場合には、「ライト」によって乗車券に書き込もうとしていたデータ（入場駅と入場時刻）を「認証」の際に得た乗車券の識別情報とともに出場機１ｂに転送しておく。出場機１ｂでは入場機１ａからのデータを受け取ると、同じ識別情報を持つ乗車券が出場機１ｂで認識されたときに、当該乗車券に入場機１ａからのデータを書き込んだ後に、通常の出場処理を行う。この処理によって、乗車券は入場機１ａで入場処理がなされた状態になり、出場処理の際には不正乗車と判断されず、そのまま通過することが可能になる。
【００４４】
なお、乗車券の「リード」の際に、乗車券に記録されている情報の全体を読み出せる場合には、識別情報に代えて、乗車券に記録されている情報の全体を用いることによって、入場機１ａにおいて書き込みに失敗した乗車券か否かを出場機１ｂにおいて認識することが可能である。あるいはまた、この方法と識別情報を用いる方法との両方を併用してもよい。
【００４５】
ところで、図４に示す駅Ｇ４は自動改札機を設置した乗り継ぎ駅であるから、入場機１ａによる入場処理および出場機１ｂによる出場処理は行わないが、乗車時において乗車券の記録内容を入場機１ａに読み取らせることにより、乗車券の入場処理が適正に行われたか否かを知ることができる。たとえば、入場駅が記録されていなければ不正に入場した可能性があり、また入場時刻が不自然であれば（たとえば、当日の入場時刻ではない場合）不正に入場した可能性がある。この場合、表示器３２により乗務員に通知する。このように、乗車券に書き込まれたデータに異常が検出された場合には、報知手段としての表示器３２により乗務員に報知する。なお、報知手段としてブザーなどを付加してもよい。
【００４６】
以上のように、乗り継ぎ駅では入場機１ａにＩＣカード型の乗車券に対する検札の機能を持たせることが可能になる。また、同様の処理を出場機１ｂでも行う。上述した駅Ｇ４における入場機１ａ（出場機１ｂ）による処理を乗り継ぎ処理と呼ぶ。乗り継ぎ処理も主制御装置１０が行う。また、乗り継ぎ処理においても、「媒体検知」→「認証」→「リード」→「データ処理」→「ライト」→「ベリファイ」の一連の手順で処理を行う。
【００４７】
上述した説明から明らかなように、入場処理と出場処理と乗り換え処理とのいずれにおいても入場機１ａおよび出場機１ｂでは停車駅を取得する必要がある。以下では停車駅を取得する技術について説明する。停車駅の取得にはセンサ群２の出力と系統データ記憶部１４ｂに格納された駅名とを用いる。
【００４８】
すなわち、入力装置３１によって乗務員が系統をあらかじめ指示することにより、統括制御部３では入場機１ａと出場機１ｂとのいずれかの記憶装置１４から運行系統データを読み出し、列車を運行する系統に含まれる停車すべき各駅名を抽出する。また、停車すべき各駅名の抽出にあたっては運転方向センサ２３の出力に基づいて読み出し順序を決定する。この処理は起点となる駅で停車している間に行われる。
【００４９】
列車が走行すればセンサ群２の一つである速度発電機２１から速度に応じた周波数の交流が出力されるから、速度発電機２１の出力を矩形波状に波形整形してパルス列を発生させ、統括制御部３において単位時間毎のパルス数を計数すれば車軸の回転速度を求めることができ、またパルス数の総数を計数すれば車軸の回転数を求めることができる。つまり、列車の速度と走行距離との目安を得ることができる。もっとも、車輪は空転したり滑走したりすることがあるから、列車の速度と走行距離とを精度よく求めることができるわけではない。
【００５０】
一方、統括制御部３では、センサ群２として設けた扉センサ２２により扉の開状態が検出されている間には列車が駅に停車していると判断し、また扉センサ２２により扉の閉状態が検出されるとともに走行センサ２４により停止状態が検出されていなければ、駅間で走行していると判断する。さらに、走行センサ２４により停止状態が検出されていないときには扉を開くことができないようにインターロックを行う。
【００５１】
統括制御部３では、列車が駅に停車すると、速度発電機２１の出力により求めた走行距離を出場機１ｂに与え、出場機１ｂでは走行距離が与えられると運賃表記憶部１４ａに格納されたキロ程の三角表データと照合する。この照合によって出場機１ｂでは停車駅を求めることができる。ただし、走行距離は必ずしも正確ではないから、場合によっては出場機１ｂが求めた停車駅が実際に停車している駅とは異なっている場合もある。そこで、出場機１ｂが求めた停車駅を候補として表示器３２に表示し、乗務員による確認を促すようにしてある。
【００５２】
表示器３２に表示された停車駅が正しければ、乗務員は入力装置３１を用いて確認の操作を行い、停車駅が誤っていれば、停車駅を修正することができるようにしてある。また、場合によっては複数の駅が停車駅の候補として抽出されることもある。この場合には、複数の停車駅が候補として表示器３２に表示されるから、乗務員は停車駅の候補から正しい停車駅を入力装置３１により指示する。
【００５３】
出場機１ｂにおいて停車駅が確定すると、停車駅が入場機１ａにも通知され、入場機１１と出場機１ｂとがともに使用可能になる。このように、統括制御部３がセンサ群２の出力を主制御装置１０に通知するから、主制御装置１０は記憶装置１４のデータを用いて停車駅を求める。
【００５４】
ところで、出場処理の際に乗車券から読み取った入場駅および停車駅を運賃の三角表データと照合する処理は以下のように行う。運賃の三角表データは運賃表記憶部１４ａに格納されているが、運賃表記憶部１４ａには各駅における入場処理や出場処理に必要なデータ以外の多くのデータが格納されているから、入場処理、出場処理、乗り継ぎ処理に際して運賃表記憶部１４ａと照合を行うと、運賃の精算に時間遅れが生じる。また、地上用自動改札機とは異なる処理が必要になる。
【００５５】
そこで、本実施形態では、停車駅を出場駅としたときの各入場駅との間の運賃のデータを運賃の三角表データから運賃レジスタ１３に読み込んでおき、乗車券に記録された入場駅を運賃レジスタ１３と照合することにより、運賃表データを時間遅れなく参照できるようにしてある。もっとも簡単には、図７（ａ）に示すように、図５に示した三角表データのうち停車駅を出場駅としたときのデータのみを読み込む。すなわち、縦列と横列とからともに停車駅を選択したときの他の駅との間の運賃が、停車駅を出場駅とするときの入場駅との間の運賃に相当するから、このようにして得られる１つの出場駅に対する各入場駅との運賃を運賃レジスタ１３に読み込むのである。
【００５６】
運賃レジスタ１３に読み込んだ運賃のデータを用いるようにすれば、地上用自動改札機において出場駅を固定している場合と同じ処理で運賃の精算が可能になり、出場機１ｂにおいて地上用自動改札機と同じアルゴリズムを用いることが可能になる。言い換えると、出場処理に際して三角表データの全体を検索する場合のような大きな処理負荷にならず、地上用自動改札機と同程度の軽負荷になるから低価格の装置で地上用自動改札機と同様の処理が可能になる。
【００５７】
ところで、上述したように停車駅が確定してから三角表データの内容を運賃レジスタ１３に読み込むと、列車が停車してから出場処理が可能になるまでに時間遅れが生じる。この時間遅れを少なくするには、列車が停止する前に三角表データから運賃レジスタ１３にデータを展開すればよい。すなわち、停車駅が確定すれば、系統データ記憶部１４ｂを参照することにより、次駅以降に停車する予定の停車予定駅を取得することができる。そこで、列車が停車駅に停車してから次駅に到着するまでの期間に、少なくとも次以降の停車予定駅に関するデータを運賃レジスタ１３に展開しておけば、列車の停止から出場処理が可能になるまでの時間を短縮することができる。
【００５８】
ここに、停車駅は走行距離から求めているから必ずしも正確ではなく、また催しの開催などによって停車駅が変更になる場合もある。このような場合には、１つの出場駅に関するデータを運賃レジスタ１３に読み込んでいても、当該データを使用することができない場合がある。そこで、運賃レジスタ１３には、少なくとも次の停車予定駅を含む複数の駅を出場駅としたときの他の駅との間の運賃のデータを読み込んでおくのが望ましい。たとえば、図７（ｂ）のように４駅分のデータを読み込んでおけば、走行距離から求めた停車駅が誤っている場合でも、運賃レジスタ１３のうちのどのデータを用いるかを変更するだけで迅速に対応することが可能になる。
【００５９】
運賃レジスタ１３に展開しておく駅数は一定とする。したがって、使用済みのデータは運賃レジスタ１３から消去することになる。運賃レジスタ１３のデータはＦＩＦＯとして格納してあり、運賃レジスタ１３のデータを更新する際には、古いデータから順に消去する。通過した駅のデータはただちに消去することができるが、停車駅の前後の規定数の駅に関するデータを消去せずに保持していてもよい。つまり、運賃レジスタ１３には、停車駅を含む停車駅以降の規定数の駅を出場駅とした場合の運賃のデータを保持する場合と、停車駅を含み停車駅の前後の規定数の駅を出場駅とした場合の運賃データを保持する場合とがある。後者の場合には入力装置３１を用いて停車駅を変更した場合であっても運賃レジスタ１３の参照によって対応することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施形態を示すブロック図である。
【図２】同上を用いるシステムの概略構成図である。
【図３】同上の配置例を示す図である。
【図４】同上における運行系統の例を示す図である。
【図５】同上に用いる三角表データの例を示す図である。
【図６】同上に用いる運行系統データの例を示す図である。
【図７】同上に用いる運賃レジスタのデータ例を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ａ 入場機
１ｂ 出場機
２ センサ群
３ 統括制御部
１０ 主制御装置
１１ リーダライタ
１４ 記憶装置
１４ａ 運賃表記憶部
１４ｂ 系統データ記憶部
２１ 速度発電機
２２ 扉センサ
２３ 運転方向センサ
２４ 走行センサ
３１ 入力装置
３２ 表示器
５０ 列車
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてワンマン列車に搭載され、ＩＣカードを利用した乗車券（移動体電話機に乗車券としての機能を持たせる場合もこれに準じる）の改札および集札を可能とする車上用改札システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、列車用の乗車券として非接触でデータを読み書き可能なＩＣカードが普及してきている。ＩＣカードを用いた乗車券では、駅に設置された自動改札機（以下、「地上用自動改札機」と呼ぶ）により入場（改札を通り列車に乗車可能にすること）および出場（改札を通り列車に乗車不能にすること）の処理が行われる（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
入場処理の際には乗車券に入場駅が書き込まれ、出場処理の際には乗車券に書き込まれている入場駅と地上用自動改札機が設置されている出場駅との関係に応じて運賃を精算する。運賃の精算は乗車券の種類によって異なるので、以下の説明では、事前にチャージしたＳＦ（Stored Fare）の残額から運賃が減算されるプリペイド型の乗車券と、乗降可能な区間および有効期間が設定された定期券型との２種類の乗車券を例として説明する。プリペイド型では事前にチャージされたＳＦの残額からその場で減算されるのに対して、ＳＦをチャージせずに地上用自動改札機において精算した運賃を乗車券の所有者に後日請求する（通常は、金融機関の口座からの自動引き落としになる）乗車券（ポストペイ型の乗車券）も存在するが、貨幣価値との交換の手順が異なるだけで、プリペイド型かポストペイ型かにかかわらず運賃を精算する手順は同様であるから、以下ではプリペイド型についてのみ説明する。なお、ＩＣカードを用いた乗車券のうち定期券型はプリペイド型（あるいは、ポストペイ型）の乗車券としても用いることができるものとする。
【０００４】
プリペイド型（あるいはポストペイ型）の乗車券の運賃の精算には、入場駅と出場駅との間の運賃を求め、乗車券のＳＦ残額が運賃に対して充足されているか不足しているかを判断し、充足されている場合にはＳＦ残額から運賃を減額する。また、不足の場合には通知して精算機などによる不足金額の支払いを要求する。
【０００５】
一方、定期券型での運賃の精算では、有効期間の判断がなされるとともに、入場駅と出場駅との間が、定期区間内であるか定期区間外を含むかの判断がなされる。定期区間内であればそのまま出場させる。定期区間外を含むときには、入場駅が定期区間外であり出場駅が定期区間内である場合と、入場駅は定期区間内であるが出場駅が定期区間外である場合と、入場駅と出場駅とがともに定期区間外であり入場駅と出場駅との間に定期区間が含まれる場合とがある。
【０００６】
入場駅と出場駅との一方のみが定期区間外である場合には、定期区間外の運賃のみを精算対象の運賃とする。また、入場駅と出場駅とがともに定期区間外である場合には、入場駅と出場駅との間の運賃を第１の運賃として求め、定期区間外について入場駅側と出場駅側とについてそれぞれ求めた運賃の加算値を第２の運賃として求め、第１の運賃と第２の運賃との安いほうを精算対象の運賃とする。精算対象の運賃については、プリペイド型（あるいはポストペイ型）の乗車券と同様に処理がなされる。
【０００７】
この種の乗車券では不正乗車を防止するために、入場駅が書き込まれていない乗車券では出場が禁止され、入場駅がすでに書き込まれている乗車券では入場が禁止される。したがって、入場駅において地上用自動改札機を通らずに入場した場合には出場駅において地上用自動改札機を通ることができず、また出場駅において地上用自動改札機を通らずに出場した場合には次の入場が拒否される。このような事態が生じたときには、駅係員に事情を説明し乗車券のデータを書き換えてもらうことが必要である。
【特許文献１】特開２００２−９２６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、利用者の比較的少ない系統ではワンマン列車が運行されている系統があり、この種の系統では、いまだ地上用自動改札機が設置されていないことも多い。ただし、この種の系統であっても、地上用自動改札機が設置された系統との乗り継ぎが可能になっていたり、一部の駅で地上用自動改札機が設置されていることもある。したがって、ワンマン列車の運行されている系統であってもＩＣカードを用いた乗車券を利用するために、列車内にこれらの乗車券の入場処理および出場処理を可能とする自動改札装置を設置することが要望されている。
【０００９】
この種の自動改札装置では、乗車券に書き込まれたデータを読み出した後に、当該データを用いて所要の処理を行った後、処理結果を乗車券に書き込むようになっている。乗車券を定期券とすれば、乗車券には乗降可能な定期区間と有効期間が記録されているから、所要の処理としては、入場時であればたとえば有効期間の判定があり、出場時であればたとえば入場駅と出場駅との間の運賃の精算がある。また、入場時には入場駅を乗車券に書き込み、出場時には乗車券に書き込まれた入場駅を処理済みにする。乗車券から読み出すデータは入場時と出場時とにかかわらず乗車券を識別するデータを含み、さらに出場時では入場駅と出場駅との間の運賃の精算のために入場駅を読み出す。
【００１０】
ここにおいて、入場時および出場時には、乗車券に書き込まれたデータを読み出した後に所要の処理を行い、さらに処理結果を乗車券に書き込んでおり、ＩＣカードを用いた乗車券では読み出しおよび書き込みの時間が一定ではないから、たとえば入場時において乗車券からデータを読み出したとしても、乗車券にデータを書き込むことができない場合がある。つまりは、入場駅が書き込まれていない場合がある。
【００１１】
乗車券に入場駅が書き込まれていない場合、地上用自動改札機を設置している有人駅であれば係員に事情を説明して乗車券のデータを書き換えてもらうなどの処理を行うことができるが、無人駅ではこのような対応ができないという問題がある。また、ワンマン列車においては、この種の問題が生じたときに乗務員が個別に対応していたのでは、対応時間が長くなり列車の運行に支障をきたすことになる。
【００１２】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、入場機による乗車券への書き込みが失敗したとしても、入場機で書き込む予定であったデータを出場機で書き込むことにより、入場機での書き込みの失敗による出場機での問題の発生を防止した車上用改札システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明は、列車に搭載されＩＣカードを利用した乗車券との間で利用者の乗車時に非接触でデータを読み書きする入場機と、列車に搭載され前記乗車券との間で利用者の降車時に非接触でデータを読み書きする出場機とを有し、入場機および出場機は、それぞれ乗車券からデータを読み出した後に所要の処理を行ってから処理結果を乗車券に書き込みを行う主制御装置を備え、入場機と出場機との主制御装置は通信可能であって、入場機の主制御装置は、乗車券を識別した後にデータの書き込みに失敗したときには、当該乗車券について書き込みに失敗したデータを出場機に転送し、出場機の主制御装置は、当該乗車券に関して入場機の主制御装置から転送されたデータがあるときには、転送されたデータを当該乗車券に書き込んだ後に乗車券からデータを読み出すことを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記入場機の主制御装置が、列車が停車している駅において乗車券に停車駅を入場駅として書き込む機能と、入場駅の書き込みに失敗したときに入場駅を出場機に転送する機能とを備え、前記出場機の主制御装置が、入場機から転送された入場駅を当該乗車券に書き込む機能と、停車駅を出場駅として乗車券に書き込まれている入場駅との間の運賃を精算する機能とを備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記入場機の主制御装置が、乗車券に入場駅が書き込まれているときには書き込みを行わずに乗車券に書き込まれたデータを読み出す機能を備え、前記出場機の主制御装置が、停車駅に自動改札機が設置されているときには書き込みを行わずに乗車券に書き込まれたデータを読み出す機能を備え、入場機の主制御装置と出場機の主制御装置とのいずれかにおいて乗車券に書き込まれたデータに異常を検出したときに乗務員に通知する報知手段が付加されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明の構成によれば、入場機において乗車券を識別した後にデータの書き込みに失敗したときには、入場機で書き込む予定であったデータを出場機に転送しておき、当該乗車券に出場機によってデータを書き込むから、入場機での書き込みの失敗に伴う降車時の問題の発生を防止することができ、この種の問題に対する乗務員の対応時間を短縮することができるという利点を有する。その結果、列車運行の遅滞を抑制することができるという利点がある。
【００１７】
請求項２の発明の構成によれは、入場機には乗車券に停車駅を入場駅として書き込む機能があり、出場機には停車駅を出場駅として運賃を精算する機能があり、入場機において乗車券への入場駅の書き込みに失敗したときには、出場機において乗車券に入場駅を書き込んだ後に精算を行うから、入場機で入場駅の書き込みを失敗しても出場機で救済されることになり、乗車券に入場駅が書き込まれていないことによる問題の発生を抑制することができる。この種の問題は地上用改札機においても発生しやすい問題であって、通常は駅係員による対応が必要になっているが、上述した処理を行うことにより、入場駅の書き込み失敗に対する乗務員の対応が不要になり、列車の乗務員による利用者への対応頻度を大幅に低減することができるという利点がある。
【００１８】
請求項３の発明の構成によれば、列車を乗り継ぐ場合や停車駅に地上用自動改札機が設置されている場合であって、列車への乗車が入場に相当しないか、あるいは列車からの後車が出場に相当しない場合に、入場機および出場機では乗車券からのデータの読み出しを行って乗車券の異常の有無を判断するから、利用者が適正に乗車したか不正乗車であるかを判定することが可能になる。つまり、入場機および出場機によって乗車券の検札を自動的に行うことができ、ワンマン列車のように通常は乗務員が１人である列車においても検札が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本実施形態では、ワンマン列車に車上用改札システムを搭載する場合を例とするが、ワンマン列車以外であっても車上用改札システムを搭載することは可能である。また、以下では車上用改札システムを搭載したワンマン列車を単に列車と表記する。以下に説明する車上用改札システムは、磁気カードを用いた乗車券にも対応しているが、本実施形態ではＩＣカードを用いた乗車券に関連する構成についてのみ説明する。ただし、磁気カードに対してデータを読み書きする装置が異なる点、および磁気カードを用いた乗車券では磁気記録された他の乗車券と重ねて投入できる点がＩＣカードを用いた乗車券との主な相違であり、本発明の実施に関しては、ＩＣカードを用いた乗車券との本質的な差異はないから、磁気カードを用いた乗車券についてはとくに説明しない。
【００２０】
さらに、以下では、図４に示すように、列車が１０個の駅Ｇ１〜Ｇ１０を有する２線区Ａ，Ｂで運行されている場合を想定して説明する。この例では、駅Ｇ４において分岐を有し、駅Ｇ４において乗り継ぎが可能になっている。なお、実際に扱う駅の個数は図４に示す例よりも大幅に多く、１００個以上の駅を扱う場合もあるが、駅の個数が多くなった場合でも図４を用いて説明するパターンのいずれかに当て嵌めることができる。
【００２１】
各駅の駅間の運賃を求めるには、運賃表データが必要であり、一般に三角表データと称する運賃表データが用いられている。三角表データは、図５に示すように、横方向に入場駅を並べ縦方向に出場駅を並べた表であって、入場駅を見出しとする縦列と出場駅を見出しとする横列との交点の位置に入場駅と出場駅との駅間の運賃を配置してある。また、出場駅には地上用自動改札機の有無も示してある。図示していないが、運賃表データには、各駅間のキロ程も含まれる。キロ程については、運賃の三角表データと同様に、入場駅と出場駅との交点の位置に各駅間のキロ程を配置した三角表データを用いる。
【００２２】
運賃の三角表データにおける駅名の並び順としては、系統別に駅の並び順に配列する場合と、起点となる駅（たとえば、駅Ｇ１）からの距離の順に配列する場合とがあり、本実施形態では後者を採用している。すなわち、図４に示す一方の線区Ａ，Ｂに関わりなく駅Ｇ１を起点とし、駅Ｇ１からの距離に応じて駅Ｇ１〜Ｇ１０を配列してある。
【００２３】
また、列車の運行には、１つの線区Ａ，Ｂのみで運行する場合、異なる線区Ａ，Ｂに跨って運行する場合、一部の駅では停車しない場合など様々な運行形態があるから、各運行形態をそれぞれ系統とし、図６に示すように、系統別に停車駅を並べた運行系統データを設定してある。運行系統データでは、各系統ごとに停車する駅の順序を対応付けてある。なお、図６において丸印は地上用自動改札機の設置駅を表す。系統データは後述する系統データ記憶部に格納される。列車の運行時には系統を指定して系統データに照合することにより、指定した系統に含まれる駅名が抽出される。ここに、列車を運転する方向に応じて読み出し順序を入れ換えることにより、列車を運転する方向にかかわらず同データを用いることができる。系統データから抽出された駅名は、運賃の三角表データあるいはキロ程の三角表データに照合される。これらの動作は後述する。
【００２４】
図２に示すように、列車には運行状況を監視するセンサ群２が設けられている。センサ群２としては、列車の車軸の回転速度に応じた周波数の交流を出力する速度発電機２１と、列車に設けた扉の開閉を検出する扉センサ２２と、列車の進行方向を検出する運転方向センサ２３と、列車が走行しているか停車しているかを検出する走行センサ２４とが設けられる。センサ群２の出力は、マイクロコンピュータからなる統括制御部３に入力される。統括制御部３には、列車の乗務員が操作する入力装置３１および乗務員が見ることのできる液晶表示器などからなる表示器３２が接続され、さらに列車の内外に音声で報知するためのスピーカ３３，３４も統括制御部３に接続される。入力装置３１は表示器３２と別体であってもよいが、タッチパネル式として表示器３２と一体化すれば列車内の限られた空間に省スペースで配置することができる。
【００２５】
統括制御部３には、運賃の収受に用いる各種装置がデイジーチェイン接続される。運賃の収受に用いる装置には、利用者の乗車駅ごとに駅名に対応した紙の整理券を発行する整理券発行機４１、利用者が運賃を現金で支払う場合に現金を投入する運賃収受装置４２、液晶表示器などからなる旅客向けの表示器４３があり、さらに入場機１ａおよび出場機１ｂも統括制御部３にデイジーチェイン接続される。運賃収受装置４２は、現金を投入するだけでなく紙の乗車券や整理券を投入することもできる。入場機１ａおよび出場機１ｂは、それぞれ列車に乗車する際と列車から降車する際とに用いる。入場機１ａと出場機１ｂとは基本的には同構成であり、内蔵したプログラムの処理手順が入場処理であるか出場処理であるかの点で相違する。なお、統括制御部３に各装置をデイジーチェイン接続する構成は一例として示したものであり、他の接続形態（たとえば、バス接続、スター接続など）を採用してもよいのはもちろんのことである。
【００２６】
図２に示す各装置は、図３のように列車５０に配置される。図３において運転席５１には、入力装置３１と表示器３２とが配置される。また、運転席５１に隣接して出場機１ｂと運賃収受装置４２とが配置される。運転席５１の側方上部には旅客用の表示器４３が配置され、表示器４３には次の停車駅や整理券に対応した運賃などが表示される。また、運転席５１の近傍には出口の扉５２が設けられており、扉５２の開閉が扉センサ２２により検出される。
【００２７】
一方、列車５０には走行方向における運転席５１とは反対側の端部に入口の扉５３が設けられており、扉５３の開閉も扉センサ２２により検出される。扉５３の近傍には入場機１ａが配置される。また、扉５２と扉５３との間には座席５４が設けられる。
【００２８】
図１に示すように、入場機１ａおよび出場機１ｂは、利用者が所持するＩＣカード型の乗車券との間でデータの読み書きが可能であるリーダライタ１１を備え、リーダライタ１１はインタフェース１２を介して主制御装置１０に接続される。主制御装置１０は後述する動作のプログラムを実行するマイクロコンピュータからなり、主制御装置１０と同じ基板ＰＢには半導体メモリからなる運賃レジスタ１３が実装される。また、主制御装置１０には運賃レジスタ１３よりも大容量である記憶装置１４が接続される。
【００２９】
記憶装置１４は基板ＰＢとは別に設けられる。また、記憶装置１４は、とくに高速なアクセス速度を要求されないから、安価な半導体メモリを用いるかハードディスク装置を用い、運賃レジスタ１３は、一種のキャッシュメモリとして用いるために高速にアクセスすることができる半導体メモリを用いる。
【００３０】
三角表データを格納している記憶装置１４は電源供給が遮断されてもデータを保持しかつ大容量であることが必要があり、この種のデータストレージ用の記憶装置１４は半導体メモリを用いてさえも十分に高速とは言えない。とくに、運賃の演算のために三角表データを参照する場合に、記憶装置１４の全体を参照していたのでは、ＩＣカードを用いた乗車券の処理に許容されている処理時間の大半を三角表データを参照する時間が占めることになり、ＩＣカードの読み取りや書き込み、あるいは運賃演算の処理に使用できる時間の余裕が少なくなる。しかしながら、記憶装置１４に高速な半導体メモリを用いるときわめて高価になる。
【００３１】
そこで、上述したように、高速にアクセスできる半導体メモリを用いた運賃レジスタ１３を採用しているのである。すなわち、記憶装置１４に格納されている三角表データのうちの一部分をあらかじめ運賃レジスタ１３に展開しておくことで、三角表データの参照の際に運賃レジスタ１３から検索できるようにしておき、乗車券の処理に許容されている処理時間の中で三角表データを参照する時間を短縮しているのである。
【００３２】
記憶装置１４には、図５に示した運賃の三角表データおよびキロ程の三角表データ（図示せず）が格納される運賃表記憶部１４ａとして機能する領域と、図６に示した運行系統データが格納される系統データ記憶部１４ｂとして機能する領域と、主制御装置１０の動作を決めるプログラム（運賃計算および経路判定のプログラム）を格納する領域（図示せず）とが設けられている。
【００３３】
インタフェース１２には、スピーカやブザーのような音声による報知装置１５と、文字表示の可能な表示装置１６とが接続される。表示装置１６には、乗車券にチャージされているＳＦの残額や運賃の不足額が表示される。
【００３４】
以下では、入場機１ａと出場機１ｂとの動作を説明する。入場機１ａと出場機１ｂとの動作は、乗車券が定期券であるときには、乗車可能な区間と入場駅（改札駅）と出場駅（集札駅）との関係によって異なり、また各駅における自動改札機の設置の有無によっても変化する。自動改札機が設置されている駅では、通常は入場機１ａと出場機１ｂとの動作を停止させておけばよいから、以下の説明では、説明を簡単にするために、図４に示す駅Ｇ１〜Ｇ１０のうち線区Ａ，Ｂが交差している駅Ｇ４にのみ自動改札機が設置され、他の駅Ｇ１〜Ｇ３，Ｇ５〜Ｇ１０には自動改札機が設置されていないものとする。駅Ｇ４では自動改札機が設置されているから入場機１ａと出場機１ｂとの動作を停止させておいてもよいが、ここでは乗り換え処理を行うものとする。また、乗車券は定期券であって利用可能な区間が線区Ａの駅Ｇ３〜Ｇ７である場合を想定する。
【００３５】
図４に示す駅Ｇ１〜Ｇ３、Ｇ５〜Ｇ１０のいずれにも自動改札機を設置していないから、列車への乗車時に利用者（乗客）は乗車券を入場機１ａに触れるかかざす必要があり、入場機１ａのリーダライタ１１では乗車券の接近を検出すると主制御装置１０に通知する。主制御装置１０ではリーダライタ１１からの通知を受け取ると、リーダライタ１１に対して停車駅を与え入場駅として記録させる。このとき、入場時刻も同時に記録する。この処理が入場処理になる。
【００３６】
また、駅Ｇ１〜Ｇ３，Ｇ５〜Ｇ１０では、利用者が列車から降車する際に乗車券を出場機１ｂに触れるかかざすと、出場機１ｂのリーダライタ１１では乗車券の接近を主制御装置１０に通知する。主制御装置１０では、乗車券に記録されている入場駅などの情報の読取をリーダライタ１１に指示して乗車券に記録された入場駅を取得する。主制御装置１０では、入場駅を取得すると適正な使用か否かを判定し、適正に使用されている場合には、停車駅を出場駅として入場駅との関係を三角表データに照合して運賃を求める。三角表データと照合する処理については後述する。
【００３７】
運賃を求める処理は、従来の技術として説明した通りであって、まず入場駅と出場駅との間が、定期区間内であるか定期区間外を含むかの判断を行い、定期区間内であればそのまま出場させる。定期区間外を含む場合であって、入場駅と出場駅との一方だけが定期区間外である場合には、定期区間外の運賃のみを精算対象の運賃とする。また、入場駅と出場駅とがともに定期区間外であり入場駅と出場駅との間に定期区間が含まれる場合には、入場駅と出場駅との間の運賃を第１の運賃として求め、定期区間外について入場駅側と出場駅側とについてそれぞれ求めた運賃の加算値を第２の運賃として求め、第１の運賃と第２の運賃との安いほうを精算対象の運賃とする。精算対象の運賃については、ＳＦの残額が運賃を充足していればＳＦから運賃を減額する処理を行い、ＳＦの残額が運賃に不足している場合は不足金額を表示装置１６および表示器３２に表示する。これらの処理は主制御装置１０が行う。
【００３８】
上述のようにして運賃を求めたときに、入場駅が定期区間内であって入場時刻が適正であれば、主制御装置１０は乗車券に記録された入場駅および入場時刻を処理済みとするようにリーダライタ１１に指示する。また、入場駅と出場駅との少なくとも一方が定期区間外であって別途に運賃を支払った場合には、運賃の支払い対象になった駅名と金額と日時とがＩＣカードに記録される。出場機１ｂによるこれらの一連の処理が出場処理になる。
【００３９】
これらの一連の処理は主制御装置１０が行う。入場処理および出場処理において、主制御装置１０は、リーダライタ１１から乗車券の「媒体検知」が通知されると、乗車券との間で相互に認証を行う（認証）。各乗車券には個別に識別データが格納されており、主制御装置１０では認証を行うことにより乗車券を個別に認識する。次に、主制御装置１０は、乗車券に記録されたデータを読み出す（リード）。乗車券に記録されたデータは、定期区間、有効期間、ＳＦ残額などであって、データを読み出した後には、これらのデータを用いて所要の処理を行う（データ処理）。所要の処理とは、入場処理であれば、定期区間や有効期間に関する正当性を判定する処理、出場処理であれば、入場時刻と出場時刻との関係の正当性を判定する処理や運賃が充足しているか不足しているかを判定し不足している場合には不足額を求める処理を含む。
【００４０】
所要の処理が終了した後には、入場処理であれば乗車券に入場駅および入場時刻を書き込み（ライト）、出場処理であれば入場駅を処理済みにして規定値を書き込む処理を行ったり、ＳＦによる精算を行った場合にはＳＦを書き替える処理を行う。つまり、所要の処理を行った後には処理結果を乗車券に書き込むことになる。その後、ベリファイを行って入場処理あるいは出場処理を終了する。
【００４１】
つまり、入場処理および出場処理では、「媒体検知」→「認証」→「リード」→「データ処理」→「ライト」→「ベリファイ」の一連の手順で処理が完了する。この間の時間は、たとえば５００ｍｓに設定してあり、データ処理には、たとえば５０ｍｓを充てる。
【００４２】
ここで、入場処理において、「認証」までは完了しているが、「ライト」が完了するまでに、乗車券がリーダライタ１１から離れるなどして、乗車券との間でデータの授受ができなくなったとすると、乗車券には入場駅や入場時刻が書き込まれていないことになる。この場合、出場処理を行おうとすると、入場駅や入場時刻が記録されていないことにより不正乗車と判定される可能性がある。ただし、ワンマン列車においては、乗車後に降車していなければ、不正乗車ではないとみなすことができる。
【００４３】
そこで、入場機１ａにおいて乗車券への「ライト」を行っていない場合には、「ライト」によって乗車券に書き込もうとしていたデータ（入場駅と入場時刻）を「認証」の際に得た乗車券の識別情報とともに出場機１ｂに転送しておく。出場機１ｂでは入場機１ａからのデータを受け取ると、同じ識別情報を持つ乗車券が出場機１ｂで認識されたときに、当該乗車券に入場機１ａからのデータを書き込んだ後に、通常の出場処理を行う。この処理によって、乗車券は入場機１ａで入場処理がなされた状態になり、出場処理の際には不正乗車と判断されず、そのまま通過することが可能になる。
【００４４】
なお、乗車券の「リード」の際に、乗車券に記録されている情報の全体を読み出せる場合には、識別情報に代えて、乗車券に記録されている情報の全体を用いることによって、入場機１ａにおいて書き込みに失敗した乗車券か否かを出場機１ｂにおいて認識することが可能である。あるいはまた、この方法と識別情報を用いる方法との両方を併用してもよい。
【００４５】
ところで、図４に示す駅Ｇ４は自動改札機を設置した乗り継ぎ駅であるから、入場機１ａによる入場処理および出場機１ｂによる出場処理は行わないが、乗車時において乗車券の記録内容を入場機１ａに読み取らせることにより、乗車券の入場処理が適正に行われたか否かを知ることができる。たとえば、入場駅が記録されていなければ不正に入場した可能性があり、また入場時刻が不自然であれば（たとえば、当日の入場時刻ではない場合）不正に入場した可能性がある。この場合、表示器３２により乗務員に通知する。このように、乗車券に書き込まれたデータに異常が検出された場合には、報知手段としての表示器３２により乗務員に報知する。なお、報知手段としてブザーなどを付加してもよい。
【００４６】
以上のように、乗り継ぎ駅では入場機１ａにＩＣカード型の乗車券に対する検札の機能を持たせることが可能になる。また、同様の処理を出場機１ｂでも行う。上述した駅Ｇ４における入場機１ａ（出場機１ｂ）による処理を乗り継ぎ処理と呼ぶ。乗り継ぎ処理も主制御装置１０が行う。また、乗り継ぎ処理においても、「媒体検知」→「認証」→「リード」→「データ処理」→「ライト」→「ベリファイ」の一連の手順で処理を行う。
【００４７】
上述した説明から明らかなように、入場処理と出場処理と乗り換え処理とのいずれにおいても入場機１ａおよび出場機１ｂでは停車駅を取得する必要がある。以下では停車駅を取得する技術について説明する。停車駅の取得にはセンサ群２の出力と系統データ記憶部１４ｂに格納された駅名とを用いる。
【００４８】
すなわち、入力装置３１によって乗務員が系統をあらかじめ指示することにより、統括制御部３では入場機１ａと出場機１ｂとのいずれかの記憶装置１４から運行系統データを読み出し、列車を運行する系統に含まれる停車すべき各駅名を抽出する。また、停車すべき各駅名の抽出にあたっては運転方向センサ２３の出力に基づいて読み出し順序を決定する。この処理は起点となる駅で停車している間に行われる。
【００４９】
列車が走行すればセンサ群２の一つである速度発電機２１から速度に応じた周波数の交流が出力されるから、速度発電機２１の出力を矩形波状に波形整形してパルス列を発生させ、統括制御部３において単位時間毎のパルス数を計数すれば車軸の回転速度を求めることができ、またパルス数の総数を計数すれば車軸の回転数を求めることができる。つまり、列車の速度と走行距離との目安を得ることができる。もっとも、車輪は空転したり滑走したりすることがあるから、列車の速度と走行距離とを精度よく求めることができるわけではない。
【００５０】
一方、統括制御部３では、センサ群２として設けた扉センサ２２により扉の開状態が検出されている間には列車が駅に停車していると判断し、また扉センサ２２により扉の閉状態が検出されるとともに走行センサ２４により停止状態が検出されていなければ、駅間で走行していると判断する。さらに、走行センサ２４により停止状態が検出されていないときには扉を開くことができないようにインターロックを行う。
【００５１】
統括制御部３では、列車が駅に停車すると、速度発電機２１の出力により求めた走行距離を出場機１ｂに与え、出場機１ｂでは走行距離が与えられると運賃表記憶部１４ａに格納されたキロ程の三角表データと照合する。この照合によって出場機１ｂでは停車駅を求めることができる。ただし、走行距離は必ずしも正確ではないから、場合によっては出場機１ｂが求めた停車駅が実際に停車している駅とは異なっている場合もある。そこで、出場機１ｂが求めた停車駅を候補として表示器３２に表示し、乗務員による確認を促すようにしてある。
【００５２】
表示器３２に表示された停車駅が正しければ、乗務員は入力装置３１を用いて確認の操作を行い、停車駅が誤っていれば、停車駅を修正することができるようにしてある。また、場合によっては複数の駅が停車駅の候補として抽出されることもある。この場合には、複数の停車駅が候補として表示器３２に表示されるから、乗務員は停車駅の候補から正しい停車駅を入力装置３１により指示する。
【００５３】
出場機１ｂにおいて停車駅が確定すると、停車駅が入場機１ａにも通知され、入場機１１と出場機１ｂとがともに使用可能になる。このように、統括制御部３がセンサ群２の出力を主制御装置１０に通知するから、主制御装置１０は記憶装置１４のデータを用いて停車駅を求める。
【００５４】
ところで、出場処理の際に乗車券から読み取った入場駅および停車駅を運賃の三角表データと照合する処理は以下のように行う。運賃の三角表データは運賃表記憶部１４ａに格納されているが、運賃表記憶部１４ａには各駅における入場処理や出場処理に必要なデータ以外の多くのデータが格納されているから、入場処理、出場処理、乗り継ぎ処理に際して運賃表記憶部１４ａと照合を行うと、運賃の精算に時間遅れが生じる。また、地上用自動改札機とは異なる処理が必要になる。
【００５５】
そこで、本実施形態では、停車駅を出場駅としたときの各入場駅との間の運賃のデータを運賃の三角表データから運賃レジスタ１３に読み込んでおき、乗車券に記録された入場駅を運賃レジスタ１３と照合することにより、運賃表データを時間遅れなく参照できるようにしてある。もっとも簡単には、図７（ａ）に示すように、図５に示した三角表データのうち停車駅を出場駅としたときのデータのみを読み込む。すなわち、縦列と横列とからともに停車駅を選択したときの他の駅との間の運賃が、停車駅を出場駅とするときの入場駅との間の運賃に相当するから、このようにして得られる１つの出場駅に対する各入場駅との運賃を運賃レジスタ１３に読み込むのである。
【００５６】
運賃レジスタ１３に読み込んだ運賃のデータを用いるようにすれば、地上用自動改札機において出場駅を固定している場合と同じ処理で運賃の精算が可能になり、出場機１ｂにおいて地上用自動改札機と同じアルゴリズムを用いることが可能になる。言い換えると、出場処理に際して三角表データの全体を検索する場合のような大きな処理負荷にならず、地上用自動改札機と同程度の軽負荷になるから低価格の装置で地上用自動改札機と同様の処理が可能になる。
【００５７】
ところで、上述したように停車駅が確定してから三角表データの内容を運賃レジスタ１３に読み込むと、列車が停車してから出場処理が可能になるまでに時間遅れが生じる。この時間遅れを少なくするには、列車が停止する前に三角表データから運賃レジスタ１３にデータを展開すればよい。すなわち、停車駅が確定すれば、系統データ記憶部１４ｂを参照することにより、次駅以降に停車する予定の停車予定駅を取得することができる。そこで、列車が停車駅に停車してから次駅に到着するまでの期間に、少なくとも次以降の停車予定駅に関するデータを運賃レジスタ１３に展開しておけば、列車の停止から出場処理が可能になるまでの時間を短縮することができる。
【００５８】
ここに、停車駅は走行距離から求めているから必ずしも正確ではなく、また催しの開催などによって停車駅が変更になる場合もある。このような場合には、１つの出場駅に関するデータを運賃レジスタ１３に読み込んでいても、当該データを使用することができない場合がある。そこで、運賃レジスタ１３には、少なくとも次の停車予定駅を含む複数の駅を出場駅としたときの他の駅との間の運賃のデータを読み込んでおくのが望ましい。たとえば、図７（ｂ）のように４駅分のデータを読み込んでおけば、走行距離から求めた停車駅が誤っている場合でも、運賃レジスタ１３のうちのどのデータを用いるかを変更するだけで迅速に対応することが可能になる。
【００５９】
運賃レジスタ１３に展開しておく駅数は一定とする。したがって、使用済みのデータは運賃レジスタ１３から消去することになる。運賃レジスタ１３のデータはＦＩＦＯとして格納してあり、運賃レジスタ１３のデータを更新する際には、古いデータから順に消去する。通過した駅のデータはただちに消去することができるが、停車駅の前後の規定数の駅に関するデータを消去せずに保持していてもよい。つまり、運賃レジスタ１３には、停車駅を含む停車駅以降の規定数の駅を出場駅とした場合の運賃のデータを保持する場合と、停車駅を含み停車駅の前後の規定数の駅を出場駅とした場合の運賃データを保持する場合とがある。後者の場合には入力装置３１を用いて停車駅を変更した場合であっても運賃レジスタ１３の参照によって対応することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施形態を示すブロック図である。
【図２】同上を用いるシステムの概略構成図である。
【図３】同上の配置例を示す図である。
【図４】同上における運行系統の例を示す図である。
【図５】同上に用いる三角表データの例を示す図である。
【図６】同上に用いる運行系統データの例を示す図である。
【図７】同上に用いる運賃レジスタのデータ例を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ａ 入場機
１ｂ 出場機
２ センサ群
３ 統括制御部
１０ 主制御装置
１１ リーダライタ
１４ 記憶装置
１４ａ 運賃表記憶部
１４ｂ 系統データ記憶部
２１ 速度発電機
２２ 扉センサ
２３ 運転方向センサ
２４ 走行センサ
３１ 入力装置
３２ 表示器
５０ 列車
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車に搭載されＩＣカードを利用した乗車券との間で利用者の乗車時に非接触でデータを読み書きする入場機と、列車に搭載され前記乗車券との間で利用者の降車時に非接触でデータを読み書きする出場機とを有し、入場機および出場機は、それぞれ乗車券からデータを読み出した後に所要の処理を行ってから処理結果を乗車券に書き込みを行う主制御装置を備え、入場機と出場機との主制御装置は通信可能であって、入場機の主制御装置は、乗車券を識別した後にデータの書き込みに失敗したときには、当該乗車券について書き込みに失敗したデータを出場機に転送し、出場機の主制御装置は、当該乗車券に関して入場機の主制御装置から転送されたデータがあるときには、転送されたデータを当該乗車券に書き込んだ後に乗車券からデータを読み出すことを特徴とする車上用改札システム。
【請求項２】
前記入場機の主制御装置は、列車が停車している駅において乗車券に停車駅を入場駅として書き込む機能と、入場駅の書き込みに失敗したときに入場駅を出場機に転送する機能とを有し、前記出場機の主制御装置は、入場機から転送された入場駅を当該乗車券に書き込む機能と、停車駅を出場駅として乗車券に書き込まれている入場駅との間の運賃を精算する機能とを有することを特徴とする請求項１記載の車上用改札システム。
【請求項３】
前記入場機の主制御装置は、乗車券に入場駅が書き込まれているときには書き込みを行わずに乗車券に書き込まれたデータを読み出す機能を有し、前記出場機の主制御装置は、停車駅に自動改札機が設置されているときには書き込みを行わずに乗車券に書き込まれたデータを読み出す機能を有し、入場機の主制御装置と出場機の主制御装置とのいずれかにおいて乗車券に書き込まれたデータに異常を検出したときに乗務員に通知する報知手段が付加されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の車上用改札システム。
【請求項１】
列車に搭載されＩＣカードを利用した乗車券との間で利用者の乗車時に非接触でデータを読み書きする入場機と、列車に搭載され前記乗車券との間で利用者の降車時に非接触でデータを読み書きする出場機とを有し、入場機および出場機は、それぞれ乗車券からデータを読み出した後に所要の処理を行ってから処理結果を乗車券に書き込みを行う主制御装置を備え、入場機と出場機との主制御装置は通信可能であって、入場機の主制御装置は、乗車券を識別した後にデータの書き込みに失敗したときには、当該乗車券について書き込みに失敗したデータを出場機に転送し、出場機の主制御装置は、当該乗車券に関して入場機の主制御装置から転送されたデータがあるときには、転送されたデータを当該乗車券に書き込んだ後に乗車券からデータを読み出すことを特徴とする車上用改札システム。
【請求項２】
前記入場機の主制御装置は、列車が停車している駅において乗車券に停車駅を入場駅として書き込む機能と、入場駅の書き込みに失敗したときに入場駅を出場機に転送する機能とを有し、前記出場機の主制御装置は、入場機から転送された入場駅を当該乗車券に書き込む機能と、停車駅を出場駅として乗車券に書き込まれている入場駅との間の運賃を精算する機能とを有することを特徴とする請求項１記載の車上用改札システム。
【請求項３】
前記入場機の主制御装置は、乗車券に入場駅が書き込まれているときには書き込みを行わずに乗車券に書き込まれたデータを読み出す機能を有し、前記出場機の主制御装置は、停車駅に自動改札機が設置されているときには書き込みを行わずに乗車券に書き込まれたデータを読み出す機能を有し、入場機の主制御装置と出場機の主制御装置とのいずれかにおいて乗車券に書き込まれたデータに異常を検出したときに乗務員に通知する報知手段が付加されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の車上用改札システム。
【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２００７−２６４９００（Ｐ２００７−２６４９００Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−８７２６６（Ｐ２００６−８７２６６）
【出願日】平成１８年３月２８日（２００６．３．２８）
【出願人】（３９１０３９１７３）株式会社ジェイアール西日本テクノス (26)
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２８日（２００６．３．２８）
【出願人】（３９１０３９１７３）株式会社ジェイアール西日本テクノス (26)
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