非接触通信機器の故障検知方法、及び故障検知装置
【課題】新たな設備を導入せずに、車上位置検知のための車載非接触通信機器の故障を検知することが可能な非接触通信機器の故障検知方法、及び故障検知装置を提供する。
【解決手段】先頭及び後尾のＲＦＩＤリーダ５１，５３にてタグ地上子８１〜８４からの情報を受信しているか相互に診断する。例えば、先頭のＲＦＩＤリーダ５１における情報受信時期を基準として、アンテナ５２，５４の間の距離を走行したとき、後尾のＲＦＩＤリーダ５３におけるタグ地上子８１〜８４との通信状況を判定する。また例えば、各ＲＦＩＤリーダ５１における通信履歴を記録しておき、後尾のＲＦＩＤリーダ５１において情報を受信すると、アンテナ５２，５４の間の距離を走行するのに要する時間だけさかのぼった時点での先頭側ＲＦＩＤリーダ５１の通信履歴を照査し、先頭のＲＦＩＤリーダ５３におけるタグ地上子との通信状況を判定する。
【解決手段】先頭及び後尾のＲＦＩＤリーダ５１，５３にてタグ地上子８１〜８４からの情報を受信しているか相互に診断する。例えば、先頭のＲＦＩＤリーダ５１における情報受信時期を基準として、アンテナ５２，５４の間の距離を走行したとき、後尾のＲＦＩＤリーダ５３におけるタグ地上子８１〜８４との通信状況を判定する。また例えば、各ＲＦＩＤリーダ５１における通信履歴を記録しておき、後尾のＲＦＩＤリーダ５１において情報を受信すると、アンテナ５２，５４の間の距離を走行するのに要する時間だけさかのぼった時点での先頭側ＲＦＩＤリーダ５１の通信履歴を照査し、先頭のＲＦＩＤリーダ５３におけるタグ地上子との通信状況を判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地上との非接触通信を利用して列車の走行位置情報を車上にて検知する位置検知システムにおける車載非接触通信機器の故障検知に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、列車が在線する位置は、レールで構成した軌道回路を車軸によって短絡することにより、地上側で検知していた。
また近年、コンピュータ及び無線技術を基礎とした無線式列車制御システム（ＣＡＲＡＴ；Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｎｄ Ｒａｄｉｏ Ｔｒａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ）が研究開発されている。ＣＡＲＡＴでは、位置検知機能を車上に搭載することにより、従来の軌道回路をはじめとする地上設備を削減し、移動閉そくの間隔制御、駅構内制御等を実現している。これにより、多様な列車を効率よく、かつ低コストに運行させることが可能となっている。例えば、非特許文献１に示すように、ＣＡＲＡＴでは、無線ＩＣタグを封入したタグ地上子を軌間中央に設置し、列車側にアンテナ及びＩＣタグリーダ等の非接触通信機器を搭載して、タグ地上子のＩＤ情報を読み取ることにより車上で在線検知を行う。また、速度発電機を車両に搭載し、速度発電機が計測する速度パルスを用いて走行距離を算出し、列車の在線位置検知を行うことも考えられている。また、地上−車上間の情報伝送に汎用の無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を利用する。このように鉄道専用の装置に代えて汎用製品を積極的に導入し、低コスト化を実現している。
【０００３】
ところで、上述の手法を用いて列車の位置検知を行なう場合、列車側に備えられる非接触通信機器が故障すると、列車の走行位置が特定できない。この場合には、地上装置は列車の走行位置を特定できないので列車の走行が危険側となる恐れがあり、フェールセーフ性を確保する必要があった。また、故障した通信機器からは故障したこと自体を通知できず、通信機器の故障そのものを把握することが難しかった。
そこで機器の故障等の異常を検知するため、従来は、列車の編成の先頭と後尾に設備した車上アンテナにそれぞれ故障検知用のループを設けるとともに、故障検知用に地上からなんらかの情報を送信する機器を設備し、上述の故障検知用ループで地上からの情報を受信可能か否かを判断することにより、位置検知のための機器に異常がないかを検出していた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「汎用無線技術による低コストな無線式列車制御システム」（５−Ｓ２２−４）平成２０年電気学会全国大会 山本春生、関清隆他
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような従来の故障検知の手法では、故障検知用のループや地上設備を別途設ける必要があるためコストが増大し、また設備の管理も容易ではなかった。
【０００６】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、新たな設備を導入せずに、位置検知のために車両に塔載される非接触通信機器の故障を検知することが可能な非接触通信機器の故障検知方法、及び故障検知装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した目的を達成するために第１の発明は、車両の先頭及び後尾に搭載される非接触通信機器と、地上に設置され地点情報を保持する地上子との間で非接触通信を行なうことにより車上で車両の走行位置を検知する位置検知システムにおける前記非接触通信機器の故障検知方法であって、車両の先頭及び後尾のいずれか一方の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知する通信検知ステップと、前記通信検知ステップにおける通信検知時を基準に、車両が先頭及び後尾の非接触通信機器のアンテナ間の距離だけ走行した時、または該アンテナ間の距離を走行するのに要する時間だけ前記基準からさかのぼった時における、他方の非接触通信機器の通信状況を確認する確認ステップと、前記確認ステップにより確認した他方の非接触通信機器の通信状況に基づき他方の非接触通信機器が故障であるか否かを判定する故障判定ステップと、を含むことを特徴とする非接触通信機器の故障検知方法である。
【０００８】
第１の発明によれば、車両の先頭及び後尾のいずれか一方の非接触通信機器と地上子との通信を検知し、通信検知時を基準に、車両が先頭及び後尾の非接触通信機器のアンテナ間の距離だけ走行した時、または該アンテナ間の距離を走行するのに要する時間だけ前記基準からさかのぼった時における、他方の非接触通信機器の通信状況を確認し、他方の非接触通信機器の通信状況に基づき他方の非接触通信機器が故障であるか否かを判定する。
これにより、先頭及び後尾に設けられている非接触通信機器のうちいずれか一方でタグ地上子との通信が正常に行われていれば、車両の走行距離または走行距離に相当する走行時間から、他方の非接触通信機器の通信タイミングを特定でき、その通信タイミングでの後尾側の通信状況を確認することにより故障を診断できる。そのため、故障検知用のループ等の新たな設備を設ける必要がなく既存の設備で故障を検知でき、低コストで列車の運行の安全性を確保できる。
【０００９】
また、前記通信検知ステップにおいて、先頭の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した場合は、前記確認ステップにおいて、前記基準時から前記後尾の非接触通信装置における前記地上子との通信状況の監視を開始するとともに、車両の走行距離の監視を開始し、前記故障判定ステップにおいて、当該走行距離が前記アンテナ間の距離またはその許容誤差範囲となる時期に、後尾の非接触通信機器にて前記地上子との通信が行われたか否かを判定し、該当する時期に後尾の非接触通信機器において前記地上子との通信が行われない場合は、後尾の非接触通信機器が故障であると判定し、故障検知情報を出力することが望ましい。
これにより、先頭の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した場合に、後尾の非接触通信機器の故障を判定して、故障検知情報を出力できる。
【００１０】
また、前記通信検知ステップにおいて、車両の先頭及び後尾のいずれか一方の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した際に、通信履歴を記録する通信履歴記録ステップを更に備え、前記通信検知ステップにおいて、後尾の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した場合は、前記確認ステップにおいて、先頭の非接触通信機器の通信履歴を照査し、前記故障判定ステップにおいて、当該車両が前記アンテナ間の距離を走行する時間だけ遡った時期またはその許容誤差範囲内に前記先頭の非接触通信装置における前記地上子との通信履歴が記録されているか否かを判定し、該当する通信履歴がない場合は、先頭の非接触通信機器が故障したと判定し、故障検知情報を出力することが望ましい。
これにより、後尾の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した場合に、先頭の非接触通信機器の故障を判定して、故障検知情報を出力できる。
【００１１】
第２の発明は、車両の先頭及び後尾に搭載される非接触通信機器と、地上に設置され地点情報を保持する地上子との間で非接触通信を行なうことにより車上で車両の走行位置を検知する位置検知システムにおける前記非接触通信機器の故障検知装置であって、車両の走行距離を検出する走行距離検出手段と、車両の先頭及び後尾のいずれか一方の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知する通信検知手段と、前記通信検知手段における通信検知時を基準に、車両が先頭及び後尾の非接触通信機器のアンテナ間の距離だけ走行した時、または該アンテナ間の距離を走行するのに要する時間だけ前記基準からさかのぼった時における、他方の非接触通信機器の通信状況を確認する確認手段と、前記確認手段により確認した他方の非接触通信機器の通信状況に基づき他方の非接触通信機器が故障であるか否かを判定する故障判定手段と、を備えることを特徴とする非接触通信機器の故障検知装置である。
【００１２】
第２の発明によれば、車両の先頭及び後尾のいずれか一方の非接触通信機器と地上子との通信を検知し、通信検知時を基準に、車両が先頭及び後尾の非接触通信機器のアンテナ間の距離だけ走行した時、または該アンテナ間の距離を走行するのに要する時間だけ前記基準からさかのぼった時における、他方の非接触通信機器の通信状況を確認し、他方の非接触通信機器の通信状況に基づき他方の非接触通信機器が故障であるか否かを判定する。
これにより、先頭及び後尾に設けられている非接触通信機器のうちいずれか一方でタグ地上子との通信が正常に行われていれば、車両の走行距離または走行距離に相当する走行時間から、他方の非接触通信機器の通信タイミングを特定でき、その通信タイミングでの後尾側の通信状況を確認することにより故障を診断できる。そのため、故障検知用のループ等の新たな設備を設ける必要がなく既存の設備で故障を検知でき、低コストで列車の運行の安全性を確保できる。
【００１３】
また、前記通信検知手段が、先頭の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した場合は、前記確認手段は、前記基準時から前記後尾の非接触通信装置における前記地上子との通信状況の監視を開始するとともに、前記走行距離検出手段により計測される車両の走行距離の監視を開始し、前記故障判定手段は、当該走行距離が前記アンテナ間の距離またはその許容誤差範囲となる時期に、後尾の非接触通信機器にて前記地上子との通信が行われたか否かを判定し、該当する時期に後尾の非接触通信機器において前記地上子との通信が行われない場合は、後尾の非接触通信機器が故障であると判定し、故障検知情報を出力することが望ましい。
これにより、先頭の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した場合に、後尾の非接触通信機器の故障を判定して、故障検知情報を出力できる。
【００１４】
また、前記通信検知手段が車両の先頭及び後尾のいずれか一方の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した際に、通信履歴を記録する通信履歴記録手段を更に備え、前記通信検知手段が、後尾の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した場合は、前記確認手段は、先頭の非接触通信機器の通信履歴を照査し、前記故障判定手段は、当該車両が前記アンテナ間の距離を走行する時間だけ遡った時期またはその許容誤差範囲内に前記先頭の非接触通信装置における前記地上子との通信履歴が記録されているか否かを判定し、該当する通信履歴がない場合は、先頭の非接触通信機器が故障したと判定し、故障検知情報を出力することが望ましい。
これにより、後尾の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した場合に、先頭の非接触通信機器の故障を判定して、故障検知情報を出力できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、新たな設備を導入せずに、車上位置検知のための車載非接触通信機器の故障を検知することが可能な非接触通信機器の故障検知方法、及び故障検知装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】位置検知システム１の装置構成及び後尾側故障診断の概略を示す図
【図２】位置検知システム１において車両に搭載される車上装置のハードウエア構成を示すブロック図
【図３】車載通信装置の故障診断機能を説明するブロック図
【図４】後尾側故障診断の流れを説明するフローチャート
【図５】位置検知システム１の装置構成及び先頭側故障診断の概略を示す図
【図６】通信履歴情報７のデータ構成を示す図
【図７】先頭側故障診断の流れを説明するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
図１は本発明に係る故障検知方法を適用する位置検知システム１の装置構成及び後尾側故障診断の概略を示す図、図２は位置検知システム１において車両に搭載される車上装置５０のハードウエア構成を示すブロック図、図３は車載通信装置の故障診断機能を説明するブロック図、図４は後尾側故障診断の流れを説明するフローチャート、図５は先頭側故障診断の概略を示す図、図６は通信履歴情報７のデータ構成を示す図、図７は先頭側故障診断の流れを説明するフローチャートである。
【００１８】
図１に示すように、本発明に係る位置検知システム１は、地上に設置されたタグ地上子８１，８２，８３，８４，・・・と、車両に搭載された車上装置５０とを備えて構成される。車上装置５０には、タグ地上子８１，８２，８３，８４，・・・との非接触通信を行って地点情報を受信するための非接触通信機器（ＲＦＩＤリーダ５１、５３及びアンテナ５２、５４）が含まれ、非接触通信機器は先頭及び後尾に設置されている。また、本発明に係る故障検知装置は、この位置検知システム１にて利用されるものである。例えば車両５の車上装置５０が本発明の故障検知装置として機能する。
【００１９】
タグ地上子８１，８２，８３，８４，・・・（以下、個々のタグ地上子を区別する必要がないときはタグ地上子８として説明する）は、個々の識別情報及び地点情報（例えば、起点からのキロ程、検知単位とするブロックの情報、その他車上装置５０側で位置情報を作成するために使用するタグ固有の情報を含む）を保持したＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグを耐候用ケースに封入したものであり、レール９に沿って複数箇所に設置される。上り・下り方向の列車において共用可能とするため、タグ地上子８は左右のレール９の中心の位置に設置されることが望ましい。この場合、車両の非接触通信機器のアンテナ５２、５４の設置位置も対応させることが望ましく、例えば、車両床下で左右のレール９の中心となる位置に設置されることが望ましい。上述のブロックは、従来の軌道回路単位に設けられるようにすることが望ましい。例えば、閉そく境界及び信号現示位置を境界としたとき、この境界に挟まれた区間を検知単位とし、このブロック境界の内方と外方にそれぞれ１つずつタグ地上子８を設ける。
【００２０】
車両５には、車上装置５０が搭載される。
図２に示すように、車上装置５０（故障検出装置）は、車上制御装置６１、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１及びアンテナ５２、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３及びアンテナ５４、速度発電機６５を有する。更に、車上装置５０は、地上制御装置との通信を実現するための設備として、ＧＰＳ受信機及びアンテナを含むＧＰＳ装置６３、無線ＬＡＮ装置（子機）６４、車両ＤＢ（データベース）６２、及び外部機器Ｉ／Ｆ６７を備えてもよい。先頭側ＲＦＩＤリーダ５１及びアンテナ５２、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３及びアンテナ５４、速度発電機６５、ＧＰＳ装置６３、無線ＬＡＮ装置（子機）６４、車両ＤＢ（データベース）６２、及び外部機器Ｉ／Ｆ６７は、車上制御装置６１と有線接続される。有線とするのは、通信の確実性を保ち、安全性を確保するためである。
【００２１】
上述の車上装置５０の構成のうち、車両の在線位置（走行位置）の検知には、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１及びアンテナ５２、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３及びアンテナ５４、速度発電機６５、及び車上制御装置６１が利用される。
車両が在線している位置は、タグ地上子８から受信した地点情報にて特定する。更に、速度発電機６５の計測する速度パルス数を積算することで、走行距離に基づくより精密な走行位置検知を可能とする。
【００２２】
車上制御装置６１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等により構成され、車上装置５０内の各部を制御する。具体的には、車上制御装置６１は、先頭側、後尾側のＲＦＩＤリーダ５１，５３及びアンテナ５２、５４とタグ地上子８とを用いた位置検知や、速度発電機６５による車両の走行速度または走行距離の監視を行なう。また、本発明の車上制御装置６１は、先頭側または後尾側のＲＦＩＤリーダ５１，５３及びアンテナ５２，５４の故障を検知する機能を有する。この故障診断機能については後述する。
【００２３】
更に、車上制御装置６１は、ＧＰＳ６３を用いた車両絶対位置の計測、無線ＬＡＮ６４による地上側制御装置（不図示）との地上−車上間通信の制御、車両ＤＢ（データベース）６２、ＧＰＳ装置６３、ＲＦＩＤリーダ６５、及び速度発電機６５を用いた列車の制御（ブレーキパターンの設定等の処理）を行う。
【００２４】
ＲＦＩＤリーダ５１、５３及びアンテナ５２，５４は、地上に設置されるタグ地上子８との間で非接触通信を行う非接触通信機器である。ＲＦＩＤリーダ５１、５３及びアンテナ５２，５４は、ＲＦＩＤリーダ５１、５３がそれぞれアンテナ５２，５４を介して各タグ地上子８１，８２，８３，８４から送信される情報を受信し、タグ地上子８１，８２，８３，８４に保持される情報（地点情報、固体識別情報等）を読み取る。
【００２５】
速度発電機６５は、車両５５の車輪の回転数に応じた電圧またはパルスを発生させ、回転速度を計測し、計測した速度信号を車上制御装置６１へ出力する。速度発電機６５から出力される速度信号またはパルスを利用して、車上制御装置６１は、車両の走行距離を計測できる。
【００２６】
以上のような装置構成で実現される位置検知システム１における位置検知は、例えば以下の手法で行われる。
＜手法１＞
手法１では、タグ地上子８及びＲＦＩＤリーダにより境界を判定する。まず、編成先頭の車上アンテナで、システム境界の外方に設置したプリセット用タグ地上子８の情報を受信して位置情報を特定する。編成先頭の車上アンテナ５２によりブロック境界の外方及び内方にそれぞれ設けられたタグ地上子８からの情報受信順序に基づき進入方向を検出し、進入ブロックを確定する。ブロックからの進出を検出する際も同様に、編成後尾の車上アンテナ５４によりブロック境界の外方及び内方にそれぞれ設けられたタグ地上子８からの情報受信順序に基づき進出方向を検出し、進出ブロックを確定する。或いは、編成先頭の在線位置及び車両長により後尾の位置情報を検出することでブロックの進出を検出する。すなわち、編成先頭の位置に編成長を加えた後尾の位置が、閉そく区間及び分岐区間を進出した位置となったときブロックからの進出を検出する。
【００２７】
＜手法２＞
手法２では、タグ地上子８及びＲＦＩＤリーダと速度発電機６５の速度パルスとによる積算距離情報を用いて位置検知を行なう。
まず、＜手法１＞と同様に、編成先頭の車上アンテナ５２で、システム境界の外方に設置したプリセット用タグ地上子８の情報を受信し、位置情報を特定する。次に、編成先頭の位置が信号現示位置・分岐区間に相当する位置の内方となったとき、その区間への進入を検出する。編成先頭の位置に編成長を加えた後尾の位置が、閉そく区間、及び分岐区間を進出した位置となったとき、その区間の進出を検出する。
【００２８】
次に、上述の位置検知システム１における車載非接触通信機器（ＲＦＩＤリーダ５１，５３及びアンテナ５２，５４）の故障を検知する機能について説明する。
なお、以下の機能は、車上制御装置６１の制御部（ＣＰＵ等）にて実行可能なプログラムの形態で記述され、ＲＯＭ等の記憶部に格納されて実現される。または、以下の機能を備えた論理回路の形態で実現され、車上制御装置６１に塔載されるものとしてもよい。
【００２９】
車上制御装置６１は、車両走行中に、当該車両５０の先頭及び後尾に設けられたＲＦＩＤリーダ５１，５３及びアンテナ５２，５４から各タグ地上子８１，８２、８３，８４との通信情報を順次取得する。ＲＦＩＤリーダ５１，５３は、タグ地上子８との通信を行った際に受信した情報を車上制御装置６１に順次送信するが、タグ地上子８との通信が行われない限りは車上制御装置６１に何も送信しない。そのため、タグ地上子８を通過する地点でいずれか一方の非接触通信機器（ＲＦＩＤリーダ５１，５３及びアンテナ５２，５４）の異常等によりＲＦＩＤリーダ５１，５３がタグ地上子８１，８２、８３，８４の情報を受信しなければ、そのまま看過されてしまい、車上制御装置６１は通信エラーが起きたこと自体も認識できない状況となる。
【００３０】
そこで、車上制御装置６１は、先頭及び後尾のＲＦＩＤリーダ５１，５３及びアンテナ５２，５４にてタグ地上子８からの情報を受信しているか相互に診断する。すなわち、車上制御装置６１は、先頭及び後尾のＲＦＩＤリーダ５１，５３のうちいずれか一方における情報受信を検知し、その検知時期を基準として、他方のＲＦＩＤリーダ５１，５３における情報受信時期を特定する。特定した時期に他方の非接触通信装置においてタグ地上子との通信が行われたか否かを判定する。図１、図３に示すように、先頭側の通信を検知した場合は、自車両の走行距離（速度発電機６５の速度パルス）を監視し、走行距離が先頭及び後尾のＲＦＩＤリーダ５１，５３のアンテナ５２，５４の間の距離（以下、アンテナ間距離）となったときを、後尾側の通信時として特定し、特定されたタイミングで後尾側がタグ地上子８と通信を行うか否かを判定する。
また、図５に示すように、後尾側の通信を検知した場合は、アンテナ間距離を走行するのに要した時間だけさかのぼったときを先頭側の通信時として特定できる。
【００３１】
図４のフローチャートに従って、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３の故障診断について説明する。
車上制御装置６１は、図１に示すように、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１におけるタグ地上子８２の受信後、アンテナ間距離を走行した後に後尾側ＲＦＩＤリーダ５３にて当該タグ地上子８２との通信が行われるか否かを監視することにより、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３が正常に動作しているか否かを判定する。
【００３２】
先頭側のＲＦＩＤリーダ５１にて、例えばタグ地上子８２の情報を受信すると（ステップＳ１０１）、車上制御装置６１は後尾側ＲＦＩＤリーダ５３の通信状況を監視する。また、車上制御装置６１は、速度発電機６５からの出力信号（速度パルス）を利用して先頭側ＲＦＩＤリーダ５１における情報受信時からの走行距離を監視する（ステップＳ１０２）。
そして、車上制御装置６１は、車両５がアンテナ間距離またはその許容誤差範囲を走行したときに（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３にて、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１にて受信したタグ地上子８２の情報と対応する情報（タグ地上子８２の情報）を受信したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。後尾側ＲＦＩＤリーダ５３においてタグ地上子８２の情報を受信した場合は（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、正常と診断し（ステップＳ１０５）、処理を終了する。
【００３３】
一方、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３においてタグ地上子８２の情報を受信していない場合は（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３が故障していると診断する（ステップＳ１０５）。車上制御装置６１は、判定結果に応じた処理を実行する。例えば車上制御装置６１は、非接触通信機器のエラーを通知したり、無線ＬＡＮ６３を用いて後尾側ＲＦＩＤリーダ５３が故障していることを地上制御装置へ通知したり、列車制御パターン（ブレーキパターン等）を安全側制御パターンへ切り替えたりする。
【００３４】
上述の後尾側ＲＦＩＤリーダ５３の通信診断を行なうことにより、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１の通信が正常に行われている場合に、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３の通信診断を行なうことが可能となり、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３の故障を検知できる。その結果、従来のように、検知ループ等の故障診断用の新たな設備を設けなくても、既存の設備で故障を検知でき、低コストで列車の運行の安全性を確保できる。
【００３５】
また、例えば、図５に示すように、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３にてタグ地上子８の情報を受信した際に、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１の通信履歴を照査して、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１の故障を診断してもよい。
車上制御装置６１は、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１とタグ地上子８との通信情報を取得して、通信履歴を順次記録しておく。
図６は、車上制御装置６１の記憶部に順次蓄積して記録される通信履歴情報７の一例である。図６に示すように、通信履歴情報７は、例えば、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１または後尾側ＲＦＩＤリーダ５３にてタグ地上子８から受信した情報（ここでは、タグ識別情報と、地点情報）を、受信時刻及びＲＦＩＤリーダ５１の識別情報（例えば、先頭または後尾の別等。各ＲＦＩＤリーダのＩＤでもよい）と対応付けて記憶している。受信時刻は、各ＲＦＩＤリーダが地上子との通信時に付与した時刻としてもよいし、車上制御装置６１が各ＲＦＩＤリーダから通信情報を取得した際に付与した時刻としてもよい。なお、図６では先頭側及び後尾側の通信履歴を混在させる例を示しているが、分けて管理してもよい。
【００３６】
図６の例では、時刻「７：３０：００」に先頭側ＲＦＩＤリーダ５１でタグ地上子８１の情報を受信し、時刻「７：３０：０３」に先頭側ＲＦＩＤリーダ５１でタグ地上子８２の情報を受信し、時刻「７：３０：１０」に後尾側ＲＦＩＤリーダ５３でタグ地上子８１の情報を受信し、時刻「７：３０：１３」に後尾側ＲＦＩＤリーダ５３でタグ地上子８２の情報を受信しており、これらの情報が受信履歴として記録されている。
【００３７】
なお、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１がタグ地上子８との通信を行なっていなければ通信履歴は記録されない。
後尾側ＲＦＩＤリーダ５３においてタグ地上子８２の情報を受信した際、車上制御装置６１は通信履歴情報７を照査する。そして、アンテナ間距離を走行するのに要する時間だけ遡った時点に先頭側ＲＦＩＤリーダ５１の当該タグ地上子８２との通信履歴があるか否かを判定する。対応する通信履歴があれば、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１も正常に動作していると判定する。
【００３８】
図７のフローチャートを参照して先頭側ＲＦＩＤリーダ５１の故障診断の流れを説明する。
車上制御装置６１は、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１または後尾側ＲＦＩＤリーダ５３から通信情報（地上子からの受信情報）を取得すると、その通信情報とともに通信時刻とＲＦＩＤリーダ５１（５３）の識別情報を通信履歴として順次記録している（ステップＳ２０１、ステップＳ２０２）。
【００３９】
車上制御装置６１は、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３から通信情報を取得すると（ステップＳ２０３）、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１の通信履歴を照査する（ステップＳ２０４）。そして、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３にて情報を受信した時点からアンテナ間距離を走行する時間またはその許容誤差範囲だけさかのぼった時点に、対応する先頭側ＲＦＩＤリーダ５１の通信履歴があるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。
アンテナ間距離を走行する時間は、速度発電機６５にて計測している速度パルスとアンテナ間距離とから算出できる。例えば、後尾側受信時の走行速度値でアンテナ間距離を除算すれば、車両が先頭側アンテナから後尾側アンテナまでを走行した時間（アンテナ間走行時間）が算出できる。車上制御装置６１は、算出したアンテナ間走行時間だけ後尾側での情報受信時からさかのぼった時刻かその許容誤差範囲の時刻での通信履歴を照査する。
【００４０】
後尾側受信時からアンテナ間走行時間を遡った時刻の許容誤差範囲内に、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１の対応する地上子との通信履歴があれば（ステップＳ２０５；Ｙｅｓ）、正常と診断し（ステップＳ２０６）、処理を終了する。
一方、後尾側受信時からアンテナ間走行時間を遡った時刻の前後の許容誤差範囲内に、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１の対応する地上子との通信履歴がない場合は（ステップＳ２０５；Ｎｏ）、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１が故障していると診断する（ステップＳ１０５）。車上制御装置６１は、判定結果に応じた処理を実行する。例えば車上制御装置６１は、無線ＬＡＮ６３を用いて後尾側ＲＦＩＤリーダ５３の故障の旨を地上制御装置へ通知したり、列車制御パターンを安全側制御パターンへ切り替えたりする。
【００４１】
以上説明したように、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３の通信が正常に行われている場合は、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１の通信履歴７を照査することにより、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１の通信診断を行なうことが可能となり、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１の故障を検知できる。その結果、従来のように、検知ループ等の故障診断用の新たな設備を設けなくても、既存の設備で故障を検知でき、低コストで列車の運行の安全性を確保できる。
【００４２】
なお、車上制御装置６１は、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３の通信診断(図４）及び先頭側ＲＦＩＤリーダ５１の通信診断（図７）を互いに行なうことが望ましいが、いずれか一方のみを実行するものとしてもよい。
【００４３】
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る故障検知方法等の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００４４】
１・・・・・位置検知システム
５・・・・・列車
５０・・・・・車上装置
５１・・・・・先頭側ＲＦＩＤリーダ
５２・・・・・先頭側アンテナ
５３・・・・・後尾側ＲＦＩＤリーダ
５４・・・・・後尾側アンテナ
５５・・・・・車輪
６１・・・・・車上制御装置
６２・・・・・車両データベース
６３・・・・・ＧＰＳ装置
６４・・・・・無線ＬＡＮ装置
６５・・・・・速度発電機
７・・・・・・通信履歴情報
８１，８２，８３，８４、８・・・・タグ地上子
９・・・・・・・・レール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地上との非接触通信を利用して列車の走行位置情報を車上にて検知する位置検知システムにおける車載非接触通信機器の故障検知に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、列車が在線する位置は、レールで構成した軌道回路を車軸によって短絡することにより、地上側で検知していた。
また近年、コンピュータ及び無線技術を基礎とした無線式列車制御システム（ＣＡＲＡＴ；Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｎｄ Ｒａｄｉｏ Ｔｒａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ）が研究開発されている。ＣＡＲＡＴでは、位置検知機能を車上に搭載することにより、従来の軌道回路をはじめとする地上設備を削減し、移動閉そくの間隔制御、駅構内制御等を実現している。これにより、多様な列車を効率よく、かつ低コストに運行させることが可能となっている。例えば、非特許文献１に示すように、ＣＡＲＡＴでは、無線ＩＣタグを封入したタグ地上子を軌間中央に設置し、列車側にアンテナ及びＩＣタグリーダ等の非接触通信機器を搭載して、タグ地上子のＩＤ情報を読み取ることにより車上で在線検知を行う。また、速度発電機を車両に搭載し、速度発電機が計測する速度パルスを用いて走行距離を算出し、列車の在線位置検知を行うことも考えられている。また、地上−車上間の情報伝送に汎用の無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を利用する。このように鉄道専用の装置に代えて汎用製品を積極的に導入し、低コスト化を実現している。
【０００３】
ところで、上述の手法を用いて列車の位置検知を行なう場合、列車側に備えられる非接触通信機器が故障すると、列車の走行位置が特定できない。この場合には、地上装置は列車の走行位置を特定できないので列車の走行が危険側となる恐れがあり、フェールセーフ性を確保する必要があった。また、故障した通信機器からは故障したこと自体を通知できず、通信機器の故障そのものを把握することが難しかった。
そこで機器の故障等の異常を検知するため、従来は、列車の編成の先頭と後尾に設備した車上アンテナにそれぞれ故障検知用のループを設けるとともに、故障検知用に地上からなんらかの情報を送信する機器を設備し、上述の故障検知用ループで地上からの情報を受信可能か否かを判断することにより、位置検知のための機器に異常がないかを検出していた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「汎用無線技術による低コストな無線式列車制御システム」（５−Ｓ２２−４）平成２０年電気学会全国大会 山本春生、関清隆他
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような従来の故障検知の手法では、故障検知用のループや地上設備を別途設ける必要があるためコストが増大し、また設備の管理も容易ではなかった。
【０００６】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、新たな設備を導入せずに、位置検知のために車両に塔載される非接触通信機器の故障を検知することが可能な非接触通信機器の故障検知方法、及び故障検知装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した目的を達成するために第１の発明は、車両の先頭及び後尾に搭載される非接触通信機器と、地上に設置され地点情報を保持する地上子との間で非接触通信を行なうことにより車上で車両の走行位置を検知する位置検知システムにおける前記非接触通信機器の故障検知方法であって、車両の先頭及び後尾のいずれか一方の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知する通信検知ステップと、前記通信検知ステップにおける通信検知時を基準に、車両が先頭及び後尾の非接触通信機器のアンテナ間の距離だけ走行した時、または該アンテナ間の距離を走行するのに要する時間だけ前記基準からさかのぼった時における、他方の非接触通信機器の通信状況を確認する確認ステップと、前記確認ステップにより確認した他方の非接触通信機器の通信状況に基づき他方の非接触通信機器が故障であるか否かを判定する故障判定ステップと、を含むことを特徴とする非接触通信機器の故障検知方法である。
【０００８】
第１の発明によれば、車両の先頭及び後尾のいずれか一方の非接触通信機器と地上子との通信を検知し、通信検知時を基準に、車両が先頭及び後尾の非接触通信機器のアンテナ間の距離だけ走行した時、または該アンテナ間の距離を走行するのに要する時間だけ前記基準からさかのぼった時における、他方の非接触通信機器の通信状況を確認し、他方の非接触通信機器の通信状況に基づき他方の非接触通信機器が故障であるか否かを判定する。
これにより、先頭及び後尾に設けられている非接触通信機器のうちいずれか一方でタグ地上子との通信が正常に行われていれば、車両の走行距離または走行距離に相当する走行時間から、他方の非接触通信機器の通信タイミングを特定でき、その通信タイミングでの後尾側の通信状況を確認することにより故障を診断できる。そのため、故障検知用のループ等の新たな設備を設ける必要がなく既存の設備で故障を検知でき、低コストで列車の運行の安全性を確保できる。
【０００９】
また、前記通信検知ステップにおいて、先頭の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した場合は、前記確認ステップにおいて、前記基準時から前記後尾の非接触通信装置における前記地上子との通信状況の監視を開始するとともに、車両の走行距離の監視を開始し、前記故障判定ステップにおいて、当該走行距離が前記アンテナ間の距離またはその許容誤差範囲となる時期に、後尾の非接触通信機器にて前記地上子との通信が行われたか否かを判定し、該当する時期に後尾の非接触通信機器において前記地上子との通信が行われない場合は、後尾の非接触通信機器が故障であると判定し、故障検知情報を出力することが望ましい。
これにより、先頭の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した場合に、後尾の非接触通信機器の故障を判定して、故障検知情報を出力できる。
【００１０】
また、前記通信検知ステップにおいて、車両の先頭及び後尾のいずれか一方の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した際に、通信履歴を記録する通信履歴記録ステップを更に備え、前記通信検知ステップにおいて、後尾の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した場合は、前記確認ステップにおいて、先頭の非接触通信機器の通信履歴を照査し、前記故障判定ステップにおいて、当該車両が前記アンテナ間の距離を走行する時間だけ遡った時期またはその許容誤差範囲内に前記先頭の非接触通信装置における前記地上子との通信履歴が記録されているか否かを判定し、該当する通信履歴がない場合は、先頭の非接触通信機器が故障したと判定し、故障検知情報を出力することが望ましい。
これにより、後尾の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した場合に、先頭の非接触通信機器の故障を判定して、故障検知情報を出力できる。
【００１１】
第２の発明は、車両の先頭及び後尾に搭載される非接触通信機器と、地上に設置され地点情報を保持する地上子との間で非接触通信を行なうことにより車上で車両の走行位置を検知する位置検知システムにおける前記非接触通信機器の故障検知装置であって、車両の走行距離を検出する走行距離検出手段と、車両の先頭及び後尾のいずれか一方の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知する通信検知手段と、前記通信検知手段における通信検知時を基準に、車両が先頭及び後尾の非接触通信機器のアンテナ間の距離だけ走行した時、または該アンテナ間の距離を走行するのに要する時間だけ前記基準からさかのぼった時における、他方の非接触通信機器の通信状況を確認する確認手段と、前記確認手段により確認した他方の非接触通信機器の通信状況に基づき他方の非接触通信機器が故障であるか否かを判定する故障判定手段と、を備えることを特徴とする非接触通信機器の故障検知装置である。
【００１２】
第２の発明によれば、車両の先頭及び後尾のいずれか一方の非接触通信機器と地上子との通信を検知し、通信検知時を基準に、車両が先頭及び後尾の非接触通信機器のアンテナ間の距離だけ走行した時、または該アンテナ間の距離を走行するのに要する時間だけ前記基準からさかのぼった時における、他方の非接触通信機器の通信状況を確認し、他方の非接触通信機器の通信状況に基づき他方の非接触通信機器が故障であるか否かを判定する。
これにより、先頭及び後尾に設けられている非接触通信機器のうちいずれか一方でタグ地上子との通信が正常に行われていれば、車両の走行距離または走行距離に相当する走行時間から、他方の非接触通信機器の通信タイミングを特定でき、その通信タイミングでの後尾側の通信状況を確認することにより故障を診断できる。そのため、故障検知用のループ等の新たな設備を設ける必要がなく既存の設備で故障を検知でき、低コストで列車の運行の安全性を確保できる。
【００１３】
また、前記通信検知手段が、先頭の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した場合は、前記確認手段は、前記基準時から前記後尾の非接触通信装置における前記地上子との通信状況の監視を開始するとともに、前記走行距離検出手段により計測される車両の走行距離の監視を開始し、前記故障判定手段は、当該走行距離が前記アンテナ間の距離またはその許容誤差範囲となる時期に、後尾の非接触通信機器にて前記地上子との通信が行われたか否かを判定し、該当する時期に後尾の非接触通信機器において前記地上子との通信が行われない場合は、後尾の非接触通信機器が故障であると判定し、故障検知情報を出力することが望ましい。
これにより、先頭の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した場合に、後尾の非接触通信機器の故障を判定して、故障検知情報を出力できる。
【００１４】
また、前記通信検知手段が車両の先頭及び後尾のいずれか一方の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した際に、通信履歴を記録する通信履歴記録手段を更に備え、前記通信検知手段が、後尾の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した場合は、前記確認手段は、先頭の非接触通信機器の通信履歴を照査し、前記故障判定手段は、当該車両が前記アンテナ間の距離を走行する時間だけ遡った時期またはその許容誤差範囲内に前記先頭の非接触通信装置における前記地上子との通信履歴が記録されているか否かを判定し、該当する通信履歴がない場合は、先頭の非接触通信機器が故障したと判定し、故障検知情報を出力することが望ましい。
これにより、後尾の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した場合に、先頭の非接触通信機器の故障を判定して、故障検知情報を出力できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、新たな設備を導入せずに、車上位置検知のための車載非接触通信機器の故障を検知することが可能な非接触通信機器の故障検知方法、及び故障検知装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】位置検知システム１の装置構成及び後尾側故障診断の概略を示す図
【図２】位置検知システム１において車両に搭載される車上装置のハードウエア構成を示すブロック図
【図３】車載通信装置の故障診断機能を説明するブロック図
【図４】後尾側故障診断の流れを説明するフローチャート
【図５】位置検知システム１の装置構成及び先頭側故障診断の概略を示す図
【図６】通信履歴情報７のデータ構成を示す図
【図７】先頭側故障診断の流れを説明するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
図１は本発明に係る故障検知方法を適用する位置検知システム１の装置構成及び後尾側故障診断の概略を示す図、図２は位置検知システム１において車両に搭載される車上装置５０のハードウエア構成を示すブロック図、図３は車載通信装置の故障診断機能を説明するブロック図、図４は後尾側故障診断の流れを説明するフローチャート、図５は先頭側故障診断の概略を示す図、図６は通信履歴情報７のデータ構成を示す図、図７は先頭側故障診断の流れを説明するフローチャートである。
【００１８】
図１に示すように、本発明に係る位置検知システム１は、地上に設置されたタグ地上子８１，８２，８３，８４，・・・と、車両に搭載された車上装置５０とを備えて構成される。車上装置５０には、タグ地上子８１，８２，８３，８４，・・・との非接触通信を行って地点情報を受信するための非接触通信機器（ＲＦＩＤリーダ５１、５３及びアンテナ５２、５４）が含まれ、非接触通信機器は先頭及び後尾に設置されている。また、本発明に係る故障検知装置は、この位置検知システム１にて利用されるものである。例えば車両５の車上装置５０が本発明の故障検知装置として機能する。
【００１９】
タグ地上子８１，８２，８３，８４，・・・（以下、個々のタグ地上子を区別する必要がないときはタグ地上子８として説明する）は、個々の識別情報及び地点情報（例えば、起点からのキロ程、検知単位とするブロックの情報、その他車上装置５０側で位置情報を作成するために使用するタグ固有の情報を含む）を保持したＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグを耐候用ケースに封入したものであり、レール９に沿って複数箇所に設置される。上り・下り方向の列車において共用可能とするため、タグ地上子８は左右のレール９の中心の位置に設置されることが望ましい。この場合、車両の非接触通信機器のアンテナ５２、５４の設置位置も対応させることが望ましく、例えば、車両床下で左右のレール９の中心となる位置に設置されることが望ましい。上述のブロックは、従来の軌道回路単位に設けられるようにすることが望ましい。例えば、閉そく境界及び信号現示位置を境界としたとき、この境界に挟まれた区間を検知単位とし、このブロック境界の内方と外方にそれぞれ１つずつタグ地上子８を設ける。
【００２０】
車両５には、車上装置５０が搭載される。
図２に示すように、車上装置５０（故障検出装置）は、車上制御装置６１、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１及びアンテナ５２、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３及びアンテナ５４、速度発電機６５を有する。更に、車上装置５０は、地上制御装置との通信を実現するための設備として、ＧＰＳ受信機及びアンテナを含むＧＰＳ装置６３、無線ＬＡＮ装置（子機）６４、車両ＤＢ（データベース）６２、及び外部機器Ｉ／Ｆ６７を備えてもよい。先頭側ＲＦＩＤリーダ５１及びアンテナ５２、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３及びアンテナ５４、速度発電機６５、ＧＰＳ装置６３、無線ＬＡＮ装置（子機）６４、車両ＤＢ（データベース）６２、及び外部機器Ｉ／Ｆ６７は、車上制御装置６１と有線接続される。有線とするのは、通信の確実性を保ち、安全性を確保するためである。
【００２１】
上述の車上装置５０の構成のうち、車両の在線位置（走行位置）の検知には、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１及びアンテナ５２、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３及びアンテナ５４、速度発電機６５、及び車上制御装置６１が利用される。
車両が在線している位置は、タグ地上子８から受信した地点情報にて特定する。更に、速度発電機６５の計測する速度パルス数を積算することで、走行距離に基づくより精密な走行位置検知を可能とする。
【００２２】
車上制御装置６１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等により構成され、車上装置５０内の各部を制御する。具体的には、車上制御装置６１は、先頭側、後尾側のＲＦＩＤリーダ５１，５３及びアンテナ５２、５４とタグ地上子８とを用いた位置検知や、速度発電機６５による車両の走行速度または走行距離の監視を行なう。また、本発明の車上制御装置６１は、先頭側または後尾側のＲＦＩＤリーダ５１，５３及びアンテナ５２，５４の故障を検知する機能を有する。この故障診断機能については後述する。
【００２３】
更に、車上制御装置６１は、ＧＰＳ６３を用いた車両絶対位置の計測、無線ＬＡＮ６４による地上側制御装置（不図示）との地上−車上間通信の制御、車両ＤＢ（データベース）６２、ＧＰＳ装置６３、ＲＦＩＤリーダ６５、及び速度発電機６５を用いた列車の制御（ブレーキパターンの設定等の処理）を行う。
【００２４】
ＲＦＩＤリーダ５１、５３及びアンテナ５２，５４は、地上に設置されるタグ地上子８との間で非接触通信を行う非接触通信機器である。ＲＦＩＤリーダ５１、５３及びアンテナ５２，５４は、ＲＦＩＤリーダ５１、５３がそれぞれアンテナ５２，５４を介して各タグ地上子８１，８２，８３，８４から送信される情報を受信し、タグ地上子８１，８２，８３，８４に保持される情報（地点情報、固体識別情報等）を読み取る。
【００２５】
速度発電機６５は、車両５５の車輪の回転数に応じた電圧またはパルスを発生させ、回転速度を計測し、計測した速度信号を車上制御装置６１へ出力する。速度発電機６５から出力される速度信号またはパルスを利用して、車上制御装置６１は、車両の走行距離を計測できる。
【００２６】
以上のような装置構成で実現される位置検知システム１における位置検知は、例えば以下の手法で行われる。
＜手法１＞
手法１では、タグ地上子８及びＲＦＩＤリーダにより境界を判定する。まず、編成先頭の車上アンテナで、システム境界の外方に設置したプリセット用タグ地上子８の情報を受信して位置情報を特定する。編成先頭の車上アンテナ５２によりブロック境界の外方及び内方にそれぞれ設けられたタグ地上子８からの情報受信順序に基づき進入方向を検出し、進入ブロックを確定する。ブロックからの進出を検出する際も同様に、編成後尾の車上アンテナ５４によりブロック境界の外方及び内方にそれぞれ設けられたタグ地上子８からの情報受信順序に基づき進出方向を検出し、進出ブロックを確定する。或いは、編成先頭の在線位置及び車両長により後尾の位置情報を検出することでブロックの進出を検出する。すなわち、編成先頭の位置に編成長を加えた後尾の位置が、閉そく区間及び分岐区間を進出した位置となったときブロックからの進出を検出する。
【００２７】
＜手法２＞
手法２では、タグ地上子８及びＲＦＩＤリーダと速度発電機６５の速度パルスとによる積算距離情報を用いて位置検知を行なう。
まず、＜手法１＞と同様に、編成先頭の車上アンテナ５２で、システム境界の外方に設置したプリセット用タグ地上子８の情報を受信し、位置情報を特定する。次に、編成先頭の位置が信号現示位置・分岐区間に相当する位置の内方となったとき、その区間への進入を検出する。編成先頭の位置に編成長を加えた後尾の位置が、閉そく区間、及び分岐区間を進出した位置となったとき、その区間の進出を検出する。
【００２８】
次に、上述の位置検知システム１における車載非接触通信機器（ＲＦＩＤリーダ５１，５３及びアンテナ５２，５４）の故障を検知する機能について説明する。
なお、以下の機能は、車上制御装置６１の制御部（ＣＰＵ等）にて実行可能なプログラムの形態で記述され、ＲＯＭ等の記憶部に格納されて実現される。または、以下の機能を備えた論理回路の形態で実現され、車上制御装置６１に塔載されるものとしてもよい。
【００２９】
車上制御装置６１は、車両走行中に、当該車両５０の先頭及び後尾に設けられたＲＦＩＤリーダ５１，５３及びアンテナ５２，５４から各タグ地上子８１，８２、８３，８４との通信情報を順次取得する。ＲＦＩＤリーダ５１，５３は、タグ地上子８との通信を行った際に受信した情報を車上制御装置６１に順次送信するが、タグ地上子８との通信が行われない限りは車上制御装置６１に何も送信しない。そのため、タグ地上子８を通過する地点でいずれか一方の非接触通信機器（ＲＦＩＤリーダ５１，５３及びアンテナ５２，５４）の異常等によりＲＦＩＤリーダ５１，５３がタグ地上子８１，８２、８３，８４の情報を受信しなければ、そのまま看過されてしまい、車上制御装置６１は通信エラーが起きたこと自体も認識できない状況となる。
【００３０】
そこで、車上制御装置６１は、先頭及び後尾のＲＦＩＤリーダ５１，５３及びアンテナ５２，５４にてタグ地上子８からの情報を受信しているか相互に診断する。すなわち、車上制御装置６１は、先頭及び後尾のＲＦＩＤリーダ５１，５３のうちいずれか一方における情報受信を検知し、その検知時期を基準として、他方のＲＦＩＤリーダ５１，５３における情報受信時期を特定する。特定した時期に他方の非接触通信装置においてタグ地上子との通信が行われたか否かを判定する。図１、図３に示すように、先頭側の通信を検知した場合は、自車両の走行距離（速度発電機６５の速度パルス）を監視し、走行距離が先頭及び後尾のＲＦＩＤリーダ５１，５３のアンテナ５２，５４の間の距離（以下、アンテナ間距離）となったときを、後尾側の通信時として特定し、特定されたタイミングで後尾側がタグ地上子８と通信を行うか否かを判定する。
また、図５に示すように、後尾側の通信を検知した場合は、アンテナ間距離を走行するのに要した時間だけさかのぼったときを先頭側の通信時として特定できる。
【００３１】
図４のフローチャートに従って、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３の故障診断について説明する。
車上制御装置６１は、図１に示すように、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１におけるタグ地上子８２の受信後、アンテナ間距離を走行した後に後尾側ＲＦＩＤリーダ５３にて当該タグ地上子８２との通信が行われるか否かを監視することにより、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３が正常に動作しているか否かを判定する。
【００３２】
先頭側のＲＦＩＤリーダ５１にて、例えばタグ地上子８２の情報を受信すると（ステップＳ１０１）、車上制御装置６１は後尾側ＲＦＩＤリーダ５３の通信状況を監視する。また、車上制御装置６１は、速度発電機６５からの出力信号（速度パルス）を利用して先頭側ＲＦＩＤリーダ５１における情報受信時からの走行距離を監視する（ステップＳ１０２）。
そして、車上制御装置６１は、車両５がアンテナ間距離またはその許容誤差範囲を走行したときに（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３にて、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１にて受信したタグ地上子８２の情報と対応する情報（タグ地上子８２の情報）を受信したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。後尾側ＲＦＩＤリーダ５３においてタグ地上子８２の情報を受信した場合は（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、正常と診断し（ステップＳ１０５）、処理を終了する。
【００３３】
一方、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３においてタグ地上子８２の情報を受信していない場合は（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３が故障していると診断する（ステップＳ１０５）。車上制御装置６１は、判定結果に応じた処理を実行する。例えば車上制御装置６１は、非接触通信機器のエラーを通知したり、無線ＬＡＮ６３を用いて後尾側ＲＦＩＤリーダ５３が故障していることを地上制御装置へ通知したり、列車制御パターン（ブレーキパターン等）を安全側制御パターンへ切り替えたりする。
【００３４】
上述の後尾側ＲＦＩＤリーダ５３の通信診断を行なうことにより、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１の通信が正常に行われている場合に、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３の通信診断を行なうことが可能となり、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３の故障を検知できる。その結果、従来のように、検知ループ等の故障診断用の新たな設備を設けなくても、既存の設備で故障を検知でき、低コストで列車の運行の安全性を確保できる。
【００３５】
また、例えば、図５に示すように、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３にてタグ地上子８の情報を受信した際に、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１の通信履歴を照査して、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１の故障を診断してもよい。
車上制御装置６１は、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１とタグ地上子８との通信情報を取得して、通信履歴を順次記録しておく。
図６は、車上制御装置６１の記憶部に順次蓄積して記録される通信履歴情報７の一例である。図６に示すように、通信履歴情報７は、例えば、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１または後尾側ＲＦＩＤリーダ５３にてタグ地上子８から受信した情報（ここでは、タグ識別情報と、地点情報）を、受信時刻及びＲＦＩＤリーダ５１の識別情報（例えば、先頭または後尾の別等。各ＲＦＩＤリーダのＩＤでもよい）と対応付けて記憶している。受信時刻は、各ＲＦＩＤリーダが地上子との通信時に付与した時刻としてもよいし、車上制御装置６１が各ＲＦＩＤリーダから通信情報を取得した際に付与した時刻としてもよい。なお、図６では先頭側及び後尾側の通信履歴を混在させる例を示しているが、分けて管理してもよい。
【００３６】
図６の例では、時刻「７：３０：００」に先頭側ＲＦＩＤリーダ５１でタグ地上子８１の情報を受信し、時刻「７：３０：０３」に先頭側ＲＦＩＤリーダ５１でタグ地上子８２の情報を受信し、時刻「７：３０：１０」に後尾側ＲＦＩＤリーダ５３でタグ地上子８１の情報を受信し、時刻「７：３０：１３」に後尾側ＲＦＩＤリーダ５３でタグ地上子８２の情報を受信しており、これらの情報が受信履歴として記録されている。
【００３７】
なお、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１がタグ地上子８との通信を行なっていなければ通信履歴は記録されない。
後尾側ＲＦＩＤリーダ５３においてタグ地上子８２の情報を受信した際、車上制御装置６１は通信履歴情報７を照査する。そして、アンテナ間距離を走行するのに要する時間だけ遡った時点に先頭側ＲＦＩＤリーダ５１の当該タグ地上子８２との通信履歴があるか否かを判定する。対応する通信履歴があれば、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１も正常に動作していると判定する。
【００３８】
図７のフローチャートを参照して先頭側ＲＦＩＤリーダ５１の故障診断の流れを説明する。
車上制御装置６１は、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１または後尾側ＲＦＩＤリーダ５３から通信情報（地上子からの受信情報）を取得すると、その通信情報とともに通信時刻とＲＦＩＤリーダ５１（５３）の識別情報を通信履歴として順次記録している（ステップＳ２０１、ステップＳ２０２）。
【００３９】
車上制御装置６１は、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３から通信情報を取得すると（ステップＳ２０３）、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１の通信履歴を照査する（ステップＳ２０４）。そして、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３にて情報を受信した時点からアンテナ間距離を走行する時間またはその許容誤差範囲だけさかのぼった時点に、対応する先頭側ＲＦＩＤリーダ５１の通信履歴があるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。
アンテナ間距離を走行する時間は、速度発電機６５にて計測している速度パルスとアンテナ間距離とから算出できる。例えば、後尾側受信時の走行速度値でアンテナ間距離を除算すれば、車両が先頭側アンテナから後尾側アンテナまでを走行した時間（アンテナ間走行時間）が算出できる。車上制御装置６１は、算出したアンテナ間走行時間だけ後尾側での情報受信時からさかのぼった時刻かその許容誤差範囲の時刻での通信履歴を照査する。
【００４０】
後尾側受信時からアンテナ間走行時間を遡った時刻の許容誤差範囲内に、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１の対応する地上子との通信履歴があれば（ステップＳ２０５；Ｙｅｓ）、正常と診断し（ステップＳ２０６）、処理を終了する。
一方、後尾側受信時からアンテナ間走行時間を遡った時刻の前後の許容誤差範囲内に、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１の対応する地上子との通信履歴がない場合は（ステップＳ２０５；Ｎｏ）、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１が故障していると診断する（ステップＳ１０５）。車上制御装置６１は、判定結果に応じた処理を実行する。例えば車上制御装置６１は、無線ＬＡＮ６３を用いて後尾側ＲＦＩＤリーダ５３の故障の旨を地上制御装置へ通知したり、列車制御パターンを安全側制御パターンへ切り替えたりする。
【００４１】
以上説明したように、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３の通信が正常に行われている場合は、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１の通信履歴７を照査することにより、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１の通信診断を行なうことが可能となり、先頭側ＲＦＩＤリーダ５１の故障を検知できる。その結果、従来のように、検知ループ等の故障診断用の新たな設備を設けなくても、既存の設備で故障を検知でき、低コストで列車の運行の安全性を確保できる。
【００４２】
なお、車上制御装置６１は、後尾側ＲＦＩＤリーダ５３の通信診断(図４）及び先頭側ＲＦＩＤリーダ５１の通信診断（図７）を互いに行なうことが望ましいが、いずれか一方のみを実行するものとしてもよい。
【００４３】
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る故障検知方法等の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００４４】
１・・・・・位置検知システム
５・・・・・列車
５０・・・・・車上装置
５１・・・・・先頭側ＲＦＩＤリーダ
５２・・・・・先頭側アンテナ
５３・・・・・後尾側ＲＦＩＤリーダ
５４・・・・・後尾側アンテナ
５５・・・・・車輪
６１・・・・・車上制御装置
６２・・・・・車両データベース
６３・・・・・ＧＰＳ装置
６４・・・・・無線ＬＡＮ装置
６５・・・・・速度発電機
７・・・・・・通信履歴情報
８１，８２，８３，８４、８・・・・タグ地上子
９・・・・・・・・レール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の先頭及び後尾に搭載される非接触通信機器と、地上に設置され地点情報を保持する地上子との間で非接触通信を行なうことにより車上で車両の走行位置を検知する位置検知システムにおける前記非接触通信機器の故障検知方法であって、
車両の先頭及び後尾のいずれか一方の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知する通信検知ステップと、
前記通信検知ステップにおける通信検知時を基準に、車両が先頭及び後尾の非接触通信機器のアンテナ間の距離だけ走行した時、または該アンテナ間の距離を走行するのに要する時間だけ前記基準からさかのぼった時における、他方の非接触通信機器の通信状況を確認する確認ステップと、
前記確認ステップにより確認した他方の非接触通信機器の通信状況に基づき他方の非接触通信機器が故障であるか否かを判定する故障判定ステップと、
を含むことを特徴とする非接触通信機器の故障検知方法。
【請求項２】
前記通信検知ステップにおいて、先頭の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した場合は、
前記確認ステップにおいて、前記基準時から前記後尾の非接触通信装置における前記地上子との通信状況の監視を開始するとともに、車両の走行距離の監視を開始し、
前記故障判定ステップにおいて、
当該走行距離が前記アンテナ間の距離またはその許容誤差範囲となる時期に、後尾の非接触通信機器にて前記地上子との通信が行われたか否かを判定し、該当する時期に後尾の非接触通信機器において前記地上子との通信が行われない場合は、後尾の非接触通信機器が故障であると判定し、故障検知情報を出力することを特徴とする請求項１に記載の非接触通信機器の故障検知方法。
【請求項３】
前記通信検知ステップにおいて、車両の先頭及び後尾のいずれか一方の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した際に、通信履歴を記録する通信履歴記録ステップを更に備え、
前記通信検知ステップにおいて、後尾の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した場合は、
前記確認ステップにおいて、先頭の非接触通信機器の通信履歴を照査し、
前記故障判定ステップにおいて、当該車両が前記アンテナ間の距離を走行する時間だけ遡った時期またはその許容誤差範囲内に前記先頭の非接触通信装置における前記地上子との通信履歴が記録されているか否かを判定し、該当する通信履歴がない場合は、先頭の非接触通信機器が故障したと判定し、故障検知情報を出力することを特徴とする請求項１に記載の非接触通信機器の故障検知方法。
【請求項４】
車両の先頭及び後尾に搭載される非接触通信機器と、地上に設置され地点情報を保持する地上子との間で非接触通信を行なうことにより車上で車両の走行位置を検知する位置検知システムにおける前記非接触通信機器の故障検知装置であって、
車両の走行距離を検出する走行距離検出手段と、
車両の先頭及び後尾のいずれか一方の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知する通信検知手段と、
前記通信検知手段における通信検知時を基準に、車両が先頭及び後尾の非接触通信機器のアンテナ間の距離だけ走行した時、または該アンテナ間の距離を走行するのに要する時間だけ前記基準からさかのぼった時における、他方の非接触通信機器の通信状況を確認する確認手段と、
前記確認手段により確認した他方の非接触通信機器の通信状況に基づき他方の非接触通信機器が故障であるか否かを判定する故障判定手段と、
を備えることを特徴とする非接触通信機器の故障検知装置。
【請求項５】
前記通信検知手段が、先頭の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した場合は、
前記確認手段は、前記基準時から前記後尾の非接触通信装置における前記地上子との通信状況の監視を開始するとともに、前記走行距離検出手段により計測される車両の走行距離の監視を開始し、
前記故障判定手段は、
当該走行距離が前記アンテナ間の距離またはその許容誤差範囲となる時期に、後尾の非接触通信機器にて前記地上子との通信が行われたか否かを判定し、該当する時期に後尾の非接触通信機器において前記地上子との通信が行われない場合は、後尾の非接触通信機器が故障であると判定し、故障検知情報を出力することを特徴とする請求項４に記載の非接触通信機器の故障検知装置。
【請求項６】
前記通信検知手段が車両の先頭及び後尾のいずれか一方の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した際に、通信履歴を記録する通信履歴記録手段を更に備え、
前記通信検知手段が、後尾の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した場合は、
前記確認手段は、先頭の非接触通信機器の通信履歴を照査し、
前記故障判定手段は、当該車両が前記アンテナ間の距離を走行する時間だけ遡った時期またはその許容誤差範囲内に前記先頭の非接触通信装置における前記地上子との通信履歴が記録されているか否かを判定し、該当する通信履歴がない場合は、先頭の非接触通信機器が故障したと判定し、故障検知情報を出力することを特徴とする請求項４に記載の非接触通信機器の故障検知装置。
【請求項１】
車両の先頭及び後尾に搭載される非接触通信機器と、地上に設置され地点情報を保持する地上子との間で非接触通信を行なうことにより車上で車両の走行位置を検知する位置検知システムにおける前記非接触通信機器の故障検知方法であって、
車両の先頭及び後尾のいずれか一方の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知する通信検知ステップと、
前記通信検知ステップにおける通信検知時を基準に、車両が先頭及び後尾の非接触通信機器のアンテナ間の距離だけ走行した時、または該アンテナ間の距離を走行するのに要する時間だけ前記基準からさかのぼった時における、他方の非接触通信機器の通信状況を確認する確認ステップと、
前記確認ステップにより確認した他方の非接触通信機器の通信状況に基づき他方の非接触通信機器が故障であるか否かを判定する故障判定ステップと、
を含むことを特徴とする非接触通信機器の故障検知方法。
【請求項２】
前記通信検知ステップにおいて、先頭の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した場合は、
前記確認ステップにおいて、前記基準時から前記後尾の非接触通信装置における前記地上子との通信状況の監視を開始するとともに、車両の走行距離の監視を開始し、
前記故障判定ステップにおいて、
当該走行距離が前記アンテナ間の距離またはその許容誤差範囲となる時期に、後尾の非接触通信機器にて前記地上子との通信が行われたか否かを判定し、該当する時期に後尾の非接触通信機器において前記地上子との通信が行われない場合は、後尾の非接触通信機器が故障であると判定し、故障検知情報を出力することを特徴とする請求項１に記載の非接触通信機器の故障検知方法。
【請求項３】
前記通信検知ステップにおいて、車両の先頭及び後尾のいずれか一方の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した際に、通信履歴を記録する通信履歴記録ステップを更に備え、
前記通信検知ステップにおいて、後尾の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した場合は、
前記確認ステップにおいて、先頭の非接触通信機器の通信履歴を照査し、
前記故障判定ステップにおいて、当該車両が前記アンテナ間の距離を走行する時間だけ遡った時期またはその許容誤差範囲内に前記先頭の非接触通信装置における前記地上子との通信履歴が記録されているか否かを判定し、該当する通信履歴がない場合は、先頭の非接触通信機器が故障したと判定し、故障検知情報を出力することを特徴とする請求項１に記載の非接触通信機器の故障検知方法。
【請求項４】
車両の先頭及び後尾に搭載される非接触通信機器と、地上に設置され地点情報を保持する地上子との間で非接触通信を行なうことにより車上で車両の走行位置を検知する位置検知システムにおける前記非接触通信機器の故障検知装置であって、
車両の走行距離を検出する走行距離検出手段と、
車両の先頭及び後尾のいずれか一方の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知する通信検知手段と、
前記通信検知手段における通信検知時を基準に、車両が先頭及び後尾の非接触通信機器のアンテナ間の距離だけ走行した時、または該アンテナ間の距離を走行するのに要する時間だけ前記基準からさかのぼった時における、他方の非接触通信機器の通信状況を確認する確認手段と、
前記確認手段により確認した他方の非接触通信機器の通信状況に基づき他方の非接触通信機器が故障であるか否かを判定する故障判定手段と、
を備えることを特徴とする非接触通信機器の故障検知装置。
【請求項５】
前記通信検知手段が、先頭の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した場合は、
前記確認手段は、前記基準時から前記後尾の非接触通信装置における前記地上子との通信状況の監視を開始するとともに、前記走行距離検出手段により計測される車両の走行距離の監視を開始し、
前記故障判定手段は、
当該走行距離が前記アンテナ間の距離またはその許容誤差範囲となる時期に、後尾の非接触通信機器にて前記地上子との通信が行われたか否かを判定し、該当する時期に後尾の非接触通信機器において前記地上子との通信が行われない場合は、後尾の非接触通信機器が故障であると判定し、故障検知情報を出力することを特徴とする請求項４に記載の非接触通信機器の故障検知装置。
【請求項６】
前記通信検知手段が車両の先頭及び後尾のいずれか一方の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した際に、通信履歴を記録する通信履歴記録手段を更に備え、
前記通信検知手段が、後尾の非接触通信機器と前記地上子との通信を検知した場合は、
前記確認手段は、先頭の非接触通信機器の通信履歴を照査し、
前記故障判定手段は、当該車両が前記アンテナ間の距離を走行する時間だけ遡った時期またはその許容誤差範囲内に前記先頭の非接触通信装置における前記地上子との通信履歴が記録されているか否かを判定し、該当する通信履歴がない場合は、先頭の非接触通信機器が故障したと判定し、故障検知情報を出力することを特徴とする請求項４に記載の非接触通信機器の故障検知装置。
【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２０１１−１８３９３７（Ｐ２０１１−１８３９３７Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５１３２６（Ｐ２０１０−５１３２６）
【出願日】平成２２年３月９日（２０１０．３．９）
【出願人】（０００１７３７８４）公益財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月９日（２０１０．３．９）
【出願人】（０００１７３７８４）公益財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【Ｆターム（参考）】
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