JP2003079011A - 車上装置 - Google Patents

車上装置

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JP2003079011A JP2001263006A JP2001263006A JP2003079011A JP 2003079011 A JP2003079011 A JP 2003079011A JP 2001263006 A JP2001263006 A JP 2001263006A JP 2001263006 A JP2001263006 A JP 2001263006A JP 2003079011 A JP2003079011 A JP 2003079011A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】自動列車運転装置としての機能と自動列車制御
装置としての機能とを少ない設置スペースで果たすこと
のできる車上装置を提供する。 【解決手段】自動列車制御装置としての機能を果たすA
TC処理と自動列車運転装置としての機能を果たすAT
O処理とをATC/ATO制御部110によって同一の
CPUで行う。この際、CPUがATC処理を実行した
後の空き時間にATO処理を同じCPUに実行させ、A
TC処理とATO処理との機能および制御論理を独立さ
せ、ATC処理で用いる変数とATO処理で用いる変数
とを独立にし、ATC処理で前記ATO処理の処理結果
を参照しない構成とした。これによりATCとしての安
全性を損なうことなくATO機能との一体化がなされ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、安全性を確保しつ
つ、列車の加速制御、定速度運転制御、ブレーキ制御、
定位置停止制御等を自動で行うための車上装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】無人運転やワンマン運転を可能とするた
めに列車を自動運転する装置として、自動列車運転装置
(ATO…Automatic Train Operation)がある。この
装置は、列車の位置により予め決められた運転パターン
に従い、加速制御、定速度運転制御、ブレーキ制御、定
位置停止制御等を行うものである。
【0003】かかる自動列車運転装置を用いて列車の自
動運転を行う場合には、安全性向上のため、通常、自動
列車制御装置(ATC…Automatic Train Control)を
同時に車上に設備するようになっている。自動列車制御
装置は、列車が先行列車との間隔や進路の条件等によっ
て決定される制限速度を超えると、自動的にブレーキを
作動させて減速制御する装置である。
【0004】自動列車運転装置と自動列車制御装置とは
互いに目的や機能が異なるため、それぞれ独立した装置
として構成され、車上にはこれら2つの装置が搭載され
ていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来は、自動列車運転
装置と自動列車制御装置の2つの装置を別々に車上に搭
載していたので、必要な設置スペースが大きくなるとと
もに、装置間の配線も複雑になっていた。特に、一般の
鉄道車両と比較して小型である新交通車両では、床下の
機器設置スペースが制約されているため機器を室内に設
置せざるを得ない場合が多く、機器の小型化が切望され
ていた。
【0006】本発明は、このような従来の技術が有する
問題点に着目してなされたもので、少ない設置スペース
で自動列車運転装置としての機能と自動列車制御装置と
しての機能とを果たすことのできる車上装置を提供する
ことを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めの本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存
する。 [1]自動で列車の運転制御を行う車上装置において、
自動列車制御装置としての機能と自動列車運転装置とし
ての機能とを有することを特徴とする車上装置。
【0008】[2]自動列車制御装置としての機能を果
たすATC処理と自動列車運転装置としての機能を果た
すATO処理とを同一のCPUで行うとともに、前記C
PUが前記ATC処理を実行した後の空き時間に前記A
TO処理を前記CPUに実行させ、前記ATC処理と前
記ATO処理との機能および制御論理を独立させたこと
を特徴とする[1]に記載の車上装置。
【0009】[3]前記ATC処理で用いる変数とAT
O処理で用いる変数とを独立にし、前記ATC処理で前
記ATO処理の処理結果を参照しない構成としたことを
特徴とする[2]に記載の車上装置。
【0010】[4]前記ATC処理用のプログラムの後
に前記ATO処理用のプログラムが実行されるように構
成した一連のプログラムを、単一の一定周期割込が発生
するごとにCPUに実行させることを特徴とする[2]
または[3]に記載の車上装置。
【0011】[5]自動列車制御装置としての機能で使
用するハードウェアの故障が検知されたとき、自動列車
運転装置としての機能も停止させるものとすることを特
徴とする[1]から[4]の何れかに記載の車上装置。
【0012】[6]自動列車制御装置としての機能に係
わる入出力信号の履歴と自動列車運転装置としての機能
に係わる入出力信号の履歴とを共通の動作記録部に記録
したことを特徴とする[1]から[5]の何れかに記載
の車上装置。
【0013】前記本発明は次のように作用する。車上装
置は、自動列車制御装置としての機能と自動列車運転装
置としての機能を1つの装置で果たすので、これらを独
立した装置とする場合に比べて、省スペース化、低価格
化および配線の簡略化を図ることができる。
【0014】一体化において、自動列車制御装置として
の機能を果たすATC処理と自動列車運転装置としての
機能を果たすATO処理とを同一のCPU(中央処理装
置)で行うようにし、かつこのCPUがATC処理を実
行した後の空き時間にATO処理を実行するようにす
る。またATC処理とATO処理との機能および制御論
理を独立させ、ATC処理で用いる変数とATO処理で
用いる変数とを独立にし、ATC処理でATO処理の処
理結果を参照しないように構成する。このように、自動
列車運転装置としての機能の独立性を確保することで、
安全性を損なわずにCPUの共通化を図ることができ
る。
【0015】ATC処理用のプログラムの後にATO処
理用のプログラムが実行されるように構成した一連のプ
ログラムを、単一の一定周期割込が発生するごとにCP
Uに実行させるものでは、ATCとATOの2つの機能
を簡単なプログラム構造で統合することができ、安全性
の検証や機能検証を容易に行うことが可能になる。
【0016】自動列車制御装置としての機能で使用する
ハードウェアの故障が検知されたとき、自動列車運転装
置としての機能も停止させるものとするものでは、高い
安全性を確保することができる。
【0017】このほか、自動列車制御装置としての機能
に係わる入出力信号の履歴と自動列車運転装置としての
機能に係わる入出力信号の履歴とを共通の動作記録部に
記録するものでは、装置のさらなる小型化と低価格化を
図ることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の一実
施の形態を説明する。各図は、本発明の一実施の形態を
示している。図1に示すように、新交通システムなどに
用いる車両10には、本実施の形態にかかる車上装置と
してのATC/ATO制御装置100と、ATO送受信
装置20と、ATCアンテナ30と、ATOアンテナ4
0と、速度発電機50とが搭載されている。
【0019】ATCアンテナ30は、床下等に設置さ
れ、図示省略の地上装置からレール等の伝送路に流した
ATC信号を受信するものである。ATC信号は、制限
速度等を表したものである。ATOアンテナ40は、間
隔をあけて地上に配置された図示省略のATO地上子か
ら列車制御のための情報を受信するためのアンテナであ
り、床下等に設置される。速度発電機50は、車両10
の車軸に連動して回転し、その回転数に応じた数のパル
ス信号を出力するものである。
【0020】ATC/ATO制御装置100は、図5に
示す従来の装置構成のうち、ATC制御装置501とA
TO制御装置502の機能を同一CPU化・ハードウェ
アの共通化により一体化したATC/ATO制御部11
0と、図2のATC受信装置503に相当するATC受
信部120とを有している。
【0021】より詳細には、図2に示すように、ATC
/ATO制御装置100は、ATC/ATO制御部11
0、ATC受信部120のほか、信号判別部130と、
車両制御出力部140と、動作記録部150とを備えて
いる。ATC受信部120は、2重系で構成され、AT
Cアンテナ30を介してATC信号を受信し復調するも
のである。信号判別部130は、ATC受信部120か
ら出力される信号を判別し、その結果の低位優先処理を
行い、ATC/ATO制御部110と図示省略の車内信
号機に出力する。
【0022】また信号判別部130は、駅停止中には、
ドア開方向保安機能や車両の前後進切換機能を果たす。
ドア開方向保安機能は、ATC信号の1つである、車両
のドア開方向を示す信号を受信した場合に、車両のドア
開方向を制御する機能である。車両の前後進切換機能
は、ATC信号の1つである、車両の前後進切換を指令
する信号を受信した場合に、車両に前後進の切換を指令
する機能である。
【0023】ATC/ATO制御部110は、ATC信
号と速度発電機50からの速度とを比較し、速度がAT
C信号の制限速度を超えた場合にはブレーキ指令を出力
して制限速度以内に制御するATC機能と、車両の自動
運転(ATO)機能とを果たす部分である。ATO機能
としては、出発制御、定速走行制御、定位置停止制御、
勾配起動制御等がある。
【0024】このうち出発制御は、発車可能な状態(車
両のドアが閉まり、進路が開通し、車両が力行可能な条
件)の成立により、車両を出発させる制御である。定速
走行制御は、出発後、ATCによる制限速度を超えない
速度範囲で自動走行させる制御である。定位置停止制御
は、自動走行中に速度発電機50からの速度情報に基づ
いて計測している車両の走行位置をATO送受信装置2
0の受信した地点情報によって補正し、乗り心地を損な
わず滑らかに定位置停止させる制御である。
【0025】勾配起動制御は、車両が現在走行している
場所の勾配に応じて力行・ブレーキ制御を行うものであ
り、たとえば、上り勾配上で停止したときには、再出発
時に後退することを防ぐために勾配起動制御が行われ
る。現在位置の勾配等の情報は、車両が走行するすべて
の経路についての曲率や勾配等を記憶している車上のデ
ータベースから取得するようになっている。
【0026】車両制御出力部140は、ATC/ATO
制御部110で判断された演算結果(力行・ブレーキ指
令)を車両の駆動装置やブレーキ装置へ送出する機能を
果たすものである。
【0027】動作記録部150は、ATO制御状態(A
TC信号受信内容、地上子からの受信内容、力行・ブレ
ーキノッチ指令、定位置停止パターンなど)および車両
の状態(速度・非常ブレーキ状態など)を監視し、機器
の異常時または車両の異常時には、異常発生前後の合計
1分間の制御状態をICカードに記録するものである。
なお、モニタパソコンを接続することで、装置の稼動状
態をリアルタイムにパソコンの画面に表示されることが
可能になっている。
【0028】ATC/ATO制御部110は、ATC制
御装置にかかわる機能とATO制御装置にかかわる機能
の双方を果たすように構成されているが、本来ATC制
御装置とATO制御装置とは、互いに目的や性格の異な
る装置である。そこで、これらの機能を一体化するにあ
たって、ATC制御装置としての安全性が損なわれない
ように配慮してある。
【0029】入出力系統に関しては、ATC制御装置と
しての機能で使用する入出力と、ATO制御装置として
の機能で使用する入出力とを整理し、ATCとATOの
両方で使用している入力信号については、1つの端子か
ら入力する構成になっている。これにより、装置の小型
化が可能になるとともに、ぎ装配線が削減される。
【0030】次に、保安装置であるATCの機能を確保
するために、ATC制御装置としての機能を果たすソフ
トウェア(ATC処理)とATO制御装置としての機能
を果たすソフトウェア(ATO処理)とを分離し、かつ
ATO処理は、ATC処理の空き時間(CPUが利用さ
れていない時間)で実行するようになっている。さらに
ATC処理の機能や制御論理をATO処理とは完全に独
立させた構成としてある。ATC処理とATO処理で、
変数の共有は、原則として無くし、ATO処理がATC
処理の処理結果を参照する場合のみを許可した。以上に
より、本装置のソフトウェアは、ATC制御装置として
の機能とATO制御装置としての機能とが明確に分離さ
れて独立性を有し、保安装置としての役割や安全性を維
持するようになっている。
【0031】図3(b)は、本装置のソフトウェアの構
成を示したものである。ここでは、ATC制御装置とし
ての機能とATO制御装置としての機能の2つを一体化
するにあたって、並列処理の構造は採用せず、単一の定
期周期割込により一連のプログラムを順次直列に処理す
る、シングルスレッド構造を採用している。すなわち、
図3(a)に示すように、従来のATC制御装置および
ATO制御装置においても、単一の定期周期割込によっ
て一連のプログラムを順次実行する形態がとられてい
た。本装置では、一体化においてもこれを踏襲し、一連
のプログラムの中のATC処理の後にATO処理を追加
して、これらが直列に実行されるような構造をとってい
る。これにより、プログラム構造が複雑にならず、安全
性の検証や機能検証を的確に行うことが可能になってい
る。
【0032】またATC制御に関する機能は並列二重系
に、ATO制御に関する機能は待機二重系の構成になっ
ている。ATC制御とATO制御は、同一CPUシステ
ム内で動作するが、機能上はATCにかかわる部分とA
TOにかかわる部分とに分離されている。そのため故障
の内容もATCに関するものとATOに関するものの2
種類が存在する。
【0033】各系においては2つのCPUで同じ処理を
行わせ、それらの結果を照合しならがら処理を継続する
フェールセーフ構成になっている。そして、CPUの故
障照査などによるハードウェアの自己診断はATCに関
する機能とし、照査の結果、故障と判断した場合には他
系に切り換えるようになっている。
【0034】またATCの故障の内容には、ATCとA
TOの共有ハードウェア故障が含まれるため、ATCで
の故障が発生した場合にはATOについても故障が発生
したとして取り扱うようになっている。ATOに関する
機能では、ATOでのみ使用している入出力ハードウェ
アの故障照査を行う。ATOに関する機能における照査
の結果、入出力故障と判断された場合は、ATO故障と
してATOに関する出力を全て遮断した上で他系に切り
換えるが、ATCはそのまま制御を継続するように、ソ
フトウェアおよびハードウェアを構成してある。
【0035】図4は、上述の関係を示している。基板に
は一系用基板151と二系用基板152がある。各系に
おいて、ATCに関する機能を果たす処理においてハー
ドウェア異常等が検出されてATC正常リレー161が
復旧すると、ATO正常リレー162も同時に復旧する
構成になっている。一方、ATOに関する機能を果たす
処理において異常が検出された場合には、ATO正常リ
レー162は復旧するが、これに伴ってATC正常リレ
ー161が復旧することはない。
【0036】以上説明した実施の形態では、ATC受信
装置にかかわる部分(ATC受信処理)についてもAT
C/ATO制御装置100に取り込んで一体化したが、
必ずしもこれを含めて一体化しなくてもよい。逆にAT
O送受信装置にかかわる機能をさらに含むように一体化
してもよい。
【0037】
【発明の効果】本発明にかかる車上装置によれば、自動
列車制御装置としての機能と自動列車運転装置としての
機能を1つの装置で果たすように一体化したので、これ
らを独立した装置とする場合に比べて、省スペース化と
低価格化と配線の簡略化を図ることができる。
【0038】また一体化において、自動列車制御装置と
しての機能を果たすATC処理と自動列車運転装置とし
ての機能を果たすATO処理とを同一のCPUで行うよ
うにし、このCPUがATC処理を実行した後の空き時
間にATO処理を実行するようにし、ATC処理とAT
O処理との機能および制御論理を独立させ、ATC処理
で用いる変数とATO処理で用いる変数とを独立にし、
ATC処理でATO処理の処理結果を参照しないように
構成したものでは、安全性を損なわずにCPUを共通化
することができる。
【0039】ATC処理用のプログラムの後にATO処
理用のプログラムが実行されるように構成した一連のプ
ログラムを、単一の一定周期割込が発生するごとにCP
Uに実行させるものでは、ATCとATOの2つの機能
を簡単なプログラム構造で統合することができ、安全性
の検証や機能検証を容易に行うことが可能になる。
【0040】自動列車制御装置としての機能で使用する
ハードウェアの故障が検知されたとき、自動列車運転装
置としての機能も停止させるものとするものでは、高い
安全性を確保することができる。
【0041】自動列車制御装置としての機能に係わる入
出力信号の履歴と自動列車運転装置としての機能に係わ
る入出力信号の履歴とを共通の動作記録部に記録するも
のでは、装置のさらなる小型化と低価格化を図ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る車上装置を示す概略
構成図である。
【図2】本発明の実施の形態に係るATC/ATO制御
部の機能構成を示す説明図である。
【図3】本発明の実施の形態に係るATC/ATO制御
部のソフトウェア構成を示す流れ図である。
【図4】本発明の実施の形態に係るATC/ATO制御
部等の故障に対する健全性を示す説明図である。
【図5】従来の車上装置の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
10…車両 20…ATO送受信装置 30…ATCアンテナ 40…ATOアンテナ 50…速度発電機 100…ATC/ATO制御装置 110…ATC/ATO制御部 120…ATC受信部 130…信号判別部 140…車両制御出力部 150…動作記録部 151…一系用基板 152…二系用基板 161…ATC正常リレー 162…ATO正常リレー 501…ATC制御装置 502…ATO制御装置 503…ATC受信装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 宣裕 神奈川県横浜市鶴見区平安町二丁目29番地 の1 株式会社京三製作所内 (72)発明者 斎藤 禎一 神奈川県横浜市鶴見区平安町二丁目29番地 の1 株式会社京三製作所内 (72)発明者 渡邉 順一 神奈川県横浜市鶴見区平安町二丁目29番地 の1 株式会社京三製作所内 Fターム(参考) 5H115 PG01 SE03 SF01 SF21 5H161 AA01 BB03 BB06 CC02 DD03 DD21 EE01 EE07

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】自動で列車の運転制御を行う車上装置にお
    いて、 自動列車制御装置としての機能と自動列車運転装置とし
    ての機能とを有することを特徴とする車上装置。
  2. 【請求項2】自動列車制御装置としての機能を果たすA
    TC処理と自動列車運転装置としての機能を果たすAT
    O処理とを同一のCPUで行うとともに、 前記CPUが前記ATC処理を実行した後の空き時間に
    前記ATO処理を前記CPUに実行させ、 前記ATC処理と前記ATO処理との機能および制御論
    理を独立させたことを特徴とする請求項1に記載の車上
    装置。
  3. 【請求項3】前記ATC処理で用いる変数とATO処理
    で用いる変数とを独立にし、 前記ATC処理で前記ATO処理の処理結果を参照しな
    い構成としたことを特徴とする請求項2に記載の車上装
    置。
  4. 【請求項4】前記ATC処理用のプログラムの後に前記
    ATO処理用のプログラムが実行されるように構成した
    一連のプログラムを、単一の一定周期割込が発生するご
    とにCPUに実行させることを特徴とする請求項2また
    は3に記載の車上装置。
  5. 【請求項5】自動列車制御装置としての機能で使用する
    ハードウェアの故障が検知されたとき、自動列車運転装
    置としての機能も停止させるものとすることを特徴とす
    る請求項1から4の何れかに記載の車上装置。
  6. 【請求項6】自動列車制御装置としての機能に係わる入
    出力信号の履歴と自動列車運転装置としての機能に係わ
    る入出力信号の履歴とを共通の動作記録部に記録したこ
    とを特徴とする請求項1から5の何れかに記載の車上装
    置。
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