JP2004352003A - 列車位置検知システム - Google Patents
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Abstract
【課題】軌道周りや沿線に特別の装置を設置することなく列車の軌道上の位置を特定することができる列車位置検知システムを提供する。
【解決手段】第三軌条方式により電流が供給される列車の軌道上の位置を検知するシステムであって、軌道の沿線に設置され、自局の識別情報を含んだ無線データを通信する沿線情報通信装置１と、列車上に設置され、沿線情報通信装置からの無線データを受信してその間の距離を計測し、第三軌条方式による給電レールからの電流の受電を検知し、電流受電のサイドを判定して集電サイド情報を生成し、当該列車の識別情報と共に無線データとして通信する列車情報通信装置２′と、軌道の沿線に設置され、沿線情報通信装置及び列車情報通信装置からの無線データを受信し、第三軌条方式による給電レールの位置及び設置サイドの情報を用いて軌道上の列車位置を計測する列車位置検知装置３とを備えたものである。
【選択図】 図１
【解決手段】第三軌条方式により電流が供給される列車の軌道上の位置を検知するシステムであって、軌道の沿線に設置され、自局の識別情報を含んだ無線データを通信する沿線情報通信装置１と、列車上に設置され、沿線情報通信装置からの無線データを受信してその間の距離を計測し、第三軌条方式による給電レールからの電流の受電を検知し、電流受電のサイドを判定して集電サイド情報を生成し、当該列車の識別情報と共に無線データとして通信する列車情報通信装置２′と、軌道の沿線に設置され、沿線情報通信装置及び列車情報通信装置からの無線データを受信し、第三軌条方式による給電レールの位置及び設置サイドの情報を用いて軌道上の列車位置を計測する列車位置検知装置３とを備えたものである。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軌道の側方に設置された給電レールにより電流を供給する第三軌条方式によって電流が供給される列車の軌道上の位置を検知する列車位置検知システムに関し、詳しくは、軌道周りや沿線に特別の装置を設置することなく列車の軌道上の位置を特定することができる列車位置検知システムに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、列車の軌道上の位置を検知する列車位置検知システムとしては、無線伝送遅延時間に基づいて距離を測定して列車の軌道上の位置を特定するものがあった。このような従来の列車位置検知システムは、図９に示すように、自局の識別情報を含んだ無線データを通信する沿線無線局４と、この沿線無線局４から無線データを送信するアンテナ５とを有し軌道の沿線に設置された沿線情報通信装置１と；この沿線情報通信装置１からの無線データを受信してその間の距離を計測すると共に当該列車の識別情報と共に無線データとして送信する車上無線局６と、この車上無線局６と外部との間で無線データを送受信するアンテナ７とを有し列車上に設置された列車情報通信装置２と；上記沿線情報通信装置１及び列車情報通信装置２からの無線データを受信するアンテナ８と、このアンテナ８で受信した無線データにより軌道上の列車の情報及び沿線情報を取得する沿線無線局９と、列車情報及び沿線情報を格納したデータベース１０と、このデータベース１０内の各種の情報及び上記沿線無線局９からの情報を用いて軌道上の列車位置を計算する位置計算部１１とを有し軌道の沿線に設置された列車位置検知装置３とを備えて成る。
【０００３】
図１０は、図９に示す列車位置検知システムの軌道Ａの沿線における配置を示す説明図である。軌道Ａ上を列車Ｔが走行し、適宜の間隔で沿線情報通信装置１が複数個設置されており、いま二つの沿線情報通信装置１の沿線無線局４ａ，４ｂ間を列車Ｔが走行しているとする。各沿線無線局４ａ，４ｂと車上無線局６との間では無線データ通信が行われ、車上無線局６は、それと同時に無線伝送遅延時間を計測して、車上無線局６のアンテナ７と各沿線無線局４ａ，４ｂのアンテナ５ａ，５ｂとの間の距離を計測する。このとき、図１０（ｂ）に示すように、車上無線局６のアンテナ７と一方の沿線無線局４ａのアンテナ５ａとの間の距離をＲ１とし、他方の沿線無線局４ｂのアンテナ５ｂとの間の距離をＲ２とする。
【０００４】
そして、上記のように計測されたアンテナ間の距離Ｒ１，Ｒ２は、それぞれの無線局６，４ａ，４ｂのＩＤ番号で識別できる情報として、無線データ通信によって列車位置検知装置３内の沿線無線局９に収集される。この列車位置検知装置３の位置計算部１１は、上記沿線無線局９で取得した各無線局のＩＤ番号をキーにしてデータベース１０内の各種の情報を参照し、上記計測されたアンテナ間の距離Ｒ１，Ｒ２のデータを用いて列車Ｔの位置を計算する。この場合、上記データベース１０には、列車Ｔの位置と予め計測しておいた各沿線無線局４ａ，４ｂからの距離が格納されており、位置計算部１１は、距離の計測誤差を補正しながら列車Ｔの位置を特定するようになっている。
【０００５】
図１１は、図９に示す列車位置検知システムを、軌道が２本ある複線軌道Ａ，Ｂに適用した場合の距離の計測を示す説明図である。図１０及び図１１で計測される無線伝送遅延時間には誤差を含み、複線軌道Ａ又はＢを走行する列車Ｔのアンテナ７の位置と考えられる領域は、沿線無線局４ａのアンテナ５ａを中心とする半径Ｒ１の円と、他の沿線無線局４ｂのアンテナ５ｂを中心とする半径Ｒ２の円とが交わる点Ｃ，Ｄを含む細長い長円Ｅの領域となる場合がある。このとき、その距離計測の誤差が、並行した複線軌道Ａ，Ｂの間隔Ｗと同じ位の大きさ又はそれより大きくなることがある。この場合は、各沿線無線局４ａ，４ｂからの距離Ｒ１，Ｒ２の計測だけでは、列車Ｔが軌道Ａ又はＢのどちらに在線しているかの判別が不確実となる。
【０００６】
なお、図９に示すと同様の列車位置検知システムが特許文献１に記載されている。
【０００７】
【特許文献１】
特許第２７３８４６４号公報（第４頁、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の列車位置検知システムにおいては、上述のように各沿線無線局４ａ，４ｂからの距離Ｒ１，Ｒ２の計測だけでは、列車Ｔが軌道Ａ又はＢのどちらに在線しているかの判別が不確実となるので、図１１に示すように、各軌道Ａ，Ｂにてその軌道上に在線している列車Ｔを検知するため複数の軌道回路１２を設置しておき、沿線無線局４ａ，４ｂからの距離計測による列車位置と軌道回路１２が検知した列車Ｔの在線位置の論理積をとる手法を用いて、列車Ｔが在線している軌道Ａ，Ｂを判別していた。そして、その軌道上に列車Ｔが在線しているものとして列車位置を特定していた。
【０００９】
しかしこの場合は、各軌道Ａ，Ｂに複数の軌道回路１２を設置したり、軌道周りにケーブルを敷設したり、その他の保安装置等を設置する必要があり、システムが複雑となるものであった。また、上述のように沿線無線局４ａ，４ｂからの距離計測による列車位置と軌道回路１２が検知した列車Ｔの在線位置の論理積をとる手法を用いても、図１１において、複線軌道Ａ，Ｂの同一地点にて並行して隣り合う軌道上に二つの列車が同時に在線している場合は、それぞれの列車毎に在線軌道がＡであるか、Ｂであるかを区別して判別することはできなかった。
【００１０】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、軌道周りや沿線に特別の装置を設置することなく列車の軌道上の位置を特定することができる列車位置検知システムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による列車位置検知システムは、軌道の側方に設置された給電レールで電流を供給する第三軌条方式により電流が供給される列車の軌道上の位置を検知する列車位置検知システムであって、軌道の沿線に設置され、自局の識別情報を含んだ無線データを通信する沿線情報通信装置と、列車上に設置され、上記沿線情報通信装置からの無線データを受信してその間の距離を計測すると共に、第三軌条方式による給電レールからの電流の受電を検知し、電流受電のサイドを判定して集電サイド情報を生成し、当該列車の識別情報と共に無線データとして通信する列車情報通信装置と、軌道の沿線に設置され、上記沿線情報通信装置及び列車情報通信装置からの無線データを受信し、第三軌条方式による給電レールの位置及び設置サイドの情報を用いて軌道上の列車位置を計測する列車位置検知装置とを備えたものである。
【００１２】
このような構成により、軌道の沿線に設置された沿線情報通信装置で、自局の識別情報を含んだ無線データを通信し、列車上に設置された列車情報通信装置により、上記沿線情報通信装置からの無線データを受信してその間の距離を計測すると共に、第三軌条方式による給電レールからの電流の受電を検知し、電流受電のサイドを判定して集電サイド情報を生成し、当該列車の識別情報と共に無線データとして通信し、軌道の沿線に設置された列車位置検知装置により、上記沿線情報通信装置及び列車情報通信装置からの無線データを受信し、第三軌条方式による給電レールの位置及び設置サイドの情報を用いて軌道上の列車位置を計測する。これにより、軌道周りや沿線に特別の装置を設置することなく列車の軌道上の位置を特定することができる。
【００１３】
そして、上記沿線情報通信装置は、自局の識別情報を含んだ無線データを通信する沿線無線局と、この沿線無線局から無線データを送信するアンテナとを有して成るものである。これにより、自局の識別情報を含んだ無線データを通信することができる。
【００１４】
また、上記列車情報通信装置は、第三軌条方式による給電レールから電流を受電するため列車の両側に設置された集電手段と、この集電手段による電流の受電を検知する集電検知手段と、この集電検知手段による電流受電のサイドを判定して集電サイド情報を生成する手段と、上記沿線情報通信装置からの無線データを受信してその間の距離を計測すると共に上記生成された集電サイド情報を当該列車の識別情報と共に無線データとして送信する車上無線局と、この車上無線局と外部との間で無線データを送受信するアンテナとを有して成るものである。これにより、第三軌条方式による給電レールからの電流受電を検知し、この電流受電のサイドを判定して集電サイド情報を生成し、上記沿線情報通信装置からの無線データを受信してその間の距離を計測すると共に上記生成された集電サイド情報を当該列車の識別情報と共に無線データとして送信することができる。
【００１５】
なお、上記列車情報通信装置の集電サイド情報生成手段は、第三軌条方式による給電レールの設置パターンの相違により軌道上の特定位置の電流受電のサイドを判定するものである。これにより、第三軌条方式による給電レールの設置パターンを異ならせることで、列車の軌道上の位置を特定することができる。
【００１６】
また、上記列車情報通信装置は、列車進行の先頭方向を基準にして列車の進行方向を判別する方向判別手段を更に備えたものである。これにより、列車進行の先頭方向を基準にして列車の進行方向を判別することができる。
【００１７】
さらに、上記列車位置検知装置は、沿線情報通信装置及び列車情報通信装置からの無線データを受信するアンテナと、このアンテナで受信した無線データにより軌道上の列車の情報及び沿線情報を取得する沿線無線局と、列車情報及び沿線情報並びに第三軌条方式による給電レールの位置、設置サイドの情報を格納したデータベースと、このデータベース内の各種の情報及び上記沿線無線局からの情報を用いて軌道上の列車位置を計算する位置計算部とを有して成るものである。これにより、沿線情報通信装置及び列車情報通信装置からの無線データを受信し、この受信した無線データにより軌道上の列車の情報及び沿線情報を取得し、データベースから列車情報及び沿線情報並びに第三軌条方式による給電レールの位置、設置サイドの情報を取得して、軌道上の列車位置を計算することができる。
【００１８】
また、上記列車情報通信装置は、第三軌条方式による給電レールから電流を受電するため列車の両側に設置された集電手段と、この集電手段による電流の受電を検知する集電検知手段と、この集電検知手段による電流受電のサイドを判定して集電サイド情報を生成する手段と、上記沿線情報通信装置からの無線データを受信してその間の距離を計測すると共に上記生成された集電サイド情報を当該列車の識別情報と共に無線データとして送信する車上無線局と、この車上無線局と外部との間で無線データを送受信するアンテナと、列車情報及び沿線情報並びに第三軌条方式による給電レールの位置、設置サイドの情報を格納したデータベースと、このデータベース内の各種の情報を用いて軌道上の列車位置を特定する特定点判定部とを有して成るものである。これにより、列車上に設置されたデータベースと特定点判定部とで、列車情報通信装置自体で軌道上の列車位置を検知することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明による列車位置検知システムの実施の形態を示すブロック図である。この列車位置検知システムは、軌道の側方に設置された給電レールにより電流を供給する第三軌条方式によって電流が供給される列車の軌道上の位置を検知するもので、図１に示すように、沿線情報通信装置１と、列車情報通信装置２′と、列車位置検知装置３とを備えている。
【００２０】
まず、列車位置検知システムの構成を説明する前に、第三軌条方式による列車に対する電流の供給について、図２を参照して説明する。図２（ａ）は、複線軌道Ａ，Ｂにおいて、軌道Ａに列車Ｔ１用の２本の走行レール１５ａが敷設され、軌道Ｂに列車Ｔ２用の２本の走行レール１５ｂが敷設されており、この走行レール１５ａと１５ｂの内側方にて軌道ＡとＢの隣接する側辺部には、上記走行レール１５ａ，１５ｂに平行にそれぞれ給電レール１６ａ，１６ｂが設置された状態を示している。そして、列車Ｔ１又はＴ２は、それぞれ走行レール１５ａ，１５ｂ上を走行しながら、後述の集電手段を介して給電レール１６ａ，１６ｂから電流が供給されるようになっている。
【００２１】
図２（ｂ）は、複線軌道Ａ，Ｂにおいて、走行レール１５ａと１５ｂの外側方にて軌道ＡとＢの外側辺部に、上記走行レール１５ａ，１５ｂに平行にそれぞれ給電レール１６ａ，１６ｂが設置された状態を示している。そして、列車Ｔ１又はＴ２は、それぞれ走行レール１５ａ，１５ｂ上を走行しながら、後述の集電手段を介して給電レール１６ａ，１６ｂから電流が供給されるようになっている。
【００２２】
上記沿線情報通信装置１は、自局の識別情報を含んだ無線データを通信するもので、列車Ｔ１，Ｔ２が走行する軌道Ａ，Ｂの沿線に適宜の間隔で複数個設置されている。そして、この沿線情報通信装置１は、図１に示すように、自局のＩＤ番号などの識別情報を含んだ無線データを通信する沿線無線局４と、この沿線無線局４から無線データを送信するアンテナ５とを有している。ここで、上記ＩＤ番号などの識別情報により、軌道Ａ，Ｂの沿線において自局が設置された位置が分かるようになっている。
【００２３】
また、列車情報通信装置２′は、上記沿線情報通信装置１からの無線データを受信して該沿線情報通信装置１との間の距離を計測すると共に、第三軌条方式による給電レール１６ａ，１６ｂからの電流の受電を検知し、電流受電のサイドを判定して集電サイド情報を生成し、当該列車の識別情報と共に無線データとして通信するもので、軌道Ａ，Ｂを走行する列車Ｔ１，Ｔ２上に設置されている。
【００２４】
そして、この列車情報通信装置２′は、第三軌条方式による給電レール１６ａ，１６ｂから電流を受電するため列車Ｔ１，Ｔ２の両側に設置された集電手段としての集電器１７Ｒ（右側），１７Ｌ（左側）と、この集電器１７Ｒ，１７Ｌによる電流の受電を検知する集電検知手段としての電流センサ１８Ｒ，１８Ｌと、この電流センサ１８Ｒ，１８Ｌによる電流受電のサイドを判定して集電サイド情報を生成する手段としての電文生成部１９と、上記沿線情報通信装置１からの無線データを受信してその間の距離を計測すると共に上記生成された集電サイド情報を当該列車の識別情報と共に無線データとして送信する車上無線局６と、この車上無線局６と外部との間で無線データを送受信するアンテナ７とを有している。
【００２５】
なお、図１においては、上記電文生成部１９にマスターコントローラ２０と方向判別部２１が接続されている。マスターコントローラ２０は、列車を運行する際にマスターキーを挿入して運転操作するものである。また、方向判別部２１は、マスターコントローラ２０の状態を判断して列車の進行方向を判別するものである。このマスターコントローラ２０と方向判別部２１とで、電流受電のサイドの判定において、列車進行の先頭方向を基準にして列車の進行方向を判別する方向判別手段を構成している。なお、電流受電のサイドの判定において、列車進行の先頭方向を基準にして列車の進行方向を判別するのではなく、列車の先頭と最後尾を固定的に定めその方向を基準にする場合は、上記マスターコントローラ２０と方向判別部２１は省略してもよい。
【００２６】
さらに、列車位置検知装置３は、上記沿線情報通信装置１及び列車情報通信装置２′からの無線データを受信し、第三軌条方式による給電レール１６ａ，１６ｂの位置及び設置サイドの情報を用いて軌道Ａ，Ｂ上の列車位置を計測するもので、列車Ｔ１，Ｔ２が走行する軌道Ａ，Ｂの沿線に１個又は複数個設置されている。
【００２７】
そして、この列車位置検知装置３は、沿線情報通信装置１及び列車情報通信装置２′からの無線データを受信するアンテナ８と、このアンテナ８で受信した無線データにより軌道Ａ，Ｂ上の列車Ｔ１，Ｔ２の情報及び沿線情報を取得する沿線無線局９と、列車情報及び沿線情報並びに第三軌条方式による給電レール１６ａ，１６ｂの位置、設置サイドの情報を格納したデータベース１０と、このデータベース１０内の各種の情報及び上記沿線無線局９からの情報を用いて軌道Ａ，Ｂ上の列車位置を計算する位置計算部１１とを有している。
【００２８】
図３は、列車Ｔ１，Ｔ２を編成する車両２２に搭載された列車情報通信装置２′を示す説明図であり、例えば図２（ａ）の軌道Ａ側について示している。この車両２２は、２本の走行レール１５ａに車輪２３を載せて走行するようになっており、この走行レール１５ａの右側に沿って第三軌条方式による給電レール１６ａが敷設され、この給電レール１６ａから電流を受電するための集電器１７Ｒ，１７Ｌが車両２２の両側に設置されている。これは、軌道上の場所によっては、給電レール１６ａが走行レール１５ａの右側又は左側に切り換えて敷設されることがあるので、左右どちらのサイドからでも電流を受電できるようにするためである。そして、上記各集電器１７Ｒ，１７Ｌから駆動装置としての電気モータ等への配線には、電流センサ１８Ｒ，１８Ｌが取り付けられている。この電流センサ１８Ｒ，１８Ｌは、例えばトランス式電流プローブなどで構成され、その検知出力は電文生成部１９に送られる。
【００２９】
上記電文生成部１９は、電流センサ１８Ｒ，１８Ｌの検知出力を入力して、その出力電流値から電流受電中の集電器１７Ｒ，１７Ｌを特定することができる。そして、列車の進行方向に対して左右どちら側の給電レール１６ａから電流を受電しているかにより、電流受電のサイドを判定して集電サイド情報を生成するようになっている。このとき、図１に示すマスターコントローラ２０と方向判別部２１からの出力信号も電文生成部１９に入力することにより、列車進行の先頭方向を基準にして列車の進行方向を判別することができる。その後、電文生成部１９は、判定結果の集電サイド情報を、当該列車の識別情報としての例えば列車番号と共に送信電文として、車上無線局６を介して送信するようになっている。
【００３０】
なお、図３においては、２本の走行レール１５ａに車輪２３を載せて走行する鉄道の車両２２の例について説明したが、本発明はこれに限られず、軌道上に２本の走行レール１５ａが敷設されておらず、平らな軌道上にゴムタイヤを直接載せて走行する都市交通システムと呼ばれる車両にも同様に適用できる。
【００３１】
次に、このように構成された列車位置検知システムの動作について、図３及び図４を参照して説明する。ここで、図３及び図４は、図２（ａ）の複線軌道Ａ，Ｂを列車が走行している場合を示している。まず、図３において、列車Ｔ１を編成する車両２２が、軌道Ａを走行しているとする。このとき、車両２２は２本の走行レール１５ａに車輪２３を載せており、この走行レール１５ａの右側に沿って敷設された第三軌条方式による給電レール１６ａに集電器１７Ｒが電気的に接触している。
【００３２】
この状態で、車両２２は、集電器１７Ｒにより右側の給電レール１６ａから電流を受電する。この集電器１７Ｒから駆動装置としての電気モータ（図示省略）に電流が送られ、その電気モータの駆動により車輪２３が回転して車両２２が走行する。このとき、上記集電器１７Ｒによる電流の受電を電流センサ１８Ｒで検知する。この電流センサ１８Ｒによる電流受電の検知信号は電文生成部１９へ送られ、該電文生成部１９は、上記電流受電のサイドを判定して集電サイド情報を生成する。ここでは、右側の電流センサ１８Ｒからの電流受電の検知信号が入力しているので、電流受電のサイドは右側の給電レール１６ａによる「右」であると判定して集電サイド情報を作成する。そして、その集電サイド情報を車上無線局６へ送り、列車位置検知装置３へ送信する。
【００３３】
このようにして、図４において列車Ｔ１は軌道Ａ上を左から右に向けて走行する。いま、二つの沿線情報通信装置１の沿線無線局４ａ，４ｂ間を列車Ｔ１が走行しているとする。各沿線無線局４ａ，４ｂと車上無線局６との間では無線データ通信が行われ、車上無線局６は、それと同時に無線伝送遅延時間を計測して、車上無線局６のアンテナ７と各沿線無線局４ａ，４ｂのアンテナ５ａ，５ｂとの間の距離を計測する。このとき、車上無線局６のアンテナ７と一方の沿線無線局４ａのアンテナ５ａとの間の距離をＲ１とし、他方の沿線無線局４ｂのアンテナ５ｂとの間の距離をＲ２とする。
【００３４】
そして、上記のように計測されたアンテナ間の距離Ｒ１，Ｒ２は、それぞれの無線局６，４ａ，４ｂのＩＤ番号で識別できる情報として、無線データ通信によって列車位置検知装置３内の沿線無線局９に収集される。この列車位置検知装置３の位置計算部１１は、上記沿線無線局９で取得した各無線局のＩＤ番号をキーにしてデータベース１０内の各種の情報を参照し、上記計測されたアンテナ間の距離Ｒ１，Ｒ２のデータを用いて列車Ｔ１の位置を計算する。この場合、上記データベース１０には、列車Ｔ１の位置と予め計測しておいた各沿線無線局４ａ，４ｂからの距離が格納されており、位置計算部１１は、距離の計測誤差を補正しながら列車Ｔ１の位置を検知する。
【００３５】
そして、列車Ｔ１が複線軌道Ａ，Ｂのどちらを走行しているかは、既に列車情報通信装置２′の電文生成部１９による電流受電のサイドの判定により、右側の電流センサ１８Ｒからの検知信号の入力で、電流受電のサイドは右側の給電レール１６ａによる「右」であると判定しているので、軌道Ａを走行していると検知する。この軌道Ａの走行と、上記列車Ｔ１の位置の検知とにより、当該列車Ｔ１の軌道Ａ上の位置を特定して、在線位置を確定する。
【００３６】
なお、図４で計測される無線伝送遅延時間には誤差を含み、複線軌道Ａ又はＢを走行する列車のアンテナ７の位置と考えられる領域は、沿線無線局４ａのアンテナ５ａを中心とする半径Ｒ１の円と、他の沿線無線局４ｂのアンテナ５ｂを中心とする半径Ｒ２の円とが交わる点Ｃ，Ｄを含む細長い長円Ｅの領域となり、距離計測の誤差が、並行した複線軌道Ａ，Ｂの間隔Ｗと同じ位の大きさ又はそれより大きくなることがある。この場合は、各沿線無線局４ａ，４ｂからの距離Ｒ１，Ｒ２の計測だけでは、列車Ｔ１が軌道Ａ又はＢのどちらに在線しているかの判別が不確実となるが、前述のように、集電器１７Ｒ，１７Ｌと電流センサ１８Ｒ，１８Ｌと電文生成部１９との動作により、列車Ｔ１が在線している軌道が確実に検知されるので、従来の問題点は解消される。
【００３７】
また、図４において、複線軌道Ａ，Ｂの同一地点にて並行して隣り合う軌道上に二つの列車Ｔ１，Ｔ２が同時に在線している場合でも、それぞれの列車Ｔ１，Ｔ２毎に在線軌道がＡであるか、Ｂであるかを区別して判別することができるので、当該列車の軌道上の位置を特定して在線位置を確定することができる。
【００３８】
図５〜図７は、第三軌条方式による給電レール１６ａ，１６ｂの設置パターンの相違により軌道上の特定位置の電流受電のサイドを判定する状態を示す説明図である。図５は、並行する複線軌道Ａ，Ｂにおいて、軌道Ａに列車Ｔ１用の２本の走行レール１５ａが敷設され、軌道Ｂに列車Ｔ２用の２本の走行レール１５ｂが敷設されており、これらの軌道Ａ，Ｂの同一側辺部にそれぞれ給電レール１６ａ，１６ｂが設置されたパターンを示している。この場合は、無線伝送遅延時間に基づく位置計算の最大誤差がＤとすると、２本の給電レール１６ａ，１６ｂにおいて、Ｌ＞Ｄなる距離Ｌ以上を隔てた位置に給電レールの非設置区間（切れ目）を設けておき、列車Ｔ１，Ｔ２の両側前後の２箇所に集電器１７ａ，１７ｂを設置する。これにより、どの列車Ｔ１，Ｔ２の集電器１７ａ，１７ｂが給電レール１６ａ，１６ｂから受電してＯＮ，ＯＦＦするかを判断することで、軌道Ａ又はＢ上の特定位置の電流受電及びそのサイドを判定することができる。
【００３９】
図６は、同一軌道上において特定位置の通過を検知する給電レール１６ａの設置パターンを示している。図６（ａ）は、軌道上の或る箇所において列車Ｔの反対側の側方に短い給電レール１６ｃを重複して設けたパターンを示している。また、図６（ｂ）は、軌道上の他の箇所において給電レール１６ａの非設置区間（切れ目）を設けておき、この区間にて列車Ｔの反対側の側方に短い給電レール１６ｃを設けたパターンを示している。これにより、左右の集電器１７Ｒ，１７Ｌが給電レール１６ａ，１６ｃから受電してＯＮ，ＯＦＦする出力パターンを判断することで、軌道上の特定位置の通過を検知することができる。
【００４０】
図７は、軌道Ａ，Ｂの分岐点又は合流点などの特定位置をより狭い範囲で判別する給電レール１６ａ，１６ｂの設置パターンを示している。すなわち、図７（ａ）に示す軌道Ａ，Ｂの合流点において、一方の軌道側の給電レール１６ａは連続して設置されており、他方の合流する側の給電レール１６ｂは合流点の手前側から切れているパターンを示している。この場合、列車を編成する各車両Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の両側には集電器１７Ｒ，１７Ｌが設置されており、この分岐点又は合流点を通過する際に、それぞれの車両Ｖ１〜Ｖ３の集電器１７Ｒ，１７Ｌが給電レール１６ａ，１６ｂから受電してＯＮ，ＯＦＦする出力パターンを判断することで、軌道上の特定位置の通過を検知することができる。
【００４１】
このときの各車両Ｖ１〜Ｖ３の集電器１７Ｒ，１７Ｌによる集電サイド情報は、図７（ｂ）に示す表のようになる。ここで、車両Ｖ１の右側の集電器１７Ｒを「１Ｒ」とし、車両Ｖ１の左側の集電器１７Ｌを「１Ｌ」とし、同じく車両Ｖ２の集電器１７Ｒ，１７Ｌをそれぞれ「２Ｒ」、「２Ｌ」とし、同じく車両Ｖ３の集電器１７Ｒ，１７Ｌをそれぞれ「３Ｒ」、「３Ｌ」とする。そして、図７（ａ）に示す軌道上の各車両Ｖ１〜Ｖ３の位置では、それぞれの集電器１７Ｒ，１７Ｌが給電レール１６ａ，１６ｂから受電してＯＮ，ＯＦＦする出力パターンは、図７（ｂ）に示すように、１Ｒ−ＯＮ，１Ｌ−ＯＦＦ；２Ｒ−ＯＦＦ，２Ｌ−ＯＦＦ；３Ｒ−ＯＦＦ，３Ｌ−ＯＮとなる。したがって、このような集電サイド情報の出力パターンのときは、図７（ａ）に示す軌道上の分岐点又は合流点などの特定位置を通過しており、その通過方向も判別することができる。
【００４２】
図８は、本発明による列車位置検知システムの他の実施形態を示すブロック図である。この実施形態は、図１に示す列車位置検知システムにおいて、列車情報通信装置２′の内部に、列車情報及び沿線情報並びに第三軌条方式による給電レール１６ａ，１６ｂの位置、設置サイドの情報を格納したデータベース２４と、このデータベース２４内の各種の情報を用いて軌道上の列車位置を特定する特定点判定部２５とを設けたものである。この場合は、列車上に設置されたデータベース２４と特定点判定部２５とで、列車情報通信装置２′自体で軌道上の列車位置を検知することができる。
【００４３】
すなわち、上記特定点判定部２５は、沿線情報通信装置１の沿線無線局４から送られてきた列車のおおよその位置を用いてデータベース２４内の特定点データを絞り込む。そして、現在の集電サイド情報と上記特定点判定部２５が絞り込んだ特定点データとを照合することによって特定位置を検知する。これにより、列車情報通信装置２′自体が特定位置に在線していること、或いは特定位置を通過していることを検知することができる。この実施形態は、特定点において無線伝送遅延時間に基づく距離測定による列車位置検知の精度を補正するのに有効である。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、請求項１に係る発明によれば、軌道の沿線に設置された沿線情報通信装置で、自局の識別情報を含んだ無線データを通信し、列車上に設置された列車情報通信装置により、上記沿線情報通信装置からの無線データを受信してその間の距離を計測すると共に、第三軌条方式による給電レールからの電流の受電を検知し、電流受電のサイドを判定して集電サイド情報を生成し、当該列車の識別情報と共に無線データとして通信し、軌道の沿線に設置された列車位置検知装置により、上記沿線情報通信装置及び列車情報通信装置からの無線データを受信し、第三軌条方式による給電レールの位置及び設置サイドの情報を用いて軌道上の列車位置を計測することができる。これにより、軌道周りや沿線に特別の装置を設置することなく列車の軌道上の位置を特定することができる。したがって、システム構成が簡単となる。また、複線軌道の同一地点にて並行して隣り合う軌道上に二つの列車が同時に在線している場合でも、それぞれの列車毎に在線軌道を区別して判別することができ、在線位置を確定することができる。
【００４５】
そして、請求項２に係る発明によれば、上記沿線情報通信装置は、自局の識別情報を含んだ無線データを通信する沿線無線局と、この沿線無線局から無線データを送信するアンテナとを有して成ることにより、自局の識別情報を含んだ無線データを通信することができる。
【００４６】
また、請求項３に係る発明によれば、列車情報通信装置の集電検知手段で第三軌条方式による給電レールからの電流受電を検知し、集電サイド情報生成手段により上記電流受電のサイドを判定して集電サイド情報を生成し、車上無線局で沿線情報通信装置からの無線データを受信してその間の距離を計測すると共に上記生成された集電サイド情報を当該列車の識別情報と共に無線データとして送信することができる。
【００４７】
さらに、請求項４に係る発明によれば、上記列車情報通信装置の集電サイド情報生成手段は、第三軌条方式による給電レールの設置パターンの相違により軌道上の特定位置の電流受電のサイドを判定するものであることにより、第三軌条方式による給電レールの設置パターンを異ならせることで、列車の軌道上の位置を特定することができる。
【００４８】
また、請求項５に係る発明によれば、上記列車情報通信装置は、列車進行の先頭方向を基準にして列車の進行方向を判別する方向判別手段を更に備えたものであることにより、列車進行の先頭方向を基準にして列車の進行方向を判別することができる。
【００４９】
さらに、請求項６に係る発明によれば、列車位置検知装置のアンテナで沿線情報通信装置及び列車情報通信装置からの無線データを受信し、沿線無線局で上記受信した無線データにより軌道上の列車の情報及び沿線情報を取得し、データベースから列車情報及び沿線情報並びに第三軌条方式による給電レールの位置、設置サイドの情報を取得して、それらの情報を用いて位置計算部により軌道上の列車位置を計算することができる。
【００５０】
また、請求項７に係る発明によれば、列車上の列車情報通信装置内に設置されたデータベースと特定点判定部とで、列車情報通信装置自体で軌道上の列車位置を検知して、特定位置に在線していること、或いは特定位置を通過していることを検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による列車位置検知システムの実施の形態を示すブロック図である。
【図２】第三軌条方式による列車に対する電流の供給状態を示す説明図である。
【図３】列車を編成する車両に搭載された列車情報通信装置を示す説明図である。
【図４】本発明の列車位置検知システムの動作について説明する軌道走行図である。
【図５】第三軌条方式による給電レールの設置パターンの相違により軌道上の特定位置の電流受電のサイドを判定する状態を示す説明図である。
【図６】同じく第三軌条方式による給電レールの設置パターンの相違により軌道上の特定位置の電流受電のサイドを判定する状態を示す説明図である。
【図７】同じく第三軌条方式による給電レールの設置パターンの相違により軌道上の特定位置の電流受電のサイドを判定する状態を示す説明図である。
【図８】本発明による列車位置検知システムの他の実施形態を示すブロック図である。
【図９】従来の列車位置検知システムを示すブロック図である。
【図１０】図９に示す列車位置検知システムの軌道の沿線における配置を示す説明図である。
【図１１】図９に示す列車位置検知システムを、軌道が２本ある複線軌道に適用した場合の距離の計測を示す説明図である。
【符号の説明】
１…沿線情報通信装置
２′…列車情報通信装置
３…列車位置検知装置
４，９…沿線無線局
５，７，８…アンテナ
６…車上無線局
１０，２４…データベース
１１…位置計算部
１５ａ，１５ｂ…走行レール
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…給電レール
１７Ｒ，１７Ｌ…集電器
１８Ｒ，１８Ｌ…電流センサ
１９…電文生成部
２０…マスターコントローラ
２１…方向判別部
２５…特定点判別部
【発明の属する技術分野】
本発明は、軌道の側方に設置された給電レールにより電流を供給する第三軌条方式によって電流が供給される列車の軌道上の位置を検知する列車位置検知システムに関し、詳しくは、軌道周りや沿線に特別の装置を設置することなく列車の軌道上の位置を特定することができる列車位置検知システムに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、列車の軌道上の位置を検知する列車位置検知システムとしては、無線伝送遅延時間に基づいて距離を測定して列車の軌道上の位置を特定するものがあった。このような従来の列車位置検知システムは、図９に示すように、自局の識別情報を含んだ無線データを通信する沿線無線局４と、この沿線無線局４から無線データを送信するアンテナ５とを有し軌道の沿線に設置された沿線情報通信装置１と；この沿線情報通信装置１からの無線データを受信してその間の距離を計測すると共に当該列車の識別情報と共に無線データとして送信する車上無線局６と、この車上無線局６と外部との間で無線データを送受信するアンテナ７とを有し列車上に設置された列車情報通信装置２と；上記沿線情報通信装置１及び列車情報通信装置２からの無線データを受信するアンテナ８と、このアンテナ８で受信した無線データにより軌道上の列車の情報及び沿線情報を取得する沿線無線局９と、列車情報及び沿線情報を格納したデータベース１０と、このデータベース１０内の各種の情報及び上記沿線無線局９からの情報を用いて軌道上の列車位置を計算する位置計算部１１とを有し軌道の沿線に設置された列車位置検知装置３とを備えて成る。
【０００３】
図１０は、図９に示す列車位置検知システムの軌道Ａの沿線における配置を示す説明図である。軌道Ａ上を列車Ｔが走行し、適宜の間隔で沿線情報通信装置１が複数個設置されており、いま二つの沿線情報通信装置１の沿線無線局４ａ，４ｂ間を列車Ｔが走行しているとする。各沿線無線局４ａ，４ｂと車上無線局６との間では無線データ通信が行われ、車上無線局６は、それと同時に無線伝送遅延時間を計測して、車上無線局６のアンテナ７と各沿線無線局４ａ，４ｂのアンテナ５ａ，５ｂとの間の距離を計測する。このとき、図１０（ｂ）に示すように、車上無線局６のアンテナ７と一方の沿線無線局４ａのアンテナ５ａとの間の距離をＲ１とし、他方の沿線無線局４ｂのアンテナ５ｂとの間の距離をＲ２とする。
【０００４】
そして、上記のように計測されたアンテナ間の距離Ｒ１，Ｒ２は、それぞれの無線局６，４ａ，４ｂのＩＤ番号で識別できる情報として、無線データ通信によって列車位置検知装置３内の沿線無線局９に収集される。この列車位置検知装置３の位置計算部１１は、上記沿線無線局９で取得した各無線局のＩＤ番号をキーにしてデータベース１０内の各種の情報を参照し、上記計測されたアンテナ間の距離Ｒ１，Ｒ２のデータを用いて列車Ｔの位置を計算する。この場合、上記データベース１０には、列車Ｔの位置と予め計測しておいた各沿線無線局４ａ，４ｂからの距離が格納されており、位置計算部１１は、距離の計測誤差を補正しながら列車Ｔの位置を特定するようになっている。
【０００５】
図１１は、図９に示す列車位置検知システムを、軌道が２本ある複線軌道Ａ，Ｂに適用した場合の距離の計測を示す説明図である。図１０及び図１１で計測される無線伝送遅延時間には誤差を含み、複線軌道Ａ又はＢを走行する列車Ｔのアンテナ７の位置と考えられる領域は、沿線無線局４ａのアンテナ５ａを中心とする半径Ｒ１の円と、他の沿線無線局４ｂのアンテナ５ｂを中心とする半径Ｒ２の円とが交わる点Ｃ，Ｄを含む細長い長円Ｅの領域となる場合がある。このとき、その距離計測の誤差が、並行した複線軌道Ａ，Ｂの間隔Ｗと同じ位の大きさ又はそれより大きくなることがある。この場合は、各沿線無線局４ａ，４ｂからの距離Ｒ１，Ｒ２の計測だけでは、列車Ｔが軌道Ａ又はＢのどちらに在線しているかの判別が不確実となる。
【０００６】
なお、図９に示すと同様の列車位置検知システムが特許文献１に記載されている。
【０００７】
【特許文献１】
特許第２７３８４６４号公報（第４頁、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の列車位置検知システムにおいては、上述のように各沿線無線局４ａ，４ｂからの距離Ｒ１，Ｒ２の計測だけでは、列車Ｔが軌道Ａ又はＢのどちらに在線しているかの判別が不確実となるので、図１１に示すように、各軌道Ａ，Ｂにてその軌道上に在線している列車Ｔを検知するため複数の軌道回路１２を設置しておき、沿線無線局４ａ，４ｂからの距離計測による列車位置と軌道回路１２が検知した列車Ｔの在線位置の論理積をとる手法を用いて、列車Ｔが在線している軌道Ａ，Ｂを判別していた。そして、その軌道上に列車Ｔが在線しているものとして列車位置を特定していた。
【０００９】
しかしこの場合は、各軌道Ａ，Ｂに複数の軌道回路１２を設置したり、軌道周りにケーブルを敷設したり、その他の保安装置等を設置する必要があり、システムが複雑となるものであった。また、上述のように沿線無線局４ａ，４ｂからの距離計測による列車位置と軌道回路１２が検知した列車Ｔの在線位置の論理積をとる手法を用いても、図１１において、複線軌道Ａ，Ｂの同一地点にて並行して隣り合う軌道上に二つの列車が同時に在線している場合は、それぞれの列車毎に在線軌道がＡであるか、Ｂであるかを区別して判別することはできなかった。
【００１０】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、軌道周りや沿線に特別の装置を設置することなく列車の軌道上の位置を特定することができる列車位置検知システムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による列車位置検知システムは、軌道の側方に設置された給電レールで電流を供給する第三軌条方式により電流が供給される列車の軌道上の位置を検知する列車位置検知システムであって、軌道の沿線に設置され、自局の識別情報を含んだ無線データを通信する沿線情報通信装置と、列車上に設置され、上記沿線情報通信装置からの無線データを受信してその間の距離を計測すると共に、第三軌条方式による給電レールからの電流の受電を検知し、電流受電のサイドを判定して集電サイド情報を生成し、当該列車の識別情報と共に無線データとして通信する列車情報通信装置と、軌道の沿線に設置され、上記沿線情報通信装置及び列車情報通信装置からの無線データを受信し、第三軌条方式による給電レールの位置及び設置サイドの情報を用いて軌道上の列車位置を計測する列車位置検知装置とを備えたものである。
【００１２】
このような構成により、軌道の沿線に設置された沿線情報通信装置で、自局の識別情報を含んだ無線データを通信し、列車上に設置された列車情報通信装置により、上記沿線情報通信装置からの無線データを受信してその間の距離を計測すると共に、第三軌条方式による給電レールからの電流の受電を検知し、電流受電のサイドを判定して集電サイド情報を生成し、当該列車の識別情報と共に無線データとして通信し、軌道の沿線に設置された列車位置検知装置により、上記沿線情報通信装置及び列車情報通信装置からの無線データを受信し、第三軌条方式による給電レールの位置及び設置サイドの情報を用いて軌道上の列車位置を計測する。これにより、軌道周りや沿線に特別の装置を設置することなく列車の軌道上の位置を特定することができる。
【００１３】
そして、上記沿線情報通信装置は、自局の識別情報を含んだ無線データを通信する沿線無線局と、この沿線無線局から無線データを送信するアンテナとを有して成るものである。これにより、自局の識別情報を含んだ無線データを通信することができる。
【００１４】
また、上記列車情報通信装置は、第三軌条方式による給電レールから電流を受電するため列車の両側に設置された集電手段と、この集電手段による電流の受電を検知する集電検知手段と、この集電検知手段による電流受電のサイドを判定して集電サイド情報を生成する手段と、上記沿線情報通信装置からの無線データを受信してその間の距離を計測すると共に上記生成された集電サイド情報を当該列車の識別情報と共に無線データとして送信する車上無線局と、この車上無線局と外部との間で無線データを送受信するアンテナとを有して成るものである。これにより、第三軌条方式による給電レールからの電流受電を検知し、この電流受電のサイドを判定して集電サイド情報を生成し、上記沿線情報通信装置からの無線データを受信してその間の距離を計測すると共に上記生成された集電サイド情報を当該列車の識別情報と共に無線データとして送信することができる。
【００１５】
なお、上記列車情報通信装置の集電サイド情報生成手段は、第三軌条方式による給電レールの設置パターンの相違により軌道上の特定位置の電流受電のサイドを判定するものである。これにより、第三軌条方式による給電レールの設置パターンを異ならせることで、列車の軌道上の位置を特定することができる。
【００１６】
また、上記列車情報通信装置は、列車進行の先頭方向を基準にして列車の進行方向を判別する方向判別手段を更に備えたものである。これにより、列車進行の先頭方向を基準にして列車の進行方向を判別することができる。
【００１７】
さらに、上記列車位置検知装置は、沿線情報通信装置及び列車情報通信装置からの無線データを受信するアンテナと、このアンテナで受信した無線データにより軌道上の列車の情報及び沿線情報を取得する沿線無線局と、列車情報及び沿線情報並びに第三軌条方式による給電レールの位置、設置サイドの情報を格納したデータベースと、このデータベース内の各種の情報及び上記沿線無線局からの情報を用いて軌道上の列車位置を計算する位置計算部とを有して成るものである。これにより、沿線情報通信装置及び列車情報通信装置からの無線データを受信し、この受信した無線データにより軌道上の列車の情報及び沿線情報を取得し、データベースから列車情報及び沿線情報並びに第三軌条方式による給電レールの位置、設置サイドの情報を取得して、軌道上の列車位置を計算することができる。
【００１８】
また、上記列車情報通信装置は、第三軌条方式による給電レールから電流を受電するため列車の両側に設置された集電手段と、この集電手段による電流の受電を検知する集電検知手段と、この集電検知手段による電流受電のサイドを判定して集電サイド情報を生成する手段と、上記沿線情報通信装置からの無線データを受信してその間の距離を計測すると共に上記生成された集電サイド情報を当該列車の識別情報と共に無線データとして送信する車上無線局と、この車上無線局と外部との間で無線データを送受信するアンテナと、列車情報及び沿線情報並びに第三軌条方式による給電レールの位置、設置サイドの情報を格納したデータベースと、このデータベース内の各種の情報を用いて軌道上の列車位置を特定する特定点判定部とを有して成るものである。これにより、列車上に設置されたデータベースと特定点判定部とで、列車情報通信装置自体で軌道上の列車位置を検知することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明による列車位置検知システムの実施の形態を示すブロック図である。この列車位置検知システムは、軌道の側方に設置された給電レールにより電流を供給する第三軌条方式によって電流が供給される列車の軌道上の位置を検知するもので、図１に示すように、沿線情報通信装置１と、列車情報通信装置２′と、列車位置検知装置３とを備えている。
【００２０】
まず、列車位置検知システムの構成を説明する前に、第三軌条方式による列車に対する電流の供給について、図２を参照して説明する。図２（ａ）は、複線軌道Ａ，Ｂにおいて、軌道Ａに列車Ｔ１用の２本の走行レール１５ａが敷設され、軌道Ｂに列車Ｔ２用の２本の走行レール１５ｂが敷設されており、この走行レール１５ａと１５ｂの内側方にて軌道ＡとＢの隣接する側辺部には、上記走行レール１５ａ，１５ｂに平行にそれぞれ給電レール１６ａ，１６ｂが設置された状態を示している。そして、列車Ｔ１又はＴ２は、それぞれ走行レール１５ａ，１５ｂ上を走行しながら、後述の集電手段を介して給電レール１６ａ，１６ｂから電流が供給されるようになっている。
【００２１】
図２（ｂ）は、複線軌道Ａ，Ｂにおいて、走行レール１５ａと１５ｂの外側方にて軌道ＡとＢの外側辺部に、上記走行レール１５ａ，１５ｂに平行にそれぞれ給電レール１６ａ，１６ｂが設置された状態を示している。そして、列車Ｔ１又はＴ２は、それぞれ走行レール１５ａ，１５ｂ上を走行しながら、後述の集電手段を介して給電レール１６ａ，１６ｂから電流が供給されるようになっている。
【００２２】
上記沿線情報通信装置１は、自局の識別情報を含んだ無線データを通信するもので、列車Ｔ１，Ｔ２が走行する軌道Ａ，Ｂの沿線に適宜の間隔で複数個設置されている。そして、この沿線情報通信装置１は、図１に示すように、自局のＩＤ番号などの識別情報を含んだ無線データを通信する沿線無線局４と、この沿線無線局４から無線データを送信するアンテナ５とを有している。ここで、上記ＩＤ番号などの識別情報により、軌道Ａ，Ｂの沿線において自局が設置された位置が分かるようになっている。
【００２３】
また、列車情報通信装置２′は、上記沿線情報通信装置１からの無線データを受信して該沿線情報通信装置１との間の距離を計測すると共に、第三軌条方式による給電レール１６ａ，１６ｂからの電流の受電を検知し、電流受電のサイドを判定して集電サイド情報を生成し、当該列車の識別情報と共に無線データとして通信するもので、軌道Ａ，Ｂを走行する列車Ｔ１，Ｔ２上に設置されている。
【００２４】
そして、この列車情報通信装置２′は、第三軌条方式による給電レール１６ａ，１６ｂから電流を受電するため列車Ｔ１，Ｔ２の両側に設置された集電手段としての集電器１７Ｒ（右側），１７Ｌ（左側）と、この集電器１７Ｒ，１７Ｌによる電流の受電を検知する集電検知手段としての電流センサ１８Ｒ，１８Ｌと、この電流センサ１８Ｒ，１８Ｌによる電流受電のサイドを判定して集電サイド情報を生成する手段としての電文生成部１９と、上記沿線情報通信装置１からの無線データを受信してその間の距離を計測すると共に上記生成された集電サイド情報を当該列車の識別情報と共に無線データとして送信する車上無線局６と、この車上無線局６と外部との間で無線データを送受信するアンテナ７とを有している。
【００２５】
なお、図１においては、上記電文生成部１９にマスターコントローラ２０と方向判別部２１が接続されている。マスターコントローラ２０は、列車を運行する際にマスターキーを挿入して運転操作するものである。また、方向判別部２１は、マスターコントローラ２０の状態を判断して列車の進行方向を判別するものである。このマスターコントローラ２０と方向判別部２１とで、電流受電のサイドの判定において、列車進行の先頭方向を基準にして列車の進行方向を判別する方向判別手段を構成している。なお、電流受電のサイドの判定において、列車進行の先頭方向を基準にして列車の進行方向を判別するのではなく、列車の先頭と最後尾を固定的に定めその方向を基準にする場合は、上記マスターコントローラ２０と方向判別部２１は省略してもよい。
【００２６】
さらに、列車位置検知装置３は、上記沿線情報通信装置１及び列車情報通信装置２′からの無線データを受信し、第三軌条方式による給電レール１６ａ，１６ｂの位置及び設置サイドの情報を用いて軌道Ａ，Ｂ上の列車位置を計測するもので、列車Ｔ１，Ｔ２が走行する軌道Ａ，Ｂの沿線に１個又は複数個設置されている。
【００２７】
そして、この列車位置検知装置３は、沿線情報通信装置１及び列車情報通信装置２′からの無線データを受信するアンテナ８と、このアンテナ８で受信した無線データにより軌道Ａ，Ｂ上の列車Ｔ１，Ｔ２の情報及び沿線情報を取得する沿線無線局９と、列車情報及び沿線情報並びに第三軌条方式による給電レール１６ａ，１６ｂの位置、設置サイドの情報を格納したデータベース１０と、このデータベース１０内の各種の情報及び上記沿線無線局９からの情報を用いて軌道Ａ，Ｂ上の列車位置を計算する位置計算部１１とを有している。
【００２８】
図３は、列車Ｔ１，Ｔ２を編成する車両２２に搭載された列車情報通信装置２′を示す説明図であり、例えば図２（ａ）の軌道Ａ側について示している。この車両２２は、２本の走行レール１５ａに車輪２３を載せて走行するようになっており、この走行レール１５ａの右側に沿って第三軌条方式による給電レール１６ａが敷設され、この給電レール１６ａから電流を受電するための集電器１７Ｒ，１７Ｌが車両２２の両側に設置されている。これは、軌道上の場所によっては、給電レール１６ａが走行レール１５ａの右側又は左側に切り換えて敷設されることがあるので、左右どちらのサイドからでも電流を受電できるようにするためである。そして、上記各集電器１７Ｒ，１７Ｌから駆動装置としての電気モータ等への配線には、電流センサ１８Ｒ，１８Ｌが取り付けられている。この電流センサ１８Ｒ，１８Ｌは、例えばトランス式電流プローブなどで構成され、その検知出力は電文生成部１９に送られる。
【００２９】
上記電文生成部１９は、電流センサ１８Ｒ，１８Ｌの検知出力を入力して、その出力電流値から電流受電中の集電器１７Ｒ，１７Ｌを特定することができる。そして、列車の進行方向に対して左右どちら側の給電レール１６ａから電流を受電しているかにより、電流受電のサイドを判定して集電サイド情報を生成するようになっている。このとき、図１に示すマスターコントローラ２０と方向判別部２１からの出力信号も電文生成部１９に入力することにより、列車進行の先頭方向を基準にして列車の進行方向を判別することができる。その後、電文生成部１９は、判定結果の集電サイド情報を、当該列車の識別情報としての例えば列車番号と共に送信電文として、車上無線局６を介して送信するようになっている。
【００３０】
なお、図３においては、２本の走行レール１５ａに車輪２３を載せて走行する鉄道の車両２２の例について説明したが、本発明はこれに限られず、軌道上に２本の走行レール１５ａが敷設されておらず、平らな軌道上にゴムタイヤを直接載せて走行する都市交通システムと呼ばれる車両にも同様に適用できる。
【００３１】
次に、このように構成された列車位置検知システムの動作について、図３及び図４を参照して説明する。ここで、図３及び図４は、図２（ａ）の複線軌道Ａ，Ｂを列車が走行している場合を示している。まず、図３において、列車Ｔ１を編成する車両２２が、軌道Ａを走行しているとする。このとき、車両２２は２本の走行レール１５ａに車輪２３を載せており、この走行レール１５ａの右側に沿って敷設された第三軌条方式による給電レール１６ａに集電器１７Ｒが電気的に接触している。
【００３２】
この状態で、車両２２は、集電器１７Ｒにより右側の給電レール１６ａから電流を受電する。この集電器１７Ｒから駆動装置としての電気モータ（図示省略）に電流が送られ、その電気モータの駆動により車輪２３が回転して車両２２が走行する。このとき、上記集電器１７Ｒによる電流の受電を電流センサ１８Ｒで検知する。この電流センサ１８Ｒによる電流受電の検知信号は電文生成部１９へ送られ、該電文生成部１９は、上記電流受電のサイドを判定して集電サイド情報を生成する。ここでは、右側の電流センサ１８Ｒからの電流受電の検知信号が入力しているので、電流受電のサイドは右側の給電レール１６ａによる「右」であると判定して集電サイド情報を作成する。そして、その集電サイド情報を車上無線局６へ送り、列車位置検知装置３へ送信する。
【００３３】
このようにして、図４において列車Ｔ１は軌道Ａ上を左から右に向けて走行する。いま、二つの沿線情報通信装置１の沿線無線局４ａ，４ｂ間を列車Ｔ１が走行しているとする。各沿線無線局４ａ，４ｂと車上無線局６との間では無線データ通信が行われ、車上無線局６は、それと同時に無線伝送遅延時間を計測して、車上無線局６のアンテナ７と各沿線無線局４ａ，４ｂのアンテナ５ａ，５ｂとの間の距離を計測する。このとき、車上無線局６のアンテナ７と一方の沿線無線局４ａのアンテナ５ａとの間の距離をＲ１とし、他方の沿線無線局４ｂのアンテナ５ｂとの間の距離をＲ２とする。
【００３４】
そして、上記のように計測されたアンテナ間の距離Ｒ１，Ｒ２は、それぞれの無線局６，４ａ，４ｂのＩＤ番号で識別できる情報として、無線データ通信によって列車位置検知装置３内の沿線無線局９に収集される。この列車位置検知装置３の位置計算部１１は、上記沿線無線局９で取得した各無線局のＩＤ番号をキーにしてデータベース１０内の各種の情報を参照し、上記計測されたアンテナ間の距離Ｒ１，Ｒ２のデータを用いて列車Ｔ１の位置を計算する。この場合、上記データベース１０には、列車Ｔ１の位置と予め計測しておいた各沿線無線局４ａ，４ｂからの距離が格納されており、位置計算部１１は、距離の計測誤差を補正しながら列車Ｔ１の位置を検知する。
【００３５】
そして、列車Ｔ１が複線軌道Ａ，Ｂのどちらを走行しているかは、既に列車情報通信装置２′の電文生成部１９による電流受電のサイドの判定により、右側の電流センサ１８Ｒからの検知信号の入力で、電流受電のサイドは右側の給電レール１６ａによる「右」であると判定しているので、軌道Ａを走行していると検知する。この軌道Ａの走行と、上記列車Ｔ１の位置の検知とにより、当該列車Ｔ１の軌道Ａ上の位置を特定して、在線位置を確定する。
【００３６】
なお、図４で計測される無線伝送遅延時間には誤差を含み、複線軌道Ａ又はＢを走行する列車のアンテナ７の位置と考えられる領域は、沿線無線局４ａのアンテナ５ａを中心とする半径Ｒ１の円と、他の沿線無線局４ｂのアンテナ５ｂを中心とする半径Ｒ２の円とが交わる点Ｃ，Ｄを含む細長い長円Ｅの領域となり、距離計測の誤差が、並行した複線軌道Ａ，Ｂの間隔Ｗと同じ位の大きさ又はそれより大きくなることがある。この場合は、各沿線無線局４ａ，４ｂからの距離Ｒ１，Ｒ２の計測だけでは、列車Ｔ１が軌道Ａ又はＢのどちらに在線しているかの判別が不確実となるが、前述のように、集電器１７Ｒ，１７Ｌと電流センサ１８Ｒ，１８Ｌと電文生成部１９との動作により、列車Ｔ１が在線している軌道が確実に検知されるので、従来の問題点は解消される。
【００３７】
また、図４において、複線軌道Ａ，Ｂの同一地点にて並行して隣り合う軌道上に二つの列車Ｔ１，Ｔ２が同時に在線している場合でも、それぞれの列車Ｔ１，Ｔ２毎に在線軌道がＡであるか、Ｂであるかを区別して判別することができるので、当該列車の軌道上の位置を特定して在線位置を確定することができる。
【００３８】
図５〜図７は、第三軌条方式による給電レール１６ａ，１６ｂの設置パターンの相違により軌道上の特定位置の電流受電のサイドを判定する状態を示す説明図である。図５は、並行する複線軌道Ａ，Ｂにおいて、軌道Ａに列車Ｔ１用の２本の走行レール１５ａが敷設され、軌道Ｂに列車Ｔ２用の２本の走行レール１５ｂが敷設されており、これらの軌道Ａ，Ｂの同一側辺部にそれぞれ給電レール１６ａ，１６ｂが設置されたパターンを示している。この場合は、無線伝送遅延時間に基づく位置計算の最大誤差がＤとすると、２本の給電レール１６ａ，１６ｂにおいて、Ｌ＞Ｄなる距離Ｌ以上を隔てた位置に給電レールの非設置区間（切れ目）を設けておき、列車Ｔ１，Ｔ２の両側前後の２箇所に集電器１７ａ，１７ｂを設置する。これにより、どの列車Ｔ１，Ｔ２の集電器１７ａ，１７ｂが給電レール１６ａ，１６ｂから受電してＯＮ，ＯＦＦするかを判断することで、軌道Ａ又はＢ上の特定位置の電流受電及びそのサイドを判定することができる。
【００３９】
図６は、同一軌道上において特定位置の通過を検知する給電レール１６ａの設置パターンを示している。図６（ａ）は、軌道上の或る箇所において列車Ｔの反対側の側方に短い給電レール１６ｃを重複して設けたパターンを示している。また、図６（ｂ）は、軌道上の他の箇所において給電レール１６ａの非設置区間（切れ目）を設けておき、この区間にて列車Ｔの反対側の側方に短い給電レール１６ｃを設けたパターンを示している。これにより、左右の集電器１７Ｒ，１７Ｌが給電レール１６ａ，１６ｃから受電してＯＮ，ＯＦＦする出力パターンを判断することで、軌道上の特定位置の通過を検知することができる。
【００４０】
図７は、軌道Ａ，Ｂの分岐点又は合流点などの特定位置をより狭い範囲で判別する給電レール１６ａ，１６ｂの設置パターンを示している。すなわち、図７（ａ）に示す軌道Ａ，Ｂの合流点において、一方の軌道側の給電レール１６ａは連続して設置されており、他方の合流する側の給電レール１６ｂは合流点の手前側から切れているパターンを示している。この場合、列車を編成する各車両Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の両側には集電器１７Ｒ，１７Ｌが設置されており、この分岐点又は合流点を通過する際に、それぞれの車両Ｖ１〜Ｖ３の集電器１７Ｒ，１７Ｌが給電レール１６ａ，１６ｂから受電してＯＮ，ＯＦＦする出力パターンを判断することで、軌道上の特定位置の通過を検知することができる。
【００４１】
このときの各車両Ｖ１〜Ｖ３の集電器１７Ｒ，１７Ｌによる集電サイド情報は、図７（ｂ）に示す表のようになる。ここで、車両Ｖ１の右側の集電器１７Ｒを「１Ｒ」とし、車両Ｖ１の左側の集電器１７Ｌを「１Ｌ」とし、同じく車両Ｖ２の集電器１７Ｒ，１７Ｌをそれぞれ「２Ｒ」、「２Ｌ」とし、同じく車両Ｖ３の集電器１７Ｒ，１７Ｌをそれぞれ「３Ｒ」、「３Ｌ」とする。そして、図７（ａ）に示す軌道上の各車両Ｖ１〜Ｖ３の位置では、それぞれの集電器１７Ｒ，１７Ｌが給電レール１６ａ，１６ｂから受電してＯＮ，ＯＦＦする出力パターンは、図７（ｂ）に示すように、１Ｒ−ＯＮ，１Ｌ−ＯＦＦ；２Ｒ−ＯＦＦ，２Ｌ−ＯＦＦ；３Ｒ−ＯＦＦ，３Ｌ−ＯＮとなる。したがって、このような集電サイド情報の出力パターンのときは、図７（ａ）に示す軌道上の分岐点又は合流点などの特定位置を通過しており、その通過方向も判別することができる。
【００４２】
図８は、本発明による列車位置検知システムの他の実施形態を示すブロック図である。この実施形態は、図１に示す列車位置検知システムにおいて、列車情報通信装置２′の内部に、列車情報及び沿線情報並びに第三軌条方式による給電レール１６ａ，１６ｂの位置、設置サイドの情報を格納したデータベース２４と、このデータベース２４内の各種の情報を用いて軌道上の列車位置を特定する特定点判定部２５とを設けたものである。この場合は、列車上に設置されたデータベース２４と特定点判定部２５とで、列車情報通信装置２′自体で軌道上の列車位置を検知することができる。
【００４３】
すなわち、上記特定点判定部２５は、沿線情報通信装置１の沿線無線局４から送られてきた列車のおおよその位置を用いてデータベース２４内の特定点データを絞り込む。そして、現在の集電サイド情報と上記特定点判定部２５が絞り込んだ特定点データとを照合することによって特定位置を検知する。これにより、列車情報通信装置２′自体が特定位置に在線していること、或いは特定位置を通過していることを検知することができる。この実施形態は、特定点において無線伝送遅延時間に基づく距離測定による列車位置検知の精度を補正するのに有効である。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、請求項１に係る発明によれば、軌道の沿線に設置された沿線情報通信装置で、自局の識別情報を含んだ無線データを通信し、列車上に設置された列車情報通信装置により、上記沿線情報通信装置からの無線データを受信してその間の距離を計測すると共に、第三軌条方式による給電レールからの電流の受電を検知し、電流受電のサイドを判定して集電サイド情報を生成し、当該列車の識別情報と共に無線データとして通信し、軌道の沿線に設置された列車位置検知装置により、上記沿線情報通信装置及び列車情報通信装置からの無線データを受信し、第三軌条方式による給電レールの位置及び設置サイドの情報を用いて軌道上の列車位置を計測することができる。これにより、軌道周りや沿線に特別の装置を設置することなく列車の軌道上の位置を特定することができる。したがって、システム構成が簡単となる。また、複線軌道の同一地点にて並行して隣り合う軌道上に二つの列車が同時に在線している場合でも、それぞれの列車毎に在線軌道を区別して判別することができ、在線位置を確定することができる。
【００４５】
そして、請求項２に係る発明によれば、上記沿線情報通信装置は、自局の識別情報を含んだ無線データを通信する沿線無線局と、この沿線無線局から無線データを送信するアンテナとを有して成ることにより、自局の識別情報を含んだ無線データを通信することができる。
【００４６】
また、請求項３に係る発明によれば、列車情報通信装置の集電検知手段で第三軌条方式による給電レールからの電流受電を検知し、集電サイド情報生成手段により上記電流受電のサイドを判定して集電サイド情報を生成し、車上無線局で沿線情報通信装置からの無線データを受信してその間の距離を計測すると共に上記生成された集電サイド情報を当該列車の識別情報と共に無線データとして送信することができる。
【００４７】
さらに、請求項４に係る発明によれば、上記列車情報通信装置の集電サイド情報生成手段は、第三軌条方式による給電レールの設置パターンの相違により軌道上の特定位置の電流受電のサイドを判定するものであることにより、第三軌条方式による給電レールの設置パターンを異ならせることで、列車の軌道上の位置を特定することができる。
【００４８】
また、請求項５に係る発明によれば、上記列車情報通信装置は、列車進行の先頭方向を基準にして列車の進行方向を判別する方向判別手段を更に備えたものであることにより、列車進行の先頭方向を基準にして列車の進行方向を判別することができる。
【００４９】
さらに、請求項６に係る発明によれば、列車位置検知装置のアンテナで沿線情報通信装置及び列車情報通信装置からの無線データを受信し、沿線無線局で上記受信した無線データにより軌道上の列車の情報及び沿線情報を取得し、データベースから列車情報及び沿線情報並びに第三軌条方式による給電レールの位置、設置サイドの情報を取得して、それらの情報を用いて位置計算部により軌道上の列車位置を計算することができる。
【００５０】
また、請求項７に係る発明によれば、列車上の列車情報通信装置内に設置されたデータベースと特定点判定部とで、列車情報通信装置自体で軌道上の列車位置を検知して、特定位置に在線していること、或いは特定位置を通過していることを検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による列車位置検知システムの実施の形態を示すブロック図である。
【図２】第三軌条方式による列車に対する電流の供給状態を示す説明図である。
【図３】列車を編成する車両に搭載された列車情報通信装置を示す説明図である。
【図４】本発明の列車位置検知システムの動作について説明する軌道走行図である。
【図５】第三軌条方式による給電レールの設置パターンの相違により軌道上の特定位置の電流受電のサイドを判定する状態を示す説明図である。
【図６】同じく第三軌条方式による給電レールの設置パターンの相違により軌道上の特定位置の電流受電のサイドを判定する状態を示す説明図である。
【図７】同じく第三軌条方式による給電レールの設置パターンの相違により軌道上の特定位置の電流受電のサイドを判定する状態を示す説明図である。
【図８】本発明による列車位置検知システムの他の実施形態を示すブロック図である。
【図９】従来の列車位置検知システムを示すブロック図である。
【図１０】図９に示す列車位置検知システムの軌道の沿線における配置を示す説明図である。
【図１１】図９に示す列車位置検知システムを、軌道が２本ある複線軌道に適用した場合の距離の計測を示す説明図である。
【符号の説明】
１…沿線情報通信装置
２′…列車情報通信装置
３…列車位置検知装置
４，９…沿線無線局
５，７，８…アンテナ
６…車上無線局
１０，２４…データベース
１１…位置計算部
１５ａ，１５ｂ…走行レール
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…給電レール
１７Ｒ，１７Ｌ…集電器
１８Ｒ，１８Ｌ…電流センサ
１９…電文生成部
２０…マスターコントローラ
２１…方向判別部
２５…特定点判別部
Claims (7)
- 軌道の側方に設置された給電レールで電流を供給する第三軌条方式により電流が供給される列車の軌道上の位置を検知する列車位置検知システムであって、
軌道の沿線に設置され、自局の識別情報を含んだ無線データを通信する沿線情報通信装置と、
列車上に設置され、上記沿線情報通信装置からの無線データを受信してその間の距離を計測すると共に、第三軌条方式による給電レールからの電流の受電を検知し、電流受電のサイドを判定して集電サイド情報を生成し、当該列車の識別情報と共に無線データとして通信する列車情報通信装置と、
軌道の沿線に設置され、上記沿線情報通信装置及び列車情報通信装置からの無線データを受信し、第三軌条方式による給電レールの位置及び設置サイドの情報を用いて軌道上の列車位置を計測する列車位置検知装置と、
を備えたことを特徴とする列車位置検知システム。 - 上記沿線情報通信装置は、自局の識別情報を含んだ無線データを通信する沿線無線局と、この沿線無線局から無線データを送信するアンテナとを有することを特徴とする請求項１記載の列車位置検知システム。
- 上記列車情報通信装置は、第三軌条方式による給電レールから電流を受電するため列車の両側に設置された集電手段と、この集電手段による電流の受電を検知する集電検知手段と、この集電検知手段による電流受電のサイドを判定して集電サイド情報を生成する手段と、上記沿線情報通信装置からの無線データを受信してその間の距離を計測すると共に上記生成された集電サイド情報を当該列車の識別情報と共に無線データとして送信する車上無線局と、この車上無線局と外部との間で無線データを送受信するアンテナとを有することを特徴とする請求項１記載の列車位置検知システム。
- 上記列車情報通信装置の集電サイド情報生成手段は、第三軌条方式による給電レールの設置パターンの相違により軌道上の特定位置の電流受電のサイドを判定するものであることを特徴とする請求項３記載の列車位置検知システム。
- 上記列車情報通信装置は、列車進行の先頭方向を基準にして列車の進行方向を判別する方向判別手段を更に備えたことを特徴とする請求項３又は４記載の列車位置検知システム。
- 上記列車位置検知装置は、沿線情報通信装置及び列車情報通信装置からの無線データを受信するアンテナと、このアンテナで受信した無線データにより軌道上の列車の情報及び沿線情報を取得する沿線無線局と、列車情報及び沿線情報並びに第三軌条方式による給電レールの位置、設置サイドの情報を格納したデータベースと、このデータベース内の各種の情報及び上記沿線無線局からの情報を用いて軌道上の列車位置を計算する位置計算部とを有することを特徴とする請求項１記載の列車位置検知システム。
- 上記列車情報通信装置は、第三軌条方式による給電レールから電流を受電するため列車の両側に設置された集電手段と、この集電手段による電流の受電を検知する集電検知手段と、この集電検知手段による電流受電のサイドを判定して集電サイド情報を生成する手段と、上記沿線情報通信装置からの無線データを受信してその間の距離を計測すると共に上記生成された集電サイド情報を当該列車の識別情報と共に無線データとして送信する車上無線局と、この車上無線局と外部との間で無線データを送受信するアンテナと、列車情報及び沿線情報並びに第三軌条方式による給電レールの位置、設置サイドの情報を格納したデータベースと、このデータベース内の各種の情報を用いて軌道上の列車位置を特定する特定点判定部とを有することを特徴とする請求項１記載の列車位置検知システム。
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| JP2003150158A JP2004352003A (ja) | 2003-05-28 | 2003-05-28 | 列車位置検知システム |
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|---|---|---|---|---|
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| CN114954580A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-08-30 | 交控科技股份有限公司 | 基于北斗定位的移动闭塞列控方法、装置、设备和介质 |
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-
2003
- 2003-05-28 JP JP2003150158A patent/JP2004352003A/ja active Pending
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