JP2005280510A - 列車制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 デジタル信号伝送方式を採用した列車制御装置において、軌道回路の境界で発生する電文併合問題を簡便に解決できるようにする。
【解決手段】 軌道回路に列車が進入したことを検知する列車位置検知手段と、所定のデジタル信号と異なり、かつ、前記列車の走行する他の軌道回路で用いられる所定のデジタル信号と区別される所定の疑似信号を生成する擬似信号生成手段と、前記列車位置検知手段が列車の進入を検知しないときに、前記擬似信号生成手段で生成された所定の擬似信号を前記軌道回路に送信する擬似信号送信手段と、前記列車位置検知手段が列車の進入を検知したときに、前記軌道回路に前記所定の擬似信号に代えて前記所定のデジタル信号を送信する送信切換手段とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＡＴＣ又はＡＴＳに好適な列車制御装置に係り、特に、地上から車上に所定のデジタル信号を送信して速度制御等の列車制御を行うデジタル伝送方式の列車制御装置に関する。

近年、列車の高速運転及び高密度運転に伴い、地上から車上に送信しなければならないデータ量が増加し、これに対応するためにデジタル伝送方式の列車制御装置が採用されるようになってきている（特許文献１，２，３参照）。

このデジタル伝送方式の列車制御方式を採用した列車制御装置の地上側においては、所定の周波数からなる搬送波を所定の列車制御用情報で変調処理して車上に送信するための所定のデジタル信号を生成し、この生成されたデジタル信号を送信器を介して軌道回路を生成するレールの始端側に送信するように構成されている。そして、そのレール（軌道回路）を走行する列車に搭載されている車上装置においては、レールに送信されている信号を受電器を介して受信し、その受信した信号を復調処理して地上からの列車制御用情報を抽出し、その抽出された列車制御用情報に基づいて列車の速度制御等の所定の列車制御を行うように構成されている。

ところで、上記従来のデジタル伝送方式の列車制御装置において、互いに隣接する軌道回路の境界付近では、車上において、両軌道回路用のデジタル信号の混在した信号を受信して、いわゆる電文併合問題が生ずるので、列車が次の軌道回路に進入して電文併合問題が生じたときは、その電文併合問題に係る受信信号を廃棄していた。

この電文併合問題を図５を用いてさらに説明すると、ＡＴ，ＢＴは、列車イの走行するレールｒを所定長さに区分して形成された軌道回路であり、各軌道回路ＡＴ，ＢＴの始端側（列車イが進出する側で、図５においては右端側）には、送信器２０ａ，２０ｂがそれぞれ接続されている。また、各軌道回路ＡＴ，ＢＴの終端側（列車が進入する側で、図５においては左端側）には、受信器Ｒａ，Ｒｂがそれぞれ接続されている。さらに、図５中、ａは列車イに搭載されている車上装置であり、列車イの先端下部に設けられている受電器ｂを介してレールｒに送信されている信号を受信できるように構成されている。

上記構成からなるデジタル信号を採用した従来の列車制御装置においては、各送信器２０ａ，２０ｂからは、図５の下部に示されるような、開始フラグ、データ及びＣＲＣからなるフレーム状のデータＡ，データＢが各軌道回路ＡＴ，ＢＴにそれぞれ連続して送信（印加）される。したがって、列車イは、図５に実線で示される位置においては、レールｒからデータＡを受信して列車制御を行うことができ、また、図５に二点鎖線で示される位置においては、レールｒからデータＢを受信している列車制御を行うことができる。なお、各軌道回路ＡＴ，ＢＴにそれぞれ設けられている受信器Ｒａ，Ｒｂでは、送信器２０ａ，２０ｂから送信されてくる信号をそれぞれ受信しているときには列車なしを検知し、その信号をそれぞれ受信しているときは、列車ありを検知できるように構成されている。

ところで、列車イが図５の鎖線で示される各軌道回路ＡＴ，ＢＴの境界に位置したときには、送信器２０ａ及び送信器２０ｂから送信されたデータＡ及びデータＢの合成されたデータが受信される。この合成されたデータでは列車制御を行うことができないという、いわゆる電文併合問題が発生する。この電文併合問題を解決するために、従来の列車制御装置においては、軌道回路の境界付近で受信したデータを一定期間分廃棄したり、複数回の受信信号のうち複数回同じ受信信号があればそれを採用する、いわゆる ₃Ｃ₂ 方式等でデータ処理を行って、軌道回路ＢＴのデータＢを受信できるように工夫されている。
特開２００１−１８０４８８号公報 特開２００３−１１８２０号公報 特開２００３−１１８２１号公報

上述のように、従来のデジタル信号伝送方式を採用した列車制御装置においても、電文併合問題を処理するための手段が講じられているいるが、より簡便に、しかもより高精度に電文併合問題を解決できるようにすることが望まれていた。

そこで、本発明は、上記要望に答えるためになされたものであって、その目的は、より簡便に、かつ、より高精度に電文併合問題を解決できるようにした列車制御装置を提供することにある。

本発明に係る列車制御装置は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、列車の走行するレールを所定長さに区分して形成された軌道回路に地上に設けられた送信器から所定のデジタル信号を送信するとともに、そのレール上を走行する列車に搭載された車上装置でそのレールに送信されたデジタル信号を受信し、その受信されたデジタル信号に基づいて列車制御を行う列車制御装置において、前記軌道回路に列車が進入したことを検知する列車位置検知手段と、前記所定のデジタル信号と異なり、かつ、前記列車の走行する他の軌道回路で用いられる所定のデジタル信号と区別される所定の疑似信号を生成する擬似信号生成手段と、前記列車位置検知手段が列車の進入を検知しないときに、前記擬似信号生成手段で生成された所定の擬似信号を前記軌道回路に送信する擬似信号送信手段と、前記列車位置検知手段が列車の進入を検知したときに、前記軌道回路に前記所定の擬似信号に代えて前記所定のデジタル信号を送信する送信切換手段と、を有することを特徴としている。
本発明の請求項２に記載の列車制御装置は、擬似信号は、軌道回路に送信される所定のデジタル信号で用いられている所定の周波数からなる搬送波と周波数の異なる搬送波を用いた所定の信号であることを特徴としている。
本発明の請求項３に記載の列車制御装置は、擬似信号は、軌道回路に送信される所定のデジタル信号のフレームになり得ない所定の他のデジタル信号であることを特徴としている。
本発明の請求項４に記載の列車制御装置は、擬似信号は、軌道回路に送信される所定のデジタル信号のフレームになり得ない所定の他のデジタル信号であり、かつ、その所定の他のデジタル信号はその所定のデジタル信号で用いられている所定の周波数からなる搬送波と周波数の異なる搬送波が用いられていることを特徴としている。
本発明の請求項５に記載の列車制御装置は、軌道回路に送信される所定のデジタル信号が複数のチャンネルからなる場合は、そのチャンネル毎のデータ割付けを変更したものであることを特徴としている。

本発明の請求項１に記載の列車制御装置は、軌道回路に列車が進入したことを検知する列車位置検知手段と、所定のデジタル信号と異なり、かつ、前記列車の走行する他の軌道回路で用いられる所定のデジタル信号と区別される所定の疑似信号を生成する擬似信号生成手段と、前記列車位置検知手段が列車の進入を検知しないときに、前記擬似信号生成手段で生成された所定の擬似信号を前記軌道回路に送信する擬似信号送信手段と、前記列車位置検知手段が列車の進入を検知したときに、前記軌道回路に前記所定の擬似信号に代えて前記所定のデジタル信号を送信する送信切換手段とからなるので、列車に搭載されている車上装置では、受信した擬似信号を破棄して次に受信されるデジタル信号を用いて安全かつ安定した列車制御を効率よく行うことができる。
本発明の請求項２に記載の列車制御装置は、擬似信号を軌道回路に送信される所定のデジタルＡＴＣ信号で用いられる所定の周波数からなる搬送波と周波数の異なる搬送波を用いた所定のデジタル信号としたので、擬似信号を容易に生成することができる。
本発明の請求項３に記載の列車制御装置は、擬似信号を軌道回路に送信される所定のデジタルＡＴＣ信号のフレームになり得ない所定のデジタル信号としたので、擬似信号を簡単に作ることが可能となる。
本発明の請求項４に記載の列車制御装置は、擬似信号を軌道回路に送信される所定のデジタルＡＴＣ信号のフレームになり得ない所定のデジタル信号であり、かつ、その所定のデジタル信号はその所定のデジタルＡＴＣ信号で用いられている所定の周波数からなる搬送波と周波数の異なる搬送波が用いられているので、擬似信号の精度を高めることができる。
本発明の請求項５に記載の列車制御装置は、軌道回路に送信される所定のデジタル信号が複数のチャンネルからなる場合に、そのチャンネル毎のデータ割り付けを変更したときは、例えば、擬似信号で失われた伝送チャンネルを別チャンネルで送信することができ、必要とする機能を満足することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図１は、一実施の形態に係る列車制御装置の概略構成図である。なお、上記図５と同一構成要素には同一符合を付して説明する。

図１中、ｒは列車イの走行するレールであって、このレールｒの所定長さを電気的に区分して一つの軌道回路が形成されている。図示の例では、説明を簡単にするために２つの軌道回路ＡＴ，ＢＴしか示されていないが、実際は、これら軌道回路ＡＴ，ＢＴの両側にはそれぞれ多数の軌道回路が形成されている。

図１中、１ａは軌道回路ＡＴを構成するレールｒの始端側（図示の例では、軌道回路ＡＴから列車イが進出する側で、その軌道回路ＡＴを構成するレールｒの右端側）に図示しない接続トランスを介して接続された送信器であり、また、１ｂは、軌道回路ＢＴを構成するレールｒの始端側（図示の例では、軌道回路ＢＴから列車イが進出する側で、その軌道回路ＢＴを構成するレールｒの右端側）に図示しない接続トランスを介して接続された送信器である。また、これら各軌道回路ＡＴ，ＢＴを構成するレールｒの終端側（上述の始端側と反対側）には、上記図５と同様に、受信器Ｒａ，Ｒｂが図示しない接続トランスを介して接続されている。なお、図１では受信器Ｒａは省略されている。

送信器１ａは及び送信器１ｂは同一構成であるので、送信器１ａを例に説明すると、この送信器１ａには、所定の周波数ｆ0 の搬送波を発生する第１の搬送波信号発生回路２ａと、上述の周波数ｆ0 と異なる周波数ｆx の搬送波を発生する第２の搬送波信号発生回路３ａと、これら２つの搬送波信号発生回路２ａ，３ａのいずれか一方を選択する切換回路４ａと、２つの搬送波信号発生回路２ａ，３ａのいずれかの搬送波を用いて所定のデジタル信号を生成するデジタル信号生成回路５ａとが含まれている。

上記切換回路４ａは、軌道回路ＡＴの終端側に接続されている受信器Ｒａに設けられている軌道リレーＴＲの接点で構成されている。すなわち、この切替回路４ａは、軌道リレーＴＲが扛上（ＯＮ）しているとき、つまり列車なしを検知しているときは、第２の搬送波信号発生回路３ａとデジタルＡＴＣ信号生成回路５ａとを接続し、その軌道リレーＴＲが落下（ＯＦＦ）しているとき、つまり列車ありを検知しているときは、第１の搬送波信号発生回路２ａとデジタル信号生成回路５ａとを接続できるように構成されている。

上記デジタル信号生成回路５ａは、周知の列車制御装置で用いられているデジタル信号生成回路と同様に、所定の搬送波を前方列車位置情報等の所定の列車制御情報で変調処理する変調回路と、変調された信号を増幅処理して軌道回路ＡＴを構成するレールｒの始端側に送信（印加）する増幅回路とを含んで構成されている。

図２（ａ）は、送信器１ａから軌道回路ＡＴに送信されるデータフレームの例であり、このうちｄ1 は、第１の搬送波信号発生回路２ａから出力された搬送波を所定の列車制御信号で変調処理して得られたデジタル信号を示している。また、ｄ2 は、第２の搬送波信号発生回路３ａから出力された搬送波を所定の列車制御信号で変調処理して得られたデジタル信号を示している。

図２（ｂ）は、送信器１ｂから軌道回路ＢＴに送信されるデータフレームの例であり、このうちｄ1 は、第１の搬送波信号発生回路２ｂから出力された搬送波を所定の列車制御信号で変調処理して得られたデジタル信号を示している。また、ｄ2 は、第２の搬送波信号発生回路３ｂから出力された搬送波を所定の列車制御信号で変調処理して得られたデジタル信号を示している。なお、上記図２（ａ），（ｂ）のいずれのデータも、そのフレーム構成は、上記図５の下部に示されるように、開始フレーム、データ及びＣＲＣにより構成されている。

図３は、列車イに搭載された車上装置ａの概略構成を示すブロック図であり、この車上装置ａは、周知のデジタル信号伝送方式を採用した列車制御で用いられる車上装置と同様に構成されている。すなわち、この車上装置ａは、レールｒから受電器ｂを介して取り囲んだ信号をバンドパスフィルタ１０で処理したのち、復調回路１１で復調処理し、電文解読回路１２で地上から送信されてきた列車情報を抽出できるように構成されている。そして、この抽出された列車情報は、制御回路１３において演算処理に供され、制御回路１３から力行制御やブレーキ制御等の所定の出力信号が出力されるように構成されている。

上記構成からなる列車制御装置の制御動作を図４のフローチャートを用いて説明する。今、列車イが図１に示されるように軌道回路ＡＴ内を軌道回路ＢＴに向けて走行中であるとする。この場合、送信器１ａの切替回路４ａは、軌道回路ＡＴの列車検知により第１の搬送波信号発生回路２ａからの搬送波を用いるように切替えられている。したがって、デジタル信号生成回路５ａからは、第１の搬送波信号発生回路２ａからの搬送波を用いたデジタル信号が軌道回路ＡＴに送信され、この軌道回路ＡＴを走行中に列車イは、図２（ａ）のｄ1 に示される信号（データＡ）を受信して走行制御が行われる。

他方、軌道回路ＢＴ側の送信器１ｂの切替回路４ｂは、軌道回路ＢＴ内への列車進入を検知していないので、第２の搬送波信号発生回路３ｂからの搬送波を用いるように切替えられている。したがって、デジタル信号生成回路５ｂからは、第２の搬送波信号発生回路３ｂからの搬送波を用いた図２（ｂ）のｄ2 に示されるデジタル信号（データＢｘ）が軌道回路ＢＴに送信されている（ステップ１００否定、ステップ１０１。以下、ステップを「Ｓ」とする。）。受信器Ｒｂは、データＢｘの信号（擬似信号）を受信していることにより軌道リレーＴＲがＯＮとなって、軌道回路ＢＴに列車なしを検知している。

列車イの走行する列車イが軌道回路ＢＴに進入すると、その軌道回路ＢＴに設けられている受信器Ｒｂの軌道リレーＴＲがＯＦＦとなって軌道回路ＢＴに列車ありを検知するとともに、切替回路４ｂは、第２の搬送波信号発生回路３ｂ側から第１の搬送波信号発生回路２ｂ側に切換えられる。したがって、軌道回路Ｂには、図２（ｂ）のｄ1 に示される本来のデジタル信号（データＢ）が送信される（Ｓ１００肯定、Ｓ１０２）。

ところで、列車イが軌道回路ＡＴから軌道回路ＢＴに移るときは、本来なら電文併合問題が生じるが、この列車イに搭載されている車上装置ｂで受信されているデータＢｘは、列車制御用として用いられるデジタルのデータＢと搬送波の周波数が異なるので、このデータＢが列車制御用として採用されることがなく、したがって、従来のような電文併合問題を解決するための特別の手段を講ずることなく、車上装置ｂがデータＢを受信して列車制御を行うことができる。このため、例えば軌道回路ＢＴが短小軌道回路で電文併合問題を処理するのに必要な時間を十分に確保できないというような従来装置の不都合を解決することができる。

列車イが軌道回路ＡＴから完全に進出すると、送信器１ａの切換回路４ａは、第１の搬送波信号発生回路２ａから第２の搬送波信号発生回路３ａ側に切換えられて軌道回路ＡＴには、図２（ａ）のｄ2 に示されるデジタル信号（データＡＸ）が送信される。また、同様に、列車イが軌道回路ＢＴから完全に進出すると、送信器１ｂの切換回路４ｂは、第１の搬送波信号発生回路２ｂから第２の搬送波信号発生回路３ｂ側に切換えられて軌道回路ＢＴには、図２（ｂ）のｄ2 に示されるデジタル信号（データＢＸ）が送信される（Ｓ１０４肯定、Ｓ１０６）。このようなデジタル信号の切換は、軌道回路が稼働中継続される（Ｓ１０８否定）。

上述の例は、電文併合問題を解決するために、各軌道回路ＡＴ，ＢＴに、列車が在線するまで本来のデジタル信号（データＡ，データＢ）の搬送波の周波数と異なる周波数の搬送波を用いて生成された疑似デジタル信号（擬似信号）をそれぞれ送信するようにしたが、擬似信号は、デジタル信号でなくアナログ信号でよいことはもちろんである。また、擬似信号をデジタル信号とした場合において、搬送波の周波数を任意に選択できない場合は、データフレームを変更した擬似信号を生成して軌道回路ＡＴ，ＢＴにそれぞれ送信するようにしてもよい。例えば、本来のデジタル信号（データＡ）のフレームの開始フラグが「１１１１１１０」の場合、これを「１１１１１１１１１…」と連続したものとすることができる。

また、他の擬似信号としては、各軌道回路ＡＴ，ＢＴにおいてデジタル信号が複数チャンネル重畳して使用されている場合は、チャンネル毎のデータ割り付けを変更して、擬似信号を生成することができる。この場合、一方のチャンネルを上述のような「１１１１１１１１…」のフレームの開始フラグとして意味をなさないものとし、他方のチャンネルには、軌道回路ＡＴ，ＢＴの識別情報（ＩＤ）を含ませて軌道回路を用いた列車検知や送信器１ａ，１ｂの正当性のチェックを行えるようにしてもよい。

さらに、擬似信号としては、搬送波の信号選択が可能な場合、上述の搬送波の信号周波数を相違されたものと、上述のデータフレームを変更したものを組合わせてもよい。この場合は、より擬似信号の精度を高めることができる。

以下の表は、上述した本発明の実施態様を整理したものである。

なお、上述の例では、列車検知手段として、軌道回路方式を用いたが、列車の車輪を光電式あるいは電磁式等で検出して列車を検知する方式等の他の周知の列車検知方式を採用することができる。

本発明の一実施の形態に係る列車制御装置の概略構成図である。 軌道回路に送信されるデータの例である。 車上装置のブロック図である。 制御動作を示すフローチャートである。 電文併合問題を説明するための説明図である。

符号の説明

イ 列車
ｒ レール
ＡＴ，ＢＴ 軌道回路
ａ 車上装置
ｂ 受電器
１ａ，１ｂ 送信器
２ａ，２ｂ 第１の搬送波信号発生回路
３ａ，３ｂ 第２の搬送波信号発生回路
４ａ，４ｂ 切換回路
５ａ，５ｂ デジタル信号生成回路
Ｒａ，Ｒｂ 受信器
ＴＲ 軌道リレー

Claims (5)

1. 列車の走行するレールを所定長さに区分して形成された軌道回路に地上に設けられた送信器から所定のデジタル信号を送信するとともに、そのレール上を走行する列車に搭載された車上装置でそのレールに送信されたデジタル信号を受信し、その受信されたデジタル信号に基づいて列車制御を行う列車制御装置において、
   前記軌道回路に列車が進入したことを検知する列車位置検知手段と、
   前記所定のデジタル信号と異なり、かつ、前記列車の走行する他の軌道回路で用いられる所定のデジタル信号と区別される所定の疑似信号を生成する擬似信号生成手段と、
   前記列車位置検知手段が列車の進入を検知しないときに、前記擬似信号生成手段で生成された所定の擬似信号を前記軌道回路に送信する擬似信号送信手段と、
   前記列車位置検知手段が列車の進入を検知したときに、前記軌道回路に前記所定の擬似信号に代えて前記所定のデジタル信号を送信する送信切換手段と、
   を有することを特徴とする列車制御装置。
2. 請求項１に記載の列車制御装置において、擬似信号は、軌道回路に送信される所定のデジタル信号で用いられている所定の周波数からなる搬送波と周波数の異なる搬送波を用いた所定の信号であることを特徴とする列車制御装置。
3. 請求項１に記載の列車制御装置において、擬似信号は、軌道回路に送信される所定のデジタル信号のフレームになり得ない所定の他のデジタル信号であることを特徴とする列車制御装置。
4. 請求項１に記載の列車制御装置において、擬似信号は、軌道回路に送信される所定のデジタル信号のフレームになり得ない所定の他のデジタル信号であり、かつ、その所定の他のデジタル信号はその所定のデジタル信号で用いられている所定の周波数からなる搬送波と周波数の異なる搬送波が用いられていることを特徴とする列車制御装置。
5. 請求項２〜４のいずれかに記載の列車制御装置において、軌道回路に送信される所定のデジタル信号が複数のチャンネルからなる場合は、そのチャンネル毎のデータ割付けを変更したものであることを特徴とする列車制御装置。

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