JP2007176470A - 列車自動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低廉な列車自動制御装置を提供する。
【解決手段】レール近傍に設けられあらかじめ前方の赤信号や警報装置に関する情報を記憶したＩＤタグにループコイルとリレーを取り付け、ループコイルの端末を信号機や警報装置の状態に対応してリレーで開閉する。安全な時はループコイルを閉ループとして、列車に搭載した読取装置でのＩＤタグ情報を読み取り不能とする。一方、停止が必要なときは開ループとしてＩＤタグ情報を読み取り可能とし、必要なブレーキ指令を与える。
【選択図】図１

Description

本発明は列車乗務員が信号や警報を無視したりブレーキ操作を誤っても所定の位置までに止まれるよう、乗務員の操作に介入して自動的に列車を止める鉄道用保安装置に関する。

鉄道には赤信号冒進防止を目的として、一般にＡＴＳと呼ばれる列車自動停止装置が設置されている（非特許文献１参照）。従来用いられている方式の一例を図２に示す。地上の信号機０１の一定手前の線路０４内には地上子０６が設置され、信号装置０２とケーブル０３で接続されている。地上子０６にはコイルとコンデンサによる同調回路が内蔵され、同じく内臓のリレーにより同調回路の一部を切り替え、同調周波数を変化できる仕組みになっている。信号装置０２は進行現示または停止現示を信号機０１に与えると同時に、この内臓リレーにオンオフ指令を与えて同調周波数を切り替えている。

一方、列車０５には車上子０７と車上装置０８が搭載されている。車上子０７は車上装置０８の発振回路の一部になっており、これにより車上装置０８は常時一定周波数での発振動作を行っている。
信号装置０２が信号機０１に停止を指示するときは、同時に地上子０６の内臓リレーをオフとし、地上子０６に組み込まれている同調回路の同調周波数を変化させる。したがってこの上を列車０５が通るとき、車上装置０８の発振周波数は地上子０６により変化し、これにより列車０５の運転席にベルを鳴動させ、乗務員が所定の手順を踏まないとブレーキをかける仕組みになっている。

信号装置０２が信号機０１に進行を指示するときは、地上子０６の内臓リレーをオンとして地上子０６の同調周波数を変化しないように制御する。その結果、車上装置０８の発振周波数は変わらず、したがってベルが鳴ることはない。
万一、内臓リレーを駆動する信号装置０２が故障したりケーブル０３が切れたりすれば内臓リレーはオフとなり、列車には赤信号と同じ条件が与えられるフェイルセーフな構成となっている。

しかしながらこの方式は、信号が青か赤かの情報しか与えることができないので、乗務員が正常な運転操作をしている場合でもベルが鳴動する。したがって乗務員がうるさいと感じ、不用意にベルを止め赤信号を無視するなどの欠点がある。

そこで信号機からの距離情報もディジタル符号で同時に与える、トランスポンダを応用したＡＴＳ−Ｐと呼ばれる装置が開発された（特許文献１参照）。これを図３に示す。ＡＴＳ−Ｐ地上子０９にはリレー１０、電源装置１１、情報記憶部１２、送信部１３が組み込まれている。一方、列車にはＡＴＳ−Ｐ車上子１４、ＡＴＳ−Ｐ車上送受信部１５、ブレーキ制御装置２１が搭載されている。電源装置１１はＡＴＳ−Ｐ車上送受信部１５、ＡＴＳ−Ｐ車上子１４により電力波を受けてＡＴＳ−Ｐ地上子０９用の電源を作り出す。情報記憶部１２には信号機までの距離を示す情報とリレー１０による信号機１の現示情報が記憶されており、これを送信部１３により列車に送信する。

ＡＴＳ−Ｐ車上送受信部１５はこの情報を受信しブレーキ制御装置２１に渡す。ブレーキ制御装置２１は信号が赤信号の時にはこの情報と自ら算出した列車の進んだ距離から信号機までの残りの距離を算出し、列車の速度からもし危険と考えればブレーキ指令を発する。ＡＴＳ−Ｐ地上子０９は図３に示すように複数個設けられ、途中で信号機が青に変化すればそれまでの監視条件をリセットすることができる。したがって乗務員が正常な運転操作をすれば、赤信号時にもなんらその操作に影響を与えることがなく、真に危険時のみブレーキを自動的に介入することができる。
３３４５１７９ 列車制御装置 （社）日本鉄道電気技術協会発行 「鉄道技術者のための電気概論 ＡＴＳ・ＡＴＣ」 平成７年１１月１日改訂３版 ６ページ〜２０ページ

以上のようにＡＴＳ−Ｐは優れた保安装置を提供するが、内部に複雑な電子回路を有し、しかも鉄道独自の目的で製作された装置のため非常に高価である。したがって通勤線区などの極一部にしか設置されず、多くは図２に示す古いタイプのＡＴＳのままになっているのが現状である。

また踏切での障害物検知装置や落石警報装置などもさまざまな表示器等で乗務員に知らせるようにはなっているが、自動的にブレーキに結びつくようになっていないものが多い。

さらに最近では信号機以外の速度制限箇所にもその速度超過を防護する装置をつけるべきとの意見が高まっているが、古いタイプのＡＴＳそのものには速度を監視する機能がないのでＡＴＳ−Ｐが望ましい。しかし速度制限箇所はカーブやポイント、軌道工事箇所など非常に多く、すべての鉄道事業者が採用するには経済的に極めて困難なのが実情である。

上記課題を本発明においては、次のように解決する。
（１）列車が停止信号を無視して進行する際に自動的にブレーキをかけて列車を安全に止める列車自動制御装置において、地上には信号機の手前の線路近傍にＩＤタグとループコイルと信号現示に対応したリレーとを設置し、信号機状態により前記リレーにより前記ループコイルの末端を開閉することにより、列車に搭載したＩＤタグ読取装置による前記ＩＤタグの読み取りの可否を切り換えて、ブレーキ指令を制御する。
（２）列車に踏切障害物や落石などの何らかの警報を発して停止を要求する装置において、警報地点の手前の線路近傍にＩＤタグとループコイルと警報に対応したリレーとを設置し、警報状態に応じて前記リレーにより前記ループコイルの末端を開閉することにより、列車に搭載したＩＤタグ読取装置による前記ＩＤタグの読み取りの可否を切り換えて、ブレーキ指令を制御する。

本発明は、近年普及しつつあるＩＤタグあるいはＲＦＩＤと呼ばれる小型の電子カードや電子チップ（以下タグと称する）を利用して、ＡＴＳ−Ｐと同等の機能を実現するとともに、タグそのものへのデータの書き換えをせずに、簡単に信号機情報を与えることができるようにしたものである。タグは自動改札や流通分野に見られるように大量使用の汎用品であり、小型である上に極めて安価で信頼性も高い。

本発明によれば、地上設備は従来の信号装置０２とケーブル０３をそのまま使用でき、しかもタグの内部情報を信号現示により変化のつど書き換えるというディジタル信号処理を現場で必要としないので、安定で信頼性が高く、設置コストやメンテナンスコストも非常に小さくできる。

また鉄道沿線にはさまざまな警報装置が設置されており、列車への通報の方式はまちまちであるが、本発明により統一的に自動ブレーキ制御まで導くようにすることができる。

本発明の実施例を図１に示す。線路内に設置されたタグ地上子１６にはタグ１７とループコイル１８、リレー１０が耐候性のある樹脂でモールドされて収容されている。ループコイル１８は例えばプリント基板にエッチングで製作され、タグと重ね合わせて取り付けられている。さらにコンデンサ２２でループコイル１８と共振回路が形成されている。ループコイル１８の末端はリレー１０のオン接点で短絡されるようになっている。列車５にはタグアンテナ１９とタグ受信装置２０、ブレーキ制御装置２１が搭載されている。タグ１７には、あらかじめ信号機までの距離と信号機が停止現示であることを示す情報が記憶されているほか、アンテナコイルが内蔵されており、列車のタグアンテナ１９からの電波を受けて、これを電力として同じく内蔵されている記憶回路や送信回路が動作し、記憶回路内の情報を車上のタグアンテナ１９に向けて送信するものである。この方法はループコイル１８を除くとＡＴＳ−Ｐの方法とほとんど同じである。

本発明による列車自動制御装置の動作を図１に基づいて説明する。
信号装置０２が信号機０１を進行に制御する場合は、信号装置０２によってリレー１０は励磁され、したがってループコイル１８はそのオン接点により短絡されている。この状態でタグアンテナ１９からの電波は、タグ１７とループコイル１８が密に結合しているので、タグ１７の電源となるだけのエネルギーをタグ１７内部で発生できず、また逆にタグから返信する送信波もループコイルで消費され、タグアンテナ１９へ十分な送信レベルを発することができない。つまりループコイル１８は一種の電気的遮蔽効果をもつことになる。したがってタグ受信装置２０ではこのタグ地上子１６は設置されていないに等しく、ブレーキ制御装置２１には何らの出力もなされない。

信号装置０２が信号機０１を停止に制御する場合は、リレー１０の励磁が絶たれ、したがってループコイル１８はオン接点が離れてオープン状態になる。したがってループコイル１８は電流を流せないため電気的な遮蔽機能を果たさない。この状態でタグアンテナ１９が電波を発すると、そのエネルギーによりタグ１７は電力を得て、あらかじめ記憶されているタグアンテナ１９への送信が可能となり、その送信電波はループコイル１８で遮蔽されることなくタグアンテナ１９に十分な電力の信号を返信できる状態となる。

タグ１７には信号機０１までの距離とともに、信号機０１が停止現示であることを示す情報をあらかじめ記憶してあるので、これをタグアンテナ１９に向けて発信し、列車の速度と進んだ距離とを車上で監視して、真に危険な運転状態に至った場合だけブレーキ介入する機能が実現できる。もちろん図３におけるＡＴＳ−Ｐの場合のように、複数のタグ地上子１６を設ければ、列車の進行途中での信号機１の変化にも対応できるようになることは言うまでもない。

この場合、もしも信号装置２やリレー１０が故障したり、リレー１０を制御するケーブル０３が切れても、リレーでループコイルがオープンになるので、ブレーキを指令する結果となりフェイルセーフ性が保障される。

またブレーキを必要とするのは信号機が停止のときだけに限らない。例えば踏切障害物検知装置が動作したという情報を、踏切から十分離れた地点に設置したタグ地上子１６まで与えるならば、信号機の場合と同様な制御ができることになる。検知したという情報をタグ１７に与えておき、検知していないときにリレー１０の接点でループコイル１８を短絡しておけばよいのである。こうして沿線にある多くの警報装置をタグ情報の形で一元的に列車に与え、乗務員による停止操作の遅れによる事故を防ぐことができる。

またループコイル１８やリレー１０を内蔵しないタグ地上子に、カーブや分岐器などの速度制限区間までの距離と制限速度値を書き込んで要所に設置しておけば、同じ車上装置ですべての速度制限を監視できることはいうまでもない。しかもループコイル１８やリレー１４を内蔵しない分だけタグ地上子はさらに安価であるので設置が容易となり、保安度の向上を全線区にわたり経済的に図ることができる。

本発明による列車自動制御装置 従来の列車自動停止装置 従来の列車自動停止装置ＡＴＳ−Ｐ

符号の説明

０１ 信号機
０２ 信号装置
０３ ケーブル
０４ 線路
０５ 列車
０６ 地上子
０７ 車上子
０８ 車上装置
０９ ＡＴＳ−Ｐ地上子
１０ リレー
１１ 電源装置
１２ 情報記憶部
１３ 送信部
１４ ＡＴＳ−Ｐ車上子
１５ ＡＴＳ−Ｐ車上送受信部
１６ タグ地上子
１７ タグ
１８ ループコイル
１９ タグアンテナ
２０ タグ受信装置
２１ ブレーキ制御装置
２２ コンデンサ

Claims (2)

1. 列車が停止信号を無視して進行する際に自動的にブレーキをかけて列車を安全に止める列車自動制御装置において、地上には信号機の手前の線路近傍にＩＤタグとループコイルと信号現示に対応したリレーとを設置し、信号機状態により前記リレーにより前記ループコイルの末端を開閉することにより、列車に搭載したＩＤタグ読取装置による前記ＩＤタグの読み取りの可否を切り換えて、ブレーキ指令を制御する列車自動制御装置。
2. 列車に踏切障害物や落石などの警報を発して停止を要求する装置において、警報地点の手前の線路近傍にＩＤタグとループコイルと警報に対応したリレーとを設置し、警報状態に応じて前記リレーにより前記ループコイルの末端を開閉することにより、列車に搭載したＩＤタグ読取装置による前記ＩＤタグの読み取りの可否を切り換えて、ブレーキ指令を制御する列車自動制御装置。

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