JP2008239054A - 列車制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】踏切の遮断棹の遮断未完了などの踏切異常がある場合、地上信号設備から当該踏切の識別番号を列車に伝達し、異常のある踏切の外方で列車を自動で停止させる事を可能として列車制御システムを提供する。
【解決手段】踏切８の異常を地上信号設備５に伝達し、地上信号設備５から当該踏切８の識別番号を車上装置２に伝送する。車上装置２は、連続的に認識している自列車１の位置と踏切８の識別番号とにより関連付けられた踏切８の外方（手前位置）で停止するブレーキパターン群を有している。車上装置２は、自列車位置と、地上信号設備５から伝送された異常のある踏切８の識別番号の組合せからブレーキパターンを検索し、当該ブレーキパターンに沿った列車速度制御を実施することで、踏切８の外方で列車１を停止させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、列車が踏切の状態を検知し、異常ある踏切に対して列車防護を図る列車制御システムに関する。

従来、踏切においては、遮断桿の昇降制御は、専用に設置された表示器踏の切警備員による目視や、専用の無線伝送装置による情報授受に頼って行われている。

踏切道に異常があった場合の既存の列車速度制御については、ＡＴＳ区間においては、専用の表示機器の目視によって人間系で速度制御を実施するものがある。この場合、保安の制御が人間系に依存する形になっており、且つ多数の表示機器の設置を要し、システムの構築コストが高くなっている。

また、踏切においては、遮断桿の遮断未完了や遮断棹が降りているときの踏切内への車両や人の立ち入りに起因した踏切支障が生じることがあるが、そうした踏切支障に対して列車防護をするについては、自動列車制御装置（ＡＴＣ装置）では、線路に沿って設定される閉塞単位の防護、即ち、異常のある踏切道近傍の閉塞に防護情報を設定しで行われている。ＡＴＣ装置では、列車が走るレールがある長さ毎に電気的に区分されたブロックが形成されており、地上装置がブロック単位で列車に対して許容速度を指示する信号を送信している。具体的な制御形態としては、先行列車が走行するブロックの後のブロックに後続列車が進入した場合、後続列車が先行列車に衝突しないように、例えば、先行列車に近づくにしたがって後続列車に許容される速度を低下させる制御が行われている。

また、ＡＴＣ区間において異常のある踏切道近傍の閉塞（ブロック）に防護情報を設定し、閉塞単位の制御としているシステムの場合、支障が生じた踏切を含む閉塞の手前の閉塞が当該踏切から相当な距離で離れているときには、踏切支障情報を受けた列車は踏切から遠く離れて停止される。このような閉塞単位の列車制御では、当該列車のみならず後続の列車への運行ダイヤへの影響が大きくなり、列車の運行にとってロスの大きいものである。

ＡＴＣ装置において、地上装置は列車が走行中のブロックと当該列車が停止すべきブロックについての情報を当該列車に送信し、当該列車では列車速度を予め当該列車及び該ブロックに対応して設定された減速度パターンとなるように減速させて列車の平均運行速度を高めることを図った車上主体型自動列車制御装置が提案されている（特許文献１）。

また、列車上の運転制御装置が走行位置及び速度と走行制御パターンに基づいて踏切制御指令を無線装置を介して地上の踏切制御装置に送信し、地上の踏切制御装置からの踏切制御指令に対する応答信号と踏切正常信号を受信して踏切停止走行制御パターンを消去することによって、列車運転条件の変化に対応可能となっており、列車が踏切に接近したときには、列車の走行位置と記憶している該踏切位置から該踏切の直前に列車を停止する踏切停止走行制御パターンを発生させた踏切制御装置が提案されている（特許文献２）。
特開２００２−３３０５０２号公報 特公平７−１０６６７号公報

そこで、解決しようとする課題は、踏切道の異常時の列車制御を車内信号化し、踏切支障による列車防護を、閉塞単位ではなく踏切単位での実施を確立することである。

この発明の目的は、公民鉄の鉄道事業者で重要な懸案となっている踏切道における列車制御の課題を解決し、既存技術である軌道伝送を利用しつつ、保安度の向上、及び関連する表示機器の設備数について大幅な削減を可能にして、踏切支障の確認を安価に実現する手段の確立を図ることができる列車の自動制御システムを提供することである。

この発明による列車制御システムは、軌道線路と平面交差する踏切の遮断状態を検出するとともに当該踏切の動作を制御する踏切装置と、前記踏切装置からの前記踏切の前記遮断状態についての出力を受けて前記軌道線路に前記遮断状態を含む列車制御情報を送出する地上信号設備と、前記軌道線路を通じて受信した前記列車制御情報に基づいて列車の走行を制御する車上装置と、を備えた列車制御システムにおいて、前記列車制御情報は、前記踏切の前記遮断状態と前記踏切を識別する踏切識別情報とを有する踏切情報を含み、前記車上装置は、受信した前記列車制御情報に含まれる前記踏切情報のうちの前記踏切の前記遮断状態が未遮断であることに応じて当該踏切の手前で前記列車を停止させる制御を行うことを特徴とする。

この列車制御システムによれば、地上信号設備は踏切装置からの踏切の遮断状態についての出力を受けて軌道線路に遮断状態を含む列車制御情報を送出するが、その際に、列車制御情報には、踏切の遮断状態と踏切を識別する踏切識別情報とを有する踏切情報が含まれているので、車上装置は、受信した列車制御情報に含まれる踏切情報のうちの踏切の遮断状態が未遮断であることに応じて、そうした未遮断である踏切の手前で列車を停止させる制御を行うことができる。即ち、地上信号設備には、踏切装置から踏切の遮断状態が踏切情報として入力され、異常のある踏切の踏切識別情報が軌道線路に送出する。車上装置では、踏切位置と自列車位置を関連付けたブレーキパターン群を記憶しているので、踏切装置及び地上信号設備と、ブレーキ制御を行う車上装置とを組み合わせることで、異常のある踏切の外方で安全に列車を停止するシステムが提供される。

この列車制御システムおいて、前記踏切装置は、前記軌道線路に沿って設けられる各閉塞区間内に設置されている一つ又は複数の前記踏切を管轄しており、前記踏切の前記遮断状態と列車制御情報とを前記地上信号設備に出力する踏切制御装置を有することができる。踏切装置は、踏切を軌道線路に沿って設けられる閉塞区間内に設置される一つ又は複数の踏切として管轄しており、各踏切の遮断状態に対応して列車停止の必要性の有無及び停止させる場合の停止位置が制御される。踏切装置は、踏切制御装置を有しており、地上信号設備との間で入出力が制御される。

前記踏切装置を備えた列車制御システムおいて、前記踏切装置は、遮断棹を昇降させる踏切遮断機と前記踏切内の障害物を検知する踏切支障検知装置とを備えており、前記踏切制御装置は、前記踏切遮断機を制御するとともに、前記踏切の前記遮断状態として前記遮断棹の昇降状態と前記踏切支障検知装置による支障検知状態とを前記地上信号設備に出力することができる。踏切としては、遮断棹を昇降させる踏切遮断機を備えているタイプがあり、本発明は、こうした踏切遮断機を制御して遮断棹を昇降させ、遮断棹の昇降状態を認識可能な踏切制御装置と、踏切内の障害物を検知する踏切支障検知装置とを備えることで、保安係の居る有人又は居ない無人踏切に適用可能である。踏切装置の踏切制御装置は、制御した踏切遮断機の遮断棹の昇降状態と、踏切支障検知装置が検知した踏切内の障害物の検知の有無という支障検知状態とを地上信号設備に出力することができる。

また、この列車制御システムおいて、前記地上信号設備は、前記列車制御情報として、前記踏切を識別する前記識別情報としての複数ビット情報から成る踏切識別番号を持った軌道デジタル電文を前記軌道線路に送出することができる。この場合、未遮断であって外方位置で停車すべき踏切の特定は、軌道線路に送出される軌道デジタル電文のうち、踏切を識別する踏切識別情報としての複数ビット情報から成る踏切識別番号で行われる。

また、この列車制御システムおいて、前記列車は、自列車の位置と前記踏切情報とに対応して作成されたブレーキパターン群を記憶する記憶手段を備えており、前記車上装置は、前記ブレーキパターン群から選択した前記踏切の手前外方で前記自列車を停止させることが可能なブレーキパターンに従って前記自列車の速度を制御することができる。自列車の位置と前記踏切情報とに対応して作成されたブレーキパターン群は、列車に備わる記憶手段において記憶される。車上装置は、自列車の位置と未遮断状態が特定される踏切情報とに基づいて、ブレーキパターン群から、踏切の手前外方で自列車を停止させることが可能なブレーキパターンを選択するので、そのブレーキパターンに従って速度を制御することで、列車は未遮断状態の踏切の手前外方で確実に停車される。

更に、この列車制御システムおいて、前記車上装置は、走行中に前記自列車の位置を連続的に把握しており、前記自列車が走行中に前記踏切情報を含む前記列車制御情報を受信したことに応答して、前記自列車の位置と前記踏切情報に含まれる前記踏切識別情報との組合せに基づいて、前記ブレーキパターン群の中から前記自列車が前記踏切の外方で停止できる前記ブレーキパターンを検索することができる。車上装置は、走行中に自列車の位置を連続的に把握しているので、自列車が走行中に踏切情報を含む列車制御情報を受信したときには、ブレーキパターン群の中から、自列車のそのときの位置と踏切情報に含まれる踏切識別情報との組合せに基づいて自列車が踏切の外方で停止できるブレーキパターンを検索し、列車速度は検索結果として得られたブレーキパターンに従って制御される。

本発明によれば、未遮断の踏切や、内部に支障のある踏切が有った場合、地上信号設備から当該踏切識別情報を軌道回路に送信し、軌道回路を通じて当該踏情報を検出する車上装置によって当該踏切の外方手前位置で列車を自動で停止する制御を行うことができる。即ち、踏切支障の確認が列車の自動速度制御システムにて実現され、踏切の異常発生時の列車速度制御を車内信号化することができる。これにより、無人の踏切では勿論のこと、有人の踏切であっても目視による人間系のブレーキ制御に頼っていないので人間系の操作遅れ等に起因する踏切の不安全側の事象を回避することが可能となる。また、踏切単位で停止点が設定されることで、従来の該当する閉塞全体に防護情報を設定する方式と比較して、踏切支障時の列車の運行ダイヤの遅延を軽減することができる。更に、本発明による列車制御システムは、既存の専用の踏切表示器制御に使用している回線を当該地上信号設備に接続することで実現可能であるので、専用の表示機器が不要とされて保安度が向上すると共に、踏切制御装置に対する設備改修・維持コストを低減することが可能となる。

以下、図面を参照して、この発明による列車制御システムの実施形態を説明する。

図１は、本発明による列車制御システムの一実施例を示すシステム構成図である。列車１は、車上装置２と、ブレーキパターン群を記憶した記憶部３と、軌道デジタル電文受信器４を搭載している。

軌道線路と平面交差する踏切８の遮断状態を検出すると共に踏切８を制御するため踏切装置９が設けられている。軌道線路は軌道回路６を形成している。踏切装置９は、軌道回路６に沿って設けられる閉塞区間内に設置されている一つ又は複数の踏切（図示の例では、一つの踏切８）を管轄している。また、踏切装置９は、自動で昇降される又は保安係が手動で昇降させる遮断棹１２を有する踏切遮断機１１と、例えば踏切８を撮影している監視カメラから成り踏切８内の障害物の有無を検出する踏切支障検知装置１３と、踏切遮断機１１の動作を制御して遮断棹１２を昇降させると共に、列車制御情報を地上信号設備５に出力する踏切制御装置１０とを備えている。

本実施形態では、踏切制御装置１０は、踏切８の遮断状態として、踏切遮断機１１の遮断棹１２の昇降状態についての信号や、踏切支障検知装置１３が検知した支障検知状態についての信号の入力を受けて、当該信号を地上信号設備５に出力する。地上信号設備５は、踏切制御装置１０からの出力信号の入力を受けて、踏切８に遮断状態として未遮断である、或いは支障検知状態として障害物が検知されるなどで踏切異常がある場合、列車制御情報として、軌道回路６に踏切８の識別番号（予め踏切毎に個別に付与されている踏切識別番号）を包含したビット情報を持つ軌道デジタル電文７を送信する。

地上信号設備５が軌道回路６に送信した軌道デジタル電文７は、軌道回路６に在線している列車１において、当該列車１に搭載されている軌道デジタル電文受信器４によって受信される。車上装置２は、軌道デジタル電文受信器４が受信した軌道デジタル電文７に包含される踏切異常のある踏切８の識別番号を記憶する。

記憶部３は、ブレーキパターン群として、列車の位置と踏切の識別番号の組み合わせに応じて、踏切の外方、即ち、踏切の手前位置で停止することを可能にするブレーキパターンを予め記憶している。踏切の手前位置は、自動列車制御装置で用いられている閉塞区間にとらわれずに定められている。車上装置２は、車輪の回転数から列車１の位置を演算するなどして自列車位置を連続的に把握しており、列車１の現在位置と、軌道デジタル電文受信器４が受信した軌道デジタル電文７に包含されていた軌道異常のある踏切８の識別番号との組合せを検索キーとして、ブレーキパターン群からブレーキパターンを検索する。検索によって得られたブレーキパターンに従って列車１に制動をかけて列車１の速度制御を実施することで、踏切８の外方（手前位置）で列車１を停止させることができる。

図２は、本発明による列車制御システムの説明図である。
地上のＡＴＣ装置は、従来と同様、列車在線検知情報により、在線閉塞検索を実施する。図２の示す場合、先行して走行する列車１ａは閉塞区間５Ｔに在線しており、自列車１は閉塞区間１Ｔに在線しているとする。閉塞区間４Ｔに存在する踏切８ａ，８ｂが遮断状態及び支障検知状態とも正常状態にあれば、在線検知に基づく列車１の停止位置目標は、先行列車１ａが在線する閉塞区間５Ｔの手前の閉塞区間４Ｔである。

次に、地上信号設備５は、検索元の閉塞区間１Ｔから、求められた在線外方閉塞（図示の例では、閉塞区間４Ｔ）までを検索し、未遮断又は防護中の踏切があるか否かを検索する。検索の結果、そうした踏切８ｂが存在する場合、地上信号設備５は、踏切８ｂが存在する閉塞区間の番号（図示の場合、４Ｔ）及び支障のある踏切番号を停止目標として、軌道回路６を通じて車上装置２に送信する。送受信器１５は、地上信号設備５に備わる手段である。

車上装置２は、記憶部３において、予め車上データベースに閉塞及び踏切位置をキーとして検索することが可能なブレーキパターン群を保有して（記憶して）いる。地上信号設備５から送信された停止目標（踏切８ｂ）を用いてブレーキパターンを検索し、それに基づいて列車１の速度制御を実施する。支障のある踏切８ｂが閉塞区間３Ｔに存在するので、従来の閉塞制御によれば列車１の停止目標はその手前の閉塞区間２Ｔとなるが、本実施形態による停止目標は、閉塞区間３Ｔ内であって、正常な踏切８ａの位置を超えた踏切８ｂの外方、即ち、手前位置に設定される。

したがって、踏切８ｂにおける遮断状態が回復する、或いは踏切支障が取り除かれて安全が回復したときに、列車１は、従来の場合の停止目標である閉塞区間２Ｔからの運転再開ではなく、より進行方向に進んだ踏切８ｂの外方位置から運転再開できる。また、運行ダイヤが密な場合で後続の列車がそれぞれの閉塞区間で停車するときであっても、各後続列車はより進行した位置から運転再開ができ、ダイヤへの影響をより少なくすることが期待される。

図３は、列車１における運転台、表示例を示す図である。運転台の表示には、図２に倣って、閉塞区間と、踏切８ａ，８ｂとが表示されており、踏切８ｂの未遮断（又は支障検知）に応じて、踏切８ｂが未遮断であること、及び踏切８ｂの手前外方に停止位置目標が設定されたことが表示（点滅）され、運転士や車掌にその旨が知らせられる。この表示は、列車指令所における列車の運転状況の表示例とすることもできる。

図４には、本発明による列車制御システムにおいて地上信号設備の列車制御情報作成の際に辿る手順の概略一例を表したフローチャートが示されている。図４のフローチャートを、図２に示す閉塞区間１Ｔを例に採って説明する。全閉塞分ループ（ステップ１、「Ｓ１」と略す。以下同じ）として、以下のＳ２〜Ｓ６のステップが続く。Ｄ−ＡＴＣ論理部５は、自閉塞、即ち、閉塞区間１Ｔより前方の閉塞を順に検索し（Ｓ２）、閉塞区間２Ｔは在線無し（当該区間を走行する列車が無い）で且つ踏切支障無しのため、次の閉塞区間３Ｔを検索する。仮に閉塞区間２Ｔが在線であった場合には、在線している閉塞区間の一つ後方の閉塞区間１Ｔを停止目標閉塞区間として記憶することになる（Ｓ３）。閉塞区間３Ｔでは、在線無しであるため、前方の踏切から順に検索する（Ｓ４）。踏切８ａは支障が無いが、踏切８ｂは遮断未完了のため、「停止目標閉塞区間３Ｔ、支障踏切８ｂ、支障内容遮断未完了」を記憶する（Ｓ５）。Ｄ−ＡＴＣ論理部５は、送受信器１５を介して「停止目標閉塞区間３Ｔ−踏切８ｂ、遮断未完了」の列車制御デジタル電文として軌道１Ｔに送信する（Ｓ６）。

図５には、本発明による列車制御システムにおいて、図２に示す閉塞区間１Ｔを例に採ったときの、車上装置のブレーキパターン群（図１における３）が示されている。ブレーキパターンは横軸を位置に取り、縦軸を目標速度で示している。図５の左側は踏切支障ブレーキパターン群であり、（ａ）は踏切８ａが支障踏切である場合のブレーキパターン１Ｔ−３Ｔ−８ａ、（ｂ）は踏切８ｂが支障踏切である場合のブレーキパターン１Ｔ−３Ｔ−８ｂである。図５の右側は閉塞区間が停止目標となる場合の停止閉塞ブレーキパターン群であり、（ｃ）〜（ｅ）はそれぞれ閉塞区間２Ｔ、３Ｔ、４Ｔが停止目標閉塞区間となるときのブレーキパターン１Ｔ−２Ｔ、１Ｔ−３Ｔ、１Ｔ−４Ｔを示している。

図６には、本発明による列車制御システムにおいて車上装置の制御の際に辿る手順の概略一例を表したフローチャートが示されている。図１及び図２に示す列車１に搭載された軌道デジタル電文受信機４は、軌道回路６を介して列車制御情報を含む軌道デジタル電文７を受信する（Ｓ１０）。受信された列車制御情報は、車上装置２に伝送される。車上装置２は列車制御情報中の停止目標閉塞区間３Ｔ、支障踏切番号８ｂ、支障内容遮断未完了を運転台表示器に表示する（Ｓ１１）。同時に。自装置が認識している自閉塞区間の番号「１Ｔ」と、停止目標閉塞区間の番号「３Ｔ」、支障踏切の番号「８ｂ」をキーにして、ブレーキパターン群３から、１Ｔ−３Ｔ−８ｂのブレーキパターンを検索する（Ｓ１２）。検索されたブレーキパターン１Ｔ−３Ｔ−８ｂにおいて、自列車位置に対応する目標速度と自列車速度を比較して、速度超過している場合には減速制御を実施する（Ｓ１３）。

本発明は、踏切を有する列車の線区に於いて、踏切に異常があった場合、列車を異常のある踏切の外方で停止させる自動列車制御システムとして適用可能である。また、踏切遮断機を備えずに、監視カメラ等の踏切内を撮影する踏切支障検知装置と踏切警報機を備えるタイプの踏切にも適用可能である。

本発明による列車制御システムの一実施形態を示すシステム構成図である。 本発明による列車制御システムの説明図である。 本発明による列車制御システムでの運転台への表示例を示す図である。 本発明による列車制御システムにおいて地上信号設備の列車制御情報作成の概略一例を示すフローチャートである。 本発明による列車制御システムにおける車上装置に備わるブレーキパターン群の例を示す図である。 本発明による列車制御システムにおいて車上装置の制御の概略一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 列車
２ 車上装置
３ ブレーキパターン群
４ 軌道デジタル電文受信器
５ 地上信号設備
６ 軌道回路
７ 軌道デジタル電文
８，８ａ，８ｂ 踏切
９ 踏切装置
１０ 踏切制御装置
１１ 踏切遮断機
１２ 遮断棹
１３ 踏切支障検知装置

Claims (6)

1. 軌道線路と平面交差する踏切の遮断状態を検出するとともに当該踏切の動作を制御する踏切装置と、前記踏切装置からの前記踏切の前記遮断状態についての出力を受けて前記軌道線路に前記遮断状態を含む列車制御情報を送出する地上信号設備と、前記軌道線路を通じて受信した前記列車制御情報に基づいて列車の走行を制御する車上装置と、を備えた列車制御システムにおいて、
   前記列車制御情報は、前記踏切の前記遮断状態と前記踏切を識別する踏切識別情報とを有する踏切情報を含み、
   前記車上装置は、受信した前記列車制御情報に含まれる前記踏切情報のうちの前記踏切の前記遮断状態が未遮断であることに応じて当該踏切の手前で前記列車を停止させる制御を行うこと
   を特徴とする列車制御システム。
2. 請求項１に記載の列車制御システムおいて、
   前記踏切装置は、前記軌道線路に沿って設けられる各閉塞区間内に設置されている一つ又は複数の前記踏切を管轄しており、前記踏切の前記遮断状態と列車制御情報とを前記地上信号設備に出力する踏切制御装置を有すること
   を特徴とする列車制御システム。
3. 請求項２に記載の列車制御システムおいて、
   前記踏切装置は、遮断棹を昇降させる踏切遮断機と前記踏切内の障害物を検知する踏切支障検知装置とを備えており、
   前記踏切制御装置は、前記踏切遮断機を制御するとともに、前記踏切の前記遮断状態として前記遮断棹の昇降状態と前記踏切支障検知装置による支障検知状態とを前記地上信号設備に出力すること
   を特徴とする列車制御システム。
4. 請求項１に記載の列車制御システムおいて、
   前記地上信号設備は、前記列車制御情報として、前記踏切を識別する前記踏切識別情報としての複数ビット情報から成る踏切識別番号を持った軌道デジタル電文を前記軌道線路に送出すること
   を特徴とする列車制御システム。
5. 請求項１に記載の列車制御システムおいて、
   前記列車は、自列車の位置と前記踏切情報とに対応して作成されたブレーキパターン群を記憶する記憶手段を備えており、
   前記車上装置は、前記ブレーキパターン群から選択した前記踏切の手前外方で前記自列車を停止させることが可能なブレーキパターンに従って前記自列車の速度を制御することを特徴とする列車制御システム。
6. 請求項５に記載の列車制御システムおいて、
   前記車上装置は、走行中に前記自列車の位置を連続的に把握しており、前記自列車が走行中に前記踏切情報を含む前記列車制御情報を受信したことに応答して、前記自列車の位置と前記踏切情報に含まれる前記踏切識別情報との組合せに基づいて、前記ブレーキパターン群の中から前記自列車が前記踏切の外方で停止できる前記ブレーキパターンを検索すること
   を特徴とした列車制御システム。

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