JP2008253034A

JP2008253034A - 列車制御装置

Info

Publication number: JP2008253034A
Application number: JP2007090016A
Authority: JP
Inventors: Akira Asano; 晃浅野; Mamoru Arai; 衛新井; Toshio Hirai; 俊雄平井
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd; Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd; Daido Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd; Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd; Daido Signal Co Ltd
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2008-10-16

Abstract

【課題】ＧＰＳ受信機の健全性を確認すると共に列車の走行位置を高精度で検知して速度制御を行う。
【解決手段】ＧＰＳ受信機５ａから出力する位置情報Ｐ１（ｘ１，ｙ１）とＧＰＳ受信機５ｂから出力する位置情報Ｐ２（ｘ２，ｙ２）に基づいて算出した距離Ｌと車両１ａの前後に設置したＧＰＳアンテナ３ａ，３ｂの設置間隔Ｌとを比較して一致するか否を判定してＧＰＳ受信機５ａ，５ｂの異常の有無を検出する。２台のＧＰＳ受信機５ａ，５ｂから出力する位置情報に基づいて算出した車両の走行位置と走行方向とを制御情報記憶部６に記憶した速度制限区間の位置情報と制限速度情報と照合して車両１の制限速度を決定して車両１の速度を精度良く制限速度以下に制御する。
【選択図】図２

Description

この発明は、列車の走行位置を検知して列車の速度制御情報を出力する列車制御装置、特に走行位置の検知精度の向上に関するものである。

列車の速度を制限する装置として、列車が停止信号に接近して地上子と結合すると地上子から列車に停止信号を送り自動的に列車を停止させるＡＴＳ装置や、速度制限区間に設けた複数の送信器から連続して速度制限信号を列車に送信して列車の速度を自動的に制限速度以下に制御するＡＴＣ装置が使用されている。

このＡＴＳ装置やＡＴＣ装置は制限速度を変える場所に地上設備を設置する必要があり、カーブなどで速度制限を増やす場合には、地上設備の増設や移設しなければならず多くの費用がかかってしまう。

この地上設備の増設や移転を必要とせずに、曲線部などで速度制限を行うため、ＧＰＳを利用して列車の走行位置を検知して速度制限を行う装置が特許文献１や特許文献２に開示されている。特許文献１に示された車両運転支援システムは、車両に搭載したＧＰＳ受信機からの緯度・経度信号に基づいて車両の現在位置を検出し、検出した車両の位置が速度検知エリア内であるか否を判定し、速度検知エリアで列車の速度が制限速度を越えないように制御している。

特許文献２に示された列車走行情報検知装置は、複数の車両で編成された列車の先頭車両と最後尾車両にＧＰＳ受信機を搭載し、各ＧＰＳ受信機からの緯度・経度信号に基づいて列車の前後の現在位置をそれぞれ検出し、検出した列車の前後の現在位置とＧＰＳアンテナの設置位置により測位計算をして列車全体の在線位置と向きを把握している。また、ビルや駅構内の庇などで一方のＧＰＳ受信機から緯度・経度信号が得られない場合は、他方のＧＰＳ受信機からの緯度・経度信号により列車の現在位置を検出するようにしている。
特開２００２−３３５６０７号公報特開２００４−１６８２１６号公報

特許文献１や特許文献２に示すように、ＧＰＳ受信機からの緯度・経度信号に基づいて列車の現在位置を検知しても、ＧＰＳ受信機に異常や故障あった場合、間違った緯度・経度信号により列車が実際に走行している位置と異なる位置を認識すると、実際に列車が走行している位置の制限速度以上で走行する可能性があり、安全性が確保できなくなるという短所がある。

この発明は、このような短所を改善し、ＧＰＳ受信機の健全性を確認すると共に列車の走行位置を高精度で検知して速度制御を行うことができる列車制御装置を提供することを目的とするものである。

この発明の列車制御装置は、２台のＧＰＳアンテナと車上装置を有し、前記２台のＧＰＳアンテナは、一定間隔をおいて車両の前後に設置され、前記車上装置は、２台のＧＰＳ受信機と制御情報記憶部と距離算出部と距離判定部と列車位置決定部と制限速度決定部と速度制御部及び速度検出部を有し、前記２台のＧＰＳ受信機は、前記２台のＧＰＳアンテナから入力する信号により緯度・経度信号を位置情報として逐次出力し、前記制御情報記憶部には前記２台のＧＰＳアンテナの設置間隔と車両が走行する区間の状況に応じて定めた各速度制限区間の位置情報と、速度制限区間毎の制限速度情報があらかじめ格納され、前記距離算出部は前記２台のＧＰＳ受信機から出力される位置情報を入力し、前記２台のＧＰＳアンテナ間の距離を算出し、前記距離判定部は、前記距離算出部で算出した２台のＧＰＳアンテナ間の距離を前記制御情報記憶部に記憶した前記２台のＧＰＳアンテナの設置間隔と比較し、算出した距離が設置間隔と一致している場合、前記２台のＧＰＳ受信機が正常に動作していると判定し、算出した距離が設置間隔と一致していない場合、前記２台のＧＰＳ受信機のいずれか一方又は両方に異常が生じたと判定し、前記列車位置決定部は、前記距離判定部で２台のＧＰＳ受信機が正常に動作していると判定すると、車両の前方に設置したＧＰＳ受信機から出力される位置情報を車両の走行位置と決定し、前記制限速度決定部は、前記列車位置決定部で決定した走行位置と前記制御情報記憶部に記憶した速度制限区間の位置情報により制限速度を決定し、前記距離判定部で前記２台のＧＰＳ受信機に異常が生じたと判定したとき、最低制限速度を決定することを特徴とする。

前記車上装置に、前記距離判定部で２台のＧＰＳ受信機が正常に動作していると判定すると、前記２台のＧＰＳ受信機から出力される位置情報から車両の進行方向を算出する進行方向算出部を有し、前記制御情報記憶部には、前記２台のＧＰＳアンテナの設置間隔と車両が走行する区間の状況に応じて定めた各速度制限区間の位置情報と、速度制限区間毎の上りと下りの制限速度情報が格納され、前記制限速度決定部は、前記距離判定部で２台のＧＰＳ受信機が正常に動作していると判定すると、車両の前方に設置したＧＰＳ受信機から出力される位置情報と前記進行方向算出部で算出した車両の進行方向及び前記制御情報記憶部に記憶した速度制限区間の位置情報により制限速度を決定することが望ましい。

この発明は、車両の全長に近い一定間隔をおいて車両の前後に設置された２台のＧＰＳアンテナに接続された２台のＧＰＳ受信機から出力する位置情報に基づいて算出した距離と２台のＧＰＳアンテナの設置間隔とを比較して一致するか否を判定することにより、ＧＰＳ受信機の異常の有無を確実に確実に検出することができる。

また、２台のＧＰＳ受信機から出力する位置情報に基づいて算出した車両の走行位置と走行方向とを制御情報記憶部に記憶した速度制限区間の位置情報と制限速度情報と照合して車両の制限速度を決定することにより、車両の速度を精度良く制限速度以下に制御することができる。

また、車両の走行位置と進行方向を制御情報記憶部に記憶した速度制限区間の位置情報と速度制限区間毎の上りと下りの制限速度情報と照合することにより、単線区間でも上りと下り方向を確実に識別することができ、車両の速度を安定して制御することができる。さらに、２台のＧＰＳ受信機に異常が生じた場合は車両の速度を最低制限速度で制御するから安全性を高めることができる。

図１はこの発明の列車制御装置の構成図である。図に示すように、複数の車両１ａ〜１ｄで変成された列車２の列車制御装置は、例えば先頭の車両１ａの全長に近い一定間隔Ｌをおいて先頭の車両１ａに設置された２台のＧＰＳアンテナ３ａ，３ｂと、車両１ａに搭載された車上装置４を有する。

車上装置４は、図２のブロック図に示すように、一方のＧＰＳアンテナ３ａに接続されたＧＰＳ受信機５ａと、他方のＧＰＳアンテナ３ｂに接続されたＧＰＳ受信機５ａと、制御情報記憶部６と距離算出部７と距離判定部８と列車位置決定部９と進行方向算出部１０と制限速度決定部１１と速度制御部１２及び速度検出部１３を有する。

ＧＰＳ受信機５ａ，５ｂは、それぞれＧＰＳアンテナ３ａ，３ｂから入力する信号により緯度・経度信号を位置情報として逐次出力する。制御情報記憶部６には２台のＧＰＳアンテナ３ａ，３ｂの設置間隔Ｌと列車２が走行する区間の曲線部等の状況に応じて定めた各速度制限区間の位置情報と、速度制限区間毎の上りと下りの制限速度情報があらかじめ格納されている。距離算出部７はＧＰＳ受信機５ａから出力される位置情報Ｐ１（ｘ１，ｙ１）とＧＰＳ受信機５ｂから出力される位置情報Ｐ２（ｘ２，ｙ２）を入力し、位置情報Ｐ１（ｘ１，ｙ１）と位置情報Ｐ２（ｘ２，ｙ２）により２台のＧＰＳアンテナ３ａ，３ｂ間の距離Ｌｘを算出する。距離判定部８は距離算出部７で算出したＧＰＳアンテナ３ａ，３ｂ間の距離Ｌｘを制御情報記憶部６に記憶したＧＰＳアンテナ３ａ，３ｂの設置間隔Ｌと比較し、算出した距離ＬｘがＧＰＳアンテナ３ａ，３ｂの設置間隔Ｌと一致しているか否を判定し、算出した距離Ｌｘが設置間隔Ｌと一致している場合、２台のＧＰＳ受信機５ａ，５ｂが正常に動作していると判定し、算出した距離Ｌｘが設置間隔Ｌと一致していない場合は、２台のＧＰＳ受信機５ａ，５ｂのいずれか一方又は両方に異常が生じたと判定する。列車位置決定部９は距離判定部８で２台のＧＰＳ受信機５ａ，５ｂが正常に動作していると判定すると、ＧＰＳ受信機５ａから出力される位置情報Ｐ１（ｘ１，ｙ１）を列車２の走行位置と決定する。進行方向算出部１０は２台のＧＰＳ受信機５ａ，５ｂが正常に動作していると判定すると、ＧＰＳ受信機５ａから出力される位置情報Ｐ１（ｘ１，ｙ１）とＧＰＳ受信機５ｂから出力される位置情報Ｐ２（ｘ２，ｙ２）から列車２の進行方向を算出する。制限速度決定部１１は列車位置決定部９で決定した列車の走行位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１）と進行方向算出部１０で算出した列車２の進行方向及び制御情報記憶部６に記憶した速度制限区間の位置情報と制限速度情報により列車２の制限速度を決定する。速度制御部１２は速度発電機１４からの信号により速度検出部１３から出力される列車２の走行速度を制限速度決定部１１で決定した制限速度と比較し、列車２の走行速度が制限速度以下になるように制御する。

この列車制御装置で列車２の速度を制御するときの処理を図３のフローチャートを参照して説明する。

列車２が走行しているとき、ＧＰＳ受信機５ａは先頭車両１ａの前部に設置したＧＰＳアンテナ３ａから入力する信号により緯度・経度信号を位置情報Ｐ１（ｘ１，ｙ１）として距離算出部７と列車位置決定部９及び進行方向算出部１０に出力し、ＧＰＳ受信機５ｂは先頭車両１ａの後部に設置したＧＰＳアンテナ３ｂから入力する信号により緯度・経度信号を位置情報Ｐ２（ｘ２，ｙ２）として距離算出部７及び進行方向算出部１０に出力している（ステップＳ１）。距離算出部７はＧＰＳ受信機５ａから入力する位置情報Ｐ１（ｘ１，ｙ１）とＧＰＳ受信機５ｂから入力する位置情報Ｐ２（ｘ２，ｙ２）により２台のＧＰＳアンテナ３ａ，３ｂ間の距離Ｌｘを算出し、算出した距離Ｌｘを距離判定部８に出力する（ステップＳ２）。距離判定部８は入力したＧＰＳアンテナ３ａ，３ｂ間の距離Ｌｘを制御情報記憶部６に記憶したＧＰＳアンテナ３ａ，３ｂの設置間隔Ｌと比較し、算出した距離ＬｘがＧＰＳアンテナ３ａ，３ｂの設置間隔Ｌと一致しているか否を判定し、算出した距離Ｌｘが設置間隔Ｌと一致している場合、２台のＧＰＳ受信機５ａ，５ｂが正常に動作していると判定し、ＧＰＳ受信機５ａ，５ｂが正常に動作していることを示す信号を列車位置決定部９と進行方向算出部１０に出力する（ステップＳ３）。また、算出した距離Ｌｘが設置間隔Ｌと一致していない場合は、２台のＧＰＳ受信機５ａ，５ｂのいずれか一方又は両方に異常が生じたと判定して、ＧＰＳ受信機５ａ，５ｂの動作が異常であることを示す信号を制限速度決定部１１に出力する（ステップＳ３）。

このようにＧＰＳ受信機５ａから出力する位置情報Ｐ１（ｘ１，ｙ１）とＧＰＳ受信機５ｂから出力する位置情報Ｐ２（ｘ２，ｙ２）に基づいて算出した距離Ｌと車両１ａの前後に設置したＧＰＳアンテナ３ａ，３ｂの設置間隔Ｌとを比較して一致するか否を判定することにより、ＧＰＳ受信機５ａ，５ｂの異常の有無を確実に検出することができる。

列車位置決定部９は距離判定部８からＧＰＳ受信機５ａ，５ｂが正常に動作していることを示す信号を入力すると、ＧＰＳ受信機５ａから出力される位置情報Ｐ１（ｘ１，ｙ１）を列車２の走行位置と決定して制限速度決定部１１に入力する（ステップＳ４）。また、進行方向算出部１０は距離判定部８からＧＰＳ受信機５ａ，５ｂが正常に動作していることを示す信号を入力すると、ＧＰＳ受信機５ａから出力される位置情報Ｐ１（ｘ１，ｙ１）とＧＰＳ受信機５ｂから出力される位置情報Ｐ２（ｘ２，ｙ２）から列車２の進行方向を算出して制限速度決定部１１に出力する（ステップＳ５）。制限速度決定部１１は列車位置決定部９で決定した列車の走行位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１）と進行方向算出部１０で算出した列車２の進行方向を入力すると、入力した列車２の走行位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１）と列車２の進行方向を制御情報記憶部６に記憶した速度制限区間の位置情報と制限速度情報と照合して列車２の制限速度を決定する。速度制御部１２は速度発電機１４からの信号により速度検出部１３から出力される列車２の走行速度を制限速度決定部１１で決定した制限速度と比較し、列車２の走行速度が制限速度以下になるように制御する（ステップＳ６）。

また、制限速度決定部１１は、距離判定部８からＧＰＳ受信機５ａ，５ｂに異常が生じたと判定したときは最低制限速度を選択する。速度制御部１２は選択された最低制限速度で列車２の速度を制御する（ステップＳ７）。

このように列車２の走行位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１）と列車２の進行方向を制御情報記憶部６に記憶した速度制限区間の位置情報と制限速度情報と照合して列車２の制限速度を決定することにより、列車２の進行位置に応じた制限速度を得ることができ、軌道の曲線部でも安定して列車２の速度を制限速度以下に制御することができる。

また、列車２の走行位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１）と列車２の進行方向を制御情報記憶部６に記憶した速度制限区間の位置情報と制限速度情報と照合することにより、単線区間でも上りと下り方向を確実に識別することができ、列車２の速度を安定して制御することができる。さらに、算出した列車２の進行方向と、その位置における軌道の方向が一致していることを確認することにより、情報の信頼性を向上することができる。また、ＧＰＳ受信機５ａ，５ｂに異常が生じた場合は列車２の速度を最低制限速度で制御するから安全性を高めることができる。

前記説明では、列車２の速度を速度発電機１４から出力される信号により検出する場合について説明したが、ＧＰＳ受信機５ａから出力される位置情報により検出することもできる。

この発明の列車制御装置の構成図である。車上装置の構成を示すブロック図である。列車制御装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１；車両、２；列車、３；ＧＰＳアンテナ、４；車上装置、５；ＧＰＳ受信機、
６；制御情報記憶部、７；距離算出部、８；距離判定部、９；列車位置決定部、
１０；進行方向算出部、１１；制限速度決定部、１２；速度制御部、
１３；速度検出部、１４；速度発電機。

Claims

２台のＧＰＳアンテナと車上装置を有し、
前記２台のＧＰＳアンテナは、一定間隔をおいて車両の前後に設置され、
前記車上装置は、２台のＧＰＳ受信機と制御情報記憶部と距離算出部と距離判定部と列車位置決定部と制限速度決定部と速度制御部及び速度検出部を有し、
前記２台のＧＰＳ受信機は、前記２台のＧＰＳアンテナから入力する信号により緯度・経度信号を位置情報として逐次出力し、
前記制御情報記憶部には前記２台のＧＰＳアンテナの設置間隔と車両が走行する区間の状況に応じて定めた各速度制限区間の位置情報と、速度制限区間毎の制限速度情報があらかじめ格納され、
前記距離算出部は前記２台のＧＰＳ受信機から出力される位置情報を入力し、前記２台のＧＰＳアンテナ間の距離を算出し、
前記距離判定部は、前記距離算出部で算出した２台のＧＰＳアンテナ間の距離を前記制御情報記憶部に記憶した前記２台のＧＰＳアンテナの設置間隔と比較し、算出した距離が設置間隔と一致している場合、前記２台のＧＰＳ受信機が正常に動作していると判定し、算出した距離が設置間隔と一致していない場合、前記２台のＧＰＳ受信機のいずれか一方又は両方に異常が生じたと判定し、
前記列車位置決定部は、前記距離判定部で２台のＧＰＳ受信機が正常に動作していると判定すると、車両の前方に設置したＧＰＳ受信機から出力される位置情報を車両の走行位置と決定し、
前記制限速度決定部は、前記列車位置決定部で決定した走行位置と前記制御情報記憶部に記憶した速度制限区間の位置情報により制限速度を決定し、前記距離判定部で前記２台のＧＰＳ受信機に異常が生じたと判定したとき、最低制限速度を決定することを特徴とする列車制御装置。
前記車上装置に、前記距離判定部で２台のＧＰＳ受信機が正常に動作していると判定すると、前記２台のＧＰＳ受信機から出力される位置情報から車両の進行方向を算出する進行方向算出部を有し、
前記制御情報記憶部には前記２台のＧＰＳアンテナの設置間隔と車両が走行する区間の状況に応じて定めた各速度制限区間の位置情報と、速度制限区間毎の上りと下りの制限速度情報が格納され、
前記制限速度決定部は、前記距離判定部で２台のＧＰＳ受信機が正常に動作していると判定すると、車両の前方に設置したＧＰＳ受信機から出力される位置情報と前記進行方向算出部で算出した車両の進行方向及び前記制御情報記憶部に記憶した速度制限区間の位置情報により制限速度を決定する請求項１記載の列車制御装置。