JP2009049738A - 無線による列車制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】地上装置からの周波数切り替え情報を基に車上装置が通信を行う周波数を決定する場合、周波数を切り替えて通信が確立するまでの間の情報が途絶える可能性が有る。このような状況においても途切れることのない安定した通信を保証する無線列車制御システムを実現する。
【解決方法】無線列車制御システムにおいて、基地局統括局101、基地局・位置・通信周波数対応データベース102及び複数台の基地局201〜212と、移動体通信システムとして複数台の移動局301〜304と移動局統括局401、列車位置検出手段402から成る移動体501を設け、基地局統括局101に基地局・位置対応データベース102を持たせて、列車の位置に応じて情報を送信する基地局を選択して移動局−基地局間の通信を確立する前より情報を送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、地上装置と車上装置の間の通信に無線通信を使用する列車制御システムに関し、特に、無線による列車制御システムにおいて、最適な通信回線の選択により通信のコネクションを維持・更新して通信の信頼性を維持する技術に関する。

１閉そくに１個列車のみの運転を許可する閉塞方式を施行し、列車制御を行うために通信システムが利用されている。近年、無線通信システムを導入することで鉄道通信システムのコスト低減を図ろうという動きが有る。米国や中国では、無線通信により列車制御を実施するＣＢＴＣ（Communications-Based Train Control）システムの導入が進められている。一方、欧州圏ではＥＴＣＳ／ＲＥＴＭＳと呼ばれるシステムの導入が進められている。ＥＴＣＳ／ＥＲＴＭＳは、無線システムにＧＳＭ網をベースとしたＧＳＭ−Ｒ（GSM-Railway）を使用している。

無線通信による列車制御システムでは、通信のコネクションが失われる事により、システムが列車の存在を認識することができなくなり、列車同士の衝突などの事故に繋がる危険性があるため、通信のコネクションの維持・更新はシステムの信頼性に影響する。特に通信基地局が切り替わるたびに適切な通信回線を選択して通信を維持することが重要である。

特許文献１には列車の位置決定及び制御に高周波拡散スペクトル無線通信を使用する技術が記載されている。また、特許文献２には鉄道保安システムにおける自動列車制御装置においてハンドオーバ方式の移動体通信を行う技術が記載され、特許文献３には鉄道保安システムにおける通信中の無線列車信号システムにおいて、通信中の列車が移動するときに次に通信すべき移動先の地上側無線装置の判定技術が記載されている。

更に、特許文献４には移動体通信方式において通話中の基地局と隣接の基地局とを予め複数の会議通信にしてハンドオーバ予約を行う技術が記載され、特許文献５には列車や自動車などの移動体が高速で移動する場合に、路線上に位置検出器を設置し位置検出器による位置情報により基地局を切替えてハンドオーバ時間を短縮する技術が記載されている。

また、特許文献６には地上基地局と移動局の通信においてハンドオーバ時の通信が途絶しないように２台の移動通信部の中でハンドオーバを行わない移動通信部に切替えて通信を行う方法が記述され、加えてハンドオーバ時に移動局の位置情報とデータベースを用いて移動先の隣接地上基地局に切替える手法が記載されている。

特許文献７には移動局が通信を行う基地局を切替える場合において、次の基地局から未定のアドレスフレームを受信し、かつその未定のアドレスフレームに自列車の情報を乗せて送信することにより、途切れることなく対列車情報の送受信を行う記述されている。

図３に、従来例の無線通信による列車制御システムを示す。従来の列車に搭載された移動局により無線通信を行う基地局を判断する無線通信方法を用いた列車制御システムにおいて、列車の移動により移動局が通信を行う基地局を切替える場合には、切替える先の基地局からの未定の情報を受信する事で移動局が情報を受信した基地局へ通信を切替える。

図３において、列車（９０３）には車上制御装置（９０４）及び無線を送受信する通信装置（９０５）が搭載されており、走行路（９０６）上を移動する。走行路（９０６）に沿って、地上装置として無線により情報を送受信する基地局１（９０１）及び基地局２（９０２）が設置されており、これらの基地局１（９０１）又は基地局２（９０２）と列車上の通信装置（９０５）とが列車の制御情報を相互に通信する。列車上の通信装置（９０４）は、列車の移動に応じて基地局１（９０１）又は基地局２（９０２）を切替えて無線通信するが、列車の移動により基地局１（９０１）から他の基地局への切替が必要となり、切替える先の基地局２（９０２）からの未定の情報（９０７）を受信すると無線通信を行う基地局を基地局２（９０２）に切り替えて、基地局２（９０２）に対して無線通信の確立を要求する。列車上の通信装置（９０５）は、基地局２（９０２）との無線通信が確立する事で基地局２（９０２）から列車に対する確定した情報を受信することが可能となる。
特許第２７３８４６４号公報 特開２０００−１６５３１２号公報 特開２０００−１６８５５６号公報 特開平９−３０７９４３号公報 特開２００５−２３６４６３号公報 特開平１０−１６４６４０号公報 特許第２５４９３８９号公報

ところで、移動局が通信している基地局の切替が必要となったとき、ハンドオーバと呼ばれる基地局の切替処理を行う。このとき移動局は、移動先の基地局からのポーリング情報を元に移動先の基地局との通信へ切替えている。

しかしながら、移動局が通信を行う基地局を決定する場合は、移動局が無線通信する基地局を切替えたことを基地局が認識して通信を確立するまでの間に基地局から送信される情報が基地局のポーリング情報であるため、移動局に対する確定した情報が途絶える可能性が有る。

特に、従来の移動体通信におけるハンドオーバを、鉄道保安システムにおける無線列車制御システムに適用した場合、通信の途絶や通信品質の劣化を発生させ、列車位置情報の更新の障害や列車制御情報の伝達の障害を招く。

本発明は、上記事情を鑑みたものであり、予め定められた経路を移動する移動局が切替える基地局を、事前ネゴシエーション無しに基地局統括局が知ることにある。より詳細には、鉄道保安システムにおける無線列車制御システムにおいて、列車に搭載した列車側無線装置に、通信を行う地上側無線装置の切替が必要となったとき、列車側無線装置が最適な通信を行うことの出来る地上側無線装置へ切替を行い、基地局切替時の事前ネゴシエーション無しに安定した連続通信を行う分散制御形の信号保安システムを実現する。

上記課題を解決するために、本発明の無線による列車制御システムでは、移動局の位置情報と対応する通信可能な複数の基地局が記録されたデータベースを複数の基地局を管理する基地局統括局が持ち、基地局統括局が、列車に対して情報を送るための基地局を列車の位置を基にデータベースより探索することを特徴とする。

基地局統括局が移動局の位置情報に対応する複数の基地局が記録されたデータベースを持つことにより、基地局統括局は、移動局が基地局と通信を確立する前の事前ネゴシエーション無しに通信を切替える先の基地局を知ることが可能となり、基地局に対して予め列車に対する情報を送信することにより、移動局が基地局を切替えたと同時に移動局は基地局統括局からの情報を受信することが可能となる。

以下、図面を用いて、本発明の実施の形態について説明する。

図１に、無線による列車制御システムの概略図を示す。
図２に、無線による列車制御手順の説明図を示す。

図１により、基地局と移動局間の無線通信による列車制御システムについて説明する。
１０１は基地局統括局、１０２は基地局・位置・通信周波数の対応データベース、２０１〜２１２は基地局１〜基地局１２、３０１〜３０４は移動局１〜移動局４、４０１は移動局統括局、４０２は列車位置検知手段、５０１は列車、６０１は対応データベース１０２に設定する基地局２０３〜２１０の通信範囲、７０１は列車の走行路である。

基地局１（２０１）〜基地局１２（２１２）は、列車５０１の走行路７０１に沿って配置される基地局である。列車５０１には、移動局１（３０１）〜移動局４（３０４）、移動局統括局４０１と列車位置検出手段４０２が搭載されており、走行路７０１上を移動する。基地局統括局１０１は、基地局・位置・通信周波数対応データベース１０２をもつ。

基地局１（２０１）〜基地局１２（２１２）と、列車５０１内の移動局１（３０１）〜移動局４（３０４）とがそれぞれ相互に列車の制御情報を通信するが、対応データベース１０２には、列車５０１の位置に対応する移動局１（３０１）〜移動局４（３０４）と通信を行うべき基地局３（２０３）〜基地局１０（２１０）が割り当てられる。

列車５０１の走行路７０１上の移動に応じて、列車位置検出手段４０２は列車５０１の走行路７０１上の位置を検出する。列車位置検出手段４０２としては、例えば、列車５０１の車輪の回転角を検出し、これを積分して距離に換算して位置を検出するなどの手段を採ることが出来る。

列車位置検出手段４０２により検出された位置情報を、移動局統括局４０１は基地局統括局１０１に通知する。基地局統括局１０１は、通知された列車位置により列車５０１の位置を認識する。基地局統括局１０１は、基地局を経由して列車５０１に対して情報を送信するために、列車位置に対応する移動局と通信を行う基地局の対応データベース１０２を探索することで、列車５０１へ情報を送信するための基地局３（２０３）〜基地局１０（２１０）を選択する。

基地局統括局１０１は、選択した全ての基地局に対して列車５０１に対する情報を送信する。列車５０１に対する情報を受信した基地局３（２０３）〜基地局１０（２１０）は、移動局１（３０１）〜移動局４（３０４）との通信が行われる前から列車５０１への情報を送信する。

無線通信による列車制御システムを図２により説明する。ここで、図２に示す図の符号は図１に示す図の符号に対応する。ここでは、列車（５０１）の移動により移動局１（３０１）が通信を行う相手を基地局７（２０７）から基地局９（２０９）へ切替える動作を説明する。

［基地局統括局による基地局の選択を行う］
（１）移動局１（３０１）は、自らが搭載された列車の位置情報を、現在通信を行っている基地局７（２０７）に対して送信する。
（２）基地局７（２０７）は、移動局１（３０１）からの列車位置情報を基地局統括局（１０１）に対して送信する。
（３）基地局統括局（１０１）は、基地局７（２０７）から受信した列車の位置情報を保持して、列車（５０１）に対して制御情報を送信するための基地局を列車位置とデータベースより選択する。

［基地局による制御情報の送信と移動局の基地局切替を行う］
（４）基地局統括局（１０１）は、選択した全ての基地局（例：基地局７（２０７）と基地局９（２０９））に対して列車（５０１）への制御情報を送信する。
（５）基地局統括局（１０１）からの制御情報を受信した基地局（例：基地局７（２０７）と基地局９（２０９））は、ビーコン情報と基地局統括局（１０１）から受信した制御情報を送信する。
（６）移動局１（３０１）は、ビーコン情報を基に通信を行う基地局（例：基地局９（２０９））を決定すると同時に、通信を行うことを決定した基地局（例：基地局９）からの制御情報を受信する。

これにより、基地局切替直後から列車に対する制御情報を受信することが可能となり、途切れる事の無い連続した通信と、列車制御を行うことが可能となる。

本発明は、移動局の位置に対応した無線通信を行う基地局を定義して、情報の途切れる事の無い連続した通信を実現する事が可能である。したがって、安全性が重要視される、鉄道・モノレール・路面電車（ＬＲＴ：Light Rail Transit）などの鉄道分野における信号保安システムに適している。

図１は本発明の実施例１の無線による列車制御システムの構成図である。 図２は本発明の実施例２の無線による列車制御方法の説明図である。 図３は従来例の無線による列車制御システムの概略図である。

符号の説明

１０１ 基地局統括局
１０２ 基地局・位置対応データベース
２０１〜２１２ 基地局１〜１２
３０１〜３０４ 移動局１〜４
４０１ 移動局統括局
４０２ 列車位置検知手段
５０１ 列車
６０１ 列車位置に対する対応基地局の範囲
７０１ 走行経路

Claims (3)

1. 予め定められた経路を移動する複数の移動局と所定の経路沿線に設置された複数の基地局と前記複数の基地局を管理する基地局統括局を備えた無線による列車制御システムにおいて、
   前記基地局統括局は前記移動局の位置を認識する手段を備え、
   前記基地局統括局は前記移動局の位置と前記移動局の位置に対応した複数の基地局との対応データベースを備えており、
   前記基地局統括局は前記移動局の位置を用いて前記データベースを探索することで前記移動局へ情報を送信するための前記基地局を選択することを特徴とする無線による列車制御システム。
2. 請求項１に記載の無線による列車制御システムにおいて、
   前記移動局は列車に搭載された複数の無線通信装置であり、
   前記基地局は列車の走行する沿線沿いに設置された複数の基地局であり、
   前記基地局統括局は前記複数の無線通信装置の位置を用いて前記データベースから列車への制御情報を送信するための前記基地局を探索することを特徴とする無線による列車制御システム。
3. 請求項２に記載の無線による列車制御システムにおいて、
   前記基地局は前記複数の無線通信装置が前記基地局と通信を確立する以前より列車に対する制御情報の送信を行う機能をもち、前記複数の無線通信装置が通信を確立する前記基地局へ切替えると同時に前記基地局からの制御情報を受信することにより移動局よる基地局切替においても途切れることの無い連続した通信を行うことを特徴とする無線による列車制御システム。

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