JP2009149216A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素化、省電力化、記憶車両制御情報の書き換え、送受信データの拡張、地上からの誘導指示、自動運転化、コスト削減、耐ノイズ性の向上、及び、多重伝送化の可能な車両制御装置を提供すること。
【解決手段】車上装置１と、地上装置２との間において、情報の無線伝送を担うＲＦＩＤタグ１１を含む。地上リーダ・ライタ２１は、ＲＦＩＤタグ１１との間で無線伝送を行い、ＲＦＩＤタグ１１に情報を書き込み、又は、書き込まれた情報を読み取る。地上信号処理部２３は、地上リーダ・ライタ２１からの信号を処理し、又は、地上リーダ・ライタ２１に対して書き込み及び読取の指令を与える。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として、鉄道車両を所定の目的地点に到達させるための進路選別に用いられる車両制御装置に関する。

鉄道車両を所定の目的地点（着点）まで到達させるためには、進路を確保する必要があり、このような進路の設定は、自動進路制御システムや、手動進路制御システムによって行われている。進路の選別、設定は、車両毎に与えられた列車番号を参酌して実行される。従って、自動進路制御システムや、手動進路制御システムの何れにおいても、進路設定に当たっては、進路選別装置とともに、車両番号読取装置が要求される。特許文献１、２には、このような進路制御システム構成を前提とした進路設定可否情報提供装置及び列車進路設定支援装置が開示されている。

進路制御システムは、地上装置と、車上装置との組み合わせシステムとして構築され、地上装置及び車上装置の何れもが、進路選別装置と、車両番号読取装置とを併せ持つ。

車上装置の進路選別装置は、着点ループ設定部と、進路記憶部と、送信器と、車上アンテナを含み、着点ループ設定部で設定された情報に基づいて、進路記憶部から読み出された進路情報は、送信器及び車上アンテナによって、地上装置に向けて送信される。

地上装置の進路選別装置は、軌道に沿って敷設された地上ループにより、車上アンテナから送信された進路情報を受信し、受信信号に基づいて着点要求選別を実行し、その結果を連動装置などに供給する。地上装置の進路選別装置は、上述した機能のほか、列車検知やループ断線検知などの機能も有する。

一方、車両番号読取装置は、上述した進路選別装置から独立する形態で備えられる。まず、地上装置の車両番号読取装置は、中央装置（運行管理装置）と、インタロゲータ装置（質問装置）と、トランスポンダ地上子などを含んで構成される。中央装置からＬＡＮなどをとおして供給された車両番号読取信号は、インタロゲータ装置でチェックを受けたうえで、トランスポンダ地上子に供給される。車上装置の車両番号読取装置は、車両番号書き込み済みのトランスポンダ車上子を含んでおり、トランスポンダ車上子は、トランスポンダ地上子から送信された車両番号読取信号に応答して、書き込まれた当該車両番号を送信する。この車両番号情報は、トランスポンダ地上子とは別に設けられた読取専用地上子によって受信される。地上装置の中央装置（運行管理装置）は、取得した車両番号に対応した着点ループを設定する。

しかし、従来の進路制御システムには、次のような問題点があった。
＜進路選別装置の問題点＞
（１）システムの全体構成を見ると、車上子、着点ループ設定部、進路記憶部、進路選別架、地上ループなどが必要になるため、設備の構成が複雑で、コスト高になる。
（２）地上ループと車上アンテナとの間の送受信は、通常、３波のアナログ信号を用いて行う。この場合、１波当たり、例えば、約５Ｗ程度のハイパワーが必要である。このため、送信器として、ハイパワー出力のものを用いなければならず、送信器、そのための電源装置が、共に、大型化、大容量化し、コスト高になる。
（３）車上アンテナと地上ループとの間の送受信に供されるアナログ信号は、無変調の正弦波である。このため、車上アンテナと地上ループとの間の送受信系が雑音に弱いものとなってしまう。
（４）現場に敷設される地上ループと、機器室内に配置される進路選別装置との間の信号伝送に専用回線を使用しなければならないので、専用回線の敷設費用のみならず、メンテナンス費用も必要になり、非経済的である。
（５）この種の進路選別装置は、通常の列車制御システムに組み込まれるほか、例えば、製鉄所内において、溶鉄搬送車両の進路選別などにも用いられる。このような用途では、溶鉄搬送車両に備えられる車上装置、及び、これと組み合わされる地上装置に対しては、特別の熱対策が必要になる。しかし、上述した構成を持つ進路選別装置では、１５００℃超の溶鉄熱に対して、充分な熱対策を採ることが困難である。

＜車両番号読取装置の問題点＞
（１）トランスポンダ車上子に書き込まれている車両番号を書き換えることは、その構造上、不可能であり、使い勝手が悪い。
（２）地上側には、トランスポンダ地上子のほかに、トランスポンダ車上子から送信された車両番号を受信する車両番号読取専用の地上子を敷設することが必要になり、送受信システムが複雑化する。
（３）トランスポンダ地上子及び車両番号読取専用地上子中央装置（運行管理装置）との間の信号伝送に専用回線を使用しなければならないので、専用回線の敷設費用のみならず、メンテナンス費用も必要になり、非経済的である。
特開平１１−３０１４８０号公報 特開２０００−１６２９３号公報

本発明の課題は、簡素化された構成の車両制御装置を提供することである。

本発明のもう一つの課題は、省電力の車両制御装置を提供することである。

本発明の更にもう一つの課題は、記憶された車両制御情報を書き換えることが可能な車両制御装置を提供することである。

本発明の更にもう一つの課題は、送受信データの拡張の可能な車両制御装置を提供することである。

本発明の更にもう一つの課題は、地上からの誘導指示が可能で、自動運転化の途を開くのに適した車両制御装置を提供することである。

本発明の更にもう一つの課題は、地上ループが不要で、その敷設費用、メンテナンス費用を削減できる車両制御装置を提供することである。

本発明の更にもう一つの課題は、耐ノイズ性の高い車両制御装置を提供することである。

本発明の更にもう一つの課題は、地上及び車上間で、多重伝送系を構成しえる車両制御装置を提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明に係る車両制御装置は、ラジオ周波数認識（Radio Frequency Identification 以下「ＲＦＩＤ」と称する）タグを含む。このＲＦＩＤタグは、車上装置と、地上装置との間において、情報の無線伝送を担う。この種の無線伝送システムにおいては、周知のように、ＲＦＩＤリーダ・ライタが、ＲＦＩＤタグと対の関係で用いられる。ＲＦＩＤタグは、車上装置及び地上装置の何れの側に配置してもよい。

上述したように、本発明では、ＲＦＩＤタグを用いて、車上装置と、地上装置との間で情報の無線伝送を行うから、次のような作用効果を得ることができる。
（ａ）ＲＦＩＤのシステムの上述した利点を活かし、例えば、進路設定装置に適用した場合には、進路選別機能と車両番号読取機能とを一体的システムとして統合し、簡素化した車両制御装置を実現することができる。
（ｂ）ＲＦＩＤタグは、受信した電波から電源を作るのであって、それ自体、電池などの電源を備える必要がないから、省電力化された車両制御装置を提供することができる。
（ｃ）記憶された車両制御情報を書き換えることが可能な車両制御装置を提供することができる。
（ｄ）送受信データの拡張が可能な車両制御装置を提供することができる。
（ｅ）地上からの誘導指示が可能で、自動運転化の可能性の途を開く車両制御装置を提供することができる。
（ｆ）地上ループが不要で、その敷設費用、メンテナンス費用を削減できる車両制御装置を提供することができる。
（ｇ）デジタル伝送方式をとるので、耐ノイズ性の高い車両制御装置を提供することができる。
（ｈ）地上及び車上間に多重伝送系を構成しえる車両制御装置を提供することができる。

本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。但し、添付図面は、単なる例示に過ぎない。

図１は、本発明に係る車両制御装置の構成を概略的に示す図である。図は、進路選別機能及び車両番号読取機能とを、一体的に統合した車両制御装置を示している。図を参照すると、軌道３上を矢印Ｆ１の方向に走行する車両１０の内部には、車上装置１が搭載されている。地上には、車上装置１との間で、送受信を行う地上装置２が備えられている。

まず、車上装置１について注目すると、車上装置１は、ＲＦＩＤタグ１１を含む。このＲＦＩＤタグ１１は、車上装置１と、地上装置２との間において、情報の無線伝送を担う。この無線伝送は、双方向のデジタル伝送であって、例えば、数十ＭＨｚ〜数ＧＨｚの電波を用いて行うことができる。電文は、伝送すべき内容により、数十バイト〜数Ｋバイトの範囲で変化する。また、ＲＦＤＩシステムでは、一般には、０．３ｍ〜１.５ｍ程度の伝送距離をとることができるので、通常の鉄道車両制御システムに充分に対応することができる。

ＲＦＩＤタグ１１は、直接的な認識対象となるＩＣチップが封入された、いわゆるＩＣタグであり、「無線ＩＣタグ」、「ＩＣタグ」又は「ＲＦタグ」など、様々な名称で呼ばれることもある。ＲＦＩＤタグ１１は、通常、実際のメモリとして機能するＩＣチップ部と、通信内容のエンコード・デコードなどを行う制御部と、ＩＣチップ部に電源を供給すると共に、情報の送受信を行うアンテナ部とを含んでいる。進路選別用途の場合は、ＩＣチップ部には、着点情報及び車両番号情報が記憶される。ＲＦＩＤタグ１１の電源は、アンテナ部を通じて外部から供給されるため、ＲＦＩＤタグ１１には、電源としての電池は不要である。

ＲＦＩＤタグ１１は、一般的用途のものを例にとっても、例えば１２８ＫＢの記憶容量をもつ。この記憶容量であれば、進路選別の用途としては充分である。ＲＦＩＤタグ１１の特性は、電波の持つ物理的に強く依存し、ＲＦＩＤタグ１１が金属類に取り付けられた場合や、多湿環境中で用いられた場合には、通信性能が低下する。従って、ＲＦＩＤタグ１１は、このような通信性能低下を招く環境とならないように、車両１０に取り付ける必要がある。

車上装置１は、更に、車上リーダ・ライタ１２と、車上信号処理部１３とを含む。車上リーダ・ライタ１２は、ＲＦＩＤタグ１１とともに、ＲＦＩＤシステムを構成する対の要素として、一般に用いられるものであって、ＲＦＩＤリーダ・ライタとも称されている。車上リーダ・ライタ１２は、車上信号処理部１３に設定されている着点ループ及び車両番号を、ＲＦＩＤタグ１１に書き込むことができる。

車上リーダ・ライタ１２とＲＦＩＤタグ１１との間の伝送も、有線ではあるが、双方向デジタル伝送である。車上リーダ・ライタ１２は、ＲＦＩＤタグ１１に電源を供給するとともに情報の送受信を行うアンテナ部と、通信内容のエンコード・デコード及び上位システムとの通信を行なう制御部とを含んでいる。

次に、地上装置２について説明する。図示の地上装置２は、地上リーダ・ライタ２１と、インターフェース（Ｉ／Ｆ）部２２と、地上信号処理部２３とを含んでいる。地上リーダ・ライタ２１も、車上リーダ・ライタ１２と同様に、ＲＦＩＤタグ１１に電源を供給するとともに、ＲＦＩＤタグ１１との間で情報の送受信を行うアンテナ部と、通信内容のエンコード・デコード及び上位システムとの通信を行なう制御部とを含んでいる。地上リーダ・ライタ２１は、車上ー地上間において、ＲＦＩＤタグ１１とともに、ＲＦＩＤシステムを構成する。

地上リーダ・ライタ２１は、（Ｉ／Ｆ）部２２と接続されており、（Ｉ／Ｆ）部２２は、ローカルエリアネットワーク（以下、ＬＡＮと称する）を通して地上信号処理部２３に導かれている。ＬＡＮは、有線式であってもよいし、無線式であってもよい。

地上信号処理部２３は、地上リーダ・ライタ２１、（Ｉ／Ｆ）部２２及びＬＡＮを経由して供給される信号を解析するとともに、着点要求選別及び車両番号読取を行う。地上信号処理部２３による処理結果は、連動装置の制御に利用され、それによって、車両番号に応じた進路制御及び設定が実行される。地上信号処理部２３は、一般には、コンピュータシステムとして構成される。

次に、動作について説明する。地上信号処理部２３は、ＬＡＮを介して供給された車両検知信号等の入力信号に基づき、当該車両の着点・車両番号要求信号を生成し、これを、ＬＡＮに送出する。着点・車両番号要求信号は、（Ｉ／Ｆ）部２２を介して、地上リーダ・ライタ２１に供給され、地上リーダ・ライタ２１からＲＦＩＤタグ１１に向けて、デジタル信号として、無線伝送される。

地上リーダ・ライタ２１から無線伝送された着点・車両番号要求信号がＲＦＩＤタグ１１のアンテナ部によって受信されると、ＲＦＩＤタグ１１において、受信信号から電源が生成される。このようにして生成された電源が、メモリとして機能するＩＣチップ部、及び、エンコード・デコードなどを行う制御部に供給され、ＲＦＩＤタグ１１が動作する。そして、ＲＦＩＤタグ１１のＩＣチップ部に記憶されていた着点及び車両番号が読み出され、読み出された着点情報及び車両番号情報がＲＦＩＤタグ１１から地上リーダ・ライタ２１に向けて無線伝送される。

地上リーダ・ライタ２１は、ＲＦＩＤタグ１１から送信された着点情報及び車両番号情報を受信し、受信された信号を、（Ｉ／Ｆ）部２２及びＬＡＮを介して、地上信号処理部２３に供給する。地上信号処理部２３は、供給された着点情報及び車両番号情報に対応する制御信号を、連動装置に送信し、進路制御・設定を行う。制御信号は、運行管理システム、更にはモニタにも送信される。

上述したように、本発明では、車上装置１と地上装置２２との間の情報伝送が、ＲＦＩＤタグ１１と地上リーダ・ライタ２１との間の無線伝送によって実行されるのであって、地上ループが不要になるから、地上ループの敷設費用が不要であるし、そのメンテナンス費用も不要である。

しかも、ＲＦＩＤタグ１１及び地上リーダ・ライタ２１より構成されるＲＦＩＤシステムの利点を活かし、進路選別機能と車両番号読取機能とを一体的に統合し、簡素化した車両制御装置を実現することができる。また、デジタル伝送方式をとるので、耐ノイズ性も高くなるし、さらには、地上及び車上間に多重伝送系を構成することも可能である。

更に、地上信号処理部２３に、車両番号書換や着点指示などを行う機能をもたせることもできる。この場合は、車両番号書換信号や着点指示信号を、地上信号処理部２３から、ＬＡＮ及び（Ｉ／Ｆ）部２２をとおして、地上リーダ・ライタ２１に供給し、地上リーダ・ライタ２１とＲＦＩＤタグ１１との間の無線伝送により、ＲＦＩＤタグ１１における着点、車両番号を書き換えることができる。従来、着点、車両番号を書き換えることが不可能であったことを考慮すると、この発明の効果は極めて大きな利点となる。

しかも、地上装置２からの指示によって、着点や、車両番号を書き換えることが可能であるから、自動運転が可能になるし、送受信データの拡張も可能にある。

さらに、製鉄所内において、溶鉄搬送車両の進路選別などに用いる場合、熱対策の困難な車上子や、地上ループに代えて、熱対策の容易な小型のＲＦＩＤシステムを用いるので、１５００℃超の溶鉄熱に晒される溶鉄搬送車両進路選別システムにおいても、充分な熱対策を採ることができる。

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。

本発明を適用した進路設定用車両制御装置の概略構成を示す図である。

符号の説明

１ 車上装置
１１ ＲＦＩＤタグ
２ 地上装置
２１ 地上リーダ・ライタ
２３ 地上信号処理部

Claims (3)

1. 車上装置と、地上装置とを含む車両制御装置であって、ラジオ周波数認識タグを含み、前記ラジオ周波数認識タグは、前記車上装置と、前記地上装置との間において、情報の無線伝送を担う、
   車両制御装置。
2. 請求項１に記載された車両制御装置であって、前記情報は、車両番号情報と、着点ループ情報とを含む、車両制御装置。
3. 請求項１又は２に記載された車両制御装置であって、
   前記車上装置は、前記ラジオ周波数認識タグを含み、
   前記地上装置は、地上リーダ・ライタと、地上信号処理部とを含み、
   前記地上リーダ・ライタは、前記ラジオ周波数認識タグとの間で双方向の無線伝送を行い、
   前記地上信号処理部は、前記地上リーダ・ライタからの信号を処理し、又は、前記地上リーダ・ライタに対して書き込み及び読取の指令を与える、
   車両制御装置。

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