JP2011116212A

JP2011116212A - 無線列車制御システム

Info

Publication number: JP2011116212A
Application number: JP2009274501A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Taoka; 田岡　　浩志; Kenichi Sakai; 憲一酒井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2011-06-16
Anticipated expiration: 2029-12-02
Also published as: JP5275962B2; CN102085874A; CN102085874B

Abstract

【課題】無線列車制御システムにおいて、車両故障や保守用車等の地上装置が列車位置を把握できないような状況が発生した場合、システム全体をバックアップシステムへ切替ることなく、列車運行への影響を必要最小限としたバックアップが必要である。
【解決手段】バックアップ進路とＣＢＴＣ進路を併用することで、無線非搭載車（非Ｔ１〜Ｔ３）の走行（保守用車や無線故障列車の走行）時に、無線搭載車（ＣＢＴＣ制御列車：Ｔ１〜Ｔ４）の列車運行への影響を必要最小限に抑えながら、すなわちバックアップ区間を限定的にしながら、無線非搭載車と無線搭載車（ＣＢＴＣ制御列車）の列車運行を継続することが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、列車からの位置情報を無線経由で受信することで、列車の在線検知を行うＡＴＰ地上装置において、無線による位置検知不能である無線非搭載車と無線搭載車（ＣＢＴＣ制御列車：Communication Based Train Control）とを同時に同一線区上を安全に走行させる無線列車制御システムに関する。

無線列車制御システムにおいて、無線通信の信頼性の問題から無線故障時のバックアップシステムを要望するユーザーが多い。しかし、新規路線に２つのシステム、無線列車制御システムとバックアップの信号保安システムを設けるのはコスト的に非現実的であったため、現在のＡＴＣ／ＡＴＳ(Automatic Train Control/Automatic Train System)に相当する保安システムは実施されていない。

その代わり、物理的な列車検知が可能な軌道回路、アクセルカウンタによるチェックイン／チェックアウト方式、光電管によるチェックイン／チェックアウト方式等による位置検知を実施して、現場に信号機を設定することで、無線装置故障時など無線列車制御システムにより列車運行を継続することができない場合は、運転手が目視により現場信号機を見て列車を走行させるバックアップシステムが主流となっている。

従来では、無線制御システムが故障した場合、連動装置は、ＣＢＴＣシステムとバックアップシステムとの在線範囲の違いや、連動図表の違いにより全線一括でシステム切り替えを実施して、信号機による目視運転による制御へ切り替えを実施していた。

このため、無線搭載車（ＣＢＴＣ制御列車）が故障しても全線のシステムをバックアップシステムへ切り替えなければ列車を走行させることができないため、無線故障時の列車運行への影響が非常に大きい。

新設路線などに無線列車制御システムを導入する場合に、無線の信頼性が問題となり物理的な列車位置検知装置が設備されることがある。また、列車制御においても無線の信頼性が問題となり、無線故障時等のバックアップシステムの導入を希望するユーザーが多い。

しかしながら、無線列車制御システムを導入しつつ高度な保安機能を持つバックアップシステムを導入するとコストが非常に掛かり鉄道業者にとっても信号メーカにとっても好ましくない。したがって、無線故障時のバックアップ機能を持ちつつ、必要最小限のコストで導入できる無線列車制御システムが希望されている。

また、無線列車制御システムでは、列車位置の検知を車上装置から無線経由で位置情報を受信することで、地上装置は列車位置を把握している。そのため、無線通信が不能となる場合や保守用車等の無線装置を搭載していない車両が無線列車制御システム内を走行する場合には、当該車両の位置を把握できないという問題点があった。

とはいえ、車両故障が発生した場合や保守用車等を走行させる場合に、無線列車制御システムを停止させて対応すると列車運行へ影響が非常に大きいという問題点があった。したがって、車両故障や保守用車等の地上装置が列車位置を把握できないような状況においても列車運行への影響を必要最小限とできる無線列車制御システムが希望されている。

前記問題点を解決するために、本発明の無線列車制御システムでは、バックアップシステムとして、連動装置と物理的に列車検知可能な位置検知装置と現場信号機を設けて目視運転による列車制御を実施する。これにより、無線列車制御システムとして、連動装置と物理的に列車検知可能な位置検知装置と、ＡＴＰ装置と無線装置を設けて、無線経由にて列車制御情報／列車位置情報の授受を行い、列車を連続的に、且つ自動で停止させるＡＴＰ機能を持つ列車制御を実施する。連動装置においては、ＣＢＴＣで運行する場合でもバックアップで運行する場合でも物理的に列車検知可能な位置検知装置からの位置情報を用いて進路制御を実施し、バックアップ進路とＣＢＴＣ進路を持つことで、連動装置内のシステム切り替えを実施不要とした。

進路の設定条件を以下に示す。
（１）駅構内では、ＣＢＴＣ制御もバックアップ制御も１閉そく制御を実施するため、場内進路や構内進路の進路構成条件は、分岐開通と競合進路をチェックすることで設定を可能とする。また、現示条件としては、内方区間の在線有無を条件とする。

（２）駅中間では、ＣＢＴＣ制御の場合、駅間は移動閉そく制御を実施するため、複数の列車を走行させる必要があり、ＣＢＴＣ進路を用いる。また、バックアップの場合は、駅中間であっても１閉そく制御を実施するため、バックアップ進路を用いる。したがって、ＣＢＴＣ進路としては、駅中間への出発進路と駅中間からの場内進路としてＣＢＴＣ進路を設ける。

バックアップ進路の駅中間への出発進路の設定条件を以下に示す。
（ａ）無線非搭載車、又は無線故障列車が走行するバックアップ進路構成の条件としては、分岐開通と競合進路チェックを行い、相手側駅の場内進路がバックアップ進路で設定されている場合に進路設定をＯＫとして、現示条件としては、進路内方に在線が無い場合に現場に設置された信号機に進行を制御する。これにより、無線非搭載車は、駅中間においても前方区間に列車が在線していない場合にのみ当該進路区間への走行が可能となる。

ＣＢＴＣ進路の駅中間への出発進路の設定条件を以下に示す。
（ｂ）駅中間へ無線搭載車（ＣＢＴＣ制御列車）が走行するＣＢＴＣ出発進路の設定条件としては、競合するバックアップ進路が設定されていない場合にＣＢＴＣ出発進路を設定可能とする。これにより、無線搭載車（ＣＢＴＣ制御列車）は、駅中間において移動閉塞制御を実施することが可能となる。

このバックアップ進路とＣＢＴＣ進路を併用することで、無線非搭載車と無線搭載車（ＣＢＴＣ制御列車）の混在運行を可能として、無線列車故障時でも、列車運行への影響を必要最小限に抑えながら、すなわちバックアップ区間を限定的にしながら、列車運行を継続することが可能となる。

以上のように、本発明によれば、無線非搭載車と無線搭載車（ＣＢＴＣ制御列車）が路線上に混在して走行する必要がある場合に、各列車毎に走行形態に応じた進路を設定することで、無線非搭載車と無線搭載車（ＣＢＴＣ制御列車）の走行区間を分離することが可能となり、安全に列車運行を継続することが可能となる。

また、無線搭載車（ＣＢＴＣ制御列車）が走行中に車上信号装置が故障した場合でも、バックアップ進路を設定することで、限定的なバックアップ区間のみ走行させることで、列車運行への影響を少なくすることが可能となる。

図１は本発明の実施例の機能構成図である。図２は本発明の実施例の混在運転図である。図３は本発明の実施例のバックアップ進路条件である。図４は本発明の実施例のＣＢＴＣ進路条件である。図５は本発明の実施例の駅中間走行の混在パターン図（ａ）〜（ｄ）である。図６は本発明の実施例の駅中間走行の混在パターン図（ｅ）〜（ｉ）である。

以下、本発明の一実施の形態について、図１〜図６により説明する。先ず、本発明による無線列車制御システムについて説明すれば、その一例での全体機能概要を図１に示す。

図１に示すように、連動装置１は、進路制御部１１と在線検知部１２を備えており、進路設定装置５と物理検知装置６、ＡＴＰ(Automatic Train Protection)地上装置２とのＩＦ(Interface)を持つ。

ＡＴＰ地上装置２は、列車制御部２１と在線検知部２２を備えており、連動装置１と無線装置４を介してＡＴＰ車上装置３とＩＦを持つ。ＡＴＰ車上装置３は、ブレーキ制御部３１と位置検知部３２を備えており、無線装置４を介してＡＴＰ地上装置２とＩＦを持つ。

連動装置１の在線検知部１２は、接続された物理検知装置６から列車検知情報を受信することで、在線位置を認識する。進路制御部１１は、進路設定装置５からの進路設定指示（ＣＢＴＣ進路、バックアップ進路）により指示された進路の進路制御（現示や分岐転換、鎖錠など）を実施する。

ＡＴＰ地上装置２では、ＡＴＰ車上装置３からの列車位置情報に基づいて連続的な位置を認識する。また、列車制御部２１は、連動装置１からの進路設定状態や認識している列車位置に基づいて、当該列車が衝突しない停止位置を算出する。

この列車制御部２１において、連動装置１からの進路種別によって、ＣＢＴＣ進路であればその設定／現示状態を停止位置作成に反映するが、バックアップ進路であれば、当該進路区間に防護を設定することで、無線搭載車（ＣＢＴＣ制御列車）が当該区間に誤って侵入した場合でも走行できないように緊急停止を出力する機能を有する。

ＡＴＰ車上装置３のブレーキ制御部３１は、ＡＴＰ地上装置２からの列車制御情報（停止位置情報）に基づいて、指定された停止位置に停車するようなブレーキ制御を実施する。

また、位置検知部３２は、速度発電機や地上子等からの情報により現在走行している位置を認識する。

上記の機能構成を持つ無線列車制御システムにおいて、無線搭載車（ＣＢＴＣ制御列車）と無線非搭載車を混在して運行する方式を、図２を用いて説明する。

図２のブロックＢ１〜Ｂ１０は、物理検知の検知単位である区間を示す。Ｒ１〜Ｒ８は、ＣＢＴＣ進路を示す。Ｓ１〜Ｓ８は現場信号機を示し、バックアップ進路が設定された場合に進行／停止現示を示す。Ｔ１〜Ｔ３は、無線搭載車（ＣＢＴＣ制御列車）を示し、非Ｔ１〜非Ｔ３は、無線非搭載の列車を示す。

ここで、出発進路は駅中間ブロックＢ３，Ｂ８へ進入を示す進路となるので、ＣＢＴＣ進路では、Ｒ３とＲ８が該当し、バックアップ進路では、Ｓ３とＳ８が該当する。

非Ｔ１列車は、前方バックアップ進路Ｓ８が停止現示（赤現示：×）となっているため、Ｓ８進路内方区間Ｂ８への走行が許可されていない。仮にバックアップ進路Ｓ８に対して進路設定機能から連動装置が設定指示を受けても進路内方区間Ｂ８に、非Ｔ２列車が在線しているため、進行現示とならない。

次に、非Ｔ２列車は、前方バックアップ進路Ｓ７が進行現示（青現示：◎）となっているため、Ｓ７進路内方区間Ｂ７への進入が許可されている。

Ｔ３列車は、前方ＣＢＴＣ進路Ｒ３が進行現示となっているため、ＡＴＰ地上装置からのＴ３列車に対する停止位置は、前方Ｔ２列車の後端から安全余裕距離離れた位置となる。

ＣＢＴＣ進路Ｒ３は、進路内方区間の在線状態に依存せず、更に競合するバックアップ進路Ｓ３が未設定であることによって、進路設定が可能であるため、ＣＢＴＣ進路Ｒ３は進行現示となる。

ここで、バックアップ進路とＣＢＴＣ進路の設定条件を図３、図４を用いて説明する。図３は、バックアップ進路の設定条件を示したフローである。

図３のステップＳ３０１において、進路設定機能より連動装置がバックアップ進路設定を受信した場合、ステップＳ３０２において、分岐条件が所定の方向に開通していることを確認して、開通していれば（Ｙ）、ステップＳ３０３において、競合進路を確認する。分岐方向が未開通であれば（Ｎ）、ステップＳ３１０において、進路設定ＮＧとなる。

次にステップＳ３０３において、競合進路の確認を行い、指定された進路に、競合進路（ＣＢＴＣ進路を含む）が設定無しの場合（Ｙ）に、ステップＳ３０４において、進路種別確認を行う。競合進路（ＣＢＴＣ進路を含む）が設定有りの場合（Ｎ）は、ステップＳ３１０において、進路設定ＮＧとなる。

ステップＳ３０４の進路種別確認では、指定された進路が出発進路の場合（Ｙ）は、ステップＳ３０５において、相手側の場内バックアップ進路の設定有無を確認する。出発進路以外の場合（Ｎ）は、ステップＳ３０６において、進路設定ＯＫとなる。出発進路の場合（Ｙ）は、ステップＳ３０５において相手側バックアップ進路が設定有りの場合（Ｙ）にステップＳ３０６において進路設定ＯＫとなる。相手側バックアップ進路が設定無しの場合（Ｎ）はステップＳ３１０において進路設定ＮＧとなる。

続いて、ステップＳ３０６において進路設定ＯＫとなった後は、ステップＳ３０７において当該進路の内方の在線条件を判断して、現示を進行／停止とする。内方区間に在線が無い場合（Ｙ）に進行現示（青現示）として、在線有りの場合（Ｎ）は停止現示（赤現示）とする。

図４は、ＣＢＴＣ進路の設定条件を示したフローである。図４のステップＳ４０１において、進路設定機能より連動装置がＣＢＴＣ進路設定を受信した場合、ステップＳ４０２において、分岐条件が所定の方向に開通していることを確認して、開通していれば（Ｙ）、ステップＳ４０３において、競合進路を確認する。分岐方向が未開通であれば（Ｎ）、ステップＳ４１０において、進路設定ＮＧとなる。

次に、ステップＳ４０３において、競合進路の確認を行い、指定された進路に、競合進路（バックアップ進路を含む）が設定無しの場合（Ｙ）に、ステップＳ４０４において、進路設定ＯＫとなる。ステップＳ４０３において、競合進路（バックアップ進路を含む）が設定有りの場合（Ｎ）は、ステップＳ４１０において、進路設定ＮＧとなる。

続いて、ステップＳ４０４において、進路設定ＯＫとなった後は、ステップＳ４０５において、当該進路の進路種別を確認して、出発進路である場合（Ｙ）は、ステップＳ４０６において、進行現示とする。

出発進路以外の場合（Ｎ）は、ステップＳ４０７において、当該進路の内方区間の在線条件を判断して、ステップＳ４０６、Ｓ４０８において、現示を進行／停止とする。内方区間に在線が無い場合（Ｙ）にステップＳ４０６において、進行現示（青現示）として、在線有りの場合（Ｎ）は、ステップＳ４０８において、停止現示（赤現示）とする。

上記設定条件に基づいて、駅中間での無線搭載車（ＣＢＴＣ制御列車）と無線非搭載車に対する進路設定可否について図５及び図６を用いて説明する。図５及び図６のＲ１，Ｒ２はＣＢＴＣ進路を示し、Ｓ１，Ｓ２はバックアップ進路を示す。

また、非Ｔ１〜非Ｔ３は無線非搭載車を示し、Ｔ１，Ｔ２は無線搭載車（ＣＢＴＣ制御列車）を示す。ブロックＢ１〜Ｂ３は物理検知区間を示す。進路Ｒ１，Ｓ１が出発進路で、進路Ｒ２，Ｓ２が場内進路である。

図５の（ａ）では、無線非搭載車である非Ｔ１がＡ駅からＢ駅へ走行する前の状態である。Ｂ駅場内進路であるバックアップ進路Ｓ２が未設定であるため、Ａ駅出発進路Ｓ１は設定できない。

図５の（ｂ）にて、Ｂ駅場内進路であるバックアップ進路Ｓ２が設定となったため、Ａ駅出発進路Ｓ１が設定可能となる。また、駅中間Ｂ２に列車非在線であるため、進路Ｓ１の現示は進行となる。

図５の（ｃ）にて、非Ｔ１が駅中間へ進出した後、Ａ駅に無線非搭載車である非Ｔ２が到着した。この時、非Ｔ２の前方進路Ｓ１は停止現示である。

その後、図５の（ｄ）にて、前方列車非Ｔ１がＢ駅到着したため、駅中間Ｂ２が非在線となり、Ａ駅出発進路Ｓ１が進行現示となる。このように、無線非搭載車同士の続行運転時においては、駅間１閉そく走行を実現して、安全な列車走行を実現できる。

次に、図６の（ｅ）にて、Ａ駅に無線搭載車（ＣＢＴＣ制御列車）であるＴ１が到着した場合、バックアップ進路Ｓ１が設定中であるため、ＣＢＴＣ進路Ｒ１は設定できない。

図６の（ｆ）にて、前方列車非Ｔ２がＢ駅到着した後、Ａ駅バックアップ進路Ｓ１が復位され、新たにＣＢＴＣ進路Ｒ１が設定できる。進路開通により、ＡＴＰ地上装置は、Ｂ駅場内進路外方として停止位置情報を列車Ｔ１へ送信し、列車Ｔ１のＡＴＰ車上装置は受信した列車制御（停止位置）情報に基づいて列車を制御する。

このように、前方が無線非搭載車で、続行が無線搭載車（ＣＢＴＣ制御列車）である場合では、無線非搭載車が走行する区間は、１閉そく走行を実現して、無線搭載車（ＣＢＴＣ制御列車）が無線非搭載車区間へ走行することを防止する。

また、ＡＴＰ地上装置では、バックアップ進路が設定された区間に、防護を設定することで、誤って進路内方へ侵入した場合、当該無線搭載車（ＣＢＴＣ制御列車）に対して緊急即時停止を出力することで、列車を停止させる。

次に、図６の（ｇ）にて、Ａ駅に無線搭載車（ＣＢＴＣ制御列車）であるＴ２が到着した場合、続行列車Ｔ２の前方進路Ｒ１は進行現示であるため、駅中間へ列車進入可能となる。

これにより、更に図６の（ｈ）のように、駅中間に複数の無線搭載車（ＣＢＴＣ制御列車）が走行可能となる。このように、前方列車と続行列車が無線搭載車（ＣＢＴＣ制御列車）の場合においては、駅中間を移動閉そく制御で走行させることが可能である。

次に、図６の（ｉ）にて、Ａ駅に無線非搭載車である非Ｔ３列車が到着した場合、前方列車がＢ駅到着して、ＣＢＴＣ進路Ｒ２が設定されているため、Ａ駅のバックアップ進路Ｓ１は、設定できない。

このように、前方が無線搭載車（ＣＢＴＣ制御列車）で続行が無線非搭載車の場合は、無線搭載車（ＣＢＴＣ制御列車）と無線搭載車（ＣＢＴＣ制御列車）との間が１閉そく空かない限り、駅中間へ続行進入させることができないため、無線非搭載車が安全に駅中間へ進入することが可能である。

１連動装置
２ＡＴＰ地上装置
３ＡＴＰ車上装置
４無線装置
５進路設定装置
６物理検知装置
１１進路制御部
１２在線検知部
２１列車制御部
２２在線検知部
３１ブレーキ制御部
３２位置検知部
Ｂ１〜Ｂ１０物理検知の検知単位である区間
Ｒ１〜Ｒ８ＣＢＴＣ進路
Ｓ１〜Ｓ８バックアップ進路と現場信号機
Ｔ１〜Ｔ３無線搭載車（ＣＢＴＣ制御列車）
非Ｔ１〜非Ｔ３無線非搭載車

Claims

物理的な位置検知装置の在線情報を用いて列車検知を実施し、進路としてバックアップ進路とＣＢＴＣ進路を設定する連動装置と、列車からの無線経由の位置情報により在線検知を実施するＡＴＰ地上装置と、を備えて、列車制御を実施している無線列車制御システムにおいて、無線非搭載車とＣＢＴＣ制御列車が走行する区間毎に設定する進路を切り替えることで、同一線区上で双方の混在運行を可能とすることを特徴とする無線列車制御システム。
請求項１に記載の無線列車制御システムにおいて、無線非搭載車が走行するバックアップ進路設定区間には、ＡＴＰ地上装置が防護範囲を設定し、ＣＢＴＣ制御列車が誤って侵入した場合でも列車を緊急停止させることを特徴とする無線列車制御システム。
請求項２に記載の無線列車制御システムにおいて、バックアップ進路区間は、無線非搭載車による１閉塞運行を実施して、ＣＢＴＣ進路設定区間は、ＣＢＴＣ制御列車を複数進入させることで、移動閉そく制御を行うことを特徴とする無線列車制御システム。
請求項３に記載の無線列車制御システムにおいて、無線非搭載車である保守用車が線区上を走行する場合でも、予め決められたダイヤに基づいてバックアップ進路を設定することで、ＣＢＴＣ制御列車が営業運転を実施中の線区上に保守用車を安全に走行させることを特徴とする無線列車制御システム。
請求項３に記載の無線列車制御システムにおいて、ＣＢＴＣ制御列車が線区上で故障が発生して無線通信により列車位置情報を地上装置へ送信できなくなった場合でも、バックアップ区間を必要最小限として、故障列車を安全に退避することを特徴とする無線列車制御システム。