JP2013143787A - 車上装置、及び、列車制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを低減し、列車運行管理の高効率化を実現しうる車上装置、及び、列車制御装置をを提供する。
【解決手段】車上装置１を構成するデータベース部２は、線路情報２１と、信号現示系列情報２３とを有しており、制御部３は、外部から入力される位置情報Ｓ１を線路情報２１と参照して自列車の現在位置Ｐ１を把握し、かつ、外部から入力される信号現示情報Ｓ２を信号現示系列情報２３と参照して停止現示に基づく停止目標位置Ｐ２を把握して、現在位置Ｐ１から停止目標位置Ｐ２までの速度照査パターンＳＣを作成する。本発明に係る車上装置１は、地上装置４や制動機構７と組み合わされて列車制御装置を構成する。地上装置４は、車上装置１に位置情報Ｓ１を出力する。車上装置１は、作成した速度照査パターンＳＣを制動機構７に供給する。制動機構７は、速度照査パターンＳＣを基に列車速度を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車上装置、及び、列車制御装置に関する。

従来、鉄道では、運行する複数の列車の間隔を保ち、列車同士が衝突しないようにするために、軌道上に閉そく区間を設定し、閉そく区間の境界に信号機（閉そく信号機）を設置して列車に進行または停止を指示することにより、各閉そく区間には一列車しか進入を許可しないようにしている。さらに現在では、運転士が前記閉そく信号機の指示に従わずに冒進した場合、列車同士が衝突する危険を回避するため、列車制御装置によって、各列車の速度超過及び過走を自動的に規制している。

上述した列車制御装置として、例えば特許文献１乃至３には車上データベース式の列車制御装置が開示されている。この種の車上データベース式列車制御装置は、地上装置と、車上装置との組み合わせで構成される。地上装置は、典型的には閉そく区間毎に設置される地上子を有する。地上子は、通過した列車に対し、対応する閉そく信号機の現示情報や、前記閉そく信号機が示す閉そく境界の位置情報などを送信する。

他方、車上装置は、地上子と通信する車上子と、速度照査パターンを発生する制御部と、その速度照査パターンを基に列車速度を制御する制動機構と、車両性能情報及び線路情報を格納する車上データベースとを含む。制御部は、車上子を介して受信した現示情報が、例えば停止現示のとき、車上データベースから当該閉そく境界までの距離情報を読み出して速度照査パターンを生成し、制動機構に与える。

ところで、この種の列車制御装置では、高効率な運転を実現し、乗り心地を向上させる観点から、一段ブレーキの速度照査パターンを生成することが求められる。

しかし、特許文献１乃至３の車上データベース式列車制御装置において、一段ブレーキの速度照査パターンを作成するには、通過した地上子と対になる閉そく信号機の現示情報のほかに、実際に停止現示となっている閉そく境界（停止目標位置）の位置情報を車上装置に伝達することが必要不可欠となる。その結果、軌道回路や地上子など設置すべき地上装置が多くなり、その構成も複雑化するから、コスト高となる。

上述したように地上装置の側から車上装置に対して停止目標位置の位置情報を与える構成によると、例えば運行計画の改正や工事などに従って信号現示アップの条件が変更され、その結果、各地上子に対応する停止目標位置が移動した場合、全ての地上装置において停止目標位置に係る設定を変更する必要が生じるから、列車運行管理の効率が悪い点で問題がある。

特許第３２７０３０５号公報 特開２００９−２４０１１０号公報 特開２０１０−２０６９４２号公報

本発明の課題は、コストを低減しうる車上装置、及び、列車制御装置を提供することである。

本発明のもう１つの課題は、列車運行管理の高効率化を実現しうる車上装置、及び、列車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、本発明に係る車上装置は、データベース部と、制御部とを含む。データベース部は、線路情報と、信号現示系列情報とを有しており、制御部は、外部から入力される位置情報を線路情報と参照して自列車の現在位置を把握し、かつ、外部から入力される信号現示情報を信号現示系列情報と参照して停止現示に基づく停止目標位置を把握して、自列車の現在位置から停止目標位置までの速度照査パターンを作成する。

本発明に係る車上装置は、制動機構や地上装置と組み合わされて列車制御装置を構成する。すなわち、本発明に係る列車制御装置を構成する地上装置は、車上装置に位置情報を出力する。制動機構は、車上装置が作成した速度照査パターンを基に列車速度を制御する。

本発明に係る列車制御装置の効果について、列車制御工程に沿って説明すると、まず、車上装置を構成するデータベース部は、線路情報を有しているから、外部から位置情報が入力されたとき、制御部において、入力された前記位置情報と、線路情報と参照し、自列車の現在位置を把握することができる。

次に、車上装置を構成するデータベース部は、信号現示系列情報を有しているから、外部から信号現示情報が入力されたとき、制御部において、入力された前記信号現示情報と、信号現示系列情報と参照して、停止現示に基づく停止目標位置を把握することができる。すなわち、制御部は、入力された前記信号現示情報が停止現示以外の信号現示であったとしても、これを信号現示系列情報と参照することにより、列車の進行方向でみて、実際に停止現示となる閉そく境界を把握し、もって停止目標位置を把握することができる。

さらに、車上装置を構成する制御部は、把握した前記自列車の現在位置から前記停止目標位置までの速度照査パターンを作成し、作成した速度照査パターンを制動機構に供給することにより、制動機構が速度照査パターンを基に列車速度を制御する。

上述したように、本発明において、停止目標位置は、任意の地点で入力される信号現示情報を、データベース部の信号現示系列情報と参照することにより、車上装置の側で算出される。換言すれば、地上装置の側で停止目標位置を算出する必要はないから、地上装置の設置数を減らすこと、及び、その構成を簡略化することが可能となる。従って、コストを低減しうる車上装置、及び、列車制御装置を提供することができる。

また、本発明において、停止目標位置は、任意の地点で入力される信号現示情報を、データベース部の信号現示系列情報と参照することにより、車上装置の側で算出されるから、例えば運行計画の改正や工事などに従って信号現示アップの条件が変更され、その結果、各地上子に対応する停止目標位置が移動した場合でも、データベース部の信号現示系列情報を修正することにより、変更後の信号現示アップの条件に追従し、停止目標位置を把握することが可能となる。従って、列車運行管理の高効率化を実現しうる車上装置、及び、列車制御装置を提供することができる。

以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（１）コストを低減しうる車上装置、及び、列車制御装置を提供することができる。
（２）列車運行管理の高効率化を実現しうる車上装置、及び、列車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。添付図面は、単に、例示に過ぎない。

本発明の実施形態に係る車上装置のブロック図である。 本発明の実施形態に係る列車制御装置を模式的に示す図である。 図２の列車制御装置による列車制御方法のタイムチャートである。

図１乃至図３において同一符号は、同一又は対応部分を示すものとする。図１の車上装置１１は、車上データベース式の列車制御装置に用いられるものであって、データベース部２と、制御部３とを含む。

データベース部２は、線路情報２１と、車両性能情報２２とを有している。線路情報２１は、車上装置１が搭載される列車が走行する線路の全長距離や軌道ＩＤ、閉そく数、閉そく長、閉そく境界の位置、勾配、制限速度、駅間の距離と最高速度、軌道曲線や勾配、分岐器の設置数と設置位置、地上子の設置数と設置位置、信号機の設置数と設置位置などをデータ化したものである。

車両性能情報２２は、車上装置１が搭載される列車の車両形式、搭載している車軸回転検出器の種別、車両最高速度、車両種別毎の修正速度、減速度、空走時間、車上子取付位置などをデータ化したものである。

線路情報２１と、車両性能情報２２とは、既存の車上データベース式列車制御装置を構成する車上装置のデータベース部と同等の構成を有することが可能である。図１の車上装置１の特徴の一つは、データベース部２に、信号現示系列情報２３を有していることにある。信号現示系列情報２３は、在線する線路の各軌道ＩＤと、各自動区間および構内（閉そく区間）の信号現示情報とを含む。軌道ＩＤは、典型的には閉そく区間を特定するために軌道に設定される識別情報であり、例えば軌道回路の識別子がこれに該当する。

信号現示系列情報２３は、軌道ＩＤと、各軌道ＩＤに対応する信号現示とを、時系列に沿って関連付けたものであり、端的に言えば、いわゆる現示展開図をデータ化したものである。この信号現示系列情報２３により、例えば、列車が、ある軌道ＩＤによって特定される閉そく区間を走行している場合、当該列車の進行方向でみて、現示アップによる信号現示の時系列的な変化パターンが把握され、その結果、停止現示となる閉そく信号機が示す閉そく境界の位置（停止目標位置Ｐ２）が把握される。

制御部３は、外部から入力される位置情報Ｓ１を線路情報２１と参照して自列車の現在位置を把握し、かつ、外部から入力される信号現示情報Ｓ２を信号現示系列情報２３と参照して停止現示に基づく停止目標位置を把握して、自列車の現在位置から停止目標位置までの速度照査パターンＳＣを作成する。

図１を参照して説明した車上装置１は、地上装置と組み合わされて列車制御装置（図２参照）を構成する。地上装置は、この種の自動列車制御装置において従来用いられているものと同等の構成を有することができるから、以下、簡単に説明する。

図２の地上装置は、軌道の一定区間毎に設置される地上子４を含む。地上子４は、典型的には閉そく区間毎に設置され、当該地上子４の位置情報Ｓ１（絶対位置情報）、対応する閉そく信号機の信号現示情報Ｓ２、及び、当該閉そく信号機が示す閉そく境界の位置情報などを自動列車制御信号Ｓ３として車上子５に送信する。

他方、図２の列車制御装置を構成する車上装置１は、列車８の側の設備として、車上子５と、車軸回転検出器６と、制動機構７とを含む。車上子５は、進行方向Ｆに走行する列車８が地上子４の応動範囲に進入し、地上子４と対向して結合することにより、地上子４から自動列車制御信号Ｓ３を受信する。自動列車制御信号Ｓ３を構成する位置情報Ｓ１、及び、信号現示情報Ｓ２は、情報伝送ケーブルを介して制御部３に与えられる。

車軸回転検出器６は、列車８の車輪又は車軸付近に取り付けられ、車輪又は車軸の回転に応じた周期性を持つ電圧信号（パルス信号）から速度信号Ｓ４を生成するものであり、例えば速度発電機などがこれにあたる。速度信号Ｓ４は、情報伝送ケーブルを介して制御部３に与えられ、制御部３は、速度信号Ｓ４を基に自列車８の走行速度と走行距離を計測する。また、制動機構７は、列車８の車輪のいくつかに付設され、車上装置１が作成した速度照査パターンＳＣを基に列車速度を制御する。

次に図２の列車制御装置による列車制御について、図３を参照しながら説明する。図３において、符号１Ｔ乃至５Ｔは、閉そく境界ＢＳ１乃至ＢＳ５によって画定される閉そく区間を示している。図３において、閉そく境界ＢＳ１乃至ＢＳ５に信号機（閉そく信号機）が設置されているとき、例えば自列車８が閉そく区間５Ｔに在線すると、自列車８の進行方向Ｆでみて直後の閉そく境界ＢＳ５の閉そく信号機の信号現示は、一閉そく一列車の原則に基づいて、停止現示（Ｒ信号）を示す。

さらに、自列車８の進行方向Ｆでみて先に設定されている閉そく境界ＢＳ４乃至ＢＳ１の閉そく信号機の信号現示は、自列車８と先行列車９との走行間隔や走行速度に応じて、先行列車９に近い側から、閉そく境界ＢＳ１で停止現示（Ｒ信号）、閉そく境界ＢＳ２で注意現示（Ｙ信号）、閉そく境界ＢＳ３で減速現示（ＹＧ信号）、閉そく境界ＢＳ４で進行現示（Ｇ信号）となる。もっとも、これら信号現示の系列構成は一例に過ぎない。例えば運行本数が多く高密度運転が求められる都市部などでは、信号現示の系列構成は細分化され、逆に、運行本数の少ない郊外部では簡略化されるものである。

まず、車上装置１は、電源投入後、最初に通過した地上子（４）から供給される絶対位置情報（Ｓ１）により自位置を確定し、自位置確定後は、車軸回転検出器６の積算距離により自位置を認識する。自列車８に搭載されている車上装置１は、自列車８が進行方向Ｆに走行し、地上子４が設置された現在位置Ｐ１に到達したとき、車上子５と地上子４とが結合することにより、地上子４から自動列車制御信号Ｓ３を受信する。自動列車制御信号Ｓ３は、当該地上子４の位置情報Ｓ１、閉そく境界ＢＳ４の信号現示情報Ｓ２（Ｇ信号）、及び、閉そく境界ＢＳ４の位置情報を含み、情報伝送ケーブルを介して制御部３に与えられる。

次に、制御部３は、位置情報Ｓ１を、線路情報２１と参照して自列車８の現在位置Ｐ１を把握する。さらに言えば、制御部３は、速度信号Ｓ４から自列車８の走行距離の計測し、計測して得られた走行距離と、絶対位置情報との間で誤差がある場合には、位置情報Ｓ１に基づいて走行距離を修正する。

制御部３は、前記処理によって現在位置Ｐ１を把握する一方で、閉そく境界ＢＳ４の信号現示情報（Ｇ信号）を、信号現示系列情報２３と参照することにより、自列車８の進行方向Ｆに存在し、且つ、未到達の閉そく境界ＢＳ１〜ＢＳ３の現示信号を把握し、停止現示（Ｒ信号）を示す閉そく境界ＢＳ１と、閉そく境界ＢＳ１の手前に設定されるべき停止目標位置Ｐ２を把握する。

次に、制御部３は、前記処理により把握された現在位置Ｐ１と、停止目標位置Ｐ２とに基づいて、現在位置Ｐ１から停止目標位置Ｐ２までの速度照査パターンＳＣを作成する。具体的に、制御部３は、自列車８の現在位置Ｐ１から、停止目標位置Ｐ２までの残距離Ｌ１を把握し、データベース部２に格納された車両性能情報２２に基づき、残距離Ｌ１において、停止目標位置Ｐ２から必要な制動距離Ｌ２を確保した地点をブレーキ開始地点Ｐ３とする一段ブレーキの速度照査パターンＳＣを作成する。その後、自列車８は、速度照査パターンＳＣに基づき、速度照査パターンＳＣを超過しない列車速度（一点鎖線表記）を保って走行する。

ところで、既に説明したところではあるが、従来、この種の車上データベース式の列車制御装置を構成する地上装置において、一段ブレーキの速度照査パターンＳＣを作成するには、地上子４は、対になる閉そく信号機の現示情報のほかに、列車８の進行方向Ｆでみて停止現示となる閉そく信号機が示す閉そく境界（停止目標位置Ｐ２）の位置情報を車上装置１に伝達することが必要不可欠となる。その結果、軌道回路や地上子など設置すべき地上装置が多くなり、その構成も複雑化するから、コスト高となる点で問題がある。

上述したように地上側から車上装置１に対して停止目標位置Ｐ２の位置情報を与える構成によると、例えば運行計画の改正や工事などに従って信号現示アップの条件が変更され、その結果、各地上子に対応する停止目標位置Ｐ２が移動した場合、全ての地上装置において停止目標位置Ｐ２に係る設定を変更する必要が生じるから、列車運行管理の効率が悪い点で問題がある。

これに対し、図１乃至図３を参照して説明した本発明に係る車上装置１、及び、これを用いた列車制御装置によると、上述した問題を解決することができる。すなわち、車上装置１は、データベース部２と、制御部３とを含み、データベース部２は、信号現示系列情報２３を有するから、現在位置Ｐ１で供給される信号現示情報Ｓ２（例えば閉そく境界ＢＳ４のＧ信号）を、データベース部２の信号現示系列情報２３と参照することにより、Ｒ現示を示す閉そく境界ＢＳ１と、その手前の停止目標位置Ｐ２が、制御部３によって把握される。換言すれば、地上側で停止目標位置Ｐ２を算出する必要はないから、地上装置の設置数を減らすこと、及び、その構成を簡略化することが可能となる。さらに言えば、新型車両導入などによる当該列車性能の向上に対しても、地上装置の改修が不要となる。従って、コストを低減しうる車上装置１、及び、列車制御装置を提供することができる。

また、制御部３は、現在位置Ｐ１で供給される信号現示情報Ｓ２（例えば閉そく境界ＢＳ４のＧ信号）を、信号現示系列情報２３と参照することにより、車上装置１の側で停止目標位置Ｐ２を把握することができるから、例えば運行計画の改正や工事などに従って信号現示アップの条件が変更され、その結果、各地上子に対応する停止目標位置が移動した場合、信号現示系列情報２３を更新することにより、変更後の信号現示アップの条件に追従し、停止目標位置Ｐ２を把握することが可能となる。従って、列車運行管理の高効率化を実現することができる。しかも、信号現示アップの条件の変更に対応する作業は、１つの車上装置１に対して行うことで足りるため、迅速に対応することができる。

本発明の実施形態に係る車上装置１は、従来の自動列車停止装置（いわゆＡＴＳ装置）や、パターン制御式速度照査機能付き自動列車停止装置（いわゆるＡＴＳ−Ｐ装置）などにおいて、地上子４から出力される自動列車制御信号Ｓ３に含まれる位置情報Ｓ１、及び、信号現示情報Ｓ２に基づいて停止目標位置Ｐ２を把握することができるから、追加的な設備投資は不要であり列車運行管理の高効率化を実現しうる。

上述したように、本発明の特徴の一つは、当該列車に信号現示情報Ｓ２を供給しさえすれば、制御部３が、その信号現示情報Ｓ２を信号現示系列情報２３と参照し、車上側で、停止目標位置Ｐ２を把握する点にある。すなわち、信号現示情報Ｓ２を当該列車に供給するための地上側の設備は、周知技術で構成することができる。例えば、図１乃至図３とは異なり、従来の自動列車制御装置（いわゆるＡＴＣ装置）を構成する軌道回路を通じて、制御部３に信号現示情報Ｓ２を供給（レール伝送）してもよいことは明白である。

以上、好ましい実施例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、種種の変形態様を採り得ることは自明である。

１ 車上装置
２ データベース部
２１ 線路情報
２３ 信号現示系列情報
３ 制御部
４ 地上子（地上装置）
７ 制動機構
Ｓ１ 外部から入力される位置情報
Ｓ２ 外部から入力される信号現示情報
Ｐ１ 自列車の現在位置
Ｐ２ 停止目標位置
ＳＣ 速度照査パターン

Claims (4)

1. データベース部と、制御部とを含む車上装置であって、
   前記データベース部は、線路情報と、信号現示系列情報とを有しており、
   前記制御部は、外部から入力される位置情報を前記線路情報と参照して自列車の現在位置を把握し、かつ、外部から入力される信号現示情報を前記信号現示系列情報と参照して停止現示に基づく停止目標位置を把握して、前記自列車の現在位置から前記停止目標位置までの速度照査パターンを作成する、
   車上装置。
2. 請求項１に記載された車上装置であって、
   前記信号現示系列情報は、在線する線路の各軌道ＩＤと、前記各軌道ＩＤに対応する信号現示情報とを含む、
   車上装置。
3. 車上装置と、制動機構とを含む列車制御装置であって、
   前記車上装置は、請求項１又は２に記載されたものでなり、
   前記制動機構は、前記速度照査パターンを基に列車速度を制御する、
   列車制御装置。
4. 請求項３に記載された列車制御装置であって、さらに地上装置を含み、
   前記地上装置は、前記車上装置に前記位置情報、及び、前記信号現示情報を出力する、
   列車制御装置。

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