JP2015039985A - Ａｔｃ地上装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＡＴＣ信号の出力開始時に発生する無信号時間を最小限にすることにより、ＡＴＣの安全性と運行維持を両立させる。
【解決手段】ＡＴＣ地上装置１は、列車検知信号を出力するＴＤ送信器３と、列車検知信号を受信するＴＤ受信器７と、ＴＤ送信器３にＴＤ送信指示４を出力するとともに、ＴＤ受信器７からＴＤ受信レベル情報を受信して、ＡＴＣ信号１３を出力するＡＴＣ送信器１０を備えている。列車が在線する軌道回路５ＴのＡＴＣ送信器１０に対しては、ＡＴＣ信号１３を出力させるとともに、列車が非在線の軌道回路４Ｔ〜１ＴのＡＴＣ送信器１０に対しては、軌道回路のインピーダンスにかかわらず、予め定常出力レベルのＡＴＣ準備信号１５を出力させ、始発列車あるいはＡＴＣ送信器１０切り替え後に最初に進入する列車のＡＴＣ車上装置１２に対して、ＡＴＣ準備信号１５を出力していたときの出力レベルのＡＴＣ信号１３を出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道信号保安装置であるＡＴＣ地上装置に関するものである。

ＡＴＣ（自動列車制御装置）は、大きく地上装置と車上装置に分けられる。地上ＡＴＣ装置は、送信器から列車検知信号（以下、「ＴＤ信号」という。）を送信することによって、軌道回路上の列車在線検出を行なう。また、送信器から、在線する列車の車上装置に対して列車制御信号（以下、「ＡＴＣ信号」という。）を送信することによって、列車速度制御を行なう。こうした仕組みで、ＡＴＣは、鉄道運行の安全性を確保している。

下記特許文献１に開示される列車保安装置においては、信号供給部が軌道回路に列車制御信号または列車検知信号のうちいずれか一方を供給し、制御部は、信号供給部によって供給された列車制御信号または列車検知信号の受信状況により、その軌道回路における列車の有無を検知する。そして信号供給部は、制御部における列車検知結果に基づいて、対応する軌道回路に対し、列車が存在しないときは列車検知信号を、列車が存在するときは列車制御信号を供給するようにしている。

特開平９−３０１１７３号公報

こうした軌道回路の構成としては、隣接する軌道回路間に絶縁物を介入する有絶縁軌道回路と、絶縁物を介入しない無絶縁軌道回路の２種類の軌道回路が存在する。有絶縁軌道回路は、各軌道回路間が電気的に絶縁されているため、送信信号が隣接する軌道回路に漏れることがない。このため、列車の在線状態によらず、ＴＤ信号とＡＴＣ信号を常時送信することが可能となる。また、有絶縁軌道回路では、ＡＴＣ信号とＴＤ信号を同一信号で構成することが可能になり、システム構成を簡素化することができる。

しかし、有絶縁軌道回路における絶縁物の設置コスト及び保守コストが高いことから、近年、無絶縁軌道回路を適用したＡＴＣが注目されている。無絶縁軌道回路では、隣接する軌道回路間が電気的に接続されるため、ＴＤ信号は複数種類の異なる周波数を準備し、各軌道回路へ割り当てる必要がある。また、車上装置に送信するＡＴＣ信号は、列車が在線している軌道回路のみに送信することで、隣接軌道回路でのＡＴＣ信号同士の干渉を防いでいる。

一方、ＡＴＣでは、装置の一部が故障すると、システムの信頼性を損ない、前述の機能が実現できず、鉄道運行の安全性を確保することができない。そこで、ＡＴＣ車上装置は、ＡＴＣ地上装置からのＡＴＣ信号を受信しない時間（無信号時間）が一定時間継続すると、ＡＴＣ地上装置が故障したものとみなして、ブレーキをかけて、列車を停止させるようにしている。安全性確保の観点からは、無信号時間はできるため短かくした方が望ましい。しかし、無信号時間は様々な要因で不規則に変動するため、無信号時間をあまり短くすると、ＡＴＣを構成する装置自体には故障が発生していないにもかかわらず、頻繁に故障と判定されることになり、その都度列車停止が発生し運行に支障をきたす。

無絶縁軌道回路における地上ＡＴＣ装置は、前述したとおり、列車が特定の軌道回路に進入したタイミングに合わせて、この軌道回路経由でＡＴＣ信号を送信する。ＡＴＣ車上装置は、地上ＡＴＣ装置から送信されたＡＴＣ信号を、ノイズと識別して正確に判別するため、受信した信号レベルが所定の定常レベルに到達したとき、正規のＡＴＣ信号を受信したものと判別している。したがって、これに要する時間は、地上ＡＴＣ装置側のＡＴＣ送信器が、送信指示を受信してからその出力が定常出力レベルまで立ち上がるのに要する応答遅れに大きな影響を受ける。

したがって、ＡＴＣ送信器の出力初期レベルの設定がＡＴＣ車上装置の無信号時間に重大な影響を及ぼす。無信号時間を短縮する観点からは、ＡＴＣ信号の出力初期レベルは、定常出力レベルとすることが望ましい。しかし、定常出力レベルに到達する時間は、軌道回路のインピーダンスに大きく依存するため、軌道毎の軌道長や地上ＡＴＣ装置側の機器室と軌道間のケーブル長の差、送信する周波数によっても、さらには、列車の有無や天候によっても変動する。
しかし、出力初期レベルは、設置後に調整することができないため、ＡＴＣ送信器は、各軌道や天候条件の変動にかかわらず、予め定められた出力レベルに設定されることになる。
そこで、このような問題に対して、ＡＴＣ送信器は、前回出力したレベルを記憶しておいて、ＡＴＣ信号を出力させる制御を行なうことで、無信号時間を短くすることが考えられる。

しかし、例えば、始発列車については、最初に特定の軌道回路に進入した際には、記憶した出力レベルに立ち上がるまでに一定の時間を要するため、この時間は正常な無信号時間とせざるを得ず、無信号時間の短縮に限界が生じる。
また、一般に、ＡＴＣは、信頼性確保の観点から、機器故障が発生した場合においてもシステムの稼動が継続できるよう、ＡＴＣ送信器は主系（動作系）、待機系を含め二重系を構成している。こうした二重系では、主系に障害が発生した場合のほか、列車が運行しない時間帯において、１日１回の頻度で、定時刻に主系待機系間の系切り替えを行なっている。このため、前述の手法を採用すると、系切り替え後は、記憶していた前回の出力レベルがリセットされてしまうため、始発列車に対するＡＴＣ信号と同様に、無信号時間が増大するという問題があった。

そこで、本発明の目的は、始発列車、あるいは系切り替え後に最初に進入する列車の車上装置に対しても、ＡＴＣ信号の出力開始時に発生する無信号時間を最小限にすることにより、安全性と運行維持を両立させるＡＴＣ地上装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明のＡＴＣ地上装置においては、列車検知信号を出力する列車検知信号送信器と、該列車検知信号を受信する列車検知信号受信器と、列車検知信号送信器に列車検知信号送信指示を出力するとともに、列車検知信号受信器から列車検知信号受信レベル情報を受信して、軌道回路上の列車在線状態を検出する論理部と、列車制御信号であるＡＴＣ信号を出力するＡＴＣ送信器とを有し、論理部は、列車が在線する軌道回路のＡＴＣ送信器に対して、ＡＴＣ信号を出力させ、列車が非在線の軌道回路のＡＴＣ送信器に対して、当該軌道回路のインピーダンスにかかわらず、予め定常出力レベルのＡＴＣ準備信号を出力させる。これにより、例えば、始発列車あるいはＡＴＣ送信器の切り替え後に最初に進入する列車のＡＴＣ車上装置に対して、ＡＴＣ準備信号を出力していたときの出力レベルを使用して、ＡＴＣ信号を出力するようにした。
なお、ＡＴＣ準備信号は、ＡＴＣ信号の出力初期レベルを定常出力レベルとすることを目的とした信号であり、その軌道に対するＡＴＣ信号と同一の周波数としても、あるいは、別の周波数としてもよい。

また、列車が非在線の軌道回路のうち、列車が在線する軌道回路に隣接する軌道回路に対して、ＡＴＣ準備信号の出力レベルを１／Ｎ（ただし、Ｎ＞１）とし、列車がこの軌道回路に進入した際、これをＮ倍した出力レベルで前記ＡＴＣ信号を出力するようにした。

さらに、ＡＴＣ送信器は、主系と待機系からなり、主系のＡＴＣ送信器が出力レベル情報を待機系のＡＴＣ送信器に通知することで、主系から待機系に切り替わった際、待機系のＡＴＣ送信器が、通知を受けた出力レベル情報に基づいて、ＡＴＣ準備信号の出力レベルを決定するようにした。

本発明のＡＴＣ地上装置によれば、列車が非在線の軌道回路のＡＴＣ送信器に対しては、その軌道回路のインピーダンスにかかわらず、予め定常出力レベルのＡＴＣ準備信号を出力させているので、始発列車あるいはＡＴＣ送信器の切り替え後に最初に進入する列車のＡＴＣ車上装置に対しても、ＡＴＣ準備信号を出力していたときの出力レベルを使用してＡＴＣ信号を送信することができる。このため、例えば、始発列車、あるいは、二重系のＡＴＣ送信器が切り替わった直後に進入してくる列車であっても、それらの車上装置が瞬時にＡＴＣ信号を判別することができる。したがって、ＡＴＣの安全性をより高めるために無信号時間を短縮しても、ＡＴＣ異常の誤判定を防止し、運行に支障が生じるのを確実に抑制することができる。

また、列車が在線する軌道回路に隣接する軌道回路に対して、ＡＴＣ準備信号の出力レベルを１／Ｎ（ただし、Ｎ＞１）とすることで、在線する軌道回路にＡＴＣ準備信号が混信するのを防止できる。
しかも、列車がこの軌道回路に進入した際、これをＮ倍した出力レベルで瞬時に定常レベルのＡＴＣ信号を出力することが可能となる。こうすることで、在線する軌道回路において、ＡＴＣ車上装置がＡＴＣ信号を正確に受信できるとともに、列車が隣接軌道回路に進入した際には、瞬時にＡＴＣ信号を判別することができる。

さらに、主系と待機系からなるＡＴＣ送信器のうち、主系のＡＴＣ送信器が出力レベル情報を待機系のＡＴＣ送信器に通知することで、列車在線中に主系から待機系に切り替わった場合でも、待機系のＡＴＣ送信器が、通知を受けた出力レベル情報に基づいて、ＡＴＣ準備信号の出力レベルを決定するので、瞬時にＡＴＣ信号を判別することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

図１は、実施例１におけるＡＴＣ地上装置とＡＴＣ車上装置の構成を示す図である。 図２は、実施例２におけるＡＴＣ地上装置とＡＴＣ車上装置の構成を示す図である。 図３は、対比のため、ＡＴＣ準備信号の送信を行わない場合のＡＴＣ地上装置とＡＴＣ車上装置の構成を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明によるＡＴＣ地上装置の実施例を説明する。

［実施例１］
図１は、無信号時間を最小限にできる実施例１の構成を示し、図３は、対比のため、ＡＴＣ準備信号の送信を行わない場合の構成を示し、共通するものについては同一の符号を付している。

ＡＴＣ地上装置１は、軌道回路６Ｔ〜１Ｔを管轄するものであり、図１においては、列車９が軌道回路５Ｔに在線するものとする。ＡＴＣ地上装置１の論理部２は、軌道回路５Ｔに対し、ＴＤ送信器３を経由してＴＤ送信指示４を出力する。これを受けたＴＤ送信器３は、軌道回路５Ｔに対し、ＴＤ信号６を出力する。ＴＤ信号６は、軌道回路５Ｔを介し、ＴＤ受信器７が受信して、論理部２に対しＴＤ受信レベル情報８を出力する。この際、列車９が在線する軌道回路５Ｔにおいては、列車９の車軸により短絡されているので、ＴＤ信号の電圧が低下する。このため、論理部２は列車９が在線する軌道回路５Ｔを検出することできる。

列車９が在線する軌道回路５Ｔを検出した後、論理部２は、列車９が在線する軌道回路５Ｔに接続されるＡＴＣ送信器１０に対して、ＡＴＣ送信指示１１を出力して、ＡＴＣ送信器１０はこれを受け、軌道回路５Ｔを介してＡＴＣ車上装置１２にＡＴＣ信号１３を出力する。

ここで、論理部２は、列車が在線しない軌道回路４Ｔ〜１Ｔに接続されるＡＴＣ送信器１０に対して、ＡＴＣ準備送信指示１４を出力し、これを受信したＡＴＣ送信器１０は、各軌道回路に対してＡＴＣ準備信号１５を出力する。ＡＴＣ準備信号１５は、その時点で列車が在線しない各軌道回路に出力されるＡＴＣ信号やＡＴＣ疑似信号を用い、少なくとも、その軌道回路に列車が在線する直前までには、その軌道回路のインピーダンスに応じて、ＡＴＣ信号の定常出力レベル近傍の出力が得られるようにしたものである。
なお、ＡＴＣ地上装置が、該当する軌道に列車が在線した際に定常出力となったＡＴＣ信号の出力レベルを予め記憶しておき、その出力レベルのＡＴＣ準備信号１５を出力するようにしてもよい、

ただし、列車９が在線しない軌道回路４Ｔ〜１Ｔのうち、列車９が在線する軌道回路５Ｔに隣接する軌道回路４Ｔに出力されるＡＴＣ準備信号１５に関しては、軌道回路４Ｔ−５Ｔ間が絶縁されていないため、軌道回路４ｔ経由して軌道回路５Ｔにも出力されることになる。このため、軌道回路４Ｔに出力されるＡＴＣ準備信号１５が、列車９のＡＴＣ車上装置１２に対する本来のＡＴＣ信号１３と混信しないよう、定常出力レベルの１／Ｎ倍（Ｎ＞１）のレベルに制御した上で出力を行なう。なお、軌道回路３Ｔ〜１Ｔに出力されるＡＴＣ準備信号１５については、軌道回路４Ｔのインピーダンスにより減衰されているため、こうした１／Ｎ倍を行う軌道回路は、在線する軌道回路までの減衰度に合わせて選定する。また、Ｎの値についても、在線する軌道回路におけるＡＴＣ準備信号１５の出力レベルに応じて、本来のＡＴＣ信号１３と確実に識別できる最小限の値となるよう定める。

そして、列車９が軌道回路５Ｔから軌道回路４Ｔに進入した場合は、ＡＴＣ準備信号１５の出力レベルをＮ倍して、ＡＴＣ信号１３を出力する制御を行なう。その際には、すでに軌道回路４Ｔにおいて、目標とする出力レベルが確定されているため、ＡＴＣ送信器１０は、時間遅れを伴うことなく、ＡＴＣ準備信号１５の出力レベルを瞬時にＮ倍し、ＡＴＣ信号１３を定常出力レベルに切り替えることができる。

以上の構成により、始発列車、あるいは、ＡＴＣ送信器の切り替え後に最初に進入する列車のＡＴＣ車上装置に対しても、進入直後において、ＡＴＣ準備信号を出力していたときの出力レベルを使用して、ＡＴＣ信号を出力できるので、ＡＴＣ信号１３の無信号時間を最小限にすることが可能となる。
なお、この実施例では、ＡＴＣ地上装置１は在線しない軌道回路として、４Ｔ〜２ＴのＡＴＣ送信機１０にＡＴＣ準備信号１５を出力させているが、これから列車が進入する軌道回路のうち、どの軌道回路までＡＴＣ準備信号１５を出力するかは、各ＡＴＣ地上装置が管轄する軌道回路の範囲、列車の在線状況、各軌道回路の軌道長などに応じて、適宜定めることができる。

［実施例２］
実施例２では、実施例１の構成に加えて、列車が特定の軌道回路に進入し、その軌道回路のＡＴＣ信号を出力している期間中に、装置異常が発生し、ＡＴＣ送信器を稼働中の主系から待機系への系切り替えが行われた際にも、定常出力レベルのＡＴＣ送信器の出力初期レベルを得られるようにする。
図２は、実施例２におけるＡＴＣ地上装置とＡＴＣ車上装置の構成図であり、実施例１と異なる部分のみを示しており、論理部２には、１系のＡＴＣ送信器１０と２系のＡＴＣ送信器１０と接続されている構成とする。

本実施例は、軌道回路５Ｔと接続されている系のＡＴＣ送信器１０は、論理部２に対し、ＡＴＣ信号の出力レベル情報１６を定期的に通知する。
ここで、軌道回路５Ｔと接続されている系（主系）である１系のＡＴＣ送信器１０が故障した場合、論理部２は、このＡＴＣ送信器１０に対し、軌道回路５との接続を遮断する指示を出力する。一方、軌道回路５と遮断されている系（待機系）である２系ＡＴＣ送信器１０に対しては、軌道回路５との接続を開始する指示を出力する。このタイミングで、故障した主系のＡＴＣ送信器１０の出力レベル情報１６を併せて出力する。
このように構成することで、待機系のＡＴＣ送信器１０が、主系に切り替わった直後から、出力レベル情報１６に基づいて、ＡＴＣ信号を出力することができるので、軌道回路５と新たに接続された系のＡＴＣ送信器１０の過渡応答特性を向上することが可能になる。

これらの実施例の組合せにより、ＡＴＣ送信器１０は、始発列車に対して、あるいは、ＡＴＣ送信器の切り替え直後に進入する列車に対しても、そのＡＴＣ車上装置に送信されるＡＴＣ信号１３の過渡応答特性を向上させることができ、無信号時間を最小限とすることができる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１ ＡＴＣ地上装置
２ 論理部
３ ＴＤ送信器
４ ＴＤ送信指示
６Ｔ〜１Ｔ 軌道回路
６ ＴＤ信号
７ ＴＤ受信器
８ ＴＤ受信レベル情報
９ 列車
１０ ＡＴＣ送信器
１１ ＡＴＣ送信指示
１２ ＡＴＣ車上装置
１３ ＡＴＣ信号
１４ ＡＴＣ準備送信指示
１５ ＡＴＣ準備信号
１６ ＡＴＣ出力レベル情報

Claims (4)

1. 列車検知信号を出力する列車検知信号送信器と、
   該列車検知信号を受信する列車検知信号受信器と、
   前記列車検知信号送信器に列車検知信号送信指示を出力するとともに、前記列車検知信号受信器から列車検知信号受信レベル情報を受信して、軌道回路上の列車在線状態を検出する論理部と、
   列車制御信号であるＡＴＣ信号を出力するＡＴＣ送信器とを有し、
   前記論理部は、列車が在線する軌道回路のＡＴＣ送信器に対して、ＡＴＣ信号を出力させ、列車が非在線の軌道回路のＡＴＣ送信器に対して、当該軌道回路のインピーダンスにかかわらず、予め定常出力レベルのＡＴＣ準備信号を出力させること
   を特徴とするＡＴＣ地上装置。
2. 前記論理部は、始発列車あるいはＡＴＣ送信器切り替え後に進入する列車のＡＴＣ車上装置に対して、前記ＡＴＣ準備信号の出力レベルに基づいて、ＡＴＣ信号を出力させること
   を特徴とする請求項１に記載のＡＴＣ地上装置。
3. 列車が非在線の軌道回路のうち、列車が在線する軌道回路に隣接する軌道回路に対して、前記ＡＴＣ準備信号の出力レベルを１／Ｎ（ただし、Ｎ＞１）とし、列車が前記隣接する軌道回路に進入した際、前記ＡＴＣ準備信号の出力レベルをＮ倍した出力レベルで前記ＡＴＣ信号を出力すること
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載のＡＴＣ地上装置。
4. 前記ＡＴＣ送信器は、主系と待機系からなり、前記主系のＡＴＣ送信器が出力レベル情報を前記待機系のＡＴＣ送信器に通知することで、前記主系から前記待機系に系が切り替わった際、前記待機系のＡＴＣ送信器が、前記通知を受けた出力レベル情報に基づいて、前記ＡＴＣ準備信号の出力レベルを決定すること
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載のＡＴＣ地上装置。

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