JP2015207843A - 列車無線システム、地上局装置、車上局装置及び通信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】列車無線システムにおいて、近傍のゾーンに在線する他列車の無線通信により閉塞されたゾーンに在線する列車が新たな無線通信を行うことを可能とし、近傍のゾーンに進入する前に新たな無線通信を確実に切断することで、混信を防止しつつ無線チャネルの利用効率を向上させることを目的とする。【解決手段】列車無線システムの地上局装置が、閉塞ゾーンに在線する列車の新たな無線チャネルの使用を他列車による使用実態を判断した上で許可し、残り在線時間の経過によって許可した無線チャネルの使用を再び禁止して無線通信を強制的に終了させる列車無線システム、その列車無線システムの地上局装置、車上局装置及びその列車無線システムにおいて実行される通信制御方法を提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、地上に設置された地上局装置と列車に搭載された車上局装置との間で通信を行う列車無線システムにおいて、車上局装置が当該通信の経路の一部となる無線通信を行う際に使用する無線リソースを地上局装置が管理し、当該無線通信を制御する列車無線システム、その列車無線システムの地上局装置、車上局装置及びその列車無線システムにおいて実行される通信制御方法に関するものである。

従来の列車無線システムでは、地上に設置された地上局装置と列車に搭載された車上局装置との間で通信が行われ、この時の地上と列車の間の通信経路には、列車が走行する路線沿いに並べて施設された基地局装置と列車の車上局装置との無線通信の経路が利用される。この無線通信には列車無線システムが提供するシステム共有の無線リソースである無線チャネルを使用する。無線チャネルは基地局装置及び車上局装置が送出する無線電波による無線通信伝送路であり、無線通信の用途に応じて無線周波数が割り当てられている。

ここで、列車が走行する路線を区分した区間に対応した、無線通信が可能な領域をゾーンとする。このゾーンでは、ある無線周波数の無線チャネルを使用して無線通信が行われる。このゾーンにおいて、列車に搭載の車上局装置が無線チャネルを使用して無線通信を行うと、近傍のゾーンでは当該無線通信に使用している無線チャネルと同じ周波数の無線チャネルの使用が禁止される。ここで言う近傍のゾーンとは、例えば無線通信中の車上局装置を搭載した列車が在線するゾーンを基点として、列車進行方向の前後に連なる２ゾーンを指す。このような、ゾーンにおける無線チャネルの使用の禁止を閉塞と呼び、無線通信中の列車が在線するゾーンの近傍にあるゾーンを閉塞することによって、近傍のゾーンに在線する他列車が同じ周波数の無線チャネルを使用したまま基点のゾーンに進入し、無線通信が混信してしまうといった事態を防止する。ゾーンの閉塞に関する技術は、特許文献１の特開昭６１−７３４３８で提案されている。

ところで、閉塞されたゾーンにおいては、在線する列車に搭載の車上局装置が新たに行う無線通信に対し無線チャネルの使用を禁止するのであるが、無線通信中の状態で閉塞されたゾーンに進入した列車に対しては、ゾーンに対応する走行区間の距離とその区間での列車の平均的な走行速度との関係から予め定まる、当該列車が当該ゾーンを通過するのに要する時間だけ、当該無線通信の継続による無線チャネルの使用を許可している。このときの列車がゾーンを通過するのに要する時間を区間通過時間とする。このような閉塞状態にある無線チャネルの使用の許可は、区間通過時間が、地上局装置と車上局装置との通信の用途に要する時間に対して十分に長いために行われる。そして区間通過時間が経過すると、地上局装置は再び無線チャネルの使用を禁止し、当該無線通信は強制的に切断される。

このように、閉塞のゾーンに無線通信中の状態で進入した列車に対し、無線チャネルの使用を許可する場合であっても、当該無線通信が区間通過時間の経過によって強制的に終了されるか、若しくは通信を扱う側の終了操作により終了されることによって、ゾーンの閉塞の基点となった無線通信中の他列車が在線するゾーンに、当該列車が無線通信中の状態で進入し無線通信が混信してしまうことはない。

特開昭６１−７３４３８号公報（第１頁、第４図） 特開２００８−１５４１２０号公報 特開昭５８−１７０１３１号公報 特開２００３−２８４１３１号公報

上述の通り、閉塞されたゾーンに在線している列車は、当該ゾーンでの在線位置に関わらず、新たな無線通信による無線チャネルの使用が一律に禁止される。このような閉塞されたゾーンにおける無線通信の禁止は、閉塞の基点となるゾーンに近い位置に在線する列車に対しては、当該列車が間もなく基点のゾーンに進入する恐れがあり、同じ周波数の無線チャネルを使用した競合による混信を避けるためには有効である。一方、基点のゾーンに遠い位置に在線する列車に対しては、当該列車が基点のゾーンに進入するまでに通信の用途を終えるのに十分な時間があり、無線チャネルの使用の競合が生じる恐れは少ないため、このような場合においては有効であるとは言えず、寧ろ通信を行う機会を得られなくしてしまう。従って、列車の在線位置に関わらず一律に無線チャネルの使用を禁止することは、無線チャネルの効率的な利用の妨げになる。

また、上述の列車の在線位置に関して、列車無線システムでは従来から地上局装置は各列車の在線位置をゾーンに対応した基地局装置ごとに管理しており、ゾーン内での列車の詳細な在線位置を示す情報を持たない。この詳細な在線位置を把握する手段として、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を利用し、ゾーン内での列車の詳細な在線位置を検知及び管理する提案がなされているが（特許文献２を参照）、ＧＰＳを利用するには既存の設備や機器構成の変更を要するため、大規模な設備と多くの機器構成からなる列車無線システムにおいてはシステムの更新に掛かる時間や費用の負担が膨大となってしまう問題がある。

本発明は、上述のような課題を解決するためのものであり、近傍のゾーンに在線する他列車の無線通信によって閉塞されたゾーンに在線する列車においても無線通信を行う機会を得ることを可能とし、また、他列車が無線通信中であるゾーンに当該列車が進入する前に、無線通信を確実に切断することができる列車無線システム、地上局装置、車上局装置及び通信制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、列車に搭載される車上局装置と、前記車上局装置による無線通信を制御する地上局装置とを備えた列車無線システムであって、前記地上局装置は、前記列車が走行する路線を区分した区間での前記無線通信に使用する無線リソースを管理する無線リソース管理手段と、前記車上局装置による前記無線リソースの使用を許可又は禁止する使用可否決定手段と、前記使用可否決定手段によって使用が禁止された無線リソースである禁止リソースが、他で使用されているか否かを、前記無線リソース管理手段による管理状況に基づいて判断する使用実態判断手段とを備え、前記使用実態判断手段によって前記禁止リソースは他で使用されていないと判断された場合に、前記使用可否決定手段は前記車上局装置による前記禁止リソースの使用を許可することを特徴とする列車無線システムである。

また、本発明の列車無線システムにおいては、前記地上局装置は、前記車上局装置と通信する手段を備え、前記無線通信の経路は、前記通信のために確立される通信経路の一部であって、前記使用可否決定手段は、前記通信に伴う前記車上局装置による前記禁止リソースの使用を許可した後に、前記区間の前記無線通信を介した前記通信が可能な残り在線時間の経過によって、前記車上局装置による前記禁止リソースの使用を再び禁止することを特徴とする。

また、本発明は、列車に搭載される車上局装置の無線通信を制御する列車無線システムの地上局装置であって、前記列車が走行する路線を区分した区間での前記無線通信に使用する無線リソースを管理する無線リソース管理手段と、前記車上局装置による前記無線リソースの使用を許可又は禁止する使用可否決定手段と、前記使用可否決定手段によって使用が禁止された無線リソースである禁止リソースが、他で使用されているか否かを、前記無線リソース管理手段による管理状況に基づいて判断する使用実態判断手段と、を備え、前記使用実態判断手段によって前記禁止リソースは他で使用されていないと判断された場合に、前記使用可否決定手段は前記車上局装置による前記禁止リソースの使用を許可することを特徴とする列車無線システムの地上局装置である。

また、本発明の列車無線システムの地上局装置は、前記車上局装置と通信する手段を備え、前記無線通信の経路は、前記通信のために確立される通信経路の一部であって、前記使用可否決定手段は、前記通信に伴う前記車上局装置による前記禁止リソースの使用を許可した後に、前記区間の前記無線通信を介した前記通信が可能な残り在線時間の経過によって、前記車上局装置による前記禁止リソースの使用を再び禁止することを特徴とする。

また、本発明は、列車に搭載され、地上局装置と通信する列車無線システムの車上局装置であって、前記列車が走行する路線を区分した区間に、前記列車が進入した時刻を区間進入時刻として出力する区間進入時刻管理手段と、前記区間で前記通信が開始された時刻を通信開始時刻として出力する通信開始検出手段と、前記区間進入時刻と前記通信開始時刻との差分により、前記列車が前記区間に進入してから前記通信が開始されるまで、前記列車が前記区間に在線していた在線時間を導出する在線時間導出手段と、予め定まる前記列車が前記区間を通過するのに要する区間通過時間を管理する通過時間管理手段と、前記区間通過時間と前記在線時間との差分から、前記区間で前記通信が可能な残り在線時間を導出する残り在線時間導出手段と、を備えることを特徴とする列車無線システムの車上局装置である。

また、本発明は、列車に搭載される車上局装置と、前記車上局装置による無線通信を制御する地上局装置とを備えた列車無線システムの通信制御方法であって、前記地上局装置において、前記列車が走行する路線を区分した区間での前記無線通信に使用する無線リソースを管理する無線リソース管理工程と、前記車上局装置による前記無線リソースの使用を許可又は禁止する使用可否決定工程と、前記使用可否決定工程によって使用が禁止された無線リソースである禁止リソースが、他で使用されているか否かを、前記無線リソース管理工程による管理状況に基づいて判断する使用実態判断工程と、を有し、前記使用可否決定工程では、前記使用実態判断工程によって前記禁止リソースは他で使用されていないと判断された場合に、前記車上局装置による前記禁止リソースの使用を許可することを特徴とする列車無線システムの通信制御方法である。

また、本発明の列車無線システムの通信制御方法は、前記地上局装置と前記車上局装置とが通信する工程を有し、前記無線通信の経路は、前記通信のために確立される通信経路の一部であって、前記使用可否決定工程では、前記通信に伴う前記車上局装置による前記禁止リソースの使用を許可した後に、前記区間の前記無線通信を介した前記通信が可能な残り在線時間の経過によって、前記車上局装置による前記禁止リソースの使用を再び禁止することを特徴とする。

本発明によれば、無線チャネルの使用が禁止された閉塞ゾーンに在線する列車においても、使用可能な無線チャネルがあれば無線通信が行うことが可能となるため、従来の列車無線システムに比べて無線チャネルを効率的に利用できるようになり、無線通信を行う機会を多く得られる効果がある。

また、本発明によれば、閉塞ゾーンで無線通信を行った状態のまま隣接するゾーンに移動する前に、無線通信を確実に切断することが可能となるため、他列車が使用している無線チャネルとの競合による混信を防止する効果が得られる。

本発明の実施の形態１における、列車無線システムの系統図である。 本発明の実施の形態１における、閉塞されたゾーンでの列車の無線通信の開始と、隣接ゾーンへの進入直前での無線通信の終了とを示す概念図である。 本発明の実施の形態１における、地上局装置と車上局装置との通信の確立から終了までを示すシーケンス図である。 本発明の実施の形態１における、地上局装置の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態１における、地上局装置の処理に関するフローチャートである。 本発明の実施の形態２における、地上局装置の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態２における、車上局装置の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態２における、地上局装置の処理に関するフローチャートである。 本発明の実施の形態２における、車上局装置の処理に関するフローチャートである。 本発明の実施の形態３における、地上局装置と車上局装置との通信の確立を示すシーケンス図である。 本発明の実施の形態３における、地上局装置の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態３における、車上局装置の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態３における、地上局装置の処理に関するフローチャートである。 本発明の実施の形態３における、車上局装置の処理に関するフローチャートである。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１における、列車無線システムの系統図である。列車無線システムは、地上局装置１、基地局装置２、車上局装置３、車上端末４、及び通信端末５からなる。

地上局装置１は、他の地上局装置１又は基地局装置２、並びに通信端末５と接続して、列車無線システムの各装置と通信し制御を行う装置である。

基地局装置２は、列車６が走行する路線を区分した区間に沿って並べて施設され、区間ごとに割り当てられた無線チャネルを使用して列車６に搭載される車上局装置３と無線通信する装置である。

車上局装置３は、列車６に搭載され、基地局装置２と無線チャネルを使用して無線通信する装置である。当該無線通信の経路は、列車６に搭載され車上局装置３と接続する車上端末４と通信端末５との通信の通信経路の一部となる。

車上端末４は、列車６に搭載され車上局装置３と接続し、地上の通信端末５と通信を行う装置である。車上端末４と通信端末５の通信はいずれの装置から開始されても良く、通信を開始する側の装置は相手の装置に通信要求を送信し、通信要求を受信した装置は通信応答を返す。

通信端末５は、地上局装置１に接続し、車上端末４と通信を行う装置である。

列車無線システムでは、地上局装置１は、配下の基地局装置２に対応する区間での無線チャネルの使用状況及び当該区間に在線する列車６に関する情報などを一元管理しており、他の地上局装置１と当該情報を授受することによって、無線通信に使用される無線チャネルの閉塞や閉塞解除を行い、列車無線システム全体で共有する無線リソースの管理と制御を行う。

ゾーンの閉塞と閉塞解除は、地上局装置１が当該ゾーンに対応する基地局装置２を制御することで行われる。ゾーンの閉塞は、近傍のゾーンにおいて他列車６が無線通信中である場合、または近傍のゾーンの基地局装置２が障害発生中である場合に行われる。ここで、近傍のゾーンとは、例えば基点となるゾーンに対して、列車６進行方向の前後に連なる２ゾーンを指す。

尚、列車無線システムでは、基地局装置２が無線周波数の異なる複数の無線チャネルを扱うことで、各ゾーンで複数の無線通信を行うことが可能である。本発明においては、無線チャネルの数は１として説明するが、複数の無線チャネルを扱う場合でも本発明を適用することができる。

図２は、本発明の実施の形態１における、閉塞されたゾーンでの列車６の無線通信の開始と、隣接ゾーンへの進入直前での無線通信の終了とを示す概念図である。列車６が走行する路線の区間に沿ってゾーンａ、ゾーンｂ、ゾーンｃ、及びゾーンdが構成されている。

ゾーンａは、図示しない他列車６が無線通信中、または当該ゾーンに対応の基地局装置２が障害発生中であるゾーンを示す。ゾーンｂは、ゾーンａに隣接するゾーンである。ゾーンｃは、ゾーンｂに対しゾーンａとは反対側に隣接するゾーンである。ゾーンｂ及びゾーンｃは、ゾーンａでの図示しない他列車６の無線通信、またはゾーンａに対応の基地局装置２の障害により閉塞されている。

列車２０１は、ゾーンｄで無線通信を介し通信を行っており、通信中の状態でゾーンｄからゾーンｃに進入する間近の列車６である。列車２０２は、列車２０１がゾーンｃに進入した状態を示す。

列車無線システムでは、地上局装置１は、ゾーンｃに進入する列車２０１の通信を終了させずに、ゾーンｃでの無線チャネルの使用を許可し、列車２０２の車上局装置３にゾーンｃに移動する際に無線通信を行う基地局装置２の切り替えを行わせて、時間ΔＴ１の間だけゾーンｃでの無線通信の確立及び通信の継続を行わせる。ここでの時間ΔＴ１は、列車２０２がゾーンｃを通過するのに要する時間であり、各ゾーンに対応する区間の距離とその区間を走行する列車６の速度との関係から算出されて、区間ごとに予め定まる値である。本発明では、この時間ΔＴ１を区間通過時間とする。

区間通過時間ΔＴ１が経過したときに当該通信が終了されていなければ、地上局装置１は当該通信及び無線通信を強制的に終了させ、無線チャネルの解放を行う。

このように、通信中の状態で閉塞ゾーンｃに進入した列車２０２に対し、地上局装置１が通信及び無線通信の接続と切断を制御することで、列車２０２はゾーンｂに進入する間近の列車２０３の位置まで通信を継続することが可能となる。

列車２０４は、閉塞されたゾーンｃに在線し無線通信を行っていない列車６である。従来の列車無線システムであれば、ゾーンｃにおいて列車２０４の車上端末４または通信端末５が新たな通信の開始を試みると、地上局装置１はゾーンｃでの無線チャネルの使用を禁止し、通信の開始に対して通信拒否の応答を返していた。

ここで、列車２０４がゾーンｃに進入した時刻を区間進入時刻Ｔ１とし、ゾーンｃで通信の開始を試みた時刻を通信開始時刻Ｔ２とする。区間進入時刻Ｔ１から通信開始時刻Ｔ２までゾーンｃに在線していた時間を在線時間ΔＴ２とすると、在線時間ΔＴ２は区間進入時刻Ｔ１と通信開始時刻Ｔ２との差分から導出される。

そして、列車２０４が通信開始時刻Ｔ２の時点からゾーンｃに在線していられる残りの時間を残り在線時間ΔＴ３とすると、残り在線時間ΔＴ３は区間通過時間ΔＴ１と在線時間ΔＴ２との差分から導出される。

本発明では、閉塞されたゾーンｃに在線する列車２０４が通信の開始を試みた場合に、地上局装置１は、ゾーンｃでの他列車６による無線チャネルの使用実態を確認し、無線チャネルの使用が可能であると判断すれば、列車２０４に対して残り在線時間ΔＴ３の間だけ無線チャネルの使用を許可して無線通信及び通信を行わせる。地上局装置１が行う無線チャネルの使用可能の判断については、後に図５を用いて説明する。

残り在線時間ΔＴ３が経過したときに、当該通信が終了されていなければ、地上局装置１は当該通信及び無線通信を強制的に終了させ、無線チャネルを解放する。

このように、閉塞ゾーンｃに在線する列車２０４に対し、地上局装置１が通信及び無線通信の接続と切断を制御することで、列車２０４はゾーンｂに進入する間近の列車２０５の位置まで通信を行うことが可能となる。

図３は、閉塞されたゾーンに在線する列車６の車上端末４と通信端末５との間の通信が確立し、終了に至るまでのシーケンスを示す。

地上局装置１は、基地局装置２と車上局装置３との無線通信に使用する無線チャネルの管理を行っており、車上端末４又は通信端末５が通信の開始を試みると、他で使用されていなく使用可能な無線チャネルを捕捉し、基地局装置２に当該無線チャネルの使用を許可させて、通信に関わる車上端末４と同じ列車６の車上局装置３に対して割り当てを行う。基地局装置２と車上局装置３との間で当該無線チャネルを用いて無線通信の確立が行われると、地上局装置１は当該通信の通信回路を接続し、これにより通信が確立する。

また、通信の終了が行われると、地上局装置１は当該通信の通信回線を切断し、基地局装置２と車上局装置３との無線通信も終了させて無線チャネルの解放を行う。

尚、基地局装置２と車上局装置３との無線通信で使用される無線チャネルには、車上端末４と通信端末５との通信のために確立される無線通信に使用する通信用無線チャネルの他に、基地局装置２と車上局装置３との無線通信を常時接続状態とする制御用無線チャネルがある。

ゾーンに進入した列車６は、ゾーンに対応する基地局装置２の制御用無線チャネルを使用して制御用の無線通信を確立する。そして、車上端末４と通信端末５との通信の開始に伴う信号の送受信は、制御用の無線通信を介して行われる。

この制御用無線チャネルは、地上局装置１が各列車６の在線に関する情報を管理し、当該情報を用いて各列車６を追随しながら各種制御を行う目的でも使用される。ここでの列車６の在線に関する情報としては、例えば在線のゾーンを特定する情報や当該ゾーンに進入した区間進入時刻Ｔ１などがある。

本発明では、特に通信用無線チャネルと制御用無線チャネルを区別する記載がない場合には、通信用無線チャネルを指すものとする。また、本発明では制御用無線チャネルの管理及び制御に関しての説明は省略する。

以下に図３のシーケンスを説明する。図３では、車上端末４から通信開始を行う場合と、通信端末５から通信開始を行う場合とを分けて記載している。

破線枠３０１は、基地局装置２と車上局装置３との間で制御用の無線通信が確立した状態を示す。制御用の無線通信が常時確立しているために、基地局装置２と車上局装置３との間で通信の開始に伴う信号の送受信を行うことができる。

先ず、車上端末４から通信を開始する場合について説明する。一点鎖線枠３０２は、通信端末５から開始の操作を行ったときのシーケンスの一部を示す。

通信要求３０３は、車上端末４から送信される信号であり、地上局装置１を介して通信端末５に送信される。ここで、地上局装置１は、車上端末４から通信要求３０３を受信すると、先に車上端末４に対して通信応答の送信を行い、その後に通信端末５に対して通信要求３０３の送信を行う。

点線枠３０４では、地上局装置１は、通信要求３０３を受信した時刻を取得し、通信開始時刻Ｔ２として管理する。

次に、通信端末５から通信を開始する場合について説明する。一点鎖線枠３０５は、通信端末５から開始の操作を行ったときのシーケンスの一部を示す。

通信要求３０６は、通信端末５から送信される信号であり、地上局装置１を介して車上端末４に送信される。

通信応答３０７は、車上端末４から送信される通信要求３０６への応答信号であり、地上局装置１を介して通信端末５に送信される。

点線枠３０８では、地上局装置１は、通信応答３０７を受信した時刻を取得し、通信開始時刻Ｔ２として管理する。

一点鎖線枠３０２及び一点鎖線枠３０５の後に行われる、通信を確立させるシーケンスは、通信を開始する装置に依らず同じである。

実線枠３０９では、地上局装置１は、使用可能な無線チャネルがあれば捕捉して、制御用無線通信を介して車上局装置３に割り当てをする。ここで地上局装置１が行う無線チャネルの使用可能の判断については、後に図５を用いて説明する。

破線枠３１０は、地上局装置１から割り当てられた無線チャネルを使用して、基地局装置２と車上局装置３との間で無線通信が確立した状態を示す。

実線枠３１１では、地上局装置１は、基地局装置２と車上局装置３との間で無線通信が確立されると、車上端末４と通信端末５との通信の通信回線を接続し、それと同時に当該通信の継続が可能な時間である残り在線時間ΔＴ３の導出と、導出した残り在線時間ΔＴ３によって当該通信及び無線通信を強制的に終了させるための強制終了タイマの設定とを行う。ここまでのシーケンスを経て、車上端末４と通信端末５との間の通信が確立する。

車上端末４と通信端末５との間で確立した通信は、車上端末４若しくは通信端末５の終了操作、又は地上局装置１が設定した強制終了タイマのタイムアウトによって終了されるため、これらの場合を分けて記載する。

一点鎖線枠３１２は、車上端末４で終了操作を行うシーケンスである。

終了信号３１３は、車上端末４で終了操作を行うことで、通信端末５に送信される通信の終了を示す信号である。地上局装置１は、終了信号３１３を受信すると通信端末５に送信した後に、当該通信の通信回線を切断する。

一点鎖線枠３１４は、通信端末５で終了操作を行うシーケンスである。

終了信号３１５は、通信端末５で終了操作を行うことで、車上端末４に送信される通信の終了を示す信号である。地上局装置１は、終了信号３１５を受信すると車上端末４に送信した後に、当該通信の通信回線を切断する。

一点鎖線枠３１６は、地上局装置１が設定した強制終了タイマがタイムアウトをするシーケンスである。

終了信号３１７は、強制終了タイマのタイムアウトにより、地上局装置１から車上端末４と通信端末５に送信される通信の終了を示す信号である。地上局装置１は、その後に当該通信の通信回線を切断する。

尚、図３のシーケンスは一例であり、各々の信号を送受信する順序やタイミングが異なる場合であっても、本発明を適用することは可能である。

図４は、地上局装置１の機能ブロック図である。地上局装置１は、地上局接続部４０１、基地局接続部４０２、通信端末接続部４０３、通信制御部４０４、通信回線制御部４０５、回線処理部４０６、無線リソース使用可否決定部４０７、無線リソース管理部４０８、在線管理部４０９、通過時間管理部４１０、通信開始時間管理部４１１、残り在線時間導出部４１２、強制終了タイマ部４１３、及び通信継続処理部４１４で構成される。

地上局接続部４０１は、他の地上局装置１と接続する機能部である。他の地上局装置１との間で、配下の基地局装置２が対応する区間での無線チャネルの使用状況及び当該区間に在線する列車６に関する情報などの授受を行う。

基地局接続部４０２は、基地局装置２と接続する機能部である。車上端末４と通信端末５との通信に関わる信号の伝送を行う。

通信端末接続部４０３は、通信端末５と接続する機能部である。車上端末４と通信端末５との通信に関わる信号の伝送を行う。

通信制御部４０４は、各機能部を制御し、通信及び無線通信を確立又は終了させるための機能部である。車上端末４と通信端末５との通信の開始時に、当該通信に関わる列車６が在線するゾーンの無線チャネルが使用可能かどうかを判断し、使用可能な無線チャネルがあれば捕捉して同じ列車６の車上局装置３に対して割り当てを行う。

通信回線制御部４０５は、車上端末４と通信端末５が通信を開始又は終了する際に、通信制御部４０４の制御により、当該通信の通信回線を接続又は切断する機能部である。

回線処理部４０６は、車上端末４と通信端末５が通信を開始又は終了する際に、通信制御部４０４の制御により、各機能部を接続又は切断する機能部である。

無線リソース使用可否決定部４０７は、通信制御部４０４の制御により、基地局装置２に対しゾーンの閉塞及び閉塞の解除を行わせる機能部である。

無線リソース管理部４０８は、各ゾーンを構成する無線チャネルの空き状況、他列車６による使用状況、及び閉塞状態に関する情報を、基地局装置２ごとに管理し出力する機能部である。通信制御部４０４は、車上局装置３に対して無線チャネルの割り当てを行う際に、無線リソース管理部４０８が管理する情報を取得し、無線通信に使用可能な無線チャネルの捕捉を行う。

在線管理部４０９は、列車６の在線に関する情報を基地局装置２ごとに管理し出力する機能部である。列車６の在線に関する情報には、在線位置としてのゾーンの情報及び当該ゾーンに進入した区間進入時刻Ｔ１の情報がある。

列車６の在線するゾーン及び当該ゾーンへの進入時刻に関する情報の取得は、例えば次の要領で行われる。列車６は隣接のゾーンに進入する際に、車上局装置３は隣接のゾーンに対応の基地局装置２が扱う制御用無線チャネルを使用して無線通信を確立させる。この時に列車６の車上局装置３から地上局装置１に送信される位置登録情報の信号から、地上局装置１は列車６が進入したゾーンを特定する情報と、当該ゾーンに進入した時刻とを得ることができる。

通過時間管理部４１０は、各区間の区間通過時間ΔＴ１を基地局装置２ごとに管理し出力する機能部である。

通信開始時刻管理部４１１は、車上端末４と通信端末５との間で開始された通信に関わる列車６、車上局装置３、通信端末５及び通信開始時刻Ｔ２に関する情報を合わせて管理し出力する機能部である。

残り在線時間導出部４１２は、通信制御部４０４の制御により、残り在線時間ΔＴ３を導出する機能部である。残り在線時間ΔＴ３の導出については後述する。

強制終了タイマ部４１３は、通信制御部４０４の制御により、強制的に通信及び無線通信を終了させるための強制終了タイマを設定し、強制終了タイマの時間が経過したときに通信制御部４０４に通知を行う機能部である。強制終了タイマに設定する時間は、残り在線時間導出部４１２が導出する残り在線時間ΔＴ３である。

通信継続処理部４１４は、通信制御部４０４の制御により、通信中の状態でゾーンを跨って移動する列車６の通信を継続させる場合に、移動先のゾーンに対応する基地局装置２と通信して無線チャネルの継続使用を行う機能部である。

地上局装置１は、移動先のゾーンにおいても列車６の車上局装置３が無線チャネルの使用をスムーズに継続できるように、予め移動先のゾーンに対応する基地局装置２を制御し、当該通信に使用する無線チャネルを補足して割り当てておく。この隣接ゾーンにおける無線チャネルの継続使用は、同一の地上局装置１の配下にある基地局装置２の間であっても、異なる地上局装置１の配下にある基地局装置２の間であっても可能であり、これによって車上局装置３は、移動先のゾーンで即時に無線通信を確立させて通信を継続することができる。また、列車６がゾーンを跨ぎながら通信を継続する場合に、継続使用される無線チャネルの補足情報により列車６の追跡が可能となる。

尚、図４に示す機能ブロックの構成は一例であり、各機能部の繋がりや包含関係が異なるものであっても、また各機能部が管理する情報の構成が異なるものであっても、本発明を適用することは可能である。

図５は、ある基地局装置ａに対応するゾーンａにおいて、ゾーンａに在線する列車ａ１に搭載の車上端末ａ１と通信端末Ａとの間で通信が開始され終了に至るまでの過程において、図４に示す地上局装置１の各機能部が行う処理の流れを示すフローチャートである。

処理Ｓ５０１では、基地局接続部４０２は、車上端末ａ１からの通信要求３０３又は通信応答３０７を受信する。その後、処理Ｓ５０２に進む。

処理Ｓ５０２では、通信制御部４０４は、地上局装置１が通信要求３０３又は通信応答３０７を受信した時刻である通信開始時刻Ｔ２を取得して、通信開始時刻管理部４１３に出力する。通信開始時刻管理部４１３は、列車ａ１、車上端末ａ１、及び通信端末Ａの情報と合わせて通信開始時刻Ｔ２を管理する。その後、処理Ｓ５０３に進む。この処理は、図３の点線枠３０４又は点線枠３０８の処理に対応する。

処理Ｓ５０３では、通信制御部４０４は、無線リソース管理部４０８が管理する情報に基づき、列車ａ１が在線するゾーンａの無線チャネルａが空いているかどうかを判断する。無線チャネルａが空いていれば処理Ｓ５０４に進み、空いていなければ処理Ｓ５０５に進む。

処理Ｓ５０４では、通信制御部４０４は、空いている無線チャネルａを捕捉する。その後、処理Ｓ５１０に進む。

処理Ｓ５０５では、通信制御部４０４は、ゾーンａでの無線リソースの使用実態を判断する。具体的には、処理Ｓ５０４で無線チャネルａが空いていなかったのは、ゾーンａに在線する他列車６の無線通信によって使用されているためか、または近傍のゾーンに在線する他列車６の無線通信によってゾーンａが閉塞されているためであるかを、無線リソース管理部４０８が管理する情報に基づいて判断する。無線チャネルａがゾーンａに在線の他列車６に使用されているのであれば、処理Ｓ５０６に進む。そうではなく、ゾーンａの閉塞により無線チャネルａが空いていないのであれば、処理Ｓ５０７に進む。

処理Ｓ５０６では、ゾーンａでは新たに無線通信を行うことができない理由から、通信制御部４０４の制御により、基地局接続部４０２又は通信端末接続部４０３から通信要求の送信元に対して通信拒否応答を送信する。

処理Ｓ５０７では、通信制御部４０４は、無線リソース管理部４０８が管理する、閉塞状態にあるゾーンａの無線チャネルａを捕捉するとともに、無線リソース使用可否決定部４０７を制御し基地局装置ａに無線チャネルａの使用を許可させる。その後、処理Ｓ５０８に進む。

処理Ｓ５０８では、残り在線時間導出部４１２は、通信制御部４０４の制御により、残り在線時間ΔＴ３を導出する。残り在線時間導出部４１２が残り在線時間ΔＴ３を導出する手順は次の通りとなる。

先ず、残り在線時間導出部４１２は、通過時間管理部４１０が管理するゾーンａの区間通過時間ΔＴ１を取得する。

次に、残り在線時間導出部４１２は、在線管理部４０９が管理する列車ａ１の区間進入時刻Ｔ１と、通信開始時刻管理部４１１が管理する列車ａ１の通信開始時刻Ｔ２とを取得し、取得した区間進入時刻Ｔ１と通信開始時刻Ｔ２との差分から、列車ａ１のゾーンａでの在線時間ΔＴ２を導出する。

最後に、残り在線時間導出部４１２は、取得した区間通過時間ΔＴ１と導出した在線時間ΔＴ２との差分から、ゾーンａでの残り在線時間ΔＴ３を導出する。

処理Ｓ５０８の後は、処理Ｓ５０９に進む。

処理Ｓ５０９では、強制終了タイマ部４１３は、通信制御部４０４の制御により、残り在線時間導出部４１２が導出した残り在線時間ΔＴ３によって強制終了タイマを設定する。その後、処理Ｓ５１０に進む。

処理Ｓ５１０では、通信制御部４０４は、捕捉した無線チャネルａを、基地局接続部４０２を介して車上局装置ａ１に割り当てる。基地局装置ａと車上局装置ａ１は、無線チャネルａを使用して無線通信を確立する。その後、処理Ｓ５１１に進む。

処理Ｓ５１１では、通信制御部４０４の制御により、回線制御部４０６は、基地局接続部４０２、通信端末接続部４０３、及び通信継続処理部４１４を接続し、通信回線制御部４０５は、車上端末ａ１と通信端末Ａとの通信の通信回線を接続する。これにより車上端末ａ１と通信端末Ａとの間の通信が確立する。その後、処理Ｓ５１２に進む。

処理Ｓ５１２では、通信制御部４０４は、車上端末ａ１または通信端末Ａの終了操作により送信される終了信号を、地上局装置１が受信したかどうか判定する。終了信号を受信したならば処理Ｓ５１３に進む。終了信号を受信していなければ処理Ｓ５１４に進む。

処理Ｓ５１３では、通信制御部４０４の制御により、通信回線制御部４０５は処理Ｓ５１１で接続した通信の通信回線を切断し通信を終了させ、無線リソース使用可否決定部４０７は基地局装置ａに無線チャネルａの使用を再び禁止させる。

処理Ｓ５１４では、通信制御部４０４は、強制終了タイマ部４１５から強制終了タイマがタイムアウトした通知を受けたかどうか判定する。通知を受けていれば処理Ｓ５１５に進み、通知を受けていなければ処理Ｓ５１２に進む。

処理Ｓ５１５では、通信制御部４０４の制御により、通信回線制御部４０５は処理Ｓ５１１で接続した通信の通信回線を強制的に切断し通信を終了させ、無線リソース使用可否決定部４０７は基地局装置ａに無線チャネルａの使用を再び禁止させる。

本発明において、通信の利便性を向上させる目的で、ＢＰ音等の音声又はＬＥＤ等の表示を利用して、通信を扱う対象に対して残り在線時間ΔＴ３を通知する手段を設けても良い。同様に、利便性の向上の目的で、残り在線時間ΔＴ３が予め設定した閾値を下回った場合に、無線通信を許可しない判断処理を設けても良い。

また本発明で扱う通信としては、音声通話、データ通信、及び報知など様々な通信形態が考えられ、通信の形態によって車上端末４及び通信端末５は、通話端末同士であったり、サーバーや情報端末等の電子計算機同士であったり、各種情報の検知システムとスピーカーであったり、様々な形態と組み合わせが考えられる。

実施の形態１によれば、従来の列車無線システムでは禁止されていた閉塞ゾーン内に在線する列車６の新たな無線チャネルの使用を、地上局装置１が当該無線チャネルの使用可否を判断した上で許可することにより、当該閉塞ゾーン内でも新たに無線通信を行うことが可能となる。この結果、従来の列車無線システムのように閉塞ゾーンの通信を一律に禁止しなくとも可能な範囲で通信する機会が与えられて、無線リソースを効率的に利用する効果が得られる。

また、地上局装置１が当該閉塞ゾーン内で無線通信が可能な残り在線時間ΔＴ３を導出し、残り在線時間ΔＴ３の経過によって無線通信を強制終了させることにより、無線通信を当該閉塞ゾーン内で確実に終了させることが可能となる。この結果、閉塞ゾーンで無線通信を行う列車６がそのまま隣接ゾーンに移動してしまい、他列車６が使用する無線チャネルと競合して混信が生じるのを防止する効果が得られる。

また、地上局装置１がゾーンに対応した各区間での区間通過時間ΔＴ１及び列車６の当該ゾーンでの在線時間ΔＴ２の情報を持つことにより、区間通過時間ΔＴ１と在線時間ΔＴ２との差分から残り在線時間ΔＴ３を導出することが可能となる。この結果、地上局装置１が列車６の在線時間ΔＴ２に基づいてより確実に無線通信を終了できる効果が得られる。

また、地上局装置１が列車６がゾーンに進入した区間進入時刻Ｔ１及び当該ゾーンで通信を開始した通信開始時刻Ｔ２の情報を持つことにより、列車６の当該ゾーンでの在線時間ΔＴ２を導出し、区間通過時間ΔＴ１と在線時間ΔＴ２との差分から残り在線時間ΔＴ３を導出することが可能となる。この結果、地上局装置１が列車６の詳細な在線位置の情報を持たなくとも、従来から管理している各列車６の在線情報を用いて、より簡便に混信を防止できる効果が得られる。

実施の形態２．
実施の形態１では、閉塞されたゾーンに在線する列車６が新たに行う無線通信の残り在線時間ΔＴ３を導出するにあたり、地上局装置１が管理する列車６の区間進入時刻Ｔ１と、当該無線通信に関わる通信の通信開始時刻Ｔ２との差分から、列車６の在線時間ΔＴ２の導出を行った。実施の形態２では、列車６に搭載の車上局装置３において列車６の在線時間ΔＴ２を導出し、地上局装置１に対し在線時間ΔＴ２の通知を行う。

図１に示す列車無線システムの系統図及び図２に示す閉塞されたゾーンでの無線通信に関する概念図は、実施の形態２においても同様である。

図３に示すシーケンスでは、車上局装置３から送信される通信要求３０３又は通信応答３０７には在線時間ΔＴ２が含まれており、地上局装置１は、点線枠３０４又は点線枠３０８において在線時間ΔＴ２を取得する。車上局装置３が導出する在線時間ΔＴ２については後述する。図３のその他のシーケンスについては、実施の形態１と同様である。

図６は、実施の形態２における、地上局装置１の機能ブロック図である。

地上局装置１を構成する機能部のうち、地上局接続部６０１、基地局接続部６０２、通信端末接続部６０３、通信制御部６０４、通信回線制御部６０５、回線処理部６０６、無線リソース使用可否決定部６０７、無線リソース管理部６０８、通過時間管理部６０９、強制終了タイマ部６１０、通信継続処理部６１１は、実施の形態１における図４の各機能部と同様である。

在線管理部６１２は、列車６の在線に関する情報を基地局装置２ごとに管理し出力する機能部である。列車６の在線に関する情報には、在線位置としてのゾーンの情報及び在線時間ΔＴ２の情報がある。在線時間ΔＴ２は、車上端末４から通信要求３０３又は通信応答３０７によって通知され、通信制御部６０４が在線時間ΔＴ２を取得して在線管理部６１２に出力する。

残り在線時間導出部６１３は、通信制御部６０４の制御により、残り在線時間ΔＴ３を導出する機能部である。残り在線時間ΔＴ３の導出については後述する。

図７は、実施の形態２における、車上局装置３の機能ブロック図である。車上局装置３は、無線通信部７０１、車上端末接続部７０２、通信接続処理部７０３、在線変化検出部７０４、区間進入時刻管理部７０５、及び在線時間導出部７０６で構成される。

無線通信部７０１は、基地局装置２と無線通信を行う機能部である。地上局装置１が車上局装置３に対して割り当てた無線チャネルを使用して無線通信の確立を行う。

車上端末接続部７０２は、同じ列車６に搭載された車上端末４と接続し通信を行う機能部である。

通信接続処理部７０３は、車上端末４と通信端末５との通信の開始を検出し、他の機能部と当該通信に関わる情報を授受する機能部である。無線通信部７０１又は車上端末接続部７０２から当該通信の開始に関わる信号を受信したことを在線時間導出部７０６に通知し、それによって在線時間導出部７０６から在線時間ΔＴ２を取得する。在線時間ΔＴ２は通信要求３０３又は通信応答３０７によって地上局装置１に通知される。

在線変化検出部７０４は、列車６が在線位置としてのゾーンを跨いで移動したことを検出する機能部である。無線通信部７０１が異なるゾーンの制御用無線チャネルを捕捉すると、列車６がゾーンを跨いで移動したと判断し、この時の時刻を区間進入時刻Ｔ１として区間進入時刻管理部７０５に出力する。

区間進入時刻管理部７０５は、在線変化検出部７０４から出力される区間進入時刻Ｔ１を管理し出力する機能部である。

在線時間導出部７０６は、列車６の現在の区間での在線時間ΔＴ２を導出する機能部である。在線時間導出部７０６は、通信の開始に関わる信号を受信した通信接続処理部７０３から通知を受けるとその時刻を出力して、区間進入時刻管理部７０５が管理している区間進入時刻Ｔ１と、通信接続処理部７０３から通知のあった時刻である通信開始時刻Ｔ２との差分から、在線時間ΔＴ２を導出する。導出した在線時間ΔＴ２は通信接続処理部７０３に出力する。

図３のシーケンスでは、車上局装置３から送信される通信要求３０３又は通信応答３０７には在線時間ΔＴ２が含まれており、地上局装置１は当該信号を受信し在線時間ΔＴ２を取得する。

図８は、ある基地局装置ａに対応するゾーンａにおいて、ゾーンａに在線する列車ａ１に搭載の車上端末ａ１と通信端末Ａとの間で通信が開始され終了に至るまでの過程において、図６に示す地上局装置１の各機能部が行う処理の流れを示すフローチャートである。

処理Ｓ８０１は、図５の処理Ｓ５０１と同様である。その後、処理Ｓ８０２に進む。

処理Ｓ８０２では、通信制御部６０４は、地上局装置１が受信した通信要求３０３又は通信応答３０７に含まれる在線時間ΔＴ２を取得して在線管理部６１２に出力する。その後、処理Ｓ８０３に進む。この処理は、図３の点線枠３０４又は点線枠３０８の処理に対応する。

処理Ｓ８０３から処理Ｓ８０７までは、図５の処理Ｓ５０３から処理Ｓ５０７までの処理と同様である。処理Ｓ８０７の後は、処理Ｓ８０８に進む。

処理Ｓ８０８では、残り在線時間導出部６１３は、通信制御部６０４の制御により、残り在線時間ΔＴ３を導出する。残り在線時間導出部６１３が残り在線時間ΔＴ３を導出する手順は次の通りとなる。

先ず、残り在線時間導出部６１３は、通過時間管理部６０９が管理するゾーンａの区間通過時間ΔＴ１を取得する。

次に、残り在線時間導出部６１３は、在線管理部６１２が管理する列車ａ１の在線時間ΔＴ２を取得する。

最後に、残り在線時間導出部６１３は、取得した区間通過時間ΔＴ１と在線時間ΔＴ２との差分から、ゾーンａでの残り在線時間ΔＴ３を導出する。

処理Ｓ８０８の後は、処理Ｓ８０９に進む。

処理Ｓ８０９から処理Ｓ８１５までは、図５の処理Ｓ５０９から処理Ｓ５１５までの処理と同様である。

図９は、ある基地局装置ａに対応するゾーンａにおいて、ゾーンａに在線する列車ａ１に搭載の車上端末ａ１と通信端末Ａとの間で通信が開始され終了に至るまでの過程において、図７に示す車上局装置３の各機能部が行う処理の流れを示すフローチャートである。

処理Ｓ９０１では、列車ａ１に搭載の車上局装置ａ１が無線通信部７０１又は車上端末接続部７０２で信号を受信する処理である。その後、処理Ｓ９０２に進む。

処理Ｓ９０２では、通信接続処理部７０３は、車上局装置ａ１が受信した信号が、車上端末ａ１からの通信要求３０３であるかどうかを判定する。車上端末ａ１の通信要求３０３であれば処理Ｓ９０３に進む。そうでなければ処理Ｓ９０５に進む。

処理Ｓ９０３では、在線時間導出部７０６は、通信接続処理部７０３から通信の開始に関わる信号を受信した通知を受けて通信開始時刻Ｔ２を出力し、続いて以下の手順で在線時間ΔＴ２を導出する。

先ず、在線時間導出部７０６は、区間進入時刻管理部７０５が管理するゾーンａの区間進入時刻Ｔ１を取得する。

次に、在線時間導出部７０６は、取得した区間進入時刻Ｔ１と、通信接続処理部７０３から通知があった時刻である通信開始時刻Ｔ２との差分から、列車ａ１の在線時間ΔＴ２を導出する。

導出した在線時間ΔＴ２は、通信接続処理部７０３に出力する。その後、処理Ｓ９０４に進む。

処理Ｓ９０４では、通信接続処理部７０３は、車上端末ａ１から受信した通信要求３０３に、在線時間導出部７０６から取得した在線時間ΔＴ２を含めて、無線通信部７０１を介して地上局装置１に送信する。当該在線時間ΔＴ２は、図８の処理Ｓ８０２での、地上局装置１が受信した通信要求３０３から取得する在線時間ΔＴ２に対応する。その後は処理を終了する。

処理Ｓ９０５では、通信接続処理部７０３は、列車ａ１に搭載の車上局装置ａ１が受信した信号が、通信端末Ａからの通信要求３０６であるか判定をする。通信端末Ａの通信要求３０６であれば処理Ｓ９０６に進む。そうでなければ処理を終了する。

処理Ｓ９０６では、通信接続処理部７０３は、無線通信部７０１から受信した通信端末Ａからの通信要求３０６を、車上端末接続部７０２を介して車上端末ａ１に送信する。その後、処理Ｓ９０７に進む。

処理Ｓ９０７では、通信接続処理部７０３は、通信端末Ａの通信要求３０６に対する車上端末ａ１からの通信応答３０７を受信する。その後、処理Ｓ９０８に進む。

処理Ｓ９０８では、在線時間導出部７０６は、通信接続処理部７０３から通信の開始に関わる信号を受信した通知を受けて通信開始時刻Ｔ２を出力し、続いて処理Ｓ９０３と同様の手順で在線時間ΔＴ２を導出する。導出した在線時間ΔＴ２は、通信接続処理部７０３に出力する。その後、処理Ｓ９０９に進む。

処理Ｓ９０９では、通信接続処理部７０３は、車上端末ａ１から受信した通信応答３０７に、在線時間導出部７０６から取得した在線時間ΔＴ２を含めて、無線通信部７０１を介して地上局装置１に送信する。当該在線時間ΔＴ２は、図８の処理Ｓ８０２での、地上局装置１が受信した通信応答３０７から取得する在線時間ΔＴ２に対応する。その後は処理を終了する。

尚、車上局装置３が、自列車６の在線位置に関する情報を持つ場合には、在線時間ΔＴ２ではなく在線位置に関する情報を地上局装置１に通知しても良い。ここでの在線位置に関する情報としては、例えばキロ程などの自列車６で計測される数値に基づく情報や、無線電波を用いて位置情報を提供するシステムから得られる情報などが考えられる。地上局装置１は、列車６から在線位置に関する情報を取得した場合には、各区間の距離、在線位置、及び走行速度の関係に基づいて、当該列車６の残り在線時間ΔＴ３を導出することが考えられる。

実施の形態２によれば、車上局装置３が自装置を搭載する列車６の区間進入時刻Ｔ１及び通信開始時刻Ｔ２を管理することによって、車上局装置３の側で在線時間ΔＴ２を導出することが可能となる。この結果、地上局装置１が各列車６の区間進入時刻Ｔ１及び通信開始時刻Ｔ２を管理する必要がなくなり、地上局装置１の処理負荷を車上局装置３に分散しながら混信を防止できる効果が得られる。

実施の形態３．
実施の形態２では、閉塞されたゾーンに在線する列車６が新たに行う無線通信の残り在線時間ΔＴ３を導出するにあたり、地上局装置１は、列車６の車上局装置３から通知される在線時間ΔＴ２を用いた。実施の形態３では、列車６に搭載の車上局装置３において残り在線時間ΔＴ３を導出し、地上局装置１に対し残り在線時間ΔＴ３の通知を行う。

図１に示す列車無線システムの系統図及び図２に示す閉塞されたゾーンでの無線通信に関する概念図は、実施の形態３においても同様である。

図１０は、閉塞されたゾーンに在線する列車６の車上端末４と通信端末５との間で通信が確立するまでのシーケンスを示す。図３と同様に、車上端末４から通信開始を行う場合と、通信端末５から通信開始を行う場合とを分けて記載している。

破線枠１００１は、基地局装置２と車上局装置３との間で制御用の無線通信が確立した状態を示しており、図３の破線枠３０１に対応する。

先ず、車上端末４から通信を開始する場合について説明する。一点鎖線枠１００２は、通信端末５から開始の操作を行ったときのシーケンスの一部を示す。

通信要求１００３は、車上端末４から送信される信号であり、地上局装置１を介して通信端末５に送信される。この信号は図３の通信要求３０３に対応する。

車上局装置３は、車上端末４の通信要求１００３を受信すると残り在線時間ΔＴ３を導出する。残り在線時間ΔＴ３は、通信要求１００３に含まれて地上局装置１に通知される。残り在線時間ΔＴ３の導出については後述する。

点線枠１００４では、地上局装置１は通信要求１００３を受信し、残り在線時間ΔＴ３を取得する。

次に、通信端末５から通信を開始する場合について説明する。一点鎖線枠１００５は、通信端末５から開始の操作を行ったときのシーケンスの一部を示す。

通信要求１００６は、通信端末５から送信される信号であり、地上局装置１を介して車上端末４に送信される。この信号は図３の通信要求３０６に対応する。

通信応答１００７は、車上端末４から送信される通信要求１００６への応答信号であり、地上局装置１を介して通信端末５に送信される。この信号は図３の通信応答３０７に対応する。

車上局装置３は、車上端末４の通信応答１００７を受信すると残り在線時間ΔＴ３を導出する。残り在線時間ΔＴ３は、通信応答１００７に含まれて地上局装置１に通知される。残り在線時間ΔＴ３の導出については後述する。

点線枠１００８では、地上局装置１は通信応答１００７を受信し、残り在線時間ΔＴ３を取得する。

実線枠１００９での処理は、図３の実線枠３０９と同様である。

破線枠１０１０は、地上局装置１から割り当てられた無線チャネルを使用して、基地局装置２と車上局装置３との間で無線通信が確立した状態を示しており、図３の破線枠３１０に対応する。

実線枠１０１１では、地上局装置１は、基地局装置２と車上局装置３との間で無線通信が確立されると、車上端末４と通信端末５との通信の通信回線を接続し、それと同時に取得した残り在線時間ΔＴ３によって当該通信及び無線通信を強制的に終了させるための強制終了タイマの設定を行う。ここまでのシーケンスを経て、車上端末４と通信端末５との間の通信が確立する。

通信が確立した後の、通信の終了のシーケンスは図３と同様である。

図１１は、実施の形態３における、地上局装置１の機能ブロック図である。

地上局装置１を構成する機能部のうち、地上局接続部１１０１、基地局接続部１１０２、通信端末接続部１１０３、通信制御部１１０４、通信回線制御部１１０５、回線処理部１１０６、無線リソース使用可否決定部１１０７、無線リソース管理部１１０８、強制終了タイマ部１１０９、及び通信継続処理部１１１０は、実施の形態１における図４の各機能部と同様である。

在線管理部１１１１は、列車６の在線に関する情報を基地局装置２ごとに管理し出力する機能部である。列車６の在線に関する情報には、在線位置としてのゾーンの情報及び残り在線時間ΔＴ３の情報がある。残り在線時間ΔＴ３は、車上端末４から通信要求３０３又は通信応答３０７によって通知され、通信制御部１１０４が残り在線時間ΔＴ３を取得して在線管理部１１１１に出力する。

図１２は、実施の形態３における、車上局装置３の機能ブロック図である。

車上局装置３を構成する機能部のうち、無線通信部１２０１、車上端末接続部１２０２、通信接続処理部１２０３、在線変化検出部１２０４、及び区間進入時刻管理部１２０５は、実施の形態２における図７の各機能部と同様である。

在線時間導出部１２０６は、列車６の現在の区間での在線時間ΔＴ２を導出する機能部である。在線時間導出部１２０６は、通信の開始に関わる信号を受信した通信接続処理部１２０３から通知を受けるとその時刻を出力し、区間進入時刻管理部１２０５が管理している区間進入時刻Ｔ１と、通信接続処理部１２０３から通知のあった時刻である通信開始時刻Ｔ２との差分から、在線時間ΔＴ２を導出する。導出した在線時間ΔＴ２は在線時間管理部１２０７に出力する。

在線時間管理部１２０７は、在線時間導出部１２０６が導出した在線時間ΔＴ２を管理し出力する機能部である。

残り在線時間導出部１２０８は、列車６の現在の区間での残り在線時間ΔＴ３を導出する機能部である。残り在線時間導出部１２０８は、通信の開始に関わる信号を受信した通信接続処理部１２０３から通知を受けて、在線時間管理部１２０７が管理している在線時間ΔＴ２と、通過時間管理部１２０９が管理している当該区間の区間通過時間ΔＴ１との差分から、残り在線時間ΔＴ３を導出する。導出した残り在線時間ΔＴ３は通信接続処理部１２０３に出力する。

図１０のシーケンスでは、車上局装置３から送信される通信要求１００３又は通信応答１００７には残り在線時間ΔＴ３が含まれており、地上局装置１は当該信号を受信し残り在線時間ΔＴ３を取得する。

通過時間管理部１２０９は、実施の形態１の図４での地上局装置１が備える通過時間管理部４１０と同じ機能部であり、各ゾーンに対応した区間の区間通過時間ΔＴ１を、基地局装置２ごとに管理し出力する。

図１３は、ある基地局装置ａに対応するゾーンａにおいて、ゾーンａに在線する列車ａ１に搭載の車上端末ａ１と通信端末Ａとの間で通信が開始され終了に至るまでの過程において、図１１に示す地上局装置１の各機能部が行う処理の流れを示すフローチャートである。

処理Ｓ１３０１は、図５の処理Ｓ５０１と同様である。その後、処理Ｓ１３０２に進む。

処理Ｓ１３０２では、通信制御部１１０４は、地上局装置１が受信した通信要求１００３又は通信応答１００７に含まれる残り在線時間ΔＴ３を取得して在線管理部１１１１に出力する。その後、処理Ｓ１３０３に進む。この処理は、図１０の点線枠１００４又は点線枠１００８の処理に対応する。

処理Ｓ１３０３から処理Ｓ１３０７までは、図５の処理Ｓ５０３から処理Ｓ５０７までの処理と同様である。処理Ｓ１３０７の後は、処理Ｓ１３０８に進む。

処理Ｓ１３０８では、強制終了タイマ部１１０９は、通信制御部１１０４の制御により、在線管理部１１１１が管理する残り在線時間ΔＴ３を取得して、強制終了タイマを設定する。その後、処理Ｓ１３０９に進む。

処理Ｓ１３０９から処理Ｓ１３１４までは、図５の処理Ｓ５１０から処理Ｓ５１５までの処理と同様である。

図１４は、ある基地局装置ａに対応するゾーンａにおいて、ゾーンａに在線する列車ａ１に搭載の車上端末ａ１と通信端末Ａとの間で通信が開始され終了に至るまでの過程において、図１２に示す車上局装置３の各機能部が行う処理の流れを示すフローチャートである。

処理Ｓ１４０１から処理Ｓ１４０２までは、実施の形態２の図９での処理Ｓ９０１及び処理Ｓ９０２と同様である。

処理Ｓ１４０３では、在線時間導出部１２０６は、実施の形態２の図９での処理Ｓ９０３と同様の手順で、列車ａ１の在線時間ΔＴ２を導出する。導出した在線時間ΔＴ２は在線時間管理部１２０７に出力する。その後、処理Ｓ１４０４に進む。

処理Ｓ１４０４では、残り在線時間導出部１２０８は、通信接続処理部１２０３から通信の開始に関わる信号を受信した通知を受けて、以下の手順で残り在線時間ΔＴ３を導出する。

先ず、残り在線時間導出部１２０８は、通過時間管理部１２０９が管理するゾーンａの区間通過時間ΔＴ１を取得する。

次に、残り在線時間導出部１２０８は、在線時間管理部１２０７が管理する列車ａ１の在線時間ΔＴ２を取得する。

最後に、残り在線時間導出部１２０８は、取得した区間通過時間ΔＴ１と在線時間ΔＴ２との差分から、ゾーンａでの残り在線時間ΔＴ３を導出する。

残り在線時間ΔＴ３を導出した後は、処理Ｓ１４０５に進む。

処理Ｓ１４０５では、通信接続処理部１２０３は、車上端末ａ１から受信した通信要求１００３に、残り在線時間導出部１２０８から取得した残り在線時間ΔＴ３を含めて、無線通信部１２０１を介して地上局装置１に送信する。当該残り在線時間ΔＴ３は、図１３の処理Ｓ１３０２での、地上局装置１が受信した通信要求１００３から取得する残り在線時間ΔＴ３に対応する。その後は処理を終了する。

処理Ｓ１４０６から処理Ｓ１４０８までは、実施の形態２の図での処理Ｓ９０５から処理Ｓ９０７までと同様である。

処理Ｓ１４０９では、在線時間導出部１２０６は、通信接続処理部１４０３から通信の開始に関わる信号を受信した通知を受けて、処理Ｓ１４０３の手順で列車ａ１の在線時間ΔＴ２を導出し、在線時間ΔＴ２を在線時間管理部１２０７に出力する。その後、処理Ｓ１４１０に進む。

処理Ｓ１４１０では、残り在線時間導出部１２０８は、通信接続処理部１２０３から通信の開始に関わる信号を受信した通知を受けて、処理Ｓ１４０４の手順で残り在線時間ΔＴ３を導出する。その後、処理Ｓ１４１１に進む。

処理Ｓ１４１１では、通信接続処理部１２０３は、車上端末ａ１から受信した通信応答１００７に、残り在線時間導出部１２０８から取得した残り在線時間ΔＴ３を含めて、無線通信部１２０１を介して地上局装置１に送信する。当該残り在線時間ΔＴ３は、図１３の処理Ｓ１３０２での、地上局装置１が受信した通信応答１００７から取得する残り在線時刻に対応する。その後は処理を終了する。

実施の形態３によれば、車上局装置３が自装置を搭載する列車６の区間進入時刻Ｔ１、通信開始時刻Ｔ２及び区間通過時間ΔＴ１を管理することによって、車上局装置３の側で残り在線時間ΔＴ３を導出することが可能となる。この結果、実施の形態２に比べて、地上局装置１の処理負荷をさらに分散して混信の防止を行える効果が得られる。

１ 地上局装置
２ 基地局装置
３ 車上局装置
４ 車上端末
５ 通信端末
６ 列車
４０１、６０１、１１０１ 地上局接続部
４０２、６０２、１１０２ 基地局接続部
４０３、６０３、１１０３ 通信端末接続部
４０４、６０４、１１０４ 通信制御部
４０５、６０５、１１０５ 通信回線制御部
４０６、６０６、１１０６ 回線処理部
４０７、６０７、１１０７ 無線リソース使用可否決定部
４０８、６０８、１１０８ 無線リソース管理部
４０９、６１２、１１１１ 在線管理部
４１０、６０９、１２０９ 通過時間管理部
４１１ 通信開始時刻管理部
４１２、６１３、１２０８ 残り在線時間導出部
４１３、６１０、１１０９ 強制終了タイマ部
４１４、６１１、１１１０ 通信継続処理部
７０１、１２０１ 無線通信部
７０２、１２０２ 車上端末接続部
７０３、１２０３ 通信接続処理部
７０４、１２０４ 在線変化検出部
７０５、１２０５ 区間進入時刻管理部
７０６、１２０６ 在線時間導出部
１２０７ 在線時間管理部

Claims (15)

1. 列車に搭載される車上局装置と、前記車上局装置による無線通信を制御する地上局装置とを備えた列車無線システムであって、
   前記地上局装置は、前記列車が走行する路線を区分した区間での前記無線通信に使用する無線リソースを管理する無線リソース管理手段と、
   前記車上局装置による前記無線リソースの使用を許可又は禁止する使用可否決定手段と、
   前記使用可否決定手段によって使用が禁止された無線リソースである禁止リソースが、他で使用されているか否かを、前記無線リソース管理手段による管理状況に基づいて判断する使用実態判断手段とを備え、
   前記使用実態判断手段によって前記禁止リソースは他で使用されていないと判断された場合に、前記使用可否決定手段は前記車上局装置による前記禁止リソースの使用を許可することを特徴とする列車無線システム。
2. 前記地上局装置は、前記車上局装置と通信する手段を備え、
   前記無線通信の経路は、前記通信のために確立される通信経路の一部であって、
   前記使用可否決定手段は、
   前記通信に伴う前記車上局装置による前記禁止リソースの使用を許可した後に、
   前記区間の前記無線通信を介した前記通信が可能な残り在線時間の経過によって、前記車上局装置による前記禁止リソースの使用を再び禁止する
   ことを特徴とする請求項１に記載の列車無線システム。
3. 前記残り在線時間は、
   前記列車が前記区間に進入した区間進入時刻から前記区間で前記通信が開始された通信開始時刻まで、前記列車が前記区間に在線していた在線時間と、
   前記列車が前記区間を通過するのに要する区間通過時間との差分から導出される
   ことを特徴とする請求項２に記載の列車無線システム。
4. 前記地上局装置は、
   前記列車の在線情報を管理し、前記列車が前記区間に進入した前記区間進入時刻を出力する在線管理手段と、
   前記通信の開始に伴い前記車上局装置から送信される信号を受信した時刻を前記通信開始時刻として出力する通信開始時刻出力手段と、
   前記区間進入時刻と前記通信開始時刻との差分から前記在線時間を導出する在線時間導出手段と、
   予め定まる前記列車の前記区間通過時間を管理する通過時間管理手段と、
   前記区間通過時間と前記在線時間との差分から前記残り在線時間を導出する残り在線時間導出手段と、
   を備える
   ことを特徴とする請求項３に記載の列車無線システム。
5. 前記車上局装置は、
   前記列車の在線情報を管理し、前記列車が前記区間に進入した前記区間進入時刻を出力する区間進入時刻管理手段と、
   前記通信が開始された時刻を前記通信開始時刻として出力する通信開始検出手段と、
   前記区間進入時刻と前記通信開始時刻との差分から前記在線時間を導出する在線時間導出手段と、
   前記通信の開始に伴い、前記在線時間を前記地上局装置に通知する在線時間通知手段と、
   を備え、
   前記地上局装置は、
   予め定まる前記列車の前記区間通過時間を管理する通過時間管理手段と、
   前記車上局装置から通知された前記在線時間を取得する在線時間取得手段と、
   前記区間通過時間と前記在線時間との差分から前記残り在線時間を導出する残り在線時間導出手段と、
   を備える
   ことを特徴とする請求項３に記載の列車無線システム。
6. 前記車上局装置は、
   前記列車の在線情報を管理し、前記列車が前記区間に進入した前記区間進入時刻を出力する区間進入時刻管理手段と、
   前記通信が開始された時刻を前記通信開始時刻として出力する通信開始検出手段と、
   前記区間進入時刻と前記通信開始時刻との差分から前記在線時間を導出する在線時間導出手段と、
   予め定まる前記列車の前記区間通過時間を管理する通過時間管理手段と、
   前記区間通過時間と前記在線時間との差分から前記残り在線時間を導出する残り在線時間導出手段と、
   前記通信の開始に伴い、前記残り在線時間を前記地上局装置に通知する残り在線時間通知手段と、
   を備える
   ことを特徴とする請求項３に記載の列車無線システム。
7. 列車に搭載される車上局装置の無線通信を制御する列車無線システムの地上局装置であって、
   前記列車が走行する路線を区分した区間での前記無線通信に使用する無線リソースを管理する無線リソース管理手段と、
   前記車上局装置による前記無線リソースの使用を許可又は禁止する使用可否決定手段と、
   前記使用可否決定手段によって使用が禁止された無線リソースである禁止リソースが、他で使用されているか否かを、前記無線リソース管理手段による管理状況に基づいて判断する使用実態判断手段と、
   を備え、
   前記使用実態判断手段によって前記禁止リソースは他で使用されていないと判断された場合に、前記使用可否決定手段は前記車上局装置による前記禁止リソースの使用を許可する
   ことを特徴とする列車無線システムの地上局装置。
8. 前記車上局装置と通信する手段を備え、
   前記無線通信の経路は、前記通信のために確立される通信経路の一部であって、
   前記使用可否決定手段は、
   前記通信に伴う前記車上局装置による前記禁止リソースの使用を許可した後に、
   前記区間の前記無線通信を介した前記通信が可能な残り在線時間の経過によって、前記車上局装置による前記禁止リソースの使用を再び禁止する
   ことを特徴とする請求項７に記載の地上局装置。
9. 前記残り在線時間は、
   前記列車が前記区間に進入した区間進入時刻から前記区間で前記通信が開始された通信開始時刻まで、前記列車が前記区間に在線していた在線時間と、
   前記列車が前記区間を通過するのに要する区間通過時間との差分から導出される
   ことを特徴とする請求項８に記載の地上局装置。
10. 前記列車の在線情報を管理し、前記列車が前記区間に進入した前記区間進入時刻を出力する在線管理手段と、
    前記通信の開始に伴い前記車上局装置から送信される信号を受信した時刻を前記通信開始時刻として出力する通信開始時刻出力手段と、
    前記区間進入時刻と前記通信開始時刻との差分から前記在線時間を導出する在線時間導出手段と、
    予め定まる前記列車の前記区間通過時間を管理する通過時間管理手段と、
    前記区間通過時間と前記在線時間との差分から前記残り在線時間を導出する残り在線時間導出手段と、
    を備える
    ことを特徴とする請求項９に記載の地上局装置。
11. 予め定まる前記列車の前記区間通過時間を管理する通過時間管理手段と、
    前記通信の開始に伴い前記車上局装置から送信される信号に含まれる前記在線時間を取得する在線時間取得手段と、
    前記区間通過時間と前記在線時間との差分から前記残り在線時間を導出する残り在線時間導出手段と、
    を備える
    ことを特徴とする請求項９に記載の地上局装置。
12. 列車に搭載され、地上局装置と通信する列車無線システムの車上局装置であって、
    前記列車が走行する路線を区分した区間に、前記列車が進入した時刻を区間進入時刻として出力する区間進入時刻管理手段と、
    前記区間で前記通信が開始された時刻を通信開始時刻として出力する通信開始検出手段と、
    前記区間進入時刻と前記通信開始時刻との差分により、前記列車が前記区間に進入してから前記通信が開始されるまで、前記列車が前記区間に在線していた在線時間を導出する在線時間導出手段と、
    予め定まる前記列車が前記区間を通過するのに要する区間通過時間を管理する通過時間管理手段と、
    前記区間通過時間と前記在線時間との差分から、前記区間で前記通信が可能な残り在線時間を導出する残り在線時間導出手段と、
    を備える
    ことを特徴とする列車無線システムの車上局装置。
13. 列車に搭載される車上局装置と、前記車上局装置による無線通信を制御する地上局装置とを備えた列車無線システムの通信制御方法であって、
    前記地上局装置において、前記列車が走行する路線を区分した区間での前記無線通信に使用する無線リソースを管理する無線リソース管理工程と、
    前記車上局装置による前記無線リソースの使用を許可又は禁止する使用可否決定工程と、
    前記使用可否決定工程によって使用が禁止された無線リソースである禁止リソースが、他で使用されているか否かを、前記無線リソース管理工程による管理状況に基づいて判断する使用実態判断工程と、
    を有し、
    前記使用可否決定工程では、前記使用実態判断工程によって前記禁止リソースは他で使用されていないと判断された場合に、前記車上局装置による前記禁止リソースの使用を許可する
    ことを特徴とする列車無線システムの通信制御方法。
14. 前記地上局装置と前記車上局装置とが通信する工程を有し、
    前記無線通信の経路は、前記通信のために確立される通信経路の一部であって、
    前記使用可否決定工程では、
    前記通信に伴う前記車上局装置による前記禁止リソースの使用を許可した後に、
    前記区間の前記無線通信を介した前記通信が可能な残り在線時間の経過によって、前記車上局装置による前記禁止リソースの使用を再び禁止する
    ことを特徴とする請求項１３に記載の列車無線システムの通信制御方法。
15. 前記残り在線時間は、
    前記列車が前記区間に進入した区間進入時刻から前記区間で前記通信が開始された通信開始時刻まで、前記列車が前記区間に在線していた在線時間と、
    予め定まる前記列車が前記区間を通過するのに要する区間通過時間との差分から導出される
    ことを特徴とする請求項１４に記載の列車無線システムの通信制御方法。

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