JP2016201901A - 車上装置 - Google Patents

Abstract

【課題】地上子の情報を受信し、受信した情報と車上のデータベースおよび走行距離を照合することにより、新たな地上設備を設置することなく、車両主体で地上設備における在線状態を検知することを可能とする車両制御装置を提供する。
【解決手段】車両１に実装された送受信器１１により、地上子情報１００と走行演算装置により得られた距離情報１０３から指定され、予めデータベース１２に格納された距離情報１０１を照合装置１４で比較し、比較結果が距離情報１０１が距離情報１０３より小さい値になった場合に地上システムの領域境界２を車両制御装置１５が認識し、領域Ａまたは領域Ｂのどちらに在線しているか車上装置主体で判断する。
【選択図】図１

Description

本発明は車両に搭載される車上装置に関し、更に詳しくは、例えば車両の位置情報提供を目的に任意に設置された地上子の情報を受信し、受信した地上子の情報と車上のデータベースおよび走行距離を照合することにより車両の位置検知を車上装置主体で実施する車両制御装置に関する。

従来、軌道回路や無線装置やＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、地上子を用いて車両の位置検知を実施するものがある。

例えば、車両走行距離を車輪径とその回転数で計算し、空転や滑走などの誤差要因をＧＰＳにて補正し車両の位置を補正する装置がある（特許文献１）。

また、データベースに車両の状態を蓄積または予め準備し、正確な走行距離を得る装置がある（特許文献２）。

また、一般的な技術である軌道回路方式では、車両が走行する本線ならびに車庫なども含めて軌道回路を設置し、地上装置主体で車両の位置検出を実施している。ＣＢＴＣ（Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ Ｔｒａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）に代表される無線制御装置においても、無線信号の有無により車両の位置検出を実施している。

特開２０１３−２４４７５８号公報 特開２００６−２３４５２９号公報

従来、鉄道で用いられる列車位置検知は、軌道回路方式や無線電波の強弱によるものがある。軌道回路方式は、軌道を検知回路とするため設置コストが非常に高い。一方無線電波の強弱の場合、既存の無線設備を使用できるが列車を検知しなくなる境界が周辺環境、例えば建造物や妨害波、天候により変動するため正確な位置検知が難しい。また、特許文献１に記載されているＧＰＳは、位置制度が軌道回路方式と比較し低いため、車庫などの複数の路線がある場所における在線検知は難しい。

一方、地上子を受信し列車の位置制御に用いる特許文献１、特許文献２のような技術は、車両のブレーキパターン制御等に用いられているが、地上子が設置されている領域について規定されているため、地上子が設置されていない領域への列車の進行に際し地上子の情報は使用していない。

本発明は、任意に設置された複数個の地上子があり、地上子が設置される領域と地上子が設置されていない領域の２種類の領域を持つ地上システムと、前記地上子と通信をする車上子と、地上子から受信する情報と車上制御情報を関連付けるためのデータベースと、走行距離を認識する装置を持つ車上装置が搭載された車上システム構成において、車上送受信器にて受信した地上子情報と、列車制御に関わる情報を格納したデータベースとを関連付け、データベースと走行距離を照合することにより、走行距離により地上システムの領域を車上装置主体で認識し、列車制御を実施する。

本発明によれば、新たな地上設備を設置することなく車両の車両による位置検知が可能となる。

本発明の車両制御装置における車両と地上子の構成示すブロック図（実施例１） 本発明の車両制御装置における列車走行を示す経路図（実施例２） 本発明の車両制御装置における列車走行を示す経路図（実施例３） 本発明の車両制御装置における車上装置の有するデータベースと列車走行を示す経路図（実施例４）

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は車上装置の車両制御時における実施形態を示すブロック図である。同図において、１は車両を示す。車両１内には地上子２１や２２と通信する送受信器１１と、地上子と車両制御情報を格納したデータベース１２と、特定の位置から車両１が走行した距離を計算する走行距離演算１３と、データベース１２の情報と、走行距離演算結果を付き合せて確認するための照合装置１４と、照合結果を車両制御に用いる車両制御装置１５と、制御結果を運転士に伝えるための表示装置１６と、制御結果を地上設備（図示しない）で空間波を用いて伝えるための無線装置１７が搭載されている。２は地上のＡ領域とＢ領域を分割する境界であり、図１では領域Ａには地上子２１、２２が設置されており、領域Ｂには地上子が設置されていない。地上子２１および地上子２２、及び地上子２１と境界２までの距離は、それぞれ距離ａ、距離bである。

図１では、車両１は地上子２２から地上子２１の方向に進行しているとする。車両１は、地上子２２からの地上子情報２０１を送受信器１１にて受信し、地上子情報１００をデータベース１２に送信し、同時に走行距離演算装置１３にリセット信号１０５を送信し、速度情報１０２から得た走行距離をクリアする。

データベースは地上子２２の情報を検索し、予め指定されている距離情報１０１を照合装置１４に知らせ、走行距離演算装置１３は、地上子２２からの距離情報１０３を照合装置１４に知らせる。照合装置１４では、距離情報１０１と１０３を照合する。照合装置１４では距離情報１０１および１０３を短い周期（例えば１０ｍ秒毎）で照合し、データベース１２内の情報である距離情報１０１が現在の車両の距離情報１０３より小さい値かを確認する。図１の場合、地上子２２に関連付けられたデータベース情報は、図１中の距離ａと距離ｂの和（ａ＋ｂ）となる。よって、予め設定した地上システムの領域境界２までの距離が正の状態、つまりａ＋ｂ＞０が成り立っているため、領域Ａに在線していることが車両として認識できる。よって、車両制御装置１５は表示装置１６、無線装置１７に対し領域Ａである情報を送信する。

車両１が更に進行し、地上子２１の情報を受信すると、送受信器１１からリセット信号１０５が出力され、走行距離演算装置１３の情報がクリアされ、それに伴い地上子２１からの距離情報１０３もクリアされる。また、データベース１２により、距離情報１０１は地上子２１の情報に更新される。照合装置１４では、距離情報１０３が距離情報１０１より小さい値であることを車両制御装置１５に通信する。なお、この時、データベース１２には、地上子２１の距離情報として距離ｂの値が予めセットされている。

車両１が更に進行すると、受信する地上子が存在しないため、地上子２１にて設定された距離情報である距離ｂを走行したところで、照合装置１４が距離情報１０３が距離情報１０１を上回ったことを検知し、その情報を車両制御装置１５に通信する。車両制御装置１５では車両が領域Ａから領域Ｂに乗り入れたと認識し、表示装置１６、無線装置１７にて運転士および地上設備に知らせることが可能となる。

次に、地上子２２と地上子２１および領域境界２の関係について説明する。走行距離演算装置１３は地上子情報を受信するたびに、前回受信した地上子からの距離情報１０３をクリアする。よってデータベース１２に格納される地上子２２の距離情報は、距離ａ以上である必要がある。また、同様に地上子２１の距離情報は領域境界２を決定する情報であるため距離ｂとし、データベース１２に格納する必要がある。領域境界２を変更したい場合は、距離ｂを変更することにより、容易に変更することが可能となる。一方で、地上子２１の地上子情報２０１を受信し損なった場合は、領域境界２を判断できなくなるため、下記の対策をすることが望ましい。各地上子と領域境界２の関係をデータベースに格納する。例えば、地上子２２の場合、データベース１２に距離情報ａ＋ｂを格納することにより、地上子２１からの地上子情報２０１の受信を失敗したとしても、地上子２２の距離情報１０３により領域境界２の認識が可能となる。

図２は領域Ｂに車庫やループ線がある場合について示す経路図である。この場合、領域Ａ側には地上子が設置され、領域Ｂ側には地上子が設置されていない。一方で、領域Ａおよび領域Ｂともに無線による地上設備との通信は可能である。領域Ａは本線、領域Ｂは車庫とすると、車両は領域Ａと領域Ｂは領域境界２を境に行き来することとなる。領域Ｂ内の折り返し線３とループ線４には、車庫に入庫または車庫から出庫する車両が在線する。領域Ａに設置される地上子２１から地上子情報を受信した車両は、距離ｂを走行することにより領域Ｂであることを判断する。ここで、地上設備に無線にて領域Ｂつまり車庫に入庫したことを通知することが可能となる。また折り返し線３とループ線４とでは、車庫から出庫する際に車両の先頭が異なる。

特に、ループ線４の場合、領域Ａから入庫し、領域Ｂ内のループ線４を介してそのまま領域Ａへ出庫することが可能となるため、在線した状態を保った場合、突然進路が逆の車両が検知されることになり、これを対処するために地上設備の制御が複雑になる。よって、領域Ｂと判断した状態で、非在線状態または、入庫状態と地上装置に知らせることにより、領域Ａに在線中の車両だけを制御対象とすることでダイヤ設計を容易にすることが可能となる。

図３は領域境界により３つの領域に分割された場合について示す経路図である。領域Ａから領域Ｂへ進行する車両は、地上子２３の地上子情報を受信し、距離ｂを走行することにより領域Ｂだと認識する。例えば、領域Ｂが工事等により速度が制限されている場合や、事故や故障等で地上子が機能しなくなった場合、車上装置のデータベースを変更することにより、領域Ｂの速度制限情報等の走行条件を決定することが可能となる。また、領域Ｂから領域境界５を介して領域Ｃに進行した場合は、地上子２４の地上子情報を受信することにより、通常運行に移行することが可能となる。

また車上装置主体で領域Ｂに在線していることを検知できれば、無線装置などを用いて車両の状態を地上設備に知らせることが可能となる。また、領域Ｂに地上子が設置されている場合でも、車上データベースにて領域Ｂの地上子をマスクすることにより、領域Ｂに在線していることを保持した状態にすることが可能となる。

図４は、同一方向に複数の境界を有する場合の、車上装置の備えるデータベースと、車両１の経路を示す図である。

データベース４０１は、車上装置が有するデータベースであり、図１のデータベース１２に該当する。走行経路に含まれる地上子を識別する為の地上子番号と、各境界までの距離情報、及び方向情報がセットで記録される。なお、所定の軌道を走行する車両は所定の向きにしか走行しない場合（例えば、複線の場合）は、予め向きが定まっているため、方向情報はなくても本発明を実施できる。

車両１は、地上子２２を通過する際に通信を行い、地上子２２から送られてくる識別番号と合致する地上子番号を検索する。そして、通過した地上子２２の地上子番号のデータの内、自車両の向き（図４では下りの向きに進行中）に合致する距離情報を参照する。地上子２２を下り方向の車両が検知した場合は、境界４ｂまでの距離情報ａ＋ｂと、境界４ｃまでの距離情報ｂ＋ｃを取得する。同様に、地上子２１を通過する際に、地上子番号２１の境界４ｂまでの距離情報ｂと、境界４ｃまでの距離情報ｃを取得して距離情報を更新する。よって、地上子２１を下り方向に通過後、距離ｂ、距離ｃを走行したことを速度発電機などで検知することで、地上子を新たに設置せずとも、境界４ｂ、境界４ｃで区切られた仮想的な領域への在線・非在線を車上装置で検知して切り換えることができる。特に、路線の端部の地上子に境界までの距離を設定する場合、その地上子から先は領域を検知する地上子等がないため、本発明の効果をより得られる。なお、地上子２２で取得した境界４ｂまでの距離から車両１の走行距離を引いた距離（車両１と境界４ｂまでの距離）と、車両１が地上子２１を通過する際に取得する境界４ｂまでの距離が、所定の長さ以上乖離する場合は、車上装置等に異常が発生した可能性が高いとして、停止制御を行ってもよい。

一方、車両１が上りの向きに進行中の場合も同様に、地上子２３を通過する際に、地上子２３、及び向き「上り」に合致する境界４ａまでの距離情報を取得できる。車両１の進行方向は、自列車が予め上りか下りかを設定しておいてもよいし、２つの地上子を通過することで、進行方向を認識してもよい。例えば、各地上子の並び順と上りと下りの関係を予め把握した状態で（例えば地上子番号は昇順が「上り」）、車両１が地上子２３、地上子２４の順で地上子を通過したことを検知すれば、「上り」の向きに走行していることを認識できる。

本発明は、既に地上子が設置されている走行経路上を、更に車両の走行領域を細かく分割する際に、新たに地上子を設置せずに低コストで実現可能である。車上装置が、地上子から各境界までの距離情報を取得し、その距離を走行したことを認識することで、領域を跨いだことを検知できる。地上子との通信が不調だった場合も考慮し、図１、図４では、車上装置のデータベース上の地上子であって、複数の地上子に、同じ境界（例えば４ａ）までの距離情報を有しておくことで、より冗長化できる。

本発明における地上子情報とは、各地上子を識別可能な情報である、例えば地上子番号としてもよいし、各地上子の絶対位置情報としてもよい。

また、本発明では、車上側に備えられるデータベース４０１に所定の地上子から境界までの距離情報を備えているため、地上子側は変更せず、データベースの変更だけで境界を任意に変更することができる。一方、地上子側の設定変更が容易であれば、地上子側に、各境界までの距離情報、及び対応する方向情報をデータベースとして備えておき、車上装置は、通信した際に得られる境界までの距離情報を用いて在線する領域を判断してもよい。その場合、車上装置側のデータベースを省略できる他、境界の変更は、所定の地上子のデータベースを変更することで実現できる。ただし、複数の地上子（例えば、地上子２２、地上子２１）に、同一の境界（例えば境界４ｂ）までの距離を備えるデータベースを持たせる場合、境界４ｂを変更する際は、複数の地上子全ての境界情報を変更する必要があることに留意すべきである。

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為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換することも可能であり、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。各構成を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。また、実施例中の車両１は、複数の車両が連結した複数編成の列車にも適用可能である。

１ 車両
１１ 送受信器
１２ データベース
１３ 走行距離演算装置
１４ 照合装置
１５ 車両制御装置
１６ 表示装置
１７ 無線装置
１００ 地上子情報
１０１ 距離情報
１０２ 速度情報
１０３ 距離情報
１０５ リセット信号
２ 領域境界
２１ 地上子
２２ 地上子
２３ 地上子
２４ 地上子
２０１ 地上子情報
３ 折り返し線
４ ループ線
５ 領域境界
ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙ 地上子間、或いは地上子と境界との距離
４０１ データベース
４ａ、４ｂ、４ｃ 境界

Claims (8)

1. 走行路に沿って配置される複数の地上子の各々と通信可能な送受信器と、
   前記走行路を走行する車両の走行距離を演算する走行距離演算装置と、
   前記地上子から得られる地上子情報に基づいて前記車両の在線領域を検知して制御する車両制御装置とを前記車両に備える車上装置であって、
   所定の前記地上子、及び該地上子から所定の境界までの距離情報を備えたデータベースと、
   前記地上子情報と前記データベースから得られる前記所定の境界までの距離情報と前記走行距離演算装置が演算する前記走行距離とを比較し、前記比較の結果を前記車両制御装置へ出力する照合装置と、を備える車上装置。
2. 請求項１に記載の車上装置であって、
   前記車両制御装置は、 前記複数の地上子を通信することで、前記地上子間での在線・非在線を検知し、
   前記所定の地上子から前記地上子情報を取得した場合、前記地上子情報に対応する前記データベース内の前記距離情報を参照し、前記距離情報の距離を走行したことを検知すると、前記在線・非在線の検知結果を切り換える車上装置。
3. 請求項１に記載の車上装置であって、
   前記データベースに備えられる前記所定の地上子は、連続して配置される複数の前記地上子であって、前記データベースは前記連続して配置される複数の地上子の各々と前記所定の境界までの各々の距離情報を備える車上装置。
4. 請求項３に記載の車上装置であって、
   前記車両制御装置は、前記複数の地上子から前記所定の境界までの距離情報を複数取得した場合、最新の前記距離情報に基づいて前記車両を制御する車上装置。
5. 請求項１に記載の車上装置であって、
   前記データベースに備えられる前記所定の地上子は、前記走行路の端部に備えられる前記地上子である車上装置。
6. 請求項１に記載の車上装置であって、
   前記データベースは、さらに前記所定の地上子からみた前記所定の境界の方向情報を含み、
   前記照合装置は、予め備えた自車両の走行方向或いは走行中に取得する前記自車両の走行方向と、前記所定の境界の方向情報とを比較する車上装置。
7. 請求項１に記載の車上装置であって、
   前記データベースに備えられる前記所定の境界は、距離の異なる複数の前記境界を含み、
   前記車両制御装置は、前記複数の境界の各々までの距離を走行したことを検知し、前記車両の在線領域を検知する車上装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の車上装置であって、さらに
   前記車両制御装置による前記在線領域の検知結果を地上装置に送信するための無線装置と、
   前記照合装置の比較の結果を表示する表示装置と、を備える車上装置。

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