JP3316165B2

JP3316165B2 - 列車運行管理システム及びその通信方法

Info

Publication number: JP3316165B2
Application number: JP18360497A
Authority: JP
Inventors: 壽一小坂谷; 光浩田平; 公夫根本; 貞則小松
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-07-09
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 2002-08-19
Anticipated expiration: 2017-07-09
Also published as: JPH1129046A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電鉄の運行を管理
する列車運行管理システムに係り、特に親局と子局によ
り列車運転の監視と制御を行うための通信方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の電鉄管理設備あるいは列車運行管
理設備の通信制御対向方式は、計算機を含む親局装置か
ら子局装置を呼出すポーリング方式が一般的であった。
しかし、従来のポーリング方式では親局装置が子局装置
に対して一定周期で問合せ情報を収集しているため、全
ての情報を一定周期でしか得ることができなかった。

【０００３】また、前記ポーリング情報は計算機等の上
位制御装置に、いったん収集され、上位制御装置はその
システムに応じたアルゴリズムに因る最適制御指令を当
該子局に送出する。このように、上位制御装置を経由す
る計算機集中監視制御方式のため、子局情報を基とする
応動制御の通信効率が低くなる問題があった。

【０００４】ポーリング方式の問題点を解決する一方法
として、例えば特開平４−３５２４９号公報には、子局
送受信部に受信された信号が、子局伝文解析部の解析に
よって通報伝文の場合、データ記憶部のポーリングデー
タを更新し、通報伝文を伝送する子局の通報許可アドレ
スとして記憶されているとき、更新したポーリングデー
タに関する通報伝文を通報伝送生成部により生成し親局
に伝送する。これにより、親局での処理負担を軽くし、
処理の迅速化を図ることが開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載された
技術では、親局の処理負担は軽減できる。しかし、この
通信方法を電鉄システムに適用した場合、収集されたポ
ーリング情報を基に、上位計算機が最適制御指令の送出
を判断する集中管理方式のため、即応性に欠ける。すな
わち、子局の制御対象である電鉄列車の運行状態に異常
が発生した時、子局による異常検出から対応制御指令の
送出までに遅れが生じるので、列車運行の安全確保の上
で問題がある。また、運転状態の把握に時間的な遅れが
あるため、異常の内容や程度に応じた柔軟な対応が困難
になる。

【０００６】本発明の目的は、上記問題点を解決し、電
鉄列車の運行状態の異常時に即応でき、柔軟で信頼性の
高い列車運行管理システムとその通信方法を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、駅
間の列車を監視制御する電鉄駅の子局と、複数の電鉄駅
を監視制御する親局と、管内の列車運行の集中管理を行
う上位計算機を備える列車運行管理システムにおいて、
前記親局は、予め特定の受信データに対する許容偏差と
受信データ毎の運転状態に応じた転送先とをそれぞれ設
定し、前記子局からの受信データが前記特定の受信デー
タに該当する場合、当該受信データの今回値とその標準
値または前回値を比較し、その偏差が前記許容偏差に達
しているか否かに応じて、当該受信データの転送先を変
更することにより達成される。

【０００８】たとえば、前記特定の受信データが列車速
度で、当該駅間の標準列車速度との速度偏差、又はそれ
らの速度から計算される次駅到着時刻とその予定時刻と
の時間偏差が前記許容偏差未満の場合は、当該受信デー
タを前記上位計算機に送信する。一方、上記偏差が前記
許容偏差以上の場合は当該受信データを当該子局の隣接
子局に送信する。

【０００９】これにより、列車速度が標準より異常に高
速または低速の場合に、その状態を直接、隣接子局に通
報し、その管轄下の列車に対する迅速な制御を可能にす
る。また、隣接子局からの応答による減速要求で当該列
車の速度を下げるので、駅間での列車の重複進入の回避
などの安全管理や、駅到達時刻の管理が可能になる。

【００１０】さらに、前記特定の受信データが列車の使
用電力量で、その定格電力量との電力偏差が電車故障と
見れる電力量許容偏差に達している場合に、当該受信デ
ータの転送先を前記上位計算機から関連する全子局へと
変更し、当該受信データまたは緊急停止指示を送信す
る。

【００１１】列車の電力使用量が異常に高い場合は、電
車のモータまたはブレーキ系統の故障に起因することが
多く、放置すれば列車火災を招く危険があり即時停止が
必要になる。本発明によれば、この際に、後方の全ての
子局に直接通知し、各子局は即応して管轄下の列車に緊
急停止指令を出すので、故障車両の急停車に対応し後方
車両を余裕をもって停止でき、乗客の安全も確保でき
る。

【００１２】本発明の通信方法を適用する列車運行管理
システムは、前記子局装置からの特定の受信データに対
する許容偏差を設定する許容偏差格納手段と、各受信デ
ータの列車の運転状態に応じた転送先を設定する転送先
格納手段と、前記子局からの受信データが前記特定の受
信データに該当している場合に、当該受信データの今回
値とその標準値または前回値を比較し、その偏差が前記
許容偏差格納手段に設定されている該当の許容偏差を超
えているか判定し、その判定結果に応じて当該受信デー
タの転送先を変更する受信データ転送先制御手段を、前
記親局装置に備えていることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の一実
施例による電鉄列車運行管理システムの構成図である。
本システムは、上位系制御装置である計算機１、コント
ローラに含まれる複数（１〜ｋ）の親局装置２と、電鉄
駅装置に含まれる複数の子局装置３を備え、計算機１と
各親局装置２はＬＡＮ４で、親局装置２と子局装置３は
公衆回線により接続されている。本発明に特有な構成と
なる親局装置２（＃１〜＃ｋ）は、各局とも同じ構成と
なり、親局２−１とその管轄下の子局３−１〜３−３を
例にして、その構成と動作を説明する。

【００１４】親局２はポーリングにより対向する子局３
−１〜３−３から、順次、列車の速度情報などや駅設備
の現状値データを受信する。これら受信データは、モデ
ム２５と送受信部２４を経て、送受信バッファ２３の受
信データ領域に格納される。

【００１５】ポーリング周期による一連のデータの受信
後、編集処理部２２は送受信バッファ２３から読み出し
た受信データ毎に、受信データ転送先判別部２６による
判別結果であるデータ転送先を取得し、転送先が計算機
１や他の親局２の場合はＬＡＮフォーマットに編集し、
ＬＡＮ制御部２１を介して送信する。転送先が管轄下の
子局３−１〜３の場合は、計算機１からの制御命令を伝
達するときと同様のデータフォーマットにして、送受信
バッファ２３の送信データ領域に格納し、送受信部２４
とモデム２５を介して該当子局に送信する。

【００１６】受信データ転送先判別部２６は、編集処理
部２２から受信データを受け取ると、偏差定数テーブル
２７を参照して当該受信データの登録の有無を調べ、未
登録の場合は転送先が計算機１であることを示す回答を
行う。一方、偏差定数テーブル２７に登録されているデ
ータの場合は、当該受信データの今回値と標準値（ある
いは前回値）の偏差を求め、その偏差値と偏差定数テー
ブル２７の設定値（偏差定数）を比較し、その結果に応
じてデータ転送先テーブル２９を参照し、該当転送先を
取得して編集処理部２２に回答する。

【００１７】図２に、偏差定数テーブルの一例を示す。
偏差定数テーブル２７には、受信データ中の特定データ
のアドレスＷとその偏差定数が、受信チャネル（子局）
毎に登録されている。図中、各ＣＨにはそれぞれ５個の
偏差定数Ａ〜Ｅが登録され、たとえばＡ：電車速度の偏
差定数、Ｅ：電車電力量の偏差定数で、Ａ−１やＥ−１
はＣＨ１の偏差定数を表わしている。

【００１８】たとえば、偏差定数Ａ−１〜Ａ−３が設定
される受信データは電車速度の測定値で、それぞれデー
タアドレスＷ₁（ＣＨ１）、データアドレスＷ₂₁（ＣＨ
２）、データアドレスＷ₄₁（ＣＨ３）に格納されてい
る。偏差定数Ｅ−１〜Ｅ−３が設定される受信データは
電車の使用電力量の測定値であり、それぞれデータアド
レスＷ₂₀（ＣＨ１）、データアドレスＷ₄₀（ＣＨ２）、
データアドレスＷ₆₀（ＣＨ３）に格納されている。ただ
し、ここでの各ＣＨに割当てられている受信データは２
０個とする。

【００１９】速度の偏差定数Ａは、標準平均速度に対す
る許容偏差を表わすしきい値で、対応する駅間毎に設定
されている。なお、駅間の標準平均速度を一定にする電
鉄システムでは、電車の到達時刻が許容偏差内に収まる
ように運転を管理しており、速度の偏差定数に代えて到
達予定時刻に対する偏差のしきい値が設定される。その
場合、今回値となる到達時刻の推定値は当該駅間距離と
電車速度（平均速度）から算出される。

【００２０】また、サフィックス付きのＥ₁，Ｅ₂は、し
きい値が２段に設定されている場合で、たとえばＥ₁は
定格電力の２０％、Ｅ₂は５０％である。電車速度が許
容偏差内であるのに、使用電力量の定格オーバーは満員
による過負荷または電車設備（モータやブレーキ）の故
障を示している。Ｅ₁のオーバーではどちらとも言えな
いが警戒が必要な状態であり、Ｅ₂のオーバーでは電車
設備の故障と見られ火災発生等の危険があるので、当該
列車とその後方列車に対する緊急停止指令が必要にな
る。

【００２１】図３は、データ転送先テーブルの一例を示
す。データ転送先テーブル２８には、各チャネル毎に全
受信データの転送先が登録されている。正常状態の受信
データの多くは計算機１に転送される。本実施例では、
偏差定数テーブル２６に登録されている特定の受信デー
タについて、その今回値と標準値（または前回値）の偏
差△Ｗが偏差定数を上回る場合は隣接子局、たとえば列
車進行方向の前後の子局に転送する。このとき、並行し
て上位計算機１に送ってもよい。あるいは、使用電力量
の受信データであるＷ₂₀，Ｗ₄₀，Ｗ₆₀のように、しきい
値Ｅ₁を越えた段階では隣接子局に送信し、しきい値Ｅ₂
を越えた段階で全子局と計算機１に送信する。

【００２２】上記例で、転送先変更を行わない場合の転
送先は計算機１としている。しかし、信号機データなど
のように通常でも計算機１に送らず、関連の子局に送信
する情報もある。したがって、データ転送先テーブル２
８に全ての受信データの転送先を設定しておき、当該受
信データが偏差定数テーブル２７に登録の無い場合にも
参照し、毎回、転送先を決定するようにしてもよい。

【００２３】図４に、受信データ転送制御の処理フロー
図を示す。本処理は、主として受信データ転送先判別部
２６によって実行される。初期設定として、偏差定数パ
ラメータがロード済かチエックする（ｓ１０１）。Ｎｏ
であれば、偏差定数テーブル２７にパラメータをローデ
ィングし、テーブルカウンタを初期化する（ｓ１０
２）。ローディングはパソコン（ＰＣ）６などにより行
われる。初期設定後は、編集処理部２２から受信データ
を受け取る度に、以下の処理を繰り返す。

【００２４】まず、偏差定数テーブル２７のカウンタＮ
ｏ＝１から、当該受信データが該当するか否かをチエッ
クする（ｓ１０３）。カウンタＮｏ１に登録のある受信
データの場合、その今回値と標準値（または前回値）か
ら偏差△Ｗを算出し（ｓ１０４）、偏差△Ｗと偏差定数
を比較し（ｓ１０５）、その結果によってｓ１０６〜ｓ
１０８に分岐する。

【００２５】すなわち、△Ｗ＜│偏差定数│のときは、
設定されている通常時の転送先を編集処理部２２に通知
し、計算機１などに当該受信データを送信する。また、
△Ｗ＞│偏差定数│のときは、当該受信データを送信し
た子局の隣接（前後）子局を転送先として、当該受信デ
ータを送信する。さらに、△Ｗ≫│偏差定数│のとき
は、当該受信データを送信した子局の後方の全子局を転
送先として、当該受信データまたは緊急停止指令（また
は要求）を送信する。

【００２６】処理ｓ１０３で、当該受信データがＮｏ１
の登録データに該当しなければ、テーブルカウンタを歩
進し（ｓ１１０）、処理ｓ１０３からの処理を繰り返
す。また、偏差定数テーブル２７のカウンタ番号が終了
であれば（ｓ１０９）、当該受信データに対する受信先
の変更はないので、テーブルカウンタを初期化し（ｓ１
１１）、に戻って次の受信データを待つ。なお、処理
ｓ１０９でカウンタ終了の場合、点線のように処理ｓ１
０６に移行し、データ転送先テーブル２８の通常時の転
送先に当該受信データを送信するようにしてもよい。

【００２７】次に、上記のデータ転送制御を適用した電
鉄車両の制御動作を説明する。図５に、電鉄車両のプロ
セス制御の説明図を示す。コントローラ（親局）＃１〜
＃３は、図示のようにそれぞれ３つの電鉄駅（子局）を
管轄し、電鉄駅２〜３間、電鉄駅３〜４間、電鉄駅５〜
６間及び電鉄駅６〜７間に、それぞれ時速７５ｋｍ／ｈ
で走行中の電車１、時速９０ｋｍ／ｈで走行中の電車
２、時速８０ｋｍ／ｈで走行中の電車３、時速９０ｋｍ
／ｈで走行中の電車４がある。電鉄管理システムが定め
る各駅間の標準（平均）速度は８０ｋｍ／ｈとし、以
下、子局（電鉄駅４）の制御下にある電車２の運転状
態と、子局の制御下にある電車３の運転状態に応じた
プロセス制御を説明する。

【００２８】電車２の時速の今回値（平均速度＝（今回
測定速度＋平均速度）／２となる）が、Ｗ₁＝９０ｋｍ
／ｈで、標準平均速度との偏差△Ｗ＝１０ｋｍ／ｈとな
っている。電車速度のワードＷ₁は偏差定数テーブル２
７の登録データであり、偏差定数Ａ−１＝８ｋｍ／ｈ
（１０％）の場合、△Ｗ₁＞│Ａ−１│となるので、デ
ータＷ₁の転送先はそれまでの上位計算機１から隣接の
子局へと変更される。すなわち、コントローラ＃１の管
轄下の子局と、自己の管轄下の子局に送信する。

【００２９】子局には、ＬＡＮ４を経由してコントロ
ーラ＃１に送信する。コントローラ＃１の編集処理部２
２は、直後の電車２の速度であるデータＷ₁を受け取る
と、子局宛の送信データにして転送する。子局は、
図示していない制御演算部で電車１と電車２の速度差を
基に、電車１に８０ｋｍ／ｈへの増速指令を出すと共
に、子局へ、電車２の８０ｋｍ／ｈへの減速指令を応
答する。なお、制御指令の演算は親局２で行ってもよ
い。また、コントローラ間の通信は優先レベルの高い受
信割り込み処理で行うのがよい。

【００３０】一方、子局に対しては、コントローラ＃
２の編集処理部２２がデータＷ₁を子局宛の送信デー
タにして転送する。子局には制御下の電車が無いの
で、子局へ、電車２の８０ｋｍ／ｈへの減速指令が応
答される。

【００３１】子局は、子局または子局からの減速
指令により、電車２に８０ｋｍ／ｈへの減速指令を出力
する。これにより、電車２の高速運転状態は隣接駅から
の応答指令に基づいて適切に修正される。

【００３２】次に、標準速度で走行中の電車３の使用電
力量の今回測定値がＷ₆₀≫定格値で、その偏差△Ｗ₆₀＞
Ｅ₂（５０％）であるとする。すなわち、電車３のモー
タないしブレーキ系統に重大故障が発生していると見ら
れる。このとき、子局は電車３に緊急停止指令を発生
すると共に、後方の子局〜にデータＷ₆₀を送信し、
各子局は自己の管轄下の電車に緊急停止指令を発生す
る。これにより、事故発生した列車の急停止による後続
列車の同一駅区間への進入を回避し、追突事故等の発生
を防止できる。また、後方の列車に時間的余裕が生まれ
るので、急ブレーキを避けて乗客の安全を確保すること
が可能になる。なお、子局から直接、緊急停止指令を
送信するようにしてもよい。

【００３３】上記実施例では、電車の運転状態を監視す
るパラメータとして、電車速度と電力量を例にしたが他
のプロセス量でもよく、また、駅設備の異常信号などに
も適用可能である。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、電車の運転状態の変化
について特定のパラメータを監視し、その偏差がしきい
値を越えた場合に、当該情報の転送先を上位計算機など
通常の転送先から隣接の駅装置（子局）へ変更するの
で、運転状態を適正化する制御の遅れがなくなり、電鉄
システムの効率的で信頼性の高い運用が可能になる。

【００３５】また、運転状態の変化が列車の重故障に起
因している場合、当該情報の転送先を通常の上位計算機
から全ての後方子局などに切り換え、速やかな緊急停止
指令の発生を可能にしているので、列車と乗客の安全を
確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による電鉄列車運行管理シス
テムの構成図。

【図２】偏差定数テーブルの一実施例による構成図。

【図３】データ転送先テーブルの一実施例による構成
図。

【図４】本発明の一実施例による受信データ転送制御の
処理フロー図。

【図５】電鉄列車のプロセス制御を説明する説明図。

【符号の説明】

１…計算機、２…親局装置（コントローラ）、３…子局
装置（電鉄駅）、４…ＬＡＮ、５…公衆回線、６…Ｐ
Ｃ、２１…ＬＡＮ制御部、２２…編集処理部、２３…送
受信バッファ、２４…送受信部、２５…モデム、２６…
受信データ転送先判別部、２７…偏差定数テーブル、２
８…データ転送先テーブル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者根本公夫茨城県日立市幸町三丁目２番１号日立エンジニアリング株式会社内 (72)発明者小松貞則茨城県日立市幸町三丁目２番１号日立エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献特開昭62−146766（ＪＰ，Ａ) 特開平６−247308（ＪＰ，Ａ) 特開平５−330429（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−118452（ＪＰ，Ａ) 特開平７−228252（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−202504（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−124558（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B61L 27/00 H04L 12/40 H04Q 9/00 311 G06F 17/60

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】駅間の列車を監視制御する電鉄駅の子局
と、複数の電鉄駅を監視制御する親局と、管内の列車運
行の集中管理を行う上位計算機を備える列車運行管理シ
ステムの通信方法において、前記親局は、予め特定の受信データに対する許容偏差と
受信データ毎の運転状態に応じた転送先とをそれぞれ設
定し、前記子局からの受信データが前記特定の受信デー
タに該当する場合、当該受信データの今回値とその標準
値または前回値を比較し、その偏差が前記許容偏差に達
しているか否かに応じて、当該受信データの転送先を変
更することを特徴とする列車運行管理システムの通信方
法。
【請求項２】請求項１において、前記特定の受信データが列車速度で、当該駅間の標準列
車速度との速度偏差、又はそれらの速度から計算される
次駅到着時刻とその予定時刻との時間偏差が、前記許容
偏差未満の場合は当該受信データを前記上位計算機に送
信し、一方、前記許容偏差以上の場合は当該受信データ
を当該子局の隣接子局に送信することを特徴とする列車
運行管理システムの通信方法。
【請求項３】請求項２において、前記隣接子局であって列車進行方向の前方または後方の
子局は、直後または直前の列車について前記許容偏差を
上回る列車速度の今回値を受信したとき、その送信元に
応答して列車速度の減速指示を送信することを特徴とす
る列車運行管理システムの通信方法。
【請求項４】請求項１、２または３において、前記特定の受信データが列車の使用電力量で、その定格
電力量との電力偏差が電車故障と見れる電力量許容偏差
に達している場合に、当該受信データの転送先を前記上
位計算機から関連する全子局へと変更し、当該受信デー
タまたは緊急停止指示を送信することを特徴とする列車
運行管理システムの通信方法。
【請求項５】列車運行の集中管理と最適制御を行う上
位計算機と、前記上位計算機と伝送路で接続される親局
装置を含む複数のコントローラと、前記親局装置と他の
伝送路で接続される子局装置を含む複数の電鉄駅から構
成され、前記親局装置から前記子局装置が管括する電車
を監視制御する列車運行管理システムにおいて、前記親局装置は、前記子局装置からの特定の受信データ
に対する許容偏差を設定する許容偏差格納手段と、各受
信データの列車の運転状態に応じた転送先を設定する転
送先格納手段と、前記子局からの受信データが前記特定
の受信データに該当している場合に、当該受信データの
今回値とその標準値または前回値を比較し、その偏差が
前記許容偏差格納手段に設定されている該当の許容偏差
を超えているか判定し、その判定結果に応じて当該受信
データの転送先を変更する受信データ転送先制御手段を
備えていることを特徴とする列車運行管理システム。