JP3597800B2 - デジタル伝送式自動列車制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地上側から車上側へ電文を繰り返すデジタルＡＴＣ信号を伝送して列車の速度を自動制御するデジタル伝送式自動列車制御（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ；以下ＡＴＣとする）装置に関し、特に、列車検知のためにデジタルＡＴＣ信号を一定周期で繰り返し軌道回路に送信する場合に、地上側から車上側への電文伝達を確実に行うことのできるデジタル伝送式ＡＴＣ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＡＴＣ装置は、先行列車との間隔及び進路の開通状況に応じて、許容運転速度情報を示すＡＴＣ信号を地上装置から車上装置に伝送すると共に、車上側において、列車の速度が許容速度以下になるように受信した前記ＡＴＣ信号に基づいて速度制御を自動的に行う装置である。
【０００３】
近年、高速・高密度運転に対応するきめ細かい列車運転制御のニーズが高まっており、また、多様な車両性能の列車が混在しても最適な制御が行えるようなＡＴＣ装置が望まれている。このような観点から、デジタル信号を使用して地上、車上間の多情報伝送を実現するデジタル伝送方式のＡＴＣ装置が提案されている。
【０００４】
かかるデジタル伝送方式のＡＴＣ装置における情報伝送は、先行列車までの距離情報や列車の進路情報等の列車の速度制御に関連する速度制御情報を含んだ電文単位で行われ、地上装置は、このような電文を繰り返すデジタルＡＴＣ信号をレールを介して車上側に伝送する。一方、車上側では、受信したＡＴＣ信号の電文の内容に基づいて例えば停止点又は制限速度区間までの距離を算出し、許容速度を示すブレーキパターンを作成し、作成したブレーキパターンに従って速度制御を実行する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＡＴＣ信号は、上述のような車上側への情報伝送の他に列車検知にも使用される。ＡＴＣ信号を利用した列車検知は、軌道回路の先端側から送信したＡＴＣ信号を軌道回路の後端で受信できるように構成した地上装置が、前記ＡＴＣ信号の受信レベルを常時監視することによって行われる。すなわち、列車が軌道回路に進入し、レールが短絡されると前記ＡＴＣ信号の受信レベルが低下することを利用して、地上装置は前記受信レベルが予め設定されたしきい値より低下すると列車有りと判定する。したがって、上述のようなデジタル伝送方式を採用する場合、地上装置は常時列車の進入を検知できるように、ＡＴＣ信号の電文を一定周期で繰り返し軌道回路に向けて送信している。
【０００６】
しかしながら、上述のような従来のデジタル伝送方式のＡＴＣ装置は、地上装置がＡＴＣ信号の電文を軌道回路に向けて一定周期で繰り返し送信する構成であるから、多くの場合、軌道回路に進入した列車は電文を途中から受信してしまうことになる。このため、軌道回路が短いと、列車が軌道回路を通過する間に完全な電文を受信できない場合が生じてしまう。
【０００７】
このように、軌道回路を通過する間に列車が完全な電文を受信できなくなると、最新の情報が受信できずに運行効率が低下してしまう虞れがある。
また、情報量が多くなると電文の長さも長くなるので、列車が完全な電文を受信できなくなる傾向が増長され、高速・高密度運転に対応するきめ細かい列車運転制御を目的としたデジタル伝送方式を採用するメリットが薄れてしまう虞れもある。
【０００８】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、列車検知のためにデジタルＡＴＣ信号を一定周期で繰り返し軌道回路に送信する場合でも、軌道回路を通過する列車が地上側から伝送される電文を確実に受信できるデジタル伝送式ＡＴＣ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、地上装置が、列車の速度制御情報を含む電文を列車検知が可能なように一定周期で繰り返すデジタルＡＴＣ信号を軌道回路に送信し、当該軌道回路を介して受信した前記ＡＴＣ信号の電文に含まれる速度制御情報に基づいて車上装置が列車の速度を自動制御するデジタル伝送式自動列車制御装置において、前記地上装置は、前記ＡＴＣ信号の受信レベル低下により列車の軌道回路への進入を検知すると送信中の電文をリセットし、電文の最初から送信する構成とした。
【００１０】
かかる構成では、地上装置は、列車が軌道回路に進入したことを検知すると、電文を最後まで送信していなくても送信を打ち切って、電文を最初から送信する。
また、請求項２に係る発明は、前記地上装置は、軌道回路の先端側から前記ＡＴＣ信号を送信し、軌道回路の後端から前記ＡＴＣ信号を受信し、該ＡＴＣ信号の受信レベルがしきい値より小さいと判定したときに列車の軌道回路への進入を検知する列車検知手段と、該列車検知手段が列車を検知したときに送信中の電文をリセットし、電文の最初から送信する電文送信制御手段と、を備えて構成した。
【００１１】
かかる構成では、列車検知手段は、ＡＴＣ信号の受信レベルがしきい値より低下することによって列車の軌道回路への進入を検知する。電文送信制御手段は、列車が検知されたときに送信中の電文をリセットして電文を最初から送信する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明のデジタル伝送式ＡＴＣ装置の一実施形態を示した概略構成図である。尚、本実施形態では軌道回路が３つの場合を例示するが、軌道回路は３つに限定されるものでないことは言うまでもない。
【００１３】
図１において、本実施形態に係るデジタル伝送式ＡＴＣ装置は、デジタルＡＴＣ信号を軌道回路１Ｔ〜３Ｔに送信する地上装置１と、列車２上に搭載される車上装置としての車上受信装置３と、を備えて構成される。
地上装置１は、列車軌道上の連続した軌道回路１Ｔ〜３Ｔ毎に設けられて各軌道回路１Ｔ〜３Ｔの先端部１Ｔａ〜３ＴａからデジタルＡＴＣ信号を送信し後端部１Ｔｂ〜３Ｔｂから当該ＡＴＣ信号を受信する軌道回路送受信装置４〜６と、各軌道回路１Ｔ〜３Ｔの送受信装置４〜６、列車２の進路を制御する連動装置７それぞれを通信可能に電気的に接続する伝送路８と、を備えて構成される。
【００１４】
車上受信装置３は、列車２の先端下部に設けられた受信コイル９を介して、在線中の軌道回路１Ｔ〜３Ｔに流れる前記デジタルＡＴＣ信号を受信し、当該信号に基づいて列車２の許容速度を示すブレーキパターンを作成する。そして、列車２の実速度が、作成したブレーキパターンを超えないように例えばブレーキ制動を行って列車２の自動速度制御を行う。
【００１５】
図２は、本実施形態に係る軌道回路送受信装置４〜６のブロック図である。尚、各軌道回路送受信装置４〜６の構成は同じであるので、ここでは軌道回路２Ｔに設けられた軌道回路送受信装置５について説明し、他の軌道回路送受信装置４、６についての説明を省略する。
図２において、軌道回路送受信装置５は、前方の軌道回路送受信装置６や連動装置７等から受信した情報に基づいて電文を作成し、当該電文を繰り返すデジタルＡＴＣ信号を軌道回路２Ｔの先端部２Ｔａに送信する送信器１０と、軌道回路２Ｔに流れている前記ＡＴＣ信号を軌道回路２Ｔの後端部２Ｔｂから受信し、軌道回路２Ｔに進入した列車２を検知したことを送信器１０に知らせるための列車検知信号を生成すると共に、前記ＡＴＣ信号の受信レベル及び内容に基づいて列車２が軌道回路２Ｔに在線しているか否かを後方の軌道回路送受信装置４に知らせるための列車位置情報を作成する受信器２０と、受信器２０で作成された列車位置情報を伝送路８を介して後方の軌道回路送受信装置４に送信すると共に、前方の軌道回路３Ｔの軌道回路送受信装置６や連動装置７等から電文の作成に必要な情報を伝送路８を介して受信し、受信した情報を送信器１０に送信する伝送器３０と、を備えて構成される。
【００１６】
送信器１０は、伝送器３０から送信された情報に基づいて速度制御情報を作成し、カウンタ１３Ｂがカウントアップしたときに当該速度制御情報をメモリ部１３Ａに送信し、速度制御情報の送信完了を示す送信完了信号をカウンタ１３Ｂに送信する情報作成部１１と、レベル判定部２２から送信される列車検知信号に基づいてカウンタ１３Ｂを強制的にリセットするためのリセット信号を生成する送信制御部１２と、電文を作成する電文作成部１３と、作成された電文をＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調する変調器１４と、変調器１４から送信される変調波を増幅し、軌道回路２Ｔの先端部２ＴａにＡＴＣ信号を送信する増幅器１５と、を備えて構成される。
【００１７】
電文作成部１３は、情報作成部１１で作成された速度制御情報を取り込み、当該速度制御情報を情報データとして割り当てて電文を形成するメモリ部１３Ａと、情報作成部１１からの前記送信完了信号に基づいてカウントを開始し、カウント開始によりメモリ部１３Ａに電文を送信させるための信号を送信する一方、送信制御部１２から前記リセット信号を受信するとリセット動作を行って、速度制御情報をメモリ部１３Ａに送信させるための信号を情報作成部１１に送信するカウンタ１３Ｂと、メモリ部１３Ａから送信される電文の信号変換を行う信号変換部１３Ｃと、を備えて構成される。
【００１８】
ここで、情報作成部１１と、送信制御部１２と、電文作成部１３とで電文送信制御手段を構成する。
メモリ部１３Ａで形成される電文は、例えば図３に示すように、電文の始まりを表すフラグと、車上受信装置３が列車２の速度制御を行うために必要な速度制御情報が割り当てられる情報データと、伝送過程で雑音が混入した場合等に生じるデータの誤りを検定するためのＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ
Ｃｈｅｃｋ）符号と、から構成される。
【００１９】
前記速度制御情報は、前方の各軌道回路送受信装置からの列車位置情報に基づいて作成される先行列車までの軌道回路数情報や軌道回路２Ｔにおける列車２の許容速度情報、及び連動装置７の動作状況に基づいて作成される進路経路情報等列車２の速度制御に関連する情報が含まれている。
受信器２０は、軌道回路２Ｔに流れる列車２のモータ電流等、受信信号に含まれるノイズを除去するための帯域フィルタ（ＢＰＦ）２１と、帯域フィルタ２１から出力されるＡＴＣ信号のレベル判定を行い、受信レベルがしきい値より低下したときに列車２の軌道回路２Ｔへの進入を検知する列車検知手段としてのレベル判定部２２と、同じく帯域フィルタ２１から出力されるＡＴＣ信号を復調する復調器２３と、復調された電文が、軌道回路送受信装置５が管轄する軌道回路２Ｔからの正規の受信情報か否かを判定する電文解読照合部２４と、レベル判定部２２のレベル判定結果と電文解読照合部２４の判定結果とから前記列車位置情報を作成する列車在線判定部２５と、を備えて構成される。
【００２０】
次に、列車２が軌道回路２Ｔへ進入するときの本実施形態のデジタル伝送式ＡＴＣ装置の動作を図２及び図４を用いて説明する。
図４は、列車２が軌道回路２Ｔへ進入するときに、軌道回路送受信装置５の受信器２０が受信するデジタルＡＴＣ信号の受信レベル（図（ａ））と、該デジタルＡＴＣ信号の受信レベルに応じてレベル判定部２２が生成する列車検知信号（図（ｂ））と、カウンタ１３Ｂをリセットするために送信制御部１２が生成するリセット信号（図（ｃ））と、軌道回路送受信装置５の送信器１０から軌道回路２Ｔに送信されるデジタルＡＴＣ信号（図（ｄ））と、車上受信装置３が受信するデジタルＡＴＣ信号（図（ｅ））のタイムチャートである。
【００２１】
図４において、列車２が軌道回路２Ｔに進入する前は、レベル判定部２２は送信器１０から送信されたデジタルＡＴＣ信号をレール、帯域フィルタ２１を介して受信するので、デジタルＡＴＣ信号の受信レベルがしきい値（図中のトリガレベル）以上であると判定し、軌道回路２Ｔに列車２が進入していないことを示す列車検知信号を列車在線判定部２５に送信する（図４（ａ）、（ｂ））。これと同時に電文解読照合部２４は、復調器２３で復調された電文が、軌道回路送受信装置５が管轄する軌道回路２Ｔからの正規の受信情報か否かを判定し、判定結果を列車在線判定部２５に送信する。
【００２２】
そして、列車在線判定部２５は、電文解読照合部２４が正規の受信情報を受信したと判定すれば、列車２は軌道回路２Ｔに在線していないと判定し、列車無しを示す列車位置情報を、伝送路８を介して後方の軌道回路送受信装置４に送信する。
列車２が軌道回路２Ｔに進入すると、軌道回路２Ｔのレールは列車２の車輪により短絡されるので、受信器２０が軌道回路２Ｔの後端部２Ｔｂで受信するＡＴＣ信号の受信レベルはしきい値より低下する（図４（ａ））。したがって、レベル判定部２２は列車２の軌道回路２Ｔへの進入を検知し、軌道回路２Ｔに列車２が進入したことを示す列車検知信号を送信制御部１２と列車在線判定部２５に送信する（図４（ｂ））。
【００２３】
送信制御部１２は、レベル判定部２２から軌道回路２Ｔに列車２が進入したことを示す列車検知信号を受信すると、カウンタ１３Ｂをリセットするためのリセット信号を生成する（図４（ｃ））。
カウンタ１３Ｂは、前記リセット信号に基づいてリセット動作を行う。これにより、メモリ部１３Ａ内の電文の送信をリセットする（図４（ｄ））。
【００２４】
カウンタ１３Ｂのリセット動作と同時に情報作成部１１は、現在保持している速度制御情報をメモリ部１３Ａに送信し、送信が完了すると送信完了信号をカウンタ１３Ｂに送信する。
送信完了信号の受信によってカウンタ１３Ｂがカウントを再開すると、メモリ部１３Ａは情報作成部１１からの速度制御情報を情報データとして割り当てて電文を形成し、カウンタ１３Ｂのカウントと連動して、形成した電文を最初から送信する。そして、カウンタ１３Ｂがカウントアップすると１電文の送信が完了し、以降カウンタ１３Ｂがカウントアップする度に電文の送信を繰り返す。（図４（ｄ））。尚、情報作成部１１が作成する速度制御情報は、伝送器３０から送られる情報の変更により随時更新される。
【００２５】
信号変換器１３Ｃは、メモリ部１３Ａから送信された情報をＰ／Ｓ（ｐａｒａｌｌｅｌ／ｓｅｒｉａｌ）変換し、変換した情報をカウンタ１３Ｂのカウント動作に従って順次送信する。
こうして電文作成部１３で作成された電文を、変調器１４でＦＳＫ変調し、増幅器１５で増幅し、軌道回路２Ｔに送信する。そして、軌道回路２Ｔに進入した列車２の車上送受信装置３は、完全な電文を受信する（図４（ｅ））。
【００２６】
列車在線判定部２５は、レベル判定部２２でデジタルＡＴＣ信号の受信レベルがしきい値を超えていると判定され、且つ、電文解読照合部２４で正規の受信情報であると判定されたときに列車無しと判定し、それ以外のときは列車有りと判定する。したがって、列車在線判定部２５は、軌道回路２Ｔに列車２が進入したことを示す列車検知信号をレベル判定部２２から入力すれば、受信情報が正規の情報であるか否かに関わらず軌道回路２Ｔ内に列車２が在線していると判定する。したがって、列車在線判定部２５は列車有りを示す列車位置情報を、後方の軌道回路送受信装置４に送信する。
【００２７】
このように、軌道回路２Ｔ内に列車２が進入したことを検知すると電文の送信をリセットし、電文を最初から送信する構成としたので、列車２が軌道回路２Ｔに進入するのとほぼ同時に地上装置１から列車２側に電文を最初から送信できる。したがって、列車２は軌道回路２Ｔが短い場合でも軌道回路２Ｔを通過する間に完全な電文を確実に受信できる。
【００２８】
尚、本実施形態では、送信制御部１２は、レベル判定部２２から軌道回路２Ｔに列車２が進入したことを示す列車検知信号を受信した後、直ちにリセット信号を送信してカウンタ１３Ｂをリセットする構成としたが、列車検知信号の受信後、電文の送信状況を確認してカウンタ１３Ｂをリセットする構成としてもよい。具体例として、例えば、送信制御部１２はカウンタ１３Ｂの動作を常時監視し、軌道回路２Ｔに列車２が進入したことを示す列車検知信号を受信した後、所定時間が経過してからリセット信号を送信する構成が挙げられる。このようにすれば、前記所定時間の間に情報作成部１１で速度制御情報が更新されるような場合に、更新された新たな速度制御情報を含むＡＴＣ信号を列車２側に送信できるようになる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１、２に係る発明によれば、地上装置は、列車が軌道回路に進入した後速やかに完全な電文を送信するので、軌道回路が短い場合でも列車が軌道回路を通過する間に確実に電文を車上側で受信できる。これにより車上装置は、最新の速度制御情報に基づいて列車の自動速度制御を行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のデジタル伝送式自動列車制御装置の一実施形態を示した概略構成図
【図２】同上本実施形態に係る軌道回路送受信装置のブロック図
【図３】同上実施形態に係るデジタル伝送式自動列車制御装置の情報伝送に使用される電文の構成を示した図
【図４】同上実施形態に係るデジタル伝送式自動列車制御装置の動作タイムーチャート
【符号の説明】
１ 地上装置
２ 列車
３ 車上受信装置
４〜６ 軌道回路送受信装置
９ 車上受信装置
１０ 送信器
１１ 情報作成部
１２ 送信制御部
１３ 電文作成部
１３Ａ メモリ部
１３Ｂ カウンタ
２０ 受信器
２２ レベル判定部
３０ 伝送器
１Ｔ〜３Ｔ 軌道回路

Claims (2)

1. 地上装置が、列車の速度制御情報を含む電文を列車検知が可能なように一定周期で繰り返すデジタルＡＴＣ信号を軌道回路に送信し、当該軌道回路を介して受信した前記ＡＴＣ信号の電文に含まれる速度制御情報に基づいて車上装置が列車の速度を自動制御するデジタル伝送式自動列車制御装置において、
   前記地上装置は、前記ＡＴＣ信号の受信レベル低下により列車の軌道回路への進入を検知すると送信中の電文をリセットし、電文の最初から送信する構成としたことを特徴とするデジタル伝送式自動列車制御装置。
2. 前記地上装置は、軌道回路の先端側から前記ＡＴＣ信号を送信し、軌道回路の後端から前記ＡＴＣ信号を受信し、該ＡＴＣ信号の受信レベルがしきい値より小さいと判定したときに列車の軌道回路への進入を検知する列車検知手段と、
   該列車検知手段が列車を検知したときに送信中の電文をリセットし、電文の最初から送信する電文送信制御手段と、
   を備えて構成したことを特徴とする請求項１に記載のデジタル伝送式自動列車制御装置。

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