JP4057608B2 - 列車制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、軌道回路を利用して地上で列車の速度を検出し、検出した速度で列車の速度発電機により検出した速度を補正して列車の走行を制御する列車制御装置に関するものである。

列車の速度を制御するため、列車の車軸に設けた速度発電機から出力する交流信号により速度を検出したり、非特許文献１に示すように、列車が制限速度Ｖで走行したときの通過時間があらかじめ車上装置に設定された標準時間Ｔｓになるように定めた間隔Ｌで速度照査用の２つの地上子をレールに沿って設置し、列車に搭載された車上子が速度照査用の２つの地上子間を通過した時間Ｔ１を計測し、通過時間Ｔ１と設定されている標準時間Ｔｓとを比較し、通過時間Ｔ１が標準時間Ｔｓより短いときは、列車が制限速度Ｖ以上で走行していると判定し、通過時間Ｔ１が標準時間Ｔｓより長いときは、列車が制限速度Ｖ以下で走行していると判定するようにしている。
ＡＴＳ／ＡＴＣ 社団法人日本鉄道電気技術協会 平成５年

列車の車軸に設けた速度発電機から出力する交流信号により速度を検出する方法は、車輪が磨耗して大きさが変化すると検出している速度に誤差が生じてしまう。このため速度発電機で検出している速度を補正する必要がある。

また、速度照査用の２つの地上子を使用して速度を検出する場合は、速度照査用の２つの地上子をレールに沿って設置する必要があるとともに、２つの地上子を通過したときしか速度を得ることができず、列車が走行する全区間の速度を連続して得ることはできないという短所がある。

この発明は、このような短所を改善し、速度照査用の地上子を設けずに列車の速度を地上で精度良く検出するとともに、検出した速度を列車に送信して速度発電機で検出している速度を補正することができる列車制御装置を提供することを目的とするものである。

この発明の列車制御装置は、地上装置と列車に搭載された車上装置とを有し、地上装置は、各軌道回路の列車進入側の境界に接続された列車検知用送信器（以下、ＴＤ信号送信器という）と、各軌道回路の列車進出側の境界に接続された列車検知用受信器（以下、ＴＤ信号受信器という）及び地上車上間情報伝送用送信器（以下、ＡＴＣ信号送信器という）を有し、ＴＤ信号送信器は、接続された軌道回路（２Ｔ）の列車進入側の軌道回路（１Ｔ）に接続されたＴＤ信号受信器から列車進入側の軌道回路（１Ｔ）に列車が進入したことを示す列車検出信号が送られると、接続された軌道回路（２Ｔ）の列車進入側の軌道回路（１Ｔ）に列車が進入したことを示す進入側軌道回路列車検出信号と、列車進入側の軌道回路（１Ｔ）の軌道長とを有する軌道回路情報を含む列車検知信号（以下、ＴＤ信号という）を生成して接続された軌道回路（２Ｔ）に送信し、ＴＤ信号受信器は、列車検知部と軌道情報検知部と計時部及び速度演算部を有し、列車検知部は接続された軌道回路（２Ｔ）に送信されているＴＤ信号を受信しているときは軌道回路（２Ｔ）に列車が在線していないことを検出し、軌道回路（２Ｔ）に送信されているＴＤ信号を受信しないときは軌道回路（２Ｔ）に列車が在線していることを検出し、接続された軌道回路（２Ｔ）に列車が進入したときに列車検出信号を列車進出側の軌道回路（３Ｔ）に接続されたＴＤ信号送信器に送り、軌道情報検知部は受信したＴＤ信号から軌道回路情報を検出し、計時部は軌道情報検知部で検出した軌道回路情報により列車進入側の軌道回路（１Ｔ）に列車が進入したことを示す進入側軌道回路列車検出信号が送られたときに計時を開始し、列車検知部で接続された軌道回路（２Ｔ）に列車が進入したことを検出したときに計時を終了し、速度演算部は軌道情報検知部で検出した軌道回路情報に含まれる列車進入側の軌道回路（１Ｔ）の軌道長と計時部で計時した列車の走行時間とから列車が列車進入側の軌道回路（１Ｔ）を走行していたときの平均速度を算出して前記ＡＴＣ信号送信器に送り、ＡＴＣ信号送信器は、制御情報とＴＤ信号受信器から送られた平均速度を含むＡＴＣ信号を生成して接続された軌道回路（２Ｔ）に送信し、車上装置は、軌道回路毎に受信したＡＴＣ信号に含まれる列車の平均速度と速度発電機からの信号により検出した速度から求めた平均速度により、速度発電機からの信号により検出した速度を補正することを特徴とする。

前記車上装置は、軌道回路毎に受信したＡＴＣ信号に含まれる列車の平均速度と速度発電機からの信号により検出した速度から求めた平均速度を軌道回路毎に記憶することが望ましい。

この発明は、各軌道回路を走行しているときの列車の平均速度を地上に設けたＴＤ信号送信器で求めてＡＴＣ信号に含ませて列車に送信し、列車の車上装置は速度発電機からの信号により検出した速度の平均速度を求めて地上で算出した平均速度との速度差を算出して速度発電機からの信号により検出した速度を修正するから、車輪の磨耗によって大きさが変化して速度発電機からの信号により検出した速度に誤差が生じても、その誤差を修正することができ、列車の速度を精度良く検出することができるとともに速度修正用の地上子を設けないですみ、設備費を低減することができる。

また、軌道回路毎に受信したＡＴＣ信号に含まれる列車の平均速度と速度発電機からの信号により検出した速度から求めた平均速度を軌道回路毎に記憶することにより、列車の走行状態や車輪の磨耗状態を確認することができ、安全性を向上することができる。

図１はこの発明の列車制御装置の構成を示すブロック図である。列車制御装置は、列車１の速度を検出して制限速度に制御するものであり、列車１に搭載された車上装置２と、地上に設けられた地上装置とを有する。地上装置は、各軌道回路１Ｔ〜４Ｔの列車進入側の境界に接続された列車検知用送信器（以下、ＴＤ信号送信器という）３ａ〜３ｄと、各軌道回路１Ｔ〜３Ｔの列車進出側の境界に接続された列車検知用受信器（以下、ＴＤ信号受信器という）４ａ〜４ｃ及び地上車上間情報伝送用送信器（以下、ＡＴＣ信号送信器という）５ａ〜５ｃを有する。

ＴＤ信号送信器３は、図２のブロック図に示すように、軌道情報発生部６とＴＤ信号生成部７及び送信部８を有する。軌道情報発生部６は、ＴＤ信号送信器３が接続された軌道回路（ｎ＋１）Ｔの列車進入側の軌道回路ｎＴに列車１が進入したことを示す進入側軌道回路列車検出信号と、軌道回路ｎＴの軌道長とを有する軌道回路情報を発生する。ＴＤ信号生成部７は軌道情報発生部６で発生した軌道回路情報を含む列車検知信号（以下、ＴＤ信号という）を生成する。送信部８はＴＤ信号生成部７で生成したＴＤ信号を接続された軌道回路（ｎ＋１）Ｔに送信する。

ＴＤ信号受信器４は、受信部９と列車検知部１０と軌道情報検知部１１と計時部１２及び速度演算部１３を有する。受信部９は、ＴＤ信号受信器４が接続された軌道回路ｎＴに送信されたＴＤ信号を受信する。列車検知部１０は受信部９で受信しているＴＤ信号の有無により軌道回路ｎＴに列車１が在線しているか否を検出する。軌道情報検知部１１は受信部９で受信したＴＤ信号から軌道回路情報を検出する。計時部１２は軌道情報検知部１１で検出した軌道回路情報により列車進入側の軌道回路（ｎ−１）Ｔに列車１が進入したことを示す進入側軌道回路列車検出信号が送られたときに計時を開始し、列車検知部１０で軌道回路ｎＴに列車１が進入したことを検出したときに計時を終了する。速度演算部１３は軌道情報検知部１２で検出した軌道回路情報に含まれる列車進入側の軌道回路（ｎ−１）Ｔの軌道長と計時部１２で計時した軌道回路（ｎ−１）Ｔにおける列車１の走行時間とから列車１が軌道回路（ｎ−１）Ｔを走行していたときの平均速度Ｖｍを算出する。

ＡＴＣ信号送信器５は、制御情報発生部１４とＡＴＣ信号生成部１５及び送信部１６を有する。制御情報発生部１４は現示や制限速度情報等の制御情報を発生する。ＡＴＣ信号生成部１５は制御情報発生部１４で発生した制御情報とＴＤ信号受信器４の速度演算部１３で算出した列車１が軌道回路（ｎ−１）Ｔを走行していたときの平均速度Ｖｍ及び軌道回路ＩＤを含むＡＴＣ信号を生成する。送信部１６はＡＴＣ信号生成部１５で生成したＡＴＣ信号を接続された軌道回路ｎＴに送信する。

列車１に搭載された車上装置２は、図３のブロック図に示すように、受信部１７と速度情報検知部１８と速度検出部１９と平均速度演算部２０と速度補正部２１と速度制御部２２及びデータ記憶部２３とを有する。受信部１７は各軌道回路に送信されたＡＴＣ信号を受電器２４を介して受信する。速度情報検知部１８は受信部１７で受信したＡＴＣ信号に含まれる列車１の平均速度Ｖｍと軌道回路ＩＤを検出する。速度検出部１９は列車１の車軸に設けられた速度発電機２５からの信号により列車１の速度Ｖｓを検出する。平均速度演算部２０は速度検出部１９で検出した速度Ｖｓの軌道回路毎における平均速度Ｖｓｍを演算する。速度補正部２１は列車１が例えば軌道回路ｎＴに進入したときに、速度情報検知部１８で検出した列車進入側の軌道回路（ｎ−１）Ｔの平均速度Ｖｍと平均速度演算部２０で演算した軌道回路（ｎ−１）Ｔを列車１が走行したときの平均速度Ｖｓｍとの速度差ΔＶ＝（Ｖｍ−Ｖｓｍ）を演算し、演算した速度差ΔＶにより速度検出部１９で検出した速度Ｖｓを補正する。速度制御部２２は速度補正部２１で補正した速度Ｖ＝（Ｖｓ＋ΔＶ）と受信部１７で受信したＡＴＣ信号に含まれる制限速度とを照査して、照査結果によりブレーキ装置等を制御して列車１の速度が制限速度になるように制御する。データ記憶部２３は速度情報検知部１８で検出した平均速度Ｖｍと平均速度演算部２０で演算した平均速度Ｖｓｍをそれぞれ軌道回路ＩＤとともに記憶する。

前記のように構成した列車制御装置で列車１の速度を検出して列車の走行を制御するときの動作を説明する。

軌道回路１Ｔに列車１が進入して軌道回路１Ｔに接続されたＴＤ信号受信器４ａで列車１を検知すると、ＴＤ信号受信器４ａの列車検知部１０は軌道回路２Ｔに接続されたＴＤ信号送信器３ｂに列車検出信号を送る。軌道回路２Ｔに接続されたＴＤ信号送信器３ｂの軌道情報発生部６は、ＴＤ信号受信器４ａから列車検出信号が送られると、軌道回路１Ｔに列車１が進入したことを示す進入側軌道回路列車検出信号と、軌道回路１Ｔの軌道長Ｌ１とを有する軌道回路情報を発生してＴＤ信号生成部７に送る。ＴＤ信号生成部７は送られた軌道回路情報を含むＴＤ信号を生成して送信部８から軌道回路２Ｔに送信する。

軌道回路２Ｔに接続されたＴＤ信号受信器４ｂの受信部９は軌道回路２Ｔに送信されたＴＤ信号を受信して列車検知部１０と軌道情報検知部１１に送る。軌道情報検知部１１は送られたＴＤ信号から軌道回路情報を検出し、軌道回路情報のなかから軌道回路１Ｔに列車１が進入したことを示す進入側軌道回路列車検出信号を抽出して計時部１２に送り、軌道回路１Ｔの軌道長Ｌ１を抽出して速度演算部１３に送る。計時部１２は進入側軌道回路列車検出信号が送られると計時を開始する。この状態で列車１が軌道回路１Ｔを走行し、列車１の先頭車両が軌道回路２Ｔに進入してＡＤ信号受信器４ｂの列車検知部１０で軌道回路２Ｔに列車１が進入したことを検出すると、列車検知部１０は列車検出信号を計時部１２と軌道回路３Ｔに接続されたＴＤ信号送信器３ｃに送る。計時部１２は列車検出信号を入力すると計時を終了し、計時した軌道回路１Ｔにおける列車１の走行時間Ｔ１を速度演算部１３に送る。速度演算部１３は軌道情報検知部１１から送られた軌道回路１Ｔの軌道長Ｌ１と計時部１２から送られた軌道回路１Ｔにおける列車１の走行時間Ｔ１とから列車１が軌道回路１Ｔを走行していたときの平均速度Ｖｍを算出してＡＴＣ信号送信器５ｂのＡＴＣ信号生成部１５に送る。

ＡＴＣ信号送信器５ｂのＡＴＣ信号生成部１５はＴＤ信号受信器４から列車１が軌道回路１Ｔを走行していたときの平均速度Ｖｍが送られると、制御情報発生部１４で発生した制御情報と送られた平均速度Ｖｍ及び軌道回路２Ｔの軌道回路ＩＤ含むＡＴＣ信号を生成して送信部１６から軌道回路２Ｔに送信する。

一方、列車１に搭載された車上装置２の速度検出部１９は、列車１が軌道回路を走行しているとき速度発電機２５から送られる信号により連続して列車１の速度Ｖｓを検出して平均速度演算部２０と速度補正部２１に送っている。平均速度演算部２０は、列車１の先頭車両が軌道回路１Ｔに進入して軌道回路１Ｔに接続されたＡＴＣ信号送信器５ａから軌道回路１Ｔに送信しているＡＴＣ信号を受信部１７で受信開始してから列車１の先頭車両が軌道回路２Ｔに進入して軌道回路２Ｔに送信するＡＴＣ信号を受信部１７で受信するまでの間の速度検出部１９から送られる速度Ｖｓの平均速度Ｖｓｍを演算してデータ記憶部２３に軌道回路１Ｔの軌道回路ＩＤとともに記憶させるとともに速度補正部１１に送る。車上装置の速度情報検知部１８は軌道回路２Ｔに送信されたＡＴＣ信号を受信部１７で受信すると、ＡＴＣ信号に含まれる列車１が軌道回路１Ｔを走行したときの平均速度Ｖｍを検出してデータ記憶部２３に軌道回路１Ｔの軌道回路ＩＤとともに記憶させるとともに速度補正部２１に送る。速度補正部２１は速度情報検知部１８で検出した軌道回路１Ｔの平均速度Ｖｍと平均速度演算部２０で演算した軌道回路１Ｔを列車１が走行したときの平均速度Ｖｓｍとの速度差ΔＶ＝（Ｖｍ−Ｖｓｍ）を演算し、演算した速度差ΔＶにより速度検出部１９で検出した速度Ｖｓを補正し、補正した速度Ｖ＝（Ｖｓ＋ΔＶ）を速度制御部２２に送る。速度制御部２２は速度補正部２１で補正した速度Ｖと受信部１７で受信したＡＴＣ信号に含まれる制限速度とを照査して、照査結果によりブレーキ装置等を制御して列車１の速度が制限速度になるように制御する。

このように各軌道回路を走行しているときの列車１の平均速度Ｖｍを地上に設けたＴＤ信号送信器４で求めて列車１に送信し、列車１の車上装置２は速度発電機２５からの信号により検出した速度の平均速度Ｖｓｍを求めて地上で算出した平均速度Ｖｍとの速度差ΔＶを算出して速度発電機２５からの信号により検出した速度を修正することにより、車輪の磨耗によって大きさが変化して速度発電機２５からの信号により検出した速度に誤差が生じても、その誤差を修正して列車１の速度を精度良く検出することができるとともに速度修正用の地上子を設けないですみ、設備費を低減することができる。

また、地上で求めた平均速度Ｖｍと車上装置２で算出した平均速度Ｖｓｍを各軌道回路ＩＤとともに車上装置２のデータ記憶部２３に記憶させるから、列車１の走行状態や車輪の磨耗状態を確認することができる。

前記説明では各軌道回路を利用して地上で求めた平均速度Ｖｍと車上装置２で算出した平均速度Ｖｓｍにより速度発電機２５からの信号により検出した速度を修正する場合について説明したが、速度発電機２５を使用せずに各軌道回路を利用して地上で求めた平均速度Ｖｍにより列車１の速度を制限速度以下に制御するようにしても良い。

この発明の列車制御装置の構成を示すブロック図である。 地上装置の構成を示すブロック図である。 車上装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１；列車、２；車上装置、３；ＴＤ信号送信器、４；ＴＤ信号受信器、
５；ＡＴＣ信号送信器、６；軌道情報発生部、７；ＴＤ信号生成部、８；送信部、
９；受信部１０；列車検知部、１１；軌道情報検知部、１２；計時部、
１３；速度演算部、１４；制御情報発生部、１５；ＡＴＣ信号生成部、１６；送信部、
１７；受信部、１８；速度情報検知部、１９；速度検出部、２０；平均速度演算部、
２１；速度補正部、２２；速度制御部、２３；データ記憶部、２４；受電器、
２５；速度発電機。

Claims (2)

1. 地上装置と列車に搭載された車上装置とを有し、
   前記地上装置は、各軌道回路の列車進入側の境界に接続された列車検知用送信器（以下、ＴＤ信号送信器という）と、各軌道回路の列車進出側の境界に接続された列車検知用受信器（以下、ＴＤ信号受信器という）及び地上車上間情報伝送用送信器（以下、ＡＴＣ信号送信器という）を有し、
   前記ＴＤ信号送信器は、接続された軌道回路（２Ｔ）の列車進入側の軌道回路（１Ｔ）に接続されたＴＤ信号受信器から列車進入側の軌道回路（１Ｔ）に列車が進入したことを示す列車検出信号が送られると、接続された軌道回路（２Ｔ）の列車進入側の軌道回路（１Ｔ）に列車が進入したことを示す進入側軌道回路列車検出信号と、列車進入側の軌道回路（１Ｔ）の軌道長とを有する軌道回路情報を含む列車検知信号（以下、ＴＤ信号という）を生成して接続された軌道回路（２Ｔ）に送信し、
   前記ＴＤ信号受信器は、列車検知部と軌道情報検知部と計時部及び速度演算部を有し、
   前記列車検知部は接続された軌道回路（２Ｔ）に送信されているＴＤ信号を受信しているときは軌道回路（２Ｔ）に列車が在線していないことを検出し、軌道回路（２Ｔ）に送信されているＴＤ信号を受信しないときは軌道回路（２Ｔ）に列車が在線していることを検出し、接続された軌道回路（２Ｔ）に列車が進入したときに列車検出信号を列車進出側の軌道回路（３Ｔ）に接続されたＴＤ信号送信器に送り、
   前記軌道情報検知部は受信したＴＤ信号から軌道回路情報を検出し、
   前記計時部は軌道情報検知部で検出した軌道回路情報により列車進入側の軌道回路（１Ｔ）に列車が進入したことを示す進入側軌道回路列車検出信号が送られたときに計時を開始し、列車検知部で接続された軌道回路（２Ｔ）に列車が進入したことを検出したときに計時を終了し、
   前記速度演算部は軌道情報検知部で検出した軌道回路情報に含まれる列車進入側の軌道回路（１Ｔ）の軌道長と計時部で計時した列車の走行時間とから列車が列車進入側の軌道回路（１Ｔ）を走行していたときの平均速度を算出して前記ＡＴＣ信号送信器に送り、
   前記ＡＴＣ信号送信器は、制御情報とＴＤ信号受信器から送られた平均速度を含むＡＴＣ信号を生成して接続された軌道回路（２Ｔ）に送信し、
   前記車上装置は、軌道回路毎に受信したＡＴＣ信号に含まれる列車の平均速度と速度発電機からの信号により検出した速度から求めた平均速度により、速度発電機からの信号により検出した速度を補正することを特徴とする列車制御装置。
2. 前記車上装置は、軌道回路毎に受信したＡＴＣ信号に含まれる列車の平均速度と速度発電機からの信号により検出した速度から求めた平均速度を軌道回路毎に記憶する請求項１記載の列車制御装置。

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