JP4216232B2 - 列車無線通信システム、地上局 - Google Patents

Description

本発明は、列車無線通信システム、およびそれを構成する地上局に関し、特に、駅における列車の運行管理等に適用して有効な技術に関するものである

近年では、駅における利用者の安全性の向上の目的で、複雑な運行管理が必要となってきており、たとえば、列車の到着、発車、通過等に連動したホームの安全柵の開閉制御なども行われるようになってきている。

図１１の（ａ）および（ｂ）は本発明の参考技術である駅ホームドア柵開閉システムを示す略側面図および略平面図である。
地上システムには地上子３０１と地上子３０２と情報伝送装置３０３と可動式駅ホーム柵制御装置３０４が備えられており、移動する列車３０５には車上子３０６と情報伝送装置３０７と運転台装置３０８が備えられている。

列車３０５が通過または停止する事により、地上子３０１および地上子３０２の上を車上子３０６が通過または停止する状態となり、その状態の時に情報の伝送が行われている。

地上子３０１は主に車上子３０６に絶対位置を通知するのに用いられており、列車軌道（レール３０９）上の必要箇所に設置されている。
地上子３０２は車上システムとデータの送受信を行い、列車３０５が定位置に停車した事を地上子３０２で確認し、運転台装置３０８からデータ通信により駅ホームドア柵の開閉をコントロールする。

なお、地上子３０２と車上子３０６は駅ホームドア柵開閉システムだけでは無く、ＡＴＳ（Automatic Train Stop：自動列車停止装置）として用いられており、列車運行の安全を確保している。

一方、最近、地上システムと車上システムで行うデータ通信の内容に列車番号情報や運転者ＩＤ等の各種データの送受信や通過列車に対する各種データの送受信等、データ通信を使用したより高度な各種制御を行うニーズが高まっている。

通過列車や停止した電車に対する各種データの送受信を安価に行う方法として、地上システムと車上システムに無線送受信装置を用いる事が考えられるが、マイクロ波帯やミリ波帯の無線送受信機を用いる場合、マルチパス・フェージングの発生が予想される。

マルチパス・フェージングに対処する方法としては、従来、空間ダイバーシチ，偏波ダイバーシチ，角度ダイバーシチ，周波数ダイバーシチ等が有り、基本的な合成受信方式としては、各ブランチの受信入力レベルを比較する比較回路を備えた選択合成方式や位相検出回路と位相回路を用いてフェージング波の位相を合わせて合成する等利得合成方式や比較回路と位相検出回路と位相回路を備えて雑音に近いフェージング波の寄与を小さくして受信合成する最大比合成方式が知られている。

その他、車両の位置検出装置として近年、一般の乗用車にミリ波帯を用いた安価で高性能なＦＭ−ＣＷ方式を用いた車載レーダが搭載されおり前方車両との相対距離と相対速度を計測し、前方車両と衝突した場合の被害を軽減する安全技術として用いられている。

その他、特許文献１のようにアンテナ制御装置のメモリに列車の現在位置情報に対する各アンテナの空間ダイバーシチ制御に関する相関係数アンテナ切替え情報を記憶しておき、回線モニタ（回線品質計測機）からアンテナ切替要求が上がった時、列車の現在位置情報に従ってそのメモリからアンテナ切替情報を読出しアンテナ切替スイッチの切替えを行う制御システムが知られている。

駅ホームドア柵開閉システムは列車への位置通知とデータ通信を行う事により、列車を駅ホームの定位置に停車させ列車への乗客の乗り降りを安全に行うシステムであるが、既設の線路に新たに本システムを導入する場合、図１１（ｂ）に示すように地上子３０１〜３０２の設置において信号線や電源線などのケーブル３０１ａやケーブル３０２ａをレール３０９の下を潜らせる敷設工事が必要になり莫大な工事費用が掛かる等の課題が有る。

このコスト的な課題を解決する手段として、地上システムおよび車上システムに無線送受信装置を設けて制御情報の授受を行うことで、駅ホームドア柵開閉システムを構築する方法が考えられるが、マイクロ波帯やミリ波帯の無線送受信装置を用いる場合、駅構造物等によるマルチパス・フェージングの発生が予想される。

マルチパス・フェージングに対処する方法として無線装置に選択合成方式や等利得合成方式や最大比合成方式を用いる事が考えられるが、各方式を行うために比較回路や位相検出回路や位相回路の実装が必要となり、回路規模の増大，装置の大型化，高価格化等の課題が有る。

上述の特許文献１では、システムを構成するために位置検出装置，タイマ，距離計算器，相関係数計算器，回線モニタ等、回路を実装する必要が有り、移動局の回路規模の増大，大型化，高価格化等の課題が有る。

また、距離計算器で距離基準点を列車が通過する事で得るパルスと、その時の速度とタイマでの経過時間から列車位置を抽出する方式では、上り勾配や降雨等でレールが濡れた場合に起こる動輪の空転により距離計算に誤差が生じてアンテナ切替が誤作動する場合が考えられ、その誤動作を防ぐ為には空転による距離計算の補正を行う装置が別途必要となり、システム構成が必要以上に複雑化する。
特開平７−１６２３４９号公報

本発明の目的は、無線送受信装置の回路規模の増大，装置の大型化，高価格化を招くことなく、マルチパス・フェージング等のノイズの影響を排除して安定した無線回線品質の列車無線通信システムを構成することにある。

本発明の他の目的は、列車の運行管理システムを安価に構築することが可能な列車無線通信システムを提供することにある。

本発明の第１の観点は、地上側に設置された地上局と、列車側に搭載された移動局との間で無線通信を行う列車無線通信システムであって、
前記地上局は、前記移動局との間の通信周波数を任意の周波数に切替え可能な無線通信装置と、列車との相対距離を計測する測距手段と、前記通信周波数毎の前記相対距離における通信状況を記憶するメモリ装置と、前記メモリ装置の記憶内容と前記測距手段にて実測された前記相対距離に基づいて前記移動局との間における前記通信周波数を切り替える制御手段と、を含む列車無線通信システムを提供する。

本発明の第２の観点は、地上側に設置され、列車側に搭載された移動局との間で無線通信を行う列車無線通信システムを構成する地上局であって、
前記移動局との間の通信周波数を任意の周波数に切替え可能な無線通信装置と、列車との相対距離を計測する測距手段と、前記通信周波数毎の前記相対距離における通信状況を記憶するメモリ装置と、前記メモリ装置の記憶内容と前記測距手段にて実測された前記相対距離に基づいて前記移動局との間における前記通信周波数を切り替える制御手段と、を含む地上局を提供する。

本発明によれば、無線送受信装置の回路規模の増大，装置の大型化，高価格化を招くことなく、マルチパス・フェージング等のノイズの影響を排除して安定した無線回線品質の列車無線通信システムを構成することができる。

また、列車の運行管理システムを安価に構築することが可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態である列車無線通信システムの構成の一例を示す概念図であり、図２は、本実施の形態の列車無線通信システムを構成する地上システムに備えられるメモリ装置に格納される情報の一例を示す説明図である。

この図１の実施の形態では、無線方式にアクティブ方式を用いた場合について述べる。
本実施の形態の列車無線通信システムは、駅舎等の地上側に設置された地上システム１０と、列車２０上に設置された車上システム３０を含んでいる。

地上システム１０は、制御装置１１と、メモリ装置１７と、例えばレーダ装置１２とレーダアンテナ１２ａからなる測距手段と、送信部１３ｃ，変調部１３ａ，ＶＣＯ（Voltage Control Oscillator）１３ｂからなる無線送信装置１３と、受信部１４ａ，復調部１４ｃ，ＶＣＯ１４ｂからなる無線受信装置１４と、サーキュレータ１５と、無線送信装置１３および無線受信装置１４に共通な通信アンテナ１６を備えている。

無線送信装置１３の変調部１３ａにはＦＳＫ（Frequency Shift Keying），ＰＳＫ（Phase Shift Keying）等の変調方式を用いて、送信部１３ｃにはＶＣＯ１３ｂからＲＦ(Radio Frequency)帯の局部発振周波数を受け変調信号をＲＦ帯に周波数変換した後、ＢＰＦ(Band Pass Filter)で不要波を除去する構成等が用いられる。

無線受信装置１４の復調部１４ｃにはＦＳＫ，ＰＳＫ等の復調方式を用いて、受信部１４ａにはＢＰＦで不要波を除去した後、ＶＣＯ１４ｂからＲＦ帯の局部発振周波数を受けＲＦ帯の受信波を周波数変換する構成等が用いられる。

また、無線送信装置１３と無線受信装置１４のＶＣＯ１３ｂ，ＶＣＯ１４ｂは制御装置１１からのコントロールにより希望の周波数に設定可能である。
図２に例示されるように、地上局（地上システム１０）のメモリ装置１７には、各列車（列車番号１７ｃ）に対するレーダ装置１２との相対距離１７ａと、使用周波数ＣＨ１７ｂの情報が、送信周波数１７ｄ、受信周波数１７ｅ毎に格納されている。

各列車２０に対するレーダ装置１２との相対距離１７ａと使用する送信周波数１７ｄの情報は予め、各送信周波数ＣＨ毎に相対距離１７ａに対するデータパケット受信状況または受信レベルが計測されており、その計測結果を持ってメモリ装置１７に格納する情報が入力されている。

制御装置１１はレーダ装置１２から入力される列車２０の相対距離１７ａと相対速度の測距結果からその後に行うデータパケット送受信時の車上システム３０との相対距離を算出する。

その後、制御装置１１は算出した相対距離とメモリ装置１７に格納されている使用周波数ＣＨの情報に基づいて、地上システム１０の送受信周波数ＣＨを制御すると供にマルチパス・フェージング回避周波数情報（受信周波数値（１７ｄ）と送信周波数値（１７ｅ））を含んだデータパケットを生成し送信動作を行う。

なお、マルチパス・フェージング回避周波数情報の中には予告時間情報を含めても良い。
車上システム３０は、制御装置３１と、無線送信装置３２と、無線受信装置３３と、サーキュレータ３４と、無線送信装置３２および無線受信装置３３に共通の通信アンテナ３５を備えている。

無線送信装置３２と無線受信装置３３は地上システム１０と同じ構成の装置を用いる。すなわち、無線送信装置３２は、変調部３２ａ、ＶＣＯ３２ｂ、送信部３２ｃを備えている。無線受信装置３３は、受信部３３ａ、ＶＣＯ３３ｂ、復調部３３ｃを備えている。

制御装置３１は受信したデータパケットを分析し、マルチパス・フェージング回避周波数情報の内容に従って無線送信装置３２のＶＣＯ３２ｂと無線受信装置３３のＶＣＯ３３ｂを制御する。

なお、マルチパス・フェージング回避周波数情報の中に予告時間情報が含まれている場合は、予告時間経過を待って、ＶＣＯ３２ｂ、ＶＣＯ３３ｂの切替え制御を行う。
上記の本実施の形態のシステム構成によれば、無線送受信装置の回路規模の増大，装置の大型化，高価格化となる事無く、予告切替え方式によりマルチパス・フェージングを回避する列車無線通信システムを構成できる。

また、レーダ装置１２にメカスキャンや電子スキャン等の方法によりレーダビームを２次元または３次元のビームスキャンが可能な装置を用いた場合、地上局（地上システム１０）のメモリ装置１７内に２次元または３次元の移動局（車上システム３０）の位置に対して通信可能な無線周波数ＣＨを予め記憶させることにより、移動局（車上システム３０）の移動が２次元または３次元となった場合でもマルチパス・フェージングを回避するシステムを構成できる。

図３は本実施の形態の列車無線通信システムの変形例を示す概念図である。この図３の変形例では、無線方式にパッシブ方式と送受信アンテナ分離方式を用いた場合について述べる。

地上システム１０は、制御装置１１と、メモリ装置１７と、レーダ装置１２と、レーダアンテナ１２ａと、送信部１３ｃ，変調部１３ａ，ＶＣＯ１３ｂからなる無線送信装置１３と、受信部１４ａ，復調部１４ｃからなる無線受信装置１４と、送信アンテナ１６ａと、受信アンテナ１６ｂを備えている。

無線送信装置１３は、例えば変調部１３ａにＦＳＫ変調を用いて、送信部１３ｃにＲＦ帯のＡＭＰを用いてＶＣＯ１３ｂからのＲＦ信号をＯＮ／ＯＦＦ制御する事により、ＦＳＫ／ＡＭ（Frequency Shift Keying／Amplitude Modulation）を行う構成等が用いられる。また、制御装置１１からのコントロールによりＶＣＯ１３ｂを制御して希望の送信周波数に設定可能である。

無線受信装置１４は、無線送信装置１３のＶＣＯ１３ｂから局部発振周波数信号１３ｄの供給を受けホモダイン検波を行う。
車上システム３０は、制御装置３１と、無線送信装置３２と、無線受信装置３３と、送信アンテナ３５ｂと、受信アンテナ３５ａを備えている。

無線受信装置３３は、例えば、受信部３３ａに包絡線検波回路、復調部３３ｃにＦＳＫ復調を使用する構成等が用いられている。
無線送信装置３２は地上システム１０から無線搬送波４０ａの供給を受けデータパケットの送信を行うため、図１の構成でのメモリ装置１７におけるマルチパス・フェージング回避のための受信周波数１７ｅの周波数情報は不要となる。

なお、図３の構成例では地上システム１０から車上システム３０への直接波４０のルートと反射波４１のルート、車上システム３０から地上システム１０への直接波４０のルートと反射波４１のルートが異なるため、各相対距離において両無線伝搬がマルチパス・フェージングの影響を受けない送信周波数１７ｄを選定する必要が有る。

上記の図３に例示されるシステム構成によれば、図１の構成の場合より更に無線送受信装置の回路規模の増大，高価格化を抑えて、予告切替え方式によりマルチパス・フェージングを回避する列車無線通信システムを構成できる。

また、レーダ装置１２の機能と、無線送信装置１３および無線受信装置１４の通信機能を一体化させたシステム装置を用いる事により、更に地上局（地上システム１０）を安価に構成する事が可能となる。

また、レーダ装置１２からのレーダ波を受ける列車２０の車上システム３０に、当該レーダ波を増幅して返すことで、列車２０までの距離や識別をより高度に行うことを可能にする、いわゆるアクティブターゲット機能を設けてもよい。

なお、多数の列車番号１７ｃ(列車ＩＤ)をメモリ装置１７に記憶させる場合、移動局（車上システム３０）の列車２０における設置地上高を示す移動局設置地上高情報と、列車２０の中心からの車上システム３０の横方向のオフセット距離を示す横方向オフセット距離情報を、移動局（車上システム３０）からの送信パケットに含め、地上局（地上システム１０）側の制御装置１１では移動局設置地上高情報と、列車中心からの横方向オフセット距離情報を分析し移動局（車上システム３０）の設置位置情報を抽出する。

地上局（地上システム１０）のメモリ装置１７には設置位置情報と相対距離における送信周波数情報を記憶させる事によりメモリ装置１７に必要な記憶容量を削減出来る。
その他、以下のように、相対距離ｄに対する無線周波数ＣＨと空間ダイバーシチの受信アンテナの切替えを併用しても良い。

図４は本実施の形態のさらに他の変形例である列車無線通信システムの構成例を示す概念図であり、相対距離ｄに対する無線周波数ＣＨと空間ダイバーシチの受信アンテナの切替えを用いた例である。

この図４の説明では、無線方式にパッシブ方式と送受信アンテナ分離方式を用いた場合について述べる。
地上システム１０の無線受信装置１４には複数の受信アンテナ１６ｃ、受信アンテナ１６ｄと、切り替えスイッチ１４ｄが備えられており、受信アンテナ１６ｃ、受信アンテナ１６ｄの受信部１４ａに対する接続を切り替えることで、空間ダイバーシチを行っている。

図５は、この図４の実施の形態において、地上局（地上システム１０）のメモリ装置１７に格納されている、各列車２０に対するレーダ装置１２との相対距離１７ａと、使用周波数ＣＨ１７ｂ，使用受信アンテナ１７ｆを設定した情報例である。

各列車２０に対するレーダ装置１２との相対距離ｄと使用送信周波数，使用受信アンテナ１７ｆの情報は予め、個々の使用周波数ＣＨ１７ｂと使用受信アンテナ１７ｆの全ての組合せに対して相対距離ｄに対するデータパケット受信状況または受信レベルが計測されており、その計測結果に基づいてメモリ装置１７に格納する情報が入力されている。

制御装置１１はレーダ装置１２から入力される列車２０の相対距離ｄと相対速度の測距結果から、その後に行うデータパケット送受信時の車上システム３０との相対距離を算出する。

その後、制御装置１１は算出した相対距離ｄと、メモリ装置１７に格納されている使用周波数ＣＨ１７ｂと、使用受信アンテナ１７ｆの情報に基づいて、地上システム１０の送信周波数ＣＨと、使用する受信アンテナ１６ｃまたは１６ｄの選択を制御する。

その他の地上システム１０および車上システム３０の基本構成は上述の図３の構成例と同じである。
上記のシステム構成によれば、図１の構成例よりも、更に無線送受信装置の回路規模の増大，高価格化を抑えて、予告切替え方式によりマルチパス・フェージングを回避する列車無線通信システムを構成できる。

また、レーダ装置１２の測距結果を用いて、使用する受信アンテナを、受信アンテナ１６ｃまたは１６ｄに切り替える空間ダイバーシチの制御を行う事により、マルチパス・フェージングを回避する手段が増える。

図６にて、本実施の形態の列車無線通信システムを駅ホームドア柵開閉システムに適用した場合の構成例を説明する。この場合、一例として、地上局と移動局には上述の図３に例示した列車無線通信システムを用いる。

駅６０には、ホーム６１が設けられ、このホーム６１に沿って、列車２０が走行するレール６２が敷設されている。ホーム６１のレール６２に沿った端縁部には、安全柵５４が設けられている。この安全柵５４には、ホーム６１に停車する列車２０の図示しない複数の乗降口に対応した位置に、複数の駅ホームドア５３が設けられている。個々の駅ホームドア５３は、駆動モータ５２にて駆動されることによって開閉される構成となっている。

この駆動モータ５２は、駅管理システム５０を構成する可動式駅ホームドア柵制御装置５１に接続されており、この可動式駅ホームドア柵制御装置５１にて個々の駅ホームドア５３の開閉動作が制御されている。

可動式駅ホームドア柵制御装置５１には、上述の図３に例示した地上システム１０（地上局）が接続されている。
レール６２を走行する列車２０には、列車２０の運行管理を行う運転台装置２１が設けられており、この運転台装置２１には、地上システム１０とともに列車無線通信システムを構成する車上システム３０が接続されている。

そして、可動式駅ホームドア柵制御装置５１は、列車無線通信システムを経由して列車２０の運転台装置２１とドア開閉信号の送受信を行いドア開の信号を受信した場合に駆動モータ５２を駆動させ、駅ホームドア５３を開く。

なお、列車無線通信システムは運用前に地上局（地上システム１０）のメモリ装置１７に、駅６０に接近する列車２０と地上システム１０との相対距離ｄと、各使用無線周波数ＣＨを予め格納する必要が有る。このため、図７（ａ）〜（ｄ）の各々に示す相対距離に対する各無線周波数ＣＨのパケット受信測定を行い、図８（ａ）および（ｂ）のようにして、各相対距離ｄにおけるマルチパス・フェージング等のノイズを生じない無線周波数ＣＨの選定結果を抽出し、メモリ装置１７に格納する。

すなわち、図７（ａ）〜（ｄ）では、複数の無線周波数（たとえば、ＣＨ１〜ＣＨ４）の各々について、駅６０に接近する列車２０の車上システム３０と、地上システム１０との間における無線通信のパケット受信状態（受信電力）を実測し、たとえばマルチパス・フェージング等に起因して受信電力が所定の閾値よりも低くなる距離範囲を“受信断”（すなわち使用不可範囲）（図７のパケット受信状態のハッチング部分）と判定する。

そして、図８（ａ）のように、複数の周波数ＣＨ１〜ＣＨ４の各々のパケット受信状態（受信電力）の実測結果のデータを相対距離軸を揃えて配列し、図８（ｂ）のように、これらのデータを相対距離軸を横断する方向に見て、ハッチングの“受信断”の距離範囲を避けてＣＨ１〜ＣＨ４が切り替わるように、メモリ装置１７に、相対距離１７ａに対応した使用周波数ＣＨ１７ｂを設定する。

列車無線通信システムを実際に運用する時には、地上局のレーダ装置１２の列車２０に対する相対距離ｄの測距結果を用いて、メモリ装置１７に格納した相対距離１７ａに対する使用周波数ＣＨ１７ｂの読出しを行い、各無線周波数ＣＨの切替えを行う。

また、図４の構成の地上システム１０の場合には、受信アンテナ１６ｃ、受信アンテナ１６ｄの各々について受信電力を実測して、図５のように、使用受信アンテナ１７ｆの情報も含めてメモリ装置１７に設定し、“受信断”にならない受信アンテナに切り替える制御を行う。

実運用時の地上システム１０の動作フローチャートを図９に、車上システムの動作フローチャートを図１０に示す。
すなわち、地上システム１０では、駅６０に接近する列車２０の車上システム３０（車上局）に向けて呼び出しパケットを送信するとともに（ステップ２０１）、レーダ装置１２による列車２０に対する測距を実施し（ステップ２０２）、車上システム３０からの応答パケットを受信して列車２０のＩＤを抽出できたか判別し（ステップ２０３）、抽出に成功した場合には、さらにレーダ装置１２にて列車２０に対する相対距離ｄや相対速度を検出できたか判別し（ステップ２０４）、検出に成功した場合には、相対距離ｄと相対速度からＴ秒後の相対距離Ｌを算出する（ステップ２０５）。

そして、当該列車２０のＩＤと相対距離Ｌの値に該当する使用周波数ＣＨ１７ｂをメモリ装置１７から読み出し、地上システム１０と車上システム３０との間の無線通信で使用する周波数（ＣＨ）の切り替えを行い（ステップ２０６）、当該ＬとＩＤをリセットする（ステップ２０７）。

そして、可動式駅ホームドア柵制御装置５１からの情報を列車２０の車上システム３０に情報パケットとして送信し（ステップ２０８）、車上システム３０からの応答の情報パケットを受信し、列車２０のＩＤを抽出できたか判別し（ステップ２０９）、抽出に成功した場合は、受信した情報（たとえば列車の種別や運行ダイヤグラム、行き先などの情報）を可動式駅ホームドア柵制御装置５１に送信する（ステップ２１０）。この情報に基づいて、たとえば、可動式駅ホームドア柵制御装置５１は、列車２０の乗降口に対応した駅ホームドア５３の開閉の準備、ホーム６１上の電光掲示板における列車２０の到着予告等の表示、アナウンス、ホーム６１の画像の列車２０の運転台装置２１への送信、等の制御を行う。

上述のステップ２０３で列車２０のＩＤの抽出に失敗した場合は、可動式駅ホームドア柵制御装置５１に車上システム３０の検出に失敗したことを通知するとともに（ステップ２１２）、使用する無線周波数（ＣＨ）をサイクリックに切り替えてステップ２０１以降の処理を再試行する（ステップ２１３）。

また、上述のステップ２０４で列車２０に対する相対距離ｄと相対速度の検出に失敗した場合は、可動式駅ホームドア柵制御装置５１に測距失敗を通知し（ステップ２１１）、ステップ２０１以降の処理を再試行する。

一方、図１０のフローチャートに示されるように、車上システム３０では、地上システム１０からの呼び出しパケットの受信の有無を判定し（ステップ２２１）、受信した場合には地上システム１０に、自局（列車２０）のＩＤを含む応答パケットを送信する（ステップ２２２）。

ステップ２２１で地上システム１０からの呼び出しパケットの受信でない場合は、地上システム１０からの情報パケットの受信を判別し（ステップ２２３）、情報パケットを受信した場合は、地上システム１０から受信した情報を運転台装置２１に送信し（ステップ２２４）、運転台装置２１からの情報を、地上システム１０に向けて、自局のＩＤを含む情報として送信する（ステップ２２５）。

ステップ２２３で、地上システム１０からの情報パケットの受信がない場合には、ステップ２２１以降を再試行する。
以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、地上に固定した地上局（地上システム１０）と、レール６２等の軌道上を走行する列車２０に固定した移動局（車上システム３０）の間で行う無線通信において、地上局に設置したレーダ装置１２による列車２０との距離や相対速度等の測定結果と、予めメモリ装置１７に設定された当該距離と通信状況との関係を示す情報に基づいて、移動局の位置に対して駅６０の構造物等で発生するマルチパス・フェージングの発生とその継続時間を予測して、無線通信の周波数ＣＨを切り替える事により、マルチパス・フェージングの影響を極力回避して、安定した無線回線品質にて、駅６０と列車２０との間における列車無線通信システムを構成することが可能となる。

これにより、たとえば、可動式駅ホームドア柵制御装置５１を含む駅管理システム５０を既設の駅６０に新たに導入する場合、本実施の形態のように、マルチパス・フェージングの影響を受けない列車無線通信システムにて駅管理システム５０と列車２０との間における各種情報の授受を行うことで、線路上に新たに地上子やケーブル等を設置する等の煩雑で長期間を要する高コストの工事が全く不要となり、低コストにて、短期間に駅管理システム５０を実現することが可能となる。

また、本実施の形態では、地上システム１０に設けられたレーダ装置１２による距離や相対速度の測定結果に基づいてマルチパス・フェージングの発生を予想し周波数ＣＨや空間ダイバーシチの受信アンテナの切替えを行うので、列車２０に搭載された車上システム３０の無線送受信装置におけるマルチパス・フェージングを回路的に回避するための回路規模の増大，装置の大型化，高価格化を招くことなく、安定した無線回線品質の列車無線通信システムを構成できる効果が有る。

また、地上システム１０の側だけで無線周波数ＣＨの制御等を全て行う事により、移動局（車上システム３０）は最小限の無線送受信装置と送受信アンテナだけの構成とする事が可能となり、極力安価で人が携帯可能な小型の移動局とする事が出来る効果が有る。

また、本実施の形態の図４の構成例のように、メモリ装置１７に設定された情報にて使用する周波数を切り替える周波数走査方式と、受信アンテナ１６ｃおよび受信アンテナ１６ｄを切り替えることによってアンテナ指向性を制御する事により、マルチパス・フェージングの発生を回避することに加えて、無線周波数ＣＨの切替えにより地上局と移動局のアンテナ指向特性を変化させ、相対距離に対する通信機会の調整を行える効果が有る。

なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
（付記１）
地上側に設置された地上局と、列車側に搭載された移動局との間で無線通信を行う列車無線通信システムであって、
前記地上局は、前記移動局との間の通信周波数を任意の周波数に切替え可能な無線通信装置と、列車との相対距離を計測する測距手段と、前記通信周波数毎の前記相対距離における通信状況を記憶するメモリ装置と、前記メモリ装置の記憶内容と前記測距手段にて実測された前記相対距離に基づいて前記移動局との間における前記通信周波数を切り替える制御手段と、を含むことを特徴とする列車無線通信システム。

（付記２）
付記１記載の列車無線通信システムにおいて、前記メモリ装置には、前記通信周波数としての送信周波数および受信周波数が格納され、前記制御手段は、前記相対距離に応じて前記マルチパス・フェージングの発生しない前記送信周波数および／または受信周波数を選択して前記無線通信を行うことを特徴とする列車無線通信システム。

（付記３）
付記１記載の列車無線通信システムにおいて、前記移動局は、当該移動局のアンテナの前記列車における設置位置を示す設置位置情報を、当該移動局の前記識別情報とともに前記地上局に伝達する機能を備え、
前記メモリ装置には、前記移動局の識別情報と、前記通信周波数としての送信周波数および受信周波数と、前記設置位置情報が格納され、
前記制御手段は、前記識別情報に対応した前記設置位置情報および前記相対距離に応じて、前記マルチパス・フェージングの発生しない前記送信周波数および／または受信周波数を選択して前記無線通信を行うことを特徴とする列車無線通信システム。

（付記４）
付記１記載の列車無線通信システムにおいて、前記測距手段は、レーダ装置からなることを特徴とする列車無線通信システム。

（付記５）
付記１記載の列車無線通信システムにおいて、前記測距手段は、レーダ装置からなり、前記レーダ装置と前記無線通信装置が一体に構成されていることを特徴とする列車無線通信システム。

（付記６）
地上側に設置され、列車側に搭載された移動局との間で無線通信を行う列車無線通信システムを構成する地上局であって、
前記移動局との間の通信周波数を任意の周波数に切替え可能な無線通信装置と、前記列車との相対距離を計測する測距手段と、前記通信周波数毎の前記相対距離における通信状況を記憶するメモリ装置と、前記メモリ装置の記憶内容と前記測距手段にて実測された前記相対距離に基づいて前記移動局との間における前記通信周波数を切り替える制御手段と、を含むことを特徴とする地上局。

（付記７）
付記６記載の地上局において、前記メモリ装置には、前記通信周波数としての送信周波数および受信周波数が格納され、前記制御手段は、前記相対距離に応じて前記マルチパス・フェージングの発生しない前記送信周波数および／または受信周波数を選択して前記無線通信を行うことを特徴とする地上局。

（付記８）
付記６記載の地上局において、前記移動局は、当該移動局のアンテナの前記列車における設置位置を示す設置位置情報を、当該移動局の前記識別情報とともに前記地上局に伝達する機能を備え、
前記メモリ装置には、前記移動局の識別情報と、前記通信周波数としての送信周波数および受信周波数と、前記設置位置情報が格納され、
前記制御手段は、前記識別情報に対応した前記設置位置情報および前記相対距離に応じて、前記マルチパス・フェージングの発生しない前記送信周波数および／または受信周波数を選択して前記無線通信を行うことを特徴とする地上局。

（付記９）
付記６記載の地上局において、前記測距手段は、レーダ装置からなることを特徴とする地上局。

（付記１０）
付記６記載の地上局において、前記測距手段は、レーダ装置からなり、前記レーダ装置と前記無線通信装置が一体に構成されていることを特徴とする地上局。

（付記１１）
付記６から付記１０のいずれか１項に記載の地上局において、前記地上局は駅に設置され、前記列車無線通信システムにて前記列車との間で授受される情報を用いて、前記列車の到着、発車、通過における前記駅の管理を行うことを特徴とする地上局。

本発明の一実施の形態である列車無線通信システムの構成の一例を示す概念図である。 本発明の一実施の形態である列車無線通信システムを構成する地上システムに備えられるメモリ装置に格納される情報の一例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態である列車無線通信システムの変形例を示す概念図である。 本発明の一実施の形態であるさらに他の変形例である列車無線通信システムの構成例を示す概念図である。 本発明の一実施の形態である列車無線通信システムを構成する地上システムに備えられるメモリ装置に格納される情報の一例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態である列車無線通信システムを駅ホームドア柵開閉システムに適用した場合の構成例を示す概念図である。 （ａ）〜（ｄ）は、各無線周波数における受信状態の測定例を示す線図である。 （ａ）および（ｂ）は、図７の測定結果から各距離における使用周波数を決定してメモリ装置に設定する方法の一例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態である列車無線通信システムを構成する地上システムの動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態である列車無線通信システムを構成する車上システムの動作の一例を示すフローチャートである。 の（ａ）および（ｂ）は本発明の参考技術である駅ホームドア柵開閉システムを示す略側面図および略平面図である。

符号の説明

１０ 地上システム
１１ 制御装置
１２ レーダ装置
１２ａ レーダアンテナ
１３ 無線送信装置
１３ａ 変調部
１３ｂ ＶＣＯ
１３ｃ 送信部
１３ｄ 局部発振周波数信号
１４ 無線受信装置
１４ａ 受信部
１４ｂ ＶＣＯ
１４ｃ 復調部
１４ｄ 切り替えスイッチ
１５ サーキュレータ
１６ 通信アンテナ
１６ａ 送信アンテナ
１６ｂ 受信アンテナ
１６ｃ 受信アンテナ
１６ｄ 受信アンテナ
１７ メモリ装置
１７ａ 相対距離
１７ｂ 使用周波数ＣＨ
１７ｃ 列車番号
１７ｄ 送信周波数
１７ｅ 受信周波数
１７ｆ 使用受信アンテナ
２０ 列車
２１ 運転台装置
３０ 車上システム
３１ 制御装置
３２ 無線送信装置
３２ａ 変調部
３２ｂ ＶＣＯ
３２ｃ 送信部
３３ 無線受信装置
３３ａ 受信部
３３ｂ ＶＣＯ
３３ｃ 復調部
３４ サーキュレータ
３５ 通信アンテナ
３５ａ 受信アンテナ
３５ｂ 送信アンテナ
４０ 直接波
４０ａ 無線搬送波
４１ 反射波
５０ 駅管理システム
５１ 可動式駅ホームドア柵制御装置
５２ 駆動モータ
５３ 駅ホームドア
５４ 安全柵
６０ 駅
６１ ホーム
６２ レール
３０１〜３０２ 地上子
３０１ａ〜３０２ａ ケーブル
３０３ 情報伝送装置
３０４ 可動式駅ホーム柵制御装置
３０５ 列車
３０６ 車上子
３０７ 情報伝送装置
３０８ 運転台装置
３０９ レール

Claims (5)

1. 地上側に設置された地上局と、列車側に搭載された移動局との間で無線通信を行う列車無線通信システムであって、
   前記地上局は、前記移動局との間の通信周波数を任意の周波数に切替え可能な無線通信装置と、列車との相対距離と相対速度とを計測する測距手段と、前記通信周波数毎の前記地上局と列車との前記相対距離における使用周波数が格納されているメモリ装置と、
   前記列車との相対距離と相対速度とから、マルチパス・フェージング回避周波数情報と送信周波数値を含んだデータパケット送受信時の相対距離を算出し、該算出した相対距離と前記メモリ装置に格納されている使用周波数に基づいて前記移動局との間における前記通信周波数を切り替える制御手段と、を含むことを特徴とする列車無線通信システム。
2. 請求項１記載の列車無線通信システムにおいて、前記メモリ装置には、前記通信周波数としての送信周波数および受信周波数が格納され、前記制御手段は、前記相対距離に応じて前記マルチパス・フェージングの発生しない前記送信周波数および／または受信周波数を選択して前記無線通信を行うことを特徴とする列車無線通信システム。
3. 請求項１記載の列車無線通信システムにおいて、前記移動局は、当該移動局のアンテナの前記列車における設置位置を示す設置位置情報を、当該移動局の前記識別情報とともに前記地上局に伝達する機能を備え、
   前記メモリ装置には、前記移動局の識別情報と、前記通信周波数としての送信周波数および受信周波数と、前記設置位置情報が格納され、
   前記制御手段は、前記識別情報に対応した前記設置位置情報および前記相対距離に応じて、前記マルチパス・フェージングの発生しない前記送信周波数および／または受信周波数を選択して前記無線通信を行うことを特徴とする列車無線通信システム。
4. 地上側に設置され、列車側に搭載された移動局との間で無線通信を行う列車無線通信システムを構成する地上局であって、
   前記移動局との間の通信周波数を任意の周波数に切替え可能な無線通信装置と、前記列車との相対距離と相対速度とを計測する測距手段と、前記通信周波数毎の前記地上局と列車との前記相対距離における使用周波数が格納されているメモリ装置と、
   前記列車との相対距離と相対速度とから、マルチパス・フェージング回避周波数情報と送信周波数値を含んだデータパケット送受信時の相対距離を算出し、該算出した相対距離と前記メモリ装置に格納されている使用周波数に基づいて前記移動局との間における前記通信周波数を切り替える制御手段と、を含むことを特徴とする地上局。
5. 請求項４記載の地上局において、前記メモリ装置には、前記通信周波数としての送信周波数および受信周波数が格納され、前記制御手段は、前記相対距離に応じて前記マルチパス・フェージングの発生しない前記送信周波数および／または受信周波数を選択して前記無線通信を行うことを特徴とする地上局。