JP4319787B2 - 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、地上装置から軌道に伝送される列車制御情報を列車上の車上装置で受信して列車の走行状態を制御する自動列車制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動列車制御装置では、一定長のデジタル符号をデータフレーム化した列車の制御情報を含む列車制御信号を地上装置から列車に伝送し、その列車制御信号（レールに流れている信号を列車側の車上子で連続して受信する方法、または地上子を含め特定地点での信号を列車側の車上子で受信する方式等を含む）により車上装置で常用ブレーキ指令や非常ブレーキ指令を出力して、列車の走行速度を制限速度以下に抑えたり、列車を緊急に停止させている。
【０００３】
図５は、従来の自動列車制御装置の構成例である。この図５に示す自動列車制御装置では、自動列車制御地上装置１（以下、地上装置１）の設置された軌道区間２Ｔに列車４が進入すると、地上装置１の送信器１ａから列車制御信号が送信されてレール３に流れ、列車４側の自動列車制御車上装置５（以下、車上装置５）に接続された受信アンテナ５ａが電磁誘導結合で列車制御信号を受信し、車上装置５が受信した列車制御信号に従って常用ブレーキや非常ブレーキ指令を出力して列車４の走行状態を制御している。
【０００４】
従来の自動列車制御装置によって地上装置１の送信器１ａから車上装置５に送信される通常の列車制御信号に含まれる列車制御情報のフレーム構成を図６に示す。この図６において、その先頭部に設定された「データ開始フラグ」はデータフレームの開始を示す９ビット長のデータであり、「データ」は伝送フレーム中に２７ビット割り当て、「中間フラグ」はデータ７ビット毎に挿入されるフラグであり、「ＣＲＣ（cyclic redundancy check）」は伝送されたデータフレームの誤りの有無をチェックするための７ビット長のデータである。
これらのデータをすべて合わせると、１フレームあたりのデータ長は４８ビットであり、時間は伝送速度×全ビット長となる。
【０００５】
通常の列車制御信号には「データ」部分に列車位置やＩＤなどをデータ内容として含んでおり、停止時にはこの「データ」の内容を停止データに置き換えて車上装置５で列車４の停止制御を行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の自動列車制御装置にあっては、車上装置５が地上装置１から送信される列車制御情報を解読するするためには、その情報フレームのすべてのフレームを正常に受信する必要があり、受信情報を解読するには、最大約２フレーム（２×４８ビット）分の受信時間に車上装置５の受信処理時間を加算した時間を必要とする。例えば、図７に示すように車上装置５の受信アンテナ５ａが軌道区間１Ｔの制御信号ループに進入する際に、送信される１Ｔ情報１のフレーム先頭が欠如して受信したとすると、車上装置５は、地上装置１から次に送信される１Ｔ情報２を正常受信するまでの間、１Ｔ情報を解読することができず、１Ｔ情報解読に必要な時間遅れが発生する。
【０００７】
そのため、車上装置５で地上装置１から受信したフレーム情報を解読するまでに時間がかかり、制御遅れが発生するという問題点があった。そして、制御遅れが大きいと、列車の空走距離が長くなり、走行速度を低く制限したり、安全制動距離を長くする等の制御遅れを見込んだシステム設計が必要となる問題点があった。
【０００８】
本発明の課題は、通常の列車制御信号ではありえないデータ列構成で、かつデータ誤りを検出して応答性を向上させるデータ列により緊急停止信号を構成することで、車上装置の制御時間を短縮して緊急時の列車のブレーキ時間を短縮する自動列車制御装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、
列車制御情報を生成して軌道に伝送する地上装置と、該地上装置から軌道に伝送された列車制御情報を受信して当該列車制御情報に従って列車の走行状態を制御する車上装置と、から構成された自動列車制御装置において、
前記地上装置は、前記列車制御情報の種別に応じて、所定のビット長とコードとを用いて、フレーム構成された列車制御情報を生成するフレーム構成設定手段と、
緊急に列車を停止させる必要が生じた時に、前記フレーム構成された列車制御情報にはありえないデータ列構成であり、前記列車制御情報よりも短いビット長にて「１」「０」を繰り返して符合化した１４ビットのデータ列で構成された緊急停止情報を生成するデータ列構成設定手段と、を備え、
前記地上装置は、通常、前記フレーム構成された列車制御情報を前記軌道に伝送し、緊急に列車を停止させる必要が生じた場合は、前記緊急停止情報を一定時間連続して前記軌道に伝送し、前記緊急停止情報を一定時間連続して伝送した後に列車を緊急停止させたい状態が回避された場合は、前記フレーム構成された列車制御情報を前記軌道に伝送し、
前記車上装置は、前記軌道に伝送された前記列車制御情報を受信し、当該受信された列車制御情報がフレーム構成かデータ列構成かによって、前記フレーム構成された列車制御情報か前記緊急停止情報かを判断し、前記緊急停止情報であると判断した場合は、前記緊急停止情報に基づいて列車の減速制御を行い、列車を緊急停止させたい状態が回避された場合は、前記フレーム構成された列車制御情報を受信して当該フレーム構成された列車制御情報に基づいて、列車の運行状態を自動制御することを特徴としている。
【００１０】
この請求項１記載の発明によれば、列車制御情報を生成して軌道に伝送する地上装置と、該地上装置から軌道に伝送された列車制御情報を受信して当該列車制御情報に従って列車の走行状態を制御する車上装置と、から構成された自動列車制御装置において、前記地上装置は、前記列車制御情報の種別に応じて、所定のビット長とコードとを用いて、フレーム構成された列車制御情報を生成するフレーム構成設定手段と、緊急に列車を停止させる必要が生じた時に、前記フレーム構成された列車制御情報にはありえないデータ列構成であり、前記列車制御情報よりも短いビット長にて「１」「０」を繰り返して符合化した１４ビットのデータ列で構成された緊急停止情報を生成するデータ列構成設定手段と、を備え、前記地上装置は、通常、前記フレーム構成された列車制御情報を前記軌道に伝送し、緊急に列車を停止させる必要が生じた場合は、前記緊急停止情報を一定時間連続して前記軌道に伝送し、前記緊急停止情報を一定時間連続して伝送した後に列車を緊急停止させたい状態が回避された場合は、前記フレーム構成された列車制御情報を前記軌道に伝送し、前記車上装置は、前記軌道に伝送された前記列車制御情報を受信し、当該受信された列車制御情報がフレーム構成かデータ列構成かによって、前記フレーム構成された列車制御情報か前記緊急停止情報かを判断し、前記緊急停止情報であると判断した場合は、前記緊急停止情報に基づいて列車の減速制御を行い、列車を緊急停止させたい状態が回避された場合は、前記フレーム構成された列車制御情報を受信して当該フレーム構成された列車制御情報に基づいて、列車の運行状態を自動制御するため、緊急に列車を停止させる必要が生じた場合、通常用いられる所定のビット長とコードとは明らかに異なるビット長とコードとを用いて列車制御情報を生成することにより、通常の列車制御情報より短いビット長で列車制御情報を生成することができ、車上装置は列車制御情報を受信するまでの時間遅れを短縮できる。その結果、自動列車制御装置のシステム設計において、制御遅れの見込み時間を短縮でき、安全余裕距離を短くすることができる。
また、車上装置は、地上装置から軌道に伝送された緊急に列車を停止させる緊急停止情報が、フレーム構成された列車制御情報に変わると、フレーム構成された列車制御情報を素早く確実に受信することができ、安定輸送を確保することができる。
また、地上装置は、緊急停止情報を軌道に一定時間連続して伝送し続けるため、車上装置は、地上装置から軌道に伝送された緊急停止情報を途中から受信したとしても、次に伝送される緊急停止情報を受信することで、緊急停止情報を素早く確実に受信することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１〜図４は、本発明を適用した自動列車制御装置の一実施の形態を示す図である。
【００１６】
まず、構成を説明する。
図１は、本実施の形態における自動列車制御装置１０の全体システム構成を示す図である。この図１において、自動列車制御装置１０は、レール１４の軌道区間２Ｔに設置された自動列車制御地上装置１１（以下、地上装置１１）と、列車１５上に搭載された自動列車制御車上装置１６（以下、車上装置１６）と、から構成されている。
【００１７】
地上装置１１は、送信器１２を有し、送信器１２はレール１４に接続されている。通常、列車が軌道区間２Ｔに進入すると地上装置１１は、送信器１２により図６に示す４８ビットのコードでフレーム構成された列車制御信号をレール１４に伝送する。
また、地上装置１１は、列車１５を緊急停止させたい事態が発生した場合には、送信器１２から緊急停止信号を出力し、レール１４に伝送する。
【００１８】
ここで、送信器１２から出力される緊急停止信号は、通常の列車制御信号ではありえないデータ列構成によってなり、図２に示すように、「１」「０」の繰り返しで中間フラグ挿入間隔７ビットの２倍の１４ビットのデータ列から構成される。このデータ列は、データ誤りを検出して応答性を向上するのに十分なビット長であり、通常列車制御信号に対して約１／３の伝送時間になる。
【００１９】
また、送信器１２は、図３に示すようにこの緊急停止信号を一定時間連続して送信し、その後、緊急停止させたい状態が回避されると、通常の列車制御信号に復帰する。つまり、一定時間内には、列車１５に緊急停止の情報が送信され、列車１５はこの信号によって減速制御（ブレーキ）が作用し、自動列車制御車上装置１６（以下、車上装置１６）の制御理論で列車１５が停止するまでブレーキが保持される。そして、一定時間後に通常の列車制御信号に復帰することで、列車１５の安定輸送が確保される。
【００２０】
列車１５上の車上装置１６は、地上装置１１からレール１４に流される各種列車制御情報を、受信アンテナ１７によるレール１４との間の電磁誘導結合により受信し、その列車制御情報が、フレーム構成かデータ列構成かによって、通常の列車制御信号か緊急停止信号かを判断する。
通常の列車制御信号である場合は、その列車制御信号に設定された全フレームを正常受信したことを確認し、「データ」フレームに設定された列車制御情報を解読して列車１５の運転状態を自動制御する。
【００２１】
受信した列車制御情報が緊急停止信号である場合は、車上装置１６は、通常の列車制御信号にはありえないデータ列構成であることから、その列車制御信号が緊急停止信号であることを認識し、緊急停止信号に基づいて列車１５の減速制御を行う。そして、車上装置１６の制御理論に基づいて列車１５が停止するまでブレーキを保持する。
【００２２】
緊急停止信号が、一定時間連続して送信され、その後、通常の列車制御信号に復帰すると、車上装置１６は、通常の列車制御信号を受信し、受信した情報に基づいて列車１５の運転状態を自動制御する。
【００２３】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
図１の各軌道区間における車上装置１６の緊急停止信号の受信状態を図３を用いて説明する。
【００２４】
図３に示すように、列車１５が通常走行中に緊急停止させたい事態が発生した場合、地上装置１１は、「１」「０」を繰り返して符号化した緊急停止信号を生成し、その緊急停止信号を一定時間送信器１２によってレール１４に送信する。
【００２５】
列車１５上の車上装置１６は、地上装置１１から送信されレール１４に流される緊急停止信号を、受信アンテナ１７によるレール１４との間の電磁誘導結合により受信し、その緊急停止信号を１４ビット受信すると、受信した１４ビットのデータによって緊急停止信号を解読し列車１５のブレーキ制御を行う。
【００２６】
そして、送信器１２は一定時間緊急停止信号を送信した後、緊急停止しなければならない事態が回避された場合は、通常の列車制御信号を生成して送信し、列車１５の走行状態を通常の自動制御に戻す。
【００２７】
図４に示すように、列車１５が軌道区間２Ｔから１Ｔに進入する際に緊急停止させたい事態が発生した場合、緊急停止信号１の先頭が欠如したとすると、車上装置１６は、地上装置１１から次に送信される緊急停止信号２の正常データを正常受信するまでの間、緊急停止信号２の解読に必要な時間に遅れが発生する。
【００２８】
ここで、緊急停止信号は１４ビットのデータ列の繰り返しで構成されるため、緊急停止信号の先頭が欠如した場合でも遅れはわずかである。
つまり、通常の列車制御信号の伝送時間よりも早いことから、たとえ軌道区間にまたがって緊急停止信号が送信され、送信時にエラーが発生したとしても、通常の列車制御信号よりも早く緊急停止信号は車上装置１６に伝送される。
【００２９】
従って、地上装置１１から車上装置１６に伝送する列車制御信号が停止制御のように緊急を要する場合、通常ビット長の列車制御信号では車上装置１６における受信解読の遅れにより列車１５の空想距離が長くなり、走行速度を低く制限したり、安全余裕距離を長くする等の問題が発生していたが、緊急を要する列車の停止制御信号を、通常の列車制御信号ではありえないデータ列構成とし、１４ビット長の緊急停止信号として車上装置１６に伝送することにより、車上装置１６における受信解読の遅れ時間を短縮して車上装置１６のブレーキ時間を短縮できる。
【００３０】
このため、自動列車制御装置１０のシステム設計において、制御遅れの見込み時間を短縮でき、各列車の運行間隔の短縮が可能となる。
【００３１】
なお、上記実施の形態において、地上装置１１と車上装置１６との間で送受信される緊急停止信号について、その仕様については、特に限定するものではなく、その自動列車制御装置１０の制御上の仕様に従って任意に設定変更可能であることはもちろんである。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の自動列車制御装置によれば、緊急に列車を停止させる必要が生じた場合、通常用いられる所定のビット長とコードとは明らかに異なるビット長とコードとを用いて列車制御情報を生成することにより、通常の列車制御情報より短いビット長で列車制御情報を生成することができ、車上装置は列車制御情報を受信するまでの時間遅れを短縮できる。その結果、自動列車制御装置のシステム設計において、制御遅れの見込み時間を短縮でき、安全余裕距離を短くすることができる。
また、車上装置は、地上装置から軌道に伝送された緊急に列車を停止させる緊急停止情報が、フレーム構成された列車制御情報に変わると、フレーム構成された列車制御情報を素早く確実に受信することができ、安定輸送を確保することができる。
また、地上装置は、緊急停止情報を軌道に一定時間連続して伝送し続けるため、車上装置は、地上装置から軌道に伝送された緊急停止情報を途中から受信したとしても、次に伝送される緊急停止情報を受信することで、緊急停止情報を素早く確実に受信することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した実施の形態の自動列車制御装置１０の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の地上装置１１により設定される緊急停止信号のデータ列構成を示す図である。
【図３】図１の地上装置１１により出力される列車制御情報の送信状態を示す図である。
【図４】図１の車上装置１６により受信される緊急停止信号の受信状態を示す図である。
【図５】従来の自動列車制御装置の全体システム構成を示す図である。
【図６】図５の地上装置１により設定される通常の列車制御信号のフレーム構成を示す図である。
【図７】図５の車上装置５の列車制御情報の受信状態を示す図である。
【符号の説明】
１０ 自動列車制御装置
１１ 自動列車制御地上装置
１２ 送信器
１４ レール
１５ 列車
１６ 自動列車制御車上装置
１７ 受信アンテナ

Claims (1)

1. 列車制御情報を生成して軌道に伝送する地上装置と、該地上装置から軌道に伝送された列車制御情報を受信して当該列車制御情報に従って列車の走行状態を制御する車上装置と、から構成された自動列車制御装置において、
   前記地上装置は、前記列車制御情報の種別に応じて、所定のビット長とコードとを用いて、フレーム構成された列車制御情報を生成するフレーム構成設定手段と、
   緊急に列車を停止させる必要が生じた時に、前記フレーム構成された列車制御情報にはありえないデータ列構成であり、前記列車制御情報よりも短いビット長にて「１」「０」を繰り返して符合化した１４ビットのデータ列で構成された緊急停止情報を生成するデータ列構成設定手段と、を備え、
   前記地上装置は、通常、前記フレーム構成された列車制御情報を前記軌道に伝送し、緊急に列車を停止させる必要が生じた場合は、前記緊急停止情報を一定時間連続して前記軌道に伝送し、前記緊急停止情報を一定時間連続して伝送した後に列車を緊急停止させたい状態が回避された場合は、前記フレーム構成された列車制御情報を前記軌道に伝送し、
   前記車上装置は、前記軌道に伝送された前記列車制御情報を受信し、当該受信された列車制御情報がフレーム構成かデータ列構成かによって、前記フレーム構成された列車制御情報か前記緊急停止情報かを判断し、前記緊急停止情報であると判断した場合は、前記緊急停止情報に基づいて列車の減速制御を行い、列車を緊急停止させたい状態が回避された場合は、前記フレーム構成された列車制御情報を受信して当該フレーム構成された列車制御情報に基づいて、列車の運行状態を自動制御することを特徴とする自動列車制御装置。

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