JP4488757B2 - 列車制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、列車位置を検知して列車の速度、進路、転てつ機、踏切等を制御する列車制御装置に関するものである。

従来の列車位置検知装置として、それぞれ地点情報を発信する複数のトランスポンダを軌道上の閉塞区間の境界ごとに設置すると共に、複数の閉塞区間に渡って誘導無線ループを敷設し、地点情報を受信すると共に列車識別信号を付加した列車検知信号を情報伝送手段を介して地上に送信する車上手段と、受信した列車検知信号に基づいて軌道上の列車存在位置を判定する列車位置検知手段を設けたものがある（例えば特許文献１）。

また、線路を挟んで一方側に設けられたインタロゲータ及び他方側に設けられたレスポンダと、インタロゲータに対向して列車に設けられたタグ群と、インタロゲータがレスポンダからの応答信号を受信しているときは列車なしを検知し、レスポンダからの応答信号に代えてタグからの応答信号を受信したとき所定の閉塞区間への列車の進入を検知し、タグからの応答信号に代えてレスポンダからの応答信号を受信したときは、上記閉塞区間からの進出を検知する検知手段を設けたものがある（例えば特許文献２）。

また、線路を挟んだ一方側に所定の間隔ごとにトランスポンダを設け、他方側にチェックタグを設けると共に、列車にタグを設けた列車制御装置において、トランスポンダに隣接する複数のトランスポンダとの間に互いに通信可能な通信手段をそれぞれ設け、各トランスポンダで得た列車検知情報を相互に授受できるようにしたものがある（例えば特許文献３）。
このようにして得られた列車位置情報に基づいて、列車の現在の検知区間からの進出制御や次の閉塞区間への進入制御、及び転てつ機、踏切の制御等の列車制御を行うことができる。また、従来の連動理論では、進路要求毎に転換する転てつ機を全て指定する必要があった。
特開平９−３０１１７６号公報 特開平１１−２５５１２５号公報 特開２０００−１６２９２号公報

本発明は、転てつ機制御の論理を単純化することを課題とする。

上記の課題を解決するために本発明による列車制御装置は、軌道に沿ってそれぞれ所定間隔で設置され、それぞれ位置情報を有する複数の地上子と、列車が前記地上子を通過したとき前記位置情報とその列車の識別情報を検知し、これらの情報を列車位置情報として送信する列車位置検知手段と、前記各地上子間を列車の検知区間として設定すると共に各検知区間内に列車の進行方向及び転てつ機の開通方向に応じて、前記検知区間に対する予約の有無・在線の有無・転てつ機の転換方向の属性を有する複数のサブルートを設定し、前記列車位置検知手段から受信した列車位置情報とこの列車の走行経路に基づいて列車が進入すべき検知区間及びサブルートを決定し、予約する列車管理手段とを設けたことを特徴としている。

本発明によれば、検知区間内にサブルートを設定し、検知区間及びサブルートを予約制としたことにより、転てつ機制御の論理を単純化することができる。

本発明は、各地上子間を列車の検知区間として設定すると共に、各検知区間内のｐ列車の進行方向及び転てつ機の開通方向に応じた複数のサブルートを設定し、列車位置情報とこの列車の走行経路に基づいて列車が次に進入すべき検知区間及びサブルートの１つを決定し予約するようにした。

以下、本発明の実施例を図面と共に説明する。
図１は本発明の第１の実施例による列車制御装置を示す構成図である。
図１において、軌道１００に沿う地上には複数のトランスポンダ地上子（以下、単に地上子と言う）１がそれぞれ所定間隔で設けられている。地上子１は１箇所に複数個（図示の例では２個）が、列車３の走行方向に沿って互いに近接して設置されている。各地上子１の間の区間を列車の検知区間１０１とする。また、軌道１００は分岐され、分岐点には転てつ機２が設置されている。さらに、図示を省略したが、踏切を有する検知区間１０１が存在するものとする。

本実施例では、地上子１には無電源地上子が用いられている。無電源地上子はコイルを有し、列車の通過によりコイルに発生する誘導電力によりROM等に予め記憶されている地上子IDが位置情報として読み出され発信されるように構成されている。

各軌道１００を走行する列車３の先頭及び後尾には運転台４があり、この運転台４には図２に示すような車上装置５が塔載されている。
図２において、車上装置５は、車上アンテナ５１、無線装置５２、車上論理部５３、既存車上装置５４及び車上受信機５５から構成されている。また、車上受信機５５と接続される車上子６が設けられ、この車上子６は図示のように車体の外部に突出し、地上子１に近接して両者の間で無線通信可能になされている。

図１において、地上側には地上管理制御装置７が設けられている。この地上管理制御装置７は、地上アンテナ７１、通信装置７２、地上装置７３、連動装置７４から構成されている。
図２は地上装置７３の構成を示すもので、地上アンテナ７１、通信装置７２、無線装置７５、地上論理部７６及びATS−Ｐデータ装置７７で構成されている。ATS−Pデータは、各列車についての検知区間ごとの列車の速度パターンを示すデータである。

次に、上記構成を有する列車制御装置による列車位置検知及び列車制御について説明する。
まず、本実施例の特徴であるサブルートの概念について図３を参照して説明する。
図３（a）は複数の分岐点を持つ軌道１００の構成を示す。各軌道１００上には複数の検知区間１０１が設定されている。各検知区間１０１の境界１０２は、地上子１が設置された箇所である。図示のような軌道１００の構成は、例えば駅構内や操車場に見られるものである。

一例として、図の○Aで囲んだ１つの分岐点を有する検知区間１０１を同図（b）に示す。
この検知区間１０１は、３箇所の境界１０２を介して３つの検知区間と隣接しており、列車は各境界１０２を超えてこの検知区間１０１に対して進入又は進出することになる。従って、この検知区間１０１内では、同図（ｃ）に示すように進行方向に応じた４通りの進路が存在する。本実施例では、この４通りの進路を、サブルート（１）（２）（３）（４）というものとする。検知区間１０１内を列車が進行するときは、１つのサブルートのみが予約されて使用される。尚、検知区間１０１内の分岐点は１つであるが、分岐点の無い検知区間１０１の場合はサブルートは上りと下りの２つとなる。
図４にサブルートが８つの場合の検知区間を示す。

サブルートは、後述するように検知区間１０１に対する予約の有無・在線の有無・転てつ機の転換方向・踏切の動作状態の４つの属性を有し、これらの属性について列車の追跡管理・速度制御・列車の分割併合・転てつ機、踏切の制御等が行われる。

次に、列車位置検知について説明する。
図１、図２において、地上子１が列車３の通過を検知すると、地上子１は地上子IDを位置情報として送信し、これをその列車３の車上子６が受信する。受信した位置情報は列車３の車上装置５で車上ＩＤを付加されて列車位置情報となり、車上アンテナ５１から地上管理装置７に送られる。地上管理制御装置７おける地上論理部７６は、当該列車の進路予約状況に基づいてATS−Pデータ装置７７から当該列車の速度を制御するATS−P情報を得て、車上装置５に返信する。車上装置５は受信したATS−P情報に基づいて列車の速度をパターン制御する。また、地上管理制御装置７は、列車位置情報に基づいて列車３を追跡管理する。

尚、上記ATS−P情報を返信する際に、連動装置７４で列車への進行指示及び速度指示を作成し合わせて返信し、これを運転台４の表示器に列車の進行指示、速度指示等を表示するようにしてもよい。このように表示することにより、駅構内や操車場等における地上の信号機が不要となる。
また、地上子１を１箇所に複数個（図１では２個）近接設置したことにより、それらの地上子IDを列車３が検知することにより、地上管理制御装置５側でその列車の進行方向を検知できると共に、車上子６が空振りして地上子IDを検知できなかった場合や、車上子６又は地上子１が故障した場合にも異常があったことを検知することができる。

また、地上装置７３は、列車３の次に進入すべき検知区間１０１を予約すると共に、さらに、その検知区間１０１における複数のサブルートのうちのどのサブルートを使用するかを予約する。検知区間１０１及びサブルートの予約は、予め登録された当該列車の走行経路を示す進路情報に基づいて行われる。１つのサブルートの予約がなされた検知区間１０１は、当該列車３が進入し退出するまでは次の予約は受け付けを禁止する。そして、当該列車３が予約した検知区間１０１を退出すると、その予約を解除すると共に次の予約を受け付け可能とする。このような予約をすることによって、１つの検知区間１０１及びサブルート内には必ず１つの列車しか在線しないようにして衝突を回避し、安全を確保するようにしている。

また、連動装置７４は、地上装置７３からの予約情報に基づいてサブルートが予約された検知区間１０１内の転てつ機２を予約されたサブルートに応じて転換制御すると共に、踏み切りの動作を制御する。この転てつ機２の転換状態及び踏切の動作状態も検知区間１０１に予約した列車３が進入し退出するまでは変更を禁止して安全を確保するようにしている。このようにして列車の進行に伴って複数の検知区間１０１が順次に選択されて予約され、さらにサブルートが予約されることにより列車３の進路が決定される。

転てつ機制御はサブルート予約により一意的に決定される。このため、従来の連動理論では各進路要求毎に転換する転てつ機を全て指定していたが、本実施例によれば、進路要求はそれを構成するサブルートの予約のみを制御すればよく、転てつ機制御は予約された各サブルートが一意的に決まる転換方向へ転換指示を行うことになる。

図５は分岐点を有する２つの検知区間１０１と分岐点のない２つの検知区間１０１とが組み合わされた列車の進路１０３の構成例を示す。この進路１０３は、上記４つの検知区間１０１及びそのサブルートの予約を完了することにより決定されたものである。

また図５において、点線で示す境界１０２aは検知区間の長さ調整用の境界であり、この境界１０２aには調整用の予備の地上子が設置されている。この予備の地上子を使用すると共に、境界１０２に設置された地上子１を無効とすることにより、新たな境界１０２aを設定することができ、検知区間１０１の長さを大きくすることができる。また、境界１０２に設置された地上子１を有効としたまま、予備の地上子を使用して新たな境界１０２aを設定することにより、検知区間１０１の長さを小さくすることができる。
対象列車の全長の大小に応じて上記のように１つの検知区間１０１を分割、又は複数の検知区間１０１を統合することで検知区間の長さを適切に変更することにより、列車の追跡管理・制御をよりきめ細かく行うことができる。

図６は地上装置７３による列車の追跡管理方法を示す。
同図（a）において、列車３がある検知区間１０１aに在線している状態（進入確定状態）から隣の検知区間（図ではブロック）１０１bに進入する場合、（b）のように列車３が境界に設置された地上子１を通過しつつあることが検知されたときは、後方の検知区間１０１aが進入確定であるか否かを確認する。進入確定であれば検知区間１０１bを仮進入とする。

次に、（ｃ）のように列車３の全体が検知区間１０１bに入ったことが検知されると、検知区間１０１bを進入確定とし、以前の検知区間１０１aを仮進出とする。そして検知区間１０１bが進入確定であるか否かを確認し、進入確定であれば検知区間１０１aを進出確定とする。

次に、複数の列車の分割・併合を検知する方法について図７を参照して説明する。
同図（a）のように２つの列車３a、3bの先頭と後尾の各運転台４の車上装置５にはそれぞれ車上IDが付されている。即ち、列車３aの先頭には車上IDA１、後尾には車上IDＡ２が付され、列車３bの先頭には車上IDB１、後尾には車上IDB２が付されている。

同図（b）のようにブロック（検知区間）１に列車３a、３bが連結されて在線している状態から列車３a、３bを分割して列車３bをブロック２に進入させる場合、（c）のように列車３bが分離されてブロック１，２の境界の地上子１を通過するときは、車上IDB1を検知、車上IDB２が未検知によりブロック２への進入中を検知する。このとき列車３aは進入確定とする。そして（d）のように車上IDB１検知済み、車上IDB２を検知により、列車３bのブロック２への進入を確定とする。
尚、分離されている２つの列車３a、３bを連結併合して１つの列車とする場合は、地上子１による各車上IDA１、A２、B1、B２の検知、未検知に応じて上記と同様に行うことにより併合を検知することができる。

以上説明した図６、図７はブロックを検知区間として、進入・進出管理を検知区間単位に行う検知区間排他方式として説明したが、一旦サブルートを選択してしまえば、上記ブロックをサブルートとして上記と同じように説明することにより、進入・進出管理をサブルート単位に行うサブルート排他方式となる。サブルート排他方式は、列車を地点検知する方式と相性がよい。サブルート毎にその発着点は一意的に決定されるため、その発着点の列車検知・追跡論理が単純になる。

サブルート排他方式による他の列車との排他は、検知区間競合という概念ではなく、進路競合と言う概念である。列車進路又は複数のサブルートの組み合わせにより構成される。他の列車進路と競合するか否かはそれぞれを構成するサブルート間に競合があるか否かによる。
図４の８つのサブルートの例では、サブルート（１）と競合関係にあるサブルートは（２）（３）（４）であり、（５）（６）（７）（８）は競合関係に関係なく、許可される。

また、図８の例において、仮にクリアランスがとれていない線形の場合は、サブルート（１）と競合するサブルートを（２）（３）（４）（１１）（１２）とすることにより対処する。（１１）（１２）はクリアランスをとるために入れたサブルートである。この概念により、従来では連動装置の連動理論において但し書きとして特殊処理をしていた転てつ機の制御論理が、競合サブルートの組み合わせにより単純化される。

次に、地上装置７３の電源遮断時及び立ち上げ時の処理について説明する。
終電車の走行が終了して地上装置７３の電源が遮断された場合、翌日の始発時に電源が再び供給されて立ち上げが行われる。その場合、列車がある検知区間１０１に滞泊することがある。このため地上装置７３は、担当区域内における電源遮断直前の検知区間及びサブルートの予約状態や、列車の在線状態、転てつ機及び踏切の状態等を記憶しておき、立ち上げ時に各列車に車上IDを問い合わせることにより各列車の位置を確認し、上記記憶したデータと照合するようにしている。これにより、立ち上げ時の初期設定を確実に行うことができる。

図９は本発明の第２の実施の形態による列車制御装置を示す構成図であり、図１と対応する部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
本実施の形態は地上子１に有電源地上子を用いたものである。このために、地上装置７３と各地上子１とが電源供給用及び通信用のケーブル８を介して接続されている。また、連動装置７４にはATS−Ｐデータ装置７７が接続されている。

本実施の形態による列車位置検知は次のようにして行われる。
地上子１には、予約されている進路情報に基づいて予めATS−Ｐデータが送信されている。列車３が地上子１を通過すると、地上子１は列車３の車上子６から送信される車上IDを検知する。地上子１は対応するATS−Ｐデータを車上子６を介して列車３に送信する。列車３の車上装置５はこれに基づいて列車速度を制御する。また、地上子１は検知した車上IDと自地上子IDを列車位置情報としてケーブル８を介して送信し、これを地上管理装置７の地上装置７３が受信する。地上装置７３は、上記列車位置情報と進路情報に基づいて列車３を追跡管理する。また、検知区間１０１及びサブルートの予約を行う。
また、列車の分割・併合の検知・転てつ機の転換制御、踏切の動作状態等の制御は、車上ID、地上子ID等に基づいて第１の実施例と同様に行うことができる。

以上説明した第１及び第２の実施の形態によれば次の効果を得ることができる。
・検知区間にサブルートの概念を導入したことにより、連動の単純化（てっ鎖、クリラアランス等の但し書き等）、及び地点検知形の列車検知装置との相性の良さ（解錠論理）を得ることができる。
・列車の追跡管理・速度制御・分割併合検知・転轍機、踏み切りの制御等をきめ細かく、かつ高い精度で確実に実行することができ、より安全性に優れた列車の管理制御を実現することができる。

・１箇所に複数個の地上子を近接設置したことにより、列車の進行方向を容易に検知できると共に、空振りによる地上子IDの検知漏れがあったことや、車上子又は地上子の故障等の異常を容易に検知することができ、システムの信頼性及び稼働率を向上させることができる。
・検知区間内に調整用の地上子を設けることにより、検知区間の長さを列車の長さに応じて変更することができる。

・列車の先頭と後尾に異なる車上IDを付与したことにより、先頭・後尾を検知して列車の分割併合等の制御に利することができる。
・第１の実施の形態のように地上子１に無電源地上子を用いることにより、各地上子に電源回路を設けたり、電源供給・通信用のケーブルを配線する必要が無く、保守・点検が容易になると共に、安価に実現することができる。
・第２の実施の形態のように地上子１に有電源地上子を用いることにより、すべての情報をケーブルを介して確実に伝達することができる。

・列車の車上IDを管理することにより、車上子の空振りによる検知漏れや車上子の故障等の異常を容易に検知することができ、システムの信頼性及び稼働率を向上させることができる。
・列車の各運転台に車上装置を搭載することにより、一方の運転席の車上装置が故障した場合に他方の運転席の車上装置でバックアップすることができる。

・運転台の表示器に列車の進行指示、速度指示等を表示することにより、駅構内、操車場等の地上の信号機を排除することができると共に、駅構内、操車場等においては、サブルートを組み合わせることにより、地上の信号機に依らない進路設定が可能になる。
・検知区間又はサブルートの予約を組み合わせることにより、任意の進路設定が可能になる。

本発明の第１の実施の形態による列車制御装置を示す構成図である。 車上装置と地上装置の構成を示すブロック図である。 サブルートの概念を説明するための構成図である。 サブルートの他の例を示す構成図である。 サブルートの組み合わせで構成された列車の進路の例を示す構成図である。 列車の分割・併合を検知する様子を示す構成図である。 列車を追跡する様子を示す構成図である。 サブルート排他方式によるサブルートの競合を示す構成図である。 本発明の第２の実施の形態による列車制御装置を示す構成図である。

符号の説明

１：地上子
２：転てつ機
３：列車
４：運転台
５：車上装置
６：車上子
７：地上管理装置
８：ケーブル
７７：ATS−Pデータ装置
５１：車上アンテナ
７１：地上アンテナ
７３：地上装置
７４：連動装置
１００：軌道
１０１，１０１a、１０１b：検知区間
１０２：境界
１０２a：調整用境界
１０３：列車の進路
（１）（２）（３）・・・ サブルート

Claims (13)

1. 軌道に沿ってそれぞれ所定間隔で設置され、それぞれ位置情報を有する複数の地上子と、
   列車が前記地上子を通過したとき前記位置情報とその列車の識別情報を検知し、これらの情報を列車位置情報として送信する列車位置検知手段と、
   前記各地上子間を列車の検知区間として設定すると共に各検知区間内に列車の進行方向及び転てつ機の開通方向に応じた複数のサブルートを設定し、
   前記サブルートは前記検知区間に対する予約の有無、在線の有無、転てつ機の転換方向の属性を有し、
   前記列車位置検知手段から受信した列車位置情報と、
   前記サブルートの属性及びこの列車の走行経路に基づいて列車が進入すべき検知区間及びサブルートを決定し、予約する列車管理手段とを設けてなり、
   前記列車管理手段は、前記サブルートの属性が予約、在線のいずれかが有りであることを条件として前記列車による当該サブルートの予約を禁止することを特徴とする列車制御装置。
2. 前記列車管理制御手段は、前記予約された検知区間又はサブルートにおける列車速度を制御することを特徴とする請求項１記載の列車制御装置。
3. 前記検知区間は転てつ機及び/又は踏切が設置され、前記列車管理制御手段は、前記予約された検知区間又はサブルートにおける転てつ機及び/又は踏切を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の列車制御装置。
4. 前記検知区間内に前記地上子とは別個に長さ調整用の地上子を設け、
   前記列車管理制御手段は、
   前記調整用の地上子から供給される位置情報をこれに隣接する地上子に代えて有効とすることにより、前記検知区間の長さを変更することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の列車制御装置。
5. 前記地上子を１箇所に列車の走行方向に複数個近接して設置し、前記列車管理制御手段は、前記複数個の地上子の各位置情報に基づいて列車の進行方向及び/又は列車位置の検知漏れを検知することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の列車制御装置。
6. 前記列車管理制御手段は、前記予約された検知区間又はサブルートから列車が進出するまでは次の予約を禁止することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の列車制御装置。
7. 前記列車の先頭及び後尾に異なる識別情報を付し、前記列車管理制御手段は、前記先頭及び後尾の識別情報に基づいて検知区間又はサブルートに対する列車の進入・進出を検知することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の列車制御装置。
8. 前記地上子は、位置情報を無線送信可能になされた無電源地上子であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の列車制御装置。
9. 前記列車は、通過する地上子の位置情報を検知し識別情報と共に前記列車位置情報として送信する車上装置を備えることを特徴とする請求項８に記載の列車制御装置。
10. 前記地上子は、通過する列車の識別情報を検知可能な有電源地上子であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の列車制御装置。
11. 前記地上子は、検知した列車の識別情報を位置情報と共に前記列車位置情報として有線送信することを特徴とする請求項１０記載の列車制御装置。
12. 列車の運転台にその列車の速度指示及び/又は進路指示を表示する表示手段を設けたことを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の列車制御装置。
13. 前記列車管理制御手段は、前記予約された検知区間又はサブルートにおける列車速度の制御を検知区間又はサブルート毎に設定された速度パターンに基づいて行うことを特徴とする請求項２記載の列車制御装置。
    

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