JP4562804B2 - 列車情報管理装置 - Google Patents

Description

本発明は、列車保安制御装置等から出力されたブレーキ指令情報の高位優先処理を行い、ブレーキ指令を選択して出力する列車情報管理装置に関する。

従来、地上装置で検出した先行列車から後続列車までの距離関連情報に基づいて、車上装置で減速パターンを作成し、この減速パターンに従って列車を制動する自動列車制御装置（以下、ＡＴＣ（Automatic
Train Control）装置という。）が知られている。

特許文献１に記載のＡＴＣ装置は、同一の処理を並列に行いそれぞれブレーキノッチを出力する３つの処理部と、これらの３つの処理部から出力されるブレーキノッチを比較しブレーキノッチを決定する共通部とを備えている。そして、ブレーキノッチは、常用ブレーキ、非常ブレーキ、ブレーキ緩解の３つのブレーキ種類と、常用ブレーキの場合の段階的なノッチ数とがある。共通部は、３つの処理部から出力されるブレーキ種類を多数決で先に選択した後、常用ブレーキの場合の最大ノッチ数を選択し（すなわち、高位優先）、ブレーキ種類が選択できない場合は非常ブレーキを選択するようにしている。ここで、多数決とは、各処理部が作成した３つのブレーキ種類のうち、少なくとも２つが一致する場合にはそのブレーキ種類を決定して出力し、全く一致しない場合にはブレーキ種類が選択できない場合とするものである。

特開２００１−１５７３１６号公報

しかしながら、上記従来の技術には、以下に示すような問題点があった。

すなわち、特許文献１に記載のＡＴＣ装置では、共通部が故障すると、ブレーキ装置にブレーキ指令を出力することができず、システムダウンとなる。そのため、冗長性が低下し、信頼性が低くなるという問題点があった。

また、共通部では、３つの処理部からの入力を多数決してその出力を決定するが、例えば、先行列車との距離間隔が短く、急速に減速する場合など、ブレーキの段階が急速に変化する場合には、各処理部からの入力の同期が取れずに、各処理部の出力が不一致となる場合がある。このような場合は、システム故障ではないにもかかわらず、非常ブレーキを作動させて走行を停止させてしまい、信頼性が低下するという問題点があった。

また、処理部が３重系に限定されているため、共通部への入力も３つに限定されており、その他の入力に対応してない。

また、ＡＴＣ装置のほかに、ブレーキ指令を出力する他の装置（例えば、自動列車停止装置やマニュアルブレーキ装置など）を追加しようとする場合、各装置からの出力を比較処理するためのさらに上段の共通部が必要となる。そのため、共通部の個数が増大し、メンテナンスの必要性が増してコスト高につながるとともに、車重が増加してより大きなブレーキ力が必要となるという問題点があった。

また、従来、共通部における高位優先処理のために、継電器が使用される場合があるが、この場合には、比較処理に時間がかかるとともに、継電器自体のメンテナンスが必要となるという問題点があった。

ところで、近時は、車両搭載機器をモニタリングし車両情報を集約して列車の走行を総合的に制御・管理する列車情報管理装置が使用されており、ＡＴＣ装置等の上位装置として、ブレーキ指令等についての管理も行っている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ブレーキ指令の高位優先を継電器によらずに実施し、簡素な構成でありながら、冗長性が向上し、高速処理が可能で、高信頼性を実現する列車情報管理装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる列車情報管理装置は、列車の各車両に搭載され、車両搭載機器をモニタリングし車両情報を集約して列車の走行を制御・管理するとともに、相互に独立な第１および第２の処理部をそれぞれ有する複数台のブレーキノッチ作成装置が出力する複数のブレーキノッチから、ブレーキノッチを選択してブレーキ制御装置へ出力する列車情報管理装置であって、前記各ブレーキノッチ作成装置の有する前記第１および第２の処理部にてそれぞれ作成されたブレーキノッチが入力され、入力されたすべてのブレーキノッチに対する比較処理をソフトウェア処理に基づいて行い、最大のブレーキ力を与えるブレーキノッチを決定する第１の比較処理部と、前記各ブレーキノッチ作成装置の有する前記第１および第２の処理部にてそれぞれ作成されたブレーキノッチが入力され、前記第１の比較処理部とは独立に、入力されたすべてのブレーキノッチに対する比較処理をソフトウェア処理に基づいて行い、最大のブレーキ力を与えるブレーキノッチを決定する第２の比較処理部と、前記第１の比較処理部の出力がある場合には、前記第１の比較処理部からのブレーキノッチを選択して前記ブレーキ制御装置へ出力し、前記第１の比較処理部の出力がない場合には、前記第２の比較処理部からのブレーキノッチを選択して前記ブレーキ制御装置へ出力する処理をソフトウェア処理に基づいて行う選択切替部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、列車情報管理装置は１系と２系とを備えた２重系であるため、一方からの出力がない場合には他方の出力を用いればよく、冗長性が向上し、信頼性が高くなる。また、比較処理部の個数は２つであり、従来に比べて構成が簡素化されている。

また、本発明では、比較処理部はソフトウェア処理で実現され、従来のように例えば継電器等のハードウェアを用いる必要がなく、そのためメンテナンス部品が必要なく、コストも低下する。また、故障率も低下し、信頼性も向上する。

また、継電器等のハードウェアを用いる必要ないので、車重が軽くなり、ブレーキ力が少なくなる。

また、本発明では、比較処理をソフトウェア論理にて行っているので、比較処理が単純化されるとともに、高速処理が可能となる。

図１は、実施の形態にかかる列車情報管理装置を含む制御ブロック図である。 図２は、列車情報管理装置におけるブレーキノッチの選択処理を示すフローチャートである。 図３は、特許文献１に記載のＡＴＣ装置の車上装置の制御ブロック図である。 図４は、ＡＴＣ装置、自動列車停止装置およびマニュアルブレーキ装置を並列させ、ブレーキ制御装置に出力するブレーキノッチを決定する場合の制御ブロック図である。

符号の説明

１，１００ 受電器
２，１０１ 車上子
３，１０２ 速度
４，１０３ ＡＴＣ装置
５，８，１１，１０４ 処理部１系
６，９，１２，１０５ 処理部２系
７，１１０ 自動列車停止装置
１０ マニュアルブレーキ装置
１３，１１８ ブレーキハンドル
１４ 列車情報管理装置
１７ １系−２系選択部
１８，１０８ ブレーキ制御装置
１９ 非常ブレーキ手段
１０６ 処理部３系
１０７ 共通部（比較処理）
１１４ マニュアルブレーキ装置

以下に、本発明にかかる列車情報管理装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

以下では、まず、図３および図４を順に参照して、従来技術について説明し、その問題点を具体的に説明することで、本実施の形態の効果をより明確にする。

図３は、特許文献１に記載のＡＴＣ装置の車上装置の制御ブロック図である。図３に示すように、このＡＴＣ装置１０３は、ブレーキノッチを作成するための処理部を並列に３つ有する３重系を構成している。すなわち、ＡＴＣ装置１０３は、処理部１系１０４、処理部２系１０５、および処理部３系１０６を有しており、各処理部には、受電器１００からは距離関連情報が入力され、車上子１０１からは列車の現在位置の補正情報が入力され、速度検知器（図示せず）からは列車の現在の速度１０２が入力される。

処理部１系１０４、処理部２系１０５、および処理部３系１０６では、それぞれブレーキノッチが作成され、作成されたこれらのブレーキノッチはすべて比較処理を行う共通部１０７に入力される。共通部１０７では、処理部１系１０４、処理部２系１０５、処理部３系１０６が作成した３つのブレーキノッチのうち、少なくとも２つのブレーキノッチの種類が一致する場合にはその一致したブレーキノッチを選択し、さらに、その種類が常用ブレーキの場合は、高位優先により出力するブレーキノッチを決定している。共通部１０７の出力するブレーキノッチは、ブレーキ制御装置１０８へ入力され、列車の速度制御がなされる。

このような従来のＡＴＣ装置１０３では、共通部１０７が故障すると、ブレーキ制御装置１０８にブレーキノッチを出力することができず、システムダウンとなる。つまり、共通部１０７が「１重系」であるため、冗長性が低下しており、信頼性が低くなっている。

図４は、ＡＴＣ装置、自動列車停止装置およびマニュアルブレーキ装置を並列させ、ブレーキ制御装置に出力するブレーキノッチを決定する場合の制御ブロック図である。すなわち、図４では、図３に示すＡＴＣ装置に加えて、ブレーキノッチを出力する他の装置である自動列車停止装置１１０とマニュアルブレーキ装置１１４とが追加された構成である。

図４に示すように、ＡＴＣ装置１０３の構成は図３と同様であり、ＡＴＣ装置１０３は、処理部１系１０４、処理部２系１０５、および処理部３系１０６と、比較処理を行う共通部１０７とを有している。また、ＡＴＣ装置１０３の各処理部には、受電器１００からは距離関連情報が入力され、車上子１０１からは列車の現在位置の補正情報が入力され、速度検知器（図示せず）からは列車の現在の速度１０２が入力される。

図３の場合と同様にして、処理部１系１０４、処理部２系１０５、および処理部３系１０６にて作成されたブレーキノッチがすべて共通部１０７に入力され、共通部１０７にてブレーキノッチが決定される。そして、共通部１０７にて決定されたブレーキノッチは、さらに上位の比較処理を行う共通部１１９へ出力される。

自動列車停止装置１１０は、処理部１系１１１、および処理部２系１１２と、比較処理を行う共通部１１３とを有している。また、自動列車停止装置１１０の各処理部には、車上子１０１からは列車の現在位置の補正情報が入力され、速度検知器（図示せず）からは列車の現在の速度１０２が入力される。

処理部１系１１１、および処理部２系１１２では、それぞれブレーキノッチが作成され、作成されたこれらのブレーキノッチはすべて共通部１１３に入力される。共通部１１３では、処理部１系１１１、処理部２系１１２が作成した２つのブレーキノッチに対して高位優先により出力するブレーキノッチを決定している。そして、共通部１１３にて決定されたブレーキノッチは、さらに共通部１１９へ出力される。

マニュアルブレーキ装置１１４は、処理部１系１１５、および処理部２系１１６と、比較処理を行う共通部１１７とを有している。また、マニュアルブレーキ装置１１４の各処理部には、ブレーキハンドルから手動ブレーキ指令が入力される。

処理部１系１１５、および処理部２系１１６では、それぞれブレーキノッチが作成され、作成されたこれらのブレーキノッチはすべて共通部１１７に入力される。共通部１１７では、処理部１系１１５、処理部２系１１６が作成した２つのブレーキノッチに対して高位優先により出力するブレーキノッチを決定している。そして、共通部１１７にて決定されたブレーキノッチは、さらに共通部１１９へ出力される。

共通部１１９では、ＡＴＣ装置１０３、自動列車停止装置１１０、およびマニュアルブレーキ装置１１４からそれぞれ出力されたブレーキノッチに対して比較処理を行い、高位優先により出力するブレーキノッチを決定している。そして、共通部１１９の出力するブレーキノッチは、ブレーキ制御装置１０８へ入力され、列車の速度制御がなされる。

このように、図４に示す構成では、３つの装置のさらに上位の比較処理が必要となり、上段の共通部１１９が必要となる。そして、上段の共通部１１９は１重系であるため、冗長性が低下しており、信頼性が低くなっている。また、４つの共通部が設けられているため、共通部の個数が多くなっており、そのため、共通部の故障率が増大し、メンテナンス部品が増加するなどの問題点がある。

実施の形態．
図１は、本実施の形態にかかる列車情報管理装置を含む制御ブロック図である。図１に示すように、それぞれブレーキノッチを作成して出力する例えば３つの装置、すなわち、ＡＴＣ装置４と、自動列車停止装置７と、マニュアルブレーキ装置１０とが設けられており、これら３つの装置の作成したブレーキノッチが列車情報管理装置１４に入力されている。なお、列車情報管理装置１４は、列車の各車両に搭載され、車両搭載機器をモニタリングし、車両情報を集約して列車の走行を総合的に制御・管理する装置であり、本実施の形態は、そのブレーキ制御に関するものである。

ＡＴＣ装置４は、処理部１系５と処理部２系６とを有し、２重系の処理部を構成している。処理部１系５および処理部１系６には、それぞれ、受電器１から距離関連情報が入力され、車上子２から列車の現在位置の補正情報が入力され、さらに、速度検知器（図示せず）から列車の現在の速度３が入力される。処理部１系５は、受電器１からの入力、車上子２からの入力、および速度３に基づいて演算を行い、ブレーキノッチを作成して出力する。同様に、処理部２系６は、受電器１からの入力、車上子２からの入力、および速度３に基づいて演算を行い、ブレーキノッチを作成して出力する。なお、ＡＴＣ装置４の場合、ブレーキノッチは、例えば１〜８段のブレーキからなる。

自動列車停止装置７は、処理部１系８と処理部２系９とを有し、２重系の処理部を構成している。処理部１系８および処理部２系９には、それぞれ、車上子２から列車の現在位置の補正情報が入力され、さらに、速度検知器（図示せず）から列車の現在の速度３が入力される。処理部１系８は、車上子２からの入力、および速度３に基づいて演算を行い、ブレーキノッチを作成して出力する。同様に、処理部２系９は、車上子２からの入力、および速度３に基づいて演算を行い、ブレーキノッチを作成して出力する。なお、自動列車停止装置７の場合、ブレーキノッチは、例えば１〜３２段のブレーキからなる。

マニュアルブレーキ装置１０は、処理部１系１１と処理部２系１２とを有し、２重系の処理部を構成している。処理部１系１１および処理部２系１２には、それぞれ、ブレーキハンドル１３から手動ブレーキ指令が入力される。処理部１系１１は、ブレーキハンドル１３からの入力に基づいて演算を行い、ブレーキノッチを作成して出力する。処理部２系１２は、ブレーキハンドル１３からの入力に基づいて演算を行い、ブレーキノッチを作成して出力する。なお、マニュアルブレーキ装置１０の場合、ブレーキノッチは、例えば１〜８段のブレーキからなる。

列車情報管理装置１４は、１系である比較処理部１５と、２系である比較処理部１６と、１系−２系選択部１７と、を有し、比較処理について２重系が構成されている。

比較処理部１５には、ＡＴＣ装置４の処理部１系５および処理部２系６がそれぞれ作成したブレーキノッチが入力され、自動列車停止装置７の処理部１系８および処理部２系９がそれぞれ作成したブレーキノッチが入力され、さらに、マニュアルブレーキ装置１０の処理部１系１１および処理部２系１２がそれぞれ作成したブレーキノッチが入力される。すなわち、ブレーキノッチを作成する各装置の各処理部１系および各処理部２系からの出力がすべて入力される。比較処理部１６についても、比較処理部１５と同様であり、ブレーキノッチを作成する各装置の各処理部１系および各処理部２系からの出力がすべて入力される。

比較処理部１５では、入力される６つのブレーキノッチの大きさの比較を行い、最大のブレーキノッチを選択する。すなわち、高位優先処理を行う。この際、ブレーキノッチの段数が、ＡＴＣ装置４、自動列車停止装置７、およびマニュアルブレーキ装置１０で異なる場合には、一方から他方へ尺度を変換するなどのブレーキノッチの読み替えを行って比較処理をする。また、高位優先処理は、列車情報管理装置１４のＣＰＵにより、ソフトウェア論理にて実施する。このように、比較処理部１５は、ソフトウェアに基づいたＣＰＵの処理により実現されている。比較処理部１６も比較処理部１５とは独立に、比較処理部１５と同様に比較処理を行う。

比較処理部１５の出力および比較処理部１６の出力はともに１系−２系選択部１７へ入力される。本実施の形態では、１系が主系、２系が従系という位置付けであり、図１に示すように、１系からの出力がある限りは、１系−２系選択部１７は常に比較処理部１５の出力を選択し、それをブレーキ制御装置１８へ出力している。すなわち、２系である比較処理部１６は、１系である比較処理部１５の出力がない場合に限り、その出力が１系−２系選択部１７にて選択されてブレーキ制御装置１８へ出力されるようになっている。

ブレーキ制御装置１８は、列車情報管理装置１４の出力するブレーキノッチに従ってブレーキ制御を実施する。また、機器の故障等により列車情報管理装置１４から出力がない場合には、非常ブレーキ手段１９がこれを検知し、ブレーキ制御装置１８に非常ブレーキ指令を発する。本実施の形態では、２系が１系−２系選択部１７を切り替える。また、２系がブレーキ制御装置１８への出力を監視して、出力が無い場合は別系統で非常ブレーキ手段１９に制御信号を出力する。

次に、図２を参照して、列車情報管理装置１４におけるブレーキノッチの選択処理について詳細に説明する。図２は、列車情報管理装置１４におけるブレーキノッチの選択処理を示すフローチャートである。

図２に示すように、まず、１系−２系選択部１７により選択されている比較処理部１５または比較処理部１６では、装置Ａから入力されたブレーキノッチに対して、他の装置から入力されたブレーキノッチとの比較のために、ブレーキノッチの読替を行う（ステップＳ１）。続いて、装置Ｂから入力されたブレーキノッチに対して、他の装置から入力されたブレーキノッチとの比較のために、ブレーキノッチの読替を行う（ステップＳ２）。さらに、装置Ｃから入力されたブレーキノッチに対して、他の装置から入力されたブレーキノッチとの比較のために、ブレーキノッチの読替を行う（ステップＳ３）。ここで、装置Ａ，Ｂ，Ｃは、ＡＴＣ装置４、自動列車停止装置７、およびマニュアルブレーキ装置１０を順不同で表している。

次に、ステップＳ１〜Ｓ３でのブレーキノッチの読み替え結果に基づいて、６つのブレーキノッチの比較を行う（ステップＳ４）。続いて、ソフトウェア論理にて、最もブレーキ力の大きい高位のブレーキノッチを決定し、これを出力として選択する（ステップＳ５）。

ステップＳ６にて、自身が１系か２系か判定して、１系ならその出力をブレーキ制御装置１８に出力する（ステップＳ７）。

ステップＳ６にて、自身が１系か２系か判定して、２系なら、１系から出力があるか否か判定する（ステップＳ８）。そして、１系から出力がある場合には、１系−２系選択部１７の選択を２系から１系に切り替える（ステップＳ１０）。１系から出力がない場合には、１系−２系選択部１７の選択を１系から２系に切り替える（ステップＳ９）。２系に切り替えた場合はブレーキ制御装置１８への出力があるか否かを判定し（ステップＳ１１）、無い場合は、非常ブレーキ手段１９を駆動する（ステップＳ１２）。

本実施の形態によれば、列車情報管理装置１４が１系と２系とを備えた２重系であるため、一方からの出力がない場合には他方の出力を用いればよく、図３および図４に示すような１重系の「共通部」に基づいた構成に比べて、冗長性が向上し、信頼性が高くなる。

また、図１と同様にＡＴＣ装置４、自動列車停止装置７、およびマニュアルブレーキ装置１０からのブレーキノッチを処理する構成である図４では、比較処理を行う共通部が４つ必要であるが、本実施の形態では、比較処理部１５，１６の２つでよく、構成が簡素化されている。

また、本実施の形態では、比較処理部１５，１６はソフトウェア処理で実現され、従来のように継電器等で実現される共通部が不要になり、そのためメンテナンス部品が必要なく、コストも低下する。また、共通部が不要になり、故障率も低下し、信頼性も向上する。

また、継電器等で実現される共通部が必要ないので、車重が軽くなり、ブレーキ力が少なくなる。

また、本実施の形態では、比較処理をソフトウェア論理にて行っているので、比較処理が単純化されるとともに、高速処理が可能となる。なお、処理時間は、１０ｍｓｅｃ程度となった。

なお、本実施の形態では、ＡＴＣ装置４、自動列車停止装置７、およびマニュアルブレーキ装置１０の３つの装置からのブレーキノッチを列車情報管理装置１４で演算処理する構成としているが、列車情報管理装置１４へのブレーキノッチを出力する「ブレーキノッチ作成装置」の台数は、任意台数とすることができる。

本発明は、列車保安制御装置等から出力されたブレーキ指令情報の高位優先処理を行い、ブレーキ指令を選択して出力する列車情報管理装置として有用である。

Claims (2)

1. 列車の各車両に搭載され、車両搭載機器をモニタリングし車両情報を集約して列車の走行を制御・管理するとともに、相互に独立な第１および第２の処理部をそれぞれ有する複数台のブレーキノッチ作成装置が出力する複数のブレーキノッチから、ブレーキノッチを選択してブレーキ制御装置へ出力する列車情報管理装置であって、
   前記各ブレーキノッチ作成装置の有する前記第１および第２の処理部にてそれぞれ作成されたブレーキノッチが入力され、入力されたすべてのブレーキノッチに対する比較処理をソフトウェア処理に基づいて行い、最大のブレーキ力を与えるブレーキノッチを決定し出力する第１の比較処理部と、
   前記各ブレーキノッチ作成装置の有する前記第１および第２の処理部にてそれぞれ作成されたブレーキノッチが入力され、前記第１の比較処理部とは独立に、入力されたすべてのブレーキノッチに対する比較処理をソフトウェア処理に基づいて行い、最大のブレーキ力を与えるブレーキノッチを決定するとともに、前記第１の比較処理部の出力があるか否かを判定し、前記第１の比較処理部の出力がない場合にのみ前記決定されたブレーキノッチを出力する第２の比較処理部と、
   前記第１の比較処理部の出力がある場合には、前記第２の比較処理部の切替制御により、前記第１の比較処理部からのブレーキノッチを選択して前記ブレーキ制御装置へ出力し、前記第１の比較処理部の出力がない場合には、前記第２の比較処理部の切替制御により、前記第２の比較処理部からのブレーキノッチを選択して前記ブレーキ制御装置へ出力する処理をソフトウェア処理に基づいて行う選択切替部と、
   を備え、
   前記第２の比較処理部は、前記選択切替部の出力を監視し、前記選択切替部から前記ブレーキ制御装置への出力がない場合にのみ、非常ブレーキ手段に制御信号を出力して当該非常ブレーキ手段から前記ブレーキ制御装置に非常ブレーキ指令を出力させることを特徴とする列車情報管理装置。
2. 前記複数台のブレーキノッチ作成装置は、自動列車制御装置、自動列車停止装置、およびマニュアルブレーキ装置であることを特徴とする請求項１に記載の列車情報管理装置。

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