JP4627021B2 - 列車速度制限装置 - Google Patents

Description

この発明は、地上に設置された２個１対の地上子間を列車が通過する時間と列車内部の標準時間とを比較して速度超過の有無を判定して列車の速度を制御する列車速度制限装置、特に既設の設備を利用して速度制限機能を向上させることに関するものである。

従来の車上速度照査機能を有するＡＴＳ装置は、図６に示すように、レール１に沿って設置された２個１対の地上子２ａ，２ｂ間を列車３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４１に設定された標準時間Ｔになるようにその間隔Ｌが定められている。列車３に搭載した車上装置３は車上子１６が各地上子２ａ，２ｂと結合したときの時間差、すなわち２つの地上子２ａ，２ｂ間の通過時間Ｔ１を計測し、計測した通過時間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、列車が制限速度以上で走行しているとしてブレーキ制御を行い、通過時間Ｔ１が標準時間Ｔｓより長いときは、列車が制限速度以下で走行しているとしてブレーキ制御を行わないようにしている。

この従来の車上速度照査機能を有するＡＴＳ装置では、２個１対の地上子２ａ，２ｂが設置されている速度照査地点でだけ列車速度を制御していて、列車３が速度照査地点を通過した後は速度制御ができないのに対して、速度照査地点を通過した後も次の速度照査地点まで連続して速度制御を行う列車速度制御装置が特許文献１に開示されている。この列車速度制御装置は、図７に示すように、車上子１６が速度照査用の２つの地上子２ａ，２ｂとそれぞれ結合したときの速度Ｖ１１，Ｖ１２を検出し、検出した速度Ｖ１１，Ｖ１２から２つの地上子２ａ，２ｂ間の平均速度Ｖ１＝（Ｖ１１＋Ｖ１２）／２を算出する。この算出した平均速度Ｖ１と２つの地上子２ａ，２ｂ間の通過時間Ｔ１から２つの地上子の間隔Ｌを算出し、算出した間隔Ｌと標準時間Ｔｓとにより速度照査地点の制限速度Ｖｃを算出し、算出した制限速度Ｖｃにより次の速度照査地点まで列車の速度を制御している。
特開平７−１２３５３３号公報

前記のように、車上子１６が速度照査用の２つの地上子２ａ，２ｂとそれぞれ結合したときの速度Ｖ１１，Ｖ１２を検出し、検出した速度Ｖ１１，Ｖ１２から２つの地上子２ａ，２ｂ間の平均速度Ｖ１を算出して速度照査地点の制限速度Ｖｃを算出していると、何らかの原因で列車が速度照査地点で停止したり、速度が大きく変動した場合、２つの地上子２ａ，２ｂの間隔Ｌを正確に算出することはできず、速度照査地点の制限速度Ｖｃを算出できなくなり列車３の速度を適切に制御できなくなってしまう。

この発明は、このような短所を改善し、列車の制限速度を精度良く検出して、連続して速度制御を行うことができるとともに、列車の種別ごとに制限速度を可変できる列車速度制限装置を提供することを目的とするものである。

この発明の列車速度制限装置は、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、速度照査位置のレールに沿って設置された複数の速度照査開始用の地上子と１つの速度照査終了用の地上子を有し、速度照査終了用の地上子に対する複数の速度照査開始用の地上子の間隔は、列車が異なる制限速度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になるように定められ、列車の種別に対応した速度照査開始用の地上子の共振回路を有効にし、記車上装置は、列車に設けられた車上子が共振回路を有効にした速度照査開始用の地上子と結合した時から速度照査終了用の地上子と結合したことを検出する時までの間、あらかじめ設定されたサンプリング時間ごとに列車の速度をサンプリングして平均速度を算出し、算出した平均速度と車上子が共振回路を有効にした速度照査開始用の地上子と結合した時から速度照査終了用の地上子と結合するまでの時間により共振回路を有効にした速度照査開始用の地上子と速度照査終了用の地上子の間隔を算出し、算出した間隔とあらかじめ設定された標準時間により速度照査位置より列車進行方向前方の制限速度区間における制限速度を算出し、算出した制限速度により制限速度区間の列車速度を制御することを特徴とする。

この発明は、車上子が速度照査開始用の地上子と結合した時から速度照査終了用の地上子と結合したことを検出した時までの間のサンプリング時間ごとに列車の速度をサンプリングして平均速度を算出して速度照査開始用の地上子と速度照査終了用の地上子の間隔を算出するから、列車が速度照査位置で停止したり、速度が大きく変動した場合であっても速度照査開始用の地上子と速度照査終了用の地上子の間隔を正確に算出することができ、制限速度区間の制限速度を車上装置で正確に検出することができる。

また、同じ制限速度区間で異なる制限速度で列車の速度を制御する場合、１つの速度照査終了用の地上子に対して各制限速度に応じた複数の速度照査開始用の地上子を設置し、列車の種別に対応した速度照査開始用の地上子の共振回路を有効にすることにより、列車の種別ごとに制限速度を可変することができる。

図１はこの発明の列車速度制限装置の構成を示すブロック図である。図に示すように、列車速度制御装置は、速度照査地点のレール１に沿って設置された２個１対の速度照査用地上子２ａ，２ｂと、列車３に搭載された車上装置４を有する。２個１対の地上子２ａ，２ｂは列車３が制限速度Ｖｃで走行したときの通過時間があらかじめ車上装置４に設定された標準時間Ｔｓになるようにその間隔Ｌが定められている。例えば図２に示すように制限速度Ｖｃ＝Ｚkm/hから制限速度Ｖｃ＝Ａkm/hに減速し、制限速度Ｖｃ＝Ａkm/hの区間を走行した後、制限速度Ｖｃ＝Ｂkm/hに変える場合、制限速度Ｖｃ＝Ｚkm/hの区間と制限速度Ｖｃ＝Ａkm/hの区間の境界の速度照査位置に制限速度Ｖｃ＝Ａkm/hと標準時間Ｔｓで定められた間隔ＬＡで２個１対の地上子２ａＡと地上子２ｂＡが設置され、制限速度Ｖｃ＝Ａkm/hの区間と制限速度Ｖｃ＝Ｂkm/hの区間の境界の速度照査位置に制限速度Ｖｃ＝Ｂkm/hと標準時間Ｔｓで定められた間隔ＬＢで２個１対の地上子２ａＢと地上子２ｂＢが設置されている。

車上装置４は地上子検出部５と計時部６と速度算出部７と速度サンプリング部８とサンプリング速度記憶部９と平均速度演算部１０と地上子間隔演算部１１と標準時間設定部１２と制限速度演算部１３と制限速度保持部１４及び速度比較部１５を有する。

地上子検出部５は車上子１６に接続され、車上子１６が地上子２ａ，２ｂと結合したことを検出する。計時部６は地上子検出部５から速度照査開始用の地上子２ａの検出信号を入力した時に時間の計測を開始し、地上子検出部５から速度照査終了用の地上子２ｂの検出信号を入力した時に時間の計測を終了する。すなわち、計時部６は列車３が地上子２ａ，２ｂ間を通過する時間Ｔ１を計測する。速度算出部７は速度発電機１７からの信号により列車３の速度を算出する。速度サンプリング部８は地上子検出部５から速度照査開始用の地上子２ａの検出信号を入力した時にサンプリング処理を開始し、その時、速度算出部７で算出している速度Ｖ１をサンプリング速度記憶部９に格納し、以後、計時部６から出力されている時間があらかじめ設定されたサンプリング時間ΔＴが経過するたびに速度算出部７で算出している速度Ｖｉ｛ｉ＝２〜（ｎー１｝）をサンプリング速度記憶部９に格納し、地上子検出部５から速度照査終了用の地上子２ｂの検出信号を入力した時に速度算出部７で算出している速度Ｖｎをサンプリング速度記憶部９に格納してサンプリング処理を終了する。平均速度演算部１０は速度照査開始用の地上子２ａを検出してから速度照査終了用の地上子２ｂを検出するまでの間にサンプリング速度記憶部９に格納された速度Ｖ１〜Ｖｎを平均して平均速度Ｖｍを算出する。地上子間隔演算部１１は平均速度演算部１０で算出した平均速度Ｖｍと計時部６で計測した列車３が地上子２ａ，２ｂ間を通過する時間Ｔ１から地上子２ａ，２ｂ間の間隔Ｌ＝（Ｖｍ×Ｔ１）を算出する。標準時間設定部１２にはあらかじめ速度照査用の一定時間、例えば500msecが標準時間Ｔｓとして設定されている。制限速度演算部１３は地上子間隔演算部１１で算出した地上子２ａ，２ｂ間の間隔Ｌと標準時間設定部１２に設定された標準時間Ｔｓにより地上子２ｂより前方の制限速度区間の制限速度Ｖｃ＝（Ｌ／Ｔｓ）を算出して制限速度保持部１４に格納する。速度比較部１５は制限速度保持部１４に保持している制限速度Ｖｃと速度算出部７か逐次送られる列車３の速度Ｖと比較し、速度Ｖが制限速度Ｖｃを超えたときブレーキ制御を実施して速度制限を行う。

前記のように構成した列車速度制限装置で列車３の速度を例えば図２に示すように制限速度Ｖｃ＝Ｚkm/hから制限速度Ｖｃ＝Ａkm/hに減速するときの処理を図３のフローチャートを参照して説明する。

列車３が制限速度Ｖ＝Ｚkm/hの区間を走行しているときに、車上装置４の地上子検出部５で車上子１６が速度照査開始用の地上子２ａＡと結合したことを検出すると、地上子検出部５は速度照査開始信号を計時部６と速度サンプリング部８に送る（ステップＳ１）。計時部６は速度照査開始信号を入力すると時間の計測を開始し、計測している時間を速度サンプリング部８と地上子間隔演算部１１に送る。速度サンプリング部８は速度照査開始信号を入力すると、その時、速度算出部７で算出した速度Ｖ１を取得してサンプリング速度記憶部９に記憶させる（ステップＳ２）。速度サンプリング部８は、その後、計時部６から出力されている時間があらかじめ設定されたサンプリング時間ΔＴに達すると（ステップＳ３）、速度算出部７で算出している速度Ｖ２を取得してサンプリング速度記憶部９に格納する（ステップＳ４）。この速度のサンプリングを計時部６から出力されている時間がサンプリング時間ΔＴに達するたびに繰り返して速度Ｖｉ｛ｉ＝２〜（ｎー１｝）をサンプリング速度記憶部９に格納する（ステップＳ５，Ｓ３，Ｓ４）。

この速度サンプリング部８で速度のサンプリングを行っているとき、地上子検出部５で車上子１６が速度照査終了用の地上子２ｂＡと結合したことを検出すると、地上子検出部５は速度照査終了信号を計時部６と速度サンプリング部８及び平均速度演算部１０に送る（ステップＳ５）。計時部６は速度照査終了信号を入力すると時間の計測を終了し、計測した時間Ｔ１Ａを速度サンプリング部８と地上子間隔演算部１１に送る。速度サンプリング部８は速度照査終了信号を入力すると、その時、速度算出部７で算出した速度Ｖｎを取得してサンプリング速度記憶部９に記憶させる（ステップＳ６）。

このように車上子１６が速度照査開始用の地上子２ａＡと結合したことを検出した時から速度照査終了用の地上子２ｂＡと結合したことを検出した時までの間、サンプリング時間ΔＴごとに速度Ｖをサンプリングするから、列車３が地上子２ａＡと地上子２ｂＡの間で停止しても、図４に示すように、時間に対して変化する速度をサンプリング速度記憶部９に記憶させることができる。

平均速度演算部１０は地上子検出部５から速度照査終了信号を入力すると、サンプリング速度記憶部９に格納された速度Ｖ１〜Ｖｎを平均して平均速度Ｖｍを算出して地上子間隔演算部１１に送る（ステップＳ７）。地上子間隔演算部１１は平均速度演算部１０から入力した平均速度Ｖｍと計時部６で計測した列車３が地上子２ａＡ，２ｂＡ間を通過する時間Ｔ１Ａから地上子２ａＡと地上子２ｂＡの間隔ＬＡ＝（Ｖｍ×Ｔ１Ａ）を算出して制限速度演算部１３に送る（ステップＳ８）。制限速度演算部１３は入力した地上子２ａＡと地上子２ｂＡの間隔ＬＡと標準時間設定部１２に設定されている速度照査用の標準時間Ｔｓにより地上子２ｂＡより前方の制限速度区間の制限速度Ｖｃ＝Ａ＝（ＬＡ／Ｔｓ）を算出して制限速度保持部１４に格納する（ステップＳ９）。速度比較部１５は、列車３が制限速度Ｖｃ＝Ａkm/hの区間と制限速度Ｖｃ＝Ｂkm/hの区間の境界の速度照査位置に達するまで制限速度保持部１４に保持している制限速度Ｖｃ＝Ａkm/hと速度算出部７から逐次送られる列車３の速度Ｖとを比較し、速度Ｖが制限速度Ｖｃ＝Ａkm/hを超えたときブレーキ制御を実施して速度制限を行う（ステップＳ１０）。

このように車上子１６が速度照査開始用の地上子２ａＡと結合した時から速度照査終了用の地上子２ｂＡと結合したことを検出した時までの間のサンプリング時間ΔＴごとに速度Ｖをサンプリングして平均速度Ｖｍを算出して地上子２ａＡと地上子２ｂＡの間隔ＬＡを算出するから、列車３が速度照査位置で停止したり、速度が大きく変動した場合であっても地上子２ａＡと地上子２ｂＡの間隔ＬＡを正確に算出することができ、列車３の制限速度Ｖｃ＝Ａkm/hを車上装置４で正確に検出することができる。

列車３が制限速度Ｖｃ＝Ａkm/hの区間を走行して制限速度Ｖｃ＝Ｂkm/hの区間の境界の速度照査位置に達して車上子１６が速度照査開始用の地上子２ａＢと結合した時から速度照査終了用の地上子２ｂＢと結合したことを検出した時までの間も同様にサンプリング時間ΔＴごとに速度Ｖをサンプリングして平均速度Ｖｍを算出して地上子２ａＢと地上子２ｂＢの間隔ＬＢを算出して制限速度Ｖｃ＝Ｂkm/hを検出する。

前記説明では速度照査位置に２個１対の地上子２ａ，２ｂを設置した場合について説明したが、速度照査位置より前方の制限速度区間で列車３を複数の制限速度で制御する場合、例えば駅に停止する列車３を制限速度Ｖｃ＝Ａkm/hで速度制御し、通過する列車３を制限速度Ｖｃ＝Ｂkm/hで速度制限する場合、図５に示すように、１つの速度照査終了用の地上子２ｂＡに対して制限速度Ｖｃ＝Ａkm/hに応じた速度照査開始用の地上子２ａＡと、制限速度Ｖｃ＝Ｂkm/hに応じた速度照査開始用の地上子２ａＢとを設置し、地上の列車制御装置からの列車種別信号により制限速度切換制御部１８を駆動して駅に停止する列車３が走行する場合は速度照査開始用の地上子２ａＡの共振回路を有効にし、駅を通過する列車３が走行する場合は速度照査開始用の地上子２ａＢの共振回路を有効にすれば良い。

このようにして同じ制限速度区間で異なる制限速度で列車３の速度を制御するとき、速度照査用の地上子の設置数を削減することができ、地上子の設置費用を低減することができる。

この発明の列車速度制限装置の構成を示すブロック図である。 ２個１対の速度照査用地上子の配置図である。 制限速度検出処理を示すフローチャートである。 サンプリング時間毎にサンプリングした速度の変化特性図である。 速度照査用地上子の他の配置図である。 従来のＡＴＳ装置の配置図である。 従来の列車速度制御装置で制限速度を算出するときの処理の説明図である。

符号の説明

１；レール、２；地上子、３；列車、４；車上装置、５；地上子検出部、
６；計時部、７；速度算出部、８；速度サンプリング部、
９；サンプリング速度記憶部、１０；平均速度演算部、１１；地上子間隔演算部、
１２；標準時間設定部、１３；制限速度演算部、１４；制限速度保持部、
１５；速度比較部、１６；車上子、１７；速度発電機、１８；制限速度切換制御部。

Claims (1)

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、速度照査位置のレールに沿って設置された複数の速度照査開始用の地上子と１つの速度照査終了用の地上子を有し、速度照査終了用の地上子に対する複数の速度照査開始用の地上子の間隔は、列車が異なる制限速度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になるように定められ、列車の種別に対応した速度照査開始用の地上子の共振回路を有効にし、
   前記車上装置は、列車に設けられた車上子が共振回路を有効にした速度照査開始用の地上子と結合した時から速度照査終了用の地上子と結合したことを検出する時までの間、あらかじめ設定されたサンプリング時間ごとに列車の速度をサンプリングして平均速度を算出し、算出した平均速度と車上子が共振回路を有効にした速度照査開始用の地上子と結合した時から速度照査終了用の地上子と結合するまでの時間により共振回路を有効にした速度照査開始用の地上子と速度照査終了用の地上子の間隔を算出し、算出した間隔とあらかじめ設定された標準時間により速度照査位置より列車進行方向前方の制限速度区間における制限速度を算出し、算出した制限速度により制限速度区間の列車速度を制御することを特徴とする列車速度制限装置。

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