JP4846072B2 - 車上トランスポンダ装置およびその健全性確認方法 - Google Patents

Description

本発明は、車上子および車上子と結合する地上子を介し、地上装置との間で所要の電文情報を送受する車上トランスポンダ装置および、その健全性確認方法に関する。

上述した車上トランスポンダ装置を含む列車保安装置は、地上装置と列車側の車上装置との間で電文（ディジタル電文）の送受信を行い、電文に記述された内容に従って列車制御を行う装置であり、安全な列車制御を行う観点から、正しい電文を確実に送信することが求められる。

この種の従来装置として、例えば下記特許文献１に示された列車保安装置（同文献では「列車制御システム」として開示）では、送受信器などの伝送路中に介在する各処理部におけるメモリ異常などに起因して発生する固渋故障（「固着故障」ともいう）を検出するため、ある特定の停車駅から列車が出発し、この特定の停車駅とは異なる他の停車駅に列車が到着するまでの経路に割り付けられた固有番号を含む電文を車上装置および地上装置間で相互に送信し合うこととしている。

特開２００８−１０５４７７号公報

しかしながら、上記従来技術では、地上子と車上子とが結合して相互に通信を行わない限り、車上トランスポンダ装置における固着故障の判定が不可能である。したがって、従来技術では、停車中に固着故障の判定を行うことができないか、あるいは停車中に行うとしても、地上子のある位置まで列車を移動しなければならず、更には現実の電文を受信しない限り当該判定処理を行うことができないので、迅速かつ的確な固着故障の判定を行うことができないという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、迅速かつ的確な固着故障の判定を可能とする車上トランスポンダ装置および、その健全性確認方法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、本発明にかかる車上トランスポンダ装置は、列車保安システムに適用され、列車の走行制御に用いる制御用電文を、車上子と結合する地上子を介して地上装置との間で送受する車上トランスポンダ装置であって、前記制御用電文とは異なる照査用電文を生成すると共に、生成した前記照査用電文を前記車上子に送信する信号送信部と、前記照査用電文を、前記車上子を介して受信すると共に、受信した前記照査用電文から前記電文情報を復元する信号受信部と、前記照査用電文に含ませる電文情報を生成して前記信号送信部に出力すると共に、前記信号受信部が復元した電文情報を受信し、前記信号送信部から送信された照査用電文に含まれる送信電文情報と、当該送信電文情報が含まれる照査用電文から復元した受信電文情報との比較結果に基づいて車上側における電文受信機能の確認を行う通信制御部と、を備えたことを特徴とする。

本発明にかかる車上トランスポンダ装置によれば、固着故障の判定を迅速かつ的確に行うことができるという効果を奏する。

図１は、本実施の形態にかかる車上トランスポンダ装置を含む列車保安システムの概略構成および概略動作を説明する図である。 図２は、本実施の形態にかかる車上側通信装置の内部構成を示す機能ブロック図である。 図３は、本実施の形態の車上側通信装置における自己照査処理の流れを示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態にかかる車上トランスポンダ装置および、その健全性確認方法について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。

＜実施の形態＞
図１は、本発明の実施の形態にかかる車上トランスポンダ装置を含む列車保安システムの概略構成および概略動作を説明する図である。本実施の形態にかかる車上トランスポンダ装置を含む列車保安システムは、図１に示すように、列車１１（または列車１２）に搭載される車上側通信装置１４および車上子１６ならびに、地上側に設置される地上子３０（３０ａ，３０ｂ）および地上側通信装置３２（３２ａ，３２ｂ）を含んで構成される。これらの構成部のうち、車上側通信装置１４および車上子１６は車上トランスポンダ装置を構成し、地上子３０および地上側通信装置３２は地上トランスポンダ装置を構成する。なお、これ以降の説明を簡便化するため、車上トランスポンダ装置を車上装置と称し、地上トランスポンダ装置を地上装置と称する。

ここで、図１における列車１１は、車上子１６と地上子３０ａとが結合した状態を示している。車上子１６と地上子３０ａとが結合するとき、列車１１の車上装置と地上装置との間で制御用電文１７が送受される。この制御用電文１７は、車上装置および地上装置の双方が生成する電文であり、車上装置が生成する制御用電文１７には、例えば列車情報としての列車種別、列車編成番号、運行番号などが含まれている。また、地上装置が生成する制御用電文１７には、例えば地点情報、制限速度、勾配情報などが含まれている。

一方、図１における列車１２は、車上子１６と地上子３０ａまたは地上子３０ｂとが結合していない状態を示している。本実施の形態の車上装置は、この図の列車１２のように、車上子１６と地上子３０とが結合してない状態を利用し、車上側通信装置１４が制御用電文１７とは異なる照査用電文１８を生成して、車上側通信装置１４自身における固着故障の判定を迅速かつ的確に行うことを要旨とするものである。

なお、車上装置における固着故障に関し、本実施の形態では、車上装置におけるメモリ異常（送信側および受信側における双方のメモリ異常を含む）などに起因し、車上装置から送信される電文情報の内容が毎回同一の内容になってしまう不具合（故障）のみならず、メモリ異常以外の要因（例えば、変調器などの送信系の不具合）により、同一信号の電文しか出力できないような不具合（故障）も含まれるものとする。

図２は、車上側通信装置１４の内部構成を示す機能ブロック図である。図２において、車上側通信装置１４は、照査用電文１８に含ませる情報である電文情報２６を生成する通信制御部２０と、電文情報２６を例えば２値信号に変換して出力する電文制御部（送信側）２１と、電文制御部（送信側）２１からの信号を例えばＦＳＫ変調した変調信号を照査用電文１８として出力するＦＳＫ変調部２２と、ＦＳＫ変調部２２から送信されたＦＳＫ信号（照査用電文１８）を、この車上側通信装置１４に接続される車上子１６を介して受信すると共に、受信したＦＳＫ信号を復調するＦＳＫ復調部２４と、ＦＳＫ復調部２４からの復調信号を用いて照査用電文１８を生成（復元）して通信制御部２０に出力する電文制御部（受信側）２５と、を備えて構成される。

なお、上記の構成において、電文制御部（送信側）２１およびＦＳＫ変調部２２は、車上トランスポンダ装置における信号送信部を構成し、ＦＳＫ復調部２４および電文制御部（受信側）２５は、車上トランスポンダ装置における信号受信部を構成する。

上記のように構成された本実施の形態の車上トランスポンダ装置によれば、車上側通信装置１４における信号送信部としての電文制御部（送信側）２１およびＦＳＫ変調部２２と、車上側通信装置１４における信号受信部としてのＦＳＫ復調部２４および電文制御部（受信側）２５とは、車上子１６を介して帰還回路を構成することになる。通信制御部２０は、送信する照査用電文１８を決定すると共に、受信した照査用電文１８に異常があるか否かの確認処理、すなわち地上装置から受信すべき電文（制御用電文）の健全性に関する確認処理を行う。

つぎに、本実施の形態にかかる車上装置（車上側通信装置１４）の動作について、図２および図３を参照して説明する。図３は、車上側通信装置１４における自己照査処理の流れを示すフローチャートである。

まず、車上側通信装置１４における自己照査処理は、電源の投入と共に開始される（ステップＳ１０１）。車上側通信装置１４は、照査用電文を送信した前回の送信時から所定時間経過しているか否かを判定する（ステップＳ１０２）。所定時間経過していなければ（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、ステップＳ１０２の判定処理を繰り返し、所定時間経過していれば（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、車上子１６が地上子３０と結合しているか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ここで、車上子１６が地上子３０と結合していれば（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２，Ｓ１０３の処理を繰り返す。一方、車上子１６が地上子３０と結合していなければ（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、制御用電文を模擬した照査用電文を生成し（ステップＳ１０４）、生成した照査用電文を車上子１６に送信する（ステップＳ１０５）。

車上側通信装置１４は、車上子１６を介して構成される帰還回路を通じ、照査用電文を受信し、受信した照査用電文の異常判定を行う（ステップＳ１０６）。なお、この異常判定処理を行う手段としては、例えば異常カウンタなどを用いることができる。照査用電文に異常がなければ（ステップＳ１０７，Ｙｅｓ）、この異常カウンタのカウント値をリセットし（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０２に移行する。一方、照査用電文に異常があれば（ステップＳ１０７，Ｎｏ）、異常カウンタのカウント値をカウントアップし（ステップＳ１０９）、さらに異常カウンタのカウント値が所定値未満であるかを判定し（ステップＳ１１０）、異常カウンタのカウント値が所定値未満であれば（ステップＳ１１０，Ｙｅｓ）、照査用電文に異常がないときと同様にステップＳ１０２に移行し、異常カウンタのカウント値が所定値以上であれば（ステップＳ１１０，Ｎｏ）、車上装置の故障を検知して本フローを終了する（ステップＳ１１１）。すなわち、これらステップＳ１０７〜Ｓ１１１の処理では、照査用電文の異常が所定値（所定回数）分だけ連続して判定された場合に、車上装置を故障として判定することになる。この意味で、上記所定値は２以上の整数であればよい。

なお、上記ステップＳ１０４では、例えば照査用電文の内容をインクリメントするなどの処理が行われる。すなわち、照査用電文は、送信の都度異なった内容のものが生成される。

また、照査用電文は制御用電文を模擬した電文であるため、基本的には車上子１６と地上子３０とが結合している状態では照査用電文を出力しない。ただし、ステップＳ１０３の処理にて車上子１６と地上子３０とが結合していないと判定した直後に車上子１６と地上子３０とが結合する状態に移行することも考えられる。

車上子１６と地上子３０とが結合した場合、照査用電文と制御用電文とが同時に受信される状態（いわゆる混信状態）となり、照査用電文および制御用電文の双方共に正しく受信できない可能性がある。しかしながら、制御用電文の受信処理では、通常、車上子１６と地上子３０との結合時に数回の電文授受を行っているのと共に、複数回の一致処理で電文内容を確定する処理を行っているので、受信した照査用電文の内容を正しく認識することができる。

また、車上子１６と地上子３０とが結合して混信状態になった場合でも、所定時間の経過後に車上子１６と地上子３０との結合判定処理を実施し、結合していない場合に照査用電文を送信することとしているので（ステップＳ１０２，Ｓ１０３）、車上装置が正常である場合、例えば混信状態時における１回目の判定処理では異常と判定されても、２回目の処理では正しく正常と判定することができる。この意味で、上記所定時間、すなわち、車上子１６と地上子３０との非結合時における照査用電文の送信間隔は、例えば通常走行時において、車上子１６と地上子３０とが結合している時間を超える任意の時間とすることができる。

以上、本発明の実施の形態にかかる車上トランスポンダ装置について、図１〜図３の図面を参照して説明してきたが、本発明の要旨は、上記に開示した内容に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。

例えば、図２では、車上側通信装置１４における変調部および復調部として、ＦＳＫ変調部２２およびＦＳＫ復調部２４を開示しているが、他の方式の変調／復調方式を利用するものであっても構わない。

また、上記では、照査用電文は制御用電文を模擬した電文であると説明したが、必ずしも模擬した電文でなくても構わない。肝要な点は、照査用電文の生成の都度、照査用電文の内容が何らかの形で更新されたものであればよく、例えば１ビットでも内容が変化していれば固着故障の検出は可能である。

以上説明したように、本実施の形態にかかる車上トランスポンダ装置およびその健全性確認方法によれば、地上側の設備、すなわち地上側通信装置および地上子を使用することなく、車上側の装置のみで地上側通信装置の健全性を確認することができる。このため、地上子と車上子とが結合しているときのみ固着故障の判定が可能となる上記特許文献１とは異なり、車上側通信装置の電源投入、すなわち列車の電源が投入されていれば列車の走行停止に拘わらず任意の時点において、固着故障の判定を行うことができ、迅速かつ的確な固着故障の判定が可能となる。したがって、上述した試験内容を例えば列車の毎日の始業点検項目とすることで走行前に故障を発見することができる。

また、本実施の形態にかかる車上トランスポンダ装置およびその健全性確認方法によれば、車上装置における信号送信部（電文制御部（送信側）およびＦＳＫ変調部）と、車上装置における信号受信部（電文制御部（受信側）およびＦＳＫ復調部）とは、車上子を介して帰還回路を構成しているので、固着故障のみならず、車上装置における通信機能（例えばフィルタ回路）の健全性をも確認することが可能となる。

以上のように、本発明にかかる車上トランスポンダ装置は、迅速かつ的確な固着故障の判定を可能とする発明として有用である。

１１，１２ 列車
１４ 車上側通信装置
１６ 車上子
１７ 制御用電文
１８ 照査用電文
２０ 通信制御部
２１ 電文制御部（送信側）
２２ ＦＳＫ変調部
２４ ＦＳＫ復調部
２５ 電文制御部（受信側）
２６ 電文情報
３０，３０ａ，３０ｂ 地上子
３２ 地上側通信装置

Claims (7)

1. 列車保安システムに適用され、列車の走行制御に用いる制御用電文を、車上子と結合する地上子を介して地上装置との間で送受する車上トランスポンダ装置であって、
   前記制御用電文とは異なる照査用電文を生成すると共に、生成した前記照査用電文を前記車上子に送信する信号送信部と、
   前記照査用電文を、前記車上子を介して受信すると共に、受信した前記照査用電文から電文情報を復元する信号受信部と、
   前記照査用電文に含ませる電文情報を生成して前記信号送信部に出力すると共に、前記信号受信部が復元した電文情報を受信し、前記信号送信部から送信された照査用電文に含まれる送信電文情報と、当該送信電文情報が含まれる照査用電文から復元した受信電文情報との比較結果に基づいて車上側における電文受信機能の確認を行う通信制御部と、
   を備え、
   前記通信制御部は、前記照査用電文に含ませる電文情報を送信の都度変更することを特徴とする車上トランスポンダ装置。
2. 列車保安システムに適用され、列車の走行制御に用いる制御用電文を、車上子と結合する地上子を介して地上装置との間で送受する車上トランスポンダ装置であって、
   前記制御用電文とは異なる照査用電文を生成すると共に、生成した前記照査用電文を前記車上子に送信する信号送信部と、
   前記照査用電文を、前記車上子を介して受信すると共に、受信した前記照査用電文から電文情報を復元する信号受信部と、
   前記照査用電文に含ませる電文情報を生成して前記信号送信部に出力すると共に、前記信号受信部が復元した電文情報を受信し、前記信号送信部から送信された照査用電文に含まれる送信電文情報と、当該送信電文情報が含まれる照査用電文から復元した受信電文情報との比較結果に基づいて車上側における電文受信機能の確認を行う通信制御部と、
   を備え、
   前記車上子と前記地上子とが結合しない非結合時において、前記信号送信部から送信される照査用電文の送信間隔は、前記列車の通常走行時に前記地上子と前記車上子とが結合している時間を超える時間に設定されることを特徴とする車上トランスポンダ装置。
3. 前記信号送信部は、前記照査用電文を、前記車上子に対して前記車上子が前記地上子と結合しない期間に送信することを特徴とする請求項１または２に記載の車上トランスポンダ装置。
4. 前記通信制御部は、受信した前記照査用電文の異常が所定回数以上連続した場合に装置が故障していると判定することを特徴とする請求項１または２に記載の車上トランスポンダ装置。
5. 前記車上子と前記地上子とが結合しない非結合時において、前記信号送信部から送信される照査用電文の送信間隔は、前記列車の通常走行時に前記地上子と前記車上子とが結合している時間を超える時間に設定されることを特徴とする請求項１に記載の車上トランスポンダ装置。
6. 列車保安システムに適用される車上トランスポンダ装置の健全性確認方法であって、
   列車の走行制御に用いる制御用電文とは異なる照査用電文の生成に必要な電文情報を生成する第１のステップと、
   前記電文情報を用いて前記照査用電文を生成する第２のステップと、
   前記生成した照査用電文を、前記車上子に対して前記車上子が前記地上子と結合しない期間に送信する第３のステップと、
   前記照査用電文を、前記車上子を介して受信する第４のステップと、
   前記受信した照査用電文から前記電文情報を復元する第５のステップと、
   送信された照査用電文に含まれる送信電文情報と、当該送信電文情報が含まれる照査用電文から復元した受信電文情報との比較結果に基づいて車上側における電文受信機能の確認を行う第６のステップと、
   を含み、
   前記第２ステップでは、前記照査用電文に含ませる電文情報を生成の都度変更することを特徴とする車上トランスポンダ装置の健全性確認方法。
7. 前記第６のステップでは、受信した前記照査用電文の異常が所定回数以上連続した場合に車上トランスポンダ装置の故障と判定することを特徴とする請求項６に記載の車上トランスポンダ装置の健全性確認方法。

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