JP4937688B2

JP4937688B2 - 列車制御装置

Info

Publication number: JP4937688B2
Application number: JP2006263769A
Authority: JP
Inventors: 晃栗田; 岳雄池田
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2026-09-28
Also published as: JP2008080981A

Description

本発明は列車制御装置に係わり、特に、無線測距により列車位置を検知し、その検知された列車位置を用いて列車制御を行う列車制御装置に関する。

近年、列車制御装置として無線測距で列車位置を検知し、その検知された列車位置を用いて列車制御を行う列車制御装置が提案されている（特許文献１参照）。この無線測距式の列車制御装置の概略を図６を用いて説明すると、Ｔは、列車イの走行する軌道であり、列車が鉄車輪のときはレールで構成されている。そして、この軌道Ｔは、一点破線で示されるように、その伸長方向に沿って所定の長さの制御区分に区分されていて、その区分された各制御区分には、その制御区分内を走行する列車を制御するための地上装置がそれぞれ設けられている。図示の例では、説明を簡単にするために、軌道Ｔの全線に亘って設けられる制御区分のうち、第１制御区分Ｔ₁と第２制御区分Ｔ₂の２つの制御区分のみが示されている。

上記第１制御区分Ｔ₁は、第１地上装置Ａにより列車制御が行われ、また、第２制御区分Ｔ₂は、第２地上装置Ｂにより列車制御が行われるように構成されている。そして、ここでは、列車イは第１制御区分Ｔ₁から第２制御区分Ｔ₂へ進行するものとしている。したがって、第１制御区分Ｔ₁は列車イの送り出し側に当たり、第２制御区分Ｔ₂は列車イの受け入れ側に当たっている。

図６中、ａ₁〜ａ₄は、第１制御区分Ｔ₁の列車制御を司る第１地上装置Ａの管理下に置かれている沿線無線機であり、その第１制御区分Ｔ₁内の軌道Ｔの伸長方向に沿って互いに所定の間隔を保って設けられている。これら沿線無線機ａ₁〜ａ₄は、互いに無線通信（交信）ができるように構成されているとともに、図示のように列車イが在線するときは、その列車イに搭載されている車上無線機１を中継して無線通信ができるように構成されている。そして、これら沿線無線機ａ₁〜ａ₄のうちの一つの沿線無線機（図示の例では、沿線無線機ａ₁）が第１地上装置Ａと有線で接続されている。また、ｂ₁〜ｂ₄は、第２制御区分Ｔ₂の制御を司る第２地上装置Ｂの管理下に置かれている沿線無線機であり、その第２制御区分Ｔ₂内の軌道Ｔの伸長方向に沿って互いに所定の間隔を保って設けられている。これら沿線無線機ｂ₁〜ｂ₄も、上記第１制御区分Ｔ₁と同様に、互いに無線通信（交信）ができるように構成されている。そして、これら沿線無線機ｂ₁〜ｂ₄のうちの一つの沿線無線機（図示の例では、沿線無線機ｂ₁）が第１地上装置Ｂと有線で接続されている。図６中、２は車上装置であり、この車上装置２は、列車イに対して速度制御信号や制動信号等の所定の制御信号を生成して出力できるように構成されている。

上記構成からなる無線測距式の列車制御装置においては、沿線無線機ａ₁〜ａ4，ｂ₁〜ｂ₄及び車上無線機１間の無線伝播時間から自列車位置を検知し、その検知された列車位置に基づいて列車制御が行われるように構成されている。すなわち、列車イが軌道Ｔの第１制御区分内に在線しているときは、沿線無線機ａ₁〜ａ₄及び車上無線機１間の無線伝播時間から自列車位置を検知し、その検知された列車位置に基づいて第１制御区分用の地上装置Ａにより列車制御が行われ、そして、列車イが軌道Ｔの第２制御区分内に在線しているときは、沿線無線機ｂ₁〜ｂ₄及び車上無線機１間の無線伝播時間から自列車位置を検知し、その検知された列車位置に基づいて第２制御区分用の地上装置Ｂにより列車制御が行われるように構成されている。

上述の第１制御区分Ｔ₁用の地上装置Ａから第２制御区分Ｔ₂用の地上装置Ｂへの制御権の切り替えは、図７に示されるように、軌道Ｔの第１制御区分Ｔ₁に軌道回路Ｔ₁’を形成するとともに、第２制御区分Ｔ₂に軌道回路Ｔ₂’を形成し、これら軌道回路Ｔ₁’，Ｔ₂’を用いて切り替えるようにしている。すなわち、軌道回路Ｔ₁’で検知されていた列車イ（図７の実線で示される列車イ参照）が軌道回路Ｔ₂’で検知されたときに（図７の破線で示される列車イ参照）、第１制御区分Ｔ₁用の地上装置Ａから第２制御区分Ｔ₂用の地上装置Ｂへ制御権が切り替えられるように構成されている。図７の一点鎖線で示される列車イは、第２制御区分用の地上装置Ｂで制御されている状態を示している。
特表平７−５０７７５２号公報

しかしながら、上記従来の列車制御装置においては、一つの制御区分から次の制御区分への制御権の切り替えは、軌道回路を用いて行われているので、地上設備が複雑となり、設備費及びメンテナンス費用がかさむ欠点があった。このような欠点を回避するために、無線測距による列車位置検知に基づいて制御権の切り替えを行うことも考えられるが、この無線測距を用いて制御権の切り替えを行おうとした場合は、連続した列車制御が損なわれることがあった。すなわち、無線測距による列車位置検知は、地上装置が複数の沿線無線機の中継伝送により通信が行われるために一定の伝達時間遅延を有し、このため、制御区間の境界付近に位置する列車から境界前後の各制御区分の地上装置への無線測距情報が異なる場合があるからである。

そこで、本発明は、上記欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、軌道回路のような地上設備を必要とせずに一つの制御区分から次の制御区分への制御権の切り替えを高精度に、かつ、低コストに行えるようにした列車制御装置を提供することにある。

本発明に係る列車制御装置は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、列車の走行する軌道の伸長方向に沿って所定の長さに区分して形成された制御区分毎に設けられ、その制御区分内に在線する列車を制御する地上装置と、それら形成された各制御区分内の軌道の伸長方向に沿って所定の間隔を保って設けられ、列車に搭載された車上無線機と通信を行うことのできる、その制御区分内に設けられた上記地上装置の管理下に置かれている複数の沿線無線機とを備えた列車制御装置であって、前記軌道を走行する列車が一つの制御区分からその一つの制御区分に隣接する他の制御区分に進入する際、その一つの制御区分とその他の制御区分との境界に所定距離接近したときに、その一つの制御区分に係る地上装置とその他の制御区分に係る地上装置とがその列車から送信されてくる自列車位置情報を共有する自列車位置共有手段と、その自列車位置共有手段において自列車が前記境界に達したと判定されたときに、その一つの制御区分に係る地上装置からその他の制御区分に係る地上装置に列車を制御する制御権を切り替える制御権切替手段とを有することを特徴としている。
本発明の請求項２に記載の列車制御装置は、列車から送信されてくる自列車位置情報は、列車の車軸に設けられた速度発電機から得られたものであることを特徴としている。
本発明の請求項３に記載の列車制御装置は、自列車位置情報は地上子位置等の所定の基準地点からの列車の相対距離であることを特徴としている。

本発明の請求項１に記載の列車制御装置は、軌道を走行する列車が一つの制御区分からその一つの制御区分に隣接する他の制御区分に進入する際、その一つの制御区分とその他の制御区分との境界に所定距離接近したときに、その一つの制御区分に係る地上装置とその他の制御区分に係る地上装置とがその列車から送信されてくる自列車位置情報を共有する自列車位置共有手段と、その自列車位置共有手段において自列車が前記境界に達したと判定されたときに、その一つの制御区分に係る地上装置からその他の制御区分に係る地上装置に列車を制御する制御権を切り替える制御権切替手段とを有するので、軌道回路のような地上設備を設けなくとも高精度に、かつ、低コストに制御権を切り替えることができる。
本発明の請求項２に記載の列車制御装置は、列車から送信されてくる自列車位置情報は列車の車軸に設けられた速度発電機から得られたものであるから、自列車位置を簡単に得ることができる。
本発明の請求項３に記載の列車制御装置は、自列車位置情報は地上子位置等の所定の基準地点からの列車の相対距離であるから、自列車位置を高精度に得ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る列車制御装置の概略構成図である。なお、上記図６と同一構成要素については同一符号を付して説明する。

Ｔは、列車イの走行する軌道であり、列車イが鉄車輪の列車のときはレールで構成される。そして、この軌道Ｔは、その伸長方向に沿って所定の長さの制御区分に区分されていて、その区分された各制御区分には、その制御区分内を走行する列車を制御するための地上装置がそれぞれ設けられている。図示の例では、説明を簡単にするために、軌道Ｔの全線に亘って設けられる制御区分のうち、第１制御区分Ｔ₁と第２制御区分Ｔ₂の２つの制御区分のみが示されている。図１中、Ｌ₀，Ｌ₀線は、第１制御区分Ｔ₁と第２制御区分Ｔ₂との境界を示す境界線で、以下、この境界を制御区分境界として説明する。なお、図１中、Ｌ₁，Ｌ₁は、制御区分境界Ｌ₀，Ｌ₀から第１制御区分Ｔ₁側に所定距離入った所定の位置に設定された後述する共通検知開始線であり、Ｌ₂，Ｌ₂は、制御区分境界Ｌ₀，Ｌ₀から第２制御区分Ｔ₂側に所定距離入った所定の位置に設けられた後述する共通検知線である。

上記第１制御区分Ｔ₁は、第１地上装置Ａにより列車制御が行われ、また、第２制御区分Ｔ₂は、第２地上装置Ｂにより列車制御が行われるように構成されている。そして、ここでは、列車イが第１制御区分Ｔ₁から第２制御区分Ｔ₂へ進行するものとしている。したがって、第１制御区分Ｔ₁は、列車イの送り出し側に当たり、第２制御区分Ｔ₂は、列車イの受け入れ側に当たっている。

図１中、ａ₁〜ａ₃は、第１制御区分Ｔ₁の列車制御を司る第１地上装置Ａの管理下に置かれている沿線無線機であり、その第１制御区分Ｔ₁内の軌道Ｔの伸長方向に沿って互いに所定の間隔を保って設けられている。これら沿線無線機ａ₁〜ａ₃は、互いに無線通信（交信）ができるように構成されているとともに、図示のように列車イが在線するときは、その列車イに搭載されている車上無線機１を中継して無線通信ができるように構成されている。そして、これら沿線無線機ａ₁〜ａ₃のうちの一つの沿線無線機（図示の例では、沿線無線機ａ₁）が第１地上装置Ａと有線で接続されている。また、ｂ₁〜ｂ₃は、第２制御区分Ｔ₂の列車制御を司る第２地上装置Ｂの管理下に置かれている沿線無線機であり、その第２制御区分Ｔ₂内の軌道Ｔの伸長方向に沿って互いに所定の間隔を保って設けられている。これら沿線無線機ｂ₁〜ｂ₃も、上記第１制御区分Ｔ₁と同様に、互いに無線通信（交信）ができるように構成されている。そして、これら沿線無線機ｂ₁〜ｂ₃のうちの一つの沿線無線機（図示の例では、沿線無線機ｂ₁）が第２地上装置Ｂと有線で接続されている。図１中、２は車上装置であり、周知の無線測距式の列車制御装置の車上装置と同様に車上無線機１が接続され、その車上無線機１を介して各地上装置Ａ，Ｂと通信ができるように構成されているとともに、列車イに対して速度制御信号や制動信号等の所定の制御信号を生成して出力できるように構成されている。

図１中、３は、列車イの先頭下部に設けられた車上子であって、軌道Ｔに沿って設けられた地上子４と対向して結合したときに、その地上子４から列車イの絶対位置の情報を得ることができるように構成されている。なお、この絶対位置の情報は、列車イが所定の駅（例えば、始発駅）から出発する地点から得るようにしてもよい。

図１中、Ｇは、列車イの車軸に設けられた速度発電機であって、車上装置２は、この速度発電機Ｇから得られた信号に基づいて自列車（列車イ）の速度と地上子４等の絶対位置からの列車イの走行距離である相対距離を検出することができるように構成されている。

上記構成からなる無線測距式の列車制御装置においては、周知の無線測距式の列車制御装置と同様に、沿線無線機ａ₁〜ａ₃，ｂ₁〜ｂ₃及び車上無線機１間の無線伝播時間から自列車位置を検知し、その検知された列車位置に基づいて列車制御が行われるように構成されている。すなわち、列車イが軌道Ｔの第１制御区分Ｔ₁内に在線しているときは、沿線無線機ａ₁〜ａ₃及び車上無線機１間の無線伝播時間から自列車位置を検知し、その検知された列車位置に基づいて第１制御区分用の地上装置Ａにより列車制御が行われ、そして、列車イが軌道Ｔの第２制御区分Ｔ₂内に在線しているときは、沿線無線機ｂ₁〜ｂ₃及び車上無線機１間の無線伝播時間から自列車位置を検知し、その検知された列車位置に基づいて第２制御区分用の地上装置Ｂにより列車制御が行われるように構成されている。

図２は、本発明に係る列車制御装置を第１制御区分Ｔ₁から第２制御区分Ｔ₂に制御権が切り替えられるときの機能に注目して作成されたブロック図である。このため、本来ならば、第１地上装置Ａと第２地上装置Ｂとが同一構成になるはずであるが、ここでは、第１地上装置Ａは列車イの送り側としての機能に注目した地上装置のブロック図であり、第２地上装置Ｂは列車イの受け入れ側としての機能に注目した地上装置のブロック図であるので、両者の構成に相違が生じている。また、列車イに搭載される車上装置２のブロック図も、列車イに対して速度制御信号や制動信号等の所定の列車信号を出力する制御部２ａの他に、制御権の切り替えに注目した車上子３及び速度発電機Ｇからの信号を入力して移動距離検出部２ｂを有していることが示されている。さらに、この図２においては、制御区分Ｔ₁に設けられている沿線無線機は「ａ」と示されている。この沿線無線機ａは、図１の沿線無線機ａ₃に相当している。また、第2制御区分Ｔ₂に設けられる沿線無線機は「ｂ」と示されている。この沿線無線機ｂは、図１の沿線無線機ｂ₃に相当している。

図２に示される第１地上装置Ａは、列車イの車上無線機１と沿線無線機ａとの電波の伝播時間に基づいて求められた無線測距情報（Ｓ₁）により列車イの位置を検知する列車位置検知部１０と、列車イの移動距離検出部２ｂで検出された列車位置情報（相対距離情報）（Ｓ₂）を基に列車イの絶対位置からの移動距離（相対距離）を検知する列車位置検知部１１と、これら両列車位置検知部１０，１１からの情報（信号）を入力して列車イの列車位置が制御区分境界Ｌ₀，Ｌ₀に達したか否かを判定する列車位置判定部１２と、この列車位置判定部１２からの送信許可信号（Ｓ₃）及び列車位置検知部１０からの列車位置信号（Ｓ₄）に基づいて列車イに対して所定の列車指示情報（Ｓ₅）を出力する列車制御部１３とを有している。上記列車位置判定部１２で判定された列車イの位置情報（Ｓ₆）は、第１地上装置Ａから第２地上装置Ｂに送出できるように構成されている。また、第２地上装置Ｂには、第１地上装置Ａのうちの相対距離による列車位置検知部１１と、列車位置判定部１２と、列車制御部１３とが含まれている。

次に、図３及び図４のフローチャートと図５の説明図を用いて制御権の切替制御動作について説明する。今、列車イが図１に示される第１制御区分Ｔ₁内に在線しているものとする。すなわち、列車イは第１制御区分Ｔ₁のうち、共通検知開始線Ｌ₁，Ｌ₁よりも手前に在線しているものとする（ステップ１００否定。以下、ステップを「Ｓ」とする。図５の（１）参照）。

上述の列車イの在線状態においては、周知の無線測距式の列車制御装置と同様に、列車イは、車上無線機１と沿線無線機ａ₂，ａ₃との間の無線伝播時間により求められた自列車（列車イ）位置を用いて第１地上装置Ａにより列車制御が行われる（図５の（１）参照）。そして、列車イの位置が共通検知開始線Ｌ₁，Ｌ₁に達したと第１地上装置Ａが判定したときは（Ｓ１００肯定。図５の（２）参照）、列車イが共通検知開始線Ｌ₁，Ｌ₁内に進入したことが第２地上装置Ｂに報知される（Ｓ２００肯定。図２の沿線無線機ａ及び沿線無線機ｂ間の位置情報（Ｓ₆）参照）。したがって、列車イを受け入れる側に当る第２地上装置Ｂは、間もなく第１地上装置Ａから制御権を引き継ぐ列車の存在を知ることとなる。

列車イが共通検知開始線Ｌ₁，Ｌ₁に達すると、列車イの移動距離検出部２ｂで収集された列車イの相対距離情報が第１地上装置Ａ及び第２地上装置Ｂに送出される。すなわち、列車イの車上子３が地上子４（図１参照）と結合した絶対位置から速度発電機Ｇを用いて検出された移動距離（相対距離）の情報が両地上装置Ａ，Ｂに共有される。この相対距離は、速度発電機Ｇからの検出信号が入力される毎に更新される（Ｓ１０２、Ｓ２０２。図５の（３）参照）。

上述の第１地上装置Ａ及び第２地上装置Ｂで列車イの相対距離情報を共有している状態で、かつ、第１地上装置Ａで列車イが列車制御されている状態で、列車イの位置が制御区間境界Ｌ₀，Ｌ₀に達したと両地上装置Ａ，Ｂで判定されると（Ｓ１０４肯定、Ｓ２０４肯定）、第１地上装置Ａにおける列車イに対する列車制御は停止され（Ｓ１０６）、列車イに対する列車制御は第２地上装置Ｂにより開始される（Ｓ２０６。図５の（４）参照）。以後、列車イが第２制御区分Ｔ₂に在線している間は、第２地上装置Ｂにより列車制御が行われる（図５の（５）参照）。列車イがこの第２制御区分Ｔ₂からこの第２制御区分Ｔ₂に隣接する第３制御区分（図１において第２制御区分Ｔ₂の右側に位置する図示しない制御区分）に移動する場合も、同様の共通検知線を用いて制御権の切り替えが行われる。

以上のように、上記構成からなる列車制御装置においては、列車イの送り出し側に当る第１制御区分Ｔ₁の第１地上装置Ａ及びその列車イの受け入れ側に当る第２制御区分Ｔ₂の第２地上装置Ｂは、制御区分境界Ｌ₀，Ｌ₀の近辺で列車イの位置情報を共有できるので、両地上装置Ａ，Ｂ間で列車位置情報に相違がなく、円滑な制御権の切り替えが可能となる特長を有している。

なお、上述の例では、列車イは、第１制御区分Ｔ₁から第２制御区分Ｔ₂に移動する場合を示したが、軌道Ｔが単線で第２制御区分Ｔ₂から第１制御区分Ｔ₁に列車イが移動する場合は、制御区分境界Ｌ₀，Ｌ₀から第２制御区分Ｔ₂側に所定距離入ったところに設定された共通検知線Ｌ₂，Ｌ₂に列車が達したときに、第２地上装置Ｂと第１地上装置Ａとの間で列車イの位置情報が共有される。

本発明の一実施の形態に係る列車制御装置の概略構成図である。本発明の一実施の形態に係る列車制御装置の切り替え動作を説明するための説明図である。本発明の一実施の形態に係る列車制御装置の切り替え動作を説明するための説明図である。制御動作を説明するためのフローチャートである。制御動作を説明するためのフローチャートである。従来の無線測距式の列車制御装置の概略構成図である。従来の無線測距式の列車制御装置における地上装置間の制御権の切り替えを説明するための説明図である。

符号の説明

Ｔ軌道
Ｔ₁ 第１制御区分
Ｔ₂ 第２制御区分
Ｌ₀ 境界線
Ｌ₁，Ｌ₁、Ｌ₂，Ｌ₂ 共通検知開始線
Ａ第１地上装置
Ｂ第２地上装置
イ列車
Ｇ速度発電機
ａ，ａ₁〜ａ₃，ｂ，ｂ₁〜ｂ₃ 沿線無線機
１車上無線機
２車上装置
２ａ制御部
２ｂ移動距離検出部
３車上子
４地上子

Claims

列車の走行する軌道の伸長方向に沿って所定の長さに区分して形成された制御区分毎に設けられ、その制御区分内に在線する列車を制御する地上装置と、それら形成された各制御区分内の軌道の伸長方向に沿って所定の間隔を保って設けられ、列車に搭載された車上無線機と通信を行うことのできる、その制御区分内に設けられた上記地上装置の管理下に置かれている複数の沿線無線機とを備えた列車制御装置であって、
前記軌道を走行する列車が一つの制御区分からその一つの制御区分に隣接する他の制御区分に進入する際、その一つの制御区分とその他の制御区分との境界に所定距離接近したときに、その一つの制御区分に係る地上装置とその他の制御区分に係る地上装置とがその列車から送信されてくる自列車位置情報を共有する自列車位置共有手段と、
前記自列車位置共有手段において自列車が前記境界に達したと判定されたときに、その一つの制御区分に係る地上装置からその他の制御区分に係る地上装置に列車を制御する制御権を切り替える制御権切替手段と、
を有することを特徴とする列車制御装置。
請求項１に記載の列車制御装置において、前記列車から送信されてくる自列車位置情報は、列車の車軸に設けられた速度発電機から得られたものであることを特徴とする列車制御装置。
請求項１又は２に記載の列車制御装置において、前記自列車位置情報は、地上子位置等の所定の基準地点からの列車の相対距離であることを特徴とする列車制御装置。