JP4942612B2 - 列車制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、地上と列車との間で情報を授受して列車を制御する列車制御方法に関するものである。

列車の速度を自動的に制限速度以下に制御するため地上と列車の間で情報を授受する列車制御装置は、あらかじめ先行列車との間隔と曲線や分岐等の進路の条件等により定まる停止目標位置と現在の在線位置を示す符号化した列車制御信号を地上から列車に伝送し、車上装置は受信した列車制御信号から算出される停止目標位置までの照査速度パターンに基づき連続的に列車を減速する方法である。

この地上と列車との間で情報を伝送するために軌道回路を利用して列車検知を行うとともに列車の速度を自動的に制限速度以下に制御する従来の列車制御装置は、特許文献１に示すように、列車検知信号と列車制御信号を別々に軌道回路に送信している。列車検知信号は各軌道回路の列車進出側の境界から常時送信し、送信した列車検知信号を軌道回路の列車進入側で受信しているときは、その軌道回路に列車無しと判断している。この列車無しの状態の軌道回路に列車が進入して列車進入側で列車検知信号を受信しなくなると、その軌道回路に列車が在線したと判断している。列車制御信号は列車が検知された軌道回路にのみ列車進出側の境界から送信して、前方軌道回路に送信する列車制御信号と混信することを防止している。

また、例えばモノレールや新交通システムにおいてはレールを利用した軌道回路方式を使用できないため、列車の走行路に沿ってループコイルを敷設し、このループコイルを介して地上と車上で情報の授受を行っている。例えば特許文献２に示された列車検知装置は、複数の閉そく区間に渡ったループコイルを敷設し、各閉そく区間の境界ごとに地点検知用のトランスポンダを利用した地上子を設置する。列車に搭載された車上装置は地上子からの地点情報を受信したとき、受信した地点情報に列車識別情報を付加した列車検知信号を地上に送信する。地上装置はループコイルを介して列車検知信号を受信して列車の在線位置を判定し、先行列車の位置に応じた速度制限情報を有するＡＴＣ信号を生成してループコイルに送る。車上装置はループコイルに送られたＡＴＣ信号を受信して列車の速度を制御する。このようにして１ループコイル上に複数の列車が在線することを許容している。この複数の列車と地上との間で情報を授受するためポーリング方式で通信を行っている。
特開平９−３０１１７３号公報 特開平９−３０１１７６号公報

列車を高密度運転するためには、同一閉そく区間に複数の列車が在線させることが考えられる。このように同一閉そく区間に複数の列車が在線する場合、軌道回路を利用した列車制御方法は、同一閉そく区間に同時に複数の列車が在線すると、左右のレールを先行列車で車軸短絡するため、地上と後続列車とは情報の授受ができなくなってしまう。

ループコイルとトランスポンダを利用した地上子を設けた場合は、同一閉そく区間に同時に複数の列車が在線しても、地上と各列車との間で情報を授受できるが、複数の列車と地上との間でポーリング方式により通信を行っているため、地上と各列車との情報伝達が間欠的になり情報伝達が遅れるという短所がある。

この発明は、このような短所を改善し、同一閉そく区間に同時に複数の列車が在線しても複数の列車と地上との間で効率良く情報を授受して列車の運転効率を高めることができる列車制御方法を提供することを目的とするものである。

この発明の列車制御方法は、列車の走行路に沿って設けた一つのループコイルにより複数の列車と地上装置とで双方向通信を行う列車制御方法であって、前記地上装置は、列車個別制御情報であるスロット（Ｓａ〜Ｓｎ）を一つのループコイルの区間で許容する列車数（ｎ）分だけ有する個別情報部と、次ループコイルに進入する列車が次ループコイルで使用するスロットを指定する共通情報部とで構成した地上送信情報を一つのパケットでループコイルに送信し、列車に搭載された車上装置は、一つのループコイルの区間で許容する列車数（ｎ）分の搬送周波数（ｆａ〜ｆｎ）を有し、ループコイルの境界を検知して次のループコイルに進入した時点で、進出したループコイルから受信した地上送信情報の共通情報部で指定したスロットの個別情報を解読して自列車の制御を行うとともに、そのスロットに対応した周波数で列車情報を地上に送信し、次のループコイルに接続された地上装置は受信した列車情報の周波数に対応するスロットで列車個別制御情報を送信することを特徴とする。

前記地上装置は、地上送信情報の共通情報部で指定するスロットの順序を循環させて管理する。

この発明は、一つのループコイルの区間で許容する列車数（ｎ）分の列車個別制御情報であるスロット（Ｓａ〜Ｓｎ）を有する個別情報部と、次ループコイルに進入する列車が次ループコイルで使用するスロットを指定する共通情報部とで構成した地上送信情報を一つのパケットでループコイルに送信し、車上装置は一つのループコイルの区間で許容する列車数（ｎ）分だけ搬送周波数（ｆａ〜ｆｎ）を有し、ループコイルの境界を検知して次のループコイルに進入した時点で、進出したループコイルから受信した地上送信情報の共通情報部で指定したスロットの情報を解読して自列車の制御を行うとともに、そのスロットに対応した周波数で列車情報を地上に送信し、次のループコイルに接続された地上装置は受信した列車情報の周波数に対応するスロットで列車個別制御情報を送信して全２重無手順通信を可能としてループコイル境界における通信制御遅れを最小限として複数の列車と地上との間で効率良く情報を授受でき、列車の運転効率を向上することができる。

また、地上装置は、地上送信情報の共通情報部で指定するスロットの順序を循環させて管理することにより、複数の列車と地上との間で安定して情報を授受することができる。

図１はこの発明の列車制御装置の構成図である。図に示すように、列車制御装置は、列車１ａ〜１ｎに搭載された車上装置２と地上装置３ａ〜３ｃとの間の情報伝送路として列車１が走行する走行路に沿って敷設されたループコイル４ａ〜４ｃを有し、複数の列車１ａ〜１ｎが一つのループコイル４ａ〜４ｃの区間で地上装置３ａ〜３ｃと双方向通信を行う。

車上装置２は、図２のブロック図に示すように、データ記憶部５と論理制御部６と列車情報送信器７及び制御情報受信器９を有する。データ記憶部５には、列車１の走行路の各ループコイル４ａ〜４ｃの始端と終端（あるいは区間距離）の位置データと、自列車１の先頭と後尾の位置データあるいは列車長等をあらかじめ記憶している。論理制御部６は同一ループコイル４で制御する列車１ａ〜１ｎの数分の搬送周波数ｆｉ（１〜ｎ）を有し、各ループコイル４ａ〜４ｃに列車が進入すると、速度発電機９からのパルス計測によりループコイル４ａ〜４ｃの始端からの距離を積算して検出した列車１の位置情報等を、あらかじめ列車進入側の地上装置３で列車情報送信器７を介して列車１の前部に設けたアンテナ１０から地上に常時送信する。制御情報受信器８は列車１の前部に設けたアンテナ１０から地上送信情報を受信する。論理制御部６は制御情報受信器８で受信した地上送信情報で指定されたスロット情報に基づいて列車１の速度等を制御する。この車上装置２の論理制御部６はループコイル４ａ〜４ｃの境界を検知する機能を有する。

地上装置３ａ〜３ｃは、ループコイル４を介して車上装置２と情報を授受する送受信器１１と論理制御部１２を有し、各地上装置３ａ〜３ｃはＬＡＮ等の伝送路１３で接続されている。論理制御部１２は、同一ループコイル４ａ〜４ｃ内の複数の列車１ａ〜１ｎに対する地上送信情報を生成する。

この論理制御部１２で生成する地上送信情報２０は、図３に示すように、共通情報部２１と個別情報部２２で構成している。個別情報部２２は各列車１ａ〜１ｎの許容速度情報等の個別制御情報であるスロットＳａ〜Ｓｎをループコイル４ａ〜４ｃそれぞれ１つ毎に在線できる列車１ａ〜１ｎの数ｎだけ有し、各スロットＳａ〜Ｓｎは各列車１ａ〜１ｎが使用する周波数ｆａ〜ｆｎと１対１で対応している。共通情報部２１は各ループコイル４ａ〜４ｃの識別符号と次ループコイルで各列車１ａ〜１ｎが使用するスロットＳａ〜Ｓｎと周波数ｆａ〜ｆｎを指定する。このスロットＳａ〜Ｓｎは、例えばループコイル４ｂに在線する先頭の列車１ａが次のループコイル４ｃへ進入すると更新される。このスロットＳの更新はスロットＳａ〜Ｓｎの順序をカウンタにより循環させて管理する。例えばループコイル４ｂに在線中の最後尾の列車１ｎがスロットＳｎを使用していると、次にループコイル４ｂに進入する列車１に対してはスロットＳａが共通情報部２１で指定される。送受信器１３は共通情報部２１と個別情報部２２で構成した地上送信情報２０を１周波数で一つのパケットでループコイル４ａ〜４ｃに送信し、車上装置２からのスロットに対応して周波数ｆｉ（ｉ＝ａ〜ｎ）を同時に受信可能である。

次に、例えばループコイル４ｂの区間に２つの列車１ａ，１ｂが在線でき、ループコイル４ａ〜４ｃに接続された地上装置３ａ〜３ｃは、地上送信情報２０として共通情報部２１と周波数ｆａ，ｆｂに対応した２個のスロットＳａ，Ｓｂを有する個別情報部２２を生成して一つのパケットでループコイル４ａ〜４ｃに送信する場合について図４と図５の模式図を参照して説明する。

図４（ａ）に示すように、列車１ａがループコイル４ａの区間に１列車だけ在線してスロットＳａで地上装置３ａと通信しながら走行しているとする。この段階で地上装置３ａはループコイル４ｂにおける列車在線なしとスロット順序管理により地上送信情報２０の共通情報部２１に列車１ａがループコイル４ｂで使用するスロットとしてスロットＳａを指定する。また、ループコイル４ｂに接続された地上装置３ｂはループコイル４ｃにおける列車在線なしとスロット順序管理により共通情報部２１にスロットＳａを指定するとともに、個別情報部２２のスロットＳａには列車１ａが境界に達したとみなした許容速度情報等を送信する。

この状態で、図４（ｂ）に示すように、走行している列車１ａがループコイル４ａとループコイル４ｂの境界に達してループ境界通過を検知すると、列車１ａの車上装置２はループコイル４ａで受信した共通情報部２１により指定されたスロットＳａの個別制御情報で許容速度情報等を得て自列車の制御を行うとともに、そのスロットＳａに対応した周波数ｆａで列車情報を地上に送信する。地上装置４ｂはループコイル４ｂを介して周波数ｆａで受信した列車１ａの列車情報から列車１ａがループコイル４ｂに在線したことを認識して地上送信情報２０の共通情報部２１に列車１ａがループコイル４ｃで使用するスロットとしてスロットＳａを指定し、個別情報部２２のスロットＳａで列車１ａの許容速度情報等の個別制御情報をループコイル４ｂに送信する。列車１ａの車上装置２はループコイル４ｂに送信された地上送信情報２０の個別情報部２２のスロットＳａから許容速度情報等を得て速度を制御すると共に共通情報部２１から次のループコイル４ｃで使用するスロットＳａの指定を得る。

ループコイル４ｂに列車１ａが在線している状態で、図５（ａ）に示すように、次の列車１ｂがループコイル４ａからループコイル４ｂに進入する場合、ループコイル４ａに接続された地上装置３ａはループコイル４ｂに列車１ａが在線していることを認識しているのでループコイル４ａに送信する地上送信情報２０の共通情報部２１に次のループコイル４ｂで使用するスロットとしてスロットＳｂを指定し、地上装置３ｂは個別情報部２２のスロットＳｂで列車１ｂの許容速度情報等を送信している。

この状態で、図５（ｂ）に示すように、列車１ｂがループコイル４ａとループコイル４ｂの境界に達してループ境界通過を検知すると、列車１ｂの車上装置２はループコイル４ａで受信した共通情報部２１により指定されたスロットＳｂに対応した地上装置３ｂがループコイル４ｂから送信した地上送信情報２０の個別情報部２２のスロットＳｂから許容速度情報等を得て自列車を制御すると共にスロットＳｂに対応した周波数ｆｂで列車情報を地上に送信する。地上装置３ｂはループコイル４ｂを介して周波数ｆｂで受信した列車１ｂの列車情報から列車１ｂがループコイル４ｂに在線したことを認識して個別情報部２２のスロットＳｂで列車１ｂの許容速度情報等の個別制御情報をループコイル４ｂに送信する。この地上装置４ｂから送信するパケットの共通情報部２１ではループコイル４ｃに列車が在線しないため次のループコイル４ｃで使用するスロットとしてスロットＳａが指定されている。この共通情報部２１のスロットＳａの指定は、列車１ａがループコイル４ｃに進出すると自動的にスロットＳｂの指定に切り換る。また、地上装置３ａはループコイル４ａから列車１ｂが進出したことを認識して共通情報部２１にスロットＳａを指定する。

この状態でループコイル４ａに次の列車１ｃが進入すると、列車１ｃの車上装置２はループコイル４ａで受信した共通情報部２１によりループコイル４ｂで使用するスロットとしてスロットＳａを得る。このスロットＳａを得てもループコイル４ｂには２つの列車１の在線が許容されているため、個別情報部２２のスロットＳａの個別制御情報により列車１ｃはループコイル４ｂに対する進入が禁止される。そして図５（ｃ）に示すように、列車１ａがループコイル４ｂからループコイル４ｃに進出すると、地上装置３ａは個別情報部２２のスロットＳａの個別制御情報により列車１ｃのループコイル４ｂに対する進入を許可する。

この処理を順次繰り返してループコイル４ａに送信されている地上送信情報２０により指定されたスロットによりループコイル４ｂで２つの列車１と地上間で全２重無手順通信を行って通信遅れを最小限にして２つの列車１を制御する。

なお、車上装置２は同一ループコイル４で制御する列車１ａ〜１ｎの数分の搬送周波数ｆｉ（１〜ｎ）を持つことにより全２重通信を可能として通信遅れを最小限にする場合について説明したが、システムの制御応答時間が許容する範囲であれは同じスロット方式で共通情報から列車１の送信順番を指定するポーリング通信制御による列車制御も可能である。

この発明の列車制御装置の構成図である。 車上装置の構成を示すブロック図である。 地上装置からループコイルに送信する地上送信情報の構成を示す模式図である。 地上装置から１つの列車に送信する地上送信情報の共通情報部と個別情報部の制御過程を示す模式図である。 地上装置から２つの列車に送信する地上送信情報の共通情報部と個別情報部の制御過程を示す模式図である。

符号の説明

１；列車、２；車上装置、３；地上装置、４；ループコイル、５；データ記憶部、
６；論理制御部、７；列車情報送信器、８；制御情報受信器、９；速度発電機、
１０；アンテナ、１１；送受信器、１２；論理制御部、１３；伝送路、
２０；地上送信情報、２１；共通情報部、２２；個別情報部、Ｓａ〜Ｓｎ；スロット。

Claims (2)

1. 列車の走行路に沿って設けた一つのループコイルにより複数の列車と地上装置とで双方向通信を行う列車制御方法であって、
   前記地上装置は、列車個別制御情報であるスロット（Ｓａ〜Ｓｎ）を一つのループコイルの区間で許容する列車数（ｎ）分だけ有する個別情報部と、次ループコイルに進入する列車が次ループコイルで使用するスロットを指定する共通情報部とで構成した地上送信情報を一つのパケットでループコイルに送信し、
   列車に搭載された車上装置は、一つのループコイルの区間で許容する列車数（ｎ）分の搬送周波数（ｆａ〜ｆｎ）を有し、ループコイルの境界を検知して次のループコイルに進入した時点で、進出したループコイルから受信した地上送信情報の共通情報部で指定したスロットの個別情報を解読して自列車の制御を行うとともに、そのスロットに対応した周波数で列車情報を地上に送信し、
   次のループコイルに接続された地上装置は受信した列車情報の周波数に対応するスロットで列車個別制御情報を送信することを特徴とする列車制御方法。
2. 前記地上装置は、地上送信情報の共通情報部で指定するスロットの順序を循環させて管理する請求項１記載の列車制御方法。

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