JP5235754B2

JP5235754B2 - 停車場内列車停止位置合否判定システム

Info

Publication number: JP5235754B2
Application number: JP2009085429A
Authority: JP
Inventors: 豊和奥山
Original assignee: 大同信号株式会社
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: JP2010234964A

Description

この発明は、鉄道の停車場で列車の停止位置を検知してその合否を判定する停車場内列車停止位置合否判定システムに関し、詳しくは、地上子と車上子とがトランスポンダ結合範囲に入っているか否かに応じて列車停止位置の合否を判定する停車場内列車停止位置合否判定システムに関する。

鉄道では、軌道の適宜な箇所にＡＴＳ地上子を設置しておき、ＡＴＳ車上子を搭載した列車が軌道を走行して、車上子と地上子とが通信可能な距離に近づくと、それらがトランスポンダとして機能することを利用して列車検知が行われている（例えば特許文献１〜３，非特許文献１〜２参照）。
このようなトランスポンダは、ＡＴＳの他、停車場内列車停止位置合否判定システムの列車停止位置の検出部にも使用されている。

ホームドアのある駅に列車が停止して車両ドアを開ける際には、車両ドアの位置とホームドアの位置とが合致している必要があるため、駅のホーム脇の軌道に地上子を設置しておき、それと列車の車上子とがトランスポンダ結合範囲に入ったか否かを検知するとともに、その検知結果に基づいて、列車が予め決められた合格範囲（以下、停止位置合格範囲または単に合格範囲と言う）内に停車しているか否かを判定（以下、停止位置合否判定または単に合否判定と言う）するようになっている。

図３は、このような従来の停車場内列車停止位置合否判定システムを示しており、（ａ）が軌道１０と列車２０と結合状態のトランスポンダ一組１１＋２１とに係る側面図、（ｂ）がその簡略側面図、（ｃ）がトランスポンダ１１＋２１非結合状態の簡略側面図、（ｄ）がトランスポンダ二組１１＋２１，１２＋２２とも結合状態の簡略側面図、（ｅ）が結合範囲Ｒａの狭いトランスポンダ二組１３＋２１，１４＋２２とも結合状態の簡略側面図である。

先ず（図３（ａ）参照）、軌道１０に設置された地上子１１と列車２０に搭載された車上子２１との組み合わせである第１トランスポンダ１１＋２１について見ると、その組み合わせは列車２０の走行に伴う接近によって確立されたり離隔によって解消されたりする動的なものであり、地上子１１も車上子２１も適宜な大きさの電磁結合用コイル等からなるが、このシステムでは軌道に沿ったトランスポンダ結合範囲が分かれば足りるので、簡略側面図では車上子を点で示し地上子をトランスポンダ結合範囲で示す。また、合否判定を行う判定装置２５は、論理回路やマイクロプロセッサシステム等からなり、列車２０に搭載されているものを図示したが、駅側に設置されていることもある。

第１トランスポンダ１１＋２１による列車位置検知とそれに基づく合否判定は、地上子１１と車上子２１とがトランスポンダ結合（交信、通信）しているか否かによるので、この合否判定手法における合格範囲は、地上子１１と車上子２１とのトランスポンダ結合範囲（結合する距離範囲、応動距離）によって決定される。すなわち、車上子２１と地上子１１とがトランスポンダ結合範囲Ｒａに入っていれば（図３（ｂ）参照）、列車２０の停止位置が停止位置合格範囲Ｒｅに収まっていて合格と判定される。また、車上子２１と地上子１１とがトランスポンダ結合範囲Ｒａから外れていれば（図３（ｃ）参照）、列車２０の停止位置が停止位置合格範囲Ｒｅに収まっておらず不合格と判定される。

以上は一組の第１トランスポンダ１１＋２１を用いた列車停止位置合否判定に関するものであるが、鉄道ではフェールセーフ化が求められるため、停車場内列車停止位置合否判定システムにおいても、トランスポンダの複数化と判定論理の厳格化が図られている。具体的には（図３（ｄ）参照）、第１トランスポンダ１１＋２１に加えてそれと同様の第２トランスポンダ１２＋２２も採用され、第１トランスポンダ１１＋２１の車上子２１と第２トランスポンダ１２＋２２の車上子２２とが列車２０の例えば先頭車両の前後や先後の別車両への搭載に際して離隔距離Ｌだけ離れて配置されるとともに、第１トランスポンダ１１＋２１の地上子１１と第２トランスポンダ１２＋２２の地上子１２も駅のホーム脇の軌道への設置に際して同じ離隔距離Ｌだけ離れて配置される。

このように地上子１１，１２同士の離隔距離と車上子２１，２２同士の離隔距離とが同じ値（Ｌ）になっており、更には第１トランスポンダ１１＋２１のトランスポンダ結合範囲Ｒａと第２トランスポンダ１２＋２２のトランスポンダ結合範囲Ｒａと列車２０の停止位置合格範囲Ｒｅとが同じ値（±８００ｍｍ）になっているので、二対・二組あるトランスポンダ１１＋２１，１２＋２２は、僅かな誤差等に起因する例外は別として、基本的に、一方がトランスポンダ結合していれば他方もトランスポンダ結合し、一方がトランスポンダ結合していなければ他方もトランスポンダ結合しない。

そのような条件の下で、判定装置２５が、両トランスポンダ１１＋２１，１２＋２２から結合中か否かの検知結果を入力し、それらの論理積を採って判定を下す。具体的には、地上子１１と地上子１２とがトランスポンダ結合範囲Ｒａに入っていると同時に、地上子１２と車上子２２もトランスポンダ結合範囲Ｒａに入っているときだけ、列車２０が停止位置合格範囲Ｒｅ内に停車していると判定され、それ以外は不合格と判定される。
こうして、停車場内列車停止位置合否判定システムからフェールセーフな判定が出されるのである。

特開２００３−２３７５８１号公報特開２００５−２３８８８３号公報特開２００６−２４８４２１号公報

宮地・鈴木・奥山著「トランスポンダ装置の外部ノイズによる誤動作とその対策」電気学会研究会資料 TER-08-51、ITS-08-34、社団法人電気学会発行２００８年１１月６日、日本鉄道電気技術協会編「鉄道技術者のための電気概論ＡＴＳ・ＡＴＣ」社団法人日本鉄道電気技術協会出版、平成１３年７月２８日

ところが、このような従来の停車場内列車停止位置合否判定システムでは、複数組のトランスポンダについて地上子同士の離隔距離と車上子同士の離隔距離とが同じ値になっているという条件に加えて、各トランスポンダ結合範囲と停止位置合格範囲が同じ値になっているという条件も満たしているため、合格範囲の異なる線区については、トランスポンダに互換性が無く、結合範囲の異なるトランスポンダを使い分けることが必要であり、作業や管理の負担が重い。

例えば、或る線区Ａにおける各駅での列車の停止位置合格範囲が±８００ｍｍの場合、それように開発されたトランスポンダは、結合範囲が±８００ｍｍになっているので、停止位置合格範囲が例えば±３５０ｍｍの他の線区Ｂには使えない。そのため、線区Ｂにも停車場内列車停止位置合否判定システムを導入するには（図３（ｅ）参照）、トランスポンダ結合範囲±３５０ｍｍのトランスポンダ１３＋２１，１４＋２２を製造する必要が発生し、その結果、仕様変更の設計作業や材料の調達作業などに費用と時間がかかるうえ、在庫管理や保守作業の負担も増加する。

そして、そのような負担を軽減するには、停車場内列車停止位置合否判定システムに組み込まれるトランスポンダの互換性を高めることが要請される。
しかしながら、鉄道に使用されるトランスポンダは、過酷な環境に耐えうるよう頑丈になっているので、トランスポンダの機構部を可変する手法たとえば電磁結合用コイルを伸縮式にするといった手法では、原価が不所望なまで跳ね上がってしまう。
そこで、フェールセーフのためトランスポンダが複数設置されるのを利用して、その配置条件を工夫することにより、簡便に、トランスポンダの互換性の高い停車場内列車停止位置合否判定システムを実現することが、技術的な課題となる。

本発明の停車場内列車停止位置合否判定システムは（解決手段１）、このような課題を解決するために創案されたものであり、地上子同士の離隔距離を車上子同士の離隔距離より広げることで両者の離隔距離を異ならせている。具体的には、停車場に離隔して設置された複数の地上子と、列車に離隔して搭載された複数の車上子と、前記地上子が複数同時に前記車上子とトランスポンダ結合しているとき及び前記車上子が複数同時に前記地上子とトランスポンダ結合しているときのうち何れか一方のとき又は双方のときに前記列車が合格範囲に入っていると判定する判定装置とを備えた停車場内列車停止位置合否判定システムにおいて、前記列車の停止位置合格範囲が前記地上子と前記車上子とのトランスポンダ結合範囲より狭くなっており、且つ、前記トランスポンダ結合範囲と前記停止位置合格範囲との差分だけ前記地上子同士の離隔距離が前記車上子同士の離隔距離より広くなっている、というものである。

また、本発明の停車場内列車停止位置合否判定システムは（解決手段２）、やはり上記課題を解決するために創案されたものであるが、地上子同士の離隔距離を車上子同士の離隔距離より広げるのでなく逆に狭めることで両者の離隔距離を異ならせている。具体的には、停車場に離隔して設置された複数の地上子と、列車に離隔して搭載された複数の車上子と、前記地上子が複数同時に前記車上子とトランスポンダ結合しているとき及び前記車上子が複数同時に前記地上子とトランスポンダ結合しているときのうち何れか一方のとき又は双方のときに前記列車が合格範囲に入っていると判定する判定装置とを備えた停車場内列車停止位置合否判定システムにおいて、前記列車の停止位置合格範囲が前記地上子と前記車上子とのトランスポンダ結合範囲より狭くなっており、且つ、前記トランスポンダ結合範囲と前記停止位置合格範囲との差分だけ前記地上子同士の離隔距離が前記車上子同士の離隔距離より狭くなっている、というものである。

このような本発明の停車場内列車停止位置合否判定システムにあっては（解決手段１，２）、地上子と車上子の配置条件が変更されて地上子同士の離隔距離と車上子同士の離隔距離とが一致せず偏倚距離だけ相違している。そして、両者の離隔距離が偏倚距離だけ異なると、論理積に基づいて合格の判定が出されるという合否判定手法の下では、実際の停止位置合格範囲がトランスポンダ結合範囲より偏倚距離だけ短くなるが、偏倚距離がトランスポンダ結合範囲と目標の停止位置合格範囲との差分に設定されているので、実際の停止位置合格範囲が目標の停止位置合格範囲に合致する。
これにより、停止位置合格範囲がトランスポンダ結合範囲より狭いときには配置に偏倚条件を付加することで共通仕様のトランスポンダの使用が可能になる。
したがって、この発明によれば、トランスポンダの互換性の高い停車場内列車停止位置合否判定システムを簡便に実現することができる。

本発明の実施例１について、停車場内列車停止位置合否判定システムの構造を示し、（ａ）が車上子離隔距離より地上子離隔距離を広げたところの簡略側面図、（ｂ）が停止位置合格範囲の左端に列車のいるところの簡略側面図、（ｃ）が停止位置合格範囲の右端に列車のいるところの簡略側面図である。本発明の実施例について、停車場内列車停止位置合否判定システムの構造を示し、（ａ）が車上子離隔距離より地上子離隔距離を狭めたところの簡略側面図、（ｂ）が停止位置合格範囲の左端に列車のいるところの簡略側面図、（ｃ）が停止位置合格範囲の右端に列車のいるところの簡略側面図である。従来の停車場内列車停止位置合否判定システムを示し、（ａ）が軌道と列車と結合状態のトランスポンダとに係る側面図、（ｂ）がその簡略側面図、（ｃ）がトランスポンダ非結合状態の簡略側面図、（ｄ）がトランスポンダ二組とも結合状態の簡略側面図、（ｅ）が結合範囲の狭いトランスポンダ二組とも結合状態の簡略側面図である。

このような本発明の停車場内列車停止位置合否判定システムについて、これを実施するための具体的な形態を、以下の実施例１〜２により説明する。
図１に示した実施例１は、上述した解決手段１（出願当初の請求項１）を具現化したものであり、図２に示した実施例２は、上述した解決手段２（出願当初の請求項２）を具現化したものである。
なお、それらの図示に際し従来と同様の構成要素には同一の符号を付して示したので、重複する再度の説明は割愛し、以下、従来との相違点を中心に説明する。

本発明の停車場内列車停止位置合否判定システムの実施例１について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１（ａ）は、車上子２１，２２同士の離隔距離Ｌより地上子１１，１２同士の離隔距離Ｌ＋Ｄを広げたところの簡略側面図であり、図１（ｂ）は、列車２０が狭い停止位置合格範囲Ｒｅ（＝３５０ｍｍ）の左端に来たところの簡略側面図であり、図１（ｃ）は、列車２０が狭い停止位置合格範囲Ｒｅの右端に来たところの簡略側面図である。

この停車場内列車停止位置合否判定システムが既述した従来システムと相違するのは、停止位置合格範囲Ｒｅがトランスポンダ結合範囲Ｒａより狭くなっている点と、地上子１１，１２同士の離隔距離Ｌ＋Ｄが偏倚距離Ｄだけ広くなっている点である。
第１トランスポンダ１１＋２１も第２トランスポンダ１２＋２２もその結合範囲Ｒａが従来通り±８００ｍｍであるが、目標とされる列車２０の停止位置合格範囲Ｒｅは±８００ｍｍから±４５０ｍｍだけ狭められて±３５０ｍｍになっている。

また、車上子２１，２２同士の離隔距離Ｌも従来と同じであるが、地上子１１，１２同士の離隔距離Ｌ＋Ｄは車上子２１，２２同士の離隔距離Ｌより偏倚距離Ｄだけ広くなっている。
ここで、偏倚距離Ｄがトランスポンダ結合範囲Ｒａと停止位置合格範囲Ｒｅとの差分［（Ｒａ−Ｒｅ）＝（±８００ｍｍ）−（±３５０ｍｍ）＝±４５０ｍｍ＝９００ｍｍ］に設定されるので、地上子１１，１２同士の離隔距離Ｌ＋Ｄは、車上子２１，２２同士の離隔距離Ｌと同じだった従来値より、９００ｍｍだけ広げられる。

この場合、トランスポンダの設置に際して地上子１１，１２同士の離隔距離Ｌ＋Ｄを車上子２１，２２同士の離隔距離Ｌより偏倚距離Ｄだけ広げておくこと以外、停車場内列車停止位置合否判定システムの使い方は従来通りで良い。判定装置２５や各トランスポンダ１１＋２１，１２＋２２の動作も従来通りなので、繰り返しとなる説明は割愛して、実際の停止位置合格範囲Ｒｅが目標の停止位置合格範囲Ｒｅに合致することを詳述する。

第１トランスポンダ１１＋２１と第２トランスポンダ１２＋２２とが共にトランスポンダ結合範囲Ｒａに入ったときだけ判定装置２５が合否判定を出すようになっているので、合否判定の出る列車２０の左端位置は（図１（ｂ）参照）、車上子２２が地上子１２（トランスポンダ結合範囲Ｒａ）の左端に来るときの位置であり、合否判定の出る列車２０の右端位置は（図１（ｃ）参照）、車上子２１が地上子１１（トランスポンダ結合範囲Ｒａ）の右端に来るときの位置である。

そうすると（図１（ｂ），（ｃ）参照）、実際の停止位置合格範囲Ｒｅはトランスポンダ結合範囲Ｒａから偏倚距離Ｄを減じた範囲（Ｒａ−Ｄ）になるが、上述したように偏倚距離Ｄがトランスポンダ結合範囲Ｒａと停止位置合格範囲Ｒｅとの差分（Ｒａ−Ｒｅ）に設定されていることから、上記範囲［（Ｒａ−Ｄ）＝｛Ｒａ−（Ｒａ−Ｒｅ）｝＝（Ｒａ−Ｒａ＋Ｒｅ）＝Ｒｅ］が目標の停止位置合格範囲Ｒｅになるので、実際の停止位置合格範囲Ｒｅが目標の停止位置合格範囲Ｒｅに合致する。

本発明の停車場内列車停止位置合否判定システムの実施例２について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図２（ａ）は、車上子２１，２２同士の離隔距離Ｌより地上子１１，１２同士の離隔距離Ｌ−Ｄを狭めたところの簡略側面図であり、図２（ｂ）は、列車２０が狭い停止位置合格範囲Ｒｅ（＝３５０ｍｍ）の左端に来たところの簡略側面図であり、図２（ｃ）は、列車２０が狭い停止位置合格範囲Ｒｅの右端に来たところの簡略側面図である。

この停車場内列車停止位置合否判定システムが上述した実施例１のものと相違するのは、地上子１１，１２同士の離隔距離Ｌ−Ｄが車上子２１，２２同士の離隔距離Ｌより偏倚距離Ｄだけ狭くなっている点である（図２（ａ）参照）。
この場合、合否判定の出る列車２０の左端位置は（図２（ｂ）参照）、車上子２１が地上子１１（トランスポンダ結合範囲Ｒａ）の左端に来るときの位置であり、合否判定の出る列車２０の右端位置は（図２（ｃ）参照）、車上子２２が地上子１２（トランスポンダ結合範囲Ｒａ）の右端に来るときの位置である。

そして（図２（ｂ），（ｃ）参照）、この場合も、実際の停止位置合格範囲Ｒｅがトランスポンダ結合範囲Ｒａから偏倚距離Ｄを減じた範囲（Ｒａ−Ｄ）になるため、上述したように偏倚距離Ｄがトランスポンダ結合範囲Ｒａと停止位置合格範囲Ｒｅとの差分（Ｒａ−Ｒｅ）に設定されていることから、上記範囲［（Ｒａ−Ｄ）＝｛Ｒａ−（Ｒａ−Ｒｅ）｝＝（Ｒａ−Ｒａ＋Ｒｅ）＝Ｒｅ］が目標の停止位置合格範囲Ｒｅになるので、実際の停止位置合格範囲Ｒｅが目標の停止位置合格範囲Ｒｅに合致する。

［その他］
判定装置２５の判定結果が最終的にホームドアの操作者と車両ドアの操作者と列車の運転者との三者に伝達されるようになっていれば、判定装置２５は、図示のように車上側に設置して車上子からトランスポンダ結合情報を入力するようにして良く、図示は割愛したが地上側に設置して地上子からトランスポンダ結合情報を入力するようにしても良く、それらを併用したうえで双方の論理積をとって判定するようにしても良い。
本発明によればトランスポンダの配置を変更することで停止位置合格範囲Ｒｅを変更できるので、停止位置合格範囲Ｒｅの変更は線区単位に限られない。例えば、駅毎に、あるいはホーム毎に、異なる停止位置合格範囲Ｒｅを設定しても良い。
トランスポンダの個数は二対・二組に限らず三対・三組以上でも良い。地上子の設置は軌道内に限らず軌道に沿ってなされていれば足り例えば軌道脇でも良い。

１０…軌道、１１，１２，１３，１４…地上子１４、
２０…列車、２１，２２…車上子、２５…判定装置、
Ｌ…離隔距離、Ｒｅ…停止位置合格範囲、
Ｄ…偏倚距離、Ｒａ…トランスポンダ結合範囲

Claims

停車場に離隔して設置された複数の地上子と、列車に離隔して搭載された複数の車上子と、前記地上子が複数同時に前記車上子とトランスポンダ結合しているとき及び前記車上子が複数同時に前記地上子とトランスポンダ結合しているときのうち何れか一方のとき又は双方のときに前記列車が合格範囲に入っていると判定する判定装置とを備えた停車場内列車停止位置合否判定システムにおいて、前記列車の停止位置合格範囲が前記地上子と前記車上子とのトランスポンダ結合範囲より狭くなっており、且つ、前記トランスポンダ結合範囲と前記停止位置合格範囲との差分だけ前記地上子同士の離隔距離が前記車上子同士の離隔距離より広くなっていることを特徴とする停車場内列車停止位置合否判定システム。
停車場に離隔して設置された複数の地上子と、列車に離隔して搭載された複数の車上子と、前記地上子が複数同時に前記車上子とトランスポンダ結合しているとき及び前記車上子が複数同時に前記地上子とトランスポンダ結合しているときのうち何れか一方のとき又は双方のときに前記列車が合格範囲に入っていると判定する判定装置とを備えた停車場内列車停止位置合否判定システムにおいて、前記列車の停止位置合格範囲が前記地上子と前記車上子とのトランスポンダ結合範囲より狭くなっており、且つ、前記トランスポンダ結合範囲と前記停止位置合格範囲との差分だけ前記地上子同士の離隔距離が前記車上子同士の離隔距離より狭くなっていることを特徴とする停車場内列車停止位置合否判定システム。