JP5281466B2 - ループ式ａｔｃ／ｔｄシステム - Google Patents

Description

本発明は、モノレール等において列車の走行する軌道に沿って設置されたループ線により地上システムから車上システムへ、又は車上システムから地上システムへデジタル電文の送受信が可能なループ式ＡＴＣ／ＴＤシステムに関する。

１つのループ線上に複数の列車の同時在線を許容した場合のループ線と複数の車両との同時通信を実現する方法としては、ＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access）方式、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式、ＣＤＭＡ（Coded Division Multiple Access）方式がある。

ＦＤＭＡは、車両毎に地上から車上への通信及び車上から地上への通信で用いるデジタル電文の周波数を変えて同時通信を実現する方式である。しかし、使用する周波数の数は、１ループ当たりの最大在線許容列車数の２倍必要になるが、車上にはノイズ源があり、使用できる周波数帯域に制限があるため、本方式を列車制御用に用いることは適当ではない。

ＴＤＭＡは、列車数分の時分割スロットを予め予約するため、通常時は全ての列車が１ループ上に在線することはないため空きスロットが生じ伝送効率が悪くなる。また空き時間時は地上より電文の送信はしないため、この場合ループ線の断検知ができない。よって本方式を列車制御用に用いることは適当ではない。

ＣＤＭＡは、複数の送信者が同一の周波数を共有し、それぞれの送信者が異なった符号を乗算して送信するが、電波の弱い列車が存在すると受信側で情報を受信できないという問題が発生し、列車不在と誤認識されて危険である。よって、本方式を列車制御に用いることは適当ではない。

本発明は上記の様な複雑な同時通信論理を実装することなく、簡単な通信プロトコルで１つのループ線上で複数の列車の同時在線を許容し、各列車の在線位置を検知するための手段を提供することである。

本発明によるループ式ＡＴＣ／ＴＤシステムは、軌道を走行する列車に備わる車上装置と、前記軌道に沿って設置された複数のループ線と、前記列車への走行制御情報を含む制御電文を前記ループ線に送信し且つ前記車上装置から前記ループ線に送信された列車検知電文を受信する送受信器を有する地上装置とを備え、前記地上装置は前記列車検知電文に基づいて前記ループ線上に存在する列車の検知を行うループ式ＡＴＣ／ＴＤシステムにおいて、前記列車検知電文には、当該列車検知電文を送信する前記列車の列車ＩＤが含まれており、前記地上装置は、各ループ線毎に、在線する前記列車の列車ＩＤを記録するＩＤ管理テーブルを備え、前記地上装置は、前記ＩＤ管理テーブルに記録されている前記列車ＩＤを含めた前記制御電文を対象とするループ線に送信し、前記制御電文を受信した前記列車からの当該列車ＩＤを含む前記列車検知電文を受信することで、当該ループ線上に在線する列車を把握し、前記列車に送信した前記制御電文に対して当該列車から前記列車検知電文を受信しない場合であって、前記対象とするループ線以外の他のループ線に対応するＩＤ管理テーブルに、当該列車の列車ＩＤが存在しない場合には、前記対象とするループ線に対応するＩＤ管理テーブルに記録した、当該列車ＩＤを保持するとともに、前記他のループ線に対応する前記ＩＤ管理テーブルに、当該列車の列車ＩＤが存在する場合には、前記対象とするループ線における前記ＩＤ管理テーブルから当該列車ＩＤを削除することにより、１ループ線上に複数の前記列車の同時在線を許容したことを特徴としている。

このループ式ＡＴＣ／ＴＤシステムによれば、１ループ線上に複数の列車が同時に在線するのを許容した列車制御方式が可能となる。地上装置は、１ループ線上に在線する列車については、列車検知電文に含まれる列車ＩＤに基づいて認識することができる。ループ線に対する電文の送受信は、地上装置側からと車上装置側からとで異なる固定周波数を用いることによって実現される。また、列車の在線位置検知については、特に、地上装置から送信する制御電文に応じて返信される車上装置からの列車検知電文に列車位置情報を含めることで実現することができる。

このループ式ＡＴＣ／ＴＤシステムにおいて、地上装置は前記各ループ線上に在線する前記列車の列車ＩＤを記録するＩＤ管理テーブルを備えており、地上装置は、ＩＤ管理テーブルに記録されている列車ＩＤを含めた制御電文をループ線に送信し、制御電文を受信した列車からの当該列車ＩＤを含む列車検知電文を受信することで、当該ループ線上に在線する列車の位置を把握することができる。また、新規に在線することになった列車については、地上装置がＩＤ管理テーブルに記録されている列車ＩＤを含めた在線列車応答不可制御電文をループ線に送信し、在線列車応答不可制御電文に含まれていない列車ＩＤを有する列車の当該車上装置がループ線に当該列車の列車ＩＤを含む列車検知電文を送信し、地上装置が当該列車検知電文を受信することで認識することができる。

以上説明した様な伝送手順を用いることで、複雑な同時通信論理を実装することなく、１ループに複数列車の同時在線を実現することができる。１ループに複数列車の同時在線が可能となり、更には、車上装置からの列車の位置を受信することで、移動閉塞による列車制御を実現することが可能となる。１ループに複数列車の同時在線が可能となることから、１ループ当りのループ長を長くすることができる。その結果、地上送受信器等の設備数を減らすことができるメリットがある。また、伝送に使用する周波数については、車上から地上への送信用と地上から車上への送信用の２種類で良く、車上にあるノイズ源を避けた周波数帯域を設定することができる。

本発明の一実施形態であるループ式ＡＴＣ／ＴＤシステムの概略システム構成を示す図である。 地上装置の処理フローチャートを示す図である。 車上装置の処理フローチャートを示す図である。 車上装置の処理フローチャートを示す図である。 本発明に用いられる電文の構成を示す説明図である。 地上装置に備わるＩＤ管理テーブルの一例を示す説明図である。

以下、本発明によるループ式ＡＴＣ／ＴＤシステムの実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態に係るＡＴＣ／ＴＤシステムの概略構成図である。ループ線１１，１２，１３は列車の走行する軌道に沿って車上装置と地上装置間の制御電文の送受信を行うために所定の長さを持って敷設されている。１ループ上には複数の列車の同時在線が許容される。

地上装置は、送受信器２１，２２を備えており、列車３１，３４に対してＡＴＣ電文Ａを送付して列車の制御を実施する。また、図示の状況では、車上送受信器３２，３５からループ線１２上に送信された列車検知電文であるＴＤ電文Ｔが送受信器２２において受信される。

列車３１，３４は送受信器３２、３５を備えており、地上より送信されたＡＴＣ電文Ａを受信することができる。また、ＴＤ電文Ｔを車上送受信器より地上へ送信することができる。ＴＤ電文Ｔには自列車の位置及び列車ＩＤを付加する。列車３１，３４は、車上送受信器３２，３５とループ線１２（１１，１３）との送受信を行うために、車上アンテナ３３、３６を備えている。

上記構成において、１ループ上に複数列車の同時在線を可能にするための列車制御方式を説明する。地上装置は各ループ線毎に在線列車を管理するＩＤ管理テーブルを保持する。車上装置より列車の位置情報及び列車ＩＤを含むＴＤ電文Ｔを受信した地上装置は、該当ループのＩＤ管理テーブルにＴＤ電文Ｔ中の列車ＩＤを挿入する。従って、地上装置は、ＩＤ管理テーブルを参照することでループ線上に在線している列車ＩＤを確認できる。

次に図２〜図４のフローチャートを用いて列車検知の動作を具体的に説明する。

まず、図２のＳ１では該当ループ線上に列車が在線しているかどうかをＩＤ管理テーブルを参照することで地上装置にて確認する。該当ループ線上に列車が在線中の場合、即ちＩＤ管理テーブルに列車ＩＤが存在する場合はＳ２に進む。列車が在線中でない場合はＳ５に進む。

図２のＳ２では、ＩＤ管理テーブル中に存在する１列車の列車ＩＤを付加しＡＴＣ電文としてループ線上に送信する。

図３のＳ１１からＳ１２では、ＡＴＣ電文を受信した車上装置の動作を説明する。該当ループ線上に在線している列車は、地上装置より送信されたＡＴＣ電文を受信するが、その受信したＡＴＣ電文中の列車ＩＤを参照し、自列車宛てのＩＤである場合のみ自列車位置、列車ＩＤをＴＤ電文に付加してループ線上に送信する。

図２のＳ３では、Ｓ２にて送信したＡＴＣ電文に対し、該当する列車ＩＤを持つ車上装置よりＴＤ電文を受信しなかった場合の動作を規定する。車上からＴＤ電文を受信しない場合は、（１）該当列車が既に他ループへ進出している場合、と（２）ループ上に該当する列車は存在するが、何らかの理由により通信断が発生し、地上側でＴＤ電文を受信できなかった場合の２通りが考えられる。

前記（１）の場合は、他ループへ進出している場合であるので、他ループのＩＤ管理テーブルを検索し、該当列車ＩＤが他ループのＩＤ管理テーブル内に存在することを確認することで他ループでの在線判定を実施することが可能となる。前記（２）の場合は、ループ上に該当列車が在線している状態であるので、ＩＤ管理テーブルから該当列車ＩＤを削除する必要はない。

従って、Ｓ２にて送信したＡＴＣ電文に対し、地上装置が該当する列車ＩＤを持つ車上装置よりＴＤ電文を受信しなかった場合で、他ループのＩＤ管理テーブルに該当列車ＩＤが存在する場合、地上装置は該当する列車ＩＤをＩＤ管理テーブルから削除する。図２のＳ４では、上記Ｓ２〜Ｓ３の動作をＩＤ管理テーブルに保持されている全ての列車に対して実施されたかをチェックし、全ての列車に対し送信した場合はＳ５に進む。未送信の列車が存在する場合は、Ｓ２に戻りその列車に対しＡＴＣ電文を送信する。このＳ２からＳ３の処理をＩＤ管理テーブル内に存在する全ての列車に送信し終わるまで実施する。

図２のＳ５では、地上送受信器は在線列車応答不可ＡＴＣ電文をループ線上に送信する。本電文送信の目的は、新たに本ループ線上に在線した列車を地上装置にて検知することにある。在線列車応答不可ＡＴＣ電文は、新たに本ループ線に在線した列車に対するポーリング電文の役割を果たす。当該ＡＴＣ電文には、ＩＤ管理テーブル中に存在する全ての列車ＩＤを付加してループ線上に送信する。

図４のＳ２１からＳ２２では、Ｓ５で送信した在線列車応答不可ＡＴＣ電文を受信した車上装置の動作を規定している。当該在線列車応答不可ＡＴＣ電文を受信した車上装置は当該電文中の列車ＩＤを参照し、当該電文中の列車ＩＤに自列車の列車ＩＤが含まれている場合はＴＤ電文の送信は行わない。逆に自列車の列車ＩＤが含まれていない場合は、本ループ線上で初めてＡＴＣ電文を受信することを意味するので、自列車ＩＤと自列車位置を付加してＴＤ電文としてループ線上に送信する。

図２のＳ６では、Ｓ５にて送信した在線列車応答不可ＡＴＣ電文に対し、地上装置が該当するＴＤ電文を受信した場合、本列車は新たにループ線上に在線したことを意味するので、地上装置はＴＤ電文中の列車ＩＤをＩＤ管理テーブルに追加する。なお、ループ線上に複数の列車が同時に新規在線することは物理上有り得ないので、このステップ６はＩＤ管理テーブルに存在する全てのループ在線列車に対しＡＴＣ電文を送信後、一度実行するだけで良い。

図５は、本ループ式ＡＴＣ／ＴＤシステムで用いられる電文の構成の概略を示す説明図である。電文を構成するデータ部には、（１）ＡＴＣ電文、（２）ＴＤ電文及び（３）在線列車応答不可ＡＴＣ電文のそれぞれの場合に、図示のデータ要素が記述されている。また、図６には、地上装置におけるＩＤ管理テーブルの一例が示されている。テーブルには、在線する列車毎にＩＤが区別して記憶されており、ＡＴＣ電文やＴＤ電文の送受信の際、或いは列車の進入・進出等のイベントに応じて、適宜更新される。

１１，１２，１３ ループ線
２１，２２ 地上信号送受信部
３１，３４ 列車
３２，３５ 車上信号送受信部
３３，３６ ＡＴＣ／ＴＤ車上アンテナ
Ａ ＡＴＣ電文（列車制御電文）
Ｔ ＴＤ電文（列車検知電文）
ｆ１ ＴＤ電文送信周波数
ｆ２ ＡＴＣ電文送信周波数

Claims (4)

1. 軌道を走行する列車に備わる車上装置と、前記軌道に沿って設置された複数のループ線と、前記列車への走行制御情報を含む制御電文を前記ループ線に送信し且つ前記車上装置から前記ループ線に送信された列車検知電文を受信する送受信器を有する地上装置とを備え、前記地上装置は前記列車検知電文に基づいて前記ループ線上に存在する列車の検知を行うループ式ＡＴＣ／ＴＤシステムにおいて、
   前記列車検知電文には、当該列車検知電文を送信する前記列車の列車ＩＤが含まれており、
   前記地上装置は、各ループ線毎に、在線する前記列車の列車ＩＤを記録するＩＤ管理テーブルを備え、
   前記地上装置は、前記ＩＤ管理テーブルに記録されている前記列車ＩＤを含めた前記制御電文を対象とするループ線に送信し、前記制御電文を受信した前記列車からの当該列車ＩＤを含む前記列車検知電文を受信することで、当該ループ線上に在線する列車を把握し、
   前記列車に送信した前記制御電文に対して当該列車から前記列車検知電文を受信しない場合であって、前記対象とするループ線以外の他のループ線に対応するＩＤ管理テーブルに、当該列車の列車ＩＤが存在しない場合には、前記対象とするループ線に対応するＩＤ管理テーブルに記録した、当該列車ＩＤを保持するとともに、前記他のループ線に対応する前記ＩＤ管理テーブルに、当該列車の列車ＩＤが存在する場合には、前記対象とするループ線における前記ＩＤ管理テーブルから当該列車ＩＤを削除することにより、１ループ線上に複数の前記列車の同時在線を許容したことを特徴とするループ式ＡＴＣ／ＴＤシステム。
2. 請求項１記載のループ式ＡＴＣ／ＴＤシステムにおいて、
   前記地上装置は、前記ＩＤ管理テーブルに記録されている前記列車ＩＤを含めた在線列車応答不可制御電文を前記ループ線に送信し、前記在線列車応答不可制御電文に含まれていない列車ＩＤを有する前記列車の当該車上装置が前記ループ線に当該列車の列車ＩＤを含む列車検知電文を送信し、当該列車検知電文を受信した前記地上装置は当該列車検知電文を送信した当該列車を新規進入した列車として前記ＩＤ管理テーブルに追加することを特徴とするループ式ＡＴＣ／ＴＤシステム。
3. 請求項１又は請求項２に記載のループ式ＡＴＣ／ＴＤシステムにおいて、
   前記地上装置から前記車上装置への前記制御電文の伝送には、ある固定周波数を使用し、前記車上装置から前記地上装置への前記列車検知電文の伝送には前記固定周波数とは異なる別の固定周波数を用いることを特徴とするループ式ＡＴＣ／ＴＤシステム。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のループ式ＡＴＣ／ＴＤシステムにおいて、
   前記列車検知電文には当該列車の前記ループ線上における列車位置情報が含まれており、前記列車検知電文を受信した前記地上装置は、前記列車位置情報によって当該列車の前記ループ線内での位置を把握することを特徴とするループ式ＡＴＣ／ＴＤシステム。

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