JP5553365B2 - 無線式列車制御システム - Google Patents

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本発明は、無線式列車制御(以下、CBTCと称する)システムに関する。
CBTCシステムは、例えば、特表平7−507752号公報(特許文献1)に開示されている。かかるシステムでは、沿線無線機と列車無線機との間の距離を計測することができ、また、沿線無線機及び列車無線機間のデータ交換や沿線無線機相互間のデータ交換を行うことができる。これは、地上沿線上に設置された無線機と車両に設置された車上無線機との間の距離を無線電波遅延計測態様によって測定し、複数の測定結果から列車がどの位置に存在しているかを判断するものである。
更に、このシステムの発展形として、列車に搭載された前部車上無線機と、列車走行路に沿って配置された沿線無線機との間の送受信によって得られた測距結果、及び、列車に搭載された後部車上無線機と他の沿線無線機との間の送受信によって得られた測距結果から、列車位置を判断することにより、測距精度の向上及びダイバシテイを確保したシステムも提案されている。
特表平7−507752号公報
ところが、沿線無線機は、ゾーン境界で、沿線無線機を制御するCBTC地上装置(SC)が異なる。従って、ゾーン境界の前後で、沿線無線機が測距結果を送信すべきSCも異なるため、列車に対して制御権を有するSCへ全ての測距結果を集めることができない。これは、測距精度の悪化を招く。このため、列車がゾーン境界を通過するとき、いかにして前後の車上無線機(VSR)との間で測距を、制御権を有するSCへ返送しながら、ゾーン境界を通過させるかが問題となる。
そこで、本発明の課題は、列車が制御境界ゾーンを通過する際にも、測距精度の低下を招くことのないCBTCシステムを提供することである。
上述した課題を解決するため、本発明に係る無線式列車制御システムは、列車走行路に沿って配置された沿線無線機と、列車の前部に搭載された前部車上無線機、及び、前記列車の後部に搭載された後部車上無線機との間の送受信によって得られた測距結果を、前記沿線無線機から地上装置に送信し、列車位置を判断するシステムを含む。
前記列車走行路は、複数の制御ゾーンに分かれており、前記制御ゾーンのそれぞれは、間隔をおいて配置された複数の沿線無線機を含んでいる。同一の制御ゾーンに属する前記沿線無線機は、制御ゾーン毎に割り当てられた同一の地上装置によって制御される。
上記構成によれば、列車走行路に沿って配置された沿線無線機と、列車に搭載された前部車上無線機、及び、列車に搭載された後部車上無線機との間の送受信によって得られた測距結果を、地上装置に送信し、列車位置を判断することにより、測距精度の向上及びダイバシテイを確保することができる。
上記構成の場合、列車走行路に沿って設定されている制御ゾーンのそれぞれにおいて、同一の制御ゾーンに属する沿線無線機は、同一の地上装置によって制御されているから、沿線無線機は、ゾーン境界の前後で、沿線無線機を制御する地上装置が異なる。従って、ゾーン境界の前後で、沿線無線機が測距結果を送信すべき地上装置も異なるため、列車に対して制御権を有する地上装置へ全ての測距結果を集めることができない。これは、測距精度の悪化を招く。この点は、既に従来技術の有する問題点として、指摘したとおりである。
この問題点を解決する手段として、本発明では、上述した基本構成において、列車が隣接する制御ゾーンのゾーン境界を通過するとき、一方の制御ゾーンに属する沿線無線機を制御する地上装置により、他方の制御ゾーンに属する少なくとも一つの沿線無線機を、ゾーン境界を越えて、制御するようにした。
この構成によれば、列車が隣接する制御ゾーンのゾーン境界を通過するときも、例えば、隣接する2つの制御ゾーンのうち、列車の進行方向の前方に位置する制御ゾーンに属する沿線無線機と前部車上無線機との間の送受信による測距結果を、後方の制御ゾーンに属する沿線無線機を制御する地上装置に伝送し、測距を行うことができる。
このため、列車が制御境界ゾーンを通過する際にも、測距精度の低下を招くことのないCBTCシステムを提供することができる。
具体的には、無線ネットワークの空き資源を活用して、コマンド又はレポートを、ゾーン境界を越えて、前方の制御ゾーンに属する沿線無線機又は前部車上無線機に送信・受信し、それを、コマンド送信元である地上装置に送信することにより、測距データとして利用することができる。
具体的な構成として、地上装置によって沿線無線機を時分割に制御することにより、列車の進行方向でみて、正方向伝送系であるAバスと、逆方向伝送系であるBバスとを、時分割に形成することができる。この場合には、Aバスによる制御境界と、前記Bバスによる制御境界とを互いに異ならせる。これにより、Aバス、Bバスのそれぞれの制御境界の位置的違いを利用して、列車が制御境界を通過する際、測距精度の低下を招くことのないCBTCシステムを実現することができる。
以上述べたように、本発明によれば、列車が制御ゾーン境界を通過する際にも、測距精度の低下を招くことのないCBTCシステムを提供することができる。
図1は、本発明に係るCBTCシステムの構成を概略的に示す図である。本発明に係る無線式列車制御システムは、抽象的にいえば、列車2の走行路1に沿って配置された沿線無線機WRS5〜WRS14と、列車2の前部に搭載された前部車上無線機VSR1、及び、列車2の後部に搭載された後部車上無線機VSR2との間の送受信によって、沿線無線機WRS5〜WRS14によって得られた測距結果を、地上装置SC1、SC2に送信し、列車位置を判断するシステムとなっている。沿線無線機WRS5〜WRS14の数は任意であり、また、その参照符号は単に区別するための符号に過ぎない。
列車走行路1は、複数の制御ゾーンC1、C2に分かれている。図は、ゾーン境界P0によって制御上区画される隣接する2つの制御ゾーンC1、C2を示している。制御ゾーンC1は、沿線無線機WRS5〜WRS9を含んでおり、制御ゾーンC2は、沿線無線機WRS10〜WRS14を含んでいる。制御ゾーンC1に属する沿線無線機WRS5〜WRS9は地上装置SC1によって制御され、制御ゾーンC2に属する沿線無線機(WRS10〜WRS14)は、地上装置SC2によって制御される。
制御ゾーンC1に属する沿線無線機WRS5〜WRS9は、相互に、コマンドS11及びレポートS12の送受信を行う。沿線無線機WRS5〜WRS9と地上装置SC1との間でも、相互に、コマンドS11及びレポートS12の送受信が行われる。沿線無線機WRS10〜WRS14でも同様に、相互に、コマンドS21及びレポートS22が行われる。コマンド(S11、S21)、及び、レポート(S12、S22)の送受信方式は、有線式、無線式の何れでもよい。なお、コマンドS11、S21には、CBTCコマンドや測距コマンドが含まれ、レポートS12、S22には、ATPレポート、測距レポートが含まれる。
前部車上無線機VSR1との送受信に供される沿線無線機、及び、後部車上無線機VSR2との送受信に供される沿線無線機は、列車2の走行に追従して順次に代わって行く。測距に当たって、前部車上無線機VSR1、及び、前部車上無線機VSR2との送受信に供される沿線無線機は、それぞれ、2つであり、2つ1組となって測距無線機組を構成する。地上装置SC1は測距無線機組で得られた測距レポートを参照して列車2の位置を割り出す。例えば、図示の場合、前部車上無線機VSR1と、沿線無線機WRS8、沿線無線機WRS9より構成された測距無線機組とによって得られたレポートS12、及び、後部車上無線機VSR2と、沿線無線機WRS5、WRS6より構成された測距無線機組とによって得られたレポートS12を、地上装置SC1に送信し、地上装置SC1において列車2の位置が判定される。
上記構成によれば、制御ゾーンC1では、前部車上無線機VSR1と、沿線無線機WRS5〜沿線無線機WRS9から選択された2つ一組の測距無線機組とによって得られたレポートS12、及び、後部車上無線機VSR2と、沿線無線機WRS5〜沿線無線機WRS9から選択された2つ一組の測距無線機組とによって得られたレポートS12から、地上装置SC1において、列車2の位置を判断することにより、測距精度の向上及びダイバシテイを確保することができる。
制御ゾーンC2においても同様であり、前部車上無線機VSR1と、沿線無線機WRS10〜WRS14から選択された2つ一組の測距無線機組とによって得られたレポートS22、及び、後部車上無線機VSR2と、沿線無線機WRS10〜WRS14から選択された2つ一組の測距無線機組とによって得られたレポートS22から、地上装置SC2において、列車2の位置を判断することにより、測距精度の向上及びダイバシテイを確保することができる。
上記構成だけの場合、制御ゾーンC1に属する沿線無線機WRS5〜沿線無線機WRS9は、地上装置SC1によって制御され、制御ゾーンC2に属する沿線無線機WRS10〜WRS14は、地上装置SC2によって制御されるから、ゾーン境界P0の前後で、沿線無線機WRS5〜WRS14を制御する地上装置SC1とは異なる。従って、ゾーン境界P0の前後で、沿線無線機WRS5〜WRS14がレポートS12、S22を送信すべき地上装置SC1、SC2も異なるため、列車2に対して制御権を有する地上装置SC1、SC2へ全ての測距結果を集めることができない。これは測距精度の悪化を招く。本発明の目的は、このような問題点を解決することにある。
図2は、上述した問題点が如何に解決されるかを示す図で、列車2が、隣接する制御ゾーンC1、C2のゾーン境界P0を通過するとき、制御ゾーンC1に属する沿線無線機WRS5〜WRS9を制御する地上装置SC1により、他方の制御ゾーンC2に属する少なくとも一つの沿線無線機、例えば、沿線無線機WRS10を、ゾーン境界P0を越えて、制御するようになっている。
従って、本発明によれば、地上装置SC1の制御可能範囲が、本来、地上装置SC2の制御範囲に含まれる沿線無線機WRS10まで、拡張されることになる。後部車上無線機VSR2に対しては、沿線無線機WRS7、WRS8が対応する。
この構成によれば、列車2が隣接する制御ゾーンC1、C2のゾーン境界P0を通過するときも、例えば、制御ゾーンC1に属する沿線無線機WRS9、及び、制御ゾーンC2に属する沿線無線機WRS10による測距無線機組と、前部車上無線機VSR1との間の送受信によって得られた測距結果を、コマンドS11の送信元である地上装置SC1に、レポートS12として伝送し、測距を行うことができる。このため、列車2がゾーン境界P0を通過する際にも、測距精度の低下を招くことのないCBTCシステムを提供することができる。
図3は、本発明に係る無線式列車制御システムの別の実施例を示す図である。図において、図1、図2に現れた構成部分に対応する部分については、同一の参照符号を付してある。図示実施例では、地上装置SC1地上装置SC2によって、沿線無線機WRS5〜WRS14を時分割に制御することにより、列車2の進行方向Fでみて、正方向伝送系であるAバスと、逆方向伝送系であるBバスとを、時分割に形成するようになっている。
時分割制御によれば、ある時間的タイミングでは、制御ゾーンC1に含まれる沿線無線機WRS5〜沿線無線機WRS9が地上装置SC1によって制御され、制御ゾーンC2に含まれる沿線無線機WRS10〜WRS14が地上装置SC2によって制御されるAバスが構成される。別の時間的タイミングでは、同一の構成になるBバスが構成される。
上記構成において、ゾーン境界P0に対し、Aバスに設定されたAバス制御境界P11、及び、Bバスに設定されたBバス制御境界P12を異ならせる。まず、Aバスについて注目すると、Aバス制御境界P11は、地上装置SC1による制御可能な範囲と、地上装置SC2による制御可能な範囲とを画定する境界である。地上装置SC1による制御可能な範囲には、ゾーン境界P0を基準にした場合に含まれる沿線無線機WRS9を除いて、沿線地上無線機WRS5〜WRS8が含まれる。地上装置SC2による制御可能な範囲には、ゾーン境界P0を基準にした場合に本来含まれる沿線無線機WRS10〜WRS14に加えて、本来は含まれない沿線無線機WRS9が含まれている。
次に、Bバスについて注目すると、Bバス制御境界P12は、地上装置SC1による制御可能な範囲と、地上装置SC2による制御可能な範囲とを画定する境界である。地上装置SC1による制御可能な範囲には、ゾーン境界P0を基準にした場合に本来含まれる沿線無線機WRS5〜沿線無線機WRS9に加えて、本来は含まれない沿線無線機WRS10が含まれている。地上装置SC2による制御可能な範囲には、ゾーン境界P0を基準にした場合に含まれる沿線無線機WRS10を除き、沿線地上無線機WRS11〜WRS14が含まれる。
上記構成によれば、図1、図2を参照して説明したと同様の作用により、列車2がゾーン境界P0を通過するときも、測距精度の低下を招くことのないCBTCシステムを提供することができる。次に、この点について、図4〜図13を参照して説明する。図4は、列車位置と、沿線無線機WRS5〜WRS14及び前部車上無線機VRS1、後部車上無線機VRS2との関係を示す図、図5〜図13は、図4の部分的拡大図である。
図4と併せて、図5〜図13を参照しながら説明すると、まず、図5に図示するように、列車2が地上装置SC1によるAバス制御可能範囲内に位置する場合、前部車上無線機VRS1とAバスを構成する沿線無線機WRS7、WRS8との測距無線機組、及び、後部車上無線機VRS2とBバスを構成する沿線無線機WRS5、WRS6との測距無線機組により、測距結果が得られる。この測距結果は、地上装置SC1から供給されたコマンドS11に応答するレポートS12として、地上装置SC1に送信され、地上装置SC1において、列車2の位置が判定される。前部車上無線機VRS1から沿線無線機WRS5又はWRS6に対して、車上レポートも送信される。
次に、列車2が、図6に図示する位置まで走行してきたとすると、前部車上無線機VRS1とAバスを構成する沿線無線機WRS8、沿線無線機WRS9との測距無線機組、及び、後部車上無線機VRS2とBバスを構成する沿線無線機WRS6、WRS7との測距無線機組により、測距結果が得られる。この測距結果は、地上装置SC1から供給されたコマンドS11に応答するレポートS12として、地上装置SC1に送信され、地上装置SC1において、列車2の位置が判定される。沿線無線機WRS9は、地上装置SC1によるAバス制御可能範囲を超えているから、沿線無線機WRS8から沿線無線機WRS9にコマンドS11を送信することにより、沿線無線機WRS9を測距用無線機として制御することができる。後部車上無線機VSR2に対しては、Bバスを構成する沿線無線機WRS6、WRS7が応答する。
列車2が、更に走行し、Aバス制御境界P11に到達した場合、前部車上無線機VRS1とAバスを構成する沿線無線機WRS9、WRS10との測距無線機組、及び、後部車上無線機VRS2とBバスを構成する沿線無線機WRS7、WRS8との測距無線機組により、測距結果が得られる。沿線無線機WRS9、WRS10は、地上装置SC1によるAバス制御可能範囲を超えているが、前部車上無線機VRS1が割当てられているAバスは、地上装置SC2によるAバス制御範囲内にあるため、前部車上無線機VRS1は地上装置SC2に対して割当てを要求する。この要求に対応して、地上装置SC2は前部車上無線機VRS1を自身の無線ネットワーク上に当て、割当て、及び、測距コマンドを送信する。
次に、列車が、図8、図9に図示する位置まで走行してきた場合は、前部車上無線機VRS1と、Aバスを構成する沿線無線機WRS9、WRS10との測距無線機組、及び、後部車上無線機VRS2とBバスを構成する沿線無線機WRS7、WRS8との測距無線機組により、測距動作が行われる。この状態では、前部車上無線機VRS1が地上装置SC2の制御範囲内に入っているが、列車2の先頭がゾーン境界P0を越えていないため、列車2は地上装置SC1から制御を受ける。このため、沿線無線機WRS9、WRS10に対してAバス制御境界P11を超えて測距コマンドS11が伝達される。沿線無線機WRS10は、地上装置SC1の最大制御可能範囲端に位置するため、それ以上の伝達はなされない。前部車上無線機VRS1は地上装置SC2からも割当てコマンドと測距コマンドを受信し、動作する。前部車上無線機VRS1及び沿線無線機WRS9、WRS10は、地上装置SC1からの割当、及び、地上装置SC2からの割当を受けて測距動作を行う。
次に、列車2が図10、図11に示す位置まで走行してくると、地上装置SC2の制御範囲内に入る。この状態では、前部車上無線機VRS1とAバスを構成する沿線無線機WRS11、WRS12との測距無線機組、及び、後部車上無線機VRS2とBバスを構成する沿線無線機WRS9、WRS10との測距無線機組により、測距動作が行われる。この位置では、列車2の先頭が、ゾーン境界P0を越えたため、列車2は地上装置SC2によって制御される。CBTCコマンド、測距コマンドS11は、Aバス、Bバスともに地上装置SC2から送信される。Aバスでは、地上装置SC2による制御可能範囲内に属する沿線無線機WRS9〜WRS14のみで伝送することが可能であるが、Bバスは、地上装置SC1の制御範囲に属する沿線無線機WRS9、WR10と、後部車上無線機VRS2との測距無線機組によって測距が行われるため、測距コマンドS11は、Bバス制御境界P12を越えて沿線無線機WRS9まで伝達される。
列車2が、更に図12に図示する位置まで走行してきたとすると、前部車上無線機VRS1とAバスを構成する沿線無線機WRS12、WRS13との測距無線機組、及び、後部車上無線機VRS2とBバスを構成する沿線無線機WRS10、WRS11との測距無線機組により、測距動作が行われる。Bバスの沿線無線機WRS10で後部車上無線機VRS2の測距を行うため、測距コマンドS11は、Bバス制御境界P12を越えて沿線無線機WRS10まで伝達される。
更に、図13に図示する位置まで列車2が走行してくると、前部車上無線機VRS1とAバスを構成する沿線無線機WRS13、WRS14との測距無線機組、及び、後部車上無線機VRS2とBバスを構成する沿線無線機WRS11、WRS12との測距無線機組により、測距動作が行われる。Aバス、Bバスともに全ての測距用の沿線無線機WRS13、WRS14、WRS11、WRS12が地上装置SC2の制御範囲内であるため、越境動作無しCBTCコマンド、ATPレポート、測距コマンド及び測距レポートの伝達が可能である。
上述したように、制御ゾーンをまたぐ列車2を、前後から挟むように測距した測距レポートを、すべて制御元の地上装置SC1又はSC2に送信することが可能となり、位置検知精度を保ったままゾーン境界を通過することができる。
以上、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
本発明に係る無線式列車制御システムの構成を概略的に示す図である。 本発明に係る無線式列車制御システムが解決すべき問題点と、その解決方法手段を示す図である。 本発明に係る無線式列車制御システムの別の実施例を示す図である。 図3に示した無線式列車制御システムにおける列車位置と、沿線無線機、前部車上無線機及び後部車上無線機との関係を示す図である。 図4の部分的拡大図であり、列車位置と測距動作との関係を示す図である。 図5に示した位置から、列車が更に走行した場合の列車位置と測距動作との関係を示す図である。 図6に示した位置から、列車が更に走行した場合の列車位置と測距動作との関係を示す図である。 図7に示した位置から、列車が更に走行した場合の列車位置と測距動作との関係を示す図である。 図8に示した位置から、列車が更に走行した場合の列車位置と測距動作との関係を示す図である。 図9に示した位置から、列車が更に走行した場合の列車位置と測距動作との関係を示す図である。 図10に示した位置から、列車が更に走行した場合の列車位置と測距動作との関係を示す図である。 図11に示した位置から、列車が更に走行した場合の列車位置と測距動作との関係を示す図である。 図12に示した位置から、列車が更に走行した場合の列車位置と測距動作との関係を示す図である。
1 走行路(レール)
2 列車
P0 ゾーン境界
P11 Aバス制御境界
P12 Bバス制御境界
SC1 地上装置
SC2 地上装置
WRS5〜WRS14 沿線無線機
VRS1、VRS2 車上無線機

Claims (2)

  1. 沿線無線機と、前部車上無線機、及び、後部車上無線機との間の送受信によって得られたそれぞれの測距結果を、前記沿線無線機から地上装置に送信し、列車位置を判断する列車制御システムであって
    前記沿線無線機は、列車走行路に設定された複数の制御ゾーンのそれぞれ毎に、複数備えられ、それぞれは自己の属する制御ゾーンに個別に備えられた地上装置によって制御され、
    列車が、前記制御ゾーンの境界を通過する際であって、前記前部車上無線機、及び、前記後部車上無線機が異なる制御ゾーンに属するとき、一方の制御ゾーンに属する沿線無線機を制御する地上装置により、他方の制御ゾーンに属する少なくとも一つの前記沿線無線機を、前記境界を越えて制御する、
    列車制御システム。
  2. 請求項1に記載された列車制御システムであって、
    前記沿線無線機の2つが1組となって測距無線機組を構成しており、
    前記地上装置は、前記測距無線機組で得られた測距レポートを参照して前記列車の位置を割り出す、
    列車制御システム。
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