JP5777958B2 - 変周式ａｔｓ装置を利用した列車運行制御システム - Google Patents

Description

本発明は、例えばＡＴＳ−Ｓ又はその改良型であるＡＴＳ−ＳＷ等の変周式ＡＴＳ装置を利用した列車運行制御システムにおいて、線路に分岐点が有る場合に、地上子から進路情報を取得できるようにした技術に関する。

現在、実用に供されている自動列車停止装置（ＡＴＳ装置）は、地上子の構造に着目すると、大別して、変周式（例えばＡＴＳ−Ｓ及びこれの改良型：本出願人会社ではＡＴＳ−ＳＷと言う）と、トランスポンダ式とがある。

変周式ＡＴＳ装置は、共振回路を有する地上子と、特定の周波数で信号を発信する車上子とを用い、車上子の信号周波数が地上子の共振周波数に変周することを検知するものである。そして、信号機の現示状態に合わせて地上子の共振周波数を変化させ、この周波数変化を車上子が読み取ることにより、列車側で信号機の現示状態に関する情報を取得し、この取得した現示情報に基づいて列車の速度制御を行う。

他方、トランスポンダ式ＡＴＳ装置は、地上子にトランスポンダを組み込み、トランスポンダから信号現示状態や信号機位置等に関する情報を車上子へ伝達し、この情報に基づいて列車側で速度制御を行うように構成されたものである。トランスポンダ式ＡＴＳ装置は、変周式に比べて、地上から車上側へより多くの情報を伝達できるので、地上子の設置数が少なくても、連続的な速度制御が可能であり、赤信号の冒進を確実に防止できるという長所を有している。但し、トランスポンダ式ＡＴＳ装置は、変周式ＡＴＳ装置との互換性が無く、また変周式ＡＴＳ装置よりも導入コストが高いという問題が有る。

そこで、既存の変周式ＡＴＳ装置の設備を利用して、トランスポンダ式ＡＴＳ装置と同等の機能を発揮できる列車運行制御技術が、特許文献１で提案されている。同特許文献１に記載されている技術は、地上側に、列車位置の基準とする絶対位置地上子と、信号機から所定距離の位置に現示情報を送信するための変周式地上子とを設置し、車上側に、絶対位置地上子及び変周式地上子との間で通信する車上子、車両情報及び線路情報を保有する車上データベース装置、及び、列車速度を制御する制御装置とを備え、各地上子から受けた信号と、車上データベース装置の情報とに基づいて、速度照査パターンを発生させ、列車速度を連続的に制御するというものである。

さらに特許文献１には、信号機の現示情報を最初に列車の車上子へ送信する変周式地上子（ロング地上子）と信号機との間に、ロング地上子とは共振周波数が異なる複数の中間地上子を設け、信号機が停止現示から現示アップさせたときには、車上子が中間地上子の共振周波数に変周することで、現示アップの情報を取得し、停止現示により発生させた速度照査パターンを消去する機能を有することが記載されている。

特開２０１０−２０６９４２号公報

特許文献１に記載の技術は、変周式ＡＴＳ装置を利用して、トランスポンダ式ＡＴＳ装置と同等の列車速度制御を実現しようとするものであるが、進路情報を取り扱った列車制御については全く考慮されていない。

本発明は、変周式ＡＴＳ装置を利用して、列車の進路に関する運転制御を実現するために創案したものである。かかる目的のため、本発明が採用した列車運行制御システムの特徴とするところは、線路の分岐点の手前に設置される信号機から所定距離の位置に配置される変周式ＡＴＳ地上子と、前記信号機の現示状態に連動させて前記地上子の共振周波数を切り替える地上子連動装置と、列車に搭載され前記地上子の共振周波数を読み取る車上子と、少なくとも線路の分岐に関する情報を保有する車上データベース装置と、車上子が前記地上子から読み取った共振周波数と車上データベース装置の保有する情報とに基づいて列車の運転を制御する制御装置とを備え、前記地上子は、信号機の停止現示に対応する周波数のほかに、分岐点以降の進路数に対応した異なる周波数の共振周波数に切り替え可能に構成されると共に、分岐点手前の信号機の現示状態と連動して共振周波数が切り替わるように構成され、前記制御装置は、列車が前記地上子の上を通過する際に車上子が読み取った共振周波数に基づいて、分岐点以降の進路を判断し、前記車上データベース装置からその進路に関する情報を取得することにより、判断した進路に適応する運転制御を行うことである。

前記において「信号機の現示状態」とは、分岐点手前に設置される信号機の全体的な現示状態を意味し、例えば分岐点手前に進路数と同数の信号機が設置されている場合、これら複数の信号機の各現示を総合して呈示される状態である。

本発明システムが利用する変周式ＡＴＳ装置は、例えば、本出願人会社にあってＡＴＳ−ＳＷと呼ばれる装置を対象とすることが考えられる。車上データベース装置は、線路の分岐に関する情報、ずなわち、分岐点の位置や、分岐点以降の線路形態に関する情報を保有することが必要である。その他に、従来の車上データベース装置と同様に、上り線及び下り線のそれそれについての線区・区間・上下線の区別、地上子が設置されている線区・区間・上下の区別・キロ程及び地上子ＩＤ、信号機の位置、勾配や曲線などの速度制限情報等の線路情報を保有することが望ましい。また併せて、自列車に関する編成・最高速度・減速度・空走時間などの車両情報を保有することが望ましい。

本発明に係る地上子は、信号機の停止現示に対応する周波数のほか、分岐点以降の進路数に対応した異なる共振周波数を有しているところに特色を持つ。変周式ＡＴＳ地上子の一般的な構造は、共振用のコイルといくつかのコンデンサーと抵抗とを組み合わせて接続した回路にリレーを設け、このリレーの落下又は扛上により回路のインピーダンスを変化させ、共振周波数を異ならせるというものであり、従来は、停止現示用の周波数と進行現示用の周波数との２値である。本発明では、分岐進路数に応じた種類数の共振周波数を得るため、例えば、リレーとコンデンサー群と抵抗との組み合わせから成る共振回路ユニットを、進路数と同数だけ回路に接続し、どのリレーを落下又は扛上させるかにより、回路の共振周波数を変化させる構造が考えられる。

なお、列車が地上子から読み取った共振周波数に基づき判断した進路に適応する制御とは、例えば、分岐点以降の進路の状況に応じた速度制御、進路ごとの停車位置制御、ホームの有無に応じたドア扱い制御等が考えられる。

本発明に係る列車運行制御システムの前記地上子は、列車の車上子に信号機の現示状態を最初に伝達するロング地上子、及び、信号機の比較的近傍に設置される直下地上子のほかに、上記ロング地上子と直下地上子との間に１個又は複数個の中間地上子を配置することが考えられる。

本発明によれば、分岐点の手前に設置した信号機の現示状態に連動して変化する地上子の共振周波数を車上子が読み取って、制御装置が分岐点以降の進路を判断するから、選択された進路に適した運転制御が可能である。具体的には、分岐点よりも十分手前の位置において、列車側にどの進路を進むかの情報を与えることができる。また、車上データベース装置から線路情報を取得することにより、分岐点以降の曲線や勾配等の線路条件に応じた速度制御を行うことができる。さらに駅ホームに入場する場合は、進路ごとの停止位置情報に基づき、列車が停止位置を通過するのを防げる。さらに到着番線があらかじめ分かるから、ホームが無い方のドアを誤って開放するというドア誤扱いを防止できる。

ロング地上子と直下地上子との間に１個又は複数個の中間地上子を配置した場合は、車上子への情報の伝達頻度が高まる。また列車が、ロング地上子と直下地上子との間に在線している最中に、分岐進路が変更になった場合に、この進路変更情報を、中間地上子を通じて列車側へ早期に伝達できる。

本発明に係る列車運行制御システム全体の概略構成と、地上子が採用する周波数種類の一覧とを示す図面である。 変周式ＡＴＳ地上子の設置例を示す図面である。 変周式ＡＴＳ地上子の一例を示す平面図である。 本発明に係る変周式ＡＴＳ地上子が採用する共振回路の一例を示す回路図である。

図１に、本発明に係る列車運行制御システムの概略構成を示す。同図に示すように、線路上に分岐点が有り、分岐点から複数進路が設けられている場合において、分岐点の手前に設置される信号機の近傍（約２０ｍ）の線路内に、直下地上子Ｎが配置される。また、信号機から約６００ｍ離れた位置の線路内に、ロング地上子Ｌが配置される。さらに、ロング地上子Ｌと直下地上子Ｎとの間に、適当間隔で複数の中間地上子Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３が配置される。これらの地上子Ｌ，Ｍ１〜Ｍ３，Ｎは、信号機の現示状態に合わせて共振周波数の切り替えを行う地上子連動装置に接続される。なお変周式ＡＴＳ地上子の場合、図２に例示するように、地上子Ｔは、左右のレールＳ，Ｓ間において、まくらぎＱの中央よりもいずれか一方のレールＳ側に近づけて配置される。

各地上子Ｌ，Ｍ１〜Ｍ３，Ｎは、分岐進路数に応じた複数種類の共振周波数を有している。本例では、３つの進路に分岐するように構成されているので、各地上子は、停止現示に対応する共振周波数のほか、３種類の共振周波数を採るように構成されている。周波数の具体的な数値は、状況に応じて適宜設定することができるが、従来より採用されている周波数（１３０ｋＨｚ・１２３ｋＨｚ・１０３ｋＨｚ）はそのまま使用し、これに新たな周波数（例えば９５ｋＨｚ・９０ｋＨｚ・８５ｋＨｚ・８０ｋＨｚ・７３ｋＨｚ）を加えることが望ましい。但し、これら数値は例示であり、限定されるものではない。なお車上子の発信周波数は、通常１０３ｋＨｚである。

図３に示すように、変周式ＡＴＳ地上子Ｔは、本体部１０の一部に形成したキャビティ内に共振回路基板１１が埋設され、また本体部１０には、あらかじめ共振用コイル１３が埋め込まれており、基板１１を地上子連動装置と接続するためのケーブル１２が配設されている。

なお後述するように、基板１１には、共振周波数の種類を増やすため、リレーとコンデンサーとを追加する。このため、必要な基板寸法が従来より大きくなる場合があるので、そのときは、地上子本体部１０におけるキャビティ寸法を従来より拡大する。あるいは、本体部１０自体の外形寸法を、従来より拡大することで対応すればよい。

基板１１には、共振周波数を複数に異ならせるため、図４に例示するように、半固定可変コンデンサーを含む複数のコンデンサー群と抵抗とに、複数のリレーを組み合わせた共振回路が設けられている。リレーは両切り機構のものが望ましい。従来は、コンデンサー群及び抵抗とリレーとの組み合わせを１つだけとし、リレーが落下した状態（非通電時）を停止現示に、リレーを扛上させた状態（通電時）を進行現示に対応させていた。しかるに本例では、停止現示のほかに、３種類の進行現示に対応させるため、リレーとコンデンサー群及び抵抗の組み合わせから成る３つの共振回路ユニットを並列に接続し、いずれのリレーを落下又は扛上させるかによって、共振周波数を異ならせるように構成した。

本例の列車運行制御システムは、図１に示すように、各地上子Ｌ，Ｍ１〜Ｍ３，Ｎが４種類の共振周波数を有している。そして各地上子Ｌ，Ｍ１〜Ｍ３，Ｎの共振回路は、地上子連動装置により、信号機の現示状態に連動して、共通の動作を起こすように構成されている。すなわち、停止現示に対しては、全部の地上子に対し、全リレーＲ１〜Ｒ３が落下状態となるように制御する。そして、信号機が第１進路の進行現示を示すときは、地上子連動装置が、各地上子Ｌ，Ｍ１〜Ｍ３，Ｎの共振回路において、リレーＲ１のみを共通して落下させるように制御し、その結果、各地上子Ｌ，Ｍ１〜Ｍ３，Ｎが、これに対応する共振周波数に変更される。同様に、信号機が第２進路の進行現示を示すときは、地上子連動装置が、各地上子Ｌ，Ｍ１〜Ｍ３，ＮにおけるリレーＲ２のみを、第３進路の進行現示を示すときは、各地上子Ｌ，Ｍ１〜Ｍ３，ＮにおけるリレーＲ３のみを、それぞれ共通して落下させることにより、それぞれに対応する異なった共振周波数に設定される。

なお、本例の如く、ロング地上子Ｌ，中間地上子Ｍ１〜Ｍ３，直下地上子Ｎの間で、採用する共振周波数の値を異ならせることにより、車上側の制御装置で、地上子の種類を判別し、列車位置の確認ができるように構成してもよい。

このように本発明に係る列車運行制御システムは、分岐点以降に複数進路が設けられている場合に、信号現示が表示する進路指示情報を、地上子を通じ、車上側で取得できる。それ故、車上データベース装置が保有する分岐点以降の線路情報と組み合わせることにより、進路番線に応じた分岐器や曲線に基づく制限速度の超過防止、停車位置の行き過ぎ防止、さらにはホームの無い側におけるドア開放防止等を車上側で自動制御できるという、列車運行管理上、多大な利点が得られる。

１０…地上子本体部 １１…基板 １２…ケーブル １３…共振用コイル
Ｔ…変周式ＡＴＳ地上子
Ｌ…ロング地上子
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３…中間地上子
Ｎ…直下地上子
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…リレー
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ11，Ｃ21，Ｃ31，Ｃ32…コンデンサー
Ｃ３，Ｃ４，Ｃ12，Ｃ13，Ｃ22，Ｃ23，Ｃ33，Ｃ34…半固定可変コンデンサー
ｒ01，ｒ11，ｒ21，ｒ31…抵抗

Claims (2)

1. 線路の分岐点の手前に設置される信号機から所定距離の位置に配置される変周式ＡＴＳ地上子と、前記信号機の現示状態に連動させて前記地上子の共振周波数を切り替える地上子連動装置と、列車に搭載され前記地上子の共振周波数を読み取る車上子と、少なくとも線路の分岐に関する情報を保有する車上データベース装置と、車上子が前記地上子から読み取った共振周波数と車上データベース装置の保有する情報とに基づいて列車の運転を制御する制御装置とを備え、
   前記地上子は、信号機の停止現示に対応する周波数のほかに、分岐点以降の進路数に対応した異なる周波数の共振周波数に切り替え可能に構成されると共に、分岐点手前の信号機の現示状態と連動して共振周波数が切り替わるように構成され、
   前記制御装置は、列車が前記地上子の上を通過する際に車上子が読み取った共振周波数に基づいて、分岐点以降の進路を判断し、前記車上データベース装置からその進路に関する情報を取得することにより、判断した進路に適応する運転制御を行うことを特徴とする変周式ＡＴＳ装置を利用した列車運行制御システム。
2. 前記地上子は、列車の車上子に信号機の現示状態を最初に伝達するロング地上子、信号機の比較的近傍に設置される直下地上子、及び、上記ロング地上子と直下地上子との間に配置される１個又は複数個の中間地上子である請求項１に記載の変周式ＡＴＳ装置を利用した列車運行制御システム。

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