JP5833939B2 - 列車制御装置および列車制御システム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、列車制御システムに関する。

ＡＴＳ−Ｐシステムを搭載した列車制御システムは、地上設備として一定区間ごとに配置された地上子と、該地上子のから送信されるデジタル化された無線信号を該地上子の直上を通過する際に受信する車上子と、車上子で受信された無線信号を解読するＡＴＳ−Ｐ制御装置で構成される。車上子の無線信号の受信状態は、車上子と地上子が最も重なったときが、最も強い受信状態となる。

上記の列車制御システムにおいて、車上子と地上子の無線信号の受信状態がある一定レベル以上である場合に、地上子から車上子に送られる“地上電文がある”と判定する。車上子が地上電文を受信している間、受け取っている地上電文の内容をＡＴＳ−Ｐ制御装置で解読する仕組みになっている。

特開２００９−１７７３６号公報

しかしながら、従来の列車制御システムの地上電文は通常の制御動作にのみ使用されている。そのため、地上子や車上子間の伝送状態を知るための伝送品質に関する情報は記録されず、故障や事故発生時において原因の解明することが困難であった。また、地上子と車上子間の伝送品質を測定するためには、測定専用の装置または測定装置を搭載した測定車を走行させる必要があった。この測定車による伝送品質の結果は、列車編成、制御装置の個体差に加え、天候等の非定常的な要因が影響した状態となる。そのため、測定車による測定結果を以って、乗客を乗せた通常走行の列車の故障、事故等の原因を分析することは非常に困難であった。

本発明が解決しようとする課題は、通常の走行によって伝送品質の測定が可能な列車制御システムを提供することを目的とする。

実施形態の列車制御装置は、車体に取り付けられ、地上に設置された地上子から地上情報を受信する車上子と、前記受信した地上情報の受信レベルと予め定められた複数のレベル基準値とを比較して、受信した地上情報の受信レベル評価値を所定のタイミングで求める受信レベル判定手段と、前記受信した地上情報が複数ある場合は、この複数の地上情報のうちの少なくとも２つが同じである場合に正常と判断し、前記複数の地上情報が全て異なる場合に異常と判断する判定手段と、前記前記受信した地上情報、受信レベル判定手段で求めた受信レベル評価値、および前記判定手段での判定結果を対応付けて記憶部に記憶させる情報調整手段と、を備える。

第１の実施形態の列車制御システムの全体構成を示す図。 第１の実施形態の列車制御システムの制御装置の動作を示図。 第２の実施形態の列車制御システムの全体構成を示す図。 第３の実施形態の列車制御システムの全体構成を示す図。 第５の実施形態の列車制御システムの全体構成を示す図。 第４の実施形態の列車制御システムの全体構成を示す図。

以下、実施形態の制御システムについて図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態について図を参照し、説明する。図１は、第１の実施形態の列車制御システムの全体構成を示す図である。図２は、第１の実施形態の列車制御システムの制御装置の動作を示す図である。

（構成）
図１は、車体１００、車上子１０１、地上子１０２、車輪１０３、レール１０４、制御装置１１０、受信レベル判定回路１１１、レベルＡ判定回路１１２、レベルＢ判定回路１１３、レベルＣ判定回路１１４、記録情報調整部１１５、メモリ部１１６で構成される。

図１に示すように、列車が走行するレール１０４の付近には、一定間隔ごとに地上子１０２が設置される。また、レール１０４上を走行する列車は主に車輪１０３と車体１００より構成される。車輪１０３の上部に設置される車体１００は、車両端部に車上子１０１が備えられ、内部に制御装置１１０を有している。

制御装置１１０は、レベルＡ判定回路１１２、レベルＢ判定回路１１３、レベルＣ判定回路１１４を有する受信レベル判定部１１１、記録情報調整部１１５、メモリ部１１６を有している。

車上子１０１は制御装置１１０の受信レベル判定回路１１１と接続される。受信レベル判定回路１１１のレベル判定Ａ回路１１２、レベルＢ判定回路１１３、レベルＣ判定回路とは、記録情報調整部１１５と接続される。記録情報調整部１１５は、メモリ部１１６と接続される。またメモリ部１１６は外部表示器や外部装置、例えばモニタやＰＣ等と接続される。

（作用）
例えば、受信レベル判定部１１１は、車上子１０１と地上子１０２の受信状態を検知するための任意に決めた判定レベルＡ、Ｂ、Ｃの所定値を有している。最も強い受信状態を判定するレベルがＡ、次にＢ、次にＣという所定値である。そのため、受信レベル判定部１１１では、車上子１０１が地上子１０２の直上を通過する際に、車上子で受け取る受信状態が判定レベルＡ、判定レベルＢ、判定レベルＣに達すると、それぞれの判定レベルが検出されることになる。受信レベル判定部１１１では、受信状態が達した判定レベルと受信状態がそれぞれの所定値に達した検出回数を、カウント値として記録調整部１１５へ出力する。記録調整部１１５は、受信レベル判定部１１１より出力されるカウント値を予め設定するタイミングごとにメモリ部１１６へ出力する。メモリ部１１６は、記録調整部１１５より入力されるカウント値を記憶する。

以下に、図２のような列車１００Ａが、地上子Ａ１０２ａと地上子Ｂ１０２ｂを通過する時を具体例として、本実施形態の制御システムを詳細に説明する。図２は、判定レベルＡ、Ｂ、Ｃの検出が可能な列車１００Ａが、地上子Ａ１０２ａと地上子Ｂ１０２ｂが設置されるレール１０４上を走行するときの様子を表している。図２の地点イから地点ウには地上子Ａ１０２ａ、地点エから地点オには地上子１０２ｂが設置され、地点アから地点イ、地点ウから地点エ、地点オから地点カには地上子１０２は設置されていない。また、図の縦線（ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・ｔｎ）は、記録タイミングを表現しており、この記録タイミングに沿って、記録調整部１１５はメモリ部１１６に情報を出力することになる。また、破線は地上子の信号を表現している。

列車１００Ａが地点アから地点イを走行した場合、受信レベル判定部１１０は信号の受信状態が判定レベルＡ，Ｂ、Ｃのどれにも達しなかったため、何も検知しない。

次に、列車が地点イから地点ウを走行した場合、受信レベル判定部１１０のレベルＢ判定回路１１３で信号の受信状態がレベルＢに達したことを２度検知する。その時、カウント値は“カウントＢ”と“カウントＢ”となり、レベルＢ判定回路１１３より記録情報調整部１１５へ入力される。記録情報調整部１１５では、入力された２つの“カウントＢ”と記録タイミングを一致させる。この場合、メモリ部１１６では、記録タイミングｔ５と“カウントＢ”、ｔ８と“カウントＢ”が一致するため、メモリ部１１６へ“カウントＢ＋ｔ５”、“カウントＢ＋ｔ８”の情報を出力する。“カウントＢ＋ｔ５”、“カウントＢ＋ｔ８”の情報を受け取ったメモリ部１１６は、““カウントＢ＋ｔ５”、“カウントＢ＋ｔ８”の情報を記憶する。

次に、列車が地点ウから地点エを走行した場合、レベルＣ判定回路１１４で信号レベルがレベルＣになったことを１度検知する。検知した“カウント１Ｃ”は、レベルＣ判定回路１１４より記録情報調整部１１５へ出力される。メモリ部１１６へ出力する情報の処理は上記と同様である。メモリ部１１６は“カウントＣ＋ｔ１２”の情報を記憶する。

次に、列車が地点エから地点オを走行した場合、レベルＡ判定回路１１２は信号レベルがレベルＡになったことを２度検知する。検知した“カウント２Ａ”はレベルＡ判定回路１１２より記録情報調整部１１５へ出力される。メモリ部１１６へ出力する情報の処理は上記と同様である。メモリ部１１６は“カウントＡ＋ｔ１６”、“カウントＡ＋ｔ１８”の情報を記憶する。

例えば３段階の受信検知レベルを設けることにより、個々の地上子１０２の直上を車上子１０１が通過する際の受信状態を詳細に判定することが可能となる。

（効果）
以上述べた実施形態の制御システムによれば、車上子と地上子の受信状態を複数のレベルで検出、記録することにより、通常の走行によって伝送品質の測定が可能な列車制御システムを提供することが可能となる。

つまり、通常の走行により、車上子・地上子の故障状況をリアルタイムに測定することで、事故発生やメンテナンスなど列車の走行状況や車上子、地上子の動作状態を知る必要があるときにメモリ部の情報を外部装置等から呼び出し解析ツール等で解析することで事故発生の原因を追究することが可能となる。

また第１の実施形態に判定レベルを追加することも削減することも可能である。例えば、多数のレベルを検知する場合、より多くの情報を記録するため、その情報を使用して事故原因を追究するや各々の地上子の動作状態を分析することが可能となる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図３は、第２の実施形態の列車制御システムの全体構成を示す図である。尚、図１乃至２と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。

本実施形態は、第１の実施形態とは、制御判定回路が追加されている点が異なっている。以下、本実施形態について詳細に説明する。

（構成）
図３に示すように、制御装置２００は制御判定回路２０１、記録情報調整部２０２、メモリ部２０３を有している。

（作用）
車上子１０１と地上子１０２の結合によって得られた地上情報は制御判定回路２０１及び、受信レベル判定回路１１１に送信される。例えば、列車１００がある地上子１０２上を通過すると、車上子１０１とその地上子１０２が結合する。このとき、所定時間内で４つの地上情報が得られた場合、車上子１０１から制御判定回路２０１へ４つの地上情報が送られる。制御判定回路２０１では、取得した４つの地上情報のうち２つが同じ地上情報であった場合、制御判定回路２０１で受け取った地上情報を正常フレームとして判断し、通常の運行・走行制御のための情報として使用する。制御判定回路２０１は、所定時間内で得られた地上情報のうち少なくとも２つが同じ情報があれば、その地上情報を正常フレームと判断する。また、正常フレームとして判断されなかった地上情報は異常フレームと判断される。

このように判断された、正常フレームと異常フレームの情報を制御判定回路２０１から記録情報調整部２０２へ送信する。記録情報調整部２０２では、受信レベル判定部１１１の結合情報と合わせて、メモリ部２０３へ地上情報を入力する。

このように通常の走行で車上子・地上子の故障状況をリアルタイムに測定し、さらに実際の運行・走行制御に使用する地上情報を合わせて取得することで、列車の走行状況と車上子と地上子の動作状態を紐付けした情報として記録することができる。

（効果）
以上述べた少なくともひとつの実施形態の制御システムによれば、車上子と地上子の受信状態を複数のレベルで検出、記録することにより、通常の走行によって伝送品質の測定が可能な列車制御システムを提供することが可能となる。

また、通常の走行により、車上子・地上子の故障状況をリアルタイムに測定し、さらに実際の列車走行の際に使用する制御情報を合わせて記録することで、列車の事故が発生した際にメモリ部の情報を外部装置等から呼び出し、列車の走行状況と車上子、地上子の動作状態を解析ツール等で解析することで事故発生の原因をより深く追究することが可能となる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図４は、第３の実施形態の列車制御システムの全体構成を示す図である。尚、図１及び図３と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。

本実施形態は、第１の実施形態とは、制御装置に制御回路が追加されている点が異なっている。以下、本実施形態について詳細に説明する。

（構成）
制御装置３００は、レベルＡ判定回路１１２、レベルＢ判定回路１１３、レベルＣ判定回路１１４を有する受信レベル判定部１１１、制御回路３０１、記録情報調整部３０２、メモリ部３０３を含む構成である。

（作用）
制御回路３０１は例えば、記録データとして「時刻」、「列車速度」、「キロ程」、「採用電文」等の外部より入力される情報を有している。制御回路３０１の情報は、定期的にメモリ部３０３へ入力される。また、記録情報調整部３０２の記録タイミングと同様のタイミングでメモリ部３０３へ入力することや、制御回路３０１からの情報を記録情報調整部３０２の電文に付与し、その後情報が付与された電文をメモリ部３０３へ入力することも可能である。

（効果）
以上述べた少なくともひとつの実施形態の制御システムによれば、車上子と地上子の受信状態を複数のレベルで検出、記録することにより、通常の走行によって伝送品質の測定が可能な列車制御システムを提供することが可能となる。さらに、「時刻」、「列車速度」、「キロ程」、「採用電文」等の情報を記録する。

つまり、通常の走行により、車上子・地上子の故障状況をリアルタイムに測定し、さらに「時刻」、「列車速度」、「キロ程」、「採用電文」等の情報を使用することで、事故発生やメンテナンスなど列車の走行状況や車上子、地上子の動作状態を知る必要があるときにメモリ部の情報を外部装置等から呼び出し解析ツール等で解析することで事故発生の原因をより深く追究することが可能となる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図６は、第４の実施形態の列車制御システムの全体構成を示す図である。尚、図１乃至４と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。

本実施形態は、第１の実施形態とは、受信レベル判定部が２重系になっている点が異なっている。以下、本実施形態について詳細に説明する。

（構成）
制御装置４００は、第１受信レベル判定回路４０１と第２受信レベル判定回路４０２、記録情報調整部４０３、メモリ部４０４を有する構成となっている。第１受信レベル判定回路４０１はレベルＡ判定回路４０１ａ、レベルＢ判定回路４０１ｂ、レベルＣ判定回路４０１ｃを有し、第２受信レベル判定回路４０２は、レベルＡ´検知回路４０２、
レベルＢ´検知回路４０２ｂ、レベルＣ´検知回路４０２ｃを有している。

第１受信レベル判定回路４０１と第２受信レベル判定回路４０２は、記録情報調整部４０３と接続される。記録情報調整部４０３はメモリ部４０４と接続される。

（作用）
第１受信レベル判定回路４０１と第２受信レベル判定回路４０２は判定結果は、記録情報調整部４０３へ入力される。記録情報調整部４０３では、第１受信レベル判定回路４０１及び第２受信レベル判定回路４０２からのカウント値が入力されている場合は、第１受信レベル判定回路４０１からのカウント値が優先され、メモリ部４０４へ入力され、記録される。

また、記録情報調整部４０３は第１受信レベル判定回路４０１からのカウント値が入力されず、第２受信レベル判定回路４０２からのカウント値が入力されている場合には、第２受信レベル判定回路４０２が検出するカウント値をメモリ部４０４へ入力し、記録する。

また、カウント値とカウントタイミングをセットとして記録する場合について説明する。第１受信レベル判定回路４０１からＡカウント値とＡカウントタイミングが記録情報調整部４０３に送信されるとき、そのＡカウント値とＡカウントタイミングがそのままメモリ部４０４で記録される。次に、記録情報調整部４０３に入力された情報が、第１受信レベル判定回路４０１からＢカウント値のみで、Ｂカウント値に対応するカウントタイミングがない場合、第１受信レベル判定回路４０１と同時に記録情報調整部４０３へ情報を送信している第２受信レベル判定回路４０２のＢカウント値と対応するＢカウントタイミングを取得する。記録除法調整部４０３では、第１受信レベル判定回路４０１と第２受信判定回路４０２の相互の情報を補完的に使用し、カウント値とカウントタイミングのセット情報を取得する。

また第１受信レベル判定回路４０１と第２受信レベル判定回路４０２のカウントタイミングが異なる場合について説明する。第１受信レベル判定回路４０１は、Ｃカウント値とＣカウントタイミングを取得し、第２受信レベル判定回路４０２は、Ｄカウント値とＤカウントタイミングを取得する。第１受信レベル判定回路４０１と第２受信レベル判定回路４０２は、取得した情報を記録除法調整部４０３に入力する。

（効果）
以上述べた少なくともひとつの実施形態の制御システムによれば、車上子と地上子の受信状態を複数のレベルで検出、記録することにより、通常の走行によって伝送品質の測定が可能な列車制御システムを提供することが可能となる。さらに、２つの受信レベル判定部を設けることで情報を補完し、情報の精度を向上することが可能となる。またカウントタイミングをずらして情報を取得する場合はより多くの情報を得ることが可能となる。

つまり、通常の走行により、車上子・地上子の故障状況をリアルタイムに測定する制御装置において、情報収集部の１つが故障したとしても他方の情報収集部により事故発生やメンテナンスなど列車の走行状況や車上子、地上子の動作状態を知る必要があるときにメモリ部の情報を外部装置等から呼び出し解析ツール等で解析することで事故発生の原因を追究することが可能となる。

（第５の実施形態）
第５の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図５は、第５の実施形態の列車制御システムを示す図である。尚、図１乃至４および図６と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。

本実施形態は、第４の実施形態とは、記録情報部及びメモリ部が２重系になっている点が異なっている。以下、本実施形態について詳細に説明する。

（構成）
図６に示すように、制御装置４００は、第１受信レベル判定回路４０１と第２受信レベル判定回路４０２、第１記録情報調整部４１０、第１メモリ部４１１、第２記録情報部４１２、第２メモリ部４１３、情報総合部４１５を有する構成となっている。第１受信レベル判定回路４０１はレベルＡ判定回路４０１ａ、レベルＢ判定回路４０１ｂ、レベルＣ判定回路４０１ｃを有し、第２受信レベル判定回路４０２は、レベルＡ´検知回路４０２ａ、レベルＢ´検知回路４０２ｂ、レベルＣ´検知回路４０２ｃを有している。

第１受信レベル判定回路４０１は第１記録情報調整部４１０と接続され、第２受信レベル判定回路４０２は第２記録情報調整部４１２と接続される。第１記録情報調整部４１０は第１メモリ部４１１と接続され、第２記録情報調整部４１２は第２メモリ部４１３と接続される。第１メモリ部と第２メモリ部４１３は総合情報部４１５と接続され、総合情報部４１５は外部表示器または外部装置へと接続される。

（作用）
このような構成の列車制御システムでは、第１受信レベル判定回路４０１と第２受信レベル判定回路４０２で地上子１０２からの信号の検出を行い、その情報を第１メモリ部４１１と第２メモリ部４１３のそれぞれで記録する。第１受信レベル判定回路４０１と第２受信レベル判定回路４０２で取得した情報が第１メモリ部４１１と第２メモリ部４１３で記録された後、情報総合部４１５に入力される。情報総合部４１５で記録された、第１受信レベル判定回路４０１と第２受信レベル判定回路４０２からの情報は、第４の実施形態と同様に地上子１０２から車上子１０１が取得した情報を完成するように処理される。

（効果）
以上述べた少なくともひとつの実施形態の制御システムによれば、車上子と地上子の受信状態を複数のレベルで検出、記録することにより、通常の走行によって伝送品質の測定が可能な列車制御システムを提供することが可能となる。さらに、２つの受信レベル判定部を設けることで情報を記録するという作用に冗長性を持たせることが可能となる。

つまり、通常の走行により、車上子・地上子の故障状況をリアルタイムに測定する制御装置において、収集情報を記録してから処理作用を行うことで、取得した情報の保持が確実になる。そのため、事故発生やメンテナンスなど列車の走行状況や車上子、地上子の動作状態を知る必要があるときに、より多くの情報を外部装置等に呼び出し解析ツール等で解析することで事故発生の原因を追究することが可能となる。

上記で説明された全ての実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定するものではない。そのため、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００ 車両
１０１ 車上子
１０２ 地上子
１０２ａ 地上子Ａ
１０２ｂ 地上子Ｂ
１０３ 車輪
１０４ レール
１１０ 制御装置
１１１ 受信レベル判定回路
１１２ レベルＡ判定回路
１１３ レベルＢ判定回路
１１４ レベルＣ判定回路
１１５ 記録情報調整部
１１６ メモリ部
２００ 制御装置
２０１ 制御判定回路
２０２ メモリ部
３００ 制御装置
３０１ 制御回路
３０２ 記録情報調整部
３０３ メモリ部
４００ 制御装置
４０１ 第１受信レベル判定回路
４０１ａ レベルＡ判定回路
４０１ｂ レベルＢ判定回路
４０１ｃ レベルＣ判定回路
４０２ 第２受信レベル判定回路
４０２ａ レベルＡ´検知回路
４０２ｂ レベルＢ´検知回路
４０２ｃ レベルＣ´検知回路
４０３ 記録情報調整部
４０４ メモリ部
４１０ 第１記録情報調整部
４１１ 第１メモリ部
４１２ 第２記録情報調整部
４１３ 第２メモリ部

Claims (4)

1. 車体に取り付けられ、地上に設置された地上子から地上情報を受信する車上子と、
   前記受信した地上情報の受信レベルと予め定められた複数のレベル基準値とを比較して、受信した地上情報の受信レベル評価値を所定のタイミングで求める受信レベル判定手段と、
   前記受信した地上情報が複数ある場合は、この複数の地上情報のうちの少なくとも２つが同じである場合に正常と判断し、前記複数の地上情報が全て異なる場合に異常と判断する判定手段と、
   前記前記受信した地上情報、受信レベル判定手段で求めた受信レベル評価値、および前記判定手段での判定結果を対応付けて記憶部に記憶させる情報調整手段と
   を備えたことを特徴とする列車制御装置。
2. 前記受信した地上情報の受信レベルと前記予め定められた複数のレベル基準値とを比較して、受信した地上情報の第２の受信レベル評価値を所定のタイミングで求める第２の受信レベル判定手段を更に備え、
   前記情報調整手段は、少なくとも前記受信レベル判定手段から受信レベル評価値が得られた場合は、この受信レベル評価値を前記記憶部に記憶させ、前記受信レベル判定手段から受信レベル評価値が得られず前記第２の受信レベル判定手段から第２の受信レベル評価値が得られた場合は、この第２の受信レベル評価値を前記記憶部に記憶させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の列車制御装置。
3. 地上に設置された地上子と、
   車体に取り付けられ、前記地上子から地上情報を受信する車上子と、
   前記受信した地上情報の受信レベルと予め定められた複数のレベル基準値とを比較して、受信した地上情報の受信レベル評価値を所定のタイミングで求める受信レベル判定手段と、
   前記受信した地上情報が複数ある場合は、この複数の地上情報のうちの少なくとも２つが同じである場合に正常と判断し、前記複数の地上情報が全て異なる場合に異常と判断する判定手段と、
   前記前記受信した地上情報、受信レベル判定手段で求めた受信レベル評価値、および前記判定手段での判定結果を対応付けて記憶部に記憶させる情報調整手段と
   を備えたことを特徴とする列車制御システム。
4. 前記受信した地上情報の受信レベルと前記予め定められた複数のレベル基準値とを比較して、受信した地上情報の第２の受信レベル評価値を所定のタイミングで求める第２の受信レベル判定手段を更に備え、
   前記情報調整手段は、少なくとも前記受信レベル判定手段から受信レベル評価値が得られた場合は、この受信レベル評価値を前記記憶部に記憶させ、前記受信レベル判定手段から受信レベル評価値が得られず前記第２の受信レベル判定手段から第２の受信レベル評価値が得られた場合は、この第２の受信レベル評価値を前記記憶部に記憶させる
   ことを特徴とする請求項３に記載の列車制御システム。

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