JP5856935B2 - 列車制御システム - Google Patents

Description

本発明は、列車制御システムに関し、特に、閉そく方式の列車制御システムに関する。

自動列車制御装置（ＡＴＣ装置）として、列車車両の走行する軌道（レール）を所定の長さ毎に区分してブロックとし、このブロックまたは複数のブロックのまとまりを基準として、列車制御システムを構築することが行われている。そして、このブロックまたは複数のブロックのまとまりを閉そく区間として、列車制御を行う閉そく方式の列車制御システムがある。

閉そく方式の列車制御システムにおいて、トランスポンダなどの狭域無線通信手段により列車の車上装置が検知し送信されたその列車の自列車位置と、他の列車の車上装置から受信した他の列車の列車位置と、閉そく区間の状態（列車の存在の確認、閉そく区間の故障の有無）に基づき作成した列車の停止位置を、地上装置は列車の車上装置に送信し、列車の車上装置は、前記停止位置と自列車位置に基づき速度パターンを作成し、自列車の速度が速度パターン以下となるように減速制御を行うことにより、安全な閉そく区間の列車制御を実現する。

また、例えば、駅構内に停車していた列車が装置の電源を入れて起動し、通信装置等が起動されるとともに、車上装置が起動されたとき、最初に行われることは、車上装置と地上装置との交信であり、その交信を通じて、列車の走行前に安全確認の制御が行われる。

閉そく方式の列車制御システムにおいて、列車の走行開始前の車上装置の起動時における地上装置の列車制御に関する従来技術では、車上装置を起動後、自列車の速度が規定の上限速度（例えば４５ｋｍ／ｈ）を越えないことを車上装置が監視する制御モードにおいて、運転士の責任により自列車を力行する。そして、列車先頭から区間の終端までの安全を運転士が目視で確認できる一定距離（例えば、３００ｍ）の区間(以下、安全確認区間。閉そく区間の終端から内側の一定距離内の区間を指す。) に自列車が到達した後、運転士が自列車の先頭から安全確認区間の終端までの安全を確認し、地上装置による閉そく区間の列車制御が、次の閉そく区間から開始される閉そく方式の列車制御システムとなっていた。

車上装置の起動時に関する列車制御については、特許文献１と特許文献２に開示されている。

特許文献１は、車上装置の起動後、軌道沿線に設置されたループコイルから前記ループコイルのID番号を受信し、前記ID番号に基づいてループコイルの両端位置を車上装置のデータベースから取得し、また、地上装置から受信した停止位置から速度パターンを生成して、前記速度パターンで走行する列車制御方式で、運行効率を向上させる方法である。

特許文献２は、車上装置の起動後、地上装置から送信される閉そく区間番号から当該閉そく区間に対応する残余距離を固定値としてデータベースから取得し、地上装置から送信される停止閉そく区間番号に基づき決定される速度パターンを生成し、地上のトランスポンダから自閉そく区間番号と残余距離を受信した後、前述の列車制御に切り替えることで、運行効率を向上させる方法である。

特開平１１−１７８１２２号公報 特開２００３−４７１１２号公報

特許文献１と特許文献２は共に、車上装置の起動時に関する列車制御について述べているが、いずれも安全確認区間で安全が確認されていることが前提となる方法であり、前記安全確認区間に自列車が到達した後、運転士の誤操作による過走を防ぐことはできない。

すなわち、従来技術では、運転士の誤操作により安全確認区間を過走し、隣接する閉そく区間への進入を防ぐことはできないという問題点がある。

本発明の課題は、列車の車上装置の起動後、前述の閉そく区間における列車制御を開始する前に、運転士の責任により自列車を力行し、予め定められた安全確認区間に自列車を移動する時に、運転士の誤操作により安全確認区間を過走し、隣接する閉そく区間への誤った進入を防ぐ列車制御システムを提供することである。

本発明を複数の観点から把握することができるが、一つの観点から捉えた本発明の列車制御システムは、以下の通りである。また、その他の観点から捉えた本発明の列車制御システムは、以下の発明を実施する形態の説明等で明らかにされる。

本発明は、軌道の沿線に設置されたトランスポンダなどの狭域無線通信手段により列車位置を検知し、当該列車位置と地上装置から受信した停止位置とに基づき速度パターンを作成し、速度パターンと自列車速度の照査により列車を走行制御する車上装置に対して、走行中の閉そく区間の安全確認区間において、安全確認を地上装置に送信する車上装置と、車上装置と送受信を行う伝送装置と、当該伝送装置を介して車上装置から受信した前記列車位置に基づき、当該列車の在線する閉そく区間を判定し、安全確認区間を含む停止位置を作成する演算部とを有し、前記伝送装置を介して前記車上装置に前記停止位置を伝送する地上装置とを備え、前記地上装置は、車上装置から受信した前記列車の制御モードと前記列車位置とに基づき、前記列車の第一の停車位置を設定し、前記安全確認を受信した後に第二の停止位置を設定する列車制御システムの地上装置である。

本発明の効果は、運転士の責任により自列車を力行する場合においても、運転士の誤操作により安全確認区間を過走し、隣接する閉そく区間への進入を防ぐことができる点である。

図１は、本発明による列車制御システムにおいて、実施例の装置構成の概略を示す図である。 図２は、本発明による列車制御システムにおいて、実施例の地上装置の演算部の処理をブロック図で示す図である。 図３は、本発明による列車制御システムにおいて、実施例の地上固定情報記憶部の構成例を示す図である。 図４は、本発明による列車制御システムにおいて、実施例の速度パターンを示す図である。 図５は、本発明による列車制御システムにおいて、実施例の地上装置の演算部の処理の流れを示すフローチャートである。 図６は、本発明による列車制御システムにおいて、実施例の安全確認前と安全確認後の速度パターンを示す図である。

本発明の実施の形態の一例である閉そく方式の列車制御システムによれば、地上装置が車上装置の起動を検知し、検知した列車が在線する閉そく区間の終端を停止位置として設定して、検知した列車の車上装置に送信し、運転士の責任において列車が走行されたとき、車上装置が、前記設定された停止位置に基づき作成された速度パターンにより列車の速度を監視し、列車が安全確認区間へ到達した後、自列車の先頭から前記閉そく区間の終端までの安全を確認したことを地上装置に伝送すると、地上装置が停止位置を延長することにより、閉塞方式の列車制御へ移行し、隣接する閉塞区間に入って走行可能となる。

本発明の実施の形態の列車制御システムでは、地上装置にとって、起動を検知した列車の先頭から閉そく区間の終端までの安全を確認する手段がないため、列車が前記安全確認区間を通過するまでは運転士の責任において列車を走行させ、安全確認がなされたことを条件として、前述の閉そく方式の列車制御へ移行する。すなわち、安全確認が地上装置に伝達されない場合は、停止位置を走行中の閉そく区間の終端から隣接する閉そく区間へ延長できないため、隣接する閉そく区間へは進行することはできない。

また、本発明の実施の形態の一例の列車制御システムでは、前記の閉そく方式の列車制御へ移行するために、列車を安全確認区間まで走行させる手段を提供する方法として、自列車が在線する閉そく区間の終端を停止位置とするため、列車が在線する閉そく区間の隣接閉そく区間において、他列車が在線する場合、または、閉そく区間の状態が自列車に対して進入不可の場合、前記停止位置は作成しない、すなわち車上装置の起動後であっても走行開始ができない。

また、本発明の実施の形態の列車制御システムの一例では、運転士の責任により自列車を力行する場合においても、安全確認区間の終端を停止位置とするため、運転士の誤操作により安全確認区間を過走し、隣接する閉そく区間への進入を防ぐことができる。

以下、本発明の列車制御システムの実施例について図面を参照して説明する。
以下の実施例は、本発明の実施形態の具体例を示すものであり、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。
また、実施例を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略することがある。

実施例について、図１により説明する。
図１は、閉そく方式の一例である固定閉そく方式での本発明の実施例の列車制御システムのシステム装置構成の概略を示す。地上装置101は、ＣＰＵ等の演算部102と車上装置との情報データの送受信を行う伝送装置である伝送手段103を備える。演算部102は、本発明の目的を実現するための停止位置を作成する処理を行う。伝送手段103は、車上装置から無線通信等により送信される列車位置を演算部102に伝送し、演算部102が作成する停止位置を列車に無線通信等で伝送する手段である。

本実施例では、伝送手段103は、無線通信により実現するが、軌道（レール）を介して信号を送受信する伝送装置や、閉そく区間に敷設されたループコイルを介しての信号の送受信を行う伝送装置等の他の伝送手段を使用してもよい。

また、地上装置101には、連動装置114が有線通信手段で接続されている。連動装置114には、各閉そく区間のレール沿いに設けられた列車検知地上子から列車検知情報が伝送される列車検知装置113や信号機等からの情報等が有線通信で伝送されて集約され、地上装置に伝送される。

車上装置105は、列車104に搭載され、トランスポンダ106から受信した情報により列車104の絶対位置を検知し、前記絶対位置を列車位置として地上装置101に送信する。また、車上装置105は、地上装置101から受信した停止位置STと、前述で検知した列車位置に基づき速度パターン107を作成し、自列車104の速度照査を連続的に行い、列車速度が速度パターン107以下となるように自動的に減速制御を行う制御部を備える。本実施例では、車上装置の位置検知方法は、トランスポンダ106による位置補正の方法により実現する。

地上装置101では、列車108に搭載した車上装置105と同じ機能がある他の列車108の車上装置109から受信した列車位置と、閉そく区間110の状態と、閉そく区間111の状態と、閉そく区間112の状態に基づき列車104の停止位置STを作成する。図１に示す状態においては、車上装置105の起動後、地上装置101は、車上装置105からの列車位置の伝送により、列車104が閉そく区間110に在線することを検知し、閉そく区間111に他の列車(図１では列車108)が在線しないことを検知したため、列車104の停止位置を、閉そく区間110の終端として、車上装置105に伝送する。

なお、閉そく区間111に他の列車が走行または停止している場合、地上装置101は、列車104の停止位置の作成をせず、列車104は、車上装置の起動後であっても走行開始ができない。

図２は、演算部102での処理のブロック図である。図２において、地上装置の演算部201は、車上装置207の車上情報送信部208から送信される列車位置を受信する車上情報受信部202と、前記列車位置に基づき列車が在線する閉そく区間を検知する列車位置検知部203と、列車位置検知部203で検知した列車が在線する閉そく区間の情報と、列車の位置から停止位置を算出する停止位置情報作成部205と、停止位置情報作成部205が作成した停止位置を車上装置207の地上情報受信部209に送信する地上情報送信部204と、閉そく区間の固定情報を記憶した地上固定情報記憶部206から構成される。

車上装置207が伝送する電文の列車位置に関する情報は、以前通過したトランスポンダの中で最後に通過したトランスポンダの識別番号を示すトランスポンダID番号と、列車の速度発電機の速度パルスなどの計測手段で計測した前記トランスポンダとの相対距離と、列車の制御モード（起動時モード、自走モード、故障モード等）等で構成する。地上装置の演算部201が作成する停止位置に関する電文の内容は、停止位置の基点となるトランスポンダの識別番号を示すトランスポンダID番号と、前記トランスポンダを基点とする列車の走行許可距離と、安全確認区間で構成する。

なお、前述の閉そく区間に敷設されたループコイルを使用しての通信が行われる場合は、この軌道沿線に固定されたループコイルの片端を基点とした相対距離を停止位置とすることもできる。

図３は、地上固定情報記憶部の構成例を示す。地上固定情報記憶部は、地上固定情報記憶テーブル301により構成される。地上固定情報記憶テーブル301は、閉そく区間の識別番号を示す閉そく区間ID番号と、前記閉そく区間の長さを示す閉そく区間長と、前記閉そく区間に存在するトランスポンダの識別番号を示すトランスポンダID番号と、前記トランスポンダの存在する前記閉そく区間の始端から前記トランスポンダまでの距離と、前記閉そく区間に隣接する閉そく区間の識別番号を示す隣接閉そく区間ID番号と、閉そく区間ID番号で識別できる閉そく区間の終端から閉そく区間内側に設定する安全確認区間の長さ等が記録されている。但し、安全確認区間が一律固定値の場合、安全確認区間の長さを地上固定情報記憶部に記憶する必要はない。

すなわち、図３の地上固定情報記憶部の構成例は一例であり、例示の一部で構成したり、さらに情報データを追加しても良い。

図４は、本実施例での速度パターンを示す。列車401の車上装置405が起動した時、車上装置405は、列車401の列車位置を地上装置に伝送する。前記列車位置は、トランスポンダ406を基点にする。

地上装置は、前記列車位置を受信し、列車401が在線する閉そく区間が、閉そく区間402であると検知する。地上情報記憶部には、閉そく区間402の閉そく区間長と安全確認区間404が予め記憶されており、地上装置は、前記閉そく区間長とトランスポンダ距離の差から、走行許可距離407を算出し、停止位置に関する電文として、トランスポンダ406のトランスポンダID番号と、安全確認区間404と、停止位置を示す走行許可距離407を車上装置405に伝送する。

列車401の車上装置405は、前記停止位置と、列車401の列車位置から、速度パターン403を作成し、速度照査による減速制御を開始する。運転士の操作により力行を開始し、車上装置は列車401が安全確認区間404に進入したことを検知した後、運転士に列車先頭から安全確認区間内（列車401が在線する閉そく区間終端まで）の安全確認を運転席の表示装置によって要求、指示する。運転士が安全を確認し、運転席からの操作により、安全が確認されたことを入力した場合、車上装置は、地上装置に安全確認が完了したことを伝送する。地上装置は、安全確認が完了したことを検知した後、列車401の安全確認区間を超える走行可能な距離を算出して車上装置405に送信する。車上装置405の制御部は、新たに送信された走行可能距離に基づき速度パターンを更新するが、列車が安全確認区間を通過するまで、運転士の責任において列車を走行させる。

次に、図５は、車上装置の起動時において、地上装置の停止位置情報作成部の処理の流れを表すフローチャートである。

ステップＳ１は、列車位置検知部が検知した当該列車の在線閉そく区間を検知する。

ステップＳ２では、列車位置検知部が列車の在線閉そく区間を検知した時に使用した列車位置の制御モード（起動モード等）を参照し、車上装置が起動モードであるか否かを判定する。車上装置の起動時のモードでない場合、本処理は終了する。

ステップＳ３では、安全確認の完了の有無を判定する。既に車上装置から安全確認の完了を検知した後の場合、本処理を終了する。

ステップＳ４では、当該列車の在線閉そく区間ID番号から、地上情報記憶部の隣接閉そく区間ID番号を検索し、前記隣接閉そく区間ID番号で識別できる隣接閉そく区間において、当該列車の進入可否を判定する。他列車が在線している、または、閉そく区間の状態が進入不可の場合、本処理を終了する。

ステップＳ５では、前記隣接閉そく区間に、他列車が在線していない、かつ、閉そく区間の状態が当該列車の進入が可能な場合、当該列車の在線閉そく区間終端を停止位置とする走行許可を作成する。

図６は、本実施例の安全確認前と安全確認後の速度パターンを示す。列車601の車上装置は、トランスポンダ602を基点とする列車位置を地上装置に送信した後、地上装置から受信した停止位置により安全確認前の速度パターン603を作成する。

列車が走行を開始した後、安全確認区間に進入し、列車の先頭から安全確認区間内の安全が運転士により確認できたことを地上装置に送信する。地上装置は、列車601の走行可能な距離を算出し、停止位置を前記車上装置に送信する。車上装置は、前期停止位置を受信した後、安全確認後の速度パターン604を作成する。速度パターン604を作成した後も、安全確認区間を通過するまで、運転士の責任で列車を走行させるため、上限速度を低速度（例えば、４５ｋｍ／ｈ）で固定する。安全確認区間を通過後、地上装置は、列車601の在線する閉そく区間の隣接閉そく区間以降が走行可能であることを保障するため、車上装置は、上限速度を高速度（例えば、３００ｋｍ／ｈ）とする速度パターン604に基づき速度照査を実施する。

なお、上述したように、地上装置は車上装置に停止位置として走行可能な距離を送信したが、車上装置が地上固定情報を保持してれば、走行可能距離の代わりに、停止位置として停止対象の閉そく区間ID番号（閉そく区間番号）を車上装置に伝送し、当該閉そく区間の終端を停止位置として設定しても良い。

以上において、本発明の列車制御システムおよびその地上装置の実施例について説明した。以上の実施例は、本発明の実施形態の具体例を示すものであり、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。

101 地上装置
104、108 列車
105、109 車上装置
106 トランスポンダ
107 速度パターン
110、111、112 閉そく区間
201 地上装置の演算部
207 車上装置
301 地上固定情報記憶テーブル
401 列車
402 閉そく区間
403 速度パターン
404 安全確認区間
405 車上装置
406 トランスポンダ
407 走行許可距離
601 列車
602 トランスポンダ
603 運転士の安全確認前の速度パターン
604 運転士の安全確認後の速度パターン

Claims (9)

1. 車上装置と地上装置を有する列車制御システムにおいて、
   前記車上装置は、
   自列車の列車位置を検出する位置検出部と、当該列車位置の情報及び車上装置の起動情報を地上装置へ送信する車上情報送信部と、前記地上装置から停止位置の情報を受信する地上情報受信部と、前記自列車の列車位置と前記停止位置に応じて速度パターンを生成し、当該速度パターンと自列車速度の照査により列車を減速制御する制御部と、を備え、
   前記地上装置は、
   前記列車位置の情報及び車上装置の起動情報を前記車上情報送信部から受信する伝送手段と、受信した前記列車位置の情報に基づき、列車が在線する閉そく区間を判断し、当該閉そく区間の終端を停止位置として生成する演算部と、を備え、前記演算部で生成した停止位置の情報を前記伝送手段により、前記車上装置へ送信するとともに、
   前記地上装置は、前記車上装置が起動したことの検知と、前記列車の在線する閉そく区間の判定に基づき、前記列車の停止位置として、前記列車の在線する閉そく区間の終端を設定して前記車上装置に送信し、前記車上装置から安全確認の完了を受信した後に、新たな停止位置を設定して隣接閉そく区間への前記列車の走行を許可することを特徴とする列車制御システム。
2. 請求項１において、前記地上装置と前記車上装置間の情報の送受信を、前記伝送手段は、無線通信で行うことを特徴とした列車制御システム。
3. 請求項１において、地上装置と車上装置間の情報データの送受信を、前記伝送手段は、各閉そく区間に敷設されたループコイルを用いて通信することを特徴とした列車制御システム。
4. 請求項１において、軌道沿線に固定されたトランスポンダを基点とした相対距離を前記停止位置とすることを特徴とした列車制御システム。
5. 請求項１において、軌道沿線に固定されたループコイルの片端を基点とした相対距離を停止位置とすることを特徴とした列車制御システム。
6. 請求項１において、閉そく区間に識別番号が割り振られており、地上固定情報を保持した車上装置に対して、停止位置として停止対象の閉そく区間の識別番号を地上装置が伝送することを特徴とした列車制御システム。
7. 車上装置と地上装置を有する列車制御システムにおいて、
   前記車上装置は、
   自列車の列車位置を検出する位置検出部と、当該列車位置の情報及び車上装置の起動情報を地上装置へ送信する車上情報送信部と、前記地上装置から停止位置の情報を受信する地上情報受信部と、前記自列車の列車位置と前記停止位置に応じて速度パターンを生成し、当該速度パターンと自列車速度の照査により列車を減速制御する制御部と、を備え、
   前記地上装置は、
   前記列車位置の情報及び車上装置の起動情報を前記車上情報送信部から受信する伝送手段と、受信した前記列車位置の情報に基づき、列車が在線する閉そく区間を判断し、当該閉そく区間の終端を停止位置として生成する演算部と、を備え、前記演算部で生成した停止位置の情報を前記伝送手段により、前記車上装置へ送信するとともに、
   前記地上装置は、車上装置から受信した前記列車の制御モードと前記列車位置とに基づき、前記列車の第一の停車位置を設定し、安全確認を受信した後に第二の停止位置を設定することを特徴とする閉そく方式での列車制御システム。
8. 請求項７において、前記閉そく方式は、固定閉そく方式であり、前記地上装置が設定する第一の停止位置は、列車が停止すべき固定閉そく区間の終端であることを特徴とする列車制御システム。
9. 車上装置との間の送受信を行い、前記車上装置が起動したことを示す制御モードと、閉そく方式の軌道の沿線に設置された列車位置送信装置により前記車上装置が検知した自列車位置と、列車の走行中の閉そく区間の安全確認区間において、前記列車の車上装置から送信される安全確認信号とを受信する伝送装置と、
   前記車上装置から受信した制御モードにより車上装置が起動したことを検知し、車上装置から受信した列車位置に基づき、当該列車の在線する閉そく区間を判定し、予め設定された地上固定情報と前記閉そく区間の情報に基づき、安全確認区間を含む列車の停止位置を作成する演算部とを備え、
   前記伝送装置を介して前記車上装置に前記停止位置を送信するとともに、
   地上装置は、前記車上装置が起動したことの検知と、前記列車の在線する閉そく区間の判定に基づき、検知した列車の停止位置として、前記列車の在線する閉そく区間の終端を設定して前記車上装置に送信し、前記車上装置から前記安全確認信号を受信した後に、新たな停止位置を設定して隣接閉そく区間への前記列車の走行を許可することを特徴とする閉そく方式での列車制御システムの地上装置。

Images