JP5889062B2 - 無線列車制御システム - Google Patents

Description

本発明は、無線による列車制御システムに関する。

近年の新設路線などの列車制御装置には、例えば特許文献１に示されているような無線列車制御システムが採用されることがある。無線列車制御システムは、車上装置と地上装置で構成されている。

このうち車上装置は、地上子からの絶対位置情報と、車輪の回転による走行距離検知を行い、自列車位置を認識している。また車上装置は、自己が検知した位置情報を無線経由で地上装置に送信する。

地上装置は、車上装置からの無線情報を用いて当該列車の位置認識をする。また列車認識位置とその他進路条件等を考慮して、列車に対する走行許可位置（ＬＭＡ ： Ｌｉｍｉｔ ｏｆ Ｍｏｖｉｎｇ Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ）を無線経由で列車の車上装置に通知する。

車上装置は、自己が検知した位置情報と、地上装置から受信した列車制御情報（走行許可位置）に基づいて、現在の自列車位置と速度と走行許可位置等により列車のブレーキ制御を実施している。

尚、従来からの一般的な列車制御システムにおいては、物理的な列車検知装置が設置され、使用されている。ここで物理的な列車検知装置としては、軌道回路装置、アクセルカウンタ装置などが知られている。特許文献２には、アクセルカウンタ装置の一例手法が記載されている。

軌道回路装置では、所定区間内に列車が在線していないときにはリレーに電流が流れ、列車が在線しているときにはリレーに電流が流れないことを利用して区間内の列車の在線／非在線を検知する。アクセルカウンタ装置では、所定区間内に列車が進入し、進出した回数の差を検知して、この区間内の列車の在線数を検知する。

無線列車制御システムを構成する場合にも、物理的な列車検知装置が設置されることが多い。この理由は、無線列車制御システムの無線の信頼性が問題となる場合があり、バックアップとして物理的な列車検知装置が設備されるというものである。つまり、無線列車制御システムと物理的な列車検知装置が併置されることは多々あるが、無線列車制御システムが使用困難な状態において物理的な列車検知装置が代用として機能することを期待したに過ぎない。

特開２０００−２１１５１３号公報 特開２００２−２５５０３３号公報

無線列車制御システムの最大の課題は、無線の信頼性である。その特徴から、車上装置と地上装置の通信に何らかの異常が発生した場合、または車上装置側の電源等が入っていない状況が想定される。係る状況（すなわち車上装置からの位置情報を受信できない状況）では、地上装置は列車の正確な位置を認識することができなくなる。

特に地上側の無線列車制御装置が停止していた状況から起動した場合、従来の無線列車制御システムにおいては、列車位置を正確に認識することができない。この原因としては、車上装置の電源未投入、又は通信系異常が発生している可能性もあり、この可能性をゼロとするわけにはいかない。

この状態で安全を確保するためには、人間系によって、全線の実列車位置を確認し、且つシステムで認識している列車との一致を確認した上で、列車に対する制御を開始する必要があった。このように、安全の確保を人間系へ依存しているため、確認作業に時間がかかり、装置起動後からシステムによる列車制御を開始するまでに時間が掛かっていた。

以上のことから本発明においては、無線列車制御システムを起動した後の人間系の確認作業を極力低減させ、且つシステムで安全を確保しつつ、列車制御を開始できる無線列車制御システムを提供することを目的とする。

以上のことから本発明においては、列車に搭載され第１の列車位置情報を送信する車上装置と、車上装置と無線手段により交信する地上装置と、列車の軌道に沿って複数区間に分割された軌道ブロックごとに第２の列車位置情報を検知する物理的な検知手段を備えた無線列車制御システムにおいて、
第１の列車位置情報は前記軌道ブロックごとの列車数であり、
第２の列車位置情報は前記軌道ブロックごとの在線／非在線の情報であり、
地上装置は、無線手段を介して得た第１の列車位置情報と物理的な検知手段を介して得た第２の列車位置情報を在線／非在線の情報として軌道ブロックごとに比較するチェック機能部と、
モニタ部と、
通信を開始した前記車上装置に停止指示を出力し、チェック機能部により第１と第２の列車位置情報の一致を確認した場合に、モニタ部を監視する司令員からの制御開始指示を受けて停止指示の出力を停止し、無線手段を介して車上装置に列車制御開始許可を与える列車制御機能部とを備え、
モニタ部は第１と第２の列車位置情報を軌道ブロックごとに表示するとともに、チェック機能部の比較結果を表示し、
第１と第２の列車位置情報の一致をチェック機能部により確認できない場合、或は第１と第２の列車位置情報の一致をチェック機能部により確認するまでに一定時間超過する場合、警報を出力し、
地上装置は、起動時に、軌道ブロックごとに第１と第２の列車位置情報を確認し、第１の列車位置情報あるいは第２の列車位置情報の少なくとも一方が在線を示す情報である時、軌道ブロックごとに前記モニタ部に警報を出力する
ことを特徴とする。

また地上装置は、無線列車制御システムを導入する際、または無線列車制御システムの再稼働を開始する際に、比較を行い、複数区間に分割された起動ブロック全てで列車位置情報が一致した場合に、列車制御開始許可を与えることを特徴とする。

また地上装置は、第１と第２の列車位置情報が一致しない場合、物理的な検知手段による制御に切り替えること、あるいは第１と第２の列車位置情報が一致するまで比較を繰り返すことを特徴とする。

また第１と第２の列車位置情報は軌道ブロックごとの列車数であり、チェック機能部において軌道ブロックごとに列車数を比較し、比較結果をモニタ部に表示するとともに、列車制御機能部を介して車上装置に列車制御開始許可を与えることを特徴とする。

本発明によれば、本発明においては、無線列車制御システムを起動した後の人間系の確認作業を極力低減させ、且つシステムで安全を確保しつつ、列車制御を開始できる。

本発明の実施例に係る無線列車制御システムの全体構成を示す図。 地上装置の処理内容を機能構成として示した図。 位置認識−列車数チェック機能部の詳細な処理フローチャートを示す図。 軌道回路装置を使用するときの無線列車制御システムの全体構成を示す図。

本発明の実施例を、図を用いて以下説明する。

本発明の実施例に係る無線列車制御システムの全体構成を図１に示す。図１においてＲ１は上り線、Ｒ２は下り線であり、上り線Ｒ１上に２台の列車ＴＡ、ＴＢが在線しており、下り線Ｒ２上に３台の列車ＴＣ、ＴＤ、ＴＥが在線しているものとする。これらの列車Ｔは無線列車制御システムの車上装置を搭載しており、地上装置１内の無線通信部２との間で列車位置情報、列車制御情報などの交信を行なう。

線路Ｒ１、Ｒ２の軌道には適宜の箇所に列車検知器ＡＣ（ＡＣ１乃至ＡＣ６）が設置されており、各所の列車検知器ＡＣの出力が列車検知部３に集約されている。列車検知部３により、線路上の列車位置情報が得られる。なお、各列車検知器ＡＣ間で区切られた範囲がいわゆる軌道ブロックＴ１〜Ｔ４である。

図１の装置構成により地上装置１内の列車制御論理部４には、検出原理、信号伝送経路などの異なる２つの列車位置情報が入手される。列車位置情報の一つは車上装置からの無線通信によるものである。これに対し軌道に敷設された列車検知器ＡＣの出力を用いる列車検知部３からの列車位置情報は、物理的な検知手段によるものということができる。

物理的な検知手段としてはアクセルカウンタを用いるものと、軌道回路装置を用いるものがある。これらの検知手段の相違により列車検知部３からの列車位置情報は、内容が相違する。しかし以下に述べるように、本発明はいずれの場合にも適用が可能である。

なお物理的な検知手段がアクセルカウンタである場合、列車検知部３は区間単位（軌道ブロックＴ１〜Ｔ４単位）での列車数を検知する。物理的な検知手段が軌道回路装置である場合、列車検知部３は区間単位（軌道ブロックＴ１〜Ｔ４単位）毎の在線／非在線情報を検知する。区間単位での列車数も区間単位毎の在線／非在線情報も列車位置情報である。

図１の地上装置１内にはその他にマンマシンインターフェイスＭＭＩとしてモニタやマウス、キーボードなどの入力手段が備えられる。また列車制御論理部４には連動部５に連携しており、適宜ポイントなどの線路機器を操作する。

図２は地上装置１の処理内容を機能構成として示した図である。この図では物理的な検知手段がアクセルカウンタである場合を想定している。列車検知部３からは、区間単位（軌道ブロックＴ１〜Ｔ４単位）での列車数が列車制御論理部４に与えられる。なおアクセルカウンタは、その設置位置を列車が通過するときに検知信号を与える。列車検知部３は、軌道ブロックＴごとに、ここに列車進入したときに得た進入検知信号数と、ここから進出したときに得た進出検知信号数の差として列車数を把握する。図１の例では列車検知部３は、軌道ブロックＴ１〜Ｔ４の列車数をそれぞれ１、１、１、２台と把握することになる。

列車検知部３からの区間単位（軌道ブロックＴ１〜Ｔ４単位）での列車数は、列車位置情報Ｓ２として、列車制御論理部４の位置認識−列車数チェック機能部４１と、マンマシンインターフェイスＭＭＩのモニタ７に与えられている。

他方、地上装置１内の無線通信部２からの列車位置情報は、無線通信位置認識機能部２１に伝達されている。無線通信位置認識機能部２１からの軌道ブロック毎の列車数もまた、列車位置情報Ｓ１として、列車制御論理部４の位置認識−列車数チェック機能部４１と、マンマシンインターフェイスＭＭＩのモニタ７に与えられている。

この結果、モニタ７には異方式検知、異方式伝送経路で得られた２つの軌道ブロック毎の列車数が列車位置情報として表示され、司令員による確認を可能とする。確認の結果、不都合があれば、図示せぬ入力手段を用いて再度各種情報の確認を行い、あるいは対応した操作を指示することが可能である。

列車制御論理部４内の位置認識−列車数チェック機能部４１は、無線通信位置認識機能部２１からの軌道ブロック毎の列車数と、列車検知部３から受け取った軌道ブロック毎の列車数を比較する。この結果、全軌道ブロックで列車数が一致していた場合に、制御開始許可を列車制御機能部４２に対して指示する。なお制御開始許可指令は、無線通信部２を介して各列車の車上装置に伝送され、列車運転開始の運びとなる。

位置認識−列車数チェック機能部４１の詳細な処理フローチャートを図３に示す。処理ステップＳ１０では、本フローチャートによるチェック機能の処理の開始条件を確認する。この処理は毎制御周期ごとに実施されても、あるいは特定の条件が成立するときのみ稼動するものとされてもよい。特定の条件としては無線列車制御システムを導入するとき、あるいは再稼動を開始するときなどが考えられる。

処理ステップＳ１１、Ｓ１２では、それぞれ無線側と物理検知側から軌道ブロックごとに列車位置情報を得る。処理ステップＳ１３では、注目した特定の軌道ブロックについて、２方式による列車数の一致を確認する。

２方式による列車数が一致する場合には、処理ステップＳ１４において全ての軌道ブロックでの列車数の一致を確認するまで以上の処理を継続する。処理ステップＳ１５において全ての軌道ブロックでの列車数の一致を確認できたときには、処理ステップＳ１６に移り、無線列車制御システムによる制御の開始を許可する。

なお、処理ステップＳ１３、Ｓ１５において列車数が一致しない場合には、処理ステップＳ１７に移り、警報を発する。この場合には、無線列車制御システムによる制御を実施するには不安要素が残るので、物理検知側による制御に切り替えるか、あるいは条件成立するまで待機し、繰り返してチェック機能を実行することが望ましい。

以下に、列車制御機能の論理を司る列車制御論理部４が起動した時の具体的状況について動作を説明する。

列車制御論理部４は、列車検知部３から軌道ブロックＴ１に１列車、Ｔ２に１列車、Ｔ３に１列車、Ｔ４に２列車という列車在線数情報を受信する。また、無線通信部２を経由して、列車ＴＡ〜ＴＥからの列車位置情報を受信する。このとき、図２の無線通信位置認識機能部２１は、列車ＴＡから受信した列車位置情報により、ＴＡが軌道ブロックＴ１に在線中であり、軌道ブロックＴ１にはＴＡのみが在線していることを認識する。

位置認識−列車数チェック機能４１での処理により、軌道ブロックＴ１には、無線通信位置認識機能部２１で検知した列車が１列車、列車検知部３から受信した軌道ブロックＴ１の列車が１列車となり、チェックＯＫとする。

以降残りの軌道ブロックＴ２〜Ｔ４区間に関しても同様に比較を実施して、全ての軌道ブロックにて無線通信位置認識機能部２１の列車数と列車検知部３からの列車数が一致した場合に、全ての列車から無線通信が開始され、且つ在線認識ができている状況であると判断して、制御開始許可を列車制御機能部４２に対して通知する。

列車制御機能部４２は、制御開始許可を受信していない場合は、安全のため、通信開始した列車に対して緊急停止指示を出力させている。制御開始許可を受信することで、全列車に対する緊急停止指示の出力を停止し、通常の走行許可位置を作成して各列車に送信開始する。これにより、列車ＴＡ〜ＴＥは走行許可位置に従って走行可能となる。

但し、一定時間経過しても列車検知部３の物理検知列車数検知機能部からの軌道ブロック内列車数情報と、無線通信位置認識機能部２１の列車数とが一致しない場合、マンマシンインターフェイスＭＭＩへ警報出力を実施する。司令員は不一致警報を確認した時には、不一致と報告された区間に関して実際の列車位置を確認し、制御開始できるように異常原因等を処理すれば良い。

この結果本発明によれば、無線列車制御システムを起動した後の人間系の確認作業を極力低減させ、且つシステムで安全を確保しつつ、列車制御を開始することができる。

以上の説明は、物理的な検知手段としてアクセルカウンタを用い、軌道ブロックＴ１〜Ｔ４毎の列車数を入力して判断する事例であった。これに対し、物理的な検知手段として軌道回路装置の場合には、列車位置情報として区間（軌道ブロック）毎の在線／非在線情報を取り扱うことになる。

物理的な検知手段として軌道回路装置を使用するときの無線列車制御システムの全体構成を図４に示す。

軌道回路装置の場合、列車検知部３は、物理検知による列車検知機能から区間（軌道ブロック）毎の在線／非在線情報を出力する。列車検知部３からの区間（軌道ブロックＴ１〜Ｔ４単位）毎の在線／非在線情報は、列車位置情報Ｓ３として、列車制御論理部４のチェック機能部４３と、マンマシンインターフェイスＭＭＩのモニタ７に与えられている。

他方、地上装置１内の無線通信部２からの列車位置情報は、無線通信位置認識機能部２１に伝達されている。無線通信位置認識機能部２１からは軌道ブロック毎の列車数が列車位置情報Ｓ１として、列車制御論理部４のチェック機能部４３と、マンマシンインターフェイスＭＭＩのモニタ７に与えられている。

この結果、モニタ７には異方式検知、異方式伝送経路で得られた２種類の列車位置情報Ｓ１、Ｓ３が可視化情報として表示され、司令員による確認を可能とする。またモニタ７には列車制御論理部４のチェック機能部４３から警報情報が与えられ表示される。チェック機能部４３による警報発動は、例えば以下の論理判断により実行される。

列車制御論理部４のチェック機能部４３では、列車検知部３からの在線／非在線情報と、無線経由の列車位置数の情報を軌道ブロックごとに比較する。但しここでの比較では、無線経由の列車位置数の情報を、単なる在線／非在線の情報に置き換えて実施する。このため列車数が１台でも複数台でも在線とのみ判断される。

この判断では、共に非在線である軌道ブロックについてはそのままとする。それ以外の組み合わせとなった軌道ブロックを、マンマシンインターフェイスＭＭＩのモニタ７に警報表示する。このため、２つの列車位置情報Ｓ１、Ｓ３が共に在線を示すとき、一方が在線、他方が非在線の組み合わせになるときにモニタ７に警報表示がされる。

この判断について、まず無線非在線−物理検知非在線であれば、当該軌道ブロックには列車は在線しておらず、人間系での確認作業が不要であるため、警報を出力する必要がない。しかし、それ以外の場合は、実列車と無線経由で受信した車上装置からの列車位置情報によって認識した列車位置が正しいことを人間系で確認する必要があるため、警報出力を行う。

モニタ７の警報表示による人間系の判断では、確認すべき軌道ブロックが特定されているのでその部分の対応に人員を配置することができる。一方が在線、他方が非在線の組み合わせならその軌道ブロック内を確認すればよい。共に在線を示すときには、在線する列車数を確認する必要がある。これらの判断確認は人間系が担当する。その後、人間系による実列車と認識列車の一致を確認できればマンマシンインターフェイスから制御開始指示を行い、列車制御を開始させることができる。

これら一連の人間系による確認が完了したとき、司令員はマンマシンインターフェイスＭＭＩの入力手段８から制御開始指示を列車制御論理部４の列車制御機能４２に与える。列車制御機能部４２は、司令員から制御開始指示を受信することで、全列車に対する緊急停止指示の出力を停止し、通常の走行許可位置を作成して各列車に送信開始する。これにり、列車ＴＡ〜ＴＥは走行許可位置に従って走行可能となる。

以上本発明の無線列車制御システムについて説明した。ここでは、無線による列車位置情報と、物理的な検知手段による列車位置情報とを軌道ブロックごとに比較し、比較結果を表示する。これにより、無線列車制御システムを起動した後の人間系の確認作業を極力低減させ、且つシステムで安全を確保しつつ、列車制御を開始することができる。

より具体的に述べると、地上側の無線列車制御装置が停止していた状況から起動した場合、物理的な列車検知装置からの列車位置情報と無線通信を開始した列車位置情報比較結果に応じて自動的に、且つ安全に列車制御を開始（車上装置に対して現在の在線状況等に応じた走行許可位置を送信開始）することができる。

特に軌道ブロック単位で警報表示がされることにより、従来のような全線での人間系安全確認ではなく、軌道ブロック単位での人間系安全確認が可能になった。また、システムで安全を確保した上で制御開始することが可能となった。

また、物理検知の検知方式によっては人間系の確認作業を低減させることが可能となった。これにより、地上側装置起動時に、各列車位置を確認する作業等を軽減でき、従来に比して早く且つ安全に制御開始できるようになる。

１：地上装置
２：無線通信部
３：列車検知部
４：列車制御論理部
５：連動部
７：モニタ
２１：無線通信位置認識機能部
４１：位置認識−列車数チェック機能部
４２：列車制御機能部
ＡＣ１〜ＡＣ６：列車検知器
Ｒ１：上り線
Ｒ２：下り線
ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ、ＴＥ：列車
Ｔ１〜Ｔ４：軌道ブロック
ＭＭＩ：マンマシンインターフェイス

Claims (4)

1. 列車に搭載され第１の列車位置情報を送信する車上装置と、該車上装置と無線手段により交信する地上装置と、前記列車の軌道に沿って複数区間に分割された軌道ブロックごとに第２の列車位置情報を検知する物理的な検知手段を備えた無線列車制御システムにおいて、
   前記第１の列車位置情報は前記軌道ブロックごとの列車数であり、
   前記第２の列車位置情報は前記軌道ブロックごとの在線／非在線の情報であり、
   前記地上装置は、前記無線手段を介して得た前記第１の列車位置情報と前記物理的な検知手段を介して得た前記第２の列車位置情報を在線／非在線の情報として前記軌道ブロックごとに比較するチェック機能部と、
   モニタ部と、
   通信を開始した前記車上装置に停止指示を出力し、前記チェック機能部により前記第１と前記第２の列車位置情報の一致を確認した場合に、前記モニタ部を監視する司令員からの制御開始指示を受けて前記停止指示の出力を停止し、前記無線手段を介して前記車上装置に列車制御開始許可を与える列車制御機能部とを備え、
   前記モニタ部は前記第１と前記第２の列車位置情報を前記軌道ブロックごとに表示するとともに、前記チェック機能部の比較結果を表示し、
   前記第１と第２の列車位置情報の一致を前記チェック機能部により確認できない場合、或は前記第１と第２の列車位置情報の一致を前記チェック機能部により確認するまでに一定時間超過する場合、警報を出力し、
   前記地上装置は、起動時に、前記軌道ブロックごとに前記第１と第２の列車位置情報を確認し、前記第１の列車位置情報あるいは前記第２の列車位置情報の少なくとも一方が在線を示す情報である時、前記軌道ブロックごとに前記モニタ部に警報を出力する
   ことを特徴とする無線列車制御システム。
2. 請求項１に記載の無線列車制御システムにおいて、
   前記地上装置は、前記無線列車制御システムを導入する際、または前記無線列車制御システムの再稼働を開始する際に、前記比較を行い、前記複数区間に分割された起動ブロック全てで前記列車位置情報が一致した場合に、前記列車制御開始許可を与えることを特徴とする無線列車制御システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の無線列車制御システムにおいて、
   前記地上装置は、前記第１と前記第２の列車位置情報が一致しない場合、前記物理的な検知手段による制御に切り替えること、あるいは前記第１と前記第２の列車位置情報が一致するまで前記比較を繰り返すことを特徴とする無線列車制御システム。
4. 請求項３に記載の無線列車制御システムにおいて、
   前記第１と前記第２の列車位置情報は前記軌道ブロックごとの列車数であり、前記チェック機能部において前記軌道ブロックごとに列車数を比較し、前記比較結果を前記モニタ部に表示するとともに、前記列車制御機能部を介して前記車上装置に列車制御開始許可を与えることを特徴とする無線列車制御システム。

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