JP5937869B2 - 列車制御システム - Google Patents

Description

本発明は、車上側の無線機、地上側の無線機、前記地上側の無線機の通信を制御する地上装置を含む、無線通信による列車制御システムに関する。

特許文献１には、軌道上の作業現場の位置及び作業時間を含む作業情報を取得し、列車追跡情報から前記作業情報と関連する作業支援情報を抽出し、当該作業支援情報を作業現場に設置された携帯端末に無線送信する、列車運行管理システムが開示されている。
また、特許文献２には、列車走行路に沿って配置された沿線無線機と、列車の搭載された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、無線式列車制御システムが開示されている。

特開２００２−００２４８６号公報 特開２００８−１６２５４８号公報

ところで、保守車を用いた線路上での保守，点検作業においては、保守車も他の一般列車と共に無線式列車制御システムに組み入れて、保守車の位置などの情報に基づき、一般列車への制御情報を出力することが望まれる。
しかし、複数台保有されている保守車が同時に全てに出動することは稀であり、出動機会の少ない保守車の全てに無線機を搭載させることは、余分なコスト負担になってしまうという問題があった。

本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、無線通信による列車制御システムにおいて、コスト負担を軽減しつつ、列車運行の安全性を向上させることを目的とする。

そのため、本発明に係る列車制御システムは、車上側の無線機、地上側の無線機、前記地上側の無線機の通信を制御する地上装置を含む、無線通信による列車制御システムであって、前記車上側の無線機として、保守車に対して着脱可能に取り付けられる可搬型無線機を含み、前記保守車は、予め定められた搭載位置に前記可搬型無線機が搭載されることで自走可能となるようにした。

上記発明によると、可搬型無線機は、保守車に対して着脱可能であるから、例えば、複数台の保守車のうちで実際に使用する一部の保守車に対して無線機を搭載し、列車制御システムに組み入れることができ、無線機搭載のコスト負担を軽減しつつ、列車運行の安全性を向上させることができる。更に、保守車は、可搬型無線機を搭載していない状態では引き込み線から線路まで走行することができないので、可搬型無線機を搭載していない保守車が線路（本線）に在線することを回避することが可能となる。

本発明の実施形態における無線式列車制御システムを示す図である。 本発明の実施形態において保守車に搭載する可搬型無線機の詳細を示す図である。 本発明の実施形態における可搬型無線機を用いた列車制御を示すフローチャートである。 本発明の実施形態において保守車の電源回路を構成する可搬型無線機を示す図である。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、無線式列車制御（以下、ＣＢＴＣと称する）システムの一例を示す。
図１に示すＣＢＴＣシステムは、列車１の前部に搭載された前部車上無線機ＶＲＳ１、列車１の後部に搭載された後部車上無線機ＶＲＳ２、地上装置ＳＣ、地上装置ＳＣと有線で接続された拠点無線機ＳＲＳ、列車１の線路（レール）２に沿って所定間隔毎に配置され、隣接するもの同士で通信可能であり、拠点無線機ＳＲＳと車上無線機ＶＲＳ１，ＶＲＳ２とを中継する沿線無線機（地上側の無線機）ＷＲＳ、保守車３に対して着脱可能に搭載される可搬型無線機ＰＶＲＳを含んで構成される。
前部車上無線機ＶＲＳ１は、列車１の前方を向く指向性アンテナ５１を備え、後部車上無線機ＶＲＳ２は、列車１の後方を向く指向性アンテナ５２を備えている。

上記ＣＢＴＣシステムにおいて、車上無線機（車上側の無線機）ＶＲＳ１，ＶＲＳ２と沿線無線機ＷＲＳとの間での無線通信によって、各沿線無線機ＷＲＳから列車１までの距離が測定される。
各沿線無線機ＷＲＳにおいて得られた測距結果は、隣接する沿線無線機ＷＲＳ間での通信によって拠点無線機ＳＲＳにまで送信され、更に、拠点無線機ＳＲＳから地上装置ＳＣに送信され、地上装置ＳＣは、列車１の在線位置を判断する。

そして、地上装置ＳＣでは、列車１の在線位置の情報などに基づき、例えば、自動列車制御装置（ＡＴＣ:Automatic Train Control）における制御情報（速度制限情報などＡＴＣ情報）を作成し、係る制御情報を、拠点無線機ＳＲＳ及び沿線無線機ＷＲＳを介して車上無線機ＶＲＳ１，ＶＲＳ２に送信する。
ここで、旅客列車、貨物列車などの一般列車である列車１には、車上無線機ＶＲＳ１，ＶＲＳ２が予め一体的に組み込まれている。

一方、線路２の保守、点検作業などを行うための保守車３に対しては、可搬型無線機ＰＶＲＳを所定位置に着脱可能に搭載できるように構成してある。
即ち、可搬型無線機ＰＶＲＳは、作業者が持ち運ぶことが可能な大きさ及び重さの装置であり、作業者が可搬型無線機ＰＶＲＳを保守車３まで運んで取り付けることができ、かつ、保守車３の取り付けられていた可搬型無線機ＰＶＲＳを、作業者が取り外して移動させることができるようになっている。
尚、保守車３には、軌陸車、試験車、ラッセル車、クレーン車、バラスト運搬車、トンネル点検車などの公知の種々の保守車が含まれる。

可搬型無線機ＰＶＲＳは、図２に示すように、保守車３の前方を向く第１指向性アンテナ１１と、保守車３の後方を向く第２指向性アンテナ１２と、これらのアンテナ１１，１２を用いて沿線無線機ＷＲＳとの間で無線通信を行うためのＣＰＵを含む演算処理部１３とを備えている。
可搬型無線機ＰＶＲＳには、地上装置ＳＣから送信された各種の情報（警報情報を含む）などを表示するためのモニタ（液晶画面）１４の他、各種の警報に用いるランプ１５やブザー１６、更には、作業者による各種情報の入力を行わせるためのキーボタンなどの操作部１７などを一体的に設けることができる。

ＣＢＴＣシステムが運行管理する線路２の保守、点検作業などを行う複数台の保守車３それぞれには、可搬型無線機ＰＶＲＳを着脱可能に搭載するための共通仕様の設置部３１を設けてある。
可搬型無線機ＰＶＲＳは、バッテリなどの電源を備えることができる他、設置部３１に搭載された状態で、保守車３側から電源供給を受けることができる。
尚、設置部３１として、簡易には、保守車３の所定箇所にベルトなどで可搬型無線機ＰＶＲＳを固定する固定具を設けることができる。

また、可搬型無線機ＰＶＲＳは、保守車３の台数よりも少ない台数だけ用意されており、複数の保守車３に対して１台の可搬型無線機ＰＶＲＳを共通的に用いることができるようにしてある。
そして、保守車３を保守作業のために一般列車が運行する線路２上を走行させる場合、線路（本線）２上に進入する前の引き込み線上に保守車３が在線しているときに、保守作業に使用する保守車３に対して可搬型無線機ＰＶＲＳを搭載させる。

即ち、保守作業に用いない保守車３は、引き込み線上で待機することになり、線路（本線）２上を走行する一般列車１の運行に影響しないので、可搬型無線機ＰＶＲＳを搭載する必要はない。
そこで、複数台用意されている保守車３のうち、作業に用いるために線路（本線）２上を走行させる保守車３に対してのみ可搬型無線機ＰＶＲＳを搭載させることで、作業に用いる保守車３がＣＢＴＣシステムに組み入れられるようにする。

一般的に、複数台用意されている保守車３の全てが同時に出動することは稀であるから、同時に出動する可能性がある最大台数分だけの可搬型無線機ＰＶＲＳを用意しておけば、作業に用いるために線路（本線）２上を走行させる保守車３の全てに可搬型無線機ＰＶＲＳを搭載することが可能である。
これによって、保守車３の全台数よりも少ない数の可搬型無線機ＰＶＲＳを用意すればよく、保守車３の全てに無線機ＶＲＳを一体的に搭載させる場合に比べて、コスト負担を軽減できる。

換言すれば、保守車３の台数よりも少ない数の無線機ＶＲＳを用いて、保守車３をＣＢＴＣシステムに組み入れるために、無線機ＶＲＳを保守車３に対して着脱可能な可搬型とし、複数台の保守車３に対して１台の可搬型無線機ＰＶＲＳを共通的に用いることができるようにしてある。
可搬型無線機ＰＶＲＳを搭載した保守車３が、線路２上に在線すると、一般列車１の車上無線機ＶＲＳ１，ＶＲＳ２と同様に、可搬型無線機ＰＶＲＳと沿線無線機ＷＲＳとの間で無線通信がなされることで、各沿線無線機ＷＲＳを起点とする測距情報が得られ、係る測距情報が拠点無線機ＳＲＳを介して地上装置ＳＣに送信され、地上装置ＳＣにおいて保守車３の在線位置を判断する。

また、可搬型無線機ＰＶＲＳに備えられた半導体メモリなどの記憶装置１８には、保守車３の基本情報が予め記憶されている。
保守車３の基本情報としては、例えば、保守車３の列車長さ、可搬型無線機ＰＶＲＳの番号（列車編成番号に相当する番号）、無線通信に用いる周波数、更に、保守車３が作業のために線路（本線）２上に在線する時間（作業開始予定時刻及び作業終了予定時刻）などが含まれる。
尚、保守車３の基本情報を上記のものに限定するものではなく、例えば、保守車３の種類、保守車３の識別番号、保守作業の内容、保守作業を行う範囲などの情報を含めることができる。

ここで、可搬型無線機ＰＶＲＳが、図２に示したように、モニタ１４及び操作部１７を一体的に備える場合には、作業者が、操作部１７を操作し、操作結果をモニタ１４の表示で確認することで、基本情報の変更や入力の作業を行える。
また、可搬型無線機ＰＶＲＳの基本情報を変更、入力するための書き込み装置を、可搬型無線機ＰＶＲＳの保管場所などに設け、この書き込み装置に可搬型無線機ＰＶＲＳをセットして、基本情報の変更や入力の作業を行わせることができる。

可搬型無線機ＰＶＲＳの記憶装置１８に予め記憶されている保守車３の基本情報は、可搬型無線機ＰＶＲＳから沿線無線機ＷＲＳに送信され、更に、拠点無線機ＳＲＳを介して地上装置ＳＣに送られる。
地上装置ＳＣは、保守車３の基本情報としての可搬型無線機ＰＶＲＳの番号から、線路（本線）２上に在線する複数の保守車３を識別し、個々の保守車３の在線位置及びその列車長さから、図１に示すように、保守車３毎に在線範囲を計算し、更に、在線範囲の前後の所定距離（例えば、５００ｍ）以内を、保守車在線の警報範囲として設定する。

そして、一般列車１が保守車在線の警報範囲に進入した場合には、地上装置ＳＣから拠点無線機ＳＲＳ及び沿線無線機ＷＲＳを経由して、一般列車１の車上無線機ＶＲＳ１，ＶＲＳ２に対し、保守車在線の警報範囲に進入したことを警報するための信号を送信し、一般列車１の運転台のモニタ上に警報を表示させる。
また、地上装置ＳＣは、保守車３の在線範囲を進入禁止区間として設定し、これに対応する停止点の指令を、拠点無線機ＳＲＳ及び沿線無線機ＷＲＳを経由して、一般列車１の車上無線機ＶＲＳ１，ＶＲＳ２に対して送信することができる。

上記のように、保守車３の在線位置の情報及び保守車３の列車長さの情報などから、保守車３の在線範囲を特定できれば、保守車３による作業を線路２上で行っている状態でも、一般列車１の運行を安全に行わせることができる。
また、保守車３の基本情報として、無線通信に用いる周波数などを地上装置ＳＣに送信することで、システムによる周波数の違いや通信方式の違い（ＦＤＭＡ方式、ＴＤＭＡ方式など）にも対応して、地上装置ＳＣと可搬型無線機ＰＶＲＳとの間で通信を行わせることができ、可搬型無線機ＰＶＲＳの汎用性を高めることができる。

また、保守車３の基本情報として可搬型無線機ＰＶＲＳに設定されている、保守車３が線路（本線）２上に在線する時間の情報から、地上装置ＳＣは、作業終了の予定時刻に近づいているか否かを判断し、終了予定時刻の設定時間だけ前の時点で、作業終了を警報するための信号（在線終了情報）を、拠点無線機ＳＲＳ及び沿線無線機ＷＲＳを経由して、保守車３の可搬型無線機ＰＶＲＳに送信させることができる。
作業終了時刻の警報信号を受信した可搬型無線機ＰＶＲＳは、一体的に備えているモニタ１４、ランプ１５、ブザー１６などの警報装置を動作させることによって、作業者に作業終了時刻が近づいていることを警報する。

ここで、可搬型無線機ＰＶＲＳを、保守車３に搭載されているモニタ、ブザー、ランプなどの警報装置の制御回路に接続することで、可搬型無線機ＰＶＲＳが受信した警報信号に基づき、保守車３に搭載されている警報装置を動作させることが可能である。
また、終了予定時刻のどれだけ前の時点で警報信号を発生させるかを、基本情報として任意に設定させることができる。

上記のようにして、作業の終了時刻を警報できれば、保守車３を用いた保守作業において、予定時刻を超えて保守車３が線路２上に在線することで、一般列車１の運行の妨げになることを未然に防止することが可能となる。
尚、可搬型無線機ＰＶＲＳに時計を備えるようにして、終了予定時刻に近づいているか否かを自ら判断し、自ら警報を発するように構成することができる。

また、地上装置ＳＣは、保守車３の周辺における他の保守車３や一般列車１の在線情報を、拠点無線機ＳＲＳ及び沿線無線機ＷＲＳを経由して、保守車３の可搬型無線機ＰＶＲＳに送信する。他の列車の在線情報を受け取った可搬型無線機ＰＶＲＳは、モニタ１４（又は保守車３に一体的に備えられたモニタ）に、他の列車の在線情報を表示させる。
他の列車の在線情報として、他の列車１までの距離の数値情報を表示させることができる他、保守車３が在線している路線をモニタ１４上に図形表示し、この路線を示す図形上に当該保守車３と共に他の列車１（他の保守車３を含む）の在線位置（在線範囲）を重ねて表示することができる。

また、地上装置ＳＣは、保守車３が在線している線路２と並んで設けられた別の線路２を、他の保守車３や一般列車１が通過する場合、係る通過列車の情報を、拠点無線機ＳＲＳ及び沿線無線機ＷＲＳを経由して、保守車３の可搬型無線機ＰＶＲＳに送信する。
通過列車の情報を受け取った可搬型無線機ＰＶＲＳは、可搬型無線機ＰＶＲＳに対して一体的に設けてあるモニタ１４、ランプ１５、ブザー１６など（又は、保守車３に備えられた警報装置）によって列車通過を作業者に対して警報することができる。

一例として、複線の下り（上り）列車用線路に保守車３が在線して保守作業を行っているときに、複線の上り（下り）列車専用線路を一般列車が通過する場合、係る一般列車１の通過を作業者に対して警報する。通過列車の警報は、通過列車が保守車３の手前所定距離に到達してから、保守車３から所定距離以上離れるまで継続して行うことが好ましい。
保守車３において、周辺における他の列車の在線情報をモニタ１４上に表示し、また、通過列車があるときに警報を発するようにすれば、作業の安全性をより高めることができる。

以上に示した、保守車３の可搬型無線機ＰＶＲＳと地上装置ＳＣとの間での無線通信に基づく、地上側での運行制御、警報制御の概略を、図３のフローチャートに基づいて説明する。
まず、保守車３の在線位置、保守車３の基本情報、更に、一般列車１の在線位置などの情報を、拠点無線機ＳＲＳ及び沿線無線機ＷＲＳを経由して取得する（ステップＳ１０１）。

ここで、一般列車１が保守車３の在線範囲に進入することを阻止するための一般列車１に向けた制御として、保守車在線の警報範囲を、保守車３の在線位置及び保守車３の基本情報に基づいて計算し（ステップＳ１１１）、次いで、前記警報範囲に一般列車１が入っているか否かを判断し（ステップＳ１１２）、前記警報範囲に入った一般列車１に対して警報信号を送信する（ステップＳ１１３）。

また、他の列車との関係で保守車３を用いた保守作業の安全性を高めるための保守車３（可搬型無線機ＰＶＲＳ）に向けた制御として、周辺における他の列車の在線状況や、複線の一方に在線している保守車３に対し、他方の線路２を他の列車が通過する情報などを、可搬型無線機ＰＶＲＳに送信する（ステップＳ１２１）。

更に、保守車３を用いた保守作業の管理を補助するための保守車３（可搬型無線機ＰＶＲＳ）に向けた制御として、保守車３による作業の終了予定時刻が近づいているか否か、即ち、終了予定時刻の所定時間前であるか否かを判断し（ステップＳ１３１）、終了予定時刻の所定時間前になると、終了予定時刻に近づいていることを警報する信号を、可搬型無線機ＰＶＲＳに送信する（ステップＳ１３２）。

ところで、保守車３に可搬型無線機ＰＶＲＳを搭載せずに、保守作業のために線路２上に在線させると、地上装置ＳＣは、この可搬型無線機ＰＶＲＳを搭載していない保守車３の在線を把握することができない。
従って、保守車３に可搬型無線機ＰＶＲＳを搭載させることを前提とする列車制御システムでは、保守車３への可搬型無線機ＰＶＲＳの搭載が担保される必要がある。

そのため、可搬型無線機ＰＶＲＳを搭載していない状態では、保守車３が自走できないように構成することができる。係る構成とすれば、保守車３は引き込み線から線路２（本線）まで走行することができず、可搬型無線機ＰＶＲＳを搭載していない保守車３が線路２（本線）に在線することを回避することが可能となる。

例えば、図４に示すように、可搬型無線機ＰＶＲＳに対して、保守車３の電源回路（電源供給ライン）の一部を構成する回路ＰＳＣを設け、可搬型無線機ＰＶＲＳを搭載していない状態では、保守車３の電源回路が断たれて保守車３への電源投入が行えず、保守車３が自走できないようにし、可搬型無線機ＰＶＲＳを所定位置に搭載することで、電源回路がつながって保守車３に対する電源投入が行われて、保守車３の自走が可能となるようにする。換言すれば、可搬型無線機ＰＶＲＳに、保守車３への電源投入を行うためのマスタキーの機能を持たせるようにする。

ここで、保守車３の電源回路とは、例えば、電源２１と制御回路や駆動回路などとを接続する回路であり、電源２１は、保守車３に搭載されたものであってもよいし、外部の電源であってもよい。
そして、図４に示す例では、電源２１と制御回路や駆動回路などとを接続する回路の一部を構成する回路ＰＳＣ（ハーネス）を、可搬型無線機ＰＶＲＳの下面の凸部３３に対し、凸部３３の対向する両側面に渡って設けてあり、かつ、両側面に回路ＰＳＣの両端子３２ａ，３２ｂが露出するようにしてある。一方、保守車３側には、可搬型無線機ＰＶＲＳが所定位置に搭載された場合に、回路ＰＳＣの両端子３２ａ，３２ｂにそれぞれ接続される電源側端子４１ａと、駆動側端子４１ｂとを設けてある。

これにより、図４（Ａ）に示すように、可搬型無線機ＰＶＲＳを保守車３の所定位置に搭載すると、可搬型無線機ＰＶＲＳの端子３２ａに保守車３の端子４１ａが接続され、かつ、可搬型無線機ＰＶＲＳの端子３２ｂに保守車３の端子４１ｂが接続され、それぞれが電気的導通状態となり、電源２１から制御回路や駆動回路などへの電源供給ラインが繋がり、制御回路や駆動回路などへの電源供給を行って保守車３を走行させることが可能となる。
一方、図４（Ｂ）に示すように、可搬型無線機ＰＶＲＳを保守車３に搭載していない状態では、端子４１ａ，４２ｂ間の接続が断たれることで、電源２１から制御回路や駆動回路などへの電源供給ラインが断たれ、制御回路や駆動回路などへの電源供給が行えず、自走不能状態となる。

また、例えば、保守車３が圧縮空気を込めることで解除される留置ブレーキ（駐車ブレーキ）を備える場合、例えば、可搬型無線機ＰＶＲＳを搭載していない状態では圧縮空気を込める指令回路が遮断され、留置ブレーキ（駐車ブレーキ）を解除できないようにすることで自走不能とし、可搬型無線機ＰＶＲＳを搭載することで指令回路が接続され、圧縮空気を込めて留置ブレーキを解除することが可能となって、自走できるようにすることができる。
即ち、可搬型無線機ＰＶＲＳが搭載されていることが、留置ブレーキ（駐車ブレーキ）を解除できる条件となるように構成することができる。

また、保守車３に可搬型無線機ＰＶＲＳが搭載されているか否かを検知するスイッチやセンサなどを設け、可搬型無線機ＰＶＲＳが搭載されていることを条件とする論理演算によって、電源投入や留置ブレーキの解除などが行われるようにすることができる。
また、可搬型無線機ＰＶＲＳを保守車３に搭載していない状態で、マスタコントローラによる力行側への操作を機械的に行えないように構成するか、又は、力行側への操作を行っても係る操作が無効となり、列車が加速しないように構成することもできる。
更に、保守車３に可搬型無線機ＰＶＲＳが搭載されているか否かを検知するスイッチやセンサなどを設け、可搬型無線機ＰＶＲＳが搭載されていない状態で保守車３に電源投入された場合などに、保守車３への可搬型無線機ＰＶＲＳの搭載を促す警報を発するように構成することができる。

１…列車、２…線路、３…保守車、１１，１２…アンテナ、１３…演算処理部、１４…モニタ、１５…ランプ、１６…ブザー、１７…操作部、１８…記憶装置、２１…電源、ＷＲＳ…沿線無線機、ＳＲＳ…拠点無線機、ＳＣ…地上装置、ＰＶＲＳ…可搬型無線機

Claims (7)

1. 車上側の無線機、地上側の無線機、前記地上側の無線機の通信を制御する地上装置を含む、無線通信による列車制御システムであって、
   前記車上側の無線機として、保守車に対して着脱可能に取り付けられる可搬型無線機を含み、前記保守車は、予め定められた搭載位置に前記可搬型無線機が搭載されることで自走可能となる、列車制御システム。
2. 前記可搬型無線機は、取り付けられる保守車の情報を有し、
   前記地上装置は、前記地上側の無線機を介して前記可搬型無線機から前記保守車の情報を取得し、
   前記保守車の情報として、前記保守車に搭載されている前記可搬型無線機の識別番号を含む、
   請求項１記載の列車制御システム。
3. 前記地上装置は、前記地上側の無線機と前記可搬型無線機との間の無線通信によって前記保守車の在線位置を判断し、前記保守車の在線位置と前記保守車の情報とに基づいて、保守車在線の警報範囲を設定する、請求項２記載の列車制御システム。
4. 前記地上装置は、前記保守車周辺における列車の在線状況を示す在線情報を、前記地上側の無線機を介して前記可搬型無線機に送信し、
   前記可搬型無線機は、前記地上装置から送られた在線情報を前記保守車において表示させる信号を出力する、請求項１〜３のいずれか１つに記載の列車制御システム。
5. 前記地上装置は、前記保守車が在線する線路に対して並んで設けられた別の線路を列車が通過することを示す通過列車情報を、前記地上側の無線機を介して前記可搬型無線機に送信し、
   前記可搬型無線機は、前記通過列車情報に基づいて警報信号を発する、請求項１〜３のいずれか１つに記載の列車制御システム。
6. 前記地上装置は、前記保守車の在線時間の終了時刻を警告する在線終了情報を、前記地上側の無線機を介して前記可搬型無線機に送信し、
   前記可搬型無線機は、前記在線終了情報に基づいて警報信号を発する、請求項１〜３のいずれか１つに記載の列車制御システム。
7. 前記保守車は、予め定められた搭載位置に前記可搬型無線機が搭載されていない状態では、電源供給ラインが断たれて自走不能状態となる、請求項１〜３のいずれか１つに記載の列車制御システム。