JP6006753B2 - 踏切保安システム、中央装置及び踏切制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、踏切保安システム等に関する。

鉄道の踏切には、踏切警報機や踏切しゃ断機といった踏切保安設備が設けられ、列車の接近によって警報を開始し、列車の通過によって警報を終了するといった踏切保安設備の制御が実行される。踏切への列車の接近や通過を検知する方法としては、軌道回路の一種である踏切制御子を設置する方法や、特許文献１に開示されているように、踏切近傍の線路に沿って敷設したＬＣＸケーブル間のスペクトル拡散信号の送受信の結果を利用する方法等が知られている。線路には多数の踏切が在り、これら多数の踏切それぞれに列車検知のための地上設備を設けることは、設置や保守に要するコストが膨大になるという問題があった。

そこで、列車と踏切との間で無線通信を行うことで、列車検知のための地上設備を不要とした技術が特許文献２に開示されている。係る技術では、列車の車上装置が、自列車の位置から踏切までの距離に応じた踏切制御信号を、踏切保安設備を制御する地上装置に送信し、地上装置は、この踏切制御信号の受信によって警報の開始といった踏切保安設備の制御を行う。

特開２００３−５４４１１号公報 特開２００８−２０７７９４号公報

従来の踏切制御では、踏切それぞれにおいて、当該踏切への列車の接近及び通過を検知し、踏切保安設備を制御していた。このため、列車が踏切に接近しないと、踏切保安設備や列車検知用の地上設備が正常に動作するかを判断できず、列車の接近或いは通過時に無しゃ断となったことで初めて故障が認められるという危険な状態が生じ得た。

また、特許文献２のように、列車と踏切との間の通信を無線通信とする方法では、連続的な通信が必要である。また、通信装置の故障や通信遅延といった通信不良が発生すると、踏切側で列車の接近が検知できずに無しゃ断となるおそれがある。無しゃ断は、安全性の観点から絶対に避けなくてはならない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされものであり、その目的とするところは、列車検知のための地上設備に要するコストの削減を図るとともに、無しゃ断を防止する技術を実現することである。

上記課題を解決するための第１の発明は、
列車の車上装置と、踏切保安設備を制御する踏切制御装置と、中央装置とが公衆通信網を介して通信する踏切保安システムであって、
前記中央装置は、
前記踏切保安設備それぞれの位置情報を記憶する踏切位置記憶手段と、
前記列車が第１の信号位置に位置した場合に、前記踏切位置記憶手段の記憶内容を参照して、前記第１の信号位置と前記第１の信号位置の次の第２の信号位置との間の前記踏切保安設備を抽出する抽出手段と、
前記抽出された踏切保安設備について、所定の保安条件を満たす前記列車の到達走行時間を考慮した警報開始時刻を算出する算出手段と、
前記抽出された踏切保安設備の踏切制御装置に、対応する前記警報開始時刻を通知する通知手段と、
前記抽出された踏切保安設備の踏切制御装置から、前記警報開始時刻の通知に対する受信応答を受信した場合に、前記車上装置への前記第１の信号位置の内方への進入許可信号の通知を制御する進入許可手段と、
を備え、
前記踏切制御装置は、
前記中央装置から通知される前記警報開始時刻を受信した場合に、前記受信応答を前記中央装置に通知する受信応答手段と、
前記受信した前記警報開始時刻を記憶部に記憶させる記憶制御手段と、
前記記憶部に記憶された前記警報開始時刻が到来した場合に踏切保安設備に警報を開始させる警報開始制御手段と、
を備えた、
踏切保安システムである。

また、他の発明として
列車の車上装置、及び、踏切保安設備を制御する踏切制御装置との間で公衆通信網を介して通信する中央装置であって、
前記踏切保安設備それぞれの位置情報を記憶する踏切位置記憶手段と、
前記列車が第１の信号位置に位置した場合に、前記踏切位置記憶手段の記憶内容を参照して、前記第１の信号位置と前記第１の信号位置の次の第２の信号位置との間の前記踏切保安設備を抽出する抽出手段と、
前記抽出された踏切保安設備について、所定の保安条件を満たす前記列車の到達走行時間を考慮した警報開始時刻を算出する算出手段と、
前記抽出された踏切保安設備の踏切制御装置に、対応する前記警報開始時刻を通知する通知手段と、
前記抽出された踏切保安設備の踏切制御装置から、前記警報開始時刻の通知に対する受信応答を受信した場合に、前記車上装置への前記第１の信号位置の内方への進入許可信号の通知を制御する進入許可手段と、
を備えた中央装置を構成しても良い。

また、他の発明として、
上述の中央装置との間で公衆通信網を介して通信可能な踏切制御装置であって、
前記中央装置から通知される前記警報開始時刻を受信した場合に、前記受信応答を前記中央装置に通知する受信応答手段と、
前記受信した前記警報開始時刻を記憶部に記憶させる記憶制御手段と、
前記記憶部に記憶された前記警報開始時刻が到来した場合に踏切保安設備に警報を開始させる警報開始制御手段と、
を備えた踏切制御装置を構成しても良い。

この第１の発明等によれば、第１の信号位置と第２の信号位置との間の踏切保安設備それぞれの踏切制御装置に警報開始時刻が通知・記憶された後に、列車が第１の信号位置の内方に進入する。このため、第１の信号位置と第２の信号位置との間における踏切の無しゃ断の発生を防止できる。また、踏切制御装置は、記憶した踏切警報開始時刻が到来すると、踏切保安設備に警報を開始させるため、各踏切への列車の接近や通過を検知するための地上装置が不要である。

また、中央装置は、踏切制御装置から警報開始時刻の通知に対する受信応答を受信することで、列車の接近前に、踏切保安設備に故障が無いといった健全性を確認できる。警報開始時刻の通知に対する受信応答が受信されない踏切があった場合には、車上装置へ進入許可信号が通知されないため、列車が故障している踏切に接近することはない。

また、中央装置と各踏切制御装置との間の通信手段として公衆通信網を利用することで、専用通信網を構築する場合と比較して大幅なコスト削減を図ることができる。公衆通信網には、専用通信線に比較して通信遅延や通信途絶といった通信不良が発生し易く通信の信頼性が劣るといった欠点があるが、中央装置が各踏切制御装置からの受信応答の受信を確認した後に列車が進入許可されるため、通信の信頼性は問題とならない。また、列車が第１の信号位置の内方に進入した後は、踏切制御装置それぞれに警報開始時刻が記憶されているので、仮に通信異常が生じたとしても無しゃ断は生じない。

第２の発明として、第１の発明の踏切保安システムであって、
前記車上装置は、
列車位置情報を前記中央装置に通知する列車位置情報通知手段を備え、
前記中央装置は、
前記進入許可手段による通知制御の後に前記車上装置から受信した前記列車位置情報を用いて、前記抽出された踏切保安設備について、前記保安条件を満たす前記列車の到達走行時間を考慮した警報開始時刻を再算出する再算出手段と、
前記抽出された踏切保安設備の踏切制御装置に、前記再算出手段が算出した対応する前記警報開始時刻を再通知する再通知手段と、
を更に備え、
前記踏切制御装置は、前記警報開始時刻の再通知を受信した場合に、当該受信した警報開始時刻を前記記憶部に更新記憶させる更新記憶制御手段を更に備えた、
踏切保安システムを構成しても良い。

この第２の発明によれば、車上装置への第１の信号位置の内方への進入許可信号の通知後、車上装置から受信した列車位置情報を用いて踏切保安設備の警報開始時刻が再算出され、対応する踏切制御装置に再通知・更新記憶される。これにより、列車位置に応じて、各踏切保安設備の警報開始時刻がより適切な時刻に更新される。また、この警報開始時刻の再通知は、公衆通信網の通信異常等によって正常に実施されなくとも、踏切制御装置には既に警報開始時刻が記憶されているので、踏切が無しゃ断になる問題は生じない。

第３の発明として、第１又は第２の発明の踏切保安システムであって、
前記中央装置は、
前記列車の前記踏切保安設備の位置の通過を検知する通過検知手段と、
前記通過検知がなされた前記踏切保安設備の踏切制御装置に、列車通過情報を通知する通過情報通知手段と、
を更に備え、
前記踏切制御装置は、前記中央装置から通知される前記列車通過情報に基づいて警報動作の終了を制御する警報終了制御手段を更に備えた、
踏切保安システムを構成しても良い。

この第３の発明によれば、中央装置は、列車の踏切保安設備の位置の通過を検知すると、列車通過情報を該当する踏切制御装置へ送信し、踏切制御装置は、中央装置から通知される列車通過情報に基づいて警報動作の終了を制御する。つまり、中央装置において、各踏切保安設備における警報の終了を集中管理することができる。

第４の発明として、第３の発明の踏切保安システムであって、
前記車上装置は、前記踏切保安設備の位置を通過した場合に、踏切通過情報を前記中央装置に通知する踏切通過情報通知手段を更に備え、
前記通過検知手段は、前記車上装置から受信した前記踏切通過情報に基づいて、通過を検知する、
踏切保安システムを構成しても良い。

この第４の発明によれば、中央装置は、列車が踏切保安設備の位置を通過した場合に車上装置から通知される踏切通過情報に基づいて、列車の踏切保安設備の位置の通過を検知する。

第５の発明として、第１〜第４の何れかの発明の踏切保安システムであって、
前記記憶部は、上下両方向の警報開始時刻を別々に記憶し、
前記警報開始制御手段は、前記上下両方向の警報開始時刻のうち、最も早く到来する警報開始時刻に基づいて警報動作の開始を制御する、
記載の踏切保安システムを構成しても良い。

この第５の発明によれば、踏切制御装置では、上下両方向の警報開始時刻を別々に記憶し、記憶した上下両方向の警報開始時刻のうち、最も早く到来する警報開始時刻に基づいて警報動作の開始を制御する。これにより、踏切を上下両方向の列車がほぼ同時に通過する場合であっても、適切な踏切制御が行える。

第６の発明として、第３又は第４の発明の踏切保安システムであって、
前記記憶部は、上下両方向の警報開始時刻を別々に記憶し、
前記警報開始制御手段は、前記上下両方向の警報開始時刻のうち、最も早く到来する警報開始時刻に基づいて警報動作の開始を制御し、
前記警報終了制御手段は、前記上下両方向の警報開始時刻が到来した場合には、前記上下両方向に係る前記列車通過情報を受信しなければ警報動作を終了させない終了抑止制御手段を有する、
踏切保安システムを構成しても良い。

この第６の発明によれば、踏切制御装置では、上下両方向の警報開始時刻を別々に記憶し、記憶した上下両方向の警報開始時刻のうち、最も早く到来する警報開始時刻に基づいて警報動作の開始を制御するとともに、上下両方向の警報開始時刻が到来した場合には、上下両方向に係る列車通過情報を受信しなければ警報動作を終了させない。これにより、踏切を上下両方向の列車がほぼ同時に通過する場合であっても、適切な踏切制御が行える。

踏切保安システムの構成の概略図。 列車の発車前の踏切保安システムの動作の説明図。 列車の発車後の踏切保安システムの動作の説明図。 列車の発車前の踏切保安システムの動作のフローチャート。 列車の発車後の踏切保安システムの動作のフローチャート。 中央装置の機能構成図。 踏切制御装置の機能構成図。 車上装置の機能構成図。 列車の進行方向が両方向である場合の説明図。

［システム構成］
図１は、本実施形態における踏切保安システム１の構成を概略的に示した図である。踏切保安システム１は、中央装置１０と、各踏切２０に対応して設けられる踏切制御装置３０と、列車４０に搭載される車上装置５０と、を備えて構成される。中央装置１０と、踏切制御装置３０及び車上装置５０それぞれとは、通信回線Ｎを介して通信可能に接続されている。通信回線Ｎは、例えば携帯電話網や無線ＬＡＮといった公衆通信網である。

また、中央装置１０、踏切制御装置３０及び車上装置５０の各装置は、ＧＰＳ衛星信号或いは標準電波を受信し、取得した精確な時刻情報を用いて内部時計を自律的に補正することができる。

中央装置１０は、例えば中央司令所に設置され、例えば、各列車４０の走行位置を管理する在線管理や、外部からの要求に応じた進路構成を行い、対象線区内の列車運行を統括的に制御する。また、中央装置１０は、対象線区内の各踏切における警報動作を制御する。すなわち、各列車４０の現在の走行位置をもとに、各踏切２０における警報開始時刻を算出し、対応する踏切制御装置３０へ通知する。また、車上装置５０から踏切を通過した旨の検知信号（以下「踏切通過信号」という）が通知されると、通過した踏切に対応する踏切制御装置３０に対して、警報動作の終了を指示する警報終了信号を通知する。

踏切制御装置３０は、対応する踏切２０の近傍に設けられており、中央装置１０との通信を行って、この踏切２０に設置されている踏切警報機２２や踏切しゃ断機２４といった踏切保安設備の動作（警報動作）を制御する。すなわち、中央装置１０から通知される警報開始時刻を記憶しておき、現在時刻が記憶した警報開始時刻になると警報動作を開始する。その後、中央装置１０から警報終了信号を受信すると、警報動作を終了する。

車上装置５０は、自列車の現在の走行位置及び走行速度を取得し、自列車の走行を制御する。また、車上装置５０は、自列車の走行位置を、任意のタイミングで中央装置１０へ通知する。走行位置及び走行速度は、例えば、車軸に取り付けられた速度発電機が検出する回転数の計測値をもとに算出したり、ＧＰＳ衛星信号を受信することで取得できる。また、車上装置５０は、自列車の位置をもとに踏切２０の通過を判断し、踏切通過信号を中央装置１０へ通知する。踏切の通過は、自列車の走行位置が踏切２０の位置（詳細には、踏切２０の進出側に定められている警報終了点）に達したことで判断する。

［動作］
図２，３は、踏切保安システム１における動作を説明する概要図であり、図４，５は、各装置の動作の流れを説明するフローチャートである。図２，３に示す例では、列車４０がＡ駅（第１の信号位置：例えばＡ駅の出発信号機の位置）からＢ駅（第２の信号位置：例えばＢ駅構内へ進入するための場内信号機の位置）まで走行する場合の動作を説明している。Ａ駅〜Ｂ駅間には３つの踏切２０ａ〜２０ｃが設けられており、それぞれに対応して踏切制御装置３０ａ〜３０ｃが設置されている。

図２，４は、列車４０の発車前の動作を示している。列車４０は、停止信号（赤信号）によってＡ駅に停車している（ステップＡ１）。発時刻の所定時分前になると（ステップＢ１：ＹＥＳ）、中央装置１０が、列車４０の停車位置であるＡ駅からＢ駅までの進路構成を行う（ステップＢ３）。

次いで、構成した進路上（つまり、Ａ駅〜Ｂ駅間）の踏切２０ａ〜２０ｃを制御対象の踏切として抽出し（ステップＢ５）、抽出した制御対象の踏切２０ａ〜２０ｃそれぞれについて、所定の保安条件を満たす列車の到達走行時間を考慮した警報開始時刻ｔａ〜ｔｃを算出する（ステップＢ７）。すなわち、制御対象の踏切２０ａ〜２０ｃそれぞれについて、列車４０の現在の走行位置（つまり、Ａ駅）から当該踏切２０の進入側に定められている警報開始点までの距離Ｌａ〜Ｌｃと、列車４０の最高速度とから、当該踏切への最速となる到達走行時間を算出し、発時刻にこの到達走行時間を加算して警報開始時刻とする。

そして、各踏切それぞれについて算出した警報開始時刻を、対応する踏切制御装置３０へ送信する（ステップＢ９）。踏切制御装置３０は、中央装置１０から警報開始時刻を受信すると（ステップＣ１：ＹＥＳ）、この警報開始時刻を記憶し（ステップＣ３）、受信応答を中央装置１０へ通知する（ステップＣ５）。

中央装置１０は、制御対象とした全ての踏切制御装置３０からの受信応答を受信すると（ステップＢ１１：ＹＥＳ）、列車４０の車上装置５０へ、進入許可信号である進行信号（青信号）を出力する（ステップＢ１５）。車上装置５０は、中央装置１０からの進行信号を受信すると（ステップＡ３：ＹＥＳ）、Ｂ駅に向けて発車する（ステップＡ５）。

このとき、中央装置１０は、警報開始時刻の通知から所定時間が経過しても制御対象の全ての踏切制御装置３０からの受信応答が受信されない場合（ステップＢ１１：ＮＯ）、受信応答が受信されない踏切において何らかの異常が発生しているとして、踏切故障情報を所定の外部装置へ通知する（ステップＢ１３）。

図３，５は、列車の発車後の動作を示している。列車４０の走行中、車上装置５０は、例えば５秒毎といった所定の通知タイミングとなる毎に（ステップＡ７：ＹＥＳ）、自列車の位置情報を中央装置１０へ通知する（ステップＡ９）。中央装置１０は、車上装置５０から列車位置情報を受信すると（ステップＢ１７：ＹＥＳ）、この列車位置をもとに制御対象の各踏切の警報開始時刻を再算出し（ステップＢ１９）、再算出した警報開始時刻を、各踏切制御装置３０へ再通知する（ステップＢ２１）。踏切制御装置３０は、中央装置１０から警報開始時刻の再通知を受信すると（ステップＣ７：ＹＥＳ）、記憶している警報開始時刻を更新する（ステップＣ９）。

そして、記憶している警報開始時刻となると（ステップＣ１１：ＹＥＳ）、警報動作を開始する（ステップＣ１３）。列車４０が踏切２０を通過し、車上装置５０が踏切２０の通過を検知すると（ステップＡ１１：ＹＥＳ）、踏切通過信号を中央装置１０へ通知する（ステップＡ１３）。中央装置１０は、車上装置５０から踏切通過信号を受信すると（ステップＢ２３：ＹＥＳ）、該当する踏切制御装置３０へ警報終了信号を通知する（ステップＢ２５）。踏切制御装置３０は、中央装置１０から警報終了信号を受信すると（ステップＣ１５：ＹＥＳ）、受信応答を中央装置１０へ通知し（ステップＣ１７）、警報動作を終了する（ステップＣ１９）。

このとき、中央装置１０は、警報終了の通知から所定時間が経過しても終了応答が受信されない場合（ステップＢ２７：ＮＯ）、その踏切において何らかの異常が発生しているとして踏切故障情報を所定の外部装置へ通知する（ステップＢ２９）。

以上の処理が、列車４０がＢ駅に到着するまで繰り返し行われる。すなわち、車上装置５０は、次駅（すなわち、Ｂ駅）に到着していないならば（ステップＡ１５：ＮＯ）、ステップＡ７に戻る。また、中央装置１０は、制御対象の全ての踏切制御装置３０から終了応答を受信していないならば（ステップＢ３１：ＮＯ）、ステップＢ１７に戻る。

［機能構成］
次に、図２〜５を参照して説明した動作を実現するための中央装置１０、踏切制御装置３０、車上装置５０それぞれの具体的な構成例を説明する。
（Ａ）中央装置
図６は、中央装置１０の機能構成を示すブロック図である。図６によれば、中央装置１０は、操作部１０１と、表示部１０２と、音出力部１０３と、時計部１０４と、無線通信部１０５と、処理部１１０と、記憶部１２０とを備えて構成される。

操作部１０１は、例えば操作ボタンやスイッチ、タッチパネル、各種センサ等の入力装置で実現され、なされた操作に応じた操作信号を処理部１１０に出力する。表示部１０２は、例えば液晶ディスプレイや表示ランプ等の表示装置で実現され、処理部１１０からの表示信号に基づく各種表示を行う。音出力部１０３は、例えばスピーカ等の音出力装置で実現され、処理部１１０からの音信号に基づく各種音出力を行う。

時計部１０４は、水晶発振器等を有する発振回路によって構成され、現在時刻の計時や、指定タイミングからの経過時間の計時等を行う。また、受信したＧＰＳ衛星信号や標準電波から取得した精確な時刻情報を用いて、現在時刻を補正することができる。無線通信部１０５は、通信回線Ｎに接続して、外部装置（主に、車上装置５０や踏切制御装置３０）との無線通信を行う。

処理部１１０は、例えばＣＰＵ等の演算装置で実現され、記憶部１２０に記憶されたプログラムやデータ、無線通信部１０５を介した通信データ等に基づいて中央装置１０の全体制御を行う。また、処理部１１０は、進路構成部１１１と、進入許可部１１２と、警報開始時刻算出部１１３と、警報開始時刻通知部１１４と、警報終了通知部１１５とを有する。

進路構成部１１１は、外部装置からの要求に応じて進路構成を行う。

進入許可部１１２は、踏切設置位置情報１２２を参照して、進路構成部１１１によって構成された進路上の踏切を制御対象として抽出する。そして、制御対象の各踏切に対応する踏切制御装置３０の全てから警報開始時刻の通知に対する受信応答を受信すると、進行信号を車上装置５０へ送信する。踏切設置位置情報１２２は、対象線区内の各踏切について、その位置や、警報開始点及び警報終了点の位置を対応付けて格納したデータテーブルである。

警報開始時刻算出部１１３は、各踏切の警報動作の開始時刻を算出する。すなわち、制御対象の踏切２０それぞれについて、列車４０の現在の走行位置から当該踏切２０の進入側（外方）に定められている警報開始点までの距離Ｌと、列車４０の最高速度とから、当該踏切（より正確には当該警報開始点）への最速となる到達走行時間を算出し、発時刻にこの到達走行時間を加算して警報開始時刻とする。ここで、対象線区内の各踏切の警報開始点の位置は、踏切設置位置情報１２２に記憶され、列車４０の最高速度は、列車諸元情報１２３に記憶されている。また、算出した各踏切の警報開始時刻は、警報開始時刻設定情報１２４として記憶される。

警報開始時刻通知部１１４は、警報開始時刻算出部１１３によって算出された各踏切の警報開始時刻を、該当する踏切制御装置３０へ通知する。

警報終了通知部１１５は、車上装置５０から踏切通過信号が通知された場合に、該当する踏切制御装置３０へ警報終了信号を通知する。

記憶部１２０は、例えばＲＯＭやＲＡＭ、ハードディスク等の記憶装置で実現され、処理部１１０が中央装置１０を統合的に制御するためのシステムプログラムやデータ等を記憶しているとともに、処理部１１０の作業領域として用いられ、処理部１１０が実行した演算結果や、無線通信部１０５からの受信データ等が一時的に格納される。記憶部１２０には、中央制御プログラム１２１と、踏切設置位置情報１２２と、列車諸元情報１２３と、警報開始時刻設定情報１２４と、列車位置情報１２５とが記憶される、

（Ｂ）踏切制御装置
図７は、踏切制御装置３０の機能構成を示すブロック図である。図７によれば、踏切制御装置３０は、時計部３０１と、無線通信部３０２と、処理部３１０と、記憶部３２０とを備えて構成される。

時計部３０１は、水晶発振器等を有する発振回路によって構成され、現在時刻の計時や、指定タイミングからの経過時間の計時等を行う。また、受信したＧＰＳ衛星信号や標準電波から取得した精確な時刻情報を用いて、現在時刻を補正することができる。無線通信部３０２は、通信回線Ｎに接続して、外部装置（主に、中央装置１０）との無線通信を行う。

処理部３１０は、例えばＣＰＵ等の演算装置で実現され、記憶部３２０に記憶されたプログラムやデータ、無線通信部３０２を介した通信データ等に基づいて踏切制御装置３０の全体制御を行う。また、処理部３１０は、受信応答部３１１と、警報開始時刻記憶制御部３１２と、警報開始制御部３１３と、警報終了制御部３１４とを有する。

受信応答部３１１は、中央装置１０から警報開始時刻を通知された場合に、受信応答を中央装置１０へ送信する。

警報開始時刻記憶制御部３１２は、中央装置１０から通知された警報開始時刻を、警報開始時刻情報３２２として記憶させる。

警報開始制御部３１３は、時計部３０１によって計時されている現在時刻が、警報開始時刻情報３２２として記憶されている警報開始時刻になると警報動作を開始させる。

警報終了制御部３１４は、中央装置１０から警報終了が通知されると、警報動作を終了させる。

記憶部３２０は、例えばＲＯＭやＲＡＭ、ハードディスク等の記憶装置で実現され、処理部３１０が踏切制御装置３０を統合的に制御するためのシステムプログラムやデータ等を記憶しているとともに、処理部３１０の作業領域として用いられ、処理部３１０が実行した演算結果や、無線通信部３０２からの受信データ等が一時的に格納される。記憶部３２０には、踏切制御プログラム３２１と、警報開始時刻情報３２２とが記憶される。

（Ｃ）車上装置
図８は、車上装置５０の機能構成を示すブロック図である。図８によれば、車上装置５０は、操作部５０１と、表示部５０２と、音出力部５０３と、時計部５０４と、無線通信部５０５と、処理部５１０と、記憶部５２０とを備える。

操作部５０１は、例えば操作ボタンやスイッチ、タッチパネル、各種センサ等の入力装置で実現され、なされた操作に応じた操作信号を処理部５１０に出力する。表示部５０２は、例えば液晶ディスプレイや表示ランプ等の表示装置で実現され、処理部５１０からの表示信号に基づく各種表示を行う。音出力部５０３は、例えばスピーカ等の音出力装置で実現され、処理部５１０からの音信号に基づく各種音出力を行う。

時計部５０４は、水晶発振器等を有する発振回路によって構成され、現在時刻の計時や、指定タイミングからの経過時間の計時等を行う。また、受信したＧＰＳ衛星信号や標準電波から取得した精確な時刻情報を用いて、現在時刻を補正することができる。無線通信部５０５は、通信回線Ｎに接続して、外部装置（主に、中央装置１０）との無線通信を行う。

処理部５１０は、例えばＣＰＵ等の演算装置で実現され、記憶部５２０に記憶されたプログラムやデータ、無線通信部５０５を介した通信データ等に基づいて車上装置５０の全体制御を行う。また、処理部５１０は、位置速度算出部５１１と、位置通知部５１２と、踏切通過検知部５１３と、走行制御部５１４とを有する。

位置速度算出部５１１は、車軸に取り付けられた速度発電機から入力される回転数の計測値信号（いわゆるＴＧ信号）をもとに、キロ程で表される線路上の自列車の現在の走行位置（走行距離）、及び、走行速度を算出する。算出した走行位置、及び、走行距離は、算出時刻と対応付けて、自列車位置速度情報５２３として記憶される。

位置通知部５１２は、位置速度算出部５１１によって算出された自列車の走行位置を、例えば５秒といった所定時間間隔で、中央装置１０へ送信する。

踏切通過検知部５１３は、自列車の踏切２０の通過を検知する。すなわち、位置速度算出部５１１によって算出された自列車の現在の走行位置が、踏切２０の通過検知位置に達すると、当該踏切２０を通過したと判断し、通過した踏切２０の識別情報を含む踏切通過信号を中央装置１０へ通知する。通過検知位置は、踏切２０を通過したとみなす位置であり、具体的には、踏切２０の進出側（内方）に定められた警報終止点の位置である。ここで、各踏切２０の通過検知位置は、踏切通過位置情報５２２に記憶されている。

走行制御部５１４は、自列車の走行制御を行う。具体的には、中央装置１０から進行信号が通知されると、走行を開始する。そして、走行中は、例えば、速度照査パターンで定められる現在の走行位置に対応する照査速度と、位置速度算出部５１１によって算出された自列車の現在の走行速度とを比較し、現在の走行速度が照査速度より高い場合には、ブレーキを作動させて減速させる。

記憶部５２０は、例えばＲＯＭやＲＡＭ、ハードディスク等の記憶装置で実現され、処理部５１０が車上装置５０を統合的に制御するためのシステムプログラムやデータ等を記憶しているとともに、処理部５１０の作業領域として用いられ、処理部５１０が実行した演算結果や、無線通信部５０５からの受信データ等が一時的に格納される。記憶部５２０には、車上制御プログラム５２１と、踏切通過位置情報５２２と、自列車位置速度情報５２３とが記憶される。

［作用効果］
このように、本実施形態の踏切保安システム１によれば、中央装置１０から、進路構成が完了した進路上の各踏切の踏切制御装置３０に警報開始時刻が通知・記憶された後に、列車４０の車上装置５０に進行信号が通知される。踏切制御装置３０は、記憶した踏切警報開始時刻が到来すると、踏切保安設備に警報動作を開始させる。これにより、各踏切への列車の接近や通過を検知するための地上装置を不要とすることができるとともに、踏切の無しゃ断の発生を防止できる。また、中央装置１０は、踏切制御装置３０から警報開始時刻の通知に対する受信応答を受信することで、踏切保安設備に故障が発生していないといった踏切の健全性を確認できる。

また、列車４０の走行中は、車上装置５０から自列車の走行位置が中央装置１０に通知され、中央装置１０は、車上装置５０から受信した列車位置を用いて各踏切２０の警報開始時刻を再算出し、対応する各踏切制御装置３０に再通知して更新記憶させる。これにより、列車位置に応じて、各踏切２０の警報開始時刻がより適切な時刻に更新される。また、この警報開始時刻の再通知は、通信回線Ｎの通信異常等によって正常に実施されなくとも、踏切制御装置３０には既に警報開始時刻が記憶されているので、無しゃ断が生じることはない。

また、中央装置１０と各踏切制御装置３０との間の通信回線Ｎとして公衆通信網を利用することで、専用通信網を構築する場合と比較して大幅なコスト削減を図ることができる。公衆通信網には、専用通信線に比較して通信遅延や通信途絶といった通信不良が発生し易く通信の信頼性が劣るといった欠点があるが、中央装置１０が各踏切制御装置３０からの受信応答の受信を確認した後に列車が進入許可されるため、本実施形態によれば通信の信頼性は問題とならない。

［変形例］
なお、本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。

（Ａ）上下線
上述の実施形態では、列車の進行方向が一方向のみの場合を説明したが、両方向の場合にも同様に適用可能である。

図９は、同一の踏切を両方向の列車が通過する場合を説明する図である。図９（１）に示すように、中央装置１０は、列車の進行方向別（上り／下り方向）に警報開始時刻を算出し、踏切制御装置３０は、警報開始時刻情報３２２として、列車の進行方向別に警報開始時刻を記憶する。

そして、図９（２）の例に示すように、両方向の列車４０がほぼ同時に踏切２０を通過する場合、すなわち、警報動作の実行期間が両方向で重なっている場合には、次のように警報動作の開始及び終了を制御する。先ず、上り方向の警報開始時刻ｔ１と、下り方向の警報開始時刻ｔ２のうち、先に到来する時刻ｔ１において、警報動作を開始する。その後、警報動作の実行中に他方向の警報開始時刻ｔ２が到来すると、両方向の列車が通過中と判断し、両方向の通過検知が受信された時刻ｔ４において、警報動作を終了する。つまり、先に到来する上り方向の列車の通過検知の受信時刻ｔ３においては、警報動作を終了せず、後に到来する下り方向の通過検知の受信時刻ｔ４において、警報動作を終了する。

（Ｂ）踏切通過検知
上述の実施形態では、踏切通過検知を車上装置５０が行うこととして説明したが、車上装置５０から通知される列車位置情報に基づいて、中央装置１０が踏切の通過を検知することとしてもよい。

１ 踏切保安システム
１０ 中央装置
１０１ 操作部、１０２ 表示部、１０３ 音出力部
１０４ 時計部、１０５ 無線通信部
１１０ 処理部
１１１ 進路構成部、１１２ 進入許可部、１１３ 警報開始時刻算出部
１１４ 警報開始時刻通知部、１１５ 警報終了通知部
１２０ 記憶部
１２１ 中央制御プログラム、１２２ 踏切設置位置情報
１２３ 列車諸元情報、１２４ 警報開始時刻設定情報
１２５ 列車位置情報
２０ 踏切
２２ 踏切警報機、２４ 踏切しゃ断機
３０ 踏切制御装置
３０１ 時計部、３０２ 無線通信部
３１０ 処理部
３１１ 受信応答部、３１２ 警報開始時刻記憶制御部
３１３ 警報開始制御部、３１４ 警報終了制御部
３２０ 記憶部
３２１ 踏切制御プログラム、３２２ 警報開始時刻情報
４０ 列車
５０ 車上装置
５０１ 操作部、５０２ 表示部、５０３ 音出力部
５０４ 時計部、５０５ 無線通信部、
５１０ 処理部
５１１ 位置速度算出部、５１２ 位置通知部
５１３ 踏切通過検知部、５１４ 走行制御部
５２０ 記憶部
５２１ 車上制御プログラム、５２２ 踏切通過位置情報
５２３ 自列車位置速度情報
Ｎ 通信回線

Claims (10)

1. 列車の車上装置と、踏切保安設備を制御する踏切制御装置と、中央装置とが公衆通信網を介して通信する踏切保安システムであって、
   前記車上装置は、
   列車位置情報を前記中央装置に通知する列車位置情報通知手段、
   を備え、
   前記中央装置は、
   前記踏切保安設備それぞれの位置情報を記憶する踏切位置記憶手段と、
   前記列車が第１の信号位置に位置した場合に、前記踏切位置記憶手段の記憶内容を参照して、前記第１の信号位置と前記第１の信号位置の次の第２の信号位置との間の前記踏切保安設備を抽出する抽出手段と、
   前記抽出された踏切保安設備について、所定の保安条件を満たす前記列車の到達走行時間を考慮した警報開始時刻を算出する算出手段と、
   前記抽出された踏切保安設備の踏切制御装置に、対応する前記警報開始時刻を通知する通知手段と、
   前記抽出された踏切保安設備の踏切制御装置から、前記警報開始時刻の通知に対する受信応答を受信した場合に、前記車上装置への前記第１の信号位置の内方への進入許可信号の通知を制御する進入許可手段と、
   前記進入許可手段による通知制御の後に前記車上装置から受信した前記列車位置情報を用いて、前記抽出された踏切保安設備について、前記保安条件を満たす前記列車の到達走行時間を考慮した警報開始時刻を再算出する再算出手段と、
   前記抽出された踏切保安設備の踏切制御装置に、前記再算出手段が算出した対応する前記警報開始時刻を再通知する再通知手段と、
   を備え、
   前記踏切制御装置は、
   前記中央装置から通知される前記警報開始時刻を受信した場合に、前記受信応答を前記中央装置に通知する受信応答手段と、
   前記受信した前記警報開始時刻を記憶部に記憶させる記憶制御手段と、
   前記記憶部に記憶された前記警報開始時刻が到来した場合に踏切保安設備に警報を開始させる警報開始制御手段と、
   前記警報開始時刻の再通知を受信した場合に、当該受信した警報開始時刻を前記記憶部に更新記憶させる更新記憶制御手段と、
   を備えた、
   踏切保安システム。
2. 列車の車上装置と、踏切保安設備を制御する踏切制御装置と、中央装置とが公衆通信網を介して通信する踏切保安システムであって、
   前記中央装置は、
   前記踏切保安設備それぞれの位置情報を記憶する踏切位置記憶手段と、
   前記列車が第１の信号位置に位置した場合に、前記踏切位置記憶手段の記憶内容を参照して、前記第１の信号位置と前記第１の信号位置の次の第２の信号位置との間の前記踏切保安設備を抽出する抽出手段と、
   前記抽出された踏切保安設備について、所定の保安条件を満たす前記列車の到達走行時間を考慮した警報開始時刻を算出する算出手段と、
   前記抽出された踏切保安設備の踏切制御装置に、対応する前記警報開始時刻を通知する通知手段と、
   前記抽出された踏切保安設備の踏切制御装置から、前記警報開始時刻の通知に対する受信応答を受信した場合に、前記車上装置への前記第１の信号位置の内方への進入許可信号の通知を制御する進入許可手段と、
   前記列車の前記踏切保安設備の位置の通過を検知する通過検知手段と、
   前記通過検知がなされた前記踏切保安設備の踏切制御装置に、列車通過情報を通知する通過情報通知手段と、
   を備え、
   前記踏切制御装置は、
   前記中央装置から通知される前記警報開始時刻を受信した場合に、前記受信応答を前記中央装置に通知する受信応答手段と、
   前記受信した前記警報開始時刻を記憶部に記憶させる記憶制御手段と、
   前記記憶部に記憶された前記警報開始時刻が到来した場合に踏切保安設備に警報を開始させる警報開始制御手段と、
   前記中央装置から通知される前記列車通過情報に基づいて警報動作の終了を制御する警報終了制御手段と、
   を備えた、
   踏切保安システム。
3. 前記車上装置は、前記踏切保安設備の位置を通過した場合に、踏切通過情報を前記中央装置に通知する踏切通過情報通知手段を更に備え、
   前記通過検知手段は、前記車上装置から受信した前記踏切通過情報に基づいて、通過を検知する、
   請求項２に記載の踏切保安システム。
4. 列車の車上装置と、踏切保安設備を制御する踏切制御装置と、中央装置とが公衆通信網を介して通信する踏切保安システムであって、
   前記中央装置は、
   前記踏切保安設備それぞれの位置情報を記憶する踏切位置記憶手段と、
   前記列車が第１の信号位置に位置した場合に、前記踏切位置記憶手段の記憶内容を参照して、前記第１の信号位置と前記第１の信号位置の次の第２の信号位置との間の前記踏切保安設備を抽出する抽出手段と、
   前記抽出された踏切保安設備について、所定の保安条件を満たす前記列車の到達走行時間を考慮した警報開始時刻を算出する算出手段と、
   前記抽出された踏切保安設備の踏切制御装置に、対応する前記警報開始時刻を通知する通知手段と、
   前記抽出された踏切保安設備の踏切制御装置から、前記警報開始時刻の通知に対する受信応答を受信した場合に、前記車上装置への前記第１の信号位置の内方への進入許可信号の通知を制御する進入許可手段と、
   を備え、
   前記踏切制御装置は、
   前記中央装置から通知される前記警報開始時刻を受信した場合に、前記受信応答を前記中央装置に通知する受信応答手段と、
   前記受信した前記警報開始時刻を、上下両方向の警報開始時刻を別々に記憶する記憶部に、対応する方向の警報開始時刻として記憶させる記憶制御手段と、
   前記記憶部に記憶された上下両方向の警報開始時刻のうち、最も早く到来する警報開始時刻に基づいて踏切保安設備に警報を開始させる警報開始制御手段と、
   を備えた、
   踏切保安システム。
5. 前記記憶部は、上下両方向の警報開始時刻を別々に記憶し、
   前記警報開始制御手段は、前記上下両方向の警報開始時刻のうち、最も早く到来する警報開始時刻に基づいて警報動作の開始を制御し、
   前記警報終了制御手段は、前記上下両方向の警報開始時刻が到来した場合には、前記上下両方向に係る前記列車通過情報を受信しなければ警報動作を終了させない終了抑止制御手段を有する、
   請求項２又は３に記載の踏切保安システム。
6. 列車位置情報を通知する手段を有する列車の車上装置、及び、記憶部に記憶された警報開始時刻に基づいて踏切保安設備を制御して警報を開始させる踏切制御装置との間で公衆通信網を介して通信する中央装置であって、
   前記踏切保安設備それぞれの位置情報を記憶する踏切位置記憶手段と、
   前記列車が第１の信号位置に位置した場合に、前記踏切位置記憶手段の記憶内容を参照して、前記第１の信号位置と前記第１の信号位置の次の第２の信号位置との間の前記踏切保安設備を抽出する抽出手段と、
   前記抽出された踏切保安設備について、所定の保安条件を満たす前記列車の到達走行時間を考慮した警報開始時刻を算出する算出手段と、
   前記抽出された踏切保安設備の踏切制御装置に、対応する前記警報開始時刻を前記記憶部に記憶させるための通知を行う通知手段と、
   前記抽出された踏切保安設備の踏切制御装置から、前記警報開始時刻の通知に対する受信応答を受信した場合に、前記車上装置への前記第１の信号位置の内方への進入許可信号の通知を制御する進入許可手段と、
   前記進入許可手段による通知制御の後に前記車上装置から受信した前記列車位置情報を用いて、前記抽出された踏切保安設備について、前記保安条件を満たす前記列車の到達走行時間を考慮した警報開始時刻を再算出する再算出手段と、
   前記抽出された踏切保安設備の踏切制御装置に、前記再算出手段が算出した対応する前記警報開始時刻を、前記記憶部に更新記憶させるための再通知を行う再通知手段と、
   を備えた中央装置。
7. 列車の車上装置、及び、所与の警報開始時刻および所与の列車通過情報に基づいて踏切保安設備を制御して警報を開始および終了させる踏切制御装置との間で公衆通信網を介して通信する中央装置であって、
   前記踏切保安設備それぞれの位置情報を記憶する踏切位置記憶手段と、
   前記列車が第１の信号位置に位置した場合に、前記踏切位置記憶手段の記憶内容を参照して、前記第１の信号位置と前記第１の信号位置の次の第２の信号位置との間の前記踏切保安設備を抽出する抽出手段と、
   前記抽出された踏切保安設備について、所定の保安条件を満たす前記列車の到達走行時間を考慮した前記警報開始時刻を算出する算出手段と、
   前記抽出された踏切保安設備の踏切制御装置に、対応する前記警報開始時刻を通知する通知手段と、
   前記抽出された踏切保安設備の踏切制御装置から、前記警報開始時刻の通知に対する受信応答を受信した場合に、前記車上装置への前記第１の信号位置の内方への進入許可信号の通知を制御する進入許可手段と、
   前記列車の前記踏切保安設備の位置の通過を検知する通過検知手段と、
   前記通過検知がなされた前記踏切保安設備の踏切制御装置に前記列車通過情報を通知する通過情報通知手段と、
   を備えた中央装置。
8. 請求項６に記載の中央装置との間で公衆通信網を介して通信可能な踏切制御装置であって、
   前記中央装置から通知される前記警報開始時刻を受信した場合に、前記受信応答を前記中央装置に通知する受信応答手段と、
   前記受信した前記警報開始時刻を記憶部に記憶させる記憶制御手段と、
   前記記憶部に記憶された前記警報開始時刻が到来した場合に踏切保安設備に警報を開始させる警報開始制御手段と、
   前記警報開始時刻の再通知を受信した場合に、当該受信した警報開始時刻を前記記憶部に更新記憶させる更新記憶制御手段と、
   を備えた踏切制御装置。
9. 請求項７に記載の中央装置との間で公衆通信網を介して通信可能な踏切制御装置であって、
   前記中央装置から通知される前記警報開始時刻を受信した場合に、前記受信応答を前記中央装置に通知する受信応答手段と、
   前記受信した前記警報開始時刻を記憶部に記憶させる記憶制御手段と、
   前記記憶部に記憶された前記警報開始時刻が到来した場合に踏切保安設備に警報を開始させる警報開始制御手段と、
   前記中央装置から通知される前記列車通過情報に基づいて警報動作の終了を制御する警報終了制御手段と、
   を備えた踏切制御装置。
10. 踏切保安設備それぞれの位置情報を記憶する踏切位置記憶手段と、列車が第１の信号位置に位置した場合に、前記踏切位置記憶手段の記憶内容を参照して、前記第１の信号位置と前記第１の信号位置の次の第２の信号位置との間の前記踏切保安設備を抽出する抽出手段と、前記抽出された踏切保安設備について、所定の保安条件を満たす前記列車の到達走行時間を考慮した警報開始時刻を算出する算出手段と、前記抽出された踏切保安設備の踏切制御装置に、対応する前記警報開始時刻を通知する通知手段と、前記抽出された踏切保安設備の踏切制御装置から、前記警報開始時刻の通知に対する受信応答を受信した場合に、前記列車の車上装置への前記第１の信号位置の内方への進入許可信号の通知を制御する進入許可手段と、を備えた中央装置との間で公衆通信網を介して通信可能な前記踏切制御装置であって、
    前記中央装置から通知される前記警報開始時刻を受信した場合に、前記受信応答を前記中央装置に通知する受信応答手段と、
    前記受信した前記警報開始時刻を、上下両方向の警報開始時刻を別々に記憶する記憶部に、対応する方向の警報開始時刻として記憶させる記憶制御手段と、
    前記記憶部に記憶された上下両方向の警報開始時刻のうち、最も早く到来する警報開始時刻に基づいて踏切保安設備に警報を開始させる警報開始制御手段と、
    を備えた踏切制御装置。

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