JP6063339B2 - 列車制御システム - Google Patents
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Description
特にきわめて高い安全性が要求される自動列車制御システムにおいては、車上保安装置は、冗長性を確保するために、各ハードモジュールを多重系の構成とし、主系として機能しているモジュールが故障した場合に当該系を切り離し、以降は従系を主系として機能するように系の切り換えを実施することによって、列車を停車させることなく運用することを可能にしている。
こうした多重系のシステムでは、1つの系が故障しても他の系が継続して制御を行うために、多重化された各モジュールをそれぞれに独立した構成とする必要があり、独立したクロック信号に基づいて、CPU等を稼働させ、他系に影響を受けることなく送受信、演算が行えるよう、独自の計時手段を有している。
近年、無線技術の信頼性が著しく向上したことから、車上地上間データ通信も無線化されつつあり、無線通信を利用する車上保安装置においても車上制御装置や車上無線機を多重構成とし、通信回線の冗長化が図られている。
このような冗長系システムについては下記特許文献1に、また、無線通信を利用した冗長系については下記特許文献2に、そして、無線通信を利用した列車制御システムについては下記特許文献3に開示されている。
そこで、地上装置においては車上保安装置から受信する列車の時刻情報に基づいて無線データのシーケンス監視を実施し、例えば、時刻情報自体が変動するなどの異常を検知した場合には、車上保安装置に対してシステムを安全側とする命令を含んだ制御情報を送信するようにしている。
このため、主系故障に伴い、従系への切り換えが発生すると、車上保安装置が地上装置へ送信する時刻情報は、主系・従系間の誤差分だけ変動してしまうことになる。
これまでの列車制御システムにおいては、車上制御装置の系間誤差を考慮した処理が実施されていないため、冗長性を確保するための多重系車上制御装置構成であるにもかかわらず、片系故障による系の切り換え時に列車を停車させてしまうという問題があった。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、本発明の列車制御システムは、列車に搭載された車上装置と、この車上装置と無線通信を行う地上装置とを備えた列車制御システムにおいて、前記車上装置は、自らの時刻情報を含む列車情報を生成する車上制御装置と、この列車情報を前記地上装置へ送信する無線通信手段とからなる系を複数備えており、稼働中の系に異常が発生した場合、待機中の他の系に切り換えることで冗長系を構成するとともに、稼働中の系において前記車上制御装置が生成する列車情報に基づいて、待機中の系における前記車上制御装置が自らの時刻情報を更新することにより、各系の車上制御装置が時刻同期を行うようにした。
[実施例1]
本実施例では、車上制御装置の各系間を信号線で接続することにより、車上制御装置の系間時刻同期を実施する。
図1に示すように、多重系とした車上制御装置の各系間を信号線で接続し、地上装置11への列車情報1001送信処理とは別に系間時刻同期処理を実施する。
車上制御装置1(101)の出力信号線501は、車上無線機1(201)と車上無線機2(202)の双方に、そして、車上無線機1(201)の出力信号線601は、車上制御装置1(101)と車上制御装置2(102)の双方に直接接続されている。
同様に、車上制御装置2(102)の出力信号線502は、車上無線機1(201)と車上無線機2(202)の双方に、そして、車上無線機2(202)の出力信号線602は、車上制御装置1(101)と車上制御装置2(102)の双方に直接接続されている。
主系を構成する車上制御装置1(101)及び車上無線機1(201)が正常に動作している際、地上装置11との列車情報1001、制御情報1002の送受信は、主系が行う。車上制御装置2(102)は、主系と並行処理を行い、主系に異常が発生した場合、車上無線機2(202)とともに従系を形成して、従系に切り換えることで、冗長性を確保している。
また車上制御装置1(101)と車上制御装置2(201)は、双方の出力信号線103、104が、他方の入力側に相互に直接接続されている。
このような構成において、車上制御装置1系(101)が主系として稼動している場合のデータ通信の処理シーケンスについて考察する。
一方、地上装置11は、車上無線機1、2を介して、制御情報1012を、車上制御装置1系(101)、車上制御装置2系(102)の双方に通知する。
次に、タイミング1001−2で、車上制御装置1系(101)が地上装置11に対して列車情報1011’を通知した後に故障し、車上制御装置2系102に切り換えられる場合を想定する。
このとき、車上制御装置2系(102)は、直前のタイミング1003−2で、車上制御装置1系(101)から、列車情報1011を受信しており、列車情報1011に含まれる車上制御装置1系(101)の時刻情報に基づいて、自ら時刻情報を同期させ更新している。
したがって、次の1002−2のタイミングで、地上装置11から、制御情報1012を通知された車上制御装置2系(102)は、車上制御装置1系(101)に代わって、次のタイミング1001−3で、列車情報1011−2を通知する。この列車情報1011−2に含まれる時刻情報は、前述のように、タイミング1003−2で、車上制御装置1系(101)の列車情報1011に含まれる時刻情報に同期するよう更新されている。このため、車上制御装置2系(102)から地上装置11に通知される列車情報1012に含まれる時刻情報は、タイミング1003−2からタイミング1002−2間で生じる内部クロックの誤差に限られ、地上装置11において許容される誤差の範囲内で、時刻情報の遡りを防止することができる。
そこで、図5に示す実施例2では、車上制御装置1(101)と車上無線機1(201)、車上制御装置2(102)と車上無線機2(202)の2系統とを備える二重系車上保安装置12において、車上制御装置1(101)、車上無線機1(201)、車上無線機2(202)、そして、車上制御装置2(102)の各装置間を芋づる式に接続するマルチドロップ接続方式による入出力信号線401とする。
また、図6に示すように、車上制御装置1(101)及び車上制御装置2(102)の列車情報1001の送信については、マルチドロップ接続方式による入出力信号線401における、車上制御装置1(101)、車上制御装置2(102)の出力側に、接点301、302を設けて主系側として稼働している装置の出力信号のみを伝達する待機二重系構成とする。車上制御装置の主系が故障した場合は接点301と接点302を排他的に切り換えることで、故障前は従系であった車上制御装置が制御を引き継ぐ。
車上保安装置12は、当初、車上制御装置1系101が主系として稼働している。このとき、車上制御装置1系101は、タイミング1001−1で、地上装置11に対して時刻情報を含む列車情報1011を送信するが、これと同時に、車上制御装置2系102は、前述のマルチドロップ方式の入出力信号線401によって、車上制御装置1系101が地上装置11に対して送信した列車情報1011をリアルタイムに受信することができる。
このように構成することで、車上制御装置2系102の時刻は地上装置11が車上制御装置1系101より受信する時刻に確実に同期されるため、地上装置11から見た車上保安装置12の時刻情報に遡りは発生しなくなる。
この場合においても、従系である車上制御装置2系102の列車時刻は、車上制御装置1系101がタイミング1001−2で、最後に地上に通知した列車情報1011に含まれる列車時刻に同期されているため、系切り換えによって新たに主系となった車上装置2系102が最初に地上装置11に通知する列車情報1011−2に含まれる時刻情報に関し、車上制御装置1系101が最後に通知した列車情報1011’に含まれる時刻情報を遡る事象は発生しない。
同様に最初に車上制御装置2系102が主系として稼動している場合においても、系切り換え時に車上保安装置12が地上装置11に通知する列車時刻に遡りは発生しない。
本発明のマルチドロップ接続方式による系間時刻同期方法では、図8の三重系の例え示すように多重系車上制御装置の系間に信号線を設ける必要が無く、地上装置11への列車情報送信処理71のみで時刻同期を実現することができる。
これに対し、実施例2によれば、図9(b)のように地上装置11への列車情報送信処理71のみで時刻同期を実現することができる。
12: 車上保安装置
101: 車上制御装置1系
102: 車上制御装置2系
201: 車上無線機1系
202: 車上無線機2系
301: 車上制御装置1系の列車情報出力を切り換える接点
302: 車上制御装置2系の列車情報出力を切り換える接点
401: マルチドロップ方式における車上制御装置−車上無線機間入出力信号線
501: 車上制御装置の系間に配線を設ける方式における車上制御装置1系の出力信号線
502: 車上制御装置の系間に配線を設ける方式における車上制御装置2系の出力信号線
601: 車上制御装置の系間に配線を設ける方式における車上無線装置1系の出力信号線
602: 車上制御装置の系間に配線を設ける方式における車上無線装置2系の出力信号線
1001: 車上保安装置が地上装置へ送信する列車情報
1002: 地上装置が車上保安装置へ送信する制御情報
1003: 車上制御装置主系が従系へ送信する列車情報
1011’: 車上制御装置主系が故障前最後に地上装置へ送信した列車情報
1011−2: 車上制御装置従系が主系故障後最初に地上装置へ送信する列車情報
71: 三重系車上制御装置主系が地上装置へ列車情報を送信する処理
72: 三重系車上制御装置主系が従系へ列車情報を送信する処理
Claims (6)
- 列車に搭載された車上装置と、この車上装置と無線通信を行う地上装置とを備え、
前記車上装置は、
自らの時刻情報を含む列車情報を生成する車上制御装置と、この列車情報を前記地上装置へ送信する無線通信手段とからなる系を複数備えており、
稼働中の系に異常が発生した場合、待機中の他の系に切り換えることで冗長系を構成するとともに、稼働中の系における前記車上制御装置が生成する列車情報に基づいて、待機中の系における前記車上制御装置が自らの時刻情報を更新することにより、各系の車上制御装置が時刻同期を行う列車制御システムであって、
前記地上装置は、
前記車上制御装置から受信する列車情報に含まれる時刻情報についてシーケンス監視を実施するととともに、稼働中の系における車上制御装置の故障が判別されて、待機中の系における車上制御装置への切り換えが行われたときに、前記列車情報に含まれる時刻情報の遡りと、これに起因する地上装置の不要なシーケンス異常検知を防ぎ、稼働率を確保するようにした
ことを特徴とする列車制御システム。 - 前記車上制御装置は、
各系において独立して前記列車情報を生成するとともに、稼働中の系において、車上制御装置が生成する列車情報のみが無線通信手段を介して前記地上装置に出力されるよう待機多重系とし、かつ、前記地上装置から前記車上制御装置への制御情報の入力と、この制御情報に基づく列車制御信号の生成については、各系が独立して行う並列多重系とし、稼働中の車上制御装置の故障が判別された際には、待機中の系における車上制御装置が生成した列車情報を前記地上装置に送信するように、当該系における車上無線機との接続を切り換える切換手段を備えた
ことを特徴とする請求項1に記載の列車制御システム。 - 列車に搭載された車上装置と、この車上装置と無線通信を行う地上装置とを備え、
前記車上装置は、
自らの時刻情報を含む列車情報を生成する車上制御装置と、この列車情報を前記地上装置へ送信する無線通信手段とからなる系を複数備えており、
稼働中の系に異常が発生した場合、待機中の他の系に切り換えることで冗長系を構成するとともに、稼働中の系における前記車上制御装置が生成する列車情報に基づいて、待機中の系における前記車上制御装置が自らの時刻情報を更新することにより、各系の車上制御装置が時刻同期を行う列車制御システムであって、
前記車上装置は、
各系の車上制御装置の出力信号線を相互に直接接続することによって、待機中の系における車上制御装置が、稼働中の系における車上制御装置から出力される列車情報を受信し、この列車情報に含まれる時刻情報に基づいて自らの時刻情報を更新して時刻同期を行い、
前記地上装置は、
前記車上制御装置から受信する列車情報に含まれる時刻情報についてシーケンス監視を実施するととともに、稼働中の車上制御装置の故障が判別されて、待機中の車上制御装置への切り換えが行われたときに、前記列車情報に含まれる時刻情報の遡りと、これに起因する地上装置の不要なシーケンス異常検知を防ぎ、稼働率を確保するようにした
ことを特徴とする列車制御システム。 - 前記車上制御装置は、
各系において独立して前記列車情報を生成するとともに、稼働中の系において、車上制御装置が生成する列車情報のみが無線通信手段を介して前記地上装置に出力されるよう待機多重系とし、かつ、前記地上装置から前記車上制御装置への制御情報の入力と、この制御情報に基づく列車制御信号の生成については、各系が独立して行う並列多重系とし、稼働中の車上制御装置の故障が判別された際には、待機中の系における車上制御装置が生成した列車情報を前記地上装置に送信するように、当該系における車上無線機との接続を切り換える切換手段を備えた
ことを特徴とする請求項3に記載の列車制御システム。 - 列車に搭載された車上装置と、この車上装置と無線通信を行う地上装置とを備え、
前記車上装置は、
自らの時刻情報を含む列車情報を生成する車上制御装置と、この列車情報を前記地上装置へ送信する無線通信手段とからなる系を複数備えており、
稼働中の系に異常が発生した場合、待機中の他の系に切り換えることで冗長系を構成するとともに、稼働中の系において前記車上制御装置が生成する列車情報に基づいて、待機中の系における前記車上制御装置が自らの時刻情報を更新することにより、各系の車上制御装置が時刻同期を行う列車制御システムであって、
前記車上装置は、
各系の車上制御装置と各系の車上無線機のすべてをマルチドロップ方式の入出力信号線よって相互に接続することによって、待機中の車上制御装置が、稼働中の車上制御装置から出力される列車情報を入力し、この列車情報に含まれる時刻情報に基づいて、自らの時刻情報を更新して時刻同期を行い、
前記地上装置は、
前記車上制御装置から受信する列車情報に含まれる時刻情報についてシーケンス監視を実施するととともに、稼働中の車上制御装置の故障が判別されて、待機中の車上制御装置への切り換えが行われたときに、前記列車情報に含まれる時刻情報の遡りと、これに起因する地上装置の不要なシーケンス異常検知を防ぎ、稼働率を確保するようにした
ことを特徴とする列車制御システム。 - 前記車上制御装置は、
各系において独立して前記列車情報を生成するとともに、稼働中の系において、車上制御装置が生成する列車情報のみが無線通信手段を介して前記地上装置に出力されるよう待機多重系とし、かつ、前記地上装置から前記車上制御装置への制御情報の入力と、この制御情報に基づく列車制御信号の生成については、各系が独立して行う並列多重系とし、稼働中の車上制御装置の故障が判別された際には、待機中の系における車上制御装置が生成した列車情報を前記地上装置に送信するように、当該系における車上無線機との接続を切り換える切換手段を備えた
ことを特徴とする請求項5に記載の列車制御システム。
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