JP6228882B2 - 列車制御方法及び列車制御システム - Google Patents

Description

本発明は、移動閉塞の運転モードと固定閉塞の運転モードとの間で切替えを行って列車運行の制御を行う列車制御方法に関し、詳しくは、走行する列車が一旦停車することなく、運転モードを移動閉塞と固定閉塞との間で切替えを行って列車運行の制御を行う列車制御方法及びその方法を実施する列車制御システムに係るものである。

従来のこの種の列車制御システムは、物理的な位置検知装置の在線情報を用いて列車検知を実施し、進路としてバックアップ進路とＣＢＴＣ進路を設定する連動装置と、列車からの無線経由の位置情報により在線検知を実施するＡＴＰ地上装置とを備えて、列車制御を実施している無線列車制御システムにおいて、無線非搭載車とＣＢＴＣ制御列車（無線搭載車）が走行する区間毎に設定する進路を切り替えることで、同一線区上で双方の混在運行を可能とするようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１１６２１２号公報

特許文献１に記載の無線列車制御システムにおいては、列車からの位置情報を無線経由で受信することで、列車の在線検知を行うＡＴＰ地上装置を備えており、無線非搭載車と無線搭載車（ＣＢＴＣ制御列車）が走行する区間毎に設定する進路を切り替えることで、同一線区上で双方の混在運行を可能として、無線による位置検知不能である無線非搭載車と無線搭載車（ＣＢＴＣ制御列車）とを同時に同一線区上を安全に走行させることはできる。これはあくまでも、或る無線非搭載車と他のＣＢＴＣ制御列車とが、同一線区上で双方の混在運行を可能としているものであり、一つのＣＢＴＣ制御列車が同一線区上で、移動閉塞の運転モードと固定閉塞の運転モードとの間で切替えを行って走行するものではない。

これに対して、近年では、同一線区上で移動閉塞の運転モードによる複数の列車を走行させることが多くなってきた。しかしながら従来は、列車が移動閉塞の運転モードで走行中に、無線システム又は列車の故障、障害等により、固定閉塞の運転モードの走行に切り替える場合、その運転モードの切り替えのために列車は一旦停車しなければならなかった。このように、列車が一旦停車すれば、運行遅延が発生する確率が高くなるものであった。

そこで、このような問題点に対処し、本発明が解決しようとする課題は、走行する列車が一旦停車することなく、運転モードを移動閉塞と固定閉塞との間で切替えを行って列車運行の制御を行う列車制御方法及び列車制御システムを提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明による列車制御方法は、移動閉塞の運転モードと固定閉塞の運転モードとの間で切替えを行って列車運行の制御を行う列車制御方法であって、運転モードが移動閉塞から固定閉塞に切り替わった際に、直前の移動閉塞のＡＴＰ（Automatic Train Protection）パターンを有効としてそのまま走行可能とするものである。

また、本発明による列車制御システムは、移動閉塞の運転モードと固定閉塞の運転モードとの間で切替えを行って列車運行の制御を行う列車制御システムであって、軌道に設置され、固定閉塞のＡＴＰパターンの情報を含む列車運行情報を送る地上子と、列車に搭載され、前記地上子との間で通信を行う車上子、及び移動閉塞と固定閉塞の運転モードの切替えを行うと共に運転モードが移動閉塞から固定閉塞に切り替わった際に直前の移動閉塞のＡＴＰパターンを有効としてそのまま走行可能とする列車運行の制御を行う車上装置、及び列車の位置情報を送受信する無線装置と、列車の進行方向前部に設けられ、先行列車の後尾位置までの距離を計測する測距手段と、を有するものである。

本発明による列車制御方法によれば、走行する列車の運転モードが移動閉塞から固定閉塞に切り替わった際に、直前の移動閉塞のＡＴＰパターンを有効としてそのまま走行可能とすることにより、走行する列車が一旦停車することなく、運転モードを移動閉塞と固定閉塞との間で切替えを行って列車運行の制御を行うことができる。したがって、走行する列車の運行遅延が発生する確率を低減することができる。

また、本発明による列車制御システムによれば、軌道に設置された地上子により固定閉塞のＡＴＰパターンの情報を含む列車運行情報を送り、列車に搭載された車上子で前記地上子との間で通信を行って前記固定閉塞のＡＴＰパターンの情報を含む列車運行情報を受信し、列車に搭載された車上装置により移動閉塞と固定閉塞の運転モードの切替えを行うと共に運転モードが移動閉塞から固定閉塞に切り替わった際に直前の移動閉塞のＡＴＰパターンを有効としてそのまま走行可能とする列車運行の制御を行い、列車に搭載された無線装置で列車の位置情報を送受信し、列車の進行方向前部に設けられた測距手段により先行列車の後尾位置までの距離を計測することができる。これにより、前記列車制御方法を実施して、走行する列車が一旦停車することなく、運転モードを移動閉塞と固定閉塞との間で切替えを行って列車運行の制御を行うことができる。したがって、走行する列車の運行遅延が発生する確率を低減することができる。

本発明による列車制御システムの実施形態を示す概略図である。 前記列車制御システムの測距装置について示す概略説明図である。 本発明による列車制御方法の実施形態を示す説明図であり、列車の運転モードが移動閉塞から固定閉塞に切り替わる状態を示すものである。 前記列車制御方法において固定閉塞に切り替わった後の列車が走行し信号機の停止現示により停止するパターンの各種状況を示す説明図である。 前記列車制御方法において直前の移動閉塞のＡＴＰパターンで予め定めた速度まで減速した後、その速度を維持して走行する列車が先行列車との距離を計測して停止するパターンを示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明による列車制御方法を実施する列車制御システムの実施形態を示す概略図である。この列車制御システムは、移動閉塞の運転モードと固定閉塞の運転モードとの間で切替えを行って列車運行の制御を行うものである。まず、列車の運転モードとしての固定閉塞と、移動閉塞とについて説明する。

固定閉塞は、従来からの列車制御の方式であって、同時に同じ区間を異なる列車が占有できないようにし、通常は、１本の列車のみが一つの区間（閉塞区間）に進入することが許される。この区間は信号機間に設定されるので、固定された区間に設定されている。この場合、列車は、信号機が進行を現示するまでその区間に入ることを許されない。したがって、固定閉塞の区間が長くなると、線路容量が低下して運行効率が悪くなる。

移動閉塞は、近年になって導入された列車制御の方式であって、固定閉塞の欠点を改善しようとするものである。この移動閉塞は、線路や車上に備えられた各種のセンサー、タコメータ、速度計などで計測された情報に基づいて、各列車の現在の正確な位置、速度、進行方向を把握し、コンピュータが各列車に対して他の列車の進入を許さない範囲を計算して列車運行の指示を列車に直接伝達するものである（信号機は不要となる）。この場合、安全上必要とされる最低限の列車間隔を保ちながら、できる限り列車を接近させて走行させることができるようになる。したがって、線路容量の増大が可能となり運行効率が向上する。

本発明による列車制御システムは、図１に示すように、軌道１に設置された地上子２と、列車３に搭載された車上子４と、列車３に搭載された車上装置５と、列車３に搭載された無線装置６と、列車３に搭載された速度センサー７と、列車３の進行方向前部に設けられた測距装置８とを有して成る。なお、図１において、符号９は、無線装置６のアンテナを示し、符号１０は、列車３の車輪を示している。

地上子２は、固定閉塞のＡＴＰパターンの情報を含む列車運行情報を、列車３の車上子４に送るもので、軌道１側に設置されている。ここで、「ＡＴＰ」とは、英語の“Automatic Train Protection”の略語であり、日本語では「自動列車保安装置」と称されている。このＡＴＰは、運転手がミスをして制限速度が守られていない場合に強制的にブレーキを掛けて列車の安全を守り、事故を回避するためのシステムである。そして、「ＡＴＰパターン」とは、ＡＴＰのシステムにおいて、列車が停止しなければならない位置までの残り距離の情報を基にその列車のブレーキ性能で実現可能なものとして計算された運転曲線（ブレーキパターン）のことである。このＡＴＰパターンよりも速度が超過しないように照査（照合）することにより、列車の安全が守られる。ＡＴＰパターンには、固定閉塞の運転モードにおけるＡＴＰパターンである固定閉塞のＡＴＰパターンと、移動閉塞の運転モードにおけるＡＴＰパターンである移動閉塞のＡＴＰパターンとがある。

車上子４は、前記地上子２との間で通信を行って固定閉塞のＡＴＰパターンの情報を含む列車運行情報を受信するもので、列車３に搭載されている。そして、列車運行情報は、前記地上子２と車上子４との間で電磁的に通信される。

車上装置５は、移動閉塞と固定閉塞の運転モードの切替えを行うと共に運転モードが移動閉塞から固定閉塞に切り替わった際に直前の移動閉塞のＡＴＰパターンを有効としてそのまま走行可能とする列車運行の制御を行うもので、同じく列車３に搭載されている。この車上装置５は、コンピュータを備えており、前記車上子４、後述の無線装置６、速度センサー７、測距装置８等からの情報を取り込んで計算し、列車運行の制御を行うようになっている。また、この車上装置５は、移動閉塞のＡＴＰパターン及び固定閉塞のＡＴＰパターンの両方を作成し保有している。

無線装置６は、列車３の位置情報を送受信するもので、同じく列車３に搭載されている。この無線装置６は、他の列車との間で各列車の現在の正確な位置を送受信しながら移動閉塞による列車運行を可能とする。なお、位置以外の速度、進行方向、運転モード等の列車運行情報を送受信してもよい。

速度センサー７は、自己の列車３の走行速度を計測するもので、同じく列車３に搭載されている。

列車３の進行方向前部（列車の先頭）には、測距装置８が設けられている。この測距装置８は、先行列車の後尾位置までの距離を計測する測距手段となるもので、例えば、距離計測の媒体として光又は電波を用い、先行列車の後尾部からの反射を受信して計測するようになっている。図２に示すように、自己の列車３ａの進行方向前部に発光受光部又は電波の送受信部を含む測距装置８を設け、測距装置８から光又は電波を送信し、前方を走る先行列車３ｂの後尾車体から反射される光又は電波を受信して先行列車３ｂの後尾位置までの距離を計測する。

或いは、前記測距装置８は、距離計測の媒体として先行列車３ｂの後尾部の画像を取得し、その映像解析を行って計測するようにしてもよい。例えば、図２において、自己の列車３ａの進行方向前部に測距装置８として撮像装置を設け、この撮像装置で前方を走る先行列車３ｂの後尾車体の画像を撮影し、得られた画像を映像解析して既知の大きさの先行列車３ｂの後尾車体が見える視角を計測し、この視角の大小から計算により先行列車３ｂの後尾位置までの距離を求めてもよい。

なお、前記測距装置８による先行列車３ｂの後尾位置までの距離の計測は、光又は電波を用い、或いは撮像装置を用いるものに限られず、先行列車３ｂの後尾位置までの距離が計測できるものならば、他のどのような手段を用いてもよい。

次に、このように構成された列車制御システムを用いて行う列車制御方法について、図３〜図５を参照して説明する。この列車制御方法は、移動閉塞の運転モードと固定閉塞の運転モードとの間で切替えを行って列車運行の制御を行うものであって、運転モードが移動閉塞から固定閉塞に切り替わった際に、直前の移動閉塞のＡＴＰパターンを有効としてそのまま走行可能とし、その移動閉塞のＡＴＰパターンで予め定めた速度まで減速した後、その速度を維持して走行可能とするものである。

図３（ａ）は、軌道１の区間１〜区間５を自己の列車３ａ（以下単に「列車３ａ」という）と先行列車３ｂとが移動閉塞の運転モードで走行している状態を示している。この状態では、列車３ａ及び先行列車３ｂとも移動閉塞の運転モードで走行しており、列車３ａ及び先行列車３ｂの在線範囲は、図示したように、各々の列車３ａ，３ｂの先頭から末尾までの列車の長さ分だけとなっている。したがって、列車３ａは、先行列車３ｂの直近後方まで近づくことができる。破線のカーブＣ₁は、移動閉塞の運転モードで走行している列車３ａの移動閉塞のＡＴＰパターンを示している。この移動閉塞のＡＴＰパターンＣ₁は、速度をカーブＣ₁に沿って変化させながら走行して、先行列車３ｂの直近後方位置で停止できることを示している。

図３（ｂ）は、図３（ａ）における列車３ａが何らかの障害により移動閉塞の運転モードでの走行を継続できないと判断した場合に、列車３ａの車上装置５の制御によりその運転モードを自動的に移動閉塞から固定閉塞に切り替えた状態を示している。この状態では、列車３ａは固定閉塞の運転モードになるので、図示したように、区間２の全体が列車３ａの在線範囲となる（以下、図４及び図５の説明においても同じ）。すなわち、区間２が一つの閉塞区間となる。したがって、列車３ａの後続列車は区間２へ進入できないし、列車３ａは区間３へ進入することを許されない。図３（ｂ）では、区間２の末尾に設けられた信号機１１ａが停止現示（×印）となっている。なお、先行列車３ｂは、移動閉塞の運転モードのままであるので、その在線範囲は該先行列車３ｂの長さ分だけとなっている。

しかし、図３（ｂ）に示すように、列車３ａの運転モードが移動閉塞から固定閉塞に切り替わった際の移動閉塞のＡＴＰパターンＣ₁が、切り替わった後の固定閉塞のＡＴＰパターン（列車３ａが区間２の末尾まで走行して停止するパターン）よりも遠い位置を停止目標としており、前記固定閉塞のＡＴＰパターンでは停止できない場合は、図３（ａ）に示す直前の移動閉塞のＡＴＰパターンＣ₁を有効としてそのまま走行可能とする。すなわち、移動閉塞から固定閉塞に切り替わった際の移動閉塞のＡＴＰパターンＣ₁の端までは安全に走行できるものとして、列車３ａはそのまま走行する。この場合、図３（ｂ）に示す次の区間３へ進入可能となる。

図４（ａ）は、図３（ｂ）における列車３ａが区間３へ進入して走行し、区間３末尾の信号機１１ｂの停止現示により停止する状態を示している。この状態では、列車３ａが区間２から区間３へ進入する際は、直前の移動閉塞のＡＴＰパターンＣ₁を有効として進入しているので、区間３内を走行しながら固定閉塞のＡＴＰパターンを更新できなくなる可能性がある。そこで、移動閉塞から固定閉塞に運転モードが切り替わった際に、固定閉塞のＡＴＰパターンでは停止できない場合となり、直前の移動閉塞のＡＴＰパターンＣ₁を有効としてそのまま走行可能とし、前記直前の移動閉塞のＡＴＰパターンＣ₁で予め定めた速度まで減速（任意の特定の速度）した後は、その速度を維持した（速度頭打ちの状態）運転曲線Ｃ₂での走行を可能とする。その後、列車３ａが区間３の末尾近くに設けられた固定閉塞用の地上子２ａの上を通過することで、列車３ａの車上子４が前記地上子２ａと電磁的に結合して、固定閉塞のＡＴＰパターンを更新する。すると、列車３ａは固定閉塞のＡＴＰパターンに従った走行に切り替わり、区間４内に先行列車３ｂが在線しており区間３末尾の信号機１１ｂが停止現示であるので、前記固定閉塞のＡＴＰパターンによる運転曲線Ｃ₃に従って、列車３ａは信号機１１ｂの手前で停止する。

図４（ｂ）は、図３（ｂ）における列車３ａが区間３へ進入して走行し、区間３内にて固定閉塞のＡＴＰパターンを更新し、そのまま走行して区間４末尾の信号機１１ｃの停止現示により停止する状態を示している。この状態では、図４（ａ）に示す状態から先行列車３ｂがその先の区間５まで進入している。この場合、列車３ａは、区間３内にて直前の移動閉塞のＡＴＰパターンＣ₁で予め定めた速度まで減速した後、その速度を維持した運転曲線Ｃ₂で走行しながら区間３の末尾近くの固定閉塞用の地上子２ａの上を通過することで、列車３ａの車上子４と地上子２ａとが電磁的に結合して、固定閉塞のＡＴＰパターンＣ₄に更新する。このとき、区間４内には列車は在線しておらず、区間３末尾の信号機１１ｂは進行現示（○印）であるので、列車３ａは更新後の固定閉塞のＡＴＰパターンＣ₄まで増速しながら区間４へ進入する。列車３ａは、区間４内をそのまま固定閉塞のＡＴＰパターンＣ₄に従って走行し、区間５内に先行列車３ｂが在線しており区間４末尾の信号機１１ｃが停止現示であるので、前記固定閉塞のＡＴＰパターンＣ₄による停止曲線Ｃ₅に従って、列車３ａは信号機１１ｃの手前で停止する。

図５は、図３（ｂ）における列車３ａが区間３へ進入し、減速した状態で区間３から区間４へ進入し先行列車３ｂとの距離を計測して停止する状態を示している。これは、列車３ａが次の区間３へ進入して、直前の移動閉塞のＡＴＰパターンＣ₁で予め定めた速度まで減速した後、その速度を維持して走行しながら先行列車３ｂとの間の距離を計測し、前記減速走行速度から停止し得る距離まで接近した時点でブレーキを掛けて停止するように、列車３ａを制御するものである。

すなわち、列車３ａが区間２から区間３へ進入する際は、直前の移動閉塞のＡＴＰパターンＣ₁を有効としてそのまま走行して進入しているので、区間３内を走行しながら固定閉塞のＡＴＰパターンを更新できなくなる可能性がある。そこで、図４と同様に、移動閉塞から固定閉塞に運転モードが切り替わった際に、固定閉塞のＡＴＰパターンでは停止できない場合となり、直前の移動閉塞のＡＴＰパターンＣ₁を有効としてそのまま走行可能とし、前記直前の移動閉塞のＡＴＰパターンＣ₁で予め定めた速度まで減速（任意の特定の速度）した後は、その速度を維持した（速度頭打ちの状態）運転曲線Ｃ₂での走行を可能とする。この状態で、速度頭打ちの運転曲線Ｃ₂で走行しながら、図２に示す列車３ａの先頭に取り付けられた測距装置８により先行列車３ｂの後尾位置までの距離を計測し、運転曲線Ｃ₂による速度頭打ちの走行速度から停止し得る距離まで接近した時点でブレーキを掛ける。すると、このブレーキ操作による運転曲線Ｃ₆に従って、列車３ａは先行列車３ｂの後尾位置の手前で停止する。なお、符号２ｃは、区間４の末尾近くに設けられた固定閉塞用の地上子を示し、符号１１ｄは、区間４末尾の信号機（停止現示）を示している。

以上は、列車３ａの運転モードが移動閉塞から固定閉塞に切り替わった場合の列車制御方法について説明したが、以下に、固定閉塞の運転モードで列車が走行中に、移動閉塞の運転モードに切り替えが可能になった場合について説明する。このときは、図１に示す車上装置５は、自動的に運転モードを固定閉塞から移動閉塞に切り替える。速度照査に使用するＡＴＰパターンも、固定閉塞のＡＴＰパターンから移動閉塞のＡＴＰパターンに切り替える。このような状態で、以下の条件を満たした場合に、列車の運転モードは固定閉塞から移動閉塞へ変更可能になる。
条件１…移動閉塞のための地上−車上間通信が復旧し、移動閉塞のＡＴＰパターンが作成されている。
条件２…条件１を満たした後、当該列車（列車Ａとする）の前方の区間（区間Ｂとする）から一度列車の在線が完全になくなり、且つ列車Ａとは反対の区間（区間Ｃとする）が在線となり、前記区間Ｂへ列車Ａのみが進入したこと（同一区間内に他の列車がいないことを確認するための条件）。
条件３…条件２を満たしたとき、前記区間Ｂに停止要因がないこと（列車Ａが走行して危険がないかどうかを確認するための条件）。
以上の条件を満たして、運転モードを固定閉塞から移動閉塞へ切り替えた後は、列車Ａは移動閉塞のＡＴＰパターンに従って走行する。

１…軌道
２，２ａ，２ｂ，２ｃ…地上子
３…列車
３ａ…自己の列車
３ｂ…先行列車
４…車上子
５…車上装置
６…無線装置
７…速度センサー
８…測距装置
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…信号機
Ｃ₁…移動閉塞のＡＴＰパターン
Ｃ₂…減速した速度を維持した運転曲線
Ｃ₄…固定閉塞のＡＴＰパターン

Claims (7)

1. 移動閉塞の運転モードと固定閉塞の運転モードとの間で切替えを行って列車運行の制御を行う列車制御方法であって、
   運転モードが移動閉塞から固定閉塞に切り替わった際に、直前の移動閉塞のＡＴＰパターンを有効としてそのまま走行可能とすることを特徴とする列車制御方法。
2. 前記直前の移動閉塞のＡＴＰパターンで予め定めた速度まで減速した後、その速度を維持して走行可能とすることを特徴とする請求項１に記載の列車制御方法。
3. 前記直前の移動閉塞のＡＴＰパターンで予め定めた速度まで減速した後、その速度を維持して走行しながら先行列車との間の距離を計測し、前記減速走行速度から停止し得る距離まで接近した時点でブレーキを掛けて停止することを特徴とする請求項１に記載の列車制御方法。
4. 移動閉塞の運転モードと固定閉塞の運転モードとの間で切替えを行って列車運行の制御を行う列車制御システムであって、
   軌道に設置され、固定閉塞のＡＴＰパターンの情報を含む列車運行情報を送る地上子と、
   列車に搭載され、前記地上子との間で通信を行う車上子、及び移動閉塞と固定閉塞の運転モードの切替えを行うと共に運転モードが移動閉塞から固定閉塞に切り替わった際に直前の移動閉塞のＡＴＰパターンを有効としてそのまま走行可能とする列車運行の制御を行う車上装置、及び列車の位置情報を送受信する無線装置と、
   列車の進行方向前部に設けられ、先行列車の後尾位置までの距離を計測する測距手段と、
   を有することを特徴とする列車制御システム。
5. 前記車上装置は、移動閉塞のＡＴＰパターン及び固定閉塞のＡＴＰパターンの両方を作成し保有していることを特徴とする請求項４に記載の列車制御システム。
6. 前記測距手段は、距離計測の媒体として光又は電波を用い、先行列車の後尾部からの反射を受信して計測することを特徴とする請求項４又は５に記載の列車制御システム。
7. 前記測距手段は、距離計測の媒体として先行列車の後尾部の画像を取得し、その映像解析を行って計測することを特徴とする請求項４又は５に記載の列車制御システム。