JP6239469B2 - 車上装置、列車、及び信号保安システム - Google Patents

Description

技術分野は、車上装置、列車、及び信号保安システムに関する。

特許文献１には、信号保安システムに関して、「軌道回路装置は、レールを電気的に絶縁し、一端に電源を、反対側の一端にはリレーを接続して、列車によるレール間の短絡を検知する装置で、装置の維持保守費用が高い」（特許文献１［０００６］参照）こと等を課題とし、その解決手段として「予め決められた区間内を走行する列車の保安が電文に基づいて確保される信号保安システムにおいて、電文は、予め決められた区間内に存在する列車や沿線機器を巡回し、区間内が複数分割されたブロック１つ１つに列車の占有権が設定可能なブロック占有権情報を有する構成とする」（特許文献１［００１０］参照）こと等が開示されている。

特開２００６−２３２１０６号公報

しかし、特許文献１の信号保安システムでは、先行列車の車上装置がブロックの占有権を解放してから、そのブロックを後続列車が走行可能となるまでの時間を短縮することについて改善の余地があった。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
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、列車の占有権が設定される１つ以上のブロックで構成される路線内に存在する列車及び沿線機器を巡回し、ブロックの占有権を１つの列車に設定可能なブロック占有権情報を含む電文を受信し、他の装置へ送信する車上装置であって、電文はブロック占有権情報によりブロックの占有権が設定された列車の次にそのブロックの占有権が設定される列車を示すブロック占有権予約情報を含み、車上装置は、ブロック占有権情報により当該車上装置が搭載された列車に設定されたブロックの占有権の解放に伴い、そのブロックに対応するブロック占有権予約情報が示す列車にそのブロックの占有権が設定されるようそのブロックのブロック占有権情報を書き換えることを特徴とする。

上記手段によれば、先行列車の車上装置がブロックの占有権を解放してから、そのブロックに属する転てつ器が後続列車の走行する進路の方向へ転換開始されるまでの時間を短縮することが可能となる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

信号保安システムの一例を示す図 実施例１におけるエリアとブロックを示す図 実施例１における列車の進路を示す図 実施例１における保安電文の内容を示す図 実施例１におけるステップ１〜４の保安電文の内容 実施例１におけるステップ５〜９の保安電文の内容 実施例１のステップ７における列車の位置を示す図

電文の回覧を利用した信号保安システムでは、列車に搭載された車上装置が回覧されてくる電文の情報を更新することによって、走行を企図する進路上のブロックの占有権を確保し、そのブロックに属する転てつ器へ転換方向を指示する仕組みである。従って、複数の列車が競合する進路を順番に走行しようとする場合、１番目の列車が競合するブロックを抜けた後、その列車に搭載された車上装置が電文上で競合するブロックの占有権を解放し、次にその電文を受け取った２番目の列車に搭載された車上装置が電文上で当該ブロックの占有権を確保して、そのブロックに属する転てつ器へ転換方向を指示し、さらに、その電文が転てつ器装置へ伝わって初めて、転てつ器は２番目の列車が走行する進路の方向への転換が開始されることになる。

この時、電文の回覧順序が、１番目の列車の車上装置、転てつ器装置、２番目の列車の車上装置という順序であった場合、１番目の列車の車上装置が占有権を解放してから２番目の列車の車上装置が転てつ器への転換を指示するまで、電文は転てつ器装置を経由することになり２回の送受信を要し、また、この転換指示が転てつ器装置へ伝わるためにも、１番目の列車の車上装置を経由することになり２回の送受信を要し、合計４回もの電文送受信を要することになる。

つまり、転てつ器制御装置は、電文の回覧順序によっては、新たな転換指示を受けるまで２回の電文を待つ必要があり、これは、先行列車の車上装置がブロックの占有権を解放してから、そのブロックに属する転てつ器が後続列車の走行する進路の方向へ転換開始されるまで、電文が制御エリアに存在する装置間を一巡以上送受信される時間を要することを意味する。この時間は列車を高密度に運行させることを阻害する要因となりうる。

本実施例では、先行列車の車上装置がブロックの占有権を解放してから、そのブロックに属する転てつ器が後続列車の走行する進路の方向へ転換開始されるまでの時間を短縮し、電文の回覧順序によらず、列車を高密度に運行させることのできる信号保安システムを開示する。

本実施例によれば、複数の列車が競合する進路を順番に走行しようとする場合、１番目の列車が競合するブロックを抜けた後、その列車に搭載された車上装置が電文上で競合するブロックの占有権を解放すると同時に、２番目の列車に搭載された車上装置によるブロックの占有権予約情報とその走行路に属する転てつ器への転換指示予約情報とを有効化することによって、１番目の列車が競合するブロックの占有権を解放した後、電文の回覧順序によらず、転てつ器制御装置は、１回目に受信した電文上の転換指示に基づいて、２番目の列車が走行する進路の方向へ転てつ器の転換を開始することができる。

以下、図面を用いてより詳細に説明する。

本実施例の信号保安システムは、図１に示すように、列車１に搭載される車上装置１０１と、列車２に搭載される車上装置１０２と、転てつ器３を制御する転てつ器制御装置１０３と、その車上装置と転てつ器制御装置との間で回覧させる電文である保安電文２０１とから構成される。

列車が走行する路線全体は、予め決められた複数のエリアに分割し、さらに、１つのエリアを１列車のみが占有を許される単位に分割し、この分割された区間をブロックと呼ぶ。本実施例では、図２に示すように、路線全体をエリア１０、エリア２０、エリア３０の３つのエリアに分割し、エリア１０をブロック１１、ブロック１２、ブロック１３、ブロック１４の４つのブロックに分割する。

図３における太線の矢印はエリア１０における列車の進路を示す。進路は列車が走行する道筋であり、進路１５は、ブロック１１から、ブロック１２を通って、ブロック１３へ到達する道筋とし、進路１６は、ブロック１４から、ブロック１２を通って、ブロック１１へ到達する道筋とする。また、転てつ器３の方向については、進路１５を開通させる方向を定位、進路１６を開通させる方向を反位とする。なお、定位・反位は転てつ器の方向を表す用語で、定位は定常の開通方向、反位は定位の逆方向を指す。

そして、エリア１０の全てのブロック占有権情報とその予約情報、全ての転てつ器への方向指示情報とその予約情報、全ての転てつ器の状態情報とを１つの保安電文で管理し、この保安電文を、エリア内を走行する全列車の車上装置と、エリア内の全転てつ器装置との間で回覧させる。

保安電文は上記の情報をどのような形態で管理してもよいが、本実施例では、図４に示すように、エリア識別欄２１１、メンバーリスト欄２１２、ブロック占有権欄２１３、ブロック占有権予約欄２１４、転てつ器方向指示欄２１５、転てつ器方向指示予約欄２１６、転てつ器状態欄２１７を使って整理して説明する。

エリア識別欄２１１には、保安電文が管理するエリアの識別情報が記入される。メンバーリスト欄２１２には、保安電文を回覧させる装置の一覧とその回覧順序が記入される。

ブロック占有権欄２１３には、ブロック占有権を持つ列車の識別情報が記入される。このブロック占有権は、列車がブロックに進入するために必ず確保しなければならないもので、１ブロックに対して１列車だけが確保できるものである。保安電文を受信した際、他列車による記入がない場合に限り、自列車の識別情報を記入することによって、ブロック占有権を確保することができる。

ブロック占有権予約欄２１４には、ブロック占有権を予約した列車の識別情報が記入される。保安電文を受信した際、他列車による記入があり、ブロック占有権を確保できなかった場合、当該ブロック占有権の予約欄に列車の識別情報を記入することで、ブロック占有権を予約することができる。この予約は、ブロック占有権が解放された時に、解放した車上装置によって予約欄に記入されている列車の識別情報がその予約欄に対応するブロック占有権の欄に転記されることで、実行される。

転てつ器方向指示欄２１５には、転てつ器の属するブロック占有権を持つ列車の車上装置によって、転てつ器の方向を指示するための指示情報が記入される。転てつ器制御装置は、この指示に従って転てつ器を転換し鎖錠する。

転てつ器方向指示予約欄２１６には、転てつ器の属するブロック占有権を予約した列車の車上装置によって、転てつ器の方向指示を予約するための指示予約情報が記入される。この予約は、転てつ器の属するブロック占有権が解放された時に、解放した車上装置によって予約欄に記入されている方向指示がその予約欄に対応する転てつ器方向指示欄に転記されることで、実行される仕組みとする。

転てつ器状態欄２１７には、転てつ器制御装置によって、転てつ器の状態の情報が記入される。定位に鎖錠されていれば定位鎖錠、反位に鎖錠されていれば反位鎖錠、転換中等、それ以外の場合には非鎖錠と記入される。車上装置は、保安電文を受信した際、転てつ器状態欄を確認することによって、転てつ器の鎖錠方向を確認することができる。

次に、本実施例の信号保安システムが、制御エリアにおいて、列車の間隔制御、排他制御、進路の構成制御を実現する仕組みを、列車１が図３に示す進路１５を走行する場合を例に挙げて説明する。なお、各ステップにおける保安電文の内容を図５に示す。

ステップ１：列車１が進路１５を走行しようとする場合、列車１に搭載された車上装置１０１は、保安電文２０１を受信した際に、保安電文２０１のブロック占有権欄でブロック１１、１２、１３のブロック占有権を確保し、転てつ器方向指示欄に進路上の転てつ器３への定位転換指示を記入して、保安電文２０１を次の装置に送信する。

ステップ２：転てつ器制御装置１０３は、この保安電文２０１を受信した際、保安電文２０１の転てつ器方向指示欄に記入された転てつ器方向指示情報に基づいて、転てつ器３を定位へ転換を開始する。

ステップ３：その後、転てつ器制御装置１０３は、保安電文２０１を受信する度に、転てつ器３の状態を確認し、定位に鎖錠されていれば、保安電文２０１の転てつ器状態欄に転てつ器３が定位鎖錠されたことを記入する。

ステップ４：そして、この保安電文２０１が車上装置１０１に回覧された時、車上装置１０１は、転てつ器３が定位に鎖錠されたことを確認し、列車１に対して進路１５の進行許可を与える。

なお、保安電文を通信する際には、通信の傍受又は妨害やデータの改竄，コピー，紛失がないように、相手に電文が確実に伝送されたことが確認できる方法で行う。例えば、通信の暗号化及び復号化，通し番号の付加，時刻情報の付加，通信時間のチェック，送受信元の事前確認と事後確認，データの返信，データに対する誤り検出符号によるデータの正当性チェック等を行う。

次に、本実施例の信号保安システムが、複数の列車が競合する進路を順番に走行しようとする場合に、１番目の列車が競合するブロックの占有権を解放した後、保安電文の回覧順序によらず、転てつ器制御装置は、１回目に受信した保安電文上の転換指示に基づいて、２番目の列車が走行する進路の方向へ転てつ器の転換を開始することができる仕組みを、１番目の列車１が図３に示す進路１５を走行した後、２番目の列車２が図３に示す進路１６を走行する場合を例に挙げて説明する。なお、各ステップにおける保安電文の内容を図６に示す。

まず、列車１に進路１５の進行許可が与えられるまでの仕組みは前述のステップ１〜ステップ４と同様である。

次に、進路１６の走行を企図する列車２がブロック占有権と転てつ器方向指示を予約し、これが有効化するまでのシステム挙動を説明する。

ステップ５：列車２に搭載された車上装置１０２は保安電文２０１を受信した際にブロック１４，１２、１１の占有権を確認する。その結果、ブロック１４の占有権は確保できるものの、列車１が確保しているブロック１２、１１の占有権は確保できない。そこで、車上装置１０２はブロック１２とブロック１１の占有権予約欄に自列車の識別情報を記入してブロック占有権を予約する。また、ブロック１２に属する転てつ器３の方向指示予約欄に反位転換指示を予約する。

ステップ６：進路１５を走行する列車１の最後尾がブロック１１を抜けた後、車上装置１０１は保安電文２０１を受信した際に、ブロック１１の占有権を解放し、それに伴い予約欄を確認して、占有権欄に予約されていた列車２の識別情報を記入、そしてブロック１１の予約欄の列車２の識別情報を削除して、次の装置へ送信する。なお、ブロック１１の予約欄の列車２の識別情報の削除は必ずしも必要なく、他の列車や転てつ器制御装置がブロック１１の占有権欄と予約欄とに同じ列車の識別情報が記入されている場合に予約欄に記入された識別情報を削除するように構成してもよい。

ステップ７：同様に、列車１の最後尾が図７に示すようにブロック１２を抜けた後、車上装置１０１は保安電文２０１を受信した際に、ブロック１２の占有権を解放し、それに伴い予約欄を確認して、予約されていた列車２の識別情報をブロック占有権欄に記入、そしてブロック１２の予約欄の列車２の識別情報を削除うる。さらにブロック１２に属する転てつ器３の方向指示予約欄を確認して、予約されていた反位の方向指示を転てつ器３の方向指示欄に記入、そして転てつ器３の方向指示予約欄の反位の方向指示を削除して、次の装置である転てつ器制御装置１０３へ送信する。なお、転てつ器３の方向指示予約欄の反位の方向指示を削除は必ずしも必要なく、他の列車や転てつ器制御装置が転てつ器３のの方向指示欄と方向指示予約欄とに同じ方向指示が記入されている場合に方向指示予約欄に記入された識別情報を削除するように構成してもよい。

ステップ８：転てつ器制御装置１０３は、この保安電文２０１を受信した時に、指示された反位方向へ転てつ器３の転換を開始、保安電文２０１の転てつ器状態情報欄を非鎖錠に更新する。

ステップ９：転てつ器３の反位への転換、鎖錠が完了した後、転てつ器制御装置１０３は、保安電文の転てつ器状態情報欄を反位鎖錠に更新、これを受信した車上装置１０２は、列車２に進路１６の進行許可を与える。

このように、進路１５を走行する列車１と、その後に進路１６の走行を企図する列車２に関して、列車の間隔制御、排他制御、進路の構成制御が実現される。特にステップ７では、列車２に搭載された車上装置１０２ではなく、列車１に搭載された車上装置１０１がブロック１２の占有権の解放に伴い列車２による転てつ器３への方向指示の予約を有効化するため、保安電文２０１が車上装置１０２に回覧されるより前に転てつ器制御装置１０３に回覧されるような順序で回覧される場合でも、転てつ器制御装置１０３は、１回目に受信した保安電文に基づいて、車上装置１０２が指示した方向に転てつ器３の転換を開始することができる。

なお、本実施例では、エリア内に２台の車上装置、１台の転てつ器制御装置が存在する場合で説明したが、当然、車上装置や転てつ器制御装置が３台以上存在してもよい。また、エリア１０を４つのブロックに分割したが、５つ以上に細かく分割してもよい。エリア１の全てのブロック占有権と全ての転てつ器への方向指示と状態情報とを１つの保安電文で管理するとしたが、管理する内容が重複しないようにすれば、複数の保安電文で管理してもよい。

本実施例の信号保安システムを、列車を高密度に運行する路線に適用する場合、１つのエリア内に数多くの車上装置や転てつ器制御装置が存在し、保安電文はそれら多数の装置間を回覧されることになるため、保安電文が装置間を一巡する時間は装置数が多くなればなるほど長くなる。本実施例の信号保安システムは、このような場合でも、先行列車の車上装置によるブロック占有権の解放に伴い、後続列車の車上装置による前記ブロックの占有権予約とその走行路に属する転てつ器への転換指示予約とを実行することによって、保安電文の回覧順序によらず、転てつ器制御装置は１回目に保安電文を受信した時点で、後続列車の進路の方向へ転てつ器の転換を開始することができる。つまり、多数の列車を運行する際、その運行間隔を短縮させる効果があり、列車を高密度に運行することができる。

本実施例においては電文における予約欄を１つ設ける構成を説明したが、優先順位の異なる複数の予約欄を設け、先行列車のブロック占有権の解放に伴い優先順位の最も高い予約欄の予約実行とそれ以外の予約欄の優先順位の繰り上げを行うように構成してもよい。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１、２ 列車
３、転てつ器
１０，２０，３０ エリア
１１，１２，１３，１４ ブロック
１５，１６ 進路
１０１、１０２ 車上装置
１０３ 転てつ器制御装置
２０１ 保安電文

Claims (6)

1. 列車の占有権が設定される１つ以上のブロックで構成される路線内に存在する列車及び沿線機器を巡回し、前記ブロックの占有権を１つの列車に設定可能なブロック占有権情報を含む電文を受信し、他の装置へ送信する車上装置であって、
   前記電文は前記ブロック占有権情報によりブロックの占有権が設定された列車の次に当該ブロックの占有権が設定される列車を示すブロック占有権予約情報を含み、
   前記車上装置は、前記ブロック占有権情報により当該車上装置が搭載された列車に設定されたブロックの占有権の解放に伴い、当該ブロックに対応する前記ブロック占有権予約情報が示す列車に当該ブロックの占有権が設定されるよう当該ブロックのブロック占有権情報を書き換えることを特徴とする車上装置。
2. 請求項１の車上装置であって、
   前記電文は転てつ器への方向指示を示す転てつ器方向指示情報と、当該転てつ器が設置されたブロックの占有権が設定された列車の車上装置が当該占有権を解放した後の当該転てつ器への方向指示を示す転てつ器方向指示予約情報とを含み、
   前記車上装置は、当該車上装置が搭載された列車に設定されたブロックの占有権の解放に伴い、当該ブロックに設置された転てつ器の転てつ器方向指示予約情報が示す方向指示が当該転てつ器の転てつ器方向指示情報に設定されるよう当該転てつ器の転てつ器方向指示情報を書き換えることを特徴とする車上装置。
3. 請求項１または２に記載の車上装置において、
   前記車上装置は前記電文のブロック占有権情報を確認し、当該ブロック占有権情報により走行を企図するブロックの占有権が他の列車に設定されている場合に、当該ブロックの占有権予約情報に当該車上装置が搭載される列車の情報を記入することを特徴とする車上装置。
4. 請求項２に記載の車上装置において、
   前記車上装置は前記電文の転てつ器方向指示情報を確認し、走行を企図するブロックに設置される転てつ器の方向指示が他の列車によって設定されている場合に、当該転てつ器の転てつ器方向指示予約情報に当該列車が走行する方向の方向指示を記入することを特徴とする車上装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の車上装置を搭載することを特徴とする列車。
6. 請求項１〜４のいずれかに記載の車上装置を搭載する列車と、
   前記電文に含まれ、転てつ器への方向指示を示す転てつ器方向指示情報に基づいて転てつ器の方向を転換して鎖錠する転てつ器制御装置と、を含むことを特徴とする信号保安システム。