JP6407836B2 - 適応データ出力装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道の運転保安システムにおいて、複数の装置の動作状況又は検知状況を示す状況信号を入力し、当該状況信号の組み合わせに適応する適応データを出力する装置に関する。

鉄道には高い安全性が要求されるため、様々な安全対策が施され、保安のための様々なシステムが構築されている。列車の運転に際して事故が発生しないように運転の安全を確保する運転保安システムがその１つである。運転保安システムには、閉そくを確保するための装置、信号機の現示装置、信号相互間を連鎖させる装置、列車を自動的に減速または停止させる装置、自動運転をするための装置、列車を検知するための装置、踏切の安全を確保するための装置、等の様々な装置が含まれる。

運転保安システムに係る各装置には、可能な限り高い信頼性が要求される。保安のための装置であるため、当然である。例えば、電子制御で動作する装置であれば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理部を二系統にする構成がとられている（特許文献１参照）。

特開２０１３−１６１３５４号公報

鉄道の運転保安システムでは、複数の装置の動作状況又は検知状況を示す状況信号を入力し、当該状況信号の組み合わせに適応する適応データを出力する適応データ出力装置が利用されている。例えば、複数の信号機それぞれの現示を示す信号を入力し、これらの信号の組み合わせに対して、列車が進入可能な位置や距離を示すデータを出力する地上装置がそれである。この適応データ出力装置も、電子制御で動作するために、演算処理部を二系統とした構成が採用されている。

しかしながら、従来の適応データ出力装置では、各系統の演算処理部が同一の処理を実行しており、故障判断部が、各系統の演算処理部から出力されるデータを対比することで各系統の演算処理部の故障を判断し、最終的な適応データを出力している。そのため、信頼性を定量的に評価することが難しかった。

具体的には、定量的な信頼性は、故障率という数値で示すことができる。故障率を算定するためには、あらゆる故障の発生可能性を想定し、発生し得る故障の原因や故障箇所などを洗い出す必要がある。ところが、従来の適応データ出力装置は、処理部同士の関係や動作が複雑に絡み合っていたため、１つの故障可能性を取ってみても処理部１つ１つを切り離してその故障可能性に対する故障率を算定することが難しい場合があった。また、故障を検知する仕組みが随所に施されており、１箇所で故障検知の見逃しが発生した場合であっても他の箇所で故障検知ができる仕組みが施されているが、その仕組みが複雑であったために、装置全体の信頼性を定量的に評価することが難しい場合があった。また、各系統の演算処理部からのデータを対比する方法では、共通回路である故障判断部が複雑になり、装置の故障率を下げることが困難であった。

本発明は上述した課題を解決するために考案されたものであり、その目的とするところは、信頼性が高い構成でありながらも、その信頼性を定量的に評価し易い構成を有した適応データ出力装置を実現するための技術を提案することである。

上記課題を解決するための第１の発明は、
鉄道の運転保安システムにおいて、複数の装置の動作状況又は検知状況を示す状況信号を並列的に入力し、当該各装置の状況信号の組み合わせに適応する適応データ信号を伝送出力する適応データ出力装置（例えば図１の適応データ出力装置１）であって、
前記状況信号として取り得る組み合わせに対応する適応データを部分的に欠落させた第１の部分適応データを記憶する第１記憶部（例えば図１の第１記憶部１４）を有し、実際に入力された前記状況信号の組み合わせに対応する前記第１の部分適応データを前記第１記憶部から読み出して第１の部分適応データ信号として出力する第１演算処理部（例えば図１の第１演算処理部１０）と、
前記第１の部分適応データとは欠落部分が異なり、前記第１の部分適応データと合わせることで完全な適応データとすることができる第２の部分適応データを記憶する第２記憶部（例えば図１の第２記憶部２４）を有し、実際に入力された前記状況信号の組み合わせに対応する前記第２の部分適応データを前記第２記憶部から読み出して第２の部分適応データ信号として出力する第２演算処理部（例えば図１の第２演算処理部２０）と、
前記第１演算処理部から出力された前記第１の部分適応データ信号と、前記第２演算処理部から出力された前記第２の部分適応データ信号とを合成して完全な適応データを搬送する前記適応データ信号を生成して伝送出力を行う合成出力部（例えば図１の合成出力部３０）と、
を備えた適応データ出力装置である。

この第１の発明によれば、第１演算処理部は、状況信号として取り得る組み合わせに対応する適応データを部分的に欠落させた第１の部分適応データを記憶する第１記憶部を有しており、実際に入力された状況信号の組み合わせに対応する第１の部分適応データを読み出して第１の部分適応データ信号として出力する。他方、第２演算処理部は、第１の部分適応データとは欠落部分が異なり、第１の部分適応データと合わせることで完全な適応データとすることができる第２の部分適応データを記憶する第２記憶部を有しており、実際に入力された状況信号の組み合わせに対応する第２の部分適応データを読み出して第２の部分適応データ信号として出力する。このため、第１演算処理部と第２演算処理部とは、互いに相手系統のデータを持たないため、系統間の独立性を高めることができる。そして、合成出力部が、第１の部分適応データ信号と第２の部分適応データ信号とを合成して、完全な適応データを搬送する適応データ信号を生成して伝送出力する。

然して、第１演算処理部から出力される第１の部分適応データ信号も、第２演算処理部から出力される第２の部分適応データ信号も、どちらも完全な適応データを搬送しておらず、また、搬送しているデータの内容が異なる。そのため、装置全体の信頼性を定量的に評価する際には、第１演算処理部、第２演算処理部、合成出力部のそれぞれを切り離して別個独立に故障率を算定することで、装置全体の故障率を比較的簡単に算出することができる。すなわち、信頼性の定量的な評価を容易にすることができる。また、故障率の算定に当たり、想定する故障の発生箇所を容易に判断することができるため、装置全体の故障率の算定を容易にすることができる。

また、第２の発明は、
前記第１演算処理部と、前記第２演算処理部と、前記合成出力部とが、別々の電源およびクロック信号を用いて動作し、且つ、互いの信号の入出力インターフェースが絶縁されている、
第１の発明の適応データ出力装置である。

この第２の発明によれば、第１演算処理部、第２演算処理部および合成出力部の電源およびクロック信号までもが別個独立になり、さらに、互いの信号の入出力インターフェースが絶縁される。このため、第１演算処理部、第２演算処理部および合成出力部の動作独立性が高まり、装置全体の信頼性の定量的な評価が一層容易になる。

また、第３の発明は、
前記第１記憶部が、前記適応データ信号で搬送される適応データのデータフォーマットと同じデータフォーマットを有し、欠落部分のデータを所定データとした前記第１の部分適応データを記憶し、
前記第２記憶部が、前記適応データ信号で搬送される適応データのデータフォーマットと同じデータフォーマットを有し、欠落部分のデータを所定データとした前記第２の部分適応データを記憶し、
前記合成出力部が、前記第１の部分適応データ信号と、前記第２の部分適応データ信号とを順次合成していくことで前記適応データ信号を生成する、
第１又は第２の発明の適応データ出力装置である。

この第３の発明によれば、第１の部分適応データおよび第２の部分適応データが適応データと同じデータフォーマットであり、欠落部分には所定データが格納されたデータとなるため、合成出力部での合成処理を簡単化することができる。従って、信頼性の向上を図ることができる。

また、第４の発明は、
前記第１演算処理部が、前記第２演算処理部が入力した前記状況信号の組み合わせを前記第２演算処理部から取得し、当該取得した組み合わせと、前記第１演算処理部に入力された状況信号の組み合わせとを比較し、異なる場合には入力された状況信号の組み合わせを未確定とし、一致する場合には入力された状況信号の組み合わせを確定として、確定した状況信号の組み合わせに対応する前記第１の部分適応データを読み出して前記第１の部分適応データ信号を出力し、
前記第２演算処理部が、前記第１演算処理部が入力した前記状況信号の組み合わせを前記第１演算処理部から取得し、当該取得した組み合わせと、前記第２演算処理部に入力された状況信号の組み合わせとを比較し、異なる場合には入力された状況信号の組み合わせを未確定とし、一致する場合には入力された状況信号の組み合わせを確定として、確定した状況信号の組み合わせに対応する前記第２の部分適応データを読み出して前記第１の部分適応データ信号を出力する、
第１〜第３の何れかの発明の適応データ出力装置である。

この第４の発明によれば、第１演算処理部および第２演算処理部が、互いに入力された状況信号の組み合わせをやり取りして、自身に入力された状況信号の組み合わせとの一致を確認することができる。よって、入力される状況信号の変化時における第１演算処理部と第２演算処理部の取り込みタイミングのズレによる状況信号の取得違いを防ぐとともに、信頼性の向上を図ることができる。

また、第５の発明は、
前記適応データが、データ本体と誤り検出符号とを含んで構成され（例えば図４参照）、
前記第１の部分適応データおよび前記第２の部分適応データが、完全な前記誤り検出符号を含み、互いの欠落箇所が異なるように前記データ本体を部分的に欠落させて構成されている（例えば図４参照）、
第１〜第４の何れかの発明の適応データ出力装置である。

この第５の発明によれば、第１の部分適応データおよび第２の部分適応データは、適応データのうちのデータ本体が部分的に欠落されているが、誤り検出符号については完全なデータが含まれる。

また、第６の発明は、
前記第１演算処理部が、前記適応データ信号のフィードバック信号を入力し、前記適応データ信号で搬送された適応データを、前記第１記憶部に記憶された前記第１の部分適応データのうちの誤り検出符号で検査する処理を実行する、
前記第２演算処理部が、前記適応データ信号のフィードバック信号を入力し、前記適応データ信号で搬送された適応データを、前記第２記憶部に記憶された前記第２の部分適応データのうちの誤り検出符号で検査する処理を実行する、
第５の発明の適応データ出力装置である。

この第６の発明によれば、第１演算処理部および第２演算処理部それぞれが、二系統分の処理結果を含んで伝送出力される適応データの正否を検査することができる。このため、故障の検出能力を向上させ、信頼性の向上を図ることができる。

また、第７の発明は、
前記合成出力部が、前記伝送出力を遮断するか否かのスイッチ回路（例えば図１の動作接点ＨＲ１，ＨＲ２）を有し、
前記第１演算処理部が、前記検査の結果が不良の場合に前記スイッチ回路を遮断させ、
前記第２演算処理部が、前記検査の結果が不良の場合に前記スイッチ回路を遮断させる、
第６の発明の適応データ出力装置である。

この第７の発明によれば、第１演算処理部および第２演算処理部それぞれが、適応データ信号の正否を検査し、何れかの検査結果が不良となった場合には、適応データ信号の伝送出力が停止される。

また、第８の発明は、
前記状況信号が、所定位置より内方の信号機の現示、前記所定位置より内方の分岐器が選択している進路、および、前記所定位置より内方に位置する列車の位置のうちの何れかを示す信号であり、
前記適応データが、前記所定位置に位置する、或いは、前記所定位置の外方に位置する列車に対する運転支援又は走行制御のためのデータであり、
前記合成出力部が、前記所定位置の外方に位置する列車に向けて前記適応データを送信する地上送信機に、前記適応データ信号を伝送出力する、
第１〜第７の何れかの発明の適応データ出力装置である。

この第８の発明によれば、所定位置より内方の信号機の現示、所定位置より内方の分岐器が選択している進路、および、所定位置より内方に位置する列車の位置のうちの何れかを示す信号を状況信号として入力し、所定位置に位置する、或いは、所定位置の外方に位置する列車に対する運転支援又は走行制御のためのデータを適応データとした適応データ信号を伝送出力することができる。

適応データ出力装置の構成図。 第１記憶部が記憶する第１の部分適応データの構成例を示す図。 第２記憶部が記憶する第２の部分適応データの構成例を示す図。 適応データと、第１の部分適応データと、第２の部分適応データとの関係を示す図。 第１演算処理部および第２演算処理部が実行する処理の流れを示すフローチャート。

以下、本発明を適用した実施形態の一例を説明する。
本実施形態の適応データ出力装置１は、軌道を走行する列車に対して運転支援又は走行制御のためのデータを搬送する信号を地上送信機に伝送出力する地上装置である。運転支援又は走行制御のためのデータが適応データであり、地上送信機に伝送出力する信号が適応データ信号ＡＳである。地上送信機は、受信した適応データ信号ＡＳで搬送された適応データを列車に向けて送信する。

また、本実施形態の適応データ出力装置１は、鉄道の運転保安システムにおける複数の装置それぞれの動作状況又は検知状況を示す信号を状況信号ＣＳとして並列に入力する。具体的には、軌道の所定位置より内方の信号機の現示、所定位置より内方の分岐器が選択している進路（開通方向ともいう）、および、所定位置より内方に位置する列車の位置のうちの何れかを示す信号を状況信号ＣＳとして入力する。状況信号ＣＳは、並列に入力される複数の信号の束である。各信号が、信号機１つ１つの現示や、分岐器１つ１つの開通方向（選択している進路）、列車それぞれの位置を示す信号である。

状況信号ＣＳが示す状況は、鉄道の運転保安システムにおける複数の装置それぞれの動作状況又は検知状況を示す信号であるため、変化する時間間隔は列車の時間間隔に依存し、短くて数秒〜数十秒、場合によっては数分〜数十分である。そのため、電子制御で動作する適応データ出力装置１の内部動作周期に比べて極めて長い時間間隔で信号が変化するといえる。

図１は、適応データ出力装置１の回路構成を概略的に示した図である。
適応データ出力装置１は、大きく３つの回路ブロックを備える。第１演算処理部１０と、第２演算処理部２０と、合成出力部３０とである。第１演算処理部１０と第２演算処理部２０とは、二系統の演算処理を実現するための回路ブロックであり、合成出力部３０は、第１演算処理部１０および第２演算処理部２０それぞれからの出力信号を合成して適応データ信号ＡＳを生成し、外部（本実施形態では地上送信機）へ伝送出力する回路ブロックである。

また、第１演算処理部１０、第２演算処理部２０および合成出力部３０は、それぞれが独立した別々の電源およびクロック信号を用いて動作する。すなわち、第１演算処理部１０は、第１電源部５１から供給される電源電力で、第１クロック生成部６１が生成する第１クロックに基づいて動作する。第２演算処理部２０は、第２電源部５２から供給される電源電力で、第２クロック生成部６２が生成する第２クロックに基づいて動作する。合成出力部３０は、第３電源部５３から供給される電源電力で、第３クロック生成部６３が生成する第３クロックに基づいて動作する。

また、第１演算処理部１０、第２演算処理部２０および合成出力部３０は、互いの信号の入出力インターフェースが絶縁されている。本実施形態では、絶縁用の回路としてフォトカプラを採用しているが、パルストランスなど、フォトカプラ以外の回路を採用して互いの信号の入出力を絶縁することとしてもよい。

このため、第１演算処理部１０、第２演算処理部２０および合成出力部３０の動作独立性が高まるため、適応データ出力装置１全体の信頼性の定量的な評価が容易になる。すなわち、故障率の算定に当たって、故障し得る範囲を第１演算処理部１０、第２演算処理部２０および合成出力部３０それぞれに分けて考えることができるため、適応データ出力装置１全体の故障率の算定が容易になる。

第１演算処理部１０は、第１演算回路部１２と、伝送出力遮断ドライバ１６と、リレーＱＲ１とを備える。
第１演算回路部１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路、第１記憶部１４となるメモリ等を有して構成される。第１演算回路部１２は、第１記憶部１４に記憶されたプログラムやデータ等に基づいて、入力された状況信号ＣＳの組み合わせに対応する第１の部分適応データを第１記憶部１４から読み出して第１の部分適応データ信号ＰＳ１として合成出力部３０へ出力する。

第１記憶部１４は、第１演算回路部１２が実行するプログラムの他、図２に示すように、状況信号ＣＳとして取り得る組み合わせそれぞれに対応する第１の部分適応データを記憶する。第１の部分適応データは、適応データを部分的に欠落させたデータである。

図４は、適応データと、第１の部分適応データと、第２演算処理部２０の第２記憶部２４に記憶される第２の部分適応データとの関係を示す図であり、データフォーマットを概略的に示す。適応データは、入力された状況信号ＣＳに適応するデータであって、状況信号ＣＳが示す状況に相応する列車の運転支援又は走行制御のために、地上通信機を通じて当該列車に伝達すべきデータである。適応データは、大きく、データ本体と、誤り検出符号とに分けられる。誤り検出符号は、伝送されたデータ本体の内容（ビット値のこと）を検査するためのデータである。勿論、データ本体および誤り検出符号を含めて、適応データ全体を検査するためのデータとしてもよい。

第１の部分適応データと第２の部分適応データとは、適応データを部分的に欠落されたデータとなっており、互いの欠落部分が異なる。このため、第１の部分適応データと第２の部分適応データとを組み合わせて合成することで、完全な適応データを作成することができるようになっている。より具体的には、第１の部分適応データと第２の部分適応データとは、適応データのうちのデータ本体を、所定ビットずつ交互に欠落させたデータとなっており、誤り検出符号については完全なデータを含んでいる。欠落させる所定ビットの単位は、１ビットずつでもよいし、数ビットずつでもよい。欠落部分には、欠落していることを示すデータ（例えばＬｏｗビット値や、ＮＵＬＬ値）が格納される。なお、図２，図３の例では、交互に欠落させるビット数を４ビットとし、欠落部分にはＬｏｗビット値（＝“０”）を格納することとしている。

従って、第１の部分適応データと第２の部分適応データとは、データフォーマットとしては適応データと同一であり、誤り検出符号は完全なデータを含んでいる。

第１演算回路部１２は、入力された状況信号ＣＳの組み合わせに対応する第１の部分適応データを第１記憶部１４から読み出して、第１の部分適応データ信号ＰＳ１として出力するが、このとき出力される第１の部分適応データは、合成出力部３０が伝送出力する適応データ信号ＡＳで搬送される適応データと同じデータフォーマットとなる。

また、第１演算回路部１２は、合成出力部３０から、適応データ信号ＡＳのフィードバック信号ＦＳを入力する。フィードバック信号ＦＳには、適応データが搬送されている。第１演算回路部１２は、この適応データを、第１の部分適応データの完全な誤り検出符号で検査する。検査の結果、適応データに誤りがあると判断された場合には、適応データ出力装置１の故障が考えられるため、第１演算回路部１２は、適応データ信号ＡＳの伝送出力を遮断させる。

具体的には、伝送出力遮断ドライバ１６へ遮断指示信号（Ｌｏｗ信号）を出力する。伝送出力遮断ドライバ１６は、チャージポンプ回路によって構成され、スイッチ回路である動作接点ＨＲ１の構成／開放の切り替えを司るリレーＱＲ１の動作（扛上）／落下を制御する回路である。正常時には、第１演算回路部１２は伝送出力遮断ドライバ１６に対して一定周期でＬｏｗ／Ｈｉｇｈを繰り返す交番信号を出力している。伝送出力遮断ドライバ１６は、この一定周期でＬｏｗ／Ｈｉｇｈを繰り返す交番信号の入力によってチャージポンプ回路が動作し、リレーＱＲ１に対して所定電圧を印加する。この結果、リレーＱＲ１が動作（扛上）した状態となり、動作接点ＨＲ１の両端間が構成した状態となる。

これに対して、適応データに誤りがあると判断された場合には、第１演算回路部１２は伝送遮断ドライバ１６に対して遮断指示信号（Ｌｏｗ信号）を出力する。この場合、伝送出力遮断ドライバ１６は、チャージポンプ回路が停止することで、リレーＱＲ１に対する電圧印加を停止する。この結果、リレーＱＲ１が落下し、動作接点ＨＲ１の両端間が開放した状態となる。

すなわち、伝送出力遮断ドライバ１６は、一定周期でＬｏｗ／Ｈｉｇｈを繰り返す交番信号が入力されていればリレーＱＲ１に所定電圧を印加し続け、交番信号の入力が止まり、遮断指示信号（Ｌｏｗ信号）が入力された場合には直ちに電圧印加を中止してリレーＱＲ１を落下させる。これにより、動作接点ＨＲ１が開放状態となる。動作接点ＨＲ１は、適応データ信号ＡＳを出力するための信号ラインに挿入されているため、動作接点ＨＲ１が開放状態となることで、直ちに適応データ信号ＡＳの出力が遮断される。

第１演算処理部１０について説明したが、二系統の他方の処理部である第２演算処理部２０も同様の構成を備えている。
すなわち、第２演算処理部２０は、第２演算回路部２２と、伝送出力遮断ドライバ２６と、リレーＱＲ２とを備える。

第２演算回路部２２は、ＣＰＵ等の演算装置やＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等の集積回路、第２記憶部２４となるメモリ等を有して構成される。第２演算回路部２２は、第２記憶部２４に記憶されたプログラムやデータ等に基づいて、入力された状況信号ＣＳの組み合わせに対応する第２の部分適応データを第２記憶部２４から読み出して第２の部分適応データ信号ＰＳ２として合成出力部３０へ出力する。

第２記憶部２４は、第２演算回路部２２により実行されるプログラムの他、図３に示すように、状況信号ＣＳとして取り得る組み合わせそれぞれに対応する第２の部分適応データを記憶する。第２の部分適応データは、図４を参照して上述した通りの構成を有している。また、第２演算回路部２２が出力する第２の部分適応データ信号ＰＳ２で搬送される第２の部分適応データも、合成出力部３０が伝送出力する適応データ信号ＡＳで搬送される適応データと同じデータフォーマットとなる。

また、第２演算回路部２２は、合成出力部３０から、適応データ信号ＡＳのフィードバック信号ＦＳを入力する。フィードバック信号ＦＳには、適応データが搬送されている。第２演算回路部２２は、この適応データを、第２の部分適応データの完全な誤り検出符号で検査する。検査の結果、適応データに誤りがあると判断された場合には、適応データ出力装置１の故障が考えられるため、第２演算回路部２２は、適応データ信号ＡＳの伝送出力を遮断させる。具体的には、伝送出力遮断ドライバ２６へ遮断指示信号（Ｌｏｗ信号）を出力する。伝送出力遮断ドライバ２６は、スイッチ回路である動作接点ＨＲ２の構成／開放の切り替えを司るリレーＱＲ２の動作（扛上）／落下を制御する回路である。伝送出力遮断ドライバ２６、リレーＱＲ２、動作接点ＨＲ２は、それぞれ伝送出力遮断ドライバ１６、リレーＱＲ１、動作接点ＨＲ１と同様の構成を有する。動作接点ＨＲ２は、動作接点ＨＲ１とともに、適応データ信号ＡＳを出力するための信号ラインに直列に挿入されている。このため、動作接点ＨＲ１が開放状態とならなくても、動作接点ＨＲ２が開放状態となることで、直ちに適応データ信号ＡＳの出力が遮断される。

第１演算処理部１０と、第２演算処理部２０と、合成出力部３０とは、独立したクロック信号に基づいて動作することを先述した。そのため、互いの動作にズレが生じる可能性がある。そのための対策として適応データ出力装置１は種々の構成を備えている。

先ず、第１演算回路部１２と第２演算回路部２２とは、お互いに、取り込んだ状況信号ＣＳの組み合わせを示すデータを入出力する。そして、第１演算回路部１２が取り込んだ状況信号ＣＳの組み合わせと、第２演算回路部２２が取り込んだ状況信号ＣＳの組み合わせとが一致するかを、第１演算回路部１２と第２演算回路部２２とがお互いに照合する。第１演算回路部１２と第２演算回路部２２とは、動作クロック信号が異なることから、状況信号ＣＳの取り込みタイミングにズレが生じるために照合を行うのである。もしも照合結果が不一致の場合には、第１演算回路部１２と第２演算回路部２２とは、今回取り込んだ状況信号ＣＳを無視し、従前に取り込んだ状況信号ＣＳに対応する第１の部分適応データ信号ＰＳ１、第２の部分適応データ信号ＰＳ２を出力する。また、照合結果の不一致が所定回数続いた場合には故障として伝送出力遮断ドライバ１６，２６へ遮断指示信号（Ｌｏｗ信号）を出力する。

第１演算回路部１２および第２演算回路部２２の一方が、状況信号ＣＳが変化する直前のタイミングで取り込み、他方が、状況信号ＣＳが変化した直後のタイミングで取り込んだ場合には、取り込んだ状況信号ＣＳに不一致が生じる。しかし、次の取り込みタイミングにおいては、同じ状況信号ＣＳを取り込む可能性が極めて高い。動作クロック信号の周期に比べて、状況信号ＣＳが変化する時間間隔は極めて長いからである。

この構成により、取り込みタイミングのズレによって、第１演算処理部１０が参照した状況信号ＣＳと第２演算処理部２０が参照した状況信号ＣＳとが異なり、第１の部分適応データ信号ＰＳ１と第２の部分適応データ信号ＰＳ２とが互いに不適合の信号となることを防止する。

また、第１演算回路部１２から第１の部分適応データ信号ＰＳ１が出力されるタイミングと、第２演算回路部２２から第２の部分適応データ信号ＰＳ２が出力されるタイミングとのズレを防止するため、第１演算回路部１２および第２演算回路部２２は、合成出力部３０が有する合成用クロック生成部３８が生成したクロック信号ＣＣを共通に利用する。すなわち、第１演算回路部１２および第２演算回路部２２は、第１の部分適応データ信号ＰＳ１および第２の部分適応データ信号ＰＳ２の出力を、共通のクロック信号ＣＣに基づいて行う。より具体的には、クロック信号ＣＣの立ち上がり或いは立ち下がりに基づいて、１ビットずつ第１の部分適応データ信号ＰＳ１および第２の部分適応データ信号ＰＳ２を出力する。これにより、合成出力部３０にとっては、第１の部分適応データ信号ＰＳ１と第２の部分適応データ信号ＰＳ２とが、同じビット順で同じタイミングで入力されることとなる。

次に、もう１つの回路ブロックである合成出力部３０について説明する。合成出力部３０は、合成部３２と、変調回路３４と、復調回路３６と、合成用クロック生成部３８と、接点ＨＲ１と、接点ＨＲ２とを備え、第１演算処理部１０から出力された第１の部分適応データ信号ＰＳ１と、第２演算処理部２０から出力された第２の部分適応データ信号ＰＳ２とを合成して完全な適応データを搬送する適応データ信号ＡＳを生成して伝送出力する回路ブロックである。

合成部３２は、第１の部分適応データ信号ＰＳ１と第２の部分適応データ信号ＰＳ２とを、合成用クロック生成部３８が生成したクロック信号ＣＣに基づいて合成し、完全な適応データを生成して出力する回路部である。上述した通り、第１の部分適応データと第２の部分適応データとは、適応データと同じデータフォーマットであり（図４参照）、第１の部分適応データ信号ＰＳ１と第２の部分適応データ信号ＰＳ２とは、同じビット順で同じタイミングで合成部３２に入力される。従って、合成部３２は、クロック信号ＣＣに基づいて、第１の部分適応データ信号ＰＳ１が示すビット値と、第２の部分適応データ信号ＰＳ２が示すビット値とを、論理回路による論理演算によって合成することができる。例えば、データの欠落部分を示すビット値をＬｏｗとするならば、論理回路はＯＲ回路を用いて構成することができる。

合成部３２によって合成された信号（適応データ）は、直列接続された接点ＨＲ１および接点ＨＲ２を介して変調回路３４に出力される。変調回路３４は、地上送信機への伝送に係る通信プロトコルに従った変調を行うことで、合成部３２によって合成された信号（適応データ）を搬送する適応データ信号ＡＳを生成して伝送出力する回路である。

伝送出力された適応データ信号ＡＳは、フィードバック信号ＦＳとして第１演算処理部１０および第２演算処理部２０にフィードバックされる。しかし、適応データ信号ＡＳには変調がかかっているため、これを除去するための復調回路３６を通じて、フィードバック信号ＦＳとして第１演算処理部１０および第２演算処理部２０にフィードバックされる。

次に、図５を参照して、第１演算処理部１０および第２演算処理部２０が実行する処理の流れについて説明する。図５は、第１演算処理部１０および第２演算処理部２０が実行する処理の流れを示すフローチャートである。

まず、第１演算処理部１０および第２演算処理部２０は、状況信号ＣＳを取り込み（ステップＡ２）、取り込んだ状況信号ＣＳの組み合わせデータを相手系統に出力し（ステップＡ４）、相手系統から、相手系統が取り込んだ状況信号ＣＳの組み合わせデータを入力する（ステップＡ６）。そして、お互いに取り込んだ状況信号ＣＳが一致するかを照合する（ステップＡ８）。一致する場合には（ステップＡ１０：ＹＥＳ）、カウンタ値をリセットし（ステップＡ１１）、第１演算処理部１０であれば、取り込んだ状況信号ＣＳの組み合わせに対応する第１の部分適応データを第１記憶部１４から読み出し、第２演算処理部２０であれば、取り込んだ状況信号ＣＳの組み合わせに対応する第２の部分適応データを第２記憶部２４から読み出して、最新の部分適応データとして選択・更新する（ステップＡ１２）。

仮に、照合した結果、一致しない場合には（ステップＡ１０：ＮＯ）、カウンタ値を“１”加算し（ステップＡ１３）、カウンタ値が所定値（例えば“２”以上の値が好適であるが、“１”でも構わない）以上であれば（ステップＡ１４：ＹＥＳ）、適応データ信号ＡＳの伝送出力を遮断して（ステップＡ２２）処理を終了する。カウンタ値が所定値以上でなければ（ステップＡ１４：ＮＯ）、ステップＡ１２をスキップして、部分適応データの更新を行わず、ステップＡ１５以降の処理を進める。

ステップＡ１５では、最新の部分適応データを、部分適応データ信号として合成出力部３０へ出力する（ステップＡ１５）。第１演算処理部１０であれば第１の部分適応データ信号ＰＳ１、第２演算処理部２０であれば第２の部分適応データ信号ＰＳ２として出力する。

次に、第１演算処理部１０および第２演算処理部２０は、適応データ信号ＡＳのフィードバック信号ＦＳを入力する（ステップＡ１６）。そして、適応データ信号ＡＳで搬送された適応データを、部分適応データのうちの完全な誤り検出符号で検査する（ステップＡ１８）。第１演算処理部１０であれば第１の部分適応データの誤り検出符号で、第２演算処理部２０であれば第２の部分適応データの誤り検出符号で検査する。

検査の結果、適応データに誤りが無く、適正なデータであった場合には（ステップＡ２０：ＹＥＳ）、ステップＡ２へ処理を戻して、ステップＡ２〜Ａ２０の処理を繰り返す。適応データに誤りがあり、不良と判断された場合には（ステップＡ２０：ＮＯ）、適応データ信号ＡＳの伝送出力を遮断する（ステップＡ２２）。第１演算処理部１０であれば、伝送出力遮断ドライバ１６へ遮断指示信号（Ｌｏｗ信号）を出力し、第２演算処理部２０であれば、伝送出力遮断ドライバ２６へ遮断指示信号（Ｌｏｗ信号）を出力する。

［作用効果］
以上の本実施形態によれば、第１演算処理部１０は、状況信号ＣＳとして取り得る組み合わせに対応する適応データを部分的に欠落させた第１の部分適応データを記憶する第１記憶部１４を有しており、実際に入力された状況信号ＣＳの組み合わせに対応する第１の部分適応データを読み出して第１の部分適応データ信号ＰＳ１として出力する。他方、第２演算処理部２０は、第１の部分適応データとは欠落部分が異なり、第１の部分適応データと合わせることで完全な適応データとすることができる第２の部分適応データを記憶する第２記憶部２４を有しており、実際に入力された状況信号の組み合わせに対応する第２の部分適応データを読み出して第２の部分適応データ信号ＰＳ２として出力する。このため、第１演算処理部と第２演算処理部とは、互いに相手系統のデータを持たないため、系統間の独立性を高めることができる。そして、合成出力部３０が、第１の部分適応データ信号と第２の部分適応データ信号とを合成して、完全な適応データを搬送する適応データ信号ＡＳを生成して伝送出力する。

第１演算処理部１０から出力される第１の部分適応データ信号ＰＳ１も、第２演算処理部２０から出力される第２の部分適応データ信号ＰＳ２も、どちらも完全な適応データを搬送しておらず、また、搬送しているデータの内容が異なる。そのため、装置全体の信頼性を定量的に評価する際には、第１演算処理部１０、第２演算処理部２０、合成出力部３０のそれぞれを切り離して別個独立に故障率を算定することで、装置全体の故障率を比較的簡単に算出することができる。すなわち、信頼性の定量的な評価を容易にすることができる。また、故障率の算定に当たり、想定する故障の発生箇所を第１演算処理部１０、第２演算処理部２０、合成出力部３０の何れかに絞り込むことが容易にできるため、装置全体の故障率の算定を容易にすることができる。

また、第１演算処理部１０、第２演算処理部２０および合成出力部３０の電源およびクロック信号が別個独立であり、さらに、互いの信号の入出力インターフェースが例えばフォトカプラにより絶縁されている。このため、第１演算処理部１０、第２演算処理部２０および合成出力部３０の動作独立性が高まり、装置全体の信頼性の定量的な評価が一層容易になる。

［変形例］
本発明を適用した実施形態の一例を説明したが、本発明を適用可能な形態は、上述した実施形態に限られるものではない。
例えば、所定位置に設置された信号機の信号現示を制御するための信号を適応データ信号ＡＳとして出力する装置や、ある踏切の遮断機への動作指示信号を適応データ信号ＡＳとして出力する装置、ある転てつ機への転換指示信号を適応データ信号ＡＳとして出力する装置等に、本発明の適応データ出力装置を適用することもできる。また、小規模な走行区間内の連動装置として、本発明の適応データ出力装置を利用することも可能である。
また、地上装置ばかりでなく、車上装置として利用することも可能である。

１ 適応データ出力装置
１０ 第１演算処理部
１２ 第１演算回路部
１４ 第１記憶部
２０ 第２演算処理部
２２ 第２演算回路部
２４ 第２記憶部
３０ 合成出力部
３２ 合成部
３４ 変調回路
３６ 復調回路
３８ 合成用クロック生成部
ＣＳ 状況信号
ＡＳ 適応データ信号

Claims (8)

1. 鉄道の運転保安システムにおいて、複数の装置の動作状況又は検知状況を示す状況信号を並列的に入力し、当該各装置の状況信号の組み合わせに適応する適応データ信号を伝送出力する適応データ出力装置であって、
   前記状況信号として取り得る組み合わせに対応する適応データを部分的に欠落させた第１の部分適応データを記憶する第１記憶部を有し、実際に入力された前記状況信号の組み合わせに対応する前記第１の部分適応データを前記第１記憶部から読み出して第１の部分適応データ信号として出力する第１演算処理部と、
   前記第１の部分適応データとは欠落部分が異なり、前記第１の部分適応データと合わせることで完全な適応データとすることができる第２の部分適応データを記憶する第２記憶部を有し、実際に入力された前記状況信号の組み合わせに対応する前記第２の部分適応データを前記第２記憶部から読み出して第２の部分適応データ信号として出力する第２演算処理部と、
   前記第１演算処理部から出力された前記第１の部分適応データ信号と、前記第２演算処理部から出力された前記第２の部分適応データ信号とを合成して完全な適応データを搬送する前記適応データ信号を生成して伝送出力を行う合成出力部と、
   を備えた適応データ出力装置。
2. 前記第１演算処理部と、前記第２演算処理部と、前記合成出力部とは、別々の電源およびクロック信号を用いて動作し、且つ、互いの信号の入出力インターフェースが絶縁されている、
   請求項１に記載の適応データ出力装置。
3. 前記第１記憶部は、前記適応データ信号で搬送される適応データのデータフォーマットと同じデータフォーマットを有し、欠落部分のデータを所定データとした前記第１の部分適応データを記憶し、
   前記第２記憶部は、前記適応データ信号で搬送される適応データのデータフォーマットと同じデータフォーマットを有し、欠落部分のデータを所定データとした前記第２の部分適応データを記憶し、
   前記合成出力部は、前記第１の部分適応データ信号と、前記第２の部分適応データ信号とを順次合成していくことで前記適応データ信号を生成する、
   請求項１又は２に記載の適応データ出力装置。
4. 前記第１演算処理部は、前記第２演算処理部が入力した前記状況信号の組み合わせを前記第２演算処理部から取得し、当該取得した組み合わせと、前記第１演算処理部に入力された状況信号の組み合わせとを比較し、異なる場合には入力された状況信号の組み合わせを未確定とし、一致する場合には入力された状況信号の組み合わせを確定として、確定した状況信号の組み合わせに対応する前記第１の部分適応データを読み出して前記第１の部分適応データ信号を出力し、
   前記第２演算処理部は、前記第１演算処理部が入力した前記状況信号の組み合わせを前記第１演算処理部から取得し、当該取得した組み合わせと、前記第２演算処理部に入力された状況信号の組み合わせとを比較し、異なる場合には入力された状況信号の組み合わせを未確定とし、一致する場合には入力された状況信号の組み合わせを確定として、確定した状況信号の組み合わせに対応する前記第２の部分適応データを読み出して前記第１の部分適応データ信号を出力する、
   請求項１〜３の何れか一項に記載の適応データ出力装置。
5. 前記適応データは、データ本体と誤り検出符号とを含んで構成され、
   前記第１の部分適応データおよび前記第２の部分適応データは、完全な前記誤り検出符号を含み、互いの欠落箇所が異なるように前記データ本体を部分的に欠落させて構成されている、
   請求項１〜４の何れか一項に記載の適応データ出力装置。
6. 前記第１演算処理部は、前記適応データ信号のフィードバック信号を入力し、前記適応データ信号で搬送された適応データを、前記第１記憶部に記憶された前記第１の部分適応データのうちの誤り検出符号で検査する処理を実行する、
   前記第２演算処理部は、前記適応データ信号のフィードバック信号を入力し、前記適応データ信号で搬送された適応データを、前記第２記憶部に記憶された前記第２の部分適応データのうちの誤り検出符号で検査する処理を実行する、
   請求項５に記載の適応データ出力装置。
7. 前記合成出力部は、前記伝送出力を遮断するか否かのスイッチ回路を有し、
   前記第１演算処理部は、前記検査の結果が不良の場合に前記スイッチ回路を遮断させ、
   前記第２演算処理部は、前記検査の結果が不良の場合に前記スイッチ回路を遮断させる、
   請求項６に記載の適応データ出力装置。
8. 前記状況信号は、所定位置より内方の信号機の現示、前記所定位置より内方の分岐器が選択している進路、および、前記所定位置より内方に位置する列車の位置のうちの何れかを示す信号であり、
   前記適応データは、前記所定位置に位置する、或いは、前記所定位置の外方に位置する列車に対する運転支援又は走行制御のためのデータであり、
   前記合成出力部は、前記所定位置の外方に位置する列車に向けて前記適応データを送信する地上送信機に、前記適応データ信号を伝送出力する、
   請求項１〜７の何れか一項に記載の適応データ出力装置。

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