JP6584049B2 - 列車制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、列車制御装置に関し、特に車体の向きを自動判別して安全な走行を実現し得るようにした列車制御装置に係るものである。

従来の列車制御装置としてのＡＴＳ（Automatic Train Stop）やＡＴＣ（Automatic Train Control）では、列車の逆走を防護するために運転台に上り線と下り線とを区別するための運転方向切換スイッチを設け、許可された進行方向と、運転方向切換スイッチにより予め設定された運転方向とが合致しているときだけ信号情報が採用できる方式となっていた（例えば、特許文献１参照）。

特開平２−１０９７７０号公報

しかし、このような従来の列車制御装置においては、車体の向きが固定されており、一つの軌道（複線を含む）上を往復走行する列車の場合には有効に働くが、例えば軌道の端部がループ状となっていて走行により車体の向きが変わる路線や、回転台により回転されて車体の向きが変わる場合に、運転方向切換スイッチの切換えを忘れてしまったとき、例えば上り線から下り線への切換えを忘れてしまったときには、地上制御装置は車体の向きを誤認識し、間違った走行許可情報を列車の車上制御装置に送り、列車を暴走させてしまうおそれがあった。

特に、地上信号機が無く、運転台の信号現示を見ながら運転する線区では車体の向きが誤認識されても、運転手が気付かないおそれがあった。

従来技術の問題点をより詳細に説明すると、図７に示すように、例えば列車が１号車１０Ａを先頭にして矢印Ｙ方向に向かって走行しているとき、地上制御装置は、Ｙ方向の停止限界点を探索し、同方向の停止限界点Ｂまでの距離Ｌ_Ｂを算出し、現在位置から距離Ｌ_Ｂだけ走行するように走行許可を出すべきである。しかしながら、車体の向きが誤検知されているときには、地上制御装置は列車６の走行方向（Ｙ方向）とは反対側の矢印Ｘ方向に停止限界点を探索し、現在位置から停止限界点Ａまでの距離Ｌ_Ａを算出して停止限界点Ａまでの速度制限を決定し、走行許可を出してしまう。そのため、列車６は、車上制御装置で上記速度制限に従って生成された同図中に破線で示す速度照査パターンを照査しながら速度制御して走行する。その結果、停止限界点Ｂを通過して走行してしまうという問題がある。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、車体の向き（本発明においては、列車の向きを意味する）を自動判別して安全な走行を実現し得るようにした列車制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による列車制御装置は、走行方向によらず先頭位置が固定された列車の車体の異なる位置に設置された複数の車上子が異なる識別情報を有する複数の地上子と同時に電磁結合して得られた電磁結合の組合せ情報に基づいて自列車の向きを自動判別し、地上制御装置から受信した前記自列車の向きと同方向への前記列車の走行許可情報に基づいて前記列車の走行を制御する車上制御装置を備えて構成したものである。

本発明によれば、列車に搭載された車上制御装置により、自列車の車体の向きを自動判別することができる。したがって、地上制御装置が車体の向きを誤認識して間違った速度制限を決定して走行許可を出してしまうという問題を解消することができる。それ故、列車の安全な走行を実現することができる。

本発明による列車制御装置の実施形態を示す概略構成図である。 本発明による列車制御装置の回路の概略構成を示すブロック図である。 上記実施形態における車体の向きの判別について示す説明図であり、（ａ）はＸ方向の判別論理を示し、（ｂ）はＹ方向の判別論理を示す。 本発明による列車制御装置の動作を説明するフローチャートである。 端部にループ状の線区を有する軌道における車体の向けの判別について示す説明図であり、（ａ）はループ軌道を示し、（ｂ）は地上子の設置位置を拡大して示す。 上記実施形態における車上子及び地上子の他の設置例について示す説明図であり、（ａ）はＸ方向の判別論理を示し、（ｂ）はＹ方向の判別論理を示す。 従来技術における車体の向きを誤認識したときの問題について示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明による列車制御装置の実施形態を示す概略構成図である。この列車制御装置は、列車の運転を制御するもので、車上制御装置１と、地上制御装置２と、を備えて構成されている。

上記車上制御装置１は、列車６に搭載され、自列車の車体の向きを自動判別するもので、図２に示すように第１及び第２の車上子３Ａ，３Ｂと、メモリ４と、制御部５と、通信部７と、を備えて構成されている。

ここで、上記第１及び第２の車上子３Ａ，３Ｂは、車体の下部の異なる位置に設置され、軌道８上に設置された第１及び第２の地上子９Ａ，９Ｂと電磁結合して、該第１及び第２地上子９Ａ，９Ｂの識別情報や位置情報等を受信するものである。詳細には、図１に示すように、第１の車上子３Ａは、例えば列車６の先頭車両（１号車１０Ａ）の車体下部にて列車６の軌道８の中心線に合致した位置に設置されている（図３参照）。また、第２の車上子３Ｂは、列車６の後尾車両（２号車１０Ｂ）の車体下部にて列車６の軌道８の中心線に合致した位置に設置されている（図３参照）。

この場合、上記第１及び第２の地上子９Ａ，９Ｂは、該第１及び第２の地上子９Ａ，９Ｂを一組として軌道中心に沿って複数組が設置されている。より詳細には、図１に示すように、一組の上記第１及び第２の地上子９Ａ，９Ｂは、例えば矢印Ｘ方向に向かって下流側が第１の地上子９Ａであり、上流側が第２の地上子９Ｂとなるようにして上記第１及び第２の車上子３Ａ，３Ｂの設置間隔と同じ間隔で設置されている。なお、図１においては、図面の簡略化のため、一組の第１及び第２の地上子９Ａ，９Ｂのみを示している。これにより、車体がＸ方向に向いているときには、図３（ａ）に示すように第１の車上子３Ａと第１の地上子９Ａとが電磁結合し、同時に第２の車上子３Ｂと第２の地上子９Ｂとが電磁結合することになる。一方、車体が矢印Ｙ方向に向いているときには、図３（ｂ）に示すように第１の車上子３Ａと第２の地上子９Ｂとが電磁結合し、同時に第２の車上子３Ｂと第１の地上子９Ａとが電磁結合することになる。

上記メモリ４は、予め設定された第１及び第２の車上子３Ａ，３Ｂと第１及び第２の地上子９Ａ，９Ｂとの電磁結合の組合せ情報及びそれに関連付けられた車体の向き情報（車体の向きの判別論理）等を記憶するものである。詳細には、第１の車上子３Ａと第１の地上子９Ａとが電磁結合し、同時に第２の車上子３Ｂと第２の地上子９Ｂとが電磁結合する組み合わせの場合には、車体の向きは、例えばＸ方向であるというようにメモリ４に保存される。また、第１の車上子３Ａと第２の地上子９Ｂとが電磁結合し、同時に第２の車上子３Ｂと第１の地上子９Ａとが電磁結合する組み合わせの場合には、車体の向きは、例えばＹ方向であるというようにメモリ４に保存される。

また、上記制御部５は、第１及び第２の車上子３Ａ，３Ｂと第１及び第２の地上子９Ａ，９Ｂとの電磁結合の組み合わせとメモリ４から読み出した上記電磁結合の組合せ情報とを照合し、互いに合致した電磁結合の組合せ情報に基づいて車体の向きを判別するものである。さらに、第１の車上子３Ａが地上子と電磁結合して取得した地上子の位置情報に基づいて列車６の先頭位置を算出する機能も有している。

さらに、上記通信部７は、上記制御部５で判別された車体の向き情報、及び列車６の位置情報を後述の地上制御装置２に送信するためのものである。

上記車上制御装置１と通信可能に地上制御装置２が設けられている。この地上制御装置２は、列車６の運行を制御するもので、車上制御装置１から取得した車体の向きと同じ方向への列車６の走行許可情報を上記車上制御装置１に送信するものである。詳細には、車上制御装置１から取得した車体の向きと同じ方向に停止限界点を探索し、該停止限界点までの速度制限を決定し、走行許可情報を上記車上制御装置１に送信するようになっている。そして、図２に示すように、通信部１１と、メモリ１２と、制御部１３と、を備えて構成されている。

ここで、上記通信部１１は、車上制御装置１から車体の向き情報を受信すると共に、車上制御装置１に対して走行許可情報を送信するためのものである。

また、上記メモリ１２は、一旦確定した車体の向き情報を記憶すると共に、車体の向きが変わると上記記憶された車体の向き情報を書き換えるものである。

さらに、上記制御部１３は、通信して上記車上制御装置１から入手した車体の向きの情報に基づいて、該車体の向きと同じ方向に停止限界点を探索すると共に、車上制御装置１から入手した列車６の位置情報に基づいて列車６の先頭位置から上記停止限界点までの距離を算出し、停止限界点までの速度制限を決定するものである。そして、上記決定された速度制限に従って、上記停止限界点まで走行を許可する走行許可情報を通信部１１を介して車上制御装置１に送信するようになっている。

次に、このように構成された列車制御装置の動作について図４のフローチャートを参照して説明する。
ここでは、列車６の軌道８は、図５に示すように、端部がループ状となっていて走行により車体の向きが変わる路線であり、車体の向きが変わるループ状の線区の入口（又は出口）に第１及び第２の地上子９Ａ，９Ｂが設置されている場合について説明する。また、説明が煩雑になるのを避けるために、使用運転台が１号車１０Ａである場合について説明する。

先ず、列車６が図５に示す矢印Ｘ方向に走行しているとき、列車６の１号車１０Ａに設置された第１の車上子３Ａと、２号車１０Ｂに設置された第２の車上子３Ｂとがループ状線区の入口に設置された第１及び第２の地上子９Ａ，９Ｂと電磁結合する。この場合、第１の車上子３Ａと第１の地上子９Ａとが電磁結合し、同時に第２の車上子３Ｂと第２の地上子９Ｂとが電磁結合する（図３（ａ）参照）。

車上制御装置１の制御部５は、１号車１０Ａに設置された第１の車上子３Ａが受信して得た第１の地上子９Ａの位置情報に基づいて１号車１０Ａの先頭位置を計算する（ステップＳ１）。

さらに、車上制御装置１の制御部５では、受信した地上子の識別情報に基づいて第１の車上子３Ａと電磁結合したのが第１の地上子９Ａであり、第２の車上子３Ｂと電磁結合したのが第２の地上子９Ｂであることを検知し、その電磁結合の組み合わせを確定する。

さらに、制御部５では、第１及び第２の車上子３Ａ，３Ｂと第１及び第２の地上子９Ａ，９Ｂとの電磁結合の組合せ情報とそれに関連付けられた車体の向き情報とをメモリ４から読み出し、上記確定された電磁結合の組合せ情報と照合する。そして、上記確定された電磁結合の組合せ情報と合致する上記メモリ４から読み出した電磁結合の組合せ情報に基づいて車体の向きを判別する（ステップＳ２）。例えば、上記のように第１の車上子３Ａと第１の地上子９Ａとが電磁結合し、同時に第２の車上子３Ｂと第２の地上子９Ｂとが電磁結合する組み合わせの場合には、車体の向きはＸ方向である、というように判別される。これにより、この判別された車体の向き情報は、列車６の先頭位置情報と共に通信部７を介して地上制御装置２に送信される。

地上制御装置２においては、通信部７を介して受信した上記車体の向き情報（この場合、Ｘ方向）に基づいて、Ｘ方向に停止限界点を探索する（ステップＳ３）。なお、ステップＳ２において車体の向きがＹ方向であると判別された時には、ステップＳ４に進んでＹ方向に停止限界点が探索される。以下の説明においては、ステップＳ２で車体の向きがＸ方向と判別された場合について述べる。

この場合、図５に示すように、車体の向きが変わるループ状の線区の入口（又は出口）に駅１４が在るときには、列車６がループ状の線区を１周して該駅１４に戻って停止する停止点が停止限界点Ｐとなる。したがって、地上制御装置２の制御部１３は、列車６の現在位置から上記停止限界点Ｐまでの距離を演算し（ステップＳ５）、上記停止限界点Ｐまでの速度制限を決定する（ステップＳ６）。そして、上記決定された速度制限に従って走行するよう走行許可情報を通信部１１を介して車上制御装置１に送信する（ステップＳ７）。

車上制御装置１の制御部５では、受信した上記走行許可情報に基づいてＡＴＰ（Automatic Train Protection）速度照査パターンを生成する（ステップＳ８）。そして、列車速度を計測し（ステップＳ９）、計測した列車６の速度と速度照査パターンとを比較しながら速度超過とならにように速度を制御して停止限界点Ｐまで走行する（ステップＳ９）。なお、速度超過となったときには、ブレーキが作動して減速される。

列車６が上記ループ状の線区を１周して出口（又は入口）に達すると、列車６の第１及び第２の車上子３Ａ，３Ｂが再び第１及び第２の地上子９Ａ，９Ｂと電磁結合する。この場合、列車６の車体は、１号車１０ＡがＹ方向に向いており、第１及び第２の車上子３Ａ，３ＢがＹ方向に向かって第１及び第２の地上子９Ａ，９Ｂと電磁結合することになる。即ち、第１の車上子３Ａと第２の地上子９Ｂとが電磁結合し、同時に第２の車上子３Ｂと第１の地上子９Ａとが電磁結合する。

上記第１及び第２の車上子３Ａ，３Ｂと第１及び第２の地上子９Ａ，９Ｂとの電磁結合の組み合わせに関する情報は、車上制御装置１の制御部５で前述と同様にしてメモリ４から読み出した電磁結合の組合せ情報と照合され、上記電磁結合の組み合わせに合致した車体の向きが抽出される。即ち、第１の車上子３Ａと第２の地上子９Ｂとが電磁結合し、同時に第２の車上子３Ｂと第１の地上子９Ａとが電磁結合する組み合わせの場合には、車体の向きはＹ方向である（図３（ｂ）参照）、というように判別される。車上制御装置１で判別された車体の向き（Ｙ方向）情報は、通信部７を介して地上制御装置２に送信される。

地上制御装置２では、通信部１１を介して受信した上記車体の向き（Ｙ方向）情報により、メモリ１２に保存された車体の向き情報を書き換える。即ち、メモリ１２に保存されていた車体の向き情報としてのＸ方向を、新たな車体の向き情報としてのＹ方向に書き換え、これをメモリ１２に保存する。

さらに、地上制御装置２では、前述と同様にしてＹ方向に停止限界点を探索し、１号車１０Ａの位置から停止限界点までの距離を演算し、停止限界点までの速度制限を決定する。そして、走行許可情報を車上制御装置１に送信する。

このように、本発明によれば、異なる位置に設定された第１及び第２の車上子３Ａ，３Ｂと異なる位置に設置され異なる識別情報を有する一組の第１及び第２の地上子９Ａ，９Ｂとの電磁結合の組み合わせにより車体の向きを自動判別することができ、車体の向きの誤認識を防止して列車６を安全に走行させることができる。

なお、上記実施形態においては、１号車１０Ａの運転台を採用して走行する場合について説明したが、２号車１０Ｂの運転台を採用して走行してもよい。この場合も、列車制御は上述と同様にして行われる。

また、上記実施形態においては、第１及び第２の車上子３Ａ，３Ｂを列車６の軌道中心に合致した位置に設置し、第１及び第２の地上子９Ａ，９Ｂを軌道中心に沿って設置する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、図６に示すように、第１の車上子３Ａを軌道中心に対して左右のいずれか一方（同図においてはＸ方向に向かって右側）に偏って設置し、第２の車上子３Ｂを軌道中心に対して第１の車上子３Ａとは反対側（同図においてはＸ方向に向かって左側）に偏って設置すると共に、第１の地上子９Ａを軌道中心に対して左右のいずれか一方（同図においてはＸ方向に向かって右側）に偏って設置し、第２の地上子９Ｂを軌道中心に対して第１の地上子９Ｂとは反対側（同図においてはＸ方向に向かって左側）に偏って設置してもよい。この場合も、同図（ａ）に示すように、第１の車上子３Ａと第１の地上子９Ａが電磁結合し、第２の車上子３Ｂと第２の地上子９Ｂとが電磁結合するときには、車体の向きはＸ方向と判別することができる。また、同図（ｂ）に示すように、第１の車上子３Ａと第２の地上子９Ｂとが電磁結合し、第２の車上子３Ｂと第１の地上子９Ａとが電磁結合するときには、車体の向きはＹ方向と判別することができる。

１…車上制御装置
２…地上制御装置
３Ａ…第１の車上子
３Ｂ…第２の車上子
５…車上制御装置の制御部
６…列車
８…軌道
９Ａ…第１の地上子
９Ｂ…第２の地上子

Claims (6)

1. 走行方向によらず先頭位置が固定された列車の車体の異なる位置に設置された複数の車上子が異なる識別情報を有する複数の地上子と同時に電磁結合して得られた電磁結合の組合せ情報に基づいて自列車の向きを自動判別し、地上制御装置から受信した前記自列車の向きと同方向への前記列車の走行許可情報に基づいて前記列車の走行を制御する車上制御装置を備えて構成したことを特徴とする列車制御装置。
2. 前記車上制御装置は、
   前記車体の下部の異なる位置に設置された第１及び第２の車上子と、
   前記第１及び第２の車上子が、軌道上の異なる位置に設置され異なる識別情報を有する第１及び第２の地上子と電磁結合する組み合わせに基づいて前記自列車の向きを判別する制御部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の列車制御装置。
3. 前記地上制御装置は、前記車上制御装置から取得した列車の向きと同じ方向に停止限界点を探索し、該停止限界点までの速度制限を決定し、走行許可情報を前記車上制御装置に送信することを特徴とする請求項１又は２に記載の列車制御装置。
4. 前記第１及び第２の車上子は、列車の軌道中心に合致した位置に設置され、前記第１及び第２の地上子は、該第１及び第２の地上子を一組として前記軌道中心に沿って複数組が設置されていることを特徴とする請求項２に記載の列車制御装置。
5. 前記一組の第１及び第２の地上子は、前記第１及び第２の車上子の設置間隔と同じ間隔で設置されていることを特徴とする請求項４に記載の列車制御装置。
6. 前記地上制御装置は、一旦確定した列車の向きを記憶すると共に、列車の向きが変わる位置に設置された前記第１及び第２の地上子と、前記第１及び第２の車上子との電磁結合情報に基づいて判別された列車の向きに、前記記憶した列車の向きを切換えることを特徴とする請求項４又は５に記載の列車制御装置。