JP6725998B2 - 踏切制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、踏切制御装置に係り、特に、踏切の遮断機の動作タイミングを決定し制御する列車の車上装置に備えられた踏切制御装置に関する。

自動列車保安装置の一種であるＡＴＳ（自動列車停止装置）は、連続した速度照査機能が追加され、高度な列車制御に進化している。このＡＴＳでは、列車が速度照査パターンを生成して距離に応じた速度制限を行っている。また、この速度照査パターンは、例えば踏切制御の場合には、踏切防護パターンとして列車がブレーキをかけてから踏切の遮断機を越えずに停止できる限界速度を示すカーブ（曲線）をいう。このように、列車の踏切制御装置は、速度と距離とブレーキ性能とに応じた踏切防護パターンを生成する。

図６に、列車２が踏切４に接近すると、踏切制御装置１が列車２を踏切４の手前に停止させる踏切防護パターン３０を発生して消去する、従来の踏切制御の手順をステップ（ａ）〜（ｄ）により示す。各ステップ（ａ）〜（ｄ）には、線路５を図面に向かって右方向に進む列車２及び踏切４が示されている。また、踏切４の図面に向かって右端には、遮断機３の遮断かん６が図示され、そのステップにおける踏切の開閉状態が示されている。

図６（ａ）は、線路５を走行する列車２が後述する踏切制御開始点（Ａ）に接近しているステップを示す。この段階では、踏切４において、遮断機３の遮断かん６は、車両などの通行を阻止しない非遮断位置にある。また、図６（ｂ）は、列車２が踏切制御開始点（Ａ）に到達したステップを示す。このとき、列車２の踏切制御装置１は、列車側アンテナ７ａから踏切側アンテナ７ｂに対して踏切制御開始指令を無線通信により発信する。この指令を受信した踏切４は、遮断機３の遮断かん６を遮断位置へと下降させる。一方、踏切制御装置１は、この踏切制御開始指令を発信すると同時に踏切４の手前で列車２を停止させるための踏切防護パターン３０を発生させる。また、図６（ｃ）は、踏切警報装置２０が、踏切４が正常に遮断したことを踏切制御装置１に対して無線通信により通知するステップを示す。すなわち、踏切警報装置２０は、踏切側アンテナ７ｂから列車側アンテナ７ａに踏切４の正常な遮断が完了したことを発信する。さらに、図６（ｄ）は、踏切制御装置１が踏切４が正常に遮断されたという通知を受信すると、図６（ｃ）及び図６（ｄ）に示す踏切防護パターン消去点（Ｘ）において踏切防護パターン３０を消去する。

特許文献１には、列車上の運転制御装置及び無線装置と、地上の拠点装置及び無線装置とを有する踏切制御システムに関し、車上の運転制御装置が、遮断又は警報完了情報を受信した場合に、列車の現在位置及び現在速度から走行制御パターンに従って最大加速で走行したときの踏切までの到達時間を算出し、時間が規定の時間を満足するか否かを判定し、満足しているときには即座に踏切制御パターンを消去することが記載されている。

特許文献２には、車上踏切制御部が遮断指令を出力後に踏切の手前に停止するための踏切停止パターンを生成する一方、踏切からの正常応答により踏切停止パターンを消去すること、及び、踏切に設けられた障害検知センサ又は非常停止ボタンが作動すると、異常を示す信号が車上踏切装置に送信される。そして、車上踏切制御部が異常を示す信号を地上踏切制御部から受信すると、踏切停止パターンを一旦消去した後でも、再び踏切停止パターンを生成して車両を踏切手前に停止させることが記載されている。

特開２００４−２２４１５５号公報 特開２０１０−２２８６４８号公報

特許文献１及び特許文献２に記載されている、遮断機が遮断すると即座に踏切制御パターンを消去するという従来の方式は、遮断後に発生した異常事態に対応できないという問題がある。すなわち、遮断機の遮断かんが遮断位置へと下降したため列車が踏切防護パターンにより減速する必要がないということで踏切防護パターンを消去するため、例えば、遮断している踏切内に通行人や車両が進入するといった不測の事態に対して踏切防護パターンにより列車を踏切の手前で安全に停止できないという問題が生じる。

また、特許文献２に記載されているように、踏切停止パターンを一旦消去した後に異常事態が発生した場合、再び踏切停止パターンを生成して車両を踏切手前に停止させる方法は、重大な踏切事故を起こす危険性を孕んでいる。すなわち、地上にある踏切警報装置から列車の車上装置である踏切制御装置に向かい、無線通信により地上で発生した異常事態を伝送する必要があるが、万一の伝送不良が発生すると異常事態を車上側に伝達できず、その結果、踏切防護パターンが発生せずに踏切事故に繋がる虞がある。

本願の目的は、係る課題を解決し、踏切の遮断後に異常事態が発生しても踏切事故の発生を回避し、踏切における高い安全性を確保する踏切制御装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係る踏切制御装置は、列車が踏切制御開始点に達すると、踏切遮断機に踏切制御開始指令を発信して非常時に前記列車を踏切の手前の位置に安全に停止できるように定められる踏切防護パターンを発生させ、踏切遮断後において、前記踏切制御開始点から、前記踏切側の前記列車の走行速度より算出される加速曲線と、前記踏切防護パターンとの交点として算出した非常停止限界点に達するまでは前記踏切防護パターンを維持することを特徴とする。

上記構成により、踏切制御装置は、踏切遮断後においても踏切防護パターンを消去することなく維持する。これにより、遮断後に異常事態が発生した場合でも列車を安全に踏切前にて停止させることができる。

また、遮断後に異常事態が発生した場合でも踏切防護パターンが維持されているため再度発生させる必要が無い。従って、万一の伝送不良が発生すると異常事態を車上側に伝達できず、その結果、踏切防護パターンが発生しないという事態は回避され、踏切における高い安全性が確保できる。

また、踏切制御装置は、非常停止限界点が、踏切制御開始点から引かれた列車の許容最大速度内での加速曲線と、踏切防護パターンとの交点から決定される。これにより、列車の踏切防護パターンを消去する地点が簡易な方法により的確に決定される。また、踏切制御開始点から加速曲線を引いて、非常停止限界点まで踏切制御パターンを残すことができる。

踏切制御装置は、非常停止限界点までに踏切遮断機から異常信号を受信しなければ、列車の踏切防護パターンを消去する。これにより、列車の踏切防護パターンが発生され消去するまでの間は、踏切の異常事態が発生しても列車を容易に且つ安全に踏切前にて停止させることができる。これにより、ギリギリ列車を停止できる限界の位置まで踏切制御パターンを維持することができる。

踏切制御装置は、非常停止限界点までに踏切遮断機から異常信号を受信した場合は、踏切防護パターンにより列車の走行を制御する。これにより、列車の踏切防護パターンが発生され消去されるまでの間は、踏切の異常事態が発生しても列車を容易に且つ安全に踏切前にて停止させることができる。

以上のように、本発明に係る踏切制御装置によれば、踏切の遮断後に異常事態が発生しても踏切事故の発生を回避し、踏切における高い安全性を確保する踏切制御装置を提供することができる。

本発明に係る踏切制御装置の一つの実施形態の概略構成を示すブロック図である。 本発明に係る踏切制御の手順をステップで示す説明図である。 本発明に係る踏切制御を走行速度と列車位置とにグラフ化して示す説明図である。 図３の走行速度と列車位置のグラフにおいて、列車がより低速で踏切に進入する場合の列車制御をグラフ化して示す説明図である。 図３の走行速度と列車位置のグラフにおいて、異常状態が発生した場合の踏切制御装置による列車制御をグラフ化して示す説明図である。 従来の踏切制御の手順をステップで示す説明図である。

（踏切制御装置の構成）
以下に、図面を用いて本発明に係る踏切制御装置１の実施形態につき、詳細に説明する。図１に、踏切制御装置１の一つの概略構成をブロック図にて示す。本実施形態では、列車２の車上装置１０に備えられている踏切制御装置１及び踏切４に備えられている踏切警報装置２０をブロック図として示す。踏切制御装置１は、送受信部１２ａ、踏切防護パターン制御部１３、踏切制御タイミング演算部１４、及び、運転曲線生成部１５から構成される。さらに、車上装置１０には、踏切制御装置１の動作に関連する、例えば、速度・位置検出部１６、データ記憶部１７、ブレーキ制御部１８などが含まれる。また、踏切警報装置２０には、送受信部１２ｂ、踏切制御部２２、警報器２３、及び遮断機駆動部２４などが含まれる。

踏切制御装置１の送受信部１２ａは、踏切警報装置２０の送受信部１２ｂと相互に無線通信の送受信を行う。踏切防護パターン制御部１３は、列車２が踏切４に接近すると踏切４の手前に列車２を停止させるための踏切防護パターン３０を生成する。そして、生成した踏切防護パターン３０が不要になると踏切事故を回避するため生成した踏切防護パターン３０を消去する。また、運転曲線生成部１５は、線路５上のある地点から踏切４側の列車走行速度を示す運転曲線を生成する。この運転曲線には、後述する加速曲線３３も含まれ、この加速曲線３３は車両の種類及び運転性能により生成される。また、この運転曲線は、後述する踏切防護パターン３０、警報開始パターン３１、非常停止パターン３２等が必要に応じて適用されて生成される。踏切制御タイミング演算部１４は、運転曲線生成部１５が生成した運転曲線と現在位置とから踏切４までの到達時間を予測し、さらに、踏切４の警報及び遮断に必要な時間を確保して踏切制御開始点（Ａ）の位置を算出する。そして、列車２がその踏切制御開始点（Ａ）に到達すると踏切４に対して遮断指令を発信する。

さらに、速度・位置検出部１６は、列車２の走行位置と速度を検出し、その情報を運転曲線生成部１５などに提供する。データ記憶部１７は、列車走行制御パターン、車両性能データベースなどのデータを記憶し、踏切防護パターン制御部１３、踏切制御タイミング演算部１４、運転曲線生成部１５等にデータを提供する。ブレーキ制御部１８は、運転曲線生成部１５が生成した運転曲線による減速又は加速に基づいて車輪のブレーキ（図示せず）を制御する。

（踏切制御の手順）
本発明に係る踏切制御の手順を図２（ａ）〜図２（ｄ）の各ステップで示す。各ステップ図２（ａ）〜図２（ｄ）には、線路５を図面に向かって右方向に進む列車２及び踏切４が示されている。また、踏切４の図面に向かって右端には、遮断機３の遮断かん６が図示され、そのステップにおける踏切４の状態が示されている。なお、図２（ａ）〜図２（ｃ）の各ステップは、図６（ａ）〜図６（ｃ）と同様であるが、図１に示す構成要素の動作を含めて改めて説明する。

図２（ａ）は、列車２が線路５を図面に向かって左から右に走行し、踏切４に接近しているステップを示す。このステップでは、図面の右側に示す遮断機３の遮断かん６は上昇しており、踏切４では通行人や車両が横断可能な状態である。また、この列車２の車上の踏切警報装置２０には踏切制御装置１が備わっている。ここで、線路５のＡ点は踏切制御開始点を示し、Ｂ点は非常停止限界点を示す。また、列車２には列車側アンテナ７ａが設けられ、踏切４には踏切側アンテナ７ｂが設けられ、相互に無線通信が行われる。

図２（ｂ）は、列車２が踏切制御開始点（Ａ）に到達したステップを示す。この踏切制御開始点（Ａ）は、予測された運転曲線と現在位置とから踏切４までの到達時間の予測値に基づき、さらに踏切警報及び遮断に必要な時間を確保して設定される。踏切制御装置１は、列車２がこの踏切制御開始点（Ａ）に到達すると、踏切警報装置２０に対して遮断指令を出力する。踏切警報装置２０の遮断機駆動部２４は、この指令を受けて図面の右側に示す遮断機３の遮断かん６の下降を開始する。そして、踏切制御装置１は、踏切防護パターン制御部１３に対して踏切防護パターン３０を発生させる。

図２（ｃ）は、踏切警報装置２０の送受信部１２ｂから踏切制御装置１の送受信部１２ａに対して踏切４の遮断完了通知が送信されるステップを示す。踏切４の遮断は踏切制御部２２により完了したことが検知される。図２に向かって右端に示す遮断かん６は遮断が完了されている。図６に示す従来技術では、このステップで踏切防護パターン３０が消去されている。本発明では、このステップでは踏切防護パターン３０は消去されずに維持される。

図２（ｄ）には、本発明の踏切制御に係るポイントを示す。すなわち、踏切制御装置１の踏切防護パターン制御部１３は、列車２が非常停止限界点（Ｂ）に到達するまでは踏切防護パターン３０を削除せずに維持する。踏切防護パターン制御部１３は、列車２が踏切制御開始点（Ａ）に達すると踏切防護パターン３０を発生させ、列車２が非常停止限界点（Ｂ）に到達するまでは、踏切防護パターン３０により減速し、踏切４の手前に停止することができるため踏切防護パターン３０を削除せずに維持する。これにより、踏切４の遮断後に異常事態が発生した場合でも列車２を安全に踏切４の手前にて停止させることが可能となる。

（踏切制御のグラフ化）
図３に、本発明に係る踏切制御を列車２の速度（Ｖ）と線路５の位置（Ｐ）との関係をグラフ化して示す。このグラフの縦軸は列車２の速度（Ｖ）であり、横軸は線路５の位置（Ｐ）である。横軸の図面に向かって右端の記号は踏切４を示す。図３中の細線は列車２に許容最大速度（Ｖｍａｘ）３４を示す。また、図中の太線は列車２の走行速度（Ｖ）を示す。この走行速度（Ｖ）は許容最大速度（Ｖｍａｘ）３４以下の速度に制限される。図３中の破線は警報開始パターン３１及び踏切防護パターン３０をそれぞれ示す。また、図３中のＡ点は踏切制御開始点であり、Ｂ点は非常停止限界点であり、Ｄ点は非常停止パターン３２による停止点である。更に、Ｅ点は警報開始パターンの発生位置である。これらＡ点からＥ点の位置（Ｐ）は横軸にそれぞれ小文字にして示す。

列車２が走行速度（Ｖ）で踏切４に接近して踏切制御開始点（Ａ）に到達すると、踏切制御装置１は、車上から踏切４の踏切警報装置２０に対して踏切制御開始指令を発信する。この踏切制御開始点（Ａ）は、踏切制御タイミング演算部１４により、運転曲線生成部１５が生成した予測運転曲線と現在位置とから踏切４までの到達時間が予測され、さらに、踏切４の警報及び遮断に必要な時間を確保した位置が算出される。

踏切制御装置１は、この踏切制御開始指令の発信と同時に、踏切防護パターン制御部１３に踏切４の手前で列車２を停止させるための踏切防護パターン３０を発生させる。この踏切防護パターン３０は、踏切４が正常に遮断されない場合にバックアップとして使用される減速のパターンである。図３において破線で示す踏切防護パターン３０は、列車２が踏切４の手前の非常時列車停止位置（Ｄ）で停止するように設定される。

Ａ点において、踏切警報装置２０の送受信部１２ｂから車上装置１０の踏切制御装置１の送受信部１２ａに対して踏切４が正常に遮断されたことが通知される。このとき、踏切制御装置１は、図３に示すＡ点から加速曲線３３を算出する。この加速曲線３３は、運転曲線生成部１５により列車２の車種の性能により生成される。

図３において、踏切制御開始点（Ａ）から発生させた加速曲線３３と踏切防護パターン３０との交点（Ｂ）を算出する。本明細書では、このＢ点は列車２の非常停止の限界点を示すことから非常停止限界点（Ｂ）とする。本発明では、このＢ点までに、無線伝送不良、踏切故障、障害物検知等の異常事態が発生しない場合に踏切防護パターン３０を消去する。すなわち、上述したように、この踏切防護パターン３０は、異常事態が発生した場合のバックアップであり、列車２が減速して到達するＤ点は非常時列車停止位置である。従って、Ｂ点は列車２の非常停止の際の限界点となる。このＢ点を越えると踏切防護パターン３０を用いた減速は不可となる。これにより、列車２が踏切４手前に停止できる限界点まで踏切４の異常監視を行うことができ、万一に伝送不良が発生した場合であっても踏切４手前で安全に列車２を停止できる。

図３において非常停止限界点（Ｂ）は、踏切制御開始点（Ａ）から加速曲線３３を描いて踏切防護パターン３０との交点を作図により容易に求めることができる。運転曲線生成部１５は、これらのＡ点、Ｂ点の算出をプログラム化してデジタル処理により算出する。

図４に、図３の走行速度（Ｖ）と線路５の位置（Ｐ）とのグラフにおいて、踏切警報開始点が図３と同様な位置であるＡ点からＡ´点となった場合の列車制御をグラフ化して示す。すなわち、図３に示すように、列車２が踏切制御開始点（Ａ）に到達した際に、車上の踏切制御装置１から踏切４の踏切警報装置２０に踏切制御開始指令が発信されるが、走行速度（Ｖ）がより低い走行速度（Ｖ´）である場合、走行速度（Ｖ）と警報開始パターン３１との交点である列車２の踏切制御開始点（Ａ´）にて車上の踏切制御装置１から踏切４の踏切警報装置２０に踏切制御開始指令を発信する。この場合であっても、列車２の踏切制御開始点（Ａ´）から加速曲線３３´が引かれて踏切防護パターン３０との交点（Ｂ´）が求められる。このように、列車がより低速で踏切に進入する場合に、列車２が加速曲線３３´上を走行しても踏切防護パターン３０との交点（Ｂ´）までにブレーキをかければ列車２を踏切４の手前で停止させることができる。すなわち、この場合は、非常停止限界点（Ｂ´）も非常停止限界点（Ｂ）と同様に非常停止の限界点を表す。

図５に、図３の走行速度（Ｖ）と線路５の位置（Ｐ）とのグラフにおいて、例えば、遮断された踏切４内に通行人又は車両が進入するなどの異常状態が発生した場合の列車制御をグラフ化して示す。図５に示すように、一旦、列車２がＡ点において踏切警報装置２０から車上装置１０の踏切制御装置１に対して踏切４が正常に遮断できたことが通知され、列車２はＡ点から加速曲線３３に移行する。しかし、Ｂ点に到達する前に、踏切４において上述した異常事態が発生した。その場合であっても、列車２は、図５に破線で示すようにＢ点に到達するまで走行を継続し、踏切防護パターン３０によって減速してＤ点に到達しても良く、また、図５に実線で示すように、踏切４において異常事態が発生した地点Ｂ´で新たな踏切防護パターン３０´に沿って減速し地点Ｄ´に到達しても良い。このように、踏切警報装置２０から異常信号を受信したのが非常停止限界点であるＢ点までである場合には、踏切防護パターン３０により安全確実に列車２の走行が制御され、列車２を踏切４の手前で停止することができる。

以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさ、及び配置関係については、本発明が理解、実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って、本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

１ 踏切制御装置、２ 列車、３ 遮断機、４ 踏切、
線路、６ 遮断かん、７ａ 列車側アンテナ、７ｂ 踏切側アンテナ、１０ 車上装置、１２ａ，１２ｂ 送受信部、１３ 踏切防護パターン制御部、１４ 踏切制御タイミング演算部、１５ 運転曲線生成部、１６ 速度・位置検出部、１７ データ記憶部、１８ ブレーキ制御部、２０ 踏切警報装置、２２ 踏切制御部、２３ 警報器、２４ 遮断機駆動部、３０ 踏切防護パターン、３１ 警報開始パターン、３２ 非常停止パターン、３３，３３´ 加速曲線、３４ 許容最大速度、Ａ，Ａ´ 踏切制御開始点、Ｂ，Ｂ´ 非常停止限界点、Ｃ 警報開始パターン停止位置、Ｄ，Ｄ´ 非常時列車停止位置、Ｅ 警報開始位置、Ｖ，Ｖ´ 走行速度、Ｖｍａｘ 許容最大速度、Ｘ （従来技術）踏切防護パターン消去点。

Claims (3)

1. 列車が踏切制御開始点に達すると、踏切遮断機に踏切制御開始指令を発信して非常時に前記列車を踏切の手前の位置に安全に停止できるように定められる踏切防護パターンを発生させ、踏切遮断後において、前記踏切制御開始点から、前記踏切側の前記列車の走行速度より算出される加速曲線と、前記踏切防護パターンとの交点として算出した非常停止限界点に達するまでは前記踏切防護パターンを維持する、踏切制御装置。
2. 請求項１に記載の踏切制御装置であって、
   前記非常停止限界点までに前記踏切遮断機から異常信号を受信しなければ、前記列車の前記踏切防護パターンを消去する、踏切制御装置。
3. 請求項１に記載された踏切制御装置であって、
   前記非常停止限界点までに前記踏切遮断機から異常信号を受信した場合は、前記踏切防護パターンにより前記列車の走行を制御する、踏切制御装置。
   

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