JP6726556B2 - 列車制御システム - Google Patents

Description

本発明は、無線通信を利用した列車制御システムに関する。

近年、無線通信を利用した列車制御システム、すなわち、ＣＢＴＣ（Communication Based Train Control）システムが普及してきている。ＣＢＴＣシステムにおいては、列車に搭載された車上装置及び車上無線機と、地上側に設置された地上装置及び沿線無線機とによって無線ネットワークが構成され、列車の車上装置と地上装置との間で情報の送受信が可能である。

従来のＣＢＴＣシステムにおいては、無線ネットワーク全体が時刻同期されている。このため、例えば、地上装置は、列車の車上装置から列車位置情報を受信した場合に、車上装置と地上装置との間の伝送遅延時間を考慮することにより、列車の位置を精度よく検出することが可能である。

特開２０１３−７８２１０号公報

ところで、出願人は、Ｗｉ−ＦｉやＬＴＥ（Long Term Evolution）などの汎用通信システムをＣＢＴＣシステムに適用することを検討している。しかし、汎用通信システムで使用される無線機は、通常、それぞれが非同期で且つベストエフォートで動作し、また、通信に失敗したときのリトライ（再送信）の待ち時間も一定ではない。このため、汎用通信システムをＣＢＴＣシステムに適用した場合、例えば、地上装置は、車上装置と地上装置との間の伝送遅延時間を求めることができず、その結果、列車の位置を精度よく検出することができなくなってしまうおそれがある。

そこで、本発明は、汎用通信システムが適用された場合であっても、車上装置と地上装置との間の伝送遅延時間を考慮した列車制御を可能とする列車制御システムを提供することを目的とする。

本発明の一側面によると、地上装置と列車に搭載された車上装置とが無線ネットワークを介して接続される列車制御システムが提供される。前記列車制御システムにおいて、前記地上装置は、前記車上装置に提供すべき情報と、当該情報の前記地上装置における生成時刻とを前記車上装置に送信するように構成され、前記車上装置は、前記地上装置に提供すべき情報と、前記地上装置から受信した前記車上装置に提供すべき情報の前記地上装置における生成時刻とを前記地上装置に送信するように構成されている。

前記列車制御システムにおいて、前記車上装置は、前記地上装置が生成した前記車上装置に提供すべき情報とその情報の前記地上装置における生成時刻とを前記地上装置から受信する一方、前記地上装置に対して、前記地上装置に適用すべき情報に加えて、前記地上装置から受信した情報である前記車上装置に提供すべき情報の前記地上装置における生成時刻を送信する。このため、前記車上装置と前記地上装置とが時刻同期されていない場合であっても、前記地上装置は、前記車上装置から送信された情報の受信時刻（前記地上装置における時刻）と、前記車上装置から送信された前記情報である前記車上装置に提供すべき情報の前記地上装置における生成時刻との差分を、前記車上装置と前記地上装置との間の伝送遅延時間と見做して処理を行うことができる。これにより、前記列車制御システムにおいて、前記車上装置と前記地上装置との間の伝送遅延時間を考慮した列車制御が可能になる。

第１実施形態に係る列車制御システムの概略構成を示す図である。 車上装置を搭載した列車の一例を示す図である。 前記第１実施形態に係る列車制御システムにおける車上装置と地上装置との間の信号の送受信の概要を示す図である。 第２実施形態に係る列車制御システムにおける車上装置と地上装置との間の信号の送受信の概要を示す図である。 第３実施形態に係る列車制御システムにおける車上装置と地上装置との間の信号の送受信の概要を示す図である。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る無線式の列車制御システム（ＣＢＴＣシステム）の概略構成を示している。図１に示されるように、本実施形態に係る列車制御システム１は、軌道２上の複数の列車３のそれぞれに搭載された車上装置１０及び車上無線機ＶＲＳと、軌道２に沿って配置された複数の沿線無線機ＷＲＳ_１〜ＷＲＳ_ｎと、複数の沿線無線機ＷＲＳ_１〜ＷＲＳ_ｎに接続された地上装置２０とを含む。各列車３の車上装置１０と地上装置２０とは、車上無線機ＶＲＳと、沿線無線機ＷＲＳ_１〜ＷＲＳ_ｎの少なくとも一つとを介して互いに情報の送受信が可能である。本実施形態において、車上無線機ＶＲＳと沿線無線機ＷＲＳ_１〜ＷＲＳ_ｎとは時刻同期されていないものとする。すなわち、各列車３の車上装置１０と地上装置２０とは非同期型の無線ネットワークを介して接続されるように構成されている。

図２は、軌道２を走行する列車３の一例を示している。図２に示されるように、列車３には、速度発電機３１及び車上子３２が設けられており、列車３の車上装置１０は、車上無線機ＶＲＳ、速度発電機３１及び車上子３２に接続されている。速度発電機３１は、列車３の所定の車輪に取り付けられており、当該車軸の回転速度に比例した周波数の電圧を出力する。車上子３２は、列車３の下部に設けられており、軌道２の所定位置に設置された地上子２１（図１参照）から軌道２における位置（絶対位置）を示す位置情報を受信する。車上装置１０は、速度発電機３１の出力に基づいて、自身を搭載した列車３の走行速度及び走行距離を算出することができる。また、車上装置１０は、算出した走行距離と地上子２１から受信した位置情報（絶対位置）とに基づいて、自身が搭載された列車３の軌道２における位置を検出することができる。

列車制御システム１においては、各列車３の車上装置１０と地上装置２０とが所定の情報の送受信を繰り返し行うことにより各列車３の安全な走行が確保される。例えば、各列車３の車上装置１０は、自身を搭載した列車３の列車状態情報を含むレポートｒｐを生成して地上装置２０に無線送信する。列車３の列車状態情報は、主に列車３の位置と列車３の走行速度である。また、地上装置２０は、各列車３の列車制御情報を含むコマンドｃｍを生成して対応する車上装置１０に送信し、各列車３の車上装置１０は、受信したコマンドｃｍに含まれた列車制御情報に基づいて自身を搭載した列車３の走行を制御する。列車３の列車制御情報は、主に列車３が安全に走行できる限界位置までの距離（列車３の走行可能距離）であり、列車３の走行可能距離は、例えば、列車３の位置と、列車３の先行列車の位置又は停止信号位置とに基づいて算出される。なお、本実施形態においては、地上装置２０によって生成されるコマンドｃｍが本発明の「車上装置に提供すべき情報」に相当し、各列車３の車上装置１０によって生成されるレポートｒｐが本発明の「地上装置に提供すべき情報」に相当する。

ところで、地上装置２０が各列車３の車上装置１０に対するコマンドｃｍ、すなわち、各列車３の前記列車制御情報を生成するためには、地上装置２０が軌道２における各列車３の位置を把握している必要がある。地上装置２０は、各列車３の車上装置１０から送信されたレポートｒｐに含まれた列車状態情報に基づいて各列車３の位置を検出することができる。しかし、車上装置１０と地上装置２０との間の無線通信には遅延（伝送遅延）が存在するため、地上装置２０は、各列車３の車上装置１０から送信されたレポートｒｐの伝送遅延時間を考慮しなければ各列車３の正確な位置を検出することができない。一方、本実施形態において、車上装置１０と地上装置２０とは非同期型の無線ネットワークを介して接続されており、地上装置２０が各列車３の車上装置１０から送信されたレポートｒｐの伝送遅延時間を算出等することは困難である。

そこで、本実施形態において、地上装置２０は、各列車３の車上装置１０に対するコマンドｃｍを生成すると、生成したコマンドｃｍと、当該コマンドｃｍの地上装置２０における生成時刻（コマンド生成時刻）とを含む信号（以下「コマンド信号」という）ＣＭを対応する車上装置１０に送信するように構成されている。また、各列車３の車上装置１０は、地上装置２０から送信されたコマンド信号ＣＭに応答して地上装置２０へのレポートｒｐを生成し、生成したレポートｒｐと、地上装置２０から受信したコマンド信号ＣＭ（に含まれたコマンド生成時刻とを含む信号（以下「レポート信号」という）ＲＰを地上装置２０に送信するように構成されている。

以下、列車制御システム１における各列車３の車上装置１０及び地上装置２０の動作について具体的に説明する。なお、以下の説明において、各列車３の車上装置１０は、地上装置２０へのレポートｒｐを生成すると、速やかにレポート信号ＲＰを地上装置２０に送信するものとし、地上装置２０は、各列車３の車上装置１０に対するコマンドｃｍを生成すると、速やかにコマンド信号ＣＭを各列車３の車上装置に送信するものとする。換言すれば、レポートｒｐの生成時刻＝レポート信号ＲＰの送信時刻であり、コマンドｃｍの生成時刻＝コマンド信号ＣＭの送信時刻であるものとする。また、ＴＶＯは、車上装置１０における時刻を示し、ＴＳＣは、地上装置２０における時刻を示している。

図３は、軌道２上の複数の列車３のうちの特定の列車３_ｎの車上装置１０と地上装置２０との間の信号の送受信の概要を示す図である。図３において、車上装置１０は、地上装置２０に対してレポート信号ＲＰ１を送信する（時刻ＴＶＯ１）。レポート信号ＲＰ１は、地上装置２０へのレポートｒｐ１を含む。地上装置２０へのレポートｒｐ１は、列車３_ｎの列車状態情報としての列車３_ｎの位置である。

地上装置２０は、レポート信号ＲＰ１を受信すると（時刻ＴＳＣ１）、車上装置１０に対してコマンド信号ＣＭ１を送信する（時刻ＴＳＣ２）。コマンド信号ＣＭ１は、車上装置１０に対するコマンドｃｍ１と、コマンドｃｍ１の地上装置２０における生成時刻（コマンド生成時刻）ＴＳＣ２とを含む。車上装置１０に対するコマンドｃｍ１は、列車３_ｎの列車制御情報としての列車３_ｎの走行可能距離であり、列車３の走行可能距離は、例えば、車上装置１０から受信したレポート信号ＲＰ１に含まれた列車３_ｎの位置と、列車３_ｎの先行列車３_ｎ＋１の車上装置から受信したレポート信号に含まれた先行列車３_ｎ＋１の位置とに基づいて算出される。

車上装置１０は、コマンド信号ＣＭ１を受信すると（時刻ＴＶＯ２）、受信したコマンド信号ＣＭ１に含まれたコマンドｃｍ１（すなわち、列車３_ｎの走行可能距離）に基づいて列車３_ｎの走行を制御する。例えば、車上装置１０は、列車３_ｎの走行可能距離と列車３_ｎのブレーキ性能とから速度照査パターンを作成し、列車３_ｎの速度が前記速度照査パターンを超えないように列車３_ｎの走行速度を制御する。

また、車上装置１０は、コマンド信号ＣＭ１を受信すると（時刻ＴＶＯ２）、地上装置２０に対してレポート信号ＲＰ２を送信する（時刻ＴＶＯ３）。レポート信号ＲＰ２は、地上装置２０へのレポートｒｐ２と、地上装置２０から受信したコマンド信号ＣＭ１に含まれたコマンド生成時刻ＴＳＣ２とを含む。地上装置２０へのレポートｒｐ２は、列車３_ｎの列車状態情報としての列車３_ｎの位置及び走行速度である。

地上装置２０は、レポート信号ＲＰ２を受信すると（時刻ＴＳＣ３）、車上装置１０に対してコマンド信号ＣＭ２を送信する（時刻ＴＳＣ４）。コマンド信号ＣＭ２は、車上装置１０に対するコマンドｃｍ２と、コマンドｃｍ２の地上装置２０における生成時刻（コマンド生成時刻）ＴＳＣ４とを含む。車上装置１０に対するコマンドｃｍ２は、列車３_ｎの列車制御情報としての列車３_ｎの走行可能距離であり、次のようにして生成される。

地上装置２０は、まず、レポート信号ＲＰ２の受信時刻ＴＳＣ３と、レポート信号ＲＰ２に含まれたコマンド生成時刻ＴＳＣ２（すなわち、地上装置２０が前回生成した列車３_ｎに対するコマンドｃｍ１の生成時刻）との差ΔＴＳＣ（ＴＳＣ３−ＴＳＣ２）を算出する。次いで、地上装置２０は、算出されたΔＴＳＣをレポート信号ＲＰ２の伝送遅延時間と見做して、レポート信号ＲＰ２に含まれた列車３_ｎの位置を補正する。これは、車上装置１０がレポート信号ＲＰ２を送信してから地上装置２０がレポート信号ＲＰ２を受信するまでの間に列車３_ｎが移動して、実際の列車３_ｎの位置がレポート信号ＲＰ２に含まれた列車３_ｎの位置よりも前方にずれている可能性が高いからである。具体的には、地上装置２０は、算出されたΔＴＳＣとレポート信号ＲＰ２に含まれた列車３_ｎの走行速度とに基づいてレポート信号ＲＰ２に含まれた列車３_ｎの位置を補正する。ΔＴＳＣは、厳密にはレポート信号ＲＰ２の伝送遅延時間ではないものの、レポート信号ＲＰ２の伝送遅延時間にほぼ等しく、また、レポート信号ＲＰ２の伝送遅延時間がΔＴＳＣを超えることはない。このため、ΔＴＳＣをレポート信号ＲＰ２の伝送遅延時間と見做すことにより、列車３_ｎの位置を安全側に補正することが可能である。次いで、地上装置２０は、補正後の列車３_ｎの位置と、先行列車３_ｎ＋１の位置とに車上装置１０に対するコマンドｃｍ２（列車３_ｎの列車制御情報としての列車３_ｎの走行可能距離）を生成する。

車上装置１０は、コマンド信号ＣＭ２を受信すると（時刻ＴＶＯ４）、受信したコマンド信号ＣＭ２に含まれたコマンドｃｍ２（すなわち、列車３_ｎの走行可能距離）に基づいて列車３_ｎの走行を制御する。また、車上装置１０は、地上装置２０へのレポートｒｐ３（列車３_ｎの列車状態情報としての列車３_ｎの位置及び走行速度）と、地上装置２０から受信したコマンド信号ＣＭ２に含まれたコマンド生成時刻ＴＳＣ４とを含むレポート信号ＲＰ３を地上装置２０に送信する（時刻ＴＶＯ５）。

以上のような、車上装置１０から地上装置２０への列車状態情報を含むレポート信号ＲＰの送信と、地上装置２０から車上装置１０への列車制御情報を含むコマンド信号ＣＭの送信とが繰り返し実施される。

このように、本実施形態に係る列車制御システム１において、地上装置２０は、車上装置１０に対するコマンドｃｍと、当該コマンドｃｍの地上装置２０における生成時刻であるコマンド生成時刻とを含むコマンド信号ＣＭを車上装置１０に送信するように構成されている。また、車上装置１０は、地上装置２０へのレポートｒｐと、地上装置２０から受信したコマンド信号ＣＭに含まれたコマンド生成時刻とを含むレポート信号ＲＰを地上装置２０に送信するように構成されている。このため、地上装置２０は、車上装置１０からのレポート信号ＲＰの受信時刻（地上装置２０における時刻）と、車上装置１０からのレポート信号ＲＰに含まれたコマンド生成時刻との差分をレポート信号ＲＰの伝送遅延時間と見做すことによって、当該伝送遅延時間を加味した列車制御情報を生成することができる。したがって、本実施形態に係る列車制御システム１によれば、安全側の列車制御が実現され得る。

なお、上述の実施形態において、地上装置２０は、車上装置１０に対するコマンドｃｍとそのコマンド生成時刻とを一つの信号（コマンド信号ＣＭ）で車上装置１０に送信し、車上装置１０は、地上装置２０へのレポートｒｐと、地上装置２０から受信したコマンド信号ＣＭに含まれたコマンド生成時刻とを一つの信号（レポート信号ＲＰ）で地上装置２０に送信している。しかし、これに限られるものではない。地上装置２０は、車上装置１０に対するコマンドｃｍとそのコマンド生成時刻とを別々に車上装置１０に送信し、車上装置１０は、地上装置２０へのレポートｒｐと、地上装置２０から受信したコマンド信号ＣＭに含まれたコマンド生成時刻とを別々に地上装置２０に送信するようにしてもよい。

また、上述の実施形態においては、列車３の車上装置１０に対するコマンドｃｍ（列車３の列車制御情報）として列車３の走行可能距離が用いられている。しかし、これに限るものではない。列車３の車上装置１０に対するコマンドｃｍは、列車３の車上装置１０が列車３の走行を制御するために使用する列車制御情報であればよく、列車３の車上装置１０に対しるコマンドｃｍとして、列車３の走行可能距離に加えて又は代えて、列車３の制限速度が用いられてもよい。

また、地上装置２０は、車上装置１０から送信されたレポート信号ＲＰの受信時刻と当該レポート信号ＲＰに含まれたコマンド生成時刻との差ΔＴＳＣが所定時間以内（例えば１秒以内）である場合に、受信したレポート信号ＲＰに含まれたレポートｒｐ（列車状態情報）を採用し、ΔＴＳＣが前記所定時間を超える場合には、受信したレポート信号ＲＰに含まれたレポートｒｐ（列車状態情報）を採用しないように構成され得る。主に実際の列車３の状態とは異なる可能性の高い列車状態情報に基づいて列車３の列車制御情報を更新しないようにするためである。この場合、地上装置２０は、例えば、列車制御情報を更新しないように指示するコマンドを車上装置１０に対するコマンドｃｍとして用いることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る列車制御システムについて説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態に係る列車制御システム１と同一の構成要素については同一の符号を用いると共にその説明は省略する。第１実施形態に係る列車制御システム１と第２実施形態に係る列車制御システムとの主な相違点は、第２実施形態に係る列車制御システムでは、車上装置１０が地上装置２０に送信するレポート信号ＲＰが、地上装置２０へのレポートｒｐの車上装置１０における生成時刻（レポート生成時刻）を更に含むこと、及び、地上装置２０が車上装置１０に送信するコマンド信号ＣＭが、車上装置１０から受信したレポート信号ＲＰに含まれたレポート生成時刻を更に含むことである。

図４は、第２実施形態に係る列車制御システムにおける軌道２上の複数の列車３のうちの特定の列車３_ｎの車上装置１０と地上装置２０との間の信号の送受信の概要を示す図であり、図３に対応する図である。図４において、車上装置１０は、地上装置２０に対してレポート信号ＲＰ１を送信する（時刻ＴＶＯ１）。レポート信号ＲＰ１は、地上装置２０へのレポートｒｐ１（列車３_ｎの列車状態情報としての列車３_ｎの位置）と、レポートｒｐ１の車上装置１０における生成時刻（レポート生成時刻）ＴＶＯ１とを含む。

地上装置２０は、レポート信号ＲＰ１を受信すると（時刻ＴＳＣ１）、車上装置１０に対してコマンド信号ＣＭ１を送信する（時刻ＴＳＣ２）。コマンド信号ＣＭ１は、車上装置１０に対するコマンドｃｍ１（列車３_ｎの列車制御情報としての列車３_ｎの走行可能距離）と、コマンドｃｍ１の地上装置２０における生成時刻（コマンド生成時刻）ＴＳＣ２と、車上装置１０から受信したレポート信号ＲＰ１に含まれたレポート生成時刻ＴＶＯ１とを含む。

車上装置１０は、コマンド信号ＣＭ１を受信すると（時刻ＴＶＯ２）、コマンド信号ＣＭ１の受信時刻ＴＶＯ２と、コマンド信号に含まれたレポート生成時刻ＴＶＯ１（すなわち、車上装置１０が前回生成した地上装置２０へのレポートｒｐ１の生成時刻）との差ΔＴＶＯを算出する。次いで、車上装置１０は、算出されたΔＴＶＯをコマンド信号ＣＭ１の伝送遅延時間と見做して、コマンド信号ＣＭ１に含まれた列車３_ｎの走行可能距離を補正する。これは、地上装置２０がコマンド信号ＣＭ１を送信してから車上装置１０がコマンド信号ＣＭ１を受信するまでの間に列車３_ｎが移動して、実際の列車３_ｎの走行可能距離がコマンド信号ＣＭ１に含まれた列車３_ｎの走行可能距離よりも短くなっている可能性が高いからである。具体的には、車上装置１０は、列車３_ｎの走行速度を検出し、検出された列車３_ｎの走行速度と算出されたΔＴＶＯとに基づいてコマンド信号ＣＭ１に含まれた列車３_ｎの走行可能距離を補正する。ΔＴＶＯは、厳密にはコマンド信号ＣＭ１の伝送遅延時間ではないものの、コマンド信号ＣＭ１の伝送遅延時間にほぼ等しく、また、コマンド信号ＣＭ１の伝送遅延時間がΔＴＶＯを超えることはない。このため、ΔＴＶＯをコマンド信号ＣＭ１の伝送遅延時間と見做すことにより、列車３_ｎの走行可能距離を安全側に補正することが可能である。そして、車上装置１０は、補正後の列車３_ｎの走行可能距離に基づいて列車３_ｎの走行を制御する。

また、車上装置１０は、コマンド信号ＣＭ１を受信すると（時刻ＴＶＯ２）、地上装置２０に対してレポート信号ＲＰ２を送信する（時刻ＴＶＯ３）。レポート信号ＲＰ２は、地上装置２０へのレポートｒｐ２（列車３_ｎの列車状態情報としての列車３_ｎの位置及び走行速度）と、その生成時刻（レポート生成時刻）ＴＶＯ３と、地上装置２０から受信したコマンド信号ＣＭ１に含まれたコマンド生成時刻ＴＳＣ２とを含む。

地上装置２０は、レポート信号ＲＰ２を受信すると（時刻ＴＳＣ３）、レポート信号ＲＰ２の受信時刻ＴＳＣ３と、レポート信号ＲＰ２に含まれたコマンド生成時刻ＴＳＣ２（すなわち、地上装置２０が前回生成した列車３_ｎに対するコマンドｃｍ１の生成時刻）との差ΔＴＳＣ（ＴＳＣ３−ＴＳＣ２）を算出する。次いで、地上装置２０は、算出されたΔＴＳＣをレポート信号ＲＰ２の伝送遅延時間と見做し、レポート信号ＲＰ２に含まれた列車３_ｎの位置を、算出されたΔＴＳＣとレポート信号ＲＰ２に含まれた列車３_ｎの走行速度とに基づいて補正する。次いで、地上装置２０は、補正後の列車３_ｎの位置に基づいて車上装置１０に対するコマンドｃｍ２を生成する。そして、地上装置２０は、生成したコマンドｃｍ２と、その生成時刻（コマンド生成時刻）ＴＳＣ４と、車上装置１０から受信したレポート信号ＲＰ２に含まれたレポート生成時刻ＴＶＯ３とを含むコマンド信号ＣＭ２を車上装置１０に送信する。

車上装置１０は、コマンド信号ＣＭ２を受信すると（時刻ＴＶＯ４）、受信したコマンド信号ＣＭ２に含まれたコマンドｃｍ２（すなわち、列車３_ｎの走行可能距離）に基づいて列車３_ｎの走行を制御する。また、車上装置１０は、地上装置２０へのレポートｒｐ３（列車３_ｎの列車状態情報としての列車３_ｎの位置及び走行速度）と、その生成時刻（レポート生成時刻）ＴＶＯ５と、地上装置２０から受信したコマンド信号ＣＭ２に含まれたコマンド生成時刻ＴＳＣ４とを含むレポート信号ＲＰ３を地上装置２０に送信する（時刻ＴＶＯ５）。

第２実施形態に係る列車制御システムにおいても、このような、車上装置１０から地上装置２０への列車状態情報を含むレポート信号ＲＰの送信と、地上装置２０から車上装置１０への列車制御情報を含むコマンド信号ＣＭの送信とが繰り返し実施される。

以上のように、第２実施形態に係る列車制御システムでは、第１実施形態に係る列車制御システム１と比較して、車上装置１０が地上装置２０に送信するレポート信号ＲＰは、地上装置２０へのレポートｒｐの車上装置１０における生成時刻（レポート生成時刻）を更に含み、地上装置２０が車上装置１０に送信するコマンド信号ＣＭは、車上装置１０から受信したレポート信号ＲＰに含まれたレポート生成時刻を更に含む。このため、地上装置２０は、車上装置１０から送信されたレポート信号ＲＰの受信時刻（地上装置２０における時刻）と、車上装置１０から送信されたレポート信号ＲＰに含まれたレポート生成時刻との差分をレポート信号ＲＰの伝送遅延時間と見做すことによって、レポート信号ＲＰの伝送遅延時間を加味した列車制御情報を生成することができる。また、車上装置１０は、地上装置２０から送信されたコマンド信号ＣＭの受信時刻（車上装置１０における時刻）と、地上装置２０から送信されたコマンド信号ＣＭに含まれたレポート生成時刻との差分をコマンド信号ＣＭの伝送遅延時間と見做すことによって、コマンド信号ＣＭの伝送遅延時間を加味して列車３の走行を制御することができる。したがって、第２実施形態に係る列車制御システムにおいては、さらに安全側の列車制御が実現され得る。

なお、車上装置１０は、地上装置２０へのレポートｒｐ、そのレポート生成時刻及びコマンド信号ＣＭに含まれたコマンド生成時刻を一つに信号で地上装置２０に送信する必要はなく、例えば、レポートｒｐ及びレポート生成時刻と、コマンド生成時刻とを別々に地上装置２０に送信するようにしてもよい。同様に、地上装置２０は、車上装置１０に対するコマンドｃｍ、そのコマンド生成時刻及びレポート信号ＲＰに含まれたレポート生成時刻を必ずしも一つの信号で車上装置１０に送信する必要はなく、例えば、コマンドｃｍ及びそのコマンド生成時刻と、レポート生成時刻とを別々に地上装置２０に送信するようにしてもよい。

また、列車３の車上装置１０に対するコマンドｃｍ（列車３の列車制御情報）として列車３の走行可能距離に加えて又は代えて列車３の制限速度が用いられてもよい。また、地上装置２０は、車上装置１０から送信されたレポート信号ＲＰの受信時刻と当該レポート信号ＲＰに含まれたコマンド生成時刻との差ΔＴＳＣが所定時間（例えば１秒）を超えた場合には、受信したレポート信号ＲＰに含まれたレポートｒｐ（列車状態情報）を採用しないように構成され、車上装置１０は、地上装置２０から送信されたコマンド信号ＣＭの受信時刻と当該コマンド信号ＣＭに含まれたレポート生成時刻との差ΔＴＶＯが所定時間（例えば１秒）を超えた場合には、コマンド信号ＣＭに含まれたコマンドｃｍ（列車制御情報）を採用しないように構成され得る。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る列車制御システムについて説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態に係る列車制御システム１と同一の構成要素については同一の符号を用いると共にその説明は省略する。第１実施形態に係る列車制御システム１と第３実施形態に係る列車制御システムとの主な相違点は、第３実施形態に係る列車制御システムでは、車上装置１０が地上装置２０に送信するレポート信号ＲＰが、地上装置２０へのレポートｒｐに車上装置１０における生成時刻（レポート生成時刻）及び地上装置２０からのコマンド信号ＣＭの車上装置１０における受信時刻を更に含むこと、及び、地上装置２０が車上装置１０に送信するコマンド信号ＣＭが、車上装置１０からのレポート信号ＲＰの地上装置２０における受信時刻及び車上装置１０から受信したレポート信号ＲＰに含まれたレポート生成時刻を更に含むことである。

図５は、第３実施形態に係る列車制御システムにおける軌道２上の複数の列車３のうちの特定の列車３_ｎの車上装置１０と地上装置２０との間の信号の送受信の概要を示す図であり、図３、図４に対応する図である。図５において、車上装置１０は、地上装置２０に対してレポート信号ＲＰ１を送信する（時刻ＴＶＯ１）。レポート信号ＲＰ１は、地上装置２０へのレポートｒｐ１（ここでは、列車３_ｎの列車状態情報としての列車３_ｎの位置）と、レポートｒｐ１の車上装置１０における生成時刻（レポート生成時刻）ＴＶＯ１とを含む。

地上装置２０は、レポート信号ＲＰ１を受信すると（時刻ＴＳＣ１）、車上装置１０に対してコマンド信号ＣＭ１を送信する（時刻ＴＳＣ２）。コマンド信号ＣＭ１は、車上装置１０に対するコマンドｃｍ１（列車３_ｎの列車制御情報としての列車３_ｎの走行可能距離）と、コマンドｃｍ１の地上装置２０における生成時刻（コマンド生成時刻）ＴＳＣ２と、車上装置１０からのレポート信号ＲＰ１の受信時刻（ＴＳＣ１）と、車上装置１０から受信したレポート信号ＲＰ１に含まれたレポート生成時刻ＴＶＯ１とを含む。

車上装置１０は、コマンド信号ＣＭ１を受信すると（時刻ＴＶＯ２）、コマンド信号ＣＭ１の受信時刻ＴＶＯ２、コマンド信号ＣＭ１に含まれたレポート生成時刻ＴＶＯ１との差ΔＴＶＯａ（＝ＴＶＯ２−ＴＶＯ１）を算出する。また、コマンド信号ＣＭ１に含まれたコマンド生成時刻ＴＳＣ２とレポート信号ＲＰ１の受信時刻ＴＳＣ１との差ΔＴＳＣｂ（＝ＴＳＣ２−ＴＳＣ１）を算出する。算出されたΔＴＳＣｂは、地上装置２０がレポート信号ＲＰ１を受信してからコマンドｃｍ１を生成して送信するまでの時間であり、コマンド信号ＣＭ１の伝送遅延時間には含まれない。そこで、車上装置１０は、ΔＴＶＯａからΔＴＳＣｂを減算した時間（ΔＴＶＯａ−ΔＴＳＣｂ）をコマンド信号ＣＭ１の伝送遅延時間と見做して、コマンド信号ＣＭ１に含まれた列車３_ｎの走行可能距離を補正する。そして、車上装置１０は、補正後の列車３_ｎの走行可能距離に基づいて列車３_ｎの走行を制御する。

また、車上装置１０は、コマンド信号ＣＭ１を受信すると（時刻ＴＶＯ２）、地上装置２０に対してレポート信号ＲＰ２を送信する（時刻ＴＶＯ３）。レポート信号ＲＰ２は、地上装置２０へのレポートｒｐ２（列車３_ｎの列車状態情報としての列車３_ｎの位置及び走行速度）と、その生成時刻（レポート生成時刻）ＴＶＯ３と、地上装置２０からのコマンド信号ＣＭ１の受信時刻ＴＶＯ２と、地上装置２０から受信したコマンド信号ＣＭ１に含まれたコマンド生成時刻ＴＳＣ２とを含む。

地上装置２０は、レポート信号ＲＰ２を受信すると（時刻ＴＳＣ３）、レポート信号ＲＰ２の受信時刻ＴＳＣ３と、レポート信号ＲＰ２に含まれたコマンド生成時刻ＴＳＣ２との差ΔＴＳＣａ（＝ＴＳＣ３−ＴＳＣ２）を算出する。また、レポート信号ＲＰ２に含まれたレポート生成時刻ＴＶＯ３とコマンド信号ＣＭ１の受信時刻ＴＶＯ２との差ΔＴＶＯｂ（＝ＴＶＯ３−ＴＶＯ２）を算出する。算出されたΔＴＶＯｂは、車上装置１０がコマンド信号ＣＭ１を受信してからレポートｒｐ２を生成して送信するまでの時間であり、レポート信号ＲＰ２の伝送遅延時間には含まれない。そこで、地上装置２０は、ΔＴＳＣａからΔＴＶＯｂを減算した時間（ΔＴＳＣａ−ΔＴＶＯｂ）をレポート信号ＲＰ２の伝送遅延時間と見做し、レポート信号ＲＰ２に含まれた列車３_ｎの位置を、ΔＴＳＣａからΔＴＶＯｂを減算した時間（ΔＴＳＣａ−ΔＴＶＯｂ）とレポート信号ＲＰ２に含まれた列車３_ｎの走行速度とに基づいて補正する。次いで、地上装置２０は、補正後の列車３_ｎの位置に基づいて車上装置１０に対するコマンドｃｍ２を生成する。そして、地上装置２０は、生成したコマンドｃｍ２と、その生成時刻（コマンド生成時刻）ＴＳＣ４と、車上装置１０からのレポート信号ＲＰ２の受信時刻ＴＳＣ３と、車上装置１０から受信したレポート信号ＲＰ２に含まれたレポート生成時刻ＴＶＯ３とを含むコマンド信号ＣＭ２を車上装置１０に送信する。

車上装置１０は、コマンド信号ＣＭ２を受信すると（時刻ＴＶＯ４）、受信したコマンド信号ＣＭ２に含まれたコマンドｃｍ２（すなわち、列車３_ｎの走行可能距離）に基づいて列車３_ｎの走行を制御する。また、車上装置１０は、地上装置２０へのレポートｒｐ３（列車３_ｎの列車状態情報としての列車３_ｎの位置及び走行速度）と、その生成時刻（レポート生成時刻）ＴＶＯ５と、地上装置２０からのコマンド信号ＣＭ２の受信時刻ＴＶＯ４と、地上装置２０から受信したコマンド信号ＣＭ２に含まれたコマンド生成時刻ＴＳＣ４とを含むレポート信号ＲＰ３を地上装置２０に送信する（時刻ＴＶＯ５）。

第３実施形態に係る列車制御システムにおいても、このような、車上装置１０から地上装置２０への列車状態情報を含むレポート信号ＲＰの送信と、地上装置２０から車上装置１０への列車制御情報を含むコマンド信号ＣＭの送信とが繰り返し実施される。

第３実施形態に係る列車制御システムにおいても、第２実施形態に係る列車制御システムと同様に、地上装置２０は、レポート信号ＲＰの伝送遅延時間を加味して列車制御情報を生成することができ、車上装置１０は、コマンド信号ＣＭの伝送遅延時間を加味して列車３の走行を制御することができる。したがって、第３実施形態に係る列車制御システムにおいても安全側の列車制御が実現され得る。

なお、第３実施形態に係る列車制御システムにおいて、車上装置１０が地上装置２０に送信するレポート信号ＲＰは、地上装置２０へのレポートｒｐ、その生成時刻（レポート生成時刻）、地上装置２０からのコマンド信号ＣＭの受信時刻、及び、地上装置２０から受信したコマンド信号ＣＭに含まれたコマンド生成時刻を含んでいる。しかし、これに限られるものではなく、車上装置１０が地上装置２０に送信するレポート信号ＲＰは、前記レポート生成時刻及び前記コマンド信号ＣＭの受信時刻に代えて、これらの時刻差（レポート生成時刻−コマンド信号ＣＭの受信時刻）を含むことができる。

また、第３実施形態に係る列車制御システムにおいて、地上装置２０が車上装置１０に送信するコマンド信号ＣＭは、車上装置１０に対するコマンドｃｍ、その生成時刻（コマンド生成時刻）と、車上装置１０からのレポート信号ＲＰの受信時刻、及び、車上装置１０から受信したレポート信号ＲＰに含まれたレポート生成時刻とを含んでいる。しかし、これに限られるものではなく、地上装置２０が車上装置１０に送信するコマンド信号ＣＭは、前記コマンド生成時刻及び前記レポート信号ＲＰの受信時刻に代えて、これらの時刻差（コマンド生成時刻−レポート信号ＲＰの受信時刻）を含むことができる。

以上、本発明の実施形態及びその変形例について説明したが、本発明は上述の実施形態及びその変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて更なる変形や変更が可能である。

１…列車制御システム
２…軌道
３…列車
１０…車上装置
２０…地上装置
ＶＲＳ…車上無線機
ＷＲＳ_１〜ｎ…固定無線機

Claims (7)

1. 地上装置と列車に搭載された車上装置とが無線ネットワークを介して接続される列車制御システムであって、
   前記地上装置は、前記車上装置に提供すべき情報と、当該情報の前記地上装置における生成時刻とを前記車上装置に送信し、
   前記車上装置は、前記地上装置に提供すべき情報と、前記地上装置から受信した前記車上装置に提供すべき情報の前記地上装置における生成時刻とを前記地上装置に送信する、
   列車制御システム。
2. 前記地上装置は、前記車上装置に提供すべき情報と、当該情報の前記地上装置における生成時刻を含む一つの信号を前記車上装置に送信し、
   前記車上装置は、前記地上装置に提供すべき情報と、前記地上装置から受信した信号に含まれた前記車上装置に提供すべき情報の前記地上装置における生成時刻とを含む一つの信号を前記地上装置に送信する、
   請求項１に記載の列車制御システム。
3. 前記車上装置が前記地上装置に送信する信号は、前記地上装置に提供すべき情報の前記車上装置における生成時刻をさらに含み、
   前記地上装置が前記車上装置に送信する信号は、前記車上装置が前記地上装置に送信した信号に含まれた前記地上装置に提供すべき情報の前記車上装置における生成時刻をさらに含む、
   請求項２に記載の列車制御システム。
4. 前記車上装置が前記地上装置に送信する信号は、前記地上装置に提供すべき情報の前記車上装置における生成時刻及び前記地上装置が前記車上装置に送信した信号の前記車上装置における受信時刻、又は、これらの時刻差をさらに含み、
   前記地上装置が前記車上装置に送信する信号は、前記車上装置が前記地上装置に送信した信号の前記地上装置における受信時刻及び前記車上装置が前記地上装置に送信した信号に含まれた前記地上装置に提供すべき情報の前記車上装置における生成時刻、又は、これらの時刻差をさらに含む、請求項２に記載の列車制御システム。
5. 前記車上装置に提供すべき情報は、前記列車の走行可能距離及び前記列車の制限速度の少なくとも一方を含む列車制御情報であり、
   前記地上装置に提供すべき情報は、前記列車の位置及び前記列車の走行速度を含む列車状態情報である、請求項１〜４のいずれか一つに記載の列車制御システム。
6. 地上装置と列車に搭載された車上装置とが非同期型無線ネットワークを介して接続されるように構成され、前記地上装置は、前記車上装置から提供される情報に基づいて前記列車の列車制御情報を生成し、前記車上装置は、前記地上装置から提供された前記列車制御情報に基づいて前記列車を制御する前記列車制御システムであって
   前記地上装置は、前記列車制御情報と、前記列車制御情報の前記地上装置における生成時刻とを含む信号を前記車上装置に送信し、
   前記車上装置は、前記列車の列車状態情報と、前記地上装置から受信した信号に含まれた前記列車制御情報の前記地上装置における生成時刻とを含む信号を前記地上装置に送信する、
   列車制御システム。
7. 前記車上装置が前記地上装置に送信する信号は、前記列車の列車状態情報の前記車上装置における生成時刻をさらに含み、
   前記地上装置が前記車上装置に送信する信号は、前記車上装置から最後に受信した信号に含まれた、前記列車の列車状態情報の前記車上装置における生成時刻をさらに含む、
   請求項６に記載の列車制御システム。