JP6789604B2

JP6789604B2 - 鉄道車両

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Publication number: JP6789604B2
Application number: JP2016253652A
Authority: JP
Inventors: 達也三田; 良輔古木; 鈴木　貴之; 貴之鈴木
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2016-12-27
Publication date: 2020-11-25
Anticipated expiration: 2036-12-27
Also published as: JP2018107940A

Description

本発明は、鉄道車両に関し、特に、鉄道車両同士の通信により安全な移動閉塞区間を確保して、安全に走行できる鉄道車両に関するものである。

鉄道車両の運行においては鉄道車両の各車両編成同士の衝突を防ぐために、各車両編成には閉塞区間が設けられている。そして、後続の車両編成は先行する車両編成の閉塞区間に進入しないように運行される。この閉塞区間には、路線に固定的に設定される固定閉塞区間と、車両編成の移動に伴って閉塞区間も移動する移動閉塞区間とがある。

固定閉塞区間として、駅から駅の間が設定されたり、信号機システムの場合には信号機間が設定される。即ち、車両編成の移動に合わせ、駅から駅の間や信号機間を閉塞する。高速で走行する鉄道車両ほど制動距離が長くなる。よって、鉄道車両が高速で走行する路線ほど、長い閉塞区間を必要とする。固定閉塞区間長は、数百メートルから数キロメートルの範囲で設定される。ここで、路線上で事故などが発生し、先行の車両編成が停止した場合には、後続の車両編成は、それぞれ先行の車両編成の固定閉塞区間の境界までしか進行できず停止する。よって、路線上には数百メートルから数キロメートルの固定閉塞区間の間隔で各車両編成が待機することとなるので、運行再開時にはその復旧が遅れる要因となっていた。

これに対し特許文献１には、車両編成の移動に伴って閉塞区間も移動する移動閉塞区間に関する列車制御システムが開示されている。特許文献１では、路線外に設けられた複数の基地局にて路線を走行する複数の列車（車両編成）を追跡し、各車両編成の位置と速度とを検知することで各車両編成間の距離を求め、その距離が安全な大きさとなるように各車両編成の速度を制御する。よって、閉塞区間は、各車両編成の移動位置を基準に移動しながら動的に設定される。また移動閉塞区間長も、基地局の判断によって自由に調整できる。よって、路線上で事故などが発生した場合、運行再開後の復旧を短時間で可能とするために、基地局の判断によって各車両編成の停車間隔（車両編成の停車時における移動閉塞区間長）を短く設定することもできる。

特開２００３−１４６２１２号公報

しかしながら、特許文献１のシステムでは、路線外の基地局によって、各車両編成の移動閉塞区間を算出し決定するので、基地局の負担が非常に大きなものとなるという問題点があった。また基地局との通信が不能となった場合には、各車両編成は閉塞区間の判断ができず、走行制御に大きな支障を来してしまうという問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、鉄道車両同士の通信により安全な移動閉塞区間を確保して、安全に走行できる鉄道車両を提供することを目的としている。

この目的を達成するために本発明の鉄道車両は、路線を移動閉塞方式で走行可能なものであり、自らの車両編成についての路線情報と、進行方向情報と、位置情報と、速度情報とを記憶する自編成記憶手段と、他の車両編成から送信される他の車両編成についての路線情報と、進行方向情報と、位置情報と、速度情報とを受信する他編成受信手段と、その他編成受信手段により受信された他の車両編成情報を記憶する他編成記憶手段と、前記鉄道車両の運行を管理する中央制御室から送信される走行指示を受信する走行指示受信手段と、その走行指示受信手段が前記中央制御室から閉塞区間の自由設定を許可する走行指示を受信した場合あるいは前記走行指示受信手段が前記中央制御室からの走行指示を所定期間受信できない場合に、前記他編成記憶手段に記憶される他の車両編成情報のうち、前記自編成記憶手段に記憶される自らの車両編成と同一路線かつ同一進行方向であって、自らの車両編成の進行方向において最も近くで先行する他の車両編成情報に基づいて、自らの車両編成の許容最高速度を設定する許容速度設定手段とを備えている。

請求項１記載の鉄道車両によれば、自編成記憶手段に記憶される自らの車両編成情報と、他の車両編成から受信し、路線外で鉄道車両の運行を管理する中央制御室から閉塞区間の自由設定を許可する走行指示を受信した場合や、中央制御室からの走行指示を所定期間受信できない場合に、他編成記憶手段に記憶される他の車両編成情報とに基づいて、同一路線の同一進行方向の最も近い位置において先行する他の車両編成に対して、自らの車両編成の許容最高速度が設定される。よって、当該先行する他の車両編成との間に安全な移動閉塞区間を確保して、自らの車両編成を安全に走行させることができる。

例えば路線上で事故などが発生して、当該先行する他の車両編成が停止している場合には、自らの車両編成の許容最高速度は小さな値に設定されるものの、ゆっくりと走行できるので、当該先行する他の車両編成との移動閉塞区間を、従来の固定閉塞区間に比べて十分に短くできる。よって、運行再開後の復旧を短時間で行うことが可能となる。

更に、許容速度設定手段による許容最高速度の設定は、自編成記憶手段に記憶される自らの車両編成情報と、他の車両編成から受信し、他編成記憶手段に記憶される他の車両編成情報とに基づいて行われるので、かかる許容最高速度の設定に関し中央制御室の負担を軽減できる。また万一、中央制御室との通信が不能になったとしても、許容最高速度を設定できるので、自らの車両編成の走行制御に支障を来すことがない。

請求項２記載の鉄道車両によれば、請求項１の奏する効果に加え、速度検出手段により検出された走行速度が、許容速度設定手段により設定された許容最高速度を超えている場合には、減速手段によって走行速度が減速される。よって、同一路線の同一進行方向の最も近い位置において先行する他の車両編成に対して、安全な移動閉塞区間を確保しつつ、自らの車両編成を安全に走行させることができる。

請求項３記載の鉄道車両によれば、請求項１又は２の奏する効果に加え、他編成記憶手段は、他編成受信手段により受信された他の車両編成情報のうち、自編成記憶手段に記憶される自らの車両編成と同一路線かつ同一進行方向の他の車両編成情報を記憶する。鉄道車両は路線も多く他の車両編成は数多く存在するが、このように他編成記憶手段には許容最高速度の設定に関係する他の車両編成情報を記憶するので、その記憶容量を小さくできると共に、許容最高速度の設定に使用する他の車両編成情報の選択を効率よく行うことができる。

請求項４記載の鉄道車両によれば、請求項１から３のいずれかの奏する効果に加え、自編成記憶手段に記憶される自らの車両編成情報は、自編成送信手段によって他の車両編成へ送信される。よって、自らの車両編成と同一路線かつ同一進行方向の他の車両編成であって、自らの車両編成の直後を走行する他の車両編成に対して、許容最高速度の設定を可能にできる。即ち、当該他の車両編成に対して、安全な移動閉塞区間を確保させて、安全な走行制御を行わせることができる。

（ａ）は鉄道車両の電気的構成を示すブロック図であり、（ｂ）は自編成情報メモリを模式的に表した図であり、（ｃ）は他編成情報テーブルを模式的に表した図である。メイン処理のフローチャートである。（ａ）は中央制御室からの走行指示が「通常走行」の場合における走行中の鉄道車両を模式的に表した図であり、（ｂ）は中央制御室からの走行指示が「受信なし」又は「閉塞区間設定許可」の場合における走行中の鉄道車両を模式的に表した図である。（ａ）は中央制御室からの走行指示が「通常走行」から「停車」に変更された場合の鉄道車両を模式的に表した図であり、（ｂ）は中央制御室からの走行指示が「閉塞区間設定許可」または「受信なし」から「停車」に変更された場合の鉄道車両を模式的に表した図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。本実施形態では、車両編成間で路線名、進行方向、位置、走行速度、車両編成の長さといった編成情報を常に送受信する。そして、中央制御室Ｃからの走行指示が「通常走行」の場合は、信号機間に設定された固定閉塞区間を保ちながら走行し、一方、中央制御室Ｃからの走行指示が「閉塞区間設定許可」または「受信なし」の場合は、受信した同一路線及び同一進行方向の最も近い先行する他の車両編成の編成情報に基づき、最低限の車間距離（移動閉塞区間）を確保しながら走行する鉄道車両１について説明する。以下、自らの車両編成のことを「自鉄道車両１」、それ以外の他の車両編成のことを「他鉄道車両２」と表現する。

まず、図１を参照して、自鉄道車両１の電気的構成について説明する。図１（ａ）は自鉄道車両１の電気的構成を示すブロック図である。自鉄道車両１は、自鉄道車両１を走行制御するための制御装置１０を備える。制御装置１０は、ＣＰＵ１１と、ＲＯＭ１２と、ＲＡＭ１３とを備え、これらはバスライン１４を介して入出力ポート１５にそれぞれ接続されている。入出力ポート１５には、速度検出装置１６と、地点情報取得装置１７と、軌道通信装置１８と、無線通信装置１９と、入力装置２０とがそれぞれ接続されている。

ＣＰＵ１１は、バスライン１４により接続された各部を制御する演算装置である。ＲＯＭ１２は、ＣＰＵ１１により実行されるプログラムや固定値データ等を格納した書き換え不能な不揮発性のメモリであり、制御プログラム１２ａが記憶される。ＣＰＵ１１によって制御プログラム１２ａが実行されると、図２のメイン処理が実行される。

ＲＡＭ１３はＣＰＵ１１が制御プログラム１２ａ等のプログラム実行時に各種のワークデータやフラグ等を書き換え可能に記憶するメモリであり、自編成情報メモリ１３ａと、他編成情報テーブル１３ｂと、車間距離メモリ１３ｃと、許容速度メモリ１３ｄとがそれぞれ設けられる。

自編成情報メモリ１３ａは、自鉄道車両１の編成情報が記憶されるメモリである。自編成情報メモリ１３ａは、自鉄道車両１の走行制御に用いられ、また、自編成情報メモリ１３ａの値は後述の無線通信装置１９を介して、他鉄道車両２に送信され、他鉄道車両２における走行制御にも用いられる。図１（ｂ）を参照して、自編成情報メモリ１３ａを説明する。

図１（ｂ）は自編成情報メモリ１３ａを模式的に表した図である。自編成情報メモリ１３ａは、自鉄道車両１が走行する路線名（任意の文字列）が記憶される路線名メモリ１３ａ１と、自鉄道車両１が走行する路線の進行方向（「上り」又は「下り」）が記憶される進行方向メモリ１３ａ２と、路線の始発位置と自鉄道車両１の先頭位置（即ち、進行方向側の端部）との間の距離（単位はｋｍ）が記憶される位置メモリ１３ａ３と、自鉄道車両１の現在速度（単位はｋｍ／ｈ）が記憶される速度メモリ１３ａ４と、自鉄道車両１の長さ（単位はｍ，以下「編成長」と称する）が記憶される編成長メモリ１３ａ５とを有して構成される。

図１（ａ）に戻る。他編成情報テーブル１３ｂは、後述の無線通信装置１９により受信した、他鉄道車両２の編成情報が１０個分記憶可能に構成されたメモリである。自鉄道車両１は、他編成情報テーブル１３ｂに記憶された編成情報から、自鉄道車両１と最も近い他鉄道車両２を特定し、その最も近い他鉄道車両２と最低限の車間距離を確保するように走行速度を制御しながら走行する。図１（ｃ）を参照して、他編成情報テーブル１３ｂを説明する。

図１（ｃ）は他編成情報テーブル１３ｂを模式的に表した図である。他編成情報テーブル１３ｂは、他鉄道車両２が走行する路線名が記憶される路線名メモリ１３ｂ１と、他鉄道車両２が走行する路線の進行方向が記憶される進行方向メモリ１３ｂ２と、路線の始発位置と他鉄道車両２の先頭位置との間の距離が記憶される位置メモリ１３ｂ３と、他鉄道車両２の走行速度が記憶される速度メモリ１３ｂ４と、他鉄道車両２の編成長が記憶される編成長メモリ１３ｂ５とを有しそれぞれが対応付けられて記憶される。

図１（ａ）に戻る。車間距離メモリ１３ｃは、自鉄道車両１と最も近い先行する他鉄道車両２との車間距離（単位はｍ）が記憶されるメモリである。許容速度メモリ１３ｄは、自鉄道車両１において、走行速度として設定できる上限の速度（単位はｋｍ／ｈ）が記憶されるメモリである。中央制御室Ｃからの走行指示および、自鉄道車両１と最も近い先行する他鉄道車両２との距離等の走行状況に応じて許容速度が算出され、この許容速度メモリ１３ｄに記憶される。運転士は、この許容速度メモリ１３ｄの値を超えない範囲で、後述の入力装置２０から自鉄道車両１の走行速度を設定する。

速度検出装置１６は、自鉄道車両１の走行速度を検出すると共に、その検出結果をＣＰＵ１１に出力するための装置であり、自鉄道車両１の走行速度を検出する速度センサ１６ａを備えている。地点情報取得装置１７は、自鉄道車両１が走行する軌道Ｒ（図３，図４参照）付近に設置され、地点情報を常に無線発信し続ける地点情報発信装置（図示せず）から発せられる地点情報を取得するための装置であり、その地点情報をＣＰＵ１１へ出力する。地点情報発信装置が発信する地点情報には、始発点と、地点情報発信装置が設置された場所との距離が含まれる。

軌道通信装置１８は、軌道Ｒ付近に埋設された有線の通信回路である軌道通信回路Ｌ（図３，図４参照）を介して、データ通信するための装置である。軌道通信回路Ｌは中央制御室Ｃ及び軌道Ｒに設置された信号機にも接続される。中央制御室Ｃからの走行指示が定期的（例えば、５ｍｓ毎）に自鉄道車両１へ送信されるので、自鉄道車両１は、軌道通信装置１８を介して走行指示を受信し、その走行指示に応じて走行制御を行う。

無線通信装置１９は、自鉄道車両１と他鉄道車両２との無線通信を行うための装置である。無線通信装置１９として、無線ＬＡＮ規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇに準拠した装置が例示される。自鉄道車両１は無線通信装置１９を介して、自編成情報メモリ１３ａを他鉄道車両２へ送信する。また、無線通信装置１９を介して他鉄道車両２からの編成情報が受信される。入力装置２０は、自鉄道車両１に対して運転士の指示を入力するための装置である。入力装置２０としては、キーボードやマウス、運転士が自鉄道車両１の走行速度を設定するマスコンが例示される。

次に、図２〜図４を参照して、自鉄道車両１のＣＰＵ１１で実行される、メイン処理について説明する。図２はメイン処理のフローチャートである。メイン処理によって、自鉄道車両１の走行速度および位置を取得し、自鉄道車両１と他鉄道車両２との編成情報の送受信をし、中央制御室Ｃからの走行指示を受信する。そして、これらの情報を基に自鉄道車両１の走行制御を行う。メイン処理は、自鉄道車両１の電源投入直後に実行される。

まず、運転士によって入力された路線名、進行方向、編成長、始発位置を自編成情報メモリ１３ａの各メモリ領域に保存する（Ｓ１）。具体的には、運転士が入力装置２０によって入力した、路線名を自編成情報メモリ１３ａの路線名メモリ１３ａ１に、進行方向を進行方向メモリ１３ａ２に、自鉄道車両１の編成長を編成長メモリ１３ａ５に、それぞれ記憶する。なお、これらの情報入力は、必ずしも運転士による入力に限られるものではなく、例えば、自鉄道車両１の走行開始時に、無線通信装置１９等を介して自動入力されるものであっても良い。

Ｓ１の処理の後、走行速度および位置を保存する（Ｓ２）。具体的には、速度検出装置１６から現在の走行速度を取得し、自編成情報メモリ１３ａの速度メモリ１３ａ４へ保存する。そして、現在の走行速度と前回の位置算出時刻からの時間差とを乗じて前回の位置算出時刻からの進行距離を算出し、それを自編成情報メモリ１３ａの位置メモリ１３ａ３に加算する。なお、位置算出時刻は１ｍｓ毎のインターバル割り込み処理（図示せず）により計時される。

また、Ｓ２の処理が実行される直前のタイミングで、地点情報取得装置１７が地点情報を取得した場合は、その取得した地点情報（位置情報）が優先して位置メモリ１３ａ３に保存される。これは、地点情報取得装置１７が取得する地点情報（位置情報）は、自鉄道車両１が走行する軌道Ｒ付近に設置された地点情報発信装置から発信される情報であるので、前述の進行距離を算出し、それを位置メモリ１３ａ３に加算した値よりも正確だからである。

Ｓ２の処理の後、自編成情報を送信する（Ｓ３）。具体的には、自編成情報メモリ１３ａの値を、無線通信装置１９を介して他鉄道車両２へ送信する。送信された編成情報は、他鉄道車両２における走行制御に用いられる。

Ｓ３の処理の後、無線通信装置１９で、他鉄道車両２から編成情報を受信したかを確認する（Ｓ４）。他鉄道車両２から編成情報を受信した場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）、受信した編成情報の路線名と進行方向とが、自編成情報メモリ１３ａの路線名メモリ１３ａ１の値と、進行方向メモリ１３ａ２の値とに一致するかを確認する（Ｓ５）。受信した編成情報の路線名と進行方向とが、自編成情報メモリ１３ａの路線名メモリ１３ａ１の値と、進行方向メモリ１３ａ２の値とに一致した場合（Ｓ５：Ｙｅｓ）、受信した編成情報を他編成情報テーブル１３ｂに追加する（Ｓ６）。

他編成情報テーブル１３ｂには、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０の計１０個分の編成情報が記憶されるが、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０のメモリ領域がすべて記憶された状態で、新たな編成情報を受信した場合は、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０の編成情報における位置メモリ１３ｂ３の値と、自編成情報メモリ１３ａの位置メモリ１３ａ３の値との差の絶対値が最も大きな編成情報が削除され、そのメモリ領域に受信した編成情報が記憶される。即ち、他編成情報テーブル１３ｂから自鉄道車両１より離れた他鉄道車両２の編成情報が削除される。後述のＳ９の処理において、他編成情報テーブル１３ｂから自鉄道車両１と最も近い先行する他鉄道車両２の編成情報のみが取得される。そこで、他編成情報テーブル１３ｂから、不要な自鉄道車両１より離れた他鉄道車両２の編成情報が削除されることで、他編成情報テーブル１３ｂのメモリの使用効率が良くなる。

なお、他編成情報テーブル１３ｂから自鉄道車両１より後続に位置する編成情報を削除し、そのメモリ領域に受信した編成情報を記憶してもよい。これにより、他編成情報テーブル１３ｂから、Ｓ９の処理において不要な自鉄道車両１より後続の編成情報が削除されることで、他編成情報テーブル１３ｂのメモリの使用効率が良くなる。さらに、自鉄道車両１より後続に位置する編成情報が他編成情報テーブル１３ｂに存在しない場合は、他編成情報テーブル１３ｂから自鉄道車両１より離れた他鉄道車両２の編成情報を削除し、そのメモリ領域に受信した編成情報を記憶してもよい。これにより、他編成情報テーブル１３ｂのメモリの使用効率がさらに良くなる。

一方、Ｓ４の処理において、無線通信装置１９で他鉄道車両２から編成情報を受信していない場合は（Ｓ４：Ｎｏ）、Ｓ５，Ｓ６の処理をスキップする。また、Ｓ５の処理において、受信した編成情報の路線名と進行方向とが、自編成情報メモリ１３ａの路線名メモリ１３ａ１の値と、進行方向メモリ１３ａ２の値とに一致しない場合は（Ｓ５：Ｎｏ）、Ｓ６の処理をスキップする。

以上より、自編成情報メモリ１３ａの値を無線通信装置１９を介して他鉄道車両２へ送信することで、自鉄道車両１の直後を走行する他鉄道車両２に対して、許容速度の設定が可能となる。即ち、他鉄道車両２に対して、安全な車間距離（移動閉塞区間）を確保させつつ、安全な走行制御を行わせることができる。また、自鉄道車両１と同一の路線、進行方向を走行している他鉄道車両２の編成情報のみが、他編成情報テーブル１３ｂに追加される。よって、余分な編成情報が他編成情報テーブル１３ｂに記憶されることがないので、他編成情報テーブル１３ｂのサイズを小さくすることができる。また、後述のＳ８の処理における、他編成情報テーブル１３ｂから、最も近い先行する他鉄道車両２の編成情報の選択も効率よく行うことができる。

Ｓ４〜Ｓ６の処理の後、軌道通信装置１８で受信した中央制御室Ｃからの走行指示を確認する（Ｓ７）。本実施形態における走行指示は、最も近い先行する他鉄道車両２が走行している固定閉塞区間に進入しないように自鉄道車両１の速度を調節しながら走行する「通常走行」と、固定閉塞区間を無視して、自鉄道車両１と最も近い先行する他鉄道車両２との車間距離を最低限確保しながら走行する「閉塞区間設定許可」（移動閉塞区間）と、自鉄道車両１の停車を指示する「停車」とが設けられる。なお、走行指示が継続的に（例えば、１分間以上）受信できない場合には、走行指示は「受信なし」と判断する。

Ｓ７の処理において、軌道通信装置１８で受信した中央制御室Ｃからの走行指示が「通常走行」の場合は（Ｓ７：「通常走行」）、最も近い先行する他鉄道車両２が走行する固定閉塞区間に進入しないように通常走行を行う（Ｓ８）。ここで、図３（ａ）を参照して、中央制御室Ｃからの走行指示が「通常走行」の場合における走行中の自他鉄道車両１，２について説明する。

図３（ａ）は、中央制御室Ｃからの走行指示が「通常走行」の場合における走行中の自他鉄道車両１，２を模式的に表した図である。図３（ａ）に示す通り、自鉄道車両１が走行する軌道Ｒには固定閉塞区間Ａａ〜Ａｅが設けられ、固定閉塞区間Ａａ〜Ａｅの入口には、その固定閉塞区間Ａａ〜Ａｅへの進入状況を表示する信号機Ｓａ〜Ｓｅが設けられる（信号機Ｓａは図３（ａ）に図示しない）。また、固定閉塞区間Ａａ〜Ａｅの距離Ｄａ〜Ｄｅは、自他鉄道車両１，２が最高速度で走行した場合に、自他鉄道車両１，２が安全に停止できる距離を考慮して設定される。なお、図３及び図４では、紙面右側（Ｆ方向）を自他鉄道車両１，２の進行方向とする。

図３（ａ）においては、他鉄道車両２が固定閉塞区間Ａｅを走行しているので、後続する自鉄道車両１が固定閉塞区間Ａｅに進入しないように、中央制御室Ｃは軌道通信回路Ｌを介して信号機Ｓａ〜Ｓｅの表示を制御する。具体的には、固定閉塞区間Ａｅ，Ａｄには、自鉄道車両１の進入が禁止されるので、信号機Ｓｅ，Ｓｄはその固定閉塞区間への進入が禁止されていることを表す「赤」となる。更に手前の固定閉塞区間Ａｃは、自鉄道車両１の進入は許可されているが、次の固定閉塞区間Ａｄへの進入が禁止されているので、信号機Ｓｃは「黄」となる。更に手前の固定閉塞区間Ａｂへは自鉄道車両１の進入が許可されるので、信号機Ｓｂは「青」となる。この信号機Ｓａ〜Ｓｅの表示は、軌道通信回路Ｌを介して自鉄道車両１にも送信され、自鉄道車両１の運転席に設けられた表示装置（図示せず）にも表示されるので、自鉄道車両１はこの信号機Ｓａ〜Ｓｅの表示により、最も近い先行する他鉄道車両２が走行する固定閉塞区間Ａｅへ進入しないように走行できる。

事故や悪天候等によって、徐行運転する場合も、自鉄道車両１は、他鉄道車両２が走行する固定閉塞区間Ａｅには進入できない。よって、徐行運転の解除後には、各車両編成に対して割り当てられた、運行当初のダイヤからの遅れを取り戻すために、走行しなければならない距離および時間が共に大きなものとなる。また、このような徐行運転中には、中央制御室Ｃは、自他鉄道車両１，２への走行指示および信号機Ｓａ〜Ｓｅに対する指示を頻繁に送信する必要があるので、中央制御室Ｃの処理負荷が大きくなってしまい、自他鉄道車両１，２や信号機Ｓａ〜Ｓｅに対する走行指示や表示指示が遅延してしまうことがある。これらの問題は、次に説明するＳ７〜Ｓ１５の走行制御によって解消できる。

図２に戻る。Ｓ７の処理において、走行指示が「受信なし」又は「閉塞区間設定許可」の場合は（Ｓ７：「受信なし」又は「閉塞区間設定許可」）、自編成情報メモリ１３ａの位置メモリ１３ａ３の値と、最も近い先行する他鉄道車両２の編成情報を他編成情報テーブル１３ｂから取得する（Ｓ９）。具体的には、中央制御室Ｃからの走行指示が「閉塞区間設定許可」の場合、または、中央制御室Ｃからの走行指示が継続的（例えば、１分間以上）に受信できない、走行指示が「受信なし」の場合、自編成情報メモリ１３ａの位置メモリ１３ａ３の値と他編成情報テーブル１３ｂの位置メモリ１３ｂ３の値との差が最も小さく、且つ、自鉄道車両１に先行する他鉄道車両２の編成情報を、他編成情報テーブル１３ｂから取得し、これを最も近い先行する他鉄道車両２の編成情報とする。

Ｓ９の処理の後、自編成情報と、取得した編成情報とから許容速度Ｖを算出し、許容速度メモリ１３ｄに保存する（Ｓ１０）。具体的には、許容速度Ｖは、以下の数式１にて算出される。

ここで、数式１において、Ｖｆは最も近い先行する他鉄道車両２の走行速度、即ち、最も近い先行する他鉄道車両２の速度メモリ１３ｂ４の値である。ａは自鉄道車両１の減速度（単位はｍ／ｓ^２）で、自鉄道車両１の制動性能によって決定される値であり、ＲＯＭ１２に記憶される。Ｄｓは自鉄道車両１と、最も近い先行する他鉄道車両２とが走行中に取るべき最低車間距離（単位はｍ）であり、数式２によって表される。数式２において、Ｘ１は最も近い先行する他鉄道車両２の地点検知誤差であり、Ｘ２は自鉄道車両１の地点検知誤差であり、Ｘ３は自鉄道車両１が停止した場合に、自鉄道車両１と最も近い先行する他鉄道車両２とが取るべき車間距離である。ｆ２（Ｖ）は、自鉄道車両１の停止距離誤差である。Ｘ１，Ｘ２が３０ｍ程度、Ｘ３が１００ｍ程度、ｆ２（Ｖ）は許容速度Ｖに依存するが、数十ｍ程度がそれぞれ例示される。

Ｓ１０の処理の後、自鉄道車両１と最も近い先行する他鉄道車両２との車間距離と、最低車間距離Ｄｓにマージン距離αを加えた値とを比較する（Ｓ１１）。具体的には、取得された最も近い先行する他鉄道車両２の編成情報における、位置メモリ１３ｂ３の値と編成長メモリ１３ｂ５の値との差の値（即ち、最も近い先行編成の後端の位置）から、自編成情報メモリ１３ａの位置メモリ１３ａ３の値を減算した結果が車間距離メモリ１３ｃに記憶される。そして、この車間距離メモリ１３ｃの値と、数式２で算出した最低車間距離Ｄｓにマージン距離αを加えた値とが比較される。なお、マージン距離αとしては２０ｍ程度が例示される。

車間距離メモリ１３ｃの値が最低車間距離Ｄｓにマージン距離αを加えた値以下の場合は（Ｓ１１：≦最低車間距離Ｄｓ＋α）、許容速度メモリ１３ｄの値を小さくする（Ｓ１２）。即ち、自鉄道車両１が、最も近い先行する他鉄道車両２に接近し、車間距離メモリ１３ｃの値が走行中に取るべき最低車間距離Ｄｓにマージン距離αを加えた値以下となった場合は、許容速度メモリ１３ｄの値を小さくする。なお、小さくする量は、一定（例えば、１０ｋｍ／ｈ）でもよいし、車間距離メモリ１３ｃの値と最低車間距離Ｄｓとの差に応じて設定してもよい。許容速度メモリ１３ｄの値が小さくした結果、車間距離メモリ１３ｃの値が次第に大きくなり、最低車間距離Ｄｓが確保されるので、自鉄道車両１と最も近い先行する他鉄道車両２とが安全に走行することができる。Ｓ１１の処理において、車間距離メモリ１３ｃの値が最低車間距離Ｄｓにマージン距離αを加えた値より大きい場合は（Ｓ１１：＞最低車間距離Ｄｓ＋α）、Ｓ１２の処理をスキップする。

このように中央制御室Ｃからの走行指示が「受信なし」又は「閉塞区間設定許可」の場合は、自編成情報メモリ１３ａの値と、他編成情報テーブル１３ｂにおける最も近い先行する他鉄道車両２の編成情報の値とから、許容速度メモリ１３ｄの値が算出される。具体的には、許容速度メモリ１３ｄの値は、最も近い先行する他鉄道車両２の走行速度と、最低車間距離Ｄｓとにより算出される。また、車間距離メモリ１３ｃの値が最低車間距離Ｄｓにマージン距離αを加えた値より小さい場合は、算出された許容速度メモリ１３ｄの値がさらに小さくされる。これにより、中央制御室Ｃからの指示に依らずに、自鉄道車両１と最も近い先行する他鉄道車両２との間で、最低限必要な車間距離（移動閉塞区間）を確保しながら走行することができる。従って、中央制御室Ｃの処理負荷を軽減することができる。また万一、中央制御室Ｃと自鉄道車両１との通信が不能になったとしても、自鉄道車両１は独自に自らの許容最高速度を算出し、許容速度メモリ１３ｄに設定するので、自鉄道車両１は最も近い先行する他鉄道車両２との間に安全な車間距離（移動閉塞区間）を確保して、自鉄道車両１を安全に走行させることができる。

Ｓ１１，Ｓ１２の処理の後、許容速度メモリ１３ｄの値が、運行における最高速度より大きいかを確認する（Ｓ１３）。本実施形態においては、自鉄道車両１の加速性能や減速性能によって定められている最高速度と、自鉄道車両１が走行する路線の特性（勾配やカーブ等）によって定められている最高速度とのうち、値の小さい方を「運行における最高速度」としている。許容速度メモリ１３ｄの値が、運行における最高速度より大きい場合は（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、運行における最高速度を許容速度メモリ１３ｄの値として保存する（Ｓ１４）。Ｓ９の処理で算出された許容速度メモリ１３ｄの値は、この運行における最高速度を考慮していないので、Ｓ１２及びＳ１３の処理によって、許容速度メモリ１３ｄの値が運行における最高速度以下となるように調整される。これにより、許容速度メモリ１３ｄの値が最高速度以下となるので、自鉄道車両１は最も近い先行する他鉄道車両２に対して、安全な車間距離を確保しつつ、自鉄道車両１を安全に走行させることができる。一方、許容速度メモリ１３ｄの値が、運行における最高速度以下の場合は（Ｓ１３：Ｎｏ）、Ｓ１４の処理をスキップする。

Ｓ１３，Ｓ１４の処理の後、許容速度メモリ１３ｄの値の範囲内にて、自鉄道車両１の走行制御を行う（Ｓ１５）。具体的には、許容速度メモリ１３ｄの値が速度メモリ１３ａ４の値より大きい場合は、運転士は、許容速度メモリ１３ｄの値の範囲内で、入力装置２０により走行速度の変更を行う。そして、自鉄道車両１は設定された走行速度に応じて、走行用モータ（図示せず）に指示を与える。

一方、許容速度メモリ１３ｄの値が速度メモリ１３ａ４の値以下の場合は、速度メモリ１３ａ４の値が許容速度メモリ１３ｄの値になるように、走行モータおよび制動装置（図示せず）に対して指示を与える。即ち、この場合は、運転士が設定した走行速度に依らずに、自動的に減速が行われる。

ここで、図３（ｂ）を参照して、上述したＳ７〜Ｓ１５の走行制御による自他鉄道車両１，２の走行の様子を、即ち中央制御室Ｃからの走行指示が「受信なし」又は「閉塞区間設定許可」の場合における自他鉄道車両１，２の走行の様子を説明する。

図３（ｂ）は、中央制御室Ｃからの走行指示が「受信なし」又は「閉塞区間設定許可」の場合における走行中の自他鉄道車両１，２を模式的に表した図である。図３（ｂ）において、車両編成間の車間距離Ｄ１〜Ｄ５（Ｄ５は図示せず）は、それぞれ、自鉄道車両１と、その自鉄道車両１と最も近い先行する他鉄道車両２との編成情報によって算出され、自鉄道車両１は、車間距離Ｄ１〜Ｄ５を確保するように、走行速度Ｖ１〜Ｖ５を算出して走行を行う。よって、徐行運転する場合においても、自鉄道車両１は、固定閉塞区間Ａａ〜Ａｅに依らず、最低限の車間距離である車間距離Ｄ１〜Ｄ５を確保するように走行を行うので、中央制御室Ｃからの走行指示が「通常走行」の場合と比較して、徐行運転の解除後に、各自他鉄道車両１，２の運行当初のダイヤからの遅れを取り戻すために走行する距離と時間とを小さくすることができる。

また、中央制御室Ｃからの走行指示を「閉塞区間設定許可」としておけば、自他鉄道車両１，２への走行指示を行わなくても、自鉄道車両１は、自鉄道車両１と他鉄道車両２との編成情報に基づいて走行を行うことができる。従って、走行指示が「通常走行」の場合と比較して、自他鉄道車両１，２に対する走行指示の送信回数が少なくなるので、中央制御室Ｃの処理負荷を低減できる。

図２に戻る。Ｓ７の処理において、走行指示が「停車」の場合は（Ｓ７：「停車」）、自鉄道車両１を停車させる（Ｓ１６）。Ｓ８，Ｓ１５，Ｓ１６の処理の後は、Ｓ２の処理以下を繰り返し行う。ここで、図４を参照して中央制御室Ｃからの走行指示が「通常走行」の場合と、「受信なし」又は「閉塞区間設定許可」の場合とにおいて、それぞれ走行指示が「停車」となり自他鉄道車両１，２が停車した場合について説明する。

図４（ａ）は中央制御室Ｃからの走行指示が「通常走行」から「停車」に変更された場合の自他鉄道車両１，２を模式的に表した図であり、図４（ｂ）は中央制御室Ｃからの走行指示が「受信なし」又は「閉塞区間設定許可」から「停車」に変更された場合の自他鉄道車両１，２を模式的に表した図である。なお、図３と同一の箇所は、説明を省略する。

図４（ａ）において、中央制御室Ｃからの走行指示が「通常走行」から「停車」に変更された場合は、自鉄道車両１は、最も近い先行する他鉄道車両２が停車している固定閉塞区間Ａｃに進入しないように走行制御がなされて停車するので、自鉄道車両１と最も近い先行する他鉄道車両２との車間距離は、固定閉塞区間Ａｂの距離Ｄｂと等しくなる。そのため、運行が再開された場合は、距離Ｄｂを走行する必要があるので、その分、復帰に時間を要する。その結果、その車両編成に対して割り当てられた、運行当初のダイヤからの遅れを取り戻すために走行する距離と時間とが共に大きなものとなる。

これに対して、図４（ｂ）において、中央制御室Ｃからの走行指示が「受信なし」又は「閉塞区間設定許可」から「停車」に変更された場合は、自鉄道車両１と最も近い先行する他鉄道車両２との距離が、最低車間距離Ｄｓを保って停車する。この最低車間距離Ｄｓは、固定閉塞区間の距離Ｄｂと比較しても小さい値である。従って、ある一定距離の区間に車両編成を停車させた場合、中央制御室Ｃからの走行指示が「通常走行」の場合と比べて、より多くの自他鉄道車両１，２を停車させることができる。その結果、運行を再開させた場合に、自他鉄道車両１，２の運行当初のダイヤからの遅れを最小限に止めることができる。

以上説明した通り、本実施形態の自鉄道車両１によれば、無線通信装置１９を介して自編成情報メモリ１３ａに記憶される自らの編成情報を他鉄道車両２に送信し、また、他鉄道車両２から編成情報を受信して他編成情報テーブル１３ｂに記憶する。中央制御室Ｃからの走行指示が「受信なし」又は「閉塞区間設定許可」の場合は、自編成情報メモリ１３ａの値と、他編成情報テーブル１３ｂに記憶された編成情報のうち、同一路線の同一進行方向における最も近い先行する他鉄道車両２の編成情報とから許容速度が算出され、許容速度メモリ１３ｄに記憶される。そして、許容速度メモリ１３ｄの値の範囲内にて、自鉄道車両１の走行制御が行われる。よって、自鉄道車両１は最も近い先行する他鉄道車両２との間に安全な車間距離を確保して、自鉄道車両１を安全に走行させることができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であることは容易に推察できるものである。

上記実施形態では、他編成情報テーブル１３ｂに記憶される編成情報を、自鉄道車両１と同一の路線、進行方向を走行している他鉄道車両２の編成情報とした。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、さらに、受信した編成情報から位置を確認して、自鉄道車両１よりも、進行方向の前方を走行している他鉄道車両２の編成情報を他編成情報テーブル１３ｂに記憶するようにしてもよい。

上記実施形態では、自編成情報メモリ１３ａの位置メモリ１３ａ３に記憶される自鉄道車両１の位置を路線の始発位置と自鉄道車両１の先頭位置との間の距離とした。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、路線の始発位置と自鉄道車両１の後端の位置（即ち、進行方向逆側の端部）との間の距離としてもよい。この場合、自鉄道車両１の先頭位置を別途メモリ上に記憶しておけば、Ｓ１０の処理の車間距離の算出において、最も近い先行する他鉄道車両２の編成長を考慮する必要がなくなるので、自編成情報メモリ１３ａの編成長メモリ１３ａ５と、他編成情報テーブル１３ｂの編成長メモリ１３ｂ５とを省略する構成とすることができる。

上記実施形態では、編成情報を、無線通信装置１９を介した無線通信によって送受信する構成とした。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、軌道通信装置１８を介して、軌道通信回路Ｌ経由で編成情報を送受信する構成としてもよい。

上記実施形態では、中央制御室Ｃからの走行指示が「通常走行」の場合は、自鉄道車両１は、他鉄道車両２が走行する固定閉塞区間へ進入しないように走行するものとした。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、中央制御室Ｃからの走行指示が「通常走行」の場合、自鉄道車両１は中央制御室Ｃから指示された「移動閉塞区間」を保ちながら走行するようにしてもよい。

１自鉄道車両
２他鉄道車両
１３ａ自編成情報メモリ（自編成記憶手段）
１３ｂ他編成情報テーブル（他編成記憶手段）
１６速度検出装置（速度検出手段）
１８軌道通信装置（走行指示受信手段）
１９無線通信装置（他編成受信手段）
Ｃ中央制御室
Ｓ３自編成送信手段
Ｓ９〜Ｓ１２許容速度設定手段
Ｓ１３〜Ｓ１４減速手段

Claims

路線を移動閉塞方式で走行可能な鉄道車両において、
自らの車両編成についての路線情報と、進行方向情報と、位置情報と、速度情報とを記憶する自編成記憶手段と、
他の車両編成から送信される他の車両編成についての路線情報と、進行方向情報と、位置情報と、速度情報とを受信する他編成受信手段と、
その他編成受信手段により受信された他の車両編成情報を記憶する他編成記憶手段と、
前記鉄道車両の運行を管理する中央制御室から送信される走行指示を受信する走行指示受信手段と、
その走行指示受信手段が前記中央制御室から閉塞区間の自由設定を許可する走行指示を受信した場合あるいは前記走行指示受信手段が前記中央制御室からの走行指示を所定期間受信できない場合に、前記他編成記憶手段に記憶される他の車両編成情報のうち、前記自編成記憶手段に記憶される自らの車両編成と同一路線かつ同一進行方向であって、自らの車両編成の進行方向において最も近くで先行する他の車両編成情報に基づいて、自らの車両編成の許容最高速度を設定する許容速度設定手段とを備えていることを特徴とする鉄道車両。
前記鉄道車両の走行速度を検出する速度検出手段と、
その速度検出手段により検出された走行速度が、前記許容速度設定手段により設定された許容最高速度を超えている場合に、前記走行速度を減速させる減速手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両。
前記他編成記憶手段は、前記他編成受信手段により受信された他の車両編成情報のうち、前記自編成記憶手段に記憶される自らの車両編成と同一路線かつ同一進行方向の他の車両編成情報を記憶するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両。
前記自編成記憶手段に記憶される自らの車両編成情報を他の車両編成へ送信する自編成送信手段を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の鉄道車両。