JP6959997B2 - 排他的線路資源の共有システム - Google Patents

Description

本開示は、排他的線路資源の共有システム及びその方法に関し、具体的には、列車間の通信基盤列車自律走行制御のための排他的線路資源の共有システム及びその方法に関する。

この部分に記述した内容は、単に本開示に関する背景情報を提供するに留まり、従来の技術を構成するものではない。

従来の列車制御は路線に１つ以上の地上制御システムに依存して行われた。このような制御システムは、路線の全体又は一部を管轄領域として有し、列車が移動できる進路を構成し、必要な線路を切り替えて管轄領域内に存在する列車の位置をもとに、列車に最終的に距離と速度の限界を提供する役割をする。車上制御システムは、地上制御システムから提供される距離と速度の限界を超えないように列車の推進及び制動性能を勘案して速度を制御する。

地上制御システムが管轄する路線の領域は、一種の境界（border）として列車がいろいろな領域を停車せずに走行するためには、いろいろな地上制御システムとのインターフェースがなされなければならない。地上制御システムは、自分の管轄領域内に収容できる列車が制限されており、路線の増設や拡張時に、その路線を管轄する地上制御システムの増設が避けられない。このような地上制御システムは、列車運用の柔軟性を低下させ、システムの構成を複雑にして設備構築費が増加するという問題が発生する。また、車上制御システムと地上制御システムとの間の循環的な情報の流れは、列車制御の性能を低下させる。

したがって、従来の地上制御システムなしに列車間の無線通信に基づいて列車自ら走行に必要な距離と速度の限界を計算できる列車自律走行制御が必要である。列車自律走行制御を実現するためには、多数の列車が共有する線路資源を相互に排他的に共有するように管理しなければならない。

そこで、本発明は、列車間の通信基盤列車自律走行制御のための線路資源を安定的に共有することができるシステムを提供することに主な目的がある。

また、本発明は、従来の地上制御システムなしに列車間の無線通信に基づいて列車自ら走行に必要な距離と速度の限界を計算することにより、制御性能を向上させることができ、これにより、列車運用の柔軟性を向上させることに主な目的がある。

本発明の一実施例によると、複数の列車にそれぞれ備えられる車上制御装置であって、各車上制御装置は、他の車上制御装置と通信できるように構成した車上制御装置と、複数の列車の線路資源に関する所有状況情報を記録するように構成したリソースマネージャとして、線路資源に関する所有状況情報を車上制御装置に提供するように構成し、リソース権限を作成してリソース権限を車上制御装置に伝達するように構成したリソースマネージャを含み、リソース権限は、単一の車上制御装置によって所有されるように構成し、リソース権限を所有した車上制御装置は、リソース権限に対応する線路資源を占有したり解除することができ、リソース権限に対応する線路資源を制御することができるように構成したことを特徴とする排他的線路資源の共有システムを提供する。

以上で説明したように、本実施例によると、本発明は、従来の地上制御システムなしに列車間の無線通信に基づいて列車自ら走行に必要な距離と速度の限界を計算することにより、制御性能を向上させることができる効果がある。

本開示の一実施例に係る排他的線路資源共有システムの構成図である。 本開示の一実施例に係る排他的線路資源共有システムの制御の流れを示した例示図である。 本開示の一実施例に係る排他的線路資源共有システムの線路資源の占有のためのメッセージの流れを示した例示図である。 本開示の一実施例に係る線路資源の解除及び線路資源の要求を示す例示図である。 本開示の一実施例に係るリソースマネージャを介して線路資源制御を示した例示図である。 本開示の一実施例に係るリソース権限を利用した直接的な線路資源制御を示した例示図である。 本開示の一実施例に係るリソースマネージャ及びＯＣとの間のリソース権限を更新することを示したブロック図である。 単動線路切替部及び本開示の一実施例に係る双動線路切替部を示した例示図である。 本開示の一実施例に係る列車間のリソース権限の譲渡を示す例示図である。 本開示の一実施例に係る列車の故障状況への対応を示した例示図である。 本開示の一実施例に係る車上制御装置の故障状況への対応を示した例示図である。 本開示の一実施例に係る二つの列車の結合状況での線路資源管理を示した例示図である。 本開示の一実施例に係る二つの列車が結合した状態での線路資源の確保及び解除を示す例示図である。 本開示の一実施例に係る結合した二つの列車が分離直前での線路資源管理を示した例示図である。 本開示の一実施例に係る結合した二つの列車が分離した後、線路資源の確保及び解除を示す例示図である。 本開示の一実施例に係る二つの列車が結合した状態で、末尾の列車の車上制御装置の故障状況時への対応を示した例示図である。 本開示の一実施例に係る二つの列車が結合した状態で、先行列車の車上制御装置の故障状況時への対応を示した例示図である。 本開示の一実施例に係るリソースマネージャの構成を示すブロック図である。

以下、本発明の一部の実施例を例示的な図面を通じて詳しく説明する。各図面の構成要素に参照符号を付加することにおいて、同一の構成要素については、たとえ他の図面上に表示されても、可能な限り同一の符号を有するようにしていることに留意しなければならない。また、本発明を説明するに当たり、関連した公知の構成又は機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすると判断した場合には、その詳しい説明は省く。

本発明に係る実施例の構成要素を説明するにあたって、第１、第２、ｉ）、ｉｉ）、ａ）、ｂ）などの符号を使用する場合がある。このような符号は、その構成要素を他の構成要素と区別するだけで、その符号によって、該当構成要素の本質又は順番や順序などが限定されない。明細書においてある部分がある構成要素を「含む」又は「備える」とするとき、これは明示的な反対の記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含むことを意味する。

図１は、本開示の一実施例に係る排他的線路資源の共有システム１０の構成図である。

図１を参照すると、排他的線路資源の共有システム１０は、車上システム及び地上システムを含む。

車上システムは、車上制御装置１１０、回転速度計１２０、トランスポンダリーダー１３０、無線通信装置１４０を含む。

車上制御装置１１０は、複数の列車１にそれぞれ備えられる。各車上制御装置１１０は、他の車上制御装置１１０と通信可能に構成される。

車上制御装置は自律列車防護実行部１１２（ＡＴＰ：Autonomous Train Protection）及び自律列車運転実行部１１４（ＡＴＯ：Autonomous Train Operation）を含む。

タコメータ１２０は、列車１の位置及び走行距離を計算するように構成され、トランスポンダリーダー１３０は、線路上の地上子のＩＤを識別してタコメータ１２０に導出した列車１の位置情報を補正するように構成する。

無線通信装置１４０は、列車間の直接の通信（Ｔ２Ｔ）、及び列車と地上の管制ＡＴＳ２１０、リソースマネージャ２２０との間の通信（Ｔ２Ｗ）をサポートするように構成する。

地上システムは、管制ＡＴＳ２１０、リソースマネージャ２２０、及びＯＣ３１０を含む。

管制ＡＴＳ（Automatic Train Supervision）２１０は路線の列車を監視、統制するように構成される。

リソースマネージャ（ＲＭ：Resource Manager）２２０は、複数の列車１の線路資源に関する所有状況情報を記録するように構成し、線路資源に関する所有状況情報を車上制御装置１１０に提供するように構成する。

リソースマネージャ２２０は、リソース権限（ＲＡ：Resource Authority）を作成し、リソース権限を車上制御装置１１０に伝達するように構成する。

リソース権限は、単一の車上制御装置１１０によって排他的に所有するように構成し、リソース権限を所有した車上制御装置１１０は、リソース権限に対応する線路資源を占有したり解除したりすることができ、リソース権限に対応する線路資源を制御できるように構成する。

ＯＣ（Object Controller）３１０は、線路資源制御コマンドをリソースマネージャ２２０から受信して現場のリソースを制御するように構成する。

線路資源は線路、ＰＭ（point machine）、及びＰＳＤ（platform screen door）のうちの１つ以上を含む。

線路資源を所有する主体は、列車１と管制ＡＴＳ２１０である。本開示で線路資源は、所有と制御の概念に分離することができる。

リソースマネージャ２２０は、線路資源に関する排他的共有のために線路資源の健全性と所有状況を管理する。ここで、線路資源の健全性とは、線路資源を所有主体に割り当てることができる安全な状態であることを意味する。

たとえば、リソースマネージャ２２０は、線路やＰＭ、ＰＳＤの欠陥があるか線路上に防護区間が設定される場合は、該当線路資源を列車１に割り当てない。

一時速度制限区間は管制ＡＴＳ２１０又は列車１の車上制御装置１１０が設定したり解除できるように構成する。

防護区間の設定は、管制ＡＴＳ２１０又は列車１の車上制御装置１１０が実行することができ、防護区間の解除は、管制ＡＴＳ２１０のみが解除できるように構成する。

一時速度制限区間は、該当線路に対応するリソース権限が確保されていない状態でも設定ないし解除することができるが、防護区間は必ず該当線路の線路に対応するリソース権限の確保が先行する場合に限り、設定ないし解除することができるように構成する。

ＰＭとＰＳＤの制御も該当線路資源に対応するリソース権限が確保が先行した後に、該当線路資源に対する制御が可能になるように構成する。

図２は、本開示の一実施例に係る排他的線路資源の共有システム１０の制御の流れを示した例示図である。

図２を参照すると、リソースマネージャ２２０は、路線の線路資源に対する所有を管理するように構成する。

リソースマネージャ２２０は、列車１が走行に必要な距離の限界を計算するために必要な線路情報及びリソース権限（ＲＡ：Resource Authority）を提供する。

列車１は、車上制御装置１２０間の通信を介して先行列車の状態、例えば、先行列車の速度、加速度、位置等に関する情報を受信することができ、リソースマネージャ２２０を介して自列車の走行のために確保しなければならないリソース権限を獲得することができる。

リソースマネージャ２２０は、路線のすべての線路資源の健全性、すなわち、線路資源の欠陥の有無を観測するように構成する。具体的には、リソースマネージャ２２０は、線路資源の要請時に、該当線路資源が割り当て可能な状態であるかどうかを判断する。

リソースマネージャ２２０は、特定の線路資源（特定の線路区間、線路切替機、及びＰＳＤ）に欠陥が発生した場合、該当線路資源を割り当て不可能な状態に移行するように構成する。

たとえば、車上制御装置１１０が線路資源の占有状況を要求したとき割り当て不可能な状態の線路資源は占有現況提供時に除外したり、割り当て不可能であることを表記して管理したりすることができる。

リソースマネージャ２２０は、列車１から割り当て不可能な状態の線路資源に関する割り当て要求を受信した場合に、そのような要求を拒絶するように構成する。

図３は、本開示の一実施例に係る排他的線路資源の共有システム１０の線路資源の占有のためのメッセージの流れを示した例示図である。

図３を参照すると、車上制御装置１１０は、起動時にリソースマネージャ２２０に自列車の前方の所定の長さを有する、走行予定区間の線路資源に関する所有状況情報をリソースマネージャ２２０に要求するように構成する。

リソースマネージャ２２０は、車上制御装置１１０が要求した区間についての線路資源に関する所有状況情報を提供する。

以後、車上制御装置１１０が所有しているリソース権限を利用し、自列車によって使用された線路資源を解除するようにリソースマネージャ２２０に要請し、それと同時に、線路資源に関する所有状況情報をもとにして自列車の走行に必要な線路資源に対応するリソース権限を要求するように構成する。

リソースマネージャ２２０は、車上制御装置１１０からの要求を受けた走行予定区間の線路資源の少なくとも一部が他列車の車上制御装置１１０又は管制ＡＴＳ２１０によって占有された場合に、車上制御装置１１０からの要求を受けた走行予定区間の線路資源のうち、他列車が占有している線路資源領域を除いた線路資源に対応するリソース権限を車上制御装置１１０に提供したり、走行予定区間の線路資源の要求を拒絶したりするように構成する。

リソースマネージャ２２０は、線路資源に関する所有状況情報を車上制御装置１１０に提供することができ、車上制御装置１１０が要求した線路資源に対応するリソース権限を作成して提供することができる。

図４は、本開示の一実施例に係る線路資源の解除及び線路資源の要求を示す例示図である。

図４を参照すると、線路資源Ｒ１及びＲ２を所有している列車Ｔ１（１）が線路資源Ｒ１を返却して線路資源Ｒ３を新たに確保する必要のある場合に、以前にリソースマネージャ２２０を介して確保したリソース権限を利用して線路資源Ｒ１及びＲ２を解除し、線路資源Ｒ２及びＲ３を含む新しいリソース権限を付与することができる。

車上制御装置１１０は、資源を解除することと確保することを１つのメッセージに含み、リソースマネージャ２２０に伝達するように構成する。これにより、他列車の要請が、使用された線路資源の解除と新たな線路資源の確保の中間に、挿入されることを防止する。

一方、リソースマネージャ２２０は、線路資源に対する要求があるたびに新しいリソース権限を付与するように構成する。

線路資源所有主体に付与するリソース権限は、固有キー（Key）の値を意味する。リソース権限は、他のリソース権限と重ならないように生成しなければならず、そのために、十分に長い値を持たなければならない。

したがって、リソースマネージャ２２０は、リソース権限を作成することには、ハッシュ関数（hash function）のような一方向関数（one-way function）を適用することが望ましい。

リソースマネージャ２２０は、解除要求の受信時に、該当線路資源に対応するリソース権限値と一致することを確認することができ、リソース権限値が一致する場合に限り、該当線路資源を非占有状態にするように構成する。ここで、非占有状態とは、車上制御装置１１０又は管制ＡＴＳ２１０から、該当線路資源への要求時に割り当てが可能な状態を意味する。

図５は、本開示の一実施例に係るリソースマネージャ２２０を介して線路資源制御を示した例示図である。

図５を参照すると、ＯＣ３１０は、車上制御装置１１０が所有しているリソース権限に対応されるＰＭ３１２又はＰＳＤ３１４を制御するように構成する。

車上制御装置１１０は、ＰＭ３１２を定位又は反位に切り替えるか、ＰＳＤ３１４を開状態又は閉状態に移行する制御コマンドをリソースマネージャ２２０に伝達するように構成する。

リソースマネージャ２２０は、車上制御装置１１０から伝達された制御コマンドに基づいてＰＭ３１２を定位又は反位に切り替えるか、ＰＳＤ３１４を開状態又は閉状態に移行するようにする制御コマンドをＯＣ３１０に伝達するように構成することができる。これを図５に示した実施例を例に挙げて説明すると、次の通りである。

列車Ｔ１（１）は、線路資源Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３を有し、各線路資源に対応するリソース権限を保有したものとして例示した。

列車Ｔ１（１）の車上制御装置１１０は、すでに確保した線路資源Ｒ２及びＲ３を制御するために、リソースマネージャ２２０にリソース権限を利用して制御コマンドを伝送することができる。ここで、線路資源Ｒ２は線路切替機と線路の分岐区間を含むものとして例示した。

列車Ｔ１（１）の車上制御装置１１０は、リソースマネージャ２２０に線路資源Ｒ２を反位に切り替えるコマンドを伝送し、線路資源Ｒ３に一時速度制限区間の設定コマンドを伝送する。

このとき、リソースマネージャ２２０は、列車Ｔ１（１）の車上制御装置１１０から受信したリソース権限が有効なリソース権限であることを確認することができ、以降、当該線路資源を制御し、その結果、つまり、該当線路資源の状態を列車Ｔ１（１）の車上制御装置１１０に伝送する。

線路資源Ｒ２の場合、リソースマネージャ２２０は、該当ＰＭ３１２を制御するように構成したＯＣ３１０にＰＭ３１２を反位切り替えコマンドを送信することができ、切り替えの結果をＯＣ３１０から受信して列車Ｔ１（１）の車上制御装置１１０に伝送する。

線路資源Ｒ３の場合、リソースマネージャ２２０は、リソースマネージャ２２０内部の線路ＤＢに一時速度制限区間を表記して他列車の車上制御装置１１０又は管制ＡＴＳ２１０が確認できるようにする。

列車Ｔ１（１）の車上制御装置１１０は、線路資源の状態を確認し、線路資源の制御が完了した時点までに列車Ｔ１（１）の移動権限（ＭＡ：Movement Authority）を更新することができる。

図６は、本開示の一実施例に係るリソース権限を利用した直接的な線路資源制御を示した例示図である。

図６を参照すると、ＯＣ３１０は、車上制御装置１１０が所有しているリソース権限に対応されるＰＭ３１２又はＰＳＤ３１４を制御するように構成する。

車上制御装置１１０は、ＰＭ３１２を定位又は反位に切り替えるか、ＰＳＤ３１４を開状態又は閉状態に移行する制御コマンドをＯＣ３１０に伝達するように構成することができ、ＯＣ３１０は、車上制御装置１１０から伝達された制御コマンドに基づいてＰＭ３１２を定位又は反位に切り替えるか、ＰＳＤ３１４を開状態又は閉状態に移行するように構成する。これを図６に示した実施例を例に挙げて説明すると、次の通りである。

列車Ｔ１（１）の車上制御装置１１０は、列車Ｔ１（１）が所有した線路資源Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３のうちからＲ２に該当するＰＭ３１２を反位に切り替えて線路資源Ｒ３に対しては、一時速度制限区間を設定することができる。

列車Ｔ１（１）の車上制御装置１１０は、線路資源Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３に対応するリソース権限を利用し、リソースマネージャ２２０を介して、線路資源Ｒ３の線路区間に一時速度制限区間を設定することができる。

また、列車Ｔ１（１）の車上制御装置１１０は、線路資源Ｒ２に該当するＰＭ３１２を制御するように構成したＯＣ３１０に列車Ｔ１（１）が所有したリソース権限を利用して、反位切り替えをコマンドすることができる。このとき、ＯＣ３１０は、有効なリソース権限かどうかを確認することができる。

有効なリソース権限で確認した場合、ＯＣ３１０は、ＰＭ３１２を反位に切り替えることができ、該当結果を再び列車Ｔ１（１）の車上制御装置１１０に伝送することができる。

線路資源のうちの線路を除くＰＭ３１２、ＰＳＤ３１４を車上制御装置１１０が直接制御する場合、リソースマネージャ２２０の機能を縮小する効果がある。

この場合、リソースマネージャ２２０がＰＭ３１２、ＰＳＤ３１４に対するリソース権限を新たに付与するたびにＯＣ３１０内部のリソース権限も更新する必要がある。これに関連した詳しい説明は、図７に関する説明に記載される。

図７は、本開示の一実施例に係るリソースマネージャ２２０及びＯＣ３１０との間のリソース権限を更新することを示したブロック図である。

図７を参照すると、リソースマネージャ２２０は、車上制御装置１１０又は管制ＡＴＳ２１０からＰＭ３１２又はＰＳＤ３１４を含む線路資源要求を受信するとき、ＰＭ又はＰＳＤに対応するリソース権限を更新するように構成することができ、更新したＰＭ又はＰＳＤに対応するリソース権限をＯＣ３１０に伝達するように構成することができる。

ＯＣ３１０は、更新したリソース権限をリソースマネージャ２２０に提供することにより、更新したリソース権限の記録が無欠に完了したこと通知するように構成する。

図８は、単動線路切替部及び本開示の一実施例に係る双動線路切替部３１６を示す例示図である。具体的には、図８（ａ）は、単動線路切替部を示したものであり、図８（ｂ）は、双動線路切替部３１６を示したものである。

図８（ａ）及び図８（ｂ）を参照すると、線路の分岐区間６０は、車両接触限界（fouling point）を考慮して最小限のセマフォ（semaphore）領域を有するように構成する。

本開示で列車１が線路切替機３１２を確保するということは、線路切替機の分岐区間６０を確保するということを意味する。

図８（ａ）を参照すると、線路切替器分岐区間６０は、地上子４（Tag／Balise）を基準に方向（nominal／reverse）と時点（start point）、そしてそれぞれ通常（nominal）方向と反対（reverse）方向線路分岐区間の長さで表現する。

図８（ｂ）を参照すると、双動線路切替部３１６は、第１の線路５Ａに備えられた第１の線路切替機３１６２及び前記第１の線路５Ａと隣接する第２の線路５Ｂに備えられた第２の線路切替機３１６４を含む。

第１の線路切替機３１６２及び第２の線路切替機３１６４は、それぞれに対応するリソース権限を有するように構成する。つまり、双動線路切替部３１６の各線路切替機３１６２、３１６４によって形成される分岐区間は、互いに独立して占有されて制御される。

たとえば、車上制御装置１１０は、第１の線路切替機３１６２に対応するリソース権限を有する場合、第１の線路切替機３１６２を制御することができるように構成し、第２の線路切替機３１６４に対応するリソース権限を有する場合、前記第２の線路切替機３１６４を制御することができるように構成する。

図９は、本開示の一実施例に係る列車間のリソース権限の譲渡を示す例示図である。

図９を参照すると、車上制御装置１１０は、第１の列車１Ａに備えられた第１の車上制御装置及び第２の列車１Ｂに備えられた第２の車上制御装置を含む。

第１の車上制御装置は、第１の車上制御装置が所有している第１のリソース権限を第２の車上制御装置に譲渡できるように構成する。

第１のリソース権限を譲渡された第２の車上制御装置は、第１のリソース権限に対応する線路資源を占有したり解除したりできるように構成する。

線路資源の譲渡は、リソースマネージャ２２０を経由せずに線路資源の所有主体間で直接行うことができる。ここで、線路資源の譲渡は、該当線路資源に対応するリソース権限を伝達することを意味する。

図９に図示した例によると、第１の列車１Ａは、線路資源Ｒ２及びＲ３を所有しており、第２の列車１Ｂは、線路資源Ｒ１を所有している。

第２の列車１Ｂは、第１の列車１Ａとの直接の通信を介して、第１の列車１Ａの第１の車上制御装置が線路資源Ｒ２を所有していることがわかる。

第２の列車１Ｂは、線路資源Ｒ２のリソース権限を第１の列車１Ａに直接要請することができる。このとき、第１の列車１Ａは、線路資源Ｒ２を譲渡可能な状態、すなわち、自分がすでに使用を終えた状態であることを確認した後、線路資源Ｒ２に対応するリソース権限を第１の列車１Ｂに譲渡する。

これにより、第２の列車１Ｂは、第１の列車１Ａが解除する線路資源を直接譲渡で受ける。すなわち、第１の列車１Ａは、線路資源Ｒ２に関するリソース権限を第２の列車１Ｂに提供すると同時に、新しい線路資源の確保に加え、線路資源Ｒ３に対応するリソース権限を更新するように構成する。

一般的に、線路資源の排他的共有は、リソースマネージャ２２０を介して行うことができる。例えば、列車１は、使用を終えた線路資源をリソースマネージャ２２０に返却し、再度要請があった場合、該当線路資源を割り当てる形で線路資源の排他的共有が行われる。

先行列車と後続列車間の間隔が狭くなった場合に、後続列車は、先行列車が返却した線路資源をリソースマネージャ２２０を介して確認することができ、また、リソースマネージャ２２０に該当線路資源に関するリソース権限を要求するが、このような手順は、非効率的である。

また、異常な状況で迅速な対応のために管制ＡＴＳ２１０は、危険に陥った列車が所有した線路資源を直接要求することができる。該当列車がリソースマネージャ２２０を介して、該当線路資源を解除する場合、その間解除した資源を他列車が所有することができ、これはまた異なる危険な状況を招く。

本開示に係る所有主体間の線路資源の譲渡は、リソースマネージャ２２０に返却した線路資源が第３の線路資源所有主体に割り当てることを遮断することができ、これにより、効率的な線路資源配分及び追加の危険な状況を回避する効果を得ることができる。

図１０は、本開示の一実施例に係る列車の故障状況への対応を示した例示図である。

図１０を参照すると、線路資源を所有している列車が故障で緊急停止状態にあるが、車上制御装置１１０は正常な状態が示される。

車上制御装置１１０は、列車１の故障で正常運行が不可能であることを認知して管制ＡＴＳ２１０に列車の状態を報告することができる。管制ＡＴＳ２１０は、該当列車が保有している線路資源を、該当列車の車上制御装置１１０から要求する。

管制ＡＴＳ２１０は、線路資源のうち、列車が占有した区間に該当する線路資源Ｒ２を除いた残りの線路資源Ｒ１及びＲ３をリソースマネージャ２２０を介して解除し、線路資源Ｒ２上に防護区間を設定する。

図１１は、本開示の一実施例に係る車上制御装置の故障状況への対応を示した例示図である。

図１１を参照すると、線路資源を所有した列車が故障で非常停止状態にありながら、車上制御装置１１０も故障した状態が示される。

この場合には、車上制御装置１１０が故障したので、列車１が所有して線路資源に関するリソース権限は、もはや確認する方法がない。

該当列車１が所有した線路資源は、リソースマネージャ２２０上に占有された線路資源に記録され、これにより、当該線路資源区間にはいかなる列車も進入することができなくなる。

管制ＡＴＳ２１０は、管制オペレータの責任の下で、該当線路資源を強制的に所有又は制御できる特殊リソース権限（ＲＡＯ：RA Override）、すなわち、万能キー（key）のような権限を作成することができる。

つまり、管制ＡＴＳ２１０は、特殊なリソース権限を利用してすべての線路資源を占有したり解除することができ、これにより、すべての線路資源を制御できるように構成する。

すべてのリソースマネージャ２２０とＯＣ３１０は、事前に、一般的なリソース権限ＲＡ又は特殊リソース権限ＲＡＯの入力があった場合に動作するように設計する。

管制ＡＴＳ２１０は、列車１の車上制御装置１１０が故障であることを確認し、特殊リソース権限を利用して該当列車１が所有する線路資源Ｒ２を除いた残りの線路資源Ｒ１及びＲ３をリソースマネージャ２２０を介して解除し、線路資源Ｒ２を防護区間に設定する。

ＯＣ３１０に故障が発生した場合には、リソースマネージャ２２０は、ＯＣ３１０に該当する領域を割り当て不可状態として管理する。該当ＯＣ３１０の領域が列車１の車上制御装置１１０に割り当てられている場合には、車上制御装置１１０は、ＯＣ３１０の領域を除いた区間を列車１の移動権限で設定する。

ＯＣ３１０は、修復されて通常になった場合、リソースマネージャ２２０は、これを確認した後、ＯＣ３１０の領域を割り当て可能な状態に管理する。該当ＯＣ３１０の領域を所有する列車１の場合、該当ＯＣ３１０の領域を含み、移動権限で設定する。

図１２は、本開示の一実施例に係る二つの列車の結合状況での線路資源管理を示した例示図である。

図１３は、本開示の一実施例に係る二つの列車が結合した状態での線路資源の確保及び解除を示す例示図である。

本開示による排他的線路資源の共有システム１０は、完全な移動閉塞（moving block）及び移動閉塞を超える（beyond moving block）間隔制御が可能である。

ここで、完全な移動閉塞は後続列車が先行列車に付与した防護領域を超えないように、自分の移動権限を設定することを意味し、移動閉塞を超える間隔制御は、後続列車が自分の制動距離以下に先行列車との間隔を短くすることを意味する。

図１２を参照すると、移動閉塞を超える間隔制御を介して、二つの列車Ｔ１とＴ２が走行中に結合が行われる。

列車Ｔ１（１Ｃ）は、線路資源Ｒ３を保有しており、列車Ｔ２（１Ｄ）は、線路資源Ｒ１及びＲ２を保有している。

列車Ｔ１（１Ｃ）及び列車Ｔ２（１Ｄ）が結合のために互いに近接して走行している状態で、両方の列車の結合の瞬間に列車Ｔ２（１Ｄ）の車上制御装置は、列車Ｔ１（１Ｃ）の車上制御装置に列車Ｔ２（１Ｄ）の車上制御装置が所有する線路資源Ｒ１及びＲ２に対応するリソース権限を譲渡する。

以降、図１３を参照すると、列車Ｔ２（１Ｄ）は、もはやリソースマネージャ２２０を介して線路資源を確保したり解除をしない。列車Ｔ１（１Ｃ）の車上制御装置は、結合の瞬間に列車Ｔ２（１Ｄ）の後尾部を含んで列車Ｔ１（１Ｃ）の長さとして認識するように構成する。

列車Ｔ１（１Ｃ）の車上制御装置は、列車Ｔ２（１Ｄ）の車上制御装置から譲渡を受けた線路資源Ｒ１及びＲ２に対応するリソース権限を利用してリソースマネージャ２２０と線路資源返却及び線路資源の要求を実行する。

例えば、列車Ｔ１（１Ｃ）の車上制御装置は、線路資源Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３を解除し、新たに確保しなければならない線路資源Ｒ４を含む線路資源Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４に対応するリソース権限を要求する。

結合以降、列車Ｔ１（１Ｃ）の車上制御装置は、列車Ｔ２（１Ｄ）が使用した線路資源を、列車Ｔ２（１Ｄ）の車上制御装置に代わり、解除してリソースマネージャ２２０に該当線路資源を還元する役割を実行する。

また、結合以降、列車Ｔ１（１Ｃ）の車上制御装置は、列車Ｔ１（１Ｃ）及び列車Ｔ２（１Ｄ）の走行に必要な線路資源に関する線路資源に対応するリソース権限をリソースマネージャ２２０に要求するように構成する。

図１４は、本開示の一実施例に係る結合した二つの列車が分離直前での線路資源管理を示した例示図である。

図１５は、本開示の一実施例に係る結合した二つの列車が分離した後、線路資源の確保及び解除を示す例示図である。

図１４を参照すると、結合した列車の分離のために２台の列車は、十分な間隔を確保するように構成する。分離の直前に、列車Ｔ１（１Ｃ）の車上制御装置は、列車Ｔ２（１Ｄ）を除いた長さを、自分の列車の長さとして認知することができ、列車Ｔ２（１Ｄ）の走行に必要な線路資源Ｒ１に対応するリソース権限を列車Ｔ２（１Ｄ）の車上制御装置に譲渡するように構成する。

列車Ｔ１の車上制御装置は、線路資源Ｒ１に対応するリソース権限（現時点では、線路資源Ｒ１及びＲ２は、同一のリソース権限を有する）を譲渡するとともに、自分の走行に必要な線路資源を含む線路資源Ｒ２及びＲ３に対応するリソース権限をリソースマネージャ２２０に要求する。

列車Ｔ２（１Ｄ）の車上制御装置は、線路資源Ｒ１に対応するリソース権限を確保することで、当該線路資源を自ら制御することができ、列車Ｔ２（１Ｄ）が走行を終えた資源への還元を自ら行う。

図１５を参照すると、列車Ｔ１（１Ｃ）は、列車Ｔ１（１Ｃ）が使用した線路資源Ｒ３を解除し、新しい線路資源Ｒ５を確保するために、リソースマネージャ２２０に線路資源Ｒ３及びＲ４を解除すると同時に、線路資源Ｒ４及びＲ５を確保するための新たなリソースの権限を要求する。

後続列車の列車Ｔ２（１Ｄ）は、先行列車の列車Ｔ１（１Ｃ）が解除した線路資源Ｒ３を新たに要請しながら、列車Ｔ２（１Ｄ）が使用を終えた線路資源Ｒ１を解除するために、リソースマネージャ２２０に線路資源Ｒ１及びＲ２を解除し、線路資源Ｒ２、Ｒ３を確保するための新たなリソース権限を要求する。

図１６は、本開示の一実施例に係る二つの列車が結合した状態で、後続列車の車上制御装置での故障状況への対応を示した例示図である。

列車が結合した状況で、列車又は車上制御装置に故障が発生した場合でも、列車運用に支障を与えないように結合した列車が所有する線路資源を管理できなければならない。

例えば、故障列車は安全に避難場所に移した後、故障列車が占有する占有資源を解除することで、通常の列車の運行が可能になるようにしなければならない。

図１６を参照すると、結合した後続列車である列車Ｔ２（１Ｄ）に故障が発生したが、列車Ｔ２（１Ｄ）の車上制御装置は正常である場合、列車Ｔ２（１Ｄ）の故障により結合した列車の間隔が急激に増加するようになり、これにより、仮想連結した列車は健全性（Train integrity）が壊れていると認知する。このとき、二つの列車は非常ブレーキを締結することにより、防護することができる。

先行列車である列車Ｔ１（１Ｃ）は、列車Ｔ２（１Ｄ）の車上制御装置との通信を介して列車Ｔ２（１Ｄ）が車両故障であることを確認することができ、これにより、結合を介して、通常運行が不可能であることを認知する。

このとき、列車Ｔ１（１Ｃ）は、列車Ｔ２（１Ｄ）との通常の分離プロセスを有する。図１５に示したように、列車Ｔ２（１Ｄ）が占有している線路資源に対応するリソース権限を列車Ｔ２（１Ｄ）に譲渡することができ、リソースマネージャ２２０を介して列車Ｔ１（１Ｃ）の列車の長さから列車Ｔ２（１Ｄ）を除き、新たにリソースを更新する。

管制ＡＴＳ２１０も車上制御装置の周期的なステータスレポートを介して列車Ｔ２（１Ｄ）の故障状態を確認でき、列車Ｔ２（１Ｄ）の車上制御装置が所有するリソース権限を回収するとともに、列車Ｔ２（１Ｄ）を安全に避難するように措置する。

列車Ｔ２（１Ｄ）の車上制御装置が故障した場合、両方の列車は非常ブレーキを締結する。列車Ｔ１（１Ｃ）の車上制御装置は、列車Ｔ２（１Ｄ）の車上制御装置との通信途絶を介して列車Ｔ２（１Ｄ）の故障状態を確認することができる。

列車Ｔ１（１Ｃ）の車上制御装置は、列車Ｔ２（１Ｄ）との通常の結合が不可能であることを認知することができ、分離プロセスを試みる。

列車Ｔ１（１Ｃ）の車上制御装置は、列車Ｔ２（１Ｄ）が占有する線路資源に対応するリソース権限を列車Ｔ２（１Ｄ）の車上制御装置に譲渡することが不可能であることから、管制ＡＴＳに該当線路資源を譲渡する。

図１７は、本開示の一実施例に係る二つの列車が結合した状態で、先行列車の車上制御装置の故障状況への対応を示した例示図である。

図１７を参照すると、二つの列車が結合した状態で、先行列車である列車Ｔ１（１Ｃ）に故障が発生したが、列車Ｔ１（１Ｃ）の車上制御装置は正常である場合、二つの列車は、正常かつ安全に緊急制動を通じた停車を実行する。

列車Ｔ１（１Ｃ）の車上制御装置は、列車Ｔ１（１Ｃ）の故障により正常な結合運行が不可能な場合、図１５に示すように、列車Ｔ２（１Ｄ）との連結を解除することができる。

以後、管制ＡＴＳ２１０は、車上制御装置の周期的なステータスレポートを介して列車Ｔ１（１Ｃ）の故障状態を確認でき、列車Ｔ１（１Ｃ）の車上制御装置が所有しているリソース権限を回収すると同時に列車Ｔ１（１Ｃ）を安全に避難するように措置する。

結合した状態で、先行列車である列車Ｔ１（１Ｃ）の車上制御装置が故障した場合、両方の列車は非常ブレーキを締結することにより、防護することができる。このとき、リソース権限を所有している列車Ｔ１（１Ｃ）の車上制御装置の故障なので、管制ＡＴＳ２１０の介入が要求される。

管制ＡＴＳ２１０は、特殊リソース権限を利用して、列車Ｔ１（１Ｃ）が占有した区間を防護区間に設定し、他列車の進入を不可能にすることができ、それと同時に、故障が発生した列車Ｔ１（１Ｃ）を安全に避難するように措置する。

管制ＡＴＳ２１０は、後続列車である列車Ｔ２（１Ｄ）が正常運行が可能になるように二つの列車の連結を解除することができ、列車Ｔ２（１Ｄ）が単独で運行が可能な状態に移行させる。

図１８は、本開示の一実施例に係るリソースマネージャの構成を示すブロック図である。

図１８を参照すると、リソースマネージャ２２０は、メモリ２２１、線路資源ＤＢ２２２、リソース健全性ベリファイア２２３、リソース権限ジェネレータ２２４、及びプロセッサ２２５を含む。

リソースマネージャ２２０は、バイタル（vital）装置であり、故障発生時、路線の正常な運行が不可能なので、二重系以上で構成されることが望ましい。

安全通信装置（security Radio）２３０は、管制ＡＴＳ２１０と列車１の車上制御装置１１０との間の通信はもちろん、線路資源と連結したＯＣ３１０とリソース健全性確認のための通信を行う。

メモリ２２１は、線路資源についての所有状況情報を記録することができ、リソース健全性が疑われる線路資源区間を記録する。

また、メモリ２２１は、管制ＡＴＳ２１０から受信した防護区間及び一時速度制限区間、列車から受信した一時速度制限区間などを記録する。

リソースマネージャ２２０は、路線のすべての線路、ＰＭ、及びＰＳＤに関する線路資源をＤＢ化して有しており、地上子を中心とした座標系の形で線路資源ＤＢ２２２を構成することができる。線路資源ＤＢ２２２は、各線路資源についての位置情報を含むことができ、各線路資源の範囲は、地上子からの始点と終点で表現する。

リソース健全性ベリファイア（resource integrity verifier）２２３は、ＯＣ３１０と周期的な通信を介して、リソース健全性を監視する。このとき、ＯＣ３１０は、ＰＭ、ＰＳＤのような特別な線路資源と、特定の線路区間の線路健全性を確認できる別途のデバイスを含む。

リソース権限ジェネレータ（resource authority generator）２２４は、線路資源所有主体から線路資源要求又は更新要求発生時、当該線路資源に対応するリソース権限つまり、固有キー（key）を生成するように構成する。

固有キー値は、他の固有キー値と重複したり、再利用されたりしないように十分に長い値を有さなければならない。また、当該線路資源又は所有主体を介して固有キー値が類推されないように、固有キーは、ハッシュ関数（hash function）のような一方向関数（one-way function）を適用して生成することが望ましい。

プロセッサ２２５は、所有主体から伝達された線路資源の確保、解除、制御、及び更新などの要求に対して、該当要求が有効かどうかを確認するように構成する。

以上の説明は、本実施例の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本実施例の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本実施例の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な修正及び変形が可能である。したがって、本実施例は、本実施例の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであり、このような実施例により、本実施例の技術思想の範囲が限定されるものではない。本実施例の保護範囲は次の請求の範囲によって解釈されるべきであり、その同等の範囲内にあるすべての技術思想は、本実施例の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
[符号の説明]
１１０：車上制御装置 ２１０：管制ＡＴＳ ２２０：リソースマネージャ
３１０：ＯＣ ３１２：ＰＭ ３１４：ＰＳＤ
３１６：双動線路切替部

Claims (18)

1. 複数の列車にそれぞれ備えられる車上制御装置であって、各車上制御装置は、他の車上制御装置と通信できるように構成された車上制御装置、及び
   前記複数の列車の線路資源に関する所有状況情報を記録するように構成されたリソースマネージャであって、前記線路資源に関する所有状況情報を前記車上制御装置に提供するように構成され、リソース権限を作成し、前記リソース権限を前記車上制御装置に伝達するように構成されたリソースマネージャを含み、
   前記リソース権限は、単一の車上制御装置によって所有されるように構成され、
   前記リソース権限を所有する車上制御装置は、前記リソース権限に対応する線路資源を占有したり、解除したりすることができ、前記リソース権限に対応する線路資源を制御できるように構成され、
   前記車上制御装置は、第１の列車に備えられた第１の車上制御装置及び第２の列車に備えられた第２の車上制御装置を含み、
   前記第１の車上制御装置は、前記第１の車上制御装置が所有する第１のリソース権限を前記第２の車上制御装置に譲渡できるように構成され、
   前記第１のリソース権限の譲渡を受けた前記第２の車上制御装置は、前記第１のリソース権限に対応する線路資源を占有したり、解除したりできるように構成され、
   前記車上制御装置は、
   前記第１の列車又は前記第２の列車のうちの一方の列車である自列車の前方の所定の長さを有する、走行予定区間の線路資源に関する所有状況情報を前記リソースマネージャに依頼するように構成され、
   前記リソースマネージャから伝達を受けた前記第１の列車又は前記第２の列車のうちの他方の列車である他の列車の前記走行予定区間の線路資源に関する所有状況情報に基づいて、前記他の列車により占有された前記線路資源を占有しないように、前記自列車が確保しなければならない線路資源を計算し、
   前記自列車が確保しなければならない線路資源に対応するリソース権限を前記リソースマネージャに要求するように構成されていること
   を特徴とする排他的線路資源の共有システム。
2. 前記線路資源は、線路、ＰＭ（point machine）、及びＰＳＤ（platform screen door）のうちの１つ以上を含むこと
   を特徴とする請求項１に記載の排他的線路資源の共有システム。
3. 前記リソースマネージャは、
   前記線路資源の欠陥の有無を観測するように構成され、
   前記線路資源の欠陥がある場合、前記欠陥のある線路資源を割り当て不可能な状態に切り替えるように構成されること
   を特徴とする請求項１に記載の排他的線路資源の共有システム。
4. 前記リソースマネージャは、
   前記車上制御装置からの要求を受けた前記走行予定区間の線路資源の少なくとも一部が他列車の車上制御装置によって占有される場合、前記車上制御装置からの要求を受けた前記走行予定区間の線路資源のうち、前記他列車が占有している線路資源領域を除いた線路資源に対応するリソース権限を前記車上制御装置に提供したり、前記走行予定区間の線路資源の要求を拒絶したりするように構成されること
   を特徴とする請求項１に記載の排他的線路資源の共有システム。
5. 前記車上制御装置は、
   前記車上制御装置が所有するリソース権限を利用して、自列車によって使用された線路資源を解除するように、前記リソースマネージャに依頼し、それと同時に、前記自列車の走行に必要な線路資源に対応するリソース権限を要求するように構成されること
   を特徴とする請求項１に記載の排他的線路資源の共有システム。
6. 前記リソース権限は一方向関数（one-way function）を介して生成されるものであること
   を特徴とする請求項１に記載の排他的線路資源の共有システム。
7. 前記車上制御装置が所有する前記リソース権限に対応する第１のＰＭ又は第１のＰＳＤを制御するように構成されたＯＣ（object controller）をさらに含み、
   前記車上制御装置は、前記第１のＰＭを定位や反位に切り替えるか、前記第１のＰＳＤを開状態又は閉状態に切り替える制御コマンドを前記リソースマネージャに伝達するように構成され、
   前記リソースマネージャは、前記車上制御装置から伝達を受けた制御コマンドに基づいて前記第１のＰＭを定位又は反位に切り替えるか、前記第１のＰＳＤを開状態又は閉状態に切り替えるようにする制御コマンドを前記ＯＣに伝達するように構成され、
   前記ＯＣは、前記リソースマネージャから伝達を受けた制御コマンドに基づいて前記第１のＰＭを定位又は反位に切り替えるか、前記第１のＰＳＤを開状態又は閉状態に切り替えるように構成されること
   を特徴とする請求項２に記載の排他的線路資源の共有システム。
8. 前記車上制御装置が所有する前記リソース権限に対応する第１のＰＭ又は第１のＰＳＤを制御するように構成されたＯＣ（object controller）をさらに含み、
   前記車上制御装置は、前記第１のＰＭを定位又は反位に切り替えるか、前記第１のＰＳＤを開状態又は閉状態に切り替える制御コマンドを前記ＯＣに伝達するように構成され、
   前記ＯＣは、前記車上制御装置から伝達を受けた制御コマンドに基づいて前記第１のＰＭを定位又は反位に切り替えるか、前記第１のＰＳＤを開状態又は閉状態に切り替えるように構成されること
   を特徴とする請求項２に記載の排他的線路資源の共有システム。
9. 前記リソースマネージャは、前記第１のＰＭ又は前記第１のＰＳＤに対応するリソース権限を更新するように構成され、更新された前記第１のＰＭ又は前記第１のＰＳＤに対応するリソース権限を前記ＯＣに伝達するように構成されること
   を特徴とする請求項８に記載の排他的線路資源の共有システム。
10. すべての線路資源を占有したり、解除したりできる特殊リソース権限を所有するように構成された管制ＡＴＳをさらに含み、
    前記管制ＡＴＳは、前記特殊リソース権限を利用してすべての線路資源を制御できるように構成されること
    を特徴とする請求項１に記載の排他的線路資源の共有システム。
11. 前記車上制御装置は、第３の列車に備えられた第３の車上制御装置及び前記第３の列車に後続する第４の列車に備えられた第４の車上制御装置を含み、
    前記第３の列車と前記第４の列車が互いに結合するとき、前記第４の車上制御装置は、前記第４の車上制御装置が所有するリソース権限を前記第３の車上制御装置に譲渡するように構成され、
    前記第３の車上制御装置は、前記第４の列車の後尾部を含んで前記第３の列車の長さとして認識するように構成されること
    を特徴とする請求項１に記載の排他的線路資源の共有システム。
12. 前記車上制御装置は、第３の列車に備えられた第３の車上制御装置及び前記第３の列車に後続する第４の列車に備えられた第４の車上制御装置を含み、
    前記第３の列車と、前記第４の列車が互いに結合するとき、前記第４の車上制御装置は、前記第４の車上制御装置が所有するリソース権限を前記第３の車上制御装置に譲渡するように構成され、
    前記第３の列車と、前記第４の列車が互いに結合したとき、前記第３の車上制御装置は、前記リソースマネージャを介して前記第３の列車及び前記第４の列車が使用した線路資源を解除し、前記第３の列車及び前記第４の列車の走行に必要な線路資源に関する線路資源に対応するリソース権限を前記リソースマネージャに要求するように構成されること
    を特徴とする請求項１に記載の排他的線路資源の共有システム。
13. 結合した前記第３の列車及び前記第４の列車が分離するとき、前記第３の車上制御装置は、前記第４の列車の走行に必要な線路資源に対応するリソース権限を前記第４の車上制御装置に譲渡するように構成され、
    前記第３の列車と前記第４の列車が互いに分離したとき、前記第３の車上制御装置は、前記リソースマネージャを介して前記第３の列車が使用した線路資源を解除し、前記第３の列車の走行に必要な線路資源に対応するリソース権限を前記リソースマネージャに要求するように構成され、前記第４の車上制御装置は、前記リソースマネージャを介して前記第４の列車が使用した線路資源を解除し、前記第４の列車の走行に必要な線路資源に対応するリソース権限を前記リソースマネージャに要求するように構成されること
    を特徴とする請求項１２に記載の排他的線路資源の共有システム。
14. 前記リソースマネージャは、
    線路資源に関する所有状況情報、保護区間、及び一時速度制限区間のうちの１つ以上を記録するように構成されたメモリと、
    各線路資源に関する位置情報を含む線路資源ＤＢ（data base）と、
    各線路資源の異常如何を監視するように構成されたリソース健全性ベリファイアと、
    各線路資源に対応するリソース権限を作成するように構成されたリソース権限ジェネレータ、及び、
    前記車上制御装置から伝達を受けた各リソース権限に関する確保、解除、制御、及び更新のうちの１つ以上の要求に対して有効な要求であるかどうかを確認するように構成されたプロセッサ
    を含むこと
    を特徴とする請求項１に記載の排他的線路資源の共有システム。
15. 前記車上制御装置及び前記管制ＡＴＳは、前記車上制御装置が所有する線路上に一時速度制限区間を設定するか解除できるように構成され、
    前記管制ＡＴＳは、前記車上制御装置が所有する線路上に防護区間を設定するか解除できるように構成されること
    を特徴とする請求項１０に記載の排他的線路資源の共有システム。
16. 前記車上制御装置は、第５の列車に備えられた第５の車上制御装置を含み、
    前記管制ＡＴＳは、前記第５の列車に故障が発生した場合、前記特殊リソース権限を利用して前記第５の車上制御装置が所有する線路資源を解除又は制御するように構成されること
    を特徴とする請求項１０に記載の排他的線路資源の共有システム。
17. 前記複数の車上制御装置は、第５の列車に備えられた第５の車上制御装置を含み、
    前記管制ＡＴＳは、前記第５の列車に故障が発生した場合、前記第５の車上制御装置に、前記第５の車上制御装置が所有するリソース権限を前記管制ＡＴＳに譲渡することを要求するように構成されること
    を特徴とする請求項１０に記載の排他的線路資源の共有システム。
18. 第１の線路に備えられた第１の線路切替機及び前記第１の線路と隣接する第２の線路に備えられた第２の線路切替機を含む双動線路切替部であって、前記第１の線路切替機及び前記第２の線路切替機は、それぞれに対応するリソース権限を有するように構成される双動線路切替部をさらに含み、
    前記車上制御装置は、
    前記第１の線路切替機に対応するリソース権限を有する場合、前記第１の線路切替機を制御できるように構成され、前記第２の線路切替機に対応するリソース権限を有する場合、前記第２の線路切替機を制御できるように構成されること
    を特徴とする請求項１に記載の排他的線路資源の共有システム。

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