JP7191452B2 - train control system - Google Patents
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Description
本発明は、列車と地上設備との間で通信を行って列車の運行と制御を行う列車制御システムに関し、更に詳しくは、列車編成を分割した場合に、分割した相手列車との衝突を防止する技術に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a train control system that operates and controls trains by communicating between trains and wayside equipment, and more particularly, when a train formation is divided, it prevents collisions with the divided trains. Regarding technology.
列車編成の併合や分割を行う場合には、2編成の列車が接近した状態となる。この際、CBTC(Communication-Base Train Control)が導入されたシステムでは、車上装置が併合直前、あるいは分割直後の相手列車を接近列車と見做して非常ブレーキを作動させるため、列車が走行不能になってしまう。 In the case of merging or dividing train formations, the two trains are in a state of being close to each other. At this time, in the system where CBTC (Communication-Base Train Control) was introduced, the on-board equipment regards the other train immediately before merging or immediately after splitting as an approaching train and activates the emergency brake, so the train cannot run. Become.
そこで、例えば特許文献1では、列車間に併合分割許可領域を設定し、列車の併合または分割を行う場合に、併合分割許可領域内に併合されるべきまたは分割された他の列車が存在していると、車上装置により当該列車を認識しないように制御している。
Therefore, for example, in
しかしながら、上記特許文献1の技術は、特定の条件下で且つ一時的ではあるが、CBTCシステムを非使用にすることになる。この状態では、分割後の先行列車と後続列車が誤って接近すると認識できないため、列車編成の分割直後の安全性を高めるという点で、まだ改良の余地がある。
However, the technique of
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、列車編成の分割を行った場合に、列車が接近した状態においても安全な列車制御が可能な列車制御システムを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to provide a train control system capable of safe train control even when the train formation is divided and the trains are approaching each other. is to provide
本発明の一態様に係る列車制御システムは、列車の前方と後方に設定される安全バッファに基づいて他の列車の接近を検知すると列車を停止させる列車制御システムであって、列車編成を分割した場合、分割後の先行列車と後続列車の離隔距離が前記安全バッファの距離の最小値の和になるまで、前記先行列車の前記後続列車側と前記後続列車の前記先行列車側とに、前記離隔距離に対応して伸長し且つ互いに重複しない分割用の安全領域を前記安全バッファに代えて設定し、前記安全領域が重複したときに停止させる、ことを特徴とする。 A train control system according to one aspect of the present invention is a train control system that stops a train when an approach of another train is detected based on safety buffers set at the front and rear of the train, and the train formation is divided. In this case, until the separation distance between the preceding train and the following train after division becomes the sum of the minimum values of the distances of the safety buffer, the distance between the following train side of the preceding train and the preceding train side of the following train is increased. In place of the safety buffer, divisional safety areas are set that extend according to the distance and do not overlap each other, and the machine is stopped when the safety areas overlap .
本発明によれば、列車編成を分割する場合に、先行列車と後続列車間の離隔距離に対応して伸長し且つ互いに重複しない、分割用の安全領域を分割後の先行列車と後続列車に設定したので、車上装置が分割直後の相手列車を接近列車と見做して非常ブレーキを作動させることはない。そして、安全領域における安全が担保されないとき、例えば自列車の安全領域に他列車が進入したとき、あるいは自列車の安全領域が他列車の安全領域と重複したときに、自列車を非常停止させることができる。
従って、列車編成の分割後に、列車が接近した状態においても安全な列車制御が可能となり、分割した相手列車との衝突を抑制できる。
According to the present invention, when dividing a train set, safety areas for division are set in the preceding and succeeding trains after division, which extend corresponding to the separation distance between the preceding and succeeding trains and do not overlap each other. Therefore, the on-board equipment does not regard the other train immediately after the division as an approaching train and operate the emergency brake. When the safety in the safety area is not guaranteed, for example, when another train enters the safety area of the own train, or when the safety area of the own train overlaps with the safety area of another train, the own train is brought to an emergency stop. can be done.
Therefore, after the train formation is divided, safe train control is possible even when the trains are approaching each other, and collision with the divided train can be suppressed.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る列車制御システムを示しており、図1(a)はシステム全体の概略構成図、図1(b)は列車の構成図である。
図1(a)に示すように、列車1の軌道2に沿って所定位置に所定の間隔で沿線無線機(無線基地局)4-1,4-2,…,4-nが設けられており、アンテナ4-1a,4-2a,…,4-naを介して列車1との間で無線通信によって情報の授受を行い、列車1の制御を行うようになっている。これら沿線無線機4-1,4-2,…,4-nと地上装置5とで地上設備が構成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 shows a train control system according to an embodiment of the present invention, FIG. 1(a) is a schematic configuration diagram of the entire system, and FIG. 1(b) is a configuration diagram of a train.
As shown in FIG. 1(a), wayside radios (radio base stations) 4-1, 4-2, . Information is exchanged with the
地上装置5は、各沿線無線機4-1,4-2,…,4-nに有線または無線により接続されている。この地上装置5は、列車位置検知部5a、CBTC制御部5b、ATP(Automatic Train Protection)装置5c及びデータベース5d等を備えている。図示しないが、地上装置5は軌道2に設定された管理区域ごとに複数設置され、対応する管理区域に属する沿線無線機を介して情報の送受信が可能に構成されるとともに、地上装置5同士で互いに情報の送受信が可能になっている。
The ground equipment 5 is connected to each wayside radio equipment 4-1, 4-2, . . . , 4-n by wire or by radio. The ground device 5 includes a
列車位置検知部5aは、列車1に搭載された車上無線機と、各沿線無線機4-1,4-2,…,4-nとの通信状態により列車1の位置を検知する。例えば沿線無線機4-i(i=1,2,…,n)と車上無線機間の往復にかかった伝搬時間から列車1の位置を計算し、地上子による位置補正を行って列車1の位置を検知する。あるいは、列車1にGPS(Global Positioning System)や光学式距離計測器のような距離検知センサを搭載して、列車1の位置を検知することもできる。検知した列車の位置情報は、車上装置から列車1の制御情報の1つとして頻繁に地上装置5に送信されている。
The train
また、CBTC制御部5bは、列車位置検知部5aで検知した列車1の位置情報と、列車1に搭載されている速度検出器などで検出した速度情報とに基づいて、列車1の位置と速度を把握し、運転速度や停止等の列車制御情報を生成する。
ATP装置5cは、列車1からの位置情報を無線通信で受信することで、列車1の在線検知を行うものである。
更に、データベース5dは、各沿線無線機4-1,4-2,…,4-nと列車1に搭載された車上無線機のID(識別符号)、列車1の速度情報及び進路情報等を記憶している。
Further, the
The
Further, the
図1(b)に示すように、列車1には、先頭車両1aに車上装置6、最後尾の車両1bに車上装置7が搭載されている。車上装置6には車上無線機8-1とデータベース9-1が設けられ、車上装置7には車上無線機8-2とデータベース9-2が設けられている。これら車上装置6と車上装置7は、互いにデータ通信を行うようになっている。データベース9-1,9-2には、地上装置5のデータベース5dと同様なデータ、すなわち、各沿線無線機4-1,4-2,…,4-nと列車1に搭載された車上無線機のID(識別符号)、列車1の速度情報及び進路情報等が記憶されている。
As shown in FIG. 1(b), the
車上無線機8-1は、列車1の進行方向(前方)に向かって指向性を有するアンテナ8-1aに接続され、車上無線機8-2は、列車1の進行方向と逆方向(後方)に向かって指向性を有するアンテナ8-2aに接続される。そして、車上無線機8-1と列車1の前方の沿線無線機との間で無線通信により情報の授受を行い、車上無線機8-2と列車1の後方の沿線無線機との間で無線通信により情報の授受を行う。
The on-board radio 8-1 is connected to an antenna 8-1a having directivity toward the traveling direction (forward) of the
車上無線機8-1,8-2と沿線無線機4-1,4-2,…,4-nには、例えば国際的に規格化された汎用の無線帯域であるISM(Industry Science Medical band)バンドと呼ばれる2.4GHz帯を用いる汎用無線機を利用できる。そして、各車上無線機8-1,8-2と列車1に近接した沿線無線機とが1対1の関係で通信を確立し、情報の授受を行う。また、各車上無線機8-1,8-2と各沿線無線機4-1,4-2,…,4-nはそれぞれ自己診断機能を有し、自己診断した無線機の状態情報、すなわち正常に動作しているか故障しているかの情報を、データベース5d,9-1,9-2に記憶することで、地上装置5と車上装置6,7間で共有している。
The on-board radios 8-1, 8-2 and the wayside radios 4-1, 4-2, . A general-purpose wireless device that uses the 2.4 GHz band called the 2.4 GHz band can be used. The on-board radios 8-1 and 8-2 and the wayside radios near the
車上装置6,7は、列車1の移動に伴って各車上無線機8-1,8-2と通信相手となる各沿線無線機4-1,4-2,…,4-nの通信状態を順次切り替えるハンドオーバを行う。ハンドオーバは、列車1の移動により各車上無線機8-1,8-2が沿線無線機4-1,4-2,…,4-nに近接したときに、沿線無線機の位置で行う。
The on-
ハンドオーバ時以外では、地上装置5は、列車1の車上無線機8-1,8-2から無線送信された列車位置情報を、沿線無線機4-1,4-2,…,4-nのうち列車1に近接した2台の沿線無線機により2経路で取得し、列車位置検知部5aで列車位置を検知する。そして、検知した列車位置に基づき、CBTC制御部5bで列車制御情報を生成し、上述した2経路を介して2台の沿線無線機から各車上無線機8-1,8-2に無線送信する。これら2経路で送信される電文は基本的には同一のもので、通信経路に冗長性を持たせている。車上装置6,7は、車上無線機8-1,8-2で受信した列車制御情報に基づき列車1を制御する。
Except during handover, the ground device 5 transmits the train position information wirelessly transmitted from the on-board radios 8-1, 8-2 of the
次に、上記のようなCBTCシステムにおいて、列車編成の分割を行う場合の動作について、図2及び図3により詳しく説明する。説明を簡単にするために、図2(a)に示すように、4両編成の列車1を2両編成ずつに分割する場合を例に取る。
Next, in the CBTC system as described above, the operation of dividing the train composition will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. In order to simplify the explanation, as shown in FIG. 2(a), a case where a four-
図2(b)に示すように、列車編成の分割直後から、分割された双方の列車(先行列車1-1と後続列車1-2)の間にそれぞれ、各々の列車1-1,1-2が矢印で示すような自身の安全領域A1,A2を、相互に重複しないように設定する。この安全領域A1,A2は、列車の接近を検知するための接近検知ゾーンとして利用するもので、列車1-1,1-2の位置誤差と速度によって決まる。安全領域A1,A2の設定は、先行列車1-1と後続列車1-2がそれぞれ、最も近い沿線無線機からの走行距離を計測して、無線通信により地上装置5に送り、地上装置5の列車位置検知部5aで先行列車1-1と後続列車1-2の位置を検知する。
As shown in FIG. 2(b), immediately after the division of the train composition, each train 1-1, 1- 2 sets its own safety areas A1 and A2 indicated by arrows so as not to overlap each other. These safety areas A1 and A2 are used as approach detection zones for detecting the approach of trains, and are determined by the position errors and speeds of the trains 1-1 and 1-2. The safety areas A1 and A2 are set by measuring the distance traveled from the nearest wayside radio by the preceding train 1-1 and the following train 1-2, respectively, and sending it to the ground equipment 5 by radio communication. The
そして、先行列車1-1と後続列車1-2は、分割直後から相互の列車方向の安全領域A1,A2内への列車の接近を検知し、安全が担保されないときに非常停止させる。安全が担保されないとは、例えば先行列車1-1の安全領域A1内に後続列車1-2が存在するとき、後続列車1-2の安全領域A2内に先行列車1-1が存在するとき、相互の安全領域A1,A2が重複したとき(この場合には他列車存在と見做す)等であり、自列車を非常停止させる。 Immediately after the division, the preceding train 1-1 and the following train 1-2 detect that the trains are approaching the safety areas A1 and A2 in the direction of each other, and make an emergency stop when safety cannot be ensured. When the following train 1-2 exists within the safety area A1 of the preceding train 1-1, and when the preceding train 1-1 exists within the safety area A2 of the succeeding train 1-2, for example, safety is not guaranteed. When the mutual safety areas A1 and A2 overlap (in this case, it is assumed that there is another train), the own train is brought to an emergency stop.
また、分割した一方の列車が先行列車1-1として走行するとき、分割直後から先行列車1-1と後続列車1-2に対して通常のATPパターンによる走行制御を行う。すなわち、先行列車1-1は、前方方向(本来の進行方向)に通常の手続で安全バッファB1を設定することで、分割直後から進行方向の在線範囲に他列車がいるか否かを検知するなど、通常のATPパターンによる走行を行って進路の安全を確認する。 Further, when one of the divided trains runs as the preceding train 1-1, the preceding train 1-1 and the succeeding train 1-2 are controlled by normal ATP patterns immediately after the division. That is, the preceding train 1-1, by setting the safety buffer B1 in the forward direction (original direction of travel) by the normal procedure, detects whether or not there is another train in the range of the direction of travel from immediately after the division. , confirm the safety of the route by running according to the normal ATP pattern.
一方、後続列車1-2は、後方に通常の安全バッファB2を設定し、分割直後から後方在線範囲について在線の有無を確認する。このように、通常のATPパターンによる走行制御を実施することで、EB(Emergency Brake)制御を開始する。
なお、上述した安全バッファの設定及び安全バッファ内の他列車の在否検知は、各列車が必要な情報をATP装置5cへ伝送し、ATP装置5cが判断して決定することを前提とする。このATP装置5cは、地上装置5内に設けられている場合を例に取って説明したが、車上装置6,7内に設けられていても良い。
On the other hand, the succeeding train 1-2 sets a normal safety buffer B2 in the rear, and immediately after the division, confirms whether or not the train is on the track in the area behind the train. In this way, EB (Emergency Brake) control is started by executing running control based on the normal ATP pattern.
It is assumed that each train transmits necessary information to the
ここで、「ATPパターン」とは、ATPのシステムにおいて、列車が停止しなければならない位置までの残り距離の情報を基に、その列車のブレーキ性能で実現可能なものとして計算された運転曲線(ブレーキパターン)のことである。
また、「安全バッファ」という用語は、それぞれの列車が持つ概念的な範囲を意味している。すなわち、システムが検知した列車の位置と、実際に列車が存在する位置の誤差であり、走行した距離の誤差とデータの伝送遅れの誤差がある。本例では、地上に配置した位置補正地上子の車上での位置検知誤差や走行距離の誤差は、車上装置6,7側で算出する。この算出結果を地上装置5に無線通信で送り、地上装置5側でデータ伝送の遅れによる誤差を補正して、安全バッファを設定するようになっている。そして、この範囲内に他の列車が存在する場合には、近接列車が存在すると認識して、地上装置5から近接列車を検知した車上装置6または7に非常停止を指令する、という処理が実行される。
Here, the "ATP pattern" is a running curve ( brake pattern).
Also, the term "safety buffer" refers to the conceptual extent each train has. That is, there is an error between the position of the train detected by the system and the position where the train actually exists, an error in the traveled distance, and an error in data transmission delay. In this example, the on-vehicle position detection error and travel distance error of the position correction beacon arranged on the ground are calculated by the on-
図2(c)に示すように、先行列車1-1の走行に伴い、後続列車1-2との距離が離隔すると、先行列車1-1と後続列車1-2の安全領域A1,A2は、先行列車1-1の走行に伴い、相互に重複しないように伸長(A1’,A2’で示す)する。従って、先行列車1-1と後続列車1-2の互いの距離が離れるほど、安全領域A1,A2は単調増加する。この安全領域A1,A2の伸長は、次の2つのケースが考えられる。 As shown in FIG. 2(c), as the preceding train 1-1 runs and the following train 1-2 increases in distance, the safety areas A1 and A2 of the preceding train 1-1 and following train 1-2 are , along with the running of the preceding train 1-1 (indicated by A1' and A2') so as not to overlap each other. Therefore, the safety areas A1 and A2 monotonically increase as the distance between the preceding train 1-1 and the following train 1-2 increases. The following two cases are conceivable for extension of the safety areas A1 and A2.
<ケース1>
先行列車1-1と後続列車1-2の離隔距離を、先行列車1-1と後続列車1-2に按分して安全領域A1,A2を伸長する。但し、この場合、後続列車1-2が誤って先行列車1-1を追従走行したときには、列車間隔が担保されない。
<ケース2>
先行列車1-1及び/または後続列車1-2の走行距離の合算分を、先行列車1-1と後続列車1-2の安全領域A1,A2に按分して伸長する。この場合には、先行列車1-1と後続列車1-2が離れていく状態を含む。
<
The separation distance between the preceding train 1-1 and the succeeding train 1-2 is proportionally divided between the preceding train 1-1 and the succeeding train 1-2 to extend the safety areas A1 and A2. However, in this case, if the succeeding train 1-2 erroneously follows the preceding train 1-1, the train interval is not ensured.
<
The total distance traveled by the preceding train 1-1 and/or the following train 1-2 is proportionally divided into the safety areas A1 and A2 of the preceding train 1-1 and the following train 1-2 and extended. This case includes the state in which the preceding train 1-1 and the succeeding train 1-2 are moving away from each other.
続いて、図3(a)に示すように、先行列車1-1の走行に伴い、後続列車1-2との距離が所定の距離ΔD(例えば、先行列車1-1の安全バッファB1と後続列車1-2の安全バッファB2が通常あるべき距離の最小値の和)まで離隔すると、安全領域A1,A2の設定を安全バッファC1,C2の設定に切り替える。先行列車1-1と後続列車1-2の各安全バッファC1,C2は、安全バッファB1,B2と同様な通常の手続で設定する。安全バッファC1,C2の通常あるべき長さは、地上に配置した位置補正地上子の車上での位置検知誤差や列車走行に伴う走行距離誤差などにより定まる。上記所定距離ΔDは、例えば車載の走行検知センサ(車軸回転数検知器)により、先行列車1-1と後続列車1-2それぞれの走行距離を検知し、検知した走行距離に基づき算出する。
そして、所定距離ΔD以上離れると、図3(b)に示すように、安全バッファB1,B2とC1,C2の設定を維持して先行列車1-1と後続列車1-2を走行させる。
Subsequently, as shown in FIG. 3(a), as the preceding train 1-1 runs, the distance to the succeeding train 1-2 decreases by a predetermined distance ΔD (for example, the safety buffer B1 of the preceding train 1-1 and the following train When the safety buffer B2 of the train 1-2 separates to the sum of the minimum distances that should normally exist, the settings of the safety areas A1 and A2 are switched to the settings of the safety buffers C1 and C2. The safety buffers C1 and C2 of the preceding train 1-1 and the following train 1-2 are set in the same normal procedure as the safety buffers B1 and B2. The normal lengths of the safety buffers C1 and C2 are determined by the on-vehicle position detection error of the position correction beacon placed on the ground, the running distance error due to the running of the train, and the like. The predetermined distance .DELTA.D is calculated based on the travel distances of the preceding train 1-1 and the following train 1-2 detected by, for example, an on-vehicle travel detection sensor (axle rotation speed detector).
Then, after a predetermined distance ΔD or more, as shown in FIG. 3(b), the preceding train 1-1 and the succeeding train 1-2 are run while maintaining the settings of the safety buffers B1, B2 and C1, C2.
上記のような構成によれば、列車編成を分割する場合に、先行列車1-1と後続列車1-2間の離隔距離に対応して伸長し且つ互いに重複しない、分割用の安全領域A1,A2を分割後の先行列車1-1と後続列車1-2に設定したので、自列車の安全領域A1またはA2に他列車が進入したとき、及び自列車の安全領域A1またはA2が他列車の安全領域A1またはA2と重複したときに、地上装置5から停止指令を送信して自列車を非常停止させることができる。従って、列車編成の分割を行う場合に、列車が接近した状態においても安全な列車制御が可能となり、分割した相手列車との衝突を抑制できる。 According to the configuration as described above, when dividing the train set, the dividing safety areas A1, Since A2 is set to the preceding train 1-1 and the following train 1-2 after division, when another train enters the safety area A1 or A2 of the own train, and when the safety area A1 or A2 of the own train When overlapping with the safety area A1 or A2, a stop command can be transmitted from the ground device 5 to bring the own train to an emergency stop. Therefore, when the train composition is divided, safe train control is possible even when the trains are approaching each other, and collision with the divided train can be suppressed.
以上の実施形態で説明された回路構成や動作手順等については、本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものに過ぎない。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。 The circuit configurations, operation procedures, and the like described in the above embodiments are merely schematic representations to the extent that the present invention can be understood and implemented. Therefore, the present invention is not limited to the described embodiments, but can be modified in various forms without departing from the scope of the technical idea indicated in the claims.
1…列車、1-1…先行列車、1-2…後続列車、2…軌道、4-1,4-2,…,4-n…沿線無線機、5…地上装置、5a…列車位置検知部、5b…CBTC制御部、5c…ATP装置、6,7…車上装置、8-1,8-2…車上無線機、5d,9-1,9-2…データベース、A1,A2…安全領域(接近検知ゾーン)、A1’,A2’…伸長した安全領域、B1,B2,C1,C2…安全バッファ、ΔD…先行列車と後続列車の距離
1 train 1-1 preceding train 1-2 succeeding
Claims (7)
列車編成を分割した場合、分割後の先行列車と後続列車の離隔距離が前記安全バッファの距離の最小値の和になるまで、前記先行列車の前記後続列車側と前記後続列車の前記先行列車側とに、前記離隔距離に対応して伸長し且つ互いに重複しない分割用の安全領域を前記安全バッファに代えて設定し、
前記安全領域が重複したときに停止させる、ことを特徴とする列車制御システム。 A train control system that stops a train when it detects the approach of another train based on safety buffers set at the front and rear of the train,
When the train set is divided, the following train side of the preceding train and the preceding train side of the following train are separated until the separation distance between the preceding train and the following train after division becomes the sum of the minimum values of the distances of the safety buffer. and, instead of the safety buffer, a safety area for division that extends corresponding to the separation distance and does not overlap with each other is set,
A train control system characterized in that the train is stopped when the safety areas overlap .
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