JP7344808B2

JP7344808B2 - 列車制御情報伝達システム

Info

Publication number: JP7344808B2
Application number: JP2020022875A
Authority: JP
Inventors: 敬一勝田; 浩志田岡; 安正飛田; 景示前川
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2020-02-13
Filing date: 2020-02-13
Publication date: 2023-09-14
Anticipated expiration: 2040-02-13
Also published as: JP2021127007A

Description

技術分野は、鉄道システムの列車制御に関する。

鉄道システムにおいては、運転士が信号機に現示された信号に従って列車を運転することが基本であり、その運転士の誤認や誤操作による事故を防ぐため、以前より自動列車停止装置などの安全設備が設置されてきた。

例えば、従来のＡＴＳ（Automatic Train Stop）－Ｓ形の自動列車停止装置は、車上子との間で共振回路を構成して常時既定の周波数で発振し、車上子が信号機の所定距離手前に設けられた地上子の上を通過すると、電磁結合により車上子の発振周波数が地上子の共振周波数に変周される。自動列車停止装置は、この変化を検知して列車のブレーキを動作させる。このとき用いられる地上子は、信号機と制御ケーブルで接続され、信号機の現示によって内部の電気回路が変わるように設計されている。具体的には、通常、信号機の停止現示を意味する特定の周波数に共振する電気回路を構成しているが、信号機が停止現示以外となると、制御リレーの動作によってその共振回路が無効となる仕組みである。この仕組みにより、信号機が停止現示以外のときには列車のブレーキを動作させることなく、信号機が停止現示のときに列車のブレーキを動作させることができる。

特許文献１には、上記の仕組みに加えて、自動列車停止装置が、車両の性能や走行する路線の情報などを記憶した車上データベースを持ち、車上子の発振周波数の変周を検知すると、そのデータベースに基づいて所定の停止点を基点とする速度照査パターンを作成し、この速度照査パターンに従って列車を制御する仕組みが開示されている。

特許第５３９１７４２号公報

しかしながら、上述のような仕組みで用いる地上子は、信号機の現示によって地上子内部の電気回路を変える必要がある。つまり、信号機と制御ケーブルで接続する必要があり、この維持保守の負担が大きい。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願の列車制御情報伝達システムは上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、列車が走行する走行路上の進路の走行可否を示す周波数信号を、前記走行路に設置された地上子から受信する車上子と、前記車上子から前記周波数信号を受信し、前記列車を制御する車上信号装置と、を備えた列車制御システムにおいて、模擬負荷と、前記車上信号装置への前記周波数信号の入力回路を、前記車上子と繋ぐか、前記模擬負荷と繋ぐかを切り替える切替器と、前記列車の外部から無線を用いて送信される前記進路の走行可否を判断できる列車制御情報を受信する車上無線機と、前記車上無線機からの前記列車制御情報に基づいて前記進路の走行可否を判断し、前記切替器を制御する進路情報伝達装置と、を備え、前記進路情報伝達装置は、前記進路の走行可を示すと判断したとき、前記切替器を制御して前記車上信号装置に前記模擬負荷を繋ぐことを特徴とする。

上記手段によれば、地上子は信号機の現示によって内部の電気回路を変える必要が無い。つまり、地上子は、常に特定の周波数に共振する電気回路を構成しておけばよいため、地上子と信号機間のケーブルや制御リレーを不要とすることができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

実施例１の列車制御情報伝達システムの構成例を示す図。実施例１の進路情報伝達装置が表示器を備える場合の構成例を示す図。実施例１の進路情報伝達装置が地上子の故障検知を行う場合の構成例を示す図。実施例２の列車制御情報伝達システムの構成例を示す図。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。

図１は、実施例１の列車制御情報伝達システムの構成と、列車に搭載されている車上信号装置との接続を示す図である。列車１０には、車上信号装置１１、車上子１２、表示器１３が搭載され、これらに加えて、本システムを構成する、進路情報伝達装置１、車上無線機２、切替器３、模擬負荷４が搭載される。

切替器３は、車上信号装置１１への周波数信号の入力回路を、車上子１２と繋ぐか、模擬負荷４と繋ぐかを切り替えらスイッチである。模擬負荷４は、車上信号装置１１からみて車上子１２と同等の負荷となる素子である。なお、車上信号装置１１については、線路上に敷設された変周式地上子からの周波数信号に基づいて列車を制御する装置であれば、どのような装置を前提としても構わないが、本実施例ではＡＴＳ－Ｓ形の車上信号装置を前提として説明する。

まず、列車１０に搭載されるＡＴＳ－Ｓ形の車上信号装置１１、車上子１２、表示器１３について説明する。

車上信号装置１１は、車上子１２との間で共振回路を構成して常時既定の周波数で発振し、車上子１２が信号機１９の所定距離手前に設けられた地上子２１の上を通過すると、電磁結合により車上子１２の発振周波数が地上子２１の共振周波数に変周される。車上信号装置１１は、この変化を検知して列車１０のブレーキを動作させる。

このとき用いられるＡＴＳ－Ｓ形の従来の地上子は、信号機１９と制御ケーブルで接続され、信号機１９の現示によって内部の電気回路が変わるように設計される。具体的には、通常、信号機の停止現示を意味する特定の周波数に共振する電気回路を構成しているが、信号機が停止現示以外となると、制御リレーの動作によってその共振回路が無効となるように設計される。

これに対し、本発明の地上子２１は、常に特定の周波数に共振する固定の共振回路を持つもので、ケーブル等で他の機器とは接続されず、単独で設置され、制御リレーも必要としない。その代わりに、本発明の進路情報伝達装置１は、図示しない外部装置から車上無線機２を介して受信する列車制御情報に基づいて、前方進路の走行可否を判断し、前方進路の走行可を示すと判断したときには、車上子１２が地上子２１の上を通過する間、切替器３を制御して車上信号装置１１に車上子１２の代わりに模擬負荷４を繋ぎ、地上子２１と電磁結合させないようにする。このとき、車上信号装置１１は、列車１０のブレーキを動作させることはない。

反対に、本発明の進路情報伝達装置１は、前方進路の走行不可を示すと判断したときには、切替器３を制御して車上信号装置１１に車上子１２を繋ぎ、地上子２１と電磁結合させる。このとき、車上信号装置１１は列車１０のブレーキを動作させることになる。この点が既存の自動列車停止装置の仕組みとは異なる。

次に、本発明の進路情報伝達装置１について説明する。進路情報伝達装置１は、駅構内の進路や駅中間の閉そく区間（以下どちらも進路と呼ぶ）の地理情報、ならびにそれらの進路境界２０の手前に設けられた地上子２１の位置情報を記憶しておく。

また、進路情報伝達装置１は、図示しない機器を用いて自列車位置を認識する。自列車位置を認識する手段については、速度発電機からのパルス信号を用いる方式や、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）などの衛星からの電波を利用して求める方式や、レーザレーダと環境地図を用いる方式など、多数開示されているが、本発明ではその方式を問わない。もしくは、進路情報伝達装置１は、自列車位置を認識している他の装置から列車の位置情報が入力されてもよい。例えば、ＡＴＳ－Ｓ形の車上信号装置を高機能化したＡＴＳ－Ｄｘ形の車上信号装置が列車に搭載されていれば、このような装置から自列車位置情報を取得してもよい。

さらに、進路情報伝達装置１は、車上無線機２を介して図示しない外部装置から列車制御情報を受信する。列車制御情報は、列車前方の進路の走行可否を判断できる内容が含まれていればよく、駅中間の閉そく区間の制御や駅構内の進路の制御については、多数の方式が開示されている。例えば、閉そく区間に設置された軌道回路や車軸検知器などの列車検知装置による列車検知結果や、駅構内の進路を制御する連動装置の進路開通情報や、路線を仮想的に分割したブロックの占有権を持つ列車の情報など、これらの情報の１つもしくは複数を、図示しない地上側無線機とこれに繋がる車上無線機２を介して受信する。

もしくは、路線上の各列車の進路情報伝達装置１から車上無線機２を介して列車の位置情報を図示しない管理装置に送信し、その管理装置が、各列車の位置情報に基づいて作成した各列車の前方進路の走行可否情報を、各列車の進路情報伝達装置１に送信し、各列車の進路情報伝達装置１がこれを受信するような仕組みでもよい。

なお、無線通信の方式についても、特にその方式は問わない。携帯電話を利用した電話回線通信や、人工衛星を利用した衛星通信等を使用してもよい。

そして、進路情報伝達装置１は、駅中間や駅構内の進路の地理情報と、自列車位置情報と、上記の列車制御情報とに基づいて、自列車前方の進路の走行可否を判断する。進路情報伝達装置１は、例えば、列車制御情報が自列車前方の閉そく区間に設置された列車検知装置からの列車検知結果の場合、列車非検知であれば走行可、列車検知であれば走行不可と判断する。

また、進路情報伝達装置１は、列車制御情報が自列車前方の駅構内進路を制御する連動装置からの進路開通情報の場合、進路開通であれば走行可、進路非開通であれば走行不可と判断する。また、進路情報伝達装置１は、列車制御情報が路線を仮想的に分割したブロックの占有権情報であれば、自列車前方のブロックの占有権を自列車が確保していれば走行可、そうでなければ走行不可と判断する。また、進路情報伝達装置１は、図示しない地上装置から自列車前方進路の走行可否情報を受信する場合には、そのままこの情報を使えばよい。

そして、自列車前方進路が走行可と判断された場合、進路情報伝達装置１は、その進路の手前に設けられた地上子２１の位置情報と、自列車位置情報とに基づいて、車上子１２が地上子２１の上を通過する間、切替器３を制御して車上信号装置１１に車上子１２の代わりに模擬負荷４を繋ぎ、地上子２１と電磁結合させないようにする。これにより、車上信号装置１１は、特定の周波数に変周された信号を受けることなく、列車１０のブレーキを動作させることはない。

反対に、自列車前方進路が走行不可と判断された場合、進路情報伝達装置１は、その進路の手前に設けられた地上子２１の位置情報と、自列車位置情報とに基づいて、車上子１２が地上子２１の上を通過する間、切替器３を制御して車上信号装置１１に車上子１２を繋ぎ、地上子２１と電磁結合させるようにする。

ただし、進路情報伝達装置１や切替器３の故障を考慮し、その場合にも列車のブレーキを動作させるような安全側制御を考えると、通常状態では車上信号装置１１と車上子１２とが繋がるように設計しておくことが望ましい。その場合には、進路情報伝達装置１は、自列車前方進路が走行可と判断された場合のみ、制御信号を入力して切替器３を制御し、車上信号装置１１に車上子１２の代わりに模擬負荷４を繋ぐ構成にすればよい。

以上の仕組みにより、車上信号装置が線路上に敷設された変周式地上子からの周波数信号に基づいて列車を制御する路線において、信号機と制御ケーブルで接続されて信号機の現示によって内部の電気回路が変わるように設計される地上子を用いることなく、常に特定の周波数に共振する固定の電気回路を持つ地上子を用いて従来と同等の列車制御が実現でき、維持保守の負担の大きい信号機との制御ケーブルを不要にできる。

さらには、図２に示すように、進路情報伝達装置１が表示器５を備え、列車制御情報に基づいて列車前方の進路の走行可否を判断した結果を運転士に対して表示すれば、地上の信号機を不要にすることができる。

また、進路情報伝達装置１が、図３に示すように、列車制御情報に基づいて列車前方の進路を走行可と判断し、切替器３を制御して車上信号装置１１に模擬負荷４を繋いでいるとき、進路情報伝達装置１が車上信号装置１１から切り離された車上子１２との間で共振回路を構成して規定の周波数で発振させておく。このようにすると、進路情報伝達装置１は、その進路の手前に設けられた地上子２１の位置情報と、自列車位置情報とに基づいて、車上子１２が地上子２１の上を通過したとき、共振周波数の変周を検知することができる。逆に考えれば、共振周波数の変周が検知されなければ、地上子２１が故障していると考えられる。つまり、進路情報伝達装置１が上記のような回路を備えれば、地上子２１の設置地点に保守員を派遣することなく、地上子２１の検査を行えるようになる。

なお、ＡＴＳ－Ｓ形よりも高機能なＡＴＳ－Ｄｘ形のようなシステムでは、車上信号装置が生成した速度照査パターンを消去するため、前方進路が走行可の場合に、信号機の停止現示を示す周波数とは異なる別の周波数に共振する電気回路を構成するように設計された地上子を用いることがある。このような地上子がある場合には、自列車前方の進路が走行不可と判断された際、車上子１２が地上子２１の上を通過する間、切替器３を制御して車上信号装置１１に車上子１２の代わりに模擬負荷４を繋ぎ、地上子と電磁結合させないようにする。

実施例１では、進路情報伝達装置が、図示しない外部装置から車上無線機を介して受信する列車制御情報に基づいて列車前方の進路の走行可否を判断し、その判断結果に基づいて、車上信号装置に車上子を繋ぐか、その代わりに模擬負荷を繋ぐかを制御したが、同様の仕組みを踏切通過時の制御にも用いることもできる。

実施例２のシステム構成は実施例１と同一であり、実施例１と対応する部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。つまり、システム構成は図４の通りである。実施例１と異なる部分は、進路情報伝達装置１’が、踏切２２の地理情報と踏切２２の手前に設けられた地上子２１の位置情報を記憶しておく点と、車上無線機２を介して図示しない外部装置から踏切状態情報を受信する点である。踏切状態情報とは、列車前方の踏切の走行可否を判断できる内容が含まれていればよい。例えば、踏切制御装置の遮断完了報告や、踏切障害物検知装置の障害物検知結果などを車上無線機２を介して受信する。

そして、進路情報伝達装置１’は、踏切区間の地理情報と、自列車位置情報と、上記の踏切状態情報とに基づいて、自列車前方の踏切の走行可否を判断する。例えば、進路情報伝達装置１’は、踏切状態情報が踏切制御装置からの遮断完了報告の場合、遮断完了であれば走行可、遮断未完であれば走行不可と判断する。また、進路情報伝達装置１’は、踏切状態情報が踏切障害物検知装置からの障害物検知結果の場合、障害物無しであれば走行可、障害物有りであれば走行不可と判断する。

そして、自列車前方の踏切が走行可と判断された場合、進路情報伝達装置１’は、その踏切の手前に設けられた地上子２１の位置情報と、自列車位置情報とに基づいて、車上子１２が地上子２１の上を通過する間、切替器３を制御して車上信号装置１１に車上子１２の代わりに模擬負荷４を繋ぎ、地上子２１と電磁結合させないようにする。これにより、車上信号装置１１は、特定の周波数に変周された信号を受けず、列車１０のブレーキを動作させることはない。

反対に、自列車前方踏切が走行不可と判断された場合、進路情報伝達装置１’は、その踏切の手前に設けられた地上子２１の位置情報と、自列車位置情報とに基づいて、車上子１２が地上子２１の上を通過する間、切替器３を制御して車上信号装置１１に車上子１２を繋ぎ、地上子２１と電磁結合させるようにする。

ただし、実施例１と同様に、進路情報伝達装置１’や切替器３の故障を考慮し、その場合に列車のブレーキを動作させるような安全側制御を考えると、通常状態では車上信号装置１１と車上子１２とが繋がるように設計しておくことが望ましい。その場合には、自列車前方踏切が走行可と判断された場合のみ、切替器３を制御して車上信号装置１１に車上子１２の代わりに模擬負荷４を繋ぐ構成にすればよい。

以上の仕組みにより、常に特定の周波数に共振する固定の電気回路を持つ地上子を踏切の手前に設置することで、踏切に設置された装置と制御ケーブルで接続されて踏切区間の状態によって内部の電気回路が変わるように設計される地上子を用いることなく、踏切遮断未完時や障害物検知時に車上信号装置１１に列車のブレーキを動作させる制御が実現できる。

さらには、進路情報伝達装置１’が表示器を備え、踏切状態情報に基づいて列車前方の踏切の走行可否を判断した結果を運転士に対して表示すれば、踏切用の特殊信号機を不要にすることができる。

また、進路情報伝達装置１’が、踏切状態情報に基づいて列車前方の踏切を走行可と判断し、切替器３を制御して車上信号装置１１に模擬負荷４を繋いでいるとき、進路情報伝達装置１’が車上信号装置１１から切り離された車上子１２との間で共振回路を構成して規定の周波数で発振させておけば、車上子１２が地上子２１の上を通過したとき、共振周波数の変周を検知することができる。逆に考えれば、共振周波数の変周が検知されなければ、地上子が故障していると考えられる。つまり、実施例１と同様に、進路情報伝達装置１’が上記のような回路を備えれば、地上子２１の設置地点に保守員を派遣することなく、地上子２１の検査を行えるようになる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１、１’ 進路情報伝達装置
２車上無線機
３切替器
４模擬負荷
５表示器
１０列車
１１車上信号装置
１２車上子
１３表示器
１９信号機
２０進路境界
２１地上子
２２踏切

Claims

列車が走行する走行路上の進路の走行可否を示す周波数信号を、前記走行路に設置された地上子から受信する車上子と、前記車上子から前記周波数信号を受信し、前記列車を制御する車上信号装置と、を備えた列車制御情報伝達システムにおいて、
模擬負荷と、
前記車上信号装置への前記周波数信号の入力回路を、前記車上子と繋ぐか、前記模擬負荷と繋ぐかを切り替える切替器と、
前記列車の外部から無線を用いて送信される前記進路の走行可否を判断できる列車制御情報を受信する車上無線機と、
前記車上無線機からの前記列車制御情報に基づいて前記進路の走行可否を判断し、前記切替器を制御する進路情報伝達装置と、を備え、
前記進路情報伝達装置は、前記進路の走行可を示すと判断したとき、前記切替器を制御して前記車上信号装置に前記模擬負荷を繋ぐことを特徴とする列車制御情報伝達システム。
請求項１に記載された列車制御情報伝達システムであって、
前記進路情報伝達装置は、前記進路の走行可を示すと判断したとき、前記地上子の位置情報と、自列車位置情報とに基づいて、前記車上子が前記地上子の上を通過する間、前記切替器を制御して前記車上信号装置に前記模擬負荷を繋ぐことを特徴とする列車制御情報伝達システム。
請求項１から２のいずれかに記載された列車制御情報伝達システムであって、
前記進路情報伝達装置は、前記進路の走行不可を示すと判断したとき、前記切替器を制御して前記車上信号装置に前記車上子を繋ぎ、前記周波数信号を受信させることを特徴とする列車制御情報伝達システム。
請求項１から３のいずれか１つに記載された列車制御情報伝達システムであって、
前記切替器は、通常状態では前記車上信号装置と前記車上子とを繋ぎ、前記進路情報伝達装置から制御信号が入力されたときに、前記車上信号装置と前記模擬負荷とを繋ぐことを特徴とする列車制御情報伝達システム。
請求項１から３のいずれか１つに記載された列車制御情報伝達システムであって、
前記進路情報伝達装置は、前記列車制御情報に基づいて前記進路の走行可否を判断した結果を運転士に対して表示する表示器を備えることを特徴とする列車制御情報伝達システム。
請求項２に記載された列車制御情報伝達システムであって、
前記進路情報伝達装置は、前記進路の走行可を示すと判断したとき、前記車上信号装置から切り離された前記車上子と接続し、前記地上子の位置情報と、自列車位置情報とに基づいて、前記車上子が前記地上子の上を通過したとき、前記地上子の故障を検知することを特徴とする列車制御情報伝達システム。
請求項１から６のいずれか１つに記載された列車制御情報伝達システムであって、
前記進路は踏切区間であり、前記列車制御情報は前記踏切区間の走行可否を判断できる踏切状態情報であることを特徴とする列車制御情報伝達システム。
請求項１から７のいずれか１つに記載された列車制御情報伝達システムであって、
前記地上子は、常に特定の周波数に共振する固定の電気回路を持つことを特徴とする列車制御情報伝達システム。