JP7841879B2 - 地上装置 - Google Patents

Description

本発明は、踏切障害物報知システムにおいて報知情報を中継送出する地上装置に関する。

鉄道の踏切には、事故防止のために、踏切内の障害物を検知する障害物検知装置や支障報知装置（非常ボタン）が設置されている。障害物検知装置が障害物を検知したときや支障報知装置が操作されたときには、特殊信号発光機が点滅発光して接近する列車の乗務員へ踏切支障が報知されるようになっている。この特殊信号発光機の点滅発光を運転士が視認することでブレーキを作動させ、列車を停止させる運用が採用されているケースが多い。特殊信号発光機は、所定距離以上手前の位置から当該特殊信号発光機を視認できる位置に設置されるが、天候の影響等で見通しが悪く、特殊信号発光機に近づかなければ運転士が視認できない場合が起こり得た。

そこで、踏切の支障状態に関する情報を車上装置へ伝達して速度制御を行うためのパターン制御により列車を停止させる技術が考えられている（例えば、特許文献１～３参照）。車上装置への伝達方法としては、レールを介する方法（例えば、特許文献１，２参照）や、無線通信による方法（例えば、特許文献３参照）などがある。また、運転士の判断を前提としてその判断を支援するために、踏切の支障状態を監視・把握するための監視カメラを踏切（地上）に設置し、監視カメラの映像を無線通信によって車上装置に送信する技術が考えられている（例えば、特許文献４参照）。

特開２０１８－２０７６８７号公報 特開２００８－２３９０５４号公報 特開平０２－１０９７７３号公報 特開２０２１－４５９９４号公報

踏切の支障状態に関する情報を地上から車上へ伝達する伝達方法として無線通信を用いる方法が考えられる。但し、専用の周波数帯域を確保することが出来ない場合は、一般に開放されている周波数帯域を利用する方式が好適である。例えば、免許が不要なＩＳＭ（Industrial Scientific and Medical）バンドと呼ばれる周波数帯域の使用が考えられる。しかし、このＩＳＭバンドは、無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの様々な無線通信システムで広く一般に使用されている。このような一般に開放されている周波数帯域を利用する方式を採用する場合には、地上から車上への無線通信において、他の無線通信システムからの電波干渉を受けることが避けられない。

また、ＩＳＭバンドを使用する無線通信においては、送信時に空いている通信帯域を探すキャリアセンスが要求されるのが通常であり、空いている通信帯域がない場合には時間をおいてリトライする動作となる。このため、踏切の支障状態に関する情報を送信しようとする時に、通信帯域が、ＩＳＭバンドを利用する別の無線通信システムで使用されている場合には、待機時間が発生する。踏切の支障状態に関する情報という緊急性を要する情報でありながら、地上から即時に送信することができるとは限らない、という問題が生じ得るのである。

更に、地上から車上への情報の伝達を確実にするためには、送信するデータ量をより少ないものとすることが望ましい。

本発明が解決しようとする課題は、一般に開放されている周波数帯域を利用する場合であっても、踏切の支障状態に関する情報を地上から車上に問題なく無線通信で伝達することが可能な新たな仕組みを実現すること、である。

上記課題を解決するための第１の発明は、
踏切毎に当該踏切における踏切支障の検知情報に基づく報知情報を列車の車上装置が受信可能な無線通信プロトコルで送出する踏切地上装置と、軌道に沿って配置され、前記報知情報を中継送出可能な中継機能を有する地上装置（例えば、図１の中継地上装置２０、図７の踏切地上装置１０Ｄ－２）と、を具備する踏切障害物報知システムにおける前記地上装置であって、
前記踏切地上装置は、前記検知情報に基づく前記列車への指示と、当該踏切地上装置に係る踏切の踏切識別情報と、を対応付けて前記報知情報に含めて送出し、
前記報知情報の中継対象の踏切の前記踏切識別情報を要中継踏切識別情報として記憶する記憶手段（例えば、図３の記憶部６００）と、
前記報知情報を受信する受信手段（例えば、図３の無線通信部５００）と、
前記受信した前記報知情報に含まれる前記踏切識別情報を、前記要中継踏切識別情報と照合することで中継するか否かを判定し、肯定判定した場合に当該受信した報知情報を前記無線通信プロトコルで中継送出する中継手段（例えば、図３の中継部４０４）と、
を備える地上装置である。

第１の発明によれば、一般に開放されている周波数帯域を利用する場合であっても、踏切の支障状態に関する情報を地上から車上に無線通信で伝達する仕組みを実現することができる。つまり、踏切地上装置は、踏切における踏切支障の検知情報に基づく報知情報を列車の車上装置が受信可能な無線通信プロトコルで送出するが、その報知情報は、当該報知情報を受信した地上装置も中継送出する。踏切地上装置は列車の存在に関わらず報知情報を送出するが、送出する情報を踏切の状態に係る列車の停止制御に必要な情報に限定することで、不必要に無線通信帯域を占有することなく他の無線通信を妨げないようにして、当該報知情報も速やかに伝達できるようにする。ゆえに、無線通信として、例えば、一般に開放されている周波数帯域の１つであるＩＳＭバンドを使用した場合であっても、報知情報を車上装置へ速やかに伝達することが可能となる。また、踏切から当該踏切の制動開始点までの距離は例えば６００ｍ程度といった比較的長い距離であるが、制動開始点に到達していない列車の車上装置に対しても、中継地上装置による中継送信を介することで、当該踏切に関する報知情報を伝達することが可能となる。

また、地上装置に、報知情報を中継すべき踏切の踏切識別情報を要中継踏切識別情報として記憶しておくことで、踏切地上装置から列車の車上装置への通信経路の探索が不要となる。これにより、通信経路の探索に係る通信を削減することができ、システム全体として無線通信されるデータ量を削減することが可能となる。

第２の発明は、第１の発明において、
前記記憶手段は、当該地上装置から踏切に向かう方向が所定方向にある踏切の前記踏切識別情報を要中継踏切識別情報として記憶する、
地上装置である。

第２の発明によれば、例えば、所定方向を列車進来方向とするならば、地上装置は、列車進来方向と一致する方向にある踏切から送出される報知情報のみを中継送出するといったことができる。これにより、踏切地上装置から送出された報知情報を、例えば、上り方向や下り方向といった列車進来方向別に伝達させることが可能となる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記踏切地上装置は、上り方向に向けて送出する前記報知情報には上り方向を示す列車進来方向情報を含めた前記報知情報を送出し、下り方向に向けて送出する前記報知情報には下り方向を示す列車進来方向情報を含めた前記報知情報を送出し、
前記中継手段は、前記受信手段により受信された前記報知情報に含まれる前記列車進来方向情報が、当該地上装置から当該報知情報に係る踏切に向かう方向とは異なる場合には、当該報知情報の中継を不要と判定する、
地上装置である。

第３の発明によれば、地上装置は、当該地上装置から踏切に向かう方向が一致する列車進来方向情報を含む報知情報のみを中継することができる。これにより、地上装置は、踏切地上装置から送出された報知情報を、上り方向や下り方向といった列車進来方向別に伝達させることが可能となる。

第４の発明は、第１～第３の何れかの発明において、
前記報知情報は、当該報知情報のＩＤと、当該報知情報が中継された中継回数を示す情報と、を更に含み、
前記中継手段は、前記受信手段により前記ＩＤが同じ前記報知情報が受信された場合に、当該報知情報に含まれる前記中継回数が最も少ない前記報知情報であって、当該報知情報に含まれる前記踏切識別情報が前記要中継踏切識別情報に適合する前記報知情報を、中継する前記報知情報として決定し、当該報知情報に含まれる前記中継回数を更新した上で当該報知情報を中継送信する、
地上装置である。

地上装置が軌道に沿って複数配置される場合、同一の報知情報が異なる複数の地上装置それぞれによって中継される事態が生じ得る。第４の発明によれば、そのような場合に、地上装置による中継回数を報知情報に含めておき、同一の報知情報のうち中継回数が最も少ない報知情報を中継することで、踏切障害物報知システム全体としての通信量を削減することが可能となる。

第５の発明は、第１～第４の何れかの発明において、
前記踏切地上装置の機能を備える地上装置である。

第５の発明によれば、地上装置を第１～第４の発明と同様の中継送出が可能な踏切地上装置として実現することができる。踏切が近接して設けられている箇所においては、中継機能のみを有する地上装置を配置せず、踏切地上装置の機能を有した地上装置（すなわち踏切地上装置）を配置することで、配置する地上装置の数を削減し、システム全体としてより簡素な構成とすることができる。

踏切障害物報知システムの概略構成例。 報知情報の一例。 踏切障害物報知システムの機能構成例。 第１実施例である踏切障害物報知システムの構成例。 第２実施例である踏切障害物報知システムの構成例。 第３実施例である踏切障害物報知システムの構成例。 第４実施例である踏切障害物報知システムの構成例。 第５実施例である踏切障害物報知システムの構成例。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。なお、本発明を適用可能な形態が以下の実施形態に限定されるものではない。また、図面の記載において、同一要素には同一符号を付す。

［システム構成］
図１は、本実施形態における踏切障害物報知システム１の概略構成例を示す図であり、上方から線路を俯瞰した俯瞰図である。踏切障害物報知システム１は、踏切５での事故防止のために、無線通信によって、踏切５での障害物の検知状態に応じた指示を列車４０の車上装置４２へ報知するためのシステムである。踏切障害物報知システム１において用いられる無線通信は、一般に開放されている周波数帯域の１つである、２．４ＧＨｚ帯や５．７ＧＨｚ帯、９２０ＭＨｚ帯などのＩＳＭ（Industrial Scientific and Medical）バンドを利用した無線通信である。また、列車４０は、車上装置４２により自動運転制御されることとして説明する。図１に示すように、踏切障害物報知システム１は、踏切地上装置１０と、中継地上装置２０とを備えて構成される。なお、図１では、それぞれ１台の踏切地上装置１０及び中継地上装置２０を図示しているが、踏切地上装置１０及び中継地上装置２０をそれぞれ複数台備えた構成とすることも勿論できる。

踏切地上装置１０は、報知対象の踏切（対象踏切）５の近傍に配置され、当該踏切５に設置された障害物検知装置７の検知情報に基づく報知情報３０を、列車４０の車上装置４２が受信可能な無線通信プロトコルで送出する。踏切地上装置１０は、報知情報３０の送出を、例えば、所定時間間隔で繰り返し行う。また、踏切地上装置１０は、後述する中継地上装置２０の機能（受信した報知情報３０を中継送出する機能）をも有する。

報知情報３０は、図２に示すように、当該報知情報３０のＩＤである報知ＩＤに対応付けて、当該報知情報３０が中継送出された回数を示す情報である中継回数と、検知情報に基づく列車４０への指示であるトピックと、当該報知情報３０の報知対象となっている踏切地上装置１０に係る踏切（対象踏切）５の踏切識別情報である踏切ＩＤとを含む情報である。中継回数は、後述のように、中継地上装置２０や他の踏切地上装置１０により中継送出された回数である。トピックは、列車４０の“停止指示（ＥＭ）”や“運転指示（ＣＬ）”等である。例えば、検知情報が障害物有りを示す情報の場合に“停止指示（ＥＭ）”とし、検知情報が障害物無しを示す情報の場合に“運転指示（ＣＬ）”とすることができる。なお、報知情報３０の送出は、踏切５の遮断が完了している状態において行うようにしてもよい。また、“停止指示（ＥＭ）”を含む報知情報３０を送出した後に、トピックとして“運転指示（ＣＬ）”を含む報知情報３０を送出する場合には、指令員による解除指示等の外部からの解除指示が踏切地上装置１０に入力されたことを条件として、踏切地上装置１０がトピック“運転指示（ＣＬ）”を含む報知情報３０を送出するようにしてもよい。

障害物検知装置７は、踏切５上の障害物を検知してその有無を示す検知情報を出力する。障害物の検知方式は、例えば、光式や、ミリ波方式、ステレオカメラ方式、画像式、等の何れの方式を作用することとしてもよい。光式とは、一対の発光器と受光器とを設置して発光器から発光した光信号の受光器での受光有無に基づいて障害物を検知する方式である。ミリ波方式とは、送受信器がミリ波を送信してその反射信号を受信するまでの時間等から障害物を検知する方式である。ステレオカメラ方式とは、左右２つのカメラを用いた測距により障害物を検知する方式である。画像式とは、カメラによる撮影画像を画像処理して障害物を検知する方式である。

中継地上装置２０は、軌道３に沿って配置され、踏切地上装置１０から送出された報知情報３０を中継送出する。このとき、受信した報知情報３０に含まれる中継回数を「１」だけ加算した値に更新して中継送出する。中継地上装置２０は、踏切５から軌道３に沿って所定の制動距離だけ離れた制動開始点までの範囲に在線する列車４０の車上装置４２が連続的に報知情報３０を受信できるように配置される。より具体的には、車上装置４２が、踏切地上装置１０から直接に報知情報３０を受信するか、又は、中継地上装置２０を介して報知情報３０を受信するかの何れかの方法で、当該範囲において報知情報３０を連続的に受信できるよう、中継地上装置２０が配置される。図１の例では、中継地上装置２０は、その無線通信範囲２２が、踏切５から軌道３に沿って所定の制動距離だけ離れた制動開始点までの範囲であって踏切地上装置１０の無線通信範囲１２に含まれない範囲を含むとともに、踏切地上装置１０の無線通信範囲１２に含まれるように配置されている。

中継地上装置２０は、踏切地上装置１０から送出される報知情報３０、又は、他の中継地上装置２０から中継送出される報知情報３０を受信し、受信した報知情報３０に含まれる踏切ＩＤを、記憶している要中継踏切ＩＤと照合することで中継するか否かを判定し、肯定判定した場合に当該受信した報知情報３０を、列車４０の車上装置４２が受信可能な無線通信プロトコルで中継送出する。要中継踏切ＩＤは、中継地上装置２０の中継対象の踏切の踏切ＩＤである。当該中継地上装置２０の無線通信範囲が、ある踏切５についての報知情報３０を送信したい範囲を含む場合に、当該踏切５が中継対象として定められる。

列車４０の車上装置４２は、受信した報知情報３０に含まれるトピックに従って、自列車の速度制御を行う。具体的には、トピックとして“停止指示（ＥＭ）”を含む報知情報３０を受信すると、踏切５の手前で停止するための緊急停止パターンに切り替えて減速する。それとともに、当該報知情報３０に含まれる踏切ＩＤを、停止すべき踏切ＩＤとして記憶しておく。その後、車上装置４２は、トピックとして“運転指示（ＣＬ）”を含む報知情報３０を受信すると、当該報知情報３０に含まれる踏切ＩＤが停止すべきとして記憶している踏切ＩＤと一致するならば、緊急停止パターンを解除し、元の速度制御パターンに切り替えて走行を再開する。また、車上装置４２は、報知ＩＤが同一である複数の報知情報３０をほぼ同時に（所定の短時間の間に）受信した場合には、含まれる中継回数が最小の報知情報３０を採用する。

このように、踏切障害物報知システム１における踏切地上装置１０や中継地上装置２０の各装置が有する無線装置は、一般に開放されており免許が不要な周波数帯域の１つであるＩＳＭバンドを使用する無線装置で構成することができる。このため、踏切地上装置１０が有する無線装置に許容される送信出力が、踏切５の手前に列車４０を停止させるのに必要な制動距離に相当する通信距離を満足しない場合であっても、中継地上装置２０による中継送出を介することで、当該踏切５に係る報知情報３０を列車４０の車上装置４２へ伝達して当該列車４０を当該踏切５の手前で停止させることができる。また、報知情報３０に含める情報を、列車４０への指示（トピック）及び踏切５の識別情報である踏切ＩＤといった踏切５の手前に列車を停止させるために必要十分な内容に限定することで、報知情報３０のデータ量を少なくして使用する通信帯域を占有することなく他の無線通信を妨げないようにすることができる。これにより、報知情報３０を速やかに伝達できることにもなり、無線装置を安定動作させることができる。

図３は、踏切障害物報知システム１の機能構成を示すブロック図である。図３に示すように、踏切障害物報知システム１は、踏切地上装置１０と、中継地上装置２０とを備える。

踏切地上装置１０は、処理部１００と、無線通信部２００と、記憶部３００とを備え、一種のコンピュータシステムとして構成される。

処理部１００は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置で実現され、記憶部３００に記憶されたプログラムやデータ等に基づいて、踏切地上装置１０を構成する各部への指示やデータ転送を行い、踏切地上装置１０の全体制御を行う。また、処理部１００は、本実施形態に係る機能部として、報知情報送出部１０２と、中継部１０４とを有する。但し、これらの機能部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等によってそれぞれ独立した演算回路として構成することも可能である。

報知情報送出部１０２は、報知対象の踏切５に設置された障害物検知装置７の検知情報に基づく報知情報３０を、列車４０の車上装置４２が受信可能な無線通信プロトコルで送出する。また、検知情報に基づく列車４０への指示と、当該踏切地上装置１０に係る踏切５の踏切識別情報である踏切ＩＤ（記憶部３００に踏切ＩＤ３０４として記憶されている）とを対応付けて報知情報３０に含めて送出する（図２参照）。列車４０への指示は、例えば、“停止指示（ＥＭ）”や“運転指示（ＣＬ）”である。

中継部１０４は、無線通信部２００が受信した報知情報３０に含まれる踏切識別情報である踏切ＩＤを、要中継踏切識別情報である要中継踏切ＩＤと照合することで中継するか否かを判定し、肯定判定した場合に当該受信した報知情報３０を、所定の無線通信プロトコルで中継送出する。要中継踏切ＩＤは、要中継踏切ＩＤリスト３０６として記憶されている。

無線通信部２００は、処理部１００の制御に基づいて実際の通信を行う機能部であり、無線装置で実現され、中継地上装置２０や他の踏切地上装置１０、車上装置４２といった外部装置との無線通信を行う。例えば、中継地上装置２０や他の踏切地上装置１０から送出される報知情報３０を受信する。

記憶部３００は、ハードディスクやＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置で実現され、処理部１００が踏切地上装置１０を統合的に制御するためのプログラムやデータ等を記憶している。また、記憶部３００は処理部１００の作業領域として用いられ、処理部１００が各種プログラムに従って実行した演算結果や、無線通信部２００を介した入力データ等が一時的に格納される。本実施形態では、記憶部３００には、報知対象の踏切（対象踏切）５の踏切ＩＤ３０４と、要中継踏切ＩＤの一覧である要中継踏切ＩＤリスト３０６と、自装置宛ての報知情報として採用するトピックのリストである採用トピックリスト３０８と、報知ログ３１０と、中継ログ３１２とが記憶される。

報知ログ３１０は、報知情報送出部１０２が送出した報知情報３０に関するデータであり、各報知情報３０の報知ＩＤやその内容、送出日時等を含む。中継ログ３１２は、中継部１０４が中継送出した報知情報３０に関するデータであり、報知情報３０の報知ＩＤやその内容、送出日時等を含む。

本実施形態では、踏切地上装置１０は、中継地上装置２０の一部機能（報知情報３０を中継送出する機能）を有する装置とするが、中継送出する機能を有さない装置として構成することも可能である。

次に、中継地上装置２０は、処理部４００と、無線通信部５００と、記憶部６００とを備え、一種のコンピュータシステムとして構成される。

処理部４００は、踏切地上装置１０の中継部１０４と同様の機能部である中継部４０４を有する。

無線通信部５００は、無線装置で実現され、踏切地上装置１０や他の中継地上装置２０、車上装置４２といった外部装置との無線通信を行う。

記憶部６００には、自装置のＩＤである装置ＩＤ６０２と、要中継踏切ＩＤリスト６０６と、採用トピックリスト６０８と、中継ログ６１２とが記憶される。要中継踏切ＩＤリスト６０６は、踏切地上装置１０の記憶部３００に記憶された要中継踏切ＩＤリスト３０６と同様のデータである。採用トピックリスト６０８は、踏切地上装置１０の記憶部３００に記憶された採用トピックリスト３０８と同様のデータである。中継ログ６１２は、踏切地上装置１０の記憶部３００に記憶された中継ログ３１２と同様のデータである。

続いて、踏切障害物報知システム１の具体的な５つの実施例（第１～第５実施例）を説明する。各実施例ともに、踏切地上装置１０および中継地上装置２０の機能構成は、図３を参照して説明した構成と同様である。但し、実施例を分けて説明する便宜上、符号を違えている。

＜第１実施例＞
図４は、第１実施例である踏切障害物報知システム１Ａを説明する図である。図４の下側に示すグラフは、車上装置４２が列車４０の走行速度を制御する際の基準とする速度制御パターンであって、横軸を位置、縦軸を速度として示している。図４の例では、踏切障害物報知システム１Ａは、踏切５Ａを報知対象の踏切（対象踏切）とする踏切地上装置１０Ａと、踏切５Ａの制動開始点の近傍に配置された中継地上装置２０Ａとを備える。踏切５Ａから制動開始点までの軌道３に沿った範囲は踏切地上装置１０Ａ及び中継地上装置２０Ａの無線通信範囲でカバーされている。また、中継地上装置２０Ａは、踏切地上装置１０Ａの無線通信範囲内に設置されている。したがって、制動開始点から踏切５Ａまでの間に在線する列車４０の車上装置４２は、踏切地上装置１０Ａが送出する報知情報３０を連続的に受信可能となっている。踏切地上装置１０Ａは、踏切５Ａの障害物検知装置（不図示）による検知情報に基づく報知情報３０であって、踏切５Ａの踏切ＩＤである“０００１”を含む報知情報３０を送出する。また、中継地上装置２０Ａは、踏切５Ａの踏切ＩＤである“０００１”を要中継踏切ＩＤとして記憶している。

踏切障害物報知システム１Ａの動作を説明する。列車４０は右方向を進来方向として踏切５Ａに接近しつつある。踏切５Ａの制動開始点に到達する前の位置Ｌ１を列車４０が走行している時に、踏切地上装置１０Ａが、トピックとして“停止指示（ＥＭ）”を含む報知情報３０ａ－１を送出したとする。送出された報知情報３０ａ－１は中継地上装置２０Ａにて受信される。中継地上装置２０Ａは、受信した報知情報３０ａ－１に含まれる踏切ＩＤが、記憶している要中継踏切ＩＤと一致するので、当該報知情報３０ａ－１を中継送出する。この時点では列車４０は、踏切地上装置１０Ａの無線通信範囲に含まれず、中継地上装置２０Ａの無線通信範囲にのみ含まれている。そのため、中継地上装置２０Ａが中継送出した報知情報３０ａ－１が、列車４０の車上装置４２にて受信される。車上装置４２は、受信した報知情報３０ａ－１に含まれるトピックである“停止指示（ＥＭ）”に従って、緊急停止するための速度制御パターン（緊急停止パターン）に切り替え、この緊急停止パターンに従って列車４０を減速させる。

その後、列車４０が踏切５Ａに到達する前の位置Ｌ２を走行している時に、踏切地上装置１０Ａが、トピックとして“運転指示（ＣＬ）”を含む報知情報３０ａ－２を送出したとする。この時点での列車の位置Ｌ２は、踏切地上装置１０Ａの無線通信範囲に含まれている。そのため、送出された報知情報３０ａ－２は、中継地上装置２０Ａによる中継送信を介さずに列車４０の車上装置４２にて受信される。車上装置４２は、受信した報知情報３０ａ－２に含まれるトピックである“運転指示（ＣＬ）”に従って、現在の緊急停止パターンを消去して元の速度制御パターンに切り替え、この速度制御パターンに従った運転を再開して踏切５Ａを通過する。

＜第２実施例＞
踏切地上装置１０による報知情報３０の送出タイミングとその時の列車４０の位置との関係によっては、列車４０は、緊急停止パターンに従って減速するものの、踏切５を通過してしまうケースが生じ得る。第２実施例は、このようなケースに対処するために、踏切５を通過して停止した列車４０が、トピックとして“運転指示（ＣＬ）”を含む報知情報３０を受信して運転を再開できるように、踏切５の前方（奥方）にも中継地上装置２０を配置した踏切障害物報知システム１Ｂの例である。

図５は、第２実施例である踏切障害物報知システム１Ｂを説明する図である。図４と同じく、図５の下側には、車上装置４２が列車４０の走行速度を制御する際の基準とする速度制御パターンを示す。図５の例では、踏切障害物報知システム１Ｂは、踏切５Ｂを報知対象の踏切（対象踏切）とする踏切地上装置１０Ｂと、踏切５Ｂの前方（奥方）に配置された中継地上装置２０Ｂとを備える。中継地上装置２０Ｂは、踏切地上装置１０Ｂの無線通信範囲に含まれる位置に配置される。これにより、列車４０が緊急停止パターンに従ってブレーキを作動させたが踏切５Ｂを通過して停止した場合であっても、当該列車４０の車上装置４２は、踏切地上装置１０Ｂ又は中継地上装置２０Ｂから報知情報３０を受信することができる。

中継地上装置２０Ｂは、踏切５Ｂの踏切ＩＤである“０００１”が要中継踏切ＩＤとして記憶している。なお、踏切５Ｂの前方（奥方）に配置される中継地上装置２０Ｂについては、トピックとして“運転指示（ＣＬ）”を含む報知情報３０のみを中継送出するように設定される（つまり、トピックとして“停止指示（ＥＭ）”を含む報知情報３０は中継送出しない）。そのため、踏切５Ｂの前方（奥方）に配置される中継地上装置２０Ｂは、要中継踏切ＩＤを、中継送出すべきトピックである“運転指示（ＣＬ）”と組み合わせて記憶しておくようにしてもよい。

踏切障害物報知システム１Ｂの動作を説明する。踏切５Ｂに到達する前の位置Ｌ３を列車４０が走行している時に、踏切地上装置１０Ｂが、トピックとして“停止指示（ＥＭ）”含む報知情報３０ｂ－１を送出したとする。この時点での列車４０の位置Ｌ３は、踏切地上装置１０Ｂの無線通信範囲に含まれるため、列車４０の車上装置４２は、踏切地上装置１０Ｂから送出された報知情報３０ｂ－１を受信する。そして、受信した報知情報３０ｂ－１に含まれるトピックである“停止指示（ＥＭ）”に従い、緊急停止パターンに従って減速するが、踏切５Ｂをかなり通過した位置Ｌ４において停止したとする。

列車４０が停止した後に、中継地上装置２０Ｂが、トピックとして“運転指示（ＣＬ）”を含む報知情報３０ｂ－２を送出したとする。送出された報知情報３０ｂ－２は、中継地上装置２０Ｂにて受信・中継送出される。その時点での列車４０の位置Ｌ４は、踏切地上装置１０Ｂの無線通信範囲外であり、中継地上装置２０Ｂの無線通信範囲内である。そのため、列車４０の車上装置４２は、中継地上装置２０Ｂにより中継送出された報知情報３０ｂ－２を受信する。そして、受信した報知情報３０ｂ－２に含まれるトピックである“運転指示（ＣＬ）”に従って、緊急停止パターンを消去して運転を再開する速度制御パターンに復帰して運転を再開させる。

＜第３実施例＞
第１及び第２実施例では、踏切地上装置１０から見て軌道３に沿った各方向（手前方・奥方）それぞれに最大１台の中継地上装置２０が配置される例を示した。この例に限らず、踏切地上装置１０から見て軌道３に沿った各方向に複数台の中継地上装置２０が配置されるケースもある。このようなケースでは、各中継地上装置２０に記憶される要中継踏切ＩＤは、踏切地上装置１０や各中継地上装置２０の無線通信範囲を考慮して、報知情報３０の中継回数が少なくなるように設定される。具体的には、踏切地上装置１０から見て軌道３に沿った同一方向に中継地上装置２０が複数台配置されており、且つ、その複数の中継地上装置２０の何れもが当該踏切地上装置１０の無線通信範囲内に配置されている場合が、該当のケースとなる。このケースでは、複数の中継地上装置２０のうち、踏切地上装置１０から軌道３に沿って最も遠い位置に設置された中継地上装置２０のみに、当該踏切地上装置１０の対象踏切の踏切ＩＤを、要中継踏切ＩＤとして記憶させる。

図６は、第３実施例である踏切障害物報知システム１Ｃを説明する図である。図４と同じく、図６の下側には、車上装置４２が列車４０の走行速度を制御する際の基準とする速度制御パターンを示す。図６の例では、踏切障害物報知システム１Ｃは、踏切５Ｃを報知対象の踏切（対象踏切）とする踏切地上装置１０Ｃと、列車４０から見て踏切５Ｃの手前側に配置された中継地上装置２０Ｃ－１，２０Ｃ－２とを備える。中継地上装置２０Ｃ－１，２０Ｃ－２は、何れも、踏切地上装置１０Ｃの無線通信範囲に含まれ、踏切地上装置１０Ｃが送出する報知情報を受信することができる。しかし、第３実施例では、踏切地上装置１０Ｃから遠いほうの中継地上装置２０Ｃ－２のみが、要中継踏切ＩＤとして、踏切地上装置１０Ｃの対象踏切である踏切５Ｃの踏切ＩＤを記憶する。従って、中継地上装置２０Ｃ－１は、踏切地上装置１０Ｃからの報知情報を中継送出しない。中継地上装置２０Ｃ－２のみが、踏切地上装置１０Ｃからの報知情報を中継送出することとなる。

具体的に踏切障害物報知システム１Ｃの動作を説明する。踏切５Ｃの制動開始点に到達する前の位置Ｌ５を列車４０が走行している時に、踏切地上装置１０Ｃが、トピックとして“停止指示（ＥＭ）”を含む報知情報３０ｃ－１を送出したとする。送出された報知情報３０ｃ－１は中継地上装置２０Ｃ－２にて受信・中継送出される。中継地上装置２０Ｃ－１も報知情報３０ｃ－１を受信するが、当該報知情報３０ｃ－１に含まれる踏切ＩＤは、記憶している要中継踏切ＩＤに一致しないので、当該報知情報３０ｃ－１を中継送出しない。そして、列車４０の車上装置４２は、中継地上装置２０Ｃ－２から送出される報知情報３０ｃ－１を受信し、当該報知情報３０ｃ－１に含まれるトピックである“停止指示（ＥＭ）”に従って緊急停止パターンに切り替え、この緊急停止パターンに従って減速する。

その後、列車４０が踏切５Ｃの手前の位置Ｌ６を走行している時に、踏切地上装置１０Ｃが、トピックとして“運転指示（ＣＬ）”を含む報知情報３０ｃ－２を送出したとする。この時点での列車４０の位置Ｌ６は、踏切地上装置１０Ｃの無線通信範囲に含まれる。そのため、列車４０の車上装置４２は、踏切地上装置１０Ｃから送出される報知情報３０ｃ－２を受信できる。車上装置４２は、受信した報知情報３０ｃ－２に含まれるトピックである“運転指示（ＣＬ）”に従って、現在の緊急停止パターンを消去して元の速度制御パターンに切り替え、この速度制御パターンに従った運転に復帰して踏切５Ｃを通過する。

＜第４実施例＞
路線によっては複数の踏切が近接して設けられている箇所がある。踏切地上装置１０は中継地上装置２０の機能（報知情報３０を中継送出する機能）をも有していることから、そのような箇所では、踏切地上装置１０が中継機能を発揮するため、中継地上装置２０を別途配置する必要がない。

図７は、第４実施例である踏切障害物報知システム１Ｄを説明する図である。図４と同じく、図７の下側には、車上装置４２が列車４０の走行速度を制御する際の基準とする速度制御パターンを示す。図７の例では、踏切障害物報知システム１Ｄは、近接する２箇所の踏切５Ｄ－１，５Ｄ－２それぞれを報知対象の踏切（対象踏切）とする２台の踏切地上装置１０Ｄ－１，１０Ｄ－２を備える。踏切地上装置１０Ｄ－１，１０Ｄ－２は、それぞれ、対象踏切の障害物検知装置（不図示）からの検知情報に基づく報知情報３０を送出する。踏切地上装置１０Ｄ－１，１０Ｄ－２は、互いに、他方の踏切地上装置１０Ｄ－１，１０Ｄ－２の無線通信範囲に含まれるように配置されている。また、踏切地上装置１０Ｄ－１，１０Ｄ－２は、それぞれ、他方の踏切地上装置１０Ｄ－１，１０Ｄ－２に対して報知情報３０を中継送出する機能を実現するために、他方の踏切地上装置１０Ｄ－１，１０Ｄ－２の対象踏切の踏切ＩＤを、要中継踏切ＩＤとして記憶している。

踏切障害物報知システム１Ｄの動作を説明する。踏切５Ｄ－１の制動開始点に到達する前の位置Ｌ７を列車４０が走行している時に、踏切地上装置１０Ｄ－１が、トピックとして“停止指示(ＥＭ)”を含む報知情報３０ｄ－１を送出したとする。送出された報知情報３０ｄ－１は、踏切地上装置１０Ｄ－２にて受信・中継送出され、列車４０の車上装置４２にて受信される。列車４０の車上装置４２は、受信した報知情報３０ｄ－１に含まれるトピックである“停止指示（ＥＭ）”に従って、緊急停止パターンに切り替えて列車４０を減速させる。

その後、列車４０が踏切５Ｄ－１に到達する前の位置Ｌ８を走行している時に、踏切地上装置１０Ｄ－１が、トピックとして“運転指示（ＣＬ）”を含む報知情報３０ｄ－２を送出したとする。その時点での列車４０の位置Ｌ８は、踏切地上装置１０Ｄ－１の無線通信範囲内であるから、列車４０の車上装置４２は、踏切地上装置１０Ｄ－１から送出された報知情報３０ｄ－２を受信し、当該報知情報３０ｄ－２に含まれるトピックである“運転指示（ＣＬ）”に従って元の列車制御パターンに復帰させるように走行制御を行い、踏切５Ｄ－１を通過する。

＜第５実施例＞
第１～第４実施例は、列車４０が一方向のみから進来する例とした。第５実施例は、列車４０が双方向（上り方向及び下り方向）から進来する例である。

図８は、第５実施例である踏切障害物報知システム１Ｅを説明する図である。なお、図８では複線の例を示しているが、単線を双方向に列車が走行する場合も同様である。図８に示す例では、踏切障害物報知システム１Ｅは、踏切５Ｅ－１，５Ｅ－２それぞれを報知対象の踏切（対象踏切）とする踏切地上装置１０Ｅ－１，１０Ｅ－２と、中継地上装置２０Ｅ－１～２０Ｅ－３と、を備える。踏切地上装置１０Ｅ－１，１０Ｅ－２は、報知対象の踏切（対象踏切）に対する進来方向が上り方向である列車４０に向けて送出する報知情報３０には、上り方向を示す列車進来方向情報を報知情報３０に含めて送出する。また、踏切地上装置１０Ｅ－１，１０Ｅ－２は、対象踏切に対する進来方向が下り方向である列車４０に向けて送出する報知情報３０には、下り方向を示す列車進来方向情報を報知情報３０に含めて送出する。踏切５の遮断制御は列車４０の接近に応じてなされる。踏切地上装置１０Ｅ－１，１０Ｅ－２は、不図示の踏切制御装置等から列車４０の進来方向を取得するように構成されている。

中継地上装置２０Ｅ－１，２０Ｅ－２は、当該中継地上装置２０Ｅ－１，２０Ｅ－２から踏切５に向かう方向が所定の列車進来方向にある当該踏切５の踏切ＩＤを、要中継踏切ＩＤとして記憶する。そして、受信された報知情報３０に含まれる列車進来方向情報が、当該中継地上装置２０Ｅ－１，２０Ｅ－２から当該報知情報３０に係る踏切５に向かう方向とは異なる場合には、当該報知情報３０の中継を不要と判定する。

具体的には、中継地上装置２０Ｅ－１，２０Ｅ－２は、当該中継地上装置２０Ｅ－１，２０Ｅ－２から向かう方向が上り方向にある踏切５の踏切ＩＤを、当該方向“上り”と対応付けて要中継踏切ＩＤとして記憶する。また、中継地上装置２０Ｅ－１，２０Ｅ－２は、当該中継地上装置２０Ｅ－１，２０Ｅ－２から向かう方向が下り方向にある踏切５の踏切ＩＤを、当該方向“下り”と対応付けて要中継踏切ＩＤとして記憶する。そして、中継地上装置２０Ｅ－１，２０Ｅ－２は、受信した報知情報３０に含まれる踏切ＩＤ及び列車進来方向情報の組み合わせが、記憶している要中継踏切ＩＤ及び方向の組み合わせに一致しないならば、当該受信した報知情報３０の中継を不要と判定して中継送出せず、一致する場合にのみ当該報知情報３０を中継送出する。したがって、踏切地上装置１０Ｅ－１，１０Ｅ－２が送出した報知情報３０は、対象踏切に向かって接近してくる列車４０に向かう方向のみに中継送出されてゆくことになる。

図８の例では、中継地上装置２０Ｅ－１は、下り方向にある踏切５Ｅ－１の踏切ＩＤ “０００１”を、当該踏切５Ｅ－１に向かう方向“下り”と対応付けて要中継踏切ＩＤとして記憶している。中継地上装置２０Ｅ－２は、上り方向にある踏切５Ｅ－１の踏切ＩＤ“０００１”を、当該踏切５Ｅ－１に向かう方向“上り”と対応付けて要中継踏切ＩＤとして記憶している。また、中継地上装置２０Ｅ－２は、下り方向にある踏切５Ｅ－２の踏切ＩＤ“０００２”を、当該踏切５Ｅ－２に向かう方向“下り”と対応付けて要中継踏切ＩＤとして記憶している。

踏切障害物報知システム１Ｅの動作を説明する。踏切５Ｅ－１の制動開始点に接近した位置Ｌ９を列車４０が走行している時に、踏切５Ｅ－１を対象踏切とする踏切地上装置１０Ｅ－１が、上り方向を走行する列車４０に向けた報知情報３０として、列車進来方向「情報“上り方向”を含む報知情報３０ｅを送出したとする。この報知情報３０ｅは、中継地上装置２０Ｅ－２にて受信される。中継地上装置２０Ｅ－２は、受信した報知情報３０ｅに含まれる踏切ＩＤ“０００１”と列車進来方向情報“上り方向”との組み合わせが、記憶している要中継踏切ＩＤと方向との組み合わせに一致するので、当該報知情報３０ｅを中継送出する。中継送出された報知情報３０ｅは、列車４０の車上装置４２にて受信される。また、踏切地上装置１０Ｅ－１が送出した報知情報３０ｅは、中継地上装置２０Ｅ－１においても受信されるが、当該報知情報３０ｅに含まれる列車進来方向情報“上り方向”は、中継地上装置２０Ｅ－１が要中継踏切ＩＤと対応付けて記憶している方向“下り”とは一致しないので、中継は不要と判定して中継送出を行われない。

なお、踏切地上装置１０、及び、中継地上装置２０は、列車進来方向（上り方向及び下り方向）別の装置として構成・配置してもよい。具体的には、上り方向専用の踏切地上装置１０と、下り方向専用の踏切地上装置１０とを配置する。上り方向専用の踏切地上装置１０は、対象踏切に対する進来方向が上り方向である列車４０に向けた報知情報３０（列車進来方向情報“上り方向”を含む報知情報）を送出する踏切地上装置１０である。下り方向専用の踏切地上装置１０は、対象踏切に対する進来方向が下り方向である列車４０に向けた報知情報３０（列車進来方向情報“下り方向”を含む報知情報３０）を送出する踏切地上装置である。また、中継地上装置２０も同様に、上り方向専用の中継地上装置２０と、下り方向専用の中継地上装置２０とを配置する。上り方向専用の中継地上装置２０は、当該中継地上装置２０から向かう方向が上り方向にある踏切５の踏切ＩＤを要中継踏切ＩＤとして記憶した中継地上装置２０である。下り方向専用の中継地上装置２０は、当該中継地上装置２０から向かう方向が下り方向にある踏切５の踏切ＩＤを要中継踏切ＩＤとして記憶した中継地上装置２０である。

［作用効果］
本実施形態によれば、一般に開放されている周波数帯域を利用する場合であっても、踏切５の支障状態に関する情報を地上から車上に無線通信で伝達する仕組みを実現することができる。つまり、踏切地上装置１０は、障害物検知装置７による踏切５における障害物の検知情報に基づく報知情報３０を列車４０の車上装置４２が受信可能な無線通信プロトコルで送出するが、その報知情報３０は、当該報知情報３０を受信した中継地上装置２０も中継送出する。踏切地上装置１０は列車４０の存在に関わらず報知情報３０を送出するが、送出する情報を踏切の状態に係る列車の停止制御に必要な情報に限定することで、不必要に無線通信帯域を占有することなく他の無線通信を妨げないようにして、当該報知情報も速やかに伝達できるようにする。ゆえに、無線通信として、例えば、一般に開放されている周波数帯域の１つであるＩＳＭバンドを使用した場合であっても、報知情報３０を車上装置４２へ速やかに伝達することが可能となる。また、踏切５から当該踏切５の制動開始点までの距離は例えば６００ｍ程度といった比較的長い距離であるが、制動開始点に到達していない列車４０の車上装置４２に対しても、中継地上装置２０による中継送信を介することで、当該踏切５に関する報知情報３０を伝達することが可能となる。

また、中継地上装置２０に、報知情報３０を中継送出すべき踏切５の踏切識別情報である踏切ＩＤを要中継踏切識別情報である要中継踏切ＩＤとして記憶しておくことで、踏切地上装置１０から列車４０の車上装置４２への通信経路の探索が不要となる。これにより、通信経路の探索に係る通信を削減することができ、システム全体として無線通信されるデータ量を削減することが可能となる。

［変形例］
なお、本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。

（Ａ）車上装置４２からの通信
上述の実施形態では、踏切地上装置１０から車上装置４２への一方向通信としたが、車上装置４２から踏切地上装置１０への通信も行うようにしてもよい。具体的には、車上装置４２は、前方の踏切５の支障状態を取得したい場合に、トピックとして“伝達指示（ＲＱ）”を含む報知情報３０を送出する、といった例が考えられる。この場合、車上装置４２は、自装置の装置ＩＤを報知情報３０に含めて送出する。中継地上装置２０は、この報知情報３０を受信すると、例えば、装置ＩＤから送出元が車上装置４２であることを把握して、トピック“伝達指示（ＲＱ）”を含む報知情報３０を中継送出する。踏切地上装置１０は、この報知情報３０を受信すると、報知対象の踏切（対象踏切）５についての最新の報知情報３０を送出して送り返す。以降は、中継地上装置２０が、送り返された最新の報知情報３０を中継送出して、車上装置４２が受信する。

（Ｂ）列車進来方向情報
また、第５実施例において、報知情報３０に列車進来方向情報を含める替わりに、当該報知情報３０の搬送周波数の違いを列車進来方向としてもよい。

（Ｃ）中継地上装置２０
自動列車制御装置（ＡＴＣ：Automatic Train Control）や、連続式ＡＴＳ（Automatic Train Stop）が導入されている路線では、中継地上装置２０に替えて、軌道回路を介して報知情報３０を車上装置４２へ送信するようにしてもよい。また、点制御式ＡＴＳが導入されている路線では、踏切５の制動開始点の手前に地上子を設け、この地上子を介して、トピックとして“停止指示（ＥＭ）”を含む報知情報３０を車上装置４２へ送信するようにしてもよい。

（Ｄ）同一の報知情報３０の中継送出
中継地上装置２０は、報知ＩＤが同じ報知情報３０が受信された場合に、当該報知情報３０に含まれる中継回数が最も少ない報知情報３０であって、当該報知情報３０に含まれる踏切識別情報である踏切ＩＤが要中継踏切識別情報である要中継踏切ＩＤに適合する報知情報３０を、中継する報知情報３０として決定し、当該報知情報３０に含まれる中継回数を更新した上で当該報知情報３０を中継送信するようにしてもよい。

つまり、中継地上装置２０は、記憶している要中継踏切ＩＤと一致する踏切ＩＤを含む報知情報３０を中継送出するが、踏切地上装置１０や中継地上装置２０は複数配置されているので、それぞれから送出又は中継送出されて、同一の報知ＩＤの報知情報３０がほぼ同時に（すなわち所定の短時間の間に）複数受信される場合がある。そのような場合に、所定の短時間の間に受信した報知ＩＤが同じである報知情報３０のうち、中継回数が最も少ない報知情報３０のみを中継送出する。このようにすることで、報知情報の伝達エラーを少なくするとともに、踏切障害物報知システム１全体としての通信量を削減することが可能となる。

（Ｅ）踏切支障の検知情報
また、報知情報３０は踏切５における踏切支障の検知情報に基づく情報であるが、その検知情報を、当該踏切５に設置された障害物検知装置７による検知情報以外とすることもできる。例えば、踏切５に設置された支障検知装置（非常ボタン）が操作（押下）されたことを検知した検知情報や、踏切しゃ断機の故障等によるしゃ断不良が発生したことを検知した検知情報、しゃ断桿の折損を検知した検知情報等、列車４０が踏切５を通過する際に支障となることが検知された検知情報を採用してもよい。さらに、検知内容（障害物検知や非常ボタン操作など）を報知情報３０に含めるとしてもよい。

１（１Ａ～１Ｅ）…踏切障害物報知システム
１０（１０Ａ～１０Ｅ）…踏切地上装置
１２…無線通信範囲
１００…処理部
１０２…報知情報送出部
１０４…中継部
２００…無線通信部
３００…記憶部
３０２…装置ＩＤ
３０４…対象踏切ＩＤ
３０６…要中継踏切ＩＤリスト
３０８…採用トピックリスト
３１０…報知ログ
３１２…中継ログ
２０（２０Ａ～２０Ｅ）…中継地上装置
２２…無線通信範囲
４００…処理部
４０４…中継部
５００…無線通信部
６００…記憶部
６０２…装置ＩＤ
６０６…要中継踏切ＩＤリスト
６０８…採用トピックリスト
６１２…中継ログ
３０（３０ａ～３０ｅ）…報知情報
３…軌道
５（５Ａ～５Ｅ）…踏切
７…障害物検知装置
４０…列車
４２…車上装置

Claims (4)

1. 列車の車上装置によって受信可能な無線通信プロトコルで踏切毎に送出される当該踏切における踏切支障の検知情報に基づく報知情報を中継する地上装置であって、
   前記報知情報は、前記検知情報に基づく前記列車への指示の情報と、当該踏切の踏切識別情報と、を対応付けて含んでおり、
   前記報知情報の中継対象の踏切の前記踏切識別情報を要中継踏切識別情報として記憶する記憶手段と、
   前記報知情報を受信する受信手段と、
   前記受信した前記報知情報に含まれる前記踏切識別情報を、前記要中継踏切識別情報と照合することで中継するか否かを判定し、肯定判定した場合に当該受信した報知情報を前記無線通信プロトコルで中継送出する中継手段と、
   を備える地上装置。
2. 前記記憶手段は、当該地上装置から踏切に向かう方向が所定方向にある踏切の前記踏切識別情報を要中継踏切識別情報として記憶する、
   請求項１に記載の地上装置。
3. 前記報知情報は、当該報知情報が上り方向に向けて送出される場合には上り方向を示す列車進来方向情報を含み、当該報知情報が下り方向に向けて送出される場合には下り方向を示す列車進来方向情報を含み、
   前記中継手段は、前記受信手段により受信された前記報知情報に含まれる前記列車進来方向情報が、当該地上装置から当該報知情報に係る踏切に向かう方向とは異なる場合には、当該報知情報の中継を不要と判定する、
   請求項１又は２に記載の地上装置。
4. 前記報知情報は、当該報知情報のＩＤと、当該報知情報が中継された中継回数を示す情報と、を更に含み、
   前記中継手段は、前記受信手段により前記ＩＤが同じ前記報知情報が受信された場合に、当該報知情報に含まれる前記中継回数が最も少ない前記報知情報であって、当該報知情報に含まれる前記踏切識別情報が前記要中継踏切識別情報に適合する前記報知情報を、中継する前記報知情報として決定し、当該報知情報に含まれる前記中継回数を更新した上で当該報知情報を中継送信する、
   請求項１～３の何れか一項に記載の地上装置。