JPH10338133A - 列車の信号保安制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工事の際の電線敷設のための作業およびノイ
ズの影響を低減させると共に拡張性および信頼性を向上
させた信号保安制御装置を提供することである。 【解決手段】 現場機器２からの情報はＩ／Ｆ回路７で
入力され３系に分配して下位端末装置８の各系のプログ
ラマブルコントローラ１１に入力される。下位端末装置
８の各系のプログラマブルコントローラ１１は入力デー
タに対しての入力データ照合処理および出力データに対
しての出力データ照合処理を行い一致を確認して出力デ
ータを伝送路５を介して上位端末装置６に送信する。上
位端末装置６においても下位端末装置８と同様に入力デ
ータ照合処理および出力データ照合処理を行い一致を確
認して電子連動装置１に送信する。電子連動装置１から
現場機器２への操作制御情報も同様な照合処理が行われ
て送信される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道の信号機、転
てつ機等の制御を行う列車の信号保安制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、鉄道システムにおいては、輸送
業務を安全かつ効率的に行うために信号保安装置が設け
られている。信号保安装置としては、閉そく装置、転て
つ機、信号機等があり、これら信号保安装置のうち閉そ
く装置と信号機、信号機と転てつ機等の相互間を関連づ
けて駅構内の全体的な安全性を確保する装置として、連
動装置がある。

【０００３】図５は、近年多く使用されてきた電子化さ
れた電子連動装置を含めた信号保安制御装置のブロック
構成図である。保安制御を行う電子連動装置１と、信号
機、転てつ機、軌道回路等の現場機器２とは、電子端末
装置３および中継用器具箱４を介して接続されている。
中継用器具箱４は現場機器７の近傍に設置され、電子端
末装置３は電子連動装置１の近傍に設置される。通常、
電子端末装置３は電子連動装置１と同じ機器室に設置さ
れる。

【０００４】例えば、現場機器２のうち信号機、転てつ
機の制御を行うためには、電子連動装置１は、まず、軌
道回路の列車の在線情報を中継用器具箱４および電子端
末装置３を介して取り込むと共に、電子連動装置１の上
位系である列車集中制御装置から列車ダイヤ等の連行デ
ータを取り込む。そして、予め駅毎に定められた連動図
表に基づき、信号機の点灯や消灯、転てつ機の転換を決
定し、電子端末装置３および中継器具箱４を介して現場
機器に対して制御出力する。

【０００５】ここで、現場機器２と中継器具箱４との
間、中継器具箱４と電子端末装置３との間は、駅構内に
配線された個別の電線路により接続され、電子端末装置
３と電子連動装置１との間は専用の伝送路により接続さ
れている。これは、現場機器２の種類やメーカの違い等
で個々に中継用器具箱４や電子端末装置３が必要となる
ことに対応するためである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、中継用器具
箱４や電子端末装置３が現場機器２の種類やメーカの違
い等で個々に必要となることから、電子端末装置３と中
継用器具箱４との間、および電子連動装置１と各電子端
末装置３との間のケーブルが多くなり、現場機器２を拡
張するのにもコストがかかりすぎていた。

【０００７】また、工事の際の電線敷設が大変であり、
また電線量が多くなることから雷等によるノイズの影響
を受けやすい構成となっていた。

【０００８】本発明は、工事の際の電線敷設のための作
業およびノイズの影響を低減させると共に拡張性および
信頼性を向上させた信号保安制御装置を提供することを
目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、現場
機器からの情報および列車運行データに基づいて現場機
器への操作制御情報を出力する電子連動装置と、プログ
ラマブルコントローラの３重系により構成され他系との
入出力データの照合を行って電子連動装置とデータの授
受を行う上位端末装置と、プログラマブルコントローラ
の３重系により構成され他系との入出力データの照合を
行って現場機器とデータの授受を行う下位端末装置と、
上位端末装置と下位端末装置の各系を１対１に接続し相
互間のデータの授受を行う３系の伝送路と、現場機器か
らの情報を入力し３系に分配して下位端末装置の各系に
出力すると共に下位端末装置の３系からの現場機器への
操作制御情報を多数決原理により現場機器に出力するイ
ンターフェース回路とを備えたものである。

【００１０】請求項１の発明では、現場機器からの情報
はＩ／Ｆ回路で入力され３系に分配して下位端末装置の
各系のプログラマブルコントローラに入力される。下位
端末装置の各系のプログラマブルコントローラは入力さ
れた現場機器からの情報と他系で入力した現場機器から
の情報との入力データ照合処理を行い、一致するときは
そのデータを入力し、所定のデータ加工処理を行って出
力データを得る。そして、その演算処理されたデータと
他系で演算処理されたデータとの出力データ照合処理を
行い、一致するときはそのデータを伝送路を介して上位
端末装置に送信する。上位端末装置においても下位端末
装置と同様に入力データ照合処理および出力データ照合
処理を行い、一致を確認して電子連動装置に送信する。
電子連動装置から現場機器への操作制御情報も同様な照
合処理が行われて送信される。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、上位端末装置または下位端末装置の各系のプログラ
マブルコントローラは、対応する自系からの情報が取り
込めない場合に他系から本来取り込むべき情報を取り込
むようにしたものである。

【００１２】請求項２の発明では、請求項１の発明の作
用に加え、上位端末装置または下位端末装置の各系のプ
ログラマブルコントローラは、対応する自系からの情報
が取り込めない場合には、他系から本来取り込むべき自
系の情報を取り込み、照合処理を行う。

【００１３】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、上位端末装置と下位端末装置の各系を１対１に接続
するための３系の伝送路に代えて、上位端末装置と下位
端末装置の各系を２対２に接続するための３系の伝送路
としたものである。

【００１４】請求項３の発明では、請求項１の発明の作
用に加え、上位端末装置または下位端末装置の各系のプ
ログラマブルコントローラは、本来取り込むべき自系か
らの情報が取り込めない場合には、もう一方の系の伝送
路から情報を取り込む。

【００１５】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、上位端末装置と下位端末装置の各系を１対１に接続
するための３系の伝送路に代えて、上位端末装置と下位
端装置の各系を３対３に接続する２系の伝送路としたも
のである。

【００１６】請求項４の発明では、請求項１の発明の作
用に加え、上位端末装置または下位端末装置の各系のプ
ログラマブルコントローラは、本来取り込むべき自系か
らの情報が取り込めない場合には、２系の伝送路のうち
の一方の伝送路から情報を取り込む。

【００１７】請求項５の発明は、請求項１の発明におい
て、上位端末装置、下位端末装置、電子連動装置、及び
現場機器の状態情報を取り込むモニタ端末装置と、モニ
タ端末装置に取り込んだ状態情報を表示するモニタ装置
とを追加して設けたものである。

【００１８】請求項５の発明では、請求項１の発明の作
用に加え、モニタ端末装置で取り込んだ上位端末装置、
下位端末装置、電子連動装置、及び現場機器の状態情報
をモニタ装置に表示し監視する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明の第１の実施の形態を示す構成図で
ある。この第１の実施の形態は、電子連動装置１と各現
場機器２との間の伝送路５をＬＡＮで接続し、電子連動
装置１と伝送路５との間に上位端末装置６を設け、ま
た、現場機器２と伝送路５との間にインターフェース回
路７（以下Ｉ／Ｆ回路７という）および下位端末装置８
を設けたものである。そして、上位端末装置６は３台の
プログラマブルコントローラ９ａ、９ｂ、９ｃで３重化
構成されており、同様に、下位端末装置８も３台のプロ
グラマブルコントローラ１０ａ、１０ｂ、１０ｃで３重
化構成されている。

【００２０】図１において、電子連動装置１は列車の保
安制御を行うものであり、軌道回路からの列車の在線情
報や列車ダイヤ等に基づいて、現場機器２への操作制御
情報を作成する。例えば、信号機の状態について停止を
指示する現示にするか、進行を指示する現示にするか、
また転てつ機の転換等を決定する。

【００２１】上位端末装置６は、電子連動装置１にて決
定した信号機や転てつ機への操作制御情報を受け取り、
最終的に決定された信号機の現示を伝送路５に送信した
り、伝送路５を介して入力される現場機器からの情報
（列車の在線情報）を電子連動装置１に送信するもので
ある。この上位端末装置６は３台のブログラマブルコン
トローラ９ａ、９ｂ、９ｃで構成され、３重化の処理が
なされる。その３重化の処理を行い、入力データや出力
データの照合処理を行う際に他系からのデータを取り込
むための照合回線１０ａを有している。

【００２２】下位端末装置８は、伝送路５を介して入力
した電子連動装置１からの操作制御情報をＩ／Ｆ回路７
を介して現場機器２に出力すると共に、現場機器２から
の情報をＩ／Ｆ回路７を介して入力し伝送路５に送信す
るものである。この下位端末装置８は、上位端末装置６
と同様に、３台のブログラマブルコントローラ１１ａ、
１１ｂ、１１ｃで構成され、３重化の処理がなされる。
また、その３重化の処理を行い、入力データや出力デー
タの照合処理を行う際に他系からのデータを取り込むた
めの照合回線１０ｂを有している。

【００２３】伝送路５は、図１から分かるように３系の
伝送線で構成され、上位端末装置６および下位端末装置
８の各同一の系を接続するように構成されている。すな
わち、上位端末装置６と下位端末装置８の各系を１対１
に接続するように構成されている。また、Ｉ／Ｆ回路７
は、下位端末装置７の３台のプログラマプルコントロー
ラからの演算結果を１系に絞り込み現場機器２に出力す
ると共に、現場機器２からの状態情報を３台のプログラ
マブルコントローラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃに分配する
ものである。

【００２４】いま、現場機器２からの情報として、軌道
回路の情報がＩ／Ｆ回路７に入力されたとする。Ｉ／Ｆ
回路７では、軌道回路の情報を下位端末装置８の３台の
プログラムブルコントローラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃに
分配して入力する。Ｉ／Ｆ回路７からの情報を入力した
各々のブログラマブルコントローラ１１ａ、１１ｂ、１
１ｃは、入力した軌道回路の情報を照合回線１０ｂを介
して他の２台のプログラマブルコントローラに対して伝
送する。これにより各々のブログラマブルコントローラ
１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、自系のデータと他の２系の
データとを取り込んだことになる。

【００２５】各々のプログラマブルコントローラ１１
ａ、１１ｂ、１１ｃでは、入力データ照合処理を行う。
すなわち、自系で取り込んたデータと他の２系のからの
データとを比較し、自系データと他の２系のデータとの
うち１つ以上が一致している場合に、その入力データを
内部データとして取り込む。

【００２６】次に、上位端末装置６へ伝送するためのデ
ータ加工処理を行い出力データを演算する。そして、出
力データが得られると出力データ照合処理を行う。この
出力照合処理は、現場機器２から情報（軌道回路の情
報）を取り込んだ場合と同様に、照合回線１０ｂにより
他の２系のプログラマブルコントローラで作成された出
力データを取り込み自系の出力データとの照合を行う。
自系のデータと他の２系のデータとが１つ以上一致して
いる場合には、出力データとして設定し、伝送路５を介
して上位端末装置６に伝送する。

【００２７】上述の入力データ照合処理および出力デー
タ照合処理において、自系のデータと他の２系のデータ
とが一定時間（一定回数）以上不一致の場合には処理を
停止させる処理を行う。

【００２８】次に、上位端末装置６は、伝送路５を介し
て送信された来た下位端末装置８からの情報を各々のプ
ログラマプロコントローラ９ａ、９ｂ、９ｃに取り込
む。上位端末装置６の各々のプログラマプロコントロー
ラ９ａ、９ｂ、９ｃでは、下位端末装置８での処理と同
様に、照合回線１０ａにより他の２系のデータを取り込
み、自系のデータとの照合を行い、自系のデータと他の
２系のデータとが１つ以上一致している場合には、内部
にデータを取り込む。その後に、電子連動装置１に出力
するためのデータ加工処理を行い出力データを演算す
る。そして、出力データが得られると、出力データ照合
処理を行ったのち、電子連動装置１に対してデータを出
力する。

【００２９】電子連動装置１では、予め記憶された列車
ダイヤ情報と、上位端末装置６から入力した現場機器か
らの情報（軌道回路の情報）とに基づいて、信号機に対
して停止を指示する現示にするか、進行を指示する現示
にするかを決定し、また転てつ機に対しては転換方向を
決定し、その操作制御情報を上位端末装置６に対して出
力する。

【００３０】上位端末装置６では、下位端末装置８から
データを取り込んだ場合と同様に入力データ照合処理を
行って内部にデータを取り込む。その後に、現示系統図
から信号機の現示を決定し、出力データ照合処理を行っ
た後に、下位端末装置８に対して、伝送路５を介してデ
ータを出力する。下位端末装置８では、入力データに対
して入力データ照合処理を行ってデータを内部に取り込
み、その後に、現場機器２への出力データに加工し、こ
こでもまた、出力データの出力データ照合処理を行って
Ｉ／Ｆ回路７に出力する。

【００３１】Ｉ／Ｆ回路７では、下位端末装置８の３台
のプログラマブルコントローラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ
からのデータを多数決論理により１系に絞り込み最終出
力データとして、現場機器２に対し出力する。

【００３２】このように、上位端末装置６および下位端
末装置８は、プログラムブルコントローラの３重系によ
り構成され、安全性を確保するために入出力データの照
合を行い、上位端末装置６と下位端末装置８の各系を１
対１に接続した伝送路５を介して電子連動装置１と現場
機器２との間のデータの授受を行う。

【００３３】ここで、上位端末装置６および下位端末装
置８の安全性を向上させるために、上位端末装置６およ
び下位端末装置８における入力データから出力データを
演算する各処理を２重化するようにしても良い。すなわ
ち、同じ処理を２回実施してその結果を比較し、その結
果が一致している場合にのみ、他の系との出力データの
照合処理を行い、一定時間（一定回数）以上一致しない
場合には処理を停止させるようにすることも可能であ
る。

【００３４】また、伝送路５に送出する出力データに対
し、出力データを反転させた反転データを付加し、受信
側で出力データと反転データとを比較することにより、
安全性を向上させることも可能である。

【００３５】すなわち、電子連動装置１からのデータに
ついて、上位端末装置６での照合処理を実施して内部に
取り込んだ後、取り込んだデータに対して所定の処理を
行い、その出力データに対してその各ビット情報を反転
させた反転データ付加して伝送路５に送出する。下位端
末装置８では、伝送路５を介して上位端末装置６からデ
ータを取り込んだ場合、そのデータを反転させたデータ
と反転データとが一致していることを確認する。そし
て、一致している場合に入力データ照合処理を行い内部
データとして取り込むこととする。

【００３６】同様に、現場機器７からの情報をＩ／Ｆ回
路７を介して下位端末装置８にて照合処理して取り込ん
だ後、取り込んだデータに対して所定の処理を行い、そ
の出力データに対してその各ビット情報を反転させた反
転データ付加して伝送路５に送出する。上位端末装置６
では、伝送路５を介して下位端末装置８からデータを取
り込んだ場合、そのデータを反転させたデータと反転デ
ータとが一致していることを確認する。そして、一致し
ている場合に入力データ照合処理を行い内部データとし
て取り込むこととする。このようにすると、伝送路５を
介して得られるデータの信頼性が向上する。

【００３７】さらにまた、上位端末装置６または下位端
末装置８の各系のプログラマブルコントローラ９、１１
が、対応する自系からの情報が取り込めない場合に、他
系から本来取り込むべき情報を取り込むようにすること
も可能である。

【００３８】すなわち、対応する系からの情報が取り込
めない場合、例えば、上位端末装置６または下位端末装
置８に本来データを受信する装置の系の故障が発生した
場合に、他の２系のデータは一致している場合に、照合
回線１０を介して本来取り込むべき情報をそのデータを
内部データとして取り込む。これにより、システムの冗
長性が向上する。

【００３９】次に、本発明の第２の実施の形態を説明す
る。図２は本発明の第２の実施の形態を示す構成図であ
る。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施
の形態における上位端末装置６と下位端末装置８の各系
を１対１に接続するための３系の伝送路５に代えて、上
位端末装置６と下位端末装置８の各系を２対２に接続す
るための３系の伝送路５としたものである。その他の構
成は、図１に示した第１の実施の形態と同一であるの
で、同一部分には同一符号を付しその説明は省略する。

【００４０】図２において、第２の実施の形態における
伝送路５は、上位端末装置６の３台のプログラマプルコ
ントローラ９ａ、９ｂ、９ｃおよび下位端末装置８の３
台のプログラマプルコントローラ１１ａ、１１ｂ、１１
ｃのうちの２系と接続された３本の伝送線から構成され
ている。これにより、上位端末装置６及び下位端末装置
８では、接続される同一系の装置に異常が発生された場
合には、他の系からの情報を伝送路５を介して取り込む
ことが可能になる。

【００４１】次に、本発明の第３の実施の形態を説明す
る。図３は本発明の第３の実施の形態を示す構成図であ
る。この第３の実施の形態は、図１に示した第１の実施
の形態における上位端末装置６と下位端末装置８の各系
を１対１に接続するための３系の伝送路５に代えて、上
位端末装置６と下位端装置８の各系を３対３に接続する
２系の伝送路５としたものである。その他の構成は、図
１に示した第１の実施の形態と同一であるので、同一部
分には同一符号を付しその説明は省略する。

【００４２】図３において、第３の実施の形態における
伝送路５は、上位端末装置６の３台のプログラマブルコ
ントローラ９ａ、９ｂ、９ｃと、下位端末装置８の３台
のプログラマブルコントローラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ
のそれぞれの系とに接続される２本の伝送線から構成さ
れている。この伝送路５の１本の伝送線には３系のデー
タが伝送されており、それぞれの伝送線は、主系および
従系の２重化構成になっている。したがって、主系が異
常の場合には従系への切替を行うことにより、３系のデ
ータを取り込むことが可能となっている。

【００４３】また、伝送路５の１本の伝送線には、３系
のデータが伝送されているので、各プログラマブルコン
トローラ９、１１は照合回線１０を介することなく、他
の系のデータを取り込むことが可能である。したがっ
て、照合回線１０が故障した場合には、伝送路５の伝送
線を介して他系のデータを入力し照合処理を行うことが
できる。

【００４４】次に、本発明の第４の実施の形態を説明す
る。図４は、本発明の第４の実施の形態を示す構成図で
ある。この第４の実施の形態は、図１に示す第１の実施
の形態に対し、上位端末装置６、下位端末装置８、電子
連動装置１、及び現場機器２の状態情報を取り込むモニ
タ端末装置１２と、モニタ端末装置１２に取り込んだ状
態情報を表示するモニタ装置１３とを追加して設けたも
のである。その他の構成は、図１に示す第１の実施の形
態と同一であるので、同一部分には同一符号を付しその
説明は省略する。

【００４５】図４において、モニタ端末装置１２は伝送
路５に接続され伝送路５上に送出されたデータ、すなわ
ち、上位端末装置６、下位端末装置８、電子連動装置
１、及び現場機器２の状態情報を取り込む。そして、モ
ニタ装置１３はモニタ端末装置１２からのデータを受信
し表示する。これにより、伝送路５に送出されたデータ
の監視を行うことができ、信頼性を向上させることがで
きる。

【００４６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、電
子連動装置と各現場機器間とをＬＡＮ構成の伝送路で接
続するので、ケーブルを減らすことができ、設備のトー
タルコストを下げることができる。また、データ転送の
手順やフォーマットを標準化するできるので、種々のシ
ステムとの結合を容易にして拡張性を高めることができ
る。伝送路の伝送は３重系で出力を多数決方式にするこ
とで１つの系が故障または間違った出力をしても正常な
出力を行うことができ、信頼性および安全性を高めるこ
とができる。

【００４７】すなわち、現場機器が接続される伝送路を
共用することができるので、現場機器を個別に接続する
ためのケーブルが不要となる。したがって、工事の際の
電線敷設の作業量を低減し、かつ、雷等のノイズの影響
を低減できる。また、上位端末装置および下位端末装置
において３重系によりデータを扱うので、各装置の異常
を確実に検知し誤出力を防止できる。これにより、保安
装置の故障による列車の事故を低減させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態を示す構成
図である。

【図２】図２は、本発明の第２の実施の形態を示す構成
図である。

【図３】図３は、本発明の第３の実施の形態を示す構成
図である。

【図４】図４は、本発明の第４の実施の形態を示す構成
図である。

【図５】従来例を示すブロック構成図である。

【符号の説明】

１ 電子連動装置 ２ 現場機器 ３ 電子端末装置 ４ 中継用器具箱 ５ 伝送路 ６ 上位端末装置 ７ Ｉ／Ｆ回路 ８ 下位端末装置 ９ プログラマブルコントローラ １０ 照合回線 １１ プログラマブルコントローラ １２ モニタ端末装置 １３ モニタ装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鶴田 慎一郎 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 稲田 昭夫 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 木田 勝 東京都港区芝浦１丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現場機器からの情報および列車運行デー
   タに基づいて前記現場機器への操作制御情報を出力する
   電子連動装置と、プログラマブルコントローラの３重系
   により構成され他系との入出力データの照合を行って前
   記電子連動装置とデータの授受を行う上位端末装置と、
   プログラマブルコントローラの３重系により構成され他
   系との入出力データの照合を行って前記現場機器とデー
   タの授受を行う下位端末装置と、前記上位端末装置と前
   記下位端末装置の各系を１対１に接続し相互間のデータ
   の授受を行う３系の伝送路と、前記現場機器からの情報
   を入力し３系に分配して前記下位端末装置の各系に出力
   すると共に前記下位端末装置の３系からの前記現場機器
   への操作制御情報を多数決原理により前記現場機器に出
   力するインターフェース回路とを備えたことを特徴とす
   る列車の信号保安制御装置。
2. 【請求項２】 前記上位端末装置または前記下位端末装
   置の各系のプログラマブルコントローラは、対応する自
   系からの情報が取り込めない場合に他系から本来取り込
   むべき情報を取り込むようにしたことを特徴とする請求
   項１に記載の列車の信号保安制御装置。
3. 【請求項３】 前記上位端末装置と前記下位端末装置の
   各系を１対１に接続するための３系の伝送路に代えて、
   前記上位端末装置と前記下位端末装置の各系を２対２に
   接続するための３系の伝送路としたことを特徴とする請
   求項１に記載の列車の信号保安制御装置。
4. 【請求項４】 前記上位端末装置と前記下位端末装置の
   各系を１対１に接続するための３系の伝送路に代えて、
   前記上位端末装置と前記下位端装置の各系を３対３に接
   続する２系の伝送路としたことを特徴とする請求項１に
   記載の列車の信号保安制御装置。
5. 【請求項５】 前記上位端末装置、前記下位端末装置、
   前記電子連動装置、及び前記現場機器の状態情報を取り
   込むモニタ端末装置と、前記モニタ端末装置に取り込ん
   だ状態情報を表示するモニタ装置とを設けたことを特徴
   とする請求項１に記載の列車の信号保安制御装置。