JPH11249703A - フェールセーフシステム及び鉄道運行管理システム - Google Patents
フェールセーフシステム及び鉄道運行管理システムInfo
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- JPH11249703A JPH11249703A JP5070598A JP5070598A JPH11249703A JP H11249703 A JPH11249703 A JP H11249703A JP 5070598 A JP5070598 A JP 5070598A JP 5070598 A JP5070598 A JP 5070598A JP H11249703 A JPH11249703 A JP H11249703A
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- Safety Devices In Control Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 地上装置を汎用の電子装置で構成してもシス
テム全体として安全性を確保することができるフェール
セーフシステムを提供することにある。 【解決手段】 地上装置１０は、３つの冗長系のコント
ローラ１１、１２、１３と伝送装置１４で構成され、伝
送装置１４から車上装置２０にデータ伝送する。各コン
トローラは相互診断するためのデータを変換し、出力デ
ータを符号化するための各系毎異なる直交２進系列及び
異常な冗長系の検出状態に応じて変更した直交２進系列
を有し、出力データと相互診断結果選択した符号化直交
２進系列との排他論理和をとりデータを符号化し、伝送
装置１４は異常系からのデータを廃棄し正常系からのデ
ータについて排他論理和をとることにより１つのデータ
にマージして送信する。
テム全体として安全性を確保することができるフェール
セーフシステムを提供することにある。 【解決手段】 地上装置１０は、３つの冗長系のコント
ローラ１１、１２、１３と伝送装置１４で構成され、伝
送装置１４から車上装置２０にデータ伝送する。各コン
トローラは相互診断するためのデータを変換し、出力デ
ータを符号化するための各系毎異なる直交２進系列及び
異常な冗長系の検出状態に応じて変更した直交２進系列
を有し、出力データと相互診断結果選択した符号化直交
２進系列との排他論理和をとりデータを符号化し、伝送
装置１４は異常系からのデータを廃棄し正常系からのデ
ータについて排他論理和をとることにより１つのデータ
にマージして送信する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、安全性に係わる情
報制御処理を実行するフェールセーフシステム及び鉄道
運行管理システムに関するものである。
報制御処理を実行するフェールセーフシステム及び鉄道
運行管理システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】鉄道運行管理システムにおいて、安全性
に係わる情報制御処理を実行する方式としてフェールセ
ーフという考え方が使用されている。これは、システム
としてどのような障害が発生したとしても必ずシステム
を安全側の状態に固定するものである。鉄道システムの
場合、装置に故障が発生したとしても、必ず信号機の現
示を赤にして列車を停止させることにより列車衝突、脱
線等の重大な事故を絶対に発生させないという考え方で
ある。フェールセーフを確保する方式として、従来はリ
レー等の非対称故障特性をもつ素子を用いて、故障が発
生すると装置として安全な状態に遷移させ、その状態に
固定するような特殊なハードウェアを構成していた。
に係わる情報制御処理を実行する方式としてフェールセ
ーフという考え方が使用されている。これは、システム
としてどのような障害が発生したとしても必ずシステム
を安全側の状態に固定するものである。鉄道システムの
場合、装置に故障が発生したとしても、必ず信号機の現
示を赤にして列車を停止させることにより列車衝突、脱
線等の重大な事故を絶対に発生させないという考え方で
ある。フェールセーフを確保する方式として、従来はリ
レー等の非対称故障特性をもつ素子を用いて、故障が発
生すると装置として安全な状態に遷移させ、その状態に
固定するような特殊なハードウェアを構成していた。
【０００３】鉄道運行管理システムにおいて安全性を確
保する装置として、閉そくという重要な装置がある。こ
れは、列車間の衝突事故を防ぐため、列車間隔を必ず一
定の距離（確実に列車が停止できる距離）を確保して列
車を走行させるための装置であり、閉そくには、固定閉
そくと移動閉そくの２つの方式がある。
保する装置として、閉そくという重要な装置がある。こ
れは、列車間の衝突事故を防ぐため、列車間隔を必ず一
定の距離（確実に列車が停止できる距離）を確保して列
車を走行させるための装置であり、閉そくには、固定閉
そくと移動閉そくの２つの方式がある。
【０００４】固定閉そく方式は、線路を予め閉そく単位
に区切っておき、列車がその区間に進入するとその区間
に他の列車が絶対に進入しないようにその区間に進入す
るための信号機及び後続の区間の信号機を制御する方式
であり、すべて地上設備によって制御することができ
る。それに対し、移動閉そく方式は、地上装置から先行
列車の位置を列車に送信し、列車は先行列車の位置情報
から列車自身が先行列車との距離を一定に保って走行す
るように制御する方式である。従って、移動閉そく方式
においては、誤ると列車走行の安全性に支障をきたす情
報（例えば先行列車の位置等）を地上装置と車上装置の
間で通信するため、その通信の安全性を確保することが
必要となる。
に区切っておき、列車がその区間に進入するとその区間
に他の列車が絶対に進入しないようにその区間に進入す
るための信号機及び後続の区間の信号機を制御する方式
であり、すべて地上設備によって制御することができ
る。それに対し、移動閉そく方式は、地上装置から先行
列車の位置を列車に送信し、列車は先行列車の位置情報
から列車自身が先行列車との距離を一定に保って走行す
るように制御する方式である。従って、移動閉そく方式
においては、誤ると列車走行の安全性に支障をきたす情
報（例えば先行列車の位置等）を地上装置と車上装置の
間で通信するため、その通信の安全性を確保することが
必要となる。
【０００５】従来の移動閉そくの技術では、安全に係わ
る情報の地上装置と車上装置との伝送方式として、車上
側の装置及び地上側の装置の両方に、フェールセーフの
保証されたハードウェアを置くことにより、システムと
してのフェールセーフを保証する構成としている。すな
わち、伝送上の誤りは、フェールセーフな装置が確実に
検知してその安全性への影響を除去し、フェールセーフ
な装置自体の故障が発生した場合は、装置自体が安全な
状態にすることによって、システム全体の安全性を保証
する方式である。
る情報の地上装置と車上装置との伝送方式として、車上
側の装置及び地上側の装置の両方に、フェールセーフの
保証されたハードウェアを置くことにより、システムと
してのフェールセーフを保証する構成としている。すな
わち、伝送上の誤りは、フェールセーフな装置が確実に
検知してその安全性への影響を除去し、フェールセーフ
な装置自体の故障が発生した場合は、装置自体が安全な
状態にすることによって、システム全体の安全性を保証
する方式である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の方式を用い
ると、車上装置及び地上装置の両方をフェールセーフの
保証された特殊なハードウェアで構成する必要があり、
最新の汎用電子装置が適用できなくなるうえ、特殊なハ
ードウェアを使用するため装置自体が大規模となり、コ
スト的にも高価となるという問題があった。
ると、車上装置及び地上装置の両方をフェールセーフの
保証された特殊なハードウェアで構成する必要があり、
最新の汎用電子装置が適用できなくなるうえ、特殊なハ
ードウェアを使用するため装置自体が大規模となり、コ
スト的にも高価となるという問題があった。
【０００７】本発明の目的は、地上装置をフェールセー
フの保証された特殊なハードウェアを使用しなくても、
システム全体として安全性を確保できるようにすること
である。すなわち、地上側を汎用の電子装置で構成して
も、移動閉そくを実現するシステムとしての安全性を確
保することができるフェールセーフシステムを提供する
ことにある。
フの保証された特殊なハードウェアを使用しなくても、
システム全体として安全性を確保できるようにすること
である。すなわち、地上側を汎用の電子装置で構成して
も、移動閉そくを実現するシステムとしての安全性を確
保することができるフェールセーフシステムを提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、地上装置
を冗長構成（ハードウェア冗長、もしくはソフトウェア
冗長）とし、冗長系間での相互診断には、故障の発生を
一定時間内で確実に検知できるように一定時間ごと（周
期）に相互診断を実施し、各冗長系は、車上装置に１つ
の系からのデータだけでは解読できない符号化したデー
タを送信するため、出力データを符号化するための各冗
長系ごとに異なる直交２進系列を有し、また相互診断に
より他系が異常と認識されたときは、異常系が知らない
符号化をするために異常な冗長系の検出状態に応じて変
更にした直交２進系列を有し、出力データと上記診断結
果に基づいて選択した符号化直交２進系列との排他論理
和をとることにより符号化し符号化データを送信するこ
とにより、異常系からのデータを解読できないようにし
て異常系を切り離すことによって達成される。
を冗長構成（ハードウェア冗長、もしくはソフトウェア
冗長）とし、冗長系間での相互診断には、故障の発生を
一定時間内で確実に検知できるように一定時間ごと（周
期）に相互診断を実施し、各冗長系は、車上装置に１つ
の系からのデータだけでは解読できない符号化したデー
タを送信するため、出力データを符号化するための各冗
長系ごとに異なる直交２進系列を有し、また相互診断に
より他系が異常と認識されたときは、異常系が知らない
符号化をするために異常な冗長系の検出状態に応じて変
更にした直交２進系列を有し、出力データと上記診断結
果に基づいて選択した符号化直交２進系列との排他論理
和をとることにより符号化し符号化データを送信するこ
とにより、異常系からのデータを解読できないようにし
て異常系を切り離すことによって達成される。
【０００９】また上記の目的は、地上装置から送られて
くるデータの復号（解読）はフェールセーフ性の保証さ
れた車上装置にて実施されるが、データ受信装置は、受
信データを復号化するための直交２進系列を有し、受信
データに付加された相互診断結果の情報に基づいて選択
した復号化直交２進系列と受信データの排他論理和をと
ることにより受信データの復号化を行ない、車上装置に
送られてきたデータに異常が検出されたときは、フェー
ルセーフな車上装置で確実に異常データを除去し安全性
を確保することによって達成される。
くるデータの復号（解読）はフェールセーフ性の保証さ
れた車上装置にて実施されるが、データ受信装置は、受
信データを復号化するための直交２進系列を有し、受信
データに付加された相互診断結果の情報に基づいて選択
した復号化直交２進系列と受信データの排他論理和をと
ることにより受信データの復号化を行ない、車上装置に
送られてきたデータに異常が検出されたときは、フェー
ルセーフな車上装置で確実に異常データを除去し安全性
を確保することによって達成される。
【００１０】上記の手段によると、冗長構成された地上
装置において、各冗長系はお互いの系が正しく動作して
いるかどうかを確認するため、一定周期にて相互診断を
実行する。これにより、一定時間内に地上装置内に異常
が発生した場合は、必ずどの系で異常が発生したかを正
常な系は検知、認識することができる。
装置において、各冗長系はお互いの系が正しく動作して
いるかどうかを確認するため、一定周期にて相互診断を
実行する。これにより、一定時間内に地上装置内に異常
が発生した場合は、必ずどの系で異常が発生したかを正
常な系は検知、認識することができる。
【００１１】地上装置を構成している冗長系の各系は、
車上装置に対し符号化したデータを送信する。符号化し
たデータを復号するのは車上装置であるが、この符号化
の方式によると必ず２つ以上の系からのデータが整合し
ていない限り絶対に複合できない。
車上装置に対し符号化したデータを送信する。符号化し
たデータを復号するのは車上装置であるが、この符号化
の方式によると必ず２つ以上の系からのデータが整合し
ていない限り絶対に複合できない。
【００１２】冗長系を構成する各系は、装置の状態に応
じて符号化の方式を変更する冗長系の１つの系で異常が
発生したことを検知した場合、他の正常な冗長系と協調
して、異常系からの出力データを排除する符号化方式に
切り替える。これにより、異常系から異常なデータが車
上装置に送信され続けたとしても、他の正常な系から
は、異常系からのデータと整合しないように符号化され
て送信されてくるため、車上装置では異常系からのデー
タを復号することができず、それを異常データとして排
除する。
じて符号化の方式を変更する冗長系の１つの系で異常が
発生したことを検知した場合、他の正常な冗長系と協調
して、異常系からの出力データを排除する符号化方式に
切り替える。これにより、異常系から異常なデータが車
上装置に送信され続けたとしても、他の正常な系から
は、異常系からのデータと整合しないように符号化され
て送信されてくるため、車上装置では異常系からのデー
タを復号することができず、それを異常データとして排
除する。
【００１３】以上により、地上装置にて異常が発生した
場合、車上装置にてデータ異常として異常系からのデー
タを排除することができる。また、伝送中に異常が発生
した場合も車上装置における復号で、データ異常を検知
し、排除することができる。車上装置自体で異常が発生
した場合は、車上装置自体がフェールセーフであるた
め、必ず安全側の状態に装置状態を遷移することができ
る。従って、どこの部位で異常が発生してもすべて車上
装置で異常を検知し、異常データを排除することができ
るため、車上装置がフェールセーフであれば、地上装置
及び伝送路はフェールセーフでなくても、システム全体
をフェールセーフとすることができる。
場合、車上装置にてデータ異常として異常系からのデー
タを排除することができる。また、伝送中に異常が発生
した場合も車上装置における復号で、データ異常を検知
し、排除することができる。車上装置自体で異常が発生
した場合は、車上装置自体がフェールセーフであるた
め、必ず安全側の状態に装置状態を遷移することができ
る。従って、どこの部位で異常が発生してもすべて車上
装置で異常を検知し、異常データを排除することができ
るため、車上装置がフェールセーフであれば、地上装置
及び伝送路はフェールセーフでなくても、システム全体
をフェールセーフとすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
により説明する。
により説明する。
【００１５】図１は、本発明の一実施形態の装置の構成
を示す。地上装置１０は、３つのコントローラ１１、１
２、１３によって冗長３重系を構成する。各コントロー
ラ１１、１２、１３は汎用の電子装置であり、フェール
セーフを実現するための機構は特に有していない。ま
た、地上装置１０には、車上装置２０にデータを伝送す
るための伝送装置１４を設置し、３つのコントローラ１
１、１２、１３と接続する。３つのコントローラ１１、
１２、１３から車上装置２０にデータを伝送する場合、
すべてこの伝送装置１４を通して伝送を実施する。
を示す。地上装置１０は、３つのコントローラ１１、１
２、１３によって冗長３重系を構成する。各コントロー
ラ１１、１２、１３は汎用の電子装置であり、フェール
セーフを実現するための機構は特に有していない。ま
た、地上装置１０には、車上装置２０にデータを伝送す
るための伝送装置１４を設置し、３つのコントローラ１
１、１２、１３と接続する。３つのコントローラ１１、
１２、１３から車上装置２０にデータを伝送する場合、
すべてこの伝送装置１４を通して伝送を実施する。
【００１６】車上装置２０は、地上側からデータを受信
するための伝送装置２２と、車上コントローラ２１によ
り構成する。車上コントローラ２１はフェールセーフな
機構を有しているハードウェアで実現されている。これ
はコントローラ２１上で故障（異常）が発生した場合、
確実に故障（異常）を検知し、装置を確実に安全な状態
（列車を停止させる状態）に固定することができる機構
を有する装置である。
するための伝送装置２２と、車上コントローラ２１によ
り構成する。車上コントローラ２１はフェールセーフな
機構を有しているハードウェアで実現されている。これ
はコントローラ２１上で故障（異常）が発生した場合、
確実に故障（異常）を検知し、装置を確実に安全な状態
（列車を停止させる状態）に固定することができる機構
を有する装置である。
【００１７】図３は、地上装置１０を構成する各コント
ローラ１１、１２、１３の処理フロー、図４は伝送装置
１４の処理フローを示す。また図５は車上側２０のフェ
ールセーフコントローラ２１の処理フローを示す。以
下、図３、図４及び図５の処理フローに基づき、本実施
形態について説明する。
ローラ１１、１２、１３の処理フロー、図４は伝送装置
１４の処理フローを示す。また図５は車上側２０のフェ
ールセーフコントローラ２１の処理フローを示す。以
下、図３、図４及び図５の処理フローに基づき、本実施
形態について説明する。
【００１８】地上装置１０を構成する各コントローラ１
１、１２、１３では、一定の周期で車上装置２０に伝送
するためのデータを生成する。又各コントローラ１１、
１２、１３は、生成データの正しさを検査するための冗
長符号を生成する（３１）。冗長符号には通常、エラー
検出率の高いＣＲＣを使用する。ここで生成した２バイ
トのＣＲＣをデータに付加する。各処理過程におけるデ
ータの構造を図６に示す。
１、１２、１３では、一定の周期で車上装置２０に伝送
するためのデータを生成する。又各コントローラ１１、
１２、１３は、生成データの正しさを検査するための冗
長符号を生成する（３１）。冗長符号には通常、エラー
検出率の高いＣＲＣを使用する。ここで生成した２バイ
トのＣＲＣをデータに付加する。各処理過程におけるデ
ータの構造を図６に示す。
【００１９】次に、各コントローラ１１、１２、１３
は、相互診断のための診断データを３つのコントローラ
間で交換する（３２）。図２にデータ交換バス１５によ
る診断データの交換を示す。ここで交換する診断用デー
タは、車上装置２０に伝送するデータ（ＣＲＣ含む）そ
のものとする。各コントローラ１１、１２、１３では、
３つの冗長系から送られてくる診断用データを比較す
る。多数決論理により、２つ以上の系から送られてきた
データが一致する場合を正常と判断し、多数決で不一致
となったデータを異常データとし、異常データを送信し
てきたコントローラを異常系とする。ここで各コントロ
ーラ１１、１２、１３で判別する装置状態は下記とす
る。
は、相互診断のための診断データを３つのコントローラ
間で交換する（３２）。図２にデータ交換バス１５によ
る診断データの交換を示す。ここで交換する診断用デー
タは、車上装置２０に伝送するデータ（ＣＲＣ含む）そ
のものとする。各コントローラ１１、１２、１３では、
３つの冗長系から送られてくる診断用データを比較す
る。多数決論理により、２つ以上の系から送られてきた
データが一致する場合を正常と判断し、多数決で不一致
となったデータを異常データとし、異常データを送信し
てきたコントローラを異常系とする。ここで各コントロ
ーラ１１、１２、１３で判別する装置状態は下記とす
る。
【００２０】・３系とも正常（３つの系からの診断デー
タがすべて一致した場合） ・１系異常（１系から送られてきた診断データが他２系
のデータと不一致） ・２系異常（２系から送られてきた診断データが他２系
のデータと不一致） ・３系異常（３系から送られてきた診断データが他２系
のデータと不一致） ・停止（一致するデータなし） コントローラで判別した装置状態が２重系運転の場合
で、異常な系が自系かどうかの判定を行ない（３３）、
自系が異常と判断した場合は自系を停止状態とし、以
降、出力データを車上装置に送信しないようにする（３
７）。例えば、１系コントローラ１１で１系異常と判断
した場合は、１系を停止状態とし、以降、出力データを
車上装置に送信しない。
タがすべて一致した場合） ・１系異常（１系から送られてきた診断データが他２系
のデータと不一致） ・２系異常（２系から送られてきた診断データが他２系
のデータと不一致） ・３系異常（３系から送られてきた診断データが他２系
のデータと不一致） ・停止（一致するデータなし） コントローラで判別した装置状態が２重系運転の場合
で、異常な系が自系かどうかの判定を行ない（３３）、
自系が異常と判断した場合は自系を停止状態とし、以
降、出力データを車上装置に送信しないようにする（３
７）。例えば、１系コントローラ１１で１系異常と判断
した場合は、１系を停止状態とし、以降、出力データを
車上装置に送信しない。
【００２１】自系が異常系ではない場合、次に装置状態
に応じた符号化系列を選択する（３４）。表１に符号化
系列を示す。
に応じた符号化系列を選択する（３４）。表１に符号化
系列を示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】表１におけるａ１〜ａ９の符号化系列は、
互いに直交している符号化直交２進系列を用いる。な
お、直交しているとは互いに相関のない２進乱数系列を
云う。この符号化系列において、例えば、１系のコント
ローラ１１が３つの冗長系とも正常と判断した場合、符
号化系列としてａ１すなわち、01001101…を符号化系列
として選択する。同様に、２系のコントローラ１２が３
つの冗長系とも正常と判断した場合はａ２，３系のコン
トローラ１３が３つの冗長系とも正常と判断した場合は
ａ３を選択する。
互いに直交している符号化直交２進系列を用いる。な
お、直交しているとは互いに相関のない２進乱数系列を
云う。この符号化系列において、例えば、１系のコント
ローラ１１が３つの冗長系とも正常と判断した場合、符
号化系列としてａ１すなわち、01001101…を符号化系列
として選択する。同様に、２系のコントローラ１２が３
つの冗長系とも正常と判断した場合はａ２，３系のコン
トローラ１３が３つの冗長系とも正常と判断した場合は
ａ３を選択する。
【００２４】又地上装置１０のコントローラで、異常な
系（自系以外の系）を検出した場合、符号化系列を変更
する。例えば、２系コントローラ１２で、１系が異常と
判断した場合はａ４の符号化系列を選択し、３系コント
ローラ１３で、１系が異常と判断した場合はａ５の符号
化系列を選択する。同様に、１系コントローラ１１で、
２系が異常と判断した場合はａ６の符号化系列を選択
し、３系コントローラ１３で、２系が異常と判断した場
合はａ７の符号化系列を選択する。同様に、１系コント
ローラ１１で、３系が異常と判断した場合はａ８の符号
化系列を選択し、２系コントローラ１２で、３系が異常
と判断した場合はａ９の符号化系列を選択する。従っ
て、コントローラ１系に着目してみると、３系とも正常
な状態と認識していたときは、符号化系列としてａ１を
選択するが、例えば２系に故障が発生すると、符号化系
列としてａ６を選択する。すなわち、系で異常が発生す
ると符号化系列を切り替えることにより、異常系からの
データを排除する。
系（自系以外の系）を検出した場合、符号化系列を変更
する。例えば、２系コントローラ１２で、１系が異常と
判断した場合はａ４の符号化系列を選択し、３系コント
ローラ１３で、１系が異常と判断した場合はａ５の符号
化系列を選択する。同様に、１系コントローラ１１で、
２系が異常と判断した場合はａ６の符号化系列を選択
し、３系コントローラ１３で、２系が異常と判断した場
合はａ７の符号化系列を選択する。同様に、１系コント
ローラ１１で、３系が異常と判断した場合はａ８の符号
化系列を選択し、２系コントローラ１２で、３系が異常
と判断した場合はａ９の符号化系列を選択する。従っ
て、コントローラ１系に着目してみると、３系とも正常
な状態と認識していたときは、符号化系列としてａ１を
選択するが、例えば２系に故障が発生すると、符号化系
列としてａ６を選択する。すなわち、系で異常が発生す
ると符号化系列を切り替えることにより、異常系からの
データを排除する。
【００２５】次に、選択した符号化系列を用いて車上装
置２０に送信するデータを符号化する（３５）。符号化
の方式を図６に示す。ここでは、送信データと符号化系
列との排他論理和をとることにより、符号化を実施す
る。すなわち、３つの系とも正常で、１系のコントロー
ラ１１が出力データ01011010…を出力しようとする場
合、符号化系列としてはａ１：01001101…が選択される
ため、符号化データとしては下記となる。
置２０に送信するデータを符号化する（３５）。符号化
の方式を図６に示す。ここでは、送信データと符号化系
列との排他論理和をとることにより、符号化を実施す
る。すなわち、３つの系とも正常で、１系のコントロー
ラ１１が出力データ01011010…を出力しようとする場
合、符号化系列としてはａ１：01001101…が選択される
ため、符号化データとしては下記となる。
【００２６】 １系：01011010…＋01001101…＝00010111… (＋は排他論理和）…（１） 同様に２系のコントローラ１２が出力データ01011010…
を出力しようとする場合、符号化系列としてはａ２：11
100100…が選択され、３系のコントローラ１３が出力デ
ータ01011010…を出力しようとする場合、符号化系列と
してはａ３＝10111011…が選択され下記のようになる。
を出力しようとする場合、符号化系列としてはａ２：11
100100…が選択され、３系のコントローラ１３が出力デ
ータ01011010…を出力しようとする場合、符号化系列と
してはａ３＝10111011…が選択され下記のようになる。
【００２７】 ２系：01011010…＋11100100…＝10111110… （＋は排他論理和）…（２） ３系：01011010…＋10111011…＝11100001… （＋は排他論理和）…（３） 各コントローラでは符号化系列によって符号化されたデ
ータが生成される。なお、ここで送信データ検査用の冗
長符号（ＣＲＣ）も含め、符号化系列による符号化の対
象データとする。
ータが生成される。なお、ここで送信データ検査用の冗
長符号（ＣＲＣ）も含め、符号化系列による符号化の対
象データとする。
【００２８】更に、図６に示すように、各コントローラ
１１、１２、１３では、最後に、符号化系列により符号
化した出力データに、それぞれのコントローラで認識し
た下記の地上装置状態情報（コード）を付加して、地上
側の伝送装置１４に送信する。
１１、１２、１３では、最後に、符号化系列により符号
化した出力データに、それぞれのコントローラで認識し
た下記の地上装置状態情報（コード）を付加して、地上
側の伝送装置１４に送信する。
【００２９】 １：３系とも正常 ２：１系異常 ３：２系異常 ４：３系異常 例えば、１系のコントローラ１１で２系が異常と判断し
た場合、符号化データに、３というコードをデータの後
に付加して、地上側の伝送装置１４に送信する。
た場合、符号化データに、３というコードをデータの後
に付加して、地上側の伝送装置１４に送信する。
【００３０】図４に地上側の伝送装置１４の処理の流れ
を示す。地上側の伝送装置１４に対し、地上側の各コン
トローラ１１、１２、１３から車上装置２０へ送信する
データが送信されてくる。３つの系がすべて正常の場合
は、３つの送信データが地上側の伝送装置１４に送られ
てくるが、地上側の伝送装置１４では、３つのデータを
マージして１つのデータにする。これにより、地上〜車
上の伝送路容量が大きくなくても、伝送量を少なくして
容易に伝送することができる。
を示す。地上側の伝送装置１４に対し、地上側の各コン
トローラ１１、１２、１３から車上装置２０へ送信する
データが送信されてくる。３つの系がすべて正常の場合
は、３つの送信データが地上側の伝送装置１４に送られ
てくるが、地上側の伝送装置１４では、３つのデータを
マージして１つのデータにする。これにより、地上〜車
上の伝送路容量が大きくなくても、伝送量を少なくして
容易に伝送することができる。
【００３１】まず、地上側伝送装置１４は、地上側のコ
ントローラから送られてきたデータのうち、各コントロ
ーラが判断した、地上装置１０の状態情報を取り出す。
地上側の伝送装置１４では、取り出した地上装置１０の
状態情報について多数決をとり、地上側の装置状態を決
定する（４１）。例えば、１系から装置状態として“４
（３系異常）”、２系からは“４（３系異常）”、３系
から“２（１系異常）”が送信されてきた場合、多数決
により、地上側の装置状態を“４（３系異常）”とす
る。このとき、決定した地上の装置状態が“１”以外の
場合（異常系が存在する場合）、異常系から送信されて
きたデータを廃棄する（４２）。例えば、地上側の装置
状態が“２（１系異常）”の場合、１系から受信したデ
ータを廃棄し、“３（２系異常）”の場合、２系から受
信したデータを廃棄し、“４（３系異常）”の場合、３
系から受信したデータを廃棄する。
ントローラから送られてきたデータのうち、各コントロ
ーラが判断した、地上装置１０の状態情報を取り出す。
地上側の伝送装置１４では、取り出した地上装置１０の
状態情報について多数決をとり、地上側の装置状態を決
定する（４１）。例えば、１系から装置状態として“４
（３系異常）”、２系からは“４（３系異常）”、３系
から“２（１系異常）”が送信されてきた場合、多数決
により、地上側の装置状態を“４（３系異常）”とす
る。このとき、決定した地上の装置状態が“１”以外の
場合（異常系が存在する場合）、異常系から送信されて
きたデータを廃棄する（４２）。例えば、地上側の装置
状態が“２（１系異常）”の場合、１系から受信したデ
ータを廃棄し、“３（２系異常）”の場合、２系から受
信したデータを廃棄し、“４（３系異常）”の場合、３
系から受信したデータを廃棄する。
【００３２】また、正常系からの符号化された送信デー
タについては、排他論理和により、正常な系から受信し
たデータをマージする（４３）。例えば（１）〜（３）
式で示した例では、３つの系から正常なデータを受信す
る。この場合、地上側伝送装置１４では、下記のように
排他論理和によりデータをマージする。
タについては、排他論理和により、正常な系から受信し
たデータをマージする（４３）。例えば（１）〜（３）
式で示した例では、３つの系から正常なデータを受信す
る。この場合、地上側伝送装置１４では、下記のように
排他論理和によりデータをマージする。
【００３３】00010111…(1系)＋10111110…(2系)＋1110
0001…(3系)＝01001000… …（４） 地上側の伝送装
置１４では、マージした送信データに、伝送装置で多数
決により決定した地上側の装置状態を付加して、車上側
の装置２２に対し伝送する（４４）。
0001…(3系)＝01001000… …（４） 地上側の伝送装
置１４では、マージした送信データに、伝送装置で多数
決により決定した地上側の装置状態を付加して、車上側
の装置２２に対し伝送する（４４）。
【００３４】図５は車上装置２０のフェールセーフコン
トローラ２１の処理の流れを示す。車上側のコントロー
ラ２１では、地上装置１０からデータを受信すると（５
１）、まず、データに付加されている地上の装置状態を
読み取り、地上側の装置状態を認識する（５２）。車上
装置２０では、地上の装置状態に応じて、データ復号用
の復号系列を選択する（５３）。表２に復号化直交２進
系列を示す。
トローラ２１の処理の流れを示す。車上側のコントロー
ラ２１では、地上装置１０からデータを受信すると（５
１）、まず、データに付加されている地上の装置状態を
読み取り、地上側の装置状態を認識する（５２）。車上
装置２０では、地上の装置状態に応じて、データ復号用
の復号系列を選択する（５３）。表２に復号化直交２進
系列を示す。
【００３５】
【表２】
【００３６】例えば、車上装置２０が、地上装置１０の
状態を“１（３系とも正常）”と認識した場合、復号系
列として、ａ１＋ａ２＋ａ３，すなわち00010010…が選
択される。なお、＋は排他論理和を示す。この選択され
た復号化直交２進系列は、地上側伝送装置１４がマージ
する各符号化データにつき各系が選択した符号化直交２
進系列と同一の直交２進系列の排他論理和をとった直交
２進系列である。同様に、地上装置１０の状態を“２
（１系異常）”と認識した場合、復号系列として、ａ４
＋ａ５を選択し、地上装置１０の状態を“３（２系異
常）”と認識した場合、復号系列として、ａ６＋ａ７を
選択し、地上装置１０の状態を“４（３系異常）”と認
識した場合、復号系列として、ａ８＋ａ９を選択する。
状態を“１（３系とも正常）”と認識した場合、復号系
列として、ａ１＋ａ２＋ａ３，すなわち00010010…が選
択される。なお、＋は排他論理和を示す。この選択され
た復号化直交２進系列は、地上側伝送装置１４がマージ
する各符号化データにつき各系が選択した符号化直交２
進系列と同一の直交２進系列の排他論理和をとった直交
２進系列である。同様に、地上装置１０の状態を“２
（１系異常）”と認識した場合、復号系列として、ａ４
＋ａ５を選択し、地上装置１０の状態を“３（２系異
常）”と認識した場合、復号系列として、ａ６＋ａ７を
選択し、地上装置１０の状態を“４（３系異常）”と認
識した場合、復号系列として、ａ８＋ａ９を選択する。
【００３７】次に車上装置２０では、選択した復号系列
を使用して、符号化されたデータの複合を実施する（５
４）。復号は、符号化されたデータと復号系列との排他
論理和をとることで実施できる。例えば（４）式で示す
符号化データは下記によって復号することができる。
を使用して、符号化されたデータの複合を実施する（５
４）。復号は、符号化されたデータと復号系列との排他
論理和をとることで実施できる。例えば（４）式で示す
符号化データは下記によって復号することができる。
【００３８】 01001000…＋00010010…(ａ1＋ａ2＋ａ3）＝01011010… …（５） すなわち、（１）〜（３）式において各コントローラが
車上装置２０に出力しようとしたデータに復号すること
ができる。
車上装置２０に出力しようとしたデータに復号すること
ができる。
【００３９】次に車上装置２０ではデータ検査用の冗長
符号（ＣＲＣ）を用いて、データの検査を実施する（５
５）。この検査により異常を検出した場合（５６）、デ
ータを廃棄し（５８）、次の地上装置１０からのデータ
受信を待つ。また、検査に異常がない場合は（５６）、
受信したデータを用いて車上の制御を実行する（５
７）。
符号（ＣＲＣ）を用いて、データの検査を実施する（５
５）。この検査により異常を検出した場合（５６）、デ
ータを廃棄し（５８）、次の地上装置１０からのデータ
受信を待つ。また、検査に異常がない場合は（５６）、
受信したデータを用いて車上の制御を実行する（５
７）。
【００４０】車上側のコントローラ２１はフェールセー
フなハードウェア上に実現されているため、車上装置自
体の故障及び異常を確実に自己検出でき、その場合は確
実に安全な状態に装置状態を遷移することができる。ま
た、地上装置１０を構成する各装置はフェールセーフな
ものではないが、伝送系を含めて異常が発生した場合
は、車上側で正常なデータとして復号できないため、冗
長符号による検査を実施することにより、異常の発生を
検出し、廃棄することができる。従って、本方式により
システムとしてフェールセーフを保証することができ
る。
フなハードウェア上に実現されているため、車上装置自
体の故障及び異常を確実に自己検出でき、その場合は確
実に安全な状態に装置状態を遷移することができる。ま
た、地上装置１０を構成する各装置はフェールセーフな
ものではないが、伝送系を含めて異常が発生した場合
は、車上側で正常なデータとして復号できないため、冗
長符号による検査を実施することにより、異常の発生を
検出し、廃棄することができる。従って、本方式により
システムとしてフェールセーフを保証することができ
る。
【００４１】なお、地上側伝送装置１４で各冗長系の符
号化データをマージしないでデータ伝送する場合は、車
上側装置は各冗長系から受信した各符号化データを復号
化するが、その場合の車上側で選択する各復号化直交２
進系列は、地上側の各冗長系の選択した符号化直交２進
系列と同一の直交２進系列が用いられる。
号化データをマージしないでデータ伝送する場合は、車
上側装置は各冗長系から受信した各符号化データを復号
化するが、その場合の車上側で選択する各復号化直交２
進系列は、地上側の各冗長系の選択した符号化直交２進
系列と同一の直交２進系列が用いられる。
【００４２】
【発明の効果】以上のように本発明を使用すると、地上
装置をフェールセーフの保証された特殊なハードウェア
を使用しなくても、地上装置及び伝送路で故障が発生し
たとしても、フェールセーフの保証された車上装置で検
出し、安全な状態に遷移することができるため、システ
ム全体として安全性を確保できる。すなわち、本発明を
使用すれば地上側を汎用の電子装置で構成しても、移動
閉そくを実現するシステムとしての安全性を確保するこ
とができる。これにより、地上装置を汎用電子装置で構
成することができるため、従来フェールセーフを実現す
るために、特殊ハードウェアを使用し装置自体が大規模
かつ高価となるという問題を解消することができる。
装置をフェールセーフの保証された特殊なハードウェア
を使用しなくても、地上装置及び伝送路で故障が発生し
たとしても、フェールセーフの保証された車上装置で検
出し、安全な状態に遷移することができるため、システ
ム全体として安全性を確保できる。すなわち、本発明を
使用すれば地上側を汎用の電子装置で構成しても、移動
閉そくを実現するシステムとしての安全性を確保するこ
とができる。これにより、地上装置を汎用電子装置で構
成することができるため、従来フェールセーフを実現す
るために、特殊ハードウェアを使用し装置自体が大規模
かつ高価となるという問題を解消することができる。
【図１】本発明の一実施形態の構成図。
【図２】図１におけるデータ変換バスによる診断データ
交換を示す説明図。
交換を示す説明図。
【図３】地上装置の各コントローラの処理フロー図。
【図４】地上装置の伝送装置の処理フロー図。
【図５】車上装置のフェールセーフコントローラの処理
フロー図。
フロー図。
【図６】地上装置の各コントローラの符号化方式の説明
図。
図。
１０…地上装置、１１，１２，１３…各系コントロー
ラ、１４…伝送装置、１５…データ交換バス、２０…車
上装置、２１…フェールセーフコントローラ、２２…伝
送装置。
ラ、１４…伝送装置、１５…データ交換バス、２０…車
上装置、２１…フェールセーフコントローラ、２２…伝
送装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｌ 29/14 Ｈ０４Ｌ 13/00 ３１１ (72)発明者 横須賀 靖 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 網谷 憲晴 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所内
Claims (11)
- 【請求項１】 複数の冗長系から構成され、各冗長系間
で相互診断するためのデータを交換し、各冗長系におい
て診断データを照合することにより異常な冗長系を検出
したとき、システムとして異常系を切り離すことにより
安全性を確保するフェールセーフシステムにおいて、出
力データを符号化するための各冗長系ごとに異なる直交
２進系列及び異常な冗長系の検出状態に応じて変更した
直交２進系列を有し、出力データと上記相互診断結果に
基づいて選択した符号化直交２進系列との排他論理和を
とることにより出力データを符号化する複数の冗長系を
備えたことを特徴とするフェールセーフシステム。 - 【請求項２】 請求項１記載のフェールセーフシステム
において、上記各冗長系は、符号化したデータに上記相
互診断結果の情報を付加して送信するもので有ることを
特徴とするフェールセーフシステム。 - 【請求項３】 複数の冗長系から構成され、各冗長系間
で相互診断するためのデータを交換し、各冗長系におい
て診断データを照合することにより異常な冗長系を検出
したとき、システムとして異常系を切り離すことにより
安全性を確保するフェールセーフシステムにおいて、出
力データを符号化するための各冗長系ごとに異なる直交
２進系列及び異常な冗長系の検出状態に応じて変更した
直交２進系列を有し、出力データと上記相互診断の結果
に基づいて選択した符号化直交２進系列との排他論理和
をとることにより出力データを符号化し、該符号化した
データに上記相互診断結果の情報を付加して送信する複
数の冗長系と、該各冗長系からデータを受信し、該受信
データに付加された相互診断結果の情報を取り出し多数
決論理により１つの相互診断結果に絞り込み、その結果
異常系と認識された冗長系からデータを受信していた場
合はそのデータを廃棄し、正常と認識された各冗長系か
ら受信した符号化データについては排他論理和をとるこ
とにより１つのデータにマージするデータ統合装置とを
備えたことを特徴とするフェールセーフシステム。 - 【請求項４】 請求項３記載のフェールセーフシステム
において、上記データ統合装置は、１つにマージした符
号化データに上記１つに絞り込んだ結果の相互診断結果
の情報を付加して送信するものであることを特徴とする
フェールセーフシステム。 - 【請求項５】 複数の冗長系から構成され、各冗長系間
で相互診断するためのデータを交換し、各冗長系におい
て診断データを照合することにより異常な冗長系を検出
したとき、システムとして異常系を切り離すことにより
安全性を確保するフェールセーフシステムにおいて、出
力データを符号化するための各冗長系ごとに異なる直交
２進系列及び異常な冗長系の検出状態に応じて変更した
直交２進系列を有し、出力データと上記相互診断結果に
基づいて選択した符号化直交２進系列との排他論理和を
とることにより出力データを符号化し、該符号化したデ
ータに上記相互診断結果の情報を付加して送信する複数
の冗長系と、該各冗長系からのデータを受信し、該受信
データを復号化するための直交２進系列を有し、上記受
信データと該受信データに付加された相互診断結果の情
報に基づいて選択した復号化直交２進系列との排他論理
和をとることにより受信データを復号化するデータ受信
装置とを備えたことを特徴とするフェールセーフシステ
ム。 - 【請求項６】 請求項５記載のフェールセーフシステム
において、データ受信装置の選択する復号化直交２進系
列は、上記冗長系の選択した符号化直交２進系列と同一
の直交２進系列であることを特徴とするフェールセーフ
システム。 - 【請求項７】 複数の冗長系から構成され、各冗長系間
で相互診断するためのデータを交換し、各冗長系におい
て診断データを照合することにより異常な冗長系を検出
したとき、システムとして異常系を切り離すことにより
安全性を確保するフェールセーフシステムにおいて、出
力データを符号化するための各冗長系ごとに異なる直交
２進系列及び異常な冗長系の検出状態に応じて変更した
直交２進系列を有し、出力データと上記相互診断結果に
基づいて選択した符号化直交２進系列との排他論理和を
とることにより出力データを符号化し、該符号化したデ
ータに上記相互診断結果の情報を付加して送信する複数
の冗長系と、該各冗長系からデータを受信し、該受信デ
ータに付加された相互診断結果の情報を取り出し多数決
論理により１つの相互診断結果に絞り込み、その結果異
常系と認識された冗長系からデータを受信していた場合
はそのデータを廃棄し、正常と認識された各冗長系から
受信した符号化データについては排他論理和をとること
により１つのデータにマージし、該マージした符号化デ
ータに上記１つに絞り込んだ結果の相互診断結果の情報
を付加して送信するデータ統合装置と、該データ統合装
置からのデータを受信し、受信データを復号化するため
の直交２進系列を有し、上記受信データと該受信データ
に付加された相互診断結果の情報に基づいて選択した復
号化直交２進系列との排他論理和をとることにより受信
データを復号化するデータ受信装置とを備えたことを特
徴とするフェールセーフシステム。 - 【請求項８】 請求項７記載のフェールセーフシステム
において、データ受信装置の選択する復号化直交２進系
列は、上記データ統合装置がマージする各符号化データ
につき上記冗長系が選択した符号化直交２進系列と同一
の直交２進系列の排他論理和をとった直交２進系列であ
ることを特徴とするフェールセーフシステム。 - 【請求項９】 請求項５又は７記載のフェールセーフシ
ステムにおいて、上記データ受信装置は、フェールセー
フな機構を有するハードウェアで構成されたことを特徴
とするフェールセーフシステム。 - 【請求項１０】 地上装置から車上装置へデータを送信
し、車上装置は受信したデータを用いて車上の制御を実
行する鉄道運行管理システムにおいて、地上装置は、出
力データを符号化するための各コントローラごとに異な
る直交２進系列及び異常なコントローラの検出状態に応
じて変更した直交２進系列を有し、各コントローラ間で
相互診断のためのデータを交換して相互診断を行ない、
出力データと上記相互診断結果に基づいて選択した符号
化直交２進系列との排他論理和をとることにより出力デ
ータを符号化し、該符号化データに上記診断結果の情報
を付加して送信する複数のコントローラと、該コントロ
ーラからデータを受信し、該受信データに付加された相
互診断結果の情報を取り出し多数決論理により１つの相
互診断結果に絞り込み、その結果異常と認識されたコン
トローラからデータを受信していた場合はそのデータを
廃棄し、正常と認識された各コントローラから受信した
符号化データについては排他論理和をとることにより１
つのデータにマージし、該１つにマージした符号化デー
タに上記１つに絞り込んだ結果の相互診断結果の情報を
付加して送信する伝送装置とを備え、車上装置は、上記
地上装置からのデータを受信する伝送装置と、受信デー
タを復号化するための直交２進系列を有し、上記受信デ
ータと該受信データに付加された相互診断結果の情報に
基づいて選択した復号化直交２進系列との排他論理和を
とることにより受信データを復号化するコントローラと
を備えたことを特徴とする鉄道運行管理システム。 - 【請求項１１】 請求項１０記載の鉄道運行管理システ
ムにおいて、上記車上装置のコントローラは、フェール
セーフな機構を有するハードウェアで構成されたことを
特徴とする鉄道運行管理システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05070598A JP3458694B2 (ja) | 1998-03-03 | 1998-03-03 | フェールセーフシステム及び鉄道運行管理システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05070598A JP3458694B2 (ja) | 1998-03-03 | 1998-03-03 | フェールセーフシステム及び鉄道運行管理システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11249703A true JPH11249703A (ja) | 1999-09-17 |
| JP3458694B2 JP3458694B2 (ja) | 2003-10-20 |
Family
ID=12866329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05070598A Expired - Fee Related JP3458694B2 (ja) | 1998-03-03 | 1998-03-03 | フェールセーフシステム及び鉄道運行管理システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3458694B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008254556A (ja) * | 2007-04-04 | 2008-10-23 | Hitachi Ltd | フェールセーフ制御方式 |
| JP2009040199A (ja) * | 2007-08-08 | 2009-02-26 | Mitsubishi Electric Corp | 運行管理用フォルトトレラントシステム |
| JP2009261065A (ja) * | 2008-04-14 | 2009-11-05 | Toshiba Corp | 電気車の伝送装置 |
| JP2017105465A (ja) * | 2017-03-17 | 2017-06-15 | 日本信号株式会社 | 車上装置、車上装置及び車両制御装置 |
| JP2020113135A (ja) * | 2019-01-15 | 2020-07-27 | ファナック株式会社 | 駆動機の駆動状態を伝送するデータ伝送機構を備える装置 |
| CN115180003A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-10-14 | 兰州大成铁路信号有限公司 | 一种用于铁路信号电码化故障导向安全编码的电子执行单元和冗余系统 |
-
1998
- 1998-03-03 JP JP05070598A patent/JP3458694B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008254556A (ja) * | 2007-04-04 | 2008-10-23 | Hitachi Ltd | フェールセーフ制御方式 |
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| JP2020113135A (ja) * | 2019-01-15 | 2020-07-27 | ファナック株式会社 | 駆動機の駆動状態を伝送するデータ伝送機構を備える装置 |
| US11853027B2 (en) | 2019-01-15 | 2023-12-26 | Fanuc Corporation | Device including data transmission mechanisms which transmit driving state of drive device |
| CN115180003A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-10-14 | 兰州大成铁路信号有限公司 | 一种用于铁路信号电码化故障导向安全编码的电子执行单元和冗余系统 |
| CN115180003B (zh) * | 2022-07-05 | 2023-08-18 | 兰州大成铁路信号有限公司 | 一种用于铁路信号电码化故障导向安全编码的电子执行单元和冗余系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3458694B2 (ja) | 2003-10-20 |
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