JPWO2017195314A1 - 地上装置 - Google Patents

Abstract

地上に列車検出手段を設置することなく、無線通信によって列車在線の管理を実現することができる新たな手法を提案すること。地上装置システム３０は、地上装置５０を一次局、列車２を二次局としたポーリング通信を行う。地上装置５０は、管理対象の列車２の列車ＩＤのリスト（列車リスト）を記憶し、列車リストに含まれる各列車２との間でポーリング通信を行うことにより、当該列車２から列車位置情報を含む列車情報を取得して列車リストに含まれる各列車２の列車位置を判定する。また、各列車２の進入許容範囲を算出して当該列車２用の走行制御情報を生成して、前記ポーリング通信により当該列車２に送信する。また、隣接地上装置５０との間で管理対象の列車２の引継制御を行うことで、当該地上装置５０の無線通信制御領域７０に進入する列車２の列車ＩＤの追加および進出する列車の列車ＩＤの削除を行って列車リストを更新する。

Description

本発明は、列車との間の無線通信を行うための地上装置に関する。

従来、列車の在線検知は、軌道回路によって実施されていた。軌道回路による在線検知では、地上側で列車の在線および非在線を常時検知することができるが、その設置や保守に手間や費用がかかるという問題があった。

一方、近年では、無線通信を利用した在線検知の手法が提案されている。例えば、列車が計測している自列車の位置を地上側に送信することによって列車の在線を地上側が検知する技術が知られている（特許文献１を参照）。この特許文献１では、線路の所定区間（拠点）毎に拠点装置を設置してその拠点内の列車の在線を検知（管理）しており、各拠点の境界を通る列車からＩＤを読み取ることによって、拠点装置がダウンしている間の拠点間の列車の進入・進出を把握できるようにしている。

特開２００７−１５５１７号公報

しかし、特許文献１の技術では、拠点装置がダウンした場合に備えるため、各拠点の境界位置にＩＤ検知装置を設置する必要があった。つまり、特許文献１は、無線通信とは別の列車検出手段を地上に設置する必要がある技術である。そこで本発明は、地上に列車検出手段を設置することなく、無線通信によって列車在線の管理を実現することができる新たな手法を提案することを目的とする。

上記課題を解決するための第１の発明は、
隣接する地上装置同士の列車と無線通信を行うための無線通信制御領域が一部重なるように複数の前記地上装置が所定線区に沿って設置された地上装置システムの前記地上装置であって、
前記無線通信は、前記地上装置を一次局、前記列車を二次局としたポーリング通信であり、
前記地上装置は、
当該地上装置が前記無線通信で通信可能な管理対象の列車の列車識別情報のリスト（以下「列車リスト」という）を記憶する記憶手段（例えば、図１１の列車リストデータ５４３）と、
前記列車リストに含まれる各列車との間で前記ポーリング通信を行うことにより、当該列車から列車位置情報を含む列車情報を取得して前記列車リストに含まれる各列車の列車位置を判定することと、各列車の進入許容範囲を算出して当該列車用の走行制御情報を生成することと、前記ポーリング通信により当該列車に当該走行制御情報を送信することとを行う列車制御手段（例えば、図１１の無線基地局５１，列車位置検知処理部５２１）と、
隣接地上装置との間で管理対象の列車の引継制御を行うことで、当該地上装置の前記無線通信制御領域に進入する列車の列車識別情報の追加および進出する列車の列車識別情報の削除を行って前記列車リストを更新する列車引継制御手段（例えば、図１１の列車ＩＤ引継制御部５２６）と、
を備えた地上装置である。

第１の発明によれば、管理対象の列車の列車識別情報を設定した列車リストを記憶し、無線通信制御領域に進入した列車がいればその列車識別情報を追加する一方、無線通信制御領域から列車が進出した場合はその列車識別情報を削除して列車リストを随時更新することができる。そして、地上装置の各々が列車リストに含まれる各列車との間でポーリング通信を行うことで、管理対象の列車の在線を検知することができる。したがって、ポーリング通信という地上装置と列車との間の周期的な無線通信によって、地上に列車検出手段を設けることなく、列車在線の管理を実現できる。

第２の発明は、
前記列車は、前記地上装置との間の前記ポーリング通信が途絶した場合に停止制御を行い（例えば、図１４の通信途絶時制御部２１６）、
前記列車制御手段は、前記ポーリング通信において通信途絶した列車（以下「通信途絶列車」という）がいた場合に、当該通信途絶列車については前記ポーリング通信で取得された当該通信途絶列車の最後の前記列車位置情報が示す位置若しくは当該通信途絶列車の進入許容範囲に基づく列車推定範囲内に位置すると仮定して、前記進入許容範囲を算出する（例えば、図１１の列車制御情報生成部５２３）、
第１の発明の地上装置である。

この第２の発明によれば、列車は、ポーリング通信の途絶が生じた場合に停止制御を行う。他方、地上装置は、管理対象の列車の中に通信途絶列車がいたときは、その通信途絶列車との間のポーリング通信で取得された最後の列車位置若しくは通信途絶列車の進入許容範囲に基づく列車推定範囲内に通信途絶列車がいると仮定して各列車の進入許容範囲を算出する。このため、確実で且つ安全な列車在線の管理を実現できる。

在線管理システムの全体構成例を示す図。 隣接する２つの制御区間における列車の在線状況の一例を示す図。 ポーリング通信を説明する図。 地上情報のフォーマット例を示す図。 列車情報のフォーマット例を示す図。 隣接する２つの制御区間における列車の在線状況の他の例を示す図。 列車ＩＤ引継制御処理の工程を説明する図。 列車ＩＤ引継制御処理の工程を説明する他の図。 列車ＩＤ引継制御処理の工程を説明する他の図。 列車リストの管理を説明する図。 地上装置の機能構成例を示すブロック図。 管理対象列車位置情報のデータ構成例を示す図。 監理装置の機能構成例を示すブロック図。 車上装置の機能構成例を示すブロック図。 地上装置情報のデータ構成例を示す図。 地上装置の全体処理の流れを示すフローチャート。 地上装置の在線検知処理およびこれに伴う車上装置の列車情報返信処理の流れを示すフローチャート。 地上装置の列車ＩＤ引継制御処理の流れを示すフローチャート。 監理装置の全体処理の流れを示すフローチャート。 監理装置の監理側立上時制御処理と、地上装置の地上側立上時制御処理とを並べて示したフローチャート。 車上装置の全体処理の流れを示すフローチャート。

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、以下説明する実施形態によって本発明が限定されるものではなく、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もない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付す。

図１は、本実施形態における在線管理システムの全体構成例を示す図である。図１に示すように、在線管理システムは、所定線区の軌道１を走行する列車２に搭載された車上装置２０と、車上装置２０との間で無線通信を行う複数の地上装置５０（５０−１，２，３，・・・）と、地上装置５０の各々とデータを送受可能に通信接続された監理装置９０と、地上装置５０それぞれ及び監理装置９０とを通信接続するためのネットワークＮとを含む。

この在線管理システムでは、一次局である地上装置５０が、二次局である列車２（実際には車上装置２０）とポーリング方式で無線通信を行う（ポーリング通信）。ポーリング通信は、一次局が二次局のリスト（ポーリングリスト）を用いて全ての二次局に対し順番に問合せを行い、この問合せに二次局が応答することで必要なデータ（送信データ）を送受する無線通信のことをいう。本実施形態では、地上装置５０は、ポーリング通信によって進入許容範囲（進入限界位置とも言える）を含む当該列車用の走行制御情報である地上情報を車上装置２０に送信する。そして、この地上装置５０からのポーリングに対し、車上装置２０は、列車位置情報（自列車の位置）を含む列車情報を返信する。

車上装置２０は、地上装置５０から受信した走行制御情報や、走行制御情報に含まれる進入許容範囲に従い、自列車の位置等に基づき速度照査パターンを作成して走行制御を行う。この車上装置２０は、例えば、速度発電機が計数する車軸の回転数を用い、自列車の位置や速度を計測している。

地上装置５０は、軌道１を所定の境界位置で区切った制御区間１０（１０−１，２，３，・・・）毎に配置されて地上装置システム３０を構成し、車上装置２０から取得した列車位置情報をもとに自装置が配置された制御区間１０内に在線している列車（１台の場合もあれば複数台の場合もある）を管理して、鉄道運行を制御する。

この地上装置５０は無線基地局５１を備えており、無線基地局５１の各々は、軌道１上の列車２との間で通信空白地帯が生じないよう、軌道１に沿って適所に設置される。本実施形態では、説明の簡明化のため、各地上装置５０が備える無線基地局５１は１台とする。無線基地局５１は、その無線通信制御領域７０（７０−１，２，３，・・・）が当該地上装置５０の配置された制御区間（以下、適宜「対応制御区間」という）１０の全域を含み、且つ、隣接する制御区間１０との境界部分で互いの無線通信制御領域７０同士が一部重なるように設置されている。

地上装置５０が備える無線基地局５１は１台に限らず、２台以上でもよい。１つの地上装置５０が所掌する制御区間１０を、地上装置５０が備えるＸ台（Ｘ≧１）の無線基地局５１による無線通信制御領域７０でカバーできればよい。また、無線基地局５１を設置する場合に限らず、軌道１に沿って敷設されたループアンテナや漏洩同軸ケーブル（ＬＣＸ）を用いて無線通信制御領域７０を形成してもよい。

また、地上装置５０は、少なくとも列車２の進出側（列車進行方向前側）で隣接する次の地上装置（隣接地上装置）５０とデータの送受が可能に通信接続される。本実施形態では、隣接する地上装置５０同士で、本実施形態で述べる最小単位の列車制御システム４０（４０−１，２，・・・）を構成することができる。例えば、列車制御システム４０−１は、列車進行方向後側の地上装置（第１地上装置）５０−１と、列車進行方向前側の地上装置（第２地上装置）５０−２とで構成される。勿論、全ての地上装置５０を具備することで、全体的な列車制御システムを構成するということもできる。

監理装置９０は、地上装置システム３０とともに地上システム８０を構成し、各地上装置５０が列車２とのポーリング通信に用いる列車リストの管理等を行う。

［原理］
１．列車の在線検知（ポーリング通信）
図２は、隣接する２つの制御区間１０（１０−４，５）における列車２の在線状況の一例を示す図である。また、図３は、ポーリング通信を説明する図であり、図２の在線状況において制御区間１０−４の地上装置５０−４が一次局として行うポーリング通信を示している。

地上装置システム３０を構成する各地上装置５０は、自装置が現時点で管理対象としている列車２の列車ＩＤ（列車識別情報）を設定した列車リストを保持している。詳細には、各地上装置５０は、ポーリング通信が可能な列車２、すなわち、その無線通信制御領域７０内に存在している列車２を管理対象としており、概略的には、当該無線通信制御領域７０に列車２が進入するとその列車ＩＤが列車リストに追加され、当該無線通信制御領域７０から列車２が進出するとその列車ＩＤが列車リストから削除されるようになっている。列車リストへの追加・削除については詳細に後述する。図２の例では、地上装置５０−４の列車リストＬ１には、無線通信制御領域７０−４内の３つの列車２の列車ＩＤ「１７」「１１」「７５」が設定されている。

そして、各地上装置５０は、ポーリングリストとして列車リストを用い、所定の問合せ周期Ｃで管理対象の列車２と周期的にポーリング通信を行って対応制御区間１０における列車２の在線（位置）を検知する。例えば地上装置５０−４は、図３に示すように、列車リストＬ１（図２を参照）に設定されている列車ＩＤ「１７」「１１」「７５」の列車２をそれぞれ宛先とする地上情報を順次送信することで問合せを行う。そして、問合せに応答して列車ＩＤ「１７」「１１」「７５」の各列車２においてその車上装置２０が送信した列車情報を取得する。列車情報を取得できたならば、その列車情報に係る列車２の存在を確認でき、その列車情報に含まれる列車位置情報によって当該列車２の位置を把握できる。問合せ周期Ｃは、例えば１秒毎や５秒毎等、適宜設定される。

図４は、地上情報のフォーマット例を示す図であり、図５は、列車情報のフォーマット例を示す図である。地上情報は、宛先列車ＩＤの列車の走行を制御するための走行制御情報であり、図４に示すように、当該地上情報の宛先列車ＩＤと、当該地上情報の送信元地上装置ＩＤと、送信データである進入許容範囲とを含む。進入許容範囲は、宛先列車ＩＤの列車２に対して許容される軌道１上の進入範囲を示し、当該列車２を管理対象としている管理主体の地上装置５０によって、例えば当該列車２の位置から進行方向前方の距離等として算出される。具体的には、地上装置５０は、管理対象の列車２の中に直近先行する列車２がいない列車２について（換言すると、管理対象の列車２の中の先頭の列車２について）は、境界位置Ｐ３２（図６を参照）を進入限界位置として進入許容範囲を定め、それ以外の列車２については、直近先行する列車２の後方所定位置（直近先行する列車２の後方に防護距離を隔てた位置）を進入限界位置として進入許容範囲を算出することを随時行う。そして、ポーリング通信に際し、該当する列車２の列車ＩＤを宛先列車ＩＤとする地上情報に、当該列車２の進入許容範囲を含めて送信する。また、列車情報は、図５に示すように、当該列車情報の宛先地上装置ＩＤと、当該列車情報の送信元列車ＩＤと、送信データである列車位置情報とを含む。列車位置情報は、当該列車が車上で計測している列車位置の情報である。

なお、地上情報および列車情報には、図示したデータの他にも、例えば送信時刻や誤り検出用のＣＲＣ（Cyclic Redundancy Checking）符号等、必要なデータが適宜設定される。送信データとして地上情報や列車情報に含めるデータについても、適宜設定される。例えば地上情報には、進入許容範囲以外にも、進入許容範囲内或いは対応制御区間１０内の速度制限の情報等、列車２が自列車の走行速度を制御するのに必要な他の列車制御用情報を適宜含めることができる。列車情報には、例えば、当該列車の編成情報や列車占有範囲の情報等を適宜含めることができる。

以上のようにして周期的に行うポーリング通信の結果、対応制御区間１０内に通信が途絶した列車２がいれば、地上装置５０は、それを通信途絶列車として検出する。具体的には、管理対象の列車２のうちの対応制御区間１０内に存在するはずの列車２の中に、問合せに対して返信せず正常通信がなされない列車（通信途絶列車）２がいた場合には、当該列車２を通信途絶列車と判断する。そして、当該列車２との最後のポーリング通信で受信した列車情報に含まれる列車位置情報が示す列車位置若しくは当該列車２の進入許容範囲内に、通信途絶列車がいると仮定して、他の列車２の進入許容範囲を設定する。一方、車上装置２０側では、自列車が位置する制御区間１０の地上装置（以下、適宜「相手地上装置」という）５０との間でポーリング通信が所定時間ない場合に、相手地上装置５０との通信が途絶したと判断する。すなわち、車上装置２０は、自らの列車２を通信途絶列車と自己判断する。通信途絶したと判断した場合、その列車２は非常停止する。

この在線検知によれば、列車リストを用いたポーリング通信という周期的な無線通信によって、地上に列車検出手段を設けることなく、制御区間１０単位での列車２の在線検知を実現できる。そして、通信途絶列車がいたときは、地上装置５０は、当該通信途絶列車についてはポーリング通信で取得された当該通信途絶列車の最後の列車位置情報が示す位置若しくは当該通信途絶列車の進入許容範囲に基づき当該通信途絶列車の列車推定範囲を決定して当該列車推定範囲内に当該通信途絶列車が位置すると仮定して、他の列車２を含む各列車２の進入許容範囲を算出・設定する。その一方、所定時間ポーリング通信がない列車２は非常停止する。このため、通信途絶列車が発生した制御区間１０内での列車２同士の衝突を回避でき、安全な鉄道運行制御を実現できる。

２．列車ＩＤの引き継ぎ（ローミング）
上記したように、地上装置５０は、無線通信制御領域７０内に存在している列車２を管理対象としており、概略的には、無線通信制御領域７０に進入した列車２があればその列車ＩＤを列車リストに追加し、無線通信制御領域７０から進出した列車２があればその列車ＩＤを列車リストから削除する必要がある。その詳細を説明する。図６は、隣接する２つの制御区間１０（１０−６，７）における列車２の在線状況の他の例を示す図であり、第１地上装置５０−６の無線通信制御領域（第１無線通信制御領域）７０−６と第２地上装置５０−７の無線通信制御領域（第２無線通信制御領域）７０−７との重複領域Ａ３を拡大して示している。

先ず、車上装置２０は、相手地上装置（走行中の制御区間１０に配置された地上装置）５０から受信した地上情報を走行制御に用いるようになっており、隣接する制御区間１０との境界位置Ｐ３２を跨ぐ前後で相手地上装置５０が変わる。そのため、安全な鉄道運行のためには、境界位置Ｐ３２を跨ぐ、すなわちローミングする列車２がある場合、第２地上装置５０は、当該境界位置Ｐ３２を跨ぐよりも前にその列車２と正常通信できており、送信データの送受が可能な状態となっている必要がある。

それでは、順を追って詳細に説明する。図７〜図９は、列車ＩＤ引継制御処理の工程を説明する図である。先ず、第１地上装置５０−６は、管理対象の列車２とのポーリング通信で取得した列車位置情報をもとに、第２地上装置５０−７の追跡開始位置Ｐ３１に到達した列車２を、境界位置Ｐ３２に差し掛かる境界通行列車２として検出する。そして、図７に示すように、第１地上装置５０−６は、境界通行列車２を検出すると、（ａ）その列車ＩＤ「６５」を含めたＩＤ引継通知を進出通知として第２地上装置５０−７に送信する。なお、実際の運用においては、進出通知の送信は、境界通行列車２に対して次の制御区間１０（ここでは１０−７）への進入が許容されていることや、第２地上装置５０−７が正常に動作していること等、必要な条件を満たしていることが前提に行われる。

一方、進出通知を受けた第２地上装置５０−７は、（ｂ）進出通知の列車ＩＤ「６５」を第２列車リストＬ３３に追加する。

この時点で、境界通行列車２の列車ＩＤ「６５」は、第１地上装置５０−６の列車リスト（第１列車リスト）Ｌ３１および第２地上装置５０−７の列車リスト（第２列車リスト）Ｌ３３に重複して設定された状態となる。従って、第１地上装置５０−６から境界通行列車２へ地上情報が送信されるとともに、（ｃ）第２地上装置５０−７からも境界通行列車２への地上情報の送信（ポーリング通信の問合せ）が開始される。但し、第２地上装置５０−７から送信される地上情報に含まれる進入許容範囲Ｃ１も、第１地上装置５０−６から送信される地上情報に含まれる進入許容範囲Ｃ１と同じく、境界位置Ｐ３２を進入限界位置とする。

一方、境界通行列車２は、第１地上装置５０−６との間でポーリング通信を行っているところ、第２地上装置５７からもポーリング通信の問合せがなされることとなる。すると、境界通行列車２は、第２地上装置５７へも返信を開始して、両装置との間でポーリング通信を行う。但し、走行制御の基準とする地上情報は、境界通行列車２自身が計測している走行位置が境界位置Ｐ３２に達していないため、第１地上装置５０−６からの地上情報とする。すなわち、境界通行列車２は、第１地上装置５０−６の制御区間１０−６内を走行しているため、第１地上装置５０−６からの地上情報に基づいて走行制御を行う。

これにより、境界通行列車２は、境界位置Ｐ３２に差し掛かっているが、第２地上装置５０−７からの地上情報を受信できない状態、すなわち、何らかの原因で、第２地上装置５０−７が列車ＩＤ「６５」の境界通行列車２に対するポーリング通信がなされない場合には、第１地上装置５０−６からの地上情報に含まれる進入許容範囲Ｃ１に基づき、境界位置Ｐ３２の手前で停止するように制御される。従って列車管理の引継ぎに不都合が生じた場合に、境界通行列車２を、ポーリング通信が出来ない第２地上装置の制御区間１０に進入させないことで安全が確保される。

図８に移り、無事に、（ｄ）第２地上装置５０−７による問合せと、境界通行列車２による返信とがなされてポーリング通信が成功して、第２地上装置５０−７と境界通行列車２との間でポーリング通信が開始されると、（ｅ）第２地上装置５０−７は、送信する地上情報に含める進入許容範囲を、境界位置Ｐ３２よりも進行方向前方の所与の位置を進入限界位置とするように切り替える。すなわち、第２地上装置５０−７の制御区間１０−７内を走行する、第２地上装置５０−７の管理対象の列車２のうち、境界通行列車２から見て直近に先行する列車２を選択し、選択した列車２の後方所定位置（直近先行する列車２の後方に防護距離を隔てた位置）を、境界通行列車２の進入限界位置として、境界通行列車２の進入許容範囲Ｃ２を定める。もし仮に第２地上装置５０−７の管理対象の列車２が存在せず進路が開通していない状態であれば、第２地上装置５０−７の制御区間１０−７の進行方向末端（図８に向かって右端）の境界位置を境界通行列車２の進入限界位置として、境界通行列車２の進入許容範囲を定める。

そして、（ｆ）第２地上装置５０−７は、切り替えた新たな進入許容範囲Ｃ２の情報を含めて、境界通行列車２に関する第２地上装置５０−７の制御区間１０−７への進入許可通知を、第１地上装置５０−６へ送信する。すると、（ｇ）第１地上装置５０−６は、送信する地上情報の進入許容範囲を、第２地上装置５０−７から受信した進入許可通知に含まれる進入許容範囲Ｃ２に切り替える。

この間、境界通行列車２は、第１地上装置５０−６および第２地上装置５７との間でポーリング通信を行っている。但し、走行制御の基準とする地上情報は、境界通行列車２自身が計測している走行位置が境界位置Ｐ３２に達していないため、第１地上装置５０−６からの地上情報とする。従って、境界通行列車２と第２地上装置５０−７との間のポーリング通信（無線通信）が成功し、第２地上装置５０−７から第１地上装置５０−６へ進入許可通知がなされた場合には、第１地上装置５０−６からの地上情報に含まれる進入許容範囲が自動的にＣ１からＣ２へ、境界位置Ｐ３２の進行方向前方へと切り替えられる。

そして、（ｈ）境界通行列車２が、計測している走行位置が境界位置Ｐ３２に達したと判定すると、走行制御の基準とする地上情報を、第２地上装置５０−７からの地上情報に変更する。第２地上装置５０−７の制御区間１０−７に進入したためである。

その後、第２地上装置５０−７は、ポーリング通信によって受信した境界通行列車２の列車情報に含まれる列車位置情報から、境界通行列車２が追跡終了位置Ｐ３３に到達したことを検知（判断）すると、図９に示すように、（ｉ）境界通行列車２の列車ＩＤ「６５」の引き継ぎ（ローミング）が完了したことを示す引継完了通知を第１地上装置５０−６に送信する。

引継完了通知を受信した第１地上装置５０−６は、境界通行列車２の列車ＩＤ「６５」を、（ｊ）列車リストＬ３１から削除する。これにより、列車ＩＤ「６５」の列車２が第１地上装置５０−６の管理対象から除外されて、区間境界（境界位置Ｐ３２）を通行する境界通行列車２の管理の引き継ぎ（列車ＩＤ引継制御処理）が完了する。

なお、引継完了通知は、第２地上装置５０−７が第１地上装置５０−６に送信する構成に限定されず、例えば境界通行列車２が送信する構成でもよい。この場合には、境界通行列車２は、自列車の位置に基づいて追跡終了位置Ｐ３３に到達したことを検知し、検知した場合に第１地上装置５０−６に引継完了通知を送信する。一方、第１地上装置５０−６は、境界通行列車２からの引継完了通知を受けてその列車ＩＤを列車リストから削除する。あるいは、第１地上装置５０−６が、第２地上装置５０−７の健全性や境界通行列車２の位置から引き継ぎの完了を判断するのでもよく、引継完了通知の工程を省くこともできる。第２地上装置５０−７の健全性は、前段工程までの第２地上装置５０−７との通信の状態等から判断することができる。この場合は、第１地上装置５０−６は、引き継ぎを完了すると判断した場合に、境界通行列車２の列車ＩＤを列車リストから削除する。

以上説明した列車ＩＤ引継制御処理により、制御区間１０−６，７の境界位置Ｐ３２を跨ぐ境界通行列車２の列車ＩＤを第１地上装置５０−６から第２地上装置５０−７へと引き継ぐことができる。

第１地上装置５０−６は、境界通行列車２の列車ＩＤを第２地上装置５０−７に通知し、これを受けて第２地上装置５０−７が、当該列車ＩＤを列車リストに追加することができる。また、第１地上装置５０−６は、第２地上装置５０−７から引継完了通知を入力した場合に、境界通行列車２の列車ＩＤを削除するこができる。したがって、境界通行列車２の管理を第１地上装置５０−から第２地上装置５０−７へ円滑に引き継ぐことができるため、境界位置Ｐ３２を通過する列車について、確実で且つ安全な列車在線の管理を実現できる。

また、境界通行列車２に対して、第１地上装置５０−６は、進入許容範囲Ｃ１を、第２地上装置５０−７から進入許可通知を入力するまでは境界位置Ｐ３２までとし、入力した後は当該進入許可通知で指定される所与の位置とする地上情報を生成・送信する。他方、第２地上装置５０−７は、進入許容範囲を、境界通行列車２との間でポーリング通信（無線通信）が成功するまでは境界位置Ｐ３２までとし、成功した後は境界位置Ｐ３２より進行方向前方の所与の位置に定めて地上情報を生成・送信する。境界通行列車２は、走行位置（列車位置）が境界位置Ｐ３２に達するまでは第１地上装置５０−６からの地上情報に基づいて走行制御を行い、境界位置Ｐ３２に達した後は第２地上装置５０−７からの地上情報に基づいて走行制御を行う。よって、境界位置Ｐ３２の通過にあたって境界通行列車２は確実且つ安全に走行することが可能となる。

３．列車リストの管理
図１０は、列車リストの管理を説明する図であり、隣接する２つの制御区間１０（１０−８，９）における列車２の在線状況の他の例を示している。安全な鉄道運行のためには、軌道１上の全ての列車２を把握して確実に追跡する必要がある。したがって、本実施形態の在線管理システムでは、各地上装置５０の保持する列車リストが対応制御区間１０における実際の列車２の在線状況と一致していることが必須となる。列車リストが適正であれば、列車２の位置はポーリング通信で取得できる。そのため、朝一番の一番列車を運行する運行開始に先だって電源を入れる等する地上装置システム３０の立上時（つまり全ての地上装置５０を立ち上げる場合）、或いは、保守等による起動し直しや、故障による地上装置５０の交換等による地上装置５０の個別立上時には、地上装置５０の保持する列車リストが適正であることの確認が必要である。

しかし、ポーリング通信を利用した本実施形態の在線検知では、地上装置５０が自装置単体でその列車リストの適否を判断するのは難しい。例えば、列車リストを用いたポーリング通信の結果問合せに応答しない列車２がいた場合に、それが通信等の異常によるものなのか、当該列車２が対応制御区間１０内に存在していないことによるものなのか、判別は困難である。また、列車リストにない列車ＩＤの列車２が対応制御区間１０内にいたとしても、列車リストに列車ＩＤが登録されていないために、地上装置５０がその列車２に対して問合せを行うことはできない。一方で、地上装置システム３０の立上時や地上装置５０の個別立上時といった地上装置５０の立上時にその都度在線状況を目視により確認するのでは監視員の負担が増大する。ましてや、仮に確認した在線状況から列車リストを手動で作成するのでは、人為的ミスを招きかねない。

そこで、図１０に示すように、各地上装置５０（例えば地上装置５０−８，９）は、（ｍ）列車リストＬ４１１，Ｌ４１３を監理装置９０に随時送信する（バックアップ）。少なくとも列車リストの更新時にはバックアップを行う。

一方、監理装置９０は、各地上装置５０から送信された最新の列車リストを列車リストＤＢ９１として管理している。列車リストＤＢ９１は、各地上装置５０の地上装置ＩＤと、当該地上装置５０から送信された日時とを対応付けて、当該地上装置５０から送信された列車リストを格納する。また、監理装置９０は、軌道１上に存在している全ての列車ＩＤを設定した全在線列車情報９７２（図１３を参照）を保持しており、地上装置５０の立上時に行う列車リストの適否判定に用いられる。

このように、監理装置９０において全ての地上装置５０の列車リストを管理することで、何らかの原因で地上装置５０が列車リストを消失した場合、あるいは地上装置５０の交換時等に備えることができる。また、地上装置５０が、古い列車リストを用いてポーリング通信を行うといった事態を防止することができる。

具体的には、本実施形態では、監理装置９０は、例えば地上装置５０−９の個別立上時であれば、（ｎ）列車リストＤＢ９１で管理している地上装置５０−９の列車リストＬ４３を地上装置５０−９に配信する。これを受けて、地上装置５０−９は、装置内で記憶されている列車リストＬ４１３を、配信された列車リストＬ４３で書き換える。すなわち、地上装置５０を立ち上げた場合は、必ずその列車リストが監理装置９０から配信された列車リストに書き換えられる。したがって、列車リストを消失したかどうかにかかわらず、列車リストをバックアップしていた最新の状態で設定し直すことができる。

より具体的には先ず、監理装置９０は、立上対象の地上装置５０に対し列車リストを配信する。地上装置システム３０の立上時であれば立上対象は全ての地上装置５０であり、監理装置９０は、全ての地上装置５０に対して、該当する列車リストを配信する。一方、地上装置５０単体の立上である個別立上時の場合は、立上対象である当該地上装置５０に対して、該当する列車リストを配信する。そして、立上対象の地上装置５０では、配信された列車リストで列車リストを書き換えた後、列車リストに基づきポーリング通信を繰り返す。そして、列車リストに設定されている全ての列車ＩＤの列車２から列車情報の返信があり、正常通信がなされた場合は、監理装置９０に対し、当該返信を行った列車２の列車ＩＤ（返信があった全ての列車情報の送信元列車ＩＤ；以下、「返信受領列車ＩＤ」という）を含めた準備完了信号を送信する。

そして、監理装置９０では、立上対象の地上装置５０から準備完了信号を受信した場合に、全在線列車情報９７２を用いて軌道１上に存在している全列車の所在確認（照合）を行う。地上装置システム３０の立上時であれば、全ての地上装置５０から準備完了信号を受信することとなる。そのため、地上装置システム３０の立上時の場合は、全在線列車情報９７２に設定されている全ての列車ＩＤが、返信受領列車ＩＤとして何れかの準備完了信号に過不足なく含まれていることの確認を全列車の所在確認として行う。一方、地上装置５０の個別立上時の場合は、当該立上対象の地上装置５０のみから準備完了信号を受信する。そのため、立上対象以外の地上装置５０については列車リストＤＢ９１から当該地上装置５０の列車リストを読み出して用い、全在線列車情報９７２に設定されている全ての列車ＩＤが、受信した準備完了信号の返信受領列車ＩＤ又は読み出した列車リストの列車ＩＤとして過不足なく含まれていることの確認を全列車の所在確認として行う。何れの場合も確認できれば、監理装置９０は運用許可信号を立上対象の地上装置５０に送信し、立上対象の地上装置５０は、運用許可信号を受けて管理対象の列車２の各々に走行許可信号を送信する。

以上のようにすることで、地上装置システム３０の立上や地上装置５０の個別立上時といった地上装置５０の立上時において、列車リストが実際の在線状況と一致せず、所在不明の列車がいる状態で運行を開始／再開する事態を防止できる。

［機能構成］
１．地上装置
図１１は、地上装置５０の機能構成例を示すブロック図である。図１１に示すように、地上装置５０は、軌道１の近傍適所に設置された無線基地局５１と、地上制御部５２と、地上通信部５３と、地上記憶部５４との他、図示されていない操作部や表示部を備えた一種のコンピュータ制御装置である。

地上制御部５２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の演算装置や演算回路を有して構成され、地上記憶部５４に記憶されたプログラムやデータ、車上装置２０（列車２）や他の地上装置５０、監理装置９０から受信したデータ等をもとに地上装置５０を構成する各部への指示やデータの転送を行って、地上装置５０の動作を統括的に制御する。この地上制御部５２は、列車制御部５２０と、列車ＩＤ引継制御部５２６と、列車リストバックアップ処理部５２７と、地上側立上時制御部５２８とを含む。地上制御部５２が有する各機能部は、個別の演算回路で実現することとしてもよいし、演算回路がソフトウェア的な演算処理で個別に実現することとしてもよい。

列車制御部５２０は、更に、列車位置検知処理部５２１と、列車制御情報生成部５２３と、走行指令処理部５２４とを含む。列車位置検知処理部５２１は、列車リスト５４３を用い、所定の問合せ周期で管理対象の列車２とポーリング通信を行って、対応制御区間１０における列車２の列車位置を検知する。列車位置検知処理部５２１は、通信途絶列車位置推定部５２２を含む。通信途絶列車位置推定部５２２は、ポーリング通信の結果対応制御区間１０内に通信途絶列車がいた場合に、前回のポーリング通信の結果把握した通信途絶列車の位置（前回位置）を用い、通信途絶列車が位置し得る軌道１上の範囲（通信途絶列車範囲）を推定する。

列車制御情報生成部５２３は、管理対象の各列車２の列車位置や、制御区間情報５４５に格納された対象制御区間の区間境界の情報を用いて、管理対象の各列車２の進入許容範囲を算出して、各列車２の走行制御情報である地上情報を生成する。列車制御情報生成部５２３は、地上情報生成部ともいえる。

走行指令処理部５２４は、何らかの要因により管理対象の各列車２を停止させる必要が生じた際に、非常停止の指令信号を送信したり、停止している列車２に対して、待機指令を送信したりする。

列車ＩＤ引継制御部５２６は、無線通信制御領域７０に進入した列車２の列車ＩＤを列車リスト５４３に追加し、進出側の地上装置５０から引継完了通知を受信した場合に進出した列車２（境界通行列車）の列車ＩＤを列車リスト５４３から削除するための処理を行う。本実施形態では、列車ＩＤ引継制御部５２６は、自装置を第１地上装置５０として、列車進出側に隣接する第２地上装置５０の追跡開始位置Ｐ３１に到達した列車２を、境界位置Ｐ３２に差し掛かる境界通行列車２として検出する。そして、境界通行列車２を検出した場合は、その列車ＩＤを含めた進出通知を第２地上装置５０に送信する。その後、第２地上装置５０から新たな進入許容範囲を含む進入許可通知を受信（入力）した場合に、送信する地上情報に含める進入許容範囲を、第２地上装置５０から入力した新たな進入許容範囲に切り替える。そして、第２地上装置５０から引継完了通知を受信した場合に当該列車ＩＤを列車リスト５４３から削除する。

また、列車ＩＤ引継制御部５２６は、自装置を第２地上装置５０として、列車進入側に隣接する第１地上装置５０から進出通知を受信した場合には、当該進出通知の列車ＩＤを列車リスト５４３に追加する。そして、進入許容範囲を境界位置Ｐ３２までとする地上情報を境界通行列車２に送信開始することでポーリング通信の問合せを開始する。境界通行列車２から返信があった場合には、境界通行列車２との間のポーリング通信を成功と判断して、以降、継続するとともに、送信する地上情報の進入許容範囲を、境界位置Ｐ３２より進行方向前方の所与の位置に切り替える。また、切り替えた新たな進入許容範囲の情報を含む進入許可通知を第１地上装置５０へ送信する。その後、当該列車２が追跡終了位置Ｐ３３に到達したと判断した場合に、引継完了通知を第１地上装置５０へ送信する。

列車リストバックアップ処理部５２７は、列車リスト５４３を監理装置９０に随時送信する。列車リスト５４３の列車ＩＤが追加され、又は列車リスト５４３から列車ＩＤが削除されて列車リスト５４３が更新されたといった、列車リスト５４３の更新時には少なくとも列車リスト５４３を監理装置９０に送信することとすると好適である。

地上側立上時制御部５２８は、自装置を立ち上げるにあたり、監理装置９０から配信された列車リストで列車リスト５４３を書き換え、書き換えた列車リスト５４３を用いてポーリング通信を行う。そして、列車リスト５４３に設定されている全ての列車ＩＤの列車２から列車情報の返信があったときに、当該返信を行った全ての列車２の列車ＩＤ（返信受領列車ＩＤ）を準備完了信号に含めて監理装置９０に送信する。また、その後監理装置９０から運用許可信号を受信した場合には、列車リスト５４３に設定されている全ての列車ＩＤを宛先として、走行許可信号を送信する。なお、走行許可信号を送信する際に、係員による承諾操作を必要とすることとしてもよい。

地上通信部５３は、例えば無線通信モジュールやルータ、モデム、ＴＡ、有線用の通信ケーブルのジャックや制御回路等で実現される有線或いは無線の通信装置であり、外部装置（本実施形態では他の地上装置５０や監理装置９０）との間で通信を行う。

地上記憶部５４は、ＩＣメモリやハードディスク、光学ディスク等の記憶媒体により実現されるものである。この地上記憶部５４には、地上装置５０を動作させ、地上装置５０が備える種々の機能を実現するためのプログラムや、当該プログラムの実行中に使用されるデータ等が記憶される。本実施形態では、地上記憶部５４には、地上側プログラム５４１と、自装置ＩＤ５４２と、列車リストデータ（列車リスト）５４３と、管理対象列車位置情報５４４と、ＩＤ引継制御情報５４７とが記憶される。

地上制御部５２は、地上記憶部５４から地上側プログラム５４１を読み出して実行することにより、列車制御部５２０や列車ＩＤ引継制御部５２６、列車リストバックアップ処理部５２７、地上側立上時制御部５２８等の機能を実現する。自装置ＩＤ５４２には、自装置の地上装置ＩＤが設定される。列車リスト５４３には、管理対象の列車２の列車ＩＤが設定される。

管理対象列車位置情報５４４は、ポーリング通信の結果把握した管理対象の列車２の位置を記憶する。図１２は、管理対象列車位置情報５４４のデータ構成例を示す図である。図１２に示すように、管理対象列車位置情報５４４は、管理対象の列車２の列車ＩＤ５４５毎に用意され、前回のポーリング通信までに該当する列車２から取得した列車位置情報の受信履歴５４６として設定される。なお、車上装置２０から列車位置情報以外の送信データを取得している場合には、それも含めて受信履歴５４６に保存しておく。

ＩＤ引継制御情報５４７は、列車ＩＤを第１地上装置５０から第２地上装置５０へと引き継ぐのに用いる軌道１上の各位置を記憶する。具体的には、ＩＤ引継制御情報５４７には、対応制御区間１０の範囲を定める隣接する制御区間１０との境界位置と、自装置の無線通信制御領域７０の範囲を定める追跡開始位置および追跡終了位置と、列車進入側に隣接する地上装置５０の追跡終了位置および列車進出側に隣接する地上装置５０の追跡開始位置とが設定される。また、ＩＤ引継制御情報５４７には、前述の各位置と併せて、隣接する地上装置５０の地上装置ＩＤが設定される。

２．監理装置
図１３は、監理装置９０の機能構成例を示すブロック図である。図１３に示すように、監理装置９０は、入力部９２と、表示部９３と、音出力部９４と、監理制御部９５と、監理通信部９６と、監理記憶部９７とを備えた一種のコンピュータ制御システムである。

入力部９２は、例えば、キーボードやマウス、タッチパネル、各種スイッチ等で実現される入力装置であり、操作入力に応じた操作信号を監理制御部９５に出力する。表示部９３は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等で実現される表示装置であり、監理制御部９５からの表示信号に応じた表示を行う。音出力部９４は、例えばスピーカ等で実現される音出力装置であり、監理制御部９５からの音信号に応じた音出力を行う。

監理制御部９５は、例えばＣＰＵ等の演算装置で実現され、監理記憶部９７に記憶されたプログラムやデータ、地上装置５０から受信したデータ等をもとに監理装置９０を構成する各部への指示やデータの転送を行って、監理装置９０の動作を統括的に制御する。この監理制御部９５は、列車リスト管理部９５１と、監理側立上時制御部９５２とを含む。

列車リスト管理部９５１は、全ての地上装置５０毎に、当該地上装置５０から送信された最新の列車リストを列車リストＤＢ９１として管理する。

監理側立上時制御部９５２は、地上装置の立上時において立上対象の地上装置５０から準備完了信号を受信した場合に、当該準備完了信号に含まれた返信受領列車ＩＤを全在線列車情報９７２と照合し、運用許可信号を各地上装置５０に送信する。

監理通信部９６は、例えば無線通信モジュールやルータ、モデム、ＴＡ、有線用の通信ケーブルのジャックや制御回路等で実現される有線或いは無線の通信装置であり、外部装置（本実施形態では地上装置５０）との間で通信を行う。

監理記憶部９７は、ＩＣメモリやハードディスク、光学ディスク等の記憶媒体により実現されるものである。この監理記憶部９７には、監理装置９０を動作させ、監理装置９０が備える種々の機能を実現するためのプログラムや、当該プログラムの実行中に使用されるデータ等が記憶される。本実施形態では、監理記憶部９７には、監理側プログラム９７１と、全在線列車情報９７２と、列車リストＤＢ９１とが記憶される。

監理制御部９５は、監理記憶部９７から監理側プログラム９７１を読み出して実行することにより、列車リスト管理部９５１や監理側立上時制御部９５２等の機能を実現する。

全在線列車情報９７２は、地上装置５０が配置された所定線区内に実際に存在する全ての列車２の列車ＩＤを記憶する。列車リストＤＢ９１は、各地上装置５０からバックアップされた最新の列車リスト９１３を、地上装置ＩＤ９１１と対応付けて記憶する。また、地上装置５０から列車リスト９１３が送信された日時を対応付けて記憶する。

３．車上装置
図１４は、車上装置２０の機能構成例を示すブロック図である。図１４に示すように、車上装置２０は、車上制御部２１と、車上記憶部２２とを備えて構成される一種のコンピュータ制御装置であり、入力装置２３や表示装置２４、音出力装置２５、車上無線機２６、ブレーキ機構（制動装置）２７等と接続されている。なお、車上装置２０の範囲を拡大して、入力装置２３や表示装置２４、音出力装置２５、車上無線機２６を含めることとしても勿論よい。

車上制御部２１は、例えばＣＰＵやＦＰＧＡ等の演算装置や演算回路を有して構成され、車上記憶部２２に記憶されたプログラムやデータ、地上装置５０から受信したデータ等をもとに車上装置２０を構成する各部への指示やデータの転送を行って、車上装置２０の動作を統括的に制御する。この車上制御部２１は、走行情報計測部２１１と、地上間データ送受処理部２１２と、走行制御部２１３と、停止制御部２１４と、車上側立上時制御部２１８とを含む。車上制御部２１が有する各機能部は、個別の演算回路で実現することとしてもよいし、演算回路がソフトウェア的な演算処理で個別に実現することとしてもよい。

走行情報計測部２１１は、速度発電機が計数する車軸の回転数を用いて、自列車の位置（キロ程で表される走行距離）および速度を随時計測する。また、速度発電機の計測値に置き換えて、或いは、速度発電機の計測値と併用して、ＧＰＳ（Global Positioning System）等の衛星測位システムによる計測値を用いて、自列車の位置や速度を計測することとしてもよい。

地上間データ送受処理部２１２は、ポーリング通信により地上装置５０が送信した地上情報であって、宛先列車ＩＤが自列車ＩＤ２２２である地上情報を車上無線機２６を介して受信する制御を行う。そして、受信した場合に、その送信元地上装置ＩＤを宛先地上装置ＩＤとして列車情報を作成し、車上無線機２６を介して送信する制御を行う。

走行制御部２１３は、地上装置５０から受信した地上情報（送信元地上装置ＩＤが相手地上装置ＩＤ２２３である地上情報）に含まれる進入許容範囲を用い、随時自列車の走行制御を行う。また、自列車２が境界位置Ｐ３２に差し掛かる境界通行列車２であるときには、複数の地上装置５０から地上情報を受信する場合が生じる。その場合には、自列車２の走行位置を制御区間１０とする地上装置５０からの地上情報に基づいて走行制御を行う。したがって、自列車２が境界通行列車２である場合には、境界位置Ｐ３２に到達する前後で、制御区間１０が変わるため、走行制御の基準とする地上情報も切り替えることとなる。なお、走行制御自体は公知技術を用いて実現でき、例えば、進入許容範囲に応じた停止位置で停止する速度照査パターンに従って自列車の走行を制御する。

停止制御部２１４は、停止指令時制御部２１５と、通信途絶時制御部２１６とを含み、自列車を停止させるための制御を行う。

停止指令時制御部２１５は、地上装置５０からの停止指令信号を受けて自列車を停止させる。停止指令信号が非常停止を示す信号であった場合には、ブレーキ機構２７を駆動して非常ブレーキを作動させる制御を行う。

通信途絶時制御部２１６は、地上装置５０と前回ポーリング通信を行ってからの経過時間を監視する。そして、地上装置５０とのポーリング通信がないまま予め設定された所定時間が経過した場合に、ブレーキ機構２７を駆動して所定の非常停止制御を行う。

車上側立上時制御部２１８は、自列車の立上時に車両電源が投入されると、地上装置５０から走行許可信号を受信するまでの間は、所定の停止制御を行う。停止制御には、実際にブレーキ機構２７を作動させる他、停止を指示するメッセージの画面表示や報知音の音出力等の処理が含まれる。また、地上装置５０の立上時においても同様に、当該地上装置５０から走行許可信号を受信するまでの間は、所定の停止制御を行う。

車上記憶部２２は、ＩＣメモリやハードディスク、光学ディスク等の記憶媒体により実現されるものである。この車上記憶部２２には、車上装置２０を動作させ、車上装置２０が備える種々の機能を実現するためのプログラムや、当該プログラムの実行中に使用されるデータ等が予め記憶され、或いは処理の都度一時的に記憶される。本実施形態では、車上記憶部２２には、車上側プログラム２２１と、自列車ＩＤ２２２と、相手地上装置ＩＤ２２３と、地上装置情報２２４と、走行情報２２５と、前回ポーリング通信時刻２２６と、次地上装置正常通信フラグ２２７とが記憶される。

車上制御部２１は、車上記憶部２２から車上側プログラム２２１を読み出して実行することにより、走行情報計測部２１１や地上間データ送受処理部２１２、走行制御部２１３、停止制御部２１４、車上側立上時制御部２１８等の機能を実現する。自列車ＩＤ２２２には、自列車の列車ＩＤが設定される。

相手地上装置ＩＤ２２３には、自列車が位置する制御区間１０の地上装置５０である相手地上装置５０の地上装置ＩＤが設定される。この相手地上装置ＩＤ２２３は、自列車が制御区間１０の境界位置に到達するたびに書き換えられる。次の制御区間１０との境界位置や、新たに相手地上装置５０となる次の地上装置５０の地上装置ＩＤは、地上装置情報２２４から特定できる。

地上装置情報２２４は、軌道１に沿って配置された地上装置５０の一覧を記憶する。図１５は、地上装置情報２２４のデータ構成例を示す図である。図１５に示すように、地上装置情報２２４には、地上装置ＩＤと対応付けて、対応制御区間１０の範囲（隣接する制御区間１０との境界位置）と、該当する地上装置５０の追跡開始位置および追跡終了位置（その無線通信制御領域７０の範囲）とが設定される。

走行情報２２５は、自列車の位置および速度を含み、走行情報計測部２１１によって随時計測される最新の位置および速度で随時書き換えられる。

前回ポーリング通信時刻２２６は、地上装置５０とのポーリング通信を最後に行った時刻を記憶する。

［処理の流れ］
以下、本実施形態における地上装置５０、監理装置９０、および車上装置２０の処理の流れを説明する。なお、以下説明する処理は、地上装置５０において地上制御部５２が地上記憶部５４から地上側プログラム５４１を読み出して実行し、監理装置９０において監理制御部９５が監理記憶部９７から監理側プログラム９７１を読み出して実行し、車上装置２０において車上制御部２１が車上記憶部２２から車上側プログラム２２１を読み出して実行することによって実現される。

先ず、各地上装置５０が行う全体処理の流れについて、図１６を参照して説明する。地上装置５０は、自装置の立上時に、先ず、地上側立上時制御部５２８が、列車リスト配信要求を監理装置９０に送信して（ステップａ１）、地上側立上時制御処理に移る（ステップａ３）。地上側立上時制御処理の詳細については後述する。

地上側立上時制御処理を終えたならば、続いて、在線検知処理を開始する（ステップａ５）。図１７は、各地上装置５０が行う在線検知処理およびこれに伴う車上装置２０の列車情報返信処理の流れを示すフローチャートである。地上装置５０は、所定の問合せ周期で図１７に示す在線検知処理を繰り返し行う。

在線検知処理では、先ず列車位置検知処理部５２１が、列車リスト５４３に設定されている全ての列車ＩＤを順次処理対象ＩＤとしてループＡの処理を繰り返し、１回のポーリング通信を行う（ステップｂ１〜ステップｂ７）。すなわち、列車位置検知処理部５２１は、処理対象ＩＤを宛先列車ＩＤとし、自装置ＩＤ５４２を送信元地上装置ＩＤとして、該当する列車２に送信する地上情報を生成する（ステップｂ３）。このとき、列車制御情報生成部５２３が、該当する列車２の進入許容範囲を算出・設定して、列車制御情報である地上情報に含める。通信途絶列車がいる場合は、当該通信途絶列車については列車推定範囲を用い、該当する列車２の進入許容範囲を算出・設定する。そして、列車位置検知処理部５２１は、生成した地上情報を無線基地局５１を介して送信することで、処理対象ＩＤの列車２に問合せを行う（ステップｂ５）。

この問合せがあるたびに、車上装置２０では、地上間データ送受処理部２１２が、列車情報返信処理を行う。すなわち、地上間データ送受処理部２１２は、地上装置５０からの自列車宛ての地上情報を受信する制御を行う。送信元の地上装置５０は原則相手地上装置５０であるが、自列車が図６に示した重複領域Ａ３を通行中の場合は、例外的に次の地上装置５０からの地上情報も受信し得る。そして、地上装置５０によるポーリング通信があり、自列車宛ての地上情報を受信した場合は（ステップｃ１：ＹＥＳ）、地上間データ送受処理部２１２は、受信した地上情報の送信元地上装置ＩＤを宛先地上装置ＩＤ、自列車ＩＤ２２２を送信元列車ＩＤとし、走行情報２２５から自列車の位置を読み出して列車位置情報として、列車情報を生成する（ステップｃ３）。そして、地上間データ送受処理部２１２は、生成した列車情報を車上無線機２６を介して送信する（ステップｃ５）。

その後、地上間データ送受処理部２１２は、前回ポーリング通信時刻２２６を現在時刻に書き換える（ステップｃ７）。

一方、地上装置５０では、列車位置検知処理部５２１は、自装置宛ての列車情報を受信する制御を行う（ステップｂ９）。受信した列車情報に含まれる列車位置情報は、送信元列車ＩＤに基づき該当する管理対象列車位置情報５４４の受信履歴５４６に追加される。そして、管理対象の列車２のうち、前回位置が対応制御区間１０内である全ての列車２から列車情報を取得できた場合は（ステップｂ１１：ＹＥＳ）、前回のポーリング通信時において通信途絶列車２がいなければ（ステップｂ１５：ＮＯ）、そのまま今回の問合せ周期にかかるポーリング通信を終える。前回のポーリング通信時において通信途絶列車２がいた場合には（ステップｂ１５：ＹＥＳ）、今回のポーリング通信によって通信が回復できたと判断してその通信途絶列車２の列車推定範囲の仮定を解除して（ステップｂ１７）、今回の問合せ周期にかかるポーリング通信を終える。

これに対し、対応制御区間１０内の列車の中にステップｂ５での問合せに対して返信せず、正常通信がなされない通信途絶列車２がいた場合には（ステップｂ１１：ＮＯ）、通信途絶列車位置推定部５２２が、通信途絶列車２の前回位置（最後の通信で得られた列車位置）或いは、当該最後の通信に応答して当該通信途絶列車２に送信した地上情報の進入許容範囲に基づき当該通信途絶列車２の列車推定範囲を決定する（ステップｂ１２）。そして、通信途絶列車位置推定部５２２は、ステップｂ１２で決定した列車推定範囲に通信途絶列車２がいると仮定して（ステップｂ１３）、今回の問合せ周期にかかるポーリング通信を終える。

図１６に戻る。ステップａ５で在線検知処理を開始した後は、列車ＩＤ引継制御部５２６が、第１地上装置５０として、ポーリング通信で随時取得される管理対象の各列車２の位置を監視する。そして、列車進出側に隣接する地上装置である第２地上装置５０の追跡開始位置Ｐ３１に到達した列車２がいれば、境界位置Ｐ３２に差し掛かる境界通行列車２として検出し（ステップａ７：ＹＥＳ）、列車ＩＤ引継制御処理に移る（ステップａ９）。一方、当日の全列車の運行が終了した場合等、自装置の電源を落とす場合は（ステップａ１１；ＹＥＳ）、列車リストバックアップ処理部５２７が、列車リスト５４３を添付したバックアップ通知を監理装置９０に送信する（ステップａ１３）。その後、当該地上装置５０はシャットダウンされる。

図１８は、各地上装置５０が行う列車ＩＤ引継制御処理の流れを示すフローチャートである。なお、図１８では、地上装置５０が第１地上装置５０として行う処理と、第２地上装置５０として行う処理とを並べて示している。各地上装置５０は、同じ地上装置５０でありながら、自装置の制御区間１０から列車が進出する場合には第１地上装置５０の処理（図１８に向かって左側の処理）を行い、自装置の制御区間１０に列車が進入する場合には第２地上装置５０の処理（図１８に向かって右側の処理）を行う。

すなわち先ず、列車ＩＤ引継制御部５２６が、図１６のステップａ７で境界通行列車２を検出した場合に、その列車ＩＤを含めた進出通知を第２地上装置５０に送信する（ステップｄ１）。

そして、第２地上装置５０では、列車ＩＤ引継制御部５２６は、第１地上装置５０からの進出通知を受けて（ステップｅ１：ＹＥＳ）、進出通知の列車ＩＤを列車リスト（第２列車リスト）５４３に追加する（ステップｅ２）。列車リスト５４３への追加に伴い、第２地上装置５０は、境界通行列車２とのポーリング通信を試みる。このときのポーリング通信で送信する地上情報に含める進入許容範囲は、境界位置Ｐ３２である。そして、ポーリング通信が成功した場合には（ステップｅ３：ＹＥＳ）、境界通行列車２に対する進入許容範囲を、境界位置Ｐ３２より進行方向前方の所与の位置に更新する（ステップｅ４）。

また、ポーリング通信が成功したことから、更新した進入許容範囲の情報を含む進入許可通知を第１地上装置５０へ送信する（ステップｅ５）。また、列車リストバックアップ処理部５２７が、バックアップ通知とともに更新された列車リスト５４３を監理装置９０に送信する（ステップｅ６）。

一方、第１地上装置５０は、第２地上装置５０から進入許可通知を受信した場合（ステップｄ５：ＹＥＳ）、境界通行列車２への地上情報に含める進入許容範囲を、受信した進入許可通知で指定された新たな進入許容範囲に更新する（ステップｄ７）。これにより、境界通行列車２は、第２地上装置５０の制御区間１０への進入が可能となる。

その後、第２地上装置５０の列車ＩＤ引継制御部５２６は、ポーリング通信によって受信される境界通行列車２の列車情報に含まれる列車位置情報から、境界通行列車２が追跡終了位置Ｐ３３に到達したと判定した場合には（ステップｅ７：ＹＥＳ）、境界通行列車２が第２地上装置５０の対応制御区間１０に進入したと判定し、境界通行列車２の列車ＩＤを含む引継完了通知を第１地上装置５０へ送信する（ステップｅ９）。

引継完了通知を受信した第１地上装置５０の列車ＩＤ引継制御部５２６は、引継完了通知に含まれる境界通行列車２の列車ＩＤを列車リスト（第１列車リスト）５４３から削除する（ステップｄ１１：ＹＥＳ→ステップｄ１３）。その後、列車リストバックアップ処理部５２７が、バックアップ通知とともにステップｄ１３で更新された列車リスト５４３を監理装置９０に送信する（ステップｄ１５）。

次に、監理装置９０が行う全体処理の流れを説明する。図１９は、監理装置９０の全体処理の流れを示すフローチャートである。図１９に示すように、監理装置９０では、地上装置５０が図１８のステップｄ１５およびステップｅ６等、任意のタイミングで送信したバックアップ通知を受けると（ステップｆ１：ＹＥＳ）、列車リスト管理部９５１が、その送信元の地上装置ＩＤ９１１と対応付けられた列車リスト９１３を、当該バックアップ通知に添付された列車リストで書き換えて列車リストＤＢ９１を更新する（ステップｆ３）。

また、監理装置９０では、地上装置５０が図１６のステップａ１で送信した列車リスト配信要求を受けて（ステップｆ５：ＹＥＳ）、監理側立上時制御部９５２が、監理側立上時制御処理を行う（ステップｆ７）。このとき、監理装置９０は、当該列車リスト配信要求を送信した地上装置５０を立上対象地上装置５０とする。地上装置システム３０の立上時であれば、全ての地上装置５０から列車リスト配信要求が送信されてくることから全ての地上装置５０を立上対象地上装置５０とし、特定の地上装置５０からの列車リスト配信要求を受けた場合（個別立上時）は、当該特定の地上装置５０を立上対象地上装置５０とする。

ここで、監理側立上時制御処理について、地上装置５０が行う地上側立上時制御処理と併せて説明する。図２０は、監理装置９０が行う監理側立上時制御処理と、地上装置５０が行う地上側立上時制御処理とを並べて示したフローチャートである。

監理側立上時制御処理では、監理側立上時制御部９５２が先ず、図１９のステップｆ５での列車リスト配信要求を受けてその送信元の地上装置５０の列車リスト５４３を列車リストＤＢ９１から読み出し、当該地上装置５０に配信する（ステップｇ１）。

そして、地上装置５０では、監理装置９０から配信された列車リストを受信すると（ステップｈ１）、地上側立上時制御部５２８が、受信した列車リストで列車リスト５４３を書き換える（ステップｈ３）。続いて、地上側立上時制御部５２８は、更新した列車リスト５４３を用いてポーリング通信を行う（ステップｈ５）。ここでの処理は、在線検知処理で行うポーリング通信と同様の手順で行う（具体的には、図１７のステップｂ１〜ステップｂ９）。ただし、ここで行うポーリング通信では、送受される地上情報および列車情報には、列車運行を待機させるデータを含める。そして、列車リスト５４３の全ての列車２からの返信が揃うまでの間（ステップｈ７：ＮＯ）、ステップｈ５に戻ってポーリング通信を繰り返す。システム立上時の場合、同時間帯に車両電源が投入されて列車２の立ち上げも行われるところ、地上装置５０を立ち上げるよりも列車２を立ち上げるタイミングの方が遅い場合もあり得る。ポーリング通信を繰り返し行うのは、そのためである。

そして、全ての列車２から返信があり正常通信がなされた場合は（ステップｈ７：ＹＥＳ）、返信があった管理対象の全ての列車２の列車ＩＤ（返信受領列車ＩＤ）を含めた準備完了信号を監理装置９０に送信する（ステップｈ９）。

これに対し、監理装置９０では、地上装置５０からの準備完了信号を受け（ステップｇ３）、全ての立上対象地上装置５０から準備完了信号を受信したか否かを判定する。未受信の立上対象地上装置５０がある場合は、引き続き準備完了信号の受信を受け付ける一方、全て受信した場合は（ステップｇ５：ＹＥＳ）、ステップｇ９に移行する。すなわち、各準備完了信号に含まれる返信受領列車ＩＤを全在線列車情報９７２と照合する。全ての地上装置５０を立上対象地上装置５０としている場合（地上装置システム３０の立上時の場合）であれば、全在線列車情報９７２に設定されている全ての列車ＩＤが、過不足なく返信受領列車ＩＤとして何れかの準備完了信号に１つずつ含まれていることを確認する。一方、特定の地上装置５０を立上対象地上装置５０としている場合（地上装置５０の個別立上時の場合）には、立上対象地上装置５０以外の地上装置の列車リストを列車リストＤＢ９１から読み出し、全在線列車情報９７２に設定されている全ての列車ＩＤが、受信した準備完了信号の返信受領列車ＩＤ又は読み出した列車リストの列車ＩＤとして過不足なく含まれていることを確認する。

そして、照合された場合は（ステップｇ１３：ＹＥＳ）、立上対象地上装置５０に運用許可信号を送信する（ステップｇ１５）。一方、地上装置５０では、運用許可信号を受けると（ステップｈ１１：ＹＥＳ）、地上側立上時制御部５２８が、管理対象の全ての列車２に走行許可信号を送信する（ステップｈ１３）。走行許可信号の送信にはポーリング通信を利用する。

次に、車上装置２０が行う全体処理の流れについて、図２１を参照して説明する。車上装置２０は、自列車の立上時に図２１に示す処理を開始する。すなわち、車両電源を投入して車上装置２０が起動されると先ず、地上間データ送受処理部２１２が、図１７に示した列車情報返信処理を開始する（ステップｉ１）。また、車上側立上時制御部２１８が所定の停止制御を行い（ステップｉ３）、地上装置５０から走行許可信号を受信するまで待機状態となる（ステップｉ５：ＮＯ）。そして、地上装置５０が図２０のステップｈ１３で送信した走行許可信号を受けて（ステップｉ５：ＹＥＳ）、走行制御部２１３が、自列車の走行制御を開始する（ステップｉ７）。すなわち、ポーリング通信によって随時受信する最新の地上情報（列車制御情報）に基づく走行制御を開始し、当該地上情報に含まれる進入許容範囲で規定された進入限界位置を超えることがないよう、走行速度およびブレーキの制御を開始する。

その後は、停止制御部２１４が、必要に応じて自列車の停止制御を行う。具体的には、通信途絶時制御部２１６が、前回ポーリング通信時刻２２６からの経過時間を算出する（ステップｉ９）。そして、通信途絶時制御部２１６は、算出した経過時間が予め設定された所定時間を超えており、地上装置５０とのポーリング通信がないまま所定時間が経過した場合に（ステップｉ１１：ＹＥＳ）、ブレーキ機構２７を駆動して所定の非常停止制御を行う（ステップｉ１３）。

また、地上装置５０から何らかの理由により送信される停止指令信号を受信した場合（ステップｉ１５：ＹＥＳ）、停止指令時制御部２１５が、ブレーキ機構２７を駆動して自列車の停止制御を行う（ステップｉ１７）。

ステップｉ１３又はステップｉ１７で停止制御が行われた場合には処理をステップｉ３に移行して走行許可信号が受信されるまで待機となる。

また、自列車が境界位置通行列車２であり、重複領域Ａ３を通行中は、複数の地上装置５０から地上情報を受信する場合がある。その場合、走行位置が境界位置を越えて新たな制御区間１０に進入したか否かで、走行制御の基準とする地上情報を切り替える。すなわち、走行位置が境界位置に到達した場合には（ステップｉ１９）、走行制御の基準とする地上情報（列車制御情報）を、境界位置の進行方向前方の地上装置５０からの地上情報に切り替えることで、新たに進入した制御区間１０の地上情報に切り替える（ステップｉ２３）。なお、走行制御はステップｉ７で開始されている。

そして、運行終了に伴う車上装置２０のシャットダウン等、本処理を終了するまでの間は（ステップｉ３１：ＮＯ）、ステップｉ９に戻って上記した処理を繰り返す。

以上説明したように、本実施形態によれば、軌道１上の全ての列車２の列車ＩＤが何れかの地上装置５０の列車リスト５４３に設定された状態を維持しつつ、列車リスト５４３を用いて所定の問合せ周期でポーリング通信を繰り返すことにより、各地上装置５０が制御区間１０単位で列車２の在線を検知することができる。従って、無線通信とは別の列車検出手段を地上に設置することなく、無線通信によって列車在線の管理を実現することができる。

なお、ローミングの際一時的に境界通行列車２の列車ＩＤが第１地上装置５０および第２地上装置５０の各列車リストに重複して設定されるが、無線通信制御領域７０同士が重なる制御区間１０の境界部分で第１地上装置５０および第２地上装置５０の双方が境界通行列車２を追跡し、確実に引き継ぐことができる。

そして、地上装置５０は、列車リスト５４３を用いて繰り返し行うポーリング通信の結果正常通信がなされない通信途絶列車２がいた場合には、その通信途絶列車２との間のポーリング通信で取得された最後の列車位置若しくは当該通信途絶列車の進入許容範囲内に通信途絶列車がいると仮定して各列車２の進入許容範囲を算出・設定する。一方、通信途絶列車２は、ポーリング通信が途絶したために、停止制御を行う。このため、通信途絶が発生した場合であっても、確実で且つ安全な列車在線の管理を実現できる、

また、各地上装置５０は、随時、列車リスト５４３を監理装置９０に送信して列車リスト５４３のバックアップを行う。そして、地上装置５０を立ち上げた際には、監理装置９０から前回バックアップした列車リストの配信を受けて、列車リスト５４３を元の状態に再設定することができる。その上で、再設定した列車リスト５４３が対応制御区間１０における列車２の在線状況に応じた適正なものかどうかを確認することができる。これによれば、列車リスト５４３が実際の在線状況と一致しないままで運行を開始／再開する事態を防止できる。

５０ 地上装置、５１ 無線基地局、５２ 地上制御部、５２１ 列車位置検知処理部、５２２ 通信途絶列車位置推定部、５２６ 列車ＩＤ引継制御部、５２４ 走行指令処理部、５２７ 列車リストバックアップ処理部、５２８ 地上側立上時制御部、５３ 地上通信部、５４ 地上記憶部、５４１ 地上側プログラム、５４２ 自装置ＩＤ、５４３ 列車リストデータ（列車リスト）、５４４ 管理対象列車位置情報、５４７ ＩＤ引継制御情報、９０ 監理装置、９２ 入力部、９３ 表示部、９４ 音出力部、９５ 監理制御部、９５１ 列車リスト管理部、９５２ 監理側立上時制御部、９６ 監理通信部、９７ 監理記憶部、９７１ 監理側プログラム、９７２ 全在線列車情報、９１ 列車リストＤＢ、２ 列車、２０ 車上装置、２１ 車上制御部、２１１ 走行情報計測部、２１２ 地上間データ送受処理部、２１３ 走行制御部、２１４ 停止制御部、２１５ 停止指令時制御部、２１６ 通信途絶時制御部、２１８ 車上側立上時制御部、２２ 車上記憶部、２２１ 車上側プログラム、２２２ 自列車ＩＤ、２２３ 相手地上装置ＩＤ、２２４ 地上装置情報、２２５ 走行情報、２２６ 前回ポーリング通信時刻、２２７ 次地上装置正常通信フラグ、２３ 入力装置、２４ 表示装置、２５ 音出力装置、２６ 車上無線機、２７ ブレーキ機構（制動装置）、３０ 地上装置システム、４０ 列車制御システム、８０ 地上システム

Claims (2)

1. 隣接する地上装置同士の列車と無線通信を行うための無線通信制御領域が一部重なるように複数の前記地上装置が所定線区に沿って設置された地上装置システムの前記地上装置であって、
   前記無線通信は、前記地上装置を一次局、前記列車を二次局としたポーリング通信であり、
   前記地上装置は、
   当該地上装置が前記無線通信で通信可能な管理対象の列車の列車識別情報のリスト（以下「列車リスト」という）を記憶する記憶手段と、
   前記列車リストに含まれる各列車との間で前記ポーリング通信を行うことにより、当該列車から列車位置情報を含む列車情報を取得して前記列車リストに含まれる各列車の列車位置を判定することと、各列車の進入許容範囲を算出して当該列車用の走行制御情報を生成することと、前記ポーリング通信により当該列車に当該走行制御情報を送信することとを行う列車制御手段と、
   隣接地上装置との間で管理対象の列車の引継制御を行うことで、当該地上装置の前記無線通信制御領域に進入する列車の列車識別情報の追加および進出する列車の列車識別情報の削除を行って前記列車リストを更新する列車引継制御手段と、
   を備えた地上装置。
2. 前記列車は、前記地上装置との間の前記ポーリング通信が途絶した場合に停止制御を行い、
   前記列車制御手段は、前記ポーリング通信において通信途絶した列車（以下「通信途絶列車」という）がいた場合に、当該通信途絶列車については前記ポーリング通信で取得された当該通信途絶列車の最後の前記列車位置情報が示す位置若しくは当該通信途絶列車の進入許容範囲に基づく列車推定範囲内に位置すると仮定して、前記進入許容範囲を算出する、
   請求項１に記載の地上装置。

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