WO2011101983A1

WO2011101983A1 - 列車制御システムおよび列車制御システムにおけるハンドオーバ方法

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Publication number: WO2011101983A1
Application number: PCT/JP2010/052547
Authority: WO
Inventors: 幹久石原
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2010-02-19
Filing date: 2010-02-19
Publication date: 2011-08-25
Also published as: US8958396B2; SG183286A1; JP5312671B2; US20120320875A1; HK1175150A1; CN102753420B; CN102753420A; JPWO2011101983A1

Abstract

　列車１６から通知される列車在線位置情報を用いて列車速度を計算する列車速度計算部３１と、予め記憶されているＨ／Ｏ地点、計算された列車速度およびブレーキ性能に基づいてＨ／Ｏ地点における通過予測時刻を計算する通過予測時刻計算部３２と、Ｈ／Ｏ先の無線基地局に割り当てられた無線チャネルの使用状況と計算した通過予測時刻とに基づいてＨ／Ｏ先の無線基地局における無線ＣＨの予約処理を行う無線ＣＨ予約部３３と、無線ＣＨ予約部３３による予約結果をＨ／Ｏ元の無線基地局１１Ａ１に通知する無線ＣＨ予約結果通知部３４を備える。

Description

列車制御システムおよび列車制御システムにおけるハンドオーバ方法

　本発明は、無線を利用する列車制御システムおよび、列車制御システムにおけるハンドオーバ方法に関する。

　従来、無線を利用する列車制御システムとしては、例えば下記特許文献１に示されたものがある。この特許文献１では、移動体通信を行う列車制御装置において、通信中の列車が移動するときの地上側無線伝送装置の切替動作（以下「ハンドオーバ」と称する）による通信の途絶を防止するため、列車から送信された位置情報に基づき、列車が切替動作を現実に行う地点（ハンドオーバ地点）に接近しているかどうかの判定を地上側で行い、列車がハンドオーバ地点に接近していると判定した場合に、地上制御装置間の通信で列車の次の通信先となる地上側無線伝送装置と通信するための無線チャネルの予約を予め行うこととしている。

特開２０００－１６５３１２号公報

　しかしながら、上記特許文献１の技術は、列車位置情報が必須となる方式であるため、列車位置情報が得られない場合、あるいは列車位置情報が得られた場合でも、列車から送信される列車位置情報の送信間隔が長い場合には、無線チャネルの予約を行う機会が少なくなることが想定される。

　また、この特許文献１では、列車の速度やブレーキ性能等が何ら考慮されていないので、列車の速度が速い場合には、前述した列車位置情報の取得機会の減少とも相まって、無線チャネルの予約を行うタイミングが大幅に遅延し、最悪の場合には、列車の走行を中断しなければならない状況に陥る可能性があるといった懸念がある。このため、特許文献１の技術を利用する場合には、無線チャネルの予約を早めに行う必要があり、その結果として、無線チャネル資源利用の効率が低下するという課題がある。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、無線チャネルの予約処理の高精度化を可能とし、無線チャネル資源の効率的利用を可能とする列車制御システムおよび、列車制御システムにおけるハンドオーバ方法を提供することを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる列車制御システムは、列車の走行を制御する列車制御情報を生成する地上制御装置と、前記地上制御装置に接続され、前記列車制御情報を受領して無線送信する複数の無線基地局と、前記列車に搭載され、前記無線基地局から送信された前記列車制御情報を受信する車上無線局と、前記車上無線局に接続され、前記車上無線局から通知された前記列車制御情報に基づいて、前記列車の走行を制御する車上制御装置と、を備え、前記地上制御装置は、通信相手先の無線基地局を切り替える地点として記憶されたハンドオーバ地点、計算もしくは通知された列車速度および、前記車上無線局を介して前記列車から通知された列車在線位置情報に基づいて、ハンドオーバ先の無線基地局に割り当てられた無線チャネルの予約を開始する地点の通過予測時刻を計算する通過予測時刻計算部と、前記無線チャネルの使用状況および前記通過予測時刻に基づいて前記無線チャネルの予約処理を行う無線チャネル予約部と、前記無線チャネル予約部による無線チャネル予約結果を前記列車制御情報の一つとしてハンドオーバ元の無線基地局および前記ハンドオーバ先の無線基地局に通知する無線チャネル予約結果通知部と、を備えたことを特徴とする。

　本発明にかかる列車制御システムによれば、無線チャネル予約処理の精度を高めることができ、無線チャネル資源の効率的利用が可能になるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる列車制御システムを説明するための全体構成図である。図２は、本実施の形態の列車制御システムにおけるハンドオーバ方式の概念を説明するための図である。図３は、実施の形態１の列車制御システムにおける地上制御装置の機能構成を主として示す図である。図４は、実施の形態２の列車制御システムにおける地上制御装置の機能構成を主として示す図である。図５は、実施の形態３の列車制御システムにおける地上制御装置の機能構成を主として示す図である。図６は、実施の形態４の列車制御システムにおける地上制御装置の機能構成を主として示す図である。図７は、実施の形態５の列車制御システムにおける地上制御装置の機能構成を主として示す図である。図８は、実施の形態６の列車制御システムにおける地上制御装置の機能構成を主として示す図である。図９は、実施の形態７の列車制御システムにおける地上制御装置の機能構成を主として示す図である。

　以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態にかかる列車制御システムおよび、列車制御システムにおけるハンドオーバ方法について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
（列車制御システムの全体構成）
　図１は、本発明の実施の形態１にかかる列車制御システムを説明するための全体構成図である。本実施の形態にかかる列車制御システムは、移動体通信システムを構成するものであり、上段部側に示した地上側装置と、下段部側に示した移動体装置としての列車１６に区分することができる。

　図１に示すように、列車制御システムにおける地上側装置は、地上制御装置１０Ａ，１０Ｂ、地上制御装置１０Ａに接続される無線基地局１１Ａ１，１１Ａ２および、地上制御装置１０Ｂに接続される無線基地局１１Ｂ１，１１Ｂ２を備えて構成される。なお、無線基地局１１Ａ１は、地上無線装置１２Ａ１および地上空中線１４Ａ１を有して構成され、他の無線基地局も同様に構成される。

　一方、列車制御システムにおける移動体装置としての列車１６は、車上制御装置１８、車上制御装置１８に接続される車上無線装置２２および、車上無線装置２２に接続される車上空中線２４を有して構成される。なお、列車１６における車上無線装置２２および車上空中線２４は、無線基地局に対する車上無線局として位置づけられる。

　これら無線基地局と車上無線局（列車１６）との間では、図示のように列車情報と列車制御情報とが送受される。列車情報は、例えば列車走行情報、列車個別情報などである。列車走行情報には、列車の在線位置を示す情報（列車在線位置情報）や、列車速度を示す情報などが含まれる。また、列車個別情報には、列車の車種を示す情報や、列車の編成番号を表す情報などが含まれる。この編成番号は、車両を編成した物理的存在としての列車を識別するために付された番号である。後述する実施形態の一部では、列車個体を識別するための情報として、この編成番号を使用する。

　なお、図１では、列車制御システムとして２つの地上制御装置を示しているが、この構成に限定されるものではなく、３つ以上の地上制御装置を備える構成であってもよいし、単一の地上制御装置を備える構成であっても構わない。

　また、図１では、各地上制御装置に２つ、もしくは２つ以上の無線基地局が接続される構成を示しているが、この構成に限定されるものではなく、例えばある１つの地上制御装置に１つの無線基地局のみが接続される構成が含まれていても構わない。

（本実施の形態にかかるハンドオーバ方式の概念）
　図２は、本実施の形態の列車制御システムにおけるハンドオーバ方式の概念を説明するための図である。ここで、「ハンドオーバ」とは、背景技術の項でも若干説明したが、通信中の列車が移動して無線基地局を切り替えるときの動作あるいは制御を指す用語である。例えば、図１において、列車進行方向に沿って列車が走行するときに、ハンドオーバ地点として示した近傍地点において、通信相手先を無線基地局１１Ａ２から無線基地局１１Ｂ１に切り替える必要があり、このときに行われる動作もしくは制御が、ハンドオーバである。

　図２に戻り、同図のグラフに目を向けると、２つのカーブが示されている。これら２つのカーブは、列車の減速に通常に使用するブレーキ（以下「常用ブレーキ」という）を用いた速度（減速）カーブであり、列車走行距離（横軸）に対する列車速度（縦軸）の関係として示されている。なお、横軸において、黒三角記号が指す地点は常用ブレーキ開始地点を示し、白三角記号が指す地点は、ハンドオーバ（以下「Ｈ／Ｏ」と表記）先の無線基地局に割り当てられた無線チャネル（以下「無線ＣＨ」と表記）のうちの何れかの無線ＣＨの予約を開始する地点（以下「予約開始地点」という）を示している。なお、図２では、２つの速度カーブの何れにおいても、予約開始地点が常用ブレーキ開始地点よりも手前の地点（Ｈ／Ｏ地点よりも離れる地点）となっているが、この点については後述する。

（予約開始地点算出の考え方）
　つぎに、予約開始地点算出の考え方について説明する。
　（１）まず、Ｈ／Ｏ先の無線基地局の無線ＣＨを予約できなかった場合には、Ｈ／Ｏ地点の手前に列車が停車する必要がある。この場合のブレーキは、車上制御装置が自動でかけることになると想定されるが、Ｈ／Ｏ地点近傍の所望位値にピンポイントで停車することは困難なので、Ｈ／Ｏ地点を超えて停車しないようにある程度の余裕距離（α）をあける（図２参照）。

　（２）使用するブレーキは、乗客の乗り心地を考慮し、列車の減速に通常使用されているブレーキ（常用ブレーキ）を用いることとする（緊急で使用する非常ブレーキは、現時点では考慮しない）。この常用ブレーキの減速特性と、ある地点における列車速度Ｖとを用いて、Ｈ／Ｏ地点から手前の余裕距離（α）の地点で列車速度Ｖ＝０となるための、常用ブレーキをかけ始める点（常用ブレーキ開始地点）を計算することができる。

　（３）常用ブレーキ開始地点から、Ｈ／Ｏ先の無線基地局に割り当てられた無線ＣＨの一つを予約するための処理時間（Ｔｒｓｖ）に、列車が走行する距離分（Ｖ＊Ｔｒｓｖ）だけ手前の地点が予約開始地点となる。なお、図２では、Ｖ＊Ｔｒｓｖとして示したが、実際には、０～Ｔｒｓｖ間のＶに対する時間積分となる。ただし、速度変化があまり大きくなければ、Ｖ＊Ｔｒｓｖとして算出しても大きな誤差は生じない。

　なお、上記で考慮した処理時間Ｔｒｓｖは、無線ＣＨを予約するための処理時間であるが、自己の地上制御装置が自己の要求で予約処理する場合の処理時間だけでなく、他の地上制御装置に予約処理を依頼するための時間（処理時間＋伝送時間）や、他の地上制御装置が予約処理を行って自己の地上制御装置に通知する時間（処理時間＋伝送時間）なども考慮して定められる。この説明から分かるように、処理時間Ｔｒｓｖには、上述の余裕距離αに関係する要素は含まれていない。

　また、上述した事項から、予約開始地点は、列車の速度、常用ブレーキ特性により異なることが分かる。すなわち、列車速度が速いと予約開始地点とＨ／Ｏ地点との間の距離は遠くなり、列車速度が遅いと予約開始地点とＨ／Ｏ地点との間の距離は近くなる。また、常用ブレーキ特性も同様な作用となり、減速性能が悪い場合には、予約開始地点とＨ／Ｏ地点と間の距離は遠くなり、減速性能がよい場合には、予約開始地点とＨ／Ｏ地点との間の距離は近くなる。

（予約開始地点通過予測時刻の計算手法）
　図２では、理解の容易さを得るために、横軸を予約開始地点（距離）として説明したが、列車から送信される列車位置情報を用いて地点（距離）を判断する場合、予約開始地点を精度よく判断するためには、列車位置情報が送信される時間間隔を短くする必要がある。しかしながら、この手法は、列車位置情報を処理する列車側のシステムに大きなインパクトを与える。

　その一方で、予約開始地点（距離）付近での無線環境が良好ではなく、無線伝送誤りにて、列車位置情報が地上装置側で受信できない場合には、予約開始地点をはるかに過ぎてしまい、Ｈ／Ｏ先の無線基地局の無線ＣＨが予約できない状況が想定される。この場合、常用ブレーキではＨ／Ｏ地点の手前で止まれずに、緊急ブレーキ（急ブレーキ）をかけることになる可能性もある。

　そこで、本実施の形態による手法では、地上制御装置は、Ｈ／Ｏ先の無線基地局の無線ＣＨを予約するのに予約開始地点（距離）を用いるのではなく、予約開始地点（距離）の通過予測時刻（Ｔｐｓｓ）を計算し、その時刻情報を用いて無線ＣＨの予約処理を行うこととする。なお、予約開始地点通過予測時刻（Ｔｐｓｓ）の具体的な計算手順は以下の通りである。

　まず、列車から、列車の在線位置情報Ｐｔｒｎを受信した時点（時刻Ｔ）で、列車速度（Ｖ）およびブレーキ性能の情報を用いて、Ｈ／Ｏ地点の手前に停車するための常用ブレーキ開始地点Ｐｂｓｔを計算する。なお、列車速度およびブレーキ性能については、様々なバリエーションがあり、そのバリエーションについては、後述する。

　つぎに、常用ブレーキ開始地点Ｐｂｓｔと列車から受信する在線位置情報Ｐｔｒｎ間の距離（Ｐｂｓｔ－Ｐｔｒｎ）を求め、さらに次式により、予約開始地点通過予測時刻Ｔｐｓｓを計算する。

　Ｔｐｓｓ＝Ｔ＋（Ｐｂｓｔ－Ｐｔｒｎ）／Ｖ－Ｔｒｓｖ　　　…（１）

　なお、通常想定される処理では、ＰｂｓｔがＰｔｒｎに対して「進行方向の先」にあるため、“Ｐｂｓｔ－Ｐｔｒｎ”の値は正と考えられる。ただし、列車位置情報として通常用いるキロ程は、下り方向に進行する場合には増加し、上り方向に進行する場合には減少する。よって、列車位置情報としてキロ程を用いる場合、ＰｂｓｔがＰｔｒｎに対して「進行方向の先」にある場合でも、上記（１）式における“Ｐｂｓｔ－Ｐｔｒｎ”の値が負にもなり得る。そこで、列車位置情報としてキロ程を用いる場合には、上記（１）式における“Ｐｂｓｔ－Ｐｔｒｎ”に絶対値記号を付した次式を用いて、予約開始地点通過予測時刻Ｔｐｓｓを計算する。

　Ｔｐｓｓ＝Ｔ＋｜Ｐｂｓｔ－Ｐｔｒｎ｜／Ｖ－Ｔｒｓｖ　　　…（２）

　なお、常用ブレーキ開始地点Ｐｂｓｔが進行方向の先にない場合あるいは、常用ブレーキ開始地点Ｐｂｓｔが進行方向の先にある場合でも、上記（２）式を用いて計算した予約開始地点通過予測時刻Ｔｐｓｓと現時刻Ｔとの差（Ｔｐｓｓ－Ｔ）がマイナスになる場合には、既に予約開始地点を通過していることを意味する。したがって、この場合には、早急にＨ／Ｏ先の無線基地局の無線ＣＨを予約することになる。また、この場合には、無線ＣＨの予約処理に併せて、常用ブレーキ以外のブレーキ（例えば、非常ブレーキ、緊急ブレーキ）の使用を列車側に指示してもよい。このような制御を行えば、Ｈ／Ｏ先の無線基地局の無線ＣＨを予約できない状況に陥ったとしても、Ｈ／Ｏ地点の手前に確実に停車させることができる。

　また、計算した予約開始地点通過予測時刻Ｔｐｓｓとなる前に新たな列車位置情報を受信した場合には、Ｔｐｓｓを再計算する。なお、新たな列車位置情報の受信中に予約開始地点通過予測時刻Ｔｐｓｓとなることが予想される場合には、無線ＣＨの予約処理を実行することが好ましい。また、上記（１）式、（２）式に使用しているＴｒｓｖは、Ｈ／Ｏ先の無線基地局が自己の地上制御装置に接続されている場合と、他の地上制御装置に接続されている場合とで、Ｔｒｓｖの値を変更してもよい。

（地上制御装置の構成）
　つぎに、地上制御装置の構成について説明する。図３は、実施の形態１の列車制御システムにおける地上制御装置の機能構成を主として示す図である。なお、図３では、図１に示した地上制御装置１０Ａの機能構成として示しているが、他の地上制御装置も同様な構成であることは言うまでもない。

　図３に示すように、地上制御装置１０Ａは、列車速度計算部３１、通過予測時刻計算部３２、無線ＣＨ予約部３３および無線ＣＨ予約結果通知部３４ならびに、Ｈ／Ｏ地点位置３７を記憶する記憶部３６および、ブレーキ性能３９を記憶する記憶部３８を備えて構成される。

　列車速度計算部３１は、周期的もしくは定期的に受信する列車走行情報の一つである列車在線位置の情報を用いて列車速度を計算する。

　通過予測時刻計算部３２は、列車在線位置、列車速度計算部３１が計算した列車速度、列車進行方向にあるＨ／Ｏ地点および、列車のブレーキ性能に基づいて、予約開始地点の通過予測時刻を計算する。

　無線ＣＨ予約部３３は、Ｈ／Ｏ先の無線基地局における無線ＣＨの使用状況を調査し、該当列車に対する無線ＣＨの予約処理を行う。

　無線ＣＨ予約結果通知部３４は、Ｈ／Ｏ先の無線基地局における無線ＣＨの予約結果を列車制御情報の一つとしてＨ／Ｏ元の無線基地局を経由して該当列車の車上制御装置に通知する。

　これら列車速度計算部３１、通過予測時刻計算部３２、無線ＣＨ予約部３３および無線ＣＨ予約結果通知部３４の連携動作により、無線ＣＨを予約できたＨ／Ｏ先の無線基地局にもＨ／Ｏ元の無線基地局に送信するのと同じ列車制御情報を送信することができるので、車上無線局がＨ／Ｏ先の無線基地局を無線ＣＨを変更することで列車制御情報をシームレスに受信可能となる。

（実施の形態１の列車制御システムによる効果）
　つぎに、実施の形態１の列車制御システムを利用することによる効果について、上記した特許文献１との比較で説明する。

　まず、特許文献１の列車制御システムでは、列車から送信される列車在線位置情報に基づいて無線ＣＨの予約タイミングを判断しているので、列車在線位置情報の送信間隔が粗い場合には、Ｈ／Ｏ先の無線基地局の無線ＣＨの予約タイミングが大幅に遅れるという欠点がある。一方、実施の形態１の列車制御システムでは、列車在線位置情報を利用するものの、無線ＣＨの予約タイミングは、無線ＣＨ予約開始地点の通過予測時刻を計算し、この通過予測時刻に基づいて無線ＣＨの予約タイミングを判断しているので、列車在線位置情報の送信間隔によらず、Ｈ／Ｏ先の基地局の無線ＣＨの予約を精度よく行うことが可能となる。

　なお、実施の形態１の列車制御システムでは、無線ＣＨの予約タイミングが来る前に新たな列車在線位置情報を受信した場合には、新たな列車在線位置情報を用いて予約開始地点の通過予測時刻を再計算するため、列車在線位置情報に即した高精度な無線ＣＨ予約処理が可能となる。

　また、実施の形態１の列車制御システムでは、列車と地上側装置間の無線通信が一時不通（すなわち、列車在線位置情報が来ない）の場合でも、Ｈ／Ｏ先の無線基地局の無線ＣＨの予約が可能となるので、Ｈ／Ｏ地点の手前で止まれずに、オーバーランをしたり、Ｈ／Ｏ地点の手前で緊急ブレーキをかけたりするような事象を回避することが可能となる。

　また、実施の形態１の列車制御システムでは、列車速度およびブレーキ性能を考慮しているので、更に高精度な無線ＣＨ予約処理が可能となり、各無線基地局が所有している無線チャネル資源の効率的利用が可能となる。

　以上説明したように、実施の形態１の列車制御システムによれば、Ｈ／Ｏ地点、列車の在線位置、ブレーキ性能および列車速度に基づいてＨ／Ｏ地点における通過予測時刻を計算し、Ｈ／Ｏ先の無線基地局に割り当てられた無線チャネルの使用状況と、計算した通過予測時刻とに基づいてＨ／Ｏ先の無線基地局における無線ＣＨの予約処理を行うと共に、この予約結果をＨ／Ｏ元の無線基地局を経由して列車制御情報の一つとして、該当列車の車上制御装置に通知することとしたので、無線ＣＨの予約処理が高精度化され、無線チャネル資源の効率的利用が可能となる。

　なお、実施の形態１の列車制御システムでは、列車速度およびブレーキ性能の双方を考慮したＨ／Ｏの処理を行っているが、例えば走行路線が山岳地等を含まず起伏の変動があまり激しくない路線等である場合には、列車速度情報のみを用いたＨ／Ｏ処理を行うことでも構わない。このような処理を行っても、上述した効果を得ることができる。

実施の形態２．
　図４は、実施の形態２の列車制御システムにおける地上制御装置の機能構成を主として示す図である。実施の形態１は、列車制御システムを構成する地上制御装置が単一の場合あるいは、Ｈ／Ｏ元の無線基地局とＨ／Ｏ先の無線基地局とが同一の地上制御装置の管理下にある場合を想定した実施の形態であったが、実施の形態２は、列車制御システムを構成する地上制御装置が複数の場合であり、Ｈ／Ｏ元の無線基地局とＨ／Ｏ先の無線基地局とが同一の地上制御装置の管理下にない場合を想定した実施の形態を示すものである。以下、実施の形態２の列車制御システムについて説明する。なお、図３に示す実施の形態１の構成と同一または同等である構成部については、同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。

　図４に示すように、地上制御装置１０Ａは、図３に示した各構成部に加え、地上制御装置判定部４１、無線ＣＨ予約要求部４２、無線ＣＨ予約結果受信部４３、無線ＣＨ予約要求受信部４４および、無線ＣＨ予約要求結果通知部４５を備えている。

　地上制御装置判定部４１は、システム構成、列車の進行方向などの情報からＨ／Ｏ先の無線基地局が自己の管理下にある地上制御装置であるか否かを判定する。

　無線ＣＨ予約要求部４２は、地上制御装置判定部４１がＨ／Ｏ先の無線基地局が自己の管理下にはないと判定したことを受けて、Ｈ／Ｏ先の無線基地局を管理する地上制御装置（図４の例では地上制御装置１０Ｂ）に無線ＣＨの予約要求を送信する。

　無線ＣＨ予約結果受信部４３は、無線ＣＨの予約要求を送信した地上制御装置（図４の例では地上制御装置１０Ｂ）からの予約結果を受信して無線ＣＨ予約結果通知部３４に通知する。

　無線ＣＨ予約要求受信部４４は、Ｈ／Ｏ元の無線基地局を管理する地上制御装置（図４の例では地上制御装置１０Ｂ）からの予約要求を受信して無線ＣＨ予約部３３に通知する。

　無線ＣＨ予約要求結果通知部４５は、無線ＣＨ予約部３３が行った予約結果（予約要求結果）を受領して予約要求元の地上制御装置（図４の例では地上制御装置１０Ｂ）に送信する。

　これら地上制御装置判定部４１、無線ＣＨ予約要求部４２、無線ＣＨ予約結果受信部４３、無線ＣＨ予約要求受信部４４および、無線ＣＨ予約要求結果通知部４５に加え、実施の形態１で説明した列車速度計算部３１、通過予測時刻計算部３２、無線ＣＨ予約部３３および無線ＣＨ予約結果通知部３４の連携動作により、Ｈ／Ｏ元の無線基地局とＨ／Ｏ先の無線基地局とが同一の地上制御装置の管理下にあるか否かに関わらず、Ｈ／Ｏ時における的確な無線基地局の切り替えが可能となる。

　以上説明したように、実施の形態２の列車制御システムによれば、Ｈ／Ｏ地点、列車の在線位置、ブレーキ性能および列車速度に基づいてＨ／Ｏ地点における通過予測時刻を計算し、Ｈ／Ｏ元の無線基地局とＨ／Ｏ先の無線基地局とが同一の地上制御装置の管理下にない場合には、Ｈ／Ｏ先の無線基地局を管理する地上制御装置に無線チャネルの予約を要求し、Ｈ／Ｏ元の無線基地局とＨ／Ｏ先の無線基地局とが同一の地上制御装置の管理下にある場合には、Ｈ／Ｏ先の無線基地局に割り当てられた無線チャネルの使用状況および通過予測時刻に基づいてＨ／Ｏ先の無線基地局における無線チャネルの予約処理を行う一方で、他の地上制御装置からの無線チャネルの予約要求を受信した場合には、予約要求の対象となる無線基地局に割り当てられた無線チャネルの使用状況に基づいて無線チャネルの予約処理を行い、無線ＣＨの予約要求を送信した他の地上制御装置に通知することとしたので、実施の形態１の効果に加え、Ｈ／Ｏ元の無線基地局とＨ／Ｏ先の無線基地局とが同一の地上制御装置の管理下にあるか否かに関わらず、Ｈ／Ｏ時における的確な無線基地局の切り替えが可能になるという効果が得られる。

実施の形態３．
　図５は、実施の形態３の列車制御システムにおける地上制御装置の機能構成を主として示す図である。実施の形態２は、列車のブレーキ性能が列車によらず一定の特性とする実施の形態であったが、実施の形態３は、列車のブレーキ性能が列車の在線位置に応じて変化する特性であるとする実施の形態を示すものである。列車の在線位置を勘案するのは、線路が上り坂であるか、下り坂であるかによりブレーキ性能が異なる点を考慮するためである。以下、実施の形態３の列車制御システムについて説明する。なお、図４に示す実施の形態２の構成と同一または同等である構成部については、同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。

　実施の形態３では、記憶部３８には、列車位置（列車在線位置）に対応したブレーキ性能情報であるブレーキ性能５１が記憶されている。

　通過予測時刻計算部３２は、列車在線位置、列車速度計算部３１が計算した列車速度、列車進行方向にあるＨ／Ｏ地点および、列車在線位置に対応したブレーキ性能に基づいて、予約開始地点の通過予測時刻を計算する。

　実施の形態３の列車制御システムによれば、列車在線位置に対応したブレーキ性能に基づいて、予約開始地点の通過予測時刻を計算することとしたので、実施の形態２の効果を有すると共に、無線ＣＨの予約処理を更に高精度化することができるという効果が得られる。

　なお、実施の形態３では、列車在線位置に対応したブレーキ性能に基づいて予約開始地点通過予測時刻の計算処理を行う構成を実施の形態２に適用した場合について説明したが、この構成を実施の形態１に適用することも無論可能である。

実施の形態４．
　図６は、実施の形態４の列車制御システムにおける地上制御装置の機能構成を主として示す図である。実施の形態３は、列車のブレーキ性能が列車の在線位置に応じて変化する特性であるとする実施の形態であったが、実施の形態４は、列車のブレーキ性能が列車個別情報（例えば車種、編成番号など）に応じて変化する特性であるとする実施の形態を示すものである。以下、実施の形態４の列車制御システムについて説明する。なお、図４に示す実施の形態２の構成と同一または同等である構成部については、同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。

　実施の形態４では、記憶部３８には、列車個別情報に対応したブレーキ性能情報であるブレーキ性能５２が記憶されている。この列車個別情報は、無線基地局１１Ａ１を介して地上制御装置１０Ａに通知される。

　通過予測時刻計算部３２は、列車在線位置、列車速度計算部３１が計算した列車速度、列車進行方向にあるＨ／Ｏ地点および、列車個別情報に対応したブレーキ性能に基づいて、予約開始地点の通過予測時刻を計算する。

　実施の形態４の列車制御システムによれば、列車個別情報に対応したブレーキ性能に基づいて、予約開始地点の通過予測時刻を計算することとしたので、実施の形態２の効果を有すると共に、無線ＣＨの予約処理を更に高精度化することができるという効果が得られる。

　なお、実施の形態４では、列車個別情報に対応したブレーキ性能に基づいて予約開始地点通過予測時刻の計算処理を行う構成を実施の形態２に適用した場合について説明したが、この構成を実施の形態１に適用することも無論可能である。

実施の形態５．
　図７は、実施の形態５の列車制御システムにおける地上制御装置の機能構成を主として示す図である。実施の形態２は、列車から通知された列車在線位置情報を用いて地上制御装置側で列車速度を計算する実施の形態であったが、実施の形態３は、列車にて計測している列車速度の情報を在線位置情報と共に地上制御装置に送信し、地上制御装置ではその値を使用する実施の形態を示すものである。このような実施の形態であるため、図４に示す実施の形態２の構成から、列車速度計算部３１を省略することが可能となる。以下、実施の形態５の列車制御システムについて説明する。なお、図４に示す実施の形態２の構成と同一または同等である構成部については、同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。

　実施の形態５では、列車速度は、列車１６の車上制御装置にて計算される。この列車速度は、列車在線位置の情報と共に列車走行情報の一つとして無線基地局１１Ａ１を介して地上制御装置１０Ａに通知される。

　通過予測時刻計算部３２は、列車１６から通知された列車在線位置および列車速度、列車進行方向にあるＨ／Ｏ地点ならびに、ブレーキ性能に基づいて、予約開始地点の通過予測時刻を計算する。

　実施の形態５の列車制御システムによれば、列車速度計算部３１を省略することができるので、実施の形態２の効果に加えて、地上制御装置側の処理負荷が軽減されると共に、より正確な列車速度を用いることで無線ＣＨの予約処理を更に高精度化できるという効果が得られる。

　なお、実施の形態５では、車上制御装置側が計算した列車速度の情報を用いて予約開始地点通過予測時刻の計算処理を行う構成を実施の形態２に適用した場合について説明したが、この構成を実施の形態１，３，４に適用することも無論可能である。

実施の形態６．
　図８は、実施の形態６の列車制御システムにおける地上制御装置の機能構成を主として示す図である。実施の形態２は、列車速度を地上制御装置１０Ａの列車速度計算部３１が列車１６から通知される列車在線位置の情報を用いて計算する実施の形態であったが、実施の形態６は、列車速度が列車個別情報によらず、その在線位置で出すことのできる最大列車速度を用いる実施の形態を示すものである。このような実施の形態であるため、図４に示す実施の形態２の構成から、列車速度計算部３１を省略することが可能となる。以下、実施の形態６の列車制御システムについて説明する。なお、図４に示す実施の形態２の構成と同一または同等である構成部については、同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。

　実施の形態６では、記憶部５０が設けられ、この記憶部５０には、列車位置（列車在線位置）に対応した最大列車速度５４が記憶されている。

　通過予測時刻計算部３２は、列車在線位置、列車進行方向にあるＨ／Ｏ地点、ブレーキ性能および、列車在線位置に対応した最大列車速度に基づいて、予約開始地点の通過予測時刻を計算する。

　実施の形態６の列車制御システムによれば、列車在線位置に対応した最大列車速度に基づいて予約開始地点の通過予測時刻を計算することとしたので、列車速度計算部３１を省略することができ、実施の形態２の効果に加えて、地上制御装置側の処理負荷が軽減されるという効果が得られる。

　なお、実施の形態６では、列車在線位置に対応した最大列車速度に基づいて予約開始地点通過予測時刻の計算処理を行う構成を実施の形態２に適用した場合について説明したが、この構成を実施の形態１，３～５に適用することも可能である。

実施の形態７．
　図９は、実施の形態７の列車制御システムにおける地上制御装置の機能構成を主として示す図である。実施の形態６は、列車速度が列車個別情報には依存せず、その在線位置で出すことのできる最大列車速度を用いて通過予測時刻を計算する実施の形態であったが、実施の形態７は、これとは逆に、列車速度が列車在線位置にはよらず、列車個別情報（車種、編成番号）によって変化する最大列車速度の情報を用いて通過予測時刻を計算する実施の形態を示すものである。このような実施の形態であるため、実施の形態６と同様に、図４に示す実施の形態２の構成から、列車速度計算部３１を省略することが可能となる。以下、実施の形態７の列車制御システムについて説明する。なお、図８に示す実施の形態６の構成と同一または同等である構成部については、同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。

　実施の形態７では、記憶部５０には、列車個別情報に対応した最大列車速度５５が記憶されている。無線基地局１１Ａ１を介して定期的に通知される列車在線位置の情報は、通過予測時刻計算部３２に通知される。

　通過予測時刻計算部３２は、列車在線位置、列車進行方向にあるＨ／Ｏ地点、ブレーキ性能および、列車個別情報に対応した最大列車速度に基づいて、予約開始地点の通過予測時刻を計算する。

　実施の形態７の列車制御システムによれば、列車個別情報に対応した最大列車速度に基づいて予約開始地点の通過予測時刻を計算することとしたので、列車速度計算部３１を省略することができ、実施の形態２の効果に加えて、地上制御装置側の処理負荷が軽減されるという効果が得られる。

　なお、実施の形態７では、列車個別情報に対応した最大列車速度に基づいて予約開始地点通過予測時刻の計算処理を行う構成を実施の形態２に適用した場合について説明したが、この構成を実施の形態１，３～６に適用することも可能である。

　以上のように、本発明にかかる列車制御システムは、無線チャネル資源の効率的利用を可能とする発明として有用である。

　１０Ａ，１０Ｂ　地上制御装置
　１１Ａ１，１１Ａ２，１１Ｂ１，１１Ｂ２　無線基地局
　１２Ａ１，１２Ａ２，１２Ｂ１，１２Ｂ２　地上無線装置
　１４Ａ１，１４Ａ２，１４Ｂ１，１４Ｂ２　地上空中線
　１６　列車
　１８　車上制御装置
　２２　車上無線装置
　２４　車上空中線
　３１　列車速度計算部
　３２　通過予測時刻計算部
　３３　無線ＣＨ予約部
　３４　無線ＣＨ予約結果通知部
　３６，３８，５０　記憶部
　４１　地上制御装置判定部
　４２　無線ＣＨ予約要求部
　４３　無線ＣＨ予約結果受信部
　４４　無線ＣＨ予約要求受信部
　４５　無線ＣＨ予約要求結果通知部

Claims

　列車の走行を制御する列車制御情報を生成する地上制御装置と、
　前記地上制御装置に接続され、前記列車制御情報を受領して無線送信する複数の無線基地局と、
　前記列車に搭載され、前記無線基地局から送信された前記列車制御情報を受信する車上無線局と、
　前記車上無線局に接続され、前記車上無線局から通知された前記列車制御情報に基づいて、前記列車の走行を制御する車上制御装置と、
　を備え、
　前記地上制御装置は、
　通信相手先の無線基地局を切り替える地点として記憶されたハンドオーバ地点、計算もしくは通知された列車速度および、前記車上無線局を介して前記列車から通知された列車在線位置情報に基づいて、ハンドオーバ先の無線基地局に割り当てられた無線チャネルの予約を開始する予約開始地点の通過予測時刻を計算する通過予測時刻計算部と、
　前記無線チャネルの使用状況および前記通過予測時刻に基づいて前記無線チャネルの予約処理を行う無線チャネル予約部と、
　前記無線チャネル予約部による無線チャネル予約結果を前記列車制御情報の一つとしてハンドオーバ元の無線基地局に通知する無線チャネル予約結果通知部と、
　を備えたことを特徴とする列車制御システム。
　前記地上制御装置は、前記車上無線局を介して前記列車から通知される在線位置情報に基づいて前記列車速度を計算する列車速度計算部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の列車制御システム。
　前記通過予測時刻の計算に必要な前記列車速度の情報は、前記列車にて計算され、前記地上制御装置に通知されることを特徴とする請求項１に記載の列車制御システム。
　前記通過予測時刻計算部は、前記通過予測時刻を計算する際に、前記列車の在線位置情報に応じて決まる列車最大速度の情報を前記列車速度として用いることを特徴とする請求項１に記載の列車制御システム。
　前記通過予測時刻の計算に必要な情報として前記列車の個体を識別する列車個別情報が前記地上制御装置に通知され、
　前記通過予測時刻計算部は、前記通過予測時刻を計算する際に、前記列車個別情報に応じて決まる列車最大速度の情報を前記列車速度として用いることを特徴とする請求項１に記載の列車制御システム。
　前記通過予測時刻の計算に必要な情報として前記列車の個体を識別する列車個別情報が前記地上制御装置に通知され、
　前記通過予測時刻計算部は、前記通過予測時刻を計算する際に、前記列車個別情報と前記在線位置情報とに応じて決まる列車最大速度の情報を前記列車速度として用いることを特徴とする請求項１に記載の列車制御システム。
　前記通過予測時刻計算部は、前記列車のブレーキ性能を考慮して前記通過予測時刻を計算することを特徴とする請求項１～６の何れか１項に記載の列車制御システム。
　前記ブレーキ性能は、前記列車の在線位置に応じた異なる特性に設定されていることを特徴とする請求項７に記載の列車制御システム。
　前記通過予測時刻計算部は、前記列車個別情報に応じて異なる特性に設定されているブレーキ性能を考慮して前記通過予測時刻を計算することを特徴とする請求項５または６に記載の列車制御システム。
　前記通過予測時刻計算部は、前記列車個別情報および前記在線位置情報のそれぞれに応じて異なる特性に設定されているブレーキ性能を考慮して前記通過予測時刻を計算することを特徴とする請求項５または６に記載の列車制御システム。
　列車の走行を制御する列車制御情報を生成する複数の地上制御装置と、
　前記各地上制御装置に接続され、前記列車制御情報を受領して無線送信する１または複数の無線基地局と、
　前記列車に搭載され、前記無線基地局から送信された前記列車制御情報を受信する車上無線局と、
　前記車上無線局に接続され、前記車上無線局から通知された前記列車制御情報に基づいて前記列車の走行を制御する車上制御装置と、
　を備え、
　前記地上制御装置は、
　通信相手先の無線基地局を切り替える地点として記憶されたハンドオーバ地点および、計算もしくは通知された列車速度ならびに、前記車上無線局を介して前記列車から通知された列車在線位置情報に基づいて、ハンドオーバ先の無線基地局に割り当てられた無線チャネルの予約を開始する予約開始地点の通過予測時刻を計算する通過予測時刻計算部と、
　ハンドオーバ元の無線基地局とハンドオーバ先の無線基地局とが同一の地上制御装置の管理下にあるか否かを判定すると共に、その判定結果を通知する地上制御装置判定部と、
　前記ハンドオーバ元の無線基地局と前記ハンドオーバ先の無線基地局とが同一の地上制御装置の管理下にない旨を通知された場合に、前記ハンドオーバ先の無線基地局を管理する地上制御装置に無線チャネルの予約を要求する無線チャネル予約要求部と、
　管理下にない地上制御装置が予約した無線チャネルの予約結果を受信する予約結果受信部と、
　前記管理下にない地上制御装置からの無線チャネルの予約要求を受信する予約要求受信部と、
　前記ハンドオーバ元の無線基地局と前記ハンドオーバ先の無線基地局とが同一の地上制御装置の管理下にある旨を通知された場合に、前記ハンドオーバ先の無線基地局に割り当てられた無線チャネルの使用状況および前記通過予測時刻に基づいて前記無線チャネルの予約処理を行うと共に、前記予約要求受信部から予約要求が通知された場合に、前記予約要求の対象となる無線基地局に割り当てられた無線チャネルの使用状況に基づいて前記無線チャネルの予約処理を行う無線チャネル予約部と、
　前記ハンドオーバ元の無線基地局と前記ハンドオーバ先の無線基地局とが同一の地上制御装置の管理下にある場合の前記無線チャネル予約部による無線チャネル予約結果を受領して前記ハンドオーバ元の無線基地局に通知する無線チャネル予約結果通知部と、
　前記ハンドオーバ元の無線基地局と前記ハンドオーバ先の無線基地局とが同一の地上制御装置の管理下にない場合の前記無線チャネル予約部による無線チャネル予約結果を受領して前記ハンドオーバ先の無線基地局を管理する地上制御装置に通知する無線チャネル予約要求結果通知部と、
　を備えたことを特徴とする列車制御システム。
　前記地上制御装置は、前記車上無線局を介して前記列車から通知される在線位置情報に基づいて前記列車速度を計算する列車速度計算部をさらに備えたことを特徴とする請求項１１に記載の列車制御システム。
　前記通過予測時刻計算部は、前記列車のブレーキ性能を考慮して前記通過予測時刻を計算することを特徴とする請求項１１または１２に記載の列車制御システム。
　前記予約開始地点は、前記ハンドオーバ地点に停車しようとしてブレーキの動作を開始する地点よりも進行方向手前の地点に設定されることを特徴とする請求項１～１３の何れか１項に記載の列車制御システム。
　前記予約開始地点は、列車速度を考慮して設定されることを特徴とする請求項１４に記載の列車制御システム。
　列車に搭載される車上制御装置に接続される車上無線局と、前記列車の走行を制御する地上制御装置に接続される無線基地局との間の通信を無線にて行うように構成された列車制御システムにおけるハンドオーバ方法であって、
　通信相手先の無線基地局を切り替える地点として記憶されたハンドオーバ地点および列車速度に基づいて前記列車の前記ハンドオーバ地点における通過予測時刻を計算する通過予測時刻計算ステップと、
　ハンドオーバ先の無線基地局に割り当てられた無線チャネルの使用状況および前記通過予測時刻に基づいて前記ハンドオーバ先の無線基地局における無線チャネルの予約処理を行う無線チャネル予約ステップと、
　前記無線チャネル予約ステップによる無線チャネル予約結果を前記列車制御情報の一つとしてハンドオーバ元の無線基地局に通知する無線チャネル予約結果通知ステップと、
　含むことを特徴とするハンドオーバ方法。
　列車に搭載される車上制御装置に接続される車上無線局と、前記列車の走行を制御する地上制御装置に接続される無線基地局との間の通信を無線にて行うように構成された列車制御システムにおけるハンドオーバ方法であって、
　通信相手先の無線基地局を切り替える地点として記憶されたハンドオーバ地点および列車速度に基づいて前記列車の前記ハンドオーバ地点における通過予測時刻を計算する通過予測時刻計算ステップと、
　ハンドオーバ元の無線基地局とハンドオーバ先の無線基地局とが同一の地上制御装置の管理下にあるか否かを判定する判定ステップと、
　前記ハンドオーバ元の無線基地局と前記ハンドオーバ先の無線基地局とが同一の地上制御装置の管理下にない場合に、前記ハンドオーバ先の無線基地局を管理する地上制御装置に無線チャネルの予約を要求する無線チャネル予約要求ステップと、
　前記ハンドオーバ元の無線基地局と前記ハンドオーバ先の無線基地局とが同一の地上制御装置の管理下にある場合に、前記ハンドオーバ先の無線基地局に割り当てられた無線チャネルの使用状況および前記通過予測時刻に基づいて前記ハンドオーバ先の無線基地局における無線チャネルの予約処理を行う一方で、他の地上制御装置からの無線チャネルの予約要求を受信した場合に、前記予約要求の対象となる無線基地局に割り当てられた無線チャネルの使用状況に基づいて無線チャネルの予約処理を行う無線チャネル予約ステップと、
　前記ハンドオーバ元の無線基地局と前記ハンドオーバ先の無線基地局とが同一の地上制御装置の管理下にある場合の無線チャネル予約結果を前記ハンドオーバ元の無線基地局に通知する無線チャネル予約結果通知ステップと、
　前記ハンドオーバ元の無線基地局と前記ハンドオーバ先の無線基地局とが同一の地上制御装置の管理下にない場合の無線チャネル予約結果を前記ハンドオーバ先の無線基地局を管理する地上制御装置に通知する無線チャネル予約要求結果通知ステップと、
　含むことを特徴とするハンドオーバ方法。