WO2014002753A1

WO2014002753A1 - 列車制御装置

Info

Publication number: WO2014002753A1
Application number: PCT/JP2013/066113
Authority: WO
Inventors: 祐作長▲崎▼; 明日香　昌; 敦高見
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2013-06-11
Publication date: 2014-01-03
Also published as: US9642163B2; JP5800991B2; US20150078276A1; JPWO2014002753A1

Abstract

　通信を継続しつつ、通信チャンネルを効率的に利用可能な列車制御装置を得ること。列車に搭載された車上基地局２０６と、車上基地局２０６と通信可能な基地局Ａ２０３、基地局Ｂ２０４と、列車を安全に走行可能な限界位置である停止限界２０９までに列車を停車可能な運行制御をする車上制御装置２０５と、基地局Ａ２０３、基地局Ｂ２０４を通じて列車側から取得した現在位置の情報および地上の分岐器の開通情報に基づいて算出した停止限界２０９を列車側に送信する地上制御装置２０１，２０２と、からなる列車制御装置において、車上制御装置２０５が、車上基地局２０６の通信相手となる基地局を切り替える際に切り替え先の基地局の通信チャンネルの予約開始位置を定めるパターンであって、列車速度および列車位置によって前記予約開始位置が異なるチャンネル予約開始パターン２０７を算出する。

Description

列車制御装置

　本発明は、列車制御装置に関するものである。

　従来、列車制御装置では、地上基地局の境界において車上基地局の通信相手となる地上基地局を切り替える際、地上制御装置が、予約開始地点を列車が通過したことを検知して次の地上基地局の通信チャンネルの予約を開始する（例えば、下記特許文献１参照）。

特許第３４５１５４３号公報

　しかしながら、上記従来の技術によれば、地上基地局を切り替える地点に列車が低速で接近したとき、または切り替える地点付近に停車駅があるとき、切り替え先の地上基地局の通信チャンネルの予約が早くなりすぎる。そのため、切り替え先の地上基地局では通信チャンネルの予約状態が長くなり通信チャンネルの利用効率が低下する、という問題があった。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、通信を継続しつつ、通信チャンネルを効率的に利用可能な列車制御装置を得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に、本発明は、列車に搭載された車上基地局と、地上に設置され、前記車上基地局と通信可能な地上基地局と、列車に搭載され、前記車上基地局を通じて列車の現在位置を地上側へ報告し、地上側から取得した、列車を安全に走行可能な限界位置である停止限界までに列車を停車可能な運行制御をする車上制御装置と、地上に設置され、前記地上基地局を通じて列車側から取得した現在位置の情報および地上の分岐器の開通情報に基づいて算出した前記停止限界を、前記地上基地局を通じて列車側に送信する地上制御装置と、からなる列車制御装置において、前記車上制御装置が、前記車上基地局の通信相手となる前記地上基地局を切り替える際に切り替え先の地上基地局の通信チャンネルの予約開始位置を定めるパターンであって、列車速度および列車位置によって前記予約開始位置が異なるチャンネル予約開始パターンを算出する、ことを特徴とする。

　この発明によれば、通信を継続しつつ、通信チャンネルを効率的に利用できる、という効果を奏する。

図１は、従来の列車制御装置の構成例を示す図である。図２は、実施の形態１に係る列車制御装置の構成例を示す図である。図３は、実施の形態１に係る車上制御装置の構成例を示す図である。図４は、実施の形態１に係る地上制御装置の構成例を示す図である。図５は、実施の形態２における、列車に対するハンドオーバー点、停止限界、および各パターンの概念を示す図である。図６は、実施の形態２に係る車上制御装置の構成例を示す図である。図７は、実施の形態２に係る地上制御装置の構成例を示す図である。図８は、実施の形態３における、列車に対するハンドオーバー点、停止限界、および各パターンの概念を示す図である。図９は、実施の形態４における、列車に対するハンドオーバー点、停止限界、および各パターンの概念を示す図である。

　以下に、本発明にかかる列車制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
　まず、従来の列車制御装置の動作について簡単に説明する。図１は、従来の列車制御装置の構成例を示す図である。列車制御装置は、地上に設置された、地上制御装置Ａ１０１と、地上制御装置Ｂ１０２と、基地局Ａ１０３と、基地局Ｂ１０４と、列車に搭載された、車上制御装置１０５と、車上基地局１０６と、を備える。

　地上制御装置Ａ１０１および地上制御装置Ｂ１０２は、互いに通信回線で接続されており、基地局Ａ１０３および基地局Ｂ１０４を制御している。ここで、地上制御装置は１台であっても複数であってもよく、また、基地局についても１台の地上制御装置が複数の基地局を制御していてもよい。

　一般的な動作として、基地局Ａ１０３および基地局Ｂ１０４は、それぞれ自局の通信範囲において車上基地局１０６と無線通信を行う。車上制御装置１０５は、車上基地局１０６を通じて列車の現在位置を地上側へ報告し、地上側から取得した、列車を安全に走行可能な限界位置である停止限界１０９までに列車を停車可能な運行制御をする。地上制御装置Ａ１０１および地上制御装置Ｂ１０２は、各基地局を通じて列車側から取得した現在位置の情報および地上の分岐器の開通情報に基づいて停止限界１０９を算出し、各基地局を通じて列車側に送信する。

　車上制御装置１０５および車上基地局１０６を搭載した列車は、基地局Ａ１０３の通信範囲を走行中に基地局Ｂ１０４の通信範囲に接近すると、車上基地局１０６の通信相手を基地局Ａ１０３から基地局Ｂ１０４に切り替える必要がある。この切り替えのことを一般にハンドオーバーと称する。ハンドオーバーを実際に行う通信相手切り替え地点は、ハンドオーバー点１１０として路線上にあらかじめ定められている。１つの基地局の通信範囲に複数の列車が存在して基地局と通信を行うことがあるので、各基地局は、複数の通信チャンネルを持っている。各列車は、列車毎にいずれかの通信チャンネルを確保して基地局との通信を行う。そのため、各列車では、ハンドオーバーを行う際には切り替え先の基地局の通信チャンネルを確保しなければならない。

　列車制御装置では、通信を保安に利用しているため通信が途切れることを極力避けなければならず、切り替え先の基地局の通信チャンネルを確保できない場合、ハンドオーバー点１１０の手前で列車を止める制御が行われる。このため、ハンドオーバー点１１０の手前に停止限界１０９が設定されている。この停止限界１０９までに列車を停止させるため、車上制御装置１０５では、ブレーキパターン１０８を算出し、列車の現在速度と位置を監視して、ブレーキパターン１０８に抵触する場合はブレーキをかけて列車を停止限界１０９までに停車させる制御を行う。なお、図１では、ブレーキパターン１０８に対して、横軸は位置関係を示し、縦軸は列車速度を示す。

　実際のハンドオーバー処理では、列車は、チャンネル予約開始点１０７を通過した際にあらかじめ基地局Ｂ１０４の通信チャンネルの予約を行う。予約ができた場合、通信を通じて通知を受けた車上制御装置１０５がブレーキパターン１０８を消去することにより、列車はハンドオーバー点１１０に進入し、通信相手先の切り替え操作が行われる。

　従来の列車制御装置におけるハンドオーバー処理では、ハンドオーバー点１１０に列車が高速で接近する場合でも低速で接近する場合でも、一定のチャンネル予約開始点１０７に達した時点で通信チャンネル予約が開始される。列車が減速せずにハンドオーバー処理を完了するためには、その路線における最高速度で列車が走行していてもブレーキパターン１０８に達するまでに通信チャンネルの予約処理が完了するだけの時間的余裕が得られるように、チャンネル予約開始点１０７の位置を定めなければならない。

　これは、低速でハンドオーバー点１１０に接近してくる列車では、かなり早く通信チャンネルの予約が行われることを意味する。さらに、チャンネル予約開始点１０７とハンドオーバー点１１０の間に駅があって列車が停車する場合は、より顕著となる。通信チャンネル予約が早すぎると、無用に基地局Ｂ１０４の通信チャンネルを長く占有することになり、通信チャンネルの利用が非効率となる。
　その無線列車制御装置用に専用の通信帯域の免許を受けているならば、通信チャンネルを長く占有したとしても、それに応じた十分な帯域幅を確保しチャンネル数を用意しさえすればよい。したがって帯域利用効率向上への要求は強くなく、ハンドオーバー処理の開始は特定の位置に固定して十分とされてきた。しかし、ＩＳＭ帯のように免許によらず公衆が通信に利用する帯域を利用して無線列車制御装置を実現する例が近年増加しつつあり、こうした場合は常に他の目的の通信との競合の可能性があり、できるだけ帯域を節約して利用しなければならないという要求が強くなっている。

　そのため、本実施の形態では、上記のように列車が低速でハンドオーバー点１１０に接近する場合や、チャンネル予約開始点１０７とハンドオーバー点１１０の間の駅に列車が停車する場合においても、効率的に通信チャンネルを利用する制御を行う列車制御装置について説明する。

　図２は、本実施の形態に係る列車制御装置の構成例を示す図である。列車制御装置は、地上制御装置Ａ２０１と、地上制御装置Ｂ２０２と、基地局Ａ２０３と、基地局Ｂ２０４と、車上制御装置２０５と、車上基地局２０６と、を備える。チャンネル予約開始点１０７に基づく制御を除き、列車制御装置としての一般的な動作および接続関係については、それぞれ、図１に示す列車制御装置の各構成（地上制御装置Ａ１０１、地上制御装置Ｂ１０２、基地局Ａ１０３、基地局Ｂ１０４、車上制御装置１０５、車上基地局１０６）と同様である。また、ブレーキパターン２０８、停止限界２０９、ハンドオーバー点２１０についても、ぞれぞれ、図１に示すブレーキパターン１０８、停止限界１０９、ハンドオーバー点１１０と同様である。

　本実施の形態では、車上制御装置２０５、地上制御装置Ａ２０１、地上制御装置Ｂ２０２のいずれかにおいて、チャンネル予約開始パターン２０７を算出する。チャンネル予約開始パターン２０７は、ブレーキパターン２０８との間で、列車がその速度でそのまま走行したときにチャンネル予約開始パターン２０７を通過してからブレーキパターン２０８を通過するまでの時間が、通信チャンネルの予約処理にかかる時間よりも長くなるように間隔を空ける設定とする。チャンネル予約開始パターン２０７は、列車速度および列車位置によって、車上基地局２０６の通信相手となる地上基地局を切り替える際に切り替え先の地上基地局の通信チャンネルの予約開始位置（パターン）が異なる。また、チャンネル予約開始パターン２０７を通過してから、列車が最大加速をした場合においても、ブレーキパターン２０８を通過するまでに通信チャンネルの予約処理が完了するように考慮してもよい。また、路線の勾配や曲線などによって、列車の加減速に影響がある要素を考慮してもよい。なお、図１同様、ブレーキパターン２０８およびチャンネル予約開始パターン２０７に対して、横軸は位置関係を示し、縦軸は列車速度を示す。なお、位置ではなくハンドオーバー点２１０からの距離を基に考えてもまったく同様である。

　列車制御装置では、列車がハンドオーバー点２１０に接近すると、その現在位置と速度をチャンネル予約開始パターン２０７と照合し、チャンネル予約開始パターン２０７を通過した時点で基地局Ｂ２０４の通信チャンネルの予約を開始する。なお、チャンネル予約開始パターン２０７と列車の現在位置・速度を照合するのは、車上制御装置２０５、地上制御装置Ａ２０１、地上制御装置Ｂ２０２のいずれかにおいて行う。正常に基地局Ｂ２０４の通信チャンネルの予約ができた場合、その旨が通信を通じて列車に伝達されるので、列車では、ブレーキパターン２０８が消去されて減速することなく走行し、ハンドオーバー点２１０に達した時点で実際のハンドオーバー処理が行われる。ハンドオーバー処理については従来と同様である。

　ここで、車上制御装置２０５について、チャンネル予約開始パターン２０７を算出する場合の具体的な構成について説明する。図３は、本実施の形態に係る車上制御装置の構成例を示す図である。車上制御装置２０５は、チャンネル予約開始パターン算出部２１１と、通信チャンネル予約要求部２１２と、基地局切替部２１３と、を備える。

　チャンネル予約開始パターン算出部２１１は、列車速度および列車位置に基づいて、チャンネル予約開始パターン２０７を算出する。

　通信チャンネル予約要求部２１２は、チャンネル予約開始パターン２０７を列車が通過したことを検知した場合、地上制御装置に対して、切り替え先の地上基地局の通信チャンネルの予約要求を送信する。

　基地局切替部２１３は、通信チャンネル予約要求部２１２での予約要求に対する応答として、地上制御装置が予約した切り替え先基地局の通信チャンネルの情報を取得し、ハンドオーバー点２１０において通信相手の切り替え（ハンドオーバー）を実行する。

　これにより、最適の時機に次の基地局の通信チャンネルを要求することができ、通信チャンネルを不必要に長く占有せず効率よく通信を行うことができる。

　また、地上制御装置Ａ２０１について、チャンネル予約開始パターン２０７を算出する場合の具体的な構成について説明する。図４は、本実施の形態に係る地上制御装置の構成例を示す図である。地上制御装置Ａ２０１は、チャンネル予約開始パターン算出部２２１と、通信チャンネル予約部２２２と、通信チャンネル情報送信部２２３と、を備える。
なお、地上制御装置Ｂ２０２がチャンネル予約開始パターン２０７を算出する場合、地上制御装置Ｂ２０２も同様の構成を備える。

　チャンネル予約開始パターン算出部２２１は、列車速度および列車位置に基づいて、チャンネル予約開始パターン２０７を算出する。

　通信チャンネル予約部２２２は、チャンネル予約開始パターン２０７を列車が通過したことを検知した場合、切り替え先の地上基地局の通信チャンネルの予約を行う。

　通信チャンネル情報送信部２２３は、予約した切り替え先の地上基地局の通信チャンネルの情報を車上制御装置２０５へ送信する。

　この場合においても、最適の時機に次の基地局の通信チャンネルを要求することができ、通信チャンネルを不必要に長く占有せず効率よく通信を行うことができる。

　チャンネル予約開始パターン算出部２１１，２２１では、具体的に、切り替え先の地上基地局で通信チャンネルを予約できない場合に通信相手切り替え地点の手前で列車を停車させるために前記車上制御装置が定めた列車の位置とその地点での最大速度の関係を示すブレーキパターン２０８に対して、切り替え先の地上基地局の通信チャンネルの予約処理を行うために必要な時間に列車が走行する距離を空けて前記チャンネル予約開始パターン２０７を算出する。これにより、列車が減速することなく最適の時機に次の基地局の通信チャンネルを確保して走行を継続することができる。

　以上説明したように、本実施の形態によれば、列車制御装置では、車上制御装置または地上制御装置において、列車の速度と位置とに基づいて、ブレーキパターンに対して通信チャンネルの予約処理にかかる時間だけ手前にずらしたチャンネル予約開始パターンを算出する。チャンネル予約開始時点を固定ではなく列車の速度と位置に応じて可変にすることにより、列車がどのような速度でハンドオーバー点に接近してきた場合においても、最適の時機に次の基地局の通信チャンネルを予約することができる。これにより、ハンドオーバー点の手前で低速になる場合や停車する場合においても、不必要に長く通信チャンネルを占有することを回避でき、通信チャンネルを効率的に利用することが可能となる。

実施の形態２．
　従来の列車制御装置では、ハンドオーバー完了後、ハンドオーバー元の基地局の通信チャンネルをどの時点で解放するのかが明確ではなかった。一般的には、ハンドオーバーが完了すれば、すぐに元の基地局の通信チャンネルは解放されるものと考えられる。しかしながら、この方法では、ハンドオーバー点を通過した直後の地点で列車が停止し、逆方向に走行を開始すると、逆方向へのハンドオーバー処理が間に合わなくなる可能性がある。そのため、本実施の形態では、チャンネル解放パターンを用いて通信チャンネルの解放を制御する。実施の形態１と異なる部分について説明する。

　図５は、本実施の形態における、列車に対するハンドオーバー点、停止限界、および各パターンの概念を示す図である。なお、地上制御装置、基地局、列車に搭載された車上制御装置、車上基地局等の各構成の接続関係は実施の形態１（図２参照）と同様である。チャンネル予約開始パターン３０１、ブレーキパターン３０２、停止限界３０３、ハンドオーバー点３０４は、それぞれ、図２におけるチャンネル予約開始パターン２０７、ブレーキパターン２０８、停止限界２０９、ハンドオーバー点２１０と同様である。基地局Ａ、基地局Ｂの通信範囲は、ハンドオーバー点３０４を境界として分かれている。

　本実施の形態では、車上制御装置、地上制御装置Ａ、地上制御装置Ｂのいずれかにおいて、さらに、ハンドオーバー点３０４を過ぎた基地局Ｂの範囲にチャンネル解放パターン３０５を算出する。基地局Ａから基地局Ｂへハンドオーバーを行う列車は、チャンネル予約開始パターン３０１に基づいて基地局Ｂの通信チャンネル予約を開始し、通信チャンネルを確保した後は双方の基地局の通信チャンネルを確保した状態のままハンドオーバー点３０４を越え、その時点で通信に使用する通信チャンネルを基地局Ａのものから基地局Ｂのものへと切り替える。その後、列車では、チャンネル解放パターン３０５を通過した時点で基地局Ａの通信チャンネルを解放する。なお、図１，２同様、チャンネル予約開始パターン３０１、ブレーキパターン３０２、およびチャンネル解放パターン３０５に対して、横軸は位置関係を示し、縦軸は列車速度を示す。以降の実施の形態についても同様とする。

　チャンネル解放パターン３０５は、簡単には、チャンネル予約開始パターン３０１を対称に基地局Ｂ側に展開すればよい。この場合、チャンネル解放パターン３０５は、基地局Ｂから基地局Ａへハンドオーバーを行う進行方向が反対の列車のチャンネル予約開始パターンと合致することになる。このチャンネル解放パターンを列車が通過していれば、列車の進行方向が逆方向に変わった際に、必ず逆方向のチャンネル予約開始パターンを通過することになるので、逆向きのハンドオーバーの処理が正常に行われることを保証できる。すなわち、チャンネル解放パターン３０５よりもハンドオーバー点３０４側で列車が折り返した場合は、双方の基地局の通信チャンネルを確保したままのため通信が途切れることはなく、チャンネル解放パターン３０５を過ぎてから列車が折り返した場合は一旦基地局Ａ側の通信チャンネルは解放されるが、再度通信チャンネル予約を行ってからハンドオーバー点３０４に達することになるので、やはり通信が途切れることはない。

　なお、チャンネル解放パターン３０５の算出に際して、曲線や勾配などの路線の条件を加味する場合、必ずしもハンドオーバー点３０４を中心にチャンネル予約開始パターン３０１とチャンネル解放パターン３０５が対称になるとは限らない。この場合、チャンネル解放パターン３０５は、基地局Ｂから基地局Ａへハンドオーバーを行う際のチャンネル予約開始パターンと同一になるように算出する。

　ここで、車上制御装置について、チャンネル解放パターン３０５を算出する場合の具体的な構成について説明する。図６は、本実施の形態に係る車上制御装置の構成例を示す図である。車上制御装置２０５は、チャンネル予約開始パターン算出部２１１と、通信チャンネル予約要求部２１２と、基地局切替部２１３と、チャンネル解放パターン算出部３１１と、通信チャンネル解放部３１２と、を備える。

　チャンネル解放パターン算出部３１１は、列車速度および列車位置に基づいて、車上基地局の通信相手の地上基地局の切り替えを実行後に切り替え元の地上基地局（基地局Ａ）の通信チャンネルの解放を実行する位置を定めるチャンネル解放パターン３０５を算出する。

　通信チャンネル解放部３１２は、チャンネル解放パターン３０５を列車が通過したことを検知した場合、切り替え元の地上基地局（基地局Ａ）の通信チャンネルの解放を実行する。

　これにより、最適の時機に切り替え元の基地局の通信チャンネルを解放することができ、切り替え地点付近において列車が折り返すような場合でも、確実に通信を継続することができる。

　また、地上制御装置Ａについて、チャンネル解放パターン３０５を算出する場合の具体的な構成について説明する。図７は、本実施の形態に係る地上制御装置の構成例を示す図である。地上制御装置Ａ２０１は、チャンネル予約開始パターン算出部２２１と、通信チャンネル予約部２２２と、通信チャンネル情報送信部２２３と、チャンネル解放パターン算出部３２１と、通信チャンネル解放部３２２と、を備える。なお、地上制御装置Ｂがチャンネル解放パターン３０５を算出する場合、地上制御装置Ｂも同様の構成を備える。

　チャンネル解放パターン算出部３２１は、列車速度および列車位置に基づいて、車上基地局の通信相手の地上基地局の切り替えを実行後に切り替え元の地上基地局（基地局Ａ）の通信チャンネルの解放を実行する位置を定めるチャンネル解放パターン３０５を算出する。

　通信チャンネル解放部３２２は、チャンネル解放パターン３０５を列車が通過したことを検知した場合、切り替え元の地上基地局（基地局Ａ）の通信チャンネルの解放を実行する。

　この場合においても、最適の時機に切り替え元の基地局の通信チャンネルを解放することができ、切り替え地点付近において列車が折り返すような場合でも、確実に通信を継続することができる。

　以上説明したように、本実施の形態によれば、列車制御装置では、車上基地局の通信相手の地上基地局の切り替えを実行後に切り替え元の地上基地局の通信チャンネルの解放を実行する位置を定めるチャンネル解放パターンを設定し、列車がチャンネル解放パターンを通過してから、先に接続していた切り替え元の基地局の通信チャンネルを解放することとした。これにより、列車がハンドオーバー点付近で減速や停車等、どのような動き方をしても、基地局の通信チャンネルを適切に確保して通信を維持することができる。

実施の形態３．
　本実施の形態では、より早く通信チャンネルを解放して、通信チャンネルの利用効率を改善する。実施の形態２と異なる部分について説明する。

　図８は、本実施の形態における、列車に対するハンドオーバー点、停止限界、および各パターンの概念を示す図である。なお、地上制御装置、基地局、列車に搭載された車上制御装置、車上基地局等の各構成の接続関係は実施の形態１，２（図２参照）と同様である。チャンネル予約開始パターン４０１、ブレーキパターン４０２、停止限界４０３、ハンドオーバー点４０４は、それぞれ、図５におけるチャンネル予約開始パターン３０１、ブレーキパターン３０２、停止限界３０３、ハンドオーバー点３０４と同様である。基地局Ａ、基地局Ｂの通信範囲は、ハンドオーバー点４０４を境界として分かれている。

　本実施の形態では、車上制御装置、地上制御装置Ａ、地上制御装置Ｂのいずれかにおいて、基地局Ｂから基地局Ａにハンドオーバーをするときに使用する反対方向のチャンネル予約開始パターン４０５を算出し、さらに、チャンネル解放パターン４０６を算出する。列車は、チャンネル解放パターン４０６を通過した時点で基地局Ａの通信チャンネルを解放する。

　基地局Ａから基地局Ｂにハンドオーバーした際、列車は、ある速度を持って走行しているので、それから最大減速度でブレーキをかけても、停車するまでにある程度の距離を走行する。列車が停車した時点で、ハンドオーバー点４０４から見て反対方向のチャンネル予約開始パターン４０５より外側にいるならば、列車では、その後、逆向きに走行を開始したときに反対方向のチャンネル予約開始パターン４０５を通過してチャンネル予約処理を開始できることを保証できる。

　そのため、車上制御装置、地上制御装置Ａ、地上制御装置Ｂのいずれかにおいて、列車の最大減速度でブレーキをかけても、反対方向のチャンネル予約開始パターン４０５の外側に出ることが確実な位置と速度の関係に沿ってチャンネル解放パターン４０６を算出する。具体的に、反対方向のチャンネル予約開始パターン４０５で速度が０となる地点から、ブレーキの最大減速度（最大減速度曲線）を基にチャンネル解放パターン４０６を計算すれば、このようなチャンネル解放パターン４０６を得ることができる。ただし、ハンドオーバー点４０４より手前で基地局Ａの通信チャンネルを解放することはできないので、列車の速度がある一定以上ではハンドオーバー点４０４で通信チャンネルを解放するように、チャンネル解放パターン４０６を算出する。

　ブレーキパターン４０２については、正しく通信チャンネル予約を行えなかった場合に停止限界４０３より手前で列車を確実に止める必要があるので、降雨時などの減速度が落ちる条件でも問題ないように、列車の最大減速度よりも低い減速度を仮定して算出する。これに対して、チャンネル解放パターン４０６については、反対方向のチャンネル予約開始パターン４０５よりハンドオーバー点４０４に近い側で列車が止まってしまう方が問題であるため、列車の最大減速度よりも高い減速度を仮定して算出する。

　図６および図７に示す構成において、具体的に、車上制御装置または地上制御装置のチャンネル解放パターン算出部３１１，３２１では、反対方向に走行する列車の反対方向のチャンネル予約開始パターン４０５よりハンドオーバー点４０４から遠い地点が停車位置となる列車の最大減速度曲線およびハンドオーバー点４０４の情報に基づいて、チャンネル解放パターン４０６を算出する。

　以上説明したように、本実施の形態によれば、列車制御装置では、列車の最大減速度でブレーキをかけても、ハンドオーバー先の基地局の反対方向のチャンネル予約開始パターンの外側に出ることが確実な位置と速度の関係に沿ってチャンネル解放パターンを算出することとした。これにより、ハンドオーバー点付近で列車が停車して折り返しても、通信チャンネルの確保が行われずに他の基地局範囲に進入することは発生せず、確実に通信を継続することができ、かつ、ハンドオーバー元の基地局の通信チャンネルを可能な限り早く解放して、通信チャンネルの利用効率を高めることができる。

実施の形態４．
　本実施の形態では、列車長を考慮した通信チャンネルの解放について説明する。実施の形態３と異なる部分について説明する。

　列車制御装置では、列車の位置計測を列車の先頭位置で行うと、列車の進行方向が逆向きになると列車位置計測の基準点も列車長分だけずれる。このことを考慮すると、チャンネル解放パターンに従ってハンドオーバー元の通信チャンネルを解放した直後に列車が停車し、進行方向が反対向きになって列車位置計測の基準点が列車長分だけずれても、反対方向のチャンネル予約開始パターンよりハンドオーバー点から遠い側に列車がなければならない。すなわち、チャンネル解放パターンと反対方向のチャンネル予約開始パターンの間に列車長で定める距離をおく必要がある。

　図９は、本実施の形態における、列車に対するハンドオーバー点、停止限界、および各パターンの概念を示す図である。なお、地上制御装置、基地局、列車に搭載された車上制御装置、車上基地局等の各構成の接続関係は実施の形態１～３（図２参照）と同様である。チャンネル予約開始パターン５０１、ブレーキパターン５０２、停止限界５０３、ハンドオーバー点５０４、反対方向のチャンネル予約開始パターン５０５は、それぞれ、図８におけるチャンネル予約開始パターン４０１、ブレーキパターン４０２、停止限界４０３、ハンドオーバー点４０４、反対方向のチャンネル予約開始パターン４０５と同様である。基地局Ａ、基地局Ｂの通信範囲は、ハンドオーバー点５０４を境界として分かれている。

　本実施の形態では、車上制御装置、地上制御装置Ａ、地上制御装置Ｂのいずれかにおいて、基地局Ｂから基地局Ａにハンドオーバーをするときに使用する反対方向のチャンネル予約開始パターン５０５を算出し、さらに、チャンネル解放パターン５０６を算出する。列車は、チャンネル解放パターン５０６を通過した時点で基地局Ａの通信チャンネルを解放する。

　ここでは、チャンネル解放パターン５０６は、実施の形態３のチャンネル解放パターン４０６（図８参照）と比較して、列車長５０７分だけ、ハンドオーバー点５０４から遠い側に移動している。これにより、チャンネル解放パターン５０６を通過してすぐに列車が停止し、進行方向を逆向きにした場合でも、反対方向のチャンネル予約開始パターン５０５よりハンドオーバー点５０４から遠い側に列車の先頭位置がくるので、列車が移動を開始したときに通信チャンネルの予約を正しく開始することができる。

　図９においては、列車の先頭が基地局Ｂの範囲に進入しても、列車の末尾が基地局Ａの範囲を完全に出るまで、基地局Ａの通信チャンネルを解放しないことを前提として、チャンネル解放パターン５０６のうち速度の高い領域では、それ以上速い速度であっても同じ位置で解放を行うパターンを算出している。列車の末尾が基地局Ａの範囲にあっても通信チャンネルを解放することに問題が無ければ、チャンネル解放パターン５０６は全体にわたって列車の最大減速度に基づく曲線を描いてもよい。ただし、その場合でも、列車の先頭が基地局Ａの範囲にあるときは通信チャンネルを解放しない曲線を描くこととする。

　図６および図７に示す構成において、具体的に、車上制御装置または地上制御装置のチャンネル解放パターン算出部３１１，３２１では、チャンネル解放パターン５０６を、列車長５０７だけハンドオーバー点５０４から遠い側で算出する。

　以上説明したように、本実施の形態によれば、列車制御装置では、さらに、列車長を考慮してチャンネル解放パターンを算出することとした。これにより、ハンドオーバー点付近で列車が停車して折り返しても、通信チャンネルの確保が行われずに他の基地局範囲に進入することは発生せず、確実に通信を継続することができ、かつ、ハンドオーバー元の基地局の通信チャンネルを可能な限り早く解放して、通信チャンネルの利用効率を高めることができる。

　以上のように、本発明にかかる列車制御装置は、複数の地上基地局を備えた構成に有用であり、特に、列車が通信相手の地上基地局を切り替える制御に適している。

　１０１，２０１　地上制御装置Ａ、１０２，２０２　地上制御装置Ｂ、１０３，２０３　基地局Ａ、１０４，２０４　基地局Ｂ、１０５，２０５　車上制御装置、１０６，２０６　車上基地局、１０７　チャンネル予約開始点、１０８，２０８，３０２，４０２，５０２　ブレーキパターン、１０９，２０９，３０３，４０３，５０３　停止限界、１１０，２１０，３０４，４０４，５０４　ハンドオーバー点、２０７，３０１，４０１，５０１　チャンネル予約開始パターン、２１１，２２１　チャンネル予約開始パターン算出部、２１２　通信チャンネル予約要求部、２１３　基地局切替部、２２２　通信チャンネル予約部、２２３　通信チャンネル情報送信部、３０５，４０６，５０６　チャンネル解放パターン、３１１，３２１　チャンネル解放パターン算出部、３１２，３２２　通信チャンネル解放部、４０５，５０５　反対方向のチャンネル予約開始パターン、５０７　列車長。

Claims

　列車に搭載された車上基地局と、地上に設置され、前記車上基地局と通信可能な地上基地局と、列車に搭載され、前記車上基地局を通じて列車の現在位置を地上側へ報告し、地上側から取得した、列車を安全に走行可能な限界位置である停止限界までに列車を停車可能な運行制御をする車上制御装置と、地上に設置され、前記地上基地局を通じて列車側から取得した現在位置の情報および地上の分岐器の開通情報に基づいて算出した前記停止限界を、前記地上基地局を通じて列車側に送信する地上制御装置と、からなる列車制御装置において、
　前記車上制御装置が、前記車上基地局の通信相手となる前記地上基地局を切り替える際に切り替え先の地上基地局の通信チャンネルの予約開始位置を定めるパターンであって、列車速度および列車位置によって前記予約開始位置が異なるチャンネル予約開始パターンを算出する、
　ことを特徴とする列車制御装置。
　前記車上制御装置は、
　前記車上基地局の通信相手となる前記地上基地局を切り替える際、切り替え先の地上基地局の通信チャンネルの予約開始位置を、列車速度が高くなるにつれて、通信相手の切り替え地点から遠くする、
　ことを特徴とする請求項１に記載の列車制御装置。
　前記車上制御装置が、
　前記列車速度および前記列車位置に基づいて、前記チャンネル予約開始パターンを算出するチャンネル予約開始パターン算出手段と、
　前記チャンネル予約開始パターンを列車が通過したことを検知した場合、前記地上制御装置に対して、切り替え先の地上基地局の通信チャンネルの予約要求を送信する通信チャンネル予約要求手段と、
　前記予約要求に対する応答として、前記地上制御装置が予約した切り替え先基地局の通信チャンネルの情報を取得し、通信相手切り替え地点において通信相手の切り替えを実行する通信基地局切替手段と、
　を備えることを特徴とする請求項２に記載の列車制御装置。
　前記チャンネル予約開始パターン算出手段は、
　切り替え先の地上基地局で通信チャンネルを予約できない場合に通信相手切り替え地点の手前で列車を停車させるために前記車上制御装置が定めた列車の位置とその地点での最大速度の関係を示すブレーキパターンに対して、切り替え先の地上基地局の通信チャンネルの予約処理を行うために必要な時間に列車が走行する距離を空けて前記チャンネル予約開始パターンを算出する、
　ことを特徴とする請求項３に記載の列車制御装置。
　列車に搭載された車上基地局と、地上に設置され、前記車上基地局と通信可能な地上基地局と、列車に搭載され、前記車上基地局を通じて列車の現在位置を地上側へ報告し、地上側から取得した、列車を安全に走行可能な限界位置である停止限界までに列車を停車可能な運行制御をする車上制御装置と、地上に設置され、前記地上基地局を通じて列車側から取得した現在位置の情報および地上の分岐器の開通情報に基づいて算出した前記停止限界を、前記地上基地局を通じて列車側に送信する地上制御装置と、からなる列車制御装置において、
　前記地上制御装置が、前記車上基地局の通信相手となる前記地上基地局を切り替える際に切り替え先の地上基地局の通信チャンネルの予約開始位置を定めるパターンであって、列車速度および列車位置によって前記予約開始位置が異なるチャンネル予約開始パターンを算出する、
　ことを特徴とする列車制御装置。
　前記地上制御装置は、
　前記車上基地局の通信相手となる前記地上基地局を切り替える際、切り替え先の地上基地局の通信チャンネルの予約開始位置を、列車速度が高くなるにつれて、通信相手の切り替え地点から遠くする、
　ことを特徴とする請求項５に記載の列車制御装置。
　前記地上制御装置が、
　前記列車速度および前記列車位置に基づいて、前記チャンネル予約開始パターンを算出するチャンネル予約開始パターン算出手段と、
　前記チャンネル予約開始パターンを列車が通過したことを検知した場合、切り替え先の地上基地局の通信チャンネルの予約を行う通信チャンネル予約手段と、
　予約した前記切り替え先の地上基地局の通信チャンネルの情報を前記車上制御装置へ送信する通信チャンネル情報送信手段と、
　を備えることを特徴とする請求項６に記載の列車制御装置。
　前記チャンネル予約開始パターン算出手段は、
　切り替え先の地上基地局で通信チャンネルを予約できない場合に通信相手切り替え地点の手前で列車を停車させるために前記車上制御装置が定めた列車の位置とその地点での最大速度の関係を示すブレーキパターンに対して、切り替え先の地上基地局の通信チャンネルの予約処理を行うために必要な時間に列車が走行する距離を空けて前記チャンネル予約開始パターンを算出する、
　ことを特徴とする請求項７に記載の列車制御装置。
　前記車上制御装置が、
　列車速度および列車位置に基づいて、前記車上基地局の通信相手の地上基地局の切り替えを実行後に切り替え元の地上基地局の通信チャンネルの解放を実行する位置を定めるチャンネル解放パターンを算出するチャンネル解放パターン算出手段と、
　前記チャンネル解放パターンを列車が通過したことを検知した場合、前記切り替え元の地上基地局の通信チャンネルの解放を実行する通信チャンネル解放手段と、
　を備えることを特徴とする請求項３または４に記載の列車制御装置。
　前記地上制御装置が、
　列車速度および列車位置に基づいて、前記車上基地局の通信相手の地上基地局の切り替えを実行後に切り替え元の地上基地局の通信チャンネルの解放を実行する位置を定めるチャンネル解放パターンを算出するチャンネル解放パターン算出手段と、
　前記チャンネル解放パターンを列車が通過したことを検知した場合、前記切り替え元の地上基地局の通信チャンネルの解放を実行する通信チャンネル解放手段と、
　を備えることを特徴とする請求項７または８に記載の列車制御装置。
　前記チャンネル解放パターン算出手段は、
　反対方向に走行する列車のチャンネル予約開始パターンより通信相手の切り替え地点から遠い地点が停車位置となる列車の最大減速度曲線および前記通信相手の切り替え地点の情報に基づいて、前記チャンネル解放パターンを算出する、
　ことを特徴とする請求項９に記載の列車制御装置。
　前記チャンネル解放パターン算出手段は、
　反対方向に走行する列車のチャンネル予約開始パターンより通信相手の切り替え地点から遠い地点が停車位置となる列車の最大減速度曲線および前記通信相手の切り替え地点の情報に基づいて、前記チャンネル解放パターンを算出する、
　ことを特徴とする請求項１０に記載の列車制御装置。
　前記チャンネル解放パターン算出手段は、
　前記チャンネル解放パターンを、列車の全長だけ前記通信相手の切り替え地点から遠い側で算出する、
　ことを特徴とする請求項１１に記載の列車制御装置。
　前記チャンネル解放パターン算出手段は、
　前記チャンネル解放パターンを、列車の全長だけ前記通信相手の切り替え地点から遠い側で算出する、
　ことを特徴とする請求項１２に記載の列車制御装置。