WO2018066020A1 - 車上装置及び非常ブレーキ制御方法 - Google Patents

車上装置及び非常ブレーキ制御方法 Download PDF

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健司 水野
修二 南部
敏史 西
横山　保
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株式会社京三製作所
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    • B60L2240/461—Speed

Definitions

  • the present invention relates to an on-board device that performs speed control by comparing a measured traveling speed with a verification speed.
  • the traveling position measured based on the rotation detection signal includes an error due to idling or sliding of the wheel. For this reason, it is common to measure the traveling position as a traveling distance from the detected installation position of the ground unit.
  • the measured traveling speed is compared with the checking speed determined by the speed checking pattern, and when the driving speed exceeds the checking speed, speed control is performed to operate the brake.
  • speed control is performed to operate the brake.
  • the detection time interval between the two ground elements is measured when the train stops. A method is disclosed in which it is determined whether or not an overspeed has occurred, and an emergency brake is activated when the overspeed occurs.
  • the traveling speed and traveling position measured on the vehicle are inaccurate in most cases of the above-mentioned error, but the abnormality of the detector, the broken axle of the detector and the propulsion shaft, etc. It will also be inaccurate if any abnormalities occur.
  • the vehicle travels without detecting the occurrence of an abnormality, it is problematic because travel control is performed with confidence in the travel speed and travel position being measured. For example, when the traveling speed measured on the vehicle is slower than the actual traveling speed, there is a possibility that the actual traveling speed will exceed the verification speed, which may lead to train derailment.
  • the travel position being measured is inaccurate, it may be recognized as a position before the actual travel position, which may cause a collision with the preceding train or the end of the track (car stop), or an unopened branch There is a risk of entering and derailing. Therefore, for example, it is desirable to employ a method of monitoring whether the measured traveling speed or traveling position is an abnormal value exceeding an error by using another means such as a GPS or an accelerometer. It is difficult to use in a section or the like, and there is a problem that additional equipment such as GPS and accelerometer is expensive.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to be able to detect an abnormality in the traveling speed of a train measured by an on-board device.
  • the first invention for solving the above-described problems is The measured traveling speed of a train traveling on a track on which a known ground point (for example, the ground element 14 in FIG. 1) that can be detected on the upper side of the vehicle when passing through the train is defined as a given verification speed corresponding to the measured traveling position.
  • On-train device for the train that performs speed control in comparison A storage unit for storing the position of each of the ground points (for example, the ground unit DB 202 in FIG. 3); A measurement unit (for example, the position / velocity measurement unit 104 in FIG. 3) that corrects the measured travel position in response to detection of the ground point;
  • a verification speed setting unit for example, the speed control unit 106 in FIG.
  • a minimum required time setting unit (for example, the shortest required time setting unit 112 in FIG. 3) that is set using at least the measured traveling speed at the time of detection of the current ground point;
  • a timekeeping unit e.g., a traveling time measuring unit 114 between the ground and the child in FIG. 3) that measures the elapsed time from the detection time of the ground point this time,
  • An emergency brake control unit (for example, the brake control unit 116 of FIG. 3) that activates an emergency brake when the elapsed time is shorter than the shortest required time when the next ground point is detected; It is an on-vehicle apparatus provided with.
  • the speed of the train is controlled by comparing the measured travel speed of a train traveling on a track with a known ground point that can be detected on the upper side of the train when passing through the train with a given verification speed corresponding to the measured travel position.
  • An emergency brake control method performed by an on-board device is A storage unit for storing the position of each of the ground points; A measurement unit that corrects the measured travel position in response to detection of the ground point; A verification speed setting unit that sets the verification speed according to the measured travel position; With The shortest time required for traveling from the last detected ground point (hereinafter referred to as “current ground point”) to the next ground point of the current ground point in the train travel direction (hereinafter referred to as “next ground point”).
  • At least the minimum required time setting step that is set using the measured traveling speed at the time of detection of the current ground point;
  • An emergency brake control method including the above may be configured.
  • the emergency brake is activated by performing a speed check that ensures safety. Can do.
  • the emergency brake is operated when the elapsed time is shorter than the minimum required time.
  • the traveling time (elapsed time) from the current ground point to the next ground point will not be shorter than the minimum required time, but the measured traveling speed is This is because when the speed is slower than the traveling speed, the shortest required time is set longer, and as a result, the traveling time (elapsed time) becomes shorter than the shortest required time and the emergency brake is activated.
  • the minimum required time setting unit is a speed curve from the current ground point to the next ground point on the condition that the acceleration is performed at a predetermined maximum acceleration when accelerating based on the measured traveling speed at the time of detection of the current ground point. And setting the minimum required time based on the speed curve, An on-vehicle device may be configured.
  • the shortest required time from the current ground point to the next ground point is calculated based on the measured traveling speed at the time of detection of the current ground point so as to accelerate at maximum acceleration. It is set by doing. That is, it is possible to set the shortest required time when traveling at the fastest speed from the current ground point to the next ground point.
  • the verification speed setting unit sets a speed verification pattern that determines the verification speed for each travel position
  • the shortest required time setting unit calculates the speed curve with reference to the speed check pattern
  • the speed curve from the current ground point to the next ground point is calculated so as to travel within the range of the verification speed for each travel position defined by the speed verification pattern.
  • the on-vehicle device of the first invention The shortest required time setting unit, based on the measured traveling speed at the time of detection of the current ground point, the minimum required time for each predetermined speed from the current ground point to the next ground point (for example, FIG. 6).
  • the shortest required time table 220 is selected and set.
  • An on-vehicle device may be configured.
  • the shortest required time from the current ground point to the next ground point is based on the measured traveling speed at the time of detection of the current ground point from the predetermined shortest required time for each speed. Is set. Thereby, the minimum required time can be set easily.
  • the shortest required time setting unit sets a second shortest required time when traveling from the current ground point to the next ground point of the next ground point (hereinafter referred to as the “second time ground point”),
  • the emergency brake control unit activates an emergency brake when the elapsed time is shorter than the second minimum required time when the next ground point is detected without detecting the next ground point.
  • An on-vehicle device may be configured.
  • the speed check similar to that of the first invention is performed at the next detection point of the next ground point. It is possible to realize appropriate emergency brake operation control according to need.
  • the structural example of a train control system Explanatory drawing of the principle of speed verification.
  • the functional block diagram of a vehicle-mounted apparatus Data configuration example of shortest required time data.
  • the flowchart of a speed check process The data structural example of the shortest required time table.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a train control system 1 of the present embodiment.
  • the train control system 1 includes a ground device 10 and an on-board device 30 mounted on a train 20 that travels on a track R.
  • a plurality of ground elements 14 that are ground points are installed on the track R.
  • the ground device 10 is installed at, for example, a central command office, and controls each train 20 on the track R. Specifically, based on information (travel line information) on the travel position of each train 20 acquired in units of track circuits installed on the track R, route control information obtained from an interlocking device (not shown), etc. Control information for the train 20 is generated and sent to the corresponding rail in the existing line section via the transmitter 12 connected to the boundary on the advancing side of the track circuit.
  • the on-board device 30 is based on the speed pulse of a pulse generator (hereinafter referred to as “PG”) attached to the axle, and the traveling position of the own train (hereinafter referred to as “measurement traveling position”) and the traveling speed ( Hereinafter, it is referred to as “measured traveling speed”.
  • the measured travel position is corrected based on the installation position of the ground element 14 each time the ground element 14 is detected.
  • the traveling control of the own train 20 based on the control information received from the rail is performed. Specifically, based on the speed limit section and gradient determined on the track R, and the vehicle performance of the train 20, a speed check pattern for stopping the own train 20 at the stop limit specified by the control information is generated. Then, speed control is performed according to the generated speed check pattern.
  • the verification speed corresponding to the current measured travel position determined by the speed verification pattern is compared with the current measured travel speed. If the measured travel speed is higher than the verification speed, the service brake is activated and the own train The normal speed check control for decelerating the vehicle is executed.
  • the traveling speed (measured traveling speed) and the traveling position (measured traveling position) measured by the on-vehicle device 30 are abnormal values exceeding an error due to a defect in the attachment part of the PG, breakage of the axle to which the PG is attached, or the like. There may be cases where the value becomes low in reliability.
  • characteristic speed check is performed in addition to the normal speed check according to the speed check pattern described above.
  • normal speed verification according to the speed verification pattern is referred to as “speed control”
  • characteristic speed verification is simply referred to as “speed verification”.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the speed check (characteristic speed check of the present embodiment) in the on-vehicle device 30.
  • ground elements 14 are installed in order along the traveling direction of the train 20, and in FIG. 2, three ground elements 14a to 14c are installed. The installation positions of the ground elements 14a to 14c are known.
  • the train 20 detects the ground element 14b
  • the elapsed time from the detection time of the ground element 14a to the detection time of the ground element 14b that is, the actual travel from the detection time of the ground element 14a to the detection time of the ground element 14b.
  • Time travel time between ground children
  • this travel time between ground children is compared with the minimum required time to the ground child 14b.
  • the emergency brake is operated to stop the train 20.
  • the traveling time from the ground element 14a (current ground element) to the ground element 14b (next ground element) is not shorter than the minimum required time.
  • the traveling speed is slower than the actual traveling speed, the shortest required time is set longer, and as a result, the traveling time becomes shorter than the shortest required time. Therefore, even when the reliability of the measured traveling speed is low, it is possible to realize speed verification that ensures safety.
  • the measured travel speed is slower than the actual travel speed, even if the actual travel speed exceeds the verification speed, if the measured travel speed exceeds the verification speed (actual Travel speed> Measured travel speed> Verification speed), and brake control (operation of the service brake) by speed control by normal speed verification based on the speed verification pattern is performed. However, if the measured travel speed does not exceed the verification speed (actual travel speed> verification speed> measured travel speed), the brake control (operation of the service brake) is not performed in the speed control based on the normal speed verification based on the speed verification pattern. Not.
  • the minimum required time is set longer because the measured travel speed is slower than the actual travel speed when the shortest required time between the ground elements based on the measured travel speed is used as a threshold and compared with the actual travel time between the ground elements. Therefore, the actual travel time can be shorter. That is, the emergency brake can be operated on the assumption that the measured traveling speed is an abnormal value and is also an abnormal value on the dangerous side.
  • the ground element 14 passes, there may be a detection failure in which the ground element 14 cannot be detected. That is, in FIG. 2, after detecting the ground element 14a, the ground element 14b cannot be detected. In this case, since the shortest required time to each of the ground element 14b and the ground element 14c is calculated at the time of detection of the ground element 14a, from the ground element 14a to the ground element 14c at the time of detection of the ground element 14c. What is necessary is just to compare the traveling time between ground children and the shortest required time from the ground children 14a to the ground children 14c. The processing itself is the same as the speed check when the ground element 14c is the ground element 14b.
  • FIG. 3 is a functional configuration diagram of the on-board device 30.
  • the on-board device 30 includes, as functional units, a ground unit detection unit 102, a position / speed measurement unit 104, a speed verification pattern generation unit 204, a speed control unit 106, a speed verification unit 110, And a ground unit DB (database) 202, track data 206, and vehicle data 208 are stored.
  • a ground unit DB database
  • the ground element detection unit 102 When the ground element detection unit 102 passes the installation position of the ground element 14, it performs close proximity wireless communication with the ground element 14 via the vehicle element 24, receives the ground element ID, and stores the ground element DB 202. Referring to the above-mentioned ground element 14 is specified. The fact that the ground element 14 is identified by the ground element ID is said to have detected the ground element. Further, the ground element detection unit 102 receives control information from the ground element 14 and outputs the control information to the speed control unit 106.
  • the ground element DB 202 stores a ground element ID, an installation position, and the like in association with each ground element 14 installed along the trajectory R.
  • the position speed measuring unit 104 measures the traveling speed (measured traveling speed) and traveling position (measured traveling position) of the own train 20 based on the speed pulse output from the PG 22 attached to the axle. Further, when the ground element 14 is detected by the ground element detection unit 102, the measured traveling position is corrected at the installation position of the ground element 14.
  • the speed check pattern generation unit 204 creates a speed check pattern for stopping at the stop limit specified by the control information from the ground device 10 based on the track condition of the track R, the running performance of the own train 20, and the like. .
  • the speed control unit 106 compares the verification speed corresponding to the current measured travel position determined by the speed verification pattern with the current measured travel speed. If the measured travel speed is higher than the verification speed, the speed control unit 106 activates the service brake 26. The speed control which operates and decelerates the own train 20 is performed.
  • the speed checking unit 110 has a minimum required time setting unit 112, a ground-to-ground travel time measuring unit 114, and a brake control unit 116.
  • the speed checking unit 110 is described above. Speed check (characteristic speed check of this embodiment) is performed.
  • the shortest required time setting unit 112 determines the next ground element 14 (next ground element) in the traveling direction of the own train 20 from the installation position of the ground element 14 (current ground element). And the shortest required time until it arrives at each installation position of the next ground element 14 (next time ground element) is set. That is, assuming that the installation position of the current ground element has passed at the measured traveling speed at the time of detection of the current ground element, the speed limit determined by the speed verification pattern in consideration of the speed limit and gradient of the track R determined by the track data 206. The fastest speed curve is obtained when the vehicle travels within the range of and is accelerated at the maximum acceleration of the host train 20 determined by the vehicle data 208 during acceleration.
  • the traveling time until the own train 20 arrives at the installation position of the next ground element and the next ground element from the installation position of the current ground element is set as the shortest required time.
  • the installation positions of the current ground element, the next ground element, and the next ground element can be acquired by referring to the ground element DB 202.
  • the set shortest required time is stored as the shortest required time data 210.
  • FIG. 4 is an example of the data structure of the shortest required time data 210.
  • the shortest required time data 210 stores the ground element ID 210a and the shortest required time 210b from the current ground element in association with each other for each of the current ground element, the next ground element, and the next ground element. Yes. Since the shortest required time setting unit 112 sets the shortest required time using the last detected ground element 14 as the current ground element every time the ground element 14 is detected, the shortest required time data 210 is stored every time the ground element 14 is detected. Updated to
  • the ground-to-ground element traveling time measuring unit 114 measures the traveling time between two ground elements 14 detected in succession. That is, when the ground element 14 is detected, the measurement of the elapsed time from the detection time of the last detected ground element 14 is started, and the elapsed time until the detection time of the next ground element 14 is calculated as the traveling time between ground elements. And
  • the brake control unit 116 detects the ground element 14 that is stored in the ground element traveling time measured by the ground element traveling time measuring unit 114 and the shortest required time data 210. Compare the minimum required time corresponding to. If the traveling time between the ground and the child is shorter than the shortest required time, the emergency brake 28 is operated to stop the own train 20.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining the flow of the speed check process. This process is executed by the speed checking unit 110.
  • step S1 YES
  • the ground-to-ground child travel time measurement unit 114 sets the elapsed time at the time of detection of the ground child 14 as the ground-child travel time, Measurement of elapsed time from a new detection time is started (step S3).
  • the brake control unit 116 compares the traveling time between the ground pieces with the detected minimum required time to the ground piece 14 (step S5).
  • step S7 if the traveling time between the ground pieces is equal to or longer than the shortest required time (step S7: NO), the shortest required time setting unit 112 is based on the measured traveling speed at the time of detection of the ground piece 14 detected last. The shortest required time to the next ground element (next ground element) in the traveling direction of the own train 20 and the next ground element (next ground element) is calculated (step S9). Then, it returns to step S1 and repeats the same process. On the other hand, if the traveling time between the ground and the child is less than the shortest required time (step S7: YES), the emergency brake 28 is operated to stop the own train 20 (step S11).
  • the current ground surface based on the travel time between the ground child from the current ground child to the next ground child (ground child 14b) and the measured traveling speed at the time of detection of the current ground child.
  • the emergency brake is activated when the traveling time between the ground and the child is shorter than the minimum required time. If the measured travel speed is accurate, that is, equal to the actual travel speed, the travel time between the ground child from the current ground child to the next ground child will not exceed the minimum required time, but the measured travel speed will not exceed the actual travel speed. This is because the measured travel time is shorter than the minimum required time if the time is exceeded.
  • the shortest required time may be set by referring to a data table stored in advance, instead of calculating and setting the minimum required time for each detection of the ground element.
  • a shortest required time table 220 as shown in FIG.
  • the shortest required time table 220 stores the traveling speed 220b, the ground element ID of each of the next ground element 220c and the next ground element 220d, and the shortest required time in association with the current ground element 220a. This time the ground element 220a is about all the ground elements 14 installed in the track R. Further, since the shortest required time between the ground elements differs depending on the traveling speed of the train 20, the shortest required time is stored in association with each traveling speed 220b divided into a plurality of speed ranges.
  • the shortest required time setting unit 112 sets the detected ground element 14 as the current ground element and corresponds to the current ground element and the measured traveling speed at the time of detection from the shortest required time table 220.
  • the shortest required time is selected and set as the shortest required time until the next ground element and the next ground element.
  • the ground point is described as the ground element 14.
  • the boundary of the track circuit installed on the track R may be a ground point. Since the frequency of the received signal from the rail and the content of the received signal change when passing through the track circuit boundary, the on-board device 30 detects the boundary of the track circuit based on the change in the received signal, and the two tracks Compare the travel time at the circuit boundary with the minimum required time.
  • the travel speed measurement on the vehicle is performed based on the speed pulse of PG, but may be performed based on the output voltage of TG. Or it is good also as performing by the Doppler velocimeter which receives the reflected wave of the electromagnetic wave radiated
  • control system 10 Ground device 20 Train 22 Pulse generator (PG), 24 On-board child 26 Service brake, 28 Emergency brake 30 On-vehicle device 102 Ground child detection part, 104 Position speed measurement part, 204 Speed verification pattern generation unit, 106 Speed control unit 110 Speed verification unit 112 Shortest required time setting unit, 114 Ground-to-ground travel time measurement unit 116 Brake control unit 202 Ground unit DB, 206 Track data, 208 Vehicle data 210 Minimum required time Data R Orbit 12 Transmitter, 14 Ground unit

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Abstract

車上装置において計測した列車の走行速度の異常を検知できるようにすること。列車２０の車上装置は、今回地上子１４ａを検出すると、検出時点の計測走行速度に基づく速度曲線を算出して、次回地上子１４ｂ及び次々回地上子１４ｃそれぞれまでの最短所要時間を設定する。そして、次回地上子１４ｂを検出すると、今回地上子１４ａの検出時点から次回地上子１４ｂの検出時点までの走行時間を、設定した最短所要時間と比較し、走行時間が最短所要時間より短い場合、非常ブレーキを作動させて列車２０を停止させる。

Description

車上装置及び非常ブレーキ制御方法
　本発明は、計測走行速度を照査速度と比較して速度制御を行う車上装置等に関する。
　車上で列車の走行速度や走行位置を検知する手法として、パルスジェネレータ（ＰＧ：Pulse Generator）やタコジェネレータ（ＴＧ：Tachogenerator）といった車輪又は車軸の回転を検知する検知器の回転検知信号に基づいて計測する手法がある。回転検知信号に基づいて計測した走行位置は、車輪の空転や滑走による誤差を含む。このため、走行位置を、検出した地上子の設置位置からの走行距離として計測することが一般的である。
　そして、車上では、計測した走行速度を、速度照査パターンで定められる照査速度と比較し、走行速度が照査速度を超える場合にブレーキを作動させる速度制御を行っている。また、特許文献１には、速度制御の一手法として、車上で計測した走行速度が正確であるとの前提で、列車の停車の際に、二つの地上子の検出時間間隔を測定することで速度超過が生じたかを判定し、速度超過が生じた場合に非常ブレーキを作動させる手法が開示されている。
特開平０６－３２７１０５号公報
　ところで、車上で計測する走行速度や走行位置が不正確となるのは、上述の誤差の場合が殆どであるが、検知器の異常や、検知器が取り付けられた車軸や推進軸の折損等の異常が生じた場合にも不正確となる。異常の発生を検出できずに走行した場合には、計測している走行速度や走行位置を信頼して走行制御がなされているため、問題となる。例えば、車上で計測している走行速度が実際の走行速度より遅い場合には、実際の走行速度が照査速度を超える速度超過が生じる可能性があり、列車の脱線につながるおそれがある。また、計測している走行位置が不正確となると、実際の走行位置よりも手前の位置として認識する可能性があり、先行列車や線路終端（車止め）へ衝突するおそれや、未開通の分岐器に進入して脱線するおそれがある。そこで、例えば、ＧＰＳや加速度計といった別の手段を用いて、計測している走行速度や走行位置が誤差を超える異常値となっているかを監視する手法を採用することが望ましいが、ＧＰＳはトンネル区間等では使用が困難であり、そもそもＧＰＳや加速度計等の追加設備はコスト高となる問題がある。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車上装置において計測した列車の走行速度の異常を検知できるようにすることである。
　上記課題を解決するための第１の発明は、
　列車通過時に車上側で検出可能な既知の地上地点（例えば、図１の地上子１４）が定められた軌道を走行する列車の計測走行速度を、計測走行位置に対応する所与の照査速度と比較して速度制御を行う前記列車の車上装置であって、
　前記地上地点それぞれの位置を記憶する記憶部（例えば、図３の地上子ＤＢ２０２）と、
　前記地上地点の検出に応じて前記計測走行位置を補正する計測部（例えば、図３の位置速度計測部１０４）と、
　前記計測走行位置に応じた前記照査速度を設定する照査速度設定部（例えば、図３の速度制御部１０６）と、
　最後に検出された前記地上地点（以下「今回地上地点」という）から、列車走行方向における前記今回地上地点の次の地上地点（以下「次回地上地点」という）まで走行する際の最短所要時間を、少なくとも、前記今回地上地点の検出時の前記計測走行速度を用いて設定する最短所要時間設定部（例えば、図３の最短所要時間設定部１１２）と、
　前記今回地上地点の検出時点からの経過時間を計時する計時部（例えば、図３の地上子間走行時間計測部１１４）と、
　前記次回地上地点を検出した際に、前記経過時間が前記最短所要時間より短い場合に非常ブレーキを作動させる非常ブレーキ制御部（例えば、図３のブレーキ制御部１１６）と、
　を備えた車上装置である。
　また、他の発明として、
　列車通過時に車上側で検出可能な既知の地上地点が定められた軌道を走行する列車の計測走行速度を、計測走行位置に対応する所与の照査速度と比較して速度制御を行う前記列車の車上装置が行う非常ブレーキ制御方法であって、
　前記車上装置は、
　前記地上地点それぞれの位置を記憶する記憶部と、
　前記地上地点の検出に応じて前記計測走行位置を補正する計測部と、
　前記計測走行位置に応じた前記照査速度を設定する照査速度設定部と、
　を備え、
　最後に検出された前記地上地点（以下「今回地上地点」という）から、列車走行方向における前記今回地上地点の次の地上地点（以下「次回地上地点」という）まで走行する際の最短所要時間を、少なくとも、前記今回地上地点の検出時の前記計測走行速度を用いて設定する最短所要時間設定ステップと、
　前記今回地上地点の検出時点からの経過時間を計時する計時ステップと、
　前記次回地上地点を検出した際に、前記経過時間が前記最短所要時間より短い場合に非常ブレーキを作動させる非常ブレーキ制御ステップと、
　を含む非常ブレーキ制御方法を構成しても良い。
　この第１の発明等によれば、計測走行速度が不正確であり、信頼性が低い値となった場合であっても、安全性を担保した速度照査を行って、非常ブレーキを作動させることができる。つまり、次回地上地点の検出時点において、今回地上地点から次回地上地点までの走行時間である経過時間と、今回地上地点の検出時点の計測走行速度に基づく今回地上地点から次回地上地点まで走行する際の最短所要時間とを比較し、経過時間が最短所要時間より短い場合に非常ブレーキを作動させる。計測走行速度が正確、すなわち実際の走行速度に等しいならば、今回地上地点から次回地上地点までの走行時間（経過時間）は最短所要時間よりも短くなることはないが、計測走行速度が実際の走行速度より遅い場合には、最短所要時間が長く設定されることになり、結果的に走行時間（経過時間）が最短所要時間より短くなって非常ブレーキが作動されるからである。
　第２の発明として、第１の発明の車上装置であって、
　前記最短所要時間設定部は、前記今回地上地点の検出時点の前記計測走行速度を基準に加速時には所定の最大加速度で加速することを条件として、前記今回地上地点から前記次回地上地点までの速度曲線を算出し、前記速度曲線に基づいて前記最短所要時間を設定する、
　車上装置を構成しても良い。
　この第２の発明によれば、今回地上地点から次回地上地点までの最短所要時間は、今回地上地点の検出時点の計測走行速度を基準に、最大加速度で加速するように走行する速度曲線を算出することで設定される。つまり、今回地上地点から次回地上地点までを最速で走行した場合の最短所要時間を設定することができる。
　第３の発明として、第２の発明の車上装置であって、
　前記照査速度設定部は、走行位置毎の照査速度を定めた速度照査パターンを設定し、
　前記最短所要時間設定部は、前記速度照査パターンを参照して前記速度曲線を算出する、
　車上装置を構成しても良い。
　この第３の発明によれば、今回地上地点から次回地上地点までの速度曲線は、速度照査パターンで定められる走行位置毎の照査速度の範囲内で走行するように算出される。
　第４の発明として、第１の発明の車上装置であって、
　前記最短所要時間設定部は、前記今回地上地点の検出時点の前記計測走行速度に基づいて、前記今回地上地点から前記次回地上地点までの予め定められた速度別の最短所要時間（例えば、図６の最短所要時間テーブル２２０）の中から選択して設定する、
　車上装置を構成しても良い。
　この第４の発明によれば、今回地上地点から次回地上地点までの最短所要時間は、予め定められた速度別の最短所要時間の中から、今回地上地点の検出時点の計測走行速度に基づいて設定される。これにより、最短所要時間を容易に設定することができる。
　第５の発明として、第１～第４の何れかの発明の車上装置であって、
　前記最短所要時間設定部は、前記今回地上地点から、前記次回地上地点の次の地上地点（以下「次々回地上地点」という）まで走行する際の第２の最短所要時間を設定し、
　前記非常ブレーキ制御部は、前記次回地上地点を検出せずに前記次々回地上地点を検出した場合、前記経過時間が前記第２の最短所要時間より短い場合に非常ブレーキを作動させる、
　車上装置を構成しても良い。
　この第５の発明によれば、今回地上地点を検出した後に、次回地上地点が検出不良となった場合に、その次の次々回地上地点の検出時点において、第１の発明と同様の速度照査を行い、必要に応じた適切な非常ブレーキの作動制御を実現することができる。
列車制御システムの構成例。 速度照査の原理の説明図。 車上装置の機能構成図。 最短所要時間データのデータ構成例。 速度照査処理のフローチャート。 最短所要時間テーブルのデータ構成例。
［システム構成］
　図１は、本実施形態の列車制御システム１の概要図である。図１に示すように、列車制御システム１は、地上装置１０と、軌道Ｒを走行する列車２０に搭載される車上装置３０とを備えて構成される。軌道Ｒには、地上地点である複数の地上子１４が設置されている。
　地上装置１０は、例えば中央司令所等に設置され、軌道Ｒ上の各列車２０の制御を行う。具体的には、軌道Ｒに設置された軌道回路単位で取得した各列車２０の走行位置の情報（在線情報）や、連動装置（不図示）から得られる進路制御情報等をもとに、各列車２０に対する制御情報を生成し、軌道回路の進出側の境界に接続された送信器１２を介して、対応する在線区間のレールに送出する。
　車上装置３０は、車軸に取り付けられたパルスジェネレータ（以下、「ＰＧ」という）の速度パルスをもとに、自列車の走行位置（以下、「計測走行位置」という）、及び、走行速度（以下、「計測走行速度」という）を計測する。計測走行位置は、地上子１４が検出されるたびに、当該地上子１４の設置位置に基づいて補正される。そして、レールから受信した制御情報に基づく自列車２０の走行制御を行う。具体的には、軌道Ｒに定められた速度制限区間や勾配、列車２０の車両性能をもとに、制御情報で指定される停止限界に自列車２０を停止させるための速度照査パターンを生成し、生成した速度照査パターンに従った速度制御を行う。すなわち、速度照査パターンで定められる現在の計測走行位置に対応する照査速度と、現在の計測走行速度とを比較し、計測走行速度が照査速度より高い場合には、常用ブレーキを作動させて自列車を減速させる通常の速度照査の制御を実行する。
［原理］
　車上装置３０において計測される走行速度（計測走行速度）及び走行位置（計測走行位置）は、ＰＧの取り付け部の不備やＰＧが取り付けられた車軸の折損等によって、誤差を超える異常値、すなわち信頼性の低い値となる場合が起こり得る。このような事態に対処するため、本実施形態では、上述した速度照査パターンに従った通常の速度照査の他に、特徴的な速度照査を行う。以下では、速度照査パターンに従った通常の速度照査のことを「速度制御」と呼び、特徴的な速度照査のことを単に「速度照査」と呼んで説明する。
　図２は、車上装置３０における速度照査（本実施形態の特徴的な速度照査）を説明する図である。軌道Ｒには、列車２０の走行方向に沿った順に地上子１４が設置されており、図２では３つの地上子１４ａ～１４ｃが設置されている。各地上子１４ａ～１４ｃの設置位置は既知である。
　列車２０は、地上子１４ａ（今回地上子）を検出すると、検出時の計測走行速度を基準として、地上子１４ａの設置位置から、地上子１４ｂ（次回地上子）及び地上子１４ｃ（次々回地上子）それぞれまで走行する際の最短所要時間を算出する。具体的には、地上子１４ａの設置位置の通過速度を、地上子１４ａを検出した時点の計測走行速度として、速度照査パターンで定められる照査速度の範囲内で、列車２０の車両性能で定められる最大加速度で加速して最速で走行する場合の速度曲線を求める。そして、この速度曲線に基づいて、列車２０が、地上子１４ｂ、及び、地上子１４ｃそれぞれの設置位置に到達するまでの走行時間を最短所要時間として算出する。
　その後、列車２０が地上子１４ｂを検出すると、地上子１４ａの検出時点から地上子１４ｂの検出時点までの経過時間、すなわち、地上子１４ａの検出時点から地上子１４ｂの検出時点までの実際の走行に要した時間（地上子間走行時間）を求め、この地上子間走行時間を、地上子１４ｂまでの最短所要時間と比較する。そして、地上子間走行時間が地上子１４ｂまでの最短所要時間より短い場合には、非常ブレーキを作動させて列車２０を停止させる。
　計測走行速度が正確、すなわち実際の走行速度に等しいならば、地上子１４ａ（今回地上子）から地上子１４ｂ（次回地上子）までの走行時間は最短所要時間より短くなることはないが、計測走行速度が実際の走行速度より遅い場合には最短所要時間が長く設定されることになり、結果的に走行時間が最短所要時間より短くなる。よって、計測走行速度の信頼性が低い場合であっても、安全性を担保した速度照査を実現することができる。
　より具体的に説明すると、計測走行速度が実際の走行速度より遅い場合、実際の走行速度が照査速度を超えた状態であっても、計測走行速度が照査速度を超えているならば（実際の走行速度＞計測走行速度＞照査速度）、速度照査パターンに基づく通常の速度照査による速度制御によるブレーキ制御（常用ブレーキの作動）がなされる。しかし、計測走行速度が照査速度を超えないならば（実際の走行速度＞照査速度＞計測走行速度）、速度照査パターンに基づく通常の速度照査による速度制御ではブレーキ制御（常用ブレーキの作動）はなされない。この場合、計測走行速度に基づく地上子間の最短所要時間を閾値として、実際の地上子間の走行時間と比較すると、計測走行速度が実際の走行速度よりも遅いために最短所要時間が長く設定されるため、実際の走行時間の方が短くなり得る。つまり、計測走行速度が異常値であり、しかも危険側の異常値であるとして、非常ブレーキを作動させることができるのである。
　逆に、計測走行速度が実際の走行速度より速い場合には、実際の走行速度が照査速度を超えるならば、計測走行速度も照査速度を超えるため（計測走行速度＞実際の走行速度＞照査速度）、速度照査パターンに基づく通常の速度照査（速度制御）によって、ブレーキ制御（常用ブレーキの作動）がなされる。この場合、計測走行速度が実際の走行速度よりも速いために最短所要時間が短く設定されるため、実際の走行時間の方が短くなり得る、つまり、計測走行速度は異常値として非常ブレーキが作動される可能性があるが、安全側の異常値となり、安全上での問題はない。
　また、地上子１４の通過時に、当該地上子１４を検出できない検出不良が生じる場合もある。すなわち、図２において、地上子１４ａを検出した後に、地上子１４ｂを検出できない場合である。この場合、地上子１４ａの検出時点において、地上子１４ｂ、及び、地上子１４ｃそれぞれまでの最短所要時間を算出しているため、地上子１４ｃの検出時点において、地上子１４ａから地上子１４ｃまでの地上子間走行時間と、地上子１４ａから地上子１４ｃまでの最短所要時間とを比較すれば良い。処理自体は、地上子１４ｃを地上子１４ｂとした場合の速度照査と同じである。
［機能構成］
　図３は、車上装置３０の機能構成図である。図３によれば、車上装置３０は、機能部として、地上子検出部１０２と、位置速度計測部１０４と、速度照査パターン生成部２０４と、速度制御部１０６と、速度照査部１１０と、を有しているとともに、地上子ＤＢ（データベース）２０２と、線路データ２０６と、車両データ２０８と、を記憶している。
　地上子検出部１０２は、地上子１４の設置位置を通過した際に、車上子２４を介して、当該地上子１４との近接無線通信を行って地上子ＩＤを受信し、地上子ＤＢ２０２を参照して、通過した地上子１４を特定する。地上子ＩＤによって地上子１４を特定したことを、地上子を「検出した」という。また、地上子検出部１０２は、地上子１４から制御情報を受信して速度制御部１０６へ出力する。地上子ＤＢ２０２は、軌道Ｒに沿って設置されている地上子１４それぞれについて、地上子ＩＤや設置位置等を対応付けて記憶している。
　位置速度計測部１０４は、車軸に取り付けたＰＧ２２が出力する速度パルスをもとに、自列車２０の走行速度（計測走行速度）、及び、走行位置（計測走行位置）を計測する。また、地上子検出部１０２によって地上子１４が検出された際には、当該地上子１４の設置位置で、計測した走行位置を補正する。
　速度照査パターン生成部２０４は、軌道Ｒの線路条件や自列車２０の走行性能等をもとに、地上装置１０からの制御情報で指定された停止限界に停止させるための速度照査パターンを作成する。速度制御部１０６は、速度照査パターンで定められる現在の計測走行位置に対応する照査速度と、現在の計測走行速度とを比較し、計測走行速度が照査速度より高い場合には、常用ブレーキ２６を作動させて自列車２０を減速させる速度制御を行う。
　速度照査部１１０は、最短所要時間設定部１１２と、地上子間走行時間計測部１１４と、ブレーキ制御部１１６とを有し、地上子検出部１０２によって地上子１４が検出された際に、上述した速度照査（本実施形態の特徴的な速度照査）を行う。
　最短所要時間設定部１１２は、地上子１４が検出された際に、当該地上子１４（今回地上子）の設置位置から、自列車２０の走行方向における次の地上子１４（次回地上子）、及び、その次の地上子１４（次々回地上子）それぞれの設置位置に到達するまでの最短所要時間を設定する。すなわち、今回地上子の設置位置を、今回地上子の検出時点の計測走行速度で通過したとして、線路データ２０６で定められる軌道Ｒの速度制限や勾配を考慮し、速度照査パターンで定められる照査速度の範囲内で走行し、且つ、加速時には車両データ２０８で定められる自列車２０の最大加速度で加速するとした場合の最速の速度曲線を求める。そして、この速度曲線に基づいて、自列車２０が、今回地上子の設置位置から次回地上子及び次々回地上子それぞれの設置位置に到達するまでの走行時間を最短所要時間として設定する。今回地上子、次回地上子、及び、次々回地上子それぞれの設置位置は、地上子ＤＢ２０２を参照して取得することができる。設定した最短所要時間は、最短所要時間データ２１０として記憶される。
　図４は、最短所要時間データ２１０のデータ構成の一例である。図４に示すように、最短所要時間データ２１０は、今回地上子、次回地上子、次々回地上子それぞれについて、地上子ＩＤ２１０ａと、今回地上子からの最短所要時間２１０ｂとを対応付けて格納している。最短所要時間設定部１１２は地上子１４の検出毎に、最後に検出した地上子１４を今回地上子とした最短所要時間の設定を行うため、最短所要時間データ２１０は、地上子１４の検出毎に更新される。
　地上子間走行時間計測部１１４は、連続して検出された２つの地上子１４間の走行時間を計測する。すなわち、地上子１４が検出されると、最後に検出した地上子１４の検出時点からの経過時間の計測を開始し、次の地上子１４の検出時点までの経過時間を、地上子間走行時間とする。
　ブレーキ制御部１１６は、地上子１４が検出された際に、地上子間走行時間計測部１１４によって計測された地上子間走行時間と、最短所要時間データ２１０に記憶されている検出した地上子１４に対応する最短所要時間とを比較する。そして、地上子間走行時間が最短所要時間より短い場合には、非常ブレーキ２８を作動させて自列車２０を停止させる。
［処理の流れ］
　図５は、速度照査処理の流れを説明するフローチャートである。この処理は、速度照査部１１０によって実行される。
　速度照査処理では、地上子１４が検出されたならば（ステップＳ１：ＹＥＳ）、地上子間走行時間計測部１１４が、地上子１４の検出時点における経過時間を地上子間走行時間とするとともに、新たな検出時点からの経過時間の計測を開始する（ステップＳ３）。次いで、ブレーキ制御部１１６が、地上子間走行時間を、検出された地上子１４までの最短所要時間と比較する（ステップＳ５）。
　比較の結果、地上子間走行時間が最短所要時間以上ならば（ステップＳ７：ＮＯ）、最短所要時間設定部１１２が、最後に検出した地上子１４の検出時点における計測走行速度をもとに、自列車２０の走行方向における次の地上子（次回地上子）、及び、その次の地上子（次々回地上子）それぞれまでの最短所要時間を算出する（ステップＳ９）。その後、ステップＳ１に戻り、同様の処理を繰り返す。一方、地上子間走行時間が最短所要時間未満ならば（ステップＳ７：ＹＥＳ）、非常ブレーキ２８を作動させて自列車２０を停止させる（ステップＳ１１）。
［作用効果］
　このように、本実施形態によれば、ＰＧ２２やＴＧ等の検知器による車輪又は車軸の回転検知信号に基づいて算出される計測走行速度が信頼性の低い値となった場合であっても、安全性を担保した速度照査を実現することができる。
　つまり、今回地上子（地上子１４ａ）の検出時点において、今回地上子から次回地上子（地上子１４ｂ）までの地上子間走行時間と、今回地上子の検出時点の計測走行速度に基づく今回地上子から次回地上子まで走行する際の最短所要時間とを比較し、地上子間走行時間が最短所要時間より短い場合に非常ブレーキを作動させる。計測走行速度が正確、すなわち実際の走行速度に等しいならば、今回地上子から次回地上子までの地上子間走行時間は最短所要時間を超えることはないが、計測走行速度が実際の走行速度を超えているならば、計測走行時間は最短所要時間より短くなるからである。
［変形例］
　なお、本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
（Ａ）最短所要時間
　例えば、最短所要時間を、地上子の検出毎に算出して設定するのではなく、予め記憶されたデータテーブルを参照して設定することとしても良い。具体的には、図６に示すような、最短所要時間テーブル２２０を車上装置３０に記憶しておく。最短所要時間テーブル２２０は、今回地上子２２０ａに、走行速度２２０ｂと、次回地上子２２０ｃ及び次々回地上子２２０ｄそれぞれの地上子ＩＤ及び最短所要時間とを対応付けて格納している。今回地上子２２０ａは、軌道Ｒに設置されている全ての地上子１４についてである。また、地上子間の最短所要時間は列車２０の走行速度に応じて異なるため、複数の速度範囲に分割した走行速度２２０ｂそれぞれに、最短所要時間を対応付けて格納している。
　最短所要時間設定部１１２は、地上子１４が検出されると、検出した地上子１４を今回地上子として、最短所要時間テーブル２２０から、今回地上子、及び、検出時点の計測走行速度に対応する最短所要時間を選択し、次回地上子及び次々回地上子それぞれまでの最短所要時間として設定する。
（Ｂ）地上地点
　上述の実施形態では、地上地点が地上子１４であるとして説明したが、軌道Ｒに固定的に設置されて車上において検出可能な位置が既知の地点であれば地上子１４以外でも良い。例えば、軌道Ｒに設置された軌道回路の境界を地上地点としても良い。軌道回路境界を通過する際には、レールからの受信信号の周波数や受信信号の内容が変化するため、車上装置３０は、この受信信号の変化によって軌道回路の境界を検出し、２つの軌道回路境界の走行時間を最短所要時間と比較する。
（Ｃ）走行速度の計測
　また、上述の実施形態では、車上における走行速度計測を、ＰＧの速度パルスに基づいて行うこととしたが、ＴＧの出力電圧に基づいて行うこととしても良いし、或いは、軌道に向けて放射した電波の反射波を受信し、受信信号のドップラ効果から走行速度を計測するドップラ速度計によって行うこととしても良い。
１　列車制御システム
　１０　地上装置
　２０　列車
　　２２　パルスジェネレータ（ＰＧ）、２４　車上子
　　２６　常用ブレーキ、２８　非常ブレーキ
　３０　車上装置
　　１０２　地上子検出部、１０４　位置速度計測部、
　　２０４　速度照査パターン生成部、１０６　速度制御部
　　１１０　速度照査部
　　　１１２　最短所要時間設定部、１１４　地上子間走行時間計測部
　　　１１６　ブレーキ制御部
　　２０２　地上子ＤＢ、２０６　線路データ、２０８　車両データ
　　２１０　最短所要時間データ
Ｒ　軌道
　１２　送信器、１４　地上子
 
 

Claims (6)

  1. 　列車通過時に車上側で検出可能な既知の地上地点が定められた軌道を走行する列車の計測走行速度を、計測走行位置に対応する所与の照査速度と比較して速度制御を行う前記列車の車上装置であって、
    　前記地上地点それぞれの位置を記憶する記憶部と、
    　前記地上地点の検出に応じて前記計測走行位置を補正する計測部と、
    　前記計測走行位置に応じた前記照査速度を設定する照査速度設定部と、
    　最後に検出された前記地上地点（以下「今回地上地点」という）から、列車走行方向における前記今回地上地点の次の地上地点（以下「次回地上地点」という）まで走行する際の最短所要時間を、少なくとも、前記今回地上地点の検出時の前記計測走行速度を用いて設定する最短所要時間設定部と、
    　前記今回地上地点の検出時点からの経過時間を計時する計時部と、
    　前記次回地上地点を検出した際に、前記経過時間が前記最短所要時間より短い場合に非常ブレーキを作動させる非常ブレーキ制御部と、
    　を備えた車上装置。
  2. 　前記最短所要時間設定部は、前記今回地上地点の検出時点の前記計測走行速度を基準に加速時には所定の最大加速度で加速することを条件として、前記今回地上地点から前記次回地上地点までの速度曲線を算出し、前記速度曲線に基づいて前記最短所要時間を設定する、
    　請求項１に記載の車上装置。
  3. 　前記照査速度設定部は、走行位置毎の照査速度を定めた速度照査パターンを設定し、
    　前記最短所要時間設定部は、前記速度照査パターンを参照して前記速度曲線を算出する、
    　請求項２に記載の車上装置。
  4. 　前記最短所要時間設定部は、前記今回地上地点の検出時点の前記計測走行速度に基づいて、前記今回地上地点から前記次回地上地点までの予め定められた速度別の最短所要時間の中から選択して設定する、
    　請求項１に記載の車上装置。
  5. 　前記最短所要時間設定部は、前記今回地上地点から、前記次回地上地点の次の地上地点（以下「次々回地上地点」という）まで走行する際の第２の最短所要時間を設定し、
    　前記非常ブレーキ制御部は、前記次回地上地点を検出せずに前記次々回地上地点を検出した場合、前記経過時間が前記第２の最短所要時間より短い場合に非常ブレーキを作動させる、
    　請求項１～４の何れか一項に記載の車上装置。
  6. 　列車通過時に車上側で検出可能な既知の地上地点が定められた軌道を走行する列車の計測走行速度を、計測走行位置に対応する所与の照査速度と比較して速度制御を行う前記列車の車上装置が行う非常ブレーキ制御方法であって、
    　前記車上装置は、
    　前記地上地点それぞれの位置を記憶する記憶部と、
    　前記地上地点の検出に応じて前記計測走行位置を補正する計測部と、
    　前記計測走行位置に応じた前記照査速度を設定する照査速度設定部と、
    　を備え、
    　最後に検出された前記地上地点（以下「今回地上地点」という）から、列車走行方向における前記今回地上地点の次の地上地点（以下「次回地上地点」という）まで走行する際の最短所要時間を、少なくとも、前記今回地上地点の検出時の前記計測走行速度を用いて設定する最短所要時間設定ステップと、
    　前記今回地上地点の検出時点からの経過時間を計時する計時ステップと、
    　前記次回地上地点を検出した際に、前記経過時間が前記最短所要時間より短い場合に非常ブレーキを作動させる非常ブレーキ制御ステップと、
    　を含む非常ブレーキ制御方法。
     
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