(57)【要約】【課題】フレームの分割数を超える数の車上装置との同時通信が実現可能な無線基地局を得ること。【解決手段】本発明は、時間フレームを複数に分割して得られたスロットを使用して車上装置と通信する無線基地局であって、自エリア内の第１の車上装置に割り当てるスロット、および自エリアへのハンドオーバを実施予定の第２の車上装置に割り当てるスロットを決定するスロット管理部４２と、スロット割り当て結果を第１の車上装置に通知するとともに第２の車上装置に通知するスロット通知部（無線通信部３１，基地局間通信部３５）と、を備え、スロット管理部４２は、一つの時間フレームに含まれるスロットのうち、通常通信用に設定されたスロットが全て使用中、かつ車上装置に対して新たにスロットを割り当てる必要があるとき、使用中のスロットの一つをスロットの割り当てを必要としている車上装置を含む複数の車上装置に割り当て、交代で使用させる。【選択図】図３
2014039129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定長の時間フレームを複数に分割して得られたスロットを使用して列車に搭載された車上装置と通信する無線基地局であって、
自エリア内の列車に搭載されている車上装置である第１の車上装置に割り当てるスロット、および他エリアの列車に搭載され、自エリアへのハンドオーバを実施予定の車上装置である第２の車上装置に割り当てるスロットを決定するスロット割り当て部と、
前記スロット割り当て部によるスロット割り当て結果を前記第１の車上装置に通知するとともに、前記第２の車上装置が位置しているエリアの無線基地局経由で前記第２の車上装置に通知するスロット通知部と、
を備え、
前記スロット割り当て部は、一つの時間フレームに含まれるスロットのうち、通常通信用に設定されたスロットが全て使用中であり、かつ車上装置に対して新たにスロットを割り当てる必要があるとき、使用中のスロットのいずれか一つをスロットの割り当てを必要としている車上装置を含む複数の車上装置に割り当て、当該複数の車上装置に同じスロットを交代で使用させることを特徴とする無線基地局。
【請求項２】
前記第１の車上装置のそれぞれから取得した位置速度情報に基づいて、所定時間内に他のエリアへハンドオーバする予定の第１の車上装置を特定し、当該特定した第１の車上装置に対するスロット割り当てを当該他のエリアの無線基地局に対して要求するスロット割り当て要求部、
をさらに備え、
前記スロット通知部は、前記所定時間内に他のエリアへハンドオーバする予定の第１の車上装置に対し、前記スロット割り当て要求部の要求に対する応答で割り当てられたスロットをハンドオーバ後に使用するスロットとして通知することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
【請求項３】
前記第１の車上装置のそれぞれから位置速度情報を所定のタイミングで繰り返し取得し、位置速度情報を取得するごとに、取得した位置速度情報に基づいて、自エリア内の列車の速度制御に使用する停止限界点情報を列車ごとに生成し、生成した各停止限界点情報を対応する第１の車上装置へ送信する制御情報生成部、
をさらに備え、
前記制御情報生成部は、同じスロットを交代で使用している第１の車上装置が搭載された列車に対する停止限界点情報として、他の第１の車上装置が搭載された列車よりも許容速度を低く制御する停止限界点情報を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の無線基地局。
【請求項４】
前記第１の車上装置のそれぞれから位置速度情報を所定のタイミングで繰り返し取得し、位置速度情報を取得するごとに、取得した位置速度情報に基づいて、自エリア内の列車の速度上限を示す指示最高速度情報を列車ごとに生成し、生成した各指示最高速度情報を対応する第１の車上装置へ送信する制御情報生成部、
をさらに備え、
前記制御情報生成部は、同じスロットを交代で使用している第１の車上装置が搭載された列車に対する指示最高速度情報として、他の第１の車上装置が搭載された列車の速度上限よりも低い値を示す指示最高速度情報を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の無線基地局。
【請求項５】
前記スロット割り当て部は、複数の車上装置に交代で使用させるスロットを決定する際、自エリアと他のエリアの境界に最も近い位置の列車に搭載されている車上装置が単独で使用していたスロットを当該交代で使用させるスロットに決定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の無線基地局。
【請求項６】
前記スロット割り当て部は、他の車上装置と交代でスロットを使用している車上装置が他のエリアへハンドオーバした場合、当該他のエリアへハンドオーバした車上装置と交代でスロットを使用していた車上装置に使用させるスロットを再決定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の無線基地局。
【請求項７】
一つの時間フレームには、自エリア内で動作を開始した車上装置が通信用スロットの割り当てを要求する際に使用する予備スロットが含まれていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の無線基地局。
【請求項８】
列車に搭載され、自列車の位置を検知するとともに、検知結果である位置速度情報を地上側に送信する車上装置と、
自エリア内の列車に搭載されている車上装置のそれぞれから位置速度情報を取得するとともに、当該取得した位置速度情報に基づいて自エリア内の列車の速度制御に使用する停止限界点情報を列車ごとに生成して車上装置へ送信する無線基地局と、
を備え、
前記車上装置と前記無線基地局は所定長の時間フレームを複数に分割して得られたスロットの一つを使用して通信する列車管理システムであって、
前記無線基地局は、
自エリア内の列車に搭載されている車上装置である第１の車上装置に割り当てるスロット、および他エリアの列車に搭載され、自エリアへのハンドオーバを実施予定の車上装置である第２の車上装置に割り当てるスロットを決定するスロット割り当て部と、
前記スロット割り当て部によるスロット割り当て結果を前記第１の車上装置に通知するとともに、前記第２の車上装置が位置しているエリアの無線基地局経由で前記第２の車上装置に通知するスロット通知部と、
を備え、
前記スロット割り当て部は、一つの時間フレームに含まれるスロットのうち、通常通信用に設定されたスロットが全て使用中であり、かつ車上装置に対して新たにスロットを割り当てる必要があるとき、使用中のスロットのいずれか一つをスロットの割り当てを必要としている車上装置を含む複数の車上装置に割り当て、当該複数の車上装置に同じスロットを交代で使用させることを特徴とする列車管理システム。
【請求項９】
所定長の時間フレームを複数に分割して得られたスロットを使用して列車に搭載された車上装置と通信する無線基地局におけるスロット割り当て方法であって、
他エリアの列車に搭載され、自エリアへのハンドオーバを実施予定の車上装置に対するスロット割り当て要求を当該他のエリアの無線基地局から受信する要求受信ステップと、
一つの時間フレームに含まれるスロットのうち、通常通信用に設定されたスロットが全て使用中か否かを判定する判定ステップと、
前記通常通信用に設定されたスロットが全て使用中の場合に、通常通信用に設定されたスロットのいずれか一つをスロットの割り当てを必要としている車上装置を含む複数の車上装置に割り当て、当該複数の車上装置に同じスロットを交代で使用させることに決定するスロット割り当てステップと、
前記スロット割り当てステップでスロットを交代で使用させることに決定した車上装置のうち、自エリア内の列車に搭載されている車上装置に対する停止限界点情報として、他の車上装置が搭載された列車よりも許容速度を低く制御する停止限界点情報を生成する制御情報生成ステップと、
を含むことを特徴とするスロット割り当て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道システムにおける列車保安で使用する無線基地局、列車管理システムおよびスロット割り当て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の列車保安のためのシステムは、各列車に搭載された車上装置と地上側に設けられた地上装置とにより構成され、各車上装置は、自列車の位置と速度を定期的に検出し、検出結果である位置速度情報を地上装置へ送信する。地上装置は、各列車から受信した位置速度情報により各列車の現在位置を把握するとともに、各列車に対して、列車の運行に関する制御情報（例えば、停止すべき限界点を示す停止限界点の情報）を送信する。地上装置と車上装置は無線回線にて位置速度情報や制御情報等を送受信する。
【０００３】
特許文献１には、地上装置と車上装置が無線を利用して位置速度情報や制御情報を送受信する発明が開示されている。特許文献１に記載の発明では、１フレームを複数のブロックに分割して使用することにより、地上装置から複数の車上装置へ同時に別々の情報を伝達している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−６９１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
１つのフレームを時分割して使用することにより１台の地上装置と複数台の車上装置が送信する上記システムでは、フレームのサイズおよび分割数は固定とされている。そのため、地上装置と同時に通信可能な車上装置の台数（上限）は分割数に依存することになり、例えば、都心部など、高頻度運転が実施される区間に対して上記システムを適用することができないという問題があった。すなわち、１台の地上装置付近を走行可能な列車の数が限定されるため、列車の運転頻度を上げることが難しいという問題があった。
【０００６】
上記問題に対し、地上装置の設置台数を増やす、または、地上装置に複数のアンテナを接続し、各アンテナが異なる周波数を使用する構成とすることにより、対処することが可能であるが、これらの対処方法とした場合には装置コストが増大するという別の問題が発生する。また、地上装置等を新たに設置するためには多くの時間を要するため、柔軟な対応が難しいという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コストが増大するのを回避するとともに柔軟な対応を実現し、かつフレームの分割数を超える数の車上装置との同時通信が実現可能な無線基地局、列車管理システムおよびスロット割り当て方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、所定長の時間フレームを複数に分割して得られたスロットの一つを使用して列車に搭載された車上装置と通信する無線基地局であって、自エリア内の列車に搭載されている車上装置である第１の車上装置に割り当てるスロット、および他エリアの列車に搭載され、自エリアへのハンドオーバを実施予定の車上装置である第２の車上装置に割り当てるスロットを決定するスロット割り当て部と、前記スロット割り当て部によるスロット割り当て結果を前記第１の車上装置に通知するとともに、前記第２の車上装置が位置しているエリアの無線基地局経由で前記第２の車上装置に通知するスロット通知部と、を備え、前記スロット割り当て部は、一つの時間フレームに含まれるスロットのうち、通常通信用に設定されたスロットが全て使用中であり、かつ車上装置に対して新たにスロットを割り当てる必要があるとき、使用中のスロットのいずれか一つをスロットの割り当てを必要としている車上装置を含む複数の車上装置に割り当て、当該複数の車上装置に同じスロットを交代で使用させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、フレームの分割数を超える数の車上装置との同時通信が可能な列車管理システムを実現でき、一定範囲内において管理可能な列車の数を従来よりも増加させることができるという効果を奏する。また、装置コストが増大するのを回避しつつ管理可能な列車の数を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明にかかる列車管理システムの構成例を示す図である。
【図２】図２は、フレームの構成例を示す図である。
【図３】図３は、無線基地局の構成例を示す図である。
【図４】図４は、車上装置の構成例を示す図である。
【図５】図５は、無線基地局および地上制御装置の構成例を示す図である。
【図６】図６は、無線統制局を備える場合の列車管理システムの構成例を示す図である。
【図７】図７は、無線統制局の構成例を示す図である。
【図８】図８は、無線基地局および車上装置による通信用スロットの使用方法の一例を示す図である。
【図９】図９は、ハンドオーバ手順の一例を示すシーケンス図である。
【図１０】図１０は、ハンドオーバ手順の一例を示すシーケンス図である。
【図１１】図１１は、ハンドオーバ手順の一例を示すシーケンス図である。
【図１２】図１２は、ハンドオーバ先の無線基地局の動作例を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、ハンドオーバ元の無線基地局の動作例を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、車上装置の動作例を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、スロットを共用している車上装置がハンドオーバした場合の無線基地局の動作例を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、車上装置からスロットの割り当て要求を受けた無線基地局の動作例を示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、ハンドオーバ先の無線基地局の動作例を示すフローチャートである。
【図１８】図１８は、車上装置の動作例を示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、スロットを共用している車上装置がハンドオーバした場合の無線基地局の動作例を示すフローチャートである。
【図２０】図２０は、指示最高速度の決定方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる無線基地局、列車管理システムおよびスロット割り当て方法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。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる列車管理システムの構成例を示す図である。図１に示される列車管理システムは、在線管理装置１と、ネットワークを介して在線管理装置１に接続された複数の地上制御装置２と、ネットワークを介して地上制御装置２に接続された複数の無線基地局３（無線基地局３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…）と、列車に搭載された車上装置４とを有して構成されている。図１に示した各列車は無線基地局３Ａ側から無線基地局３Ｃ側に向かって走行するものとする。また、図１において、無線基地局３Ａと無線基地局３Ｂの間の破線は無線基地局３Ａと通信している車上装置４が通信相手先を無線基地局３Ｂへ切り替える地点（ハンドオーバ点）を示し、無線基地局３Ｂと無線基地局３Ｃの間の破線は無線基地局３Ｂと通信している車上装置４が通信相手先を無線基地局３Ｃへ切り替える地点（ハンドオーバ点）を示している。
【００１３】
本実施の形態の列車管理システムにおいて、在線管理装置１は、地上制御装置２から送信されてくる各列車の位置速度情報を管理するとともにシステム内の各列車の現在位置を把握する。
【００１４】
複数存在している地上制御装置２は、同一構成かつ同一機能を有しており、列車の走行に伴い車上装置４が通信相手の無線基地局３を切り替えるハンドオーバを実行する地点（ハンドオーバ点）の管理、管理エリア内を走行中の列車（ネットワークを介して接続されている無線基地局３と通信中の列車）である制御対象列車へ送信する列車制御情報の生成、等を行う。この列車制御情報は、例えば、停止限界点情報であり、地上制御装置２は、ネットワークおよび無線基地局３を介して制御対象列車の車上装置４から取得した位置速度情報に基づいて列車制御情報を生成する。列車制御情報は列車ごとに生成され、生成された列車情報は対応する列車の車上装置４へ送信される。停止限界点とは、列車が進行可能な地点の限界であり、列車は停止限界点の手前で停止可能な速度で走行する必要がある。列車の車上装置４は、列車制御情報を受信すると、受信した列車制御情報に基づいて、ブレーキ制御を含む速度制御を行い、先行列車への追突等を防止する。なお、地上制御装置２は、制御対象列車の車上装置４から取得した位置速度情報を在線管理装置１へ転送する処理も併せて実行する。
【００１５】
複数存在している無線基地局３は、同一構成かつ同一機能を有しており、無線により車上装置４と通信する。また、通信中の車上装置４が搭載された列車がハンドオーバ点に接近したかどうかを監視し、ハンドオーバ点への接近を検出した場合にはハンドオーバ実行後に新たな通信相手となる他の無線基地局３（隣接基地局）と連携し、各種情報の受け渡しなど、ハンドオーバに必要な処理を実行する。
【００１６】
ここで、本実施の形態の列車管理システムで使用する通信方式について説明する。本実施の形態の無線基地局３と車上装置４は、所定長の時間フレーム（以下、フレームと記載する）を複数に分割して得られるタイムスロット（以下、スロットと記載する）のうち、いずれか一つのスロットを使用して通信を行う。図２は、フレームの構成例を示す図である。図示したように、フレームは、長さが同じ複数（Ｎ個）のスロットを含んでいる。一部のスロット（図２ではＮ番目のスロットであるSL-Nが該当）については、無線基地局３と車上装置４が通信を開始する際に必要な情報を送受信するための予備スロットとして、無線基地局３と車上装置４の通常の通信では使用しないようにしている。予備スロット以外の各スロットは、基本的には、１台の車上装置４によって独占的に使用されるが、予備スロットを除いた全てのスロットが使用中の状態において、さらに、他の車上装置４が通信を開始しようとした場合には、１つのスロットを複数（２台）の車上装置４が共用し、これらの車上装置４は、一定周期ごと（１フレーム周期ごと）に交代して通信を行う。予備スロット以外のスロット全てが２台の車上装置４により共用されている状態において、さらに、他の車上装置４が通信を開始しようとした場合には、１つのスロットを３台の車上装置４が共用することとする。スロットを共用して通信する場合には、列車管理のために必要な位置速度情報を地上側が取得する周期が通常よりも長くなるため、地上側では、位置速度情報の取得周期に応じた内容の列車制御情報を生成し、スロットを共用している車上装置に対して送信する。スロットの共用を開始する場合の制御動作については別途説明する。
【００１７】
また、図示は省略するが、無線基地局３と車上装置４は異なる周波数（チャネル）を使用して双方向通信を行うものとする。すなわち、無線基地局３は第１チャネルのスロットを使用して車上装置４へ情報を送信し、車上装置４は第２チャネルのスロットを使用して無線基地局３へ情報を送信する。このとき、無線基地局３および車上装置４は、それぞれ同じスロット（フレーム内の同じ位置のスロット）を使用して情報を送信するものとする。無線基地局３から車上装置４への送信で使用するフレームの構成（１フレームあたりのスロット数）と車上装置４から無線基地局３への送信で使用するフレームの構成は同じであり、図２に示したものとする。１フレームに含まれる予備スロットの数と位置も、無線基地局３が送信するフレームと車上装置４が送信するフレームとで共通とする。各スロットにはフレーム内の位置を示すスロット番号が付与されており、無線基地局３および車上装置４は、使用するスロットをスロット番号で管理する。なお、以下の説明においては、無線基地局３から車上装置４へ送信されるスロットと車上装置４から無線基地局３へ送信されるスロットとを区別する必要がある場合、前者を第１チャネルのスロット、後者を第２チャネルのスロットと呼ぶ。
【００１８】
なお、本実施の形態では、説明が煩雑化するのを回避するため、無線基地局３と車上装置４は、あるスロットを使用して通信を開始した後は、同じスロット（フレーム内の同じ位置のスロット）を使用し続けるものとする。
【００１９】
図３は、無線基地局３の構成例を示す図である。図示したように、無線基地局３は、無線通信部３１、位置速度情報抽出部３３、制御情報生成部３４および基地局間通信部３５を備える。また、無線通信部３１は、スロット割り当て部およびスロット割り当て要求部として動作するスロット管理部３２を含んでいる。
【００２０】
無線基地局３の無線通信部３１にはアンテナが接続されている。無線通信部３１は、所定の無線通信処理（変復調、符号化や復号、周波数変換など）を行い、アンテナを介して、付近を走行中の列車に搭載された車上装置４と通信する。複数の列車が付近を走行中の場合には、各列車に搭載された車上装置４と同時に通信する。通信方式は、無線基地局３から列車への方向（第１の方向）がＴＤＭ（Time  Division  Multiplexing）方式、逆方向（第２の方向）がＴＤＭＡ（Time  Division  Multiple  Access）方式とし、１台の車上装置４に対して１スロットを割り当てて通信する。フレームの構成は、第１の方向および第２の方向ともに、図２に示したもの、すなわち、１台または複数台の車上装置４に割り当てられ、位置速度情報や列車制御情報などの送受信時に使用されるスロット（通常スロット）と、車上装置４と無線基地局３が通信を開始する際に使用するスロット（予備スロット）とを含んだ構成とする。各車上装置４との通信で使用するスロットの決定等はスロット管理部３２が行う。
【００２１】
位置速度情報抽出部３３は、無線通信部３１の出力である受信データから位置速度情報を抽出し、制御情報生成部３４へ出力する。また、位置速度情報を含む受信データを必要に応じて外部（受信データを必要としている装置）へ出力する。
【００２２】
制御情報生成部３４は、付近を走行中の各列車がハンドオーバ点に近づいた場合、ハンドオーバ先の無線基地局（隣接基地局）に対してその旨を通知するとともに、当該隣接基地局との通信で使用するスロットの情報や当該スロットの使用方法（単独で使用するか他の装置と共用するか）の情報などを取得する。また、取得した情報を制御情報として、ハンドオーバ点に近づいた列車の車上装置４へ送信する。なお、制御情報生成部３４は、列車がハンドオーバ点に近づいたことを検出後、当該列車が隣接基地局との通信で使用するスロットに関する情報を取得するまでの間、ハンドオーバ点を停止限界点に設定する。これにより、ハンドオーバ先の無線基地局からの進入許可が得られない場合や、ハンドオーバ先の無線基地局が故障中には、列車が当該無線基地局の制御範囲で停止するので、列車運行を効率良く実施できる。これとは逆に、他の無線基地局から、当該他の無線基地局と通信中の車上装置４が自エリア（自無線基地局が車上装置４との通信を受け持つエリア）にハンドオーバしてくる旨の通知を受けた場合、ハンドオーバしてくる車上装置４との通信で使用するスロットを決定し、その情報を返送する。
【００２３】
基地局間通信部３５は、他の無線基地局３との間で各種情報を送受信する。例えば、ハンドオーバの発生が予測される場合に隣接している他の無線基地局３と通信する。なお、基地局間通信部３５は無線通信部３１とともにスロット通知部として動作する。
【００２４】
図４は、車上装置４の構成例を示す図である。図示したように、車上装置４は、無線通信部４１、列車制御部４３および位置検知部４４を備える。また、無線通信部４１はスロット管理部４２を含んでいる。
【００２５】
車上装置４の無線通信部４１にはアンテナが接続されている。無線通信部４１は、所定の無線通信処理（変復調、符号化や復号、周波数変換など）を行い、アンテナを介して、自列車（自装置が搭載されている列車）の現在位置が含まれているエリアに設置されている無線基地局３と通信する。無線通信部４１は、自列車の現在位置が含まれているエリアと他のエリアの境界に達すると、すなわち、自列車が走行するなどして、通信中の無線基地局３との距離が大きくなるとともに、他の無線基地局３との距離が小さくなると、ハンドオーバを実行し、それまで通信していた無線基地局３との通信を終了するとともに、他の無線基地局３（隣接基地局）との通信を開始する。ハンドオーバ先の無線基地局３との通信で使用するスロットは、地上側（ハンドオーバ先の無線基地局３）で決定され、事前に（ハンドオーバを開始する前に）、その時点で通信中の無線基地局３から通知されてくる。通知されてきた内容は、例えばスロット管理部４２が記憶しておく。
【００２６】
列車制御部４３は、無線通信部４１の出力である受信データに含まれている列車制御情報（例えば、停止限界点情報）に基づいて、速度照査パターン（速度制御特性を示すパターン信号）を生成し、この速度照査パターンと走行速度に基づいて、ブレーキ制御等を行う。例えば、速度が速度照査パターンを超過した場合、図示を省略しているブレーキ装置に対してブレーキ指令を送信し、減速させる。
【００２７】
位置検知部４４は、例えば、図示を省略している車上子および地上子と速度発電機を利用して、走行中の路線における位置を検知する。なお、位置の検知は他の方法を用いて行うようにしてもよい。検知結果を示す位置速度情報は列車制御部４３を介して無線通信部４１に渡され、無線通信部４１は、受け取った位置速度情報を無線基地局３へ送信する。位置速度情報は列車制御部４３による列車制御においても使用される。
【００２８】
なお、図３に示した無線基地局３の構成要素の一部を地上制御装置２が備える構成とすることも可能である。例えば、スロット管理部３２、位置速度情報抽出部３３および制御情報生成部３４を地上制御装置２が備えるようにしてもよい。この場合の地上制御装置２および無線基地局３の構成は、図５に示したものとなる（説明の便宜上、図５においては地上制御装置２ａ、無線基地局３ａとしている）。図５に示した地上制御装置２ａのスロット管理部２２および位置速度情報抽出部２３は、図３に示した無線基地局３のスロット管理部３２および位置情報抽出部３３と同様の処理を実行する。制御情報生成部２４は、位置速度情報に基づいて列車制御情報（例えば停止限界点情報）を生成する。なお、通信部２１は、ネットワーク経由で他の装置（在線管理装置１、他の地上制御装置２ａ、他）宛の情報をネットワークへ転送する。図５に示した無線基地局３ａの無線通信部３１は、地上制御装置２からネットワーク経由で受信した車上装置４宛の情報（列車制御情報）を無線回線へ転送するとともに、車上装置４から無線回線経由で受信した地上制御装置２宛の情報（位置速度情報）をネットワークへ転送する。
【００２９】
また、無線統制局５をさらに備えたシステム構成とし（図６参照）、図３に示した無線基地局３の構成要素の一部を地上制御装置２と無線統制局５が備える構成とすることも可能である。この場合の地上制御装置２、無線基地局３および無線統制局５の構成は、図７に示したものとなる（説明の便宜上、図７においては地上制御装置２ｂ、無線基地局３ａとしている）。図７に示した無線局地局３ａは、図５に示した無線基地局３ａと同一である。地上制御装置２ｂは、図５に示した地上制御装置２ａからスロット管理部２２を削除したものである。無線統制局５は、地上制御装置２ｂと無線基地局３ａの通信を中継するとともに、無線基地局３ａが使用するスロットを管理するものであり、地上制御装置間通信部５１、通信処理部５２、無線基地局間通信部５３およびスロット管理部５４を備える。地上制御装置間通信部５１は、地上制御装置２ｂと通信する。通信処理部５２は、地上制御装置２ｂと車上装置４との間で送受信される情報（位置速度情報、列車制御情報、他）を中継する。無線基地局間通信部５３は無線基地局３ａと通信する。スロット管理部５４は、図３に示した無線基地局３のスロット管理部３２と同様の処理を実行する。
【００３０】
つづいて、本実施の形態の列車管理システムの特徴について説明する。本実施の形態の列車管理システムにおいて、車上装置４と無線基地局３は、無線基地局３と同時に通信している車上装置４の数が１フレームに含まれる通常スロットの数を超えた場合、１つの通常スロットを複数の車上装置４が１フレーム周期ごとに交代で使用して通信する。この動作を図１および図８を使用して説明する。
【００３１】
図８は、無線基地局３および車上装置４による通信用スロットの使用方法の一例を示す図である。図８は、図１の無線基地局３Ｂとその近辺の列車に搭載された車上装置４の通信で使用されるスロットの対応関係の一例を示す図である。１フレームにはＮ−１個の通常スロットと１個の予備スロットが含まれており、初期状態では、列車＃１〜列車＃Ｎ−１に対してＮ−１個のスロット（通常スロット）が割り当てられ、かつスロットの共用は発生していないものとする（図８の上段に示した状態）。この状態において無線基地局３Ｂのエリアに列車＃Ｎがハンドオーバしてくると、エリア内の列車がＮ台となり、通常スロットの数（Ｎ−１個）を超えてしまう。このような場合には、１つのスロットを２台の列車（車上装置４）で共用することにより、無線基地局３ＢとＮ台の車上装置４が同時に通信する（図８の中段に示した状態）。この状態では、列車＃１の車上装置４と列車＃Ｎの車上装置４が１番目のスロット（スロットSL-1、図２参照）を共用して無線基地局３Ｂと通信を行い、他の列車（列車＃２〜＃Ｎ−１）の車上装置４は、１つのスロットを単独で使用して無線基地局３Ｂと通信を行う。スロットSL-1を共用している列車＃１と＃Ｎの車上装置４は、１フレーム周期ごとにスロットSL-1を交代で使用する。その後、例えば、スロットを共用して通信している列車＃１の車上装置４が無線基地局３Ｂのエリアから他のエリアへハンドオーバした場合、列車＃Ｎの車上装置４は、スロットSL-1を単独で使用した通信に移行する（図８の下段に示した状態）。
【００３２】
以上のように、本実施の形態の列車管理システムにおいては、ある無線基地局３のエリア内に多数の列車（１フレームに含まれる通常スロットの数を超える数の列車）が存在する場合、１つのスロットを時間交代で複数の車上装置４が使用するので、無線基地局３と通信可能な車上装置４の数はスロット数に依存しない。よって、１つのエリアに多数の列車が存在しても各列車の在線管理（位置速度情報管理）を行うことができる。この結果、列車の運転頻度を高めたダイヤの実現が可能となる。
【００３３】
以下、本実施の形態の列車管理システムの動作、特に、車上装置４がハンドオーバを実行して通信相手の無線基地局３を切り替える場合の各装置の動作について、詳しく説明する。
【００３４】
まず、図９を参照しながらハンドオーバの概要を説明する。なお、図９は、ハンドオーバ手順の一例を示すシーケンス図であり、車上装置が無線基地局Ａのエリアから無線基地局Ｂのエリアへ移動する場合のハンドオーバ手順を示している。この図９に示したシーケンスは、無線基地局３が図３に示した構成の場合のものである。
【００３５】
無線基地局Ａと通信中の車上装置は、自列車の位置を所定周期で定期的に検知し、検知結果を示す位置速度情報を無線基地局Ａへ送信する（ステップＳ１）。無線基地局Ａは、位置速度情報を受信すると、車上装置の現在位置と、上位の装置（図１に示した地上制御装置２）から予め通知されているハンドオーバ点との距離を比較し、車上装置がハンドオーバを開始するタイミングが近づいているかどうか（ハンドオーバ点と車上装置の距離が所定値以下であるかどうか）を確認する。確認の結果、ハンドオーバ開始が予測されると（ハンドオーバ点と車上装置の距離が所定値以下の場合）、ハンドオーバ先となる無線基地局Ｂに対し、ハンドオーバ予定の車上装置に対するスロットの割り当てを要請する（ステップＳ２，Ｓ３）。このとき、ハンドオーバ予定の車上装置に関する情報（識別情報など）も送信する。ハンドオーバの開始予測は、位置速度情報抽出部３３が抽出した位置速度情報に基づいて制御情報生成部３４が行う。スロット割り当ての要請は、例えば、スロット管理部３２が行う。制御情報生成部３４で行うようにしても構わない。
【００３６】
上記ステップＳ３の要請を受けた無線基地局Ｂは、ハンドオーバ予定の車上装置に割り当てるスロットを決定し、決定結果（割り当てたスロット）を要請元の無線基地局Ａに通知する（ステップＳ４，Ｓ５）。割り当てるスロットはスロット管理部３２が決定する。また、割り当てたスロットを使用して、ハンドオーバ予定の車上装置に宛てた制御情報の送信を開始する（ステップＳ６）。
【００３７】
無線基地局Ａは、上記ステップＳ３での要請に対する応答としてスロット（ハンドオーバ予定の車上装置に割り当てられたスロット）の通知を受けると、割り当てられたスロットを、ハンドオーバを実行して次のエリアに入った後の通信で使用するスロットとして、車上装置へ通知する（ステップＳ７）。車上装置では、スロット管理部４２が、通知されたスロットを次のエリアにおける使用スロットとして記憶しておく。
【００３８】
その後、車上装置は、予め通知を受けていたハンドオーバ点に達すると、ハンドオーバを実行して通信相手を無線基地局Ｂに切り替え、上記ステップＳ７で通知されたスロットを使用した通信を開始する（ステップＳ８）。
【００３９】
以上の手順により、車上装置は通信相手の無線基地局を切り替える。なお、図９に示した手順では、無線基地局Ａがハンドオーバの開始を予測して無線基地局Ｂに対してスロットの割り当てを要請しているが、スロットの割り当て要請は車上装置が行うようにしてもよい。すなわち、車上装置は、ハンドオーバ点に近づいた場合、通信中の無線基地局Ａに対して、ハンドオーバ後に使用するスロットの割り当てを要請し、この要請を無線基地局Ａはハンドオーバ先の無線基地局Ｂへ転送する。以降の手順は図９と同様である。車上装置がスロットの割り当て要請を行う場合には、要請を行うタイミングを自列車の位置と速度に基づいて決定できる（速度に応じて要請タイミングを調整できる）ので、無線基地局Ａがハンドオーバの開始を予測する場合よりも適切なタイミングで、スロット割り当てを要請できる。つまり、無線基地局Ｂがハンドオーバ予定の車上装置に宛てた制御情報の送信を必要以上に早く開始してしまうのを回避でき、無線リソースと電力の浪費を抑えることができる。
【００４０】
図５に示した装置構成とした場合、および図７に示した装置構成とした場合のハンドオーバシーケンスも、図９に示したシーケンスと同様である。図５に示した装置構成に対応するシーケンスを図１０、図７に示した装置構成に対応するシーケンスを図１１に示す。
【００４１】
図１０のシーケンスでは、地上制御装置がハンドオーバの開始予測、スロットの決定などを行う。スロットを割り当てた後は、その結果をハンドオーバ先となる無線基地局Ｂへ通知する。また、無線基地局Ａへの制御情報に対して、次エリアで使用するスロット通知を追加する。すなわち、図９に示した無線基地局Ａ，Ｂ（ハンドオーバ元の無線基地局Ａおよびハンドオーバ先の無線基地局Ｂ）が実行する処理を地上制御装置が実行する。
【００４２】
図１１のシーケンスでは、無線統制局がハンドオーバの開始予測、スロットの決定などを行う。スロットを割り当てた後は、その結果をハンドオーバ先となる無線基地局Ｂへ通知する。また、無線基地局Ａへの制御情報に対して、次エリアで使用するスロット通知を追加する。すなわち、図９に示した無線基地局Ａ，Ｂ（ハンドオーバ元の無線基地局Ａおよびハンドオーバ先の無線基地局Ｂ）が実行する処理を無線統制局が実行する。
【００４３】
また、無線統制局は、車上装置がどの地上制御装置の制御範囲内を走行中か、受信した位置速度情報から判断する。そして、各地上制御装置へ、少なくとも、制御範囲を走行する列車の位置速度情報と、制御範囲を走行する列車の停止限界点といった制御情報を作成するのに必要な列車の位置速度情報を送信する。なお、無線統制局は、ブロードキャスト等の方法により、全ての列車の位置速度情報を全ての地上制御装置へ送信し、地上制御装置側で、自身の制御範囲に在線する列車の制御情報を作成するのに必要な位置速度情報を選択するようにしても構わない。地上制御装置は、制御情報（停止限界点情報）を作成するとこれを無線統制局に返信する。無線統制局では、その結果を、ハンドオーバ前の無線基地局Ａとハンドオーバ先の無線基地局Ｂへ通知する。
【００４４】
このような構成とした場合には、無線統制局が本発明に関するスロット管理（スロットの決定等）を集中して行うので、地上制御装置や無線装置の構成を簡単化できるという効果がある。
【００４５】
次に、図９に示したシーケンスを適用する場合の無線基地局Ｂ（ハンドオーバ先の無線基地局）の動作、具体的には、無線基地局Ａからスロット割り当て要請を受けた場合の動作について、図１２を用いて詳しく説明する。
【００４６】
無線基地局Ｂは、ハンドオーバ予定の車上装置に対するスロット割り当て要請を受けた場合（ステップＳ１１）、まず、その時点で自エリア内のいずれの車上装置にも割り当てられていないスロット（未使用スロット）が存在するかどうか確認する（ステップＳ１２）。未使用スロットが存在している場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、未使用スロットの中のどれをハンドオーバ予定の車上装置に割り当てるか決定し、決定結果（割り当てたスロット）を要請元の無線基地局Ａに対して通知する（ステップＳ１８，Ｓ１９）。この場合、割り当てられたスロットは、ハンドオーバ予定の車上装置が実際にハンドオーバして来ると、この車上装置によって独占的に使用される。決定結果を通知した後は、割り当てたスロットを使用して、ハンドオーバ予定の車上装置に宛てた制御情報の送信を開始する（ステップＳ２０）。
【００４７】
これに対して、スロット割り当て要請を受けた時点で未使用スロットが存在していない場合には（ステップＳ１２：Ｎｏ）、自エリア内の車上装置に割り当て済みのスロットのうち、どのスロットを共用させるかを決定する（ステップＳ１３）。共用させるスロットについては特に規定しないが、自エリア内の車上装置のうち、最も早くハンドオーバを実行して他のエリアに移動する予定の装置（他のエリアへのハンドオーバ点に最も近い車上装置）に割り当て済みのスロットを共用させると、スロット共用が発生する時間が最短となる。共用させるスロット（ハンドオーバ予定の車上装置に割り当てるスロット）を決定すると、決定結果を要請元の無線基地局Ａに対して通知する（ステップＳ１４）。未使用スロットの有無の確認、割り当てるスロットの決定、共用させるスロットの決定はスロット管理部３２で行う。
【００４８】
また、スロットを共用させることになった場合、当該スロットをそれまで独占的に使用していた車上装置が搭載された列車の停止限界点を変更し、変更後の停止限界点を示す制御情報を作成する（ステップＳ１５）。停止限界点の決定と制御情報の生成は制御情報生成部３４が行う。このとき、通常とは異なる基準で停止限界点を決定する。具体的には、車上装置が停止限界点に基づいて算出する許容速度が通常よりも低い値となるよう、停止限界点を決定する。通常と異なる基準で停止限界点を決定するのは、スロット共用を開始すると、このスロットを使用している車上装置が位置速度情報を送信する周期が長くなり、位置速度情報の伝送遅延が大きくなることに伴い追突の危険等の検知が遅れるためである。このように、本実施の形態の列車管理システムでは、スロット共用開始時に停止限界点を更新することにより安全性を維持している。なお、停止限界点は、図１２に示した制御を行う場合に限らず、車上装置から位置速度情報を受信した場合に決定（更新）するが、スロット共用中の車上装置から受信した位置速度情報に基づいて決定する場合には、通常とは異なる基準で決定する。すなわち、スロット共用中は、同じ区間を走行中であり、かつ先行列車との距離が同じ場合でも、通常時（スロット共用なしの場合）よりも許容速度が低くなるように停止限界点を決定する。
【００４９】
停止限界点を示す制御情報の作成が終了すると、制御情報と、スロットの使用パターンの情報を該当装置（独占的に使用していたスロットが共用されることになった車上装置）へ送信する（ステップＳ１６）。スロットの使用パターンの情報は、少なくとも、それまで使用していたスロットが他の装置と共用されることになった旨を示すものとする。その他、このスロットをどの周期で使用して通信するのか、いつから共用を開始するのかなどを示すようにしてもよい。
【００５０】
ステップＳ１６の処理が終了すると、ステップＳ１３で割り当てたスロットを使用して、ハンドオーバ予定の車上装置に宛てた制御情報の送信を開始する（ステップＳ１７）。
【００５１】
次に、図９に示した無線基地局Ａ（ハンドオーバ元の無線基地局）の動作、具体的には、無線基地局Ｂに対してスロット割り当てを要請し（図９のステップＳ３）、これに対する応答（図９のステップＳ５）を受信した場合の動作について、図１３を参照しながら詳しく説明する。
【００５２】
無線基地局Ａは、ハンドオーバ予定の車上装置に対するスロット割り当てをハンドオーバ先の無線基地局Ｂに要請した後、これに対応する応答（スロット割り当て結果）を受信すると（ステップＳ３１）、スロット共用があるかどうか、すなわち、割り当てられたスロットを使用する他の車上装置が存在するかどうかを確認する（ステップＳ３２）。
【００５３】
スロット共用がない場合（ステップＳ３２：Ｎｏ）、割り当てられたスロットを、ハンドオーバ実行後の通信で使用するスロットとして、ハンドオーバ予定の車上装置へ通知する（ステップＳ３５）。
【００５４】
これに対して、スロット共用がある場合（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、通常とは異なる基準で停止限界点を決定し、決定結果を示す列車制御情報を生成する（ステップＳ３３）。そして、割り当てられたスロットの情報と生成した列車制御情報をハンドオーバ予定の車上装置へ送信する（ステップＳ３４）。なお、割り当てられたスロットの情報は、ハンドオーバ実行後の通信で使用するスロットの情報として送信する。列車制御情報は、ハンドオーバ実行前に使用する情報として送信する。通常とは異なる基準で決定した停止限界点の情報をハンドオーバ実行前から使用させる理由は、ハンドオーバを実行して次のエリアに進入する前に十分に減速し、列車の安全運行を確保するためである。よって、スロット共用がある場合、列車の許容速度（最高速度）が通常時よりも低くなるよう停止限界点を決定する。停止限界点は、図１３に示した制御を行う場合に限らず、車上装置から位置速度情報を受信した場合に決定（更新）するが、ハンドオーバ実行後にスロット共用となることが分かっている状態では、通常とは異なる基準で決定し、最高速度を抑制する。
【００５５】
次に、図９に示した車上装置の動作、具体的には、ハンドオーバを実行して次のエリアに入った後の通信で使用するスロットの情報を無線基地局Ａから受信した場合の動作について、図１４を参照しながら詳しく説明する。
【００５６】
車上装置は、ハンドオーバを実行して次のエリアに入った後の通信で使用するスロットの情報を受信すると（ステップＳ４１）、スロット共用があるかどうか、すなわち、割り当てられたスロットを使用する他の車上装置が存在するかどうかを確認する（ステップＳ４２）。
【００５７】
スロット共用がない場合（ステップＳ４２：Ｎｏ）、ハンドオーバ点に到達したかどうかを監視し（ステップＳ４４）、ハンドオーバ点に到達すると（ステップＳ４４：Ｙｅｓ）、ハンドオーバを実行し、上記ステップＳ４１で受信した情報に従ったスロットを使用して、ハンドオーバ先の無線基地局と通信を開始する（ステップＳ４５）。なお、通信を開始する際には、割り当てられていたスロットを使用して自身宛の制御情報が送信されてきているかどうかを確認し、自身宛の制御情報が送信されてきている場合、当該スロットの使用を開始する。仮に、自身宛の制御情報が送信されてきていない場合には、当該スロットの使用は開始せずに、無線基地局に対し、所定の方法でスロット割り当てを要求する。
【００５８】
これに対して、スロット共用がある場合（ステップＳ４２：Ｙｅｓ）、スロットの情報とともに送信されてきた列車制御情報に従った制御を開始する（ステップＳ４３）。すなわち、受信した列車制御情報が示す停止限界点を用いて速度照査パターンを生成し、生成した速度照査パターンを使用した速度制御を開始する。
【００５９】
以上のように、車上装置、ハンドオーバ元の無線基地局（図９の無線基地局Ａ）、ハンドオーバ先の無線基地局（図９の無線基地局Ｂ）は、列車がハンドオーバ点に近づき、ハンドオーバの発生が予測されると、ハンドオーバ先のエリアにおけるスロット使用状況に応じたスロット割り当てを行い、スロット共用が発生する場合には、スロットを共用している車上装置に対する列車制御情報（停止限界点情報）を通常とは異なる基準で生成し、列車の安全運行を維持する。
【００６０】
次に、スロットを共用している車上装置がハンドオーバを行い、その結果、それまで共用していたスロットを使用する車上装置が１台となる場合の無線基地局の動作について、図１５を用いて説明する。
【００６１】
無線基地局は、自身のエリア内でスロット共用が発生している場合、スロットを共用している車上装置がハンドオーバを実行して自エリア外へ移動したかどうか監視する（ステップＳ５１）。
【００６２】
スロットを共用していた車上装置がハンドオーバを実行した場合（ステップＳ５１：Ｙｅｓ）、スロットの使用パターンを変更する（ステップＳ５２）。例えば、スロットを共用していた２台の車上装置の一方がハンドオーバを実行した場合、他方の車上装置がこのスロットを独占的に使用させることに決定する。そして、通常の基準で停止限界点を決定し、決定結果を示す列車制御情報を作成する（ステップＳ５３）。最後に、作成した列車制御情報および変更後のスロット使用パターンを該当装置（スロットを共用していた車上装置）へ送信する（ステップＳ５４）。この結果、スロットの共用が終了となる。
【００６３】
最後に、例えば車両基地内で列車に電源が投入されるなどし、これに伴い車上装置が無線基地局との通信を開始する場合の動作について説明する。車上装置は、電源投入などに伴い無線基地局との通信を開始する場合、予備スロット（図２参照）を使用して、無線基地局に対してスロットの割り当てを要求する。この要求を受けた無線基地局は、図１６に示したシーケンスに従った動作を実行して割り当てるスロットを決定する。すなわち、スロット割り当て要請受信すると未使用スロットが存在するかどうかを確認し（ステップＳ６１，Ｓ６２）、未使用スロットが存在する場合（ステップＳ６２：Ｙｅｓ）、その１つを要求元の車上装置に対して割り当て、結果を要請元の車上装置へ通知するとともに、割り当てたスロットでの情報送信を開始する（ステップＳ６８，Ｓ６９，Ｓ７０）。一方、未使用スロットが存在しない場合（ステップＳ６２：Ｎｏ）、自エリア内の車上装置に割り当て済みのスロットのうち、どのスロットを共用させるかを決定し、決定結果を要請元の車上装置へ通知する（ステップＳ６３，Ｓ６４）。また、また、共用させることになったスロットをそれまで独占的に使用していた車上装置が搭載された列車の停止限界点を変更し、変更後の停止限界点を示す制御情報を作成し、制御情報と、スロットの使用パターンの情報を該当装置（独占的に使用していたスロットが共用されることになった車上装置）へ送信する（ステップＳ６５，Ｓ６６）。そして、割り当てたスロット（共用スロット）での情報送信を開始する。この無線基地局の動作は、決定結果や制御情報の送信先が要求元の車上装置となる点を除いて、図１２に示した無線基地局（ハンドオーバ先の無線基地局）の動作と同様である。なお、車上装置は、無線基地局に対してスロットの割り当てを要求する前に、未使用スロットが存在するかどうかを確認し、未使用スロットが存在している場合には、予備スロットではなく未使用スロットを使用してスロットの割り当てを要求するようにしてもよい。
【００６４】
以上のように、使用するフレームが予備スロットを含んでいるので、通常スロット（図２参照）が全て割り当て済みの状態であっても、無線基地局に対してスロットの割り当てを要求してスロットの割り当てを受け、通信を開始できる。
【００６５】
このように、本実施の形態の列車管理システムでは、１台の無線基地局のエリア内に存在する列車の数が１フレームに含まれる使用可能なスロット数に達した場合、列車に搭載された車上装置は、他の車上装置と１つのスロットを共用して無線基地局と通信することとした。これにより、フレームの分割数を超える数の車上装置と１台の無線基地局の同時通信が可能となり、装置コストが増大するのを回避しつつ管理可能な列車の数を増加させることができる。また、無線基地局は、スロットを共用している車上装置に対する列車制御情報（停止限界点情報）を通常とは異なる基準で生成し、列車の最高速度を通常よりも低く抑えることとしたので、スロットを共用している車上装置が搭載された列車の安全運行を確保できる。
【００６６】
実施の形態２．
実施の形態１では、列車制御情報として停止限界点情報を使用する場合の動作を説明したが、本実施の形態では、列車制御情報として速度指示情報を使用する場合の動作を説明する。なお、システムの全体構成および各装置の構成は実施の形態１と同様である。本実施の形態では実施の形態１と異なる部分についてのみ説明する。
【００６７】
（ハンドオーバ先の無線基地局の動作）
図１７は、図９に示した無線基地局Ｂ（ハンドオーバ先の無線基地局）が無線基地局Ａ（ハンドオーバ元の無線基地局）からスロット割り当て要請を受けた場合の動作例を示すシーケンス図であり、実施の形態１で説明した図１２に対応している。図１７では、図１２と共通する処理に同じステップ番号を付している。ここでは図１２と異なる部分について説明する。
【００６８】
無線基地局Ｂは、ステップＳ１３を実行して共用させるスロットを決定すると、次に、当該スロットを共用する列車の数に基づいて、当該スロットをそれまで独占的に使用していた車上装置が搭載された列車の指示最高速度（速度上限）を決定するとともに当該速度上限を示す制御情報を生成する（ステップＳ７１）。指示最高速度の決定と制御情報の生成は制御情報生成部３４が行う。指示最高速度は、たとえば、本来の周期（スロットを共用しない場合の通信実行周期、１フレーム周期に相当）で列車が制御情報を受信する場合に、本来の最高速度（スロットを共用しない場合の最高速度）で走行中の列車が次周期で列車停止情報を受信してからブレーキを出力して停止するまでの距離以下で列車が停止できる速度とする。なお、指示最高速度の決定方法については別途説明する。通常時（スロットを共用していない場合）と異なる最高速度（通常時よりも低い値）とするのは、実施の形態１で説明した停止限界点を使用する制御と同様の理由による。すなわち、スロット共用を開始すると、このスロットを使用している車上装置が位置速度情報を送信する周期が長くなり、制御情報の伝送遅延が大きくなることに伴い、非常停止信号の車上側での検知が遅れるためである。このように、本実施の形態の列車管理システムでは、スロット共用開始時に指示最高速度を設定することにより、伝送遅延が起こっても列車が従来通りの位置で停止できるようにして安全性を確保している。
【００６９】
制御情報を生成後、無線基地局Ｂは、生成した制御情報、およびスロットの使用パターンの情報を該当装置（独占的に使用していたスロットが共用されることになった車上装置）へ送信する（ステップＳ７２）。その後、該当装置から位置速度情報を受信すると、位置速度情報が示す速度が上記ステップＳ７１で決定した指示最高速度以下かどうかを確認する（ステップＳ７３，Ｓ７４）。指示最高速度以下の場合（ステップＳ７４：Ｙｅｓ）、上記ステップＳ１３で決定した共用スロットを要請元の無線基地局Ａへ通知する（ステップＳ１４）。一方、速度が指示最高速度以下ではない場合（ステップＳ７４：Ｎｏ）、ステップＳ７２に戻り、ステップＳ７１で生成した制御情報、およびスロットの使用パターンの情報を上記該当装置へ再送する。以上のステップＳ７２〜Ｓ７４の処理を速度が指示最高速度以下となるまで繰り返す。
【００７０】
図１７に示した制御に従えば、ハンドオーバ先の無線基地局Ｂは、独占的に使用していたスロットが共用されることになった車上装置が搭載されている列車の速度が指示最高速度以下となるまで、スロットの共用を開始しない（ステップＳ１７を実行しない）。これにより、スロット共用開始に伴って制御情報の伝送遅延が大きくなる前に、列車が指示最高速度まで減速するので、列車運行の安全を保つことができる。
【００７１】
また、ハンドオーバ先の無線基地局Ｂは、独占的に使用していたスロットが共用されることになった車上装置が搭載されている列車の速度が指示最高速度以下となるまで、スロットの割り当て結果を要請元の装置（無線基地局Ａ）に通知しない（ステップＳ１４を実行しない）。これにより、独占的に使用していたスロットが共用されることになった車上装置が搭載されている列車の速度が指示最高速度以下となる前に要請元の無線基地局Ａのエリアから列車が進入してくるのを防止でき、列車運行の安全を保つことができる。
【００７２】
なお、図１７に示した例では指示最高速度は、無線基地局Ｂで作成したが、安全性の問題が生じないのであれば、車上制御装置に同じスロットを共用する列車数を通知することにより、車上装置で自列車の指示最高速度を作成してもよい。
【００７３】
（車上装置の動作）
図１８は、図９に示した無線基地局Ａ（ハンドオーバ元の無線基地局）配下の車上装置が、ハンドオーバを実行して次のエリアに入った後の通信で使用するスロットの情報を無線基地局Ａから受信した場合の動作例を示すシーケンス図であり、実施の形態１で説明した図１４に対応している。図１８では、図１４と共通する処理に同じステップ番号を付している。ここでは図１４と異なる部分について説明する。
【００７４】
車上装置は、ハンドオーバを実行して次のエリアに入った後にスロットを共用した通信を行う場合（ステップＳ４２：Ｙｅｓ）、スロットの情報とともに送信されてきた列車制御情報（指示最高速度）に従った制御を実行する。具体的には、自列車の速度が、スロットの情報とともに送信されてきた列車制御情報が示す速度上限（指示最高速度）以下かどうかを確認する（ステップＳ８１）。自列車の速度が指示最高速度よりも大きい場合（ステップＳ８１：Ｎｏ）、自列車を減速させる制御を行い（ステップＳ８２）、ステップＳ８１で自列車の速度が指示最高速度以下かどうかを再度確認する。このステップＳ８１およびＳ８２の動作を自列車の速度が指示最高速度以下となるまで繰り返す。指示最高速度は、自身を収容している無線基地局Ａが、スロットを共用する列車の数に基づいて決定する。
【００７５】
なお、車上装置は、ハンドオーバ先の次エリアで使用するスロットの通知を受け、その通知がスロットの共用を示す場合、自列車の速度が指示最高速度以下となるまで、ハンドオーバ開始地点を通過しないものとする。この制御に従えば、列車は指示最高速度まで減速してからハンドオーバ先に進入するので、列車運行の安全を保つことができる。
【００７６】
（スロットを共用している車上装置がハンドオーバした場合の無線基地局の動作）
図１９は、スロットを共用している車上装置がハンドオーバを行い、その結果、それまで共用していたスロットを使用する車上装置が１台となる場合の無線基地局の動作例を示すシーケンス図であり、実施の形態１で説明した図１５に対応している。図１９では、図１５と共通する処理に同じステップ番号を付している。ここでは図１５と異なる部分について説明する。
【００７７】
無線基地局は、スロットを共用していた車上装置がハンドオーバしたことに伴いステップＳ５２を実行し、スロットの使用パターンを変更すると、通常の基準で指示最高速度を決定し、決定結果を示す列車制御情報を作成する（ステップＳ９１）。そして、作成した列車制御情報および変更後のスロット使用パターンを送信する（ステップＳ５４）。なお、図１９に示した動作は、スロット共用を止める場合の動作（制御情報の伝送遅延が小さくなる方向への動作）である。そのため、スロット共用を開始する場合に実行していた制御（列車の速度が指示最高速度以下となったことを確認してからスロットの使用パターン情報を送信する制御（図１７のステップＳ７１〜Ｓ７４に相当する制御）を省略しているが、スロット共用を開始する場合と同様に、列車の速度が指示最高速度以下となったことを確認してからスロットの使用パターン情報を送信するようにしても構わない。
【００７８】
（指示最高速度の決定方法）
図２０は、指示最高速度の決定方法を示す図である。この図を用いて指示最高速度の決定方法を説明する。
【００７９】
図２０（ａ）は、本来の周期で列車が制御情報を受信する場合に、本来の最高速度（スロット共用が発生していない場合の最高速度）で走行中の列車が次周期で列車停止情報を受信してからブレーキを出力して停止するまでの距離Ｄを示している。
【００８０】
図示したように、距離Ｄは列車が制御情報を受信するまでの空走距離Ｄ１と制御情報を受信してブレーキ制御を開始してから停止するまでの距離Ｄ２の和で表される。
Ｄ＝Ｄ１＋Ｄ２
ここで、本来の最高速度をＶ、無線での周期時間（制御情報が送信されてくる周期、１フレーム周期と一致）をＴとすると、Ｄ１は次の式で与えられる。
Ｄ１＝Ｖ＊Ｔ
従って、
Ｄ＝Ｖ＊Ｔ＋Ｄ２
となる。
【００８１】
図２０（ｂ）は、ｍ本の列車がスロットを共有した場合における、停止するまでの距離ＤＸの例を示している。このとき、各列車が制御情報を受信する周期時間はｍ＊Ｔとなる。
【００８２】
よって、指示最高速度をＶ１とすると、列車が制御情報を受信するまでの空走距離Ｄ３は次の式で表すことができる。
Ｄ３＝ｍ＊Ｖ１＊Ｔ
従って、ｍ本の列車がスロットを共有した場合に、停止するまでの距離ＤＸをＤ以下とするための条件は、
Ｖ＊Ｔ＋Ｄ２≧ｍ＊Ｖ１＊Ｔ＋Ｄ４
従って、下記を満たすように指示最高速度Ｖ１を設定すればよい。
Ｄ２≧（ｍ−１）＊Ｖ１＊Ｔ＋Ｄ４
Ｄ４は指示最高速度Ｖ１からブレーキを開始して停止するまでの距離であるから、Ｖ１を小さくすることにより、Ｄ４を小さくすることができる。また、Ｖ１＊Ｔも同様に、Ｖ１を小さくすれば小さくすることができる。
従って、単純な計算により、Ｄ１以下のＤＸを設定するための指示最高速度を計算することができる。
【００８３】
なお、上記の例では、スロット共有が発生した場合の列車停止までの距離を通常以下にするように指示最高速度を計算したが、停止するまでの時間を通常以下になるように計算してもよい。あるいは、両者をともに満たす指示最高速度を計算してもよい。
【００８４】
このように、列車制御情報として指示最高速度を使用する場合にも、列車運行の安全性を維持しつつスロットを共用させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
以上のように、本発明は、列車管理で必要な情報などを列車に搭載された車上装置との間で送受信する地上側の無線基地局に適している。
【符号の説明】
【００８６】
１  在線管理装置、２，２ａ，２ｂ  地上制御装置、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３ａ  無線基地局、４  車上装置、５  無線統制局、２１  通信部、２２，３２，４２，５４  スロット管理部、２３，３３  位置速度情報抽出部、２４，３４  制御情報生成部、３１，４１  無線通信部、３５  基地局間通信部、４３  列車制御部、４４  位置検知部、５１  地上制御装置間通信部、５２  通信処理部、５３  無線基地局間通信部。
【図１】
2014039129.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2014039129.tif 000017
【図１６】
2014039129.tif 000018
【図１７】
2014039129.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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