(57)【要約】      （修正有）【課題】１台の地上制御装置と通信可能な車上装置の数がフレームの分割数に依存しない列車無線システムを提供する。【解決手段】自列車の位置を検知するとともに位置情報を地上側に送信する車上装置と、制御対象の各列車から取得した位置情報に基づいて列車制御情報を生成するとともに、生成した列車制御情報を各列車に送信する地上制御装置と、を備え、車上装置と地上制御装置は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無線システムであって、車上装置４は、自列車が長時間にわたって走行しない状態か否かを判定する状態判定部４５と、判定結果に基づいて、フレームを構成するスロットの中の一部のスロットであり複数の車上装置４が共用可能な共用スロットと、単一の車上装置４が独占的に使用可能な専用スロットとのいずれか一方を使用して地上制御装置と通信する無線通信部４１と、を備える。【選択図】図４
2014022780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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情報を地上側に送信する車上装置と、
制御対象の各列車から取得した位置情報に基づいて当該各列車の列車制御情報を生成するとともに、生成した列車制御情報を当該各列車に送信する地上制御装置と、
を備え、
前記車上装置と前記地上制御装置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無線システムであって、
前記車上装置は、
自列車が長時間にわたって走行しない状態か否かを判定する状態判定部と、
前記状態判定部による判定結果に基づいて、前記フレームを構成するスロットの中の一部のスロットであり複数の車上装置が共用可能な共用スロットと、当該共用スロット以外のスロットであり単一の車上装置が独占的に使用可能な専用スロットとのいずれか一方を使用して地上制御装置と通信する無線通信部と、
を備えることを特徴とする列車無線システム。
【請求項２】
前記無線通信部は、自列車が長時間にわたって走行しない状態の場合、前記共用スロットを使用し、その他の場合には前記専用スロットを使用することを特徴とする請求項１に記載の列車無線システム。
【請求項３】
前記無線通信部は、自列車が長時間にわたって走行しない状態の場合、前記共用スロットを使用して通信している車上装置の数に応じた周期の共用スロットを使用して地上制御装置と通信することを特徴とする請求項１または２に記載の列車無線システム。
【請求項４】
前記時間フレームは、前記共用スロットを使用して通信している車上装置の数に応じた周期で、前記共用スロットを使用して通信中のいずれの車上装置にも使用させない空き状態の共用スロットを含み、
前記無線通信部は、自列車が長時間にわたって走行しない状態となったことを前記状態判定部により検出された場合、前記空き状態の共用スロットを使用して、共用スロットを使用した通信の開始を地上制御装置に対して要求することを特徴とする請求項２または３に記載の列車無線システム。
【請求項５】
前記無線通信部は、自列車が長時間にわたって走行しない状態となったことを前記状態判定部により検出された場合、それまで使用していた専用スロットを使用して、共用スロットを使用した通信の開始を地上制御装置に対して要求することを特徴とする請求項２または３に記載の列車無線システム。
【請求項６】
制御対象の各列車から取得した位置情報に基づいて当該各列車の列車制御情報を生成するとともに、生成した列車制御情報を当該各列車に送信する地上制御装置を備え、前記地上制御装置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前記各列車と通信する列車無線システムにおいて、前記各列車に搭載された車上装置であって、
自列車の位置を検知する位置検知部と、
自列車が長時間にわたって走行しない状態か否かを判定する状態判定部と、
前記状態判定部による判定結果に基づいて、前記時間フレームを構成するスロットの中の一部のスロットであり複数の車上装置が共用可能な共用スロットと、当該共用スロット以外のスロットであり単一の車上装置が独占的に使用可能な専用スロットとのいずれか一方を使用して、前記位置検知部による検知結果である位置情報を地上制御装置へ送信するための通信を行う無線通信部と、
を備えることを特徴とする車上装置。
【請求項７】
前記無線通信部は、自列車が長時間にわたって走行しない状態の場合、前記共用スロットを使用し、その他の場合には前記専用スロットを使用することを特徴とする請求項６に記載の車上装置。
【請求項８】
前記無線通信部は、自列車が長時間にわたって走行しない状態の場合、前記共用スロットを使用して通信している車上装置の数に応じた周期の共用スロットを使用して地上制御装置と通信することを特徴とする請求項６または７に記載の車上装置。
【請求項９】
前記時間フレームは、前記共用スロットを使用して通信している車上装置の数に応じた周期で、前記共用スロットを使用して通信中のいずれの車上装置にも使用させない空き状態の共用スロットを含み、
前記無線通信部は、自列車が長時間にわたって走行しない状態となったことを前記状態判定部により検出された場合、前記空き状態の共用スロットを使用して、共用スロットを使用した通信の開始を地上制御装置に対して要求することを特徴とする請求項７または８に記載の車上装置。
【請求項１０】
前記無線通信部は、自列車が長時間にわたって走行しない状態となったことを前記状態判定部により検出された場合、それまで使用していた専用スロットを使用して、共用スロットを使用した通信の開始を地上制御装置に対して要求することを特徴とする請求項７または８に記載の車上装置。
【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に使用する列車無線システムに関する。
【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、自列車の位置を定期的に検出し、検出結果である位置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、伝送速度、伝送容量により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、特に、車両基地等の多数の列車が存在するエリア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。１管理エリア内のフレーム数を越える列車は、当該エリアに進入できず、ダイヤ乱れを発生させる場合がある。
【０００６】
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、上記問題に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、既存設備において上限を変更（増加）させるには、地上装置等を新たに設置する必要があるため、変更決定から実際に変更が完了するまでに時間を要し、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１台の地上装置と通信可能な車上装置の数がフレームの分割数に依存しない列車無線システムおよび車上装置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、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情報を地上側に送信する車上装置と、制御対象の各列車から取得した位置情報に基づいて当該各列車の列車制御情報を生成するとともに、生成した列車制御情報を当該各列車に送信する地上制御装置と、を備え、前記車上装置と前記地上制御装置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無線システムであって、前記車上装置は、自列車が長時間にわたって走行しない状態か否かを判定する状態判定部と、前記状態判定部による判定結果に基づいて、前記フレームを構成するスロットの中の一部のスロットであり複数の車上装置が共用可能な共用スロットと、当該共用スロット以外のスロットであり単一の車上装置が独占的に使用可能な専用スロットとのいずれか一方を使用して地上制御装置と通信する無線通信部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、１フレーム内のスロット数を超える数の列車が留置される車両基地などにおいても、地上制御装置が全列車と通信を行うことが可能となり、各列車の位置を地上側で把握することができる。よって、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１台の地上制御装置と通信可能な車上装置の数がフレームの分割数に依存しない列車無線システムを実現できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明にかかる列車無線システムの実施の形態１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、地上制御装置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、地上制御装置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６】図６は、車上装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】図７は、地上制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】図８は、実施の形態２の車上装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】図９は、実施の形態２の地上制御装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる列車無線システムおよび車上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。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる列車無線システムの実施の形態１の構成例を示す図である。図１に示される列車無線システムは、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（地上制御装置２1〜２M）と、列車３に搭載された車上装置４とを有して構成されている。
【００１３】
本実施の形態の列車無線システムにおいて、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３の位置情報を管理するとともにシステム内の各列車３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、自装置近辺を走行中の列車３に搭載されている車上装置４と無線による通信を行い、列車３の位置情報を受信するとともに、受信した位置情報に基づいて制御情報を生成して送信する。
【００１５】
ここで、本実施の形態の列車無線システムで使用する通信方式について説明する。本実施の形態の地上制御装置２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。また、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、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、共用スロットとして、複数の車上装置４により、時間ごと（１フレーム周期ごと）に交代で使用することを可能とする。共用スロットは複数としてもよいが、なるべく少なくするのが望ましい。なお、共用スロットの使用方法については別途説明する。
【００１６】
また、図示は省略するが、地上制御装置２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、地上制御装置２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地上制御装置２へ情報を送信する。このとき、地上制御装置２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。地上制御装置２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から地上制御装置２への送信で使用するフレームの構成は同じであり、図２に示したような、１つ以上の共用スロットを含んでいるものとする。１フレームに含まれる共用スロットの数と位置も、地上制御装置２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、地上制御装置２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、地上制御装置２から車上装置４へ送信されるスロットと車上装置４から地上制御装置２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。
【００１７】
また、本実施の形態では、説明が煩雑化するのを回避するため、地上制御装置２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。
【００１８】
使用するスロットは、車上装置４または地上制御装置２が決定する。車上装置４が決定する場合、例えば、列車３が走行し、ある地上制御装置２の管理エリア（当該地上制御装置２との通信が可能なエリア）から隣接する他の地上制御装置２の管理エリアに進入すると、この列車３に搭載された車上装置４は、空きスロット（その時点で未使用のスロット）をサーチし、発見した空きスロットを使用して通信を開始する。空きスロットを複数発見した場合、例えば、フレームの先頭に近いスロットを選択する。そして、車上装置４は、選択したスロット（第２チャネルのスロット）で情報を送信し、これを受信した地上制御装置２は、受信した第２チャネルのスロットと同じ位置の第１チャネルのスロットを選択し、車上装置４との通信（情報の送信）を開始する。車上装置４が送信するスロットには、少なくとも、装置識別情報（例えば列車ＩＤ）、位置情報およびスロット番号が含まれているものとする。地上制御装置２が送信するスロットには、少なくとも、宛先とする装置の識別情報（例えば列車ＩＤ）、列車制御情報（詳細は後述する）およびスロット番号が含まれているものとする。
【００１９】
使用するスロットを地上制御装置２が決定する場合、例えば、ある地上制御装置２の管理エリア（当該地上制御装置２との通信が可能なエリア）を走行している列車３が、隣接する他の地上制御装置２の管理エリアに接近すると、地上制御装置２が隣接する他の地上制御装置２に使用するスロットの予約を指示し、隣接する他の地上制御装置２は予約したスロットに列車３の制御情報をセットし、第１チャネルであらかじめ送信しておく。列車３が走行し、ある地上制御装置２の管理エリア（当該地上制御装置２との通信が可能なエリア）から隣接する他の地上制御装置２の管理エリアに進入すると、この列車３に搭載された車上装置４は、自列車用に予約されたスロット（自列車に対する制御情報がセットされている第１チャネルのスロット）を受信スロットとして選択するとともに、第２チャネルのスロットのうち、受信スロットと同じ位置のスロットを送信スロットとして選択し、通信を開始する。各スロットに含まれる情報は、使用するスロットを車上装置４が決定する場合と同様である。
【００２０】
図３は、地上制御装置２の構成例を示す図である。図示したように、地上制御装置２は、無線通信部２１、位置情報抽出部２３および列車制御情報生成部２４を備える。また、無線通信部２１はスロット管理部２２を含んでいる。
【００２１】
地上制御装置２の無線通信部２１にはアンテナが接続されている。無線通信部２１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３に搭載された車上装置４と無線通信する。複数の列車３が付近を走行中の場合には、各列車３に搭載された車上装置４と同時に通信する。通信方式は、地上制御装置２から列車３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台の車上装置４によって独占的に使用されるスロット（専用スロット）と複数の車上装置４による共用が可能なスロット（共用スロット）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２２が行う。
【００２２】
位置情報抽出部２３は、無線通信部２１の出力である受信データから位置情報を抽出し、列車制御情報生成部２４へ出力する。また、位置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。
【００２３】
列車制御情報生成部２４は、位置情報抽出部２３から受け取った位置情報に基づいて、付近を走行中の各列車３である制御対象列車へ送信する列車制御情報を生成する。列車制御情報は、例えば、停止限界点情報であり、この情報は、走行中の第１の列車とその直後を走行中の第２の列車の距離に基づいて算出され、無線通信部２１を介して第２の列車に送信される。なお、列車制御情報を受信した列車３の車上装置４は、受信した情報に基づいて、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。
【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、位置検知部４４および状態判定部４５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、自列車の現在位置が含まれている管理エリアと他の管理エリアの境界（ハンドオーバ地点、地上制御装置２から予め指定されているものとする）に達すると、ハンドオーバを実行し、それまで通信していた地上制御装置２との通信を終了するとともに、他の管理エリアを管理している地上制御装置２との通信を開始する。このとき、他の管理エリアを管理しているハンドオーバ先地上制御装置での使用スロットの選択方法には少なくとも次の２種類があり、いずれの方法をとっても構わない。第１の方法では、車上装置が空きスロット（他の車上装置４と地上制御装置２との通信で使用されていないスロット）をサーチし、空きスロットのうちの１つを選択し、使用する。地上制御装置２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４２が行う。第２の方法では前述した使用するスロットを地上制御装置２が決定する場合に基づいて、地上制御装置２が他の管理エリアを管理しているハンドオーバ先地上制御装置２に使用するスロットの予約を指示する。
【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、受け取った位置情報を地上制御装置２へ送信する。位置情報は列車制御部４３による列車制御においても使用される。
【００２８】
状態判定部４５は、自列車の状態を監視し、自列車が長時間にわたって走行を行わない状態にあるかどうかを判定する。例えば、マスターコントローラー（マスコン）の電源がＯＦＦであれば長時間にわたって走行を行わない状態にあると判断する。なお、判定方法はこれに限定されない。位置検知部４４による位置検知結果が所定時間にわたって変化しない（自列車が移動していない）ことを検出した場合に、長時間にわたって走行を行わない状態になったと判定してもよい。その他の判定方法としても構わない。
【００２９】
つづいて、本実施の形態の列車無線システムの特徴について説明する。本実施の形態の列車無線システムにおいて、車上装置４は、自列車が車両基地に留置されているなど、長時間にわたって走行しない（移動が発生しない）と見込まれる場合、図２に示した共用スロットを使用して地上制御装置２と通信する。一方、運用中（走行中や乗客の乗降のために駅で一時的に停車中の場合など）の場合には、共用スロット以外のスロット（専用スロット）を使用して通信を行う。この動作を図１および図５を使用して説明する。
【００３０】
図５は、地上制御装置２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５は、例えば、図１の地上制御装置２Mとその管理エリア内に位置している各列車の車上装置４が通信する際のスロット使用方法を示している。地上制御装置２Mの管理エリア内には列車Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが存在しているものとする。また、図５に示した＜状態I＞は、列車Ｄのみが車両基地に留置された状態であり、他の列車は車両基地内またはその近辺に存在しているが留置されていない状態とする。一方、＜状態II＞は、列車Ｄに加えて、新たに列車Ａが留置された状態（他の列車は留置されていない状態）とする。フレーム＃１１〜＃１４は時間的に連続している。すなわち、フレーム＃１１→フレーム＃１２→フレーム＃１３→フレーム＃１４→・・・の順番で送信される。フレーム＃２１〜＃２４も同様である。
【００３１】
図５に示した＜状態I＞では、列車Ａの車上装置４がスロットSL-1を、列車Ｂの車上装置４がスロットSL-2を、列車Ｃの車上装置４がスロットSL-3をそれぞれ使用し、地上制御装置２と通信している。なお、破線部分は空きスロット（通信で使用されず、信号の送受信が行われない未使用スロット）を示している。一方、留置中の列車Ｄの車上装置４は共用スロット（スロットSL-N）を使用して地上制御装置２と通信している。図示したように、専用スロットを使用した通信（留置中ではない列車Ａ，Ｂ，Ｃの車上装置４と地上制御装置２の通信）は１フレーム周期で行う（各フレームで信号を送受信する）。これに対して、共用スロットを使用した通信（留置中の列車Ｄの車上装置４と地上制御装置２の通信）は１フレーム周期の整数倍（＜状態I＞では２倍）の周期で行う。専用スロットおよび共用スロットのいずれを使用する場合においても、既に説明したとおり、地上制御装置２から車上装置４に向けた方向の通信では第１チャネルを使用し、逆方向の通信では第２チャネルを使用する。このとき、いずれの方向の通信においても、同じスロットを使用する。例えば、地上制御装置２と列車Ａの車上装置４は第１チャネルのスロットSL-1および第２チャネルのスロットSL-1を使用して通信する。地上制御装置２と列車Ｄの車上装置４は第１チャネルのスロットSL-Nおよび第２チャネルのスロットSL-Nを使用して通信する。
【００３２】
＜状態I＞から列車Ａが新たに留置されると＜状態II＞へ遷移し、列車Ａの車上装置４は、地上制御装置２との通信で使用するスロットを変更する。具体的には、専用スロットであるスロットSL-1を使用した通信を終了し、共用スロットSL-Nを使用した通信を開始する。この場合、共用スロットSL-Nは、列車Ｄの車上装置４と地上制御装置２の通信、および列車Ａの車上装置４と地上制御装置２の通信で共用されるようになる。具体的には、図示したように、まず、フレーム＃２１で列車Ｄの車上装置４が通信を行い、次のフレーム＃２２で列車Ａの車上装置４が通信を行う。その次のフレーム＃２３ではいずれの車上装置４も行わず、さらに次のフレーム＃２４では列車Ｄの車上装置４が再び通信を行う。以下、留置された列車の数が変動するまで、留置中の列車Ｄ，Ａは、同様の順番で共用スロットSL-Nを使用して通信を行う。他の列車が新たに留置された場合、新たに留置された列車の車上装置４は、列車Ａの車上装置４が共用スロットSL-Nを使用して通信したフレームの次のフレーム含まれている共用スロットSL-Nを使用し、地上制御装置２との通信を開始する。車上装置４は、例えば、マスコンのキーが引き抜かれた状態が一定時間継続した場合、自列車が留置されたと判断する。もちろん、他の方法で留置開始を検出するようにしてもよい。
【００３３】
なお、＜状態I＞と＜状態II＞のいずれにおいても定期的に空きスロットを設けるようにしたのは、新たに留置された列車の車上装置４が共用スロットを使用した通信を開始できるようにするためである。留置された列車の車上装置４と地上制御装置２の通信頻度が通常時（非留置状態のとき）よりも低くなり、留置中の各列車の位置情報を地上側に送信する周期が長くなってしまうが、通常、留置中は位置が変動しないため、問題ない。
【００３４】
以上のように、本実施の形態の列車無線システムにおいて、留置中の各列車の車上装置４は、予め決定しておいた共用スロットを使用して通信を行うので、地上制御装置２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、多数の列車が同一エリアに留置される車両基地などにおいても、無線通信を利用して各列車の在線管理（位置情報管理）を行うことができる。
【００３５】
以下、車上装置４および地上制御装置２の詳細動作を説明する。
【００３６】
図６は、車上装置４の動作を示すフローチャートである。また、図７は、地上制御装置２の動作を示すフローチャートである。
【００３７】
車上装置４は、自列車が非留置状態において、図６に示したように、留置開始となったかどうかを監視している（ステップＳ１１）。この監視は状態判定部４５が行う。そして、留置開始を検出した場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、地上制御装置２との通信で使用するスロットを専用スロットから共用スロットに変更する（ステップＳ１２）。共用スロットへの変更動作では、まず、無線通信部４１が、共用スロットを複数フレームにわたって監視し、共用スロットが使用されていないフレーム（他の車上装置４と地上制御装置２の通信で使用されていない共用スロットが存在するフレーム）の周期を検出する。そして、検出した周期に対応する共用スロット（未使用の共用スロット）を使用して、地上制御装置２に対して通信開始を示す所定の信号を送信する。以降、地上制御装置２から共用スロットの割り当て変更（共用スロットを使用した通信を行うフレーム周期の変更）が指示されるまで、上記検出した周期で地上制御装置２と通信する。共用スロットを監視して未使用の共用スロットの周期を検出する処理はスロット管理部４２が行う。
【００３８】
一方、地上制御装置２は、図７に示したように、共用スロットの使用を開始した列車（車上装置４）があるかどうかを監視しており（ステップＳ２１）、使用を開始した列車がある場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、共用スロットの使用パターンを変更する（ステップＳ２２）。ステップＳ２１では、それまで未使用であった共用スロットを使用して通信開始を示す信号が送信されてきたかどうかを確認し、信号が送信されてきた場合、ステップＳ２２において、信号送信元の車上装置４との通信で使用するスロット（共用スロット）を決定するとともに、どのフレームの共用スロットを新たな未使用スロットとするのか決定する。すなわち、フレーム周期の何倍の周期で共用スロットを未使用とするのかを決定する。決定すると、地上制御装置２は変更後のフレーム周期で、共用スロットに各列車への制御情報（列車制御情報など）を送信する。なお、留置中の各列車の車上装置４に使用させる共用スロットおよび空スロット（未使用スロット）としておく共用スロットはスロット管理部２２が決定する。
【００３９】
一方、車上装置４は全てのフレーム周期のスロットの内容を監視しており、自列車ＩＤが設定された制御情報が設定されたスロットを受信すると、既定時間後に位置情報を返送する。
【００４０】
このように、本実施の形態の列車無線システムにおいて、留置中の列車に搭載された車上装置は、共通のスロットを順番に使用して地上制御装置と通信を行うようにしたので、１フレーム内のスロット数を超える数の列車が留置される車両基地などにおいても、地上制御装置は全列車と通信することが可能となり、各列車の位置を地上側で把握することができる。したがって、装置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１台の地上制御装置と通信可能な車上装置の数がフレームの分割数に依存しない列車無線システムを実現できる。
【００４１】
また、共用スロットは、留置中の車両（一定時間にわたって走行を行わない状態の車両）に搭載された車上装置に全て割り当てるのではなく、留置中の車両の数に応じた周期で未使用（空きスロット）としたので、車上装置が自律的に共用スロットを使用した通信に移行することができるとともに、一定時間にわたって走行を行わない状態となってから専用スロットでの通信を終了するまでの所要時間を短縮化でき、専用スロットの使用効率を向上させることができる。
【００４２】
実施の形態２．
実施の形態１では、留置状態を検出した車上装置が先に使用スロットを共用スロットに変更することとしたが、留置状態を検出後、それまで使用していた専用スロットをしばらく継続して使用し、専用スロットを使用した通信により、使用する共用スロットの割り当てを地上制御装置２へ要求するようにしてもよい。なお、本実施の形態の列車無線システムの構成、地上制御装置２の構成および車上装置４の構成は実施の形態１と同様である。
【００４３】
図８は、実施の形態２の車上装置４の動作を示すフローチャートである。また、図９は、実施の形態２の地上制御装置２の動作を示すフローチャートである。
【００４４】
本実施の形態の車上装置４は、自列車が非留置状態において、図８に示したように、留置開始となったかどうかを監視している（ステップＳ３１）。そして、留置開始を検出した場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、地上制御装置２との通信で使用するスロットを共用スロットに変更するよう、地上制御装置２へ要求する（ステップＳ３２）。なお、この時点では、それまで使用していた専用スロットを引き続き使用する（専用スロットでの通信を継続する）。その後、応答信号を受信し、使用する共用スロットのタイミング（フレーム周期）が通知されてくると、専用スロットを使用した通信を終了し、通知されてきたフレーム周期の共用スロットを使用した通信を開始する（ステップＳ３３）。
【００４５】
一方、本実施の形態の地上制御装置２は、図９に示したように、使用スロットの変更依頼（専用スロットから共用スロットへの変更要求）を受けたかどうかを監視しており（ステップＳ４１）、変更依頼を受けた場合（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、依頼元の車上装置４に使用させる共用スロット（使用させる共用スロットを含むフレームの周期）を決定するとともに、それまで共用スロットを使用していた各車上装置４に使用させる共用スロットを変更する。そして、決定結果（使用させる共用スロット）を依頼元の車上装置４へ通知するとともに、変更後の共用スロットをそれまで共用スロットを使用していた各車上装置４（留置中の各列車の車上装置）へ通知する（ステップＳ４２）。さらに、ステップＳ４２での決定結果に従い、共用スロットの使用パターンを変更し、各列車の車上装置４との通信を継続する（ステップＳ４３）。
【００４６】
このような制御手順を適用した場合にも、留置中の各列車に搭載された車上装置４は共用スロットを使用した通信に移行できる。よって、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、実施の形態１とは異なり、未使用の共用スロットを含んだフレームを送信する必要が無くなるので、共用スロットの効率的な使用が可能になるとともに、共用スロットを使用して通信を行う各車上装置４の通信実行周期が必要以上に長くなるのを防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上のように、本発明にかかる列車無線システムは、地上側と列車側が１対多通信を行い各列車の位置を管理する場合に有用である。
【符号の説明】
【００４８】
１  在線管理装置
２1，２2，２M  地上制御装置
３  列車
４  車上装置
２１，４１  無線通信部
２２，４２  スロット管理部
２３  位置情報抽出部
２４  列車制御情報生成部
４３  列車制御部
４４  位置検知部
４５  状態判定部
【図１】
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【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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