(57)【要約】      （修正有）【課題】故障の発生や列車長の変化が起きても、安全性を確保する列車制御装置を得る。【解決手段】地上装置１００において、漏洩同軸ケーブル１０１を用いて列車検知信号を送受信することにより、各列車の先頭位置、末尾位置、列車長および列車速度を、所定の周期ごとに検知し、検出される各列車の先頭位置、末尾位置および列車速度に基づいて、各列車の停止点を算出し、算出される各停止点を、漏洩同軸ケーブル１０１を用いて、該当する列車の車上装置２００に伝送する。また、車上装置２００において、受信された停止点に応じた防護速度パターンを生成する。【選択図】図１
2014111431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車に搭載した車上装置と、
地上に設置した地上装置とで構成される列車制御装置であって、
前記地上装置は、
レールに沿って設置した漏洩同軸ケーブルと、
前記漏洩同軸ケーブルを用いて列車検知信号を送受信することにより、先行列車の末尾位置を検知する列車検知部と、
前記列車検知部により検出された先行列車の末尾位置に基づいて、後方列車の停止点を算出する地上制御部と、
前記地上制御部により算出された停止点を、前記漏洩同軸ケーブルを用いて伝送する地上情報伝送部とを備え、
前記後方列車の車上装置は、
前記地上装置から伝送される停止点を受信する車上情報伝送部と、
前記車上情報伝送部により受信された停止点に応じた防護速度パターンを生成する列車制御部とを備えたことを特徴とする列車制御装置。
【請求項２】
列車に搭載した車上装置と、
地上に設置した地上装置とで構成される列車制御装置であって、
前記地上装置は、
レールに沿って設置した漏洩同軸ケーブルと、
前記漏洩同軸ケーブルを用いて列車検知信号を送受信することにより、各列車の先頭位置、末尾位置および列車速度を、所定の周期ごとに検知する列車検知部と、
前記列車検知部により検出される各列車の先頭位置、末尾位置および列車速度に基づいて、各列車の停止点を算出する地上制御部と、
前記地上制御部により算出される各停止点を、前記漏洩同軸ケーブルを用いて伝送する地上情報伝送部とを備え、
前記車上装置は、
前記地上装置から伝送される停止点を受信する車上情報伝送部と、
前記車上情報伝送部により受信された停止点に応じた防護速度パターンを生成する列車制御部とを備えたことを特徴とする列車制御装置。
【請求項３】
漏洩同軸ケーブルは、
レールに沿って少なくとも二本設置され、
列車検知部は、
一方の漏洩同軸ケーブルに列車検知信号を送信し、
該列車検知信号が各列車で反射してから他方の漏洩同軸ケーブルに到達して受信される間接波を用いて、各列車の先頭位置、末尾位置および列車速度を、所定の周期ごとに検知することを特徴とする請求項２記載の列車制御装置。
【請求項４】
漏洩同軸ケーブルは、
レールに沿って少なくとも二本設置され、
列車検知部は、
一方の漏洩同軸ケーブルに列車検知信号を送信し、
該列車検知信号が各列車で減衰してから他方の漏洩同軸ケーブルに到達して受信される減衰波を用いて、各列車の先頭位置、末尾位置および列車速度を、所定の周期ごとに検知することを特徴とする請求項２記載の列車制御装置。
【請求項５】
各列車に搭載した車上装置は、
一方の漏洩同軸ケーブルから列車検知信号が受信されると、当該列車に応じた識別信号を重畳して放射する識別信号生成部を備え、
列車検知部は、
一方の漏洩同軸ケーブルに送信した列車検知信号が各列車で反射してから他方の漏洩同軸ケーブルに到達して受信される間接波と、
一方の漏洩同軸ケーブルに送信した列車検知信号に各列車の前記車上装置で識別信号が重畳されてから他方の漏洩同軸ケーブルに到達して受信される識別信号重畳波と、
の相関関係に応じて、先頭位置および末尾位置を検知した列車を識別することを特徴とする請求項３記載の列車制御装置。
【請求項６】
各列車に搭載した車上装置は、
一方の漏洩同軸ケーブルから列車検知信号が受信されると、当該列車に応じた識別信号を重畳して放射する識別信号生成部を備え、
列車検知部は、
一方の漏洩同軸ケーブルに送信した列車検知信号が各列車で減衰してから他方の漏洩同軸ケーブルに到達して受信される減衰波と、
一方の漏洩同軸ケーブルに送信した列車検知信号に各列車の前記車上装置で識別信号が重畳されてから他方の漏洩同軸ケーブルに到達して受信される識別信号重畳波と、
の相関関係に応じて、先頭位置および末尾位置を検知した列車を識別することを特徴とする請求項４記載の列車制御装置。
【請求項７】
地上制御部は、
各列車の先頭位置、末尾位置および列車速度の他、列車進行先経路情報に基づいて、各列車の停止点を算出することを特徴とする請求項２記載の列車制御装置。
【請求項８】
地上情報伝送部は、
各列車の停止点の他、先頭位置を伝送し、
列車制御部は、
受信された停止点および先頭位置に応じた防護速度パターンを生成することを特徴とする請求項２記載の列車制御装置。
【請求項９】
車上装置は、
自車の列車重量および列車ブレーキ性能を記憶した列車情報部を備え、
車上情報伝送部から地上情報伝送部に、
前記列車情報部に記憶された列車重量および列車ブレーキ性能を伝送し、
前記地上情報伝送部から前記車上情報伝送部に、
各列車の末尾位置、列車速度、列車重量および列車ブレーキ性能を伝送し、
列車制御部は、
前記車上情報伝送部により受信された先行列車の末尾位置、列車速度、列車重量および列車ブレーキ性能から、該先行列車が急ブレーキをかけた場合の停止位置を算出すると共に、該停止位置に基づいて自車の停止点を算出し、算出した停止点に応じた防護速度パターンを生成することを特徴とする請求項２記載の列車制御装置。
【請求項１０】
車上装置は、
自車の列車情報を記憶した列車情報部を備え、
地上情報伝送部は、
列車情報を要求する呼出信号を、漏洩同軸ケーブルを用いて送信し、
車上情報伝送部は、
呼出信号に応じた列車情報を前記列車情報部から取り出し、取り出した列車情報を応答信号として漏洩同軸ケーブルを用いて送信し、
前記地上情報伝送部は、
呼出信号を送信してから応答信号を受信するまでの応答時間を計測し、
列車検知部は、
前記地上情報伝送部により計測される応答時間を用いて、先頭位置および末尾位置を検知した列車を特定することを特徴とする請求項１記載の列車制御装置。
【請求項１１】
地上装置は、
他の地上装置と情報を送受し合う地上装置間情報伝送部を備え、
他の地上装置と情報を送受し合うことにより、各列車の先頭位置、末尾位置および列車速度を、所定の周期ごとに検知することを特徴とする請求項２記載の列車制御装置。
【請求項１２】
列車検知部は、
間接波に相関関係がある識別信号重畳波が存在しない場合に、先頭位置および末尾位置を検知した列車を障害物であると識別することを特徴とする請求項５記載の列車制御装置。
【請求項１３】
列車検知部は、
減衰波に相関関係がある識別信号重畳波が存在しない場合に、先頭位置および末尾位置を検知した列車を障害物であると識別することを特徴とする請求項６記載の列車制御装置。
【請求項１４】
地上制御部は、
列車検知部により検出される障害物の末尾位置に基づいて、後方列車の停止点を算出し、
列車制御部は、
該停止点に応じた防護速度パターンを生成することを特徴とする請求項１２または請求項１３記載の列車制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、列車の運行を制御する列車制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の固定閉塞制御を適用した列車制御装置は、絶縁軌道回路で閉塞区間を構成し、レールに流した電流を観測することで、車輪短絡による電流低下から列車の在線を判定する。
前方閉塞区間の状態と、自車位置および自車速度からブレーキパターンを生成する。
しかし、前記固定閉塞制御では、閉塞区間に列車一編成しか存在できないので、閉塞区間までで停止できるブレーキパターンしか生成できない。
そのため、列車密度の高密度化が困難な課題がある。
【０００３】
前記固定閉塞制御の課題を解決するものとして、移動閉塞制御を適用した列車制御装置がある。
移動閉塞制御を適用した列車制御装置は、列車間隔から停止点を決定する。
列車位置（先頭位置）を基点地上子と速度発電機により求め、その情報を地上装置を介して後方列車に伝達することで、後方列車がブレーキパターンを生成する。
なお、移動閉塞制御を適用した列車制御装置に関連する先行技術文献として、下記特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１９３８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の移動閉塞制御を適用した列車制御装置は以上のように構成されているので、列車で自車位置を検出し、その結果を地上装置へ無線で通知しているため、列車もしくは無線に故障が発生すると、地上装置で列車位置が不明となるため、安全性を確保できないという課題がある。
また、安全性を確保するため、故障発生からの復旧において、固定閉塞制御を適用した列車制御装置を併用する必要があり、高コスト化するという課題がある。
【０００６】
さらに、列車の先頭位置に加えて末尾位置もしくは末尾位置を知るために列車長を把握する必要がある。
このため、例えば、貨物列車のように列車長の検知困難な列車に対しても、新たに列車長を検出する装置を追加しなくてはならず、装置構成が複雑になるという課題がある。
さらに、走行中に後方車両が分離してしまった場合は、適切な末尾位置を検知できないという課題がある。
走行中に貨物切り離しをした場合など、列車長を誤認識し、誤った停止位置を決定するという課題がある。
さらに、これらの課題に対する安全性を確保するために、固定閉塞制御を適用した列車制御装置で用いている軌道回路などバックアップ装置を用いる必要があり、高コスト化するという課題がある。
【０００７】
本発明は、前記課題を解消するためになされたものであり、故障の発生や列車長の変化が起きても、安全性を確保する列車制御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】
本発明の列車制御装置は、列車に搭載した車上装置と、地上に設置した地上装置とで構成される列車制御装置であって、地上装置は、レールに沿って設置した漏洩同軸ケーブルと、漏洩同軸ケーブルを用いて列車検知信号を送受信することにより、先行列車の末尾位置を検知する列車検知部と、列車検知部により検出される先行列車の末尾位置に基づいて、後方列車の停止点を算出する地上制御部と、地上制御部により算出された停止点を、漏洩同軸ケーブルを用いて伝送する地上情報伝送部とを備え、後方列車の車上装置は、地上装置から伝送される停止点を受信する車上情報伝送部と、車上情報伝送部により受信された停止点に応じた防護速度パターンを生成する列車制御部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、地上装置において、漏洩同軸ケーブルを用いて列車検知信号を送受信することにより、先行列車の末尾位置を検知し、検出された先行列車の末尾位置に基づいて後方列車の停止点を算出し、算出された停止点を漏洩同軸ケーブルを用いて伝送する。
また、後方列車の車上装置において、受信された停止点に応じた防護速度パターンを生成する。
よって、列車で故障や列車長に変化が発生しても、検知される先行列車の末尾位置に影響が及ぶことがないことから、算出される停止点および防護速度パターンに影響が及ぶことなく、安全性を確保することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１による列車制御装置を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１による列車検知部の詳細を示す構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１による地上装置の動作を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１による車上装置の速度パターンを示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態２による車上装置の速度パターンを示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態３による列車制御装置を示す構成図である。
【図７】本発明の実施の形態３による地上装置の動作を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態４による地上装置の動作を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態５による地上装置の動作を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態６による列車制御装置を示す構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態６による地上装置の動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による列車制御装置を示す構成図である。
図において、列車制御装置は、地上に設置した地上装置１００と、列車に搭載した車上装置２００とで構成する。
地上装置１００は、レールに沿って設置した一対の漏洩同軸ケーブル（ＬＣＸ）１０１と、地上情報伝送部１０２と、列車検知部１０３と、地上制御部１０４とで構成する。
漏洩同軸ケーブル１０１は、レールの両側にそれぞれ設置する。
車上装置２００は、列車制御部２０１と、ブレーキ制御部２０２と、速度センサ２０３と、識別信号生成部２０４と、列車情報部２０５と、車上情報伝送部２０６とで構成する。
【００１２】
地上装置１００内の列車検知部１０３は、一方の漏洩同軸ケーブル１０１に列車検知信号を送信する。
一方の漏洩同軸ケーブル１０１は、列車検知信号を電波として空間に放射する。
空間に放射した電波は、３つの経路をそれぞれ伝搬し、他方の漏洩同軸ケーブル１０１で受信される。
３つの経路は、他方の漏洩同軸ケーブル１０１まで直接伝搬して到達する直接波と、列車で遮蔽され減衰して他方の漏洩同軸ケーブル１０１まで到達する減衰波と、列車に搭載された車上装置２００内の車上情報伝送部２０６で受信され、識別信号生成部２０４で列車識別信号を重畳し再び空間に放射され、他方の漏洩同軸ケーブル１０１に伝搬する識別信号重畳波である。
【００１３】
他方の漏洩同軸ケーブル１０１は、直接波と減衰波と識別信号重畳波の合成波を受信し、受信信号として列車検知部１０３へ出力する。
列車検知部１０３は、受信信号を解析して、減衰波の伝搬遅延時間から列車進行方向、列車の先頭位置（列車位置）および末尾位置、先頭位置と末尾位置から算出した列車長、列車速度を算出する。
また、列車検知部１０３は、識別信号重畳波から列車ＩＤを検知し、両者から列車ＩＤと、先頭位置、末尾位置、列車進行方向、列車長、列車速度を対応させ、地上制御部１０４へ出力する。
【００１４】
地上装置１００内の地上情報伝送部１０２は、車上装置２００内の車上情報伝送部２０６と漏洩同軸ケーブル１０１を介して周期的に情報伝送する。
車上装置２００内の列車情報部２０５から車上情報伝送部２０６に列車情報信号が周期的に出力され、車上情報伝送部２０６から列車情報信号が周期的に伝送される。
列車情報信号には、列車ＩＤが含まれる。
地上装置１００内の地上情報伝送部１０２は、受信した列車情報信号を地上制御部１０４へ出力する。
【００１５】
地上装置１００内の地上制御部１０４は、各列車ＩＤの先頭位置と末尾位置、列車速度ならびに、図中に記載されていない列車前方の分岐器の開通方向などの列車進行先経路情報から、各列車の停止点を算出する。
算出された各列車ＩＤの先頭位置および末尾位置と停止点ならびに列車の列車進行先経路情報をパターン生成信号として地上情報伝送部１０２へ出力される。
地上情報伝送部１０２は、パターン生成信号を漏洩同軸ケーブル１０１へ送信する。
漏洩同軸ケーブル１０１は、パターン生成信号を電波として空間に放射する。
【００１６】
車上装置２００内の車上情報伝送部２０６は、パターン生成信号を受信すると列車制御部２０１へ出力する。
列車情報部２０５は、列車重量やブレーキ性能などを列車制御部２０１へ出力する。
速度センサ２０３は、速度を列車制御部２０１へ出力する。
【００１７】
列車制御部２０１は、パターン生成信号に含まれる停止点を超過しないための、防護速度パターンを作成する。
この防護速度パターンは、図４に示すように、位置と速度の関係で表される曲線であり、勾配やブレーキ空走時分、列車ブレーキ性能、安全余裕などを加味して作成される。
列車制御部２０１は、この防護速度パターンと、受信されるパターン生成信号内の先頭位置、および速度センサ２０３による速度を随時比較し、列車速度が防護速度パターンを超過していれば、ブレーキ制御信号をブレーキ制御部２０２へ出力する。
ブレーキ制御部２０２は、ブレーキ制御信号に従ってブレーキをかける。
【００１８】
なお、列車制御部２０１で用いる列車位置情報は、地上装置１００から伝えられたものではなく、車上で、例えば、速度センサ２０３と基点地上子からの絶対位置情報から算出した値を用いてもよい。
また、２種類の位置情報を比較して異常検知に利用してもよい。
【００１９】
次に、地上装置１００内の列車検知部１０３の詳細について説明する。
図２は列車位置検知部１０３の詳細を示す図である。
列車検知部１０３は、伝搬時間信号解析部３０１と、列車位置検知部３０２と、列車速度算出部３０３で構成する。
【００２０】
伝搬時間信号解析部３０１は、周波数Ｆ０の搬送波を列車検知する信号で変調した列車検知信号を一方の漏洩同軸ケーブル１０１へ出力する。
例えば、列車検知する信号に、周波数Ｆ０の搬送波をパルス変調した信号がある。
漏洩同軸ケーブル１０１は、列車検知信号を電波として空間に放射する。
電波は他方の漏洩同軸ケーブル１０１に直接到達する直接波と、列車で減衰して他方の漏洩同軸ケーブル１０１に到達する減衰波がある。
【００２１】
また、車上装置２００内の車上情報伝送部２０６が電波を受信すると、識別信号生成部２０４は、搬送波の周波数Ｆ０を搬送波周波数Ｆｎに変換して識別信号重畳波として空間に放射する。
ここで変換された搬送波周波数Ｆｎには、それぞれ列車のＩＤが割り当てられている。
例えば、列車ＩＤ１には搬送波周波数Ｆ１、列車ＩＤ２には搬送波周波数Ｆ２、列車ＩＤｎには搬送波周波数Ｆｎを割り当てる。
【００２２】
他方の漏洩同軸ケーブル１０１は、直接波と減衰波と識別信号重畳波の合成波を受信し、受信信号として伝搬時間信号解析部３０１へ出力する。
伝搬時間信号解析部３０１は、受信信号を受信すると搬送波Ｆ０からＦｎについてそれぞれ、伝搬遅延時間ごとの受信信号のレベルを算出する。
【００２３】
図３は搬送波Ｆ０の伝搬遅延時間ごとの受信信号のレベルの説明図である。
ここでは、時刻ｍに、列車ＩＤ１の列車が存在する場合について説明する。
図の受信信号レベル内の直線は、列車が存在しないとき、搬送波Ｆ０の伝搬遅延時間ごとの受信信号レベルは直接波の受信信号レベルとなる。
図の受信信号レベル内の波線は、搬送波Ｆ０が列車で遮蔽された減衰波である。
列車まで伝搬し列車で遮蔽され減衰して戻ってくるまでの伝搬遅延時間の位置の受信信号レベルが変化する。
【００２４】
列車位置検知部３０２は、直接波の受信信号レベルを基準信号としたときの、減衰波の減衰量を図に示す（受信信号レベル減衰量）。
減衰量を閾値判定し、閾値０を超えた伝搬遅延時間の範囲Ｔ１１（ｍ）〜Ｔ１２（ｍ）の範囲に列車が存在していると検知する。
このとき、伝搬遅延時間に電波の速度を乗算し得られた距離は電波の伝搬往復距離であり、片道距離は、列車が存在する漏洩同軸ケーブル方向の距離となり、先頭位置および末尾位置が算出される。
【００２５】
列車の先頭位置Ｌ１＿先頭（ｍ）＝Ｔ１２（ｍ）×Ｃ×０．５
列車の末尾位置Ｌ１＿最後尾（ｍ）＝Ｔ１１（ｍ）×Ｃ×０．５
閾値０を越えた伝搬遅延時間間隔ΔＴ１（ｍ）＝Ｔ１２（ｍ）−Ｔ１１（ｍ）に電波の速度を乗算して得られた距離の半分が列車長となる。
列車長Ｄ１（ｍ）＝ΔＴ１（ｍ）×Ｃ×０．５＝（Ｔ１２（ｍ）−Ｔ１１（ｍ））×Ｃ×０．５
【００２６】
また、列車位置検知部３０２は、列車ＩＤ１の列車は搬送波Ｆ１の信号を返送し、列車位置検知部１０３から列車まで伝搬しＦ０からＦ１に周波数変換されて再び戻ってくるまでの伝搬遅延時間の位置の受信信号レベルが変化する。
この受信信号レベルの変化を閾値判定し、閾値１を超えた伝搬遅延時間Ｔ１３の位置に列車ＩＤ１の列車が存在すると検知する。
【００２７】
搬送波周波数Ｆ０で検知した先頭位置および末尾位置と搬送波周波数Ｆ１で検知した列車ＩＤの伝搬遅延時間を比較して、先頭位置および末尾位置と列車ＩＤの対応をつける。
対応のつける方法として、
Ｔ１１（ｍ）＜Ｔ１３（ｍ）＜Ｔ１２（ｍ）
を満足するとき、位置Ｔ１１（ｍ）〜Ｔ１２（ｍ）の列車は、列車ＩＤ１と判定する。
【００２８】
また、搬送波周波数Ｆ２を返送するＩＤ２の列車も同様に先頭位置および末尾位置と列車ＩＤを検知する。
列車の先頭位置Ｌ２＿先頭（ｍ）＝Ｔ２２（ｍ）×Ｃ×０．５
列車の末尾位置Ｌ２＿最後尾（ｍ）＝Ｔ２１（ｍ）×Ｃ×０．５
列車長Ｄ２（ｍ）＝ΔＴ２（ｍ）×Ｃ×０．５＝（Ｔ２２（ｍ）−Ｔ２１（ｍ））×Ｃ×０．５
列車ＩＤ１と列車ＩＤ２の列車間隔Ｗ１２（ｍ）は、列車ＩＤ１の先頭位置と列車ＩＤ２の末尾位置を用いて
Ｗ１２（ｍ）＝（Ｔ２１（ｍ）−Ｔ１２（ｍ））×ｃ×０．５
から算出する。
【００２９】
列車位置検知部３０２は、先頭位置、末尾位置、列車長および列車ＩＤを列車速度算出部３０３と地上制御部１０４へ出力する。
【００３０】
列車速度算出部３０３は、前回計測した先頭位置と今回計測した先頭位置から列車速度を算出する。
列車位置更新周期をｔｓｔｅｐとおくと、列車ＩＤ１の列車速度Ｖ１と列車ＩＤ２の列車速度Ｖ２は、
ｔｓｔｅｐ＝（ｍ＋１）−ｍ
Ｖ１＝（Ｌ１（ｍ＋１）−Ｌ１（ｍ））／ｔｓｔｅｐ
Ｖ２＝（Ｌ２（ｍ＋１）−Ｌ２（ｍ））／ｔｓｔｅｐ
と算出する。
列車速度算出部３０３は、算出した列車速度を地上制御部１０４へ出力する。
【００３１】
このように、搬送波Ｆ０の信号で列車の位置を検知し、搬送波Ｆ１からＦｎまでの周波数から列車ＩＤを検知する。
先頭位置および末尾位置と列車ＩＤを対応づけた情報を地上制御部１０４へ出力する。
【００３２】
ここでは、列車検知信号として搬送波をパルス変調した信号を利用したが、パルス変調波以外にも伝搬遅延時間毎の受信信号の解析が可能な、ＦＭＣＷ変調やスペクトラム拡散変調した信号を利用してもよい。
【００３３】
地上制御部１０４は、全列車の列車先頭、末尾位置から、各列車の停止点を算出し、各列車の先頭位置、末尾位置、列車速度および停止点を、車上装置２００に送信する。
【００３４】
以上のように、本実施の形態１によれば、地上装置２００において、漏洩同軸ケーブル１０１を用いて列車検知信号を送受信することにより、各列車の先頭位置、末尾位置、列車長および列車速度を、所定の周期ごとに検知し、検出される各列車の先頭位置、末尾位置、列車速度および列車進行先経路情報に基づいて、各列車の停止点を算出し、算出される各停止点を、漏洩同軸ケーブル１０１を用いて、該当する列車の車上装置１００に伝送する。
また、車上装置１００において、受信された停止点に応じた防護速度パターンを生成する。
よって、列車で故障が発生しても、検知される先頭位置、末尾位置、列車長および列車速度に影響が及ぶことなく、また、列車長に変化が発生しても、その変化を先頭位置および末尾位置から的確に検知することから、算出される停止点および防護速度パターンに影響が及ぶことなく、安全性を確保することができる。
また、列車の停止点を動的に割り当てることが可能となり、列車密度を高密度化した列車制御を提供することができる。
また、空間に放射されて電波の減衰を用いて列車を検知するため、仮に装置故障やケーブル切断が発生した場合にも受信信号は減衰し、列車が存在する状態と同じ状態になるためフェールセーフなシステムを構築できる。
さらに、減衰波と識別信号重畳波との相関関係に応じて、検知した先頭位置および末尾位置の列車を識別することができる。
【００３５】
実施の形態２．
図５は本発明の実施の形態２による車上装置の速度パターンを示す説明図である。
本実施の形態２の列車制御装置の構成は、図１と同様である。
地上装置１００内の地上情報伝送部１０２は、車上装置２００内の車上情報伝送部２０６と漏洩同軸ケーブル１０１を介して周期的に情報伝送する。
車上装置２００内の列車情報部２０５には、自車の列車ＩＤ、列車重量、列車ブレーキ性能などを含む列車情報が記憶され、車上情報伝送部２０６から列車情報信号が周期的に伝送される。
地上装置１００内の地上情報伝送部１０２は、受信した列車情報信号を地上制御部１０４へ出力する。
【００３６】
地上装置１００内の列車検知部１０３は、全列車の先頭位置と末尾位置から列車間の間隔を算出し、地上情報伝送部１０２から各列車の先頭位置、末尾位置、列車間隔、列車速度、列車重量およびブレーキ制動を送信する。
車上装置２００内の地上情報伝送部１０２は、受信した各種情報を列車制御部２０１に出力する。
車上装置２００内の列車制御部２０１は、自車の先頭位置と列車速度と列車重量と列車ブレーキ性能と、先行する列車の末尾位置と列車速度と列車重量と列車ブレーキ性能から、先行列車が急ブレーキをかけた場合の停止位置を算出し、停止位置に基づいて自車の停止点を算出し、算出した停止点に応じた防護速度パターンを作成する。
【００３７】
以上のように、本実施の形態２によれば、列車の停止点を先行列車との車両間隔内よりも、さらに前方に設定できるため、さらなる高密度化が可能となる。
【００３８】
実施の形態３．
図６は本発明の実施の形態３による列車制御装置を示す構成図である。
図７は地上装置の動作を示す説明図である。
本実施の形態３は、地上装置１００内の地上情報伝送部１０２と車上装置２００内の車上情報伝送部２０６との通信に要する応答時間を利用して、検知した先頭位置および末尾位置の列車ＩＤを特定する。
【００３９】
地上装置１００内の地上情報伝送部１０２は、車上装置２００内の車上情報伝送部２０６へ列車情報を送るように呼出信号を漏洩同軸ケーブル１０１に送信する。
呼出信号は、漏洩同軸ケーブル１０１内を伝搬し、電波として放射される。
車上装置２００内の車上情報伝送部２０６は、呼出信号を受信すると、呼出信号に応じた列車情報を列車情報部２０５から取り出し、取り出した列車情報を応答信号として送信する。
【００４０】
応答信号は、漏洩同軸ケーブル１０１内を伝搬し、地上装置１００内の地上情報伝送部１０２で受信される。
地上装置１００内の地上情報伝送部１０２は、応答信号を受信すると、列車情報を取得する。
さらに、地上情報伝送部１０２は、呼出信号を送信してから応答信号を受信するまでの応答時間Ｔ１４を計測する。
地上装置１００内の地上情報伝送部１０２は、応答時間を列車検知部１０３へ出力する。
【００４１】
地上装置１００内の列車検知部１０３は、応答時間Ｔ１４から、車上装置２００内の情報伝送部２０６の漏洩同軸ケーブル方向の位置を次式から算出する。
Ｐ１＝Ｔ１４×ｃ×０．５
また、列車検知部１０３で検知した先頭位置および末尾位置Ｔ１１〜Ｔ１２を、応答時間Ｔ１４から次式、
Ｔ１１＜Ｔ１４＜Ｔ１２
を満足したとき、先頭位置および末尾位置Ｔ１１〜Ｔ１２の列車ＩＤはＩＤ１であると判定する。
【００４２】
以上のように、本実施の形態３によれば、地上装置１００内の地上情報伝送部１０２と車上装置２００内の車上情報伝送部２０６との通信に要する応答時間を利用して、検知した先頭位置および末尾位置の列車ＩＤを特定することができる。
【００４３】
実施の形態４．
図８は本発明の実施の形態４による地上装置の動作を示す説明図である。
本実施の形態４は、列車が漏洩同軸ケーブルの端部に存在した場合の処理について説明する。
本実施の形態４の列車制御装置の構成は、図６に加え、地上装置１００に、他の地上装置と情報を送受し合う地上装置間情報伝送部を備える。
【００４４】
図８において、地上装置１の漏洩同軸ケーブルの検知区間と、地上装置２の漏洩同軸ケーブルの検知区間の両方にまたがって列車が存在する場合がある。
この場合、地上装置１の漏洩同軸ケーブル端部で受信信号の減衰量が閾値を超え、かつ地上装置２の漏洩同軸ケーブル端部で受信信号の減衰量が閾値を超える。
この条件において、地上装置間情報伝送部は、地上装置１の漏洩同軸ケーブルの検知区間と、地上装置２の漏洩同軸ケーブルの検知区間の両方にまたがって列車が存在すると判定し、地上装置１と地上装置２で情報伝送し、両者から伝送された情報に基づいて、列車の先頭位置、末尾位置、列車長および列車速度を算出する。
【００４５】
以上のように、本実施の形態４によれば、列車が他の地上装置の検知区間に入っても、先頭位置、末尾位置、列車長および列車速度を検知し、安全性を確保することができる。
【００４６】
実施の形態５．
図９は本発明の実施の形態５による地上装置の動作を示す説明図である。
本実施の形態５は、踏切にて故障車が存在する場合、レール上に列車ＩＤを持たない保守用作業車や作業員が存在する場合、レール上に不信物体が存在する場合の処理について説明する。
【００４７】
列車検知部１０３は、受信信号レベルの減衰量を閾値判定する。
物体検知した伝搬遅延時間Ｔ３１〜Ｔ３２の範囲に、列車ＩＤを重畳した識別信号重畳波の伝搬遅延時間のピークが存在しないとき、レール上に障害物が存在すると判定する。
列車検知部１０３は、障害物の先頭位置、末尾位置、障害物サイズおよび障害物速度を地上制御部１０４へ送信する。
【００４８】
地上制御部１０４は、列車ＩＤ１の先頭位置、末尾位置および列車速度と、障害物の先頭位置、末尾位置および障害物速度を用いて、列車ＩＤ１の停止点を算出し、列車ＩＤ１の車上装置２００に送信する。
列車ＩＤ１の車上装置２００は、受信した停止点を用いて防護速度パターンを生成し、生成した防護速度パターンに基づいて列車運行制御する。
【００４９】
以上のように、本実施の形態５によれば、レール上に保守用作業車や作業員や不信物体が存在する場合に、レール上に障害物が存在すると識別することができる。
また、障害物の後方列車も、通常の列車の後方列車と同様に、防護速度パターンを生成することができる。
【００５０】
なお、列車検知用の閾値と物体検知用の閾値など、検知したいものに応じて複数の閾値を設定してもよい。
さらに、実施の形態５の装置は、ＩＤを持たない物体がレール上にあっても物体に衝突しないよう安全を確保した停止点を算出でき、装置の安全性を向上することができる。
【００５１】
実施の形態６．
図１０は本発明の実施の形態６による列車制御装置を示す構成図である。
図において、列車制御装置は、地上に設置した地上装置１００と、列車に搭載した車上装置２００とで構成する。
地上装置１００は、レールに沿って設置した一対の漏洩同軸ケーブル（ＬＣＸ）１０１と、地上情報伝送部１０２と、列車検知部１０３と、地上制御部１０４とで構成する。
漏洩同軸ケーブル１０１は、レールの片側に二本設置する。
車上装置２００は、列車制御部２０１と、ブレーキ制御部２０２と、速度センサ２０３と、識別信号生成部２０４と、列車情報部２０５と、車上情報伝送部２０６とで構成する。
【００５２】
地上装置１００内の列車検知部１０３は、一方の漏洩同軸ケーブル１０１に列車検知信号を送信する。
一方の漏洩同軸ケーブル１０１は、列車検知信号を電波として空間に放射する。
空間に放射した電波は、３つの経路をそれぞれ伝搬し、他方の漏洩同軸ケーブル１０１で受信される。
３つの経路は、他方の漏洩同軸ケーブル１０１まで直接伝搬して到達する直接波と、列車で反射して他方の漏洩同軸ケーブル１０１まで到達する反射波と、列車に搭載された車上装置２００内の車上情報伝送部２０６で受信され、識別信号生成部２０４で列車識別信号を重畳し再び空間に放射され、他方の漏洩同軸ケーブル１０１に伝搬する識別信号重畳波である。
【００５３】
他方の漏洩同軸ケーブル１０１は、直接波と反射波と識別信号重畳波の合成波を受信し、受信信号として列車検知部１０３へ出力する。
列車検知部１０３は、受信信号を解析して、反射波の伝搬遅延時間から列車進行方向、列車の先頭位置（列車位置）および末尾位置、先頭位置と末尾位置から算出した列車長、列車速度を算出する。
また、列車検知部１０３は、識別信号重畳波から列車ＩＤを検知し、両者から列車ＩＤと、先頭位置、末尾位置、列車進行方向、列車長、列車速度を対応させ、地上制御部１０４へ出力する。
【００５４】
地上装置１００内の地上情報伝送部１０２は、車上装置２００内の車上情報伝送部２０６と漏洩同軸ケーブル１０１を介して周期的に情報伝送する。
車上装置２００内の列車情報部２０５から車上情報伝送部２０６に列車情報信号が周期的に出力され、車上情報伝送部２０６から列車情報信号が周期的に伝送される。
列車情報信号には、列車ＩＤが含まれる。
地上装置１００内の地上情報伝送部１０２は、受信した列車情報信号を地上制御部１０４へ出力する。
【００５５】
地上装置１００内の地上制御部１０４は、各列車ＩＤの先頭位置と末尾位置、列車速度ならびに、図中に記載されていない列車前方の分岐器の開通方向などの列車進行先経路情報から、各列車の停止点を算出する。
算出された各列車ＩＤの先頭位置および末尾位置と停止点ならびに列車の列車進行先経路情報をパターン生成信号として地上情報伝送部１０２へ出力される。
地上情報伝送部１０２は、パターン生成信号を漏洩同軸ケーブル１０１へ送信する。
漏洩同軸ケーブル１０１は、パターン生成信号を電波として空間に放射する。
【００５６】
車上装置２００内の車上情報伝送部２０６は、パターン生成信号を受信すると列車制御部２０１へ出力する。
列車情報部２０５は、列車重量やブレーキ性能などを列車制御部２０１へ出力する。
速度センサ２０３は、速度を列車制御部２０１へ出力する。
【００５７】
列車制御部２０１は、パターン生成信号に含まれる停止点を超過しないための、防護速度パターンを作成する。
この防護速度パターンは、実施の形態１で説明した図４に示すように、位置と速度の関係で表される曲線であり、勾配やブレーキ空走時分、列車ブレーキ性能、安全余裕などを加味して作成される。
列車制御部２０１は、この防護速度パターンと、受信されるパターン生成信号内の先頭位置、および速度センサ２０３による速度を随時比較し、列車速度が防護速度パターンを超過していれば、ブレーキ制御信号をブレーキ制御部２０２へ出力する。
ブレーキ制御部２０２は、ブレーキ制御信号に従ってブレーキをかける。
【００５８】
なお、列車制御部２０１で用いる列車位置情報は、地上装置１００から伝えられたものではなく、車上で、例えば、速度センサ２０３と基点地上子からの絶対位置情報から算出した値を用いてもよい。
また、２種類の位置情報を比較して異常検知に利用してもよい。
【００５９】
次に、地上装置１００内の列車検知部１０３の詳細について説明する。
本実施の形態６の列車検知部１０３の構成は、図２と同様である。
列車検知部１０３は、伝搬時間信号解析部３０１と、列車位置検知部３０２と、列車速度算出部３０３で構成する。
【００６０】
伝搬時間信号解析部３０１は、周波数Ｆ０の搬送波を列車検知する信号で変調した列車検知信号を一方の漏洩同軸ケーブル１０１へ出力する。
例えば、列車検知する信号に、周波数Ｆ０の搬送波をパルス変調した信号がある。
漏洩同軸ケーブル１０１は、列車検知信号を電波として空間に放射する。
電波は他方の漏洩同軸ケーブル１０１に直接到達する直接波と、列車で反射して他方の漏洩同軸ケーブル１０１に到達する反射波がある。
【００６１】
また、車上装置２００内の車上情報伝送部２０６が電波を受信すると、識別信号生成部２０４は、搬送波の周波数Ｆ０を搬送波周波数Ｆｎに変換して識別信号重畳波として空間に放射する。
ここで変換された搬送波周波数Ｆｎには、それぞれ列車のＩＤが割り当てられている。
例えば、列車ＩＤ１には搬送波周波数Ｆ１、列車ＩＤ２には搬送波周波数Ｆ２、列車ＩＤｎには搬送波周波数Ｆｎを割り当てる。
【００６２】
他方の漏洩同軸ケーブル１０１は、直接波と反射波と識別信号重畳波の合成波を受信し、受信信号として伝搬時間信号解析部３０１へ出力する。
伝搬時間信号解析部３０１は、受信信号を受信すると搬送波Ｆ０からＦｎについてそれぞれ、伝搬遅延時間ごとの受信信号のレベルを算出する。
【００６３】
図１１は搬送波Ｆ０の伝搬遅延時間ごとの受信信号のレベルの説明図である。
ここでは、時刻ｍに、列車ＩＤ１の列車が存在する場合について説明する。
図の受信信号レベル内の直線は、列車が存在しないとき、搬送波Ｆ０の伝搬遅延時間ごとの受信信号レベルは直接波の受信信号レベルとなる。
図の受信信号レベル内の波線は、搬送波Ｆ０は直接波と反射波の合成波であえる。
列車まで伝搬し列車で反射して戻ってくるまでの伝搬遅延時間の位置の受信信号レベルが変化する。
【００６４】
列車位置検知部３０２は、直接波の受信信号レベルを基準信号としたときの、合成波と基準信号の差分を図に示す（受信信号レベル差分）。
差分信号レベル変化を閾値判定し、閾値０を超えた伝搬遅延時間の範囲Ｔ１１（ｍ）〜Ｔ１２（ｍ）の範囲に列車が存在していると検知する。
このとき、伝搬遅延時間に電波の速度を乗算し得られた距離は電波の伝搬往復距離であり、片道距離は、列車が存在する漏洩同軸ケーブル方向の距離となり、先頭位置および末尾位置が算出される。
【００６５】
列車の先頭位置Ｌ１＿先頭（ｍ）＝Ｔ１２（ｍ）×Ｃ×０．５
列車の末尾位置Ｌ１＿最後尾（ｍ）＝Ｔ１１（ｍ）×Ｃ×０．５
閾値０を越えた伝搬遅延時間間隔ΔＴ１（ｍ）＝Ｔ１２（ｍ）−Ｔ１１（ｍ）に電波の速度を乗算して得られた距離の半分が列車長となる。
列車長Ｄ１（ｍ）＝ΔＴ１（ｍ）×Ｃ×０．５＝（Ｔ１２（ｍ）−Ｔ１１（ｍ））×Ｃ×０．５
【００６６】
また、列車位置検知部３０２は、列車ＩＤ１の列車は搬送波Ｆ１の信号を返送し、列車位置検知部１０３から列車まで伝搬しＦ０からＦ１に周波数変換されて再び戻ってくるまでの伝搬遅延時間の位置の受信信号レベルが変化する。
この受信信号レベルの変化を閾値判定し、閾値１を超えた伝搬遅延時間Ｔ１３の位置に列車ＩＤ１の列車が存在すると検知する。
【００６７】
搬送波周波数Ｆ０で検知した先頭位置および末尾位置と搬送波周波数Ｆ１で検知した列車ＩＤの伝搬遅延時間を比較して、先頭位置および末尾位置と列車ＩＤの対応をつける。
対応のつける方法として、
Ｔ１１（ｍ）＜Ｔ１３（ｍ）＜Ｔ１２（ｍ）
を満足するとき、位置Ｔ１１（ｍ）〜Ｔ１２（ｍ）の列車は、列車ＩＤ１と判定する。
【００６８】
また、搬送波周波数Ｆ２を返送するＩＤ２の列車も同様に先頭位置および末尾位置と列車ＩＤを検知する。
列車の先頭位置Ｌ２＿先頭（ｍ）＝Ｔ２２（ｍ）×Ｃ×０．５
列車の末尾位置Ｌ２＿最後尾（ｍ）＝Ｔ２１（ｍ）×Ｃ×０．５
列車長Ｄ２（ｍ）＝ΔＴ２（ｍ）×Ｃ×０．５＝（Ｔ２２（ｍ）−Ｔ２１（ｍ））×Ｃ×０．５
列車ＩＤ１と列車ＩＤ２の列車間隔Ｗ１２（ｍ）は、列車ＩＤ１の先頭位置と列車ＩＤ２の末尾位置を用いて
Ｗ１２（ｍ）＝（Ｔ２１（ｍ）−Ｔ１２（ｍ））×ｃ×０．５
から算出する。
【００６９】
列車位置検知部３０２は、先頭位置、末尾位置、列車長および列車ＩＤを列車速度算出部３０３と地上制御部１０４へ出力する。
【００７０】
列車速度算出部３０３は、前回計測した先頭位置と今回計測した先頭位置から列車速度を算出する。
列車位置更新周期をｔｓｔｅｐとおくと、列車ＩＤ１の列車速度Ｖ１と列車ＩＤ２の列車速度Ｖ２は、
ｔｓｔｅｐ＝（ｍ＋１）−ｍ
Ｖ１＝（Ｌ１（ｍ＋１）−Ｌ１（ｍ））／ｔｓｔｅｐ
Ｖ２＝（Ｌ２（ｍ＋１）−Ｌ２（ｍ））／ｔｓｔｅｐ
と算出する。
列車速度算出部３０３は、算出した列車速度を地上制御部１０４へ出力する。
【００７１】
このように、搬送波Ｆ０の信号で列車の位置を検知し、搬送波Ｆ１からＦｎまでの周波数から列車ＩＤを検知する。
先頭位置および末尾位置と列車ＩＤを対応づけた情報を地上制御部１０４へ出力する。
【００７２】
ここでは、列車検知信号として搬送波をパルス変調した信号を利用したが、パルス変調波以外にも伝搬遅延時間毎の受信信号の解析が可能な、ＦＭＣＷ変調やスペクトラム拡散変調した信号を利用してもよい。
【００７３】
地上制御部１０４は、全列車の列車先頭、末尾位置から、各列車の停止点を算出し、各列車の先頭位置、末尾位置、列車速度および停止点を、車上装置２００に送信する。
【００７４】
以上のように、本実施の形態６によれば、地上装置２００において、漏洩同軸ケーブル１０１を用いて列車検知信号を送受信することにより、各列車の先頭位置、末尾位置、列車長および列車速度を、所定の周期ごとに検知し、検出される各列車の先頭位置、末尾位置、列車速度および列車進行先経路情報に基づいて、各列車の停止点を算出し、算出される各停止点を、漏洩同軸ケーブル１０１を用いて、該当する列車の車上装置１００に伝送する。
【００７５】
また、車上装置１００において、受信された停止点に応じた防護速度パターンを生成する。
よって、列車で故障が発生しても、検知される先頭位置、末尾位置、列車長および列車速度に影響が及ぶことなく、また、列車長に変化が発生しても、その変化を先頭位置および末尾位置から的確に検知することから、算出される停止点および防護速度パターンに影響が及ぶことなく、安全性を確保することができる。
【００７６】
また、列車の停止点を動的に割り当てることが可能となり、列車密度を高密度化した列車制御を提供することができる。
【００７７】
さらに、間接波と識別信号重畳波との相関関係に応じて、検知した先頭位置および末尾位置の列車を識別することができる。
【００７８】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１，２，１００  地上装置、１０１  漏洩同軸ケーブル、１０２  地上情報伝送部、１０３  列車検知部、１０４  地上制御部、２００  車上装置、２０１  列車制御部、２０２  ブレーキ制御部、２０３  速度センサ、２０４  識別信号生成部、２０５  列車情報部、２０６  車上情報伝送部、３０１  伝搬時間信号解析部、３０２  列車位置検知部、３０３  列車速度算出部。
【図１】
2014111431.tif 000003
【図２】
2014111431.tif 000004
【図３】
2014111431.tif 000005
【図４】
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【図５】
2014111431.tif 000007
【図６】
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【図７】
2014111431.tif 000009
【図８】
2014111431.tif 000010
【図９】
2014111431.tif 000011
【図１０】
2014111431.tif 000012
【図１１】
2014111431.tif 000013