(57)【要約】      （修正有）【課題】列車長の範囲でハンドオーバー可能なように基地局を配置する必要がなく、路線内の基地局数を削減することができる列車無線システムを得ること。【解決手段】位置情報の生成と列車速度の制御を行い、車上データベース６５０ａ，６５０ｂを記憶する列車制御部６３ａ，６３ｂ及び列車制御部６３ａ，６３ｂからの位置情報をアンテナ６９ａ，６９ｂから送信する無線通信部６２ａ，６２ｂを有する車上装置６１ａ，６１ｂと、車上装置６１ａ，６１ｂと通信する無線基地局と、無線基地局を介して受信した位置情報に基づいて列車の運行を制御する地上制御装置と、を備え、車上データベース６５０ａ，６５０ｂには列車長とアンテナ６９ａ，６９ｂの位置が含まれ、無線通信部６２ａ，６２ｂは、車上データベース６５０ａ，６５０ｂ上においてアンテナ６９ａ，６９ｂの位置がハンドオーバー点を越えたときに無線基地局を切り替える。【選択図】図２
2015137079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道上の無線列車制御区間内における列車の運行を無線で制御する列車無線システムであって、
前記軌道上の地上子からの地上子情報及び前記列車で検出された列車速度に基づいて前記列車の位置情報を生成し、該列車速度を速度照査パターンと照査して前記列車速度を制御し、前記列車が走行する前記軌道の情報と前記列車の在線を管理する単位であるブロックの情報を含むデータベースを記憶する記憶部を含む列車制御部及び該列車制御部からの前記位置情報をアンテナから送信する無線通信部を有する車上装置と、
前記無線列車制御区間内に配置され、前記車上装置の前記無線通信部と通信する複数の無線基地局と、
前記無線基地局を介して前記位置情報を受信し、前記位置情報に基づいて前記列車の運行を制御する複数の地上制御装置と、を備え、
前記データベースには前記列車の列車長と前記アンテナの位置が含まれ、
前記列車の前記車上装置の前記無線通信部は、前記データベース上において前記アンテナの位置がハンドオーバー点を越えたときにハンドオーバーを行って通信する無線基地局を切り替えることを特徴とする列車無線システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、列車無線システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の列車無線システムでは、列車に搭載した車上装置が地上装置と通信することで、列車の運行を制御する。このような列車無線システムでは、地上装置として複数の無線基地局が用いられており、列車の移動に応じて、通信する無線基地局を順次切り替えていかなければならない。
【０００３】
例えば、特許文献１には、予めハンドオフ（ハンドオーバー）の順序、即ちハンドオフ先（ハンドオーバー先）として優先させて使用する基地局リストが格納されたハンドオフ基地局情報データベースを移動局側に用意し、移動局側にて高速道路や幹線道路、鉄道などを用いた移動時であると認識したならば、通信時においてはハンドオフ先（ハンドオーバー先）基地局リストを優先させたハンドオフ（ハンドオーバー）を実施する技術が開示されている。移動局が備えるデータベースを参照してハンドオーバーを行うことで、好ましい通信局との通信を確立させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１６５２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術を列車無線システムに適用すると、ハンドオーバー可能な領域に幅を持たせ、列車長の範囲でハンドオーバーを行うことができるように基地局の配置（空中線系統）を検討しなければならない。そのため、路線内の基地局数が増加する、という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、列車長の範囲でハンドオーバー可能なように基地局を配置する必要がなく、路線内の基地局数を削減することができる列車無線システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、軌道上の無線列車制御区間内における列車の運行を無線で制御する列車無線システムであって、前記軌道上の地上子からの地上子情報及び前記列車で検出された列車速度に基づいて前記列車の位置情報を生成し、該列車速度を速度照査パターンと照査して前記列車速度を制御し、前記列車が走行する前記軌道の情報と前記列車の在線を管理する単位であるブロックの情報を含むデータベースを記憶する記憶部を含む列車制御部及び該列車制御部からの前記位置情報をアンテナから送信する無線通信部を有する車上装置と、前記無線列車制御区間内に配置され、前記車上装置の前記無線通信部と通信する複数の無線基地局と、前記無線基地局を介して前記位置情報を受信し、前記位置情報に基づいて前記列車の運行を制御する複数の地上制御装置と、を備え、前記データベースには前記列車の列車長と前記アンテナの位置が含まれ、前記列車の前記車上装置の前記無線通信部は、前記データベース上において前記アンテナの位置がハンドオーバー点を越えたときにハンドオーバーを行って通信する無線基地局を切り替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、列車長の範囲でハンドオーバーできるように基地局を配置する必要がなく、路線内の基地局数を削減することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態にかかる列車無線システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態にかかる列車無線システムが適用される列車の構成を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態にかかる列車無線システムの列車がハンドオーバー点（ＨＯ点）を越えて運行する際の列車無線システムの動作を説明する図である。
【図４】図４は、実施の形態にかかる列車無線システムが適用される列車の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかる列車無線システム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。
【００１１】
実施の形態．
図１は、本発明にかかる列車無線システムの実施の形態の構成を示す図である。図１には、在線管理装置１、列車無線システムネットワーク２、地上制御装置３Ａ〜３Ｄ、拠点ネットワーク４Ａ〜４Ｄ、無線基地局５ａ〜５ｈ、列車６及び軌道７が示されている。
【００１２】
在線管理装置１は、列車無線システム内の列車６の先頭車両が備える車上装置６１ａまたは車上装置６１ｂのＩＤを管理し、地上制御装置３Ａ〜３Ｄに含まれる拠点装置のバックアップを行う装置であり、この拠点装置が故障して再起動する際に使用される。なお、図示していないが、在線管理装置１にはシステム管理装置が含まれる。
【００１３】
列車無線システムネットワーク２は、無線列車制御区間内全体のネットワークであり、在線管理装置１と地上制御装置３Ａ〜３Ｄを接続する。
【００１４】
地上制御装置３Ａ〜３Ｄは、各拠点に１つ設けられており、各拠点の領域内において、列車６の先頭車両が備える車上装置６１ａまたは車上装置６１ｂ内の無線通信部６２ａまたは無線通信部６２ｂから受信する位置情報に基づいて、列車６の現在位置を追跡し、連動制御及び列車間隔制御などを行う装置である。地上制御装置３Ａ〜３Ｄは、拠点端末と拠点装置を含む。
【００１５】
拠点ネットワーク４Ａ〜４Ｄは、拠点毎に設けられたネットワークであり、地上制御装置３Ａ〜３Ｄに含まれる拠点装置と無線基地局５ａ〜５ｈを接続する。なお、例えば、列車６が拠点Ａ側から拠点Ｄ側へと進行する場合には、列車６の車両６０ｂ内の無線通信部６２ｂがハンドオーバー点（ＨＯ点）を越えると、越えた先の無線基地局経由で列車制御電文（Ａ→Ｂ電文）と列車位置情報電文（Ｂ→Ａ電文）を送受信する。地上制御装置３Ａ〜３Ｄは、車両６０ｂのアンテナの位置情報を「列車位置情報」と認識し、列車６の在線位置に応じた無線基地局５ａ〜５ｈを経由して列車６と双方向通信を行う。車両６０ｂのアンテナがハンドオーバー点（ＨＯ点）を越えると、越える前の無線基地局経由で列車制御電文（Ａ→Ｂ電文）と列車位置情報電文（Ｂ→Ａ電文）を送受信することはできない。
【００１６】
軌道７は、列車６が運行する軌道である。列車６の運行は、図１に示す列車無線システムによって制御される。なお、図示していないが、軌道７には位置補正地上子が設置されていてもよい。
【００１７】
無線基地局５ａ〜５ｈは、列車６の先頭車両が備える車上装置６１ａまたは車上装置６１ｂの無線通信部６２ａまたは無線通信部６２ｂと通信する。無線基地局５ａ〜５ｈには、それぞれ固有のＩＤ（ＩＤ１〜ＩＤ８）が付与されている。無線基地局５ａ〜５ｈが通信に用いる周波数は固定されており、隣接する基地局の周波数は異なるものとする。
【００１８】
なお、図１では、無線基地局５ａ〜５ｈが通信に用いる周波数として４つの周波数（ｆ１〜ｆ４）を例示しており、無線基地局５ａ〜５ｄにはこの順にｆ１〜ｆ４が割り振られ、無線基地局５ｅ〜５ｈにはこの順にｆ１〜ｆ４が割り振られている。ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４は、それぞれ異なる周波数である。
【００１９】
列車６は、両端に車両６０ａと車両６０ｂを備える。車両６０ａは、車上装置６１ａを備え、車両６０ｂは、車上装置６１ｂを備える。車上装置６１ａと車上装置６１ｂは、通信線６８を介して通信可能である。列車６が拠点Ａ側から拠点Ｄ側へと進行する場合には、車両６０ｂが先頭車両であり、車両６０ａが最後尾車両である。列車６が拠点Ｄ側から拠点Ａ側へと進行する場合には、車両６０ａが先頭車両であり、車両６０ｂが最後尾車両である。
【００２０】
図２は、本発明の列車無線システムが適用される、通信線で接続された車上装置を搭載する車両によって編成される列車の実施の形態の構成を示す図である。図２には、通信線６８で接続された車上装置６１ａ，６１ｂをそれぞれ搭載する車両６０ａ，６０ｂが示されている。ここで、車両６０ａが先頭車両であり、車両６０ｂが最後尾車両である。車上装置６１ａ，６１ｂは、無線基地局５ａ〜５ｈと通信し、無線周波数制御部６２０ａ，６２０ｂを含む無線通信部６２ａ，６２ｂと、列車６の運行を制御する列車制御部６３ａ，６３ｂと、列車６の位置を検知して列車制御部６３ａ，６３ｂに出力する位置検知部６４ａ，６４ｂと、をそれぞれ備える。無線通信部６２ａ，６２ｂには、それぞれアンテナ６９ａ，６９ｂが接続されている。アンテナ６９ａは、列車６の一端である車両６０ａの一端から長さＬ１（固定値）の位置に設けられており、アンテナ６９ｂは、列車６の他端である車両６０ｂの一端から長さＬ２（固定値）の位置に設けられている。列車６の列車長はＬ（固定値）である。列車制御部６３ａ，６３ｂは記憶部６５ａ，６５ｂを備え、記憶部６５ａ，６５ｂには車上データベース６５０ａ，６５０ｂが記憶されている。車上データベース６５０ａ，６５０ｂには、アンテナ位置を示すＬ１，Ｌ２及び列車長Ｌが含まれる。車両がハンドオーバー点（ＨＯ点）を越えたか否かは、「列車位置情報」であるアンテナ６９ａ，６９ｂの位置情報と、車上データベース６５０ａ，６５０ｂと、により判断される。車上データベース６５０ａ，６５０ｂは、列車６が走行する軌道７の情報と列車６の在線を管理する単位であるブロックの情報を含むデータベースである。
【００２１】
なお、図２には、本発明の列車無線システムの説明に要する装置のみを示しているが、実際には車両６０ａ，６０ｂにはこれら以外の車両搭載機器も搭載されていることを注記する。
【００２２】
ここで、列車無線システムの動作の概略について説明する。なお、ここでは、車両６０ａに搭載された車上装置６１ａについて説明するが、車両６０ｂに搭載された車上装置６１ｂの動作も同様である。列車６の運行中に位置検知部６４ａは、軌道７に設置された（図示していない）地上子のＩＤを検知する。列車制御部６３ａは、このＩＤが検知された位置を基準位置として、車両６０ａ中の速度発電機からの速度情報に基づいて基準位置からの走行距離を算出して、軌道７上の列車６の位置を求める。列車制御部６３ａで求められた位置情報８０は無線通信部６２ａへ出力され、位置情報８０を受け取った無線通信部６２ａではこの情報が所定の伝送フレームにセットされる。伝送フレームには、位置情報８０の他にも例えば各列車を識別するＩＤ（列車ＩＤ）などもセットされる。そして、この伝送フレームは、無線通信部６２ａを介して列車６の現在位置に応じた無線基地局５ａ〜５ｈに送信される。この伝送フレームを受信した無線基地局５ａ〜５ｈは、位置情報８０などを抽出し、抽出された位置情報８０は、無線基地局に対応する地上制御装置３Ａ〜３Ｄのいずれか（例えば、無線基地局５ａであれば、地上制御装置３Ａ）に送信される。
【００２３】
地上制御装置３Ａ〜３Ｄは、自装置が管理する領域を運行する列車６の位置を検知し、列車無線システムネットワーク２を介して他の地上制御装置と位置情報８０の授受を行い、位置情報８０に基づいて停止限界位置情報８１を生成し、停止限界位置情報８１を無線基地局５ａ〜５ｈに送信する。無線基地局５ａ〜５ｈは、停止限界位置情報８１を伝送フレームにセットして無線通信部６２ａに送信する。なお、伝送フレームには、停止限界位置情報８１以外の情報（例えば各基地局を識別するＩＤ（基地局ＩＤ）など）もセットされる。
【００２４】
また、地上制御装置３Ａ〜３Ｄは、自領域内に在線する列車６の位置情報８０から在線管理情報を生成し、列車無線システムネットワーク２を介して在線管理装置１へ送信する。在線管理装置１は、この在線管理情報に基づいて無線列車制御区間内に在線する全列車の位置を把握する。
【００２５】
無線基地局５ａ〜５ｈから伝送フレームを受信した無線通信部６２ａは、停止限界位置情報８１を抽出し、列車制御部６３ａに送信する。列車制御部６３ａは、停止限界位置情報８１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、生成された速度照査パターンと車両６０ａの速度発電機からの速度情報を照査する。速度発電機からの速度情報が速度照査パターンを超過すると、列車制御部６３ａは、ブレーキ指令を生成してブレーキ制御装置に送信する。
【００２６】
例えば、図１に示す列車６が、（図示していない）先行列車に対して確保すべき列車間隔を越えて近づくと、列車制御部６３ａはブレーキ指令を生成してブレーキ制御装置に送信し、自動的にブレーキがかかる。
【００２７】
このように、無線列車制御区間内においては、従来の軌道回路を用いることなく列車の速度制御を行うことができる。そのため、コストダウンと安全性の向上を図ることができるのみならず、適切な列車間隔制御を行うことが可能になり、輸送効率を向上させることもできる。しかしながら、列車は移動体であるため、列車の移動に応じて、通信する無線基地局を順次切り替えていかなければならない。
【００２８】
図３は、列車６がハンドオーバー点（ＨＯ点）を越えて運行する際の列車無線システムの動作を説明する図である。なお、図３では、車両６０ｂが先頭車両であり、車両６０ａが最後尾車両である。なお、無線基地局５ａ，５ｂから列車６への送信は後に説明するように時分割多重方式（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を採用し、スロット割りして連続波（実線）により行えばよく、列車６から無線基地局５ａ，５ｂへの送信はバースト波（点線）により行えばよい。
【００２９】
図３（Ａ）においては、無線基地局５ａ，５ｂが設置された領域において、車両６０ｂの無線通信部６２ｂは無線基地局５ａと通信している。
【００３０】
図３（Ｂ）においては、車両６０ｂは無線基地局５ａと無線基地局５ｂのハンドオーバー点（ＨＯ点）上に存在する。このとき、車両６０ｂの無線通信部６２ｂは、通信相手を無線基地局５ａから無線基地局５ｂに切り替える。
【００３１】
図３（Ｃ）においては、無線基地局５ａ，５ｂが設置された領域において、車両６０ｂの無線通信部６２ｂは無線基地局５ｂと通信している。
【００３２】
本発明の列車無線システムにおいては、無線基地局５ａと無線基地局５ｂのハンドオーバー点（ＨＯ点）は固定されており、列車６の列車長と、車両６０ｂのアンテナ６９ｂの位置が車上データベース６５０ｂ上に記憶されているため、車上装置６１ｂの列車制御部６３ｂは、アンテナ６９ｂの位置がこのハンドオーバー点（ＨＯ点）になった地点で無線通信部６２ｂの通信相手を無線基地局５ａから無線基地局５ｂに切り替えさせることができる。従来の構成では、ハンドオーバー可能な領域に列車長の範囲の幅を持たせてハンドオーバーを行うことができるように基地局の配置（空中線系統）を検討しなければならなかった。本発明により、車上データベース６５０ｂ上でアンテナ６９ｂがハンドオーバー点（ＨＯ点）に存在することが認識できるため、従来のように列車長の範囲でハンドオーバー可能なように基地局を配置する必要がなく、路線内の基地局数を削減することができる。このように、本発明によればハンドオーバー点（ＨＯ点）に幅を持たせる必要がなく、地点として特定することができる。
【００３３】
なお、ここでは車両６０ｂが先頭車両であり、車両６０ａが最後尾車両である形態について説明したが、車両６０ａが先頭車両であり、車両６０ｂが最後尾車両である場合には、車上装置６１ａの列車制御部６３ａが、車上データベース６５０ａ上に記憶されている列車６の列車長と車両６０ａのアンテナ６９ａの位置を参照し、アンテナ６９ａの位置がこのハンドオーバー点（ＨＯ点）になった地点で無線通信部６２ａの通信相手を切り替えさせることができる。
【００３４】
または、最後尾車両が無線基地局と通信する構成であってもよい。すなわち、車両６０ｂが先頭車両であり、車両６０ａが最後尾車両であり、車両６０ａの無線通信部６２ａが無線基地局と通信する構成であってもよく、このような場合には、車上装置６１ａの列車制御部６３ａが、車上データベース６５０ａ上に記憶されている列車６の列車長と車両６０ａのアンテナ（アンテナ６９ａ）の位置を参照し、アンテナ６９ａの位置がこのハンドオーバー点（ＨＯ点）になった地点で無線通信部６２ａの通信相手を切り替えればよい。なお、このとき、先頭車両である車両６０ｂからアンテナ６９ａの位置までの距離はＬ−Ｌ１である。
【００３５】
または、車両６０ａが先頭車両であり、車両６０ｂが最後尾車両であり、車両６０ｂの無線通信部６２ｂが無線基地局と通信する構成であってもよく、このような場合には、車上装置６１ｂの列車制御部６３ｂが、車上データベース６５０ｂ上に記憶されている列車６の列車長と車両６０ｂのアンテナ（アンテナ６９ｂ）の位置を参照し、アンテナ６９ｂの位置がこのハンドオーバー点（ＨＯ点）になった地点で無線通信部６２ｂの通信相手を切り替えればよい。なお、このとき、先頭車両である車両６０ａからアンテナ６９ｂの位置までの距離はＬ−Ｌ２である。
【００３６】
なお、本実施の形態においては、先頭車両と最後尾車両についてのみ説明したが、先頭車両及び最後尾車両以外の車両についても同様に列車長及びアンテナの位置を考慮し、それぞれのアンテナの位置がハンドオーバー点（ＨＯ点）を越えたときにハンドオーバーを行う構成であってもよい。例えば、列車６が１０両編成であり、先頭車両である１両目と後続車両である５両目にアンテナが設置されてこれらが無線基地局と通信する場合には、車両６０ａの車上装置６１ａの列車制御部が、車上データベース上に記憶されている１両目のアンテナの位置と後続車両である５両目のアンテナの位置とを参照し、各アンテナの位置がハンドオーバー点（ＨＯ点）になった地点で通信相手を切り替えればよい。
【００３７】
なお、本発明は２つのアンテナを備える列車に限定されず、列車が３つ以上のアンテナを備える場合であっても各アンテナの位置を考慮してハンドオーバーを行うことができる。図４は、図２の列車６が連結されて編成された列車６’を示す図である。図４には、車両６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄにより編成される列車６’が示されている。列車６’の前方部分６Ａ及び後方部分６Ｂは、それぞれ図２の列車６と同じであり、前方部分６Ａの最後尾車両６０ｂと後方部分６Ｂの先頭車両６０ｃが連結されている。連結部の長さをＬｃとすると、列車長は２Ｌ＋Ｌｃである。アンテナ６９ａは、列車６’の一端である車両６０ａの一端から長さＬ１（固定値）の位置に設けられており、アンテナ６９ｂは、車両６０ｂの一端から長さＬ２（固定値）の位置に設けられている。アンテナ６９ｃは、車両６０ｃの一端から長さＬ１（固定値）の位置に設けられており、アンテナ６９ｄは、列車６’の一端である車両６０ｄの一端から長さＬ２（固定値）の位置に設けられている。
【００３８】
車両６０ａが列車６’の先頭車両であり、車両６０ｄが最後尾車両であり、車両６０ａの車上装置６１ａの無線通信部が無線基地局と通信する場合には、車上装置６１ａの列車制御部が、車上データベース上に記憶されているアンテナ６９ａの位置を参照し、アンテナ６９ａの位置がハンドオーバー点（ＨＯ点）になった地点で車上装置６１ａの無線通信部６２ａの通信相手を切り替えればよい。
【００３９】
車両６０ｂの車上装置６１ｂの無線通信部が無線基地局と通信する場合には、車上装置６１ｂの列車制御部が、車上データベース上に記憶されている列車６’の前方部分の長さと、アンテナ６９ｂの位置と、を参照し、アンテナ６９ｂの位置がハンドオーバー点（ＨＯ点）になった地点で車上装置６１ｂの無線通信部の通信相手を切り替えればよい。
【００４０】
車両６０ｃの車上装置６１ｃの無線通信部が無線基地局と通信する場合には、車上装置６１ｃの列車制御部が、車上データベース上に記憶されている列車６’の前方部分の長さと、連結部分の長さと、アンテナ６９ｃの位置と、を参照し、アンテナ６９ｃの位置がハンドオーバー点（ＨＯ点）になった地点で車上装置６１ｃの無線通信部の通信相手を切り替えればよい。または、列車６’の列車長と、列車６’の後方部分の長さと、アンテナ６９ｃの位置と、を参照してもよい。
【００４１】
車両６０ｄの車上装置６１ｄの無線通信部が無線基地局と通信する場合には、車上装置６１ｄの列車制御部が、車上データベース上に記憶されている列車６’の列車長と、アンテナ６９ｄの位置と、を参照し、アンテナ６９ｄの位置がハンドオーバー点（ＨＯ点）になった地点で車上装置６１ｄの無線通信部の通信相手を切り替えればよい。
【００４２】
以上説明したように、本発明によれば、アンテナの位置がハンドオーバー点に一致したときにハンドオーバーを行うため、列車長の範囲でハンドオーバーできるように基地局を配置する必要がなく、路線内の基地局数を削減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、本発明にかかる列車無線システムは、路線内の無線基地局数を少なくする場合に有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１  在線管理装置、２  列車無線システムネットワーク、３Ａ〜３Ｄ  地上制御装置、４Ａ〜４Ｄ  拠点ネットワーク、５ａ〜５ｈ  無線基地局、６，６’  列車、６Ａ  前方部分、６Ｂ  後方部分、７  軌道、６０ａ〜６０ｄ  車両、６１ａ〜６１ｄ  車上装置、６２ａ，６２ｂ  無線通信部、６３ａ，６３ｂ  列車制御部、６４ａ，６４ｂ  位置検知部、６５ａ，６５ｂ  記憶部、６８  通信線、６９ａ〜６９ｄ  アンテナ、８０  位置情報、８１  停止限界位置情報、６２０ａ，６２０ｂ  無線周波数制御部。
【図１】
2015137079.tif 000003
【図２】
2015137079.tif 000004
【図３】
2015137079.tif 000005
【図４】
2015137079.tif 000006