(57)【要約】      （修正有）【課題】異なる複数の信号システムからの信号の処理する際、安全性を担保しつつ、処理負荷を低減させることのできる車上通信装置を提供する。【解決手段】地上通信装置から信号を受信する受信手段４０１と、列車のブレーキ制御を行う処理手段４０２と、データを記録する記録手段４０５を有し、処理手段は列車速度とブレーキパターンとに基づいて列車のブレーキ出力の有無を決定する第１のタスクと、受信する路線情報を蓄積する第２のタスクと、受信する停止限界と路線情報とからブレーキパターンを生成する第３のタスクを実行する車上通信装置において、２つの異なる地上通信装置からの信号を受信し、受信する信号のうち、ブレーキ出力に用いる第１の信号と用いない第２の信号とを選択する信号選択手段を備え、処理手段は第２の信号に基づく一部のタスクを省略する。【選択図】図４
2015162944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上通信装置から、停止限界と路線情報とを含む信号を受信する受信手段と、
受信する前記信号と列車速度とから、列車のブレーキ制御を行う処理手段と、
前記受信する信号のデータを記録する記録手段を有し、
前記処理手段は、１制御サイクル内で、
前記列車速度とブレーキパターンとに基づいて前記列車のブレーキ出力の有無を決定する第１のタスクと、
受信する前記路線情報を蓄積する第２のタスクと、
受信する前記停止限界と前記路線情報とから前記ブレーキパターンを生成する第３のタスクを実行する車上通信装置において、
受信する信号の中から、前記ブレーキ出力に用いる信号を選択する信号選択手段を備え、
前記受信手段は、２つの地上通信装置の各々から第１の信号と第２の信号とを受信し、
前記信号選択手段が、前記ブレーキ出力に用いる信号として前記第１の信号を選択する場合、
前記処理手段は、前記１制御サイクル内で、前記第２の信号に基づく一部のタスクを省略すること
を特徴とする車上通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車上通信装置において、
前記処理手段は、
前記第１の信号から得られるデータに基づく前記第１のタスク及び前記第２のタスクと、
前記第２の信号から得られるデータに基づく前記第２のタスクを実行し、
前記第２の信号に基づく前記第１のタスクを省略し、
更に前記１制御サイクル内に余剰時間がある場合は、前記余剰時間内で処理するタスクを任意に割り当てること
を特徴とする車上通信装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車上通信装置において、
前記処理手段は、
前記第１の信号から得られるデータに基づく前記第１のタスク、
前記第１の信号から得られるデータに基づく前記第２のタスク、
前記第２の信号から得られるデータに基づく前記第２のタスクの順でタスクを実行し、
更に前記余剰時間内において、前記第１の信号から得られるデータに基づく第３のタスクが実行可能である場合に、優先して実行すること
を特徴とする車上通信装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の車上通信装置において、
前記１制御サイクル内で中断するタスクがある場合、
前記タスクの中断の際のデータを前記記録手段に保存し、
次サイクル以降で、前記中断したタスクを再開する場合は、前記記録手段から前記中断の際のデータを読み出して再開すること
を特徴とする車上通信装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の車上通信装置において、
前記列車は走行位置及び走行速度を取得し、
取得した前記列車の走行位置及び走行速度と、前記第１の信号に基づいて生成されたブレーキパターンとに基づいて前記列車のブレーキ出力の有無を決定すること
を特徴とする車上通信装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の車上通信装置において、
前記路線情報とは、少なくとも路線の勾配、または路線の速度制限情報のいずれかを含み、
前記停止限界と前記路線情報と前記列車の減速性能とに基づいて前記ブレーキパターンを生成すること
を特徴とする車上通信装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の車上通信装置において、
前記信号選択手段は、前記制御サイクルごとに、前記複数の信号の各々の受信の有無、信号強度、予め定めておいた選択すべき信号の情報、運転士の入力の少なくともいずれか１つに基づいて、ブレーキ出力に用いる信号を選択すること
を特徴とする車上通信装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の車上通信装置において、
前記２つの異なる地上通信装置とは、送信する信号に含まれる前記停止限界または前記路線情報の少なくともいずれかが異なること
を特徴とする車上通信装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の車上通信装置と、
前記２つの異なる地上送信装置とを有すること
を特徴とする信号システム。
【請求項１０】
地上通信装置から、停止限界と路線情報とを含む信号を受信し、
受信する前記信号と列車速度とから、列車のブレーキ制御を行い、
前記受信する信号のデータを記録し、
前記処理手段は、１制御サイクル内で、
前記列車速度とブレーキパターンとに基づいて前記列車のブレーキ出力の有無を決定する第１のタスクと、
受信する前記路線情報を蓄積する第２のタスクと、
受信する前記停止限界と前記路線情報とから前記ブレーキパターンを生成する第３のタスクを実行する車上通信方法において、
２つの異なる地上通信装置からの信号を受信し、
受信する前記信号を、前記ブレーキ出力に用いる第１の信号と、前記ブレーキ出力に用いない第２とに分け、
前記１制御サイクル内で、前記第２の信号に基づく一部のタスクを省略すること
を特徴とする車上通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地上通信装置からの信号を受信し、列車を制御する車上信号装置及びそれを備えた信号システム、及び車上通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道における列車の速度制御は、地上側の信号システムが送信する信号を車上側の装置が受信し、当該信号に基づいて行うことで、列車の安全な運行を確保している。
【０００３】
鉄道網の発達に伴い、既存の信号システムと新設の信号システムとの制御区間が混ざり合う場合や、１つの信号システムの信頼性が高くないために、バックアップの信号システムを用意する場合、また、異なる路線や異なる鉄道会社とが乗り入れる区間においては、異なる方式の信号システムが採用された区間について列車を走行させることがある。特開２０１３−７８２１２号公報（特許文献１）には、異なる方式の信号システムからの信号を受信し、制御に用いる信号をいずれか１つに選択することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−７８２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
異なる方式の信号システムの採用された領域を列車が走行する際、鉄道の利便性の観点から、信号システムの切り替えの際に列車は停止させないことが望ましい。特許文献１では、信号システム切り替えのために列車は一旦停車するために利便性が欠ける問題がある。
【０００６】
一方、列車を停車させずに異なる方式の信号システムの領域を走行する場合、上述の両方の信号を一定時間、車上信号システムで処理することになる。この際、列車の運行を保つという鉄道の安全性の観点から、受信した両方の信号で処理する全てのタスクは規定された制御サイクル時間内に実行するという構成が取られる。
【０００７】
また、それぞれの信号システムから受信する信号に基づいて、自列車の停止限界までのブレーキパターン生成制御についても、受信したそれぞれの信号について、全てのタスクを規定された制御サイクル時間内に実行するものとなる。
【０００８】
しかし、これらのタスクを実行するには、信号システムの数だけ処理をすることになり、車上信号システムの処理負荷が増大するという問題がある。また、増大する負荷のために、処理機器を増やしたり、高い性能の機器を導入したりすることによるコスト増の問題もある。
【０００９】
そこで、本発明は、異なる複数の信号システムからの信号の処理する際、安全性を担保しつつ、処理負荷を低減させることのできる車上通信装置及び、それを備えた信号システム、及び車上通信方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を解決するために本発明は、地上通信装置から、停止限界と路線情報とを含む信号を受信する受信手段と、受信する信号と列車速度とから、列車のブレーキ制御を行う処理手段と、受信する信号のデータを記録する記録手段を有し、処理手段は、１制御サイクル内で、列車速度とブレーキパターンとに基づいて列車のブレーキ出力の有無を決定する第１のタスクと、受信する路線情報を蓄積する第２のタスクと、受信する停止限界と路線情報とからブレーキパターンを生成する第３のタスクを実行する車上通信装置において、受信手段は、２つの異なる地上通信装置からの信号を受信し、受信する信号のうち、ブレーキ出力に用いる第１の信号と、ブレーキ出力に用いない第２の信号とを選択する信号選択手段を備え、処理手段は、１制御サイクル内で、第２の信号に基づく一部のタスクを省略することを特徴とする車上通信装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、異なる方式の複数の信号システムの信号を処理する車上通信装置において、車上通信装置の処理負荷を下げつつ、列車走行の安全性を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ブレーキパターン制御を行う場合のブレーキパターン概念図
【図２】列車が異なる信号システムから信号を受信する場合の概念図
【図３】異なる信号システムによる信号から生成されるブレーキパターンの概念図
【図４】本発明の構成図
【図５】本発明の制御フロー
【図６】本発明の制御フローの別の実施形態
【図７】本発明における処理手段の行う処理フロー
【図８】本発明におけるタスクＡの処理フロー
【図９】本発明におけるタスクＢの処理フロー
【図１０】本発明におけるタスクＣの処理フロー
【図１１】本発明での任意処理フロー
【図１２】異なる信号システムによる信号からブレーキ制御を行う従来の制御フロー
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１２は、信号に対して、処理するタスクがタスクＡ、タスクＢ、タスクＣと分けられる場合であって、１つの車上通信装置が、２つの異なる信号システムからそれぞれ信号１と信号２を受信し、処理する場合の一例である。信号１及び信号２についてそれぞれタスクＡ〜Ｃを実行するため、信号１、または信号２のいずれか一方の信号でブレーキ制御を行う場合よりも、１制御サイクル時間内の処理負荷が大きくなってしまう。本発明では、２つの信号システムからの信号を、同一の制御サイクル内で処理する場合を想定しており、２つの信号を受信するタイミングは、同時である必要はない。
【００１４】
このような、複数の信号システムの信号を車上信号装置で処理する場合、信号システムの性質上、複数の信号システムがあったとしても、ブレーキ制御に用いられる信号システムはそのうちの１つであるため、それ以外の信号システムは必ずしもすべてのタスクを規定の制御サイクル時間内に完了させる必要はない。
【００１５】
つまり、複数の信号システムの中で、実際にブレーキ制御には用いない信号システムについては、当該信号システムが有効になったときに、支障なく信号システムの切り替えが行える程度にタスクを規定処理時間内に実行すればよい。
【００１６】
ただし、タスクに優先度を設定し、優先度の低い処理が時間内に実行されない可能性がある構成とすると、安全を保つために必要なタスクが実行されない可能性があり、安全を保つことができない。信号システムにおいては、安全を保つことが重要であり、タスクの処理が規定時間内に終わるようにタスクを柔軟に調整することが難しい。そのため、信号システムの安全性を保てる範囲で処理負荷を下げるマルチタスク制御方式を構築することが望ましい。
【００１７】
本発明では、各信号システムについて、無効であった当該信号システムの信号が有効になったときに、支障なく信号の切り替えを行うためのタスクを予め規定しておき、当該信号システムがブレーキ制御に用いられない時間帯は、規定にしたがって、全てのタスクではなく、所定のタスクを実行することで、安全性を損なうことなく、車上信号システム全体の処理負荷を低減することが可能となる。従って、規定の制御サイクル時間が経過したときに、すべての信号システムのタスクが完了していない場合であっても、規定されている所定のタスクが完了していれば、当該制御周期でのタスク処理を中断し、次の制御サイクルの処理を始めても安全上問題ないと判断することができる。
【００１８】
もちろん、規定されている所定のタスクが完了し、なお制御サイクル時間が経過していない場合は、その空き時間で、信号切り替え時に処理すべきタスクを予め実行し、切り替えにかかる時間を低減ことができ、処理負荷を無駄なく配分することも可能となる。複数の信号システムの信号を同時に車上信号システムにおいて、車上信号システムの処理負荷を下げつつ、列車走行の安全性を確保することを、新たに装置を追加しないシステム構成で実現した。以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、停止限界１０３が設定された場合のブレーキパターン制御について示す。信号システムでは、列車の衝突を避けるために、先行列車１０２の位置情報（停止限界）を自列車１０１が知ることで、当該列車１０１が、現在の速度から停止限界１０３で停止するためのブレーキパターン１０４を生成する。当該ブレーキパターン１０４は、停止限界までの区間内の勾配情報や制限速度情報も受け取った場合のブレーキパターンを示しており、勾配や制限速度区間があれば、勾配による減速度の変化および定められた制限速度も反映される。
【００２０】
列車１０１は、停止限界について更新情報を得ない限り、少なくとも先行列車が通り過ぎたことが分かっている停止限界１０３で停止する制御を続けるため、停止限界を超えることがないため、少なくとも先行列車１０２と衝突することとはない。
【００２１】
実際には、先行列車が走行し、停止限界が前方にアップデートされていくことで、先行列車とは衝突しないことを担保しつつ、列車１０１は止まることなく走行する。この、停止限界１０３の情報を列車１０１に伝えるシステムが、信号システムの一つの役割である。
【００２２】
図２は、本発明での異なる信号システムから信号を受信する場合の概念図を示す。図２で、列車２０１は２つの信号システムの地上制御装置である、信号１地上制御装置２０２および信号２地上制御装置２０３から信号１と信号２の信号を受信してブレーキ制御を行うものとする。図２では、信号１地上制御装置１０２は無線による通信、信号２地上制御装置１０３は軌道を用いた通信の例を示している。本実施例における異なる信号システムとは、通信形態、通信周波数・周期、伝送方式、データ形式などの少なくともいずれか一つが異なるため、各々の信号システムが送信する路線情報や停止限界情報のデータが一致しないものである。また、本実施例では信号１と信号２は共にブレーキパターンを生成するパターンブレーキ制御方式であるとする。
【００２３】
なお、パターンブレーキ制御については本発明で特定するものではない。前記列車１０１は信号を受信すると信号１で制御するために信号１ブレーキパターン１０４を作成し、信号２で制御するために信号２ブレーキパターン１０５を生成する。
【００２４】
鉄道の信号システムにおいては、２つの信号システムが同時に有効となることは少なく、信号を２つの信号を受信できる場合でも、一方を有効、もう一方を無効とし、制御に用いるのは有効な一方である場合が多い。図２において、信号１が有効となってブレーキ制御を実際に行う場合は、前記信号１ブレーキパターン１０４は信号１にしたがってブレーキ制御するために必要となるが、ブレーキ制御を実際に行わず無効となっている信号２については、信号２にしたがってブレーキ制御をする必要がないため、前記信号２ブレーキパターン１０５を作成することは必須ではなく、またブレーキ制御処理そのものを実行しなくてよい。このような概念により、処理するタスク、及び省略可能なタスクを取捨選択することにより処理負荷を下げることが可能となる。
【００２５】
図３は、複数の信号システムから信号を受信する場合に、ブレーキ制御に関して、一方の信号システムを用いれば安全が担保されることを示す図である。
【００２６】
信号１地上制御装置は、例えば地上子Ａ１〜Ａ５によって先行列車の位置を把握するシステムとする。図３では先行列車がＡ４を通過していることを把握している。よって、信号１地上制御装置は、Ａ４を停止限界として列車に通知し、列車はＡ４で停止するようなブレーキパターン２０４を作成する。順次、先行列車がＡ５を通過すれば、今度は停止限界がＡ５であると情報を送信することで、新たなブレーキパターンが生成され、列車は止まることなく走行を続けることができる。
【００２７】
信号２地上制御装置は、例えば閉塞Ｂ１〜Ｂ３によって先行列車の位置を把握するシステムとする。図３では、先行列車がＢ２を通過していることを把握しており、列車はＢ２で停止するようなブレーキパターン２０５を作成する。信号１地上制御装置と同様、先行列車のＢ３の通過を把握すれば、Ｂ３を停止限界とする情報を列車へ送信する。
【００２８】
このように、ブレーキパターン２０４，２０５のいずれであっても、先行列車が通過している停止限界にて停止する制御を行えるため、列車の安全性は担保されており、少なくとも一方の信号システムによる制御で、列車は安全に走行していくことが可能である。もちろん、図３のように停止限界を抽出する細かさが異なる場合には、先行列車の位置をより細かく通知可能な信号１地上制御装置による速度照査を選択する方が、密度の高い運行が可能となる。
【００２９】
図４は、本実施例１の車上側の装置構成を示す。受信手段４０１は、地上通信装置からの信号を受信する。異なる通信方式による信号の場合、受信手段３０１は、各々対応する受信手段を複数備えてもよいし、１つの受信手段によって受信する方式をとってもよい。異なる通信方式とは、伝送方式、変調方式、またはデータ形式の少なくともいずれかが異なることが考えられる。図３のように、通信方式によって、システム上、得られる停止限界などの情報が異なる場合が想定される。
【００３０】
信号選択手段４０２は、受信手段４０１が受信した信号の中から、ブレーキ制御に用いる信号とする有効な信号と、当該制御サイクルにおいてはブレーキ制御に用いない無効な信号とを選択する。信号選択方法としては、信号の受信の有無、受信した信号強度、もしくは予め選択すべき信号を定めておいたり、信号を受信する際に運転士などによって変更・選択したりすることが考えられ、いずれかを組み合わせてもよい。
【００３１】
処理手段４０３は、１制御サイクルで実行するタスクを処理する。
【００３２】
時間制御手段４０４は、１制御サイクル時間で行う処理を管理する。この際、受信手段４０１、及び信号選択手段４０２の処理を１制御サイクル時間内で行うか否かは自由であり、例えば処理手段４０３を１制御サイクル時間で実行してもよいし、信号選択も含めて１制御サイクル時間で実行してもよい。
【００３３】
記録手段４０５は、処理手段４０３で用いる情報の取得、及び生成したデータの保存を行う。例えば、自列車の減速性能、自列車の位置情報や速度情報、受信した信号から取得した路線情報、そして生成したブレーキパターンなどが考えられる。
【００３４】
ブレーキ制御手段４０６は、処理手段４０３によるブレーキ出力を受けて、ブレーキ手段４０７を制御する。なお、自列車情報は、列車自身が持っていてもよいし、外部から取得する方式としてもよい。
【００３５】
次に、図１２を用いて、処理手段４０３が実行するタスクについて述べる。図１２が示しているのは、２つの信号システムから信号を受信して列車を制御する場合に、全てのタスクを処理する場合の例を示す。
【００３６】
タスクＡは、自列車速度とブレーキパターンとを比較してブレーキを出力するかどうかを判定する速度照査タスクを示す。図１を例に挙げれば、作成したブレーキパターン１０４と、自列車速度を比較し、自列車速度がブレーキパターン１０４の内部にない場合は、ブレーキを出力することとなる。
【００３７】
タスクＢは、受信した信号に含まれている路線情報を処理する路線情報タスクを示す。図１を例に挙げれば、勾配情報、制限速度情報であり、ブレーキパターンを生成する為の情報の一部となる。
【００３８】
タスクＣは、ブレーキパターンを生成するパターン生成タスクを示す。図１を例に挙げれば、停止限界１０３と、勾配情報、及び制限速度情報から、勾配や制限速度のある区間では別途制限を満たしつつ、かつ停止限界で停止するためのブレーキパターン１０４生成する処理である。当該ブレーキ―パターンは、１制御サイクルごとに毎回新たに生成されるものではなく、停止限界情報が更新されない場合は、生成済みのブレーキパターンも更新する必要がない。また、すでに受信済みの停止限界情報によって、一度ブレーキパターンが生成されれば、当該ブレーキパターンに拠る制御を行う限り、安全が担保されているため、停止限界の更新情報を受け取った直後の１制御サイクル内で、当該更新された停止限界に基づく新たなブレーキパターンの生成を終えなければならない必然性はない。新たなブレーキパターンができるまで数制御サイクル費やした場合であっても、当該数制御サイクルの間は、古い（しかし安全は担保されている）ブレーキパターンによるタスクＡによる制御を行っていれば良いからである。
【００３９】
速度照査タスクであるタスクＡは、速度照査タスクはブレーキを出力するかどうかを決めるタスクであるため、ブレーキ出力に用いる信号である有効な信号について実行すればよい。有効な信号が存在するため、実際にはブレーキ出力に用いられない無効な信号な信号は、当該信号にしたがってブレーキを出力する必要がないため、タスクＡは実行しなくても安全性に影響を与えない。したがって、例えば、信号２がブレーキ出力について無効と判断された場合には信号２タスクＡは省略可能となる。
【００４０】
路線情報タスクであるタスクＢは、上記の通り、受信信号に含まれている前記信号１ブレーキパターン２０４または信号２ブレーキパターン２０５を生成するために用いられる勾配情報や速度制限情報を処理する。本タスクはブレーキ出力に用いられない無効な信号においても実行するタスクである。なぜなら路線情報は前記信号１ブレーキパターン２０４または信号２ブレーキパターン２０５を生成するために用いられる情報であるからである。停止限界情報が来た際に、ブレーキパターンを生成開始できるようにするため、受信信号を処理して当該路線情報を蓄積することが鉄道の運行安全上望ましい。つまり、当該路線情報を蓄積しておかないと、信号が無効から有効に変わったときに路線情報を含めた前記信号１ブレーキパターン２０４または信号２ブレーキパターン２０５を正しく生成することができず、安全性を保証できない。
【００４１】
パターン生成タスクであるタスクＣは、無効な信号においては省略可能なタスクである。なぜなら、有効でない信号では上記の通り、速度照査は省略可能であり、ブレーキパターンは使用されないからである。しかしながら、速度照査に用いられない無効な信号が、有効になってから、前記信号１ブレーキパターン１０４または信号２ブレーキパターン１０５を生成し始めた場合、パターン生成完了まで信号を切り替えることができず、信号切り替えが遅延する可能性がある。遅延している時間は信号システムによる防護が働かないため、遅延の拡大は安全性の低下につながる。そのため、タスクＣに関しては信号切り替えを速やかに実施するためには、できる限り実行しておくことが望ましいと考えられる。
【００４２】
なお、タスクＣは、１制御サイクルごとに実行されるものではなく、タスクＢで処理される路線情報の蓄積量によって、実行されない場合がある。なぜなら、ブレーキパターンは、自列車と停止限界との間の路線情報が集まってから生成するものだからである。従って、図１２のように信号１と信号２の両方のタスクＡ、タスクＢ、タスクＣを実行する場合であっても、以下で説明する図６のように無効な信号についてタスクＣを一部、もしくは全部省略する場合であっても、信号切り替え時に、新しくパターンが生成されておらず、パターン生成のために１秒程度の遅延が発生することは考えられる。
【００４３】
上記より、タスクＡは有効でない信号においては不要、タスクＢは有効か無効かに関わらず実行され、タスクＣは省略可であるが、できる限り実行することが望ましい、と各タスクの重要レベルは分類できる。次に、タスクの省略を考慮した例について説明する。
【００４４】
図５は、本実施例において、タスクの必要レベルを考慮し、信号１が有効で信号２が有効でない場合の１制御サイクルのタスク制御構成の概念図である。
【００４５】
図５（１）は、１制御サイクルで、有効な信号である信号１のタスクＡ、タスクＢ、タスクＣを実行する。その後、無効な信号２のタスクＢを実行する。当該タスク構成を取ることで、図１２に対し、１制御サイクル時間を短く設定できるため、応答性が高く、より安全な通信システムを実現できる。上述の通り、信号２タスクＡ及び信号３タスクＣを省略しているが、信号切り替え時の遅延については、図１２と同程度に抑えられる。
【００４６】
図５（２）は、図５（１）よりも１制御サイクル時間を長く設定した場合である。制御サイクルに空き時間が生まれた場合に、当該空き時間に他の処理を行うことが可能となり、より利便性が高まる。図１２よりも、ブレーキ制御に関する処理負荷が少ないため、図５（２）であっても、図１２よりも制御サイクル時間を短くし、応答性能を高めることが可能となる。
【００４７】
図５（３）は、図５（２）の空き時間に、信号２タスクＣを実行する例である。１制御周期で行うべき信号２タスクＣが実行できれば望ましいが、設定時間によってはタスクＣの途中で制御サイクル時間が経過してしまうことが想定される。タスクＣが途中の場合は、パターン生成を途中で保存し、以降の制御サイクルで空き時間が生まれた場合に再開する構成とすればよい。信号２タスクＣは、ブレーキパターンを生成する為に必要な情報である路線情報が、信号２タスクＢによって蓄積されているために、ブレーキパターン生成可能な状態となっている。
【００４８】
このようにタスク制御を行うことで、有効でない信号（ブレーキ制御には用いない信号）において省略できない処理は実行し、有効でない信号が有効になった（ブレーキ制御に用いる信号システムが切り替わった）ときの安全性は確保しつつ、無効な信号に対するタスクＡやタスクＣのような省略できるタスクを省略することで車上信号システムの処理負荷を下げることが可能となる。
【実施例２】
【００４９】
実施例２は、タスクの順番を考慮した例を示す。
【００５０】
図６（１）は、信号１タスクＡ、信号１タスクＢ、信号２タスクＢを先に実行し、制御サイクルの残りの時間で任意の処理を行うことを示している。ブレーキを出力するか否かを決めるための信号１タスクＡと、当該タスクＡを実行するためのブレーキパターン生成に必要な情報を蓄積する信号１タスクＢ、及び、信号システムを切り替えた際に新たにブレーキパターン生成に必要な情報を蓄積する信号２タスクＢは、より重要であるために必須処理として、制御サイクルの中でも先に処理を行う。
【００５１】
そして、制御サイクル中の残りの時間は任意処理時間として、信号１によるブレーキパターン更新のための信号１タスクＣの処理に用いる。信号１タスクＣの処理は、停止限界情報の更新の有無などにより、処理負荷が大きく変動する可能性があり、任意処理時間内で終了してしまうことも考えられる。
【００５２】
図６（２）では、信号１タスクＣが、任意処理時間内に終了した場合に、信号２タスクＣを実行する例を示している。この信号２タスクＣについては、信号システムが無効から有効へと切り替わらない限りは用いられないブレーキパターン生成処理であるため、必ずしも行う必要はないものである。よって、信号２タスクＣではなく、別の信号システムと関わらない処理を行わせてもよい。
【００５３】
図７は、本発明の制御フローを示す。１制御サイクルで、図４の受信手段４０１、信号選択手段４０２の処理を行う例を示しているが、上述の通り、１制御サイクル時間では後述の７０３から７０５を行う設計としてもよい。
【００５４】
７０１で、地上通信装置からの信号の受信の有無を判断し、信号を何も受信しない場合は異常処理を行う。
【００５５】
７０２では、受信した信号の中から、ブレーキ制御に用いる有効な信号と、ブレーキ制御に用いない無効な信号とを分類する。ここで、受信した信号が１つの信号である場合は、図示しないが当該信号を有効な信号として７０３〜７０５を実行してもよい。
【００５６】
７０３〜７０６は、信号１を有効な信号を判断した場合を示す。図６のそれぞれ信号１タスクＡ、信号１タスクＢ、そして信号２タスクＢに該当する。また、７０６では、信号１タスクＣを行う必要がある場合は、信号１タスクＣを優先して実行し（図６（１）に相当）、信号１タスクＣの処理の必要がない場合、または処理が終わった場合には、再度他のタスクについて実行可能とする。１制御サイクル中に行うべき信号１タスクＣの処理が終わった後に、信号２タスクＣの処理を行えば、図６（２）に該当する。当該７０３〜７０５の順番は、図５のように信号別に一度にやっても、図６のように混ぜておこなってもよい。図６では、より優先度の高いタスクから先に行うため、信頼性がより高くなる。
【００５７】
更に、信号の切り替えについて説明する。例えば、列車が走行中に、信号１地上制御装置による信号システムから、信号２地上制御装置による信号システムへ切り替える場合である。列車は、信号１を受信しながら走行し、途中で信号１と信号２を受信し、ブレーキ制御に用いる信号を信号１から信号２へ変更し、その後信号２を受信することで、列車は止まることなく、信号システムを切り替えて走り抜けることができる。信号を切り替える際、次の制御サイクルで、７０２の信号選択で、有効とする信号を信号１から信号２へ選択し直し、以降の制御サイクルでは、７０３〜７０５で、対応して信号２タスクＡ、信号２タスクＢ、及び信号１タスクＢを実行すればよい。
【００５８】
ここで、有効な信号を信号１から信号２に切り替える際、信号２は、路線情報を蓄積しているため、次の制御サイクル以降で信号２タスクＣを実行する。当該信号２タスクＣの処理時間は１秒程度であり、信号システムの変更に際しては安全上問題ない範囲である。また、この時間は、図１２でも同様に発生しうる切り替え時間でもある。信号１タスクＣも、そもそも毎制御サイクル実行されるわけではなく、路線情報がある程度蓄積された際に実行されるものである。よって、図１２においても、路線情報が蓄積される前に、信号を切り替えた場合、ブレーキパターンを生成する時間が発生する。なお、図７の処理は、信号の切り替えだけでなく、異なる通信方式の信号システムが制御する区間を走行する際、二重系として、片方の信号に基づくブレーキ制御をいつでも開始できるホットスタンバイ状態にしておく場合にも活用できる。
【００５９】
図８は、本発明において、信号１が有効な信号とした場合のタスクＡの処理フローである。列車情報８０１と、当該制御サイクルよりも以前のサイクルにて既に生成された信号１ブレーキパターン８０２とに基づいて、ブレーキの出力の有無を決定する速度照査８０３を行う。列車情報とは、自列車の位置、速度、減速性能が考えられる。ブレーキ出力をしない場合は、信号１タスクＡは終了するが、ブレーキ出力をする場合は、ブレーキ制御手段８０５へ出力する。ここで、信号１ブレーキパターン８０２は、メモリなどの記録手段に記録すればよく、図４の記録手段４０５に記録してもよい。
【００６０】
図９は、本発明において、信号１に対するタスクＢの処理フローである。受信した信号から、路線情報抽出９０１を行い、信号１路線情報９０２としてメモリなどの保存手段に保存する。本処理フローは、信号２タスクＢでも同様である。路線情報には、路線の勾配情報、速度制限情報などが分割されて含まれており、一定数蓄積することで、路線情報として次の信号１タスクＣに情報を渡す。ただし、１制御サイクルを長くすれば、路線情報を分割せずに取得することも可能である。
【００６１】
図１０は、本発明において信号１に対するタスクＣの処理フローである。同じ構成の部分については同じ番号で記載している。ブレーキパターン生成１００１は、信号１路線情報８０１の路線情報から、ブレーキパターンを生成するか否かを判断する。信号１路線情報６０２の蓄積が不十分である場合や、すでにブレーキパターンが生成されているが停止限界情報が更新されていない場合にはタスクＣは終了する。ブレーキパターンを生成する場合、自列車の自列車情報８０１に含まれる各列車が保持する減速性能と、信号１路線情報から、ブレーキパターン生成１００１を行う。生成したブレーキパターンは、信号１ブレーキパターン８０２として更新し、サイクルが終了する。時間制御手段４０４は、当該処理が一定時間内に終了したかどうか、もしくは、終了した場合、残り時間がいくらかを管理する。もし、有効信号である信号１タスクＣが１制御サイクル時間内に終わらない場合は、異常と判断し、システムを停止させる。
【００６２】
また、車上信号システムにおいては、規定の処理時間内に全タスクが完了しなかった場合、安全性が保証できなくなるため、処理時間超過に対する安全処理としてシステムを停止する構成とするのが一般的である。そのため、処理負荷が高くなるとシステム停止に至る可能性が高くなる。
【００６３】
なお、信号１路線情報９０２、信号１ブレーキパターン８０２は、別々のメモリとしてもよいし、一つの記録手段（例えば記録手段４０５）が兼ね備えてもよい。
【００６４】
図１１は、図７の７０３〜７０６の処理に加え、さらに１制御サイクル時間内に信号２タスクＣの実行の有無を判断する処理フローを示す。当該処理フローのうち、７０１〜７０５までは同一であるため、７０６内の処理を詳細に示すものである。
【００６５】
７０５終了後、処理タスク選択１１０１を行う。特に、優先して信号１タスクＣを実行すべきか否かを決定する。
【００６６】
処理可能タスク抽出１１０２は、図６の任意処理時間にて行うことができるタスクを抽出する。当該任意処理時間の抽出は、時間制御手段４０４からの情報を得ればよい。
【００６７】
処理タスク割り当て１１０３は、当該抽出したタスクの割り当てを行う。割り当てに際しては、任意処理時間内に終わる処理を優先しても良いし、当該任意処理時間内に終わらない処理であっても、より多くのタスクを細かく実施する構成としてもよいし、優先度を設定し、優先度の高いものを実施する構成としてもよい。１１０４では、信号１、２に関する処理を行わず、他の処理Ｄを行うものである。信号１タスクＣを実行する必要のない場合に行えばよい。当該処理Ｄには、何も処理をしない場合も含む。１１０５〜１１０６は、信号１タスクＣを優先して行う例であり、１１０７〜１１０９は、信号１タスクＣが制御周期内で終了した場合に、次に信号２タスクＣを実行する例である。
【００６８】
制御サイクル内で終了せず、中断することになる処理については、中断時の記録を記録手段４０４等に保存することで、次サイクル以降に、中断時の状態から再開する構成とすればよい。例えば、タスクＣの中断処理、図１０のブレーキパターン生成１００１を用いて説明すると、タスクＣでは、線路上の位置または距離（Ｘｎ）、及び速度（Ｖｎ）が点列として生成される。時間制御手段４０４は、１制御サイクル時間を経過する場合は当該処理を中断するように制御し、生成途中のブレーキパターン、及び生成途中箇所、８０２に記録する。次サイクル、もしくは次以降のサイクルで、再度タスクＣを実行する際は、８０２から、生成途中だったブレーキパターン及び生成途中箇所を読み出し、中断した箇所からブレーキパターンの生成を再開すればよい。
【００６９】
このように本発明では、無効な信号についてはタスクＢが完了していれば、他のタスクが完了してなくても安全性は保たれる。つまり、処理中に規定の処理時間を経過した場合に省略不可のタスクが完了していれば、実行中のタスクを中断して次の制御サイクルに入っても安全性は保たれる。
【００７０】
逆に規定の処理時間を経過した時点で省略不可のタスクが完了していない場合には、安全性が保証されないのでシステムを停止することになる。本発明の構成では規定の制御時間を経過したときに、省略不可のタスクが完了しているかどうかでシステム停止の有無を判定できる。よって、規定時間経過時に完了していないタスクがあったとしても、システム停止しなくてよい場合があり、処理負荷が高くなったときでも、システム停止に至る可能性を低くし、稼働率を向上させることが可能となる。
【００７１】
さらに、信号切り替え時の安全性を考慮したとき、信号切り替え時には速やかに切り替えが実施され、切り替えによって有効になった信号による制御ができる限り早く行われる方が安全上望ましい。有効になった信号による制御開始が遅れると、遅れた時間は信号システムによる防護がなされないため安全性の低下を招く恐れがある。特に例えばタスクＣのパターン生成タスクは時間がかかるタスクであり、信号切り替え後から処理を開始したのでは切り替えに時間がかかる可能性が高くなる。一方、本実施例では、タスクＣのような省略できるが予め実行することが望ましい処理については、可能な限り空き時間に実行可能な構成となっており、安全性を保ったまま、信号切り替えにかかる時間を軽減できる。
【００７２】
上記のように車上信号マルチタスク制御を行うことにより、複数に信号システムの信号を同時間帯に受信し、処理する場合に安全性を保ちつつ処理負荷を下げることが可能となる。また、処理負荷が高くなったおきにシステムダウンになる場合を減らし、稼働率を向上させることが可能となる。さらに、信号切り替えに要する時間を減らし、安全性を向上させることも可能となる。
【符号の説明】
【００７３】
１０１、２０１…列車
１０２…先行列車
１０３…停止限界
１０４、２０４、２０５…ブレーキ―パターン
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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