(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各列車の在線位置の情報を収集して閉塞信号機の制御を行う地上装置とともに鉄道システムを構成する、列車に設置された列車位置情報算出装置であって、
衛星から放射された測位用電波を利用して自列車の在線位置を示す位置情報を算出する位置情報算出部と、
前記在線位置が予め規定しておいた所定範囲内に含まれているかどうかを判定する自列車位置判定部と、
前記在線位置が前記所定範囲内に含まれている場合に、前記位置情報を前記地上装置へ通知する位置情報通知部と、
を備え、
前記位置情報算出部は、自列車が走行中に前記位置情報の算出動作を実行し、自列車が停車中には前記位置情報の算出動作を停止することを特徴とする列車位置情報算出装置。
【請求項２】
前記所定範囲は、自列車が走行中の路線に設置されている閉塞信号機周辺の所定範囲であることを特徴とする請求項１に記載の列車位置情報算出装置。
【請求項３】
前記位置情報算出部は、自列車の速度に応じた可変周期で位置情報を定期的に算出することを特徴とする請求項１または２に記載の列車位置情報算出装置。
【請求項４】
前記所定範囲を自列車の速度に応じて可変とすることを特徴とする請求項１、２または３に記載の列車位置情報算出装置。
【請求項５】
列車に設置された車上装置と、各列車の在線位置の情報を収集して閉塞信号機の制御を行う地上装置とを備えた鉄道システムであって、
前記車上装置は、
衛星から放射された測位用電波を利用して自列車の在線位置を示す位置情報を算出する位置情報算出部と、
前記在線位置が予め規定しておいた所定範囲内に含まれているかどうかを判定する自列車位置判定部と、
前記在線位置が前記所定範囲内に含まれている場合に、前記位置情報を前記地上装置へ通知する位置情報通知部と、
を備え、
前記位置情報算出部は、自列車が走行中に前記位置情報の算出動作を実行し、自列車が停車中には前記位置情報の算出動作を停止することを特徴とする鉄道システム。
【請求項６】
前記地上装置が前記車上装置から収集した位置情報を使用して列車の運行管理を行うことを特徴とする請求項５に記載の鉄道システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道システムにおいて列車の在線位置検出を行う列車位置情報算出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道システムにおいては、列車同士の衝突を防止する目的などのために、各列車が線路上のどの位置に在線しているかを常時監視し、列車同士が接近しすぎないように管理している。一般的には、線路を複数の閉塞区間に分け、一つの閉塞区間内に複数の列車が存在することのないように管理して、先行列車と後続列車の距離を保つようにしている。各列車には、通常時は線路脇などに設置された閉塞信号機を使用して、先行列車との位置関係を通知する。列車の在線位置は、軌道回路を利用して特定される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−６７０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、従来の鉄道システムでは軌道回路を利用して列車の在線位置を検出している。しかし、軌道回路を利用した在線位置検出は、設備が大掛かりになり設置コストが増大するとともに、点検用の列車を実際に走行させて定期的に点検を行う必要があるので、保守費用も大きくなる。軌道回路は、運行本数が１時間あたりに１、２本程度のローカル路線でも必要とされ、このようなローカル路線においても、他の路線と同様の点検が必要となるが、利用者が少なく大きな利益が見込めないにもかかわらず、利用客が多い都市部の路線と同様の設備を使用するのは赤字拡大の要因となり好ましくない。一方、都市部においても、コストの削減は非常に重要である。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、列車の在線位置検出にかかるコストの削減が可能な列車位置情報算出装置および鉄道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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、各列車の在線位置の情報を収集して閉塞信号機の制御を行う地上装置とともに鉄道システムを構成する、列車に設置された列車位置情報算出装置であって、衛星から放射された測位用電波を利用して自列車の在線位置を示す位置情報を算出する位置情報算出部と、前記在線位置が予め規定しておいた所定範囲内に含まれているかどうかを判定する自列車位置判定部と、前記在線位置が前記所定範囲内に含まれている場合に、前記位置情報を前記地上装置へ通知する位置情報通知部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、従来の鉄道システムが列車の在線位置検知で使用していた軌道回路が不要となり、列車の在線位置検知を低コストで実現できる、という効果を奏する。また、在線位置検知用設備の運用コストを低減できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明にかかる鉄道システムの概略構成図である。
【図２】図２は、鉄道システムの要部構成例を示す図である。
【図３】図３は、車上装置の動作の一例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】
【０００９】
以下に、本発明にかかる列車位置情報算出装置および鉄道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。
【００１０】
実施の形態．
＜システム構成と動作概要の説明＞
図１は、本発明にかかる鉄道システムの概略構成図である。本実施の形態では、一般的な鉄道システムと同様に、列車が走行する線路１００と、列車の運転士が視認しやすい位置（線路脇など）に設置された閉塞信号機である信号機２００と、信号機２００を含む各種設備（図示を省略した転轍機など、列車を運行させるために必要な設備）を制御するための地上装置（図示は省略している）を含んで構成された鉄道システムを想定する。ただし、駅およびその近傍など、列車が停車したり低速走行したりするなど、線路上の列車同士の間隔が一定値以下となる可能性の高い区間のみに軌道回路が設置されているものとする。すなわち、列車同士の間隔が十分に離れており衝突の危険性が低い区間においては、軌道回路を使用せずに列車の在線位置を検知して信号機２００などの制御を行う。地上装置における、各列車の在線位置の検知は、ＧＰＳ（Global  Positioning  System）衛星３００（図１では簡略化して１台のみ記載している）を利用した測位を各列車で行い、各列車での測位結果に基づいて行う。
【００１１】
図２は、鉄道システムの要部構成例を示す図である。本実施の形態の鉄道システムは、地上に設置された地上装置１と、各列車に設置された車上装置２とを含んで構成されている。
【００１２】
地上装置１は、走行中の各列車の在線位置を検知し、例えば図１に示した信号機２００の制御などを行うものであり、軌道回路を使用せずに列車の在線位置を検知して信号機２００を制御するための構成として、情報送受信部１１、情報管理部１２および信号制御部１３を備えている。
【００１３】
列車位置情報算出装置である車上装置２は、例えば列車の先頭車両に設置され、図１に示したＧＰＳ衛星３００からの電波を受信して自装置（自装置が設置されている列車）の位置を測位するとともに、測位結果を示す位置情報を必要に応じて地上装置１へ通知する。測位を実施するごとにその結果を示す位置情報を地上装置１へ通知する構成も考えられるが、通信トラフィックが必要以上に増大するのを防止するとともに地上装置１の処理負荷を軽減するために、本実施の形態の車上装置２は、地上装置１が位置情報を必要とする場合にのみ通知を行う。この車上装置２は、情報送受信部２１、位置情報通知部２２、位置情報算出部２３および自列車位置判定部２４を備えている。
【００１４】
地上装置１において、情報送受信部１１は、各列車に設置されている車上装置２と無線通信を行い、各種情報を送受信する。情報管理部１２は、各車上装置２から取得した情報を保持しておく。本実施の形態では、車上装置２による測位結果を示す位置情報を管理するものとする。その他の情報を併せて管理するようにしてもよい。信号制御部１３は、情報管理部１２で管理されている位置情報に基づいて、制御対象とされている信号機の表示を制御する。
【００１５】
車上装置２において、情報送受信部２１は、地上装置１と無線通信を行い、各種情報を送受信する。位置情報通知部２２は、自列車位置判定部２４による判定結果に応じて、位置情報算出部２３での算出結果を示す位置情報を地上装置１へ通知する。位置情報算出部２３は、ＧＰＳシステムを利用した自列車（自装置が設置されている列車）の位置を測位する。自列車位置判定部２４は、位置情報算出部２３による測位結果（自列車位置の算出結果）が線路上の特定位置を示しているかどうか判定し、特定位置を示している場合には、位置情報算出部２３による測位結果を位置情報として地上装置１へ通知するよう、位置情報通知部２２に指示を行う。
【００１６】
＜特徴的な動作の説明＞
以下、本実施の形態の鉄道システムにおいて、図２に示した地上装置１および車上装置２を使用して行う列車の在線位置検出と在線位置検出結果を利用した動作の一例について、詳しく説明する。
【００１７】
本実施の形態の鉄道システムにおいて、各列車に設置された車上装置２は、ＧＰＳシステムを利用して自列車の位置を算出する処理を所定のタイミングで繰り返し実行して算出結果を示す位置情報を得るとともに、位置情報を地上装置１へ送信する必要があるか否かを判断する。通知する必要がある場合には、地上装置１へ通知する。
【００１８】
図３は、車上装置２の動作の一例を示すフローチャートである。図３に示したように、車上装置２は、動作を開始すると、所定時間が経過したかどうかを監視し（ステップＳ１１）、所定時間が経過した場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、ＧＰＳ衛星から放射された測位用電波を受信して位置情報（例えば自列車の位置を示す緯度および経度）を算出する（ステップＳ１２）。所定時間が経過したかどうかの監視、および位置情報の算出（ＧＰＳシステムを利用した測位）は、位置情報算出部２３が行う。ＧＰＳシステムを利用した測位は、公知の如何なる方法を使用しても構わない。
【００１９】
位置情報を算出した場合には、次に、算出した位置情報を地上装置１へ送信する必要があるかどうか判断し（ステップＳ１３）、送信する必要がある場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、位置情報を地上装置１へ送信する（ステップＳ１４）。送信する必要が無い場合には（ステップＳ１３：Ｎｏ）、ステップＳ１１に戻り、所定時間が経過したかどうかの監視を再度実行する。以下、上述したステップＳ１１〜Ｓ１４の処理を繰り返す。ステップＳ１２で算出した位置情報を地上装置１へ送信する必要があるかどうかの判断は自列車位置判定部２４が行い、地上装置１への位置情報の送信は位置情報通知部２２が行う。なお、位置情報通知部２２は、列車の識別情報（例えば列車番号）とともに位置情報を送信する。
【００２０】
上記ステップＳ１１における所定時間は、自列車の速度に応じて可変としてもよい。すなわち、高速走行中は所定時間の値を小さくして位置情報算出処理の実行頻度を高め、一方、低速走行中は値を大きくして位置情報算出処理の実行頻度を低くする。停車中には、位置情報算出動作を完全に停止させてもよい。これにより、高速走行時の位置検出精度を向上させるとともに、必要以上に位置情報算出を実行してしまうのを防止して演算量を抑えることができる。
【００２１】
ここで、自列車位置判定部２４の動作、すなわち、位置情報を地上装置１へ送信する必要があるかどうかを判断する動作について説明する。
【００２２】
自列車位置判定部２４は、例えば、線路上に設置されている各信号機の位置（緯度および経度）をデータベース化して記憶しておき、位置情報算出部２３で算出された位置情報を受け取ると、受け取った位置情報（緯度および経度）と記憶していた各信号機の位置とを比較し、位置情報が信号機の近辺を示している（自列車が信号機の近辺を走行している）場合には、位置情報を地上装置１へ送信する必要があると判断する。すなわち、位置情報が示している緯度および経度が、いずれか一つの信号機の位置を含む一定範囲内に含まれている場合に、位置情報を地上装置１へ送信する必要があると判断する。例えば、位置情報が示している自列車の位置から信号機までの距離を算出し、信号機までの距離が所定値以下の場合に、位置情報の送信が必要と判断する。所定値は、予め決定しておいた値を固定的に使用するようにしてもよいが、自列車の速度や位置（都市部か郊外かなど）、ダイヤ（時間当たりの運行本数）などに応じて適宜変更するようにしても良い。例えば、高速走行中や都心部などの運行本数が多い区間ではより大きな値を使用し、低速走行中や郊外など運行本数が少ない区間では小さな値を使用する。
【００２３】
なお、自列車位置判定部２４は、信号機の位置のみならず、隣り合った２つの信号機の中間点または所定位置の緯度および経度も一緒にデータベース化して記憶しておき、信号機の近辺を走行している場合に加えて、中間点や所定位置の近辺を走行している場合にも位置情報を地上装置１へ送信する必要があると判断するようにしても構わない。中間点や所定位置近辺の走行時にも位置情報を地上装置１へ送信する必要があると判断するようにした場合、地上装置１における在線位置検出精度を向上させることができる。
【００２４】
地上装置１は、車上装置２から位置情報の通知を受けると、受け取った位置情報を情報管理部１２で管理する。情報管理部１２は、受け取った位置情報（列車の在線位置を示す緯度および経度）をそのまま管理するのではなく、列車が走行中の区間（例えば閉塞区間）を示す情報に変換して管理するようにしてもよい。
【００２５】
また、地上装置１の信号制御部１３は、情報管理部１２で管理されている位置情報に基づいて、閉塞信号機を制御する。なお、説明を簡単化するために、位置情報を利用する構成要素として、信号制御部１３のみを図示しているが、列車の在線位置の情報を必要としているその他の機器やシステムが位置情報を利用するようにしても構わない。例えば、列車の運行管理システムで利用するようにしてもよい。
【００２６】
＜車上装置が地上装置へ送信する情報の補足説明＞
上記の説明において、車上装置２は、緯度および経度の情報を位置情報として、列車の識別情報とともに地上装置１へ送信することとした。しかし、車上装置２から地上装置１への情報送信は無線通信によって行われ、また、システム内には多数の車上装置２が存在することが想定されるため、地上装置１へ無線伝送される情報は必要以上に多くならないようにすることが望ましい。このような事情を考慮し、無線伝送される情報量の削減を目的として、車上装置２が地上装置１へ送信する情報を以下のようにしても構わない。
【００２７】
すなわち、地上装置１では、線路に設置されている各信号機の位置を把握しているので、車上装置２の位置情報通知部２２は、自列車の現在位置（緯度および経度）に代えて、自列車に最も近い信号機の識別情報を位置情報として送信するようにしてもよい。また、位置情報通知部２２は、自列車が走行中の閉塞区間を示す情報を位置情報として送信するようにしてもよい。
【００２８】
また、上記説明では、位置情報とともに列車の識別情報を送信することとしたが、位置情報が信号機の制御のみに使用される場合、閉塞区間に列車が存在するかどうかが分かればよく、閉塞区間に存在している列車の識別情報は必須の情報ではない。そのため、車上装置２は、位置情報が信号機の制御のみに使用される構成の場合には、列車の識別情報を省略してもよい（送信しなくてもよい）。また、地上装置１が路線のダイヤ情報を保持しているのであれば、在線位置さえ分かれば、在線している列車の列車番号はダイヤ情報から導き出すことが可能であるため、列車の識別番号を省略してもよい。
【００２９】
また、地上装置１が路線のダイヤ情報を保持しており、なおかつ、ダイヤに乱れが生じていないのであれば、車上装置２は自列車の列車番号のみを送信し、地上装置１は、各列車から通知されてきた列車番号、ダイヤおよび信号機が設置されている位置（位置情報）に基づいて、各列車の在線位置を検出するように構成することも可能である。
【００３０】
以上のように、車上装置２から地上装置１へ無線伝送する情報の種類や組み合わせは複数考えられるので、無線伝送する情報は、システム構成などに応じて、最も情報量が少なくなるように考慮して決定すればよい。
【００３１】
なお、本実施の形態ではＧＰＳを利用して測位を行うこととしたが、ＧＰＳ以外の衛星測位システムを利用しても構わない。
【００３２】
また、全ての線路、区間でＧＰＳを利用した在線位置検出を行うのではなく、郊外などの一部の区間のみでＧＰＳを利用した在線位置検出を行い、残りの区間では従来の軌道回路による在線位置検出を行うようにしてもよい。
【００３３】
このように、本実施の形態の鉄道システムは、各列車の車上装置（列車位置情報算出装置）は、ＧＰＳなどを利用して自列車の位置情報を算出する処理を所定のタイミングで実行し、閉塞区間の境界に設置されている閉塞信号機の近辺または予め規定されている所定位置の近辺を走行している場合には算出した位置情報を地上装置へ送信することとした。また、地上装置は、各列車に設置された車上装置から取得した位置情報に基づいて閉塞信号機の制御を行うこととした。これにより、列車の在線位置検知のために必要な軌道回路が省略可能となるので、設備を簡略化してコストを削減できる。また、点検用の車両を実際に走行させて行う軌道回路の保守点検が不要となり運用コストを削減できる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のように、本発明にかかる列車位置情報算出装置は、軌道回路を使用せずに列車の在線位置を検出する場合に有用である。
【符号の説明】
【００３５】
１  地上装置
２  車上装置
１１，２１  情報送受信部
１２  情報管理部
１３  信号制御部
２２  位置情報通知部
２３  位置情報算出部
２４  自列車位置判定部
１００  線路
２００  信号機
３００  ＧＰＳ衛星
【図１】
0005787749.tif 000002
【図２】
0005787749.tif 000003
【図３】
0005787749.tif 000004