(57)【要約】  沿線の信号または連動装置と独立に軌道上を走行する無人車両のための車両管理システムは、車両の動作を制御するための、各車両に設けたインテリジェントな車載制御装置を備える。当該車載制御装置は、互いと通信し、個々の沿線装置およびデータ記憶システムと通信して、軌道に沿って移動するのに必要な利用可能な資源を特定し、その関連する車両に対してこれらの資源を予約する。
2014522339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道上を走行する車両のための車両管理システムであって、
ａ）車両の動作を制御し前記車両が前記軌道に沿って移動するのに必要な資源を予約するための、各車両に関連付けられたインテリジェントな車載制御装置と、
ｂ）前記インテリジェントな車載制御装置からの指令に応答してシステム基盤を制御するための、前記軌道沿いの沿線装置と、
ｃ）システムのデータを格納するためのデータ記憶システムと、
を備え、
前記インテリジェントな車載制御装置は、付近の他の車両の車載制御装置と継続的に通信して、関連する車両が前記軌道に沿って移動するのに必要な資源の可用性を決定し、他の車両の車載制御装置、前記沿線装置および前記データ記憶システムと通信することによって前記資源を予約するように構成される、
車両管理システム。
【請求項２】
前記車載制御装置は、沿線の制御装置と独立に他の車両の車載制御装置と交渉し、潜在的な安全な移動の衝突を解決するように構成される、請求項１に記載の車両管理システム。
【請求項３】
沿線の機器のどのような障害によっても、前記システムが障害時のシステム構成で車両を適切な位置に安全に移動し続けることを妨害されることがないように、前記データ記憶システムは前記車載制御装置によって実装された分散仮想記憶部を備える、請求項２に記載の車両管理システム。
【請求項４】
前記データ記憶システムは、前記車両管理システムに新たな列車を登録しシステム構成を管理するための物理データ記憶システムを備える、請求項３に記載の車両管理システム。
【請求項５】
沿線資源は前記沿線装置に限定され、前記沿線装置は装置の制御とステータスを提供するが、移動権限または連動装置のロジックは提供しない、請求項１乃至４の何れか１項に記載の車両管理システム。
【請求項６】
前記車載制御装置は、軌道の予約区間を解放した際、解放指示を他の車載制御装置、近傍の沿線装置および前記データ記憶システムに送信して、別の車両が使用するために前記予約区間を解放するように構成される、請求項１乃至５の何れか１項に記載の車両管理システム。
【請求項７】
前記車載制御装置は、次の割当て区間に必要な次の軌道区間を特定し、他の車載制御装置が行った予約に関する応答情報において、前記他の車載制御装置が他の車両の予約を考慮して安全に予約できる区間に基づいて権限範囲を設定するように構成された、請求項６に記載の車両管理システム。
【請求項８】
前記沿線装置の少なくとも一部が、新たな列車を検出し当該新たな列車を前記データ記憶システムに登録するように構成可能である、請求項１乃至７の何れか１項に記載の車両管理システム。
【請求項９】
前記車載制御装置は、前記システムに入った際、前記システムの他の車両のステータスを前記データ記憶システムから取得するように構成される、請求項８に記載の車両管理システム。
【請求項１０】
前記車載制御装置は、前記システムに入った際、付近の沿線装置の予約ステータスを取得するように構成される請求項９に記載の車両管理システム。
【請求項１１】
前記車載制御装置は車両監視システムからの指令に応答して目的地情報を取得し、前記車載制御装置は、前記目的地情報を使用して、車両が目的地に到達できるようにするために前記車載制御装置がどの軌道区間を予約する必要があるかを判定するように構成される、請求項１０に記載の車両管理システム。
【請求項１２】
車両が前記システムに予約を要求したときに、前記車両は高優先度を有する別の車両に起因して、前記車両が過去の承認に基づいて承認されるかまたは拒否されるかの何れかであるように、前記車両監視システムは動作優先度に基づいて予約を事前に承認するように構成される、請求項１１に記載の車両管理システム。
【請求項１３】
前記沿線装置の一部は、前記軌道の動作を制御し、特定の車両に対して予約されたとき前記車両の前記車載制御装置からの指令に応答して前記沿線装置の動作状態を設定する、請求項１乃至１２の何れか１項に記載の車両管理システム。
【請求項１４】
前記沿線装置は、切替制御装置とプラットフォームのドア制御装置を備える、請求項１３に記載の車両管理システム。
【請求項１５】
各車載制御装置は、そのステータスと位置を前記データ記憶システムに周期的に送信するように構成される、請求項１乃至１４の何れか１項に記載の車両管理システム。
【請求項１６】
前記沿線装置はそのステータスを前記データ記憶システムに周期的に送信するように構成される、請求項１５に記載の車両管理システム。
【請求項１７】
車両が次の区間に入る権限を有さずに保護区間の権限範囲に達したとき、前記車載制御装置は前記保護区間を出る前に前記車両を停止するように構成される、請求項１乃至１６の何れか１項に記載の車両管理システム。
【請求項１８】
故障条件に応答して、前記車載制御装置は、前記システムのさらなる介入が差し迫っている軌道の保護区間にある車両を停止するように構成される、請求項１乃至１７の何れか１項に記載の車両管理システム。
【請求項１９】
前記沿線装置はそのステータスを、前記車載制御装置からの問合せ要求に応答して前記車載制御装置に送信するように構成される、請求項１乃至１８の何れか１項に記載の車両管理システム。
【請求項２０】
軌道上を走行する車両を管理する方法であって、
各車両に前記車両の動作を制御するためのインテリジェントな車載制御装置を提供するステップと、
前記軌道沿いに沿線装置を提供するステップと、
システムのデータを格納するためのデータ記憶システムを提供するステップと、
を含み、
前記車載制御装置は、付近の他の車両の車載制御装置と継続的に通信して関連する車両が前記軌道に沿って移動するのに必要な資源の可用性を決定し、他の車両の車載制御装置、前記沿線装置および前記データ記憶システムと通信することによって前記資源を予約するように構成される、
方法。
【請求項２１】
前記車載制御装置は、他の車両の車載制御装置と交渉し、潜在的な衝突を解決するように構成される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記車載制御装置は、軌道の予約区間を解放した際、解放指示を近傍の沿線装置および前記データ記憶システムに送信して、別の車両が使用するために前記予約区間を利用可能とする、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記車載制御装置は、次の割当て区間に必要な次の軌道区間を特定し、他の車載制御装置が行った予約に関する情報に応答して、前記他の車載制御装置が他の車両の予約を考慮して安全に予約できる区間に基づいて権限範囲を設定する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記沿線装置の少なくとも一部が、新たな列車を検出し当該新たな列車を前記データ記憶システムに登録する、請求項２０乃至２３の何れか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記車載制御装置は、前記システムに入った際、前記システムの他の車両のステータスを前記データ記憶システムから取得する、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記車載制御装置は、前記システムに入った際、付近の沿線装置の予約ステータスを取得する、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記車載制御装置は車両監視システムからの指令に応答して目的地情報を取得し、前記車載制御装置は、前記目的地情報を使用して、車両が目的地に到達できるようにするために前記車載制御装置がどの軌道の区間を予約する必要があるかを判定する、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
車両が前記システムに予約を要求したときに、前記予約は高優先度を有する別の車両に起因して過去の承認に基づいて承認されるかまたは拒否されるかの何れかであるように、前記車両監視システムは動作優先度に基づいて予約を事前に承認する、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記沿線装置は、軌道機器の動作を制御し、特定の車両に対して予約されたとき前記車両の前記車載制御装置からの指令に応答して前記沿線装置が制御する前記軌道機器の動作状態を設定する、請求項２０乃至２８の何れか１項に記載の方法。
【請求項３０】
各車載制御装置は、そのステータスと位置を前記データ記憶システムに周期的に送信する、請求項２０乃至２９の何れか１項に記載の方法。
【請求項３１】
車両が次の区間に入る権限を有さずに保護区間の権限範囲に達したとき、前記車載制御装置は前記保護区間を出る前に前記車両を停止する、請求項２０乃至３０の何れか１項に記載の方法。
【請求項３２】
前記沿線装置はそのステータスを前記データ記憶システムに周期的に送信する、請求項２０乃至３１の何れか１項に記載の方法。
【請求項３３】
前記沿線装置はそのステータスを、前記車載制御装置からの問合せ要求に応答して前記車載制御装置に送信する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
軌道条件および他の車両の位置および許可された移動に必要なデータが車載データベースに保持され、安全移動アルゴリズムを車載コンピュータ上で実行して、沿線の信号送信機器を使用することなく車両の移動を安全に許可する、請求項２０乃至３３の何れか１項に記載の方法。
【請求項３５】
車両は前記システム内の全ての車両の相対的な位置を追跡し続け、前記全ての車両と通信して、相対的位置の変化を監視し、もしあれば車両の移動計画と衝突する可能性がある車両はどれかを判定する、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
車両は軌道装置と通信して、他の列車が前記軌道装置の状態に影響を及ぼすことができず、特定の車両に対して予約されると前記軌道装置を他の任意の状態へと指示できるように、前記軌道装置の状態を「予約済み」に変更するように前記軌道装置に指示するように構成される、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
車両はその直ぐ「近傍」の車両と交渉して、衝突のない前記軌道の安全な横断を確実に保証できるようにする、請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
付近の他の車両の車載制御装置と継続的に通信して、その関連する車両が軌道に沿って安全に移動するのに必要な資源の可用性を決定し、他の車両の車載制御装置、沿線装置、およびデータ記憶システムと通信することによって前記資源を予約するように構成される、軌道上を走行する車両のためのインテリジェントな車載制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は交通の分野に関し、特に、インテリジェントな沿線の区間制御装置を使用せずに無人車両の移動を制御する方法に関する。本方法は特に列車に適用可能であるが、他の形態の車両に使用することもできる。
【背景技術】
【０００２】
無人列車は、特に都市交通システムにおいてますます一般的になってきている。既存のソリューションは、全列車を追跡し、経路を設定および固定し、列車の移動を許可するための区間制御装置または車両制御センタのようなインテリジェントな沿線の制御装置に依存している。かかるソリューションはＩＥＥＥ１４７４に記載されており、通信ベースの列車制御に関連している。かかるシステムの１例には、Ｔｈａｌｅｓ製のＳｅｌｔｒａｃ（登録商標）システムがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらの装置はプロジェクトのライフ・サイクルのコストが高く、設計、設置、認証および保守が複雑であり、鉄道の運用規則とともにカスタマイズする必要がある。１つの沿線の制御装置が故障すると、当該装置が支配する領域内の全ての自動運用が停止する。さらに、これらの装置には、出入が制限された機器室が必要であり、その目的のために当該機器室を構築するのはコストがかかる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、軌道上を走行する車両のための車両管理システムであって、車両の動作を制御し当該車両が当該軌道に沿って移動するのに必要な資源を予約するための、各車両に関連付けられたインテリジェントな車載制御装置と、システム基盤を制御するための当該インテリジェントな車載制御装置からの指令に応答する、当該軌道沿いの沿線装置と、システムのデータを格納するためのデータ記憶システムと、を備え、当該車載制御装置は、付近の他の車両の車載制御装置と継続的に通信して関連する車両が当該軌道に沿って移動するのに必要な資源の可用性を決定し、他の車両の車載制御装置、沿線装置およびデータ記憶システムと通信することによって資源を予約するように構成される、車両管理システムが提供される。
【０００５】
かかるシステムにより、連動装置、区間制御装置または車両制御センタのような、沿線ベースの不可欠な制御装置または沿線信号送信機器から安全移動の許可を必要とすることが回避される。
【０００６】
軌道は列車の線路であってもよいが、レーンまたは線路におけるあらゆる変更が「切替装置」と呼ばれる固定位置に限定される、レール、コンクリートの高架橋、モノレールのような他の形態の軌道であってもよい。
【０００７】
車載制御装置は、例えばＷｉ−Ｆｉのようなブロードバンドのデータ通信ネットワークを介して互いと継続的に通信する。これは、車載制御装置が継続的に通信するか、または、例えば１秒ごとに頻繁な間隔で更新できることを意味する。この継続的な通信は、車載制御装置がリアルタイムに状況を認識し続けるのに十分なほど頻繁に行うべきである。
【０００８】
データ記憶システムは、仮想的であってもよく、列車の車載制御装置により提供してもよい。データ記憶システムは、新たな列車をシステムに登録するための物理的な構成要素を備えてもよい。
【０００９】
本発明の諸実施形態は、インテリジェントな沿線の「区間制御装置」または「連動装置」を使用することなく、自動／無人列車の移動を安全に許可し効率的に制御するための方法を提供する。本発明の諸実施形態では、移動している列車の装置と線路脇の装置とを接続する仮想ローカル・エリアネットワークの実装を可能とする回復力に富んだデータ通信システムを提供する。このソリューションは、既存のＣＢＴＣシステムにおけるかかるデータ通信の使用を、直接的な列車間通信を含むように拡張する。
【００１０】
本発明の利点には、沿線のインテリジェントな区間制御装置、車両制御センタおよび／または連動装置が排除されることがある。複雑な沿線制御装置は、より単純で汎用的な単一の制御装置で置き換えられ、これにより指令と制御に対する配線の要求を最小限にすることができる。
【００１１】
本発明の諸実施形態により、移動許可の制御ループがより狭くなるので（第三者（例えば、区間制御装置）が衝突を管理する必要がなくなる）、スループットを増大させることもできる。
【００１２】
本発明の諸実施形態はまた、システムの構成要素の間の通信を管理して、保証された安全な動作と迅速な事象通知の両方を確保する方法を提供する。これは、システムの安全性に影響を及ぼしうる。
【００１３】
車両はまた、切替装置の制御装置、プラットフォームのドア制御装置、線路アクセス装置の制御装置等のような、線路脇の制御装置と通信することもできる。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、軌道上を走行する車両を管理する方法であって、各車両に車両の動作を制御するためのインテリジェントな車載制御装置を提供するステップと、当該軌道沿いに沿線装置を提供するステップと、システムのデータを格納するためのデータ記憶システムを提供するステップとを含み、当該車載制御装置は、付近の他の車両の車載制御装置と継続的に通信して、関連する車両が当該軌道に沿って移動するのに必要な資源の可用性を決定し、他の車両の車載制御装置、沿線装置およびデータ記憶システムと通信することによって当該資源を予約するように構成される、方法を提供する。
【００１５】
方法のさらに別の態様によれば、付近の他の車両の車載制御装置と継続的に通信して、その関連する車両が軌道に沿って安全に移動するのに必要な資源の可用性を判定し、他の車両の車載制御装置、沿線装置、およびデータ記憶システムと通信することによって当該資源を予約するように構成される、軌道上を走行する車両のためのインテリジェントな車載制御装置を提供する。
【００１６】
次に、本発明を、例としてのみ添付図面を参照してより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の１実施形態に従うシステムのレイアウトを示す図である。
【図２】例示的な列車構成を示す図である。
【図３】沿線装置の切替制御機能を表す状態機械を示す図である。
【図４】Ｔｈａｌｅｓ社のＴＡＳ  Ｐｌａｔｆｏｒｍのような、不可欠な動作プラットフォームと組み合わせたときに、列車の安全な移動を保証するための例示的なアルゴリズムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
継続的で直接的な列車間通信が本発明の主要な態様である。これにより、標準的な沿線ベースの経路設定システムが必要でなくなり、列車は自己の位置や性能だけでなく、近傍の列車の位置や性能も認識することができる。その結果、列車は、差し迫った危険を警告するかまたは前方の線路が空いていることをアドバイスする沿線装置を利用することなく、前方の条件の変化に対してより迅速に対応することができる。本発明の諸実施形態では、沿線装置は線路脇に配置された単純で汎用な制御装置であり、車載制御装置からの指令に応答して、切替装置、プラットフォームのドア等のような装置を予約し制御するために使用される。
【００１９】
このように、安全な列車の移動および制御に関する全てのインテリジェンスが列車に配置される。各列車はＶＯＢＣを有する。当該ＶＯＢＣは、付近の他の列車のＶＯＢＣ（Ｖｅｒｙ  Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｏｎｂｏａｒｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）および「ダム」な汎用の沿線装置との通信の結果としてその安全な動作環境を決定するのに必要な軌道情報で構成される。当該軌道情報には、有向グラフとしての実行トポロジ、安全な速度とブレーキ履歴（傾斜と曲がり角を含む）を決定するのに必要な民間データが含まれる。この配置構成により、複雑でインテリジェントな沿線インフラが必要でなくなる。本発明を実装するためのＶＯＢＣ向けの適切なハードウェア・プラットフォームが、Ｔｈａｌｅｓ社によりＳｅｌｔｒａｃ（登録商標）信号送信システムの一部として提供されている。沿線のインフラを現場の装置に局所化して、沿線の装置の故障の影響が当該装置の局所的な領域にしか及ばないようにしてもよい。車載コンピュータ・システムは、列車の安全な動作移動を実現し制御する。
【００２０】
システムの初期化と相容れない移動の調整とを、データ記憶システム（ＤＳＳ）と称するサービスによって扱う。当該データ記憶システム（ＤＳＳ）を、車載制御装置を備える仮想マシンとして実装してもよい。物理ユニットを、好都合な沿線の位置に設置して、初期のシステム起動を可能としてもよい。システム内で動作する列車が存在すると、提供されるサービスが全ての車載制御装置（ＶＯＢＣ）において冗長に複製されているので、当該装置の故障は動作に影響を及ぼさない。
【００２１】
各ＶＯＢＣは、通信ネットワークを介してシステム内の他のＶＯＢＣおよび汎用沿線装置と通信し続ける。当該通信から、各ＶＯＢＣは、どれだけ遠くまで列車を安全に移動できるかを判定する。進行する前に、ＶＯＢＣは付近の他のＶＯＢＣと沿線装置がある領域を「予約」しなければならない。列車のＶＯＢＣは、その移動の必要性を、その意図した移動と相容れない可能性のある他の列車のＶＯＢＣと交渉しなければならない。当該列車のＶＯＢＣはまた、列車の安全な移動が可能となるように、全ての沿線追跡装置が正しい位置に設定され「固定」されていることを保証しなければならない。図４では、後でより詳細に説明するが、列車の安全な移動を保証するためのアルゴリズムを示す。
【００２２】
列車のＶＯＢＣがその環境を理解することを保証するために、当該列車のＶＯＢＣは、システム内の全ての列車のＶＯＢＣと通信しなければならない。このために、データ通信ネットワークが確立される。データ通信ネットワークは、ブロードバンドであることが好ましいが、データ安全性機能を提供する必要はない。
【００２３】
ダムな仮想「沿線」システムのＤＳＳは、新たな列車を検出しシステムに登録する。ＤＳＳはまた、沿線装置の全ての予約とステータスを記録する。ＤＳＳは、全ての列車のＶＯＢＣが正しいアプリケーションのバージョンと正しい追跡データベースで動作していることを保証するための構成管理に使用される。ＤＳＳはまた、減速区間、駅閉鎖、線路閉鎖のような、動作条件の全ての一時的な変更を登録する。ＤＳＳはまた、沿線装置の全ての予約とステータスを記録するための情報センタとして動作する。
【００２４】
仮想データ記憶システムは、システム内の全ての列車、全てのシステム動作パラメータ、およびトポロジを追跡し続ける。専用のマシンをインストールしてシステム初期化を可能としてもよいが、いったんＶＯＢＣがシステムに入ると、ＶＯＢＣの何れもが物理ＤＳＳのサービスを供給できるようにＤＳＳシステムが割り振られる。
【００２５】
各ＶＯＢＣは、Ｓｅｌｔｒａｃ（登録商標）システムの一部として提供されるＶＯＢＣのような不可欠な（Ｃｅｎｅｌｅｃ  ＳＩＬ４）動作プラットフォームに基づく。仮想データ記憶システムは、通信トラフィックを監視し構成プロフィールにより特定される主要なデータを収集する、システム内の全ての不可欠なマシン（ＳＩＬ  ４）上のバックグラウンド・プロセスを実行することによって実現される。各仮想マシンには、車両監視システムからの起動時に優先度シーケンス番号が提供される。優先度シーケンス番号に基づいて、プライマリＤＳＳサーバとセカンダリＤＳＳサーバが割り当てられる。これらのサーバの両方が、必要に応じて、アクティブな車両管理システムのプロセスとデータを共有する。プライマリ・サーバが故障した場合には、セカンダリ・サーバがプライマリになり、次の優先度のマシンをセカンダリとして起動する。セカンダリ・マシンが故障した場合には、プライマリ・サーバが次のセカンダリ・サーバを起動する。新たなサーバを起動できる前に両方のサーバが故障するという稀な場合には、バックグラウンド・プロセスが、交渉した優先度シーケンス番号に基づいて新たなプライマリ・サーバとセカンダリ・サーバを再び初期化する。
【００２６】
当該通信システムにより、各装置はシステム内の全ての他の装置と通信することができる。
【００２７】
例えば、直接送信を車両のＶＯＢＣおよび切替制御装置の間で行って、移動を予約し、切替装置を所望の位置に固定する。当該切替装置は、予約した列車のＶＯＢＣが解放を許可したときにのみ、「未予約」になり、別の列車が利用できるようになる。図３は、後でより詳細に説明するが、１つの列車だけが任意の時点で切替装置を制御できることを保証するために使用される単純な状態機械を示す。当該切替装置は、それが列車Ｘに対して予約されている間は列車Ｙからの指令には応答しない。
【００２８】
図１を参照すると、Τ１．．．Τｎで示された各列車１０が、非常にインテリジェントな車載制御装置ＶＯＢＣ１．．．ＶＯＢＣｎを含む。各ＶＯＢＣは、Ｓｅｌｔｒａｃ（登録商標）システムの一部として提供されるＶＯＢＣのような不可欠な（Ｃｅｎｅｌｅｃ  ＳＩＬ４）動作プラットフォームに基づく。これらの制御装置は、沿線装置のステータスや他のＶＯＢＣの予約から導出した移動権限の制限に基づいて列車の動きを制御する。ＶＯＢＣは、図１におけるシステム内の他の列車のＶＯＢＣ、ＤＳＳ、ＷＤＸ．．．ＷＤＺで示した沿線装置１１と通信する。
【００２９】
車両監視システム１３は、システムの動作を制御するためのマン・マシン・インタフェースを提供する。車両監視システム１３は、沿線装置１２、ＤＳＳ１１、および列車１０のＶＯＢＣと通信する。車両監視システム１３はまた、列車１０ごとのサービス要件を決定する。
【００３０】
データ記憶システム、即ちＤＳＳ１１は、トポグラフィ、沿線装置のステータスおよび予約車両位置、一時的な速度制限、駅閉鎖、および線路閉鎖を含むシステムのデータに対する保管場所である。
【００３１】
ＤＳＳ１１は、車両監視システム１３、沿線装置１２、およびＶＯＢＣと通信し、未許可／未保護の列車がシステムに入るのを「保護」するために使用される。ＤＳＳ１１は、「クラウド」サービスとして実装される。単一の装置により、正常な起動の動作を提供するが、故障の場合には、システム内の他の任意のＶＯＢＣ車載ユニットによりサービスを提供することができる。
【００３２】
沿線装置１２は、例えば、切替装置、乗客緊急停止ボタン、プラットフォームのドア制御装置等のような沿線装置を制御する、単一点の（冗長なまたは冗長でない）制御装置である。各沿線装置１２は、ポーリングされたときにＤＳＳ１１および列車のＶＯＢＣ１０と継続的に通信する。さらに、「予約済み」装置に対して状態変更の巻戻し指令がある場合には、沿線装置は、予約した列車に対してアラームを送信して、危険な事象に対する最小限の応答時間を可能とする。
【００３３】
システム内の制御の実行における多様性を保証するために、システムは、沿線装置１２の制御と予約に関して多様な経路を提供する。これにより、沿線装置と通信の故障の際にシステムの安全性が維持されることが保証される。
【００３４】
この多様な制御経路は、より寛容な移動に対する任意の要求が、列車ＶＯＢＣ、沿線装置、他の列車ＶＯＢＣ、およびＤＳＳ（１１）の間の多様な経路を介して認められなければならないという原理のもと動作する。これは、沿線装置１２が先ずＤＳＳ１２での解放要求を記録し確認して、次に列車ＶＯＢＣでの解放を確認することによって実現される。列車のＶＯＢＣは、沿線装置１２とＤＳＳ１１での解放を独立に検証して、解放要求が独立なソース（沿線装置とＤＳＳ）と一貫していることを保証する。
【００３５】
装置が既に予約されている場合には、列車のＶＯＢＣは沿線装置１２と通信して、装置が既に予約されていることを確かめるだけでよい。
【００３６】
列車のＶＯＢＣがその予約を消費すると、列車のＶＯＢＣはＤＳＳ１１と沿線装置１２に対して独立に当該予約を解放する。当該沿線装置は、予約が空いていることを一貫した多様な経路を介してＤＳＳにより確認されるまで、予約をクリアしない。
【００３７】
当該列車のＶＯＢＣはまた、その位置と列車サブシステムの他のステータスを定期的に通信ネットワークを介してＤＳＳ１１に通信する。ＤＳＳ１１は、列車の位置が一貫して受信されると列車位置を更新し、当該列車位置を車両監視システム１３に報告する。ステータス（車軸カウンタ、軌道回路乗客緊急停止ボタン等）のみを提供する沿線装置１２は、定期的に、および、列車のＶＯＢＣから（通信ネットワークを介して）問い合わせを受けたときに、そのステータスをＤＳＳ１１に送信する。
【００３８】
例示的な実施形態では、システムは以下のように動作する。システムがカバーしない未対応領域からシステムに入るとき、特定の列車のＶＯＢＣがＤＳＳ１１と通信して、システム内の全ての列車のステータス（位置、移動方向等）を取得する。受信したステータスから、列車のＶＯＢＣは、列車がそのすぐ近傍と対話できる特別な位置を決定する。
【００３９】
さらに、列車のＶＯＢＣは、その直近の環境にある沿線装置の予約ステータスと、起動のステータス、例えば、一時的な速度制限、線路閉鎖等を取得する。
【００４０】
列車ＶＯＢＣは、その目的地を車両監視システム１３からの指令から取得し、当該情報を使用して軌道に沿った移動を指令し制御する。
【００４１】
詳細なアルゴリズムを図４に示す。開始４０１で、列車は停止している。次の目的地に移動するためのトリガ・イベントにより、ステップ４０２で、全ての列車が衝突しているとの判定を行う。ステップ４０３で、衝突する可能性のある各列車に通信を行う。ステップ４０４で、実際の衝突が存在するかどうかを判定する。実際の衝突が存在しなければ、ステップ４０５で目的地への経路を設定して、列車が目的地４０６に進むことができるようにする。
【００４２】
衝突が存在する場合には、ステップ４０７で、衝突する列車４０７の前に切替装置があるかどうかを判定する。切替装置がない場合には、衝突点に関する判定を行い、衝突点４０９に対する経路を設定する。
【００４３】
衝突する可能性のある列車の前に切替装置が存在する場合には、衝突４１０を回避するために切替装置を予約できるかどうかを判定する。予約できる場合には、ステップ４１１で切替装置を予約して衝突を回避する。
【００４４】
多様な経路を用いて装置の予約を安全にクリアするための典型的なタイミング・シーケンスは以下の通りである。
時刻Ｔ０で、切替装置Ｘを車両Ａに対して予約する。時刻Ｔ１で、車両Ａが、安全な動作を保証するために切替装置Ｘの予約がもはや必要でないと判定する。時刻Ｔ２で、車両Ａは、切替装置Ｘが予約をクリアするためのメッセージをＷＤに送信する。時刻Ｔ３で、車両Ａは、切替装置Ｘの予約がもはや必要でないというメッセージをＤＳＳに送信する。時刻Ｔ４で、データ記憶システムが、列車Ｘが切替装置Ｘの予約を必要としないというメッセージをＷＤに対して送信する。時刻Ｔ０で、ＷＤは、車両Ａが切替装置Ｘの予約を必要としないという一貫した情報を有し、したがって、予約が解放される。
ＶＯＢＣによって様々な機能を以下のように実施する必要がある。
【００４５】
権限範囲の決定
列車のＶＯＢＣが付近の他の列車のＶＯＢＣと通信して、他の列車の各々に関連付けられた予約を取得する。
【００４６】
その指示された目的地を決定することによって、ＶＯＢＣは、許可を得て進入し占有する必要のある線路の区間を決定する。必要な線路のどれもが別のＶＯＢＣにもＤＳＳにも占有されておらず予約もされていない場合には、ＶＯＢＣは、線路を当該区間にあるＤＳＳおよび他の列車のＶＯＢＣ、全ての沿線装置に対して予約する。それと並行して、沿線装置１２は、予約した列車のＶＯＢＣにその予約ステータスを通信する前に、その予約ステータスをＤＳＳ１１に登録する。予約が確認されると、列車のＶＯＢＣはその権限範囲を予約された方向に広げる。
【００４７】
列車が当該区間を移動すると、当該列車は予約をＤＳＳ１１、沿線装置１２、および他の列車のＶＯＢＣに対して解放する。このプロセスは、列車がその目的地に到達するまで繰り返される。列車のＶＯＢＣが他の列車のＶＯＢＣ、沿線装置１２、およびＤＳＳ１１と継続的に通信するので、列車の安全な動作範囲または予約に影響を及ぼすかまたは妨害するおそれのある異常な事象（切替装置が通信不可となる）が生じた場合には、ＶＯＢＣはその権限範囲を戻し、必要ならば緊急ブレーキを動作させる。
【００４８】
沿線装置の予約
列車のＶＯＢＣは、列車がその意図した行路で安全に走行できるようにするために特定の状態で予約される必要のある沿線装置を特定する。
【００４９】
ＶＯＢＣは、特定の沿線装置が列車の使用に関して予約されているという確認をＤＳＳ１１から受信する（受信しなかった場合には、ＶＯＢＣ（１）は列車が当該装置の前で安全に停止することを保証する）。
【００５０】
列車のＶＯＢＣは、沿線装置が正しい状態に固定され当該列車のために予約されているという確認を当該沿線装置から受信する。列車のＶＯＢＣはその権限範囲を広げる。列車の後部が装置をクリアしたとき、ＶＯＢＣは解放メッセージを沿線装置とＤＳＳに送信する。
【００５１】
空いている線路の予約
列車のＶＯＢＣは、次の割当て区間に対して要求された線路の領域を特定し、当該領域の予約をＤＳＳ１１に要求する。
【００５２】
ＤＳＳ１１は、要求した列車のＶＯＢＣに対して、やはり当該線路区間の一部を要求した全てのＶＯＢＣを特定する。列車のＶＯＢＣは、他のＶＯＢＣからその予約の状態に関する情報を受信し、ＤＳＳとの通信の後に安全に予約できる領域に基づいてその権限範囲を設定する。
【００５３】
ＶＯＢＣ通信
列車のＶＯＢＣは、通信ネットワークを介してＤＳＳ１１との継続的な通信を維持する。列車のＶＯＢＣは、１秒ごとにその付近にある各列車（鉄道網をグラフとして扱う場合には、「接続」列車）のＶＯＢＣと通信する。列車のＶＯＢＣは、システム内の他の全ての列車のＶＯＢＣと定期的に通信して、システムの健全性を監視する。
【００５４】
図２に示す例では、ＶＯＢＣ１は切替装置ｗｄ１と通信することによって、当該切替装置ｗｄ１を予約し正しい位置に固定しなければならず、ＶＯＢＣ１は、ｗｄ２と通信することによって閉じられた駅のプラットフォームのドアが固定されていることを保証しなければならず、ＶＯＢＣ１は、ＶＯＢＣ２を有する先行列車がプラットフォームから十分外に移動し、ＶＯＢＣ１がその移動権限を駅の領域に拡大して列車をドックできる前に、当該領域の予約を解除して安全な進入を可能としたことを保証しなければならない。
【００５５】
ドックされると、ＶＯＢＣ１はＷＤ２と通信して、列車とプラットフォームのドアの開放を同期する。
【００５６】
相容れない予約の要求の処理
一般に、車両監視システムは、スケジュールの動作優先度に基づいて列車に対する予約を事前に設定し、列車が予約を要求したときに、既存の衝突のため当該要求が「事前承認」または「拒絶」されるようにする。車両監視システムが故障した場合には、衝突した経路の間で競合状態を生成し、システムが安全に反応することが可能である。この場合、ＤＳＳ１１は線路または装置に対して先入れ先出し方式で予約を割り当てる。
【００５７】
車載機器故障の処理
車載機器の故障には２つの種類がある。即ち、通信を妨害する故障と、列車の継続的な安全動作を妨害する故障である。１つの構成要素の故障が制御機能または通信機能の損失をもたらさないように、列車には完全に冗長な制御装置と冗長な無線が組み込まれているのが通常であるはずであることに留意されたい。
【００５８】
列車のＶＯＢＣによる列車の継続的な安全動作を妨害する故障により、列車が線路上で停止するようになり、故障を修復するかまたはサービスから排除できる場所に列車を安全に移動するために手動で介入する必要がある。システムの残部に対する影響を最小限にしつつこの移動を可能とするために、車両監視システム１３は、必要な列車の移動に対して線路と装置を予約し、列車がＤＳＳ１１を介して停止したら経路を解放することができる。
【００５９】
通信を妨害する故障により、列車がその以前に許可された移動権限の限界の停止位置に到達するという結果になる。通信が再び確立できない場合には、ＡＴＳを使用して列車を手動で移動し、ＤＳＳ１１を介して当該列車に対して経路を設定し予約する必要がある。
【００６０】
既存のＳｅｌＴｒａｃソリューションで既に実装されているように、列車はその「安全なブレーキ・モデル」アルゴリズムを使用して、別の列車の移動を妨げることなく既存の列車移動を安全に拡大できるかどうかを判定してもよい。これには、正常な期待される列車ブレーキ・プロフィールと、プロパルジョンの故障、共通モード・ブレーキ故障、および電源故障のような、正常な列車移動に影響を及ぼす車両故障に関連する緊急ブレーキ・プロフィールとが含まれる。
【００６１】
本発明の諸実施形態は、このように、システムの列車制御または経路固定要件の知識がなくとも、不可欠な沿線制御装置を使用して、制御装置にわたる列車の安全な移動、制御装置の付近での列車の安全な移動を確保することができる。
【００６２】
列車がデータ通信システム使用することが好ましい。当該データ通信システムでは、レール、コンクリートの高架橋、モノレール、または道路のような、レーンまたは軌道における全ての変更が「切替装置」と称する固定位置に限定される固定された軌道によって移動が制限される、安全な動作プラットフォーム（ハードウェアおよび動作システム）の車載移動車両の接続が、高品質な列車間通信および列車軌道装置間通信により可能となる。しかし、列車がセキュリティまたは安全機能を提供する必要はない。
【００６３】
通信ベースの列車制御システムを実現するのに用いられるデータ通信システムの帯域幅要件を、必要なリアルタイムのデータを各車両に提供して安全な動作を保証しつつ、最小化することができる。
【００６４】
不可欠なコンピュータプラットフォームを使用して、システム初期化データを提供してもよい。すると、これは、複数の故障が発生した場合でも車両を移動できる動作上の可用性を保証する、システムにわたるインテリジェントな不可欠な装置に共存するデータ記憶システムの一部となる。
【符号の説明】
【００６５】
１３  車両監視システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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