(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行路内に存在する複数の列車が、自列車の滞在、あるいは、走行する走行路の情報である占有範囲情報を格納した電文を送受信し、前記列車は、自列車宛ての前記電文を受信したとき、前記占有範囲情報を更新して前記電文に格納し、他の前記列車へ向けて前記電文を送信することにより前記電文に格納した情報を前記複数の列車で共有する信号保安シ
ステムにおいて、
前記列車は、自列車の位置の情報を、絶対位置、あるいは、予め決められた基準点からの相対位置として検出する位置検出装置を持ち、検出した前記自列車の位置の情報から、前記占有範囲情報を絶対位置の範囲の情報、あるいは、予め決められた基準点からの相対位置の範囲の情報で生成し、前記電文上の自列車の前記占有範囲情報を更新する場合、他列車の前記占有範囲情報と重ならない範囲で更新し、
前記列車は、前記更新において、前記占有範囲情報の生成を自列車の進路情報に基づき実行するものであって、更新時に前記基準点と自列車の現在位置の情報とから通過完了した範囲を取得し、更新前の自列車に関する前記占有範囲情報から前記通過完了した範囲を削除し、当該削除された範囲を他列車が自身の占有範囲情報として新たに設定可能とすることを特徴とする信号保安システム。
【請求項２】
請求項１の信号保安システムであって、前記列車は、自列車の故障により停車している時に、前記電文上の自列車の前記占有範囲情報を更新するとき、当該列車の先頭位置から後尾位置までに更新することを特徴とする信号保安システム。
【請求項３】
請求項１乃至請求項２のいずれかの信号保安システムであって、転てつ器と前記転てつ器を制御する転てつ器制御装置を備え、前記電文は、前記転てつ器の開通方向を指示するための転てつ器指示情報を含み、前記転てつ器制御装置も前記電文を送受信し、前記列車は、自列車宛ての前記電文を受信したとき、前記電文上の自列車の前記占有範囲情報を更新する際、自列車の占有範囲に前記転てつ器が含まれる場合に、前記電文上の前記転てつ器指示情報に当該転てつ器に対する前記列車の走行路を開通させる方向への転換指示を格納し、他の前記列車あるいは前記転てつ器制御装置へ向けて前記電文を送信し、前記転てつ器制御装置は、自装置宛ての前記電文を受信したとき、前記電文上の前記転てつ器指示情報に制御対象の前記転てつ器に対する前記転換指示が格納されている場合、当該転てつ器を当該転換指示に従って転換し、前記列車あるいは他の前記転てつ器制御装置へ向けて前記電文を送信することを特徴とする信号保安システム。
【請求項４】
請求項３の信号保安システムであって、前記電文は前記転てつ器の開通方向を示す転てつ器状態情報を含み、前記転てつ器制御装置は、自装置宛ての前記電文を受信したとき、
前記電文を送信する直前における前記転てつ器の開通方向を前記電文上の前記転てつ器状態情報に格納し、前記列車は、自列車宛ての前記電文を受信したとき、自列車の占有範囲に前記転てつ器が含まれる場合、前記電文上の前記転てつ器状態情報を確認し、前記転てつ器が自列車の走行路を開通させる方向に転換されていないときは、当該転てつ器を転換させる際に列車脱線の危険のある範囲への自列車の進入を許可しないことを特徴とする信号保安システム。
【請求項５】
請求項１乃至請求項２のいずれかの信号保安システムであって、前記電文は、前記列車が前記電文を送受信する順番および前記順番に対応する宛先からなるメンバーリスト情報を持ち、前記列車は、受信した自列車宛ての前記電文を送信するとき、前記メンバーリスト情報から次に前記電文を受信する送信先を検索し、検索した送信先へ向けて前記電文を送信することを特徴とする信号保安システム。
【請求項６】
請求項３乃至請求項４のいずれかの信号保安システムであって、前記電文は、前記列車および前記転てつ器制御装置が前記電文を送受信する順番および前記順番に対応する宛先からなるメンバーリスト情報を持ち、前記列車は、受信した自列車宛ての前記電文を送信するとき、前記メンバーリスト情報から次に前記電文を受信する送信先を検索し、検索した送信先へ向けて前記電文を送信し、前記転てつ器制御装置は、受信した自装置宛ての前記電文を送信するとき、前記メンバーリスト情報から次に前記電文を受信する送信先を検索し、検索した送信先へ向けて前記電文を送信することを特徴とする信号保安システム。
【請求項７】
列車の運行計画情報が記憶され、前記運行計画情報に基づいて前記列車の進路への進入許可を求める進路要求情報を生成する運行管理部と、電文を生成し、前記電文に基づいて前記列車に対して進行の許可もしくは進行の不許可を判断し、他の列車または沿線機器と前記電文の伝送が可能な列車保安部と、列車の走行を制御する運行制御部と、を有し、
前記電文は、予め決められた区間内及び前記区間に隣接する区間内に存在する列車や沿線機器の間で送受信され、前記区間内の線路の占有範囲情報と、巡回される列車や沿線機器の識別情報が巡回される順番に示されたメンバーリスト情報と、を有するものであって、
前記列車保安部は、前記運行管理部からの前記進路要求情報と他の列車または沿線機器から受信した電文とに基づいて、前記列車に対する進行の許可もしくは進行の不許可の判断を行い、更新された電文を他の列車または沿線機器へ送信するとともに前記判断の結果を前記運行制御部へ出力し、
前記列車は、前記更新において、前記占有範囲情報の生成を自列車の進路情報に基づき実行するものであって、更新時に予め決められた基準点と自列車の現在位置の情報とから通過完了した範囲を取得し、更新前の自列車に関する前記占有範囲情報から前記通過完了した範囲を削除し、当該削除された範囲を他列車が自身の占有範囲情報として新たに設定可能とし、
かつ前記列車は、自列車の故障により停車している時に、前記電文上の自列車の前記占有範囲情報を更新するとき、当該列車の先頭位置から後尾位置までに更新することを特徴とする列車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野は、車上装置、列車、及び信号保安システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、信号保安システムに関して、「軌道回路装置は、レールを電気的に絶縁し、一端に電源を、反対側の一端にはリレーを接続して、列車によるレール間の短絡を検知する装置で、装置の維持保守費用が高い」（特許文献１［０００６］参照）こと等を課題とし、その解決手段として「予め決められた区間内を走行する列車の保安が電文に基づいて確保される信号保安システムにおいて、電文は、予め決められた区間内に存在する列車や沿線機器を巡回し、区間内が複数分割されたブロック１つ１つに列車の占有権が設定可能なブロック占有権情報を有する構成とする」（特許文献１［００１０］参照）こと等が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６-２３２１０６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の信号保安システムでは、各列車の占有範囲は予め規定されたブロック単位で設定されるため、列車同士をブロック境界ではなく任意の地点で接近させることについて、改善の余地があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、代表的な本発明の信号保安システムの一つは、走行路内に存在する複数の列車が、自列車の滞在、あるいは、走行する走行路の情報である占有範囲情報を格納した電文を送受信し、列車が自列車宛ての電文を受信したとき、占有範囲情報を更新して電文に格納し、他の列車へ向けて電文を送信することにより電文に格納した情報を複数の列車で共有する信号保安システムにおいて、列車は、自列車の位置の情報を、絶対位置、あるいは、予め決められた基準点からの相対位置として検出する位置検出装置を持ち、検出した自列車の位置の情報から、占有範囲情報を絶対位置の範囲の情報、あるいは、予め決められた基準点からの相対位置の範囲の情報で生成し、電文上の自列車の占有範囲情報を更新する場合、他列車の占有範囲と重ならない範囲で更新することにより達成される。
【発明の効果】
【０００６】
上記手段によれば、列車同士をブロック境界ではなく任意の地点で接近させることが可能となる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】信号保安システムの一例を示す図
【図２】実施例１における信号保安システムの一例を示す図
【図３】実施例１における信号保安システムの一例を示す図
【図４】実施例１における信号保安システムの一例を示す図
【図５】実施例１における信号保安システムの一例を示す図
【図６】実施例１における信号保安システムの一例を示す図
【図７】実施例１における信号保安システムの一例を示す図
【図８】実施例１における信号保安システムの一例を示す図
【図９】実施例１における信号保安システムの一例を示す図
【図１０】実施例１における信号保安システムの一例を示す図
【図１１】実施例１における装置構成の一例を示す図
【図１２】要求処理手段１２１の処理フロー
【図１３】要求処理手段１２２の処理フロー
【図１４】保安電文更新手段１２２の処理フロー
【図１５】保安電文更新手段１２２の処理フロー
【図１６】保安電文更新手段２１１の処理フロー
【図１７】保安電文更新手段２１１の処理フロー
【図１８】列車の占有範囲を緯度経度で表した例を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
路線を複数に分割し、そのブロック１つ１つに占有権を設定し、列車に搭載された車上装置や転てつ器を制御する制御装置の間でこの占有権情報を電文回覧によって共有する信号保安システムは、車上装置が回覧されてくる電文の情報を更新することによって、走行を計画する路線上のブロックの占有権を確保し、そのブロックに属する転てつ器へ転換方向を指示する仕組みで列車の衝突や脱線を防ぎ、安全に列車を運行させるものである。つまり、複数の列車が路線のある区間を順番に走行しようとする場合、先行列車の車上装置は確保していたブロック占有権をブロック通過後に解放し、その後に後続列車の車上装置がそのブロックの占有権を確保していくことになる。なお、ブロックに転てつ器がある場合にはこれを制御してから進入する。
【０００９】
従って、もし先行列車があるブロック内で故障し停車してしまった場合、後続列車は救援のために接近しようとしても先行列車が占有権を持つブロックには進入することができない。このような場合、この信号保安システムを無効化し、別システムや人間系による手段で後続列車を先行列車に安全に接近させる必要があり、列車運行の継続的なサービスを阻害する要因となりうる。また、予め路線を非常に細かいブロックに分割しておくという対策も可能ではあるが、その場合には電文上のブロック占有権情報のデータ量が増えて電文伝送に要する時間が増加するため、列車運行の継続的なサービスを阻害する要因となりうる。
【００１０】
本実施例によれば、電文上の占有権情報に関し、各列車の路線上における占有範囲を絶対位置もしくは予め決められた基準点からの相対位置で表すこととし、各車上装置は、自列車の占有範囲を拡大する際に他列車の占有範囲と重ならないことを条件とすることで、列車の衝突や脱線を防ぎつつ、列車同士を路線上の任意の地点で安全に接近させることを可能とする。つまり、本実施例では、各列車の占有範囲を予め規定されたブロック単位で設定するのではなく、絶対位置もしくは基準点からの相対位置で設定することで、列車同士を路線上の任意の地点で安全に接近させることのできる信号保安システムを開示する。
【００１１】
以下、実施例を図面を用いて説明する。なお、以下に記載される実施例は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施例にのみ限定するものではない。したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。また、本実施例における発明の用途や用語は、その要旨を逸脱しない限り、これに限定するものではない。
【００１２】
本発明の一実施形態である信号保安システムの構成を図１に示す。本実施形態の信号保安システムは、列車１に設置する列車保安装置１０と、転てつ器２に設置または接続された転てつ器保安装置２０と、その列車保安装置と転てつ器保安装置間を巡回させる電文である保安電文３とから構成される場合を想定する。列車１は図１に記載の通り、路線内において複数台存在する。このように列車１と転てつ器２に電文を巡回させることで設計費用や製造費用の安い信号保安システムを提供できることが特徴である。
【００１３】
なお、本実施形態では、沿線機器として転てつ器のみを示しているが、他の沿線機器、たとえば列車の位置を検知するための軌道回路装置や、信号機装置等にも、この電文を巡回させた信号保安システムでも良い。本実施形態では、信号機装置が無くても保安を確保できるシステムではあるが、信号機装置を設け、信号機装置にも電文を巡回させた場合、より視認性の高い信号保安システムが構築できる。
【００１４】
本実施形態では、図２に示すように、列車が走行する路線全体を複数のエリア（区間）に分割することとする。つまり路線全体を予め決められた区間に分割している。ただし、エリアの範囲は、エリア内に進入しようとしている列車がエリア内に在線している列車やエリア内の転てつ器と必ず通信できる広さであればよい。保安装置の通信能力を向上させたり、中継装置を設置したりしてエリアの範囲を広くすることも可能である。もちろん、路線のどこに在線していても全列車と通信が可能な場合は、路線全体を１つのエリアとしてもよい。
【００１５】
次に、本実施形態の信号保安システムが列車に対して走行を許可する単位を決める。この単位を進路と呼ぶこととする。進路は、それを構成する線路、転てつ器で構成される。
【００１６】
本実施形態では、進路１Ｒ、２Ｒ、３Ｒ、１Ｌ、２Ｌ、３Ｌが存在している場合が図２に示されている。例えば、進路３Ｌという進路は、線路「上り２７０ｍ〜１０００ｍ、渡り線０ｍ〜４０ｍ、下り１００ｍ〜２６０ｍ」、開通方向が反位の転てつ器１、開通方向が反位の転てつ器２から構成される。なお、脱線の危険があるため、転てつ器を転換する時に列車を在線させてはならない範囲のことをてっ査範囲とと呼び、本実施形態では、転てつ器１のてっ査範囲は下り線２３０ｍ〜２６０ｍと渡り線０ｍ〜５ｍ、転てつ器２のてっ査範囲は上り線２７０ｍ〜３００ｍと渡り線３５ｍ〜４０になる。定位・反位・ブラは、転てつ器の方向を表す用語である。定位は定常の開通方向、反位は定位の逆方向、ブラは定位でも反位でもない状態のことを言う。
【００１７】
本実施形態の特徴は、線路上に１列車のみ存在を許す占有範囲の情報を線路の絶対位置または基準点からの相対位置で表し、その占有範囲の情報を格納した電文を列車間で巡回させることによって線路の占有範囲の所属を列車が確認できるようにした点にある。
【００１８】
本実施形態では、１つのエリア内の全ての線路の占有範囲と全ての転てつ器に対する方向指示と全ての転てつ器の方向状態とを１つの保安電文３で管理することとし、その保安電文３をエリア内に既に進入している全列車と、エリア内に進入しようとしている全列車と、エリア内の全転てつ器間で巡回させることとする。もちろん、管理する内容が重複しないようにすれば、複数の保安電文３で管理してもよい。
【００１９】
次に、保安電文３の一実施形態について図２を用いて説明する。本実施の形態では、保安電文３が、図２に示すように、エリア識別情報が記されるエリア識別欄３６，送信先及び送信元の情報が記される通信制御欄３１，各列車の線路の占有範囲が記される占有範囲欄３２，転てつ器方向指示情報が記される転てつ器方向指示欄３３，転てつ器方向状態情報が記される転てつ器方向状態欄３４，電文を巡回するメンバーリスト情報が記されるメンバーリスト３５、で構成されるとして説明する。
【００２０】
なお、保安電文３の構成は上記に限らない。保安電文３が線路の占有範囲を管理できるものであれば、線路上における列車の排他制御は可能である。また列車が転てつ器に対して方向を指示する手段や、列車が転てつ器の方向状態を確認する手段は別途設けることで、転てつ器に対する方向指示と転てつ器の方向情報の確認をより早く行うことができ、より視認性を得られる列車の運行が可能となる。
【００２１】
エリア識別欄３６には、保安電文３が管理するエリアの識別情報が記入される。
【００２２】
通信制御欄３１には、保安電文３の送信先及び送信元の通信制御情報が記入される。
【００２３】
メンバーリスト３５には、保安電文３を巡回させる列車と沿線機器である転てつ器の識別情報が巡回される順に記入される。巡回させるメンバーは、エリア内に既に進入している全列車と、エリア内に進入しようとしている全列車と、エリア内の全転てつ器である。このように、保安電文３自身が巡回させるメンバーのリストを管理することによって、メンバーは保安電文３を受け取った時に保安電文３を巡回させるメンバーの順番を確認することが可能となる。なお、保安電文にメンバーリストを含まず、列車や転てつ器が中央運行管理システムや指令員等に保安電文の送信先を確認する手段を設ける構成も考えられる。この場合、中央運行管理システムや指令員等が保安電文のメンバーや巡回順序を変更することができ、列車のエリアへの進入・進出時の列車や転てつ器によるメンバー追加・消去の処理が不要となり、保安電文の更新処理をより早く行うことができる。
【００２４】
占有範囲欄３２には、各列車の線路の占有範囲の情報が記入される。列車は線路上に存在するため、列車が線路に進入するためには必ず線路の占有範囲を確保しなければならない。この線路の占有範囲には、その占有範囲を確保した列車のみが存在し、他の列車は進入できない。他列車に占有範囲の確保がされていない線路は、自列車は占有範囲を確保することができる。このように、保安電文３が線路の占有範囲を管理する、つまり保安電文３に各列車の線路の占有範囲情報を有することによって、絶対位置あるいは基準点からの相対位置による排他制御が可能となる。占有範囲欄３２は列車の識別番号とその列車の占有範囲を記入する欄を設け、それぞれの列車が確保する線路の占有範囲を記入する。
【００２５】
転てつ器方向指示欄３３には、転てつ器を含んだ線路の占有範囲を確保した列車によって、転てつ器の方向を指示するための指示情報が記入される。転てつ器は、この指示に従って転てつ器の方向を制御する。このように、保安電文３が転てつ器に対する方向指示を含むことによって、列車が当該転てつ器の方向を制御することが可能となる。
【００２６】
転てつ器方向状態欄３４には、転てつ器によって、転てつ器の方向状態情報が記入される。列車は、この方向状態欄を確認することによって、転てつ器の開通方向を認識する。このように、保安電文３が転てつ器の方向状態情報を含むことによって、列車は保安電文３を受け取った時に転てつ器の方向を確認することが可能となる。
【００２７】
次に、本実施例の信号保安システムによって列車運行時の保安が確保される仕組みを、図２に示したエリア２に列車Ａ〜列車Ｄとが進入する場合を想定して、図２〜図１０を用いて説明する。状態ごとに、図の上に列車の挙動を、図の下に保安電文３の内容を示す。
【００２８】
状態１：エリア内に既に進入している列車やエリア内に進入しようとしている列車がない時、つまり、保安電文３の占有範囲欄３２に何も記されていなく、メンバーリスト３５に列車の識別情報が何も記されていない時、保安電文３はメンバーリスト３５に記されたエリア内の全転てつ器の間で巡回されている（図２）。
【００２９】
状態２：列車Ａがエリア２内に進入しようとする場合、そのエリアの保安電文３を保持している可能性のあるメンバーに対して、列車Ａの列車保安装置は、その保安電文３のメンバーリストに自列車の識別情報を追記してほしいとの要求が記された追加要求電文を送信する。そのエリアの保安電文３を保持している可能性のあるメンバーとは、そのエリア内を走行する可能性のある列車（エリア内に存在する列車と、そのエリア内に進入しようとしている列車）とエリア内にある転てつ器である。追加要求電文とは、保安電文３のメンバーに対して自列車の識別情報のメンバーリストへの追加を要求する電文で、列車の識別情報と当該保安電文３が管理するエリアの識別情報とを含む。追加要求電文を受信したメンバーのうち、そのエリアの保安電文３を保持しているメンバーは、メンバーリストに送信元である列車Ａの識別情報を追加する（図３）。
【００３０】
状態３：メンバーリストの順番に従って列車Ａに保安電文３が回ってきた時、列車Ａは下り線に他列車の占有範囲が確保されていないので、下りホームまでの占有範囲を占有範囲欄３２に記入する。具体的には、自列車の識別番号「列車Ａ」とそれに対応する占有範囲「下り０ｍ〜２００ｍ」（下りホームまでの占有範囲）を記入して、保安電文３を次のメンバーに回す。この占有範囲には転てつ器がないので、占有範囲が確保できた時点で、列車Ａの列車保安装置から「下り０ｍ〜２００ｍ」の進行許可情報を列車Ａの運転室等へ送信する(図４)。
【００３１】
状態４：列車Ａが線路を走行し、列車Ａの最後尾が線路の占有範囲の一部を抜けた後に列車Ａが保安電文３を受信した時、列車Ａは占有範囲欄３２を更新する。図５は列車Ａが駅Ｂに到着したときの例である。列車Ａの最後尾が線路の占有範囲の一部下り０ｍ〜１００ｍを抜けたので、列車Ａが保安電文３を受信した時、列車Ａは占有範囲欄３２の自列車の識別番号「列車Ａ」に対応する占有範囲「下り１００ｍ〜２００ｍ」を記入する。さらに、列車Ａの列車保安装置から「下り１００ｍ〜２００ｍ」の進行許可情報を列車Ａの運転室等へ送信する。その後、次のメンバーである転てつ器１へ保安電文３を送信する。
【００３２】
状態５：列車Ａとは異なる列車Ｂがエリア２内に進入しようとする場合も同様に、エリア２の保安電文３を保持しているメンバーに対して、保安電文３のメンバーリストに自列車を追加させる追加要求電文を生成して送信する。列車Ｂが保安電文３を受信した時、列車Ｂは進行する計画のある線路の占有範囲を確保するために、保安電文３の占有範囲欄３２を確認する。列車Ｂは他の列車が占有範囲を確保していない範囲内で、自分の占有範囲を確保し、確保した占有範囲を占有範囲欄３２に自列車の識別番号と共に記入する。記入後、次のメンバーである転てつ器１へ保安電文３を送信する。図６は、図５の状態の後、列車Ｂが上り線から進入し、駅Ｂの上りホームまで走行する場合の例である。列車Ｂは、追加要求電文を生成して送信し、保安電文３のメンバーリスト３５に自身を追加させる。この場合、メンバーリスト３５の４の欄に追加される。上り線の進入口から駅Ｂの上りホームまでの線路は上り１００ｍ〜１０００ｍと渡り線の３５ｍ〜４０ｍなので、列車Ｂは、保安電文３を受信したとき、これを線路の占有範囲として占有範囲欄３２に自列車の識別番号と共に記入する。また、この占有範囲には転てつ器２を含み、駅Ｂの上りホームへの方向は定位方向なので、転てつ器方向指示欄３３の２には「定位」を記入する。転てつ器方向状態欄３４の転てつ器の状態が「ブラ」なので、列車Ｂの列車保安装置から「上り３００ｍ〜１０００ｍ」（上り線の進入口から転てつ器２までの進路）の進行許可情報を列車Ｂの運転室等へ送信する。記入後、次のメンバーである転てつ器１へ保安電文３を送信する。
【００３３】
状態６：転てつ器は、保安電文３を受信した時、その保安電文３の自転てつ器の転てつ器方向指示欄３３と、転てつ器の方向状態とを確認し、転てつ器方向指示欄３３で記された方向と現在の転てつ器の方向状態とを比較し、異なっていれば転てつ器方向指示欄３３に記された方向に転換する。また、確認した転てつ器の方向状態に基づいて自転てつ器の方向状態欄に更新して、保安電文３を保安電文３のメンバーリストに記された次のメンバーに送信する。これにより、列車は受信した保安電文３で、占有範囲上にある転てつ器の転てつ器方向状態を確認できる。図７は、図６の状態の後、転てつ器２が、保安電文３を受信したときの動作例である。転てつ器２は、保安電文３の転てつ器方向指示欄３３の２を読み取り、「定位」が記入されているので、自身を定位に転換し、鎖錠が確認できたら転てつ器方向状態欄３４に「定位」と記入し、次のメンバーである列車Ａに保安電文３を送信する。なお、転換と鎖錠に時間を要するような場合には、転てつ器方向状態欄３４の更新は次回以降の保安電文送信時に行う。その後、列車Ｂが保安電文３を受信したとき、転てつ器方向状態欄３４の転てつ器の状態が「定位」なので、列車Ｂの列車保安装置から「上り１００ｍ〜１０００ｍ、渡り線３５ｍ〜４０ｍ」（上り線の進入口から駅Ｂの上りホームまでの線路）の進行許可情報を列車Ｂの運転室等へ送信する。記入後、次のメンバーである転てつ器１へ保安電文３を送信する。
【００３４】
状態７：図８は、列車Ｂが上り線を走行し、その後続である列車Ｃ（上り線の進入口から駅Ｂの上りホームに走行する）がエリア２に進入した例である。列車Ｂは、上り線を走行し占有範囲を抜けた分については占有範囲を解除する。すなわち、列車Ｂは保安電文３の占有範囲欄３２には、自列車の識別番号「列車Ｂ」に対応する占有範囲として「上り１００〜５５１ｍ、渡り線３５ｍ〜４０ｍ」と記入し、列車Ｂの列車保安装置から「上り１００ｍ〜５５１ｍ、渡り線３５ｍ〜４０ｍ」の進行許可情報を列車Ｂの運転室等へ送信する。列車Ｃは先行する列車Ｂの確保する線路の占有範囲と重ならない範囲で線路の占有範囲を確保する。すなわち、列車Ｃは上り５５１ｍ〜９００ｍまで線路を確保し、保安電文３の占有範囲欄３２には、自列車の識別番号「列車Ｃ」に対応する占有範囲として「上り５５１ｍ〜９００ｍ」と記入する。さらに、列車Ｃの列車保安装置から「上り５５１ｍ〜９００ｍ」の進行許可情報を列車Ｃの運転室等へ送信する。
【００３５】
状態８：列車Ａの最後尾が下り１０００ｍを抜けて抜けてエリア２から離脱した後は、次に列車Ａが保安電文３を受信した時、列車Ａはメンバーリスト３５上の自列車の識別情報を消去し、メンバーリスト３５を詰めて次のメンバーに送信する。これにより、列車Ａは当該保安電文３のメンバーから外れる（図９）。
【００３６】
状態９：以後、エリア２の保安電文３はエリア２を離脱した列車Ａを除いて送受信される。ここで、列車が故障した時の動作例を以下に示す。
【００３７】
状態１０：図１０は、図９の状態で列車Ｃが故障して停車したため、下り線から救援列車Ｄを進入させる場合の例を示す。列車Ｃが故障して停車したため、保安電文３を受信した列車Ｃは、線路の占有範囲を在線する列車長の分のみにするため、占有範囲欄３２に自列車の識別番号「列車Ｃ」に対応する占有範囲「上り４３０ｍ〜５３０ｍ」を記入する。この占有範囲には転てつ器２が含まれていないので、転てつ器方向指示欄３３の２の欄は空欄にする。さらに、列車Ｃの列車保安装置から「上り４３０ｍ〜５３０ｍ」の進行許可情報を列車Ｃの運転室等へ送信する。その後、次のメンバーである転てつ器１へ保安電文３を送信する（この時点では列車Ｄは追加要求電文を送信していないとする）。列車Ｄは、追加要求電文を生成して送信し、保安電文３のメンバーリスト３５に自身を追加させる。この場合、メンバーリスト３５の５の欄に追加される。下り線の進入口から列車Ｃまでの線路は下り０ｍ〜２６０ｍと渡り線０ｍ〜４０ｍと上り２７０ｍ〜４３０ｍなので、列車Ｄは、保安電文３を受信したとき、これを線路の占有範囲として占有範囲欄３２に「列車Ｄ」と共にに記入する。また、この占有範囲には転てつ器１と転てつ器２を含み、下り線から列車Ｃまでの方向はどちらも反位方向なので、転てつ器方向指示欄３３の１と２には「反位」を記入する。転てつ器方向状態欄３４の転てつ器１の状態が「定位」なので、列車Ｄの列車保安装置から「下り０ｍ〜２３０ｍ」（下り線の進入口から転てつ器１までの進路）の進行許可情報を列車Ｄの運転室等へ送信する。記入後、次のメンバーである転てつ器１へ保安電文３を送信する。転てつ器１は、保安電文３の転てつ器方向指示欄３３の１を読み取り、「反位」が記入されているので、自身を反位に転換・鎖錠し、転てつ器方向状態欄３４に「反位」と記入し、次のメンバーである転てつ器２に保安電文３を送信する。転てつ器２は、保安電文３の転てつ器方向指示欄３３の２を読み取り、「反位」が記入されているので、自身を反位に転換・鎖錠し、転てつ器方向状態欄３４に「反位」と記入し、次のメンバーである列車Ｂに保安電文３を送信する。この後、列車Ｄは、保安電文３を受信したとき、転てつ器方向状態欄３４の転てつ器１および転てつ器２の状態が「反位」なので、列車Ｄの列車保安装置から「下り０ｍ〜２６０ｍ、渡り線０ｍ〜４０ｍ、上り２７０ｍ〜４３０ｍ」（下り線進入口から列車Ｃまでの進路）の進行許可情報を列車Ｄの運転室等へ送信する。記入後、次のメンバーである転てつ器１へ保安電文３を送信する。これにより、列車Ｄは故障した列車Ｃに接近することができる。
【００３８】
次に、列車保安装置１０は、図１１に示すように、列車位置検知部１１と列車保安論理部１２と列車通信部１３と列車入出力部１４とを有し、他の列車保安装置や転てつ器保安装置から送信される保安電文３，追加要求電文と、運行管理部１５から入力される進路要求情報，進路要求取消情報とに基づいて、保安電文３，追加要求電文，進路の進行許可情報，進路の進行許可取消情報を作成し、その保安電文３，前記追加要求電文を他の列車保安装置や転てつ器保安装置に送信し、前記進路の進行許可情報，前記進路の進行許可取消情報を列車制御部１６に出力する機能を持つ。
【００３９】
運行管理部１５とは、予め記憶された列車の運行計画情報に従って進路の進行許可を要求する進路要求情報、またはその要求を取り消す進路要求取消情報を生成し、それを出力する機能を持つものである。たとえば、運行管理部１５は、列車の運行計画情報が記憶された運行計画記憶装置や、列車の運行を管理する中央運行管理システムや、指令員等から自列車の運行計画情報を受け取る装置や、運転士からの情報の入出力が可能な装置等がある。
【００４０】
列車制御部１６とは、列車保安装置１０から入力された進路の進行許可情報や進路の進行許可取消情報に基づいて、許可された進路の到着点を超えないように列車の走行を制御する機能を持つものである。また、列車の故障を検知し、保安装置１０に故障情報を入力する機能も持つ。この列車制御部１６は、たとえば、許可された進路の到着点を超えないブレーキパターンを作成して列車速度がそのブレーキパターンを超えたら自動的にブレーキをかける装置や、許可された進路の到着点まで自動的に列車速度を制御する装置や、運転士との情報の入出力が可能な装置や、列車を駆動させる装置を監視する装置等がある。
【００４１】
運行管理部１５から出力される進路要求情報とは、進行許可を与えられていない進路への進行許可を要求する時に、列車保安装置１０に入力する情報で、その進路の識別情報を含む。進路要求取消情報とは、列車の走行予定の変更により要求していた進行許可が不要となった進路に関する進路要求情報を無効とする時、あるいは、列車制御部１６から列車の故障情報が入力され、列車が停止している時に要求していた進行許可を取り消し、占有範囲を自列車の在線範囲に限定する必要がある時に、列車保安装置１０に入力する、もしくは作成する情報で、その進路の識別情報を含む。
【００４２】
また列車保安装置１０から列車制御部１６に入力される進路の進行許可情報とは、列車保安装置１０によって進路へ進入する際の安全性が確保された時、つまり、進路に含まれる線路の占有範囲が自列車によって確保され、かつ進路上の転てつ器が自列車の指示した方向に開通したことが確認された時、列車保安装置１０が列車制御部１６に出力する情報で、当該進路の識別情報を含む。進路の進行許可取消情報とは、列車保安装置１０が列車制御部１６に出力した当該進路の進行許可情報を無効とする情報で、当該進路の識別情報を含む。列車保安装置１０の列車位置検知部１１は、列車先頭部と列車最後尾の位置情報を検知し、その検知された位置情報を列車保安論理部１２に出力する機能を持つ。
【００４３】
ここで本実施形態における列車位置検知部１１の処理内容を説明する。列車位置検知部１１は、図１１に示すように、位置情報作成手段１１１，地上子との通信手段１１２，車輪回転検知手段１１３，データベース１１４で構成される。
【００４４】
自列車の位置を検知し、その位置情報を出力する列車位置検知部１１内の記憶部であるデータベース１１４には、列車が走行する線路上にある全地上子１１５から通信手段１１２を介して検知した位置情報と、車輪１１６から車輪回転検知手段１１３にて検知する車輪の車輪径と、が少なくとも格納される。
【００４５】
地上子１１５との通信手段１１２は、その通信手段１１２を実装した機器が地上子１１５上を通過した時に、地上子１１５から識別情報を受信し、受信した地上子識別情報を位置情報作成手段１１１に出力する。
【００４６】
車輪回転検知手段１１３は、車輪１１６の回転数を検知し、検知結果である回転数情報を位置情報作成手段１１１に出力する。
【００４７】
位置情報作成手段１１１は、まず、地上子との通信手段１１２から入力される地上子識別情報を用いて、データベース１１４に記憶された地上子の位置情報を抽出する。また、車輪回転検知手段１１３から入力される検知結果と、データベース１１４に記憶された車輪径とに基づいて、列車が地上子上を通過した時点からの走行距離、および現在の走行速度を算出する。さらに、予め測定しておいた地上子との通信手段１１２を実装した機器の位置と列車先頭部及び列車最後尾との距離を用いてその走行距離を補正し、列車先頭部及び列車最後尾の走行距離を算出する。
【００４８】
列車が通過した地上子１１５の位置から、列車先頭部及び列車最後尾の走行距離を補正し、これを列車先頭部と列車最後尾の位置情報として、位置情報作成手段１１１は列車保安論理部１２に出力する。また、走行速度を列車入出力部１４に出力する。
【００４９】
なお、上述の方法以外の、ＧＰＳ（Global Positioning System）を利用して列車の絶対位置を認識する方法や、位置検知タグを利用して列車の位置を検知する方法等で、列車先頭部と列車最後尾の位置情報を作成してもよい。ＧＰＳを利用した場合にはさらに低コスト化が可能であり、位置検知タグを利用した場合にはさらに正確な位置検知が可能となる。
【００５０】
次に列車保安論理部１２について図１１を用いて説明する。列車保安論理部１２は、列車入出力部１４から入力される進路要求情報及び進路要求取消情報と、列車通信部１３から入力される追加要求電文及び保安電文３と、列車位置検知部１１から入力される列車先頭部と列車最後尾の位置情報とに基づいて、進路の進行許可情報と進路の進行許可取消情報と追加要求電文と線路の占有範囲情報とを作成し、保安電文３を更新する機能と、その作成した進路の進行許可情報と進路の進行許可取消情報とを列車入出力部１４に、作成した追加要求電文と保安電文３を列車通信部１３に出力する機能とを有する。
【００５１】
本実施形態における列車保安論理部１２の処理内容を以下に説明する。列車保安論理部１２は、図１１に示すように、要求処理手段１２１，保安電文更新手段１２２，データベース１２３で構成される。列車保安論理部１２内の記憶部であるデータベース１２３には、進路情報と、線路の線形、駅および転てつ器の線路上の位置、線路の長さ、線路が含まれるエリアを示す路線情報と、ブレーキ開始速度に対する列車の停止距離の情報と、が少なくとも格納される。進路情報とは、列車が走行する進路に含まれる線路の情報と、それに含まれる転てつ器の識別情報と、進路を開通させる転てつ器の方向と、通過する転てつ器の位置を含む情報である。
【００５２】
図１２は、要求処理手段１２１の処理フローである。Ｓ１３０１では、要求処理手段１２１は、列車入出力部１４から進路要求情報もしくは進路要求取消情報が入力された場合に処理を開始し、Ｓ１３０２へ進む。Ｓ１３０２では、要求処理手段１２１は、進路要求情報が入力されたか確認する。進路要求情報が入力されたら（Ｓ１３０２のＹＥＳ）、Ｓ１３０３へ進み、入力されなかったら（Ｓ１３０２のＮＯ）、Ｓ１３０６へ進む。Ｓ１３０３では、要求処理手段１２１は、進路要求情報が含む要求進路の識別情報を用いて、データベース１２３に記憶された進路情報から、進路に含まれる線路の情報と、それに含まれる転てつ器の識別情報と、当該進路を開通させる転てつ器の方向と、通過する転てつ器の位置を抽出して要求情報を生成し、記憶部に記憶し、Ｓ１３０４へ進む。Ｓ１３０４では、要求処理手段１２１は、生成された要求情報が含む線路の情報を用いて、データベース１２３上の路線情報からその線路の所属エリアを抽出する。自列車がそのエリアを管理する保安電文３のメンバーでない場合（Ｓ１３０４のＹＥＳ）、Ｓ１３０５へ進む。メンバーである場合（Ｓ１３０４のＹＥＳ）Ｓ１３０６へ進む。Ｓ１３０５では、要求処理手段１２１は、そのエリアの識別情報と自列車の識別情報とを含む追加要求電文を列車通信部１３に出力し、Ｓ１３０６へ進む。Ｓ１３０６では、要求処理手段１２１は、進路要求取消情報が入力されたか確認する。進路要求取消情報が入力されたら（Ｓ１３０６のＹＥＳ）、Ｓ１３０７へ進み、入力されなかったら（Ｓ１３０６のＮＯ）、Ｓ１３０８へ進む。Ｓ１３０７では、要求処理手段１２１は、進路要求取消情報を含む取消進路の識別情報を用いて、データベース１２３に記憶された進路情報から、進路に含まれる線路の情報と、それに含まれる転てつ器の識別情報とを抽出して取消情報を生成し、記憶部に記憶し、Ｓ１３０８へ進む。
【００５３】
次に保安電文更新手段１２２の一実施形態について説明する。保安電文更新手段１２２は、列車通信部１３から保安電文３が入力された場合に下記に示す第１ステップから第３ステップを順に処理する。
【００５４】
第１ステップの処理フローを図１３に示す。Ｓ１４０２では、保安電文更新手段１２２は、要求情報を記憶しており、一部でも進行許可情報を出力していない要求進路がある場合（Ｓ１４０２のＹＥＳ）、Ｓ１４０３に進み、それ以外の場合（Ｓ１４０２のＮＯ）、Ｓ１４１０に進む。Ｓ１４０３では、保安電文更新手段１２２は、保安電文３の占有範囲欄３２を確認し、要求情報に格納されている進路で、進行許可情報を出力していない範囲の線路の内、他列車による占有範囲が確保されていない範囲に対して、自列車による占有権が確保されているか確認する。確保されていれば（Ｓ１４０３のＹＥＳ）、Ｓ１４０４に進み、確保されていなければ（Ｓ１４０３のＮＯ）、Ｓ１４１０に進む。Ｓ１４０４では、保安電文更新手段１２２は、要求情報に格納されている進路で、進行許可情報を出力していない範囲の線路の内、他列車による占有範囲が確保されていない範囲に対して、自列車による占有範囲を確保し、占有範囲欄３２に自列車の識別番号と共に確保する線路の占有範囲を記入し、Ｓ１４０５に進む。Ｓ１４０５では、保安電文更新手段１２２は、確保した線路の占有範囲に転てつ器があるか確認し、あれば（Ｓ１４０５のＹＥＳ）Ｓ１４０６へ進み、無ければ（Ｓ１４０５のＮＯ）Ｓ１４０７へ進む。Ｓ１４０６では、保安電文更新手段１２２は、要求情報に格納されている進路に含まれる線路上の転てつ器の識別情報と当該進路を開通させる方向とに基づいて、前記転てつ器方向指示欄３３に、その進路を開通させる方向を記入し、Ｓ１４０８へ進む。Ｓ１４０７では、保安電文更新手段１２２は、占有範囲を確保した線路について進行許可情報を列車入出力部１４に出力し、Ｓ１４１０へ進む。Ｓ１４０８では、保安電文更新手段１２２は、占有範囲を確保した線路上にある転てつ器の内、通過する転てつ器の順番に従って、転てつ器の状態を確認する。それらの転てつ器が、要求進路を開通させる方向に向いていれば（Ｓ１４０８のＹＥＳ）、Ｓ１４０７へ進み、向いていなければ（Ｓ１４０８のＮＯ）、Ｓ１４０９へ進む。Ｓ１４０９では、保安電文更新手段１２２は、占有範囲を確保した線路にある転てつ器について、通過する転てつ器の順番に従って転てつ器の状態を確認したとき、要求進路を開通させる方向に向いていない転てつ器の内、最初のものの直前までをその進路の進行許可情報として列車入出力部１４に出力しＳ１４１０へ進む。そして第２ステップに進む。
【００５５】
第２ステップの処理フローを図１４に示す。Ｓ１５０２では、保安電文更新手段１２２は、列車位置検知部１１から入力される列車最後尾の位置情報により、進路に含まれる線路の内、自列車が通りぬけた範囲を識別する。進路に含まれる線路から自列車が通りぬけた範囲を除いた範囲を、占有範囲欄３２に自列車の識別番号とそれに対応する占有範囲として記入し、Ｓ１５０３へ進む。Ｓ１５０３では、保安電文更新手段１２２は、占有範囲を確保した線路の内、自列車が通り抜けた線路上に転てつ器がある場合（Ｓ１５０３のＹＥＳ）、Ｓ１５０４へ進み、転てつ器が無い場合（Ｓ１５０３のＮＯ）、Ｓ１５０５へ進む。Ｓ１５０４では、保安電文更新手段１２２は、占有範囲を確保した線路の内、自列車が通り抜けた線路上にある転てつ器の転てつ器方向指示欄３３に記入されている方向指示を消去し、Ｓ１５０５へ進む。Ｓ１５０５では、保安電文更新手段１２２は、要求処理手段１２１が取消情報を記憶している場合（Ｓ１５０５のＹＥＳ）、Ｓ１５０６へ進み、記憶していない場合（Ｓ１５０５のＮＯ）、Ｓ１５１０へ進む。Ｓ１５０６では、保安電文更新手段１２２は、当該進路の走行許可情報を列車入出力部１４に出力する前であれば（Ｓ１５０６のＹＥＳ）、Ｓ１５０７に進み、出力した後であれば（Ｓ１５０６のＮＯ）、Ｓ１５０８に進む。Ｓ１５０７では、保安電文更新手段１２２は、既に自列車が確保した線路の占有範囲から、取消情報に格納されている進路を取り消す線路の占有範囲を除いた範囲を占有範囲欄３２に自列車の識別番号とそれに対応する占有範囲として記入する。さらに、取消情報に格納されている進路を取り消す線路に含まれる転てつ器の転てつ器方向指示欄３４に記入されている方向指示を消去し、Ｓ１５１０へ進む。Ｓ１５０８では、保安電文更新手段１２２は、取り消す進路の進入点までに列車が確実に停止できるか判断し、確実に停止できる場合には（Ｓ１５０８のＹＥＳ）、Ｓ１５０９に進み、停止できない場合には（Ｓ１５０８のＮＯ）、Ｓ１５１０に進む。Ｓ１５０９では、保安電文更新手段１２２は、既に自列車が確保した線路の占有範囲から、取消情報に格納されている進路を取り消す線路の占有範囲を除いた範囲を占有範囲欄３２に自列車の識別番号とそれに対応する占有範囲として記入する。さらに、取消情報に格納されている進路を取り消す線路に含まれる転てつ器の転てつ器方向指示欄３４に記入されている方向指示を消去する。加えて、取消進路の識別情報を進路の進行許可取消情報として列車入出力部１４に出力しＳ１５１０へ進む。そして第３ステップに進む。
【００５６】
なお、進路の進入点までに列車が確実に停止できるかどうかの判断は、例えば、列車位置検知部１１から列車先頭部の位置情報を複数回取り込み、位置の変化から現在速度を算出し、予めデータベース１２３に格納しておいたブレーキ開始速度に対する列車の停止距離の情報と、現在速度と、列車先頭部の位置情報とに基づいて、現在位置からその進路の進入点までの距離と現在速度からの停止距離とを比較することによって可能である。もちろん、列車制御部１６が上記判断を行い、進路の進入点までに列車が確実に停止できる場合のみ、列車入出力部１４が進路取消情報を入力できる仕組みとしてもよい。この場合、列車保安論理部１２内のデータベース１２３にブレーキ開始速度に対する列車の停止距離の情報を格納する必要がなくなる。
【００５７】
第３ステップの処理フローを図１５に示す。Ｓ１７０３では、保安電文更新手段１２２は、要求処理手段１２１が記憶している要求情報と取消情報とが、一つもその保安電文３の管理対象でない場合（Ｓ１７０３のＹＥＳ）、Ｓ１７０４へ進み、管理対象である場合（Ｓ１７０３のＮＯ）、Ｓ１７０５へ進む。Ｓ１７０４では、自列車はそのエリアを離脱したと判断し、保安電文更新手段１２２は保安電文３のメンバーリスト３５から自列車の識別情報を消去してメンバーリスト３５を詰め、Ｓ１７０５へ進む。Ｓ１７０５では、保安電文更新手段１２２は、列車通信部１３から追加要求電文が入力されている場合（Ｓ１７０５のＹＥＳ）、Ｓ１７０６へ進み、入力されていない場合（Ｓ１７０５のＮＯ）、Ｓ１７０８へ進む。Ｓ１７０６では、保安電文更新手段１２２は、追加要求電文が含むエリアの識別情報と当該保安電文３が管理するエリアの識別情報とを確認する。追加要求電文が含むエリアの識別情報と当該保安電文３が管理するエリアの識別情報とが一致し、追加要求電文が含む要求元の列車の識別情報がメンバーリスト３５にない場合（Ｓ１７０６のＹＥＳ）、Ｓ１７０７へ進み、それ以外の場合（Ｓ１７０６のＮＯ）、Ｓ１７０８へ進む。Ｓ１７０７では、保安電文更新手段１２２は、メンバーリスト３５の最後に当該列車の識別情報を追加し、Ｓ１７０８へ進む。Ｓ１７０８では、保安電文更新手段１２２は保安電文を列車通信部１３に出力し、Ｓ１７０２へ進む。Ｓ１７０２では、保安電文３のメンバーリスト３５に基づいて、保安電文更新手段１２２は、自列車の識別情報の次欄に記入されている識別情報を保安電文３の通信制御欄３１の送信先に上書きし、送信元に自列車の識別情報を上書きする。なお、自列車がメンバーリスト３５の最後の場合、次欄はメンバーリスト１番とする。その後、Ｓ１７０９へ進む。なお、メンバーリスト３５に記されたメンバーが自列車のみの場合は、再びＳ１４０１に戻り、他の列車保安装置からの追加要求電文が入力されるまで保安電文更新手段１２２内で保安電文３を更新し続ける。
【００５８】
次に列車通信部１３について図１１を用いて説明する。列車通信部１３は、列車通信手段１３１と記憶部であるデータベース１３２とを有する。列車通信手段１３１は、他の列車保安装置や転てつ器保安装置から送信される保安電文３や追加要求電文を受信する機能と、列車保安論理部１２から入力される保安電文３や追加要求電文を他の列車保安装置や転てつ器保安装置に送信する機能を持つ。列車通信部１３内のデータベース１３２には、エリアごとの構成要素情報が格納される。構成要素情報とは、そのエリアを走行する可能性のある列車の識別情報と、そのエリア内にある転てつ器の識別情報とを含む情報である。次に列車通信手段１３１の処理内容を説明する。本実施形態では、列車または転てつ器の保安装置間の通信に無線通信を用いる。列車通信手段１３１は、他の列車保安装置や転てつ器保安装置から自列車宛の保安電文３が無線で送信された時、この保安電文３を受信し列車保安論理部１２に出力する。また、列車保安論理部１２から保安電文３を入力された時、保安電文３の通信制御欄３１の送信先に記入された相手に対して保安電文３を無線で送信する。さらに、他の列車保安装置から追加要求電文が無線で送信された時、この追加要求電文を受信し列車保安論理部１２に出力する。その上、列車通信手段１３１は、列車保安論理部１２から追加要求電文を入力された時、データベース１３２上の全構成要素情報に基づいて、そのエリアを走行する可能性のある列車の列車保安装置とそのエリア内にある転てつ器の転てつ器保安装置に対して追加要求電文を無線で送信する。
【００５９】
列車入出力部１４は、図１１に示すように、運行管理部１５から入力される進路要求情報または進路要求取消情報を列車保安論理部１２に出力する機能と、列車保安論理部１２から入力される進路の進行許可情報または進路の進行許可取消情報を列車制御部１６に出力する機能と、列車位置検知部１１から入力される故障情報と走行速度を運行管理部１５に出力する機能を持つ。
【００６０】
本実施形態における列車入出力部１４の処理内容を説明する。運行管理部１５から進路要求情報が入力された時、その進路の識別情報を進路要求情報として列車保安論理部１２に出力する。運行管理部１５から進路要求取消情報が入力された時、進路の識別情報を進路要求取消情報として列車保安論理部１２に出力する。また、列車保安論理部１２から進路の進行許可情報が入力された時、進路の識別情報を進行許可情報として列車制御部１６に出力する。列車保安論理部１２から進路の進行許可取消情報が入力された時、進路の識別情報を進行許可取消情報として列車制御部１６に出力する。
【００６１】
なお、列車入出力部１４に運転士から情報を入力する場合にはキーボードやマウスやスイッチ、運行計画情報を記憶する記憶装置や、中央運行管理システム，指令員等から自列車の運行計画情報を受け取る装置等から情報を入力する場合にはそれらの装置と情報伝達可能な情報伝達デバイス等を用いる。列車入出力部１４から運転士に情報を出力する場合にはディスプレイやランプ、列車のブレーキや速度を制御する装置等に出力する場合には装置と情報伝達可能な情報伝達デバイス等を用いる。
【００６２】
次に転てつ器保安装置２０の一実施形態について図１１を用いて説明する。転てつ器保安装置２０は、転てつ器保安論理部２１と、転てつ器通信部２３と、転てつ器制御部２２と、を有し、他の列車保安装置や転てつ器保安装置から送信される保安電文３または追加要求電文と、その装置が制御する転てつ器２を状態監視した結果とに基づいて、保安電文３を作成し、その保安電文３を他の列車保安装置や転てつ器保安装置に送信し、保安電文３の転てつ器方向指示欄に示された方向に転てつ器２を制御する機能を持つ。
【００６３】
転てつ器通信部２３は、他の列車保安装置や転てつ器保安装置からの保安電文３または追加要求電文を受信して転てつ器保安論理部２１に出力する機能と、転てつ器保安論理部２１から入力される保安電文３を他の列車保安装置や転てつ器保安装置に送信する機能を持つ。
【００６４】
転てつ器通信部２３の処理内容を説明する。本実施形態では、保安装置間の通信に無線通信を用いる。転てつ器通信部２３は、列車保安装置や他の転てつ器保安装置から自列車宛の保安電文３が無線で送信された時、この保安電文３を受信して転てつ器保安論理部２１に出力する。また、転てつ器通信部２３は、転てつ器保安論理部２１から保安電文３を入力された時、保安電文３の通信制御欄の送信先に記入された相手に保安電文３を無線で送信する。さらに、転てつ器通信部２３は、列車保安装置からの追加要求電文が無線で送信された時、この追加要求電文を受信して転てつ器保安論理部２１に出力する。
【００６５】
次に、転てつ器制御部２２を説明する。転てつ器制御部２２は、転てつ器保安論理部２１から入力される転てつ器方向指示情報に基づいて転てつ器の方向を制御する機能と、転てつ器の状態を監視し転てつ器方向状態情報を作成して転てつ器保安論理部２１に出力する機能とを持つ。
【００６６】
本実施形態における転てつ器制御部２２の処理内容を説明する。転てつ器保安論理部２１から転てつ器方向指示情報が入力された場合、その転てつ器方向指示情報に示された方向が定位、あるいは反位であれば、その方向に転てつ器２を制御し鎖錠する。また、転てつ器２の状態を監視し、転てつ器２の状態が定位か反位かブラかを確認し、定位かつ鎖錠してあれば定位の転てつ器方向状態情報、反位かつ鎖錠してあれば反位の転てつ器方向状態情報、それ以外であればブラの転てつ器方向状態情報を転てつ器保安論理部２１に出力する。
【００６７】
次に、転てつ器保安論理部２１は、転てつ器通信部２３からの追加要求電文または保安電文３に基づいて、転てつ器に対する転てつ器方向指示欄に基づいて転てつ器方向指示情報を作成して転てつ器制御部２２に出力する機能を持つ。また、転てつ器保安論理部２１は、転てつ器制御部２２からの転てつ器方向状態情報に基づいて、保安電文３の転てつ器方向状態欄を更新して転てつ器通信部２３に出力する機能を持つ。転てつ器方向状態情報とは、転てつ器の方向の状態を表す情報で、転てつ器の方向状態には上述した通り、定位・反位・ブラの３状態がある。転てつ器方向指示情報とは、転てつ器に対して方向を指示する情報で、転てつ器の方向指示には定位・反位の２指示がある。
【００６８】
以下本実施形態における転てつ器保安論理部２１の処理内容を説明する。転てつ器保安論理部２１は、図１１に示すように、保安電文更新手段２１１とデータベース２１２とを有する。転てつ器保安論理部２１内の記憶部であるデータベース２１２には、制御する転てつ器の識別情報が格納される。保安電文更新手段２１１は、転てつ器通信部２３から保安電文３が入力された場合の処理の一実施形態として、下記に示す第１ステップから第２ステップを順に説明する。
【００６９】
第１ステップの処理フローを図１６に示す。Ｓ１８０２では、保安電文更新手段２１１は、転てつ器制御部２２から入力された転てつ器の転てつ器方向状態情報の内容が定位か反位かブラかをデータベース２１２に記憶する。さらに、データベース２１２に記憶された転てつ器の識別情報に基づいて、保安電文更新手段２１１は保安電文３の自転てつ器の転てつ器方向指示欄に示された方向をデータベース２１２に記憶し、Ｓ１８０３へ進む。Ｓ１８０３では、保安電文更新手段２１１は、保安電文３の自転てつ器の転てつ器方向指示欄に定位指示が記入されている場合（Ｓ１８０３のＹＥＳ）、Ｓ１８０４へ進み、それ以外の場合、Ｓ１８０５へ進む。Ｓ１８０４では、保安電文更新手段２１１は定位の転てつ器方向指示情報を転てつ器制御部２２に出力し、Ｓ１８０７へ進む。Ｓ１８０５では、保安電文更新手段２１１は、保安電文３の自転てつ器の転てつ器方向指示欄に反位指示が記入されている場合（Ｓ１８０５のＹＥＳ）、Ｓ１８０６へ進み、それ以外の場合、Ｓ１８０７へ進む。Ｓ１８０６では、保安電文更新手段２１１は反位の転てつ器方向指示情報を転てつ器制御部２２に出力し、Ｓ１８０７へ進む。Ｓ１８０７では、保安電文更新手段２１１は転てつ器制御部２２から入力された転てつ器の転てつ器方向状態情報の内容が定位か反位かブラかをデータベース２１２に記憶し、Ｓ１８０８へ進む。Ｓ１８０８では、保安電文更新手段２１１は、転てつ器制御部から入力されている転てつ器の方向状態情報の内容が定位なら（Ｓ１８０８のＹＥＳ）、Ｓ１８１０へ進み、それ以外なら（Ｓ１８０８のＮＯ）Ｓ１８０９へ進む。Ｓ１８０９では、保安電文更新手段２１１は、転てつ器制御部から入力されている転てつ器の方向状態情報の内容が反位なら（Ｓ１８０９のＹＥＳ）、Ｓ１８１１へ進み、それ以外なら（Ｓ１８０９のＮＯ）Ｓ１８１２へ進む。Ｓ１８１０では、保安電文更新手段２１１は、保安電文の自転てつ器方向状態欄に定位と記入し、Ｓ１８１３へ進む。Ｓ１８１１では、保安電文更新手段２１１は、保安電文の自転てつ器方向状態欄に反位と記入し、Ｓ１８１３へ進む。Ｓ１８１２では、保安電文更新手段２１１は、保安電文の自転てつ器方向状態欄にブラと記入し、Ｓ１８１３へ進む。Ｓ１８１３では、保安電文更新手段２１１は、第２ステップに進む。
【００７０】
第２ステップの処理フローを図１７に示す。Ｓ１９０３では、保安電文更新手段２１１は、転てつ器通信部２３から追加要求電文が入力されている場合（Ｓ１９０３のＹＥＳ）、Ｓ１９０４へ進み、入力されていない場合、Ｓ１９０６へ進む。Ｓ１９０４では、保安電文更新手段２１１は追加要求電文が含むエリアの識別情報と当該保安電文３が管理するエリアの識別情報とを確認する。追加要求電文が含むエリアの識別情報と当該保安電文３が管理するエリアの識別情報が一致し、追加要求電文が含む要求元の列車の識別情報がメンバーリストにない場合（Ｓ１９０４のＹＥＳ）、Ｓ１９０５へ進み、メンバーリストにある場合（Ｓ１９０４のＮＯ）、Ｓ１９０６へ進む。Ｓ１９０５では、保安電文更新手段２１１は、メンバーリストの最後に当該列車の識別情報を追加し、Ｓ１９０６へ進む。Ｓ１９０６では、保安電文更新手段２１１は保安電文３を転てつ器通信部２３に出力し、Ｓ１９０２へ進む。Ｓ１９０２では、保安電文３のメンバーリストに基づいて、保安電文更新手段２１１は自転てつ器の識別情報の次欄に記入されている識別情報を保安電文３の通信制御欄の送信先に上書きし、送信元に自転てつ器の識別情報を上書きする。なお、自転てつ器がメンバーリストの最後の場合、次欄はメンバーリスト１番とする。なお、メンバーが自転てつ器のみの場合は、再びステップ１に戻り、列車保安装置からの追加要求電文が入力されるまで保安電文更新手段２１１内で保安電文３を更新し続ける。
【００７１】
以上のように、本実施例による信号保安システムでは、線路の占有範囲、転てつ器に対する方向指示、転てつ器の方向状態を含んだ保安電文３を、列車内に設置する保安装置と沿線機器である転てつ器に設置する保安装置で巡回させる。そのため、連動装置や、その装置から転てつ器等の沿線機器までの配線等は必要ない、または簡易なものとすることができ、設計費用や製造費用を安くすることができる。さらに、列車は、保安電文３を受信することによって他列車が占有権を持つ線路の占有範囲と転てつ器の方向状態を確認し、保安電文３を更新することによって他列車が占有権を持たない線路の占有権の確保ならびに転てつ器に対する方向の指示を行うことができる。このように、占有範囲を確保した線路には他列車が在線していないかつ他列車が進入してこないという保障を得ることができ、本実施例の信号保安システムは列車の排他制御を行うことができる。転てつ器は、保安電文３を受信することによって転てつ器の方向を制御し、保安電文３を更新することによって、転てつ器の状態を伝達することができる。これにより、本実施例による信号保安システムは、列車を安全に走行させることができる。
【００７２】
さらに、保安電文で管理される各列車の占有範囲情報を、基準点からの相対位置で表すことによって、ある列車が路線上の任意の地点で故障停車した場合に、故障停止した列車の車上装置は、当該列車の占有範囲を先頭位置から後尾位置までに限定し、救援列車の車上装置は、救援列車の占有範囲を故障列車の先頭位置もしくは後尾位置まで延ばし、その点を停止点として救援列車を制御することで、列車の衝突や脱線を防ぎつつ、救援列車を故障列車の先頭位置もしくは後尾位置まで安全に接近させることが可能となる。
【００７３】
本実施例では各列車の占有範囲を基準点からの相対位置で表したが、当然、緯度経度等の絶対位置で表してもよい。その際、保安電文３の占有範囲欄３２への記載も、緯度経度等の絶対位置で表す（図１８）。
【００７４】
本実施例では、列車通信手段１３１および転てつ器通信部２３は、自分以外の列車保安装置や転てつ器保安装置と通信するために、無線通信を使用しているが、保安電文３を通信する際には、通信の傍受又は妨害やデータの改竄，コピー，紛失がないように、相手に電文が確実に伝送されたことが確認できる方法で行う。例えば、通信の暗号化及び復号化，通し番号の付加，時刻情報の付加，通信時間のチェック，送受信元の事前確認と事後確認，データの返信，データに対する誤り検出符号によるデータの正当性チェック等を行う。なお、上記の無線通信の代わりに人工衛星を利用した衛星通信や、携帯電話を利用した電話回線通信等を使用してもよい。この場合、無線通信より長距離の通信が可能となるため、１つの保安電文３が管理するエリアを広く設定することが可能となる。
【００７５】
本実施例では占有範囲として走行経路に転てつ器を含む場合に当該転てつ器のてっ査範囲の全てを保安電文に記入したが、例えば、走行する範囲だけ、つまりてっ査範囲の一部だけを記入することにしてもよい。その際、車上装置は各転てつ器のてっ査範囲のデータを持つ、もしくは別手段で与えられ、他列車の占有範囲が転てつ器のてっ査範囲の一部を含んでいる場合には当該転てつ器のてっ査範囲に重ならない範囲で自列車の占有範囲を拡大するようにする。
【００７６】
本実施例では占有範囲として列車の在線範囲を含めて保安電文に記入したが、例えば、占有範囲の片端を列車先頭位置としてもよい。その際、車上装置は各列車の列車長のデータを持つ、もしくは別手段で与えられ、他列車の占有範囲に列車長分の在線範囲を加えて、これに重ならない範囲で自列車の占有範囲を拡大するようにする。
【００７７】
本実施例では、各列車の占有範囲情報と、転てつ器への方向指示情報と、転てつ器の状態情報とを１つの保安電文で管理するとしたが、管理する内容が重複しないようにすれば、複数の保安電文で管理してもよい。
【００７８】
本実施例では、エリアに転てつ器を含んでいたが、転てつ器の無いエリアを定義してもよい。その場合、列車だけで保安電文を送受信する構成になる。
【００７９】
なお、このような信号保安システムは、鉄道列車のみならず、予め決められた路線を走行する自動車にも適用できる。たとえば、高速道路内において、各車両間で保安電文３を巡回させて保安を確保する。またはアミューズメントパーク，公園等内において、予め路線，コースが決まっているようなところを走行する自動車間で保安電文３を巡回させて保安を確保すること等がある。さらに安全を考えて運転者，操作者からのブレーキ等の緊急停止を割り込ませて作動させる機能を有しても良い。
【符号の説明】
【００８０】
１…列車、２…転てつ器、３…保安電文、１０…列車保安装置、２０…転てつ器保安装置、３１…通信制御欄、３２…占有範囲欄、３３…転てつ器方向指示欄、３４…転てつ器方向状態欄、３５…メンバーリスト、３６…エリア識別欄
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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