(57)【要約】【課題】列車の詳細位置検出を低コストで実現する。【解決手段】軌道上の列車の現在位置を車上で検出し、その現在位置信号を車上送受信器が送信し、その信号を地上装置が公衆無線回線網を経由して受信する。車上装置の記憶領域に予定走行パターンを保持させておき、列車の現在位置が予定走行パターンを含む所定領域外である場合に、車上送受信器が現在位置信号を送信する。差違が許容範囲を超えた場合には、一定周期（ｔ）よりも密（高頻度）に列車位置が伝送され、列車の位置がリアルタイムに地上装置に伝達されることになる。【選択図】　　　　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道上の列車の現在位置を車上で取得する位置取得手段と、
前記位置取得手段からの現在位置信号を送信する車上送信手段と、前記車上送信手段を制御する送信制御手段と、前記車上送信手段からの信号を公衆無線通信回線を経由して受信する地上受信手段と、を備えた列車位置検出システムであって、
所定地点を出発後の経過時間と軌道上の列車の位置とを対応させてなる予定走行パターン情報を保持する車上記憶手段を更に備え、
前記送信制御手段の制御により、前記車上送信手段が、列車の現在位置が上記予定走行パターン情報を基準とする所定領域外である場合に現在位置信号を送信することを特徴とする列車位置検出システム。
【請求項２】
請求項１に記載の列車位置検出システムであって、
前記車上送信手段が、前記現在位置信号を送信しないときに所定の照査信号を送信することを特徴とする列車位置検出システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の列車位置検出システムであって、
所定の位置校正情報を地上から送信する地上送信手段と、
前記位置校正情報を車上で受信する車上受信手段と、
車上に備えられ前記位置校正情報に基づいて前記位置取得手段を校正する校正処理手段と、を更に備え、
前記地上送信手段は、前記車上送信手段からの出発要請に応答して前記位置校正情報を送信することを特徴とする列車位置検出システム。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１に記載の列車位置検出システムであって、
前記予定走行パターン情報を地上から送信する地上送信手段と、
前記予定走行パターン情報を車上で受信する車上受信手段と、
を更に備えた列車位置検出システム。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれか１に記載の列車位置検出システムであって、
次停車点までの距離情報を地上から送信する地上送信手段と、
前記距離情報を車上で受信する車上受信手段と、
を更に備えた列車位置検出システム。
【請求項６】
請求項３ないし５のいずれか１に記載の列車位置検出システムであって、
前記地上送信手段からの受信を条件に出発禁止を解除する車上判定手段を更に備えた列車位置検出システム。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１に記載の列車位置検出システムであって、
前記軌道が単線区間であることを特徴とする列車位置検出システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軌道上の列車の位置を検出する列車位置検出システムに関し、特に、設備コストと通信コストの低減が配慮されたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
駅間の軌道を上下線で共用する単線区間においては、駅間に軌道回路をもたない特殊自動閉そく装置が用いられている。この装置は、単線区間の両側から列車が進入しないように、単線区間の一端から列車が進入した旨の信号を他端側に伝送して進入を禁止することで、単線区間を挟んで順番待ちさせるものである。
【０００３】
ところで、このような構成においても単線区間内における列車の位置を詳細に検出できれば、これを旅客案内や運行管理に利用することでサービス性や保安性を向上でき有益である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、駅間に軌道回路を新たに設けたり、あるいは駅間を多数の軌道区間に分割してそのそれぞれに軌道回路を設けるのでは設備コストが大となる。また、車両側で位置を検出して地上に伝送するにも、そのための専用の無線設備を設けるのでは設備コストが大きい。また、高速で走行中の車両の現在位置情報を伝送するためには高頻度のデータ送信が必要になるため、公衆無線サービスを利用する場合には通信コストが過大となる。
【０００５】
そこで本発明の目的は、列車の詳細位置検出を低コストで実現することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明は、請求項１に記載のとおり、軌道上の列車の現在位置を車上で取得する位置取得手段と、前記位置取得手段からの現在位置信号を送信する車上送信手段と、前記車上送信手段を制御する送信制御手段と、前記車上送信手段からの信号を公衆無線通信回線を経由して受信する地上受信手段と、を備えた列車位置検出システムであって、所定地点を出発後の経過時間と軌道上の列車の位置とを対応させてなる予定走行パターン情報を保持する車上記憶手段を更に備え、前記送信制御手段の制御により、前記車上送信手段が、列車の現在位置が上記予定走行パターン情報を基準とする所定領域外である場合に現在位置信号を送信することを特徴とする列車位置検出システムである。
【０００７】
第１の本発明では、位置取得手段が軌道上の列車の現在位置を車上で検出し、その現在位置信号を車上送信手段が、送信制御手段の制御により送信し、その信号を地上受信手段が公衆無線通信回線を経由して受信する。ここで第１の本発明では、車上記憶手段に所定地点を出発後の経過時間と軌道上の列車の位置とを対応させてなる予定走行パターン情報を保持させておき、列車の現在位置が上記予定走行パターンを含む所定領域外である場合に、車上送信手段が現在位置信号を送信することとしたので、データ送信の頻度の減少により通信コストを低減できる。
【０００８】
第２の本発明は、請求項２に記載のとおり、請求項１に記載の列車位置検出システムであって、前記車上送信手段が、前記現在位置信号を送信しないときに所定の照査信号を送信することを特徴とする列車位置検出システムである。
【０００９】
第２の本発明では、現在位置信号を送信しないときに車上送信手段が所定の照査信号を送信するので、予定走行パターンに沿った走行が行われている場合にも通信状態を確認できる。
【００１０】
第３の本発明は、請求項３に記載のとおり、請求項１または２に記載の列車位置検出システムであって、所定の位置校正情報を地上から送信する地上送信手段と、前記位置校正情報を車上で受信する車上受信手段と、車上に備えられ前記位置校正情報に基づいて前記位置取得手段を校正する校正処理手段と、を更に備え、前記地上送信手段は、前記車上送信手段からの出発要請に応答して前記位置校正情報を送信することを特徴とする列車位置検出システムである。
【００１１】
第３の本発明では、地上送信手段が位置校正情報を地上から送信し、これを車上受信手段が車上で受信し、校正処理手段が位置校正情報に基づいて位置取得手段を校正するので、位置検出誤差を低減できる。また、通常の運行では駅における列車の停止点が定められており、出発要請が行われる際にはその列車が規定の停止点にあると推定できるから、第３の本発明のように位置校正情報の送信を車上送信手段からの出発要請に応答して行うことにより、地上子などの地上設備を用いずに位置取得手段を校正することができる。
【００１２】
第４の本発明は、請求項４に記載のとおり、請求項１ないし３のいずれか１に記載の列車位置検出システムであって、前記予定走行パターン情報を地上から送信する地上送信手段と、前記予定走行パターン情報を車上で受信する車上受信手段と、を更に備えた列車位置検出システムである。
【００１３】
第４の本発明では、地上送信手段が予定走行パターン情報を地上から送信し、これを車上受信手段が車上で受信するので、予定走行パターン情報を地上側で管理でき、また予定走行パターン情報を最新化できる。
【００１４】
第５の本発明は、請求項５に記載のとおり、請求項１ないし３のいずれか１に記載の列車位置検出システムであって、次停車点までの距離情報を地上から送信する地上送信手段と、前記距離情報を車上で受信する車上受信手段と、を更に備えた列車位置検出システムである。
【００１５】
第５の本発明では、地上送信手段が次停車点までの距離情報を地上から送信し、これを車上受信手段が車上で受信するので、次停車点までの距離情報を地上側で管理でき、また距離情報を最新化できる。
【００１６】
第６の本発明は、請求項６に記載のとおり、請求項３ないし５のいずれか１に記載の列車位置検出システムであって、前記地上送信手段からの受信を条件に出発禁止を解除する車上判定手段を更に備えた列車位置検出システムである。
【００１７】
第６の本発明では、車上判定手段が、地上送信手段からの受信を条件に出発禁止を解除するので、出発の際に列車側が地上送信手段からの情報を取得していることを保障できる。
【００１８】
第７の本発明は、請求項７に記載のとおり、請求項１ないし６のいずれか１に記載の列車位置検出システムであって、前記軌道が単線区間であることを特徴とする列車位置検出システムである。
【００１９】
単線区間では軌道回路を設けない場合が多く、区間内における列車の位置が全く不明である場合が少なくないため、本発明はこれを単線区間の軌道に適用する場合に特に効果が大きいということができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施形態について、以下に図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る列車位置検出システム１を示す。列車１０は軌道１４を走行するものである。列車１０の屋根部には、ＧＰＳ受信器１１と、車上送受信器１２とが設置され、両者は車上装置１３に接続されている。
【００２１】
ＧＰＳ受信器１１は本発明における位置取得手段であり、少なくとも３つのＧＰＳ衛星４０からの電波を受信すると共に、これに応じて列車１０の現在位置の緯度および経度を算出するように構成されている。車上送受信器１２は、公衆無線回線網３０を通じて地上装置２０との間で無線通信を行うように構成されている。公衆無線回線網３０としては、商用パケット通信網を利用するのが好適である。
【００２２】
車上装置１３は、ＧＰＳ受信器１１からの現在位置信号を車上送受信器１２から送信するための送受信制御機能および演算処理機能と、列車１０について所定地点を出発後の経過時間と軌道上の列車の位置とを対応させてなる予定走行パターン情報を保持する記憶機能とを備えている。
【００２３】
地上装置２０は列車駅に設置され、車上送受信器１２からの信号を公衆無線回線網３０を経由して受信する受信機能と、受信した信号を解析して列車１０の現在位置情報を抽出して出力する演算処理機能とを備えている。
【００２４】
なお、車上装置１３および地上装置２０は、いずれもハードウェア的にはＣＰＵを中心としたフェイルセーフマイクロプロセッサを含んで構成されており、その詳細は図示しないが、処理プログラムを記憶したＲＯＭと、一時的にデータを記憶するＲＡＭと、通信ポートと、入出力ポートとを備え、さらに外部記憶装置としてのハードディスク装置を備えている。
【００２５】
車上装置１３の記憶領域には、所定地点を出発後の経過時間と軌道１４上の列車１０の位置とを対応させてなる予定走行パターン（図２参照）が、例えばテーブル形式のデータファイルとして保持されている。
【００２６】
また車上装置１３の記憶領域には、ＧＰＳ受信器１１によって得られる現在の緯度・経度情報と、これに相当する出発点（例えばＡ駅）からの経路距離とを互いに関連づけて記憶させた位置・経路距離テーブルが、テーブル形式のデータファイルとして記憶されている。
【００２７】
以上のとおり構成された第１実施形態の動作について説明する。本実施形態では、現在位置が予定走行パターンから大きく外れた場合に現在位置信号が送信され、その他の場合には照査信号が送信される。この照査信号のデータサイズは、通信状態のチェックに十分な程度に小さく設定されている。
【００２８】
図３において、まず、ＧＰＳ受信器１１において所定のサンプリング時間ごとに算出される現在位置情報が、車上装置１３に読み込まれる（Ｓ１）。次に、この現在位置情報が、上述した位置／経路距離テーブルの参照により、出発点（例えばＡ駅）からの距離に換算される（Ｓ２）。
【００２９】
他方、車上装置１３では、Ａ駅を出発後の経過時間により予定走行パターンが参照され、その経過時間に対応する標準的な距離（Ａ駅からの経路距離）が読み出される（Ｓ３）。
【００３０】
次に、読み出された標準的な距離と、先に位置／経路距離テーブルの参照により得られた現在の距離とが比較され、後者が前者を中心として設定された所定の許容範囲内にあるかが判断される（Ｓ４）。
【００３１】
この判断の結果、現在の距離が許容範囲外である場合には、車上送受信器１２の制御により、現在の出発点からの距離情報（現在位置情報）が、その列車１０について予め定められた列車ＩＤと、現在時刻情報と共に送信される（Ｓ５）。他方、この判断の結果、現在の距離が許容範囲内である場合には、現在位置情報・列車ＩＤ・現在時刻情報の送信がスキップされる。
【００３２】
また、所定のソフトウェアタイマの参照により、前回の照査信号の送信からの経過時間が、予め定められた設定間隔を上回っているかが判断され（Ｓ６）、上回っている場合には照査信号が、車上送受信器１２の制御により送信される（Ｓ７）。この設定時間は、例えば１分間のように、通信状態のチェックに十分な程度に長く設定しておく。
【００３３】
このようにして、本実施形態では、現在位置が予定走行パターンから大きく外れた場合に現在位置信号が送信され、その他の場合には照査信号が送信されることになる。すなわち、図４に示すように、実際の列車位置と予定走行パターンによる列車位置との差違が許容範囲内であれば、一定周期（ｔ）で列車位置が伝送され、また、図５に示すように、差違が許容範囲を超えた場合には、一定周期（ｔ）よりも密（高頻度）に列車位置が伝送され、列車の位置がリアルタイムに地上装置２０に伝達されることになる。
【００３４】
なお、車上送受信器１２から送信された現在位置情報・列車ＩＤ・現在時刻情報または照査信号は、地上装置２０で受信されて解析され、図示しない運行管理装置および旅客案内装置への転送と、所定のログデータベースへの格納とが行われる。
【００３５】
以上のとおり、本実施形態では、軌道上の列車の現在位置を車上で検出し、その現在位置信号を車上送受信器１２が送信し、その信号を地上装置２０が公衆無線回線網３０を経由して受信する。ここで本実施形態では、車上装置１３の記憶領域に予定走行パターンを保持させておき、列車の現在位置が上記予定走行パターンを含む所定領域外である場合に、車上送受信器１２が現在位置信号を送信することとしたので、データ送信の頻度の減少により通信コストを低減できる。
【００３６】
また本実施形態では、現在位置信号を送信しないときに車上送受信器１２が所定の照査信号を送信するので、予定走行パターンに沿った走行が行われている場合にも通信状態を確認できる。
【００３７】
なお、第１実施形態では、車上における位置情報の取得ないし検出をＧＰＳ受信器１１によって行うこととしたが、本発明における位置情報の取得は車上において行われるものであれば、他の各種の手段を利用できる。例えば、図６に示される変形例のように、軌道２４の近傍に、周知の電磁誘導式の無電源トランスポンダである地上子２５を設置し、また列車６０の床下には、地上子２５からの信号を受信可能かつ地上子２５に電力波を送信可能に構成された車上子２６を設け、更に列車６０の車輪にはタコジェネレータ２７を設け、車上装置２３において、地上子２５からの信号の受信時点を基準としてタコジェネレータ２７からの速度情報を積算し、これによって現在の位置を取得する構成としてもよく、このような構成によっても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
次に、第２実施形態について説明する。図５に示される第２実施形態は、上記変形例のようにタコジェネレータ２７を利用して位置検出を行う列車６０を利用するシステムであり、特に、地上装置から所定の位置校正情報と、予定走行パターン情報と、次停車点までの距離情報とを、列車６０に伝送して利用するものである。
【００３９】
図において、Ａ駅にはＡ駅駅装置７０が、またＢ駅にはＢ駅駅装置７１が設置され、両者は駅間通信ケーブル７２で結ばれている。Ａ駅とＢ駅との間は単線区間７４となっている。他方、運行管理センタには、センタ設備７５として運行管理卓７６およびモニタ装置７７が設けられ、これらとＬＡＮ経由で結ばれたルータ７８は、公衆無線回線網３０のルータ７９と接続されている。Ａ駅駅装置７０、Ｂ駅駅装置７１、運行管理卓７６およびモニタ装置７７は、いずれも周知のパーソナルコンピュータにより構成される。
【００４０】
本実施形態では、車上送受信器１２からの出発要請に応答して、運行管理卓７６において所定の出発許可条件が満足されているかが判断され、肯定の場合に出発許可信号が出力される。車上装置２３では、この出発許可信号の受信を条件に出発禁止が解除される。
【００４１】
具体的には、まず、列車６０がＡ駅を出発する際、運転手が車上設備の操作により、車上送受信器１２から出発要請が送信される。この出発要請には、列車６０に固有の列車ＩＤが自動的に添付される。
【００４２】
この出発要請を、地上装置としてのＡ駅駅装置７０が、公衆無線回線網３０経由で受信すると、これに応答して、Ａ駅駅装置７０では予め記憶してあるデータから列車ＩＤをキーに検索が行われ、検索結果を利用して、車上送受信器１２に対して以下の情報が送信される。
情報Ａ：現在の列車位置（すなわち、Ａ駅での正規の停車位置）
情報Ｂ：Ａ−Ｂ駅間の予定走行パターン
情報Ｃ：次駅であるＢ駅の停車位置までの距離。
【００４３】
これらの情報が車上送受信器１２によって受信され車上装置２３に転送されると、車上装置２３では以下の処理が行われる。
【００４４】
第１に、情報Ａを利用して、タコジェネレータ２７による積算距離の校正が行われる。すなわち、現在の列車位置が距離０点としてタコジェネレータ２７による積算距離がリセットされる。
【００４５】
第２に、単線区間７４の走行中に、情報Ｂを利用して、上記第１実施形態における図３の処理と同様の処理、すなわち列車６０の現在位置が予定走行パターンを含む所定領域内かの判定と所定距離外である場合の車上送受信器１２からの現在位置信号の送信処理が実行される。
【００４６】
第３に、情報Ｃを利用して、列車６０がＢ駅の構内または至近距離に入ったかの判定が行われ、構内または至近距離に入ったことを条件に、その旨の信号が車上送受信器１２からの送信が行われる。なお、この信号はＢ駅駅装置７１によって受信され、センタ設備７５の運行管理卓７６およびモニタ装置７７の運行管理情報にリアルタイムに反映される。
【００４７】
以上のとおり、第２実施形態では、地上送信手段としてのＡ駅駅装置７０が位置校正情報を地上から送信し、これを車上送受信器１２が車上で受信し、車上装置２３が位置校正情報に基づいてタコジェネレータ２７による積算距離を校正するので、位置検出誤差を低減できる。また、通常の運行では駅における列車の停止点が定められており、出発要請が行われる際にはその列車が規定の停止点にあると推定できるから、本実施形態のように位置校正情報の送信を車上送信手段からの出発要請に応答して行うことにより、地上子などの地上設備を用いずに車上の位置情報を校正することができる。
【００４８】
また第２実施形態では、Ａ駅駅装置７０が予定走行パターン情報を地上から送信し、これを車上送受信器１２が車上で受信するので、予定走行パターン情報を地上側で管理でき、また予定走行パターン情報を最新化できる。
【００４９】
また第２実施形態では、Ａ駅駅装置７０が次停車点（Ｂ駅での停車位置）までの距離情報（情報Ｃ）を地上から送信し、これを車上送受信器１２が車上で受信するので、次停車点までの距離情報を地上側で管理でき、また距離情報を最新化できる。
【００５０】
また第２実施形態では、車上装置２３が、Ａ駅駅装置７０からの受信を条件に出発禁止を解除するので、出発の際に列車６０側が地上送信手段からの情報を取得していることを保障できる。
【００５１】
なお、本実施形態では、単線区間７４を備えた軌道に本発明を適用した例について説明したが、本発明はこのような構成に限らず、複線区間についても適用できる。ただし、単線区間では軌道回路を設けない場合が多く、区間内における列車の位置が全く不明である場合が少なくないため、本発明はこれを単線区間の軌道に適用する場合に特に効果が大きいということができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の列車位置検出システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】予定走行パターンの設定例を示す説明図である。
【図３】車上装置における現在位置または照査信号の送信処理を示すフロー図である。
【図４】差違が許容範囲内の場合の送信状態を示す説明図である。
【図５】差違が許容範囲外の場合の送信状態を示す説明図である。
【図６】第１実施形態の変形例を示すブロック図である。
【図７】第２実施形態およびその動作を示すブロック図である。
【符号の説明】
１　列車位置検出システム、１０，６０　列車、１１　ＧＰＳ受信器、１２　車上送受信器、１３，２３　車上装置、１４，２４　軌道、２０　地上装置、２３　車上装置、２５　地上子、２６　車上子、２７　タコジェネレータ、３０　公衆無線回線網、４０　ＧＰＳ衛星、７４　単線区間。
【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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