(57)【要約】【課題】駅間における列車への制御指令を低コストで実現する。【解決手段】列車１０に備えられた車上装置１３が、公衆無線回線網３０を経由した地上からの制御信号に基づいて、列車１０のブレーキ装置を制御する。制御信号の伝送が無線で行われるため、駅間における列車１０への制御指令を低コストで実現できる。軌道上の列車１０の現在位置をタコジェネレータ２７による積算距離によって車上で取得し、制御信号に含まれる位置情報に基づいて車上装置１３が列車のブレーキ装置を制御する。制御信号に位置情報を含ませることにより、任意の地点で列車１０を停止等させることができる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上に備えられ公衆無線通信回線を経由して制御信号を送信する地上送信手段と、
列車に備えられ前記制御信号を受信する車上受信手段と、
前記列車に備えられ前記制御信号に基づいて前記列車のブレーキ装置を制御する制御手段と、
を備えた列車制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の列車制御システムであって、
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を更に備え、
前記制御手段が、前記制御信号に含まれる位置情報に基づいて前記列車のブレーキ装置を制御することを特徴とする列車制御システム。
【請求項３】
請求項２に記載の列車制御システムであって、
前記位置取得手段が、所定の位置基準点からの走行距離を測定する走行距離計であることを特徴とする列車制御システム。
【請求項４】
請求項３に記載の列車制御システムであって、
車上に備えられ所定の出発要請を送信する車上送信手段と、
前記出発要請を受信する地上受信手段と、
車上に備えられ所定の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を更に備え、
前記位置校正情報を前記地上送信手段が送信して前記車上受信手段が受信し、
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制御システム。
【請求項５】
請求項２に記載の列車制御システムであって、
前記位置取得手段が、ＧＰＳ衛星からの電波を受信するＧＰＳ受信器であることを特徴とする列車制御システム。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１に記載の列車制御システムであって、
前記軌道が単線区間であることを特徴とする列車制御システム。
【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制御システムに関し、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では、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】
この種の構成では通常、駅間に信号機が設置されておらず、またＡＴＳ（自動列車停止装置）も設けられていない場合がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって従来の構成では、ひとたび列車が駅を出発し単線区間の一端から進入してしまうと、次の駅の場内信号機までの間は列車に対して停止を指示する手段がない。このため、単線区間への進入後に障害が発生した場合や、誤出発により列車が誤って駅間に進入した場合には、運転手が目視で進路を監視して適宜ブレーキを掛けるしかないことになる。
【０００５】
また、誤出発を防止するためのＡＴＳが設けられている場合にも、運転手が解除可能な設備もあるため、誤作動との思いこみにより解除し誤出発する可能性がある。またＡＴＳのない線区に新たにこれを設備するには、大きなコストを要する。
【０００６】
そこで本発明の目的は、駅間における列車への制御指令を低コストで実現することにある。
【０００７】
【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、地上に備えられ公衆無線通信回線を経由して制御信号を送信する地上送信手段と、列車に備えられ前記制御信号を受信する車上受信手段と、前記列車に備えられ前記制御信号に基づいて前記列車のブレーキ装置を制御する制御手段と、を備えた列車制御システムである。
【０００８】
第１の本発明では、地上に備えられた地上送信手段が、公衆無線通信回線を経由して制御信号を車上受信手段に送信する。そして列車に備えられた制御手段が、制御信号に基づいて列車のブレーキ装置を制御する。このように第１の本発明では、制御信号の伝送が無線で行われるため、駅間における列車への制御指令を低コストで実現できる。
【０００９】
第２の本発明は、請求項２に記載のとおり、請求項１に記載の列車制御システムであって、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を更に備え、前記制御手段が、前記制御信号に含まれる位置情報に基づいて前記列車のブレーキ装置を制御することを特徴とする列車制御システムである。
【００１０】
第２の本発明では、軌道上の列車の現在位置を位置取得手段が車上で取得し、制御手段が、制御信号に含まれる位置情報に基づいて列車のブレーキ装置を制御する。したがって制御信号に位置情報を含ませることにより、任意の地点で列車を停止等させることができる。
【００１１】
この位置取得手段は、第３の本発明のように走行距離計としたり、第５の発明のようにＧＰＳ受信器とするのが特に好適である。
【００１２】
第３の本発明のように位置取得手段を走行距離計とする場合には、これを校正できれば便利である。ここで第４の本発明のように、地上送信手段が車上送信手段からの出発要請に応答して位置校正情報を送信することとするのが特に好適である。すなわち、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４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を条件として行うことにより、地上子などの地上設備を利用せずに位置取得手段を校正することができる。
【００１３】
第６の本発明は、請求項６に記載のとおり、請求項１ないし５のいずれか１に記載の列車制御システムであって、前記軌道が単線区間であることを特徴とする列車制御システムである。
【００１４】
単線区間では通常、駅間に信号機が設置されておらず、またＡＴＳ（自動列車停止装置）も設けられていない場合があるため、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。
【００１５】
【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ないし図３に示される本発明の第１実施形態の列車制御システムでは、列車１０はタコジェネレータ２７を利用して位置検出を行う。列車１０の屋根部には車上送受信器１２が設置され、両者は車上装置１３に接続されている。
【００１６】
車上送受信器１２は、公衆無線回線網３０を通じてＡ駅駅装置７０，Ｂ駅駅装置７１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。
【００１７】
車上装置１３は、車上送受信器１２によって出発要請の送信や出発許可などの制御信号の受信のための送受信制御機能および演算処理機能と、後述する走行経路マップなどを保持する記憶機能とを備えている。また車上装置１３の出力側には、列車１０を制動するブレーキ装置と、運転席に設けられた警音器とが接続されており、車上装置１３はこれらを後述のとおり制御する。
【００１８】
また列車１０の車輪には、速度発電機であるタコジェネレータ２７が設けられ、車上装置１３に接続されている。タコジェネレータ２７からの速度情報は、車上装置１３において積算され、これによって現在の位置が取得される。
【００１９】
なお、車上装置１３および地上装置は、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。
【００２０】
車上装置１３の記憶領域には、軌道上における位置と軌道上に設定されている停止点とを対応させてなる走行経路マップが、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。
【００２１】
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で結ばれて相互に通信可能とされている。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、モニタ装置７７および中央装置７８が設けられ、これらを結ぶＬＡＮ７９は、図示しないルータを介して公衆無線回線網３０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、モニタ装置７７および中央装置７８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。
【００２２】
地上装置としてのＡ駅駅装置７０、Ｂ駅駅装置７１は、それぞれ公衆無線回線網３０を経由して車上送受信器１２からの信号を受信する受信機能と、受信した信号を処理する演算処理機能とを備えている。
【００２３】
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。Ａ駅出発時の出発許可に係る動作は、まず、車上送受信器１２からの出発要請に応答して、Ａ駅駅装置７０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というものである。車上装置１３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。
【００２４】
具体的には、まず、列車１０がＡ駅を出発する際、運転手が車上設備を操作することにより、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１０に固有の列車ＩＤが自動的に添付される。
【００２５】
この出発要請を、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、所定の出発許可条件が満足されているかが判断される。満足されている場合には出発許可信号が、車上送受信器１２に対し公衆無線回線網３０を経由して出力される。また出発許可信号と共に、現在の列車１０の位置がＡ駅での正規の停車位置である旨の校正信号が出力される。
【００２６】
車上装置１３では、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。
【００２７】
列車１０の出発に伴い、タコジェネレータ２７の出力が車上装置１３に順次入力され、走行距離の積算が開始される。ここで、出発許可信号を受信しない状態で、列車１０が判定基準点Ａを通過すると、車上装置１３は誤出発と判断し、警音器からアラーム音を発生した後、所定時間後に手動による停止がされない場合には、ブレーキ装置を制御して非常ブレーキを掛ける。判定基準点Ａを通過したかの判断は、車上装置１３の記憶領域に保持された走行経路マップに含まれている判定基準点Ａの位置情報と、積算される走行距離との比較によって行われる。なお、出発許可信号を受信している場合には、警音器やブレーキ装置の動作は行われない。
【００２８】
Ｂ駅への進入を許可する場内許可は、以下のとおり行われる。図２において、まず地上装置であるＢ駅駅装置７１において、所定の場内進入条件が満足されているかが判断され、満足されている場合には場内許可信号が、車上送受信器１２に対し公衆無線回線網３０を経由して出力される。
【００２９】
ここで、場内許可信号を受信しない状態で、列車が判定基準点Ｂを通過すると、車上装置１３は誤進入と判断し、警音器からアラーム音を発生した後、所定時間後に手動による停止がされない場合には、ブレーキ装置を制御して非常ブレーキを掛ける。判定基準点Ｂを通過したかの判断は、車上装置１３の記憶領域に保持された走行経路マップに含まれている判定基準点Ｂの位置情報と、積算される走行距離との比較によって行われる。なお、場内許可信号を受信している場合には、警音器やブレーキ装置の動作は行われない。
【００３０】
何らかの異常が発生した場合の非常停止は、以下のとおり行われる。図３において、まず地上装置であるＢ駅駅装置７１、または中央装置７８において、所定の非常停止条件（例えば、図示しない踏切に設けられた非常停止ボタンの操作信号の受信）が成立しているかが判断され、成立している場合には非常停止信号が、車上送受信器１２に対し公衆無線回線網３０を経由して出力される。
【００３１】
非常停止信号を受信すると、車上装置１３は警音器からアラーム音を発生させ、所定時間後に手動による停止がされない場合には、ブレーキ装置を制御して非常ブレーキを掛ける。また、異常発生地点の手前までの接近が許容される場合には、許容される地点への接近が積算距離と走行経路マップ上の位置情報および非常停止信号に含まれる位置情報との比較によって判断され、許容される地点まで接近した時点で車上装置１３が警音器からアラーム音を発生させ、所定時間後に手動による停止がされない場合には、ブレーキ装置を制御して非常ブレーキを掛ける。
【００３２】
以上のとおり、第１実施形態では、列車１０に備えられた車上装置１３が、公衆無線回線網３０を経由した地上からの制御信号に基づいて、列車１０のブレーキ装置を制御する。このように本実施形態では、制御信号の伝送が無線で行われるため、駅間における列車１０への保安のための制御指令を低コストで実現できる。
【００３３】
また本実施形態では、軌道上の列車１０の現在位置をタコジェネレータ２７による積算距離によって車上で取得し、制御信号に含まれる位置情報に基づいて車上装置１３が列車のブレーキ装置を制御する。したがって、制御信号に位置情報を含ませることにより、任意の地点で列車１０を停止等させることができる。
【００３４】
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、車上装置１３からの出発要請に応答して送信することにより、地上子などの地上設備を利用せずにタコジェネレータ２７による積算距離を校正することができる。
【００３５】
また単線区間では通常、駅間に信号機が設置されておらず、またＡＴＳ（自動列車停止装置）も設けられていない場合があるため、本実施形態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。
【００３６】
次に、第２実施形態について説明する。図４ないし図６に示される第２実施形態の列車制御システムは、地上子２５および車上子２６を利用したものである。
【００３７】
図４において、軌道上の適宜の位置に、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を設置する。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を設ける。車上装置１３では、地上子２５を通過するたびに、タコジェネレータ２７による積算距離が校正される。第２実施形態の残余の構成は、上述した第１実施形態のものと同様である。
【００３８】
第２実施形態の動作について説明する。Ａ駅出発時の出発許可信号の送受信と、車上装置１３における出発禁止の解除に係る動作は、上記第１実施形態のものと略同様である。
【００３９】
すなわち、車上送受信器１２から出発要請が送信され、この出発要請を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、所定の出発許可条件が満足されているかが判断され、満足されている場合には出発許可信号が出力される。
【００４０】
列車６０が出発し、出発許可信号を受信しない状態で列車６０が判定基準点Ａを通過すると、車上装置１３は誤出発と判断し、警音器からアラーム音を発生した後、所定時間後に手動による停止がされない場合には、ブレーキ装置を制御して非常ブレーキを掛ける。判定基準点Ａを通過したかの判断は、車上装置１３の記憶領域に保持された走行経路マップに含まれている判定基準点Ａの位置情報と、積算される走行距離との比較によって行われる。なお、出発許可信号を受信している場合には、警音器やブレーキ装置の動作は行われない。
【００４１】
Ｂ駅への進入を許可する場内許可は、以下のとおり行われる。図５において、まず地上装置であるＢ駅駅装置７１において、所定の場内進入条件が満足されているかが判断され、満足されている場合には場内許可信号が、車上送受信器１２に対し公衆無線回線網３０を経由して出力される。
【００４２】
ここで、場内許可信号を受信しない状態で、列車が判定基準点Ｂを通過すると、車上装置１３は誤進入と判断し、警音器からアラーム音を発生した後、所定時間後に手動による停止がされない場合には、ブレーキ装置を制御して非常ブレーキを掛ける。判定基準点Ｂを通過したかの判断は、車上装置１３の記憶領域に保持された走行経路マップに含まれている判定基準点Ｂの位置情報と、積算される走行距離との比較によって行われる。なお、場内許可信号を受信している場合には、警音器やブレーキ装置の動作は行われない。
【００４３】
何らかの異常が発生した場合の非常停止は、以下のとおり行われる。図６において、まず地上装置であるＢ駅駅装置７１、または中央装置７８において、所定の非常停止条件（例えば、図示しない踏切に設けられた非常停止ボタンの操作信号の受信）が成立しているかが判断され、成立している場合には非常停止信号が、車上送受信器１２に対し公衆無線回線網３０を経由して出力される。
【００４４】
非常停止信号を受信すると、車上装置１３は警音器からアラーム音を発生させ、所定時間後に手動による停止がされない場合には、ブレーキ装置を制御して非常ブレーキを掛ける。また、異常発生地点の手前までの接近が許容される場合には、許容される地点への接近が積算距離と走行経路マップ上の位置情報および非常停止信号に含まれる位置情報との比較によって判断され、許容される地点まで接近した時点で車上装置１３が警音器からアラーム音を発生させ、所定時間後に手動による停止がされない場合には、ブレーキ装置を制御して非常ブレーキを掛ける。
【００４５】
以上のとおり、第２実施形態では、地上子２５を利用して位置情報を校正するので、比較的簡易な構成によって本発明に所期の効果を得ることができる。
【００４６】
次に第３実施形態について説明する。図７に示される第３実施形態の列車制御システムは、位置検出手段としてＧＰＳ受信器１１を利用したものである。
【００４７】
図７において、ＧＰＳ受信器１１は、少なくとも３つのＧＰＳ衛星（図示せず）からの電波を受信すると共に、これに応じて列車８０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。第３実施形態の残余の構成は、上述した第１実施形態のものと同様である。この第３実施形態では、位置情報の取得がＧＰＳ受信器１１による点を除き、出発許可・場内許可・非常停止の各制御信号の送受信および非常ブレーキの動作が、上記第１実施形態と同様にして行われる。
【００４８】
このように第３実施形態では、ＧＰＳ受信器１１を利用したため、地上子を設置する必要もなく、小型・軽量かつ安価な構成で高精度な位置検出を行うことができる。
【００４９】
なお、上記各実施形態では、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ものであって、これにより駅間の軌道回路をなくすことも可能となる。ただし、単線区間では通常、駅間に信号機が設置されておらず、またＡＴＳ（自動列車停止装置）も設けられていない場合があるため、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実施形態の列車制御システムの概略構成と出発許可の際の動作を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態における場内許可の際の動作を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態における非常停止の際の動作を示すブロック図である。
【図４】第２実施形態の列車制御システムの概略構成と出発許可の際の動作を示すブロック図である。
【図５】第２実施形態における場内許可の際の動作を示すブロック図である。
【図６】第２実施形態における非常停止の際の動作を示すブロック図である。
【図７】第３実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０，６０，８０　列車、１１　ＧＰＳ受信器、１２　車上送受信器、１３　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、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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