(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車の制御に関する所定の情報を、少ないビット数を設定することで情報の種別を増加させた粗データとして列車に設けられた受電器に向けて伝送する第一のデータ伝送手段と、前記所定の情報のうちの一部の情報を、伝送された前記情報に割り当てられたビット数よりもより多くのビット数を設定して情報の精度を向上させた精データとして列車に設けられた車上子に向けて伝送する第二のデータ伝送手段と、を備える列車用データ伝送システム。
【請求項２】
請求項１に記載の列車用データ伝送システムであって、前記粗データは、許容速度パターンの減速率を変化点の通過前後で減少させるために、列車に対し目標停止位置より手前の仮目標停止位置を設定するデータであり、前記精データは、列車に対し目標停止位置を設定するデータであることを特徴とする列車用データ伝送システム。
【請求項３】
請求項１に記載の列車用データ伝送システムであって、目標停止位置をより進行方向先側に設定することで、許容速度パターンの減速率を変化点の通過前後で減少させるために、前記粗データは、列車に対してより小さい第一の許容速度を設定するデータであり、前記精データは、列車に対し前記第一の許容速度より大きい第二の許容速度を設定するデータであることを特徴とする列車用データ伝送システム。
【請求項４】
請求項１に記載の列車用データ伝送システムであって、前記精データは、粗データに基づいて列車上で生成された列車制御用パラメータを補正するためのデータであることを特徴とする請求項１に記載の列車用データ伝送システム。
【請求項５】
列車の制御に関する所定の情報を、少ないビット数を設定することで情報の種別を増加させた粗データとして列車に設けられた受電器に向けて伝送する第一のデータ伝送手段と、前記所定の情報のうちの一部の情報を、伝送された前記情報に割り当てられたビット数よりもより多くのビット数を設定して情報の精度を向上させた精データとして列車に設けられた車上子に向けて伝送する第二のデータ伝送手段と、を含む列車制御システム用車上装置。
【請求項６】
列車の制御に関する所定の情報を、少ないビット数を設定することで情報の種別を増加させた粗データとして列車に向けて伝送する第一のデータ伝送手段と、前記所定の情報のうちの一部の情報を、伝送された前記情報に割り当てられたビット数よりもより多くのビット数を設定して情報の精度を向上させた精データとして列車に向けて伝送する第二のデータ伝送手段と、を備える地上側データ伝送システムと、前記第一のデータ伝送手段から伝送されたデータを受信する受電器、および前記第二のデータ伝送手段から伝送されたデータを受信する車上子と、を備えた列車制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、列車用の情報を列車に向けて伝送して列車を制御するシステムに関し、特に、走行制御用の情報を伝送する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、列車の走行制御用の情報を地上側から列車に向けて伝送する技術として、データ搬送信号を軌道に供給する技術が知られている。その一つである自動列車制御システム（ＡＴＣシステム）では、列車は、軌道に供給された制限速度を指示する信号を受電器から取得し、この制限速度を超えないよう走行制御を行う。
【０００３】
ところで、近年、列車上で自車の動力性能あるいは制動性能に応じた制限速度パターンまたは走行制御パターンを生成する列車制御システムが提案されている。このようなシステムでは、より精度良くパターンを形成するため、地上側からより多くのかつより精度の高い情報を供給するのが望ましい。このシステムでも、列車に対する情報の伝送を軌道を介して行うことが可能である。
【０００４】
なお、軌道を介して伝送された情報で列車制御が行われるシステムにおいて、トランスポンダからの情報で軌道からの情報を補完し列車の制御精度を向上させるものは従来存在しなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような列車制御システムでは、伝送される情報の種別が多いほど、また各情報の精度が高いほど制御精度を向上することができるが、一つのデータ伝送手段（例えば軌道を介して供給する手段）のみではデータ伝送量に限界があるため、さらに制御精度を向上しようとすると、情報種別の増大と各情報の精度の向上とを両立させるのが難しくなってしまう。とはいえ、むやみにデータ伝送手段の数または伝送情報量を増大したのではシステム構成が大きくなり、製造、設置、メンテナンスまたは通信にかかる手間および費用が増大してしまう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑み、本発明にかかる列車用データ伝送システムは、列車の制御に関する所定の情報を、少ないビット数を設定することで情報の種別を増加させた粗データとして列車に設けられた受電器に向けて伝送する第一のデータ伝送手段と、前記所定の情報のうちの一部の情報を、伝送された前記情報に割り当てられたビット数よりもより多くのビット数を設定して情報の精度を向上させた精データとして列車に設けられた車上子に向けて伝送する第二のデータ伝送手段と、を備える。ここで、粗データとは、所定の情報（値）を所定の精度で示すデータであり、また精データとは、粗データとして伝送した情報を粗データの精度より高い精度で示すデータである。これにより、効率良く列車の制御精度を向上することができる。
【０００７】
また本発明では、前記精データは、粗データに基づいて列車上で生成された列車制御用パラメータを補正するためのデータであるのが望ましい。これにより、より精度の高い値で列車制御用パラメータを補正することができるので、より制御精度を向上することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態にかかる列車制御システムについて説明する。図１は、列車制御システム１０の概略構成図、図２は、車上装置５０のブロック図である。
【０００９】
列車制御システム１０は、軌道１２上の列車１４に向けて所定の情報を伝送する地上側の列車用データ伝送システム２０と、該情報を受信して列車１４の走行制御を行う車上装置５０と、を備える。
【００１０】
このうち列車用データ伝送システム２０は、所定の情報を粗データとして列車１４に向けて伝送する第一のデータ伝送手段として、例えば、軌道１２にデータ搬送信号を供給する信号供給システム３０を備える。この信号供給システム３０は、軌道１２の管轄区間を複数に分割した分割区間に対してそれぞれデータ搬送信号を供給する複数の信号供給器３２と、各信号供給器３２を制御する制御部３４（例えばＣＰＵ）と、列車の運行に関連する情報などの諸情報を記憶する記憶部３６（例えば、ＲＡＭ，ＲＯＭまたはハードディスクなど）と、を備える。
【００１１】
このうち記憶部３６は、例えば管轄区間内の軌道１２側の情報（例えば、列車１４の制動距離の変動要因となる情報［例えば勾配，カーブの位置および大きさ等］、許容速度［目標停止位置で停止するための限界速度］を算出する際の境界条件となる情報［例えば速度制限区間の位置および区間長等］など）、気象情報（例えば、降雨の有無または量、霧の強さなど）、あるいは沿線情報（例えば、沿線での火災発生地点など）等を予め取得して記憶する。
【００１２】
また制御部３４は、上記記憶部３６の情報に加え、図示しない列車検出器による列車位置の検出結果、および他の管轄区間を管轄する信号供給システム３０からの情報などに基づいて、所定のアルゴリズムにしたがって列車に向けて伝送する情報を選別あるいは算出する。この際、数値で示す情報（例えば距離、勾配、カーブ半径など）については、それを所定のビット数のデータ（粗データ）として送信するための丸め処理を行う。各信号供給部３２は、粗データを含む情報を変調（例えば周波数変調）および増幅してデータ搬送信号を生成し、これを軌道１２に供給する。なお、上記信号供給システム３０の伝送する情報の具体例については後に詳しく述べる。
【００１３】
また列車用データ伝送システム２０は、信号供給システム３０（第一のデータ伝送手段）とは別に第二のデータ伝送手段として、例えばトランスポンダ地上子４０を備える。トランスポンダ地上子４０は、列車１４の車上子５２との間で信号の授受を行う図示しない送受信機構を備え、車上子５２からの信号に応じて、列車１４の車上子５２に向けてデータ搬送信号を供給する。
【００１４】
このトランスポンダ地上子４０は、信号供給システム３０から粗データとして伝送した情報（例えば距離、勾配、カーブ半径など）と同じ情報を、より精度の高い精データとして列車に向けて伝送する。このトランスポンダ地上子４０も、情報を所定のビット数のデータ（精データ）として伝送する。但し、そのビット数を上記信号供給システム３０の場合（すなわち粗データとして送信する情報に割り当てられたビット数）より多く設定し、粗データより高い精度を確保する。
【００１５】
なお、このトランスポンダ地上子４０は、伝送する情報の示す事象［例えば、勾配，カーブ，停止定点，速度制限区間等］の存在位置より手前に設けられる。その際、トランスポンダ地上子４０は、各事象毎に設けてもよいし、複数の事象に対する情報を伝送するように構成してもよい。また、第二のデータ伝送手段（例えばトランスポンダ地上子４０）のデータ伝送速度は、第一のデータ伝送手段（例えば信号供給システム３０）のデータ伝送速度より高く設定するのが好適である。
【００１６】
車上装置５０は、第一のデータ伝送手段からのデータ搬送信号を受信する第一のデータ受信手段（例えば受電器５４）と、第二のデータ伝送手段からのデータ搬送信号を受信する第二のデータ受信手段（例えば車上子５２）と、受信した情報に基づいて列車１４の制御を行う制御部５６（例えばＣＰＵ）と、列車１４の制御に必要な情報（例えば許容速度を算出するのに用いる走行性能あるいは制動性能に応じたパラメータなど）や制御時に生成された情報を記憶する記憶部５８（例えばＲＡＭ，ＲＯＭまたはハードディスクなど）と、を備える。
【００１７】
このうち制御部５６は、第一および第二のデータ伝送手段から伝送された情報と、記憶部５８に記憶された情報とに基づいて、許容速度パターンを生成する。ここで、許容速度パターンとは、目標停止位置で停止するために走行位置に応じて定める列車１４の許容速度（上限速度）である。列車１４の制動距離（すなわち列車１４が停止するのに最低限必要な距離）は、走行速度が高いほど長くなる。このため、制御部５６は、第一および第二のデータ伝送手段から伝送された情報のうち目標停止位置までの距離を示す情報に基づいて、目標停止位置に近づくにつれて許容速度の低下する許容速度パターンを生成する。そして制御部５６は、速度検出器６４より取得した列車１４の速度が許容速度パターンを超えると、列車駆動機構６０（例えばモータシステム）あるいは列車制動機構６２（例えばブレーキシステム）を制御し、許容速度以下の走行速度を維持するよう列車１４を制御する。
【００１８】
また制御部５６は、許容速度パターンを、さらに列車の制動距離の変動要因となる情報［例えば勾配，カーブの位置および大きさ等］、および許容速度算出の境界条件となる情報［例えば速度制限区間の位置および区間長等］に基づいて生成する。より具体的には、例えば、上り勾配は小さいほど、また逆に下り勾配は大きいほど制動距離が長くなるので、許容速度を勾配の大きさに基づいて算出する。また、目標停止位置の手前に速度制限区間が存在する場合には、その区間で制限速度を超えない許容速度パターンを算出する。
【００１９】
次に、第一および第二のデータ伝送手段から伝送される情報について図３を参照して説明する。図３は、各データ伝送手段（Ａ，Ｂ，Ｃ）から伝送される情報の種別および各情報に対するビット数の割り当ての一例である。この図において、Ａは第一のデータ伝送手段（信号供給システム３０）、Ｂは第二のデータ伝送手段（トランスポンダ地上子４０）、またＣはＢとは別の第二のデータ伝送手段（トランスポンダ地上子４０）を示す。また数値は伝送する情報にそれぞれ割り当てるビット数、「−」は伝送しない情報を示す。
【００２０】
伝送する情報の種別としては、例えば、
・情報識別子：伝送情報を識別するための識別子、
・線区コード：列車の存在する線区を示す識別子、
・運転方向：列車の運転方向（例えば上り／下りの区別）、
・分割区間コード：列車の存在する分割区間の識別子、
・分割区間長：列車の存在する分割区間の長さ
・目標停止位置までの距離、
・速度制限区間までの距離、
・速度制限区間長、
・速度制限区間までの距離（２）：ただし、速度制限区間が列車の存在する分割区間内にある場合、
・速度制限区間長（２）：ただし、速度制限区間が列車の存在する分割区間内にある場合、
・停止点勾配：目標停止位置における勾配の大きさ、
・速度制限開始点勾配：速度制限区間の開始点における勾配の大きさ、
・制限速度：列車の存在する分割区間での制限速度、
・速度制限区間における制限速度、
・その他：気象情報、沿線情報、その他列車の走行に影響のある可能性のある情報、
などがある。
【００２１】
この例では、第一のデータ伝送手段（Ａ）および第二のデータ伝送手段（ＢまたはＣ）の双方から伝送されるのは、数値情報（例えば、目標停止位置までの距離、停止点勾配など）である。これら数値情報は、第一のデータ伝送手段からは粗データとして、また第二のデータ伝送手段からは粗データより高精度の精データとして送信される。より具体的には、例えば、実際の停止点勾配が２３‰（上り）である場合、第一のデータ伝送手段からはこの停止点勾配を２０‰（粗データ）として送信し、他方第二のデータ伝送手段からはこれを２２．５‰（精データ）として送信する。また例えば、実際の目標停止位置までの距離が２０３．６ｍである場合、第一のデータ伝送手段からはこの距離を２００ｍ（粗データ）として送信し、他方第二のデータ伝送手段からはこれを２０３．５ｍ（精データ）として送信する。
【００２２】
また、この例では、各情報の数値範囲に対し、第一および第二のデータ伝送手段でそれぞれ異なるビット数を割り当てる。例えば、勾配については、勾配範囲８０‰に対して、第一：４ビット［すなわち５‰／ビット］，第二：５ビット［すなわち２．５‰／ビット］を割り当て、また目標停止位置までの距離については、距離範囲４０９６ｍに対して、第一：１０ビット［すなわち４ｍ／ビット］，第二：１３ビット［すなわち０．５ｍ／ビット］を割り当てる。
【００２３】
以上のような情報の伝送により、第一のデータ伝送手段から伝送する情報の種別を増やして列車の制御精度を向上することができるうえ、第二のデータ伝送手段から伝送する情報によって各情報（値）の精度を向上させることができるので、さらに列車の制御精度を向上することができる。
【００２４】
また、本実施形態にかかる列車制御システム１０は、粗データにおける目標停止位置Ａ１（仮目標停止位置）が、精データにおける目標停止位置Ａ２の手前となるよう、各データを生成する。より具体的には、信号供給システム３０は、粗データにおける列車１４の現在位置Ｐから目標停止位置Ａ１までの距離が、精データにおける目標停止位置Ａ２までの距離より短くなるよう、粗データを生成する。これについて図４を参照して説明する。図４は、精データおよび粗データに基づいて生成された許容速度パターンの一例である。
【００２５】
列車１４には、当初、信号供給システム３０から、比較的精度の低い目標停止位置Ａ１が与えられ、その後、トランスポンダ地上子４０から、より精度の高い目標停止位置Ａ２が与えられる（なお、精度の高い目標停止位置Ａ２を取得した地点［≒トランスポンダ地上子４０の位置］を変化点Ｑとする）。車上装置５０は、目標停止位置Ａ１を停止目標として列車１４を制御し、変化点Ｑで目標停止位置Ａ２を取得した時点で、停止目標をＡ２に修正して列車を制御する。より具体的には、車上装置５０は、変化点Ｑの時点で、許容速度パターンを、目標停止位置Ａ１に対応する許容速度パターンＶ１から、目標停止位置Ａ２に対応する許容速度パターンＶ２に切り替える。目標停止位置までの距離が長いほど許容速度は大きく設定されるので、目標停止位置Ａ２に対して算出される許容速度（許容速度パターンＶ２）は、目標停止位置Ａ１に対して算出される許容速度（許容速度パターンＶ１）より大きな値となる。
【００２６】
ここで、仮に、後に伝送された情報より取得された目標停止位置Ａ３が、先に伝送された情報より取得された目標停止位置Ａ１に対して進行方向手前側に位置していた場合、列車１４の変化点Ｑ通過以降の減速率（すなわち、単位長さあたりで減少した速度値；図４における許容速度パターンＶ３の傾きの絶対値）は、変化点Ｑ通過以前に比べて大きくなってしまう。列車１４は許容速度パターン（Ｖ１→Ｖ３）を超えないように制御されるため、列車１４は、許容速度パターンＶ１近傍で走行していた場合、実際にその減速度を増大するよう制御され、乗客または乗員に不快感を与えてしまうことがある。これに対し、本実施形態では、目標停止位置Ａ２を目標停止位置Ａ１より進行方向先側に設定することにより、許容速度パターン（Ｖ１→Ｖ２）の減速率を変化点Ｑの通過前後で減少させ、乗客または乗員にこのような不快感を与えることなく、より円滑に列車１４を停止させることができる。
【００２７】
なお、本実施形態では許容速度は車上装置５０の制御部５６で生成されており、該許容速度（許容速度パターン；Ｖ１，Ｖ２）は車上で生成された列車制御用のパラメータに相当する。すなわち、本実施形態では、粗データに基づいて生成された列車制御用パラメータを、精データによって補正していると言うことができる。
【００２８】
また、本実施形態にかかる列車制御システム１０では、目標停止位置までの区間に存在する勾配については、上り勾配は大きいほど、また下り勾配は小さいほど、列車１４の許容速度が高く設定される。これは、上り勾配は大きいほど、また下り勾配は小さいほど、列車１４が停止しやすくなるためである。したがって、上記目標停止位置および許容速度の設定と同様の理由により、精データの示す勾配値については、粗データの示す勾配値に比して、上り勾配の場合は大きく、また下り勾配の場合は小さく設定するのが好適である。
【００２９】
また、本実施形態では、精データの対応する軌道区間の長さを、粗データの対応する軌道区間の長さより短く設定している。より具体的には、例えば粗データは、列車１４の現在位置Ｐから目標停止位置Ａ１までの区間に存在する事象（例えば、停止定点，勾配，カーブ，速度制限区間等）に対する情報を含むのに対し、精データは、これより短い区間の特定の事象に対する情報を含む。例えば図３の例の場合、各事象（停止定点および勾配）毎にトランスポンダ地上子４０（第二のデータ伝送手段）が設置され、各事象毎に精データを伝送している。これにより、さらに精データの精度を高め、列車の制御精度を向上することができる。
【００３０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、車上装置５０の制御部５６は、列車制御用パラメータとして許容速度（許容速度パターン）を生成したが、さらに走行パターン（位置に対する走行速度変化）を生成し、その走行パターンに沿って列車を運転制御するように構成してもよい。
【００３１】
また、上記実施形態にかかる列車制御システムでは、列車制御用パラメータを車上装置５０で生成したが、これに代えて、地上側で列車制御用パラメータを生成し、それを第一および第二のデータ伝送手段により列車に送信するよう構成してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、列車の制御精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態にかかる列車制御システムの概略構成図である。
【図２】  本発明の実施形態にかかる列車制御システムの車上装置のブロック図である。
【図３】  本発明の実施形態にかかる列車制御システムにおいて第一および第二のデータ伝送手段から列車に向けて伝送される情報の一例を示す図である。
【図４】  本発明の実施形態にかかる列車制御システムにおいて第一および第二のデータ伝送手段から列車に向けて伝送される列車用情報に基づいて生成された許容速度パターンの一例を示す図である。
【符号の説明】
１０  列車制御システム、１２  軌道、１４  列車、２０  列車用データ伝送システム、３０  信号供給システム（第一のデータ伝送手段）、４０  トランスポンダ地上子（第二のデータ伝送手段）、５０  車上装置、Ａ１  仮目標停止位置、Ａ２  目標停止位置。
【図１】
0004689063.tif 000002
【図２】
0004689063.tif 000003
【図３】
0004689063.tif 000004
【図４】
0004689063.tif 000005