(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車に設けられる制御装置及び車上子と、レールに沿って設けられる第１の地上子及び第２の地上子と、を含み、前記車上子は、前記第１の地上子との対向位置にて該第１の地上子からデータ受信するとともに、前記第２の地上子との対向位置にて該第２の地上子からデータ受信し、それら受信データに基づき、前記制御装置がバックインチングにより前記列車を定点に停止させる列車制御システムであって、
前記第１の地上子は、駅部において地上と車上との双方向通信を行う送受信架と中継器を介して接続され、前記列車が前記定点に停車した状態で前記車上子にデータ送信可能な位置に設けられ、
前記第２の地上子は、固定の地点データを車上子に返信し、前記第１の地上子よりも前記列車の進行方向手前側に設けられ、
前記制御装置は、前進する前記列車が前記定点に停止する場合に、前記車上子が前記第１の地上子からデータ受信を開始し、該データ受信が途絶えると、所定タイミングにて前記列車に車両後退を指示する車両後退指示手段と、
該車両後退指示手段による指示に従って前記列車が車両後退している場合、前記車上子が前記第２の地上子からデータ受信すれば、所定タイミングにて前記列車に非常停止を指示する非常停止指示手段と、
該非常停止指示手段による指示に従って前記列車が非常停止した場合に、前記列車を前記定点に停止させるよう再度前進を指示する車両再前進指示手段と、
を含み、
前記制御装置は、前記列車がバックインチングにより前記定点に停止すると前記第１の地上子を介して前記送受信架にデータを送信してホームドアの制御を行わせることを特徴とする列車制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の列車制御システムにおいて、前記制御装置は、前記車両後退指示手段による指示に従って前記列車が車両後退している場合、前記車上子が前記第１の地上子からのデータ受信があって所定時間にわたりデータ受信をし続けると、所定の定点停止処理を実行する定点停止処理手段を、さらに含むことを特徴とする列車制御システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の列車制御システムにおいて、前記制御装置は、前記車両後退指示手段による指示に従って前記列車が車両後退している場合、前記車上子が前記第１の地上子からデータ受信を開始し、該データ受信が途絶えた後、前記列車が停止すると、前記列車を前記定点に停止させるよう再度前進を指示する第２の車両再前進指示手段を、さらに含むことを特徴とする列車制御システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の列車制御システムにおいて、前記制御装置は、前記車両後退指示手段による指示に従って前記列車が車両後退している場合に、該車両後退の距離を計測し、該距離に基づいて前記列車に非常停止を指示する第２の非常停止指示手段を、さらに含む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】
本発明は列車制御システムに関し、特に列車がオーバーランした場合にバックインチングにより定点に列車を再停止させるための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＡＴＣ（Automatic Train Control；自動列車制御）装置は、先行列車との相対距離に応じた制限速度内で列車を運転するためのものであり、先行列車が車両後退する事態まで考慮したものとはなっていない。一方、ＡＴＯ（Automatic Train Operation；自動列車運転設備）は列車を自動運転するためのものであり、上記ＡＴＣ装置との組み合わせで利用される技術である。かかるＡＴＯは、先行列車が車両後退する事態まで考慮していないＡＴＣ装置との組み合わせで利用されるため、駅停車時に列車がオーバーランしてしまった場合、自動的なバックインチング、すなわち自動的に車両後退させて停車位置を定点に戻す制御を採用していない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、自動列車運転設備を備える無人運転の鉄道システムでは、駅ホームにドアを設け、これを開閉制御するようにしており、列車が駅ホームの定点に停車すると、このドアを開いて利用者の乗降を行うようにしている。そして、定点からずれて列車が駅ホームに停車すると、ドアを開閉することができないようになっている。このため、極めて稀に列車のオーバーランが発生した場合、現状では当該駅における利用者の乗降を諦めるほか無く、次駅まで列車を走行させるようにしている。しかしながら、このような取扱いでは利用者に極度の不便を強いることになる。
【０００４】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、列車の自動バックインチングを可能とし、特に無人運転システムにおいて利用者の利便性を高めることのできる列車制御システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る列車制御システムは、列車に設けられる制御装置及び車上子と、レールに沿って設けられる第１の地上子及び第２の地上子と、を含み、前記車上子は、前記第１の地上子との対向位置にて該第１の地上子からデータ受信するとともに、前記第２の地上子との対向位置にて該第２の地上子からデータ受信し、それら受信データに基づき、前記制御装置がバックインチングにより前記列車を定点に停止させる列車制御システムであって、前記第１の地上子は、駅部において地上と車上との双方向通信を行う送受信架と中継器を介して接続され、前記列車が前記定点に停車した状態で前記車上子にデータ送信可能な位置に設けられ、前記第２の地上子は、固定の地点データを車上子に返信し、前記第１の地上子よりも前記列車の進行方向手前側に設けられ、前記制御装置は、前進する前記列車が前記定点に停止する場合に、前記車上子が前記第１の地上子からデータ受信を開始し、該データ受信が途絶えると、所定タイミングにて前記列車に車両後退を指示する車両後退指示手段と、該車両後退指示手段による指示に従って前記列車が車両後退している場合、前記車上子が前記第２の地上子からデータ受信すれば、所定タイミングにて前記列車に非常停止を指示する非常停止指示手段と、該非常停止指示手段による指示に従って前記列車が非常停止した場合に、前記列車を前記定点に停止させるよう再度前進を指示する車両再前進指示手段と、を含み、前記制御装置は、前記列車がバックインチングにより前記定点に停止すると前記第１の地上子を介して前記送受信架にデータを送信してホームドアの制御を行わせることを特徴とする。
【０００６】
本発明においては、前進する列車が定点に停止しようとしている場合、車上子が第１の地上子からデータ受信を開始し、それが途絶えると、列車は定点を過ぎてしまった、すなわちオーバーランしてしまったと判断できる。このとき、本発明では前記車両後退指示手段により車両後退が指示される。この指示に従って車両後退している場合、車上子が第２の地上子からデータ受信すれば、前記非常停止指示手段により、所定タイミングで（例えば直ちに）列車に非常停止が指示される。そして、こうして列車が非常停止すると、前記車両再前進指示手段による指示に従い、列車は定点に停止するよう再度前進する。こうすれば、列車がオーバーランしてバックインチングを開始した場合に、車上子が第２の地上子からデータ受信すれば、そこで列車を非常停止させることができる。このため、バックインチングを安全に行えるようになる。
【０００７】
また、本発明の一態様では、前記制御装置は、前記車両後退指示手段による指示に従って前記列車が車両後退している場合、前記車上子が前記第１の地上子からのデータ受信があって所定時間にわたりデータ受信をし続けると、所定の定点停止処理を実行する定点停止処理手段を、さらに含む。列車が車両後退している場合、車上子が第１の地上子から所定時間にわたりデータ受信し続けると、列車はバックインチングにより定点に停止したと判断できる。この場合、本態様では前記定点停止処理手段により所定の定点停止処理、例えばドア開閉処理等が行われる。こうすれば、車上子が第２の地上子からデータ受信する前に、定点で列車が停止したことを判断し、所定の定点停止処理を実行できる。
【０００８】
また、本発明の一態様では、前記制御装置は、前記車両後退指示手段による指示に従って前記列車が車両後退している場合、前記車上子が前記第１の地上子からデータ受信を開始し、該データ受信が途絶えた後、前記列車が停止すると、前記列車を前記定点に停止させるよう再度前進を指示する第２の車両再前進指示手段を、さらに含む。こうすれば、車上子が第２の地上子からデータ受信する列車位置と定点との間で列車が停止した場合に、列車を再度前進させ、定点に停止させるようにできる。
【０００９】
また、本発明の一態様では、前記制御装置は、前記車両後退指示手段による指示に従って前記列車が車両後退している場合に、該車両後退の距離を計測し、該距離に基づいて前記列車に非常停止を指示する第２の非常停止指示手段を、さらに含む。こうすれば、例えば所定距離以上にわたり車両後退が続けられる場合等に、列車を非常停止させることができ、さらに安全にバックインチングを行うことができるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面に基づき詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の好適な実施の形態に係るトランスポンダ方式による無人列車制御システムの全体構成を示す図である。同図に示す列車制御システムでは、列車１０にＡＴＯ制御装置１２とＡＴＯ送受信器１４と車上子１６とが搭載されている。また、駅ホーム２０の前方ではレール１８の所定位置に地上子Ｐ０，Ｐ１〜Ｐ３が設置されている。地上子Ｐ０は駅部において地上〜車上の双方向通信を行いホームドアの制御等を行う有電源地上子であり中継器１を介してＡＴＯ送受信架２２に接続されている。Ｐ１〜Ｐ３は車上子１６から送信される電力波により、内部の電源を確立し、予め設定されている固定の地点データを車上に返信する無電源地上子である。
【００１２】
地上子Ｐ０，Ｐ１〜Ｐ３のうち、地上子Ｐ０は、列車１０が駅ホーム２０における定点に停車した場合に車上子１６に対向する位置に設置されている。また、地上子Ｐ３は、列車１０が定点まであと約２ｍの位置にある場合に車上子１６に対向する位置に設置されている。また、地上子Ｐ２は、列車１０が定点まであと約２００ｍの位置にある場合に車上子１６に対向する位置に設置されている。さらに、地上子Ｐ１は、列車１０が定点まであと約４００ｍの位置にある場合に車上子１６に対向する位置に設置されている。なお、同図においては、作図の便宜上、地上子Ｐ０，Ｐ１〜Ｐ３の距離間隔が上記説明と対応するものとなっていない。また地上子の設備距離は路線により異なり定性的な値を示した。
【００１３】
地上子Ｐ０は中継器１を介してＡＴＯ送受信架２２と接続されて、さらにホームドア制御装置４０と接続されている。列車１０が移動して車上子（コイル）１６が地上子Ｐ０，Ｐ１〜Ｐ３のいずれかに対向する位置に来ると、両者が電磁結合し、Ｐ１〜Ｐ３では地上子から車上子に所定データを送信するとともに、Ｐ０では車上子から地上子または地上子から車上子の双方向で所定データの送受信ができるようになっている。
【００１４】
列車１０にはＡＴＯ送受信器１４が設けられており、車上子１６を介して地上側とデータ授受を行うことができるように構成されている。このとき地上側から受信したデータはＡＴＯ制御装置１２に送られ、該ＡＴＯ制御装置１２が地上から送信されてきたデータに基づいて列車１０の走行（駆動及び制動）制御を行うようになっている。ここで、ＡＴＯ制御装置１２は、例えば公知のコンピュータシステムによって構成されるものであり、制御ソフトウェアに従って車両制御装置に駆動又は制動のための制御信号を供給し、以て列車１０の走行制御を行う。ＡＴＯ制御装置１２には図示しない車両制御装置から車両速度も入力されており、列車１０の走行制御では車両速度も考慮されるようになっている。
【００１５】
次に、かかるシステム構成で実施されるインチング処理（列車１０を微動させて正しく定点に停車させ直す処理）について説明する。図２は、列車１０が駅ホーム２０に停車する際の車速を示したものであり、縦軸は列車１０の速度（絶対値）を示しており、横軸は列車１０の位置を示している。同図では、駅ホーム２０における定点停車位置の手前側の約４００ｍ及び奥側の数ｍの範囲で、列車１０の速度を示している。列車１０が駅ホーム２０に向けて走行していて、列車１０が地上子Ｐ１に達するまでは、ＡＴＯ制御装置１２で生成された走行パターン（符号２３）に従い、車両１０を定点に停車させるべく走行制御を続ける。そして、列車１０がさらに進んで車上子１６が地上子Ｐ１を通過すると、地上子Ｐ１から所定データを受信し、該データに基づいて走行パターンを補正し、補正済み走行パターン（符号２４）に従い、車両１０の走行（制動）制御を行う。すなわち、列車１０では地上子Ｐ１から所定データを受信することにより、車両位置を正確に把握できるので、このことからＡＴＯ制御装置１２が走行パターンを補正するのである。
【００１６】
さらに列車１０が進み、車上子１６が地上子Ｐ２を通過すると、地上子Ｐ２から所定データを受信し、該データに基づいて新たな走行パターン（符号２６）を生成する。この走行パターンは、その時点の車両速度を考慮したものであり、列車１０を約２００ｍ先の定点で確実に停止させようとするものである。列車１０がさらに進み、車上子１６が地上子Ｐ３を通過すると、地上子Ｐ３から所定データを受信し、該データに基づいて走行パターン（符号２６）を補正し、補正済み走行パターン（符号２８）を得る。そして、この補正済み走行パターンに従い、約２ｍ先の定点で列車１０を停止させるべく走行（制動）制御を続ける。符号２８で示される補正済み走行パターンに従って走行（制動）制御されると、列車１０は定点に停止することができる。
【００１７】
ところが列車１０の乗車人数が極端に多く設計上の最大乗車率を超過し減速度を自動補正する応荷重装置の制御範囲外となった場合等は、符号２４，２６，２８で示される補正済み走行パターンで列車１０を定点に停止させることはできず、列車１０がオーバランしてしまう。例えば符号３２で示される走行パターンで列車１０が地上子Ｐ０の奥側で停止する場合等である。本実施の形態に係る列車制御システムでは、こうした場合にまず符号３４で示される走行パターンで列車１０を後退させ、列車１０を定点に停止させ直すことを試みる。このとき、走行制御系の一過性の不調（例えばブレーキシリンダが極低温下で動かない場合等）により、この試みが失敗し、符号３６に示される走行パターンで列車１０が後退する場合がある。この場合、本実施の形態に係る列車制御システムでは、地上子Ｐ３の受信を監視しておき、該地上子Ｐ３からデータ受信すると列車１０を非常停止させるようにしている。そして、非常停止後、再度定点に向けて符号３８に示される走行パターンにて列車１０を前進させる。さらに、列車１０が後退している場合に地上子Ｐ３の受信を徒過してしまう場合を考慮して、本実施の形態に係る列車制御システムでは、従来公知のＡＴＣ系の後退検知距離カウンタを用い、駅ホーム２０の後方に列車１０が後退進出する以前に非常停止させるようにして、安全性をさらに高めるようにしている。
【００１８】
こうして、バックインチングにより列車１０を安全かつ確実に定点に停車させることができる。また、地上子Ｐ３は通常地上子Ｐ０から１〜２ｍの範囲に設置されており、本実施の形態によれば列車１０が大後退となってしまう以前に定点停止をリトライすることが可能となる。
【００１９】
図３乃至図５は、ＡＴＯ制御装置１２の実行するインチング処理を説明するフロー図である。同図に示すインチング処理は、列車１０が地上子Ｐ３からのデータを受信してから開始されるものであり、ＡＴＯ制御装置１２が実行するものである。この処理では、まずバックインチングチェックＢｉｃを零に初期化する（Ｓ１０１）。このバックインチングチェックＢｉｃは列車１０が前進しているか後退しているかを示すものである。次に、地上子Ｐ３からのデータ受信が３秒以上続いているかを調べる（Ｓ１０２）。続いていれば、ブレーキがＢ５（ここではブレーキＢ１〜Ｂ７が用意されているものとする）以上であるかを調べ（Ｓ１０３）、Ｂ５以上であればさらに列車１０の車速が零であるかを調べる（Ｓ１０４）。そして、車速が零であれば列車１０が車上子１６と地上子Ｐ３とが対向する位置にて停止しているものと判断し、ショートラン処理を実行する（Ｓ１０５）。具体的には、列車１０を定点に向けて力行Ｐ１（ここでは力行Ｐ１〜Ｐ５が用意されているものとする）を図示しない車両制御装置に指示する。一方、Ｓ１０３又はＳ１０４のいずれかでＮＯであれば、故障処理を実行する（Ｓ１０８）。具体的には、ＡＴＯ制御装置１２が図示しない車両制御装置に非常停止を指示する。
【００２０】
さらに、Ｓ１０２において、地上子Ｐ３からのデータ受信を３秒未満で途切れれたと判断されると、次に地上子Ｐ０からデータ受信したかを調べる（Ｓ１０６）。データ受信していなければ地上子Ｐ３からのデータ受信が途切れてから既に３秒以上、地上子Ｐ０からデータ受信をしていないのかを調べる（Ｓ１０７）。そして、３秒以上地上子Ｐ０からデータ受信をしていないのであれば、Ｓ１０３に戻る。この場合、ブレーキがＢ５以上であり（Ｓ１０３）、且つ車速が零であれば（Ｓ１０４）、地上子Ｐ３と地上子Ｐ０との間で列車１０が停止したと判断し、ショートラン処理を実行する（Ｓ１０５）。また、ブレーキがＢ５未満であるか（Ｓ１０３）、車速が零でないならば（Ｓ１０４）、故障処理を実行する（Ｓ１０８）。
【００２１】
Ｓ１０７において、地上子Ｐ３からのデータ受信が途切れてから未だ３秒経過していない場合、再び地上子Ｐ０からデータ受信があるかを調べる（Ｓ１０６）。こうして、地上子Ｐ３からのデータ受信が途絶えてから地上子Ｐ０からのデータ受信があるかを３秒間ほど監視する。地上子Ｐ０からデータ受信があれば、次にその地上子Ｐ０からのデータ受信が途絶えたかを調べる（Ｓ１０９）。データ受信が途絶えていなければ、地上子Ｐ０からのデータ受信が３秒以上続いているかを調べる（Ｓ１１０）。そして、３秒以上続いていなければ、Ｓ１０９に戻り、再び地上子Ｐ０からのデータ受信が途絶えたかを調べる。一方、３秒以上続いていれば、ブレーキがＢ５以上であり（Ｓ１１１）、かつ車速が零である限り（Ｓ１１２）、列車１０が定点に停止していると判断して定点域停止処理を実行する（Ｓ１１３）。例えば駅ホーム２０の側に定点停止を通知し、駅ホーム２０のドアを開くよう要求する等の所定処理を実行する。このときの列車１０の様子は、図２において符号２８に示されている。なお、ブレーキがＢ５未満であるか（Ｓ１１１）、又は車速が零でない場合は、故障処理を実行する（Ｓ１０８）。
【００２２】
Ｓ１０９において地上子Ｐ０からのデータ受信が途絶えたと判断すると、次にバックインチングチェックＢｉｃが零であるかを調べる（Ｓ１１４）。そして、バックインチングチェックＢｉｃが零であれば、ブレーキがＢ５以上であるか（Ｓ１１５）、車速が零であるか（Ｓ１１６）、を調べる。ブレーキがＢ５以上であり、且つ車速が零であれば、オーバーラン処理を実行する（Ｓ１１７〜Ｓ１１９）。ブレーキがＢ５未満であるか（Ｓ１１１）、又は車速が零でない場合は、故障処理を実行する（Ｓ１０８）。
【００２３】
オーバーラン処理では、まずバックインチングチェックＢｉｃを１にセットする（Ｓ１１７）。これにより列車１０が後退処理中である旨が記憶される。次に、ＡＴＯ制御装置１２が図示しない車両制御装置に後進切換を要求するとともに（Ｓ１１８）、力行Ｐ１を要求する（Ｓ１１９）。こうして、列車１０は地上子Ｐ０を通り過ぎた位置から再度定点に向けて後退し始めることになる。この様子は、図２において符号３４又は３６に示されている。
【００２４】
その後、再び地上子Ｐ０からのデータ受信を監視する（Ｓ１０６，Ｓ１０７）。そして、地上子Ｐ０からのデータ受信が車両後退を始めてから３秒以上無い場合、ブレーキがＢ５以上であるか（Ｓ１０３）、車速が零であるか（Ｓ１０４）、を調べ、ブレーキがＢ５以上であり、且つ車速が零であれば、（後退方向への）ショートラン処理を実行する（Ｓ１０５）。また、ブレーキがＢ５未満であるか、車速が零でないならば、故障処理を実行する（Ｓ１０８）。
【００２５】
一方、車両後退を始めてから３秒以内に地上子Ｐ０からデータ受信があれば、地上子Ｐ０からのデータ受信が途絶えるかを監視する（Ｓ１０９，Ｓ１１０）。そして、地上子Ｐ０からのデータ受信が３秒以上続く場合は、ブレーキがＢ５以上であり、且つ車速が零であれば、定点域停止処理を実行する（Ｓ１１３）。このときの様子は、図２において符号３４に示される。ブレーキがＢ５未満であるか、車速が零でないならば、故障処理を実行する（Ｓ１０８）。
【００２６】
一方、Ｓ１０９において地上子Ｐ０からのデータ受信が途絶えたと判断すると、次にバックインチングチェックＢｉｃが零であるかを調べる（Ｓ１１４）。ここでは、列車１０が後退中であるのでバックインチングチェックＢｉｃは１にセットされている。このため、Ｓ１２０以降の処理に移行する。Ｓ１２０においては地上子Ｐ３からのデータ受信を待ち受ける。そして、地上子Ｐ３からデータ受信があれば、ＡＴＯ制御装置１２は図示しない車両制御装置に非常ブレーキを要求する（Ｓ１２１）。そして、図示しない車両制御装置から列車１０の速度を監視し、車両停止するまで非常ブレーキ要求を続ける（Ｓ１２２）。車両停止すれば、ＡＴＯ制御装置１２はバックインチングチェックＢｉｃを再び零にセットし（Ｓ１２３）、図示しない車両制御装置に前進切換を要求する（Ｓ１２４）。そして、再び前方の定点に向けたショートラン処理を実行する（Ｓ１０５）。この様子は、図２において符号３６及び３８に示されている。なお、図３乃至図５に示されるインチング処理とは別に、ＡＴＯ制御装置１２には図示しない車両制御装置から車速が供給されるようになっており、この車速を積算することにより、バックインチングを開始してから（Ｓ１１９のタイミングから）の列車１０が後退した距離を取得するようになっている。そして、この後退距離が一定距離、例えば駅ホーム２０と同程度に達すると、非常ブレーキを掛けるようにしている。こうして、地上子Ｐ３からのデータ受信を失念した場合にも確実に車両停止するようにして、バックインチングのさらなる安全化を図っている。
【００２７】
以上説明した列車制御システムによれば、列車１０がバックインチングをする際、列車１０が定点を超えて後退してしまうと、地上子Ｐ３からのデータ受信を監視し、地上子Ｐ３からデータ受信すれば非常ブレーキを作用するようにして、再度定点停止に向けて前進リトライするようにしたので、バックインチングを安全に行えるようにできる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、列車が定点に停車した状態で車上子にデータ送信可能な位置に第１の地上子を設けるとともに、第１の地上子よりも列車の進行方向手前側に第２の地上子を設け、オーバーラン後の停止位置修正のためのバックインチングにより車両後退している場合においても車上子が第２の地上子からデータ受信すれば、非常停止指示手段により列車に非常停止が指示されるようにしたので、バックインチングを安全に行えるようになる。なお、第１の地上子及び第２の地上子はＡＴＯ運転のために既設されている地上子を流用使用することによりさらに設備設置にかかわる経済性向上が行われることは言うまでもない。さらにワンマンＡＴＯ運転に適用するとさらに保安性が確保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係る列車制御システムの全体構成を示す図である。
【図２】  本発明の実施の形態に係る列車制御システムによる列車の走行パターンを説明する図である。
【図３】  ＡＴＯ制御装置が実行するインチング処理を説明するフロー図である。
【図４】  ＡＴＯ制御装置が実行するインチング処理を説明するフロー図である。
【図５】  ＡＴＯ制御装置が実行するインチング処理を説明するフロー図である。
【符号の説明】
Ｐ０  有電源地上子、Ｐ１〜Ｐ３  無電源地上子、１  中継器、１０  列車、１２  ＡＴＯ制御装置、１４  ＡＴＯ送受信器、１６  車上子（ループコイル）、１８  レール、２０  駅ホーム、２２  ＡＴＯ送受信架、２３〜３８  走行パターン、４０  ホームドア制御装置。
【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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