(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の無線ゾーンを有し、車両に搭載した無線機と情報を送受信する無線基地局を少なくとも駅に設置して構築する無線列車制御システムと、軌道に沿って設けられた地上子と列車に設けられた車上子とを用いて構築する点制御ＡＴＳシステムとを有し、
前記無線機を有する車両が前記無線基地局の無線ゾーン内に位置し、前記無線基地局と車両との間に無線回線が設定できるときは、前記点制御ＡＴＳシステムにより列車の現在位置を確認して前記無線列車制御システムにより先行列車位置情報や進路情報等の制御情報に基づいて列車制御を行い、
前記列車が無線基地局の無線ゾーン外の無線不感帯に位置し、前記無線基地局と車両との間に無線回線が設定できないときは、前記点制御ＡＴＳシステムによる列車制御を行うことを特徴とする列車制御システム。
【請求項２】
前記列車が無線ゾーン外に位置し、前記無線基地局と車両との間に無線回線が設定できないときは、前記車両が無線ゾーン内に位置し、前記無線基地局と車両との間に無線回線を設定しているときに前記無線列車制御システムにより得た先行列車位置情報や進路情報等の制御情報を加味して前記点制御ＡＴＳシステムによる列車制御を行う請求項１記載の列車制御システム。
【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、詳細には運送量が比較的に少ない路線に適用される列車制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
列車の安全運行を支える信号システムには、路線の運転密度などのレベルに応じて、いくつかの種類がある。これらのシステムは、先行列車への追突から守るために先行列車の位置を検出する軌道回路と、検出した位置を送信する地上−車上間の伝達手段を組み合わせたものと考えることができる。その組合せとなるものとして、無線を利用した信号システムがある。この無線を利用した信号システムは、地上−車上間の伝達手段として無線を用い、移動体通信の特性を活用した信号システムを構築するものであり、乗務員へ適切な情報を提供し、保安度の向上を図るものである。あわせて、無線の届く範囲で先行列車情報を用いた制御を行い、列車の続行性能を改善するためのシステムである。つまり、無線技術や位置検知技術、ネットワーク技術を用いて信号システムを構築するものである。
【０００３】
また、駅付近において、軌道回路により列車検知を行う場合、続行列車の信号現示は先行列車が駅を出発して最後尾車両が軌道回路を抜けるまで変化しない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、軌道回路のシステムによれば、駅部分において続行列車を少しでも前に進めるためには図９に示すように駅部分の軌道回路を細かく分割する必要があり、軌道回路の分割数を増やすと当然設備費が増加する。一方、無線を利用した信号システムにおいては、列車の安全を守るために、いつどこででも地上側から列車を止めることができるよう、無線ゾーンの連続化が必要であるが、全線をカバーする無線設備を最初から導入するのではなく、段階的なシステムの移行が望ましい。
【０００５】
本発明はこれらの従来の要望に対応するために構築されるものであり、従前のシステムと同等以上の保安度を確保しつつ、段階的な導入を実現できる列車制御システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の列車制御システムは、所定の無線ゾーンを有し、車両に搭載した無線機と情報を送受信する無線基地局を少なくとも駅に設置して構築する無線列車制御システムと、軌道に沿って設けられた地上子と列車に設けられた車上子とを用いて構築する点制御ＡＴＳシステムとを有し、無線機を有する車両が無線基地局の無線ゾーン内に位置し、無線基地局と車両との間に無線回線が設定できるときは、点制御ＡＴＳシステムにより列車の現在位置を確認して無線列車制御システムにより先行列車位置情報や進路情報等の制御情報に基づいて列車制御を行い、列車が無線基地局の無線ゾーン外の無線不感帯に位置し、無線基地局と車両との間に無線回線が設定できないときは、点制御ＡＴＳシステムによる列車制御を行う。よって、運送量が比較的に少ない路線における駅中間の制御では、低コストの点制御ＡＴＳにより列車制御を行い、運転密度の高い駅周辺の列車制御では無線をベースとした位置情報と先行列車位置情報とにより細かい制御を行うことができ、無線ゾーンの連続化による無線列車制御システムへの移行に至るまでの列車制御システムを構築することができる。
【０００７】
また、列車が無線ゾーン外に位置し、無線基地局と車両との間に無線回線が設定できないときは、車両が無線ゾーン内に位置し、無線基地局と車両との間に無線回線を設定しているときに無線列車制御システムを介して得た先行列車位置情報や進路情報等の制御情報を加味して点制御ＡＴＳシステムによる列車制御を行う。よって、不連続な無線ゾーン間の無線不感帯において点制御ＡＴＳのみでなく制御情報を含めた保安度を維持した列車制御を行うことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る列車制御システムは、所定の無線ゾーンを有する無線基地局を駅に設置して構築する無線列車制御システムと、軌道に設けられた地上子と列車に設けられた車上子とを用いて構築する点制御ＡＴＳシステムとを有する。そして、無線機を有する車両が無線ゾーン内に位置し、無線基地局と車両との間に無線回線が設定しているときは、無線列車制御システムによる列車制御を行う。一方、車両が無線ゾーン外に位置し、無線基地局と車両との間に無線回線が設定できないときは、点制御ＡＴＳシステムによる列車制御を行う。よって、無線の信頼性が確立するまでは既存のシステムのバックアップを受け、信頼性が確立された後に無線を全面的に制御に用いるシステムへスムーズな移行することが可能となる。
【０００９】
【実施例】
図１は本発明の一実施例に係る列車制御システムの構成を示すブロック図である。同図において、本実施例の列車制御システムは、地上子−車上子による点制御ＡＴＳによる車両位置検知情報、各データや制御信号等を統合的に制御する制御装置１１と、列車番号等の列車２０に関するデータが格納された列車データベース１２と、番線情報、出発時分情報、乗務員運用や運行ダイヤ等の運行に関するデータが格納された運行データベース１３と、番線変更等の運転通告、ダイヤ変更、車両運用や乗務員運用の変更等の指令が入力される指令端末１４と、制御装置１１からの制御信号に基づいて後述する無線基地局１６から目的の無線機に接続する際、及びある無線機から無線基地局１６を経由して目的の制御装置１１に接続する際に、列車の無線機に付けられた番号や携帯無線機に付けられた番号及び無線機の存在するゾーンに対して付けられた番号などの番号体系の差異を吸収し、無線機の位置に基づく接続を容易にし、更に拡張性を持たせるためのアドレス変換部１５と、駅部分に設置され、一点鎖線で示す無線ゾーンを有する無線基地局１６と、列車２０に搭載する無線機と沿線作業員１７が携帯する携帯無線機１８と、点制御ＡＴＳを構築するために軌道に設けられた地上子１９とを含んで構成されている。また、図１において、各駅間であって隣接する駅に設置された無線基地局１６が有する互いの無線ゾーンが重なり合わない無線不感帯が存在する場合がある。なお、図１において当該無線不感帯をカバーするために無線基地局１６を新たに設け、設置した無線基地局１６が有する無線ゾーン（図中破線で示す）によって無線ゾーンの連続化を図れる、上述した理想的なシステムを示しておく。
【００１０】
また、図２は本実施例における車両の構成を示すブロック図である。同図に示すように、車両２１は、後述する地上子−車上子による点制御ＡＴＳによる車両位置検知情報、各データや制御信号、そしてブレーキ信号等を統合的に制御する制御装置２２と、運転室等に現在の制限速度や運転パターン、先行列車位置や先行列車までの距離及び警告表示等を表示する表示器２３と、アンテナ２５を介して無線基地局との交信を司るデジタル無線機２４と、後述する地上子−車上子間の送受信を司るＡＴＳ送受信器２６と、車上子２７とを有している。なお、軌道内には地上子２８が設置されている。また、本実施例の基本機能を実現するために必要な設備としては、地上子と車上子とを用いて構築する点制御ＡＴＳシステム、デジタル無線機を用いて無線リンクを構築するデジタル無線システム、無線及び有線を介しての通信回線を用いた列車制御を行うネットワーク制御システム、列車運行を統合的に管理運営する列車運行指令システムである。
【００１１】
次に、図１に示す本実施例の列車制御システムと、図２に示す点制御ＡＴＳを構築する構成及びデジタル無線機２４を有する車両２１とによる本実施例の動作の概略について説明する。
【００１２】
先ず、車両２１が駅の無線ゾーン内に位置するときは、点制御ＡＴＳによる制御を行うとともに無線基地局１６と車両のデジタル無線機２４との間で無線交信を行い、運転士を支援することができる。つまり、無線を活用して、電源再投入等によって点制御ＡＴＳ単独では無閉そく運転となる状態を検出し、当該列車から無閉そく状態であることを周囲の列車に無線で伝達することによって列車を動かしつつも追突を防止でき、無線ゾーン内においては先行列車位置を表示し運転士を支援する。また、車内信号とすることにより、信号の見間違えによる事故を防ぐと共に、異常時に重要な先行列車と自列車の位置関係を表示して、運転士や指令員が的確な判断を下すために補助する。この他、乗り入れ先の運転状況など、乗務員に適切な情報を提供することに努め、保安度の向上を図る。そして、図３に示すように、車両が駅間の無線ゾーン外である無線不感帯に位置した場合には、点制御ＡＴＳによって制御するシステムに移行する。このときにも先の駅内の無線ゾーンで得た先行列車位置等のデータをもって運転パターンを生成し、ＡＴＳが示す制限速度より高い速度での運転を可能とする。なお、無線による半連続ＡＴＳから点制御ＡＴＳと無線データの組合せによる制御や点制御ＡＴＳ単独による制御に移行するに際しては絶対位置情報を取得しているか否かを基準とするものとする。
【００１３】
次に、図４は本実施例の列車制御システムにおける一連の動作を示すフローチャートである。先ず、ステップＳ１において後述する図５に示す電源投入後のイニシャル処理を行う。次に、ステップＳ２において後述する図６に示す半連続ＡＴＳの処理に移行する。そして、ステップＳ３において後述する図７に示す通信機能の処理に移行する。最後に、ステップＳ４にて電源がＯＦＦであるか否かを判断して、電源がＯＦＦでなければ（ステップＳ４；ＮＯ）ステップＳ２に戻って再び半連続ＡＴＳの処理、通信機能の処理を行う。一方、電源がＯＦＦとなれば（ステップＳ４；ＹＥＳ）本実施例の列車制御システムの一連の動作を終了する。
【００１４】
図５は本実施例の列車制御システムにおけるイニシャル処理、つまり電源投入時から定常時へ移行するまでの動作を示すフローチャートである。先ず、車両の電源を投入すると、電源切直前の列車位置情報を読み出す（ステップＳ１０１，Ｓ１０２）。読み出した列車位置情報とＧＰＳの位置情報とを照合して仮の位置をセットする（ステップＳ１０３）。そして、無線リンク有りか否かを調べて無線リンク有りの場合は地上子と結合したか否かを調べる（ステップＳ１０４；ＹＥＳ、ステップＳ１０５）。そして、地上子と結合している場合は、地上制御装置が地上子、軌道回路情報及び無線基地局の属性に基づいて現在位置を取得し、車両へ無線により送信して、後述する本実施例の列車制御システムである半連続ＡＴＳへ移行する（ステップＳ１０５；ＹＥＳ、ステップＳ１１１）。一方、地上子と結合していない場合は点制御ＡＴＳによるシステムとなる（ステップＳ１０５；ＮＯ、ステップＳ１０６）。また、ステップＳ１０４にて無線リンク無しである場合、無閉そく状態として動作する（ステップＳ１０４；ＮＯ、ステップＳ１０７）。そして、地上子と結合したか否かを調べ、地上子と結合している場合は、無閉そく状態を解除して点制御ＡＴＳによるシステムとする（ステップＳ１０８；ＹＥＳ、ステップＳ１０９）。その後、無線リンク有りとなれば、ステップＳ１０５に動作移行する（ステップＳ１１０；ＹＥＳ）。ステップＳ１０８にて地上子と結合していない場合は、ステップ１０４に動作移行する（ステップＳ１０８；ＮＯ）。このような電源投入時の動作により、後述する本実施例の列車制御システムである半連続ＡＴＳに移行する。
【００１５】
次に、図６は本実施例の列車制御システムにおける半連続ＡＴＳの動作を示すフローチャートである。先ず、走行中の車両の速度発電機出力に基づいて距離を積算する（ステップＳ２０１）。そして、無線リンク有りか否かを調べ、無線リンク無しの場合、点制御ＡＴＳの現在位置情報を得る（ステップＳ２０２；ＮＯ、ステップＳ２０３）。また、再度無線リンク有りか否かを調べ、無線リンク無しの場合は走行距離及び経過時間を確認する（ステップＳ２０４；ＮＯ、ステップＳ２０５）。走行距離及び経過時間が所定の値を超過していれば、点制御ＡＴＳにより現在位置情報が無いときに無線リンク有りか否かを調べて無線リンク有りのときは地上子と結合したか否かを調べる（ステップＳ２０６；ＹＥＳ、ステップＳ２０７、ステップＳ２０８；ＹＥＳ、ステップＳ２０９）。ここで、ステップＳ２０８にて無線リンク無しの場合とステップＳ２０９にて地上子と結合していない場合はステップＳ２０７に戻る。地上子と結合している場合は現在位置を確認して本実施例の列車制御システムである半連続ＡＴＳに再び移行する（ステップＳ２０９；ＹＥＳ、ステップＳ２１０）。一方、ステップＳ２０４にて無線リンク有りのときは半連続ＡＴＳに再度移行する（ステップＳ２０４；ＹＥＳ）。また、ステップＳ２０６にて走行距離及び経過時間が所定の値を超過していないときはステップＳ２０３に戻る。更に、ステップＳ２０２にて無線リンク有りのときは、先行列車情報や進路情報を取得する（ステップＳ２０２；ＹＥＳ、ステップＳ２１２，Ｓ２１３）。そして、停止目標を設定し、設定した停止目標に対する制限速度曲線を生成する（ステップＳ２１４，Ｓ２１５）。そして、速度照査してその結果がＯＫであれば半連続ＡＴＳに再度移行する（ステップＳ２１６；ＹＥＳ）。速度照査してその結果がＯＫでなければ、ブレーキ制御の警告音を出す（ステップＳ２１６；ＮＯ、ステップＳ２１７）。更に、ブレーキ緩解扱いか否かを調べ、ブレーキ緩解扱いであれば再度速度照査してその結果がＯＫであってブレーキ緩解を確認した後に半連続ＡＴＳに再度移行する（ステップＳ２１８；ＹＥＳ、ステップＳ２１９；ＹＥＳ、ステップＳ２２０）。一方、ステップＳ２１８にてブレーキ緩解扱いでなく、あるいはステップＳ２１９にて速度照査してその結果がＯＫでなければステップＳ２１７に戻る。
【００１６】
また、図７は本実施例の列車制御システムにおける通信機能の定常時の動作を示すフローチャートである。先ず、無線リンク有りか否かを調べ、無線リンク有りであれば、運転通告情報や沿線作業員の情報を確認する（ステップＳ３０１；ＹＥＳ、ステップＳ３０２，Ｓ３０３）。確認後、自列車の通信エリア内の現場機器や携帯無線機の有無等を確認する（ステップＳ３０４）。そして、それらのデータを取得して中央制御センター内のデータベースに登録しておく（ステップＳ３０５，Ｓ３０６）。このような動作を行って定常時に半連続ＡＴＳにおける通信機能を行う。
【００１７】
このような半連続ＡＴＳに動作移行した後に異常が発生した際は、異常が発生した機能を切り離し、残った機能で可能な制御を行う。この際当然異常状態を表示する。一例を挙げると、無線による半連続ＡＴＳが機能しない場合は点制御ＡＴＳで動作する。また、車上子断線など点制御ＡＴＳが機能しない場合は無線による防護を行いながら運行する。データ伝送ができない場合は音声による通告により対処する。全く機能を失った場合は駅間の打合せ等の予め取り決めた手順及び文書に基づいて運行する。
【００１８】
更に、駅構内等での停止目標に対する速度制御や無線ゾーン内である停止目標への先行列車に対する後続列車の速度制御において、図８の（ａ）は停止目標に停止する先行列車に対して後続列車が通過しようとする場合の後続列車の従来と本実施例の速度制御を示す特性図であり、図８の（ｂ）は停止目標に先行列車も後続列車も停止する場合の後続列車の従来と本実施例の速度制御を示す特性図である。図８の（ａ）で一点鎖線で示す従来の点制御ＡＴＳシステムのみによる後続列車は加速と減速を断続的に繰り返して通過していくように、閉そくの長さによって制限速度が抑えられてしまい、無駄な加速や減速を繰り返し、スムーズな列車運行ができなかった。これに対して、図８の（ａ）で実線で示す本実施例の列車制御システムによる後続列車は、停止している先行列車が存在する場合でも無線による半連続ＡＴＳによってリアルタイムに行うことができるため、スムーズな通過が可能となる。また、停止目標に停止する先行列車に続いて後続列車も停止目標に停止する場合、図８の（ｂ）で一点鎖線で示す従来の点制御ＡＴＳシステムのみによる後続列車は加速と減速を断続的に繰り返しながら停止する。これに対して、図８の（ａ）で実線で示す本実施例の列車制御システムによる後続列車は、停止している先行列車が存在する場合でも無線による半連続ＡＴＳによってリアルタイムに行うことができるため、スムーズな停止が可能となる。よって、本実施例の列車制御システムによれば、いかなる状況の先行列車が存在する場合でも無線による半連続ＡＴＳによってリアルタイムに行うことができ、スムーズな列車運行が実現できる。
【００１９】
以上説明した本実施例によれば、無線基地局を各駅に設置し、駅中間は無線ゾーンのエリア外となる場所の存在を許容し、基本機能は車内信号と半連続ＡＴＳ、運転通告を想定することとなる。そして、基本機能の設備でソフトウェアの追加により実現可能なものを付属機能と位置付け、誤出発防止や過走防護、業務連絡などが挙げられる。拡張機能は設備とソフトウェアの追加が伴うものとし、ＡＴＳの地上設備を多情報地上子に置き換え、車上装置に多情報地上子対応のユニットを追加して軌道回路によらない前方進路表示が実現でき、かつ駅中間にも無線基地局を設置して無線ゾーン連続化を図ることにより移動閉そくが実現でき、無線ゾーン連続化のみでは沿線作業員向け列車接近警報が実現可能となる。
【００２０】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、所定の無線ゾーンを有し、車両に搭載した無線機と情報を送受信する無線基地局を少なくとも駅に設置して構築する無線列車制御システムと、軌道に沿って設けられた地上子と列車に設けられた車上子とを用いて構築する点制御ＡＴＳシステムとを有し、無線機を有する車両が無線基地局の無線ゾーン内に位置し、無線基地局と車両との間に無線回線が設定できるときは、点制御ＡＴＳシステムにより列車の現在位置を確認して無線列車制御システムにより先行列車位置情報や進路情報等の制御情報に基づいて列車制御を行い、列車が無線基地局の無線ゾーン外の無線不感帯に位置し、無線基地局と車両との間に無線回線が設定できないときは、前記点制御ＡＴＳシステムによる列車制御を行う。よって、運送量が比較的に少ない路線における駅中間の制御では、低コストの点制御ＡＴＳにより列車制御を行い、運転密度の高い駅周辺の列車制御では無線をベースとした位置情報と先行列車位置情報とにより細かい制御を行うことができ、無線ゾーンの連続化による無線列車制御システムへの移行に至るまでの列車制御システムを構築することができる。
【００２２】
また、車両が無線ゾーン外に位置し、無線基地局と車両との間に無線回線が設定できないときは、車両が無線ゾーン内に位置し、無線基地局と車両との間に無線回線が設定できているときに無線列車制御システムを介して得た先行列車位置情報等の制御情報を加味して点制御ＡＴＳシステムによる列車制御を行う。よって、不連続な無線ゾーン間の無線不感帯において点制御ＡＴＳのみでなく制御情報を含めた保安度を維持した列車制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る列車制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本実施例における車両の構成を示すブロック図である。
【図３】車両が無線不感帯に位置した時の様子を示すブロック図である。
【図４】本実施例の列車制御システムにおける一連の動作を示すフローチャートである。
【図５】本実施例の列車制御システムにおける電源投入時のイニシャル処理の動作を示すフローチャートである。
【図６】本実施例の列車制御システムにおける半連続ＡＴＳの動作を示すフローチャートである。
【図７】本実施例の列車制御システムにおける通信機能の定常時の動作を示すフローチャートである。
【図８】本実施例における列車速度制御の様子を示す図である。
【図９】駅構内での現行システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
１１，２２；制御装置、１２；列車データベース、１３；運行データベース、
１４；指令端末、１５；アドレス変換部、１６；無線基地局、
１７；沿線作業員、１８；携帯無線機、１９，２８；地上子、
２０，２１；車両、２３；表示器、２４；デジタル無線機、２５；アンテナ、
２６；ＡＴＳ送受信器、２７；車上子。
【図１】
0004565752.tif 000002
【図２】
0004565752.tif 000003
【図３】
0004565752.tif 000004
【図４】
0004565752.tif 000005
【図５】
0004565752.tif 000006
【図６】
0004565752.tif 000007
【図７】
0004565752.tif 000008
【図８】
0004565752.tif 000009
【図９】
0004565752.tif 000010