(57)【要約】【課題】トランスポンダや軌道回路、アクセルカウンターなど、在線位置を把握する装置を地上に設置する場合、設置や保守に掛かるコストが増大する問題がある。また、駅構内に在線する列車の立上げ時や、停電などの異常時といった、車上装置が自列車の在線位置を把握していない場合、トランスポンダが設置している場所まで運転手が目視等で進行方向前方の安全性を確認しながら列車を運転し、在線位置を確定する必要があった。【解決手段】上記課題を達成するため、本発明は、発電所からの電力を列車へ供給する電力供給装置を備えた列車制御システムにおいて、列車の走行する軌道上で、それぞれ電気的に独立して電力供給が行われる駅構内の番線ごと、または電力供給が遮断可能な区間ごとに、電力供給装置の給電のタイミングまたは給電電力の電圧波形を制御することによって、給電電力を信号としても利用し、列車の在線範囲を特定する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電所からの電力を列車へ供給する電力供給装置を備えた列車制御システムにおいて、
前記列車の走行する軌道上で、それぞれ電気的に独立して電力供給が行われる駅構内の番線ごと、または電力供給が遮断可能な区間ごとに、前記電力供給装置の給電のタイミングまたは給電電力の電圧波形を制御する電力供給制御装置と、
前記電力供給制御装置が給電のタイミングを制御する場合に、前記給電電力により起動して応答情報を送信し、
前記電力供給制御装置が電圧波形を制御する場合に、前記電圧波形に基づいて生成される応答情報を送信する車上通信装置と、
前記電力供給装置の給電の制御情報と前記応答情報とに基づいて前記列車の在線範囲を特定する在線範囲特定装置と、
を有すること
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、
前記電力供給制御装置は、前記番線ごとに異なるタイミングで給電を行い、
前記車上通信装置は、前記電力供給装置からの給電電力を受けて起動し、
前記在線範囲特定装置は、前記応答情報を受信したタイミングと、前記電力供給制御装置による前記給電のタイミングの制御情報とを照合して前記列車の在線範囲を特定すること
を特徴とする列車制御システム。
【請求項３】
請求項１に記載の列車制御システムにおいて、
前記電力供給装置は、前記区間ごとに給電を遮断可能な遮断器を備え、
前記電力供給制御装置は、前記遮断器を制御し、前記区間ごとに異なるタイミングで給電を行い、
前記車上通信装置は、前記電力供給装置からの給電電力を受けて起動し、
前記在線範囲特定装置は、前記応答情報を受信したタイミングと、前記電力供給制御装置による前記給電のタイミングの制御情報とを照合して前記列車の在線範囲を特定すること
を特徴とする列車制御システム。
【請求項４】
請求項１に記載の列車制御システムにおいて、
前記電力供給制御装置は、前記番線ごとに異なる電圧波形を持つ電力での給電を行い、
車上には前記電圧波形を計測する給電計測手段を備え、
前記車上通信装置は、前記給電計測手段によって計測された前記電圧波形に基づいて生成される応答情報を送信し、
前記在線範囲特定装置は、前記応答情報と、前記電力供給制御装置による前記電圧波形の制御情報とを照合して前記列車の在線範囲を特定すること
を特徴とする列車制御システム。
【請求項５】
請求項１に記載の列車制御システムにおいて、
前記電力供給装置は、前記区間ごとに給電を遮断可能な遮断器を備え、
前記電力供給制御装置は、前記遮断器を制御し、前記区間ごとに異なる電圧波形を持つ電力での給電を行い、
車上には前記電圧波形を計測する給電計測手段を備え、
前記車上通信装置は、前記給電計測手段によって計測された前記電圧波形に基づいて生成される応答情報を送信し、
前記在線範囲特定装置は、前記応答情報と、前記電力供給制御装置による前記電圧波形の制御情報とを照合して前記列車の在線範囲を特定すること
を特徴とする列車制御システム。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の列車制御システムにおいて、
前記在線範囲特定装置が車上に備えられた場合、
前記電力供給制御装置による前記給電のタイミングまたは前記給電電力の電圧波形の制御情報を前記車上通信装置に送信する地上通信装置を有し、
前記車上通信装置は、前記地上通信装置から受信した前記制御情報を前記在線範囲特定装置に送信すること
を特徴とする列車制御システム。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の列車制御システムにおいて、
特定された前記列車の在線範囲に基づいて停止目標を算出する停止目標算出装置と、
前記停止目標情報に基づいて自列車の走行速度を制御する速度制御装置と、
を有すること
を特徴とする列車制御システム。
【請求項８】
請求項７に記載の列車制御システムにおいて、
前記速度制御装置によって走行速度を制御する際に、
前記在線範囲と前記停止目標までの距離とを用いること、
または、前記在線範囲と前記停止目標までの距離とに加えて、
前記列車の走行速度、モータ性能、ブレーキ性能、重量、走行路の曲率、勾配、前記在線範囲特定装置が特定した在線範囲、前記停止目標算出装置が算出した停止目標までの距離のうち、少なくとも１つを用いること
を特徴とする列車制御システム。
【請求項９】
請求項４または請求項５のいずれかに記載の列車制御システムにおいて、
前記電力供給装置は、
前記区間ごとに前記給電電力の電圧を変化可能な変圧器、
前記区間ごとに前記給電電力の周波数を変化可能な周波数変調装置、
前記区間ごとの前記給電電力にパターン信号を重畳可能な電力線搬送通信装置のうち、
少なくとも１つの装置を備えること
を特徴とする列車制御システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の列車制御システムにおいて、
前記電力供給装置を制御する際に通信符号化技術を適用することで、
前記電力供給装置の経路上でのノイズの検知もしくは除去を可能とすること
を特徴とする列車制御システム。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の列車制御システムにおいて、
前記在線範囲特定装置は、前記列車の在線範囲を特定する際に、軌道回路、加速度センサ、ジャイロセンサ、速度発電機、トランスポンダ、バリス、無線ＬＡＮの電波情報、超音波センサ、ドップラーレーダー、カメラ、赤外線センサ、車軸検知器のうち、少なくとも１つの装置を用いて取得した情報と、
前記応答情報と、を併用して在線範囲を特定すること
を特徴とする列車制御システム。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の列車制御システムにおいて、
前記電力供給装置による給電状態を計測し、前記電力供給制御装置へ計測した前記給電状態の結果を伝える電力供給監視装置を備え、
前記電力供給制御装置は、前記給電のタイミングまたは前記給電電力の電圧波形の制御情報と、前記電力供給監視装置による前記計測結果とを照合し、
前記制御情報と前記計測結果とが一致しない場合に異常と判断可能な手段を有すること
を特徴とする列車制御システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の列車制御システムにおいて、
前記電力供給制御装置は、前記番線、または前記区間に電車が在線しているか否かに係わらず、任意のタイミング、または任意の電圧波形を持つ電力でのテスト給電を行うこと
を特徴とする列車制御システム。
【請求項１４】
請求項１２または請求項１３のいずれかに記載の列車制御システムにおいて、
前記電力供給制御装置が異常と判断した場合、警報を出力すること
を特徴とする列車制御システム。
【請求項１５】
請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の列車制御システムにおいて、
在線範囲を特定する処理状況を表示するモニタ、
もしくは音声にて前記処理状況を知らせる手段、
もしくはその両方を備えること
を特徴とする列車制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各列車に搭載している車上制御装置と、地上に設置されている地上制御装置が通信することで列車制御を行うシステム、装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道システムでは、列車同士が衝突しないように鉄道信号システムによって走行制御している。従来の軌道回路を用いた信号システムでは、１軌道回路に１列車の在線だけを許可することで、列車間の安全を確保している。
【０００３】
このため、軌道回路の長短で通常運行の列車間隔が決まる。高密度運行を行うためには列車間隔を縮める必要があることから、短い軌道回路を用いることになる。
【０００４】
ただし、軌道回路は数１００ｍおきに設備を設置する必要があり、設備の導入・保守費用が高くなるという欠点を持っている。
【０００５】
信号システムを含む鉄道保安システムにおいては、コスト削減や列車制御の高機能化という観点から、軌道回路によらずに列車制御する方式として、無線信号方式が検討されている。
【０００６】
無線信号方式では、一般に、車上に搭載された装置（以下、車上装置）で自列車位置を算出し、無線によって地上に設置された制御装置（以下、地上装置）に自列車位置を伝送し、地上装置はその列車が安全に進行できる限界地点を算出して列車に伝送する。
【０００７】
この限界地点を停止目標とし、自列車が停止目標までに安全に停止できるように車上装置は列車の走行速度を制御する。
【０００８】
すなわち、車上装置が自列車の在線位置と停止目標を確定することで、安全な列車走行が可能となる。
【０００９】
駅構内など途中の進路が複数存在する場合では、番線特定は列車の衝突を避けるためだけでなく、列車の出庫にも影響するため、地上装置と車上装置との間で送受信を行って列車の速度制御情報を共有する方法がある。
【００１０】
列車位置を特定する方法として、多くの無線信号方式では地上に設置する設備を低減することを目的として、軌道回路や車軸検知器（アクセルカウンター）などの設備を用いず、速度発電機を利用した手法が広く用いられる。
【００１１】
しかし、速度発電機を用いた場合、車輪の空転や車輪径の変化等に起因し、推定位置の誤差は列車走行距離が延びるに従って蓄積される。
【００１２】
蓄積される位置誤差を補正するため、トランスポンダが利用される。
【００１３】
トランスポンダは位置情報を車上装置へ送信する装置であり、線路に沿って設置されている。
【００１４】
トランスポンダの設置間隔から発生しうる位置誤差の最悪値を想定して安全のための余裕距離を固定的に設定し、停止目標が算出される。
【００１５】
トランスポンダの数が少なく間隔が広い場合、速度発電機による位置誤差の蓄積が大きくなり、安全余裕距離も大きくなる。
【００１６】
安全余裕距離が大きいと列車間隔の拡大による運行密度の低下などの課題が発生する。
【００１７】
また、トランスポンダによる位置補正情報を車上装置が取りこぼした場合、位置誤差が大きくなり、設定された安全余裕距離では安全が保障されないため、取りこぼしを考慮して、予め安全余裕距離をトランスポンダ２個分の走行を許容する値に設定し、２個連続で取りこぼした場合は、緊急停車により安全を確保していた。
【００１８】
そのため、必要以上に安全余裕距離を長く設定する必要があったり、トランスポンダの異常で列車が停車したり、安全余裕距離を短くするためにトランスポンダの設置数が増加してコスト増を招くという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００２−２８４０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上述の通り、トランスポンダや軌道回路、アクセルカウンターなど、在線位置を把握する装置を地上に設置する場合、設置や保守に掛かるコストが増大する問題がある。
【００２１】
また、駅構内に在線する列車の立上げ時や、停電などの異常時といった、車上装置が自列車の在線位置を把握していない場合、トランスポンダが設置している場所まで運転手が目視等で進行方向前方の安全性を確認しながら列車を運転し、在線位置を確定する必要があった。
【００２２】
また、速度発電機やＧＰＳ（Global Positioning System）、加速度センサ、ドップラーレーダーなどの位置推定手法は、列車状態や周辺環境などによって推定精度が常に変化するため、走行前に適切な誤差を想定して安全余裕距離として設定することが難しい。
【００２３】
このため、過剰な安全余裕距離が設定される可能性がある。
【００２４】
ＧＰＳの場合、位置推定精度を向上するための方式が多数提案されているが、マルチパスや電離層での伝搬遅延などの影響によって誤差が大きくなる可能性があり、ＧＰＳの最大誤差が保証されない。
【００２５】
特に、複数の番線が存在する駅構内では、各番線が隣接しているため、列車の立上げ時の番線特定をＧＰＳの位置推定精度で行うのは困難である。番線を間違えると出庫できないため、無線技術での番線特定は安全性に問題がある。
【００２６】
鉄道信号システムなど、位置情報が安全性に直結するアプリケーションにおいては、最大誤差が保証されない位置情報の利用は致命的な障害に繋がりうる。
【００２７】
本発明の目的は、発電所からの電力を列車に供給するためのシステム（以下、き電系）を信号システムとしても利用することで、列車在線範囲を特定することである。
【００２８】
き電系とは、変電所、架線、軌道、第三軌条等を含む、列車への給電に用いられる電力供給装置、またはそれらを合わせた電力供給装置群とする。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記目的を達成するため、本発明は、発電所からの電力を列車へ供給する電力供給装置を備えた列車制御システムにおいて、前記列車の走行する軌道上で、それぞれ電気的に独立して電力供給が行われる駅構内の番線ごと、または電力供給が遮断可能な区間ごとに、前記電力供給装置の給電のタイミングまたは給電電力の電圧波形を制御する電力供給制御装置と、前記電力供給制御装置が給電のタイミングを制御する場合に、前記給電電力により起動して応答情報を送信し、前記電力供給制御装置が電圧波形を制御する場合に、前記電圧波形に基づいて生成される応答情報を送信する車上通信装置と、前記電力供給装置の給電の制御情報と前記応答情報とに基づいて前記列車の在線範囲を特定する在線範囲特定装置と、を有する構成とする。
【発明の効果】
【００３０】
電力供給装置を信号システムとしても利用することで、列車の在線範囲を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例１による列車制御システムの構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施例１での車上装置２における制御フローを示す図である。
【図３】本発明の実施例１での地上装置３における制御フローを示す図である。
【図４】本発明の実施例１による列車制御システムの構成のイメージ例を示す図である。
【図５】本発明の実施例１での駅構内での列車の番線特定のイメージ例を示す図である。
【図６】本発明の実施例１による列車制御システムの構成の一変形例を示す図である。
【図７】本発明の実施例２による列車制御システムの構成の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施例２での車上装置２における制御フローを示す図である。
【図９】本発明の実施例２での地上装置３における制御フローを示す図である。
【図１０】本発明の実施例３による列車制御システムの構成の一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施例３での車上装置２における制御フローを示す図である。
【図１２】本発明の実施例３での地上装置３における制御フローを示す図である。
【図１３】本発明の実施例３での給電パターンの一例を示す図である。
【図１４】本発明の実施例３での駅構内での列車の番線特定のイメージ例を示す図である。
【図１５】本発明の実施例３による列車制御システムの構成の一変形例を示す図である。
【図１６】本発明の実施例３による列車制御システムで速度制御を行う場合の構成の一例を示す図である。
【図１７】本発明の実施例４での駅構内以外での列車の在線区間特定のイメージ例を示す図である。
【図１８】本発明の実施例５による列車制御システムの構成のイメージ例を示す図である。
【図１９】本発明の実施例５での地上装置３における制御フローを示す図である。
【図２０】本発明の実施例５による列車制御システムで速度制御を行う場合の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。
【実施例１】
【００３３】
本実施例では、探索すべき列車は駅構内に在線していると想定する。
【００３４】
図１に本実施例の構成を示す。本実施例では、車上装置２は、き電系１より供給される電力によって起動する車上通信装置２１により構成される。また、地上装置３は、き電系の給電動作を制御するき電制御装置３２と、車上装置２からの送信情報を基に該列車の在線範囲を特定する在線範囲特定装置３３により構成される。
【００３５】
図２は本実施例の車上装置２による制御フロー、図３は本実施例による地上装置３による制御フローを示す。また、図４に本システムの構成イメージを示す。
【００３６】
車上装置２がき電系１から給電を受けた場合（９１００）、その給電によって車上通信装置２１が起動（９１０１）する。起動した車上通信装置２１は、地上装置が給電範囲を変更する前までに、起動したことを伝える応答情報を地上装置３へ送信（９１０２）する。
【００３７】
地上装置３は、き電制御装置３２を用いて在線位置を特定する対象となる列車の走行する軌道上の範囲のき電系１を遮断（９２００）し、タイミングを変えて各範囲へ一定時間給電（９２０１）する。各範囲へ給電する際、あるタイミングにおいては１つの範囲に給電し、同時に複数番線には給電しないものとする。次に地上装置３は、き電系１による給電によって起動した車上通信装置２１が送信した応答情報を受信（９２０２）した場合、在線範囲特定装置３３はそのタイミングに応じて列車が在線する在線範囲を特定（９２０３）する。
【００３８】
上記フローにおいて、車上通信装置２１はき電からの給電を受けた際に動作する装置であり、き電制御装置３２は複数番線へ同時に給電しないようにき電系１を制御しているため、在線範囲特定装置３３は応答を受けた番線に列車が在線していることを保証できる。図５に示すとおり、例えば、１〜４番線まである駅において、３番線へ給電している間に在線範囲特定装置３３が車上装置２から情報を受信した場合、該列車は３番線に在線していると判断される。
【００３９】
車上通信装置２１に、該列車が給電された場合に動作する性質を持たせると、給電がない場合に誤作動して位置情報を送信してしまう可能性を排除することもできる。その場合、車上通信装置２１の構成としては、き電からの供給電力を起動に用いる構成としても良いし、き電からの供給電力を車上に設置した電圧計などの給電計測手段によって計測し、一定電圧以上が供給された場合に起動する構成としても良い。
【００４０】
ただし、車上通信装置２１が応答情報を送信する前に給電されているか否かに係わらず、本発明の効果は得られる。例えば、車上通信装置２１が、き電や蓄電池などから給電された状態において、給電計測手段が一定電圧以上の供給を計測した場合に車上通信装置２１が応答情報を送信する構成としても良い。
【００４１】
また、上記フローでは、複数番線へ同時に給電しない方式をとっているが、一度列車が在線していないことが分かった範囲については、そのまま給電を続けても良い。例えば、１番線に給電して応答情報が返ってこなかった場合、一定時間経過後に１番線に加えて２番線にも同時に給電し、もし応答情報が返ってきたら２番線にいると判断できる。
【００４２】
き電制御装置３２により列車への給電を制御する方法として、例えばき電制御装置３２から特定の範囲への給電を実施するよう変電所に対して指示しても良い。また、例えばき電線、架線、帰線電流用のレール等に遮断器を設け、き電制御装置３２からの指示により遮断器を開閉することで給電を制御しても良い。
【００４３】
在線範囲特定装置３３は、き電制御装置３２がき電系１を制御した際に電力供給される範囲を把握しているものとし、き電制御装置３２がき電系１を制御して給電した範囲に関する情報、および車上装置２による応答情報を照合することで在線範囲を特定する。
【００４４】
上記構成では、地上装置３は車上装置２から送信された情報を使用して在線範囲を把握しているが、地上装置３は車上装置２から送信された情報以外の情報を使用して在線範囲を算出しても良い。本構成は、車上装置２を経由せずに地上装置３へ入力される情報を考慮した構成であり、例えば軌道回路やアクセルカウンターなどの地上側に設置された装置より得られた情報を在線範囲特定装置３３への入力として用いた場合に該当する。本構成では、地上装置３は、各列車の車上装置２から入力される情報以外にも、地上側に設置された上記装置により取得した情報を基に、在線範囲を算出する。以降の処理は上記構成における処理と同様である。また、車上通信装置２１から地上装置３へ応答情報を送る手段は、無線であっても有線であっても本実施例は実現できる。
【００４５】
在線範囲特定装置３３により列車在線範囲を算出する場合、例えば軌道回路、加速度センサ、ジャイロセンサ、速度発電機、トランスポンダ、バリス、無線ＬＡＮの電波情報、超音波センサ、ドップラーレーダー、カメラ、赤外線センサ、アクセルカウンターのいずれかの装置を併用して算出しても良い。在線範囲特定装置３３は、上記装置のうち１種類の装置を用いても良いし、複数種類の装置を組み合わせて用いても良い。また、走行地点によって使用する装置を変更しても良い。位置算出の詳細技術については、従来の列車制御システムやカーナビゲーションシステムなどで幅広く利用されている技術であるため、詳細については割愛する。
【００４６】
また、図６に示すように、在線範囲特定装置３３は車上装置２に備えても良い。この場合、車上装置２に備えられた在線範囲特定装置３３は、車上通信装置２１と地上通信装置３１とを通じて給電のタイミングとその範囲を把握する。よって、在線範囲特定装置３３はき電系１からの給電と、事前に把握している給電のタイミングとその範囲を照合することで、自列車の在線範囲を特定することができる。特定された在線範囲の情報は、車上通信装置２１と地上通信装置３１とを用いて送受信すればよい。
【００４７】
本実施例を用いると、き電系を制御して各列車の在線範囲を特定することで、列車の起動時や、停電などの異常時において、人手によらず、トランスポンダや軌道回路などの設備を導入することなく、鉄道のライフサイクルコストを低減しつつ、列車の安全性・運行密度・省エネルギーの観点にも適した列車制御システムが実現される。
【実施例２】
【００４８】
本実施例では、実施例１の列車の在線範囲の特定に加えて、更に速度制御を行う場合の構成を示す。実施例２では、車上装置２は、き電系１より供給される電力によって起動する車上通信装置２１と、地上装置３から送信される停止目標情報を基に自列車の走行を制御する速度制御装置２３により構成される。また、地上装置３は、き電系の給電動作を制御するき電制御装置３２と、車上装置２からの送信情報を基に該列車の在線範囲を特定する在線範囲特定装置３３と、該列車の在線範囲を基に停止目標を算出する停止目標算出装置３４と、各列車に対して停止目標を送信する地上通信装置３１により構成される。
【００４９】
本実施例では、停電などの異常事態によって、駅のいずれかの番線に停車中の列車が無給電状態になり、速度制御が必要な程度離れた距離に安全に移動させる場合に適用できる。また、後述する実施例３のように、給電パターンを用いる手法を用いれば、き電からの給電を遮断しなくても良いため、駅構内以外に在線する列車においても適用できる。
【００５０】
図８は本実施例の車上装置２による制御フロー、図９は本実施例の地上装置３による制御フローを示す。
【００５１】
車上装置２がき電系１から給電を受けた場合（９３００）、その給電によって車上通信装置２１が起動（９３０１）する。起動した車上通信装置２１は、地上装置が給電範囲を変更する前までに、給電されたことを伝える応答情報を地上装置３へ送信（９３０２）する。車上通信装置２１が地上装置３から在線範囲情報および停止目標情報を受信した場合（９３０３）、速度制御装置２３は自列車が停止目標へ安全に停止できるように走行速度を制御する（９３０４）。
【００５２】
地上装置３は、き電制御装置３２を用いて在線位置を特定する対象となる列車の走行する軌道上の範囲の全てのき電系１を遮断（９４００）し、タイミングを変えて各範囲へ一定時間給電（９４０１）する。各範囲へ給電する際、あるタイミングにおいては１つの範囲に給電し、同時に複数番線には給電しないものとする。次に地上装置３は、地上通信装置３１がき電系１による給電によって起動した車上通信装置２１が送信した応答情報を受信（９４０２）した場合、在線範囲特定装置３３はそのタイミングに応じて列車が在線する在線範囲を特定（９４０３）し、停止目標算出装置３４は該在線範囲を基に該列車の停止目標位置を算出（９４０４）し、地上通信装置３１は該在線範囲および停止目標位置情報を車上装置２へ送信する（９４０５）。
【００５３】
既存システムにおいて、上記の停止目標算出装置３４、速度制御装置２３、車上通信装置２１、地上通信装置３１で用いられる技術・手法は様々な方法が適用されている。ここでは詳細は割愛するが、例えば、特許文献１のようにブロック単位での停止パターンを作成し、停止目標位置ブロック情報をデジタル情報として伝送する方法がある。
【００５４】
速度制御装置２３により走行速度を制御する場合、列車の在線範囲と停止目標までの距離との２つの情報に加えて、走行速度、地形情報（走行路の曲率、勾配など）、車両性能（モータ性能、ブレーキ性能、重量など）のうち、少なくとも１つを用いて算出しても良い。安全性を確保しつつ、運行密度や省エネルギーを考慮して走行速度を算出する方法は公知の技術が多々あるため、それら公知技術を適用しても良い。
【００５５】
また好ましくは、前記車上装置２もしくは前記地上装置３はモニタを備え、前記各装置の処理状況をモニタに表示する、もしくは音声にて処理状況を知らせる手段を備える。
【００５６】
上記では、地上装置３が停止目標情報を車上装置２へ送信するが、停止目標の代わりに各地点における該列車の制限速度を車上装置２へ送信しても良い。
【実施例３】
【００５７】
実施例１、実施例２では、在線位置を特定する対象となる範囲のき電系１を遮断し、タイミングを変えながら各範囲に対して給電する方式としていた。実施例３は、き電系１を遮断せずに、在線位置を特定する対象となる各範囲に対し、特定の給電パターンで電力供給することで在線範囲を特定する方式とする。本構成により、複数範囲への同時給電が可能となり、各範囲への電力供給を遮断することが避けられるため、列車運行への影響を抑えられる。
【００５８】
本実施例では、探索すべき列車は駅構内に在線していると想定する。
【００５９】
図１０に実施例３の構成を示す。車上装置２は、き電制御装置３２により制御されたき電系１の給電パターンを計測する給電計測手段２２を備えておき、車上通信装置２１は給電計測手段２２が計測した給電パターンに基づいて応答情報を地上装置３へ送信する。地上装置３は、き電系１の給電パターンを制御するき電制御装置３２と、車上装置２からの応答情報を基に該列車の在線範囲を特定する在線範囲特定装置３３により構成される。
【００６０】
図１１は本実施例の車上装置２による制御フロー、図１２は本実施例による地上装置３による制御フローを示す。また、図１３に具体的な給電パターンのイメージを示す。
【００６１】
車上装置２がき電系１から給電パターンを受けた場合（９５００）、給電計測手段２２が給電パターンを計測（９５０１）し、受け取った給電パターンに応じた応答情報を在線範囲特定装置３３へ送信（９５０２）する。
【００６２】
地上装置３は、き電制御装置３２を用いて在線範囲を特定する対象となるそれぞれの範囲に対して、それぞれ固有の給電パターンでの給電（９６００）を行う。次に地上装置３は、き電系１による給電パターンに基づいて、車上通信装置２１が送信した応答情報を受信（９６０１）した場合、在線範囲特定装置３３はその応答情報から列車が在線する在線範囲を算出（９６０２）する。
【００６３】
在線範囲特定装置３３は、き電制御装置３２が制御する給電パターンとその範囲を把握しているものとし、き電制御装置３２がき電系１を制御して給電した給電パターンとその範囲に関する情報、および車上装置２による応答情報を照合することで在線範囲を特定する。特定したい範囲ごとに異なる給電パターンで制御すればよく、在線位置を探索したい範囲に属する複数の区間に対して、それぞれの区間で全て異なる給電パターンでの給電を行えば、区間単位での位置が探索できる。応答情報は、受信した給電パターンそのものを用いても良いし、少なくとも特定の給電パターンを受信したことが分かる情報が含まれていればよい。その場合、在線範囲特定装置３３は、それぞれの給電パターンに基づいた応答情報を把握していれば良い。
【００６４】
実施例１、実施例２では、探索する範囲を除いた区間にいる列車の車上装置２への給電を遮断するため、き電系１に遮断器を設け、き電制御装置３２からの指示により遮断器を開閉する構成としていた。実施例３では、車上装置２に対して特定の給電パターンを供給できる構成となっていれば良いため、遮断器だけでなく、変圧器、周波数変調装置、電力線搬送通信用の送信器等をき電系１に設けても良い。例えば、変圧器を用いる場合は、区間ごとに給電電力の電圧を変化させた給電パターンを生成でき、周波数変調装置を用いる場合は、区間ごとに給電電力の周波数を変化させた給電パターンを生成でき、また、電力線搬送通信用の送信器を用いる場合は、区間ごとに給電電力に特定のパターン信号を重畳させた給電パターンを生成できる。つまり、これらの装置を適用することにより、車両の運行に影響しない給電パターンを設定することができる。図１３は、電力線搬送通信機によって、変電所からの給電に情報信号を付加した場合の給電パターン例を示している。変電所からの供給電圧よりも、高周波、低振幅の電力を情報信号として重畳することで、き電による給電と同時に情報も送信できる。付加された情報信号は、電圧変動を計測する給電計測手段を用いて、取り出すことができる。この他、情報信号を給電電力に重畳するのではなく、変圧器や周波数変調装置を用いて、変電所からの給電電力そのものの振幅、周波数を情報信号としても良い。
【００６５】
図１４は、１〜４番線まである駅での列車の番線特定方法を示す。き電制御装置３２は各番線に異なる情報信号を重畳した給電パターンでの給電を行い、各番線に供給される給電パターンの波形は情報信号の分だけ異なる。車上装置２は重畳された給電計測手段で給電パターンに重畳された情報信号の電圧変動を計測し、３番線であることが分かる特有の情報信号を計測した場合、該列車は３番線に在線していると判断できる。また、給電パターンを受けた列車が送信する応答情報に、受けた給電パターンの情報と列車の情報との両方を含ませることで、複数の番線にそれぞれ列車が在線しているときに、どの列車がどの番線に在線しているかを同時に特定することもできる。つまり、１〜４番線にそれぞれ列車が在線している場合に、どの列車がどの番線に在線しているかを一度に特定することができる。更に、各番線にはき電によって給電し続けることができるため、列車は停止状態でなくても適用できる。例えば、駅構内に侵入してきた列車が、どの番線に進行したかを確認する手段として、本実施例を利用することもできる。
【００６６】
また、実施例１と同様に、在線範囲特定装置３３は車上側にあってもよい。車上装置２が在線範囲特定装置３３を備えた構成を図１５に示す。車上側に在線範囲特定装置３３を備えた場合、在線範囲特定装置３３が各範囲における給電パターンを事前に把握しておくことで、車上装置２は地上装置３と通信しなくても、給電計測手段２２が計測した給電パターンを基に自列車の在線範囲を特定できる。つまり、自列車の在線範囲の特定するためであれば、車上通信装置２１と地上通信装置３１とは必須ではない。特定された該列車の在線範囲を車上以外でも知るためには、車上通信装置２１と地上通信装置３１とを備えて交信を行えばよい。
【００６７】
実施例２と同様に、速度制御を行う場合は図１６のように、特定された在線範囲に基づいて停止目標を算出する停止目標算出装置３４と、停止目標情報に基づいて速度を制御する速度制御装置２３とを備えた構成としてもよい。
【００６８】
また、実施例２とは異なり、き電からの給電を遮断しなくても良いため、走行中の列車に対して適用可能である。
【００６９】
制御フローは、図８、図９との応答情報の送信以前の部分を実施例３で読み替えればよい。
【００７０】
き電からの給電パターンを基に在線範囲を特定する場合、ノイズ等が加わることで本来とは異なる給電パターンとして認識され、在線範囲を誤認識する可能性がある。これに対しては、例えば電力線搬送通信技術を適用した場合、通信内容に符号化技術を導入することで、き電系１の経路上でのノイズへの対策が可能となり、在線範囲特定の信頼性も向上する。
【００７１】
以上より、本実施例を用いると、地上設備の設置数を抑制することで設置・保守コストを低減し、かつ人手によらない安全な列車制御が可能となる。
【実施例４】
【００７２】
実施例４では、在線範囲特定装置３３が列車を探索する範囲は駅構内だけでなく、駅構内以外の範囲においても在線位置を特定する方式とする。本実施例の構成イメージを図１７に示す。本構成では、き電からの給電によって起動する車上通信装置２１を用いる方法を示す。
【００７３】
本実施例の構成は、実施例１ないし実施例３の構成で実現できる。ここでは実施例１の、給電によって車上通信装置が起動する方式で説明する。
【００７４】
地上装置３は、き電制御装置３２を用いて在線位置を特定する対象となる列車の走行する軌道上の範囲の遮断器を開く。次に、変電所によるき電供給を開始し、応答情報を在線範囲特定装置３３が受信した場合は、区間Ａに在線していると判断する。応答情報が一定時間経過後帰って来なかった場合、区間Ａ−Ｂ間の遮断器を閉じて、応答情報の有無を確認する。応答情報があった場合は区間Ｂに在線していると判断し、一定時間経過しても応答情報が返って来なかった場合は、更に区間Ｂ−Ｃ間の遮断器を閉じ、応答情報の有無を確認していく。以降、同様に在線範囲を特定する区間の遮断器を閉じていき、応答情報の有無を確認することで、在線範囲を算出する。
【００７５】
実施例４では、「区間Ａ」、「区間Ａ＋区間Ｂ」、「区間Ａ＋区間Ｂ＋区間Ｃ」というように、給電区間を広げているが、変電所の位置や数によっては、区間Ａ、区間Ｂ、区間Ｃ、それぞれにタイミングをずらして給電しても良いし、実施例３のように、それぞれの区間に固有の給電パターンで給電する方式をとっても良い。この場合、特定すべき在線区間それぞれに対して、変電所、変圧器、周波数変調装置、電力線搬送通信用の送信器等を設置することで、各区間に特有の給電パターンを送信できる。
【実施例５】
【００７６】
上記実施例１〜実施例４では、き電制御装置３２は誤りなく意図した範囲への給電、または給電パターンを制御できる前提としている。実施例５では、誤った範囲への給電や、誤った給電パターンによる給電という事象が発生することを想定し、地上装置３はき電制御装置３２が意図した範囲へ意図した給電、または給電パターンによる給電制御を確かに行っていることを監視するためのき電監視装置３５を備える。本実施例の構成を図１８に示す。
【００７７】
本実施例での、き電監視装置３５を用いたき電監視方法は、実施例１ないし実施例４のいずれにも適用できる。
【００７８】
ここでは一例として、実施例１の制御フローに対して適用した場合の地上装置３による制御フローを図１９に示し、また実施例２に対して適用した場合を図２０に示す。車上装置２による制御フローは図８と同様としても良い。なお、実施例３、実施例４の制御フローに対してもほぼ同様に追加できるため、ここでは割愛する。
【００７９】
地上装置３は、き電制御装置３２を用いて在線位置を特定する対象となる列車の走行する軌道上の範囲のき電系１を遮断（９７００）し、タイミングを変えて各範囲へ一定時間給電（９７０１）する。給電を開始した後、き電制御装置３２はその給電状態を計測・監視するき電監視装置３５からのフィードバック結果を受信したら（９７０２）、そのフィードバック結果が意図した通りの結果（遮断対象範囲における給電が確かに遮断された）となっていることを確認する（９７０３）。フィードバック結果が意図した通りの結果であり、かつ地上通信装置３１がき電系１による給電によって起動した車上通信装置２１が送信した応答情報を受信（９７０４）した場合、在線範囲特定装置３３はそのタイミングに応じて列車が在線する在線範囲を特定（９７０５）する。フィードバック結果が意図した通りの結果ではない場合、き電制御装置３２はき電制御において異常が発生したとみなし、地上装置３のオペレータに対してき電系の制御異常を通知する（９７０６）。
【００８０】
速度制御を行う場合は、図２０に示したように、図１９と同様の制御フローで在線範囲の特定（９８０５）をした後に、その在線範囲情報に基づいて列車の停止目標を算出（９８０６）する。そして、在線範囲情報と停止目標情報を車上装置へ送信（９８０７）する。
【００８１】
上記き電監視装置３５は、例えばき電線、架線、帰線電流用のレール等に電圧計もしくは電流計を設けても良い。き電監視装置３５はき電系１による給電状態を計測し、計測地点情報および計測結果をき電制御装置３２へフィードバックする。き電制御装置３２は、フィードバックされた結果を確認することで、誤った給電がされていないか確認する。本構成により、き電制御の異常を即座に検知できる。
【００８２】
また、き電監視装置３５およびき電制御装置３２の動作を検証するため、き電制御装置３２はテストパターンによる給電を行っても良い。本処理を実施することによって、例えばき電監視装置３５がテストパターンを正しくフィードバックしない場合は、き電系１、き電制御装置３２、もしくはき電監視装置３５のいずれかに異常が発生していることと判断できる。
【００８３】
また好ましくは、前記車上装置２もしくは前記地上装置３はモニタ４を備え、前記各装置において異常を検知した場合、その状況をモニタ４に表示する、もしくは音声にて処理状況を知らせる手段を備える。さらに、実施例１〜実施例４においてモニタ４などを備えて、き電制御装置３２のき電系１の制御状況、在線範囲特定装置により特定された列車情報、列車の速度制御・指示情報などを、表示もしくは音声にて知らせても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
列車制御システムを対象としている。
【符号の説明】
【００８５】
１  き電系
２  車上装置
３  地上装置
４  モニタ
２１  車上通信装置
２２  給電計測手段
２３  速度制御装置
３１  地上通信装置
３２  き電制御装置
３３  在線範囲特定装置
３４  停止目標算出装置
３５  き電監視装置
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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