JP2009166671A - 列車制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位置検知が不能になった列車、位置検知可能な列車に対して、逆向走行を許可した場合でも、後続列車が逆向走行の列車と衝突することなく運転し得る列車制御装置を提供すること。
【解決手段】
列車制御装置は、地上装置１及び車上装置３の間の通信により、列車位置を検知する。地上装置１は、位置検知が不能になった列車２１を開放運転するときに、その進路を鎖錠する信号を生成するとともに、後続列車２２を停車させる信号を、後続列車２２の車上装置３に供給する。
【選択図】図２

Description

本発明は、列車を開放運転する際に有用な列車制御装置に関する。

列車位置検知方式には、軌道回路を利用するものと、軌道回路を用いないものの２種類の方式が知られている。このうち、軌道回路を用いない列車検知方式としては、ループコイルを用いたチェックイン・チェックアウト方式や、速度発電機のパルス・カウントと車上・地上間通信に基づく列車制御方式（特許文献１など）が知られている。これらの列車検知方式では、列車に搭載された装置に電源が供給されていないと列車検知が機能しない。列車検知が機能しない状態では、他の列車から、その在線を認識することができないため、衝突の可能性があり危険である。このような危険を回避するため、電源を投入していない状態、あるいは機器が故障している状態では、列車を移動させないのが原則である。

しかし、このような列車をそのままの位置に停車させておくわけには行かないので、電源を投入せずに移動させることが必要になる。このような場合、従来は、周辺の列車が、移動列車に接近しないように線路閉鎖を手動設定した上で、運転士が注意深く安全を確認して移動させていた。

しかし、位置検知が不能になった列車を開放運転するとき、開放運転で逆走行したとき，後続列車が当該列車に追突する危険性を回避することができない。位置検知可能な列車に対して、一定の速度以下で逆向走行を許可した場合でも、また、速度制限無く逆向走行を許可した場合でも、後続列車が逆向走行の列車との衝突を防止することができない。
特開２０００−２１１５１３

本発明の課題は、位置検知が不能になった列車を開放運転するとき、開放運転で逆走行したときでも、追突を防止し得る列車制御装置を提供することである。

本発明のもう一つの課題は、位置検知可能な列車に対して一定の速度以下で逆向走行を許可した場合でも、後続列車が逆向走行の列車と衝突することなく運転し得る列車制御装置を提供することである。

本発明の更にもう一つの課題は、位置検知可能な列車に対して速度制限無く逆向走行を許可した場合でも後続列車が逆向走行の列車との衝突を防止し得る列車制御装置を提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明に係る列車制御装置は、地上装置及び車上装置の間の通信によって得られた情報により、列車位置を検知する。前記地上装置は、前記位置検知が不能になった列車を開放運転するときに、その進路を鎖錠する信号を生成するとともに、後続列車を停車させる信号を、前記後続列車の前記車上装置に供給する。

既に述べたように、ループコイルを用いたチェックイン・チェックアウト方式や、速度発電機のパルス・カウントと車上・地上間通信とに基づく列車制御方式などでは、列車に搭載された装置に電源が供給されていないと列車検知が機能しない。本発明に係る列車制御方式及び車上装置もこのような範疇に属する。

このような場合、地上装置が、車上装置との間の交信結果から、位置検知が不能になった列車を特定し、その進路を鎖錠する信号を生成する。そして、この信号に基づいて、位置検知が不能になった列車が転轍機において脱線しないように、位置検知不能になった列車に対する進路を鎖錠する。この場合の進路鎖錠は手動で設定することができる。位置検知不能になった列車は、その運転士が注意深く安全を確認して移動させる。この場合の運転は、開放運転である。

しかし、位置検知が不能になった列車が開放運転で逆走行したとき，後続列車が進行してくれば、当該列車に追突する危険性を回避することができない。この問題を解決する手段として、本発明では、地上装置は、前記位置検知が不能になった列車を開放運転するときに、その進路を鎖錠する信号を生成すると同時に、後続列車を停車させる信号を、後続列車の車上装置に供給する。これにより、位置検知が不能になった列車を、開放運転で逆走行させたときでも、追突を回避することができる。

別の態様として、車上装置に不具合を生じた場合でも、通信機能が維持されていて、位置の検知が可能であり、不具合を生じた列車に対し、逆走行を含めて一定の速度以下で運転することが許可されることがある。このような場合、地上装置は、後続列車を安全な間隔距離を確保して制御する信号を、後続列車の車上装置に送信する。これにより、後続列車が逆向走行の列車と衝突するのを回避することができる。

更に別の態様として、車上装置に不具合を生じた場合でも、通信機能が維持されていて、位置の検知が可能であり、不具合を生じた列車に対し、開放運転が許容される場合がある。このような場合、地上装置は、開放運転する列車に対して後続する後続列車を停止させて衝突を防止する信号を、後続列車の車上装置に送信する。これにより、後続列車が逆向走行の列車と衝突するのを回避することができる。

この場合は、地上装置は、後続列車が完全に停止したことを確認した後に開放運転を可能にする信号を、開放運転する列車の車上装置に対して送信する構成とすることが好ましい。この構成によれば、後続列車が、逆向走行の列車と衝突するのを、より確実に回避することができる。

本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。但し、添付図面は、単なる例示に過ぎない。

図１は、本発明に係る列車制御装置の概略構成を示す図で、地上車上間のデータ通信により保安を保つ列車制御装置を例示している。図示の列車制御装置は、地上装置１と、列車２１、２２に搭載された車上装置３とより構成され、地上装置１及び車上装置３の間の通信により、列車位置を検知する。地上装置１は、列車２１、２２の走行する軌道４の沿線に設置され、制御区間内に在線する複数の列車２１、２２の位置を検知して、安全な列車間隔Ｌｓを確保して列車制御を行う。

地上車上間のデータ通信は、地上装置１に備えられた地上アンテナ１０と、列車２１、２２に備えられた車上アンテナ２０との間の無線通信によって実行される。地上アンテナ１０は、地上装置１から供給された送信信号を電波として空中に送信し、受信された信号を地上装置１に供給する。車上アンテナ２０は、列車２１、２２に搭載された車上装置３に受信信号を供給し、車上装置３から供給された送信信号を、電波として送信する。

図２は、地上装置１及び車上装置３の構成を概略的に示す図である。図を参照すると、地上装置１は、データ通信部１１、在線検知部１２、停止限界管理部１３、防護領域設定部１４、進路鎖錠部１５を備える。データ通信部１１は地上車上間でデータ通信を行うための無線通信設備である。具体的には、GHz帯域の無線通信装置、漏洩同軸ケーブルによる誘導無線装置などがある。これによって地上・車上間で通信が確立しているときに列車位置検知と列車制御が可能になる。

在線検知部１２は、データ通信部１１を介して受信した車上データを用いて列車２１、２２の位置を特定する。列車位置特定手段としては、速度発電機のパルス・カウントから列車２１、２２の位置を特定する方式や、データ通信部１１に距離計測機能を有する無線機を使って列車２１、２２の位置を特定する方式などが知られている。何れの方式の場合も、一般的には、データ通信部１１から正常な受信データが一定時間以上得られなかったときは、当該列車２１（または２２）の位置が検知できなくなったと判断する。

停止限界管理部１３は、在線検知部１２で特定した各列車２１、２２の両末端位置、未開通の進路入り口点、軌道終端地点などを基に、各列車２１、２２が走行可能な停止限界までの距離、当該区間の制限速度を管理し、各列車２１、２２に対して、データ通信部１１を介して、停止点距離、制限速度などを送信する。

防護領域設定部１４は、無線機故障などで位置検知ができない列車２１、２２を防護するために防護領域を設定する機能を備える。進路鎖錠部１５から手動操作で指定した区間を防護領域に設定することができ、また、在線検知部１２で検知できなくなった列車２１、２２を判定したときにも、列車２１、２２が在線していたときの在線範囲を防護する。これらによって設定された防護領域の情報が、停止限界管理部１３に出力されることにより列車２１、２２の走行許可範囲が制限される。

進路鎖錠部１５は、列車２１、２２が分岐を通過している間に転換しないように固定する機能を有しており、在線検知部１２による列車検知結果に基づき、進路を固定(鎖錠)する他、位置検知のできない列車２１、２２を移動させる場合に、手動扱いで進路を設定し、鎖錠することも可能である。

列車２１、２２に備えられる車上装置３は、データ通信部３１、ＡＴＣ制御部３２、運転モード操作部３３、ブレーキ装置３４等を備える。データ通信部３１は、地上装置１とデータ通信を行う機能を有し、地上・車上間で常時通信が行われる。

ＡＴＣ制御部３２は、データ通信部３１を介して地上装置１から受信した停止点距離、制限速度などに従ってＡＴＣ走行パターンを作成する。そして、自列車が検出した速度と、作成したＡＴＣ走行パターンの速度とを照合しながら、列車速度がＡＴＣ走行パターンによって設定された速度を超過しないように、ブレーキ装置３４及びブレーキ３５を制御して保安を確保する。また、ＡＴＣ制御部３２は、地上装置１が列車２１、２２の位置を追跡するために必要な速度発電機３６の出力パルスをカウントし、データ通信部３１を介して、地上装置１に送信する。データ通信部３１に、距離計測が可能な無線機を使用する場合は、速度発電機３６の出力パルス・カウントを地上装置１に送信することは、必ずしも必要ではない。

運転モード操作部３３は、乗務員の操作により、ＡＴＣ運転、速度制限運転、開放運転のうちから１つを選択する。地上・車上間で通信が可能であるときは、地上装置１が切替を許可したときに初めて、ＡＴＣ制御部３２は、運転モード操作部３３で選択した運転モードに切り替わる。

データ通信部３１の故障、または列車２１もしくは２２の電源が遮断されたときは、車上・地上間データ伝送が途絶えるので、地上装置１では、それ以降の列車位置が不明になる。このような場合、故障して検知できなくなった列車を移動させる際、衝突を防止して安全を確保するために、その前後の列車の運転を制限する必要がある。また、保安装置の故障などの理由で、速度制限機能を含めた保安機能をバイパスした状態で列車を移動させる場合もある。これを開放運転と呼ぶ。

図３は、列車位置が不明になった場合の通信不能列車制御フローチャート、図４は通信不能列車制御の一例として、地上・車上間の通信が不通で、列車２１の位置が検知できなくなった場合の具体例を示している。進路開通方向に対して、この列車２１の前方に列車２３、後方に列車２２が在線しているものとする。列車２１の位置が検知できなくなったとき、地上装置１の防護領域設定部１４は、検知していたときの在線範囲を防護領域に設定する。

通信不能となった列車２１について、開放運転をしないときは、図４（Ａ）に示すように、後続の列車２２の停止限界（停止点）が、列車２１の防護領域端になる。地上装置１は、停止限界管理部１３によって列車２２から停止点までの距離を算出し、そのデータを列車２２に通信する。これにより、列車２２が列車２１へ衝突するのを防止することができる。

地上装置１から列車２３に対しては、ＡＴＣ運転にしたがって設定された停止点までの距離が送信される。列車２３は、自己の車上装置３によって設定された速度パターンを生成し、通常のＡＴＣ運転が実行される。

通信不能となっている列車２１において、自己の車上装置３の運転モード操作部３３により、保安機能をバイパスする開放運転を選択することもできる。この運転モードでは運転士の目視による安全確認の下で運転方向と運転速度は自由に移動することができる。図４（Ｂ）はその具体例を示している。列車２１の移動開始に先立ち、地上装置１では保安要員(または指令員)による進路鎖錠部１５の手動操作により、列車２１が走行する進路を予め鎖錠しておく。これにより、図４（Ｂ）に示すように、列車２１の前方に進路鎖錠のための在線設定がなされる。

後続の列車２２には、列車２１が任意の速度での逆走行が可能なので、地上装置１から停止命令を送信して停車させる。これにより、列車２２が、列車２１と衝突する危険が回避される。また、地上装置１では、列車２２が停止したことを確認することができるので、指令員は、列車２２の停止を確認した後に、列車２１の運転士に列車無線等で走行開始の許可を与えることで安全を保つ。

先行する列車２３は、列車２１に向かって走行していないので、自己の車上装置３によって設定された速度パターンに従い、通常のＡＴＣ運転を継続する。

図５は、列車の地上・車上間の通信が確保できており、かつ、列車の位置が特定できている場合のフローチャートを示し、図６は、その場合の列車制御の具体例を示している。図６には、列車２５について、通常のＡＴＣ運転をする場合（Ａ）と、速度制限運転をする場合（Ｂ）と、開放運転をする場合（Ｃ）の３つの場合が示されている。以下、図５を参照しながら、図６の具体例を説明する。

まず、図６（Ａ）に図示するように、列車２５を通常のＡＴＣ運転で移動するとき、列車２４、２５、２６の全ての列車は、地上装置１が検知した在線位置に基づいて停止限界までの区間を安全に走行できるように、各々に設定された速度パターンにしたがって制御される。

列車２５を、速度制限運転する場合は、図６（Ｂ）に図示するように、列車２５の車上装置３に含まれる運転モード操作部３３において、速度制限運転を選択する。選択した結果は、データ通信部３１を介して、地上装置１に通知される。速度制限運転の列車２５は、速度制限運転時の最高速度として定められた制限速度ＶLを越えない速度Ｖで、前方あるいは後方のいずれかに走行することができる。地上装置１の停止限界管理部１３は、列車２４に対する停止限界を、列車２５の最後尾位置までの距離ＬＢから、列車２５が次の制御指令送信時機までに移動できる最大距離Ｌｍを差し引いて定める。

この処理方法として、列車２５の在線範囲の前と後に距離Lを加えて拡張し、その拡張した在線範囲の端点を、列車先頭(最後尾)として停止限界までの距離を算出する方法がある。これにより列車２４は、逆走行して向かってくる列車２５と衝突することなく安全に走行することができる。図７は在線範囲拡張の一例を示す図で、図７（Ａ）は、列車２５が前方（列車２６の方向）Ｆ１に、速度Ｖｆｔで走行する場合において、一定周期ΔＴ毎に拡張される距離的量を示し、図７（Ｂ）は、列車２５が後方（列車２４の方向）Ｒ１に、速度Ｖｒｔで走行する場合において、一定周期ΔＴ毎に拡張される距離的量を示す。なお、速度Ｖｆｔ、Ｖｒｔは、制限速度Ｖｍａｘよりも低い。

図７（Ａ）において、Ｔ１１時における列車２５の前端位置Ｐｆｔ１が、一定周期ΔＴ毎に、最大で、距離Ｖｍａｘ・ΔＴだけ前方Ｆ１に移動し、一定周期ΔＴを経たＴ１２時における列車２５の前端位置Ｐｆｔ２が、（Ｐｆｔ１＋Ｖｍａｘ・ΔＴ）となる。

図７（Ｂ）において、Ｔ２１時における列車２５の後端位置Ｐｒｔ１が、一定周期ΔＴ毎に、最大で、距離Ｖｍａｘ・ΔＴだけ後方Ｒ１に移動し、一定周期ΔＴを経たＴ２２時の列車２５の後端位置Ｐｒｔ２が、（Ｐｒｔ２＋Ｖｍａｘ・ΔＴ）となる。

このようにして、列車２５の在線範囲の前と後に、一定周期ΔＴ毎に、最大、距離（Ｐｆｔ１＋Ｖｍａｘ・ΔＴ）又は（Ｐｒｔ１＋Ｖｍａｘ・ΔＴ）を加えて拡張し、その拡張した在線範囲の端点を、列車先頭(最後尾)として、停止限界までの距離を算出する。

次に、列車２５を開放運転する場合について、図６（Ｃ）を参照して説明する。列車２５は、地上装置１により位置検知可能であるから、走行前に、あらかじめ保安要員が進路鎖錠を行う操作は不要である。列車２５に備えられた車上装置３の運転モード操作部３３で開放運転を選択した結果は、データ通信部３１を介して地上装置１に通知される。列車２５は、任意の速度での逆走行が可能である。

地上装置１は、列車２５の移動範囲が大きくなるので、後続の列車２４に対して、停止命令を送信して停車させる。そして、列車２４が停止したことを確認した後に、データ通信部１１を介して、列車２５の開放運転モードヘの移行を許可する機能を、地上装置１が付加することでより、安全な運転を実現することができる。先行列車である列車２６は、通常通りのＡＴＣ運転が可能であり、自己の車上装置３において設定した速度パターンに従って、その速度が制御される。

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。

本発明に係る列車制御装置の概略構成を示す図である。 地上装置及び車上装置の構成を概略的に示す図である。 列車位置が不明になった場合の通信不能列車制御フローチャートである。 通信不能列車制御の一例として、地上・車上間の通信が不通で、列車の位置が検知できなくなった場合の具体例を示す図である。 列車の地上・車上間の通信が確保できており、かつ、列車の位置が特定できている場合のフローチャートである。 列車の地上・車上間の通信が確保できており、かつ、列車の位置が特定できている場合の列車制御の具体例を示す図である。 本発明に係る列車制御装置における在線範囲拡張の一例を示す図である。

符号の説明

１ 地上装置
１１ データ通信部
１２ 在線検知部
１３ 停止限界管理部
１４ 防護領域設定部
３ 車上装置
３１ データ通信部
３２ ＡＴＣ制御部
３３ 運転モード操作部
３４ ブレーキ装置

Claims (4)

1. 地上装置及び車上装置の間の通信で得られた情報により、列車位置を検知する列車制御装置であって、
   前記地上装置は、前記列車位置の検知が不能になった列車を開放運転するときに、その進路を鎖錠する信号を生成するとともに、後続列車を停車させる信号を、前記後続列車の前記車上装置に供給する、
   列車制御装置。
2. 地上装置及び車上装置の間の通信で得られた情報により、列車位置を検知する列車制御装置であって、
   前記地上装置は、位置検知が可能で、かつ、逆走行を含めて一定の速度以下で運転することが許可された列車に対する後続列車を、安全な間隔距離を確保して制御する信号を、前記後続列車の車上装置に送信する、
   列車制御装置。
3. 地上装置及び車上装置の間の通信で得られた情報により、列車位置を検知する列車制御装置であって、
   前記地上装置は、位置検知可能で、かつ、開放運転する列車に対して後続する後続列車を停止させて衝突を防止する信号を、前記後続列車の車上装置に送信する、
   列車制御装置。
4. 請求項３に記載された列車制御装置であって、前記地上装置は、前記後続列車が完全に停止したことを確認した後に、前記開放運転を可能にする信号を、前記開放運転する列車の車上装置に対して送信する、列車制御装置。

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