JP2009201334A - 二重系列車制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二重系列車制御装置の両系統に監視機能つけることにより相互監視機能を有し、マスタとスレーブの入れ替えを可能とする。
【解決手段】二重系列車制御装置の第１系３１と第２系３２は同一の構成を備えている。第１系３１は常に第２系４１を監視しながら制御指令送信しており、マスタとなる。第２系４１は常に第１系３１を監視しており、制御指令信号はスイッチで切断されておりスレーブとなっている。例えば、マスタ側の第１系３１に異常が起きた時は、第２系４１では、その信号を受信している受信手段４４から故障検出手段４５が第１系３１の故障と判断し、第１系３１の切り替え手段１６をＯＦＦに、また第２系４１の切り替え手段１６をＯＮに切り替え、第２系４１がマスタになる。
【選択図】図２

Description

本発明は、列車制御指令を運転台から各車両の推進制御装置へ伝送する二重系列車制御装置に関する。

図４は、従来の列車制御装置の一例を示すブロック図である。図４に示す列車制御装置は、第１系の列車制御装置（以下、「第１系」と略す）３１と第２系の列車制御装置（以下、「第２系」と略す）４１とを備えた二重系の列車制御装置である。第１系３１及び第２系４１においては、制御指令生成手段３２，４２はそれぞれ運転台（マスコン）からの情報を基に制御指令を生成し、制御指令送信手段３３，４３はそれぞれ生成された制御指令を送信し、受信手段３４，４４はそれぞれ制御指令伝送線上の信号を受信する。第１系３１は、１系自身の故障を検出するための故障検出手段３７を備えている。また、故障検出手段３７からは、切り替え信号伝送線３６から第１系３１及び第２系４１の外部に延びていて系の切り替え手段１６に接続されている。切り替え手段１６の出力側には制御指令伝送線３８が接続されている。

通常状態では、第１系３１が切り替え手段１６を通して制御指令伝送線３８に接続されている。第１系３１の受信手段３４が制御指令伝送線３８上に流れている制御指令信号を受信し、第１系３１の故障検出手段３７が制御指令信号を監視している。

第１系３１が故障し第１系の故障検出手段３７が当該故障を検出すると、故障検出手段３７は切り替え信号伝送線３６上に切り替え信号を出力し、切り替え手段１６を切り替えることで制御指令伝送線３８に接続されている制御指令伝送装置を第１系３１から第２系４１に切り替える。

図５には、図４に示す従来装置の制御指令送信タイミングを示す波形図が示されている。第１系３１及び第２系４１とも周期Ａで制御指令５４を出力している。切り替え手段１６の作用によって、そのうちの一方の指令５４のみが制御指令伝送線３８に出力される。

図６は特許文献１に開示されている別の従来装置を示すブロック図である。図６に上述した従来装置（図４）での名称を当てはめると、常用の親局が第１系の列車制御装置３１、予備の親局が第２系の列車制御装置４１、伝送線が制御指令伝送線３８に相当する。以下、図４との相違点のみ説明する。図６に示す実施の形態では、第１系３１に属する故障検出手段３７を省略し、第２系４１に属しながら第１系３１の故障を検出する故障検出手段４５が追加されている。故障検出手段４５の出力は第２系４１の送信手段４３に送信され、送信手段４３をＯＮ／ＯＦＦする。また、第１系３１と第２系４１とは切り替え手段を介さず直接制御指令伝送線３８に接続されている。

制御指令伝送線３８上には、第１系３１及び第２系４１が常時接続されている。通常状態では第１系３１のみが制御指令を送信し、第２系４１は待機状態にある。第２系４１の受信手段４４が制御指令伝送線３８上に流れている制御指令信号を受信し、故障検出手段４５が制御指令信号を監視している。正常に制御指令が伝送されていれば、故障検出手段４５は、第２系４１の送信手段４３に対して信号を送り送信手段４３による送信を停止（ＯＦＦ）させている。

第１系３１が故障し、故障検出手段４５がその故障を検出すると、故障検出手段４５は第２系４１の送信手段４３に対して信号を送り、送信手段４３による送信を開始（ＯＮ）させる。

その後、第１系３１が正常状態に復帰すると、故障検出手段４５が第１系３１の復帰を検知し、第１系３１が一定時間安定しているのを確認すると、故障検出手段４５は、その後第２系４１の送信手段４３に対して信号を送り、送信手段４３による送信を停止（ＯＦＦ）させる。

第１系３１の復帰時には第１系３１及び第２系４１共に制御指令を送信する期間が存在するが、この期間については図７を参照して次に説明する。図７に制御指令の送信タイミングを示す。図４と同様、第１系３１及び第２系４１は、それぞれ制御指令信号５１，５２を出力するが、制御指令５３は破壊される信号を、また制御指令５４は破壊されない信号を示している。第１系３１は周期Ａで制御指令を送信しているのに対し、第２系４１は周期Ｂ＝２Ａで制御指令を出力している。これにより、第系３１及び第２系４１のそれぞれの制御指令５４が周期Ｂで伝送されることが保証されている。ＡとＢの比については１回の制御指令の伝送に必要な時間との関係で適切な値を設定する。
特開２０００−２２４２０４号公報

上記第１の従来装置においては切り替え手段が必要である。切り替え手段は制御指令の通り道にあるため信頼性の点からはマイナス要素であり、また装置が複雑化しコスト的に不利であるという問題があった。

上記第２の従来装置においては第２系の監視装置（故障検出手段）を備えていない。第１系を常にマスタにしているため、第２系が故障した時の監視機能も備わっていない。更に、もともと第１系と第２系とでは装置の構造が違い、出力周波数も違うため、どちらかの信号にノイズが乗ってしまった時の信頼性の点からはマイナス要素である。また、上記出力周波数の相違のため、外部受信装置が複雑化し、コスト面で不利であるという問題があった。

そこで、同じ構成の列車制御装置を二つ備えて二重系として、相互に相手の故障を検出可能にする点で解決すべき課題がある。

この発明の目的は、同じ構成の列車制御装置を二つ備えて相互に相手の故障を検出可能な二重系に構成して、異なる構成を備えることを回避して低コストで構築可能な二重系列車制御装置を提供することである。

この発明に係る二重系列車制御装置は運転台（マスコン）からの情報を基に列車制御指令を生成する制御指令生成手段と、制御指令を制御指令伝送線上に送信する送信手段と他系の異常信号を受信する受信手段、他系異常検出手段を持つ列車制御装置を２個用いて第１系と第２系からなる二重系列車制御装置を構成している。

この発明による二重系列車制御装置によれば、第１系、第２系どちらも相互監視機能がついていることにより、列車制御について一層信頼性も高いものとすることができる。また、第１系、第２系ともに同じ機能を有しているため、どちらもマスタになることができ、外部受信装置を固定することができる。

以下、添付図面を参照してこの発明による二重系列車制御装置の実施形態を説明する。

図２は本発明の二重系列車制御装置の一実施例を示すブロック図である。図２に示す二重系列車制御装置は、第１系の列車制御装置（以下、「第１系」と略す）３１及び第２系の列車制御装置（以下、「第２系」と略す）４１を備える二重系の装置である。第１系３１及び第２系４１の制御指令生成手段３２，４２は、それぞれ運転台（マスコン）からの情報を基に制御指令を生成する。第１系３１及び第２系４１の制御指令送信手段３３，４３は、それぞれ制御指令生成手段３２，４２が生成した制御指令を送信する手段である。第１系３１及び第２系４１の受信手段３４，４４は、制御指令送信手段３３，４３が送信した信号を受信しており、それぞれ正常・異常信号検出を受信する。第１系３１及び第２系４１には、それぞれ自系・他系の故障を検出するための故障検出手段３５，４５が備わっている。故障検出手段３５，４５からは、それぞれ系の切り替え信号伝送線３６が延びており、第１系３１及び第２系４１にそれぞれ系の切り替え手段１６，１６が備わっている。系の切り替え手段１６，１６の出力側にはそれぞれ制御指令伝送線３８が接続されている。

通常状態では、第１系３１が切り替え手段１６を通して制御指令伝送線３８に接続されている。第１系３１の制御指令送信手段３３からの信号を第２系４１の受信手段４４が受信し、その受信した信号が第２系４１の故障検出手段４５に入力されることで故障検出手段４５が第１系３１の制御指令信号を監視している。また、同様に、第２系４１の制御指令送信手段４３からの信号を第１系３１の受信手段３４が受信し、第１系３１の故障検出手段３５が第２系４１の制御指令信号を監視している。

第１系３１が故障し、第２系４１の故障検出手段４５が当該第１系３１の故障を検出すると、第１系３１の切り替え信号伝送線３６上に切り替え信号を出力し、第１系３１の切り替え手段１６をＯＦＦに切り替えるとともに、第２系４１の切り替え手段１６をＯＮに切り替えることで、制御指令伝送線３８に接続されている系は第１系３１から第２系４１に切り替えられる。

本実施例の詳細を更に説明する。図１は図２のブロック図にて説明をした機能を具体的に示した図である。図１において、１は運転台（マスコン）、２は本発明による二重系の列車制御装置の全体を示し、列車の速度指令を演算する。３及び４は第１系及び第２系の列車制御装置、５は励振信号発生装置、６は第１系及び第２系のデジタル出力装置、７は第１系及び第２系のデジタル入力装置、８及び９は論理演算器ＡＮＤ及びＯＲ回路、１０は励振信号判別装置、１１は励振信号の前・後比較装置、１２は励振信号異常検出装置、１３は前信号記憶及び発生装置、１４は他系異常（＝自系が壊れている）信号受信装置、１５は他系異常（＝自系が壊れている）信号検出装置、１６は信号切り替え装置、１７は自系停止信号発生装置、１８はインバータ装置である。

第１系３をマスタとした時の動作を説明する。マスコン１からの指令によって、速度演算を行い、速度制御指令を生成する。速度制御指令信号が正常に生成されたら（自系保護装置により監視）、ＦＨｚ発振器５により励振信号を第２系４に送信する。第１系３より励振信号を受信した場合には、第２系４の励振信号判別装置１０により励振信号の正常・異常の判別を行う。第２系４の励振信号判別装置１０内では前回値記憶装置１３の値と今回の励振信号の比較を行い、励振信号異常検出装置１２により異常検出信号を送信する。

第１系３より他系異常信号を受信した場合には、他系異常信号受信装置１４により他系異常信号の正常・異常判別を行う。第２系４の他系異常信号受信装置１４内では他系異常信号検出装置１５により、他系異常検出を行い、他系（＝自系）の正常・異常を検出する。

第１系３が正常の場合は、第２系４のＰＷＭ制御信号は出力せず、第１系３が異常の場合は第２系４からＰＷＭ制御信号が出力される。

図３は制御指令送信を示す波形図である。２１及び２２は第１系及び第２系からの制御指令信号タイミング、２３及び２４は第１系及び第２系からの励振信号、２５及び２６は第１系及び第２系からの他系異常信号である。２７は、周期Ａで出力される制御指令信号パルスである。２８は、周期Ａで出力される励振信号パルス、２９は他系異常信号の正常モード信号パルス、３０は他系異常信号の異常モードパルスである。

通常状態では、第１系３をマスタとして（説明上第１系をマスタとした。実際はどちらでも可能）第１系３から励振信号２３が第２系４に常に発信されている。第２系４はその信号を監視しており、その信号が正常である場合には、第２系４は第１系３に他系異常信号線から第１系３が正常であるという信号２６を送信している。

第１系３が故障した時は、第１系３からの励振信号２３が発信しなくなり、図３の第１系の励振信号２３としてのパルス２８が途切れる。第２系４の監視装置が時間Ｃ間励振信号が変化したこと（パルス２８の途切れ）を確認したら、第２系４は第１系３に対して他系異常信号２６として異常モードの信号を発信する（異常モードパルス３０が時間Ｄ間、途切れる）。第１系３は第２系４からの異常信号２６（異常モードパルス３０がパルスＯＦＦ状態である）を時間Ｄ間検知したら切り替え手段を切り、第２系４がマスタになり、第１系３がスレーブとなり監視機能用装置になる。この二重系としての機能により、列車制御装置は相互監視機能として高い信頼性を持つことになる。

以上、説明したように、本発明は、第１系、第２系共に他系監視機能を持たせ相互監視を行い、第１系、第２系の機能を同一化させることにより、外部機器に影響を与えないで相互監視機能つきの装置を実現した。

この発明の実施形態１に係る速度指令待機二重系装置を示す構成図である。 この発明の二重系列車制御装置を示すブロック図である。 実施の形態１の制御指令送信タイミングを示す波形図である。 従来の別の二重系列車制御装置を示すブロック図である。 図４に示す従来装置の制御指令送信タイミングを示す波形図である。 従来の別の二重系列車制御装置を示すブロック図である。 図５に示す従来装置の制御指令送信タイミングを示す波形図である。

符号の説明

１ 運転台（マスコン） ２ 速度指令演算装置
３ 第１系側（マスタ） ４ 第２系側（スレーブ）
５ 励振信号発生装置 ６ デジタル出力（ＤＯ）
７ デジタル入力（ＤＩ） ８ 論理ゲートＡＮＤ回路（ＡＮＤ）
９ 論理ゲートＯＲ回路（ＯＲ） １０ 励振信号異常検出装置
１１ 励振信号前・後比較部 １２ 励振信号異常検出装置
１３ 前信号記憶発生部 １４ 他系異常信号検出装置
１５ 他系異常信号検出部 １６ 切り替え手段
１７ 自系停止信号発生装置 １８ インバータ装置
２１ 第１系速度制御信号を送信するタイミング
２２ 第２系速度制御信号を送信するタイミング
２３ 第１系励振信号を送信するタイミング
２４ 第２系励振信号を送信するタイミング
２５ 第１系他系異常信号タイミング
２６ 第２系他系異常信号を送信するタイミング
２７ 制御指令信号パルス ２８ 励振信号パルス
２９ 他系異常信号正常モードパルス ３０ 他系異常信号異常モードパルス
３１ 第１系の列車速度制御指令伝送装置 ３２ 第１系制御指令生成
３３ 第１系の送信手段 ３４ 第１系受信手段
３５ 第１系に属する第１系の故障検出手段
３６ 第１系に属する第1系の故障検出手段
３８ 制御指令伝送線
４１ 第２系の列車制御装置 ４２ 第２系の制御指令生成手段
４３ 第２系送信手段 ４４第２系受信手段
４５ 第２系に属する第１系の故障検出手段
５１ 第１系の列車速度制御指令伝送装置が送信する制御指令タイミング
５２ 第２系の列車速度制御指令伝送装置が送信する制御指令タイミング
５３ 破壊される制御指令
５４ 破壊されない制御指令

Claims (5)

1. 運転台からの情報を基に列車制御指令を生成する制御指令生成手段と、当該制御指令生成手段によって生成された制御指令を制御指令伝送線上に送信する送信手段とを有する列車制御装置を第１系と第２系との二つの系として備えた二重系列車制御装置であって、
   前記第１系及び前記第２系は、それぞれ相手系の故障を検出する装置を有ることを特徴とする二重系列車制御装置。
2. 前記第１系と前記第２系とが同一機能を有しており、どちらもマスタ又はスレーブになることができることを特徴とする請求項１に記載の二重系列車制御装置。
3. 一方の前記系は、他方の前記系の異常検出を当該他方の系が発信する励振信号の有無によって読み取り、当該一方の系は、前記異常検出に応じて、当該他方の系が故障している旨の他系異常信号を当該他方の系に発信することを特徴とする請求項１又は２に記載の二重系列車制御装置。
4. 前記第１系及び前記第２系は、前記各送信手段から送信する信号としてともに同じ周期の前記励振信号を発生させる信号発生装置を備えていることを特徴とする請求項３に記載の二重系列車制御装置。
5. 前記第１系及び前記第２系は、それぞれ前記制御指令の前記制御指令伝送線上への送信をＯＮ又はＯＦＦにする切り替え手段を備えており、前記相手系の故障の検出に応じて、それぞれの前記切り替え手段を切り替えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の二重系列車制御装置。

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