JP3676148B2

JP3676148B2 - 列車の運転保安方法

Info

Publication number: JP3676148B2
Application number: JP30516899A
Authority: JP
Inventors: 伸一貞光; 伸一松本; 宣裕石井; 順一渡邉
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-10-27
Filing date: 1999-10-27
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: JP2001128302A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、列車の運転保安方法に関するものである。より具体的には、列車を閉塞運転方式により運転保安をしている場合に、列車に搭載する車上制御装置に非常ブレーキ開始制御機能を持たせることにより、先行列車と後続列車との間に設定する閉塞区間の数を削減することができるようにして、列車の運転時間間隔を短縮可能としたものである。
本発明は列車を自動運転（無人走行運転）する鉄道システムに利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
線路（レール）上を列車が走行する一般の鉄道システムでは、複数の列車を安全に運転するために、「閉塞運転方式」を採用して追突の防護をしている。更に詳述すると、線路を多くの区間に区切り、一区間に一個の列車しか入れない（運転できない）ようにすることを「閉塞」といい、その各区間を「閉塞区間」という。閉塞区間の境界には閉塞信号機を設置して、前方の閉塞区間に入ってよいかどうかを信号現示している。この信号現示は、前方の閉塞区間に列車が走行していることを軌道回路が検出した場合には停止信号を現示し、そうでない場合には進入許可信号を現示する。このため、信号の現示は、列車の移動につれて逐次変化していく。
【０００３】
近年では、列車の車輪としてゴム車輪を備え、このゴム車輪を電動モータにより駆動して、専用軌道を走行する交通システムが開発されている。この交通システムでは、自動運転制御をすることにより、列車の運転者を必要としない無人走行運転を行なっている。かかる交通システムにおいても、運転保安システムとして、上述したのと同様な閉塞運転方式を採用している。
【０００４】
ここで、上記交通システムで採用している従来の閉塞運転方式の概要を図２を参照しつつ説明する。なお、本システムでは、自動運転をするため信号機は無く、また、ゴム車輪を採用しているため、列車の存在を検知する軌道回路として、レールではなくループアンテナ回路を採用している。
【０００５】
図２に示すように、専用の軌道１に沿い走行する列車２ａ，２ｂは、ゴム車輪を備え、このゴム車輪を電動モータにより駆動して走行するタイプの列車である。図２では、列車２ａ，２ｂは左側から右側に向かって進行しており、列車２ａが先行列車であり、列車２ｂが後続列車である。
【０００６】
軌道１は複数の閉塞区間Ｔ（図２ではＴ１〜Ｔ４を示す）に区切られており、各閉塞区間Ｔ１〜Ｔ４毎に、軌道回路として機能するループアンテナ回路３−１〜３−４が併設されている。各ループアンテナ回路３−１〜３−４には、地上制御装置４−１〜４−４が取り付けられている。地上制御装置４−１〜４−４は、具体的にはＡＴＰ（Automatic Train Protection）やＴＤ（Train Detection ）等であるが、ここでは簡略化して図示している。また各地上制御装置４−１〜４−４は、上位の制御装置（例えばＣＴＣ（列車集中制御装置））に接続されてコントロールされている。
【０００７】
一方、各列車２ａ，２ｂには、車上制御装置５ａ，５ｂが搭載されている。各車上制御装置５ａ，５ｂは在線を示す在線信号（チェックイン信号及びチェックアウト信号）を無線により発信している。このため、例えば図２に示すように、先行列車２ａが閉塞区間Ｔ４に在線しているときには、車上制御装置５ａから発信された在線信号がループアンテナ回路３−４にて受信され、地上制御装置４−４（特にＴＤ）によって、閉塞区間Ｔ４に列車が在線していることが検出される。同様に、後続列車２ｂが閉塞区間Ｔ１に在線しているときには、車上制御装置５ｂから発信された在線信号がループアンテナ回路３−１にて受信され、地上制御装置４−１（特にＴＤ）によって、閉塞区間Ｔ１に列車が在線していることが検出される。他の閉塞区間においても、同様にして列車が存在しているかどうかを検出することができる。
【０００８】
各地上制御装置４−１〜４−４（特にＡＴＰ）は、上位の制御装置（ＣＴＣ）からの指令に基づき、列車の在線・非在線に応じて、保安制限速度信号Ｓ１や常用最大ブレーキ信号Ｓ０１や非常ブレーキ信号Ｓ０２を出力する。
【０００９】
このうち保安制限速度信号Ｓ１は、各閉塞区間において許容される保安制限速度すなわち許容最大速度（例えば６５Ｋｍ／ｈ）を指示する信号である。また、常用最大ブレーキ信号Ｓ０１は、鉄道工学の分野では「０１コード」と称されており、常用最大ブレーキを作動させるよう指令する信号である。更に、非常ブレーキ信号Ｓ０２は、鉄道工学の分野では「０２コード」と称されており、非常ブレーキを作動させるよう指令する信号であり、具体的には無信号にすることを、非常ブレーキ信号Ｓ０２の「出力」と言う。なお、信号Ｓ１，Ｓ２では、実際に信号が出力され有信号にすることを「出力」という。
【００１０】
各地上制御装置４−１〜４−４（特にＡＴＰ）から出力された信号Ｓ１，Ｓ０１，Ｓ０２は、ループアンテナ回路３−１〜３−４から無線発信され、列車２ａ，２ｂの車上制御装置５ａ，５ｂにて受信される。
【００１１】
図２に示すように、先行列車２ａが閉塞区間Ｔ４に在線していると検出した場合には、
（１）地上制御装置４−４から保安制限速度信号Ｓ１が出力され、ループアンテナ回路３−４から保安制限速度信号Ｓ１が無線発信され、閉塞区間Ｔ４が走行許容区間となり、
（２）地上制御装置４−３から非常ブレーキ信号Ｓ０２が出力され、ループアンテナ回路３−３から非常ブレーキ信号Ｓ０２が無線発信され、閉塞区間Ｔ３が非常ブレーキ区間となり、
（３）地上制御装置４−２から常用最大ブレーキ信号Ｓ０１が出力され、ループアンテナ回路３−２から常用最大ブレーキ信号Ｓ０１が無線発信され、閉塞区間Ｔ２が常用最大ブレーキ区間となり、
（４）地上制御装置４−１から保安制限速度信号Ｓ１が出力され、ループアンテナ回路３−１から保安制限速度信号Ｓ１が無線発信され、閉塞区間Ｔ１が走行許容区間となる。
【００１２】
一方、列車２ａ，２ｂに搭載した車上制御装置５ａ，５ｂは、
（１）保安制限速度信号Ｓ１を受信したときには、列車の速度が保安制限速度を越えない速度となるように走行制御をし、
（２）非常ブレーキ信号Ｓ０２を受信したとき（無信号となったとき）には、列車に非常ブレーキをかける制動制御をし（例えば減速度（負の加速度）を４．５Ｋｍ／ｈ／ｓとして非常ブレーキをかける制御をし）、
（３）常用最大ブレーキ信号Ｓ０１を受信したときには、列車に常用最大ブレーキをかける制動制御（例えば減速度（負の加速度）を３．６Ｋｍ／ｈ／ｓとして常用ブレーキをかける制御）をする。
【００１３】
図２に示すように、先行列車２ａが閉塞区間Ｔ４に在線し、後続列車２ｂが閉塞区間Ｔ１に在線している場合には、車上制御装置５ａ，５ｂは、保安制限速度信号Ｓ１を受信するため、列車の速度が保安制限速度を越えない速度となるように走行制御をする。
【００１４】
先行列車２ａが閉塞区間Ｔ４に在線しているときに、後続列車２ｂが閉塞区間Ｔ１を越えて閉塞区間Ｔ２に進入した場合には、車上制御装置５ｂは、常用最大ブレーキ信号Ｓ０１を受信するため、列車に常用最大ブレーキをかける制動制御をして、図２中において実線の矢印で示すように、列車２ｂを常用最大ブレーキ区間（Ｔ２）内で停止させる。
【００１５】
先行列車２ａが閉塞区間Ｔ４に在線しているときに、後続列車２ｂの常用ブレーキが故障等して、後続列車２ｂが閉塞区間Ｔ１及び閉塞区間Ｔ２を越えて閉塞区間Ｔ３に進入した場合には、車上制御装置５ｂは、非常ブレーキ信号Ｓ０２を受信するため（受信信号が無信号となるため）、列車に非常ブレーキをかける制動制御をして、図２中において一点鎖線の矢印で示すように、列車２ｂを非常ブレーキ区間（Ｔ３）内で停止させる。
【００１６】
このように、先行列車２ａが在線する閉塞区間の後に、２つの閉塞区間（非常ブレーキ区間と最大常用ブレーキ区間）を設定してから、後続列車２ｂが在線することができる走行許容区間を設定するようにしているため、衝突防止を図ることができ安全走行ができる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで図２に示す従来の閉塞運転方式では、先行列車２ａが在線している走行許容区間（閉塞区間Ｔ４）と、後続列車２ｂが進入許可される走行許容区間（閉塞区間Ｔ１）との間に、非常ブレーキ区間と常用最大ブレーキ区間という２つの閉塞区間（Ｔ２，Ｔ３）を設定している。このため、先行列車２ａと後続列車２ｂとの間に、最低でも２つの閉塞区間を保つようにしなければならず、これが限度となって列車の運転時間間隔を短縮することができない。
【００１８】
本発明は、上記従来技術に鑑み、先行列車が在線している閉塞区間と後続列車が在線している閉塞区間との間に設定する閉塞区間の数を削減することにより列車の運転時間間隔を短縮でき、しかも、衝突防護をして安全運転のできる列車の運転保安方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の構成は、列車が走行する軌道が多くの閉塞区間に区切られており、各閉塞区間毎に地上制御装置が備えられると共に、各列車には車上制御装置が搭載されており、
前記地上制御装置により、先行列車が在線している閉塞区間には保安制限速度信号を発信し、先行列車が在線している閉塞区間の直後の閉塞区間には常用最大ブレーキ信号を発信し、先行列車が在線している閉塞区間の直後の閉塞区間よりも後の閉塞区間には保安制限速度信号を発信し、
各車上制御装置は、保安制限速度信号を受信したときには列車の速度が保安制限速度を越えない速度となるように列車の走行制御をし、常用最大ブレーキ信号を受信したときには列車に常用最大ブレーキをかける制動制御をし、
更に、各車上制御装置には、列車が保安制限速度以上で固定閉塞区間に進入した場合に進入直後から直ちに非常ブレーキをかけたときの走行距離と走行速度との関係を示す非常ブレーキ照査パターンが予め記憶されており、各車上制御装置は、列車に常用最大ブレーキをかけている場合に列車の実際の速度が非常ブレーキ照査パターンで示す速度を越えたときには常用最大ブレーキから非常ブレーキに切り換えて列車を制動制御することを特徴とする。
【００２０】
また本発明の構成は、前記各閉塞区間には軌道回路として機能するループアンテナ回路が併設されており、前記地上制御装置から発信された保安制限速度信号や常用最大ブレーキ信号は、前記ループアンテナ回路を介して無線発信されることを特徴とする。
【００２１】
また本発明の構成は、前記各閉塞区間には軌道回路が設けられており、前記地上制御装置から発信された保安制限速度信号や常用最大ブレーキ信号は、前記軌道回路を介して無線発信されることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態にかかる列車の運転保安方法を、図面に基づき詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態にかかる列車の運転保安方法を実現するシステム構成図である。この実施の形態にかかるシステムの機械的構成は、図２に示す従来システムと同様であるが、装置の一部の機能が異なっている。このため、図２に示す従来システムと同様な部分は説明を省略し、異なる機能部分を中心に説明をする。
【００２４】
図１に示すように、先行列車２ａが閉塞区間Ｔ４に在線していると検出した場合には、
（１）地上制御装置４−４から保安制限速度信号Ｓ１が出力され、ループアンテナ回路３−４から保安制限速度信号Ｓ１が無線発信され、閉塞区間Ｔ４が走行許容区間となり、
（２）地上制御装置４−３から常用最大ブレーキ信号Ｓ０１が出力され、ループアンテナ回路３−３から常用最大ブレーキ信号Ｓ０１が無線発信され、閉塞区間Ｔ３が常用最大ブレーキ区間となり、
（３）地上制御装置４−２から保安制限速度信号Ｓ１が出力され、ループアンテナ回路３−２から保安制限速度信号Ｓ１が無線発信され、閉塞区間Ｔ２が走行許容区間となり、
（４）地上制御装置４−１から保安制限速度信号Ｓ１が出力され、ループアンテナ回路３−１から保安制限速度信号Ｓ１が無線発信され、閉塞区間Ｔ１が走行許容区間となる。
【００２５】
従来システムでは、非常ブレーキ信号Ｓ０２が出力されて非常ブレーキ区間が設定されたが、本実施の形態では、非常ブレーキ区間の設定はしない。
【００２６】
一方、列車２ａ，２ｂに搭載した車上制御装置５ａ，５ｂは、
（１）保安制限速度信号Ｓ１を受信したときには、列車の速度が保安制限速度を越えない速度となるように走行制御をし、
（２）常用最大ブレーキ信号Ｓ０１を受信したときには、列車に常用最大ブレーキをかける制動制御をする。
【００２７】
更に車上制御装置５ａ，５ｂには、非常ブレーキ照査パターンが予め記憶されている。この非常ブレーキ照査パタンーとは、列車が保安制限速度以上で固定閉塞区間に進入した場合に、進入直後から直ちに非常ブレーキをかけたときの、走行距離と走行速度との関係を示す特性（図１において一点鎖線で示す特性）である。そして、列車に常用最大ブレーキをかけている場合に、車上制御装置５ａ，５ｂは列車速度と非常ブレーキ照査パターンとを比較監視しており、列車の実際の速度が、非常ブレーキ照査パターンで示す速度を越えたときには、常用最大ブレーキから非常ブレーキに切り換えて、列車を制動制御をする。
【００２８】
図１に示すように、先行列車２ａが閉塞区間Ｔ４に在線している場合には、閉塞区間Ｔ３は常用最大ブレーキ区間となっているが、閉塞区間Ｔ２は走行許容区間となっているため、後続列車２ｂが閉塞区間Ｔ２に進入することができる。このように本実施の形態では、先行列車２ａが在線している走行許容区間（閉塞区間Ｔ４）と、後続列車２ｂが進入許可される走行許容区間（閉塞区間Ｔ２）との間に、常用最大ブレーキ区間という１つの閉塞区間（Ｔ３）を設定しているだけである。この結果、先行列車２ａと後続列車２ｂとの間に、１つの閉塞区間を保つだけでよいため、先行列車２ａと後続列車２ｂとの列車間隔を狭くすることができ、列車の運転時間間隔を短縮することができる。
【００２９】
また、先行列車２ａが閉塞区間Ｔ４に在線しているときに、後続列車２ｂが閉塞区間Ｔ２を越えて閉塞区間Ｔ３に進入した場合には、車上制御装置５ｂは、常用最大ブレーキ信号Ｓ０１を受信するため、列車に常用最大ブレーキをかける制動制御をする。このため、常用ブレーキに故障等が無い場合には、図１中において実線の矢印で示すように、常用最大ブレーキが効いて、列車２ｂを常用最大ブレーキ区間（Ｔ３）内で停止させることができる。
【００３０】
閉塞区間Ｔ３において列車に常用最大ブレーキをかける制動制御をしていても、常用ブレーキに故障等があった場合には、列車の実際の速度が、非常ブレーキ照査パターンで示す速度を越えることがある。このような事態になったら、車上制御装置５ｂは、常用最大ブレーキから非常ブレーキに切り換えて、図１中において点線の矢印で示すように、列車２ｂを非常ブレーキにて制動する制御を開始する。このため、常用ブレーキに故障等があっても、列車２ｂを常用最大ブレーキ区間（Ｔ３）内で停止させることができる。かくして、列車の運転保安をすることができ、衝突事故なく安全に列車の運行制御ができる。
【００３１】
なお本発明は、鉄輪を備えた列車がレール上を走行する、一般の鉄道システムにも採用することができる。即ち、各閉塞区間に軌道回路を設け、地上制御装置から発信された保安制限速度信号や常用最大ブレーキ信号を、軌道回路を介して無線発信することにより、本発明を一般の鉄道システムに適用することができるのである。
【００３２】
【発明の効果】
以上実施の形態と共に具体的に説明したように、本発明の列車の運転保安方法では、列車が走行する軌道が多くの閉塞区間に区切られており、各閉塞区間毎に地上制御装置が備えられると共に、各列車には車上制御装置が搭載されており、前記地上制御装置により、先行列車が在線している閉塞区間には保安制限速度信号を発信し、先行列車が在線している閉塞区間の直後の閉塞区間には常用最大ブレーキ信号を発信し、先行列車が在線している閉塞区間の直後の閉塞区間よりも後の閉塞区間には保安制限速度信号を発信し、
各車上制御装置は、保安制限速度信号を受信したときには列車の速度が保安制限速度を越えない速度となるように列車の走行制御をし、常用最大ブレーキ信号を受信したときには列車に常用最大ブレーキをかける制動制御をし、
更に、各車上制御装置には、列車が保安制限速度で固定閉塞区間に進入した場合に進入直後から直ちに非常ブレーキをかけたときの走行距離と走行速度との関係を示す非常ブレーキ照査パターンが予め記憶されており、各車上制御装置は、列車に常用最大ブレーキをかけている場合に列車の実際の速度が非常ブレーキ照査パターンで示す速度を越えたときには常用最大ブレーキから非常ブレーキに切り換えて列車を制動制御する構成とした。
【００３３】
このように本発明では、先行列車が在線している閉塞区間と、後続列車が在線している閉塞区間との間に、１つの閉塞区間を設定するだけであるため、列車の運転時間間隔を短縮することができ、しかも、非常ブレーキ照査パターンを導入しているため、衝突防護をして安全運転ができる。
【００３４】
また本発明では、各閉塞区間には軌道回路として機能するループアンテナ回路が併設されており、地上制御装置から発信された保安制限速度信号や常用最大ブレーキ信号は、ループアンテナ回路を介して無線発信される。
【００３５】
このため本発明は、ゴム車輪を備えた列車を専用軌道に沿い走行させる新交通システムに適用することができる。
【００３６】
また本発明では、前記各閉塞区間には軌道回路が設けられており、前記地上制御装置から発信された保安制限速度信号や常用最大ブレーキ信号は、前記軌道回路を介して無線発信される。
【００３７】
このため、本発明は、鉄輪を備えた列車がレール上を走行する、一般の鉄道システムにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる列車の運転保安方法を実現するシステムを示すシステム構成図。
【図２】従来の列車の運転保安方法を実現するシステムを示すシステム構成図。
【符号の説明】
１軌道
２ａ，２ｂ列車
３−１〜３−４ループアンテナ回路
４−１〜４−４地上制御装置
５ａ，５ｂ車上制御装置
Ｔ１〜Ｔ４閉塞区間
Ｓ１保安制限速度信号
Ｓ０１常用最大ブレーキ信号
Ｓ０２非常ブレーキ信号

Claims

列車が走行する軌道が多くの閉塞区間に区切られており、各閉塞区間毎に地上制御装置が備えられると共に、各列車には車上制御装置が搭載されており、
前記地上制御装置により、先行列車が在線している閉塞区間には保安制限速度信号を発信し、先行列車が在線している閉塞区間の直後の閉塞区間には常用最大ブレーキ信号を発信し、先行列車が在線している閉塞区間の直後の閉塞区間よりも後の閉塞区間には保安制限速度信号を発信し、
各車上制御装置は、保安制限速度信号を受信したときには列車の速度が保安制限速度を越えない速度となるように列車の走行制御をし、常用最大ブレーキ信号を受信したときには列車に常用最大ブレーキをかける制動制御をし、
更に、各車上制御装置には、列車が保安制限速度以上で固定閉塞区間に進入した場合に進入直後から直ちに非常ブレーキをかけたときの走行距離と走行速度との関係を示す非常ブレーキ照査パターンが予め記憶されており、各車上制御装置は、列車に常用最大ブレーキをかけている場合に列車の実際の速度が非常ブレーキ照査パターンで示す速度を越えたときには常用最大ブレーキから非常ブレーキに切り換えて列車を制動制御することを特徴とする列車の運転保安方法。
前記各閉塞区間には軌道回路として機能するループアンテナ回路が併設されており、前記地上制御装置から発信された保安制限速度信号や常用最大ブレーキ信号は、前記ループアンテナ回路を介して無線発信されることを特徴とする請求項１の列車の運転保安方法。
前記各閉塞区間には軌道回路が設けられており、前記地上制御装置から発信された保安制限速度信号や常用最大ブレーキ信号は、前記軌道回路を介して無線発信されることを特徴とする請求項１の列車の運転保安方法。