JPH02109770A - 無線による自動列車制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は軌道上を複数の列車が運転する際に。

走行の安全を確保するために必要不可欠な信号保安制御
装置の一つである自動列車制御装置の制御方法に関する
ものである。

［従来技術］ 従来の軌道輸送システムではレールを利用した軌道回路
や軌間または軌道側面に付設した誘導ループコイルを使
用して列車の位置検知を行い、地上側の制御装置によっ
て決定した速度制御情報を地上信号機を介して列車の運
転士に伝え、速度制御を運転士の手動制御に委ねる方式
と、それらの速度制御情報を軌道回路や誘導ループコイ
ルあるいは特定の地点に設置した地上子を介して車上側
に送信し、車内信号装置の表示または警報音名こよって
運転士に伝えると共に速度超過時にはブレーキの制御を
自動的に行う方式とが一般的である。

［発明が解決しようとする課題］ 鉄道においては昨今、混雑緩和、到達時分短縮などの輸
送サービス改善の要請が強く、その−環として２列車の
運転速度を上げ（速度向上）、かつ運転間隔を短くする
（時隔短縮）努力が続けられている。

この速度向上と時隔短縮が既に限界に達している線区で
は、現在の信号保安設備以上に列車の間隔制御をきめ細
かく行う必要があり、従来の地上側設備による列車位置
検知方式では連続的な検知精度を高めるために、軌道回
路を短く分割するか。

誘導ループコイルを細かく交差させ位相の反転数を計数
するか９列車通過の検知機能を持った地上子または車軸
検知装置を検知精度単位に設置するか、などの方法が試
みられてきた。しかしながら。

上記のいずれの方法も地上装置のコスト高、または軌道
や地上設備の保守性低下などを招き現実的ではないとい
われている。

すなわち、地上設備による列車位置検知を基本原理とす
る固定閉塞方式では、上記、速度向上および時隔短縮の
要請に対しては閉塞区間長を最高速度または減速性能に
合わせて変更する必要があり、その都度、膨大な工事費
が掛かることから。

満足にはユーザーニーズに応えられない状態であった。

一方、これらの課題を解決する別の方法として。

以前から理論上、明らかにされていた移動閉塞方式によ
る列車間隔制御法の可能性が模索されてきたが、地上側
の設備によって列車位置検知を連続的にかつ精度良く行
うことには前述の問題点があることと、同じく地上側の
設備が求めたかなりの情報量を持つ保安速度パターンを
制御情報として車上側に連続的に誤りなく、かつ伝送遅
れなく出力し続けることには技術的な困難性が多々ある
ことから、実現手段の発明例はほとんどなく、実現性の
ある具体的な制御方法の発明が久しく待ち望まれていた
。

［課題を解決するための手段］ 前項で述べたごとく２列車の位置検知と保安速度パター
ンの算出を地上側の設備で行う固定閉塞方式ではコスト
や保守性の問題の解決が困難であることから９本発明で
は新しい考え方として２列車の位置検知と保安速度パタ
ーンの算出を車上側で行う移動閉塞方式を採用すること
とした。

すなわち、車上制御装置が検知した自己列車の位置と速
度情報、地上制御装置から伝達される停止目標位置と臨
時速度制限情報などに基づき、車上制御装置が自己列車
の保安速度を求める本発明による方法では、従来の地上
側の列車位置検知設備が不要となることによって、該位
置検知設備から派生するすべての問題点が解消される。

また。

本発明による方法では、車上側から地上側への列車位置
情報の伝送が新たに必要になっても、地上側から車上側
への制御情報量が減少することによって、今までの考え
方による移動閉塞方式に比較して、トータル的な地上−
車上間の交信制御情報量は格段に少なくなり、現時点で
提供されている移動無線技術を駆使するだけで、十分実
用に耐え得る安全な列車運転制御を行うことが可能とな
る。

［作用］ 車上制御装置が自己列車の走行位置を検知し。

地上φ車上制御装置間のデータ伝送を行う無線伝送装置
を介して、該位置情報を地上制御装置に伝達する。

地上制御装置では、各列車から受け取った位置情報と、
連動装置から受け取った進路の開通状態情報と、地上制
御装置自身が把握する臨時速度制限情報とに基づき各列
車の停止目標位置およびその区間の臨時速度制限から成
る保安制御位置情報を求め、該保安制御位置情報を無線
伝送装置を介して各列車の車上制御装置に伝達する。

各列車の車上制御装置では地上制御装置から伝達された
保安制御位置情報と車上制御装置が検知あるいは取り込
んだ自己列車の走行位置、速度。

減速性能、固定的な速度制限、線路勾配条件などに基づ
き保安速度パターンを算出し、実際の走行速度と保安速
度を比較照査し、走行速度が保安速度を超過しないよ゛
うに列車を制御する。

なお２列車位置の検知に車軸回転積算計などを使用する
場合には位置補正用マーカーなどの地上側補助設備が必
要になるが、無線伝送装置にＬＣＸ無線を使用する場合
には、車上制御装置がＬＣＸケーブルの固定的な布設条
件からもたらされる無線電波の受信レベルの強弱変化を
利用して位置検知の補正を行う。

［実施例］ 以下２本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の方法を可能にする基本的な装置の構成
を示す説明図であり、第２図は本発明の方法を可能にす
る車上制御装置の基本的な機能構成を示す説明図であり
、第３図は本発明の方法を可能にする地上制御装置の基
本的な機能構成を示す説明図であり、第４図は本発明の
方法を可能にする装置間の基本的な制御の流れを示す説
明図であり、第６図は本発明の方法による保安速度パタ
ーン例を示す説明図であり、第６図は本発明の請求範囲
第２項の前提となるＬＣＸ無線における車上無線受信レ
ベルの位置的な変化特性を示す説明図である。

まず、第１図に基づいて本発明の方法を可能にする装置
の基本的な構成を説明する。１は各列車の車上に搭載さ
れる車上制御装置であり、２は複数の列車を統括制御す
る地上制御装置であり、３゜４は各車上制御装置と地上
制御装置との間のデータ伝送を行う無線伝送装置である
。車上制御装置１およＵ車上の無線伝送装置３は各列車
の運転台に固定的に設置することも可搬携帯型として運
転の都度運転台に持ち込むことも可能である。地上制御
装置２および地上の無線伝送装置４は各ＨＩｔの制御処
理能力、伝送処理能力、制御対象線区の長さ、運転列車
本数などの規模に応じて１箇所に集中して設置する場合
と駅旬などの連続するゾーンに分割して設置する場合と
が可能である。ゾーンに分割した場合にはゾーン境界に
おいては隣接ゾーン内の保安制御位置情報が必要になる
ことから、隣接する地上制御装置相互間を接続する伝送
装置を設置する。無線伝送装置３，４は車上制御装置ｌ
と地上制御装置２とを直接結ぶ場合と地上または人工衛
星上の中継装置などを経由して結ぶ場合とがある。

次に、第２図に基づいて本発明の方法を可能にする車上
制御装置の基本的な機能構成を説明する。

】ａから】ｆまでは車上制御装置御 部である。ｌａは車上制御論理処理部であり、ｌｂは地
上制御装置との情報人出力を行う対地上入出力制御部で
あり、ｌｃは運転線路の固定的なＩＩ限速度や勾配条件
などの固定制限記憶部であり。

ｌｄは自己列車の走行位置、走行速度、減速性能などの
検知または取り込みを行う走行位置速度検知取込部であ
り、Ｉｅは保安速度パターン記憶部であり、Ｉｆは速度
制御出力部である。３ａから３ｃは車上の無線伝送装置
３を構成する各機能構成部であるｅ３ａは無線伝送制御
部であり、　　３ｂは無線送受信部であり、３ｃはアン
テナ部である。

車上制御装置１ｔｌでは、車上制御論理処理部１ａが自
己列車の走行位置を走行位置速度検知取込部ｌｄから取
り込み、対地上入出力制御部１ｂを介して車上の無線伝
送装置３に出力する。車上の無線伝送装置３では無線伝
送ル制御部３ａが車上制御装置１から渡された情報（位
置情報）に伝送上の誤り制御コードを付加した送信電文
を作成し、無線送受信部３ｂおよびアンテナ部３ｃを介
して地上無線伝送装置に送出する。その後、車上の無線
伝送装置３では無線伝送制御部３ａが地上の無線伝送装
置からの受信電文をアンテナ部３ｃおよび無線送受信部
３ｂを経由して取り込み、伝送上の誤り検定を行い１合
格済み受信電文から誤り制御コードを取り去った受信情
報（保安制御位置情報）を車上制御装置１に渡す、車上
制御装置１では。

車上制御論理処理部１ａが対地上入出力制御部１ｂを介
して停止目標位置および臨時速度制限を内容とする保安
制御位置情報を車上の無線伝送装置３から受取り、走行
位置速度検知取込部１ｄから取り込んだ自己列車の位置
、速度、減速度などと。

固定制限記憶部ＩＣから取り込んだ停止目標位置までの
固定速度制限、勾配条件などに基づき保安速度パターン
を演算し、保安速度パターン記憶部ｌｅに記憶するとと
もに実際の走行速度と保安速度パターンとの比較照査を
行い、走行速度が保安速度パターンを超過した場合には
、速度制御出力部１ｆを介して、ブレーキ制御部５にブ
レーキ制御情報を出力する。地上側とのデータ交信に際
しては、上記無線伝送装置間の電文゛レベルの誤り制御
の他に、車上制御装置と地上制御装置間の情報レベルの
誤り制御も行う。

次に、第３図に基づいて本発明の方法を可能にする地上
制御Ｖｉ置の基本的な機能構成を説明する。

２ａから２ｅまでは地上制御装置２の各機能構成部であ
る。２ａは地上制御論理処理部であり、２ｂは車上制御
装置との情報人出力を行う対車上人出力制御部であり、
２ｃは連動装置６．駅間閉塞装置などから取り込んだ進
路および駅間運転方向の設定状態などを記憶する進路設
定状態記憶部であり、２ｄは臨時速度制限記憶部であり
、２ｅは各列車の走行位置情報記憶部である。４ａから
４０は地上の無線伝送装置４を構成する各機能構成部で
あり、はぼ車上側の無線伝送装置の３ａから３ｃに対応
するが、見かけ上回時に複数列車との交信処理を行わな
ければならないことから車上側に比較して多少複雑な機
能が必要になる。地上制御装置２では、地上制御論理処
理部２ａが各列車の走行位置を対車上入出力制御部２ｂ
を介して地上の無線伝送装置４から受取り、走行位置記
憶部２ｅに記憶する。さらに、ポイントの転換鎖錠や運
転方向の設定鎖錠が終了した進路の終端位置などを進路
設定状態記憶部２Ｃから取り込み、各列車の停止目標位
置を進路の設定状態や先行列車の走行位置などから求め
、その区間内の臨時速度制限を臨時速度制限記憶部２ｄ
から取り込み、各列車の停止目標位置と臨時速度制限か
ら成る保安制御位置情報を決定し、対車上入出力制御部
２ｂを介して、地上の無線伝送装置４に出力する。車上
側とのデータ交信に際しての誤り制御については車上側
の制御とほぼ同様である。

次の第４図は本発明の方法を可能にする車上制御装置、
地上制御装置および無線伝送装置間の制御の流れを分か
Ｏやすく図解したものであり、各車上制御装置はこの制
御サイクルを１秒間に数回以上繰り返すことにより列車
の速度制御を行う。

もし、なんらかの原因でこの制御サイクルが一定時分以
上途切れた場合には、車上制御装置がただちに自己列車
の緊急停止制御を行うことによってフェイルセーフ性が
保たれ２列車運転の安全が確保される。

次に、第５図に本発明の方法による保安速度パターン例
を示し説明する。第５図はある時点における各列車の保
安速度パターン例であり２列車Ｂの保安速度パターンＳ
Ｖｂは先行列車Ａとの間に固定速度制限区間Ｌｃが含ま
れる場合の例であり。

列車Ｃの保安速度パターンＳＶｃは停止目標位置が停止
状態にある進路Ｒ９の場合の例である。各列車の停止目
標位置および速度制限は先行列車の進行もしくは進路の
開通状態の変化にともない車上地上間の制御情報の交信
周期毎に連続的に更新され、その都度最新の保安速度パ
ターンが決定される。

次に、第６図に基づいて本発明の請求範囲第２項の前提
となるＬＣＸ無線における車上無線受信レベルの位置的
な変化特性を説明する０列車無線用ＬＣＸ無線ではほぼ
一定のＬＣＸケーブル長単位に中継器ＲＰが挿入されて
おり、その箇所毎に受信レベルの顕著な変化を認めるこ
とができ、この現象を利用して、予め記憶した受信レベ
ル特異点位置情報テーブルを参照することによって車上
制御装置が特異点の絶対位置を検知することができる。

なお、新幹線などにおけるＬＣＸ無線ではＬＣＸケーブ
ル布設にグレーディング構成がとられており、それらの
結合損の異なるケーブル接続箇所においても同種現象が
認められることから。

それを利用してさらに細かな絶対位置の検知を行うこと
も可能である。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明の方法によれば、走行位置の検
知と保安速度パターンの演算を車上制御ａｌｌが行うこ
とによって、今まで障害になっていた地上側の信号保安
装置における固定閉寒分割位置と信号現示段数の制約な
らびに車両性能との整合性の問題などがすべて解消され
、既製車両の性能限界いっばいまで速度向上や時隔短縮
を実施することができ、さらに車両の新規設計や改造が
従来よりも自由に行え、最高速度性能を上げる場合のブ
レーキ距離に対する制約なども緩和される。

また、コスト的に高い比率を占めていた列車位置検知を
直接行うための軌道回路などの線路沿線の地上設備がほ
とんど不要になることと、近年のマイクロエレクトロニ
クス技術の著しい発達によって２本発明の方法による車
上制御装置、地上制御装置および無線伝送装置の製作コ
ストを従来の車上および地上制御装置とほぼ同程度以下
に抑えることが可能であることから、全体の建設および
保守コストを従来の自動列車制御装置に比較して大幅に
下ｃｙることが可能となる。

なお、ＬＣＸ無線伝送１置を使用する場合（こは。

位置検知製差を補正するための特殊な地上側設備も不要
になり、さらに建設および保守コストを下げることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を可能にする基本的な装置の構成
を示す説明図、第２図は本発明の方法を可能にする車上
制御装置の基本的な機能構成を示す説明図、第３図は本
発明の方法を可能にする地上制御Ｈｒｌの基本的な機能
構成を示す説明図、第４図は本発明の方法を可能にする
装置間の基本的な制御の流れを示す説明図、第５図は本
発明の方法による保安速度パターン例を示す説明図、第
６図は本発明の請求範囲第２項の前提となるＬＣＸ無線
における車上無線受信レベルの位置的な変化特性を示す
説明図である。 １・・・車上制御Ｍ置　　１ａ・・・車上制御論理処理
部　　１ｂ・・・対地上入出力制御部　　ＩＣ・・・固
定制限記憶部　　１ｄ・・・走行位置速度検知取込部ｌ
ｅ・・・保安速度パターン記憶部　　Ｉｆ・・・速度制
御出力部　　２・・・地上制御装置　　２ａ・・・地上
制御論理処理部　　２ｂ・・・対車上人出力制御部２ｃ
・・・進路設定状態記憶部　　２ｄ・・・臨時速度制限
記憶部　　２ｅ・・・走行位置記憶部　　３，４・・・
無線伝送装置’３ａ、４ａ・・・無線伝送制御部３ｂ、
４ｂ・・・無線送受信部　　３ｃ、４ｃ・・・アンテナ
部　　５・・・ブレーキ制御部　　６・・・連動装置　
　Ａ、　　Ｂ、　　Ｃ−・・列車　　Ｓ　Ｖ　ａ、　　
Ｓ　Ｖ　ｂ。 ＳＶｃ・・・保安速度パターン　　ＲＶ　ａ、　　ＲＶ
　ｂ。 ＲＶｃ・・・走行速度　　ＲＳ・・・進路　　Ｌｌ・・
・固定速度制限区間　　Ｖｌ・・・固定制限速度　　Ｒ
Ｐ・・・ＬＣＸ中継話　　ｒｐ・・・無線受信レベル特
異点ｇ＋ｗ ２Ｍ ３ｇ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）鉄道用自動列車制御装置において、各列車に車上制
   御装置を、地上に地上制御装置を、各列車と地上に無線
   伝送装置をそれぞれ配し、列車制御論理の遂行に際して
   は、各列車の車上制御装置が自己の列車位置を検知し、
   該位置情報を無線伝送装置によって地上制御装置に伝達
   し、地上制御装置が各列車から受け取った位置情報と、
   連動装置から受け取った進路の開通状態情報と、地上制
   御装置自身が把握する臨時速度制限情報とに基づいて各
   列車の停止目標位置および臨時速度制限から成る保安制
   御位置情報を求め、該保安制御位置情報を無線伝送装置
   によって各列車の車上制御装置に伝達し、各列車の車上
   制御装置が地上制御装置から伝達された保安制御位置情
   報と車上制御装置自身が検知または取り込んだ自己列車
   の走行位置、速度、減速性能、固定的な速度制限、線路
   勾配条件に基づき安全な走行速度（以下、保安速度と呼
   ぶ）パターンを算出し、実際の走行速度と保安速度パタ
   ーンとを比較照査することによって、保安速度パターン
   を超過しないように走行速度を制御することを特徴とし
   た無線による移動閉塞式自動列車制御方法 ２）特許請求の範囲第１項の自動列車制御方法において
   、車上制御装置および地上制御装置間の無線伝送装置に
   ＬＣＸ無線伝送装置を用いる場合、車上制御装置がＬＣ
   Ｘケーブルの固定的な布設条件からもたらされる無線電
   波の受信レベルの強弱変化を検出することによって自己
   列車の走行絶対位置を検知し、積算位置検知法による走
   行位置検知誤差を補正することを特徴とした無線による
   移動閉塞式自動列車制御方法