JPH0729606B2 - 無線による自動列車制御装置 - Google Patents

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
つである無線による自動列車制御装置に関するものであ
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敷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によって運
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、その一環として、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外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、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、上記の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安全な走行速度（以下、保安速
度と呼ぶ）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装置の発明が望
まれていた。

［課題を解決するための手段］ 前記問題点を解決するために、本発明は、鉄道用自動列
車制御装置（７）において、それを構成する制御装置と
して、列車に車上制御装置（１）と車上無線伝送装置
（３）からなる車載装置（８）を搭載し、地上に地上制
御装置（２）と地上無線伝送装置（４）からなる地上側
装置（９）を設置し、車上制御装置（１）は車上制御論
理処理部（1a）、対地上入出力制御部（1b）、固定制限
記憶部（1c）、走行位置速度検知部（1d）、保安速度パ
ターン記憶部（1e）、速度制御出力部（1f）から構成
し、地上制御装置（２）は地上制御論理処理部（2a）、
対車上入出力制御部（2b）、進路設定状態記憶部（2
c）、臨時速度制限記憶部（2d）、走行位置記憶部（2
e）から構成し、自動列車制御論理の遂行に際しては、
列車の車上制御装置（１）が車上制御論理処理部（1a）
および走行位置速度検知部（1d）によって自己の列車位
置を検知し、該位置情報を対地上入出力制御部（1b）を
介して車上無線伝送装置（３）および地上無線伝送装置
（４）によって地上制御装置（２）に伝達し、地上制御
装置（２）が対車上入出力制御部（2b）によって前記列
車から受け取り走行位置記憶部（2e）に記憶した前記位
置情報と、連動装置（６）から受け取り進路設定状態記
憶部（2c）に記憶した進路の開通状態情報と、臨時速度
制限記憶部（2d）が記憶する臨時速度制限情報とに基づ
いて、地上制御論理処理部（2a）によって前記列車の停
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対車上入出力制御部
（2b）を介して地上無線伝送装置（４）および車上無線
伝送装置（３）によって各列車の車上制御装置（１）に
伝達し、列車の車上制御装置（１）が地上制御装置
（２）から伝達された保安制御位置情報と、車上制御論
理処理部（1a）によって検知または取り込んだ自己列車
の走行位置と、速度と、減速性能と、固定制限記憶部
（1c）の記憶する固定的な速度制限および線路勾配条件
とに基づき、安全な走行速度パターンを算出し保安速度
パターン記憶部（1e）に記憶し、実際の走行速度と前記
安全な走行速度パターンとを車上制御論理処理部（1a）
によって比較照査することにより、前記安全な走行速度
パターンを超過しないように、速度制御出力部（1f）を
介して走行速度を制御するものである。

［作用］ 車上制御装置が自己列車の走行位置を検知し、地上・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、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、無線伝送装置に漏洩同軸無線を使用する場
合には、車上制御装置が漏洩同軸ケーブルの固定的な敷
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、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
の装置間の基本的な制御の流れを示す説明図であり、第
５図は本発明におけ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
漏洩同軸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装置の基本的な構成を
説明する。（７）は鉄道用自動列車制御装置の全体装置
であり、（８）は車載装置であり、（９）は地上側装置
であり、鉄道用自動列車制御装置（７）は、車載装置
（８）と地上側装置（９）とから構成される。（１）は
各列車の車上に搭載される車上制御装置であり、車載装
置（８）の主要構成装置である。（２）は複数の列車を
統括制御する地上制御装置であり、地上側装置（９）の
主要構成装置である。（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
であり、（３）は車載装置（８）の構成装置であり、
（４）は地上側装置（９）の構成装置である。車上制御
装置（１）および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）は各装置の
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
る場合と駅毎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（１）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車上制御装置の基本的
な機能構成を説明する。

（1a）から（1f）までは車上制御装置（１）の各機能構
成部である。（1a）は車上制御論理処理部であり、（1
b）は地上制御装置との情報入出力を行う対地上入出力
制御部であり、（1c）は運転線路の固定的な制限速度や
勾配条件などの固定制限記憶部であり、（1d）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、（1e）は
保安速度パターン記憶部であり、（1f）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）を構成す各機能構成部である。（3a）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（１）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（1d）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、
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（1
a）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（1c）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（1
e）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地上制御装置の基本的
な機能構成を説明する。

（2a）から（2e）までの地上制御装置（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、（2
b）は車上制御装置との情報入出力を行う対車上入出力
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（4c）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、ほぼ車上側の
無線伝送装置の（3a）から（3c）に対応するが、見かけ
上同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（2
a）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りやすく図解した
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、列車運転の安全が確保される。

次に、第５図に本発明におけ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、列車（Ｂ）の保安速度パターン
（SVb）は先行列車（Ａ）との間に固定速度制限区間（L
c）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
（RS）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
となる漏洩同軸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。列車無線用漏洩同軸無線で
は、ほぼ一定の漏洩同軸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漏洩同軸無線で
は漏洩同軸ケーブル敷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、本発明の方法装置によれば、走行位
置の検知と保安速度パターンの演算を車上制御装置が行
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塞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ぱ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
のブレーキ距離に達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、本発明の車上制御装
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図は本発明の基本的な装置の構成を示す説明図、第
２図は本発明の車上制御装置の基本的な機能構成を示す
説明図、第３図は本発明の地上制御装置の基本的な機能
構成を示す説明図、第４図は本発明の装置間の基本的な
制御の流れを示す説明図、第５図は本発明における保安
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項の前提となる漏洩同軸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…車上制御装置、1a…車上制御論理処理部、1b…対地
上入出力制御部、1c…固定制限記憶部、1d…走行位置速
度検知取込部、1e…保安速度パターン記憶部、1f…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…対車上入出力制御部、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、７…鉄道用自動列車制御装置、８…
車載装置、９…地上側装置、A,B,C…列車、SVa,SVb,SVc
…保安速度パターン、RVa,RVb,RVc…走行速度、RS…進
路、L1…固定速度制限区間、V1…固定制限速度、RP…漏
洩同軸中継器、rp…無線受信レベル特異点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−66214（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−15361（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−49706（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車載装置（８）と、地上側装置（９）とを
   有する無線による自動列車制御装置であって、 列車は、側面に漏洩同軸ケーブルを敷設した軌道上を走
   行し、 車載装置（８）は、車上制御装置（１）と車上無線伝送
   装置（３）からなり、車上制御装置（１）は、車上制御
   論理処理部（1a）と対地上入出力制御部（1b）と固定制
   限記憶部（1c）と走行位置速度検知部（1d）と保安速度
   パターン記憶部（1e）と速度制御出力部（1f）とから構
   成され、 車上制御論理処理部（1a）は、走行位置速度検知部（1
   d）の出力により自己の列車位置を判別し、この列車位
   置情報を対地上入出力制御部（1b）により車上無線伝送
   装置（３）と地上無線伝送装置（４）とを介して地上制
   御装置（２）に伝送し、かつ地上制御装置（２）から伝
   送された保安制御位置情報と、自己の列車位置と、速度
   と、減速性能と、固定制限記憶部（1c）の記憶する固定
   的な速度制限および線路勾配条件とに基づき安全な走行
   速度パターンを算出し、保安速度パターン記憶部（1e）
   に記憶し、実際の走行速度と前記安全な走行速度パター
   ンとを比較照査して安全な走行速度パターンを超過しな
   いように、速度制御出力部（1f）を介して走行速度を制
   御する信号を出力し、 地上側装置（９）は、地上制御装置（２）と地上無線伝
   送装置（４）からなり、 地上制御装置（２）は、地上制御論理処理部（2a）と対
   車上入出力制御部（2b）と進路設定状態記憶部（2c）と
   臨時速度制限記憶部（2d）と走行位置記憶部（2e）とか
   ら構成され、 地上制御論理処理部（2a）は、対車上入出力制御部（2
   b）から各列車の位置情報を入力して走行位置記憶部（2
   e）に記憶し、開通情報を連動装置（６）から入力して
   進路設定状態記憶部（2c）に記憶し、臨時速度制限情報
   を臨時速度制限記憶部（2d）に記憶し、列車位置情報と
   開通情報と臨時速度制限情報とから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対車上入出力制御部（2b）に
   より地上無線伝送装置（４）と車上無線伝送装置（３）
   とを介して各列車の車上制御装置（１）に伝送して、連
   続的に移動する列車の位置情報と保安制御位置情報とを
   無線を介して相互に伝送することによって、自動的に各
   列車の速度を制御する 無線による自動列車制御装置。
2. 【請求項２】車上制御装置（１）と地上制御装置（２）
   と車上無線伝送装置（３）と地上無線伝送装置（４）と
   は、それぞれの間に漏洩同軸無線伝送装置が用いられ、 車上制御装置（１）の車上制御論理処理部（1a）は、対
   地上入出力制御部（1b）を介して、漏洩同軸ケーブルの
   固定的な敷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（rp）を検出して、自己列車の走行絶対位
   置を検知し、走行位置検知誤差を補正する 特許請求の範囲第１項記載の無線による自動列車制御装
   置。