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1. (WO2018225335) SYSTÈME DE SÉCURITÉ DE TRAIN, PROCÉDÉ DE COMMANDE DE SÉCURITÉ DE TRAIN ET DISPOSITIF DE TRAIN EMBARQUÉ
Document

明 細 書

発明の名称 列車保安システム、列車保安制御方法及び列車車上装置

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003  

先行技術文献

特許文献

0004  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0005   0006   0007  

課題を解決するための手段

0008  

発明の効果

0009  

図面の簡単な説明

0010  

発明を実施するための形態

0011  

実施例

0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039  

符号の説明

0040  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8  

明 細 書

発明の名称 : 列車保安システム、列車保安制御方法及び列車車上装置

技術分野

[0001]
 本発明は、列車走行の安全性を高める列車保安システム、列車保安制御方法及び列車車上装置に関する。

背景技術

[0002]
 従来の列車の保安制御方式では、軌道回路を用いた列車検知による「固定閉そく方式」が用いられてきた。近年では、車上と地上間の伝送に無線通信システムを導入し、軌道回路を用いない「移動閉そく方式」の導入が進められている。
[0003]
 移動閉そく方式は、列車内の車上装置及び列車外の地上装置にて構成され、車上装置と地上装置との間を無線にて伝送する。車上装置は、列車本体が地上に設置された地上子を検知することで、その地点の位置情報を認識する。この位置情報、列車の車輪径情報及び車軸の回転速度などから、列車の速度情報及び位置情報を演算し、地上装置から受信した走行許可速度及び走行位置を基にブレーキ制御を行う。例えば、特許文献1には、ATACSを用いた列車制御システムにおいて、列車の在線位置を知るための列車長を求める際に、速度情報の誤差を考慮し、実列車長の先頭側及び後尾側にそれぞれ列車速度を積算した移動距離に応じて定めた列車長補正値を加算する方法が開示されている。

先行技術文献

特許文献

[0004]
特許文献1 : 特許第4575807号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0005]
 従来の固定閉そく方式を用いた列車保安制御においては、予め変動することが予定されている車輪径にあって正常と設定された範囲の中で、最大車輪径及び最小車輪径の範囲を設定し、この範囲外の車輪径が設定された場合、速度演算等には最大車輪径を使用することで安全側に向かうように制御が行われてきた。
[0006]
 しかし、移動閉そく方式を用いた列車保安制御においては、最大車輪径を速度演算等に使用することが、必ずしも安全側に向かうように制御されるとは限らない。例えば、最大車輪径を使用することで、逆に後続列車との位置関係の認識において許容範囲以上の接近を招く可能性が生じるからである。
[0007]
 そこで、本発明の目的は、移動閉そく方式において、正常と設定された範囲外の車輪径が設定された場合に対しても、列車の保安制御の安全性が低下することを防止する列車保安システムを提供することである。ここで、車輪径について、正常と設定された範囲とは、走行等の使用を通して研削された車輪径が支障なく走行するために許容される範囲のことである。以下では、正常と設定された範囲を、簡略して「正常範囲」という。

課題を解決するための手段

[0008]
 上記課題を解決するために、本発明に係る列車保安システムは、正常範囲外の車輪径が設定された場合に、正常範囲の最大車輪径及び最小車輪径並びに正常範囲外の車輪径の3種類の値の内、適切な2種類の車輪径を列車の保安制御に使用することを特徴とする。

発明の効果

[0009]
 本発明によれば、正常範囲外の車輪径が設定された場合においても、列車の保安制御の安全性を確保し、列車運行を支障なく継続することを可能にする。

図面の簡単な説明

[0010]
[図1] 図1は、本発明に係る列車長の補正方法を示す図である。
[図2] 図2は、本発明の実施例に係る列車保安システムの構成を示す図である。
[図3] 図3は、本発明の実施例に係る車上制御装置が備える構成を示す図である。
[図4] 図4は、本発明の実施例に係る列車の車輪径の設定値を示す図である。
[図5] 図5は、本発明の実施例に係る車上制御装置記録部の記録内容を示す図である。
[図6] 図6は、本発明の実施例に係る地上側送信電文の内容を示す図である。
[図7] 図7は、本発明の実施例に係る車上側送信電文の内容を示す図である。
[図8] 図8は、本発明の実施例に係る制御用車輪径X及びYの決定手順を示すフローチャートである。

発明を実施するための形態

[0011]
 本発明を実施するための形態として、実施例について、図面を参照しながら以下に説明する。
実施例
[0012]
 図1は、本発明に係る列車長の補正方法を示す図である。
 列車101は、車上子103を搭載し、地上子A(102)から位置情報を取得する。図1の(a)は、列車101が地上子A(102)より位置情報を取得した瞬間を示す。そのとき、保安制御に使用される列車長は、予め設定された列車長L0(100)となる。
[0013]
 図1の(b)は、位置情報を取得した後に列車が進行した様子を示す。本発明では、制御用車輪径X及び制御用車輪径Y(X>Y)を有し、この(b)には、制御用車輪径Xより演算された列車位置104と制御用車輪径Yより演算された列車位置105を示す。制御用車輪径の値はX>Yであることから、制御用車輪径Xより演算された列車位置104は、制御用車輪径Yより演算された列車位置105よりも進行方向の前方側となる。
[0014]
 図1の(c)は、補正後の列車長L1を示す。制御用車輪径Xより算出された列車位置104の車両先頭から制御用車輪径Yより算出された列車位置105の最後尾までの距離を、補正後の列車長L1(106)とする。
 図1の(d)は、列車101が地上子B(107)より位置情報を取得した瞬間を示す。そのとき、保安制御に使用される列車長は、予め設定された列車長L0(100)となる。
[0015]
 本発明では、地上子間では、2つの異なる車輪径により2つの位置情報を算出し、進行方向の前方を示す列車位置の先頭から進行方向の後方を示す列車位置の最後尾までの距離を列車長として補正して使用することで、保安制御における安全性を確保している。
[0016]
 図2は、列車保安システムの構成を示す図である。また、図6に地上側送信電文202の内容を、図7に車上側送信電文203の内容を、それぞれ示す。
 地上制御装置200は、図示しない地上無線制御装置を介して、地上アンテナ201から、走行可能位置600及び臨時速度制限601などの各情報を含む地上側送信電文202(図6、参照)を送信する。
 列車101に備えられた車上アンテナ204は、地上側送信電文202を受信する。車上無線制御装置205は、受信した地上側送信電文202を処理し、地上制御装置200からの情報として車上制御装置207に伝える。
[0017]
 車上制御装置207は、車輪径設定装置206から、それに設定された設定車輪径500を、車軸回転速度検出装置210から、それにより検出された車軸回転速度情報を、それぞれ取得する。
 また、地上子103より送信された情報は、列車101が備える車上子102が受信し、車上子制御装置209により処理されて、車上制御装置207に伝えられる。
[0018]
 車輪径設定装置206からの車輪径設定情報、車軸回転速度検出装置210からの車軸回転速度情報及び地上子103からの位置情報を基に、車上制御装置207にて現在の列車位置700及び列車長701の各情報が算出され、車上無線制御装置205に伝達される。これら情報は、車上側送信電文203(図7、参照)の一部として、車上アンテナ204より地上アンテナ201に向けて送信される。
[0019]
 また、車上制御装置207は、走行可能位置600、臨時速度制限601、列車速度、列車位置700及び列車長701の各情報からブレーキが必要と判断した場合、ブレーキ出力装置208にブレーキ指令を出力する。
[0020]
 車輪径設定装置206への車輪径の設定は、車輪から実測した径の値が設定される場合、または、走行距離や走行速度と車輪の回転速度から求めた車輪径の値が設定される場合などがある。
[0021]
 図3は、車上制御装置207が備える構成を示す図である。
 車上制御装置207は、速度照査部300、制御用車輪径X及びY決定部301、列車長演算部302、速度演算部303、列車位置演算部304、車上制御装置記録部305及び制御パターン演算部306を有する。また、必要に応じて、表示部307を設けるようにしてもよい。
[0022]
 制御用車輪径X及びY決定部301は、車輪径設定装置206に設定された設定車輪径500、車輪径の正常範囲501を基に、制御用車輪径X502及び制御用車輪径Y503を決定する。この制御用車輪径X及び制御用車輪径Yの決定手順については、図8に基づいて後述する。
[0023]
 速度算出部303は、車軸回転速度検出装置210より得られた車軸回転速度情報を基にして、制御用車輪径X502を用いて列車速度X505を、また、制御用車輪径Y503を用いて列車速度Y506を、それぞれ算出する。
[0024]
 列車位置演算部304は、車上子制御装置209より得た位置情報を基にして、列車速度X505を用いて列車位置X507を、また、列車速度Y506を用いて列車位置Y508を、それぞれ算出する。ここにおいて、車上側送信電文203に含まれる列車位置700の情報は、列車位置X507としてもよいし、列車位置Y508としてもよい。
 列車長演算部302は、列車位置X507と列車位置Y508から列車長701を演算する。
[0025]
 制御パターン演算部306は、地上側送信電文202から得られる、走行可能位置600及び臨時速度制限601の各情報と、列車位置700及び列車長701(車上側送信電文202に含まれる)の各情報とから、制限速度パターン509を算出する。
[0026]
 速度照査部300は、制御パターン演算部306により算出された制限速度パターン509、速度演算部303により算出された列車速度X505及び列車位置演算部304により算出された列車位置X507に基づき、ブレーキの出力の要否を判定する。
[0027]
 図5に、車上制御装置記録部305の記録内容を示す。車上制御装置記録部305には、設定車輪径500、車輪径の正常範囲501、制御用車輪径X502、制御用車輪径Y503、予め設定された列車長504、列車速度X505、列車速度Y506、列車位置X507、列車位置Y508及び制限速度パターン509が記録されている。
[0028]
 表示部307を設けた場合には、車上制御装置記録部305が記録した各種情報から適宜必要な情報及び後述するアラーム(警報)に係る情報のいずれか一方または両方を表示する。その際には、保安以外の他の制御に係る情報と合わせて表示するようにしてもよい。また、アラーム(警報)については、報知音を伴ってもよい。
[0029]
 図4は、本発明の実施例に係る車輪径の設定値を示す図である。車輪径については、先のとおり、車輪は走行中の使用を通して研削されることから、予め変動し得るものとして取扱う。図中、太枠が囲った部分が車輪径の正常範囲であり、その内、設定値B402は、正常範囲の最大車輪径であり、設定値C403は、正常範囲の最小車輪径である。また、設定値A401は、正常範囲より大きい値の一つであり、設定値D404は、正常範囲より小さい値の一つである。
[0030]
 図8は、本発明の実施例に係る制御用車輪径X及びYの決定手順を示すフローチャートである。
 設定される車輪径(以下、「設定車輪径」という)については、上述のように図4で示す値を用いる。ただし、設定車輪径の値が異常値の許容レベルを超える致命的な場合(例えば、「0」近傍等の極端な値が設定される場合など)には、アラーム(警報)を報知させる(表示及び報知音の少なくともいずれかによる)ようにする。
[0031]
 このフローチャートに基づく決定手順(ソフトウェア)は、制御用車輪径X及びY決定部301により実行される。したがって、このフローチャートの各ステップの処理主体は、制御用車輪径X及びY決定部301であるので、以下で各ステップを説明するに当たっては、処理主体の記述を省略する。
[0032]
 ステップ800で、処理の実行をスタートする。
 ステップ801で、車輪径設定部206に設定された車輪径(設定車輪径500)が正常範囲内(すなわち、図4に示す最小車輪径C403以上で最大車輪径B402以下)か否かを判断する。設定車輪径500が、正常範囲内であれば(Y)、ステップ802を実行し、そうでなく正常範囲外である場合には(N)、ステップ803を実行する。
[0033]
 ステップ802で、設定車輪径500を制御用車輪径X及びYに適用する。次いで、ステップ808で、決定処理を終了する。車上制御装置207は、このステップ802で得られた制御用車輪径X及びYに基づいて保安制御を行うことになる。設定車輪径500が正常範囲内であるので、制御用車輪径X及びY共にこの設定車輪径500を適用することに問題はない。
[0034]
 ステップ803で、正常範囲内でない設定車輪径500が、異常値の許容レベルを超えているか否かを判断する。許容レベル以内であれば(Y)、ステップ804を実行し、そうでなく許容レベルを超えている場合には(N)、後述するステップ805を実行する。
[0035]
 ステップ804で、設定車輪径500が正常範囲の最大車輪径B402より大きいか否かを判断する。大きい場合には(Y)、ステップ806を実行し、そうでなく小さい場合(N)(すなわち、正常範囲外でもあるため、正常範囲の最小車輪径C403よりも小さいことになる)、ステップ807を実行する。
[0036]
 ステップ806で、設定車輪径500を制御用車輪径Xに適用し、正常範囲の最小車輪径C403を制御用車輪径Yに適用する。次いで、ステップ808で、決定処理を終了する。車上制御装置207は、この制御用車輪径X及びYに基づいて保安制御を行うことになる。設定車輪径500が正常範囲の最大車輪径B402より大きいことから、制御用車輪径Xにこの設定車輪径500を適用し、制御用車輪径Yには正常範囲の最小車輪径C403を適用することにより、保安制御を最も安全サイドに実行するものである。
[0037]
 ステップ807で、設定車輪径500を制御用車輪径Yに適用し、正常範囲の最大車輪径B402を制御用車輪径Xに適用する。次いで、ステップ808で、決定処理を終了する。車上制御装置207は、この制御用車輪径X及びYに基づいて保安制御を行うことになる。設定車輪径500が正常範囲の最小車輪径C403より小さいことから、制御用車輪径Xには正常範囲の最大車輪径B402を適用し、制御用車輪径Yに設定車輪径500を適用することにより、保安制御を最も安全サイドに実行するものである。
[0038]
 また、ステップ805で、設定車輪径500が異常値の許容レベルを超えていることから保安制御を安全に実行することが困難であり、即座にアラームを報知させるために(表示及び報知音の少なくともいずれかによる)、アラーム指令を出力する。次いで、ステップ808で、決定処理を終了する。車上制御装置207は、アラーム指令を受けアラーム(図示せず)を報知する。表示部307を設けた場合には、アラームを表示及び音声出力による報知音の少なくともいずれかにより報知することになる。
 以上のとおり、正常範囲外の車輪径が設定された場合も含めて、列車の保安制御の安全性を常に確保し、安全な列車運行の継続を図ることができる。
[0039]
 なお、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、上記の各構成、機能、処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。そしてまた、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク及びSSD(Solid State Drive)等の記憶装置、または、ICカード、SDカード及びDVD等の記録媒体に置くことができる。

符号の説明

[0040]
100 予め設定された列車長、101 列車、102 地上子A、
103 車上子、104 制御用車輪径Xから算出した列車位置、
105 制御用車輪径Yから算出した列車位置、106 補正後列車長、
107 地上子B、200 地上制御装置、201 地上アンテナ、
202 地上側送信電文、203 車上側送信電文、
204 車上アンテナ、205 車上無線制御装置、
206 車輪径設定装置、207 車上制御装置、
208 ブレーキ出力装置、209 車上子制御装置、
210 車軸回転速度検出装置、300 速度照査部、
301 制御用車輪径X及びY決定部、302 列車長演算部、
303 速度演算部、304 列車位置演算部、
305 車上制御装置記録部、306 制御パターン演算部、
307 表示部

請求の範囲

[請求項1]
 列車を駆動する車輪の回転速度を検出する回転速度検出装置と、
 前記車輪の車輪径を設定する車輪径設定装置と、
 速度照査に基づいて前記列車を制御する保安装置と
を備え、
 前記保安装置は、前記車輪径の正常範囲を情報の一つとして記録する記録部と、前記車輪径設定装置からの設定車輪径と前記記録部からの前記車輪径の正常範囲との比較結果に基づいて前記列車の保安制御に用いる少なくとも2種類の制御用車輪径を決定する決定部と、前記制御用車輪径を用いて前記列車の列車速度及び列車位置を演算する演算部とを有する
ことを特徴とする列車車上装置。
[請求項2]
 請求項1に記載の列車車上装置であって、
 前記保安装置は、前記設定車輪径が異常値の許容レベルを超える場合に警報を報知する
ことを特徴とする列車車上装置。
[請求項3]
 請求項2に記載の列車車上装置であって、
 前記保安装置は、前記記録部が記録する前記情報及び前記警報の少なくともいずれか一方を表示する表示部を有する
ことを特徴とする列車車上装置。
[請求項4]
 車上通信装置を搭載した請求項1から3のいずれか1項に記載の列車車上装置と、
 地上通信装置を備えた地上装置と
を備え、
 前記列車車上装置が出力する前記列車の現在の状態を示す情報と前記地上装置が出力する前記列車の保安制御のための情報とを相互に送受信する
ことを特徴とする列車保安システム。
[請求項5]
 請求項4に記載の列車保安システムであって、
 前記列車が走行する線路近傍に設置される地上子と、
 前記地上子と情報の授受を行う前記列車車上装置が搭載する車上子とを備える
ことを特徴とする列車保安システム。
[請求項6]
 実測または計算により求めた車輪径を設定車輪径とし、
 前記設定車輪径が前記車輪径の正常範囲内か否か判定し、
 前記設定車輪径が前記正常範囲内であれば、列車の保安制御に用いる制御用車輪径に前記設定車輪径を適用し、
 前記設定車輪径が前記正常範囲内でなく前記正常範囲内の最大値よりも大きい場合には、前記制御用車輪径の大きい値に当該設定車輪径を適用しかつ前記制御用車輪径の小さい値に前記正常範囲内の最小値を適用し、
 前記設定車輪径が前記正常範囲内でなく前記正常範囲内の最小値よりも小さい場合には、前記制御用車輪径の大きい値に前記正常範囲内の最大値を適用しかつ前記制御用車輪径の小さい値に当該設定車輪径を適用する
ことを特徴とする列車保安制御方法。
[請求項7]
 請求項6に記載の列車保安制御方法であって、
 前記設定車輪径が異常値の許容レベルを超える場合には、警報を報知させる
ことを特徴とする列車保安制御方法。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]