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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023023366
(43)【公開日】2023-02-16
(54)【発明の名称】電子連動装置及びコンピュータプログラム
(51)【国際特許分類】
B61L 19/06 20060101AFI20230209BHJP
【ＦＩ】
B61L19/06
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021128826
(22)【出願日】2021-08-05
(71)【出願人】
【識別番号】317005022
【氏名又は名称】独立行政法人自動車技術総合機構
(74)【代理人】
【識別番号】100113712
【弁理士】
【氏名又は名称】野口 裕弘
(72)【発明者】
【氏名】森 崇
(72)【発明者】
【氏名】長谷川 智紀
(57)【要約】
【課題】多くの駅の連動機能を集約して処理できるようにする。
【解決手段】電子連動装置１は、信号機２１及び転てつ機２２並びに列車位置検知装置２３を含む複数の現場機器２と接続される。電子連動装置１は、演算処理を行う連動処理部３を備える。連動処理部３は、順序論理部３２を有する。順序論理部３２は、進路鎖錠の処理を実行する。順序論理部３２は、複数の比較関数ＦＣと、複数の成立条件Ｃと、内部状態変数ｑと、内部状態関数Ｆｉとを有する。順序論理部３２は、入力変数ｘが入力されて、入力変数ｘ及び内部状態変数ｑが成立条件Ｃに合致するか否かを各比較関数ＦＣで判別して、合致するとき、その成立条件Ｃに対応する出力変数ｚを出力する処理を周期的に繰り返す。内部状態関数Ｆｉは、入力変数ｘ及び出力変数ｚが入力されて、次の周期の内部状態変数ｑを出力する。順序論理部３２は、各周期内の処理において複数の比較関数ＦＣを並列に演算する。
【選択図】図１
【解決手段】電子連動装置１は、信号機２１及び転てつ機２２並びに列車位置検知装置２３を含む複数の現場機器２と接続される。電子連動装置１は、演算処理を行う連動処理部３を備える。連動処理部３は、順序論理部３２を有する。順序論理部３２は、進路鎖錠の処理を実行する。順序論理部３２は、複数の比較関数ＦＣと、複数の成立条件Ｃと、内部状態変数ｑと、内部状態関数Ｆｉとを有する。順序論理部３２は、入力変数ｘが入力されて、入力変数ｘ及び内部状態変数ｑが成立条件Ｃに合致するか否かを各比較関数ＦＣで判別して、合致するとき、その成立条件Ｃに対応する出力変数ｚを出力する処理を周期的に繰り返す。内部状態関数Ｆｉは、入力変数ｘ及び出力変数ｚが入力されて、次の周期の内部状態変数ｑを出力する。順序論理部３２は、各周期内の処理において複数の比較関数ＦＣを並列に演算する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
信号機及び転てつ機並びに列車位置検知装置を含む複数の現場機器と接続される電子連動装置であって、
演算処理を行う連動処理部と、
前記連動処理部と現場機器とを接続するインターフェースとを備え、
前記連動処理部は、進路鎖錠の処理を実行する順序論理部を有し、
前記順序論理部は、複数の比較関数と、複数の成立条件と、内部状態変数と、内部状態関数とを有し、入力変数が入力されて、前記入力変数及び内部状態変数が前記成立条件に合致するか否かを前記各比較関数で判別して、合致するとき、その成立条件に対応する出力変数を出力する処理を周期的に繰り返し、
前記内部状態関数は、前記入力変数及び出力変数が入力されて、次の周期の内部状態変数を出力し、
前記入力変数、内部状態変数、及び成立条件は、それぞれ、１つ以上のデータ項目が所定の順序で並んだ組であるタプルであり、
進路鎖錠の処理において、入力変数は、進路設定状態及び列車位置を表すタプルであり、
内部状態変数は、１周期前の列車位置、及び１周期前の転てつ機の進路鎖錠の状態を表すタプルであり、
成立条件は、進路鎖錠の条件を表すタプルであり、
出力変数は、転てつ機の進路鎖錠の状態を表し、
前記内部状態関数は、入力変数における列車位置を内部状態変数における列車位置に代入し、出力変数における転てつ機の進路鎖錠の状態を内部状態変数における進路鎖錠の状態に代入し、
複数の前記比較関数は、同一の関数であり、
前記順序論理部は、各周期内の処理において複数の前記比較関数を並列に演算することを特徴とする電子連動装置。
演算処理を行う連動処理部と、
前記連動処理部と現場機器とを接続するインターフェースとを備え、
前記連動処理部は、進路鎖錠の処理を実行する順序論理部を有し、
前記順序論理部は、複数の比較関数と、複数の成立条件と、内部状態変数と、内部状態関数とを有し、入力変数が入力されて、前記入力変数及び内部状態変数が前記成立条件に合致するか否かを前記各比較関数で判別して、合致するとき、その成立条件に対応する出力変数を出力する処理を周期的に繰り返し、
前記内部状態関数は、前記入力変数及び出力変数が入力されて、次の周期の内部状態変数を出力し、
前記入力変数、内部状態変数、及び成立条件は、それぞれ、１つ以上のデータ項目が所定の順序で並んだ組であるタプルであり、
進路鎖錠の処理において、入力変数は、進路設定状態及び列車位置を表すタプルであり、
内部状態変数は、１周期前の列車位置、及び１周期前の転てつ機の進路鎖錠の状態を表すタプルであり、
成立条件は、進路鎖錠の条件を表すタプルであり、
出力変数は、転てつ機の進路鎖錠の状態を表し、
前記内部状態関数は、入力変数における列車位置を内部状態変数における列車位置に代入し、出力変数における転てつ機の進路鎖錠の状態を内部状態変数における進路鎖錠の状態に代入し、
複数の前記比較関数は、同一の関数であり、
前記順序論理部は、各周期内の処理において複数の前記比較関数を並列に演算することを特徴とする電子連動装置。
【請求項2】
前記順序論理部は、接近鎖錠または保留鎖錠の処理を実行する機能をさらに有し、
接近鎖錠または保留鎖錠の処理において、入力変数は、列車位置及び信号機の現示を表すタプルであり、
内部状態変数は、１周期前の進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態、及び１周期前の接近鎖錠または保留鎖錠の時素を表すタプルであり、
成立条件は、接近鎖錠または保留鎖錠の条件を表すタプルであり、
出力変数は、進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態を表し、
前記内部状態関数は、出力変数における進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態を内部状態変数における進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態に代入し、内部状態変数の時素を１周期減算した値にすることを特徴とする請求項１に記載の電子連動装置。
接近鎖錠または保留鎖錠の処理において、入力変数は、列車位置及び信号機の現示を表すタプルであり、
内部状態変数は、１周期前の進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態、及び１周期前の接近鎖錠または保留鎖錠の時素を表すタプルであり、
成立条件は、接近鎖錠または保留鎖錠の条件を表すタプルであり、
出力変数は、進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態を表し、
前記内部状態関数は、出力変数における進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態を内部状態変数における進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態に代入し、内部状態変数の時素を１周期減算した値にすることを特徴とする請求項１に記載の電子連動装置。
【請求項3】
前記連動処理部は、信号制御及びてっ査鎖錠の処理を実行する組み合わせ論理部をさらに有し、
前記組み合わせ論理部は、複数の比較関数と、複数の成立条件とを有し、入力変数が入力されて、前期入力変数が前記成立条件に合致するか否かを前記各比較関数で判別して、合致するとき、その判別結果を出力変数として出力し、
信号制御及びてっ査鎖錠の処理において、入力変数は、進路設定状態又は転てつ機操作状態並びに列車在線位置を表すタプルであり、
成立条件は、信号制御及びてっ査鎖錠に定められた条件を表すタプルであり、
出力変数は、進路設定又は転てつ機操作の条件が満たされているか否かを表し、
複数の前記比較関数は、同一の関数であり、
前記組み合わせ論理部は、複数の前記比較関数を並列に演算することを特徴とする請求項２に記載の電子連動装置。
前記組み合わせ論理部は、複数の比較関数と、複数の成立条件とを有し、入力変数が入力されて、前期入力変数が前記成立条件に合致するか否かを前記各比較関数で判別して、合致するとき、その判別結果を出力変数として出力し、
信号制御及びてっ査鎖錠の処理において、入力変数は、進路設定状態又は転てつ機操作状態並びに列車在線位置を表すタプルであり、
成立条件は、信号制御及びてっ査鎖錠に定められた条件を表すタプルであり、
出力変数は、進路設定又は転てつ機操作の条件が満たされているか否かを表し、
複数の前記比較関数は、同一の関数であり、
前記組み合わせ論理部は、複数の前記比較関数を並列に演算することを特徴とする請求項２に記載の電子連動装置。
【請求項4】
前記連動処理部は、複数の前記出力変数が入力される後処理部を有し、
前記後処理部は、複数の前記出力変数内の転てつ機の鎖錠の状態から各転てつ機ごとに論理和を作って、各転てつ機の鎖錠の有無として出力し、
前記論理和の演算において、転てつ機が鎖錠される側が論理変数の１とされることを特徴とする請求項３に記載の電子連動装置。
前記後処理部は、複数の前記出力変数内の転てつ機の鎖錠の状態から各転てつ機ごとに論理和を作って、各転てつ機の鎖錠の有無として出力し、
前記論理和の演算において、転てつ機が鎖錠される側が論理変数の１とされることを特徴とする請求項３に記載の電子連動装置。
【請求項5】
前記連動処理部は、ＣＰＵ及びＧＰＵを有し、
前記ＧＰＵは、複数のコアを有し、
前記ＧＰＵのコアの各々が、前記比較関数の各々を並列に演算することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の電子連動装置。
前記ＧＰＵは、複数のコアを有し、
前記ＧＰＵのコアの各々が、前記比較関数の各々を並列に演算することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の電子連動装置。
【請求項6】
信号機及び転てつ機並びに列車位置検知装置を含む複数の現場機器に接続されるコンピュータに電子連動装置の演算処理を行わせるコンピュータプログラムであって、
進路鎖錠の処理をコンピュータに実行させる順序論理部を有し、
前記順序論理部は、複数の比較関数と、複数の成立条件と、内部状態変数と、内部状態関数とを有し、入力変数が入力されて、前記入力変数及び内部状態変数が前記成立条件に合致するか否かを前記各比較関数で判別して、合致するとき、その成立条件に対応する出力変数を出力する処理を周期的に繰り返し、
前記内部状態関数は、前記入力変数及び出力変数が入力されて、次の周期の内部状態変数を出力し、
前記入力変数、内部状態変数、及び成立条件は、それぞれ、１つ以上のデータ項目が所定の順序で並んだ組であるタプルであり、
進路鎖錠の処理において、入力変数は、進路設定状態及び列車位置を表すタプルであり、
内部状態変数は、１周期前の列車位置、及び１周期前の転てつ機の進路鎖錠の状態を表すタプルであり、
成立条件は、進路鎖錠の条件を表すタプルであり、
出力変数は、転てつ機の進路鎖錠の状態を表し、
前記内部状態関数は、入力変数における列車位置を内部状態変数における列車位置に代入し、出力変数における転てつ機の進路鎖錠の状態を内部状態変数における進路鎖錠の状態に代入し、
複数の前記比較関数は、同一の関数であり、
前記順序論理部は、各周期内の処理において複数の前記比較関数を並列にコンピュータに演算させることを特徴とするコンピュータプログラム。
進路鎖錠の処理をコンピュータに実行させる順序論理部を有し、
前記順序論理部は、複数の比較関数と、複数の成立条件と、内部状態変数と、内部状態関数とを有し、入力変数が入力されて、前記入力変数及び内部状態変数が前記成立条件に合致するか否かを前記各比較関数で判別して、合致するとき、その成立条件に対応する出力変数を出力する処理を周期的に繰り返し、
前記内部状態関数は、前記入力変数及び出力変数が入力されて、次の周期の内部状態変数を出力し、
前記入力変数、内部状態変数、及び成立条件は、それぞれ、１つ以上のデータ項目が所定の順序で並んだ組であるタプルであり、
進路鎖錠の処理において、入力変数は、進路設定状態及び列車位置を表すタプルであり、
内部状態変数は、１周期前の列車位置、及び１周期前の転てつ機の進路鎖錠の状態を表すタプルであり、
成立条件は、進路鎖錠の条件を表すタプルであり、
出力変数は、転てつ機の進路鎖錠の状態を表し、
前記内部状態関数は、入力変数における列車位置を内部状態変数における列車位置に代入し、出力変数における転てつ機の進路鎖錠の状態を内部状態変数における進路鎖錠の状態に代入し、
複数の前記比較関数は、同一の関数であり、
前記順序論理部は、各周期内の処理において複数の前記比較関数を並列にコンピュータに演算させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項7】
前記順序論理部は、接近鎖錠または保留鎖錠の処理を実行する機能をさらに有し、
接近鎖錠または保留鎖錠の処理において、入力変数は、列車位置及び信号機の現示を表すタプルであり、
内部状態変数は、１周期前の進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態、及び１周期前の接近鎖錠または保留鎖錠の時素を表すタプルであり、
成立条件は、接近鎖錠または保留鎖錠の条件を表すタプルであり、
出力変数は、進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態を表し、
前記内部状態関数は、出力変数における進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態を内部状態変数における進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態に代入し、内部状態変数の時素を１周期減算した値にすることを特徴とする請求項６に記載のコンピュータプログラム。
接近鎖錠または保留鎖錠の処理において、入力変数は、列車位置及び信号機の現示を表すタプルであり、
内部状態変数は、１周期前の進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態、及び１周期前の接近鎖錠または保留鎖錠の時素を表すタプルであり、
成立条件は、接近鎖錠または保留鎖錠の条件を表すタプルであり、
出力変数は、進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態を表し、
前記内部状態関数は、出力変数における進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態を内部状態変数における進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態に代入し、内部状態変数の時素を１周期減算した値にすることを特徴とする請求項６に記載のコンピュータプログラム。
【請求項8】
信号制御及びてっ査鎖錠の処理をコンピュータに実行させる組み合わせ論理部をさらに有し、
前記組み合わせ論理部は、複数の比較関数と、複数の成立条件とを有し、入力変数が入力されて、前記入力変数が前記成立条件に合致するか否かを前記各比較関数で判別して、合致するとき、その成立条件に対応する出力変数を出力し、
信号制御及びてっ査鎖錠の処理において、入力変数は、進路設定状態又は転てつ機操作状態並びに列車在線位置を表すタプルであり、
成立条件は、信号制御及びてっ査鎖錠に定められた条件を表すタプルであり、
出力変数は、進路設定又は転てつ機操作の条件が満たされているか否かを表し、
複数の前記比較関数は、同一の関数であり、
前記組み合わせ論理部は、複数の前記比較関数を並列にコンピュータに演算させることを特徴とする請求項７に記載のコンピュータプログラム。
前記組み合わせ論理部は、複数の比較関数と、複数の成立条件とを有し、入力変数が入力されて、前記入力変数が前記成立条件に合致するか否かを前記各比較関数で判別して、合致するとき、その成立条件に対応する出力変数を出力し、
信号制御及びてっ査鎖錠の処理において、入力変数は、進路設定状態又は転てつ機操作状態並びに列車在線位置を表すタプルであり、
成立条件は、信号制御及びてっ査鎖錠に定められた条件を表すタプルであり、
出力変数は、進路設定又は転てつ機操作の条件が満たされているか否かを表し、
複数の前記比較関数は、同一の関数であり、
前記組み合わせ論理部は、複数の前記比較関数を並列にコンピュータに演算させることを特徴とする請求項７に記載のコンピュータプログラム。
【請求項9】
複数の前記出力変数が入力される後処理部を有し、
前記後処理部は、複数の前記出力変数内の転てつ機の鎖錠の状態から転てつ機ごとに論理和を作って、各転てつ機の鎖錠の有無として出力し、
前記論理和の演算において、転てつ機が鎖錠される側が論理変数の１とされることを特徴とする請求項８に記載のコンピュータプログラム。
前記後処理部は、複数の前記出力変数内の転てつ機の鎖錠の状態から転てつ機ごとに論理和を作って、各転てつ機の鎖錠の有無として出力し、
前記論理和の演算において、転てつ機が鎖錠される側が論理変数の１とされることを特徴とする請求項８に記載のコンピュータプログラム。
【請求項10】
前記コンピュータは、ＣＰＵ及びＧＰＵを有し、
前記ＧＰＵは、複数のコアを有し、
該コンピュータプログラムは、前記ＧＰＵのコアの各々に、前記比較関数の各々を並列に演算させることを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれか一項に記載のコンピュータプログラム。
前記ＧＰＵは、複数のコアを有し、
該コンピュータプログラムは、前記ＧＰＵのコアの各々に、前記比較関数の各々を並列に演算させることを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれか一項に記載のコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鉄道における電子連動装置、及びコンピュータに電子連動装置の演算処理を行わせるコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
鉄道に関する技術上の基準を定める省令（国土交通省令）に「衝突及び脱線のおそれのある線路の交差又は分岐その他の箇所には、衝突の防止その他列車等の運転の安全を確保することができるよう、進路に支障を及ぼすおそれのある信号相互間及び信号とその進路内の転てつ機相互間その他これに類する相互間を連鎖させる装置を設けなければならない。」と規定されている（第五十六条参照）。その装置が鉄道における連動装置である。連動装置によって、進路の設定→転てつ機の転換→進路の確保→進路の保持→信号機の現示が矛盾無く行われる。日本産業規格によれば、連動装置とは、信号機、転てつ機などの相互の連鎖を行う装置の総称である（非特許文献１の番号５００１参照）。連動装置には、継電連動装置や電子連動装置などがある。継電連動装置は、リレー群を用いて連鎖を電気的に行う連動装置である。電子連動装置は、マイクロコンピュータなどを用いて連鎖を行う連動装置である（非特許文献１参照）。
【0003】
連動装置が行う連鎖について、図２に例示する連動図表を参照して説明する。連動図表とは、連動装置の連鎖などの内容を、鉄道信号用文字記号、図記号などを用いて表した図表である（非特許文献１の番号１００９参照）。連動図表は、どのような場合に信号機を現示できるか、進路はいつまで確保するかを定義したものであり、連動図といわれる配線略図（図２の上側）と、連動表といわれる動作定義表（図２の下側）から構成される。
【0004】
この例では、連動図には、線路配線と、下り場内信号機「１Ｒ」「２Ｒ」と、下り出発信号機「３Ｒ」「４Ｒ」と、転てつ機「１１」「５１」が記載されている。場内信号機は、停車場に進入する列車に対する信号機である（非特許文献１の番号２０１１参照）。出発信号機は、停車場から進出する列車に対する信号機である（非特許文献１の番号２０１２参照）。なお、場内信号機、出発信号機、転てつ機が設けられた駅は、停車場の定義に含まれる。
【0005】
一般的に、装置の常時の状態を定位といい、それ以外（反対）の状態を反位という（非特許文献１の番号１００８参照）。転てつ機では、常時開通させておく方向を定位といい、それ以外の開通方向を反位という。連動図の矢羽根が向いている方向を転てつ機の定位、向いていない方向を反位、信号てこで進路設定していない状態を定位、進路設定している状態を反位と定義する。また、操作にかかわらず状態が変わらないように機械的に防護されている状態を鎖錠という。また、連動図表上で丸囲みの文字は、当該装置の反位を示す。
【0006】
連動表の番号欄には、操作できる要素が記載される。この例では、信号機の操作をする「信号てこ」と、転てつ機の操作をする「転てつてこ」が記載されている。連動表の鎖錠欄と、信号制御またはてっ査鎖錠欄は、番号欄の動作が実現できるかを表す。
【0007】
連動表の番号欄における「１Ｒ」、「２Ｒ」は信号てこであり、「１１」、「５１」は転てつてこである。
【0008】
例えば、「１Ｒ」の信号機の進行を指示する現示によって進入できる進路の設定、すなわち「１Ｒ」の進路設定をする場合、転てつ機「５１」、「１１」が定位鎖錠されており、線路の区間「５１Ｔ」、「１１Ｔ」、「１ＲＴ」、「ＢＴ」に他の列車がいないとき、列車を安全に進入させることができるため、「１Ｒ」の信号機に進行を指示する現示を点灯することができる。このような連鎖により、「１Ｒ」の進路設定がされる。なお、「ＢＴ」は、直接この進路上にないが、側面衝突の可能性があるため、連動表に挿入されている。
【0009】
同様に、「２Ｒ」の進路設定をする場合、転てつ機「５１」が定位鎖錠、「１１」が反位鎖錠されており（丸数字１１）、線路の区間「５１Ｔ」、「１１Ｔ」、「ＢＴ」、「２ＲＴ」に他の列車がいないとき、「２Ｒ」の信号機に進行を指示する現示を点灯することができる。このような連鎖により、「２Ｒ」の進路設定がされる。
【0010】
「１Ｒ」の進路設定と同時に「２Ｒ」の進路設定をしようとした場合、「１１」が反位鎖錠されていないため、「２Ｒ」の信号機は停止現示のままとなる。すなわち、「２Ｒ」の進路設定をすることができない。このような連鎖により、矛盾した操作が無効にされる。
【0011】
転てつ機「１１」を転換したい場合、「１１Ｔ」に列車がいないこと、かつ「１Ｒ」、「２Ｒ」により進路設定されていないとき、転てつ機「１１」を転換することができる。連動表の「１１」の鎖錠欄に「１Ｒ」、「２Ｒ」は記載されていないが、これは、「１Ｒ」、「２Ｒ」の鎖錠欄に転てつ機「１１」が記載されているので、記載が省略されているからである。
【0012】
同様に、転てつ機「５１」を転換したい場合、「５１Ｔ」に列車がいないこと、かつ「１Ｒ」、「２Ｒ」により進路設定されていないとき、転てつ機「５１」を転換することができる。連動表の「５１」の鎖錠欄に「１Ｒ」、「２Ｒ」は記載されていないが、これは、「１Ｒ」、「２Ｒ」の鎖錠欄に転てつ機「５１」が記載されているので、記載が省略されているからである。
【0013】
連動表の進路鎖錠欄と、接近鎖錠または保留鎖錠欄は、進路に関係する転てつ機を転換できないようにする鎖錠を表す。
【0014】
進路鎖錠欄は、列車が（）内の区間を通過するまでは、その区間に存在する転てつ機を鎖錠し続けることを示す。例えば、列車が「１Ｒ」の信号機を通過後、「１Ｒ」の進路を取り消しても、「５１Ｔ」を通過し終わるまでは、転てつ機「５１」及び「１１」を鎖錠し、「１１Ｔ」を通過し終わるまでは、転てつ機「１１」を鎖錠する。
【0015】
接近鎖錠または保留鎖錠欄は、進路を取り消しても、示された区間に列車が在線したときには、（）内の指定秒数進路を保持し続けることを示す。進路を取り消しても列車は即座には停止できないからである。
【0016】
従来の電子連動装置は、連動図表に表された連鎖を大きく分けて２つの方式で実現してきた。一つは、連動図の方に着目し、連動図に表された出発点から到着点までの線路要素をチェックし、当該進路に影響のある要素を見出していく方式である。この方式は、出発点から到着点まで通り道を確保していくため「シュプール方式」と呼ばれる。もう一つは、連動表の方を重点的に着目し、連動表に表された連鎖をリレーロジックに変換し、それをデータ化したものを解釈し、実行する「結線データ方式」である。
【0017】
例えば、図２の例において、「１Ｒ」の進路は、出発点が「下１Ｔ」であり、到達点が「１ＲＴ」である。「シュプール方式」では、電子連動装置は、列車の進んでいく順序である「５１Ｔ」、「１１Ｔ」、「１ＲＴ」、「ＢＴ」の各要素を当該列車が占有できるかどうかを順次確認することにより、連動装置の機能を実現する。
【0018】
「結線データ方式」では、リレーロジックを電子連動の汎用ソフトウェアであるインタプリタで逐次解釈することにより、連動装置の機能を実現する。つまり、この方式は、継電連動装置のソフトウェアによる模倣（エミュレーション）である。
【0019】
これら２つの方式は、いずれもシングルスレッドによって連動装置の機能を実現する処理を行っている（順次確認または逐次解釈）。このため、このような処理を一台の計算要素で行う場合、計算量が増えると、処理周期が計算量に比例して長くなる。処理周期が長くなり過ぎると、処理のリアルタイム性が確保できない。
【0020】
従来から、連動装置は、各駅の機器室に設置されている。技術動向に目を向けると、高速な計算装置の実用化、高速大容量通信の発展など、計算資源が必ずしも現地になくてもよい時代になり、連動装置は、各駅の機器室に装置を設置することなく機能を果たすことができる技術要素がそろってきた。超高齢化社会の到来や人口減少に伴い、各鉄道会社の各駅に連動装置を設置するよりも、集中的な保守を行うことができるように装置を集約することが、保守の継続性の視点からも有利である。
【0021】
近年、複数の駅の連動論理処理を行う電子連動装置が提案されている（特許文献１参照）。この電子連動装置は、処理周期内で複数の駅の連動論理の処理を駅ごとに順次処理をしている（特許文献１の明細書段落０００９及び図２（Ｂ）参照）。このため、駅の数が多くなると、駅の要求処理量が増えるので、電子連動装置の処理能力が不足する（同文献の段落００２８参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0022】
【特許文献1】特開２０２１－６２８５２号公報
【非特許文献】
【0023】
【非特許文献1】ＪＩＳ Ｅ ３０１３：２００１「鉄道信号保安用語」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0024】
本発明は、上記問題を解決するものであり、多くの駅の連動機能を集約して処理できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0025】
本発明の電子連動装置は、信号機及び転てつ機並びに列車位置検知装置を含む複数の現場機器と接続される電子連動装置であって、演算処理を行う連動処理部と、前記連動処理部と現場機器とを接続するインターフェースとを備え、前記連動処理部は、進路鎖錠の処理を実行する順序論理部を有し、前記順序論理部は、複数の比較関数と、複数の成立条件と、内部状態変数と、内部状態関数とを有し、入力変数が入力されて、前記入力変数及び内部状態変数が前記成立条件に合致するか否かを前記各比較関数で判別して、合致するとき、その成立条件に対応する出力変数を出力する処理を周期的に繰り返し、前記内部状態関数は、前記入力変数及び出力変数が入力されて、次の周期の内部状態変数を出力し、前記入力変数、内部状態変数、及び成立条件は、それぞれ、１つ以上のデータ項目が所定の順序で並んだ組であるタプルであり、進路鎖錠の処理において、入力変数は、進路設定状態及び列車位置を表すタプルであり、内部状態変数は、１周期前の列車位置、及び１周期前の転てつ機の進路鎖錠の状態を表すタプルであり、成立条件は、進路鎖錠の条件を表すタプルであり、出力変数は、転てつ機の進路鎖錠の状態を表し、前記内部状態関数は、入力変数における列車位置を内部状態変数における列車位置に代入し、出力変数における転てつ機の進路鎖錠の状態を内部状態変数における進路鎖錠の状態に代入し、複数の前記比較関数は、同一の関数であり、前記順序論理部は、各周期内の処理において複数の前記比較関数を並列に演算することを特徴とする。
【0026】
この電子連動装置において、前記順序論理部は、接近鎖錠または保留鎖錠の処理を実行する機能をさらに有し、接近鎖錠または保留鎖錠の処理において、入力変数は、列車位置及び信号機の現示を表すタプルであり、内部状態変数は、１周期前の進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態、及び１周期前の接近鎖錠または保留鎖錠の時素を表すタプルであり、成立条件は、接近鎖錠または保留鎖錠の条件を表すタプルであり、出力変数は、進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態を表し、前記内部状態関数は、出力変数における進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態を内部状態変数における進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態に代入し、内部状態変数の時素を１周期減算した値にすることが好ましい。
【0027】
この電子連動装置において、前記連動処理部は、信号制御及びてっ査鎖錠の処理を実行する組み合わせ論理部をさらに有し、前記組み合わせ論理部は、複数の比較関数と、複数の成立条件とを有し、入力変数が入力されて、前期入力変数が前記成立条件に合致するか否かを前記各比較関数で判別して、合致するとき、その判別結果を出力変数として出力し、信号制御及びてっ査鎖錠の処理において、入力変数は、進路設定状態又は転てつ機操作状態並びに列車在線位置を表すタプルであり、成立条件は、信号制御及びてっ査鎖錠に定められた条件を表すタプルであり、出力変数は、進路設定又は転てつ機操作の条件が満たされているか否かを表し、複数の前記比較関数は、同一の関数であり、前記組み合わせ論理部は、複数の前記比較関数を並列に演算することが好ましい。
【0028】
この電子連動装置において、前記連動処理部は、複数の前記出力変数が入力される後処理部を有し、前記後処理部は、複数の前記出力変数内の転てつ機の鎖錠の状態から各転てつ機ごとに論理和を作って、各転てつ機の鎖錠の有無として出力し、前記論理和の演算において、転てつ機が鎖錠される側が論理変数の１とされることが好ましい。
【0029】
この電子連動装置において、前記連動処理部は、ＣＰＵ及びＧＰＵを有し、前記ＧＰＵは、複数のコアを有し、前記ＧＰＵのコアの各々が、前記比較関数の各々を並列に演算することが好ましい。
【0030】
本発明のコンピュータプログラムは、信号機及び転てつ機並びに列車位置検知装置を含む複数の現場機器に接続されるコンピュータに電子連動装置の演算処理を行わせるコンピュータプログラムであって、進路鎖錠の処理をコンピュータに実行させる順序論理部を有し、前記順序論理部は、複数の比較関数と、複数の成立条件と、内部状態変数と、内部状態関数とを有し、入力変数が入力されて、前記入力変数及び内部状態変数が前記成立条件に合致するか否かを前記各比較関数で判別して、合致するとき、その成立条件に対応する出力変数を出力する処理を周期的に繰り返し、前記内部状態関数は、前記入力変数及び出力変数が入力されて、次の周期の内部状態変数を出力し、前記入力変数、内部状態変数、及び成立条件は、それぞれ、１つ以上のデータ項目が所定の順序で並んだ組であるタプルであり、進路鎖錠の処理において、入力変数は、進路設定状態及び列車位置を表すタプルであり、内部状態変数は、１周期前の列車位置、及び１周期前の転てつ機の進路鎖錠の状態を表すタプルであり、成立条件は、進路鎖錠の条件を表すタプルであり、出力変数は、転てつ機の進路鎖錠の状態を表し、前記内部状態関数は、入力変数における列車位置を内部状態変数における列車位置に代入し、出力変数における転てつ機の進路鎖錠の状態を内部状態変数における進路鎖錠の状態に代入し、複数の前記比較関数は、同一の関数であり、前記順序論理部は、各周期内の処理において複数の前記比較関数を並列にコンピュータに演算させることを特徴とする。
【0031】
このコンピュータプログラムにおいて、前記順序論理部は、接近鎖錠または保留鎖錠の処理を実行する機能をさらに有し、接近鎖錠または保留鎖錠の処理において、入力変数は、列車位置及び信号機の現示を表すタプルであり、内部状態変数は、１周期前の進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態、及び１周期前の接近鎖錠または保留鎖錠の時素を表すタプルであり、成立条件は、接近鎖錠または保留鎖錠の条件を表すタプルであり、出力変数は、進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態を表し、前記内部状態関数は、出力変数における進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態を内部状態変数における進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態に代入し、内部状態変数の時素を１周期減算した値にすることが好ましい。
【0032】
このコンピュータプログラムは、信号制御及びてっ査鎖錠の処理をコンピュータに実行させる組み合わせ論理部をさらに有し、前記組み合わせ論理部は、複数の比較関数と、複数の成立条件とを有し、入力変数が入力されて、前記入力変数が前記成立条件に合致するか否かを前記各比較関数で判別して、合致するとき、その成立条件に対応する出力変数を出力し、信号制御及びてっ査鎖錠の処理において、入力変数は、進路設定状態又は転てつ機操作状態並びに列車在線位置を表すタプルであり、成立条件は、信号制御及びてっ査鎖錠に定められた条件を表すタプルであり、出力変数は、進路設定又は転てつ機操作の条件が満たされているか否かを表し、複数の前記比較関数は、同一の関数であり、前記組み合わせ論理部は、複数の前記比較関数を並列にコンピュータに演算させることが好ましい。
【0033】
このコンピュータプログラムは、複数の前記出力変数が入力される後処理部を有し、前記後処理部は、複数の前記出力変数内の転てつ機の鎖錠の状態から転てつ機ごとに論理和を作って、各転てつ機の鎖錠の有無として出力し、前記論理和の演算において、転てつ機が鎖錠される側が論理変数の１とされることが好ましい。
【0034】
このコンピュータプログラムにおいて、前記コンピュータは、ＣＰＵ及びＧＰＵを有し、前記ＧＰＵは、複数のコアを有し、該コンピュータプログラムは、前記ＧＰＵのコアの各々に、前記比較関数の各々を並列に演算させることが好ましい。
【発明の効果】
【0035】
本発明の電子連動装置及びコンピュータプログラムによれば、連動処理部は、複数の比較関数を用いて連動の処理をし、その比較関数を並列に演算するので、処理対象の進路数が多くなっても演算時間の増加が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】本発明の一実施形態に係る電子連動装置のブロック構成図。
【図2】連動図表の例。
【図3】同電子連動装置における連動処理部のブロック構成図。
【図4】同連動処理部における組み合わせ論理部の論理モデルを表すブロック図。
【図6】同連動処理部における順序論理部の論理モデルを表すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【0037】
本発明の一実施形態に係る電子連動装置について図１乃至図６を参照して説明する。図１に示すように、電子連動装置１は、信号機２１及び転てつ機２２並びに列車位置検知装置２３を含む複数の現場機器２と接続される。電子連動装置１は、それら複数の現場機器２の相互の連鎖を行う装置である。連鎖とは、二つ以上の信号機、転てつ機などの相互間で、その取扱いについて一定の順序及び制限をつけることである（非特許文献１の番号５００６参照）。
【0038】
本実施形態では、列車位置検知装置２３は、軌道回路である。軌道回路とは、列車又は車両を検知するためのレールを用いる電気回路である（非特許文献１の番号７００１参照）。なお、列車位置検知装置２３は、軌道回路に限られず、例えば、無線による列車検知又は軌道に設けられたループコイルによる車両検知を行う装置等であってもよい。
【0039】
電子連動装置１は、連動処理部３と、インターフェース４とを備える。連動処理部３は、演算処理を行う。連動処理部３は、コンピュータを用いて構成される。インターフェース４は、連動処理部３と現場機器２とを接続する。
【0040】
電子連動装置１は、駅２０ごとに設けられたＩ／Ｏ端末５を有する。各Ｉ／Ｏ端末５は、それが設けられた駅２０の現場機器２が接続される。インターフェース４は、連動処理部３とＩ／Ｏ端末５との間のデータ通信を行うためのデータ通信機能を有する。複数の駅２０の連動機能を集約する場合、一つの連動処理部３が複数のＩ／Ｏ端末５を介して現場機器２と接続される。
【0041】
連動処理部３は、ＣＰＵ６及びＧＰＵ７を有する。ＧＰＵ７は、複数のコアを有する。ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を補助するマイクロプロセッサの一種であり、画像処理を高速に実行する機能を有する。ＧＰＵは、ＣＰＵのような汎用的な処理には不向きであるが、内部に多数のコア（演算器）を有し、比較的単純な計算を多数のデータに並列に繰り返し適用することに向いている。この特徴を活かして、ＧＰＵコンピューティングでは、画像処理以外の処理をＧＰＵに高速に実行させる。連動処理部３は、ＣＰＵ６及びＧＰＵ７のほかに、メモリ（記憶素子又は記憶装置）等を有する。
【0042】
図３に示すように、連動処理部３は、組み合わせ論理部３１と、順序論理部３２と、後処理部３３と、前処理部３４とを有する。それらは、ＣＰＵ６等でプログラムを実行することによって機能する機能部分である。組み合わせ論理部３１は、信号制御及びてっ査鎖錠の処理を実行する機能を有する。順序論理部３２は、進路鎖錠の処理を実行する機能と、接近鎖錠または保留鎖錠の処理を実行する機能とを有する。後処理部３３は、制御出力をインターフェース４に出力する。前処理部３４は、インターフェース４から現場機器２の情報が入力される。
【0043】
上記のように構成された電子連動装置１における組み合わせ論理部３１の動作原理について、モデル（例）を用いて説明する（図２参照）。なお、組み合わせ論理部３１による連動処理の対象は、このモデル（図２の連動図表）に限定されない。
【0044】
図２の連動図表を構成する連動表において、番号欄の動作が成立するかどうかは、鎖錠欄の情報と、信号制御またはてっ査鎖錠欄の情報に依存する。その依存関係は、真理値表で表すことができる。
【0045】
【表1】
【0046】
表１は、図２の連動表に基づいた進路「１Ｒ」（信号機「１Ｒ」の進行を指示する現示によって進入できる進路）の真理値表である。ここで、鎖錠転てつ機の欄において、１は鎖錠されていることを、０は鎖錠されていないことを示す。列車非在線の欄において、１は当該区間に列車が在線していないことを、０は在線または不定を示す。
【0047】
真理値表に表される論理は、ＡＮＤ（論理積）、ＯＲ（論理和）、ＮＯＴ（否定）を組み合わせた論理式で表すことができる。したがって、連動表において、番号欄の動作が成立するかは、鎖錠欄の情報と、信号制御またはてっ査鎖錠欄の情報に基づいて、組み合わせ論理で決定される。
【0048】
真理値表に基づく論理式は、論理関数で表現できる。表１の真理値表より、進路「１Ｒ」の論理関数は、数式１のように表現できる。
【0049】
【数1】
【0050】
同様に、進路「２Ｒ」の論理関数は、数式２のように表現できる。
【0051】
【数2】
【0052】
なお、論理変数ｘ１，…，ｘ９の１と０を逆にしても、同じ結果を導く論理関数を作ることができる（ド・モルガンの法則）。
【0053】
進路数が３以上であっても、同様であり、進路の真理値表を作って、その真理値表から論理関数を作ることができる。
【0054】
また、番号欄の転てつ機の転換ができるかについても、連動表に基づいて真理値表を同様に作り、その真理値表からその転てつ機（転てつてこ）の論理関数を作ることができる。
【0055】
このような論理関数は、入力変数と成立条件と比較関数とで表すことができる。
【0056】
例えば、数式１の論理関数では、入力変数ｘは、次式のような複数のデータ項目を有する。
【0057】
ｘ＝（ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４，ｘ５，ｘ６，ｘ７，ｘ８，ｘ９）
【0058】
成立条件Ｃ１は、複数のデータ項目を有し、次式で表される。
【0059】
Ｃ１＝（１，０，１，０，１，１，１，１，＊）
【0060】
なお、成立条件において、＊は、０と１のどちらでもいいことを表す。
【0061】
比較関数ＦＣ（ｘ，Ｃ１）は、入力変数ｘと成立条件Ｃ１を比較し、入力変数ｘと成立条件Ｃ１が合致するか否かを判別する。合致するとき、ＦＣ（ｘ，Ｃ１）＝１であり、合致しないとき、ＦＣ（ｘ，Ｃ１）＝０である。これは、数式１の論理関数を直接演算するのと同じ結果を与える。
【0062】
同様に、数式２の論理関数では、成立条件Ｃ２は、次式で表される。
【0063】
Ｃ２＝（１，０，０，１，１，１，１，＊，１）
【0064】
比較関数ＦＣ（ｘ，Ｃ２）は、入力変数ｘと成立条件Ｃ２を比較し、入力変数ｘと成立条件Ｃ２が合致するか否かを判別する。合致するとき、ＦＣ（ｘ，Ｃ２）＝１であり、合致しないとき、ＦＣ（ｘ，Ｃ２）＝０である。これは、数式２の論理関数を直接演算するのと同じ結果を与える。
【0065】
比較関数ＦＣの演算は、時間的な前後関係に依存しないので、複数の比較関数ＦＣの演算を並列処理することができる。
【0066】
比較関数ＦＣは、進路、転てつ機（転てつてこ）にかかわらず同一の関数である。これは、図２で例示される連動表に限定されず、任意の連動表に基づく真理値表に表される論理は、どのような進路であっても同一の比較関数ＦＣで演算されるので、同一の関数を並列処理することに長けるＧＰＵにおいて期待の性能を得ることができる。
【0067】
上述した動作原理に基づき、組み合わせ論理部３１の動作について説明する。図４は、組み合わせ論理部３１の論理モデルを表す。組み合わせ論理部３１は、この論理モデルに従って信号制御及びてっ査鎖錠の処理を実行する。
【0068】
組み合わせ論理部３１は、複数の比較関数ＦＣと、複数の成立条件Ｃ１、Ｃ２、…、Ｃｍとを有する。なお、成立条件Ｃｊ（ｊ＝１…ｍ）は、連動処理部３のメモリに予め記憶されている。
【0069】
組み合わせ論理部３１は、入力変数ｘが入力されて、入力変数ｘが成立条件Ｃｊに合致するか否かを各比較関数ＦＣ（ｘ，Ｃｊ）で判別して、合致するとき（ｘ＝Ｃｊ）、その判別結果を出力変数ｚｊ（ｊ＝１…ｍ）として出力する。
【0070】
入力変数ｘ、及び成立条件Ｃｊは、それぞれ、１つ以上のデータ項目が所定の順序で並んだ組であるタプル（taple）である。日本産業規格ＪＩＳ Ｘ ２５０２４：２０１８「システム及びソフトウェア製品の品質要求及び評価」には、タプルとは、フィールド又はデータ項目の集合であると記載されている。データ項目の集合は、データ項目が所定の順序で並んだ組で表される。タプルは、配列を扱うことができる。データベースにおけるレコードもタプルである。なお、本願において、タプルは、特定のプログラミング言語のタプルに限定されない。
【0071】
信号制御及びてっ査鎖錠の処理において、入力変数ｘは、進路設定状態又は転てつ機操作状態並びに列車在線位置を表すタプルである。成立条件Ｃｊは、信号制御及びてっ査鎖錠に定められた条件を表すタプルである。組み合わせ論理部３１は、進路ごと及び転てつてこごとに成立条件Ｃｊを有する。出力変数ｚｊは、進路設定又は転てつ機操作の条件が満たされているか否かを表す。条件が満たされているとき、出力変数ｚｊは１であり、条件が満たされていないとき、出力変数ｚｊは０である。
【0072】
複数の比較関数ＦＣは、同一の関数である。なお、各比較関数ＦＣ（ｘ，Ｃｊ）（ｊ＝１…ｍ）に入力される入力変数ｘは同一とは限らず、成立条件Ｃｊは同一ではない。
【0073】
組み合わせ論理部３１は、複数の比較関数ＦＣを並列に演算する。
【0074】
本実施形態では、ＧＰＵ７のコアの各々が、比較関数ＦＣの各々を並列に演算する。
【0075】
このように、連動処理部３の組み合わせ論理部３１は、複数の比較関数ＦＣを並列に演算するので、処理対象の進路数が多くなっても演算時間の増加が抑えられる。
【0076】
また、連動処理部においてＧＰＵ７のコアの各々が、比較関数ＦＣの各々を並列に演算するので、複数の進路の比較関数ＦＣを高速に演算でき、処理対象の進路数が増えても演算時間の増加がいっそう抑えられる。
【0077】
次に、電子連動装置１における順序論理部３２について説明する（図３参照）。
【0078】
例えば、図２の連動図表において、信号機「１Ｒ」の進路上に「５１」、「１１」の順に転てつ機が存在する。図５は、その進路の進路鎖錠並びに接近鎖錠及び保留鎖錠の状態遷移図の例を示す。なお、進路上の転てつ機の数が３以上の場合、状態遷移図における状態の数を増やせばよい。
【0079】
このような状態の遷移は、順序論理が適用され、単なる組み合わせ論理は適用できないため、入力変数と成立条件と比較関数だけでは表すことができない。本願の発明者は、転てつ機等から成る系の内部状態に着目することにより、進路鎖錠並びに接近鎖錠及び保留鎖錠の処理に比較関数を用いる電子連動装置１を発明するに至った。比較関数を用いることにより、進路鎖錠並びに接近鎖錠及び保留鎖錠の並列処理を可能とした。
【0080】
図６は、順序論理部３２の論理モデルを表す。順序論理部３２は、この論理モデルに従って進路鎖錠並びに接近鎖錠及び保留鎖錠の処理を実行する。
【0081】
順序論理部３２は、複数の比較関数ＦＣと、複数の成立条件Ｃｋ（ｋ＝１…ｎ）と、内部状態変数ｑと、内部状態関数Ｆｉとを有する。成立条件Ｃｋ（ｋ＝１…ｎ）は、連動処理部３のメモリに予め記憶されている。なお、順序論理部３２の成立条件Ｃｋは、組み合わせ論理部の成立条件Ｃｊとは別の条件である。順序論理部３２は、複数の内部状態変数ｑ及び複数の内部状態関数Ｆｉを有してもよい。
【0082】
順序論理部３２は、入力変数ｘが入力されて、入力変数ｘ及び内部状態変数ｑが成立条件Ｃｋに合致するか否かを各比較関数ＦＣ（ｘ，Ｃｋ，ｑ）で判別して、合致するとき、その成立条件Ｃｋに対応する出力変数ｚｋを出力する処理を周期的に繰り返す。
【0083】
内部状態関数Ｆｉは、入力変数ｘ及び出力変数ｚｋが入力されて、次の周期の内部状態変数ｑを出力する。
【0084】
すなわち、順序論理部３２の処理において、内部状態関数Ｆｉの出力が比較関数ＦＣに周期的にフィードバックされる。このフィードバックによって、比較関数ＦＣによる比較に内部状態が反映されるので、順序論理の処理が可能になる。
【0085】
入力変数ｘ、内部状態変数ｑ、及び成立条件Ｃｋは、それぞれ、１つ以上のデータ項目が所定の順序で並んだ組であるタプルである。
【0086】
順序論理部３２における以上の構成は、進路鎖錠と、接近鎖錠または保留鎖錠に共通である。
【0087】
進路鎖錠の処理において、入力変数ｘは、進路設定状態及び列車位置を表すタプルである。内部状態変数ｑは、１周期前の列車位置、及び１周期前の転てつ機の進路鎖錠の状態を表すタプルである。Ｃｋは、進路鎖錠の条件を表すタプルである。出力変数ｚは、転てつ機の進路鎖錠の状態を表す。
【0088】
内部状態関数Ｆｉ（ｘ，ｑ，ｚ１…ｚｎ）は、入力変数ｘにおける列車位置を内部状態変数ｑにおける列車位置に代入し、出力変数ｚｋにおける転てつ機の進路鎖錠の状態を内部状態変数ｑにおける進路鎖錠の状態に代入する。
【0089】
順序論理部３２は、上述した進路鎖錠の処理を実行する機能に加え、接近鎖錠または保留鎖錠の処理を実行する機能をさらに有する。
【0090】
接近鎖錠または保留鎖錠の処理において、入力変数ｘは、列車位置及び信号機の現示を表すタプルである。内部状態変数ｑは、１周期前の進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態、及び１周期前の接近鎖錠または保留鎖錠の時素を表すタプルである。成立条件Ｃｋ（ｋ＝１…ｎ）は、接近鎖錠または保留鎖錠の条件を表すタプルである。出力変数ｚｋは、進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態を表す。
【0091】
内部状態関数Ｆｉは、出力変数ｚｋにおける進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態を内部状態変数ｑにおける進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態に代入し、内部状態変数ｑの時素を１周期減算した値にする。
【0092】
複数の比較関数ＦＣは、同一の関数である。なお、順序論理部３２の比較関数ＦＣは、組み合わせ論理部３１の比較関数ＦＣと同一であってもよい。各比較関数ＦＣに入力される入力変数ｘは同一とは限らず、成立条件Ｃは同一ではない。
【0093】
順序論理部３２は、各周期内の処理において複数の比較関数ＦＣを並列に演算する。
【0094】
順序論理部３２による進路鎖錠の連動処理について、図２の連動図表のモデルを用いてさらに詳述する。表２は、図２の連動表における進路鎖錠を表した論理表であり、転てつ機「５１」の進路鎖錠について記載している。なお、転てつ機「１１」等の進路鎖錠については、この論理表の「…」の列に記載してもよいが、転てつ機「５１」と同様に作成されるので、この例では記載を省略している。順序論理部３２による連動処理の対象は、このモデル（図２の連動図表）に限定されない。
【0095】
【表2】
【0096】
この論理表において、左欄は入力、中欄は内部状態、右欄は出力を表す。
【0097】
左欄は、区間「５１Ｔ」の列車在線の有無ｘ５、すなわち、列車位置が区間「５１Ｔ」にあるか否か、及び、進路「１Ｒ」又は「２Ｒ」の進路設定の有無δ１Ｒ ｏｒ δ２Ｒを表す。なお、列車位置検知装置２３に軌道回路を用いた場合、区間「５１Ｔ」は、軌道「５１Ｔ」とも呼ばれる。入力変数ｘは、次式のデータ項目を少なくとも有するタプルである。
【0098】
ｘ＝（ｘ５，δ１Ｒ ｏｒ δ２Ｒ）
【0099】
区間「５１Ｔ」に列車が在線しているとき、ｘ５＝１である。区間「５１Ｔ」に列車が在線していないとき、ｘ５＝０である。進路「１Ｒ」又は「２Ｒ」の進路設定がされているとき、δ１Ｒ ｏｒ δ２Ｒ＝１である。その進路設定がされていないとき、δ１Ｒ ｏｒ δ２Ｒ＝０である。なお、二値の１と０を、これらの逆に割り当てて論理表を作ってもよい。
【0100】
中欄は、１周期前の区間「５１Ｔ」の列車在線の有無（ｘ５）、及び、１周期前の転てつ機「５１」の進路鎖錠「５１ＴＲＳ」の状態（δ５１ＴＲＳ）を表す。このように、この括弧内は、１周期前のものを示している。内部状態変数ｑは、次式のデータ項目を少なくとも有するタプルである。
【0101】
ｑ＝（（ｘ５），（δ５１ＴＲＳ））
【0102】
右欄は、転てつ機「５１」の進路鎖錠「５１ＴＲＳ」の状態δ５１ＴＲＳを表す。出力変数ｚは、次式で表される。
【0103】
ｚ＝δ５１ＴＲＳ
【0104】
転てつ機「５１」を進路鎖錠するとき、δ５１ＴＲＳ＝１である。転てつ機「５１」を進路鎖錠しないとき、δ５１ＴＲＳ＝０である。
【0105】
比較関数ＦＣ（ｘ，Ｃ，ｑ）は、出力ｚを作るための関数である。
【0106】
成立条件Ｃは、進路鎖錠の条件を表し、次式のデータ項目を少なくとも比較対象とするタプルである。各成立条件Ｃは、論理表の各行に対応する。
【0107】
（ｘ５，δ１Ｒ or δ２Ｒ，（ｘ５），（δ５１ＴＲＳ））
【0108】
比較関数ＦＣ（ｘ，Ｃ，ｑ）は、入力変数ｘ及び内部状態変数ｑが成立条件Ｃに合致するか否かを判別し、合致するとき、順序論理部３２は、その成立条件Ｃに対応する出力変数ｚを出力する。例えば、論理表のＮｏ．４の行では、成立条件Ｃ＝（０，０，１，１）に対応する出力変数は、ｚ＝δ５１ＴＲＳ＝０であり、転てつ機「５１」の解錠を表す。
【0109】
内部状態関数Ｆｉは、入力変数ｘ及び出力変数ｚが入力されて、次の周期の内部状態変数ｑを出力する関数である。内部状態関数Ｆｉは、入力変数ｘにおけるｘ５を内部状態変数における（ｘ５）に代入し、出力変数ｚにおけるδ５１ＴＲＳを内部状態変数ｑにおける（δ５１ＴＲＳ）に代入する。例えば、論理表のＮｏ．４の行では、内部状態変数ｑ＝（１，１）であり、入力変数ｘのｘ５＝０と、出力変数ｚのδ５１ＴＲＳ＝０をそれぞれ、内部状態変数ｑに代入し、ｑ＝（０，０）となるので、論理表のＮｏ．１の行に遷移する。
【0110】
列車が指定区間「５１Ｔ」に進入したか、及びその区間から通過したかについては、入力変数ｘにおける列車在線の有無ｘ５と、内部状態変数ｑにおける１周期前の列車在線の有無（ｘ５）とを、成立条件Ｃと比較することによって判定している。なお、他の区間の進入及び通過も同様に判定される。
【0111】
この論理表の各行について説明する（表２のＮo.１～Ｎo.１６参照）。データ項目は、入力変数ｘに２つ、内部状態変数ｑに２つ、合計４つあり、論理表には２４＝１６の状態が記載されている。
【0112】
Ｎo.１は、全く列車がおらずｘ５＝０，（ｘ５）＝０、進路も設定されていない状態であるδ１Ｒ ｏｒ δ２Ｒ＝０。
【0113】
Ｎo.２は、進路が設定されていないのにδ１Ｒ ｏｒ δ２Ｒ＝０、進路鎖錠が落ちている状態である（δ５１ＴＲＳ）＝１。これは、電子連動装置１の故障が検知された状態であり、安全側に遷移するδ５１ＴＲＳ＝１。
【0114】
Ｎo.３は、当該進路「１Ｒ」又は「２Ｒ」と関係なく列車が在線していた状態である。
【0115】
Ｎo.４は、列車が区間「５１Ｔ」を抜け、進路鎖錠を解錠してもよい状態である。
【0116】
Ｎo.５は、進路設定直後で、進路鎖錠の鎖錠を始める状態である。
【0117】
Ｎo.６は、進路が設定され、まだ列車が信号機を通過していない状態である。
【0118】
Ｎo.７は、進路を設定し続けているにもかかわらず、列車が区間「５１Ｔ」を抜けたことにより進路鎖錠が解錠された状態である。これは、危険側故障のため安全側に遷移するδ５１ＴＲＳ＝１。
【0119】
Ｎo.８は、列車が区間「５１Ｔ」を抜けたが、継続して進路設定を行っている状態である。
【0120】
Ｎo.９は、進路と関係ない列車が区間「５１Ｔ」に入ってきた状態である。
【0121】
Ｎo.１０は、進路を取り消したが、列車が止まりきれず信号機の内方に進入を開始した状態である。
【0122】
Ｎo.１１は、進路と関係ない列車が区間「５１Ｔ」に列車が在線している状態である。
【0123】
Ｎo.１２は、進路を定位にし、区間「５１Ｔ」に列車が在線している状態である。
【0124】
Ｎo.１３は、進路を設定しているにもかかわらず進路鎖錠されていないまま列車が区間「５１Ｔ」に進入した状態である。これは、危険側故障のため安全側に遷移する。
【0125】
Ｎo.１４は、進路を設定したまま列車が区間「５１Ｔ」に進入した状態である。
【0126】
Ｎo.１５は、進路を設定しているにもかかわらず進路鎖錠されていないまま列車が区間「５１Ｔ」に在線中の状態である。これは、危険側故障のため安全側に遷移する。
【0127】
Ｎo.１６は、進路を設定したまま列車が区間「５１Ｔ」に在線した状態である。
【0128】
このような論理表の各行に基づいて進路鎖錠の成立条件Ｃが作成される。
【0129】
次に、順序論理部３２による接近鎖錠または保留鎖錠の連動処理について、図２の連動図表のモデルを用いてさらに詳述する。表３は、図２の連動表における接近鎖錠または保留鎖錠を表した論理表であり、進路「１Ｒ」の接近鎖錠または保留鎖錠について記載している。なお、進路「２Ｒ」等の接近鎖錠または保留鎖錠については、この論理表の「…」の列に記載してもよいが、進路「１Ｒ」と同様に作成されるので、この例では記載を省略している。順序論理部３２による連動処理の対象は、このモデル（図２の連動図表）に限定されない。
【0130】
【表3】
【0131】
この論理表において、左欄は入力、中欄は内部状態、右欄は出力を表す。
【0132】
左欄は、区間「５１Ｔ」の列車在線の有無ｘ５、すなわち、列車位置が区間「５１Ｔ」にあるか否か、及び、信号機「１Ｒ」の現示Ｆ１Ｒを表す。進路「１Ｒ」の進路設定の条件が満たされているとき、信号機「１Ｒ」に進行が現示される。信号機「１Ｒ」の現示Ｆ１Ｒは、組み合わせ論理部３１の出力に含まれている。入力変数ｘは、次式のデータ項目を少なくとも有するタプルである。
【0133】
ｘ＝（ｘ５，Ｆ１Ｒ）
【0134】
区間「５１Ｔ」に列車が在線しているとき、ｘ５＝１である。区間「５１Ｔ」に列車が在線していないとき、ｘ５＝０である。信号機「１Ｒ」の現示が進行現示であるとき、Ｆ１Ｒ＝１である。信号機「１Ｒ」の現示が停止現示であるとき、Ｆ１Ｒ＝０である。
【0135】
中欄は、１周期前の進路「１Ｒ」の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態（δ１Ｒ）、及び、１周期前の接近鎖錠または保留鎖錠の時素（δｔｍｌ）を表す。内部状態変数ｑは、次式のデータ項目を少なくとも有するタプルである。
【0136】
ｑ＝（（δ１Ｒ），（δｔｍｌ））
【0137】
１周期前の進路「１Ｒ」の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠が鎖錠ありのとき、（δ１Ｒ）＝１であり、鎖錠なしのとき、（δ１Ｒ）＝０である。（δｔｍｌ）＞０のとき、接近鎖錠または保留鎖錠の指定時間（指定秒数）が経過しておらず、（δｔｍｌ）≦０のとき、指定時間経過したことになる。
【0138】
中欄において、Ｎｏ．５の（δ１Ｒ）の＊は、１と０のいずれでもよい（DC: Don't Care）。Ｎｏ．５～７の（δｔｍｌ）の＊は、「＞０」と「≦０」のいずれでもよい。
【0139】
右欄は、進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態δ１Ｒ、及び、１周期減算した値の時素δｔｍｌ＝（δｔｍｌ）－Δを表す。δ１Ｒは、出力変数ｚである。δｔｍｌは、内部状態関数Ｆｉの出力である。Δは、順序論理部３２による周期的な繰り返し処理における１周期にかかる処理時間（処理周期時間）である。内部状態関数は、時素δｔｍｌから処理周期時間Δを減算した値（１周期減算した値）を比較関数ＦＣにフィードバックすることによって（図６参照）、時素δｔｍｌを減算していく。
【0140】
比較関数ＦＣ（ｘ，Ｃ，ｑ）は、出力ｚを作るための関数である。
【0141】
成立条件Ｃは、接近鎖錠または保留鎖錠の条件を表し、次式のデータ項目を少なくとも比較対象とするタプルである。各成立条件Ｃは、論理表の各行に対応する。
【0142】
（ｘ５，Ｆ１Ｒ，（δ１Ｒ），（δｔｍｌ））
【0143】
比較関数ＦＣ（ｘ，Ｃ，ｑ）は、入力変数ｘ及び内部状態変数ｑが成立条件Ｃに合致するか否かを判別し、合致するとき、順序論理部３２は、その成立条件Ｃに対応する出力変数ｚ＝δ１Ｒを出力する。
【0144】
例えば、Ｎｏ.１の行では、（ｘ５，Ｆ１Ｒ，（δ１Ｒ），（δｔｍｌ））がＣ＝（０，０，１，＞０）に合致するとき、出力ｚ＝δ１Ｒ＝１を出力する。すなわし、進路「１Ｒ」の転てつ機は鎖錠される。
【0145】
Ｎｏ．３及びＮｏ．８の行は、本来あり得ないが、安全側遷移とするため、接近鎖錠δ１Ｒは設定する。
【0146】
内部状態関数Ｆｉは、入力変数ｘ及び出力変数ｚが入力されて、次の周期の内部状態変数ｑを出力する関数である。内部状態関数Ｆｉは、出力変数ｚにおける進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態δ１Ｒを内部状態変数ｑにおける進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態（δ１Ｒ）に代入し、内部状態変数ｑの時素（δｔｍｌ）を１周期減算した値δｔｍｌ＝（δｔｍｌ）－Δにする。
【0147】
連動処理部３の後処理部３３は、組み合わせ論理部３１と順序論理部３２の複数の出力変数ｚが入力される（図３参照）。後処理部３３は、複数の出力変数ｚ内の転てつ機２２の鎖錠の状態から各転てつ機２２ごとに論理和を作って、各転てつ機２２の鎖錠の有無として出力する。この論理和の演算において、安全側、すなわち転てつ機２２が鎖錠される側が論理変数（１又は０の二値）の１とされる。
【0148】
本実施形態では、連動処理部３の前処理部３４は、インターフェース４から連動処理部３に入力される現場機器２の状態の情報を組み合わせ論理部３１及び順序論理部３２の入力変数ｘに割り当てる。
【0149】
以上、本実施形態に係る電子連動装置１によれば、連動処理部３は、複数の比較関数ＦＣを用いて連動の処理をし、その比較関数ＦＣを並列に演算するので、処理対象の進路数が多くなっても演算時間の増加が抑えられる。
【0150】
また、連動処理部３においてＧＰＵ７のコアの各々が、比較関数ＦＣの各々を並列に演算するので、複数の進路の比較関数ＦＣを高速に演算でき、処理対象の進路数が増えても演算時間の増加がいっそう抑えられる。
【0151】
連動処理部３は、コンピュータを用いて構成されることから、連動処理部３による上述した連動機能は、コンピュータにコンピュータプログラムを実行させることによって実現される。
【0152】
このコンピュータプログラムは、信号機２１及び転てつ機２２並びに列車位置検知装置２３を含む複数の現場機器２に接続されるコンピュータに電子連動装置１の演算処理を行わせるものである（図１参照）。このコンピュータプログラムは、進路鎖錠の処理をコンピュータに実行させる順序論理部３２を有する（図３参照）。順序論理部３２は、複数の比較関数ＦＣと、複数の成立条件Ｃと、内部状態変数ｑと、内部状態関数Ｆｉとを有する（図６参照）。順序論理部３２は、入力変数ｘが入力されて、入力変数ｘ及び内部状態変数ｑが成立条件Ｃに合致するか否かを各比較関数ＦＣ（ｘ，Ｃ，ｑ）で判別して、合致するとき、その成立条件Ｃに対応する出力変数ｚを出力する処理を周期的に繰り返す。内部状態関数Ｆｉ（ｘ，ｑ，ｚ）は、入力変数ｘ及び出力変数ｚが入力されて、次の周期の内部状態変数ｑを出力する。入力変数ｘ、内部状態変数ｑ、及び成立条件Ｃは、それぞれ、１つ以上のデータ項目が所定の順序で並んだ組であるタプルである。進路鎖錠の処理において、入力変数ｘは、進路設定状態及び列車位置を表すタプルである。内部状態変数ｑは、１周期前の列車位置、及び１周期前の転てつ機の進路鎖錠の状態を表すタプルである。成立条件Ｃは、進路鎖錠の条件を表すタプルである。出力変数ｚは、転てつ機の進路鎖錠の状態を表すタプルである。内部状態関数Ｆｉは、入力変数ｘにおける列車位置を内部状態変数ｑにおける列車位置に代入し、出力変数ｚにおける転てつ機の進路鎖錠の状態を内部状態変数ｑにおける進路鎖錠の状態に代入する。複数の比較関数ＦＣは、同一の関数である。順序論理部３２は、各周期内の処理において複数の比較関数ＦＣを並列にコンピュータに演算させる。
【0153】
このコンピュータプログラムは、順序論理部３２は、接近鎖錠または保留鎖錠の処理を実行する機能をさらに有する。接近鎖錠または保留鎖錠の処理において、入力変数ｘは、列車位置及び信号機の現示を表すタプルである。内部状態変数ｑは、１周期前の進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態、及び１周期前の接近鎖錠または保留鎖錠の時素を表すタプルである。成立条件Ｃは、接近鎖錠または保留鎖錠の条件を表すタプルである。出力変数ｚは、進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態を表す。内部状態関数Ｆｉは、出力変数ｚにおける進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態を、内部状態変数ｑにおける進路の転てつ機の接近鎖錠または保留鎖錠の状態に代入し、内部状態変数ｑの時素を１周期減算した値にする。
【0154】
このコンピュータプログラムは、信号制御及びてっ査鎖錠の処理をコンピュータに実行させる組み合わせ論理部３１をさらに有する（図３参照）。組み合わせ論理部３１は、複数の比較関数ＦＣと、複数の成立条件Ｃとを有する（図４参照）。組み合わせ論理部３１は、入力変数ｘが入力されて、入力変数ｘが成立条件Ｃに合致するか否かを各比較関数ＦＣで判別して、合致するとき、その成立条件Ｃに対応する出力変数ｚを出力する。入力変数ｘ、及び成立条件Ｃは、それぞれ、１つ以上のデータ項目が所定の順序で並んだ組であるタプルである。信号制御及びてっ査鎖錠の処理において、入力変数ｘは、進路設定状態又は転てつ機操作状態並びに列車在線位置を表すタプルである。成立条件Ｃは、信号制御及びてっ査鎖錠に定められた条件を表すタプルである。出力変数ｚは、進路設定又は転てつ機操作の条件が満たされているか否かを表す。複数の比較関数ＦＣは、同一の関数である。組み合わせ論理部３１は、複数の比較関数ＦＣを並列にコンピュータに演算させる。
【0155】
このコンピュータプログラムは、複数の出力変数ｚが入力される後処理部３３を有する（図３参照）。後処理部３３は、複数の出力変数ｚ内の転てつ機２２の鎖錠の状態から転てつ機２２ごとに論理和を作って、各転てつ機２２の鎖錠の有無として出力する。この論理和の演算において、転てつ機２２が鎖錠される側が論理変数の１とされる。
【0156】
このコンピュータプログラムを実行するコンピュータは、ＣＰＵ６及びＧＰＵ７を有する（図１参照）。そのＧＰＵ７は、複数のコアを有し、このコンピュータプログラムは、ＧＰＵ７のコアの各々に、比較関数ＦＣの各々を並列に演算させる。
【0157】
なお、このコンピュータプログラムを実行するコンピュータは、電子連動装置専用のコンピュータに限定されない。
【0158】
なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、前処理部３４の一部又は全部の機能をインターフェース４に含めてもよい。
【符号の説明】
【0159】
１ 電子連動装置
３ 連動処理部
３１ 組み合わせ論理部
３２ 順序論理部
３３ 後処理部
４ インターフェース
５ Ｉ／Ｏ端末
６ ＣＰＵ
７ ＧＰＵ
Ｃ 成立条件
ＦＣ 比較関数
Ｆｉ 内部状態関数
ｑ 内部状態変数
ｘ 入力変数
ｚ 出力変数
３ 連動処理部
３１ 組み合わせ論理部
３２ 順序論理部
３３ 後処理部
４ インターフェース
５ Ｉ／Ｏ端末
６ ＣＰＵ
７ ＧＰＵ
Ｃ 成立条件
ＦＣ 比較関数
Ｆｉ 内部状態関数
ｑ 内部状態変数
ｘ 入力変数
ｚ 出力変数
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】