特開 2024-157423 地上装置及び車上装置

(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】P2024157423

(43)【公開日】2024-11-07

(54)【発明の名称】地上装置及び車上装置

(51)【国際特許分類】

   B61L 23/14 20060101AFI20241030BHJP

   B61L 19/06 20060101ALI20241030BHJP

   B60L 15/40 20060101ALI20241030BHJP

【ＦＩ】

B61L23/14 Z

B61L19/06

B60L15/40 G

B60L15/40 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023071784

(22)【出願日】2023-04-25

(71)【出願人】

【識別番号】000001292

【氏名又は名称】株式会社京三製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100124682

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100104710

【弁理士】

【氏名又は名称】竹腰 昇

(74)【代理人】

【識別番号】100090479

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 一

(72)【発明者】

【氏名】村上 洋一

(72)【発明者】

【氏名】神宮 雅昭

【テーマコード（参考）】

5H125

5H161

【Ｆターム（参考）】

5H125AA05

5H125CA06

5H125CB10

5H125CC05

5H125EE55

5H161AA01

5H161BB02

5H161CC03

5H161CC07

5H161DD21

5H161EE05

5H161EE07

5H161FF01

(57)【要約】

【課題】信号システムにおける走行の安全性を確保しつつ、地上・車上間の通信設備の簡素化を図ることを可能とする技術を実現すること。
【解決手段】列車２０は、走行位置を計測し、転てつ機４２の外方に定められた列車位置確認区間４６内に位置した場合に地上装置１０との通信を実行する。地上装置１０は、列車２０との通信によって列車２０が列車位置確認区間に位置することを検出し、且つ、転てつ機４２の動作状態に基づく転てつ機４２の内方への進行許否が許可である場合に、転てつ機４２の内方に位置する走行許容地点４４を列車２０に通知する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

転てつ機の外方に列車位置確認区間が定められた軌道を走行する列車に対して、少なくとも前記列車位置確認区間内に設定される走行許容地点の情報を通知するための地上装置であって、
前記列車は、走行位置を計測する位置計測手段と、前記列車位置確認区間内に位置した場合に前記地上装置との通信を実行する通信実行制御手段と、所与の停止点に基づく速度パターンを用いた走行制御を行う走行制御手段と、前記停止点とする前記走行許容地点である設定地点を記憶する設定地点記憶手段と、を備えており、
前記通信実行制御手段による通信に応じて、前記列車が前記列車位置確認区間に位置することを検出する検出手段と、
前記転てつ機の動作状態に基づく前記転てつ機の内方への進行の許否を取得する進行許否取得手段と、
前記検出手段の検出がなされ、且つ、前記進行許否取得手段によって取得された進行許否が許可である場合に、前記転てつ機の内方に位置する前記走行許容地点を前記設定地点として前記設定地点記憶手段に記憶させるための通知を前記列車に行う通知制御手段と、
を備える地上装置。

【請求項2】

前記進行許否取得手段は、前記転てつ機の動作を制御する連動装置と所定の通信を行って前記転てつ機の内方への進行の許否を取得する、
請求項１に記載の地上装置。

【請求項3】

前記進行許否取得手段は、前記転てつ機の動作状態を照査する状態照査手段を有する、
請求項１又は２に記載の地上装置。

【請求項4】

少なくとも転てつ機の外方に定められた列車位置確認区間内に設定される走行許容地点の情報を地上装置から受信する列車の車上装置であって、
走行位置を計測する位置計測手段と、
前記列車位置確認区間内に位置した場合に前記地上装置との通信を実行する通信実行制御手段と、
所与の停止点に基づく速度パターンを用いた走行制御を行う走行制御手段と、
前記停止点とする前記走行許容地点である設定地点を記憶する設定地点記憶手段と、
を備え、
前記通信実行制御手段による前記地上装置との前記通信によって、新たな前記設定地点とする前記転てつ機の内方に位置する前記走行許容地点の情報を受信した場合に、当該新たな設定地点を前記設定地点記憶手段に記憶し、前記走行制御手段が当該新たな設定地点に基づく速度パターンを用いた走行制御を行う、車上装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地上装置及び車上装置に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道における信号システムでは、地上装置から車上装置へ走行限界地点や停止点等を送信し、車上装置では受信した走行限界地点や停止点等に停止するための速度パターンに従って列車を走行制御する技術が知られている（例えば、特許文献１，２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平０２－１０９７６９号公報

【特許文献2】特開２０１９－１７７７１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

信号システムでは、安全性の確保のため、進路の開通後、転てつ機の転換方向や鎖錠有無といった動作状態の継続的な確認を目的とした地上・車上間の常時の通信を必要としており、かかる通信設備の維持にコストを要していた。

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、信号システムにおける走行の安全性を確保しつつ、地上・車上間の通信設備の簡素化を図ることを可能とする技術を実現することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するための第１の発明は、
転てつ機の外方に列車位置確認区間が定められた軌道を走行する列車に対して、少なくとも前記列車位置確認区間内に設定される走行許容地点の情報を通知するための地上装置であって、
前記列車は、走行位置を計測する位置計測手段と、前記列車位置確認区間内に位置した場合に前記地上装置との通信を実行する通信実行制御手段と、所与の停止点に基づく速度パターンを用いた走行制御を行う走行制御手段と、前記停止点とする前記走行許容地点である設定地点を記憶する設定地点記憶手段と、を備えており、
前記通信実行制御手段による通信に応じて、前記列車が前記列車位置確認区間に位置することを検出する検出手段（例えば、図７の検出部１０２）と、
前記転てつ機の動作状態に基づく前記転てつ機の内方への進行の許否を取得する進行許否取得手段（例えば、図７の進行許否取得部１０４）と、
前記検出手段の検出がなされ、且つ、前記進行許否取得手段によって取得された進行許否が許可である場合に、前記転てつ機の内方に位置する前記走行許容地点を前記設定地点として前記設定地点記憶手段に記憶させるための通知を前記列車に行う通知制御手段（例えば、図７の通知制御部１０８）と、
を備える地上装置である。

【0007】

他の発明として、
少なくとも転てつ機の外方に定められた列車位置確認区間内に設定される走行許容地点の情報を地上装置から受信する列車の車上装置であって、
走行位置を計測する位置計測手段（例えば、図７の位置計測部３０２）と、
前記列車位置確認区間内に位置した場合に前記地上装置との通信を実行する通信実行制御手段（例えば、図７の通信実行制御部３０４）と、
所与の停止点に基づく速度パターンを用いた走行制御を行う走行制御手段（例えば、図７の走行制御部３０８）と、
前記停止点とする前記走行許容地点である設定地点を記憶する設定地点記憶手段（例えば、図７の車上記憶部４００）と、
を備え、
前記通信実行制御手段による前記地上装置との前記通信によって、新たな前記設定地点とする前記転てつ機の内方に位置する前記走行許容地点の情報を受信した場合に、当該新たな設定地点を前記設定地点記憶手段に記憶し、前記走行制御手段が当該新たな設定地点に基づく速度パターンを用いた走行制御を行う、車上装置を構成してもよい。

【0008】

第１の発明等によれば、信号システムにおける走行の安全性を確保しつつ、地上・車上間の通信設備の簡素化を図ることができる。つまり、列車は所与の停止点に基づく速度パターンを用いた走行制御を行い、地上装置は列車の車上装置に対して停止点となる走行許容地点を通知する。地上装置による走行許容地点の通知は、転てつ機の外方に定められた列車位置確認区間に列車が位置したことが検出され、且つ、当該転てつ機の内方への進行が許可である場合に、当該転てつ機の内方に位置する走行許容地点を通知するものである。言い換えれば、列車が列車位置確認区間に位置しないときは、車上装置と地上装置との間の通信は必要とされない。従って、少なくとも、転てつ機の外方の列車位置確認区間に地上・車上間の通信を可能とするための通信設備を設ければよい。

【0009】

また、列車は、所与の停止点に基づく速度パターンに従って走行制御されるが、転てつ機の内方への進行が許可されない場合には、当該転てつ機の内方の走行許容地点が通知されない。そのため、転てつ機の内方へ進行できずに転てつ機の外方の停止点（走行許容地点）に停止することになる。よって、走行の安全性が確保される。

【0010】

第２の発明は、上述の発明において、
前記進行許否取得手段は、前記転てつ機の動作を制御する連動装置と所定の通信を行って前記転てつ機の内方への進行の許否を取得する、
地上装置である。

【0011】

第２の発明によれば、地上装置は、転てつ機の動作を制御する連動装置と所定の通信を行うことで、転てつ機の内方への進行の許否を取得することができる。

【0012】

第３の発明は、上述の発明において、
前記進行許否取得手段は、前記転てつ機の動作状態を照査する状態照査手段（例えば、図７の状態照査部１０６）を有する、
地上装置である。

【0013】

第３の発明によれば、地上装置は、転てつ機の転換方向や鎖錠の有無といった動作状態を照査することで、転てつ機の内方への進行の許否を取得することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】信号システムの概略図。

【図2】列車が駅間を走行する際の制御手順の説明図。

【図3】列車が駅間を走行する際の制御手順の説明図。

【図4】列車が駅間を走行する際の制御手順の説明図。

【図5】列車が駅間を走行する際の制御手順の説明図。

【図6】車上装置及び地上装置が行う処理のフローチャート。

【図7】車上装置及び地上装置の機能構成図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。なお、本発明を適用可能な形態が以下の実施形態に限定されるものではない。また、図面の記載において、同一要素には同一符号を付す。

【0016】

［概要］
本実施形態は、説明を分かり易くするために、閑散線区や山間部などの線区全体にわたる無線通信網の構築が鉄道運営上、費用対効果の面でコスト的に困難な線区を想定し、かかる線区において走行の安全性を確保しつつ、地上・車上間の通信に係るコストの削減を図った信号システムについての実施形態である。当該線区以外にも本実施形態の技術は適用可能である。

【0017】

［システム構成］
図１は、本実施形態における信号システムの概略を速度パターンとともに示す図である。図１に示すように、本実施形態における信号システム１は、地上装置１０と、軌道４０を走行する列車２０に搭載される車上装置３０とを備える。

【0018】

軌道４０には、分岐箇所に設けられている転てつ機４２の外方に列車位置確認区間４６が設定されている。そして、この列車位置確認区間４６を通信範囲に含むように無線基地局が設置される等により、地上装置１０と当該区間内に位置する列車２０の車上装置３０との間（地上・車上間）の無線通信が可能となっている。また、列車位置確認区間４６内には、列車２０が当該転てつ機４２の外方に停止する際の速度パターンの停止点となる走行許容地点４４が設定されている。なお、図１では、一方向（図１中の右方向）についての列車位置確認区間４６及び走行許容地点４４を示しているが、進行方向別（上下別）に列車位置確認区間４６及び走行許容地点４４が設定される。

【0019】

列車２０の車上装置３０は、例えば、車軸に取り付けられた速度発電機が検出する回転数の計測値をもとに算出したり、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星信号を受信することで、自列車の位置（より詳細には軌道４０に沿った位置）を計測することができる。また、車上装置３０は、所与の停止点に停止するための速度パターンを生成し、当該速度パターンに従った自列車の走行制御を行う。図２に示す速度パターンは、横軸を速度パターンの下方に示す軌道４０の位置とし、縦軸を速度として示しており、走行許容地点４４の位置で速度ゼロ、すなわち停止することを示している。

【0020】

車上装置３０は、自列車２０の位置が列車位置確認区間４６内であると判断した場合に、その旨を地上装置１０へ無線通信によって通知し、この通知に対して地上装置１０から通知された走行許容地点４４を、速度パターンの停止点とする走行許容地点である設定地点４０２（後述の図７参照）として記憶する。そして、記憶した設定地点４０２（走行許容地点４４）のほか、先行列車の位置や次駅の停止位置等から停止点を判断して速度パターンを更新する。

【0021】

地上装置１０は、例えば中央指令所に設置され、軌道４０を走行する列車２０の車上装置３０に、当該列車２０の進行方向に対する転てつ機４２の外方に設定された走行許容地点４４の情報を通知する。つまり、地上装置１０は、列車位置確認区間４６に列車２０が位置することを検出すると、該当する転てつ機４２の内方への進行の許否（許可するか否か）を取得する。進行が許可ならば、該当する転てつ機４２の外方に設定された走行許容地点４４の情報を当該列車２０の車上装置３０へ通知する。列車位置確認区間４６に列車２０が位置することの検出は、例えば、列車位置確認区間４６では地上・車上間の無線通信が可能であるので、列車２０の車上装置３０から当該列車２０の位置の情報が無線通信によって通知されること等によって実現することができる。転てつ機４２の内方への進行の許否の取得は、例えば、転てつ機４２を制御する連動装置５０から取得するとしてもよいし、転てつ機４２の動作状態を照査して判断することによって取得するとしてもよい。

【0022】

［制御手順］
図２～図５は、列車２０が駅間を走行する際の制御手順を説明する図であり、図６は、当該制御手順に係る車上装置３０及び地上装置１０が行う処理のフローチャートである。ただし、説明の簡明のため、駅間には他の列車は在線していないものとする。

【0023】

図６のフローチャートに沿って制御手順を説明する。先ず、駅出発前に、列車２０の車上装置３０は、地上装置１０に対して、自列車の列車ＩＤや位置等とともに設定地点４０２とすべき走行許容地点４４の要求を通知する（ステップＳ１）。すると、地上装置１０は、通知された列車２０の位置や進路等に基づき、列車２０が最初に通過予定の転てつ機４２の外方に設定された走行許容地点４４を判断し（ステップＳ３１）、判断した走行許容地点４４を列車２０の車上装置３０に通知する（ステップＳ３３）。

【0024】

車上装置３０は、地上装置１０から通知された走行許容地点４４を、速度パターンの停止点とする走行許容地点である設定地点４０２として記憶し（ステップＳ３）、この設定地点４０２を停止点とする速度パターンを生成する（ステップＳ５）。そして、生成した速度パターンに従った自列車の走行制御を開始する（ステップＳ７）。すなわち、図２に示すように、列車２０は、最初に通過予定の転てつ機４２の外方に設定されている走行許容地点４４を停止点とする速度パターンに従って走行する。

【0025】

次いで、図３に示すように、列車２０が転てつ機４２に接近して当該転てつ機４２の外方に設定されている列車位置確認区間４６に到達すると、列車２０の車上装置３０と地上装置１０との間で無線通信が可能となる。車上装置３０は、自列車２０が列車位置確認区間４６に到達したことを判断すると（ステップＳ９：ＹＥＳ）、自列車が列車位置確認区間４６に到達した旨を、無線通信によって地上装置１０に通知する（ステップＳ１１）。

【0026】

地上装置１０は、当該通知によって列車２０が列車位置確認区間４６に位置することを検出し（ステップＳ３５）、続いて、該当する転てつ機４２への内方への当該列車２０の進行を許可するか否か（許否）を取得する（ステップＳ３７）。この許否の取得は、例えば、転てつ機４２を制御する連動装置５０との通信を行うことで当該連動装置５０から取得するとしてもよいし、転てつ機４２の転換方向や鎖錠有無といった動作状態を連動装置５０或いは当該転てつ機４２に対して照査し、その照査結果や当該列車２０の進路等から判断することで取得することとしてもよい。

【0027】

列車２０の転てつ機４２の内方への進行を許可する場合には（ステップＳ３９：ＹＥＳ）、図４に示すように、地上装置１０は、列車２０が次に通過予定の転てつ機４２（例えば、次駅の構内に進入する手前に設けられた転てつ機４２）の外方に定められた走行許容地点４４を判断し、列車２０の車上装置３０へ通知する（ステップＳ４１）。車上装置３０は、地上装置１０から通知された走行許容地点４４を設定地点４０２として更新し（ステップＳ１３）、停止点を判断して新たな速度パターンを生成・更新する（ステップＳ１５）。この速度パターンの更新により、列車２０は、転てつ機４２を通過してその内方へ進行することができる。

【0028】

一方、列車２０の転てつ機４２の内方への進行が許可されない場合には、図５に示すように、地上装置１０は、列車２０の車上装置３０に対して何らの通知を行わない。車上装置３０は、速度パターンに従った自列車の走行制御を行うので、列車２０は、転てつ機４２の外方に設定された走行許容地点４４で停止することになる。この停止した位置（走行許容地点４４）は列車位置確認区間４６内であるので、列車位置確認区間４６内に位置する旨の断続的な地上装置１０への通知を繰り返すことにより、その後に転てつ機４２の転換及び鎖錠がなされて当該転てつ機４２の内方への進行が許可となる。

【0029】

このように、列車２０が次駅に到着するまでの間に通過する転てつ機４２それぞれについて、列車位置確認区間４６への到達、走行許容地点４４の通知、速度パターンの更新が繰り返されることになる。

【0030】

［機能構成］
図７は、車上装置３０及び地上装置１０の機能構成の一例を示すブロック図である。図７に示すように、車上装置３０は、位置計測部３０２と、通信実行制御部３０４と、速度パターン生成部３０６と、走行制御部３０８と、車上記憶部４００とを有する。

【0031】

位置計測部３０２は、自列車の走行位置を計測する。例えば、車軸に取り付けられた速度発電機が検出する回転数の計測値をもとに軌道４０に沿った走行位置を算出したり、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星信号を受信して得られた位置から軌道４０に沿った走行位置を算出することで、自列車の位置を計測することができる。

【0032】

通信実行制御部３０４は、列車位置確認区間４６内に位置した場合に地上装置１０との通信を実行する。具体的には、位置計測部３０２により計測された自列車の位置が、区間設定情報４０６で定められる列車位置確認区間４６内である場合に、その旨を地上装置１０へ、自列車に搭載された無線通信装置２２による無線通信によって通知する（図６のステップＳ９～Ｓ１１）。そして、当該通知に対して地上装置１０から通知される走行許容地点４４の情報を受信し、受信した走行許容地点４４を、速度パターンの停止点とする走行許容地点である設定地点４０２として、車上記憶部４００に記憶する（図６のステップＳ３，Ｓ１３）。

【0033】

速度パターン生成部３０６は、車上記憶部４００に記憶されている設定地点４０２（走行許容地点４４）のほか、先行列車の位置や次駅の停止位置等から停止点を判断して速度パターンを生成する（図６のステップＳ５，Ｓ１５）。生成した速度パターン４０４は、車上記憶部４００に記憶される。

【0034】

走行制御部３０８は、速度パターン生成部３０６によって生成された速度パターンに従った自列車の走行制御を行う。

【0035】

車上記憶部４００には、速度パターンの停止点とする走行許容地点である設定地点４０２と、速度パターン生成部３０６により生成される速度パターン４０４とが更新記憶されるとともに、区間設定情報４０６を記憶されている。区間設定情報４０６は、軌道４０に設定された列車位置確認区間４６に関する情報であり、上下別（列車の進行方向別）に、列車位置確認区間それぞれについて開始地点及び終了地点の情報を含んでいる。

【0036】

地上装置１０は、検出部１０２と、進行許否取得部１０４と、通知制御部１０８と、地上記憶部２００とを有する。

【0037】

検出部１０２は、車上装置３０の通信実行制御部３０４による通信に応じて、列車２０が列車位置確認区間４６に位置することを検出する。具体的には、車上装置３０から自列車が列車位置確認区間４６に位置する旨の通知を受信することで、列車２０が列車位置確認区間４６に位置することを検出することができる（図６のステップＳ３５）。そして、当該通知に含まれる情報から、列車ＩＤや進行方向を識別するとともに、列車の位置から、軌道データベース２１０を参照して、何れの転てつ機４２の外方に設定された列車位置確認区間４６に位置するのかを判断することができる。

【0038】

進行許否取得部１０４は、転てつ機４２の動作状態に基づく転てつ機４２の内方への進行の許否を取得する。許否の取得は、転てつ機４２の動作を制御する連動装置５０と所定の通信を行うことで実現してもよいし、進行許否取得部１０４が有する状態照査部１０６が転てつ機４２の動作状態を照査し、その結果に基づいて判断することで実現してもよい（図６のステップＳ３７）。

【0039】

通知制御部１０８は、検出部１０２の検出がなされ、且つ、進行許否取得部１０４によって取得された進行許否が許可である場合に、転てつ機４２の内方に位置する走行許容地点４４を設定地点４０２として、車上装置３０の車上記憶部４００に記憶させるための通知を列車２０に行う。すなわち、軌道データベース２１０を参照して、列車２０が次に通過予定の転てつ機４２の外方に設定された走行許容地点を通知する（図６のステップＳ３９～Ｓ４１）。

【0040】

地上記憶部２００には、軌道データベース２１０が記憶されている。軌道データベース２１０は、軌道４０に設けられている転てつ機４２それぞれについて、上下別（列車の進行方向別）に、外方に設定された列車位置確認区間の開始地点及び終了地点と、走行許容地点とを対応付けたデータを含んでいる。

【0041】

［作用効果］
本実施形態によれば、信号システムにおける走行の安全性を確保しつつ、地上・車上間の通信設備の簡素化を図ることができる。つまり、列車２０は所与の停止点に基づく速度パターンを用いた走行制御を行い、地上装置１０は列車２０の車上装置３０に対して停止点となる走行許容地点４４を通知する。この走行許容地点４４の通知は、転てつ機４２の外方に定められた列車位置確認区間４６に列車２０が位置したことが検出され、且つ、当該転てつ機４２の内方への進行が許可である場合に、当該転てつ機４２の内方に位置する走行許容地点４４を通知する。言い換えれば、列車２０が列車位置確認区間４６に位置しないときは、車上装置３０と地上装置１０との間の通信は必要とされない。従って、少なくとも、転てつ機４２の外方の列車位置確認区間４６について地上・車上間の通信を可能とするための通信設備を設ければよい。

【0042】

また、列車２０は、所与の停止点に基づく速度パターンに従って走行制御されるが、転てつ機４２の内方への進行が許可されない場合には、当該転てつ機４２の内方の走行許容地点４４が通知されないので転てつ機４２の内方へ進行できずに転てつ機４２の外方の停止点（走行許容地点４４）に停止することになるので、走行の安全性が確保される。

【0043】

［変形例］
なお、本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。

【0044】

例えば、転てつ機４２の動作状態に基づく転てつ機４２の内方への進行が不許可の場合（図５，図６のステップＳ３９：ＮＯ）、その旨を地上装置１０から列車２０の車上装置３０に通知するようにしてもよい。

【0045】

また、車上装置３０において、さらに、転てつ機４２それぞれの外方の走行許容地点４４の情報を予め記憶しておくようにしてもよい。この場合、地上装置１０は次の走行許容地点４４の情報を通知せず、現在の走行許容地点４４の内方への進行許否を通知するだけでよい。車上装置３０は、この通知に応じて記憶している設定地点４０２を更新して速度パターンを更新する。

【符号の説明】

【0046】

１…信号システム
１０…地上装置
１０２…検出部
１０４…進行許否取得部
１０６…状態照査部
１０８…通知制御部
２００…地上記憶部
２１０…軌道データベース
３０…車上装置
３０２…位置計測部
３０４…通信実行制御部
３０６…速度パターン生成部
３０８…走行制御部
４００…車上記憶部
４０２…設定地点
４０４…速度パターン
４０６…区間設定情報
２０…列車
２２…無線通信装置
４０…軌道
４２…転てつ機
４４…走行許容地点
４６…列車位置確認区間
５０…連動装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】