特許 7038187 列車制御方法及び列車制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-09

(45)【発行日】2022-03-17

(54)【発明の名称】列車制御方法及び列車制御システム

(51)【国際特許分類】

   B60L 15/40 20060101AFI20220310BHJP

   B61L 23/14 20060101ALI20220310BHJP

【ＦＩ】

B60L15/40 Z

B61L23/14 Z

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020213323

(22)【出願日】2020-12-23

【審査請求日】2021-11-11

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】591146893

【氏名又は名称】九州旅客鉄道株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000004651

【氏名又は名称】日本信号株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(74)【代理人】

【識別番号】100087505

【弁理士】

【氏名又は名称】西山 春之

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(72)【発明者】

【氏名】青柳 孝彦

(72)【発明者】

【氏名】森田 隼史

(72)【発明者】

【氏名】内田 敏博

(72)【発明者】

【氏名】田中 和広

【審査官】冨永 達朗

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－００４５８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１５６２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８２１３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｌ １５／４０

Ｂ６１Ｌ ２３／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

列車の車上装置により該列車が出発禁止状態とされた後に、指令所において、前記列車から伝えられる出発許可要求を受けると、前記列車の識別情報を含むワンタイムパスワードが生成され、該ワンタイムパスワードが前記車上装置に入力されることにより、前記列車の出発禁止状態が解除されて移動が許可される、列車制御方法。

【請求項2】

列車に設けられた車上装置と、指令所に設けられたパスワード生成装置と、を含む列車制御システムであって、
前記パスワード生成装置は、前記車上装置により出発禁止状態とされた前記列車から伝えられる出発許可要求を受けて、前記列車の識別情報を含むワンタイムパスワードを生成するように構成されており、
前記車上装置は、前記パスワード生成装置で生成されたワンタイムパスワードが入力されることにより、前記列車の出発禁止状態を解除して移動を許可するように構成されている、列車制御システム。

【請求項3】

前記ワンタイムパスワードは、前記出発許可要求の日時情報と、前記出発許可要求を伝えてきた前記列車に付与された番号情報と、を含んでおり、
前記車上装置は、入力される前記ワンタイムパスワードの前記日時情報及び前記番号情報が自らに該当している場合に、前記列車の出発禁止状態を解除して一定距離の移動を許可するように構成されている、請求項２に記載の列車制御システム。

【請求項4】

前記ワンタイムパスワードは、前記出発許可要求を伝えてきた前記列車が入線する駅および番線を示す入線情報をさらに含んでおり、
前記車上装置は、入力される前記ワンタイムパスワードの前記日時情報及び前記番号情報が自らに該当している場合に、前記列車の出発禁止状態を解除して一定距離の移動を許可するとともに、当該列車の移動によって地上子から受信した駅及び番線が前記ワンタイムパスワードの前記入線情報と相違する場合に前記列車を停車させるように構成されている、請求項３に記載の列車制御システム。

【請求項5】

前記ワンタイムパスワードは、前記出発許可要求を伝えてきた前記列車の運転方向を示す方向情報をさらに含んでおり、
前記車上装置は、入力される前記ワンタイムパスワードの前記日時情報、前記番号情報及び前記方向情報が自らに該当している場合に、前記列車の出発禁止状態を解除して一定距離の移動を許可するように構成されている、請求項３又は４に記載の列車制御システム。

【請求項6】

前記ワンタイムパスワードは、前記出発許可要求を伝えてきた前記列車の走行可能距離を示す距離情報をさらに含んでおり、
前記車上装置は、入力される前記ワンタイムパスワードの前記距離情報が示す走行可能距離だけ前記列車を移動させるように構成されている、請求項３～５のいずれか１つに記載の列車制御システム。

【請求項7】

前記車上装置は、前記列車を出発禁止状態にしたときに仮パスワードを生成するように構成されており、
前記パスワード生成装置は、前記車上装置で生成された仮パスワードが前記出発許可要求として前記列車から伝えられ、前記仮パスワードに基づいて前記ワンタイムパスワードを生成するように構成されている、請求項２～６のいずれか１つに記載の列車制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、列車の自動運転を可能にするための列車制御方法及び列車制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、列車の自動運転を可能にするための制御技術として、例えば、特許文献１には、走行している列車が先行列車に近づき過ぎないように地上側から制御するＡＴＣ地上装置を含む駅保安システムと、車両に搭載された自動運転制御機能を有する車上システムと、列車の位置や進路を把握しダイヤに従って走行しているか監視して駅保安システムへ進路情報を出力する運行管理システムとによって構成される列車自動運転システムが開示されている。

【0003】

この列車自動運転システムでは、地上側のＡＴＣ地上装置及びＡＴＯ中央装置と、車上側のＡＴＣ車上装置及びＡＴＯ車上装置とを利用することにより自動運転制御が実現されている。ＡＴＯ車上装置には、車両の運転台に設けられているマスタコントローラや自動運転用の出発許可スイッチなどを備えたスイッチ装置からの信号が入力され、スイッチ信号に応じて力行許可判定やＡＴＯパターンの生成などの内部処理がＡＴＯ車上装置により実行される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２０－６２９７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

列車の自動運転は、これまで主に人が容易に線路内に立ち入ることのできない路線を中心に行われてきたが、近年、それ以外の一般的な路線への導入も検討され始めている。しかし、上述のように従来の列車の自動運転は、ＡＴＣ装置（ＡＴＣ地上装置及びＡＴＣ車上装置）とＡＴＯ装置（ＡＴＯ中央装置及びＡＴＯ車上装置）との組み合わせによって実現されているところ、既存の路線の中にはＡＴＣ装置が設備されていない路線が多数存在する。そのため、列車の自動運転を導入するためには導入対象となる路線にＡＴＣ装置を設備する必要があり、多大な導入コストがかかる。

【0006】

他方、ＡＴＣ装置が設備されていない既存の路線には、ＡＴＳ装置がすでに設備されている場合が多い。ＡＴＳ装置は、ＡＴＣ装置と同様に、列車保安装置の一つである。ＡＴＳ装置では、例えば、列車が地上子を通過した時に、信号機の現示や速度制限、停止位置までの距離などの情報が車両側に伝送され、この情報に基づき車上装置で速度照査パターンが作成されて、列車の速度が照査パターンを超えた場合にブレーキが作動するように列車の制御が行われる。このようなＡＴＳ装置とＡＴＯ装置との組み合わせによって列車の自動運転のためのシステムを構築できれば、既存の路線に列車の自動運転を導入する際のコストを従来に比べて大幅に低減することが可能である。

【0007】

既設のＡＴＳ装置を利用して列車の自動運転のためのシステムを構築する場合、ＡＴＯ装置の起動（電源投入）直後の出発許可や、非常ブレーキ発生による停車後の再出発許可などを如何にして安全且つ確実に与えるかが１つの課題となる。すなわち、ＡＴＳ装置を利用した場合、線路上の所定位置に設置された地上子によって車両側に情報を伝える点制御となるため、列車の停止位置が地上子から離れている場合には信号機の現示等の情報が車両側の装置に伝えられない状況が生じる。このような状況下では、列車の運転資格を有する運転士が当該列車の出発許可を判断して、発進操作（出発許可スイッチの操作）を行うことが認められていた。

【0008】

しかしながら、列車の自動運転における自動化レベルが上がると、運転士が乗車することなく列車の運行管理が行われる。具体的に、ＩＥＣ ６２２６７（ＪＩＳ Ｅ ３８０２）により定義されている自動化レベル（Grades of Automation：ＧｏＡ）において、レベル２（ＧｏＡ２）では、運転士がドアの開閉、発進操作を行い、速度調整およびブレーキ操作が自動で行われる。一方、レベル３（ＧｏＡ３）では、ドアの開閉、緊急時の避難誘導を行う係員のみが乗務し、列車の発進や停止、加減速などの操作が自動で行われ、運転士が乗車することなく列車の運行が管理される。このため、レベル２よりも進んだ列車の自動運転をＡＴＳ装置の利用により実現する場合には、運転士以外の乗務員が誤りなく発進操作を行うことができるような仕組みを確立することが求められる。

【0009】

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、既存の路線設備を利用しつつ、列車の発進操作が安全且つ確実に行われる自動運転を実現できる列車制御方法及び列車制御システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記の目的を達成するため、本発明に係る列車制御方法の一態様は、列車の車上装置により該列車が出発禁止状態とされた後に、指令所において、前記列車から伝えられる出発許可要求を受けると、前記列車の識別情報を含むワンタイムパスワードが生成され、該ワンタイムパスワードが前記車上装置に入力されることにより、前記列車の出発禁止状態が解除されて移動が許可される。

【0011】

また、本発明に係る列車制御システムの一態様は、列車に設けられた車上装置と、指令所に設けられたパスワード生成装置と、を含む列車制御システムであって、前記パスワード生成装置は、前記車上装置により出発禁止状態とされた前記列車から伝えられる出発許可要求を受けて、前記列車の識別情報を含むワンタイムパスワードを生成するように構成されており、前記車上装置は、前記パスワード生成装置で生成されたワンタイムパスワードが入力されることにより、前記列車の出発禁止状態を解除して移動を許可するように構成されている。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、既存の路線設備を利用しつつ、列車の発進操作が安全且つ確実に行われる自動運転を実現できる列車制御方法及び列車制御システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１実施形態に係る列車制御システムの概略構成を示す図である。

【図2】第１実施形態において出発禁止状態にある列車が指令所からの指示に従って出発許可されるまでの一連の処理手順を示すフローチャートである。

【図3】図２の処理手順に従い列車と指令所との間で取り交わされる情報の流れを説明する図である。

【図4】第１実施形態における有限距離方式の走行制御を説明する概念図であり、（Ａ）はＡＴＳ情報を受信できた場合を示し、（Ｂ）はＡＴＳ情報を受信できなかった場合を示す。

【図5】本発明の第２実施形態において出発禁止状態にある列車が指令所からの指示に従って出発許可されるまでの一連の処理手順を示すフローチャートである。

【図6】図５の処理手順に従い列車と指令所との間で取り交わされる情報の流れを説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る列車制御システムの概略構成を示す図である。
図１において、列車制御システム１は、走行路Ｒを走行する列車Ｔ上に設けられた車上装置１０と、指令所Ｃに設けられたパスワード生成装置２０と、を含んで構成されている。また、車上装置１０は、自動列車停止（ＡＴＳ）制御部１１、ＡＴＳ車上子１２、速度発電機１３、自動列車運転（ＡＴＯ）制御部１４、ＡＴＯ車上子１５、モニタ１６、入力部１７及び出発要求ボタン１８を備えている。なお、列車Ｔは、あらかじめ定められた走行路を走行する各種の車両のことをいい、レール上を鉄輪で走行する車両（鉄道車両）はもちろん、専用軌道上をゴムタイヤ等で走行する車両をも含む。また、ＡＴＳ車上子１２とＡＴＯ車上子１５とは共用することが可能である。

【0015】

ＡＴＳ制御部１１は、ＡＴＳ車上子１２で受信されたＡＴＳ情報に基づいて速度照査パターンを作成する。ＡＴＳ車上子１２は、走行路Ｒの所定位置に設置されたＡＴＳ地上子３０の上方を列車Ｔが通過する際に当該ＡＴＳ地上子３０が発信するＡＴＳ情報を受信可能に構成されている。なお、図１にはＡＴＳ地上子３０が１つしか示されていないが、実際には、信号機と連動するＡＴＳ地上子、及び分岐や曲線などによる速度制限区間に対して設けられたＡＴＳ地上子を含む複数のＡＴＳ地上子３０が走行路Ｒの異なる場所に設置されている。ＡＴＳ地上子３０から発信されるＡＴＳ情報には、信号機の現示や速度制限、停止位置までの距離などの情報が含まれている。ＡＴＳ制御部１１は、作成した速度照査パターンをＡＴＳ情報と伴にＡＴＯ制御部１４に与えることが可能である。

【0016】

また、ＡＴＳ制御部１１は、列車Ｔの走行中、速度発電機１３の出力信号に基づいて、列車Ｔの速度（ｋｍ／ｈ）及び列車Ｔの走行距離（走行路Ｒにおける列車Ｔの位置）を検出するように構成されている。速度発電機１３は、列車Ｔの車軸に取り付けられており、車軸の回転数に応じた信号をＡＴＳ制御部１１及びＡＴＯ制御部１４に出力する。ＡＴＳ制御部１１は、列車Ｔの速度が速度照査パターンを超えた場合に、列車Ｔの非常ブレーキ（常用最大ブレーキが非常ブレーキとして機能する場合には常用最大ブレーキを含む）を作動させるように構成されている。

【0017】

ＡＴＯ制御部１４は、各駅間の運転パターンを生成するとともに、列車Ｔを定位置に停止させるための定位置停止パターンを生成する。各駅間の運転パターンは、例えば、図示しない車上データベースに保存されているデータを参照して生成される、又はＡＴＳ制御部１１から与えられるＡＴＳ情報及び速度照査パターンに応じて生成される。ただし、運転パターンの生成方法は上記の例に限定されるものではない。定位置停止パターンは、例えば、ＡＴＯ車上子１５で受信されたＡＴＯ情報と速度発電機１３の出力信号を基に検出した速度情報とに応じて生成される。なお、ＡＴＯ車上子１５がＡＴＳ車上子１２と共用されている場合には、ＡＴＳ車上子１２で受信されたＡＴＯ情報がＡＴＳ制御部１１を介してＡＴＯ制御部１４に伝えられるものとする。そして、ＡＴＯ制御部１４は、各駅間の運転パターン及び定位置停止パターンに従って、列車Ｔの出発から停車までの一連の運転操作を、列車Ｔの乗務員の操作に基づき又は自動的に行うように構成されている。

【0018】

ＡＴＯ車上子１５は、走行路Ｒの所定位置に設置されたＡＴＯ地上子３１の上方を列車Ｔが通過する際に当該ＡＴＯ地上子３１が発信するＡＴＯ情報を受信可能に構成されている。なお、ＡＴＳ地上子３０と同様、図１にはＡＴＯ地上子３１が１つしか示されていないが、実際には、複数のＡＴＯ地上子３１が列車Ｔから見て各駅の手前に設置されている。ＡＴＯ地上子３１から発信されるＡＴＯ情報には、ＡＴＯ地上子３１の設置位置から対応する駅における列車Ｔの目標停止位置までの距離などの情報が含まれている。

【0019】

ＡＴＯ制御部１４による列車Ｔの自動運転は、上述した自動化レベル（ＧｏＡ）におけるＧｏＡ２よりも上のレベルである。本実施形態におけるＡＴＯ制御部１４は、例えば、列車Ｔの発進や停止、加減速などの操作が自動で制御され、列車Ｔの先頭に乗務する運転士以外の係員（乗務員）により、ドアの開閉、緊急時の停止操作及び避難誘導が行われる、緊急停止操作係員付き自動運転（いわゆるＧｏＡ２．５）に対応している。

【0020】

ＡＴＯ制御部１４には、モニタ１６が接続されており、列車Ｔの自動運転制御に関する各種情報がモニタ１６に表示される。列車Ｔの乗務員は、モニタ１６の表示情報を基に列車Ｔの運転状態を把握し、ＡＴＯ制御部１４に接続された入力部１７及び出発要求ボタン１８等を操作して、自動運転に必要な情報をＡＴＯ制御部１４に与える。

【0021】

モニタ１６、入力部１７及び出発要求ボタン１８は、列車Ｔの運転台などに設置されている。入力部１７は、後述するワンタイムパスワードＯＴＰの形態に対応させて、例えば、キーボード、バーコードスキャナー、カメラ、ＲＦＩＤリーダーなどにより構成することが可能である。ただし、入力部１７はこれらに限定されるものではない。出発要求ボタン１８は、入力部１７に入力されたワンタイムパスワードＯＴＰがＡＴＯ制御部１４により認証されたことを受けて列車Ｔの乗務員により押下される。この出発要求ボタン１８は、上述した従来の列車自動運転システムにおける出発許可スイッチに相当している。出発要求ボタン１８が押下されると、列車Ｔの出発要求を示す信号がＡＴＯ制御部１４に出力されるように構成されている。

【0022】

指令所Ｃでは、図示しない駅や列車集中制御装置などからの情報に基づいて、列車Ｔがダイヤ通りに運行されているかが監視され、列車Ｔの遅れなど事態が発生した際には、ダイヤの乱れを回復させる措置をとるための指令が発出される。指令員は、指令所Ｃにおいて指令業務を行う職員である。指令所Ｃには、列車Ｔの乗務員と直接連絡できる列車無線電話などの無線通信設備Ｗが備えられている。この無線通信設備Ｗの１つとして、指令所Ｃの指令員及び列車Ｔの乗務員がそれぞれ携行するタブレット端末などのモバイルデータ通信機器を利用してもよい。無線通信設備Ｗを使用して、出発禁止状態にある列車Ｔの乗務員から指令所Ｃに出発許可要求が伝えられたとき、指令所Ｃの指令員は、当該列車Ｔの出発可否を判断した上で、パスワード生成装置２０を使用してワンタイムパスワードＯＴＰの発行処理を行う。

【0023】

パスワード生成装置２０は、指令員が出発を許可した列車Ｔの識別情報を含むワンタイムパスワードＯＴＰを生成する。パスワード生成装置２０は、指令所Ｃの管下にある全ての列車Ｔの車上装置１０との間で日付及び時刻が同期されている。パスワード生成装置２０は、例えば、出発禁止状態にある列車Ｔの乗務員から指令所Ｃに出発許可要求が伝えられた日時に関する情報（出発許可要求の日時情報）と、当該列車Ｔに付与された列車番号や編成番号などの番号情報とを基に、所定のアルゴリズムに従って、一度限り有効となるワンタイムパスワードＯＴＰを生成する。ワンタイムパスワードＯＴＰを生成するためのアルゴリズムは、指令所Ｃの管下にある全ての列車ＴのＡＴＯ制御部１４と共有されている。

【0024】

パスワード生成装置２０で生成されるワンタイムパスワードＯＴＰは、例えば、アルファベットや数字、記号、マルチバイト文字などを組み合わせた文字列、又は該文字列を１次元コードに変換したバーコード、２次元コードに変換したＱＲコード（登録商標）、若しくは３次元コードに変換したＲＦＩＤ(Radio-Frequency Identification)などの形態とすることが可能である。ただし、ワンタイムパスワードＯＴＰの形態はこれらに限定されるものではない。パスワード生成装置２０により生成されたワンタイムパスワードＯＴＰは、パスワード生成装置２０の図示を省略したモニタ等に表示されるか、又は指令員が携行するタブレット端末等にデータ送信される。

【0025】

次に、第１実施形態に係る列車制御システム１の動作について詳しく説明する。
列車制御システム１では、列車Ｔの車上装置１０により該列車Ｔが出発禁止状態とされた後に、指令所Ｃにおいて列車Ｔの識別情報を含むワンタイムパスワードＯＴＰが生成され、該ワンタイムパスワードＯＴＰが列車Ｔの車上装置１０に入力されることにより、列車Ｔの出発禁止状態が解除されて移動が許可される。以下、この列車Ｔの出発制御に関する一連の処理の具体的な内容について図２及び図３を参照しながら説明する。

【0026】

図２は、第１実施形態において出発禁止状態にある列車Ｔが指令所Ｃからの指示に従って出発許可されるまでの一連の処理手順を示すフローチャートである。また、図３は、図２の処理手順に従い列車Ｔと指令所Ｃとの間で取り交わされる情報の流れを説明する図である。

【0027】

図２及び図３において、ステップＳ１０では、列車Ｔの車上装置１０におけるＡＴＯ制御部１４が列車Ｔの停止を検知する。このとき、列車Ｔの停止位置が、走行路Ｒ上のＡＴＳ地上子３０（及びＡＴＯ地上子３１）の設置位置から離れている場合、ＡＴＳ情報（及びＡＴＯ情報）により示される地上側からの制御情報（信号機の現示や速度制限、停止位置までの距離など）が車上装置１０に伝えられない状況が生じる。このような状況下、すなわち、ＡＴＯ制御部１４により、列車Ｔの停止と地上側の制御情報無しの状況が検知されると、列車Ｔが出発禁止状態にされる。列車Ｔの出発禁止状態は、例えば、列車Ｔの立ち上げ時（車上装置１０の起動時）や、非常ブレーキの発生による列車Ｔの停止時、運転方向（上り／下り）を切り換える折返し時（車上装置１０の再起動時）などのように、列車Ｔが本来停まるべき場所とは異なる位置に停止している場合に発生し得る。

【0028】

そして、ステップＳ２０では、ＡＴＯ制御部１４が、列車Ｔの出発禁止状態を表示して乗務員に知らせるための表示指令をモニタ１６に送る。ＡＴＯ制御部１４からの表示指令は、出発禁止状態が解除されるまで、所定の周期で繰り返してモニタ１６に送られる（図３）。続くステップＳ３０では、ＡＴＯ制御部１４からの表示指令を受けて、列車Ｔが出発禁止状態にあることを示す情報がモニタ１６に表示される。これにより、列車Ｔの乗務員は、列車Ｔが出発禁止状態にあることを知る。

【0029】

次のステップＳ４０では、列車Ｔの乗務員が、現在時刻、乗客の乗降の有無、停止位置付近の信号機の現示等を確認して、列車Ｔが出発可能であるか否かを判断する。乗務員が出発可能と判断した場合、次のステップＳ５０に進む。一方、乗務員が出発不可能と判断した場合には、前述したステップＳ２０に戻って、出発禁止状態の表示が継続されるとともに、乗務員による出発可否の判断が繰り返される。

【0030】

ステップＳ５０では、列車Ｔの乗務員が、列車Ｔの出発禁止状態を解除して移動の許可を求める出発許可要求を、無線通信設備Ｗを使用して指令所Ｃの指令員に伝える。この際、乗務員は、列車Ｔの番号情報（列車番号や編成番号など）を指令員に伝える。また、乗務員が指令員に出発許可要求を伝えた日時情報が両者の間で共有される。出発許可要求の日時情報は、無線通信設備Ｗの通信記録を利用するなどしてＡＴＯ制御部１４に自動的に登録されるか、或いは、乗務員が入力部１７を操作してＡＴＯ制御部１４に登録される。

【0031】

続くステップＳ６０では、列車Ｔの乗務員からの出発許可要求を受けた指令員が、現在時刻、列車Ｔの番号情報、列車ダイヤ、列車Ｔの走行に関わる信号機の現示等を確認して、列車Ｔの出発を許可するか否かを判断する。指令員が出発を許可すると判断した場合、次のステップＳ７０に進む。一方、指令員が出発を許可しないと判断した場合には、前述したステップＳ２０に戻って同様の処理が繰り返し実行される。

【0032】

ステップＳ７０では、指令員がパスワード生成装置２０を操作してワンタイムパスワードＯＴＰを生成するための処理を行う。パスワード生成装置２０には、列車Ｔの乗務員からの出発許可要求の日時情報が、無線通信設備Ｗの通信記録を利用するなどして自動的に与えられるか、或いは、指令員の入力操作により与えられる。パスワード生成装置２０では、出発許可要求の日時情報及び列車ダイヤに基づき列車Ｔの番号情報が自動的に識別される。なお、複数の列車が同じ時間帯に運行されているなどして列車Ｔの番号情報の自動識別が困難な場合には、指令員に入力操作を求めることで列車Ｔの番号情報がパスワード生成装置２０に与えられる。これにより、パスワード生成装置２０では、所定のアルゴリズムに従って、ワンタイムパスワードＯＴＰが生成される。このワンタイムパスワードＯＴＰには、出発許可要求の日時情報と列車Ｔの番号情報（列車番号や編成番号など）との組み合わせから当該列車Ｔを特定することが可能な識別情報が含まれている。

【0033】

続くステップＳ８０では、パスワード生成装置２０により生成されたワンタイムパスワードＯＴＰが、パスワード生成装置２０のモニタ等に表示されるか、又は指令員が携行するタブレット端末等にデータ送信される。そして、次のステップＳ９０では、指令所Ｃの指令員が、パスワード生成装置２０により生成されたワンタイムパスワードＯＴＰを、無線通信設備Ｗを使用して列車Ｔの乗務員に連絡する。

【0034】

続くステップＳ１００では、指令所Ｃの指令員からのワンタイムパスワードＯＴＰの連絡を受けた列車Ｔの乗務員が、入力部１７を操作してワンタイムパスワードＯＴＰを車上装置１０に入力する。そして、ステップＳ１１０では、車上装置１０に入力されたワンタイムパスワードＯＴＰがＡＴＯ制御部１４に伝送される。

【0035】

次のステップＳ１２０では、ＡＴＯ制御部１４が、乗務員によって入力されたワンタイムパスワードＯＴＰの認証処理を実行する。このＡＴＯ制御部１４による認証処理は、ワンタイムパスワードＯＴＰに含まれる列車Ｔの識別情報に基づいて行われる。具体的には、入力されたワンタイムパスワードＯＴＰに含まれている出発許可要求の日時情報が、自らの列車Ｔの乗務員が指令所Ｃの指令員に伝えた出発許可要求の日時情報と一致するか否かを判定する。また、これと同時に、入力されたワンタイムパスワードＯＴＰに含まれている列車番号や編成番号などの番号情報が、自らの列車Ｔの番号情報と一致するか否かを判定する。出発許可要求の日時情報が一致し、且つ、列車Ｔの番号情報が一致する場合、入力されたワンタイムパスワードＯＴＰが有効なものであると判断し、次のステップＳ１３０に進む。一方、出発許可要求の日時情報が一致しないか、又は列車Ｔの番号情報が一致しない場合には、入力されたワンタイムパスワードＯＴＰが無効なものであると判断し、前述したステップＳ２０に戻って同様の処理が繰り返し実行される。

【0036】

ステップＳ１３０では、ＡＴＯ制御部１４が、列車Ｔの出発が許可されたことをモニタ１６に表示して乗務員に知らせるための表示指令をモニタ１６に送る。そして、ステップＳ１４０では、ＡＴＯ制御部１４からの表示指令を受けて、列車Ｔの出発許可を示す情報がモニタ１６に表示される。これにより、列車Ｔの乗務員は、指令所Ｃの指令員からのワンタイムパスワードＯＴＰによって自らの列車Ｔの出発が正式に許可されたことを確認する。

【0037】

続くステップＳ１５０では、列車Ｔの乗務員が、出発要求ボタン１８を押下することにより、列車Ｔの出発要求を示す信号がＡＴＯ制御部１４に出力される。そして、ステップＳ１６０では、ＡＴＯ制御部１４が、有限距離方式により列車Ｔを走行制御するための制御信号を生成する。有限距離方式の走行制御とは、図４に示すように、列車Ｔを一定距離Ｌに限って移動させることができる許可の与えられた走行制御のことである。一定距離Ｌは、例えば、２０ｍなどに設定することが可能である。ただし、一定距離Ｌはこの一例に限定されない。

【0038】

具体的に、有限距離方式の走行制御では、まず、ＡＴＯ制御部１４が列車Ｔの常用ブレーキを解除するか又は非常ブレーキを緩解することにより、列車Ｔの出発禁止状態が解除される。そして、列車Ｔの駆動装置（例えば、電動機）を作動させることにより、列車Ｔが発進して移動を開始する。列車Ｔの発進後は、有限距離方式に対応した走行パターンＰ１、すなわち、許可されている一定距離Ｌを所定速度で走行可能にする走行パターンＰ１に従って、列車Ｔの駆動装置及びブレーキが制御される。

【0039】

上記有限距離方式の走行制御において、例えば、図４（Ａ）に示すように、許可されている一定距離Ｌの移動中に列車ＴがＡＴＳ地上子３０の上方を通過してＡＴＳ情報を受信することができれば、有限距離方式の走行制御を終了して所定の自動運転制御に切り換えられる。ここでは、走行路Ｒの前方に設置されている信号機Ｓに対応したＡＴＳ地上子３０から発信されるＡＴＳ情報に基づいて、列車ＴのＡＴＳ制御部１１で速度照査パターンが作成される。そして、ＡＴＯ制御部１４により、ＡＴＳ情報に応じて速度照査パターンを超過しない速度で列車Ｔを走行させるための運転パターンＰ２が作成され、運転パターンＰ２に従って列車Ｔの自動運転制御が行われる。

【0040】

一方、図４（Ｂ）に示すように、許可されている一定距離Ｌの移動中にＡＴＳ情報を受信できなかった場合には、ＡＴＯ制御部１４により走行パターンＰ１に従って列車Ｔが停止される。これにより、列車Ｔは、再び出発禁止状態となって自動運転制御を実施できない状態になる。

【0041】

以上説明したように第１実施形態に係る列車制御システム１は、列車Ｔに設けられた車上装置１０と、指令所Ｃに設けられたパスワード生成装置２０と、を含み、パスワード生成装置２０は、車上装置１０により出発禁止状態とされた列車Ｔから伝えられる出発許可要求を受けて、列車Ｔの識別情報を含むワンタイムパスワードＯＴＰを生成するように構成されており、車上装置１０は、パスワード生成装置２０で生成されたワンタイムパスワードＯＴＰが入力されることにより、列車Ｔの出発禁止状態を解除して移動を許可するように構成されている。

【0042】

このような第１実施形態に係る列車制御システム１によれば、指令所Ｃの指令員から伝えられるワンタイムパスワードＯＴＰに従って、列車Ｔに乗車している運転士以外の乗務員により誤りなく発進操作を行うことが可能になる。すなわち、一度限り有効となるワンタイムパスワードＯＴＰによって指令所Ｃからの出発許可が指示されることにより、列車Ｔの乗務員によるパスワードの使い回しなどを防止することができる。また、ワンタイムパスワードＯＴＰが列車Ｔの識別情報を含んでいるので、自らの列車Ｔに該当する有効なワンタイムパスワードＯＴＰの入力時にのみ出発許可を与えることができる。

【0043】

したがって、第１実施形態に係る列車制御システム１は、既存の路線に設けられているＡＴＳ装置（ＡＴＳ制御部１１、ＡＴＳ車上子１２、ＡＴＳ地上子３０）を利用しつつ、運転士以外の乗務員による列車Ｔの発進操作を安全且つ確実に行うことが可能な自動運転を実現することができる。また、列車Ｔの乗務員と指令所Ｃの指令員との間の連絡に使用される無線通信設備Ｗについても、既存の列車無線電話やモバイルデータ通信機器などの無線通信設備を利用することができるので、列車Ｔ及び指令所Ｃの間に新たな通信設備を追加するなどの措置が不要である。このため、既存のＡＴＳ装置及び無線通信設備の利用により、従来と比べて列車の自動運転の導入コストを大幅に削減することができる。

【0044】

さらに、第１実施形態に係る列車制御システム１において、ワンタイムパスワードＯＴＰは、出発許可要求の日時情報と列車Ｔの番号情報とを含んでおり、車上装置１０のＡＴＯ制御部１４は、入力部１７されるワンタイムパスワードＯＴＰの日時情報及び番号情報が自らに該当している場合に、列車Ｔの出発禁止状態を解除して一定距離Ｌの移動を許可する有限距離方式の走行制御を行う。これにより、指令所Ｃの指令員が出発許可を与えるべき列車Ｔとは違う他の列車の乗務員に誤ってワンタイムパスワードＯＴＰを連絡してしまったとしても、他の列車に出発許可が与えられることはないため、指令所Ｃからの出発許可をより確実に車上装置１０へ与えることができる。また、出発許可が与えられた列車Ｔに対して有限距離方式の走行制御が行われることで、発進後からＡＴＳ情報を受信するまでの間の列車運行の安全性を高めることができる。

【0045】

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る列車制御システムについて説明する。
上述した第１実施形態に係る列車制御システム１では、列車Ｔの乗務員から指令所Ｃの指令員に出発許可要求が伝えられることにより、該出発許可要求の日時情報と列車Ｔの番号情報とを含んだワンタイムパスワードＯＴＰが生成される一例について説明した。一方、第２実施形態では、車上装置１０のＡＴＯ制御部１４により生成される仮パスワードが出発許可要求として乗務員から指令員に伝えられ、該仮パスワードがパスワード生成装置２０に入力されることで、仮パスワードを基にワンタイムパスワードＯＴＰが生成される。なお、第２実施形態に係る列車制御システムの概略構成は、図１に示した第１実施形態に係る列車制御システム１と同一であるため、ここでの図示を省略する。以下、第２実施形態に係る列車制御システムの動作について詳しく説明する。

【0046】

図５は、第２実施形態において出発禁止状態にある列車Ｔが指令所Ｃからの指示に従って出発許可されるまでの一連の処理手順を示すフローチャートである。また、図６は、図５の処理手順に従い列車Ｔと指令所Ｃとの間で取り交わされる情報の流れを説明する図である。

【0047】

図５及び図６において、ステップＳ２１０では、上述した第１実施形態の場合のステップＳ１０と同様にして、ＡＴＯ制御部１４が、列車Ｔの停止と地上側の制御情報無しの状況を検知する。そして、ステップＳ２２０では、ＡＴＯ制御部１４が仮パスワードを生成し記憶する。この仮パスワードは、列車Ｔの番号情報（列車番号や編成番号など）を含むようにするのがよい。

【0048】

次のステップＳ２３０では、ＡＴＯ制御部１４が、列車Ｔの出発禁止状態と仮パスワードとを表示して乗務員に知らせるための表示指令をモニタ１６に送る。ＡＴＯ制御部１４からの表示指令は、出発禁止状態が解除されるまで、所定の周期で繰り返してモニタ１６に送られる（図６）。続くステップＳ２４０では、ＡＴＯ制御部１４からの表示指令を受けて、列車Ｔが出発禁止状態にあることを示す情報と、ＡＴＯ制御部１４で生成された仮パスワードとがモニタ１６に表示される。これにより、列車Ｔの乗務員は、列車Ｔが出発禁止状態にあることを知るとともに、指令所Ｃに出発許可を要求する際に使用する仮パスワードを確認する。

【0049】

そして、ステップＳ２５０では、上述した第１実施形態の場合のステップＳ４０と同様にして、列車Ｔの乗務員により、列車Ｔが出発可能であるか否かの判断が行われる。乗務員が出発可能と判断した場合、次のステップＳ２６０に進む。一方、乗務員が出発不可能と判断した場合には、前述したステップＳ２３０に戻って、出発禁止状態及び仮パスワードの表示が継続されるとともに、乗務員による出発可否の判断が繰り返される。

【0050】

ステップＳ２６０では、列車Ｔの乗務員が、無線通信設備Ｗを使用して指令所Ｃの指令員に仮パスワードを伝える。続くステップＳ２７０では、列車Ｔの乗務員からの仮パスワードの連絡を受けた指令員が、上述した第１実施形態の場合のステップＳ６０と同様にして、列車Ｔの出発を許可するか否かを判断する。指令員が出発を許可すると判断した場合、次のステップＳ２８０に進む。一方、指令員が出発を許可しないと判断した場合には、前述したステップＳ２３０に戻って同様の処理が繰り返し実行される。

【0051】

ステップＳ２８０では、指令員が、列車Ｔの乗務員から伝えられた仮パスワードをパスワード生成装置２０に入力してワンタイムパスワードＯＴＰを生成するための処理を行う。パスワード生成装置２０では、入力された仮パスワードに基づき、所定のアルゴリズムに従って、ワンタイムパスワードＯＴＰが生成される。このワンタイムパスワードＯＴＰには、仮パスワードから当該列車Ｔを特定することが可能な識別情報が含まれている。

【0052】

続くステップＳ２９０～ステップＳ３２０では、上述した第１実施形態の場合のステップＳ８０～ステップＳ１１０と同様にして、パスワード生成装置２０により生成されたワンタイムパスワードＯＴＰの表示等と、指令員から列車Ｔの乗務員へのワンタイムパスワードＯＴＰの連絡と、乗務員による車上装置１０へのワンタイムパスワードＯＴＰの入力と、ＡＴＯ制御部１４へのワンタイムパスワードＯＴＰの伝送とが順次行われる。

【0053】

そして、ステップＳ３３０では、ＡＴＯ制御部１４が、乗務員によって入力されたワンタイムパスワードＯＴＰの認証処理を実行する。このＡＴＯ制御部１４による認証処理は、ワンタイムパスワードＯＴＰに含まれる列車Ｔの識別情報に基づいて実行される。具体的には、入力されたワンタイムパスワードＯＴＰに含まれている仮パスワードに関する情報が、自らが生成して記憶している仮パスワードと一致するか否かを判定する。仮パスワードが一致する場合、入力されたワンタイムパスワードＯＴＰが有効なものであると判断し、次のステップＳ３４０に進む。一方、仮パスワードが一致しない場合には、入力されたワンタイムパスワードＯＴＰが無効なものであると判断し、前述したステップＳ２３０に戻って同様の処理が繰り返し実行される。

【0054】

ステップＳ３４０～ステップＳ３７０では、上述した第１実施形態の場合のステップＳ１３０～ステップＳ１６０と同様にして、ＡＴＯ制御部１４からモニタ１６への出発許可表示指令と、モニタ１６の出発許可表示と、乗務員による出発要求ボタン１８の押下と、ＡＴＯ制御部１４による有限距離方式の走行制御とが順次行われる。

【0055】

上記のように第２実施形態に係る列車制御システム１によれば、ＡＴＯ制御部１４で生成された仮パスワードに基づきワンタイムパスワードＯＴＰが生成されるようにしたことで、列車Ｔの乗務員が指令員に出発許可を要求する際の情報伝達を容易且つ確実に行うことができるとともに、車上装置１０のＡＴＯ制御部１４でのワンタイムパスワードＯＴＰの認証処理を迅速且つ正確に行うことができる。これにより、乗務員による列車Ｔの発進操作をより安全且つ確実に行うことが可能になる。

【0056】

なお、上述した第２実施形態では、仮パスワードに基づきワンタイムパスワードＯＴＰを生成する一例を示したが、いわゆる二段階認証システムを応用してワンタイムパスワードＯＴＰの生成を行うことも可能である。また、上述した第１及び第２実施形態では、パスワード生成装置２０で生成されるワンタイムパスワードＯＴＰが、出発許可要求の日時情報と列車の番号情報（列車番号や編成番号など）とを含む、或いは、これらの情報に代わる仮パスワードを含む例について説明したが、上記情報以外にも各種情報をワンタイムパスワードＯＴＰに追加することにより様々な機能を付加することが可能である。以下、ワンタイムパスワードＯＴＰの追加情報に関する応用例について説明する。

【0057】

［第１応用例］
第１応用例では、出発許可要求を伝えてきた列車Ｔが入線する駅および番線を示す入線情報が、ワンタイムパスワードＯＴＰに追加されている。つまり、パスワード生成装置２０で生成されるワンタイムパスワードＯＴＰは、出発許可要求の日時情報と、列車Ｔの番号情報（列車番号や編成番号など）と、列車Ｔの入線情報（駅および番線）を含んでいる。

【0058】

このようなワンタイムパスワードＯＴＰが指令員から列車Ｔの乗務員に連絡され、車上装置１０の入力部１７を介してＡＴＯ制御部１４に伝えられると、ＡＴＯ制御部１４は、ワンタイムパスワードＯＴＰに含まれている出発許可要求の日時情報と列車Ｔの番号情報とが自らに該当している場合に、列車Ｔの出発禁止状態を解除して一定距離Ｌの移動を許可する有限距離方式の走行制御を行う。

【0059】

そして、列車Ｔの移動によってＡＴＳ地上子３０又はＡＴＯ地上子３１の上方を通過し、列車Ｔが次に入線する駅及び番線の情報が受信されると、ＡＴＯ制御部１４は、受信情報が示す駅及び番線とワンタイムパスワードＯＴＰに含まれている入線情報が示す駅及び番線とが一致しているか否かを判定する。双方が示す駅及び番線が一致している場合には、有限距離方式の走行制御を終了して所定の自動運転制御に切り換えられる。一方、双方が示す駅及び番線が相違している場合には、列車Ｔを停車させる制御が行われる。これにより、列車Ｔの発進操作を更に安全且つ確実に行うことが可能な自動運転を実現することができる。

【0060】

［第２応用例］
第２応用例では、出発許可要求を伝えてきた列車Ｔの運転方向（上り／下り）を示す方向情報が、ワンタイムパスワードＯＴＰに追加されている。つまり、パスワード生成装置２０で生成されるワンタイムパスワードＯＴＰは、出発許可要求の日時情報と、列車Ｔの番号情報（列車番号や編成番号など）及び方向情報（上り／下り）とを含んでいる。

【0061】

このようなワンタイムパスワードＯＴＰが指令員から列車Ｔの乗務員に連絡され、車上装置１０の入力部１７を介してＡＴＯ制御部１４に伝えられると、ＡＴＯ制御部１４は、ワンタイムパスワードＯＴＰに含まれている出発許可要求の日時情報と列車Ｔの番号情報及び方向情報とが自らに該当している場合に、列車Ｔの出発禁止状態を解除して一定距離Ｌの移動を許可する有限距離方式の走行制御を行う。列車Ｔの運転方向（上り／下り）も含めてワンタイムパスワードＯＴＰの有効性が判断されることにより、折返し時に出発禁止状態となった列車Ｔに対して指令所Ｃからの出発許可をより確実に与えることができる。

【0062】

［第３応用例］
第３応用例では、出発許可要求を伝えてきた列車Ｔの走行可能距離を示す距離情報が、ワンタイムパスワードＯＴＰに追加されている。つまり、パスワード生成装置２０で生成されるワンタイムパスワードＯＴＰは、出発許可要求の日時情報と、列車Ｔの番号情報（列車番号や編成番号など）と、列車Ｔの距離情報（走行可能距離）とを含んでいる。

【0063】

このようなワンタイムパスワードＯＴＰが指令員から列車Ｔの乗務員に連絡され、車上装置１０の入力部１７を介してＡＴＯ制御部１４に伝えられると、ＡＴＯ制御部１４は、ワンタイムパスワードＯＴＰに含まれている出発許可要求の日時情報と列車Ｔの番号情報とが自らに該当している場合に、列車Ｔの出発禁止状態を解除する。そして、ＡＴＯ制御部１４は、ワンタイムパスワードＯＴＰに含まれている距離情報が示す走行可能距離だけ列車Ｔの移動を許可する有限距離方式の走行制御を行う。つまり、第１実施形態で説明した有限距離方式の走行制御における一定距離Ｌ（図４）が、ワンタイムパスワードＯＴＰを介した指令所Ｃからの指示により変更可能にされている。

【0064】

有限距離方式の走行制御における走行可能距離が可変になると、例えば、踏切の異常発生により非常ブレーキが作動して、該踏切の手前で列車Ｔが停止して出発禁止状態となった場合に、指令員の判断により、当該踏切の直前まで列車Ｔを走行可能にするような距離情報を含むワンタイムパスワードＯＴＰを生成することが可能になる。このワンタイムパスワードＯＴＰの距離情報に従ってＡＴＯ制御部１４により走行制御が行われることで、出発許可が与えられた列車Ｔは、異常が発生した踏切の直前まで移動して再度停止し、出発禁止状態となる。そして、列車Ｔの乗務員が当該踏切の安全を確認した後にあらためて出発許可要求を指令員に伝えることで、所定の自動運転制御に戻すためのワンタイムパスワードＯＴＰが生成される。このような列車制御が実施されることによって、列車Ｔの発進操作をより一層安全且つ確実に行うことが可能な自動運転を実現することができる。

【0065】

なお、上記のような第１～第３応用例のうちのいずれか２つの組み合わせ、又はすべての組み合わせも可能である。
以上、本発明の実施形態及び応用例について説明したが、本発明は、上述の実施形態及び応用例に制限されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて変形及び変更が可能であることはもちろんである。

【符号の説明】

【0066】

１…列車制御システム、１０…車上装置、１１…自動列車停止（ＡＴＳ）制御部、１２…ＡＴＳ車上子、１３…速度発電機、１４…自動列車運転（ＡＴＯ）制御部、１５…ＡＴＯ車上子、１６…モニタ、１７…入力部、１８…出発要求ボタン、２０…パスワード生成装置、３０…ＡＴＳ地上子、３１…ＡＴＯ地上子、Ｃ…指令所、Ｌ…一定距離、ＯＴＰ…ワンタイムパスワード、Ｐ１…走行パターン、Ｐ２…運転パターン、Ｒ…走行路、Ｓ…信号機、Ｔ…列車、Ｗ…無線通信設備

【要約】

【課題】既存の路線設備を利用しつつ、列車の発進操作が安全且つ確実に行われる自動運転を実現できる列車制御方法及び列車制御システムを提供する。
【解決手段】列車制御システム１は、列車Ｔに設けられた車上装置１０と、指令所Ｃに設けられたパスワード生成装置２０と、を含む。パスワード生成装置２０は、車上装置１０により出発禁止状態とされた列車Ｔから伝えられる出発許可要求を受けて、列車Ｔの識別情報を含むワンタイムパスワードＯＴＰを生成するように構成されている。車上装置１０は、パスワード生成装置２０で生成されたワンタイムパスワードＯＴＰが入力されることにより、列車Ｔの出発禁止状態を解除して移動を許可するように構成されている。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】