JP6791264B2 - 列車制御システム、地上制御装置および車上制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、無線を利用した列車制御システムに関するものである。

従来の無線を利用した列車制御システムでは、列車に搭載した車上制御装置が自列車の位置や速度を検知し、無線を利用して、地上制御装置に自列車の位置や速度に関する情報を送信する。管轄するエリア内に存在する列車を管理する地上制御装置は、受信した列車位置や速度に関する情報に基づき演算を行い、続行列車の停止限界位置を設定する。地上制御装置は、無線を利用して、該当する列車の車上制御装置に、設定した停止限界位置に関する情報を送信する。このように、車上制御装置と地上制御装置とが無線により通信を行うことで、安全な列車間隔を確保しながら列車制御が行われている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−７５６４３号公報

一般に、駅とこれに隣接する駅との中間エリア（駅中間エリア）を高速で走行している列車は、安全な列車間隔を確保するため、続行列車との列車間隔は大きく設定される。そのため、駅中間エリアで管理する列車の本数は少ない。一方、車両基地近く（車両基地エリア）では管理する列車の本数は多い。

しかしながら、従来の無線を利用した列車制御システムでは、車上制御装置および地上制御装置が生成するデータのサイズは決まっている。さらに、無線基地局が使用できる通信帯域も限られているため、無線基地局１局が単位時間あたりに通信可能な列車の本数は限られ、列車の本数が多い車両基地エリアなどでは、無線基地局１局では列車と通信できず、無線基地局数を増加しなければならないという問題点があった。

この発明は、上記した問題点を解決するためになされたものであり、無線基地局１局で単位時間あたりに通信可能な列車の本数を増加させることを目的とするものである。

第一の発明の列車制御システムは、地上子位置情報と列車速度情報とを用いて列車位置情報を生成し、この列車位置情報を出力する車上制御装置と、車上制御装置が出力した列車位置情報を受け取り、この列車位置情報と記憶している軌道情報とを用いて列車の位置を特定し、特定した列車の位置が予め定められた基準値以上の列車密度の領域内にある場合、当該列車の位置が基準値未満の列車密度の領域内にある場合より、小さいサイズの列車制御データを生成し、列車に向けて列車制御データを出力する地上制御装置とを備えたものである。

第二の発明の地上制御装置は、列車に搭載された車上制御装置から出力された列車位置情報を受け取り、この列車位置情報と記憶している軌道情報とを用いて列車の位置を特定し、特定した列車の位置が予め定められた基準値以上の列車密度の領域内にある場合、当該列車の位置が基準値未満の列車密度の領域内にある場合より、小さいサイズの列車制御データを生成し、列車に向けて列車制御データを出力する。

第三の発明の車上制御装置は、列車に搭載され、地上子位置情報と列車速度情報とを用いて列車の位置を特定し、特定し列車の位置が予め定められた基準値以上の列車密度の領域内にある場合、当該列車の位置が基準値未満の列車密度の領域内にある場合より、小さいサイズの列車位置情報を生成し、列車の運行を制御する地上制御装置へ列車位置情報を出力する。

この発明にかかる列車制御システムは、地上子位置情報と列車速度情報とを用いて列車位置情報を生成し、この列車位置情報を出力する車上制御装置と、車上制御装置が出力した列車位置情報を受け取り、この列車位置情報と記憶している軌道情報とを用いて列車の位置を特定し、特定した列車の位置が予め定められた基準値以上の列車密度の領域内にある場合、当該列車の位置が基準値未満の列車密度の領域内にある場合より、小さいサイズの列車制御データを生成し、列車に向けて列車制御データを出力する地上制御装置と、を備えることにより、無線基地局１局が単位時間あたりに通信可能な列車の本数を増加させることができる。

また、この発明にかかる地上制御装置は、車上制御装置が出力する列車位置情報と自身が記憶している軌道情報とを用いて列車の位置を特定し、特定した列車の位置が予め定められた基準値以上の列車密度の領域内にある場合、当該列車の位置が基準値未満の列車密度の領域内にある場合より、小さいサイズの列車制御データを生成することにより、無線基地局１局が単位時間あたりに通信可能な列車の本数を増加させることができる。

また、この発明にかかる車上制御装置は、列車に搭載され、地上子位置情報と列車速度情報とを用いて列車の位置を特定し、特定し列車の位置が予め定められた基準値以上の列車密度の領域内にある場合、当該列車の位置が基準値未満の列車密度の領域内にある場合より、小さいサイズの列車位置情報を生成し、列車の運行を制御する地上制御装置へこの列車位置情報を出力することにより、無線基地局１局が単位時間あたりに通信可能な列車の本数を増加させることができる。

実施の形態１にかかる列車制御システムの概略構成を示す図である。 実施の形態１にかかる車両の構成を示す図である。 実施の形態１にかかる列車制御システムの概略構成を示す図である。 実施の形態１にかかる車上制御装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１にかかる車上制御装置が生成するデータのデータフォーマットの例を示す図である。 実施の形態１にかかる地上制御装置の構成を示す図である。 実施の形態１にかかる地上制御装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１にかかる地上制御装置が生成する列車制御データのデータフォーマットの例を示す図である。 実施の形態１にかかる車両の構成を示す図である。 実施の形態１にかかる列車制御システムの地上制御装置及び車上制御装置を実現するハードウェアの一般的な一構成例を示す図である。 実施の形態２にかかる地上制御装置が生成する列車制御データのデータフォーマットの例を示す図である。 実施の形態２にかかる地上制御装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態３にかかる列車制御システムの概略構成を示す図である。

実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１にかかる列車制御システムの構成図である。図１に示される列車制御システムは、運行管理装置１と、列車制御システムネットワーク２を介して運行管理装置１に接続された複数の地上制御装置３Ａ〜３Ｃ（以後、特定の地上制御装置に限らない場合は地上制御装置３と称する）と、拠点ネットワーク４Ａ〜４Ｃ（以後、特定の拠点ネットワークに限らない場合は拠点ネットワーク４と称する）を介して各地上制御装置３に接続された複数の無線基地局５ａ〜５ｃ（以後、特定の無線基地局に限らない場合は無線基地局５と称する）と、列車６に搭載される車上無線装置６２（詳細は後述）と、列車６に搭載される車上制御装置６８（詳細は後述）と、を有して構成されている。

列車制御システムは、軌道７上を複数の制御領域（例えば、３つの拠点Ａ〜Ｃに対応する領域）に分割し、各拠点に地上制御装置３を設け、各地上制御装置３が各制御領域における列車６を管理するように構成されている。例えば、図１の鎖線で区切られた各領域は各地上制御装置３が管理する領域を示す。

運行管理装置１は、列車制御システム全体の動作状況の監視、設定変更などを行う。例えば、臨時速度制限の設定や、連動制御装置９への進路制御指示などを行う。

列車制御システムネットワーク２は、無線列車制御区間内全体のネットワークであり、運行管理装置１と地上制御装置３を接続する。

地上制御装置３は、各領域に１つ設けられている。地上制御装置３は、無線基地局５及び拠点ネットワーク４を介して列車６から列車位置情報を受信し、受信した列車位置情報から各列車６の位置を把握し、その情報を、列車制御システムネットワーク２を介して、運行管理装置１に送信し、さらに連動制御装置９に送信する。図１では、領域Ｃに連動制御装置９、転てつ器１１および信号機１０が配置されているが、これらの装置の一部または全部が他の領域に配置されていてもよい。

連動制御装置９は、地上制御装置３からの列車位置情報と運行管理装置１からの進路制御指示に基づいて、転てつ器１１や信号機１０を制御する。さらに、列車６の進行及び停止に関する進路開通情報を地上制御装置３に送信する。

地上制御装置３は、列車位置情報と連動制御装置９からの進路開通情報に基づいて、領域に在線する各列車６の停止限界位置（列車６を停止させる限界となる位置）を算出する。算出された停止限界位置情報を無線基地局５及び車上無線装置６２を介して、車上制御装置６８に送信する。

ここで、停止限界位置情報とは、先行する列車の位置や停止すべき位置をもとに、後続の列車に対して安全に停止できる限界となる位置を示す情報である。

拠点ネットワーク４は、領域ごとに設けられたネットワークであり、地上制御装置３と無線基地局５を接続する。

軌道７は、列車６が走行する路盤上の構造物である。列車６の運行は、図１に示す列車制御システムによって制御される。軌道７上には、ＩＤ（地上子情報）が設定された地上子８（または位置補正地上子８）が間隔を空けて複数設置されている。なお、図１では各領域に地上子８が１つ設置される例を示しているが、これに限定されるものではなく、複数の地上子８が設置されていてもよい。

無線基地局５は、列車６が備える車上装置６１内の車上無線装置６２と通信する。図１において、無線基地局５は各領域に１つだけ配置されているが、複数配置されていてもよい。

図２は、実施の形態１にかかる列車制御システムを走行する列車６の車両の構成を示す図である。なお、図２には、本実施の形態１にかかる列車制御システムの説明に要する装置のみ示しているが、他の装置や機能が搭載されていてもよい。

図２に示す車両は、車上装置６１、車上子６５、速度発電機６６、車上アンテナ６７を備える。車上装置６１の内部には、車上無線装置６２および車上制御装置６８が設けられる。車上制御装置６８は、列車制御部６３、車上子情報受信部６４、車上データ生成部６９（詳細は後述）、記憶部７０を有する。

記憶部７０には車上データベース（図示しない）が記憶されている。車上データベースには、列車６が走行する軌道７の情報（軌道情報）が記憶されている。軌道７の情報には各地上制御装置３がどの領域を管理しているかを示す位置情報や地上子８の設置キロ程情報（設置位置情報）が含まれる。

車上無線装置６２は、自列車６の現在位置に対応する無線基地局５と通信する。

車上子６５は、地上子８の上を通過する際（車上子６５と地上子８と重なった際）、地上子８のＩＤを検知する。このＩＤは車上子情報受信部６４に車上子情報として受信される。この車上子情報は、車上子情報受信部６４から列車制御部６３へ出力される。

列車制御部６３は車上子情報受信部６４からの車上子情報によって地上子８の位置を検知し、この地上子８の位置を基準位置とする。そして、列車制御部６３は、速度発電機６６の発電により生成されるパルス数をカウントし、車輪径と１回転あたりの発電パルス数を用いて、移動距離を算出する。上記基準位置と算出された移動距離とを組み合わせて、軌道７上の自列車６の絶対位置を確定する。

速度発電機６６より算出された移動距離は、空転や滑走により誤差が生じる場合がある。そのため、軌道７上には位置補正地上子８が配置されている。車上子６５は、位置補正地上子８の上を通過する際（車上子６５と位置補正地上子８と重なった際）、位置補正地上子８のＩＤを検知し、検知した位置補正地上子８の位置を第二基準位置とする。上記絶対位置と第二基準位置が異なる場合、すなわち、上記絶対位置と第二基準位置とに誤差がある場合、上記絶対位置をリセットし、第二基準位置から新たな絶対位置を算出し、自列車６の位置を補正する。なお、自列車６の位置の補正は、上記の方法に限られず、ＧＰＳ（Global Positioning System）装置が搭載されている場合は、ＧＰＳから得られた情報を利用してもよい。

車上データ生成部６９は、上記のように算出された自列車６の位置の情報（列車位置情報）を含む車上データを生成する。詳細は後述する。

車上制御装置６８は、列車位置情報を含む車上データを車上無線装置６２及び無線基地局５を介して地上制御装置３に送信する。

以下、列車制御システムの基本的な動作を説明する。列車位置情報を含む車上データは車上データ生成部６９で生成された後、車上無線装置６２へ出力され、所定の伝送フレームにセットされる。そして、この伝送フレームは、その列車６を管理する地上制御装置３に無線基地局５を介して送信される。

各地上制御装置３は自装置の管理領域を走行する列車６の位置を検知すると共に、他の地上制御装置３との間で位置情報の授受を行い、これらの位置情報に基づいて停止限界位置情報を生成する。生成された停止限界位置情報は無線基地局５に送信される。無線基地局５は、この情報を所定の伝送フレームにセットし、列車制御データとして車上無線装置６２に送信する。

また、各地上制御装置３では、拠点内に在線する列車６がどの位置に在線しているかを示す在線管理情報が作成され、この情報が運行管理装置１へ送信される。運行管理装置１では、各地上制御装置３からの在線管理情報に基づいてシステム内の全列車の位置が把握される。

無線基地局５からの伝送フレーム（列車制御データ）を受信した車上無線装置６２では停止限界位置情報が抽出され、抽出された停止限界位置情報は列車制御部６３に送信される。列車制御部６３は停止限界位置情報に基づいて速度照査パターンを生成する。速度照査パターンは、横軸が距離（位置）、縦軸が速度で表される列車運行曲線である。列車制御部６３は、速度発電機６６が検出した列車速度情報と生成した速度照査パターンとを比較する。列車速度情報が速度照査パターンを超過した場合、具体的には、ある位置における列車速度が、速度照査パターンで表されている速度より速い場合、列車制御部６３ではブレーキ指令が生成され、ブレーキ指令はブレーキ制御装置（図示しない）に送信される。例えば、図１に示される列車６が先行列車（図示しない）に近づいた場合、列車速度情報が速度照査パターンを超過するため、ブレーキ制御装置によって自動的にブレーキがかけられる。このように本実施の形態１にかかる列車制御システムによれば、適切な列車間隔で列車の運行制御を行うことができるため、輸送効率を向上させることができる。

図３は、実施の形態１にかかる列車制御システムの車両基地エリア周辺の構成図の一例である。列車制御システムは、拠点Ｄおよび拠点Ｅに地上制御装置３をそれぞれ設け、各地上制御装置３が各拠点における列車６を管理するように構成されている。例えば、図３の鎖線で区切られた領域は各地上制御装置３が管理する領域を示す。

地上制御装置３Ｄは車両基地を含まない領域Ｄに在線する列車６を管理している。地上制御装置３Ｅは車両基地を含む領域Ｅに在線する列車６を管理している。また、地上制御装置３Ｄが管理する領域Ｄは複数の駅１２を含む領域であるため、地上制御装置３Ｅが管理する領域Ｅよりも広い。

領域Ｅは車両基地を含むため、在線する列車６の本数は領域Ｄに在線する列車６の本数と比較すると多い。つまり、地上制御装置３Ｅは狭い領域に在線する多くの列車６を管理する。ここで、地上制御装置３が管理する領域に在線し、この地上制御装置３と単位時間あたりに通信する列車６の本数を列車密度と定義し、予め定められた基準値以上の列車密度である場合を「列車密度が高い」と表現する。一方、予め定められた基準値未満の列車密度である場合を「通常」と表現する。予め定められた基準値は、例えば、１つの無線基地局５が単位時間あたりに通信することができる列車の最大本数で設定される。

無線基地局５ｅは無線基地局５ｄより通信を行う列車６の本数が多くなる。例えば、朝の通勤ラッシュの時間帯など車両基地から順次列車６が出発していく場合は、無線基地局５ｅが単位時間あたりに通信を行う列車６の本数は非常に多くなる。無線基地局５の仕様が同じであれば、１つの無線基地局５で通信できる列車６の本数は決まっている。そのため従来は、領域Ｅのような列車６の本数が多い場所では、無線基地局５の数を増やすなどの対応をしなければならなかった。

次に、実施の形態１にかかる列車制御システムに用いられる車上制御装置６８の車上データ生成部６９の動作について説明する。

図４は、実施の形態１にかかる車上制御装置６８が有する車上データ生成部６９の動作を示すフローチャートである。まず、列車制御部６３から出力された情報の中から位置情報（列車位置情報）を抽出する（Ｓ１１）。次に、車上データベースに記憶されている軌道７の情報（軌道情報）を参照する（Ｓ１２）。抽出された位置情報から自列車６が列車密度が高い領域に在線するか否かを判定する（Ｓ１３）。図３の領域Ｅのような列車密度が高い領域に在線する場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、列車密度が高い領域に対応したデータサイズの車上データを生成する（Ｓ１４）。図３の領域Ｄのような通常の領域に在線する場合（Ｓ１３：Ｎｏ）、通常のデータサイズの車上データを生成する（Ｓ１５）。Ｓ１３またはＳ１４で生成した車上データは、地上制御装置３に向けて出力するために車上無線装置６２へ出力される（Ｓ１６）。

例えば、領域Ｄのような通常の領域においては、通常のデータサイズの車上データを車上無線装置６２に出力する。一方、領域Ｅのような列車密度が高い領域においては、車上データのデータサイズを通常のサイズより小さくして、車上無線装置６２に出力する。

１つの列車６から送信される車上データのデータサイズを小さくすることで、１つの無線基地局５で単位時間あたりに通信できる帯域に余裕ができる。そのため、１つの無線基地局５で通常より多くの列車６と通信することが可能となる。

図５は、実施の形態１にかかる車上制御装置６８が生成する車上データのデータフォーマットの一例を示す図である。図５に示すデータは８ｂｉｔ（１Ｂｙｔｅ）単位で管理されているものとする。図５（ａ）は、通常の領域における車上データの一例であり、図５（ｂ）は列車密度が高い領域における車上データの一例である。車上制御装置６８が生成する車上データには、装置識別情報（例えば列車ＩＤ）、列車位置情報および列車速度情報が含まれる。図５（ａ）に示すように、通常の領域において車上制御装置６８は、列車ＩＤとして８ｂｉｔ、列車位置情報として１６ｂｉｔ、列車速度情報として１６ｂｉｔの合計４０ｂｉｔの車上データを生成する。また、図５（ｂ）に示すように、列車密度が高い領域において車上制御装置６８は、列車ＩＤとして８ｂｉｔ、列車位置情報として８ｂｉｔ、列車速度情報として８ｂｉｔの合計２４ｂｉｔの車上データを生成する。

図５（ｂ）の車上データは、図５（ａ）の車上データと比較すると、列車位置情報および列車速度情報のデータサイズが小さくなっている。言い換えると、通常の領域と比較して、列車密度が高い領域における列車位置情報および列車速度情報のデータサイズを小さくすることができる。

列車位置情報について説明する。通常の領域では、地上制御装置３が管理する範囲は、列車密度が高い領域で管理する範囲よりも広い。例えば、１０ｋｍの範囲を管理する場合、ブロック分割で管理する。１ブロックで２００ｍ管理するとした場合、１０ｋｍでは５０ブロック必要となる。また、上り下りを考慮すると２倍の１００ブロック必要となる。それに対して、列車密度が高い領域では、地上制御装置３が管理する範囲は通常の領域で管理する範囲よりも狭い。例えば、複数の留置線を含む車両基地１ｋｍの範囲を、通常の領域同様、ブロック分割で管理するとした場合、５０ブロック以下のブロック数で管理することが可能である。列車密度が高い領域で地上制御装置３が管理する範囲は、通常の領域で管理する範囲より狭いため、地上制御装置３が管理するブロック数を少なくでき、管理するためのデータサイズを小さくすることができる。

列車速度情報について説明する。通常の領域および車両基地や大規模駅構内等の列車密度が高い領域では、列車６の最高速度が異なる。例えば、通常の領域では最高速度１００ｋｍ／ｈ、車両基地や大規模駅構内等の列車密度が高い領域では最高速度２０ｋｍ／ｈである場合が多い。速度管理の分解能が同じ０．１ｋｍ／ｈの場合、車両基地や大規模駅構内等の列車密度が高い領域では最高速度が通常の領域よりも小さいため、管理するためのデータサイズを小さくすることができる。

図５に示す車上データは、車上無線装置６２において伝送フレームにセットされ、無線基地局５を介して、地上制御装置３に送信される。

このように、実施の形態１にかかる車上制御装置６８が有する車上データ生成部６９は、抽出した列車位置情報から、自列車６の位置を特定し、自列車６がどの領域に在線しているか判定する。つまり、どの地上制御装置３が管理している領域に在線しているか否かを判定する。判定した後、車上制御装置６８は自列車６が在線していると判定した領域に対応した車上データとして、列車位置情報を含む車上データを生成し、車上無線装置６２へ送信する。

図６は、実施の形態１にかかる地上制御装置３を示す図である。図６には、本発明の列車制御システムの説明に要する装置のみ示しているが、他の装置や機能が搭載されていてもよい。地上制御装置３は、入力部３１と、出力部３２と、位置情報取得部３３と、記憶部３４と、地上データ生成部３５を有する。

入力部３１および出力部３２は、無線基地局５との通信を行うインターフェースである。無線基地局５が車上無線装置６２から受け取った車上データは、入力部３１に入力される。また、出力部３２は、無線基地局５へ地上制御装置３が生成した列車制御データを出力する。

位置情報取得部３３は、入力部３１で受信した車上データから列車６の列車位置情報を取得する。

記憶部３４は地上データベース（図示しない）を有する。この地上データベースには、地上制御装置３が管理する領域における軌道７の情報（軌道情報）が記憶されている。

地上データ生成部３５は、車上側へ送信する列車制御データのサイズを決定する。

図７は、実施の形態１にかかる地上制御装置３が有する地上データ生成部３５の動作を示すフローチャートである。まず、位置情報取得部３３から列車６の位置情報（列車位置情報）を取得する（Ｓ２１）。次に、記憶部３４の地上データベースに記憶されている軌道７の情報（軌道情報）を参照する（Ｓ２２）。取得した列車６の位置情報から列車密度が高い領域に在線するか否かを判定する（Ｓ２３）。列車密度が高い領域に在線する場合（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、列車密度が高い領域に対応したデータサイズの列車制御データを生成する（Ｓ２４）。通常の領域に在線する場合（Ｓ２３：Ｎｏ）、通常のデータサイズの列車制御データを生成する（Ｓ２５）。生成した列車制御データは車上制御装置６８に向けて出力されるために出力部３２へ送られる（Ｓ２６）。

図８は、実施の形態１にかかる地上制御装置３が生成する列車制御データのデータフォーマットの一例を示す図である。図８に示す列車制御データは図５と同様に８ｂｉｔ（１Ｂｙｔｅ）単位で管理されているものとする。図８（ａ）は、通常の領域を管理している地上制御装置３が生成する列車制御データの一例であり、図８（ｂ）は列車密度が高い領域を管理している地上制御装置３が生成する列車制御データの一例である。地上制御装置３が生成する列車制御データには、地上制御装置の識別情報（拠点ＩＤ）、停止限界位置情報および臨時速度制限情報が含まれる。

ここで、臨時速度制限情報とは、運行管理装置１が設定する臨時の制限速度情報である。例えば、速度制限を開始する位置、速度制限を終了する位置、および開始位置から終了位置までの5ｋｍ毎に設定される制限速度情報である。

図８（ａ）に示すように、通常の領域を管理している地上制御装置３は、拠点ＩＤとして８ｂｉｔ、停止限界位置情報として１６ｂｉｔ、臨時速度制限情報として４０ｂｉｔの合計６４ｂｉｔの列車制御データを生成する。また、図８（ｂ）に示すように、列車密度が高い領域を管理している地上制御装置３は、拠点ＩＤとして８ｂｉｔ、停止限界位置情報として８ｂｉｔ、臨時速度制限情報として２４ｂｉｔの合計４０ｂｉｔの列車制御データを生成する。図８（ａ）に示すように、通常の領域では、臨時速度制限情報は、速度制限として８ｂｉｔ、開始点として１６ｂｉｔ、終了点として１６ｂｉｔの合計４０ｂｉｔのデータサイズとなる。一方、図８（ｂ）に示すように、列車密度が高い領域では、臨時速度制限情報は、速度制限として８ｂｉｔ、開始点として８ｂｉｔ、終了点として８ｂｉｔの合計２４ｂｉｔのデータサイズとなる。

図８（ｂ）の列車制御データは、図８（ａ）の列車制御データと比較すると、停止限界位置情報および臨時速度制限情報のデータサイズが小さくなっている。言い換えると、通常の領域と比較して、列車密度が高い領域における停止限界位置情報および臨時速度制限情報のデータサイズを小さくすることができる。

停止限界位置情報について説明する。停止限界位置情報は、前述した列車位置情報と同様に地上制御装置３が管理する範囲の広さによって、必要なデータサイズは決まる。前述したように、列車密度が高い領域では、地上制御装置３が管理する範囲は通常の領域で管理する範囲よりも狭いために、管理するためのデータサイズを小さくすることができる。

臨時速度制限情報について説明する。臨時速度制限情報は、前述した列車速度情報と同様に列車６の最高速度によって、必要なデータサイズは決まる。例えば、通常の領域では最高速度１００ｋｍ／ｈ、車両基地や大規模駅構内等の列車密度が高い領域では最高速度２０ｋｍ／ｈである場合が多い。臨時速度制限情報を１０ｋｍ／ｈおきに設定する場合、車両基地や大規模駅構内等の列車密度が高い領域では最高速度が小さいため、管理するためのデータサイズを小さくすることができる。

ここまで、地上制御装置３が列車制御データを生成する際、列車位置情報と軌道情報とを用いる例を示したが、これに限られない。例えば、地上制御装置３の位置情報取得部３３で取得した列車位置情報のデータサイズをもとに、列車制御データを生成してもよい。

具体的には、地上制御装置３は、列車６から図５（ａ）に示す車上データを受信した場合は、図８（ａ）に示す列車制御データを生成する。また、地上制御装置３は、列車６から図５（ｂ）に示す車上データを受信した場合は、図８（ｂ）に示す列車制御データを生成する。

例えば、図５（ｂ）に示すように、列車６の車上制御装置６８が生成した車上データが通常のデータサイズより小さい場合は、地上制御装置３は、列車６は列車密度が高い領域に在線していると判断し、通常のサイズより小さいサイズの列車制御データを生成する。一方、列車６の車上制御装置６８が生成した車上データが通常のデータサイズである場合は、地上制御装置３は、列車６は通常の領域に在線していると判断し、通常のサイズの列車制御データを生成する。つまり、地上制御装置３は、列車位置情報と軌道情報とを用いる代わりに、列車６の車上制御装置６８が生成した車上データのデータサイズをもとに、このデータサイズに対応するサイズの列車制御データを生成してもよい。

上記のように、通常の領域においては６４ｂｉｔ、列車密度が高い領域においては４０ｂｉｔの列車制御データが地上制御装置３から送信される。無線基地局５の１局あたりの無線伝送容量が９６０ｂｉｔ／ｓｅｃとした場合、通常の領域と列車密度が高い領域とで、地上制御装置３が１秒間に列車制御データを送信できる列車の本数を比較する。通常の領域において１つの無線基地局５が送信可能な列車の本数は、９６０／６４＝１５列車である。一方、列車密度が高い領域において１つの無線基地局５が送信可能な列車の本数は、９６０／４０＝２４列車である。つまり、実施の形態１にかかる列車制御システムにおいては、１つの無線基地局５が単位時間に送信できる列車の本数を増加させることができる。

上記説明した実施の形態１において、車上データを生成するための車上データ生成部６９を備える構成を示したが、図９のように、列車制御部６３は、記憶部（図示しない）が記憶している車上データベースの軌道情報を用いて、車上データを生成する機能を備えてもよい。

なお、上記説明した実施の形態１において、地上制御装置３および車上制御装置６８は、少なくともプロセッサと、記憶回路と、受信器と、送信器とを備え、各装置の動作はソフトウェアにより実現することができる。図１０は、実施の形態１にかかる列車制御システムの地上制御装置３および車上制御装置６８を実現するハードウェアの一般的な構成例を示す図である。図１０に示す装置は、プロセッサ１０１、メモリ１０２、受信器１０３および送信器１０４を備え、プロセッサ１０１は受信したデータを用いてソフトウェアによる演算および制御を行う。メモリ１０２は受信したデータ、またはプロセッサ１０１が演算および制御を行うに際して必要なデータを記憶し、ソフトウェアの記憶も行う。受信器１０３は、地上制御装置３または車上制御装置６８に入力される信号または情報を受信するインターフェースである。送信器１０４は、地上制御装置３または車上制御装置６８から出力される信号または情報を送信するインターフェースである。なお、プロセッサ１０１、メモリ１０２、受信器１０３および送信器１０４は、各々複数設けられていてもよい。

上述のように、実施の形態１にかかる列車制御システムは、地上子位置情報と列車速度情報とを用いて列車位置情報を生成し、列車位置情報を出力する車上制御装置６８と、車上制御装置６８が出力した列車位置情報を受け取り、この列車位置情報と記憶している軌道情報とを用いて列車６の位置を特定し、特定した列車６の位置に対応したサイズの列車制御データを生成し、列車６に向けてこの列車制御データを出力する地上制御装置３とを備えたことにより、列車位置に対応したサイズのデータを生成することができるため、無線基地局５が１局で単位時間あたりに通信可能な列車の本数を増加させることができる。

また、実施の形態１にかかる地上制御装置３は、列車６に搭載された車上制御装置６８から出力された列車位置情報を受け取り、列車位置情報と記憶している軌道情報とを用いて列車６の位置を特定し、特定した列車６の位置に対応したサイズの列車制御データを生成し、列車６に向けて列車制御データを出力することにより、この列車制御データを列車６へ送信する際に介する無線基地局５が単位時間あたりに通信可能な列車の本数を増加させることができる。

また、実施の形態１にかかる地上制御装置３は、列車６に搭載された車上制御装置６８から出力された列車位置情報が入力される入力部３１と、入力部３１に入力された列車位置情報を取得する位置情報取得部３３と、軌道情報を記憶した記憶部３４と、位置情報取得部３３が取得した列車位置情報と記憶部３４に記憶された軌道情報とを用いて列車６の位置を特定し、特定した列車６の位置に対応したサイズの列車制御データを生成する地上データ生成部３５と、地上データ生成部３５で生成された列車制御データを車上制御装置６８に向けて出力する出力部３２とを備えたことにより、この列車制御データを列車６へ送信する際に介する無線基地局５が単位時間あたりに通信可能な列車の本数を増加させることができる。

また、実施の形態１にかかる地上制御装置３は、特定された列車６の位置が予め定められた基準値以上の列車密度の領域内にある場合、当該列車６の位置が基準値未満の列車密度の領域内にある場合より、小さいサイズの列車制御データを出力することにより、この列車制御データを列車６へ送信する際に介する無線基地局５が単位時間あたりに通信可能な列車の本数を増加させることができる。

また、実施の形態１にかかる地上制御装置３は、列車制御データは停止限界位置情報を含み、特定された列車６の位置が予め定められた基準値以上の列車密度の領域内にある場合、当該列車６の位置が基準値未満の列車密度の領域内にある場合より、小さいサイズの停止限界位置情報を含む列車制御データを出力することにより、この列車制御データを列車６へ送信する際に介する無線基地局５が単位時間あたりに通信可能な列車の本数を増加させることができる。

また、実施の形態１にかかる車上制御装置６８は、列車６に搭載され、地上子位置情報と列車速度情報とを用いて列車６の位置を特定し、特定された列車６の位置に対応したサイズの列車位置情報を生成し、列車６の運行を制御する地上制御装置３へ列車位置情報を出力することにより、無線基地局５が単位時間あたりに通信可能な列車の本数を増加させることができる。

また、実施の形態１にかかる車上制御装置６８は、速度発電機６６および車上子６５を有する列車６に設けられ、列車６が走行する軌道上に配置された地上子８から送られ、車上子６５が受け取った地上子情報と、速度発電機６６が検出した列車速度情報とを用いて、列車６の位置を算出し、列車６を制御する列車制御部６３と、軌道７の軌道情報を記憶した記憶部７０と、列車制御部６３が算出した列車６の位置と、記憶部７０が記憶している軌道情報と、を用いて列車６の位置を特定し、特定した列車６の位置に対応したサイズの列車位置情報を生成し出力する車上データ生成部６９とを備えたことにより、無線基地局５が単位時間あたりに通信可能な列車の本数を増加させることができる。

また、実施の形態１にかかる車上制御装置６８は、特定された列車６の位置が予め定められた基準値以上の列車密度の領域内にある場合、当該列車６の位置が基準値未満の列車密度の領域内にある場合より、小さいサイズの列車位置情報を出力することにより、無線基地局５が単位時間あたりに通信可能な列車の本数を増加させることができる。

実施の形態２
図１１は、実施の形態２にかかる地上制御装置３が生成する列車制御データのデータフォーマットの一例を示す図である。実施の形態１では、通常の領域に在線する列車６へ送信する列車制御データと列車密度が高い領域に在線する列車６へ送信する列車制御データとでは、生成する列車制御データの種類は同じで、送信するサイズを変える。これに対し、実施の形態２では、通常の領域に在線する列車６へ送信する列車制御データと列車密度が高い領域に在線する列車６へ送信する列車制御データとで異なる種類の列車制御データを送信することが特徴である。各装置の構成は、特に言及したものを除き、実施の形態１と同じである。

駅とこれに隣接する駅との中間エリア（駅中間エリア）を走行する列車６と車両基地エリアを走行する列車６とでは、列車６の監視や制御に必要な情報が異なる場合がある。例えば、駅中間エリアを走行する場合には、踏切に関する情報が必要となる。踏切に関する情報とは、踏切の位置情報、踏切の故障情報および踏切の遮断機の開閉状態情報などの情報である。何らかの原因で踏切の遮断機が下りていない、または踏切が故障しているなどの現象が起きている場合、地上側から車上側へそれらの情報を知らせることで、情報を受け取った列車６は踏切に進入する前に停車することが可能となる。駅中間エリアを走行する場合には、踏切に関する情報は列車６の監視や制御に必要な情報である。

一方、車両基地エリアを走行する場合には、踏切がないこともある。車両基地エリアの踏切がない領域などでは、踏切に関する情報は列車６の監視や制御に必要でない場合がある。車両基地エリアを走行する列車６に対しては、地上側から車上側へ送信される踏切に関する情報を省くことが可能である。

図１１（ａ）は、通常の領域における列車制御データの一例であり、図１１（ｂ）は車両基地エリアの領域における列車制御データの一例である。図１１（ａ）には踏切に関する情報として踏切情報が含まれているのに対して、図１１（ｂ）には踏切情報が含まれていない。車両基地エリアの領域における列車制御データは、踏切情報が含まれていないため、通常の領域におけるデータサイズと比較して小さくすることができる。

図１２は、実施の形態２にかかる地上制御装置３が有する地上データ生成部３５の動作を示すフローチャートである。まず、位置情報取得部３３から列車６の位置情報を取得する（Ｓ３１）。次に、地上データベースに記憶されている軌道７の情報を参照する（Ｓ３２）。取得した列車６の位置情報から列車６の監視（制御）に不要な情報があるか否かを判定する（Ｓ３３）。列車６の監視（制御）に不要な情報はないと判定した場合、（Ｓ３３：Ｎｏ）、通常の列車制御データを生成する（Ｓ３４）。列車６の監視（制御）に不要な情報があると判定した場合、（Ｓ３３：Ｙｅｓ）、通常の列車制御データから不要な情報に関するデータを省いた列車制御データを生成する（Ｓ３５）。生成した列車制御データは出力部３２へ出力される（Ｓ３６）。

なお、列車６の監視（制御）に不要な情報とは、列車の制御（監視）に使用されない情報である。例えば、上記の踏切情報は、通常の領域では列車の制御（監視）に必要な情報であるが、車両基地エリアでは不要な情報となる。

上述のように、実施の形態２にかかる列車制御システムは、地上制御装置３が特定した列車６の位置が車両基地エリアである場合、列車制御データは踏切情報を含まないことにより、駅中間エリアなどの通常の領域で生成される列車制御データよりも小さいサイズの列車制御データが生成されるため、無線基地局１局で単位時間あたりに通信可能な列車の本数を増加させることができる。

また、実施の形態２にかかる地上制御装置３は、列車６が車両基地エリアに在線すると判定した場合、列車制御データに踏切情報を含めないことにより、駅中間エリアなどの通常の領域で生成される列車制御データよりも小さいサイズの列車制御データが生成することができるため、この列車制御データを列車６へ送信する際に介する無線基地局５が１局で単位時間あたりに通信可能な列車の本数を増加させることができる。

実施の形態３
図１３は本発明の実施の形態３にかかる列車制御システムの構成図である。実施の形態３にかかる列車制御システムは、軌道回路１３と列車検知装置１４とを有した構成であり、その他の構成は実施の形態１と同様である。軌道回路１３は、電気的な絶縁で区切られた線路上の特定区間における列車６の在線を検知する電気的装置である。例えば、図１３では、地上制御装置３が管理する領域Ｆは３つの軌道回路１３を有している。

列車検知装置１４は、軌道回路１３からの在線の有無を示す情報に基づいて列車６の検知を行う装置である。列車検知装置１４の検知結果は、地上制御装置３（３Ｆ）に出力される。地上制御装置３は、列車検知装置１４の検知結果に基づき、在線している列車６の位置を特定する。地上制御装置３は、特定した位置情報を、列車制御システムネットワーク２を介して、運行管理装置１に送信し、さらに連動制御装置９に送信する。

連動制御装置９は、地上制御装置３からの列車位置情報と運行管理装置１からの進路制御指示に基づいて、転てつ器１１や信号機１０を制御する。さらに、列車６の進行及び停止に関する進路開通情報を地上制御装置３に送信する。また、連動制御装置９は列車検知装置１４に接続されることで、地上制御装置３が故障した場合であっても連動制御が可能となる。具体的には、列車検知装置１４の検知結果は連動制御装置９へ出力されることで、運行管理装置１による制御が可能となる。

実施の形態３にかかる列車制御システムの車上制御装置６８が有する記憶部７０には、車上データベースに軌道回路１３境界のキロ程情報が記憶されており、列車６側で閉塞区間が認識できるようになっている。

上述のように、実施の形態３にかかる列車制御システムは、軌道７に設けられ、列車６の在線情報を出力する軌道回路１３と、軌道回路１３が出力した列車６の在線情報を検知する列車検知装置１４とを備え、地上制御装置３は、列車検知装置１４から列車検知結果を受け取り、列車位置情報、軌道情報および列車検知結果を用いて、列車６の位置を特定することにより、正確に列車６の位置を把握することができる。このため、列車６の位置に対応したサイズの列車制御データを生成することができ、この列車制御データを列車６へ送信する際に介する無線基地局５が１局で単位時間あたりに通信可能な列車の本数を増加させることができる。また、万が一、列車６側の車上無線装置６２に故障が発生した場合においても、軌道回路１３により列車６の在線が把握できるため、より安全な運行が可能となる。

１ 運行管理装置
２ 列車制御システムネットワーク
３（３Ａ〜３Ｆ） 地上制御装置
４（４Ａ〜４Ｆ） 拠点ネットワーク
５（５Ａ〜５Ｆ） 無線基地局
６ 列車
７ 軌道
８ 地上子（位置補正地上子）
９ 連動制御装置
１０ 信号機
１１ 転てつ器
１２ 駅
１３ 軌道回路
１４ 列車検知装置
３１ 入力部
３２ 出力部
３３ 位置情報取得部
３４ 記憶部
３５ 地上データ生成部
６１ 車上装置
６２ 車上無線装置
６３ 列車制御部
６４ 車上子情報受信部
６５ 車上子
６６ 速度発電機
６７ 車上アンテナ
６８ 車上制御装置
６９ 車上データ生成部
７０ 記憶部
１０１ プロセッサ
１０２ メモリ
１０３ 受信器
１０４ 送信器

Claims (10)

1. 地上子位置情報と列車速度情報とを用いて列車位置情報を生成し、
   前記列車位置情報を出力する車上制御装置と、
   前記車上制御装置が出力した前記列車位置情報を受け取り、前記列車位置情報と記憶している軌道情報とを用いて列車の位置を特定し、特定した前記列車の位置が予め定められた基準値以上の列車密度の領域内にある場合、当該列車の位置が前記基準値未満の列車密度の領域内にある場合より、小さいサイズの列車制御データを生成し、
   前記列車に向けて前記列車制御データを出力する地上制御装置と、
   を備えた列車制御システム。
2. 列車に搭載された車上制御装置から出力された列車位置情報を受け取り、前記列車位置情報と記憶している軌道情報とを用いて前記列車の位置を特定し、特定した前記列車の位置が予め定められた基準値以上の列車密度の領域内にある場合、当該列車の位置が前記基準値未満の列車密度の領域内にある場合より、小さいサイズの列車制御データを生成し、前記列車に向けて前記列車制御データを出力する、
   ことを特徴とする地上制御装置。
3. 列車に搭載され、地上子位置情報と列車速度情報とを用いて前記列車の位置を特定し、特定し前記列車の位置が予め定められた基準値以上の列車密度の領域内にある場合、当該列車の位置が前記基準値未満の列車密度の領域内にある場合より、小さいサイズの列車位置情報を生成し、前記列車の運行を制御する地上制御装置へ前記列車位置情報を出力する、
   ことを特徴とする車上制御装置。
4. 列車に搭載された車上制御装置から出力された列車位置情報が入力される入力部と、
   前記入力部に入力された前記列車位置情報を取得する位置情報取得部と、
   軌道情報を記憶した記憶部と、
   前記位置情報取得部が取得した前記列車位置情報と前記記憶部に記憶された前記軌道情報とを用いて列車の位置を特定し、特定した前記列車の位置が予め定められた基準値以上の列車密度の領域内にある場合、当該列車の位置が前記基準値未満の列車密度の領域内にある場合より、小さいサイズの列車制御データを生成する地上データ生成部と、
   前記地上データ生成部で生成された前記列車制御データを車上制御装置に向けて出力する出力部と、
   を備えた地上制御装置。
5. 速度発電機および車上子を有する列車に設けられ、
   前記列車が走行する軌道上に配置された地上子から送られ、前記車上子が受け取った地上子情報と、前記速度発電機が検出した列車速度情報とを用いて、前記列車の位置を算出し、前記列車を制御する列車制御部と、
   前記軌道の軌道情報を記憶した記憶部と、
   前記列車制御部が算出した前記列車の位置と、前記記憶部が記憶している前記軌道情報と、を用いて前記列車の位置を特定し、特定した前記列車の位置が予め定められた基準値以上の列車密度の領域内にある場合、当該列車の位置が前記基準値未満の列車密度の領域内にある場合より、小さいサイズの列車制御データを生成し出力する車上データ生成部と、
   を備えた車上制御装置。
6. 前記列車制御データは停止限界位置情報を含む、
   ことを特徴とする請求項２または４に記載の地上制御装置。
7. 地上子位置情報と列車速度情報とを用いて列車位置情報を生成し、
   前記列車位置情報を出力する車上制御装置と、
   前記車上制御装置が出力した前記列車位置情報を受け取り、前記列車位置情報と記憶している軌道情報とを用いて列車の位置を特定し、特定した前記列車の位置に対応したサイズの列車制御データを生成し、
   前記列車に向けて前記列車制御データを出力する地上制御装置と、
   を備え、
   前記地上制御装置が特定した前記列車の位置が車両基地エリアである場合、前記列車制御データは踏切情報を含まない、
   ことを特徴とする列車制御システム。
8. 列車に搭載された車上制御装置から出力された列車位置情報を受け取り、前記列車位置情報と記憶している軌道情報とを用いて前記列車の位置を特定し、特定した前記列車の位置に対応したサイズの列車制御データを生成し、前記列車に向けて前記列車制御データを出力し、
   前記列車が車両基地エリアに在線すると判定した場合、前記列車制御データに踏切情報を含めない、
   ことを特徴とする地上制御装置。
9. 列車に搭載された車上制御装置から出力された列車位置情報が入力される入力部と、
   前記入力部に入力された前記列車位置情報を取得する位置情報取得部と、
   軌道情報を記憶した記憶部と、
   前記位置情報取得部が取得した前記列車位置情報と前記記憶部に記憶された前記軌道情報とを用いて列車の位置を特定し、特定した前記列車の位置に対応したサイズの列車制御データを生成する地上データ生成部と、
   前記地上データ生成部で生成された前記列車制御データを車上制御装置に向けて出力する出力部と、
   を備え、
   前記列車が車両基地エリアに在線すると判定した場合、前記列車制御データに踏切情報を含めない、
   ことを特徴とする地上制御装置。
10. 軌道に設けられ、列車の在線情報を出力する軌道回路と、
    前記軌道回路が出力した前記列車の在線情報を検知する列車検知装置と、
    を備え、
    前記地上制御装置は、前記列車検知装置から列車検知結果を受け取り、前記列車位置情報、前記軌道情報および前記列車検知結果を用いて、前記列車の位置を特定する、
    ことを特徴とする請求項１または７に記載の列車制御システム。

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