JP3854528B2

JP3854528B2 - Train control system and train control method

Info

Publication number: JP3854528B2
Application number: JP2002109458A
Authority: JP
Inventors: 賢史西田; 了石川; 敏之島添
Original assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2002-04-11
Publication date: 2006-12-06
Anticipated expiration: 2022-04-11
Also published as: JP2003306146A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、列車の絶対位置を特定可能な列車制御システム、及び列車制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、列車制御システムでは、地上子や軌道回路等の地上装置を用いて列車の絶対位置を特定すると共に、この絶対位置と、上記地上装置から取得した先行列車位置及び停止目標位置データとに基づいて、列車の速度制御が行われる。
【０００３】
この際、各地上子には、固有の識別コードが各々付与され、当該識別コードによって各地上子が区別される。従来の識別コードは、地上子の数だけ設けられ、例えば、４０ｋｍ区間の線区に５００ｍ間隔で地上子を設置する場合、凡そ８０前後の地上子が必要となるが、識別コードも地上子の数に応じて８０種類必要となる。従って地上子は、これら略８０種類の識別コードを構成できる７ビット以上の情報量を送信可能でなければならない。線区の区間長が更に長い場合、或いは地上子の設置間隔が更に短い場合には、更に多くの地上子が必要になると同時に、これら地上子の識別コードも更に多くなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の列車制御システムにおいては、以下に示す問題点があった。
高い安全性を維持しつつ列車の絶対位置をより詳細に特定する、或いは、より長い線区に対応する為には、地上子の数を多くして対処しなければならない。しかし、地上子の数を多くすればする程、各地上子に付与される識別コードも多くなり、これに応じて地上子が送信するデータのビット数も多くなる。
【０００５】
この際、ビット数を多くすればする程、地上子の製造に要するコストが増大し、また、地上子を通過時に列車が受信可能なビット数にも限界がある（この限界は、通過時間とデータ転送速度との兼ね合いによって略決定される）。すなわち、地上子が送信できるデータのビット数を増やすことには限界がある。
【０００６】
本発明の課題は、現在の列車の絶対位置を特定可能な列車制御システム、及び列車制御方法において、高い安全性を維持したまま、少ない情報量に基づく安価な方法で列車の絶対位置を特定することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決するために、次のような特徴を備えている。なお、次に示す手段の説明中、括弧書きにより実施の形態に対応する構成を一例として示す。符号等は、後述する図面参照符号等である。
【０００８】
請求項１記載の発明は、
列車の運行を制御する列車制御システムにおいて、
列車が走行する軌道に沿って配設されると共に、該列車との間で無線通信が可能な通信エリアを形成して、自身の識別コード情報を該通信エリア内に進入した列車に無線送信する基地局と、
前記通信エリア内に複数設置され、自身の識別コード情報を通過列車に無線送信する地上子と、
を備え、
前記列車は、
前記基地局の絶対位置と、該基地局が形成する通信エリア内に設置された各地上子の、当該基地局に対する相対位置とを含む位置データを記憶する記憶手段（例えば、図２に示すデータ格納部２１１ｄ）と、
前記基地局から無線送信された当該基地局の識別コード情報と、前記地上子から無線送信された当該地上子の識別コード情報とを無線受信する受信手段（例えば、図２に示す無線装置２１４）と、
前記記憶手段に記憶された位置データから、前記受信手段により無線受信された識別コードに対応する前記基地局の絶対位置及び地上子の相対位置を特定する特定手段（例えば、図２に示す位置演算部２１１ａ）と、
前記特定手段により特定された基地局の絶対位置と地上子の相対位置とから、自列車が現在通過した地上子の絶対位置を算出する算出手段（例えば、図２に示す位置演算部２１１ａ）と、
前記算出手段により算出された地上子の絶対位置に基づいて、現在の自列車の絶対位置を特定する自列車位置特定手段（例えば、図２に示す位置演算部２１１ａ）と、
を備え、前記自列車位置特定手段により特定された現在の自列車の絶対位置データに基づいて、自列車の運行を制御することを特徴とする。
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、列車の運行を制御する列車制御システムにおいて、基地局は、列車が走行する軌道に沿って配設されると共に、該列車との間で無線通信が可能な通信エリアを形成して、自身の識別コード情報を該通信エリア内に進入した列車に無線送信し、地上子は、前記通信エリア内に複数設置され、自身の識別コード情報を通過列車に無線送信し、前記列車では、記憶手段は、前記基地局の絶対位置と、該基地局が形成する通信エリア内に設置された各地上子の、当該基地局に対する相対位置とを含む位置データを記憶し、受信手段は、前記基地局から無線送信された当該基地局の識別コード情報と、前記地上子から無線送信された当該地上子の識別コード情報とを無線受信し、特定手段は、前記記憶手段に記憶された位置データから、前記受信手段により無線受信された識別コードに対応する前記基地局の絶対位置及び地上子の相対位置を特定し、算出手段は、前記特定手段により特定された基地局の絶対位置と地上子の相対位置とから、自列車が現在通過した地上子の絶対位置を算出し、自列車位置特定手段は、前記算出手段により算出された地上子の絶対位置に基づいて、現在の自列車の絶対位置を特定し、前記自列車位置特定手段により特定された現在の自列車の絶対位置データに基づいて、自列車の運行を制御する。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、
列車の運行を制御する列車制御方法において、
列車が走行する軌道に沿って配設されると共に、該列車との間で無線通信が可能な通信エリアを形成する基地局から、該基地局に固有の識別コード情報を該通信エリア内に進入した列車に無線送信する第１の送信ステップと、
前記通信エリア内に複数設置された地上子から、該地上子に固有の識別コード情報を通過列車に無線送信する第２の送信ステップと、
を含み、
前記列車では、
前記基地局から無線送信された当該基地局の識別コード情報と、前記地上子から無線送信された当該地上子の識別コード情報とを無線受信する受信ステップと、
予め記憶された前記基地局の絶対位置と、該基地局が形成する通信エリア内に設置された各地上子の、当該基地局に対する相対位置とから、前記受信ステップで無線受信された識別コードに対応する前記基地局の絶対位置及び地上子の相対位置を特定する特定ステップと、
前記特定ステップで特定された基地局の絶対位置と地上子の相対位置とから、自列車が現在通過した地上子の絶対位置を算出する算出ステップと、
前記算出ステップで算出された前記地上子の絶対位置に基づいて、現在の自列車の絶対位置を特定する自列車位置特定ステップと、
を含み、前記自列車位置特定ステップで特定された現在の自列車の絶対位置に基づいて、自列車の運行を制御することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、列車の運行を制御する列車制御方法において、列車が走行する軌道に沿って配設されると共に、該列車との間で無線通信が可能な通信エリアを形成する基地局から、該基地局に固有の識別コード情報を該通信エリア内に進入した列車に無線送信し、前記通信エリア内に複数設置された地上子から、該地上子に固有の識別コード情報を通過列車に無線送信し、前記列車では、前記基地局から無線送信された当該基地局の識別コード情報と、前記地上子から無線送信された当該地上子の識別コード情報とを無線受信し、予め記憶された前記基地局の絶対位置と、該基地局が形成する通信エリア内に設置された各地上子の、当該基地局に対する相対位置とから、前記受信ステップで無線受信された識別コードに対応する前記基地局の絶対位置及び地上子の相対位置を特定し、前記特定された基地局の絶対位置と地上子の相対位置とから、自列車が現在通過した地上子の絶対位置を算出し、前記算出された前記地上子の絶対位置に基づいて、現在の自列車の絶対位置を特定し、前記特定された現在の自列車の絶対位置に基づいて、自列車の運行を制御する。
【００１２】
従って、例えば、同一の通信エリア内に配設された地上子の数程度の識別コードを送受信可能な安価な地上子を用いれば、当該地上子の識別コードと当該通信エリアを形成する基地局に固有の識別コードとを併用することによって、列車の現在の絶対位置が容易且つ正確に特定可能となり、高い安全性を維持したまま、コストパフォーマンスの向上が図られる。
また、列車制御システムは、無線通信を利用した信号システムの一環として導入可能であり、列車制御システムの導入によって当該信号システムの低コスト化及び機能性向上が実現できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３を参照して本発明を適用した列車制御システム１の構成を詳細に説明する。
【００１４】
図１は、列車制御システム１の要部構成を示すブロック図である。
図１に示すように、列車制御システム１は、中央制御装置１００、基地局１５０、地上子１６０ａ〜１６０ｋ、軌道回路１４０、及び連動装置１５０等により構成された地上装置と、列車２００が備える車上装置２１０とにより構成される。
なお、図面及び説明簡略化のため、図１には、列車制御システム１の一部が示されているのみであり、図１に示す基地局１５０、地上子１６０ａ〜１６０ｋＡ、及び軌道回路１４０は、設置される基地局、地上子、及び軌道回路の一部である。
【００１５】
まず、地上装置について説明する。
中央制御装置１００は、軌道回路１４０に沿って所定間隔に配設された各基地局１５０と接続し、基地局１５０を介して列車制御システム１全体を制御する。すなわち、中央制御装置１００は、基地局１５０を介して軌道回路１４０から得られる列車の位置情報に基づいて、列車の在線状況を常時監視し、この在線状況に基づいて各列車に対する先行列車及び停止目標の位置情報を基地局１５０を介して各列車に送信する。なお、本実施の形態の説明においては、上述した中央制御装置１００の機能についての詳しい説明は省略する。
【００１６】
各基地局１５０は、列車２００との間で無線通信が可能な無線エリアＡ（例えば、半径２ｋｍの略円領域）を形成し、それぞれ固有の識別コード（以下、基地局識別コードという）を有する。更に、基地局１５０は、中央制御装置１００から送信された情報を、自身が形成する無線エリアＡ内に在線する列車２００に無線送信する。更に、基地局１５０は、自身が形成する無線エリアＡ内に敷設された軌道回路１４０を管理し、当該管理下にある軌道回路１４０に列車が在線するか否かを常に監視する。この監視結果は中央制御装置１００に常時送信される。
【００１７】
地上子１６０ａ〜１６０ｋは、軌道回路１４０に沿って略等間隔（例えば、５００ｍ間隔）に配設され、４ビットのデータ（例えば、通信エリアＡの直径が４ｋｍ、地上子の設置間隔が５００ｍ程度の場合に、同一の通信エリアＡ内に配設される地上子の数程度の情報）を列車２００側に送信できる。この４ビットのデータは、例えば、４通りの周波数の電波信号の組み合わせとして実現される。
【００１８】
地上子１６０ａ〜１６０ｋは、上記４ビットデータで表現可能な識別コード（以下、地上子識別コードという）をそれぞれ有する。すなわち、地上子１６０ａ〜１６０ｋには、地上子識別コードとして１０種類（通信エリアＡの直径が略４ｋｍ、地上子の設置間隔が略５００ｍの場合に、同一の通信エリアＡ内に設置可能な地上子の数程度）の周波数（以下、これら１０種類の周波数を、１から１０までの地上子識別コードで表現する）が順次サイクリックに割当てられている。例えば、地上子１５０ａから地上子１５０ｊまでの各地上子は、１から１０までの地上子識別コードを順に有し（すなわち、地上子１５０ａの地上子識別コードは１、地上子１５０ｂの地上子識別コードは２、・・、地上子１５０ｊの地上子識別コードは１０）、地上子１５０Ｋは、地上子識別コード１を再び有する。
【００１９】
なお、地上子識別コードの割当ては、上記したものに限らない。例えば、地上子識別コードの種類は、１０種類や１４種類等、１６種類（４ビットの場合）以内であれば自由に設定可能である。
また、地上子１６０ａ〜１６０ｋが送信可能なデータは４ビットに限るものではないが、地上子１６０ａ〜１６０ｋとしては、扱えるデータ量が少ない安価なものを想定する。すなわち、列車制御システム１は、４ビット程度の少ない情報量しか送信できない安価な地上子１６０ａ〜１６０ｋを用いる。これにより、地上子１６０ａ〜１６０ｋが在来型の安価なものとなり、列車制御システム１の設置に要するコストの低減化が可能となる。
【００２０】
次に、列車２００に搭載された車上装置２１０の構成を説明する。
図２に示すように、車上装置２１０は、車上制御装置２１１、速度発電機２１２、表示装置２１３、無線装置２１４、ＡＴＳ装置２１５、車上子２１５、アンテナ２１６等を備えて構成される。
車上制御装置２１１は、位置演算部２１１ａ、速度照査部２１１ｂ、ブレーキ制御部２１１ｃ、データ格納部２１１ｄを備え、地上子１６０ａ〜１６０ｋ、及び基地局１５０を介して取得した各種情報や、制御信号及びブレーキ信号等に基づいて制御処理を行う。
【００２１】
位置演算部２１１ａは、後述するデータ格納部２１１ｄに格納された基地局１５０の絶対位置データ及び地上子１６０ａ〜１６０ｋの基地局１５０に対する相対位置データを参照して、アンテナ２１６を介して基地局１５０から取得した当該基地局１５０の基地局識別コード（すなわち、列車２００が現在在線する通信エリアＡを形成している基地局１５０の基地局識別コード）、地上子１６０ａ〜１６０ｋを介して取得した地上子１６０ａ〜１６０ｋの地上子識別コード（すなわち、列車２００が現在通過した地上子１６０ａ〜１６０ｋの地上子識別コード）、及び、後述する速度発電機２１２により検知された列車２００の現在速度と走行時間とから積算した列車２００の走行距離とに基づき、列車２００の絶対位置を算出する。なお、この絶対位置の算出処理については、後述する動作の説明で詳しく述べる。
【００２２】
更に、位置演算部２１１ａは、図示しないメモリを備え、上記アンテナ２１６を介して基地局１５０から取得した基地局１５０の基地局識別コードを記憶する。この記憶された基地局１５０の基地局識別コードは、列車２００が在線する通信エリアＡを形成する基地局１５０の識別コードであり、列車２００が通信エリアＡを移動する度に更新される。
【００２３】
更に、位置演算部２１１ａは、アンテナ２１６を介して基地局１５０から取得した先行列車及び停止目標の位置情報と上記算出した列車２００の現在位置とに基づいて、先行列車までの車間距離及び停止目標までの距離をリアルタイムに算出する。
【００２４】
速度照査部２１１ｂは、位置演算部２１１ａにより算出された上記車間距離及び停止目標までの距離に基づく列車２００の許容速度を算出し、当該許容速度と、速度発電機２１２により検知された列車２００の現在速度とを比較する。速度照査部２１１ｂは、上記比較結果に基づく速度調整を行うための制御信号をブレーキ制御部２１１ｃに送信する。
【００２５】
ブレーキ制御部２１１ｃは、速度照査部２１１ｂから送信された制御信号に応じて、図示しないブレーキ駆動部にブレーキング調整を指示する。
【００２６】
データ格納部２１１ｄは、基地局１５０の絶対位置データを基地局１５０の基地局識別コードに関連付けて格納する。また、データ格納部２１１ｄは、基地局１５０の基地局識別コード毎に、各基地局１５０が形成する通信エリアＡ内に設置されている地上子１６０ａ〜１６０ｋの当該基地局１５０に対する相対位置データを地上子１６０ａ〜１６０ｋの地上子識別コードに関連付けて格納する。すなわち、列車２００が在線する通信エリアＡ内の基地局１５０の基地局識別コードと、当該通信エリアＡ内で列車２００が通過した地上子１６０ａ〜１６０ｋの地上子識別コードとが判明すれば、上記データ格納部２１１ｄに格納された基地局１５０の絶対位置データ及び地上子１６０ａ〜１６０ｋの基地局１５０に対する相対位置データを参照することによって、列車２００の絶対位置が算出可能となる（上記位置演算部２１１ａについての説明を参照）。
【００２７】
速度発電機２１２は、列車２００の車輪の回転によって生成される誘導電圧の大きさに基づいて列車２００の速度を検知して車上制御装置２１１に出力する。
【００２８】
表示装置２１３は、図示しない運転室等に設けられ、列車２００の現在速度や制限速度、速度曲線、先行列車位置や先行列車までの距離、及び各種警告表示等を表示する。
【００２９】
無線装置２１４は、アンテナ２１６を介して基地局１５０との無線通信を制御する。
【００３０】
次に動作を説明する。図３は、列車制御システム１における列車絶対位置の算出処理を説明するフローチャートである。
【００３１】
列車２００は、所定の基地局１５０が形成する通信エリアＡ内を走行中であるとする。この際、列車２００が在線する通信エリアＡを形成する基地局１５０の基地局識別コードは、上記位置演算部２１１ａの図示しないメモリに記憶されている。
【００３２】
位置演算部２１１ａは、地上子１６０ａ〜１６０ｋの何れかからデータを受信したか否か、すなわち、地上子１６０ａ〜１６０ｋの何れかを通過したか否かを監視する（ステップＳ１１）。
【００３３】
位置演算部２１１ａは、列車２００が地上子１６０ａ〜１６０ｋの何れかを通過すると（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、当該通過した地上子の地上子識別コードと、上記位置演算部２１１ａのメモリに既に記憶済みの基地局１５０の基地局識別コードとに基づいて、当該地上子の絶対位置を特定する（ステップＳ１２）。
【００３４】
ステップＳ１２の後、位置演算部２１１ａは、速度発電機２１２により検知された現在速度と走行時間とから積算した走行距離を、上記算出した地上子の絶対位置に更に加えて、列車２００の絶対位置を特定する（ステップＳ１３）。
【００３５】
ステップＳ１３の後、列車２００が隣の通信エリアＡ内に侵入したか否か、すなわち、基地局１５０から受信した基地局識別コードが、これまで受信していたものと異なっているか否かを判定する（ステップＳ１４）。
【００３６】
ステップＳ１４の段階で、列車２００が隣の通信エリアＡ内に進入した場合、すなわち、基地局１５０から無線受信した基地局識別コードが、これまで受信していた基地局識別コードと異なっている場合（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、位置演算部２１１ａは、内蔵メモリに記憶された基地局１５０の基地局識別コードを当該新たな基地局１５０の基地局識別コードに更新する（ステップＳ１５）。
【００３７】
その後、ステップＳ１１〜Ｓ１５の処理が繰り返されることにより、列車２００の絶対位置は常に算出可能となる。この列車２００の絶対位置と、アンテナ２１６を介して基地局１５０から受信した先行列車の位置データ及び停止目標位置データとに基づいて、列車２００は、照査速度パターを作成し、この照査速度パターンに基づいた速度制御を行う。
【００３８】
以上説明したように、列車制御システム１は、軌道回路１４０に沿って所定間隔毎に配設された基地局（例えば、基地局１５０）を有する。この基地局１５０は、通信エリアＡを形成すると共に、互いに区別可能な基地局識別コードを各々有する。また、列車制御システム１は、軌道回路１４０に沿って、一つの通信エリアＡ内に配設される地上子の数程度の情報（例えば、通信エリアＡの直径が４ｋｍ、地上子の設置間隔が５００ｍ程度の場合、４ビット分の情報）のデータ送信が可能な安価な地上子１６０ａ〜１６０ｋが配設されている。これら地上子１６０ａ〜１６０ｋの各々は、同一の通信エリアＡ内に配設される地上子同士を識別可能な地上子識別コード（例えば、通信エリアＡの直径が４ｋｍ、地上子の設置間隔が５００ｍ程度の場合、１０通りの識別情報）を有し、この地上子識別コードによって、互いに隣接する地上子１６０ａ〜１６０ｋ同士を区別できる。列車２００は、基地局１５０の絶対位置データを格納すると共に、基地局１５０毎に地上子１６０ａ〜１６０ｋの基地局１５０に対する相対位置データを格納する。列車２００は、基地局１５０から受信した基地局識別コードと地上子１６０ａ〜１６０ｋから受信した地上子識別コードとに基づき、上記基地局１５０の絶対位置データと地上子１６０ａ〜１６０ｋの相対位置データとを参照して、現在の列車２００の絶対位置を特定する。
【００３９】
従って、例えば、同一の通信エリアＡ内に配設された地上子の数程度（例えば、１０）の情報を送受信可能な安価な地上子１６０ａ〜１６０ｋを用いれば、当該地上子１６０ａ〜１６０ｋの地上子識別コードと当該通信エリアＡを形成する基地局１５０に固有の基地局識別コードとを併用することによって、列車２００の現在の絶対位置が容易且つ正確に特定可能となり、高い安全性を維持したまま、コストパフォーマンスの向上が図られる。
また、列車制御システム１は、無線通信を利用した信号システムの一環として導入可能であり、列車制御システム１の導入によって当該信号システムの低コスト化及び機能性向上が実現できる。
【００４０】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る列車制御システム及び列車制御方法の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における列車制御システム１の細部構成、及び詳細動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００４１】
例えば、列車制御システム１はＧＰＳ（Global Positioning System）を利用可能とすることも可能である。すなわち、列車２００は、ＧＰＳを用いることによって自列車の絶対位置を所定誤差の範囲内で確認できるとしても良い。この場合、列車制御システム１は、上述した方法によって特定した列車２００の絶対位置と、ＧＰＳにより取得した列車２００の絶対位置とを比較照合するので、列車２００の絶対位置が、より正確に決定可能となる。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１、２記載の発明によれば、例えば、同一の通信エリア内に配設された地上子の数程度の識別コードを送受信可能な安価な地上子を用いれば、当該地上子の識別コードと当該通信エリアを形成する基地局に固有の識別コードとを併用することによって、列車の現在の絶対位置が容易且つ正確に特定可能となり、高い安全性を維持したまま、コストパフォーマンスの向上が図られる。
また、列車制御システムは、無線通信を利用した信号システムの一環として導入可能であり、列車制御システムの導入によって当該信号システムの低コスト化及び機能性向上が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した列車制御システムの要部構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す列車が搭載する車上装置の機能ブロック図である。
【図３】本発明を適用した列車制御システムによる列車絶対位置の算出処理を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１列車制御システム
１００中央制御装置
１４０軌道回路
１５０基地局
１６０ａ〜１６０ｋ地上子
２００列車
２１０車上装置
２１１車上制御装置
２１１ａ位置演算部
２１１ｂ速度照査部
２１１ｃブレーキ制御部
２１１ｄデータ格納部
２１２速度発電機
２１３表示装置
２１４無線装置
２１５車上子
２１６アンテナ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a train control system and a train control method capable of specifying the absolute position of a train.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a train control system, an absolute position of a train is specified by using a ground device such as a ground unit or a track circuit, and based on the absolute position and the preceding train position and stop target position data acquired from the ground device. Train speed control.
[0003]
At this time, each ground child is assigned a unique identification code, and each ground child is distinguished by the identification code. Conventional identification codes are provided as many as the number of ground elements. For example, when ground elements are installed at intervals of 500 m in a 40 km section, approximately 80 ground elements are required. 80 types are required according to the number. Therefore, the ground unit must be capable of transmitting an information amount of 7 bits or more that can constitute approximately 80 types of identification codes. If the section length of the line section is longer, or if the distance between the ground elements is shorter, more ground elements are required, and at the same time, the identification codes of these ground elements are further increased.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional train control system has the following problems.
In order to specify the absolute position of the train in more detail while maintaining high safety, or to cope with a longer line section, it is necessary to cope with an increase in the number of ground elements. However, as the number of ground elements increases, the number of identification codes assigned to each ground element increases, and the number of bits of data transmitted by the ground elements increases accordingly.
[0005]
At this time, as the number of bits increases, the cost required for manufacturing the ground element increases, and the number of bits that can be received by the train when passing through the ground element is limited (the limit is the transit time). This is roughly determined by the balance with the data transfer rate). That is, there is a limit to increasing the number of bits of data that can be transmitted by the ground unit.
[0006]
An object of the present invention is to identify an absolute position of a train by an inexpensive method based on a small amount of information while maintaining high safety in a train control system and a train control method capable of specifying an absolute position of a current train. For the purpose.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, the present invention has the following features. In the following description of the means, the configuration corresponding to the embodiment is shown as an example in parentheses. Reference numerals and the like are reference numerals for drawings to be described later.
[0008]
The invention described in claim 1
In a train control system that controls train operation,
It is arranged along the track on which the train travels, forms a communication area where wireless communication is possible with the train, and wirelessly transmits its own identification code information to the train that has entered the communication area. A base station,
A plurality of ground units installed in the communication area and wirelessly transmitting their identification code information to a passing train,
With
The train
Storage means for storing position data including the absolute position of the base station and the relative position of each ground unit installed in the communication area formed by the base station with respect to the base station (for example, the data shown in FIG. 2) Storage unit 211d),
Receiving means for wirelessly receiving the identification code information of the base station wirelessly transmitted from the base station and the identification code information of the ground child wirelessly transmitted from the ground unit (for example, the wireless device 214 shown in FIG. 2) When,
Identification means for specifying the absolute position of the base station and the relative position of the ground unit corresponding to the identification code wirelessly received by the receiving means from the position data stored in the storage means (for example, position calculation shown in FIG. 2) Part 211a),
Calculating means (for example, the position calculating unit 211a shown in FIG. 2) for calculating the absolute position of the ground element through which the own train has passed from the absolute position of the base station specified by the specifying means and the relative position of the ground element; ,
Based on the absolute position of the ground element calculated by the calculating means, own train position specifying means for specifying the current absolute position of the own train (for example, the position calculation unit 211a shown in FIG. 2),
The operation of the own train is controlled based on the current absolute position data of the own train specified by the own train position specifying means.
[0009]
According to the first aspect of the present invention, in the train control system for controlling the operation of the train, the base station is disposed along the track on which the train travels and can wirelessly communicate with the train. A communication area is formed, and its own identification code information is wirelessly transmitted to the train that has entered the communication area, and a plurality of ground units are installed in the communication area, and its identification code information is wirelessly transmitted to the passing train. In the train, the storage means stores position data including the absolute position of the base station and the relative position of each ground element installed in the communication area formed by the base station with respect to the base station. The receiving unit wirelessly receives the identification code information of the base station wirelessly transmitted from the base station and the identification code information of the ground unit wirelessly transmitted from the ground unit, and the specifying unit is the storage unit. Remembered place From the data, the absolute position of the base station and the relative position of the ground unit corresponding to the identification code wirelessly received by the receiving means are specified, and the calculating means includes the absolute position of the base station specified by the specifying means and the ground position. Based on the relative position of the child, the absolute position of the ground child that the current train has passed through is calculated, and the own train position specifying means is based on the absolute position of the ground child calculated by the calculating means. The absolute position is specified, and the operation of the own train is controlled based on the current absolute position data of the own train specified by the own train position specifying means.
[0010]
The invention according to claim 2
In a train control method for controlling train operation,
An identification code information unique to the base station enters the communication area from a base station that is arranged along a track along which the train travels and forms a communication area capable of wireless communication with the train. A first transmission step for wireless transmission to the train,
A second transmission step of wirelessly transmitting identification code information unique to the ground unit to the passing train from a plurality of ground units installed in the communication area;
Including
In the train,
A reception step of wirelessly receiving the identification code information of the base station wirelessly transmitted from the base station and the identification code information of the ground element wirelessly transmitted from the ground element;
From the absolute position of the base station stored in advance and the relative position of each ground element installed in the communication area formed by the base station with respect to the base station, the identification code received wirelessly in the reception step A specific step of identifying the absolute position of the corresponding base station and the relative position of the ground unit;
From the absolute position of the base station identified in the identifying step and the relative position of the ground element, a calculating step for calculating the absolute position of the ground element that the current train has passed,
Based on the absolute position of the ground unit calculated in the calculation step, the own train position specifying step for specifying the current absolute position of the own train,
And the operation of the own train is controlled based on the current absolute position of the own train specified in the own train position specifying step.
[0011]
According to the second aspect of the present invention, in the train control method for controlling the operation of the train, a communication area is formed along the track on which the train travels and wireless communication is possible with the train. Identification code information unique to the base station is wirelessly transmitted to a train that has entered the communication area, and a plurality of ground elements installed in the communication area are used to identify identification code information unique to the ground element. Wirelessly transmitted to the passing train, and the train wirelessly receives the identification code information of the base station wirelessly transmitted from the base station and the identification code information of the ground child wirelessly transmitted from the ground child, From the absolute position of the base station stored in advance and the relative position of each ground element installed in the communication area formed by the base station with respect to the base station, the identification code received wirelessly in the reception step Corresponding Identify the absolute position of the base station and the relative position of the ground element, and from the absolute position of the identified base station and the relative position of the ground element, calculate the absolute position of the ground element through which the current train has passed, Based on the calculated absolute position of the ground element, the current absolute position of the own train is specified, and the operation of the own train is controlled based on the specified absolute position of the current own train.
[0012]
Therefore, for example, if an inexpensive ground element capable of transmitting and receiving identification codes as many as the number of ground elements arranged in the same communication area is used, the identification code of the ground element and the base station forming the communication area are used. By using together with the unique identification code, the current absolute position of the train can be easily and accurately specified, and cost performance can be improved while maintaining high safety.
In addition, the train control system can be introduced as part of a signal system using wireless communication, and the introduction of the train control system can reduce the cost and improve the functionality of the signal system.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, with reference to FIGS. 1-3, the structure of the train control system 1 to which this invention is applied is demonstrated in detail.
[0014]
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of the train control system 1.
As shown in FIG. 1, the train control system 1 includes a ground device composed of a central control device 100, a base station 150, ground units 160 a to 160 k, a track circuit 140, an interlocking device 150, and the like, and a vehicle that the train 200 includes. And the upper device 210.
For simplification of the drawing and description, FIG. 1 shows only a part of the train control system 1, and the base station 150, ground units 160a to 160kA, and track circuit 140 shown in FIG. , Part of the installed base station, ground unit, and orbital circuit.
[0015]
First, the ground device will be described.
The central controller 100 is connected to each base station 150 arranged at a predetermined interval along the track circuit 140 and controls the entire train control system 1 via the base station 150. That is, the central control device 100 constantly monitors the status of the trains on the basis of the train position information obtained from the track circuit 140 via the base station 150, and the preceding train and stop for each train based on the status of the trains. The target position information is transmitted to each train via the base station 150. In the description of the present embodiment, detailed description of the functions of the central control device 100 described above will be omitted.
[0016]
Each base station 150 forms a wireless area A (for example, a substantially circular area having a radius of 2 km) that can wirelessly communicate with the train 200, and has a unique identification code (hereinafter referred to as a base station identification code). . Furthermore, the base station 150 wirelessly transmits the information transmitted from the central control device 100 to the train 200 existing in the wireless area A formed by itself. Further, the base station 150 manages the track circuit 140 laid in the wireless area A formed by itself, and always monitors whether or not a train is on the track circuit 140 under the management. This monitoring result is constantly transmitted to the central controller 100.
[0017]
The ground elements 160a to 160k are arranged at substantially equal intervals (for example, 500 m intervals) along the track circuit 140, and 4-bit data (for example, the communication area A has a diameter of 4 km and the distance between the ground elements is about 500 m). In this case, information about the number of ground elements arranged in the same communication area A) can be transmitted to the train 200 side. This 4-bit data is realized, for example, as a combination of radio signals having four different frequencies.
[0018]
Each of the ground pieces 160a to 160k has an identification code (hereinafter referred to as a ground piece identification code) that can be expressed by the 4-bit data. That is, there are 10 types of ground element identification codes for the ground elements 160a to 160k (when the diameter of the communication area A is approximately 4 km and the distance between the ground elements is approximately 500 m, the ground elements that can be installed in the same communication area A). The frequency of about 10 children (hereinafter, these 10 kinds of frequencies are expressed by ground child identification codes from 1 to 10) are sequentially assigned cyclically. For example, each ground element from ground element 150a to ground element 150j has 1 to 10 ground element identification codes in order (that is, the ground element identification code of ground element 150a is 1, and the ground element identification of ground element 150b is 1). The code is 2,..., The ground element identification code of the ground element 150j is 10), and the ground element 150K has the ground element identification code 1 again.
[0019]
The assignment of the ground element identification code is not limited to the above. For example, the type of the ground code can be freely set as long as it is within 16 types (in the case of 4 bits) such as 10 types and 14 types.
Further, the data that can be transmitted by the ground units 160a to 160k is not limited to 4 bits, but the ground units 160a to 160k are assumed to be inexpensive with a small amount of data that can be handled. That is, the train control system 1 uses inexpensive ground elements 160a to 160k that can transmit only a small amount of information of about 4 bits. As a result, the ground pieces 160a to 160k are conventional and inexpensive, and the cost required for installing the train control system 1 can be reduced.
[0020]
Next, the configuration of the onboard device 210 mounted on the train 200 will be described.
As shown in FIG. 2, the on-board device 210 includes an on-board control device 211, a speed generator 212, a display device 213, a wireless device 214, an ATS device 215, an on-board member 215, an antenna 216, and the like. .
The on-board controller 211 includes a position calculation unit 211a, a speed check unit 211b, a brake control unit 211c, and a data storage unit 211d, and various information and control signals acquired via the ground units 160a to 160k and the base station 150. Control processing is performed based on the brake signal and the like.
[0021]
The position calculation unit 211a refers to the absolute position data of the base station 150 and the relative position data of the ground units 160a to 160k stored in the data storage unit 211d, which will be described later, with reference to the base station 150 via the antenna 216. The base station identification code of the base station 150 (that is, the base station identification code of the base station 150 that forms the communication area A where the train 200 is currently present) acquired from the above, the ground acquired through the ground elements 160a to 160k The ground child identification codes of the children 160a to 160k (that is, the ground child identification codes of the ground children 160a to 160k through which the train 200 currently passes), and the current speed and travel time of the train 200 detected by the speed generator 212 described later. The absolute position of the train 200 is calculated based on the accumulated travel distance of the train 200. This absolute position calculation process will be described in detail in the description of the operation described later.
[0022]
Further, the position calculation unit 211a includes a memory (not shown), and stores the base station identification code of the base station 150 acquired from the base station 150 via the antenna 216. The stored base station identification code of the base station 150 is an identification code of the base station 150 that forms the communication area A where the train 200 is present, and is updated each time the train 200 moves through the communication area A.
[0023]
Further, the position calculation unit 211a, based on the position information of the preceding train and stop target acquired from the base station 150 via the antenna 216 and the calculated current position of the train 200, the inter-vehicle distance to the preceding train and the stop target The distance to is calculated in real time.
[0024]
The speed checking unit 211b calculates an allowable speed of the train 200 based on the distance between the vehicle and the stop target calculated by the position calculating unit 211a, and the allowable speed and the train 200 detected by the speed generator 212. Compare the current speed. The speed checking unit 211b transmits a control signal for adjusting the speed based on the comparison result to the brake control unit 211c.
[0025]
The brake control unit 211c instructs a brake driving unit (not shown) to perform braking adjustment according to the control signal transmitted from the speed checking unit 211b.
[0026]
The data storage unit 211d stores the absolute position data of the base station 150 in association with the base station identification code of the base station 150. In addition, the data storage unit 211d stores, for each base station identification code of the base station 150, relative position data of the ground units 160a to 160k installed in the communication area A formed by each base station 150 with respect to the base station 150. It stores in association with the ground element identification codes of the ground elements 160a to 160k. That is, if the base station identification code of the base station 150 in the communication area A where the train 200 is located and the ground element identification codes of the ground elements 160a to 160k through which the train 200 passes in the communication area A are found, The absolute position data of the train 200 can be calculated by referring to the absolute position data of the base station 150 and the relative position data of the ground units 160a to 160k stored in the data storage unit 211d (the position calculation unit). (See description for 211a).
[0027]
The speed generator 212 detects the speed of the train 200 based on the magnitude of the induced voltage generated by the rotation of the wheels of the train 200 and outputs the detected speed to the on-board controller 211.
[0028]
The display device 213 is provided in a driver's cab or the like (not shown), and displays a current speed and a limit speed of the train 200, a speed curve, a preceding train position, a distance to the preceding train, various warning displays, and the like.
[0029]
The wireless device 214 controls wireless communication with the base station 150 via the antenna 216.
[0030]
Next, the operation will be described. FIG. 3 is a flowchart for explaining the calculation process of the train absolute position in the train control system 1.
[0031]
It is assumed that the train 200 is traveling in the communication area A formed by the predetermined base station 150. At this time, the base station identification code of the base station 150 forming the communication area A where the train 200 is located is stored in a memory (not shown) of the position calculation unit 211a.
[0032]
The position calculation unit 211a monitors whether data has been received from any of the ground elements 160a to 160k, that is, whether any of the ground elements 160a to 160k has been passed (step S11).
[0033]
When the train 200 passes any one of the ground elements 160a to 160k (step S11; Yes), the position calculation unit 211a has already been stored in the ground element identification code of the passed ground element and the memory of the position calculation unit 211a. The absolute position of the ground unit is specified based on the base station identification code of the base station 150 (step S12).
[0034]
After step S12, the position calculation unit 211a further adds the travel distance accumulated from the current speed detected by the speed generator 212 and the travel time to the calculated absolute position of the above-mentioned ground element, thereby obtaining the absolute position of the train 200. Is specified (step S13).
[0035]
After step S13, it is determined whether or not the train 200 has entered the adjacent communication area A, that is, whether or not the base station identification code received from the base station 150 is different from that received so far. (Step S14).
[0036]
When the train 200 enters the adjacent communication area A in step S14, that is, when the base station identification code received wirelessly from the base station 150 is different from the base station identification code received so far (Step S14; Yes), the position calculation unit 211a updates the base station identification code of the base station 150 stored in the internal memory to the base station identification code of the new base station 150 (Step S15).
[0037]
Thereafter, the absolute position of the train 200 can always be calculated by repeating the processes of steps S11 to S15. Based on the absolute position of this train 200 and the position data and stop target position data of the preceding train received from the base station 150 via the antenna 216, the train 200 creates a check speed pattern, and uses this check speed pattern. Based on speed control.
[0038]
As described above, the train control system 1 has the base stations (for example, the base station 150) arranged at predetermined intervals along the track circuit 140. The base station 150 forms a communication area A and has base station identification codes that can be distinguished from each other. In addition, the train control system 1 has information about the number of ground elements arranged in one communication area A along the track circuit 140 (for example, the diameter of the communication area A is 4 km, and the distance between the ground elements is set). In the case of about 500 m, inexpensive ground elements 160a to 160k capable of transmitting data (information of 4 bits) are arranged. Each of these ground elements 160a to 160k is a ground element identification code (for example, the diameter of the communication area A is 4 km and the distance between the ground elements is 500 m) that can identify the ground elements arranged in the same communication area A. In this case, 10 kinds of identification information) are included, and the ground elements 160a to 160k adjacent to each other can be distinguished from each other by this ground element identification code. The train 200 stores absolute position data of the base station 150 and stores relative position data of the ground units 160 a to 160 k with respect to the base station 150 for each base station 150. Based on the base station identification code received from the base station 150 and the ground element identification codes received from the ground elements 160a to 160k, the train 200 includes the absolute position data of the base station 150 and the relative position data of the ground elements 160a to 160k. , The absolute position of the current train 200 is specified.
[0039]
Therefore, for example, if inexpensive ground elements 160a to 160k capable of transmitting and receiving information about the number of ground elements (for example, 10) arranged in the same communication area A are used, the ground of the ground elements 160a to 160k is used. By using the child identification code and the base station identification code unique to the base station 150 forming the communication area A, the current absolute position of the train 200 can be easily and accurately specified, and high safety is maintained. As a result, cost performance is improved.
Moreover, the train control system 1 can be introduced as part of a signal system using wireless communication, and the introduction of the train control system 1 can realize cost reduction and improved functionality of the signal system.
[0040]
In addition, the description in this Embodiment shows an example of the train control system and train control method which concern on this invention, and is not limited to this. The detailed configuration and detailed operation of the train control system 1 in the present embodiment can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
[0041]
For example, the train control system 1 can use a GPS (Global Positioning System). That is, the train 200 may be able to confirm the absolute position of the own train within a predetermined error range by using GPS. In this case, since the train control system 1 compares and collates the absolute position of the train 200 specified by the above-described method with the absolute position of the train 200 acquired by GPS, the absolute position of the train 200 can be determined more accurately. It becomes.
[0042]
【The invention's effect】
According to the first and second aspects of the invention, for example, if an inexpensive ground element capable of transmitting and receiving an identification code of the number of ground elements arranged in the same communication area is used, the identification code of the ground element is used. Together with an identification code unique to the base station that forms the communication area, the current absolute position of the train can be easily and accurately identified, and cost performance can be improved while maintaining high safety. It is done.
In addition, the train control system can be introduced as part of a signal system using wireless communication, and the introduction of the train control system can reduce the cost and improve the functionality of the signal system.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of a train control system to which the present invention is applied.
2 is a functional block diagram of an on-board device mounted on the train shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a train absolute position calculation process by the train control system to which the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Train control system 100 Central control apparatus 140 Track circuit 150 Base station 160a-160k Ground unit 200 Train 210 On-board apparatus 211 On-board control apparatus 211a Position calculating part 211b Speed check part 211c Brake control part 211d Data storage part 212 Speed generator 213 Display device 214 Wireless device 215 Car upper 216 Antenna

Claims

In a train control system that controls train operation,
It is arranged along the track on which the train travels, forms a communication area where wireless communication is possible with the train, and wirelessly transmits its own identification code information to the train that has entered the communication area. A base station,
A plurality of ground units installed in the communication area and wirelessly transmitting their identification code information to a passing train,
With
The train
Storage means for storing position data including an absolute position of the base station and a relative position of each ground element installed in a communication area formed by the base station with respect to the base station;
Receiving means for wirelessly receiving the identification code information of the base station wirelessly transmitted from the base station and the identification code information of the ground element wirelessly transmitted from the ground element;
Specifying means for specifying the absolute position of the base station and the relative position of the ground unit corresponding to the identification code wirelessly received by the receiving means from the position data stored in the storage means;
From the absolute position of the base station specified by the specifying means and the relative position of the ground element, calculating means for calculating the absolute position of the ground element that the current train has passed,
Based on the absolute position of the ground element calculated by the calculating means, the own train position specifying means for specifying the current absolute position of the own train,
And a train control system for controlling the operation of the own train based on the current absolute position data of the own train specified by the own train position specifying means.

In a train control method for controlling train operation,
An identification code information unique to the base station enters the communication area from a base station that is arranged along a track along which the train travels and forms a communication area capable of wireless communication with the train. A first transmission step for wireless transmission to the train,
A second transmission step of wirelessly transmitting identification code information unique to the ground unit to the passing train from a plurality of ground units installed in the communication area;
Including
In the train,
A reception step of wirelessly receiving the identification code information of the base station wirelessly transmitted from the base station and the identification code information of the ground element wirelessly transmitted from the ground element;
From the absolute position of the base station stored in advance and the relative position of each ground element installed in the communication area formed by the base station with respect to the base station, the identification code received wirelessly in the reception step A specific step of identifying the absolute position of the corresponding base station and the relative position of the ground unit;
From the absolute position of the base station identified in the identifying step and the relative position of the ground element, a calculating step for calculating the absolute position of the ground element that the current train has passed,
Based on the absolute position of the ground unit calculated in the calculation step, the own train position specifying step for specifying the current absolute position of the own train,
And controlling the operation of the own train based on the current absolute position of the own train specified in the own train position specifying step.