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JP6826854B2 - Wireless system of wireless train control system - Google Patents
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Description

本発明は、鉄道における無線式列車制御システムの無線システムに関する。 The present invention relates to a wireless system for a wireless train control system in a railway.

従来から、鉄道において無線を利用して地上と車上との間で安全にかかわる制御情報を交信する無線式列車制御システムが知られている(非特許文献1参照)。図1に示されるように、無線式列車制御システム1は、地上システム2と車上システム3とに大別される(非特許文献2参照)。地上システム2は、地上に設置され、指令所装置21、地上装置22及び無線基地局4等を有する。車上システム3は、車上に設置され、車上制御装置31及び車上無線局5等を有する。指令所装置21は、制御対象線区における列車運行の監視及び管理を行う装置である(非特許文献2の附属書B参照)。地上装置22は、制御対象線区の列車制御及び転てつ器などの制御を地上側で行う装置である。車上制御装置31は、制御対象となる列車の監視制御を行う装置であり、無線システム6を介して地上装置22と接続される。無線システム6は、列車無線システムとも呼ばれ、地上装置22と車上制御装置31との間で無線データ伝送を提供するシステムであり、無線基地局4及び車上無線局5を有する。無線基地局4は、地上伝送路を介して地上装置22と接続され、無線によって車上無線局5とのデータ通信を行う。車上無線局5は、車上制御装置31と接続され、無線によって無線基地局4とのデータ通信を行う。 Conventionally, there has been known a wireless train control system that uses radio to communicate control information related to safety between the ground and the vehicle on a railway (see Non-Patent Document 1). As shown in FIG. 1, the wireless train control system 1 is roughly classified into a ground system 2 and an on-board system 3 (see Non-Patent Document 2). The ground system 2 is installed on the ground and has a command center device 21, a ground device 22, a radio base station 4, and the like. The on-vehicle system 3 is installed on the vehicle and has an on-vehicle control device 31, an on-vehicle radio station 5, and the like. The command center device 21 is a device that monitors and manages train operation in a controlled line section (see Annex B of Non-Patent Document 2). The ground device 22 is a device that controls trains in a line section to be controlled and controls such as a rolling device on the ground side. The on-board control device 31 is a device that monitors and controls the train to be controlled, and is connected to the ground device 22 via the wireless system 6. The radio system 6, also called a train radio system, is a system that provides radio data transmission between the ground device 22 and the on-board control device 31, and includes a radio base station 4 and an on-board radio station 5. The radio base station 4 is connected to the terrestrial device 22 via a terrestrial transmission line, and wirelessly performs data communication with the on-board radio station 5. The on-board radio station 5 is connected to the on-board control device 31 and wirelessly performs data communication with the radio base station 4.

無線システム6において、無線基地局4は、無線の到達距離に応じて沿線に1か所以上配置され、地上伝送路を介して地上装置とインタフェースする(非特許文献2の4.2参照)。複数の無線基地局4a、4bが沿線に配置されている場合、無線システム6は、列車が無線基地局4のエリア境界を通過する時、地上無線装置41と車上無線装置51との間の交信が継続的に行えるようハンドオーバを行う。 In the radio system 6, one or more radio base stations 4 are arranged along the radio line according to the reach of the radio, and interface with the ground device via the ground transmission line (see 4.2 of Non-Patent Document 2). When a plurality of radio base stations 4a and 4b are arranged along the railway line, the radio system 6 is installed between the terrestrial radio device 41 and the on-board radio device 51 when the train passes through the area boundary of the radio base station 4. Handover is performed so that communication can be performed continuously.

従来から、鉄道において、ハンドオーバーを行う無線システムが知られている。このような無線システムでは、例えば、車上無線局のアンテナの位置がハンドオーバー点を越えた時に無線基地局を切り替える(例えば、特許文献1参照)。また、車両内の無線通信部(車上無線局)がハンドオーバー点を越えると、超えた先の無線基地局経由で情報を通信する無線システムが知られている(特許文献2参照)。いずれの無線システムにおいても、ハンドオーバー点でハンドオーバーが行われる。ハンドオーバー点は、列車の運転方向にかかわらず同じ位置となるように、ハンドオーバー前の無線基地局の通信可能エリアと、ハンドオーバー先の無線基地局の通信可能エリアとが重なるエリア(オーバーラップ)の中間点に設定される(特許文献1の図3、特許文献2の図3参照)。 Conventionally, wireless systems that perform handover have been known in railways. In such a wireless system, for example, the radio base station is switched when the position of the antenna of the on-board radio station exceeds the handover point (see, for example, Patent Document 1). Further, there is known a wireless system that communicates information via a wireless base station beyond the handover point when the wireless communication unit (on-vehicle wireless station) in the vehicle exceeds the handover point (see Patent Document 2). In any wireless system, the handover is performed at the handover point. The handover point is an area (overlap) where the communicable area of the radio base station before the handover and the communicable area of the radio base station of the handover destination overlap so that the position is the same regardless of the operating direction of the train. ) Is set (see FIG. 3 of Patent Document 1 and FIG. 3 of Patent Document 2).

無線システム6では、データは、分割されて複数のスロットに収容されて通信される(例えば、特許文献3参照)。データの通信は時分割であるので、このスロットは、タイムスロットとも呼ばれる。スロットは、データの通信に必要な通信資源(リソース)である。無線式列車制御システム1の無線システム6では、通信されるデータが安全にかかわる制御情報を含む。このため、図4に示すように、列車Tがハンドオーバー点P1に到達するより前に、ハンドオーバー予備点P2でハンドオーバー先の無線基地局4bのスロットが予約され、ハンドオーバーが行われる時に、データの通信に確実にスロットが割り当てられるようになっている。 In the wireless system 6, data is divided and stored in a plurality of slots for communication (see, for example, Patent Document 3). This slot is also called a time slot because data communication is time division. Slots are communication resources (resources) required for data communication. In the wireless system 6 of the wireless train control system 1, the data to be communicated includes control information related to safety. Therefore, as shown in FIG. 4, when the slot of the radio base station 4b of the handover destination is reserved at the handover preliminary point P2 and the handover is performed before the train T reaches the handover point P1. , Slots are reliably allocated for data communication.

無線システム6における従来のハンドオーバー処理について説明する。無線基地局4及び車上無線局5は、データ通信の送受信装置として、それぞれ地上無線装置41及び車上無線装置51を有する(図1参照)。無線基地局4及び車上無線局5は、ハンドオーバーの機能を提供する装置として、それぞれ拠点装置42及び車上装置52を有する。 The conventional handover processing in the wireless system 6 will be described. The radio base station 4 and the on-board radio station 5 have a terrestrial radio device 41 and an on-board radio device 51, respectively, as data communication transmission / reception devices (see FIG. 1). The radio base station 4 and the on-board radio station 5 have a base device 42 and an on-board device 52, respectively, as devices that provide a handover function.

無線システム6における従来のハンドオーバーシーケンスを図5に示す。無線基地局4の拠点装置42(42a、42b)は、列車の位置情報を有している。ハンドオーバー前の無線基地局4aの拠点装置42aは、列車Tが所定のハンドオーバー予備点P2に到達した時、ハンドオーバー先の無線基地局4b、すなわち、次に車上無線局5が通信する地上無線装置41bを判定する。そして、その拠点装置42aは、次の地上無線装置41bにスロットの予約を依頼し、あわせて通信を行う鍵をその地上無線装置41bに交付する。そして、拠点装置42aは、スロットの予約が完了した時、車上無線局5の車上装置52に対し、スロットの予約完了と、次の地上無線装置41bと通信するためのパラメータを伝達する。 A conventional handover sequence in the wireless system 6 is shown in FIG. The base devices 42 (42a, 42b) of the radio base station 4 have train position information. When the train T reaches a predetermined handover preliminary point P2, the base device 42a of the radio base station 4a before the handover communicates with the radio base station 4b of the handover destination, that is, the on-board radio station 5 next. Determine the terrestrial radio device 41b. Then, the base device 42a requests the next terrestrial radio device 41b to reserve a slot, and also delivers the key for communication to the terrestrial radio device 41b. Then, when the slot reservation is completed, the base device 42a transmits the slot reservation completion and the parameters for communicating with the next terrestrial radio device 41b to the on-board device 52 of the on-board radio station 5.

車上装置52は、スロットの予約完了の伝達を受けた後、自列車Tがハンドオーバー点P1に到達した時に、ハンドオーバー前の地上無線装置41aに対して通信の終了を通知し、次のタイミングでハンドオーバー先の地上無線装置41bに対して通信を開始する。すなわち、無線基地局4aから無線基地局4bにハンドオーバーが行われる。なお、このハンドオーバーシーケンスにおいて車上無線装置51は役割を有さず、図5における「制御通信」の記載は、ハンドオーバーのタイミングを制御するための通信である。 After receiving the notification of the slot reservation completion, the on-board device 52 notifies the terrestrial radio device 41a before the handover of the end of communication when the own train T reaches the handover point P1, and next Communication is started with the terrestrial radio device 41b of the handover destination at the timing. That is, the handover is performed from the radio base station 4a to the radio base station 4b. The on-board radio device 51 does not play a role in this handover sequence, and the description of “control communication” in FIG. 5 is communication for controlling the timing of the handover.

上記のハンドオーバー処理を無線基地局4及び車上無線局5のレベルで記載すると、次の通りである。無線基地局4aは、列車Tの位置情報を有し、列車Tが予め設定されたハンドオーバー予備点P2に到達した時、ハンドオーバー先の無線基地局4bにスロットの予約を依頼し、スロットの予約が完了した時、車上無線局5にスロットの予約完了を伝達する。車上無線局5は、スロットの予約完了の伝達を受けた後、ハンドオーバー点P1に自列車Tが到達した時に、ハンドオーバー前(通信中)の無線基地局4aとの間の通信を、ハンドオーバー先の無線基地局4bとの間の通信に切り替える。 The above handover processing is described at the level of the radio base station 4 and the on-board radio station 5 as follows. The radio base station 4a has the position information of the train T, and when the train T reaches the preset handover preliminary point P2, the radio base station 4b of the handover destination is requested to reserve the slot, and the slot is set. When the reservation is completed, the on-board radio station 5 is notified of the slot reservation completion. The on-board radio station 5 communicates with the radio base station 4a before the handover (during communication) when the own train T reaches the handover point P1 after receiving the notification of the slot reservation completion. Switch to communication with the radio base station 4b of the handover destination.

しかしながら、このようなハンドオーバー処理では、列車Tがハンドオーバー予備点P2に到達した後、ハンドオーバー点P1に到達するまでの間、ハンドオーバー先の無線基地局4bのスロットを予約し、その予約されたスロットが通信に使用されないため、通信資源であるスロットの利用効率が良くない。 However, in such a handover process, after the train T reaches the handover preliminary point P2, the slot of the handover destination radio base station 4b is reserved until the handover point P1 is reached, and the slot is reserved. Since the slot is not used for communication, the utilization efficiency of the slot, which is a communication resource, is not good.

さらに、例えば、事故が発生して列車が団子状態で停車している場合、列車がある地点に集中するので、次の無線基地局4bにスロットの予約依頼が集中する。また、列車が停車しているので、次の地上無線装置41bのスロットを予約しても、その予約された多くのスロットが通信にしばらく使われる見込みがないことになる。このため、通信資源であるスロットの利用効率が著しく良くない。 Further, for example, when an accident occurs and the train is stopped in a dumpling state, the train is concentrated at a certain point, so that the slot reservation request is concentrated on the next radio base station 4b. Further, since the train is stopped, even if the slot of the next terrestrial radio device 41b is reserved, it is unlikely that many of the reserved slots will be used for communication for a while. Therefore, the utilization efficiency of the slot, which is a communication resource, is not remarkably good.

特開2015−137079号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-137079 特開2015−139205号公報JP-A-2015-139205 特開2014−50038号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-50038

JIS E 3801−1:2009 「無線式列車制御システム−第1部:一般要求事項及び機能要求事項」JIS E 3801-1: 2009 "Wireless Train Control System-Part 1: General Requirements and Functional Requirements" JIS E 3801−2:2010 「無線式列車制御システム−第2部:システム要求事項」JIS E 3801-2: 2010 "Wireless Train Control System-Part 2: System Requirements"

本発明は、上記問題を解決するものであり、列車を制御するための制御情報を無線で通信する無線式列車制御システムの無線システムにおけるハンドオーバー処理において、通信資源の利用効率を向上することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems, and improves the utilization efficiency of communication resources in the handover processing in the wireless system of a wireless train control system that wirelessly communicates control information for controlling a train. The purpose.

本発明の無線システムは、列車を制御するための制御情報を無線で通信する無線式列車制御システムの無線システムであって、複数の無線基地局と、車上に設けられて前記無線基地局との間で前記制御情報を含むデータの通信を行う車上無線局とを備え、前記データは、分割されて複数のスロットに収容されて通信され、前記無線基地局は、列車の位置情報を有し、予め設定された切替許可開始点に列車が到達した時、ハンドオーバー先の無線基地局にスロットの予約を依頼し、スロットの予約が完了した時、前記車上無線局にスロットの予約完了を伝達し、前記車上無線局は、スロットの予約完了の前記伝達を受けた時、自列車の位置を条件とせずに、通信中の無線基地局との間の通信を、ハンドオーバー先の前記無線基地局との間の通信に切り替えることを特徴とする。 The wireless system of the present invention is a wireless system of a wireless train control system that wirelessly communicates control information for controlling a train, and includes a plurality of wireless base stations and the wireless base station provided on a vehicle. It is provided with an on-board radio station that communicates data including the control information between the two, the data is divided and stored in a plurality of slots for communication, and the radio base station has train position information. Then, when the train reaches the preset switching permission start point, the slot reservation is requested to the radio base station of the handover destination, and when the slot reservation is completed, the slot reservation is completed to the on-board radio station. When the on-board radio station receives the transmission that the reservation of the slot is completed, the communication with the radio base station being communicated is carried out regardless of the position of the own train. It is characterized by switching to communication with the radio base station.

この無線システムにおいて、前記車上無線局は、自列車が前記切替許可開始点に到達した後、スロットの予約完了の伝達を受けない場合、通信中の無線基地局の通信可能エリアを自列車が出ないように自列車を制御することが好ましい。 In this wireless system, if the on-board radio station does not receive notification of slot reservation completion after the train reaches the switching permission start point, the train operates in the communicable area of the radio base station being communicated. It is preferable to control the own train so that it does not come out.

この無線システムにおいて、前記切替許可開始点は、前記ハンドオーバー先の無線基地局の通信可能エリアの中で、列車が進入する側のエリア端に設定されることが好ましい。 In this wireless system, the switching permission start point is preferably set at the end of the area on the side where the train enters in the communicable area of the radio base station of the handover destination.

この無線システムにおいて、前記無線基地局は、ハンドオーバー先の前記無線基地局にスロットの予約を依頼する時、データの暗号化及び復号化に用いる鍵をハンドオーバー先のその無線基地局に伝送することが好ましい。 In this wireless system, when the wireless base station of the handover destination is requested to reserve a slot, the wireless base station transmits a key used for data encryption and decryption to the wireless base station of the handover destination. Is preferable.

本発明の無線システムによれば、車上無線局は、スロットの予約完了の伝達を受けた時、自列車の位置を条件とせずに、通信中の無線基地局との間の通信を、ハンドオーバー先の無線基地局との間の通信に切り替えるので、予約されたスロットが使われない時間が短縮され、通信資源であるスロットの利用効率が向上する。 According to the radio system of the present invention, when the on-board radio station receives the notification of the slot reservation completion, it hands the communication with the radio base station in communication without the condition of the position of its own train. Since the communication is switched to the wireless base station of the over-destination destination, the time when the reserved slot is not used is shortened, and the utilization efficiency of the slot, which is a communication resource, is improved.

無線式列車制御システムのブロック構成図。Block configuration diagram of wireless train control system. 本発明の一実施形態に係る無線システムのエリア設計図。The area design drawing of the wireless system which concerns on one Embodiment of this invention. 同無線システムにおけるハンドオーバーシーケンスを示すシーケンス図。The sequence diagram which shows the handover sequence in the wireless system. 従来の無線システムのエリア設計図。Area design drawing of a conventional wireless system. 従来の無線システムにおけるハンドオーバーシーケンスを示すシーケンス図。The sequence diagram which shows the handover sequence in the conventional wireless system.

本発明の一実施形態に係る無線システムを図1乃至図3を参照して説明する。図1に示すように、無線式列車制御システム1は、日本工業規格(非特許文献1及び非特許文献2)に規定されている従来の無線式列車制御システムと同様の構成を有し、無線システム6を有する。無線システム6は、前述した従来の無線システムと同様のハードウェア構成を有し、ハンドオーバー処理が異なる。従来の無線システムと同等の箇所には同じ符号を付している。 A wireless system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. As shown in FIG. 1, the wireless train control system 1 has the same configuration as the conventional wireless train control system defined in the Japanese Industrial Standards (Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2), and is wireless. It has a system 6. The wireless system 6 has the same hardware configuration as the conventional wireless system described above, and the handover process is different. The same reference numerals are given to the parts equivalent to those of the conventional wireless system.

無線式列車制御システム1は、列車を制御するための制御情報を無線で通信する。無線システム6は、複数の無線基地局4(4a、4b)と、車上無線局5とを備える。車上無線局5は、無線基地局4との間で制御情報を含むデータの通信を行う。そのデータは、分割されて複数のスロットに収容されて通信される。無線基地局4は、列車の位置情報を有する。 The wireless train control system 1 wirelessly communicates control information for controlling a train. The radio system 6 includes a plurality of radio base stations 4 (4a, 4b) and an on-board radio station 5. The on-board radio station 5 communicates data including control information with the radio base station 4. The data is divided and stored in a plurality of slots for communication. The radio base station 4 has train position information.

無線式列車制御システム1の各構成をさらに詳述する。指令所装置21は、制御対象線区における列車運行の監視及び管理を行う装置である(非特許文献2の附属書B参照)。地上装置22は、制御対象線区の列車制御及び転てつ器などの制御を地上側で行う装置である。地上装置22は、処理装置、記憶装置等のハードウェアを有し、ソフトウェアを実行することによって動作する。 Each configuration of the wireless train control system 1 will be described in more detail. The command center device 21 is a device that monitors and manages train operation in a controlled line section (see Annex B of Non-Patent Document 2). The ground device 22 is a device that controls trains in a line section to be controlled and controls such as a rolling device on the ground side. The ground device 22 has hardware such as a processing device and a storage device, and operates by executing software.

車上制御装置31は、制御対象となる列車の監視制御を行う装置であり、無線システム6を介して地上装置22と接続される。無線システム6は、地上装置22と車上制御装置31との間で無線データ伝送を提供する装置である。無線システム6の無線基地局4は、地上伝送路を介して地上装置22と接続される。無線システム6の車上無線局5は、車上制御装置31と接続され、無線によって無線基地局4とのデータ通信を行う。 The on-board control device 31 is a device that monitors and controls the train to be controlled, and is connected to the ground device 22 via the wireless system 6. The wireless system 6 is a device that provides wireless data transmission between the ground device 22 and the on-board control device 31. The radio base station 4 of the radio system 6 is connected to the ground device 22 via a ground transmission line. The on-board radio station 5 of the wireless system 6 is connected to the on-board control device 31 and wirelessly performs data communication with the radio base station 4.

指令所装置21、地上装置22及び無線基地局4は、地上に設置されるので、地上システム2と呼ばれる。車上制御装置31及び車上無線局5は、車上に設置されるので、車上システム3と呼ばれる。 Since the command center device 21, the ground device 22, and the radio base station 4 are installed on the ground, they are called the ground system 2. Since the on-vehicle control device 31 and the on-vehicle radio station 5 are installed on the vehicle, they are called an on-vehicle system 3.

本実施形態では、無線システム6におけるデータの通信は、時分割であるので、スロットはタイムスロットとも呼ばれる。スロットは、データの通信に必要な通信資源(リソース)である。 In the present embodiment, since the data communication in the wireless system 6 is time-division, the slot is also called a time slot. Slots are communication resources (resources) required for data communication.

図2に示すように、列車Tは図2の右方向に走行する。無線基地局4aは、予め設定された切替許可開始点Pに列車Tが到達した時、ハンドオーバー先の無線基地局4bにスロットの予約を依頼する。 As shown in FIG. 2, the train T travels to the right in FIG. When the train T reaches the preset switching permission start point P, the radio base station 4a requests the radio base station 4b of the handover destination to reserve a slot.

無線基地局4aは、ハンドオーバー先の無線基地局4bにスロットの予約を依頼する時、データの暗号化及び復号化に用いる鍵を無線基地局4bに伝送する。 When requesting the radio base station 4b of the handover destination to reserve a slot, the radio base station 4a transmits a key used for data encryption and decryption to the radio base station 4b.

そして、無線基地局4aは、無線基地局4bのスロットの予約が完了した時、車上無線局5にスロットの予約完了を伝達する。 Then, when the reservation of the slot of the radio base station 4b is completed, the radio base station 4a notifies the on-board radio station 5 of the completion of the slot reservation.

車上無線局5は、スロットの予約完了の伝達を受けた時、自列車Tの位置を条件とせずに、通信中の無線基地局4aとの間の通信を、ハンドオーバー先の無線基地局4bとの間の通信に切り替える。 When the on-board radio station 5 receives the notification of the slot reservation completion, the on-board radio station 5 transmits the communication with the radio base station 4a being communicated with the radio base station 4a being communicated without the position of the own train T as a condition. Switch to communication with 4b.

車上無線局5は、自列車Tが切替許可開始点Pに到達した後、スロットの予約完了の伝達を受けない場合、通信中の無線基地局4aの通信可能エリアを自列車Tが出ないように自列車を制御する。 If the on-board radio station 5 does not receive the notification of slot reservation completion after the own train T reaches the switching permission start point P, the own train T does not exit the communicable area of the radio base station 4a being communicated. Control your train so that.

切替許可開始点Pは、ハンドオーバー先の無線基地局4bの通信可能エリアの中で、列車が進入する側のエリア端に設定される。なお、エリア端とは、数学的に厳密な端である必要は無く、列車長及び列車の位置検知誤差等を考慮した精度での実質的な通信エリアの端である。 The switching permission start point P is set at the end of the area on the side where the train enters in the communicable area of the radio base station 4b of the handover destination. The area end does not have to be a mathematically exact end, but is a substantial end of the communication area with accuracy in consideration of the train length, the position detection error of the train, and the like.

無線システム6のハンドオーバー処理についてさらに詳細に説明する。無線基地局4及び車上無線局5は、データ通信の送受信装置として、それぞれ地上無線装置41(41a、41b)及び車上無線装置51を有する(図1参照)。無線基地局4及び車上無線局5は、ハンドオーバーの機能を提供する装置として、それぞれ拠点装置42(42a、42b)及び車上装置52を有する。 The handover process of the wireless system 6 will be described in more detail. The radio base station 4 and the on-board radio station 5 have a terrestrial radio device 41 (41a, 41b) and an on-board radio device 51, respectively, as data communication transmission / reception devices (see FIG. 1). The radio base station 4 and the on-board radio station 5 have a base device 42 (42a, 42b) and an on-board device 52, respectively, as devices that provide a handover function.

無線基地局4の拠点装置42は、列車の位置情報を有している。図2及び図3に示すように、ハンドオーバー前の無線基地局4aの拠点装置42aは、列車Tが予め設定された切替許可開始点Pに到達した時、ハンドオーバー先の無線基地局4b、すなわち、次に車上無線局5が通信する地上無線装置41bを判定する。列車Tは線路を上りまたは下りの一方向に走行するので、ハンドオーバー先の無線基地局4bがどの無線基地局4であるかを判定することは容易であり、例えば、ハンドオーバーしていく無線基地局4の順序を予め定め、それを拠点装置42及び車上装置52に記憶しておいてもよい。 The base device 42 of the radio base station 4 has train position information. As shown in FIGS. 2 and 3, when the train T reaches the preset switching permission start point P, the base device 42a of the radio base station 4a before the handover has the radio base station 4b of the handover destination. That is, next, the terrestrial radio device 41b with which the on-board radio station 5 communicates is determined. Since the train T travels on the track in one direction of up or down, it is easy to determine which radio base station 4b is the handover destination radio base station 4, for example, the radio to be handed over. The order of the base stations 4 may be predetermined and stored in the base device 42 and the on-board device 52.

そして、その拠点装置42aは、拠点装置42bを介して、次の地上無線装置41bにスロットの予約を依頼し、あわせて通信を行う鍵をその地上無線装置41bに交付する。鍵は、暗号鍵である。 Then, the base device 42a requests the next terrestrial radio device 41b to reserve a slot via the base device 42b, and delivers a key for communication to the terrestrial radio device 41b. The key is an encryption key.

そして、拠点装置42aは、スロットの予約が完了した時、地上無線装置41aを介して、車上無線局5の車上装置52に対し、スロットの予約完了と、次の地上無線装置41bと通信するためのパラメータを伝達する。 Then, when the slot reservation is completed, the base device 42a communicates with the on-board device 52 of the on-board radio station 5 via the terrestrial radio device 41a to complete the slot reservation and communicate with the next terrestrial radio device 41b. Communicate the parameters to do.

車上装置52は、通信中の無線基地局4aの通信可能エリアを自列車Tが出て、次の無線基地局4bと通信を行うエリアに自列車Tが進入するすることを許可する(次ゾーン進入許可)。 The on-board device 52 permits the own train T to leave the communicable area of the radio base station 4a being communicated and the own train T to enter the area communicating with the next radio base station 4b (next). Zone entry permission).

車上装置52は、自列車Tの位置を条件とせずに、ハンドオーバー前の地上無線装置41aに対して通信の終了を通知し、次のタイミングでハンドオーバー先の地上無線装置41bに対して通信を開始する。すなわち、無線基地局4aから無線基地局4bにハンドオーバーが行われる。ハンドオーバー前の地上無線装置41aは、通信の終了を通知されると、スロットを解放する。なお、このハンドオーバーシーケンスにおいて車上無線装置51は役割を有さず、図3における「制御通信」の記載は、ハンドオーバーのタイミングを制御するための通信である。 The on-board device 52 notifies the terrestrial radio device 41a before the handover of the end of communication without the condition of the position of the own train T, and notifies the terrestrial radio device 41b of the handover destination at the next timing. Start communication. That is, the handover is performed from the radio base station 4a to the radio base station 4b. The terrestrial radio device 41a before the handover releases the slot when notified of the end of communication. The on-board radio device 51 does not play a role in this handover sequence, and the description of “control communication” in FIG. 3 is communication for controlling the timing of the handover.

例外処理として、車上装置52は、自列車Tが切替許可開始点Pに到達した後、スロットの予約完了の伝達を受けない場合、通信中の無線基地局4aの通信可能エリアを自列車Tが出ないように自列車Tを制御する。すなわち、車上装置52は、次ゾーン進入許可を行わない。このような例外は、例えば、事故が発生して列車が団子状態で停車していて、それら全ての列車にはスロットが予約できない場合に生じる。 As an exception handling, when the own train T reaches the switching permission start point P and is not notified of the slot reservation completion, the on-board device 52 sets the communicable area of the radio base station 4a during communication to the own train T. Control the own train T so that That is, the on-board device 52 does not permit entry into the next zone. Such an exception occurs, for example, when an accident occurs and the trains are stopped in a dumpling state and slots cannot be reserved for all of these trains.

従来のハンドオーバー処理では、列車Tがハンドオーバー予備点P2に到達した後、ハンドオーバー点P1に到達するまでの間は、ハンドオーバー先の無線基地局4bのスロットが予約され、その予約されたスロットが通信に使われなかった(図4参照)。これに対して、本実施形態の無線システム6では、ハンドオーバー先の無線基地局4bのスロットが予約されると、自列車Tの位置を条件とせずにハンドオーバーが行われるので、スロットを予約し、その予約されたスロットが使われないという時間が短縮される(図2参照)。 In the conventional handover process, the slot of the radio base station 4b of the handover destination is reserved until the train T reaches the handover point P1 after reaching the handover preliminary point P2, and the slot is reserved. The slot was not used for communication (see Figure 4). On the other hand, in the wireless system 6 of the present embodiment, when the slot of the radio base station 4b of the handover destination is reserved, the handover is performed regardless of the position of the own train T, so that the slot is reserved. However, the time that the reserved slot is not used is shortened (see FIG. 2).

具体的には、従来のハンドオーバー処理では、在来線の場合、ハンドオーバー予備点P2は、ハンドオーバー点P1の手前1kmに設定されるので、列車の最高速度を120km/hとすると、列車Tがハンドオーバー予備点P2に到達した後、ハンドオーバーが行われるまでの時間は、30秒程度となる。列車が停止すると、この時間はもっと長くなる。その長い間、予約されたハンドオーバー先の無線基地局4bのスロットが通信に使われない。 Specifically, in the conventional handover process, in the case of a conventional line, the handover preliminary point P2 is set to 1 km before the handover point P1. Therefore, assuming that the maximum speed of the train is 120 km / h, the train After T reaches the preliminary handover point P2, the time until the handover is performed is about 30 seconds. This time is even longer when the train stops. For a long time, the slot of the reserved handover destination radio base station 4b is not used for communication.

これに対して、本実施形態の無線システム6では、列車Tが切替許可開始点Pに到達した後、ハンドオーバーが行われるまでの時間は、拠点装置処理周期、無線装置伝送周期及び車両処理周期から見積もられ、最長10秒、平均7秒程度となる。したがって、予約されたスロットが通信に使われない時間は、従来と比べて1/3以下になる。 On the other hand, in the wireless system 6 of the present embodiment, the time from when the train T reaches the switching permission start point P until the handover is performed is the base device processing cycle, the wireless device transmission cycle, and the vehicle processing cycle. Estimated from, the maximum is 10 seconds and the average is about 7 seconds. Therefore, the time during which the reserved slot is not used for communication is one-third or less as compared with the conventional case.

以上、本実施形態に係る無線システム6によれば、車上無線局5は、スロットの予約完了の伝達を受けた時、自列車Tの位置を条件とせずに、通信中の無線基地局4aとの間の通信を、ハンドオーバー先の無線基地局4bとの間の通信に切り替えるので、スロットを予約し、その予約されたスロットが使われない時間が短縮され、通信資源であるスロットの利用効率が向上する。 As described above, according to the radio system 6 according to the present embodiment, when the on-board radio station 5 receives the notification of the completion of the slot reservation, the radio base station 4a during communication is not conditioned on the position of the own train T. Since the communication with is switched to the communication with the radio base station 4b of the handover destination, the slot is reserved, the time when the reserved slot is not used is shortened, and the slot which is a communication resource is used. Efficiency is improved.

車上無線局5は、自列車Tが切替許可開始点Pに到達した後、スロットの予約完了の伝達を受けない場合、通信中の無線基地局4aの通信可能エリアを自列車Tが出ないように自列車Tを制御するので、列車Tを制御するための制御情報を通信できない状態となることが防がれる。 If the on-board radio station 5 does not receive the notification of the slot reservation completion after the own train T reaches the switching permission start point P, the own train T does not leave the communicable area of the radio base station 4a during communication. Since the own train T is controlled in this way, it is possible to prevent the control information for controlling the train T from being unable to communicate.

切替許可開始点Pは、ハンドオーバー先の無線基地局4bの通信可能エリアの中で、列車Tが進入する側のエリア端に設定されるので、ハンドオーバー処理が可能なエリアが大きくなる。 Since the switching permission start point P is set at the end of the area on the side where the train T enters in the communicable area of the radio base station 4b of the handover destination, the area where the handover processing can be performed becomes large.

無線基地局4aは、ハンドオーバー先の無線基地局4bにスロットの予約を依頼する時、データの暗号化及び復号化に用いる鍵を無線基地局4bに伝送するので、通信のセキュリティーが確保される。 When the wireless base station 4a requests the wireless base station 4b of the handover destination to reserve a slot, the wireless base station 4a transmits a key used for data encryption and decryption to the wireless base station 4b, so that communication security is ensured. ..

なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、列車Tが図2の左方向に走行し、無線基地局4bから無線基地局4aにハンドオーバーが行われてもよい。また、無線基地局4の数は、3つ以上であってもよい。 The present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and various modifications can be made without changing the gist of the invention. For example, the train T may travel to the left in FIG. 2 and a handover may be performed from the radio base station 4b to the radio base station 4a. Further, the number of radio base stations 4 may be three or more.

1 無線式列車制御システム
4、4a、4b 無線基地局
43a、43b 通信可能エリア
5 車上無線局
6 無線システム
P 切替許可開始点
T 列車
1 Wireless train control system 4, 4a, 4b Radio base stations 43a, 43b Communicable area 5 On-board radio station 6 Radio system P Switching permission start point T train

Claims (4)

列車を制御するための制御情報を無線で通信する無線式列車制御システムの無線システムであって、
複数の無線基地局と、
車上に設けられて前記無線基地局との間で前記制御情報を含むデータの通信を行う車上無線局とを備え、
前記データは、分割されて複数のスロットに収容されて通信され、
前記無線基地局は、列車の位置情報を有し、予め設定された切替許可開始点に列車が到達した時、ハンドオーバー先の無線基地局にスロットの予約を依頼し、スロットの予約が完了した時、前記車上無線局にスロットの予約完了を伝達し、
前記車上無線局は、スロットの予約完了の前記伝達を受けた時、自列車の位置を条件とせずに、通信中の無線基地局との間の通信を、ハンドオーバー先の前記無線基地局との間の通信に切り替えることを特徴とする無線システム。
It is a wireless system of a wireless train control system that wirelessly communicates control information for controlling trains.
With multiple radio base stations
It is provided with an on-vehicle radio station provided on the vehicle and communicating data including the control information with the radio base station.
The data is divided and stored in a plurality of slots for communication.
The radio base station has the position information of the train, and when the train reaches the preset switching permission start point, the radio base station of the handover destination is requested to reserve the slot, and the slot reservation is completed. At that time, notify the on-board radio station that the slot reservation has been completed,
When the on-board radio station receives the transmission of the slot reservation completion, the on-board radio station performs communication with the radio base station being communicated with the radio base station being handed over, regardless of the position of its own train. A wireless system characterized by switching to communication with.
前記車上無線局は、自列車が前記切替許可開始点に到達した後、スロットの予約完了の伝達を受けない場合、通信中の無線基地局の通信可能エリアを自列車が出ないように自列車を制御することを特徴とする請求項1に記載の無線システム。 If the on-board radio station does not receive notification of slot reservation completion after the train reaches the switching permission start point, the on-board radio station prevents the train from leaving the communicable area of the radio base station being communicated. The wireless system according to claim 1, wherein the train is controlled. 前記切替許可開始点は、前記ハンドオーバー先の無線基地局の通信可能エリアの中で、列車が進入する側のエリア端に設定されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の無線システム。 The switching permission start point according to claim 1 or 2, wherein the switching permission start point is set at the end of the area on the side where the train enters in the communicable area of the radio base station of the handover destination. Wireless system. 前記無線基地局は、ハンドオーバー先の前記無線基地局にスロットの予約を依頼する時、データの暗号化及び復号化に用いる鍵をハンドオーバー先のその無線基地局に伝送することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の無線システム。

The radio base station is characterized in that when requesting the radio base station of the handover destination to reserve a slot, the key used for data encryption and decryption is transmitted to the radio base station of the handover destination. The wireless system according to any one of claims 1 to 3.

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