信號安全系統的制作方法

專利名稱：信號安全系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種以鐵道或單軌、LRT (Light Rail Transit:下一代路面電車)等城市交通、這些在軌道上移動的輸送系統為對象的信號安全系統，
特別涉及，在各列車接近特定范圍時，通過在地上、車上分別設置可通信的通信器，在由無線通信構成的地上一車上間通信不能利用的情況下，能夠從運用地上一車上間通信，切換到運用通信器間通信。
背景技術：
在鐵道上的以往的信號安全系統中，在整個軌道線上設置稱為軌道線路的列車檢測裝置，用此掌握列車的在線情況，但由于軌道線路的鋪設費用或維護費用龐大，所以目前正在尋求一種不用軌道線路的鐵道系統。結果，研究的系統，是利用由無線通信構成的地上一車上間通信，進行列車的在線檢知及列車控制，各列車通過車軸旋轉數的累計值等掌握自己的位置，然后，將該情況報告給地上的管理部門，由此，在地上側管理全部列車的位置。
但是，要消除利用車軸旋轉數的累計值計算位置時的誤差，在地上，根據需要，設置具有位置信息的地上感知器，在列車通過地上感知器時，由列車收到該地上感知器的位置信息，能夠定期消除位置計算上的誤差，得到正確的位置信息。如果采用該系統，可以在各列車設置無線通信機構，在地上側設置無線通信基地站，進一步在軌道上的必要部位設置位置修正用的地上感知器，通過完全廢止軌道線路，能夠大幅度地削減鋪設 維護費用。
因此，在專利文獻l中，即使在通常使用的有線系通信路徑中發生異常，不能借助其有線系通信路徑來將該系統內發生的故障信息通知系統外部的情況下，能夠與作為備用通信路徑的無線通信網相連接后，將上述故障信息通知系統外部。此外，在專利文獻2中，不采用軌道或環形天線，
5從發射器(transmitter)地上感知器向車輛發送控制速度信號或駛入可否的判斷信號。
專利文獻l:特開2002—247035號公報
專利文獻2:特開2003 — 11819號公報
但是，在由上述無線通信構成的信號安全系統中，列車的在線掌握及控制全部需要利用無線通信進行，但由于以無線作為通信介質，因干擾電波或環境變化等要避免的困難的外界因素的影響，容易預測難于始終維持一定以上的通信質量，實際上，在不能將通信質量維持在一定以上的情況下，與以往的軌道線路方式相比，不可避免要降低系統的運轉率。

發明內容
本發明的目的是提供一種信號安全系統，即使在無線通信中發生某種程度的故障時，通過備用系統，能夠繼續掌握列車的在線或控制上的安全控制，由此，能夠期待提高運轉率。
此外，本發明的目的是提供一種信號安全系統，在發生上述故障后，在也能夠繼續掌握列車的在線或控制上的安全控制的狀態下，即使備用系統的主要部發生故障，至少也能夠繼續掌握列車的在線情況。
本發明的信號安全系統，通過由無線通信構成的地上一車上間通信，將該各列車的位置作為在線信息從該列車的車上裝置通知給地上裝置，通過根據該在線信息從上述地上裝置向上述各列車的車上裝置發送給予速度限制的信息，來控制上述各列車的速度，其中，對于如此信號安全系統附加如下系統，在各列車接近特定范圍的情況下，通過分別設在地上、車上的通信器之間的通信，可以利用地上裝置接收來自各列車的車上裝置的車輛信息。由此，在不能利用由上述無線通信構成的地上一車上間通信的情況下，可從運用上述地上一車上間通信切換到運用上述通信器間通信。
此外，本發明的信號安全系統，通過由無線通信構成的地上一車上間通信，將該各列車的位置作為在線信息從該列車的車上裝置通知給地上裝置，通過根據該在線信息從上述地上裝置向上述各列車的車上裝置發送給予速度限制的信息，來控制上述各列車的速度，其中，對于如此信號安全系統附加如下系統，在各列車接近特定范圍的情況下，通過分別設在地上、車上的通信器之間的通信，借助包含有與分別設在地上的通信器相連接的終端的網絡，可以利用地上裝置接收來自各列車的車上裝置的車輛信息。各終端始終具有地上裝置的部分功能(在線管理功能)，而即使地上裝置本身發生故障時，通過各終端也能夠備用其部分功能。
即使在無線通信中發生某種程度的故障時，通過備用系統，能夠繼續掌握列車的在線或控制上的安全控制，能夠期待提高運轉率。
此外，在發生上述故障后，在也能夠繼續掌握列車的在線或控制上的安全控制的狀態下，另外，即使備用系統的主要部分發生故障，至少也能夠繼續掌握列車的在線情況。
另外，在無線方式中，由于進行估計傳輸延遲等誤差的位置檢測，因此難于迅速掌握站內的駛入、駛出，但通過在站內設置通信器，能夠迅速掌握上述情況，能夠謀求提高安全性。


圖l是表示本發明的一例信號安全系統的整體概要系統構成的圖。
圖2是表示本發明的一例車輛構成的圖。
圖3是表示搭載在該車輛上的一例車上控制部的內部構成的圖。圖4是表示一例地上列車控制裝置的構成的圖。
圖5是表示該地上列車控制裝置的常用保護用在線管理表格的構成例和軌道的模式圖的圖。
圖6是表示該地上列車控制裝置的代用保護用在線管理表格的構成例和軌道的模式圖的圖。
圖7是表示地上列車控制裝置中的一例常用保護的系列處理流程的圖。
圖8是表示車上控制部中的一例常用保護的系列處理流程的圖。圖9是表示代用保護上需要的設備的構成的圖。
圖10是表示地上列車控制裝置中的代用保護的一例列車檢測處理的處理流程的圖。
圖ll是表示說明地上列車控制裝置中的代用保護的列車檢測處理的模式圖(之一)。圖12同樣是表示說明地上列車控制裝置中的代用保護的列車檢測處理的模式圖(之二)。
圖13是表示說明地上列車控制裝置中的代用保護的一例停止界限生成處理的處理流程的圖。
圖14是表示在從常用保護切換到代用保護時的一例處理流程的圖。
圖15是表示說明該切換處理的模式圖。
圖16是表示為各終端準備的在線管理表格的圖。
圖17是表示作為無線通信介質，在使用LCX (泄漏同軸電纜)時的本發明的一例信號安全系統的整體概要系統構成的圖。
圖18是表示該信號安全系統上的一例車輛構成的圖。
圖中100…車輛，101…地上控制裝置，102…(無線)基地站，103、104…地上通信機構(通信器)，107…天線，108…控制用LAN， 109…終端，205、 206…車上通信機構(通信器)，200…車上控制部，1700…LCX，1701…基地站，1702…LCX天線。
具體實施例方式
以下，參照圖1 圖18，說明本發明的一實施方式。首先，如果說明本發明的信號安全系統，圖l表示其一例的整體概要系統構成。如圖1所示，以車輛100為控制對象，構成包括，地上側的中央處理部即地上列車控制裝置(相當于主要的地上裝置)IOI或(無線)基地站102、狹窄區域(lm以下)的無線通信機構即地上通信機構(本發明的通信器，相當于雙向地上感知器103、 104、信號收發器105、天線107、控制用LAN108、終端109、地上通信機構(單向地上感知器)IIO等。
其中，無線通信機構(至少設置在各車站的站臺106上)103、 104，借助信號收發器105、終端109與地上列車控制裝置101連接，但地上通信機構110不連接在地上列車控制裝置101上，單獨設置。此外，在地上列車控制裝置101中，通過借助基地站102、天線107與車輛100進行無線通信，實施列車的在線檢知或列車控制。另外，在車輛100上，通過借助基地站102、天線107與地上列車控制裝置101進行無線通信， 一方面向地上發送自己的位置，另外從地上列車控制裝置1201接收可進入的區域的邊界(以下，稱為停止界限)，然后，為了不超過該停止界限，通過控制自己的速
度，保證安全。在車輛IOO，此外，如后述，通過累計車軸的旋轉數，作為移動距離計算出自己的位置，但每當從各地上通信機構I03、 104、 110接收設置位置信息時，利用該設置位置信息修正目前算出的移動距離。
另外，在地上列車控制裝置IOI，借助控制用LAN108、終端109、信號收發器105、地上通信機構103、 104，從車輛100接收車輛識別信息(車輛ID)、速度信息、前進方向信息等狀態信息，由此，通過掌握地上通信機構103、 104的邊界前后的列車過渡，進行在線管理，另外，通過借助地上通信機構103、 104，向車輛100發送停止界限，能夠實施與上述相同的列車控制。因此，上述處理，在因無線通信故障等不能利用由采用基地站102、天線107的利用空間波的無線通信構成的信號保護的情況下，可發揮代用實施信號保護的功能。以下，由采用基地站102或天線107的利用空間波的無線通信構成的信號安全控制，定義為"常用保護"，此外，由采用地上通信機構103、 104的地上一車上間通信構成的信號安全控制，定義為"代用保護"。在實施常用保護的期間，也實施利用代用保護在線檢知，但這是備用，不能利用停止界限實施列車控制。
此外，說明本發明的車輛IOO，圖2示出其一例的構成。如圖所示，在車輛100上，搭載有車上控制部200、 MMI (人一機轉換裝置)部201、無線接收發送部202、驅動部203、速度檢測部204、車上通信機構(為本發明的通信器，相當于雙向車上感知器)205、 206、接收發送部207及天線107，其中，在車上控制部200,能夠實施基于本列車的位置計算或停止界限的速度控制等主功能。在其本列車的位置計算中，能夠由監測驅動部203的速度檢測部204得到車軸旋轉數，通過在車上控制部200累計該旋轉數，能夠作為移動距離計算出本位置。此外，常用保護時的本列車的位置信息的發送或停止信息的接收，由無線信號收發器202和天線107實施。
此外，車上通信機構205、 206，通過與地上通信機構103、 104、 110的通信，可在常用保護時的位置信息的接收或代用保護時的車輛識別信息、速度信息及前進方向信息等的發送、停止界限的接收等地上一車上間通信時使用。因此，作為車上通信機構，至少需要2個，通常，在車上通信機構205、 206中，車上通信機構205搭載在列車的頭車上，車上通信機構206搭載在列車的最后尾車上。另外，作為地上通信機構，至少需要1個，因此，不一定只要求地上通信機構103、 104中的任意一個。
如上所述，車上控制部200是各種處理，控制上所必需的，圖3示出其一例的內部構成。如圖所示，車上控制部200，由在線位置計算部300、防護圖形生成部301、制動控制部302、車上DB (DB:數據庫)303及車輛ID生成部304構成。其中，在線位置計算部300中，通過以來自速度檢測部204的車軸旋轉數信息為基礎，累計車軸旋轉數，作為移動距離，算出本列車的位置，此時，通過與成為基點的各地上通信機構103、 104、 IIO的設置位置的距離，來掌握當前位置。此時，在無線接收發送部202，發送成為基點的無線通信機構的編號和離基點的距離，但在具有多條進路的情況下，也一并發送進路識別信息。在車上DB303，還收納各種線路信息(軌道構成或坡度、拐彎、車站、限制速度信息等，以下，將這些信息稱為線形信息)，如果能夠以此掌握絕對位置，在無線通信機構202，也可考慮不發送距各基點地上感知器的設置位置的移動距離，只發送絕對位置信息。此外，以從天線107接收的、來自地上通信機構103、 104、 IIO的設置位置信息為基礎，修正目前算出距離信息，但這些處理在常用保護時進行。
在防護圖形生成部301，以來自地上列車控制裝置101的停止界限信息為基礎，不超越此界限地可生成停止的速度上限圖形(以下，稱為防護圖形)。對此，由于需要利用坡度、速度限制信息等線形信息，所以參照車上DB303來生成。在常用保護中，借助無線接收發送部202，從基地站102接收停止界限信息，但在代用保護中，借助接收發送部207，從地上通信機構103、 104接收停止界限信息。此外，在制動控制部302，還以由防護圖形生成部301生成的防護圖形為基礎，采用來自在線位置計算部300的本列車的位置信息和當前的速度信息，判斷當前的速度信息是否超過與當前的位置對應的防護圖形上的速度，在超過時，向驅動部203發出減速指令。此外，在防護圖形和當前位置、當前的速度信息傳輸到MMI部201后，顯示給操作人員。另外，在車輛ID生成部304中，在生成車輛ID后，借助車上通信機構205、 206及地上通信機構103、 104，發送給地上列車控制裝置101，但此時，同時也發送在在線位置計算部300管理的當前的速度信息或前進方向信息、門開關信息等信息。上述信息不局限于代用保護時，在常用保護時，也始終向地上列車控制裝置101發送。
另外，圖4表示一例地上列車控制裝置101的構成。如圖所示，在地上 列車控制裝置101中，作為常用保護的功能，具有無線中央裝置400、在線 管理表格401、列車檢測處理部402、停止位置生成部403、連動圖表DB404; 作為代用保護的功能，具有在線管理表格408、列車檢測處理部409、停止 位置生成部410、連動圖表DB411;但除此以外，作為共用的功能，還具 有連動控制部405、運行控制部412;此外，作為管理常用保護、代用保護 兩者的功能，還具有比較部407或系統切換部406。
此處，首先說明在列車檢測處理部402的處理，在列車檢測處理部402， 以借助基地站102由車輛發送的列車位置信息為基礎，在整理了作為整個 管理線區的在線狀況后，利用該整理結果更新在線管理表格401。在線管 理表格401中，記載存在本線上的、全部列車各自的在線狀態。圖5 (A) 表示在線管理表格401的構成例。以從圖5 (B)表示軌道的模式圖判斷的 方式，將軌道分割成區段B0 B6，通過記入各列車相距任一區段的前頭 位于哪個位置，來掌握其位置。在圖5 (B)所示的例中，由于列車的前頭 位于離區段B2的前頭100m的位置，列車的最后車尾位于離區段B1的前頭 50m的位置，因此，判定在區段B1記錄"t 50m" (= tail 50m)，此外， 在區段B2記錄"h 100m" (-head 100m)。結果，由于在在線管理表格 401上，在區段B1、 B2在線列車No.tl，所以，在區段B1、 B2也記錄"tl"， 由于在區段B3 B5不在線任何列車，所以在區段B3 B5記錄表示不在線 的"O "。
此外，在停止位置生成部403，以由列車檢測處理部402計算出的列車 位置信息為基礎，在為每列車生成停止界限后，借助無線中央裝置400、 基地站102、天線107，向車輛100發送。在停止界限生成時，在列車的前 進的前方具有多條進路的情況下，利用連動控制部405加強進路的確保狀 況，其詳細情況后述。在連動控制部406，為確保必要的進路，按照運行 管理部412的指示，通過參照記錄與進路對應的轉轍器等操作條件的連動 圖表DB404，確保進路。
另外，在用于代用保護的列車檢測處理部409，采用借助地上通信機 構103、 104、信號收發器105、控制用LAN108得到的車輛ID、速度信息、前進方向信息等信息，通過掌握列車的過渡狀態，管理在線分布。該在線
分布收納在線管理表格408中，圖6 (A)表示該在線管理表格408的構成例。 為了從圖6 (B)表示軌道的模式圖判斷，在代用保護中，由于通過掌握地 上通信機構103、 104前后的列車過渡，管理在線狀態，所以設置以地上通 信機構103、 104為邊界的固定封閉區間，以在l個封閉區間內只允許存在l 列列車的前提下，按封閉區間單位管理此處的在/不在。在圖6 (B)所示 的例中，由于只在封閉區間No為"2"的封閉區間內存在列車No為"tl" 的列車，所以，在在線管理表格408中，只在封閉區間No為2的列中記錄
"tl"。在該2的列以外的封閉區間No為l或3、 4.........N中，記錄表示
不在的"①"。
如上所述，在代用保護中，在以地上通信機構103、 104為邊界的封閉 區間內，在只允許存在l列列車的情況下運用，但在常用保護時，由于也 考慮按其以上的密度運用，所以在后述的列車檢測處理中，檢測封閉邊界 的通過，掌握在封閉區間內在線的多列列車。此時，在圖6 (A)表示該在 線管理表格408中，在l個封閉區間No中，能夠記錄多列列車(例如，在封 閉區間No2中記錄"U" 、 "t2"的No。此外，在停止位置生成部410，以 在列車檢測處理部409計算出的列車的在線分布為基礎，在為每列車生成 停止界限后，借助控制用LAN108、終端109、信號收發器105、地上通信 機構103、 104，發送給車輛IOO。在列車的前進的前方具有多條進路的情 況下，與常用保護同樣，利用連動控制部405加強進路的確保狀況。在連 動控制部406中的處理，基本上與常用保護時的情況相同。但是，在代用 保護中，由于軌道的管理單位不同，因此參照為代用保護用準備的連動圖 表DB411。
在作為管理常用保護、代用保護兩者的功能的比較部407中，在在線 管理表格401、 408中比較表格內容，始終監測這些內容是否一致，在該監 測結果出現異常的情況下，將主要情況告知操作者。同樣，在作為管理常 用保護、代用保護兩者的功能的系統切換部406中，還通過無線中央裝置 400中的正常電文接收狀況等的監測，掌握常用保護的運行狀況，在通過 該監測判斷運行狀況異常時，實施從常用保護向代用保護的切換。
因此，圖4所示的常用保護用功能"無線中央裝置400、在線管理表格
12401、列車檢測處理部402、停止位置生成部403及連動圖表DB404"和代 用保護用功能"在線管理表格408、列車檢測處理部409、停止位置生成部 410及連動圖表DB411"可裝配在同一控制臺上，但也可以考慮通過安裝 在分別獨立的控制臺上，達到冗長化，而提高可靠性。此時，對于兩者共 用的功能即"連動控制部405、比較部407及系統切換部406"裝配在單個 具有上述功能的控制臺上。但是，關于連動控制部405,為提高其可靠性， 也可以考慮，在安裝有常用保護用功能的控制臺上和安裝有代用保護用功 能的控制臺上，分別安裝相同的連動控制部。
下面，說明地上列車控制裝置101中的有關常用保護的一系列處理， 圖7表示其一例處理流程。此時，首先，在S (S:步驟)7—1中，在無線 中央裝置400，判斷是否接收到車輛100的列車在線信息。根據該判斷，如 果未接收到，處理返回到S7—1，但在接收到時，在將該信息傳輸給列車 檢測處理部402后，實行到S7 —2。在S7 — 2中，以來自無線中央裝置400 的列車的在線信息為基礎，在掌握本線上的全部列車的各自位置后，更新 在線管理表格401。具體是，如前所述，在作為在線信息而從車輛100接收 到距作為基點的地上通信機構103、 104的距離的情況下，以此為基礎，如 圖5 (A)所示，以變更成區段單位的位置的狀態來管理各列車的在線，基 于此管理結果，更新在線管理表格401。然后，在S7—3中，在停止位置生 成部403，以記錄在在線管理表格401中的全部列車的在線分布為基礎，幵
始對各列車設置停止界限的處理。
接著，在S7—4中，對每列車，判斷相對于該列車的前行列車是否在 站內或越過站內在其前方。根據該判斷，如果不存在，則按S7 — 5，加進 考慮傳輸延遲或冒進的距離，在前行列車的面前設定停止界限。設定的停 止界限，從無線中央裝置400，借助基地站1202，發送給車輛100。此外， 如果在判定存在時，按S7—6，利用連動控制部405，判定是否確保站內的 進路。如果確保，在停車時，在停車位置設置停車界限，在通過車站時， 與S7 — 5同樣，在前行列車的面前設置停止界限。此外，在不能確保進路 的情況下，在站內面前的區段設定停止界限，避免駛入站內。
另外，說明車上控制部200中的有關常用保護的一系 處理，圖8表示 其一例處理流程。此時，首先，在S8 — 1中，在在線位置檢測部300，接收來自速度檢測部204的車軸旋轉數。然后在S8—2中，通過累計該車軸旋轉 數，作為在線位置，計算出距作為基點的地上通信機構103、 104的距離， 但此時，參照記錄在車上DB303的線形信息。然后，在S8—3中，算出的 在線位置，借助無線接收發送部202，發送給地上列車控制裝置101，另外， 將當前的在線位置和列車速度發送給制動控制部302。之后，在S8—4中， 在在線位置檢測部300，借助接收發送部207，判斷是否從地上通信機構 103、 104、 110接收到設置位置信息(位置修正信息)。通過該判斷，如 果接收到，在S8 — 5，之前管理的位置信息，在該接收時被置換成該設置 位置信息。在該S8—4后，或在S8—4中的判定中，如果未接收到設置位置 信息，在S8 — 6，在在線位置檢測部300，向接收發送部207發送來自速度 檢測部204的目前車輛100的速度、列車的前進方向、開門方向等信息，但 這些信息用于代用保護時的在線檢知及列車控制。
然后，在S8 — 7，從車輛ID生成部304，向接收發送部207，發送車輛 100的車輛ID。然后，在S8 — 8，判定在防護圖形生成部301，是否從接收 發送部207接收到停止界限。如果接收到，在S8—9，在防護圖形生成部301， 以從接收發送部207接收的停止界限和記錄在車上DB303的線形信息為基 礎，生成防護圖形，發送給制動控制部302。此外，如果根據S8 — 8中的判 定，在未接收到的情況下，或者在S8—9的過程后，實行S8—10，在該S8 —10中，在制動控制部302，比較與本列車的速度和本列車的位置對應的 防護圖形，如果在本列車的速度超過防護圖形時，通過向驅動部203發出 減速指令，使車輛100減速。之后，在S8 — 11，通過向MMI部208發送本列 車的位置、速度、防護圖形，顯示給操作者。
以上，說明了地上列車控制裝置101或車上控制部200的常用保護時的 一系列處理。此外，圖9示出了在代用保護方面所需的設備的構成。在該 圖9中，根據圖l所示的內容，省略圖示有關無線的裝置或基地站102、天 線107。在代用保護中，如上所述，定義以地上通信機構103、 104的設置 位置為邊界的封閉區間，在l個封閉區間內，實施只允許存在l列列車的控 制。在圖9所示的例中，如以封閉區間900所示那樣，地上通信機構103、 104設在車站的站臺106上，因此，形成車站間一封閉。最一般的運用，如 該圖9所示，是在車站的站臺106上設置地上通信機構103、 104、形成車站間一封閉的運用。
另外，說明地上列車控制裝置101中的有關代用保護的列車檢測處理 部，圖10表示其一例處理流程。參照作為表示此時的地上一列車間的運轉
的模式圖的圖ll、圖12，說明該處理流程，如以下。
艮P，首先，在S10—1，判定是否從車上通信機構205、 206中的至少任 何一方接收到車輛ID (例如，作為#1)。在該判定中，如果在還未接收到 時，由于意味著列車還未到達站臺，因此在到接收到車輛ID的期間，重復 S10—l。如果列車還未到達站臺，首先，實施車上通信機構205和地上通 信機構104的之間的通信，隨之繼續，在完全到達站臺的確定位置時，通 過在車上通信機構205 —地上通信機構103的之間、車上通信機構206 —地 上通信機構104的之間實施通信，利用地上列車控制裝置101接收車輛ID(存 i)。此時的情況，在圖ll (A)中以狀態l表示。如圖所示，表示在列車 沿a站對應的封閉區間移動后，到達a站的情況。在該狀態下，在a站對應 的封閉區間為在線，在b站對應的封閉區間為不在線。
無論怎樣，在S10 — 1，如果接收到車輛ID (#i)，在處理移入S10—2 后，判斷是否結束車上通信機構205 —地上通信機構103的之間、車上通信 機構206 —地上通信機構104的之間的通信。在該判定中，在未結束通信時， 由于意味著依然停車在a站的站臺，因此處理返回到S10—2，但在通信結 束時，在S10—3，將車輛100駛出的封閉區間作為在線處理。此時的情況， 在圖ll (B)中以狀態2表示，通過車輛100駛出a站，表示結束車上通信機 構205 —地上通信機構103的之間、車上通信機構206—地上通信機構104的 之間的通信。由于列車駛出a站，駛入b站對應的封閉區間，因此車輛IOO 進入的封閉區間作為在線處理，即，b站對應的封閉區間作為在線處理。 然后，在S10—4，在車上通信機構206—地上通信機構103之間建立通信， 判定是否接收到車輛ID (#i)及車輛100的速度(車上通信機構206 —地上 通信機構103之間通信時的通過速度)。在該判定中，如果建立通信，在 接收到車輛ID (#0及通過速度時，進行S10 — 5，在圖ll (C)中以狀態 3表示此時的情況。如圖所示，車上通信機構206正在通過地上通信機構 103，由此，在車上通信機構206 —地上通信機構103之間實施通信，將車 輛ID (#i)及此時的車輛100的速度發送給地上列車控制裝置101。
15此處所講的所謂的車輛100的速度，是通過速度檢測部204實時觀測的 列車速度，設為車上通信機構206通過地上通信機構103上時的速度。可是， 在S10—4中的判定中，在建立通信，未接收到車輛ID(弁i)及通過速度時， 由于意味著列車還未到達狀態3，因此處理返回到S10—4。如以上所述， 在建立通信，接收到車輛ID (#i)及通過速度時，進行S10—5，在S10 — 5 中，判定接收到的通過速度是否超過預先設定值。所謂此時的預先設定值， 設定為在車上通信機構206通過地上通信機構103后，即使假設發生列車緊 急制動停止、或者脫軌及輪胎的爆破(單軌、城市交通等)等的異常事故， 也足夠使列車確實越過與相鄰封閉區間(在圖11中，b站對應的封閉區間) 的邊界的速度。在S10—5的判定中，在通過速度超過設定值的情況下，通 過進行S10—8，車輛100的出發的封閉區間(在圖11中，a站對應的封閉區 間)作為不在線處理。
此時的情況，在圖ll (D)中以狀態4表示。車輛100完全離開a站對應 的封閉區間，移到b站對應的封閉區間，a站對應的封閉區間識別為不在線， b站對應的封閉區間識別為在線。可是，在收到通過速度超過設定值時， 通過S10 — 8， a站對應的封閉區間立即看作不在線，但為嚴格地再現列車 的狀態，在進行了S10—5后，在經過一定時間后，即，在S10 — 5，以用于 與通過速度比較的預先設定值(速度)，在從地上通信機構104的位置到 通過與要駛出到的封閉區間的邊界的時間后，也可考慮進行S10 — 8。此處， 如果定義上述一定時間，則所謂該一定時間，可定義為，在S10—5，以用 于與通過速度比較的預先設定值(速度)，在從車上通信機構206的位置， 到通過與要駛出的封閉區間的邊界的時間。
無論怎樣，在S10—5，在通過速度低于預先設定值的情況下，實行SIO 一6。在S10—6中，在車輛100駛出到的封閉區間，在車上通信機構205 — 地上通信機構104之間、車上通信機構205 —地上通信機構103之間、或車 上通信機構206 —地上通信機構104之間的任何一個之間，建立通信，判定 是否接收到車輛ID。在建立通信并接收到車輛ID時，實行S10 — 7，但在未 接收到時，處理返回到S10—6。此時，在S10—5中，在通過速度未到達預 先設定值的情況下，實施代用方法，檢測車輛100的向相鄰封閉區間的駛 出情況。圖12表示此時的處理概念。如圖12 (A)中狀態1所示，在車輛IOO通過a站時，在車上通信機構206 —地上通信機構103之間進行通信，在通 過速度未超過一定速度的情況下，如圖12 (B)中狀態1所示，盡管移動到 b站對應的封閉區間，在a站對應的封閉區間，還仍處于在線狀態。
因此，為檢測駛到b站對應的封閉區間的狀況，如圖12 (C)中狀態3 所示，等待車輛100到達b站，而能夠判定a站對應的封閉區間為不在線。 此時，為確認車輛100到達b站，確認在b站接收的車輛ID和在a站接收的車 輛ID的一致。在S10—7中，判定在駛到的封閉區間接收的車輛ID與車輛ID (# i)是否一致，在一致時，進行將車輛100出發的封閉區間設定為不在 線的S10 — 8，但在不一致時，從a站對應的封閉區間出發的車輛100未到達 b站對應的封閉區間，看作別的列車到達，a站對應的封閉區間還仍處于在 線狀態。
以上說明的內容，是在代用保護中的l封閉區間中，允許l列列車在線 時的判定處理，但如上所述，在常用保護時，與此并行利用代用保護設備 進行在線判定處理。此時，也實施與圖10同樣的處理，但不只是判定單一 的在/不在，當為"在"的情況下，在加進哪輛列車在線的信息后，管理 有所不同。在S10—3中，在線的列車的車輛ID也一并設定為在線，此處， 允許多個車輛ID。此外，在上述的處理中，通過設在站臺上的地上通信機 構103、 104，由于能夠迅速檢測車輛100的進站或出站，所以在S10 — 3、 S10 — 8實施的在/不在的定時，也能夠在常用保護時的列車檢測處理部 402中利用，能夠迅速且準確地判定進站或出站。
接著，說明在停止位置生成部410中的處理，g卩，說明代用保護時的 停止界限生成處理，圖13示出其一例的處理流程圖。基本上與常用保護時 的停止界限生成處理相同，但只是停止界限的單位設為封閉單位，此點有 較大差異。圖13的情況是，首先，在S13 — 1中，在停止位置生成部410， 采用在線管理表格408，在封閉區間i的前方，抽出存在前行列車的封閉區 間的面前的封閉區間j。然后，在S13 — 2中，對每列車，判斷該列車的前 行列車是否在站內或越過車站在其前方。根據該判斷，在判定不存在時， 實行S13—4，但在判定存在時，實行S13 — 3。在該S13—4，在封閉區間j 中，將由前進方向的地上通信機構103的設置位置作為停止界限。另外， 在S13 — 3中，利用連動控制部405，判定是否確保站內的進路，如果確保，在停車時，將設在停車站的站臺的地上通信機構103的設置位置設定為停 止界限，此外，在通過站時，與S13—4同樣，在封閉區間j中，將地上通 信機構103的設置位置作為停止界限。此外，如果在不能確保進路的情況 下，通過在設在包括車站的封閉區間的l個前方的封閉區間的地上通信機 構103的設置位置上，設定停止界限，能夠避免駛入站內。如此，在實行 S13 — 3或S13—4后，在S13 —5，通過借助控制用LAN108、信號收發器105, 向設在封閉區間i的地上通信機構103、104發送生成的停止界限和封閉區間 i的當前位置，通知相應車輛100。
另外，說朋從常用保護切換到代用保護時的運用上的順序，圖14示出 其一例的處理流程圖。如上所示，在代用保護中，定義由地上通信機構103、 104的設置位置決定的固定的封閉區間，由于實施在該封閉區間內只存在l 列列車的控制，因此，從l個封閉區間內存在多列列車的狀態，轉移到l個 封閉區間存在l列列車。圖14示出為此的處理流程。以下，由于多將相鄰 的車站間設定為l個封閉區間，因此，將l個封閉區間存在l列列車的狀態 稱為站間一封閉，說明該處理流程，首先，在S14—1中，如圖15所示，關 于在防護圖形內存在車站的列車(相當tminA、 tminB)，使該列車停止在 最靠近的車站。這是以通過用于操作者間的通話的列車無線(以下，稱為 列無線)以外的東西，有效應用能夠進行地上和車上間通信的唯一機構即 地上通信機構103、 104為目的而實施的。下面，在S14—2中，關于在防護 圖形內不存在車站的列車(相當tminC)，不越過防護圖形地使其停止在 停止點。然后，在S14 — 3中，制定是否活用全線，即，全部使用運用線區 或利用折返部分使用的計劃。在活用全線的情況下，實行S14—4，在不能 活用的情況下，實行S14 — 5。在該S14—4中，為活用全線，對于未全部進 入封閉區間的列車，退避到車庫。具體是，由在中央管理的操作者，確保 入庫線的進路，通過使最靠近的列車退避到車庫，實現站間一封閉。
另外，在S14 — 5中，由于進行折返運用而未活用全線，因此從折返區 間使所需數量的列車退避到折返區間外，在折返區間，實現站間一封閉。 在實行S14—4或S14—5后，在S14 — 6，參照在線管理表格408，對停在車 站的列車，按照S14—4、 S14 — 5的方針，通過借助地上通信機構103、 104， 進行行駛指示，使列車行駛。此時的行駛，基本上靠操作者的視線進行。然后，在S14 — 7中，對于不存在車站的列車，在視野內接近前行列車，等 待駛入站內的指示，利用列車無線進行指示。另外，在其后的S14 — 8中， 利用由地上通信機構103、 104及車上通信機構205、 206構成的地上一車上 間通信，更新在線管理表格408。通過以上的處理，實現站間一封閉。此 時，也通過由地上通信機構103、 104及車上通信機構205、 206構成的地上 一車上間通信，自動管理列車的在線，能夠無問題地向代用保護切換。
以上，介紹了這樣的方法，在實施代用保護時，在地上列車控制裝置 101中，利用自動在線檢知、停止界限生成實施列車控制，但這始終以地 上列車控制裝置101正常運轉為前提，為提高更安全運用上的運轉率，認 為即使在地上列車控制裝置101產生某種程度不正常的情況下，代用保 護的必要性也高。此處，說明利用前述的系統構成的地上列車控制裝置101 不正常時的代用保護，即使在中央(地上列車控制裝置101)呈減退狀態 時，在利用局部的裝置，自動掌握在線后，在準確的在線判定下，能夠繼 續運用車站操縱。如果具體說明，在已述的終端109，具備在地上列車控 制裝置101和在車輛100之間接收發送電文的中繼傳輸功能，但在作為具有 多級系CPU的安全裝置構成終端109本身后，在借助控制用LAN向地上列 車控制裝置101傳輸車輛100的電文時，在將該電文收進終端109后，通過 在圖10中所述的處理，利用該終端109，能夠掌握在包含連接在該終端109 上的地上通信機構103、 104的封閉區間前后的列車的"在"/ "不在"。
換言之，由地上列車控制裝置101實施的與在線判定處理相同的處理， 是通過各終端109，作為被限定范圍的處理，在局部實施的處理。更具體 地講，在各終端109中分別直接間接地收集掌握借助分別設在相鄰封閉 區間、自擔當封閉區間的地上通信機構103、 104發送的車輛100的電文， 而進行在線判定。此時，在終端109上，準備了與中央的在線管理表格408 不同的局部在線管理表格，而在該在線管理表格上管理在線。圖16表示為 各終端109準備的在線管理表格1600。但終端109和地上通信機構103、 104 具有對應關系，此處，如果將包含某終端109對應的地上通信機構103、 104 的封閉區間(本站)設為I，在該在線管理表格1600上，不只是管理該封 閉區間I，也一并管理在相鄰封閉區間(鄰接站)I一I、 I+I的在線有無。 如此，即使在地上列車控制裝置101發生不正常時，不只是本站，也能夠確實在線掌握相鄰的車站，由于謀求提高運用車站操縱的安全性，所以能
夠繼續維持高安全性的運用。因此，在該在線管理表格1600上，顯示只在 相當本站的封閉區間I存在列車"tl"的狀態。
最后，如果補充說明常用保護方面的地上一車上間通信，代替該通信 使用空間的無線通信，而如圖17所示，作為無線通信介質，也可以使用LCX (Leaking Co Axial Cable:泄漏同軸電纜)1700。此時，圖18表示一例車 輛100的構成。如圖17、圖18所示，代替圖1所示的基地站102或天線107， 具有基地站1701、 LCX環形天線1702、或中繼器1703。此處所謂的LCX， 能夠只限于在同軸電纜周圍的空間通信，如果能夠沿軌道鋪設LCX，由于 與利用空間波的無線通信同樣，能夠連續地進行車輛100和地上列車控制 裝置101間的通信，所以在功能上與圖l所示的構成無多大的變化。g卩，通 過LCX，也能夠利用完全相同的方法進行信號安全控制，作為利用LCX的 最大優點，是由于以在電纜周圍的限定空間進行通信為前提，如同空間波， 不發生因環境變化，影響接收靈敏度，降低性能的情形。換言之，能夠形 成抗環境變化干擾的系統，能夠謀求提高常用保護方面的可靠性。但是， 對干擾電波等的干擾，抗性弱，與空間波相比，鋪設費用或維護費用高， 實施上有困難。另外，作為具有與LCX同等功能的方法，考慮德國的LZB 等利用的交叉感應線，由此也能夠實現地上一車上間通信。但是，在采用 交叉感應線時，相對于LCX在可與車上通信的位置設置1根電纜就可以， 需要通過按一定間隔交叉地埋設感應線進行鋪設，與LCX相比， 一般增加 維護費用。
如以上說明，在無線方式中，由于進行累計傳輸延遲等誤差的位置檢 測，因此難于迅速掌握進出站情況，但通過在車站設置地上感知器(該地 上感知器，由于可發送設置位置信息，因此能夠置換位置修正用的地上感 知器)，能夠迅速掌握位置檢測，可提高安全性。此外，在以車站為基本 的必要部位，設置可在地上一車上間通信的地上感知器，在地上側，通過 用此從列車上接受車輛ID或速度、前進方向等信息，在掌握地上感知器的 設置位置的邊界前后的列車過渡后，進行在線管理，此外，通過同時向車 上發送列車的停止界限信息等，能夠實現列車控制或安全控制。此外，由 于即使在發生無線故障時，通過采用可進行地上一車上間通信的地上感知
20器的在線檢知、列車控制，也能夠繼續安全控制，所以能夠提高運轉率。 另外，不局限于鐵路，也可以用于所有沿以線形構成的軌道運行的系統。
以上，基于實施方式，具體說明了本發明者提出的發明，但本發明并 不局限于上述實施方式，在不脫離本發明宗旨的范圍內，當然可進行多種 變更。
權利要求
1.一種信號安全系統，其特征在于在列車的車上，具有無線收發部、車上通信器、和與上述無線收發部以及上述車上通信器相連接的車上裝置，在地上，具有與上述無線收發部通過無線進行通信的基站、與上述車上通信器通過1m以下的狹窄區域的無線傳送方式進行通信的地上通信器、以及與上述基站相連接的地上裝置，上述地上通信器，通過上述車上通信器，將上述地上通信器的地上設置位置的信息發送給上述車上裝置，上述車上裝置，計算上述列車各自的位置信息，并將計算得到的上述列車的位置信息作為在線信息，通過基于無線的無線收發部對上述基站的通信，通知給上述地上裝置，根據該在線信息，給予速度限制的信息被從上述地上裝置通過基于上述無線的無線收發部-基站間的通信發送到上述列車各自的車上裝置，從而上述列車各自的速度得到控制，上述地上通信器，與上述地上裝置相連接，當基于上述無線的無線收發部-基站間的通信發生故障時，在列車各自的上述車上通信器與上述地上通信器接近到1m以內的情況下，地上裝置通過上述地上通信器與上述車上通信器間的通信，接收來自列車各自的車上裝置的車輛信息。
2. 如權利要求l所述的信號安全系統，其特征在于， 在車上，至少設置2個上述車上通信器。
3. 如權利要求l所述的信號安全系統，其特征在于， 上述地上通信器各自的位置信息被用于列車位置的修正，并通過上述車上通信器一上述地上通信器間的通信發送給車上裝置。
4. 如權利要求l所述的信號安全系統，其特征在于， 上述車輛信息中，至少包含與該車輛相關的識別信息、速度信息以及行進方向信息。
5. 如權利要求4所述的信號安全系統，其特征在于，在設有以上述地上通信器的設置位置作為邊界的封閉區間的狀態下， 上述地上裝置，通過根據上述車輛信息所包含的速度信息為一定速度以 上，來判斷列車駛出到相鄰封閉區間，以掌握列車各自在封閉區間之間的 過渡，從而以封閉區間為單位對列車各自的在線進行管理。
6. 如權利要求5所述的信號安全系統，其特征在于利用上述車上通信器一上述地上通信器間的通信，從上述地上裝置向 上述列車各自的車上裝置發送給予速度限制的信息。
7. 如權利要求1所述的信號安全系統，其特征在于基于無線的無線收發部一基站間的通信，通信范圍被限定，并且借助 能沿軌道連續通信的通信機構進行。
8. 如權利要求1所述的信號安全系統，其特征在于設置以上述地上通信器的設置位置為邊界的封閉區間，在上述地上裝 置中，通過根據包含在上述車輛信息中的速度信息為一定速度以上，來判 斷列車駛出到相鄰封閉區間，以掌握各列車在封閉區間之間的過渡，從而 以封閉區間為單位管理各列車的在線，并且在此狀態下，在不能利用基于 上述無線的無線收發部一基站間的通信的情況下，在上述地上裝置中，從 運用上述無線收發部一基站間的通信切換到運用上述車上通信器一上述 地上通信器間的通信。
9. 如權利要求8所述的信號安全系統，其特征在于利用上述車上通信器一上述地上通信器間的通信，從上述地上裝置向 上述各列車的車上裝置發送給予速度限制的信息。
10. 如權利要求1所述的信號安全系統，其特征在于-至少在車站內設置上述地上通信器。
11. 一種信號安全系統，其特征在于在列車的車上，具有無線收發部、車上通信器、和與上述無線收發部 以及上述車上通信器相連接的車上裝置，在地上，具有與上述無線收發部通過無線進行通信的基站、與上述車上通信器通過lm以下的狹窄區域的無線傳送方式進行通信的地上通信器、以及與上述基站相連接的地上裝置，上述地上通信器，通過上述車上通信器，將上述地上通信器的地上設置位置的信息發送給上述車上裝置，上述車上裝置，利用接收到的上述地上設置位置的信息，計算上述各 列車的位置信息，并將計算得到的上述列車的位置信息作為在線信息，通 過基于無線的無線收發部對上述基站的通信，通知給上述地上裝置，根據該在線信息，給予速度限制的信息被從上述地上裝置發送到上述 列車各自的車上裝置，從而上述列車各自的速度得到控制，當基于上述無線的無線收發部一基站間的通信發生故障時，在列車各自的上述車上通信器與上述地上通信器接近到lm以內的情況下，上述地上 裝置通過上述地上通信器與上述車上通信器間的通信，經由包含與各個上 述地上通信器相連接的終端的網絡，接收來自列車各自的車上裝置的車輛{曰息。
12. 如權利要求11所述的信號安全系統，其特征在于， 上述終端，也一并接收來自其他終端的關于其他列車的車輛信息。
13. 如權利要求11所述的信號安全系統，其特征在于， 在上述車輛信息中，至少包含與該車輛相關的識別信息、速度信息及前進方向信息。
14. 如權利要求13所述的信號安全系統，其特征在于， 設置以上述地上通信器的設置位置為邊界的封閉區間，在各上述終端中，通過根據從各通信器、其他終端接收的車輛信息，掌握各列車向封閉 區間邊界的駛出情況，以封閉區間為單位管理各列車的在線9
15. 如權利要求11所述的信號安全系統，其特征在于， 基于上述無線的無線收發部一基站間通信，通信范圍被限定，并且借助能沿軌道連續通信的通信機構進行。
全文摘要
一種信號安全系統，通過利用基地站及天線的、由常用保護上的無線通信構成的地上-車上間通信，將各車輛的位置作為在線信息從該車輛通知給地上列車控制裝置，基于該在線信息，從列車控制裝置向各車輛發送給予速度限制的信息，在此系統上附加新的代用保護系統，其在各車輛接近特定范圍的情況下，通過作為可通信設置的地上通信器和車上通信器之間的通信，可利用列車控制裝置接收來自各車輛的車輛信息。通常，與常用保護并行通過代用保護系統，在新的封閉區間單位管理各車輛的在線，在不能用由無線通信構成的地上-車上間通信的情況下，在列車控制裝置中通過從運用常用保護切換到運用代用保護，能夠繼續利用代用保護系統進行列車控制或安全控制。
文檔編號B61L27/00GK101670841SQ20091017879
公開日2010年3月17日 申請日期2004年7月2日 優先權日2003年12月22日
發明者宮崎孝俊, 小野力, 杉田洋一, 渡部悌, 秋山正和, 西野亨 申請人:株式會社日立制作所