JP6336857B2 - 車両制御システム及び車両制御装置 - Google Patents

Description

技術分野は、車両制御システム及び車両制御装置に関する。

特許文献１には、「緊急時に運転士とともに乗客にも緊急情報を提供するようにした列車自動通報システムを得ること」（特許文献１［０００６］参照）を課題とし、その解決手段として「列車軌道上の障害物を監視するように配置された監視カメラ、この監視カメラによって撮影された映像を解析し、列車軌道上の障害物の有無を判別し、障害物を判別した場合には近くを走行中の列車に対して障害物情報を無線で発信する障害物検知装置、及び各列車に搭載され、障害物検知装置の発信する障害物情報を受信して、緊急情報を通報する緊急情報自動通報装置を備え、緊急情報自動通報装置は、列車の運転台に配置された運転台ディスプレイ装置と、列車に配置され、列車の車両に配置されたディスプレイ装置への表示及びスピーカによる放送のいずれか一方または両方を行う列車情報提供装置とに通報を行うように構成されるとともに、障害物情報について、列車の速度と列車の障害物までの残距離に基づき緊急度のランク付けを行い、ランクに対応して予め設定された緊急情報を通報する」（特許文献１［０００７］参照）ことが記載されている。

また、特許文献２には、「電波を使用しかつ広範囲に電波を発射することにより、踏切内の死角をなくすとともに、調整時間、機器費および設置・敷設工事費等の費用を削減し、同時に、鉄道における安全性の要求を満足させること」（特許文献１［０００７］参照）を課題とし、その解決手段として「電波を発射する送信アンテナ及び踏切内に存在する物体から上記電波の反射波を受信する受信アンテナを有する送受信部と、この受信アンテナで受信された反射波から上記物体の位置を算出する信号処理部と、上記物体が障害物であるか否かを判定する論理処理部とを備えた踏切障害物検知装置において、上記踏切内の所望の位置に設置され上記送信アンテナから発射された電波を反射する反射器を備え、かつ、上記反射器からの反射波を上記受信アンテナにより受信することにより、上記送信アンテナから電波が発射されたことを確認する」（特許文献１［０００７］参照）ことが記載されている。

特開２００９-２０２６３５号公報 特開２００１-２７０４４２号公報

しかし、先行技術文献においては、地上に敷設されたセンサが故障した場合の安全性および稼働率の向上については考慮されていない。

上記の課題を解決するために、本発明は、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、軌道上を走行する車両と、地上に敷設され、車両が走行する軌道上の障害物を検知する第１のセンサと、車両に搭載され、車両が走行する軌道上の障害物を検知する第２のセンサと、車両に搭載され、車両の運転を制御する、または車両の運転士へ車両の加速、減速を指示する情報あるいは軌道上の障害物の情報を提示する車両制御装置と、を有し、車両制御装置は、第１のセンサの検知結果に基づく第１の停止限界と、第２のセンサの検知結果に基づく第２の停止限界とを比較し、前記車両に近い停止限界に基づいて、車両の運転の制御、または車両の運転士への情報の提示を行うように構成する。

上記手段によれば、地上に敷設されたセンサが故障した場合において、従来よりも列車の安全性および稼働率を向上させることができる。

第１の実施形態における列車制御システム 第１の実施形態における第１のセンサの設置例 第１の実施形態における列車制御装置 第１の実施形態における列車制御システムの動作例（センサ正常時） 第１の実施形態における列車制御システムの動作例（センサ故障時） 第２の実施形態における列車制御システム 第２から第４の実施形態における列車制御装置 第２の実施形態における列車制御システムの動作例（センサ正常時） 第２の実施形態における列車制御システムの動作例（センサ故障時） 第３の実施形態における列車制御システム 第３の実施形態における列車制御システムの動作例（センサ正常時） 第３の実施形態における列車制御システムの動作例（センサ故障時） 第４の実施形態における列車制御システム 第４の実施形態における列車制御システムの動作例（センサ正常時） 第４の実施形態における列車制御システムの動作例（センサ故障時）

列車の走行を制御する列車制御システムにおいて、地上に敷設されたセンサが故障すると、軌道内あるいは踏切内の障害物を検知することができなくなり、障害物との衝突を回避する機能が低下する。その状態で列車を運行すると安全性が低下し、その一方で列車の運行を停止すると列車運行サービスの稼働率が下がるという問題がある。

安全性および稼働率を向上させるために、地上のセンサを冗長化する方法も考えられるが、鉄道は一般に路線が長いため、地上に敷設するセンサの数が膨大となり経済的ではないケースがある。以下、軌道上のセンサで障害物を検知し、障害物の検知情報に基づき列車と障害物の衝突を防止する（あるいは、運転士の衝突防止操作を支援する）列車制御システムにおいて、コストを抑えつつ列車の安全性および稼働率を向上させる実施例を説明する。

本実施例は、地上に敷設したセンサに故障が発生した場合においても、軌道上の障害物を検知し、列車と障害物の衝突を回避する（又は、運転士の衝突回避動作を支援する）機能を継続する列車制御システムである。

図１に第１の実施形態の列車制御システムを示す。列車制御システム１は、軌道３（例えば鉄製のレール）の上を走行する列車２（鉄道、ＬＲＴ（Light Rail Transit）等）に適用される。列車２は、予め定められたダイヤに従って運行し、乗客を輸送する。電力は、図示しない変電所から列車２に図示しない架線を介して供給される。

列車２は、図示しないモータで駆動力を発生して車輪１３を回転させ、軌道３の上を走行する。但し、列車２に図示しないエンジンを積み、エンジンの動力で列車２を駆動してもよい。列車２は、図示しない運転士又は列車制御装置１２が運転する。列車制御システム１は鉄道に限らず、モノレール、新交通システム、自動車、鉱山ダンプ等の輸送システムに適用することができる。

列車制御システム１は、軌道３と、前記軌道３を走行する複数の列車２と、前記軌道３に沿って地上に敷設された第１のセンサ４と、無線基地局６と、前記第１のセンサ４と前記無線基地局６の間を結ぶ通信線５と、地上信号装置８と、前記地上信号装置８と前記無線基地局６の間を結ぶ通信線７と、列車２の前方を検知する第２のセンサ９と、前記無線基地局６と双方向通信可能な車上無線装置１０と、列車の速度を検出する速度検出装置１１と、前記第２のセンサ９、前記車上無線装置１０および前記速度検出装置１１の情報に基づき列車の速度を制御する列車制御装置１２からなる。

続いて、図２に第１の実施形態における第１のセンサ４の配置例を示す。図２は、軌道を頭上から見た図である。軌道３は、例えば鉄レールで構成されており、上下線に配置される。その軌道上を列車２が走行している。第１のセンサ４は、軌道上の障害物を検知するために図２に示すように上下線の間に設置されている。こうすることで、列車が通過した際も列車の陰で障害物が見えなくなることはなく、１つのセンサで上下線両方の障害物を検知することができる。なお、点線で囲われた範囲はセンサ４の検知範囲を示す。

ただし、センサの設置方法は、軌道上の障害物を検出することができれば他の配置でもよい。また、第一のセンサ４は、広範囲を面で検知できるスキャン型のミリ波レーダやスキャン型のレーザレーダ、ステレオカメラなどのセンサが望ましいが、障害物を検知することができれば他のセンサでもよい。

次に、図３に列車２の列車制御装置１２の処理の一例を説明する機能ブロック図を示す。第２のセンサ９は、広範囲を面で検知できるスキャン型のミリ波レーダやスキャン型のレーザレーダ、ステレオカメラなどのセンサが望ましいが、障害物を検知することができれば他のセンサでもよい。

列車制御装置１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unitの略。中央演算処理装置。）、列車制御装置１２の電源を切ってもデータが保持可能な記録装置、第２のセンサ９、前記車上無線装置１０および前記速度検出装置１１等、外部の機器との間で情報が入出力可能な入出力装置、電気的にデータを記録するメモリを含む。また、記録装置には、ＣＰＵがメモリに展開して、図３で説明する処理を実行するプログラムが記録されている。

記録装置は例えば光ディスク、フラッシュメモリ、ハードディスク等である。メモリは、例えばＤＩＭＭ（Dual In-line Memory Module）等である。

列車制御装置１２においては、第２のセンサ９、前記車上無線装置１０、前記速度検出装置１１からの情報等が入出力装置に入力される。そして、入力された情報を用いて、ＣＰＵが記録装置に記録されているプログラムをメモリに展開して図３に示す処理を行う。そして、ＣＰＵの処理結果であるノッチ指令等が入出力装置により列車内の運転台等へ送信されることで、列車を制御することが可能となる。

なお、図３に示す機能ブロックの一部を、ＣＰＵによる処理（ソフトウェアによる処理）ではなく、専用のハードウェアの処理により実現するようにしてもよい。

続いて、列車制御装置１２へ入力される信号について説明する。入力信号は、（１）第２のセンサ９から入力される列車２の進路を支障する障害物の位置情報、（２）車上無線装置１０から入力される第１の停止限界の情報、（３）車上無線装置１０から入力される第１のセンサ４が故障している区間の情報、（４）速度検出装置１１から入力される列車の走行速度の情報である。

ここで、第１の停止限界とは、デジタルATCのような一般的な信号システムで設定され，第１の停止限界を越えないように列車にブレーキを掛けることで列車の間隔を制御し，列車同士の衝突を回避することが可能な停止位置である。第１の停止限界は，地上信号装置８により生成される。また、第１のセンサ４が故障している区間の特定方法の詳細は後述する。

続いて、列車制御装置１２の処理の流れを説明する。列車制御装置１２の処理は、障害物との衝突回避をするための処理と、ダイヤに従って駅間を走行するための処理を含む。まず、障害物との衝突回避を実現するための処理を説明する。

第２のセンサ９で検出した障害物の位置情報に基づき、停止限界演算部３１が、列車からみて障害物の手前に第２の停止限界を設定し、第２の停止限界の情報を停止限界結合部３２へ出力する。

停止限界結合部３２は、車上無線装置１０から入力される第１の停止限界の情報と停止限界演算部３１から出力された第２の停止限界の情報とを比較し、列車に近い停止限界を第３の停止限界として出力する。なお、第１の停止限界の情報及び第２の停止限界の情報のいずれか一方のみ入力された場合、停止限界結合部３２は第１の停止限界と第２の停止限界との比較は行わず、入力された停止限界を第３の停止限界として出力する。

第１の停止限界と前記第２の停止限界に基づいて制御をすることで、障害物が検出された場合は、第１のセンサ４及び第２のセンサ９の情報を用いて制御し、第１のセンサ、第２のセンサ９のいずれかが故障した場合は、故障していないセンサで衝突回避の機能を継続することができる。例えば、第１のセンサ４が故障した場合は、第２のセンサ９の情報に基づき制御することができる。

なお、車上無線装置１０から入力される前記第１の停止限界の情報第２のセンサ９で障害物が検出されなかった場合は第２の停止限界は生成されず、
防護パタン計画部３３は、前記第３の停止限界および予め記憶していた列車のブレーキ性能に基づき、位置に応じた制限速度のパタン（防護パタン）を計画する。

速度超過判定部３４は、前記防護パタンと速度検出装置１１で検出された車両の走行速度を比較し、速度超過しているかどうか判定し、速度超過している場合に、列車が防護パタンを超えないように第１のノッチ指令として所定のブレーキノッチを出力する。

以上が、障害物との衝突回避をする処理である。上記、障害物との衝突回避の処理は、列車間の衝突を回避するための閉塞制御と組み合わせてもよい。

続いて、ダイヤに従って駅間を走行するための処理を説明する。走行パタン計画部３６は、第１のセンサ４が故障している場合としていない場合とで異なる処理をする。故障していない場合は、カーブの制限速度、駅間の走行時分等に基づき、ダイヤに遅れないように位置に応じた速度パタン（走行パタン）を計画する。

第１のセンサ４が故障している場合は、第２のセンサ９で障害物を検出してから、自動ブレーキを掛けて障害物の手前で列車が停止できるように、低い速度で走行しなければならない。従って、走行パタン計画部３６は、カーブの制限速度、駅間の走行時分等に加えて、車上無線装置１０から入力される故障区間のデータに基づき、故障区間は第２のセンサ９を用いて障害物を回避することが可能な速度で走行パタンを生成する。

そして、故障区間以外は、故障区間で低速走行した分の遅れを取り戻すように走行パタンを生成する。ただし、走行パタンは上記に限定する必要はなく、例えば、第１のセンサ４の故障時に、全区間を第２のセンサ９を用いて障害物を回避することが可能な速度で走行するようにしてもよい。

次に、追従制御部３７は、走行パタン計画部３６で生成された走行パタンと速度検出装置１１で検出された車両の速度に基づいて、前記走行パタンに速度が追従するように、第２のノッチ指令（力行ノッチ又はブレーキノッチ）を出力する。以上が、ダイヤに従って駅間を走行する処理である。

ノッチ選択部３５は、速度超過判定部３４から出力された第１のノッチおよび追従制御部３７から出力された第２のノッチのうち、減速度が高いノッチを選択し、第３のノッチ指令として列車２が備える図示しない減速制御装置あるいは図示しない加速制御装置に出力する。

こうすることで、２つの異なるノッチが入力された場合は、減速度が高いノッチに基づき列車を制御することができ、安全性を確保できる。列車２は、第３のノッチ指令がブレーキノッチだった場合は図示しない減速制御装置により減速し、第３のノッチ指令が力行ノッチだった場合は図示しない加速制御装置により加速する。

続いて、第１の実施形態における列車制御システムの動作例として、第１のセンサ４が正常な場合の動作を図４に示す。図４の横軸は位置、縦軸は列車の走行速度を示している。まず、軌道上に障害物が存在しない場合を説明する。図３で説明した処理により、列車の走行速度は図４の実線のようになる。すなわち、列車は、ダイヤから遅れなく走行することができる。

続いて、軌道上に障害物が存在する場合を説明する。障害物が存在する場合、まず、第１のセンサ４が、軌道上に存在する障害物４１を検知し、センサ座標系における障害物４１の位置情報（上り線又は下り線のどちらに存在しているかの情報を含むようにしてもよい）を無線基地局６に伝達する。

前記無線基地局６は、障害物４１の位置情報と予め割り振っていた第１のセンサ４のＩＤを地上信号装置８に伝達する。地上信号装置８は、第１のセンサ４のＩＤ情報から予め記憶しておいた第１のセンサ４の位置を把握し、該センサの位置と障害物４１の位置情報に基づき、軌道上における障害物４１の位置を特定する。

次に、地上信号装置８は、障害物４１によって進路が支障される列車２を特定し、第１の停止限界を生成する。地上信号装置８は、第１の停止限界を、無線基地局６を介して列車２の車上無線装置１０に伝送する。なお、第１の停止限界は、列車からみて障害物の手前に設定されている。車上無線装置１０は、第１の停止限界を列車制御装置１２に伝送する。

列車制御装置１２は、図３で説明した処理を行い、図４の破線のような走行パタンで列車２が走行するように制御を行う。なお、図４のように、列車に搭載した第２のセンサ９の検知距離が足りず障害物を検知できない場合は、第１のセンサ４の情報を基に制御される。処理としては、第２の停止限界は生成されず、第３の停止限界は第１の停止限界となる。

以上により、列車制御システムは、障害物を検知してブレーキを掛けることができ、列車と障害物との衝突を回避することができる。列車制御システムは、閉塞制御を行う信号システムが対象外としていた保守員や保守車両などに対しても、衝突回避をすることが可能である。また、信号システムが故障したときのバックアップとして、列車制御システムで閉塞制御を行うことが可能である。

続いて、第１の実施形態における列車制御システムの動作例として、第１のセンサが故障した場合の動作を図５に示す。以下、処理の流れを説明する。第１のセンサ４に故障発生した場合、第１のセンサ４は例えば特許文献２に示す方法で故障を検知し、故障が発生したことを無線基地局６に伝達する。

無線基地局６は、伝達された故障情報と故障が発生した第１のセンサ４のＩＤを地上信号装置８に伝達する。地上信号装置８は、伝達された第１のセンサ４のＩＤ情報と故障情報に基づき、軌道上のどの区間で第１のセンサ４の故障が発生しているかを特定する。

次に、地上信号装置８は、その区間を走行する全ての列車に向けて、無線基地局６を介し、特定された故障発生区間の情報を伝送する。車上無線装置１０は、故障発生区間の情報を列車制御装置１２に伝送する。

続いて、列車制御装置１２は、図３で説明した処理を行い、図５の１点破線で示す走行パタンで走行する。図５に示すように、列車２は、故障区間（図５のＢ区間）は第２のセンサ９による障害物の検知で障害物を回避可能な速度で走行する。また、それ以外の区間（図５のＡ、Ｃ区間）は、第１のセンサ４による障害物の検知により安全性を確保可能な範囲で、故障区間で生じた列車２の遅れを取り戻すように走行パタン計画部３６で生成された走行パタンに基づいて列車２は走行する。

第１のセンサ４が故障した場合は、故障区間を第２のセンサ９を用いて障害物を検知するように、それ以外の区間を第１のセンサ４を用いて障害物を検知するようにして走行することで、全区間を第２のセンサ９を用いて低速走行する場合に比べ、第１のセンサ４の故障によるダイヤへの影響を低減することができる。さらに、Ａ、Ｃ区間で、Ｂ区間の遅れを取り戻すように走行パタンを生成しているため、局所的な遅れを路線全体に波及させることなく、運行することができる。

以上説明した列車制御システムにより、地上に敷設されたセンサに故障が発生した場合も、列車と軌道内の障害物との衝突回避機能を保ちつつ列車の運行を継続することができる。すなわち、列車の安全性および稼働率を向上させることができる。さらに、本方式は、列車の先頭にセンサを取り付けるのみでよいため、地上に敷設されたセンサを全て冗長化するのに比べて、部品点数が少なくコストが低いというメリットもある。

本実施例は、地上に敷設した第１のセンサ４に故障が発生した場合においても、踏切内の障害物を検知し列車と障害物の衝突を回避する（又は、運転士の衝突回避動作を支援する）機能を継続する列車制御システムである。踏切内では、踏切が開いている状態では車や人が往来するため、踏切が閉まった後も軌道上に人や車が取り残されてしまうリスクがある。踏切内に障害物を検知するセンサを設置することでそのリスクを低減することができる。第１の実施形態と同一の機能を有する部分については、説明を省略する。

図６に、第２の実施形態における列車制御システム１を示す。図６における第１の実施形態との差異は、地上側の装置が、踏切の遮断機６１と、踏切内の障害物を検知する第１のセンサ６２と、遮断機を制御し、第１のセンサ６２の情報を車上無線装置１０に伝送する踏切制御装置６３で構成されている点である。なお、第１のセンサ６２は、第１の実施形態で用いたセンサでもよいし、スキャン型ではないレーザレーダのように線で障害物の侵入を検知するセンサを用いてもよい。

図７に、第２の実施形態における列車制御装置１２の処理の一例を説明する機能ブロック図を示す。図３に示す機能ブロック図との差異は、車上無線装置１０から入力される情報に基づいて第１の停止限界を生成する停止限界演算部７１と、車上無線装置１０から入力される情報に基づいて第１のセンサ６２が故障している区間を特定する故障区間特定部７２を有する点である。

車上無線装置１０から列車制御装置１２へ入力される情報は、第１のセンサ６２のセンサ座標系における障害物の位置情報（上り線又は下り線のどちらに存在しているかの情報を含んでもよい）と、第１のセンサ６２のＩＤと、故障情報である。

停止限界演算部７１は、障害物の位置情報および第１のセンサ６２のセンサＩＤに基づき、第１の停止限界を生成する。故障区間特定部７２は、第１のセンサ６２のセンサＩＤおよび前記故障情報に基づき、センサが故障した区間を特定する。その後の処理は、第１の実施形態と同様の処理を行う。

続いて、第２の実施形態における列車制御システムの動作例として、第１のセンサが正常な場合の例を図８に示す。軌道上に障害物がない場合は、第１の実施形態と同様の処理を行い、図８の実線の示す速度で走行する。

続いて、軌道上に障害物が存在する場合を説明する。第１のセンサ６２は、踏切内に存在する障害物を検知し、検知したセンサ座標系における障害物の位置の情報およびセンサＩＤを、踏切制御装置６３に伝送する。

踏切制御装置６３は、踏切が閉まっている状態のときに、前記障害物の位置の情報および前記センサＩＤを車上無線装置１０に伝送する。踏切が開いている状態では踏切の中を車や人が往来するため、障害物の検知は踏切が閉まっている状態のときに行われる。

列車制御装置１２は、伝送された障害物の位置および前記センサＩＤに基づき、図７で説明した処理をする。その結果、軌道上に障害物が存在する場合は、列車の走行速度の軌跡は図８の破線のようになる。

以上により、列車制御システムは、遮断中に踏切に侵入した障害物を検知し、自動ブレーキを掛けることができ、列車と障害物との衝突を回避することができる。

続いて、第２の実施形態における列車制御システムの動作例として、第１のセンサ６２が故障した場合を図９に示す。第１のセンサ６２が故障した場合、該センサは例えば特許文献２に示す方法で故障を検知し、故障が発生したことを踏切制御装置６３に伝達する。

踏切制御装置６３は、車上無線装置１０に、前記故障検知情報および前記センサのＩＤを伝達する。列車制御装置１２は、前記故障検知情報と前記センサのＩＤに基づき、図７で説明した処理を行い、第２のセンサで列車と障害物の衝突回避の機能を継続する。その結果、列車の走行速度の軌跡は１点破線のようになる。

以上説明した列車制御システムにより、地上に敷設された第１のセンサ６２に故障が発生した場合も、列車と線路内の障害物との衝突回避機能を保ちつつ列車の運行を継続することができる。すなわち、列車の安全性および稼働率を向上させることができる。

さらに、本実施例は、地上に敷設された第１のセンサ以外に列車の先頭にセンサを取り付ければよいため、地上の第１のセンサを全て冗長化するのに比べて、部品点数が少なくコストが低いというメリットもある。

本実施例は、地上に敷設した第１のセンサに故障が発生した場合においても、駅構内の軌道に侵入した障害物を検知し、列車と障害物の衝突を回避する（又は、運転士の衝突回避動作を支援する）機能を継続する列車制御システムである。駅構内では、ホームから軌道上に人や物が転落するリスクがあり、駅構内に障害物を検知するセンサを設置することでそのリスクを低減することができる。第２の実施形態と同一の機能を有する部分については、説明を省略する。

図１０に、第３の実施形態における列車制御システム１を示す。第２の実施例と第３の実施例との違いは、第１のセンサ６２が、プラットホーム１０１脇の軌道上の障害物を検知する第１のセンサ１０２になっている点、踏切制御装置６３が、第１のセンサ１０２が検知した障害物の位置情報、センサのＩＤおよびセンサの故障情報を車上無線装置１０に伝送する駅構内障害物報知装置１０３で構成されている点である。なお、第１のセンサ１０２は、第２の実施形態で用いたセンサでもよいし、圧力センサ等の接触型のセンサを用いてもよい。

図１１に、第３の実施形態における列車制御システムの動作例として、第１のセンサ１０２が正常な場合の動作を図１１に示す。まず、駅構内の軌道に障害物がいない場合を説明する。その場合、第２の実施例と同様の処理をして、図１１の実線のような走行パタンで走行することができる。一方、駅構内の軌道に障害物が存在する場合は、踏切特有の処理を除き第２の実施例と同様の処理をする。その結果、列車は図１１の破線のような走行パタンを走行する。
以上により、列車制御システムは、駅構内の軌道上に侵入した障害物を検知し、自動ブレーキを掛けることができ、列車と障害物との衝突を回避することができる。

続いて、第３の実施形態における列車制御システムの動作例として、第１のセンサ１０２が故障した場合を図１２に示す。第２の実施例と同様の処理を行い、第１のセンサ１０２の故障区間では第２のセンサ９を用いて列車と障害物の衝突回避の機能を継続する。

その結果、列車の走行速度の軌跡は１点破線のようになる。なお、本実施例では、列車が第１のセンサ１０２の故障区間を過ぎた後、再加速せずに速度を一定に保っている。このように、加速減速を抑えることで、乗客の乗り心地を向上することができる。
以上説明した列車制御システムにより、地上に敷設された第１のセンサ１０２に故障が発生した場合も、列車と駅構内の軌道上の障害物との衝突回避機能を保ちつつ列車の運行を継続することができる。

すなわち、列車の安全性および稼働率を向上させることができる。さらに、本実施例では、地上に敷設された第１のセンサ以外に列車の先頭にセンサを取り付ければよいため、地上の第１のセンサを全て冗長化するのに比べて、部品点数が少なくコストが低いというメリットもある。

本実施例は、地上に敷設した第１のセンサに故障が発生した場合においても、列車の進路を支障する障害物を検知し、列車と障害物の衝突を回避する（又は、運転士の衝突回避動作を支援する）機能を継続する列車制御システムである。第２の実施形態と同一の機能を有する部分については、説明を省略する。

図１３に、第４の実施形態における列車制御システム１を示す。第２の実施例と第４の実施例との違いは、第１のセンサ６２が、列車の進路を支障する障害物を検知する第１のセンサ１３１になっている点、踏切制御装置６３が、第１のセンサ１０２が検知した障害物の有無の情報、センサのＩＤおよびセンサの故障情報を車上無線装置１０に伝送する支障障害物報知装置１３２で構成されている点である。

なお、第１のセンサ１３１は、柱が傾くと、回路が遮断されて支障を検知する仕組みになっている。一般に、第１のセンサは、崖の近くや、トンネルの出入り口、急カーブなどに設けられることが多いが、それ以外の場所で設置してもよい。

図１４に、第４の実施形態における列車制御システムの動作例として、第１のセンサが故障していない場合を図１４に示す。まず、障害物がない場合を説明する。障害物がない場合、第２の実施例と同様の処理をする。その結果、図１４の実線のような走行パタンで走行することができる。

一方、軌道上に障害物が存在する場合、列車制御システムは、踏切特有の処理を除き、第２の実施例と同様の処理をする。その結果、図１４の破線のような走行パタンになる。
以上により、列車制御システムは、列車の進路を支障する障害物を検知し、自動ブレーキを掛けることができ、列車と障害物との衝突を回避することができる。
続いて、第４の実施形態における列車制御システムの動作例として、第１のセンサが故障した場合を図１５に示す。第１のセンサが故障した場合も、第２の実施例と同様の処理を行い、第２のセンサで列車と障害物の衝突回避の機能を継続する。その結果、列車の走行速度の軌跡は１点破線のようになる。
以上説明した列車制御システムにより、地上に敷設された第１のセンサに故障が発生した場合も、列車と軌道上の障害物との衝突回避機能を保ちつつ列車の運行を継続することができる。

すなわち、列車の安全性および稼働率を向上させることができる。さらに、本実施例では、地上に敷設された第１のセンサ以外に列車の先頭にセンサを取り付ければよいため、地上の第１のセンサを全て冗長化するのに比べて、部品点数が少なくコストが低いというメリットもある。

なお、本実施例では、第１または第２のセンサで検知した障害物の情報を基に自動ブレーキを掛けるシステムを示したが、検知した障害物の情報を基に地上の信号機を制御する、あるいは検知した障害物の情報を基に運転台の表示装置を制御し、運転士に障害物の存在を報知する運転士の支援システムでもよい。

なお、上記の各実施例では、第１または第２のセンサで検知した障害物の情報を基に自動ブレーキを掛けるシステムを示したが、第３のノッチ指令による列車制御に替えて、あるいは第３のノッチ指令による列車制御に加えて、地上の信号機を制御する、運転台の表示装置を制御し、運転士に障害物の存在を報知したり第３のノッチ指令が示すノッチの制御を表示したりするようにして、運転士の衝突回避動作を支援する構成にしてもよい。

本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した各実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の１部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の１部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの１部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１…列車制御システム、２…列車、３…軌道、４…第１のセンサ、５…通信線、６…無線基地局、７…通信線、８…地上信号装置、９…第２のセンサ、１０…車上無線装置、１１…速度検出装置、１２…列車制御装置、１３…車輪、３１…停止限界演算部、３２…停止限界結合部、３３…防護パタン計画部、３４…速度超過判定部、３５…ノッチ選択部、３６…走行パタン計画部、３７…追従制御部、４１…障害物、６１…踏切の遮断機、６２…第１のセンサ、６３…踏切制御装置、７１…停止限界演算部、７２…故障区間特定部、１０１…プラットホーム、１０２…第１のセンサ、１０３…駅構内障害物報知装置、１３１…第１のセンサ、１３２…支障障害物報知装置、１４１…障害物

Claims (15)

1. 軌道上を走行する車両と、
   地上に敷設され、前記車両が走行する軌道上の障害物を検知する第１のセンサと、
   車両に搭載され、車両が走行する軌道上の障害物を検知する第２のセンサと、
   車両に搭載され、当該車両の運転を制御する、または当該車両の運転士へ当該車両の加速、減速を指示する情報あるいは軌道上の障害物の情報を提示する車両制御装置と、を有し、
   前記車両制御装置は、前記第１のセンサの検知結果に基づく第１の停止限界と、前記第２のセンサの検知結果に基づく第２の停止限界とを比較し、前記車両に近い停止限界に基づいて、前記車両の運転の制御、または前記車両の運転士への情報の提示を行うことを特徴とする車両制御システム。
2. 請求項１に記載の車両制御システムであって、
   前記車両制御装置は、前記第１のセンサが故障した場合は、前記第２のセンサで検出した障害物の情報に基づいて前記車両の運転の制御、または前記車両の運転士への情報の提示を行うことを特徴とする車両制御システム。
3. 請求項１または２に記載の車両制御システムであって、
   前記車両制御装置は、前記第１のセンサが故障している区間における前記車両の速度が前記第１のセンサが故障していない区間における前記車両の走行速度よりも低くなるように前記車両の運転の制御、または前記車両の運転士への加減速の指示の提示を行うことを特徴とする車両制御システム。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の車両制御システムであって、
   前記車両制御装置は、前記第１のセンサが故障した場合における前記第１のセンサが故障している区間以外の区間の前記車両の走行速度は、前記第１のセンサが故障していない場合における前記車両の走行速度よりも高くなるように前記車両の運転の制御、または前記車両の運転士への加減速の指示の提示を行うことを特徴とする車両制御システム
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の車両制御システムであって、
   前記車両制御装置は、前記第１のセンサが故障している区間に基づいて前記車両の走行パタンを生成し、当該走行パタンに基づいて前記車両の運転の制御、または前記車両の運転士への加減速の指示の提示を行うことを特徴とする車両制御システム。
6. 請求項１〜４のいずれかに記載の車両制御システムであって、
   前記車両制御装置は、
   前記第１のセンサの検知結果に基づく第１の停止限界と、前記第２のセンサの検知結果に基づく第２の停止限界とを比較し、前記車両に近い停止限界に基づく前記車両の運転の制御指令の生成、または前記車両の運転士へ加減速を指示する画面の生成を行い、
   前記第１のセンサが故障している区間に基づいて前記車両の走行パタンを生成し、当該走行パタンに基づいて前記車両の運転の制御指令の生成、または前記車両の運転士への加減速を指示する画面の生成を行い、
   前記停止限界に基づいて生成された制御指令または加減速を指示する画面と、前記走行パタンに基づいて生成された制御指令または加減速を指示する画面とを比較し、減速度が高い制御指令または加減速を指示する画面を用いて前記車両の運転を制御することを特徴とする車両制御システム。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の車両制御システムであって、
   前記第１のセンサは、軌道に沿って連続的に配置されていることを特徴とする車両制御システム。
8. 請求項１〜６のいずれかに記載の車両制御システムであって、
   前記第１のセンサは踏切内の障害物を検知することを特徴とする車両制御システム。
9. 請求項１〜６のいずれかに記載の車両制御システムであって、
   前記第１のセンサはプラットホーム脇の軌道にある障害物を検知することを特徴とする車両制御システム。
10. 軌道上を走行する車両の運転を制御する車両制御装置であって、
    地上に敷設され、前記車両が走行する軌道上の障害物を検知する第１のセンサからの情報と、車両に搭載され、車両が走行する軌道上の障害物を検知する第２のセンサからの情報を受信する受信部を有し、
    前記第１のセンサの検知結果に基づく第１の停止限界と、前記第２のセンサの検知結果に基づく第２の停止限界とを比較し、前記車両に近い停止限界に基づいて、前記車両の運転の制御、または前記車両の運転士への情報の提示を行うことを特徴とする車両制御装置。
11. 請求項１０に記載の車両制御装置であって、
    前記第１のセンサが故障した場合は、前記第２のセンサで検出した障害物の情報に基づいて前記車両の運転の制御、または前記車両の運転士への情報の提示を行うことを特徴とする車両制御装置。
12. 請求項１０または１１に記載の車両制御装置であって、
    前記第１のセンサが故障している区間における前記車両の速度が前記第１のセンサが故障していない区間における前記車両の走行速度よりも低くなるように前記車両の運転の制御、または前記車両の運転士への加減速の指示の提示を行うことを特徴とする車両制御装置。
13. 請求項１０〜１２のいずれかに記載の車両制御装置であって、
    前記第１のセンサが故障した場合における前記第１のセンサが故障している区間以外の区間の前記車両の走行速度が、前記第１のセンサが故障していない場合における前記車両の走行速度よりも高くなるように前記車両の運転の制御、または前記車両の運転士への加減速の指示の提示を行うことを特徴とする車両制御装置
14. 請求項１０〜１３のいずれかに記載の車両制御装置であって、
    前記第１のセンサが故障している区間に基づいて前記車両の走行パタンを生成し、当該走行パタンに基づいて前記車両の運転の制御、または前記車両の運転士への加減速の指示の提示を行うことを特徴とする車両制御装置。
15. 請求項１０〜１３のいずれかに記載の車両制御装置であって、
    前記第１のセンサの検知結果に基づく第１の停止限界と、前記第２のセンサの検知結果に基づく第２の停止限界とを比較し、前記車両に近い停止限界に基づく前記車両の運転の制御指令の生成、または前記車両の運転士へ加減速を指示する画面の生成を行い、
    前記第１のセンサが故障している区間に基づいて前記車両の走行パタンを生成し、当該走行パタンに基づいて前記車両の運転の制御指令の生成、または前記車両の運転士への加減速を指示する画面の生成を行い、
    前記停止限界に基づいて生成された制御指令または加減速を指示する画面と、前記走行パタンに基づいて生成された制御指令または加減速を指示する画面とを比較し、減速度が高い制御指令または加減速を指示する画面を用いて前記車両の運転を制御することを特徴とする車両制御装置。