CN1576131A - 自动列车停止系统 - Google Patents

Abstract

一种自动列车停止系统，将使用不同频率的载波而使数字化的列车控制信息电文(ATS电文)(8)在分成多个的轨道回路(3)的邻接轨道回路(1T、2T、3T)中传输；其中：由搭载于车上(5)的载波传感器(12)接收在轨道回路(3)中传输的载波，根据该载波的电平的变化检测轨道回路边界(31)，从而在车上把握自身位置，根据ATS电文(8)的信息进行列车(5)的控制。从而，可结合具有各种减速性能的列车的列子性能进行控制，且可立即对应信号机的显示结束。

Description

自动列车停止系统

技术领域

本发明涉及一种由传输数字化的列车控制信息电文的分成多个的轨道回路和车上装置构成的自动列车停止系统。

背景技术

JR各公司在国铁时间引进了变频式ATS-S型系统(ATS：Automatic Train Stop：自动列车停止装置)。该系统如图2所示那样，在离开信号机4一定距离的轨道回路3的地点设置地上元件6(通常设置于信号机前约800m地点，被称为远距离地上元件)，当搭载于列车5的ATS车上装置7的车上元件72从地上元件6接收到130kHz变频频率信号时，由ATS车上逻辑部71对105kHz稳定振荡频率进行变频，使省略了图示的车内警报鸣叫，促请驾驶员注意前方信号机为停止显示。

通常，驾驶员对于该警报按下确认按钮，从而进行确认处理，进行适当的制动处理，使列车安全地停止。然而，在驾驶员未注意到该警报、5秒钟以上未进行确认处理的场合，ATS-S型车上装置输出紧急制动指令，从而使列车自动地在信号机4前停止。

通过引进该ATS-S型系统，虽然列车的信号冒进事故大幅度减少，但存在几个问题。为此，针对这些问题，从国铁划分成的JR各公司此后分别进行了改良，当接收到停止显示时，追加了不发出警报而无条件地停止、或识别高减速性能的车辆而改变警报的方式的功能。然而，即使是这样改良的方式的场合，虽然也相对绝对信号机追加不伴随驾驶员的确认的立即紧急停止功能，但在其它站中间信号机未采用不伴随该驾驶员的确认处理的立即紧急停止功能，所以，存在不能消除过去那样的驾驶员的确认处理后的遗忘导致的信号冒进的问题。

另外，由于减速停止性能随列车而不同，所以，必须使地上元件的设定位置与停止性能最差的列车相符，即使引进具有高减速停止性能的列车，也存在不能实现高密度运行的问题，没有从根本上解决问题。

在过去的ATS系统中，由于根据地上元件的变频频率信号由车上装置进行列车控制，所以，虽然具有不相对绝对信号机进行驾驶员的确认处理的立即紧急停止功能，但关于其它的站中间信号机，需要如过去那样进行驾驶员的确认处理，另外，在确认处理后，解除作为ATS的防护功能，为此，存在不能完全消除驾驶员的遗忘导致的信号冒进事故。

另外，在ATS-S型系统中，由于使停止信号机或发出用于速度限制这一警报的地上元件的设置位置与在该线区行走的制动性能最差的列车相符，所以，在具有多种多样的减速性能的列车混合存在地行走的场合，存在不能进行与各列车性能相符的控制的问题。

另外，在从地上元件接收控制信息的点控制信息传输中，一旦接收到信息，则在到达下一信息地点(地上元件)之前不能更新信息。即，如前方信号机从停止显示的地上元件接收到该信息，则即使在该信号机显示结束的场合，在从下一地上元件接收到新的信息之前也不能更新信息。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种相对绝对信号机以外的信号机可完全消除由于驾驶员确认处理后的驾驶员的遗忘导致的信号冒进事故的自动列车停止系统。

另外，本发明的目的在于提供一种在具有多种多样的减速性能的列车混杂着行走于同一线路的场合进行与各列车性能相符的控制的自动列车停止系统。

另外，本发明的目的在于提供一种在从前方信号机接收到停止显示信息后该信号机结束显示的场合可接受显示信息的更新的自动列车停止系统。

为了解决上述问题，本发明的自动列车停止系统在分成多个的轨道回路的邻接轨道回路中使用相互不同的频率的载波传输数字化的列车控制信息电文，在车上根据在轨道回路中传输的载波的频率变化把握自身位置，根据数字电文的列车控制信息生成1级制动模式，时常进行速度对照检查。

即，作为解决上述问题的本发明第1手段的自动列车停止系统使用不同频率的载波使数字化的列车控制信息电文在分成多个的轨道回路的邻接的轨道回路中传输；其特征在于：由搭载于车上的载波传感器接收在轨道回路中传输的载波的频率，根据该载波的频率的变化检测轨道回路边界，从而在车上把握自身位置。

作为解决上述问题的本发明第2手段的自动列车停止系统在上述第1解决手段的基础上还具有这样的特征：接收数字化的列车控制信息电文的车上系统在确定其电文信息后，使用列车速度和系统响应时间进行相对轨道回路边界的位置修正。

作为解决上述问题的本发明第3手段的自动列车停止系统在上述第1或第2解决手段的基础上还具有这样的特征：接收到数字化的列车控制信息电文的车上系统根据该电文信息内的模式终端类别、闭塞内方长度、闭塞终端显示速度、平均坡度等相对闭塞终端显示速度生成1级制动模式，时常在车上进行速度对照检查。

作为解决上述问题的本发明第4手段的自动列车停止系统在上述第1～3的解决手段的基础上还具有这样的特征：数字化的列车控制信息电文在有绝缘轨道回路中当列车头在线时或前进路线设定时或时常发送到轨道回路中，在无绝缘轨道回路中当列车头在线时发送到轨道回路。

作为解决上述问题的本发明第5手段的自动列车停止系统在上述第1～4解决手段的基础上还具有这样的特征：数字化的列车检测电文时常发送到轨道回路。

附图说明

图1示出适用了本发明的自动列车停止系统的构成图。

图2为现有ATS-S系统的构成图。

图3为由适用了本发明的自动列车停止系统的ATS地上逻辑部生成的ATS电文的详细信息。

图4为由适用了本发明的自动列车停止系统的ATS地上逻辑部生成的TD电文的详细信息。

图5为适用了本发明的自动列车停止系统的显示结束时的动作说明图。

图6为检测适用了本发明的自动列车停止系统的载波频率变化情况的图。(A)为轨道回路边界有绝缘的场合，(B)为轨道回路边界无绝缘的场合。

具体实施方式

下面根据图1说明本发明的自动列车停止系统的一实施形式。在图1中，自动列车停止系统由搭载于列车5的ATS车上装置1、ATS地上装置2、轨道回路3、信号机4构成。轨道回路3由轨道回路边界31分成多个轨道回路1T、2T、3T…，在各轨道回路1T、2T、3T…中传输靠在邻接的轨道回路中频率互不相同的载波而输送的ATS电文(列车控制信息电文)8、TD电文(列车检测电文)9。

ATS车上装置1具有ATS车上逻辑部11和载波传感器12。另外，ATS地上装置2具有ATS地上逻辑部21和多个信号收发器22。

ATS地上装置2的ATS地上逻辑部21具有获得来自其它装置的输入信息的功能、列车检测功能、前进路状态设定功能、轨道回路跟踪功能、ATS电文生成功能、ATS电文发送功能。

来自其它装置的输入信息的获取功能为获得ATS电文生成所需要的信号机的显示信息的功能。

列车检测功能通过信号收发器使TD电文在控制范围内的所有轨道回路中传输，根据接收TD电文时的载波的电平与判定电平相比低还是高而判定轨道回路状态的落下(占用)或扛上(未占用)。

前进路线状态设定功能根据由输入信息获得的显示信息按轨道回路单位生成前进路线设定状态。

轨道回路跟踪功能相对于根据列车检测的结果判定为落下或扛上的轨道回路，根据其连续性判定该落下或扛上是否为列车的正当的落下或扛上，在判定为正当的落下的场合，识别为列车处于该轨道回路上。另外，在识别为列车后，根据落下或扛上的连续性识别前进方向，识别列车头。

ATS电文生成功能在以下条件成立的场合按各轨道回路单位生成。生成对象的轨道回路为有绝缘轨道回路的场合，存在前进路线设定而且识别为列车头的场合，或时常生成ATS电文。另外，在生成对象的轨道回路为无绝缘轨道回路的场合，当识别为列车头时，生成ATS电文。

ATS电文发送功能将ATS电文发送到与发送信号的轨道回路对应的信号收发器。

信号收发器22从ATS地上逻辑部21接收TD电文或ATS电文，对该数字电文进行MSK调制，发送到轨道回路。另外，将从轨道回路3接收到的TD电文和TD电文的载波的电平发送到ATS地上逻辑部21。

ATS车上装置1的ATS车上逻辑部11具有位置检测功能、位置修正功能、模式生成功能。

作为位置检测功能，在检测到从载波传感器12接收到的ATS电文8的载波的频率变化时识别为轨道回路边界。

作为位置修正功能，在列车进入的轨道回路与相对行进方向的外方轨道回路的边界有绝缘的场合，接受刚识别为轨道回路边界后接收到的、识别为ATS车上逻辑部接收到正当的ATS电文时的ATS电文内的轨道回路类别为有绝缘轨道回路这一情况，根据从进行载波频率变化的检测的时间到识别为ATS车上逻辑部接收到正当的ATS电文为止的时间和边界进入时的列车速度而修正从轨道回路边界31的行走距离。

另外，作为位置检测功能，在列车进入的轨道回路与相对前进方向的外方轨道回路的边界为无绝缘的场合，接受刚识别为轨道回路边界后接收到的、识别为ATS车上逻辑部接收到正当的ATS电文时的ATS电文内的轨道回路类别为无绝缘轨道回路这一情况，由于边界检测非常含糊，所以，在与靠速度发电机获得的轨道回路边界相比根据载波的频率变化识别的轨道回路边界相对行进方向为前方的场合，不进行修正。即，ATS车上逻辑部将靠速度发电机获得的轨道回路边界和行走距离识别为轨道回路边界、行走距离。

作为模式生成功能，根据列车减速性能、ATS电文内的闭塞内方长度、闭塞终端显示速度、平均坡度、模式终端类别的各信息而生成对闭塞终端显示速度的1级制动模式。另外，相对生成的模式，进行与现在的速度的对照检查，根据需要进行最佳的制动控制。

载波传感器12接收在轨道回路中传输的靠载波输送的ATS电文，将该载波的频率(ATS频率)的电平和解调后的ATS电文发送到ATS车上逻辑部。

下面，根据图6说明ATS载波的频率的变化。图6(A)表示在轨道回路2T与轨道回路1T的边界31有绝缘的场合列车5从轨道回路2T进入到轨道回路1T时的、轨道回路2T的ATS载波频率(ATS频率)f1的电平Lf1与轨道回路1T的ATS载波频率(ATS频率)f2的电平Lf2的关系。在轨道回路边界31为绝缘的场合，ATS电文8时常在轨道回路中传输。

当列车5通过实际的轨道回路边界31时，轨道回路2T的ATS频率f1的检测电平Lf1下降。同时，轨道回路1T的ATS频率f2的检测电平Lf2开始上升。

因此，在ATS车上装置1的ATS车上逻辑部11设置ATS频率f2的检测电平Lf2的判定电平(f2判定电平)，从而当ATS频率f2的检测电平Lf2在该判定电平以上时，ATS车上装置1判断为ATS频率从轨道回路2T的ATS频率f1变化到轨道回路1T的ATS频率f2。另外，该载波检测判定电平在轨道回路2T的ATS频率f1也进行设置，当轨道回路2T的ATS频率f1的检测电平Lf1在f1判定电平以下而且轨道回路1T的ATS频率f2的检测电平Lf2在f2判定电平以上时，也可判断为载波从频率f1变化到频率f2。

在这些场合，虽然很小，但在实际的轨道回路边界31与ATS车上装置1检测的边界存在误差，该误差是对应于列车进入轨道回路边界31的速度而决定或考虑到安全性留余量地决定误差，进行轨道回路边界检测误差的修正。该修正是在此后判断为ATS电文正常接收的时刻进行。

图6(B)表示在轨道回路2T和轨道回路1T的边界无绝缘的场合列车5从轨道回路2T进入到轨道回路1T时的、轨道回路2T的ATS频率f1的电平Lf1与轨道回路1T的ATS频率f2的电平Lf2的关系。

在轨道回路边界31无绝缘的场合，ATS地上装置当TD电文9的电平下降为判定电平以下时检测为落下，在由轨道回路跟踪功能识别为列车头后，将ATS电文8送到轨道回路。ATS车上装置1可检测轨道回路1T的ATS频率f2时刻为ATS车上逻辑部11接收到进一步发送到轨道的ATS频率的时刻，所以，由于系统周期和TD电文9的判定电平的选定等系统响应时间而使轨道回路1T的ATS频率f2的检测电平Lf2的上升阶段变化很大。

为此，在无绝缘轨道回路的场合，边界检测方法与有绝缘轨道回路的场合相同，设置ATS频率f2的检测电平Lf2的判定电平(f2判定电平)，当ATS频率f2的检测电平Lf2在该f2判定电平以上时，ATS车上装置1判断从ATS频率f1变化到ATS频率f2。另外，也可在ATS频率f1设置该判定电平，ATS频率f1的检测电平Lf1在f1判定电平以下而且ATS频率f2的检测电平Lf2在f2判定电平以上时，判断从ATS频率f1变化到ATS频率f2。

然而，由于实际的轨道回路边界31与ATS车上装置检测的边界存在较大的误差，所以，与靠速度发电机识别的边界相比，靠载波的频率的电平变化识别的边界处于行进方向的前方的场合，不进行距离修正。

下面根据图3说明ATS电文8的内容。ATS电文描述为开始标志(A信息)、通过编号(B信息)、模式终端类别(C信息)、闭塞内方长度(D信息)、闭塞终端显示速度(E信息)、平均坡度(f信息)、轨道回路类别(G信息)、CRC(H信息)、端部标志(I信息)。

通过编号为ATS地上逻辑部生成ATS电文时按各系统周期更新的信息，为用于ATS车上逻辑部确认ATS电文的完整性的信息。

模式终端类别为指定由ATS车上逻辑部生成的1级制动模式的终端位置的信息。

闭塞内方长度为指定从信号机到信号机的闭塞区间的距离的信息。

闭塞终端显示速度为指定与信号机的显示对应的速度的信息。

平均坡度为指定闭塞内的平均坡度的信息，可按1‰单位指定。

轨道回路类别为相对行进方向指定与外方的轨道回路的轨道回路边界的有绝缘或无绝缘的信息。

下面根据图4说明TD电文9的内容。TD电文描述为开始标志(A信息)和通过编号(B信息)。

通过编号为ATS地上逻辑部生成TD电文时按各系统周期更新的信息，为用于ATS车上逻辑部确认TD电文的完整性的信息。

下面，根据示出列车进入轨道回路的状况与制动模式的关系的图5说明信号机的显示结束时的动作。图5(A)示出初始状况，ATS地上逻辑部通过检测各轨道回路1T～4T的TD电文9A、9B的接收电平下降，从而分别识别列车5A和列车5B，在行进方向右方，列车头位置对于列车5A为轨道回路4T，对于列车5B为轨道回路2T。另外，轨道回路边界31全部有绝缘。在该状况下，轨道回路1T的信号机4-1为G显示，轨道回路2T的信号机4-2为R显示，轨道回路3T的信号机4-3为Y显示。

在该状况下，相对轨道回路4T发送ATS电文8A，相对轨道回路2T发送ATS电文8B，列车5A按制动模式BP4运行，列车5B按制动模式BP1运行。

根据这样的状况，推移到图5(B)所示状况，列车5A进入到轨道回路3T时，ATS地上逻辑部检测到轨道回路3T的TD电文9A的接收电平比基准低这一状态，根据列车跟踪功能判断为正当的落下，识别在行进方向右方处于前端轨道回路3T。由轨道回路2T的信号机4-2的显示信息(R)等生成ATS电文8A。

ATS地上逻辑部将ATS电文8A发送到与作为前端轨道回路的轨道回路3T对应的信号收发器，由信号收发器对从ATS地上逻辑部接收到的ATS电文8A进行MSK调制，发送到轨道回路3T。

列车5A的ATS车上装置的载波传感器接收在轨道回路3T中传输的ATS电文8A的载波，发送到ATS车上逻辑部。ATS车上逻辑部根据接收到的载波的频率变化识别为轨道回路边界31。然后，载波传感器接收ATS电文8A，进行解调，发送到ATS车上逻辑部。ATS车上逻辑部根据通过编号和CRC信息而确认接收到的ATS电文8A的正当性，在为正当的ATS电文的场合，将由ATS地上逻辑部进行列车检测后发送到轨道回路3T的ATS电文8A，由载波传感器接收后ATS车上逻辑部已接收正当的ATS电文8A为止的时间，即使用该时间和进入时的列车速度而计算行走距离，从ATS电文8A的闭塞内方长度减去从进入时到边界检测为止的误差和所计算的行走距离。

另外，根据列车5A的列车的减速性能、ATS电文8内的闭塞内方长度、闭塞终端显示速度(R显示)、平均坡度、模式终端类别，生成对闭塞终端显示速度的1级制动模式BP5。然后，相对生成的制动模式BP5进行与现在的速度的对照检查，根据必要进行最佳的制动控制。送往轨道回路3T的ATS电文8A按每系统周期发送。

此后，推移到图5(C)的状态，前方列车5B完全进入到轨道回路1T，信号机4-2的显示从R显示成为Y显示时，ATS地上逻辑部作为来自其它装置的输入信息而识别显示变化。ATS地上逻辑部将根据最新的信号机4-2的显示信息(Y)生成的ATS电文8A发送到与作为前端轨道回路的轨道回路3T对应的信号收发器，信号收发器对从ATS地上逻辑部接收到的ATS电文8A进行MSK调制，发送到轨道回路3T。

列车5A的ATS车上装置的载波传感器接收ATS电文8A，进行解调，发送到ATS车上逻辑部。ATS车上逻辑部根据通过编号和CRC信息确认接收到的ATS电文8A的正当性，在为正当的ATS电文的场合，根据列车5A的列车减速性能和ATS电文8A内的闭塞内方长度、闭塞终端显示速度(Y显示)、平均坡度、模式终端类别而生成对闭塞终端显示速度的制动模式BP6。然后，相对生成的制动模式BP6进行与现在的速度的对照检查，根据需要进行最佳的制动控制。在该场合，信号机4-2的显示从R显示成为Y显示，所以，不与R显示模式相当，列车可提高速度。

在过去的ATS系统中，车上装置根据地上元件的变频频率信号控制列车，所以，即使具有不相对绝对信号机进行驾驶员的确认处理的实时紧急停止功能，但关于其它站中间信号，需要如过去那样的驾驶员的确认处理，进一步进行确认处理后，作为ATS的防护功能消失，为此，存在不能完全消除驾驶员的遗忘导致的信号冒进事故的问题，但在本发明的机动列车停止系统中，在列车头所处的轨道回路按每系统周期发送ATS电文(列车控制信息电文)，车上装置时常接收ATS电文，所以，可完全消除信号冒进事故。

另外，在ATS-S型系统中，停止信号机或用于发出为速度限制这一状态的警报的地上元件的设置位置与在该线区行走的制动性能最恶劣的列车对应，所以，在具有多种多样的减速性能的列车混杂着行走的场合存在不能进行与各列车性能对应的控制的问题，但在本发明的自动列车停止系统中，通过将列车控制用的信息数字化，从而可将许多的信息转移到列车，ATS车上装置生成列车减速性能和ATS电文的闭塞内方长度、闭塞终端显示速度、平均坡度、模式终端类别生成对闭塞终端显示速度的1级制动模式，相对该生成的模式随时进行与现在速度的对照检查，根据需要进行最佳的制动控制，所以，可进行与列车性能对应的控制。

另外，在点控制信息传输中，当一旦接收信息时，在进行到下一信息地点之前不能进行信息的更新。即，当前方信号机从停止显示的地上元件接收到该信息时，即使在该信号机结束显示的场合，在从下一地上元件接收到新的信息之前也不能更新信息，但在本发明的自动列车停止系统中，对各系统周期使用最新的信息生成ATS电文，而且在列车头所处轨道回路中对各系统周期发送ATS电文，所以，可立即对应显示结束。

Claims (5)

1.一种自动列车停止系统，是连续控制方式的自动列车停止系统，靠不同频率的载波使数字化的列车控制信息电文在分成多个的轨道回路的邻接轨道回路中传输；其特征在于：由搭载于车上的载波传感器接收在轨道回路中传输的载波的频率，根据该载波的频率的变化而检测轨道回路边界，从而在车上把握自身位置。

2.根据权利要求1所述的自动列车停止系统，其特征在于：接收数字化的列车控制信息电文的车上系统在确定其电文信息后，使用列车速度和系统响应时间进行相对轨道回路边界的位置修正。

3.根据权利要求1或2所述的自动列车停止系统，其特征在于：接收到数字化的列车控制信息电文的车上系统根据该电文信息内的模式终端类别、闭塞内方长度、闭塞终端显示速度、平均坡度等而相对闭塞终端显示速度生成1级制动模式，时常在车上进行速度对照检查。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的自动列车停止系统，其特征在于：数字化的列车控制信息电文在有绝缘轨道回路中当列车头在线上时且前进路线设定时或时常发送到轨道回路中，在无绝缘轨道回路中当列车头在上线时发送到轨道回路。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的自动列车停止系统，其特征在于：数字化的列车检测电文时常发送到轨道回路。

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