JP2000312170A

JP2000312170A - 信号送信装置

Info

Publication number: JP2000312170A
Application number: JP11119300A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Ikeda; 昌俊池田; Hideki Arai; 英樹新井
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 1999-04-27
Filing date: 1999-04-27
Publication date: 2000-11-07

Abstract

(57)【要約】【課題】スリットコード式信号伝送システムに用いら
れる信号送信装置であって、フェールセイフを確保する
と共に低コストの信号送信装置を提供すること。【解決手段】信号送信装置は、スイッチング素子１１
と、スイッチング素子１１の開閉を制御するＯＲ回路１
２と、信号情報コードを表す出力パルスを生成してＯＲ
回路１２に出力する直列入力並列出力の４８段シフトレ
ジスタ１３１、１３２、１３３と、入力された信号情報
に対応するシフトレジスタを選択する選択リレー回路
（中継リレーＹＲ、ＧＲ）１４とから構成されている。
各シフトレジスタは、それぞれが特定の信号情報コード
に対応してその４８個のパラレル出力端子がＯＲ回路１
２の入力端子に配線されている。基準パルス生成部１６
で得られた立ち上がりパルスはシフトレジスタの第１段
目に入力され、シフトパルス発生回路１５からのシフト
パルスによって第４８段目まで順次シフトされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、信号保安設備に用
いられる信号送信装置であって、信号情報を表すコード
である信号情報コードを軌道回路電流を特定の位相点で
瞬断することにより生成し、軌道回路電流に重畳して軌
道回路に送出して信号情報を伝送する信号伝送システム
に用いられる信号送信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】信号情報の伝送方式には、電源の周波数
の整数倍に同期したＡＦ帯の周波数を１６〜３６Ｈｚの
変調波でシフトさせる電源同期ＳＳＢ(Single Side B
and)と呼ばれるもの、直接ＡＦを変調したもの、変調波
を２周波としたものなどがあるが、これらはいずれも信
号情報を周波数情報として車上に伝える方式である。最
近ではＦＳＫ(Frequency Shift Keying)によるデジタ
ル情報を軌道回路に送信する方式も提案されている。

【０００３】これに対して本出願人が開発し、先に特許
出願（特開平７−１８６６００）したスリットコード式
信号伝送システムは、信号情報を表すコードである信号
情報コードを軌道回路電流を特定の位相点で瞬断するこ
とにより生成し、軌道回路電流に重畳して軌道回路に送
出し、一つの地上装置から他の地上装置へ又は地上装置
から車上装置へ信号情報を伝送する信号伝送システムで
ある。このスリットコード式信号伝送システムは、極め
て短い時間だけ交流の軌道回路電流を瞬断するものであ
るから、送信用のパワー系が不要であり、また瞬断回数
を増やしたり瞬断パターンを１周期毎に反転させること
等により情報数を増やせ、又ノイズに強い等の特長を有
するものである。

【０００４】即ちスリットコード式信号伝送システム
は、図２に概念図で示す如く、スイッチング素子１１を
軌道回路電流源６と軌道回路のインピーダンスポンド７
との間に介挿し、このスイッチング素子１１を送信処理
部１０の制御出力で瞬間的に開閉して交流の軌道回路電
流Ｉを瞬断し、スリットが含まれた軌道回路電流を軌道
回路に送出し、受信側、例えば車上の受信装置２ではこ
のスリットが含まれた軌道回路電流を軌道回路からピッ
クアップし復号して信号情報を得るものである。

【０００５】スリットコード式信号伝送システムにおい
ては、例えば図３に示す如く、交流正弦波の軌道回路電
流Ｉの１周期に１０個の情報点Ｐを設け、その中から任
意の５個を選択して瞬断し、スリットコードを発生させ
る。即ち交流正弦波の軌道回路電流Ｉの１周期に３０度
ごとに１２等分し、２個のゼロクロス部分Ｘを除く１０
個の情報点Ｐを設ける。情報点Ｐは図３において正弦波
形上の正方形印で示され、且つ１番から１０番まで番号
が付してある。瞬断は、奇数周期では情報点Ｐの１番
目、３番目、５番目、６番目及び８番目の５ケ所で、偶
数周期ではこれを反転し情報点Ｐの２番目、４番目、７
番目、９番目及び１０番目の５ケ所で発生している。こ
のように１から１０迄の番号で示される１０個の情報点
Ｐを、スリット形成可能な情報点Ｐとして使用している
のである。スリットＳは縦線で挟まれた部分として示さ
れている。

【０００６】上述の通り偶数周期のスリットＳには奇数
周期の１０個のスリット内容を反転したものがセットさ
れる。即ち１個の情報コードは奇隅２周期一組、奇隅各
１０スリットのパターンは正逆で構成される。なお、１
０個から５個取る組み合わせは２５２組であるが、偶数
奇数周期の判定が困難であるため、それらを取り替えて
も情報の意味が同じになるように、半分の１２６個の情
報が有効情報とし用いられる。

【０００７】スリットコード式信号伝送システムにおい
ては、このようにして得られた情報コードに信号現示そ
の他の情報を定義し、信号情報として使用する。即ち、
図２において送信処理部１０は信号制御回路４から信号
機５の現示条件、例えばＲ、Ｙ、Ｇ等の現示条件信号を
入力し、予め定められた信号情報コードに符号化する。
送信処理部１０は，この符号化された信号情報コードに
従いスイッチング素子１１を前記信号情報コードに対応
した所定の情報点で軌道回路電流Ｉを瞬断する。

【０００８】ところで、特開平７−１８６６００号公報
に開示のスリットコード式信号伝送システムに用いられ
ている信号送信装置の主要部である送信処理部１０は、
図４に示す如くＣＰＵ８１、２値化部８２、タイマ８
３、ＲＯＭ８４及びＲＡＭ８５から構成されたものであ
る。

【０００９】信号情報を送信する送信装置は保安設備を
構成するものであるから、あらゆる故障モードに対して
危険側の情報を出さないこと、即ちフェールセイフでな
ければならない。そこで前記図４のＣＰＵを備えた従来
の信号送信装置でフェールセイフを確保するには、例え
ばバス同期二重系を採用することになる。しかしなが
ら、これはコストが高いという問題がある。信号送信装
置は閉塞区間毎に備えられるものであるから、機器のコ
スト高は設備投資額の増加につながり、実用的でない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、信号情報を表すコードである信号情報コー
ドを軌道回路電流を特定の位相点で瞬断することにより
生成し、軌道回路電流に重畳して軌道回路に送出する信
号送信装置であって、フェールセイフを確保すると共に
低コストの信号送信装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る信号送信装置を、軌道回路に接続され
て軌道回路電流を信号情報コードに対応した特定の位相
点で瞬断するスイッチング素子と、前記信号情報コード
を表す出力パルスに基づいて前記スイッチング素子の開
閉を制御する開閉制御回路と、前記信号情報コードを表
す出力パルスを生成して前記開閉制御回路に出力するＮ
個の直列入力並列出力のＭ段シフトレジスタと、入力さ
れた信号情報に対応するシフトレジスタを選択する選択
リレー回路とで構成した。

【００１２】そして、前記Ｎ個のシフトレジスタは、そ
れぞれのパラレル出力端子が特定の信号情報コードに対
応して前記開閉制御回路の入力端子に配線されており、
配線の有無で前記信号情報コードを表すように設定され
ている。これによって軌道回路電流の所定の位相点に基
づいて生成されたパルスを前記シフトレジスタの第１段
目に入力し第Ｍ段目まで順次シフトすることによって前
記信号情報コードを表す出力パルスを生成するようにし
た。

【００１３】また、前期選択リレー回路は複数の中継リ
レーで構成し、入力された信号情報に対応したシフトレ
ジスタのみにシフトパルスを入力させ、且つ他のシフト
レジスタにはシフトパルスを入力させないように機能さ
せることによって、Ｎ個のシフトレジスタの中から特定
の１個のシフトレジスタを確実に選択するようにした。
更に、前記軌道回路電流の所定の位相点に基づいて生成
された基準パルスは、軌道回路電流を波形整形して得た
方形波の立ち上がり又は立ち下がりを検出して生成し
た。更にまた、前記開閉制御回路はＯＲ回路またはＡＮ
Ｄ回路で構成した。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の信号送信装置の一
実施例を示すものである。なお、ここでは説明を複雑に
しないために、信号条件は信号の現示条件（Ｒ，Ｙ，
Ｇ）の３つを対象としている。信号送信装置１は、軌道
回路電流Ｉを信号情報コードに対応した特定の位相点
（情報点Ｐ）で瞬断するスイッチング素子１１と、前記
信号情報コードを表す出力パルスに基づいて前記スイッ
チング素子１１の開閉を制御する開閉制御回路であるＯ
Ｒ回路１２と、前記信号情報コードを表す出力パルスを
生成してＯＲ回路１２に出力するシフトレジスタ１３
と、入力された信号情報に対応するシフトレジスタを選
択する選択リレー回路１４と、シフトレジスタ１３にシ
フトパルスを与えるシフトパルス発生器１５と、シフト
レジスタ１３に情報コードのタイミングを図る立ち上が
りパルスを与える基準パルス生成部１６とから構成され
ている。

【００１５】シフトレジスタ１３は３個の直列入力並列
出力の４８段シフトレジスタ１３１、１３２、１３３と
で構成されている。そして、各シフトレジスタのそれぞ
れのシフトパルス入力端子は選択リレー回路１４を介し
てシフトパルス発生回路１５に接続され、且つそれぞれ
の基準パルス入力端子は基準パルス生成部１６に接続さ
れている。更に、各シフトレジスタのそれぞれのパラレ
ル出力端子が特定の信号情報コードに対応して前記開閉
制御回路であるＯＲ回路１２の入力端子に配線されてい
る。

【００１６】選択リレー回路１４は、ここでは現示条件
（Ｒ，Ｙ，Ｇ）の３つから１つのみを選択するものであ
るから、２個の中継リレー、即ち第１接点ＹＲ１と第２
接点ＹＲ２を有するＹリレーＹＲと、第１接点ＧＲ１と
第２接点ＧＲ２を有するＧリレーＧＲとから構成されて
いる。第１シフトレジスタ１３１のシフトパルス入力端
子は、Ｇリレーの第１接点ＧＲ１とＹリレーの第１接点
ＹＲ１とを介してシフトパルス発生回路１５に接続され
ている。第２シフトレジスタ１３２のシフトパルス入力
端子は、Ｇリレーの第２接点ＧＲ２とＹリレーの第１接
点ＹＲ１とを介してシフトパルス発生回路１５に接続さ
れている。更に、第３シフトレジスタ１３３のシフトパ
ルス入力端子は、Ｙリレーの第２接点ＹＲ２を介してシ
フトパルス発生回路１５に接続されている。

【００１７】基準パルス生成部１６は、波形整形回路１
６１、分周回路１６２及び立ち上がりパルス発生回路１
６３とで構成されている。基準パルス生成部１６は、軌
道回路に接続された軌道抵抗子７３の電流を電流クラン
プ７２によってピックアップした交流正弦波を波形ひず
みを除去し、正弦波を方形波に変換し、分周し、更に前
記方形波の立ち上がりを検出して、情報コードのタイミ
ングを図る立ち上がりパルス、即ち基準パルスを発生す
るものである。分周回路１６２は、２周期分まとめて
正、反転コードを送出する実施例において、周波数を１
／２にするためのものである。

【００１８】開閉制御回路にはＯＲ回路１２が用いられ
ている。しかし、開閉制御回路はＡＮＤ回路でも構成で
きる。

【００１９】次に、本発明に係る信号送信装置１の動作
を説明する。３個のシフトレジスタ１３１、１３２、１
３３はそれぞれ各ビット毎にパラレル出力端子を持ち、
そのうちの任意の出力端子に配線を施し、ビット内のデ
ータの有無により情報コードを生成するものである。本
実施例においては、交流正弦波の軌道回路電流の１周期
を１２等分し、１２個の情報点を設定したので、２周期
分で２４個の情報点を持つことになる。この場合、情報
点と情報点との間に同数のスペース点が設けられている
ので、これも回路上ひとつの情報点として取り扱うこと
にし、２周期分で４８個の仮の情報点を設けた。従っ
て、シフトレジスタ１３１、１３２及び１３３はいずれ
も４８ビットの長さを持つ直列入力並列出力の４８段シ
フトレジスタである。

【００２０】今、Ｇ信号に相当する５個の情報コード
が、図３に示すように、例えば奇数周期では１−３−５
−６−８のスリット位置で、隅数周期では２−４−７−
９−１０のスリット位置で瞬断が発生するものとする。
ここで奇数周期分について説明すると、情報点の５と６
の間には必ずゼロクロス点が１個あるのでこれを０と
し、図示されていないスペース点を同じく０とし、更に
瞬断点を論理数１で表すと情報コードの時間的配列は０
０１０００１０００１０００１０００１０００００とな
る。

【００２１】つまり前記配列において第１番目と第１３
番目の位置はゼロクロスとなるためまず０が入り、これ
を含めた１２個の情報点を挟む間にスペースとして０が
入る。残りの１0ポイントが真の瞬断設定可能な情報点
であって奇数周期では頭から１−３−５−６−８番目に
瞬断点として１が入る。偶数周期は奇数周期の情報点の
内容が反転したもの、即ち２−４−７−９−１０番目に
瞬断点として１が入ったものとなる。このような時間的
配列に１の立ったビットのシフトレジスタのパラレル出
力に、ＯＲ回路１２の入力へ接続する配線を行い、シフ
トレジスタ内部の値（論理値）を読み出す。

【００２２】図１において、基準パルス生成部１６から
の立ち上がりパルスにより３個のシフトレジスタ１３
１、１３２及び１３３の全ての第１ビット目に１がセッ
トされる。選択リレー回路１４は、信号制御回路４の信
号現示条件により動作し、中継リレーの接点回路網によ
り選択されたシフトレジスタのみにシフトパルス発生回
路１５からシフトパルスを入力する。

【００２３】選択リレー回路１４は信号条件に従って、
対応するシフトレジスタ１３を選択する。Ｇ信号の場
合、信号制御回路４の出力信号によって中継リレーＹＲ
と中継リレーＧＲが共に励磁され、リレー接点ＹＲ１と
ＧＲ１はオンとなり同時にリレー接点ＹＲ２とＧＲ２は
オフとなるから、Ｇシフトレジスタ１３１が選択され
る。するとシフトパルス発生器１５からのシフトパルス
がＧシフトレジスタ１３２のシフトパルス入力端子に供
給される。

【００２４】また、Ｙ信号の場合、信号制御回路４の出
力信号によって中継リレーＹＲが励磁され且つ中継リレ
ーＧＲが無励磁とされ、リレー接点ＹＲ１とＧＲ２はオ
ンとなり同時にリレー接点ＹＲ２とＧＲ１はオフとなる
から、Ｙシフトレジスタ１３２が選択される。すると、
シフトパルス発生器１５からのシフトパルスがＹシフト
レジスタ１３２のシフトパルス入力端子に供給される。

【００２５】更に、Ｒ信号の場合、即ち中継リレーＹＲ
と中継リレーＧＲが共に無励磁とされ、リレー接点ＹＲ
１とＧＲ１はオフとなり同時にリレー接点ＹＲ２とＧＲ
２はオンとなるから、Ｒシフトレジスタ１３３が選択さ
れる。すると、シフトパルス発生器１５からのシフトパ
ルスがＲシフトレジスタ１３３のシフトパルス入力端子
に供給される

【００２６】基準パルス生成部１６で波形の立ち上がり
に同期して生成された基準パルスによりシフトレジスタ
１３の第１ビット目に論理値１がセットされる。続いて
シフトパルスが供給されたシフトレジスタ１３内では、
第１ビット目にセットされた論理値１がただ１個だけシ
フトパルスによって順次シフトしていく。従って、１本
の配線の出力には、１ビットを論理値１が移動する時
間、即ちシフトパルスの周期だけ論理値１が現れる。

【００２７】ＯＲ回路１２は、それぞれのシフトレジス
タのパラレル出力に配線されたその出力をすべて集約
し、いずれかに論理値１を含むとき、論理値１を出力す
る。シフトパルスは、選択リレー回路１４によって選択
されたそのとき有効なただ１個のシフトレジスタ１３に
しか供給されず、またシフトレジスタ１３のパラレル出
力端子からの配線の出力には情報コードの時間的配列に
従い論理値１または０が現れるので、これを集約したＯ
Ｒ回路の出力には時間的に瞬断タイミングに合わせて論
理値１が現れる。なお、当然のことながらシフトパルス
の周期は、軌道回路電流の１周期を２４分割した周期と
する。

【００２８】スイッチング素子１１はＯＲ回路１２の出
力により制御され、これが論理値１であるとき軌道回路
を開放し、交流正弦波の軌道回路電流Ｉを瞬断する。従
って、瞬断によって軌道回路電流Ｉに現れるスリットの
時間的配列のパターンは信号情報コードを表すものとな
る。

【００２９】本発明の信号送信装置によれば、回路を構
成するどの部分が故障しても情報コードが他の危険側の
コードに化けることはなく、フェールセイフ構成にでき
る。選択リレー回路を構成しているリレー回路は故障し
たときには落下接点（無励磁接点）が構成され下位の情
報、すなわちＧ信号はＹ信号又はＲ信号に、Ｙ信号はＲ
信号に変化するので危険はない。故障により立ち上がり
パルスが発生しなければシフトレジスタ１３の第１ビッ
ト目に論理値１がセットされないので情報コードは発生
しない。

【００３０】シフトレジスタ１３の故障は、１部のビッ
ト故障の場合それ以降０または１が続くので、出力は１
が連続するか又は何も出力されないかの状態になり、コ
ードにならない。配線が断となった場合は瞬断信号が抜
けるが、これは受信側で復号することができない。ＯＲ
回路１２以降の回路又は素子等の故障は１または０の状
態に固定してしまうので、スイッチングはオン状態また
はオフ状態が連続し、危険は発生しない。なお、受信側
では、情報コードの１（瞬断あり）と０（瞬断なし）の
数が等しく５であることと、０点（ゼロクロス点）位相
が許容範囲内にあること（軌道回路は誘導性負荷である
ため瞬断点の位相がずれる）をチェックしており、安全
性をさらに高めている。

【００３１】本発明において、シフトレジスタの数Ｎは
信号の現示数に応じて設ければよい。また、１周期あ
たりの情報点Ｐの数も任意でよく、これに応じてシフト
レジスタ１３の段数Ｍを決める。配線は実配線でも、ま
た情報の再設定が容易となるようにディップスイッチや
ジャンパー線でも実施可能である。実施例ではディップ
スイッチを用いた。

【００３２】実施例では立ち上がりパルスにより、第１
ビット目に論理値１をセットしたが、第１ビット目に限
ることはない。キャリービットにセットしてもよい。ま
た、シフトパルスの同期点を調整することやシフトレジ
スタ１３の段数に冗長を持たせることでほぼ任意の場所
に初期値をセットすることも可能である。

【００３３】立ち上がりパルスによりセットした論理値
は、論理値０とすることもかまわない。この場合０が順
次シフトレジスタ内をシフトし、配線の出力には０が現
れるので、ＯＲ回路はＡＮＤ回路とする。スイッチング
素子１１は軌道回路電流を完全にゼロにする必要はな
く、並列に適宜なインピーダンスを挿入し、電流値又は
電圧値を定状値より充分小さくすることで足りる。ま
た、基準パルスは立ち上がりパルスでなく、立ち下がり
パルスであってもよい。更に、本発明のシフトレジスタ
はこれと同等な機能を有するものを含む。例えばフリッ
プフロップを縦列に複数接続してもシフトレジスタの機
能を果たし、本発明は実施できる。

【００３４】

【発明の効果】本発明に係る信号送信装置は、鉄道保安
設備において実績のある中継リレーと、汎用の直列入力
並列出力のＭ段シフトレジスタを主要構成要素として構
成したことを特徴とするスリットコード式の信号送信装
置である。従って、マイクロプロセッサシステムやマイ
クロエレクトロニクス素子回路で構成された従来の信号
送信装置に比較して、低コストのフェールセイフの信号
送信装置が提供された。これをカスタム化することで小
型化も可能である。それ故、本発明の信号送信装置を用
いれば、軌道回路により連続的に制御できる高機能ＡＴ
Ｓ（自動列車停止装置）等を低コストで実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る信号送信装置の一実施例の回路図
である。

【図２】スリットコード式信号伝送システムの基本構成
回路を示す図である。

【図３】スリットコード式信号伝送システムの原理を説
明するための波形図である。

【図４】スリットコード式信号伝送システムに用いられ
ている従来の送信処理部のブロック回路図である。

【符号の説明】

１信号送信装置２受信装置４信号制御回路５信号機６軌道回路電流源７インピ−ダンスボンド１０送信処理部１１スイッチング素子１２ＯＲ回路１３シフトレジスタ１３１Ｇシフトレジスタ１３２Ｙシフトレジスタ１３３Ｒシフトレジスタ１４選択リレー回路ＹＲＹリレーＧＲＧリレー１５シフトパルス発生回路１６基準パルス生成部１６１波形整形回路１６２分周回路１６３立ち上がりパルス発生回路７１軌道トランス７２電流クランプ７３軌道抵抗子８１ＣＰＵ８２２値化部８３タイマ８４ＲＯＭ８５ＲＡＭ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】信号情報を表すコードである信号情報コ
ードを軌道回路電流を特定の位相点で瞬断することによ
り生成し、軌道回路電流に重畳して軌道回路に送出する
信号送信装置において、軌道回路電流を信号情報コード
に対応した特定の位相点で瞬断するスイッチング素子
と、前記信号情報コードを表す出力パルスに基づいて前
記スイッチング素子の開閉を制御する開閉制御回路と、
前記信号情報コードを表す出力パルスを生成して前記開
閉制御回路に出力するＮ個の直列入力並列出力のＭ段シ
フトレジスタと、入力された信号情報に対応するシフト
レジスタを選択する選択リレー回路とから構成され、且
つ前記Ｎ個のシフトレジスタはそれぞれのパラレル出力
端子が特定の信号情報コードに対応して前記開閉制御回
路の入力端子に配線されたものであって、軌道回路電流
の所定の位相点に基づいて生成された基準パルスをその
第１段目に入力し第Ｍ段目まで順次シフトすることによ
って前記信号情報コードを表す出力パルスを生成するも
のであることを特徴とする信号送信装置。
【請求項２】前記選択リレー回路は、複数の中継リレ
ーから構成され、入力された信号情報に対応したシフト
レジスタのみにシフトパルスを入力させるものであるこ
とを特徴とする請求項１の信号送信装置。
【請求項３】軌道回路電流の所定の位相点に基づいて
生成された基準パルスは、軌道回路電流を波形整形して
得た方形波の立ち上がり又は立ち下がりを検出して生成
されたパルスであることを特徴とする請求項１の信号送
信装置。
【請求項４】前記開閉制御回路は、ＯＲ回路またはＡ
ＮＤ回路で構成されたものであることを特徴とする請求
項１の信号送信装置。