JP2001301621A - 車両位置検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信号の変調等の複雑な送受信処理を行うこと
なく、鉄道車両等の車両の位置を従来より精度よく検出
する。 【解決手段】 車両１により電気的に橋絡される１対の
レール２，２’間に電力供給系統電源１０に同期した次
数間高調波を供給し、供給点ａでのレール２，２’間の
次数間高調波の電圧又は車両１の方向に通流する次数間
高調波の電流の少なくとも一方を計測し、計測結果に基
づくレール２，２’間の次数間高調波についての電気的
特性により、供給点ａから車両１までの距離を求めて車
両１の位置を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両等の位置
を検出する車両位置検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄道の分野においては、車両（列
車を含む）の衝突の防止等を図るため、走行中の車両の
位置を検出して信号装置等の各種の保安装置を制御して
いる。

【０００３】ところで、鉄道にはいわゆる電気鉄道の
他、ディーゼル機関車等の自動車式鉄道，蒸気鉄道等が
あり、電気鉄道は、車両がレール上を走行する狭義の電
気鉄道と特殊な電気鉄道とに大別される。

【０００４】そして、特殊な電気鉄道としては、トロリ
ーバス等の無軌条電車，モノレールとも呼ばれる懸垂鉄
道，ディーゼル電気機関車に代表される自動車式電気鉄
道等がある。

【０００５】また、狭義の電気鉄道は、導レールから車
両に給電（集電）する地下鉄も含む。

【０００６】そして、この出願の車両はレール等で走行
が規制される種々の車両を含み、いわゆる公共輸送機関
としての前記の各種鉄道車両の他、例えば、工場，農場
の作業車両や遊園地の遊具車両や観光車両等も該当す
る。

【０００７】つぎに、この種の車両の従来の位置検出に
つき、代表的な電気鉄道の車両の位置検出を参照して説
明する。

【０００８】まず、この電気鉄道の車両の位置検出は、
従来、レールを用いた例えば図７の軌道回路により行わ
れる。

【０００９】この軌道回路は、車両１が走行する１対の
レール２，２’をレール絶縁３，３’により、矢印の沿
線方向の複数の区間…，＃Ｎ−１，＃Ｎ，＃Ｎ＋１，…
に電気的に区切り、各区間の一端の送信装置４から一端
のインピーダンスボンド５，レール２，２’，他端のイ
ンピーダンスボンド５’を介して他端の受信装置６にル
ープ状に信号を送る。

【００１０】この信号は、車両１の大きな負荷電流（直
流又は系統交流）がレール２，２’を通流しないいわゆ
る非電化区間等であれば、直流又は当該地域の系統基本
波の周波数の信号であっても誘導妨害等を受けることは
ないが、車両１の負荷電流がレール２，２’を通流する
直流，交流の電化区間等にあっては、負荷電流やそれに
重畳した系統基本波の誘導妨害等を回避するため、系統
基本波の逓信波の信号或いは可聴周波数又はそれより高
周波数の信号からなる。

【００１１】そして、この信号は振幅変調等で形成さ
れ、とくに、系統基本波及びその高調波の妨害を受ける
ような場合は、振幅変調等より一層複雑なＳＳＢ−ＡＦ
方式と呼ばれる電源周期単側帯波（ＳＳＢ）方式の変調
により、周波数変調波の信号に形成される。

【００１２】そして、区間＃Ｎに車両１が進入して位置
すると、車両１の車軸１’によりレール２，２’間が電
気的に橋絡（短絡）され、前記信号が受信装置６に受信
されなくなり、受信装置６のリレー動作の検出信号によ
り中央の監視所等で車両１の位置が区間＃Ｎであること
が検出される。

【００１３】なお、インピーダンスボンド５，５’によ
り、負荷電流は各区間を通流するようにして、各区間の
変調波の信号の隣りの区間への漏出が防止される。

【００１４】また、各区間は検出精度等を考慮して、通
常、車両（列車）が複数進入しないように、長さ（距
離）等が設定される。

【００１５】そして、前記の特殊な電気鉄道や自動車式
鉄道，蒸気鉄道等にあっても、前記の電気鉄道の場合と
同様にして車両（列車）の位置が検出され、工場や農場
の作業車両や遊園地の車両等の位置検出の場合も同様で
ある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のこの種の車
両位置検出方法の場合、車両の位置を沿線方向の区間単
位でしか検出することができず、区間数を多くし、短く
しなければ、区間のどこに車両が位置するかは正確には
分からず、車両の位置を精度よく検出することができな
い問題点がある。

【００１７】また、レール等を多数の区間に電気的に区
切り、区間毎に送，受信装置を設ける構成であるため、
多大な費用がかかり、その際、誘導障害等の信号妨害を
受けないようにするため、信号の変調等の複雑な送受信
処理も行う必要がある。

【００１８】本発明は、信号の変調等の複雑な送受信処
理を行うことなく、車両の位置を精度よく検出すること
を課題とし、更にはレール等を電気的に区切ることなく
車両の位置を検出することも課題とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項１の車両位置検出方法においては、車両に
より電気的に橋絡される１対のレール間に電力供給系統
電源に同期した次数間高調波（インターハーモニクス）
を供給し、供給点での両レール間の次数間高調波の電圧
又は車両の方向に通流する次数間高調波の電流の少なく
とも一方を計測し、計測結果に基づく両レール間の次数
間高調波についての電気的特性により、供給点から車両
までの距離を求めて車両の位置を検出する。

【００２０】この場合、次数間高調波は、レールが敷設
された地域の電力供給系統基本波に同期した系統基本波
の非整数倍の周波数（次数）であり、系統に本来は存在
しないため、この次数間高調波を変調等することなく、
そのままレール間に供給しても、誘導障害等を受けるこ
とはない。

【００２１】そして、この次数間高調波をレール間に供
給してその電圧又は電流を計測すると、車両による両レ
ールの橋絡位置にしたがって計測結果の電圧，電流或い
はそれらから求まるインピーダンス又はアドミタンス，
すなわち供給点からみたレール間の次数間高調波の電気
的特性が異なるため、この電気的特性により供給点から
車両までの距離が求まり、車両の位置が検出される。

【００２２】このとき、供給点を従来の沿線方向の各区
間に設定すると、車両の位置が各区間の供給点からの距
離で正確に検出され、各区間内のどこに車両が位置する
かが精度よく検出される。

【００２３】また、供給点をレール全線の始端部又は終
端部に設定すると、両レールを複数の区間に電気的に区
切ることなく、レール全線に対して１つの供給点から車
両までの距離を求めてその位置を正確に検出することが
できる。

【００２４】そして、この請求項１の場合はレール間に
次数間高調波を供給して検出する構成であるため、電気
鉄道に限らず、レールを用いる種々の鉄道等の車両の位
置を精度よく検出することができる。

【００２５】また、請求項２の車両位置検出方法におい
ては、電気鉄道のき電線と帰線路との間，トロリー線と
帰線路との間又は導レールと走行レールとの間或いは複
線式のトロリー線間又は導レール間等を１対の計測ライ
ン間とし、この計測ライン間に電力供給系統電源に同期
した次数間高調波を供給し、供給点での両計測ライン間
の次数間高調波の電圧又は車両の方向に通流する次数間
高調波の電流の少なくとも一方を計測し、この計測結果
に基づく両計測ライン間の次数間高調波についての電気
的特性により、供給点から車両までの距離を求めて車両
の位置を検出する。

【００２６】したがって、この場合は１対の計測ライン
間に次数間高調波を注入し、請求項１の計測と同様の計
測に基づき、例えばき電区間区毎に車両の位置を精度よ
く検出することができる。

【００２７】つぎに、請求項３の車両位置検出装置は、
請求項１又は請求項２の車両位置検出装置において、車
両により電気的に橋絡される１対のレール間又は１対の
計測ライン間に供給する次数間高調波を、電力供給系統
電源に同期した異なる複数の次数間高調波とし、各次数
間高調波の電圧又は電流の少なくとも一方の計測結果に
基づいて求めた供給点から車両までの各距離を平均して
車両の位置を検出する。

【００２８】したがって、異なる複数の次数間高調波に
ついての供給点から車両までの各距離の平均から、車両
の位置が一層精度よく検出される。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
１〜図６を参照して説明する。それらの図面において、
図７と同一符号は同一もしくは相当するものを示す。 （第１の形態）まず、実施の第１の形態につき、図１〜
図４を参照して説明する。図１は既存のレール２，２’
間に次数間高調波を注入して車両１の区間毎の位置を検
出する場合を示し、この場合、区間…，＃Ｎ−１，＃
Ｎ，＃Ｎ＋１，…毎に計測装置７が設けられる。

【００３０】この計測装置７は各区間の例えばレール端
部に位置し、インバータ等の注入回路８及び計測処理回
路９を備える。

【００３１】そして、注入回路８は当該地域の電力供給
系統電源１０の系統基本波に同期した設定次数の次数間
高調波の電流（インターハーモニクス電流）を発生し、
この次数間高調波の電流を例えばインピーダンスボンド
５からレール２，２’間に供給（注入）する。

【００３２】この注入電流は車両１が当該区間に位置す
ると、その通流ループが、レール２，インピーダンスボ
ンド５’，レール２’のループから、レール２，車軸
１’，レール２’のループに変化する。

【００３３】そして、インピーダンスボンド５とレール
２との接続点が次数間高調波の供給点（注入点）ａであ
り、この注入点ａでのレール１，１’間の電圧を計器用
変圧器１１により計測し、車両１の方向（この形態では
インピーダンスボンド５’の方向）に通流する電流を計
器用変流器１２により計測し、これらの計測信号を計測
処理回路９に供給する。

【００３４】この計測処理回路９は例えば図２に示すよ
うに形成され、ＰＬＬ回路構成の同期信号作成部１３に
より電力供給系統基本波の電圧に同期した系統基本波周
波数の非整数倍の周波数の同期制御信号を形成し、この
信号と制御部１４の制御信号とに基づき、注入信号作成
部１５が注入次数の次数間高調波の注入信号を形成す
る。

【００３５】さらに、この注入信号を増幅器１６を介し
て注入回路８に供給し、そのインバータ等の駆動を制御
して注入回路８から設定次数の次数間高調波の電流を出
力させる。

【００３６】また、変圧器１１の電圧の計測信号及び変
流器１２の電流の計測信号をＡ／Ｄ変換部１７に供給
し、この変換部１７により、同期信号作成部１３の同期
制御信号に基づくサンプリングタイミング作成部１８の
タイミング制御にしたがって両計測信号をサンプリング
し、電圧，電流の計測データにＡ／Ｄ変換する。

【００３７】そして、Ａ／Ｄ変換部１７の電圧，電流の
計測データを信号処理部１９に供給し、この処理部１９
により両計測データにＦＦＴ，ＤＦＴ等の周波数解析を
施し、両計測データに含まれた注入次数の成分，すなわ
ち注入次数の次数間高調波の電圧，電流の計測データを
求める。

【００３８】このとき、次数間高調波が系統に本来存在
しない成分であるため、レール２，２’に車両１の直流
又は交流の負荷電流が流れるときにも、レール２，２’
間に供給された次数間高調波の電流は誘導妨害等の信号
妨害を受けることがない。

【００３９】また、供給点ａの次数間高調波の電流は、
車両１が当該区間＃Ｎに進入する前は、レール２，イン
ピーダンスボンド５’，レール２’を流れるが、車両１
が当該区間＃Ｎに進入して位置するときは、レール２，
車軸１’，レール２’を流れるようになる

【００４０】そして、レール２，２’及びインピーダン
スボンド５’はほぼコイル成分（リアクタンス成分）と
みなせ、供給点ａからみた車両１の方向の当該区間＃Ｎ
のインピーダンス（ベクトル量），その逆数のアドミタ
ンスは、車両１の位置によって変わる。

【００４１】そして、この実施の形態においては、信号
処理部１９により、注入次数の次数間高調波の電圧Ｖ
ｎ，電流Ｉｎの計測結果に基づき、レール２，２’間の
その次数間高調波についての電気的特性として、時々刻
々のインピーダンスＺｎ（＝Ｖｎ／Ｉｎ）又はその逆数
のアドミタンスＹｎ（＝Ｉｎ／Ｖｎ）を求める。なお、
インピーダンスＺｎ，アドミタンスＹｎはいずれもベク
トル量である。

【００４２】さらに、注入次数の次数間高調波について
のレール２，２’の単位長さΔＬのインピーダンスΔＺ
ｎ又はアドミタンスΔＹｎ或いは供給点ａから車両１ま
での距離ＬをＬ₁，Ｌ₂，…に変えて実測した注入次数の
次数間高調波についての多数のインピーダンスＺｎ（Ｌ
₁），Ｚｎ（Ｌ₂），…又はアドミタンスＹｎ（Ｌ₁ ），
Ｙｎ（Ｌ₂ ），…を、ハードディスク等の記憶部２０に
参照データとして予め記憶しておく。

【００４３】そして、信号処理部１９により、つぎの
（イ）又は（ロ）の手法で時々刻々の車両１の位置を検
出する。

【００４４】（イ）時々刻々のインピーダンスＺｎ又は
アドミタンスＹｎと、記憶部２０の単位長さΔＬ当りの
インピーダンスΔＺｎ又はアドミタンスΔＹｎとによ
り、Ｌ＝ΔＬ・（Ｚｎ／ΔＺｎ）又はＬ＝ΔＬ・（ΔＹ
ｎ／Ｙｎ）を演算して供給点ａから車両１までの距離Ｌ
を求め、車両１の当該区間における時々刻々の位置を検
出する。

【００４５】（ロ）記憶部２０の各インピーダンスＺｎ
（Ｌ₁），Ｚｎ（Ｌ₂），…又は各アドミタンスＹｎ（Ｌ
₁），Ｙｎ（Ｌ₂），…から、時々刻々のインピーダンス
Ｚｎ又はアドミタンスＹｎに該当するものを選択し、そ
の距離Ｌから車両１の当該区間における時々刻々の位置
を検出する。

【００４６】そして、検出結果は例えば記憶部２０に時
刻等の情報とともに保存し、かつ、表示部２１のモニタ
画面等に表示する。なお、図２の２２はキーボード等の
操作部である。

【００４７】したがって、この形態の場合は、区間毎に
車両１がその区間のどこに位置するかを正確に検出する
ことができ、従来より著しく精度の高い位置検出が行え
る。

【００４８】そして、レール２，２’間に次数間高調波
の電流を注入して検出するため、電気鉄道は勿論、電車
線や導レールがない自動車式鉄道，蒸気鉄道等の種々の
鉄道の車両位置検出に適用することができ、さらには工
場や農場等の作業車両や遊園地の車両等の位置検出にも
適用することができる。

【００４９】ところで、前記実施の形態にあっては次数
間高調波の電流をレール２，２’間に注入したが、次数
間高調波の電圧をレール２，２’間に印加しても、前記
と同様にして車両１の位置を検出することができる。

【００５０】また、注入回路８が定電圧出力又は定電流
出力であってレール２，２’に定電圧又は定電流の次数
間高調波を供給する場合は、注入次数の次数間高調波の
電流又は電圧が車両１の位置によって変化するため、イ
ンピーダンスやアドミタンスを求める代わりに、計測さ
れた次数間高調波の電流又は電圧を、レール２，２’間
の次数間高調波についての電気的特性とし、記憶部２０
の単位長さΔＬ当りの電流又は電圧或いは各距離Ｌ₁，
Ｌ₂，…における電流又は電圧を参照して車両１の位置
を検出してもよい。

【００５１】さらに、次数間高調波の次数は、区間毎に
異ならせて隣りの区間への漏出の影響を受けないように
することが好ましい。

【００５２】つぎに、検出精度の一層の向上を図る場合
は、供給点ａから異なる次数ｎ₁ ，ｎ₂ ，…，ｎｉの次
数間高調波の電流又は電圧を供給し、各次数間高調波に
ついての電気的特性，すなわち電圧，電流，インピーダ
ンス又はアドミタンスから、それぞれについての供給点
ａから車両１までの距離Ｌｉ（＝Ｌｎ₁，Ｌｎ₂，…，Ｌ
ｎｉ）を求め、それらの単純平均ΣＬｉ／ｉ又は重み付
け平均等から車両１の位置を検出すればよい。

【００５３】この場合、各次数間高調波は、測定精度を
向上するため、例えば電力系統のｍ−１次，ｍ次の高調
波間又はｍ次，ｍ＋１次の高調波数間（ｍは２以上の整
数）についてのつぎの数１の式から求まる周波数ｆｘの
各次数間高調波とすることが好ましい。

【００５４】

【数１】ｆｘ＝（ｆｓ×ｍ）±｛（ｆｓ／ｄ）×ｋ｝

【００５５】但し、ｆｓは電力供給系統基本波周波数，
ｄは測定精度１／ｄ（０＜１／ｄ＜１）に応じて設定し
た１，２，…，ｄの整数定数、ｋは周波数設定用の１，
２，…，ｄ−１の整数変数である。

【００５６】そして、数１の式中のｆｓ，ｍ，ｄ，ｋの
各値を操作部２２のキーボード操作等で制御部１４に与
える。

【００５７】例えば、系統周波数６０Hzの電力系統の第
５調波（５次高調波）をｍ次の高調波とし、インピーダ
ンス又はアドミタンスを１／１０の測定精度で求める場
合は、操作部２２によりｆｓ＝６０（Hz），ｍ＝５，ｎ
＝１０，ｋ＝１，２，…，１０を制御部１０に与える。

【００５８】この場合、ｋ＝１ではｆｘ＝３００±６H
z，ｋ＝２ではｆｘ＝３００±１２Hz，ｋ＝３ではｆｘ
＝３００±１３Hz，…，ｋ＝１０ではｆｘ＝３００±６
０Hzとなり、第５調波（３００Hz）とその上，下の６
次，４次高調波（３００±６０Hz）との間それぞれを１
０等分した６Hz間隔の各次数間高調波の周波数ｆｘが自
動的に求まる。

【００５９】そして、制御部１４により数１の式の計算
から求めた周波数ｆｘの各制御信号を形成し、同期信号
作成部１３からの同期の確立を示す信号の受信に基づ
き、周波数ｆｘの各制御信号を順次に注入源信号作成部
１５に供給し、注入源信号作成部１５により同期信号作
成部１３の同期信号を逓倍し、電力供給系統基本波に同
期した各周波数ｆｘの注入信号を、順次に電力供給系統
基本波のｄ周期形成する。

【００６０】さらに、注入波信号作成部１１の各注入信
号を、増幅器１６を介して注入回路８に供給し、電力供
給系統基本波に同期した周波数ｆｘの各次数間高調波の
電流を順次に基本波のｄ周期発生して供給点ａに供給す
る。

【００６１】このとき、電力供給系統基本波のｄ周期の
供給により、各次数間高調波の電流がレール２，２’間
に、Ｔｘ＝（ｄ／ｆｓ）／（１／ｆｘ）周期注入される
ことになり、この注入周期Ｔｘはつぎの数２の式に示す
ように、必ず整数周期になる。

【００６２】

【数２】Ｔｘ＝（ｄ／ｆｓ）×ｆｘ＝（ｄ×ｍ）±ｋ

【００６３】そして、次数間高調波の注入電流が当該地
域の電力供給系統基本波に同期した整数周期の電流にな
るため、電力供給系統基本波に同期したＡ／Ｄ変換部１
７のサンプリングにより、サンプリングの開始，終了の
連続性を保って各次数間高調波の電圧，電流の計測デー
タを得ることができ、デジタル処理のサンプリングエッ
ジによる周波数分析の誤差が発生せず、サンプリング周
波数を高くしたりすることなく、サンプリングエッジに
よる周波数分析誤差を防止して所望の測定精度で各次数
間高調波についてのインピーダンス又はアドミタンスが
求まり、この結果に基づく各次数間高調波についての距
離Ｌｉが精度よく得られ、それらの平均から車両１の位
置を極めて精度よく検出することができる。

【００６４】ところで、注入回路８は極力小容量，小型
化するとともに、系統基本波の成分等の不要な成分を極
力出力しないようにする必要がある。

【００６５】そして、とくに複数の次数間高調波の電圧
又は電流をレール２，２’間に供給する場合、いわゆる
短時間注入により、注入回路を極力小容量かつ小型にす
ることが望ましい。

【００６６】したがって、注入回路８を例えば図３に示
すように形成し、インピーダンスボンド５の入力側（低
圧側）に結合トランス２３の第１の巻線２３ａを接続
し、その第２の巻線２３ｂに電圧型のインバータ２４を
接続する。

【００６７】このインバータ２４は図２の増幅器１６か
らの各次数間高調波の注入信号に基づき、各次数間高調
波のデータを設定された順に設定周期ずつ読出し、読出
したデータに基づき出力部のブリッジ構成の半導体スイ
ッチング素子を駆動し、図４に示すように連続的に各次
数間高調波の周波数に変化するインバータ出力（電圧出
力）を形成する。なお、図４のｔ₁，ｔ₂はインバータ出
力の周波数の変化タイミングを示す。

【００６８】そして、インバータ２４の出力をその電流
が例えば１２Ａから６０Ａに増大するように、巻数比
１：５のステップアップトランス２５により変圧し、こ
のトランス２５を介したインバータ出力をコンデンサ２
６，抵抗２７，コイル２８の直列共振回路が形成するフ
ィルタ部２９を介して結合トランス２３の第３の巻線２
３ｃに供給する。

【００６９】このとき、ｍ次高調波の近傍周波数の各次
数間高調波のみを結合トランス２３から図１の供給点ａ
に供給して不要成分を出力しないようにするため、フィ
ルタ部２９は共振点が各次数間高調波の周波数帯域のほ
ぼ中間に設定され、共振特性がその範囲をカバーする平
坦なＱ特性に設定される。

【００７０】したがって、電力供給系統基本波や次数間
高調波の逓信周波数成分等の不要な成分の出力を防止し
て必要な各次数間高調波の電流を、途切れることなく設
定時間ずつ順次に注入し、短時間に測定及び検出を終了
することができる。

【００７１】この場合、インバータ２４等は短時間定格
を満足すればよく、小容量，小型に形成することができ
るとともに、それらの放熱フィンの省略等も図ることが
できる。

【００７２】しかも、フィルタ部２９の直列共振回路の
コンデンサ２２が系統基本波の電圧を分担し、トランス
２３，２５等の小容量，小型化を図ることができる。

【００７３】そのため、注入回路８を小容量かつ小型，
軽量に形成することができ、計測装置７を可搬型の装置
に形成することも可能になる。

【００７４】なお、インバータ２４は出力周波数がタイ
マ制御等で設定された各次数間高調波の周波数に連続的
に変化するものであればよい。

【００７５】また、ステップアップトランス２５は、イ
ンバータ２４の出力電流が十分大きいような場合は省く
ことができる。

【００７６】さらに、直列共振回路２９の共振特性は、
取出す次数間高調波の周波数範囲等に応じて設定すれば
よく、各次数間高調波の電流が極力同じ共振特性で抽出
されるように、必要な周波数範囲でいわゆるＱ値が平坦
であることが望ましい。

【００７７】（第２の形態）実施の第２の形態につき、
図５を参照して説明する。この形態にあっては、従来の
レール２，２’のように、車両位置検出のために電気的
に複数の区間に区切ったレールでなく、例えばレール全
延長に渡って電気的に接続した１対のレール３０，３
０’を、車両１が走行する場合に適用する。

【００７８】この場合、図中に破線で示した従来のレー
ル２，２’の区間毎のレール絶縁３，３’及びインピー
ダンスボンド５，５’は省かれ、レール３０，３０’の
始端又は終端にのみ供給点ｂを設け、この供給点ｂにイ
ンピーダンスボンド５に相当する注入トランス３１を介
して１台の計測装置７の注入回路８から次数間高調波の
電圧又は電流を供給する。

【００７９】そして、計測処理回路９により前記第１の
形態の場合と同様にして供給点ｂからみたレール３０，
３０’間の電圧，電流，インピーダンス又はアドミタン
スを計測し、この計測結果により、供給点ｂから車両１
までの距離を求めて車両１の位置を検出する。

【００８０】したがって、この形態の場合、１台の計測
装置７で車両１の位置を精度よく検出することができ、
極めて安価であり、例えば、レール３０，３０’の全線
上を１台の車両（列車）のみが走行するいわゆるローカ
ル線の鉄道等に適用して著しい効果がある。

【００８１】なお、レール３０，３０’を従来のレール
２，２’の車両位置検出の複数区間分の長さの適当な間
隔で区切り、それらの区間毎に計測装置７を設けて車両
１の位置を従来より長い区間毎に検出するようにしても
よく、その際、区間毎に次数間高調波の周波数（次数）
を異ならせることが好ましい。

【００８２】また、第１の形態のように、次数の異なる
複数の次数間高調波を供給し、各次数間高調波について
求めた距離の平均から車両１の位置を一層精度よく検出
するようにしてもよい。

【００８３】（第３の形態）実施の第３の形態について
図６を参照して説明する。この形態においては、電気鉄
道に適用し、例えば交流電化区間のき電線３２と帰線路
３３との間を計測ライン間とし、この間に次数間高調波
を供給して車両（列車）としての電車３４の位置を検出
する。

【００８４】この場合、吸上変圧器（ＢＴ）き電方式又
は単巻線変圧器（ＡＴ）き電方式により、変電所３５の
系統電源３６が変電所３５の変圧器３７からき電線３２
と帰線路３３との間に給電される。

【００８５】そして、このき電区間に電車３４が進入す
ると、き電線３２，き電分岐線３８，トロリー線３９，
電車３４（電車負荷），帰線路３３のループを負荷電流
が流れる。

【００８６】このとき、電車３４の制御方式は、例えば
主変圧器の２次巻線のタップを切換えてモータの電圧制
御を行う方式，このタップ切換えをサイリスタの位相制
御に代えて電圧制御を行う方式，パルス幅変調のインバ
ータ制御を行う方式等に大別され、これらの制御方式の
違いに基づき、電源側からみた電車負荷が、電車３４の
種類によって異なる。

【００８７】一方、き電線３２のき電端に設けられた計
測装置７が例えば系統電源３６を降圧した電源で動作
し、注入回路８から注入トランス４０を介してき電線３
２と帰線路３３との間にその地域の電力供給系統電源に
同期した次数間高調波の電流を供給する。

【００８８】そして、き電線３２のき電端の供給点ｃの
電圧，電流を計器用変圧器１１，計器用変流器１２によ
り計測し、それらの計測信号に基づき、計測処理回路９
により、前記第１，第２の形態の場合と同様にして、供
給点ｃからみたき電線３２と帰線路３３との間（計測ラ
イン間）の電気的特性として、注入次数の時々刻々の次
数間高調波についてのインピーダンスＺｎ’又はアドミ
タンスＹｎ’＝１／Ｚｎ’を求める。

【００８９】このインピーダンスＺｎ’，アドミタンス
Ｙｎ’は、電車負荷の種類によって異なるとともに、電
車３４の位置によって変化する。

【００９０】そして、電車３４の種類毎の電車負荷のイ
ンピーダンス又はアドミタンスと、き電線３２，帰線路
３３の単位長さ当りのインピーダンス又はアドミタンス
或いは給電点ｃからの各距離の地点におけるインピーダ
ンス又はアドミタンスとを予め求めておき、時々刻々の
インピーダンスＺｎ’又はアドミタンスＹｎ’と予め求
めておいた前記の各インピーダンス又はアドミタンスと
により、第１の形態の（イ），（ロ）と同様にして、供
給点ｃから電車３４までの距離Ｌを求め、電車３４の位
置を精度よく検出する。

【００９１】なお、帰線路３３は例えば電車３４が通行
する１対のレールの一方又は両方であり、少なくともき
電区間内では電気的に導通状態にある。

【００９２】また、電車３４の電車負荷が、通常、電車
３４の前記の種類によって大きく異なるため、電車負荷
から電車３４の種類も同時に特定することができる。

【００９３】そして、この形態の場合も、前記第１，第
２の形態の場合と同様、注入次数の次数間高調波の電圧
又は電流を電気的特性として電車３４の位置を検出して
もよい。

【００９４】また、次数間高調波の注入次数を例えばき
電区間毎に異ならせ、き電区間間の干渉等を防止するこ
とが望ましい。

【００９５】さらに、次数が異なる複数の次数間高調波
の電圧又は電流を供給し、電車３４の位置を一層精度よ
く検出するようにしてもよい。その際、注入回路８，制
御処理回路９は図３，図２のように形成すればよい。

【００９６】ところで、き電線と帰線路との間でなく、
トロリー線と帰線路との間又はき電線を兼ねるトロリー
線と帰線路との間を１対の計測ライン間として、この間
に次数間高調波を注入してもよく、また、トロリー線の
代わりに導レールを用いる地下鉄等の場合は、導レール
と走行レールとの間を計測ライン間とし、この間に次数
間高調波に供給すればよく、レールがなく１対のトロリ
ー線に給電する無軌条電車又は１対の導レールにより車
両に給電する電車の場合は、トロリー線間又は導レール
間を計測ライン間とし、この間に次数間高調波を供給す
ればよい。

【００９７】そして、前記各実施の形態において、供給
点ａ，ｂ，ｃは区間等の端部以外に位置してもよく、例
えば供給点ａがレール１，１’の中間にあってもよい。

【００９８】

【発明の効果】本発明は以下に記載する効果を奏する。
まず、請求項１の場合、次数間高調波（インターハーモ
ニクス）はレール２，２’（３０，３０’）が敷設され
た地域の電力供給系統基本波１０に同期した電力供給系
統基本波の非整数倍の周波数（次数）であり、系統に本
来は存在しないため、この次数間高調波を変調等するこ
となく、そのままレール２，２’（３０，３０’）間に
供給しても、誘導障害等を受けることがない。

【００９９】そして、この次数間高調波をレール２，
２’（３０，３０’）間に供給してその電圧又は電流を
計測したため、車両１による両レール２，２’（３０，
３０’）の橋絡位置にしたがって、計測結果の電圧，電
流或いはそれらから求まるインピーダンス又はアドミタ
ンス，すなわち供給点からみたレール２，２’（３０，
３０’）間の次数間高調波の電気的特性が異なり、この
電気的特性により供給点から車両１までの距離Ｌを求め
て車両１の位置を精度よく検出することができる。

【０１００】このとき、供給点を各区間の端部等に設定
すると、車両１の位置が各区間の供給点からの距離Ｌで
正確に検出され、各区間内のどこに車両１が位置するか
を正確に把握することができる。

【０１０１】また、供給点をレール全延長の端部間に設
定すると、両レール１，１’（３０，３０’）を複数の
区間に電気的に区切ることなく、レール全延長に対して
１つの供給点ｂから車両までの距離Ｌを求めてその位置
を正確に検出して把握することができる。

【０１０２】そして、レール１，１’（３０，３０’）
間に次数間高調波を供給して検出するため、電気鉄道に
限らず、レールを用いる種々の鉄道等の車両の位置を、
信号の変調等の複雑な送受信処理を行うことなく、精度
よく検出することができ、従来と全く異なる検出方式の
精度の高い車両位置検出方法を提供することができる。

【０１０３】また、請求項２の場合は電気鉄道の種々の
車両（電車３４）につき、１対の計測ラインに次数間高
調波を注入し、請求項１の計測と同様の計測に基づき、
例えばき電区間区毎に車両の位置を精度よく検出するこ
とができ、とくに電気鉄道に有用な車両位置検出方法を
提供することができる。

【０１０４】さらに、請求項３の場合は、次数が異なる
複数の次数間高調波の電圧又は電流の少なくとも一方の
計測結果に基づいて求めた供給点ｃから車両１，電車３
４までの各距離を平均して車両１，電車３４の位置を検
出したため、車両１，電車３４の位置を請求項１，請求
項２の場合より一層精度よく検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１の形態の結線図である。

【図２】図１の一部の詳細な結線図である。

【図３】図２の一部の詳細な結線図である。

【図４】図３の動作説明用の波形図である。

【図５】本発明の実施の第２の形態の結線図である。

【図６】本発明の実施の第３の形態の結線図である。

【図７】従来例の結線図である。

【符号の説明】

１ 車両 ２，２’，３０，３０’，３３ レール ７ 計測装置 １０，３６ 系統電源 ３２ き電線 ３３ 帰線路 ３４ 電車 ３９ トロリー線 ａ，ｂ，ｃ 供給点

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両により電気的に橋絡される１対のレ
   ール間に電力供給系統電源に同期した次数間高調波を供
   給し、 供給点での前記両レール間の前記次数間高調波の電圧又
   は前記車両の方向に通流する前記次数間高調波の電流の
   少なくとも一方を計測し、 計測結果に基づく前記両レール間の前記次数間高調波に
   ついての電気的特性により、前記供給点から前記車両ま
   での距離を求めて前記車両の位置を検出することを特徴
   とする車両位置検出装置。
2. 【請求項２】 電気鉄道のき電線と帰線路との間，トロ
   リー線と帰線路との間又は導レールと走行レールとの間
   或いは複線式のトロリー線間又は導レール間を１対の計
   測ライン間とし、 前記計測ライン間に電力供給系統電源に同期した次数間
   高調波を供給し、 供給点での前記両計測ライン間の前記次数間高調波の電
   圧又は前記車両の方向に通流する前記次数間高調波の電
   流の少なくとも一方を計測し、 計測結果に基づく前記両計測ライン間の前記次数間高調
   波についての電気的特性により、前記供給点から前記車
   両までの距離を求めて前記車両の位置を検出することを
   特徴とする車両位置検出装置。
3. 【請求項３】 車両により電気的に橋絡される１対のレ
   ール間又は１対の計測ライン間に供給する次数間高調波
   を、電力供給系統電源に同期した異なる複数の次数間高
   調波とし、 前記各次数間高調波の電圧又は電流の少なくとも一方の
   計測結果に基づいて求めた供給点から前記車両までの各
   距離を平均して前記車両の位置を検出することを特徴と
   する請求項１又は請求項２記載の車両位置検出方法。