JP2002274375A - 列車検知装置 - Google Patents
列車検知装置Info
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Abstract
に抑えつつ、使用するケーブル数を減らした列車検知装
置を提供することである。 【解決手段】 レールR上の異なる2箇所に設備された
ループコイルL1,L2に接続された自励発振部2a,
2bからそれぞれ発振される周波数信号の内、一方を原
周波数のまま増幅部6へ出力し、他方を分周して増幅部
6へ出力する。周波数帯域別に分波された周波数信号
は、増幅部6で重畳、増幅された後、1本の信号ケーブ
ルK3を経由して受信部7に送信される。受信部7は、
受信した周波数信号を周波数帯域別に分波した後、分周
されていない一方を周波数計測部3aへ出力し、分周さ
れた他方を倍周部9へ出力する。倍周部9は、入力され
た周波数信号を逓倍して自励発振部2bから発振された
周波数信号に復元し、周波数計測部3bへ出力する。
Description
プコイルを設備して、軌道上を走行する列車の接近及び
存在を検知する列車検知装置に関する。
設備されたループ状のコイル(以下、「ループコイル」
と記す)に金属体である列車が接近した際に、該ループ
コイルと金属体間の電磁結合により誘導されるループコ
イルのインダクタンスの変化を検知することによって、
列車の接近及び存在を検知する列車検知装置が開発、利
用されている。
置について詳細に説明する。図2は、従来の列車検知装
置11の要部構成を示す図である。図2に示す様に、列
車検知装置11は、レールR上に敷設されたループコイ
ルLをインダクタンスとし、ループコイルLとケーブル
を介して接続され、装置内部に設備されたコンデンサC
をキャパシタンスとする自励発振部12を有して構成さ
れる。
キャパシタンスの各値を次式(2)に代入して算出され
る周波数fの交流信号を周波数計測部13へ出力する。 f=1/(2×π√(LC))…(2) 周波数計測部13は、自励発振部12から入力される交
流信号の周波数を計測し、計測結果を制御部14へ出力
する。そして、制御部14は、周波数計測部13から入
力される計測結果を常時監視し、列車Tの先頭車両がル
ープコイルL上に進入したことを検知すると「列車有
り」の検知信号を出力し、列車T最後尾の車両がループ
コイルL上を通過し終わったことを検知すると「列車無
し」の検知信号を出力する。
軌道上のループコイルLのインダクタンス成分と装置内
のコンデンサのキャパシタンス成分とを発振要素とする
発振回路を備えて構成される。金属体である列車がルー
プコイルLに接近すると、電磁結合によりループコイル
Lのインダクタンスが減少するため、発振回路から発振
される周波数が上昇する。従って、列車検知装置11
は、列車の不在時と在線時との周波数変化率に基づいて
列車の存否を判断し、検知結果として出力することがで
きる。
の応用例として、本装置を複数配設して構成される列車
検知システム101について説明する。図3に示す様
に、列車検知システム101は、各駅の略中間に位置す
る現場器具箱内に格納された列車検知装置11と、各駅
舎近傍の信号機器室内に格納され、各列車検知装置11
と信号伝送用の信号ケーブルK3、及び電源供給用の電
源ケーブル(図示略)で接続された中央装置21と、を
備えて構成される。なお、各駅間の距離は、通常数百m
〜数kmである。
励発振部12を備え、自励発振部12には、レールR上
で各駅の略中間位置に敷設された2個のループコイルL
1,L2が2本のケーブルK1,K2を介してそれぞれ
接続されている。中央装置21は、各列車検知装置11
から入力される検知信号或いは周波数信号に基づいて、
列車Tの接近及び存在を利用者に通知する。
車検知システム101においては、ループコイルL1,
L2と自励発振部12との距離特性上、ケーブルK1,
K2の長さは数十m〜百m程度に制限される。この様な
制限に対応するため、一般的に、以下に示す二種類の信
号伝送方式を有する列車検知システムが開発されてい
る。
1は、各駅の略中間に位置する現場器具箱A内に格納さ
れ、上述の自励発振部12、周波数計測部13、制御部
14、及びこれら各部に電力を供給する電源部15を内
部に備える。そして、周波数計測から、列車存否の判
断、検知信号の出力までの一連の処理を現場で行い、最
終的な検知結果のみを信号ケーブルK3を介して中央装
置21へ送信する。
り、周波数計測部13、制御部14等の処理部も、ルー
プコイルL1,L2近傍に設置されることになる。この
ため、熱や振動に弱い精密な電子機器を複数有して構成
される周波数計測部13や制御部14が、現場の過酷な
環境下に長時間放置されることになり、動作の信頼性や
メンテナンスの容易性等の観点から問題点が多かった。
1は、現場器具箱Aに格納される発振増幅部11aと、
信号機器室Bに格納される信号処理部11bと、より構
成される。発振増幅部11aは、上述の自励発振部1
2、電源部15の他に、自励発振部12から発振される
周波数信号を遠距離伝送が可能な周波数信号に増幅して
出力する増幅部16を備える。更に、信号処理部11b
は、上述の周波数計測部13、制御部14の他に、増幅
部16で増幅された周波数信号を、信号ケーブルK3を
介して受信する受信部17を備える。
や制御部14を、現場よりも周辺環境の良好な駅舎近傍
の信号機器室Bに設置する構成のため、動作の信頼性や
メンテナンスの容易性の観点からは好適である。しかし
ながら、列車検知システム101を実際の信号保安設備
として使用する場合には、列車Tの運転方向の判別や信
頼性の向上を目的として、複数の列車検知装置11が多
重系に構成されるため、列車検知装置11の数量に応じ
て、現場器具箱Aと信号機器室B間を多数の信号ケーブ
ル、及び電源ケーブルで接続する必要があり、ケーブル
の資材費や敷設工事費が高価になってしまう。
も、例えば、既設の列車検知装置を、車軸検知式からル
ープコイル式に置換する際に、現場器具箱と信号機器室
間を接続する信号ケーブルが不足するため、新規に追加
して敷設する必要があり、ケーブルの資材費や敷設工事
費が高価になるという問題があった。
め、現場設備機器を必要最小限に抑えつつ、使用するケ
ーブル数を減らした列車検知装置を提供することであ
る。
決するため、以下の様な特徴を備えている。なお、以下
に示す手段の説明中、括弧内に実施の形態に対応する構
成要素の名称と図面参照符号を例示する。
1のレールR)上を走行する列車(例えば、図1の列車
T)を検知する列車検知装置(例えば、図1の列車検知
装置1)において、前記軌道の所定位置に敷設されたル
ープコイル(例えば、図1のループコイルL1,L2)
のインダクタンス(例えば、L1,L2)と、前記ループ
コイル近傍に設備された静電容量素子のキャパシタンス
(例えば、図1のC1,C2)と、を要素とする周波数を
発振する自励発振部(例えば、図1の自励発振部2a,
2b)、を複数備え、これら複数の自励発振部の内、少
なくとも1つの自励発振部(例えば、図1の自励発振部
2b)から発振される周波数(例えば、図1のf2)を
分周して、分周周波数として出力する分周部(例えば、
図1の分周部8)と、前記自励発振部から直接入力され
る原周波数(例えば、図1のf1)と、前記自励発振部
から前記分周部を介して入力される前記分周周波数(例
えば、図1のf2/2)と、を重畳した周波数信号とし
て増幅して送信する増幅部(例えば、図1の増幅部6)
と、この増幅部から送信される周波数信号を受信し、前
記原周波数と、前記分周周波数と、に分波する受信部
(例えば、図1の受信部7)と、この受信部により分波
された分周周波数を倍周して、前記分周部により分周さ
れる前の周波数を復元し、倍周周波数(例えば、図1の
f2)として出力する倍周部(例えば、図1の倍周部
9)と、前記受信部から直接入力される原周波数と、前
記受信部から前記倍周部を介して入力される倍周周波数
と、をそれぞれ個別の周波数として常時計測し、計測結
果を出力する周波数計測部(例えば、図1の周波数計測
部3a,3b)と、この周波数計測部より出力される計
測結果に基づいて、前記原周波数の変化率、及び前記倍
周周波数の変化率を求め、これらの変化率に基づいて、
前記列車が前記所定位置付近に存在することを検知する
制御部(例えば、図1の制御部4a,4b)と、を備え
ることを特徴としている。
明において、前記分周部は、前記自励発振部から発振さ
れる周波数(例えば、図1のf2)を1/n(nは2以
上の自然数)の周波数(例えば、図1のf2/2)に分
周し、前記倍周部は、前記受信部により分波された分周
周波数(例えば、図1のf2/2)をn倍(nは2以上
の自然数)して、前記分周部により分周される前の周波
数(例えば、図1のf2)を復元し、倍周周波数として
出力することを特徴としている。
波数計測部、制御部を動作上好適な駅舎付近に設置する
ことにより、現場設備機器を極力減らし、動作の信頼性
やメンテナンスの容易性を維持できる。また、使用する
ケーブル本数を減らして資材費や敷設工事費の低廉化を
図ることができる。
明において、前記分周部は、汎用的な論理制御用ICが
組み込まれた分周回路より構成され、前記倍周部は、汎
用的な論理制御用ICが組み込まれた倍周回路より構成
されることを特徴としている。
載の発明の効果に加えて、局部発振器等を必要とするヘ
テロダイン方式の周波数変換手段を使用する場合に比べ
て、回路構成が複雑化すること無く列車検知装置を安価
に構成できる。
した一実施の形態における列車検知装置の構成、及び動
作について説明する。
検知装置1の内部構成を説明する。図1は、列車検知装
置1の機能的構成を示すブロック図である。図1に示す
様に、列車検知装置1は、駅間に設置された現場器具箱
A内に格納された発振増幅部1aと、駅舎近傍の信号機
器室B内に格納された信号処理部1bから構成される。
発振増幅部1aと信号処理部1b間は、1本の信号伝送
用の信号ケーブルK3と1本の電源供給用の電源ケーブ
ルK4で接続されている。
続されコンデンサC1を有する自励発振部2aと、ルー
プコイルL2が接続されコンデンサC2を有する自励発
振部2bと、電源ケーブルK4を介して信号処理部1b
から発振増幅部1aに必要な電力を供給する電源部5
と、入力される周波数信号を重畳した周波数信号として
出力する増幅部6と、入力される周波数信号を所定の分
周比1/2で分周して出力する分周部8と、を備え、各
部はバスを介して相互に各種信号の送受信が可能な様に
接続されている。また、ループコイルL1,L2は、列
車Tの走行軌道であるレールR上の駅間位置に設備され
る。
数信号を常時計測し、計測結果を出力する2つの周波数
計測部3a,3bと、当該計測結果より求められた経時
的な周波数変化率に基づいて、列車TがループコイルL
1,L2付近に存在することを検知し、検知結果を図示
しない中央装置21へ出力する制御部4a,4bと、増
幅部6から信号ケーブルK3を介して送信される周波数
信号を分波する受信部7と、入力される周波数信号を所
定の倍周比2で倍周して出力する倍周部9と、を備え、
各部はバスを介して相互に各種信号の送受信が可能な様
に接続されている。
ICが組み込まれた分周回路より構成され、倍周部9
は、汎用的な論理制御用ICが組み込まれた倍周回路
(逓倍回路)より構成される。また、分周部8による分
周比は、1/2に限らず1/n(nは2以上の自然数)
等、任意であり、倍周部9による倍周比は、2に限らず
n(nは2以上の自然数)等、任意である。
数をf1、自励発振部2bから発振される周波数をf2と
して、発振から列車検知までの一連の動作について説明
する。
帯域は、ループコイルL1,L2のインダクタンス
L1,L2と静電容量素子C1,C2のキャパシタンスC
1,C2の実測値、列車検知装置1と他装置(信号保安装
置等)との相互干渉防止、電気回路の取扱容易性等の観
点から数十KHz程度が望ましい。また、発振周波数f
1,f2は、検知特性の均一化、保全の利便性等を考慮し
て、ほぼ同一の値に設定されている。
f1の周波数信号は、増幅部6に入力される。一方、自
励発振部2bから発振された発振周波数f2は、分周部
8で1/2に分周され、周波数f2/2の周波数信号と
して増幅部6に入力される。増幅部6は、入力された発
振周波数f1と発振周波数f2/2の周波数信号を、発振
周波数(f1+f2/2)の周波数信号に重畳し、信号ケ
ーブルK3を介して受信部7へ伝送可能な適正レベルま
で増幅する。
3を介して送信された発振周波数(f1+f2/2)の周
波数信号を受信し、LPF(Low Pass Filter)やHP
F(High Pass Filter)等の帯域濾波器を使用して、発
振周波数(f1+f2/2)の周波数信号を、発振周波数
f1と発振周波数f2/2の周波数信号に分波する。
は、周波数計測部3aに入力され、分波された発振周波
数f2/2の周波数信号は、倍周部9に入力される。倍
周部9は、発振周波数f2/2の周波数信号を逓倍回路
によって2倍の周波数f2に倍周することにより、受信
部7への信号送信前の周波数に復元する。
周波数信号は、周波数計測部3aに入力され、倍周部9
から出力された発振周波数f2の周波数信号は、周波数
計測部3bに入力される。周波数計測部3aは、受信部
7から直接入力される発振周波数f1を常時計測し、計
測結果を制御部4aに出力する。一方、周波数計測部3
bは、受信部7から倍周部9を経由して入力される発振
周波数f2を常時計測し、計測結果を制御部4bに出力
する。
測結果は、それぞれ制御部4a,4bに入力される。制
御部4a,4bは、周波数計測部3a,3bから入力さ
れた計測結果に基づいて、発振周波数f1の変化率、及
び発振周波数f2の変化率を求め、これらの変化率に基
づいて、列車TがループコイルL1,L2付近に存在す
ることを検知し、検知結果を検知信号として中央装置2
1へ出力する。
在するか否かの判断方法について、詳細に説明する。先
ず、列車Tが現場付近のループコイルL2に接近する
と、列車Tを構成する金属体とループコイルL2との電
磁結合により、ループコイルL2のインダクタンスL2
が減少する。発振周波数f2は、上述した(2)式、f2
=1/(2×π√(L2C2))より定まり、静電容量素
子C2のキャパシタンスC2は一定であるので、発振周
波数f2は、列車Tの接近に伴って増加する。
内に列車Tの非存在時の基本周波数f0が周波数変化の
判断基準として記憶されており、f0を用いて周波数変
化率F(%)は、次式(1)により決定される。 F=((f2−f0)/f0)×100 …(1) すなわち、制御部4bは、周波数変化率Fが1〜2%を
超えると、「列車有り」と判断して中央装置21に検知
信号を出力し、Fが1〜2%以下の場合には「列車無
し」と判断する。なお、ループコイルL1付近に列車T
が存在するか否かの判断についても同様の処理手順で行
われる。
装置1によれば、レールR上の異なる2箇所に設備され
たループコイルL1,L2に接続された自励発振部2
a,2bからそれぞれ発振される周波数信号の内、一方
を原周波数のまま増幅部6へ出力し、他方を分周して増
幅部6へ出力する。周波数帯域別に分波された周波数信
号は、増幅部6で重畳、増幅された後、1本の信号ケー
ブルK3を経由して受信部7に送信される。受信部7
は、受信した周波数信号を周波数帯域別に分波した後、
分周されていない一方を周波数計測部3aへ出力し、分
周された他方を倍周部9へ出力する。倍周部9は、入力
された周波数信号を倍周して自励発振部2bから発振さ
れた周波数信号に復元し、周波数計測部3bへ出力す
る。
波数計測部3a,3b、制御部4a,4bを現場から離
れた駅舎近傍の信号機器室Bに設置することにより、動
作の信頼性やメンテナンスの容易性を維持しつつ、使用
するケーブル数を減らして資材費や敷設工事費の低廉化
を図ることができる。また、列車検知装置をループコイ
ル方式以外の既設の装置から、ループコイル方式の装置
に置換する際に、ケーブルを追加敷設する必要が無い。
更に、分周部8、倍周部9として、汎用的な論理制御用
ICが組み込まれた分周回路、及び倍周回路を使用する
構成のため、列車検知装置1を安価に構成できる。
本発明に係る列車検知装置1の好適な一例であり、これ
に限定されるものではない。例えば、本実施の形態で
は、列車検知装置1は、ループコイル、自励発振部、周
波数計測部、制御部を2系統備える構成としたが、複数
であればよい。
から出力された周波数信号を分周後に倍周する構成とし
たが、分周部8と倍周部9を交換して配置することによ
り、倍周後に分周する構成としてもよい。更に、増幅部
6に入力される周波数は、重畳、増幅後に、信号ケーブ
ルK3を介して受信部7へ送信され、元の周波数に復元
可能な周波数であればよく、必ずしも自励発振部から直
接入力された周波数を含む必要はない。その他、列車検
知装置1の細部構成、詳細動作に関しても本発明の趣旨
を逸脱することのない範囲において、適宜変更可能であ
る。
周波数計測部、制御部を動作上好適な駅舎付近に設置す
ることにより、現場設備機器を極力減らし、動作の信頼
性やメンテナンスの容易性を維持できる。また、使用す
るケーブル本数を減らして資材費や敷設工事費の低廉化
を図ることができる。
載の発明の効果に加えて、局部発振器等を必要とするヘ
テロダイン方式の周波数変換手段を使用する場合に比べ
て、回路構成が複雑化すること無く列車検知装置を安価
に構成できる。
知装置1の機能的構成を示す図である。
ある。
れる列車検知システム101の要部構成を示す図であ
る。
列車検知装置11の要部構成を示す図である。
従来の列車検知装置11の要部構成を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】軌道上を走行する列車を検知する列車検知
装置において、 前記軌道の所定位置に敷設されたループコイルのインダ
クタンスと、前記ループコイル近傍に設備された静電容
量素子のキャパシタンスと、を要素とする周波数を発振
する自励発振部、を複数備え、 これら複数の自励発振部の内、少なくとも1つの自励発
振部から発振される周波数を分周して、分周周波数とし
て出力する分周部と、 前記自励発振部から直接入力される原周波数と、前記自
励発振部から前記分周部を介して入力される前記分周周
波数と、を重畳した周波数信号として増幅して送信する
増幅部と、 この増幅部から送信される周波数信号を受信し、前記原
周波数と、前記分周周波数と、に分波する受信部と、 この受信部により分波された分周周波数を倍周して、前
記分周部により分周される前の周波数を復元し、倍周周
波数として出力する倍周部と、 前記受信部から直接入力される原周波数と、前記受信部
から前記倍周部を介して入力される倍周周波数と、をそ
れぞれ個別の周波数として常時計測し、計測結果を出力
する周波数計測部と、 この周波数計測部より出力される計測結果に基づいて、
前記原周波数の変化率、及び前記倍周周波数の変化率を
求め、これらの変化率に基づいて、前記列車が前記所定
位置付近に存在することを検知する制御部と、 を備えることを特徴とする列車検知装置。 - 【請求項2】前記分周部は、前記自励発振部から発振さ
れる周波数を1/n(nは2以上の自然数)の周波数に
分周し、 前記倍周部は、前記受信部により分波された分周周波数
をn倍(nは2以上の自然数)して、前記分周部により
分周される前の周波数を復元し、倍周周波数として出力
することを特徴とする請求項1記載の列車検知装置。 - 【請求項3】前記分周部は、汎用的な論理制御用ICが
組み込まれた分周回路より構成され、 前記倍周部は、汎用的な論理制御用ICが組み込まれた
倍周回路より構成されることを特徴とする請求項1記載
の列車検知装置。
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