JP2003002197A - 列車検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】検知地点の軌道１の両外側の漏洩同軸ケーブル
５１，５３間のレール上を空間伝送路として列車の有無
を検出する列車検知装置を設置するとき、設置場所毎の
線路の構造による物理的条件の差や、気象の変化による
伝搬ロスの変化があるために、列車がいないときの基準
値の調整や設定に時間がかかり、季節毎に再調整が必要
であるという欠点を解消する。 【解決手段】送信部３の送信出力を２つに分岐し、一方
を検知ループ５の送受信用ケーブル５１，５３を介して
受信信号として合成器８に入力し、他方をベクトル調整
部７を介して基準信号として合成器８に入力して受信信
号とベクトル合成する。受信制御部９は列車がいないと
き合成器８に入力される基準信号と受信信号とが逆相で
相殺されるように基準信号の振幅と位相を調整して初期
基準値を設定し季節毎に自動調整更新設定するように構
成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軌道上を走行する
車両（列車等）を検知する列車検知装置に関し、特に、
軌道を検出信号の媒体とせず、無線電波による非接触の
列車検知装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】軌道上を走行する列車を安全に運転する
ための運転方式としては、先行列車と後続列車が衝突し
ないように一定の距離間隔をおいて運転する閉塞運転方
式が一般的である。閉塞運転方式には軌道上に、鎖状に
設定された閉塞区間の１区間に１個の列車を原則とし、
各閉塞区間の手前に、設けられた信号機の現示によって
後続列車に先行列車の状況を知らせて列車間隔が保たれ
る。各閉塞区間には軌道回路が設けられており、例え
ば、交流軌道回路では、閉塞区間の終端から低周波の交
流信号電流が供給され、始端側に設置された信号機のリ
レーと２本のレールが直列に接続されて閉ループが形成
されている。列車がいないときはリレーが作動して信号
機が進行を示す青（Ｇ）を現示しており、列車が進入す
ると車輪で２本のレールが短絡されてリレーに電流が流
れなくなり無励磁（落下）となって現示が停止信号を示
す赤（Ｒ）に変わる。

【０００３】一方、鉄道と一般道路が平面交差する踏切
には、警報機，遮断器などの踏切保安設備が設置されて
おり、これらの警報機や遮断器は踏切から所定の距離を
おいた軌道に設けられて列車検知手段によって作動す
る。この場合の列車検知手段には、例えば、軌道回路を
用いる連続制御式と、踏切制御子を用いる点制御式があ
る。

【０００４】連続制御式の場合は、警報開始点から踏切
までの間に自動信号区間であれば別方式の軌道回路を設
備し、列車の接近を連続的に検知して踏切の制御を行
う。一方、点制御式の場合は、軌道回路に比べて短い区
間の範囲の警報開始点、終始点に踏切制御子を設置し
て、その地点を通過する列車を検知して踏切の開閉制御
を行う。

【０００５】上記、いずれの場合もレールに所定の信号
が流れており、列車検知は車輪とその車軸によるレール
間（軌間）短絡によってレベルあるいは周波数を変化さ
せることによって行われている。

【０００６】上記のように、列車制御や踏切保安設備に
於ける列車の検知は、車軸によるレール間の短絡によっ
て行われている。列車制御の場合は軌道回路のレールに
流れる交流電流が車軸で短絡されることによるレベル変
化を検出し、レールを帰還回路とする発振器とリレーを
組合せた踏切制御子の場合は、レール間が車軸で短絡さ
れたときの発振周波数の変化、又は発振の停止を検出す
ることによって列車検知が行われている。

【０００７】上記、従来のレール間短絡による列車検知
の場合、軌道（レール間）抵抗値が低く、しかも、車輪
とレールとの接触抵抗値が、晴雨，湿度などの気象条
件，塩害や落葉，枯葉，砂等の影響を受けて不安定とな
る場合があり、レール間の短絡抵抗が大きいときの信号
や踏切設備の不動作等の問題点をはらんでいる。しか
も、最近では輸送力増強のため列車の高速化と車両の軽
量化が進み、上記従来から潜在していた列車検知の問題
点が大きくなって無視出来なくなってきている。上記の
ことから、列車等の移動体車両の検知を、レールを使用
しない方式で行う技術の開発が望まれている。

【０００８】上記従来の問題点を解決するために、レー
ルを直接の媒体としない無線式の列車検知装置が提案さ
れている（特許第２９１２８９７号参照）。この特許の
列車検知装置は、軌道を走行する列車を所定の検知地点
で検知するために、該検知地点の軌道の両外側にレール
の高さより低くレールに沿って所定の長さで対向して送
信側漏れ同軸ケーブルと受信側漏れ同軸ケーブルとを展
張設置し、送信側漏れ同軸ケーブルの一端に接続した送
信機から連続して高周波信号を供給し、受信側漏れ同軸
ケーブルの他端に接続した受信機で送信側漏れ同軸ケー
ブルからの空間波を受信してその受信レベルを監視し、
列車が検知地点にいないときのレールに遮られた低い受
信レベルに対して、列車が到来したとき列車の床面と大
地との間隙空間にできる平行導体板線路の共振現象によ
って受信レベルが高くなるのを検出して列車を検知する
ように構成されたことを要旨とするものである。そし
て、この提案による装置は、送受信の漏洩ケーブルをレ
ールの高さより低く設置し、列車が所定の検知地点に存
在しないときに送信側漏洩ケーブルから受信側漏洩ケー
ブルに伝搬する直接波がレールによって遮られて受信レ
ベルが低くなるように設定され、列車がこの検知地点に
進入して通過中に形成される列車の床面と大地間の空洞
共振現象によって受信レベルが高くなる現象をとらえて
列車を検知するように構成されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の列車検知装置においては、列車が所定の検知地点に
存在しないときの基準となる受信信号の最小レベルは、
装置を設置する検知地点の線路の物理的条件、例えば、
直線部，曲線部、狭軌，広軌などのレール間隔，砕石や
コンクリートなど道床の種類，トンネル内，橋梁上など
の構造に係る物理的条件が設置場所によって異なり常に
一定の値ではなく、しかも、設置場所の晴雨，降雪，温
度，湿度などの気象の変化によってその最小レベルが変
化するため、列車が検知地点に進入したときの受信レベ
ルの変化を検出して判定するためのしきい値を設定する
際に、これらの物理的条件や気象条件を考慮して決定し
なければない、という問題があり、そのため、装置を設
置するときの現場据付け調整に時間がかかり、季節に応
じた再調整の保守が必要であり、かつ、調整経験が必要
であるという問題がある。

【００１０】本発明は上記従来の問題点を解決するため
に行ったものであり、本発明の目的は、従来の無線式の
列車検知装置を現地に設置するとき、設置場所毎の線路
の構造による物理的条件の差や、気象の変化による受信
レベルの変化があるために、列車がいないときの基準値
の調整や設定に時間がかかり、季節に応じて再調整が必
要になるという欠点を解消し、据付け調整時間を短縮
し、季節に応じた再調整の保守を不要とした列車検知装
置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の列車検知装置
は、軌道を走行する列車を所定の検知地点で検知するた
めに、所定の周波数の高周波信号を発生し送信信号と基
準信号の２つに分岐出力する送信部と、前記検知地点の
軌道の一方のレールの外側に沿って所定の長さで展張さ
れ一端から前記送信信号を給電する送信側漏洩ケーブル
と、該送信側漏洩ケーブルに対向して他方のレールの外
側に沿って展張され前記送信側漏洩ケーブルから放射さ
れる電磁波を受信して他端から受信信号を取り出す受信
側漏洩ケーブルとからなる検知ループと、前記送信部か
ら分岐出力される前記基準信号の振幅と位相を外部から
の減衰量・移相量制御信号によって調整するベクトル調
整部と、前記受信側漏洩ケーブルからの前記受信信号が
一方の入力端子に入力され、前記ベクトル調整部からの
前記基準信号が他方の入力端子に入力されてベクトル合
成された合成信号を出力する合成器と、前記合成信号を
入力とし、前記検知地点に列車が存在しないとき前記合
成器に入力される前記受信信号に対して前記基準信号が
逆相で同振幅のとき相殺されて前記合成信号レベルが最
小になるように前記ベクトル調整部によって該基準信号
の減衰量と移相量を調整設定する初期設定手段によって
初期特性を設定し、前記合成器の出力を監視して前記検
知地点に列車が到来して前記受信信号の振幅と位相の両
方またはいずれか一方が変化し前記合成信号レベルが所
定のしきい値を超えたとき列車の存在を示す検知信号を
出力する受信制御部とが備えられたことを特徴とするも
のである。

【００１２】さらに、前記受信制御部は、前記検知ルー
プを設置する検知地点の線路の物理的条件の差、及び気
象の変化などによる前記受信信号の速度の遅い変化に対
しては、装置を設置したとき及び一定の間隔で周期的に
前記ベクトル調整部の減衰量と移相量を調整する初期設
定動作を行い、その都度設定された減衰量と移相量の設
定値と前記合成器の出力の初期特性及び対応するしきい
値を更新記憶してその値を基準値として列車検知動作を
行い、該列車検知動作開始後に前記検知ループに列車が
到来し通過するときの前記受信信号の速度の速い変化に
対しては前記初期設定動作を行わないようにしたことを
特徴とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下図面により本発明の構成と動
作を説明する。図１は本発明の実施例の概要を示す構成
図である。図において、１は軌道であり２本のレール、
２は列車である。３は送信部、３１は分配器、３２は発
振器（ＯＳＣ）、４は送信出力伝送ケーブル、５は検知
ループ、５１は送信側漏洩ケーブル、５２は送信側漏洩
ケーブルの終端抵抗器、５３は受信側漏洩ケーブル、５
４は受信側漏洩ケーブルの終端抵抗器である。６は受信
入力伝送ケーブル、７はベクトル調整部、７１は可変位
相器、７２は可変減衰器、８は合成器、９は受信制御部
である。

【００１４】まず、図１によって本発明の構成と動作の
概要について説明する。列車２が走行する軌道１の所望
の列車検知地点に検知ループ５を設置する。検知ループ
５は、軌道１のレールの両外側にレールに沿って対向し
て展張した送信側漏洩ケーブル５１と受信側漏洩ケーブ
ル５３とそれぞれの終端抵抗５２，５４によって構成さ
れる。送信部３の発振器３２で発生した高周波信号は分
配器３１によって送信信号と基準信号の２つに分岐出力
され、送信信号は送信出力伝送ケーブル４によって検知
ループ５の送信側漏洩ケーブル５１の一端に供給され
る。送信側漏洩ケーブル５１から放射される送信波はレ
ール上を空間伝送路としてレールの反対側の受信側漏洩
ケーブル５３で受信され、その他端に接続された受信入
力伝送ケーブル６によって合成器８の一方に受信信号と
して入力される。この受信信号のレベル（振幅）と位相
は、レール上の空間伝送路に列車が存在するか否かによ
って変化する。

【００１５】一方、送信部３の分配器３１から出力され
る基準信号はベクトル調整部７に入力され、制御信号Ｅ
とＦによって可変減衰器７２と可変位相器７１で減衰量
と移相量が調節されて合成器８の他方に入力される。合
成器８は２つの入力をベクトル合成し合成信号を受信制
御部９に入力する。受信制御部９は、ベクトル合成器８
からの合成信号レベルを監視し、受信信号のレベル（振
幅）と位相の両方またはいずれか一方の変化に応じて変
化する合成信号のレベル変化を検出し所定のしきい値と
比較して列車の有無を判定しその結果を検知出力Ｈとし
て出力する。

【００１６】ここで、本発明の要部である受信制御部９
とベクトル調整部７の動作、すなわち、基準信号の振幅
と位相を調整して初期値を設定する初期設定動作につい
て説明する。受信制御部９による初期設定動作は、列車
検知装置を現地に据え付けたとき現地の物理的条件に適
合した基準値を設定する動作である。すなわち、検知ル
ープ５内に列車が存在しないときの検知ループ５からの
受信信号とベクトル調整部７からの基準信号とを合成器
８でベクトル合成したとき、２つの信号が相殺（キャン
セル）されて合成信号のレベルが最小になるように基準
信号の振幅と位相を調整して設定する動作である。この
ときの可変減衰器７２の減衰量は、受信信号よりレベル
の高い基準信号の振幅を受信信号の振幅とほぼ等しくな
るように減衰させる値であり、可変位相器７１の移相量
は基準信号の位相を受信信号の位相に対して逆相（位相
差が１８０°またはπラジアン）になるようにシフトさ
せる移相量である。

【００１７】列車が存在しないときの受信信号の振幅と
位相は、検知ループの線路の構造などの物理的条件の違
いによって異なり、受信信号の振幅と位相に応じて基準
信号の振幅と位相を相殺するように調整して設定する初
期設定は設置場所の物理的条件の違いによる制約を回避
することに他ならない。この初期設定した減衰量と移相
量と合成信号の最小レベル値は固定してメモリに記憶さ
れる。そして、初期値として設定された減衰量と移相量
を用いた受信入力レベルに対する合成器８の出力特性が
初期特性である。この初期特性の合成器出力最小点、す
なわち、相殺された合成信号の出力最小点のレベルを基
準値として列車の到来による合成器８の出力の変化を検
出する。

【００１８】以下、本発明の第１の実施例についてさら
に詳しく説明する。図２は検知ループ部５の構造断面図
であり、レール上の空間伝送路の送信波伝搬説明図であ
る。また、図３は軌道のレールを省いて示した２本の漏
洩同軸ケーブルによる検知ループ５の構造斜視図であ
る。図２，図３において、１０は道床、１１は大地、２
１は送信側漏洩ケーブル５１から受信側漏洩ケーブル５
３に伝搬する直接波、２２は送信側漏洩ケーブル５１か
ら受信側漏洩ケーブル５３に対して列車２に反射して伝
搬する車両反射波、２３は送信側漏洩ケーブル５１から
受信側漏洩ケーブル５３に対して大地１１などに反射し
て伝搬する大地反射波である。

【００１９】図１に戻って、送信部３からの送信信号
は、送信出力伝送ケーブル４によって送信側漏洩ケーブ
ル５１の給電点ａに加えられ図３のように漏洩電力を放
射しながら進行し終端抵抗器５２で終端されたｂ点に達
する。送信側漏洩ケーブル５１から放射された漏洩電力
は電磁結合（Ｍ）で受信側漏洩ケーブル５３に結合し進
行波電力は受電電力Ｐ_roの受信波としてｄ点から出力さ
れる。逆方向の電力は終端抵抗器５４で終端されたｃ点
に達する。ｄ点から出力される受電電力Ｐ_roは、図２に
示すように直接波２１と大地からの反射を代表する大地
反射波２３の合成された電力であり、検知地点における
線路の道床１０の種類や厚さ，大地１１の乾燥状態，漏
洩ケーブル５１，５３の配置位置，間隔、レールの大き
さ，構造などの物理的条件によって異なり、据付場所毎
に一定ではない。

【００２０】再び図１に戻って、送信部３の出力端子Ａ
からは、常時、無線周波（例えばｆ１＝１３８ＭＨｚ）
の送信波が出力され、検知ループ５を経由して合成器８
の一方の入力端子Ｇに入力される。一方、送信部３の分
配器３１で分配され出力端子Ｂから出力される無線周波
ｆ１の基準信号はベクトル調整部７を経由し合成器８の
他方の入力端子Ｄに入力される。合成器８でベクトル合
成された合成出力は受信制御部９に入力される。受信制
御部９は、合成器８に入力される受電電力Ｐ_roの受信信
号に対してベクトル調整部７から入力される信号電力Ｐ
_crの基準信号が相殺されて合成器８の出力レベルが最小
になるように初期設定動作を行うことは前述の通りであ
る。

【００２１】図４は本発明の第１の実施例の詳細を示す
ブロック図であり、図１と同じ部分には同符号を付し
た。図４において、９１はＢＰＦ（Band Pass Filte
r）、９２はＬＮＡ（Low Noise Amplifier ）、９３は
ＭＩＸ（Mixer ）、９４はＢＰＦ（Band Pass Filte
r）、９５はLog-Amp 、９６はDetector、９７はアナロ
グ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）、９８は減衰量制御信
号Ｅと移相量制御信号Ｆ用のディジタル／アナログ変換
器（Ｄ／Ａ）、９９は局部発振器（ＯＳＣ）、１００は
制御部である。

【００２２】図５は図４の中の制御部１００の詳細ブロ
ック図であり、図４と同じ部分には同符号を付した。図
５において、１００１はマイクロプロセッサ（ＣＮ
Ｔ）、１００２は列車検知出力信号Ｈの検出器（ＤＥＣ
Ｔ）、１００３〜１００５はメモリ（Ｍem１〜Ｍem
３）、１００６〜１００８はタイマ（Ａ〜Ｃ）、１００
９はクロック（ＣＬＫ）である。

【００２３】図６は本発明の初期設定動作を示すフロー
チャートである。図において、１０１１〜１０１８はス
テップ番号である。図６中の記憶部１〜記憶部３は図５
のメモリＭem１〜Ｍem３（１００３〜１００５）を表
す。図５のメモリＭem１（１００３）には、受信信号の
み合成器８に入力されたときの合成器出力レベルに対す
るベクトル調整部７の可変減衰器７２の減衰量の値と、
合成器８の入力信号と出力信号レベルの関係、初期特性
と検出しきい値の関係と設定値等が予めテーブルで記憶
されている。

【００２４】初期設定動作は、設置工事時点等の据え付
け時に図４および図５の制御部１００によるベクトル調
整部７の調整動作として行われ、検知ループ上に列車及
び人間などが存在しない状態で行われる。まず、ステッ
プ１０１１では、可変減衰器７２の減衰量を最大にしベ
クトル調整部７からの基準信号が合成器８に加わらない
ようにし、合成器８には検知ループ５からの受信信号の
み入力されるようにする。ステップ１０１２では、受信
信号のみ入力された合成器８の出力レベルをＣＮＴ（１
００１）が測定する。ステップ１０１３では、測定した
合成器出力レベルとメモリ（１００３）のテーブルの値
を比較照合して合成対応する減衰量の初期設定値を読み
出し、制御信号Ｅによって可変減衰器７２の減衰量を設
定する。この状態で合成器出力レベルを監視しながら、
ステップ１０１４及びステップ１０１５でＣＮＴ（１０
０１）は合成器出力レベルが最小になるように可変位相
器７１と可変減衰器７２の移相量と減衰量を制御する。

【００２５】ステップ１０１６では、合成器出力レベル
が予めメモリ（１００３）に設定した値以下になってい
るかを確認する。合成器出力レベルが設定した値以下に
なっていない時は、ステップ１０１４及びステップ１０
１５の動作を繰り返す。合成器出力レベルが設定した値
以下になった時は、ステップ１０１７に移行し可変位相
器７１の設定値（移相量）をメモリＭem２（１００４）
に記憶し、ステップ１０１８で可変減衰器７２の設定値
（減衰量）をメモリＭem３（１００５）に記憶する。こ
のようにして初期設定動作が行われ終了する。

【００２６】図８は本発明の列車検知動作を説明する特
性図であり、列車検知ループ５から合成器８の一方の入
力端子Ｇに入力される受信信号レベル（列車検知ループ
からの受信入力）（横軸）に対する合成器出力（縦軸）
を示し、列車が存在しないときの検知ループ５からの受
信信号レベルが３０ｄＢのときを例にとり、合成器８の
他方の入力端子Ｄに入力される基準信号との位相差をパ
ラメータとして示してある。横軸と縦軸の単位ｄＢは説
明を容易にするため相対値で表してある。

【００２７】図８において、曲線Ｅ３０Ｘ（Ｂ）は受
信信号と基準信号との位相差が０（同相）のときの合成
出力特性を示す。曲線Ｅ３００_0Y（Ｂ）は受信信号と
基準信号との位相差がπ（逆相）のときの合成出力特性
を示し、合成出力（縦軸）が最小値Ｐ_low （約−４ｄ
Ｂ）になる点は受信信号（横軸）が３０ｄＢで基準信号
と振幅が等しく逆位相のときである。すなわち、その最
小値Ｐ_low 点は検知ループ５に列車が存在しないときの
当該設置場所での初期値であり、曲線は最小値Ｐ_low
点における減衰量と移相量の設定値を用いて受信信号レ
ベルに対する合成器出力の関係を表した初期特性であ
る。受信制御部９には合成器８から約−４ｄＢの合成信
号Ｐ_low が入力されて列車検知待ち受け状態となる。

【００２８】次に、検知ループ部５に列車が到来したと
きの検出について説明する。列車が検知ループ部に到来
すると図２に示したように車両反射波２２が発生し、受
信側漏洩ケーブル５３のｄ点には列車がいないときの初
期受電電力Ｐ_roとは異なった位相と振幅の受電電力Ｐ_rt
の受信信号が出力される。前述の通り、ベクトル調整部
７の移相量と減衰量は、図８に示すように、例えば、初
期受電電力Ｐ_roが基準信号と同じく３０ｄＢで逆位相の
とき合成出力が最小となるように設定されており、曲線
Ｅ３００_0Y（Ｂ）の最小点の値Ｐ_low （約−４ｄＢ）
の合成器出力を監視しする状態で列車を待ち受けてい
る。

【００２９】図８に示す曲線は以下のとおりである。曲
線と曲線は、前述のように、曲線Ｅ３０Ｘ（Ｂ）
は受電電力Ｐ_rtの受信信号がベクトル調整部７からの基
準信号と同位相で入力された時の特性を示し、曲線Ｅ
３００_0Y（Ｂ）は受電電力Ｐ_rtの受信信号がベクトル調
整部７からの基準信号と逆位相で入力された時の特性を
示す。曲線Ｅ３００_1Y（Ｂ）は受電電力Ｐ_rtの受信信
号がベクトル調整部７からの基準信号に対してπ±０．
１ラジアン（π＋０．１ラジアン又はπ−０．１ラジア
ン）の位相差をもって入力された時の特性を示し、曲線
Ｅ３００_2Y（Ｂ）は位相差がπ±０．２ラジアン（π
＋０．２ラジアン又はπ−０．２ラジアン）の時、曲線
Ｅ３００_3Y（Ｂ）は位相差がπ±０．３ラジアン（π
＋０．３ラジアン又はπ−０．３ラジアン）の時の特性
を示す。曲線Ｓ（Ｂ）は、列車の有無を判定するため
のしきい値を示す。このしきい値は、例えば、検知ルー
プからの受信入力が３０ｄＢのときの曲線の合成器出
力の最小値（Ｐ_low ：約−４ｄＢ）と曲線の合成器出
力（約３６ｄＢ）との差（約４０ｄＢ）の約１／２（合
成器出力が約１６ｄＢ）の点から、曲線の入力が４０
ｄＢ以上の右上がり傾斜にほぼ平行するように設定され
ている。

【００３０】列車が到来して受電電力Ｐ_rtの受信信号が
合成器８に入力されると、合成器８の出力は、図８に示
す曲線Ｅ３０Ｘ（Ｂ）と曲線Ｅ３００_0Y（Ｂ）とで
囲まれた範囲内のいずれかに変化する。列車が到来する
と車両の床下で反射する反射波２２が発生し、受信側漏
洩ケーブル５３のｄ点の受信信号レベル（受電電力
Ｐ _rt）が大きくなるように思われるが、必ずしもそうで
はなく、実際には、振幅の変化は小さく位相の変化が大
きい場合がある。これは、短時間に検知地点を通過する
列車の床下には、電気車やディーゼル車、客車、貨物車
など、車両の種類によって、ボギー電動台車や各種制御
機器，抵抗器，ブレーキ用空気圧縮機など各種の機器が
装備されており、車両反射波２２が複雑な状態で反射
し、所定の長さの受信側漏洩同軸ケーブル５３に誘起さ
れる進行波の受信信号が出力されるためである。

【００３１】実験データの中には、例えば、振幅または
位相のみが変化するときもあり、図８の横軸の検知ルー
プからの受信入力レベル（振幅）が約±２ｄＢ変化して
２８ｄＢ又は３２ｄＢで逆相のとき、又は、受信入力レ
ベルの変化はなく振幅が３０ｄＢで位相変化が−０．２
又は＋０．２ラジアンという場合もあった。前者は曲線
上で横軸が２８ｄＢ又は３２ｄＢのときの合成器出力
レベルを示し、いずれもしきい値Ｓ（Ｂ）を超え列車
の到来を検知することができた。また後者は曲線上で
横軸が３０ｄＢのときの合成器出力レベルを示し、いず
れもしきい値Ｓ（Ｂ）を超え列車の到来を検知するこ
とができた。以上のように、合成器８の出力を監視し、
検知地点に列車が到来したとき受信信号の振幅と位相の
両方又はそのいずれか一方が変化して合成器出力レベル
が変化し所定のしきい値を超えたとき、列車の存在を示
す検知信号Ｈを出力することができる。

【００３２】以上の図８の特性図による説明は、ある１
箇所の設置場所の物理的条件による列車が存在しないと
きの受信信号レベルが３０ｄＢのときの初期設定値によ
る検知動作である。次に、設置場所の物理的条件が異な
った場合で、初期設定のときの受信信号レベルが２０ｄ
Ｂのとき，４０ｄＢのとき，５０ｄＢのときの場合につ
いて図９によって説明する。

【００３３】図９は本発明の列車検知動作を説明する特
性図であり、複数の設置場所の場合で、物理的条件の差
があって列車が存在しないときの受信信号レベルが２０
ｄＢのとき，３０ｄＢのとき，４０ｄＢのとき，５０ｄ
Ｂのときの場合について、受信入力レベル対合成器出力
レベル特性を示している。それぞれ、受信信号に対する
基準信号の位相差が同相のときと逆相のときの特性曲線
を示し、位相の変化（差）がその中間値のときの特性は
図８によって説明したので省略する。図８と同様、横軸
と縦軸の単位ｄＢは説明を容易にするため相対値で表し
てある。

【００３４】図９に示す曲線は以下のとおりである。曲
線，，，は、列車がいないときの検知ループ５
からの受信信号レベルが２０，３０ｄＢ，４０ｄＢ，５
０ｄＢのときの受信信号に対して基準信号の位相が同相
のときの特性を重ね書きしたものであり、曲線，，
，は、それぞれ逆相のときの特性を重ね書きしたも
のである。それぞれの最小値は初期設定による値であ
り、実際に検知地点の設置場所の物理的条件の違いを、
これら４つの例でほぼ代表することができる。曲線Ｓ
（Ｂ）は、列車の有無を判定するためのしきい値であ
り、その設定は、前述のように、それぞれの場所におけ
る合成器出力の最小値と同相のときの合成器出力との差
の約１／２の点から、同相のときの右上がり曲線の傾斜
にほぼ平行するように設定されている。

【００３５】このように、検知地点の物理的条件が設置
場所によって異なっても、その場所の物理的条件に応じ
て基準信号の減衰量と移相量が初期設定動作によって調
整され、先鋭な最小値特性を基準初期特性として設置場
所の物理的条件の差異に係わらず列車の有無を確実に検
出することができる。さらに、列車検知などの鉄道信号
装置にとって極めて重要なフェールセーフの観点からみ
れば、軌道間の列車以外の異物は勿論のこと、装置が故
障した場合は初期設定の先鋭な最小値特性の状態が崩れ
るため「列車あり」となり列車運行の安全を確保するこ
とができる。

【００３６】以上は、現地据え付け時の初期設定後に検
知ループ部５の物理的条件が時間的，経年的に変化せず
一定である場合の基本的動作を詳細に説明した。次に、
日々の天気の変化や季節の変化などの気象条件の変化な
ど速度の遅い受信信号の変化に対する初期設定動作によ
るベクトル調整部７の調整値の設定値の更新、しきい値
の更新について説明する。さらに、列車が検知地点に進
入し通過するときの速度の速い受信信号の変化に対して
は列車の検知動作を行い、初期設定動作を行わないよう
にする動作について説明する。

【００３７】図７は本発明の列車検知動作を説明するフ
ローチャートであり、列車の進入，通過，退出の速度の
速い受信信号の変化を見落とさないで追随し列車検知動
作の確度を上げる動作と、気象条件の変化など速度の遅
い受信信号の変化に対する基準値の更新，しきい値の更
新動作のフローチャートである。図において、１０１〜
１１７はステップ番号である。ステップ１０１は図６に
示した初期設定動作である。ステップ１０２は列車検知
動作が開始され列車無しを出力する。ステップ１０３〜
１０８は、速度の速い受信信号の変化を捉える列車検知
動作のメインフローである。ステップ１０３ではタイマ
Ａ（１００６）のタイムアップにより一定周期で合成器
出力レベルを測定する。タイマＡ（１００６）は、例え
ば１ｍｓ間隔のように短い時間を設定する。ステップ１
０４でｎ１回受信レベルを測定したか判定し、ｎ１回に
満たないときはステップ１０３に戻る。ｎ１回になった
とき次のステップ１０５でｎ１回の出力レベルの平均値
を計算する。例えばｎ１＝１０とするとステップ１０５
では１０ｍｓ間の出力レベルの平均値が求められる。

【００３８】ステップ１０６では、平均出力レベルと列
車検知しきい値レベル（Ｓ）を比較する。平均出力レベ
ルが（Ｓ）以上のときはステップ１０７へ進み、平均出
力レベルが（Ｓ）未満のときはステップ１０９に進む。
ステップ１０７では連続ｍ１回平均出力レベルが（Ｓ）
以上のときステップ１０８に進み列車有りを出力する。
それ以外のときはステップ１０３に戻る。例えば、ｍ１
＝１０とすると平均出力レベルが連続１００ｍｓ間列車
検知しきい値レベル（Ｓ）以上のとき列車有りを出力す
る。ステップ１０９では列車有り出力中か判定し、列車
有り出力中のときはステップ１１０へ進み、列車無し出
力中のときはステップ１１２に進む。ステップ１１０で
は連続ｍ２回平均出力レベルが（Ｓ）未満のときステッ
プ１１１で列車無しを出力する。それ以外のときステッ
プ１０８に進み列車有り出力を継続する。例えばｍ２＝
５０とすると平均出力レベルが連続５００ｍｓ間列車検
知しきい値レベル（Ｓ）未満となり列車無しを出力す
る。上記のステップ１０７のｍ１は「列車有り検出」の
立ち上がりに遅延を持たせ、ステップ１１０のｍ２は
「列車有り検出」の立ち下がりに遅延を持たせている。
これにより列車進入時、列車通過中、列車退出時などの
速い変動を緩和して列車検知を確実にすることができ
る。

【００３９】次に、右側のステップ１１２〜１１７は、
気象条件の変化など速度の遅い受信信号の変化に対する
基準値（初期値）の更新，しきい値の更新動作のフロー
である。ステップ１１２ではタイマＢ（１００７）のタ
イムアップにより一定周期で合成器８の平均出力レベル
を集計する。タイマＢ（１００７）は、例えば１分間隔
のように長い時間を設定する。ステップ１１３でｎ２回
平均出力レベルを集計したか判定し、ｎ２回に満たない
ときはステップ１０３に戻る。ｎ２回になったとき次の
ステップ１１４でｎ２回の平均出力レベルの集計結果の
平均値を計算する。例えばｎ２＝５とするとステップ１
１４では列車無し時の５分間の出力レベルの平均値を求
めることができる。ステップ１１５及びステップ１１６
ではＣＮＴ（１００１）は出力レベルが最小になるよう
に可変位相器７１と可変減衰器７２の移相量と減衰量を
制御し、可変位相器７１の設定値をメモリＭem２（１０
０４）に記憶し、可変減衰器７２の設定値をメモリＭem
３（１００５）に記憶する。ステップ１１７ではメモリ
Ｍem２（１００４）とメモリＭem３（１００５）の過去
の平均値からベクトル調整の値を設定し、メモリＭem１
（１００３）のテーブルの値に基づいて列車検知しきい
値レベルＳを更新する。更新データはメモリＭem２（１
００４）とＭem３（１００５）に記憶されている直前の
過去のデータの平均値を用いることで時間的に速度の遅
いゆっくりした変化に追従して初期値を更新することが
できる。

【００４０】以上、本発明の第１の実施例について詳細
に説明した。上記の第１の実施例では送信部の高周波信
号は、１つの周波数、例えば、ｆ１＝１３８ＭＨｚを用
いた場合の例であるが、高周波信号の周波数範囲として
は、数十ＭＨｚ以上１５０ＭＨｚであり、好ましくは１
２０ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚの範囲で設定する。

【００４１】図１０は本発明の第２の実施例を示す構成
図である。この第２の実施例は、２周波数による周波数
ダイバーシチ検知装置であり、２周波数を使用すること
により、誤検知を防ぎ、かつ、検知をより確実にするこ
とがでる。すなわち、列車の進入時，通過時の信号のレ
ベル変動や位相変動が２周波の系列回路で異なったと
き、双方の検出結果を合成することにより、より確実な
検出機能を発揮することができる。図において、ベクト
ル調整部７と合成器８および受信制御部９が２周波の系
列回路で構成され、制御部１００は２系統の受信信号に
対してそれぞれ初期値設定動作と列車検知動作を行い２
系統の合成により検知出力を出力するように構成されて
いる。

【００４２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明を実
施することにより、従来の無線式の列車検知装置を改善
して、所望の検知地点の装置設置場所の線路の物理的条
件の違いに係わらず、さらに、気象条件の変化に影響を
受けずに、据え付け調整が容易になるという実用上の効
果が得られる。さらに、次の効果がある。 （１）列車が所定の検知地点に存在しないときの受信信
号のレベルが検知地点の物理的条件によって異なっても
確実に初期設定されるため、設置場所の差異に配慮する
ことなく何処にでも設置することができる。 （２）列車が所定の検知地点に存在しないときの受信信
号のレベルが検知点の気象的条件が径時的に変化して
も、一定の周期で自動的に基準設定値が補正され更新さ
れるため、季節的変動や日々の気象の変化に影響を受け
ないので保守に費用がかからないという実用的に極めて
優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の概要を示す構成図であ
る。

【図２】図１の検知ループ部５の構造断面図である。

【図３】図１の検知ループ部５の構造斜視図である。

【図４】本発明の第１の実施例の詳細を示すブロック図
である。

【図５】図４中の制御部１００の詳細を示すブロック図
である。

【図６】本発明の初期設定動作を示すフローチャートで
ある。

【図７】本発明の列車検知動作を示すフローチャートで
ある。

【図８】本発明の列車検知動作を説明する特性図であ
る。

【図９】本発明の列車検知動作を説明する特性図であ
る。

【図１０】本発明の第２の実施例の概要を示す構成図で
ある。

【符号の説明】

１ 軌道 ２ 列車 ３ 送信部 ３１ 分配器 ３２ 発振器 ４ 送信出力伝送ケーブル ５ 検知ループ ５１ 送信側漏洩ケーブル ５２ 送信側漏洩ケーブルの終端抵抗器 ５３ 受信側漏洩ケーブル ５４ 受信側漏洩ケーブルの終端抵抗器 ６ 受信入力伝送ケーブル ７ ベクトル調整部 ７１，７１ａ，７１ｂ 可変位相器 ７２，７２ａ，７２ｂ 可変減衰器 ８，８ａ，８ｂ 合成器 ９ 受信制御部 ９１，９１ａ，９１ｂ ＢＰＦ（Band Pass Filter） ９２，９２ａ，９２ｂ ＬＮＡ（Low Noise Amplifier
） ９３，９３ａ，９３ｂ ＭＩＸ（Mixer ） ９４，９４ａ，９４ｂ ＢＰＦ（Band Pass Filter） ９５，９５ａ，９５ｂ Log-Amp ９６，９６ａ，９６ｂ Detector ９７，９７ａ，９７ｂ Ａ／Ｄ変換器 ９８，９８ａ，９８ｂ Ｄ／Ａ変換器 １００ 制御部 １００１ ＣＮＴ（マイクロプロセッサ） １００２ ＤＥＴＥＣＴ（検知出力回路） １００３ メモリ１ １００４ メモリ２ １００５ メモリ３ １００６ タイマＡ １００７ タイマＢ １００８ タイマＣ １００９ ＣＬＫ（システムロック） １０ 道床 １１ 大地 １２ ＣＮ（制御部設定コネクタ）

フロントページの続き (72)発明者 石井 泉 秋田県南秋田郡天王町天王字鶴沼台43− 224 株式会社国際電気エンジニアリング 内 (72)発明者 小林 茂美 秋田県南秋田郡天王町天王字鶴沼台43− 224 株式会社国際電気エンジニアリング 内 (72)発明者 澤井 浩司 秋田県南秋田郡天王町天王字鶴沼台43− 224 株式会社国際電気エンジニアリング 内 (72)発明者 牛山 勝實 秋田県南秋田郡天王町天王字鶴沼台43− 224 株式会社国際電気エンジニアリング 内 Ｆターム(参考） 5H161 AA01 BB04 CC13 DD23 FF01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軌道を走行する列車を所定の検知地点で
   検知するために、 所定の周波数の高周波信号を発生し送信信号と基準信号
   の２つに分岐出力する送信部と、 前記検知地点の軌道の一方のレールの外側に沿って所定
   の長さで展張され一端から前記送信信号を給電する送信
   側漏洩ケーブルと、該送信側漏洩ケーブルに対向して他
   方のレールの外側に沿って展張され前記送信側漏洩ケー
   ブルから放射される電磁波を受信して他端から受信信号
   を取り出す受信側漏洩ケーブルとからなる検知ループ
   と、 前記送信部から分岐出力される前記基準信号の振幅と位
   相を外部からの減衰量・移相量制御信号によって調整す
   るベクトル調整部と、 前記受信側漏洩ケーブルからの前記受信信号が一方の入
   力端子に入力され、前記ベクトル調整部からの前記基準
   信号が他方の入力端子に入力されてベクトル合成された
   合成信号を出力する合成器と、 前記合成信号を入力とし、前記検知地点に列車が存在し
   ないとき前記合成器に入力される前記受信信号に対して
   前記基準信号が逆相で同振幅のとき相殺されて前記合成
   信号レベルが最小になるように前記ベクトル調整部によ
   って該基準信号の減衰量と移相量を調整設定する初期設
   定手段によって初期特性を設定し、前記合成器の出力を
   監視して前記検知地点に列車が到来して前記受信信号の
   振幅と位相の両方またはいずれか一方が変化し前記合成
   信号レベルが所定のしきい値を超えたとき列車の存在を
   示す検知信号を出力する受信制御部とが備えられた列車
   検知装置。
2. 【請求項２】 前記受信制御部は、前記検知ループを設
   置する検知地点の線路の物理的条件の差、及び気象の変
   化などによる前記受信信号の速度の遅い変化に対して
   は、装置を設置したとき及び一定の間隔で周期的に前記
   ベクトル調整部の減衰量と移相量を調整する初期設定動
   作を行い、その都度設定された減衰量と移相量の設定値
   と前記合成器の出力の初期特性及び対応するしきい値を
   更新記憶してその値を基準値として列車検知動作を行
   い、 該列車検知動作開始後に前記検知ループに列車が到来し
   通過するときの前記受信信号の速度の速い変化に対して
   は前記初期設定動作を行わないようにしたことを特徴と
   する請求項１記載の列車検知装置。