JP2008162556A - 車上装置及び車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の速度及び位置を、地上装置側でリアルタイム、かつ高精度に検知するのに適した車上装置及びこれを用いた車両制御装置を提供すること。
【解決手段】車軸回転検出器２２は、車両１の車輪２１の回転速度に比例するパルス信号を生成する。車上信号処理装置２０は、車軸回転検出器２２より供給されたパルス信号から自車両１の車両情報信号ｆ１を生成し、その信号を地上装置へ送信する。地上装置はその信号により、リアルタイムで列車の位置および速度を計算し、その結果を後方の車両へ列車制御情報として送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、モノレールや、新交通システム、磁気浮上鉄道、又は、地下鉄などの都市交通システムにおいて適用され得る車上装置及び車両制御装置に関する。

モノレールや、新交通システムなどにおいて、車両の走行路に沿って敷設されたループアンテナを介して、車上と地上との間で、必要な情報信号の授受を行なう車上／地上間情報伝送システムが知られている。従来、この種のシステムでは、１閉塞区間／１車両（車両）の原則を、１ループに１つの車両のみの在線を許容するシステム（１ループ／１車両）を構築することによって実現していた。

しかし、１ループ／１車両のシステムを採用する限り、地上側では、閉塞区間数と等しい数の送受信装置が必要になるから、高価なシステムになりやすい。また、閉塞区間毎に、独立するループアンテナを敷設する必要があり、この面でもコスト高になる。

そこで、この問題を解決する手段として、例えば特許文献１、２に開示されているように、ループアンテナを長大化するとともに、これに地上子などによる車両位置判定手段を組み合わせ、１ループに複数の車両を在線させるシステムの構築が検討されてきた。

ところで、時代的要請に応えるべく、上述したシステムを、インテリジェンス化する場合、車両の位置を、リアルタイムで、高精度に検知できること、システムを簡素化できること、安全検証作業が容易であること、旧システムから新システムへの切替をスムーズに実行できること、更には、現実的側面として、コストダウンに寄与できることなどが不可欠である。

しかし、特許文献１、２に開示されたものを含め、従来技術は、車両位置をトランスポンダ等の車両位置判定手段を用いて、時間的、距離的に間欠的に検出するものであるため、上述した要請を必ずしも充分に満たすものではなかった。
特開平９−３０１１７６号公報 特開２００６−５６４２０号公報

本発明の課題は、車両の速度及び位置を、リアルタイムで、高精度に検知するのに適した車上装置及び地上装置を組み合わせた車両制御装置を提供することである。

本発明のもう一つの課題は、１区間内に複数の車両を在線させ、それぞれの車両を制御する車上装置及び地上装置を組み合わせた車両制御装置を提供することである。

本発明の更にもう一つの課題は、システムの簡素化とコストダウンに寄与しえる車上装置及び車両制御装置を提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明に係る車上装置は、車軸回転検出器と、車上信号処理装置とを含む。前記車軸回転検出器は、前記車両の車輪の回転速度を、パルス信号として検出する。前記車上信号処理装置は、前記車軸回転検出器より供給された前記パルス信号から車両情報信号を生成する。

従来の車上装置でも、車両の車輪の回転速度を速度発電機によって検出し、その検出信号を用いて車両速度や車両走行距離などを検出していた。しかし、従来は、速度発電機に生じる電圧が、速度に比例することを利用したものであって、速度を電圧値として検出するものであった。

これに対して、本発明では、速度を電圧値として検出するのではなく、車輪の回転速度に比例するパルス信号として検出する車軸回転検出器を用いる。車軸回転検出器は、車輪と一緒に回転する歯車と誘導コイルとの組み合わせにより、車輪の回転速度に比例するパルス信号として検出する構造や、車輪と一緒に回転する光透過孔付き円板の両側に投光器及び受光器を配置した光学的構造を持つものが知られている。車上信号処理装置は、車軸回転検出器が発生するパルス信号によって搬送波の変調を行い、車両情報信号として地上装置へ送信する。この車両情報信号を地上装置で受信し、復調することにより、車上装置と同じパルス信号を得ることができる。

本発明に係る車上装置は、地上装置と組み合わされて車両制御装置を構成する。地上装置は、車上装置との間で情報の授受を行う。一般的な構成として、車上信号処理装置は、送信回路を含み、送信回路により、車上アンテナを介して、車両情報信号を地上装置側に送信する。地上装置側には、長大化された地上ループを敷設しておく。そして、車上アンテナと地上ループとの間の送受信作用により、信号の授受を行う。

より具体的には、地上装置は、車上装置から送信された車両情報信号を解読して、車両の速度を検知する。又は、車両情報信号を解読して車両の位置を検知することもできる。

更に、地上装置は、車上装置から送信された車両情報信号を受信し、復調して得られるパルス信号を計算処理することにより車両の速度及び位置を検知し、車上装置に対し、車両の速度を制御する車両制御情報を供給する構成も極めて有効である。これにより、ＡＴＣシステム又はＡＴＯシステムが構成される。

ここで、地上装置が車両制御情報を受信し復調することにより得られるパルス信号に含まれるパルスの発生周期は、車輪の回転速度が速くなれば短くなり、遅くなれば長くなる。従って、単位時間当たりのパルス数を計数し、又は、発生周期を検出することにより、地上装置においてリアルタイムで、直接的に、車両の速度を検出することができる。

しかも、車輪が一回転する間に発生すべきパルス数は、例えば歯車の数や、光透過孔の数を増すことにより、簡単に増加させることができるので、走行速度を高精度で検知することができる。

上述したように、地上装置において車両速度をリアルタイムで高精度で検出することができるので、車両位置もリアルタイムで、高精度で検出することができる。また、車両位置を検出する場合に必要な基準位置を得る方法としては、例えば地上ループの始端位置を利用するため、絶対位置を検出し、車両位置情報を補正する設備（トランスポンダ地上子等）が不要となり、システムが簡素化される。

更に、周知の列車位置検知方式として、車上装置の位置記憶情報を地上装置へ伝送する方法の場合、車上装置の停電や電源断の際に位置記憶情報が失われることのないようにバックアップ対策を考慮しなければならないが、本発明においては、地上装置側では、車上装置の位置記憶に頼ることなく、走行速度及び車両位置をリアルタイムで連続検知し、地上側で列車位置を記憶する方式である。従って、本発明によれば、全体として、コストの安価な車両制御システムを構成することができる。

車上装置の車軸回転検出器で得られたパルス信号は、変調処理した後に、地上装置側に送信することが好ましい。変調方式としては、既に知られた方式、例えば、振幅変調、周波数変調、位相変調等を採用することができる。このうちでも、好ましい変調方式は、搬送波にパルス信号による位相変調を加える位相変調方式である。位相変調方式によれば、パルス信号毎に、搬送波の位相が反転することになるので、位相反転を捉え、ノイズに影響されない信頼性の高い信号に変換して、車上装置から地上装置に送信することができる。このため、信頼性の極めて高い車両制御システムを構築できる。

別の変調方式として、搬送波にパルス信号による周波数変調を加えて、車両情報信号を生成する周波数変調方式を採用することもできる。この周波数変調方式は、既設のシステムでも採用されている実績のある技術であるから、新規に安全性検証を行うべき箇所が少なくてすみ、検証作業が容易になる。

更に、一区間内に複数の列車を存在させて車両制御する課題の解決方法として、前記の方法に加えて車両別に車両情報信号の搬送波および車両制御情報の搬送波を異なる周波数とすることにより実現が可能である。

実際的な車両制御システムにおいては、車軸回転検出器は、同一の車輪の回転速度について、独立した２種のパルス信号を生成する構成とし、車上アンテナを、車両の前部に備えられた第１の車上アンテナと、車両の後部に備えられた第２の車上アンテナを含む構成する。そして、車軸回転検出器で得られた２種のパルス信号の一方を、第１の車上アンテナに供給し、他方を第２の車上アンテナ２６に供給する。

この２重化構成によれば、地上側では、２つの車上アンテナを利用して得られた車両速度、車両位置、走行距離などを、相互に比較照合することにより、一種類のパルス信号を用いる場合よりも安全な車両制御を行うことができる。

本発明の適用分野は、上述した車両速度検出や車両位置検出に限らず、多岐にわたる。例えば、地上ループなどのように、予め、長さのわかっている距離を走行したときのパルス数を計数し、そこから車輪径を算出することにより、輪径補正を行うことも可能である。

また、高精度化された車両位置検出機能により、車両位置停止位置を高精度で決定する車両停止位置制御にも利用できる。

以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（ａ）車両の速度及び位置を、リアルタイムで、高精度に検知するのに適した車上装置及び地上装置を組み合わせた車両制御装置を提供することができる。
（ｂ）一区間内に複数の車両を在線させ、それぞれの車両を制御することができる車上装置及び地上装置を組み合わせた車両制御装置を提供することができる。
（ｃ）システムの簡素化およびコストダウンに寄与しえる車上装置及び車両制御装置を提供することができる。

本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、実施例によって更に詳しく説明する。

図１は本発明に係る車上装置と、この車上装置を用いた車両制御装置の構成を概略的に示す図である。図示されたシステムは、モノレール、新交通システム、磁気浮上鉄道、又は、地下鉄などの都市交通システムに適用されるもので、車両１は、多数の車輪２１により、軌道３の上を矢印Ｆ１で示す方向に走行する。車両１は、車上装置２及び車上アンテナ２５を有している。車上アンテナ２５は、地上側と情報の授受を行うために用いられる。

車上装置２は、車軸回転検出器２２と、車上信号処理装置２０とを含む。車軸回転検出器２２は、車両１の車輪２１の回転速度を、パルス信号Ｓ１１として検出する。従来の車上装置２でも、車両１の車輪２１の回転速度を速度発電機によって検出し、その検出信号を用いて車両速度や車両走行距離などを検出していた。しかし、従来は、速度発電機に生じる電圧が速度に比例することを利用したものであって、速度を電圧値として検出し処理するものであった。

これに対して、本発明では、車軸回転検出器２２は、速度を電圧値として検出するのではなく、車輪２１の回転速度に比例するパルス信号Ｓ１１として検出する。図２及び図３に、利用できる車軸回転検出器の一例を示す。

まず、図２に示した車軸回転検出器２２は、車輪２１と同一の回転軸をもち、矢印R１で示す方向に回転する円板状の回転体２２１と、誘導コイル２２３とを組み合わせたもので、回転体２２１の同一円周上に一定の間隔をおいて設けられた歯状の検出子２２２に対する誘導コイル２２３のコアの離接により、車輪２１の回転速度を、これに比例するパルス信号Ｓ１１として検出する。車輪２１が一回転したときに発生すべきパルス数は、回転体２２１の有する検出子２２２の数によって定まる。単位時間当たりに発生すべきパルス数は、また、検出子２２２の外周面で見た周速に比例する。周速は回転体２２１の回転中心から検出子２２２の外周面までの半径に依存する。検出子２２２の数、及び、上記半径は、既知である。従って、単位時間当たりに発生するパル数から、車輪の２１の回転速度、即ち、車両１の走行速度を検出することができる。

次に、図３に示した車軸回転検出器２２は、所定間隔で同一円周上に形成された光透過孔でなる検出子２２２を有する円板状の回転体２２１を、車輪２１と同時に回転させ、回転体２２１の両側に投光器２２４及び受光器２２５を配置した構造を持っている。投光器２２４から受光器２２５への光路が、検出子２２２の存在する位置の周速に従って開閉されるから、受光器２２５により、車輪２１の回転速度、つまり、車両１の走行速度に比例するパルス信号Ｓ１１を生成することができる。

車上信号処理装置２０は、上述のようにして、車軸回転検出器２２より供給されたパルス信号Ｓ１１から、自車両１の車両情報信号ｆ１を生成する。車両情報信号ｆ１は、車両１の走行速度に比例するパルス信号Ｓ１１を基礎にして生成されたものであるから、当然、速度情報を含んでおり、その意味で、速度信号と称することも可能である。一般的な構成として、車上信号処理装置２０は、車上アンテナ２５により、車両情報信号ｆ１を地上装置４に向けて送信する。

地上側には、区間毎に長大化された地上ループアンテナ５を敷設しておく。そして、車上アンテナ２５と地上ループアンテナ５との間の送受信作用により、地上／車上間で信号の授受を行う。より具体的には、地上装置４は、車上装置２から供給された車両情報信号ｆ１を受信し、復調して得られたパルス信号から計算処理を行って、車両１の速度および位置を検知することもできる。

更に、地上装置４は、車上装置２から供給された車両情報信号ｆ１を受信して、車両１の速度及び位置を検知し、車上装置２に対し、車両１の速度を制御する速度制御信号（ＡＴＣ信号）ｆＡを供給する構成も極めて有効である。これにより、ＡＴＣシステム又はＡＴＯシステムが構成される。

ここで、車軸回転検出器２２によって検出されたパルス信号Ｓ１１に含まれるパルスの発生周期は、回転速度が速くなれば短くなり、遅くなれば長くなる。図４は速度の違いとパルス信号Ｓ１１の発生周期との関係を示す図である。まず、図４（Ａ）に示すように、オン幅Ｔ１０のパルスＰ１が周期Ｔ１で発生し、車輪２１の回転周期がＴｍ１となる走行状態から、車両１の走行速度が上がると、単位時間当たりの車輪２１の回転数が上昇し、図４（Ｂ）に示すように、オン幅Ｔ２０（＜Ｔ１０）のパルスＰ２が周期Ｔ２（＜Ｔ１）で発生し、車輪２１の回転周期がＴｍ２（＜Ｔｍ１）となる。従って、単位時間当たりのパルス数を計数し、又は、発生周期を検出することにより、直接的に、リアルタイムで車両１の速度を検出することができる。

しかも、車輪２１が一回転する間に発生すべきパルス数は、例えば歯車の歯数（図２参照）や、光透過孔（図３参照）の数を増したり、歯の位置や光透過孔で見た周速を増大させるなどの手段によって、簡単に増加させることができるので、走行速度を高精度で検知することができる。

上述したように、車両速度をリアルタイムで、高精度で検出することができるので、車両位置もリアルタイムで、高精度で検出することができる。車両位置を検出する場合に必要な基準位置としては、例えば地上ループアンテナ５の始端位置を利用することができ、特別の位置検知用トランスポンダ等は不要である。

例えば、図１において、地上ループアンテナ５の始端位置Ｐ０に車両１の先頭が進入し、車上アンテナ２５が地上ループアンテナ５と結合したとき、車上アンテナ２５から送信された車両情報信号ｆ１が、地上ループアンテナ５によって受信されるので、その車両情報信号ｆ１を地上装置４で受信し、解読することにより、車両１が地上ループアンテナ５に進入したと判断する。そして、それ以降、地上装置４において、車両情報信号ｆ１に含まれるパルス数を計数することにより、地上ループアンテナ５の始端位置Ｐ０を基準とした車両位置Ｘ１を検知することができる。

更に、リアルタイムで検出した車両情報信号ｆ１を、リアルタイムでそのまま車上装置２から地上装置４の側に送信することもできる。このため、地上装置４の側では、車上装置２の位置記憶に頼ることなく、走行速度をリアルタイムで連続的に検知することが可能になり、ＣＢＴＣなどにおいて通常採用される車両位置検知用トランスポンダが不要になる。これにより、システムが簡素化される。

しかも、車上装置２に記憶装置を備える場合において、位置記憶が失われた場合でも、地上装置４の側では、既に受信された信号より、位置記憶が可能であるから、充分なバックアップシステムを構築することができる。従って、本発明によれば、全体として、コストの安価な車両制御システムを構成することができる。

車上装置２の車軸回転検出器２２で得られたパルス信号Ｓ１１は、変調処理した後に、地上装置４の側に送信することが好ましい。図５は変調方式の一例を示している。図５の例では、変調部２３において、発振器２３１から変調器２３２に供給された搬送波Ｓ３１に対し、車軸回転検出器２２で得られたパルス信号Ｓ１１によって変調を加える。そして、この変調信号Ｓ２１を、例えば送信回路２４によって増幅するなどした後、車両情報信号ｆ１として車上アンテナ２５に供給し、車上アンテナ２５から地上側に送信する。

変調方式としては、既に知られた方式、例えば、振幅変調、周波数変調、位相変調等を採用することができる。このうちでも、好ましい変調方式は、位相変調である。図５を参照した場合、発振器２３１から変調器２３２に供給された搬送波Ｓ３１に対し、車軸回転検出器２２で得られたパルス信号Ｓ１１によって位相変調を加える。そして、この位相変調信号Ｓ２１を、例えば送信回路２４によって増幅するなどした後、車両情報信号ｆ１として車上アンテナ２５に供給し、地上側に送信する。

位相変調によれば、図６に示すように、パルス信号Ｓ１１（図６（Ａ））の例えば前縁で、搬送波Ｓ３１（図６（Ｂ））の位相を反転（図６（Ｃ））させた位相変調信号Ｓ２１が得られることになるので、位相反転を捉え、ノイズに影響されない信頼性の高いパルスＰ３に変換（図６（Ｄ））することができる。このため、信頼性の極めて高い車両制御システムを構築できる。復調にあたっては、図６（Ｃ）の波形で車上装置２から送信し、地上装置４で図６（Ｄ）に示すパルスに復調するとよい。

別の変調方式として、図７に示すように、搬送波Ｓ３１（図７（Ｂ）)にパルス信号Ｓ１１（図７（Ａ）)による周波数変調を加えて、周波数変調信号Ｓ２１（図７（Ｃ）)を生成する周波数変調を採用することもできる。この周波数変調方式は、既設のシステムでも採用されている実績のある技術であるから、新規に安全性検証を行うべき箇所が少なくてすみ、検証作業が容易になる。

図８は本発明に係る車上装置及びそれを用いた車両制御装置の別の実施例を示す図である。図において、先の図面に現れた構成部分と対応する部分については、同一の参照符号を付してある。車上装置２は、車両１の前部に設けられた第１の車上アンテナ２５と、車両１の後部に設けられた第２の車上アンテナ２６とを含む。車軸回転検出器２２は、同一の車輪２１の回転速度について、時間差を有する２種のパルス信号Ｓ１１、Ｓ１２を生成する。そして、車軸回転検出器２２で得られた２種のパルス信号Ｓ１１、Ｓ１２のうち、パルス信号Ｓ１１に基づく車両情報信号ｆ１を第１の車上アンテナ２５に供給し、パルス信号Ｓ１２に基づく車両情報信号ｆ２を第２の車上アンテナ２６に供給する。

図９は、２種のパルス信号Ｓ１１、Ｓ１２を生成する車軸回転検出器２２について、その構成例を示す図である。この例では、円板状の回転体２２１に対し、回転角度差（例えば９０度）をおいて、２つの誘導コイル２２３及び誘導コイル２２６を配置した構造となっている。回転角度差は、必ずしも、９０度である必要はない。回転体２２１の同一円周上には、一定の間隔をおいて、多数の歯状の検出子２２２が設けられており、検出子２２２に対する誘導コイル２２３、２２６のコアの離接により、車輪２１の回転速度を、それに比例するパルス信号Ｓ１１、Ｓ１２として検出する。

２つの誘導コイル２２３及び誘導コイル２２６を、回転角度差θをおいて配置した実施例の構造では、図１１に図示するように、パルス信号Ｓ１１、Ｓ１２の間には、回転角度差θに対応した時間差Ｔθを生じる。

図１０は、２種のパルス信号Ｓ１１、Ｓ１２を生成する車軸回転検出器２２の別の構成例を示す図である。図示の車軸回転検出器２２においては、投光器２２４−受光器２２５の組と、投光器２２６−受光器２２７の組とを、円板状の回転体２２１に対し、回転角度差（例えば９０度）をおいて配置した構造となっている。回転体２２１の同一円周上には、一定の間隔をおいて、多数の光学的透孔からなる検出子２２２が設けられており、投光器２２４から受光器２２５への光路、及び、透孔器２２６から受光器２２７への光路が、検出子２２２の存在する位置の周速に従って開閉されるから、受光器２２５、２２７により、車輪２１の回転速度、つまり、車両１の走行速度に比例するパルス信号Ｓ１１、Ｓ１２を生成することができる。

投光器２２４ー受光器２２５の組と、投光器２２６−受光器２２７の組とを、回転角度差θをおいて配置した実施例の構造でも、図１１に図示するように、パルス信号Ｓ１１、Ｓ１２の間には、回転角度差θに対応した時間差Ｔθを生じる。従って、図１０に示すパルス信号処理系も２重化構成になり、地上側では、２つの車上アンテナ２５、２６を利用して得られた車両速度、車両位置、走行距離などを、相互に比較することができるから、これらの物理量を高精度で測定することができる。

車軸回転検出器２２によって得られたパルス信号Ｓ１１、Ｓ１２は、車上信号処理部２０に供給される。車上信号処理装置２０では、既に述べたように、車軸回転検出器２２から供給されたパルス信号Ｓ１１、Ｓ２１を用いて搬送波を変調し、自車両１の車両情報信号ｆ１、ｆ２を生成する。車両情報信号ｆ１は、第１の車上アンテナ２５から地上ループアンテナ５に向けて送信され、車両情報信号ｆ２は、第２の車上アンテナ２６から地上ループアンテナ５に向けて送信される。したがって、車上側と地上側との間に二重化された信号伝送系が構成されることになる。

図１２は、車上信号処理部２０の一例を示すブロック図である。図１２を参照すると、車上信号処理部２０は、変調部２３と、送信部２４とを含んでいる。変調部２３は、パルス信号Ｓ１１による変調を実行する変調器２３３と、パルス信号Ｓ１２による変調を実行する変調器２３４とを有している。まず、変調器２３３は、発振器２３１から供給された搬送波Ｓ３１に対し、車軸回転検出器２２１で得られたパルス信号Ｓ１１によって変調を加える。そして、この変調信号Ｓ２１を、例えば送信回路２４によって増幅するなどした後、車両情報信号ｆ１として、第１の車上アンテナ２５に供給し、第１の車上アンテナ２５から地上側に送信する。

他方、変調器２３４は、発振器２３２から供給された搬送波Ｓ３２に対し、車軸回転検出器２２２で得られたパルス信号Ｓ１２によって変調を加える。そして、この変調信号Ｓ２２を、送信回路２４によって増幅するなどした後、車両情報信号ｆ２として第２の車上アンテナ２６に供給し、第２の車上アンテナ２６から地上側に送信する。

図８を参照すると、地上装置４は、第１の車上アンテナ２５及び第２の車上アンテナ２６を利用して得られた車両速度、車両位置、走行距離などを比較する。これにより、上述した諸物理量を高精度で測定することができる。変調部２３における変調方式、及び、地上装置４における復調、及び、復調された信号の利用は、先に述べたとおりである。

上述したように、図８に示した実施例では、車輪２１に備えられた車軸回転検出器２２で得られた２種類のパルス信号Ｓ１１、Ｓ１２に基づく車両情報信号ｆ１、ｆ２のうち、車両情報信号ｆ１を第１の車上アンテナ２５に供給し、他方の車両情報信号ｆ２を、第２の車上アンテナ２６に供給する２重化構成がとられている。この２重化構成によると、地上側では、２つの車上アンテナ２５、２６を利用して得られた車両速度、車両位置、走行距離などを、相互に比較することができるから、これらの物理量を高精度で測定することができる。

図１３は本発明に係る車上装置を用いたより具体的な列車制御装置の構成を示す図である。図において、先の図面に現れた構成部分に対応する部分については、同一の参照符号を付してある。図１３において、地上ループアンテナ５によって区画された制御領域内の軌道３上には先行車両１Ａ及び後続車両１Ｂが在線している。先行車両１Ａ及び後続車両１Ｂの車上装置２は、車軸回転検出器２２、車上信号処理部２３及び送信部２４のほか、自動列車制御部（以下ＡＴＣ制御部と称する）２７及びＡＴＣ受信部２８を有する。

車上装置２に含まれる車軸回転検出器２２、車上信号処理部２３及び送信部２４の基本的な構成及び作用は、先に述べたところと差異はない。ただ、先行車両１Ａ及び後続車両１Ｂの間において、地上ループアンテナ５上における混信を回避するため、先行車両１Ａから送信される車両情報信号ｆ１、ｆ２、及び、後続車両１Ｂから送信される車両情報信号ｆ３、ｆ４は、搬送波の周波数を互いに異ならせてある。先行車両１Ａに向けたＡＴＣ信号ｆＡと、後続車両１Ｂに向けたＡＴＣ信号ｆＢも、互いに区別できる信号である。ＡＴＣ信号ｆＡ、ｆＢは、デジタル信号とすることができる。

地上装置４は、車上装置２から供給された車両情報信号ｆ１を解読して、先行車両１Ａの速度及び位置を検知し、車上装置２に対し、先行車両１Ａの速度を制御するＡＴＣ信号ｆＡを、地上ループアンテナ５を介して供給する。地上装置４は、信号処理部４１と、車両情報信号ｆ１〜ｆ４を受信する受信部４２、４３と、ＡＴＣ信号ｆＡ、ｆＢを送信する送信部４４、４５を有しており、これらは、結合器６１、６２を介して、地上ループアンテナ５に電気的に接続されている。

受信部４２、４３は、車両情報信号ｆ１〜ｆ４の信号形式に適合するように構成される。一般には、選択周波数を車両情報信号ｆ１〜ｆ４の搬送周波数に併せたバンドパスフィルタ４３と、バンドパスフィルタ４３を通過した信号を受信する受信回路４２を備える。また、送信部４４、４５は、ＡＴＣ信号ｆＡ、ｆＢを生成するデジタルＡＴＣ送信器４４と、バンドパスフィルタ４５とを備える。

先行車両１ＡのＡＴＣ受信部２８は、ＡＴＣ制御部２７による制御を受けながら、第１の車上アンテナ２５によって受信されたＡＴＣ信号ｆＡを取り込み、ＡＴＣ信号ｆＡに対応した車両制御、例えば、ブレーキ制御、又は、力行制御を行う。後続車両１ＢのＡＴＣ受信部２８も、ＡＴＣ信号ｆＢを取り込み、ＡＴＣ信号ｆＢに対応した車両制御、例えば、ブレーキ制御、又は、力行制御を行う。

図１４〜図１６は、図１３に示した車両制御装置を、移動閉そく方式の車両制御に適用した例を示している。まず、図１４を参照すると、地上ループアンテナ５２の上に先行車両１Ａが在線し、地上ループアンテナ５１に後続の後続車両１Ｂが在線している。地上ループアンテナ５２の上に在線する先行車両１Ａの車上装置２Ａから送信された車両情報信号ｆ１、ｆ２は、地上ループアンテナ５２、結合器６１、６２、更には、バンドパスフィルタ４３を介して、受信回路４２によって受信され、信号処理部４１によって解読される。従って、先行車両１Ａの速度、位置の情報は、地上装置４の信号処理部４１によって把握されている。地上装置４の信号処理部４１は、先行車両１Ａの速度、位置情報、及び、それに基づいて生成したＡＴＣ信号ｆＢを、結合器６１を介して地上ループアンテナ５１に供給する。なお、位置情報は、地上ループアンテナの始端位置を基準（０）として算定するとよい。

地上ループアンテナ５１の上に在線する後続車両１Ｂでは、ＡＴＣ信号ｆＢが受信され、車上装置２ＢによってＡＴＣ信号ｆＢが解読され、それによって対応した車両制御が実行される。ＡＴＣ信号ｆＢには、先行車両１Ａの速度、位置などの情報が含まれており、車上装置２Ｂはこれらの情報に基づいてブレーキパターンＣ１を設定し、このブレーキパターンＣ１に従った車両制御Ｃ２が実行される。

ここで、先行車両１Ａの車上装置２Ａから送信された車両情報信号ｆ１、ｆ２は、既に述べたように、車輪の回転速度をパルス信号化したものであり、先行車両１Ａの速度及び位置が、リアルタイムで、しかも、高精度で、後続する後続車両１Ｂに伝達される。このため、運転ヘッド間隔を詰め、高密度運行制御が可能になる。

次に、図１５に示すように、先行車両１Ａの在線位置が殆ど変化せずに、後続車両１Ｂだけが矢印Ｆ１の方向に走行して地上ループアンテナ５２に進入し、先行車両１Ａに接近したとしても、先行車両１Ａの速度及び位置が、リアルタイムで、高精度で後続車両１Ｂに伝達されており、また、後続車両１Ｂが地上ループアンテナ５２の上に進入したことにより、地上装置４では、後続車両１Ｂの速度及び位置の情報も把握されるようになる。このため、地上ループアンテナ５２の上に在線する先行車両１Ａ及び後続車両１Ｂの間の距離を、地上装置４において、リアルタイムで、高精度で把握し、後続車両１Ｂを安全に制御することが可能になる。

このことは、図１６に示すように、先行車両１Ａ及び後続車両１Ｂに後続する車両１Ｃが、地上ループアンテナ５２の上に進入した場合にも当てはまる。従って、本発明によれば、一区間内に複数の列車を在線させて、充分な安全性を確保しつつ、高密度の車両運行制御を行うことが可能になる。

図１７は本発明に係る車上装置を用いた自動列車運転装置（ＡＴＯ装置）の一例を示す図である。図において、Ｘ駅からＹ駅に向かって、矢印Ｆ１の方向に走行する車両１の走行路に沿い、地上ループアンテナ５１〜５４が順次に配置されており、地上ループアンテナ５３のループ終端付近に、停止用地上アンテナ５５が配置されている。停止用地上アンテナ５５の中間位置には停止位置Ｐｓが設定されている。

上記構成において、地上ループアンテナ５１の上を走行している車両１を、地上ループアンテナ５３に設定された停止用地上アンテナ５５の停止位置Ｐｓで自動停止させるに当たり、まず、地上ループアンテナ５１と地上ループアンテナ５２の境界を、第１の距離基準点Ｐ０１とし、車両１の速度及びブレーキ性能からみて、停止位置Ｐｓで確実に停止するために必要な第１の停止動作開始点Ｐ１１を設定する。図では、停止位置Ｐｓから逆算した距離Ｘｓ１に、第１の停止動作開始点Ｐ１１を設定してある。第１の停止動作開始点Ｐ１１は第１の距離基準点Ｐ０１から距離Ｘ１１の位置にある。

地上ループアンテナ５１の上に在線していた車両１が、矢印Ｆ１で示す方向に走行し、地上ループアンテナ５１と地上ループアンテナ５２との境界に設定された第１の距離基準点Ｐ０１を通過し、第１の停止動作開始点Ｐ１１に到達する。車両１が第１の停止動作開始点Ｐ１１に到達したことは、車上装置２から送られてきた車両情報信号ｆ１、ｆ２を地上装置４によって解読し、車両１が第１の距離基準点Ｐ０１から距離Ｘ１１だけ走行したとする判定結果から知ることができる。この判定結果は、ＡＴＯ信号ｆＣとして地上装置４から地上ループアンテナ５２を介して車上装置２に送られる。

車上装置２は、地上装置４から地上ループアンテナ５２を介して与えられたＡＴＯ信号ｆＣに基づき、自己の速度及びブレーキ性能を考慮して、停止位置Ｐｓで停止するためのブレーキパターンＣ１を引く。車両１では、このブレーキパターンＣ１に従ったブレーキ制御Ｃ２が実行される。

ここで、既に述べたように、車両１から送信された車両情報信号ｆ１、ｆ２は、車輪の回転速度をパルス信号化して得られたものであり、車両１の速度及び位置がリアルタイムで、しかも、高精度で地上装置に伝送され、車上装置２に返送される。このため、車両１では、第１の停止動作開始点Ｐ１１において、停止点Ｐｓに向けたブレーキ制御Ｃ２が開始される。

図示の実施例では、更に、地上ループアンテナ５２と地上ループアンテナ５３との境界に第２の距離基準点Ｐ０２が設定されており、第２の距離基準点Ｐ０２から距離Ｘ１２だけ離れた位置に第１の距離補正点Ｐ１２が設定されている。第１の停止動作開始点Ｐ１１で設定された停止距離Ｘｓ１と、実際の走行距離との間に誤差が生じた場合は、第１の距離補正点Ｐ１２によって距離補正が加わる。これより高精度の停止制御が可能になる。

更に、停止用地上ループ５５では、ループ始点に第２の距離補正点Ｐ１３を設定し、この第２の距離補正点Ｐ１３から距離Ｌ１だけ離れた位置に、停止点Ｐｓを設定してある。第３の距離補正点Ｐ１３に車両１が到達したかどうかは、車上装置２から送られてきた車両情報信号ｆ１、ｆ２を地上装置によって解読し、第２の距離補正点Ｐ１３からの距離Ｌ１を求めることによって判定される。この判定結果は、ＡＴＯ信号ｆＣとして地上装置４から地上ループアンテナ５２を介して車上装置２に送られる。これにより、車両１には、第２の距離補正点Ｐ１３から距離Ｌ１だけ走行した地点で停止するような制御が加わり、車両１が停止位置Ｐｓで確実に停止することになる。

本発明の適用分野は、上述した車両速度検出、車両位置検出に限らず、多岐にわたる。例えば、地上ループアンテナなどのように、予め、長さのわかっている距離を走行したときのパルス数を計数し、そこから車輪径を算出することにより、輪径補正を行うことも可能である。車輪径補正情報は、車両速度及び位置の算出に反映させる。

以上、実施の形態を参照して説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々の変形、変更が可能であることは言うまでもない。

本発明に係る車上装置と、この車上装置を用いた車両制御装置の構成を概略的に示す図である。 本発明に係る車上装置に用いうる車軸回転検出器の例を示す図である。 本発明に係る車上装置に用いうる車軸回転検出器の他の例を示す図である。 本発明に係る車上装置に用いられる車軸回転検出器において、車輪回転速度の違いとパルス信号の発生周期との関係を示す図である。 本発明に係る車上装置を構成する変調回路の一例を示す図である。 本発明に係る車上装置を構成する変調回路において、位相変調方式をとった場合の各部の波形を示す図である。 本発明に係る車上装置を構成する変調回路において、周波数変調方式をとった場合の各部の波形を示す図である。 本発明に係る車上装置及びそれを用いた車両制御装置の別の実施例を示す図である。 本発明に係る車上装置に用いうる車軸回転検出器の例を示す図である。 本発明に係る車上装置に用いうる車軸回転検出器の他の例を示す図である。 図９及び図１０に示した車軸回転検出器によって得られたパルス信号波形を示す図である。 図８に示した車上装置に用いうる車上信号処理部の一例を示すブロック図である。 図１２に示した車両制御装置を移動閉そく方式の車両制御動作を説明する図である。 図１３に示した車両制御動作に続く制御動作を説明する図である。 図１４に示した車両制御動作に続く制御動作を説明する図である。 図１５に示した車両制御動作に続く制御動作を説明する図である。 本発明に係る車上装置を用いた自動列車運転装置（ＡＴＯ）の一例を示す図である。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 車両
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ 車上装置
２１ 車輪
２２ 車軸回転検出器
４ 地上装置
５ 地上ループアンテナ

Claims (6)

1. 車軸回転検出器と、車上信号処理装置とを含み、車両に登載される車上装置であって、
   前記車軸回転検出器は、前記車両の車輪回転速度に応じたパルス信号を発生し、
   前記車上信号処理装置は、前記車軸回転検出器から供給された前記パルス信号から車両情報信号を生成する、
   車上装置。
2. 請求項１に記載された車上装置であって、前記車上信号処理装置は、変調回路、及び、送信回路を含み、前記変調回路は、搬送波に前記パルス信号による位相変調又は周波数変調を加えて、前記車両情報信号を生成し、
   前記送信回路は、前記車両情報信号を車上アンテナに供給し、前記車上アンテナは、前記車両情報信号を送信する、
   車上装置。
3. 請求項１又は２に記載された車上装置であって、
   前記車軸回転検出器は、２種類のパルス信号を生成し、
   前記車上アンテナは、前記車両の前部に設定された第１の車上アンテナと、前記車両の後部に設けられた第２の車上アンテナとを含んでおり、
   前記車上信号処理装置は、前記２種類のパルス信号のうち、一方のパルス信号に基づく車両情報信号を、前記第１の車上アンテナに供給し、他方のパルス信号に基づく車両情報信号を、前記第２の車上アンテナに供給する、
   車上装置。
4. 車上装置と、地上装置とを含む車両制御装置であって、
   前記車上装置は、請求項１乃至３の何れかに記載されたものであり、
   前記地上装置は、前記車上装置との間で情報の授受を行う、
   車両制御装置。
5. 請求項４に記載された車両制御装置であって、
   前記地上装置は、先行車両の前記車上装置から供給された前記車両情報信号を解読して、前記先行車両の速度及び位置を検知し、後続車両の前記車上装置に対し、その速度を制御する車両制御情報を供給する車両制御装置。
6. 請求項５に記載された地上装置であって、
   前記第１の車上アンテナから送信された車両情報信号と前記第２の車上アンテナから送信された車両情報信号を受信し、復調して得られたパルス信号から計算した速度および列車位置を比較照合する、地上装置。
   

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