JP2009298234A - 車上／地上間情報伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】地上子を用いることなく、ループアンテナ自体の構成によって、車両位置情報及び他の情報を車上側に送信しえる車上／地上間情報伝送装置を提供すること。
【解決手段】少なくとも１つの連続するループアンテナ２を含む。ループアンテナ２は、複数ｎのアンテナ部分２１、２２を有して、車両３の走行路４に沿って敷設されている。複数ｎのアンテナ部分２１、２２のうち、アンテナ部分２２は、走行路４の異なる位置において、車上アンテナ３２及び車上装置３１に対して、他のアンテナ部分２１の受信レベルＶｒ１とは異なる受信レベルＶｒ２を生じさせる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、モノレールや、新交通システムなどにおいて適用される車上／地上間情報伝送装置に関する。

モノレールや、新交通システムなどにおいては、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。

車上/地上間情報伝送システムにおいては、車上側で車両位置情報を把握する必要がある。そのような具体例としては、ＧＰＳを利用する構成、地上側から車上側に車両位置を報知する構成、及び、車両側で自己の車両位置を検知する構成などを挙げることができる。これらのうち、実用性及び実現性の高いものは、後者の２つである。

後者の２つについて、まず、地上側から車上側に車両位置を報知する具体例としては、特許文献１、２等に記載されているように、ケーブルを敷設して構成されたループアンテナに沿い、地上子を、間隔を隔てて配置し、地上子から車上装置に位置情報を与える構成が知られている。

次に、車両側で自己の車両位置を検知する具体例としては、車両側に通常備えられる速度発電機（タコジェネレータ）を用い、車上において、自己の車両位置を検出する構成が知られている。

しかし、地上子を用いる構成では、多数の地上子の準備、及び、その設置作業などが必要であり、設備コストの削減に限界がある。また、車上側では、ループアンテナとの間で送受信を行うための車上アンテナに加えて、地上子と結合してその情報を受信するための地上子用車上アンテナの２種類の車上アンテナを備える必要があり、車上アンテナ構造の複雑化及びコスト高を招く。

しかも、この種の地上子として多用されている無電源型地上子では、地上子の設置されている地点で、車両位置情報が得られるだけであって、ループアンテナ上において、車両位置を検知することはできないし、地上子を用いて車両制御情報を送信することができない。

速度発電機を用いる構成の場合は、車両滑走などに起因する検出誤差を生じるので、地上子などと組み合わせてリセットする必要があり、構成が複雑化する。
特開２００２−１６０６３２号公報 特開２００６−３０６１５９号公報

本発明の課題は、地上子を用いることなく、ループアンテナ自体の構成によって、車両位置情報及び他の情報を車上側に送信しえる車上／地上間情報伝送装置を提供することである。

本発明のもう一つの課題は、ループアンテナを構成するケーブルの操作という簡単な手法によって、車両位置情報および他の情報の送受信レベル等を、容易に設定し、変更しえる車上／地上間情報伝送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／地上間情報伝送装置は、少なくとも１つの連続するループアンテナを含む。前記ループアンテナは、複数ｎのアンテナ部分を有して、車両の走行路に沿って敷設されている。複数ｎのアンテナ部分の少なくとも１つは、前記走行路の異なる位置において、車上側に対して、他のアンテナ部分とは異なる受信レベルを生じさせる。

上述したように、本発明に係る車上／地上間情報伝送装置は、少なくとも１つの連続するループアンテナを含んでおり、このループアンテナは、車両の走行路に沿って敷設されているから、車両の走行にあわせて、車上に備えられた車上アンテナとループアンテナとの間で、情報の送受信を行なうことができる。この点は、従来の車上／地上間情報伝送装置と異なる点はない。

本発明の特徴は、ループアンテナが、複数ｎのアンテナ部分を有していて、そのうちの少なくとも１つは、前記走行路の異なる位置において、車上側に対して、他のアンテナ部分とは異なる受信レベルを生じさせる点にある。上述した構成によれば、車上側における受信レベルの変化から、当該車両が特定の地点に位置することを検知することができる。

また、受信レベルが変化する前のレベルを、例えば、論理値「０」に対応させ、変化した後のレベルを論理値「１」に対応させることにより、速度制御などの論理情報として用いることもできる。

１つの連続するループアンテナにおいて、複数ｎのアンテナ部分の少なくとも１つに、他のアンテナ部分とは異なる受信レベルを生じさせる具体的な手段は、複数ｎのアンテナ部分の少なくとも１つを、コイル状とすることである。この構成によれば、巻数を選択することにより、車上側における受信レベルを簡単、かつ、確実に制御することができる。

コイル状アンテナ部分は、単数であってもよいし、複数ｍ（ｍ≦ｎ）であってもよい。コイル状が単数の場合、ループアンテナ全体としては、ケーブル敷設に伴う線状アンテナと、コイル状の複数ｎ（＝２）のアンテナ部分を有することになる。コイル状アンテナ部分が複数ｍの場合、巻数が互いに同じものを含んでいてもよいし、巻数が互いに異なるものを含んでいてもよい。それらは、利用しようとする車両制御システムに応じて選択される。複数ｍのコイル状アンテナ部分のそれぞれは、ループ敷設長さ方向に間隔をおいて設けられる。

上記説明から明らかなように、本発明によれば、地上子を用いることなく、ループアンテナ自体の構成によって、車両位置情報及び他の情報を車上側に送信しえる。しかも、ループアンテナとして用いられるケーブル線のコイル化操作という簡単な手法によって、車両位置情報および他の情報の送受信レベル等を、容易に設定し、又は変更しえる。

本発明の代表的な適用例は、ループアンテナ境界における車両検知である。この車両検知システムにおいて、ループアンテナは複数であり、ループアンテナのそれぞれは、走行路に沿って順次に敷設される。この構成において、コイル状アンテナ部分の１つは、隣り合う２つのループアンテナの一方における隣接境界側の一端部に設けられる。

車両が、隣接する一方のループアンテナから進出して、他方のループアンテナ上に進入する際、隣り合う２つのループアンテナの一方における隣接境界側の一端部に設けられたコイル状アンテナ部分により、車上側の受信レベルが高くなるから、隣接するループアンテナの境界において、車両検知が行われる。

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）地上子を用いることなく、ループアンテナ自体の構成によって、車両位置情報及び他の情報を車上側に送信しえる車上／地上間情報伝送装置を提供することができる。
（ｂ）ループアンテナを構成するケーブル線の操作という簡単な手法によって、車両位置情報および他の情報の送受信レベル等を、容易に設定し、変更しえる車上／地上間情報伝送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／地上間情報伝送装置の一実施例を説明する図で、図１（ａ）はその構成の概略を示し、図１（ｂ）は車上側で見た受信レベルの波形図ある。図示の車上／地上間情報伝送装置は、例えば、モノレール、ゴムタイヤ式車両、レールバス、浮上式車両（リニアモーターカー）等に用いられるもので、地上装置１と、ループアンテナ２と、車両３に搭載された車上装置３１及び車上アンテナ３２とを含む。

地上装置１及び車上装置３１は、ループアンテナ２及び車上アンテナ３２を介して、情報の授受を行なう。地上装置１は、送受信機能及び信号処理機能を有し、ループアンテナ２に対して、車両３に必要な情報信号を送信する一方、車上装置３１から送信された信号を、ループアンテナ２を通して、受信し、解読する。

車上装置３１も、送受信機能及び信号処理機能を有し、車両３に備えられている。車上装置３１は、地上装置からループアンテナ２に供給された信号を、車上アンテナ３２を通して受信し、解読する。車上装置３１は、車両３から信号Ｓｔを送信する。信号Ｓｔは、車上から地上への情報信号として送信され、ループアンテナ２を介して、地上装置１によって受信され、解読される。信号Ｓｔは、デジタル信号であっても、アナログ信号であってもよい。実際の車両制御システムでは、車両３の前部及び後部に車上アンテナ３２を備え、前部に備えられた車上アンテナ３２から送信される信号Ｓｔを閉塞区間進入信号として利用し、後部に備えられた車上アンテナから送信される信号を、閉塞区間進出信号として利用するようになっている。

ループアンテナ２は、例えば、ケーブル線を用いた平行２線式の誘導線であり、車両３の走行路４に沿って敷設されている。ループアンテナ２は、複数であり、そのそれぞれは、走行路４に沿って順次に敷設されている。ループアンテナ２の長さは、例えば、全長１５００ｍ程度である。

上述したように、本発明に係る車上／地上間情報伝送装置は、少なくとも１つの連続するループアンテナ２を含んでおり、このループアンテナ２は、車両３の走行路４に沿って敷設されているから、矢印Ｆ１の方向に走行する車両３の走行にあわせて、車上に備えられた車上アンテナ３２とループアンテナ２との間で、情報の送受信を行なうことができる。この点は、従来の車上／地上間情報伝送装置と異なる点はない。

本発明の特徴は、ループアンテナ２が、複数ｎ＝２のアンテナ部分２１、２２を有していて、そのうちの少なくとも１つ、例えば、アンテナ部分２２は、走行路４の異なる位置において、車上側の車上アンテナ３２及び車上装置３１に対して、他のアンテナ部分２１とは異なる受信レベルを生じさせる点にある。

１つの連続するループアンテナ２において、アンテナ部分２２に、他のアンテナ部分２１とは異なる受信レベルを生じさせる具体的な手段は、図示したように、アンテナ部分２２を、コイル状とすることである。コイル化に当たっては、ループアンテナ２の敷設時に、ループアンテナ２を構成するケーブル線を必要回数だけターンさせるだけでよく、そのコイル化操作は極めて簡単である。図１に示す例では、ケーブル線を２ターンさせることによって、コイル状にしてある。コイルターン径は、数十ｃｍ程度でよい。

この構成によれば、コイル状アンテナ部分２２の巻数を選択することにより、車上側における受信レベルを巻数Nに応じて制御することができる。なお、アンテナ部分２１は、ケーブル線による線状を維持したままとする。

コイル状アンテナ部分２２は、単数であってもよいし、複数ｍ（ｍ≦ｎ）であってもよい。図１は、コイル状アンテナ部分２２を単数とした場合を示す。ループアンテナ２の全体として見たアンテナ部分の数は、ケーブル線による線状アンテナ部分２１と、コイル状アンテナ部分２２の２つになる。

上述したように、図示実施例において、アンテナ部分２１が、ケーブル線による線状で構成されているのに対し、アンテナ部分２２は、コイル状であるから、図１（ｂ）に図示するように、車上アンテナ３２がアンテナ部分２２と結合したとき、車上アンテナ３２で受信される受信信号Ｓｒ２の受信レベル（電圧値）Ｖｒ２が、車上アンテナ３２が線状アンテナ部分２１と結合したとき、車上アンテナ３２で受信される受信信号Ｓｒ１の受信レベルＶｒ１よりも高い値となる。したがって、車上側における受信レベルの変化から、当該車両が特定の地点に位置することを検知することができる。なお、ノイズの混入などにより、受信レベルが瞬間的に高くなると、誤検知にいたる危険性を生じる。このような誤検知を防止する手段としては、検出された高受信レベルの持続時間を、コイル状アンテナ部分２２の長さ及び車速から算出される正常な高受信レベルの持続時間と照合する手法が有効である。

本発明の代表的な適用例は、ループアンテナ境界における車両検知である。この車両検知システムにおいて、ループアンテナ２は複数備えられ、ループアンテナ２のそれぞれは、走行路４に沿って順次に敷設される。この構成において、コイル状アンテナ部分２２を用いて、車両検知を行うには、コイル状アンテナ部分２２を、隣り合う２つのループアンテナ２の一方における隣接境界側の一端部に設ける。図１は、既にそのような配置を示している。

車両３が隣接する一方のループアンテナ２から進出して、他方のループアンテナ２上に進入する際、車上アンテナ３２は、線状アンテナ部分２１と結合した後、コイル状アンテナ部分２２と結合する。コイル状アンテナ部分２２と結合したときに得られる受信信号Ｓｒ２の受信レベルＶｒ２は、線状アンテナ部分２１と結合したときに得られる受信信号Ｓｒ１の受信レベルＶｒ１よりも高くなるから、進入、進出の何れの場合も、隣接するループアンテナ２の境界において、車両３を検知することができる。車両３の検知に当たっては、図１（ｂ）に示すように、検知のためのしきい値ＴＨ２を、受信レベルＶｒ１よりも高く、受信レベルＶｒ２よりも低いレベルに設定する。しきい値ＴＨ２の設定及びそれに基づく検知動作は、車上装置３１において実行される。

図２は、複数ｍ（＝２）のコイル状アンテナ部分２２、２３を有する場合を示している。図において、図１に現れた構成部分と同一性のある構成部分については、同一の参照符号を付してある。

コイル状アンテナ部分２２、２３が複数ｍの場合、巻数が互いに同じものを含んでいてもよいし、巻数が互いに異なるものを含んでいてもよい。それらは、利用しようとする制御システムに応じて選択される。複数ｍのコイル状アンテナ部分２２、２３のそれぞれは、ループ敷設長さ方向に間隔をおいて設けられる。

図２に示した実施形態では、コイル状アンテナ部分２２の巻数Ｎ＝２に対して、コイル状アンテナ部分２３の巻数Ｎ＝１としてある。コイル状アンテナ部分２２は、ループ敷設長さ方向の一端部に設けられ、ループ境界における車両検知に供される。一方、コイル状アンテナ部分２３は複数であり、ループ敷設長さ方向に間隔をおいて設けられている。コイル状アンテナ部分２３の巻数Ｎ（＝１）が互いに同じである。

図２の実施形態において、コイル状アンテナ部分２２の巻数Ｎ＝２に対して、コイル状アンテナ部分２３の巻数Ｎ＝１であるから、図２（ｂ）に図示するように、コイル状アンテナ部分２３と結合したとき、車上アンテナ３２で得られる受信信号Ｓｒ３の受信レベルＶｒ３が、線状アンテナ部分２１と結合したときの受信レベルＶｒ１よりも高く、コイル状アンテナ部分２２と結合したときの受信レベルＶｒ２よりも低い値になる。この受信レベルから、当該車両３が、車上側に受信レベルＶｒ３を生じさせる特定の地点に位置することを検知することができる。また、受信レベルＶｒ１、Ｖｒ３を、コードに対応させることにより、様々な車両制御に供することができる。一例として、線状アンテナ部分２１と結合したときの受信レベルＶｒ１を論理値０に対応させ、コイル状アンテナ部分２３と結合したときの受信レベルＶｒ３を論理値１に対応させ、その論理値の配列により、入線番号情報,カーブ情報及び勾配情報を、地上側から車上側に与えるなどの利用が考えられる。

受信レベルＶｒ３の検知に当たっては、図２（ｂ）に示すように、受信レベルＶｒ１よりも高く、しきい値ＴＨ２よりも低いレベルに、しきい値ＴＨ３を設定する。しきい値ＴＨ３の設定及びそれに基づく検知動作は、車上装置３１において実行される。

図３は、コイル状アンテナ部分が複数ｍ＝３の場合であって、巻数が互いに異なるコイル状アンテナ部分２２〜２４を含む場合を示している。コイル状アンテナ部分２２〜２４のそれぞれは、ループ敷設長さ方向に間隔をおいて設けられている。

図３に示した実施形態では、コイル状アンテナ部分２３の巻数Ｎ＝１、コイル状アンテナ部分２２の巻数Ｎ＝２に対して、コイル状アンテナ部分２４の巻数Ｎ＝３としてある。したがって、図３（ｂ）に図示するように、車上アンテナ３２がコイル状アンテナ部分２４と結合したとき得られる受信信号Ｓｒ４の受信レベルＶｒ４が、線状アンテナ部分２１と結合したときの受信レベルＶｒ１、コイル状アンテナ部分２３と結合したときの受信レベルＶｒ３及びコイル状アンテナ部分２２と結合したときの受信レベルＶｒ２よりも高い値になる。この受信レベルの違いから、当該車両３が、受信レベルＶｒ４を生じさせる特定の地点に位置することを検知することができる。また、受信レベルＶｒ３、Ｖｒ４を、コードに対応させることにより、様々な車両制御に供することができる。一例として、受信レベルＶｒ３を論理値０に対応させ、受信レベルＶｒ４を論理値１に対応させ、その論理値の配列により、入線番号情報,カーブ情報及び勾配情報を、地上側から車上側に与えるなどの利用が考えられる。

上記説明から明らかなように、地上子を用いることなく、ループアンテナ２自体の構成によって、車両位置情報及び他の情報を車上側に送信しえる。しかも、ループアンテナ２として用いられるケーブル線のコイル化操作という簡単な手法によって、車両位置情報および他の情報等を、容易に設定し、又は変更しえる。なお、コイル状アンテナ部分２２〜２４の個数、配置位置、配置間隔及び巻数等は任意である。

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／地上間情報伝送装置の一実施形態を説明する図である。 本発明に係る車上／地上間情報伝送装置の別の実施形態を説明する図である。 本発明に係る車上／地上間情報伝送装置の更に別の実施形態を説明する図である。

符号の説明

１ 地上装置
２ ループアンテナ
２１ 線状アンテナ部分
２２〜２４ コイル状アンテナ部分
３ 車両
３１ 車上装置

Claims (5)

1. 少なくとも１つの連続するループアンテナを含む車上／地上間情報伝送装置であって、
   前記ループアンテナは、複数のアンテナ部分を有して、車両の走行路に沿って敷設されており、
   複数のアンテナ部分の少なくとも１つは、前記走行路の異なる位置において、車上側に対して、他のアンテナ部分とは異なる受信レベルを生じさせる、
   車上／地上間情報伝送装置。
2. 請求項１に記載された車上／地上間情報伝送装置であって、複数ｎのアンテナ部分の少なくとも１つは、コイル状である、車上／地上間情報伝送装置。
3. 請求項２に記載された車上／地上間情報伝送装置であって、前記コイル状アンテナ部分の１つは、ループ敷設長さ方向の一端部に設けられている、車上／地上間情報伝送装置。
4. 請求項２又は３に記載された車上／地上間情報伝送装置であって、前記コイル状アンテナ部分は複数であり、巻数が互いに同じものを含み、それぞれは、ループ敷設長さ方向に間隔をおいて設けられている、車上／地上間情報伝送装置。
5. 請求項２又は３に記載された車上／地上間情報伝送装置であって、前記コイル状アンテナ部分は複数であり、巻数が互いに異なるものを含み、それぞれは、ループ敷設長さ方向に間隔をおいて設けられている、車上／地上間情報伝送装置。

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