JP2010070021A - 地上子検知装置及び列車制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】列車の揺動等により車上子と地上子との間隔や左右の位置関係は変動しても簡単な構成で地上子の誤検知を防止する。
【解決手段】車上装置２の受信レベル判定部９は、地上子検知用の第１閾値Ｖｔｈ１と、第１閾値Ｖｔｈ１より所定レベルだけ大きい第２閾値Ｖｔｈ２により送受信部８で車上子１１を介して受信した受信レベルを判定して地上子検知範囲を確定し、列車１の揺動等により車上子１１と地上子４との間隔や左右の位置関係が変動して送受信部８の受信信号の受信レベルが部分的に閾値より極端に下がっても地上子４の誤検知を防ぐ。
【選択図】 図４

Description

この発明は、列車の停止制御や踏切制御等の各種制御に使用される地上子を車上装置で検知する地上子検知装置及び列車制御装置、特に地上子誤検知の防止に関するものである。

例えばＡＴＳ装置等で地上と車上間で情報伝送を行うため、地上に設けられた地上子（送受信アンテナ）と車両に設けられた車上子（送受信アンテナ）間で情報の授受を行なっている。この地上子からの情報を受信するため、特許文献１に示すように、列車に搭載された車上装置は列車の進路上に設置された地上子で用いられる異なる周波数の信号に対応した複数の信号を発生して車上子の１次側（送信アンテナ）から常時送信し、この信号を車上子の２次側（受信アンテナ）を介して受信している。列車が地上子に接近して車上子と地上子が電磁結合して地上子から送信する信号を車上子で受信すると、車上子の２次側から受信する信号のなかで地上子が送信する信号の周波数と共振する周波数成分の信号レベルが大きくなることを利用して地上子の検知を行っている。

車上子の２次側から受信する信号の信号レベル（以下、受信レベルという）は、図５に示すように、車上子が地上子の真上にあり、地上子の中心位置と車上子の中心位置が一致しているとき最大となり、車上子の中心が地上子の中心から離れるに従って減少する。この変動する受信レベルから地上子を検知するため、特許文献２に示すように、適切な閾値を設定し、信号レベルが閾値を超えたときに地上子を検知したと判定している。
特開２０００−２１１５１０号公報 特開２００５−８１０３号公報

列車の揺動等により車上子と地上子との間隔や左右の位置関係は変動する。このため地上子から送信する信号を車上子で受信したときの受信レベルも変動し、例えば図６に示すように、受信レベルが部分的に閾値より極端に下がる場合がある。車上子の中心位置が地上子の中心位置と一致する前後で車上子の受信レベルが閾値より下がると、閾値を超える受信レベルが３個所で生じて車上装置は３つの異なる地上子を検出したと認識してしまい、正常な列車制御はできなくなってしまう。

この問題は、図７（ａ）に示すように、地上子を検知するための閾値を高くすれば解決できるが、地上子の検知範囲が狭くなってしまう。また、列車の揺動等により車上子と地上子との間隔や左右の位置関係が変動して、図７（ｂ）に示すように、車上子の受信レベル全体が低下すると、地上子の検知範囲が極端に狭くなり、列車が高速で走行しているときに地上子を検知できなくなってしまい、列車制御において致命的な問題が発生する。

これらの問題を解消するために車上子の受信レベルの変動を抑制するには、車上子の結合度や列車の揺動等による車上子と地上子との間隔や左右の位置関係の変動を一定の範囲内で管理する必要があり、このためには定期的な保守管理作業が必要になり多大なコストがかかってしまう。さらに劣悪な環境の路線にあっては一定の範囲内での管理が不可能な場合もあり、ＡＴＳ装置等を導入するにあたって大きな制約となっている。

この発明は、このような問題を解消し、簡単な構成で地上子の誤検知を防止することができる地上子検知装置及び列車制御装置を提供することを目的とするものである。

この発明の地上子検知装置は、送受信部と受信レベル判定部及び地上子情報選択部を有し、前記送受信部は、列車の各種制御に使用される地上子からの情報を列車に搭載された車上子を介して受信し、前記受信レベル判定部は、あらかじめ地上子検知用の第１閾値と、第１閾値より所定レベルだけ大きい第２閾値が設定され、前記送受信部から送られる受信信号の受信レベルが第１閾値を超えたとき地上子仮検知信号を前記地上子情報選択部に送り、受信レベルが第１閾値を超えた後に第２閾値を超える前に第１閾値を下回ると前記地上子情報選択部に送っている地上子仮検知信号を取り消し、受信レベルが第１閾値を超えた後に第２閾値を超えると地上子検知確定信号を前記地上子情報選択部に送り、前記地上子情報選択部は、前記受信レベル判定部から地上子仮検知信号が送られると前記送受信部の受信信号から地上子の情報を取得して地上子仮検知情報として記憶して保留し、地上子仮検知信号が取り消されると記憶した地上子仮検知情報を破棄し、地上子検知確定信号が送られると記憶した地上子仮検知情報を地上子情報として確定するとともに地上子検知確定信号が送られている間、前記送受信部の受信信号から地上子情報を取得することを特徴とする。

この発明の列車制御装置は、前記地上子検知装置を有し、検出した地上子情報により列車の速度を制御することを特徴とする。

この発明は、地上子検知用の第１閾値と、第１閾値より所定レベルだけ大きい第２閾値により受信レベルを判定して地上子検知範囲を確定するから、列車の揺動等により車上子と地上子との間隔や左右の位置関係が変動して受信信号の受信レベルが部分的に閾値より極端に下がっても地上子の誤検知を防ぐことができる。

また、受信レベルの全体が低下しても、受信レベルが第１閾値を超えてから第２閾値を超えたときに、受信レベルが第１閾値を超えたときに取得した地上子仮検知情報を地上子情報として確定することにより、地上子検知範囲が極端に狭くなることはなく、列車が高速で走行しても地上子を確実に検知することができる。

図１は、この発明の地上子検知装置を有する列車制御装置の構成を示すブロック図である。図に示すように、ＡＴＳ装置は、列車１に搭載した車上装置２とレール３に沿って設けられた地上子４ａ，４ｂ，４ｃを有する。

車上装置２は、図２のブロック図に示すように、地上子検知部５と処理部６及び制御部７を有する。地上子検知部５は送受信部８と受信レベル判定部９と地上子情報選択部１０を有する。送受信部８は地上子４ａ〜４ｃで用いられる異なる周波数の信号に対応した複数の信号を発生して車上子１１の１次側（送信アンテナ）から常時送信し、この信号を車上子１１の２次側（受信アンテナ）から受信して受信レベル測定部９に送る。受信レベル判定部９は、あらかじめ地上子検知用の第１閾値Ｖｔｈ１と、第１閾値Ｖｔｈ１より所定レベルだけ大きい第２閾値Ｖｔｈ２が設定され、送受信部８から送られる受信信号の信号レベル（以下、受信レベルという）を第１閾値Ｖｔｈ１と第２閾値Ｖｔｈ２と比較して受信レベルを判定して地上子情報選択部１０に送る。地上子情報選択部１０は受信レベル判定部９から送られる受信レベルの判定結果により送受信部８で受信している地上子４の情報を選択する。処理部６は送受信部８で送信する情報を生成するとともに地上子情報選択部１０で選択した地上子情報を参照して列車１の速度パターンを生成する。制御部７は処理部７で生成した速度パターンにより列車１の速度を制御する。

この地上子検知部５で地上子４を検出して地上子情報を選択するときの処理を図３のフローチャートを参照して説明する。

列車１が運転を開始して車上装置２が駆動を開始すると、送受信部８は地上子４ａ〜４ｃで用いられる異なる周波数の信号に対応した複数の信号を発生して車上子１１の１次側（送信アンテナ）から常時送信し、この信号を車上子１１の２次側（受信アンテナ）から受信して受信レベル判定部９に送る。受信レベル判定部９は送受信部８から送られている受信信号の受信レベルを第１閾値Ｖｔｈ１と比較し、受信レベルが第１閾値Ｖｔｈ１を越えたか否を判定している（ステップＳ１）。列車１が地上子４の設置位置に接近して、図４の受信レベルの変動特性図に示すように、受信レベルが第１閾値Ｖｔｈ１を超えると、受信レベル判定部９は地上子仮検知と判定して地上子仮検知信号を地上子情報選択部１０に送る。地上子情報選択部１０は地上子仮検知信号が送られると送受信部８の受信信号から地上子の情報を取得して地上子仮検知情報として記憶し保留する（ステップＳ２）。また、２つの地上子４を走行する時間で列車１の速度を検出する場合や地上子４の設置位置と地上子４を検知した時間により列車１の走行位置を修正する制御を行う場合は、受信レベルが第１閾値Ｖｔｈ１を超えた時間により制御用のタイマー値をセットする。この状態で受信レベル判定部９は送受信部８の受信信号が第２閾値Ｖｔｈ２を超えたか否と第１閾値Ｖｔｈ１を下回るか否を判定する（ステップＳ３，Ｓ４）。受信レベル判定部９は受信レベルが第２閾値Ｖｔｈ２を超える前に第１閾値Ｖｔｈ１を下回ると地上子情報選択部１０に送っている地上子仮検知信号を取り消す。地上子情報選択部１０は地上子仮検知信号が取り消されると記憶した地上子仮検知情報を破棄する（ステップＳ５）。また、セットしたタイマー値もクリアーする。

さらに列車１が走行して送受信部８から送られている受信信号の受信レベルが第１閾値Ｖｔｈ１を超えると（ステップＳ１）、受信レベル判定部９は地上子仮検知と判定して地上子仮検知信号を地上子情報選択部１０に送る。地上子情報選択部１０は地上子仮検知信号が送られると送受信部８の受信信号から地上子の情報を読み取り地上子仮検知情報として一時記憶し保留する（ステップＳ２）。この状態で受信レベル判定部９は送受信部８の受信信号の受信レベルが第２閾値Ｖｔｈ２を超えたか否と第１閾値Ｖｔｈ１を下回るか否を判定し（ステップＳ３，Ｓ４）、受信レベルが第２閾値Ｖｔｈ２を超えると地上子検知確定と判定し、地上子検知確定信号を地上子情報選択部１０に送る。地上子情報選択部１０は地上子検知確定信号が送られると、記憶した地上子仮検知情報を地上子情報として確定し、確定した地上子情報と送受信部８の受信信号に有する地上子情報を取得して処理部６に送る（ステップＳ３，Ｓ６）。処理部６は送られた地上子情報を参照して列車１の速度パターンを生成し、制御部７は処理部７で生成した速度パターンにより列車１の速度を制御する。

この状態で受信レベル判定部９は送受信部８の受信信号の受信レベルが第２閾値Ｖｔｈ２と第１閾値Ｖｔｈ１を下回るか否を判定し（ステップＳ７、Ｓ８）、受信レベルが第２閾値Ｖｔｈ２を下回ってから第１閾値Ｖｔｈ１を下回ると地上子検知範囲から抜けたことを示す信号を地上子情報選択部１０に送る。地上子情報選択部１０は地上子検知範囲を抜けたことを示す信号が送られると地上子情報の受信を終了する（ステップＳ９）。この処理を列車１が走行して車上装置２が駆動している間繰り返す（ステップＳ１０，Ｓ１〜Ｓ９）。

このように、地上子検知用の第１閾値Ｖｔｈ１と、第１閾値Ｖｔｈ１より所定レベルだけ大きい第２閾値Ｖｔｈ２により受信レベルを判定して地上子検知範囲を確定するから、列車１の揺動等により車上子１１と地上子４との間隔や左右の位置関係が変動して図４に示すように、送受信部８の受信信号の受信レベルが部分的に閾値より極端に下がっても地上子４の誤検知を防ぐことができる。

また、受信レベルの全体が低下しても、受信レベルが第１閾値Ｖｔｈ１を超えてから第２閾値Ｖｔｈ２を超えたときに、受信レベルが第１閾値Ｖｔｈ１を超えたときに記憶した地上子仮検知情報を地上子情報として確定することにより、地上子検知範囲が極端に狭くなることはなく、列車１が高速で走行しても地上子４を確実に検知することができる。

さらに、地上子４を確実に検知できるから、車上子１１と地上子４との間隔や左右の位置関係の変動を一定の範囲内で管理する作業の基準を緩くすることができ、劣悪な環境の路線であってもＡＴＳ装置等を設置することができ、列車１を安全に走行させることができる。

この発明の地上子検知装置を有する列車制御装置の構成を示すブロック図である。 車上装置の構成を示すブロック図である。 地上子を検出して地上子情報を選択するときの処理を示すフローチャートである。 第１閾値と第２閾値による地上子検知範囲を示す受信レベル変化図である。 従来の閾値による地上子検知範囲を示す受信レベル変化図である。 受信レベルが部分的に閾値より極端に下がった場合に従来の閾値による地上子検知範囲を示す受信レベル変化図である。 従来の閾値を高くしたときの地上子検知範囲を示す受信レベル変化図である。

符号の説明

１；列車、２；車上装置、３；レール、４；地上子、５；地上子検知部、
６；処理部、７；制御部、８；送受信部、９；受信レベル判定部、
１０；地上子情報選択部、１１；車上子。

Claims (2)

1. 送受信部と受信レベル判定部及び地上子情報選択部を有し、
   前記送受信部は、列車の各種制御に使用される地上子からの情報を列車に搭載された車上子を介して受信し、
   前記受信レベル判定部は、あらかじめ地上子検知用の第１閾値と、第１閾値より所定レベルだけ大きい第２閾値が設定され、前記送受信部から送られる受信信号の受信レベルが第１閾値を超えたとき地上子仮検知信号を前記地上子情報選択部に送り、受信レベルが第１閾値を超えた後に第２閾値を超える前に第１閾値を下回ると前記地上子情報選択部に送っている地上子仮検知信号を取り消し、受信レベルが第１閾値を超えた後に第２閾値を超えると地上子検知確定信号を前記地上子情報選択部に送り、
   前記地上子情報選択部は、前記受信レベル判定部から地上子仮検知信号が送られると前記送受信部の受信信号から地上子の情報を取得して地上子仮検知情報として記憶して保留し、地上子仮検知信号が取り消されると記憶した地上子仮検知情報を破棄し、地上子検知確定信号が送られると記憶した地上子仮検知情報を地上子情報として確定するとともに地上子検知確定信号が送られている間、前記送受信部の受信信号から地上子情報を取得することを特徴とする地上子検知装置。
2. 請求項１記載の地上子検知装置を有することを特徴とする列車制御装置。

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