JP2011143880A - 三線式軌道回路向け列車検知装置及び列車保安装置 - Google Patents

三線式軌道回路向け列車検知装置及び列車保安装置 Download PDF

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Abstract

【課題】レールに接続した送信器と受信器でレールに流した電気信号を監視し、列車の車軸が二本のレール間を電気的に短絡して受信レベルが低下する事象から列車の存在を検知し、列車に列車制御信号を送信する軌道回路をゲージが異なる二種類の列車がレールを共有する三線式軌道回路に適用すると、三線式軌道回路で特有のレール間相互誘導が発生して列車在線時の列車検知信号の減衰量が低下する。
【解決手段】三本のレールに各々接続された各送信器と受信器で二種類の列車の種類を認識して在線を検知する列車検知装置において、各受信器の入力段に当該信号のみを通過させ他の信号帯ではインピーダンスが高くなるように設定したフィルタを設置することにより、レール間の相互誘導特性を抑制し列車在線時の列車検知信号の減衰量低下を抑える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ゲージ（車軸間隔）が異なる二種類の列車がレールを共有する三線式軌道回路の列車検知装置及び列車保安装置に関するものである。
線路上のどの位置に列車が存在するかを知ることは、運転保安の確保上最も重要な情報である。この目的で軌道回路が開発された。この軌道回路で、最も一般的なのが二本のレールで閉電路を構成した複軌条軌道回路である。複軌条軌道回路は、二本のレールが任意の区間毎に電気的に区切られた閉回路を構成しており、両端には列車検知信号を送信する送信器と、送信器が送信した列車検知信号を受信する受信器が接続される。
この送受信器によって列車検知信号の受信レベルを常時監視し、当該区間への列車の進入を検知する。送信器と受信器間の当該区間に列車が進入すると、列車の車軸がレール間を電気的に短絡し受信レベルが低下する。この受信レベルの変動現象から、列車の進入を検知する仕組みである。
この複軌条軌道回路を、ゲージの異なる二種類の列車が同じレールを共有し走行する場合、それぞれに対する軌道回路を別々に構成するために工夫された従来方式が図８に示した三本のレールを使用した三線式軌道回路である。このような軌道回路方式が非特許文献１に記載されている。
図８の三線式軌道回路は、ゲージの異なる二種類の列車に対して各々異なる制御を行う事も考慮し、列車の存在を検知する場合において在線している列車の種類を認識する事が可能となる。また三線式軌道回路は、三本のレール相互で磁界結合による誘導が発生し、この誘導作用がレールに流した電気信号の伝送に大きく影響する特徴がある。
電気学会 電気鉄道における教育調査専門委員会編、「最新 電気鉄道工学」コロナ社出版、２０００年９月１１日発行、第２１６〜２１８頁
軌道回路を利用した列車検知装置は、列車が当該区間に進入してレール間を車軸で短絡する際のレールインピーダンスの低下に起因した列車検知信号の減衰によって列車の存在を検知する仕組みである。三線式軌道回路では、前述したようにレール間の相互誘導が発生する。列車が当該軌道に進入した時の軌道回路は図９に示す等価回路となる。
図９において、送信器Ａ４が送信する列車検知信号は電流Ｘ８の電流ループが主となる。この電流Ｘ８は、標準軌レール１を中心に磁界Ｘ１１を発生し標準軌レール１と狭軌レール２間の磁界結合によって電流Ｙ９を発生させる。
さらに電流Ｙ９は狭軌レール２を中心に磁界Ｙ１２を発生させ標準軌レール１に電流Ｚ１０を発生させることとなり、受信側に列車検知信号を重畳する結果、受信レベルが持ち上がり列車検知特性を悪化させる問題がある。
本発明の列車検知装置及び列車保安装置は、列車検知信号の受信器の前段に、併設する閉ループの信号に対しインピーダンスが高いフィルタを設置し、列車在線時に発生するレール間の相互誘導が発生させる当該信号以外の電流ループを抑制し、受信レベルの持ち上がりを抑えることを特徴とする。
本発明は、三線式軌道回路で特有のレール間相互誘導の影響を抑制して、列車検知特性を向上させることができる。
図１は本発明の三線式軌道回路用列車検知装置の構成を示した説明図である。（実施例１） 図２は送受信器を共通化し無絶縁軌道回路に適用した三線式軌道回路用列車検知装置の構成を示した説明図である（実施例２） 図３は三線式軌道回路用列車検知装置に適用するフィルタ特性を示した説明図である（実施例１） 図４は三線式軌道回路用列車検知装置に適用するフィルタ特性を示した説明図である（実施例２） 図５は三線式軌道回路用列車保安装置に適用するフィルタ特性を示した説明図である（実施例３） 図６は無絶縁の三線式軌道回路用列車保安装置の構成を示した説明図である（実施例３） 図７は有絶縁の三線式軌道回路用列車保安装置の構成を示した説明図である（実施例４） 図８は公知の三線式軌道回路の構成を示した説明図である。 図９は列車在線時の三線式軌道回路を等価した回路である。
以下、ゲージの異なる列車がレールを共有する三線式軌道回路において、レール間相互誘導による列車検知特性の悪化を抑制する実施例について説明する。
図１に示すように、三線式軌道回路に列車Ａ２２の在線検知を行う送信器Ａ４と受信器Ａ６、列車Ｂ２３の在線検知を行う送信器Ｂ５と受信器Ｂ７は各々の列車検知信号の閉ループを構成し、各列車の進入が各レール間を短絡することから発生するレールインピーダンスの低下に伴う受信レベル減衰によって列車の存在を検知する装置である。
この装置に、二種類のフィルタＡ１７とフィルタＢ１８を各々の受信器の前段に接続する。このフィルタの通過特性を図３に示す。
フィルタＡ１７は、列車検知信号Ａ２０のみ通過させ他方の列車検知信号Ｂ２１に対してはインピーダンスが大きくなるように設定し列車検知信号Ｂ２１の電流を抑える。これとは逆に、フィルタＢ１８は列車検知信号Ｂ２１のみを通過させ、他方の列車検知信号Ａ２０に対してはインピーダンスが大きくなるように設定し列車検知信号Ａ２０の電流を抑える。
この二種類のフィルタを設置したことによって、各々の閉ループでは当該信号以外の信号電流を抑制する効果が得られ、列車在線時に発生するレール間の相互誘導が発生させる当該信号以外の電流ループを抑制し、受信レベルの持ち上がりを抑える事が可能となる。
次に、実施例１の発明をゲージの異なる二種類の列車で共通の送受信器で無絶縁軌道回路に適用した実施例を説明する。
図２は、本実施例の構成を示すブロック図である。列車Ａ２２は標準軌レール１と共通レール３を、列車Ｂ２３は狭軌レール２と共通レール３を走行する前提で説明する。二種類のゲージの列車を、列車の種類を認識して在線検知するためには列車信号周波数を分ける必要がある。
さらに、無絶縁軌道の場合は、隣接軌道の区別をつけるため複数の周波数が必要となる。本発明では、図４に示すように列車Ａ２２の在線を検知する列車検知信号Ａ２０を低域に、列車Ｂの在線を検知する列車検知信号Ｂ２１を高域に配置する。
この周波数配置は逆になっても問題なく、二つの信号帯を低域と高域に分離することが特徴である。フィルタＡ１７は列車検知信号Ａ２０のみ通過させ、他方の列車検知信号Ｂ２１に対してはインピーダンスが大きくなるように設定し列車検知信号Ｂ２１の電流を抑える。
これとは逆に、フィルタＢ１８は列車検知信号Ｂ２１のみを通過させ、他方の列車検知信号Ａ２０に対してはインピーダンスが大きくなるように設定し列車検知信号Ａ２０の電流を抑える。この二種類のフィルタを図２に示すように、共通送信器１５と共通受信器１６のレール側に設置する。
共通送信器１５は列車検知信号Ａ２０と列車検知信号Ｂ２１を重畳した列車検知信号Ａ＋Ｂ１９を送信する。この列車検知信号Ａ＋Ｂ１９は、フィルタＡ１７およびフィルタＢ１８を通過することで列車検知信号Ａ２０と列車検知信号Ｂ２１に分波され、三本のレールには列車検知信号Ａ２０と列車検知信号Ｂ２１の二つの閉ループが独立して形成される。
受信側では、レールからフィルタＡ１７とフィルタＢ１８を通過後に列車検知信号Ａ２０と列車検知信号Ｂ２１が重畳された列車検知信号Ａ＋Ｂ１９として共通受信器１６に入力される。共通受信器１６は、列車検知信号Ａ＋Ｂ１９を受信し、列車検知信号Ａ２０と列車検知信号Ｂ２１各々の信号レベルを監視する。
列車Ａ２２および列車Ｂ２３が車軸で二本のレール間を短絡すると、当該の列車検知信号のみがレベル低下するため、受信器はレベルが低下した信号周波数から列車の種類を識別し列車の存在を検知することが可能となる。
また、前述したように、フィルタＡ１７およびフィルタＢ１８は、当該の列車検知信号のみを通過させ他方の列車検知信号に対しては電流を抑える特性を持っているため、実施例１と同様に列車在線時に発生するレール間の相互誘導が発生させる当該信号以外の電流ループを抑制し、受信レベルの持ち上がりを抑える効果も得られる。
次に、実施例２の共通送信器１５に列車検知信号Ａ＋Ｂ１９に列車制御信号２４を重畳送信する機能を追加し、列車検知と列車制御を兼用する列車保安装置を説明する。
図５に実施例２における信号周波数の配置例を示す。実施例２と同様に列車検知信号Ａ２０と列車検知信号Ｂ２１を配置し、その真ん中の帯域に列車Ａ２２と列車Ｂ２３で共用する列車制御信号２４を配置する。そして、フィルタＡ１７の選択特性は列車検知信号Ａ２０と列車制御信号２４を通過し列車検知信号Ｂ２１を阻止、フィルタＢ１８の選択特性は列車検知信号Ｂ２１と列車制御信号２４を通過し列車検知信号Ａ２０を阻止するように設定する。
この二種類のフィルタを図６に示すように実施例２と同じ共通送信器１５と共通受信器１６のレール側に設置する。これにより、列車検知信号Ａ２０および列車検知信号Ｂ２１は実施例２と同様な原理で列車検知を可能とし、さらに追加した列車制御信号２４が三本のレールに流れる回路となる。
共通送信器１５は列車検知信号Ａ＋Ｂ１９と列車制御信号２４の三波を重畳した信号を送信する。列車検知に関しては実施例２と同じ原理で列車検知を行う事に使用される。列車の存在を検知すると在線した列車の種別に合わせた電文を有した列車制御信号２４が送信される。
列車制御信号２４は、フィルタＡ１７とフィルタＢ１８の両方を通過する周波数であるため、標準軌レール１と狭軌レール２の両方へ送信される。例えば列車Ａ２２が在線した場合は、標準軌レール１と共通レール３が列車Ａ２２の車軸で短絡される。
列車Ａ２２には車上受信器２５が設置されており、標準軌レール１と共通レール３に流れる列車制御信号２４が発生する磁界２６を励磁して電文を受信し列車制御に用いることが可能となる。
次に、有絶縁の三線式軌道回路への実施例を説明する。図７に軌道回路構成のブロック図を示す。実施例２と同一の構成で有絶縁の三線式軌道回路に共通送信器１５と共通受信器１６とフィルタＡ１７およびフィルタＢ１８を接続することとし、基本構成は同一であるが、共通送信器１５が送信する信号に対し、列車検知だけでなく列車制御電文を付加した信号とすることで、列車検知と列車制御を併用することが本実施例の特徴である。
列車検知／制御信号Ａ２８と列車検知／制御信号Ｂ２９の周波数配置と、フィルタＡ１７およびフィルタＢ１８の選択特性の関係は実施例２と同一とする。共通送信器１５は、列車Ａ２２の在線検知および列車制御に使用する列車検知／制御信号Ａ２８と列車Ｂ２３の在線検知および列車制御に使用する列車検知／制御信号Ｂ２９の二種類を重畳した列車検知／制御信号Ａ＋Ｂ２７を送信する。
列車検知／制御信号Ａ２８と列車検知／制御信号Ｂ２９は前述したように、実施例２の列車検知信号Ａ２０および列車検知信号Ｂ２１に対し列車制御電文を付加した信号である。
共通送信器１５より送信された列車検知／制御信号Ａ＋Ｂ２７は、フィルタＡ１７とフィルタＢ１８を通じ有絶縁の三線式軌道回路へ出力される。フィルタＡ１７およびフィルタＢ１８により列車検知／制御信号Ａ＋Ｂ２７は、列車検知／制御信号Ａ２８と列車検知／制御信号Ｂ２９に分波され、三本のレールには列車検知／制御信号Ａ２８と列車検知／制御信号Ｂ２９の二つの閉ループが独立して形成される。
受信側では、レールからフィルタＡ１７とフィルタＢ１８を通過後に列車検知／制御信号Ａ２８と列車検知／制御信号Ｂ２９が重畳された列車検知／制御信号Ａ＋Ｂ２７として共通受信器１６に入力される。共通受信器１６は、列車検知／制御信号Ａ＋Ｂ２７を受信し、列車検知／制御信号Ａ２８と列車検知／制御信号Ｂ２９各々の信号レベルを監視する。列車Ａ２２および列車Ｂ２３が車軸で二本のレール間を短絡すると、当該の列車検知信号のみがレベル低下するため、受信器はレベルが低下した信号周波数から列車の種類を認識し列車の存在を検知する。
また、レールに流れている列車検知／制御信号Ａ２８と列車検知／制御信号Ｂ２９は、レールを中心に磁界２６を発生させる。この磁界２６は、在線した列車の車上受信器２６に励磁し列車検知／制御信号Ａ２８または列車検知／制御信号Ｂ２９に付加された列車制御電文を列車に伝送し列車制御に用いる。
１ 標準軌レール
２ 狭軌レール
３ 共通レール
４ 送信器Ａ
５ 送信器Ｂ
６ 受信器Ａ
７ 受信器Ｂ
８ 電流Ｘ
９ 電流Ｙ
１０ 電流Ｚ
１１ 磁界Ｘ
１２ 磁界Ｙ
１４ 車軸
１５ 共通送信器
１６ 共通受信器
１７ フィルタＡ
１８ フィルタＢ
１９ 列車検知信号Ａ＋Ｂ
２０ 列車検知信号Ａ
２１ 列車検知信号Ｂ
２２ 列車Ａ
２３ 列車Ｂ
２４ 列車制御信号
２５ 車上受信器
２６ 磁界
２７ 列車検知／制御信号Ａ＋Ｂ
２８ 列車検知／制御信号Ａ
２９ 列車検知／制御信号Ｂ

Claims (4)

  1. ゲージが異なる二種類の列車がレールを共有する三線式軌道回路に、二種類の列車を検知するために各々設置された送信器と受信器で、二種類以上の列車検知信号を用い列車検知する列車検知装置において、
    各受信器の前段に周波数が当該の列車検知信号のみを通過させかつ他の信号帯ではインピーダンスが大きくなり他信号の電流を抑制するフィルタを接続することにより、三線式軌道回路特有であるレール間相互誘導が引き起こす列車在線時の列車検知信号の減衰量不足を抑制することを特徴とする列車検知装置。
  2. 請求項１に記載の列車検知装置において、送信器の出力段と受信器の入力段に周波数が当該の列車検知信号のみを通過させかつ他の信号帯ではインピーダンスが大きくなり他信号の電流を抑制するフィルタを接続することにより、二種類の列車検知を共通の送信器と受信器で実現し、三線式軌道回路特有であるレール間相互誘導が引き起こす列車在線時の列車検知信号の減衰量不足を抑制することを特徴とする列車検知装置。
  3. ゲージが異なる二種類の列車がレールを共有する三線式軌道回路に、二種類の列車を検知するために各々設置された送信器と受信器で、二種類以上の列車検知信号を用い列車検知を行い、送信器の出力段と受信器の入力段に周波数が当該の列車検知信号のみを通過させかつ他の信号帯ではインピーダンスが大きくなり他信号の電流を抑制するフィルタを接続することにより、二種類の列車検知を共通の送信器と受信器で実現し、三線式軌道回路特有であるレール間相互誘導が引き起こす列車在線時の列車検知信号の減衰量不足を抑制する列車検知装置に対し、
    周波数が異なる二種類の列車検知信号の中間帯域に列車制御信号を設定し、列車検知機能と列車制御機能を共用させたことを特徴とする列車保安装置。
  4. ゲージが異なる二種類の列車がレールを共有する三線式軌道回路に、二種類の列車を検知するために各々設置された送信器と受信器で、二種類以上の列車検知信号を用い列車検知を行い、送信器の出力段と受信器の入力段に周波数が当該の列車検知信号のみを通過させかつ他の信号帯ではインピーダンスが大きくなり他信号の電流を抑制するフィルタを接続することにより、二種類の列車検知を共通の送信器と受信器で実現し、三線式軌道回路特有であるレール間相互誘導が引き起こす列車在線時の列車検知信号の減衰量不足を抑制する列車検知装置を有絶縁の三線式軌道回路に適用し、さらに、列車検知信号に対し列車制御電文を付加することにより、少ない信号で列車検知と列車制御を行い、送受信器を共用することを特徴とする列車保安装置。
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