JP2013207995A - Train control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、列車制御装置に関し、特に、インバータ制御の電動機を搭載する列車に好適な列車制御装置に関する。 The present invention relates to a train control device, and more particularly to a train control device suitable for a train equipped with an inverter-controlled electric motor.
従来、この種の列車制御装置は、地上側に設けられる地上装置と、列車側に搭載される車上装置とから構成され、地上装置から列車に向けて所定の列車制御信号を送信し、送信された列車制御信号を車上装置で受信して速度制御等の所定の列車制御を行うように構成されている。 Conventionally, this type of train control device is composed of a ground device provided on the ground side and an on-board device mounted on the train side, and transmits and transmits a predetermined train control signal from the ground device to the train. The train control signal received is received by the on-board device, and predetermined train control such as speed control is performed.
この種の列車制御装置としては、特許文献１に記載されているものが知られている。この特許文献１に記載された列車制御装置は、地上側から車上側へ送信する列車制御信号の搬送波を列車制御情報に対応させた所定の周波数の変調波で振幅変調処理して得た列車制御信号を車上側に送信することにより、その変調波の周波数に対応する列車制御情報を車上側に伝達するよう構成したものである。 As this type of train control device, one described in Patent Document 1 is known. The train control apparatus described in Patent Document 1 is train control obtained by performing amplitude modulation processing on a carrier wave of a train control signal transmitted from the ground side to the vehicle upper side with a modulated wave having a predetermined frequency corresponding to train control information. By transmitting a signal to the vehicle upper side, train control information corresponding to the frequency of the modulated wave is transmitted to the vehicle upper side.
ところで、近年、列車の誘導電動機の制御にインバータ制御機器（ＶＶＶＦ制御機器）を使用するものが増えている。このインバータ制御機器等から発生するインバータノイズは、列車速度に応じてノイズの周波数帯域が変化するため、インバータノイズの周波数帯域と列車制御信号の周波数帯域が重なる可能性がある。そのため、特許文献１に記載の従来の列車制御装置においては、列車制御信号の出力レベルがインバータノイズのレベルより高くなるように、列車制御信号の出力を高くして列車制御信号とインバータノイズのＳ／Ｎを十分確保できるようにしている。また、列車制御信号の出力を高くしても、十分なＳ／Ｎを確保できない場合は、列車制御信号の受電器の位置をインバータ制御機器等のノイズ発生源から遠ざけたり、受電器の周囲にノイズ遮蔽用の金属カバーを設けたりしている。 Incidentally, in recent years, an increasing number of inverter control devices (VVVF control devices) are used to control train induction motors. The inverter noise generated from the inverter control device or the like has a possibility that the frequency band of the inverter noise overlaps with the frequency band of the train control signal because the frequency band of the noise changes according to the train speed. Therefore, in the conventional train control device described in Patent Document 1, the train control signal output is increased so that the output level of the train control signal is higher than the inverter noise level, so that the S / N can be secured sufficiently. Also, if sufficient S / N cannot be secured even if the output of the train control signal is increased, the position of the power receiver for the train control signal should be kept away from noise sources such as inverter control devices or around the power receiver. A metal cover for noise shielding is provided.
このように、従来の列車制御装置においては、上記のようにインバータノイズに対する対策が行われているが、列車制御信号の出力を高くする場合、出力能力の高い送信器を用意しなればならず、また、金属カバーの設置や受電器の配置変更が容易にできない場合もある。このため、インバータノイズが発生する環境下において、簡易な構成で列車制御情報を車上側に伝達するための工夫が求められている。 Thus, in the conventional train control device, measures against inverter noise are taken as described above, but when increasing the output of the train control signal, a transmitter having a high output capability must be prepared. In some cases, it is not easy to install a metal cover or change the arrangement of the power receiver. For this reason, the device for transmitting train control information to the vehicle upper side with a simple configuration in an environment where inverter noise occurs is required.
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、列車速度に応じて周波数帯域が変化するインバータノイズが発生する環境下において、簡易な構成で列車制御情報を車上側に伝達することができる列車制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and train control information can be transmitted to the vehicle upper side with a simple configuration in an environment where inverter noise is generated in which the frequency band changes according to the train speed. It aims at providing a train control device.
このため、本発明は、搬送波を振幅変調した信号を送信する地上装置と、受信した振幅変調信号の変調波の周波数情報から列車制御情報を抽出して列車を制御する車上装置とを備えた列車制御装置において、前記車上装置は、前記振幅変調信号と、前記搬送波と同じ周波数の内部搬送波を少なくとも含む内部波と、の相関値に基づき前記変調波の周波数情報を検出する構成としたことを特徴とする。 Therefore, the present invention includes a ground device that transmits a signal obtained by amplitude-modulating a carrier wave, and an on-board device that extracts train control information from frequency information of a modulated wave of the received amplitude-modulated signal and controls the train. In the train control device, the on-board device is configured to detect frequency information of the modulated wave based on a correlation value between the amplitude modulation signal and an internal wave including at least an internal carrier wave having the same frequency as the carrier wave. It is characterized by.
かかる構成では、地上装置によって、搬送波を振幅変調した信号を送信し、車上装置によって、受信した振幅変調信号と、搬送波と同じ周波数の内部搬送波を少なくとも含む内部波との相関値に基づき変調波の周波数情報を検出して、検出した変調波の周波数情報から列車制御情報を抽出して列車の走行を制御する。 In such a configuration, the ground device transmits a signal obtained by amplitude-modulating a carrier wave, and the on-vehicle device modulates a modulated wave based on a correlation value between the received amplitude-modulated signal and an internal wave including at least an internal carrier wave having the same frequency as the carrier wave. Train frequency information is detected, and train control information is extracted from the detected frequency information of the modulated wave to control the traveling of the train.
本発明の列車制御装置によれば、受信した振幅変調信号と、内部搬送波を少なくとも含む内部波との相関値に基づいて、変調波の周波数情報を検出するよう構成したので、振幅変調信号の相関処理によってインバータノイズ等の不要な信号成分の影響を除去できる。したがって、インバータノイズが混入する状況でも、地上装置の信号送信出力を高める必要がなく、ノイズ除去用の金属カバーの設置や信号の受電器等の配置変更が不要となり、インバータノイズが発生する環境下において、簡易な構成で列車制御情報を車上側に伝達することができる。 According to the train control device of the present invention, since the frequency information of the modulated wave is detected based on the correlation value between the received amplitude modulated signal and the internal wave including at least the internal carrier wave, the correlation of the amplitude modulated signal By the processing, the influence of unnecessary signal components such as inverter noise can be removed. Therefore, even when inverter noise is mixed, there is no need to increase the signal transmission output of the ground device, and there is no need to install a metal cover for noise removal or change the arrangement of the signal power receiver, etc. The train control information can be transmitted to the vehicle upper side with a simple configuration.
また、地上装置の信号送信出力を従来の様に高めれば、従来よりも遠くの地点まで列車制御情報を伝達することができるため、振幅変調信号の伝送経路である軌道回路の回路長を従来よりも長くできる。これにより、一つの路線に必要な軌道回路数を減らすことができるため軌道回路に対応して設置される地上装置等の設備を少なくすることができる。 In addition, if the signal transmission output of the ground device is increased as before, train control information can be transmitted to a point farther than before, so the circuit length of the track circuit, which is the transmission path of the amplitude modulation signal, is conventionally increased. Can also be long. Thereby, since the number of track circuits required for one route can be reduced, facilities such as ground devices installed corresponding to the track circuits can be reduced.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の列車制御装置の第１実施形態の概略構成図を示す。
図１において、本実施形態の列車制御装置は、地上側に設けられている地上装置ａと、列車イに搭載した車上装置ｂと、を備えて構成されている。そして、地上装置ａから、先行列車との間隔及び進路の条件に応じた列車制御情報（例えば列車の許容速度情報等）に対応させたＡＴＣ信号を、図中右方向に進行している列車イが在線する軌道回路Ｔのレールの図中右端側から送信し、このＡＴＣ信号を車上装置ｂが受信すると、ＡＴＣ信号から前記列車制御情報を抽出し、抽出した列車制御情報に基づいて列車イの走行を制御するよう構成されている。軌道回路Ｔは、レールにより形成されていて、前後の軌道回路Ｔ′，Ｔ″を形成するレールとは、交流信号に対してそれぞれ電気的絶縁が図られている。なお、軌道回路Ｔのレールに送信する列車検知用の信号電流周波数と前後の軌道回路Ｔ′，Ｔ″のレールに送信する列車検知用の信号電流周波数を異ならせることで、軌道回路Ｔと前後の軌道回路Ｔ′，Ｔ″との電気的絶縁を不要とした無絶縁軌道回路であってもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1: shows the schematic block diagram of 1st Embodiment of the train control apparatus of this invention.
In FIG. 1, the train control device of this embodiment includes a ground device a provided on the ground side and an on-board device b mounted on the train A. Then, an ATC signal corresponding to the train control information (for example, allowable speed information of the train) corresponding to the distance from the preceding train and the condition of the route from the ground device a is displayed in the right direction in the figure. Is transmitted from the right end side of the rail of the track circuit T in the figure, and when the onboard device b receives this ATC signal, the train control information is extracted from the ATC signal, and the train control information is extracted based on the extracted train control information. It is comprised so that driving | running | working may be controlled. The track circuit T is formed of rails, and the rails forming the front and rear track circuits T ′ and T ″ are respectively electrically insulated from AC signals. By differentiating the signal current frequency for train detection transmitted to the rail and the signal current frequency for train detection transmitted to the rails of the front and rear track circuits T ′, T ″, the track circuit T and the front and rear track circuits T ′, T It may be an uninsulated track circuit that does not require electrical insulation.
前記地上装置ａは、搬送波を振幅変調した信号を送信するものであり、所定の周波数ｆ０を有する搬送波を発生させる搬送波発生回路１を有している。搬送波発生回路１から発生された搬送波は、変調回路２に入力される。前記変調回路２は、搬送波を列車制御情報選択回路３から入力された列車制御情報に対応させた所定の周波数（ｆ１又はｆ２）の変調波で振幅変調処理し、この振幅変調信号をＡＴＣ信号として出力するように構成されている。変調波周波数ｆ１に対応した第１情報Ｆ１と変調波周波数ｆ２に対応した第２情報Ｆ２は、例えば、列車イに対する許容速度情報である。例えば、第１情報Ｆ１を、列車イに対して許容速度４５ｋｍ／ｈを示す情報とし、第２情報Ｆ２を列車イに対して許容速度１５ｋｍ／ｈを示す情報とする。また、変調波周波数は、例えば、高い周波数側を低速度側の速度情報に割当てている。つまり、低速側の速度情報に対応するｆ２の方がｆ１より高い周波数になるように設定されている。ここでは、説明を簡単にするために、地上から車上に送信される列車制御情報を２個としているが、この情報数は２個に限らず、例えば、０ｋｍ／ｈ、１５ｋｍ／ｈ、２５ｋｍ／ｈ、４５ｋｍ／ｈ、５５ｋｍ／ｈ、・・・・、１２０ｋｍ／ｈ等の許容速度等に対応して３個以上であってもよい。 The ground device a transmits a signal obtained by amplitude-modulating a carrier wave, and includes a carrier wave generation circuit 1 that generates a carrier wave having a predetermined frequency f0. The carrier wave generated from the carrier wave generation circuit 1 is input to the modulation circuit 2. The modulation circuit 2 performs amplitude modulation processing with a modulated wave having a predetermined frequency (f1 or f2) corresponding to the train control information input from the train control information selection circuit 3, and uses the amplitude modulation signal as an ATC signal. It is configured to output. The first information F1 corresponding to the modulation wave frequency f1 and the second information F2 corresponding to the modulation wave frequency f2 are, for example, allowable speed information for the train A. For example, the first information F1 is information indicating the allowable speed of 45 km / h for the train A, and the second information F2 is information indicating the allowable speed of 15 km / h for the train A. For the modulation wave frequency, for example, the high frequency side is assigned to the speed information on the low speed side. That is, f2 corresponding to the speed information on the low speed side is set to have a higher frequency than f1. Here, in order to simplify the explanation, the number of pieces of train control information transmitted from the ground to the vehicle is two. However, the number of pieces of information is not limited to two, for example, 0 km / h, 15 km / h, 25 km. It may be 3 or more corresponding to permissible speeds such as / h, 45 km / h, 55 km / h,..., 120 km / h.
図２は、地上装置ａから送信される列車制御情報を付加したＡＴＣ信号の波形例である。図２の波形は、第１情報Ｆ１を付加したＡＴＣ信号の一例である。即ち、周波数ｆ０の搬送波を周波数ｆ１の変調波で振幅変調したＡＴＣ信号であり、その周期は周波数ｆ１の変調波の周期と一致する。図２において、破線でそれぞれ囲ったＡは、ＡＴＣ信号（振幅変調信号）の断続する信号部分（マーク部）を示し、この信号部分における波形の周期は、搬送波の周波数ｆ０に基づいて定まる周期である。また、Ｂで示した部分は、信号無し部分（スペース部）である。なお、このＡＴＣ信号を車上装置ｂ側で受信する際には、上記マーク部Ａ及びスペース部Ｂにノイズが重畳されている。 FIG. 2 is a waveform example of an ATC signal to which train control information transmitted from the ground device a is added. The waveform in FIG. 2 is an example of an ATC signal to which the first information F1 is added. That is, it is an ATC signal obtained by amplitude-modulating a carrier wave having a frequency f0 with a modulated wave having a frequency f1, and the period thereof coincides with the period of the modulated wave having the frequency f1. In FIG. 2, A surrounded by a broken line indicates a signal part (mark part) where the ATC signal (amplitude modulation signal) is intermittent, and the period of the waveform in this signal part is a period determined based on the frequency f0 of the carrier wave. is there. Further, a portion indicated by B is a no-signal portion (space portion). Note that when the ATC signal is received by the onboard device b, noise is superimposed on the mark part A and the space part B.
変調回路２で振幅変調処理して得たＡＴＣ信号は、パワーアンプ４で増幅処理され、接続トランス５を介して軌道回路Ｔを形成するレールに供給される。尚、このような地上装置ａは、隣接する軌道回路Ｔ′，Ｔ″にもそれぞれ設けられているが、ここでは省略する。 The ATC signal obtained by the amplitude modulation process by the modulation circuit 2 is amplified by the power amplifier 4 and supplied to the rail forming the track circuit T via the connection transformer 5. Such a ground device a is also provided in the adjacent track circuits T ′ and T ″, but is omitted here.
次に、車上装置ｂについて説明する。
車上装置ｂは、地上装置から送信されたＡＴＣ信号（振幅変調信号）を受信し、この受信したＡＴＣ信号の変調波の周波数情報（ｆ１又はｆ２）から列車制御情報を抽出して列車を制御するものであり、受電器１０と、増幅回路１１と、Ａ／Ｄ変換器１２と、バンドパスフィルタ１３と、デジタル相関器１４と、周波数情報検出手段１５と、を備えて構成されている。車上装置ｂは、地上装置ａからレールに送信されたＡＴＣ信号を、列車イの前部でレールに対向して設けられている受電器１０を介して受信し、受信したＡＴＣ信号を増幅回路１１で増幅処理できるように構成されている。上記デジタル相関器１４は、本発明に係る相関値算出手段に相当するものである。
Next, the on-board device b will be described.
The on-board device b receives the ATC signal (amplitude modulation signal) transmitted from the ground device, extracts train control information from the frequency information (f1 or f2) of the modulated wave of the received ATC signal, and controls the train. The power receiver 10, the amplifier circuit 11, the A / D converter 12, the band pass filter 13, the digital correlator 14, and the frequency information detection means 15 are configured. The on-board device b receives the ATC signal transmitted from the ground device a to the rail via the power receiver 10 provided in front of the train A and facing the rail, and amplifies the received ATC signal. 11 can be amplified. The digital correlator 14 corresponds to a correlation value calculation unit according to the present invention.
前記Ａ／Ｄ変換器１２は、増幅回路１１で増幅されたアナログのＡＴＣ信号（振幅変調信号）を所定間隔でサンプリングしてデジタル信号に変換して出力する。 The A / D converter 12 samples the analog ATC signal (amplitude modulation signal) amplified by the amplifier circuit 11 at a predetermined interval, converts it into a digital signal, and outputs it.
前記バンドパスフィルタ１３は、Ａ／Ｄ変換器１２からのデジタルＡＴＣ信号を入力し、この入力信号のうちＡＴＣ信号の周波数帯域内の信号を通過させるものであり、例えば、列車制御情報に対応して用いられる周波数のうち一番高い周波数の変調波成分を検出可能に、搬送波周波数ｆ０±最大変調波周波数ｆmax（本実施形態においては、ｆmax=ｆ２）の範囲の周波数成分の信号を通過させるように設定されている。なお、一般的には、最大変調波周波数ｆmaxは、８０Ｈｚ程度であるため、バンドパスフィルタ１３の通過帯域は、ｆ０±８０Ｈｚ程度にするとよい。 The band-pass filter 13 receives a digital ATC signal from the A / D converter 12 and passes a signal within the frequency band of the ATC signal among the input signals. For example, the band-pass filter 13 corresponds to train control information. The signal of the frequency component in the range of the carrier wave frequency f0 ± maximum modulation wave frequency fmax (in this embodiment, fmax = f2) is passed so that the highest modulation wave component can be detected. Is set to In general, since the maximum modulation wave frequency fmax is about 80 Hz, the passband of the bandpass filter 13 is preferably about f0 ± 80 Hz.
前記デジタル相関器１４は、搬送波発生回路１から発生される搬送波と同じ周波数ｆ０の内部搬送波を少なくとも含む内部波と、ＡＴＣ信号（振幅変調信号）との相関値を算出するものである。本実施形態において、デジタル相関器１４は、ＡＴＣ信号の変調波周波数として使用される異なる複数の変調波周波数に対応させた複数の内部振幅変調波を内部波として予め設定し、例えば、図３に示すように、ＡＴＣ信号と各内部振幅変調波との相関値をそれぞれ算出する相関器１４−１，１４−２から成る。この内部波としての内部振幅変調波は、受信するＡＴＣ信号と同様に振幅変調信号であるが、受信するＡＴＣ信号と区別するため内部振幅変調波と呼ぶ。相関器１４−１には、搬送波発生回路１から発生される搬送波と同じ周波数ｆ０の内部搬送波を周波数ｆ１の変調波で振幅変調した内部振幅変調波が予め設定されており、相関器１４−２には、前記内部搬送波を周波数ｆ２の変調波で振幅変調した内部振幅変調波が予め設定されている。各相関器は、バンドパスフィルタ１３から入力する信号に基づいて、図２に示すＡＴＣ信号（振幅変調信号）と、変調波周波数（ｆ１、ｆ２）に対応する内部振幅変調波との相関値を算出する。なお、前述したように、地上から車上に送信される列車制御情報の個数を３個以上にする場合は、相関器と、周波数情報検出手段１５の後述する極大値検出器及び受信リレーをそれぞれ列車制御情報の情報数に合わせて設ければよい。 The digital correlator 14 calculates a correlation value between an ATC signal (amplitude modulation signal) and an internal wave including at least an internal carrier wave having the same frequency f0 as the carrier wave generated from the carrier wave generation circuit 1. In the present embodiment, the digital correlator 14 presets a plurality of internal amplitude modulation waves corresponding to a plurality of different modulation wave frequencies used as the modulation wave frequencies of the ATC signal as internal waves, for example, as shown in FIG. As shown, it comprises correlators 14-1 and 14-2 for calculating correlation values between the ATC signal and each internal amplitude modulated wave. The internal amplitude modulation wave as the internal wave is an amplitude modulation signal like the received ATC signal, but is called an internal amplitude modulation wave in order to distinguish it from the received ATC signal. In the correlator 14-1, an internal amplitude modulation wave obtained by amplitude-modulating the internal carrier wave having the same frequency f0 as the carrier wave generated from the carrier wave generation circuit 1 with the modulation wave of the frequency f1 is set in advance, and the correlator 14-2 In this case, an internal amplitude modulation wave obtained by amplitude-modulating the internal carrier wave with a modulation wave of frequency f2 is set in advance. Each correlator calculates a correlation value between the ATC signal (amplitude modulation signal) shown in FIG. 2 and the internal amplitude modulation wave corresponding to the modulation wave frequency (f1, f2) based on the signal input from the bandpass filter 13. calculate. As described above, when the number of pieces of train control information transmitted from the ground to the vehicle is three or more, a correlator, a maximum value detector and a reception relay, which will be described later, of the frequency information detection means 15 are provided. What is necessary is just to provide according to the number of information of train control information.
各相関器１４−１，１４−２は、具体的には、例えば、図４に示すように、それぞれ、シフトレジスタ１４Ａと、係数格納部１４Ｂと、乗算器１４Ｃ−１〜１４Ｃ−Ｎと、加算器１４Ｄと、を備えている。前記シフトレジスタ１４Ａは、ＡＴＣ信号（振幅変調信号）の１周期分の波形データを構成するサンプリングデータを格納できる数のシフト段Ｉ（１）〜Ｉ（Ｎ）を有して順次シフトするように構成される。係数格納部１４Ｂは、内部振幅変調波１周期分の波形データを、シフトレジスタ１４Ａのシフト段数に対応させた数の乗算係数（タップ係数）Ａ（１）〜Ａ（Ｎ）として格納する。例えば、シフト段数を３６とした場合、乗算係数（Ａ１）〜Ａ（Ｎ）の数（タップ数）も３６であり、この場合、乗算係数Ａ（１）〜Ａ（Ｎ）として、内部振幅変調波の１周期（２π）における１０°毎の振幅値を格納するようにする。乗算器１４Ｃ−１〜１４Ｃ−Ｎは、シフトレジスタ１４Ａのシフト段数Ｎに対応してＮ個設けられ、シフトレジスタ１４Ａの各シフト段Ｉ（１）〜Ｉ（Ｎ）のサンプリングデータに係数格納部１４Ｂの対応する乗算係数Ａ（１）〜Ａ（Ｎ）をそれぞれ乗算する。加算器１４Ｄは各乗算器１４Ｃ−１〜１４Ｃ−Ｎの乗算結果を加算して入力するＡＴＣ信号と内部振幅変調波の相関度合を示す相関値を出力する。従って、入力するＡＴＣ信号の１周期分のサンプリングデータを順次シフトし、入力するＡＴＣ信号の位相と内部振幅変調波の位相が一致したとき相関値が極大値となる。例えば、ＡＴＣ信号の変調波の周波数がｆ１である場合、相関器１４−１から出力される相関値の極大値の出力周期は、図５の出力イメージ図に示すように、変調波の周波数ｆ１に基づく周期と一致する。また、ＡＴＣ信号の変調波の周波数がｆ２である場合、相関器１４−２から出力される相関値の極大値の出力周期は、図示省略するが、変調波の周波数ｆ２に基づく周期と一致する。 Specifically, each of the correlators 14-1 and 14-2 includes a shift register 14A, a coefficient storage unit 14B, multipliers 14C-1 to 14C-N, respectively, as shown in FIG. And an adder 14D. The shift register 14A has a number of shift stages I (1) to I (N) that can store sampling data constituting waveform data for one cycle of the ATC signal (amplitude modulation signal) so as to sequentially shift the data. Composed. The coefficient storage unit 14B stores waveform data for one period of the internal amplitude modulation wave as multiplication coefficients (tap coefficients) A (1) to A (N) corresponding to the number of shift stages of the shift register 14A. For example, when the number of shift stages is 36, the number of multiplication coefficients (A1) to A (N) (the number of taps) is also 36. In this case, internal multiplication is used as the multiplication coefficients A (1) to A (N). An amplitude value every 10 ° in one wave period (2π) is stored. N multipliers 14C-1 to 14C-N are provided corresponding to the number of shift stages N of the shift register 14A, and a coefficient storage unit is included in the sampling data of each shift stage I (1) to I (N) of the shift register 14A. 14B corresponding multiplication coefficients A (1) to A (N) are respectively multiplied. The adder 14D adds the multiplication results of the multipliers 14C-1 to 14C-N and outputs a correlation value indicating the degree of correlation between the input ATC signal and the internal amplitude modulation wave. Therefore, when the sampling data for one period of the input ATC signal is sequentially shifted and the phase of the input ATC signal matches the phase of the internal amplitude modulation wave, the correlation value becomes a maximum value. For example, when the frequency of the modulation wave of the ATC signal is f1, the output period of the maximum value of the correlation value output from the correlator 14-1 is set to the frequency f1 of the modulation wave as shown in the output image diagram of FIG. It matches the period based on. When the frequency of the modulated wave of the ATC signal is f2, the output period of the maximum value of the correlation value output from the correlator 14-2 is not shown, but coincides with the period based on the frequency f2 of the modulated wave. .
前記周波数情報検出手段１５は、デジタル相関器１４によって算出された相関値に基づいて、ＡＴＣ信号（振幅変調信号）の変調波の周波数情報を検出するように構成されており、相関器１４−１，１４−２からそれぞれ出力される相関値の極大値のうち最大となる内部振幅変調波を検出し、この最大極大値の出力周期が検出した内部振幅変調波における変調波の周波数ｆ１、ｆ２に基づく周期と一致している場合に、その変調波の周波数をＡＴＣ信号の変調波の周波数情報として検出する。 The frequency information detection means 15 is configured to detect frequency information of the modulated wave of the ATC signal (amplitude modulation signal) based on the correlation value calculated by the digital correlator 14, and the correlator 14-1 14-2, the maximum internal amplitude modulated wave is detected among the maximum values of the correlation values output from each of the output values, 14-2, and the modulated wave frequencies f1, f2 in the internal amplitude modulated wave detected by the output period of the maximum maximum value are detected. In the case where it coincides with the base period, the frequency of the modulated wave is detected as frequency information of the modulated wave of the ATC signal.
周波数情報検出手段１５は、具体的には、例えば、図３に示すように、相関器１４−１から出力される相関値の極大値とその出力タイミングを検出する極大値検出器１５Ａ−１と、相関器１４−２から出力される相関値の極大値とその出力タイミングを検出する極大値検出器１５Ａ−２と、検出された各極大値のうち最大となる内部振幅変調波を検出し、この最大極大値の出力周期が検出した内部振幅変調波における変調波の周波数（ｆ１、ｆ２）に基づく周期と一致しているか否かを判定し、一致していると判定した場合に、その変調波の周波数をＡＴＣ信号の変調波の周波数情報として検出する変調周波数判定回路１５Ｂとを備えて構成する。これにより、ＡＴＣ信号受信時にレベルの高いノイズが混入した場合や、ＡＴＣ信号が受信されていない時にノイズのみ受信した場合に、これらのノイズ部分のレベルを最大極大値として検出してしまう場合でも、その最大極大値の出力周期期が変調波周波数の周期と一致するか否かを判定する構成であるため、ＡＴＣ信号の変調波の周波数情報の誤検出を防止することができる。 Specifically, the frequency information detection means 15 includes, for example, a maximum value detector 15A-1 for detecting the maximum value of the correlation value output from the correlator 14-1 and its output timing, as shown in FIG. , A maximum value detector 15A-2 for detecting the maximum value of the correlation value output from the correlator 14-2 and its output timing, and detecting the maximum internal amplitude modulated wave among the detected maximum values, It is determined whether or not the output period of the maximum maximum value coincides with the period based on the frequency (f1, f2) of the modulated wave in the detected internal amplitude modulated wave. And a modulation frequency determination circuit 15B that detects the frequency of the wave as frequency information of the modulation wave of the ATC signal. Thereby, even when high level noise is mixed when receiving the ATC signal, or when only the noise is received when the ATC signal is not received, the level of these noise portions is detected as the maximum maximum value. Since it is configured to determine whether or not the output period of the maximum maximum value matches the period of the modulation wave frequency, it is possible to prevent erroneous detection of frequency information of the modulation wave of the ATC signal.
変調周波数判定回路１５Ｂは、例えば、周波数ｆ１を検出したときに、第１情報受信リレー１６を動作させ、周波数ｆ２を検出したときに、第２情報受信リレー１７を動作させることができるように構成されている。 For example, the modulation frequency determination circuit 15B is configured to operate the first information reception relay 16 when the frequency f1 is detected and to operate the second information reception relay 17 when the frequency f2 is detected. Has been.
次に、上記第１実施形態の列車制御装置における変調波の周波数情報の検出動作を説明する。なお、車上装置ａからは、第１情報Ｆ１に対応する周波数ｆ１の変調波で振幅変調されたＡＴＣ信号が送信されているものとして以下説明する。 Next, the detection operation of the frequency information of the modulated wave in the train control device of the first embodiment will be described. In the following description, it is assumed that the ATC signal amplitude-modulated with the modulated wave having the frequency f1 corresponding to the first information F1 is transmitted from the onboard device a.
まず、ＡＴＣ信号が受電器１０で受信され、増幅回路１１で増幅されたアナログのＡＴＣ信号をサンプリングしてデジタル信号に変換し、変換後のＡＴＣ信号をバンドパスフィルタ１３へ出力する。バンドパスフィルタ１３は、ＡＴＣ信号の周波数帯域内の信号のみ通過させる。 First, the ATC signal is received by the power receiver 10, the analog ATC signal amplified by the amplifier circuit 11 is sampled and converted into a digital signal, and the converted ATC signal is output to the bandpass filter 13. The bandpass filter 13 passes only signals within the frequency band of the ATC signal.
次に、バンドパスフィルタ１３通過後のＡＴＣ信号は、各相関器１４−１，１４−２に入力される。相関器１４−１は、ＡＴＣ信号と変調波周波数ｆ１の内部振幅変調波との相関値を演算して演算結果を極大値検出回路１５Ａ−１に出力する。相関器１４−２は、ＡＴＣ信号と変調波周波数ｆ２の内部振幅変調波との相関値を演算して演算結果を極大値検出回路１５Ａ−２に出力する。 Next, the ATC signal after passing through the band-pass filter 13 is input to the correlators 14-1 and 14-2. The correlator 14-1 calculates a correlation value between the ATC signal and the internal amplitude modulation wave having the modulation wave frequency f1, and outputs the calculation result to the maximum value detection circuit 15A-1. The correlator 14-2 calculates the correlation value between the ATC signal and the internal amplitude modulation wave of the modulation wave frequency f2, and outputs the calculation result to the maximum value detection circuit 15A-2.
そして、各極大値検出回路１５Ａ−１、１５Ａ−２は、相関値の極大値とその出力周期をそれぞれ検出し、検出結果を変調周波数判定回路１５Ｂにそれぞれ出力する。 Then, each maximum value detection circuit 15A-1, 15A-2 detects the maximum value of the correlation value and its output cycle, and outputs the detection result to the modulation frequency determination circuit 15B.
変調周波数判定回路１５Ｂは、変調波周波数ｆ１用の極大値検出回路１５Ａ−１から出力される極大値の方が変調波周波数ｆ２用の極大値検出回路１５Ａ−２から出力される極大値より大きいことを検出し、この極大値検出回路１５Ａ−１からの極大値の出力周期が周波数ｆ１に基づく周期と一致していると判定し、変調波周波数ｆ１をＡＴＣ信号の変調波の周波数情報として検出する。そして、変調周波数判定回路１５Ｂは、例えば、第１情報受信リレー１６を動作させる。 In the modulation frequency determination circuit 15B, the maximum value output from the maximum value detection circuit 15A-1 for the modulation wave frequency f1 is larger than the maximum value output from the maximum value detection circuit 15A-2 for the modulation wave frequency f2. Is detected, and it is determined that the output period of the maximum value from the maximum value detection circuit 15A-1 coincides with the period based on the frequency f1, and the modulation wave frequency f1 is detected as frequency information of the modulation wave of the ATC signal. To do. Then, the modulation frequency determination circuit 15B operates the first information reception relay 16, for example.
かかる本実施形態の列車制御装置によれば、受信した振幅変調信号と複数の内部振幅変調波との相関値に基づいて、変調波の周波数情報を検出するよう構成したので、振幅変調信号の相関処理によってインバータノイズ等の不要な信号成分の影響を除去できる。したがって、インバータノイズが混入する状況でも、地上装置の信号送信出力を高める必要がなく、ノイズ除去用の金属カバーの設置や信号の受電器等の配置変更が不要となり、インバータノイズが発生する環境下において、簡易な構成で列車制御情報を車上側に伝達することができる。 According to the train control apparatus of this embodiment, since the frequency information of the modulated wave is detected based on the correlation value between the received amplitude modulated signal and the plurality of internal amplitude modulated waves, the correlation of the amplitude modulated signal By the processing, the influence of unnecessary signal components such as inverter noise can be removed. Therefore, even when inverter noise is mixed, there is no need to increase the signal transmission output of the ground device, and there is no need to install a metal cover for noise removal or change the arrangement of the signal power receiver, etc. The train control information can be transmitted to the vehicle upper side with a simple configuration.
また、地上装置の信号送信出力を従来の様に高めれば、従来よりも遠くの地点まで列車制御情報を伝達することができるため、振幅変調信号の伝送経路である軌道回路の回路長を従来よりも長くできる。これにより、一つの路線に必要な軌道回路数を減らすことができるため軌道回路に対応して設置される地上装置等の設備を少なくすることができる。 In addition, if the signal transmission output of the ground device is increased as before, train control information can be transmitted to a point farther than before, so the circuit length of the track circuit, which is the transmission path of the amplitude modulation signal, is conventionally increased. Can also be long. Thereby, since the number of track circuits required for one route can be reduced, facilities such as ground devices installed corresponding to the track circuits can be reduced.
なお、周波数情報検出手段１５における変調波の周波数情報の検出方法としては、上述の実施形態のように、相関値の最大極大値の出力周期が検出した内部振幅変調波における変調波の周波数に基づく周期と一致している場合に、その変調波の周波数を振幅変調信号の変調波の周波数情報として検出するという構成に限らず、複数の相関器からそれぞれ出力される相関値の極大値のうち最大の極大値を検出し、検出した極大値が所定の閾値以上である場合に、その極大値を出力する相関器の内部振幅変調波における変調波の周波数を振幅変調信号の変調波の周波数情報として検出するという構成でもよい。この場合、前述した変調周波数判定回路１５Ｂは、各極大値検出回路から出力される極大値の中から最大極大値を検出すると共に、その最大極大値が受信されるＡＴＣ信号の想定されるレベル等を考慮して予め定める閾値以上である場合に、その相関器の変調周波数をＡＴＣ信号の変調波の周波数情報として検出するようにする。 The frequency information detection means 15 detects the frequency information of the modulated wave based on the frequency of the modulated wave in the internal amplitude modulated wave detected by the output period of the maximum maximum value of the correlation value as in the above-described embodiment. When the frequency coincides with the period, the frequency of the modulation wave is not limited to being detected as frequency information of the modulation wave of the amplitude modulation signal, and the maximum of the maximum correlation values output from each of the plurality of correlators If the detected maximum value is equal to or greater than a predetermined threshold, the frequency of the modulated wave in the internal amplitude modulated wave of the correlator that outputs the maximum value is used as the frequency information of the modulated wave of the amplitude modulated signal. It may be configured to detect. In this case, the modulation frequency determination circuit 15B described above detects the maximum maximum value from the maximum values output from the respective maximum value detection circuits, and assumes an assumed level of the ATC signal from which the maximum maximum value is received. When the frequency is equal to or greater than a predetermined threshold value, the modulation frequency of the correlator is detected as frequency information of the modulation wave of the ATC signal.
これにより、例えば、ＡＴＣ信号が受信されていない時にノイズのみ受信した場合、各相関器からノイズと内部振幅変調波との相関値は、予め設定する閾値より小さい値になるので、ＡＴＣ信号の変調波の周波数情報の誤検出を防止することができる。 Thereby, for example, when only noise is received when the ATC signal is not received, the correlation value between the noise and the internal amplitude modulation wave from each correlator becomes a value smaller than a preset threshold value. It is possible to prevent erroneous detection of wave frequency information.
図６は、本発明に係る列車制御装置の第２実施形態のデジタル相関器（相関値算出手段）１４及び周波数情報検出手段１５の構成図である。本実施形態の列車制御装置は、デジタル相関器１４及び周波数情報検出手段１５の構成が異なるだけで、その他の構成は前述した第１実施形態と同様である。 FIG. 6 is a configuration diagram of the digital correlator (correlation value calculation means) 14 and the frequency information detection means 15 of the second embodiment of the train control device according to the present invention. The train control device of this embodiment is the same as that of the first embodiment described above except that the configurations of the digital correlator 14 and the frequency information detection means 15 are different.
本実施形態におけるデジタル相関器１４は、搬送波発生回路１から発生される搬送波と同じ周波数ｆ０の内部搬送波を内部波として予め設定し、ＡＴＣ信号とこの内部搬送波との相関値を算出する相関器１４−１から成る。相関器１４−１には、上記内部搬送波が予め設定されている。相関器１４−１は、バンドパスフィルタ１３から入力する信号に基づいて、受信したＡＴＣ信号（振幅変調信号）と内部搬送波との相関値を算出する。 The digital correlator 14 in this embodiment presets an internal carrier wave having the same frequency f0 as the carrier wave generated from the carrier wave generation circuit 1 as an internal wave, and calculates a correlation value between the ATC signal and the internal carrier wave. -1. The internal carrier is preset in the correlator 14-1. The correlator 14-1 calculates a correlation value between the received ATC signal (amplitude modulation signal) and the internal carrier based on the signal input from the band pass filter 13.
相関器１４−１は、例えば、第１実施形態と同様に、シフトレジスタ１４Ａと、係数格納部１４Ｂと、乗算器１４Ｃ−１〜１４Ｃ−Ｎと、加算器１４Ｄと、を備えて構成する。この場合、シフトレジスタ１４Ａは、ＡＴＣ信号（振幅変調信号）のサンプリングデータのうち搬送波の１周期（１／ｆ０）分の波形データを格納できる数のシフト段Ｉ（１）〜Ｉ（Ｎ）を有して順次シフトするように構成する。係数格納部１４Ｂは、内部搬送波１周期分の波形データを、シフトレジスタ１４Ａのシフト段数に対応させた数（タップ数）の乗算係数（タップ係数）Ａ（１）〜Ａ（Ｎ）として格納するように構成する。 For example, the correlator 14-1 includes a shift register 14A, a coefficient storage unit 14B, multipliers 14C-1 to 14C-N, and an adder 14D, as in the first embodiment. In this case, the shift register 14A has a number of shift stages I (1) to I (N) that can store waveform data for one period (1 / f0) of the carrier wave in the sampling data of the ATC signal (amplitude modulation signal). And sequentially shifting. The coefficient storage unit 14B stores waveform data for one cycle of the internal carrier wave as multiplication coefficients (tap coefficients) A (1) to A (N) corresponding to the number of shift stages of the shift register 14A (the number of taps). Configure as follows.
ここで、図２に示すように、マーク部Ａには複数周期の搬送波が含まれているため、このマーク部Ａの一部の信号がシフトレジスタ１４に入力されている間に、その信号の位相と内部搬送波の位相が複数回一致し、その一致の度に極大値が現れる。そして、シフトレジスタ１４Ａに、スペース部Ｂが入力されている間は、相関値は略０となる。相関器１４−１の出力は、図７に示すように、相関値が正方向と負方向に振幅し、極大値が複数回現れる区間（マーク部）と、相関値が略０である区間（スペース部）に区分される。スペース部は、図２に示すこの相関値の出力の一周期は、ＡＴＣ信号の変調波の周波数がｆ１である場合、図７に示すように、周波数ｆ１に基づいて定まる周期Ｔ１と一致する。そして、後述する図１１に示すように、ＡＴＣ信号の変調波の周波数がｆ２である場合、相関器１４−１から出力される相関値の出力の一周期は、変調波の周波数ｆ２に基づく周期Ｔ２と一致する。 Here, as shown in FIG. 2, since the mark portion A includes a plurality of periods of carrier waves, while a part of the signal of the mark portion A is being input to the shift register 14, The phase and the phase of the internal carrier coincide with each other multiple times, and a local maximum appears every time the coincidence occurs. The correlation value is substantially 0 while the space part B is input to the shift register 14A. As shown in FIG. 7, the output of the correlator 14-1 is a section (mark part) in which the correlation value amplitudes in the positive and negative directions and the maximum value appears multiple times, and a section in which the correlation value is approximately 0 ( Space). In the space portion, one cycle of the output of the correlation value shown in FIG. 2 coincides with a cycle T1 determined based on the frequency f1, as shown in FIG. 7, when the frequency of the modulated wave of the ATC signal is f1. Then, as shown in FIG. 11 described later, when the frequency of the modulated wave of the ATC signal is f2, one period of the output of the correlation value output from the correlator 14-1 is a period based on the frequency f2 of the modulated wave. It matches T2.
周波数情報検出手段１５は、例えば、図６に示すように、加算器１５Ａ’−１、１５Ａ’−２と変調周波数判定回路１５Ｂとを備えて構成されている。加算器１５Ａ’−１は、変調波周波数ｆ１に基づく周期Ｔ１の半周期に一致させた長さ（Ｔ１／２）の区間を所定時間ずつシフトさせて得た合計区間（図７、図９、図１１に点線両矢印で示す区間Ｓ１，Ｓ２・・・Ｓｎ）毎に、相関器１４−１から出力される相関値の合計値を算出して出力するように構成されている。加算器１５Ａ’−２は、変調波周波数ｆ２に基づく周期Ｔ２の半周期に一致させた長さ（Ｔ２／２）の区間を所定時間ずつシフトさせて得た合計区間（Ｓ１，Ｓ２・・・Ｓｎ）毎に、相関器１４−１から出力される相関値の合計値を算出して出力するように構成されている。変調周波数判定回路１５Ｂは、加算器１５Ａ’−１、１５Ａ’−２からそれぞれ出力される相関値の合計値の最小極大値を比較し、この各最小極大値の中から一番大きな最小極大値を検出し、その最小極大値を出力する加算器の上記合計区間の長さの２倍周期（Ｔ１，Ｔ２）に基づく周波数（ｆ１、ｆ２）を、ＡＴＣ信号の変調波の周波数情報として検出する。なお、前述したように、地上から車上に送信される列車制御情報の個数を３個以上にする場合は、加算器及び受信リレーをそれぞれ情報数に合わせて設ければよい。 For example, as shown in FIG. 6, the frequency information detection means 15 includes adders 15A′-1 and 15A′-2 and a modulation frequency determination circuit 15B. The adder 15A′-1 is a total section (FIGS. 7, 9, and 9) obtained by shifting a section of a length (T1 / 2) matched with a half period of the period T1 based on the modulation wave frequency f1 by predetermined time. section to S 1, S 2 ··· S n ) each indicated by a dotted line double arrow in FIG. 11, is configured to output the calculated sum of the correlation values output from the correlator 14-1. The adder 15A′-2 is configured to shift a section of a length (T2 / 2) matched with a half period of the period T2 based on the modulation wave frequency f2 by a predetermined time period (S 1 , S 2. ... Is configured to calculate and output the total value of correlation values output from the correlator 14-1 for each (S n ). The modulation frequency determination circuit 15B compares the minimum maximum values of the sum of the correlation values output from the adders 15A′-1 and 15A′-2, and the largest minimum maximum value among the minimum maximum values. The frequency (f1, f2) based on the period (T1, T2) twice the length of the total section of the adder that outputs the minimum maximum value is detected as frequency information of the modulated wave of the ATC signal. . As described above, when the number of pieces of train control information transmitted from the ground to the vehicle is three or more, adders and reception relays may be provided according to the number of information.
次に、第２実施形態の列車制御装置における変調波の周波数情報の検出動作を図７〜図１１に基づいて説明する。なお、デジタル相関器１４にＡＴＣ信号が入力されるまでの動作については第１実施形態と同じであるため、説明を省略する。 Next, the detection operation of the frequency information of the modulated wave in the train control device of the second embodiment will be described based on FIGS. Since the operation until the ATC signal is input to the digital correlator 14 is the same as that in the first embodiment, the description thereof is omitted.
まず、車上装置ａから第１情報Ｆ１に対応する周波数ｆ１の変調波で振幅変調されたＡＴＣ信号が送信されている場合について説明する。 First, the case where the ATC signal amplitude-modulated with the modulated wave of the frequency f1 corresponding to the 1st information F1 is transmitted from the on-board apparatus a is demonstrated.
デジタル相関器１４は、周波数ｆ１の変調波で振幅変調されたＡＴＣ信号が入力されると、相関器１４−１によって、ＡＴＣ信号と内部搬送波との相関値を演算して加算器１５Ａ’−１と加算器１５Ａ’−２にそれぞれ出力する。この相関器１４−１から出力される相関値の出力周期は、図７及び図９に示すように、変調周波数ｆ１に基づいて定まる周期Ｔ１と一致する。ＡＴＣ信号受信時には、図２のマーク部Ａ及びスペース部Ｂにはノイズが重畳されているため、信号無し部であるスペース部Ｂに対する相関値は０にはならず、図７にＣで示すように、ノイズ状に現れる。 When the digital correlator 14 receives an ATC signal that has been amplitude-modulated with a modulated wave having a frequency f1, the correlator 14-1 calculates a correlation value between the ATC signal and the internal carrier, and adds the adder 15A′-1. Are output to the adder 15A′-2. The output period of the correlation value output from the correlator 14-1 coincides with the period T1 determined based on the modulation frequency f1, as shown in FIGS. When the ATC signal is received, noise is superimposed on the mark part A and the space part B in FIG. Appears as noise.
加算器１５Ａ’−１は、図７に示すように、周波数ｆ１の変調波の周期Ｔ１の半分の長さの合計区間（Ｓ１，Ｓ２・・・Ｓｎ）毎に、相関器１４−１から出力される相関値の合計値を算出して出力する。図７、図９及び図１１においては、図の簡略化のため、合計区間のシフト時間を粗くして示されているが、実際のシフト時間は図に示すよりも細かく設定されている。加算器１５Ａ’−１からの相関値の合計値の出力波形は、図８に示すように、正方向と負方向に振幅し、合計値の極大値が周期的に現れる。そして、図７にＳｎ／２で示した合計区間のように、マーク部Ａに対する相関値とスペース部Ｂに対する相関値の両方が含まれる合計区間においては、その合計区間に対応する合計値の極大値は、スペース部Ｂの影響を受け、図８にａ１、ａ２、ａ３で示すように、他の極大値に比べて小さくなる。変調周波数判定回路１５Ｂは、加算器１５Ａ’−１からの合計結果を入力し、図８にａ２で示す極大値を加算器１５Ａ’−１の最小極大値として検出する。 As shown in FIG. 7, the adder 15A′-1 includes a correlator 14− for each total section (S 1 , S 2 ... S n ) having a length half the period T1 of the modulated wave having the frequency f1. 1 is calculated and output. In FIG. 7, FIG. 9 and FIG. 11, for the sake of simplification, the shift time of the total interval is shown coarse, but the actual shift time is set finer than that shown in the figure. As shown in FIG. 8, the output waveform of the total value of the correlation values from the adder 15A′-1 amplitudes in the positive direction and the negative direction, and the maximum value of the total value appears periodically. In the total section including both the correlation value for the mark part A and the correlation value for the space part B, as in the total section indicated by Sn / 2 in FIG. 7, the total value corresponding to the total section The maximum value is affected by the space portion B, and becomes smaller than the other maximum values as indicated by a1, a2, and a3 in FIG. The modulation frequency determination circuit 15B receives the total result from the adder 15A′-1, and detects the maximum value indicated by a2 in FIG. 8 as the minimum maximum value of the adder 15A′-1.
加算器１５Ａ’−２は、図９に示すように、周波数ｆ２の変調波の周期Ｔ２の半分の長さの合計区間（Ｓ１，Ｓ２・・・Ｓｎ）、つまり、周期Ｔ１の半分の長さより短い合計区間毎に、相関器１４−１から出力される相関値の合計値を算出して出力する。加算器１５Ａ’−２からの相関値の合計値の出力波形は、図１０に示すように、正方向と負方向に振幅し、合計値の極大値が周期的に現れる。そして、図９にＳmで示した合計区間のように、スペース部Ｂに対する相関値だけが含まれる区間に対応する合計値の極大値は、図１０にａ１’、ａ２’、ａ３’で示すように、他の極大値に比べて極端に小さくなる。変調周波数判定回路１５Ｂは、加算器１５Ａ’−１から合計結果を入力し、図１０にａ２’で示す極大値を最小極大値として検出する。 As shown in FIG. 9, the adder 15A′-2 is a total section (S 1 , S 2 ... S n ) that is half the length of the period T2 of the modulated wave having the frequency f2, that is, half of the period T1. For each total interval shorter than the total length, a total value of correlation values output from the correlator 14-1 is calculated and output. As shown in FIG. 10, the output waveform of the total value of the correlation values from the adder 15A′-2 is amplified in the positive direction and the negative direction, and the maximum value of the total value appears periodically. And the maximum value of the total value corresponding to the section including only the correlation value with respect to the space part B, such as the total section indicated by S m in FIG. 9, is indicated by a1 ′, a2 ′, and a3 ′ in FIG. Thus, it becomes extremely smaller than other maximum values. The modulation frequency determination circuit 15B receives the total result from the adder 15A′-1 and detects the maximum value indicated by a2 ′ in FIG. 10 as the minimum maximum value.
変調周波数判定回路１５Ｂは、最小極大値ａ２と最小極大値ａ２’とを比較し、大きい方の最小極大値であるａ２を検出する。変調周波数判定回路１５Ｂは、この最小極大値ａ２を出力する加算器１５Ａ’−１の合計区間の長さの２倍周期Ｔ１に基づく周波数ｆ１を、ＡＴＣ信号の変調波の周波数情報として検出する。そして、変調周波数判定回路１５Ｂは、例えば、第１情報受信リレー１６を動作させる。 The modulation frequency determination circuit 15B compares the minimum maximum value a2 and the minimum maximum value a2 ', and detects a2 which is the larger minimum maximum value. The modulation frequency determination circuit 15B detects the frequency f1 based on the double period T1 of the total length of the adder 15A′-1 that outputs the minimum maximum value a2 as the frequency information of the modulation wave of the ATC signal. Then, the modulation frequency determination circuit 15B operates the first information reception relay 16, for example.
次に、車上装置ａから第２情報Ｆ２に対応する周波数ｆ２の変調波で振幅変調されたＡＴＣ信号が送信されている場合について、簡単に説明する。 Next, the case where the ATC signal amplitude-modulated with the modulated wave having the frequency f2 corresponding to the second information F2 is transmitted from the onboard device a will be briefly described.
相関器１４−１は、ＡＴＣ信号と内部搬送波との相関値を演算して各加算器１５Ａ’−１、１５Ａ’−２にそれぞれ出力する。この相関器１４−１から出力される相関値の出力周期は、図１１に示すように、周波数ｆ２に基づいて定まる周期Ｔ２と一致する。加算器１５Ａ’−１は、図１１に示すように、周波数ｆ１の変調波の周期Ｔ１の半分の長さの合計区間、つまり、周期Ｔ２の半分の長さより長い合計区間毎に、相関器１４−１から出力される相関値の合計値を算出して出力する。図１１にＳn-1で示した合計区間のように、マーク部Ａに対する相関値の全体を含む区間に対応する合計値の極大値は、マーク部Ａの値が略相殺されるため、図１０と同様に、他の極大値に比べて極端に小さくなる。変調周波数判定回路１５Ｂは、加算器１５Ａ’−１から合計結果を入力し最小極大値を検出する。一方、加算器１５Ａ’−２は、周期Ｔ２の半分の長さの合計区間毎に、相関器１４−１から出力される相関値の合計値を算出して出力する。マーク部Ａに対する相関値とスペース部Ｂに対する相関値の両方が含まれる合計区間においては、その合計区間に対応する合計値の極大値は、図７に示した合計結果と同様に、他の極大値に比べて小さくなる。変調周波数判定回路１５Ｂは、加算器１５Ａ’−２からの合計結果を入力し最小極大値を検出する。そして、変調周波数判定回路１５Ｂは、加算器１５Ａ’−２から出力された相関値の最小極大値を最も大きい最小極大値として検出する。この最小極大値を出力する加算器１５Ａ’−２の上記合計区間の長さの２倍周期Ｔ２に基づく周波数ｆ２を、ＡＴＣ信号の変調波の周波数情報として検出する。そして、変調周波数判定回路１５Ｂは、例えば、第２情報受信リレー１７を動作させる。 The correlator 14-1 calculates a correlation value between the ATC signal and the internal carrier wave and outputs it to the adders 15A'-1 and 15A'-2. The output period of the correlation value output from the correlator 14-1 coincides with the period T2 determined based on the frequency f2, as shown in FIG. As shown in FIG. 11, the adder 15A′-1 includes a correlator 14 for each total section having a length that is half the period T1 of the modulated wave having the frequency f1, that is, for each total section that is longer than half the length of the period T2. The sum of correlation values output from -1 is calculated and output. Since the maximum value of the total value corresponding to the interval including the entire correlation value with respect to the mark portion A as in the total interval indicated by S n-1 in FIG. Similar to 10, it becomes extremely smaller than other maximum values. The modulation frequency determination circuit 15B receives the total result from the adder 15A′-1 and detects the minimum maximum value. On the other hand, the adder 15A′-2 calculates and outputs the total value of the correlation values output from the correlator 14-1 for each total section having a length half of the period T2. In the total interval including both the correlation value for the mark portion A and the correlation value for the space portion B, the maximum value of the total value corresponding to the total interval is another maximum as in the total result shown in FIG. Smaller than the value. The modulation frequency determination circuit 15B receives the total result from the adder 15A′-2 and detects the minimum maximum value. Then, the modulation frequency determination circuit 15B detects the minimum maximum value of the correlation value output from the adder 15A′-2 as the largest minimum maximum value. The frequency f2 based on the period T2 that is twice the length of the total section of the adder 15A′-2 that outputs the minimum maximum value is detected as frequency information of the modulated wave of the ATC signal. Then, the modulation frequency determination circuit 15B operates the second information reception relay 17, for example.
かかる第２実施形態の列車制御装置によれば、第１実施形態において複数必要であった相関器が１つだけでよくなる。また、搬送波一波の波形データの個数を同じにすれば、第２実施形態の相関器では、搬送波一波分のタップ係数を設定するだけであるため、振幅変調波の１周期分のタップ係数を設定する第１実施形態と比較して、タップ数を減らすことができる。 According to the train control device of the second embodiment, only one correlator that is necessary in the first embodiment is required. Further, if the number of waveform data of one carrier wave is the same, the correlator of the second embodiment only sets the tap coefficient for one carrier wave, so that the tap coefficient for one period of the amplitude-modulated wave is set. The number of taps can be reduced compared to the first embodiment in which is set.
なお、上述した第１及び第２実施形態においては、バンドパスフィルタ１３でＡＴＣ信号の周波数帯域外のノイズを除去した信号に対して相関処理して、相関値に基づき変調波の周波数情報を検出する構成で説明したが、ＡＴＣ信号の周波数帯域外のノイズ除去前の信号に対して相関処理して得た相関値に基づいて変調波の周波数情報を検出することが可能であるため、バンドパスフィルタ１３は設けなくてもよい。この場合、Ａ／Ｄ変換器１２からの信号は直接デジタル相関器１４に入力されるようにする。 In the first and second embodiments described above, the bandpass filter 13 performs correlation processing on the signal from which noise outside the frequency band of the ATC signal has been removed, and detects frequency information of the modulated wave based on the correlation value. However, the frequency information of the modulated wave can be detected based on the correlation value obtained by performing correlation processing on the signal before noise removal outside the frequency band of the ATC signal. The filter 13 may not be provided. In this case, the signal from the A / D converter 12 is directly input to the digital correlator 14.
また、第１及び第２実施形態においては、列車制御装置としてＡＴＣ装置の例を示したが、地上側と車上側との間で列車制御に関連する情報を通信する、例えばＡＴＳ装置等の列車制御装置にも適用することができることは言うまでもない。 In the first and second embodiments, the example of the ATC device is shown as the train control device. However, for example, a train such as an ATS device communicates information related to train control between the ground side and the vehicle upper side. Needless to say, the present invention can also be applied to a control device.
なお、第１及び第２実施形態では、搬送波を振幅変調した信号を送信する地上装置と、振幅変調信号と内部波（内部搬送波又は複数の内部振幅変調波）との相関値を算出する相関値算出手段、相関値算出手段によって算出された相関値に基づいて振幅変調信号の変調波の周波数情報を検出する周波数情報検出手段とを有する車上装置とを備える構成としたが、この構成に限るものではなく、本発明は、搬送波を振幅変調した信号を送信する地上装置と、受信した振幅変調信号の変調波の周波数情報から列車制御情報を抽出して列車を制御する車上装置と、を備えた列車制御装置において、車上装置は、振幅変調信号と、搬送波と同じ周波数の内部搬送波を少なくとも含む内部波と、の相関値に基づき変調波の周波数情報を検出する構成であればよい。 In the first and second embodiments, a correlation value for calculating a correlation value between a ground device that transmits a signal obtained by amplitude-modulating a carrier wave and the amplitude-modulated signal and an internal wave (an internal carrier wave or a plurality of internal amplitude-modulated waves). Although it is configured to include a calculation unit and an on-board device having a frequency information detection unit that detects frequency information of a modulated wave of an amplitude modulation signal based on the correlation value calculated by the correlation value calculation unit, the configuration is limited to this configuration. Instead, the present invention includes a ground device that transmits a signal obtained by amplitude-modulating a carrier wave, and an on-board device that controls the train by extracting train control information from the frequency information of the modulated wave of the received amplitude-modulated signal. In the train control device provided, the on-board device may be configured to detect frequency information of the modulated wave based on a correlation value between the amplitude modulation signal and an internal wave including at least an internal carrier having the same frequency as the carrier. Good.
１３ バンドパスフィルタ
１４ デジタル相関器（相関値算出手段）
１４−１，１４−２ 相関器
１５ 周波数情報検出手段
１５Ａ’−１、１５Ａ’−２ 加算器
イ 列車
ａ 地上装置
ｂ 車上装置
13 Band pass filter 14 Digital correlator (correlation value calculation means)
14-1, 14-2 Correlator 15 Frequency information detection means 15A'-1, 15A'-2 Adder A Train a Ground device b On-vehicle device
Claims (6)
前記車上装置は、前記振幅変調信号と、前記搬送波と同じ周波数の内部搬送波を少なくとも含む内部波と、の相関値に基づき前記変調波の周波数情報を検出する構成としたことを特徴とする列車制御装置。 In a train control device comprising a ground device that transmits a signal obtained by amplitude-modulating a carrier wave, and an on-board device that controls the train by extracting train control information from frequency information of a modulated wave of the received amplitude-modulated signal.
The on-board device is configured to detect frequency information of the modulated wave based on a correlation value between the amplitude-modulated signal and an internal wave including at least an internal carrier wave having the same frequency as the carrier wave. Control device.
前記振幅変調信号と前記内部波との相関値を算出する相関値算出手段と、
前記相関値算出手段によって算出された相関値に基づいて、前記振幅変調信号の変調波の周波数情報を検出する周波数情報検出手段と、
を備えて構成することを特徴とする請求項１に記載の列車制御装置。 The on-board device,
Correlation value calculating means for calculating a correlation value between the amplitude modulation signal and the internal wave;
Frequency information detection means for detecting frequency information of a modulated wave of the amplitude modulation signal based on the correlation value calculated by the correlation value calculation means;
The train control device according to claim 1, comprising:
前記周波数情報検出手段は、前記複数の相関器からそれぞれ出力される相関値の極大値のうち最大となる内部振幅変調波を検出し、当該最大極大値の出力周期が前記検出した内部振幅変調波における変調波の周波数に基づく周期と一致している場合に、その変調波の周波数を前記振幅変調信号の変調波の周波数情報として検出するように構成したことを特徴とする請求項２に記載の列車制御装置。 The correlation value calculation means presets a plurality of internal amplitude modulation waves corresponding to a plurality of different modulation wave frequencies to be used as the internal wave, and correlates the amplitude modulation signal with each of the internal amplitude modulation waves Consisting of a plurality of correlators that respectively calculate
The frequency information detecting means detects the maximum internal amplitude modulation wave among the maximum values of the correlation values output from the plurality of correlators, and the output period of the maximum maximum value is the detected internal amplitude modulation wave. 3. The configuration according to claim 2, wherein the frequency of the modulation wave is detected as frequency information of the modulation wave of the amplitude modulation signal when the period matches the period based on the frequency of the modulation wave in FIG. 3. Train control device.
前記周波数情報検出手段は、前記複数の相関器からそれぞれ出力される相関値の極大値のうち最大の極大値を検出し、当該検出した極大値が所定の閾値以上である場合に、当該極大値を出力する相関器の前記内部振幅変調波における変調波の周波数を前記振幅変調信号の変調波の周波数情報として検出するように構成したことを特徴とする請求項２に記載の列車制御装置。 The correlation value calculation means presets a plurality of internal amplitude modulation waves corresponding to a plurality of different modulation wave frequencies to be used as the internal wave, and correlates the amplitude modulation signal with each of the internal amplitude modulation waves Consisting of a plurality of correlators that respectively calculate
The frequency information detection means detects the maximum maximum value among the maximum values of the correlation values output from the plurality of correlators, and the maximum value when the detected maximum value is equal to or greater than a predetermined threshold value. The train control device according to claim 2, wherein the frequency of the modulation wave in the internal amplitude modulation wave of the correlator that outputs is detected as frequency information of the modulation wave of the amplitude modulation signal.
前記周波数情報検出手段は、前記相関器から出力される相関値を合計する所定長の区間を所定時間ずつシフトさせて相関値の合計値をシフト毎に出力する加算器を、前記使用される各変調波周波数に基づく周期の半周期に一致させた前記所定長毎に備え、前記複数の加算器からそれぞれ出力される相関値の前記シフト毎の合計値の最小極大値を比較し、当該比較した各最小極大値の中から一番大きな最小極大値を検出し、当該検出した最小極大値を出力する加算器の前記所定長の２倍周期に基づく周波数を、前記振幅変調信号の変調波の周波数情報として検出するように構成したことを特徴とする請求項２に記載の列車制御装置。 The correlation value calculating means includes a correlator that presets the internal carrier wave as the internal wave and calculates a correlation value between the amplitude-modulated signal and the internal carrier wave,
The frequency information detecting means shifts a predetermined length section for summing the correlation values output from the correlator by a predetermined time and outputs an adder for outputting the total value of the correlation values for each shift. The minimum maximum value of the total value for each shift of the correlation value output from each of the plurality of adders is compared for each predetermined length matched with a half period of the period based on the modulation wave frequency, and the comparison is made. The frequency based on the double period of the predetermined length of the adder that detects the largest minimum maximum value from each minimum maximum value and outputs the detected minimum maximum value is the frequency of the modulation wave of the amplitude modulation signal. The train control device according to claim 2, wherein the train control device is configured to detect the information.
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