JP2019001375A - On-vehicle communication device, on-vehicle communication system and vehicle with on-vehicle communication device mounted thereon - Google Patents

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Abstract

To solve the problem that it is difficult to adjust a transmission level due to a change in a target current because an antenna characteristic is changed to change a relation between an antenna current and an electric power amount of a power wave per turn of antenna in the case of transmitting a power wave of different frequency by changing the number of turns of a power wave transmission antenna.SOLUTION: An on-vehicle communication device includes: a power wave transmission antenna having the fixed number of turns to transmit a power wave to a ground unit; a resonance circuit group for constituting two or more series circuit from two or more resonance capacitors and two or more resonance inductors to be connected to the power wave transmission antenna; a switching part for selectively switching any one series circuit from the two or more series circuits on the basis of a switching command; a frequency selection part for outputting a switching command and selecting, as a frequency of the power wave, a frequency that is coincided with a resonance frequency determined by one series circuit switched on the basis of the switching command and the power wave transmission antenna; and a power wave generation part for outputting a power wave of the frequency selected by the frequency selection part.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、車上通信装置、車上通信システムおよび車上通信装置を搭載した車両に関する。例えば、鉄道車両において、複数の共振回路を切り替える機能を持つ車上通信装置を対象とする。   The present invention relates to a vehicle-mounted communication device, a vehicle-mounted communication system, and a vehicle equipped with the vehicle-mounted communication device. For example, an on-vehicle communication device having a function of switching a plurality of resonance circuits in a railway vehicle is targeted.

本技術分野の背景技術として、例えば、特許第3842142号公報(特許文献1)には、「無電源地上子を駆動するために、列車の車上装置からトランスポンダを利用して車上子から無電源地上子に送信する電力波の送信周波数を、車上装置側の切替条件で異なる周波数に切替えて、周波数の異なる無電源地上子を1種類の車上子で駆動する車上送受信装置」に関する発明が開示され、また、車上送受信装置の構成に関して、「電力波伝送部は、2組の電力波周波数発振器と電力波増幅器と、電力波送信切替回路を有し、一方の電力波周波数発振器は周波数f1の電力波を発生し、他方の電力波周波数発振器は周波数f1と異なる周波数f2の電力波を発生し、一方の電力波増幅器は電力波送信周波数選択条件で周波数f1が選択されているときに、一方の電力波周波数発振器から出力される周波数f1の電力波を規定レベルまで増幅して出力し、他方の電力波増幅器は電力波送信周波数選択条件で周波数f2が選択されているときに、他方の電力波周波数発振器から出力される周波数f2の電力波を規定レベルまで増幅して出力し、電力波送信切替回路は電力波送信周波数選択条件に応じて周波数f1の電力波と周波数f2の電力波を切替えて車上子に送り、車上子の電力波送信部には周波数f1の共振回路と周波数f2の共振回路と、共振回路切替部を有し、周波数f1の共振回路は共振コンデンサと電力波送信アンテナの最大の巻き数で形成されるコイルで直列共振回路を構成し、周波数f1より高い周波数f2の共振回路は共振コンデンサと電力波送信アンテナの中間タップで形成される巻き数のコイルで直列共振回路を構成し、共振回路切替部は電力波送信周波数選択条件に応じて周波数f1の共振回路と周波数f2の共振回路を切替えて電力波伝送部から送られた電力波を送り出す」と記載されている。   As background art of this technical field, for example, Japanese Patent No. 3842142 (Patent Document 1) states that “in order to drive a non-powered ground element, a transponder is used from a train on-board device to The on-vehicle transmission / reception apparatus which switches the transmission frequency of the power wave transmitted to the power ground unit to a different frequency according to the switching condition on the on-board device side and drives the non-power source ground unit having a different frequency with one type of vehicle top unit " The invention is disclosed, and regarding the configuration of the on-vehicle transmission / reception apparatus, “the power wave transmission unit includes two sets of power wave frequency oscillators, a power wave amplifier, and a power wave transmission switching circuit, and one power wave frequency oscillator Generates a power wave of frequency f1, the other power wave frequency oscillator generates a power wave of frequency f2 different from frequency f1, and one power wave amplifier has frequency f1 selected under the power wave transmission frequency selection condition. When the power wave of frequency f1 output from one power wave frequency oscillator is amplified to a specified level and output, and the other power wave amplifier is selected when frequency f2 is selected under the power wave transmission frequency selection condition The power wave of frequency f2 output from the other power wave frequency oscillator is amplified to a specified level and output, and the power wave transmission switching circuit outputs the power wave of frequency f1 and frequency f2 according to the power wave transmission frequency selection condition. The power wave is switched and sent to the vehicle upper element, and the power wave transmission unit of the vehicle upper element has a resonance circuit of frequency f1, a resonance circuit of frequency f2, and a resonance circuit switching unit, and the resonance circuit of frequency f1 is a resonance capacitor. And a coil formed by the maximum number of turns of the power wave transmitting antenna constitute a series resonant circuit, and the resonant circuit having a frequency f2 higher than the frequency f1 is an intermediate capacitor between the resonant capacitor and the power wave transmitting antenna. A series resonance circuit is configured with a coil having the number of turns formed in a loop, and the resonance circuit switching unit switches the resonance circuit of the frequency f1 and the resonance circuit of the frequency f2 in accordance with the power wave transmission frequency selection condition, from the power wave transmission unit. It sends out the transmitted power wave. "

特許第3842142号公報Japanese Patent No. 3842142

前記特許文献1には、車上子の周波数f1の共振回路は、共振コンデンサと電力波送信アンテナの最大の巻き数で形成されるコイルで直列共振回路を構成し、周波数f1より高い周波数f2の共振回路は、共振コンデンサと電力波送信アンテナの中間タップで形成される巻き数のコイルで直列共振回路を構成し、共振回路切替部は、電力波送信周波数選択条件に応じて周波数f1の共振回路と周波数f2の共振回路を切替えて電力波伝送部から送られた電力波を送り出すと記載されている。   In Patent Document 1, the resonance circuit having a frequency f1 of the vehicle upper part is a series resonance circuit composed of a resonance capacitor and a coil formed by the maximum number of turns of the power wave transmission antenna, and has a frequency f2 higher than the frequency f1. The resonant circuit comprises a series resonant circuit with a coil having the number of turns formed by an intermediate tap between the resonant capacitor and the power wave transmitting antenna, and the resonant circuit switching unit is a resonant circuit having a frequency f1 according to the power wave transmitting frequency selection condition. And switching the resonance circuit of the frequency f2 to send out the power wave sent from the power wave transmission unit.

しかし、特許文献1に記載の上記構成によると、周波数f1送信時と周波数f2送信時とでは電力波送信アンテナの巻き数が変化する。つまり、周波数f1送信時と周波数f2送信時とではアンテナの特性が変化し、アンテナ1ターンあたりのアンテナ電流と地上子に送り出す電力波の電力量との関係が変化する。仮に、アンテナ送信電流をモニタして送信レベルを調整する場合であっても、一定の電力を送信する場合にf1送信時とf2送信時とでは目標電流が変化し送信レベルの調整が難しくなるので、送信レベルの調整を容易にしたいという課題がある。   However, according to the configuration described in Patent Document 1, the number of turns of the power wave transmitting antenna changes between the frequency f1 transmission and the frequency f2 transmission. That is, the characteristics of the antenna change between the frequency f1 transmission and the frequency f2 transmission, and the relationship between the antenna current per antenna turn and the amount of power of the power wave sent to the ground unit changes. Even if the transmission level is adjusted by monitoring the antenna transmission current, the target current changes between f1 transmission and f2 transmission when transmission of constant power, and adjustment of the transmission level becomes difficult. There is a problem that it is desired to easily adjust the transmission level.

さらに、特許文献1に記載の電力波伝送部は、2組の電力波周波数発振器および電力波増幅器と、電力波送信切替回路を有し、どちらの出力を選択するかは電力波送信周波数選択条件により決まる。つまり、2組の電力波周波数発振器および電力波増幅器のうち、実際に車上子と接続して機能している電力波周波数発振器および電力波増幅器は、どちらか一方であり、残る一方は機能していない。したがって、上記構成では2組の回路の合計稼働率は0.5であり、実装回路を効率よく機能させているものではない。また、実装面積も2組分必要であることから、電力波周波数の切替えを行わない従来の構成に対し2倍の実装面積が必要となる。   Furthermore, the power wave transmission unit described in Patent Document 1 includes two sets of power wave frequency oscillators and power wave amplifiers, and a power wave transmission switching circuit, and which output is selected depends on the power wave transmission frequency selection condition It depends on. That is, of the two sets of power wave frequency oscillators and power wave amplifiers, the power wave frequency oscillators and power wave amplifiers that are actually connected to and functioning with the vehicle top are either one, and the other functions. Not. Therefore, in the above configuration, the total operating rate of the two sets of circuits is 0.5, and the mounted circuit does not function efficiently. In addition, since two mounting areas are required, the mounting area is twice as large as the conventional configuration in which the power wave frequency is not switched.

また、共振回路の切替えを行う場合には、リレーの故障などが原因で、車上送受信器が出力する電力波周波数と車上子の設定周波数が不一致となる異常(周波数設定異常)が発生することが考えられ、この周波数設定異常を検知するための仕組みも必要である。   In addition, when switching the resonance circuit, an abnormality (frequency setting abnormality) occurs in which the power wave frequency output from the on-vehicle transceiver does not match the set frequency of the on-board element due to a failure of the relay or the like. Therefore, a mechanism for detecting this frequency setting abnormality is also necessary.

そこで、本発明では、電力波の周波数f1送信時と周波数f2送信時とで電力波送信アンテナのアンテナ巻き数を変化させずに、周波数が異なる複数の電力波に対応した複数の共振回路の切替が可能な、車上通信装置を提供する。
また、本発明では、電力波の周波数f1送信時と周波数f2送信時とで電力波周波数発振器の送信周波数を切替えることにより、2組の電力波周波数発振器および電力波増幅器と電力波送信切替回路とを必要とせず、1組の電力波周波数発振器および電力波増幅器のみで周波数が異なる複数の電力波送信を可能とする車上通信装置を提供する。
Therefore, in the present invention, switching of a plurality of resonance circuits corresponding to a plurality of power waves having different frequencies is performed without changing the number of turns of the power wave transmitting antenna between the frequency f1 transmission and the frequency f2 transmission of the power wave. An on-vehicle communication device is provided.
In the present invention, the power wave frequency oscillator and the power wave amplifier and the power wave transmission switching circuit are switched by switching the transmission frequency of the power wave frequency oscillator between the frequency f1 transmission and the frequency f2 transmission of the power wave. And an on-vehicle communication device that enables transmission of a plurality of power waves having different frequencies using only one set of a power wave frequency oscillator and a power wave amplifier.

上記課題を解決するために、本発明に係る車上通信装置は、車両に搭載され、固定巻き数を有し地上子に対して電力波を送信する電力波送信アンテナと、2つ以上の共振コンデンサおよび2つ以上の共振インダクタンスから2つ以上の直列回路を構成して電力波送信アンテナに接続する共振回路群と、切替指令に基づいて2つ以上の直列回路からいずれか1つの直列回路を選択して切り替える切替部と、切替指令を出力すると共に当該切替指令に基づいて切り替わったいずれか1つの直列回路と電力波送信アンテナにより決まる共振周波数と一致する周波数を電力波の周波数として選択する周波数選択部と、周波数選択部が選択した周波数の電力波を出力する電力波生成部とを備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, an on-board communication device according to the present invention is mounted on a vehicle and has a fixed number of turns and transmits a power wave to a ground element, and two or more resonances A resonance circuit group configured by connecting two or more series circuits from a capacitor and two or more resonance inductances and connected to the power wave transmitting antenna, and one of the two or more series circuits based on a switching command. A switching unit that selects and switches, and a frequency that outputs a switching command and selects a frequency that matches a resonance frequency determined by any one of the series circuit and the power wave transmitting antenna that is switched based on the switching command as the frequency of the power wave A selection unit and a power wave generation unit that outputs a power wave having a frequency selected by the frequency selection unit are provided.

本発明によれば、複数の異なる送信周波数の電力波を送信する場合において、周波数に応じた共振回路を切替えることでアンテナ巻き数を変化させる必要がないため、アンテナの特性が変化せず、送信レベルの制御を容易に行うことができる。また、アンテナ巻き数が固定であるため、アンテナの構造を簡略化し装置コストの低減が可能となる。
さらに、本発明によれば、1組の電力波周波数発振器および電力波増幅器のみで複数の異なる送信周波数の電力波を生成することが可能であるため、電力波生成部の実装面積を小さくするともに1組のみで構成可能であることから、装置コストを低減することが可能となる。
加えて、本発明によれば、共振コンデンサと共振インダクタを用いて共振周波数を切替えることで、共振周波数以外の周波数帯域の送信出力インピーダンスを高めることができる。これにより、前述した周波数設定の異常が発生したときには、正常動作時と比較して電力波電流が大幅に低下するため、電力波モニタ回路でこの電力波電流の低下を検知することにより周波数設定の異常を検出することができる。
According to the present invention, when transmitting power waves having a plurality of different transmission frequencies, it is not necessary to change the number of turns of the antenna by switching the resonance circuit according to the frequency. Level control can be easily performed. Further, since the number of antenna turns is fixed, the structure of the antenna can be simplified and the apparatus cost can be reduced.
Furthermore, according to the present invention, it is possible to generate power waves of a plurality of different transmission frequencies with only one set of power wave frequency oscillator and power wave amplifier, so that the mounting area of the power wave generating unit can be reduced. Since it can be configured with only one set, the apparatus cost can be reduced.
In addition, according to the present invention, the transmission output impedance in the frequency band other than the resonance frequency can be increased by switching the resonance frequency using the resonance capacitor and the resonance inductor. As a result, when the above-described frequency setting abnormality occurs, the power wave current is significantly reduced compared to that during normal operation. Therefore, the power wave monitoring circuit detects the decrease in the power wave current to detect the frequency setting. Abnormalities can be detected.

図1は、本発明に係る車上通信装置の実施例1の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of the on-board communication device according to the present invention. 図2は、列車と地上信号システム間で、情報を送受信するシステムの構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a system that transmits and receives information between a train and a ground signal system. 図3は、実施例1の車上通信装置の動作態様(共振回路の切替え手順)のフローを示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a flow of an operation mode (resonance circuit switching procedure) of the on-board communication device according to the first embodiment. 図4は、本発明に係る車上通信装置の実施例2の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a second embodiment of the on-board communication device according to the present invention. 図5は、本発明に係る車上通信装置の実施例3の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a third embodiment of the on-board communication device according to the present invention. 図6は、本発明に係る車上通信装置の実施例4の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a fourth embodiment of the on-board communication device according to the present invention. 図7は、実施例4の車上通信装置において、複数の電力波送信アンテナをレベルモニタアンテナと兼用する場合の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration in a case where a plurality of power wave transmitting antennas are also used as level monitor antennas in the on-board communication device according to the fourth embodiment. 図8は、実施例4の共振回路切替部を車上送受信器内に備える場合の構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration in a case where the resonance circuit switching unit according to the fourth embodiment is provided in an on-vehicle transceiver. 図9は、本発明に係る車上通信装置の実施例5の構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the configuration of a fifth embodiment of the on-board communication device according to the present invention. 図10は、直列共振回路の送信出力インピーダンス特性を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating the transmission output impedance characteristic of the series resonance circuit. 図11は、共振コンデンサおよび共振インダクタを用いて共振周波数を切替える場合の送信出力インピーダンス特性を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a transmission output impedance characteristic when the resonance frequency is switched using a resonance capacitor and a resonance inductor.

以下、本発明の実施形態として、実施例1〜5について、図を参照しつつ詳細に説明を行う。   Hereinafter, as embodiments of the present invention, Examples 1 to 5 will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明に係る車上通信装置の実施例1の構成を示す図である。
本発明に係る車上通信装置が採用する構成の一例として、図1には、トランスポンダ送受信システムで使用する車上送受信器11と車上子1とを示している。車上子1は、例えば、共振回路切替部13、電力波送信アンテナ15、情報波送受信アンテナ16および電力波送信アンテナ15との組み合わせで直列共振回路を構成する共振回路18から構成される。その中で、共振回路18は、共振コンデンサ14および共振インダクタ17から構成され、艤装線(車上子接続ケーブル)12を介して車上送受信器11に接続される。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of the on-board communication device according to the present invention.
As an example of the configuration employed by the on-board communication device according to the present invention, FIG. 1 shows an on-board transmitter / receiver 11 and an on-board child 1 used in a transponder transmission / reception system. The vehicle upper element 1 is constituted by, for example, a resonance circuit 18 that forms a series resonance circuit by a combination of the resonance circuit switching unit 13, the power wave transmission antenna 15, the information wave transmission / reception antenna 16 and the power wave transmission antenna 15. Among them, the resonance circuit 18 includes a resonance capacitor 14 and a resonance inductor 17, and is connected to the on-vehicle transmitter / receiver 11 via an outfitting wire (vehicle onboard connection cable) 12.

以上の車上通信装置は、上述のように、トランスポンダ送受信システムで使用する車上子に適用できることから、トランスポンダ送受信システムを用いるATS−P(Automatic Train Stop−Pattern)、自動運転システムであるATO(Automatic Train Operation)およびデジタル式ATC(Automatic Train Control)などの鉄道用保安システムに適用できる。   As described above, the on-vehicle communication device can be applied to the vehicle element used in the transponder transmission / reception system. Therefore, the ATS-P (Automatic Train Stop-Pattern) using the transponder transmission / reception system and the ATO (automatic train stop system) are used. The present invention can be applied to a railway security system such as an automatic train operation (Automatic Train Operation) and a digital type ATC (Automatic Train Control).

ここで、本発明に係る車上通信装置を使用する環境の一例を、図2によって説明する。
図2は、例えばトランスポンダ送受信システムを用いて、列車21と地上信号システム間で、列車制御情報や運転支援用の情報などを送受信するシステムの構成を示す図である。
Here, an example of an environment in which the on-board communication device according to the present invention is used will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a system that transmits and receives train control information, information for driving support, and the like between the train 21 and the ground signal system using, for example, a transponder transmission / reception system.

列車21が搭載する車上子1は、車上送受信器11からの送受信情報を地上子24との間で電磁波により送受信し、地上側の信号設備である地上子24と通信を行う。地上子24が自身で電源を持たない無電源地上子である場合には、列車21から地上子24を駆動するための電力を無線により非接触で供給する必要がある。以下、この無線で送信する電力を電力波と呼ぶ。電力波は、一定周波数の無変調信号である。   The vehicle upper element 1 mounted on the train 21 transmits and receives transmission / reception information from the vehicle transmitter / receiver 11 to and from the ground element 24 by electromagnetic waves, and communicates with the ground element 24 which is the ground side signal equipment. When the ground element 24 is a non-powered ground element that does not have its own power supply, it is necessary to wirelessly supply power for driving the ground element 24 from the train 21 in a non-contact manner. Hereinafter, this wirelessly transmitted power is referred to as a power wave. The power wave is an unmodulated signal having a constant frequency.

地上子24は、この無変調の電力波を受信後整流し、直流変換した電力で自身の地上子内の回路を起動し、列車21から電力波の供給を受け回路が起動している間(つまり、列車が地上子近傍に接近している間)、車上子1に対して制御情報を送信する。以下、この制御情報の電磁波を情報波と呼ぶ。なお、制御情報は、地上側だけではなく車両側からも送信している。   The ground element 24 rectifies after receiving this unmodulated power wave, activates the circuit in its own ground element with the DC-converted power, and receives the power wave from the train 21 while the circuit is activated ( In other words, while the train is approaching the vicinity of the ground element), control information is transmitted to the vehicle upper element 1. Hereinafter, the electromagnetic waves of this control information are referred to as information waves. The control information is transmitted not only from the ground side but also from the vehicle side.

このように、無電源地上子を起動するためには、列車21は、自らが搭載する車上子1を介して電力を供給する必要がある。ところが、この電力波の信号周波数は、区間や事業者により異なり、複数の周波数が存在する。これは、トランスポンダ送受信システムを導入する際に、既存の列車無線や沿線の設備等と周波数干渉が生じない周波数を検討のうえ、その路線で使用する電力波周波数を決定しているためである。   Thus, in order to start the non-powered ground element, the train 21 needs to supply electric power via the vehicle element 1 mounted on itself. However, the signal frequency of this power wave differs depending on the section and the operator, and there are a plurality of frequencies. This is because, when a transponder transmission / reception system is introduced, the frequency of power waves to be used on the route is determined after considering frequencies that do not cause frequency interference with existing train radios and facilities along the line.

したがって、複数路線を相互乗り入れしている列車などで無電源地上子を駆動するためには、例えば、図2に示すように、ある区間1では、地上子24を駆動するための電力波として電力波周波数f1を送信する必要があり、別の区間2では、地上子25を駆動するための電力波として電力波周波数f2を送信する必要が出てくる。   Therefore, in order to drive a non-powered ground element in a train or the like that is interleaved with a plurality of routes, for example, as shown in FIG. 2, in a certain section 1, power is used as a power wave for driving the ground element 24. It is necessary to transmit the wave frequency f1, and in another section 2, it is necessary to transmit the power wave frequency f2 as a power wave for driving the ground unit 25.

車上子1の電力波送信アンテナ15は、効率よく電力波を送信するために、電力波送信アンテナ15のLとコンデンサのCでLC共振回路を構成し、特定したひとつの電力波周波数に共振周波数を合わせている。そのため、区間1と区間2で送信すべき電力波周波数が異なる場合、それぞれ区間1のf1を共振周波数とする区間1専用の車上子と区間2のf2を共振周波数とする区間2専用の車上子の2台を設置することになり、車上子の設置スペースが十分に確保できないことが想定される。本発明では、2つの異なる周波数(ここでは、f1およびf2)の電力波を1つの車上子1で送信可能な構成とする。   In order to transmit power waves efficiently, the power wave transmitting antenna 15 of the vehicle upper 1 forms an LC resonance circuit with L of the power wave transmitting antenna 15 and C of the capacitor, and resonates at one specified power wave frequency. The frequency is matched. Therefore, when the power wave frequencies to be transmitted are different between the section 1 and the section 2, the vehicle upper part dedicated to the section 1 having the resonance frequency f1 of the section 1 and the vehicle dedicated to the section 2 having the resonance frequency f2 of the section 2 respectively. It will be assumed that two installations of the upper child will be installed, and a sufficient installation space for the vehicle upper child cannot be secured. In the present invention, power waves having two different frequencies (here, f1 and f2) are configured to be transmitted by a single vehicle upper element 1.

次に、図1により、実施例1の車上通信装置の構成について、詳細に説明する。
車上子1は、共振回路切替部13、共振コンデンサ14と共振インダクタ17とで構成される共振回路18、電力波送信アンテナ15および情報波送受信アンテナ16から構成される。その内、共振回路切替部13は、共振回路18の接続を切替えるためのスイッチやリレー接点131、および、これらスイッチやリレー接点131を動作させるためのリレーコイル132から構成され、リレーコイル132には、艤装線12の共振回路切替指令信号線123を介して切替指令入力133が供給される。更に、共振回路18は、複数の異なる電力波周波数とLC共振をとるために、周波数f1用のコンデンサC1 141と周波数f1用のインダクタL1 171からなる周波数f1用共振回路181、および、周波数f2用のコンデンサC2 142と周波数f2用のインダクタL2 172からなる周波数f2用共振回路182の2種の共振回路を備える。
Next, the configuration of the on-board communication device according to the first embodiment will be described in detail with reference to FIG.
The vehicle upper element 1 includes a resonance circuit switching unit 13, a resonance circuit 18 including a resonance capacitor 14 and a resonance inductor 17, a power wave transmission antenna 15, and an information wave transmission / reception antenna 16. Among them, the resonance circuit switching unit 13 includes a switch and a relay contact 131 for switching the connection of the resonance circuit 18, and a relay coil 132 for operating the switch and the relay contact 131. The switching command input 133 is supplied via the resonance circuit switching command signal line 123 of the outfitting wire 12. Further, the resonant circuit 18 has a frequency f1 resonant circuit 181 composed of a capacitor C1 141 for the frequency f1 and an inductor L1 171 for the frequency f1, and a frequency f2 for LC resonance with a plurality of different power wave frequencies. The frequency f2 resonant circuit 182 is composed of the capacitor C2 142 and the frequency f2 inductor L2 172.

一方、車上送受信器11は、入出力として、共振回路切替部13に対する切替指令入力133のための共振回路切替指令の出力、情報波送受信アンテナ16に対する情報波信号の入出力および電力波送信アンテナ15に対する電力波信号の出力を行う。車上送受信器11は、電力波送信回路として、電力波信号の生成および出力を行う電力波生成部111、送信出力する電力波周波数の選択信号および共振回路切替部13へ共振回路切替信号を出力する電力波周波数選択部114とを備え、その内、電力波生成部111は、少なくとも電力波周波数を生成するための電力波周波数発振器112および電力波を必要なレベルまで増幅するための電力波増幅器113を備える。また、車上送受信器11は、電力波モニタ回路117を併設し、電力波増幅器113の出力電流を監視する。   On the other hand, the on-vehicle transmitter / receiver 11 outputs, as input / output, the output of a resonance circuit switching command for the switching command input 133 to the resonance circuit switching unit 13, the input / output of the information wave signal to the information wave transmitting / receiving antenna 16, and the power wave transmitting antenna. 15 outputs a power wave signal. The on-vehicle transmitter / receiver 11 outputs, as a power wave transmission circuit, a power wave generation unit 111 that generates and outputs a power wave signal, a power wave frequency selection signal to be transmitted and a resonance circuit switching signal to the resonance circuit switching unit 13 A power wave frequency selection unit 114 that includes at least a power wave frequency oscillator 112 for generating a power wave frequency and a power wave amplifier for amplifying the power wave to a required level. 113. Further, the on-vehicle transceiver 11 is provided with a power wave monitor circuit 117 to monitor the output current of the power wave amplifier 113.

車上子1と車上送受信器11とは、艤装線12で接続される。艤装線12は、電力波送信線121、情報波送受信線122および共振回路切替指令信号線123から構成される。
情報波送受信アンテナ16は、地上子とデータの送受信を行うためのアンテナであって、図1に示す構成では、区間に応じて送受信周波数が変わることがなく、また、共振回路を有さない構成のため共振回路切替部13と共振回路18を示していないが、情報波についても共振を取る場合には、電力波と同様に、共振回路切替部13および共振回路18を構成することで共振周波数の切替を可能にする。
The on-board element 1 and the on-board transmitter / receiver 11 are connected to each other by a equipping line 12. The outfitting line 12 includes a power wave transmission line 121, an information wave transmission / reception line 122, and a resonance circuit switching command signal line 123.
The information wave transmission / reception antenna 16 is an antenna for transmitting / receiving data to / from the ground unit. In the configuration shown in FIG. 1, the transmission / reception frequency does not change depending on the section, and the configuration does not have a resonance circuit. Therefore, the resonance circuit switching unit 13 and the resonance circuit 18 are not shown. However, when the information wave is also resonated, the resonance frequency is obtained by configuring the resonance circuit switching unit 13 and the resonance circuit 18 similarly to the power wave. It is possible to switch between.

次に、実施例1の車上通信装置の動作態様(共振回路の切替え手順)を、図3に示すフローに沿って説明する。
車上送受信器11の電力波周波数選択部114は、列車が走行する線区や区間に応じて、電力波周波数をf1またはf2のどちらの周波数で送信するか選択する。ステップ301で、電力波周波数を選択する判断ステップとして、送信すべき周波数がf2か否かを判断する。
Next, the operation mode (resonant circuit switching procedure) of the on-board communication device according to the first embodiment will be described along the flow shown in FIG.
The power wave frequency selection unit 114 of the on-vehicle transmitter / receiver 11 selects whether to transmit the power wave frequency at f1 or f2 according to the line section or section where the train travels. In step 301, as a determination step for selecting the power wave frequency, it is determined whether the frequency to be transmitted is f2.

送信すべき周波数がf2の場合(YES)、ステップ302で、電力波周波数選択部114は、共振回路切替信号指令線123への信号印加を停止する。この信号印加の停止により、ステップ303で、共振回路切替部13の共振回路切替リレーコイル132への電圧印加が停止するため、リレーコイル132が非励磁状態となる。   When the frequency to be transmitted is f2 (YES), in step 302, the power wave frequency selection unit 114 stops applying the signal to the resonance circuit switching signal command line 123. By stopping the signal application, voltage application to the resonance circuit switching relay coil 132 of the resonance circuit switching unit 13 is stopped in step 303, so that the relay coil 132 is in a non-excited state.

リレーコイルが非励磁状態となると、ステップ304で、共振回路切替部13の共振回路切替リレー接点131が非動作状態となる。その結果、ステップ305で、周波数f2用の共振回路LC2 182が電力波送信アンテナ15に接続され、他方の周波数f1用の共振回路LC1 181は電力波送信アンテナ15と非接続状態になる。   When the relay coil is de-energized, in step 304, the resonance circuit switching relay contact 131 of the resonance circuit switching unit 13 is deactivated. As a result, in step 305, the resonance circuit LC2 182 for the frequency f2 is connected to the power wave transmission antenna 15, and the other resonance circuit LC1 181 for the frequency f1 is disconnected from the power wave transmission antenna 15.

したがって、電力波送信アンテナ15のインダクタンス、f2用共振コンデンサC2 142のキャパシタンスおよびf2用共振インダクタL2 172のインダクタンスにより共振周波数f2となるLC直列共振回路が構成され、周波数f2に対する送信出力インピーダンスを最小にして、電力波送信アンテナ15から地上装置に対して、周波数f2の電力波が必要十分な電力量分を送り出す状態となる。   Therefore, an LC series resonance circuit having a resonance frequency f2 is configured by the inductance of the power wave transmission antenna 15, the capacitance of the resonance capacitor C2 142 for f2, and the inductance of the resonance inductor L2 172 for f2, thereby minimizing the transmission output impedance for the frequency f2. Thus, the power wave transmitting antenna 15 sends a necessary and sufficient amount of power to the ground device.

ステップ306で、電力波周波数選択部114が周波数f2を電力波生成部111に設定し、車上送受信器11は周波数f2の電力波を車上子1に入力する。以上のステップを経て、ステップ307で、電力波送信アンテナ15から周波数f2の電力波が送信されることになる。なお、ステップ306を先に実施した後に、ステップ302以降を実施する態様としても構わない。   In step 306, the power wave frequency selection unit 114 sets the frequency f <b> 2 in the power wave generation unit 111, and the on-vehicle transmitter / receiver 11 inputs the power wave of the frequency f <b> 2 to the on-board child 1. Through the above steps, in step 307, the power wave transmitting antenna 15 transmits the power wave having the frequency f2. Note that after step 306 is performed first, step 302 and the subsequent steps may be performed.

一方、列車が走行する線区や区間が変化し、送信すべき周波数がf1となると、ステップ301の判断ステップでの判断結果がNOとなる。ステップ308で、車上送受信器11の電力波周波数選択部114は、共振回路切替信号指令線123へ指令信号を印加する。この指令信号の印加により、ステップ309で、共振回路切替部13の共振回路切替リレーコイル132へリレーコイル駆動用電圧が印加されてリレーコイル132が励磁状態となる。   On the other hand, when the line section or section in which the train travels changes and the frequency to be transmitted is f1, the determination result in the determination step of step 301 is NO. In step 308, the power wave frequency selection unit 114 of the on-vehicle transceiver 11 applies a command signal to the resonance circuit switching signal command line 123. By applying this command signal, in step 309, the relay coil driving voltage is applied to the resonance circuit switching relay coil 132 of the resonance circuit switching unit 13, and the relay coil 132 is excited.

リレーコイルが励磁状態となることにより、ステップ310で、共振回路切替部13の共振回路切替リレー接点131が動作状態となる。その結果、ステップ311で、周波数f1用の共振回路LC1 181が電力波送信アンテナ15に接続され、他方の周波数f2用の共振回路LC2 182は電力波送信アンテナ15に非接続状態となる。   When the relay coil is energized, the resonance circuit switching relay contact 131 of the resonance circuit switching unit 13 is activated in step 310. As a result, in step 311, the resonance circuit LC1 181 for frequency f1 is connected to the power wave transmission antenna 15, and the other resonance circuit LC2 182 for frequency f2 is disconnected from the power wave transmission antenna 15.

したがって、電力波送信アンテナ15のインダクタンス、f1用共振コンデンサC1 141のキャパシタンスおよびf1用共振インダクタL1 171のインダクタンスにより共振周波数f1となるLC直列共振回路を構成され、周波数f1に対する送信出力インピーダンスを最小にして、電力波送信アンテナ15から地上装置に対して、周波数f1の電力波が必要十分な電力量分を送り出す状態となる。   Therefore, an LC series resonance circuit having a resonance frequency f1 is configured by the inductance of the power wave transmitting antenna 15, the capacitance of the resonance capacitor C1 141 for f1, and the inductance of the resonance inductor L1 171 for f1, and the transmission output impedance for the frequency f1 is minimized. Thus, the power wave transmitting antenna 15 sends a necessary and sufficient amount of power to the ground device.

ステップ312で、電力波周波数選択部114が周波数f1を電力波生成部111に設定し、車上送受信器11は周波数f1の電力波を車上子1に入力する。以上のステップを経て、ステップ313で、電力波送信アンテナ15から周波数f1の電力波が送信されることになる。なお、ステップ312を先に実施した後に、ステップ308以降を実施する態様としても構わない。   In step 312, the power wave frequency selection unit 114 sets the frequency f1 in the power wave generation unit 111, and the on-vehicle transmitter / receiver 11 inputs the power wave of the frequency f1 to the on-board child 1. Through the above steps, in step 313, the power wave having the frequency f1 is transmitted from the power wave transmitting antenna 15. Note that after step 312 is performed first, step 308 and subsequent steps may be performed.

以上で示したように、実施例1では、LC共振回路の切替えのみであり、電力波送信アンテナ15は切替え前後で同一のアンテナを使用する。すなわち、アンテナ巻き数やL値はLC共振回路の切替え前後で変化することはない。したがって、f1用共振回路LC1 181を接続して周波数f1の電力波を送信する場合と、f2用共振回路LC2 182を接続して周波数f2の電力波を送信する場合とで、電力波送信アンテナ15の特性が変化することはなく、共振周波数のみがシフトすることとなる。   As described above, in the first embodiment, only the LC resonance circuit is switched, and the power wave transmission antenna 15 uses the same antenna before and after switching. In other words, the number of antenna turns and the L value do not change before and after switching of the LC resonance circuit. Therefore, the power wave transmitting antenna 15 is used when the f1 resonance circuit LC1 181 is connected to transmit a power wave of the frequency f1, and when the f2 resonance circuit LC2 182 is connected to transmit the power wave of the frequency f2. Therefore, only the resonance frequency is shifted.

このように、アンテナ巻き数の変化がないため、必要な電力量を地上に送信する際の電力波送信アンテナ15のアンテナ1ターンあたりの電流値は、共振回路の切替え前後で変化することはない。また、電力波モニタ回路117により電力波電流を監視して送信レベルの制御やレベル低下による故障検知を行う場合に、共振回路の切替え前後で監視する目標値や故障判定閾値は同一とすることができる。   Thus, since there is no change in the number of turns of the antenna, the current value per one turn of the power wave transmitting antenna 15 when transmitting the necessary amount of power to the ground does not change before and after switching of the resonance circuit. . Further, when the power wave current is monitored by the power wave monitor circuit 117 and the failure detection due to the transmission level control or the level drop is performed, the target value and the failure determination threshold value monitored before and after switching of the resonance circuit may be the same. it can.

更に、共振コンデンサと共振インダクタを用いて共振周波数を切替えることで、共振回路切替指令信号線123の切断や共振回路切替部13の故障などにより車上子1の共振周波数設定が電力波生成部111の出力周波数と不一致となる異常(周波数設定異常)が発生したときに、電力波モニタ回路117で監視する電力波電流を大幅に低下させることが可能になり、この変化を利用して周波数設定異常を検知することができる。以下に、この異常検知の原理について説明する。   Further, by switching the resonance frequency using a resonance capacitor and a resonance inductor, the resonance frequency setting of the vehicle upper element 1 is set by the power wave generation unit 111 due to disconnection of the resonance circuit switching command signal line 123 or failure of the resonance circuit switching unit 13. When an abnormality that is inconsistent with the output frequency (frequency setting abnormality) occurs, the power wave current monitored by the power wave monitor circuit 117 can be significantly reduced. Can be detected. Hereinafter, the principle of the abnormality detection will be described.

図10は、直列共振回路の送信出力インピーダンス特性を示す図である。
電力波送信アンテナ15と共振コンデンサC2 142の直列共振回路を考える場合、周波数が高い帯域では、電力波送信アンテナ15のインダクタンスによる誘導性リアクタンスXL 201が支配的であり、周波数が低い帯域では、共振コンデンサC2 142のキャパシタンスによる容量性リアクタンスXC2 203が支配的である。これらのリアクタンスの和がゼロとなる周波数が、この直列共振回路の共振周波数f2であり、送信出力インピーダンス特性は、図10の”Z2 205となる。
FIG. 10 is a diagram illustrating the transmission output impedance characteristic of the series resonance circuit.
When considering a series resonance circuit of the power wave transmitting antenna 15 and the resonant capacitor C2 142, the inductive reactance XL 201 due to the inductance of the power wave transmitting antenna 15 is dominant in the high frequency band, and in the low frequency band, the resonance is generated. The capacitive reactance XC2 203 due to the capacitance of the capacitor C2 142 is dominant. The frequency at which the sum of these reactances becomes zero is the resonance frequency f2 of this series resonance circuit, and the transmission output impedance characteristic is “Z2 205” in FIG.

ここで、共振周波数f2における直列共振回路のインピーダンスZres 206は、同回路上の銅損、鉄損および放射損失などによる等価直列抵抗値であり、同回路のLCを変化させて共振周波数を切替えてもZres 206の値はほとんど変わらない。   Here, the impedance Zres 206 of the series resonance circuit at the resonance frequency f2 is an equivalent series resistance value due to copper loss, iron loss, radiation loss, etc. on the circuit, and the resonance frequency is switched by changing the LC of the circuit. The value of Zres 206 is almost unchanged.

共振コンデンサ14のみで共振周波数をf2からf1に切替えるときの動作を、図10を用いて説明する。ここで、f2はf1より大きいとする。共振周波数は、インダクタンスとキャパシタンスの積の平方根に反比例するため、共振周波数をf2からf1に下げるためにはインダクタンスとキャパシタンスの積を増加させる必要がある。ここでは、電力波送信アンテナのインダクタンスが一定であるため、共振コンデンサのキャパシタンスを増加させる。共振コンデンサ14のキャパシタンスを、C2 142からC1 141に増加すると、容量性リアクタンスがXC2 203からXC1 202に低下する。一方、電力波送信アンテナ15のインダクタンスは変わらないため、誘導性リアクタンスXL 201は変化しない。その結果、送信出力インピーダンス特性は、図10のZ1 204となる。   The operation when the resonance frequency is switched from f2 to f1 using only the resonance capacitor 14 will be described with reference to FIG. Here, it is assumed that f2 is larger than f1. Since the resonance frequency is inversely proportional to the square root of the product of the inductance and the capacitance, it is necessary to increase the product of the inductance and the capacitance in order to reduce the resonance frequency from f2 to f1. Here, since the inductance of the power wave transmitting antenna is constant, the capacitance of the resonant capacitor is increased. Increasing the capacitance of the resonant capacitor 14 from C2 142 to C1 141 reduces the capacitive reactance from XC2 203 to XC1 202. On the other hand, since the inductance of the power wave transmitting antenna 15 does not change, the inductive reactance XL 201 does not change. As a result, the transmission output impedance characteristic is Z1 204 in FIG.

このとき、電力波生成部111が周波数f2の電力波を出力する周波数設定異常が発生すると、送信出力インピーダンスは、図10のZerr 207となる。Zerr 207は、Zres 206より大きいため、電力波生成部111が周波数f1の電力波を出力する正常時に比べて、周波数f2の電力波を出力する異常時の電力波電流が小さくなる。これを利用して、異常時電流と正常時電流の間に閾値を設定し、電力波モニタ回路117で監視する電力波電流が閾値より高ければ正常、低ければ異常であると判断することができる。   At this time, if a frequency setting abnormality in which the power wave generation unit 111 outputs a power wave with the frequency f2 occurs, the transmission output impedance becomes Zerr 207 in FIG. Since Zerr 207 is larger than Zres 206, the power wave current at the time of abnormal output of the power wave of frequency f2 is smaller than that at normal time when the power wave generation unit 111 outputs the power wave of frequency f1. By utilizing this, a threshold value is set between the abnormal current and the normal current, and it can be determined that the power wave current monitored by the power wave monitor circuit 117 is normal if it is higher than the threshold, and abnormal if it is low. .

しかし、実際には、アンテナ共振周波数f1、f2のばらつき、電力波増幅器113におけるゲインのばらつきおよび電力波モニタ回路117における精度のばらつきなどが原因で、電力波電流もばらつくため、Zerr 207とZres 206の差が十分に大きくならず、すなわち、正常時電流と異常時電流の差が小さくなってしまい、その差を検知することが困難になる問題がある。   However, in reality, the power wave current varies due to variations in the antenna resonance frequencies f1 and f2, gain variations in the power wave amplifier 113, variations in accuracy in the power wave monitor circuit 117, and the like. Therefore, the Zerr 207 and the Zres 206 The difference between the normal current and the abnormal current becomes small, which makes it difficult to detect the difference.

これに対し、本発明に係る車上通信装置の構成(直列共振回路)において、図1に示す共振コンデンサ14と共振インダクタ17で共振周波数をf2からf1に切替える場合の動作態様を、図11を用いて説明する。   In contrast, in the configuration of the on-board communication device (series resonance circuit) according to the present invention, the operation mode when the resonance frequency is switched from f2 to f1 by the resonance capacitor 14 and the resonance inductor 17 shown in FIG. It explains using.

図1に示す直列共振回路において、共振周波数切替えのために、共振コンデンサ14のキャパシタンスをC2 142からC1 141に増加して容量性リアクタンスをXC2 203からXC1 202に低下させ、かつ、共振インダクタ17のインダクタンスをL2 172からL1 171に増加して誘導性リアクタンスをXL2 212からXL1 211に上昇させる。   In the series resonance circuit shown in FIG. 1, for switching the resonance frequency, the capacitance of the resonance capacitor 14 is increased from C2 142 to C1 141 to reduce the capacitive reactance from XC2 203 to XC1 202, and the resonance inductor 17 The inductance is increased from L2 172 to L1 171 and the inductive reactance is increased from XL2 212 to XL1 211.

その結果、直列共振回路の送信出力インピーダンス特性は、図11のZ1A 213となる。このとき、電力波生成部111が周波数f2の電力波を出力する周波数設定異常が発生すると、送信出力インピーダンスは、図11のZerrA 214となる。共振インダクタ17により誘導性リアクタンスが上昇しているため、ZerrA 214が図10のZerr 207より高くなり、周波数設定異常時と正常時との電力波電流の差分が増大する。その結果、電力波モニタ回路117により、周波数設定異常時と正常時の両電流値の差をマージンを持って検知することが可能となり、周波数設定異常を確実に検出することができる。   As a result, the transmission output impedance characteristic of the series resonant circuit is Z1A 213 in FIG. At this time, if a frequency setting abnormality in which the power wave generation unit 111 outputs a power wave with the frequency f2 occurs, the transmission output impedance becomes ZerrA 214 in FIG. Since the inductive reactance is increased by the resonant inductor 17, ZerrA 214 becomes higher than Zerr 207 in FIG. 10, and the difference in power wave current between when the frequency setting is abnormal and when it is normal increases. As a result, the power wave monitor circuit 117 can detect the difference between both current values when the frequency setting is abnormal and when the frequency setting is normal, with a margin, and can reliably detect the frequency setting abnormality.

なお、共振コンデンサ14のキャパシタンスC1 141および共振インダクタ17のインダクタンスL1 171は、電力波送信アンテナ15のインダクタンスLと共振周波数f1を用いて、以下の式で表される。

Figure 2019001375
The capacitance C1 141 of the resonance capacitor 14 and the inductance L1 171 of the resonance inductor 17 are expressed by the following equations using the inductance L of the power wave transmission antenna 15 and the resonance frequency f1.
Figure 2019001375

すなわち、L1とC1の値は、上式を満たす範囲で任意に設定できる。L1が大きくC1が小さいほど共振周波数以外の周波数帯域の送信出力インピーダンスが高くなるため、周波数設定異常時の電力波電流がより減少する。このことから、前述のばらつき要因を考慮しても、周波数設定異常時に十分に電力波電流を低下させられるLC値に設定することが可能となる。   That is, the values of L1 and C1 can be arbitrarily set within a range that satisfies the above expression. As L1 is larger and C1 is smaller, the transmission output impedance in the frequency band other than the resonance frequency becomes higher, so the power wave current when the frequency setting is abnormal is further reduced. For this reason, even if the above-described variation factors are taken into consideration, it is possible to set the LC value to a value that can sufficiently reduce the power wave current when the frequency setting is abnormal.

また、図1に示す電力波周波数選択部114は、図2に示す運転区間切替SW(スイッチ)22や列車制御部23といった車上送受信器11の外部の装置から入力される電力波周波数選択条件に応じて、電力波周波数発振器112に対する送信周波数選択指令および共振回路切替部13のリレーコイル132に対する共振回路切替指令信号を出力する。   Further, the power wave frequency selection unit 114 shown in FIG. 1 is a power wave frequency selection condition input from a device outside the on-vehicle transceiver 11 such as the operation section switching SW (switch) 22 or the train control unit 23 shown in FIG. Accordingly, a transmission frequency selection command for the power wave frequency oscillator 112 and a resonance circuit switching command signal for the relay coil 132 of the resonance circuit switching unit 13 are output.

ここにおいて。電力波周波数発振器112は、図1に示すように、電力波周波数と一致する任意の周波数の正弦波を演算する正弦波演算素子115および演算した正弦波をアナログ信号として出力するDA変換器116を備える。正弦波演算素子115としては、マイコン、CPU、DSPおよびFPGAなどの数値演算が可能な素子により構成することができる。また、正弦波演算素子115およびDA変換器116は、DDS(Direct Digital Synthesizer)により構成することも可能である。   put it here. As shown in FIG. 1, the power wave frequency oscillator 112 includes a sine wave computing element 115 that computes a sine wave having an arbitrary frequency that matches the power wave frequency, and a DA converter 116 that outputs the computed sine wave as an analog signal. Prepare. The sine wave calculation element 115 can be configured by an element capable of numerical calculation such as a microcomputer, a CPU, a DSP, and an FPGA. Further, the sine wave arithmetic element 115 and the DA converter 116 can be configured by a DDS (Direct Digital Synthesizer).

電力波周波数選択部114から出力される指令に応じて、電力波周波数発振器112は、正弦波演算素子115で生成する正弦波の周波数を切替えることで、任意の複数の周波数を出力可能な発振器を構成することができ、実施例1では、周波数f1およびf2の両周波数を出力可能とする。電力波周波数発振器112からの出力は、電力波の送信レベルまで電力波増幅器113で増幅したのち、電力波送信線121を経由して車上子1のLC直列共振回路に入力される。また、電力波増幅器113の出力は、必要に応じてフィルタを介してノイズを除去してから車上子1に入力してもよい。なお、車上送受信器11において、情報波送受信線122を介して送受される情報波を処理する回路部については、本発明の要旨に直接に関係する部分ではないので省略した。   In response to the command output from the power wave frequency selection unit 114, the power wave frequency oscillator 112 switches the frequency of the sine wave generated by the sine wave calculation element 115, thereby generating an oscillator that can output any plurality of frequencies. In the first embodiment, both frequencies f1 and f2 can be output. The output from the power wave frequency oscillator 112 is amplified to the power wave transmission level by the power wave amplifier 113 and then input to the LC series resonance circuit of the vehicle upper element 1 via the power wave transmission line 121. Further, the output of the power wave amplifier 113 may be input to the vehicle upper element 1 after removing noise through a filter as necessary. In the on-vehicle transmitter / receiver 11, the circuit unit that processes the information wave transmitted / received via the information wave transmission / reception line 122 is omitted because it is not directly related to the gist of the present invention.

以上のとおり、電力波周波数選択部114の周波数選択指令を電力波周波数発振器112に入力し、かつ、電力波周波数発振器112を複数の周波数を切替出力可能な構成とすることにより、1組の電力波生成部111で周波数f1およびf2の2つの異なる周波数の電力波を生成することが可能となる。したがって、従来の(例えば、特許文献1で示される)2組の電力波周波数発振器および電力波増幅器を、1組の電力波周波数発振器および電力波増幅器に削減できるだけではなく、電力波送信切替回路を排すことも可能となり、回路の実装面積の縮減やそれに伴う製造コストの低減が可能となる。
また、実施例1では、インダクタンスL2を明示したが、アンテナインダクタンスLのみで十分である場合には、インダクタンスL2を0(ショート)とすることが可能であることは言うまでもない。
As described above, a set of power can be obtained by inputting the frequency selection command of the power wave frequency selection unit 114 to the power wave frequency oscillator 112 and by switching the power wave frequency oscillator 112 so that a plurality of frequencies can be output. The wave generator 111 can generate power waves having two different frequencies, f1 and f2. Therefore, not only the conventional two sets of power wave frequency oscillators and power wave amplifiers (shown in, for example, Patent Document 1) can be reduced to one set of power wave frequency oscillators and power wave amplifiers, but also a power wave transmission switching circuit can be provided. It is also possible to reduce the circuit mounting area and the manufacturing cost associated therewith.
In the first embodiment, the inductance L2 is clearly shown. However, when the antenna inductance L is sufficient, it is needless to say that the inductance L2 can be set to 0 (short).

図4は、本発明に係る車上通信装置の実施例2の構成を示す図である。
実施例2は、共振回路切替部13を、実施例1のように車上子1の内部ではなく、車上送受信器11の内部に構成したことを特徴とする。図4に示すように、共振回路切替部13を車上送受信器11の内部に構成しても、共振回路18の切替は可能であり、機能上も問題はない。一般的に、車上子1の内部は、防水・耐振動対策により樹脂モールドされるため、分解不可の構造である。したがって、車上子1の内部に共振回路切替部13を構成するとリレーなどの機械的駆動部のメンテナンスが課題となる。しかし、共振回路切替部13を車上送受信器11の内部に構成することで、機械的駆動部のメンテナンス性が向上し、動作の信頼性を上げることが可能である。なお、車上送受信器11において、情報波送受信線122を介して送受される情報波を処理する回路部については、実施例1と同様に省略した。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a second embodiment of the on-board communication device according to the present invention.
The second embodiment is characterized in that the resonance circuit switching unit 13 is configured inside the on-vehicle transmitter / receiver 11 instead of inside the on-board child 1 as in the first embodiment. As shown in FIG. 4, even if the resonance circuit switching unit 13 is configured inside the on-vehicle transceiver 11, the resonance circuit 18 can be switched and there is no problem in terms of function. In general, the interior of the vehicle upper body 1 has a structure that cannot be disassembled because it is resin-molded for waterproofing and vibration resistance. Therefore, when the resonance circuit switching unit 13 is configured inside the vehicle upper arm 1, maintenance of a mechanical drive unit such as a relay becomes a problem. However, by configuring the resonance circuit switching unit 13 inside the on-vehicle transmitter / receiver 11, the maintenance of the mechanical drive unit can be improved and the operation reliability can be increased. In the on-vehicle transmitter / receiver 11, the circuit unit that processes the information wave transmitted / received via the information wave transmission / reception line 122 is omitted as in the first embodiment.

図5は、本発明に係る車上通信装置の実施例3の構成を示す図である。
実施例3は、車上子1において、複数の共振周波数に対して共振回路内の共振コンデンサおよび共振インダクタを共用することを特徴とする。なお、情報波送受信アンテナ16の構成は実施例1と同様であるため、その図示を省略する。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a third embodiment of the on-board communication device according to the present invention.
The third embodiment is characterized in that the vehicle upper element 1 shares the resonance capacitor and the resonance inductor in the resonance circuit for a plurality of resonance frequencies. Since the configuration of the information wave transmitting / receiving antenna 16 is the same as that of the first embodiment, its illustration is omitted.

車上子1は、共振回路切替部51、共振コンデンサC3 54、共振コンデンサC4 55、共振インダクタL3 56、共振インダクタL4 57、電力波送信アンテナ15および図示しない情報波送受信アンテナ16から構成される。   The vehicle upper element 1 includes a resonance circuit switching unit 51, a resonance capacitor C3 54, a resonance capacitor C4 55, a resonance inductor L3 56, a resonance inductor L4 57, a power wave transmitting antenna 15, and an information wave transmitting / receiving antenna 16 (not shown).

その内、共振回路切替部51は、共振コンデンサC3 54に対して共振コンデンサC4 55を並列接続するためのスイッチまたはリレー接点A52、共振インダクタL3 56に対して共振インダクタL4 57を並列接続するためのスイッチまたはリレー接点B59、並びに、スイッチまたはリレー接点A52およびスイッチまたはリレー接点B59を動作させるためのリレーコイルから構成される。   Among them, the resonance circuit switching unit 51 is a switch or relay contact A52 for connecting the resonance capacitor C4 55 in parallel to the resonance capacitor C3 54, and for connecting the resonance inductor L4 57 in parallel to the resonance inductor L3 56. The switch or relay contact B59, and the switch or relay contact A52 and the relay coil for operating the switch or relay contact B59.

スイッチまたはリレー接点A52は、常開接点(a接点)であり、周波数f1の設定時に両端を接続し周波数f2の設定時に両端を解放する。一方、スイッチまたはリレー接点B59は、常閉接点(b接点)であり、周波数f1の設定時に両端を解放し周波数f2の設定時に両端を接続する。スイッチまたはリレー接点A52およびB59共に、共振コンデンサC3 54、共振インダクタL3 56および電力波送信アンテナ15を直列に接続することを妨げるものではない。ここで、周波数f1と周波数f2との関係は、f2>f1とする。   The switch or relay contact A52 is a normally open contact (a contact), and both ends are connected when the frequency f1 is set, and both ends are released when the frequency f2 is set. On the other hand, the switch or relay contact B59 is a normally closed contact (b contact), and both ends are opened when the frequency f1 is set, and both ends are connected when the frequency f2 is set. Neither switch or relay contacts A52 and B59 prevent the resonant capacitor C3 54, the resonant inductor L3 56 and the power wave transmitting antenna 15 from being connected in series. Here, the relationship between the frequency f1 and the frequency f2 is f2> f1.

周波数f1の送信時は、共振コンデンサC3 54およびC4 55の並列合成キャパシタンスと共振インダクタL3 56とで共振回路を形成し、周波数f2の送信時は、共振インダクタL3 56およびL4 57の並列合成インダクタンスと共振コンデンサC3 54とで共振回路を形成する。これにより、周波数f1およびf2の共振回路としては、共振コンデンサC3および共振インダクタL3を共用する構成となる。   When transmitting at the frequency f1, a resonant circuit is formed by the parallel combined capacitance of the resonant capacitors C3 54 and C4 55 and the resonant inductor L3 56, and when transmitting at the frequency f2, the parallel combined inductance of the resonant inductors L3 56 and L4 57 is A resonance circuit is formed with the resonance capacitor C354. As a result, the resonance circuit having the frequencies f1 and f2 is configured to share the resonance capacitor C3 and the resonance inductor L3.

ところで、コンデンサとインダクタの部品サイズを考慮すると、コンデンサはキャパシタンスが大きいほど、インダクタは許容電流値が高いほど、部品サイズが大きくなる傾向がある。そのため、共振コンデンサC3のキャパシタンスを大きく、かつ、共振コンデンサC4のキャパシタンスを小さく設定する。また、共振インダクタL3のインダクタンスを小さく(すなわち電力波送信時の電流を大きく)、かつ、共振インダクタL4のインダクタンスを大きく設定する。これにより、実施例1の共振コンデンサC2および共振インダクタL2と比較して、実施例3の共振コンデンサC4および共振インダクタL4の部品サイズを小型化し、かつ低コスト化を図ることができる。   By the way, when considering the component sizes of the capacitor and the inductor, the component size tends to increase as the capacitance of the capacitor increases and the allowable current value of the inductor increases. Therefore, the capacitance of the resonance capacitor C3 is set large and the capacitance of the resonance capacitor C4 is set small. Also, the inductance of the resonant inductor L3 is set to be small (that is, the current during power wave transmission is increased), and the inductance of the resonant inductor L4 is set to be large. Thereby, compared with the resonant capacitor C2 and the resonant inductor L2 of the first embodiment, the component size of the resonant capacitor C4 and the resonant inductor L4 of the third embodiment can be reduced and the cost can be reduced.

なお、当然のことながら、リレー接点52として常開接点(a接点)ではなく常閉接点(b接点)を用い、リレー接点59として常閉接点(b接点)ではなく常開接点(a接点)を用いることで、リレーコイルへの指令信号印加が停止時に、共振コンデンサC3 54とC4 55および共振インダクタL3 56により周波数f1で共振可能な構成とし、リレーコイルへの指令信号印加時に、共振コンデンサC3 54および共振インダクタL3 56とL4 57により周波数f2で共振可能な構成としてもよい。   As a matter of course, a normally closed contact (b contact) is used as the relay contact 52 instead of a normally open contact (a contact), and a normally open contact (a contact) is used as the relay contact 59 instead of a normally closed contact (b contact). Is used so that the resonance capacitors C3 54 and C4 55 and the resonance inductor L3 56 can resonate at the frequency f1 when application of the command signal to the relay coil is stopped, and when the command signal is applied to the relay coil, the resonance capacitor C3 54 and resonant inductors L3 56 and L4 57 may be configured to resonate at frequency f2.

また、実施例3では、インダクタンスL4を実体として用いたが、アンテナインダクタンスLで十分である場合には、インダクタンスL4を用いることなく、リレー接点59によりインダクタンスL3を単に短絡することで対応可能であることは言うまでもない。   Further, in the third embodiment, the inductance L4 is used as a substance, but when the antenna inductance L is sufficient, it can be dealt with by simply short-circuiting the inductance L3 by the relay contact 59 without using the inductance L4. Needless to say.

図6は、本発明に係る車上通信装置の実施例4の構成を示す図である。
実施例4は、実施例1の電力波送信アンテナ15に替えて、周波数f1用の共振回路LC1 181に常時接続する電力波送信アンテナA62および周波数f2用の共振回路LC2 182に常時接続する電力波送信アンテナB63の2つのアンテナを用いることに特徴がある。なお、実施例4においても、情報波送受信アンテナの図示を省略している。共振回路切替部61によって、f1用共振回路LC1 181を選択した時は、電力波送信アンテナA62を用いて電力波を送信し、f2用共振回路LC2 182を選択した時は、電力波送信アンテナB63を用いて電力波を送信する。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a fourth embodiment of the on-board communication device according to the present invention.
In the fourth embodiment, in place of the power wave transmitting antenna 15 of the first embodiment, the power wave transmitting antenna A62 always connected to the resonance circuit LC1 181 for the frequency f1 and the power wave always connected to the resonance circuit LC2 182 for the frequency f2. It is characterized by using two antennas of the transmission antenna B63. In the fourth embodiment as well, the information wave transmitting / receiving antenna is not shown. When the resonance circuit switching unit 61 selects the resonance circuit LC1 181 for f1, a power wave is transmitted using the power wave transmission antenna A62, and when the resonance circuit LC2 182 for f2 is selected, the power wave transmission antenna B63. Is used to transmit a power wave.

実施例4のように、送信する電力波周波数に応じて複数の電力波送信アンテナを備える構成としても、周波数が異なる複数の電力波送信に対応した車上通信装置を実現することが可能である。
また、複数の電力波送信アンテナを備えることで、電力波送信に使用していない方のアンテナを、電力波送信レベルを監視するモニタアンテナとして活用することが可能となる。
As in the fourth embodiment, it is possible to realize an on-vehicle communication device that supports a plurality of power wave transmissions with different frequencies even when the power wave transmission antennas are provided according to the power wave frequency to be transmitted. .
Further, by providing a plurality of power wave transmission antennas, the antenna that is not used for power wave transmission can be used as a monitor antenna for monitoring the power wave transmission level.

図7は、実施例4の車上通信装置において、複数の電力波送信アンテナをレベルモニタアンテナと兼用する場合の構成を示す図である。
周波数f1で送信時には、電力波送信に使用してしないアンテナである電力波送信アンテナB63を、電力波送信アンテナA62の出力を監視するモニタアンテナとして使用する。一方で、周波数f2で送信時には、電力波送信に使用してしないアンテナである電力波送信アンテナA62を、電力波送信アンテナB63の出力を監視するモニタアンテナとして使用する。
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration in a case where a plurality of power wave transmitting antennas are also used as level monitor antennas in the on-board communication device according to the fourth embodiment.
When transmitting at the frequency f1, the power wave transmitting antenna B63, which is an antenna not used for power wave transmission, is used as a monitor antenna for monitoring the output of the power wave transmitting antenna A62. On the other hand, at the time of transmission at frequency f2, power wave transmission antenna A62, which is an antenna not used for power wave transmission, is used as a monitor antenna for monitoring the output of power wave transmission antenna B63.

具体的に、周波数f1で送信する時には、電力波送信線121は、電力波送信アンテナA62に接続され、電力波送信アンテナB63には接続されない。それに合わせて、電力波送信レベルモニタ線72は、電力波送信アンテナB63に接続され、電力波送信アンテナA62には接続されない。これにより、電力波送信アンテナA62から送信する周波数f1の電力波の一部電力を電力波送信アンテナB63で受信し、その受信レベルを車上送受信器11にフィードバックすることにより、車上送受信器11で電力波送信アンテナA62からの電力波送信をレベル監視することが可能となる。その際に、電力波送信レベルモニタ線72の終端抵抗73をハイインピーダンス接続とすることで、送信レベルを監視するために必要なわずかな電力のみを電力波送信レベルモニタ線72に分配する。これにより、地上子に対して送信する電力波の電力レベルを損なうことなくレベル監視が可能となる。   Specifically, when transmitting at the frequency f1, the power wave transmission line 121 is connected to the power wave transmission antenna A62 and not connected to the power wave transmission antenna B63. Accordingly, the power wave transmission level monitor line 72 is connected to the power wave transmission antenna B63 and is not connected to the power wave transmission antenna A62. As a result, a part of the power wave having the frequency f1 transmitted from the power wave transmitting antenna A62 is received by the power wave transmitting antenna B63, and the reception level is fed back to the onboard transceiver 11 so that the onboard transceiver 11 Thus, it is possible to monitor the level of power wave transmission from the power wave transmission antenna A62. At this time, the terminal resistor 73 of the power wave transmission level monitor line 72 is connected to a high impedance so that only a small amount of power necessary for monitoring the transmission level is distributed to the power wave transmission level monitor line 72. Thereby, level monitoring becomes possible without impairing the power level of the power wave transmitted to the ground unit.

次に、図8は、実施例4の共振回路切替部61を車上送受信器11の内部に備える場合の構成を示す図である。この構成により、先の実施例2で説明したように、機械的駆動部のメンテナンス性が向上し動作信頼性を上げることが可能である。   Next, FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration when the resonance circuit switching unit 61 according to the fourth embodiment is provided inside the on-vehicle transceiver 11. With this configuration, as described in the second embodiment, it is possible to improve the maintainability of the mechanical drive unit and increase the operation reliability.

また、実施例4においても、電力波送信アンテナA62および電力波送信アンテナB63を同じ固定巻き数のアンテナとすることにより、共振回路の切替え前後でアンテナ巻き数は変化しないことから、アンテナ特性を共振回路の切替え前後で同一とすることが可能である。ただし、電力波送信アンテナA62および電力波送信アンテナB63を異なる巻き数で構成することが除外されるものではなく、もちろん可能である。   Also in the fourth embodiment, the power wave transmitting antenna A62 and the power wave transmitting antenna B63 are antennas having the same fixed number of turns, so that the number of antenna turns does not change before and after switching of the resonance circuit. It is possible to make the same before and after the circuit switching. However, it is not excluded that the power wave transmission antenna A62 and the power wave transmission antenna B63 are configured with different numbers of turns, and of course it is possible.

図9は、本発明に係る車上通信装置の実施例5の構成を示す図である。ただし、図9では、車上子1の構成のみを示し、車上送受信器11については実施例1と同様として、情報波送受信アンテナ16と共に省略した。
実施例5は、リレー接点を共振回路の両端に配置することを特徴とする。すなわち、共振回路切替部91として、共振回路の両端に、車上送受信器11(図示せず)からみて、入力側となるリレー接点93と出力側となるリレー接点94を設ける。2つのリレー接点93および94は、リレーコイル92に印加される共振回路切替指令によって両方同時に動作する。
FIG. 9 is a diagram showing the configuration of a fifth embodiment of the on-board communication device according to the present invention. However, FIG. 9 shows only the configuration of the vehicle upper element 1, and the vehicle transmitter / receiver 11 is omitted together with the information wave transmitting / receiving antenna 16 as in the first embodiment.
The fifth embodiment is characterized in that relay contacts are arranged at both ends of the resonance circuit. That is, as the resonance circuit switching unit 91, a relay contact 93 on the input side and a relay contact 94 on the output side are provided at both ends of the resonance circuit, as viewed from the on-vehicle transceiver 11 (not shown). The two relay contacts 93 and 94 are simultaneously operated by a resonance circuit switching command applied to the relay coil 92.

リレー接点を共振回路の両端に設けることで、共振回路を切替る時に、電力波送信アンテナ15との接続を共振回路の両端で切り離すことから、リレー接点の両端にかかる電圧を減らすことができる。実施例1から実施例4では、共振回路の片端のみを電力波送信アンテナ15から切り離す構成を示したが、実施例1から実施例4においても、実施例5と同様に、共振回路の両端での接続および切り離しを実施することが可能である。   By providing the relay contact at both ends of the resonance circuit, when switching the resonance circuit, the connection to the power wave transmitting antenna 15 is disconnected at both ends of the resonance circuit, so that the voltage applied to both ends of the relay contact can be reduced. In the first to fourth embodiments, the configuration in which only one end of the resonance circuit is separated from the power wave transmitting antenna 15 is shown. However, in the first to fourth embodiments as well, the both ends of the resonance circuit are the same as in the fifth embodiment. Can be connected and disconnected.

次に、図2を用いて、上述した実施例1から実施例5の車上通信装置による適用例について示す。
区間1において、地上子24が無電源地上子である場合に、車上送受信器11は、地上子24を駆動するために、周波数f1の電力波を車上子1に送信する。このとき、車上子1では、実施例1から実施例5で示したように、周波数f1に応じたLC共振回路が選択され、周波数f1の電力波が地上に送信される。
Next, with reference to FIG. 2, an application example using the on-board communication device according to the first to fifth embodiments will be described.
In section 1, when the ground element 24 is a non-powered ground element, the on-vehicle transmitter / receiver 11 transmits a power wave having a frequency f <b> 1 to the vehicle element 1 in order to drive the ground element 24. At this time, as shown in the first to fifth embodiments, the vehicle upper unit 1 selects an LC resonance circuit corresponding to the frequency f1, and transmits a power wave having the frequency f1 to the ground.

車上送受信器11が周波数f1を送信するための方法(条件)として、以下の方法が考えられる。
1)運転台などに備えられる運転区間切替SW22(スイッチ)の選択状態を車上送受信器11の電力波周波数選択部114に取り込む方法
2)車上送受信器11に接続される他の装置(例えば、ATC、ATSなどの保安装置を含む列車制御部23など)からの周波数選択情報を車上送受信器11の電力波周波数選択部114で受信し、周波数f1を選択する方法
3)地上子24や地上子25の内部に、それぞれの区間で必要とする電力波の周波数を示すデータを格納し、地上子との通信情報の内に電力波の周波数選択を示すビット情報を設け、車上送受信器11が地上子からの受信情報により電力波周波数選択部114で周波数f1を選択する方法
4)パルスカウンタなどを用いて走行区間を自己推定し、車上送受信器11の電力波周波数選択部114で周波数f1を選択する方法
The following method can be considered as a method (condition) for the on-vehicle transceiver 11 to transmit the frequency f1.
1) A method for capturing the selected state of the operation section switching SW 22 (switch) provided in the driver's cab into the power wave frequency selection unit 114 of the on-vehicle transceiver 11 2) Other devices connected to the on-vehicle transceiver 11 (for example, 3) A method for receiving frequency selection information from a train control unit 23 including a safety device such as ATC, ATS, etc.) by the power wave frequency selection unit 114 of the on-vehicle transceiver 11 and selecting the frequency f1. Data indicating the frequency of the power wave required in each section is stored inside the ground unit 25, bit information indicating the frequency selection of the power wave is provided in the communication information with the ground unit, and the on-vehicle transceiver 11 is a method in which the power wave frequency selection unit 114 selects the frequency f1 based on information received from the ground unit. 4) Self-estimates the travel section using a pulse counter or the like, and the power wave frequency of the on-vehicle transceiver 11 How to select the frequency f1 by the selection unit 114

以上の方法の中で、地上子から受信した情報より電力波周波数選択部114で周波数f1を選択する方法の場合には、電力波による地上子起動を必要としなくても地上子からの情報を受信可能な有電源地上子との通信情報内に、電力波周波数選択を示すビット情報を設け、車上送受信器11が地上子24から受信した情報より電力波周波数選択部114で周波数f1を選択する方法や、区間1に進入する前に送信しているところのf1以外の電力波周波数で起動する無電源地上子との通信情報の内に、電力波周波数選択を示すビット情報を設け、車上送受信器11が地上子24からの受信情報により電力波周波数選択部114で周波数f1を選択する方法のどちらでも実施可能である。   Among the above methods, in the case of the method in which the frequency f1 is selected by the power wave frequency selection unit 114 from the information received from the ground unit, the information from the ground unit is not required even if the ground unit is not activated by the power wave. Bit information indicating power wave frequency selection is provided in the communication information with the receivable power source ground element, and the frequency f1 is selected by the power wave frequency selection unit 114 from the information received by the on-vehicle transceiver 11 from the ground element 24. Bit information indicating power wave frequency selection is provided in the communication information with the non-powered ground element that is activated at a power wave frequency other than f1 that is transmitted before entering section 1 Either of the methods in which the upper transmitter / receiver 11 selects the frequency f1 by the power wave frequency selection unit 114 based on the reception information from the ground unit 24 can be implemented.

列車が区間2に進入すると、上記の1)〜4)で説明した方法により、区間2内で使用する無電源地上子25に対応した電力波周波数f2を選択する情報が車上送受信器11に設定され、車上送受信器11は周波数f2の電力波を車上子1に送信する。車上子1からは、先の実施例1から実施例5で示したように、周波数f2に応じたLC共振回路が選択され、車上子から周波数f2の電力波を地上に送信する。   When the train enters section 2, information for selecting the power wave frequency f2 corresponding to the non-powered ground element 25 used in section 2 is sent to on-vehicle transceiver 11 by the method described in 1) to 4) above. The on-vehicle transmitter / receiver 11 is set and transmits a power wave having a frequency f2 to the on-vehicle child 1. As shown in the first to fifth embodiments, an LC resonance circuit corresponding to the frequency f2 is selected from the vehicle upper 1, and a power wave having the frequency f2 is transmitted from the vehicle upper to the ground.

以上の構成および方法により、地上子を駆動するための電力波周波数が異なる複数の走行区間を走行する列車においても、走行区間に応じて複数の周波数の電力波を送信し、地上−車上間の通信をひとつの車上子で行うことが可能となる。   With the above configuration and method, even in a train that travels in a plurality of traveling sections having different power wave frequencies for driving the ground unit, a power wave having a plurality of frequencies is transmitted according to the traveling section, and between the ground and the vehicle Communication can be carried out by a single vehicle child.

なお、実施例1から実施例5では、トランスポンダ送受信システムにおける電力波周波数の切替えおよび周波数に応じた共振回路の切替えについて説明したが、もちろん、本発明は、複数の信号周波数を送信し、該複数の周波数に対応した複数の共振回路を利用する様々なシステムに適用することが可能である。   In the first to fifth embodiments, the switching of the power wave frequency in the transponder transmission / reception system and the switching of the resonance circuit according to the frequency have been described. Of course, the present invention transmits a plurality of signal frequencies, The present invention can be applied to various systems that use a plurality of resonance circuits corresponding to a certain frequency.

また、実施例1から実施例5では、2つの異なる信号周波数に対応した共振回路を切替える場合を例にしたが、本発明に係る車上通信装置は、3つ以上の異なる信号周波数に対しても、それらに応じて設けた共振回路を切替え、3つ以上の共振周波数を持つ電力波を送信することも可能である。その場合、実施例4では、3つ以上の異なる信号周波数に対応させて電力波送信アンテナを3本以上備えるようにしてもよい。   In the first to fifth embodiments, the resonance circuit corresponding to two different signal frequencies is switched as an example. However, the on-board communication device according to the present invention is applicable to three or more different signal frequencies. However, it is also possible to transmit a power wave having three or more resonance frequencies by switching the resonance circuit provided in accordance with them. In that case, in the fourth embodiment, three or more power wave transmitting antennas may be provided corresponding to three or more different signal frequencies.

以上の説明のように、本発明に係る車上通信装置によれば、電力波周波数としてf1送信時とf2送信時とで電力波送信アンテナのアンテナ巻き数を変化させることなく、周波数が異なる複数の電力波に対応した複数の共振回路を切替えることを可能にする。これにより、アンテナ巻き数に変更がないことから、電力波送信アンテナ15が地上に必要な電力量を送信する際に、アンテナ1ターンあたりの電流値は共振回路の切替え前後で変化することはない。よって、アンテナ電流を監視して送信レベルの制御やレベル低下の故障検知を行う場合に、共振回路の切替え前後で監視する目標値や故障判定の閾値を同一のままとすることができる。また、アンテナ巻き数が固定巻き数であるため、中間タップを有することなくアンテナの構造を簡略化し装置のコスト低減を図ることが可能となる。   As described above, according to the on-board communication device according to the present invention, a plurality of frequencies having different frequencies without changing the number of windings of the power wave transmitting antenna between f1 transmission and f2 transmission as the power wave frequency. It is possible to switch a plurality of resonance circuits corresponding to the power wave. Thereby, since the number of turns of the antenna is not changed, when the power wave transmitting antenna 15 transmits a necessary amount of power to the ground, the current value per one turn of the antenna does not change before and after switching of the resonance circuit. . Therefore, when the antenna current is monitored to perform transmission level control or level failure detection, the target value and the failure determination threshold monitored before and after switching of the resonance circuit can be kept the same. Further, since the number of turns of the antenna is a fixed number of turns, it is possible to simplify the structure of the antenna and reduce the cost of the apparatus without having an intermediate tap.

また、本発明によれば電力波周波数発振器の送信周波数を切替え可能な構成とすることで電力波周波数f1送信時と周波数f2送信時とで2組の電力波周波数発振器および電力波増幅器を必要とせず、1組の電力波周波数発振器および電力波増幅器のみで周波数が異なる複数の電力波送信が可能となる車上通信装置を提供することができる。したがって、本発明によれば、特許文献1で示される2組の電力波周波数発振器および電力波増幅器を1組の電力波周波数発振器および電力波増幅器に削減できるだけではなく、電力波送信切替回路を排すことが可能となる。したがって、回路の実装面積の縮減や実装部品の縮減による製造コストの低減が可能である。   In addition, according to the present invention, since the transmission frequency of the power wave frequency oscillator can be switched, two sets of power wave frequency oscillators and power wave amplifiers are required for power wave frequency f1 transmission and frequency f2 transmission. In addition, it is possible to provide an on-vehicle communication device capable of transmitting a plurality of power waves having different frequencies with only one set of power wave frequency oscillator and power wave amplifier. Therefore, according to the present invention, not only can the two sets of power wave frequency oscillators and power wave amplifiers disclosed in Patent Document 1 be reduced to one set of power wave frequency oscillators and power wave amplifiers, but also the power wave transmission switching circuit can be eliminated. It becomes possible. Therefore, it is possible to reduce the manufacturing cost by reducing the circuit mounting area and the mounting parts.

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した各実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであるが、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも、可能である。更に、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除および置換をすることが可能である。   In addition, this invention is not limited to the Example mentioned above, Various modifications are included. For example, each of the above-described embodiments has been described in detail for easy understanding of the present invention, but is not necessarily limited to the one having all the configurations described. It is also possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, or to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Furthermore, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.

1 車上子、11 車上送受信器、111 電力波生成部、
112 電力波周波数発振器、113 電力波増幅器、114 電力波周波数選択部、
115 正弦波演算素子、116 DA変換器、117 電力波モニタ回路、
12 艤装線、121 電力波送信線、122 情報波送受信線、
123 共振回路切替指令信号線、13,51,61,71,91 共振回路切替部、
131 リレー接点、92,132 リレーコイル、133 切替指令入力、
14,53 共振コンデンサ、141 周波数f1用共振コンデンサC1、
142 周波数f2用共振コンデンサC2、15 電力波送信アンテナ、
16 情報波送受信アンテナ、17,56 共振インダクタ、
171 周波数f1用共振インダクタL1、172 周波数f2用共振インダクタL2、
18 共振回路、181 周波数f1用共振回路LC1、
182 周波数f2用共振回路LC2、21 列車、
22 運転区間切替SW(スイッチ)、23 列車制御部、24,25 地上子、
52 リレー接点A、54 コンデンサC3、55 コンデンサC4、
57 インダクタL3、58 インダクタL4、59 リレー接点B、
62 電力波送信アンテナA、63 電力波送信アンテナB、
72 電力波送信レベルモニタ線、73 終端抵抗、93 リレー接点(入力側)、
94 リレー接点(出力側)
1 on-board child, 11 on-board transceiver, 111 power wave generator,
112 power wave frequency oscillator, 113 power wave amplifier, 114 power wave frequency selection unit,
115 sine wave arithmetic element, 116 DA converter, 117 power wave monitor circuit,
12 outfitting lines, 121 power wave transmission lines, 122 information wave transmission / reception lines,
123 resonance circuit switching command signal line, 13, 51, 61, 71, 91 resonance circuit switching unit,
131 relay contact, 92, 132 relay coil, 133 switching command input,
14, 53 resonance capacitor, 141 resonance capacitor C1 for frequency f1,
142 resonant capacitor C2 for frequency f2, 15 power wave transmitting antenna,
16 information wave transmitting / receiving antenna, 17, 56 resonant inductor,
171 Resonant inductor L1 for frequency f1, 172 Resonant inductor L2 for frequency f2,
18 resonant circuit, 181 resonant circuit LC1 for frequency f1,
182 resonant circuit for frequency f2, LC2, 21 train,
22 operation section switching SW (switch), 23 train control unit, 24, 25 ground unit,
52 Relay contact A, 54 Capacitor C3, 55 Capacitor C4,
57 Inductor L3, 58 Inductor L4, 59 Relay contact B,
62 power wave transmitting antenna A, 63 power wave transmitting antenna B,
72 power wave transmission level monitor line, 73 termination resistor, 93 relay contact (input side),
94 Relay contact (output side)

Claims (10)

車両が搭載する車上通信装置であって、
固定巻き数を有し地上子に対して電力波を送信する電力波送信アンテナと、
2つ以上の共振コンデンサおよび2つ以上の共振インダクタンスから2つ以上の直列回路を構成して前記電力波送信アンテナに接続する共振回路群と、
切替指令に基づいて前記2つ以上の直列回路からいずれか1つの直列回路を選択して切り替える切替部と、
前記切替指令を出力すると共に、当該切替指令に基づいて切り替わった前記いずれか1つの直列回路と前記電力波送信アンテナにより決まる共振周波数と一致する周波数を前記電力波の周波数として選択する周波数選択部と、
前記周波数選択部が選択した前記周波数の前記電力波を出力する電力波生成部と
を備える
ことを特徴とする車上通信装置。
An on-vehicle communication device mounted on a vehicle,
A power wave transmitting antenna having a fixed number of turns and transmitting a power wave to the ground unit;
A group of resonant circuits configured by connecting two or more series circuits from two or more resonant capacitors and two or more resonant inductances to the power wave transmitting antenna;
A switching unit that selects and switches any one of the two or more series circuits based on a switching command; and
A frequency selection unit that outputs the switching command and selects, as the frequency of the power wave, a frequency that matches a resonance frequency determined by any one of the series circuits switched based on the switching command and the power wave transmitting antenna; ,
An on-vehicle communication device comprising: a power wave generation unit that outputs the power wave of the frequency selected by the frequency selection unit.
請求項1に記載の車上通信装置であって、
車上子を備え、
前記車上子は、前記電力波送信アンテナおよび前記共振回路群を含む、または、前記電力波送信アンテナ、前記共振回路群および前記切替部を含む
ことを特徴とする車上通信装置。
The on-vehicle communication device according to claim 1,
Equipped with a car upper,
The on-vehicle communication device, wherein the vehicle upper element includes the power wave transmission antenna and the resonance circuit group, or includes the power wave transmission antenna, the resonance circuit group, and the switching unit.
請求項1または2に記載の車上通信装置であって、
前記共振回路群は、前記共振コンデンサのいずれか1つおよび前記共振インダクタンスのいずれか1つから成る直列回路を2つ以上並列に設けて構成される
ことを特徴とする車上通信装置。
The on-vehicle communication device according to claim 1 or 2,
The on-board communication device, wherein the resonance circuit group is configured by providing two or more series circuits each including any one of the resonance capacitors and any one of the resonance inductances in parallel.
請求項3に記載の車上通信装置であって、
前記電力波送信アンテナは、2以上のアンテナから構成され、
前記並列に設けた直列回路と前記電力波送信アンテナとを対応付けてそれぞれ接続する
ことを特徴とする車上通信装置。
The on-vehicle communication device according to claim 3,
The power wave transmitting antenna is composed of two or more antennas,
The on-vehicle communication device characterized in that the series circuit provided in parallel and the power wave transmitting antenna are connected in association with each other.
請求項4に記載の車上通信装置であって、
前記電力波送信アンテナの内、前記電力波を送信するために使用していないアンテナのいずれか1つが、前記電力波を送信するアンテナから送信される当該電力波の送信状態を監視する
ことを特徴とする車上通信装置。
The on-vehicle communication device according to claim 4,
Any one of the power wave transmitting antennas that is not used to transmit the power wave monitors a transmission state of the power wave transmitted from the antenna that transmits the power wave. On-vehicle communication device.
請求項1または2に記載の車上通信装置であって、
前記共振回路群は、前記共振コンデンサおよび前記共振インダクタンスの中から特定の共振コンデンサおよび共振インダクタンスから成る直列回路を前記電力波送信アンテナに常時接続し、前記切替部の切替えにより前記特定の共振コンデンサに当該共振コンデンサ以外の前記共振コンデンサを並列に接続しかつ前記特定の共振インダクタンスに当該共振インダクタンス以外の前記共振インダクタンスを並列に接続する構成である
ことを特徴とする車上通信装置。
The on-vehicle communication device according to claim 1 or 2,
The resonance circuit group is configured to always connect a series circuit including a specific resonance capacitor and a resonance inductance from the resonance capacitor and the resonance inductance to the power wave transmitting antenna, and switch the switching unit to the specific resonance capacitor. An on-vehicle communication device having a configuration in which the resonance capacitors other than the resonance capacitor are connected in parallel and the resonance inductances other than the resonance inductance are connected in parallel to the specific resonance inductance.
請求項1から6のいずれか1項に記載の車上通信装置であって、
前記切替部は、選択的に前記2つ以上の直列回路を切断または接続をするリレー接点および該リレー接点を前記切替指令に基づいて駆動するリレーコイルにより構成される
ことを特徴とする車上通信装置。
The on-vehicle communication device according to any one of claims 1 to 6,
The on-vehicle communication characterized in that the switching unit includes a relay contact that selectively disconnects or connects the two or more series circuits and a relay coil that drives the relay contact based on the switching command. apparatus.
請求項1から5のいずれか1項に記載の車上通信装置であって、
前記切替部は、選択的に前記2つ以上の直列回路のそれぞれ両端を同時に切断または接続をするリレー接点および該リレー接点を前記切替指令に基づいて駆動するリレーコイルにより構成される
ことを特徴とする車上通信装置。
The on-vehicle communication device according to any one of claims 1 to 5,
The switching unit includes a relay contact that selectively disconnects or connects both ends of the two or more series circuits, and a relay coil that drives the relay contact based on the switching command. On-vehicle communication device.
請求項1から8のいずれか1項に記載の車上通信装置を搭載する車両。   A vehicle equipped with the on-board communication device according to claim 1. 請求項1から8のいずれか1項に記載の車上通信装置を備える車両通信システムであって、
前記地上子は、前記車両の走行路に沿って設置され、自らが設置される区間に対応する前記電力波の周波数を示す情報を含む情報波信号を前記車両に送信し、
前記車上通信装置は、前記情報波信号を受信し自らも別の情報波信号を送信する情報波送受信アンテナを備え、前記地上子から前記電力波の周波数を示す情報を受信した場合には、前記周波数選択部が、当該電力波の周波数を示す情報に従って前記切替指令を出力すると共に前記電力波の周波数を選択する
ことを特徴とする車両通信システム。
A vehicle communication system comprising the on-board communication device according to any one of claims 1 to 8,
The ground unit is installed along a traveling path of the vehicle, and transmits an information wave signal including information indicating a frequency of the power wave corresponding to a section in which the ground unit is installed to the vehicle.
The on-board communication device includes an information wave transmission / reception antenna that receives the information wave signal and transmits another information wave signal itself, and when receiving information indicating the frequency of the power wave from the ground unit, The vehicle communication system, wherein the frequency selection unit outputs the switching command according to information indicating the frequency of the power wave and selects the frequency of the power wave.
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