JP2750779B2 - 鉄道用情報伝送装置 - Google Patents

鉄道用情報伝送装置

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JP2750779B2
JP2750779B2 JP2257344A JP25734490A JP2750779B2 JP 2750779 B2 JP2750779 B2 JP 2750779B2 JP 2257344 A JP2257344 A JP 2257344A JP 25734490 A JP25734490 A JP 25734490A JP 2750779 B2 JP2750779 B2 JP 2750779B2
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【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は鉄道用情報伝送装置に関する。
<従来の技術> 従来、鉄道において例えばATC(自動列車制御装置)
等には交流電化区間における情報伝送装置として電源同
期方式が採用されている。この方式は、送信装置におい
て電源周波数の高調波から搬送波を作成し、これを50Hz
以下の周波数信号にて振幅変調を施して送信する。受信
装置においても同様に電源周波数の高調波から復調用局
部信号を作成して同期検波を行う。この方式であると電
源周波数が変動しても妨害波と搬送波の相対間隔を一定
にすることができ、錯誤動作のおそれがなくなる。
<発明が解決しようとする課題> ところで、従来の鉄道用情報伝送装置に使用されてい
る電源同期方式では、装置が複雑になり、地上及び車上
のスペース、コストが増大していた。また使用する電源
の周波数が変わると周波数に対応させて装置を備えなけ
ればならず、例えば使用している電源周波数が異なる地
域にまたがって鉄道車両が通過する場合、電源同期方式
によって情報伝送を行うことは非常に困難であった。
本発明ではこのような従来の課題に鑑みてなされたも
ので、小型で電源の妨害波の影響を受けないでしかも十
分な伝送速度の得られる鉄道用情報伝送装置を提供する
ことを目的とする。
<課題を解決するための手段> このため本発明は、鉄道における電源周波数及びその
高調波雑音妨害の高い所で地上と車上間で情報伝送を行
う鉄道用情報伝送装置において、前記送信データをディ
ジタルの送信データに変換して所定の順に分割し、分割
した送信データを同期させて同時に出力するデータ作成
手段と、該データ作成手段により分割された送信データ
の分割数に対応して設けられ、前記データ作成手段から
出力された送信データを互いに異なる伝送チャンネルに
分けて変調する変調手段と、該変調手段の各出力信号を
加算する加算手段と、を送信側に備え、該加算手段の出
力信号を互いに異なる各伝送チャンネル毎に分離する分
離手段と、前記各伝送チャンネルの数に対応して設けら
れ、前記分離手段からの出力信号を各伝送チャンネル毎
に復調させる復調手段と、該復調手段から出力された各
信号を前記データ作成手段で作成された状態に合成する
合成手段と、を受信側に備えた。
<作用> 上記の構成によれば、送信側においてデータ作成手段
により送信データはディジタルの送信データに変換さ
れ、所定の順に分割され、同期して出力される。変調手
段はデータ作成手段の出力信号を互いに異なる伝送チャ
ンネルに分けて変調し、変調された信号は加算手段によ
り加算されて受信側に出力される。受信側に出力された
信号は、各伝送チャンネル毎に設けられた復調手段によ
り、各伝送チャンネル毎に分離され、復調される。そし
て各復調手段の出力信号は合成手段によりデータ作成手
段で作成された状態に合成され、元の送信データが復元
される。これにより分割された伝送チャンネルの数に対
応して伝送速度が増す。
<実施例> 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
本実施例においては、ディジタル入力信号で搬送波の
周波数を変化させる変調方式であり、回路構成が簡潔な
周波数偏移変調(以下、FSKと記す)方式を用いる。
本実施例を示す第1図において、送信側の送信装置1
は、入力条件、例えば先行列車の状態に基づいた許容速
度情報等を入力するデータ入力装置11と、データ入力装
置11の出力信号を後述する一連のフレーム構成のディジ
タルの送信データに変換し、さらに作成したフレームを
分割するデータ作成手段であるデータ作成器12と、変調
手段であって分割されたフレームの前半を例えば550〜6
00Hzの範囲内の第1伝送チャンネル(以後、チャンネル
1と記す)でFSK変調する第1FSK変調器13と、同じく変
調手段であって分割されたフレームの後半を例えば600
〜650Hzの範囲内の第2伝送チャンネル(以後、チャン
ネル2と記す)でFSK変調する第2FSK変調器14と、FSK変
調された信号を加算する加算手段である加算器15と、加
算器15の出力信号を増幅する増幅器16と、増幅器16の出
力信号の交流成分を出力するトランス17と、によって構
成され、送信装置1から出力された送信信号はレール3
に出力される。受信側の受信装置2は、トランス21を介
してレール3から入力した受信信号から使用している伝
送チャンネルの周波数帯域のみを抽出するキャリアフィ
ルタ22と、キャリアフィルタ22の出力信号からさらに電
源周波数の高調波である妨害波を除去するフィルタであ
るバンドエリミネーションフィルタ(以後、BEFと記
す)23と、復調手段であってBEF23から出力された信号
を例えばフィルタ等の分離手段によりチャンネル1の周
波数帯域に分離してFSK復調する第1FSK復調器24と、同
じく復調手段であってBEF23から出力された信号を例え
ばフィルタ等によりチャンネル2の周波数帯域に分離し
てFSK復調する第2FSK復調器25と、第1FSK復調器24と第2
FSK復調器25との出力信号を合成して元のディジタルの
送信データを作成する合成手段であるデータ合成器26
と、データ合成器26の出力信号の誤りチェック等を行っ
てデータ合成器26の出力信号を解読する信号解読器27
と、によって構成される。
次に動作を説明する。
電源の周波数が50Hzである場合、第2図のように電源
からは一般に電源周波数の高調波も出力され、この高調
波は信号を妨害する妨害波になる。この妨害波は周波数
が上がるにしたがって振幅が小さくなり、信号への妨害
波の影響が少なくなって有利であるが、逆に電源の周波
数が変動した場合、周波数が上がると妨害波の周波数変
動範囲も広がり、使用する信号の周波数帯域が狭くな
る。したがって使用する信号の周波数帯域は300〜600Hz
程度が適当であり、本実施例では第3図のように600Hz
近傍のチャンネル1、2を使用する。
FSK方式を用いた場合、伝送帯域と伝送速度の間に次
の制限が存在する。
W≧2fm・(1+m)=B・(1+m) 但し、Wは使用する周波数帯域であり、fmは最高変調
周波数であり、mは変調度であり、Bは伝送速度であ
る。ここで一般に使用されている変調度0.67を用いると
伝送速度と使用する周波数帯域との関係は次のようにな
る。
W≧1.67B したがって例えば上記チャンネル1を使用して周波数
帯域が555〜594Hzである場合の伝送速度は以下のように
なる。
この伝送速度を向上させる為、送信データを2つに分
割して分割した送信データを同期させて一度に送受信す
る。
送信装置1のデータ作成器12はデータ入力装置11から
送信データが入力されると、第4図Aのようなディジタ
ルの送信データに変換する。即ち、データ作成器12は送
信データの先頭に送信開始を示す開始フラグを付加し、
送信データの末尾に誤りチェック用のCRCコードを付加
し、送信データのフレームを形成する。尚、フレームに
は末尾にエンドコードを付加するのが一般的であるが、
本実施例では省略している。形成されたフレームはさら
にデータ作成器12にて第4図Bのような所定の順に、即
ち開始フラグと送信データの前半部とからなる第1フレ
ームと、送信データの後半部とCRCコードとからなる第
2フレームとに分割される。第1、2フレームは其々第
1、第2FSK変調器14に同期して出力され、別々にFSK変
調が行われる。その際、例えば第1、2フレームは其々
第3図のチャンネル1、2に割り当てられる。また割り
当てられたフレームの各ビットの「1」、「0」に其々
のチャンネルの2つの周波数を対応させ、対応した周波
数だけを出力させて「1」、「0」を表す。例えばチャ
ンネル1において送信データの「1」、「0」は周波数
f1、f2に対応させ、周波数f1が出力されていれば「1」
を示し、周波数f2が出力されていれば「0」を示す。同
じようにチャンネル2においては「1」、「0」に周波
数f3、f4を対応させる。尚、ここで周波数f1、f2、f3
f4の値は第3図のb、c内で変動するが、変動しても妨
害波の変動範囲aに入らないように各周波数を設定して
おく。別々にFSK変調されたデータは加算器15で合成さ
れ、増幅器16、トランス17を介してレール3に送信信号
として出力される。この送信信号はレール3を介して受
信装置2に受信信号として入力される。入力された受信
信号はトランス21を介してキャリアフィルタ22にて、使
用する伝送チャンネルの周波数帯域のみが抽出され、BE
F23でさらに妨害波が除去され、其々第1FSK復調器24、
第2FSK復調器25でFSK復調されて第4図Bのような第
1、2フレームが復元される。データ合成器26は第1フ
レームの開始フラグを検出すると第1、2フレームを共
通の同期情報として所定の順、即ち第1フレームの後ろ
に第2フレームを連結して第4図Aのような元のフレー
ムに合成して信号解読器27に出力する。信号解読器27は
第4図Aのフレームの末尾に付加されたCRCコードで誤
りチェックを行った後、フレームのディジタルの送信デ
ータが解読される。
かかる構成によれば、回路構成が簡潔なFSK変調方式
を用いて電源周波数の高調波である妨害波の周波数帯域
を避けた信号帯域で送受信を行うことにより、妨害波の
影響を受けることなく、送信装置1、受信装置2を小型
化することが出来、またコストも低減出来る。さらに2
つの電源周波数にも容易に対応させることが出来る。即
ち2つの電源周波数の公倍数の周波数帯域近傍を使用す
ることにより、例えば車両が50/60Hzの切り換え区間を
通過する場合でも、特に2種類の送信装置、受信装置を
設ける必要もなく、送信装置、受信装置を共用すること
が出来る。またディジタルデータのフレームを2つに分
割し、2つの周波数帯域を使用して同期させて送受信を
行うことにより、伝送速度を向上させることが出来る。
またBEFは容易に急峻な特性が得られ、妨害波除去用
として有効であるが、従来の鉄道用伝送装置では、BEF
は故障時には全周波数帯域の信号を通過させてしまう
為、フェールセーフ性からATC等では妨害波除去として
使用出来なかった。しかしディジタル伝送を行うことに
より、CRCコードにより高度の誤り検出機能を持ってい
る為、妨害波によって伝送の途絶が発生しても、誤った
データを受信しない様に出来るので、BEFを使用するこ
とが可能である。
尚、実施例では通信方式としてFSK方式を用いたが、
これに限らずPSK(位相偏移変調)方式を用いても構わ
ない。PSK方式を用いた場合、第5図のように「00」、
「01」、「10」、「11」を其々0゜、90゜、180゜、270
゜に割り当てれば、フレームを分割し、分割したフレー
ムを同期させて送受信することにより、同じように伝送
速度を向上させることが出来る。
また本実施例では送受信データのフレームを2つに分
割したが、3つ以上に分割しても構わない。その場合、
伝送速度は分割した数に応じて増大する。
<発明の効果> 以上説明したように本発明によれば、ディジタルの情
報伝送を行い、ディジタルの送信データのフレームを分
割し、分割したフレームを同期させて伝送チャンネルを
分けて同時に送信することにより、電源同期方式を用い
なくても、電源の妨害波の影響を受けずに十分な伝送速
度を得ることが出来、鉄道用情報伝送装置の性能を向上
させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
電源の妨害波の周波数分布図、第3図は第1図の信号説
明図、第4図は第1図の送信データの説明図、第5図は
第2実施例としてPSK方式を用いた場合の説明図であ
る。 1……送信装置、2……受信装置、3……レール、12…
…データ作成器、13、14……第1、第2FSK変調器、15…
…加算器、23……BEF、24、25……第1、第2FSK復調
器、26……データ合成器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−218189(JP,A) 特開 昭62−152231(JP,A) 特開 昭61−292430(JP,A) 特開 昭60−60062(JP,A) 特開 昭56−17759(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鉄道における電源周波数及びその高調波雑
    音妨害の高い所で地上と車上間で情報伝送を行う鉄道用
    情報伝送装置において、 前記送信データをディジタルの送信データに変換して所
    定の順に分割し、分割した送信データを同期させて同時
    に出力するデータ作成手段と、 該データ作成手段により分割された送信データの分割数
    に対応して設けられ、前記データ作成手段から出力され
    た送信データを互いに異なる伝送チャンネルに分けて変
    調する変調手段と、 該変調手段の各出力信号を加算する加算手段と、を送信
    側に備え、 該加算手段の出力信号を互いに異なる各伝送チャンネル
    毎に分離する分離手段と、 前記各伝送チャンネルの数に対応して設けられ、前記分
    離手段からの出力信号を各伝送チャンネル毎に復調させ
    る復調手段と、 該復調手段から出力された各信号を前記データ作成手段
    で作成された状態に合成する合成手段と、 を受信側に備えたことを特徴とする鉄道用情報伝送装
    置。
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JP4845985B2 (ja) * 2009-03-13 2011-12-28 株式会社京三製作所 列車制御信号の生成方法と信号送信装置と車上演算処理装置及び列車制御方法
JP5285637B2 (ja) * 2010-02-24 2013-09-11 公益財団法人鉄道総合技術研究所 軌道回路装置

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