JP2984570B2 - 自動列車停止装置地上子の測定方法および測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は点制御式の自動列車停止
装置（ＡＴＳ）の地上子良否判定のための測定方法およ
び測定装置に関し、さらに詳細には地上子の共振周波数
および共振の先鋭度（Ｑ）を測定する自動列車停止装置
地上子の測定方法および測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】停止信号の場合や車輌の速度が制限速度
超過の場合に運転士に警報を与えると共に、該警報が無
視されたときに非常ブレーキをかける自動列車停止装置
が多くの線区に設備されている。かかる自動列車停止装
置において運転士に警報などの情報を与える方法とし
て、コイルと該コイルに選択的に接続される複数のコン
デンサとからなり、信号条件に基づいてコイルに接続さ
れるコンデンサが切り換えられる地上子と称される共振
回路を線区内の所定位置に設けて、地上子に電磁的に結
合した車上子コイルからの信号に基づいて警報やブレー
キ指令などを発生させる点制御式の方法が知られてい
る。

【０００３】かかる自動列車停止装置において経年変化
によって地上子の共振回路構成部品が劣化、特に地上子
のコイルが劣化し、地上子の共振周波数および共振の尖
鋭度Ｑに変化を来す。このため、正確な自動列車停止制
御動作を維持するべく、地上子の共振周波数および共振
の尖鋭度Ｑを測定する地上子の測定装置等を搭載した検
測車を所定期間毎に走行させて地上子の劣化を検出し、
劣化地上子のコイルの交換するなどの保守を行ってい
る。しかしながら、検測車の台数が少ないこと等により
地上子の共振周波数および共振の尖鋭度Ｑの測定は１年
に１〜２回程度しか行えない。

【０００４】一方、地上子の従来の測定装置として、特
開平５−２６４６１７号公報に開示されているように、
車上子コイルに所定周波数まで平坦なスペクトルの信号
電圧を印加し、車上子コイルと地上子コイルが電磁誘導
結合したときの車上子コイルに発生する信号を抽出し、
アナログ−デジタル変換してメモリに格納し、メモリに
格納されたデータを離散フーリエ変換して得た離散スペ
クトルから地上子の共振周波数と共振の先鋭度Ｑとを算
出して、地上子コイルの劣化の程度を判別することが提
案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の測定装
置によるときは短時間の測定で高精度に地上子の共振周
波数および共振の尖鋭度Ｑの測定ができる。そこで、上
記測定装置を通常の営業車に搭載して地上子の共振周波
数の測定を行った場合、従来の検測車よりも測定回数を
増加させることが可能になる。さらに、上記した従来の
測定装置によるときは、車上子と地上子との間隔が測定
時毎に異なっても測定誤差の発生は解消された。しか
し、車上子が地上子に対向している場合は測定が良好に
行えるが、営業車が走行中、すなわち車上子が移動して
地上子と車上子との間の距離が変化しているときは共振
周波数および共振の尖鋭度Ｑの測定が正確に行えないと
いう問題点があった。

【０００６】本発明は、車上子と地上子との間の距離が
変化しても正確に共振周波数および共振の尖鋭度Ｑの測
定ができる測定方法および測定装置を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる自動列車
停止装置地上子の測定方法は、車上子の送信コイルに所
定周波数のパイロット信号と所定周波数まで平坦なスペ
クトルの信号とを印加し、車上子の受信コイルと地上子
のコイルとの電磁誘導により車上子の受信コイルに誘起
された電圧中からパイロット信号を抽出し、地上子と車
上子との間の距離に基づく抽出パイロット信号のレベル
変動を検出し、パイロット信号のレベル変動に基づいて
前記車上子の受信コイルに誘起された電圧のレベルを補
正し、レベル補正された前記受信コイルの誘起電圧をフ
ーリエ変換して得られた離散的スペクトルから地上子の
共振周波数と共振の尖鋭度を算出することを特徴とす
る。

【０００８】本発明にかかる自動列車停止装置地上子の
測定装置は、所定周波数のパイロット信号と所定周波数
まで平坦なスペクトルの信号を発生し車上子の送信コイ
ルに印加する多重周波数発生器と、車上子の受信コイル
と地上子のコイルとの電磁誘導により車上子の受信コイ
ルに誘起された電圧中からパイロット信号を抽出するパ
イロット信号抽出回路と、地上子と車上子との間の距離
に基づく抽出パイロット信号のレベル変動を検出する検
出回路と、パイロット信号のレベル変動に基づいて前記
車上子の受信コイルに誘起された電圧のレベルを補正す
る補正回路と、レベル補正された前記受信コイルの誘起
電圧をフーリエ変換するフーリエ変換回路とを備え、フ
ーリエ変換して得られた離散的スペクトルから地上子の
共振周波数と共振の尖鋭度を算出することを特徴とす
る。

【０００９】

【作用】本発明にかかる自動列車停止装置地上子の測定
方法および測定装置は、所定周波数のパイロット信号と
所定周波数まで平坦なスペクトルの信号とが車上子の送
信コイルに印加され、車上子の受信コイルと地上子のコ
イルとの電磁誘導により車上子の受信コイルに誘起され
た電圧中からパイロット信号が抽出される。抽出された
パイロット信号のレベルは地上子と車上子との間の距離
に基づいて変化している。このパイロット信号のレベル
変動が検出され、パイロット信号のレベル変動に基づい
て前記車上子の受信コイルに誘起された電圧のレベルが
補正される。レベル補正された前記受信コイルの誘起電
圧がフーリエ変換して得られた離散的スペクトルから地
上子の共振周波数と共振の尖鋭度が算出される。

【００１０】ここで、車上子の送信コイルおよび受信コ
イルと、地上子のコイルとの電磁的な結合度は、車上子
と地上子との間の距離に基づいて変化し、この変化に基
づいて車上子の受信コイルの誘起電圧が変化するが、こ
の結合度の変化は車上子と地上子との間の距離の変化に
のみ影響され、周波数には影響されないため、パイロッ
ト信号のレベル変動が検出されて、パイロット信号のレ
ベル変動に基づいて車上子の受信コイルに誘起された電
圧のレベルが補正され、レベル補正後の誘起電圧がフー
リエ変換されるために、車上子と地上子との間の距離の
変化は補償されることになって、車上子と地上子との間
の距離が変化しても正確に共振周波数、共振の尖鋭度が
算出できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。図１
は本発明にかかる自動列車停止装置地上子の測定装置の
一実施例の構成を示すブロック図である。

【００１２】符号２０は本実施例の測定装置を示す。多
重周波数信号発生器１からの出力はＤ／Ａ変換器２に供
給されてアナログ信号に変換され、Ｄ／Ａ変換器２の出
力はローパスフィルタ３に供給されてＤ／Ａ変換器２の
出力中の高周波成分が除去され、ローパスフィルタ３か
らの出力は増幅器４に供給されて所定レベルにまで増幅
され、増幅器４の出力は車上子５の送信コイル５Ｔに印
加されて、送信される。

【００１３】多重周波数信号発生器１は、図２に示すよ
うに、パイロット信号発振器と所定周波数間隔の（ｎ−
１）個の発振器とからなる発振器１Ａと発振器１Ａから
の出力を合成する合成器１Ｂとを備えており、発振器１
Ａを構成する各発振器は単一の周波数であって出力レベ
ルが等しい発振出力を発生し、発振器１Ａからの発振出
力は合成器１Ｂによって合成されて出力される。したが
って、合成器１Ｂの出力の周波数スペクトルは図３
（ａ）に示すように所望の帯域でレベルが平坦な離散的
スペクトルである。本例においてはパイロット信号発振
器の発振周波数ｆｐは例えば１１６ｋＨｚに設定し、
（ｎ−１）個の各発振器の発振周波数は所定周波数間隔
の９７ｋＨｚ〜１１３ｋＨｚの発振周波数および所定周
波数間隔の１１９ｋＨｚ〜１３７ｋＨｚ発振の周波数に
設定してある。

【００１４】発振器１Ａの発振周波数をこのように選択
したのは、現状の地上子の共振周波数は１３０ｋＨｚ、
１２３ｋＨｚ、１０８ｋＨｚおよび１０３ｋＨｚに選定
されているためであって、抽出が容易でかつ他の周波数
から離れているようにパイロット信号の周波数は使用さ
れていない周波数範囲１１３ｋＨｚ〜１１９ｋＨｚの中
間に選択してある。

【００１５】上記において多重周波数信号発生器１はア
ナログ的構成の場合を例示したが、メモリに図３（ａ）
に示す周波数スペクトルに対応するデータを格納してお
いて、該データをメモリから読み出してＤ／Ａ変換する
ことによって、図３（ａ）に示す周波数スペクトルの多
重周波数信号を得るようにした、デジタル的構成とする
こともできる。

【００１６】車上子５は図４に示すように前記送信コイ
ル５Ｔと受信コイル５Ｒとを備え、送信コイル５Ｔと受
信コイル５Ｒとの電磁的な結合度は〃０〃に設定されて
おり、相互に結合することはない。一方、地上子６は図
４に示すようにコイル６Ｌと、コンデンサ６Ｃ１および
６Ｃ２と、コンデンサ６Ｃ１と６Ｃ２とを信号に基づき
切り換えてコイル６Ｌに並列接続するためのスイッチＳ
とを備えている。ここで、コイル６Ｌと送信コイル５Ｔ
との電磁的結合は疎結合に設定され、かつコイル６Ｌと
受信コイル５Ｒとの電磁的結合も疎結合に設定されてい
る。

【００１７】増幅器４からの出力が印加された送信コイ
ル５Ｔとコイル６Ｌとの電磁誘導により、さらにコイル
６Ｌと受信コイル５Ｒとの電磁誘導によって受信コイル
５Ｒに誘起された電圧は増幅器７に供給されて所定利得
に基づいて増幅され、増幅器７の出力はバンドパスフィ
ルタ８に供給されて帯域制限される。バンドパスフィル
タ８の出力はＡ／Ｄ変換器９に供給されてデジタル信号
に変換され、Ａ／Ｄ変換器９からの出力デジタル信号は
パイロット信号抽出回路１１に供給されて、Ａ／Ｄ変換
器９の出力中からパイロット信号成分が抽出される。

【００１８】パイロット信号抽出回路１１はローカル発
振器１１Ａ、ダウンコンバータ１１Ｂ、ＦＩＲ形のデジ
タルローパスフィルタ１１ＣおよびＦＩＲ形のデジタル
バンドパスフィルタ１１Ｄを備えている。

【００１９】パイロット信号抽出回路１１では、ローカ
ル発振器１１Ａからの発振出力とＡ／Ｄ変換器９の出力
デジタル信号とがダウンコンバータ１１Ｂにて周波数混
合されて周波数変換され、Ａ／Ｄ変換出力が処理のしや
すい周波数に低下させられる。ダウンコンバータ１１Ｂ
からの出力を受けたデジタルローパスフィルタ１１Ｃに
よってダウンコンバータ１１Ｂの出力中の高域側が遮断
されパイロット信号を含む低域側が抽出される。デジタ
ルローパスフィルタ１１Ｃからの出力を受けたデジタル
バンドパスフィルタ１１Ｄによってデジタルローパスフ
ィルタ１１Ｃの出力中からパイロット信号周波数成分の
みが抽出され、パイロット信号が抽出される。

【００２０】Ａ／Ｄ変換器９の出力デジタル信号および
パイロット信号抽出回路１１から抽出されたパイロット
信号はデジタルシグナルプロセッサ１２に供給されて、
デジタルシグナルプロセッサ１２においてレベル検出、
レベル補正および高速フーリエ演算をする信号処理がな
される。

【００２１】デジタルシグナルプロセッサ１２は機能的
に、パイロット信号抽出回路１１から抽出されたパイロ
ット信号のレベル変動曲線を演算するレベル変動曲線演
算回路１２Ａと、Ａ／Ｄ変換器９の出力デジタル信号に
対して演算されたレベル変動曲線に基づく補正演算を行
うレベル補正演算回路１２Ｂと、レベル補正演算回路１
２Ｂにてレベル補正されたレベル補正演算回路１２Ｂの
出力データを受けて高速フーリエ演算を行うＦＦＴ演算
回路１２Ｃとを備えている。

【００２２】デジタルシグナルプロセッサ１２によって
演算された離散的スペクトルの情報はメモリ１３と協働
するコンピュータ１４に供給してフロッピーディスクな
どの磁気ディスク記録装置１６に記録され、本測定装置
２０の外に設けたコンピュータによって離散スペクトル
間の補間を行い、共振周波数〃ｆ０〃および共振の尖鋭
度Ｑが演算される。補間は最小二乗法による補間、また
はスプライン補間によって行われる。

【００２３】勿論、コンピュータ１４において、デジタ
ルシグナルプロセッサ１２によって演算された離散的ス
ペクトル間の補間を行い、共振周波数〃ｆ０〃および共
振の尖鋭度Ｑの演算を行うこともできるが、測定装置２
０を営業車に搭載させてあるため、高速走行時に演算処
理が間にあわなくなるので演算された離散的スペクトル
の情報を一旦メモリ１３に記憶させて、該スペクトル情
報より〃ｆ０〃および共振の尖鋭度Ｑを演算するとき
は、さらに磁気ディスク記憶装置１６に情報を移して別
途処理するのである。

【００２４】ここで、測定装置２０は営業車に搭載され
ているため、地上子６と車上子５との相対位置が営業車
の走行に基づいて変化し、地上子６の位置に車上子５が
近づくにしたがって車上子５の受信コイル５Ｒからの誘
起電圧は増加し、地上子６の位置に車上子５が対向した
ときに最大となり、遠ざかるにしたがって減少する。し
たがって、バンドパスフィルタ８の出力の周波数スペク
トルのレベルは、地上子６の位置に車上子５が近づくに
したがって、例えば図３（ｂ）から図３（ｃ）に示すご
とくに増加し、遠ざかるにしたがって図３（ｃ）から図
３（ｂ）に示すごとくに減少する。

【００２５】パイロット信号抽出回路１１から抽出され
たパイロット信号のレベルも同様に地上子６と車上子５
との相対位置に基づいて変化する。この結果、レベル変
動曲線演算回路１２Ａによって演算された結果のパイロ
ット信号のレベル変動曲線は図５の実線で示す曲線ａに
示す如くになる。図５において時刻〃ｔ０〃においてレ
ベルが最大になり、この時が地上子６に車上子５が対向
しているときである。

【００２６】一方、レベル変動補正演算回路１２Ｂに供
給されたＡ／Ｄ変換器９の出力デジタル信号は、レベル
変動補正演算回路１２Ｂにおいてレベル変動曲線に基づ
いてレベル変動の補正がなされる。この補正は具体的
に、図５の曲線ａに対して対称な図５において破線で示
す曲線ｂの値とＡ／Ｄ変換器９からのデジタル信号との
乗算によってレベルが補正される。このように補正する
のは、地上子６と車上子５との間の結合度は両者の距離
にのみ依存して変化し、周波数には依存しないためであ
る。

【００２７】この補正がなされたレベル変動補正演算回
路１２Ｂからの出力がＦＦＴ演算回路１２Ｃにおいて信
号処理されてフーリエ演算される。

【００２８】次に、本実施例による場合の測定結果を従
来例による場合との比較で説明する。本実施例におい
て、車上子５の送信コイル５Ｔに印加される電圧波形は
図８（ａ）に示すごとくである。この電圧を受けて車上
子５の受信コイル５Ｒからの出力電圧波形は図７（ａ）
に示すごとくであり、図７（ａ）に示す電圧波形がレベ
ル補正された結果、図７（ｂ）に示す如くになる。この
電圧波形がフーリエ変換されて、補間処理された結果図
７（ｃ）に示すような共振曲線が得られる。この曲線か
ら図６に示すように、レベルが最大のときの周波数から
共振周波数〃ｆ０〃が得られ、最大レベルから３ｄＢ下
がったレベルの電圧を示す周波数〃ｆ１〃および〃ｆ２
〃とから、共振の尖鋭度Ｑがｆ０／（ｆ１−ｆ２）によ
って求められる。

【００２９】共振周波数〃ｆ０〃が所定範囲を超えて変
化し、または共振の尖鋭度Ｑが所定値以下に低下したと
きは地上子６が劣化したと判定されて地上子６を取り替
えることにより、地上子６の保守が行えて、常に地上子
６の性能を所定範囲内に維持できることになる。

【００３０】従来例による場合は、車上子５の送信コイ
ル５Ｔに印加される電圧波形は図８（ａ）に示すごとく
であって、パイロット信号を無視すれば本実施例の場合
と同様であり、地上子６に車上子５が対向する位置に静
止しているときの受信コイル５Ｒの出力電圧波形は図８
（ｂ）に示すごとくであって、受信コイル５Ｒの電圧波
形を処理したときの共振曲線は図８（ｃ）に示すごとく
であり、共振周波数および共振の尖鋭度Ｑの測定に支障
はない。しかるに車上子５が移動して地上子６との相対
距離が変化すると、図９（ａ）に示す波形の電圧、すな
わち図８（ａ）に示す波形と同一の電圧が送信コイル５
Ｔに印加されたときにおいて、受信コイル５Ｒの出力電
圧の波形は図９（ｂ）に示すようになり、その共振曲線
は図９（ｃ）に示す如くになって、複数の峰が生じた曲
線となって、共振周波数〃ｆ０〃、共振の尖鋭度Ｑの演
算に誤りが生じ易くなって、測定結果の信頼度は低下す
る。

【００３１】図７と、図８および図９と比較すれば明ら
かなように、本実施例の場合はレベル補正されるために
地上子６と車上子６との相対位置が変化しても、従来例
の図８の場合すなわち地上子６と車上子６とが対向して
いる位置関係にある場合と同様の波形となって、正確に
共振周波数〃ｆ０〃および共振の尖鋭度Ｑが得られるこ
とになり、測定結果の信頼性は低下しない。この結果、
測定装置２０を営業車に搭載して地上子の共振周波数〃
ｆ０〃の変化、共振の尖鋭度Ｑの悪化、すなわち地上子
の劣化を正確に判定することができることになる。

【００３２】また、本実施例によればパイロット信号の
レベル変動曲線が演算されるため、パイロット信号のレ
ベルに基づいてレベル補正ができるほか、パイロット信
号のレベル変動曲線のピーク位置を中心とする所定範囲
を設定することによって、該範囲をＦＦＴ演算範囲とす
るなどＦＦＴ演算範囲の決定にも利用することができ
る。さらに、パイロット信号のレベル変動曲線のピーク
位置において地上子６と車上子５とが対向しているた
め、レベル変動曲線のピーク位置の情報を利用して営業
車の位置検出装置の校正に使用することができる。これ
は、地上子６の位置が予め定められているため、地上子
位置にて営業車位置データを校正されるのである。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明にかかる自動
列車停止装置地上子の測定方法および測定装置によれ
ば、車上子と地上子との間の距離が変化しても正確に共
振周波数および共振の尖鋭度の測定ができるという効果
が得られる。

【００３４】この結果、本発明にかかる自動列車停止装
置地上子の測定装置を営業車に搭載して地上子の共振周
波数、共振の尖鋭度を測定することによって、地上子の
良否判別の時間的間隔が短縮できて、正確な自動列車停
止制御動作を維持することができるという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる自動列車停止装置地上子の測定
装置の一実施例の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明にかかる自動列車停止装置地上子の測定
装置の一実施例における多重周波数信号発生器の構成を
示すブロック図である。

【図３】本発明にかかる自動列車停止装置地上子の測定
装置の一実施例における多重周波数信号発生器の出力の
周波数スペクトルおよび受信信号の周波数スペクトルを
示す模式図である。

【図４】本発明にかかる自動列車停止装置地上子の測定
装置の一実施例における車上子および地上子の構成を示
す模式図である。

【図５】本発明にかかる自動列車停止装置地上子の測定
装置の一実施例におけるレベル変動曲線の説明に供する
模式図である。

【図６】共振周波数と共振の尖鋭度との関係を示す模式
図である。

【図７】本発明にかかる自動列車停止装置地上子の測定
装置の一実施例における作用の説明に供する波形図であ
る。

【図８】本発明にかかる自動列車停止装置地上子の測定
装置の一実施例における作用の説明に供する波形図であ
る。

【図９】本発明にかかる自動列車停止装置地上子の測定
装置の一実施例における作用の説明に供する波形図であ
る。

【符号の説明】

１ 多重周波数信号発生器 ２ Ｄ／Ａ変換器 ３ ローパスフィルタ ４および７ 増幅器 ５ 車上子 ６ 地上子 ８ バンドパスフィルタ ９ Ａ／Ｄ変換器 １１ パイロット信号抽出回路 １２ デジタルシグナルプロセッサ １３ メモリ １４ コンピュータ １６ 磁気ディスク記憶装置 ５Ｔ 送信コイル ５Ｒ 受信コイル ６Ｌ コイル １１Ａ ローカル発振器 １１Ｂ ダウンコンバータ １１Ｃ デジタルローパスフィルタ １１Ｄ デジタルバンドパスフィルタ １２Ａ レベル変動曲線演算回路 １２Ｂ レベル変動補正演算回路 １２Ｃ ＦＦＴ演算回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長坂 浩行 東京都渋谷区道玄坂１丁目14番６号 株 式会社ケンウッド内 (72)発明者 白石 憲一 東京都渋谷区道玄坂１丁目14番６号 株 式会社ケンウッド内 (72)発明者 竹ヶ原 俊幸 東京都渋谷区道玄坂１丁目14番６号 株 式会社ケンウッド内 (72)発明者 鈴木 章一 東京都渋谷区道玄坂１丁目14番６号 株 式会社ケンウッド内 (72)発明者 岡本 修一 東京都渋谷区道玄坂１丁目14番６号 株 式会社ケンウッド内 (56)参考文献 特開 平８−94687（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−264617（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−105275（ＪＰ，Ａ) 実開 昭47−7836（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭43−26156（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭36−26517（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01R 27/26 B60L 15/40 B61L 3/12

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車上子の送信コイルに所定周波数のパイロ
   ット信号と所定周波数まで平坦なスペクトルの信号とを
   印加し、車上子の受信コイルと地上子のコイルとの電磁
   誘導により車上子の受信コイルに誘起された電圧中から
   パイロット信号を抽出し、地上子と車上子との間の距離
   に基づく抽出パイロット信号のレベル変動を検出し、パ
   イロット信号のレベル変動に基づいて前記車上子の受信
   コイルに誘起された電圧のレベルを補正し、レベル補正
   された前記受信コイルの誘起電圧をフーリエ変換して得
   られた離散的スペクトルから地上子の共振周波数と共振
   の尖鋭度を算出することを特徴とする自動列車停止装置
   地上子の測定方法。
2. 【請求項２】所定周波数のパイロット信号と所定周波数
   まで平坦なスペクトルの信号を発生し車上子の送信コイ
   ルに印加する多重周波数発生器と、車上子の受信コイル
   と地上子のコイルとの電磁誘導により車上子の受信コイ
   ルに誘起された電圧中からパイロット信号を抽出するパ
   イロット信号抽出回路と、地上子と車上子との間の距離
   に基づく抽出パイロット信号のレベル変動を検出する検
   出回路と、パイロット信号のレベル変動に基づいて前記
   車上子の受信コイルに誘起された電圧のレベルを補正す
   る補正回路と、レベル補正された前記受信コイルの誘起
   電圧をフーリエ変換するフーリエ変換回路とを備え、フ
   ーリエ変換して得られた離散的スペクトルから地上子の
   共振周波数と共振の尖鋭度を算出することを特徴とする
   自動列車停止装置地上子の測定装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の自動列車停止装置地上子の
   測定装置において、パイロット信号抽出回路はパイロッ
   ト信号の周波数を低域側に周波数変換させる周波数変換
   手段を備えたことを特徴とする自動列車停止装置地上子
   の測定装置。