JP3001717B2

JP3001717B2 - 誘導通信線

Info

Publication number: JP3001717B2
Application number: JP4089632A
Authority: JP
Inventors: 栄治板倉
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 1992-03-13
Filing date: 1992-03-13
Publication date: 2000-01-24
Anticipated expiration: 2015-01-24
Also published as: JPH05259947A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、地上等の静止側に帯
状に展張設置されて列車や自動車などの移動体へと所定
通信信号を送信するための情報伝達装置に用いるループ
状の誘導通信線に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば鉄道における列車に対し地上側よ
り列車制御信号等の情報信号を伝送する場合のように、
移動体と静止側間の情報伝送に誘導通信線を用いた情報
伝達装置が用いられている。すなわち、移動体の移動方
向に沿ってループ状の誘導通信線（導線）を平行に展張
し、ループ始端より情報信号を供給し信号電流に応じた
磁束を発生させてこの磁束の変化を移動体側で受信して
いる。

【０００３】この様な誘導通信線２０は、従来は図４に
示すように静止側例えばレールＴ₁、Ｔ₂の間（地上）
等に所定間隔で平行に展張された２本の電線ｌ、ｌとそ
の終端部で両電線間に接続された抵抗器（終端抵抗）Ｒ
で構成され、所定の区間を往復する電気回路（以下誘導
回路という）を形成している。この誘導通信線２０の一
端の入力端子ＩＮａ、ＩＮｂより高周波数の情報通信信
号が供給されこれに応じてループ内には磁束信号が発生
し、図示しない列車（移動体）の適宜アンテナで受信、
復調等適宜処理がなされ列車の速度制御等に利用される
ことになる。

【０００４】通常この誘導通信線２０は、前記終端抵抗
Ｒの抵抗値を、誘導回路に固有の特性インピーダンスと
一致させることにより、誘導回路内各点の電流が一様に
減衰するようにし、いわゆる線路共振の状態にならない
ようにしている。線路共振とは、電線のリアクタンスと
浮遊静電容量の相互作用により、特定の周波数における
電圧電流の分布が周期的に増減する現象である。

【０００５】このような従来の誘導通信線路２０には、
数センチメートルないし数十センチメートル間隔の一対
の電線が使用されていて、その実際の特性インピーダン
スは数百オーム程度である。従って、例えば特性インピ
ーダンス３００オームである誘導通信線を設置した誘導
回路に０．１アンペアの電流を流す設計であれば送信装
置（図示せず）より３ボルトアンペアの電力を送りこめ
ばよい。なお、誘導通信線を長距離にわたって展張する
場合には図３（詳しくは後述）に見られるように、レー
ルＴ₁及びＴ₂との相互作用を排除して通信の品質を維
持するために単一のループとせずに適宜間隔で導線を交
差させてねん架点Ｐとし、複数のループに分割して使用
されることも多い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、誘導情報通
信の品質、例えばＳ／Ｎ比等は誘導磁界の強さにも強く
依存するため、誘導磁界の強さを高める必要が生じ、こ
れに対応して大電流を誘導回路に流したい場合がある。
然しながら、従来の誘導通信線にあってはこの場合に
は、送信出力を上げる他はなく必然的に送信装置の大型
化またこれに応じた各部の設計変更につながり好ましく
ない。勿論、誘導回路の送端からみた線路インピーダン
スを低い値とすれば同一の送信装置で、より大電流を得
ることはでき、事実、ごく短い誘導通信線に限っては前
述終端抵抗を取り去って一対の電線のみとすれば目的を
達成することも可能である。しかし、実際には用途の大
部分を占める誘導通信線の使用形態、すなわち信号波に
高周波を用い且つ長い誘導通信線（誘導回路）の場合に
於いては、既述した線路共振あるいはそれに近い状態に
なり、実用に供することができず、問題であった。

【０００７】従って、小電力（従って小形の送信装置）
のまま十分な高周波電流を得るためには、高周波数信号
を用いて且つ長距離区間に適用できる従来にはない新規
な、線路共振の現象を呈しない数十オーム程度の低イン
ピーダンスの誘導通信線の実現が課題とされていた。な
お、使用電流を同一に保つこととすれば、同一技術即ち
低インピーダンスの誘導通信線と組合せるならば、必要
とする送信装置を従来に比して格段に小形化することが
可能で全体装置の小形化・低コスト化に有効で、こうし
た形で利用することも考えられる。本発明は、上述状況
下で為されたもので、上述性能すなわち高周波数の誘導
通信信号に対して低インピーダンスの新規な誘導通信線
を提案することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本願第一の発明では、所定間隔で所定長さに展張され
た２本の導電路の終端を接続してループ状にした、移動
体へ通信信号を送信する誘導通信線を、前記導電路が夫
々所定長の導線に個々に対応するキャパシタとを接続し
て成る単位要素を順次複数個接続して構成し、且つ前記
各単位要素夫々が前記通信信号の周波数で共振可能とな
る所定電気定数の導線と所定電気定数のキャパシタの組
合せとなる様に構成する。

【０００９】また、本願第二の発明では、上述の各単位
要素を同一規格同一長の導線と、同一規格のキャパシタ
で構成する。

【００１０】また、本願第三の発明では、上述の各単位
要素の導線部の端部にキャパシタを直列接続するととも
にねん架点とする。

【００１１】

【作用】上述各誘導通信線では、夫々の単位要素を構成
する導線部とキャパシタにより決定される共振周波数
が、情報伝達に使用される通信信号の周波数と一致して
いるから、こうした共振周波数の単位要素を複数個だけ
順次接続してループ状に構成した誘導通信線も前記共振
周波数に対して極めて低インピーダンスとなる。また、
第二発明のものでは、同一の導線と同一のキャパシタ即
ち２種類の部品でのみ構成され所定性能を実現してい
る。従って、製造・保守が容易となる。また、第三発明
のものでは、共に磁界の乱れが生じる本願に係るキャパ
シタの接続部と従来から設けられているねん架点を一致
させたので、他の部分での磁界の乱れが少ない誘導通信
線となる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を添附図面に沿って詳細に説明
する。図１は、本発明の誘導通信線１０を模式的に示す
回路図であり、図２は本願他の発明の一実施例である誘
導通信線１０Ａを模式的に示す回路図、図３は同じく本
発明更に他の実施例の誘導通信線１０Ｂを模式的に示す
回路図である。なお、各図中で同一符号を付した部分は
同一または同等部分であることを示す。

【００１３】本発明の誘導通信線１０は、所定長の複数
の導線部Ｌ（Ｌ₁，Ｌ₂，…，Ｌｎ）とこれに対応する
複数のキャパシタＣ（Ｃ₁，Ｃ₂，…，Ｃｎ）とを、交
互に接続した構成であり、夫々対応する（連続する）導
線部とキャパシタと（例えばＬｎとＣｎ）の組み合わせ
（以下、単位要素Ｕ（Ｕ₁，Ｕ₂，…，Ｕｎ）と記載す
る。）を構成する導線部とキャパシタの呈する夫々の電
気的性質すなわちインダクタンス（Ｌ′ｎ）とキャパシ
タンス（Ｃ′ｎ）が決定する共振周波数（ｆｒ）が、全
ての単位要素Ｕについて同一で、情報通信に使用される
高周波信号の周波数に一致するように設定されている。

【００１４】すなわち、全ての単位要素Ｕにおいて次
式、Ｃ′ｎ＝１／（４π²ｆｒ²Ｌ′ｎ）……（１）が略成立するようなリアクタンス値（Ｌ′ｎ）とキャパ
シタンス値（Ｃ′ｎ）が選定されている。従って、全て
の単位要素（Ｕ₁，Ｕ₂，…，Ｕｎ）における共振周波
数が同一周波数（ｆｒ）となっている。なお、上記
（１）式は共振関係を表す原理式であり、実際には導線
部（電線）の静電容量分が存在するため（１）式で決定
される値とは若干ずれた関係の値が選定される。すなわ
ち多少の経験的補正が必要である。

【００１５】上述のように、本発明の誘導通信線１０で
は、線路等に沿って適宜区分された１区間（単位要素）
の一対の電線のインダクタンス（Ｌ′ｎ）とキャパシタ
の静電容量（Ｃ′ｎ）との直列回路（単位要素）のイン
ピーダンスが、使用帯域の高周波数信号に対して共振現
象によって非常に小さな値になることを利用して、全体
の誘導通信線としても低インピーダンスの誘導通信線を
形成するものである。従って、入力端子ＩＮａ、ＩＮｂ
より誘導通信信号が供給されると、小形送信装置によっ
ても大電流が流れて強い信号磁束Ｍが得られ、通信のＳ
／Ｎ比が向上する。なお、当然ながら共振周波数（ｆ
ｒ）以外の周波数に対するインピーダンスは高くなる
が、誘導通信に必要となる側帯波程度の周波数ずれ（離
調）に対しては充分にインピーダンスは低く、効果が薄
れるようなことはない。

【００１６】次に、図２は本願他の発明の誘導通信線の
他の一実施例１０Ａを示す概略回路図である。この誘導
通信線１０Ａも、勿論前述実施例と同じく、線路等に沿
って適宜区分された１区間（単位要素）の一対の電線の
インダクタンス値（Ｌ′ｎ）とキャパシタの静電容量
（Ｃ′ｎ）との直列回路（単位要素）のインピーダンス
が、使用帯域の高周波数信号に対して共振現象によって
非常に小さな値になるとの前述条件を満たしているが、
各単位要素を構成する導線部及びキャパシタ夫々に、同
一のもの、即ち同一規格で同一長の導線Ｌｃ及び同一規
格のキャパシタＣｃを使用している点に特徴がある。両
部品とも同一のものを組み合わせて形成される各単位要
素（１区間）は同一の共振周波数ｆｒを有することにな
る。従って、所望特性の誘導通信線が得られることは勿
論であるが、併せて構成部品が原則的には２種類のみに
共通化され、製造或いは保守等が容易かつ低コストとな
る利点を有する。この誘導通信線１０Ａに於いても、入
力端子ＩＮａ、ＩＮｂより周波数ｆｒの高周波情報信号
が送信装置より供給され、対応して従来より強い情報磁
束Ｍａが得られる。

【００１７】ところで、誘導通信線は、鉄道に於ける列
車情報伝送装置の送信機材として利用することができ
る。この場合には、図４に示したように、列車走行用の
レールＴ₁、Ｔ₂の間にこれに沿って誘導通信線が展張
されるため、展張距離が長い場合には先に上げた単純ル
ープ形状のものでは他の回路の導電経路でもあるレール
との相互作用を受け所定性能が得られない場合もある。
このようなレールの存在による障害を軽減するために従
来よりループに適宜間隔で平行一対の電線を交差させて
ねん架点Ｐを設ける処置が施されることもある（図３参
照）。ところで、このねん架位置（ねん架点）に於いて
は若干ながらも誘導通信線により発生する磁界が乱れて
いる。

【００１８】一方で、本発明の誘導通信線は、導電路
（電線）に直列にキャパシタを接続した構成であり、電
流がキャパシタの前後では変化しないが、電流による磁
界はキャパシタのために多少とも乱れるので、このキャ
パシタを上述した磁界乱れの避けられない電線ねん架点
に一致させてねん架点以外の位置では乱れのない磁界を
得るようにすると好都合である。この点に着目した発明
を次に説明する。

【００１９】即ち図３は、本願更に他の発明の実施例
（１０Ｂ）を示しており、この誘導通信線１０Ｂは、線
路等に沿って適宜区分された１区間（単位要素）の電線
Ｌｂ（インダクタンス：Ｌ′）の端部にキャパシタＣｂ
を直列接続するとともにねん架点とし、この電線Ｌｂと
キャパシタＣｂで形成される直列回路（単位要素）のイ
ンピーダンスが、既述したと同様に使用帯域の高周波数
信号に対して共振現象によって非常に小さな値になるよ
うに電気特性が設定されている。従って、磁界乱れの少
なく低インピーダンスの誘導通信線を形成するものであ
る。なお、ＩＮａ・ＩＮｂは高周波情報信号の入力端
子、Ｍ₁とＭ₂及びＭ₃は誘導磁束を表わしている。

【００２０】なお、本願発明では、図示はしないがこの
他にも、始端にまずキャパシタが位置し以下順に所定長
の導線と所定容量のキャパシタとを接続して成る単位要
素を順次複数個接続して本願発明の誘導通信線を構成す
ることもできる。この場合もやはり各単位要素夫々が前
記通信信号の周波数で共振可能となる所定電気定数の導
線と所定電気定数のキャパシタの組合せで成るように各
部を構成する。要は、所定の区間の夫々が、使用周波数
に対して共振条件を満たしており、誘導通信線全体とし
て使用周波数に対して低いインピーダンスを呈すれば足
りる。

【００２１】

【発明の効果】以上詳述したとおり本願発明の誘導通信
線は、夫々の単位要素を構成する導線部とキャパシタに
より決定される共振周波数が、情報伝達に使用される通
信信号の周波数と略一致しているため、各単位要素を複
数個だけ順次接続してループ状に構成した誘導通信線も
前記共振周波数に対して極めて低インピーダンスとな
り、結果線路共振を生じることなく小形の送信装置で大
電流従って強い磁界を発生できる。即ち、誘導通信のＳ
／Ｎ比を向上させることができる。或いはＳ／Ｎ比の向
上に替えて、送信装置を更に小形のものに置き換えてシ
ステムの小形化・低価格化のために適用することが可能
である。

【００２２】また、前記各単位要素を構成する前記導線
部を同一規格同一長の導線とし、前記キャパシタに同一
規格のキャパシタを用いるならば、部品の共通化ができ
製造・保守の簡易化、また誘導通信線の低価格化が図れ
る。更に、前記単位要素のキャパシタをねん架点に一致
させることで、他の部分では磁界の乱れが少ない誘導通
信線が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の誘導通信線の一実施例を示す回路図
である。

【図２】本願他の発明の誘導通信線の一実施例を示す回
路図である。

【図３】本願更に他の発明の誘導通信線の一実施例を示
す回路図である。

【図４】本願に係る従来の誘導通信線の一例を示す図で
ある。

【符号の説明】

（Ｌ₁，Ｌ₂，…，Ｌｎ）、Ｌｃ…導線、（Ｃ₁，Ｃ₂，…，Ｃｎ）、Ｃｃ…キャパシタ、（Ｕ₁，Ｕ₂，…，Ｕｎ）…単位要素、Ｐ…ねん架点。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定間隔で所定長さに展張された２本の
電路の終端を接続してループ状にした、移動体へ通信信
号を送信する誘導通信線であって、前記電路が所定長の導線（Ｌ₁，Ｌ₂，…，Ｌｎ）と、
各導線に個々に対応するキャパシタ（Ｃ₁，Ｃ₂，…，
Ｃｎ）とを接続して成る単位要素（Ｕ₁，Ｕ₂，…，Ｕ
ｎ）を順次複数個接続して構成され、前記各単位要素（Ｕ₁，Ｕ₂，…，Ｕｎ）夫々が前記通
信信号の周波数で共振可能となる所定電気定数の導線と
所定電気定数のキャパシタの組合せで成ることを特徴と
する誘導通信線。
【請求項２】前記各単位要素を構成する前記導線（Ｌ
₁，Ｌ₂，…，Ｌｎ）が同一規格同一長の導線（Ｌｃ）
であり、前記キャパシタ（Ｃ₁，Ｃ₂，…，Ｃｎ）が同
一規格のキャパシタ（Ｃｃ）であることを特徴とする請
求項１に記載の誘導通信線。
【請求項３】前記単位要素の導線部の端部をキャパシ
タを直列接続するとともにねん架点（Ｐ）としたことを
特徴とする請求項１又は請求項２に記載の誘導通信線。