JP3544517B2 - 列車位置検知装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、列車の位置を検知して列車までの距離と列車の速度とを測定する列車位置検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の列車位置検知装置は、例えば特開平５−２５４４３２号公報に記載されているように、例えば、１５０ｍ単位の閉塞区間の軌道回路を形成するレールを介して拡散信号を送出する。閉塞区間に列車が存在しない場合について説明する。まず、搬送波をＰＮ（擬似雑音）符号で拡散変調して拡散信号を作成する。そして、拡散信号をレールの始端側の送出手段から送出して、終端側の受信手段により拡散信号を受信する。受信手段で受信した拡散信号を復調処理してＰＮ符号を抽出する。抽出されたＰＮ符号が搬送波を拡散変調したＰＮ符号と一致したとき軌道リレーを扛上する。
一方、閉塞区間内に列車が存在すると、レール間が列車の車軸により短絡されるので、終端側の受信手段の受信レベルが小さくなるため、軌道リレーが落下して閉塞区間内に列車が存在することを検知する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の列車位置検知装置は以上のように構成されているので、拡散信号をレールを介して送出しているため、外部ノイズや天候の影響を受けてＳ／Ｎ比が低下しやすく、列車検知の精度向上を図ることが困難であるという問題点があった。この発明は、外部ノイズや天候の影響が少ない列車位置検知装置を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる列車位置検知装置は、搬送波を変調した送信波を作成する変調手段と、送信波を列車が走行する予め設定した測定距離内の設備に向けて発射する送信アンテナと、列車又は設備から反射された送信波の反射波を受信する受信アンテナと、反射波を復調して反射波がアンテナから発射された送信波のものであることを確認する復調手段と、反射波が送信波のものであり、反射波の受信レベルが所定のしきい値以上のとき、レール上に列車が存在すると判定し、反射波の受信レベルがしきい値以下で予め記憶した設定値のとき、動作が正常であると判定する論理処理手段とを備えたものである。
さらに、設備として列車が走行するレールを使用したものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は実施の形態１の構成を示すブロック図である。図１において、１はレール、２はレール１上に存在する列車である。３は変調手段で、ミリ波の搬送波をＰＮ（擬似雑音）符号でスペクトラム拡散（ＳＳ）変調して送信波を作成する。４は例えば図２に示すように前方１０ｍ〜１５０ｍを検知範囲とした送信アンテナで、変調手段３で作成された送信波を予め設定した測定距離の範囲に列車２を検知するようにレール１に向けて発射する。この場合、測定距離の範囲は送信アンテナ４の検知範囲とする。５は受信アンテナで、レール１又は列車２から反射された反射波を受信する。６は復調手段で、受信アンテナ５で受信した反射波を逆拡散により復調する。７は論理処理手段で、反射波から抽出したＰＮ符号と搬送波のＰＮ符号とが一致したとき、反射波が送信アンテナから発射された送信波のものであると判定すると共に、反射波の受信レベルが所定のしきい値以上のとき、レール１上に列車２が存在すると判定する。８は論理処理手段７の判定結果を伝送する伝送手段で、案内制御装置（図示せず）や踏切制御装置（図示せず）等を制御する。
【０００６】
次に動作について説明する。図１において、変調手段３で作成した送信波を、予め設定した測定距離内のレール１に向けて送信アンテナ４から発射する。列車２が測定距離内に存在しないときは、レール１で反射した反射波を受信アンテナ５が受信し、反射波を復調手段６で逆拡散により復調する。そして、論理処理手段７では反射波の受信レベルが図３に示すように、しきい値以下の予め記憶した設定値９であり、反射波から抽出されたＰＮ符号と、搬送波をＳＳ変調したＰＮ符号とが一致したとき、受信アンテナ５で受信された反射波が送信アンテナ４から発射された送信波のものであると判定する。なお、設定値９は反射波の反射点までの距離と反射波の受信レベルがセットで記憶されている。このように、送信アンテナ４から発射された送信波のものであることを確認する自己チェック機能により、装置の健全性を常時チェックすることができる。
一方、測定距離内のレール１上に列車２が存在するときは、列車２で反射した反射波を受信アンテナ５が受信する。この場合、受信アンテナ５が受信する反射波の受信レベル（振幅）はレール１で反射した場合に比べて大きく、図３に示す列車信号１０のように所定のしきい値以上となる。受信アンテナ５で受信された反射波は復調手段６で逆拡散により復調する。そして、論理処理手段７では反射波の列車信号１０の受信レベルがしきい値以上であり、反射波から抽出されたＰＮ符号と、搬送波をＳＳ変調したＰＮ符号とが一致するか自己相関をとることにより、測定距離内のレール１上に列車２が存在すると判定する。
【０００７】
ここで、変調手段３でＳＳ変調したＰＮ符号以外の符号で変調された信号を受信した場合は、復調手段６での復調（逆拡散）時に除外される。これにより、レール１上に列車２が存在しない場合と、変調手段３等の送信側の故障により送信波が発射されていない状態とを区別することができる。
そして、論理処理手段７は式（１）及び式（２）により、列車２までの距離Ｓと列車２の速度Ｖとを算出する。
Ｓ＝Δｔ＊Ｃ／２ ・・・・・（１）
Ｖ＝ｆｂ＊Ｃ／２＊ｆ_０ ・・・・・（２）
ここで、Δｔは送信波に対する反射波の遅延時間、Ｃは光速度、ｆ_０ は中心周波数及びｆｂは送信波と反射波との周波数の差である。
【０００８】
論理処理手段７は測定距離、例えば１０ｍ〜１５０ｍの範囲以外のデータは無視する。さらに、列車２以外の動物、自動車、人等の物体がレール１上に存在する場合は、図３に示すように物体信号１１の受信レベルの違いにより判断する。また、論理処理手段７は列車２までの距離及び列車２の速度データから、列車２の走行方向を検知して接近しているか、遠ざかっているかを判断する。この結果は伝送手段８を介して案内制御装置（図示せず）、踏切制御装置（図示せず）等に伝送され、列車２が接近している場合は接近リレー（図示せず）を落下させ、遠ざかっている場合は遠リレー（図示せず）を落下させる。
さらに、論理処理手段７は列車２までの距離及び列車２の速度情報を出力することができる。
以上のように、反射波が送信アンテナ４から発射された送信波のものであり、反射波の受信レベルが所定のしきい値以上のとき、論理処理手段７がレール１上に列車２が存在すると判定することにより、外部ノイズや天候の影響を受けることなく、列車検知の精度向上を図ることができる。
また、搬送波をＰＮ（擬似雑音）符号によりスペクトラム拡散（ＳＳ）変調して送信波を作成し、反射波から抽出したＰＮ符号と搬送波のＰＮ符号とが一致したとき、反射波が送信アンテナ４から発射された送信波ものであると判定するようにしたことにより、外部ノイズや天候の影響を受けることなく、列車検知の精度向上を図ることができる。
【０００９】
また、変調手段３で作成した送信波を、予め設定した測定距離内のレール１に向けて送信アンテナ４から発射し、列車２が測定距離内に存在しないときは、レール１で反射した反射波を受信アンテナ５が受信し、反射波の受信レベルがしきい値以下の予め記憶した設定値９であり、反射波から抽出されたＰＮ符号と、搬送波をＳＳ変調したＰＮ符号とが一致したとき、受信アンテナ５で受信された反射波が送信アンテナ４から発射された送信波のものであると判定する自己チェック機能により、装置の健全性を常時チェックすることができる。
さらに、論理処理手段７は式（１）及び式（２）により、列車２までの距離Ｓと列車２の速度Ｖとを算出するので、駅や起点等から列車２までの距離や列車２の速度を確認することができる。
【００１０】
なお、実施の形態１において、送信波を予め設定した測定距離内のレール１に向けて送信アンテナ４から発射し、列車２が測定距離内に存在しないときは、レール１で反射した反射波を受信アンテナ５が受信することにより自己チェックするものについて説明したが、レール１の代わりに特別に設置したリフレクタや電線の支持に使用されている支柱等の設備を利用しても同様の効果を期待することができる。
さらに、実施の形態１において、列車位置検知装置を単独で設置した場合について説明したが、レール１に沿って列車位置検知装置を所定の距離、例えば送信アンテナ４の検知範囲である１５０ｍ毎に設置することにより、レール１上の列車１及び列車２以外の動物、自動車、人等の物体がレール１上に存在することを検知することができる。
【００１１】
【発明の効果】
この発明によれば、送信波を予め設定した測定距離内の設備に向けて送信アンテナから発射し、設備で反射した反射波の受信レベルがしきい値以下の予め記憶した設定値であり、反射波から抽出されたＰＮ符号と、搬送波をＳＳ変調したＰＮ符号とが一致したとき、受信アンテナで受信された反射波が送信アンテナから発射された送信波のものであると判定する自己チェック機能により、装置の健全性を常時チェックすることができる。
さらに、設備として列車が走行するレールを使用したことにより、列車の検知と共用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の送信アンテナの検知範囲を示す説明図である。
【図３】図１において反射波の受信レベルを示す説明図である。
【符号の説明】
１ レール、２ 列車、３ 変調手段、４ 送信アンテナ、
５ 受信アンテナ、６ 復調手段、７ 論理処理手段。

Claims (2)

1. 搬送波を変調した送信波を作成する変調手段と、上記送信波を列車が走行する予め設定した測定距離内の設備に向けて発射する送信アンテナと、上記列車又は上記設備から反射された上記送信波の反射波を受信する受信アンテナと、上記反射波を復調して上記反射波が上記アンテナから発射された上記送信波のものであることを確認する復調手段と、上記反射波が上記送信波のものであり、上記反射波の受信レベルが所定のしきい値以上のとき、上記レール上に列車が存在すると判定し、上記反射波の受信レベルが上記しきい値以下で予め記憶した設定値のとき、動作が正常であると判定する論理処理手段とを備えたことを特徴とする列車位置検知装置。
2. 設備は列車が走行するレールであることを特徴とする請求項１に記載の列車位置検知装置。

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