JP3678643B2 - 列車制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、線路上の列車の位置及び信号現示を車上に表示するようにした列車制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図6は、例えば特公平7−25306号公報に記載された従来の列車制御装置を説明する駅構内の経路配線図である。図6は例えば、下り線の場合で、列車の進行方向は、図示の左方から右方へ向かうものとする。
図示のように、線路は複数の軌道回路1〜7に区分されている。各軌道回路1〜7の一対のレールの間に電圧を印加しておき、列車が進入したときにレール間が車輪で短絡されることにより、列車の在線を検出するものである。
図6では、転轍機8,9により下り本線10及び下り1番線11に分岐され、さらに軌道回路6から転轍機12により基地線13が分岐されている。そして、軌道回路2の進入側に下り本線10側の進路開通を示す場内信号機14と、下り1番線11側の進路開通を示す場内信号機15とが設置されている。また、下り本線10の軌道回路3の出側に、転轍機9の進路開通を示す出発信号機16が設置されている。さらに、下り1番線11の軌道回路4の出側に、転轍機9の進路開通を示す出発信号機17が設置されている。このように各信号機15〜17により設定された閉塞区間に、1列車のほかに他の列車を同時に運転させないようにしてある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来の列車制御装置は以上のように構成されているので、レール間が車輪で短絡されることにより列車の在線を確認しているので、外部ノイズや天候の影響を受けてS/N比が低下するという問題点があった。
さらに、各信号機15〜17が地上に設置されているため、気象条件によっては見通し距離が変わり、確認するのが困難であるという問題点があった。
この発明は、以上のような問題点を解決するためになされたもので、外部ノイズや天候の影響が少ない列車検知を行うことができると共に、信号現示を運転台で行うことにより、前方の閉塞区間の信号の確認を容易に行うことができる列車制御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制御装置は、第1の搬送波を第1の擬似雑音符号によりスペクトラム拡散変調して作成した第1の送信波を送信アンテナから発射し、第1の送信波の反射波を受信アンテナで受信し、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ことを確認して線路上の列車の位置を検出し、列車位置信号を出力する列車位置検知装置と、記憶している列車のダイヤと列車位置信号により列車の前方に設定された閉塞区間の信号現示を決定すると共に、列車から閉塞区間までの残り距離を算出する連動装置と、線路に沿って地上に配置されて第2の搬送波を第2の擬似雑音符号によりスペクトラム拡散変調し、さらに信号現示及び残り距離に対応した信号と合成した第2の送信波を無線で発信する地上無線機と、連動装置から入力される列車位置信号に基づいて、列車が在線する位置に対応した地上無線機を選定し、信号現示及び残り距離を選定した地上無線機に送信する無線制御装置と、列車に搭載されて信号現示及び残り距離を表示する表示手段と、列車に搭載されて地上無線機から発信された第2の送信波を受信して上記信号現示及び残り距離を表示手段に出力し、無線制御装置が選定した地上無線機に信号現示を返送する車上無線機とを備えたものである。
また、線路上の列車が連続して検知可能なように、複数台の列車位置検知装置を線路に沿って配置したものである。
さらに、地上無線機を通信可能範囲内の間隔で配置したものである。
【0005】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は、実施の形態1の構成図である。図1において、18は列車で、線路19上を矢印20の方向に走行中である。21は列車位置検知装置で、図2に示すように以下の22〜26で構成されている。
22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。23は例えば図3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22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18を検知するようにレール19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23の検知範囲とする。24は受信アンテナで、レール19又は列車18から反射された反射波を受信する。25は復調手段で、受信アンテナ24で受信した反射波を逆拡散により復調する。26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19上に列車18が存在すると判定し、列車位置信号を出力する。
【0006】
27はダイヤを記憶している連動装置で、列車位置検知装置21からの列車位置信号とダイヤとから列車18の進路を判断して、列車18の前方に設定された閉塞区間の信号現示を決定すると共に、列車18から閉塞区間の信号現示までの残り距離を算出する。28は無線制御装置で、連動装置27から入力される列車18の在線情報に基づいて、後述の地上無線機29〜32のうち、列車18が在線する位置に対応したのを選定し、連動装置27からの信号現示及び列車18から信号現示までの距離を送信する。29〜32は線路19に沿って配置された地上無線機で、無線制御装置28から伝送された信号現示及び列車18から信号現示までの距離信号で搬送波を変調し、さらにPN(擬似雑音)符号でスペクトラム拡散(SS)変調して無線で発信する。なお、各地上無線機29〜32は通信可能範囲を、例えば直径40m未満で相互間が補完できるように配置されている。33は列車18に搭載された車上無線機で、地上無線機29〜32から発信された搬送波を受信して、信号現示及び列車18から信号現示までの残り距離を後述の表示手段34に出力し、搬送波を発信した地上無線機に信号現示を返送する。
【0007】
次に、動作について説明する。図1から図3において、変調手段22で作成した送信波を、予め設定した測定距離内のレール19に向けて送信アンテナ23から発射する。列車18が測定距離内に存在しないときは、レール19で反射した反射波を受信アンテナ24が受信し、反射波を復調手段25で逆拡散により復調する。そして、論理処理手段26では反射波の受信レベルが図4に示すように、しきい値以下の予め記憶した設定値35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24で受信された反射波が送信アンテナ23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35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。列車18以外の動物、自動車、人等の物体がレール上に存在する場合は、図4に示すように物体信号37a、37bを受信レベルの違いにより判断する。このように、送信アンテナ23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。
【0008】
一方、測定距離内のレール19上に列車18が存在するときは、列車18で反射した反射波を受信アンテナ24が受信する。この場合、受信アンテナ24が受信する反射波の受信レベル(振幅)はレール19で反射した場合に比べて大きく、図4に示す列車信号29のように所定のしきい値以上となる。受信アンテナ24で受信された反射波は復調手段25で逆拡散により復調する。そして、論理処理手段26では反射波の列車信号36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19上に列車18が存在すると判定する。ここで、変調手段22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25での復調(逆拡散)時に除外される。これにより、レール19上に列車18が存在しない場合と、変調手段22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26は式(1)及び(2)により、列車18までの距離Sと列車18の速度Vとを算出し、列車位置信号を出力する。
S=Δt*C/2 ・・・・・(1)
V=fb*C/2f0 ・・・・・(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、f0 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。
【0009】
連動装置27は記憶している列車ダイヤと列車位置検知装置21からの列車位置信号により、列車18の前方に設定された閉塞区間の信号現示を決定すると共に、列車18から閉塞区間までの残り距離を算出して無線制御装置28へ信号現示及び残り距離を出力する。無線制御装置28は連動装置27から入力された列車位置信号に基づいて、例えば列車18が線路19上に在線する位置を通信可能範囲とした地上無線機30を選定する。そして、連動装置27から入力された閉塞区間の信号現示、例えば停止R及び列車18から閉塞区間までの残り距離、例えば50mを線路19に沿って地上に配置された地上無線機30に送信する。地上無線機30は第2の搬送波を第2のPN符号によりSS変調し、信号現示及び列車18から閉塞区間までの残り距離に対応した信号と合成した第2の送信波を作成して、無線で列車18の車上無線機33へ発信する。第2の送信波を受信した車上無線機33は第2の送信波を復調して閉塞区間の信号現示の停止R及び列車18から閉塞区間までの残り距離50mを表示手段34へ出力する。さらに、車上無線機33は受信した信号現示の停止Rを無線制御装置28が選定した地上無線機30へ返送する。表示手段34は入力された信号現示の停止R及び列車18から閉塞区間までの残り距離50mを図5のように表示する。図5において、38は前方の閉塞区間の信号種類で、場内信号、出発信号等を表示する。39は前方の閉塞区間の信号現示で、進行G、徐行Y及び停止Rを表示する。40は前方の閉塞区間までの残り距離で、信号現示が徐行Y及び停止Rのときに残り距離を表示する。41は開通経路で、配線略図上の開通状況41aを補助的情報として表示する。
【0010】
以上のように、列車位置検知装置21が第1の搬送波を第1の擬似雑音符号によりスペクトラム拡散変調して作成した第1の送信波を送信アンテナ23から発射し、第1の送信波の反射波を受信アンテナ24で受信し、反射波が送信アンテナ23から発射された送信波のものであることを確認して線路19上の列車18の位置を検出し、列車位置信号を出力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ことなく列車検知を精度よく行うことができる。
また、列車18に搭載された車上無線機33が地上無線機29〜32から発信された第2の送信波を受信して信号現示及び残り距離を表示手段に出力し、列車18に搭載された表示手段34が信号現示及び残り距離を表示するようにしたことにより、前方の閉塞区間の信号の確認を容易に行うことができる。
さらに、車上無線機33から無線制御装置28が選定した地上無線機29〜32に、車上無線機33が受信した信号現示を返送することにより、連動装置27が決定した閉塞区間の信号現示が正確に伝送されたことを確認することができる。
実施の形態1において、1台の列車検知装置21と4台の地上無線機29〜32を配置したものについて説明したが、列車検知装置21が線路上の列車18を連続して検知可能なように複数台配置し、地上無線機29〜32が通信可能範囲で相互間が補完できるように配置することにより、列車18が走行する全線に亘って列車18の検知をして、信号現示及び残り距離を表示手段34に表示することができる。
【0011】
【発明の効果】
この発明によれば、列車位置検知装置が第1の搬送波を第1の擬似雑音符号によりスペクトラム拡散変調して作成した第1の送信波を送信アンテナから発射し、第1の送信波の反射波を受信アンテナで受信し、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ことを確認して線路上の列車の位置を検出し、列車位置信号を出力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ことなく列車検知を精度よく行うことができる。そして、列車に搭載された車上無線機が地上無線機から発信された第2の送信波を受信して信号現示及び残り距離を表示手段に出力し、列車に搭載された表示手段が信号現示及び残り距離を表示するようにしたことにより、前方の閉塞区間の信号の確認を容易に行うことができる。
また、線路上の列車が連続して検知可能なように、複数台の列車位置検知装置を線路に沿って配置したことにより、列車が走行する全線に亘って外部ノイズや天候の影響を受けことなく列車検知を精度よく行うことができる。
さらに、地上無線機を通信可能範囲内の間隔で配置したことにより、列車が走行する全線に亘って信号現示及び残り距離を、列車に搭載された表示手段に表示することができるので、前方の閉塞区間の信号の確認を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1の構成図である。
【図2】 図1の列車位置検知装置の構成図である。
【図3】 図2の送信アンテナの検知範囲を示す説明図である。
【図4】 図2において反射波の受信レベルを示す説明図である
【図5】 図1の表示手段の表示状態を示す説明図である。
【図6】 従来の列車制御装置を説明する駅構内の経路配線図である。
【符号の説明】
18 列車、21 列車位置検知装置、23 送信アンテナ、
24 受信アンテナ、27 連動装置、28 無線制御装置、
29〜32 地上無線機、33 車上無線機、34 表示手段。
Claims (3)
- 第1の搬送波を第1の擬似雑音符号によりスペクトラム拡散変調して作成した第1の送信波を送信アンテナから発射し、上記第1の送信波の反射波を受信アンテナで受信し、上記反射波が上記送信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して線路上の列車の位置を検出し、列車位置信号を出力する列車位置検知装置と、記憶している列車のダイヤと上記列車位置信号により上記列車の前方に設定された閉塞区間の信号現示を決定すると共に、上記列車から上記閉塞区間までの残り距離を算出する連動装置と、上記線路に沿って地上に配置されて第2の搬送波を第2の擬似雑音符号によりスペクトラム拡散変調し、さらに上記信号現示及び上記残り距離に対応した信号と合成した第2の送信波を無線で発信する地上無線機と、上記連動装置から入力される上記列車位置信号に基づいて、上記列車が在線する位置に対応した上記地上無線機を選定し、上記信号現示及び上記残り距離を選定した上記地上無線機に送信する無線制御装置と、上記列車に搭載されて上記信号現示及び上記残り距離を表示する表示手段と、上記列車に搭載されて上記地上無線機から発信された上記第2の送信波を受信して上記信号現示及び上記残り距離を上記表示手段に出力し、上記無線制御装置が選定した上記地上無線機に上記信号現示を返送する車上無線機とを備えたことを特徴とする列車制御装置。
- 列車位置検知装置は線路上の列車が連続して検知可能なように、複数台が線路に沿って配置されていることを特徴とする請求項1に記載の列車制御装置。
- 地上無線機は通信可能範囲内の間隔で配置されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の列車制御装置。
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