JP3842142B2 - 車上送受信装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、無電源地上子を駆動するために、列車の車上装置からトランスポンダを利用して車上子から無電源地上子に送信する電力波の送信周波数を、車上装置側の切替条件で異なる周波数に切替えて、周波数の異なる無電源地上子を1種類の車上子で駆動する車上送受信装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
列車制御システムを高度化するためには、地上と列車間における情報伝送を高密度に行う必要がある。この地上と列車間で高密度に情報を伝送する情報伝送装置としてトランスポンダが利用されている。このトランスポンダを使用した情報伝送装置は、図3の構成図に示すように、列車に搭載した車上装置2と、地上の所定の位置に設置された無電源地上子5を有する。車上装置2は、電力波伝送部6と変調部7及び復調部8を有する車上送信器9と、電力波送信コイル10と情報波送受信コイル11を有する車上子12を有する。無電源地上子5は、電力波受信コイル13と情報波送信コイル14と、平滑部15と変調部16を有する地上送信器17を有する。この無電源地上子5はトランスポンダ地上装置を構成する一つである。トランスポンダ地上装置には無電源地上子5の他に地上の制御装置に接続され、情報波送受信コイルのみを有し、車上装置2との間で双方向に情報の授受を行う有電源地上子が存在する。この有電源地上子に対して無電源地上子5は、車上子12から電力波を受信し、電力波を受信している間だけ、あらかじめ設定されている情報を車上子12に送信する。
【0003】
車上送受信器9の電力波伝送部6は、図4のブロック図に示すように、電力波周波数発振器21と、電力波増幅器22と、車上子接続ケーブル31との整合を目的とした整合変成器23と、ローパスフィルタ24及び電力波送信レベル・周波数監視回路27を有する。車上子12の電力波送信部30は、車上子接続ケーブル31との整合を目的とした整合変成器32と、共振コンデンサCと電力波送信コイル10及び電力波の送信レベルと周波数を監視するための電流センサ36と、電流センサ36に接続されたピックアップレベル調整器37を有する。
【0004】
電力波周波数発振器21は一定の周波数の電力波を発生し、この電力波を、電力波送信制御により送信制御が行われる電力波増幅器22で規定レベルまで増幅して整合変成器23とローパスフィルタ24を介して車上子12に送る。車上子12の電力波送信部30は送られた電力波を整合変成器32を介して共振コンデンサCと電力波送信コイル10からなる直列共振回路33に送り、電力波送信コイル10から電力波を送信する。また、共振回路33に送られた電力波は電流センサ36によりピックアップされてピックアップレベル調整器37を介して電力波伝送部6の電力波送信レベル・周波数監視回路27にフィードバックされる。電力波送信レベル・周波数監視回路27は送られた電力波の送信レベルと周波数を常時監視して車上子を含めた伝送系の健全性を照査する。
【0005】
列車が無電源地上子5の設置位置に接近し、車上子12が無電源地上子5の上を通過するときに、無電源地上子5の電力波受信コイル13が、車上子12の電力波送信コイル10から送信している電力波を受信し、この受信した電力波を平滑部15で平滑し、平滑した電力を変調部16に送る。そして電力波を受信している間だけ、あらかじめ設定されている情報を情報波送信コイル14から車上子12に送信する。
【0006】
このようにトランスポンダを使用した無電源地上子5は、列車に搭載された車上子12と結合状態になったときに、車上子12から送信される電力波により動作電源が供給され、あらかじめ設定された固定情報を車上子12に送信する。したがって無電源地上子5には電源ケーブルを接続したり、バッテリを設ける必要がなく、電源ケーブルやバッテリの保全が不要となるとともに容易に設置することができる。
【0007】
この無電源地上子5は車上子12と非結合状態においては電源の供給がないため、健全性の照査は定期的に実施される保守点検に頼っている。また、無電源地上子5は実用上、固定情報送信用として設置され、1台の無電源地上子5から1種類の情報を送信するようにしている。そして伝送過程でノイズが混入したとき、車上送受信器9でCRC検定で電文の誤りの有無を検出し、連続して繰り返し入力した例えば4電文のうちCRC検定により合格した電文が2電文以上あり、その合格電文の内容が一致したとき、正しい電文とする誤り検定方式を採用し、故障時には車上送受信器9の検定能力で送信情報を不採用、すなわち無電源地上子5が無いことと等価にして誤った情報が車上装置2へ伝送される確率を極めて低くしてフェールセーフ性を確保している。
【0008】
また、無電源地上子5は、その動作電源を車上装置2から供給されるため、新たにシステムを導入する場合、比較的高い送信電力を常時送信する電力波の周波数選定には既存設備に影響を与えないことを考慮する必要がある。さらに、近年、鉄道の利便性向上を目的に、相互直通運転を行う列車運用が増えてきており、新たなシステム導入検討時には乗り入れ相手線区のシステムに対しても影響を与えないことに十分配慮しなければならない例が増えてきている。このような場合、従来では線区ごとに適応可能なシステムを個別に装備して、相互直通運転を可能にしてきた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、車上子を設置する列車の床下は設置スペースに限りがある。トランスポンダをはじめアンテナコイルの電磁結合により地上と車上間で情報の授受を行うシステムでは周囲の金属物体との離隔を確保する必要性があり、個別のシステムごとに複数の車上子を設置することは物理的に困難である。また、複数の設備を設置することでコスト高になるという問題があった。
【0010】
この発明は係る問題を解消し、使用する電力波の周波数が異なる線区を直通運転する列車に搭載した1つの車上子で2種類の電力波周波数を切替えて送信することができるとともに安全性を確保することができる車上送受信装置を提供することを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る車上送受信装置は、列車(1)に搭載された車上送受信器(9)に設けた電力波伝送部(6)で発生した電力波を車上子(12)に設けた電力波送信アンテナ(10)を使用して地上の無電源地上子(5)に送る車上送受信装置において、電力波伝送部(6)は、2組の電力波周波数発振器(21a,21b)と電力波増幅器(22a,22b)と、電力波送信切替回路(26)を有し、一方の電力波周波数発振器(21a)は周波数f1の電力波を発生し、他方の電力波周波数発振器(21b)は、周波数f1と異なる周波数f2の電力波を発生し、一方の電力波増幅器(22a)は電力波送信周波数選択条件で周波数f1が選択されているときに、一方の電力波周波数発振器(21a)から出力される周波数f1の電力波を規定レベルまで増幅して出力し、他方の電力波増幅器(22b)は電力波送信周波数選択条件で周波数f2が選択されているときに、他方の電力波周波数発振器(21b)から出力される周波数f2の電力波を規定レベルまで増幅して出力し、電力波送信切替回路(26)は電力波送信周波数選択条件に応じて周波数f1の電力波と周波数f2の電力波を切替えて車上子(12)に送り、車上子(12)の電力波送信部(30)は周波数f1の共振回路(33a)と周波数f2の共振回路(33b)と、共振回路切替部(35)を有し、周波数f1の共振回路(33a)は共振コンデンサと電力波送信アンテナ(10)の最大の巻き数で形成されるコイルで直列共振回路を構成し、周波数f1より高い周波数f2の共振回路(33b)は共振コンデンサと電力波送信アンテナ(10)の中間タップで形成される巻き数のコイルで直列共振回路を構成し、共振回路切替部(35)は電力波送信周波数選択条件に応じて周波数f1の共振回路(33a)と周波数f2の共振回路(33b)を切替えて電力波伝送部(6)から送られた電力波を送り出し、電力波送信アンテナ(10)は電力波送信周波数選択条件に応じて周波数f1の電力波と周波数f2の電力波を地上子に送信することを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明のトランスポンダを使用して地上と列車間で情報を伝送する情報伝送装置の構成図である。図に示すように、情報伝送装置は、列車1に搭載された車上装置2と、列車1が走行する例えば異なる線区であるA線区3とB線区4の所定の位置に設置された無電源地上子5a,5bを有する。車上装置2は電力波伝送部6と、有電源地上子に送信する情報を出力する変調部7及び復調部8を有する車上送受信器9と、電力波送信コイル10と情報波送受信コイル11を有する車上子12を有する。無電源地上子5a,5bは、電力波受信コイル13と情報波送信コイル14と、平滑部15と変調部16を有する地上送信器17を有する。
【0013】
車上装置2は、列車1がA線区3とB線区4を走行するときに、異なる周波数の電力波を送信する。列車1が各無電源地上子5a,5bの設置位置に接近し、車上子12が無電源地上子5の上を通過するときに、無電源地上子5の電力波受信コイル13が、車上子12の電力波送信コイル10から送信している電力波を受信し、この受信した電力波を平滑部15で平滑し、平滑した電力を変調部16に送る。そして電力波受信コイル13で電力波を受信している間だけ、あらかじめ設定されている情報を情報波送信コイル14から車上子12に送信する。
【0014】
車上送受信器9の電力波伝送部6は、図2のブロック図に示すように、2組の電力波周波数発振器21a,21bと電力波増幅器22a,22bと整合変成器23a,23bとローパスフィルタ(LPF)24a,24bと、送信周波数選択部25と、電力波送信切替回路26と、電力波送信レベル・周波数監視回路27及び共振回路切替制御回路28を有する。電力波周波数発振器21aは周波数f1の電力波を発生し、電力波周波数発振器21bは、電力波周波数発振器21aで発生する電力波の周波数f1と異なり、例えば周波数f1より高い周波数f2の電力波を発生する。電力波増幅器22a,22bは電力波周波数発振器21a,21bの出力側にそれぞれ接続され、電力波周波数発振器21a,21bから出力される電力波を規定レベルまで増幅して出力する。送信周波数選択部25は電力波送信周波数f1選択条件リレー29aと電力波送信周波数f2選択条件リレー29bを有し、列車制御装置20から送られる電力波送信周波数選択条件により電力波送信周波数f1選択条件リレー29aと電力波送信周波数f2選択条件リレー29bの動作を切替え、電力波送信周波数f1選択条件リレー29aは周波数f1選択条件を出力し、電力波送信周波数f2選択条件リレー29bは周波数f2選択条件を出力する。電力波送信切替回路26は車上子15の電力波送信部30に出力する電力波を切替える。電力波送信レベル・周波数監視回路27は送信する電力波の送信レベルと周波数を監視する。共振回路切替制御回路28は車上子15の電力波送信部30に設けられた周波数f1の共振回路と周波数f2の共振回路の切替え制御を行う。
【0015】
車上送受信器9と車上子接続ケーブル31で接続された車上子12の電力波送信部30は、整合変成器32と、共振コンデンサC1と電力波送信コイル10とからなるf1共振回路33aと、共振コンデンサC2と電力波送信コイル10とからなるf2共振回路33bと、共振回路切替制御回路28から出力される共振回路切替条件を入力して動作する共振回路切替条件リレー34と、共振回路切替条件リレー34の動作によりf1共振回路33aとf2共振回路33bを切替える共振回路切替部35と、電力波の送信レベルと周波数を監視するため、電力波送信コイル10の共通線側に設けられた電流センサ36と、電流センサ36が接続されたピックアップレベル調整器37を有する。電力波送信コイル10のf1共振回路33aを構成する部分は最大の巻き数で構成され、周波数f1より高い周波数のf2共振回路33bを構成する部分は電力波送信コイル10に中間タップを設けて構成している。また、共振コンデンサC1と共振コンデンサC2は2種類の周波数f1,f2別に必要な容量値を有する。
【0016】
上記のように構成した車上送受信器9の電力波伝送部6と車上子12の電力波送信部30で無電源地上子5a,5bに異なる周波数f1,f2の電力を送信するときの動作を説明する。
【0017】
列車1が走行しているとき、電力波周波数発振器21aは周波数f1の電力波を発生し、電力波周波数発振器21bは周波数f2の電力波を発生している。例えば周波数f1の電力波をA区間3の地上子5aに送信し、周波数f2の電力波をB区間4の地上子5bに送信するように初期設定されているとする。列車1がA区間3を走行しているときに、列車制御装置20は車上送受信器9の電力伝送部6の送信周波数選択部25に電力波送信周波数選択条件として周波数f1の選択条件を送る。この送信周波数選択部25に送られている周波数f1の選択条件により電力波送信周波数f1選択条件リレー29aが駆動し、電力波増幅器22aと電力波送信切替回路26及び共振回路切替制御回路28にf1選択条件を送る。電力波増幅器22aはf1選択条件が入力しているときに、電力波周波数発振器21aで発生した周波数f1の電力波を規定レベルに増幅し、整合変成器23aとLPF24aを介して電力波送信切替回路26に送る。電力波送信切替回路26はf1選択条件が送られているときに、入力側をLPF24a側に切替えて、LPF24から送られる周波数f1の電力波を電力波送信ケーブル31aを介して車上子12の電力波送信部30に送る。また、共振回路切替制御回路28は、f1選択条件が入力しているときに、共振回路切替条件ケーブル31cを介して共振回路切替条件リレー34に送る周波数切替信号をオフにし、共振回路切替条件リレー34が動作しない状態にして、共振回路切替部35により整合変成器32の出力側とf1共振回路33aを接続しておく。この状態で電力波送信部30に周波数f1の電力波が送られると、送られた周波数f1の電力波を、整合変成器32と共振回路切替部35を介して共振コンデンサC1と電力波送信コイル10で構成した直列共振回路であるf1共振回路33aに送り、電力波送信コイル10から周波数f1の電力波を地上に送信する。この電力波を送信しているときに、送信している電力波を電流センサ36によりピックアップしてピックアップレベル調整器37に送り、ピックアップレベル調整器37から電力波伝送部6の電力波送信レベル・周波数監視回路27にフィードバックして、電力波の送信レベルと周波数を常時監視して伝送系の健全性を照査している。
【0018】
この状態で列車1がA線区3の無電源地上子5aの設置位置に接近し、車上子12が無電源地上子5aの上を通過するときに、車上子12の電力波送信コイル10から送信している周波数f1の電力波を無電源地上子5aの電力波受信コイル13が受信し、無電源地上子5aに電力が供給される。
【0019】
列車1がA区間3からB区間4に進行すると、列車制御装置20は電力伝送部6の送信周波数選択部25に電力波送信周波数選択条件として周波数f2の選択条件を送る。送信周波数選択部25は、送られている周波数f2の選択条件により電力波送信周波数f2選択条件リレー29bを駆動し、電力波増幅器22bと電力波送信切替回路26及び共振回路切替制御回路28にf2選択条件を送る。電力波増幅器22bはf2選択条件が入力しているときに、電力波周波数発振器21bで発生した周波数f2の電力波を規定レベルに増幅し、整合変成器23bとLPF24bを介して電力波送信切替回路26に送る。電力波送信切替回路26はf2選択条件が送られているときに、周波数f2の電力波を電力波送信ケーブル31aを介して車上子12の電力波送信部30に送る。また、共振回路切替制御回路28は、f2選択条件が入力しているときに、共振回路切替条件ケーブル31cを介して共振回路切替条件リレー34に周波数切替信号を送り、共振回路切替条件リレー34を動作させ、共振回路切替部35をf2共振回路33b側に切替える。この状態で電力波送信部30に周波数f2の電力波が送られると、送られた周波数f2の電力波を、整合変成器32と共振回路切替部35を介してf2共振回路33bに送り、電力波送信コイル10から周波数f2の電力波を地上に送信する。この状態で列車1がB線区4の無電源地上子5bの設置位置に接近し、車上子12が無電源地上子5bの上を通過するときに、車上子12の電力波送信コイル10から送信している周波数f2の電力波を無電源地上子5bの電力波受信コイル13が受信し、無電源地上子5bに電力が供給される。
【0020】
上記説明では列車1が異なるA区間3とB区間4を走行するときに、A区間3とB区間4で異なる周波数f1,f2の電力波を送信する場合について説明したが、新たにシステムを導入して異なる周波数の電力波を送信する場合も同様にして2種類の周波数の電力波を切替えて送信することができる。
【0021】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、送信する2つの電力波の低い周波数f1により共振回路を構成する電力波送信コイルの最大巻き数を決定し、高い周波数f2の共振回路を電力波送信コイルの中間タップ出しで構成することにより、車上子に周波数f1の共振回路と周波数f2の共振回路を個別に構成しないで済み、1個の車上子で2種類の周波数f1,f2の電力波を送信することができる。
【0022】
また、車上子に周波数f1の共振回路と周波数f2の共振回路を個別に構成しないで済み、車上子を2種類の電力波を送信する車上子と同様に小型化することができる。
【0023】
さらに、周波数f1の共振回路と周波数f2の共振回路を個別に設ける必要がなく、各周波数f1,f2が選択されたときに、選択された共振回路を動作させるることにより、共振回路の電磁結合的な影響を与えることを防ぎ、安定した周波数の電力波を発生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の情報伝送装置の構成図である。
【図2】車上送受信器の電力波伝送部と車上子の電力波送信部の構成を示すブロック図である。
【図3】トランスポンダを使用した情報伝送装置の構成図である。
【図4】従来例の車上送受信器の電力波伝送部と車上子の電力波送信部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1;列車、2;車上装置、3;A線区、4;B線区、5;無電源地上子、
6;電力波伝送部、9;車上送受信器、10;電力波送信コイル、
12;車上子、13;電力波受信コイル、17;地上送受信器、
20;列車制御装置、21電力波周波数発振器、22;電力波増幅器、
23;整合変成器、24;LPF、25;送信周波数選択部、
26;電力波送信切替回路、27;電力波送信レベル・周波数監視回路、
28;共振回路切替制御回路、30;電力波送信部、32;整合変成器、
33a;f1共振回路、33b;f2共振回路、
34;共振回路切替条件リレー、35;共振回路切替部、
36;電流センサ、37;ピックアップレベル調整器。
Claims (1)
- 列車(1)に搭載された車上送受信器(9)に設けた電力波伝送部(6)で発生した電力波を車上子(12)に設けた電力波送信アンテナ(10)を使用して地上の無電源地上子(5)に送る車上送受信装置において、
電力波伝送部(6)は、2組の電力波周波数発振器(21a,21b)と電力波増幅器(22a,22b)と、電力波送信切替回路(26)を有し、一方の電力波周波数発振器(21a)は周波数f1の電力波を発生し、他方の電力波周波数発振器(21b)は、周波数f1と異なる周波数f2の電力波を発生し、一方の電力波増幅器(22a)は電力波送信周波数選択条件で周波数f1が選択されているときに、一方の電力波周波数発振器(21a)から出力される周波数f1の電力波を規定レベルまで増幅して出力し、他方の電力波増幅器(22b)は電力波送信周波数選択条件で周波数f2が選択されているときに、他方の電力波周波数発振器(21b)から出力される周波数f2の電力波を規定レベルまで増幅して出力し、電力波送信切替回路(26)は電力波送信周波数選択条件に応じて周波数f1の電力波と周波数f2の電力波を切替えて車上子(12)に送り、
車上子(12)の電力波送信部(30)は周波数f1の共振回路(33a)と周波数f2の共振回路(33b)と、共振回路切替部(35)を有し、周波数f1の共振回路(33a)は共振コンデンサと電力波送信アンテナ(10)の最大の巻き数で形成されるコイルで直列共振回路を構成し、周波数f1より高い周波数f2の共振回路(33b)は共振コンデンサと電力波送信アンテナ(10)の中間タップで形成される巻き数のコイルで直列共振回路を構成し、共振回路切替部(35)は電力波送信周波数選択条件に応じて周波数f1の共振回路(33a)と周波数f2の共振回路(33b)を切替えて電力波伝送部(6)から送られた電力波を送り出すことを特徴とする車上送受信装置。
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