JP4168316B2 - 軌道回路装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道用保安装置（ＡＴＣ装置）に係り、特に軌道回路（レール）に保安用信号を出力する軌道回路装置及び軌道回路制御方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道用保安装置では、軌道回路毎に設置された、特定の周波数成分の信号を送受する送信機と受信機を用いて軌道回路に信号を伝送している。そして、軌道回路上の列車車両の有無により変化する受信信号レベルを利用して列車の在線状況を認識し、鉄道運行の安全性を確保している。このような方式を実行する際、送信機から送信される信号が不安定なものであると、列車在線認識に誤りを生ずるため、送信機の出力を安定させる必要がある。また、軌道回路のインピーダンスは各軌道回路ごとに異なると共に、列車の有無や天候によっても異なるため、送信機からの出力制御に際しては、インピーダンスの変動に対し動揺しない制御が要求される。
【０００３】
このような制御方式として、送信信号の電圧と電流を制御部に取りこみ、インピーダンスを演算により求め、制御則を含むインピーダンスが一定になるように電圧制御する方式がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の方式では、軌道回路のインピーダンスが大きく、出力の実電流値が小さくなると、出力電圧を大きくするように制御が働く。このとき、信号出力の電圧源が飽和すると、所望の制御性能が得られなくなり、出力の安定性が損なわれる。また、信号出力の電圧源として大容量の電圧源を用いたとしても、軌道回路の規定電圧レベルを超えた過電圧の信号を出力する可能性があり、その場合、軌道回路装置の安全性が損なわれる。
【０００５】
同様に、軌道回路のインピーダンスが小さくなった場合、出力電流を大きくするように制御が働き、軌道回路の規定レベルを超えた過電流の信号を出力する可能性がある。この場合も軌道回路装置の安全性が損なわれる。
【０００６】
本発明の目的は、軌道回路の規定を超えた過電圧や過電流の信号が出力されるのを防止することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、軌道回路に出力される出力信号の出力電圧および出力電流のレベルを監視し、出力電圧または出力電流が定められたレベル範囲内にあるときは、インピーダンスが一定になるように制御を行ない、出力電圧または出力電流が定められたレベルを越えたときは、定電圧制御または定電流制御に、制御を切り替えることにより達成される。
【０００８】
すなわち、上記目的を達成する本発明の手段は、軌道回路に信号を送信する送信手段を有してなる軌道回路装置において、前記送信手段は、入力される指令値に基づいて前記信号の電流及び電圧を制御して出力する制御部と、前記信号の電流値を検出する電流検出部と、前記信号の電圧値を検出する電圧検出部とを有してなり、前記制御部は、前記電流検出部で検出された電流値及び前記電圧検出部で検出された電圧値がそれぞれ予め設定された上限値以下の場合は定インピーダンス制御を行い、前記電流値が前記上限値を超えた場合は定電流制御を行い、前記電圧値が前記上限値を超えた場合は定電圧制御を行うように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る軌道回路装置の送信手段である保安用信号送信機の構成を示すブロック図である。図示の保安用信号送信機は、制御部１と、制御部１の出力側に接続された電力増幅器２と、電力増幅器２に電力を供給する電源３と、電力増幅器２の出力信号９の電圧を検知して制御部１に電圧フィードバック情報１０として出力する電圧検知部５と、電力増幅器２の出力信号９の電流を検知して電流フィードバック情報１１として制御部１に出力する電流検知部６と、を含んで構成されている。電力増幅器２の出力側は軌道回路４に接続され、電力増幅器２の出力信号９が軌道回路４に伝送されるようになっている。制御部１、電力増幅器２、及び電源３で演算処理部が構成されている。
【００１７】
制御部１は、指令値７を入力とし、電圧検知部５及び電流検知部６から得られる電力増幅器２の出力の電圧フィードバック情報１０および電流フィードバック情報１１を用いて制御演算を行ない、制御出力信号８を電力増幅器２に出力する。電力増幅器２は、入力された制御出力信号８を増幅し、軌道回路４へ出力する。
【００１８】
図２に、図１の装置における制御特性を、横軸に出力信号９の電流（出力電流）、縦軸に出力信号９の電圧（出力電圧）を、それぞれとって示す。図２中、符号１２で示される範囲は、出力電圧及び出力電流が定められた上限値ＶＭＡＸ，ＩＭＡＸよりも小さい範囲にあり、出力インピーダンスが一定になるように、定インピーダンス制御則により制御される。上限値ＶＭＡＸは、電力増幅器２が出力可能な電圧定格値と、軌道回路４に許容される電圧定格値を元に設定されるものであり、上限値ＩＭＡＸは、電力増幅器２が出力可能な電流定格値と、軌道回路４に許容される電流定格値を元に設定されるものである。
【００１９】
出力インピーダンスが一定になるような前記制御では、具体的には、出力インピーダンスをＺ、出力電流をＩとし、電圧基準値Ｖｓを設け、出力電圧の目標値Ｖｒを、下記の式で求め、得られた出力電圧の目標値Ｖｒに出力電圧Ｖを近づけるように制御が実行される。
【００２０】
Ｖｒ＝Ｖｓ−Ｚ×Ｉ
図２中、符号１３で示される範囲は、出力電圧が定められた上限値ＶＭＡＸを超過する場合であり、このとき装置は、出力電流を小さくして、出力電圧が上限値ＶＭＡＸで一定になるよう、定電圧制御の制御則による制御を行なう。
【００２１】
図２中、符号１４で示される範囲は、出力電流が定められた上限値ＩＭＡＸを超過する場合であり、このとき装置は、出力電圧を小さくして、出力電流が上限値ＩＭＡＸで一定になるよう、定電流制御の制御則による制御を行なう。
【００２２】
このように、制御部１は、軌道回路に出力される信号の電圧及び電流の値を検知して制御則を切り替える。
【００２３】
図３に、図２に示す制御特性を実現するために制御部１が実行する制御処理フローチャートの例を示す。まず、手順１０１において、電流フィードバック情報１１を監視し、電力増幅器２の出力電流が上限値ＩＭＡＸを超過しているかどうかが判断される。電力増幅器２の出力電流が上限値ＩＭＡＸを超過している場合、手順１０４に進んで制御則を定電流制御に切り替えて出力制御が行なわれる。すなわち、制御出力信号８の出力電流指令値が上限値ＩＭＡＸを指示する値になるように制御される。
【００２４】
手順１０１において、電力増幅器２の出力電流が上限値ＩＭＡＸ以下の場合、手順１０２に進んで定インピーダンス制御の制御則に則って制御出力値（出力電圧指令値）が算出される。
【００２５】
次いで手順１０３に進み、算出された制御出力信号８の出力電圧指令値に対応する出力電圧が上限値ＶＭＡＸを超過しているかどうかが判断される。算出された制御出力信号８の出力電圧指令値に対応する出力電圧が上限値ＶＭＡＸを超過している場合、手順１０５に進み、制御則を定電圧制御に切り替えて出力制御が行なわれる。すなわち、出力電圧指令値が上限値ＶＭＡＸに対応する値になるように制御される。算出された制御出力信号８の出力電圧指令値に対応する出力電圧が上限値ＶＭＡＸ以下の場合は手順１０６に進み、定インピーダンス制御の制御則に則って算出された制御出力信号８（出力電圧指令値）がそのまま、電力増幅器２へ出力される。
【００２６】
本実施の形態によれば、図２に示した制御特性となるように送信機の信号出力制御が行われ、軌道回路に出力される信号の電流値、電圧値が、軌道回路の許容値及び電力増幅器の能力範囲に収められるので、信号出力の安定性が向上する。
【００２７】
上記実施の形態では、まず、出力信号の電流値が上限値ＩＭＡＸを越えているかそれとも上限値ＩＭＡＸ以下であるかを判断し、出力信号の電流値が上限値ＩＭＡＸ以下であるとき、定インピーダンス制御による演算を行なうようになっている。しかし、まず、出力信号の電圧値が上限値ＶＭＡＸを越えているかそれとも上限値ＶＭＡＸ以下であるかを判断し、出力信号の電圧値が上限値ＶＭＡＸ以下であるとき、定インピーダンス制御による演算処理を行なうようにし、この演算処理の結果軌道回路に出力される出力信号の電流値が上限値ＩＭＡＸ以下のとき、定インピーダンス制御による演算を継続し、出力信号の電流値が上限値ＩＭＡＸを越えているとき、定電流制御による演算処理を行うように制御則を切り替えてもよい。この場合も、前記図３に示す手順での処理を行うと同様の効果がある。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、出力信号が過電圧または過電流状態になることを防止し、出力信号の安定性を向上させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る送信機のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す実施の形態における出力制御特性を示す概念図である。
【図３】図１に示す実施の形態の処理フローチャートである。
【符号の説明】
１ 制御部
２ 電力増幅器
３ 電源
４ 軌道回路
５ 電圧検知部
６ 電流検知部
７ 指令値
８ 制御出力信号
９ 出力信号
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道用保安装置（ＡＴＣ装置）に係り、特に軌道回路（レール）に保安用信号を出力する軌道回路装置及び軌道回路制御方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道用保安装置では、軌道回路毎に設置された、特定の周波数成分の信号を送受する送信機と受信機を用いて軌道回路に信号を伝送している。そして、軌道回路上の列車車両の有無により変化する受信信号レベルを利用して列車の在線状況を認識し、鉄道運行の安全性を確保している。このような方式を実行する際、送信機から送信される信号が不安定なものであると、列車在線認識に誤りを生ずるため、送信機の出力を安定させる必要がある。また、軌道回路のインピーダンスは各軌道回路ごとに異なると共に、列車の有無や天候によっても異なるため、送信機からの出力制御に際しては、インピーダンスの変動に対し動揺しない制御が要求される。
【０００３】
このような制御方式として、送信信号の電圧と電流を制御部に取りこみ、インピーダンスを演算により求め、制御則を含むインピーダンスが一定になるように電圧制御する方式がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の方式では、軌道回路のインピーダンスが大きく、出力の実電流値が小さくなると、出力電圧を大きくするように制御が働く。このとき、信号出力の電圧源が飽和すると、所望の制御性能が得られなくなり、出力の安定性が損なわれる。また、信号出力の電圧源として大容量の電圧源を用いたとしても、軌道回路の規定電圧レベルを超えた過電圧の信号を出力する可能性があり、その場合、軌道回路装置の安全性が損なわれる。
【０００５】
同様に、軌道回路のインピーダンスが小さくなった場合、出力電流を大きくするように制御が働き、軌道回路の規定レベルを超えた過電流の信号を出力する可能性がある。この場合も軌道回路装置の安全性が損なわれる。
【０００６】
本発明の目的は、軌道回路の規定を超えた過電圧や過電流の信号が出力されるのを防止することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、軌道回路に出力される出力信号の出力電圧および出力電流のレベルを監視し、出力電圧または出力電流が定められたレベル範囲内にあるときは、インピーダンスが一定になるように制御を行ない、出力電圧または出力電流が定められたレベルを越えたときは、定電圧制御または定電流制御に、制御を切り替えることにより達成される。
【０００８】
すなわち、上記目的を達成する本発明の手段は、軌道回路に信号を送信する送信手段を有してなる軌道回路装置において、前記送信手段は、入力される指令値に基づいて前記信号の電流及び電圧を制御して出力する制御部と、前記信号の電流値を検出する電流検出部と、前記信号の電圧値を検出する電圧検出部とを有してなり、前記制御部は、前記電流検出部で検出された電流値及び前記電圧検出部で検出された電圧値がそれぞれ予め設定された上限値以下の場合は定インピーダンス制御を行い、前記電流値が前記上限値を超えた場合は定電流制御を行い、前記電圧値が前記上限値を超えた場合は定電圧制御を行うように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る軌道回路装置の送信手段である保安用信号送信機の構成を示すブロック図である。図示の保安用信号送信機は、制御部１と、制御部１の出力側に接続された電力増幅器２と、電力増幅器２に電力を供給する電源３と、電力増幅器２の出力信号９の電圧を検知して制御部１に電圧フィードバック情報１０として出力する電圧検知部５と、電力増幅器２の出力信号９の電流を検知して電流フィードバック情報１１として制御部１に出力する電流検知部６と、を含んで構成されている。電力増幅器２の出力側は軌道回路４に接続され、電力増幅器２の出力信号９が軌道回路４に伝送されるようになっている。制御部１、電力増幅器２、及び電源３で演算処理部が構成されている。
【００１７】
制御部１は、指令値７を入力とし、電圧検知部５及び電流検知部６から得られる電力増幅器２の出力の電圧フィードバック情報１０および電流フィードバック情報１１を用いて制御演算を行ない、制御出力信号８を電力増幅器２に出力する。電力増幅器２は、入力された制御出力信号８を増幅し、軌道回路４へ出力する。
【００１８】
図２に、図１の装置における制御特性を、横軸に出力信号９の電流（出力電流）、縦軸に出力信号９の電圧（出力電圧）を、それぞれとって示す。図２中、符号１２で示される範囲は、出力電圧及び出力電流が定められた上限値ＶＭＡＸ，ＩＭＡＸよりも小さい範囲にあり、出力インピーダンスが一定になるように、定インピーダンス制御則により制御される。上限値ＶＭＡＸは、電力増幅器２が出力可能な電圧定格値と、軌道回路４に許容される電圧定格値を元に設定されるものであり、上限値ＩＭＡＸは、電力増幅器２が出力可能な電流定格値と、軌道回路４に許容される電流定格値を元に設定されるものである。
【００１９】
出力インピーダンスが一定になるような前記制御では、具体的には、出力インピーダンスをＺ、出力電流をＩとし、電圧基準値Ｖｓを設け、出力電圧の目標値Ｖｒを、下記の式で求め、得られた出力電圧の目標値Ｖｒに出力電圧Ｖを近づけるように制御が実行される。
【００２０】
Ｖｒ＝Ｖｓ−Ｚ×Ｉ
図２中、符号１３で示される範囲は、出力電圧が定められた上限値ＶＭＡＸを超過する場合であり、このとき装置は、出力電流を小さくして、出力電圧が上限値ＶＭＡＸで一定になるよう、定電圧制御の制御則による制御を行なう。
【００２１】
図２中、符号１４で示される範囲は、出力電流が定められた上限値ＩＭＡＸを超過する場合であり、このとき装置は、出力電圧を小さくして、出力電流が上限値ＩＭＡＸで一定になるよう、定電流制御の制御則による制御を行なう。
【００２２】
このように、制御部１は、軌道回路に出力される信号の電圧及び電流の値を検知して制御則を切り替える。
【００２３】
図３に、図２に示す制御特性を実現するために制御部１が実行する制御処理フローチャートの例を示す。まず、手順１０１において、電流フィードバック情報１１を監視し、電力増幅器２の出力電流が上限値ＩＭＡＸを超過しているかどうかが判断される。電力増幅器２の出力電流が上限値ＩＭＡＸを超過している場合、手順１０４に進んで制御則を定電流制御に切り替えて出力制御が行なわれる。すなわち、制御出力信号８の出力電流指令値が上限値ＩＭＡＸを指示する値になるように制御される。
【００２４】
手順１０１において、電力増幅器２の出力電流が上限値ＩＭＡＸ以下の場合、手順１０２に進んで定インピーダンス制御の制御則に則って制御出力値（出力電圧指令値）が算出される。
【００２５】
次いで手順１０３に進み、算出された制御出力信号８の出力電圧指令値に対応する出力電圧が上限値ＶＭＡＸを超過しているかどうかが判断される。算出された制御出力信号８の出力電圧指令値に対応する出力電圧が上限値ＶＭＡＸを超過している場合、手順１０５に進み、制御則を定電圧制御に切り替えて出力制御が行なわれる。すなわち、出力電圧指令値が上限値ＶＭＡＸに対応する値になるように制御される。算出された制御出力信号８の出力電圧指令値に対応する出力電圧が上限値ＶＭＡＸ以下の場合は手順１０６に進み、定インピーダンス制御の制御則に則って算出された制御出力信号８（出力電圧指令値）がそのまま、電力増幅器２へ出力される。
【００２６】
本実施の形態によれば、図２に示した制御特性となるように送信機の信号出力制御が行われ、軌道回路に出力される信号の電流値、電圧値が、軌道回路の許容値及び電力増幅器の能力範囲に収められるので、信号出力の安定性が向上する。
【００２７】
上記実施の形態では、まず、出力信号の電流値が上限値ＩＭＡＸを越えているかそれとも上限値ＩＭＡＸ以下であるかを判断し、出力信号の電流値が上限値ＩＭＡＸ以下であるとき、定インピーダンス制御による演算を行なうようになっている。しかし、まず、出力信号の電圧値が上限値ＶＭＡＸを越えているかそれとも上限値ＶＭＡＸ以下であるかを判断し、出力信号の電圧値が上限値ＶＭＡＸ以下であるとき、定インピーダンス制御による演算処理を行なうようにし、この演算処理の結果軌道回路に出力される出力信号の電流値が上限値ＩＭＡＸ以下のとき、定インピーダンス制御による演算を継続し、出力信号の電流値が上限値ＩＭＡＸを越えているとき、定電流制御による演算処理を行うように制御則を切り替えてもよい。この場合も、前記図３に示す手順での処理を行うと同様の効果がある。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、出力信号が過電圧または過電流状態になることを防止し、出力信号の安定性を向上させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る送信機のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す実施の形態における出力制御特性を示す概念図である。
【図３】図１に示す実施の形態の処理フローチャートである。
【符号の説明】
１ 制御部
２ 電力増幅器
３ 電源
４ 軌道回路
５ 電圧検知部
６ 電流検知部
７ 指令値
８ 制御出力信号
９ 出力信号
Claims (1)
- 軌道回路に信号を送信する送信手段を有してなる軌道回路装置において、前記送信手段は、入力される指令値に基づいて前記信号の電流及び電圧を制御して出力する制御部と、前記信号の電流値を検出する電流検出部と、前記信号の電圧値を検出する電圧検出部とを有してなり、
前記制御部は、前記電流検出部で検出された電流値及び前記電圧検出部で検出された電圧値がそれぞれ予め設定された上限値以下の場合は定インピーダンス制御を行い、前記電流値が前記上限値を超えた場合は定電流制御を行い、前記電圧値が前記上限値を超えた場合は定電圧制御を行うように構成されていることを特徴とする軌道回路装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001200859A JP4168316B2 (ja) | 2001-07-02 | 2001-07-02 | 軌道回路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001200859A JP4168316B2 (ja) | 2001-07-02 | 2001-07-02 | 軌道回路装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003011816A JP2003011816A (ja) | 2003-01-15 |
| JP4168316B2 true JP4168316B2 (ja) | 2008-10-22 |
Family
ID=19037912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001200859A Expired - Lifetime JP4168316B2 (ja) | 2001-07-02 | 2001-07-02 | 軌道回路装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4168316B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
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| JP5005289B2 (ja) * | 2006-08-10 | 2012-08-22 | 株式会社日立製作所 | 軌道回路 |
| JP5078917B2 (ja) * | 2009-01-05 | 2012-11-21 | 株式会社日立製作所 | 軌道回路用送信器 |
| WO2017175277A1 (ja) | 2016-04-04 | 2017-10-12 | 三菱電機株式会社 | レール破断検知装置 |
| JP6680818B2 (ja) * | 2018-02-26 | 2020-04-15 | 株式会社京三製作所 | 軌道回路状態判定装置 |
| JP7349374B2 (ja) * | 2020-01-21 | 2023-09-22 | 株式会社日立製作所 | 軌道回路用送信器 |
-
2001
- 2001-07-02 JP JP2001200859A patent/JP4168316B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003011816A (ja) | 2003-01-15 |
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