JP4386492B2

JP4386492B2 - 通信システム

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Publication number: JP4386492B2
Application number: JP05941099A
Authority: JP
Inventors: 清治村田; 剛櫻井
Original assignee: 八幡電気産業株式会社
Priority date: 1999-03-05
Filing date: 1999-03-05
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2019-03-05
Also published as: JP2000261354A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として鉄道施設に適用される通信システムに関し、例えば、地下鉄の鉄道車両の乗務員や線路等の保守作業員等が携帯通信装置を用いて基地局と通信を行うための通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉄道施設に適用される通信技術の１つには、基地局(運転指令室)と運行中の鉄道車両との間で音声等の通信を行うための誘導無線通信があり、主として地下鉄道に広く利用されている。
【０００３】
図４は、従来における誘導無線の通信システムの概略構成図である。図４に示すように、通信システムは、運転指令所１に接続された基地局２と、基地局２から線路に沿って設置された複数の誘導線３，誘導線３間に挿入され各誘導線３の設置場所におけるインピーダンス整合をとる中間結合器４，及び誘導線３の終端に接続される終端抵抗器５からなる誘導線路と、線路上を走行する鉄道車両に搭載された移動局車上装置６から構成されている。
【０００４】
移動局車上装置６は、音声の送受信用のアンテナ箱７と信号線を通じて接続されており、アンテナ箱７は、誘導線３と電磁結合可能な位置に夫々配置される受信アンテナ８及び送信アンテナ９を収容している。
【０００５】
音声が運転指令所１から鉄道車両へ伝送される場合、運転指令所１にて発せられた音声は、基地局２にて誘導無線周波数ｆ１(例えば１８０ＭＨｚ)の誘導無線周波数信号(信号Ｓ１)に変調された後、誘導線３に送出される。誘導線３を伝送される信号Ｓ１は、電磁誘導によって受信アンテナ８に受信され、移動局車上装置６にて音声信号に復調され、復調された音声信号に応じた音声が鉄道車両にて出力される。
【０００６】
一方、音声が鉄道車両から運転指令所１へ伝送される場合、鉄道車両にて発せられた音声は、移動局車上装置６にて誘導無線周波数ｆ２(例えば１５５ＭＨｚ)の誘導無線周波数信号(信号Ｓ２)に変調され、送信アンテナ９から送出され、電磁誘導によって誘導線３に受信される。その後、信号Ｓ２は、誘導線路を通じて基地局２に受信され、基地局２にて音声信号に変換(復調)され、この音声信号に応じた音声が運転指令所１にて出力される。以上の構成によって、運転指令所１と移動局車上装置６との間で音声を相互に送受信することができる。
【０００７】
通常の運行状態では、音声通信が上記構成を用いて運転指令所１と鉄道車両との間で行われる。これに対し、鉄道車両の故障等の事故が発生した場合、鉄道車両の乗務員は、鉄道車両を停止させた後、車外に出て車両点検等を行う必要がある。この場合、乗務員は、図４に示す携帯無線機１０を所持して車外に出た後、携帯無線機１０を用いて運転指令所１との間で点検に係る相互連絡を行う。
【０００８】
図４に示すように、携帯無線機１０は、受信アンテナ１１と送信アンテナ１２とを有している。受信アンテナ１１は、地上基地局２から誘導線３に送出される信号Ｓ１を受信することによって運転指令所１からの音声を受信する。一方、送信アンテナ１２は、伸縮自在なアンテナ棒(絶縁棒)１３の先端に取り付けられており、誘導線３に直接引っ掛けることが可能となっている。
【０００９】
携帯無線機１０から運転指令所１へ音声が伝送される場合、乗務員は、送信アンテナ１２を誘導線３に引っかけて両者を接触させた後、携帯無線機１０のマイクロホンへ向かって音声を発する。すると、携帯無線機１０にて、マイクロホンから入力された音声信号が変調された信号Ｓ２が生成され、信号Ｓ２が送信アンテナ１２から誘導線３に伝達され、誘導線３及び地上基地局２を通じて運転指令所１へ伝送される。
【００１０】
このように、携帯無線機１０は、送信アンテナ１２を誘導線３に接触させる構成を有しているので、信号Ｓ２の利用効率を高めることができる。これによって、携帯無線機１０の電源(バッテリ)の容量，即ちバッテリのサイズ及び重量の小型化・軽量化が図られ、携帯無線機１０本体の小型化・軽量化が図られている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した携帯無線機１０は、送信アンテナ１２と誘導線３とを接触させて信号Ｓ２を伝達することを前提とする。このため、携帯無線機１０から出力される信号Ｓ２は、移動局車上装置６から出力される信号Ｓ２よりも弱くなっている。
【００１２】
このため、送信アンテナ１２を誘導線３に引っかけるべき適当な場所がない場合等、両者を適正に接触させることができない状態，或いは両者を接触させない状態で信号Ｓ２を送信しなければならない場合には、両者の電磁結合が適正になされないために誘導線３が十分に信号Ｓ２を受信できず、運転指令所１が信号Ｓ２に応じた音声を適正に受信できないことがあった。
【００１３】
従って、乗務員が携帯無線機１０を用いて運転指令所１と通信を行う場合には、乗務員は誘導線３の近傍にいなければならなかった。また、乗務員が移動しながら携帯無線機１０を用いて運転指令所１と通信を行うことが困難となっていた。これらのことに鑑み、携帯無線機１０の信号Ｓ２の出力を強くしようとすると、バッテリが大型化するため、携帯無線機１０本体が大型化してしまい、その利便性(携帯性，取扱性等)や点検作業の効率が低下する問題があった。
【００１４】
また、一般に、誘導無線信号の周波数は１０〜２５０ｋＨｚであり、ＶＨＦ，ＵＨＦ帯等の信号に比べて周波数が低く波長が長い。このため、携帯無線機１０の送信アンテナ１２は大きく(長く)ならざるを得ないので、携帯無線機１０は全体として大きくなってしまい、その取り扱いが不便となっていた。
【００１５】
上記した問題は、線路，電力線，通信線等の工事の作業員が携帯無線機１０を所持して運転指令所１との間で連絡をとりつつ工事を行う場合にも生じていた。
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、携帯通信装置の送信アンテナと誘導線とを接触させなくても、音声等を携帯通信装置から基地局へ適正に伝送することができ、且つ携帯通信装置の利便性を高めることができる通信システムを提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した課題を解決するために以下の構成を採用する。即ち、本発明は、通信システムである。この通信システムは、(１)基地局と、(２)前記基地局に接続され、誘導無線信号を伝送するための誘導線路と、(３)前記基地局から前記誘導線路へ送出された第１の誘導無線信号を受信する受信部と、誘導無線信号よりも周波数が高い空間波信号を生成して放射する送信部とを有する携帯通信装置と、(４)前記送信部から放射された空間波信号を受信する第２受信部と、この第２受信部にて受信された空間波信号から第２の誘導無線信号を生成し、この第２の誘導無線信号を前記基地局へ伝送するために前記誘導線路へ向けて送出する生成部とを有する信号生成装置とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の通信システムによると、携帯通信装置から基地局へ例えば音声を伝送する場合には、携帯通信装置から音声信号を変換した空間波信号が生成され放射される。この音声信号は、信号生成装置の第２受信部によって受信され、第２の誘導無線信号に変換され、誘導線路へ送出される。これによって、第２の誘導無線信号が誘導線路を通じて基地局に受信される。
【００１８】
ここに、誘導無線信号とは、電磁誘導によって空間を伝播される信号であり、電波法第４４条第４項に規定された誘導式通信設備にて利用される周波数(１０〜２５０ｋＨｚ)を持つ信号である。一方、本発明における空間波信号は、誘導無線信号よりも高い周波数(２５０ｋＨｚを上回り且つ電波法で規定された３０００ＧＨｚ以下の周波数)を有する信号であり、例えば、ＶＨＦ，ＵＨＦ帯の信号が用いられる。
【００１９】
本発明における空間波信号は、誘導無線信号よりもその送信範囲が広いので、従来のように、携帯無線機の送信アンテナと誘導線とを接触させるような作業を行わなくても、携帯通信装置から基地局へ音声信号等を適正に伝送することができる。
【００２０】
また、同じ電源又は同じ容量の電源を用いて誘導無線信号と空間波信号とを夫々出力する場合、その送信範囲は空間波信号の方が広い。従って、従来の携帯無線機に採用されていたバッテリを用いても、携帯通信装置から送信される信号の送信範囲を広げることができる。従って、携帯通信装置のバッテリを大型化する必要がない。
【００２１】
さらに、本発明における空間波信号は、誘導無線信号よりも波長が短いので、送信アンテナを小さく(短く)形成することができる。この点でも、携帯通信装置の小型・軽量化を図ることができる。
【００２２】
携帯通信装置は、例えば携帯無線機(携帯電話)である。また、基地局へ伝送される対象には、音声の他，文字や図形等の画像データも含まれる。本発明による通信システムは、前記誘導線路が複数の誘導線と前記誘導線間又は前記誘導線の末端に設けられる結合器とを含み、前記信号生成装置が前記結合器に接続されるように構成されていても良い。このようにすれば、既に設置されている誘導線路を構成する結合器に信号生成装置を接続することで、本発明における携帯通信装置を利用することが可能となる。
【００２３】
結合器と信号生成装置とを接続する場合には、前記信号生成装置が結合器と一体に形成される(１つの筐体内に収容される)ように構成するのが好ましい。このようにすれば、既に設置されている誘導線路を構成する結合器を、結合器と信号生成装置とが一体となった装置に交換することで、本発明における携帯通信装置を利用することが可能となる。
【００２４】
また、本発明による通信システムは、前記誘導線路が鉄道車両の走行する線路に沿って設けられ、前記信号生成装置が鉄道車両に搭載される構成となっていても良い。この場合には、携帯通信装置から発せられた音声等に対応する信号が鉄道車両を経由して誘導線路に受信されることとなる。
【００２５】
また、本発明による通信システムでは、前記第２の誘導無線信号が鉄道車両から前記誘導線路を通じて前記基地局へ伝送される誘導無線信号と同じ周波数に設定されていても良い。このようにすれば、従来の通信システムの構成を利用することができ、本発明による通信システムの導入を容易にすることができる。
【００２６】
また、本発明の通信システムでは、信号生成装置の動作電力が前記誘導線路を通じて前記信号生成装置に供給されるように構成されていても良い。動作電力源(電源)は、誘導線路を通じて動作電力を供給できる限り、適宜の場所に設けることが可能であるが、基地局に設けるのが好ましい。
【００２７】
また、本発明による通信システムでは、前記信号生成装置が、前記誘導線路の結合器毎に設けられ、各信号生成装置の生成部が、入力された同期信号を用いて空間波信号を第２の誘導無線信号に変換するように構成されていても良い。
【００２８】
例えば、生成部が、空間波信号の周波数から第２の誘導無線信号の周波数を減じた値の周波数を持つ信号を同期信号を用いて生成し、空間波信号の周波数から同期信号を用いて生成された信号の周波数を減じた値を持つ信号を生成することによって空間波信号を第２の誘導無線信号に変換する構成とする。
【００２９】
このように構成すれば、１つの携帯通信装置から発せられた空間波信号を複数の信号生成装置が受信した場合にビートが発生することを防止することができる。同期信号の発生源はどの場所にあっても良いが、例えば基地局に設けるのが好ましい。
【００３０】
また、本発明による通信システムでは、信号生成装置を鉄道車両に搭載する場合、信号生成装置が、前記第２受信部にて受信された空間波信号を復調する復調部をさらに有し、前記生成部が、前記復調部によって復調された信号を第２の誘導無線信号に変換し前記誘導線路へ向けて送出する構成としても良い。
【００３１】
この場合、信号生成装置が、前記復調部によって復調された信号と鉄道車両から前記基地局へ送信すべき信号とを合成する合成部を更に有し、生成部が前記合成部によって合成された信号を第２の誘導無線信号に変換し前記誘導線路へ向けて送出する構成としても良い。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って本発明の実施形態を説明する。
〔実施形態１〕
《通信システムの構成》
最初に、本発明の実施形態１による通信システムの構成を説明する。
【００３３】
〈全体構成〉
図１は、実施形態１による通信システムを示す全体構成図である。図１に示した通信システムは、例えば地下鉄設備について適用されるものである。なお、図１において、従来の通信システムと同様の構成については、図４と同一の符号を付してある。
【００３４】
図１に示す通信システムは、運転指令所１と、運転指令所１に接続された基地局(地上基地局装置)２と、基地局２に接続された誘導線路と、移動局車上装置６と、携帯通信装置としての携帯無線機１００と、信号生成装置としての空間波受信機２３ａ〜２３ｃとからなる。誘導線路は、複数の誘導線３と、誘導線３間に挿入・接続された中間結合器４と、誘導線３の末端に接続された終端結合器５とからなる。
【００３５】
〈携帯無線機〉
携帯無線機１００は、受信部及び送信部からなる。受信部は、誘導無線用の受信アンテナ１１と、受信アンテナ１１に接続された誘導無線受信機(受信回路)１８と、受信回路１８に接続されたスピーカ１９とからなる。受信アンテナ１１は、音声信号の変調により生成され基地局２から送出された誘導無線周波数ｆ１の信号(信号Ｓ１：ｆ１＝１８０ｋＨｚ)を、誘導線３から電磁誘導を用いて受信する。受信回路１８は、受信アンテナ１１によって受信された信号Ｓ１を増幅・復調することによって、信号Ｓ１から音声信号を生成する。スピーカ１９は、受信回路１８によって復調された音声信号に応じた音声を外部に出力する。
【００３６】
一方、携帯無線機１００の送信部は、マイクロホン２０と、マイクロホン２０に接続された空間波送信機(送信回路)２１と、送信回路２１に接続された空間波用の送信アンテナ２２とからなる。マイクロホン２０は、携帯無線機１００の外部にて発せられた音声に応じた音声信号を生成する。送信回路２１は、マイクロホン２０によって生成された音声信号を変調・増幅することによって、所定の空間波周波数ｆ３を持つ信号(信号Ｓ３)を生成する。送信アンテナ２２は、送信回路２１によって生成された信号Ｓ３を電波として外部に放射する。本実施形態における信号Ｓ３は、ＵＨＦ帯(３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ)におけるｆ３＝３２２ＭＨｚの信号であり、携帯無線機１００から送信(放射)される信号Ｓ３の送信範囲(送信距離)は、約２００ｍとなっている。
【００３７】
〈中間結合器〉
誘導線路をなす各中間結合器４は、誘導線３の２線(ラインＬ１，ラインＬ２)間に接続される整合変成器３３,３４と、誘導線３の２線間と大地(アース：グラウンド線ＬＧ)との間に接続される整合変成器３５と、各整合変成器３３〜３５の一次コイルと二次コイルとの間に挿入されたローパスフィルタ(ＬＰＦ)３６とを有している。各整合変成器３３〜３５は、自身が接続された誘導線３を伝送される信号を一次コイルと二次コイルとの間で変圧することによって、各誘導線３の設置場所におけるインピーダンス整合をとる。ＬＰＦ３６は、各整合変成器３３〜３５が低周波数(商用周波数等)の交流や直流を通さないことに鑑みて設けられている。
なお、終端結合器５は、中間結合器４とほぼ同様の構成を有している。
【００３８】
〈空間波受信機〉
各空間波受信機２３ａ〜２３ｃは、中間結合器４又は終端結合器５に付随設備されており、中間結合器４又は終端結合器５と電気的に接続されている。各空間波受信機２３ａ〜２３ｃは、同じ構成を有しているので、例として空間波受信機２３ａについて説明する。
【００３９】
空間波受信機２３ａは、第２受信部としての空間波用の受信アンテナ２４と、受信アンテナ２４に接続された高周波増幅器２５と、高周波増幅器２５に接続された生成部としての混合回路２６と、混合回路２６に接続された局部発信回路２７と、混合回路２６に接続された増幅器２８とを有している。
【００４０】
受信アンテナ２４は、携帯無線機１００の送信アンテナ２２から放射された信号Ｓ３を受信する。増幅器２５は、受信アンテナ２４によって受信された信号Ｓ３を増幅する。局部発信回路２７は、基地局２の同期発信器４８から送出された同期信号Ｓ４を、所定の局部発信周波数を持つ信号(局部発信周波数信号)に変換する。
【００４１】
混合回路２６は、局部発信回路２７にて生成された局部発信周波数信号を用い、高周波増幅器２５によって増幅された信号Ｓ３を、所定の誘導無線通話受信波の周波数(誘導無線周波数)ｆ２の信号(信号Ｓ２：ｆ２＝１５５ｋＨｚ)に変換する。増幅器２８は、混合回路２６にて生成された信号Ｓ２を増幅する。
【００４２】
また、空間波受信機２３ａは、増幅器２８及び中間結合器４(終端結合器５)内の誘導線３に接続された整合器２９と、局部発信回路２７及び中間結合器４(終端結合器５)内の誘導線３に接続された整合器３０とを有している。
【００４３】
整合器２９は、増幅器２８の出力(信号Ｓ２)を誘導線３にインピ―ダンス整合して接続するための整合変成器である。整合器３０は、誘導線３とアースとの間を伝送される基地局２の同期信号Ｓ４をインピーダンス整合して局部発信回路２７に接続するための整合変成器である。また、各空間波受信機２３ａ〜２３ｃの動作用電力(電源)は、高周波線輪３１,３２を介して誘導線３から供給される。
【００４４】
本実施形態では、各空間波受信機２３ａ〜２３ｃは、４００ｍ以内の間隔をおいて設置されている。このため、誘導線路の近傍に存する携帯無線機１００から送信された信号Ｓ３は、空間波受信機２３ａ〜２３ｃのうちの少なくとも１つによって受信されるようになっている。
【００４５】
なお、図１では、各空間波受信機２３ａ〜２３ｃは、中間結合器４や終端結合器５と別のブロックで図示されているが、各空間波受信機２３ａ〜２３ｃの構成が中間結合器４や終端結合器５の筐体内に収容される構成，即ち、空間波受信機と結合器とが一体に形成された構成としても良い。
【００４６】
〈運転指令所〉
運転指令所１は、移動局車上装置６や携帯無線機１００に送信すべき音声を入力するためのマイクロホン４２と、移動局車上装置６や携帯無線機１００から送信された音声を出力するスピーカ４１とを有している。
【００４７】
〈基地局〉
基地局２は、送信回路と受信回路とを備えている。基地局２の送信回路は、移動局車上装置６や携帯無線機１００へ送信すべき音声に応じた信号を誘導線３に送出するための回路である。送信回路は、運転指令所１のマイクロホン４２に入力された音声(信号)を信号Ｓ１に変調・増幅する送信部４３と、信号Ｓ１を誘導線３に接続する(送出する)変成器４４と、各空間波受信機２３の局部発信回路２７に与える同期信号Ｓ４を生成・送出する同期信号発信器４８とからなる。
【００４８】
同期信号Ｓ４は、１００ｋＨｚ〜２５０ｋＨｚの範囲の周波数を持つ信号から選択可能であり、本実施形態では、同期信号発信器４８は、周波数ｆ４＝２００ｋＨｚの同期信号Ｓ４を送出する。
【００４９】
一方、基地局２の受信回路は、誘導線３から信号Ｓ２を受信して音声に復調するための回路である。受信回路は、誘導線３に接続され信号Ｓ２が入力される整合変成器３９と、整合変成器３９から入力された信号Ｓ２を復調・増幅することによって信号Ｓ２から音声信号を生成する音声復調増幅器４０とを備え、音声復調増幅器４０にて生成された音声信号に応じた音声は、運転指令所１のスピーカ４１から出力される。なお、整合変成器３９は、上記した整合変成器３３〜３５と同じ機能を持つ。
【００５０】
また、基地局２は、誘導線３の断線を検知するための検査電流を供給する直流電源４６と、各空間波受信機２３の動作電力を供給する商用周波数の交流電源４７と、直流電源４６から供給される直流及び交流電源４７から供給される交流を誘導線３に夫々接続するＬＰＦ４５とを備えている。上記構成によって、動作電力が、交流電源４７からＬＰＦ４５，誘導線３及び高周波線輪３１,３２を経て各空間波受信機２３ａ〜２３ｃに供給される。これによって、各空間波受信機２３ａ〜２３ｃは、動作用のバッテリを備える必要がなくなっている。なお、ＬＰＦ４５は、上記したＬＰＦ３６と同じ機能を持つ。
【００５１】
〈移動局車上装置〉
移動局車上装置６は、鉄道車両(図４参照)に搭載されている。移動局車上装置６は、受信アンテナ８及び送信アンテナ９を収容したアンテナ箱７と信号線を介して接続されており、送信アンテナ９と信号線を介して接続された誘導無線送信機１５と、誘導無線送信機１５に接続されたマイクロホン１４と、受信アンテナ８と信号線を介して接続された誘導無線受信機１６と、誘導無線受信機１６に接続されたスピーカ１７とを備えている。
【００５２】
《通信システムにおける動作例》
次に、上述した通信システムにおける動作例を説明する。まず、運転指令所１と携帯無線機１００との間で通信が行われる場合(携帯無線機１００の使用例)について説明する。
【００５３】
運転指令所１のマイクロホン４２に音声が入力されると、この音声に応じた音声信号が、基地局２の送信変調回路４３によって信号Ｓ１に変換され、整合変成器４４から誘導線３の２線(ラインＬ１，ラインＬ２)と大地(グラウンド線ＬＧ)との間に伝達され送出される。信号Ｓ１は、誘導線３を伝送されるとともに、誘導線３から電磁放射され、携帯無線機１００の受信アンテナ１１によって受信される。
【００５４】
携帯無線機１００では、受信アンテナ１１によって信号Ｓ１が受信されると、受信回路が信号Ｓ１から音声信号を生成し、生成された音声信号に応じた音声がスピーカ１９から出力される。これによって、携帯無線機１００を所持する乗務員や作業員は、運転指令所１からの音声(指示や命令等)を聞くことができる。
【００５５】
一方、携帯無線機１００のマイクロホン２０から入力された音声信号は、送信回路２１によって信号Ｓ３に変換され、送信アンテナ２２から放射される。この信号Ｓ３は、空間波受信機２３ａ〜２３ｃのうちの少なくとも１つの受信アンテナ２４によって受信される。
【００５６】
受信アンテナ２４で受信された信号Ｓ３(３２２ＭＨｚ)は、増幅器２５にて増幅された後、混合回路２６に入力される。一方、各空間波受信機２３ａ〜２３ｃには、基地局２の同期信号発信器４８から同期信号Ｓ４(２００ｋＨｚ)が伝送されてきており、この同期信号Ｓ４は、局部発信回路２７に入力される。
【００５７】
すると、図２に示すように、局部発信回路２７は、入力された同期信号Ｓ４を約１６１０倍することによって、局部発信周波数信号(ＭＩＸ入力周波数信号：周波数３２１．８２５ＭＨｚ)を生成し、混合回路(ＭＩＸ)２６に入力する。混合回路２６は、信号Ｓ３から局部発信周波数信号を減じた信号，即ち(３２２．０００−３２１．８２５)の周波数を持つ信号を生成する。これによって、周波数１５５ｋＨｚの信号，即ち信号Ｓ２が生成される。
【００５８】
混合回路２６によって生成された信号Ｓ２は、増幅器２８で増幅され変成器２９を経て誘導線３に送出される。誘導線３に送出された信号Ｓ２は、誘導線路を通じて基地局２に伝送され、基地局２の整合変成器３９を経て音声復調増幅器４０に入力され、音声復調増幅器４０にて音声信号に復調され、この音声信号に応じた音声が運転指令所１のスピーカ４１から出力される。このようにして、携帯無線機１００と運転指令所１との問で双方向の音声の送受信(相互通話)が行われる。
【００５９】
次に、運転指令所１と移動局車上装置６との間で通話を行う場合の動作例を説明する。この場合にも、上述したように、運転指令所１にて発生された音声に対応する信号Ｓ１が基地局２から誘導線３に送出され、誘導線３(誘導線路)を伝送されるとともに、誘導線３(誘導線路)から電磁放射される。電磁放射された信号Ｓ１は、移動局車上装置６に接続された受信アンテナ８にて受信される。
【００６０】
すると、誘導無線受信機１６が、受信アンテナ８にて受信された信号Ｓ１に復調処理及び増幅処理を施すことにより、信号Ｓ１から音声信号を生成する。その後、この音声信号に応じた音声がスピーカ１７から出力される。これによって、運転指令所１からの音声が鉄道車両内にて出力される。これにより、鉄道車両の乗務員は運転指令所１の音声を聞くことができる。
【００６１】
一方、運転指令所１へ伝送すべき音声が移動局車上装置６のマイクロホン１４に向かって発せられると、当該音声に応じた音声信号(電気信号)がマイクロホン１４から出力される。すると、誘導無線送信機１５が、マイクロホン１４から出力された音声信号を変調・増幅することによって、信号Ｓ２を生成する。送信アンテナ９は、誘導無線送信機１５にて生成された信号Ｓ２を電磁放射する。
【００６２】
これによって、誘導線３が送信アンテナ９から放射された信号Ｓ２を受信し、信号Ｓ２が基地局２へ伝送される。その後、基地局２では、上述したように、信号Ｓ２が音声信号に変換され、音声信号に応じた音声が運転指令所１のスピーカ４１から出力される。これによって、運転指令所１の指令所員は、鉄道車両の乗務員の音声を聞くことができ、指令所員と乗務員との間で双方向の同時送受話が可能となる。
【００６３】
《実施形態１の作用》
以上説明した本発明による通信システムによると、携帯無線機１００が運転指令所１へ伝送すべき音声を周波数ｆ３を持つ信号Ｓ３に変換して放射し、空間波受信機２３ａ〜２３ｃのうちの少なくとも１つが携帯無線機１００から信号Ｓ３を受信し、信号Ｓ２に変換して基地局２へ伝送する。
【００６４】
ここで、信号Ｓ３は、ＵＨＦ帯の信号であるので、信号Ｓ２よりもその送信可能範囲が広い。このため、携帯無線機１００の所持者は、従来のように、送信アンテナを誘導線３と接触させる必要がない。
【００６５】
従って、携帯無線機１００の所持者は、携帯無線機１００の信号Ｓ３の送信可能範囲(空間波受信機２３の信号Ｓ３の受信可能範囲)であれば、誘導線３から離れていても運転指令所１との間で通話を行うことができ、また、当該送信可能範囲であれば、移動しながら運転指令所１との間で通話を行うこともできる。但し、携帯無線機１００の所持者は、運転指令所１からの音声を適正に受信するため、誘導線３から放射された信号Ｓ１を受信アンテナ１１が適正に受信できる範囲にいなければならない。
【００６６】
また、ＵＨＦ帯の信号(空間波)は、同じ出力による誘導無線信号に比べ、空間を伝達される距離が長い。このため、従来の携帯無線機１０(図４参照)に搭載されていたバッテリを用いて信号Ｓ３を送信アンテナ２２から放射しても、信号Ｓ３は、従来の携帯無線機１０から送信されていた信号Ｓ２よりも遠くまで伝達される。
【００６７】
従って、携帯無線機１００のバッテリを従来の携帯無線機１０に搭載されていたものよりも大きくする必要がない。このため、携帯無線機１００の大型化及び重量化を抑えることができる。また、信号Ｓ３は、信号Ｓ２よりもかなり波長が短いので、送信アンテナ２２を小型・軽量化することができる。
【００６８】
これらによって、携帯無線機１００の小型・軽量による利便性(携帯性，取扱性)の向上させることができるとともに、その取り扱いがさらに簡易となる(送信アンテナと誘導線との接触作業が不要となる)ことで、その利便性をさらに高めることができる。従って、乗務員による点検作業や、作業員による工事等を従来に比べて円滑に行うことができる。
【００６９】
また、本発明による通信システムは、信号Ｓ３を送信する携帯無線機１００を採用し、信号Ｓ３を受信して信号Ｓ２に変換する空間波受信機２３を従来の通信システム(図４参照)における中間結合器４又は終端結合器５に接続することによって構成されているので、その導入が容易である。
【００７０】
このとき、各空間波送受信機２３ａ〜２３ｃの電源を基地局２に設け、電源を商用周波数の交流としているので、誘導線３を通じて動作用電力を空間波送受信機２３に与えることができる。このため、各空間波受信機２３ａ〜２３ｃがバッテリ等を持たなくて良いので、バッテリ充電やバッテリ交換等の手間を要しなくて済む。
【００７１】
また、各空間波受信機２３ａ〜２３ｃでは、同期信号Ｓ４を用いて信号Ｓ３が信号Ｓ２に変換される。この構成によれば、携帯無線機１００を一台と仮定し、この携帯無線機１００からの信号Ｓ３を各空間波受信機２３ａ〜２３ｃが受信した場合、各空間波受信機２３ａ〜２３ｃは、１５５Ｈｚの信号Ｓ２を夫々出力することとなる。従って、ビートの発生を防止することができる。
【００７２】
なお、誘導線３の断線の検知に直流を用いているので、誘導線３において、空間波送受信機２３の電源用の交流と断線検知用の直流とが干渉することを防止することができる。また、これらの交流及び直流は、高周波である信号Ｓ１〜Ｓ４とも干渉しない。
【００７３】
なお、実施形態１では、取り付け作業の容易性に鑑み、空間波受信機２３を中間結合器４や終端結合器５に取り付けた構成としたが、空間波受信機２３は、信号線及び電力供給線を介して誘導線３に直接接続することも可能である。
【００７４】
〔実施形態２〕
次に、本発明の実施形態２による通信システムを図３を参照して説明する。図３において、実施形態２は、以下の点で実施形態１(図１参照)と異なる。即ち、空間波受信機２３が、各中間結合器４及び終端結合器５から除かれている。また、実施形態１における移動局車上装置６に代えて、移動局車上装置１０１が採用されている。以上の点を除き、実施形態２は、実施形態１とほぼ同じであるので、実施形態１と共通する構成の説明は省略する。なお、図３において、実施形態１と共通する構成については、図１と同じ符号で示してある。
【００７５】
移動局車上装置１０１は、アンテナ箱７を有している。アンテナ箱７は、信号Ｓ３(周波数ｆ３＝３２２ＭＨｚの信号)を受信する第２受信部としての受信アンテナ５１と、信号Ｓ１(周波数ｆ１＝１８０ｋＨｚの信号)を受信する受信アンテナ８と、受信アンテナ５１にて受信された信号Ｓ３と受信アンテナ８にて受信された信号Ｓ１とを効率良く整合するアンテナ整合器５２と、信号Ｓ２(周波数ｆ２＝１５５ｋＨｚの信号)を送信するための送信アンテナ９とを収容している。
【００７６】
また、移動局車上装置１０１は、アンテナ整合器５２及び信号線(アンテナケーブル)５３を介して接続された分配器５４と、分配器５４が接続された空間波受信機(復調部に相当)５５と、分配器５４が接続された誘導無線受信機１６と、誘導無線受信機１６が接続されたスピーカ１７とを有している。分配器５４は、自身に入力された信号Ｓ１を誘導無線受信機１６に入力し、自身に入力された信号Ｓ３を空間波受信機５５に入力する。
【００７７】
また、移動局車上装置１０１は、マイクロホン１４と、マイクロホン１４及び空間波受信機５５が接続された合成器(合成部に相当)５６と、合成器５６が接続された誘導無線送信機(生成部に相当)１５とを有しており、誘導無線送信機１５は、信号線を介して送信アンテナ９に接続されている。
【００７８】
このように、実施形態２では、移動局車上装置１０１及び受信アンテナ５１が本発明の信号生成装置を構成する。
次に、実施形態２の通信システムにおける動作例を説明する。携帯無線機１００から運転指令所１へ音声が伝送される場合、実施形態１と同様に、マイクロホン２０に入力された音声信号に対応する信号Ｓ３が、送信アンテナ２２から放射される。
【００７９】
送信アンテナ２２から放射された信号Ｓ３は、受信アンテナ５１によって受信され、アンテナ整合器５２及び信号線５３を経て分配器５４に入力される。分配器５４は、信号Ｓ３を空間波受信機５５に入力する。空間波受信機５５は、分配器５４から入力された信号Ｓ３を復調・増幅することによって音声信号に変換し、合成器５６に入力する。
【００８０】
また、合成器５６には、マイクロホン１４から音声信号が入力されるが、携帯無線機１００の使用時には、マイクロホン１４の図示せぬスイッチはＯＦＦとされる。但し、乗務員が必要に応じてマイクロホン１４の図示せぬスイッチをＯＮとし、音声を入力することで、乗務員が運転指令所１と携帯無線機１００との通信に割り込むことが可能となっている。
【００８１】
合成器５６は、空間波受信機５５及びマイクロホン１４から夫々又は単独に入力された音声信号を合成(多重)し、誘導無線送信機１５に入力する。誘導無線送信機１５は、合成器５６から入力された音声信号を変調・増幅することによって信号Ｓ２に変換し、アンテナ箱７の送信アンテナ９に与える。送信アンテナ９は、誘導無線送信機１５から出力された信号Ｓ２を電磁放射する。
【００８２】
すると、誘導線３が電磁誘導によって信号Ｓ２を受信し、基地局２に伝送する。基地局２は、信号Ｓ２を受信すると、信号Ｓ２を音声信号に変換し、音声信号に応じた音声を運転指令所１のスピーカ４１(図１参照)にて出力させる。これによって、携帯無線機１００から送信された音声は、移動局車上装置１０１を経由して送信され、運転指令所１に伝達される。
【００８３】
一方、運転指令所１から携帯無線機１００へ音声が伝送される場合には、実施形態１と同様の動作が行われる。このように、実施形態２による通信システムにおいても、運転指令所１と携帯無線機１００との間で双方向の同時通話が可能である。
【００８４】
これに対し、運転指令所１から移動局車上装置１０１へ音声が伝送される場合には、運転指令所１にて発せられた音声に対応する信号Ｓ１が、基地局２から誘導線路へ送出され、誘導線３を通じて伝送・電磁放射される。
【００８５】
すると、受信アンテナ８が信号Ｓ１を受信する。受信された信号Ｓ１は、アンテナ整合器５２及び信号線５３を通じて分配器５４に入力される。分配器５４は、信号Ｓ１を誘導無線受信機１６に入力する。誘導無線受信機１６は、入力された信号Ｓ１に応じた音声信号を生成する。この音声信号に応じた音声は、スピーカ１７から出力される。これによって、運転指令所１から送信された音声が移動局車上装置１０１(鉄道車両)にて出力される。
【００８６】
一方、移動局車上装置１０１から運転指令所１へ音声が伝送される場合には、実施形態１とほぼ同様の動作が行われる。
なお、運転指令所１から携帯無線機１００へ音声が伝送される場合において、運転指令所１からの音声に対応する信号Ｓ１の受信可能範囲に受信アンテナ８が存しているときには、受信アンテナ８にて信号Ｓ１が受信され、この信号Ｓ１に対応する音声がスピーカ１７から出力される。
【００８７】
これによって、鉄道車両の乗務員は、運転指令所１の指令所員から携帯無線機１００の所持者へ向けて発せられた音声をスピーカ１７から聞くことができ、必要に応じてマイクロホン１４をＯＮにして両者の通話に割り込むことができる。
【００８８】
実施形態２による通信システムによれば、各空間波受信機２３ａ〜２３ｃの代わりに移動局車上装置１０１が信号Ｓ３を受信し、信号Ｓ２に変換して誘導線３へ向けて送出する。従って、実施形態１とほぼ同様の効果を得ることができる。但し、携帯無線機１００から運転指令所１へ音声が伝送される場合には、鉄道車両(受信アンテナ５１)が、携帯無線機１００の送信アンテナ２２から放射される信号Ｓ３の送信範囲に存している必要がある。
【００８９】
なお、実施形態１の構成と実施形態２の構成とは適宜組み合わせることが可能である。
【００９０】
【発明の効果】
本発明の通信システムによれば、携帯通信装置の小型軽量化を図ることができるので、その利便性を高めることができる。従って、携帯通信装置を所持して基地局との間で通話を行いつつ作業を行う者の作業効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１による通信システムの構成図
【図２】図１に示した各空間波受信機の動作説明図
【図３】本発明の実施形態２による通信システムの構成図
【図４】従来の通信システムの構成図
【符号の説明】
Ｓ１〜Ｓ４信号
１運転指令所
２基地局(地上基地局装置)
３誘導線
４中間結合器
５終端結合器
６，１０１移動局車上装置
７アンテナ箱
８，１１，２４，５１受信アンテナ
９，１２，２２送信アンテナ
１０，１００携帯無線機
１３アンテナ棒(絶縁棒)
１４，２０，４２マイクロホン
１５誘導無線送信機
１６，１８誘導無線受信機
１７，１９，４１スピーカ
２１空間波送信機
２３，５５空間波受信機
２５高周波増幅器
２６混合回路
２７局部発信回路
２８増幅器
２９，３０整合器
３１，３２高周波線輪
３３〜３５，３９整合変成器
３６，４５ローパスフィルタ(ＬＰＦ)
４０音声復調増幅器
４３送信部
４４変成器
４６直流電源
４７交流電源
４８同期信号発信器
５２アンテナ整合器
５３信号線(アンテナケーブル)
５４分配器
５６合成器

Claims

基地局と、
前記基地局に接続され、誘導無線信号を伝送するための誘導線路と、
前記基地局から前記誘導線路へ送出された第１の誘導無線信号を受信する受信部と、誘導無線信号よりも周波数が高い空間波信号を生成して放射する送信部とを有する携帯通信装置と、
鉄道車両に搭載され、前記送信部から放射された空間波信号を受信する第２受信部と、この第２受信部にて受信された空間波信号を復調する復調部と、前記鉄道車両から前記基地局へ伝送されるべき音声信号を受け、この音声信号と前記復調部により復調されて得られる音声信号とを多重化する合成部と、前記合成部からの出力信号から第２の誘導無線信号を生成し、この第２の誘導無線信号を前記基地局へ伝送するために前記誘導線路へ向けて送出する生成部とを有する信号生成装置と、
を備えたことを特徴とする通信システム。
前記誘導線路は、複数の誘導線と、前記誘導線間又は前記誘導線の末端に設けられる複数の結合器とを含み、
前記誘導線路の複数の結合器に設けられ、前記送信部から放射された空間波信号を受信する第３受信部と、前記基地局から前記誘導線路を通じて伝送される第３の誘導無線信号を同期信号として用いて前記第３受信部にて受信された空間波信号を周波数変換することにより第２の誘導無線信号を生成し、この第２の誘導無線信号を前記基地局へ伝送するために前記誘導線路へ向けて送出する生成部とを有する第２信号生成装置、
を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
前記誘導線路は、鉄道車両が走行する線路に沿って設けられることを特徴とする請求項１記載の通信システム。
前記信号生成装置の動作電力が前記誘導線路を通じて前記信号生成装置に供給されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の通信システム。