JP4646196B2 - 車上／地上間情報伝送装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、モノレールや、新交通システムなどにおいて適用される車上／地上間情報伝送装置に関する。

モノレールや、新交通システムなどにおいては、例えば、特許文献１に開示されているように、車両の走行路に沿って敷設されたループアンテナを介して、車上と地上との間で、必要な情報信号の授受を行なう車上／地上間情報伝送システムが知られている。

この従来システムは、１閉塞区間／１列車（車両）の原則を、１ループに１つの車両のみの在線を許容するシステム（１ループ／１車両）を構築することによって実現している。

しかし、１ループ／１車両のシステムを採用する限り、地上側では、閉塞区間数と等しい数の送受信装置が必要になるから、高価なシステムになりやすい。また、閉塞区間毎に、独立するループアンテナを敷設する必要があり、この面でもコスト高になる。

そこで、この問題を解決する手段として、ループアンテナを長大化し、１ループに複数の車両を在線させるシステムの構築が検討されてきた。

しかし、長大化されたループアンテナは、その本質上、区切られた閉塞区間を持ち得ないから、１閉塞区間／１車両の原則を維持することができず、これを解決する現実的な手段が見出されていないため、未だ実用化されていない。
特開２００２−１６０６３２号公報

本発明の課題は、長大化されたループアンテナを用い、コスト低減を図りつつ、実質的に１閉塞区間／１車両の原則を維持できるようにした車上／地上間情報伝送装置を提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明に係る車上／地上間情報伝送装置は、ループアンテナと、地上装置と、車上装置と、車両位置判定手段とを含む。前記ループアンテナは、車両の走行路に沿って敷設されており、前記地上装置及び前記車上装置は、前記ループアンテナを介して、情報の授受を行なう。前記車両位置判定手段は、前記ループアンテナ上における前記車両の位置情報を前記車上装置に与える。

上述したように、本発明に係る車上／地上間情報伝送装置では、ループアンテナが、車両の走行路に沿って敷設されており、地上装置及び車上装置はこのループアンテナを介して、情報の授受を行なうことになるが、その特徴的構成として、車両位置判定手段を有する。この車両位置判定手段は、ループアンテナ上における車両の位置情報を車上装置に与える。

従って、車両位置判定手段から与えられる車両位置情報により、車両側において、自己の位置を知ることができるから、１閉塞区間／１車両の原則を維持することが可能になる。このため、ループアンテナ上に複数の車両を進入させても、１閉塞区間／１車両という原則を維持し、車両運行の安全を確保し得ることになる。

地上装置は、１つのループアンテナに対して一個備えるだけでよい。従って、車両の走行路全長で見た場合、ループアンテナを長大化し、１つのループアンテナでカバーできる距離を増大させることにより、地上装置の数を減少させ、コストダウンを達成することができる。

しかも、従来であれば、数個のループアンテナが必要であった距離を、１つのループアンテナでカバーできるので、ループアンテナの敷設数減少によるコストダウンの利益も得ることができる。

車両位置判定手段は、ループアンテナ上における車両の位置情報を車上装置に与えるという機能を満たすものであればよい。具体例としては、ＧＰＳを利用する構成、地上側から車上側に車両位置を報知する構成、及び、車両側で自己の車両位置を検知する構成などを挙げることができる。これらのうち、実用性及び実現性の高いものは、後者の２つである。

後者の２つについて、まず、地上側から車上側に車両位置を報知する具体例としては、地上子を用い、地上子を、ループアンテナに沿い、間隔を隔てて配置し、地上子から車上装置に位置情報を与える構成が考えられる。この場合は、車両側において、地上子の位置により、自己の位置を知ることができるから、１閉塞区間／１車両の原則を維持することが可能になる。つまり、車両側から見て、地上子が、実質的に、閉塞区間境界を画定する役割を担うことになる。このため、ループアンテナ上に複数の車両を進入させても、１閉塞区間／１車両という原則を維持し、車両運行の安全を確保し得ることになる。

次に、車両側で自己の車両位置を検知する具体例としては、車両側に通常備えられる速度発電機（タコジェネレータ）を用い、車上において、自己の車両位置を検出する構成が考えられる。この場合も、同様の作用効果を得ることができる。

地上装置及び車上装置の間の情報伝送方式に関しては、限定するものではないが、地上装置からループアンテナに対し、一定周期で、全車両応答要求信号を供給し、車上装置では、全車両応答要求信号を受信した後、地上子によって与えられた自己位置によって規定される遅延時間をもって応答する伝送方式を採用することができる。

この伝送方式によれば、車両のそれぞれにおいて、応答要求―応答を個別的に実行する場合に比べて、応答要求―応答に要する時間を半減できる。

別の情報伝送方式として、車上から地上に信号を送信する場合、車両間で周波数を異ならせる伝送方式を採用してもよい。

以上述べたように、本発明によれば、長大化されたループアンテナを用い、コスト低減を図りつつ、実質的に１閉塞区間／１車両の原則を維持できるようにした車上／地上間情報伝送装置を提供することができる。

本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、実施例によって更に詳しく説明する。

図１は本発明に係る車上／地上間情報伝送装置の一実施例を説明する図である。図示の車上／地上間情報伝送装置は、例えば、モノレール、ゴムタイヤ式車両、レールバス、浮上式車両（リニアモーターカー）等に用いられるもので、ループアンテナ１と、車両位置判定手段となる地上子２０〜２ｎと、地上装置３と、車上装置４とを含む。

ループアンテナ１は、車両ＴＲ１、ＴＲ２の走行路５に沿って敷設されている。ループアンテナ１は、例えば、平行２線式の誘導線であり、車両ＴＲ１、ＴＲ２の走行路５に沿って、設けられている。

地上子２０〜２ｎは、ループアンテナ１に沿い、間隔を隔てて配置され、車上装置４に位置情報を与える。地上子２０〜２ｎにより、ループアンテナ１は、２以上の閉そく区間１Ｔ〜ｎＴに区切られている。地上子２０〜２ｎは、車両ＴＲ１、ＴＲ２に対して位置情報を与えることができるものであれば、その形式、構造は問わない。変周式自動列車停止装置などにおいて、従来から用いられている無電源型地上子であってもよいし、地上装置３によって駆動される地上子等であってもよい。

地上装置３及び車上装置４は、ループアンテナ１を介して、情報の授受を行なうもので、原則的には、従来より知られているものを用いることができる。地上装置３は、送受信機能及び信号処理機能を有し、ループアンテナ１に対して、車両ＴＲ１、ＴＲ２に必要な情報信号を送信する一方、車上装置４から送信された信号を、ループアンテナ１を通して、受信し、解読する。

車上装置４も、送受信機能及び信号処理機能を有し、車両ＴＲ１、ＴＲ２のそれぞれに備えられている。車上装置４は、地上装置からループアンテナ１に供給された信号を、ループアンテナ１を通して、受信し、解読する。車上装置４は、車両ＴＲ１、ＴＲ２の前部から信号ｆ１を送信し、後部から信号ｆ２を送信する。これらの信号ｆ１、ｆ２は、車上から地上への情報信号として送信され、ループアンテナ１を介して、地上装置３によって受信され、解読される。信号ｆ１、ｆ２は、デジタル信号であっても、アナログ信号であってもよい。信号ｆ１は閉塞区間進入信号として利用され、信号ｆ２は閉塞区間進出信号として利用される他、上記のように、車上情報信号としても利用される。

上述した車上／地上間情報伝送装置において、矢印Ｆの方向に走行する車両ＴＲ２が地上子２１の上まで走行したとき、車上装置４は、例えば、車上アンテナが地上子２１と電気的、又は磁気的に結合する。車上装置４は、地上子２１から与えられる位置情報により、自己の車両ＴＲ２の位置を知ることができる。他の地上子においても、同様にして、その上を通過する車両に対して位置情報を与えることができる。

このように、地上子２０〜２ｎの位置により、車両ＴＲ２の側において、自己の位置を知ることができるから、１閉塞区間／１車両の原則を維持することが可能になる。つまり、車両ＴＲ２の側から見て、地上子２０〜２ｎが、実質的に、閉塞区間境界を画定する役割を担うことになるのである。このため、ループアンテナ１に複数の車両ＴＲ１、ＴＲ２を進入させても、１閉塞区間／１車両の原則を維持し、車両運行の安全を確保し得ることになる。

また、１閉塞区間／１車両の原則を維持できるから、ループアンテナ１を長大化し、ループアンテナ１に複数の車両を進入させても、車両運行の安全を確保し得る。このため、ループアンテナ１を長大化し、１つのループアンテナ１でカバーできる距離を増大させ、地上装置３の数を減少させ、コストダウンを達成することができる。例えば、ループアンテナ１を従来の５倍の長さ、例えば、１５００ｍにすれば、地上装置３の個数を１／５に低減できる。

しかも、従来であれば、数個のループアンテナ１が必要であった距離を、１つのループアンテナ１でカバーできるので、ループアンテナ１の敷設数減少によるコストダウンの利益も得ることができる。

更に、軌道回路とは異なり、ループアンテナ１は、信号の減衰が少ないので、ループアンテナ１を長大にしても、信号の劣化等の不具合が生じない。

図示では、２つの車両ＴＲ１、ＴＲ２が示されているだけであるが、閉塞区間１Ｔ〜ｎＴの全てに車両が入っていても、１閉塞区間／１車両の原則を維持できる。従って、本発明に係る伝送方式は、ループアンテナ１の上の車両在線数を、零から閉塞区間数ｎに相当する数ｎまで許容することになる。

図２は、本発明に係る車上／地上間情報伝送装置の別の実施例を説明する図である。図において、図１に現れた構成部分に相当する部分については、同一の参照符号を付し、重複説明は、これを省略する。この実施例では、車両位置判定手段として、速度発電機４１を備える。この速度発電機４１を用いて、車上において、自己の車両位置を検出する。閉塞区間は、自己の認識した自己車両位置と、地上装置３との間の情報授受によって得られた他の車両の位置とを基礎として、車両側で判断することができる。

図２に示した実施例の場合も、地上子を用いた場合と同様の作用効果を得ることができる。図２の地上子２０は、距離補正用として備えられたものであり、必ずしも必要ではない。

地上装置３及び車上装置４の間の情報伝送に関しては、種々の方式を採用することができる。その例を、図３及び図４に示す。

まず、図３に示す例では、車両ＴＲ１、ＴＲ２の間で周波数の異なる信号を送信する。即ち、車両ＴＲ１では、車両前部から、周波数ｆ１の信号を送信し、車両後部から周波数ｆ２（ｆ２≠ｆ１）の信号を送信し、他方、車両ＴＲ２では、車両前部から、周波数ｆ３（ｆ３≠ｆ１、ｆ２）の信号を送信し、車両後部から周波数ｆ４（ｆ４≠ｆ１、ｆ２、ｆ３）の信号を送信する。これにより、ループアンテナ１上での信号混信を回避できる。

次に、図４の例では、車両ＴＲ１において、車両前部から、周波数ｆ１の信号を送信し、車両後部から周波数ｆ２（ｆ２≠ｆ１）の信号を送信し、他方、車両ＴＲ２でも、車両前部から周波数ｆ１の信号を送信し、車両後部から周波数ｆ２（ｆ２≠ｆ１）の信号を送信する。

そして、地上装置３からループアンテナ１に対し、一定周期で、全車両応答要求信号ＡＬを供給し、車上装置４では、全車両応答要求信号ＡＬを受信した後、地上子２０〜２ｎによって与えられた自己位置によって規定される遅延時間をもって応答する。この点について、図５を参照して説明する。

まず、地上装置３からループアンテナ１に対し、一定周期で、全車両応答要求信号ＡＬを供給する。車両ＴＲ１、ＴＲ２のそれぞれは、自己の車上装置４で、全車両応答要求信号ＡＬを受信した後、地上子２０〜２ｎによって与えられた自己の位置によって規定される遅延時間をもって応答する。

例えば、車両ＴＲ２が、地上子２１の上を通り、閉塞区間２Ｔに進入した場合を想定すると、このときの車両位置は、既に、地上子２１によって与えられている。閉塞区間２Ｔに対しては、遅延時間ｔ２１のｆ１応答スロット、及び、遅延時間ｔ２２のｆ２応答スロットが与えられている。そこで、車両ＴＲ２は、時間幅（ｔ２２−ｔ２１）のｆ１応答スロットにおいて、信号ｆ1を送信し、時間幅（ｔ２３−ｔ２２）のｆ２応答スロットにおいて信号ｆ２を送信する。

図４において、車両ＴＲ２が、矢印Ｆで示す方向に、更に進行して、地上子２ｒの上を通り、閉塞区間ｒＴに進入した場合を想定すると、閉塞区間ｒＴに対しては、遅延時間ｔｒ１のｆ１応答スロット、及び、遅延時間ｔｒ２のｆ２応答スロットが与えられている。そこで、車両ＴＲ２は、時間幅（ｔｒ２−ｔｒ１）のｆ１応答スロットにおいて、信号ｆ1を送信し、時間幅（ｔｒ３−ｔｒ２）のｆ２応答スロットにおいて信号ｆ２を送信する。他の地上子においても同様である。

図４の例では、先行車両ＴＲ１は、最終の閉塞区間ｎＴに進入している。図５を参照すると、閉塞区間ｎＴに対しては、遅延時間ｔｎ１のｆ１応答スロット、及び、遅延時間ｔｎ２のｆ２応答スロットが与えられている。そこで、車両ＴＲ１は、時間幅（ｔｎ２−ｔｎ１）のｆ１応答スロットにおいて、信号ｆ1を送信し、時間幅（ｔｎ３−ｔｎ２）のｆ２応答スロットにおいて信号ｆ２を送信する。

上述した伝送方式によれば、車両ＴＲ１、ＴＲ２のそれぞれで、応答要求―応答を個別的に実行する場合に比べて、応答要求―応答に要する時間を半減できることは明らかである。

しかも、この伝送方式によれば、閉塞区間１Ｔ〜ｎＴのそれぞれについて、時間的に明確に分離された応答スロットが用意されるので、閉塞区間１Ｔ〜ｎＴの全てに車両が入っているような極端な場合でも、車上と地上との間で、混信を生じることなく、情報の授受を行なうことができる。

なお、車上側で、一時的な電源落ちなどのために、自己の車両位置が不明になったときの対策として、図５において、全車両応答要求信号ＡＬの１サイクルの末尾などの適当な位置に、予備スロットを設けておくとよい。

以上、実施の形態を参照して説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々の変形、変更が可能であることは言うまでもない。

本発明に係る車上／地上間情報伝送装置の一実施例を説明する図である。 本発明に係る車上／地上間情報伝送装置の別の実施例を説明する図である。 本発明に係る車上／地上間情報伝送装置の更に別の実施例を説明する図である。 本発明に係る車上／地上間情報伝送装置の更に別の実施例を説明する図である。 図４に示した車上／地上間情報伝送装置の動作を説明するタイムチャートである。

符号の説明

１ ループアンテナ
２０〜２ｎ 地上子
３ 地上装置
４ 車上装置
１Ｔ〜ｎＴ 閉塞区間
ＴＲ１、ＴＲ２ 車両

Claims (1)

1. ループアンテナと、地上装置と、車上装置と、車両位置判定手段とを含む車上／地上間情報伝送装置であって、
   前記ループアンテナは、車両の走行路に沿って敷設されており、
   前記地上装置は、前記ループアンテナに対し、一定周期で、全車両応答要求信号を供給し、
   前記車両位置判定手段は、地上子を含み、前記地上子は、前記ループアンテナに沿い、間隔を隔てて配置されており、
   前記車上装置は、前記ループアンテナから前記全車両応答要求信号を受信した後、前記車両位置判定手段の前記地上子によって与えられた自己位置によって規定される遅延時間をもって応答する、
   車上／地上間情報伝送装置。

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