JP4671867B2

JP4671867B2 - 鉄道信号システム用伝送回路

Info

Publication number: JP4671867B2
Application number: JP2006003217A
Authority: JP
Inventors: 哲生小川
Original assignee: 大同信号株式会社
Priority date: 2006-01-11
Filing date: 2006-01-11
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2026-01-11
Also published as: JP2007185977A

Description

この発明は、鉄道用のＣＴＣ装置（列車集中制御装置）におけるＣＴＣ中央装置やＣＴＣ駅装置（伝送装置）に組み込まれるＣＴＣ用伝送回路（バイフェーズ伝送回路）や、鉄道用のＴＩＤ装置（ＣＴＣ列車運転情報表示装置）におけるＴＩＤ中央装置やＴＩＤ端末装置（伝送装置）に組み込まれるＴＩＤ用伝送回路（バイフェーズ伝送回路）、鉄道用の集中監視装置における伝送中央装置や伝送駅装置（伝送装置）に組み込まれる集中監視装置用伝送回路（バイフェーズ伝送回路）などに関する。
鉄道用信号システムではバイフェーズ符号を用いた基礎帯域伝送（ベースバンド伝送）が広く用いられており、本発明の鉄道信号システム用伝送回路（ＣＴＣ用伝送回路，ＴＩＤ用伝送回路，集中監視装置用伝送回路など）もバイフェーズ伝送回路である。

鉄道の典型的な列車運行管理システムでは（図６参照）、線区単位でＣＴＣ装置すなわち列車集中制御装置を設置し、その情報伝送機能を基礎として、ダイヤ管理等を行う情報処理系（ＥＤＰ）や、自動進路制御等を行う進路制御系（ＰＲＣ）が構築されている（例えば非特許文献１の第２頁〜第５頁を参照）。ＣＴＣ装置（列車集中制御装置）は、ＣＴＣセンタに設置されたＣＴＣ中央装置と、各駅に分散して設置された多数のＣＴＣ駅装置と、ＣＴＣセンタと各駅とに亘って敷設されＣＴＣ中央装置とＣＴＣ駅装置とを情報伝送可能に繋ぐ通信ケーブル（伝送線、伝送回線）とを含むシステムである（例えば非特許文献１の第１１頁〜第１５頁を参照、特に第１５頁の図２−７を参照）。

ＣＴＣ装置の上位に位置する情報処理系や進路制御系のコンピュータと表示制御盤とシステム監視装置は、ＬＡＮ（Local Area Network）等からなる中央ループを介して、ＣＴＣ中央装置と通信可能に接続されている（例えば非特許文献１の第３頁の図１−３を参照）。一方、ＣＴＣ装置の下位に位置する信号機や電気転てつ機は、連動装置を介して、該当する駅のＣＴＣ駅装置と間接的に接続され、動作制御を受けるようになっている。軌道回路も連動装置を介してＣＴＣ駅装置と接続されており、駅等への列車の進入状況もＣＴＣ装置で把握できるようになっている（例えば非特許文献１の第１１頁の図２−２や第３５頁の図２−３０を参照）。各駅の端末装置に列車の位置や列車番号を表示させるＣＴＣ列車運転状況表示装置も、ＣＴＣ駅装置に表示装置を接続する等のことにより、ＣＴＣ装置（列車集中制御装置）の一部として実現されている。

このようなＣＴＣ装置には１形から６形まで各種の伝送方式が規格化されているが（例えば非特許文献１の第８頁の表２−１を参照）、在来線では６形が主流なので、以下、６形を具体例にして、説明を進める。６形のＣＴＣ装置は（図７（ａ）参照）、規定のバイフェーズ伝送方式に対応しているＣＴＣ中央装置と、同じ伝送方式に対応している通信ケーブル１０と、各駅に分散して設置された複数・多数のＣＴＣ駅装置とを具えている。通信ケーブル１０には、より対線からなる伝送線が一つだけ含まれていることが多いが、複数含まれることもある。また、各ＣＴＣ駅装置には、通信ケーブル１０を接続するための結合トランスやコネクタ等と、通信ケーブル１０を介してＣＴＣ中央装置と通信するため同じバイフェーズ伝送方式に対応しているバイフェーズ伝送回路と、外部の連動装置に対するインターフェイス部である入出力ユニットと、ＣＴＣ中央装置から通信ケーブル１０やバイフェーズ伝送回路を介して指令を受けその指令に基づき入出力ユニットを介して連動装置に対する制御を行う論理回路とが設けられている。

この論理回路は、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）が利用できるようになった時期に上記の伝送方式が規定されたので、マイクロプロセッサシステムを主体にしたデジタル回路で構成され、プログラム組込可能なものとなっており、そのプログラムにて上記の標準機能すなわち指令受信や制御を実行するようになっている。
バイフェーズ伝送回路は、送受信データをバイフェーズ符号でコード化して２４００ｂｐｓ（ビット／秒）で送受するものである（例えば非特許文献１の第２４頁〜第２５頁を参照）。
連動装置には継電連動装置や電子連動装置があるが、連動装置は入出力ユニットを介して受けた制御信号等に従って信号機や電気転てつ機の動作制御を行うようになっている。

このようなＣＴＣ装置において鉄道用伝送回線をなす通信ケーブル１０を介して伝送される電文には（図７（ｂ）参照）、２ビットの固定データ“１１”からなる同期符号が先頭に前置きされ、その後に可変長データが含められている。後者のデータは、種別や駅番号を含んだヘッダー部分と、動作指令などのコマンドや連絡情報などのデータ等を含んだデータ部分と、図示しないＣＲＣ等の冗長部分とからなる。ここでは、電文が伝送されているときの信号レベル・伝送レベルを電文レベルと呼び、電文が伝送されていないときの電圧レベル・伝送レベルをノイズレベルと呼ぶ。ＣＴＣ中央装置もＣＴＣ駅装置も、電文送信を規定の出力レベルで正常な通信ケーブル１０に対して行えば、規定の入力レベルで電文受信することができるようになっている。６形で規定されている出力レベルは０．７７Ｖ以上であり、同じく入力レベルは０．０４３Ｖ以上である。

鉄道用伝送回線の規格に則って（図７（ｃ）参照）、具体的にはフレーム伝送方式に則って、伝送装置であるＣＴＣ中央装置やＣＴＣ駅装置による伝送は時分割で行われるため、電文の送受信の間には、電文伝送波形の無い時間すなわち休止期間が存在する。また、何れかの伝送装置が送信した電文は通信ケーブル１０に接続された総ての伝送装置に届くので、自装置（自局）向けばかりか自装置とは関係の無い他の伝送装置（他局）宛ての電文も受信することとなる。例えば、ＣＴＣ中央装置がＣＴＣ駅装置のうち駅装置Ａにポーリングして、この駅装置Ａが応答し、次にＣＴＣ中央装置がＣＴＣ駅装置のうち駅装置Ｂにポーリングして、この駅装置Ｂが応答した場合、それらの送受信の電文が休止期間を挟んで順に通信ケーブル１０で伝送される（図７（ｃ）参照）。

この伝送装置（ＣＴＣ中央装置，ＣＴＣ駅装置）におけるバイフェーズ伝送回路（ＣＴＣ用伝送回路）による標準的なバイフェーズ伝送方式に関し、更に、本発明との対比に役立つ事項について、図面を引用して詳述する。図８は、標準的なバイフェーズ伝送方式での信号波形例を示し、（ａ）が送信電文中の１ビット値“１”をバイフェーズ符号化した送信信号のデジタル波形とアナログ波形例、（ｂ）が送信電文中の１ビット値“０”をバイフェーズ符号化した送信信号のデジタル波形とアナログ波形例、（ｃ）が送信電文Ａ“１０００１１００１１１１０１…”をバイフェーズ符号化した送信信号Ｂのデジタル波形と送信信号Ｃのアナログ波形例、（ｄ）がそれを受信した受信信号Ｄのアナログ波形例と波形整形後の受信信号Ｅのデジタル波形例と受信サンプリングクロックＧのタイミングと受信電文Ｆのシリアルデータである。また、図９は、電文伝送間の休止期間を中心とした拡大波形例であり、（ａ）がノイズの無い状態、（ｂ）がノイズの有る状態である。

標準的なバイフェーズ伝送方式では、送信電文中の１ビットの論理値“１”が、先ず前半ロー（Ｌレベル）で後半ハイ（Ｈレベル）のデジタル波形を持った送信信号に変換され、それから前半で下に凸になり後半で上に凸になるアナログ波形を持った送信信号に変換される（図８（ａ）参照）。これに対し、送信電文中の１ビットの論理値“０”は、先ず前半ハイで後半ローのデジタル波形を持った送信信号に変換され、それから前半で上に凸になり後半で下に凸になるアナログ波形を持った送信信号に変換される（図８（ｂ）参照）。両信号の位相が反転しているので、受信側では、アナログの受信信号を波形整形回路により適宜な一定レベルで二値化し、このデジタルの受信信号をサンプリングすることにより、電文を再現することができる。

例えば（図８（ｃ）参照）、送信電文のシリアルデータが“１０００１１００１１１１０１…”であるとすると、送信側では一定時間以上の無信号状態の後、２ビットの同期符号“１１”が前置きされて、送信電文Ａ“１１１０００１１００１１１１０１…”が送出される。そのとき、送信電文Ａは、各ビット毎に上述の如くバイフェーズ符号化されて、一連のデジタル波形の送信信号Ｂにされ、更にフィルタにてアナログ波形の送信信号Ｃにされてから、通信ケーブル１０にて伝送される。
一方、それを受信する受信側では、一連のアナログ波形の受信信号Ｄを波形整形回路で次々に或る一定のレベルでスライスしてデジタル波形の受信信号Ｅが得られるので、受信信号Ｅから同期符号が検出されると、受信サンプリングクロックＧの同期合わせを行うとともに、その時点から受信サンプリングクロックＧにて定周期に受信信号Ｅのデジタル波形における各ビット対応部分の前半部分と後半部分それぞれの中間でサンプリングできる周期で受信信号Ｅを読み込んでいく。

そして、後半部分がハイであった場合は受信電文Ｆにおける該当ビットを値“１”とし、後半部分がローであった場合は受信電文Ｆにおける該当ビットを値“０”とするデータサンプリングが行われて、受信電文Ｆが得られる。
また、受信信号Ｅのデジタル波形における各ビット対応部分の前半部分と後半部分が共にローになっている状態が２回ほど連続した場合、無信号期間（休止期間）と判断して受信を完了し、新たに同期符号待ち状態に戻るのである。
こうして、バイフェーズ伝送方式およびフレーム伝送方式で、電文の送受信が行われるが、この方式には、次のような弱点もあり、適用に注意が必要である。

先ず、１点目は、同期ビット（同期符号）が休止期間（休止状態）後に１回しか無いため、受信データの後半になるにつれ、サンプリングがずれてくることがある。例えば、クロック精度に違いがある場合や、温度変化などによる影響を受けた場合など、送信側と受信側とでクロックに差が出たときにデータサンプリングのタイミングがずれてくる。その場合、電文の後半はビット誤り率が大きくなってしまう（図８（ｄ）の矢印を参照）。そのため、長い電文の受信、特に高速なビットレートを使用することが困難であった。

次に、２点目は、電文の間に休止期間が必要であり（図９（ａ）参照）、この期間は信号有り期間と同レベルのノイズであってもＳ／Ｎ比（信号／ノイズ比）が非常に小さくなるため、ノイズによる疑似同期が発生しやすく、そうなると（図９（ｂ）参照）正規の信号が受信出来なくなってしまう。
なお、バイフェーズ符号は、クロック信号も含んでいるため、ビット毎に同期をとることが可能な伝送方式である。しかしながら、長距離で伝送する場合や、回線状態が悪い場合にビット毎に同期を行うと、波形歪みやノイズにより異常な同期が発生して尚一層ビット化けが発生しまうことがある。そのため、長距離伝送の必要なＣＴＣ装置の場合、電文に前置きした同期符号を用いる同期合わせは行われるが、データ中の各ビット毎に同期合わせすることは行われない。

このようなバイフェーズ伝送方式で電文伝送を行うため、従来のバイフェーズ伝送回路（鉄道信号システム用伝送回路）は、送信アンプ２１と送信フィルタ２２とバイフェーズ符号化回路２３を有するバイフェーズ送信回路２０と、受信アンプ３１と受信フィルタ３２と波形整形回路３３とを有するバイフェーズ受信回路３０とを具えている（図１０（ａ）参照）。また、鉄道用の通信ケーブル１０（伝送回線）とバイフェーズ伝送回路との接続には結合トランス１１が用いられる。具体的には、結合トランス１１の一次側ラインに通信ケーブル１０が接続され、結合トランス１１の二次側ライン１２にバイフェーズ送信回路２０の出力ラインとバイフェーズ受信回路３０の入力ラインとが接続されるようになっている。さらに、論理回路（ＭＰＵ）で作成された送信電文は、電文制御回路によって、一つの電文の全部がメモリに一時記憶され、それからシリアルデータの送信電文Ａに変換されると同時にバイフェーズ伝送回路に引き渡されるようになっている。

バイフェーズ伝送回路は、送信電文Ａを送信ビットサンプリング回路４４でラッチし、それを１ビットずつバイフェーズ符号化回路２３で符号化してデジタルの送信信号Ｂにし、これを送信フィルタ２２でアナログの送信信号Ｃにし、それを送信アンプ２１で増幅してから結合トランス１１を介して通信ケーブル１０へ送出するようになっている。また、結合トランス１１を介して通信ケーブル１０から受信した信号を受信アンプ３１で増幅してアナログの受信信号Ｄにし、これを受信フィルタ３２と波形整形回路３３とでデジタルの受信信号Ｅにし、更に受信信号Ｅを受信ビットサンプリング回路５１でサンプリングしてから受信シフタ５２でシリアルデータの受信電文Ｆにするようになっている。

その際、受信信号Ｅの先頭に含まれている同期符号に基づいて受信ビットサンプリング回路５１用の受信サンプリングクロックＧに係る同期合わせを行うとともに、受信信号Ｅのデジタル波形に基づき休止状態検知回路５３で休止状態を検知して受信シフタ５２による受信電文Ｆの出力を適切に制御するようにも、バイフェーズ伝送回路はなっている。
受信電文Ｆは、ビットシリアルでバイフェーズ伝送回路から電文制御回路に引き渡され、電文制御回路によって、やはり一つの電文の全部がメモリに一時記憶され、それから適宜なビット数の内部形式データ例えば８ビットで１語のバイトデータに変換されると同時に論理回路（ＭＰＵ）に引き渡されるようになっている。

特開２００５−２９００９号公報「鉄道技術者のための電気概論信号シリーズ６ＣＴＣ・ＰＲＣ三版」（社）日本鉄道電気技術協会、平成８年２月２０日、ｐ．１−７３

ところで、ＣＴＣ装置についてもプログラム開発負担の軽減や拡張性強化さらにはコストダウンを図ることが要請されており、その要請に応える手段として、例えば、ＣＴＣ装置における駅装置等の伝送装置における論理回路のハードウェア部分を市販の汎用パーソナルコンピュータに変更することが考えられる。ほとんどのパーソナルコンピュータには調歩同期式のシリアルデータ通信をサポートするインターフェイス（UART,universal asynchronous receiver transmitter）やコネクタ（RS232C規格）が組み込まれているので、それを利用するのが便利であり、その場合の基本的・直截的な対処法は、伝送装置における電文制御回路にも調歩同期式のインターフェイス（UART）やコネクタ（RS232C）を付加することである（図１０（ｂ）参照）。

もっとも、その対処法では、伝送装置において電文制御回路側のハードウエアが増加するので、伝送装置における論理回路側を汎用化したことによるコストダウン効果が減殺されてしまう。ハードウェア部品の増加は故障率の上昇を伴うことにもなる。
また、パーソナルコンピュータから電文制御回路へシリアルデータで送信された電文の全部を電文制御回路にてメモリに一旦バッファリングするため、バイフェーズ伝送回路（鉄道信号システム用伝送回路）から通信ケーブル（伝送回線）へ電文を送信するタイミングに一電文全部のバッファリング時間かそれ以上の大きな遅延が生じてしまうことになる。

さらに、１バイト＝８ビットの単位データ毎に付加される調歩同期用のスタートビット及びストップビットの削除処理や、場合によってはパリティビットの処理までも、電文制御回路で行わなければならない。
そこで、バイフェーズ伝送回路側から電文制御回路やメモリを省くとともに調歩同期式のために追加するのはコネクタ（RS232C）程度に抑えて、バイフェーズ伝送回路とパーソナルコンピュータとが送信電文Ａや受信電文Ｆをシリアルデータで直に遣り取りするように、改造することが期待される（図１０（ｃ）参照）。

しかしながら、そのように改造すると、送信電文を作成や受理する装置が市販のパソコンなどであった場合、調歩同期用のクロックの精度が期待通りであることは保証されず、そのクロック精度が悪いと、長い電文を送受信するときに、パーソナルコンピュータの調歩同期式インターフェイスのクロックとバイフェーズ伝送回路のクロックとがずれてしまうことがある。例えクロックが精度よく一致していたとしても、パーソナルコンピュータ側では、単位データ毎に割込処理やデータ転送プログラムなどが実行され、その実行の待ち時間や経過時間が動作状況に応じて変動するため、電文バッファリングを省くと伝送装置におけるパーソナルコンピュータとバイフェーズ伝送回路とですらクロックをあわせるのが難しい。

一方、バイフェーズ伝送方式の１点目の弱点として上述した通り、基礎帯域伝送では、送信側の伝送装置のバイフェーズ伝送回路のクロックと受信側の伝送装置のバイフェーズ伝送回路のクロックの偏差は、無いのが望ましく、少なくとも小さくなければならない。その偏差が大きいと、電文後半のサンプリングタイミングが不所望にずれてしまうため、電文の長さや伝送の速度が厳しく制約されることも、上述した通りである。
このように伝送装置間でクロックの一致が求められる状況下で、バイフェーズ伝送回路同士のクロック偏差を小さくするのが精一杯なのに、各伝送装置において、バイフェーズ伝送回路とパーソナルコンピュータとでクロックの一致がとれないまま、その偏差が伝送回線上の電文伝送タイミングに転嫁されると、伝送装置間でのクロックのずれが大きくなって受信側でのビット誤りが激しくなるおそれがある。

また、バイフェーズ伝送回路とパーソナルコンピュータとが送信電文Ａや受信電文Ｆをシリアルデータで直に遣り取りするように改造した場合（図１０（ｃ）参照）、スタートビットやストップビット等の調歩同期用付加ビットまでもバイフェーズ伝送回路（鉄道信号システム用伝送回路）で処理しなければならなくなる。
そこで、ＣＴＣ中央装置やＣＴＣ駅装置さらには駅装置や現場装置などの伝送装置における鉄道信号システム用伝送回路が同じ伝送装置におけるパーソナルコンピュータ等の電文作成受理部と調歩同期式のシリアルデータで直に遣り取りするように鉄道信号システム用伝送回路を改造するに際して、回路規模の増大を避けつつスタートビットやストップビットを処理できるよう、更には伝送誤りが少なくなるよう、鉄道信号システム用伝送回路の構成に工夫を凝らすことが技術的な課題となる。

本発明の鉄道信号システム用伝送回路は（解決手段１）、このような課題を解決するために創案されたものであり、鉄道用の伝送回線に接続されるとそれを介してバイフェーズ伝送方式で電文伝送を行うバイフェーズ送信回路およびバイフェーズ受信回路を備えていて、電文送受信の合間に休止期間をとるフレーム伝送方式にて電文送信を行うとともに、休止状態検知後の受信開始時に同期合わせを行ってから受信信号のサンプリングを繰り返すことにより電文受信を行う鉄道信号システム用伝送回路において、スタートビット及びストップビットの付加された調歩同期式のシリアルデータで送信電文を受け取りそのスタートビット及びストップビットを付けたまま該送信電文を前記バイフェーズ送信回路に引き渡して前記伝送回線へ送信させる送信同期回路と、受信信号のサンプリングに係る同期合わせを電文受信開始後も受信電文中のスタートビット及びストップビットのうち何れか一方または双方に基づいて行う受信同期回路とを設けたことを特徴とする。

また、本発明の鉄道信号システム用伝送回路は（解決手段２）、上記解決手段１の鉄道信号システム用伝送回路であって、前記送信同期回路が、調歩同期式のシリアルデータで受け取った送信電文に係る信号変化を検出し、その信号変化タイミングの進み遅れに応じて前記バイフェーズ送信回路への送信電文の引渡タイミングを微調整するものであることを特徴とする。

さらに、本発明の鉄道信号システム用伝送回路は（解決手段３）、上記解決手段２の鉄道信号システム用伝送回路であって、前記送信同期回路が、前記バイフェーズ送信回路への送信電文の引渡タイミングの微調整を送信電文中のスタートビット及びストップビットのうち何れか一方または双方に基づいて行うものであることを特徴とする。

また、本発明の鉄道信号システム用伝送回路は（解決手段４）、上記解決手段１〜３の鉄道信号システム用伝送回路であって、前記送信同期回路が、調歩同期式での単位データよりビット数の多い固定データからなるプリアンブルを送信電文の先頭に前置きするものであり、前記受信同期回路が、休止状態検知後に前記プリアンブルを検知することにより電文受信を開始するものであることを特徴とする。

このような本発明の鉄道信号システム用伝送回路にあっては（解決手段１）、送信側の伝送装置においても、受信側の伝送装置においても、それぞれパーソナルコンピュータなど調歩同期式のシリアル通信機能を標準装備した汎用の情報処理装置と組み合わせられる。そして、送信電文は、パーソナルコンピュータ等の電文作成受理部で作成され、スタートビット及びストップビットを付加され、調歩同期式のシリアルデータで送信同期回路に引き渡され、スタートビット及びストップビットを付けたままバイフェーズ送信回路に引き渡されて伝送回線へ送信される。

また、伝送回線からバイフェーズ受信回路にて受信された信号は、フレーム伝送方式およびバイフェーズ伝送方式に則って受信同期回路によりサンプリングされて受信電文にされ、シリアルデータでパーソナルコンピュータ等の電文作成受理部に引き渡される。
このように、送信側の伝送装置でスタートビット及びストップビットを削除等することなく送信電文をバイフェーズ伝送方式で伝送することにより、受信側の伝送装置では、バイフェーズ伝送方式に則って受信すれば直ちに調歩同期式のシリアルデータが再生されるので、スタートビットやストップビットを付加しなくても、受信伝文がパーソナルコンピュータ等に引き渡せるものとなる。そのため、回路規模の増大を避けつつスタートビットやストップビットを取り扱うことができる。

さらに、バイフェーズ符号化された電文の中にも調歩同期式での単位データ毎に繰り返して調歩同期式でのスタートビット及びストップビットが挿入されるようになったことを利用して、受信信号のサンプリングに係る同期合わせが休止状態検知後の受信開始時だけでなく電文受信開始後も受信電文中のスタートビットやストップビットのところで繰り返し行われるようにもしたことにより、伝送装置間でのクロックのずれが大きくなる前に解消される。しかも、同期合わせが繰り返されるとはいっても、総てのビット毎に同期がとられるわけでなく、波形が予め決まっていて安定検出の可能なスタートビットやストップビットのところに限って同期がとられるので、異常な同期の発生頻度は小さく抑えられる。その結果、伝送誤りが少なくなり、長い電文の送受信や高速伝送も可能となる。
したがって、この発明によれば、電文作成受理部と調歩同期式のシリアルデータで直に遣り取りしても伝送誤りが少なく回路規模も大きくない鉄道信号システム用伝送回路を実現することができる。

また、本発明の鉄道信号システム用伝送回路にあっては（解決手段２）、送信側の伝送装置において、パーソナルコンピュータ等の電文作成受理部と鉄道信号システム用伝送回路とのクロックがづれてくると、送信電文の引渡タイミングが微調整されて、両クロックの偏差が解消される。そのため、電文全部のバッファリングを省いても、伝送装置におけるパーソナルコンピュータ等とバイフェーズ伝送回路とでクロックが合って来るので、送信側の伝送装置における送信電文の引き渡しが的確になされる。なお、送信側の伝送装置で送信電文の引渡タイミングを微調整すると、送信側の伝送装置と受信側の伝送装置との間でクロックのずれが大きくなるが、上述のように受信側の伝送装置において電文受信開始後も繰り返し同期合わせが行われてクロックのずれが解消されるので、不都合はない。

さらに、本発明の鉄道信号システム用伝送回路にあっては（解決手段３）、送信側の伝送装置におけるクロックづれの微調整タイミングと、受信側の伝送装置におけるクロックづれの微調整タイミングとが、共に、スタートビットやストップビットのところに限定されるので、データ部分でのクロックずれが最小に抑えられる。
これにより、伝送誤りが更に少なくなる。

また、本発明の鉄道信号システム用伝送回路にあっては（解決手段４）、送信電文の先頭にプリアンブルが前置きされるとともに、そのプリアンブルが休止状態検知後に検知されると、電文受信が始まるが、そのプリアンブルには調歩同期式での単位データよりビット数の多い固定データが採用されて、プリアンブルが従来の同期符号より確実に長くなっている。このように電文先頭検出用のビット数を増やしたことにより、休止期間にノイズが混入されたとしても、ビット同期が正確にかかる確率が高くなり、電文受信を適切に開始することができる。これにより、伝送誤りが一層少なくなる。また、プリアンブルを単位データより長くしたことにより、データ中にプリアンブルと同じ部分がたまたま存在したとしてもスタートビット及びストップビットの挿入付加によって変更されるので、一連の固定データを検出するといった簡便な手法で確実にプリアンブルを検出することができる。

このような本発明の鉄道信号システム用伝送回路について、これを実施するための具体的な形態を、以下の実施例１〜２により説明する。
図１〜４に示した実施例１は、上述した解決手段１〜４（出願当初の請求項１〜４）を具現化したものであり、図５に示した実施例２は、その変形例である。
なお、それらの図示に際し従来と同様の構成要素には同一の符号を付して示した。以下、従来との相違点を中心に説明する。

本発明の鉄道信号システム用伝送回路の実施例１であるＣＴＣ用伝送回路について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１は、（ａ）が伝送装置におけるバイフェーズ伝送回路（ＣＴＣ用伝送回路，鉄道信号システム用伝送回路）からパーソナルコンピュータ（電文作成受理部）までのブロック図、（ｂ）がバイフェーズ伝送回路のブロック図、（ｃ）が一電文の波形例である。

本発明を適用したＣＴＣ中央装置やＣＴＣ駅装置などの伝送装置は（図１（ａ）参照）、通信ケーブル１０（伝送回線）に結合トランス１１で接続されるバイフェーズ伝送回路（ＣＴＣ用伝送回路，鉄道信号システム用伝送回路）と、従来の論理回路に代わるパーソナルコンピュータ（電文作成受理部）とを具えている。バイフェーズ伝送回路とパーソナルコンピュータは送信電文Ａや受信電文Ｆを調歩同期式のシリアルデータ通信で遣り取りするようになっており、そのため、パーソナルコンピュータには調歩同期式のシリアルデータ通信用インターフェイス（UART）とコネクタ（RS232C規格）が組み込まれ、バイフェーズ伝送回路にも調歩同期式対応のコネクタ（RS232C規格）が付設されいる。もっとも、バイフェーズ伝送回路には、シリアル−パラレルの変換やスタートビット及びストップビットの処理を行うインターフェイス（UART）は、設けられていない。

バイフェーズ伝送回路は（図１（ａ）参照）、送信側に送信同期回路４０とバイフェーズ送信回路２０を具えていて、パーソナルコンピュータから調歩同期式で引き渡されたデジタル波形の送信電文Ａをバイフェーズ伝送方式でのアナログ波形の送信信号Ｃにして結合トランス１１経由で通信ケーブル１０へ送出するようになっている。また、受信側にバイフェーズ受信回路３０と受信同期回路５０を具えていて、通信ケーブル１０から結合トランス１１で受信したバイフェーズ伝送方式でのアナログ波形の受信信号Ｄをデジタル波形の受信電文Ｆにして調歩同期式でパーソナルコンピュータへ引き渡たすようになっている。図示は割愛したが、電文送信の後や電文受信の後には休止期間をとるため一定時間以上に亘って電文送信を控える制御手段も、設けられている。

送信同期回路４０は、調歩同期式での単位データ例えば８ビット毎にスタートビット例えば１ビット“０”が前に挿入付加されるとともにストップビット例えば２ビット“１１”が後ろに挿入付加された調歩同期式のシリアルデータで送信電文Ａをパーソナルコンピュータから受け取り、そのスタートビット及びストップビットを付けたままの送信電文Ａに、調歩同期式での単位データよりビット数の多い固定データ例えば１６ビット“１…１”からなるプリアンブルを送信電文Ａの先頭に前置き付加して、シリアルデータの送信電文Ａａとし、この送信電文Ａａをバイフェーズ送信回路２０に引き渡すようになっている。その際、送信電文Ａ，Ａａの引渡タイミングの微調整もするようになっている。

送信電文Ａにプリアンブルを付加して送信電文Ａａを作成する等のため、送信同期回路４０には（図１（ｂ）参照）、例えば１ビットのラッチ等からなり調歩同期式に則ってスタートビットで同期をとりながら送信電文Ａを１ビットずつサンプリングする送信ビットサンプリング回路４４と、例えば２ビットのシフトレジスタ等からなり送信ビットサンプリング回路４４のサンプリングデータを一時保持して逐次送りすることにより送信電文Ａａを生成する送信シフタ４３と、パーソナルコンピュータから送信電文Ａの送信要求（ＲＳ）を受けると送信シフタ４３やバイフェーズ符号化回路２３を制御して送信電文Ａａにプリアンブルを前置きさせるとともにその後でパーソナルコンピュータへ送信電文Ａのデータ送信許可（ＤＲ）を出すプリアンブル前置回路４５とが設けられている。

また、送信電文Ａ，Ａａの引渡タイミングの微調整のため、送信同期回路４０には、送信電文Ａの信号波形についてハイからローへ及び／又はローからハイへの変化を検出する送信信号変化検出回路４２と、その信号変化タイミングの進み遅れに応じてクロック周期を加減することにより送信電文Ａ，Ａａの引渡タイミングを微調整するシフトクロック作成回路４１とが設けられている。シフトクロック作成回路４１は、適宜なカウンタ等を有していて、調歩同期式シリアルデータ通信における１ビット伝送時間をクロック周期とする送信サンプリングクロックを生成し、それを送信シフタ４３と送信ビットサンプリング回路４４とバイフェーズ符号化回路２３に供給してそれらの動作タイミングを制御するが、シフトクロック作成回路４１自体は、送信サンプリングクロックの周期よりも細かい時間たとえば６４分の１のクロック微調時間を周期とする高速クロックで動作する。

そして、送信電文Ａの信号変化タイミングと送信サンプリングクロックとの乖離がクロック微調時間未満のときには送信サンプリングクロックの周期を変えないが、送信信号変化タイミングが送信サンプリングクロックよりもクロック微調時間以上進んだときには送信サンプリングクロックの周期をクロック微調時間だけ短縮し、送信信号変化タイミングが送信サンプリングクロックよりもクロック微調時間以上遅れたときには送信サンプリングクロックの周期をクロック微調時間だけ伸長することで、乖離を穏やかに解消するようになっている。

バイフェーズ送信回路２０は（図１（ａ），（ｂ）参照）、送信アンプ２１と送信フィルタ２２とバイフェーズ符号化回路２３を具えていて、送信電文Ａａを１ビットずつバイフェーズ符号化回路２３で符号化してデジタル波形の送信信号Ｂにし、これを送信フィルタ２２でアナログ波形の送信信号Ｃにし、それを送信アンプ２１で増幅してから結合トランス１１を介して通信ケーブル１０へ送出するようになっている。
バイフェーズ受信回路３０は、受信アンプ３１と受信フィルタ３２と波形整形回路３３とを具えていて、結合トランス１１を介して通信ケーブル１０から受信した信号を受信アンプ３１で増幅してアナログ波形の受信信号Ｄにし、これを受信フィルタ３２と波形整形回路３３とで二値化して受信信号Ｅにするようになっている。受信信号Ｅは、デジタル波形にはなっているが、未だバイフェーズ符号化されたままである。

受信同期回路５０は、その受信信号Ｅから調歩同期式でのシリアルデータの受信電文Ｆを作成するために（図１（ａ）参照）、受信ビットサンプリング回路５１と受信シフタ５２と休止状態検知回路５３とプリアンブル検知回路５４とフレームビットカウンタ５５と受信信号変化検出回路５６とサンプリングクロック同期回路５７を具えている（図１（ｂ）参照）。例えば受信ビットサンプリング回路５１は１ビットのラッチ等からなり受信シフタ５２は２ビットのシフトレジスタ等からなり、これらの回路５１，５２は、調歩同期式およびバイフェーズ伝送方式でのシリアルデータ通信における１ビット伝送時間を基本的なクロック周期とする受信サンプリングクロックＧで動作することにより、バイフェーズ符号化での１符号分のデジタル波形のうち例えば後半部分の中央のタイミングで受信信号Ｅをサンプリングして受信電文Ｆの１ビット分を生成し、更にこれを繰り返して受信電文Ｆを生成するようになっている。

この受信サンプリングクロックＧを生成するのが、例えば上述した高速クロックや他の高速クロックで動作するサンプリングクロック同期回路５７であるが、サンプリングクロック同期回路５７は、休止状態検知回路５３にて休止状態・休止期間が検知され、その後にプリアンブル検知回路５４にてプリアンブルが検知されてから、電文受信開始のため、受信サンプリングクロックＧを送出するようになっている。また、サンプリングクロック同期回路５７は、受信信号Ｅのサンプリングに係る同期合わせを受信信号変化検出回路５６による受信信号Ｅの信号変化タイミングに基づいて行うが、その同期合わせをプリアンブル検知後の電文受信開始時に行うだけでなく、電文受信開始後も、フレームビットカウンタ５５にて検出された受信電文中のスタートビット及びストップビットのところで行うようになっている。

休止状態検知回路５３は、受信信号Ｅのデジタル波形における各ビット対応部分の前半部分と後半部分が共にローになっている状態が２回ほど連続したら無信号期間（休止期間）と判断することにより、休止状態を検知するようになっている。
プリアンブル検知回路５４は、休止状態検知回路５３による休止状態の検知後に、受信信号Ｅのデジタル波形における各ビット対応部分の前半部分はローで後半部分はハイになっている状態が１２回ほど連続したら、即ち１６ビット“１…１”のプリアンブルをバイフェーズ符号化したデジタル波形の大半が受信信号Ｅに発現したら、プリアンブルの検知信号を出すようになっている。

フレームビットカウンタ５５は、Ｎ進カウンタ等からなり、プリアンブル検知後や受信開始後に受信信号Ｅ中のスタートビット及びストップビットのタイミングを計るようになっている。なお、「Ｎ」は、調歩同期式での単位データにスタートビット及びストップビット等を付加したビット数であり、例えば、上述したように単位データが８ビットでスタートビットが１ビットでストップビットが２ビットなら「１１」であり、それにパリティが１ビット加わっていれば「１２」である。
受信信号変化検出回路５６は、受信信号Ｅの信号波形についてハイからローへ及び／又はローからハイへの変化を検出し、その信号変化タイミングで同期位相パルスＨを出すものであるが、受信信号Ｅがバイフェーズ符号化されたままなので、その１符号分の期間すなわち電文中の１ビット分の期間のうち真ん中のタイミングなど、検出状態の安定を期待できる同一位相のタイミングで、信号変化を検出するようになっている。

サンプリングクロック同期回路５７は、同期位相パルスＨに基づいて受信信号Ｅのサンプリングに係る同期合わせを行うが、その同期合わせは、プリアンブルの末尾部分とこれに続くスタートビットのタイミングと、受信電文中のスタートビット及びストップビットのタイミングで、行うようになっている（図１（ｃ）参照）。同期合わせの手法は、同期位相パルスＨのタイミングに受信サンプリングクロックＧを合致させるのでも良いが、上述した送信電文の引渡タイミングの微調整と同様にした方が安定性に優れており、その場合、受信サンプリングクロックＧに対する同期位相パルスＨ（受信信号Ｅの信号変化タイミング）の進み遅れに応じて受信サンプリングクロックＧのクロック周期をクロック微調時間だけ加減することで行われる。

この実施例１のＣＴＣ用伝送回路（鉄道信号システム用伝送回路）について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図２は、調歩同期式を取り込んだバイフェーズ伝送方式での信号波形例を示し、（ａ）が、送信電文中のビット値“１”をバイフェーズ符号化した送信信号のデジタル波形とアナログ波形例、（ｂ）が、送信電文中のビット値“０”をバイフェーズ符号化した送信信号のデジタル波形とアナログ波形例、（ｃ）が、送信電文“１０００１１００１１１１０１…”にスタートビット“０”及びストップビット“１１”を付加した送信電文Ａのシリアルデータ“０１０００１１０１１０１１１１０１…”、（ｄ）及び（ｅ）が、それにプリアンブル“１…１”を前置きした送信電文Ａａとそれをバイフェーズ符号化した送信信号Ｂのデジタル波形と送信信号Ｃのアナログ波形例である。

また、図３は、（ａ）が、プリアンブル及び直後部分を受信した受信信号Ｄのアナログ波形例と波形整形後の受信信号Ｅのデジタル波形例、（ｂ）が、電文伝送間の休止期間を中心とした拡大波形例であって休止期間にノイズの有る状態である。
さらに、図４は、送信電文“１０００１１００１１１１０１…”にスタートビット“０”及びストップビット“１１”を付加した送信電文“０１０００１１０１１０１１１１０１…”を受信した受信信号Ｄのアナログ波形例と、それを波形整形した後の受信信号Ｅのデジタル波形例と、それをサンプリングする受信サンプリングクロックＧのタイミングと、サンプリングした受信電文Ｆのシリアルデータである。

フレーム伝送方式に加えて調歩同期式を併用したバイフェーズ伝送方式でも、バイフェーズ送信回路２０によって、送信電文Ａａ中の１ビットの論理値“１”は、先ず前半ロー（Ｌレベル）で後半ハイ（Ｈレベル）のデジタル波形を持った送信信号Ｂに変換され、それから前半で下に凸になり後半で上に凸になるアナログ波形を持った送信信号Ｃに変換される（図２（ａ）参照）。また、送信電文Ａａ中の１ビットの論理値“０”は、先ず前半ハイで後半ローのデジタル波形を持った送信信号Ｂに変換され、それから前半で上に凸になり後半で下に凸になるアナログ波形を持った送信信号Ｃに変換される（図２（ｂ）参照）。従来と同様、両信号は位相が反転している。

これに対し、従来では例えば“１０００１１００１１１１０１…”であった送信電文Ａには、調歩同期式の単位データ８ビット毎に、１ビットのスタートビットｓｔが前置され、２ビットのストップビットｓｐが後置され、そのスタートビット及びストップビットがそのまま残されているので、送信電文Ａのシリアルデータは“０１０００１１０１１０１１１１０１…”になっている（図２（ｃ）参照）。そして、送信同期回路４０によってプリアンブル“１１１１１１１１１１１１１１１１”が前置きされるので（図２（ｄ）参照）、送信電文Ａａは“１１１１１１１１１１１１１１１１０１０００１１０１１０１１１１０１…”になる（図２（ｅ）参照）。

このような送信電文Ａａがスタートビット及びストップビットの付加されたまま各ビット毎に上述の如くバイフェーズ符号化されて、一連のデジタル波形の送信信号Ｂにされ、更にフィルタにてアナログ波形の送信信号Ｃにされてから、通信ケーブル１０にて伝送される（図２（ｄ），（ｅ）参照）。
その送信に際し、送信電文Ａを作成するパーソナルコンピュータと送信電文Ａを調歩同期式で受け取るバイフェーズ伝送回路との同期のズレが送信同期回路４０の引渡タイミング微調整によって早期に小幅修正され、送信電文Ａの波形歪みが小さく抑制される。
すなわち、バイフェーズ伝送回路の送信同期回路４０は、パーソナルコンピュータから送信開始信号（ＲＳ）を受けると又はその信号がＯＮになると、送信動作に入る。次に、パーソナルコンピュータからの送信電文Ａの信号変化によりシフトクロック作成回路４１のカウンタをリセットする。

それから、上述したように例えば６４倍の高速クロックをシフトクロック作成回路４１が使用している場合、初期値として“３２”クロックをカウントしたときを送信電文Ａの各ビットのサンプリングタイミングとし、そのデータを送信シフタ４３で１ビットずつバイフェーズ符号化回路２３へ送り込んで、バイフェーズ符号に変換する。その際、例えば高速クロックのカウント値が“１６”〜“２４”のときに送信信号変化検出回路４２による信号変化検出があった場合には、パーソナルコンピュータとの同期が遅れたと判定して、サンプリングタイミングを“３２”クロックから“１”クロック遅らせ、“３３”クロックをカウントしたときを送信電文Ａの各ビットのサンプリングタイミングとする。逆にカウント値“４０”〜“４８”のときに信号変化検出があった場合は進んだと判定して“１”クロック進ませる。

このような送信電文Ａの引渡タイミングの微調整は、パーソナルコンピュータからバイフェーズ伝送回路への送信開始信号（ＲＳ）がなくなる又はＯＦＦになるまで継続される。一般的に受信側の同期クロック再生には伝送速度の１６倍のクロックを採用することが多く、送信側で６４倍のクロックを採用することによる１クロックの増減による波形歪みでは、受信側の同期確保にほとんど影響を生じない。送信側でも１６倍のクロックを採用してタイミング調整しない場合は送信信号波形の歪みが大きくなり、この歪みと伝送路等による波形歪みが重なると、受信側で大幅な同期ずれが発生する場合が考えられるため、送信電文Ａの引渡タイミングの微調整は、標準的なバイフェーズ伝送方式では好ましくないが、調歩同期式を併用したバイフェーズ伝送方式を用いる本発明のバイフェーズ伝送回路にあっては受信側で調歩同期式での単位データ毎に繰り返して同期合わせが行われるので不都合がない。

フレーム伝送方式に加えて調歩同期式を併用したバイフェーズ伝送方式で電文が通信ケーブル１０上を伝送されて来ると、すなわち、休止期間の後に電文がプリアンブルやスタートビット及びストップビットを付けたまま反転位相変調されて伝送装置に送られてくると、その信号が伝送装置のバイフェーズ伝送回路のバイフェーズ受信回路３０によって受信されてアナログ波形の受信信号Ｄさらにはデジタル波形の受信信号Ｅにされる（図３，図４参照）。それから、バイフェーズ伝送回路の受信同期回路５０によって、受信信号Ｅに基づいてプリアンブルが検知され（図３参照）、その後、スタートビットｓｔ及びストップビットｓｐのところで同期合わせしながら受信信号Ｅがサンプリングされて、バイフェーズ符号化の解かれたデジタル波形の受信電文Ｆが作成される。受信電文Ｆは、スタートビット及びストップビットを含んでいて調歩同期式に適合しているので、そのシリアルデータのままパーソナルコンピュータへ引き渡される。

プリアンブル検知と同期合わせとを詳述すると、プリアンブル検知では（図３（ａ）参照）、プリアンブル検知回路５４により受信信号Ｅに休止状態からプリアンプルのデータ“１…１”のうち１２ビットが発現したか否かが調べられる。なお、受信信号Ｅにおける各ビット“１”は、バイフェーズ符号化が未だ解けていないので、前半がローで後半がハイのデジタル波形である。そして、プリアンブルのうち１２ビットが連続して見出されると、プリアンブルの検知が成功裏に終了し、そのことがフレームビットカウンタ５５に通知され、そのカウントの進行に基づいて、プリアンブルの末尾部分や，スタートビットｓｔ（１ビット），単位データ（８ビット），ストップビットｓｐ（２ビット）のタイミングが把握される。

より具体的には、例えば、受信サンプリングクロックＧの生成に伝送速度の６４倍の高速クロックが使用されている場合、そのカウント値が１６になったとき（つまり、受信波形の後半部分の真ん中）、受信ビットサンプリング回路５１により受信信号Ｅがラッチされ、そのデータビットについて判定が行われる。このデータビットが“１”，“１”と１２回連続したとき、プリアンブルと判定して、その後は６４クロック毎の定周期でサンプリングが行われて、各データビットについて“１”か“０”かの判定が行われる。
このように送信側で休止期間後の送信開始部分に調歩同期式の単位データより長い連続１６ビットのプリアンブルを送出し、受信側では１２ビット以上のプリアンブル受信で電文受信開始の確認をとることにより、休止期間にノイズが混入されたとしても（図３（ｂ）参照）、１２ビット未満のノイズであればプリアンブルとして誤検知するのが回避されるので、電文受信を適切に開始することができる。

プリアンブル“１…１”を検知してからスタートビットｓｔ“０”を検知して受信を開始するまでは、受信信号変化検出回路５６によって受信信号Ｅから生成された同期位相パルスＨが出力される都度、サンプリングクロック同期回路５７がトリガされて又はリセットされて、受信サンプリングクロックＧのクロック周期がクロック微調時間だけ加減される。こうして、プリアンブル末尾と最初のスタートビットｓｔのところでも、受信信号Ｅのサンプリングに係る同期合わせが行われる（図３（ａ）参照）。また、プリアンブル“１…１”サンプリング中は受信シフタ５２からパーソナルコンピュータへの電文の送出が抑えられ、スタートビットｓｔ“０”以降のサンプリングデータが受信電文Ｆとして受信シフタ５２からパーソナルコンピュータへ調歩同期式で送出される。

受信開始後は（図４参照）、フレームビットカウンタ５５によりサンプリングしたデータビット数がカウントされ、そのカウント値が１０になったら再同期期間（ストップビットｓｐ及びスタートビットｓｔのところ）と判定されて、この期間に発生する同期位相パルスＨ（受信信号Ｅの信号変化）でサンプリングクロック同期回路５７がトリガされ、受信サンプリングクロックＧのクロック周期がクロック微調時間だけ加減される。こうして、受信信号Ｅひいては受信電文Ｆにおいて単位データ毎に挿入されている各々のストップビットｓｐ及びスタートビットｓｔのところでも、受信信号Ｅのサンプリングに係る同期合わせが行われる。また、フレームビットカウンタ５５がリセットされて、次の再同期期間（ストップビットｓｐ及びスタートビットｓｔのところ）の検出の準備がなされる。

このように受信信号Ｅ及び受信電文Ｆにスタートビットｓｔ及びストップビットｓｐが挿入付加されているのを利用して同期合わせが調歩同期式での単位データ（８ビット）毎に行われるので（図４参照）、受信信号Ｅと受信サンプリングクロックＧとのずれは蓄積されず、そのため、受信信号Ｅは何時でも適切なタイミングでサンプリングされるので、電文がどんなに長かろうと高い確率で正確な受信電文Ｆが得られる。
そして、休止状態検知回路５３により、２ビット以上の期間に亘って受信信号Ｅに変化の無いことが検出されたとき、休止期間に入ったと判定されて、バイフェーズ伝送回路による一電文の受信動作が終了する。

本発明の鉄道信号システム用伝送回路の実施例２であるＣＴＣ用伝送回路について、図面を引用して説明する。図５は、（ａ）が、送信電文中のビット値“１”をバイフェーズ符号化した送信信号のアナログ波形例、（ｂ）が、送信電文中のビット値“０”をバイフェーズ符号化した送信信号のアナログ波形例、（ｃ）が、送信電文中のビット列“１０１”をバイフェーズ符号化した送信信号のアナログ波形例、（ｄ）が、電文“１０００１１００１１１１０１…”を受信した受信信号Ｄのアナログ波形例と、それを波形整形した後の受信信号Ｅのデジタル波形例と、それをサンプリングする受信サンプリングクロックＧのタイミングと、それをサンプリングした受信電文Ｆのシリアルデータである。

このバイフェーズ伝送回路（ＣＴＣ用伝送回路，鉄道信号システム用伝送回路）が上述した実施例１のものと相違するのは、送信信号Ｃの波形が多少変形されている点と、受信信号Ｅのサンプリングに係る同期合わせのタイミングが少なくなっている点である。
先ず、送信信号Ｃの波形すなわちバイフェーズ符号化のアナログ波形については、１ビットでは同じであるが（図５（ａ），（ｂ）参照）、データ値の変化したところが異なっており（図５（ｃ）の★印のところを参照）、せいぜい中間レベルまでの小さな折り返しであったのが（波線参照）、短時間ではあるが中間レベルを突き出て反対側の最大レベルに達している（実線参照）。

次に、受信信号Ｅのサンプリングに係る同期合わせについては（図５（ｄ）参照）、スタートビットｓｔでの同期合わせが省かれて、プリアンブルの末尾とストップビットｓｐでだけ同期合わせが行われている。
このように多少の変形が施されていても、繰り返しとなる詳細な説明は割愛するが、この実施例２のＣＴＣ用伝送回路（鉄道信号システム用伝送回路）も上述した実施例１とほぼ同様にして適切に動作する。

［その他］
上記実施例では、受信信号Ｅのサンプリングに係る同期合わせをスタートビット及びストップビットの双方で行う場合とストップビットでは行うがスタートビットでは行わない場合とを述べたが、受信信号Ｅのサンプリングに係る同期合わせは、ストップビットで行わないでスタートビットで行うようにしても良い。

上記の実施例は本発明をＣＴＣ用伝送回路に適用したものであるが、本発明の適用はＣＴＣ装置に限られる訳でなく、本発明の鉄道信号システム用伝送回路は、鉄道用信号システムにおいて同様の通信が行われるところであれば、適用可能であり、有用である。例えば、鉄道用の通信システムを利用して列車の位置，列車番号，遅延時間などを各駅の端末装置に伝送し表示させるためのＴＩＤ装置(ＣＴＣ列車運転情報表示装置，traffic information display）や、鉄道の沿線の広範囲に散在している信号保安設備の故障および機能の低下を集中的に監視するための集中監視装置(centralmonitor）などが挙げられる。中央装置と駅装置・端末装置との通信や、駅装置・端末装置と駅装置・端末装置との通信、駅装置・端末装置と現場装置・信号保安設備との通信など、各システムの何れの階層にも、適用可能であり、有用である。

本発明の鉄道信号システム用伝送回路の実施例１について、ＣＴＣ用伝送回路の構造を示し、（ａ）がバイフェーズ伝送回路からパーソナルコンピュータまでのブロック図、（ｂ）がバイフェーズ伝送回路のブロック図、（ｃ）が一電文の波形例である。調歩同期式を取り込んだバイフェーズ伝送方式での信号波形例を示し、（ａ）が、送信電文中のビット値“１”をバイフェーズ符号化した送信信号のデジタル波形とアナログ波形例、（ｂ）が、送信電文中のビット値“０”をバイフェーズ符号化した送信信号のデジタル波形とアナログ波形例、（ｃ）が、送信電文“１０００１１００１１１１０１…”にスタートビット“０”及びストップビット“１１”を付加した送信電文Ａのシリアルデータ“０１０００１１０１１０１１１１０１…”、（ｄ）及び（ｅ）が、それにプリアンブル“１…１”を前置きした送信電文Ａａとそれをバイフェーズ符号化した送信信号Ｂのデジタル波形と送信信号Ｃのアナログ波形例である。（ａ）が、プリアンブル及び直後部分を受信した受信信号Ｄのアナログ波形例と波形整形後の受信信号Ｅのデジタル波形例、（ｂ）が、電文伝送間の休止期間を中心とした拡大波形例であって休止期間にノイズの有る状態である。送信電文“１０００１１００１１１１０１…”にスタートビット“０”及びストップビット“１１”を付加した送信電文“０１０００１１０１１０１１１１０１…”を受信した受信信号Ｄのアナログ波形例と波形整形後の受信信号Ｅのデジタル波形例と受信サンプリングクロックＧのタイミングと受信電文Ｆのシリアルデータである。本発明の実施例２について、（ａ）が送信電文中のビット値“１”をバイフェーズ符号化した送信信号のアナログ波形例、（ｂ）が送信電文中のビット値“０”をバイフェーズ符号化した送信信号のアナログ波形例、（ｃ）が送信電文中のビット列“１０１”をバイフェーズ符号化した送信信号のアナログ波形例、（ｄ）が、電文“１０００１１００１１１１０１…”を受信した受信信号Ｄのアナログ波形例と波形整形後の受信信号Ｅのデジタル波形例と受信サンプリングクロックＧのタイミングと受信電文Ｆのシリアルデータである。列車運行管理システムの概要ブロック図である。（ａ）がＣＴＣ装置のブロック図、（ｂ）が一電文の波形例、（ｃ）が交信電文の波形例である。標準的なバイフェーズ伝送方式での信号波形例を示し、（ａ）が送信電文中のビット値“１”をバイフェーズ符号化した送信信号のデジタル波形とアナログ波形例、（ｂ）が送信電文中のビット値“０”をバイフェーズ符号化した送信信号のデジタル波形とアナログ波形例、（ｃ）が送信電文Ａ“１０００１１００１１１１０１…”をバイフェーズ符号化した送信信号Ｂのデジタル波形と送信信号Ｃのアナログ波形例、（ｄ）がそれを受信した受信信号Ｄのアナログ波形例と波形整形後の受信信号Ｅのデジタル波形例と受信サンプリングクロックＧのタイミングと受信電文Ｆのシリアルデータである。電文伝送間の休止期間を中心とした拡大波形例であり、（ａ）がノイズの無い状態、（ｂ）がノイズの有る状態である。ＣＴＣ用伝送回路の構造を示し、（ａ）が従来のバイフェーズ伝送回路から論理回路までのブロック図、（ｂ）が論理回路の汎用化を図った回路のブロック図、（ｃ）が電文全部のバッファリングを省いた回路のブロック図である。

符号の説明

１０…通信ケーブル（伝送線，伝送回線）、
１１…結合トランス、１２…二次側ライン、
２０…バイフェーズ送信回路、
２１…送信アンプ、２２…送信フィルタ、２３…バイフェーズ符号化回路、
３０…バイフェーズ受信回路、
３１…受信アンプ、３２…受信フィルタ、３３…波形整形回路、
４０…送信同期回路、
４１…シフトクロック作成回路、４２…送信信号変化検出回路、４３…送信シフタ、
４４…送信ビットサンプリング回路、４５…プリアンブル前置回路、
５０…受信同期回路、
５１…受信ビットサンプリング回路、５２…受信シフタ、５３…休止状態検知回路、
５４…プリアンブル検知回路、５５…フレームビットカウンタ、
５６…受信信号変化検出回路、５７…サンプリングクロック同期回路、
Ａ…送信電文（シリアルデータ）、Ａａ…送信電文（シリアルデータ）、
Ｂ…送信信号（デジタル）、Ｃ…送信信号（アナログ）、
Ｄ…受信信号（アナログ）、Ｅ…受信信号（デジタル）、
Ｆ…受信電文（シリアルデータ）、Ｇ…受信サンプリングクロック、
Ｈ…同期位相パルス、ｓｔ…スタートビット、ｓｐ…ストップビット

Claims

鉄道用の伝送回線に接続されるとそれを介してバイフェーズ伝送方式で電文伝送を行うバイフェーズ送信回路およびバイフェーズ受信回路を備えていて、電文送受信の合間に休止期間をとるフレーム伝送方式にて電文送信を行うとともに、休止状態検知後の受信開始時に同期合わせを行ってから受信信号のサンプリングを繰り返すことにより電文受信を行う鉄道信号システム用伝送回路において、スタートビット及びストップビットの付加された調歩同期式のシリアルデータで送信電文を受け取りそのスタートビット及びストップビットを付けたまま該送信電文を前記バイフェーズ送信回路に引き渡して前記伝送回線へ送信させる送信同期回路と、受信信号のサンプリングに係る同期合わせを電文受信開始後も受信電文中のスタートビット及びストップビットのうち何れか一方または双方に基づいて行う受信同期回路とを設けたことを特徴とする鉄道信号システム用伝送回路。
前記送信同期回路が、調歩同期式のシリアルデータで受け取った送信電文に係る信号変化を検出し、その信号変化タイミングの進み遅れに応じて前記バイフェーズ送信回路への送信電文の引渡タイミングを微調整するものであることを特徴とする請求項１記載の鉄道信号システム用伝送回路。
前記送信同期回路が、前記バイフェーズ送信回路への送信電文の引渡タイミングの微調整を送信電文中のスタートビット及びストップビットのうち何れか一方または双方に基づいて行うものであることを特徴とする請求項２記載の鉄道信号システム用伝送回路。
前記送信同期回路が、調歩同期式での単位データよりビット数の多い固定データからなるプリアンブルを送信電文の先頭に前置きするものであり、前記受信同期回路が、休止状態検知後に前記プリアンブルを検知することにより電文受信を開始するものであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載された鉄道信号システム用伝送回路。