JP4776176B2 - 列車制御システムの車上無線装置 - Google Patents

Description

この発明は、列車速度などを自動的に制御するために、線路に配置した地上子の信号の状態を列車に取り込む列車制御システムの車上無線装置に関する。

赤信号を無視して通過しようとする列車を自動的に停止させる列車制御システムに列車自動停止装置（以下ＡＴＳとも言う）がある。
この装置には、レール脇に設置された信号機と、この信号機に接続されレール付近（例えば中央）に設置された地上子とがあり、地上子は信号機の色と連動してその状態が変化するようになっている。
また列車には地上子の状態を読み取る車上子を含む車上無線装置があり、列車が地上子上を通過するときに、車上無線装置が地上子の状態を読み取る。
地上子が赤信号状態であることを車上無線装置が読み取ったときに、信号を無視して列車が通過しようとすると、車上無線装置は列車の走行を制御する装置にこの情報を伝え列車が自動的に停止する。

このように、運転士が信号を見落とし、危険な状態になるのを防ぐため、赤信号や制限速度超過の場合に警報を与え、無視された場合には非常ブレーキをかけるものである。この列車自動停止装置（ＡＴＳ）には数多くの種類があり、それぞれ通信方式も異なる。ＡＴＳをその通信方式で大別すると、変周方式（ＡＴＳ−Ａ型ともいう）とトランスポンダ方式（ＡＴＳ−Ｐ型ともいう）がある。この２つの方式は全く異なる動作原理で動作する。
変周方式については特許文献１に詳細が説明されているが、その地上子の基本的な構造はコイルと、切り換え可能な複数のコンデンサとの並列共振回路で構成される。そして線路に沿って設置された信号機の色によりコンデンサの容量を切り替えて並列共振回路の共振周波数の違いで信号機の色を表現する。
トランスポンダ方式は車上子から送信された信号に応答するデジタルデータのビット情報の違いで信号機の色を表現する。
変周方式では車上子が地上子上を通過するとき、互いが電気的に結合し、地上子の共振周波数を車上子が読み取る仕組みになっている。またトランスポンダ方式ではＦＳＫのデジタル通信で地上子の情報を読み取る仕組みになっている。したがって両方式の機器の構成は全く異なっており共用することはできない。変周方式の技術については特許文献１に記載されている。

変周方式は主に郊外路線で多く運用され、トランスポンダ方式は都市路線で多く運用されている。そして、郊外と都市との間、即ち異なる方式のＡＴＳが使用されている区間で、あるいは異なるＡＴＳを採用している鉄道会社の間で、相互に乗入れを行うことが行われるケースが増えている。この場合、両方式の区間をまたがって運行される列車にはその両方式に対応できるように、２つの方式の機器を搭載する必要がある。
両方式の機器を搭載する場合には、それだけ機器のコストが増大するし、また、この２つの方式の機器は、前述のように互いに全く異なる動作原理のものであり、その構成も異なるものであるため、両方式の機器を搭載するには2台分の機器スペースを確保しなければならない。
また、搭載した2台のＡＴＳのどちらを選択利用するかは運転士がスイッチで切り替えなければならない。
特開昭５４−０７０５０７号公報

異なるＡＴＳ方式の路線の間で相互に乗入れる列車にはその両方式に対応できるように、２つの方式の機器を搭載しなければならず、機器のコスト、車両の改造費が大きくなるという課題があった。
また、両方式の機器を搭載するには2台分の機器スペースを確保しなければならないが、スペースの確保が困難であるという課題があった。
また、ＡＴＳの種類を選択するスイッチの切り替え忘れが生じる恐れがあるという課題があった。

この発明の列車制御システムの車上無線装置は、複数の列車信号機が設置された鉄道線路を走行する列車から送信された送信信号に対し、内部の共振回路の共振周波数を前記列車信号機の表示内容に対応する周波数に切替えることによって返信する変周方式の地上アンテナを有する第１の地上送受信装置と、前記列車から送信された送信信号に対し、前記列車信号機の表示内容に対応した応答をトランスポンダ方式の電気信号として返信する地上アンテナを有する第２の地上送受信装置と、前記第１の地上送受信装置が設置された区間と前記第２の地上送受信装置が設置された区間とを区切る線路上の位置に設置され、方式切換信号を、前記列車から送信された前記送信信号に応じて、変周方式で返信する地上アンテナ並びにトランスポンダ方式の電気信号として返信する地上アンテナを有する第３の地上送受信装置とを、複数の前記列車信号機が設置された1つの鉄道線路に設置し、前記鉄道線路を走行する列車上で前記電気信号を受信して、前記列車信号機の前記表示内容を認識する列車制御システムの車上無線装置であって、
前記列車上に設置され、前記送信信号を前記第１及び第３の地上送受信装置の前記地上アンテナへ送信するとともに、前記変周された前記地上アンテナの前記共振周波数を読み取って前記列車信号機の表示内容と前記方式切換信号とを受信する変周車上アンテナと、
前記列車上に設置され、前記送信信号を前記第２及び第３の地上送受信装置の前記地上アンテナへ送信するとともに、前記地上アンテナから返信された前記トランスポンダ方式の前記列車信号機の表示内容と前記方式切換信号とを受信するトランスポンダ車上アンテナと、
前記変周方式に対応し、前記変周車上アンテナに対して前記送信信号を給電する動作の実行手順と、前記変周車上アンテナで読み取った前記第１の地上送受信装置の前記列車信号機の前記表示内容を演算する動作の実行手順とを含む第１のプログラム、及び、前記トランスポンダ方式に対応し、前記トランスポンダ車上アンテナに対して前記送信信号を給電する動作の実行手順と、前記トランスポンダ車上アンテナで受信した前記第２の地上送受信装置からの前記列車信号機の前記表示内容を演算する動作の実行手順とを含む第２のプログラムとを含む記憶手段と、
前記第１または第２のプログラムのうち実行すべきプログラムを指定する切換スイッチと、
前記切換スイッチが指定した前記第１または第２のプログラムを前記記憶手段から読み出して実行し、前記列車信号機の表示内容を演算する１つの論理演算装置とを備え、
前記第１のプログラムは、前記変周車上アンテナで受信した前記変周方式の前記方式切換信号によって前記切換スイッチを今までと異なる側へ動作させる実行手順である第３のプログラムを含み、
前記第２のプログラムは、前記トランスポンダ車上アンテナで受信した前記トランスポンダ方式の前記方式切換信号によって前記切換スイッチを今までと異なる側へ動作させる実行手順である第４のプログラムを含むようにしたものである。

この発明の列車制御システムの車上無線装置は、一台で複数の列車制御システムの方式に対応することが可能となる。また、将来、新しい処理方式が加わった場合でも実行手順を書き換える、又は書き加えるだけで対応でき、装置のハードウェア的改造を伴わないという効果が得られる。
また、切替えスイッチを自動化したものでは、切替えスイッチを操作し忘れたためにシステムが機能していないまま走行してしまうという恐れがなくなり、安全性が向上できる。

実施の形態１．
図１に本発明の実施の形態１の列車制御システムの車上無線装置の構成を示す。理解をたすけるため、ここでは、まず２つの方式のみが用いられている例について説明する。
図１において、車両１上に、鉄道線路２（以下、線路という）の近傍に設置された変周方式の地上子９０ａと通信する変周車上アンテナ１１１（変周アンテナまたは変周車上子とも言う）と、前記地上子９０ａから相当の距離離れて設置されたトランスポンダ方式の地上子９０ｂと通信するトランスポンダ車上アンテナ１１２（トランスポンダアンテナまたはトランスポンダ車上子ともいう）とが設置されている。
変周アンテナ１１１には送信増幅器１０７の出力端と受信増幅器１０９の入力端とが接続されている。また、トランスポンダアンテナ１１２には送信増幅器１０８の出力端と受信増幅器１１０の入力端とが接続されている。送信増幅器１０７と１０８にはＤ／Ａ変換器１０３と１０４が、また、受信増幅器１０９と１１０にはＡ／Ｄ変換器１０５と１０６が接続されている。これらＤ／Ａ変換器とＡ／Ｄ変換器はいわゆる論理演算素子などを用いた論理演算装置１０１に接続され、論理演算装置１０１にはその動作のために必要なメモリ１０２が接続されている。また、外部指令で、又は手動で操作される切り替えスイッチ１１３が接続されている。

論理演算装置１０１はＣＰＵ、ＤＳＰ若しくはＦＰＧＡなどの演算素子で構成されるもので、読み取ったプログラムに基づいてデジタル信号演算処理を実行できる装置である。メモリ１０２には論理演算装置１０１がデジタル信号処理を実行するための複数の実行手順（プログラム）が記録されており、この実行手順を論理演算装置１０１で実行できる。例えば、ＣＰＵやＤＳＰを論理演算装置１０１に用いる場合はメモリ１０２には機械語とパラメータが記録され、ＦＰＧＡやＣＰＬＤを論理演算装置１０１に用いる場合は論理配置を示すビットデータや内部処理に用いるパラメータをメモリ１０２に記録する。また、論理演算装置１０１はＣＰＵ、ＤＳＰ若しくはＦＰＧＡを単独で構成することもできるし、それらを組み合わせて構成することもできる。
変周方式の地上子９０ａは第1の地上送受信装置という。トランスポンダ方式の地上子９０ｂは第2の地上送受信装置という。

メモリ１０２には複数の実行手順が記録でき、どの実行手順を論理演算装置１０１で実行するか切り替えスイッチ１１３で１つ選ぶことができる。この動作を実現するには、論理演算装置１０１は切り替えスイッチ１１３の信号に従い、選択された実行手順をメモリ１０２から読み出し、読み出した実行手順を実行するなどの方法がある。
Ｄ／Ａ変換器１０３、１０４は論理演算装置１０１が出力するデジタル信号をアナログ信号に変換する装置である。Ｄ／Ａ変換器１０３、１０４の出力はそれぞれ送信増幅器１０７、１０８に入力される。送信増幅器１０７、１０８ではそれぞれ適切な出力電圧レベルになるように予めそれぞれ別々に設定した利得に従い入力信号を増幅して出力する。送信増幅器１０７及び１０８の出力は変周アンテナ１１１、またはトランスポンダ車上子アンテナ１１２に入力され線路付近に設置された地上子９０に向かって送信される。

変周車上アンテナ１１１、トランスポンダアンテナ１１２は外からの入力信号や、自身が送信した信号（地上子９０の影響を受けて変化している場合もある）を受信信号として出力する。
変周アンテナ１１１、トランスポンダアンテナｌ１２の出力は受信増幅器１０９、１１０に入力される。受信増幅器１０９、１１０ではそれぞれ次段のＡ／Ｄ変換器１０５，１０６に入力するのに適した電圧レベルになるように予めそれぞれ別々に設定した利得に従い、アンテナからの入力信号を増幅して出力する。受信増幅器１０９、１１０の出力はＡ／Ｄ変換器１０５、１０６に入力され、アナログ信号がデジタル信号に変換され論理演算装置１０１に入力される。
現在すでに設置されている変周方式の地上子など既設設備では、約５０ｋＨｚから約１５０ｋＨｚの周波数帯域が用いられているので、変周アンテナ１１１を含む系統をこの周波数の変周方式に対応させる。また既設のトランスポンダ方式では約１ＭＨｚ〜約３ＭＨｚの周波数帯域が用いられているので、トランスポンダアンテナ１１２を含む系統をこの周波数のトランスポンダ方式に対応させる。対応させるとは増幅器や車上子アンテナの周波数特性が各周波数帯域において適切な性能を発揮するように構成することである。無論、地上側設備を含めて新規に構成する場合は上記周波数に限定されるものではない。

図２、図３に図１の列車制御システムの車上無線装置の論理演算装置１０１内で実行する演算処理の内容をブロック図で示す。以下の各図において図１と同一符号は同一または相当部分を示し、その詳細な説明は省略する。図２はスイッチ１１３によって変周方式が選択された場合の車上無線装置の動作を説明する図であり、図３はトランスポンダ方式が選択された場合の動作を、それぞれ対応するブロック図として説明するための図である。
まず、変周方式の列車自動停止装置に対応する動作について図２により説明する。
増幅部２０１、移相部２０２、帯域通過フィルタ２０５、判定部２０６は論理演算装置１０１で実行可能な実行手順で記述されたもので、メモリ１０２に記録されたものである。
Ｄ／Ａ出力ポート２０３はＤ／Ａ変換器１０３との接続インターフェイスであり、論理演算装置１０１内で演算されてＤ／Ａ出力ポート２０３に書き込まれた値はＤ／Ａ変換器１０３でアナログ信号に変換される。
Ａ／Ｄ入力ポート２０４はＡ／Ｄ変換器１０５との接続インターフェイスであり、Ａ／Ｄ変換器１０５に入力された信号はデジタルに変換されＡ／Ｄ入力ポート２０４から入力される。

図１の車上無線装置が変周方式で動作するときは、変周方式（１つの種類の電気信号）の地上子アンテナ９０ａの内部に組み込まれた図示しない共振回路が、図示しない列車信号機の表示している色（以下、表示内容という）によって、その共振周波数が変化するように仕組まれている。列車が地上子アンテナ９０ａ上を通過するときに、車上無線装置が地上子の共振周波数を読み取ることにより、車上で列車信号機の表示内容を知ることができる。もし赤信号を示しているのに、列車が進行しようとしているときには、列車を停止させるための信号を車上無線装置から出力することができる。ただしここでは信号機の色を検知するまでの処理に重点を置いて説明する。

増幅部２０１の出力信号は移相部２０２に入力されここで予め設定した値（正帰還させるための移相）だけ信号の位相を回転させて出力する。移相部２０２の出力信号はＤ／Ａ出力ポート２０３に送られる。この信号はその後、Ｄ／Ａ変換器１０３と送信増幅器１０７を介して、変周アンテナ１１１に入力される。さらに変周アンテナ１１１の出力は、すでに説明したように地上子の影響を受けた状態で、受信増幅器１０９、Ａ／Ｄ変換器１０５を介してＡ／Ｄ入力ポート２０４から入力される。Ａ／Ｄ入力ポート２０４からの入力は、再び増幅部２０１に入力され、このループ全体で正帰還回路を構成している。これにより増幅度が１倍以上で０度位相で帰還する周波数で常時発振する。車両１が地上子の上に移動して、変周アンテナ１１１が地上子と電気的に結合したとき、０度位相で帰還する周波数が地上子の共振周波数に引き込まれて変化するため、回路の発振周波数は地上子で設定された共振周波数に近づくように変化する。

増幅部２０１の出力は帯域通過フィルタ２０５にも接続されており、ここで予め指定した周波数成分（１成分に限らず複数の成分を指定することもできる）の信号が抜き出される。帯域通過フィルタ２０５の出力は判定部２０６に送られ予め設定した閾値を以って周波数成分の有無を判定する（複数の周波数成分を指定したときは異なる周波数成分ごとに有無を判定する）。帯域通過フィルタ２０５の通過範囲を地上子が赤の時に変化する共振周波数のみを通すように設定しておけば、地上子が電気的に結合したときに発振する発振周波数は帯域通過フィルタ２０５を通過し判定部２０６がこれを検知する。これにより信号が赤信号であることを知ることができ、列車がこれ以上進行するようであれば、判定部２０６の出力信号により図示しない列車の走行制御装置を制御して列車を自動停止するなどの制御が可能となる。

次に、図３により車上無線装置がトランスポンダ方式で動作する場合の動作を説明する。
図３においてＤ／Ａ出力ポート３０３はＤ／Ａ変換器１０４との接続インターフェイスであり、Ｄ／Ａ出力ポートに書き込んだ値はＤ／Ａ変換器１０４でアナログ信号に変換され出力される。Ａ／Ｄ入力ポート３０４はＡ／Ｄ変換器１０６との接続インターフェイスであり、Ａ／Ｄ変換器１０６に入力した信号は、デジタルに変換されＡ／Ｄ入力ポート３０４から出力される。

車上無線装置がトランスポンダ方式で動作する場合の動作を、地上子９０ｂに対しデータを送信する送信部と、地上子が送信するデータを受信する受信部とに分けて説明する。
図３において、送信データ生成部３０１、ＦＳＫ変調部３０２、Ｄ／Ａ出力ポート３０３は送信部を構成し、Ａ／Ｄ入力ポート３０４、ＦＳＫ復調部３０５（ＦＳＫとはＦｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇのことである。）、受信データ解析部３０６は受信部を構成している。
送信データ生成部３０１は予め定めたデータフレームフォーマットに従って送信情報をコード化したビットデータを出力する。ビットデータはＦＳＫ変調部３０２に入力される。ＦＳＫ変調部３０２はビットデータに対応し予め定められた周波数の送信信号を出力する。
この送信信号はＤ／Ａ出力ポート３０３に送られる。この信号はその後、すでに説明したように、トランスポンダ車上子アンテナ１１２に入力され、地上子に対し送信される。

トランスポンダ車上子アンテナ１１２の出力は、Ａ／Ｄ入力ポート３０４から出力される。Ａ／Ｄ入力ポート３０４の出力はＦＳＫ復調部３０５に入力され、ここで、ＦＳＫ信号が復調されビットデータが出力される。この出力されたビットデータは受信データ解析部３０６に入力されここで、ビットデータの照合やチェック、内容分析がされる。照合とは複数のフレームを読み取り、フレーム間の差異を照合するものである。チェックとはフレーム内に挿入された、例えばパリティーチェックやＣＲＣチェックなどである。
ＦＳＫ復調部３０５の構成としてはデジタルＰＬＬ（フェイズ・ロック・ループ）などで構成できる。ＦＳＫの復調にはＰＬＬのアナログ回路がよく用いられ、これをデジタルで構成したものでＦＳＫ信号は復調できる。
トランスポンダ方式の列車自動停止装置では、地上子９０ｂは車上子からの信号を受信したとき、列車信号機の表示内容に応じた内容のビットデータを予め定めた通信フレームに挿入しＦＳＫ変調して車上子に返信する。

車上子はこの通信フレームを受信し、フレーム内のビットデータを分析して信号が赤色であるとの情報が書き込まれていた場合、列車がこれ以上進行するようであれば列車を自動停止するなどの制御が可能となる。また、列車は自身の固有のＩＤを地上子に対し送信することができる。この情報を受信した地上子はこの情報を地上側の図示しない監視室に伝送し、監視室で列車が今どの地上子の位置にあるかを把握して運行管理が可能となる。

実施の形態１に説明した列車制御システムの車上無線装置では、切替えるプログラムは２種類として説明したが、使用しているＡＴＳの種類の数に応じて何種類でも増やすことができる。種類を増やしたときには車上アンテナもＡＴＳの方式の種類数に応じて複数設置する。即ち、車上無線装置の機能が論理演算装置１０１で実行する実行手順（プログラム）で構成されており、しかも異なる方式のＡＴＳに対応する複数の実行手順があらかじめ記憶され、どの実行手順を実行するかを切り換えスイッチ１１３により選択することができる。論理演算手段１０１は切り替えスイッチ１１３の出力に従いメモリ１０２から適切な実行手順を読み出し実行する。
これにより車上無線装置一台で様々な列車制御システムの方式に対応することが可能となる。また、将来、新しい処理方式が加わった場合でも実行手順を書き換える、又は書き加えるだけで対応できる。

上記説明では、スイッチ１１３がどのように操作されるかについては説明していないが、実施の形態４以降に説明するように、外部から与えられる指令によって自動的に切り替えられるものとすることによって、切換操作を忘れてシステムが機能していないまま走行してしまうという恐れを無くすことができる。また、図１において、送信増幅器１０７、１０８、受信増幅器１０９、１１０はアンテナのゲインや周囲のノイズ環境に応じて使用すべきものであり、必須の構成物ではない。また、図１では複数の手順を記憶したメモリ１０２とスイッチ１１３の組み合わせとして説明したが１つの手順を記憶した挿／脱可能な差込型メモリを複数種類差し替えて使用することによりスイッチ１１３を省略してもよい。
上記説明で言う変周アンテナ１１１はこの発明で言う第１の車上アンテナである。
地上子アンテナは、変周アンテナであれ、トランスポンダアンテナであれ、この発明で言う１つの列車信号機の表示内容を１種類の電気信号によって送信する１つの地上アンテナである。
車上アンテナは、変周アンテナであれ、トランスポンダアンテナであれ、この発明で言う複数の地上アンテナへ送信し得る、複数の地上アンテナから送信された複数種類の電気信号を受信しえるアンテナである。
図２に示す変周方式の処理を行う実行手順はこの発明に言う第１のプログラム、図３に示すトランスポンダ方式の処理を行う実行手順はこの発明に言う第２のプログラムである。
メモリ１０２はこの発明に言う記憶手段である。

実施の形態２．
図４に実施の形態２の列車制御システムの車上無線装置を示す。図に記載の各符号の示すものは実施の形態１と同じである。この車上無線装置は図２、３に示した実行手順を搭載し動作できる。
実施の形態１では切り替えスイッチ１１３により実行手順を切り替えた。即ち選択されたどれか一つのプログラムのみが動作するものであった。
本実施の形態２ではリアルタイムＯＳを論理演算装置１０１で実行する。図２、図３で示したそれぞれの実行手順をタスクとしてリアルタイムＯＳに登録する。これによりリアルタイムＯＳは予め定めたスケジューラによって各タスクを逐次処理、あるいは交互に処理する。これにより所謂、一般のリアルタイムＯＳ上を走るタスクと同じように各タスクプロセスは平行（見かけ上、同時）に動作する。よって、複数の方式のＡＴＳの信号処理は見かけ上、同時に実行される。
どちらかの方式の地上子から赤信号が検出されたとき、他方の方式の地上子は離れた場所にあるため当然何の信号も検出されていないわけだが、論理演算装置１０１は赤信号の検出にもとづいて、実施の形態１で説明したような列車停止処置をおこなう。

以上に説明したように構成することで、スイッチ切り替え操作は無論、スイッチそのものもなしに、異なる複数の方式の列車制御システムに対応することができるようになる。また、切り換えスイッチがないので、切り替え作業を忘れるという恐れがなくなり、安全性が高まる。
新しい方式、あるいは同じ方式でも周波数変更などの仕様の変更の必要が生じた場合でも、新しい仕様に対応するタスクを追加登録するだけで済み、ハードウェアの改造をほとんど伴わないという効果も得られる。

実施の形態３．
実施の形態１と実施の形態２の説明では車上の変周方式のアンテナ１１１とトランスポンダ方式のアンテナ１１２は、別々のものとして設けられていると説明した。これは本願出願時点で、使用されている周波数が両方式間で異なるものが普及しているという実情から、アンテナの構造やサイズが異なっており、従来のままでは共用できないためである。そのため、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器や増幅器などのアナログ処理系統も２系統図示した。
しかしながら、１個のアンテナを複数の周波数に共振するように構成する技術、たとえば共振回路中にいわゆるトラップを挿入する技術とか、高調波に共振させる技術などによって複数の共振周波数を持たせる技術は、無線工学分野ではよく知られた技術であり、これらの技術を応用すれば両方の方式に対応できるＡＴＳ車上子用アンテナを構成することも可能である。したがって変周方式とトランスポンダ方式の両方に使用できるアンテナ１２０（広帯域アンテナとも言う）を用いた場合、実施の形態１、２で説明した２系統の構成は不要となり、図５に示すように１系統の構成とすることができる。この場合アンテナと同様に、増幅器やＡ／Ｄ，Ｄ／Ａ変換器なども両仕様に対応できるものとすることは言うまでもない。このようにハードウェア部分を共用とした場合も、論理演算処理装置１０１の内部では複数のタスクを使用しなければならないことは言うまでもない。

実施の形態４．
実施の形態１の切換えスイッチ１１３を自動切換えのスイッチとする第１の方法について説明する。
実施の形態１の図１の構成のままでは、切換えスイッチ１１３を手動操作して選択すべきプログラムを切り替えなければならないので、切り替え忘れが生じる恐れがあり、このままでは従来のように方式の異なる２種類の装置を設置した場合と変わりがない。そこで、図６に示すように変周方式の地上子アンテナ９２が設置されている路線区間と、トランスポンダ方式の地上子アンテナ９３が設置されている路線区間との間の境目に、方式切換地上子９４を設置する。
方式切換地上子９４は、１個の変周方式の地上子９２と、１個のトランスポンダ方式の地上子９３とで構成され、このいずれもが図７に示すように、特定の信号機の色を示す状態８１とは異なる信号状態８２（説明の都合上方式切換信号という）を常時示すように構成しておく。
方式切換地上子９４はこの発明に言う第３の地上送受信装置である。

車上子がこの方式切換地上子９３の上を通過するとき、スイッチ１１３により選択されている方式がなんであっても、どちらかの方式によって方式切換信号８２が検出される。
帯域通過フィルタ（図２の２０５）にはあらかじめ赤信号の状態対応だけでなく、方式切換信号状態８２にも対応する検出フィルタが設定されている（図７）。
即ち、論理演算装置１０１は、帯域通過フィルタ（図２の２０５）に設定された方式切換信号状態８２を検出するフィルタ、または、受信データ解析部（図３の３０６）によって方式切換を検出する。
そして、方式切換状態を検出した場合、切換スイッチ１１３を今までと異なる側へシフトさせることにより、自動的に選択内容を切り替えることができる。これによって列車が方式の異なる区間へと進入する都度、方式の選択が切り替えられる。上記処理を行うプログラムは変周方式処理を行うプログラムの内部に第３のプログラムとして挿入されているとともに、トランスポンダ処理を行うプログラムの内部にも第４のプログラムとしてあらかじめ挿入されている。
もちろん、単純に警報音や警報ランプにより運転士に通知するだけとしてもよい。
１路線上に３つ以上の方式が用いられている場合には、方式切換信号は単純な切換ではなく、車両がこれから進行する側の方式の種類を示す信号としてもよい。車両の進行方向は一般には確定しているので、この信号を受信したら、指示された今後の方式を自動的に選択する。

実施の形態５．
切替えスイッチ１１３を自動切換えする第２の方法について説明する。
列車には走行距離をカウントして、例えば終点からの距離を知り、現在位置を知ることができる装置が設置されているものもある。この場合、実施の形態４の図７に示した変周地上アンテナ９２とトランスポンダ地上アンテナ９３の鉄道線路２に沿った設置位置は既知であるから、これらの配置の境界位置に対する現在位置も当然知ることができる（位置検出手段という）。したがって、この距離情報から車両が境界に到達したことを知り、これによって切替えスイッチ１１３を自動的に切替えるようにしてもよい。

実施の形態６．
切替えスイッチ１１３の第３の自動切換え方法について説明する。
メモリ１０２に記憶している実行手順を、変周車上アンテナ１１１又はトランスポンダ車上アンテナ１１２に送信信号を給電し、地上アンテナが出力する信号を受信して地上アンテナからの応答の有無を検出する応答検出プログラムと、
車上の各アンテナから受信した信号を解析して地上アンテナの状態を検出する解析プログラムとに分けて構成しておく。
そして、応答検出プログラムは切換スイッチ１１３の選択にかかわらず常時動作するようにしておく。例えば、切換スイッチ１１３が変周方式を選択しているとき、変周方式の全ての処理が実行されているとともに、トランスポンダ処理のうちの前述の応答プログラムだけは実行されている。したがって車両が変周方式の区間から抜け出して、トランスポンダ区間へ入ると、切換スイッチは変周を選択していてもトランスポンダの応答検出プログラムによってトランスポンダ地上アンテナからの応答信号を検出する。この後、切替えスイッチ１１３は応答検出プログラムによって検出された地上アンテナの種類に対応して変周又はトランスポンダのプログラムを選択するように、自動的に切替えられる。

この発明の列車制御システムの車上無線装置は、１路線上に複数の方式のＡＴＳ方式が取り入れられた列車に使用できるが、将来の方式変更を見越して１方式の路線の車両に用いてもよい。

実施の形態１の車上無線装置の構成図である。 図１の動作を説明するブロック説明図である。 図１の動作を説明するブロック説明図である。 実施の形態２の車上無線装置の構成図である。 実施の形態３の車上無線装置の構成図である。 実施の形態４の車上無線装置の動作を説明するための地上子配置図である。 実施の形態４の動作を説明する特性図である。

符号の説明

１ 車両、 ２ 線路、 ９０ａ 変周地上子、
９０ｂ トランスポンダ地上子、 ９１ 出力信号、
９２ 変周地上子、 ９３ トランスポンダ地上子、 ９４ 方式切換地上子、
１０１ 論理演算処理装置、 １０２ メモリ、
１０３、１０４ Ｄ／Ａ変換器、 １０５、１０６ Ａ／Ｄ変換器、
１０７、１０８ 送信増幅器、 １０９、１１０ 受信増幅器、
１１１ 変周（車上）アンテナ、 １１２ トランスポンダ（車上）アンテナ、
１１３ 切換スイッチ、 １２０ 広帯域アンテナ、
２０５ 帯域通過フィルタ、 ２０６ 判定部、 ３０６ 受信データ解析部。

Claims (1)

1. 複数の列車信号機が設置された鉄道線路を走行する列車から送信された送信信号に対し、内部の共振回路の共振周波数を前記列車信号機の表示内容に対応する周波数に切替えることによって返信する変周方式の地上アンテナを有する第１の地上送受信装置と、前記列車から送信された送信信号に対し、前記列車信号機の表示内容に対応した応答をトランスポンダ方式の電気信号として返信する地上アンテナを有する第２の地上送受信装置と、前記第１の地上送受信装置が設置された区間と前記第２の地上送受信装置が設置された区間とを区切る線路上の位置に設置され、方式切換信号を、前記列車から送信された前記送信信号に応じて、変周方式で返信する地上アンテナ並びにトランスポンダ方式の電気信号として返信する地上アンテナを有する第３の地上送受信装置とを、複数の前記列車信号機が設置された１つの鉄道線路に設置し、前記鉄道線路を走行する列車上で前記電気信号を受信して、前記列車信号機の前記表示内容を認識する列車制御システムの車上無線装置であって、
   前記列車上に設置され、前記送信信号を前記第１及び第３の地上送受信装置の前記地上アンテナへ送信するとともに、前記変周された前記地上アンテナの前記共振周波数を読み取って前記列車信号機の表示内容と前記方式切換信号とを受信する変周車上アンテナと、
   前記列車上に設置され、前記送信信号を前記第２及び第３の地上送受信装置の前記地上アンテナへ送信するとともに、前記地上アンテナから返信された前記トランスポンダ方式の前記列車信号機の表示内容と前記方式切換信号とを受信するトランスポンダ車上アンテナと、
   前記変周方式に対応し、前記変周車上アンテナに対して前記送信信号を給電する動作の実行手順と、前記変周車上アンテナで読み取った前記第１の地上送受信装置の前記列車信号機の前記表示内容を演算する動作の実行手順とを含む第１のプログラム、及び、前記トランスポンダ方式に対応し、前記トランスポンダ車上アンテナに対して前記送信信号を給電する動作の実行手順と、前記トランスポンダ車上アンテナで受信した前記第２の地上送受信装置からの前記列車信号機の前記表示内容を演算する動作の実行手順とを含む第２のプログラムとを含む記憶手段と、
   前記第１または第２のプログラムのうち実行すべきプログラムを指定する切換スイッチと、
   前記切換スイッチが指定した前記第１または第２のプログラムを前記記憶手段から読み出して実行し、前記列車信号機の表示内容を演算する１つの論理演算装置とを備え、
   前記第１のプログラムは、前記変周車上アンテナで受信した前記変周方式の前記方式切換信号によって前記切換スイッチを今までと異なる側へ動作させる実行手順である第3のプログラムを含み、
   前記第２のプログラムは、前記トランスポンダ車上アンテナで受信した前記トランスポンダ方式の前記方式切換信号によって前記切換スイッチを今までと異なる側へ動作させる実行手順である第４のプログラムを含むものであることを特徴とする列車制御システムの車上無線装置。

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