JP4958307B2 - Low frequency track circuit - Google Patents
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Description
この発明は、レールを用い列車の在線を検知する低周波軌道回路装置、特に耐雑音性能の向上と軌道回路長の延長に関するものである。 The present invention relates to a low-frequency track circuit device that detects the presence of a train using rails, and particularly relates to improvement of noise resistance and extension of track circuit length.
従来の低周波軌道回路は、送信信号との位相差と受信レベルの双方を検定する2元式軌道回路と、特許文献1に示すように、低周期で断続した信号の断続周期とそのレベルを検定するコード式軌道回路が使用されている。 The conventional low-frequency track circuit includes a binary track circuit that verifies both the phase difference from the transmission signal and the reception level, and, as shown in Patent Document 1, the intermittent period and level of a signal that is intermittent in a low period. Coded track circuit is used to verify.
これらの低周波軌道回路を使用して制御区間における列車を検知するとき、従来からの抵抗制御車のノッチ変化等の過度雑音や車輪短絡によるホィールアーキング雑音等の電気車雑音による誤動作がある。また、近年急速に普及しているインバータ制御車からのインバータ制御雑音の影響を受けた誤動作が報告されている。この誤動作はいずれも制御区間に列車が在線しているときの車両雑音による誤動作のため、列車在線を非在線とする危険側誤動作である。 When a train in a control section is detected using these low-frequency track circuits, there is a malfunction due to excessive noise such as notch change of a conventional resistance-controlled vehicle and electric vehicle noise such as wheel arcing noise caused by a wheel short circuit. In addition, malfunctions affected by inverter control noise from inverter-controlled vehicles that are rapidly spreading in recent years have been reported. All of these malfunctions are malfunctions caused by vehicle noise when a train is present in the control section, and are therefore dangerous malfunctions where the train is not present.
また、軌道回路の両側の境界で両レールを絶縁し、制御区間を明確に区分して信号電流を隣接する軌道回路に流れないようにした複軌条軌道回路においては、片側レールが破断した場合、他方のレールにだけ全電流が流れることを想定した100%不平衡状態で誤動作が生じないようにする必要があり、列車検知信号の受信電圧を高くしなければならず、このため制御距離が短くなり実用性が損なわれてしまう。
抵抗車やインバータ制御車等の電気車は、牽引力や走行速度、加減速度等には一定の範囲があり、これらの要因から発生する電気車雑音の周波数特性、時間特性等にも一定の範囲がある。これまで得られた電気車雑音の特性からは、図5(a)に示すように、車輪短絡時のホィールアーキング等の周期性がない雑音や、図5(b)に示すように、チョッパー制御車等の周期性がある雑音、VVVF車等の周波数が連続して変化する雑音等の各種の雑音が報告されている。列車在線を非在線とする危険側誤動作を確実に防止するためには、これらの全ての雑音の影響を排除する必要がある。 Electric cars, such as resistance cars and inverter-controlled cars, have a certain range of traction force, travel speed, acceleration / deceleration, etc., and a certain range of frequency characteristics, time characteristics, etc. of electric vehicle noise generated from these factors. is there. From the characteristics of the electric vehicle noise obtained so far, as shown in FIG. 5 (a), there is no periodicity such as wheel arcing when the wheels are short-circuited, and as shown in FIG. 5 (b), chopper control is performed. Various types of noise have been reported, such as periodic noise such as cars, and noise in which the frequency of a VVVF car continuously changes. In order to reliably prevent a malfunction on the dangerous side where the train is not present, it is necessary to eliminate the influence of all these noises.
この発明は、これらの電気車雑音を排除して耐雑音性を飛躍的に高めるとともに現状以上に軌道回路長を伸ばすことができる低周波軌道回路装置を提供することを目的とするものである。 It is an object of the present invention to provide a low-frequency track circuit device that can significantly improve noise resistance by eliminating these electric vehicle noises and can extend the track circuit length beyond the present level.
この発明の低周波軌道回路装置は、送信器と受信器とを有し、前記送信器は、交流電化区間の基本周波数とその高次調波の間の周波数f0を基本周波数としたFSK方式により変調して周波数離隔の少ない2種類の周波数f1=(f0−Δf)と周波数f2=(f0+Δf)の信号に低周期で交互に切替えるFSK波の信号を生成し、生成したFSK波の信号を電力増幅した列車検知信号をレールに送信し、前記受信器は、2組の帯域フィルタと相補正検定部を有し、前記2組の帯域フィルタは、レールに送信された列車検知信号を2種類の周波数f1,f2の信号に分離し、前記相補正検定部は、前記2組の帯域フィルタで分離した2種類の周波数f1,f2の信号に対して変調周期と周期的に交互であるかどうかを確認する相補性検定を行ない、2種類の周波数f1,f2の信号に相補性を有する場合、軌道回路に列車なしと判定し、列車検知信号を受信しないとき軌道回路に列車有りと判定し、この状態でチョッパー制御車等の周期性がある雑音やVVVF車等の周波数が連続して変化する雑音等の各種の雑音を受信して、周波数f1の信号又は周波数f2の信号のいずれかがある場合、相補性がなしと判定して列車検知信号有りとはみなさず軌道回路に列車有りの判定を保持することを特徴とする。
The low-frequency track circuit device of the present invention has a transmitter and a receiver, and the transmitter is based on the FSK method using the fundamental frequency of the AC electrification section and the frequency f0 between its higher harmonics as the fundamental frequency. Modulate and generate FSK wave signals that are alternately switched in a low cycle between two types of frequency f1 = (f0−Δf) and frequency f2 = (f0 + Δf) with a small frequency separation. The amplified train detection signal is transmitted to the rail, and the receiver has two sets of band filters and a phase correction test unit, and the two sets of band filters have two types of train detection signals transmitted to the rail. The signal is separated into signals of frequencies f1 and f2, and the phase correction verification unit determines whether or not the two kinds of signals of frequencies f1 and f2 separated by the two sets of bandpass filters are alternately alternating with the modulation period. Check
この発明は、送信器から交流電化区間の基本周波数とその高次調波の間の周波数を基本周波数として周波数離隔の少ない2種類の周波数の信号に交互に低周期で切替えたFSK波の信号を軌道回路のレールに送信し、受信器は、レールに送信された列車検知信号を2種類の周波数の信号に分離し、分離した2種類の周波数の信号に相補性があるかどうかの相補性検定を行ない、2種類の周波数の信号に相補性を有する場合、軌道回路に列車なしと判定し、列車検知信号を受信しないとき及び受信した2種類の周波数の信号に相補性を有しない場合は軌道回路に列車有りと判定して電気車雑音を排除することができ、耐雑音性を飛躍的に向上して軌道回路に列車が在線しているときに雑音による誤動作のため、列車在線を非在線とする危険側誤動作が生じることを防止することができる。 In the present invention, a signal of an FSK wave that is alternately switched at a low cycle from a transmitter to a signal of two types of frequencies with a small frequency separation, with the frequency between the fundamental frequency of the AC electrification section and its higher harmonics as the fundamental frequency. Transmitting to the rail of the track circuit, the receiver separates the train detection signal transmitted to the rail into signals of two kinds of frequencies, and the complementarity test whether the separated signals of two kinds of frequencies are complementary If the two-frequency signals have complementarity, it is determined that there is no train in the track circuit, and when the train detection signal is not received and when the received two-frequency signals are not complementary, the track It can be judged that there is a train on the circuit, and electric vehicle noise can be eliminated, and noise resistance is greatly improved, and when the train is on the track circuit, malfunction due to noise causes the train to be out of line. Dangerous mistakes It is possible to prevent that the work occurs.
また、列車在線を非在線とする危険側誤動作が生じることを防止することができるから、複軌条軌道回路において片側レールの破断を想定した100%不平衡状態を考える必要がなくなり、現状以上に軌道回路長を伸ばすことができる。 In addition, since it is possible to prevent a malfunction on the dangerous side that does not exist in the train line, there is no need to consider a 100% unbalanced state assuming a one-side rail breakage in a multi-rail track circuit, and the track is more than current. The circuit length can be increased.
さらに、分離した2種類の周波数の信号の受信レベルがレベル適正領域内に入るように制御してから相補性を検定することにより、天候等に起因する受信レベルの変動を防止することができる。 Furthermore, by controlling the reception levels of the two separated signals of the two frequencies so as to fall within the level appropriate region and then examining the complementarity, it is possible to prevent fluctuations in the reception level due to the weather or the like.
図1は、この発明の低周波軌道回路装置の構成を示すブロック図である。図に示すように、低周波軌道回路装置は、列車1が走行するレール2を利用した各軌道回路AT,BT,CTに設けられた送信器3と受信器4を有する。送信器3は各軌道回路AT,BT,CTの列車進出側に設けられ、整合変成器5と共振コンデンサ6を介して各軌道回路AT,BT,CTの列車進出側境界点に設けられたインピーダンスボンド7の3次コイル8に接続されている。受信器4は各軌道回路AT,BT,CTの列車進入側に設けられ、整合変成器9と共振コンデンサ10を介して各軌道回路AT,BT,CTの列車進入側境界点に設けられたインピーダンスボンド11の3次コイル12に接続されている。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the low frequency track circuit device of the present invention. As shown in the figure, the low-frequency track circuit device has a
送信器3は、図2のブロック図に示すように、FSK波生成部13と増幅部14及びフィルタ15を有する。FSK波生成部13は、リレーYRを介して入力した列車1の在線位置を示す信号に基づいて交流電化区間の基本周波数50Hz又は60Hzとその高次調波の間の周波数f0、例えば図3の波形図(a)に示すように、f0=30Hzとf0=80Hz及びf0=135Hzのいずれかを基本周波数とし、基本周波数f0と偏移周波数Δf=±2Hzで生成される周波数f1=(f0−2Hz)と周波数f2=(f0+2Hz)を搬送波周波数としてキーイング周波数2.0Hzと1.5Hzで低周期FSK方式により変調して図3(b)に示すように周波数f1=(f0−2Hz)の信号と周波数f2=(f0+2Hz)の信号を一定周期で交互に繰り返す列車検知信号を出力する。この低周期FSK波の列車検知信号を増幅部14で電力増幅した後、フィルタ15を通して整合変成器5に出力し、共振コンデンサ6とインピーダンスボンド7の3次コイル8からなる共振回路を介してレール2に送信する。
As illustrated in the block diagram of FIG. 2, the
受信器4は、図4のブロック図に示すように、2組の帯域フィルタ16a,16bとパルス幅検定部17a,17b及び相補性検定部18を有する。帯域フィルタ16a,16bは、共振コンデンサ10とインピーダンスボンド11の3次コイル12からなる共振回路と整合変成器9を介してレール2から受信したキーイング周波数2.0Hzと1.5Hz、周波数f1=(f0−2Hz)と周波数f2=(f0+2Hz)の低周期FSK波の列車検知信号を入力して周波数f1=(f0−2Hz)の信号と周波数f2=(f0+2Hz)の信号に分離する。パルス幅検定部17a,17bは、分離した周波数f1=(f0−2Hz)の信号と周波数f2=(f0+2Hz)の信号のパルス幅を検定し、受信した周波数f1の信号と周波数f2の信号の受信レベルがレベル適正領域内に入るように制御する。相補性検定部18は周波数f1=(f0−2Hz)の信号と周波数f2=(f0+2Hz)の信号が交互に、かつ周期的であるかどうかを確認する相補性検定を行ない、周波数f1の信号と周波数f2の信号に相補性を有する場合は列車検知信号を受信していると判定してリレーGR,YRを介して列車在線なしの信号を出力する。
As shown in the block diagram of FIG. 4, the
この低周波軌道回路装置で軌道回路BTに列車が在線しているか否を検知するときの処理を説明する。 Processing when detecting whether or not a train is present on the track circuit BT with this low-frequency track circuit device will be described.
送信器1はリレーYRを介して入力した列車1の在線位置を示す信号に基づいてキーイング周波数2.0Hzと1.5Hzとし、周波数f1=(f0−2Hz)の信号と周波数f2=(f0+2Hz)の信号が一定周期で交互に繰り返す低周期FSK波の列車検知信号を軌道回路BTの列車進出側からレール2に送信する。この軌道回路BTに列車1が在線していないとき、レール2に送信された列車検知信号を受信器4で受信する。受信器4は受信した信号を帯域フィルタ16a,16bで周波数f1=(f0−2Hz)の信号と周波数f2=(f0+2Hz)の信号に分離し、分離した周波数f1の信号と周波数f2の信号のパルス幅を検定して受信した周波数f1の信号と周波数f2の信号の受信レベルがレベル適正領域内に入るように制御して天候等に起因する受信レベルの変動を防止してリレーGR,YRの不正落下を防止する。この受信レベルが制御された周波数f1=(f0−2Hz)の信号と周波数f2=(f0+2Hz)の信号に対して相補性検定部18で変調周期と周期的に交互であるかどうかの相補性検定を行ない、周波数f1=(f0−2Hz)の信号と周波数f2=(f0+2Hz)の信号に相補性を有する場合は列車検知信号を受信していると判定してリレーGR,YRのコイルの励磁を保持して軌道回路BTに列車在線なしの信号を出力する。
The transmitter 1 has a keying frequency of 2.0 Hz and 1.5 Hz based on a signal indicating the current position of the train 1 input via the relay YR, a signal of frequency f1 = (f0-2 Hz) and a signal of frequency f2 = (f0 + 2 Hz). Is transmitted to the
この状態で列車1が軌道回路BTに進入して軌道回路BTのレール2に送信している列車検知信号を車輪短絡により受信器4で受信しなくなると、受信器4はリレーGR,YRのコイルを非励磁にして軌道回路BTに列車1が在線していることを示す信号を出力する。この状態で、図5(a)に示すように、列車1の車輪短絡時のホィールアーキング等の周期性がない雑音や、図5(b)に示すように、チョッパー制御車等の周期性がある雑音、VVVF車等の周波数が連続して変化する雑音等の各種の雑音が受信器4に侵入した場合、受信器4の相補性検定部18で相補性を検定することにより、本来、周波数f1=(f0−2Hz)の信号又は周波数f2=(f0+2Hz)の信号がないタイミングで周波数f1の信号又は周波数f2の信号のいずれかがあることになる。このような場合、相補性検定部18の相補性検定により相補性がなしと判定されて信号有りとはみなさず、リレーGR,YRのコイルの非励磁を保持する。
In this state, when the train 1 enters the track circuit BT and the train detection signal transmitted to the
このようにして電気車雑音を排除することにより耐雑音性を飛躍的に向上することができ、軌道回路BTに列車1が在線しているときに雑音による誤動作のため列車1が在線している軌道回路BTを非在線とする危険側誤動作が生じることを防止することができる。 By eliminating electric vehicle noise in this way, noise resistance can be dramatically improved. When the train 1 is present on the track circuit BT, the train 1 is present due to malfunction due to noise. It is possible to prevent a dangerous side malfunction that causes the track circuit BT to be absent.
また、危険側誤動作のおそれを解消することにより、複軌条軌道回路において片側レールの破断を想定した100%不平衡状態を考える必要がなくなり、通常使用状態で信号波が抑圧されないように安定動作の面から列車検知信号の受信電圧を決めることが可能となる。すなわち、複軌条軌道回路は、左右2本のレールの電気的性能を合わせた平衡状態で使用されるが、左右2本のレールの長さや途中の信号ボンド等の挿入数量が相違することや護輪レールの取り付け状態等により平衡がくずれ、この許容差は通常10%とされる。これに対して、従来、片側レールの破断を想定して考慮された100%不平衡状態を考える必要がないから、通常10%とされる不平衡率を考慮すれば良く、電気車等の雑音レベルの誘起レベルは1/10となり、列車検知信号の受信電圧を1/10にすることができ、現状以上に軌道回路長を伸ばすことが可能になる。 In addition, by eliminating the risk of malfunctioning on the dangerous side, it is no longer necessary to consider a 100% unbalanced state assuming that one rail breaks in a multi-rail circuit, and stable operation is ensured so that signal waves are not suppressed during normal use. The reception voltage of the train detection signal can be determined from the surface. In other words, the multi-rail circuit is used in a balanced state that combines the electrical performance of the two right and left rails, but the length of the two left and right rails and the number of insertions such as signal bonds in the middle are different. The balance is lost due to the mounting condition of the wheel rail, and this tolerance is usually 10%. On the other hand, since it is not necessary to consider the 100% unbalanced state that has been considered in the past when one side of the rail is broken, it is sufficient to consider the unbalance rate that is normally 10%. The induced level of the level becomes 1/10, the reception voltage of the train detection signal can be reduced to 1/10, and the track circuit length can be extended more than the current level.
また、交流電化区間では、軌道回路に電源周波数とその高次調波が流れて軌道回路装置の妨害波となることから、その妨害波の間隙に信号周波数帯を設定する必要があるため、従来方式に比べて信号周波数帯域が広がるFSK方式は使用されていないが、この発明の低周波軌道回路装置のように、FSK波の周波数f1と周波数f2の偏移量と周波数切替周期、周波数検定方式、検定時間特性を適切にすることにより、妨害波の間隙に信号周波数帯を設定することができる。 Also, in the AC electrification section, the power frequency and its higher harmonics flow in the track circuit and become an interference wave of the track circuit device, so it is necessary to set a signal frequency band in the gap of the interference wave. The FSK method in which the signal frequency band is widened compared to the method is not used. However, as in the low-frequency track circuit device of the present invention, the deviation amount of the frequency f1 and the frequency f2 of the FSK wave, the frequency switching period, and the frequency verification method. By making the verification time characteristic appropriate, the signal frequency band can be set in the gap of the interference wave.
1;列車、2;レール、3;送信器、4;受信器、13;FSK波生成部、
14;増幅部、15;フィルタ、16;帯域フィルタ、17;パルス幅検定部、
18;相補性検定部。
1; train, 2; rail, 3; transmitter, 4; receiver, 13; FSK wave generator,
14; amplification unit, 15; filter, 16; bandpass filter, 17; pulse width verification unit,
18: Complementarity test part.
Claims (1)
前記送信器は、交流電化区間の基本周波数とその高次調波の間の周波数f0を基本周波数としたFSK方式により変調して周波数離隔の少ない2種類の周波数f1=(f0−Δf)と周波数f2=(f0+Δf)の信号に低周期で交互に切替えるFSK波の信号を生成し、生成したFSK波の信号を電力増幅した列車検知信号をレールに送信し、
前記受信器は、2組の帯域フィルタと相補正検定部を有し、
前記2組の帯域フィルタは、レールに送信された列車検知信号を2種類の周波数f1,f2の信号に分離し、
前記相補正検定部は、前記2組の帯域フィルタで分離した2種類の周波数f1,f2の信号に対して変調周期と周期的に交互であるかどうかを確認する相補性検定を行ない、2種類の周波数f1,f2の信号に相補性を有する場合、軌道回路に列車なしと判定し、列車検知信号を受信しないとき軌道回路に列車有りと判定し、この状態でチョッパー制御車等の周期性がある雑音やVVVF車等の周波数が連続して変化する雑音等の各種の雑音を受信して、周波数f1の信号又は周波数f2の信号のいずれかがある場合、相補性がなしと判定して列車検知信号有りとはみなさず軌道回路に列車有りの判定を保持することを特徴とする低周波軌道回路装置。 A transmitter and a receiver,
The transmitter modulates by the FSK method using the fundamental frequency in the AC electrification section and the frequency f0 between its higher harmonics as a fundamental frequency, and has two types of frequencies f1 = (f0−Δf) and a frequency with a small frequency separation. F2 = (f0 + Δf) signal is generated alternately with a low cycle FSK wave signal, the train detection signal obtained by power amplification of the generated FSK wave signal is transmitted to the rail,
The receiver has two sets of bandpass filters and a phase correction verification unit,
The two sets of band filters separate the train detection signal transmitted to the rail into signals of two types of frequencies f1 and f2,
The phase correction assay unit performs a complementation assay to determine whether a modulation period and periodically alternately to the two pairs of two separated by band-pass filter of frequencies f1, f2 of the signals, two When the signals of the frequencies f1 and f2 are complementary, it is determined that there is no train in the track circuit, and when the train detection signal is not received, it is determined that there is a train in the track circuit. When various noises such as a certain noise or noise of a VVVF vehicle continuously changing are received and there is either a frequency f1 signal or a frequency f2 signal, it is determined that there is no complementarity and the train A low-frequency track circuit device characterized by holding a determination that there is a train in the track circuit without assuming that there is a detection signal .
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