JP5268993B2 - Digital signal track circuit - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、レールを用いて列車の在線を検知するデジアナ信号軌道回路に関するものである。 The present invention relates to a digital signal track circuit that detects the presence of a train using a rail.
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、送信端では列車検知用の低周波信号を情報種別により変調周波数を切り換えて振幅変調してインピーダンスボンドを介してレールに送電し、受信端では受信した信号の振幅変調の電圧変動を除去した信号のレベルを検定して列車の在線を検知するとともに、受信した信号の変調周波数を選別判定して情報種別を出力する断続波振幅変調・多現示方式が使用されている。 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 low-frequency signal for train detection at the transmission end is classified as an information type. The amplitude is modulated by switching the modulation frequency by the power and transmitted to the rail through the impedance bond. At the receiving end, the level of the signal from which the amplitude variation of the amplitude signal of the received signal is removed is detected to detect the presence of the train, An intermittent wave amplitude modulation / multi-display method is used that selects and determines the modulation frequency of the received signal and outputs the information type.
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渡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判断する危険側誤動作である。 When these low-frequency track circuits are used to detect a train in a control section, there are malfunctions due to transient noise such as a 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 that determine that the train is present as a non-present line.
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6(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6(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. 6 (a), there is no periodicity such as wheel arcing when the wheels are short-circuited, and as shown in FIG. 6 (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低周波軌道回路装置が特許文献2に開示されている。特許文献2に示された低周波軌道回路装置は、送信端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、受信端は、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し、耐雑音性が飛躍的に向上するようにしている。
特許文献2に示された低周波軌道回路装置は、耐雑音性は向上するが、多現示化を図ることはできなかった。
The low-frequency track circuit device disclosed in
この発明は、耐雑音性を飛躍的に高めるとともに使用周波数帯域を広げることなく多現示を図ることができるデジアナ信号軌道回路装置を提供することを目的とするものである。 An object of the present invention is to provide a digital-analog signal track circuit device that can dramatically improve noise resistance and can achieve multiple indications without widening the use frequency band.
この発明のデジアナ信号軌道回路装置は、各軌道回路の一方の端部に接続された送信器と、他方の端部に接続された受信器とを有し、送信器は、デジタル変調波生成部とアナログ変調波発生部と振幅変調部及び送信部を有し、デジタル変調波生成部は、交流電化区間の基本周波数とその高次調波の複数の周波数の間隙にある搬送周波数に対して振幅変調を伴わない変調によりデジタル変調波を生成し、アナログ変調波発生部は、信号現示情報に基づいて一定周期かつデジタル変調波の周波数成分と分離可能なアナログ変調波を生成し、振幅変調部は、デジタル変調波生成部で生成したデジタル変調波をアナログ変調波生成部で生成したアナログ変調波により、少なくともデジタル変調波の必要最小限の振幅成分を残す程度の振幅変調度で、かつ一定周期の振幅変調周波数で振幅変調してデジアナ信号波を生成し、送信部は振幅変調部で生成したデジアナ信号波を各軌道回路に送信し、受信器は、列車検知処理部と信号現示検知処理部を有し、列車検知処理部は軌道回路から受信したデジアナ信号波から振幅変調を伴わないデジタル変調波を検出し、前記デジタル変調波を復調して得たデジタル信号の周波数の周期と順番を検定し、周波数の周期と順番があらかじめ定められた一定周期、一定順番に配列している場合、軌道回路に列車なしと判定し、軌道回路に送信されたデジアナ信号波を受信しないとき及び前記デジタル変調波を復調して得たデジタル信号の周波数の受信時間が一定周期、一定順番に配列していない場合は軌道回路に列車有りと判定し、軌道回路における列車の非在線を検出し、信号現示検知処理部は、軌道回路から受信したデジアナ信号波から一定周期の振幅変調周波数のアナログ変調波を復調して該当する区間の信号現示を検出することを特徴とする。 The digital-analog signal track circuit device of the present invention has a transmitter connected to one end of each track circuit and a receiver connected to the other end, and the transmitter is a digital modulated wave generator. And an analog modulation wave generation unit, an amplitude modulation unit, and a transmission unit. The digital modulation wave generation unit has an amplitude with respect to the carrier frequency in the gap between the fundamental frequency of the AC electrification section and a plurality of higher harmonics thereof. A digital modulation wave is generated by modulation without modulation, and an analog modulation wave generation unit generates an analog modulation wave that is separable from the frequency component of the digital modulation wave at a constant period based on the signal display information, and an amplitude modulation unit The amplitude modulation degree is such that at least the necessary minimum amplitude component of the digital modulation wave is left by the analog modulation wave generated by the analog modulation wave generation unit from the digital modulation wave generated by the digital modulation wave generation unit. A digital signal is generated by amplitude modulation with a fixed amplitude modulation frequency. The transmitter transmits the digital signal generated by the amplitude modulator to each track circuit. The receiver displays the signal with the train detection processor. A detection processing unit, the train detection processing unit detects a digital modulation wave without amplitude modulation from a digital signal wave received from the track circuit, and demodulates the digital modulation wave, and the frequency period of the digital signal obtained When the order is verified and the frequency period and the order are arranged in a fixed period and a fixed order, it is determined that there is no train in the track circuit, and the digital signal transmitted to the track circuit is not received and reception time constant period of the frequency of the digital signal obtained by demodulating the digital modulated wave, if you are not aligned in a certain order is determined that there is a train on the track circuit, a train in the track circuit not The signal indication detection processing unit detects a signal indication of a corresponding section by demodulating an analog modulation wave having a constant amplitude modulation frequency from a digital signal wave received from the track circuit. To do.
この発明は、交流電化区間の基本周波数とその高次調波の複数の周波数の間隙にある搬送周波数に対して振幅変調を伴わない変調によりデジタル変調波を生成し、生成したデジタル変調波を搬送信号波とすることにより、耐雑音性を確保することができる。 The present invention generates a digital modulated wave by modulation without amplitude modulation with respect to a carrier frequency in the gap between the fundamental frequency of the AC electrification section and a plurality of higher harmonics thereof, and carries the generated digital modulated wave Noise resistance can be ensured by using a signal wave.
また、デジタル変調波を生成するとともに信号現示情報に基づいてアナログ変調波を生成し、生成したデジタル変調波を生成したアナログ変調波により、少なくともデジタル変調波の必要最小限の振幅成分を残す程度の振幅変調度で、かつ一定周期の振幅変調周波数で振幅変調してデジアナ信号波を生成して軌道回路に送信するから多現示化を図ることができる。 In addition, a digital modulated wave is generated and an analog modulated wave is generated based on the signal display information, and at least the minimum amplitude component of the digital modulated wave is left by the generated analog modulated wave. Since the digital signal is generated by performing amplitude modulation with an amplitude modulation frequency of a predetermined period and with an amplitude modulation frequency of a fixed period, and transmitted to the track circuit, multiple display can be achieved.
さらに、軌道回路に送信されているデジアナ信号波を受信してデジタル変調波を分離し、分離したデジタル変調波の周波数の周期と順番を検定することにより、VVVF車等の速度に比例して周波数成分が変わる場合であっても、加速,減速,加速あるいは減速,加速,減速が一定短時間に切り換らない限り擬似信号とはならないから、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することができる。 Furthermore, the digital analog signal wave transmitted to the track circuit is received, the digital modulated wave is separated, and the frequency period and order of the separated digital modulated wave are verified so that the frequency is proportional to the speed of the VVVF vehicle or the like. Even if the component changes, since it is not a pseudo signal unless acceleration, deceleration, acceleration or deceleration, acceleration, deceleration is switched for a certain short time, electric vehicle noise can be eliminated, and noise resistance Can be improved dramatically.
図1は、この発明のデジアナ信号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、デジアナ信号軌道回路装置は、列車1が走行するレールを利用した各軌道回路1T〜4Tの列車進出側の境界に接続された送信器2a〜2cと、各軌道回路1T〜4Tの列車進入側の境界側に接続された受信器3a〜3dを有する。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a digital signal track circuit device of the present invention. As shown in the figure, the digital signal track circuit device includes
送信器2は、図2のブロック図に示すように、デジタル変調波生成部4とアナログ変調波発生部5と振幅変調部6及び送信部7を有する。デジタル変調波生成部4は、交流電化区間の基本周波数50Hz又は60Hzとその高次調波(100Hz,150Hz,・・,120Hz,180Hz・・)の間にある搬送周波数に対して振幅変調を伴わない変調によりデジタル変調波を生成する。例えば交流電化区間の基本周波数50Hz又は60Hzとその高次調波(100Hz,150Hz,・・,120Hz,180Hz・・)の間にある周波数fcHzと、周波数fcに対して周波数離隔が少ない、少なくとも2波の周波数を搬送周波数として周波数偏移変調(FSK)方式で変調してデジタル変調波を生成する。すなわち図3(a)のスペクトラムに示すように、周波数fcと遷移周波数Δf=±fsで生成される周波数(fc−fs)と周波数(fc+fs)の2波の周波数を搬送周波数としてFSK方式で変調して、図3(b)の波形図に示すように、周波数(fc−fs)の信号と周波数(fc+fs)の信号の順番で一定のKeying周期fkに配列した振幅一定のデジタル変調波を振幅変調部6に出力する。
As shown in the block diagram of FIG. 2, the
アナログ変調波発生部5は、条件連絡回路8を介して送られる信号現示情報に基づいて図5(b)の上図の波形図に示すような、周期fmの一定周期の振幅変調周波数のアナログ変調波を生成して振幅変調部6に出力する。振幅変調部6はデジタル変調波生成部4で生成したデジタル変調波をアナログ変調波発生部5で生成したアナログ変調波により、少なくともデジタル変調波である搬送信号波の必要最小限の振幅成分を残す程度の振幅変調度で、かつ一定周期の振幅変調周波数fmで振幅変調して、図5(a)のスペクトラムと(b)の下図の波形図に示すように、多現示化のための振幅変調を伴う側帯波成分を含む帯域のデジアナ信号波を生成する。送信部7は振幅変調部6で生成したデジアナ信号波を各軌道回路1T〜4Tに送信する。
The analog modulation
受信器3は、図4のブロック図に示すように、列車検知処理部9と信号現示検知処理部10を有する。列車検知処理部9はBPF11とデジタル変調波復調部12及び論理部13を有する。BPF11は軌道回路1T〜4Tから受信したデジアナ信号波から振幅変調を伴わないデジタル変調波を検出してデジタル変調波復調部12に出力する。デジタル変調波復調部12は入力したデジタル変調波を例えばFSK方式で復調して論理部13に出力する。論理部13は入力したデジタル信号により各軌道回路1T〜4Tに列車1が在線しているか否を検出する。例えばデジタル信号の周波数の周期と順番を検定し、周波数の周期と順番があらかじめ定められた一定周期、一定順番に配列している場合、軌道回路に列車なしと判定し、軌道回路1T〜4Tに送信された信号波を受信しないとき及び受信した周波数の受信時間が一定周期、一定順番に配列していない場合は軌道回路に列車有りと判定する。
As shown in the block diagram of FIG. 4, the
信号現示検知処理部10はBPF14とアナログ変調波復調部15及び論理部16を有する。BPF14は各軌道回路1T〜4Tから受信したデジアナ信号波から一定周期の振幅変調周波数fmのアナログ変調波を検出してアナログ変調波復調部15に出力する。アナログ変調波復調部15は入力したアナログ変調波を復調して論理部16に出力する。論理部16は入力したアナログ変調波により該当する区間の信号現示を検出して出力する。
The signal indication detection processing unit 10 includes a
このデジアナ信号軌道回路装置で例えば軌道回路2Tに列車1が在線しているか否を検知するときの処理を説明する。
A process for detecting whether or not the train 1 is present on the
送信器2bは軌道回路2Tに列車1が在線していないとき、デジタル変調波生成部4は例えばfc=80Hzを基本周波数とし、遷移周波数fs=5Hzで生成される周波数(fc−fs)=75Hと周波数(fc+fs)=85Hzの2波の周波数を搬送周波数としてFSK方式で変調して周波数(fc−fs)の信号と周波数(fc+fs)の信号の順番で一定のKeying周期fk=1Hzに配列した振幅一定のデジタル変調波を振幅変調部6に出力する。一方、アナログ変調波発生部5は、条件連絡回路8を介して送られる信号現示情報に基づいてアナログ変調波を生成して振幅変調部6に出力する。振幅変調部6はデジタル変調波生成部4で生成したデジタル変調波をアナログ変調波発生部5により生成されたアナログ変調波により、少なくともデジタル変調波である搬送信号波の振幅成分を必要最小限残す程度の振幅変調度で、かつ一定周期の振幅変調周波数fm=5Hzで振幅変調して多現示化のための振幅変調を伴う側帯波成分を含む帯域のデジアナ信号波を生成して送信部7に出力して送信部7からデジアナ信号波を軌道回路2Tに送信する。
When the train 1 is not present on the
このように送信器2bから多現示化のための振幅変調を伴う側帯波成分を含む帯域のデジアナ信号波を軌道回路2Tに送信することにより多現示化を図ることができる。
Thus, multiple display can be achieved by transmitting the digital signal of the band including the sideband component with amplitude modulation for multiple display from the transmitter 2b to the
この軌道回路2Tに送信されたデジアナ信号を受信器2で受信する。受信器2の列車検知処理部9は軌道回路2Tから受信したデジアナ信号波から振幅変調を伴わないデジタル変調波を検出し、検出したデジタル変調波をFSK方式で復調し、復調したデジタル信号の周波数の周期と順番を検定し、周波数の周期と順番があらかじめ定められた一定周期、一定順番に配列している場合、軌道回路2Tに列車なしと判定して軌道回路2Tに列車在線なしの信号を出力する。
The digital signal transmitted to the
このように送信器2bから軌道回路2Tにデジアナ信号波を送信し、受信器3bで軌道回路2Tに送信されているデジアナ信号波を受信してデジタル変調波を分離して復調し、復調したデジタル信号の周波数の周期と順番を検定することにより、VVVF車等の速度に比例して周波数成分が変わる場合であっても、加速,減速,加速あるいは減速,加速,減速が一定短時間に切り換らない限り擬似信号とはならないから、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することができる。
This sends a digital numeric and virtual analog signal wave from the transmitter 2b to the
一方、受信器2の信号現示検知処理部10は軌道回路2Tから受信したデジアナ信号波から一定周期の振幅変調周波数fm=5Hzのアナログ変調波を検出し、検出したアナログ変調波を復調し、復調したアナログ変調波により軌道回路2Tの区間の信号現示を検出して出力する。
On the other hand, the signal display detection processing unit 10 of the
この状態で列車1が軌道回路2Tに進入して受信器3bで軌道回路2Tに送信されているデジアナ信号波を受信しないとき及び受信したデジアナ信号波の各周波数の周期が一定周期で順番に配列していない場合、列車検知処理部9は軌道回路2Tに列車有りと判定して、軌道回路2Tに列車1が在線していることを示す信号を出力する。
In this state, when the train 1 enters the
この状態で、図6(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6(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3bに侵入した場合でも、受信器3bは周波数の周期が一定周期で順番に配列したデジアナ信号波を受信しないから、軌道回路2Tに列車有りと判定して、軌道回路2T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 this state, as shown in FIG. 6 (a), there is no periodicity such as wheel arcing when the wheel of the train 1 is short-circuited, and as shown in FIG. Even when various noises such as certain noises, noises of VVVF cars, etc. whose frequency changes continuously enter the receiver 3b, the receiver 3b receives a digital signal wave in which the frequency cycle is arranged in order at a constant cycle. Therefore, it is determined that there is a train on the
前記説明では、列車検知信号として送信器2のデジタル変調波生成部4で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fcHzをFSK方式で変調してデジタル変調波を生成した場合について説明したが、位相偏移変調(PSK)方式や狭帯域FSK方式の一種であるMSK方式で変調してデジタル変調波を生成しても良い。
In the above description, when a digital modulation wave is generated by modulating the frequency fcHz between the fundamental frequency of the AC electrification section and its higher order harmonics by the FSK method in the digital modulation
1;列車、2;送信器、3;受信器、4;デジタル変調波生成部、
5;アナログ変調波発生部、6;振幅変調部、7;送信部、8;条件連絡回路、
9;列車検知処理部、10;信号現示検知処理部、11;BPF、
12;デジタル変調波復調部、13;論理部、14;BPF、
15;アナログ変調波復調部、16;論理部。
1; train, 2; transmitter, 3; receiver, 4; digital modulation wave generator,
5; Analog modulation wave generation unit, 6; Amplitude modulation unit, 7; Transmission unit, 8; Condition communication circuit,
9; Train detection processing unit, 10; Signal indication detection processing unit, 11; BPF,
12: Digital modulation wave demodulating section, 13: Logic section, 14: BPF,
15: Analog modulation wave demodulating unit, 16: Logic unit.
Claims (1)
前記送信器は、デジタル変調波生成部とアナログ変調波発生部と振幅変調部及び送信部を有し、前記デジタル変調波生成部は、交流電化区間の基本周波数とその高次調波の複数の周波数の間隙にある搬送周波数に対して振幅変調を伴わない変調によりデジタル変調波を生成し、前記アナログ変調波発生部は、信号現示情報に基づいて一定周期かつデジタル変調波の周波数成分と分離可能なアナログ変調波を生成し、前記振幅変調部は、前記デジタル変調波生成部で生成したデジタル変調波を前記アナログ変調波生成部で生成したアナログ変調波により、少なくともデジタル変調波の必要最小限の振幅成分を残す程度の振幅変調度で、かつ一定周期の振幅変調周波数で振幅変調してデジアナ信号波を生成し、前記送信部は前記振幅変調部で生成したデジアナ信号波を各軌道回路に送信し、
前記受信器は、列車検知処理部と信号現示検知処理部を有し、前記列車検知処理部は軌道回路から受信したデジアナ信号波から振幅変調を伴わないデジタル変調波を検出し、前記デジタル変調波を復調して得たデジタル信号の周波数の周期と順番を検定し、周波数の周期と順番があらかじめ定められた一定周期、一定順番に配列している場合、軌道回路に列車なしと判定し、軌道回路に送信されたデジアナ信号波を受信しないとき及び前記デジタル変調波を復調して得たデジタル信号の周波数の受信時間が一定周期、一定順番に配列していない場合は軌道回路に列車有りと判定し、軌道回路における列車の非在線を検出し、前記信号現示検知処理部は、軌道回路から受信したデジアナ信号波から一定周期の振幅変調周波数のアナログ変調波を復調して該当する区間の信号現示を検出することを特徴とする低周波デジアナ信号軌道回路装置。 Having a transmitter connected to one end of each track circuit and a receiver connected to the other end;
The transmitter includes a digital modulation wave generation unit, an analog modulation wave generation unit, an amplitude modulation unit, and a transmission unit, and the digital modulation wave generation unit includes a plurality of fundamental frequencies and higher harmonics of an AC electrification section. A digital modulated wave is generated by modulating the carrier frequency in the frequency gap without amplitude modulation, and the analog modulated wave generating unit separates the frequency component of the digital modulated wave with a constant period based on the signal display information. A possible analog modulation wave is generated, and the amplitude modulation unit generates at least the minimum necessary digital modulation wave by the analog modulation wave generated by the analog modulation wave generation unit from the digital modulation wave generated by the digital modulation wave generation unit. The amplitude modulation degree is sufficient to leave the amplitude component of the signal, and the digital signal is generated by performing amplitude modulation with the amplitude modulation frequency of a fixed period, and the transmission unit is generated by the amplitude modulation unit Was digital numeric and virtual analog signal waves transmitted to the track circuit,
The receiver includes a train detection processing unit and a signal indication detection processing unit, and the train detection processing unit detects a digital modulation wave without amplitude modulation from a digital signal wave received from a track circuit , and the digital modulation The frequency period and order of the digital signal obtained by demodulating the wave are verified, and when the frequency period and order are arranged in a predetermined period and a predetermined order, it is determined that there is no train in the track circuit, When the digital signal obtained by demodulating the digital modulated wave is not received when the digital signal transmitted to the track circuit is not received and when the reception time of the frequency of the digital signal is not arranged in a fixed period and in a fixed order determined, detects a non-rail train in the track circuit, the signal current示検knowledge processing unit, an analog modulated wave of the amplitude modulation frequency having a predetermined period from digital numeric and virtual analog signal wave received from the track circuit Low-frequency digital numeric and virtual analog signal track circuit apparatus characterized by detecting the signal aspect of the relevant section and tone.
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