JP5329751B2

JP5329751B2 - 地上−車上間情報伝送装置

Info

Publication number: JP5329751B2
Application number: JP2006288476A
Authority: JP
Inventors: 康夫澤田; 洋一山口; 昌秀高橋
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2026-10-24
Also published as: JP2008105485A

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地上−車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、列車の走行路に沿って敷設されたループアンテナを介し、地上−車上間で、必要な情報信号の授受を行う地上−車上間情報伝送システムが知られている。

このような地上−車上間情報伝送システムでは、列車を正確な位置に停止させるといった、高精度なパターン制御が求められている。そのためには、車上側で列車の位置を高精度に検知しなければならない。

車上側で列車の位置を検知するための手法としては、列車に搭載された速度発電機で列車の速度を計り、速度発電機からの速度情報によって列車の位置情報を算出する手法が知られている。ただ、この手法では、車輪の空転または滑走により、列車の実際の速度が速度発電機からの速度情報に反映されず、列車の位置情報に誤差が生じる可能性がある。このため、列車位置情報を補正する必要がある。

車上側で列車位置情報を補正するための手法としては、列車の走行路に沿ってトランスポンダや地上子などの補正手段を敷設しておき、列車が補正手段上を通過したとき、車上側で、補正手段から位置情報を受信し、補正手段からの位置情報に基づき列車の位置情報を補正する手法が知られている（特許文献１参照）。

しかし、この手法では、列車の走行路に沿って多数の補正手段を敷設しなければならず、補正手段の敷設コストまたは保守コストが大きいといった問題がある。

特許文献２は、トランスポンダや地上子などの補正手段を設けずに、車上側で列車位置情報を補正するための技術を開示している。すなわち、地上側で軌道回路の境界から軌道回路上に信号を流すとともに、車上側で軌道回路からの信号を受信する。そして、車上側で信号の受信強度が変化したとき、列車が軌道回路の境界を通過したと判定し、列車の位置情報を更新する。

しかし、この開示技術では、地上側機器の故障などで、軌道回路に流れる信号が無信号になったとき、車上側で列車が軌道回路の境界を通過したと誤って判定してしまい、列車の位置情報に誤りが生じる可能性がある。このため、フェールセーフの原則を満足させることが難しい。
特開２００２−８７２６４号公報特開２００５−１７８６１４号公報

本発明の課題は、列車の走行路にトランスポンダや地上子などを設けることなく、車上側で列車位置を高精度に検知することができる地上−車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、本発明に係る地上−車上間情報伝送装置は、複数のループアンテナと、車上装置とを含む。

前記ループアンテナは、列車走行路に沿って互いに間隔を隔てて配置され、隣り合うループアンテナは、互いに異なる搬送周波数に設定されたＡＴＣ信号を車上側に送信する。

前記車上装置は、前記ループアンテナから受信したＡＴＣ信号の搬送周波数を解読し、ＡＴＣ信号の搬送周波数が切り替わったとき、自列車が前記ループアンテナ間の境界上に位置すると判定する。

車上装置を搭載した列車が、列車走行路上を走行する場合を考える。まず、列車が或るループ上に位置し、ループアンテナ間の境界に進入する前の状態では、車上装置は、そのループアンテナからのＡＴＣ信号のみを受信するから、車上装置で解読されるＡＴＣ信号の搬送周波数は一定となる。

次に、列車がループアンテナ間の境界に進入したとき、車上装置は、今までのループアンテナからのＡＴＣ信号を受信する替わりに、別のループアンテナからのＡＴＣ信号を受信することになる。従って、車上装置で受信されるＡＴＣ信号の搬送周波数が切り替わることになり、このとき、車上装置は、自列車が前記ループアンテナ間の境界上に位置すると判定する。

列車走行路に沿った各ループアンテナの長さは、ループアンテナの敷設の際に明確に定められるので、ループアンテナ間の境界位置は、列車走行路のキロ程情報として捉えることができる。従って、自列車がループアンテナ間の境界上に位置すると判定した判定結果に基づいて、ループアンテナ間の境界位置から自列車の位置を算出することにより、列車位置検知の精度を上げることができる。列車位置検知の精度を上げるために、列車走行路にトランスポンダや地上子などを設ける必要はない。

更に、車上装置は、ＡＴＣ信号の搬送周波数が切り替わったとき、自列車がループアンテナ間の境界上に位置すると判定するから、例えばループコイルの故障で地上側からＡＴＣ信号が送信されず、無信号になったときでも、誤って列車位置判定を行う恐れはない。従って、フェールセーフの原則を満足させることができる。

以上述べたように、本発明によれば、列車走行路にトランスポンダや地上子などを設けることなく、車上側で列車位置を高精度に検知することができる地上−車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、本発明に係る地上−車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、ゴムタイヤ式列車、レールバス、浮上式列車（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１Ｔ〜４Ｔと、地上装置２と、車上装置３とを含む。

ループアンテナ１Ｔ〜４Ｔは、列車走行路５に沿って互いに間隔ｄを隔てて設けられている。ループアンテナ１Ｔ〜４Ｔは、例えば平行２線式の誘導線として構成することができる。列車走行路５に沿った各ループアンテナ１Ｔ〜４Ｔの長さは、それぞれ、ループアンテナの敷設の際に明確に定められる。また、ループアンテナ間の配置間隔ｄは、数十ｃｍ程度である。

地上装置２及び車上装置３は、ループアンテナ１Ｔ〜４Ｔの何れか及び車上アンテナ４１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２は、送受信機能及び信号処理機能を有し、具体的には、列車ＴＲの車上装置３から送信された信号Ｓ０を、ループアンテナ１Ｔ〜４Ｔの何れかを通して受信し、解読する一方、ループアンテナ１Ｔ〜４Ｔに対して、列車ＴＲの制御に必要なＡＴＣ信号Ｓ１１〜Ｓ１４を送信する。

車上装置３も、送受信機能及び信号処理機能を有し、列車ＴＲに備えられている。車上装置３は、地上装置２からループアンテナ１Ｔ〜４Ｔに供給されたＡＴＣ信号Ｓ１１〜Ｓ１４を、車上アンテナ４１を通して受信し、解読する。更に、車上装置３には、速度計数手段４２からの速度情報Ｓ２が入力される。速度計数手段４２としては、速度発電機またはタコメーターなどが挙げられる。

ループアンテナ１Ｔ〜４Ｔのうち、隣り合うループアンテナから送信されるＡＴＣ信号は、搬送周波数が互いに異なる値に設定されている。例えば、ループアンテナ１Ｔから送信されるＡＴＣ信号Ｓ１１の搬送周波数と、ループアンテナ２Ｔから送信されるＡＴＣ信号Ｓ１２の搬送周波数とが、互いに異なる値ｆｃ１、ｆｃ２に設定されている。更に実施例の場合、列車ＴＲがループアンテナ１Ｔ〜４Ｔを順次に進行するに伴い、車上装置３で受信されるＡＴＣ信号の搬送周波数が交互に切り替わるように設定されている。すなわち、ＡＴＣ信号Ｓ１１〜Ｓ１４の搬送周波数が、それぞれ、値ｆｃ１、ｆｃ２、ｆｃ１、ｆｃ２に設定されている。値ｆｃ１、ｆｃ２の数値例を挙げると、値ｆｃ１は２０ｋＨｚ、値ｆｃ２は２１ｋＨｚである。

また、ループアンテナ１Ｔ〜４ＴがＡＴＣ信号Ｓ１１〜Ｓ１４を車上側に送信する送信レベルについては、互いに同一のレベルに設定されている。

ＡＴＣ信号Ｓ１１〜Ｓ１４は、アナログ方式またはデジタル方式の何れであってもよい。アナログ方式ＡＴＣ信号の例としては、所定周波数の搬送波を、列車制御情報（例えば列車制限速度）に応じた周波数の変調波で振幅変調した信号波を挙げることができる。

また、デジタル方式ＡＴＣ信号の例としては、所定周波数の搬送波をデジタル符号（例えば符号“０”，“１”）で変調した信号波を挙げることができる。デジタル符号には、列車制御情報が含まれる。変調方式としては、ＦＳＫ、ＭＳＫ（minimum shift keying）などの周波数偏移変調を採用することができる。

上述した本発明に係る地上−車上間情報伝送装置において、ループアンテナ１Ｔ〜４Ｔは、列車走行路５に沿って互いに間隔ｄを隔てて配置されている。更に、隣り合うループアンテナ、例えば、ループアンテナ１Ｔ、２Ｔは、互いに異なる搬送周波数（値ｆｃ１、ｆｃ２）に設定されたＡＴＣ信号Ｓ１１、Ｓ１２を車上側に送信する。

車上装置３は、ループアンテナ１Ｔ〜４Ｔから受信したＡＴＣ信号Ｓ１１〜Ｓ１４の搬送周波数を解読する。例えば、列車ＴＲがループアンテナ１Ｔ上に位置するとき、車上装置３は、ループアンテナ１ＴからＡＴＣ信号Ｓ１１を受信し、ＡＴＣ信号Ｓ１１の搬送周波数（値ｆｃ１）を解読する。

列車ＴＲが、列車走行路５上を走行する場合を考える。まず、列車ＴＲがループアンテナ１Ｔ上に位置し、ループアンテナ１Ｔ−２Ｔ間の境界位置Ｐ１に進入する前の状態では、車上装置３は、ループアンテナ１ＴからのＡＴＣ信号Ｓ１１のみを受信するから、車上装置３で解読されるＡＴＣ信号の搬送周波数は一定の値ｆｃ１となる。

次に、列車ＴＲがループアンテナ１Ｔ−２Ｔ間の境界位置Ｐ１に進入したとき、車上装置３は、今までのループアンテナ１ＴからのＡＴＣ信号Ｓ１１を受信する替わりに、別のループアンテナ２ＴからのＡＴＣ信号Ｓ１２を受信することになる。従って、車上装置３で受信されるＡＴＣ信号の搬送周波数が値ｆｃ１から値ｆｃ２に切り替わることになり、このとき、車上装置３は、列車ＴＲがループアンテナ１Ｔ−２Ｔ間の境界位置Ｐ１に位置すると判定する。

ループアンテナ１Ｔ−２Ｔ間の境界位置Ｐ１は、列車走行路５のキロ程情報として予めわかっている。従って、車上側では、列車ＴＲがループアンテナ１Ｔ−２Ｔ間の境界位置Ｐ１に位置すると判定した判定結果に基づいて、ループアンテナ１Ｔ−２Ｔ間の境界位置Ｐ１から列車ＴＲの位置を算出することにより、列車位置検知の精度を上げることができる。

更に図１の上方には、列車の位置と、車上側でみたＡＴＣ信号の受信レベルとの関係を示すグラフが示されている。まず、列車ＴＲがループアンテナ１Ｔ上に位置し、ループアンテナ１Ｔ−２Ｔ間の境界位置Ｐ１に進入する前の状態では、ループアンテナ１Ｔと車上アンテナ４１との距離が一定であるから、ＡＴＣ信号の受信レベルＬｖも、ほぼ一定の値Ｌｖ１となる。

次に、列車ＴＲがループアンテナ１Ｔ−２Ｔ間の境界位置Ｐ１に進入したとき、車上アンテナ４１がループアンテナ１Ｔから離れることになるから、ＡＴＣ信号の受信レベルＬｖは値Ｌｖ１から値Ｌｖ２に下降する。

実施例の車上装置３は、ＡＴＣ信号の受信レベルＬｖが下降し、かつ、ＡＴＣ信号の搬送周波数が値ｆｃ１から値ｆｃ２に切り替わったとき、列車ＴＲがループアンテナ１Ｔ−２Ｔ間の境界位置Ｐ１に位置すると判定する。すなわち、ＡＴＣ信号の受信レベルＬｖ及びＡＴＣ信号の搬送周波数の両者に基づいて判定を行うから、判定結果の信頼性を高めることができる。

更に、実施例の車上装置３は、速度計数手段４２から入力された速度情報Ｓ２から、走行距離情報を含む自列車ＴＲの位置情報Ｓ３を算出し、車上装置３の内部に自列車ＴＲの位置情報Ｓ３を記憶している。そして、車上装置３は、列車ＴＲがループアンテナ１Ｔ−２Ｔ間の境界位置Ｐ１に位置すると判定したとき、この判定結果に基づいて自列車ＴＲの位置情報Ｓ３を補正する。例えば、ループアンテナ１Ｔ−２Ｔ間の境界位置Ｐ１がキロ程１０００ｍであるのに、列車ＴＲの位置情報Ｓ３がキロ程１０１０ｍと誤差を生じている場合、列車ＴＲの位置情報Ｓ３をキロ程１０００ｍに補正する。従って、列車ＴＲの位置情報Ｓ３の精度を向上させることができる。

このようにして列車ＴＲの位置情報Ｓ３を高精度化することにより、列車ＴＲを正確な位置に停止させるといった、停止精度の高いパターン制御が可能となる。更に、過走防護パターン制御や、誤通過パターン制御を実現することもできる。

以上、ループアンテナ１Ｔ−２Ｔ間の境界位置Ｐ１について代表的に説明したが、ループアンテナ（２Ｔ−３Ｔ）、（３Ｔ−４Ｔ）間の境界位置Ｐ２、Ｐ３についても同様に列車位置の判定及び列車位置情報の補正を行う。

列車ＴＲは、列車走行路５上を走行するに伴い、ループアンテナ（１Ｔ−２Ｔ）、（２Ｔ−３Ｔ）、（３Ｔ−４Ｔ）間の境界位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を順次通過する。ループアンテナ間の境界位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を通過するごとに列車ＴＲの位置情報Ｓ３を補正することにより、列車走行路５の全体にわたって列車ＴＲの位置情報Ｓ３を高精度に保つことが可能となる。

また、ＡＴＣ信号Ｓ１１〜Ｓ１４として、搬送波をデジタル符号で変調した信号波を採用した場合、列車進行方向を表すビットを、ＡＴＣ信号のデジタル符号に設けることができ、列車進行方向の区別のためにＡＴＣ信号の搬送周波数を使い分ける必要はなくなる。よって、ＡＴＣ信号Ｓ１１〜Ｓ１４の搬送周波数を、ループアンテナ１Ｔ〜４Ｔごとに任意に設定することが可能となる。

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。

本発明に係る地上−車上間情報伝送装置の一実施例を説明する図である。

符号の説明

１Ｔ〜４Ｔループアンテナ
２地上装置
３車上装置
Ｓ１１〜Ｓ１４ＡＴＣ信号

Claims

複数のループアンテナと、車上装置と、地上装置とを含む地上−車上間情報伝送装置であって、
前記ループアンテナは、列車走行路に沿って互いに間隔を隔てて配置され、隣り合うループアンテナは、互いに異なる搬送周波数に設定されたＡＴＣ信号を車上側に送信し、
前記地上装置は、前記ループアンテナのそれぞれに対して、前記ＡＴＣ信号を送信するものであり、
前記車上装置は、自列車が隣接するループアンテナの一方から他方に進入し、隣接する前記ループアンテナ間の前記間隔内において、前記ループアンテナの一方の搬送周波数が、前記ループアンテナの他方の搬送周波数に切り替わったとき、自列車が前記ループアンテナの境界上に位置すると判定し、前記ＡＴＣ信号が無信号になったときの列車位置誤判定を回避する、
地上−車上間情報伝送装置。
請求項１に記載された地上−車上間情報伝送装置であって、前記車上装置は、さらに、隣接する前記ループアンテナ間の前記間隔内における前記ＡＴＣ信号の受信レベルを踏まえて、自列車が前記ループアンテナの境界上に位置すると判定する、
地上−車上間情報伝送装置。
請求項１又は２に記載された地上−車上間情報伝送装置であって、前記車上装置は、前記位置の判定結果に基づいて、自列車の位置情報を補正する、地上−車上間情報伝送装置。