JP5750419B2 - 無線給電による地上用スポット伝送装置 - Google Patents

Description

本発明は地上装置に搭載される無線給電による地上用スポット伝送装置に関し、更に詳しくは、例えば移動体内の外部機器から無線による電力波を受信し、移動体に関する制御情報を含む通信波を外部機器に送信し、前記電力波から動作電圧を生成し、該動作電圧に基づき動作し、移動体制御情報を前記通信波とし無線により送信するシステムにおける無線給電による地上用スポット伝送装置に関する。

従来、電源を持たない地上装置において、移動体に設置された車上装置から電力波を受信し、また移動体に関する移動体制御情報を情報波として送信する一つのアンテナを有し、該移動体制御情報をもって移動体内の車上装置を介して移動体を制御するものがある。

例えば、一定周波数の電力波および情報波を送信する車上装置と、軌間内に設置され、車上装置が送出した電力波から電圧を誘起する地上アンテナ、該地上アンテナが誘起した電圧を整流および平滑して駆動電力に変換する整流平滑回路、該回路から供給された駆動電力で動作し、地上アンテナが受信した電力波を受けて動作し、または情報波から移動体の存在を検知する移動体検知回路を含む地上装置を備え、一つの地上アンテナで電力波及び情報波の送受信を行い、設置設備費用の低減及び故障の減少を可能とした移動体検知装置である（特許文献１参照）。

また、車上装置と地上装置の間において、情報波の無線伝送を行うラジオ周波数認識タグを備え、保守用メモリに記憶された移動体制御情報の書き換えを可能とした移動体制御装置である（特許文献２参照）。

特開平８−２０７７６８号公報 特開２００９−１４９２１６号公報

係る装置によれば、外部の車上装置移動体から無線にて電力が供給されるので、地上装置の簡素化、省電力化が図れる効果を奏する。

ここで、地上装置の設置条件である防水や耐塵の観点からも構造的に密閉であることが好ましい。よって、無線にて電力が供給され、さらに変更情報を地上装置に伝送することが望ましい（保守機能）。保守機能は、地上装置の通常動作である移動体制御には不必要であるため、低電力での動作を要求させる地上装置においては動作させないことが望ましい。

一方、一般的に移動体から送られる電力波や情報波（通信波）では保守機能は動作することが許されないため、別途異なる周波数帯でのアンテナ等を用意し、保守する必要があった。

また、その外部からの供給電力で動作し、情報の通信を行う地上装置は、車上装置を保守するための制御情報を変更する場合があり、この場合には、一般的に有線にて情報の変更がなされていた。

しかし、上述した従来技術には、保守用の制御情報を格納する保守用メモリの情報を書換えする機能についての詳細手段については開示されていない。換言すれば、保守時における保守用の制御情報を無線にて実保守時のみ通電する旨のことまでは明示されていない。

また、従来技術として、不正書込みを防止する策が施した地上装置も提案されたものがあるが、変調された電力波と無変調の電力波を判別し、保守時における制御情報の保守用メモリへの書込み、メモリの内容更新することまで開示したものはない。

本発明は、係る課題に鑑みてなされ、その目的は、保守時における制御情報の保守用メモリへの書込み、メモリの内容更新が可能であり、かつ無線で行うことが可能な無線給電による地上用スポット伝送装置を提供することにある。

本発明は、係る課題を達成するため、保守装置からの電力波を受け、該電力波が保守用であるか否かを検知する保守手段と、前記保守手段が保守用電力波を検知したとき、移動体制御情報を記憶する記憶部の情報を前記電力波と同一周波数の無線による変調信号にて書換える機能を持つ制御手段を設けたものである。

電力波が保守用であるか否かを検知する保守手段は、例えば、保守時に発生する特殊な条件下でのみ地上装置内の保守回路に電力が供給されることを実現するためのものである。
保守時の条件としては、例えば、以下の３点を考慮したものである。
（１）「電力供給量が移動体通過時に比べ大きい」
（２）「情報を書き換えるための何かしらの情報を受信する」
（３）「移動体通過時にくらべ電力供給時間が長い」

これら３点の条件を検知する装置により、移動体制御時と保守時の電力供給先をスイッチにて変更することを可能とする。

すなわち、本発明は、例えば車上装置から無線による電力波を受信し、かつ通信波を外部機器に送信するものであって、前記電力波から生成される動作電圧を受けて動作し、情報を前記通信波とし無線により前記車上装置に送信する無線給電による地上用スポット伝送装置において、前記情報を記憶する記憶部と、前記電力波を受け、該電力波が保守用であるか否かを検知する保守検知部と、前記保守検知部が、前記車上装置から供給される電力波と同一周波数であって、変調された電力波である保守用電力波を検知したとき、前記記憶部の情報を前記保守用電力波を用いて書換えるメモリ書込み部を設けたことを特徴とする無線給電による地上用スポット伝送装置である。

本発明は、例えば無線給電による地上用スポット伝送装置において、前記電力波を受信し、前記通信波を送信する無線送受信部と、前記電力波を受信したとき、該電力波を交流から直流に変換する整流部と、該整流部の直流電圧から回路内の電子回路部品の動作電圧を生成する定電圧生成部と、該定電圧生成部の動作電圧を受けて動作し、前記記憶部の情報を送信情報として生成出力する送信電文生成部と、前記保守用電力波を受け、該保守用電力波に含まれる変調された保守情報を復調する前記保守検知部と、前記保守検知部が保守時であることを検知したとき、前記動作電圧を受けて動作し前記記憶部の情報を書換える前記メモリ書込み部を備えることを特徴とする無線給電による地上用スポット伝送装置である。

本発明は、例えば前記送信電文生成部と前記記憶部と前記メモリ書込み部が共通の前記動作電圧で動作することを特徴とする無線給電による地上用スポット伝送装置である。

本発明は、例えば前記車上装置から供給される電力波と同一周波数の前記保守用電力波により、前記送信電文生成部へ電力を供給し、かつ前記メモリ書込み部へ電力および前記保守情報を供給することにより、前記送信電文生成部と前記メモリ書込み部が動作することを特徴とする無線給電による地上用スポット伝送装置である。

本発明は、例えば前記電力波からの給電される電力値が、所定のしきい値以下の場合は前記送信電文生成部へ給電し、前記所定のしきい値以上の場合は前記メモリ書込み部および前記送信電文生成部に給電することにより給電範囲を動的に変動させることを特徴とする無線給電による地上用スポット伝送装置である。

本発明は、例えば前記電力波からの給電される電力波に変調された前記保守情報があり、地上装置で前記保守情報を検出することにより、該保守情報が無ければ前記送信電文生成部へ給電し、前記保守情報がある場合は前記メモリ書込み部および前記送信電文生成部に給電することにより給電範囲を動的に変動することを特徴とする無線給電による地上用スポット伝送装置である。

本発明は、例えば前記電力波からの給電される電力値が、所定時間幅以下の場合は前記送信電文生成部へ給電し、前記所定時間幅以上の場合は前記メモリ書込み部および前記送信電文生成部に給電し、給電範囲を動的に変動することを特徴とする無線給電による地上用スポット伝送装置である。

本発明は、例えば外部機器から無線による電力波を受信し、かつ制御情報を含む通信波を外部機器に送信する送受信手段と、前記電力波から動作電圧を生成する手段と、前記動作電圧に基づき動作し、前記制御情報を前記通信波として前記送受信手段を介して無線により送信する情報を生成する送信情報生成手段を備えたシステムにおける無線給電による地上用スポット伝送装置において、前記制御情報を記憶する記憶部と、前記電力波が、保守用であるか否かを検知し、保守用であることを検知したとき、前記記憶部の制御情報を、前記外部機器から供給される前記電力波と同一周波数で、かつ変調された前記保守用の電力波を用いて書換え、保守用情報とする保守手段を備えたことを特徴とする無線給電による地上用スポット伝送装置である。

本発明は、例えば前記送受信手段は、前記電力波を受信し、また前記通信波を送信する地上アンテナを含む無線受信部からなり、前記動作電圧生成手段は、前記地上アンテナにて受信した電力波を電力に変換する電力変換部と、前記電力から前記動作電圧を生成する定電圧生成部からなり、前記送信情報生成手段は、前記外部機器に送信する制御情報を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された情報から前記制御情報を含む送信電文を生成し、出力する送信電文生成部を含む、移動体制御部からなり、前記保守手段は、前記電力波が変調されたものであるか否かを検知し、変調された前記電力波に含まれる情報を復調する保守検知部と、該保守検知部が、変調波の電力波を検知し保守時と判断したとき、閉じる電圧供給スイッチおよび該スイッチを介して前記動作電圧を受けて動作し、前記記憶部の情報を書換えるメモリ書込み部を含むことを特徴とする無線給電による地上用スポット伝送装置である。

本発明は、例えば前記電力波からの給電される電力値が、所定のしきい値以下の場合は前記移動体制御部へ給電し、前記所定のしきい値以上の場合は前記保守検知部および前記移動体制御部に給電することにより給電範囲を動的に変動させることを特徴とする無線給電による地上用スポット伝送装置である。

本発明によれば、従来の課題を是正することができ、同一周波数にて移動体制御と装置の保守を行うことが可能となる。特に移動体制御時に低電力で動作することを必要とする装置において、移動体制御時に必要としない機能に電力を供給する必要がなくなるため、より低電力で装置を動作させることが可能となる。

本発明の無電給電による地上用スポット伝送装置における移動体制御時の電力と信号の流れを示す回路図（実施例１）。 本発明の無電給電による地上用スポット伝送装置における保守時の電力と信号の流れを示す回路図（実施例２）。 電力受信時間と受信電力レベルの関係を説明するための特性図。 変調の有無における周波数と受信電力レベルとの関係を説明するための特性図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は無線給電による地上用スポット伝送装置における移動体制御時における実施形態を示す回路図である。同図において、１は移動体を示し、該移動体内には、車上アンテナ１１と、車上制御部１２などが搭載されている。車上アンテナ１１、車上制御部１２は、車上装置を構成し、アンテナ１１を介して地上装置側に電力波を供給するものである。車上装置は、移動体に搭載され、地上に設置された地上装置が送った情報波を受け取り、例えば条件によって自動的に移動体のブレーキを動作させる装置である。

２は移動体１側の車上制御部１２に移動体に関する移動体制御情報を供給する地上装置を示し、該地上装置は移動体１の車上アンテナ１１との間で電波（電力波）を送受信する地上アンテナ２１と、該アンテナで受信した移動体１側から供給される電力波を電力に変換する電力変換部２２と、該電力変換部の電力を所定の電圧に変換する定電圧生成部２３と、地上アンテナで受信した電波を検知する保守検知部２４と、地上装置２の情報であって、地上アンテナ２１を介して移動体１側に送信する制御情報が記録されているメモリ２５（記憶部）と、該メモリに記憶された情報から移動体制御情報を含む電文を生成し、該電文を情報波として地上アンテナ２１に出力する送信電文生成部２６（含電文出力部）に代表される移動体制御部およびメモリ２５の情報を更新するメモリ書込み部２８に代表される保守部などが搭載されている。これらは地上に設置されている、信号機の現示や速度制限などの情報を移動体の車上装置に送る地上装置を構成している。

地上アンテナ２１は、移動体１の車上装置からの電力波を受信し、また地上装置２の移動体制御情報を含む電文を車上アンテナ１１に送信する無線送受信部を構成している。

保守検知部２４は、後述する保守装置３（図２参照）からの電波を復調する復調機能を有している。送信電文生成部２６は、メモリ１５の情報を、移動体１の車上装置から供給される電力波と同一周波数の無線による変調信号に書き換え、地上アンテナ２１に供給する機能を有している。メモリ書込み部２８は保守時のみに使用される。スイッチ２８は後述するが、メモリ書込み部２８への電力供給用スイッチである。

ここで、地上アンテナ２１、電力変換部２２、定電圧生成部２３は、外部機器を構成する車上制御部１２を含む移動体１の地上装置からの電力波を受け、地上装置２の電子機器を構成する電子回路部の保守検知部２４、メモリ２５、送信電文生成部２６、メモリ書込み部２８などを動作させる電圧生成手段を構成している。

また、メモリ２５、送信制御電文生成部２６は、制御情報を保守情報として移動体１側にアンテナ２１を介して送出する移動体制御手段を構成している。また、保守検知部２４、メモリ書込み部２８、電力供給スイッチ２９は、移動体１側の機器を保守する保守手段を構成している。

なお、信号線２１１は電力信号の変調の有無を、信号線２２１は受信電力レベルを、信号線２３１は電力受信時間を保守検知部２４に供給するための信号線である。また、車上装置と地上装置は、移動体での衝突防止や過速度防止などの安全装置を構成している。

次に、それらの動作について説明する。
まず、移動体制御時には、アンテナ２１で受信した電力波１１１は、電力線（図中の破線）を通じて電力変換部２２に供給され、該電力変換部にて電力変換される。また、該変換された電力は整流回路（図示せず）にて整流され、交流から直流に変換され、定電圧生成部２３に供給される。定電圧生成部２３は、後段の電子回路である保守検知部２４、メモリ２５、送信電文生成部２６などを動作するための電圧に変換し、各部にそれぞれ供給する。

従って、送信電文生成部２６（含電文出力部）に代表される移動体制御部、電文を格納するメモリ２５に代表される記憶部およびメモリ２５の情報を更新する書込み部２８に代表される保守部は、共通の電源（電力波による電圧）で動作する。

ここで、定電圧とは、厳密に定電圧である必要はなく、各電子回路が通常に動作可能な電圧であればよく、多少変動しても何ら問題ない電圧を意味する。

この定電圧生成部２３からの動作電圧の電力を受けることにより、地上装置２は、メモリ２５が保持している情報を読み出して送信電文生成部２６に供給し、該送信電文生成部にて移動体制御情報を含む電文を生成し、該電文を地上アンテナ２１に供給し、該地上アンテナより移動体１の車上アンテナ１１に通信波２１０して送信する。

このとき、保守検知部２４は、地上アンテナ２１からの信号線２１１、電力変換部２２からの信号線２２１、定電圧生成部２３からの信号線２３１の情報を検知し、該情報をもとに、地上アンテナ２１が受信する電波が移動体制御用であるか、保守用であるかを判断し、スイッチ２９の開閉する制御を行う。

本実施例では、移動体制御時であることから、スイッチ２９は開状態にあり、保守時のみに使用されるメモリ書込み部２８には電力が供給されない。

図２は保守時における本発明の実施形態例を示すものである。同図において、３は地上装置２のメモリ２５の情報内容を書き換えるための保守装置であり、保守装置３と地上装置２間で、保守のための情報の送受信を行うアンテナ２１を備えている。保守装置３は、地上装置２の地上アンテナ２１に対して、変調された電力波３１１を送信し、また地上装置２からの情報波２１０を受信する外部装置を構成している。

地上装置２の地上アンテナ２１は上述した移動体１の車上装置との間で情報波の送受信を行うアンテナ２１と同一のものが使用される。つまり、保守時における保守装置３から地上装置１の電子回路部への電力（電圧）供給は、図１に示す移動体制御時の場合と同一のアンテナを使用している。その他は図１の構成部品と同一なので、同一部品には同一番号を付して、その詳細説明は省略する。

同図において、保守時には、信号線２１１、２２２、２３１からの各情報（保守情報）をもとに保守検知部２４が、保守時であることを検知し（電波３１１が変調されていると判断した場合）、スイッチ２９を閉じる。この検知は、保守装置３からの電波３１１が変調されているか、否かで判断可能である。

これにより、移動体制御時には動作しなかったメモリ書込み部２８へ電力が供給される。このため、メモリ２５への書込みが準備される。このときのメモリ２５への書込み情報は、保守装置３から送信される変調された保守情報を持った電力波３１１が用いられる。変調された電力波３１１は、信号線２１１により保守検知部２４で復調され、しかるのちメモリ書込み部２８へ供給され、該書込み部によりメモリ２５の情報の書き換え、更新が可能となる。

次に、保守検知部２４での検知内容について、図３および図４を参照して詳述する。図３は受信電力レベルと電力受信時間との関係を示す特性曲線図、図４は地上アンテナでの受信電波の変調有無を示す特性曲線図である。

図３において、横軸に電力受信時間ｔを示し、縦軸に地上アンテナの受信電力レベルを示している。また、３１は移動体制御時の受信電力レベル特性曲線、３２保守時の受信レベル特性曲線、３３は移動体制御時に必要な受信電力レベルしきい値ＴＨ１、３４は保守時に必要な受信レベルしきい値ＴＨ２を示している。

ここで、移動体制御時の受信電力レベルしき値ＴＨ１時の受信時間をｔ３−ｔ２とし、保守制御時の受信レベルしき値ＴＨ２時の受信時間をｔ４−ｔ１としたとき、以下の保守検知部２４が検知し、スイッチ２９の閉を行うようにする。

保守検知条件（１）
ｔ３−ｔ２＜＜ｔ４−ｔ１ かつ 受信電力レベル＞ＴＨ２

また、移動体１が、車上アンテナ１１と地上アンテナ２１間で通信可能な位置に停車した場合には、図２に示す保守装置３からの電波３１１の変調の有無を検知条件とする。

変調の有無を図４に示す。図４において、図４は横軸に周波数ｆを示し、縦軸に受信電力レベルを示している。また、４１は移動体制御時に送信される無変調波を示した特性曲線、４２は保守時に送信される保守情報を持った変調波を示した特性曲線である。これらの電波は同一周波数で変調の有無のみを模式した図としている。

図４中では、例としてＦＳＫ（Frequency Shift Keying）変調を示しているが、変調の種類にはよらず保守検知部２４にて検知および復調を行っても良い。
よって、このような場合には、以下の条件を保守検知部が検知しスイッチ２９の閉を行う。

保守検知条件（２）
受信電力レベル＞ＴＨ２ かつ 保守検知部２４が変調された信号を検知

また、前記の「受信電力レベル」「電力受信時間」「変調の有無」のいかなる組合せでも移動体制御と保守を判断しても良い。

本無線給電による地上用スポット伝送装置は、自動車用システムや輸送機器用システムや鉄道用システムに適用して好適である。

１ 移動体
１１ 車上アンテナ
１２ 車上制御部
１２１ 電力波
２ 地上装置
２１０ 情報波
２１ 地上アンテナ
２２ 電力変換部
２３ 定電圧生成部
２４ 保守検知部
２５ 地上装置から車上への情報を格納するメモリ
２６ 送信電文生成部
２９ メモリ書込み部への電力供給スイッチ
２８ 保守時のみ使用するメモリ書込み部
２１１ 変調の有無を保守検知部に連絡する信号線
２２１ 受信電力レベルを保守検知部に連絡する信号線
２３１ 電力受信時間を保守検知部に連絡する信号線
３ メモリを書き換えるための保守装置
３１１ 変調された電力波
３１ 移動体制御時の受信電力レベルと電力受信時間
３２ 保守時の受信電力レベルと電力受信時間
３３ 保守時受信電力レベルしきい値
３４ 移動体制御時受信電力レベルしきい値
４１ 移動体制御時無変調電力波
４２ 保守時変調電力波

Claims (10)

1. 車上装置から無線による電力波を受信し、かつ通信波を外部機器に送信するものであって、前記電力波から生成される動作電圧を受けて動作し、情報を前記通信波とし無線により前記車上装置に送信する無線給電による地上用スポット伝送装置において、
   前記情報を記憶する記憶部と、
   前記電力波を受け、該電力波が保守用であるか否かを検知する保守検知部と、
   前記保守検知部が、前記車上装置から供給される電力波と同一周波数であって、変調された電力波である保守用電力波を検知したとき、前記記憶部の情報を、前記保守用電力波を用いて書換えるメモリ書込み部を設けたこと
   を特徴とする無線給電による地上用スポット伝送装置。
2. 請求項１記載の無線給電による地上用スポット伝送装置において、
   前記電力波を受信し、前記通信波を送信する無線送受信部と、
   前記電力波を受信したとき、該電力波を交流から直流に変換する整流部と、
   該整流部の直流電圧から回路内の電子回路部品の動作電圧を生成する定電圧生成部と、
   該定電圧生成部の動作電圧を受けて動作し、前記記憶部の情報を送信情報として生成出力する送信電文生成部と、
   前記保守用電力波を受け、該保守用電力波に含まれる変調された保守情報を復調する前記保守検知部と、
   前記保守検知部が保守時であることを検知したとき、前記動作電圧を受けて動作し前記記憶部の情報を書換える前記メモリ書込み部を備えること
   を特徴とする無線給電による地上用スポット伝送装置。
3. 請求項２記載の無線給電による地上用スポット伝送装置において、
   前記送信電文生成部と前記記憶部と前記メモリ書込み部が共通の前記動作電圧で動作すること
   を特徴とする無線給電による地上用スポット伝送装置。
4. 請求項３記載の無線給電による地上用スポット伝送装置において、
   前記車上装置から供給される電力波と同一周波数の前記保守用電力波により、前記送信電文生成部へ電力を供給し、かつ前記メモリ書込み部へ電力および前記保守情報を供給することにより、前記送信電文生成部と前記メモリ書込み部が動作すること
   を特徴とする無線給電による地上用スポット伝送装置。
5. 請求項４記載の無線給電による地上用スポット伝送装置において、
   前記電力波からの給電される電力値が、所定のしきい値以下の場合は前記送信電文生成部へ給電し、前記所定のしきい値以上の場合は前記メモリ書込み部および前記送信電文生成部に給電することにより給電範囲を動的に変動させること
   を特徴とする無線給電による地上用スポット伝送装置。
6. 請求項４記載の無線給電による地上用スポット伝送装置において、
   前記電力波からの給電される電力波に変調された前記保守情報があり、地上装置で前記保守情報を検出することにより、該保守情報が無ければ前記送信電文生成部へ給電し、
   前記保守情報がある場合は前記メモリ書込み部および前記送信電文生成部に給電することにより給電範囲を動的に変動すること
   を特徴とする無線給電による地上用スポット伝送装置。
7. 請求項４記載の無線給電による地上用スポット伝送装置において、
   前記電力波からの給電される電力値が、所定時間幅以下の場合は前記送信電文生成部へ給電し、
   前記所定時間幅以上の場合は前記メモリ書込み部および前記送信電文生成部に給電し、給電範囲を動的に変動すること
   を特徴とする無線給電による地上用スポット伝送装置。
8. 外部機器から無線による電力波を受信し、かつ制御情報を含む通信波を外部機器に送信する送受信手段と、
   前記電力波から動作電圧を生成する手段と、
   前記動作電圧に基づき動作し、前記制御情報を前記通信波として前記送受信手段を介して無線により送信する情報を生成する送信情報生成手段を備えたシステムにおける無線給電による地上用スポット伝送装置において、
   前記制御情報を記憶する記憶部と、
   前記電力波が、保守用であるか否かを検知し、保守用であることを検知したとき、前記記憶部の制御情報を、前記外部機器から供給される前記電力波と同一周波数で、かつ変調された前記保守用の電力波を用いて書換え、保守用情報とする保守手段を備えたこと
   を特徴とする無線給電による地上用スポット伝送装置。
9. 請求項８に記載の無線給電による地上用スポット伝送装置において、
   前記送受信手段は、
   前記電力波を受信し、また前記通信波を送信する地上アンテナを含む無線受信部からなり、
   前記動作電圧生成手段は、
   前記地上アンテナにて受信した電力波を電力に変換する電力変換部と、前記電力から前記動作電圧を生成する定電圧生成部からなり、
   前記送信情報生成手段は、
   前記外部機器に送信する制御情報を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された情報から前記制御情報を含む送信電文を生成し、出力する送信電文生成部を含む、移動体制御部からなり、
   前記保守手段は、前記電力波が変調されたものであるか否かを検知し、変調された前記電力波に含まれる情報を復調する保守検知部と、
   該保守検知部が、変調波の電力波を検知し保守時と判断したとき、閉じる電圧供給スイッチおよび該スイッチを介して前記動作電圧を受けて動作し、前記記憶部の情報を書換えるメモリ書込み部を含むこと
   を特徴とする無線給電による地上用スポット伝送装置。
10. 請求項９記載の無線給電による地上用スポット伝送装置において、
    前記電力波からの給電される電力値が、所定のしきい値以下の場合は前記移動体制御部へ給電し、前記所定のしきい値以上の場合は前記保守検知部および前記移動体制御部に給電することにより給電範囲を動的に変動させること
    を特徴とする無線給電による地上用スポット伝送装置。

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