JP5759691B2 - 列車制御用信号検出装置および列車制御用信号検出方法 - Google Patents

Description

本発明は列車制御用信号検出装置および列車制御用信号検出方法に係り、特に、ＡＴＳやＡＴＣ等の列車制御装置に用いられる列車制御用信号検出装置および列車制御用信号検出方法に関するものである。

従来、ＡＴＳやＡＴＣ等の列車制御装置においては、列車に搭載された車上子と、軌道に沿って配置された地上子とを電磁結合させることにより、車上側から地上側に信号を送信し、地上側において所定の制御を行うとともに、地上側から車上側に信号を送信し車上側で所定の制御を行うことが行われている。

この場合に、従来から、例えば、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して所定の周波数分析を行うＦＦＴ周波数分析手段と、周波数分析された各周波数の信号レベルを算出するレベル算出手段と、算出された各周波数の信号レベルを所定の信号の周波数を中心にして所定の信号比較範囲毎に区分する区分手段と、区分された所定の信号比較範囲内で、かつ、前記所定の信号の周波数を中心にして所定の信号変動範囲を設定する信号変動範囲設定手段と、区分された信号比較範囲内の各信号レベルを所定のしきい値を用いて分別する分別手段と、分別された信号レベルの中から最大の信号レベルを選択する選択手段と、選択された信号レベルが前記所定の信号変動範囲内のときに、その選択されたレベルの周波数を検出信号として検出する信号検出手段とから構成され、送信側の信号周波数が変動しても信号レベル検出と信号検出を確実に行うことができ、しかも各種列車制御方式に適用することができる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−０２８８７７号公報

しかしながら、前記従来の技術においては、車上子により受信した検知波形信号のレベルが最小動作レベルを超えて、ピークが検出された場合に信号検知となる。この場合に、信号を安定に検知するためにローパスフィルタを使用しているが、信号の検知時間が現波形信号に対して長くなってしまうという問題を有している。これは、地上子と車上子との距離が変化して信号のレベルが変化した場合でも、同様である。このように検知時間が長くなってしまうと、例えば、図５に示すように、信号の立下りでカウントを開始する車上タイマ方式により速度照査を行った場合に、車上装置の車上タイマにより、検知波形信号を入力してから、次の検知波形信号を入力するまでの時間をカウントしたときに、現波形信号に基づくカウント開始タイミングに対して、検知波形信号に基づくカウント開始タイミングが遅れてしまうことから、車上タイマによるカウント中に次の検知波形信号が入力されてしまい、その結果、速度超過であると判定してしまうことがあり、速度照査を適正に行うことができないという問題を有している。

本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、地上子と車上子との距離などの状態にかかわらず、安定して信号を検知することのできる列車制御用信号検出装置および列車制御用信号検出方法を提供することを目的とするものである。

本発明は前記目的を達成するために、請求項１の発明に係る列車制御用信号検出装置は、車上子を介して入力された検知波形信号に対応する信号からＦＦＴ演算処理で変換された信号に対して、リミッタを用いて処理を行い、信号の検知時間に依存する信号の立下りでカウントを開始するための信号が検出されるリミッタレベル算出部と、
前記変換された信号に対して、ローパスフィルタを用い、かつ、前記リミッタを用いずに処理された信号からピーク周波数を検出するピーク検出部と、
前記リミッタレベル算出部からの信号と、前記ピーク周波数とに基づいて信号の検出を行う信号検出部と、
を備え、
前記リミッタレベル算出部からの信号に基づいて信号の立下りからカウントを開始して一定時間が経過するまでに次の信号入力があったか否かによって速度超過の判定を行う。

請求項２の発明に係る列車制御用信号検出方法は、車上子を介して入力された検知波形信号に対応する信号からＦＦＴ演算処理部での処理で変換された信号を形成する変換工程と、
前記変換工程において変換された信号に対して、リミッタを含むリミッタレベル算出部を用いて処理を行い、検知時間に依存する信号の立下りでカウントを開始するための信号が検出される開始信号検出工程と、
前記変換工程において変換された信号に対して、ローパスフィルタを用い、かつ、前記リミッタを用いずに処理された信号からピーク検出部においてピーク周波数を検出するピーク検出工程と、
前記開始信号検出工程で検出された立下りでカウントを開始するための信号と、前記ピーク検出工程において検出された前記ピーク周波数とに基づいて信号検出部において信号の検出を行う信号検出工程と、
を有し、
前記リミッタレベル算出部からの信号に基づいて信号の立下りからカウントを開始して一定時間が経過するまでに次の信号入力があったか否かによって速度超過の判定を行う。

請求項１に係る発明によれば、リミッタレベル算出部での処理に基づいて信号の検出を行うようにしているので、信号の検知時間を現波形信号の検知時間とほぼ同じにすることができ、その結果、車上タイマ方式により速度照査を行った場合に、現波形信号に基づくカウント時間と検知波形信号に基づくカウント時間とがほぼ等しくなり、その結果、速度照査を適正に行うことができる。

請求項２に係る発明によれば、リミッタレベル算出部での処理による開始信号検出工程に基づいて信号の検出を行うようにしているので、信号の検知時間を現波形信号の検知時間とほぼ同じにすることができ、その結果、車上タイマ方式により速度照査を行った場合に、現波形信号に基づくカウント時間と検知波形信号に基づくカウント時間とがほぼ等しくなり、その結果、速度照査を適正に行うことができる。

本発明に係る列車制御用信号検出装置を適用した列車の実施形態を示す概略構成図である。 本発明に係る列車制御用信号検出装置による信号検知の処理を示す説明図である。 本発明に係る列車制御用信号検出装置による車上子と地上子との距離に対する検知波形信号の例を示す説明図である。 本発明に係る列車制御用信号検出装置による速度照査の処理を示す説明図である。 従来の列車制御用信号検出装置による速度照査の処理を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る列車制御用信号検出装置を適用した列車の実施形態を示す概略構成図であり、列車１には、図示しない地上子と電磁結合して所定の信号を入力するための車上子２が搭載されており、列車１には、車上装置３が搭載されている。車上装置３には、車上子２を介して入力された波形信号の周波数を変換するＦＦＴ演算処理回路４が設けられている。

また、車上装置３には、ＦＦＴ演算処理回路４により周波数変換された検知波形信号をローパスフィルタ５およびｄＢ変換回路６により処理することにより、図２示すように、検知波形信号のピークレベルを算出するレベル算出部７が設けられている。また、車上装置３には、ＦＦＴ演算処理回路４により周波数変換された検知波形信号をリミッタ８、ローパスフィルタ９およびｄＢ変換回路１０により処理することにより検知波形信号の移動平均をとって一定のリミッタレベル以上の検知波形信号をリミッタレベル以下の検知波形信号に変換するリミッタレベル算出部１１が設けられている。

また、車上装置３には、信号検出部１２が設けられており、信号検出部１２は、レベル算出部７から出力される検知波形信号に基づいてピーク周波数を検出するピーク検出部１３およびピーク検出部１３によるピーク周波数に基づいてＱ値を算出するＱ値算出部１４を備えている。また、信号検出部１２は、リミッタレベル算出部１１から出力される検知波形信号およびレベル算出部７から出力される検知波形信号をそれぞれ入力して、所定のしきい値と比較することにより、所定のレベル判定を行うレベル判定部１５を備えている。すなわち、レベル判定部１５は、検知波形信号があらかじめ定められた最小動作レベルを超えている場合には、検知すべきレベルの検知波形信号であると判定するものである。さらに、信号検出部１２は、Ｑ値算出部１４から出力されるＱ値信号およびレベル判定部１５からの出力信号に基づいて信号の検出を行う信号判定部１６を備えている。

本実施形態においては、レベル算出部７により算出された検知波形信号に基づいてピークレベルを判定してＱ値を算出するとともに、リミッタレベル算出部１１により算出され一定のレベルを超えている検知波形信号に基づいて信号の検出を行うように構成されている。すなわち、レベル算出部７から出力される検知波形信号のピークを検出するとともに、リミッタレベル算出部１１から出力される検知波形信号のレベルが最小動作レベルを超えた信号であると判定した場合に、信号を検知したと判断するものである。

そして、例えば、車上タイマ方式により、列車１の速度照査を行う場合には、車上装置３の車上タイマにより、検知波形信号を入力してから、一定時間のカウントを行い、検知波形信号に基づくカウント時間経過後に次の検知波形信号が入力された場合には、列車１が制限速度内で走行しているものと判断し、カウント時間経過前に次の検知波形信号が入力された場合には、列車１の速度が制限速度を超過しているものと判断するように構成されている。

次に、前記列車制御用信号検出装置を用いた列車制御用信号検出方法について、説明する。

まず、本実施形態においては、車上子２を介して波形信号が入力されると、ＦＦＴ演算処理回路４により、波形信号の周波数を変換してレベル算出部７およびリミッタレベル算出部１１にそれぞれ出力される。そして、レベル算出部７により、ＦＦＴ演算処理回路４により周波数変換された検知波形信号をローパスフィルタ５およびｄＢ変換回路６により処理することにより、検知波形信号のピークレベルを算出する。また、リミッタレベル算出部１１により、ＦＦＴ演算処理回路４により周波数変換された検知波形信号をリミッタ８、ローパスフィルタ９およびｄＢ変換回路１０により処理することにより検知波形信号の移動平均をとって一定のリミッタレベル以上の検知波形信号をリミッタレベル以下の検知波形信号に変換する。

続いて、信号検出部１２のピーク検出部１３により、レベル算出部７から出力される検知波形信号に基づいてピーク周波数を検出するとともに、Ｑ値算出部１４により、ピーク検出部１３によるピーク周波数に基づいてＱ値を算出する。一方、レベル判定部１５により、リミッタレベル算出部１１から出力される検知波形信号およびレベル算出部７から出力される検知波形信号があらかじめ定められた最小動作レベルを超えているか否かを判定する。そして、信号判定部１６により、Ｑ値算出部１４から出力されるＱ値信号およびレベル判定部１５からの出力信号に基づいて信号の検出を行う。

すなわち、本実施形態においては、リミッタ８を用いないレベル算出部７から出力される検知波形信号に基づいてピーク周波数を検出してＱ値を算出するとともに、リミッタレベル算出部１１から出力される検知波形信号のレベルが最小動作レベルを超えてから最大復旧レベルに下がるまでの信号を検出する。

このとき、現波形信号のレベルが最小動作レベルを超えてから最大復旧レベルに下がるまでの検出時間をｔとした場合に、本実施形態におけるリミッタレベル算出部１１から出力される検知波形信号のレベルが最小動作レベルを超えてから最大復旧レベルに下がるまでの検出時間を、検出時間ｔとほぼ等しくすることができる。この検出時間は、図３に示すように、車上子２と地上子との距離が標準である２１０ｍｍの場合における検出時間ｔ１、２１０ｍｍより短い場合における検出時間ｔ２、２１０ｍｍより長い場合における検出時間ｔ３を現波形信号に対する検出時間ｔと比較すると、いずれの場合においても、現波形信号に対する検出時間ｔとほぼ等しくなることがわかる。

このように検出時間を等しくすることができることから、図４に示すように、車上タイマ方式により速度照査を行った場合に、車上装置３の車上タイマにより、検知波形信号を入力してから、次の検知波形信号を入力するまでの時間をカウントしたときに、現波形信号に基づくカウント時間と検知波形信号に基づくカウント時間とがほぼ等しくなり、その結果、速度照査を適正に行うことが可能となる。

以上述べたように、本実施形態においては、レベル算出部７から出力される検知波形信号に基づいてピーク周波数を検出してＱ値を算出するとともに、リミッタレベル算出部１１から出力される検知波形信号に基づいて信号の検出を行うようにしているので、検知波形信号の検知時間を現波形信号の検知時間とほぼ同じにすることができ、その結果、車上タイマ方式により速度照査を行った場合に、現波形信号に基づくカウント時間と検知波形信号に基づくカウント時間とがほぼ等しくなり、その結果、速度照査を適正に行うことができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能である。

１ 列車
２ 車上子
３ 車上装置
４ ＦＦＴ演算処理回路
５，９ ローパスフィルタ
６，１０ ｄＢ変換回路
７ レベル算出部
８ リミッタ
１１ リミッタレベル算出部
１２ 信号検出部
１３ ピーク検出部
１４ Ｑ値算出部
１５ レベル判定部
１６ 信号判定部

Claims (2)

1. 車上子を介して入力された検知波形信号に対応する信号からＦＦＴ演算処理で変換された信号に対して、リミッタを用いて処理を行い、信号の検知時間に依存する信号の立下りでカウントを開始するための信号が検出されるリミッタレベル算出部と、
   前記変換された信号に対して、ローパスフィルタを用い、かつ、前記リミッタを用いずに処理された信号からピーク周波数を検出するピーク検出部と、
   前記リミッタレベル算出部からの信号と、前記ピーク周波数とに基づいて信号の検出を行う信号検出部と、
   を備え、
   前記リミッタレベル算出部からの信号に基づいて信号の立下りからカウントを開始して一定時間が経過するまでに次の信号入力があったか否かによって速度超過の判定を行う列車制御用信号検出装置。
2. 車上子を介して入力された検知波形信号に対応する信号からＦＦＴ演算処理部での処理で変換された信号を形成する変換工程と、
   前記変換工程において変換された信号に対して、リミッタを含むリミッタレベル算出部を用いて処理を行い、検知時間に依存する信号の立下りでカウントを開始するための信号が検出される開始信号検出工程と、
   前記変換工程において変換された信号に対して、ローパスフィルタを用い、かつ、前記リミッタを用いずに処理された信号からピーク検出部においてピーク周波数を検出するピーク検出工程と、
   前記開始信号検出工程で検出された立下りでカウントを開始するための信号と、前記ピーク検出工程において検出された前記ピーク周波数とに基づいて信号検出部において信号の検出を行う信号検出工程と、
   を有し、
   前記リミッタレベル算出部からの信号に基づいて信号の立下りからカウントを開始して一定時間が経過するまでに次の信号入力があったか否かによって速度超過の判定を行う列車制御用信号検出方法。

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