JP5901555B2 - Ground unit information reader - Google Patents
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Description
本発明は、変周式の自動列車停止装置に関し、特に、変周方式の自動列車停止装置を構成する車上装置から地上子の共振周波数とＱ値とを測定する地上子情報読取装置に関する。 The present invention relates to a variable speed automatic train stop device, and more particularly to a ground element information reading device that measures a resonance frequency and a Q value of a ground element from an on-board device constituting the variable speed automatic train stop device.
自動列車停止装置（ＡＴＳ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｉｎ Ｓｔｏｐ）は、非特許文献１に示されるように、運転士が信号を見落として進行した場合に、ブレーキ指令を出力して、衝突、脱線などの列車事故を防止する列車保安装置の一つである。
As shown in Non-Patent
変周式ＡＴＳは、車上子を帰還回路として常時一定の信号を送信し、車上子と地上子の電磁結合時に、その送信信号が地上子の共振周波数において変化することにより、地上子を検出し地上子の共振周波数を読み取る。地上子はインダクタ（Ｌ）とコンデンサ（Ｃ）とで共振回路を構成し、その共振周波数は列車進行方向の信号機の色（進路情報）にしたがって設定される。 The variable speed ATS always transmits a constant signal using the vehicle upper element as a feedback circuit, and when the vehicle upper element and the ground element are electromagnetically coupled, the transmission signal changes at the resonance frequency of the ground element. Detect and read the resonance frequency of the ground element. In the ground element, an inductor (L) and a capacitor (C) constitute a resonance circuit, and the resonance frequency is set according to the color (route information) of the traffic signal in the train traveling direction.
鉄道事業者は、地上子の共振周波数と、共振回路の品質を示すＱ値とを定期的に測定し、地上子の性能を維持管理している。現状の地上子の共振周波数とＱ値との測定は、保守員が測定器を用いて地上子を一つ一つ測定し、良否判定を行っている。そのために、地上子の点検作業の効率化を目的として、測定器を列車に搭載し、走行中に地上子の共振周波数とＱ値との測定を行いたいとの要望がある。 The railway operator regularly measures the resonance frequency of the ground element and the Q value indicating the quality of the resonance circuit to maintain and manage the performance of the ground element. In the current measurement of the resonance frequency and Q value of the ground element, maintenance personnel measure the ground elements one by one using a measuring device, and perform pass / fail judgment. For this purpose, there is a demand to mount a measuring instrument on the train for the purpose of improving the efficiency of the inspection work of the ground element and to measure the resonance frequency and the Q value of the ground element during traveling.
地上子の共振周波数とＱ値とを測定する装置として、例えば特許文献１に示す地上子の測定装置は、車上子の１次側コイルに所定周波数まで平坦なスペクトル信号を送信し、車上子と地上子が電磁誘導結合した時に、車上子の２次側コイルに発生する受信信号をアナログデジタル変換でサンプリングし、離散フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理で得られた受信信号のスペクトルから地上子の共振周波数とＱ値とを読み取る構成となっている。
As an apparatus for measuring the resonance frequency and Q value of the ground element, for example, a ground element measuring apparatus shown in
しかしながら、特許文献１に開示の装置構成では、測定に必要なデータを取得する時間（サンプリング時間）が長いため、走行中の地上子と車上子との短い結合時間では、共振周波数とＱ値を測定できないという問題があった。
However, in the apparatus configuration disclosed in
本発明の目的は以上の問題点を解決し、地上子の共振周波数とＱ値とを短時間で精度良く測定できる地上子情報読取装置を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide a ground element information reading apparatus capable of accurately measuring the resonance frequency and Q value of the ground element in a short time.
本発明に係る地上子情報読取装置は、
列車に搭載されかつ互いに磁気的に結合された１次側コイル及び２次側コイルで構成された車上子により受信された受信信号に基づいて、上記車上子と電磁的に結合する地上子の共振回路の共振周波数を検出することにより上記地上子を検出する地上子情報読取装置において、
上記地上子の共振周波数に一致する周波数を有するキャリア波信号を生成し、所定の拡散コード信号に従って上記キャリア波信号を変調して変調信号を生成し、上記変調信号を含む送信信号を生成して上記車上子の１次側コイルを介して上記地上子の共振回路及び上記車上子の２次側コイルに送信する送信手段と、
上記送信された送信信号を上記２次側コイルにより受信信号として受信し、Ｑ値測定手段により上記キャリア波信号を参照信号として用いて、上記受信信号をベースバンド信号に直交検波して、上記ベースバンド信号の振幅値を表す信号波形の立上り時間または立下り時間に基づいて上記地上子の共振回路のＱ値を算出する受信手段とを備えたことを特徴とする。
The ground unit information reading device according to the present invention,
A ground unit that is electromagnetically coupled to the vehicle upper unit based on a reception signal received by a vehicle upper unit composed of a primary coil and a secondary coil that are mounted on a train and magnetically coupled to each other. In the ground element information reader for detecting the ground element by detecting the resonance frequency of the resonance circuit of
Generate a carrier wave signal having a frequency that matches the resonance frequency of the ground unit, modulate the carrier wave signal according to a predetermined spreading code signal, generate a modulation signal, and generate a transmission signal including the modulation signal Transmitting means for transmitting to the ground element resonance circuit and the secondary coil of the vehicle element via the primary coil of the vehicle element;
The transmitted signal is received as a received signal by the secondary coil, the carrier wave signal is used as a reference signal by the Q value measuring means, and the received signal is orthogonally detected to a baseband signal, and the base Receiving means for calculating a Q value of the resonance circuit of the ground unit based on a rise time or fall time of a signal waveform representing the amplitude value of the band signal.
本発明に係る地上子情報読取装置によれば、地上子の共振周波数とＱ値との測定に必要なデータ収集時間を短くできるので、列車走行中の車上子と地上子との短い結合時間でも、地上子の共振周波数とＱ値とを精度良く測定することができる。 According to the ground element information reading device according to the present invention, since the data collection time required for measuring the resonance frequency and the Q value of the ground element can be shortened, the short coupling time between the vehicle element and the ground element during train traveling is reduced. However, the resonant frequency and Q value of the ground unit can be measured with high accuracy.
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
第１の実施形態．
図１は、本発明の第１の実施形態に係る列車９００に搭載される地上子情報読取装置１００及びその周辺の構成要素を示すブロック図である。図１において、列車９００は、車上子３００と地上子６００との磁気的な結合の有無を判定する地上子情報読取装置１００と、信号機６５０の信号情報に応答して列車９００が衝突もしくは脱線事故に至らないように列車９００のブレーキ（図示せず。）に対して所定の制御を行うなどの、列車９００を制御する制御手段である列車制御装置７００とを備えて構成されている。
First embodiment.
FIG. 1 is a block diagram showing a ground unit
図１において、地上子情報読取装置１００は、送信装置２００と、車上子３００と、受信装置４００と、地上子６００と車上子３００とが磁気的に結合しているか否かを判定し、その結果を列車制御装置７００に出力する地上子判定手段である地上子判定部８００と、列車９００の走行位置情報を算出して記録及び表示部５００に出力する位置算出手段である位置算出部５１０と、算出された走行位置情報を記録及び表示する記録及び表示手段である記録及び表示部５００とを備えて構成される。
In FIG. 1, the ground unit
送信装置２００は、地上子６００に設定される共振周波数に一致する正弦波のキャリア波信号Ｓｃを生成する発振器２１０と、所定の拡散コード信号ＣＯを生成する符号生成器２２０と、拡散コード信号ＣＯに従ってキャリア波信号Ｓｃを変調して変調信号である車上子検知波信号Ｓｄを生成する変調器２３０と、車上子検知波信号Ｓｄを増幅して増幅された地上子検知波信号Ｓｔを上記変調信号を含む送信信号として生成し、車上子３００の１次側コイル３００ａを介して地上子６００の共振回路及び車上子３００の２次側コイル３００ｂに送信する送信増幅器２４０とを備えて構成される。
The transmitting
受信装置４００は、送信装置２００から送信された送信信号を車上子３００の２次側コイル３００ｂにより受信信号として受信し、受信された受信信号を増幅し、増幅された地上子測定波信号Ｓｍを生成して出力する受信増幅器４１０と、キャリア波信号Ｓｃを参照信号として用いて、上記受信信号を含む増幅された地上子測定波信号Ｓｍをベースバンド信号Ｓｂａ，Ｓｂｂに直交検波して、ベースバンド信号Ｓｂａ，Ｓｂｂの振幅値を表す信号ＳｂＭの波形形状に基づいて地上子６００のＱ値を算出するＱ値測定手段であるＱ値測定部４２０と、上記受信信号を含む増幅された地上子測定波信号Ｓｍを、所定の拡散コード信号ＣＯを所定の遅延時間だけ遅延させた遅延拡散コード信号を基準として復調し、復調された増幅された地上子測定波信号Ｓｍをキャリア波信号を用いて直交検波して直交検波信号のＩ成分データ及びＱ成分データを生成して出力する応答解析手段である応答解析部４５０と、出力されたＩ成分データ及びＱ成分データの位相値に基づき、車上子３００の共振周波数を算出する共振周波数測定手段である共振周波数測定部４７０とを備えて構成されている。
The
車上子３００は、１次側コイル３００ａと２次側コイル３００ｂとを備えて構成され、１次側コイル３００ａと２次側コイル３００ｂは磁気的に弱く結合している。車上子３００の１次側コイル３００ａは送信装置２００に接続され、２次側コイル３００ｂは受信装置４００に接続されている。
The vehicle
地上子６００は、コイルとコンデンサで共振回路を構成し、この地上子６００の共振回路の共振周波数には、例えば７３ｋＨｚ，８０ｋＨｚ，９０ｋＨｚ，９５ｋＨｚ，１０３ｋＨｚ，１０８．５ｋＨｚ，１２３ｋＨｚ，及び１３０ｋＨｚなどがある。ここで、地上子６００の共振回路の共振周波数は、信号機６５０が示す信号情報（進路情報）に従って設定され、ここで示した地上子６００の共振回路の共振周波数は、鉄道事業者により異なる。
The
車上子３００と地上子６００とが磁気的に結合していない状態において、車上子３００の１次側コイル３００ａから送信される増幅された地上子検知波信号Ｓｔは、車上子３００の２次側コイル３００ｂを経由して受信装置４００にて受信される。また、車上子３００と地上子６００とが磁気的に結合している状態において、車上子３００の２次側コイル３００ｂからは、車上子３００と磁気的結合した地上子６００の共振回路で共振した地上子測定波信号Ｓｒが出力される。
In a state where the vehicle
送信装置２００は、発振器２１０で生成されたキャリア波信号Ｓｃを、符号生成器２２０で生成された拡散コード信号ＣＯに従って変調して信号増幅し、当該変調信号を車上子３００の１次側コイル３００ａを介して、増幅された地上子検知波信号Ｓｔとして地上子６００の共振回路及び車上子３００の２次側コイル３００ｂに送信する。
The
送信装置２００において、発振器２１０は、地上子６００の共振回路に設定される共振周波数に一致する周波数のキャリア波信号Ｓｃを生成して、変調器２３０並びに受信装置４００の応答解析部４５０及びＱ値測定部４２０に出力する。上述したように、複数の共振周波数が存在する場合は、発振器２１０を地上子６００の共振回路の共振周波数の種類（数）にあわせて設け、生成した複数のキャリア波信号Ｓｃを合成して出力する。ここで、発振器２１０は、デジタル信号処理により各種信号を生成するダイレクト・ディジタル・シンセサイザ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ）（ＤＤＳ）を用いて発振器２１０を構成することができる。その構成は、出力する波形データを予め不揮発性メモリに記録しておき、所定の時間間隔でカウントアップするアドレスカウンタが不揮発性メモリのアドレスを指定し、波形データをサイクリックに読み出すことで所定の波形を生成することができる。
In the
符号生成器２２０は、予め設定された拡散コード信号ＣＯのデータを不揮発性メモリに記録しておき、所定の時間間隔で不揮発性メモリからデータをサイクリックに読み出して拡散コード信号ＣＯを生成して変調器２３０並びに受信装置４００の応答解析部４５０及びＱ値測定部４２０に出力する。ここで、拡散コード信号ＣＯは、例えばＭ系列やＧＯＬＤ系列、直交系列などの拡散コード、またはそれらを組み合わせて構成される。
The
変調器２３０は、発振器２１０からのキャリア波信号Ｓｃを符号生成器２２０からの拡散コード信号ＣＯに従ってＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調し、地上子検知波信号Ｓｄを送信増幅器２４０に出力する。ここで、変調器２３０は、乗算器またはミキサを用いて変調器２３０を構成することができる。また、送信増幅器２４０は、地上子検知波信号Ｓｄの電圧レベルを所定の電圧レベルまで増幅することにより送信信号を発生し、車上子３００の１次側コイル３００ａを介して増幅された地上子検知波信号として地上子６００の共振回路及び車上子３００の２次側コイル３００ｂに送信する。
The
図１の受信装置４００において、車上子３００の２次側コイル３００ｂから受信した地上子測定波信号Ｓｒは、受信増幅器４１０で所定の信号レベルまで信号増幅され、Ｑ値測定部４２０で受信した増幅された地上子測定波信号Ｓｍに含まれた拡散コード信号ＣＯを復調して抽出され、その抽出された拡散コード信号ＣＯの波形形状から地上子６００の共振回路のＱ値が算出される。また、応答解析部４５０は受信して増幅された地上子測定波信号Ｓｍに含まれる、地上子測定波信号Ｓｒのキャリア波信号Ｓｃを再生して抽出し、共振周波数測定部４７０は抽出したキャリア波信号Ｓｃの直交検波データである応答情報から地上子６００の共振回路の共振周波数を算出し、その結果を記録及び表示部５００に出力する。
In the receiving
次に、図１の受信装置４００のＱ値測定部４２０及び応答解析部４５０について図２及び図３を用いて説明する。
Next, the Q
図２は、図１の受信装置４００のＱ値測定部４２０及びその周辺の構成要素を示すブロック図である。図２において、Ｑ値測定部４２０は、符号抽出部４２１とＱ値算出部４２２とを備え、符号抽出部４２１は、乗算器４２３，４２５と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４２４，４２７と、移相器４２６と、振幅算出部４２８と、サンプル部４２９と、送受信に係る所定の遅延時間を有する遅延器４３０とを備えて構成されている。ここで、遅延器４３０は、符号生成器２２０が生成した拡散コード信号ＣＯが地上子測定波信号Ｓｒとして出力されてから、車上子３００と、受信増幅器４１０と、乗算器４２３，４２５と、ローパスフィルター４２４，４２７と、振幅算出部４２８とを経由して増幅された地上子測定波信号Ｓｍのベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭとしてサンプル部４２９に到達するまでの伝達時間分の遅延を行う回路であり、符号生成器２２０が生成した拡散コード信号ＣＯを予め設定した遅延時間だけ遅延させた拡散コード信号ＣＯをサンプル部４２９に出力する。
FIG. 2 is a block diagram showing the Q-
図２において、乗算器４２３は、増幅された地上子測定波信号Ｓｍと、発振器２１０で生成したキャリア波信号Ｓｃとを乗算して乗算結果の信号をローパスフィルタ４２４に出力し、ローパスフィルタ４２４は乗算結果の信号からその高調波成分をフィルタリングで除去して、フィルタリング後のベースバンド信号Ｓｂａを振幅算出部４２８に出力する。また、乗算器４２５は、増幅された地上子測定波信号Ｓｍと、発振器２１０で生成したキャリア波信号Ｓｃを移相器４２６により９０度だけ位相回転させた信号とを乗算して乗算結果の信号をローパスフィルタ４２７に出力し、ローパスフィルタ４２７は乗算結果の信号からその高調波成分をフィルタリングで除去して、フィルタリング後のベースバンド信号Ｓｂｂを振幅算出部４２８に出力する。
In FIG. 2, a
振幅算出部４２８は、ベースバンド信号Ｓｂａとベースバンド信号Ｓｂｂとに基づいて、後述する（１）式を用いてベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭ（絶対値）を算出してサンプル部４２９に出力する。
Based on the baseband signal Sba and the baseband signal Sbb, the
サンプル部４２９は、ベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭと送信装置２００の符号生成器４２０が生成した拡散コード信号ＣＯを遅延器４３０で遅延させた参照コード信号とを入力し、参照コード信号に基づきベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの波形をサンプリングして、地上子６００の共振回路のＱ値を算出するためのデータとしてＱ値算出部４２２に出力する。後述する図８（ａ）〜図８（ｄ）において示すように、ベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの波形形状が、サンプル部４２９で参照コードのコード値の符号極性が反転する時間位置に基づきベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの波形がサンプリングされる。例えば、図８（ａ）のベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの振幅波形の振幅値ＭをサンプルタイミングＳ１，Ｓ２，Ｓ３のタイミングでサンプリングしたデータが、データＬ１２、Ｌ１３、Ｌ１４である。
The
図２において、Ｑ値算出部４２２は、サンプル部４２９からの複数のデータに基づいて、これらの複数のデータ比率を算出して予め記録されているデータ比率と照合することによりＱ値を算出して記録及び表示部５００に出力する。
In FIG. 2, a Q
図３は、図１の受信装置４００の応答解析部４５０及びその周辺の構成要素を示すブロック図である。図３において、応答解析部４５０は、送受信に係る所定の遅延時間を有する遅延器４５１と、復調器４５２と、直交検波器４５３とを備えて構成されている。復調器４５２は、増幅された地上子測定波信号Ｓｍと、遅延器４５１が出力する拡散コード信号ＣＯとを乗算して復調処理を行い、地上子検知波信号Ｓｄの復調信号Ｓｄｄを直交検波器４５３に出力する。ここで、遅延器４５１は、符号生成器２２０が生成した拡散コード信号ＣＯが地上子測定波信号Ｓｒとして出力されてから、車上子３００及び受信増幅器４１０を経由して増幅された地上子測定波信号Ｓｍとして復調器４５２に到達するまでの伝達時間分の遅延を行う回路であり、符号生成器２２０が生成した拡散コード信号ＣＯを予め設定した遅延時間だけ遅延させた拡散コード信号ＣＯを復調器４５２に出力する。
FIG. 3 is a block diagram showing the
直交検波器４５３は、送信装置２００の発振器２１０が生成したキャリア波信号Ｓｃを参照信号として用いて、拡散コード信号ＣＯの１周期毎に、復調器４５２の出力波形をベースバンド信号Ｓｂｆに直交検波して、直交検波信号である応答情報としてＩｎ−Ｐｈａｓｅ成分の信号（以下、Ｉ成分データという。）とＱｕａｄｒａｔｕｒｅ−Ｐｈａｓｅ成分の信号（以下、Ｑ成分データという。）とを算出して共振周波数測定部４７０及び地上子判定部８００に出力する。ここで、直交検波器４５３は、復調器４５２の出力信号とキャリア波信号Ｓｃとを乗算器（図示せず。）により乗算してローパスフィルタに出力し、ローパスフィルタにより乗算結果の信号からその高調波成分をフィルタリングで除去して直交検波信号のＩ成分データを算出する。また、直交検波器４５３は、復調器４５２の出力信号と、キャリア波信号Ｓｃを移相器（図示せず。）で９０度の位相回転した信号とを乗算してローパスフィルタに出力し、ローパスフィルタにより乗算結果の信号からその高調波成分をフィルタリングで除去して直交検波信号のＱ成分データを算出する。
The
図１及び図３において、共振周波数測定部４７０は、直交検波器４５３が出力する拡散コード信号ＣＯの１周期毎のＩ成分データ及びＱ成分データを入力して、これらのＩ成分データ及びＱ成分データの位相値θ度から地上子６００の共振回路の共振周波数の周波数差を算出して記録及び表示部５００に出力する。また、地上子判定部８００は、直交検波器４５３から出力されたベースバンド信号ＳｂｆのＩ成分データ及びＱ成分データを入力して、詳細後述するように、ベースバンド信号ＳｂｆのＩ成分データ及びＱ成分データから車上子３００と地上子６００との磁気的結合の有無（地上子検知）を判定し、地上子６００が保持する地上子情報である信号情報を、列車制御装置７００に出力する。ここで、直交検波して出力されるベースバンド信号Ｓｂｆの振幅値Ｍ及び位相値θ度を解析することによって、地上子６００を検出し地上子６００に保持された地上子情報が読み取られる。ベースバンド信号Ｓｂｆの振幅値Ｍは以下の（１）式で算出され、応答情報のＩ成分データ及びＱ成分データの位相値θ度は以下の（２）式で算出される。
1 and 3, the resonance
図１、図２及び図３において、記録及び表示部５００は、受信装置４００のＱ値測定部４２０により算出したＱ値と、受信装置４００の共振周波数測定部４７０により算出された共振周波数と、地上子情報読取装置１００の地上子判定部８００が出力する地上子検知結果を、位置算出部５１０が出力する列車９００の走行位置情報と共に記録データとして記録及び表示する。ここで、位置算出部５１０は、速度発電機と路線データベースとから走行位置情報を算出する構成を用いて位置算出部５１０を構成することができる。この速度発電機は列車走行速度を計るために、車輪回転に応じたパルス信号を出力する。この出力パルスのカウント値に、１パルスあたりの車輪円周長を掛けることで移動距離が求まる。通常、列車の走行線路は列車ごとに決まっており、列車の走行経路が記録された路線データベースに、列車の移動距離を照合することで、正確な列車位置を算出することができる。またＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を用いて位置算出部５１０を構成することができ、列車の走行位置情報（緯度及び経度）をリアルタイムで得ることができる。さらに、記録及び表示部５００の記録データには、地上子６００の品質を個別に管理するために、地上子６００の位置情報が記録されている。
1, 2, and 3, the recording and
以上のように構成された地上子情報読取装置１００の動作及び作用について以下に説明する。
The operation and action of the ground element
図４（ａ）は図１の送信装置２００の発振器２１０により生成された、キャリア波信号Ｓｃの時間ｔに対する振幅レベルの変化を示す時間軸波形図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）と経過時間軸を共通にし、図１の送信装置２００の符号生成器２２０が生成した、拡散コード信号ＣＯの時間ｔに対するコード値の変化を示す時間軸波形図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）と経過時間軸を共通にし、図１の送信装置２００の変調器２３０において生成され出力された、地上子検知波信号Ｓｄの時間ｔに対する振幅レベルの変化を示す時間軸波形図であり、図４（ｄ）は図４（ａ）のキャリア波信号Ｓｃの周波数ｆに対するスペクトル強度Ｐの変化を示すスペクトル図と、図４（ｃ）の地上子検知波信号Ｓｄの周波数ｆに対するスペクトル強度Ｐの変化を示すスペクトル図である。
FIG. 4A is a time axis waveform diagram showing a change in amplitude level with respect to time t of the carrier wave signal Sc generated by the
図４（ａ）において、キャリア波信号Ｓｃの時間軸波形は、地上子６００の共振周波数ｆ１に一致する周波数を有する正弦波信号（狭帯域信号）である。ここで、キャリア波信号Ｓｃの時間軸波形が正弦波信号であることを分かりやすく示すために、キャリア波信号Ｓｃが１つの周波数の場合を示している。図４（ｂ）において、拡散コード信号ＣＯの時間軸波形は、拡散コード信号ＣＯのコード値が−１、−１、−１、＋１、＋１、−１、＋１の符号列で構成された拡散コード信号ＣＯが一例として示されている。拡散コード信号ＣＯは、このような符号列を１周期とする繰り返しの波形である。図４（ｃ）において、キャリア波信号Ｓｃが変調器２３０により拡散コード信号ＣＯでＢＰＳＫ変調されるので、変調器２３０から出力される地上子検知波信号Ｓｄの時間軸波形は、拡散コード信号ＣＯの符号極性が反転する時間位置で、キャリア波信号Ｓｃの波形位相が反転する波形となる。図４（ｄ）において、周波数軸波形２１３は、発振器２１０で生成したキャリア波信号Ｓｃのスペクトルを示す。ここで、キャリア波信号Ｓｃの周波数軸波形２１３は、地上子６００の共振周波数ｆ１に一致した狭帯域または線スペクトルであり、地上子検知波信号Ｓｄの周波数軸波形２３３は、キャリア波形Ｓｃの周波数軸波形２１３にくらべて広い帯域のスペクトルとなり、地上子検知波信号Ｓｄの周波数軸波形２３３のピーク強度は、キャリア波形Ｓｃの周波数軸波形２１３のピーク強度より低くなる。
In FIG. 4A, the time-axis waveform of the carrier wave signal Sc is a sine wave signal (narrowband signal) having a frequency that matches the resonance frequency f1 of the
次に、車上子３００のみの状態（地上子６００と磁気的結合していない時）と車上子３００と地上子６００が磁気的結合している状態とにおける、車上子３００の２次側コイル３００ｂを経由して受信される地上子測定波信号Ｓｒの違いについて説明する。
Next, the secondary of the vehicle
図５（ａ）は、図１の地上子６００と図１の車上子３００とが磁気的結合していない状態における、図１の送信装置２００からの増幅された地上子検知波信号Ｓｔが、車上子３００を介して地上子測定波信号Ｓｒとして図１の受信装置４００により受信されることを示すブロック図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の増幅された地上子検知波信号Ｓｔの周波数ｆに対するスペクトル強度Ｐｔの変化を示すスペクトル図であり、図５（ｃ）は図５（ａ）の地上子測定波信号Ｓｒの周波数ｆに対するスペクトル強度の変化を示すスペクトル図である。
FIG. 5A shows the amplified ground element detection wave signal St from the
図５（ａ）において、車上子３００の１次側コイル３００ａと２次側コイル３００ｂとは、磁気的に弱く結合しており、その通過周波数特性は一定（振幅と位相の周波数特性が一定）である。従って、図５（ｃ）の車上子３００の２次側コイル３００ｂにおける地上子測定波信号Ｓｒのスペクトル強度Ｐｒは、図５（ｂ）の車上子３００の１次側コイル３００ａにおける増幅された地上子検知波信号Ｓｔのスペクトル強度Ｐｔに比べて弱くなるが、図５（ｃ）の車上子３００の２次側コイル３００ｂにおける地上子測定波信号Ｓｒのスペクトル３１１の形状は、図５（ｂ）の車上子３００の１次側コイル３００ａにおける増幅された地上子検知波信号Ｓｔのスペクトル３１０の形状と同じである。
In FIG. 5A, the
次に、車上子３００と地上子６００とが磁気的結合している状態において、車上子３００の２次側コイル３００ｂを経由して受信される地上子測定波信号Ｓｒについて説明するために、先ず地上子６００の周波数特性について説明する。
Next, in order to describe the ground element measurement wave signal Sr received via the
図６（ａ）は図１の地上子６００の利得ＧｄＢの周波数ｆに対する利得の変化を示す振幅周波数特性図であり、図６（ｂ）は図１の地上子６００の位相値θ度の周波数ｆに対する位相値の変化を示す位相周波数特性図である。図６（ａ）において、地上子６００の共振周波数ｆ０は、利得Ｇが最大（ピーク）となるときの周波数であり、また図６（ｂ）の位相値θ度が０度となるときの周波数である。ここで、共振周波数ｆ０は、地上子６００の共振回路を構成するコイルのインダクタンス値（Ｌ）とコンデンサの容量値（Ｃ）とから、以下の（３）式で表される。
6A is an amplitude-frequency characteristic diagram showing a change in gain with respect to the frequency f of the gain GdB of the
図６（ａ）において、地上子６００の共振回路のＱ値は、最大（ピーク）点における利得Ｇ１から利得Ｇが３ｄＢだけ弱くなる利得Ｇ２の周波数ｆ＋と周波数ｆ−の周波数帯域幅（地上子６００の共振回路に流れる最大電流から
In FIG. 6 (a), Q value of the resonant circuit of the ground coils 600, the maximum gain G2 of the gain G from the gain G1 is weakened by 3dB in (peak) point frequency f + and the frequency f - frequency bandwidth (Terrestrial From the maximum current flowing in the resonance circuit of the
次に、図１の地上子６００の共振回路のＱ値は、当該共振回路を構成するコイルのインダクタンス値（Ｌ）とコンデンサの容量値（Ｃ）と抵抗（Ｒ）とから、以下の（５）式でも表すことができる。
Next, the Q value of the resonance circuit of the
図６（ａ）において、地上子６００の共振回路のＱ値が高い振幅特性は、利得Ｇ２における周波数帯域の幅が狭く、裾野の狭い急峻な形状となる。一方、地上子６００の共振回路のＱ値が低い振幅特性は、利得Ｇ２における周波数帯域の幅が広く、裾野が広い緩やかな形状となる。
In FIG. 6A, the amplitude characteristic of the resonant circuit of the
次に、図１の車上子３００と図１の地上子６００とが磁気的結合している状態で、車上子３００の２次側コイル３００ｂを経由して受信される地上子測定波信号Ｓｒについて説明する。
Next, the ground element measurement wave signal received via the
図７（ａ）は、図１の地上子６００と図１の車上子３００とが磁気的結合している状態における、図１の送信装置２００からの増幅された地上子検知波信号Ｓｔが、車上子３００を介して地上子測定波信号Ｓｒとして図１の受信装置４００により受信されることを示すブロック図であり、図７（ｂ）は、高いＱ値を有する地上子６００と磁気的結合した車上子３００から受信される図７（ａ）の地上子測定波信号Ｓｒの、周波数ｆに対するスペクトル強度Ｐｒの変化を示すスペクトル図であり、図７（ｃ）は、中間値のＱ値を有する地上子６００の共振回路と磁気的結合した車上子３００から受信される図７（ａ）の地上子測定波信号Ｓｒの、周波数ｆに対するスペクトル強度Ｐｒの変化を示すスペクトル図であり、図７（ｄ）は、低いＱ値を有する地上子６００の共振回路と磁気的結合した車上子３００から受信される図７（ａ）の地上子測定波信号Ｓｒの、周波数ｆに対するスペクトル強度Ｐｒの変化を示すスペクトル図である。
FIG. 7A shows the amplified ground element detection wave signal St from the
図７（ａ）において、車上子３００と地上子６００の共振回路とが磁気的結合すると、送信された増幅された地上子検知波信号Ｓｔが磁気的結合した地上子６００の共振回路で共振し、地上子６００の共振回路の周波数特性に応じた地上子測定波信号Ｓｒとして車上子３００の２次側コイル３００ｂから出力される。図７（ｂ）において、地上子６００の共振回路のＱ値が高い場合は、スペクトル３２０に示すように、高周波スペクトルと低周波スペクトルとが抑圧された帯域幅の狭いスペクトルとなる。一方、図７（ｄ）において、地上子６００の共振回路のＱ値が低い場合は、スペクトル３２２で示すように、高周波スペクトルと低周波スペクトルの抑圧が小さく、図７（ｂ）に示すスペクトル３２０に比べて帯域幅の広いスペクトルとなる。さらに、図７（ｃ）において、地上子６００の共振回路のＱ値が図７（ｂ）の地上子６００の共振回路のＱ値と図７（ｄ）の地上子６００の共振回路のＱ値との間の値である中間値を有する場合は、図７（ｂ）のスペクトル３２０と図７（ｄ）のスペクトル３２２との間の帯域幅を有するスペクトルとなる。
In FIG. 7A, when the vehicle
次に、図１の送信装置２００から受信された地上子測定波信号Ｓｒに基づいて、地上子６００の共振回路のＱ値を測定する方法について説明する。
Next, a method for measuring the Q value of the resonance circuit of the
図８（ａ）は、図７（ｂ）の状態において、図２の振幅算出部４２８から出力された、ベースバンド信号の時間ｔに対する振幅値Ｍの変化を示す振幅波形図であり、図８（ｂ）は、図７（ｃ）の状態において、図２の振幅算出部４２８から出力された、ベースバンド信号の時間ｔに対する振幅値Ｍの変化を示す振幅波形図であり、図８（ｃ）は、図７（ｄ）の状態において、図２の振幅算出部４２８から出力された、ベースバンド信号の時間ｔに対する振幅値Ｍの変化を示す振幅波形図であり、図８（ｄ）は、図２の符号抽出部４２１の中で使用される、図１の送信装置２００の符号生成器４２０により生成された拡散コード信号ＣＯの時間ｔに対するコード値を示す参照コード波形図である。
FIG. 8A is an amplitude waveform diagram showing a change in the amplitude value M with respect to time t of the baseband signal output from the
図８（ａ）、図８（ｂ）、及び図８（ｃ）において、サンプルタイミングＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、図２のサンプル部４２９にて、参照コード波形のコード値の符号極性が反転する時間位置に基づいてベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの波形をサンプリングするタイミングを示す。ここで、サンプルタイミングＳ１は時間ｔ２におけるサンプリングのタイミングを示し、またサンプルタイミングＳ２は時間ｔ３におけるサンプリングのタイミングを示し、さらにサンプルタイミングＳ３は時間ｔ４におけるサンプリングのタイミングを示す。図８（ａ）において、データＬ１２、Ｌ１３、Ｌ１４は、サンプルタイミングＳ１，Ｓ２，Ｓ３のタイミングで、ベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの波形をサンプリングしたデータである。図８（ｂ）において、データＬ２２、Ｌ２３、Ｌ２４は、同じく図８（ａ）、図８（ｂ）、及び図８（ｃ）においてベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの波形をサンプリングしたデータである。さらに、図８（ｃ）において、データＬ３２、Ｌ３３、Ｌ３４は、ベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの波形をサンプリングしたデータである。
8A, 8B, and 8C, at the sample timings S1, S2, and S3, the code polarity of the code value of the reference code waveform is inverted in the
図８（ａ）、図８（ｂ）、及び図８（ｃ）において、ベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの波形の立上り及び立下りに注目すると、図８（ａ）のベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの波形の波形立上り、及び波形立下りは遅く、逆に図８（ｃ）のベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの波形の波形立上り、及び波形立下りは速い。ここで、ベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの波形の立上り及び立下りは、入力信号に対する出力信号の応答時間を示す時定数（τ）により表すことができ、ベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの波形の立上り及び立下りの遅い波形は時定数が大きく、ベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの波形の立上り及び波形立下りの速い波形は時定数が小さい。また、地上子６００の共振回路のＱ値が高い地上子６００との磁気的結合において抽出されるベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの波形は時定数が大きく、地上子６００の共振回路のＱ値が低い地上子６００との磁気的結合において抽出されるベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの波形の時定数は小さい。
In FIG. 8A, FIG. 8B, and FIG. 8C, focusing on the rising and falling of the waveform of the signal SbM that represents the amplitude value of the baseband signal, the baseband signal in FIG. The waveform rise and fall of the waveform of the signal SbM representing the amplitude value of the signal SbM are slow, and on the contrary, the waveform rise and fall of the waveform of the signal SbM representing the amplitude value of the baseband signal of FIG. . Here, the rise and fall of the waveform of the signal SbM representing the amplitude value of the baseband signal can be represented by a time constant (τ) indicating the response time of the output signal with respect to the input signal. A waveform having a slow rising and falling waveform of the signal SbM represents a large time constant, and a waveform having a rapid rising and falling waveform of the signal SbM representing the amplitude value of the baseband signal has a small time constant. Further, the waveform of the signal SbM representing the amplitude value of the baseband signal extracted in magnetic coupling with the
次に、図１の地上子６００の共振回路のＱ値と時定数との関係について説明する。
Next, the relationship between the Q value of the resonance circuit of the
図１の地上子６００の共振回路のＱ値は、上述したように、（４）式もしくは（５）式で表すことができる。（４）式は図６（ａ）の利得Ｇ２における周波数帯域幅と共振周波数ｆ０で地上子６００の共振回路のＱ値を表したもので、（５）式は地上子６００の共振回路を構成する回路定数でＱ値を表したものである。一方、地上子６００の共振回路の周波数応答の速さを表す時定数（τ）は次の（６）式で表される。
As described above, the Q value of the resonance circuit of the
ここで（５）式のインダクタンス値（Ｌ）とコンデンサの容量値（Ｃ）を一定と仮定すると、地上子６００の共振回路のＱ値が高い場合は抵抗（Ｒ）が小さく、Ｑ値が低い場合は抵抗（Ｒ）が大きい値となる。また、（５）式から地上子６００の共振回路の時定数（τ）は、地上子６００の共振回路のＱ値が高いと抵抗（Ｒ）が小さいので、地上子６００の共振回路の時定数（τ）は小さくなる。逆に、地上子６００の共振回路のＱ値が低いと抵抗（Ｒ）の値が大きいので、地上子６００の共振回路の時定数（τ）は大きくなる。ベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの波形は、地上子６００の共振回路のＱ値が高いと時定数は小さいので、波形立上り及び波形立下りが遅くなり、地上子６００の共振回路のＱ値が低いと時定数は大きいので、波形立上り及び波形立下りが速くなる。ベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの波形形状が地上子６００の共振回路のＱ値を反映するので、ベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの波形形状を観測することで、地上子６００の共振回路のＱ値測定が可能となる。
Assuming that the inductance value (L) and the capacitance value (C) of the capacitor are constant, the resistance (R) is small and the Q value is low when the Q value of the resonance circuit of the
図２及び図８（ａ）〜図８（ｄ）において、Ｑ値算出部４２２は、サンプル部４２９からデータＬ１２、Ｌ１３、Ｌ１４を入力し、データＬ１２とデータＬ１３の比率、データＬ１３とデータＬ１４の比率、データＬ１２とデータＬ１３１４の比率を算出する。また、Ｑ値算出部４２２は、地上子６００の共振回路のＱ値が既知の状態で測った比率データを予め記録しておき、算出した比率データと予め記録されている比率データとを照合することにより、車上子３００と磁気的結合した地上子６００の共振回路のＱ値を導き出すことが可能となる。
2 and FIG. 8A to FIG. 8D, the Q
図２及び図８（ａ）において、ベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの波形は、車上子３００と地上子６００とが磁気的結合する距離（車上子３００の中心と地上子６００の中心との距離のことであり、以下、結合距離という。）によって、ベースバンド信号の振幅値Ｍが変動する。車上子３００と地上子６００との結合距離が遠い時はベースバンド信号の振幅値Ｍが小さく、車上子３００と地上子６００との結合距離が近い時はベースバンド信号の振幅値Ｍは大きい。従って、Ｑ値算出部４２２で、単にデータＬ１２、Ｌ１３、Ｌ１４の大きさでＱ値を導き出すと、結合距離の違いにより誤差が生じる。一方、上述したような比率データを用いる方法では、例えば、図８（ａ）において、結合距離が遠いと、データＬ１２の振幅値Ｍ（＝Ｍ２）及びデータＬ１３の振幅値Ｍ３が小さくなり、結合距離が近いと、データＬ１２の振幅値Ｍ（＝Ｍ２）及びデータＬ１３の振幅値Ｍ３が大きくなる。これに対して、データＬ１２の振幅値Ｍ（＝Ｍ２）に対するデータＬ１３の振幅値Ｍ３の比率データは結合距離に依存しない。従って、上述したような比率データを用いて車上子３００の共振回路のＱ値を算出するので、車上子３００と地上子６００との結合距離に依存しない、精度の高いＱ値の測定を行うことができる。なお、図８（ｂ）のベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの波形をサンプリングしたデータＬ２２、Ｌ２３、Ｌ２４、図８（ｃ）のベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの波形をサンプリングしたデータＬ３２、Ｌ３３、Ｌ３４についても、同様である。
2 and FIG. 8A, the waveform of the signal SbM representing the amplitude value of the baseband signal is the distance at which the vehicle
上述したように、受信装置４００において、Ｑ値算出部４２２は、地上子６００と磁気的結合された車上子３００の２次側コイル３００ｂから受信する地上子測定波信号Ｓｒに基づいて、ベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの波形を抽出し、その波形形状の特徴から磁気的結合した地上子６００の共振回路のＱ値を測定することができる。
As described above, in the receiving
また、Ｑ値算出部４２２に入力するデータ、例えば図８（ａ）のデータＬ１２、Ｌ１３、Ｌ１４は、図８（ｄ）の参照コードの１周期内にサンプリングされたデータであり、Ｑ値算出部４２２は図８（ｄ）の参照コードの１周期分のデータを用いるのみで、車上子３００と磁気的結合した地上子６００の共振回路のＱ値を算出することができる。
Further, data input to the Q
また、図８（ｄ）の参照コードは言うまでもなく図１の送信装置２００の符号生成器２２０で生成した拡散コード信号ＣＯである。当該拡散コード信号ＣＯの１周期は、符号ビットの数（コード値＋１の数、及びコード値−１の数）と符号ビットレートとによって決定される。例えば、図４（ｃ）に示す拡散コード信号ＣＯの時間波形の符号ビットは７ビットで、符号ビットレートを５ｋＨｚとすると、拡散コード信号ＣＯの１周期を１．４ミリ秒と設定することができる。一方、車上子３００と地上子６００とが磁気的に結合している時間は、列車の営業最高速度１３０ｋｍ／ｈと地上子６００の検出保証性能（応動性能）３００ｍｍから、約８ミリ秒と算出される。拡散コード信号ＣＯの１周期にあたる１．４ミリ秒という値は、車上子３００と地上子６００との結合時間８ミリ秒に対して複数回の測定が行える十分に短い時間であり、本発明の第１の実施形態に係る地上子情報読取装置１００を搭載した列車９００が営業最高速度で走行した場合でも、地上子６００の共振回路の共振周波数及びＱ値を測定することができる。
8D is, of course, the spread code signal CO generated by the
図９は、図１の地上子判定部８００における、図１の車上子３００と図１の地上子６００との磁気的結合の有無を判定するベースバンド信号の振幅値Ｍ及び位相値θ度の閾値８１０を示す２次元平面図である。図９において、横軸をＩ成分データ、縦軸をＱ成分データとした２次元平面で、原点Ｏからの距離はベースバンド信号の振幅値Ｍを示し、原点Ｏを中心として反時計回りへの回転角度は位相値θ度を示している。ここで、車上子３００と地上子６００とが磁気的に結合していない状態の応答情報のＩ成分データ及びＱ成分データをプロットした点がプロット点Ｐ０であり、車上子３００と、所定の共振周波数が設定された地上子６００とが磁気的に結合した状態の応答情報のＩ成分データ及びＱ成分データをプロットした点がプロット点Ｐ１である。
9 shows an amplitude value M and a phase value θ degrees of a baseband signal for determining the presence or absence of magnetic coupling between the vehicle
さらに地上子６００の設定される共振周波数は、製造時のばらつきならびに設置時の調整ばらつきで±１ｋＨｚ程度の誤差が存在する。そのため地上子６００の共振周波数とキャリア波信号Ｓｃの周波数は一致しない場合がある。一方、キャリア波信号Ｓｃを拡散コード信号ＣＯで変調した地上子検知波信号Ｓｄは、拡散コードＣＯの符号ビットレートに対応したスペクトル帯域の広がり（帯域幅）を持つ。たとえば、拡散コードＣＯの符号ビットレートを５ｋＨｚとすると、地上子検知波信号Ｓｄの帯域幅は、キャリア波信号Ｓｃを中心に±２．５ｋＨｚの帯域幅となる。地上子検知波信号Ｓｄの帯域幅を地上子６００の共振周波数の誤差より広くすることで、地上子６００と磁気的結合した車上子３００から受信される地上子検知波信号Ｓｒは、地上子６００の共振回路のＱ値の周波数特性に応じた波形信号となる。よって、これまでに説明した様に、ベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの波形形状を観測することで、地上子６００の共振回路のＱ値測定が可能となる。このように、地上子６００の共振周波数誤差により、地上子６００の共振周波数とキャリア波信号Ｓｃの周波数が一致していない場合でも、拡散コードＣＯの符号ビットレートを地上子６００の共振周波数誤差範囲より大きな周波数を設定することで、地上子６００の共振回路の共振周波数及びＱ値を正常に測定することができる。
Further, the resonance frequency set for the
図９において、車上子３００と地上子６００との磁気的結合の有無の判定に用いる閾値８１０は、点Ｅ，点Ｆ，点Ｇ及び点Ｈをそれぞれ直線で結んだ２次元平面状に設定され、斜線部で示された地上子結合判定領域８１１が、所定の位相値θ及び所定の振幅値Ｍを有する閾値範囲であり、地上子６００と車上子３００との磁気的結合の有無を判定する領域となる。ここで、車上子３００の２次側コイル３００ｂから受信した地上子測定波信号Ｓｒの応答情報のＩ成分データ及びＱ成分データをプロットした点が、上述した地上子結合判定領域８１１内に含まれれば、車上子３００と地上子６００とが結合状態であると判定し、その判定した地上子測定波信号Ｓｒのキャリア周波数が地上子６００に設定された共振周波数であると判断する。そして、地上子判定部８００で判定した地上子の判定結果（磁気的結合の有無）と、その際の地上子６００の共振周波数とが、列車制御装置７００に出力される。
In FIG. 9, the
図９を用いて受信装置４００の共振周波数測定部４７０における動作について説明する。地上子６００の共振回路には、例えば７３ｋＨｚ、８０ｋＨｚ、８５ｋＨｚ、９０ｋＨｚ、９５ｋＨｚ、１０３ｋＨｚ、１０８．５ｋＨｚ、１２３ｋＨｚ、及び１３０ｋＨｚなどの共振周波数が設定されるが、設定した共振周波数と地上子６００の共振回路の示す共振周波数との間には誤差が生じる。この共振周波数の誤差は、共振回路の製造で生じる誤差として許容される範囲が定められているが、共振周波数の許容される許容値を逸脱する大きな誤差が生じる場合は、受信装置４００の地上子判定部８００において車上子３００と地上子６００との磁気的結合の判定が正しく行えなくなる。これは、共振周波数の誤差が許容値を越える場合、ベースバンド信号の振幅値Ｍ及び位相値θ度の閾値８１０で定められる車上子３００と地上子６００との磁気的結合の判定を行う地上子結合判定領域８１１内に、車上子３００と地上子６００とが結合した時の地上子測定波信号Ｓｒの応答情報のＩ成分データ及びＱ成分データをプロットした点が正しく入らないからである。ここで、受信装置４００の共振周波数測定部４７０の働きは、設定される共振周波数と地上子６００の共振回路の示す共振周波数との差である周波数差を算出することにある。
The operation in the resonance
次に、図１の地上子６００の共振回路の共振周波数の測定方法について説明する。
Next, a method for measuring the resonance frequency of the resonance circuit of the
図１０は、図１の受信装置４００の共振周波数測定部４７０における共振周波数の算出方法を説明するための２次元平面図である。図１０において、横軸が応答情報Ｉ成分データを、縦軸が応答情報Ｑ成分データを示した２次元平面図であり、原点Ｏに対する回転角度が位相値θ度を示している。図１０において、プロット点Ｐ２は、設定される共振周波数と地上子６００の共振回路が示す共振周波数とが一致し、周波数差がない場合の応答情報Ｉ成分データ及びＱ成分データがプロットされる点であり、プロット点Ｐ３は、設定される共振周波数に対して地上子６００の共振回路が示す共振周波数が低い（周波数差がマイナスの）場合にプロットされる点であり、プロット点Ｐ４は、地上子６００の共振回路が示す共振周波数が高い（周波数差がプラスの）場合にプロットされる点である。
FIG. 10 is a two-dimensional plan view for explaining a calculation method of the resonance frequency in the resonance
図１０において、位相値θ２度は、周波数が一致するプロット点Ｐ２の位相値θ度で、位相値θ３度は周波数差がマイナスのプロット点Ｐ３の位相値θ度で、位相値θ４度は、周波数差がプラスのプロット点Ｐ４の位相値θ度である。位相値θ度は、上述した（２）式で算出される。図１０において、プロット点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は、車上子３００の２次側コイル３００ｂから受信した地上子測定波信号Ｓｒに含まれたキャリア波信号Ｓｃを応答解析部４５０で解析し、得られた応答情報Ｉ成分データ及びＱ成分データをプロットしたものである。ここで、地上子測定波信号Ｓｒに含まれたキャリア波信号Ｓｃの周波数は、送信装置２００の発振器２１０で地上子６００に設定される共振周波数と同じとなるように生成される。
In FIG. 10, the phase value θ2 degrees is the phase value θ degrees of the plot point P2 having the same frequency, the phase value θ3 degrees is the phase value θ degrees of the plot point P3 having a negative frequency difference, and the phase value θ4 degrees is This is the phase value θ degrees of the plot point P4 with a positive frequency difference. The phase value θ degree is calculated by the above-described equation (2). In FIG. 10, plot points P2, P3, and P4 are obtained by analyzing the carrier wave signal Sc included in the ground element measurement wave signal Sr received from the
図１０において、プロット点Ｐ２では、キャリア波信号Ｓｃの周波数と地上子６００の共振回路の共振周波数とが一致するので、図６（ｂ）の地上子６００の共振回路の位相特性を示す位相値θ度は０度である。また、図１０のプロット点Ｐ２は、位相値θ２度の値を示しているが、これは送信装置２００でキャリア波信号Ｓｃが生成され、車上子３００の２次側コイル３００ｂを経由して、受信装置３００に到達するまでにかかった時間分の位相回転量である。これに対して、図１０のプロット点Ｐ３は、地上子６００の共振周波数が設定される共振周波数より低い場合であり、図６（ｂ）の地上子６００の共振回路の位相特性は低い周波数ｆ側にシフトする。ここで、キャリア波信号Ｓｃの周波数での図６（ｂ）の地上子６００の共振回路の位相値θ度はプラスとなり、地上子測定波信号Ｓｒに含まれたキャリア波信号Ｓｃの位相は進み、応答解析部４５０が出力する応答情報Ｉ成分データ及びＱ成分データのプロット点Ｐ３はプロット点Ｐ２に比べて、Ｉ／Ｑ平面上で反時計回りに回転（移動）する。
In FIG. 10, since the frequency of the carrier wave signal Sc and the resonance frequency of the resonance circuit of the
図１０において、プロット点Ｐ４は、共振周波数が高い場合であり、図６（ｂ）の地上子６００の共振回路の位相特性は高い周波数ｆ側へシフトする。ここで、キャリア波信号Ｓｃの周波数での図６（ｂ）の地上子６００の共振回路の位相値θ度はマイナス値となり、地上子測定波信号Ｓｒに含まれたキャリア波信号Ｓｃの位相は遅れ、プロット点Ｐ４はプロット点Ｐ２に比べて、Ｉ／Ｑ平面上で時計回りに回転（移動）する。このように、設定される共振周波数と、地上子６００の共振回路が示す共振周波数との差である周波数差は、地上子測定波信号Ｓｒに含まれたキャリア波信号Ｓｃの位相回転量として表れる。ここで、地上子測定波信号Ｓｒに含まれたキャリア波信号Ｓｃの位相回転量は、図６（ｂ）の地上子６００の共振回路の位相特性と一致するので、位相回転量を周波数差に換算することができる。従って、受信装置４００の共振周波数算出部４７０は、受信装置４００の応答解析部４５０から出力されるベースバンド信号Ｓｂｆの位相情報から周波数差を算出し、地上子６００の共振回路の共振周波数を導き出すことができる。
In FIG. 10, a plot point P4 is a case where the resonance frequency is high, and the phase characteristic of the resonance circuit of the
またキャリア波信号Ｓｃの位相回転量（地上子６００の共振周波数）は、拡散コード信号ＣＯの１周期毎に算出される。この拡散コード周期（時間）は、上述したように、列車９００の営業最高速度での車上子３００と地上子６００の結合時間より十分に短い時間を設定することが可能となる。従って、本発明の第１の実施形態に係る地上子読取装置１００を搭載した列車９００によれば、列車９００が営業最高速度で走行した場合においても、地上子６００の共振周波数を測定することができる。
Further, the phase rotation amount of the carrier wave signal Sc (the resonance frequency of the ground element 600) is calculated for each cycle of the spread code signal CO. As described above, the spreading code period (time) can be set to a time sufficiently shorter than the combined time of the vehicle
以上の実施形態に係る地上子情報読取装置１００によれば、地上子６００の共振回路の共振周波数及びＱ値の測定に必要なデータ収集時間を短くすることができるので、列車走行中の車上子３００と地上子６００との短い結合時間においても、地上子６００の共振回路の共振周波数及びＱ値を精度良く測定することができる。
According to the ground element
また、以上の実施形態に係る地上子情報読取装置１００によれば、列車９００が走行した区間に設置された地上子６００の共振回路のＱ値と共振周波数とが測定され、地上子６００毎に、地上子６００と車上子３００との磁気的結合の有無の判定結果とともに地上子６００の共振回路のＱ値と共振周波数との測定結果とが記録及び表示部５００に記録データとして記録されるので、保守員は、記録及び表示部５００からこれらの記録データを読み出し、保守基準と比較することにより、地上子６００の品質の良否判定を効率よく行うことができる。さらに、記録及び表示部５００の記録データには、地上子６００の位置情報も記録されているので、地上子６００の品質を個別に管理することができる。
Further, according to the ground element
第２の実施形態．
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る列車９００Ａに搭載される地上子情報読取装置１００Ａ及びその周辺の構成要素を示すブロック図である。図１１に示す列車９００Ａは、図１の列車９００に比較して、図１の地上子情報読取装置１００の代わりに地上子情報読取装置１００Ａを備え、地上子情報読取装置１００Ａは、図１の地上子情報読取装置１００に比較して、受信装置４００の代わりに受信装置４００Ａを備えたことを特徴とする。また、受信装置４００Ａは、図１の受信装置４００に比較して、Ｑ値測定部４２０の代わりにＱ値測定部４２０Ａを備えたことを特徴とする。なお、上述した図１１の列車９００Ａの構成は、図１の列車９００の構成と同様であり、図１１の地上子情報読取装置１００Ａの構成は、図１の地上子情報読取装置１００の構成と同様である。
Second embodiment.
FIG. 11 is a block diagram showing a ground element information reading device 100A mounted on a
図１２は、図１１の受信装置４００ＡのＱ値測定部４２０Ａ及びその周辺の構成要素を示すブロック図である。図１２のＱ値測定部４２０Ａは、図２のＱ値測定部４２０に比較して、Ｑ値算出部４２２の代わりにＱ値算出部４２２Ａを備え、結合距離に応じて変化したベースバンド信号の振幅変動量を算出して当該振幅変動量を結合距離に応じた補正値として当該Ｑ値算出部４２２Ａに出力する補正値算出手段である補正値算出部４３１をサンプル部４２９とＱ値算出部４２２Ａとの間にさらに備えたことを特徴とする。
FIG. 12 is a block diagram showing the Q-
図１２において、補正値算出部４３１は、符号抽出部４２１のサンプル部４２９が出力したベースバンド信号の振幅波形データを複数回入力して、結合距離に応じて変化したベースバンド信号の振幅変動量を算出して当該振幅変動量をベースバンド信号の振幅波形データを結合距離に応じて補正する補正値としてＱ値算出部４２２Ａに出力する。また、Ｑ値算出部４２２Ａは、サンプル部４２９から出力されたベースバンド信号の振幅波形をサンプリングした複数のデータと、補正値算出部４３１が出力する結合距離に応じた補正値とを入力して、サンプル部４２９から入力したベースバンド信号の振幅波形をサンプリングした複数のデータを当該補正値に基づいて補正して、補正後の複数のデータに基づいてデータ比率を算出して、当該算出された複数のデータ比率を予め記録されている地上子６００のＱ値に対応するデータ比率と照合することによって、地上６００のＱ値を算出して記録及び表示部５００に出力する。
In FIG. 12, the correction
図１２の補正値算出部４３１がＱ値算出部４２２Ａに出力する補正値の算出方法を以下に説明する。
A correction value calculation method output to the Q
図１３（ａ）は、図１１の列車９００Ａに搭載した車上子３００が図１１の地上子６００の上を通過する様子を示す概略図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の車上子３００と地上子６００との結合距離に対する、車上子３００と地上子６００との磁気的結合の強さである結合強度を示す結合強度分布図であり、図１３（ｃ）は、図１３（ｂ）の領域１に示した区間で観測された、図１２の振幅算出部４２８から出力された、ベースバンド信号の時間ｔに対する振幅値Ｍの変化を示す振幅波形図であり、図１３（ｄ）は、図１３（ｂ）の領域２に示した区間で観測された、図１２の振幅算出部４２８から出力された、ベースバンド信号の時間ｔに対する振幅値Ｍの変化を示す振幅波形図であり、図１３（ｅ）は、図１２の符号抽出部４２１の中で使用される、図１１の送信装置２００の符号生成器４２０により生成された拡散コード（参照コード）信号ＣＯの時間ｔに対するコード値を示す拡散コード波形図である。なお、図１３（ｃ）及び図１３（ｄ）において、地上子６００内のＬＣ共振回路に設定したＱ値は一定で、車上子３００の通過時に変化がないものとする。
FIG. 13A is a schematic diagram showing a state where the vehicle
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）において、列車９００Ａに搭載した車上子３００が地上子６００上を通過する際に観測される車上子３００と地上子６００の結合強度分布と、ベースバンド信号の振幅波形の特徴を説明する。列車９００Ａの進行に伴い（列車９００Ａは紙面の左から右に向かって進む）、車上子３００が地上子６００に近づき、車上子３００と地上子６００との結合距離（車上子３００の中心と地上子６００の中心までの距離）が小さくなり、図１３（ｂ）の結合強度分布の結合強度は増大する。車上子３００の中心が地上子６００の中心の真上に位置した時に、結合距離は最小となり、結合強度は最大となる。その後、車上子３００は地上子６００から離れ、結合距離が大きくなり、図１３（ｂ）の結合強度分布は減少する。例えば、図１３（ｂ）において、地上子検知波信号Ｓｄの１周期分に相当する領域１の区間においては、列車９００Ａの移動にともなって結合強度は変動量Ａ１だけ増加（増大）する。また、図１３（ｂ）において、地上子検知波信号Ｓｄの１周期分に相当する領域２の区間においては、列車９００Ａの移動にともなって結合強度は変動量Ａ２だけ減少する。
13 (a) and 13 (b), the connection strength distribution of the vehicle
また、車上子３００が地上子６００の上を通過するにともなって、車上子３００の２次側コイル３００ｂから受信する地上子測定波信号Ｓｒから抽出したベースバンド信号の振幅値Ｍは、車上子３００と地上子６００の磁気的結合の強さを示す結合強度分布に従って変化する。結合強度分布にともなうベースバンド信号の振幅波形の振幅値Ｍの変化について、図１３（ｃ）及び図１３（ｄ）を用いて以下に説明する。
Further, as the vehicle
図１３（ｃ）及び図１３（ｄ）において、サンプルタイミングＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５は、図１２のサンプル部４２９にて、参照コード波形のコード値の符号極性が反転する時間位置に基づいてベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの波形をサンプリングするタイミングを示す。ここで、サンプルタイミングＳ１は時間ｔ１におけるサンプリングのタイミングを示し、またサンプルタイミングＳ２は時間ｔ２におけるサンプリングのタイミングを示し、さらにサンプルタイミングＳ３は時間ｔ３におけるサンプリングのタイミングを示し、またさらにサンプルタイミングＳ４は時間ｔ４におけるサンプリングのタイミングを示し、またサンプルタイミングＳ５は時間ｔ５におけるサンプリングのタイミングを示す。図１３（ｃ）において、Ｌ４２，Ｌ４３，Ｌ４４，Ｌ４５は、サンプルタイミングＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ５のタイミングで、ベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの波形をサンプリングしたデータである。図１３（ｄ）において、データＬ５２，Ｌ５３，Ｌ５４，Ｌ５５は、同じくベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの波形をサンプリングしたデータである。
13C and 13D, sample timings S1, S2, S3, S4, and S5 are at time positions where the code polarity of the code value of the reference code waveform is inverted in the
図１３（ｃ）において、データＬ４２，Ｌ４３，Ｌ４４，Ｌ４５を含むベースバンド信号の振幅波形４４０を実線で示すと同時に、図１３（ｂ）の結合強度分布の領域１において車上子３００と地上子６００との結合距離が一定であると仮定した場合に観測されるベースバンド信号の振幅波形４４１を波線で示す。このベースバンド信号の振幅波形４４１を示すことによって、車上子３００と地上子６００との結合距離の変化にともなって実際に観測されるベースバンド信号の振幅波形４４０の振幅値Ｍの変化（振幅変動）を確認することができる。すなわち、車上子３００と地上子６００との結合距離が一定であると仮定した場合において、時間ｔ５におけるベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの波形をサンプリングしたデータＬ４６の振幅値Ｍは振幅値Ｍ３であるのに対して、実際に観測されるベースバンド信号の振幅波形をサンプリングしたデータＬ４５の振幅値Ｍは振幅値Ｍ５に増加し、ベースバンド信号の振幅レベルは大きくなる。
In FIG. 13C, the
また、図１３（ｄ）において、データＬ５２，Ｌ５３，Ｌ５４，Ｌ５５を含むベースバンド信号の振幅波形４５０を実線で示すと同時に、図１３（ｂ）の結合強度分布の領域２において車上子３００と地上子６００との結合距離が一定であると仮定した場合に観測されるベースバンド信号の振幅波形４５１を波線で示す。このベースバンド信号の振幅波形４５１を示すことによって、車上子３００と地上子６００との結合距離の変化にともなって実際に観測されるベースバンド信号の振幅波形４５０の振幅値Ｍの変化（振幅変動）を確認することができる。すなわち、車上子３００と地上子６００との結合距離が一定であると仮定した場合において、時間ｔ５におけるベースバンド信号の振幅値を表す信号ＳｂＭの波形をサンプリングしたデータＬ５６の振幅値Ｍは振幅値Ｍ３であるのに対して、実際に観測されるベースバンド信号の振幅波形をサンプリングしたデータＬ５５の振幅値Ｍは振幅値Ｍ２に減少し、ベースバンド信号の振幅レベルは小さくなる。
Further, in FIG. 13D, the
上述したように、領域１でのベースバンド信号の振幅波形４４０と、領域２でのベースバンド信号の振幅波形４５０の波形形状とは異なっており、ベースバンド信号の振幅波形４４０をサンプリングしたデータＬ４２とデータＬ４３との比率と、ベースバンド信号の振幅波形４５０をサンプリングしたデータＬ５２とデータＬ５３との比率とは異なる。従って、これらの比率から算出した地上子６００のＱ値は異なる値となる。すなわち、車上子３００が地上子６００の上を通過する際に実際に観測されるベースバンド信号の振幅波形から地上子６００のＱ値を測定する場合には、値が異なる複数のＱ値が算出され、地上子６００のＱ値を正しく測定することができないという課題が存在する。
As described above, the
上記課題は、観測したベースバンド信号の振幅波形に地上子６００のＱ値による振幅レベル変化成分と、車上子３００と地上子６００との結合距離変化による振幅レベル変化成分との２つの要素が含まれることが原因である。従って、地上子６００のＱ値を正しく測定するためには、ベースバンド信号の振幅波形から車上子３００と地上子６００との結合距離変化に応じたベースバンド信号の振幅レベルの変化成分を取り除く補正処理が必要となる。この補正処理について以下説明する。
The above problem is that the observed amplitude waveform of the baseband signal has two elements: an amplitude level change component due to the Q value of the
はじめに、車上子３００の１次側コイル３００ａから送信する地上子検知波信号Ｓｄについて、ベースバンド信号の振幅レベルの補正処理に関する特徴を説明する。ここで、図１１の地上子検知波信号Ｓｄは、キャリア波信号Ｓｃを拡散コード信号ＣＯで変調した信号であり、拡散コード信号ＣＯの周期で繰り返す周期信号である。地上子測定波信号Ｓｄの時間領域波形については第１の実施形態における図４（ｃ）で図示される。
First, the characteristic regarding the correction process of the amplitude level of a baseband signal is demonstrated about the ground child detection wave signal Sd transmitted from the
図１１の車上子３００の２次側コイル３００ｂから受信する地上子測定波信号Ｓｒについて説明する。先ず、車上子３００と地上子６００との結合距離が一定の条件では、車上子３００の２次側コイル３００ｂから出力された地上子測定波信号Ｓｒが、地上子６００のＬＣ共振回路のＱ値に基づいて、高周波スペクトルと低周波スペクトルとが抑圧された帯域幅を有するスペクトルへと抑圧するスペクトル抑圧が継続的に地上子測定波信号Ｓｒに作用する。よって、地上子測定波信号Ｓｒは、地上子検知波信号Ｓｄの拡散コード信号ＣＯの周期で繰り返す周期信号の特性と同じであるので、当該地上子測定波信号Ｓｒの振幅波形は、拡散コード信号ＣＯの周期で繰り返す周期信号である。同様に、地上子測定波信号Ｓｒから抽出したベースバンド信号の振幅波形も、拡散コード信号ＣＯの周期で繰り返す周期信号である。
The ground element measurement wave signal Sr received from the
一方、車上子３００と地上子６００の結合距離が変化する条件で観測された地上子測定波信号Ｓｒは、上述したように、未知の地上子６００のＱ値による振幅レベル成分と、未知の車上子３００と地上子６００との結合距離の変化によるベースバンド信号の振幅レベル成分とが合成された波形となる。しかしながら、上述したように、地上子測定波信号Ｓｒの振幅波形または抽出したベースバンド信号の振幅波形が周期信号であるという特徴を利用して、地上子測定波信号Ｓｒの振幅波形または抽出したベースバンド信号の振幅波形を拡散コード信号ＣＯの周期単位で比較することによって、未知の地上子６００のＱ値による振幅レベル成分を取り除くことができるので、車上子３００と地上子６００との結合距離変化によるベースバンド信号の振幅レベル成分を推測することができる。この結合距離変化によるベースバンド信号の振幅レベル成分の推測手法について以下に説明する。
On the other hand, the ground wave measurement wave signal Sr observed under the condition that the coupling distance between the
例えば、図１３（ｃ）示したベースバンド信号の振幅波形４４０を用いて説明すると、領域１で観測されたベースバンド信号の振幅波形と、その次の拡散コード信号ＣＯの周期で観測されたベースバンド信号の振幅波形との差分を取ることによって、領域１の結合距離の変化による結合強度の変動量を求めることができる。より具体的な処理方法としては、図１２の補正値算出部４３１にて、領域１のベースバンド信号の振幅波形４４０をサンプリングしたデータＬ４６（＝Ｌ４２）と、次の拡散コード信号ＣＯの周期において観測されたベースバンド信号の振幅波形をサンプリングしたデータＬ４５との差分から変動量Ａ１１を求める。この変動量Ａ１１は、図１３（ｂ）の結合度強度分布における領域１での変動量Ａ１と等しくなる。さらに、求めた変動量Ａ１１をベースバンド信号の振幅波形をサンプリングしたデータＬ４２とデータＬ４５とで線形近似することによって、ベースバンド信号の振幅波形をサンプリングしたデータＬ４２，Ｌ４３，Ｌ４４における結合距離に応じて変化したベースバンド信号の振幅変動量を求めることができる。この推定した振幅変動量がデータＬ４２，Ｌ４３，Ｌ４４の振幅変動をそれぞれ補正する補正値となる。また、図１３（ｄ）の領域２でのベースバンド信号の振幅波形４５０においても、図１３（ｃ）と同様に、データＬ５２，Ｌ５３，Ｌ５４の振幅変動をそれぞれ補正する補正値を求めることができる。
For example, using the
図１３（ｃ）において、Ｑ値算出部４２２Ａは、サンプル部４２９からベースバンド信号の振幅波形をサンプリングしたデータＬ４２，Ｌ４３，Ｌ４４と、補正値算出部４３１によって算出された結合距離に応じた補正値とを入力し、当該補正値によってデータＬ４２，Ｌ４３，Ｌ４４をデータＬ４２−１，Ｌ４３−１，Ｌ４４−１に補正し、データＬ４２−１とデータＬ４３−１との比率、データＬ４２−１とデータＬ４４−１との比率、データＬ４３−１とデータＬ４４−１との比率を算出して予め記録された地上子６００のＱ値の比率データと照合することよって地上子６００のＱ値を算出して記録及び表示部５００に出力する。
In FIG. 13C, the Q
また、図１３（ｄ）において、Ｑ値算出部４２２Ａは、サンプル部４２９からベースバンド信号の振幅波形をサンプリングしたデータＬ５２，Ｌ５３，Ｌ５４と、補正値算出部４３１によって算出された結合距離に応じた補正値とを入力し、当該補正値によってデータＬ５２，Ｌ５３，Ｌ５４をデータＬ５２−１，Ｌ５３−１，Ｌ５４−１に補正し、データＬ５２−１とデータＬ５３−１との比率、データＬ５２−１とデータＬ５４−１との比率、データＬ５３−１とデータＬ５４−１との比率を算出して予め記録された地上子６００のＱ値の比率データとを照合することよって地上子６００のＱ値を算出して記録及び表示部５００に出力する。
In FIG. 13D, the Q
以上の実施形態に係る地上子情報読取装置１００Ａによれば、第１の実施形態に係る地上子情報読取装置１００による効果が得られると同時に、車上子３００が地上子６００の上を通過する際の結合距離変化に基づくベースバンド信号の振幅レベルの変化を補正することができるので、地上子６００と車上子３００との結合距離の変化によってベースバンド信号の振幅レベルが変化する場合でも、車上子３００と磁気的結合した地上子６００の共振回路のＱ値を精度良く測定することが可能となる。
According to the ground element information reading apparatus 100A according to the above embodiment, the effect of the ground element
変形例１．
以上の実施形態において、ベースバンド信号の振幅レベルを結合距離に応じて補正する補正値を求める処理において、予め測定した結合強度分布の形状データ（ガウス分布関数）を記録しておき、この形状データをベースバンド信号の振幅波形からサンプリングした振幅分布にフィッティング処理することによって、ベースバンド信号の振幅波形をサンプリングしたデータＬ４２，Ｌ４３，Ｌ４４における結合距離に応じて変化したベースバンド信号の振幅変動量を求め、当該振幅変動量からそれぞれの補正値を算出するようにしてもよい。
In the above embodiment, in the process of obtaining a correction value for correcting the amplitude level of the baseband signal according to the coupling distance, the shape data (Gaussian distribution function) of the coupling strength distribution measured in advance is recorded, and this shape data is recorded. To the amplitude distribution sampled from the amplitude waveform of the baseband signal, the amplitude fluctuation amount of the baseband signal changed according to the coupling distance in the data L42, L43, L44 obtained by sampling the amplitude waveform of the baseband signal. The respective correction values may be calculated from the amplitude fluctuation amount.
以上詳述したように、本発明に係る地上子情報読取装置によれば、地上子の共振周波数とＱ値の測定に必要なデータ収集時間を短くできるので、列車走行中の車上子と地上子の短い結合時間でも、地上子の共振周波数とＱ値を精度良く測定することができる。 As described above in detail, according to the ground element information reader according to the present invention, the data collection time required for measuring the resonance frequency and Q value of the ground element can be shortened, so The resonance frequency and Q value of the ground element can be accurately measured even with a short coupling time of the element.
１００，１００Ａ 地上子情報読取装置、２００ 送信装置、２１０ 発振器、２２０ 符号生成器、２３０ 変調器、２４０ 送信増幅器、３００ 車上子、３００ａ １次側コイル、３００ｂ ２次側コイル、４００，４００Ａ 受信装置、４１０ 受信増幅器、４２０，４２０Ａ Ｑ値測定部、４２１ 符号抽出部、４２２ Ｑ値算出部、４２３，４２５ 乗算器、４２４，４２７ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、４２８ 振幅算出部、４２９ サンプル部、４３１ 補正値算出部、４５０ 応答解析部、４３０，４５１ 遅延器、４５２ 復調器、４５３ 直交検波器、４７０ 共振周波数測定部、５００ 記録及び表示部、５１０ 位置算出部、６００ 地上子、６５０ 信号、７００ 列車制御装置、８００ 地上子判定部、９００，９００Ａ 列車。 100, 100A Ground unit information reader, 200 transmitter, 210 oscillator, 220 code generator, 230 modulator, 240 transmitter amplifier, 300 car upper unit, 300a primary side coil, 300b secondary side coil, 400, 400A reception Device, 410 receiving amplifier, 420, 420A Q value measuring unit, 421 code extracting unit, 422 Q value calculating unit, 423, 425 multiplier, 424, 427 Low pass filter (LPF), 428 amplitude calculating unit, 429 sample unit, 431 Correction value calculation unit, 450 Response analysis unit, 430, 451 Delay unit, 452 Demodulator, 453 Quadrature detector, 470 Resonance frequency measurement unit, 500 Recording and display unit, 510 Position calculation unit, 600 Ground unit, 650 signal, 700 Train control device, 800 ground unit determination unit, 900, 900A train
Claims (7)
上記地上子の共振周波数に一致する周波数を有するキャリア波信号を生成し、所定の拡散コード信号に従って上記キャリア波信号を変調して変調信号を生成し、上記変調信号を含む送信信号を生成して上記車上子の１次側コイルを介して上記地上子の共振回路及び上記車上子の２次側コイルに送信する送信手段と、
上記送信された送信信号を上記２次側コイルにより受信信号として受信し、Ｑ値測定手段により上記キャリア波信号を参照信号として用いて、上記受信信号をベースバンド信号に直交検波して、上記ベースバンド信号の振幅値を表す信号波形の立上り時間または立下り時間に基づいて上記地上子の共振回路のＱ値を算出する受信手段とを備えたことを特徴とする地上子情報読取装置。 A ground unit that is electromagnetically coupled to the vehicle upper unit based on a reception signal received by a vehicle upper unit composed of a primary coil and a secondary coil that are mounted on a train and magnetically coupled to each other. In the ground element information reader for detecting the ground element by detecting the resonance frequency of the resonance circuit of
Generate a carrier wave signal having a frequency that matches the resonance frequency of the ground unit, modulate the carrier wave signal according to a predetermined spreading code signal, generate a modulation signal, and generate a transmission signal including the modulation signal Transmitting means for transmitting to the ground element resonance circuit and the secondary coil of the vehicle element via the primary coil of the vehicle element;
The transmitted signal is received as a received signal by the secondary coil, the carrier wave signal is used as a reference signal by the Q value measuring means, and the received signal is orthogonally detected to a baseband signal, and the base A ground unit information reading apparatus comprising: a receiving unit that calculates a Q value of a resonance circuit of the ground unit based on a rising time or a falling time of a signal waveform representing an amplitude value of a band signal.
上記受信手段は、
上記ベースバンド信号の振幅値を表す信号波形形状を上記補正値算出手段により算出された上記補正値によって補正し、当該補正された信号波形形状に基づいて上記地上子の共振回路のＱ値を算出することを特徴とする請求項１または２記載の地上子情報読取装置。 The receiving means calculates an amplitude fluctuation amount of the baseband signal that changes according to a coupling distance between the vehicle upper element and the ground element based on an amplitude value of the baseband signal, and the amplitude fluctuation amount Correction value calculation means for outputting as a correction value,
The receiving means is
The signal waveform shape representing the amplitude value of the baseband signal is corrected by the correction value calculated by the correction value calculation means, and the Q value of the ground circuit resonance circuit is calculated based on the corrected signal waveform shape. The ground unit information reading device according to claim 1 or 2 , characterized in that:
上記受信信号を、上記拡散コード信号を所定の遅延時間だけ遅延させた遅延拡散コード信号を基準として復調し、上記復調された受信信号を上記キャリア波信号を用いて直交検波して直交検波信号のＩ成分データ及びＱ成分データを生成して出力する応答解析手段と、
上記出力されたＩ成分データ及びＱ成分データの位相値に基づき、上記地上子の共振周波数を算出する共振周波数測定手段とを備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の地上子情報読取装置。 The receiving means is
The received signal is demodulated with reference to a delayed spread code signal obtained by delaying the spread code signal by a predetermined delay time, and the demodulated received signal is quadrature detected using the carrier wave signal to obtain a quadrature detected signal. Response analysis means for generating and outputting I component data and Q component data;
Based on the phase value of the I component data and Q-component data the output, in any one of 4 the preceding claims, characterized in that a resonant frequency measuring means for calculating the resonant frequency of the ground unit The ground information reading apparatus described.
上記Ｑ値測定手段から出力された地上子の共振回路のＱ値と、上記共振周波数測定手段から出力された地上子の共振周波数と、上記地上子判定手段による上記車上子と上記地上子とが磁気的に結合しているか否かの判定結果と、上記列車の走行位置情報とを記録する記録手段とを備えたことを特徴とする請求項６記載の地上子情報読取装置。 Position calculating means for calculating and outputting the travel position information of the train from the travel distance of the train and a route database in which the travel route of the train is recorded;
The Q value of the resonance circuit of the ground element output from the Q value measurement means, the resonance frequency of the ground element output from the resonance frequency measurement means, the vehicle element and the ground element by the ground element determination means, 7. The ground unit information reading device according to claim 6, further comprising recording means for recording a determination result of whether or not the two are magnetically coupled and the traveling position information of the train.
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