JP6110053B2 - Ground equipment and train control equipment - Google Patents
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Description
本発明は地上装置および列車制御装置に係り、特に、電力波送信用アンテナや電源部が不要であり、装置の小型化、軽量化を図ることを可能とした地上装置および列車制御装置に関する。 The present invention relates to a ground device and a train control device, and more particularly, to a ground device and a train control device that do not require a power wave transmitting antenna and a power supply unit, and can reduce the size and weight of the device.
従来、ＡＴＳなど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。 Conventionally, in a train control device such as ATS, a signal is transmitted from the vehicle upper side to the ground side by electromagnetically coupling the vehicle upper element mounted on the train and the ground element arranged along the track, In addition to performing predetermined control on the side, a signal is transmitted from the ground side to the upper side of the vehicle and predetermined control is performed on the upper side of the vehicle.
このような列車制御装置として、ＡＴＳシステムと称されるものと、ＡＴＳ−Ｐシステムと称される２つのタイプが知られている。ＡＴＳシステムは、停止を現示する信号機に列車が接近したときに、乗務員に注意を促すとともに、一定時間経過しても乗務員のブレーキ手配がなかったときは、自動的にブレーキを作動させて車両を安全に停止させるシステムである。このＡＴＳシステムとしては、車上子が地上子と結合していないときと、結合しているときとで、地上装置の発振周波数に差を持たせるいわゆる変周式ＡＴＳシステムがよく知られている。一方、ＡＴＳ−Ｐシステムは、ＡＴＳシステムを更に進化させたもので、トランスポンダ式の地上子からのデジタル伝送情報によって車上側で車上速度パターンを発生させ、この速度パターンと実際の車両速度を照査しながら、車両を制御するシステムである。 As such a train control device, there are two types known as an ATS system and an ATS-P system. The ATS system alerts the crew when the train approaches a traffic light indicating a stop, and automatically activates the brake if the crew does not arrange for braking after a certain period of time. It is a system to stop the machine safely. As this ATS system, a so-called variable frequency ATS system that makes a difference in the oscillation frequency of the ground device between when the vehicle upper is not coupled with the ground and when coupled is well known. . On the other hand, the ATS-P system is a further evolution of the ATS system. It generates an on-board speed pattern on the upper side of the vehicle based on digital transmission information from a transponder type ground element, and verifies this speed pattern and actual vehicle speed. However, the system controls the vehicle.
このようなＡＴＳ−Ｐシステムを用いた技術として、従来から、電力波送信用アンテナから送信された電力波を受信する電力波受信用アンテナと、車上情報波送受信用アンテナとの間で、情報波送受信を行う地上情報波送受信用アンテナとを備え、電力波受信用アンテナで受信された電力波から、電源部により電源を生成し、電源部から供給される電源によって動作する送受信部により、地上情報波送受信用アンテナに情報波送信信号を供給し、地上情報波送受信用アンテナから情報波受信信号を供給し、さらに、信号処理部および送受信部により、車上情報波送受信用アンテナと、地上情報波送受信用アンテナとの情報波送受信により、電力波送信用アンテナによる電力波送信タイミングを決定するようにした技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。 As a technique using such an ATS-P system, information is conventionally transmitted between a power wave receiving antenna that receives a power wave transmitted from a power wave transmitting antenna and an on-vehicle information wave transmitting / receiving antenna. A terrestrial information wave transmitting / receiving antenna for performing wave transmission / reception, generating power from the power wave received by the power wave receiving antenna by the power supply unit, and transmitting / receiving by the transmission / reception unit operated by the power supply supplied from the power supply unit, An information wave transmission signal is supplied to the information wave transmission / reception antenna, and an information wave reception signal is supplied from the terrestrial information wave transmission / reception antenna. A technique is disclosed in which the power wave transmission timing of the power wave transmitting antenna is determined by transmitting / receiving information waves with the wave transmitting / receiving antenna (for example, , See Patent Document 1).
しかしながら、前記特許文献１に記載の発明によれば、電力波送信用アンテナから送信される電力波を用いて電源部により電源を生成するものであるため、地上装置に電源を供給する必要がなく、地上装置を無電源で動作させることが可能であるが、無電源で動作させるために、電力波送信用アンテナおよび電源部を設ける必要があるため、地上装置が大型化してしまうという問題を有している。地上装置は、レールの間に設置するのが一般的であるため、建築限界や車両限界、設置の容易性などを考慮した場合、地上装置は、より小型化、軽量化された方が好ましい。 However, according to the invention described in Patent Document 1, since the power source generates power by using the power wave transmitted from the power wave transmitting antenna, there is no need to supply power to the ground device. Although it is possible to operate the ground device without a power source, it is necessary to provide a power wave transmitting antenna and a power supply unit in order to operate without a power source. doing. Since the ground device is generally installed between the rails, it is preferable that the ground device is further reduced in size and weight in consideration of a building limit, a vehicle limit, ease of installation, and the like.
本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、電力波送信用アンテナや電源部が不要であり、装置の小型化、軽量化を図ることのできる地上装置および列車制御装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a ground device and a train control device that do not require a power wave transmitting antenna or a power supply unit, and can reduce the size and weight of the device. It is intended.
本発明は前記目的を達成するために、請求項１の発明に係る地上装置は、２本のレールの間に設置される地上装置であって、
列車の車上子と電磁結合して信号を送受信する地上側送受信アンテナと、
列車が近づくにつれて大きくなる前記レールの振動により電圧を発生させる圧電素子と、
列車の接近により大きくなる前記レールの振動に伴い大きくなる前記圧電素子により発生した電圧を安定化させて電力を供給する安定化回路と、
前記安定化回路から安定化された電力が供給されると駆動動作を開始して、前記地上側送受信アンテナが前記列車の車上子と電磁結合した場合に情報部から出力される所定の情報波信号を変調、増幅して前記地上側送受信アンテナに送る変調・増幅部と、
を備え、
前記安定化回路は、電圧を発生させた前記圧電素子から送られる電力を一時的に蓄電するための蓄電部をさらに備え、
前記変調・増幅部は、列車の通過により小さくなっていく前記圧電素子による発電の停止に伴って停止されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the ground device according to the first aspect of the present invention is a ground device installed between two rails,
A ground-side transmitting / receiving antenna that electromagnetically couples with the train's upper arm and transmits / receives signals;
A piezoelectric element that generates a voltage by the vibration of the rail that increases as the train approaches,
A stabilizing circuit that stabilizes the voltage generated by the piezoelectric element that increases with vibration of the rail that increases as a train approaches, and supplies power ;
The starting stabilized and the drive operating power Ru is supplied from the stabilizing circuit, predetermined information wave output from the information unit if the ground-side transceiver antenna is electromagnetically coupled with the train cars upper child A modulation / amplification unit that modulates and amplifies the signal and sends the signal to the ground side transmitting and receiving antenna;
With
The stabilization circuit further includes a power storage unit for temporarily storing power transmitted from the piezoelectric element that has generated a voltage ,
The modulation / amplification unit is stopped along with the stop of power generation by the piezoelectric element that becomes smaller as a train passes.
請求項２の発明に係る列車制御装置は、請求項１に記載の地上装置と、
前記地上側送受信アンテナと電磁結合して情報波信号の送受信を行う車上側送受信アンテナと、前記地上側送受信アンテナから送られる情報波信号に基づいて列車制御信号を生成するとともに、前記地上装置に送信するための情報波信号を生成する信号処理部とを備えた車上装置と、
を備えていることを特徴とする。
Train control device according to the invention of
A vehicle upper side transmission / reception antenna that electromagnetically couples with the ground side transmission / reception antenna to transmit / receive information wave signals, and generates a train control signal based on the information wave signal sent from the ground side transmission / reception antenna and transmits to the ground device An on-board device comprising a signal processing unit for generating an information wave signal for
It is characterized by having.
請求項１に係る発明によれば、レールを走行する列車の振動により、発電を行う圧電素子を設け、この圧電素子により発電された電力により変調・増幅部を動作させるようにしているので、地上装置に、電力波信号を受信するための電力波信号アンテナおよび電源部が不要となり、地上装置の小型化、軽量化を図ることができる。さらに、圧電素子により発生した電力を安定化させて変調・増幅部に供給する安定化回路を設けるようにしているので、圧電装置により発電された電力を安定した状態で、変調・増幅部に供給することができる。
また、安定化回路に圧電素子から送られる電力を一時的に蓄電するための蓄電部を設けるようにしているので、変調・増幅部に、より安定して電力を供給することができる。
According to the first aspect of the present invention, the piezoelectric element that generates electric power is provided by the vibration of the train traveling on the rail, and the modulation / amplification unit is operated by the electric power generated by the piezoelectric element. The device does not require a power wave signal antenna and power supply unit for receiving a power wave signal, and the ground device can be reduced in size and weight. In addition, a stabilization circuit that stabilizes the power generated by the piezoelectric element and supplies it to the modulation / amplification unit is provided, so that the power generated by the piezoelectric device is supplied to the modulation / amplification unit in a stable state. can do.
In addition, since the power storage unit for temporarily storing the power sent from the piezoelectric element is provided in the stabilization circuit, the power can be supplied more stably to the modulation / amplification unit.
請求項４に係る発明によれば、レールを走行する列車の振動により、発電を行う圧電素子を設け、この圧電素子により発電された電力により変調・増幅部を動作させるようにしているので、車上装置に電力波信号を出力するための装置が不要となるとともに、地上装置に、電力波信号を受信するための電力波信号アンテナおよび電源部が不要となり、車上装置の小型化、軽量化、省電力化を図ることができ、地上装置の小型化、軽量化を図ることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the piezoelectric element that generates electric power is provided by the vibration of the train traveling on the rail, and the modulation / amplification unit is operated by the electric power generated by the piezoelectric element. A device for outputting a power wave signal to the upper device is not required, and a power wave signal antenna and power supply unit for receiving the power wave signal are not required for the ground device, thereby reducing the size and weight of the on-vehicle device. Thus, power saving can be achieved, and the ground device can be reduced in size and weight.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明に係る地上装置を用いた車両制御装置の実施形態を示す概略構成図であり、この車両制御装置は、列車１に搭載される車上装置２と、軌道を構成する２本のレール３の間に設置される地上装置４とを備えている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an embodiment of a vehicle control device using a ground device according to the present invention. This vehicle control device includes an on-
車上装置２は、トランスポンダ式の車上子５を備えている。また、車上子５は、車上側送受信アンテナ６を備えており、この車上側送受信アンテナ６は、後述する地上子とデジタル情報の送受信を行うものである。また、車上装置２は、信号処理部７を備えており、この信号処理部７は、車上側送受信アンテナ６に情報波信号を送るとともに、車上側送受信アンテナ６から供給された情報波信号を処理し、列車制御信号を生成するものである。
The on-
また、地上装置４は、地上子８を備えており、地上子８は、車上側送受信アンテナ６と電磁結合することにより情報波信号の送受信を行うための地上側送受信アンテナ９を備えている。また、地上装置４は、情報を生成する情報部１０を備えており、地上装置４は、情報部１０から送られる情報波信号を変調、増幅して地上側送受信アンテナ９に送る変調・増幅部１１を備えている。
Further, the ground device 4 includes a
そして、車上側送受信アンテナ６は、レール３に設置された地上側送受信アンテナ９と電磁結合したときに、車上側送受信アンテナ６を介して信号処理部７から送られた情報波信号を地上側送受信アンテナ９に送信するようになっている。同時に、地上側送受信アンテナ９から送られた情報波信号を信号処理部７に送り、信号処理部７により、列車制御信号を生成するように構成されている。
When the vehicle-side transmission / reception antenna 6 is electromagnetically coupled to the ground-side transmission / reception antenna 9 installed on the
さらに、変調・増幅部１１には、圧電体発電部１２から電源が供給されるように構成されている。本実施形態においては、圧電体発電部１２には、圧電素子１３が内蔵されており、この圧電素子１３は、列車１がレール３を走行する際に発生する振動により変位することにより、一定の電圧を発生することができるように構成されている。一般に、列車１が走行する際には、レール３に約１００Ｇ程度の振動が発生することが確認されている。そのため、列車１が走行する際に発生する振動により、圧電素子１３により電圧を発生させて、これにより、発電が行われるものである。
Further, the modulation /
また、圧電素子１３には、安定化回路１４が接続されており、この安定化回路１４に変調・増幅部１１が接続されるようになっている。そして、安定化回路１４は、圧電素子１３により発生した電圧を所定の電圧値に安定化させた状態で、変調・増幅部１１に供給するように構成されており、変調・増幅部１１は、安定化回路１４から電力が供給されると、動作が開始されるように構成されている。さらに、本実施形態においては、安定化回路１４には、蓄電部１５が設けられており、この蓄電部１５は、圧電素子１３から送られる電力を一時的に蓄電するように構成されている。これにより、より安定して変調・増幅部１１に電力を供給することができるものである。
In addition, a
次に、本実施形態の作用について説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
本実施形態においては、レール３上を列車１が走行していない状態では、圧電素子１３による発電は行われておらず、変調・増幅部１１すなわち地上装置４は停止した状態となっている。
In the present embodiment, when the train 1 is not traveling on the
そして、レール３上を列車１が走行してくると、レール３が振動され、列車１が近づくにつれてその振動は大きくなってくる。レール３が振動されると、圧電素子１３に振動が伝達され、この振動により圧電素子１３が変位して所定の電圧が発生する。この電圧は、安定化回路１４により安定化されて変調・増幅部１１に供給され、変調・増幅部１１が駆動される。この変調・増幅部１１の駆動により、地上装置４の情報部１０から送られる情報波信号を変調して増幅し、地上側送受信アンテナ９に送る。
When the train 1 travels on the
そして、車上側送受信アンテナ６が、地上側送受信アンテナ９と電磁結合した場合に、情報部１０からの情報波信号が車上側送受信アンテナ６に送られ、車上装置２の信号処理部７により列車制御信号を生成するようになっている。一方、車上装置２の信号処理部７から送られた情報波信号を地上側送受信アンテナ９を介して地上装置４に送るようになっている。
When the vehicle upper side transmission / reception antenna 6 is electromagnetically coupled to the ground side transmission / reception antenna 9, an information wave signal from the
列車１が地上装置４から遠ざかっていくにつれて、レール３の振動が小さくなり、振動がなくなると、圧電素子１３が変位しなくなり、発電が停止され、これに伴って、変調・増幅部１１も停止される。
As the train 1 moves away from the ground device 4, the vibration of the
以上述べたように、本実施形態においては、レール３を走行する列車１の振動により、発電を行う圧電素子１３を設け、この圧電素子１３により発電された電力により変調・増幅部１１を動作させるようにしているので、車上装置２に電力波信号を出力するための装置が不要となるとともに、地上装置４に、電力波信号を受信するための電力波信号アンテナおよび電源部が不要となり、車上装置２の小型化、軽量化、省電力化を図ることができ、地上装置４の小型化、軽量化を図ることができる。
As described above, in the present embodiment, the
なお、本発明は前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。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible based on the meaning of this invention.
１ 列車
２ 車上装置
３ レール
４ 地上装置
５ 車上子
６ 車上側送受信アンテナ
７ 信号処理部
８ 地上子
９ 地上側送受信アンテナ
１０ 情報部
１１ 変調・増幅部
１２ 圧電体発電部
１３ 圧電素子
１４ 安定化回路
１５ 蓄電部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
列車の車上子と電磁結合して信号を送受信する地上側送受信アンテナと、
列車が近づくにつれて大きくなる前記レールの振動により電圧を発生させる圧電素子と、
列車の接近により大きくなる前記レールの振動に伴い大きくなる前記圧電素子により発生した電圧を安定化させて電力を供給する安定化回路と、
前記安定化回路から安定化された電力が供給されると駆動動作を開始して、前記地上側送受信アンテナが前記列車の車上子と電磁結合した場合に情報部から出力される所定の情報波信号を変調、増幅して前記地上側送受信アンテナに送る変調・増幅部と、
を備え、
前記安定化回路は、電圧を発生させた前記圧電素子から送られる電力を一時的に蓄電するための蓄電部をさらに備え、
前記変調・増幅部は、列車の通過により小さくなっていく前記圧電素子による発電の停止に伴って停止されることを特徴とする地上装置。 A ground device installed between two rails,
A ground-side transmitting / receiving antenna that electromagnetically couples with the train's upper arm and transmits / receives signals;
A piezoelectric element that generates a voltage by the vibration of the rail that increases as the train approaches,
A stabilizing circuit that stabilizes the voltage generated by the piezoelectric element that increases with vibration of the rail that increases as a train approaches, and supplies power ;
The starting stabilized and the drive operating power Ru is supplied from the stabilizing circuit, predetermined information wave output from the information unit if the ground-side transceiver antenna is electromagnetically coupled with the train cars upper child A modulation / amplification unit that modulates and amplifies the signal and sends the signal to the ground side transmitting and receiving antenna;
With
The stabilization circuit further includes a power storage unit for temporarily storing power transmitted from the piezoelectric element that has generated a voltage ,
The ground device according to claim 1, wherein the modulation / amplification unit is stopped along with the stop of power generation by the piezoelectric element that becomes smaller as a train passes.
前記地上側送受信アンテナと電磁結合して情報波信号の送受信を行う車上側送受信アンテナと、前記地上側送受信アンテナから送られる情報波信号に基づいて列車制御信号を生成するとともに、前記地上装置に送信するための情報波信号を生成する信号処理部とを備えた車上装置と、
を備えていることを特徴とする列車制御装置。 A ground device according to claim 1;
A vehicle upper side transmission / reception antenna that electromagnetically couples with the ground side transmission / reception antenna to transmit / receive information wave signals, and generates a train control signal based on the information wave signal sent from the ground side transmission / reception antenna and transmits to the ground device An on-board device comprising a signal processing unit for generating an information wave signal for
A train control device comprising:
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