JPH05300058A - 移動体用非接触データキャリア装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】データキャリアとリーダライターを相対移動さ
せながらデータキャリアの内容を読み書きする移動体用
非接触データキャリア装置に関し、移動速度が早くて
も、より多くの情報をデータキャリアから読み書きでき
るようにする。 【構成】移動体１と走行路のいずれか一方に、外部から
非接触で記憶情報の読み書き可能なデータキャリア１０
を設置すると共に、他方にデータキャリア１０との間の
非接触結合により情報を読み書きする複数のリーダライ
ター１２−１，１２−２を進行方向に位置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、データキャリアとリー
ダライターを相対移動させながらデータキャリアの内容
を読み書きする移動体用非接触データキャリア装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄道線路の距離情報を提供する技
術としては、レール、枕木、線路等に一定間隔（通常は
５００ｍ又は１ｋｍ）で光学的な反射板を設置し、車両
に発光器と受光器を設け、反射光の回数を起点から積算
することにより距離情報を得ている。

【０００３】また線路は、必要に応じて又は定期的につ
き固めが必要で、最近ではマルチプルタイタンパと呼ば
れる保線車両でつき固め作業が行なわれている。この場
合、線路には信号線、管などが埋設されているが、保線
車両には線路の埋設物を検出することができないので、
先行する作業員がこれを見つけて保線車両のオペレータ
に知らせ、保守作業における埋設者の破損等のトラブル
を防ぐようにしている。

【０００４】さらに鉄道は定期的に線路の状態、即ちカ
ント、通し、遊間等を計測し、規定値と比較して保守作
業の指令を行なっている。現状では、計測車がある区間
計測を行なって計測データを持ち帰り、後日、規定値と
比較を行なっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
反射板の設置による距離情報の提供にあっては、反射板
に雪が積もったり鉄粉が付着したりするので、光の反射
が乱れ、検出ミスを起し、この結果、距離情報が正確に
積算されないことがあり、現実には作業員が拭きながら
使用している。

【０００６】また従来の保線作業では作業員により埋設
物を見つけているが、こうした保守作業は夜間行なうこ
とが多いこともあり、埋設物を見落とし、保線車両がそ
の埋設物を破損してしまうことがある。そのため反射板
を使用した距離情報提供システムを使い、距離と埋設物
の場所との関係を示すデータを保線車両に持たせ、この
データを検索することにより埋設物の有無を知る方法が
ある。しかし、前述のように反射板方式では距離情報が
不正確になることがあり、また、埋設物も埋設位置、内
容が追加、変更されるので、その都度、複数の保線車両
が持っているデータを同時に変更する必要があり、実用
的なシステムにはならない。

【０００７】更に、従来の計測車である区間の計測を行
って計測データを持ち帰り、後日、規定値と比較する方
法では、計測してから保守作業指令を出すまでに時間が
かかるため、緊急保守を必要とする場合に利用できない
不都合があった。また反射板を使って求めた距離情報と
規定値データとを関係付けたシステムも考えられるが、
反射板方式では距離情報が不正確になることがあり、実
用的でない。

【０００８】このような従来の問題点に対し本願発明者
にあっては、外部から非接触で記憶情報の読み書き可能
なデータキャリアを線路側に設置し、このデータキャリ
アに距離情報、保線作業情報、レール管理情報等を書込
み記憶しておくようにした移動体用の非接触データキャ
リア装置を提案している（特願平３−２８３４３３
号）。

【０００９】しかし、このような移動体用非接触データ
キャリア装置にあっては、データキャリアに設けたメモ
リの読出可能エリア及びデータ読出速度は固定であった
ため、移動体の移動速度、即ち車両の走行速度が決まる
と、読出できるデータ量も決ってしまう。図８はレール
２上を走行する車両１にリーダライター１２を搭載し、
線路側にデータキャリア１０を固定設置した場合であ
り、破線で示すリーダライター１２のサービスエリア
（電磁結合で通信可能な領域）７内の距離Ｌの範囲内で
データキャリア１０からのデータ読出しができる。

【００１０】このため、車両１の速度ｖに対し、通信可
能距離Ｌを通過する時間Ｔは、 Ｔ＝Ｌ／Ｖ で決まり、速度Ｖが早い程、通信可能時間Ｔは短くな
り、読出しできるデータ量が減ってしまう。このため車
両１の走行速度が制限されるという問題があった。本発
明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、移動
速度が早くても、より多くの情報をデータキャリアから
読み書きできるようにした移動体用非接触データキャリ
ア装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。図１に示すように、本発明の移動体用非接触
データキャリア装置は、移動体１と走行路のいずれか一
方に、外部から非接触で記憶情報の読み書き可能なデー
タキャリア１０を設置すると共に、他方にデータキャリ
ア１０との間の非接触結合により情報を読み書きする複
数のリーダライター１２−１，１２−２を進行方向に取
付けたことを特徴とする。

【００１２】ここで複数のリーダライター１２−１，１
２−２は、移動体１の走行によりデータキャリア１０と
近接して通信可能状態になる毎に、各リーダライター毎
に割当てられた第１及び第２の記憶フィールドの情報を
読み書きする。また進行方向の先頭に位置するデータキ
ャリア１２−１には、データキャリア１０の距離データ
を格納した第１の記憶フィールドの読出しが割当られ、
この記憶フィールドの読出しに先立ってデータキャリア
１０の存在を検知した時にデータキャリア検知信号を出
力し、続いて距離データの読出出力が得られるまでの遅
れ時間ΔＴを知って距離データを補正可能とする。

【００１３】

【作用】このような構成を備えた本発明の移動体用非接
触データキャリア装置によれば、移動速度Ｖが早くと
も、複数のリーダライター１２−１，１２−２を進行方
向に沿って設け、各リーダライター１２−１，１２−２
毎にデータキャリア１０の読み書きするメモリのフィー
ルドを割り当てておくことで、移動速度を低くしたり、
データキャリア１０の読出速度を早くしたりすることな
く、より多くの情報をデータキャリアから読出すること
ができる。

【００１４】即ち、図１のように、２台のリーダライタ
ー１２−１，１２−２を移動体１側に取付けた場合を例
にとると、サービスエリア７−１，７−２での通信可能
距離Ｌ１，Ｌ２が求まれば、速度Ｖとの間で読出時間Ｔ
は、 Ｔ＝（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｖ となり、リーダライターの数に応じて増加させることが
できる。

【００１５】また読出すデータ量が同じでよければ、移
動体１の速度を２倍にすることができる。

【００１６】

【実施例】図２は線路のつき固め作業に使用される保線
車両を例にとって本発明の一実施例を示した実施例構成
図である。図２において、１は保線車両であり、マルチ
プルタイタンパと呼ばれており、保線車両１は車両下部
の中央につき固め部３を備えており、レール２上を走行
しながらつき固め作業を行うことができる。

【００１７】本発明にあっては、レール２に沿って予め
定めた起点から一定間隔例えば５００ｍまたは１ｋｍ間
隔でデータキャリア１０を設置している。このようにレ
ール２に沿って一定間隔毎に設置されたデータキャリア
１０には起点からの距離情報が予め書き込み記憶されて
いる。またデータキャリア１０はレール２を敷設してい
る線路に埋設された埋設物の設置場所にも設置されてい
る。この埋設物の設置場所に設置されるデータキャリア
１０については、埋設作業を行った時点で作業者が携帯
用のリーダライターを使用して埋設物に関する情報を書
き込み記憶している。

【００１８】線路に対するデータキャリア１０の設置構
造は図３に示すようになる。図３において、レール２は
枕木４上に設置されていることから、レール２の外側の
枕木４上に取り付け金具５によってデータキャリア１０
を設置する。データキャリア１０はレール２上を通過す
る車両側に設けたリーダライターからの非接触による読
み書きを可能とするため、図示のようにデータキャリア
１０の読取り面を上に向けて設置している。

【００１９】尚、データキャリア１０の取り付け構造は
図３の実施例に限定されず、レール２に直接取り付けて
もよいし２本のレール２の間の枕木４上に設置してもよ
く、車両の走行を妨げない線路上の適宜の位置に設置す
ればよい。再び図２を参照するに、保線車両１の前部に
はレール２側のデータキャリア１０上を近接して通過で
きるように、この実施例にあっては２つのリーダライタ
ー１２−１，１２−２を進行方向に沿って設置してい
る。保線車両１の前部に設けた２台のデータキャリア１
２−１，１２−２は線路側に設置したデータキャリア１
０の部分を通過するごとにデータキャリア１０に記憶し
ている距離情報及びまたは埋設物情報を読み出す。

【００２０】リーダライター１２−１，１２−２でデー
タキャリア１０から読み出された距離情報は保線車両１
に搭載された警報表示部６において起点からの距離表示
に使用される。また、データキャリア１０から読み出さ
れた埋設物情報は警報表示部６に埋設物ありの警報表示
出力を行わせ、オペレータは警報表示出力を受けてつき
固め作業を一時中止し、埋設情報で示された区間を通過
した後につき固め作業を再開する。

【００２１】勿論、データキャリア１０から読み出した
埋設情報に基づき、オペレータの介在を必要とすること
なく自動的につき固め作業を一時中止して埋設物の区間
を通過した後に作業を自動再開することもできる。この
ような自動化を容易にするためには埋設区間の始まりと
終わりのそれぞれに埋設情報を書き込んだデータキャリ
ア１０を設置しておくことが望ましい。

【００２２】図４は本発明で用いる進行方向先頭に位置
するリーダライター１２−１をデータキャリア１０と共
に示した実施例構成図である。図４において、リーダラ
イター１２−１にはアクセス制御手段としてのＭＰＵ２
２，変調回路４０及び復調回路４６を備えたデータ伝送
部３２，共通コアに巻いた送信コイル３４ａと受信コイ
ル３４ｂ，更に上位コンピュータ装置に対する上位イン
タフェース４８を備える。

【００２３】ＭＰＵ２２にはデータキャリア１０のメモ
リ回路４４に設けた第１フィールドの距離データを読み
出す第１フィールド読出部２４としての機能と、データ
キャリアの存在を検出してデータキャリア検出信号を出
力するデータキャリア検出部２８の機能が設けられてい
る。勿論、ＭＰＵ２２は第１フィールド読出部２４によ
るリード動作以外に任意のフィールドを指定してデータ
を書き込むライトアクセス機能も有する。

【００２４】ここで、第１フィールド読出部２４による
リードアクセスの具体的な動作は チップセレクト信号をオン リードコマンド０１１０の発行 第１フィールドの先頭アドレスのＡ１の発行 第１フィールドからの距離データの受信 チップセレクト信号のオフ の順番に行われる。

【００２５】また、ライトアクセスは チップセレクト信号をオン ライトコマンド０１０１の発行 アドレス発行 データ送信 チップセレクト信号のオフ の順番に行われる。

【００２６】リーダライター１２−１のデータ伝送部３
２に設けた変調回路４４はデータキャリア１０に対する
コマンド，アドレス，データ等の送信データをデータビ
ット０，１に対応して予め定めた異なる周波数ｆ１，ｆ
２で周波数変調するＦＳＫ変調を行って送信コイル３４
ａに供給する。また、復調回路４６としてはデータキャ
リア１０からの返送データがスペクトラム拡散変調され
ていることから、これに対応した復調を受信コイル３４
ｂからの受信信号に対し施し、返送データをビット単位
に復調してＭＰＵ２２に出力する。

【００２７】次にデータキャリア１０を説明すると、デ
ータキャリア１０には単一のコイル３６、コイル３６の
送信と受信を切り替える切替スイッチ５０、復調回路５
２，切替回路５４及び変調回路５６を備えデータ伝送部
３８、Ｅ² ＰＲＯＭを用いたメモリ制御部４２とメモリ
部４４及び整流回路４０が設けられる。メモリ制御部４
２にはチップセレクト端子ＣＳ、クロック端子ＣＬＫ、
データ入力端子ＤＩ、データ出力端子ＤＯが設けられ
る。データ出力端子ＤＯはメモリ制御部４２に設けた３
ステートバッファ５８の出力が接続され、３ステートバ
ッファ５８の制御端子に対するリセーブル状態でデータ
出力端子ＤＯはハイインピーダンス状態におかれ、制御
端子がイネーブル状態になると３ステートバッファ５８
の入力ビット１，０に応じてデータ出力端子ＤＯはＨレ
ベルまたはＬレベルとなる。

【００２８】コイル３６は送信と受信を切り替える切り
替え回路により制御され、次の３つのモードで制御され
る。 スタンバイモード リーダライター１２−１からアクセスがない状態では受
信側ａに切り替わっている。

【００２９】リードモード リーダライター１２−１からリードコマンド０１１０及
びアドレスを受けるとチップセレクト信号をオフするま
で送信側ｂに切り替わっている。 ライトモード リーダライター１２−１からライトコマンド０１０１、
アドレス書込データを受けると１つのフィールドのデー
タを全て送信するまで受信側ａに切り替わっている。

【００３０】データ伝送回路３８に設けた復調回路５２
はコイル３６で受信したリーダライター１２−１からの
ＦＳＫ変調された受信信号を復調してチップセレクト信
号、クロック信号及びアクセス信号を復調し、並列的に
メモリ制御部４２に出力する。また、変調回路５６はメ
モリ制御部４２のデータ出力端子ＤＯからのリード信号
１，０に応じてこのリード信号をビット単位にスペクト
ラム拡散変調してコイル３６よりリーダライター１２−
１側に送信する。

【００３１】このスペクトラム拡散変調としては、例え
ばデータビット１で所定のワード長のＭ系列信号を送信
し、データビット０でＭ系列信号の送信を停止すればよ
い。このようなＭ系列信号を用いたスペクトラム拡散変
調信号の送信に対し、リーダライター１２−１側に設け
た復調回路４６には送信側のＭ系列信号と同じ基準Ｍ系
列信号が設定されており、受信コイル３４ｂの受信信号
をＭ系列信号と同じワード長のシフトレジスタに順次投
入しながら基準Ｍ系列信号との間でワード単位に積和計
算を行って自己相関を求め、自己相関のピーク値が得ら
れたときにＭ系列信号の受信と判別し、データビット１
をＭＰＵ２２に出力する。

【００３２】勿論、自己相関のピーク値が得られない場
合にはデータビット０をＭＰＵ２２に出力する。更にデ
ータキャリア１０には整流回路４０が設けられ、切替ス
イッチ５０を受信側ａに切り替えた状態でコイル３６に
得られる受信信号を整流して直流電源電圧Ｖｃｃを出力
し、データキャリア１０の各回路部に対する電源供給を
行っている。

【００３３】本発明のデータキャリア１０にあっては、
メモリ部４４の記憶領域を例えば第１フィールドと第２
フィールドの２に分けており、第１フィールドには距離
データを格納し、一方、第２フィールドには埋設物デー
タを記憶している。距離データを格納した第１フィール
ドは保線車両に設置した先頭側のリーダライター１２−
１に割り当てられており、従ってリーダライター１２−
１のＭＰＵ２２に設けた第１フィールド読出部２４はメ
モリ部４４の第１フィールドの先頭アドレスＡ１を指定
してリードアクセスを行うことになる。

【００３４】データキャリア１０のメモリ部４４の第２
フィールドには図２の保線車両６において２番目に設け
ているリーダライター１２−２に割り当てられる。この
２番目に設けているリーダライター１２−２の構成は図
５の実施例に示すようになる。図５に示すリーダライタ
ー１２−２のハードウェア構成にあっては、図４のリー
ダライター１２−１と同じであるが、ＭＰＵ２２に第２
フィールド読出部２６としての機能が設けられる。具体
的には、図４のメモリ部４４に設けた埋設物データを格
納している第２フィールドの先頭アドレスＡ２を指定し
たリードアクセスを行う機能を有する。

【００３５】図６は図４及び図５に示した２台のリーダ
ライター１２−１，１２−２によるデータキャリア１０
の読出動作を示したタイミングチャートである。図２に
示すように、保線車両１がデータキャリア１０の設置位
置に近付いてくると、図１の原理説明図に示したように
リーダライター１２−１のサービスエリア７−１で決ま
る通信可能距離Ｌ１の中にデータキャリア１０が入った
とき電磁誘導結合による通信可能状態が作り出される。

【００３６】具体的には、リーダライター１２−１の送
信コイル３４ａからは電源供給のための周波数信号が常
時送信されており、これをデータキャリア１０側で受信
してパワーオンスタートによる動作状態となり、リーダ
ライター１２−１に対しレディ応答を返してくる。この
レディ応答に対しリーダライター１２−１のＭＰＵ２２
に設けたデータキャリア検出部２８がデータキャリア１
０の存在を検出して上位のコンピュータ装置に対しデー
タキャリア検出信号を図６に示すようにに最初の時刻ｔ
１のタイミングで出力する。

【００３７】続いてリーダライター１２−１によるデー
タキャリア１０の第１フィールドの読取動作がＴ１時間
に亘って行われる。続いて空き時間をおいてリーダライ
ター１２−２がデータキャリア１０に対し通信可能状態
となり、時刻ｔ２よりＴ２時間に亘って第２フィールド
の読出動作が行われる。図６の時刻ｔ１で出力されるデ
ータキャリア検出信号はリーダライター１２−１による
第１フィールドからの距離データの読出しにおいて、読
み出された距離データの誤差を補正するために使用され
る。

【００３８】図７（ａ）は保線車両１がデータキャリア
１０の設置場所に差しかかって先頭に配置しているリー
ダライター１２−１でデータキャリア１０が検知されて
データキャリア検出信号が出力されたタイミングを示し
ている。続いてリーダライター１２−１により第１フィ
ールドの読出動作がＴ１時間に亘って行われ、図７
（ａ）のタイミングからＴ１時間経過した図７（ｂ）の
状態で上位装置は処理データを受領するようになる。

【００３９】この図７（ａ）から（ｂ）に至るときの保
線車両１の移動速度をＶ１とすると、第１フィールドの
読出時間Ｔ１によってデータキャリア１０の設置位置に
保線車両１が達してから実際に距離データが得られるま
で、（Ｖ１×Ｔ１）分だけ保線車両１が走行してしま
い、これが誤差となる。この誤差は保線車両１の走行速
度が図７（ｃ）に示すようにＶ１からＶ２と速くなると
より大きくなる。

【００４０】そこで上位のコンピュータ装置にあって
は、データキャリア検出信号を受けた時点から先頭のリ
ーダライター１２−１より距離データが出力されるまで
の第１フィールド読出時間Ｔ１を計数し、またそのとき
の走行速度Ｖを知って距離補正量（Ｔ１×Ｖ）を求め、
この補正距離をデータキャリア１０から読み出された読
出距離に加えることで現時点における保線車両１の起点
からの距離を求めるようになる。

【００４１】尚、上記の実施例は保線車両に本発明の非
接触データキャリア装置を適用した場合を例にとるもの
であったが、本発明はこれに限定されず、適宜の軌道走
行車両、更には軌道でなくても走行路の決まった車両な
どの移動体につきそのまま適用できる。また上記の実施
例にあっては、移動体側にリーダライターを進行方向に
並べて設置し、地上側にデータキャリアを設置していた
が、逆に移動体側にデータキャリアを設置し地上側に進
行方向に沿って複数のリーダライターを並べるようにし
てもよい。

【００４２】更に、上記の実施例はデータキャリア２台
を例にとるものであったが、必要に応じて任意の数とす
ることができる。更にまた、上記の実施例ではリーダラ
イターからのデータキャリア検知信号を上位コンピュー
タに与えて距離補正を行っているが、これに限定され
ず、これから距離データを送信するのでその準備要求信
号として使用したり、データキャリア検知信号が得られ
ない場合に上位コンピュータに必要なアクションをとら
せる信号等、適宜の使い方が含まれる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、移動速度が速くとも、より多くの情報をデータキャ
リアから読み出すことができ、車両速度や読出速度によ
る制限を大幅に緩和することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図

【図２】本発明の実施例構成図

【図３】本発明におけるレール側に対するデータキャリ
アの設置説明図

【図４】本発明で車両先頭に設けるリーダライターをデ
ータキャリアと共に示した実施例構成図

【図５】本発明で２番目以降に設けるデータキャリアの
実施例構成図

【図６】本発明のリーダライターによる読出動作を示し
たタイミングチャート

【図７】本発明のデータキャリア検出信号による距離デ
ータの補正を示した説明図

【図８】リーダライターが１台の場合の問題を示した説
明図

【符号の説明】

１：保線車両（移動体） ２：レール ３：つき固め部 ４：枕木 ５：取付け治具 ６：警報表示部 ７−１，７−２：サービスエリア １０：データキャリア １２−１，１２−２：リーダライター ２２：ＭＰＵ ２４：第１フィールド読出部 ２６：第２フィールド読出部 ２８：データキャリア検出部 ３２，３８：データ伝送制御部 ３４ａ：送信コイル ３４ｂ：受信コイル ３６：コイル ４０，５６：変調回路 ４２：メモリ制御部 ４４：メモリ部 ４６，５２：復調回路 ４８：上位インタフェース

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動体と走行路のいずれか一方に、外部か
   ら非接触で記憶情報の読み書き可能なデータキャリアを
   設置すると共に、他方に前記データキャリアとの間の非
   接触結合により情報を読み書きするリーダライターを進
   行方向に複数個取付けたことを特徴とする移動体用非接
   触データキャリア装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の移動体用非接触データキャ
   リア装置に於いて、前記複数のリーダライターは、移動
   体の走行により前記データキャリアと近接して通信可能
   状態になる毎に、各リーダライター毎に割当てられた記
   憶フィールドの情報を読み書きすることを特徴とする移
   動体用非接触データキャリア装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の移動体用非接触データキャ
   リア装置に於いて、 前記進行方向の先頭に位置するデータキャリアにはデー
   タキャリアの距離データを格納した記憶フィールドの読
   出しが割当られ、該記憶フィールドの読出しに先立って
   データキャリアの存在を検知した時にデータキャリア検
   知信号を出力することを特徴とする移動体用非接触デー
   タキャリア装置。