JPH07329782A - 列車制御用通信装置 - Google Patents

列車制御用通信装置

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JPH07329782A
JPH07329782A JP14530894A JP14530894A JPH07329782A JP H07329782 A JPH07329782 A JP H07329782A JP 14530894 A JP14530894 A JP 14530894A JP 14530894 A JP14530894 A JP 14530894A JP H07329782 A JPH07329782 A JP H07329782A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 軌道回路を用いた列車検知及び車上へのデー
タ伝送をスペクトラム拡散通信方式で実施して耐ノイズ
性を高め、S/N比を向上させる。 【構成】 地上送信部からは、“1”に対応する所定の
周波数を有する基本信号、及びその基本信号と所定の周
波数差を有し、“0”に対応する所定の周波数を有する
補助信号をATC情報に対応させて選択し、拡散処理し
て軌道回路へ送出する。地上受信部は、地上送信部から
の信号を受信したときに列車なしを、またその信号を受
信しないときに列車ありを検知する。車上受信部は、地
上送信部からの信号を受信しているときに、拡散処理で
用いたPN符号の相関検出信号に基づいてATC情報を
生成する車上情報生成手段を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は列車制御用通信装置に係
り、特に、スペクトラム拡散(SS)通信方式を利用し
て列車検知を行うとともに、ATC(Automatic Train
Control )情報等の車上への列車制御用信号を送出でき
るようにしたものに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、軌道回路を利用した列車検知装置
は、レール(軌道)を所定長さ毎に区分して形成した閉
そく区間のレールを軌道回路の一部とし、その閉そく区
間の始端側(列車の進出する側)に、所定周波数の信号
を送出する送信器を接続するとともに、その閉そく区間
の終端側(列車が進入する側)に信号を受信する受信器
を接続して構成されている。
【0003】上記構成において、閉そく区間内に列車が
存在し、レールが列車の車軸(車輪)で短絡されたとき
は受信器の出力レベルは低下し、一方、閉そく区間内に
列車が存在しないときは、受信器の出力は所定高さに維
持される。したがって、受信器の出力で軌道リレーをO
N(扛上),OFF(落下)させれば、そのON,OF
F状態で閉そく区間内の列車有無を検知することができ
る。
【0004】上記閉そく区間は、相隣接する閉そく区間
とインピーダンスボンド等で交流信号に対して電気的絶
縁が図られていて、相隣接する閉そく区間の列車検知用
の信号と干渉し合わないように工夫されている。また、
交流信号に対して電気的に無絶縁に形成されている場合
は、相隣接する閉そく区間で使用される検知用の信号の
周波数を互いに異なるようにして干渉を防止している。
【0005】さらに、地上側から車上(列車)側にAT
C等の列車制御用情報(以下、情報をデータというとき
もある)を送出するには、上記の列車検知用の信号を送
出データに対応させて矩形波変調し、この変調信号を車
上で受信するようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の軌道回路を利用した列車検知及び列車制御用データ
の送出を行う列車制御用通信装置においては、軌道回路
の一部を形成するレールはノイズを受けやすい環境にあ
るため、S/N比が低くなりやすいという欠点があっ
た。また、このことは、車上の受信回路でも同様で、ノ
イズをうけやすく、S/Nが低くなりやすいという欠点
があった。
【0007】そこで、本発明は、上記欠点を解決するた
めになされたものであって、その目的は、SS通信方式
を採用して耐ノイズ性の高い列車制御用通信装置を提供
することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る列車制御用
通信装置は、上記目的を達成するために、地上送信部
と、地上受信部と、車上受信部とを有する列車制御用通
信装置であって、前記地上送信部は、論理値“1”(以
下、論理値を省略する)に対応する所定の周波数を有す
る基本信号、及びその基本信号と所定の周波数差を有
し、“0”に対応する所定の周波数を有する補助信号を
それぞれ発生させる信号発生手段と、その信号発生手段
から発生した前記基本信号又は前記補助信号を車上に送
出すべき情報に対応させて択一的に選択して送信信号を
生成する送信信号生成手段と、その送信信号生成手段で
生成された信号を所定のPN符号で拡散処理する拡散手
段と、その拡散手段で拡散された信号を軌道回路を形成
するレールの始端側に送出する送出手段とからなり、前
記地上受信部は、前記軌道回路を形成するレールの終端
側から信号を受信する受信手段と、その受信手段からの
出力を前記地上送信部で用いられる前記基本信号又は前
記補助信号と同じ信号を用いて乗算処理し、その地上送
信部で用いられるPN符号と同期した同一のPN符号を
発生させるPN符号発生手段と、前記受信手段で受信し
た信号を前記PN符号発生手段からのPN符号を用いて
逆拡散処理する逆拡散手段と、その逆拡散手段で逆拡散
された信号を周波数変換して所定の偏移周波数成分を含
む信号を生成する変調手段と、その変調手段からの信号
を検出したときに前記レール上に列車なしを、その信号
を検出しないときにそのレール上に列車ありを検知する
列車検知手段とからなり、前記車上受信部は、前記軌道
回路を形成するレールから信号を受信する車上側受信手
段と、その車上側受信手段からの出力を前記地上送信部
で用いられる前記基本信号又は前記補助信号と同じ信号
を用いて乗算処理し、その地上送信部で用いられるPN
符号と同期した同一のPN符号を発生させる車上側PN
符号発生手段と、前記車上側受信手段で受信した信号を
前記車上側PN符号発生手段からのPN符号を用いて逆
拡散処理する車上側逆拡散手段と、その車上側逆拡散手
段で逆拡散された信号を周波数変換して所定の偏移周波
数成分を含む信号を生成する車上側変調手段と、その車
上側変調手段からの信号を検出しているときに、前記車
上側PN符号発生手段の前記PN符号の相関検出信号に
基づいて車上情報を生成する車上情報生成手段とからな
る、ことを特徴としている。
【0009】そして、上記周波数差は、(拡散帯域幅)
÷(PN符号のチップ数×2)×n(但し、n≧1。好
ましくは、n=1,2,3…)であることを特徴として
いる。
【0010】また、前記車上側変調手段は、偏移周波数
成分を含む信号を生成するのに変えて、周波数変調処理
して生成するものであることを特徴としている。
【0011】
【作用】上記構成において、地上受信部の列車検知手段
は、抽出手段が偏移周波数成分を抽出したときにレール
上に列車なしを、その偏移周波数成分を抽出しないとき
にそのレール上に列車ありを検知する。また、車上受信
部の車上情報生成手段は、車上側変調手段からの信号を
検出しているときに、車上側PN符号発生手段のPN符
号の相関検出信号に基づいて車上情報を生成する。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は、一実施例装置の概略構成図であって、レ
ールRを所定長さに区分して形成された閉そく区間(図
1では、図面を簡略化するために3個の閉そく区間しか
示されていない。)1T,2T,3T…に区分されてい
る。なお、本発明では、軌道回路は各閉そく区間1T,
2T,3T…毎に形成されているので、軌道回路も1
T,2T,3T…で示している。
【0013】各閉そく区間1T,2T,3T…は、周知
のインピーダンスボンドを用いた区分でもよく、またレ
ール間にコンデンサ等を介在させた無絶縁区分でもよ
い。
【0014】本実施例装置は、各閉そく区間毎に設置さ
れるので、以下、閉そく区間2Tに対応した列車制御用
通信装置を説明する。
【0015】先ず、地上送信部aとしては、信号発生器
1、ATC情報生成回路2、拡散回路3、送信器4及び
PN符号発生器5が設けられている。信号発生器1は、
第1,第2信号発生回路1a,1bからなり、このうち
第1信号発生回路1aは、所定の周波数を有する“1”
に対応する基本搬送波(本発明の基本信号に該当)(f
c)をATC情報生成回路2に出力するように構成され
ている。また、第2信号発生回路1bは、上記基本搬送
波(fc)と所定の周波数差を有する“0”に対応する
補助搬送波(本発明の補助信号に該当)(fc+fα)
をATC情報生成回路2に出力するように構成されてい
る。
【0016】なお、上述の補助搬送波は、基本搬送波
(fc)に所定の周波数(fα)を加算した形に形成さ
れているが、基本搬送波(fc)と補助搬送波(fc+
fα)との間には所定の周波数差を有する2つの搬送波
であればよいので、補助搬送波は基本搬送波(fc)か
ら所定の周波数(fα)を減算した周波数を有するもの
であってもよい。また、基本搬送波(fc)に“1”
を、補助搬送波(fc+fα)に“0”のATC情報を
割付けているが、これを逆に、つまり基本搬送波(f
c)に“0”を、補助搬送波(fc+fα)に“1”を
割付けるようにしてもよい。したがって、本発明の特許
請求の範囲における論理値の割付けは1例であって、そ
の逆の割付けも含んでいる。
【0017】ATC情報生成回路2は、列車イに送出す
べきATC情報に対応して上記基本搬送波(fc)と補
助搬送波(fc+fα)を択一的に選択するスイッチン
グ回路から構成されている。すなわち、ATC情報が
“1”のときは、基本搬送波(fc)を拡散回路3に出
力し、ATC情報が“0”のときは、補助搬送波(fc
+fα)を拡散回路3に出力するように構成されてい
る。
【0018】拡散回路3は、所定の拡散帯域幅を有し、
かつ所定のチップ数を有するPN符号(PN1 )を発生
させるPN符号発生器5からのPN符号を用いて、各搬
送波(fc,fc+fα)を拡散処理した後、次の送信
器4へ出力するように構成されている。
【0019】送信器4は、周知の増巾器から形成されて
いて、その出力を閉そく区間2Tの軌道回路を形成する
レールRの始端側Xへ接続トランスtを介して供給する
ように構成されている。
【0020】地上受信部bは、受信器10、乗算(復
調)回路11、相関マッチドフィルタ12、CPU1
3、PN符号発生器(以下、PNGという)14、逆拡
散回路15、乗算(復調)回路16、信号発生回路17
及び軌道リレー(列車検知リレー)TRを備えた検出器
18から構成されている。このうち、受信器10は周知
の増巾回路で形成されていて、その出力信号を乗算回路
11及び逆拡散回路15へ出力するように構成されてい
る。
【0021】乗算回路11は、上記第1信号発生回路1
aが拡散回路3へ送出した基本搬送波(fc)と同じ周
波数の信号(fc)を出力する信号発生器11aからの
出力を用いて乗算処理し、地上送信部aで用いたPN符
号(PN1 )を含む信号を取出し、これをローパスフィ
ルタ12′を介して相関マッチドフィルタ12へ出力す
るように構成されている。
【0022】相関マッチトフィルタ12は、周知の相関
マッチドフィルタ回路から形成され、上記PNG5と同
様のPN符号(PN1 )をPNG12aから入力し、乗
算回路11からのPN符号との一致状態を計算し、その
結果をCPU13に送出するように構成されている。
【0023】CPU13は、相関のピークを検出する方
法等の周知の手法によりPN符号(PN1 )の同期を検
出して、その検出信号を送信側と同じPN符号(P
1 )を発生させるPNG14にトリガ信号として出力
するように構成されている。
【0024】逆拡散回路15は、受信器10の信号を入
力し、その入力した信号を上記PNG14からのPN符
号(PN1 )を用いて逆拡散処理し、その出力をバンド
パスフィルタ16′を介して乗算回路16に与えるよう
に構成されている。
【0025】乗算回路16に入力される信号、すなわ
ち、ATC情報の“1”,“0”により周波数が偏移さ
れている信号は、乗算回路16において、所定の周波数
の信号を発生させる信号発生器17からの信号を用いて
乗算処理されて周波数変換され、偏移周波数成分が抽出
されるように構成されている。ここで用いられる信号
は、例えば“1”,“0”の各搬送波(fc,fc+f
α)の中心周波数(fc+fα/2)である。
【0026】抽出された偏移周波数成分の信号は、その
信号成分のみがバンドパスフィルタ18′で取出された
後、レベル判定回路及び検波回路を含む検出回路18を
介して軌道リレーTRに入力されるように構成されてい
る。
【0027】次に、地上受信部bにおける列車検知動作
について説明する。
【0028】先ず、図1のように、軌道回路2Tに列車
イが存在するときについて説明すると、レールRは、列
車イの車軸により短絡されるので、終端側Yの地上送信
部aから送出される信号のレベルは小さくなる。したが
って、レールRから接続トランスtを介して入力した受
信器10の出力レベルが小さく、このため、相関マッチ
ドフィルタ12の出力も小さくなり同期検出ができなく
なる。
【0029】また、逆拡散回路15の逆拡散も同期点で
行われなくなるため、軌道リレーTRの扛上を維持でき
ず落下する。この軌道リレーTRの落下により、列車が
閉そく区間2Tに存在したことを検知することができ
る。さらに、列車イを検知している状態においても、相
関マッチドフィルタ12の出力は、PN符号(PN1
の一致状態、逆拡散回路15以降の回路では、狭帯域の
信号成分(偏移周波数成分)のレベル状態を常にチェッ
クしているのでノイズは効果的に除去され、これによ
り、S/Nの優れた信号検出ができ、耐ノイズ性の良い
列車検知を行うことが可能となる。
【0030】次に、軌道回路2Tに列車イが存在してい
ないときについて説明すると、この場合は、レールRが
車軸で短絡されていないため、受信器10は、地上送信
部aからのATC情報に対応した所定のレベルを有する
拡散信号が受信される。
【0031】逆拡散回路15から取出された信号はAT
C情報“1”,“0”により周波数が偏移している信号
となっているので、これを乗算回路16で所定の周波数
の信号(上述の例では、“1”,“0”の搬送周波数の
中心周波数(fc+fα/2))を乗算して周波数変換
すると、偏移周波数成分を含む信号に生成される。この
生成された信号は、バンドパスフィルタ18′で取出さ
れ、検出回路18でレベル判定され、規定レベル以上で
軌道リレーTRが扛上される。この軌道リレーの扛上に
より軌道回路2TのレールR上に列車が存在していない
ことを検知することとなる。
【0032】次に、車上受信部cに付いて説明する。な
お、車上受信部cの構成要素のうち、上記地上受信部b
と同一構成要素には、下一桁の共通する符号を付してあ
り、これら共通する構成要素については、作用も同一で
あるので詳しい説明は省略する。
【0033】車上受信部cにおいて、30はレールRか
ら信号を受信する車上子(アンテナ)であり、31はデ
ータ生成部であって、地上受信部bのCPU13と同様
に、PN符号(PN1 )の同期検出を行うとともに、車
上情報を生成する機能を有するCPUから構成されてい
る。また、32はアンド回路、CHRはチェックリレー
である。
【0034】車上受信部cの受信器20は、上記地上受
信部bの受信器10がレールRから接続トランスtを介
して地上送信部aからの信号を入力していたのに対し、
車上子30を介して入力するように構成されている。
【0035】車上受信部cの受信器20は、地上受信部
bの受信器10が列車イの車軸で短絡されたときは、信
号入力がほとんど0になるのに対して、地上送信部aが
信号を送出している間は、常時、所定レベルの信号を入
力することができる。したがって、地上受信部bの軌道
リレーTRに該当するチェックリレーCHRは、地上送
信部aから信号が正常に送出され、かつ受信器20から
検出回路28までが正常に動作している間は、扛上状態
を保ち、アンド回路32の一方の入力を満たすことがで
きる。
【0036】すなわち、このチェックリレーCHRが落
下したときは、地上送信部aから信号が正常に送出され
ていないか、又は車上受信部cに故障が発生しているこ
とを意味し、この場合は、アンド回路32は出力しない
ので、誤った車上情報の出力を防止することができる。
【0037】データ生成器31は、同期検出回路31a
が地上受信部bのCPU13と同様にPN符号(P
1 )の同期を検出するとともに(地上受信部bのCP
U13は、車上受信部cの同期検出回路31aの機能だ
けを有している。)、相関値判定回路31bに対して同
期検出信号を出力するように構成されている。
【0038】次に、車上(列車イ)における車上情報生
成動作を図2の波形図を用いて説明すると、受信器20
の出力は、基本搬送波(fc)と同一の信号で乗算さ
れ、ローパスフィルタ22′を通過させることによりP
N符号(PN1 )を含む成分が抽出される。この抽出さ
れたPN符号は、“1”の場合、矩形波のPN符号とな
り、他方、“0”の場合、両搬送波(fc,fc+f
α)の周波数差分の信号で振幅変調されたPN符号とな
る(図2(a)参照。図1のA部の波形。)。このと
き、この周波数差によって、図2(b)に示した例のよ
うに相関値のピークが変化する。
【0039】図3(a)は、両搬送波(fc,fc+f
α)の周波数差が所定の関係、つまり、その周波数差=
拡散帯域幅÷(PN符号チップ数×2)×nで、nが大
きくなると最大相関値が変化することを示している。こ
こで最大相関値の変化とは、図3(b)で示されるよう
に、相関のピークの同期点であるが、その値は、nを大
きくすると減少することを表している。したがって、上
記nをn≧1、好ましくはn=1,2,3…になる関係
となるようにその周波数差を決めると、相関値でデータ
“1”,“0”を判定する場合のS/N比を大幅に改善
することができる(図2(b)参照)。
【0040】すなわち、従来は、“1”,“0”を検出
するために、それぞれPN符号種を変えたり、あるい
は、同一PN符号で位相を変えたりしていたが、部分相
関・相互相関がそれほど小さくならないという問題があ
った。しかし、本実施例装置は、両搬送波(fc,fc
+fα)の周波数差を上述のようにしたので、同一PN
符号(PN1 )を用いることができ、極めて簡単な構成
とすることができる。
【0041】同期検出回路31aは、同期点を検出する
毎に、つまり、基本搬送波(fc)に対応する“1”を
検出する毎に相関値判定回路31bに出力するので、相
関値判定回路31bは、予め決められている符号長か
ら、地上側からの情報に対応した“1”,“0”を生成
し、アンド回路32の他方の入力端へ出力することがで
きる。
【0042】アンド回路32は、上述したようにチェッ
クリレーCHRの扛上を条件に車上情報を出力するの
で、信頼性の高い車上情報を出力することが可能とな
る。
【0043】なお、上述の実施例では、信号発生器11
a,21aからは基本搬送波(fc)と同じ信号を出力
するようにしたが、これを補助搬送波(fc+fα)を
出力するようにしてもよい。この場合は、図2(b)の
に示されるように、補助搬送波(fc+fα)の同期
点が車上情報生成時の基準とされる。
【0044】図4は、他の例の車上受信部c′を示すも
のであって、上記図1の車上受信部cとは、チェックリ
レーCHRの代りにFSK復調器40を用いている点で
異なっている。
【0045】すなわち、逆拡散回路25で逆拡散処理さ
れて元の狭帯域信号に戻されたものをFSK復調器40
で復調し、アンド回路32の一方の入力とするようにし
ている。これにより、データ生成器31から復調したデ
ータとFSK復調器40で復調したデータとのANDを
とって最終出力データとしているので信頼度の高い情報
となる。また、この場合は、図1のように乗算回路16
やチェックリレーCHRを必要とせず構成を簡素化でき
る利点がある。
【0046】
【発明の効果】本発明装置は、“1”,“0”に対応し
た周波数の異なる基本搬送波及び補助搬送波を用いてS
S通信方式を採用し、地上,車上受信部で基本又は補助
搬送波を検出して列車検知及び情報伝送を行なうように
したので、送受信側で同じPN符号を用いることがで
る。しかも、上記周波数の差を所定の値に保つことによ
り相互干渉を効果的に防止して、適確に情報伝送を行な
うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例装置の概略構成図である。
【図2】データ生成部における説明のための波形図であ
る。
【図3】基本搬送波及び補助搬送波の周波数差における
相関値を示す説明図である。
【図4】他の車上受信部の概略構成図である。
【符号の説明】
1 信号発生器 2 ATC情報生成回路 3 拡散回路 4 送信器 5,12a,14,22a,24 PN符号発生器
(PNG) 10 受信器 11,16 乗算回路 12,22 相関マッチドフィルタ 13 CPU 18,28 検出器 31 データ生成器 31a 同期検出回路 31b 相関値判定回路 a 地上送信部 b 地上受信部 c 車上受信部 TR 軌道リレー(列車検知リレー) CHR チェックリレー イ 列車 R レール 1T,2T,3T… 閉そく区間(軌道回路) X 始端側 Y 終端側

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地上送信部と、地上受信部と、車上受信
    部とを有する列車制御用通信装置であって、 前記地上送信部は、 論理値“1”に対応する所定の周波数を有する基本信
    号、及びその基本信号と所定の周波数差を有し、論理値
    “0”に対応する所定の周波数を有する補助信号をそれ
    ぞれ発生させる信号発生手段と、 前記信号発生手段から発生した前記基本信号又は前記補
    助信号を車上に送出すべき情報に対応させて択一的に選
    択して送信信号を生成する送信信号生成手段と、 前記送信信号生成手段で生成された信号を所定のPN符
    号で拡散処理する拡散手段と、 前記拡散手段で拡散された信号を軌道回路を形成するレ
    ールの始端側に送出する送出手段とからなり、 前記地上受信部は、 前記軌道回路を形成するレールの終端側から信号を受信
    する受信手段と、 前記受信手段からの出力を前記地上送信部で用いられる
    前記基本信号又は前記補助信号と同じ信号を用いて乗算
    処理し、その地上送信部で用いられるPN符号と同期し
    た同一のPN符号を発生させるPN符号発生手段と、 前記受信手段で受信した信号を前記PN符号発生手段か
    らのPN符号を用いて逆拡散処理する逆拡散手段と、 前記逆拡散手段で逆拡散された信号を周波数変換して所
    定の偏移周波数成分を含む信号に生成する変調手段と、 前記変調手段からの信号を検出したときに前記レール上
    に列車なしを、その信号を検出しないときにそのレール
    上に列車ありを検知する列車検知手段とからなり、 前記車上受信部は、 前記軌道回路を形成するレールから信号を受信する車上
    側受信手段と、 前記車上側受信手段からの出力を前記地上送信部で用い
    られる前記基本信号又は前記補助信号と同じ信号を用い
    て乗算処理し、その地上送信部で用いられるPN符号と
    同期した同一のPN符号を発生させる車上側PN符号発
    生手段と、 前記車上側受信手段で受信した信号を前記車上側PN符
    号発生手段からのPN符号を用いて逆拡散処理する車上
    側逆拡散手段と、 前記車上側逆拡散手段で逆拡散された信号を周波数変換
    して所定の偏移周波数成分を含む信号に生成する車上側
    変調手段と、 前記車上側変調手段からの信号を検出しているときに、
    前記車上側PN符号発生手段の前記PN符号の相関検出
    信号に基づいて車上情報を生成する車上情報生成手段と
    からなる、 ことを特徴とする列車制御用通信装置。
  2. 【請求項2】 周波数差は、(拡散帯域幅)÷(PN符
    号のチップ数×2)×n(但し、n≧1。好ましくは、
    n=1,2,3…)であることを特徴とする請求項1記
    載の列車制御用通信装置。
  3. 【請求項3】 車上側変調手段は、偏移周波数成分を含
    む信号を生成するのに変えて、周波数変調処理して生成
    するものである請求項1又は2記載の列車制御用通信装
    置。
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