JPH09148987A

JPH09148987A - 光学繊維伝送システム

Info

Publication number: JPH09148987A
Application number: JP8270988A
Authority: JP
Inventors: Gerhard Hochstuhl; ホッホシュトゥールゲルハルト; Philippe Maibach; マイバッハフィリップ
Original assignee: ABB Asea Brown Boveri Ltd; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB Asea Brown Boveri Ltd; ABB AB
Priority date: 1995-10-27
Filing date: 1996-10-14
Publication date: 1997-06-06
Also published as: EP0771088A3; DE19540046A1; US5831753A; CA2186083A1; EP0771088A2

Abstract

(57)【要約】【課題】十分な予備パワーがあるかどうかを簡単な方
法でチェックすることができる光学繊維伝送システムを
提供する。【解決手段】伝送電流ＩＤを、周波数ｆＴを用いて、
通常値ＩＤＮと、０に等しくないより小さなテスト値Ｉ
ＤＴとの間で電流上で切り換えることによって変調し、
光学繊維伝送システム（１）の機能をチェックする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光エレクトロニク
スの分野に係る。請求項１の序文によれば、本発明は、
例えば、電気駆動機関車の駆動制御システムの、特に、
制御器と駆動装置との間の制御信号を伝送するための、
光学繊維伝送システムに由来する。

【０００２】

【従来の技術】機関車で使用されるか、或いは、他の場
所で使用されるかに係わらず、光学繊維伝送システム
は、光学繊維を介して接続された少なくとも１つの光送
信機と１つの光受信機を備える。情報、即ち、技術用語
で、信号は、この光学繊維を介して、高速、低損失、無
ノイズ、無電位で伝送される。伝送リンク上に課された
必要に依存して、例えば６５０ｎｍ、８５０ｎｍ、１３
００ｎｍ等、様々な波長が使用される。光学繊維伝送シ
ステムは、空調された空間におけるデータ伝送から、重
大な電磁汚染を受け且つ大きな電位差を有した環境にお
いて大きな温度変動と振動状態とにさらされているよう
な牽引使用における信号伝送の範囲にわたる幅広い分野
で使用される。

【０００３】光学繊維伝送システムは、明らかにある利
点を有するが、それらはまた幾つかの問題も有してい
る。即ち、 − 伝送パワーは、大きな製造許容差を被る。 − 伝送パワーは、（波長に依存して、検出することが
非常に困難なパワーから非常に強いパワーまで）、時間
とともに減少する。 − プラスチックで製造されている光学繊維は非常に早
く老化してしまう。更に、この老化は、大きな温度変動
によって促進される。 − 光学繊維の接触点の表面は、プラグの頻繁な交換に
より、減衰を更に増大させる掻き傷が付く。 − 受信機の感度も同様に、大きな製造許容差を被る。

【０００４】最も大きな問題は、老化して、伝送パワー
が減少してしまうことである。光学繊維伝送システムを
設計するにあたっては、一旦算定されたならば、厳しい
状況下で多年数使用された後でも光学予備パワーをいま
だに利用できることを確実にしなければならない。光学
繊維リンクの故障は、例えば、光学繊維の大きな減衰に
よってシステム全体を無能とすることもあり得る。特
に、例えば、機関車で使用する場合には、パワーの減損
や完全な故障さえ考慮する必要がある。光学予備パワー
がテスト・モードで簡単に決定され得る光学繊維伝送シ
ステムが所望される。

【０００５】

【発明の概要】それ故、本発明の目的は、適当な光学予
備パワーがまだ存在するかどうかをテストモードで決定
するような光学繊維伝送システムを提供することであ
る。この目的は、請求項１の特性によって述べられたタ
イプの光学繊維伝送システムで達成される。本発明の重
要な部分は、光学繊維伝送システムのテストモードにお
いて、光送信機の電源回路が規定周波数ｆＴを用いて伝
送電流を変調し、光学繊維の機能をチェックすることで
ある。伝送電流は、好ましくは、この場合は通常値ＩＤ
Ｎと、０に等しくないより小さなテスト値ＩＤＴとの間
で、周波数ｆＴを用いて切り換えられる。また、想像で
きるものとして、例えば、三角若しくは正弦信号特性を
用いる他のタイプの変調がある。光学繊維の減衰が非常
に大きい場合、若しくは、伝送パワーが極端に減少した
場合、テスト値ＩＤＴは、受信機において「光学信号が
ないもの」と解釈され、周波数ｆＴの電気信号がそれ故
検出される。この結果、受信機が連続的な電気信号をテ
ストモードで出力しているという事実から、この時点で
はまだ適当な光学予備パワーが存在することを決定する
ことができる。テスト値ＩＤＴを適当に選択したと仮定
すれば、テストモードにおける周期的な電気信号の検出
は、予備パワーに到達したことを知らせるものとなり、
伝送システムは短期間のうちに検査されなければならな
い。

【０００６】本発明の特に有用な特徴は、予備パワーが
到達したことが、適当な早い段階に、また、システムが
すでにもはや使用され得なくなる前に、認識されること
である。更に、チェック作業は、システムを大きく変更
せずに、駆動装置の簡単なマッチングによって行われ得
る。しかしながら、これは、電気的に変換された受信信
号の評価回路が周波数ｆＴの信号を検出できなければな
らないことを前提とする。

【０００７】

【発明の実施の形態及び実施例】図において、同じ参照
番号は、幾つかの図面を通じて、同じか若しくは対応す
る部分を示しており、図１は、光学繊維伝送システムを
図式で示したものである。前記システムは、光学繊維４
を介して接続された、少なくとも１つの光送信機２と１
つの光受信機３とを備える。伝送電流ＩＤを出力する電
源回路５を駆動することにより、電気信号は、伝送ダイ
オードによって光信号に変換され、光学繊維４を介して
伝送される。これらの光信号は、受信機３で検出され得
る。これらの信号は受信機３で増幅され、再びデジタル
電気信号に変換される。電気信号は、例えば、情報、制
御コマンドやそのようなものに対応する。光学繊維４
は、通常の老化誘導減衰を受けるが、更に、例えば、極
端な温度変動によって更に一層大きな減衰を受け得る。
送信機２のパワーは、時間とともに急激に減少し得る。
減衰、若しくは、伝送パワーの減少の結果、光信号はも
はや正しくは送信されない。これは、あたかも光信号が
存在しないかのように、送信機で妨げられ、この結果、
受信機は、１の代わりにデジタル０を検出する。

【０００８】それ故、このことは、光学繊維伝送システ
ムを装備すべき電気駆動機関車の牽引制御システムのパ
ーツにおいても発生し得る。特に、制御器から駆動パワ
ーの駆動装置に対する信号伝送は、光学繊維によって実
行される。これらの制御器は、自己テスト機関を備えて
いる。光学繊維の老化誘導減衰に基づいて、若しくは、
例えば伝送パワーの減少に基づいて、伝送エラーが検出
された場合には、機関車の適当な変換装置のスイッチが
切られ、若しくは、動作状態とさえされない。これによ
って機関車のパワーは非常に減少し、若しくは、静止し
てしまうことさえある。それ故、本発明の目的は、適当
な予備パワーに関してそれ自身をテストすることができ
る光学繊維伝送システムを提供することである。光学伝
送パワーは、例えば図２に見られるように、伝送ダイオ
ードを通じる電流の関数であるため、伝送電流ＩＤを規
定周波数ｆＴを用いて変調するのに十分である。図３
は、光信号がどのように受信機の電気出力信号に変換さ
れるのかを図示したものである。特定の光学パワーレン
ジが、受信機においてデジタル「１」として解釈され
る。より低い状態にあるパワーレンジは、デジタル
「０」として解釈される。もし、光学繊維の大きな減
衰、若しくは、例えば、送信機２の減少パワーによっ
て、信号が、非常に弱く「１」に対応する信号が「０」
パワーレンジに落ちたとき、受信機はもはやいずれの信
号をも検出せず、情報は伝送されない。信頼のある動作
を保証できるようにするには、十分大きな予備パワーが
常に存在すべきである。

【０００９】本発明によれば、この予備パワーがまだ存
在するかどうかがテストモードでテストされ得る。これ
は、テスト信号が予備パワーの領域で付与されたときに
達成され、デジタル０（予備パワーがもはや存在しな
い）、若しくは、デジタル１（予備パワーがまだ存在す
る）が検出されるかどうかの調査がなされる。これは、
テストを目的として、電流ＩＤが、通常値ＩＤＮとより
低いテスト値ＩＤＴ（図４参照）との間で切り換えられ
たときに達成される。図４の中央に表示されている場
合、テスト信号は、まだそれほど弱いものではなく、テ
スト電流ＩＤＴに対応する光学パワーはすでに「０」レ
ンジに落ち込んでおり、デジタル０が検出される。パワ
ーレンジは従って十分である。図４の右に表示されてい
る場合、テスト信号は、しかしながら、すでに弱いもの
であり、デジタル０が検出される。予備パワーは、従っ
て、もはや十分ではない。予備パワーの感度若しくは大
きさは、この場合、テスト電流ＩＤＴを適当に選択する
ことによって設定され得る。また、図４の左側に更に表
示されているのは通常動作であり、ここでは、伝送電流
ＩＤの変位は０からＩＤＮに到達する。

【００１０】図５は、電源回路５の一つの可能な実現例
を示している。伝送ダイオードＤＳは、一方で、電源電
圧Ｖ₀に接続されており、もう一方で、第１の抵抗Ｒ１
と第２の抵抗Ｒ２の、および、第１のスイッチＳ１と第
２のスイッチＳ２の、２つの直列回路の並列回路を介し
て、フレームに接続されている。スイッチＳ１とＳ２
は、例えば、トランジスタによって形成される。通常動
作で、２つのスイッチＳ１とＳ２は、伝送されるべきデ
ジタル信号に従って同期してクロックされる。この結
果、伝送電流ＩＤは、通常値ＩＤＮ＝ＩＳ１＋ＩＳ2 と
０との間で切り代わる。テストモードでは、例えばＳ１
のような、たった１つのスイッチだけが、規定周波数ｆ
Ｔを用いてクロックされ、一方で、もう一方のスイッチ
は、連続的に閉じられる。この結果、テストモードで
は、テスト電流ＩＤＴ＝（Ｖ０−ＶＤＳ）／Ｒ１と通常
電流ＩＤＮ＝（Ｖ０−ＶＤＳ）／Ｒ１││Ｒ２との間で
変更がある。

【００１１】本発明による光学繊維伝送システムによ
り、適当な予備パワーに関するテストを行うことができ
る、例えば電気駆動機関車のための駆動制御システム、
を構築することが可能であり、ここで、駆動パワー変換
器のハイ・パワー変換器は、ＧＴＯ（ゲート・ターンオ
フ・サイリスタ）を備えている。１つのパワー変換器
は、通常、少なくとも６つのＧＴＯを備える。複数の個
々に駆動されるボギーを有した牽引パワー変換器の場
合、６０ＧＴＯまで、それ故、機関車毎に使用される。
各ＧＴＯが駆動装置を必要とする。複数の駆動装置が、
制御器によって、それらの部分のために駆動され、ま
た、この制御器は、全パワー変換器を制御して、これに
よって車両を制御する。個々の駆動装置と制御器の間の
情報交換は、光学繊維によって行われる。２つの光学繊
維、従って、また２つの光学繊維伝送システムが、駆動
装置毎にしばしば使用される。一方の光学繊維は、制御
信号を制御器から各駆動装置へ伝送し、もう一方の光学
繊維は、チェック・バック信号を駆動装置から制御器へ
伝送する。

【００１２】ＧＴＯ、関連する駆動装置、および２つの
光学繊維を備えたこれらのサブシステムの中の１つが、
不完全なチェック・バック信号から制御器によって検出
された故障を禁止する場合には、悪影響を受けたパワー
変換器のスイッチは切らなければならない。例えば、ボ
ギー毎にパワー変換器を１つだけしか有していない機関
車の場合、これによって、利用可能なパワーはかなり減
少する。ほとんど全てのパワー変換器システムが、周期
的にスイッチを入れたり切ったりされる。同じことが、
例えば、前夜のうちに、電気駆動機関車のそれらにも適
用される。これにより、本発明による光学繊維伝送シス
テムを、適当な予備パワーがまだ利用可能であるかどう
かを簡単に決定するために使用することができるように
され、先ず、電子システム、即ち制御器や駆動装置に
も、電圧が供給される。光学繊維伝送システムのテスト
は、パワー変換器に電圧が供給される前に行われる。チ
ェック・バック信号は、本発明の方法で駆動装置によっ
て変調され、チェック・バック信号に利用可能な光学繊
維をテストする。制御器が何らの変調も決定しない場
合、伝送チャネルはまだ、チェック・バック信号に必要
とされる予備パワーを有する。

【００１３】制御信号のための伝送チャネルは、以下の
ようにテストされる。先ず、チェック・バック信号のテ
スト・フェーズを終了させる第１の制御パルスが本発明
の方法で変調される。伝送チャネルが、必要とされる予
備パワーをまだ有している場合、これはチェック・バッ
ク信号から検出され得る。なぜなら、駆動装置はいずれ
のスイッチング動作も実行しないからである。しかしな
がら、伝送チャネルが必要な予備パワーをもはや有して
いない場合には、デジタル信号が駆動装置の受信機で検
出され、スイッチング・パルスが出力される。これによ
って他のチェック・バック信号が生じ、この事実は制御
器で検出される。このエラー検出は表示され、光学繊維
伝送システムを早期に点検するよう要求がなされる。本
発明は、電気的駆動機関車を例に説明されている。しか
しながら、これに限るものではなく、いずれの任意の光
学繊維伝送システムにも使用され得る。重要なことは、
信号が伝送されない間のフェーズでテストが実行される
ことでだけである。開始フェーズが特にこのためには適
当である。

【００１４】本発明を使用して、簡単な方法で且つシス
テムに大きな変更を加えることなく機能をチェックする
ことができる光学繊維伝送システムを構築することがで
きる。また、不適当な予備パワーに到達したことが好機
に表示されるため、点検に利用し得る十分な時間がいま
だに存在し、予期しない故障が発生することがない。本
発明の多くの変更や変形が可能であることは上の教示か
ら明らかである。それ故、特許請求の範囲において、本
発明は本明細書に特に記述されたものと異なる方法でも
実行され得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】光学繊維伝送システムのブロック図を示す。

【図２】伝送電流の関数として伝送パワーを示す。

【図３】光学パワーレンジの図を示す。

【図４】通常動作とテストモードにおける送信および受
信信号の一時的な特性を示す。

【図５】本発明による電源回路の一実施例を示す。

【符号の説明】

１光学繊維伝送システム２光送信機３光受信機４光学繊維５電源回路ＩＤ伝送電流ＩＤＮ伝送電流の通常値ＩＤＴ伝送電流のテスト値ｆＴテスト周波数ＤＳ伝送ダイオードＲ１，Ｒ２抵抗Ｓ１，Ｓ２スイッチＩＳ１Ｓ１を通じる電流ＩＳ２Ｓ２を通じる電流Ｖ０電源電圧ＶＤＳ伝送ダイオード両端のフォワード電圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者フィリップマイバッハスイスツェーハー5200 ブルッグシュピータルライン 14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】例えば、電気駆動機関車の駆動制御シス
テムの、特に、制御器と駆動装置との間の制御信号を伝
送するための、光学繊維伝送システム（１）において、ａ）少なくとも１つの光学繊維（４）を介して接続され
た１つの光送信機（２）と光受信機（３）と、ｂ）光送信機（２）に配列され、伝送電流ＩＤを出力す
るような電源回路（５）によって駆動される、伝送ダイ
オードＤＳと、を備え、ｃ）光学繊維伝送システム（１）のテストモードにおい
て、電源回路（５）は、伝送電流ＩＤを規定周波数ｆＴ
を用いて変調して、光学繊維伝送システム（１）の機能
をチェックする、ことを特徴とするシステム。
【請求項２】請求項１記載の伝送システムにおいて、
テストモードにおいて、前記電源回路（５）は、伝送電
流ＩＤ上で、周波数ｆＴを用いて、通常電流ＩＤＮと、
０に等しくなく且つ絶対値に関してＩＤＮより低いテス
ト電流ＩＤＴとの間で切換えを行うシステム。
【請求項３】特に、電気駆動機関車の、駆動制御シス
テムにおいて、請求項１若しくは２に記載の少なくとも
１つの光学繊維伝送システム（１）は、制御器と、駆動
制御システムの少なくとも１つの駆動装置との間に設け
られているシステム。
【請求項４】特に、電気駆動機関車の、駆動制御シス
テムをチェックする方法であって、前記駆動制御システ
ムは、少なくとも１つの光学繊維（４）を介して接続さ
れた少なくとも１つの制御器と１つの駆動装置とを備え
ている、前記方法において、光送信機（２）に配列さ
れ、また、伝送ダイオードＤＳを与える電源回路（５）
によって出力される伝送電流ＩＤは、規定周波数ｆＴを
用いて変調され、前記光送信機（２）は、制御器の、及
び／又は、駆動装置の、一部であることを特徴とする方
法。
【請求項５】請求項４記載の方法において、前記伝送
電流ＩＤは、周波数ｆＴを用いて、通常電流ＩＤＮと、
０に等しくなく且つ絶対値に関してＩＤＮより低いテス
ト電流ＩＤＴとの間で切換えられる方法。