JPS5938552B2 - 移動体の位置検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一定走行路に沿って移動するクレーン、台車な
どの移動体の現在位置を固定地上設備側において検知す
る装置に関するもので、位置設定に要する誘導線の数が
従来の方法に比べて少く、検知設備の経済化が得られる
ことが特徴である。

移動体の走行路を任意数の区間に分割して各区間に２進
符号による絶対番地を与え、その番地コードに合わせて
走行路に沿って展張した一般に複数の誘導線に交叉パタ
ーンを形成させるいわゆる誘導線方式の移動体位置検知
方法または装置については、これまで種々なものが提案
されている。

しかしこれまでのものは番地コードを構成するビット当
り少くとも１個以上の誘導線が必要であった。

本発明はこの誘導線数を節減して設備費の低価格化を図
ったもので以下詳細に説明する。

最初移動体の位置を地上側で検知する方法の基本原理を
説明する。

たゾしこれは誘導線を１個のみ用いた場合で図１は従来
の位置検知装置の構成原理図である。

図１において記号１は平行２線式誘導線で、走行路に沿
った分割区間Ａ、Ｂ、Ｃ。

Ｄの区分点毎に交叉を施しである。

３はその終端抵抗、４は結合器、２は移動体位置検知器
で地上側の設備である。

５および６は移動体に載置する設備で、６は送信用アン
テナ（またはアンテナコイル）、５は２周波信号送信機
である。

またａは移動に伴うアンテナ６の進行方向を示し、アン
テナ６は誘導線１の面に常時結合度かはマ同一に保たれ
るように移動するものとする。

送信機５よりの信号出力はアンテナ６から誘導線に誘起
電圧を発生させるが、その位相は交叉点毎に反転し、移
動体がＡまたはＣ区間にある場合とＢまたはＤ区間にあ
る場合とでは結合器４に伝達される誘起電圧または電流
の位相が１８０°異っている。

また移動体の送信機５には２つの周波数ｆ１およびｆ２
の発振器と増幅器が含まれ、アンテナ６からはｆ。

およびｆ２の２周波（信号）が放射されている。

たゾし２ｆｌ＝ｆ２という周波数関係が保たれているも
のとする。

次に地上側設備である位置検知器２の構成例ブロック図
は図２に、またその各部信号波形図は図３にそれぞれ示
しである。

図２において２１，２７は帯域泥波器ＢＰＦで、移動体
よりのｆ１波およびｆ２波の誘導成分をそれぞれ選択抽
出する。

２２゜２８はそれぞれ周波数ｆ１およびｆ２の増幅器Ａ
、２３．２９は振幅制限器（以下リミッタという、Ｌ）
、２４は周波数２逓倍器Ｘ１２５は位相弁別器ＰＤ、２
６は方形波コンバークＤＣである。

なお２４Ｘはｆ１波のゼロ位相に同期した２ｆ１波を出
力する。

さらにＢＰＦ、増幅器およびリミッタのそれぞれ固有の
位相回転量は予測できないものがあるので、ＰＤ２５の
入力が最適となるように最初位相補正を行っておくため
の手動調整移相器が設けである。

さて図１の送信アンテナ６からの送信信号は誘導線各区
間の相対位相をもって位置検知器２に入力し、図２のよ
うにｆ１構成とｆ２構成は分離して処理されるが、区間
毎の処理は図３の波形図によって説明する。

図３の左端の記号は図２中の記号に対応する。

まずＣは移動体アンテナがａ線上を移動したときのｆ１
波のリミッタ２３出力の位相変化（実線）、ｄは同様に
ｆ２波のリミッタ２９出力の位相変化（実線）でこれら
の波形に示すように各区分点でいずれも位相が反転して
いる。

なおｃ、ｄに破線で示した包絡線は出力の振幅特性であ
って、誘導線の交叉点では誘起電圧はゼロである。

Ｃ出力は逓倍器２４で周波数が２ｆ１のｅ波形となりそ
の位相の変化はＣと異り連続的である。

次に２つの出力ｄとｅはＰＤ２５において位相差が検出
され、ｇ波形に示すようにＰＤ２５の出力がゼロとなる
交叉点を境にしてたとえば同相の場合＋Ｅ、逆相の場合
−Ｅの出力を発生する。

なおＰＤ２５の出カゼ用ま誘導線の誘起電圧ゼロ（交叉
点における相殺）のｄとｅの入力時にも一致している。

このｇの出カゼ゛口点はＰＤ２５の出力波形を方形波に
変換する方形波変換器ＤＣ２６の出力の高、低（Ｈ，Ｌ
）レベルの変換点でもあるから、Ｄ０２６の出力はｈ波
形のようになり、ｇの十ＥはＨレベル、−ＥはＬレベル
に変換されてレベル変換点は区分点に一致している。

上記のＨ，Ｌレベルは明らかに２進符号としてそのまま
表示させることができるが、図１のように誘導線が１個
では区間毎に割当てた番地コードの１ビツトを表わすこ
とができるに過ぎない。

いま分割区間数を２ｎ（８区間なら２３）とすればｎビ
ットの番地コードを用いることが必要であるが、これに
対して従来はｎ個の誘導線を互に平行に敷設し、各誘導
線はその区間の番地コードの各ビットコードに合わせて
交叉を行うか否かを定めていた。

しかしこの方法は誘導線の費用が高くつくことが欠点で
ある。

本発明は所要誘導線数を減少するために行ったもので、
以下詳細に説明する。

図４は本発明を実施した移動体位置検知装置の一例の構
成図で、１つの誘導線でも移動体のアンテナの数を増加
して（この例では２アンテナ）交叉−区間当り複数の番
地コードを得られることを次に説明する。

この図において記号は図１と共通であるが、６−１．６
−２および５−１．５−２は移動体に載置する。

５−１はｆ１波とｆ２波の送信機でその出力はアンテナ
６−１に送出する。

また５−２は周波数ｆ１とｆ２の周波送信機でその出力
はアンテナ６−２に送出する。

また２ｆ１＝ｆ２ｅ２ｆ′１＝ｆ；の関係があって、ｆ
ｌ、ｆ２１．ｆ′１，１２はＢＰＦで容易にそれぞれ分
離できるように選ばれ、アンテナ６−１と６−２のａ線
に沿った間隔ｌは区間長すなわちこの場合には誘導線の
交叉点間隔りの１／２以下に設定する。

２−１．２−２はそれぞれｆｌとｆ２２．ｆ／１と、ｆ
′２を抽出して位置検知を行う位置検知器で、アンテナ
６−１からの信号では２−１が出力し、アンテナ６−２
からの信号では２−２が出力する。

２−１．２−２の具体的な構成および動作は図２および
図３と全く同一である。

さてｌ＜Ｌ／２だけ離した２個のアンテナ６−１．６−
２を有する移動体がａ線に沿って移動したとき検知器２
−１．２−２の出力ｈ１゜ｈ２は図５のようになる。

ただしこの横軸にはアンテナ６−１．６−２の中間点Ｚ
の位置をとっている。

図５について説明すると、まずＺがへ区間の中央にある
ときはアンテナ６−１．６−２は共にＡ区間内にあるか
らｈｌ、ｈ２両出力は１″である。

次にＺがＡ、Ｈの区分点からｌ／またけＡ区間寄りの位
置にあれば、アンテナ６−１はＡ区間にあるので検知器
２−１の出力ｈ１は″１″。

アンテナ６−２はＡＢ区分点にあるので検知器２−２の
出力ｈ２は゛１パとｌ Ｏｊ”の変換点であるためいず
れかになる。

次にＺがＡ区間内にあるがＡ、Ｂ区分点からｌ／２以下
の範囲にあればアンテナ６−２はＢ区間内にあるので２
−２出力ｈ２はｔｌ Ｏｎとなり、６−１はへ区間内に
あるから２−１出力ｈ１は１″である。

この状態はＺがＢ区間に進んでＡ、Ｂ区間からｌ／２以
内にあるまでは続くことが図５から明らかである。

しかしＺ点がｌ／またけＢ区間に進むと出力ｈ１は１と
０の変換点で出力ｈ２は０である。

次にＺ点がＡ。８区分点からＩＪ／２以上離れかつＢ、
Ｃ区分点からｌ／２以上手前のＢ区間にあればｈｌ、６
２両出力共に０である。

同様にしてＺ点Ｂ、Ｃ区分点からｌ／２以下のＢ区間ま
たはＢ、Ｃ区分点からｌ／２以下のＣ区間にあるときは
ｈ１出力は０．ｈ２出力は１になる。

このようにしてＺの位置によって検知器２−１．２−２
の出力は変化するから、そのｈｌ、ｈ２両出力を組合わ
せれば図５のＸ波形のように、１１，０１，００，１０
の４つのコードが２区間１サイクルまたは２交叉点１サ
イクルで得られる。

さらに同様な理由から移動体のアンテナを等間隔の３個
とし２周波送信機および位置検知器も３組ずト使用すれ
ば２交叉点１サイクルのｉｉｔ、ｏ、ｉｉ、ｏｏｌ、ｏ
ｏｏ、ｉｏｏ。

１１０の６個のコード出力が得られ、一般にアンテナ数
をＭとしたとき２Ｍ個のコードが得られる。

しかし実際には物理的制約によってアンテナ数の一実装
には限度があるので、実用上は複数のアンテナと複数の
誘導線の組合わせを用いることが最適である。

この例は図６によって説明する。図６は誘導線３個とア
ンテナ２個を用いた移動体位置検知装置の構成側図であ
る。

この場合には１６個２４の番地コードが使用できる。

図６において２１ 、２２ 、２３は３個の並列誘導線
で、走行路に沿った各誘導線の交叉位置は図の太い縦線
のように誘導線毎にずらせて等間隔りにとっである。

また移動体の２つのアンテナの間隔ｌはＶ２に選んであ
る。

なお図の最上段には分割された＃０〜＃１５の１６区間
を示しである。

さらに詳しく説明すれば誘導線２３では７と１５の各区
間の中央、２２では３と１１の各区間の中央、２１では
１ ．５．９．１３の各区間の中央でそれぞれ平行２線
の交叉点を設けであるから、これら交叉点は移動体の走
行路に沿って重複することなく等間隔りに配置されてい
る。

次に２つのアンテナの中間点を図５と同じくＺとしアン
テナと各誘導線との結合度ははゾ等しく一定に保たれる
ものとすれば、誘導線２３に接続された図４の２−１゜
２−２のような検知器出力はＺがＯ〜６区間にあるとき
は図６のｙ２３２３波形示すように’ １１ ”を出力
し、Ｚが７区間にあるときは”０１”′を、同じく８〜
１４区間にあるときは００″を、１５区間にあるときは
’ １０ ”をそれぞれ出力する。

また誘導線２２に接続された検知器出力はｙ２２波形の
ようにＺが０〜２区問および１２〜１５区間にあれば１
１”、３区間にあれば０１”、４〜１０区間にあれば’
００”、１１区間にあれば？＋ １０ ｕをそれぞれ出
力する。

さらに誘導線２１に接続された検知器出力はｙ２１２１
波形ようにＺが０区間、６〜８区間、１４〜１５区間に
あれば’ １１ ”、１と９区間にあれば０１″、２〜
４区問および１０〜１２区間にあれば’ ｏ ｏ ”、
５と１３区間ではｕ １０ ｕをそれぞれ出力する。

従ってこれらのｙ２”ｔｙ２２ｙｙ２’各波形を組合わ
せると図６のＸ波形のように１６通りのレベル変化また
はコードが得られる。

このように移動体アンテナを１個とすれば２３個のコー
ドしか得られぬものが、アンテナを２個１間隔で用いる
ことによって２４個の番地コードが得られる。

図６の例では２進６ビツトコードであるが、通常の番地
コードで表わすには符号変換器を用いてこれを２進４ビ
ツトコード（２’＝１６）に変換して出力すればよい。

なお上記の説明では走行路に沿った誘導線の交叉間隔を
すべて等長とし誘導線２１では４区間（＝２Ｌ）、２２
および２３では８区間（＝４Ｌ）ごとに交叉を施したが
、任意の交叉間隔をＬ以上にすることは自由である。

たゾし交叉間隔の最小値はＬ＝ｌである。

さて上記のように複数の誘導線と複数のアンテナの組合
わせにより得られる番地の数ＣＮＯはａをアンテナ数、
ｎを平行２線式誘導線の数としてＣＮＯ二ａ・２ｎ で表わされる。

表１はこの式から求めた一例であって、たとえば等長区
間３０個に番地表示を与えるにはアンテナ１個の場合５
誘導線が必要であるが、８個のアンテナを用いれば誘導
線は２つでよいことがわかる。

（ＣＮＯが与えられれば実際にはＣＮＯ≦ａ・２ｎのよ
うに選ぶことは当然である）なお図４および図５の説明
のように移動体の各アンテナ毎に他のアンテナと重複せ
ず互に分離できる周波数を割当てる周波数分割多重方式
では、たとえば１６個のような多数のアンテナを用いる
と誘導線費より多周波送信機、位置検出器の周波数分離
抽出Ｐ波器などの費用が高価ｔこなることもある。

このような場合には信号送信機の送信周波数をｆ、 、
ｆ２および、ｆｌ１１．ｆｌ２の４周波数を用いた図
７の構成による以下に説明する時分割多重形式による方
法が総合的に低価格となる。

図７において５−１はｆ１波とｆ２波の送信機でその出
力はアンテナ６−１に送出する。

５−２は、ｆｌ１波とｆｌ２波の送信機でその出力はア
ンテナ６−２に送出する。

ただし２ ｆ１＝ｆ２ ＃ ２ ｆ１’−ｆ２の関係が
ある。

４−１ 、４−２ 、４−３は各誘導線（２１、２２，
２３）の結合器、４１は各誘導線の出力を２−１．２−
２の位置検知器に切替え出力する分配器である。

２−１，２−２は前記のようにそれぞれｆｌとｆ２およ
びｆ１′とｆｌを抽出して位置検知を行う位置検知器で
ある。

送信機５−１．５−２からのｆｌ、 ｆ２およびｆ１／
、ｆｌは各誘導線（２’ 、 ２２．２３ ）に誘導結
合されて各結合器４−１ 、４−２ 、４−３を経て分
配器４１に入力する。

分配器４１では移動体の移動速度に見合う速度（または
移動体位置精度に見合う）で各誘導線の信号（ｆｔ 、
、ｆ２． ｆ１’ｔ ｆ２′各波による）を一定の順
序（たとえは２３ 、２２．２１の順）で１つの誘導線
出力のみを選択して２−１゜２−２の各位置検知器に出
力する。

これらの位置検知器では各誘導線毎にｆｌとｆ２および
ｆｌとｆｌによる移動体の位置信号を出力する。

たとえば分配器が誘導線２３を選択しているときは線２
３の位置出力を、次に線２２を選択して２２の位置出力
を、次に線２１を選択して２１の位置出力を順に出力し
この順で分配器は循環的に選択を繰り返す。

次に図には省略したが分配器の誘導線選択と同期して動
作するメモリが２−１および２−２に付加されていて図
６の誘導線交差が施されているものとすれば移動体の移
動によって図６のＸに示すレベル変化またはコード出力
が得られる。

さらに図６からも明らかなように誘導線の交叉配置間隔
Ｌ１使用アンテナ数ａ１アンテナ間隔ｌの関係をＡ＝Ｌ
／ａとすれば位置検知区分点は誘導線相互間で重複しな
いので誤り番地コードを発生しない。

以上のように移動体の移動距離および分割区間数が共に
大きく割当番地数がたとえば２５０必要であるような場
合には、従来の方法では誘導線は８個（２８＝２５６）
となりその施設費は著しく高価になるが、さらに最小区
間長が数１０ｃＴＬのように短かいときは区分点の精度
も高いものが要求される。

しかしこのため誘導線の交叉間隔を小さくすれば複数区
間の干渉が生じて見かけ上結合損失が増大した結果とな
り区分点誤差が大きくなるなど要求精度を満足できない
ことが多かった。

これに対して本願の装置では複数のアンテナ（２５０番
地に対しては表１からアンテナ数８として誘導線は５個
となる）を用いることによって、同じ誘導線の交叉間隔
を大きくできるため区分点誤差も最小に維持することが
でき、誘導線数も減少されるなど実用上の効果は著しい
。

【図面の簡単な説明】

図１は従来の移動体位置検知装置の構成原理図、図２は
位置検知器の構成例ブロック図、図３はその各部波形例
図、図４は本発明を実施した移動体位置を地上側で検知
する装置の一例の構成図、図５はその動作説明図、図６
は別な実施例の構成と動作の説明図、図７は時分割多重
形式を用いた本実施例装置の構成図である。 １ 、１−１ 、１−２ 、１−３・・・・・・誘導線
、２゜２−１．２−２・・・・・・位置検知器、３・・
・・・・終端抵抗、４ 、４−１ 、４−２ 、４−３
・・・・・・結合器、５゜５−１．５−２・・・・・・
２周波信号機、６・・・・・・送信アンテナ、６−１．
６−２・・・・・・送信用アンテナ、２１゜２７・・・
・・・帯域Ｐ波器、２２，２８・・・・・・増幅器、２
３゜２９・・・・・・振幅制限器、２４・・・・・・周
波数２逓倍器、２５・・・・・・位相弁別器ＰＤ、２６
・・・・・・方形波コンバータ、４１・・・・・・分配
器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 移動体の走行路に沿って展張しこれを任意数Ｃの区
   間に分割し、その各区間に２進符号による番地を割当て
   、これに合わせて交叉を施したｎ個（ｎは１以上の整数
   ）の平行２線式誘導線と、移動体に載置して上記各誘導
   線に結合しかつ誘導線群に沿って交叉間隔の１／２以下
   の等間隔に配置したａ個（ａは２以上の整数）の送信ア
   ンテナと、その各送信アンテナにそれぞれ２対１の周波
   数比の２周波信号を出力する送信機および上記各誘導線
   の一端に接続した上記２周波信号毎の地上固定側位置検
   知器を備え、上記ａ、ｎ、Ｃはａ・２ｎ＞Ｃの条件を満
   たすように選ぶと共に、上記各位置検知器はそれぞれの
   誘導線に誘起した“２周波信号毎にその各周波数成分を
   それぞれ抽出増幅して一定振幅に制限しかつ２周波信号
   中低い周波数成分のみを２倍の周波数に変換したのち２
   周波信号間の位相差を弁別して２値打号化出力とする回
   路を備え、これら各位置検知器の出力の組合わせによっ
   て移動体の位置を固定地上側で検知することを特徴とす
   る移動体の位置検知装置。