JPS6058068B2

JPS6058068B2 - 無絶縁軌道回路の境界構成方法

Info

Publication number: JPS6058068B2
Application number: JP8571879A
Authority: JP
Inventors: 了石川
Original assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1979-07-06
Filing date: 1979-07-06
Publication date: 1985-12-18
Also published as: JPS5613255A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、無絶縁軌条によつて構成される無絶縁軌道回
路へ交流信号を通じ、無絶縁軌道回路を進行する列車の
検出および列車に対する運転情報の伝達を行なう際、無
絶縁軌道回路を電気的に分割するために用いる境界構成
方法に関するものである。

従来から行なわれている無絶縁軌道回路を構成する方式
としては、大別すると２方式に分類できる。

すなわち、第１には軌条間へ接続したコンデンサと軌条
のインダクタンス成分とにより共振回路を形成し、これ
を交流信号の周波数へ共振させることにより、電気的な
境界を構成する共振式無絶縁軌道回路方式があり、第２
にはかゝる共振回路を用いす、互に異なる複数の周波数
とした交流信号を各軌動回路へ割合て、割合てられた周
波数の交流信号を検知することにより、電気的な境界を
等価的に構成する非共振式無絶縁軌道回路方式がある。

第１図Ａ、Ｂは共振式無絶縁軌道回路方式による構成を
示し、１対の無絶縁軌条（以下、軌条）１、２からなる
無絶縁軌道回路（以下、無絶縁軌道）３の境界点におけ
る軌条１、２間へ、短絡導体Ｓを接続のうえ、所定距離
１を置いてコンデンサＣａ、Ｃｂを接続し、所定距離１
の間における軌条１、２のインダクタンス成分とにより
並列共振回路を形成しており、送信器ＴＸからの交流信
号周波数をｆａとしたとき、短絡導体ＳとコンデンサＣ
ａとの間における共振周波数をｆａとしてある。

したがつて、コンデンサＣａ側から見た軌道回路のイン
ピーダンスは、周波数ｆａにおいて最大’となり、周波
数ｆａの信号はコンデンサＣｂ側への流出が阻止され、
こゝに周波数ｆａの信号に対する電気的な境界が構成さ
れる。

なお、コンデンサＣｂと短絡導体Ｓとの間によつては、
共振周波数ｆｂの並列共振回路が形成されており、左右
両側方から送られて来る周波数ｆをの信号に対する境界
を構成している。

このため、送信器ＴＸからの信号は通過周波数ｆａ（７
）濾波器ＦＬを介して、受信器ＲＸにより受信されるが
、列車の進入によりその車軸によつて軌条１，２間が短
絡されると受信器ＲＸの入力電圧が低下するため、送信
器ＴＸと受信器ＲＸとの区間へ列車が進入したことの検
出が行なわれる。

しかし、列車の車軸が短絡導体ＳとコンデンサＣａとの
間にあるときには、受信器ＲＸの入力電圧に及ぼす影響
が少なく、列車検出の不可能な死区間を生ずると共に、
軌条１，２のインダクタンス成分が約１．３ｒｎＨ／―
と極めて小さく、所定距離１としては信号周波数に応じ
て１０〜数１０ｍを要し、境界の存在が不明確となる等
の欠点を生ずる。第１図Ｂにおいては、境界点の軌条１
，２間へコンデンサＣ。を接続すると共に、インピーダ
ンス素子ｈおよび乃をその両側方へ所定距離１を置いて
並列に接続しており、所定距離１の間における軌条１，
２のインダクタンス成分を含め、インピーダンス素子Ｚ
ａとコンデンサＣ。とにより共振周波数Ｆａの並列共振
回路を、インピーダンス素子ＺｂとコンデンサＣ。とに
より共振周波数Ｆｂの並列共振回路を形成している。し
たがつて、コンデンサＣ。

を中心としてインピーダンス素子Ｚａ側を見れば、周波
数Ｆａにおいてインピーダンスが最大となり、同様にイ
ンピーダンス素子乃側を見れば、周波数Ｆｂにおいてイ
ンピーダンスが最大となつており、送信器ＴＸａからの
周波数Ｆａを有する信号は左方へのみ伝送され、通過周
波数Ｆａ（７）淵波器ＦＬａを介して受信器ＲＸａによ
り受信されるが、送信器ＴＸｂからの周波数Ｆｂを有す
る信号は左方へ伝送され、図上省略した更に左方の受信
器によつて受信される。また、右方からの周波数Ｆ，を
有する信号は、通過周波数Ｆ，の戸波器Ｆしを介して受
信器ＲＸｂにより受信される。このため、列車の存在に
よる受信器ＲＸ．，ＲＸｂの入力電圧低下によつて、コ
ンデンサＣ。

を境界とする各軌道区間毎の列車検出が行なわれる。し
かし、軌道回路の直列インピーダンスとして、所定距離
１の間における軌条１，２のインダクタンス成分を用い
ているため、第１図Ａの場合と同様に所定距離１が大に
なると共に、インピーダンス素子Ｚａ，ｚ，のインピー
ダンスが車軸のインピーダンスより大きいため、例えば
、図上左方からインピーダンス素子ｈへ列車が接近する
と、周波数Ｆａの信号に対しても短絡効果を生じ、送信
器ＴＸａと受信器ＲＸａとの軌道区間へ列車が進入しな
いにもか）わらず同様の結果となり、誤検出が行なわれ
る等の欠点を生ずる。なお、受信器ＲＸａの列車検出に
より、ＡＴＣ（ＡｕｔＯｍａｔｉｃＴｒａｉｎＣＯｎｔ
ｒＯＩ）信号を送出する場合には、左方からインピーダ
ンス素子Ｚａへ列車が接近するのみで、ＡＴＣ信号が停
止信号となり、受信器ＲＸａより右方の軌道区間に列車
が存在しないにもか）わらず、左方からの列車が進行で
きなくなる現象を生じ、列車の運行上重大な支障″を生
ずる。

第２図は、非共振式無絶縁軌道回路方式による構成を示
し、境界点の軌条１，２間へ軌条側を低インピーダンス
とした変成器Ｔ１〜Ｔ３を接続のうえ、これを介して分
波器ＦＤｌ〜ＦＤ３により結合された、ＡＴＣ送信器Ａ
ＴＣ●ＴＸｌ〜ＡＴＣＩＴＸ３、送信器ＴＸａおよび枦
波器ＦＬｌｌ，ＦＬａ２，ＦＬｂ，ＦＬｃを経た受信器
ＲＸａｌ，ＲＸａ２，ＲＸ，，ＲＸｃ等が設けてあり、
送信器ＴＸａからは周波数Ｆａの信号が送出され、左右
両側方からは周波数ＦｂおよびＦｃ”の信号が送られて
来るものとなつている。

したがつて、周波数Ｆａの信号は変成器Ｔ２から左右両
側方へ伝送され、通過周波数Ｆａ（７）戸波器ＦＬａｌ
，ＦＬｌｌ２を介して受信器ＲＸａｌ，ＲＸａ２により
受信されるため、変成器Ｔ１〜Ｔ２の軌道区間に列車が
存在すれば、受信器ＲＸａ，により検出され、変成器Ｔ
２〜Ｔ３の軌道区間に列車が存在すれば、受信器Ｒｘａ
２により検出される。しかし、変成器Ｔ１〜Ｔ３の接続
点において、軌条間インピーダンスが低下していても、
特に境界を構成する直列インピーダンスがないため、列
車の存在する軌道区間が不明確になると共に、信号周波
数Ｆａ−Ｆｃを全区間にわたつて異ならせねばならない
等の欠点を生じている。

以上の各方式が、軌条間の信号電圧変化に注目している
のに対し、軌条電流を検知する電流受電方式も提案され
ており、第３図に示す構成となつている。

すなわち、境界点の軌条１，２間へコンデンサＣａとイ
ンダクタンスＬａとからなる直列共振回路を接続し、そ
の共振周波数を送信器ＴＸからの信号周波数Ｆａに定め
ておき、送信器ＴＸからの信号電流が共振回路を介して
軌条１，２へ通するものとしてある。

また、共振回路の送信器ＴＸ側近傍へ検出コイルＰＣを
設け、これによつて軌条１または２の信号電流をピック
アップのうえ、受信器ＲＸにより受信するものとなつて
いる。

したがつて、検出コイルＰＣよりも右方へ列車が進入す
ると、検出コイルＰＣと対向する軌条．１，２には信号
電流が流れず、受信器ＲＸの入力消滅により列車の検出
が行なわれ、共振回路の接続により境界点が明確に構成
される。

しかし、境界点の構成は受信器ＲＸ側のみであり、送信
器ＴＸ側においては境界を構成することができないと共
に、大電力化の傾向にある電動車輛から発生する妨害磁
界を検出コイルＰＣが受け、誤検出を生ずる等の欠点が
あつた。

本発明は、従来のか）る欠点を一挙に解決する目的を有
し、１対の無絶縁軌条により構成されかつ少くとも二つ
の区間に分割された無絶縁軌道回路において、各区間中
の少くとも一方の区間に対しこの区間の一端から送信器
により特定周波数の交流信号を１対の無絶縁軌条へ通じ
、かつ、この区間の他端側において受信器により交流信
号を受信すると共に、各区間の境界近傍かつ少くとも他
方の区間側における相対向して無絶縁軌道回路を構成す
る同一位置かつ一定長の両軌条へ各個に並列接続された
容量素子を設け、この容量素子の容量と両軌条のインダ
クタンス成分とのより交流信号の特定周波数に対する並
列共振回路を両軌条それぞれへ形成し、軌道回路の境界
点を明確とする無絶縁軌道の境界構成方法を提供するも
のである。

以下、実施例を示す図によつて本発明の詳細な説明する
が、便宜上、まず本発明の原理から説明する。

第４図Ａは本発明の基本構成を示し、１対の軌条１，２
により無絶縁軌道３を構成しており、同一位置から一定
長ｄの両軌条１，２へ各個に容量素子４，５を並列接続
のうえ、一定長ｄの両軌条１，２におけるインダクタン
ス成分と容量素子４，５の容量Ｃとにより並列共振回路
を形成している。

なお、同図Ａは列車等の車軸６により共振回路内の両軌
条１，２間が短絡された状況を示しており、このときの
等価回路は同図Ｂに示すものとなる。

たＳ゛し、Ｚｌ，Ｚ２は両軌条１，２におけるａ１〜Ｂ
ｌ，ａ２〜Ｂ２およびＫｇ〜Ｃｌ，ｂ２〜Ｃ２間のイン
ピーダンス、４は容量素子４，５のインピーダンス、Ｚ
ｓは車軸６のインピーダンス、ΔはＣｌ，Ｃ２から右方
を見た両軌条１，２の呈する信号伝送路としての特定イ
ンピーダンスである。こ）で、Ａｌ，ａ２から見た入力
インピーダンスＺｉｎを求めるため、Ａｌ，ａ２へ電圧
Ｅを印加のうえ、第４図Ｂのとおり電流１１〜１３が通
するものとすれば、つぎの関係式が得られる。

また、！１＝Ｅ／Ｚｊｎであるから、これを１１へ代人
し、両辺をＥで割れば次式となる。

したがつて、入力インピーダンスＺｉｎは次式により示
される。

第５図Ａは、第４図Ａと同様であるが、車軸６の位置が
共振回路を通過し、Ｄｌ，ｄ２へ移行した状況を示し、
このときの等価回路は同図Ｂのものとなる。

したがつて、ａ１〜Ｃｌ，ａ２〜Ｃ２間の軌条インピー
ダンスをＺｌ，Ｃｌ〜Ｄｌ，Ｃ２〜４間のインピーダン
スをＺＴとして、前述と同様に入力インピーダンスＺｉ
ｎを求めれば、次式によつて示されるものとなる。

以上の（３），（５）式に基づき、Ａｌ，ａ２を基準と
した車軸６までの距離ｘを横軸に取り、入力インピーダ
ンスＺｉｎの変化を示せば、第６図のとおりになり、同
図に点線で示す容量素子４，５の全く無い場合に比し、
入力インピーダンスＺｉｎが著しく高くなる。

たイし、第６図の実線は、つぎの条件に基づいて計算し
たものである。

共振周波数１０ＫＨｚ軌道回路分布定数抵抗値４．７Ω／Ｋｍインダクタンス１．３ｒｎＨ／Ｋｍコンダクタンス０．１０／Ｋｍ容量０．６μＦ／Ｋｍｄの長さ１０ｒＩ１容量素子の損失角Ｔａｎδ＝１％車軸のインピーダンス０．０１Ω また、同様の条件により共振周波数ｆを変化させれば第
７図に示すものとなり、これを更に長距離のｘについて
示せば第８図のものとなる。

第９図は、前述の条件において長さｄを変化させたもの
であり、同様の条件において容量素子４，５の損失角Ｔ
ａｎδを変化させれば第１０図に示すものとなる。した
がつて、使用周波数に応じて一定長ｄおよび共振インピ
ーダンスを定めれば、無絶縁軌道回路において電気的な
境界を構成のうえ、ＡＴＣ信号に対する境界として用い
ることができる。

第１１図は、以上の原理に基づく実施例を示−し、一定
長ｄの軌条１，２と容量素子４，５とにより形成された
共振回路を無絶縁軌道３の分割により形成した区間１Ｔ
と２Ｔとの境界近傍へ挿入のうえ、共振回路の共振周波
数を停止信号発生器０ＳＣＲの発生周波数ＦＲと一致さ
せており、この特定周波数几の信号が停止信号として、
また、進行信号発生器０ＳＣ０の周波数ＦＯを有する信
号が進行信号として、区間１丁の一端に設けたＡＴＣ送
信器１Ｔ−ＴＸから送信されるものとなつている。した
がつて、列車Ｔが区間２Ｔの共振回路外にあれば、区間
１Ｔと２Ｔとの境界近傍かつ区間２Ｔ側の共振回路によ
り周波数ＦＲの停止信号は区間２Ｔ側への分流が阻止さ
れるため、区間１Ｔへのみ送信される。

なお、周波数ＦＯの進行信号一は、列車Ｔが区間２Ｔに
存在しない場合にのみ送信されるため、共振回路を設け
ずとも進行信号が列車Ｔにより短絡されるおそれはない
。また、共振回路の影響を避ける目的上、周波数ＦＲと
ＦＯとは分離して定められる。第１２図Ａは、上述の共
振回路を、軌条間信号電圧の検出により列車位置の検知
を行なう場合に適用したときの基本構成を示し、信号源
Ｅが受信器ＲＸとトラック長Ｔを隔て）設けられており
、受信器ＲＸの近辺へ車軸６が到達したとき、軌条間信
号電圧の変化により、列車の検知を行なうものとなつて
いる。

したがつて、同図においては、容量素子４，５と一定長
ｄの軌条１，２による共振回路が受信器ＲＸに接すると
共に、信号源Ｅとは反対側の位置へ設けてあり、同時に
、同図は車軸６が共振回路の左方に位置する場合を示し
ている。

第１２図Ｂは同図Ａの等価回路を示し、ｚには第４図、
第５図Ｂと同様の特性インピーダンス、Ｚｉは一定長ｄ
の間における軌条１，２のインピーダンス、ＺＲは受信
器ＲＸの入力インピーダンスであり、その他は第４図、
第５図Ｂと同様のインピーダンスであり、γは軌条長に
応じて定まる信号電流に対する伝播定数である。

こ）で、受信器ＲＸへ与えられる軌条間受信電圧を■Ｒ
として、これを求めれば次式によつて示される。

たＳ゛し、Ｚｌ３＝名先？＋２ＺＴ＋Ｚ，３Ｚ＋１であ
る。

また、第１３図Ａは車軸６が共振回路中へ介在した場合
を示し、このときの等価回路は同図Ｂのものとなり、（
６）式と同様に軌条間受信電圧■１を求めれば、次式の
ものとなる。

たＳ゛し、Ｚし，＝／〒シ■・Ｚｆ２＝ｂ１〜Ｃｌ，ｂ
２〜Ｃ２間の軌道回路インピーダンスである。

第１４図Ａは車軸６が信号源Ｅと受信器ＲＸとの間に至
つた場合を示し、このときの等価回路は同図Ｂに示すも
のとなり、前述と同様に軌条間受信電圧■８を求めれば
、次式に示すものとなる。たＳ゛し、Ｚ，ｌ＝？？？？
，Ｚ，ｌ＝′？】＋ＺＫ９ｚＬｌ：ー４１４４９ｚａは
Ｄｌ９ｄ２からＣｌ９Ｃ２方向Ｚ，＋ムを見た軌
道回路のインピーダンスである。

したがつて、以上の（６）〜（８）式により、下記の条
件を用い軌条間受信電圧ＶＲを計算によつて求めれば、
信号源Ｅの出力電圧を１Ｖ一定としたとｌき、第１５図
に示すものとなる。

トラック長Ｔ＝５００ｍ受信器
の入力インピーダンスＺＲ＝３Ω 車軸のインピーダ
ンスＺｓ＝０．０１Ω 軌道回路のコンダクタ
ンス０．１Ｕ／ＫｍたＳ゛し、第１５図は共振周波
数および信号源Ｅの周波数ｆが１５ＫＨｚのときであり
、その他の定数は第６図の場合と同様である。

第１５図から明らかなとおり、受信器ＲＸへ信号源Ｅの
反対側から列車が接近し、共振回路中へ車軸６が進入す
るに及んて軌条間受信電圧ＶＲが低下しており、これに
よつて受信器ＲＸと信号源Ｅとの区間へ列車が到達した
ことを確実に検知できる。

第１６図乃至第１９図は、以上の原理にしたがい、共振
回路を列車検知区間の境界近傍かつ隣接する他の区間側
に用いた場合の実施例を示し、第１６図においては、検
知区間の一端に設けた検知送信器ＴＸから送信される特
定周波数の交流信号を同区間の他端に設けた検知受信器
ＲＸにより受信しており、共振回路中へ列車Ｔが進入し
たときの軌条間受信電圧ＶＲの低下により、列車Ｔの検
知を行なつている。

また、第１７図においては、検知送信器ＴＸと検知受信
器ＲＸとが、第１６図と反対に配置されているが、列車
Ｔの共振回路中への進入により、送信電圧ＶＴが短絡さ
れて低下するため、第１６図と同様の結果が得られる。

第１８図は、無絶縁軌道３の区間１Ｔ，２Ｔとに対し、
１台の検知送信器１Ｔ／２Ｔ−ＴＸを共用として設けた
例を示し、検知送信器１Ｔ／２Ｔ−ＴＸからは特定周波
数ｆ１の信号が送信され、区間０Ｔには左方から周波数
Ｆ。の信号が、区間３Ｔには右方から周波数Ｆ３の信号
が送信されて来ると共に、容量Ｃ１による共振周波数は
ｆ１に、容量Ｃ３による共振周波数はＦ３ｌ７．設定さ
れている。したがつて、左方から列車が区間１Ｔの共振
回路中へ進入すれば、これを検知受信器１Ｔ−ＲＸが周
波数ｆ１の信号による軌条間受信電圧の低下一により検
知すると共に、列車が区間２Ｔの共振回路へ進入すれば
、検知受信器２Ｔ−ＲＸが同様の信号による送信電圧の
低下により検知を行ない、更に、列車が区間３Ｔの共振
回路へ至れば、検知受信器３Ｔ−ＲＸが周波数Ｆ３の信
号による軌条間受信電圧の低下により検知を行なう。

なお、検知受信器０Ｔ−ＲＸは、周波数ＦＯの信号を送
信する検知送信器の近傍へ設けた共振周波Ｆ。

の共振回路へ列車が進入したときに、検知を行なうもの
となつている。また、区間２Ｔの共振回路は、周波数ｆ
１に対して最も高いインピーダンスを呈するが、完全に
周波数ｆ１の信号を阻止するまでには至らず、区間１Ｔ
にも検知送信器１Ｔ／２Ｔ−ＴＸからの信号が送信され
る。第１９図は、各区間０Ｔ〜３Ｔの区分点毎に共振回
路を隣接して設けた例を示し、容（。による共振回路の
共振周波数がＦ。となつているほかは第１８図と同様の
周波数関係であり、これによつてより確実に各区間０Ｔ
〜３Ｔの区分点を明らかとしている。なお、各検知受信
器１Ｔ−ＲＸ，２Ｔ−ＲＸ，３Ｔ−ＲＸによる列車検知
は、第１８図の場合と同様である。

このほか、容量素子４，５としては単にコンデンサ等の
容量のみを呈するものに限らず、必要に応じ、インダク
タンス成分、抵抗成分等を組み合せたものを用いても同
様の効果が得られる。

以上の説明により明らかなとおり本発明によれば、無絶
縁軌道へ何等機械的な加工を行なうことなく電気的な境
界点が形成され、良好な境界性を有する信号送信が実現
すると共に、耐雑音特性の良好な軌条間電圧検出による
列車検知が、区間毎に確実なものとして行なわれるため
、無絶縁軌道における各種信号手段に用いて多大の効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は従来例の構成を示す図、第４図、第
５図は本発明の原理を示し、Ａは基本構成図、Ｂは等価
回路、第６図乃至第１０図は入力インピーダンスの変化
を示す特性図、第１１図は第４図乃至第１０図の原理に
基つく実施例を示す図、第１２図乃至第１４図は本発明
を軌条間信号電圧の変化に基つく列車検知へ適用した場
合の原理を示し、Ａは基本構成図、Ｂは等価回路、第１
５図は軌条間受信電圧の変化を示す特性図、第１６図乃
至第１９図は第１２図乃至第１５図の原理に基づく実施
例を示す図である。１，２・・・・・・軌条回路、３・・・・・・無絶縁軌
道、４，５・・・・・・容量素子、０ＳＣＲ・・・・・
・停止信号発生器、０ＳＣ０・・・・・・進行信号発生
器、ＴＸ，ｌＴ／２Ｔ−ＴＸ・・・・・・検知送信器、
ｄ・・・・・・一定長。

Claims

【特許請求の範囲】

１１対の無絶縁軌条により構成されかつ少くとも二つ
の区間に分割された無絶縁軌道回路において、前記各区
間中の少くとも一方の区間に対し該区間の一端から送信
器により特定周波数の交流信号を前記１対の無絶縁軌条
へ通じかつ該区間の他端側において受信器により前記交
流信号を受信すると共に、前記各区間の境界近傍かつ少
くとも他方の区間側における相対向して前記無絶縁軌道
回路を構成する同一位置かつ一定長の両軌条へ各個に並
列接続された容量素子を設け、該容量素子の容量と前記
両軌条のインダクタンス成分とにより前記交流信号の特
定周波数に対する並列共振回路を前記両軌条それぞれへ
形成したことを特徴とする、無絶縁軌道回路の境界構成
方法。