JP2008037394A

JP2008037394A - 軌道回路

Info

Publication number: JP2008037394A
Application number: JP2006218207A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Onuma; 晴彦大沼; Noriharu Amitani; 憲晴網谷; Tamio Okuya; 民雄奥谷; Nobuyuki Nakamura; 信幸中村
Original assignee: Hitachi Ltd; Japan Railway Construction Transport and Technology Agency
Current assignee: Hitachi Ltd; Japan Railway Construction Transport and Technology Agency
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2006-08-10
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2026-08-10
Also published as: CN101121413B; GB2440765A; GB2440765A8; GB2440765B; CN101121413A; JP5005289B2; GB0704238D0; GB2440765B8

Abstract

【課題】軌道回路において、送信器の出力電圧と出力電流の位相差を最小とすることで無効電力を最小とし、有効電力を最大とすることで効率の良い信号伝送を提供する。
【解決手段】接続したレール６に信号を送信する手段１と、レール６の受信端に接続し、送信手段１からの信号を受信する手段１０とを有する軌道回路１Ｔにおいて、送信手段１により送信された列車検知信号又は列車制御信号の電圧と電流の位相差を０に近づくように調整する手段２を備える。調整手段は、コイルもしくはコンデンサもしくはその両方を並列又は直列に付加し、送信手段１により送信された列車検知信号又は列車制御信号の電圧と電流の位相差を０に近づける変圧器２である。
【選択図】図１

Description

本発明は、列車位置を検知する軌道回路に係わり、特に、送信器の出力効率を大きくする技術に関する。

一般に軌道回路は、電気回路として扱われている。軌道回路は、変圧器、レール、ケーブルを含んでおり、リアクタンス成分やサセプタンス成分を有している。軌道回路方式における列車検知は、この電気回路と等価である軌道回路に送信器から列車検知信号を送信し、軌道回路を介して受信器において列車検知信号を受信することによって列車検知を実施する（特許文献１参照）。また、軌道回路方式における列車制御は、軌道回路においてレールに流れる信号電流を、車上に設置したピックアップコイルでの電磁誘導現象により列車制御信号を受信することによって列車制御を実施する。そのため、列車検知信号および列車制御信号は列車検知性能および列車制御性能を確保するだけの受信電力を必要とし、それゆえに前記性能を確保するだけの出力電力が必要となる。
特開２００５−１７８６１４号公報

送信器から交流信号を送信した場合、軌道回路及びケーブルのリアクタンス成分およびサセプタンス成分により、送信器の出力電圧と出力電流の位相差の絶対値が大きくなっている場合がある。その場合、出力された信号の多くは無効電力となり、結果としてレールの長い軌道回路や、ケーブルの長い軌道回路や、信号伝達性能の低い軌道回路における列車検知性能および列車制御性能の確保が困難であるという課題があった。

前記従来技術では、送信器の出力電圧と出力電流の位相差が大きい場合、送信器の出力を増加させるか、もしくは軌道回路におけるレール長を短縮するか、もしくは軌道回路におけるケーブル長を短縮し、列車検知性能および列車制御性能を確保する必要があった。

本発明の目的は、軌道回路において、送信器の出力電圧と出力電流の位相差を最小とすることで無効電力を最小とし、有効電力を最大とすることで効率の良い信号伝送を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明では、送信器とケーブルの間もしくは送信器と軌道回路の間もしくはその両方に位相調整器を備えた。この位相調整器によって、送信器の出力インピーダンスを調整し、送信器の出力電圧と出力電流の位相差を最小とする。

すなわち、本発明は、接続したレールに信号を送信するための送信手段と、前記レールの受信端に接続し、前記送信手段からの信号を受信する受信手段とを有する軌道回路において、前記送信手段により送信された列車検知信号又は列車制御信号の電圧と電流の位相差を０に近づくように調整する調整手段を備えた軌道回路である。

また、本発明は、前記調整手段は、前記送信手段により送信された列車検知信号又は列車制御信号の電圧と電流の位相差を０に近づけるインダクタンス値を有する変圧器を含む軌道回路である。

そして、本発明は、前記調整手段は、外部又は内部にコイルもしくはコンデンサもしくはその両方を並列又は直列に付加し、かつ、前記送信手段により送信された列車検知信号又は列車制御信号の電圧と電流の位相差を０に近づけるインダクタンス値及び容量を有する変圧器を含む軌道回路である。

更に、本発明は、前記調整手段は、列車在線時に送信された列車制御信号の電圧と電流の位相差を０に近づくように調整する軌道回路である。

また、本発明は、前記調整手段は、列車非在線時に送信された列車検知信号の電圧と電流の位相差を０に近づくように調整する軌道回路である。

そして、本発明は、リアクタンス、抵抗及びコンデンサで構成する擬似ケーブルを備えており、前記擬似ケーブルを用いて、ケーブル長を他の軌道回路と同一とみなせるように構成し、位相調整器又はインダクタンスを有する変圧器により、電圧と電流の位相差を０に近づくようにする軌道回路である。

本発明によれば、送信器から出力する列車検知信号および列車制御信号を送信器の出力電圧と出力電流の位相差を最小とすることによって、無効電力を最小とし有効電力最大にすることができ、効率の良い信号伝送が可能になる。

このような手法により、送受信器の定格出力を増加させることなく、もしくはレール長を短縮することなく、もしくはケーブル長を短縮することなく、列車検知性能や列車制御性能を確保することが可能となる。

本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本発明の軌道回路の実施例について、図面を用いて説明する。

実施例１を説明する。本発明の第１の実施例について、図１、図２を用いて説明する。図１は、本実施例の軌道回路のブロック図である。本実施例の軌道回路１Ｔは、送信器１、位相調整器２、変圧器３、ケーブル４、変圧器５、レール６、変圧器７、ケーブル８、変圧器９、受信器１０から構成されている。送信器１から出力した列車検知信号を、軌道回路１Ｔを介して受信器１０により受信することにより、列車検知を実施する。

送信器１は、列車検知信号ｆ１を軌道回路１Ｔへ出力する。軌道回路１Ｔを構成する変圧器３、ケーブル４、変圧器５、レール６、変圧器７、ケーブル８、変圧器９は、それぞれリアクタンス成分およびサセプタンス成分を有している為、軌道回路１Ｔ全体としてリアクタンス成分およびサセプタンス成分を有していることとなる。そのため、図２に示すように、送信器１から出力された列車検知信号ｆ１は、電圧と電流との間に位相差を持つこととなり、送信器１から見た軌道回路側の出力インピーダンスの絶対値はＺ１、位相はθ１となる。このとき、送信器１の出力電圧Ｐ１について、有効電力Ｐ１ｅは、Ｐ１ｅ＝Ｐ１×ｃｏｓθ１で算出される。有効電力Ｐ１ｅが最大となるのは、θ１＝０の時であるため、位相調整器２によって位相θ１を調整して０に近づける、又は最小にすることにより、有効電力を最大又はほぼ最大にして列車検知信号を出力することが可能となる。

位相調整器２は、コイルもしくはコンデンサもしくはコイル及びコンデンサにて構成される。位相調整器２のコイルのインダクタンス値もしくはコンデンサの容量を変化させることにより、位相調整器２のリアクタンス成分およびサセプタンス成分を調整し、送信器１の出力インピーダンスの位相θ１を０に近づける、又は最小にする。位相調整器２は、図２において、軌道回路に対して直列に挿入されているが、これを並列に挿入しても同等の効果が得られる。

なお、列車検知信号については、列車非在線時に信号の電圧と電流の位相差を最小に、又は０に近づけるようにするのが好ましい。

実施例２を説明する。本発明の第２の実施例について、図３を用いて説明する。本実施例は、位相調整を、送信器１が信号を出力する変圧器のインダクタンス値を適切に設定することによって、送信器１の出力電圧と出力電流の位相差を０に近づける、又は最小にして、送信器１の出力を最適とする軌道回路である。

図３は、本実施例の軌道回路のブロック図である。変圧器３はコイルによって構成されている。変圧器３のコイルはインダクタンス値を有しており、そのためコイルのインダクタンス値を調整することで、送信器１の出力インピーダンスを変化させることができる。そこで、変圧器３のコイルのインダクタンス値を送信器１の出力電圧と出力電流の位相差が０に近づける、又は最小になるように設定する。これにより、実施例１と同様に、送信器が出力する列車検知信号を有効電力最大又はほぼ最大で出力することが可能となる。これ以外の処理は実施例１と同じであるので、ここでの説明は省略する。

実施例３を説明する。本発明の第３の実施例について、図４、図５を用いて説明する。本実施例は、実施例１および実施例２で示した軌道回路における位相調整を、列車在線時において最適なものとすることで、列車制御信号ｆ２の有効電力を最大とするものである。

図４は、実施例１で示した軌道回路において特に列車在線時のブロック図である。また、図５は、実施例２で示した軌道回路において特に列車在線時のブロック図である。図４、図５において、列車１１が在線することにより、レール６が列車１１の車軸によって短絡され、送信器１の出力電圧と出力電流が、列車非在線時と比較して変化する。列車制御信号ｆ２は、列車１１の先頭部に設けたコイルによって、レールに流れる電流を電磁誘導現象により列車１１内の受信器に電圧に変換され伝送される為、電流は一定値以上必要である。これより、出力電圧と出力電流の位相差も変化することとなり、列車１１在線時における送信器１の出力インピーダンスの位相差を０に近づける、又は最小とすることで、列車制御信号ｆ２のレール電流を最大又はほぼ最大とすることができる。これ以外の処理は実施例１と同じであるので、ここでの説明は省略する。

実施例４を説明する。本実施例の軌道回路は、図６に示すように、リアクタンス、抵抗及びコンデンサで構成する擬似ケーブル１２、１３を備えている。複数の軌道回路において、各軌道回路のケーブル長が異なる場合には、リアクタンス、抵抗及びコンデンサで構成した擬似ケーブルを用い、ケーブル長を他の軌道回路と同一とみなせるように構成すれば、各軌道回路の電気的性能が均一となる。そして、位相調整器又はインダクタンスを有する変圧器３によって、電圧と電流の位相差を０に近づくようにした軌道回路とする。これにより、同一の電気的性能を有する位相調整器又はインダクタンスを有する変圧器によって、ケーブル長の異なる軌道回路においても効率良く伝送することが可能となる。

実施例１における列車検知装置のブロック図である。実施例１を補足説明するための図である。実施例２における列車検知装置のブロック図である。実施例３における列車検知装置のブロック図である。実施例３の変形例における列車検知装置のブロック図である。実施例４における列車検知装置のブロック図である。

符号の説明

１…送信器、２…位相調整器、３…変圧器、４…ケーブル、５…変圧器、６…レール、７…変圧器、８…ケーブル、９…変圧器、１０…受信器、１１…列車、１２…擬似ケーブル、１３…擬似ケーブル

Claims

接続したレールに信号を送信するための送信手段と、前記レールの受信端に接続し、前記送信手段からの信号を受信する受信手段とを有する軌道回路において、
前記送信手段により送信された列車検知信号又は列車制御信号の電圧と電流の位相差を０に近づくように調整する調整手段を備えたことを特徴とする軌道回路。
請求項１記載の軌道回路において、
前記調整手段は、前記送信手段により送信された列車検知信号又は列車制御信号の電圧と電流の位相差を０に近づけるインダクタンス値を有する変圧器を含むことを特徴とする軌道回路。
請求項１記載の軌道回路において、
前記調整手段は、外部又は内部にコイルもしくはコンデンサもしくはその両方を並列又は直列に付加し、かつ、前記送信手段により送信された列車検知信号又は列車制御信号の電圧と電流の位相差を０に近づけるインダクタンス値及び容量を有する変圧器を含むことを特徴とする軌道回路。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の軌道回路において、
前記調整手段は、列車在線時に送信された列車制御信号の電圧と電流の位相差を０に近づくように調整することを特徴とする軌道回路。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の軌道回路において、
前記調整手段は、列車非在線時に送信された列車検知信号の電圧と電流の位相差を０に近づくように調整することを特徴とする軌道回路。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の軌道回路において、
リアクタンス、抵抗及びコンデンサで構成する擬似ケーブルを備えており、前記擬似ケーブルを用いて、ケーブル長を他の軌道回路と同一とみなせるように構成し、位相調整器又はインダクタンスを有する変圧器により、電圧と電流の位相差を０に近づくようにすることを特徴とする軌道回路。