JP3792944B2 - 無電源地上子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、列車の車上装置に地上からトランスポンダを利用して制御情報を電文の形式で送信するＡＴＳ−Ｐシステムの無電源地上子、特に故障発見の確実化と迅速化に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
列車制御システムを高度化するため、地上と列車間における情報伝送を高密度に行うためにトランスポンダを使用した無電源地上子が使用されている。トランスポンダを使用した無電源地上子は、車上子と結合状態になったときに、車上子から送信される電力波により動作電源が供給され、あらかじめ設定された固定情報を車上子に送信する。このため無電源地上子には電源ケーブルを接続したり、バッテリを設ける必要がなく、電源ケーブルやバッテリの保全が不要となるとともに容易に設置できる。
【０００３】
この無電源地上子は車上子と非結合状態においては電源の供給が無いため、健全性の照査は定期的に実施される保守点検に頼っている。また、実用上は固定情報送信用として設置され、１台の地上子から１種類の情報を送信するようにしている。そして伝送過程でノイズが混入したとき、ＣＲＣ検定で電文誤りの有無を検出し、連続して繰返し入力した例えば４電文のうちＣＲＣ検定により合格した電文が２電文以上あり、その合格電文の内容が一致したとき、正しい電文とする誤り検定方式を採用し、故障時には車上装置の検定能力で送信情報を不採用すなわち地上子が無いことと等価にすることにより誤った情報が車上側へ伝送される確率を極めて低くしてフェールセーフ性を確保している。また、信頼性向上のために、設置場所の１個所あたり２台の無電源地上子を設置している。
【０００４】
一方、符号処理器と中継器及び有電源地上子を有するＡＴＳ−Ｐシステムにおいては、常時通電状態にあり、かつ符号処理器に論理部を有して自己診断機能が可能であるから高い安全性を有する。しかしながらシステム構成が複数になり高価になる問題があった。
【０００５】
そこでＡＴＳ−Ｐシステムの一層の拡大と低廉化を目的にして、安全性の考え方はＡＴＳ−Ｐシステムの有電源地上子と変えないで、従来、固定情報送信用として使用されている無電源地上子の多情報化がＡＴＳ−Ｐシステムに実用化されている。このＡＴＳ−Ｐシステムに使用する無電源地上子１２は、図３のブロック図に示すように、あらかじめ多情報が設定された情報設定部４１を有する。そして地上子１２と車上子が結合してトランスポンダ２の電力波受信アンテナ２１が車上子からの電力波を受信して電源部３から動作電源が供給されたときに、信号機の条件に連動している外部リレーにより入力する外部入力切替条件を選択回路７で選択し、選択された外部入力切替条件により選択された情報設定部４１に設定されたデジタル情報の論理値１を周波数ｆ１、論理値０を周波数ｆ２とした変調波を生成する基本信号を変調回路９に送る。変調回路９は送られた周波数ｆ１，ｆ２の変調波と周波数ｆ３の局部発振波により周波数（ｆ１＋ｆ３）と周波数（ｆ２＋ｆ３）の変調波を生成して増幅器１０に送る。増幅器１０は送られた変調波を増幅して情報波送信アンテナ２２から車上子に送信する。
【０００６】
このＡＴＳ−Ｐシステムに使用する無電源地上子においては、多情報化に対する安全性を次ぎのようにして確保している。
（ａ）多情報を予め検定能力の高いＣＲＣ検定符号を付加した電文形式で物理的に分けた情報設定部に別個に設定する。
（ｂ）故障時は検定能力の高いＣＲＣ検定符号を付加した電文形式により、車上装置の検定機能で情報は不採用になる。
（ｃ）車上側で地上子情報が受信できない場合、制御パターンの更新が行われないため、電文に含まれている有効距離長を走行すると停止制御が行われる。
【０００７】
また、信頼性に対しては次ぎの考え方で対処している。
（ａ）論理部（ＣＰＵ）を有する符号処理器や中継器を使用する有電源地上子のシステム構成に比較して構成する部品点数が極端に少なく信頼性が高い。
（ｂ）設定情報数分で物理的に区分された複数の情報設定部を有する。
（ｃ）各情報設定部はわずかな部品例えば一つのＩＣで構成され、車上へ送信するための共通回路である変調回路や増幅器に比較して部品が少ない。
（ｄ）外部入力切替条件により選択された情報の電文は共通回路を経由して送信される。
（ｅ）最近のＩＣ製造技術に関する信頼性は格段に向上している。
（ｆ）外部入力切替条件により選択された情報設定部を含む地上子の健全性を確認することは、選択されていない他の情報設定部を含む地上子全体の健全性を照査することと考えて信頼性上問題は無い。
（ｇ）地上子から正常に電文が送信されているかどうかを検測する検測ユニットを搭載した検測車による定期的な健全性照査を実施することをシステム導入の前提条件とする。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記図３に示した無電源地上子に入力する外部入力切替条件は信号機の条件に連動している。この場合、定期的に検測車を使用して無電源地上子の健全性の照査を実施しても、検測車を使用する条件が夜間に特定されるため、夜間では信号機の条件はほとんど進行現示条件であると考えられる。この場合、列車の制御上の安全性に直接関係する停止現示の情報送信が照査対象にならないため、停止現示を示す情報設定部の故障を見出すことが遅れてしまう。
【０００９】
この発明はかかる短所を改善し、検測車が進行現示で無電源地上子の上を通過した場合でも、外部入力切替条件が構成されていない他の情報設定部すべての健全性を照査して故障を顕在化させることができる無電源地上子を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る無電源地上子は、トランスポンダと電源部と常用情報設定部とミラー情報設定部とフェールセーフ比較回路と選択回路と変調波発生回路と変調回路及び増幅器を有し、トランスポンダは電力波受信アンテナと情報波送信アンテナを有し、車上子と結合したときに、車上子から送信する電力波を電力波受信アンテナで受信し、受信した電力波により電源部から動作電源を供給し、常用情報設定部にはあらかじめ信号機の条件に応じて定められた多情報が設定され、ミラー情報設定部は常用情報設定部と同一の情報が設定され、フェールセーフ比較回路は車上子と結合して動作を開始した時点から、常用情報設定部とミラー情報設定部に設定された全ての設定情報を並列に読み出し、常用情報設定部とミラー情報設定部の対応している設定情報を比較して、常用情報設定部とミラー情報設定部の対応している設定情報の全てが一致しているときのみ交番信号を出力し、常用情報設定部とミラー情報設定部の対応している設定情報のうち１つでも一致していない場合には直流信号を出力し、選択回路は信号機の条件により切り替えられる外部入力切替条件を入力して常用情報設定部に設定された多情報のなかから信号機の条件に応じた設定情報を選択して出力し、変調波発生回路はフェールセーフ比較回路から交番信号を出力したとき、出力された交番信号により選択回路から出力する設定情報の論理値１と論理値０を異なる周波数とした変調波を生成し、生成した変調波を出力し、フェールセーフ比較回路から直流信号を出力したときは変調波を出力せず、変調回路は変調波発生回路から変調波が出力されたとき、出力された設定情報を含む各変調波と車上子の受信帯域外の周波数の局部発振波により変調波を生成して出力し、変調波発生回路から変調波が出力されないときは、車上子の受信帯域外の周波数の局部発振波だけを出力し、増幅器は変調回路から出力された変調波と局部発振波のいずれかを増幅してトランスポンダの情報波送信アンテナから車上子に送信することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の無電源地上子は、電力波受信アンテナと情報波送信アンテナを有するトランスポンダと電源部と常用情報設定部とミラー情報設定部とフェールセーフ比較回路と選択回路と変調波発生回路と変調回路及び増幅器を有する。常用情報設定部にはあらかじめ信号機の条件に応じた多情報がそれぞれ物理的に分離して設定してある。ミラー情報設定部には常用情報設定部と同一の情報がそれぞれ物理的に分離して設定してある。
【００１２】
この無電源地上子が車上子と結合して車上子から送信している電力波を受信して動作電源が供給されると、選択回路は信号機の条件により切替られる外部入力切替条件により常用情報設定部に設定された多情報のなかから信号機の条件に応じた設定情報を選択して変調波発生回路に出力する。このときフェールセーフ比較回路は常用情報設定部とミラー情報設定部に設定された複数の設定情報を順次並列に読み出し、常用情報設定部とミラー情報設定部の対応している設定情報を比較する。この比較の結果、常用情報設定部とミラー情報設定部の対応している設定情報の全てが一致している場合、フェールセーフ比較回路は変調波発生回路に交番信号を出力する。変調波発生回路はフェールセーフ比較回路から入力した交番信号により選択回路から入力した設定情報を変調し、生成した変調波を変調回路に出力する。変調回路は送られた変調波と車上子の受信帯域外の周波数の局部発振波により周波数変調波を生成して増幅器に出力し、トランスポンダの情報波送信アンテナから車上子に送信する。
【００１３】
また、フェールセーフ比較回路で常用情報設定部とミラー情報設定部に設定された各設定情報を比較した結果、常用情報設定部の各設定情報の設定部のいずれかに故障が生じ、常用情報設定部とミラー情報設定部の対応している設定情報のうち１つでも一致していない場合には、フェールセーフ比較回路は変調波発生回路の交番信号を停止させる。この結果、変調回路から車上子の受信帯域外の周波数の局部発振波だけを増幅器に出力して情報波送信アンテナから車上子に送信する。この局部発振波の周波数は車上子の受信帯域外に設定してあるから、車上子は送信された局部発振波を受信せず、無電源地上子が無いことと等価になる。
【００１４】
【実施例】
図１はこの発明の実施例の構成を示すブロック図である。図に示すように、ＡＴＳ−Ｐシステムに使用する無電源地上子１はトランスポンダ２と電源部３と複数の常用情報設定部４と複数のミラー情報設定部５とフェールセーフ比較回路６と選択回路７と変調波発生回路８と変調回路９と増幅器１０を有する。トランスポンダ２は電力波受信アンテナ２１及び情報波送信アンテナ２２を有し、無電源地上子１が列車に設けた車上子１１と結合したときに、車上子１１から送信する電力波を電力波受信アンテナ２１で受信し、受信した電力波により電源部３から動作電源を供給する。
【００１５】
複数の常用情報設定部４にはあらかじめ信号機の条件に応じた多情報がそれぞれ物理的に分離して設定してある。複数のミラー情報設定部５には常用情報設定部４と同一の情報がそれぞれ物理的に分離して設定してある。フェールセーフ比較回路６は、無電源地上子１が車上子１１と結合して動作を開始した時点から、常用情報設定部４とミラー情報設定部５に設定された全ての設定情報を情報出力信号に同期して並列に読み出し、常用情報設定部４とミラー情報設定部５の対応している設定情報を比較して、常用情報設定部４とミラー情報設定部５の対応している設定情報の全てが一致しているときだけ交番信号を変調波発生回路８に出力する。選択回路７は信号機の条件に連動して動作する外部リレーにより切替られる外部入力切替条件を入力して、常用情報設定部４に設定された多情報のなかから信号機の条件に応じた設定情報を選択して変調波発生回路８に出力する。変調波発生回路８はフェールセーフ比較回路６から送られた交番信号を周波数変調波を生成する基本信号として選択回路７から送られた設定情報を変調し、生成した変調波を変調回路９に出力する。変調回路９は変調波発生回路８から送られた設定情報を含む変調波と車上子１１の受信帯域外の周波数の局部発振波により変調波を生成して増幅器１０に出力する。増幅器１０は送られた変調波を増幅してトランスポンダ２の情報波送信アンテナ２２に送り、情報波送信アンテナ２２から車上子１１に送信する。
【００１６】
上記のように構成した無電源地上子１の動作を図２のフローチャートを参照して説明する。無電源地上子１が車上子１１と結合して車上子１１から送信している電力波をトランスポンダ２の電力波受信アンテナ２１で受信して無電源地上子１に動作電源が供給されると（ステップＳ１）、選択回路７は信号機の条件により切替られる外部入力切替条件により常用情報設定部４に設定された多情報のなかから信号機の条件に応じた設定情報を選択して変調波発生回路８に出力する（ステップＳ２）。一方、フェールセーフ比較回路６は常用情報設定部４とミラー情報設定部５に設定された複数の設定情報を情報出力信号に同期して順次並列に読み出し、常用情報設定部４とミラー情報設定部５の対応している設定情報を比較する（ステップＳ３）。この比較の結果、常用情報設定部４とミラー情報設定部５の対応している設定情報の全てが一致している場合（ステップＳ４）、フェールセーフ比較回路６は変調波発生回路８に交番信号を出力する（ステップＳ５）。変調波発生回路８はフェールセーフ比較回路６から入力した交番信号により選択回路７から入力した設定情報を変調し、設定情報の論理値１を周波数ｆ１、論理値０を周波数ｆ２とした変調波を生成して変調回路９に出力する（ステップＳ６）。変調回路９は送られた周波数ｆ１，ｆ２の変調波と車上子１１の受信帯域外の周波数ｆ３の局部発振波により周波数（ｆ１＋ｆ３），（ｆ２＋ｆ３）の変調波を生成して増幅器１０に出力する（ステップＳ７）。増幅器１０は送られた周波数（ｆ１＋ｆ３），（ｆ２＋ｆ３）の変調波を増幅してトランスポンダ２の情報波送信アンテナ２２に送り、情報波送信アンテナ２２から車上子１１に送信する（ステップＳ８）。このようにして信号機の条件に応じた設定情報を選択して車上子１１に送信することができる。
【００１７】
また、フェールセーフ比較回路６で常用情報設定部４とミラー情報設定部５に設定された各設定情報を比較した結果、常用情報設定部４の各設定情報の設定部のいずれかに故障が生じ、常用情報設定部４とミラー情報設定部５の対応している設定情報のうち１つでも一致していない場合には（ステップＳ４）、フェールセーフ比較回路６は変調波発生回路８に交番信号を停止させて直流信号を出力する（ステップＳ９）。この結果、変調波発生回路８からは変調波が出力されず、変調回路９から無変調の周波数ｆ３の局部発振波だけを増幅器１０に出力する（ステップＳ１０）。増幅器１０は送られた周波数ｆ３の局部発振波を増幅してトランスポンダ２の情報波送信アンテナ２２に送り、情報波送信アンテナ２２から車上子１１に送信する（ステップＳ８）。この局部発振波の周波数ｆ３は車上子１１の受信帯域外に設定してあるから、車上子１１は周波数ｆ３の局部発振波を受信せず、無電源地上子１が無いことと等価になる。
【００１８】
この無電源地上子１が正常に動作しているかどうかを検測ユニットを搭載した検測車で確認するとき、検測車には各無電源地上子１の設定位置データを有するから、無電源地上子１の設定位置で設定情報が送信されないことを検出することにより、外部入力切替条件の状態にかかわらず、その無電源地上子１に故障が生じていると認識することができる。
【００１９】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、車上子と結合して動作を開始した時点から常用情報設定部とミラー情報設定部に設定された各設定情報を比較し、常用情報設定部とミラー情報設定部の対応している設定情報の全てが一致している場合にフェールセーフ比較回路から交番信号を出力して外部入力切替条件に応じた設定情報を変調して車上子に送信するから、信号機の条件に応じた設定情報を選択して車上子に安定して送信することができる。
【００２０】
また、常用情報設定部とミラー情報設定部に設定された各設定情報を比較した結果、常用情報設定部の各設定情報の設定部のいずれかに故障が生じ、常用情報設定部とミラー情報設定部の対応している設定情報のうち１つでも一致していない場合には外部入力切替条件の如何にかかわらず交番信号を停止させて、車上子の受信帯域外の周波数の局部発振波だけを車上子に送信するから、検測車は外部入力切替条件の状態にかかわらず無電源地上子に故障が生じていることを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】上記実施例の動作を示すフローチャートである。
【図３】従来例の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１；無電源地上子、２；トランスポンダ、３；電源部、
４；常用情報設定部、５；ミラー情報設定部、６；フェールセーフ比較回路、
７；選択回路、８；変調波発生回路、９；変調回路、１０；増幅器、
１１；車上子、２１；電力波受信アンテナ、２２；情報波送信アンテナ。

Claims (1)

1. トランスポンダと電源部と常用情報設定部とミラー情報設定部とフェールセーフ比較回路と選択回路と変調波発生回路と変調回路及び増幅器を有し、
   トランスポンダは電力波受信アンテナと情報波送信アンテナを有し、車上子と結合したときに、車上子から送信する電力波を電力波受信アンテナで受信し、受信した電力波により電源部から動作電源を供給し、
   常用情報設定部にはあらかじめ信号機の条件に応じて定められた多情報が設定され、
   ミラー情報設定部は常用情報設定部と同一の情報が設定され、
   フェールセーフ比較回路は車上子と結合して動作を開始した時点から、常用情報設定部とミラー情報設定部に設定された全ての設定情報を並列に読み出し、常用情報設定部とミラー情報設定部の対応している設定情報を比較して、常用情報設定部とミラー情報設定部の対応している設定情報の全てが一致しているときのみ交番信号を出力し、常用情報設定部とミラー情報設定部の対応している設定情報のうち１つでも一致していない場合には直流信号を出力し、
   選択回路は信号機の条件により切り替えられる外部入力切替条件を入力して常用情報設定部に設定された多情報のなかから信号機の条件に応じた設定情報を選択して出力し、
   変調波発生回路はフェールセーフ比較回路から交番信号を出力したとき、出力された交番信号により選択回路から出力する設定情報の論理値１と論理値０を異なる周波数とした変調波を生成し、生成した変調波を出力し、フェールセーフ比較回路から直流信号を出力したときは変調波を出力せず、
   変調回路は変調波発生回路から変調波が出力されたとき、出力された設定情報を含む各変調波と車上子の受信帯域外の周波数の局部発振波により変調波を生成して出力し、変調波発生回路から変調波が出力されないときは、車上子の受信帯域外の周波数の局部発振波だけを出力し、
   増幅器は変調回路から出力された変調波と局部発振波のいずれかを増幅してトランスポンダの情報波送信アンテナから車上子に送信することを特徴とする無電源地上子。

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