JP5127869B2 - トランスポンダ地上子 - Google Patents

Description

この発明は、列車に搭載した車上装置に対して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トランスポンダ地上子に関するものである。

列車制御システムを高度化して地上と列車間における情報伝送を高密度で行うためにトランスポンダを使用した無電源地上子や有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。したがって無電源地上子は電源ケーブルの接続や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であるとともに容易に設置することができる。

この無電源地上子を駆動する電力波と情報波を利用して列車の位置判定及び車両ドアと連動したホームドアや可動式ホーム柵の開閉制御などを行う有電源地上子が特許文献１や特許文献２に開示されている。

特許文献１に示された列車位置検出装置は、地上子に情報波受信用アンテナコイルとは別に列車の進行方向に沿ってショート位置判定用電力波受信アンテナコイルとジャスト位置判定用電力波受信アンテナコイルとオーバ位置判定用電力波受信アンテナコイルの３つの電力波受信アンテナコイルを配置し、車上子から送信している電力波を各電力波受信アンテナコイルで受信したときの受信レベルが閾値を超えているか否により列車の位置を判断している。すなわちショート位置判定用電力波受信アンテナコイルの受信レベルだけが閾値を超えている場合は列車がショート位置にあると判定し、ジャスト位置判定用電力波受信アンテナコイルの受信レベルだけが閾値を超えている場合は列車がジャスト位置にあると判定し、オーバ位置判定用電力波受信アンテナコイルの受信レベルだけが閾値を超えている場合は列車がオーバ位置にあると判定している。

また、特許文献２に示された列車位置検出装置は、前記３つの電力波受信アンテナコイルの受信レベルが閾値を超えているか否により列車の位置を判定するのではなく、地上子は、列車の進行方向に沿って電力波受信応動特性が一定の３個の電力波受信アンテナコイルを配置し、ショート位置判定用の電力波受信アンテナコイルの電力波受信応動特性とジャスト位置判定用の電力波受信アンテナコイルの電力波受信応動特性の交点と、ジャスト位置判定用の電力波受信アンテナコイルの電力波受信応動特性とオーバ位置判定用の電力波受信アンテナコイルの電力波受信応動特性の交点との間を定位置判定範囲とし、車上子が送信する電力波の受信レベルが、車上子の通常おこり得る範囲内で物理的、電気的に変動した場合でも、２つの交点間の距離変動が定位置判定範囲に比較して極めて小さいことを利用して定位置判定範囲の判定精度を向上させている。

トランスポンダを新たに使用して列車の位置判定及び車両ドアと連動したホームドアや可動式ホーム柵の連動制御を行う線区において、対象工事が全線一斉に施工され、同時に使用開始される新線のような場合を除いて、既に営業を開始している線区にホームドアまたは可動式ホーム柵を設備し、トランスポンダを使用して車両ドアとの連動制御を実現する場合に、その対象となる工事は営業時間帯終了後の夜間に行われることが多く、一般的に新線の場合に比較して工事期間が長くなる。そのため、ホームドアや可動式ホーム柵、有電源地上子、中継器、符号処理器など地上設備の設置工事が終了した駅から部分的に使用が開始される例が多い。

乗務員による特別な扱いを必要とせず、列車の位置判定及び車両ドアと連動したホームドアや可動式ホーム柵の連動制御の使用開始区間、未使用区間を意識することなく、部分的に使用を開始するには、使用開始区間内にある駅では車両ドアとホームドアまたは可動式ホーム柵の連動制御を実現し、未使用区間内にある駅では連動制御を解除して車両ドアの開閉制御を行う必要があり、そのためには地上子の状況を車上装置に報知しなければならない。この情報は使用開始区間への進入あるいは進出条件のみであり、情報量が少なく固定情報として実現できることから、従来は、使用開始した区間の手前に無電源地上子を設置して次駅から連動制御の応答が可能であることを報知し、一方使用開始した区間から使用開始していない区間に進入する際には、使用開始した区間の最後の駅の出発後に結合する位置に連動制御解除情報を設定した無電源地上子を設置して進入あるいは進出条件を車上装置に報知している。

しかしながら、前記対応では、対象工事の進捗状況に合わせて使用開始区間が変更になる場合には、変更に伴い前記無電源地上子を移設する必要があり、適用線区範囲が大きく、部分的な使用開始区間が存在する場合などには、使用開始区間の変更に合わせて複数の区間で無電源地上子の設置位置変更ならびに管理などを行なう必要があるという問題を有していた。

この発明は、このような問題を解消し、列車の位置判定及び車両ドアと連動したホームドアや可動式ホーム柵の連動制御区間への進入条件あるいは進出条件を設定した無電源地上子を必要とせず、駅に停車した状態で車上子と結合する位置に設置された１台の地上子を使用し、連動制御の使用開始後は、列車の位置判定及び車両ドアと連動したホームドアや可動式ホーム柵の連動制御を行う有電源地上子として機能し、連動制御の使用開始前には、連動制御解除情報を送信する無電源地上子として機能するトランスポンダ地上子を提供することを目的とする。

この発明のトランスポンダ地上子は、アンテナコイル部と無電源地上子固定情報設定部及び機能切替部を有し、アンテナコイル部は、トランスポンダ車上子から送信される車上情報を有する情報波を受信する情報波受信アンテナコイルと、地上情報を有する情報波をトランスポンダ車上子に送信する情報波送信アンテナコイルと、列車進行方向に沿って配置され、トランスポンダ車上子から送信される電力波を受信して列車が所定の位置より手前の位置（ショート位置）にあることを判定するための電力波受信アンテナコイルと、列車が所定の定位置（ジャスト位置）にあることを判定するための電力波受信アンテナコイルと、列車が所定の定位置を越えた位置（オーバ位置）にあることを判定するための電力波受信アンテナコイルと、を有し、無電源地上子固定情報設定部は、電力波が入力されると無電源地上子固定情報設定部の各回路に動作電圧を供給する電源部と、あらかじめ設定された連動制御解除情報を含む固定情報を記憶する固定情報記憶部と、を有し、機能切替部は、トランスポンダ地上子を有電源地上子として使用するとき、ジャスト位置判定用の電力波受信アンテナコイルを外部出力端子に接続し、情報波送信アンテナコイルを外部入力端子に接続し、トランスポンダ地上子を無電源地上子として使用するとき、ジャスト位置判定用の電力波受信アンテナコイルを無電源地上子固定情報設定部の電源部に接続し、情報波送信アンテナコイルを無電源地上子固定情報設定部の情報出力端子に接続し、無電源地上子固定情報設定部は、トランスポンダ地上子を無電源地上子として使用する場合、トランスポンダ車上子から送信される電力波がジャスト位置判定用の電力波受信アンテナコイルを介して無電源地上子固定情報設定部の電源部に入力されているとき、無電源地上子固定情報設定部の固定情報記憶部に記憶された固定情報を、情報出力端子から情報波送信アンテナコイルを介してトランスポンダ車上子に送信することを特徴とする。

この発明は、トランスポンダ地上子に無電源地上子と有電源地上子の機能を持たせ、連動制御の使用開始前の区間では連動制御解除情報を送信する無電源地上子として使用し、その区間における連動制御が使用開始すると列車の位置判定及び車両ドアと連動したホームドアや可動式ホーム柵の連動制御を行う有電源地上子として使用することにより、連動制御の工事の進捗状況に合わせて使用開始区間が変更になるような場合に、トランスポンダ地上子の機能を簡単に切り替えることができる。

この発明のトランスポンダ地上子の構成図である。 トランスポンダ地上子のアンテナコイル部と車上子の構成図である。 無電源地上子固定情報設定部の構成を示すブロック図である。 電力波受信アンテナコイルの受信特性を示す図である。

図１は、この発明のトランスポンダ地上子の回路構成図である。図に示すように、トランスポンダ地上子１はアンテナコイル部２と無電源地上子固定情報設定部３及び機能切替部４を有し、駅の所定の位置に設置されている。アンテナコイル部２は、図２の斜視図に示すように、情報波受信アンテナコイル５と情報波送信アンテナコイル６及び列車進行方向に沿って配置され、列車が所定の位置より手前の位置（ショート位置）にあることを判定するための電力波受信アンテナコイル７ａと、列車が所定の定位置（ジャスト位置）にあることを判定するため一定長さを有する電力波受信アンテナコイル７ｂと、列車が所定の定位置を越えた位置（オーバ位置）にあることを判定するための電力波受信アンテナコイル７ｃを有する。

情報波受信アンテナコイル５は、トランスポンダ車上装置８から出力されて車上子９の情報波送信アンテナコイル１０から送信される車上情報を有する情報波を受信する。情報波送信アンテナコイル６はトランスポンダ地上装置２０から送られる地上情報を有する情報波を車上子９に送信する。車上子９は送信された地上情報を有する情報波を情報波受信アンテナコイル１１で受信する。３個の電力波受信アンテナコイル７ａ，７ｂ，７ｃはそれぞれ車上子９の電力波送信アンテナコイル１２から送信される電力波を受信する。

無電源地上子固定情報設定部３は、図３のブロック図に示すように、電源部１３と固定情報記憶部１４と送信情報生成回路１５と変調回路１６及び増幅器１７を有する。電源部１３は同調回路や整流回路や電圧監視回路を有し、電力波受信アンテナコイル７ｂで受信した電力波を電源入力端子Ａ，Ｂから入力して無電源地上子固定情報設定部３の各回路に動作電圧を供給する。固定情報記憶部１４にはあらかじめ無電源地上子として機能するときの固定情報が設定されて記憶している。送信情報生成回路１５は固定情報記憶部１４に設定された固定情報を有する信号波を生成して変調回路１６に出力する。変調回路１６は入力した信号波を変調して情報波を増幅器１７に出力する。増幅器１７は入力した情報波を増幅して情報出力端子Ｃ，Ｄから出力する。

機能切替部４は、機能切替リレーＣＨＧＲと機能切替リレーＣＨＧＲの定反位接点で構成されたアンテナコイル切替部１８ａ，１８ｂを有する。

このトランスポンダ地上子１の情報波受信アンテナコイル５は整合変成器ＭＴを介して出力端子に接続され、情報波送信アンテナコイル６はアンテナコイル切替部１８ｂ及び共振コンデンサＣと整合変成器ＭＴを有する同調回路１９ｄを介して出力端子に接続されている。ショート位置判定用の電力波受信アンテナコイル７ａは同調回路１９ａを介して出力端子に接続され、ジャスト位置判定用の電力波受信アンテナコイル７ｂはアンテナコイル切替部１８ａ及び同調回路１９ｂを介して出力端子に接続され、オーバ位置判定用の電力波受信アンテナコイル７ｃは同調回路１９ｃを介して出力端子に接続されている。機能切替リレーＣＨＧＲは条件入力端子に接続され、トランスポンダ地上子１を有電源地上子として使用するとき、入力する外部条件により動作する。

アンテナコイル切替部１８ａは、トランスポンダ地上子１を有電源地上子として使用するために機能切替リレーＣＨＧＲを動作させているとき、ジャスト位置判定用の電力波受信アンテナコイル７ｂを同調回路１９ｂに接続し、トランスポンダ地上子１を無電源地上子として使用するために機能切替リレーＣＨＧＲを復旧させているとき、ジャスト位置判定用の電力波受信アンテナコイル７ｂを無電源地上子固定情報設定部３の電源入力端子Ａ，Ｂに接続する。アンテナコイル切替部１８ｂは、機能切替リレーＣＨＧＲを動作させているとき、情報波送信アンテナコイル６を同調回路１９ｂに接続し、機能切替リレーＣＨＧＲを復旧させているとき、情報波送信アンテナコイル６を無電源地上子固定情報設定部３の情報出力端子Ｃ，Ｄに接続する。

このトランスポンダ地上子１は、既に営業を開始している線区にホームドアまたは可動式ホーム柵を設備して車両ドアとの連動制御を実現する場合に、一部の区間で列車の位置判定及び車両ドアと連動したホームドアや可動式ホーム柵の連動制御を開始し、他の区間でホームドアまたは可動式ホーム柵を設備して車両ドアとの連動制御が未使用の場合、連動制御が未使用の区間では無電源地上子として使用し、連動制御が未使用の区間でホームドア等が設備されて連動制御を開始すると有電源地上子として使用する。

トランスポンダ地上子１を無電源地上子として使用する場合は、機能切替リレーＣＨＧＲに外部条件を入力せずに機能切替リレーＣＨＧＲを復旧させた状態にして、ジャスト位置判定用の電力波受信アンテナコイル７ｂを無電源地上子固定情報設定部３の電源入力端子Ａ，Ｂに接続し、情報波送信アンテナコイル６を無線現地上子固定情報設定部３の情報出力端子Ｃ，Ｄに接続する。この状態で列車が走行して車上子９とトランスポンダ地上子１のアンテナコイル部２が電磁結合して車上子９の電力波送信アンテナコイル１２から送信している電力波をトランスポンダ地上子１のジャスト位置判定用の電力波受信アンテナコイル７ｂで受信すると、受信した電力波をアンテナコイル切替部１８ａから無電源地上子固定情報設定部３の電力波電源入力端子Ａ，Ｂを介して電源部１３に入力する。電源部１３は入力した電力波から動作電圧を生成して無電源地上子固定情報設定部３の各回路に供給する。電源部１３から動作電圧が供給されると、送信情報生成回路１５は固定情報記憶部１４に設定された連動制御解除情報を含む固定情報を有する信号波を生成して変調回路１６に出力する。変調回路１６は入力した信号波を変調して情報波を増幅器１７に出力する。増幅器１７は入力した情報波を増幅して情報出力端子Ｃ，Ｄからアンテナコイル切替部１８ａを介して情報波送信アンテナコイル６に出力して車上子９に送信する。車上子９の情報波受信アンテナコイル１１で受信し、受信した情報波をトランスポンダ車上装置８に出力する。トランスポンダ車上装置８は入力した情報波を処理して固定情報を抽出して連動制御を解除して車両ドアの開閉制御を行う。

このホームドアまたは可動式ホーム柵を設備して車両ドアとの連動制御が未使用の区間でホームドア等が設備されて連動制御を開始すると無電源地上子として使用していたトランスポンダ地上子１を有電源地上子に切り替える。このトランスポンダ地上子１を有電源地上子に切り替えるときは、機能切替リレーＣＨＧＲにトランスポンダ地上装置２０から外部条件を入力して機能切替リレーＣＨＧＲを動作させ、ジャスト位置判定用の電力波受信アンテナコイル７ｂをアンテナコイル切替部１８ａにより同調回路１９ｂに接続し、情報波送信アンテナコイル６をアンテナコイル切替部１８ｂにより同調回路１９ｂに接続する。

この状態で列車が走行して車上子９がトランスポンダ地上子１のアンテナコイル部２が電磁結合して車上子９の電力波送信アンテナコイル１２から送信している電力波をトランスポンダ地上子１のショート位置判定用の電力波受信アンテナコイル７ａとジャスト位置判定用の電力波受信アンテナコイル７ｂとオーバ位置判定用の電力波受信アンテナコイル７ｃによる受信状態により列車の位置を判定して車両ドアと連動したホームドアや可動式ホーム柵の連動制御を行う。

このジャスト位置判定用の電力波受信アンテナコイル７ｂはショート位置判定用及びオーバ位置判定用の電力波受信アンテナコイル７ａ，７ｃと比較して高い電力波の受信特性を有し、図４に示すように、ジャスト位置用の電力波受信アンテナコイル７ｂの受信レベルＬｂはショート位置判定用の電力波受信アンテナコイル７ａの受信レベルＬａ及びオーバ位置判定用の電力波受信アンテナコイル７ｃの受信レベルＬｃのピーク値近傍で交差するように受信感度の設定と必要な利得調整がされている。

そして列車が走行して車上子９がトランスポンダ地上子１と電磁結合して、車上子９から送信している電力波を電力波受信アンテナコイル７ａで受信している状態のときトランスポンダ地上装置２０は列車がショート位置に在線していると判定し、引き続いて車上子９から送信している電力波を電力波受信アンテナコイル７ｂで受信して受信レベルＬａと受信レベルＬｂの交点Ａを検知すると列車が定位置判定範囲に進入したと判定する。この状態で受信レベルＬｂが入力されている状態が継続しているとき、トランスポンダ地上装置２０は列車がジャスト位置に在線していると判定し、ホームドア制御装置等の動作を制御する。また、列車が定位置判定範囲に進入したと判定した後、引き続いて車上子９から送信している電力波を電力波受信アンテナコイル７ｃで受信して受信レベルＬｂと受信レベルＬｃの交点Ｂを検知するとトランスポンダ地上装置２０は列車が定位置判定範囲から進出したと判定する。

このように受信レベルＬａ，Ｌｂ，Ｌｃの交点Ａ，Ｂの検知により列車が定位置判定範囲にあるか否を判定することにより、異なる形式の列車が走行して各車上子９から送信する電力波の送信レベルが異なるために、図４に示すようにトランスポンダ地上子１の電力波受信アンテナコイル７ａ，７ｂ，７ｃで受信した電力波の受信レベルＬａ，Ｌｂ，Ｌｃが受信レベルＬａ１，Ｌｂ１，Ｌｃ１と変動しても受信レベルＬａ１，Ｌｂ１の交点Ａと受信レベルＬｂ１，Ｌｃ１の交点Ｂは変動しないで定位置判定範囲を一定にすることができる。したがって異なる形式の列車が相互乗り入れ運転を行っている線区においても列車が定位置判定範囲内に在線していることを高精度に検知することができる。

また、1台のトランスポンダ地上子１を、連動制御の使用開始前の区間では連動制御解除情報を送信する無電源地上子として使用し、その区間における連動制御が使用開始すると列車の位置判定及び車両ドアと連動したホームドアや可動式ホーム柵の連動制御を行う有電源地上子として使用することができ、連動制御の工事の進捗状況に合わせて使用開始区間が変更になるような場合に、トランスポンダ地上子１の機能を簡単に切り替えることができる。

１；トランスポンダ地上子、２；アンテナコイル部、
３；無電源地上子固定情報設定部、４；機能切替部、
５；情報波受信アンテナコイル、６；情報波送信アンテナコイル、
７；電力波受信アンテナコイル、８；トランスポンダ車上装置、９；車上子、
１３；電源部、１４；固定情報記憶部、１５；送信情報生成回路、１６；変調回路、
１７；増幅器、１８；アンテナコイル切替部、ＣＨＧＲ；機能切替リレー。

特開平１０−２６４８１４号公報 特開平９−２２６５８１号公報

Claims (1)

1. アンテナコイル部と無電源地上子固定情報設定部及び機能切替部を有し、
   前記アンテナコイル部は、トランスポンダ車上子から送信される車上情報を有する情報波を受信する情報波受信アンテナコイルと、地上情報を有する情報波を前記トランスポンダ車上子に送信する情報波送信アンテナコイルと、列車進行方向に沿って配置され、前記トランスポンダ車上子から送信される電力波を受信して列車が所定の位置より手前の位置（ショート位置）にあることを判定するための電力波受信アンテナコイルと、列車が所定の定位置（ジャスト位置）にあることを判定するための電力波受信アンテナコイルと、列車が所定の定位置を越えた位置（オーバ位置）にあることを判定するための電力波受信アンテナコイルと、を有し、
   前記無電源地上子固定情報設定部は、電力波が入力されると前記無電源地上子固定情報設定部の各回路に動作電圧を供給する電源部と、あらかじめ設定された連動制御解除情報を含む固定情報を記憶する固定情報記憶部と、を有し、
   前記機能切替部は、トランスポンダ地上子を有電源地上子として使用するとき、前記ジャスト位置判定用の電力波受信アンテナコイルを外部出力端子に接続し、前記情報波送信アンテナコイルを外部入力端子に接続し、トランスポンダ地上子を無電源地上子として使用するとき、前記ジャスト位置判定用の電力波受信アンテナコイルを前記無電源地上子固定情報設定部の電源部に接続し、前記情報波送信アンテナコイルを前記無電源地上子固定情報設定部の情報出力端子に接続し、
   前記無電源地上子固定情報設定部は、トランスポンダ地上子を無電源地上子として使用する場合、前記トランスポンダ車上子から送信される電力波が前記ジャスト位置判定用の電力波受信アンテナコイルを介して前記無電源地上子固定情報設定部の電源部に入力されているとき、前記無電源地上子固定情報設定部の固定情報記憶部に記憶された前記固定情報を、前記情報出力端子から前記情報波送信アンテナコイルを介して前記トランスポンダ車上子に送信することを特徴とするトランスポンダ地上子。

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