JP5364448B2 - 軌道回路用送信器 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道用保安装置である自動列車制御装置（以下、ＡＴＣ（Automatic Train Control）装置と称す。）に用いる軌道回路用送信器に関する。

ＡＴＣ装置では、図８に示すように、軌道回路毎に設置した送信器１８、１９に対して、論理部２から通信網２４を介して伝送された制御信号をもとに、送信器１８、１９は列車検知信号（以下、ＴＤ（Train Detection）信号と称す。）と自動列車制御信号（以下、ＡＴＣ信号と称す。）を出力する。ＴＤ信号は軌道回路を介してＴＤ信号受信器２０へ、ＡＴＣ信号は軌道回路を介して車上装置２２へ送信する。

ＴＤ信号送信器１８、ＡＴＣ信号送信器１９に於いては、送信信号のフィードバック情報を監視し、期待値と異なる場合は、送信器の故障と判断する機能を備える。

例えば、特許文献１には、２台のＣＰＵ（中央処理装置）とリレー回路と電力増幅回路を有し、ＡＴＣ信号及びＴＤ信号を送受信する軌道回路用送受信器であって、ＣＰＵのうち少なくとも１台がＡＴＣ信号及びＴＤ信号の出力制御を行うとともに、電力増幅回路の出力電圧・出力電流のフィードバック信号をＣＰＵに入力し、各ＣＰＵが各々電圧・電流のレベルを監視し、電力増幅回路の出力レベルが規定の範囲外になった場合は、前記送受信器の故障と判断し、ＡＴＣ信号及びＴＤ信号の出力を停止させる技術が開示されている。

軌道回路の構成としては、隣接する軌道回路間に絶縁物を介入する有絶縁軌道回路と絶縁物を介入しない無絶縁軌道回路の２種類の軌道回路が存在する。有絶縁軌道回路は各軌道回路間が電気的に絶縁されているため、送信信号が隣接する軌道回路に漏れない。そのため列車の在線状態によらず、ＴＤ信号とＡＴＣ信号を常時送信することが可能となる。また図９に示すように、有絶縁軌道回路ではＡＴＣ信号とＴＤ信号を同一信号で構成することが可能となり、システム構成を簡素化することができる。

近年、有絶縁軌道回路における絶縁物の設置コスト及び保守コストが高いことから、例えば、図１０に示されるように、無絶縁軌道回路を適用した自動列車制御装置が注目されている。無絶縁軌道回路では隣接する軌道回路間が電気的に接続されるため、ＴＤ信号は複数種類の異なる周波数を準備し、各軌道回路へ割り当てる必要がある。一方車上装置に送信するＡＴＣ信号は、列車が在線している軌道回路のみに送信することで、隣接軌道回路でのＡＴＣ信号同士の干渉を防いでいる。

無絶縁軌道回路においては、ＴＤ信号送信器は常時信号を出力するものの、ＡＴＣ信号送信器は列車が踏込み、在線しなければ信号出力しないため、仮にＡＴＣ信号を送信していない状態で故障した場合、故障が潜在するという問題がある。故障が潜在した際には、列車が当該軌道回路へ踏込み、ＡＴＣ信号を出力するまで故障が顕在化しない。送信器は稼働率向上のため多重系構成としており、故障検知した際には、待機していた送信器への動作切り換えを実施する。列車が在線してから、切り換わった送信器よりＡＴＣ信号が実際増幅器から出力するまでの時間は、車上装置から見るとＡＴＣ無信号時間となる。ＡＴＣ無信号状態が一定時間以上継続すると、車上装置はブレーキをかけ列車停止させるため、無信号時間は短い方が望ましい。

ＡＴＣ信号送信器における故障潜在の対策としては、特許文献２に記載されているように、列車非在線時も信号を出力する方法が挙げられる。例えば、ＡＴＣ信号とは異なる周波数の信号を出力すれば、車上装置が誤ってＡＴＣ信号と認識することは無いため、安全に故障検知が可能となる。

特開２００４−２３７９０３号公報 特開２００８−１６２４６８号公報

しかしながら、無絶縁軌道回路においては、隣接軌道回路における検査信号波が同一周波数であると、検査信号が干渉し故障検知を正常に実施できない可能性がある。複数種類の検査信号波を使用すれば対応可能であるが、複数の検査信号波生成器を準備する必要があるため、コストが高くなるという問題がある。また検査信号波とＴＤ信号、或いはＡＴＣ信号との混変調による影響も検討する必要があるため、極力検査信号波の種類は少なくすることが必要である。

そこで、本発明は、故障潜在を防ぎ、且つコスト低減を実現した軌道回路用送信器を提供することを目的とする。

上述した課題解決のために、本発明に係る軌道回路用送信器は、自動列車制御情報に従い変調器によりキャリア波の周波数を変化させることによって変調した信号を増幅器にて増幅して送信する無絶縁軌道回路の各軌道回路に設置される軌道回路用送信器であって、自動列車制御信号用キャリア波を生成するキャリア波生成器と、キャリア波と異なる周波数の検査信号を生成する検査信号波生成器と、信号出力指示の際にキャリア波生成器の出力端子と、検査信号波生成器の検査信号の出力端子と、自動列車制御信号も前記検査信号も出力しない未出力の端子の３端子を選択する選択器と、送信回路の故障検出のために、送出した信号をフィードバック受信し、送出した信号との比較監視を行う監視部と、を備えており、各軌道回路用送信器は、列車の在線時には、自動列車制御論理部からの自動列車制御信号の出力指示を受信すると、前記キャリア波生成器の出力端子を選択する信号を前記選択器へ出力し、前記変調器に対して前記自動列車制御情報を送信し、列車が非在線状態から在線状態に移行する直前の非在線の軌道回路においては、前記自動列車制御論理部からの検査信号の出力指示を受信すると、前記検査信号波生成器の検査信号の出力端子を選択する信号を前記選択器へ出力し、当該軌道回路に検査信号を出力し、前記自動列車制御論理部から、自動列車制御信号の出力指示も検査信号の出力指示も受信しない場合には、前記選択器の未出力の端子を選択して、自動列車制御信号も検査信号も出力しないことを特徴とする。

また、故障潜在を防ぐ目的としてはＡＴＣ無信号時間の短縮であるので、列車が軌道回路に踏込んだタイミングにおける故障顕在化を防げばよい。また検査信号波の干渉を防ぐために、影響がある送信器同士、例えば隣接した送信器から同時に検査信号の出力は行わないことを特徴とする。

列車が在線する前の軌道回路に対する送信器、或いは周期的に送信器を選択し検査信号出力を実施すれば、列車非在線時に故障が発生しても、列車が在線する前に正常な送信器へ切り換えることができ、ＡＴＣ無信号時間を短縮する。

本発明によれば、列車非在線時に検査信号を出力することで、送信器の故障の潜在を防ぐという効果を奏する。また、列車の在線状態に合わせて、必要時のみ検査信号の出力を行うことで、無絶縁軌道回路への対応が可能となる。

図１は、本発明の実施例１のＡＴＣ信号送信器のシステム構成を示す図である。 図２は、本発明の実施例１のＡＴＣ信号送信器を適用したＡＴＣシステムの概略図である。 図３は、本発明の実施例１の各ＡＴＣ信号送信器の検査信号の送信タイミングを説明する図である。 図４は、本発明の実施例２のＡＴＣ信号／ＴＤ信号送信器のシステム構成を示す図である。 図５は、本発明の実施例２のＡＴＣ信号／ＴＤ信号送信器を適用したＡＴＣシステムの概略図である。 図６は、本発明の実施例３のＡＴＣ信号／ＴＤ信号送受信器のシステム構成を示す図である。 図７は、本発明の実施例３のＡＴＣ信号／ＴＤ信号送受信器を適用したＡＴＣシステムの概略図である。 図８は、従来例の有絶縁軌道回路におけるＡＴＣシステム概略図である。 図９は、従来例のＡＴＣ信号とＴＤ信号に同一波（ＡＴＣ／ＴＤ信号）を適用した場合の有絶縁軌道回路におけるＡＴＣシステム概略図である。 図１０は、従来例の無絶縁軌道回路におけるＡＴＣシステムの概略図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

次に本発明の実施例１について図面を参照して説明する。図１は、本発明を適用した軌道回路用送信器の一つであるＡＴＣ信号送信器の一実施形態を示す。図示のＡＴＣ信号送信器１は、ＡＴＣ論理部２からの制御信号に従い、ＡＴＣ信号出力制御を実施するＡＴＣ信号出力制御部３と、ＡＴＣ信号用キャリア波を生成するＡＴＣキャリア波生成器４と、検査信号を生成する検査信号波生成器５と、ＡＴＣキャリア波生成器４又は検査信号波生成器５からの入力信号を出力するか、或いは未出力とするかをＡＴＣ信号出力制御部３からの指示６に従い選択する選択器７と、ＡＴＣ信号出力制御部３から伝達するＡＴＣ情報８にあわせて周波数変調する変調器９と、変調器９の出力を電力増幅する増幅器１０と、出力信号の出力電圧を検知して電圧フィードバック情報１１として出力する電圧検知部１２と、出力信号の出力電流を検知して電流フィードバック情報１３として出力する電流検知部１４と、を含んで構成している。

ＡＴＣ論理部２からＡＴＣ信号の出力指示を受けたＡＴＣ信号出力制御部３はＡＴＣキャリア波生成器４からの出力を選択する信号６を選択器７へ出力し、変調器９に対してはＡＴＣ情報８を出力する。

なお、ＡＴＣ信号出力制御部３は、電圧検知部１２から電圧フィードバック情報１１を、電流検知部１４から電流フィードバック情報１３を受け、これらが期待値と異なる場合は異常と判断し、ＡＴＣ信号の出力を停止する。

また、ＡＴＣ論理部２では、図示しないＴＤ受信器からの列車検知情報に基づき、列車の在線状態を判定し、在線状態に従い検査信号の出力タイミングを決定し、ＡＴＣ信号送信器１へ検査信号の出力指示を行う。検査信号の出力指示を受けたＡＴＣ信号送信器１においては、ＡＴＣ信号出力制御部３が検査信号波生成器５からの出力を選択する信号６を選択器７へ出力することで、軌道回路１６へ検査信号を出力する。

検査信号の出力時、ＡＴＣ信号出力制御部３から変調器９へのＡＴＣ情報８は、例えばオール０のような意味をなさない情報としてもよい。これにより、誤ってＡＴＣキャリア波生成器を選択しても、車上装置において正常なＡＴＣ情報として受信しないため、システムの安全性が向上する。

また、ＡＴＣ論理部２からＡＴＣ信号の出力指示又は検査信号の出力指示が無い場合、ＡＴＣ信号出力制御部３は出力を遮断する制御信号６を選択器７へ出力し、軌道回路１６への信号出力を停止する。

本実施の形態のように、ＡＴＣ信号送信器１から検査信号を出力することで、列車非在線時に発生した故障の潜在を防ぐことが可能となる。これにより列車が踏込んだタイミングでの故障顕在化を防ぎ、車上で検知する無信号時間を短縮でき、システムの稼働率が向上する。また検査不要時には、出力信号を停止することで、無絶縁軌道回路においての検査信号の出力を可能とした。

なお、検査信号の出力中にＡＴＣ論理部２からＡＴＣ信号の出力指示を受信した際には、車上装置で無信号を検知しないよう、ＡＴＣ信号を優先することが望ましい。

また、ＡＴＣ装置では、一般に、上り線用のＡＴＣ信号と下り線用のＡＴＣ信号は異なる周波数を使用している。そこで検査信号を逆線（上り線であれば、下り線）用の周波数としてもよい。これにより、検査信号用に新たな周波数を準備する必要が無くなる。

また、信号処理を実装したＤＳＰ（ディジタル・シグナル・プロセッサ）を使用し、ＡＴＣキャリア波生成器、検査信号波生成器、選択器、変調器、電圧検知部、電流検知部を実現してもよい。これにより構成が簡素化でき、コスト低減が可能となる。

図２は、本発明の実施例１のＡＴＣ信号送信器を適用したＡＴＣシステムの概略図である。図２において、ＡＴＣシステムの各軌道回路には、図１のＡＴＣ信号送信器１に対応したＡＴＣ信号送信器１−１，１−２，１−３が配置される。ＴＤ信号送信器１８から軌道回路に送信されたＴＤ信号２８は、前後の軌道回路に送信され、ＴＤ信号受信器２０で受信されて、列車２２の在線状況を検知する。在線情報は、通信網２４を介してＡＴＣ論理部２に送信され、ＡＴＣ論理部２が列車２２の無絶縁軌道回路の在線状況を把握する。

ＡＴＣ論理部２では、ＴＤ受信器２０からの列車検知情報に基づき、列車の在線状態を判定し、在線状態に従い検査信号の出力タイミングを決定し、ＡＴＣ信号送信器１−１〜１−３へ検査信号の出力指示を行う。検査信号の出力指示を受けたＡＴＣ信号送信器１においては、ＡＴＣ信号出力制御部３が検査信号波生成器５からの出力を選択する信号６を選択器７へ出力することで、軌道回路１６へ検査信号（二重矢印）を出力する。

図３は、本発明の実施例１の各ＡＴＣ信号送信器の検査信号の送信タイミングを示している。各ＡＴＣ信号送信器１−１〜１−３は、列車２２の在線時には、ＡＴＣ論理部２からのＡＴＣ信号の出力指示を受信して、ＡＴＣ信号出力制御部３はＡＴＣキャリア波生成器４からの出力を選択する信号６を選択器７へ出力し、変調器９に対してはＡＴＣ情報８を出力する。

各ＡＴＣ信号送信器１−１〜１−３は、列車在線時には列車２２に対してＡＴＣ信号を出力するが、列車の非在線に対応して、列車非在線時の所定のタイミングでＡＴＣ論理部２からの検査信号の出力指示を受けると、ＡＴＣ信号出力制御部３が検査信号波生成器５からの出力を選択する信号６を選択器７へ出力して軌道回路１６へ検査信号（二重矢印）を出力する。

選択器７は、ＡＴＣ信号も検査信号も出力しない未出力の端子を備えており、ＡＴＣ論理部２からＡＴＣ信号の出力指示も検査信号の出力指示も受信しない場合には、選択器７の未出力の端子を選択して、ＡＴＣ信号も検査信号も出力しない。

図３に示すように、ＡＴＣ信号送信器１−２が、ＡＴＣ論理部２からの出力指示により、列車２２が非在線状態から在線状態に移行する直前の非在線の軌道回路において、非在線の情報に対応させて検査信号（二重矢印）を出力するように設定することができる。つまり、列車が在線する軌道回路の直前の非在線の軌道回路を選択して、その軌道回路のＡＴＣ信号送信器１−２が検査信号を出力するようにタイミングを設定し、列車がその軌道回路に踏込んだタイミングでの故障顕在化を防ぎ、車上で検知する無信号時間を短縮することができる。

また、ＡＴＣ論理部２からの出力指示により、列車２２が在線していない非在線状態の軌道回路を周期的に選択して、対応する各ＡＴＣ信号送信器１−１〜１−３が周期的に検査信号を出力するようにタイミングを設定して、列車２２が在線していない各軌道回路に対して、効率的に故障の検出を行うこともできる。

図４は、本発明の実施例２のＡＴＣ信号とＴＤ信号双方の出力機能を持つＡＴＣ信号／ＴＤ信号送信器４０の構成を示す。図１と同一の要素は同一の符号とし、詳細説明は省略とする。図４のＡＴＣ信号／ＴＤ信号送信器４０は、図１に示された構成に加え、ＴＤ信号出力制御部３０と、ＴＤ信号出力制御部から選択器３３への選択信号３２と、ＴＤ信号出力制御部３０から変調器３５へのＴＤ情報３４と、出力信号の出力電圧を検知して電圧フィードバック情報３６として出力する電圧検知部３７と、出力信号の出力電流を検知して電流フィードバック情報３８として出力する電流検知部３９と、を備えて構成される。

図５は、図４に示したＡＴＣ信号／ＴＤ信号送信器４０−１〜４０−３を適用した無絶縁軌道回路によるシステム構成を示す。本実施例において、ＡＴＣ論理部２からＴＤ信号出力指示を受けた各ＡＴＣ信号／ＴＤ信号送信器４０−１〜４０−３のＴＤ信号出力制御部３０は、ＴＤキャリア波生成器３１からの出力を選択する信号３２を選択器３３へ出力し、変調器３５に対しては、ＴＤ情報３４を出力する。

ＡＴＣ論理部２からＴＤ信号出力制御部３０へは常時出力の指示を行う。よって、ＴＤ信号に関わる要素であるＴＤ出力制御部３０、ＴＤキャリア波生成器３１、選択器３３、変調器３５、電圧検知部３６、電流検知部３７及び増幅器１０については、フィードバック信号３８、３９の監視により常時故障検出が可能である。

ＡＴＣ信号出力に関わる要素については、図１の構成と同様であり、ＡＴＣ論理部２では、ＴＤ受信器２０からの列車検知情報に基づき、列車の在線状態を判定し、在線状態に従い検査信号の出力タイミングを決定し、ＡＴＣ信号送信器１へ検査信号の出力指示を行う。検査信号の出力指示を受けたＡＴＣ信号送信器１においては、ＡＴＣ信号出力制御部３が検査信号波生成器５からの出力を選択する信号６を選択器７へ出力することで、軌道回路１６へ検査信号を出力し、列車の在線状態に合わせて必要時に検査信号を出力することで、故障の潜在を防ぐことができる。

図６は、本発明の実施例３のＡＴＣ信号／ＴＤ信号送信且つＴＤ信号受信機能を持つ軌道回路用送受信器４２の構成を示している。図６の軌道回路用送受信器４２は、図４に示されたＡＴＣ信号／ＴＤ信号送信器４０の構成に、更に、ＴＤ信号受信部２０を備えており、ＡＴＣ信号の送信機能とＴＤ信号の送受信機能とを備えている。

図７は、本発明の実施例３のＡＴＣ信号ＴＤ信号送信且つＴＤ信号受信機能を持つ軌道回路用送受信器を適用したシステム構成を示している。本システムでは、各軌道回路に同一の送受信器を配置したシステムの構成が可能となる。

１ 軌道回路用送信器
１−１ 軌道回路用送信器
１−２ 軌道回路用送信器
１−３ 軌道回路用送信器
２ ＡＴＣ論理部
３ ＡＴＣ信号出力制御部
４ ＡＴＣキャリア波生成器
５ 検査信号波生成器
６ ＡＴＣ信号出力制御部から選択器への選択信号
７ 選択器
８ ＡＴＣ信号出力制御部から変調器へのＡＴＣ情報
９ 変調器
１０ 増幅器
１１ 電圧フィードバック情報
１２ 電圧検知部
１３ 電流フィードバック情報
１４ 電流検知部
１５ 出力信号
１６ 軌道回路
１７ ＡＴＣ論理部から軌道回路用送信器への出力指示
１８ ＴＤ信号送信器
１９ ＡＴＣ信号送信器
２０ ＴＤ受信器
２１ 軌道回路境界（有絶縁）
２２ 走行列車
２３ ＡＴＣ信号及びＴＤ信号
２４ 通信網
２５ ＡＴＣ／ＴＤ信号送信器
２６ ＡＴＣ／ＴＤ信号
２７ 軌道回路境界（無絶縁）
２８ ＴＤ信号
２９ ＡＴＣ信号
３０ ＴＤ出力制御部
３１ ＴＤキャリア波生成器
３２ ＴＤ信号出力制御部から選択器への選択信号
３３ 選択器
３４ ＴＤ信号出力制御部から変調器へのＴＤ情報
３５ 変調器
３６ 電圧フィードバック情報
３７ 電圧検知部
３８ 電流フィードバック情報
３９ 電流検知部
４０ ＡＴＣ信号／ＴＤ信号送信器
４０−１ ＡＴＣ信号／ＴＤ信号送信器
４０−２ ＡＴＣ信号／ＴＤ信号送信器
４０−３ ＡＴＣ信号／ＴＤ信号送信器
４２ ＡＴＣ信号送信ＴＤ信号送受信機能を持つ軌道回路用送受信器
４２−１ ＡＴＣ信号送信ＴＤ信号送受信機能を持つ軌道回路用送受信器
４２−２ ＡＴＣ信号送信ＴＤ信号送受信機能を持つ軌道回路用送受信器
４２−３ ＡＴＣ信号送信ＴＤ信号送受信機能を持つ軌道回路用送受信器

Claims (1)

1. 自動列車制御情報に従い変調器によりキャリア波の周波数を変化させることによって変調した信号を増幅器にて増幅して送信する無絶縁軌道回路の各軌道回路に設置される軌道回路用送信器であって、
   自動列車制御信号用キャリア波を生成するキャリア波生成器と、
   キャリア波と異なる周波数の検査信号を生成する検査信号波生成器と、
   信号出力指示の際にキャリア波生成器の出力端子と、検査信号波生成器の検査信号の出力端子と、自動列車制御信号も前記検査信号も出力しない未出力の端子の３端子を選択する選択器と、
   送信回路の故障検出のために、送出した信号をフィードバック受信し、送出した信号との比較監視を行う監視部と、
   を備えた軌道回路用送信器において、
   各軌道回路用送信器は、
   列車の在線時には、自動列車制御論理部からの自動列車制御信号の出力指示を受信すると、前記キャリア波生成器の出力端子を選択する信号を前記選択器へ出力し、前記変調器に対して前記自動列車制御情報を送信し、
   列車が非在線状態から在線状態に移行する直前の非在線の軌道回路においては、前記自動列車制御論理部からの検査信号の出力指示を受信すると、前記検査信号波生成器の検査信号の出力端子を選択する信号を前記選択器へ出力し、当該軌道回路に検査信号を出力し、
   前記自動列車制御論理部から、自動列車制御信号の出力指示も検査信号の出力指示も受信しない場合には、前記選択器の未出力の端子を選択して、自動列車制御信号も検査信号も出力しないことを特徴とする軌道回路用送信器。

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