(57)【要約】【課題】  列車の運行を含む鉄道制御用保安システム全体としての稼動率の低下を有効に防止し得る地上無線装置及びその制御方法を提案する。【解決手段】  外部から電力を受電し、受電した電力を出力する受電部と、受電部から出力される電力により動作し、制御情報を車上子に無線送信する送信部とを地上無線装置に設け、送信部が、制御情報に加えて、受電部から出力される電力が予め定められた第１の閾値電圧を超えた累積時間のカウント結果、及び、受電部から送信部に与えられる電力が過電圧となったことに対する検出結果のうちの少なくとも一方に関する電力情報を車上子に送信するようにした。【選択図】        図２
2020006837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上に設置され、列車に搭載された車上子に所定の制御情報を無線送信する地上無線装置において、
外部から電力を受電し、受電した電力を出力する受電部と、
前記受電部から出力される電力により動作し、前記制御情報を前記車上子に無線送信する送信部と、
前記受電部から出力される前記電力が予め定められた第１の閾値電圧を超えた累積時間をカウントする累積時間カウント部、及び、前記受電部から前記送信部に与えられる前記電力が過電圧となったことを検出する過電圧検出部のうちの少なくとも一方と
を備え、
前記送信部は、
前記制御情報に加えて、前記累積時間カウント部によりカウントされた前記累積時間と、前記過電圧検出部の検出結果とのうちの少なくとも一方に関する電力情報を前記車上子に送信する
ことを特徴とする地上無線装置。
【請求項２】
前記受電部は、
前記電力を、前記車上子からの電力波として受電する
ことを特徴とする請求項１に記載の地上無線装置。
【請求項３】
前記送信部は、
前記制御情報に加えて、前記累積時間カウント部によりカウントされた前記累積時間と、前記過電圧検出部の検出結果とのうちの少なくとも一方を前記電力情報として前記車上子に送信する
ことを特徴とする請求項１に記載の地上無線装置。
【請求項４】
前記送信部は、
前記受電部から出力される前記電力が前記第１の閾値電圧を超えた前記累積時間の閾値を保持し、
前記累積時間が当該閾値以上となった場合に、前記累積時間が当該閾値以上となった旨の情報を前記電力情報として前記車上子に送信する
ことを特徴とする請求項１に記載の地上無線装置。
【請求項５】
前記累積時間カウント部は、
同じ時間でも前記受電部の出力電力が大きいほどカウント値が大きくなるよう前記累積時間をカウントする
ことを特徴とする請求項１に記載の地上無線装置。
【請求項６】
地上に設置され、列車に搭載された車上子に所定の制御情報を無線送信する地上無線装置の制御方法において、
前記地上無線装置は、
外部から電力を受電し、受電した電力を出力する受電部と、
前記受電部から出力される電力により動作し、前記制御情報を前記車上子に無線送信する送信部と
を有し、
前記受電部から出力される前記電力が予め定められた第１の閾値電圧を超えた累積時間をカウントし、及び又は、前記受電部から前記送信部に与えられる前記電力が過電圧となったことを検出する第１のステップと、
前記送信部が、前記制御情報に加えて、前記受電部から出力される前記電力が前記第１の閾値電圧を超えた前記累積時間のカウント結果と、前記受電部から前記送信部に与えられる前記電力が過電圧となったことに対する検出結果とのうちの少なくとも一方に関する電力情報を前記車上子に送信する第２のステップと
を備えることを特徴とする地上無線装置の制御方法。
【請求項７】
前記受電部は、
前記電力を、前記車上子からの電力波として受電する
ことを特徴とする請求項６に記載の地上無線装置の制御方法。
【請求項８】
前記第２のステップにおいて、前記送信部は、
前記制御情報に加えて、前記受電部から出力される前記電力が前記第１の閾値電圧を超えた前記累積時間のカウント結果と、前記受電部から前記送信部に与えられる前記電力が過電圧となったことに対する検出結果とのうちの少なくとも一方を前記電力情報として前記車上子に送信する
ことを特徴とする請求項６に記載の地上無線装置の制御方法。
【請求項９】
前記送信部は、
前記受電部から出力される前記電力が前記第１の閾値電圧を超えた前記累積時間の閾値を保持し、
前記第２のステップにおいて、前記送信部は、
当該累積時間が当該閾値以上となった場合に、当該累積時間が当該閾値以上となった旨の情報を前記電力情報として前記車上子に送信する
ことを特徴とする請求項６に記載の地上無線装置の制御方法。
【請求項１０】
前記第１のステップでは、
同じ時間でも前記受電部の出力電力が大きいほどカウント値が大きくなるよう前記累積時間をカウントする
ことを特徴とする請求項６に記載の地上無線装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は地上無線装置及びその制御方法に関し、特に、鉄道制御用保安システムで利用される地上子に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道用保安システムに適用される地上子は、列車に搭載された車上子から送信される電力波による電磁誘導を利用して受電し、受電した電力を電源として駆動して、各種制御情報の電文データを車上子に送信している。
【０００３】
そして列車側では、車上子が受信した制御情報に基づいて、前方列車との衝突、開通していないポイントへの冒進による脱線等を防止するための制御や、円滑な列車運行に必要な制御（力行継続や、ブレーキ出力など）を実行している。
【０００４】
ひとたび誤りが発生した場合、重大事故に至る可能性があるため、地上子には高い安全性、信頼性及び可用性が要求される。そこで、特許文献１には、列車制御システムの地上装置に、列車制御用の電文として周波数ごとに異なる符号が割り当てられたＦＳＫ変調信号を作成する電文作成部と、電文作成部からケーブルを介して供給されるＦＳＫ変調信号を無線送信するためのコイルアンテナと、ケーブルを流れる電流に基づいて故障の有無を判定する故障判定部と、故障判定部により故障が発生していると判定された場合に故障を外部装置に報知する故障報知部とを設けることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１１６１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、かかる特許文献１に開示された発明は、地上装置に発生した故障を外部装置に報知するものであって、その故障の発生を事前に検知するものではない。このため、かかる特許文献１に開示された地上装置が故障した場合、鉄道用保安システム全体から見ると機能縮退の状況となり、故障した地上装置が何らかの契機で正常状態に復帰するか、又は、故障した地上装置を正常な地上装置と交換するまでは列車の正常運行を行えないという問題がある。
【０００７】
一方、近年では、半導体や、抵抗及びコンデンサなどの受動素子及びリレーといった電子部品の信頼性は各ベンダーの技術力の向上と企業努力とにより高まってきており、所定の環境条件の下では故障が発生し難くなってきている。
【０００８】
しかしながら、鉄道を始めとした産業用装置に適用される電子部品は、長期間（例えば、10年以上）に渡って使用されることが多い。このため高温動作や、温度サイクルのような温度ストレスによる電子部品や、その端子の基板への半田付け部の寿命劣化が電子装置の信頼性及び故障率を支配する主因となっている。
【０００９】
例えば、鉄道用保安システムで用いられる地上子は、列車が通信可能な最遠端の位置に位置した状態のときに車上子から電力波として与えられる低電力で動作できるように設計される一方で、列車が真上に位置した状態のときに車上子から電力波として与えられる過大電力にも耐え得るよう設計されている。
【００１０】
ところが、地上子上を列車が低速で通過し、又は、地上子上で列車が停車した場合には、その間地上子が過大電力を受信し続けることになるため、その地上子内部の電子回路を構成する各電子部品の温度が上昇し、この後、列車がその地上子上を通過すると、各電子部品の温度が低下する。そして、このような事象が繰り返し発生した場合、電子部品の信頼性を最も左右する温度サイクルの負荷がかかり、これら電子部品に寿命劣化の影響を与えることになる。
【００１１】
このように地上子が温度サイクルの影響を受けて内部機能に障害が発生した場合、車上子に対して必要な制御情報を送信できなくなり、結果としてその地上子を修理又は交換するまでの間、列車の正常運転を行えなくなるため、列車の運行を含む鉄道制御用保安システム全体としての稼動率が低下することになる。
【００１２】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、列車の運行を含む鉄道制御用保安システム全体としての稼動率の低下を有効に防止し得る地上無線装置及びその制御方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
かかる課題を解決するため本発明においては、地上に設置され、列車に搭載された車上子に所定の制御情報を無線送信する地上無線装置において、外部から電力を受電し、受電した電力を出力する受電部と、前記受電部から出力される電力により動作し、前記制御情報を前記車上子に無線送信する送信部と、前記受電部から出力される前記電力が予め定められた第１の閾値電圧を超えた累積時間をカウントする累積時間カウント部、及び、前記受電部から前記送信部に与えられる前記電力が過電圧となったことを検出する過電圧検出部のうちの少なくとも一方とを設け、前記送信部は、前記制御情報に加えて、前記累積時間カウント部によりカウントされた前記累積時間と、前記過電圧検出部の検出結果とのうちの少なくとも一方に関する電力情報を前記車上子に送信するようにした。
【００１４】
また本発明においては、地上に設置され、列車に搭載された車上子に所定の制御情報を無線送信する地上無線装置の制御方法において、前記地上無線装置に、外部から電力を受電し、受電した電力を出力する受電部と、前記受電部から出力される電力により動作し、前記制御情報を前記車上子に無線送信する送信部とを設け、前記受電部から出力される前記電力が予め定められた第１の閾値電圧を超えた累積時間をカウントし、及び又は、前記受電部から前記送信部に与えられる前記電力が過電圧となったことを検出する第１のステップと、前記送信部が、前記制御情報に加えて、前記受電部から出力される前記電力が前記第１の閾値電圧を超えた前記累積時間のカウント結果と、前記受電部から前記送信部に与えられる前記電力が過電圧となったことに対する検出結果とのうちの少なくとも一方に関する電力情報を前記車上子に送信する第２のステップとを設けるようにした。
【００１５】
本発明の地上無線装置及びその制御方法によれば、地上無線装置から送信される電力情報に基づいて、当該地上無線装置内の電子部品・回路の現在の状況を推定することができ、推定結果に基づいて、その地上無線装置が故障する前にその地上子を交換することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、地上子が故障したことに起因する列車の運行の遅延や停止などの事態が発生することを未然に防止することができ、かくして列車の運行を含む鉄道制御用保安システム全体としての稼動率の低下を有効に防止し得る地上無線装置及びその制御方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来の地上子の問題点の説明に供する概念図である。
【図２】第１及び第３の実施の形態による地上無線装置の構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施の形態におけるメモリのデータマップを示す概念図である。
【図４】第２の実施の形態による地上無線装置の構成を示すブロック図である。
【図５】第２の実施の形態におけるメモリのデータマップを示す概念図である。
【図６】第３の実施の形態による電圧監視器の一部構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１９】
（１）第１の実施の形態
（１−１）従来の地上子の問題点
図１は、レール１上を矢印ａ方向に走行する列車２と、２本のレール１間の所定位置に設置された地上子３とを示す。この図１において、Ｐ１は、地上子３が接近中の列車２の車上子４と通信可能な当該列車２の最遠端の地点を示し、Ｐ３は、地上子３が自地上子３上を通過した列車２の車上子４と通信可能な当該列車２の最遠端の地点を示す。またＰ２は、地上子３の真上の地点である。列車２に搭載された車上子４は、常に電力波を下方に向けて発信する。
【００２０】
地上子３は、車上子４からの電力波による電磁誘導によりその内部で電力を発生させ（車上子４から受電し）得るように構成されており、列車２が地点Ｐ１に到達した段階で始動し、車上子４に対する制御情報の電文データの送信を開始する。この後、列車２が地点Ｐ２に近づくにつれて地上子３内部で発生する電力が増加し、列車２（より正確には車上子４）が地点Ｐ２に到達すると、地上子３内部で発生する電力が当該列車２の通過時間帯における最高値に到達する。
【００２１】
その後、列車２が地点Ｐ２を通り過ぎて遠ざかるにつれて地上子３内部で発生する電力も減少するものの、車上子４及び地上子３間の通信は継続される。そして、やがて列車２が地点Ｐ３を通り過ぎると、地上子３内部で発生する電力がその内部の各電子部品の定格電圧を下回り、地上子３の動作が停止する。
【００２２】
ここで、一般的に、列車２に搭載される車上子４から発射される電力波の電波レベルは、列車２の型式や、種別ごと及び編成ごとに一定でない。このため通常は、設計基準や規格により定められた電力波の電波レベルの上限値及び下限値の範囲内で稼働できるように地上子３が設計及び製造される。
【００２３】
この場合、例えば、欧州向けのＥＴＣＳ（European Train Control System）規格に準拠したユーロバリスシステムで適用されている地上子３については、最低受信電力と、最大受信電力とが700倍以上の広いダイナミックレンジを持つべきことが規定されている。
【００２４】
このためＥＴＣＳ規格に準拠した地上子３は、図１の地点Ｐ１又は地点Ｐ３に在線する列車２の車上子４から受ける電力波による最低レベルの電力でも動作できるような電子部品・回路を用いて製造される一方で、地点Ｐ２の近傍に在線する列車２の車上子４から受ける数百倍の大きな電力波に対しても同じ電子部品・回路でこれを消費しなければならない。しかしながら、このような電力波により地上子内部に発生する電力は、これら電子部品・回路にとって大きな負荷となるために、これら電子部品・回路に相応の温度上昇が発生する。
【００２５】
この場合において、例えば、駅中間に設置されている地上子３では、列車２が高速で通過することになるため高々数十〔ms〕しか電力波を受信せず、この程度の時間であれば当該地上子３内部の電子部品の温度上昇は問題とならない。
【００２６】
これに対して、駅構内や車庫等に設置された地上子３では、列車２が低速で通過又は直上で停止するケースも少なくなく、地上子３が図１の地点Ｐ２の近傍からの電力波を長時間（数十秒〜数十分又はそれ以上）受けて内部の電子部品・回路の温度が大きく上昇し、この後、列車２が通過すると当該電子部品・回路の温度が下降するという温度サイクルが繰り返されるために、これら電子部品・回路の寿命が低下する。
【００２７】
鉄道用の地上子３は、10〜20年以上実運用されることも多く、長期間に渡ってこのようなストレスが電子部品・回路に印加されると、電子部品・回路の寿命短縮や故障に至るリスクが増加する。従って、このような電子部品・回路の寿命を事前に検知し、地上子３が故障する前にこれを計画的に交換することができれば、列車２の運行を含む鉄道制御用保安システム全体としての稼動率の低下を抑止し得るものと考えられる。
【００２８】
そこで本実施の形態においては、温度サイクルによる自己内部の電子部品・回路の寿命を推定し得る情報を適宜外部に通知する地上子を提案する。以下、このような本実施の形態の地上子について説明する。
【００２９】
（１−２）本実施の形態の地上無線装置の構成
図２において、１０は全体として地上子３内部に収納される本実施の形態による地上無線装置を示す。この地上無線装置１０は、自地上子３上を通過する列車２に搭載された車上子４と無線通信を行い、その車上子４に対して位置情報などの必要な制御情報を送信する機能を有する無線通信装置である。
【００３０】
この地上無線装置１０では、車上子４から発射された電力波を受信アンテナ１１で受信する。そして、このとき電磁誘導により受信アンテナ１１に発生した交流電流に基づく交流電圧が整流器１２に与えられる。
【００３１】
整流器１２は、受信アンテナ１１から与えられた交流電圧を整流して直流電圧に変換し、この直流電圧をレギュレータ１３に出力する。またレギュレータ１３は、整流器１２から与えられた直流電圧をリップルを除去した定電圧に変換し、これを電源電圧として制御部１４及び電力増幅器１５に出力する。
【００３２】
そして列車２がこの地上無線装置１０を内蔵する地上子３に近づき、レギュレータ１３から制御部１４及び電力増幅器１５に与えられる電源電圧がこれら制御部１４及び電力増幅器１５が動作可能な電圧に到達すると、まず、制御部１４のメモリコントローラ２０がメモリ２１に格納されている制御情報の電文データを読み出す。
【００３３】
実際上、メモリ２１は、データを読み書き自在の不揮発性の半導体メモリから構成されている。そしてメモリ２１には、自地上子３の位置などの制御情報の電文データが予め格納されている。かくしてメモリコントローラ２０は、起動後、かかる制御情報の電文データをメモリ２１から一定周期（例えば、数ミリ秒周期）で読み出し、これらを変調器２２に順次出力する。
【００３４】
変調器２２は、メモリ２１から読み出された電文データを周波数偏移変調（ＦＳＫ：Frequency Shift Keying）などの所定の変調方式で変調処理し、かくして得られた変調信号を電力増幅器１５に出力する。また電力増幅器１５は、変調器２２から与えられる変調信号を増幅処理し、これを例えばループアンテナから構成される送信アンテナ１６を介して情報波として車上子４に送信する。
【００３５】
一方、整流器１２の出力電圧は、電圧監視器３０にも与えられる。電圧監視器３０は、整流器１２の出力電圧を、予め設定された第１の閾値電圧と常時比較する。この第１の閾値電圧としては、レギュレータ１３の定格電圧が設定される。そして電圧監視器３０は、整流器１２の出力電圧が第１の閾値電圧を超えた場合には、制御部１４のタイマ２３を起動して、整流器１２の出力電圧が第１の閾値電圧を超えた時間のカウントを開始させる。
【００３６】
また電圧監視器３０は、その後、整流器１２の出力電圧が第１の閾値電圧以下となった場合には、制御部１４のタイマ２３のカウント動作を停止させる。そしてタイマ２３は、かかるカウントを停止すると、そのときのカウント値を累算器２４に通知する。
【００３７】
累算器２４は、タイマ２３からカウント値が与えられると、そのときメモリ２１に格納されているそれまでのタイマ２３のカウント値の累積値をメモリコントローラ２０を介して読み出し、読み出した累積値にそのときタイマ２３から与えられたカウント値を加算する。そして累算器２４は、このようにして得られたタイマ２３のカウント値の最新の累積値（現在までに整流器１２の出力電圧が第１の閾値電圧を超えた合計時間）を、メモリコントローラ２０を介してメモリ２１に格納する。
【００３８】
他方、レギュレータ１３の出力は、過電圧検出器３１にも与えられる。過電圧検出器３１は、レギュレータ１３の出力電圧を、予め設定された第２の閾値電圧と常時比較する。そして過電圧検出器３１は、レギュレータ１３の出力電圧の電圧値が第２の閾値電圧を超えた場合に、過電圧を検知した旨の通知（以下、これを過電圧検知通知と呼ぶ）を制御部１４のメモリコントローラ２０に送信する。
【００３９】
ここで、過電圧検出器３１には、第２の閾値電圧として任意の電圧値を設定できる。本実施の形態の場合、この第２の閾値電圧として、レギュレータ１３の定格出力以上で、かつ送信アンテナ１６から発射される情報波の電力レベルが適切でない値となるときの制御部１４及び電力増幅器１５の電源電圧値が設定される。従って、レギュレータ１３の出力電圧の電圧値が、送信アンテナ１６から発射される情報波の電力レベルが適切でない値であるときに上述の過電圧検知通知が制御部１４のメモリコントローラ２０に与えられることになる。
【００４０】
そしてメモリコントローラ２０は、かかる過電圧検知通知が過電圧検出器３１から与えられると、メモリ２１の所定領域に格納されているフラグ（以下、これを過電圧検知フラグ）を「１」に設定する。
【００４１】
ここで図３は、本実施の形態におけるメモリのデータマップを示す。メモリ２１内には、上述のようにタイマ２３のカウント値の累積値を書き込むための第１の記憶領域２１Ａと、上述の過電圧検知フラグが格納された第２の記憶領域２１Ｂと、各制御情報の電文データがそれぞれ予め格納された複数の第３の記憶領域２１Ｃとが設けられる。
【００４２】
そして制御部１４の累算器２４は、第１の記憶領域２１に格納された累積値をメモリコントローラ２０を介してメモリ２１から読み出したり、第１の記憶領域２１Ａに格納されている累積値を最新の累積値に更新する。また過電圧検出器３１は、上述のように過電圧を検知した場合には、第２の記憶領域２１Ｂに格納されている過電圧検知フラグの値をメモリコントローラ２０を介して「１」に設定する。
【００４３】
そしてメモリ２１の第１の記憶領域２１Ａに格納された累積値や、第２の記憶領域２１Ｂに格納された過電圧検知フラグは、各第３の記憶領域２１Ｃにそれぞれ格納された制御情報が読み出されて変調器２２に出力されるタイミングでこれら制御情報と一緒に読み出されて変調器２２に与えられ、変調器２２においてこれら制御情報と一緒に変調処理された後に送信アンテナ１６を介して情報波として車上子４に送信される。
【００４４】
また、この情報波を受信した車上子４は、受信した情報波を復調する。そして車上子４又はその上位装置（図示せず）は、かくして得られた上述の電文データに基づく制御情報に従った車両制御（力行継続又はブレーキ等）を実行する。
【００４５】
また車上子４又はその上位装置は、かかる電文データと共に送信されてきた上述の累積値を予め設定された閾値（以下、これを累積値閾値と呼ぶ）と比較する。この累積値閾値としては、地上無線装置１０に加えられた熱的なストレスにより地上無線装置１０を構成する電子部品・回路の寿命が近づいていると判断するのに適切な値が設定される。
【００４６】
そして車上子４又はその上位装置は、かかる累積値が累積値閾値以上である場合には、所定の保守部門の定期的な保守作業時に提供される警報データを生成する。また車上子４又はその上位装置は、かかる電文データと共に送信されてきた上述の過電圧検知フラグの値が「１」である場合にもかかる警報データを生成する。
【００４７】
かくして、保守部門では、上述のように定期的に実行される保守作業の際に、これらの警報データに基づいて、夜間等の列車運用停止時間帯を見計らってその地上子３の交換作業を行うことができ、これにより各地上子３の地上無線装置１０や、保安システム全体の稼動率を下げることなく、鉄道用保安システムを運用することができる。
【００４８】
（１−３）本実施の形態の効果
以上のように本実施の形態の地上無線装置１０では、整流器１２の出力電圧が第１の閾値電圧（レギュレータ１３の定格電圧）を超えた時間の累積値をカウントすると共に、レギュレータの出力電圧が上述の第２の閾値電圧（レギュレータ１３の定格出力以上で、かつ送信アンテナ１６から発射される情報波の電力レベルが適切でない値となるときの制御部１４及び電力増幅器１５の電源電圧値）を超えた場合には、過電圧検知フラグの値を「１」し、これら累積値及び過電圧検知フラグの値を制御情報の電文データと共に車上子４に送信する。
【００４９】
従って、本地上無線装置１０によれば、これら累積値及び過電圧検知フラグの値に基づいて、その地上無線装置１０内の電子部品・回路の現在の状況を推定することができ、推定結果に基づいて、その地上無線装置１０が故障する前にその地上子３を交換することができる。よって本地上無線装置１０によれば、地上子３が故障したことに起因する列車の運行の遅延や停止などの事態が発生することを未然に防止することができ、列車２の運行を含む鉄道制御用保安システム全体としての稼動率の低下を有効に防止することができる。
【００５０】
（２）第２の実施の形態
図２との対応部分に同一符号を付して示す図４は、第２の実施の形態による地上無線装置４０を示す。本地上無線装置４０は、上述した累積値閾値をメモリコントローラ４１が保持しており、地上無線装置４０に加えられた熱的なストレスにより当該地上無線装置４０を構成する電子部品・回路の寿命が近づいているか否かの判断を当該地上無線装置４０側で行う点が第１の実施の形態の地上無線装置１０と相違する。
【００５１】
図３との対応部分に同一符号を付した図５は、本実施の形態におけるメモリ４２のデータマップを示す。本実施の形態のメモリ４２は、タイマ２３のカウント値の累積値を格納する第１の記憶領域４２Ａと、過電圧検知フラグが格納された第２の記憶領域４２Ｂと、各制御情報の電文データがそれぞれ格納された複数の第３の記憶領域４２Ｃとに加えて、上述の累積値閾値が予め格納された第４の記憶領域４２Ｄと、後述の地上無線装置異常判定フラグが格納された第５の記憶領域４２Ｅとが設けられる点が第１の実施の形態のメモリ２１と相違する。
【００５２】
そしてメモリコントローラ４１は、上述のように累算器２４からの要求に応じてメモリ４２の第１の記憶領域４２Ａに格納された累積値を最新の累積値（以下、これを最新累積値と呼ぶ）に更新する際、第４の記憶領域４２Ｄに格納された累積値閾値を読み出す。そしてメモリコントローラ４１は、最新累積値と、第４の記憶領域４２Ｄから読み出した累積値閾値とを比較し、最新累積値が累積値閾値以上となった場合には、第５の記憶領域４２Ｅに格納されている地上無線装置異常判定フラグの値を「１」に設定する。
【００５３】
またメモリコントローラ４１は、過電圧検出器３１から上述の過電圧検知通知が与えられると、メモリ４２の第２の記憶領域４２Ｂに格納されている過電圧検知フラグを「１」に設定すると共に、これと併せて第５の記憶領域４２Ｅに格納されている地上無線装置異常判定フラグの値も「１」に設定する。
【００５４】
従って、第５の記憶領域４２Ｅに格納されている地上無線装置異常判定フラグは、累算器２４により算出された最新累積値の値が累積値閾値以上となった場合や、過電圧検出器３１がレギュレータ１３の出力電圧の異常を検知した場合に「１」に設定されることになる。
【００５５】
そしてメモリコントローラ４１は、稼動時、メモリ４２の第５の記憶領域４２Ｅに格納された地上無線装置異常判定フラグの値と、各第３の記憶領域４２Ｃにそれぞれ格納されている電文データとを一定周期で読み出して変調器２２に出力させる。かくして変調器２２は、これら地上無線装置異常判定フラグの値と、各電文データとを一緒に変調処理し、得られた変調信号を送信アンテナ１６を介して情報波として車上子４に送信する。
【００５６】
車上子４側では、受信した情報波を復調する。また車上子４又はその上位装置は、かかる復調により得られた上述の電文データに基づく制御情報に従った車両制御を実行する。さらに車上子４又はその上位装置は、かかる電文データと共に送信されてきた地上無線装置異常判定フラグの値が「１」であった場合には、所定の保守部門の定期的な保守作業時に提供される上述の警報データを生成する。これにより、この警報データに基づいて、上述のようなその地上子３の交換作業が実行される。
【００５７】
以上のように本実施の形態では、地上無線装置４０に加えられた熱的なストレスにより当該地上無線装置４０を構成する電子部品・回路の寿命が近づいているか否かの判断を地上無線装置４０側で行うため、その分、車上子４又はその上位装置の負荷を軽減させることができる。
【００５８】
（３）第３の実施の形態
図２において、５０は全体として本実施の形態による地上無線装置を示す。本地上無線装置５０は、電圧監視器５１の構成が第１の実施の形態の電圧監視器３０と異なる点を除いて第１の実施の形態の地上無線装置１０とほぼ同様に構成されている。
【００５９】
ここで、第１の実施の形態の電圧監視器３０は、整流器１２の出力電圧を予め設定された第１の閾値電圧と比較し、整流器１２の出力電圧が第１の閾値電圧を超えている期間、タイマ２３を起動して、整流器１２の出力電圧が第１の閾値電圧を超えた時間をカウントさせていた。
【００６０】
しかしながら、整流器１２の出力電圧がレギュレータ１３の定格電圧よりも大きければ大きいほどレギュレータ１３や、レギュレータ１３から電源電圧が提供される制御部１４及び電力増幅器１５（以下、適宜、これらをまとめてレギュレータ１３等と呼ぶ）が受けるダメージは大きく、単に整流器１２の出力電圧が第１の閾値電圧を超えた時間をカウントするだけでは、レギュレータ１３等の寿命予測を正確には行うことができない。
【００６１】
そこで本実施の形態においては、同じ時間でも整流器１２の出力電圧が大きいほどタイマ２３のカウント値も大きくなるよう電圧監視器５１が構成されており、これによりタイマ２３のカウント値に基づいてレギュレータ１３等の寿命予測を精度良く判定し得るようになされている。
【００６２】
図６は、このような電圧監視器５１の一部構成を示す。この図６に示すように、本実施の形態の電圧監視器５１は、第１〜第４のアンド回路６０Ａ〜６０Ｄ、第１〜第４の信号線６１Ａ〜６１Ｄ、第１〜第４の発振器６２Ａ〜６２Ｄ及びオア回路６３を備えて構成される。
【００６３】
第１のアンド回路６０Ａは、第１及び第２の非反転入力端子と、第１〜第３の反転入力端子とを備えて構成される。そして第１のアンド回路６０Ａでは、第１の非反転入力端子に第１の信号線６１Ａが接続され、第２の非反転入力端子に、第１の発振器６２Ａから出力された周波数がｆ１の交流信号が印加される。また第１のアンド回路６０Ａの第１〜第３の反転入力端子には、それぞれ第２〜第４の信号線６１Ｂ〜６１Ｄが接続される。
【００６４】
また第２のアンド回路６０Ｂは、第１及び第２の非反転入力端子と、第１及び第２の反転入力端子とを備えて構成される。そして第２のアンド回路６０Ｂでは、第１の非反転入力端子に第２の信号線６１Ｂが接続され、第２の非反転入力端子に、第２の発振器６２Ｂから出力された周波数がｆ２の交流信号が印加される。また第２のアンド回路６０Ｂの第１の反転入力端子には第３の信号線６１Ｃが接続され、第２の反転入力端子には第４の信号線６１Ｄが接続される。
【００６５】
さらに第３のアンド回路６０Ｃは、第１及び第２の非反転入力端子と、反転入力端子とを備えて構成される。そして第３のアンド回路６０Ｃでは、第１の非反転入力端子に第３の信号線６１Ｃが接続され、第２の非反転入力端子に、第３の発振器６２Ｃから出力された周波数がｆ３の交流信号が印加される。また第３のアンド回路６０Ｃの反転入力端子には、第４の信号線６１Ｄが接続される。
【００６６】
第４のアンド回路６０Ｄは、第１及び第２の非反転入力端子を備えて構成される。そして第４のアンド回路６０Ｄでは、第１の非反転入力端子に第４の信号線６１Ｄが接続され、第２の非反転入力端子に、第４の発振器６２Ｄから出力された周波数がｆ４の交流信号が印加される。
【００６７】
なお第１〜第４の発振器６２Ａ〜６２Ｄにおける発振周波数ｆ１〜ｆ４は、ｆ４が最も大きく、次にｆ３、その次にｆ２の順で大きく、ｆ１が最も小さく設定されている。
【００６８】
さらに第１〜第４のアンド回路６０Ａ〜６１Ｄの出力端は、それぞれオア回路６３の入力端に接続されており、オア回路６３の出力端がタイマ２３のパルス入力端に接続される。
【００６９】
一方、電圧監視器５１の内部では、整流器１２の出力電圧に対する閾値電圧として、４段階の閾値電圧Ｔｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３及びＴｈ４が予め設定されている。この場合、これら閾値電圧Ｔｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３及びＴｈ４は、閾値電圧Ｔｈ４が最も高く、これ以外は閾値電圧Ｔｈ３、閾値電圧Ｔｈ２及び閾値電圧Ｔｈ１の順番で順次電圧値が低くなるように設定される。また閾値電圧Ｔｈ１は第１の信号線６１Ａ、閾値電圧Ｔｈ２は第２の信号線６１Ｂ、閾値電圧Ｔｈ３は第３の信号線６１Ｃ、閾値電圧Ｔｈ４は第４の信号線６１Ｄとそれぞれ対応付けられている。
【００７０】
そして電圧監視器５１では、整流器１２の出力電圧と、各電圧閾値Ｔｈ１〜Ｔｈ４とがそれぞれ比較され、整流器１２の出力電圧よりも低い閾値電圧Ｔｈ１〜Ｔｈ４と対応付けられたすべての第１〜第４の信号線６１Ａ〜６１Ｄにそれぞれ論理値「Ｈ」レベルの信号が印加され、整流器１２の出力電圧よりも高い閾値電圧Ｔｈ１〜Ｔｈ４と対応付けられたすべての第１〜第４の信号線６１Ａ〜６１Ｄにそれぞれ論理値「Ｌ」レベルの信号が印加される。
【００７１】
従って、整流器１２の出力電圧の電圧値が１段目の電圧閾値Ｔｈ１よりも低い場合には、すべての第１〜第４のアンド回路６０Ａ〜６０Ｄがオフ状態を維持するため、オア回路６３を経由してタイマ２３に信号が与えられず、この結果、タイマ２３においてカウントが行われない。
【００７２】
一方、整流器１２の出力電圧の電圧値が１段目の電圧閾値Ｔｈ１よりも高く、２段目の電圧閾値Ｔｈ２よりも低い場合には、第１のアンド回路６０Ａのみがオン状態となる。そして、第１の発振器６２Ａから出力される交流信号の信号レベルが論理値「Ｈ」の電圧レベルよりも高い期間だけ論理値「Ｈ」に立ち上がるパルス信号が第１のアンド回路６０Ａから出力され、これがオア回路６３を介してタイマ２３に与えられる。かくしてタイマ２３において、整流器１２の出力電圧の電圧値が１段目の電圧閾値Ｔｈ１よりも高く、２段目の電圧閾値Ｔｈ２よりも低い期間の間、このパルス信号のパルス数が順次カウントされる。
【００７３】
また整流器１２の出力電圧の電圧値が２段目の電圧閾値Ｔｈ２よりも高く、３段目の電圧閾値Ｔｈ３よりも低い場合には、第２のアンド回路６０Ｂのみがオン状態となる。そして、第２の発振器６２Ｂから出力される交流信号の信号レベルが論理値「Ｈ」の電圧レベルよりも高い期間だけ論理値「Ｈ」に立ち上がるパルス信号が第２のアンド回路６０Ｂから出力され、これがオア回路６３を介してタイマ２３に与えられる。かくしてタイマ２３において、整流器１２の出力電圧の電圧値が２段目の電圧閾値Ｔｈ２よりも高く、３段目の電圧閾値Ｔｈ３よりも低い期間の間、このパルス信号のパルス数が順次カウントされる。
【００７４】
さらに整流器１２の出力電圧の電圧値が３段目の電圧閾値Ｔｈ３よりも高く、４段目の電圧閾値Ｔｈ４よりも低い場合には、第３のアンド回路６０Ｃのみがオン状態となる。そして、第３の発振器６２Ｃから出力される交流信号の信号レベルが論理値「Ｈ」の電圧レベルよりも高い期間だけ論理値「Ｈ」に立ち上がるパルス信号が第３のアンド回路６０Ｃから出力され、これがオア回路６３を介してタイマ２３に与えられる。かくしてタイマ２３において、整流器１２の出力電圧の電圧値が３段目の電圧閾値Ｔｈ３よりも高く、４段目の電圧閾値Ｔｈ４よりも低い期間の間、このパルス信号のパルス数が順次カウントされる。
【００７５】
これに対して、整流器１２の出力電圧の電圧値が４段目の電圧閾値Ｔｈ４よりも高い場合には、第４のアンド回路６０Ｄのみがオン状態となる。そして、第４の発振器６２Ｄから出力される交流信号の信号レベルが論理値「Ｈ」の電圧レベルよりも高い期間だけ論理値「Ｈ」に立ち上がるパルス信号が第４のアンド回路６０Ｄから出力され、これがオア回路６３を介してタイマ２３に与えられる。かくしてタイマ２３において、整流器１２の出力電圧の電圧値が４段目の電圧閾値Ｔｈ４よりも高い期間の間、このパルス信号のパルス数が順次カウントされる。
【００７６】
このように本実施の形態の地上無線装置５０では、同じ期間であっても整流器１２の出力電圧の電圧値が高くなるほど、つまりレギュレータ１３等に与えるダメージが大きくなるほどタイマ２３のカウント値が大きくなる。従って、本実施の形態によれば、タイマ２３のカウント値に基づいてレギュレータ１３等の寿命予測を精度高く行うことができる。
【００７７】
かくするにつき、本実施の形態の地上無線装置５０によれば、地上子３が故障したことに起因する列車の運行の遅延や停止などの事態が発生することを未然かつより確実に防止することができ、かくして列車２の運行を含む鉄道制御用保安システム全体としての稼動率の低下を有効に防止することができる。
【００７８】
（４）他の実施の形態
なお上述の第１〜第３の実施の形態においては、地上無線装置１０，４０，５０が車上子４から電力波として与えられる電力を受電するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、地上無線装置１０，４０，５０がこれ以外の方法により車上子４等の外部から電力を受電するようにしてもよい。
【００７９】
また上述の第１〜第３の実施の形態においては、外部から電力を受電し、受電した電力を出力する受電部を、受信アンテナ１１、整流器１２及びレギュレータ１３により構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成を広く適用することができる。
【００８０】
さらに上述の第１〜第３の実施の形態においては、受電部から出力される電力により動作し、制御情報を車上子４に無線送信する送信部を、制御部１４，４３、電力増幅器１５及び送信アンテナ１６により構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成を広く適用することができる。
【００８１】
さらに上述の第１〜第３の実施の形態においては、受電部から出力される電力が予め定められた第１の閾値電圧を超えた累積時間をカウントする累積時間カウント部を……により構成するようにした場合について述べたが、本発明にこれに限らず、電圧監視器３０，５１と、制御部１４，４３のタイマ２３及び累算器２４とにより構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成を広く適用することができる。
【００８２】
さらに上述の第３の実施の形態においては、同じ時間でも整流器１２の出力電圧が大きいほどタイマ２３のカウント値も大きくなるようする手段として、整流器１２の出力電圧に対する閾値電圧として、４段階の閾値電圧Ｔｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３及びＴｈ４を設定するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、２若しくは３段階、又は、５段階以上の閾値電圧を設定するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、鉄道制御用保安システムで利用される地上子に適用することができる。
【符号の説明】
【００８４】
２……列車、３……地上子、４……車上子、１０，４０，５０……地上無線装置、１１……受信アンテナ、１２……整流器、１３……レギュレータ、１４……制御部、１５……電力増幅器、１６……送信アンテナ、２０，４１……メモリコントローラ、２１，４２……メモリ、２２……変調器、２３……タイマ、２４……累算器、３０，５１……電圧監視器、３１……過電圧検出器、６０Ａ〜６０Ｄ……アンド回路、６１Ａ〜６１Ｄ……信号線、６２Ａ〜６２Ｄ……発振器、６３……オア回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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