(57)【要約】【課題】  電源同期式送受信器において、送信器が変調する時刻の搬送波周波数と、受信器が変調波を検波する時刻の搬送波周波数の差異を小さくする。【解決手段】  交流架線電源から第１の時刻（ｔ＋Ｔｐｓ）に検出された第１のパイロット信号周波数Ｘを逓倍した第１の搬送波周波数Ｙを用いて変調する送信器と、交流架線電源から第２の時刻（ｔ＋Ｔｐｓ＋Ｔｄ）に検出された第２のパイロット信号周波数Ｘ’をＮ逓倍した第２の搬送波周波数Ｚを用いて変調波を検波することが可能な受信器と、第１の時刻（ｔ＋Ｔｐｓ）から第２の時刻（ｔ＋Ｔｐｓ＋Ｔｄ）までの時間を遅延時間Ｔｄとして検出する遅延時間検出部と、信号源を遅延時間Ｔｄだけ遅延させる遅延部と、を備え、受信器は、第２の搬送波周波数Ｚの信号源から遅延部を介して遅延時間Ｔｄだけ遅延させた第３の搬送波周波数を用いて変調波を検波する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流架線電源の周波数を逓倍した搬送波に基づいてＳＳＢ方式またはＭＳＫ方式で変調された変調波がレールを介して送受信される電源同期式送受信器であって、
前記交流架線電源から第１の時刻に検出された第１のパイロット信号周波数を逓倍した第１の搬送波周波数を用いて前記変調する送信器と、
前記交流架線電源から第２の時刻に検出された第２のパイロット信号周波数を逓倍した第２の搬送波周波数を用いて前記変調波を検波することが可能な受信器と、
前記送信器が前記変調波を生成開始する前記第１の時刻から前記受信器が前記変調波を検波開始する前記第２の時刻までの時間を遅延時間として検出する遅延時間検出部と、
信号源に接続して前記遅延時間だけ遅延させた過去の信号を取得可能な遅延部と、
を備え、
前記受信器は、前記第２の時刻で検出された前記第２の搬送波周波数の代わりに、該第２の搬送波周波数の信号源から前記遅延部を介して前記遅延時間だけ遅延させた第３の搬送波周波数を取得し、
前記第１の搬送波周波数に対する差異を少なくした前記第３の搬送波周波数を用いて前記変調波を検波する、
電源同期式送受信器。
【請求項２】
前記遅延部が接続される前記信号源は、
前記交流架線電源からパイロット周波数を検出するパイロット周波数検出部と、
該パイロット周波数検出部の後段に接続されて搬送波を生成する逓倍部と、
の何れかである、
請求項１に記載の電源同期式送受信器。
【請求項３】
前記遅延部が接続される前記信号源は、
前記逓倍部である、
請求項２に記載の電源同期式送受信器。
【請求項４】
前記遅延時間検出部は、前記第１の時刻を検知する第１計時部と、前記第２の時刻を検知する第２計時部と、を備え、
これらの検知結果に基づいて前記遅延時間を取得する、
請求項１に記載の電源同期式送受信器。
【請求項５】
前記変調波はＡＴＣ信号であり、前記送信器は、前記ＡＴＣ信号をレールに送信するＡＴＣ信号送信端を備え、
前記受信器は、列車内に設置されるとともに、前記ＡＴＣ信号を受信するＡＴＣ信号受信端を備えた、
請求項１に記載の電源同期式送受信器。
【請求項６】
前記変調波はＡＴＣ信号または列車検知信号であり、
前記送信器は、前記ＡＴＣ信号または前記列車検知信号をレールに送信可能であり、
前記受信器は、前記ＡＴＣ信号または前記列車検知信号を受信する多機能な受信部を備えた、
請求項１に記載の電源同期式送受信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レールを介して列車の制御情報を伝送する自動列車制御装置（ＡＴＣ：Automatic Train Control）システムの送受信器に関し、特に、交流電化区間で使用されることの多い電源同期式送受信器に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流電化区間のＡＴＣシステムで使用される送受信器は、レールを介して信号の送受信を行うため、レールに流れる電源高調波がノイズとなって信号帯域を妨害する。また、変電設備によっては電源周波数が変動する場合があるため、ノイズの周波数も変動してしまう。そのため、特許文献１，３に示すように、送信器と受信器の搬送波周波数を電源周波数に同期させる伝送方式（以下、電源同期式と称す）を採用し、所望の伝送品質を確保している。
【０００３】
従来の電源同期式送受信器の動作について、送信器をＡＴＣ地上送信器とし、受信器をＡＴＣ車上装置とした場合を例示して説明する。ＡＴＣ地上送信器は、交流架線電源をパイロット信号として取り込み、パイロット信号周波数をＮ逓倍した搬送波に対し、制御情報を示した信号波を用いて変調し、変調した信号をＡＴＣ信号としてレールに送信する。
【０００４】
一方、ＡＴＣ車上装置は、レールを介してＡＴＣ信号を受信し、ＡＴＣ地上送信器と同一電源のパイロット信号周波数を検出する。また、検出した周波数をＮ逓倍した搬送波を用いて、ＡＴＣ信号から搬送波周波数の成分を除去（検波）し、信号波を抽出している。
【０００５】
また、従来のＡＴＣシステムは、アナログＡＴＣシステムとデジタルＡＴＣシステムがあり、両者で電源同期式送受信器の変調方式が異なる。アナログＡＴＣシステムの変調方式は、例えば、特許文献１に記載の抑圧搬送波単側波帯（ＳＳＢ：Single Side Band）方式があり、搬送波を信号波の振幅で変調し、変調後の単側波帯を用いて情報伝送を行う。
【０００６】
一方、デジタルＡＴＣシステムの変調方式は、例えば、特許文献２に記載の最小偏移変調（ＭＳＫ：Minimum Shift Keying）方式があり、搬送波を信号波の周波数で変調する。また、‘１’，‘０’を示す２つ信号波周波数を所定のレートで切替えることで、デジタルデータの伝送を実現している。
【０００７】
また、従来の電源同期式送受信器は、パイロット信号の周波数を電源から検出するために、パイロット周波数検出手段が必要である。例えば、特許文献３では、パイロット信号のゼロクロス周期から計算する方式、および、位相同期ループ（ＰＬＬ：Phase Locked Loop）を用いた方式が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２６５９２０号公報
【特許文献２】特開２００１−２１３２０２号公報
【特許文献３】特開２００7−２１４８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
搬送波の基準に電源周波数を用いる場合、その変動の程度によっては、通信の品質保持が困難になるという課題があった。その課題について、図１に示す比較例を参照しながら、ここでは簡単に説明し、詳細は後述する。図１の比較例に示す電源同期送受信器は、交流架線電源に基づいてパイロット信号周波数Ｘを得ている。なお、Ｘ，Ｙ，Ｚは変数である。
【００１０】
すなわち、送信器は、周波数Ｘのパイロット信号（以下、「パイロット信号周波数Ｘ」ともいう）をＮ逓倍して周波数Ｙの搬送波（以下、「搬送波周波数Ｙ」ともいう）を生成する。同様に受信器は、パイロット信号周波数ＸをＮ逓倍して周波数Ｚの搬送波（以下、「搬送波周波数Ｚ」ともいう）を生成する。ここで、送信器がパイロット信号周波数Ｘを検出してから搬送波周波数Ｙを生成するまでに遅延時間（図１のＴｐｓ［ｓ］）が発生する。同様に、受信器がパイロット信号周波数Ｘを検出してから搬送波周波数Ｚを生成するまでに遅延時間（図１のＴｐｒ［ｓ］）が発生する。
【００１１】
これら、送信器の遅延時間Ｔｐｓ［ｓ］と、受信器の遅延時間Ｔｐｒ［ｓ］と、の両者は、本来なら一致している方が好ましいが、何らかの原因で一致していないこともある。特に、送受信器それぞれの製造元が異なる場合、両者が不一致となることが多い。このような不一致の影響で、特許文献１に記載の電源同期ＳＳＢ方式や特許文献２に記載のＭＳＫ方式において、Ｓ／Ｎ比が劣化する等の不具合が発生する場合もある。
【００１２】
その不具合とは、交流架線電源に周波数変動が生じた場合、その交流架線電源から得られたパイロット信号周波数ＸをＮ逓倍して生成する搬送波周波数Ｙ，Ｚに不一致が生じて、通信の品質保持が困難になるという不具合である。つまり、交流架線電源に周波数変動が生じた場合、送信器側の搬送波周波数Ｙに、受信器側の搬送波周波数Ｚが、即座に追従できないことがある。その結果、搬送波周波数Ｙに基づいて生成された変調信号から、搬送波周波数Ｚに基づいて検波された復調信号は、搬送波周波数Ｙ，Ｚの不一致を原因として、その品質保持が困難になる。
【００１３】
これらに加えて、伝送すべき信号のデータＡを用いて搬送波周波数Ｙを変調する時間と、その変調波を搬送波周波数Ｚで検波してデータＡの信号に復調するまでの時間と、を合計した遅延時間（図１のＴｄ［ｓ］）も発生する。このような時間の経過に伴って、変動する電源周波数に基づく搬送波周波数Ｙ，Ｚも変化する。
【００１４】
さらに、交流架線電源に周波数変動が生じた直後の電源高調波は、信号伝送路のレールを介して信号帯域と干渉する可能性がある。その前提技術として、特許文献２の［００２１］に「ＡＴＣ信号Ｓ２の周波数帯域を電車電源の高調波の間に配置させることができる。また、電源周波数がわずかに変動しても（たとえば、＋／−１％程度）、電源による高調波が信号帯域に入り込まない」と記載されている。これに対し、本願では、例えば、±５％程度の電源周波数変動まで想定している。これらのノイズ要因に対し、電源同期式送受信器において、パイロット信号周波数Ｘが変動した場合でも、情報伝送に必要な最低Ｓ／Ｎ比を確保させることが求められている。
【００１５】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、送信器が変調波を生成する時刻（ｔ＋Ｔｐｓ）の搬送波周波数Ｘと、受信器が前記変調波を検波する時刻（ｔ＋Ｔｐｓ＋Ｔｄ）の搬送波周波数Ｚと、の差異を小さくし、電源環境にかかわらず、高い伝送品質を確保できるようにした電源同期式送受信器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決する本発明は、交流架線電源の周波数を逓倍した搬送波に基づいてＳＳＢ方式またはＭＳＫ方式で変調された変調波がレールを介して送受信される電源同期式送受信器であって、前記交流架線電源から第１の時刻に検出された第１のパイロット信号周波数を逓倍した第１の搬送波周波数を用いて前記変調する送信器と、前記交流架線電源から第２の時刻に検出された第２のパイロット信号周波数を逓倍した第２の搬送波周波数を用いて前記変調波を検波することが可能な受信器と、前記送信器が前記変調波を生成開始する前記第１の時刻から前記受信器が前記変調波を検波開始する前記第２の時刻までの時間を遅延時間として検出する遅延時間検出部と、信号源に接続して前記遅延時間だけ遅延させた過去の信号を取得可能な遅延部と、を備え、前記受信器は、前記第２の時刻で検出された前記第２の搬送波周波数の代わりに、該第２の搬送波周波数の信号源から前記遅延部を介して前記遅延時間だけ遅延させた第３の搬送波周波数を取得し、前記第１の搬送波周波数に対する差異を少なくした前記第３の搬送波周波数を用いて前記変調波を検波するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、送信器が変調波を生成する時刻の搬送波周波数Ｘと、受信器が前記変調波を検波する時刻の搬送波周波数Ｚと、の差異を小さくし、電源環境にかかわらず、高い伝送品質を確保できるようにした電源同期式送受信器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】比較例としての電源同期式送受信器における動作説明のためのタイムチャートである。
【図２】本発明の実施例１に係る電源同期式送受信器の構成を示したブロック図である。
【図３】図２の電源同期式送受信器における動作説明のためのタイムチャートである。
【図４】本発明の実施例２に係る電源同期式送受信器の構成を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係る電源同期式送受信器について、図２〜図４に基づいて説明する。ただし、その前に図１を用いて比較例を示しながら、本発明の課題を詳細に説明する。図１は、比較例としての電源同期式送受信器における動作説明のためのタイムチャートである。この図１において、横軸に時間［Ｓ］、縦軸に周波数［Ｈｚ］を示しているが、各信号別にそれぞれが変化するタイミングを説明するために簡略化した表示であり、計量的な意味は少ない。なお、本発明の実施形態に係る電源同期式送受信器を本送受信器と略している。より詳しくは、図２に示す実施例１の本送受信器８１と、図４に示す実施例２の本送受信器８２と、略称する。
【００２０】
図１に示すように、送信器が生成する搬送波周波数Ｚとは同期関係にないタイミングで、受信器が搬送波周波数Ｚを生成している。そのため、送信器がデータＡを用いて変調波を生成する時刻の搬送波周波数Ｙと、受信器が前記変調波を検波する時刻の搬送波周波数Ｚに差異を生じる可能性がある。この差異の大きさによっては、受信器が誤った情報を認識する可能性がある。これが、本発明の課題であり、以下に詳細な説明をする。
【００２１】
比較例の電源同期式送受信器では、送信器が信号波を用いて変調波を生成開始する時刻から、受信器が前記変調波を検波して信号波を抽出するまでに遅延時間（図１のＴｄ［ｓ］）を生じる。その原因は、レールや、ケーブル、整合トランスなどの現場機器や、送信器内部、受信器内部に生じた信号遅延時間の影響である。すなわち、送信器が制御情報のあるデータ（データＡとする）に基づいた信号波を用いて変調波を生成開始する時刻から、受信器が前記変調波を検波して信号波を抽出するまでに遅延時間（図１のＴｄ［ｓ］）を生じる。
【００２２】
さらに、前述のパイロット信号周波数の検出手段などの影響により、送信器がパイロット信号周波数をＮ逓倍した搬送波周波数Ｙを生成するまでの遅延時間（図１のＴｐｓ［ｓ］）と、受信器がパイロット信号周波数をＮ逓倍した搬送波周波数Ｚを生成するまでの遅延時間（図１のＴｐｒ［ｓ］）を生じる。
【００２３】
ここで、図１に示すように、時刻ｔにて第１のパイロット信号周波数Ｘ＝ｆｐ［Ｈｚ］から、第２のパイロット信号周波数Ｘ’＝ｆｐ＋Δｆ［Ｈｚ］に変動した場合、送信器は、時刻ｔ＋Ｔｐｓ［ｓ］に、（ｆｐ＋Δｆ）×Ｎ［Ｈｚ］（Ｎは逓倍比）の搬送波周波数Ｙを生成する。仮に、送信器が時刻ｔ＋Ｔｐｓ［ｓ］にデータＡの変調を行ったとすると、受信器は、時刻ｔ＋Ｔｐｓ＋Ｔｄ［ｓ］に、データＡによって変調された変調波を検波することとなる。
【００２４】
このとき、受信器は、送信器とは非同期のタイミングで搬送波周波数Ｚを生成しているため、図１に示すように、送信器がデータＡを用いて変調波を生成する時刻の搬送波周波数Ｙと、受信器が前記変調波を検波する時刻の搬送波周波数Ｚに差異を生じる可能性がある。
【００２５】
また、搬送波周波数Ｙ，Ｚに差異を生じると、送信器が変調時に用いた信号波周波数Ｙと、検波後の信号周波数Ｚに差異を生じ、差異の大きさによっては、受信器が誤った情報を認識する可能性がある。
【００２６】
上記の搬送波周波数Ｙ，Ｚの差異は、搬送波周波数が大きいほど（逓倍比Ｎが大きいほど）大きくなる。さらに、交流架線電源（図２の２、図４の４０）を生成する変電設備によっては、パイロット信号周波数Ｘの変動幅と変動周期が異なり、変動幅が大きいほど差異が大きくなり、変動周期が短いほど差異が生じる頻度が多くなる。
【実施例１】
【００２７】
図２及び図３を用いて本発明の実施例１を説明する。図２は、本発明の実施例１に係る本送受信器８１の構成を示すブロック図である。図２に示すものは、デジタルＡＴＣシステムで使用される送信器をＡＴＣ地上送信器３とし、それに対応する受信器をＡＴＣ車上装置１９としたものである。実施例１の本送受信器８１は、状況に応じたＡＴＣ信号１３，１５，２１を地上設備が作成し、レール１６を介してしてＡＴＣ車上装置１９へ伝送し、許容速度等を算出した信号として運転台に表示する。
【００２８】
図２に示す実施例１の本送受信器８１は、交流架線電源２と、レール１６と、ＡＴＣ地上送信器３と、現場機器１４と、ＡＴＣ信号送信端３９と、列車１７と、によって構成される。列車１７は、パンタグラフ１８と、車輪３８と、ＡＴＣ車上装置１９と、受電器２０と、速度計３４と、を備えている。
【００２９】
列車１７は、パイロット信号１の取得元である交流架線電源２にパンタグラフ１８で接続し、車輪３８によってレール１６の上を走行する。ＡＴＣ車上装置１９は、列車１７内に設置されている。速度計３４は、列車１７の速度を検出する。受電器２０は、閉塞区間を跨ぐ軌道回路のレール１６を車輪３８が短絡したときのＡＴＣ信号２１を受信する。
【００３０】
地上設備として、レール１６、交流架線電源２、及びＡＴＣ地上送信器３のほか、次のものある。現場機器１４は、ケーブルや整合トランス等で構成される。ＡＴＣ信号送信端３９は、レール１６に設置されている。上述のＡＴＣ地上送信器３は、パイロット周波数検出部４と、周波数逓倍部６と、地上制御部９と、変調部８と、送信部１２と、によって構成される。
【００３１】
パイロット周波数検出部４は、交流架線電源２から、パイロット信号１を取得する。ＡＴＣ地上送信器３から出力されるＡＴＣ信号１３は、現場機器１４、及びＡＴＣ信号送信端３９を介してレール１６へ伝送される。
【００３２】
一方、列車１７に搭載されたＡＴＣ車上装置１９は、パイロット周波数検出部２３と、周波数逓倍部２５と、遅延部２７と、検波部２９と、復調部３１と、車上制御部３６と、によって構成される。これらの詳細は、動作も併せて説明する。
【００３３】
次に、実施例１の本送受信器８１におけるＡＴＣ地上送信器３の動作を説明する。ＡＴＣ地上送信器３は、パイロット周波数検出部４が検出したパイロット信号周波数検出値５を周波数逓倍部６にてＮ逓倍して搬送波７を生成する。その後、変調部８は、地上制御部９が生成する列車１７の停止点位置情報１０と、搬送波７と、を用いて変調を行いて、ＡＴＣ信号１１を生成する。
【００３４】
ＡＴＣ信号１１は、送信部１２にて増幅、及び帯域制限されＡＴＣ信号１３となり、現場機器１４を介してレール１６のＡＴＣ信号送信端３９にＡＴＣ信号１５を出力する。
【００３５】
次に、実施例１の本送受信器８１におけるＡＴＣ車上装置１９の動作を説明する。ＡＴＣ車上装置１９は、パイロット周波数検出部２３が検出したパイロット信号周波数検出値２４を周波数逓倍部２５にてＮ逓倍して搬送波２６とする。その搬送波２６を遅延部２７に入力する。遅延部２７は、後述の手順で搬送波２６を遅延させ、遅延させた搬送波２８を検波部２９に入力する。
【００３６】
検波部２９は、搬送波２８を用いてＡＴＣ信号２２から信号波３０を抽出し、復調部３１に入力する。復調部３１は、信号波３０から列車１７の停止点位置情報３２を復調し、車上制御部３６に入力する。その後、車上制御部３６は、速度計３４で検出した列車１７の速度信号３５と、停止点位置情報３２から定まる制限速度を比較し、列車１７の速度が制限速度を超えていると判定した場合にブレーキ指令３７を出力する。
【００３７】
次に、実施例１の本送受信器８１における遅延部２７の動作について、図３も併せて説明する。図３は、図２の本送受信器８１における動作説明のためのタイムチャートである。すなわち、図３は、パイロット信号１の周波数と、変調部８に入力される搬送波７の周波数と、検波部２９に入力される搬送波２８の周波数と、それぞれが変化するタイミングを示したタイムチャートである。
【００３８】
なお、図３においても、横軸に時間［Ｓ］、縦軸に周波数［Ｈｚ］を示しているが、各信号別にそれぞれが変化するタイミングを説明するために簡略化した表示であり、計量的な意味は少ない。また、説明のため、遅延部２７の遅延時間をゼロとしたときに検波部２９に入力される搬送波２８を記載した。
【００３９】
まず、図３に示した時間について説明する。図３に示した各時間を次のように定義する。交流架線電源２がパイロット信号１を出力してから変調部８に搬送波７が入力されるまでの時間をＴｐｓ［ｓ］とする。この遅延時間Ｔｐｓ［ｓ］は、主に交流架線電源２に対し、パイロット周波数検出部２３及び周波数逓倍部６での処理において生じる。
【００４０】
ここで、Ｔｐｓ［ｓ］は、遅延時間Ｔｐｓ１［ｓ］と、遅延時間Ｔｐｓ２［ｓ］と、遅延時間Ｔｐｓ３［ｓ］と、に細分化され、下記式（１）で表される。
【００４１】
Ｔｐｓ＝Ｔｐｓ１＋Ｔｐｓ２＋Ｔｐｓ３  ・・・（１）
【００４２】
遅延時間Ｔｐｓ１［ｓ］は、交流架線電源２がパイロット信号１を出力してからパイロット周波数検出部２３にパイロット信号１が入力されるまでの所要時間である。遅延時間Ｔｐｓ２［ｓ］は、パイロット周波数検出部２３で生じる遅延時間である。遅延時間Ｔｐｓ３は、周波数逓倍部６で生じる遅延時間である。
【００４３】
また、交流架線電源２がパイロット信号１を出力してから、遅延部２７の遅延時間をゼロとした場合、検波部２９に搬送波２８が入力されるまでの時間をＴｐｒ［ｓ］とする。この遅延時間Ｔｐｒ［ｓ］は、主に交流架線電源２からパイロット周波数検出部２３及び周波数逓倍部２５において生じる。
【００４４】
同様に、Ｔｐｒ［ｓ］は、遅延時間Ｔｐｒ１［ｓ］と、遅延時間Ｔｐｒ２［ｓ］と、遅延時間Ｔｐｒ３［ｓ］と、に細分化され、下記式（２）で表される。
【００４５】
Ｔｐｒ＝Ｔｐｒ１＋Ｔｐｒ２＋Ｔｐｒ３  ・・・（２）
【００４６】
遅延時間Ｔｐｒ１［ｓ］は、交流架線電源２がパイロット信号１を出力してからパイロット周波数検出部２３にパイロット信号１が入力されるまでの所要時間である。遅延時間Ｔｐｒ２［ｓ］は、パイロット周波数検出部２３で生じる遅延時間である。遅延時間Ｔｐｒ３［ｓ］は、周波数逓倍部２５で生じる遅延時間である。
【００４７】
上記式（１）のＴｐｓ１［ｓ］と、上記式（２）のＴｐｒ１［ｓ］とは、交流架線電源２からレール１６までの距離によって遅延時間がばらつくことが考えられるが、Ｔｐｒ［ｓ］、及びＴｐｓ［ｓ］に比べるとばらつきは十分小さいものとし、遅延時間の代表値を採用し誤差は無視する。
【００４８】
また、上記式（１）のＴｐｓ２［ｓ］、Ｔｐｓ［ｓ］と、上記式（２）のＴｐｒ２［ｓ］、Ｔｐｒ３［ｓ］は、遅延時間のばらつき範囲を把握し、その中心値を採用することで誤差を可能な限り小さくする。
【００４９】
また、変調部８が停止点位置情報１０のあるデータＡを用いてＡＴＣ信号１１を生成開始する第１の時刻（ｔ＋Ｔｐｓ）から、検波部２９がデータＡで変調されたＡＴＣ信号２２を検波する第２の時刻（ｔ＋Ｔｐｓ＋Ｔｄ）までの時間をＴｄ［ｓ］とする。
【００５０】
また、Ｔｄ［ｓ］は、変調部８で生じる遅延時間Ｔｄ１［ｓ］と、送信部１２で生じる遅延時間Ｔｄ２［ｓ］と、現場機器１４で生じる遅延時間Ｔｄ３［ｓ］と、ＡＴＣ信号送信端３９にＡＴＣ信号１５が入力されてから受電器２０にＡＴＣ信号２１が入力されるまでの遅延時間Ｔｄ４［ｓ］と、受電器２０で生じる遅延時間Ｔｄ５［ｓ］と、検波部２９で生じる遅延時間Ｔｄ６［ｓ］に細分化され、下記式（３）で表される。
【００５１】
Ｔｄ＝Ｔｄ１＋Ｔｄ２＋Ｔｄ３＋Ｔｄ４＋Ｔｄ５＋Ｔｄ６  ・・・（３）
【００５２】
ここで、ＡＴＣ地上送信器３が設置される場所によって、現場機器１４内のケーブル長やＡＴＣ信号送信端３９から車輪３８までの長さが異なる。そのため、上記式（３）のＴｄ３［ｓ］、Ｔｄ４［ｓ］は、設置場所によって遅延時間がばらつくことも考えられるが、Ｔｄ［ｓ］に比べると、ばらつきは十分小さいものとし、代表値を採用し時間誤差は無視する。
【００５３】
また、上記式（３）のＴｄ１［ｓ］、Ｔｄ２［ｓ］、Ｔｄ５［ｓ］、Ｔｄ６［ｓ］は、遅延時間のばらつき範囲を把握し、その中心値を採用することで誤差を可能な限り小さくする。
【００５４】
ここで、遅延部２７は、上記式（１）のＴｄｓ［ｓ］と、（２）式のＴｄｒ［ｓ］と、（３）式のＴｄ［ｓ］を管理しており、周波数逓倍部２５が出力する搬送波２６を、下記式（４）のＴｄｒｄ［ｓ］分だけ遅延して取り出すことができる。
【００５５】
Ｔｄｒｄ＝Ｔｄ−（Ｔｐｒ−Ｔｐｓ）  ・・・（４）
【００５６】
以上を踏まえたうえで、図３のタイムチャートについて説明する。今、時刻ｔでパイロット信号１の周波数Ｘがｆｐ［Ｈｚ］からｆｐ＋Δｆ［Ｈｚ］に変動したとする。その後、時刻（ｔ＋Ｔｐｓ）に、変調部８は、パイロット信号周波数５をＮ逓倍した搬送波７と、データＡを用いて変調波（ＡＴＣ信号１１）を生成する。その後、時刻（ｔ＋Ｔｐｓ＋Ｔｄ）に、検波部２９は、搬送波遅延部２５が遅延させた搬送波２８を用いてＡＴＣ信号２２から信号波３０を抽出する。
【００５７】
このとき、遅延部２７が上記式（４）の遅延時間Ｔｄｒｄ［ｓ］だけ搬送波２６を遅延させる。このように遅延させれば、変調部８が変調した時刻（ｔ＋Ｔｐｓ）の搬送波１１の周波数Ｙと、変調部２９が検波する時刻（ｔ＋Ｔｐｓ＋Ｔｄ）の搬送波２８の周波数Ｚと、の差異を小さくできる。その結果、検波部２９が停止点位置情報３２の復調を誤る可能性も小さくでき、本送受信器８１の伝送品質を向上させることができる。
【００５８】
より詳しくは、変調部８がデータＡを用いて変調波を生成する時刻（ｔ＋Ｔｐｓ）の搬送波１１の周波数Ｙと、変調部２９がデータＡで変調された変調波を検波する時刻（ｔ＋Ｔｐｓ＋Ｔｄ）の搬送波２８の周波数Ｚと、の差異は、遅延部２７が無い（遅延時間がゼロ）場合に比べて小さい。
【００５９】
なお、実施例１では遅延部２７を周波数逓倍部２５の後段に設置し、周波数逓倍部２５が出力する搬送波２６を遅延させたが、このような配置に限定するものではない。すなわち、遅延部２７を周波数逓倍部２５の前段に設置し、パイロット周波数検出部２３が出力するパイロット信号２４を遅延させてから逓倍する構成でも良い。
【実施例２】
【００６０】
本発明の実施例２に係る電源同期式送受信器（これも、「本送受信器」という）８２について、図４を用いて説明する。図４は、実施例２に係る本送受信器８２の構成を示したブロック図である。この実施例２も実施例１と同様に、デジタルＡＴＣシステムで使用される電源同期式送受信器とする。一方、両者の相違点は、図２に示した実施例１の本送受信器８１が送受信別体型であったことに対し、図４に示す実施例２の本送受信器８２は、送受信一体型とした点である。
【００６１】
図４に示す実施例２の本送受信器８２は、特に送受信一体型のＡＴＣ地上送受信器４２で主要部が構成されている。送受信一体型の本送受信器４２が地上と車上に各１組ずつ配設されていれば、トランシーバのように双方向通信が可能である。したがって、列車１７が閉塞区間を跨いで通過したことや、トランスポンダで検出される在線位置を列車検知信号として、車上装置とＡＴＣ地上送受信器４２との間で情報共有できる。また、各自で送信したＡＴＣ信号をモニターチェックすることも可能であり、遅延時間Ｔｄ［ｓ］の検出も可能である。
【００６２】
図４に示す実施例２の本送受信器８２は、交流架線電源４０と、レール４３と、ＡＴＣ地上送受信器４２と、ＡＴＣ信号送信端５６と、ＡＴＣ信号受信端５７と、現場機器５４，５９と、により構成される。ＡＴＣ信号送信端５６及びＡＴＣ信号受信端５７は、レール４３に設置され、そのレール４３に対し、ＡＴＣ送信器（単に「送信器」ともいう）４４とＡＴＣ受信器（単に「受信器」ともいう）４５との間で、ＡＴＣ信号５３，５９をそれぞれ授受する。現場機器５４，５９は、ケーブルや整合トランス等で構成される。
【００６３】
ＡＴＣ地上送受信器４２は、パイロット周波数検出部２３６と、送信機４４と、受信器４５と、地上制御部６７と、遅延時間検出部７０と、により構成される。パイロット周波数検出部２３６は、交流架線電源４０に含まれるパイロット信号４１，４７の成分から搬送波周波数Ｙを生成する基準となるパイロット信号周波数Ｘを抽出する。また、送信器４４は、周波数逓倍部４８と、変調部５０と、送信部５２と、により構成される。また受信器４５は、周波数逓倍部６２と、搬送波遅延部（単に「遅延部」ともいう）６４と、検波部７２と、復調部６１と、受信部７４と、により構成される。
【００６４】
次に、実施例２の本送受信器８２における送信器４４の動作を説明する。送信器４４は、パイロット周波数検出部２３６が検出したパイロット信号４７の周波数を周波数逓倍部４８にてＮ逓倍して搬送波４９を生成する。この搬送波４９に対し、地上制御部６７が生成する制御情報６８を用いて変調部５０にて変調を行い、ＡＴＣ信号５１を生成する。変調方式には、例えば、電源同期ＳＳＢ方式やＭＳＫ方式が好適である。
【００６５】
ＡＴＣ信号５１は、送信部５２にて増幅、及び帯域制限されてＡＴＣ信号５３となる。このＡＴＣ信号５３は、現場機器５４を介することによりＡＴＣ信号５５となり、レール４３のＡＴＣ信号送信端５６に出力される。また、地上制御部６７は、変調部５０に対し送信オン指令６９を出力できる。変調部５０は、送信オン指令６９がオフからオンとなった時刻（例えば、図１のｔ＋Ｔｐｓ）から変調を開始し、送信オン指令６９がオフとなったらＡＴＣ信号５１の出力を停止する。
【００６６】
次に、実施例２の本送受信器８２における受信器４５の動作を説明する。受信器４５は、パイロット周波数検出部２３６が検出したパイロット信号４７の周波数Ｘを、周波数逓倍部６２にてＮ逓倍して受信器４５の搬送波周波数Ｚとする。すなわち、受信器４５では、搬送波周波数Ｚの搬送波６３を用いて検波する。検波の前に搬送波６３は、遅延部６４に入力される。遅延部６４は、後述の手順で搬送波６３を遅延させ、遅延させた搬送波６５を検波部７２に入力する。
【００６７】
検波部７２は、搬送波６５を用いて、現場機器５９を介してＡＴＣ信号受信端５７より受信したＡＴＣ信号６０を検波し、ＡＴＣ信号６０より抽出した信号波７３を復調部６１に入力する。復調部６１は、信号波７３から制御情報６６を復調し、地上制御部６７に入力する。
【００６８】
また、ＡＴＣ信号６０は、受信部７４にも入力される。受信部７４は、ＡＴＣ信号６０の電圧または電流の受信レベル７５を検出する。その後、地上制御部６７は、送信した制御情報６８と受信した制御情報６６が一致しているか否かを判定する。地上制御部６７は、その判定が不一致であった場合は異常とし、送信オン指令６９をオフして変調部５０から出力されるＡＴＣ信号５１を停止するとともに、上位システム（図示無し）に異常検知信号７６を出力する。
【００６９】
次に、実施例２の本送受信器８２における遅延部６４の動作を説明する。実施例１と同様に、次のように定義する。まず、交流架線電源４０がパイロット信号４１を出力してから、変調部５０に搬送波４９が入力されるまでの時間をＴｐｓ［ｓ］とする。さらに、交流架線電源４０がパイロット信号４１を出力してから、遅延部６４の遅延時間をゼロとした場合に、図１を用いて次の２つを定義する。
【００７０】
１つめは、検波部７２に搬送波６５が入力されるまでの時間をＴｐｒ［ｓ］とする。２つめは、変調部５０が制御情報６８のあるデータＡを用いてＡＴＣ信号５１を生成開始する第１の時刻（ｔ＋Ｔｐｓ）から、検波部７２がデータＡによって変調されたＡＴＣ信号６０を検波する第２の時刻（ｔ＋Ｔｐｓ＋Ｔｄ）までの時間をＴｄ［ｓ］とする。
【００７１】
このとき、実施例２の遅延部６４は、実施例１と同様に、周波数逓倍部６４が出力する搬送波６３を、上記式（４）のＴｄｒｄ［ｓ］分だけ遅延して取り出す。その結果、パイロット信号４１の周波数が変動した場合においても、変調部５０がデータＡを用いてＡＴＣ信号５１を生成する送信器の搬送周波数Ｙと、検波部７２がデータＡによって変調されたＡＴＣ信号６０を検波した受信器の搬送周波数Ｚと、の差異を小さくすることができる。
【００７２】
ここで、送信器４４の搬送周波数Ｙは、第１の時刻（ｔ＋Ｔｐｓ）において、ＡＴＣ信号５１を生成するために変調部５０がデータＡを用いて変調した搬送波４９の周波数である。一方、受信器４５の搬送周波数Ｚは、第２の時刻（ｔ＋Ｔｐｓ＋Ｔｄ）において、データＡによって変調されたＡＴＣ信号６０を検波部７２が検波するために用いた搬送波６５である。
【００７３】
さらに、実施例１では遅延時間Ｔｄｒｄ［ｓ］を固定値としていたが、実施例２の構成では、遅延時間検出部７０を用いることで遅延時間を可変値にすることが可能である。具体的には、遅延時間検出部７０は、送信オン指令６９がオフからオンに変化する第１’の時刻（例えば、図１のｔ＋Ｔｐｓ）から、受信レベル７５がある閾値を超える第２’の時刻（不図示だが、ｔ＋Ｔｐｓ＋Ｔｄ’）までの時間Ｔｄ’［ｓ］（不図示）を計算する。
【００７４】
第１’の時刻は、地上制御部６７から入力される送信オン指令６９から検出する。第２’の時刻は、受信部７４から入力されるＡＴＣ信号６０の受信レベル７５と、を用いて検出する。第１’の時刻から第２’の時刻までの所要時間Ｔｄ’［ｓ］（不図示）の計算は、不図示のコンピュータ等に内蔵された時計機能や演算手段により実現する。
【００７５】
また、上記式（４）の遅延時間のＴｄ［ｓ］にＴｄ’［ｓ］を代入した遅延時間７１を遅延部６４に入力し、遅延部６４は、入力された遅延時間７１だけ搬送波６３を遅延させる。
【００７６】
ここで、現場機器５４，５９それぞれのケーブル長や、ＡＴＣ信号送信端５６からＡＴＣ信号受信端５７までの長さは、ＡＴＣ地上送受信器４２の設置場所によって異なる。このように、ＡＴＣ信号５３〜６０の伝送経路に介在するケーブル、及びレール４３の長さに応じて、ＴＣ信号５３に対するＡＴＣ信号６０の遅延時間は異なる。これに対し、上記式（４）のＴｄ［ｓ］に計算値のＴｄ’［ｓ］を適用した場合、レール毎に異なる遅延時間のばらつきを補正することができ、その結果、固定値を設定とした場合よりも搬送波周波数Ｙ，Ｚ間の差異を小さくすることが出来る。
【００７７】
図２に示した実施例１の本送受信器８１と、図４に示した実施例２の本送受信器８２は、以下のように総括できる。
［１］これらの本送受信器８１，８２は、交流架線電源２，４０の周波数Ｘを逓倍した搬送波周波数Ｙに基づいてＳＳＢ方式またはＭＳＫ方式で変調された変調波が、レール１６，４３を介して送受信される電源同期式送受信器である。これら本送受信器８１，８２は、送信器３，４４と、受信器４５等と、遅延時間検出部７０（図４のみに記載）と、遅延部２７，６４と、を備えている。送信器３，４４は、交流架線電源２，４０から第１の時刻（ｔ＋Ｔｐｓ）に検出された第１のパイロット信号周波数ＸをＮ逓倍して生成された第１の搬送波周波数Ｙを用いて変調する。なお、受信器４５等には、車上装置１９に内蔵された受信機も含まれる。
【００７８】
受信器４５等は、交流架線電源２から第２の時刻（ｔ＋Ｔｐｒ＋Ｔｄ）に検出された第２のパイロット信号周波数Ｘ’をＮ逓倍した第２の搬送波周波数Ｚを用いて変調波を検波することが可能である。遅延時間検出部７０は、送信器３，４４が変調波を生成開始する第１の時刻（ｔ＋Ｔｐｓ）から受信器４５等が変調波を検波開始する第２の時刻（ｔ＋Ｔｐｓ＋Ｔｄ）までの時間を遅延時間Ｔｄとして検出する。遅延部２７，６４は、信号源に接続して遅延時間Ｔｄだけ遅延させた過去の信号を取得可能である。
【００７９】
受信器４５等は、第２の時刻（ｔ＋Ｔｐｓ＋Ｔｄ）で検出された第２の搬送波周波数Ｚの代わりに、第２の搬送波周波数Ｚの信号源から遅延部２７，６４を介して遅延時間Ｔｄだけ遅延させた第３の搬送波周波数ΔＺ（不図示）を取得する。この第３の搬送波周波数ΔＺは、第１の搬送波周波数Ｙに対する差異を少なくしたものである。
【００８０】
受信器４５等は、この第３の搬送波周波数ΔＺを用いて変調波を検波することによって、送信器３，４４が変調波を生成する第１の時刻（ｔ＋Ｔｐｓ）の搬送波周波数Ｘと、受信器４５等が変調波を検波する第２の時刻（ｔ＋Ｔｐｒ＋Ｔｄ）の搬送波周波数Ｚと、の差異を小さくし、電源環境にかかわらず、高い伝送品質を確保できる。
【００８１】
［２］遅延部２７，６４が接続される信号源は、交流架線電源２，４０からパイロット周波数Ｘを検出するパイロット周波数検出部２３，４６と、パイロット周波数検出部２３，４６の後段に接続されて搬送波２６，６３を生成する逓倍部２５，６２と、の何れかである。換言すると、遅延部２７，６４は、交流架線電源２からパイロット周波数Ｘを検出するパイロット周波数検出部２３，４６の直後か、さらにその後段の逓倍部２５，６２の直後に接続して、パイロット信号１，４１または、搬送波２６，６３を遅延させるようにしても良い。
【００８２】
［３］遅延部２７，６４が接続される信号源は、逓倍部２５，６２である。換言すると、遅延部２７は、逓倍部２５，６２の後段に接続されて、搬送波２６，６３を遅延させるようにしても良い。
［４］遅延時間検出部７０は、第１の時刻（ｔ＋Ｔｐｓ）を検知する第１計時部と、第２の時刻（ｔ＋Ｔｐｓ＋Ｔｄ）を検知する第２計時部と、を備え、これらの検知結果に基づいて遅延時間Ｔｄを取得する。
【００８３】
［５］本送受信器８１，８２は、変調波としてＡＴＣ信号１５，２１，５５，５８を送受信することに好適である。その場合、送信器３，４４は、ＡＴＣ信号１５，５５をレール１６に送信するＡＴＣ信号送信端３９，５６を備えることが好ましい。また、受信器は、列車１７内に、例えばＡＴＣ車上装置１９に内蔵されると良い。その場合、ＡＴＣ信号２１を受信する受電器２０を備えることが好ましい。あるいは、受信器４５がＡＴＣ地上送受信器４２に内蔵されても良い。その場合、ＡＴＣ信号５８を受信するＡＴＣ信号受信端５７を備えることが好ましい。
【００８４】
［６］変調波はＡＴＣ信号１５，２１，５５，５８のみに限定するものでなく、列車検知信号であっても良い。その場合、送信器３，４４は、ＡＴＣ信号１５，５５または列車検知信号をレール１６，４３に送信可能であり、受信器４５やＡＴＣ車上装置１９には、ＡＴＣ信号２１，５８または列車検知信号を受信できる多機能な受信部７４（図４）を備えた。
【符号の説明】
【００８５】
２，４０  交流架線電源、１６，４３  レール、３，４４  送信器、４５  受信器等、７０  遅延時間検出部、２７，６４  遅延部、（ｔ＋Ｔｐｓ）  第１の時刻、Ｘ  第１のパイロット信号周波数、Ｙ  第１の搬送波周波数、（ｔ＋Ｔｐｒ＋Ｔｄ）  第２の時刻、Ｘ’  第２のパイロット信号周波数、Ｚ  第２の搬送波周波数、７０  遅延時間検出部、Ｔｄ  遅延時間、２７，６４  遅延部、ΔＺ  第３の搬送波周波数、８１  実施例１の電源同期式送受信器、８２  実施例２の電源同期式送受信器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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