(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の搬送波を第１の擬似雑音符号によりスペクトラム拡散変調して作成した第１の送信波を送信アンテナから発射し、上記第１の送信波の反射波を受信アンテナで受信し、上記反射波が上記送信アンテナから発射された上記送信波のものであることを確認して線路上の列車の位置を検出し、列車位置信号を出力する列車位置検知装置と、記憶している列車のダイヤと上記列車位置信号により上記列車の前方に設定された閉塞区間の信号現示を決定すると共に、上記列車から上記閉塞区間までの残り距離を算出する連動装置と、上記線路に沿って地上に配置されて第２の搬送波を第２の擬似雑音符号によりスペクトラム拡散変調し、さらに上記信号現示及び上記残り距離に対応した信号と合成した第２の送信波を無線で発信する地上無線機と、上記連動装置から入力される上記列車位置信号に基づいて、上記列車が在線する位置に対応した上記地上無線機を選定し、上記信号現示及び上記残り距離を選定した上記地上無線機に送信する無線制御装置と、上記列車に搭載されて上記信号現示及び上記残り距離を表示する表示手段と、上記列車に搭載されて上記地上無線機から発信された上記第２の送信波を受信して上記信号現示及び上記残り距離を上記表示手段に出力し、上記無線制御装置が選定した上記地上無線機に上記信号現示を返送する車上無線機とを備えたことを特徴とする列車制御装置。
【請求項２】
列車位置検知装置は線路上の列車が連続して検知可能なように、複数台が線路に沿って配置されていることを特徴とする請求項１に記載の列車制御装置。
【請求項３】
地上無線機は通信可能範囲内の間隔で配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の列車制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、線路上の列車の位置及び信号現示を車上に表示するようにした列車制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、例えば特公平７−２５３０６号公報に記載された従来の列車制御装置を説明する駅構内の経路配線図である。図６は例えば、下り線の場合で、列車の進行方向は、図示の左方から右方へ向かうものとする。
図示のように、線路は複数の軌道回路１〜７に区分されている。各軌道回路１〜７の一対のレールの間に電圧を印加しておき、列車が進入したときにレール間が車輪で短絡されることにより、列車の在線を検出するものである。
図６では、転轍機８，９により下り本線１０及び下り１番線１１に分岐され、さらに軌道回路６から転轍機１２により基地線１３が分岐されている。そして、軌道回路２の進入側に下り本線１０側の進路開通を示す場内信号機１４と、下り１番線１１側の進路開通を示す場内信号機１５とが設置されている。また、下り本線１０の軌道回路３の出側に、転轍機９の進路開通を示す出発信号機１６が設置されている。さらに、下り１番線１１の軌道回路４の出側に、転轍機９の進路開通を示す出発信号機１７が設置されている。このように各信号機１５〜１７により設定された閉塞区間に、１列車のほかに他の列車を同時に運転させないようにしてある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の列車制御装置は以上のように構成されているので、レール間が車輪で短絡されることにより列車の在線を確認しているので、外部ノイズや天候の影響を受けてＳ／Ｎ比が低下するという問題点があった。
さらに、各信号機１５〜１７が地上に設置されているため、気象条件によっては見通し距離が変わり、確認するのが困難であるという問題点があった。
この発明は、以上のような問題点を解決するためになされたもので、外部ノイズや天候の影響が少ない列車検知を行うことができると共に、信号現示を運転台で行うことにより、前方の閉塞区間の信号の確認を容易に行うことができる列車制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる列車制御装置は、第１の搬送波を第１の擬似雑音符号によりスペクトラム拡散変調して作成した第１の送信波を送信アンテナから発射し、第１の送信波の反射波を受信アンテナで受信し、反射波が送信アンテナから発射された送信波のものであることを確認して線路上の列車の位置を検出し、列車位置信号を出力する列車位置検知装置と、記憶している列車のダイヤと列車位置信号により列車の前方に設定された閉塞区間の信号現示を決定すると共に、列車から閉塞区間までの残り距離を算出する連動装置と、線路に沿って地上に配置されて第２の搬送波を第２の擬似雑音符号によりスペクトラム拡散変調し、さらに信号現示及び残り距離に対応した信号と合成した第２の送信波を無線で発信する地上無線機と、連動装置から入力される列車位置信号に基づいて、列車が在線する位置に対応した地上無線機を選定し、信号現示及び残り距離を選定した地上無線機に送信する無線制御装置と、列車に搭載されて信号現示及び残り距離を表示する表示手段と、列車に搭載されて地上無線機から発信された第２の送信波を受信して上記信号現示及び残り距離を表示手段に出力し、無線制御装置が選定した地上無線機に信号現示を返送する車上無線機とを備えたものである。
また、線路上の列車が連続して検知可能なように、複数台の列車位置検知装置を線路に沿って配置したものである。
さらに、地上無線機を通信可能範囲内の間隔で配置したものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１の構成図である。図１において、１８は列車で、線路１９上を矢印２０の方向に走行中である。２１は列車位置検知装置で、図２に示すように以下の２２〜２６で構成されている。
２２は変調手段で、ミリ波の搬送波をＰＮ（擬似雑音）符号でスペクトラム拡散（ＳＳ）変調して送信波を作成する。２３は例えば図３に示すように前方１０ｍ〜１５０ｍを検知範囲とした送信アンテナで、変調手段２２で作成された送信波を予め設定した測定距離の範囲に列車１８を検知するようにレール１９に向けて発射する。この場合、測定距離の範囲は送信アンテナ２３の検知範囲とする。２４は受信アンテナで、レール１９又は列車１８から反射された反射波を受信する。２５は復調手段で、受信アンテナ２４で受信した反射波を逆拡散により復調する。２６は論理処理手段で、反射波から抽出したＰＮ符号と搬送波のＰＮ符号とが一致したとき、反射波が送信アンテナから発射された送信波のものであると判定すると共に、反射波の受信レベルが所定のしきい値以上のとき、レール１９上に列車１８が存在すると判定し、列車位置信号を出力する。
【０００６】
２７はダイヤを記憶している連動装置で、列車位置検知装置２１からの列車位置信号とダイヤとから列車１８の進路を判断して、列車１８の前方に設定された閉塞区間の信号現示を決定すると共に、列車１８から閉塞区間の信号現示までの残り距離を算出する。２８は無線制御装置で、連動装置２７から入力される列車１８の在線情報に基づいて、後述の地上無線機２９〜３２のうち、列車１８が在線する位置に対応したのを選定し、連動装置２７からの信号現示及び列車１８から信号現示までの距離を送信する。２９〜３２は線路１９に沿って配置された地上無線機で、無線制御装置２８から伝送された信号現示及び列車１８から信号現示までの距離信号で搬送波を変調し、さらにＰＮ（擬似雑音）符号でスペクトラム拡散（ＳＳ）変調して無線で発信する。なお、各地上無線機２９〜３２は通信可能範囲を、例えば直径４０ｍ未満で相互間が補完できるように配置されている。３３は列車１８に搭載された車上無線機で、地上無線機２９〜３２から発信された搬送波を受信して、信号現示及び列車１８から信号現示までの残り距離を後述の表示手段３４に出力し、搬送波を発信した地上無線機に信号現示を返送する。
【０００７】
次に、動作について説明する。図１から図３において、変調手段２２で作成した送信波を、予め設定した測定距離内のレール１９に向けて送信アンテナ２３から発射する。列車１８が測定距離内に存在しないときは、レール１９で反射した反射波を受信アンテナ２４が受信し、反射波を復調手段２５で逆拡散により復調する。そして、論理処理手段２６では反射波の受信レベルが図４に示すように、しきい値以下の予め記憶した設定値３５であり、反射波から抽出されたＰＮ符号と、搬送波をＳＳ変調したＰＮ符号とが一致したとき、受信アンテナ２４で受信された反射波が送信アンテナ２３から発射された送信波のものであると判定する。なお、設定値３５は反射波の反射点までの距離と反射波の受信レベルがセットで記憶されている。列車１８以外の動物、自動車、人等の物体がレール上に存在する場合は、図４に示すように物体信号３７ａ、３７ｂを受信レベルの違いにより判断する。このように、送信アンテナ２３から発射された送信波のものであることを確認する自己チェック機能により、装置の健全性を常時チェックすることができる。
【０００８】
一方、測定距離内のレール１９上に列車１８が存在するときは、列車１８で反射した反射波を受信アンテナ２４が受信する。この場合、受信アンテナ２４が受信する反射波の受信レベル（振幅）はレール１９で反射した場合に比べて大きく、図４に示す列車信号２９のように所定のしきい値以上となる。受信アンテナ２４で受信された反射波は復調手段２５で逆拡散により復調する。そして、論理処理手段２６では反射波の列車信号３６の受信レベルがしきい値以上であり、反射波から抽出されたＰＮ符号と、搬送波をＳＳ変調したＰＮ符号とが一致するか自己相関をとることにより、測定距離内のレール１９上に列車１８が存在すると判定する。ここで、変調手段２２でＳＳ変調したＰＮ符号以外の符号で変調された信号を受信した場合は、復調手段２５での復調（逆拡散）時に除外される。これにより、レール１９上に列車１８が存在しない場合と、変調手段２２等の送信側の故障により送信波が発射されていない状態とを区別することができる。
そして、論理処理手段２６は式（１）及び（２）により、列車１８までの距離Ｓと列車１８の速度Ｖとを算出し、列車位置信号を出力する。
Ｓ＝Δｔ＊Ｃ／２        ・・・・・（１）
Ｖ＝ｆｂ＊Ｃ／２ｆ０    ・・・・・（２）
ここで、Δｔは送信波に対する反射波の遅延時間、Ｃは光速度、ｆ0 は中心周波数及びｆｂは送信波と反射波との周波数の差である。
【０００９】
連動装置２７は記憶している列車ダイヤと列車位置検知装置２１からの列車位置信号により、列車１８の前方に設定された閉塞区間の信号現示を決定すると共に、列車１８から閉塞区間までの残り距離を算出して無線制御装置２８へ信号現示及び残り距離を出力する。無線制御装置２８は連動装置２７から入力された列車位置信号に基づいて、例えば列車１８が線路１９上に在線する位置を通信可能範囲とした地上無線機３０を選定する。そして、連動装置２７から入力された閉塞区間の信号現示、例えば停止Ｒ及び列車１８から閉塞区間までの残り距離、例えば５０ｍを線路１９に沿って地上に配置された地上無線機３０に送信する。地上無線機３０は第２の搬送波を第２のＰＮ符号によりＳＳ変調し、信号現示及び列車１８から閉塞区間までの残り距離に対応した信号と合成した第２の送信波を作成して、無線で列車１８の車上無線機３３へ発信する。第２の送信波を受信した車上無線機３３は第２の送信波を復調して閉塞区間の信号現示の停止Ｒ及び列車１８から閉塞区間までの残り距離５０ｍを表示手段３４へ出力する。さらに、車上無線機３３は受信した信号現示の停止Ｒを無線制御装置２８が選定した地上無線機３０へ返送する。表示手段３４は入力された信号現示の停止Ｒ及び列車１８から閉塞区間までの残り距離５０ｍを図５のように表示する。図５において、３８は前方の閉塞区間の信号種類で、場内信号、出発信号等を表示する。３９は前方の閉塞区間の信号現示で、進行Ｇ、徐行Ｙ及び停止Ｒを表示する。４０は前方の閉塞区間までの残り距離で、信号現示が徐行Ｙ及び停止Ｒのときに残り距離を表示する。４１は開通経路で、配線略図上の開通状況４１ａを補助的情報として表示する。
【００１０】
以上のように、列車位置検知装置２１が第１の搬送波を第１の擬似雑音符号によりスペクトラム拡散変調して作成した第１の送信波を送信アンテナ２３から発射し、第１の送信波の反射波を受信アンテナ２４で受信し、反射波が送信アンテナ２３から発射された送信波のものであることを確認して線路１９上の列車１８の位置を検出し、列車位置信号を出力するようにしたことにより、、外部ノイズや天候の影響を受けことなく列車検知を精度よく行うことができる。
また、列車１８に搭載された車上無線機３３が地上無線機２９〜３２から発信された第２の送信波を受信して信号現示及び残り距離を表示手段に出力し、列車１８に搭載された表示手段３４が信号現示及び残り距離を表示するようにしたことにより、前方の閉塞区間の信号の確認を容易に行うことができる。
さらに、車上無線機３３から無線制御装置２８が選定した地上無線機２９〜３２に、車上無線機３３が受信した信号現示を返送することにより、連動装置２７が決定した閉塞区間の信号現示が正確に伝送されたことを確認することができる。
実施の形態１において、１台の列車検知装置２１と４台の地上無線機２９〜３２を配置したものについて説明したが、列車検知装置２１が線路上の列車１８を連続して検知可能なように複数台配置し、地上無線機２９〜３２が通信可能範囲で相互間が補完できるように配置することにより、列車１８が走行する全線に亘って列車１８の検知をして、信号現示及び残り距離を表示手段３４に表示することができる。
【００１１】
【発明の効果】
この発明によれば、列車位置検知装置が第１の搬送波を第１の擬似雑音符号によりスペクトラム拡散変調して作成した第１の送信波を送信アンテナから発射し、第１の送信波の反射波を受信アンテナで受信し、反射波が送信アンテナから発射された送信波のものであることを確認して線路上の列車の位置を検出し、列車位置信号を出力するようにしたことにより、、外部ノイズや天候の影響を受けことなく列車検知を精度よく行うことができる。そして、列車に搭載された車上無線機が地上無線機から発信された第２の送信波を受信して信号現示及び残り距離を表示手段に出力し、列車に搭載された表示手段が信号現示及び残り距離を表示するようにしたことにより、前方の閉塞区間の信号の確認を容易に行うことができる。
また、線路上の列車が連続して検知可能なように、複数台の列車位置検知装置を線路に沿って配置したことにより、列車が走行する全線に亘って外部ノイズや天候の影響を受けことなく列車検知を精度よく行うことができる。
さらに、地上無線機を通信可能範囲内の間隔で配置したことにより、列車が走行する全線に亘って信号現示及び残り距離を、列車に搭載された表示手段に表示することができるので、前方の閉塞区間の信号の確認を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１の構成図である。
【図２】  図１の列車位置検知装置の構成図である。
【図３】  図２の送信アンテナの検知範囲を示す説明図である。
【図４】  図２において反射波の受信レベルを示す説明図である
【図５】  図１の表示手段の表示状態を示す説明図である。
【図６】  従来の列車制御装置を説明する駅構内の経路配線図である。
【符号の説明】
１８  列車、２１  列車位置検知装置、２３  送信アンテナ、
２４  受信アンテナ、２７  連動装置、２８  無線制御装置、
２９〜３２  地上無線機、３３  車上無線機、３４  表示手段。
【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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