(57)【要約】【課題】  列車制御信号の非同期ノイズを低減させることができ、その結果、地上装置からの送信出力を低減させることのできる列車制御装置を提供する。【解決手段】  地上装置から送信された列車制御信号を受信して列車の制御を行う車上装置を備え、車上装置は、受信した列車制御信号を一定の波形範囲ごとに切り出して信号成分を抽出して当該信号成分を極小値にし、その結果を時間軸上の波形に戻して位相反転するノイズ取出し回路と、受信した列車制御信号をノイズ取出し回路による処理時間分遅延させる遅延回路９と、ノイズ取出し回路による処理信号と遅延回路９による信号とを加算する加算回路１０と、を備えている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上装置から送信された列車制御信号を受信して列車の制御を行う車上装置を備え、
前記車上装置は、受信した列車制御信号を一定の波形範囲ごとに切り出して信号成分を抽出して当該信号成分を極小値にし、その結果を時間軸上の波形に戻して位相反転するノイズ取出し回路と、受信した列車制御信号を前記ノイズ取出し回路による処理時間分遅延させる遅延回路と、前記ノイズ取出し回路による処理信号と前記遅延回路による信号とを加算する加算回路と、を備えていることを特徴とする列車制御装置。
【請求項２】
前記ノイズ取出し回路は、列車制御信号を一定の波形範囲ごとに切り出して信号成分を抽出し、当該信号成分を極小値にする周波数解析部と、その結果を時間軸上の波形に戻す逆周波数解析部と、その結果の時間軸上の波形を位相反転する位相変換部と、から構成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】
前記車上装置は、前記列車制御信号のうち列車制御信号の周波数帯域外の雑音を除去して前記周波数解析部に送るフィルタ回路をさらに備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の列車制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は列車制御装置に係り、特に、列車制御信号の非同期ノイズを低減させることができ、地上装置からの送信出力を低減させることを可能とした列車制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＡＴＣに係る列車制御装置において、地上側に設けられる地上装置と、列車側に搭載される車上装置とから構成され、地上装置から列車に向けて所定の列車制御信号を送信し、送信された列車制御信号を車上装置で受信して速度制御等の所定の列車制御を行うように構成されている。
【０００３】
ここで、近年、列車の誘導電動機の制御にインバータ制御(ＶＶＶＦ制御)を使用する列車が増加する傾向にあり、このインバータ制御機器から発生するインバータノイズ(以下、非同期ノイズという)が列車制御受電器を介して列車制御車上装置で受信されてしまうという問題があった。
【０００４】
このようなノイズを低減させる手段として、従来、例えば、信号抑制回路により、希望信号と非希望信号（非同期ノイズ）とを含む受信信号をフーリエ変換して周波数領域の信号に変換し、計測した振幅変動または位相誤差を用いて周波数領域の信号に含まれる非希望信号を補正し、信号抑制回路により、その補正した非希望信号を用いて受信信号に含まれる非希望信号を抑制するとともに、ＡＧＣにより、信号抑制回路によって非希望信号が抑制された受信信号を増幅するようにした技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２０５４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の技術においては、周波数領域が異なる非同期ノイズを低減させることは可能であるが、同一周波数領域における非同期ノイズを低減させることができないという問題を有している。そのため、非同期ノイズが残っていた場合に、列車制御信号と非同期ノイズのＳ／Ｎ比を確保できる程度に、地上装置からの列車制御信号を高出力で出力し、それでもＳ／Ｎ比が確保されない場合は、車上側の受電器の位置を雑音源から遠ざけて設置したり、受電器の周囲に金属のカバーなどを設けて雑音を遮蔽する必要があるという問題を有している。
【０００７】
本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、列車制御信号の非同期ノイズを低減させることができ、その結果、地上装置からの送信出力を低減させることの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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は前記目的を達成するために、請求項１の発明に係る列車制御装置は、地上装置から送信された列車制御信号を受信して列車の制御を行う車上装置を備え、
前記車上装置は、受信した列車制御信号を一定の波形範囲ごとに切り出して信号成分を抽出して当該信号成分を極小値にし、その結果を時間軸上の波形に戻して位相反転するノイズ取出し回路と、受信した列車制御信号を前記ノイズ取出し回路による処理時間分遅延させる遅延回路と、前記ノイズ取出し回路による処理信号と前記遅延回路による信号とを加算する加算回路と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記ノイズ取出し回路は、列車制御信号を一定の波形範囲ごとに切り出して信号成分を抽出し、当該信号成分を極小値にする周波数解析部と、その結果を時間軸上の波形に戻す逆周波数解析部と、その結果の時間軸上の波形を位相反転する位相変換部と、から構成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２において、前記車上装置は、前記列車制御信号のうち列車制御信号の周波数帯域外の雑音を除去して前記周波数解析部に送るフィルタ回路をさらに備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、車上装置に、受信した列車制御信号を一定の波形範囲ごとに切り出して信号成分を抽出して当該信号成分を極小値にし、その結果を時間軸上の波形に戻して位相反転するノイズ取出し回路と、受信した列車制御信号を前記ノイズ取出し回路による処理時間分遅延させる遅延回路と、前記ノイズ取出し回路による処理信号と前記遅延回路による信号とを加算する加算回路とを設けるようにしているので、列車制御信号に含まれる非同期ノイズを適正に低減させることができ、その結果、ノイズを遮蔽する構造が不要となり、軌道回路長が同一の場合には、地上装置からの送信出力を低減させることができ、地上装置からの送信出力が同一の場合には、軌道回路長を長くすることが可能となる。
【００１２】
請求項２に係る発明によれば、ノイズ取出し回路を、列車制御信号を一定の波形範囲ごとに切り出して信号成分を抽出し、当該信号成分を極小値にする周波数解析部と、その結果を時間軸上の波形に戻す逆周波数解析部と、その結果の時間軸上の波形を位相反転する位相変換部とから構成するようにしているので、周波数解析部により、列車制御信号を一定の波形範囲ごとに切り出して信号成分を抽出し、当該信号成分を極小値し、逆襲は数階席部により、その結果を時間軸上の波形に戻した後、位相変換部により、その結果の時間軸上の波形を位相反転することにより、非同期ノイズを適正に抽出することにができ、これにより、非同期ノイズの低減を図ることができる。その結果、ノイズを遮蔽する構造が不要となり、軌道回路長が同一の場合には、地上装置からの送信出力を低減させることができ、地上装置からの送信出力が同一の場合には、軌道回路長を長くすることが可能となる。
【００１３】
請求項３に係る発明によれば、車上装置に、列車制御信号のうち列車制御信号の周波数帯域外の雑音を除去して周波数解析部に送るフィルタ回路を設けるようにしているので、列車制御信号の周波数帯域外のノイズを適正に除去することができ、ノイズ取出し回路による処理を適正に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る列車制御装置の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る列車制御装置の実施形態における車上装置を示す概略構成図である。
【図３】本発明に係る列車制御装置の実施形態における列車制御信号の例を示す説明図である。
【図４】本発明に係る列車制御装置の実施形態におけるフレームのＦＦＴ処理を行って抽出された周波数成分の例を示す説明図である。
【図５】本発明に係る列車制御装置の実施形態におけるフレームのＦＦＴ処理結果から信号成分を０または極小にした結果の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る列車制御装置の実施形態を示す概略構成図であり、図１において、本実施形態の列車制御装置は、地上側に設けられている地上装置１と、列車２に搭載した車上装置３と、を備えて構成されている。そして、地上装置１から、例えば、列車２の許容速度情報などの列車制御情報に対応させた列車制御信号を、図中右方向に進行している列車２が在線する軌道回路Ｔのレールの図中右端側から送信し、この列車制御信号を車上装置３が受信すると、列車制御信号から列車制御情報を抽出し、抽出した列車制御情報に基づいて列車２の走行を制御するよう構成されている。軌道回路は、レールにより形成されていて、前後の軌道回路Ｔ′，Ｔ″を形成するレールとは、交流信号に対してそれぞれ電気的絶縁が図られている。
【００１７】
また、地上装置１は、所定の周波数を有する基本搬送波を振幅変調処理して変調波を生成し、所定の列車制御情報を示す列車制御信号を形成するように構成されている。そして、このように、振幅変調処理された列車制御信号は、増幅処理されて軌道回路Ｔを形成するレールに供給されるように構成されている。なお、このような地上装置１は、隣接する軌道回路Ｔ′，Ｔ″にもそれぞれ設けられているが、ここでは省略する。
【００１８】
次に、車上装置３について説明する。
【００１９】
車上装置３は、列車２の前部においてレールに対向して設けられ地上装置１からレールに送信された列車制御信号を受信する受電器４を備えている。また、車上装置３は、図２に示すように、フィルタ回路としてのバンドパスフィルタ５と、周波数解析部としてのＦＦＴ処理部６と、逆周波数解析部としての逆ＦＦＴ処理部７と、位相変換部８と、遅延回路９と、加算回路１０と、信号復調処理回路１１とをそれぞれ備えている。なお、本実施形態においては、ＦＦＴ処理部６、逆ＦＦＴ処理部７および位相変換部８により、本発明のノイズ取出し回路を構成するようになっている。
【００２０】
バンドパスフィルタ５は、列車制御信号の周波数帯域外のノイズを除去するものである。また、ＦＦＴ処理部６は、バンドパスフィルタ５で周波数帯域外のノイズが除去された列車制御信号を入力し、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を行うように構成されている。このＦＦＴ処理は、まず、図３に示すような波形の列車制御信号が入力された場合に、この受信した列車制御信号を所定のフレームＬ１で取り出し、ＦＦＴ処理を行うことにより、このフレームＬ１における周波数成分を求める。これは、フレーム長が５１２の場合に、各フレームごとに、次式によりＦＦＴ処理を行い周波数成分を求めるものである。
ｘ（ｎ），ｎ＝０，１，２，・・・，５１１
｜Ｘ（ｋ）｜ｅｊθｘ（ｋ）  ・・・（１）
これにより、図４に示すように、列車制御信号と非同期ノイズとを抽出することができるものである。そして、ＦＦＴ処理部６は、抽出した列車制御信号および非同期ノイズのうち、列車制御信号の信号成分のみを抽出し、この信号成分の値を０または極小にするように構成されている。
【００２１】
また、逆ＦＦＴ処理部７は、ＦＦＴ処理部６により、信号成分が０または極小値とされた周波数成分を逆ＦＦＴ処理し、信号成分を時間軸上の波形に戻すものである。また、位相変換部８は、逆ＦＦＴ処理部７により、逆ＦＦＴ処理して求めた時間軸上の波形の位相を反転させるように構成されている。これにより、非同期ノイズを逆位相とした波形を得ることができるものである。
【００２２】
また、遅延回路９は、バンドパスフィルタ５から出力される列車制御信号を、ＦＦＴ処理部６から位相変換部８までの処理にかかる時間だけ遅延させるように構成されている。加算回路１０は、遅延回路９から出力される列車制御信号に対して、位相変換部８により非同期ノイズを逆位相とした波形を加算することにより、列車制御信号に含まれる非同期ノイズを低減するように構成されている。
【００２３】
信号復調処理回路１１は、可変ノッチフィルタ部１０により非同期ノイズが低減された信号を入力して、列車制御信号の信号復調処理が行われ、列車制御情報を得るように構成されている。
【００２４】
次に、本実施形態の動作について説明する。
【００２５】
地上装置１からレールに送信された列車制御信号を受電器４により受信したら、車上装置３のバンドパスフィルタ５により、列車制御信号の周波数帯域外のノイズを除去し、ＦＦＴ処理部６に送るようになっている。
【００２６】
そして、ＦＦＴ処理部６において、所定のフレームＬ１におけるＦＦＴ処理を行って周波数成分を求めることにより、列車制御信号と非同期ノイズとを抽出し、この抽出した列車制御信号および非同期ノイズのうち、列車制御信号の信号成分のみを抽出し、この信号成分の値を０または極小にする。
【００２７】
続いて、逆ＦＦＴ処理部７により、ＦＦＴ処理部６により信号成分が０または極小値とされた周波数成分を逆ＦＦＴ処理し、位相変換部８により、逆ＦＦＴ処理部７により逆ＦＦＴ処理して求めた時間軸上の波形の位相を反転させて、加算回路１０に送る。
【００２８】
また、遅延回路９は、バンドパスフィルタ５から出力される列車制御信号を、ＦＦＴ処理部６から位相変換部８までの処理にかかる時間だけ遅延させるように構成されている。加算回路１０は、遅延回路９から出力される列車制御信号に対して、位相変換部８により非同期ノイズを逆位相とした波形を加算することにより、列車制御信号に含まれる非同期ノイズを低減するように構成されている。
【００２９】
一方、遅延回路９により、バンドパスフィルタ５から送られた列車制御信号を、ＦＦＴ処理部６から位相変換部８までの処理にかかる時間だけ遅延させて加算回路１０に送る。
【００３０】
そして、加算回路１０により、遅延回路９から出力される列車制御信号に対して、位相変換部８により非同期ノイズを逆位相とした波形を加算することにより、列車制御信号に含まれる非同期ノイズを低減させる。このように非同期ノイズが低減された信号は、信号復調処理回路１１に送られ、この信号復調回路により、列車制御信号の信号復調処理が行われ、列車制御情報を得るようになっている。
【００３１】
以上述べたように、本実施形態においては、ＦＦＴ処理部６により、所定のフレームＬ１におけるＦＦＴ処理を行って周波数成分を求めることにより、列車制御信号と非同期ノイズとを抽出し、この抽出した列車制御信号および非同期ノイズのうち、列車制御信号の信号成分のみの値を０または極小にし、逆ＦＦＴ処理部７により周波数成分を逆ＦＦＴ処理し、位相変換部８により逆ＦＦＴ処理して求めた時間軸上の波形の位相を反転させ、加算回路１０により遅延回路９から出力される列車制御信号に対して、位相変換部８により非同期ノイズを逆位相とした波形を加算することにより、列車制御信号に含まれる非同期ノイズを低減させるようにしているので、非同期ノイズを適正に低減させることが可能となり、その結果、ノイズを遮蔽する構造が不要となり、軌道回路長が同一の場合には、地上装置からの送信出力を低減させることができ、地上装置からの送信出力が同一の場合には、軌道回路長を長くすることが可能となる。
【００３２】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１  地上装置
２  列車
３  車上装置
４  受電器
５  バンドパスフィルタ
６  ＦＦＴ処理部
７  逆ＦＦＴ処理部
８  位相変換部
９  遅延回路
１０  加算回路
１１  信号復調処理回路
【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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