(57)【要約】      （修正有）【課題】インバータノイズが発生する環境下において、簡易な構成で受信信号に含まれる雑音を低減することができる列車制御装置を提供する。【解決手段】搬送波を振幅変調した信号を送信する地上装置と、受信した振幅変調信号の変調波の周波数情報から列車制御情報を抽出し列車を制御する車上装置とを備えた列車制御装置において、車上装置を、受信した振幅変調信号から時間をずらし所定区間長の信号を抽出する抽出手段１３ｃと、各抽出信号を周波数解析し周波数領域の信号を得る周波数解析手段１３ｅと、周波数解析結果を差分演算し最新に抽出された抽出信号の周波数領域の信号から差分演算結果を減じる差分演算手段１３ｆと、差分演算結果を減じた後の周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する信号変換手段１３ｇと、該時間領域の信号に基づき変調波の周波数情報を検出する周波数情報検出手段１２と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送波を振幅変調した信号を送信する地上装置と、受信した振幅変調信号の変調波の周波数情報に基づき列車を制御する車上装置とを備えた列車制御装置において、
前記車上装置は、前記振幅変調信号の異なる時刻における所定区間長の信号の周波数解析結果を差分演算し、該差分演算結果に基づき前記振幅変調信号成分以外の周波数成分強度を減じ、該強度を減じた周波数領域の信号に基づき前記変調波の周波数情報を検出することを特徴とする列車制御装置。
【請求項２】
前記車上装置を、
前記振幅変調信号から所定区間長の信号を、時間をずらして抽出する抽出手段と、
前記抽出手段によって得られた各抽出信号をそれぞれ周波数解析して周波数領域の各信号を得る周波数解析手段と、
前記周波数解析手段によって得られた前記周波数解析結果を差分演算して、最新に抽出された前記抽出信号についての前記周波数領域の信号から前記差分演算結果を減じる差分演算手段と、
前記差分演算手段によって得られた前記差分演算結果を減じた後の周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する信号変換手段と、
前記信号変換手段によって得られた前記時間領域の信号に基づいて前記変調波の周波数情報を検出する周波数情報検出手段と、
を備えて構成す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】
前記差分演算手段は、前記最新に抽出された前記抽出信号の周波数解析で得られた周波数スペクトルから、当該抽出信号の一つ前に抽出された前記抽出信号の前記周波数スペクトルを、周波数成分毎にそれぞれ減じて得たスペクトル差分値が正である周波数成分を前記振幅変調信号成分以外の周波数成分として特定し、前記最新に抽出された前記抽出信号の前記周波数スペクトルから前記特定した周波数成分の強度を前記スペクトル差分値分だけ減じることを特徴とする請求項２に記載の列車制御装置。
【請求項４】
前記差分演算手段は、前記最新に抽出された前記抽出信号の周波数解析で得られた周波数スペクトルから、先に抽出された複数の抽出信号の前記各周波数スペクトルの強度を平均化して得た平均周波数スペクトルを、周波数成分毎にそれぞれ減じて得たスペクトル差分値が正である周波数成分を前記振幅変調信号成分以外の周波数成分として特定し、前記最新に抽出された前記抽出信号の前記周波数スペクトルから前記特定した周波数成分の強度を前記スペクトル差分値分だけ減じることを特徴とする請求項２に記載の列車制御装置。
【請求項５】
前記差分演算手段は、前記最新に抽出された前記抽出信号の周波数解析で得られた周波数スペクトルから、先に抽出された複数の抽出信号の各周波数スペクトルのうち各周波数成分強度の合計値が一番低い抽出信号の周波数スペクトルを、周波数成分毎にそれぞれ減じて得たスペクトル差分値が正である周波数成分を前記振幅変調信号成分以外の周波数成分として特定し、前記最新に抽出された前記抽出信号の前記周波数スペクトルから前記特定した周波数成分の強度を前記スペクトル差分値分だけ減じることを特徴とする請求項２に記載の列車制御装置。
【請求項６】
前記所定区間長は、前記振幅変調信号の一周期以上の長さであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の列車制御装置。
【請求項７】
前記車上装置は、前記受信した振幅変調信号の周波数帯域内の信号を通過させるバンドパスフィルタを備え、該バンドパスフィルタ通過後の信号に対して前記周波数解析を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つ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、列車制御装置に関し、特に、インバータ制御の電動機を搭載する列車に好適な列車制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の列車制御装置は、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】
この種の列車制御装置としては、特許文献１に記載されているものが知られている。この特許文献１に記載された列車制御装置は、地上側から車上側へ送信する列車制御信号の搬送波を列車制御情報に対応させた所定の周波数の変調波で振幅変調処理して得た列車制御信号を車上側に送信することにより、その変調波の周波数に対応する列車制御情報を車上側に伝達するよう構成したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−７６９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、列車の誘導電動機の制御にインバータ制御機器（ＶＶＶＦ制御機器）を使用するものが増えている。このインバータ制御機器等から発生するインバータノイズは、列車速度に応じてノイズの周波数帯域が変化するため、インバータノイズの周波数帯域と列車制御信号の周波数帯域が重なる可能性がある。そのため、特許文献１に記載の従来の列車制御装置においては、列車制御信号の出力レベルがインバータノイズのレベルより高くなるように、列車制御信号の出力を高くして列車制御信号とインバータノイズのＳ／Ｎを十分確保できるようにしている。また、列車制御信号の出力を高くしても、十分なＳ／Ｎを確保できない場合は、列車制御信号の受電器の位置をインバータ制御機器等のノイズ発生源から遠ざけたり、受電器の周囲にノイズ遮蔽用の金属カバーを設けたりしている。
【０００６】
このように、従来の列車制御装置においては、上記のようにインバータノイズに対する対策が行われているが、列車制御信号の出力を高くする場合、出力能力の高い送信器を用意しなればならず、また、金属カバーの設置や受電器の配置変更が容易にできない場合もある。このため、インバータノイズが発生する環境下において、簡易な構成で受信信号に含まれる雑音を低減するための工夫が求められている。
【０００７】
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、列車速度に応じて周波数帯域が変化するインバータノイズが発生する環境下において、簡易な構成で受信信号に含まれる雑音を低減する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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このため、本発明は、搬送波を振幅変調した信号を送信する地上装置と、受信した振幅変調信号の変調波の周波数情報に基づき列車を制御する車上装置とを備えた列車制御装置において、前記車上装置は、前記振幅変調信号の異なる時刻における所定区間長の信号の周波数解析結果を差分演算し、該差分演算結果に基づき前記振幅変調信号成分以外の周波数成分強度を減じ、該強度を減じた周波数領域の信号に基づき前記変調波の周波数情報を検出する構成としたことを特徴とする。
【０００９】
かかる構成では、地上装置によって、搬送波を振幅変調した信号を送信し、車上装置によって、振幅変調信号の異なる時刻における所定区間長の信号の周波数解析結果を差分演算し、該差分演算結果に基づき前記振幅変調信号成分以外の周波数成分強度を減じ、該強度を減じた周波数領域の信号に基づき変調波の周波数情報を検出し、検出した変調波の周波数情報から列車制御情報を抽出して列車を制御する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の列車制御装置によれば、振幅変調信号の異なる時刻における所定区間長の信号の周波数解析結果を差分演算し、該差分演算結果に基づき前記振幅変調信号成分以外の周波数成分強度を減じ、該強度を減じた周波数領域の信号に基づき変調波の周波数情報を検出するように構成したので、振幅変調信号の周波数解析処理によってインバータノイズ等の不要な信号成分を除去できる。したがって、振幅変調信号にインバータノイズが混入する状況でも、地上装置の信号送信出力を高める必要がなく、ノイズ除去用の金属カバーの設置や信号の受電器等の配置変更が不要となり、簡易な構成で受信信号に含まれる雑音を低減することができる。
【００１１】
また、地上装置の信号送信出力を従来の様に高めれば、従来よりも遠くの地点まで列車制御情報を伝達することができるため、振幅変調信号の伝送経路である軌道回路の回路長を従来よりも長くできる。これにより、一つの路線に必要な軌道回路数を減らすことができるため軌道回路に対応して設置される地上装置等の設備を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る列車制御装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】搬送波を変調波で振幅変調した信号の波形例のイメージを示す図である。
【図３】本実施形態の信号処理回路の構成を示すブロック図である。
【図４】受信したＡＴＣ信号の波形例である。
【図５】最新の抽出信号の一つ前に抽出された抽出信号の周波数解析結果の一例を示す図である。
【図６】最新の抽出信号の周波数解析結果の一例を示す図である。
【図７】図５及び図６に示す周波数スペクトルのスペクトル差分結果を示す図である。
【図８】スペクトル差分値分の強度を減じた後の周波数スペクトルの一例を示す図である。
【図９】周波数情報検出手段への出力波形の一例を示す図である。
【図１０】本実施形態の列車制御装置の信号処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の列車制御装置の一実施形態の概略構成図を示す。
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ａと、列車イに搭載した車上装置ｂと、を備えて構成されている。そして、地上装置ａから、先行列車との間隔及び進路の条件に応じた列車制御情報（例えば列車の許容速度情報等）に対応させたＡＴＣ信号を、図中右方向に進行している列車イ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ＡＴＣ信号を車上装置ｂが受信すると、ＡＴＣ信号から前記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イの走行を制御するよう構成されている。軌道回路Ｔ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。なお、軌道回路Ｔのレールに送信する列車検知用の信号電流周波数と前後の軌道回路Ｔ′，Ｔ″のレールに送信する列車検知用の信号電流周波数を異ならせることで、軌道回路Ｔと前後の軌道回路Ｔ′，Ｔ″との電気的絶縁を不要とした無絶縁軌道回路であってもよい。
【００１４】
前記地上装置ａは、搬送波を振幅変調した信号を送信するものであり、所定の周波数ｆ０を有する搬送波を発生させる搬送波発生回路１を有している。搬送波発生回路１から発生された搬送波は、変調回路２に入力される。前記変調回路２は、搬送波を列車制御情報選択回路３から入力された列車制御情報に対応させた周波数（ｆ１又はｆ２）の変調波で振幅変調処理し、この振幅変調信号をＡＴＣ信号として出力するように構成されている。変調波周波数ｆ１に対応した第１情報Ｆ１と変調波周波数ｆ２に対応した第２情報Ｆ２は、例えば、列車イに対する許容速度情報である。例えば、第１情報Ｆ１を、列車イに対して許容速度４５ｋｍ／ｈを示す情報とし、第２情報Ｆ２を列車イに対して許容速度１５ｋｍ／ｈを示す情報とするようにする。また、変調波周波数は、例えば、高い周波数側を低速度側の速度情報に割当てている。つまり、低速側の速度情報に対応するｆ２の方がｆ１より高い周波数になるように設定されている。ここでは、説明を簡単にするために、地上から車上に送信される列車制御情報を２個としているが、この情報数は２個に限らず、例えば、０ｋｍ／ｈ、１５ｋｍ／ｈ、２５ｋｍ／ｈ、４５ｋｍ／ｈ、５５ｋｍ／ｈ、・・・・、１２０ｋｍ／ｈ等の許容速度等に対応して３個以上であってもよい。
【００１５】
図２は、地上装置ａから送信される列車制御情報を付加したＡＴＣ信号の波形例である。図２の波形は、第１情報Ｆ１を付加したＡＴＣ信号の例である。即ち、周波数ｆ０の搬送波を周波数ｆ１の変調波で振幅変調したＡＴＣ信号であり、その周期は周波数ｆ１の変調波の周期と一致する。尚、図２において、破線でそれぞれ囲ったＡは、ＡＴＣ信号（振幅変調信号）の断続する信号部分を示し、この信号部分の周期は、搬送波の周波数ｆ０に基づいて定まる周期である。
【００１６】
変調回路２で振幅変調処理して得たＡＴＣ信号は、パワーアンプ４で増幅処理され、接続トランス５を介して軌道回路Ｔを形成するレールに供給される。尚、このような地上装置ａ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。
【００１７】
次に、車上装置ｂについて説明する。
車上装置ｂは、地上装置ａから送信されたＡＴＣ信号（振幅変調信号）を受信し、この受信したＡＴＣ信号の変調波の周波数情報（ｆ１又はｆ２）から列車制御情報を抽出して列車を制御するものであり、受電器１０と、増幅回路１１と、周波数情報検出手段１２と、信号処理回路１３と、を備えて構成されている。車上装置ｂは、地上装置ａからレールに送信されたＡＴＣ信号を、列車イの前部でレールに対向して設けられている受電器１０を介して受信し、受信したＡＴＣ信号を増幅回路１１で増幅処理できるように構成されている。この増幅回路１１で増幅処理されたＡＴＣ信号は、後述する信号処理回路１３のバンドパスフィルタ１３ａに入力される。
【００１８】
前記周波数情報検出手段１２は、信号処理回路１３から出力される信号処理後の時間領域の信号に基づいて変調波の周波数情報を検出するように構成されている。周波数情報検出手段１２は、例えば、信号処理回路１３からの信号中に第１情報Ｆ１に相当する信号が含まれていたときに、第１情報受信リレー１４を動作させ、信号処理回路１３からの信号中に第２情報Ｆ２に相当する信号が含まれていたときに、第２情報受信リレー１５を動作させることができるように構成されている。
【００１９】
周波数情報検出手段１２は、具体的には、図示省略するが、例えば、従来と同じ信号復調処理回路を備えて構成されており、信号処理回路１３からの出力信号の包絡線を検波して検波信号を出力する包絡線検波部と、包絡線検波部から出力される検波信号の振幅が閾値以上の場合はその振幅を閾値に合わせるリミッタ処理部と、検波信号から周波数ｆ１の変調波成分を抽出するフィルタ及び周波数ｆ２の変調波成分を抽出するフィルタから成るフィルタ群と、各フィルタ通過後のレベルが閾値以上である場合にそのフィルタに対応する周波数をＡＴＣ信号に含まれる変調波の周波数情報として検出する検出部とを備えて構成されている。この検出部は、例えば、周波数ｆ１を検出したときに、第１情報Ｆ１に相当する信号を受信したと判別し、第１情報受信リレー１４を動作させ、周波数ｆ２を検出したときに、第２情報Ｆ２に相当する信号を受信したと判別し、第２情報受信リレー１５を動作させる。
【００２０】
次に、本発明の特徴部分である信号処理回路１３について説明する。
図３は、本実施形態の信号処理回路１３の構成を示すブロック図である。
図３において、本実施形態の信号処理回路１３は、バンドパスフィルタ１３ａと、Ａ／Ｄ変換器１３ｂと、抽出手段１３ｃと、遅延部１３ｄと、周波数解析手段１３ｅと、差分演算手段１３ｆと、信号変換手段１３ｇと、を備えて構成されている。
【００２１】
前記バンドパスフィルタ１３ａは、増幅回路１１で増幅処理されたＡＴＣ信号を入力し、この入力信号のうちＡＴＣ信号の周波数帯域内の信号を通過させるものであり、例えば、列車制御情報に対応して用いられる周波数のうち一番高い周波数の変調波を検出可能に、搬送波周波数ｆ０±最大変調波周波数ｆmax（本実施形態においては、ｆmax=ｆ２）の範囲の周波数成分の信号を通過させるように設定されている。なお、一般的には、最大変調波周波数ｆmaxは、９０Ｈｚ程度であるため、バンドパスフィルタ１３ａの通過帯域は、ｆ０±９０Ｈｚ程度にするとよい。
【００２２】
前記Ａ／Ｄ変換器１３ｂは、バンドパスフィルタ１３ａ通過後のＡＴＣ信号（振幅変調信号）を所定間隔でサンプリングしてデジタル信号に変換し、この信号を抽出手段１３ｃへ出力する。
【００２３】
前記抽出手段１３ｃは、入力されたデジタルＡＴＣ信号から所定区間長の信号を、時間をずらして抽出するものである。本実施形態において、抽出手段１３ｃは、図４に示すように、抽出開始時刻をシフト時間Δｔだけシフトさせて、後述するスペクトル差分値ΔＸk(f)の演算用に２つの区間（フレームＦｋ、フレームＦｋ−１）から信号を抽出する。信号を抽出する区間長は、各区間とも同一の長さであり、例えば、振幅変調信号の一周期Ｔ以上の長さに設定することにより、抽出信号に対する後述する周波数解析の周波数分解能を高めることができる。なお、振幅変調信号の一周期Ｔは、列車制御情報に対応して用いられる変調波周波数によって異なるため、区間長は、使用される変調波周波数のうち一番低い変調波周波数ｆmin（本実施形態においては、ｆmin=ｆ１）の振幅変調信号の一周期Ｔ（＝１／ｆ１）以上の長さに設定する。また、シフト時間Δｔは、例えば、図４に示すように、各フレームＦの信号抽出区間が一部重なるように、上記振幅変調信号の一周期Ｔより小さい長さに設定する。
【００２４】
図４において、縦軸はＡＴＣ信号のレベルであり、横軸は受信時刻である。つまり、図４において、信号を抽出する区間（フレームＦ）が右側であるほど、受信時刻が新しい信号となる。図４では、フレームＦｋで抽出した信号が最新に抽出された信号ｘk（ｔ）であり、フレームＦｋの一つ前のフレームＦｋ−１で抽出した信号が、信号ｘk（ｔ）の一つ前の信号ｘk-1（ｔ）である。信号ｘk-1（ｔ）は、遅延部１３ｄを介して周波数解析手段１３ｅの後述する第１周波数解析部１３ｅ−１に出力され、最新の信号ｘk（ｔ）は、第２周波数解析部１３ｅ−２に出力される。
【００２５】
前記遅延部１３ｄは、抽出手段１３ｃからの信号ｘk-1（ｔ）を、例えば、上述のシフト時間Δｔだけ時間を遅延させて、第１周波数解析部１３ｅ−１に出力するように構成されている。これにより、信号ｘk-1（ｔ）の第１周波数解析部１３ｅ−１への出力タイミングと、最新の信号ｘk（ｔ）の第２周波数解析部１３ｅ−２への出力タイミングを一致させる。
【００２６】
前記周波数解析手段１３ｅは、抽出手段１３ｃによって得られた各抽出信号（ｘk（ｔ）、ｘk-1（ｔ））をそれぞれ周波数解析して周波数領域の各信号（Ｘk-1（ｆ）、Ｘk-1（ｆ））を得るものであり、遅延部１３ｄからの抽出信号ｘk-1（ｆ）に対して、例えば、フーリエ変換処理を行う第１周波数解析部１３ｅ−１と、抽出手段１３ｃからの最新の抽出信号ｘk（ｆ）に対してフーリエ変換処理を行う第２周波数解析部１３ｅ−２とを備え、周波数領域の信号Ｘ（ｆ）として周波数スペクトルをそれぞれ得るように構成されている。各周波数解析部１３ｅ−１、１３ｅ−２は、それぞれ各抽出信号に窓関数（例えば、ハミング窓）を掛け合わせる窓関数乗算処理部（図示省略）を有し、窓関数乗算処理後の各抽出信号に対してフーリエ変換処理を行うように構成されている。このように、各抽出信号に窓関数を掛け合わせることによって、各抽出信号の両側のレベルが小さくなるように補正する。これにより、後述するように最新の抽出信号ｘk（ｔ）に対してノイズ除去処理して得た抽出信号ｙk（t）を、周波数情報検出手段１２への出力波形におけるフレームＦk-1の図４に示す重複区間で、重なるようにして加えても、その重複区間における信号レベルが大きくならないようにすることができる。
【００２７】
図５は、抽出信号ｘk-1（ｔ）に窓関数を掛けた信号を周波数解析して得た周波数スペクトルＸk-1（ｆ）の一例を示す図であり、バンドパスフィルタ１３ａの信号通過帯域にのみスペクトルが現れていることが分かる。ここで、図５に示すように、ＡＴＣ信号の周波数解析を行うと、搬送波周波数ｆｃを中心としてその両側（ｆｃ±変調波周波数）にＡＴＣ信号の一次周波数成分のスペクトルが略同一強度で現れる。ｆｍｌ１（ｆｃ−変調波周波数）及びｆｍｕ１（ｆｃ＋変調波周波数）は、それぞれＡＴＣ信号の一次周波数成分の周波数を示している。
【００２８】
図６は、最新の抽出信号ｘk（ｔ）に窓関数を掛けた信号を周波数解析して得た周波数スペクトルＸk（ｆ）の一例を示す図であり、ｆｃとｆｍｌ１の間にＶＶＶＦノイズと推測されるノイズ成分が現れている。なお、図５及び図６においては、ＡＴＣ信号の周波数成分のスペクトルとしては、ＡＴＣ信号の一次周波数成分と搬送波周波数成分のみが現れる場合を示したが、バンドパスフィルタの通過帯域内の周波数成分であれば、ＡＴＣ信号の三次周波数成分、五次周波数成分等の高次の周波数成分のスペクトルも現れる。本実施形態においては、周波数解析を上記バンドパスフィルタ処理後の信号について行うので、より精度の高い周波数スペクトルを利用して、後述するスペクトルの差分演算を行うことができる。
【００２９】
前記差分演算手段１３ｆは、周波数解析手段１３によって得られた周波数解析結果を差分演算して、最新に抽出された抽出信号ｘk（ｔ）についての周波数領域の信号Ｘk（ｆ）から差分演算結果を減じるように構成されている。
【００３０】
差分演算手段１３ｆは、具体的には、例えば、最新に抽出された抽出信号ｘk（ｔ）の周波数解析で得られた周波数スペクトルＸk（ｆ）から、この抽出信号ｘk（ｔ）の一つ前に抽出された抽出信号ｘk-1（ｔ）の周波数スペクトルＸk-1（ｆ）を、周波数成分毎にそれぞれ減じて得たスペクトル差分値ΔＸk(f)が正である周波数成分をＡＴＣ信号成分以外の周波数成分として特定し、最新に抽出された抽出信号ｘk（ｔ）の周波数スペクトルＸk（ｆ）から特定した周波数成分の強度をスペクトル差分値ΔＸk(f)分だけ減じるように構成する。
【００３１】
差分演算手段１３ｆは、より具体的には、例えば、図３に示すように、差分演算部１３ｆ−１と、スペクトル強度調整部１３ｆ−２とを備えて構成されている。差分演算部１３ｆ−１は、Ｘk（ｆ）がＸk-1（ｆ）より大きくなる周波数では、Ｘk（ｆ）−Ｘk-1（ｆ）をスペクトル差分値ΔＸk(f)とし、Ｘk（ｆ）がＸk-1（ｆ）以下となる周波数では、スペクトル差分値ΔＸk(f)を０とし、図７に示すような、スペクトル差分結果を得る。スペクトル強度調整部１３ｆ−２は、最新に抽出された抽出信号ｘk（ｔ）の周波数スペクトルＸk（ｆ）から図７に示すスペクトル差分値ΔＸk(f)分だけ減じて、図８に示すように、ノイズ成分を除去した最新の抽出信号ｘk（ｔ）についての周波数領域の信号として周波数スペクトルＹk（ｆ）を得る。
【００３２】
前記信号変換手段１３ｇは、差分演算手段１３ｆによって得られた差分演算結果を減じた後の周波数領域の信号Ｙk（ｆ）を時間領域の信号ｙk（t）に変換するものであり、例えば、逆ＦＦＴ変換処理回路から構成されている。このようにして、最新に抽出された抽出信号ｘk（ｔ）に対してノイズ除去処理して得た抽出信号ｙk（t）は、周波数情報検出手段１２への出力波形ｙ（ｔ）におけるフレームＦk-1の図４に示す重複区間で、重なるようにして加えられ、周波数情報検出手段１２に出力される。このように重ね合わして得られた出力波形ｙ（ｔ）における重複区間の信号レベルは、図９に示すように、適切なレベルになるように、各周波数解析部１３ｅ−１、１３ｅ−２に入力する抽出信号ｘk（ｔ）、ｘk-1（ｔ）に対して前述した窓関数による掛け合わせ処理が事前に行われている。
【００３３】
次に、本実施形態の列車制御装置における信号処理及び周波数情報検出の動作を図１０に基づいて説明する。なお、車上装置ａからは、Ｆ１第１情報Ｆ１に対応する周波数ｆ１の変調波で振幅変調されたＡＴＣ信号が送信されている場合を例として説明する。
【００３４】
まず、ＳＴＥＰ１では、ＡＴＣ信号が受電器１０で受信され、増幅回路１１を介して図２に示すような振幅変調信号がバンドパスフィルタ１３ａに入力され、ＡＴＣ信号の周波数帯域内の信号のみ通過させ、バンドパスフィルタ１３ａ通過後のＡＴＣ信号を所定間隔でサンプリングしてデジタル信号に変換し、抽出手段１３ｃへ出力する。
【００３５】
次に、ＳＴＥＰ２では、抽出手段１３ｃは、抽出開始時刻をシフト時間Δｔだけシフトさせて、図４に示す２つの区間（フレームＦk及びフレームＦk-1）から信号（ｘk-1（ｔ）、ｘk（ｔ））を抽出する。先に抽出された信号ｘk-1（ｔ）は、遅延部１３ｄに入力され、シフト時間Δｔだけ時間を遅延させて、第１周波数解析部１３ｅ−１に出力される。最新に抽出された抽出信号ｘk（ｔ）は、第２周波数解析部１３ｅ−２に直接出力される。
【００３６】
そして、ＳＴＥＰ３では、周波数解析手段１３ｅは、各抽出信号ｘk-1（ｔ）、ｘk（ｔ）に窓関数をそれぞれ掛けた各信号に対してフーリエ変換処理して、図５及び図６に示す周波数スペクトルＸk-1（ｆ）、Ｘk（ｆ）を得る。
【００３７】
ＳＴＥＰ４では、差分演算部１３ｆ−１は、Ｘk（ｆ）とＸk-1（ｆ）間の差分演算を行い、Ｘk（ｆ）がＸk-1（ｆ）より大きくなる周波数では、Ｘk（ｆ）−Ｘk-1（ｆ）をスペクトル差分値ΔＸk(f)とし、Ｘk（ｆ）がＸk-1（ｆ）以下となる周波数では、スペクトル差分値ΔＸk(f)を０とする。この様にして、図７に示すスペクトル差分結果ΔＸk(f)を得る。
【００３８】
ＳＴＥＰ５では、スペクトル強度調整部１３ｆ−２は、Ｘk（ｆ）からスペクトル差分値ΔＸk(f)分だけ減じて、図８に示すノイズ成分を除去後の周波数スペクトルＹk（ｆ）を得る。
【００３９】
ＳＴＥＰ６では、スペクトル強度調整部１３ｆ−２からのノイズ除去後の周波数スペクトルＹk（ｆ）は、信号変換手段１３ｇに入力され、逆フーリエ変換により時間領域の信号ｙk（t）に変換される。
【００４０】
ＳＴＥＰ７では、この抽出信号ｙk（t）は、周波数情報検出手段１２への出力波形ｙ（ｔ）におけるフレームＦk-1の図４に示す重複区間（図４参照）で、重なるように加えられ、周波数情報検出手段１２に出力される。
【００４１】
ＳＴＥＰ８では、信号を抽出する２つの区間（フレーム）全体を、シフト時間Δｔだけシフトさせて、次の抽出信号（ｘk（ｔ）、ｘk+1（ｔ））に対する信号処理をＳＴＥＰ２からＳＴＥＰ７の手順で行う。このようにして、ノイズ除去処理を最新の抽出信号（ｘk（ｔ）、ｘk+1（ｔ）、ｘk+2（ｔ）・・・・）に対して行う。
【００４２】
そして、周波数情報検出手段１２は、信号処理回路１３（信号変換手段１３ｇ）からの信号中に周波数ｆ１の変調波が含まれていることを検出する。その後、例えば、変調波の周波数ｆ１に対応する第１情報Ｆ１に相当する信号が含まれていると判定して、第１情報受信リレー１５を動作させる。
【００４３】
かかる本実施形態の列車制御装置によれば、振幅変調信号の異なる時刻における所定区間長の信号の周波数解析結果を差分演算し、該差分演算結果に基づき前記振幅変調信号成分以外の周波数成分強度を減じ、該強度を減じた周波数領域の信号に基づき変調波の周波数情報を検出するよう構成したので、振幅変調信号の周波数解析処理によってインバータノイズ等の不要な信号成分を除去できる。したがって、振幅変調信号にインバータノイズが混入する状況でも、地上装置ａの信号送信出力を高める必要がなく、ノイズ除去用の金属カバーの設置や信号の受電器１０等の配置変更が不要となり、インバータノイズが発生する環境下において、簡易な構成で受信信号に含まれる雑音を低減することができる。
【００４４】
また、地上装置ａの信号送信出力を従来の様に高めれば、従来よりも遠くの地点まで列車制御情報を伝達することができるため、軌道回路Ｔの回路長を従来よりも長くできる。これにより、一つの路線に必要な軌道回路数を減らすことができるため軌道回路Ｔに対応して設置される地上装置ａ等の設備を少なくすることができるという利点がある。
【００４５】
なお、本実施形態において、差分演算手段１３ｆは、最新に抽出された抽出信号ｘk（ｔ）の周波数解析で得られた周波数スペクトルＸk（ｆ）から、この抽出信号ｘk（ｔ）の一つ前に抽出された抽出信号ｘk-1（ｔ）の周波数スペクトルＸk-1（ｆ）を、周波数成分毎にそれぞれ減じてスペクトル差分値ΔＸk（ｆ）を算出する場合で説明したが、これに限らず、Ｘk（ｆ）から、先に抽出された複数の抽出信号（ｘk-1（ｔ）、ｘk-2（ｔ）・・・）の各周波数スペクトル（Ｘk-1（ｆ）、Ｘk-2（ｆ）・・・）の強度を平均化して得た平均周波数スペクトルを周波数成分毎にそれぞれ減じてスペクトル差分値ΔＸk（ｆ）を算出してもよいし、Ｘk（ｆ）からから、先に抽出された複数の抽出信号の各周波数スペクトルのうち各周波数成分強度の合計値が一番低い抽出信号の周波数スペクトルを周波数成分毎にそれぞれ減じてスペクトル差分値ΔＸk（ｆ）を算出してもよい。
【００４６】
Ｘk（ｆ）から平均周波数スペクトルを減じる場合は、例えば、図４の第１周波数解析部１３ｅ−１に代わって、先に抽出する抽出信号の個数に応じた数の周波数解析部を設けると共に、上記平均周波数スペクトルを演算する平均演算部を設ければよい。
【００４７】
Ｘk（ｆ）から合計値が一番低い周波数スペクトルを減じる場合は、例えば、図４の第１周波数解析部１３ｅ−１に代わって、先に抽出する抽出信号の個数に応じた数の周波数解析部を設けると共に、上記合計値が一番低い最小周波数スペクトルを検出する検出部を設ければよい。
【００４８】
これらにより、最新の抽出信号ｘk（ｔ）とその一つ前の抽出信号ｘk-1（ｔ）に、仮に同じ周波数のＶＶＶＦノイズがのってしまっても、更に前の抽出信号ｘk-2（ｔ）等に同じ周波数のＶＶＶＦノイズがのっていない場合は、平均周波数スペクトルや最小周波数スペクトルによって上昇周波数成分を特定することができる。
【００４９】
なお、上述した実施形態においては、バンドパスフィルタ１３ａでＡＴＣ信号の周波数帯域外のノイズを除去した後の信号を周波数解析して、周波数解析して得た周波数領域の信号から、ＡＴＣ信号の一次周波数成分と搬送波周波数成分以外の周波数成分を除去する構成で説明したが、ＡＴＣ信号の周波数帯域外のノイズ除去前の信号であっても、周波数解析結果に基づいてＡＴＣ信号の一次周波数成分及び搬送波の周波数成分以外を特定することが可能であるため、バンドパスフィルタ１３ａは設けなくてもよい。この場合、増幅回路１１からの信号は直接Ａ／Ｄ変換器１３ｂに入力されるようにする。
【００５０】
また、本実施形態においては、列車制御装置としてＡＴＣ装置の例を示したが、地上側と車上側との間で列車制御に関連する情報を通信する、例えばＡＴＳ装置等の列車制御装置にも適用することができることは言うまでもない。
【００５１】
なお、本実施形態では、搬送波を振幅変調した信号を送信する地上装置と、振幅変調信号から所定区間長の信号を、時間をずらして抽出する抽出手段、抽出手段によって得られた各抽出信号をそれぞれ周波数解析して周波数領域の各信号を得る周波数解析手段、周波数解析手段によって得られた周波数解析結果を差分演算して、最新に抽出された抽出信号についての周波数領域の信号から差分演算結果を減じる差分演算手段、差分演算手段によって得られた差分演算結果を減じた後の周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する信号変換手段、信号変換手段によって得られた時間領域の信号に基づいて変調波の周波数情報を検出する周波数情報検出手段を有する車上装置と、を備える構成としたが、この構成に限るものではなく、本発明は、搬送波を振幅変調した信号を送信する地上装置と、受信した振幅変調信号の変調波の周波数情報から列車制御情報を抽出して列車を制御する車上装置とを備えた列車制御装置において、前記振幅変調信号の異なる時刻における所定区間長の信号の周波数解析結果を差分演算し、該差分演算結果に基づき前記振幅変調信号成分以外の周波数成分強度を減じ、該強度を減じた周波数領域の信号に基づき前記変調波の周波数情報を検出する構成であればよい。
【符号の説明】
【００５２】
１２    周波数情報検出手段
１３ａ  バンドパスフィルタ
１３ｃ  抽出手段
１３ｅ  周波数解析手段
１３ｆ  差分演算手段
１３ｇ  信号変換手段
イ    列車
ａ    地上装置
ｂ    車上装置
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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