(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車上側から地上側への第１の情報の送信および地上側から車上側への第２の情報の受信を双方向同時に行う車上子と、
前記第１の情報を生成する車上送信部および前記車上子の受信信号から前記第２の情報を検知する車上受信部から構成される車上装置と、
前記第１の情報の受信および前記第２の情報の送信を双方向同時に行う地上子と、
前記地上子の受信信号から前記第１の情報を検知する地上受信部および前記第２の情報を生成する地上送信部から構成される地上装置と、
を有し、
前記第１の情報と前記第２の情報は互いに異なる信号周波数帯とし、
前記車上装置は、前記第１の情報の信号周波数帯の信号電力が前記車上受信部へ廻り込む分を検知し該検知出力により前記車上送信部の異常を判定する第１の判定手段と、前記第１の情報に含まれる前記第２の情報の信号周波数帯の信号電力が前記車上受信部へ廻り込む分を検知し該検知出力により前記車上送信部の異常を判定する第２の判定手段とを備えた構成、および、
前記地上装置は、前記第２の情報の信号周波数帯の信号電力が前記地上受信部へ廻り込む分を検知し該検知出力により前記地上送信部の異常を判定する第３の判定手段と、前記第２の情報に含まれる前記第１の情報の信号周波数帯の信号電力が前記地上受信部へ廻り込む分を検知し該検知出力により前記地上送信部の異常を判定する第４の判定手段とを備えた構成、
の少なくともいずれかの構成を採用することを特徴とする列車保安装置。
【請求項２】
請求項１記載の列車保安装置であって、
前記車上送信部および前記地上送信部は、共に待機二重系構成とし、
前記車上送信部は、前記第１および第２の各判定手段の結果より前記車上送信部を待機系に切替える車上側切替え手段を備え、
前記地上送信部は、前記第３および第４の各判定手段の結果より前記地上送信部を待機系に切替える地上側切替え手段を備えた
ことを特徴とする列車保安装置。
【請求項３】
請求項２記載の列車保安装置であって、
前記車上送信部は、前記第１の情報を変調する車上側変調手段と、該変調信号を増幅する車上側増幅手段と、該変調信号と該増幅信号を復調した信号とを照合する車上側符合判定手段とを備えた構成、および
前記地上送信部は、前記第２の情報を変調する地上側変調手段と、該変調信号を増幅する地上側増幅手段と、該変調信号と該増幅信号を復調した信号とを照合する地上側符合判定手段とを備えた構成、
の少なくともいずれかの構成を採用することを特徴とする列車保安装置。
【請求項４】
請求項３記載の列車保安装置であって、
前記車上側切替え手段は、前記車上側符合判定手段の結果より前記車上送信部を待機系に切替え、
前記地上側切替え手段は、前記地上側符合判定手段の結果より前記地上送信部を待機系に切替える
ことを特徴とする列車保安装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の列車保安装置であって、
前記第１の情報は、列車の在線信号であり、前記第２の情報は列車制御信号である
ことを特徴とする列車保安装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の列車保安装置であって、
前記車上子はアンテナにより構成し、前記地上子はループ線により構成する
ことを特徴とする列車保安装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車上装置から地上装置へ第１の情報を送信し、また、地上装置から車上装置へ第２の情報を送信する列車保安装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車上装置から地上装置へ第１の情報を送信し、また、地上装置から車上装置へ第２の情報を送信する列車保安装置としては、特許文献１に示すような自動列車保安装置（ＡＴＳ）が知られている。
【０００３】
特許文献１に示される自動列車保安装置は、列車に搭載された車上子および車上装置によって構成され、車上子とレールに設置された地上子が互いに双方向に通信を行う。また、この車上装置においては、以下の（ア）および（イ）に示す特徴を有する。
（ア）送信部（地上子を起動させるための電力波を送信する電力波送信回路、列車番号を示す情報を送信する列番情報送信回路）、受信部（列車の制御情報を受信する電文情報受信回路）および送信部と受信部の制御を行う制御部で構成され、送信部と受信部は一つの車上子に接続されている。
（イ）車上装置を待機二重系で構成し、車上装置の故障がダイヤの遅れに与える影響を軽減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−９９５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の自動列車保安装置においては、一つの車上子を介して信号の送受信を行うため、送信部が出力する信号電力が車上子を経由しノイズとなって受信部へ廻り込む構成となっている。そのため、送信部の異常により送信信号に含まれる受信信号帯域の電力が増加し、それが受信部へ廻り込み、受信部で必要Ｓ／Ｎを確保できなくなる状態が生じる可能性がある。その一例として、図２に、車上送信部が出力する信号電力による送信信号および受信信号の周波数帯域に対する各電力値を、正常時（実線）および異常時（破線）について示す。
【０００６】
上記の受信信号帯域の廻り込みノイズを検知する手段としては、送信部から受信部に対しテスト信号を定期的に送信することが考えられるが、信号受信を常時行うシステムにおいては、正規の信号と廻り込みノイズとを区別できないため採用できない。そのため、特許文献１のような待機二重系の車上装置であっても、上記送信部の異常（受信信号帯域の電力が増加する状態）を検知できないケースがある。
【０００７】
そこで本発明では、待機二重系構成の列車保安装置であって、車上装置から地上装置へ第１の情報を送信し、また、地上装置から車上装置へ第２の情報を送信する装置において、送信部の異常を確実に検知できる信頼性の高い列車保安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】
上記課題を解決するため、本発明の列車保安装置は、送信信号の周波数帯の信号電力が車上受信部へ廻り込む分を検知しその検知出力により車上送信部の異常を判定する手段と、送信信号の内受信信号の周波数帯の信号電力が車上受信部へ廻り込む分を検知しその検知出力により車上送信部の異常を判定する手段とを、車上装置に備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明による列車保安装置では、待機二重系構成のシステムにおいて、送信部の異常を確実に検知し、その異常を検知すれば即座に待機系に切替えることができ、システムの信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１に係る構成図を示す図である。
【図２】車上送信部が出力する信号電力による送信信号および受信信号の周波数帯域に対する各電力値の一例（正常時および異常時）を示す図である。
【図３】車上送信部が検知する電力の周波数成分に対する電力値を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係る車上アンテナの構成図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて本発明の具体的な実施形態である実施例について説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の実施例に係るループ式列車保安装置の構成図である。
【００１３】
ループ式列車保安装置は、地上−車上間において互いに双方向通信を常時行うシステムであり、車上装置が車上アンテナを介して地上装置へ列車の在線信号を送信し、地上装置がループ線を介して車上装置へ列車制御信号を送信することを特徴としている。
【００１４】
実施例に基づくループ式列車保安装置は、主な構成要素として、列車１５に搭載された車上装置１４および車上アンテナ３、軌道に沿って設置されたループ線１６および地上装置２９を備える。
【００１５】
まず、実施例のループ式列車保安装置における車上装置１４の構成について説明する。
車上装置１４は、在線信号の変調・増幅処理を行う車上送信部１（主系および従系から成る待機二重系構成）、車上送信部１の系切替えを行う車上切替え部２、列車制御信号帯域以外のノイズ成分を除去する車上ＢＰＦ＿Ｂ  ４、列車制御信号の電力検知と復調を行う車上受信部５および車上受信部５の処理結果から列車制御のための制御指令を生成する車上制御部６から構成される。
【００１６】
また、車上送信部１は、在線信号の変調を行う車上変調部７、在線信号の増幅を行う車上増幅部８、変調データと復調データの符号判定を行う車上符号判定部９、車上増幅部８の出力信号から在線信号の周波数帯電力を判定する車上送信信号波帯電力判定部１０、車上増幅部８の出力信号から在線信号周波数帯電力を抑制し列車制御信号周波数帯電力を抽出する車上ＢＰＦ＿Ａ  １２、車上ＢＰＦ＿Ａ  １２の出力信号から列車制御信号周波数帯電力を判定する車上受信信号波帯電力判定部１１および車上切替え部２に対し系切替え指令を出す車上切替え指令部１３から構成される。
【００１７】
さらに、実施例に基づくループ式列車保安装置の車上アンテナ３は、在線信号の送信と列車制御信号の受信を双方向同時に行うため、図４に示すように、アンテナ部４３および分波回路４４によって構成されている。
【００１８】
次に、実施例に基づくループ式列車保安装置の地上装置２９の構成について説明する。
地上装置２９は、列車制御信号の変調・増幅処理を行う地上送信部１７（主系および従系から成る待機二重系構成）、地上送信部１７の系切替えを行う地上切替え部１８、在線信号帯域以外のノイズ成分を除去する地上ＢＰＦ＿Ｂ  １９、在線信号の電力検知と復調を行う地上受信部２０および地上受信部２０の処理結果から運行管理装置（図示せず）へ在線情報を出力する地上制御部２１から構成される。
【００１９】
また、地上送信部１７は、列車制御信号の変調を行う地上変調部２２、列車制御信号の増幅を行う地上増幅部２３、変調データと復調データの符号判定を行う地上符号判定部２４、地上増幅部２３の出力信号から列車制御信号の周波数帯電力を判定する地上送信信号波帯電力判定部２５、地上増幅部２３の出力信号から列車制御信号周波数帯電力を抑制し在線信号周波数帯電力を抽出する地上ＢＰＦ＿Ａ  ２７、地上ＢＰＦ＿Ａ  ２７の出力信号から在線信号周波数帯電力を判定する地上受信信号波帯電力判定部２６および地上切替え部１８に対し系切替え指令を出す地上切替え指令部２８から構成される。
【００２０】
続いて、本発明に基づくループ式列車保安装置の車上装置１４の動作について説明する。
まず、在線信号の送信動作について説明する。車上変調部７が列車の編成番号に応じたデータにて在線信号の変調波を生成し、変調後の在線信号を車上増幅部８が増幅し、車上送信部１から車上切替え部２を経由して車上アンテナ３へ出力する。
【００２１】
次に、列車制御信号の受信動作について説明する。
地上装置２９からループ線１６へ出力された列車制御信号を車上アンテナ３にて受信し、車上ＢＰＦ＿Ｂ  ４にて列車制御信号帯域以外のノイズを除去したのち、車上受信部５へ入力し、車上受信部５にて列車制御信号の電力検知と復調を行う。また、車上制御部６は、車上受信部５の処理結果（列車制御信号電力値と列車制御信号の復調データ）に基づき列車の制御指令を決定する。
【００２２】
さらに、車上送信部１の異常検知動作について説明する。
異常検知としては、（ａ）変調機能の健全性確認、および、（ｂ）信号増幅機能の健全性確認があり、それぞれについて順に説明する。
【００２３】
（ａ）変調機能の健全性確認について
本異常検知については、車上符号判定部９が車上増幅部８の出力信号を復調し、この復調結果と車上変調部７での変調内容とを照合することで実現する。
【００２４】
車上符号判定部９が不一致を検知した場合、車上切替え指令部１３に対し車上変調部７もしくは車上増幅部８の故障により変調機能に異常が生じたことを報告する。その後、車上切替え指令部１３が、車上切替え部２に対して系切替え指令を出力し、車上切替え部２が車上送信部１を主系から従系に切り替える。
【００２５】
（ｂ）信号増幅機能の健全性確認について
本異常検知については、車上送信信号波帯電力判定部１０および車上受信信号波帯電力判定部１１において、車上増幅部８の出力電力である在線信号周波数成分および列車制御信号周波数成分を検知・判定することで実現する。
【００２６】
まず、在線信号周波数帯電力の判定方法について説明する。
車上増幅部８の出力部における在線信号周波数帯電力をＰｔｄ＿ａｍｐ（Ｗ）（図３、参照）とし、車上アンテナ３内の分波回路４４の信号入出力部における在線信号周波数帯電力に対する利得をＧ１（倍）、車上アンテナ３からループ線１６へ出力する在線信号周波数帯電力の最小値をＰｔｄ＿ａｎｔ＿ｍｉｎ（Ｗ）とすると、
Ｐｔｄ＿ａｍｐ（Ｗ）が、
Ｐｔｄ＿ａｍｐ×Ｇ１  ＞  Ｐｔｄ＿ａｎｔ＿ｍｉｎ  （Ｗ）
すなわち、
Ｐｔｄ＿ａｍｐ  ＞  Ｐｔｄ＿ａｎｔ＿ｍｉｎ／Ｇ１      ・・・（１）
を満たさなければ、ループ線１６へ所望の電力を供給できなくなる。
【００２７】
また、車上アンテナ３内の分波回路４４の列車制御信号出力部における在線信号周波数帯電力の利得をＧ２（倍）、車上ＢＰＦ＿Ｂ  ４の在線信号周波数帯の利得をＧ３（倍）とすると、Ｐｔｄ＿ａｍｐ×Ｇ２×Ｇ３（Ｗ）の在線信号周波数帯ノイズが車上受信部５へ廻り込むこととなる。
【００２８】
そこで、地上装置２９からループ線１６および車上アンテナ３を介して受信する列車制御信号について、車上受信部５における列車制御信号周波数帯電力の最小値をＰａｔｃ＿ｒ＿ｍｉｎ（Ｗ）とし、車上受信部５の入力部における列車制御信号の必要Ｓ／Ｎ比をＡ（倍）とすると、
Ｐａｔｃ＿ｒ＿ｍｉｎ／（Ｐｔｄ＿ａｍｐ×Ｇ２×Ｇ３）  ＞  Ａ
すなわち、
Ｐｔｄ＿ａｍｐ  ＜  Ｐａｔｃ＿ｒ＿ｍｉｎ／（Ｇ２×Ｇ３×Ａ）  （Ｗ）  ・・・（２）
を満たさなければ、車上受信部５が列車制御信号を復調できなくなる恐れがある。
【００２９】
従って、車上増幅部８の出力部における在線信号周波数帯電力Ｐｔｄ＿ａｍｐ（Ｗ）の判定については、（３）式によって行うものとする。
Ｐｔｄ＿ａｎｔ＿ｍｉｎ／Ｇ１  ＜  Ｐｔｄ＿ａｍｐ
＜  Ｐａｔｃ＿ｒ＿ｍｉｎ／（Ｇ２×Ｇ３×Ａ）      ・・・（３）
【００３０】
また、（３）式の範囲外となり、その異常判定するまでの継続時間Ｔ（ｓ）は、少なくとも１０ｍｓ以上とすること（異常判定処理を実行するソフトウェアの制御周期に関係する）ができるものとする。これにより、１０ｍｓ未満の継続時間で（３）式の範囲外となっても、外来ノイズ等による瞬時の変動と判断することができる。
【００３１】
さらに、（３）式の範囲外の在線信号周波数帯電力の出力開始から車上制御部６にて通信エラーを検知するまでの時間をＴ１（ｓ）、車上送信信号波帯電力判定部１０が異常検知した後、車上切替え部２が系切替え完了するまでの時間をＴ２（ｓ）とすると、異常判定するまでの継続時間Ｔ（ｓ）が、
Ｔ＋Ｔ２  ＜  Ｔ１
すなわち、
Ｔ  ＜  Ｔ１−Ｔ２  （ｓ）      ・・・（４）
を満たしておけば、車上制御部６が通信エラーを検知する前に系切替えを完了できる。
従って、異常判定するまでの継続時間Ｔ（ｓ）は（４）式を満たすものとする。
【００３２】
車上送信信号波帯電力判定部１０において、（３）式の範囲外となる在線信号周波数帯電力Ｐｔｄ＿ａｍｐ（Ｗ）を一定時間（１０ｍｓ以上）継続して検知した場合、車上送信信号周波数帯電力判定部１０は、車上切替え指令部１３に対し車上変調部７もしくは車上増幅部８の故障により、車上増幅部８の出力電力の在線信号周波数帯成分が規定外の値となっていることを報告する。その後、車上切替え指令部１２が、車上切替え部２に対して系切替え指令を出し、車上切替え部２が車上送信部１を主系から従系に切り替える。
【００３３】
次に、列車制御信号周波数帯電力の判定方法について説明する。
車上増幅部８の出力部における列車制御信号周波数帯電力をＰａｔｃ＿ａｍｐ（Ｗ）（図３、参照）とし、車上増幅部８の出力部に対する車上アンテナ３内の分波回路４４の列車制御信号出力部における列車制御信号周波数帯電力の利得をＧ４（倍）、車上ＢＰＦ＿Ｂ  ４の列車制御信号周波数帯の利得をＧ５（倍）とすると、Ｐａｔｃ＿ａｍｐ×Ｇ４×Ｇ５（Ｗ）の列車制御信号周波数帯ノイズが車上受信部５へ入力されることとなり、
Ｐａｔｃ＿ｒ＿ｍｉｎ／（Ｐａｔｃ＿ａｍｐ×Ｇ４×Ｇ５）  ＞  Ａ
すなわち、
Ｐａｔｃ＿ａｍｐ  ＜  Ｐａｔｃ＿ｒ＿ｍｉｎ／（Ｇ４×Ｇ５×Ａ）  （Ｗ）
・・・  （５）
を満たさなければ、車上受信部５が列車制御信号を復調できなくなる恐れがある。
【００３４】
また、一方で、ループ線１６から車上アンテナ３にて受信する列車制御信号周波数帯電力をＰａｔｃ＿ａｎｔ（Ｗ）とし、車上アンテナ３内のアンテナ部４３に対する車上アンテナ３内の分波回路４４における在線信号入力部の列車制御信号周波数帯電力の利得をＧ６（倍）とすると、Ｐａｔｃ＿ａｎｔ×Ｇ６（Ｗ）の列車制御信号周波数帯電力が車上増幅部８へ廻り込むこととなる。
【００３５】
従って、Ｐａｔｃ＿ａｍｐ（Ｗ）の判定については、車上アンテナ３が受信する列車制御信号周波数帯電力の最大値Ｐａｔｃ＿ａｎｔ＿ｍａｘ（Ｗ）を考慮し、（６）式によって行うものとする。
Ｐａｔｃ＿ａｍｐ＋（Ｐａｔｃ＿ａｎｔ＿ｍａｘ×Ｇ６）  ＜  
Ｐａｔｃ＿ｒ＿ｍｉｎ／（Ｇ４×Ｇ５×  Ａ）  （Ｗ）
すなわち、
Ｐａｔｃ＿ａｍｐ  ＜  
Ｐａｔｃ＿ｒ＿ｍｉｎ／（Ｇ４×Ｇ５×Ａ）−（Ｐａｔｃ＿ａｎｔ＿ｍａｘ×Ｇ６）（Ｗ）
・・・  （６）
また、在線信号周波数帯電力の判定と同様、（６）式の範囲外となり異常判定するまでの継続時間は、少なくとも１０ｍｓ以上とし、かつ、車上制御部６が通信エラーを検知するまでに系切替えの完了ができる値とする。
【００３６】
車上受信信号波帯電力判定部１１が、（６）式の範囲外となる列車制御信号周波数帯電力Ｐａｔｃ＿ａｍｐ（Ｗ）を一定時間（１０ｍｓ以上）継続して検知した場合、車上切替え指令部１２に対して車上変調部７もしくは車上増幅部８の故障により、車上増幅部８の出力電力の列車制御信号周波数帯成分が規定外の値となっていることを報告する。その後、車上切替え指令部１３が、車上切替え部２に対し系切替え指令を出し、車上切替え部２が車上送信部１を主系から従系に切替える。
【００３７】
以上が、本発明の実施例となる。なお、上記の内容は、ループ式列車保安装置における車上装置の異常検知について説明したものであるが、地上装置の場合も同様である。
また、本発明については、ループ式列車保安装置だけでなく、自動列車保安装置（ＡＴＳ）などの地上−車上間で互いに双方向通信を行うことを特徴とした列車保安装置にも適用できることは勿論である。
【符号の説明】
【００３８】
１    ・・・  車上送信部
２    ・・・  車上切替え部
３    ・・・  車上アンテナ
４    ・・・  車上ＢＰＦ＿Ｂ
５    ・・・  車上受信部
６    ・・・  車上制御部
７    ・・・  車上変調部
８    ・・・  車上増幅部
９    ・・・  車上符号判定部
１０  ・・・  車上送信信号波帯電力判定部
１１  ・・・  車上受信信号波帯電力判定部
１２  ・・・  車上ＢＰＦ＿Ａ
１３  ・・・  車上切替え指令部
１４  ・・・  車上装置
１５  ・・・  列車
１６  ・・・  ループ線
１７  ・・・  地上送信部
１８  ・・・  地上切替え部
１９  ・・・  地上ＢＰＦ＿Ｂ
２０  ・・・  地上受信部
２１  ・・・  地上制御部
２２  ・・・  地上変調部
２３  ・・・  地上増幅部
２４  ・・・  地上符号判定部
２５  ・・・  地上送信信号波帯電力判定部
２６  ・・・  地上受信信号波帯電力判定部
２７  ・・・  地上ＢＰＦ＿Ａ
２８  ・・・  地上切替え指令部
２９  ・・・  地上装置
４３  ・・・  アンテナ部
４４  ・・・  分波回路
【図１】
0006031050.tif 000002
【図２】
0006031050.tif 000003
【図３】
0006031050.tif 000004
【図４】
0006031050.tif 000005