(57)【要約】【課題】  車上から電力波を受信することなく駆動することのできる無電源地上子を提供する。【解決手段】  地上から車上に向けて所定の情報を送信する無電源地上子であって、前記所定の情報を送信するための駆動電源は、列車の走行するレールの伸張方向と一部が平行するようにコイルを布設し、そのレールに流れる電流をそのコイルを介して誘導して電力を生成させる電力生成手段により構成されている。【選択図】      図２
2006001386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上から車上に向けて所定の情報を送信する無電源地上子であって、
前記所定の情報を送信するための駆動電源は、列車の走行するレールの伸張方向と一部が平行するようにコイルを布設し、そのレールに流れる電流をそのコイルを介して誘導して電力を生成させる電力生成手段により構成されていることを特徴とする無電源地上子。
【請求項２】
請求項１に記載の無電源地上子において、コイルを介して誘導された電力は、蓄電装置に蓄電されることを特徴とする無電源地上子。
【請求項３】
請求項２に記載の無電源地上子において、蓄電装置に蓄電された電力は、列車が所定位置に位置したときに動作するスイッチ回路を介して供給されることを特徴とする無電源地上子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の無電源地上子において、コイルは、地上から車上に向けて所定の情報を送信するための送信コイル及びレールに流れる電流を誘導する誘導コイルを兼用していることを特徴とする無電源地上子。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の無電源地上子において、コイルは、地上から車上に向けて所定の情報を送信するための送信コイル及びレールに流れる電流を誘導する誘導コイルの２種類からなることを特徴とする無電源地上子。
【請求項６】
請求項５に記載の無電源地上子において、誘導コイルは、複数個設けられていることを特徴とする無電源地上子。
【請求項７】
地上から車上に向けて所定の情報を送信する無電源地上子であって、
前記所定の情報を送信するための駆動電源は、前記無電源地上子の筐体に貼設されたソーラパネルから得ることを特徴とする無電源地上子。
【請求項８】
請求項７に記載の無電源地上子において、ソーラパネルから得られる電力は、蓄電装置に蓄電されることを特徴とする無電源地上子。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の無電源地上子において、駆動電源はさらに、列車の走行するレールの伸張方向と一部が平行するようにコイルを布設し、そのレールに流れる電流をそのコイルを介して誘導して電力を生成させる電力生成手段により構成されていることを特徴とする無電源地上子。
【請求項１０】
請求項９に記載の無電源地上子において、コイルを介して誘導された電力は、蓄電装置に蓄電されることを特徴とする無電源地上子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＴＳ−Ｐ等の列車制御システムで用いられる無電源地上子に係り、特に、車上からの電力波を受信することなく駆動できるようにしたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のＡＴＳ−Ｐ等の列車制御システムで用いられる無電源地上子、すなわち、駆動電源用のケーブルの布設を必要としない地上子は、車上（列車）側から送信されてくる電力波を受信して駆動電力を生成し、その生成された駆動電力を用いて地上から車上へ所定の情報を送信するように構成されている（非特許文献１参照）。
【０００３】
すなわち、従来の無電源地上子は、その無電源地上子の筐体内に車上から送信されてくる、例えば２４５ＫＨｚの電力波を受信するためのコイルが巻回されていて、その筐体上に列車の車上子が対向したときに車上からの電力波を受信できるように構成されている。そして、そのコイルが受信した信号電流は、整流回路を介して整流されて送信器の駆動電源とされ、その送信器が駆動されると、地上から車上に向けて、列車位置情報等の所定の情報が送信されるように構成されている。
【非特許文献１】平成９年５月１５日（社）日本鉄道電気技術協会発行「鉄道技術者のための電気概論  信号シリーズ７、ＡＴＳ・ＡＴＣ」四版  Ｐ．３７，３８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の無電源地上子は、車上側から電力波を受信して駆動電源としているために、車上に電力波を送信する設備を有していない車両（列車）は、地上に設置されている無電源地上子から情報を入手できないという不都合があった。また、車上に電力波を送信する設備を有している車両であっても、地上側への電力波送信が不調であったり、あるいは、地上側において電力波受信に不調を来たしているときは、地上側において送信に必要な駆動電力が得られずに車上に向けた情報の送信に支障を来たすおそれがあった。
【０００５】
そこで、本発明は、地上から車上へ向けての情報送信を安定して行えるようにするとともに、電力波送信設備を有しない車両であっても、地上側から所定の情報を入手できるようにした無電源地上子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る無電源地上子は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、地上から車上に向けて所定の情報を送信する無電源地上子であって、前記所定の情報を送信するための駆動電源は、列車の走行するレールの伸張方向と一部が平行するようにコイルを布設し、そのレールに流れる電流をそのコイルを介して誘導して電力を生成させる電力生成手段により構成されていることを特徴としている。
本発明の請求項２に記載の無電源地上子は、コイルを介して誘導された電力は、蓄電装置に蓄電されることを特徴としている。
本発明の請求項３に記載の無電源地上子は、蓄電装置に蓄電された電力は、列車が所定位置に位置したときに動作するスイッチ回路を介して供給されることを特徴としている。  本発明の請求項４に記載の無電源地上子は、コイルは、地上から車上に向けて所定の情報を送信するための送信コイル及びレールに流れる電流を誘導する誘導コイルを兼用していることを特徴としている。
本発明の請求項５に記載の無電源地上子は、コイルは、地上から車上に向けて所定の情報を送信するための送信コイル及びレールに流れる電流を誘導する誘導コイルの２種類からなることを特徴としている。
本発明の請求項６に記載の無電源地上子は、誘導コイルは、複数個設けられていることを特徴としている。
本発明の請求項７に記載の無電源地上子は、地上から車上に向けて所定の情報を送信する無電源地上子であって、前記所定の情報を送信するための駆動電源は、前記無電源地上子の筐体に貼設されたソーラパネルから得ることを特徴としている。
本発明の請求項８に記載の無電源地上子は、ソーラパネルから得られる電力は、蓄電装置に蓄電されることを特徴としている。
本発明の請求項９に記載の無電源地上子は、駆動電源はさらに、列車の走行するレールの伸張方向と一部が平行するようにコイルを布設し、そのレールに流れる電流をそのコイルを介して誘導して電力を生成させる電力生成手段により構成されていることを特徴としている。
本発明の請求項１０に記載の無電源地上子は、コイルを介して誘導された電力は、蓄電装置に蓄電されることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の請求項１に記載の無電源地上子において、所定の情報を送信するための駆動電源は、列車の走行するレールの伸張方向と一部が平行するようにコイルを布設し、そのレールに流れる電流をそのコイルを介して誘導して電力を生成させる電力生成手段により構成されているので、車上から電力波を受信しなくとも地上側で得られた電力を用いて車上に向けて所定の情報を送信することができる。したがって、電力波の送信設備を有しない車両であっても地上側から所定の情報を入手することができる。
本発明の請求項２に記載の無電源地上子において、コイルを介して誘導された電力は、蓄電装置に蓄電されるので、より安定した電力を用意することが可能となる。
本発明の請求項３に記載の無電源地上子において、蓄電装置に蓄電された電力は、列車が所定位置に位置したときに動作するスイッチ回路を介して供給されるので、蓄電装置の消費電力を抑制することができる。
本発明の請求項４に記載の無電源地上子は、コイルを地上から車上に向けて所定の情報を送信するための送信コイル及びレールに流れる電流を誘導する誘導コイルを兼用したので、低コストに実施することができる。
本発明の請求項５に記載の無電源地上子は、コイルを地上から車上に向けて所定の情報を送信するための送信コイル及びレールに流れる電流を誘導する誘導コイルの２種類としたので、車上への情報送信の安定化を図ることができる。
本発明の請求項６に記載の無電源地上子は、誘導コイルを複数個としているので、パワーの大きな電力を確保することができる。
本発明の請求項７に記載の無電源地上子において、所定の情報を送信するための駆動電源は、無電源地上子の筐体に貼設されたソーラパネルから得るので、車上から電力波を受信しなくとも地上側で得られた電力を用いて車上に向けて所定の情報を送信することができる。したがって、電力波の送信設備を有しない車両であっても地上側から所定の情報を入手することができる。
本発明の請求項８に記載の無電源地上子において、ソーラパネルから得られる電力は、蓄電装置に蓄電されるので、安定した電力を用意することができる。
本発明の請求項９に記載の無電源地上子において、駆動電源はさらに、列車の走行するレールの伸張方向と一部が平行するようにコイルを布設し、そのレールに流れる電流をそのコイルを介して誘導して電力を生成させる電力生成手段により構成されているので、より安定した駆動電源とすることができる。
本発明の請求項１０に記載の無電源地上子において、コイルを介して誘導された電力は、蓄電装置に蓄電されるので、より安定した電力を用意することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図１は、一実施の形態に係る無電源地上子ａの平面図であり、列車（図示せず）の走行する一対のレールｒ1 ，ｒ2 の軌間内で、一方のレール（図示の例ではレールｒ1 ）寄りに設けられている。すなわち、この無電源地上子ａは、レールｒ1 ，ｒ2 を走行する列車の先頭下部に設けられている車上子に対向した位置に設けられている。
【０００９】
図中、１は、無電源地上子ａの筐体であって、周知の無電源地上子の筐体と同様に、電磁波を通過させることのできる合成樹脂製であり、その平面形状は四角形を呈している。そして、この筐体１内の周囲には、導電線からなるコイルＣが巻回されている。したがって、このコイルの一部は一方のレールｒ1 と平行状態に保たれている。なお、コイルＣの一部は、他方のレールｒ2 とも平行状態に保たれているが、ここでは、筐体１は一方のレールｒ1 側に寄って設けられているので、レールｒ2 はコイルＣから離れていて、このレールｒ2 に起因する後述する誘導電流はわずかである。したがって、ここではレールｒ1 のみに注目して説明する。このレールｒ2 とコイルＣとの関係については、後述する図３（ｂ），（ｃ），（ｄ）において説明するが、筐体１をレールｒ1 ，ｒ2 間のどの位置に設置するかは適宜決められる。
【００１０】
図１中、イは、レールｒ1 を流れる電流を示している。この電流イとしては、例えば、図示しない架線とレールｒ1 との間を流れる帰線電流やレールｒ1 が軌道回路を形成しているときの軌道回路電流である。そして、図１中、ロは、レールｒ1 に電流イが流れることによって発生する磁界によって誘導されたコイルＣに誘起された電流を示している。この誘起された電流が無電源地上子ａの駆動電源とされ、図２にその詳細が示されている。  
【００１１】
図２中、２は整流回路であって、コイルＣと接続トランスｔを介して接続されていて、レールｒ1 に流れる電流に起因してコイルＣに誘起された電流を整流して本発明の蓄電装置に相当する鉛蓄電池やアルカリ蓄電池等からなる周知の蓄電池（バッテリ）３に蓄電できるように構成されている。そして、この蓄電池３は、スイッチ回路４を介して情報生成回路５及び変調回路６を駆動できるように構成されている。なお、上記蓄電装置としては、上述の蓄電池の他に電気二重層キャパシタ等の他の形式の蓄電装置とすることもできる。
【００１２】
上記情報生成回路５及び変調回路６は、周知の無電源地上子の情報生成回路及び変調回路と同様に構成されていて、情報生成回路５で生成された所定の車上に送信すべき情報、例えば、位置情報を変調回路６で変調処理した後に接続トランスｔを介してコイルＣに出力できるように構成されている。
【００１３】
図２中、７は、フィルタ及びアンプを含んで形成される受信回路であって、上記蓄電池３により駆動されるとともに、コイルＣから接続トランスｔを介して信号を入力できるように構成されている。すなわち、この受信回路３は、図示しない列車の先頭下部に設けられている車上子１０から常時送信されている所定の発振周波数ｆ0 （例えば、１０３ＫＨｚ）を選択的に受信できるように構成されている。そして、この発振周波数ｆ0 を受信中、上記スイッチ回路４をＯＮにできるように構成されている。なお、この発振周波数ｆ0 は、ＡＴＳ等の列車制御システムにおいて車上子１０から常時送信されている通常の信号である。
【００１４】
上記構成からなる無電源地上子ａにおいて、レールｒ1 に流れる電流（帰線電流，軌道回路電流）によりコイルＣに電流が誘起され、その誘起された電流は、整流回路２を介して蓄電池３に蓄電（充電）される。蓄電池３に対する充電は常時行われ、他方、放電は受信回路７に対して常時行われるが、この消費電力は小さく、また、情報生成回路５及び変調回路６に対する電力の供給は、無電源地上子ａ（筐体１）に車上子１０が対向した一瞬であるので、蓄電池３が容量不足を生じるおそれはない。むしろ、蓄電池３が過充電となって性能劣化を生じないように周知の過充電防止装置を整流器２及び蓄電池３間に設けることが望まれる。なお、蓄電池３の容量は、情報生成回路５及び変調回路６を駆動するに必要十分なように決められ、この蓄電池３が筐体１内に内蔵される形式の場合は、その筐体１の容積によっても決められる。もちろん、この蓄電池３は、筐体１外に設けることも可能である。
【００１５】
上述のように、蓄電池３に十分に電力が充電されている状態において、列車が無電源地上子ａに差し掛かると、すなわち、車上子１０が筐体１に対向すると、受信回路３は、車上子１０から送信されている発振周波数ｆ0 を受信し、これによりスイッチ回路４がＯＮとされる。スイッチ回路４のＯＮにより、情報生成回路５及び変調回路６が蓄電池３の電力により駆動されて所定の情報がコイル３から車上に向けて送信される。コイル３から送信された所定の情報は、車上子１０に設けられている図示しないコイルを介して受信されて列車制御用とされる。
【００１６】
なお、上述の例では、スイッチ回路４の動作を車上から送信される発振周波数ｆ0 を受信回路７を用いて受信し、その受信中、ＯＮとなるようにしたが、列車位置を他の手段で検知し、その検知信号により動作させるようにすることもできる。その他の列車位置検知手段としては、例えば、列車の車輪を磁界を用いて検知したり、あるいは、光電素子を用いて検知したりすることによっても実現することができる。
【００１７】
また、上述の例では、蓄電池３、スイッチ回路４及び受信回路７を用いて、列車が検知されたときのみ、地上から車上に向けて所定の情報を送信するようにしたが、これらを省略し、コイルＣで誘起されている電流に基づいて、常時、所定の情報を車上に向けて送信するようにしてもよい。しかし、上述のように、蓄電池３を設けるとともに、列車検知信号に基づいて所定の情報を送信するようにすると、安定した情報送信ができる特長がある。
【００１８】
図３（ａ）は、上記コイルＣを電流を誘起させる誘電コイルＣ1 と地上から車上に向けて所定の情報を送信するための送信コイルＣ0 とを別個にした例である。この場合は、送信コイルＣ0 が誘電コイルＣ1 と分離されているので、情報送信の品質を高めることが期待できる。
【００１９】
図３（ｂ）に示されるコイルＣ′は、上記図１及び図２に示されるコイルＣと同様に、一つのコイルを誘導コイル及び送信コイルに兼用しているが、コイル形状をねん架したところに特徴を有している。このようにコイルをねん架したときは、レールｒ1 ，ｒ2 （図１参照）に流れる電流が軌道回路電流のように一方のレールｒ1 に流れる電流の方向と他方のレールｒ2 に流れる電流の方向が対向するので、ねん架しないコイルの場合、誘起される電流が減じられてしまう。しかし、この図３（ｂ）のように、ねん架したコイルＣ′の場合は、一方のレールｒ1 によって誘起される電流と他方のレールｒ2 によって誘起される電流が加算されて、より大きな誘起電流が得られる特長がある。なお、コイルＣ′のねん架点は、図示の例では中央部とされているが、いずれか一方側に寄せて誘起される電流を調整することもできる。後述するねん架したコイルＣ1 ，Ｃ0 ′の場合も同様である。
【００２０】
図３（ｃ）に示されるコイルＣは、誘導コイルをねん架した形式のコイルＣ1 とし、送信コイルＣ0 を上記図１、図２及び図３（ａ）と同じ形式のコイルとしたものであり、また、図３（ｄ）に示されるコイルＣは、誘導コイルＣ1 及び送信コイルＣ0 ′も共にねん架した形式のコイルとした場合である。
【００２１】
図４は、レールｒ1 （図１及び図２参照）に流れる電流が小さい場合に、又は、筐体１内に誘導コイルＣ1 を多く巻回できない場合のコイル形式を示している。すなわち、このコイルＣは、複数の誘導コイルＣ1 ，Ｃ2 …が設けられていることを特徴としている。このように、誘導コイルＣ1 ，Ｃ2 …が複数設けられたときは、その分だけ大きな誘導電流が得られる効果が有り、また、筐体１内に配設するコイルを減ずることが可能となる。なお、この図４における左側のコイルＣは、上記図１、図２及び図３（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示されるコイル形式とすることもできる。
【００２２】
図５に示されるコイルＣは、上記図４に示される複数の誘起コイルＣ1 ，Ｃ2 …を一つの大きな誘起コイルＣ1 ′としたもので、この場合も、上記図４と同様に、その誘導コイルＣ1 ′の分だけ大きな誘導電流が得られる効果がある。また、筐体１内に配設するコイルを減ずることが可能となる。なお、この図５における左側のコイルＣは、上記図１、図２及び図３（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示されるコイル形式とすることもできる。
【００２３】
図６に示される本発明の他の実施の形態に係る無電源地上子ａ′は、筐体１の上面にソーラパネル（太陽電池）２０を貼設し、このソーラパネル２０で生成した電力を上記蓄電池３（図２参照）に蓄電できるように構成されている。そして、この蓄電池３に蓄電された電力は、上記図２に示されると同様に、列車検知によりスイッチ回路４を介して情報生成回路５及び変調回路６に駆動電源を供給できるように構成されている。なお、このように、ソーラパネル２０を駆動電源とする場合においても、上記図１〜図５に示されるような誘起コイルＣ1 ，Ｃ1 ′を用いることができる。この場合、雨天等により十分に太陽光線が得られない場合も安定した電源を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る無電源地上子の平面図である。
【図２】無電源地上子の詳細図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、コイルの形態例である。
【図４】コイルの形態例である。
【図５】コイルの形態例である。
【図６】本発明の他の形態に係る無電源地上子の斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
ｒ1 ，ｒ2   レール
ａ，ａ′  無電源地上子
１  筐体
２  整流回路
３  蓄電池
４  スイッチ回路
５  情報生成回路
６  変調回路
７  受信回路
２０  送信コイル
Ｃ，Ｃ′  コイル
Ｃ1 ，Ｃ1 ′，Ｃ2 ，Ｃ3 …  誘起コイル
Ｃ0 ，Ｃ0 ′  送信コイル
【図１】
2006001386.tif 000003
【図２】
2006001386.tif 000004
【図３】
2006001386.tif 000005
【図４】
2006001386.tif 000006
【図５】
2006001386.tif 000007
【図６】
2006001386.tif 000008