(57)【要約】【課題】フェールセーフ性能が向上された地上子情報読取装置の提供。【解決手段】第１クロック信号に基づき送信信号および第１参照信号を出力する第１発振部と、第２クロック信号に基づき第２参照信号を出力する第２発振部と、第１クロック信号および第２クロック信号に基づいて、第１参照信号と第２参照信号とを同期させる同期手段と、第１参照信号に基づき、車上子の２次コイルが出力する検知信号を検波し、当該検波の結果に基づいて、地上子が発した地上子情報を示すデータを第１地上子情報として出力する第１受信部と、第２参照信号に基づき、検知信号を検波し、当該検波の結果に基づいて、地上子情報を示すデータを第２地上子情報として出力する第２受信部と、第１地上子情報および第２地上子情報を照合することによって、第１発振部および第２発振部の少なくともいずれか一方の故障を検知する照合監視部と、を有する地上子情報読取装置。【選択図】図１
2011235873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上子から情報を読み取る地上子情報読取装置であって、
第１クロック生成器が出力する第１クロック信号に基づき、第１発振器が、送信信号および第１参照信号を出力する第１発振部と、
第２クロック生成器が出力する第２クロック信号に基づき、第２発振器が、第２参照信号を出力する第２発振部と、
前記第１クロック信号および前記第２クロック信号に基づいて、前記第１参照信号と前記第２参照信号とを同期させる同期手段と、
前記第１参照信号に基づき、１次コイルへの入力として前記送信信号を受ける車上子の２次コイルが出力する検知信号を検波し、当該検波の結果に基づいて、地上子が発した地上子情報を示すデータを第１地上子情報として出力する第１受信部と、
前記第２参照信号に基づき、前記車上子が出力する前記検知信号を検波し、当該検波の結果に基づいて、前記地上子が発した前記地上子情報を示すデータを第２地上子情報として出力する第２受信部と、
前記第１地上子情報および前記第２地上子情報を照合することによって、前記第１発振部および前記第２発振部の少なくともいずれか一方の故障を検知する照合監視部と、
を有する地上子情報読取装置。
【請求項２】
前記第１受信部および前記第２受信部は、それぞれ、前記検知信号を直交検波し、前記検知信号の振幅および位相を解析することにより、前記検波を行うことを特徴とする、請求項１に記載の地上子情報読取装置。
【請求項３】
前記同期手段は、さらに、前記第１発振器が出力する前記第１参照信号および前記第２発振器が出力する前記第２参照信号の位相を所定の位相にするリセット信号を前記第１発振部および前記第２発振部へ同時的に出力するリセット信号生成器を含むことを特徴とする、請求項２に記載の地上子情報読取装置。
【請求項４】
前記同期手段は、前記第１クロック信号および前記第２クロック信号の間の位相のずれ量を判定するずれ判定器を含み、前記ずれ判定器が判定した前記位相のずれ量の大きさが所定値を超えた場合には、前記第１発振器が出力する前記第１参照信号および前記第２発振器が出力する前記第２参照信号の少なくともいずれか一方の位相を調整させる信号を前記第１発振部および前記第２発振部の少なくともいずれか一方へ出力することを特徴とする、請求項１に記載の地上子情報読取装置。
【請求項５】
前記同期手段は、さらに、前記第１クロック信号のクロックをカウントし第１カウント値として出力する第１カウンタ、および、前記第２クロック信号のクロックをカウントし第２カウント値として出力する第２カウンタを含み、
前記ずれ判定器は、前記第１カウント値と前記第２カウント値との差に基づいて前記位相のずれ量の大きさを導出することを特徴とする、請求項４に記載の地上子情報読取装置。
【請求項６】
前記同期手段は、さらに、前記第１カウント値および前記第２カウント値の少なくともいずれか一方に基づいて、前記第１クロック生成器および前記第２クロック生成器の少なくともいずれか一方の動作を監視する動作監視手段を含むことを特徴とする請求項５に記載の地上子情報読取装置。
【請求項７】
前記同期手段は、さらに、前記第１クロック信号および前記第２クロック信号のうちの一方に基づいて、他方から当該一方に同期した同期クロック信号を生成する位相同期回路を含み、
前記第１発振器または第２発振器は、前記同期クロック信号に基づき、前記第１参照信号または前記第２参照信号を出力することを特徴とする、請求項１に記載の地上子情報読取装置。
【請求項８】
前記第１発振部の前記第１発振器は、前記送信信号に代えて搬送波信号を出力し、前記第１発振部の変調器が前記搬送波信号を、前記第１発振部の第１符号発生器が前記第１クロック信号に基づいて発生させる第１符号信号で変調し、前記第１発振部は、当該変調された前記搬送波信号を前記送信信号として出力し、
前記第２発振部の第２符号発生器が前記第２クロック信号に基づいて発生させる第２符号信号を出力し、
前記同期手段は、前記第１クロック信号および前記第２クロック信号に基づいて、前記第１参照信号と前記第２参照信号と同期させるとともに、前記第１符号信号と前記第２符号信号とを同期させ、
前記第１受信部の第１復調器は、前記検知信号を前記第１符号信号で復調し、前記第１受信部は当該復調された信号を、前記検知信号として検波し、当該検波の結果に基づいて、前記第１地上子情報を出力し、
前記第２受信部の第２復調器は、前記検知信号を前記第２符号信号で復調し、前記第２受信部は当該復調された信号を、前記検知信号として検波し、当該検波の結果に基づいて、前記第２地上子情報を出力する、ことを特徴とする請求項１に記載の地上子情報読取装置。
【請求項９】
前記第１復調器は、前記第１受信部の遅延器で遅延させた前記第１符号信号で、前記検知信号を復調し、
前記第２復調器は、前記第２受信部の遅延器で遅延させた前記第２符号信号で、前記検知信号を復調する、ことを特徴とする請求項８に記載の地上子情報読取装置。
【請求項１０】
前記同期手段は、前記第１クロック信号および前記第２クロック信号の間の位相のずれ量を判定するずれ判定器を含み、前記ずれ判定器が判定した前記位相のずれ量の大きさが所定値を超えた場合には、
前記第１発振器が出力する前記第１参照信号および前記第２発振器が出力する前記第２参照信号のすくなくともいずれか一方の位相を調整し、かつ前記第１符号発生器が出力する前記第１符号信号および前記第２符号発生器が出力する前記第２符号信号の少なくともいずれか一方の位相を調整する信号を前記第１発振部および前記第２発振部の少なくともいずれか一方へ出力することを特徴とする、請求項８に記載の地上子情報読取装置。
【請求項１１】
地上子から情報を読み取る地上子情報読取装置が行う地上子情報読取方法であって、
第１発振部の第１クロック生成器が出力する第１クロック信号に基づき、前記第１発振部の第１発振器が、送信信号および第１参照信号を出力するステップと、
第２発振部の第２クロック生成器が出力する第２クロック信号に基づき、前記第２発振部の第２発振器が、第２参照信号を出力するステップと、
同期手段が、前記第１クロック信号および前記第２クロック信号に基づいて、前記第１参照信号と前記第２参照信号とを同期させるステップと、
第１受信部が、前記第１参照信号に基づき、１次コイルへの入力として前記送信信号を受ける車上子の２次コイルが出力する検知信号を検波し、当該検波の結果に基づいて、地上子が発した地上子情報を示すデータを第１地上子情報として出力するステップと、
第２受信部が、前記第２参照信号に基づき、前記車上子が出力する前記検知信号を検波し、当該検波の結果に基づいて、前記地上子が発した前記地上子情報を示すデータを第２地上子情報として出力するステップと、
照合監視部が、前記第１地上子情報および前記第２地上子情報を照合することによって、前記第１発振部および前記第２発振部の少なくともいずれか一方の故障を検知するステップと、
を有する地上子情報読取方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点制御方式の自動列車保安装置に関し、特に、点制御方式の自動列車保安装置において地上子から情報を読み取る地上子情報読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動列車保安装置である自動列車停止装置（ＡＴＳ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｒａｉｎ  Ｓｔｏｐ）は、非特許文献１に示される様に、運転士が信号を見落として進行した場合に、ブレーキ指令を出力して衝突、脱線などの列車事故を防止する保安装置の一つである。ＡＴＳにおいて、地上子情報読取装置は、車上子アンテナを介して地上子を検出し、地上子が保持する信号機の情報を読み取る装置である。
【０００３】
ＡＴＳの方式の１つに変周式があり、変周式ＡＴＳは車上子アンテナを帰還回路として常時一定の周波数で発振し、車上子と地上子の結合時に、発振周波数が地上子の共振周波数に変化することで、地上子を検出し地上子情報を読み取る。地上子の共振周波数は、地上子情報（信号機の色）に従って設定される。
【０００４】
上記の変周式ＡＴＳは、車上子を帰還回路とした発振方式であり、周辺金属の影響で発振が停止する、また妨害波などの外乱ノイズの影響を受けやすい課題があり、その課題を解消する改良型の変周式ＡＴＳがある。
【０００５】
改良型の変周式ＡＴＳとして、例えば特許文献１に示す地上子情報読取装置は、車上子と発振回路部と電力増幅器と同期検波回路部及び演算部とを有し、発振回路部が出力する周波数の信号を、車上子の１次側コイルに入力するとともに、当該信号は、参照信号として同期検波回路へ入力される。同装置にあっては、車上子が地上子と電磁結合したときに同期検波回路から検出信号を出力し、地上子を検出し地上子が保持する地上子情報を読み取る構成となっている。
【０００６】
上記の様に、改良型の変周式ＡＴＳでは、地上子を検出するための送信信号を車上子（の１次側コイル）から送信し、車上子（の２次側コイル）を介して受信される検知信号を、送信側の参照信号で直交検波し、直交検波で出力される検波データ（Ｉ／Ｑデータ）の振幅値と位相値を解析することによって、地上子を検出し地上子に保持された地上子情報が読み取られる。
【０００７】
変周式ＡＴＳの地上子情報読取装置は列車保安装置であり、その機能として万が一、装置故障が発生した際に、列車事故につながる誤った地上子情報の出力を防止し、列車運行の安全を確保するフェールセーフ機能が重要である。
【０００８】
しかしながら、特許文献１では、たとえば発振回路部が故障した場合、送信信号の出力が停止し地上子を検知できなくなり、地上子情報を読み取ることができない。（地上子を空振りしてしまう。）
【０００９】
また、送信信号の周波数がずれる様な発振回路部の故障では、地上子の共振周波数に対応しない送信信号を出力するために、地上子情報を読み取ることができない。さらに、本来検知する地上子とは異なった地上子を検知し、誤った地上子情報を出力することもある。
【００１０】
この様な装置故障の状態で列車が赤信号に接近した場合には、地上子が保持する停止指示の地上子情報を正しく読み取れないので、列車は赤信号を無視して進行し、衝突・脱線の重大事故につながる恐れがある。装置故障が生じた場合には、故障を迅速かつ確実に検出し、故障検出後は列車運行の安全が保たれるように列車を制御する必要がある。
【００１１】
しかし特許文献１では、前述したような発振回路の故障ならびに他の回路故障を検出できる構成となっていないので、装置故障時に誤った地上子情報を列車制御装置へ出力し、列車の衝突・脱線などの重大事故につながる課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平１０−７６９４７号公報
【特許文献２】特開２００８−１３４８号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】「信号概論  ＡＴＳ・ＡＴＣ  ［改訂版］」、社団法人日本鉄道電気技術協会
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記従来技術における課題を鑑み、本発明は、フェールセーフ性能が向上された地上子情報読取装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明の一態様にかかる地上子情報読取装置は、第１クロック信号に基づき、第１発振器が、送信信号および第１参照信号を出力する第１発振部と、第２クロック信号に基づき、第２発振器が、第２参照信号を出力する第２発振部と、第１クロック信号および第２クロック信号に基づいて、第１参照信号と第２参照信号とを同期させる同期手段と、第１参照信号に基づき、車上子の２次コイルが出力する検知信号を検波し、当該検波の結果に基づいて、地上子が発した地上子情報を示すデータを第１地上子情報として出力する第１受信部と、第２参照信号に基づき、検知信号を検波し、当該検波の結果に基づいて、地上子情報を示すデータを第２地上子情報として出力する第２受信部と、第１地上子情報および第２地上子情報を照合することによって、第１発振部および第２発振部の少なくともいずれか一方の故障を検知する照合監視部と、を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によって、従来技術による地上子情報読取装置よりもフェールセーフ性能が向上した地上子情報読取装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施の形態１を示す地上子情報読取装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るデジタル発振器の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る直交検波器の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る地上子判定手段での振幅値と位相値の閾値を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る同期手段の構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係るリセット手段での同期処理を説明するタイムチャートである。
【図７】この発明の実施の形態１に係る位相調整手段での同期処理を説明するタイムチャートである。
【図８】この発明の実施の形態１に係る同期手段の動作を説明するフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態２を示す同期手段の構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態３を示す地上子情報読取装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係る同期手段の構成を示すブロック図である。
【図１２】この発明の実施の形態４を示す地上子情報読取装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】この発明の実施の形態４に係る符号信号の適用による効果を説明する図である。
【図１４】この発明の実施の形態４に係る符号発生器Ａの構成を示すブロック図である。
【図１５】符号信号の同期処理を説明するタイムチャートである。
【図１６】従来技術による改良型変周式ＡＴＳに２重構成の系間照合のための構成を適用した場合の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
２重構成による系間照合による装置故障の検出
実施の形態１を説明する前に、２重構成の系間照合のための構成により地上子情報読取装置の装置故障検出を実現する場合における、当該構成およびそのような構成に内在する課題について説明する。
【００１９】
一般に、列車保安装置では、装置を２重構成とし、装置の出力データならびに処理経過データをお互いに比較照合し、出力データならびに処理経過データが一致すれば装置が正常に動作している、逆に出力データならびに処理経過データが不一致であればどちらか一方の装置が故障しているとして、装置の健全性をチェックする故障検出機能が広く用いられている。この様に、装置故障の検出手段として２重構成の系間照合で検出する方式は有効である。
【００２０】
図１６は、上述のような２重構成の系間照合のための構成によって装置故障検出機能を特許文献１に適用した場合の装置構成の例図である。地上子を検知するために車上子から送信する送信信号を処理部Ａが出力する。車上子を介して受信される検知信号は処理部Ａおよび処理部Ｂにおいて受信され、受信された検知信号は、参照信号で直交検波され、検波データの振幅値と位相値を解析して地上子の存在を検知する。
【００２１】
ここで処理部Ｂの参照信号に、処理部Ａで生成された参照信号を用いた場合の課題を述べる。たとえば、何らかの要因で処理部Ａの参照信号に故障が生じた場合、処理部Ａでは故障した参照信号で直交検波した検波データＡは誤った結果であり、同様に処理部Ａの参照信号を用いる処理部Ｂでも検波データＢは誤った結果である。処理部Ａと処理部Ｂが同様な誤った検波データＡおよびＢであるため、地上子検知も誤った結果となるが、系間照合では誤った地上子検知結果で照合が一致するため、処理部Ａの参照信号に生じた故障を検出することができない。そのため故障が内在化し、地上子を誤検知し誤った地上子情報が出力されるなど、装置はフェールセーフ機能を発揮でなくなる。
【００２２】
上記のような故障の内在化を防ぐため、処理部Ｂにおける直交検波に用いる参照信号は処理部Ｂで生成した参照信号を用い、処理部Ａとは独立した直交検波処理、地上子検知処理とする必要がある。しかし一方で、処理部Ａと処理部Ｂで独立的に参照信号が生成されるために処理部Ａの参照信号と処理部Ｂの参照信号は非同期の信号となり、以下に記載する新たな課題が生じる。
【００２３】
処理部Ａが車上子から受信する検知信号および直交検波に用いる参照信号は、もともと同じ信号なのでお互いに信号は同期しているが、処理部Ｂが車上子から受信する検知信号と処理部Ｂで生成した参照信号とは非同期となる。検知信号と参照信号とが非同期となる処理部Ｂでは、直交検波後の検波データの位相値が変動（位相が回転）するために、振幅値と位相値を用いた閾値判定で地上子を正しく検知することができない。
【００２４】
さらには、処理部Ｂの検波データの位相値が常に変動するので、処理部Ａと処理部Ｂの検波データ（検波データＡおよびＢ）による系間照合では、データの不一致が頻繁に発生する。そのため、処理部Ａと処理部Ｂが正常に機能している場合でも、装置故障と判定してしまい、故障検出機能が正常に動作しないという課題がある。
【００２５】
以上、装置故障の検出を２重構成の系間照合で実現する場合の課題について説明した。以下、本発明の実施の形態１による地上子情報読取装置について説明する。
【００２６】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による地上子情報読取装置１００の構成を示すブロック図である。列車に搭載される地上子情報読取装置１００は、車上子２００と接続され、地上子４００が保持する地上子情報の読み取り処理を行う処理部Ａ１１ａと、同じく地上子情報の読み取り処理を行う処理部Ｂ１１ｂと、処理部Ａ１１ａと処理部Ｂ１１ｂを同期する同期手段２１と、処理部Ａ１１ａと処理部Ｂ１１ｂから出力される地上子情報を比較照合し装置故障を検知する照合／監視部３１を備える。地上子情報読取装置１００は地上子４００から読み取った地上子情報を列車制御装置３００へ出力する。地上に設置される地上子４００は、コイルとコンデンサで所定の共振周波数を有する共振回路を構成し、当該共振周波数と所定の地上子情報Ａとが対応付けられ設定される。
【００２７】
図１を参照すれば、処理部Ａ１１ａは発振部Ａ１３ａと受信部Ａ１５ａを備え、発振部Ａ１３ａにおいては、デジタル発振器Ａ１３３ａが、クロック生成器Ａ１３１ａから供給される動作クロック（クロック信号Ａ）に基づき、地上子を検知するための送信信号を生成する。送信信号は増幅器で電力増幅され、車上子２００の１次側コイルから地上へ送信される。
【００２８】
車上子２００は、１次側コイルと２次側コイルで構成され、１次側コイルと２次側コイルは磁気的に弱く結合している。他方、地上子４００は、コイルとコンデンサで共振回路を構成する。この地上子４００の共振周波数には、たとえば７３ｋ、８０ｋ、８５ｋ、９０ｋ、９５ｋ、１０３ｋ、１０８．５ｋ、１２３ｋ、１３０ｋ［Ｈｚ］が含まれ、共振周波数は地上子情報（例えば、信号機が現示する色）に従って設定される。ここで示した地上子４００の共振周波数は一例であり、設定される周波数は鉄道事業者によって一般には異なる。
【００２９】
発振部Ａ１３ａから送信された送信信号は、車上子２００の２次側コイルから受信され、処理部Ａ１１ａの受信部Ａ１５ａで、受信した検知信号の振幅成分と位相成分を解析して地上子が保持する地上子情報を読み取る。受信部Ａ１５ａは、増幅器、直交検波器Ａ１５３ａ、地上子判定手段Ａ１５１ａを備え、受信した検知信号は増幅器を介して直交検波器Ａ１５３ａの入力となる。直交検波器Ａ１５３ａではデジタル発振器Ａ１３３ａが生成した送信信号を参照信号として入力し、当該参照信号で、受信した検知信号を直交検波する。直交検波器Ａ１５３ａは直交検波の結果出力である検波データＡは、地上子判定手段Ａ１５１ａへ出力される。
【００３０】
他方、処理部Ｂ１１ｂは、発振部Ｂ１３ｂと受信部Ｂ１５ｂを備える。受信部Ｂ１５ｂは、増幅器、直交検波器Ｂ１５３ｂ、地上子判定手段Ｂ１５１ｂで構成され、処理部Ａ１５ａの発振部Ａ１３ａが送信した送信信号によって車上子２００の２次側コイルから受信される検知信号を、増幅器を介して直交検波器Ｂ１５３ｂへの入力とする。直交検波器Ｂ１５３ｂでは、処理部Ｂ１１ｂの発振部Ｂ１３ｂが生成した参照信号を用いて、検知信号を直交検波する。直交検波器Ｂ１５３ｂは直交検波の結果出力である検波データＢを地上子判定手段Ｂ１５１ｂへ出力する。処理部Ｂの発振部１３ｂは、クロック生成器１３１ｂ、デジタル発振器Ｂ１３３ｂを備え、クロック生成器１３１ｂから供給される動作クロック（クロック信号Ｂ）に基づいてデジタル発振器Ｂ１３３ｂが参照信号を生成する。
【００３１】
このとき、同期手段２１は、処理部Ａの動作信号である動作クロックパルス（クロック信号Ａ）を、クロック生成器Ａ１３１ａから入力し、また処理部Ｂの動作信号である動作クロックパルス（クロック信号Ｂ）を、クロック生成器１３１ｂから入力し、処理部Ｂ１１ｂのデジタル発振器Ｂ１３３ｂに対し、当該発振器Ｂ１３３ｂを処理部Ａ１１ａのデジタル発振器Ａ１３３ａに同期させるための調整信号（リセット信号、位相増分信号（後述））を出力する。これにより処理部Ｂ１１ｂは処理部Ａ１１ａに同期し、デジタル発振器Ａ１３３ａとデジタル発振器Ｂ１３３ｂから出力される参照信号Ａ（送信信号）と参照信号Ｂとは同期した信号波形を示すようになる。
【００３２】
処理部Ａ１１ａの地上子判定手段Ａ１５１ａは、検波データＡについてその振幅値と位相値の解析を行い、予め設定した所定の閾値と比較することで、地上子の検知を行い、地上子４００に設定された地上子情報を読み取る。地上子判定手段Ａ１５１ａは、読み取った地上子情報を地上子情報Ａとして照合／監視部３１と列車制御装置３００へ出力する。
【００３３】
同じく、処理部Ｂ１１ｂの地上子判定手段Ｂ１５１ｂは、検波データＢについてその振幅値と位相値の解析を行い、予め設定した所定の閾値と比較することで、地上子の検知を行い、地上子４００に設定された地上子情報を読み取って、照合／監視部３１と列車制御装置３００へ地上子情報Ｂとして出力する。
【００３４】
次に、車上子２００が地上子４００上を通過する際に車上子２００の２次側コイルから出力される検知信号の変化について説明する。車上子２００が地上子４００上を通過するよりも前、つまり、車上子２００と地上子４００が電磁結合していない状態では、車上子２００の１次側コイルと２次側コイルが磁気的に弱く結合しているので、車上子２００の２次側コイルから出力される検知信号の振幅レベルは小さい。一方、車上子２００が地上子４００上を通過している間、つまり、車上子２００と地上子４００が電磁結合した状態では、車上子２００のコイルと地上子４００内の共振コイルが強く結合し、検知信号のうち地上子４００の共振周波数に対応する検知信号が、車上子２００の２次側コイルから強く、また、検知信号の位相が変化して出力される。
【００３５】
この様に、車上子２００が地上子４００上を通過する際に、車上子２００の２次側コイルから出力される検知信号は、その信号強度と信号位相が変化する。そのため、地上子判定手段Ａ１５１ａと地上子判定手段Ｂ１５１ｂは、直交検波器ＡおよびＢ（１５３ａ、ｂ）から出力される検波データＡおよびＢの振幅値と位相値を解析し、予め定めた閾値で判定することにより地上子４００を検知することができる。
【００３６】
照合／監視部３１では、処理部Ａ１１ａからの地上子情報Ａと、処理部Ｂ１１ｂからの地上子情報Ｂを比較照合する。この比較照合で地上子情報ＡおよびＢの内容が一致した場合、照合／監視部３１は、処理部ＡおよびＢ（１１ａ、ｂ）の処理動作は健全であると判断する。逆に、地上子情報ＡおよびＢの内容に不一致が存在する場合には、照合／監視部３１は、処理部Ａの処理動作および処理部Ｂの処理動作の少なくともいずれか一方に異常があると判断する。照合／監視部３１での照合結果は、列車制御装置３００に出力する（故障検知信号）。ここでは地上子情報を系間で比較照合する構成を説明したが、照合／監視部３１は、処理部ＡおよびＢ（１１ａ、ｂ）の直交検波器ＡおよびＢ（１５３ａ、ｂ）が出力する検波データＡおよびＢを比較照合する構成としてもよい。
【００３７】
列車制御装置３００は、地上子から読み取った地上子情報ＡおよびＢと、照合／監視部３１が出力する照合結果（故障検知信号）を入力とする。列車制御装置３００は、地上子情報ＡおよびＢの少なくともいずれか一方をもとに列車が衝突または脱線事故に至らないように、列車ブレーキを制御し列車の安全を確保すると共に、照合結果（故障検知信号）をもとに地上子情報ＡおよびＢの健全性を確認する。
【００３８】
図２は、デジタル発振器Ａ１３３ａのブロック図である。本図を参照し、処理部Ａ１１ａ内のデジタル発振器Ａ１３３ａの構成について説明する。処理部Ａ１１ａのデジタル発振器Ａ１３３ａには、デジタル信号処理により各種信号を生成するＤｉｒｅｃｔ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ（ＤＤＳ）を適用することができる。その構成は、出力する波形データを予めメモリ４３ａに記憶しておき、アドレス・カウンタＡ４１ａは、メモリ４３ａのメモリ・アドレスを指定し、波形データをサイクリックに読み出すことで出力波形を生成する。アドレス・カウンタＡ４１ａは位相増分信号とリセット信号を入力とし、加算器４５ａと遅延器４７ａで構成される。アドレス・カウンタＡ４１ａのアドレス値は位相増分信号に応じて増加し、リセット信号を受けることでカウンタ値がゼロクリアされる。位相増分信号とリセット信号は、後述する同期手段２１にて生成され、処理部Ａ１１ａのデジタル発振器Ａ１３３ａと処理部Ｂ１１ｂのデジタル発振器Ｂ１３３ｂの信号同期に用いられる。図２ではメモリ４３ａに記録する波形データの一例として、地上子の共振周波数に対応する狭帯域信号（正弦波）４５ａを示している。デジタル発振器Ａ１３３ａは、地上子４００の共振周波数に対応する信号を生成するが、地上子４００に設定される共振周波数は、たとえば７３ｋＨｚ、８０ｋＨｚ、８５ｋＨｚ、９０ｋＨｚ、９５ｋＨｚ、１０３ｋＨｚ、１０８．５ｋＨｚ、１２３ｋＨｚ、１３０ｋＨｚなどが使用される。
【００３９】
出力波の周波数と、クロック生成器Ａ１３１ａから供給される動作クロック周波数、位相増分信号、メモリ４３ａのメモリサイズ（メモリ長）の関係を（式１）に示す。（式１）が示すように、動作クロック周波数とメモリサイズを一定とした場合、位相増分信号によって示される位相増加量を制御することで、出力波の周波数を任意の値に設定することができる。
【数１】
2011235873.tif 000003
【００４０】
なお、ここでは処理部Ａ１１ａのデジタル発振器Ａ１３３ａについて説明したが、処理部Ｂ１１ｂのデジタル発振器Ｂ１３３ｂの構成も同じ構成である。
【００４１】
処理部Ａ１１ａのデジタル発振器Ａ１３３ａが生成した送信信号は、増幅器で電力増幅され、車上子２００から送信される。送信された送信信号は、車上子２００の２次側コイルから受信され、増幅器を介して直交検波の入力（検知信号）となる。
【００４２】
つぎに直交検波器Ａ１５３ａの構成について説明する。
【００４３】
図３は、直交検波器Ａ１５３ａのブロック図である。直交検波器Ａ１５３ａは、車上子２００の２次側コイルを介して受信した検知信号と、処理部Ａ１１ａのデジタル発振器Ａ１３３ａで生成した参照信号を入力信号とする。また直交検波器Ｂ１５３ｂは、受信した検知信号と処理部Ｂ１１ｂのデジタル発振器Ｂ１３３ｂで生成した参照信号を入力とする。図３は処理部Ａ１１ａの直交検波器Ａ１５３ａを例にとり、直交検波器の構成を説明する。処理部Ｂ１１ｂの直交検波器Ｂ１５３ｂも同じ構成である。
【００４４】
直交検波器Ａ１５３ａは、受信した検知信号とデジタル発振器で生成した参照信号を乗算器５１で乗算する。乗算した波形の高調波成分をローパスフィルタ５５で除去しＩｎ−Ｐｈａｓｅ成分（Ｉ成分）の信号（Ｉ成分データ）を出力する。また移相器５９で９０度の位相回転を受けた参照信号と受信した検知信号を、乗算器５３で乗算し高調波成分をローパスフィルタ５７で除去しＱｕａｄｒａｔｕｒｅ−Ｐｈａｓｅ成分（Ｑ成分）の信号（Ｑ成分データ）を出力する。直交検波器Ａ１５３ａは、受信した検知信号を参照信号で検波し、Ｉｎ−Ｐｈａｓｅ成分とＱｕａｄｒａｔｕｒｅ−Ｐｈａｓｅ成分の信号（Ｉ成分データおよびＱ成分データ）を検波データＡとして、地上子判定手段Ａ１５１ａへ出力する。
【００４５】
地上子判定手段Ａ１５１ａは、直交検波器Ａ１５３ａが出力するＩｎ−Ｐｈａｓｅ成分とＱｕａｄｒａｔｕｒｅ−Ｐｈａｓｅ成分の信号を検波データＡとして入力し、振幅と位相を解析する。振幅値は（式２）で、位相値は（式３）で算出される。
【数２】
2011235873.tif 000004
【数３】
2011235873.tif 000005
【００４６】
図４は、地上子判定手段Ａ１５１ａが地上子の判定の際の振幅および位相の閾値との関係を示す図である。図４においては、横軸がＩｎ−Ｐｈａｓｅ成分、縦軸がＱｕａｄｒａｔｕｒｅ−Ｐｈａｓｅ成分を示した２次元平面が示されており、原点０からの距離が振幅を示し、原点０に対する方向（例えば、Ｉ成分軸となす角として定量化される。）が位相を示している。ここで車上子２００が地上子４００上にない場合でのＩｎ−Ｐｈａｓｅ成分とＱｕａｄｒａｔｕｒｅ−Ｐｈａｓｅ成分でプロットした点がプロット点６５である。車上子２００が地上子４００上にあり結合した場合での地上子共振周波数に対応する検知信号のＩｎ−Ｐｈａｓｅ成分とＱｕａｄｒａｔｕｒｅ−Ｐｈａｓｅ成分をプロットしたものがプロット点６７となる。地上子検知の判定に用いる閾値は、閾値６１のように２次元平面上に設定される。閾値６１によって仕切られた斜線領域６３が地上子の判定領域である。車上子２００と結合した地上子４００の共振周波数に対応する検知信号のＩｎ−Ｐｈａｓｅ成分とＱｕａｄｒａｔｕｒｅ−Ｐｈａｓｅ成分をプロットしたプロット点が、上記の地上子との結合を判定する斜線領域６３に入った場合は、車上子２００が地上子４００と結合状態にあると判断し、検知信号の周波数が地上子４００に設定された共振周波数であると判断する。
【００４７】
つぎに、処理部Ａ１１ａと処理部Ｂ１１ｂを同期させる同期手段２１について説明する。
【００４８】
図５は、同期手段２１の構成を示すブロック図である。同期手段２１は、位相ずれ検出部７１と位相調整部７９で構成される。位相ずれ検出部７１はカウンタＡ７３ａ、カウンタＢ７３ｂ、比較器７５、ずれ判定器７７を備え、位相調整部７９は位相増分設定器８１とリセット手段８３を備え、リセット手段８３は、起動確認手段８５とリセット信号生成器８７を備える。
【００４９】
図５において、同期手段２１は、機能的には大きく２つの構成要素からなり、ひとつは、デジタル発振器ＡおよびＢ（１３３ａ、ｂ）の出力波形間の位相オフセットを解消する機能ブロックであるリセット手段８３と、もう１つは、位相ずれ検出部７１と位相増分設定器８１とで構成され、デジタル発振器ＡおよびＢ（１３３ａ、ｂ）の出力波形間の周波数の差（周波数偏差）を調整する機能ブロックである。
【００５０】
まず、デジタル発振器ＡおよびＢ（１３３ａ、ｂ）の位相オフセットを解消するリセット手段８３の構成と、その働きについて説明する。デジタル発振器ＡおよびＢ（１３３ａ、ｂ）の位相オフセットは、処理部Ａのデジタル発振器Ａ１３３ａと処理部Ｂのデジタル発振器Ｂ１３３ｂが信号波形の生成を開始するまでの起動タイミングの違いに起因する位相ずれと、デジタル発振器ＡおよびＢ（１３３ａ、ｂ）の周波数偏差によって蓄積した出力信号波形の位相ずれである。
【００５１】
リセット手段８３は、処理部Ａ１１ａのデジタル発振器Ａ１３３ａと処理部Ｂ１１ｂのデジタル発振器Ｂ１３３ｂのアドレス・カウンタ（４１ａ等）を同時にリセットクリアすることで、処理部Ａ１１ａと処理部Ｂ１１ｂの送信信号ならびに参照信号ＡおよびＢの位相オフセットを解消する。リセット手段８３は起動確認手段８５、リセット信号生成器８７を備える。起動確認手段８５は、処理部Ａ１１ａのデジタル発振器Ａ１３３ａと、処理部Ｂ１１ｂのデジタル発振器Ｂ１３３ｂが起動したことを検出し、リセット信号生成器８７に検出結果を出力する。リセット信号生成器８７は、処理部Ａ１１ａのデジタル発振器Ａ１３３ａと、処理部Ｂ１１ｂのデジタル発振器Ｂ１３３ｂへリセット信号を出力する。
【００５２】
起動確認手段８５は、処理部Ａ１１ａのクロック生成器Ａ１３１ａの動作クロックパルス（クロック信号Ａ）と、処理部Ｂ１１ｂのクロック生成器１３１ｂの動作クロックパルス（クロック信号Ｂ）を入力とし、これらの動作クロックパルスを用いて、デジタル発振器ＡおよびＢ（１３３ａ、ｂ）が起動するまでの時間を予め設定したタイマーを動作させた後、デジタル発振器ＡおよびＢ（１３３ａ、ｂ）の起動を確認する。また起動確認手段８５の異なった構成として、デジタル発振器の出力波形を入力し出力波形が生成されていることを直接確認する手段（不図示）もある。
【００５３】
図６は、リセット手段８３がする、位相オフセットの解消を説明するタイムチャートである。図６においては、リセット手段８３が出力するリセット信号の波形、処理部Ａ１１ａのデジタル発振器Ａ１３３ａのアドレス・カウンタＡ４１ａがカウントするアドレス値、デジタル発振器Ａ１３３ａの出力波形、処理部Ｂ１１ｂのデジタル発振器１３３ｂのアドレス・カウンタＢ（不図示）がカウントするアドレス値、デジタル発振器Ｂ１３３ｂの出力波形が例示される。
【００５４】
起動確認手段８５で、デジタル発振器Ａ１３３ａとデジタル発振器Ｂ１３３ｂが起動したことを確認し、リセット信号生成器８７からリセット信号が出力されたタイミングをポイントＴＲＳＴとして示す。リセット手段８３から出力されたリセット信号で、デジタル発振器Ａ１３３ａとデジタル発振器Ｂ１３３ｂのアドレス・カウンタＡおよびＢがリセットクリアされ、両アドレス値はゼロからカウントを再開する。
【００５５】
この様に、処理部Ａ１１ａのデジタル発振器Ａ１３３ａと処理部Ｂ１１ｂのデジタル発振器Ｂ１３３ｂのアドレス・カウンタＡおよびＢを同時にリセットクリアすることで、処理部Ａ１１ａと処理部Ｂ１１ｂの送信信号ならびに参照信号ＡおよびＢの位相オフセットを解消し、処理部Ａ１１ａのデジタル発振器Ａ１３３ａが出力する送信信号および参照信号Ａに、処理部Ｂ１１ｂのデジタル発振器Ｂ１３３ｂが出力する参照信号Ｂを同期させることができる。
【００５６】
つぎに、デジタル発振器ＡおよびＢ（１３３ａ、ｂ）の出力の周波数偏差を調整する位相ずれ検出部７１と位相増分設定器８１の構成と、その働きについて説明する。デジタル発振器ＡおよびＢ（１３３ａ、ｂ）の出力波形の周波数偏差の原因は、処理部Ａ１１ａのクロック生成器Ａ１３１ａと処理部Ｂ１１ｂのクロック生成器１３１ｂが出力する動作クロック（クロック信号ＡおよびＢ）のクロック周波数の偏差である。位相ずれ検出部７１は、クロック生成器Ａ１３１ａとクロック生成器１３１ｂのクロック（クロック信号ＡおよびＢ）間のずれを検出し、そのずれ量をもとに位相増分設定器８１が処理部Ｂのデジタル発振器Ｂ１３３ｂの位相増分を調整することで、処理部Ａ１１ａと処理部Ｂ１１ｂの送信信号ならびに参照信号ＡおよびＢ間の周波数偏差を解消する。これにより、処理部Ａ１１ａのデジタル発振器Ａ１３３ａが出力する送信信号ならびに参照信号Ａに、処理部Ｂ１１ｂのデジタル発振器Ｂ１３３ｂが出力する参照信号Ｂを同期させることができる。
【００５７】
位相ずれ検出部７１は、カウンタＡ７３ａで処理部Ａ１１ａのクロック生成器Ａ１３１ａからの動作クロックパルス数をカウントし、同じくカウンタＢ７３ｂで処理部Ｂ１１ｂのクロック生成器１３１ｂの動作クロックパルス数をカウントする。比較器７５は、カウンタＡ７３ａとカウンタＢ７３ｂのカウント値ＡおよびＢを入力とし、その差分値を出力する。ここではカウンタＢ７３ｂのカウント値ＢからカウンタＡ７３ａのカウント値Ａを引き算する構成とする。
【００５８】
ずれ判定器７７は、比較器７５からの差分値を入力し、その差分値の絶対値が１より大きければ（差分値が＋１または−１で）、クロック生成器Ａ１３１ａとクロック生成器１３１ｂの間にクロックずれが生じたことを検出する。差分値がゼロであれば、動作クロック（クロック信号ＡおよびＢ）は、１クロック未満のクロックずれに収まっており、クロックずれが生じていないと判定する。また、ずれ判定器７７は、クロックずれを検出すると、カウンタＡ７３ａとカウンタＢ７３ｂに対してカウンタリセット信号を出力してカウント値をゼロクリアする。位相増分設定器８１は、ルックアップテーブルの構成とし、ずれ判定器７７が出力するクロックずれ量に対して、デジタル発振器（例えば、デジタル発振器Ｂ１３３ｂ）に設定する位相増分量Ｂを出力する。前述したようにデジタル発振器の出力信号周波数は、（式１）に示す関係で設定され、デジタル発振器が地上子の共振周波数に対応する送信信号（周波数）を生成できるように位相増分には予め定められた値が設定される。このときの位相増分をΔθとすると、位相増分設定器８１を構成するルックアップテーブルには、クロックずれ量「ゼロ」には、位相増分量ＢとしてΔθ、クロックずれ量「＋１」には、位相増分量Ｂとして「ゼロ」、クロックずれ量「−１」には、位相増分量Ｂとして「２×Δθ」が設定されればよい。なお、位相増分量Ａは、コンスタント（Δθ）であってよい。
【００５９】
図７は、位相ずれ検出部７１と位相増分設定器８１におけるクロックずれの検出から周波数偏差の解消までを説明するタイムチャートである。図７において、ずれ判定器７７の出力信号、処理部Ａ１１ａのデジタル発振器１３３ａの出力波形、処理部Ｂ１１ｂのデジタル発振器１３３ｂの出力波形が例示される。
【００６０】
図７では、処理部Ｂ１１ｂのクロック生成器１３１ｂが処理部Ａ１１ａのクロックに対して、クロックが進んでいる状態である。（クロック周波数でクロック生成器１３１ｂがクロック生成器Ａ１３１ａよりクロック周波数が高い状態）。このときデジタル発振器Ｂ１３３ｂの出力信号は、デジタル発振器Ａ１３３ａの出力波形に対して、信号の位相差ｄＰで示すように、位相が進んでいる状態である。ずれ判定器７７の出力信号は、クロックずれが検出されると、その出力値がタイミングポイントＴＰにおいてクロックずれ量「＋１」に変化する。このずれ判定器７７の出力信号（位相増分設定信号）を受けて、位相増分設定器８１はルックアップテーブルからクロックずれ量「＋１」に対する位相増分量Ｂ「ゼロ」値を読み出し、処理部Ｂ１１ｂのデジタル発振器Ｂ１３３ｂに動作クロックの１クロックだけ位相増分量Ｂ「ゼロ」を設定する。
【００６１】
位相増分量Ｂを「ゼロ」としたことで、デジタル発振器Ｂ１３３ｂのアドレス値は変化せず、タイミングポイントＴＰで示すように、デジタル発振器Ｂ１３３ｂの出力波形の位相の変化を遅らせる（区間Ｚ）。つぎの動作クロックでは、位相増分量Ｂをもとの「Δθ」に戻すことで、デジタル発振器Ｂ１３３ｂのアドレス値がカウントアップを再開し、位相変化を伴った出力波形の出力が再開される。
【００６２】
これにより、デジタル発振器Ａ１３３ａの出力波形とデジタル発振器Ｂ１３３ｂの出力波形の４４３を同期することができる。
【００６３】
逆に、処理部Ｂ１１ｂのクロック信号Ｂが、処理部Ａ１１ａのクロック信号Ａに対して遅れる状態では、ずれ判定器７７が出力するクロックずれ量は「−１」となり、位相増分設定器８１が、デジタル発振器Ｂ１３３ｂの位相増分量Ｂに「２倍のΔθ」を１クロック分だけ設定する。これにより、デジタル発振器Ｂ１３３ｂの出力波形を、１クロック分だけ余計に進めることができ、よって出力波形の遅れが解消され、デジタル発振器Ａ１３３ａの出力波形とデジタル発振器Ｂ１３３ｂの出力波形を同期させることができる。
【００６４】
この様に、クロック生成器Ａ１３１ａとクロック生成器１３１ｂのクロックずれを検出し、そのずれ量をもとに処理部Ｂのデジタル発振器Ｂ１３３ｂの位相増加量（位相増分量Ｂ）を調整することで、処理部Ａのデジタル発振器Ａ１３３ａが出力する送信信号ならびに参照信号Ａに、処理部Ｂのデジタル発振器Ｂ１３３ｂが出力する参照信号Ｂを同期させることができる。
【００６５】
図８は、同期手段２１がする同期処理の動作を説明するフローチャートである。
【００６６】
ステップＳ１０１において、同期手段２１は、リセット手段８３の起動確認手段８５でデジタル発振器ＡおよびＢ（１３３ａ、ｂ）の起動を確認する。確認されれば、処理は、ステップＳ１０３へ進む。
【００６７】
つぎに、ステップＳ１０３において、処理部Ａ１１ａと処理部Ｂ１１ｂのデジタル発振器ＡおよびＢ（１３３ａ、ｂ）を同時にリセットするためのリセット信号を、リセット手段８３のリセット信号生成器８７で生成し、処理部Ａ１１ａと処理部Ｂ１１ｂのデジタル発振器ＡおよびＢ（１３３ａ、ｂ）のアドレス値をリセットクリアする。
【００６８】
つぎに、ステップＳ１０５において、位相ずれ検出部７１で処理部Ａ１１ａのクロック生成器Ａ１３１ａと処理部Ｂ１１ｂのクロック生成器１３１ｂのクロックずれを検出する。検出すると、処理はステップＳ１０７へ進む。
【００６９】
つぎに、ステップＳ１０７において、検出されたクロックのずれは、クロック信号Ｂがクロック信号Ａよりも進んでいる状態であるか、クロック信号Ｂがクロック信号Ａよりも遅れている状態であるかをずれ判定器７７で判定する。クロックのずれ量がクロック信号Ｂの「進み」の場合は、ステップＳ１０９ａに分岐し、位相増分設定器８１にて処理部Ｂ１１ｂのデジタル発振器１３３ｂに設定する位相増加量（位相増分量Ｂ）をゼロに設定する。逆に、クロックのずれ量がクロック信号Ｂの「遅れ」の場合は、ステップＳ１０９ｂに分岐し、位相増分設定器８１にて処理部Ｂ１１ｂのデジタル発振器１３３ｂに設定する位相増加量（位相増分量Ｂ）を「２×Δθ」に設定する。クロックずれ量が「進み」の場合に実行されるステップＳ１０９ａも、クロックずれ量が「遅れ」の場合に実行されるステップＳ１０９ｂも、処理実行後、ステップＳ１１１へ移行する。
【００７０】
ステップＳ１１１においては、動作クロックの１クロックパルス後に、位相増分量ＡおよびＢを、通常の値である「Δθ」の値に設定する。位相増分量ＡおよびＢを「Δθ」に設定した後、ステップＳ１０５にもどり、同様の処理を繰り返し行う。
【００７１】
以上のように、この実施の形態１によれば、同期手段２１のリセット手段８３で、処理部Ａ１１ａのデジタル発振器１３３ａと処理部Ｂ１１ｂのデジタル発振器１３３ｂのアドレス・カウンタＡおよびＢを同時リセットすることで、位相オフセットを解消することができ、また同期手段２１の位相ずれ検出部７１と位相増分設定器８１で、処理部Ａ１１ａのクロック（クロック信号Ａ）と処理部Ｂ１１ｂのクロック（クロック信号Ｂ）の動作クロックずれを検出し、デジタル発振器に設定する位相増分量ＡおよびＢを調整することでクロック偏差に起因する出力信号の周波数偏差を解消することができる。
【００７２】
このように、位相オフセット誤差と出力信号の周波数偏差を解消することで、処理部Ａ１１ａと処理部Ｂ１１ｂのデジタル発振器ＡおよびＢ（１３３ａ、ｂ）を同期することができるので、処理部Ｂ１１ｂでは、直交検波の結果出力である検波データＢにおける位相が変動することなく、地上子判定手段Ｂ１５１ｂで地上子４００を正しく検出することができる。さらに照合／監視部３１で、処理部Ａ１１ａからの検波データＡと処理部Ｂ１１ｂからの検波データＢに基づき、正常に比較照合することができる。よって、装置の健全性を正しくチェックすることができ、装置安全性（フェールセーフ性能）を確保できるという効果が得られる。
【００７３】
実施の形態２．
図９は、この発明の実施の形態２における地上子情報読取装置の位相調整手段の構成を示すブロック図である。この位相ずれ検出部７１ｍは、実施の形態１での位相ずれ検出部７１と比較し、動作監視手段９１を追加した構成である。
【００７４】
図９において、位相ずれ検出部７１ｍの動作監視手段９１は、カウンタＡ７３ａが出力するカウント値Ａと、カウンタＢ７３ｂが出力するカウント値Ｂと、ずれ判定器７７が出力するクロックずれ検知信号を入力として、処理部Ａ１１ａのクロック生成器Ａ１３１ａと処理部Ｂ１１ｂのクロック生成器１３１ｂの健全性をチェック（故障検出）し、クロック生成器Ａ１３１ａもしくはクロック生成器１３１ｂに異常が生じた際に、照合／監視部３１にクロック故障検知信号を出力する。照合／監視部３１は、クロック故障検知信号を受け取ると、本実施の形態の地上子情報読取装置１００に故障が発生したことを、列車制御装置３００に出力する。列車制御装置３００は、列車を安全に停止させるなど、列車事故が発生しないように安全処置を行う。
【００７５】
ここで、クロックずれ検知信号は、上述した位相増分設定信号の生成過程と同様に、比較器７５からの差分値を入力し、その差分値の絶対値が１より大きければ（差分値が＋１または−１で）、オンになり、その他の場合にオフになるような二値信号でよい。
【００７６】
動作監視手段９１は、入力したカウンタＡ７３ａのカウント値Ａと、カウンタＢ７３ｂのカウント値Ｂを、ずれ判定器７７のクロックずれ検知信号をトリガとして、予め定めた故障判定値との比較を行う。この故障判定値は、クロックのクロック周波数ｆｃｌｋと、クロック許容偏差Δｆから、ｆｃｌｋ／（２×Δｆ）で算出した値を設定する。
【００７７】
カウンタＡ７３ａのカウント値Ａと、カウンタＢ７３ｂのカウント値Ｂが、この故障判定値より小さい場合は、処理部Ａ１１ａのクロック生成器Ａ１３１ａ若しくは処理部Ｂ１１ｂのクロック生成器１３１ｂが出力する動作クロックの周波数が、クロックの周波数許容偏差を超えるクロック周波数を出力する故障した状態である、と判定される。
【００７８】
たとえば、処理部Ａ１１ａのクロック生成器Ａ１３１ａが、クロック周波数ｆｃｌｋ＋Δｆのクロック許容偏差を超える高いクロック周波数でクロックパルス（クロック信号Ａ）を出力すると、正常時より短い時間間隔でクロックずれが検出され、正常な処理部Ｂ１１ｂのクロック生成器１３１ｂが出力するクロックパルス数をカウントするカウンタＢ７３ｂの出力値（カウント値Ｂ）は、故障判定値より小さい値になる。逆にクロック生成器Ａ１３１ａが、クロック周波数ｆｃｌｋ−Δｆのクロック許容偏差を超える低いクロック周波数では、正常時より短い時間間隔でクロックずれが検出され、正常な処理部Ｂ１１ｂのクロック生成器１３１ｂが出力するクロックパルス数をカウントするカウンタＢ７３ｂの出力値（カウント値Ｂ）は、故障判定値より小さい値になる。
【００７９】
以上のように、この実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られると共に、さらに、処理部Ａ１１ａのクロック生成器Ａ１３１ａと処理部Ｂ１１ｂのクロック生成器１３１ｂが、クロック周波数の許容偏差を超えるようなクロック周波数を出力する故障を起こした際、クロック故障を検出することができる。このようなクロック故障が生じた状態では、車上子２００が、地上子４００の共振周波数に対応しない送信信号（周波数）を送信するために、地上子情報を読み取ることができない。また本来検知する地上子とは異なった地上子を検知し、誤った地上子情報を出力する危険側故障の内在化を防ぎ、装置の安全性を高める効果を得ることができる。
【００８０】
実施の形態３．
図１０は、この発明の実施の形態３における地上子情報読取装置１００ｍの構成を示すブロック図である。列車に搭載される地上子情報読取装置１００ｍは、車上子２００と接続され、地上子４００が保持する地上子情報の読み取り処理を行う処理部Ａ１１ａと、同じく地上子情報の読み取り処理を行う処理部Ｂ１１ｂと、処理部Ａ１１ａと処理部Ｂ１１ｂを同期する同期手段２１と、処理部Ａ１１ａと処理部Ｂ１１ｂから出力される検波データを比較照合する照合／監視部３１を備える。
【００８１】
図１０において、処理部Ｂ１１ｂは発振部Ｂ１３ｂと受信部Ｂ１５ｂを備える。発振部Ｂ１３ｂは、クロック生成器１３１ｂとデジタル発振器Ｂ１３３ｂを備え、受信部Ｂ１５ｂは、増幅器、直交検波器Ｂ１５３ｂ、地上子判定手段Ｂ１５１ｂを備える。発振部Ｂ１３ｂのデジタル発振器Ｂ１３３ｂは、同期手段２１ｍから供給される動作クロック（図中の同期クロック信号）をもとに参照信号を生成し、直交検波器Ｂ１５３ｂへ出力する。直交検波器Ｂ１５３ｂは、車上子２００の２次側コイルから受信される検知信号を、増幅器を介して入力し、参照信号で直交検波し、その結果出力である検波データＢを地上子判定手段Ｂ１５１ｂへ出力する。直交検波器Ｂ１５３ｂは、検波データＢを照合／監視部３１へ送り、照合／監視部３１は、当該検波データＢに基づいて照合／監視を行ってもよい。なお、車上子２００、地上子４００、処理部Ａ１１ａ、照合／監視部３１、地上子判定手段Ｂ１５１ｂ、列車制御手段の構成は、上記実施の形態１で説明した構成と同じでよい。
【００８２】
図１１は、実施の形態３における同期手段２１ｍの構成を示すブロック図である。この同期手段２１ｍは、位相同期回路９３とでリセット信号生成器８７を備える。
【００８３】
位相同期回路９３は、処理部Ａ１１ａのクロック生成器Ａ１３１ａからの動作クロック（クロック信号Ａ）と、処理部Ｂ１１ｂのクロック生成器１３１ｂからの動作クロック（クロック信号Ｂ）を入力として、処理部Ａ１１ａのクロック生成器Ａ１３１ａの動作クロック（クロック信号Ａ）に同期した動作クロックパルス（図中の同期クロック信号）を出力する。
【００８４】
この様に、ある入力クロックパルス（例えば、クロック信号Ａ）をもとに、別のクロック（クロック信号Ｂ）から、前者の位相に同期したクロックパルス（同期クロック信号）を出力するものとして、Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ回路（ＰＬＬ回路）がある。位相同期回路９３はＰＬＬ回路によって構成されればよい。位相同期回路９３によって、処理部Ａ１１ａのクロック生成器Ａ１３１ａの動作クロックパルス（クロック信号Ａ）と、位相同期回路９３から出力される動作クロックパルス（同期クロック信号）は、常にクロックパルスの位相が同期した状態となる。
【００８５】
これにより、処理部Ａ１１ａのデジタル発振器Ａ１３３ａが生成する送信信号すなわち参照信号Ａと、処理部Ｂ１１ｂのデジタル発振器Ｂ１３３ｂが生成する参照信号Ｂを同期させることができる。なお、他方の入力クロックパルス（クロック信号Ｂ）をもとに、クロック信号Ａからクロック信号Ｂに同期したクロックパルス（同期クロック信号）を出力するようにしてもよい。この場合も、参照信号Ａと、参照信号Ｂを同期させることができる。
【００８６】
また位相同期回路９３は、入力のクロックパルスに対して、出力のクロックパルスの位相が同期すると、ロック信号をリセット手段８３のリセット信号生成器８７へ出力する。リセット信号生成器８７は、位相同期回路９３のロック信号をもとに、処理部Ａ１１ａのデジタル発振器Ａ１３３ａと処理部Ｂ１１ｂのデジタル発振器Ｂ１３３ｂのアドレス・カウンタを同時リセットするリセット信号を生成して出力する。
【００８７】
この様に、処理部Ａ１１ａのデジタル発振器Ａ１３３ａと処理部Ｂ１１ｂのデジタル発振器Ｂ１３３ｂのアドレス・カウンタＡおよびＢを同時にリセットクリアすることで、位相同期回路９３で動作クロックパルスが同期するまでに蓄積した位相オフセットを解消することができる。これにより、処理部Ａ１１ａのデジタル発振器Ａ１３３ａが出力する送信信号すなわち参照信号Ａに、処理部Ｂ１１ｂのデジタル発振器Ｂ１３３ｂが出力する参照信号Ｂを同期させる。
【００８８】
以上のように、この実施の形態３によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られると共に、処理部Ａ１１ａのクロック生成器Ａ１３１ａの動作クロックパルス（クロック信号Ａ）と、位相同期回路９３が出力する動作クロックパルス（同期クロック信号）の位相値の誤差が、実施の形態１より小さくなるので、直交検波器から出力される検波データから解析される位相値の誤差が小さくなる効果を得ることができる。
【００８９】
この発明の実施の形態による地上子情報読取装置は、２つ以上のクロック発振手段および２つ以上の検知信号受信手段を備え、当該複数の検知信号受信手段が検知した地上子情報を照合手段で比較することにより、たとえば、複数の検知信号受信手段のいずれかが誤った地上子情報読取結果を示すような装置故障を検出することが可能である。
【００９０】
上記２つ以上のクロック発振手段が発したクロック信号間の位相ずれを検出し、当該ずれを調整する手段を有するので、上記２つ以上の検知信号受信手段は、互いに独立したクロック源で駆動され、かつ、互いに同期される。これにより、全ての検知信号受信手段で地上子情報を正常に検知でき、装置故障の検出性能を向上しフェールセーフ性を高めることができる。
【００９１】
上記２つ以上のクロック発振手段のクロック周波数を監視する手段により、上記複数の検知信号受信手段の動作周波数を監視することができ、動作周波数の異常によって送信信号の周波数がずれて、地上子情報を読み取れない、または誤った地上子情報を読み取ってしまうといった装置故障を検出できる。
【００９２】
この様に、本発明の実施の形態にかかる地上子情報読取装置はいずれも、装置故障を確実に検出する事ができ、故障時に誤った地上子情報を出力することがなくなり、列車運行の安全を確保することができる。
【００９３】
実施の形態４．
図１２は、この発明の実施の形態４における地上子情報読取装置１００ｘの構成を示すブロック図である。列車に搭載される地上子情報読取装置１００ｘは、車上子２００と接続され、地上子４００が保持する地上子情報の読み取り処理を行う処理部Ａ１１ａｘと、同じく地上子情報の読み取り処理を行う処理部Ｂ１１ｂｘと、処理部Ａ１１ａｘと処理部Ｂ１１ｂｘを同期する同期手段２１と、処理部Ａ１１ａｘと処理部Ｂ１１ｂｘから出力される地上子情報を比較照合する照合／監視部３１を備える。
【００９４】
図１２において、処理部Ａ１１ａｘは、発振部Ａ１３ａｘと受信部Ａ１５ａｘを備える。発振部Ａ１３ａｘは、クロック生成器Ａ１３１ａ、デジタル発振器Ａ１３３ａ、符号発生器Ａ１３５ａ、変調器１３７ａ、増幅器を備え、受信部Ａ１５ａｘは、増幅器、遅延器Ａ１５５ａ、復調器Ａ１５７ａ、直交検波器Ａ１５３ａ、地上子判定手段Ａ１５１ａを備える。
【００９５】
先ず、実施の形態４における地上子情報読取装置１００ｘが解決しようとする課題について説明する。
【００９６】
上記実施の形態１で説明した装置構成では、車上子２００から地上子の共振周波数と同じ周波数で、信号強度の大きい外乱ノイズが混入すると、受信部Ａ１５ａおよび受信部Ｂ１５ｂが地上子を誤検知する可能性を排除できない。この地上子の誤検知は、外乱ノイズを地上子情報と誤って読み取ること、および、外乱ノイズのために地上子が存在するのに地上子情報を正しく読み取れないこと、を含む。つまり、実施の形態１で説明した装置では、外乱ノイズに対する耐性が低く、よって、外乱ノイズによる影響が懸念される。
【００９７】
上記課題を鑑み、本発明の実施の形態４では、地上子を検出するために車上子から送信する送信信号を符号信号で変調し、車上子から受信する検知信号を符号信号で復調する構成を付加する。
【００９８】
さらに、２重構成の系間照合で装置のフェールセーフ機能を実現する構成では、車上子からの検知信号を符号信号で復調する際に、処理部Ａ１１ａｘと処理部Ｂ１１ｂｘとで符号信号を同期させる必要がある。
【００９９】
しかしながら、上記実施の形態１で参照信号の同期の必要性を説明したのと同様、同一のクロックで符号信号を生成する構成を採れば、処理部Ａ１１ａｘと処理部Ｂ１１ｂｘから同じ誤った地上子情報が出力され、そのため、照合で誤った結果が一致するため故障を検出する事ができず故障が内在化するという課題が残る。
【０１００】
逆に、異なるクロックでそれぞれ符号信号を生成したとするとそれらの符号信号は互いに非同期となるため、処理部Ａ１１ａｘが送信した送信信号を受信する処理部Ｂ１１ｂｘでは、符号信号タイミングが一致せず、正常な復調を行えない。そのため復調後の直交検波でも、正しい地上子情報を得ることができず、照合機能も正常に動作しなくなるという課題が生じる。
【０１０１】
上記課題に関し、実施の形態４においては、同期手段２１が出力する調整信号を用いて、符号信号を生成する符号発生器（１３５ａ、１３５ｂ）にて処理部Ａ１１ａｘと処理部Ｂ１１ｂｘの符号信号の同期を行う。
【０１０２】
図１２を用いて、本発明の実施の形態４の構成を説明する。
【０１０３】
発振部Ａ１３ａｘのデジタル発振器Ａ１３３ａは、クロック生成器Ａ１３１ａから供給される動作クロック（クロック信号Ａ）に基づき、地上子を検知するために地上子共振周波数に一致する搬送波信号Ａと参照信号Ａを生成する。搬送波信号Ａの信号周波数は、上記実施の形態１において送信信号について説明した値でよい。
【０１０４】
発振部Ａ１３ａｘの符号発生器Ａ１３５ａは、クロック生成器Ａ１３１ａから供給される動作クロックに基づき、予め定められた符号信号Ａを生成する。この予め設定された符号は、例えば、Ｍ系列やＧＯＬＤ系列や直交系列などの符号、またはそれを組み合わせて構成する。
【０１０５】
発振部Ａ１３ａｘの変調器１３７ａは、搬送波信号Ａと符号信号Ａを入力として、搬送波信号Ａを符号信号ＡでＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調して送信信号を出力する。送信信号は増幅器で所定の電圧まで電力増幅され、車上子２００の１次側コイルから地上へ送信される。
【０１０６】
発振部Ａ１３ａｘから送信された送信信号は、車上子２００の２次側コイルから受信され検知信号として処理部Ａ１１ａｘの受信部Ａ１５ａｘで受信処理される。車上子２００の２次側コイルから受信した検知信号は、受信部Ａ１５ａｘの増幅器を介して、受信部Ａ１５ａｘの復調器Ａ１５７ａの入力となる。
【０１０７】
復調器Ａ１５７ａでは、発振部Ａ（送信部）１３ａｘの符号発生器Ａ１３５ａが生成し受信部Ａ１５ａｘの遅延器Ａ１５５ａで信号遅延させた符号信号Ａを入力し、当該符号信号Ａで、受信した検知信号を復調する。復調器Ａ１５７ａは、復調信号を直交検波器Ａ１５３ａに出力する。遅延器Ａ１５５ａは、符号発生器Ａ１３５ａで生成された符号信号Ａが送信信号として出力され、車上子２００を経由して検知信号として復調器Ａ１５７ａに到達するまでの伝搬遅延時間分の遅延を行う回路である。遅延器Ａ１５５ａは、符号発生器Ａ１３５ａが生成した符号信号Ａを予め設定した上記の伝搬遅延時間分の遅延させた符号信号Ａを復調器Ａ１５７ａに出力する。
【０１０８】
直交検波器Ａ１５３ａは、デジタル発振器Ａ１３３ａが生成した参照信号Ａを入力し、当該参照信号で、復調器Ａ１５７ａが出力した復調信号を直交検波する。直交検波器Ａ１５３ａは直交検波の結果出力である検波データＡを、地上子判定手段Ａ１５１ａに出力する。
【０１０９】
他方、処理部Ｂ１１ｂｘは、発振部Ｂ１３ｂｘと受信部Ｂ１５ｂｘを備える。
【０１１０】
発振部Ｂ１３ｂｘは、クロック生成器Ｂ１３１ｂ、デジタル発振器Ｂ１３３ｂ、符号発生器Ｂ１３５ｂを備え、受信部Ｂ１５ｂｘは、増幅器、遅延器Ｂ１５５ｂ、復調器Ｂ１５７ｂ、直交検波器Ｂ１５３ｂ、地上子判定手段Ｂ１５１ｂを備える。
【０１１１】
処理部Ｂ１１ｂｘの受信部Ｂ１５ｂｘは、処理部Ａ１１ａｘの発振部Ａ（送信部）１３ａｘが送信した送信信号によって、車上子２００の２次側コイルから受信される検知信号を入力とする。
【０１１２】
受信した検知信号は、受信部Ｂ１５ｂｘの増幅器を介して、受信部Ｂ１５ｂｘの変調器Ｂ１５７ｂへ入力される。受信部Ｂ１５ｂｘの変調器Ｂ１５７ｂでは、発振部Ｂ１３ｂｘの符号発生器Ｂ１３５ｂが生成し、受信部Ｂ１５ｂｘの遅延器Ｂ１５５ｂで信号遅延させた符号信号Ｂを入力し、当該符号信号Ｂで受信した検知信号を復調する。復調器Ｂ１５７ｂは、復調信号を直交検波器Ｂ１５３ｂに出力する。
【０１１３】
符号信号Ｂは、発振部Ｂ１３ｂｘの符号発生器Ｂ１３５ｂで、発振部Ｂ１３ｂｘのクロック生成器Ｂ１３１ｂから供給される動作クロック（クロック信号Ｂ）に基づいて生成される。
【０１１４】
直交検波器Ｂ１５３ｂは、受信部Ｂ１５ｂｘのデジタル発振器Ｂ１３３ｂが生成した参照信号Ｂを入力し、当該参照信号で、復調器Ｂ１５７ｂが出力した復調信号を直交検波する。参照信号Ｂは、発振部Ｂ１３ｂｘのデジタル発振器Ｂ１３３ｂで、発振部Ｂ１３ｂｘのクロック生成器Ｂ１３１ｂから供給される動作クロック（クロック信号Ｂ）に基づいて生成される。直交検波器Ｂ１５３ｂは直交検波の結果出力である検波データＢを、地上子判定手段Ｂ１５１ｂへ出力する。
【０１１５】
同期手段２１は、処理部Ａ１１ａｘのクロック生成器Ａ１３１ａが生成したクロック信号Ａと、処理部Ｂ１１ｂｘのクロック生成器Ｂ１３１ｂが生成したクロック信号Ｂを入力し、処理部Ａ１１ａｘのデジタル発振器Ａ１３３ａと、処理部Ｂ１１ｂｘのデジタル発振器Ｂ１３３ｂを同期させるための、また処理部Ａ１１ａｘの符号発生器Ａ１３５ａと、処理部Ｂ１１ｂｘの符号発生器Ｂ１３５ｂを同期させるためのリセット信号と、位相増分信号を出力する。
【０１１６】
これにより、デジタル発振器Ａ１３３ａが出力する参照信号Ａとデジタル発振器Ｂ１３３ｂが出力する参照信号Ｂとは同期した信号波形となる。また符号発生器Ａ１３５ａが出力する符号信号Ａと、符号発生器Ｂ１３５ｂが出力する符号信号Ｂとは同期した波形信号となる。
【０１１７】
なお、車上子２００、地上子４００、処理部Ａ１１ａｘの地上子判定手段Ａ１５１ａ、処理部Ｂ１１ｂｘの地上子判定手段Ｂ１５１ｂ、照合／監視部３１、列車制御手段３００は、上記実施の形態１で説明した構成と同じでよい。
【０１１８】
図１３は、本発明の実施の形態４に係る符号信号の適用効果を説明する図である。
【０１１９】
図１３（ｂ）において、６００は、所定の地上子共振周波数の１つを示し、６０１は、デジタル発振器Ａ１３３ａが出力する搬送波信号Ａのスペクトル波形を示す。図１３（ｃ）において、６０３は、車上子２００の１次側コイルへ送信する送信信号のスペクトル波形を示す。図１３（ｄ）において、６０５は、車上子２００の２次側コイルより受信する検知信号のスペクトル波形を示す。図１３（ｅ）において、６０９は、車上子２００から混入した外乱ノイズのスペクトル波形の一例を示す。図１３（ｆ）において、６０７は、復調器Ａ１５７ａから出力された復調信号Ａのスペクトル波形を示す。図１３（ｇ）において、６１１は、復調器Ａ１５７ａから出力された該外乱ノイズのスペクトル波形を示す。
【０１２０】
図１３（ａ）を参照すれば、搬送波信号Ａは、地上子の共振周波数６００に対応する狭帯域信号（正弦波）であり、クロック信号Ａに基づきデジタル発振器Ａ１３３ａで生成される。地上子共振周波数６００（図１３（ｂ））は、そのような複数の周波数信号の一つを示す。地上子の共振周波数６００には、上記実施の形態１で説明したように、たとえば７３ｋ、８０ｋ、８５ｋ、９０ｋ、９５ｋ、１０３ｋ、１０８．５ｋ、１２３ｋ、１３０ｋ［Ｈｚ］等が含まれてよい。搬送波信号Ａのスペクトル波形６０１は、上記周波数の一つを例として表されている。搬送波信号Ａのスペクトル波形６０１は、地上子の共振周波数６００に一致した正弦波信号であり、狭帯域または線スペクトル波形である。
【０１２１】
搬送波信号Ａは、変調器１３７ａにて、符号発生器Ａ１３５ａで生成された符号信号ＡでＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調されて送信信号として出力される。送信信号のスペクトル波形６０３は、搬送波信号Ａのスペクトル波形６０１に比べて広い帯域のスペクトル波形６０３となり、スペクトル波形６０３の信号強度ピークはスペクトル波形６０１に較べて低くなる。
【０１２２】
送信信号は、車上子２００の１次側コイルから地上に向けて送信される。また、その一部は車上子２００の２次側コイルから検知信号として受信部Ａ１５ａｘに入力される受信信号（検知信号）となる。
【０１２３】
車上子２００の２次側コイルから受信した検知信号のスペクトル波形６０５は、復調器Ａ１５７ａにて遅延器Ａ１５５ａで遅延された符号信号Ａを用いて復調され、復調器Ａ１５７ａは、復調信号Ａを直交検波器Ａ１５３ａへ出力する。
【０１２４】
復調信号Ａのスペクトル波形６０７（図１３（ｆ））は、搬送波波形Ａのスペクトル波形６０１と同様の狭帯域のスペクトル波形となる。時間領域での信号波形も、搬送波信号Ａと同じ狭帯域信号（正弦波）となる。ただし復調信号Ａは、地上子４００から送信された地上子情報の信号成分を含んでいるので、厳密には搬送波信号とは、信号成分の振幅と位相が異なる信号となる。
【０１２５】
復調信号Ａは、直交検波器Ａ１５３ａにて参照信号Ａを用いて検波され、検波データＡとして地上子判定手段Ａ１５１ａへ出力される。検波データＡには上記の地上子４００が送信した地上子情報が含まれており、地上子判定手段Ａ１５１ａは検波データＡの振幅と位相を解析して、地上子情報を読み取る。
【０１２６】
ここまでで外乱ノイズが無い条件での各機能とスペクトル波形の形状について説明した。つぎに車上子２００から、外乱ノイズが混入する条件で、本発明の実施の形態４におけるノイズ耐性の向上効果について説明する。
【０１２７】
車上子２００から混入した外乱ノイズは、車上子２００の２次側コイルから受信される検知信号に付加され、たとえば外乱ノイズのスペクトル波形６０９（図１３（ｅ））のように観測される。外乱ノイズのスペクトル波形６０９は、検知信号のスペクトル波形６０５に比べて、信号強度ピークは大きい。外乱ノイズが混入した検知信号を、この状態のまま信号解析すると、解析結果では信号強度の大きな信号の振幅と位相成分が支配的となるので、地上子判定手段Ａ１５１ａは外乱ノイズによって地上子情報を正しく読み取ることができない。
【０１２８】
そのため、本発明の実施の形態４では、外乱ノイズが混入した検知信号を復調器Ａ１５７ａで符号信号Ａを用いて復調する。外乱ノイズが混入した検知信号を復調した場合、本来の検知信号の成分は、復調信号Ａのスペクトル波形６０７（図１３（ｆ））の様に狭帯域のスペクトル波形となり、外乱ノイズの成分は、スペクトル波形６１１（図１３（ｇ））の様に広帯域のスペクトル波形となる。
【０１２９】
これは外乱ノイズには、発振部Ａで付加した符号信号Ａが含まれていないので、受信部Ａでの復調の際に符号信号Ａを含まない信号（符号信号と相関のない信号）は、スペクトル波形の帯域が広い、信号強度ピーク値が低い信号となるからである。復調後の外乱ノイズのスペクトル波形６１１は、復調後の検知信号のスペクトル波形６０７に比べて、信号強度ピークは小さくなる。よって、直交検波器Ａ１５３ａによる信号解析において、外乱ノイズの信号成分は、検知信号（復調後）の振幅および位相成分に殆ど影響を与えることが無い。そのため、地上子判定手段Ａ１５１ａは、検知信号に外乱ノイズが混入した場合であっても、地上子情報を正しく読み取ることができる。
【０１３０】
以上のように、本実施の形態４によれば、上記実施の形態１と同様の効果がえら得ると共に、デジタル発振器Ａ１３３ａが生成した搬送波信号を、符号発生器Ａ１３５ａが生成した符号信号Ａを用いて、変調器１３７ａで変調した信号を送信信号として車上子２００から地上に送信し、車上子２００の２次側コイルから受信される検知信号を、符号発生器Ａ１３５ａが生成し受信部Ａ１５ａｘの遅延器Ａ１５５ａで信号遅延させた符号信号Ａで復調する。また、符号発生器Ｂ１３５ｂが生成し受信部Ｂ１５ｂｘの遅延器Ｂ１５５ｂで信号遅延させた符号信号Ｂで復調する構成（処理部Ｂ１３ｂｘ）を付加したことにより、外乱ノイズへの耐性を向上することができる。
【０１３１】
つぎに処理部Ａ１１ａｘの符号信号Ａと、処理部Ｂ１１ｂｘの符号信号Ｂを同期させるための構成およびその動作について説明する。
【０１３２】
図１４は、符号発生器Ａ１３５ａの構成を示すブロック図である。
【０１３３】
５３０ａは、出力する符号信号の波形データを予め記憶しておくメモリＡを示す。５２０ａは、メモリＡ５３０ａのメモリ・アドレスを指定し、波形データをサイクリックに読み出すためのアドレス・カウンタＡを示す。５１０ａは、アドレス・カウンタＡ５２０ａのカウントアップの動作信号である分周信号Ａを出力する分周器Ａを示す。
【０１３４】
分周器Ａ５１０ａは、マルチプレクサ回路Ａ５１１ａ、カウンタＡ５１２ａ、比較器Ａ５１３ａ、論理ゲートＡ５１４ａを有し、クロック生成器Ａ１３１ａが出力するクロック信号Ａと、同期手段２１が出力する位相増分信号およびリセット信号を入力する。分周器Ａ５１０ａは、クロック信号Ａからクロック分周することにより、符号信号Ａの信号レートを生成する。マルチプレクサ回路Ａ５１１ａは、位相増分信号の値に基づいてカウンタ増加分（５１５ａ、５１６ａ、５１７ａ）のいずれかを選択し、カウンタＡ５１２ａへ出力する。カウンタＡ５１２ａは、クロック信号Ａの立ち上がりを検出すると、マルチプレクサ回路Ａ５１１ａの出力するカウンタ増加分に応じたカウントアップを行い、カウント値を比較器Ａ５１３ａへ出力する。カウンタＡ５１２ａは、比較器Ａ５１３ａが出力する分周信号Ａがハイレベルであることを検出すると、または、リセット信号を受けたことを論理ゲートＡ５１４ａで検出すると、カウンタ値をゼロクリアする。
【０１３５】
比較器Ａ５１３ａは、カウンタＡ５１２ａのカウンタ値と、クロック信号Ａの信号レートから符号信号Ａの信号レートを生成する分周値とを比較する。比較器Ａ５１３ａは、カウンタ値が分周値より小さければ分周信号Ａをローレベルとし、分周値より大きくなれば分周信号Ａをハイレベルとしてアドレス・カウンタＡ５２０ａへ出力する。たとえば、クロック信号Ａの信号レートを２４ＭＨｚとし、符号信号Ａの信号レートを５ｋＨｚとすると、分周器Ａ５１０ａの比較器Ａ５１３ａで用いる分周値は４８００となる。そして、分周器Ａ５１０ａが出力する分周信号Ａは、５ｋＨｚ毎に（５ｋ周期毎に）クロック信号Ａの１クロック分だけハイレベルとなる信号波形となる（分周信号Ａの信号波形は、後述する図１５に示す。）。
【０１３６】
アドレス・カウンタＡ５２０ａは、加算器５２１ａと遅延器５２２ａを有し、分周器Ａ５１０ａが出力する分周信号Ａおよび同期手段２１のリセット信号を入力する。アドレス・カウンタＡ５２０ａは、分周信号Ａの立ち上がりエッジを検出すると、カウント値のカウントアップ動作を行い、リセット信号を受けると、カウンタ値をゼロクリアする。アドレス・カウンタＡ５２０ａが、カウンタ値に従ってメモリＡ５３０ａのメモリ・アドレスを指定し、メモリＡ５３０ａに記録された符号信号Ａの波形データがサイクリックに読み出される。そうすることで、符号信号Ａが生成される。符号信号Ａは、発振部Ａ１３ａｘの変調器１３７ａと、受信部Ａ１５ａｘの遅延器Ａ１５５ａへ出力される。
【０１３７】
なお、ここでは処理部Ａ１１ａｘの符号発生器Ａ１３５ａについて説明したが、処理部Ｂ１１ｂｘの符号発生器Ｂ１３５ｂの構成も同じ構成でよい。
【０１３８】
実施の形態４における同期手段２１の構成は、実施の形態１ならびに実施の形態２で説明した構成と同じでよい。また処理部Ａ１１ａｘの地上子判定手段Ａ１５１ａ、デジタル発振器Ａ１３３ａ、直交検波器Ａ１５３ａ、処理部Ｂ１１ｂｘの地上子判定手段Ｂ１５１ｂ、デジタル発振器Ｂ１３３ｂ、直交検波器Ｂ１５３ｂは、実施の形態１で説明した構成と同じでよい。
【０１３９】
つぎに同期手段２１が出力するリセット信号と位相増分信号に対する符号発生器Ａ１３５ａの動作を説明する。符号発生器Ａ１３５ａは、同期手段２１からリセット信号が入力されると、分周器Ａ５１０ａのカウンタＡ５１２ａのカウント値をゼロクリアする。また、リセット信号が入力されると、アドレス・カウンタＡ５２０ａの遅延器５２２ａが保持するアドレスカウント値もゼロクリアされ、メモリＡ５３０ａのメモリ・アドレスのゼロ番地から再カウントされる。つまり、リセット信号が入力されると、符号発生器Ａ１３５ａから出力される符号信号Ａは、メモリＡ５３０ａの先頭アドレスに記録された波形データに戻って生成が再開される。
【０１４０】
この様にして、同期手段２１が出力するリセット信号で符号発生器Ａ１３５ａをリセットし、同様にして、同期手段２１が出力するリセット信号で符号発生器Ｂ１３５ｂをリセットする。こうすることで、符号発生器Ａ１３５ａが出力する符号信号Ａと符号発生器Ｂ１３５ｂが出力する符号信号Ｂとを同期させることができる。
【０１４１】
同期手段２１が出力する位相増分信号は、分周器Ａ５１０ａのマルチプレクサ回路Ａ５１１ａの選択条件として使用される。位相増分信号は、実施の形態１で説明した同期手段２１の位相ずれ検出部７１で、クロック生成器Ａ１３１ａとクロック生成器Ｂ１３１ｂのクロック間のずれを検出し、そのずれ量結果に基づいて、位相増分設定器８１から出力される。
【０１４２】
クロック生成器Ｂ１３１ｂが出力するクロック信号Ｂとクロック生成器Ａ１３１ａが出力するクロック信号Ａとのクロックずれ量が「ゼロ」の場合には、位相増分設定器８１からΔθの位相増分信号が出力される。位相ずれ検出部７１がクロックずれ量「−１」を検出した場合には「２×Δθ」の位相増分信号が位相増分設定器８１から出力され、クロックずれ量「＋１」が検出された場合には「ゼロ」の位相増分信号が位相増分設定器８１から出力される。
【０１４３】
マルチプレクサ回路Ａ５１１ａは、位相増分信号が「Δθ」の場合にカウンタ増加分５１６ａの「１」を、位相増分信号が「２×Δθ」の場合にカウンタ増加分５１７ａの「２」を、位相増分信号が「ゼロ」の場合にカウンタ増加分５１５ａの「ゼロ」を、カウンタＡ５１２ａへ出力する。カウンタＡ５１２ａは、クロック信号Ａの立ち上がりを検出すると、マルチプレクサ回路Ａ５１１ａが出力するカウンタ増加分（５１５ａ、５１６ａ、または、５１７ａ）に応じたカウントアップを行う。
【０１４４】
この様にして、同期手段２１が出力する位相増分信号の信号値に基づいて分周器Ａ５１０ａのカウンタＡ５１２ａのカウンタ増加分を変更することで、符号発生器Ａ１３５ａが出力する符号信号Ａと、符号発生器Ｂ１３５ｂが出力する符号信号Ｂとを同期させることができる。
【０１４５】
図１５は、符号信号Ａと符号信号Ｂの同期を説明するタイムチャートである。図１５では、符号信号Ａに対して符号信号Ｂを同期させる構成を例として、信号波形のタイムチャートを示す。
【０１４６】
図１５（ａ）では、クロック生成器Ａ１３１ａが出力するクロック信号Ａを上段に示し、符号発生器Ａ１３５ａの分周器Ａ５１０ａが出力する分周信号Ａを中段に示し、符号発生器Ａ１３５ａが出力する符号信号Ａを下段に示す。
【０１４７】
図１５（ｂ）は、クロック信号Ａを基準としてクロック信号Ｂのクロック周波数が低く、位相ずれ検出部７１でクロック信号Ｂが遅れるクロックずれ量を検出した際のタイムチャート図である。
【０１４８】
図１５（ｂ）では、クロック生成器Ｂ１３１ｂが出力するクロック信号Ｂを最上段に示し、つぎに、同期手段２１の位相ずれ検出部７１でクロックずれ量「―１」（遅れ）を検出した場合の位相増分信号を示し、つぎに符号発生器Ｂ１３５ｂの分周器Ｂ５１０ｂが出力する分周信号Ｂを示し、符号発生器Ｂ１３５ｂが出力する符号信号Ｂを最下段に示す。
【０１４９】
図１５（ａ）および図１５（ｂ）を参照すれば、クロック信号Ａを基準としてクロック信号Ｂのクロック周波数が低いと、クロック周波数偏差によって、分周信号Ａの周期６１０に対して分周信号Ｂの周期６２０は長くなる。このままでは、アドレス・カウンタＢ５２０ｂが分周信号Ｂに基づいて動作することで、符号発生器Ｂ１３５ｂが出力する符号信号Ｂが符号信号Ａに対して遅れてしまう。
【０１５０】
このとき、位相ずれ検出部７１でクロックずれ量「―１」（遅れ）が検出され（位相増分信号の波形６２１（図１５（ｂ）））、マルチプレクサ回路Ａ５１１ａが、同期手段２１の位相増分信号に基づいてカウンタ増加分５１７ａの「２」をカウンタＡ５１２ａへ出力し、カウンタＡ５１２ａはカウンタ増加分５１７ａに応じてカウントアップする。
【０１５１】
これにより分周器Ｂ５１０ｂが出力する分周信号Ｂを分周信号Ａ６１０と同じ周期の長さとする事ができ（分周信号Ｂの波形６２２（図１５（ｂ）））、符号信号Ａと符号信号Ｂを同期することができる（符号信号Ｂの波形６２３（図１５（ｂ）））。
【０１５２】
図１５（ｃ）は、クロック信号Ａを基準としてクロック信号Ｂのクロック周波数が高く、位相ずれ検出部７１でクロック信号Ｂが進むクロックずれ量を検出した際のタイムチャート図である。
【０１５３】
図１５（ｃ）では、同期手段２１の位相ずれ検出部７１でクロックずれ量「＋１」（進み）を検出した場合の位相増分信号を上段に示し、符号発生器Ｂ１３５ｂの分周器Ｂ５１０ｂが出力する分周信号Ｂを中段に示し、符号発生器Ｂ１３５ｂが出力する符号信号Ｂを下段に示す。
【０１５４】
図１５（ａ）および図１５（ｃ）を参照すれば、クロック信号Ａを基準としてクロック信号Ｂのクロック周波数が高いと、クロック周波数偏差によって、分周信号Ａの周期６１０に対して分周信号Ｂの周期６３０は短くなる。このままでは、アドレス・カウンタＢ５２０ｂが分周信号Ｂに基づいて動作することで、符号発生器Ｂ１３５ｂが出力する符号信号Ｂが符号信号Ａに対して進んでしまう。
【０１５５】
このとき、位相ずれ検出部７１でクロックずれ量「＋１」（進み）が検出され（位相増分信号の波形６３１（図１５（ｃ）））、マルチプレクサ回路Ａ５１１ａが、同期手段２１の位相増分信号に基づいてカウンタ増加分５１５ａの「０」をカウンタＡ５１２ａへ出力し、カウンタＡ５１２ａはカウンタ増加分５１５ａに応じてカウントアップする。
【０１５６】
これにより分周器Ｂ５１０ｂが出力する分周信号Ｂを分周信号Ａ６１０と同じ周期の長さとする事ができ（分周信号Ｂの波形６３２（図１５（ｃ）））、符号信号Ａと符号信号Ｂを同期することができる（符号信号Ｂの波形６３３（図１５（ｃ）））。
【０１５７】
なお、同期手段２１の位相ずれ検出部７１でクロックずれ量「ゼロ」（同期）が検出されている場合には、マルチプレクサ回路Ａ５１１ａは、カウンタ増加分５１６ａの「１」をカウンタＡ５１２ａへ出力し、カウンタＡ５１２ａはカウンタ増加分５１６ａに応じてカウントアップする。
【０１５８】
この様に、同期手段２１が出力する位相増分信号の信号値に基づいて、分周器Ａ５１０ａのカウンタＡ５１２ａのカウント増分を変更することで、符号発生器Ａ１３５ａが出力する符号信号Ａと、符号発生器Ｂ１３５ｂが出力する符号信号Ｂとを同期させることができる。
【０１５９】
以上のように、実施の形態４は、デジタル発振器Ａ１３３ａが生成した搬送波信号を、符号発生器Ａ１３５ａが生成した符号信号Ａを用いて、変調器１３７ａで変調して送信信号を生成する。生成した送信信号は車上子２００から地上に送信され、車上子２００の２次側コイルが検知信号を受信する。受信された検知信号は、符号発生器Ａ１３５ａが生成し受信部Ａ１５ａｘの遅延器Ａ１５５ａで信号遅延させた符号信号Ａで復調されると共に、符号発生器Ｂ１３５ｂが生成し受信部Ｂ１５ｂｘの遅延器Ｂ１５５ｂで信号遅延させた符号信号Ｂで復調される。
【０１６０】
これにより、本実施の形態４では、上記実施の形態１と同様の効果が得られると共に、さらに、外乱ノイズへの耐性を向上させることができる。よって、本実施の形態４では、外乱ノイズを地上子情報と誤って読み取ってしまう誤検知や、外乱ノイズのために地上子が存在するのに地上子情報を正しく読み取れない、といった地上子誤検知を防止することができる。
【０１６１】
また、同期手段２１が出力するリセット信号に基づいて、処理部Ａ１１ａｘの符号発生器Ａ１３５ａと、処理部Ｂ１１ｂｘの符号発生器Ｂ１３５ｂとを同時にリセットすることにより、符号信号Ａと符号信号Ｂの位相オフセットを解消することができる。
【０１６２】
同期手段２１が出力する位相増分信号で、処理部Ａ１１ａｘのクロック信号Ａと処理部Ｂ１１ｂｘのクロック信号Ｂのクロックずれを検出し、符号発生器Ａ１３５ａの分周信号Ａおよび符号発生器Ｂ１３５ｂの分周信号Ｂの分周周期を調整することで、クロック周波数偏差に起因する符号信号Ａと符号信号Ｂの周波数偏差を解消することができ、符号信号Ａと符号信号Ｂをよく同期させることができる。
【０１６３】
この様に、符号発生器Ａ１３５ａが出力する符号信号Ａと、符号発生器Ｂ１３５ｂが出力する符号信号Ｂを同期させることができるので、処理部Ａが送信した送信信号に含まれる符号信号Ａと、検知信号を受信する処理部Ｂの復調器Ｂ１５７ｂで用いる符号信号Ｂの符号タイミングは一致し、復調器Ｂ１５７ｂで検知信号を正しく復調することができる。さらに、復調信号を直交検波した検波データの振幅値を正常に得ることができ、照合／監視部３１で、処理部Ａ１１ａｘからの地上子情報と、処理部Ｂ１１ｂｘからの地上子情報に基づき、正常に比較照合することができる。よって、装置の健全性を正しくチェックすることができ、装置フェールセーフ性能を確保できる。
【産業上の利用可能性】
【０１６４】
本発明は、点制御による自動列車保安装置における地上子情報読取装置として有用である。
【符号の説明】
【０１６５】
１１ａ  処理部Ａ
１１ｂ  処理部Ｂ
１３ａ  発振部Ａ
１３ｂ  発振部Ｂ
１５ａ  受信部Ａ
１５ｂ  受信部Ｂ
２１    同期手段
３１    照合／監視部
３３    照合手段
３５    監視手段
４１ａ  アドレス・カウンタＡ
４３ａ  メモリ
４５ａ  加算器
４７ａ  遅延器
５１    乗算器
５３    乗算器
５５    ローパスフィルタ
５７    ローパスフィルタ
５９    移相器
７１    位相ずれ検出部
７３ａ  カウンタＡ
７３ｂ  カウンタＢ
７５    比較器
７７    ずれ判定器
７９    位相調整部
８１    位相増分設定器
８３    リセット手段
８５    起動確認手段
８７    リセット信号生成器
９１    動作監視手段
９３    位相同期回路
１００    地上子情報読取装置
１３３ａ  デジタル発振器Ａ
１３３ｂ  デジタル発振器Ｂ
１３５ａ  符号発生器Ａ
１３５ｂ  符号発生器Ｂ
１３７ａ  変調器
１５１ａ  地上子判定手段Ａ
１５１ｂ  地上子判定手段Ｂ
１５３ａ  直交検波器Ａ
１５３ｂ  直交検波器Ｂ
１５５ａ  遅延器Ａ
１５５ｂ  遅延器Ｂ
１５７ａ  復調器Ａ
１５７ｂ  復調器Ｂ
２００    車上子
３００    列車制御装置
４００    地上子
５１０ａ  分周器Ａ
５１１ａ  マルチプレクサ回路Ａ
５１２ａ  カウンタＡ
５１３ａ  比較器Ａ
５１４ａ  論理ゲートＡ
５２０ａ  アドレス・カウンタＡ
５２１ａ  加算器
５２２ａ  遅延器
５３０ａ  メモリＡ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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