(57)【要約】【課題】アナログのＡＴＣ信号を、ローパスフィルタ及びＡ／Ｄ変換器からなるアナログ信号処理部とで処理し、デジタル変換したＡＴＣ信号をデジタル信号処理装置及びＣＰＵからなる二重系デジタル信号処理部で処理するＡＴＣ受信部において、ＡＴＣ受信部で発生した異常を個別に検出可能とする。【解決手段】アナログ信号であるＡＴＣ信号を二重化されたＬＰＦ及びＡＤＣで、同時並行してデジタル変換するとともに、各ＡＤＣ出力を、両系ＤＳＰ、ＣＰＵで処理し、処理中に行われる各受信データ及びＣＰＵの入出力データをバス照合することにより、ＣＰＵを含め、ＡＴＣ受信部内の故障を個別に検出可能とする。【選択図】図１
2011004510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＴＣ受信部を、アナログのＡＴＣ信号をそれぞれ並行処理する、ローパスフィルタ及びＡ／Ｄ変換器からなる二重系アナログ信号処理部と、該二重系アナログ信号処理部によりデジタル変換したＡＴＣ信号をそれぞれ並行処理する、デジタル信号抽出処理装置及びＣＰＵからなる二重系デジタル信号処理部とにより構成し、前記Ａ／Ｄ変換器の各出力を、両系のデジタル信号処理装置により個別に処理させ、処理中の各受信データ及び各ＣＰＵの入出力を相互にバス照合することにより、アナログ信号処理部及びデジタル信号処理部それぞれの異常を検出するようにしたＡＴＣ受信部の異常検出装置。
【請求項２】
請求項１記載のＡＴＣ受信部の異常検出装置において、バス照合エラー発生時に、エラー発生箇所をＡＴＣ制御部へ知らせるようにしたＡＴＣ受信部の異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車上ＡＴＣ（Automatic  Train  Control）システムに関わり、特に、軌道回路を介してＡＴＣ信号を受信し、受信したＡＴＣ信号から列車制御情報を抽出し、抽出した情報をＡＴＣ制御部へと出力するＡＴＣ受信部の異常検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
車上ＡＴＣシステムにおけるＡＴＣ受信部の役割は、地上に設置されたＡＴＣ送信部から列車制御情報に従い変調されたアナログのＡＴＣ信号を受信し、受信した信号をデジタル信号に変換、抽出し、抽出した情報を、ＣＰＵ（Central  Process  Unit）を核としたＡＴＣ制御部へと出力することである。ＡＴＣ制御部は、ＡＴＣ受信部から届いた列車制御情報に基づいて列車の制限速度を算出し、列車速度が制限速度を超過する場合にブレーキ制御を行う。
【０００３】
従来、この種のＡＴＣ受信部は、各列車に無線信号として送られてくるアナログのＡＴＣ信号から高調波ノイズをカットするＬＰＦ（Low  Pass  Filter）、ＡＴＣ信号のデジタル変換を行うＡＤＣ（Analogue  Digital  Converter）、デジタル信号処理によってＡＴＣ信号からデータ抽出を行うデジタル信号抽出処理装置ＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）、及びデータ抽出結果をもとに列車制御情報をＡＴＣ制御部へと出力するＣＰＵ（Central  Process  Unit）によって構成されている。
【０００４】
従来技術の一例を、図３を用いて説明する。図３のＡＴＣ受信部２２は、ＬＰＦ２３と、二重化されたＡＤＣ２４−ａ、２４−ｂとＤＳＰ２５−ａ、２５−ｂ、及びＣＰＵ２６によって構成され、両系のＡＤＣ２４−ａ、２４−ｂは、それぞれ異なる周波数でＡＴＣ信号をサンプリングする。そのため、ＬＰＦ故障時に高調波ノイズを受信した場合、ＤＳＰ２５−ａとＤＳＰ２５−ｂが、高調波ノイズの影響により、相互に異なる結果をＣＰＵに出力する。それによって、デジタル信号処理を前提とするＣＰＵ２６が、アナログ信号処理回路であるＬＰＦ２３の故障を検知することが可能となり、ＡＴＣ受信部の安全性を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１７０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術においては、上述のようにＬＰＦ２３の故障は検知できるが、ＬＰＦ２３後段のＤＳＰ２５−ａ、２５−ｂについては、両系がそれぞれ独立にデジタル処理を行うことから、両者の出力を対比することにより故障検知を行うことはできない。また、ＣＰＵ２６についても、一重系であるため故障を検知できない。そのため、ＤＳＰ２５−ａ、２５−ｂまたはＣＰＵ２６の故障によって誤った情報をＡＴＣ制御部へ出力する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本発明では、アナログのＡＴＣ信号を二重化されたＬＰＦ及びＡＤＣにより並行してデジタル変換するとともに、このデジタル化された二系統の各ＡＤＣ出力を、それぞれ二重化されたＤＳＰとＣＰＵで処理し、その際の抽出データ及びＣＰＵの入出力をバス照合することで上記課題を解決する。
なお、ＤＳＰについては、ＡＤＣ出力データ（浮動少数点数）を用いてデジタル信号処理を行うため、両系ＤＳＰの出力値を別個にバス照合しても、照合結果が一致することはない。
そこで本発明では、次のように両系ＤＳＰの入力値を一致させたうえで、両系ＤＳＰの出力値をバス照合する。
（１）Ａ系ＡＤＣ出力データを両系ＤＳＰで処理し、両系ＤＳＰ処理結果をバス照合する。
（２）Ｂ系ＡＤＣ出力データを両系ＤＳＰで処理し、両系ＤＳＰ処理結果をバス照合する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明を用いることで、アナログ信号であるＡＴＣ信号を二重化されたＬＰＦ及びＡＤＣで、同時並行してデジタル変換するとともに、各ＡＤＣ出力を、両系ＤＳＰ、ＣＰＵで処理し、処理中に行われる各受信データ及びＣＰＵの入出力データをバス照合することにより、ＣＰＵを含め、ＡＴＣ受信部内の故障を個別に検出することができ、安全性を一層高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明におけるＡＴＣ受信部の構成を示す図。
【図２】車上ＡＴＣシステムの構成を示す図。
【図３】従来技術におけるＡＴＣ受信部の構成例を示す図。
【図４（１）】本発明におけるＡＴＣ受信部のフローチャート（ハードによる処理）。
【図４（２）】本発明におけるＡＴＣ受信部のデータの流れを示す図。
【図５（１）】本発明におけるＡＴＣ受信部のフローチャート（ソフトによる処理）。
【図５（２）】図５（１）フローチャートのＡ系受信信号抽出処理におけるアクセス（１）のデータの流れを示す図。
【図５（３）】図５（１）フローチャートのＡ系受信信号抽出処理におけるアクセス（２）のデータの流れを示す図。
【図５（４）】図５（１）フローチャートのＢ系受信信号抽出処理におけるアクセス（３）のデータの流れを示す図。
【図５（５）】図５（１）フローチャートのＢ系受信信号抽出処理におけるアクセス（４）のデータの流れを示す図。
【図５（６）】図５（１）フローチャートのＢ系受信信号抽出処理におけるアクセス（５）（６）のデータの流れを示す図。
【図５（７）】図５（１）フローチャートの受信データの選択処理におけるアクセス（７）のデータの流れを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例を、図を用いて説明する。まず、車上ＡＴＣシステムにおけるＡＴＣ受信部の役割について、図２を用いて説明する。ＡＴＣ受信部１７は、ＡＴＣ送信部１５が軌道回路２１に送信するＡＴＣ信号を、受電器１６から受信し、ＡＴＣ信号から列車制御情報を抽出しＡＴＣ制御部１８へ出力する。ＡＴＣ制御部は、列車制御情報をもとに列車の制限速度を算出し、速度発電機１９から検出した列車速度と制限速度を比較し、列車速度が制限速度を超過する場合にブレーキ制御を行う。
【００１１】
次に、本発明のＡＴＣ受信部の構成について、図１を用いて説明する。
本発明のＡＴＣ受信部１は、ＡＴＣ信号の高調波ノイズをカットするＬＰＦ２−ａ、２−ｂ、ＡＴＣ信号のデジタル変換を行うＡＤＣ３−ａ、３−ｂ、二重系のマイコン９、ＡＴＣ制御部への出力データを格納するＤＰＲＡＭ１０−ａ、１０−ｂからなる。二重系のマイコン９内部は、データの一時格納に用いるＲＡＭ４−ａ、４−ｂ、デジタル信号処理によってＡＴＣ信号からデータ抽出を行うＤＳＰ５−ａ、５−ｂ、両系の受信データから列車制御情報を判定するＣＰＵ６−ａ、６−ｂ、そして、ローカルバス８−ａ、８−ｂ上のデータをバス照合するバス照合回路７によって構成される。バス照合回路７にはアドレスデコーダ１３を内蔵しており、後述するように、照合エラー発生時のアドレス値に従い、故障箇所を示した信号をＡＴＣ制御部へ出力することができるようになっている。
【００１２】
次に、本発明のＡＴＣ受信部の処理フローについて図４、５を用いて説明する。
図４は、ＬＰＦ２−ａ、２−ｂ、ＡＤＣ３−ａ、３−ｂによるハードの処理フローを示し、ＡＴＣ受信部に入力されたＡＴＣ信号は、Ａ系とＢ系に分かれ、ＬＰＦ２−ａ、２−ｂによって高調波ノイズがカットされる。
両系ＬＰＦ２−ａ、２−ｂから出力された信号Ｓａ、Ｓｂは、所定のサンプリング周期Ｔ（ｓ）で両系ＡＤＣ３−ａ、３−ｂによってデジタル変換される。なお、ＡＤＣ３−ａとＡＤＣ３−ｂのサンプリング周波数は、従来技術とは異なり同一のものとしてもよい。
そして、サンプリング時間ｍＴ（ｓ）の間にデジタル変換した信号Ｘａ［ｍ］、Ｘｂ［ｍ］は、そのサンプリングタイミングデータとともに両系ＲＡＭ４−ａ、４−ｂに格納される。このとき、Ｘａ［ｍ］はＲＡＭ４−ａのアドレスＰａに、Ｘｂ［ｍ］はＲＡＭ４−ｂのアドレスＰｂに格納される。
【００１３】
図５は、両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂ、両系ＣＰＵ６−ａ、６−ｂによるソフトの処理フローを示す。
ソフトによる処理は、
（１）両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂによるＡ系受信信号のデータ抽出
（２）両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂによるＢ系受信信号のデータ抽出
（３）両系ＣＰＵ６−ａ、６−ｂによる両系受信データの判定
の３つに大きく分けられる。
ソフト処理の間、バス照合回路７は、両系ローカルバス８−ａ、８−ｂ上のデータをバス照合する。照合エラーが発生した場合、次のように、発生時のアドレス値に従い、エラー箇所を示す信号をＡＴＣ制御部へ出力する。その後、エラー信号を両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂ、ＣＰＵ６−ａ、６−ｂに出力し、両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂ、ＣＰＵ６−ａ、６−ｂの動作を停止させる。
【００１４】
まず、（１）両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂによるＡ系受信信号のデータ抽出について説明する。
両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂは、それぞれＡ系ＲＡＭ４−ａのアドレスＰａに格納されたＡ系受信信号Ｘａ［ｍ］をリードする。なお、Ｂ系ＤＳＰ５−ｂについては、バス照合回路７を経由してＡ系ＲＡＭ４−ａにアクセスする。このとき、バス照合回路７は、両系ローカルバス８−ａ、８−ｂ上のデータをバス照合する。
バス照合結果が不一致の場合、バス照合回路７内のアドレスデコーダ１３は、アドレスＰａによって、両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂのいずれかにＡ系ＲＡＭ４−ａへのアクセスエラーが発生したものと判断し、ＤＳＰ⇔ＲＡＭ＿４−ａの故障検知信号をＡＴＣ制御部へ出力する。その後、エラー信号を両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂ、ＣＰＵ６−ａ、６−ｂに出力し、両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂ、ＣＰＵ６−ａ、６−ｂの動作を停止させる。
【００１５】
両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂのＡ系ＲＡＭ４−ａアクセスが健全に行われた場合、両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂは、Ａ系受信信号Ｘａ［ｍ］からデータ抽出を行う。Ａ系ＤＳＰ５−ａによって抽出されたＡ系受信データＤａａと、Ｂ系ＤＳＰ５−ｂによって抽出されたＡ系受信データＤａｂは、その抽出タイミングとともに、両系ＲＡＭ４−ａ、４−ｂのアドレスＰｄａにそれぞれライトされ、バス照合回路７が、両系ローカルバス８−ａ、８−ｂ上のデータをバス照合する。Ａ系ＤＳＰ５−ａとＢ系ＤＳＰ５−ｂのデータ抽出タイミングは互いに異なるようにしているので、ＬＰＦ２−ａが故障し、高調波ノイズが混入される場合を含め、ＬＰＦ２−ａ−ＡＤＣ３−ａ−ＤＳＰ５−ａの系統のいずれかの箇所に異常があれば、バス照合結果は不一致となる。
したがって、バス照合回路７内のアドレスデコーダ１３は、アドレスＰｄａによって、Ａ系受信信号を用いた両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂ処理結果が不一致したと判断し、ＬＰＦ２−ａ−ＡＤＣ３−ａ−ＤＳＰ５−ａ系統の故障検知信号をＡＴＣ制御部へ出力する。その後、エラー信号を両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂ、ＣＰＵ６−ａ、６−ｂに出力し、両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂ、ＣＰＵ６−ａ、６−ｂの動作を停止させる。
【００１６】
次に、（２）両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂによるＢ系受信信号のデータ抽出について説明する。
両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂは、それぞれＢ系ＲＡＭ４−ｂのアドレスＰｂに格納されたＢ系受信信号Ｘｂ［ｍ］をリードする。なお、Ａ系ＤＳＰ５−ａについては、バス照合回路７を経由してＢ系ＲＡＭ４−ｂにアクセスする。このとき、バス照合回路７は、両系ローカルバス８−ａ、８−ｂ上のデータをバス照合する。バス照合結果が不一致の場合、バス照合回路７内のアドレスデコーダ１３は、アドレスＰｂによって、両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂのいずれかにＢ系ＲＡＭ４−ｂへのアクセスエラーが発生したものと判断し、ＲＡＭ＿４ｂ⇔ＤＳＰ故障検知信号をＡＴＣ制御部へ出力する。その後、エラー信号を両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂ、ＣＰＵ６−ａ、６−ｂに出力し、両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂ、ＣＰＵ６−ａ、６−ｂの動作を停止させる。
【００１７】
両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂのＢ系ＲＡＭ４−ｂアクセスが正常に行われた場合、両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂは、Ｂ系受信信号Ｘｂ［ｍ］からデータ抽出を行う。Ａ系ＤＳＰ５−ａによって抽出されたＢ系受信データＤｂａと、Ｂ系ＤＳＰ５−ｂによって抽出されたＢ系受信データＤｂｂは、データ抽出タイミングとともに両系ＲＡＭ４−ａ、４−ｂのアドレスＰｄｂにそれぞれライトされ、バス照合回路７が、両系ローカルバス８−ａ、８−ｂ上のデータをバス照合する。前述のようにＡ系ＤＳＰ５−ａとＢ系ＤＳＰ５−ｂのデータ抽出タイミングは互いに異なるようにしているので、ＬＰＦ２−ｂの故障を含め、ＬＰＦ２−ｂ−ＡＤＣ３−ｂ−ＤＳＰ５−ｂの系統のいずれかの箇所に異常があれば、バス照合結果は不一致となる。
したがって、バス照合回路７内のアドレスデコーダ１３は、アドレスＰｄｂによって、Ｂ系受信信号を用いた両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂの処理結果が不一致になったと判断し、ＬＰＦ２−ｂ−ＡＤＣ３ｂ−ＤＳＰ５−ｂ故障検知信号をＡＴＣ制御部へ出力する。その後、エラー信号を両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂ、ＣＰＵ６−ａ、６−ｂに出力し、両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂ、ＣＰＵ６−ａ、６−ｂの動作を停止させる。
【００１８】
次に、（３）両系ＣＰＵ６−ａ、６−ｂによる両系受信データの判定処理について説明する。
上述の各故障判定がすべて正常と判断された場合、両系ＣＰＵ６−ａ、６−ｂは、ともに両系ＲＡＭ４−ａ、４−ｂのアドレスＰｄａに格納されたＡ系受信データＤａａ、Ｄａｂをリードし、バス照合回路７は、両系ローカルバス８−ａ、８−ｂ上のデータをバス照合する。
バス照合結果が不一致の場合、バス照合回路７内のアドレスデコーダ１３は、アドレスＰｄａによって、両系ＣＰＵ６−ａ、６−ｂのいずれかにＡ系受信データをリードする際のエラーが発生したと判断し、Ａ系のＣＰＵ⇔ＲＡＭ故障検知信号をＡＴＣ制御部へ出力する。その後、エラー信号を両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂ、ＣＰＵ６−ａ、６−ｂに出力し、両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂ、ＣＰＵ６−ａ、６−ｂの動作を停止させる。同様に、両系ＣＰＵ６−ａ、６−ｂは、両系ＲＡＭ４−ａ、４−ｂのアドレスＰｄｂに格納されたＢ系受信データＤｂａ、Ｄｂｂをリードする。バス照合結果が不一致の場合、Ｂ系のＣＰＵ⇔ＲＡＭ故障検知信号をＡＴＣ制御部へ出力する。その後、エラー信号によって両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂ、ＣＰＵ６−ａ、６−ｂの動作を停止させる。
【００１９】
両系ＣＰＵ６−ａ、６−ｂの両系ＲＡＭ４−ａ、４−ｂアクセスが正常に行われた場合、両系ＣＰＵ６−ａ、６−ｂは、両系受信データから列車制御情報を判定する。ＣＰＵ６−ａはデータＤａａ、Ｄｂａを、ＣＰＵ６−ｂはデータＤｂａ、Ｄｂｂを比較し、安全側の判定結果Ｄｆａ、Ｄｆｂを両系ＤＰＲＡＭ１０−ａ、１０−ｂのアドレスＰｃにライトする。鉄道技術においては、列車を停止させる方向が安全側の選択となるため、異なる２つの列車制御情報のうち、列車の制限速度が低くなる方を選択する。
なお、両系ＣＰＵ６−ａ、６−ｂから両系ＤＰＲＡＭ１０−ａ、１０−ｂへのライトアクセス時、バス照合回路７は、両系ローカルバス８−ａ、８−ｂ上のデータをバス照合し、バス照合結果が不一致の場合、バス照合回路７内のアドレスデコーダ１３は、アドレスＰｃによって、両系ＣＰＵ６−ａ、６−ｂいずれか一方の処理結果が不一致になったと判断し、ＣＰＵ故障検知信号をＡＴＣ制御部へ出力する。その後、エラー信号を両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂ、ＣＰＵ６−ａ、６−ｂに出力し、両系ＤＳＰ５−ａ、５−ｂ、ＣＰＵ６−ａ、６−ｂの動作を停止させる。
【００２０】
以上の処理を行うことによって、両系ＤＳＰ、ＣＰＵによる抽出データ及び両系ＲＡＭを行き来するデータをバス照合でき、ＡＴＣ受信部の故障を局所的に検出することが可能となる。これにより、従来技術に比べＡＴＣ受信部の安全性を高めることができる。
【符号の説明】
【００２１】
１：ＡＴＣ受信部
２−ａ：Ａ系ＬＰＦ
２−ｂ：Ｂ系ＬＰＦ
３−ａ：Ａ系ＡＤＣ
３−ｂ：Ｂ系ＡＤＣ
４−ａ：Ａ系ＲＡＭ
４−ｂ：Ｂ系ＲＡＭ
５−ａ：Ａ系ＤＳＰ
５−ｂ：Ｂ系ＤＳＰ
６−ａ：Ａ系ＣＰＵ
６−ｂ：Ｂ系ＣＰＵ
７：バス照合回路
８−ａ：Ａ系ローカルバス
８−ｂ：Ｂ系ローカルバス
９：マイコン
１０−ａ：Ａ系ＤＰＲＡＭ
１０−ｂ：Ｂ系ＤＰＲＡＭ
１１：バス
１２：ＡＴＣ制御部
１３：アドレスデコーダ
１４：列車
１５：ＡＴＣ送信部
１６：受電器
１７：車上ＡＴＣシステムにおけるＡＴＣ受信部
１８：車上ＡＴＣシステムにおけるＡＴＣ制御部
１９：速度発電機
２０：車輪
２１：軌道回路
２２：ＡＴＣ受信部（従来技術）
２３：ＬＰＦ（従来技術）
２４−ａ：Ａ系ＡＤＣ（従来技術）
２４−ｂ：Ｂ系ＡＤＣ（従来技術）
２５−ａ：Ａ系ＤＳＰ（従来技術）
２５−ｂ：Ｂ系ＤＳＰ（従来技術）
２６：ＣＰＵ（従来技術）
【図１】
2011004510.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４（１）】
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【図４（２）】
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【図５（１）】
2011004510.tif 000008
【図５（２）】
2011004510.tif 000009
【図５（３）】
2011004510.tif 000010
【図５（４）】
2011004510.tif 000011
【図５（５）】
2011004510.tif 000012
【図５（６）】
2011004510.tif 000013
【図５（７）】
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