(57)【要約】      （修正有）【課題】ＭＳＫ変調波を変調度0.5程度でアナログ断続変調波により振幅変調したデジアナ変調波の高信頼性や伝送速度の高速化を図る。【解決手段】地上の送信器から列車に送信するデジアナ信号波として、アナログ断続変調波がオフのタイミングのときに、誤りが発生しても列車の運行に支障が生じないデジタル情報によりデジタル変調してデジタル変調波を合成し、アナログ断続変調波がオンのタイミングのときに、誤りが発生すると列車の運行に支障が生じるような安全度が要求されるデジタル情報にデジタル変調してデジタル変調波を合成して、安全度が要求される情報を確実に伝送するとともに、安全度を要求しない情報の伝達もあわせて行い、通信効率を向上させる。【選択図】図４
2011088556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道回路の一方の境界に接続された送信器から信号波を送信して列車に搭載した受信器に伝送する地上・車上間情報伝送装置において、
前記送信器はアナログ変調波発生部と第１のデジタル変調波発生部と第２のデジタル変調波発生部と信号波合成部及び送信部を有し、
前記アナログ変調波発生部はアナログ断続変調波を生成し、前記第１のデジタル変調波発生部と第２のデジタル変調波発生部は相異なる変調パラメータによりデジタル変調波を生成し、前記信号波合成部は前記アナログ変調波発生部で生成したアナログ断続変調波のオフのタイミングとオンのタイミングに応じて前記第１のデジタル変調波発生部と第２のデジタル変調波発生部で生成したデジタル変調波を合成してデジアナ信号波を生成し、前記送信部は前記信号波合成部で生成したデジアナ信号波を軌道回路に送信し、
前記列車に搭載した受信器は受信したデジアナ信号波からアナログ断続変調波を復調するとともに異なる変調パラメータによりデジタル変調されたデジタル変調波を分離して抽出することを特徴とする地上・車上間情報伝送装置。
【請求項２】
前記第１のデジタル変調波発生部は誤りが発生しても列車の運行に支障が生じないデジタル情報によりデジタル変調してデジタル変調波を生成し、前記第２のデジタル変調波発生部は誤りが発生すると列車の運行に支障が生じるような安全度が要求されるデジタル情報にデジタル変調してデジタル変調波を生成し、
前記信号波合成部はアナログ断続変調波がオフのタイミングのときに前記第１のデジタル変調波発生部で生成したデジタル変調波をアナログ断続変調波と合成し、アナログ断続変調波がオンのタイミングのときに前記第２のデジタル変調波発生部で生成したデジタル変調波をアナログ断続変調波と合成することを特徴とする請求項１記載の地上・車上間情報伝送装置。
【請求項３】
前記信号波合成部はデジタル変調波切換手段と振幅変調部を有し、
前記デジタル変調波切換手段は前記アナログ変調波発生部から入力するアナログ断続変調波のオンのタイミングとオフのタイミングにより前記第１のデジタル変調波発生部から入力するデジタル変調波と前記第２のデジタル変調波発生部から入力するデジタル変調波を切り換えて出力し、
前記振幅変調部は前記デジタル変調波切換手段から入力する各デジタル変調波を前記アナログ変調波発生部から入力するアナログ断続変調波により振幅変調してデジアナ信号波を生成することを特徴とする請求項１又は２記載の地上・車上間情報伝送装置。
【請求項４】
前記列車に搭載した受信器は受信部とアナログ変調波復調部とデジタル変調波切出し復調部を有し、
前記受信部は軌道回路に送信されているデジアナ信号波を受信し、
前記アナログ変調波復調部は前記受信部から入力するデジアナ信号波のアナログ変調波を復調してアナログ情報を出力するとともにアナログ断続変調波を前記デジタル変調波切出し復調部に出力し、
前記デジタル変調波切出し復調部は前記アナログ変調波復調部から入力するアナログ断続変調波のオフのタイミングで異なる変調パラメータによる一方のデジタル変調波を抽出して復調してデジタル情報を出力し、アナログ断続変調波のオンのタイミングで異なる変調パラメータによる他方のデジタル変調波を抽出して復調してデジタル情報を出力することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の地上・車上間情報伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地上から列車に対して各種制限情報を送信する地上・車上間情報伝送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
列車の速度を自動的に制限速度以下に制御するため、先行列車の位置と進路の条件等により定まる停止目標位置と現在の在線位置で定められた列車制御信号（ＡＴＣ信号）を地上から列車に伝送し、車上装置は受信したＡＴＣ信号から算出される停止目標位置までの照査速度パターンに基づき連続的に列車を減速するようにしている。
【０００３】
この地上から列車に伝送する従来のＡＴＣ信号は、例えば特許文献１に示されているように、アナログ信号方式が採用されている。このアナログ信号方式では、伝送する情報に応じて過変調の方形波の振幅変調の周期を変えるアナログ変調波をＡＴＣ信号として伝送している。このアナログ信号方式では伝送する情報量に限界があり、各走行区間の列車速度を制御するだけの地上主体制御であった。
【０００４】
近年、特許文献２に示されているように、ＭＳＫ(Minimum Shift Keying)変調等のデジタル変調波をＡＴＣ信号として伝送することにより、情報量を拡大して列車性能に応じて停止点まで連続して速度制御を行う車上主体制御への移行が進められている。
【０００５】
これまで使用していたアナログ信号方式からデジタル信号方式に移行するに当たっては、アナログ信号とは周波数帯域の異なるデジタル信号を重畳するか、アナログ信号の周波数帯域を使用して地上設備と車上設備を一斉にデジタル信号方式に切り換えるかのどちらかの方法が採用されていた。
【０００６】
前者においては、新たな周波数帯域を選定する必要があり、例えば相互乗り入れ線区においては、乗り入れ線区で使用されている列車制御周波数を避ける必要があるため、新たな周波数帯域の選定は困難であった。また、後者においては、地上設備と車上設備を一斉に切り換えるため、設備の切り換えに多くの費用が必要であるとともに新方式の事前検査ができない等の問題がある。
【０００７】
このような問題を解消し、既存のアナログ信号方式をデジタル信号方式に変更する場合において、新たな周波数帯域を選定する必要なしでアナログ信号方式の在来列車とデジタル信号方式の新式列車のいずれにも地上から情報を伝送して制御するために、振幅一定のＭＳＫ変調波を変調度0.5程度でアナログ断続変調波により振幅変調したデジアナ変調波をＡＴＣ信号として地上から車上に伝送するデジアナ信号方式の開発が行われている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記デジアナ変調波はＭＳＫ変調波をアナログ断続変調波で振幅変調しているため、アナログ断続変調波のオフの部分でノイズの影響を大きく受け、ＭＳＫ変調波のＳ／Ｎが一定でなくなる。このため安全を考慮するとＭＳＫ変調波のＳ／Ｎの悪い状態を基準に変調パラメータを設定する必要があり、効率が悪いという短所がある。
【０００９】
この発明は、このような短所を改善し、ＭＳＫ変調波を変調度0.5程度でアナログ断続変調波により振幅変調したデジアナ変調波の高信頼性や伝送速度の高速化を図るとともに設計の自由度を高めることができる地上・車上間情報伝送装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の地上・車上間情報伝送装置は、軌道回路の一方の境界に接続された送信器から信号波を送信して列車に搭載した受信器に伝送する地上・車上間情報伝送装置において、前記送信器はアナログ変調波発生部と第１のデジタル変調波発生部と第２のデジタル変調波発生部と信号波合成部及び送信部を有し、前記アナログ変調波発生部はアナログ断続変調波を生成し、前記第１のデジタル変調波発生部と第２のデジタル変調波発生部は相異なる変調パラメータによりデジタル変調波を生成し、前記信号波合成部は前記アナログ変調波発生部で生成したアナログ断続変調波のオフのタイミングとオンのタイミングに応じて前記第１のデジタル変調波発生部と第２のデジタル変調波発生部で生成したデジタル変調波を合成してデジアナ信号波を生成し、前記送信部は前記信号波合成部で生成したデジアナ信号波を軌道回路に送信し、前記列車に搭載した受信器は受信したデジアナ信号波からアナログ断続変調波を復調するとともに異なる変調パラメータによりデジタル変調されたデジタル変調波を分離して抽出することを特徴とする。
【００１１】
前記第１のデジタル変調波発生部は誤りが発生しても列車の運行に支障が生じないデジタル情報によりデジタル変調してデジタル変調波を生成し、前記第２のデジタル変調波発生部は誤りが発生すると列車の運行に支障が生じるような安全度が要求されるデジタル情報にデジタル変調してデジタル変調波を生成し、前記信号波合成部はアナログ断続変調波がオフのタイミングのときに前記第１のデジタル変調波発生部で生成したデジタル変調波をアナログ断続変調波と合成し、アナログ断続変調波がオンのタイミングのときに前記第２のデジタル変調波発生部で生成したデジタル変調波をアナログ断続変調波と合成することを特徴とする。
【００１２】
前記信号波合成部はデジタル変調波切換手段と振幅変調部を有し、前記デジタル変調波切換手段は前記アナログ変調波発生部から入力するアナログ断続変調波のオンのタイミングとオフのタイミングにより前記第１のデジタル変調波発生部から入力するデジタル変調波と前記第２のデジタル変調波発生部から入力するデジタル変調波を切り換えて出力し、前記振幅変調部は前記デジタル変調波切換手段から入力する各デジタル変調波を前記アナログ変調波発生部から入力するアナログ断続変調波により振幅変調してデジアナ信号波を生成することを特徴とする。
【００１３】
また、前記列車に搭載した受信器は受信部とアナログ変調波復調部とデジタル変調波切出し復調部を有し、前記受信部は軌道回路に送信されているデジアナ信号波を受信し、前記アナログ変調波復調部は前記受信部から入力するデジアナ信号波のアナログ変調波を復調してアナログ情報を出力するとともにアナログ断続変調波を前記デジタル変調波切出し復調部に出力し、前記デジタル変調波切出し復調部は前記アナログ変調波復調部から入力するアナログ断続変調波のオフのタイミングで異なる変調パラメータによる一方のデジタル変調波を抽出して復調してデジタル情報を出力し、アナログ断続変調波のオンのタイミングで異なる変調パラメータによる他方のデジタル変調波を抽出して復調してデジタル情報を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明は、地上の送信器から列車に送信するデジアナ信号波としてアナログ断続変調波のオンのタイミングとオフのタイミングに応じて異なる変調パラメータのデジタル変調波を合成して情報を伝送するようにしたから、情報の伝送の高信頼性と伝送速度の高速化を図ることができる。
【００１５】
また、アナログ断続変調波のオンのタイミングとオフのタイミングでデジタル変調波の変調パラメータを異ならせるから、デジタル変調波の設計の自由度を高めることができる。
【００１６】
さらに、アナログ断続変調波がオフのタイミングのときに、誤りが発生しても列車の運行に支障が生じないデジタル情報によりデジタル変調してデジタル変調波を合成し、アナログ断続変調波がオンのタイミングのときに、誤りが発生すると列車の運行に支障が生じるような安全度が要求されるデジタル情報にデジタル変調してデジタル変調波を合成するから、安全度が要求される情報を確実に伝送するとともに、安全度を要求しない情報の伝達もあわせて行うことができ、通信効率を向上させることができる。また、アナログ断続変調波がオフの時には伝送速度を下げるなどして雑音を抑制し、アナログ断続変調波のオンのときと同等の符号誤り率を確保してアナログ断続変調波がオフのとき及びオンのときにも安全度が要求される通信を行うことができる。そして情報伝送時に雑音が加わってもアナログ断続変調波のオンのタイミングとオフのタイミングで区別して評価することができ、雑音に対する対応を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の地上・車上間情報伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図２】変調パラメータによるビット誤り率の変化特性図である。
【図３】車上装置の構成を示すブロック図である。
【図４】デジアナ信号波の波形遷移図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、この発明の地上・車上間情報伝送装置の構成を示すブロック図である。地上・車上間情報伝送装置は、地上装置１と列車２に搭載した車上装置３を有し、地上装置１で列車２の位置を検知して列車２に対して速度制御情報等を伝送して列車２の速度を制限速度以下に制御する。
【００１９】
地上装置１は、各軌道回路１Ｔ〜４Ｔの列車進出側の境界に接続された送信器４と、各軌道回路１Ｔ〜４Ｔの列車進入側の境界に接続された受信器５を有する。送信器４は、アナログ変調波発生部６と第１のデジタル変調波発生部７と第２のデジタル変調波発生部８とデジタル変調波切換手段９と振幅変調部１０及び送信部１１を有する。アナログ変調波発生部６は条件連絡回路１２を介して送られる先行列車の位置情報等の進路の条件を入力して列車２の速度を制御するための速度制限情報等に応じたアナログ断続変調波を生成してデジタル変調波切換手段９と振幅変調部１０に出力する。第１のデジタル変調波発生部７は条件連絡回路１２を介して送られる先行列車の位置情報等の進路の条件のなかで誤りが発生しても列車２の運行に支障が生じないデジタル情報Ａによりデジタル変調して第１のデジタル変調波をデジタル変調波切換手段９に出力する。第２のデジタル変調波発生部８は条件連絡回路１２を介して送られる先行列車の位置情報等の進路の条件のなかで誤りが発生すると列車２の運行に支障が生じるような安全度が要求されるデジタル情報Ｂによりデジタル変調して第２のデジタル変調波をデジタル変調波切換手段９に出力する。このデジタル変調する第１のデジタル変調波発生部７には、図２に示すように、所要のビット誤り率ＢＥＲに対して確保しなければならないＳ／Ｎが比較的小さい伝送速度や変調方式、多値化・多値数、誤り訂正能力、符号化方式等の変調パラメータ、例えば伝送速度が速い変調パラメータが設定され、第２のデジタル変調波発生部８には所要のビット誤り率ＢＥＲに対して確保しなければならないＳ／Ｎが大きい変調パラメータ、例えば伝送速度が遅い変調パラメータが設定されている。
【００２０】
デジタル変調波切換手段９はアナログ変調波発生部６から入力するアナログ断続変調波のオンのタイミングとオフのタイミングにより第１のデジタル変調波発生部７から入力する第１のデジタル変調波と第２のデジタル変調波発生部８から入力する第２のデジタル変調波を切り換えて振幅変調部１０に出力する。振幅変調部１０はデジタル変調波切換手段９から入力する第１のデジタル変調波と第２のデジタル変調波をアナログ変調波発生部６から入力するアナログ断続変調波により振幅変調してデジアナ信号波を生成して送信部１１に出力する。送信部１１は振幅変調部１０から入力するデジアナ信号波を各軌道回路１Ｔ〜４Ｔに送信する。受信器５は各軌道回路１Ｔ〜４Ｔに送信されているデジアナ信号波の受信の有無により、該当する軌道回路に列車２が在線するか否を検出する。
【００２１】
車上装置３は、図３のブロック図に示すように、受信器１３と演算処理部１４及び速度制御部１５を有する。受信器１３は受信部１６とアナログ変調波復調部１７と切換タイミング抽出部１８とデジタル変調波切換手段１９と第１の波形データ結合部２０と第２の波形データ結合部２１と第１のデジタル変調波復調部２２及び第２のデジタル変調波復調部２３を有する。受信部１６は受電器２４を介して軌道回路１Ｔ〜４Ｔに送信されているデジアナ信号波を受信してアナログ変調波復調部１７とデジタル変調波切換手段１９に出力する。アナログ変調波復調部１７は受信部１６から入力するデジアナ信号波のアナログ変調波を復調してアナログ情報を演算処理部１４に出力するとともにアナログ断続変調波を切換タイミング抽出部１８に出力する。切換タイミング抽出部１８はアナログ変調波復調部１７から入力するアナログ断続変調波のオンのタイミングとオフのタイミングをそれぞれ抽出してデジタル変調波切換手段１９に出力する。デジタル変調波切換手段１９は切換タイミング抽出部１８からオフのタイミングが入力しているとき受信部１６から入力するデジアナ信号波から第１のデジタル変調波に対応するデジアナ信号波を抽出して第１の波形データ結合部２０に出力し、切換タイミング抽出部１８からオンのタイミングが入力しているとき受信部１６から入力するデジアナ信号波から第２のデジタル変調波に対応するデジアナ信号波を抽出して第２の波形データ結合部２１に出力する。第１の波形データ結合部２０はデジタル変調波切換手段１９から入力する第１のデジタル変調波に対応するデジアナ信号波を結合してデジタル変調波復調部２２に出力する。第２の波形データ結合部２１はデジタル変調波切換手段１９から入力する第２のデジタル変調波に対応するデジアナ信号波を結合してデジタル変調波復調部２３に出力する。第１のデジタル変調波復調部２２は第１の波形データ結合部２０から入力するデジアナ信号波のデジタル変調波を復調してデジタル情報Ａを演算処理部１４に出力する。第２のデジタル変調波復調部２３は第２の波形データ結合部２１から入力するデジアナ信号波のデジタル変調波を復調してデジタル情報Ｂを演算処理部１４に出力する。演算処理部１４はアナログ変調波復調部１９から入力するアナログ情報又は第１のデジタル変調波復調部２２から入力するデジタル情報Ａと第２のデジタル変調波復調部２３から入力するデジタル情報Ｂを参照して列車２の速度パターンを作成する。速度制御部１５は演算処理部１４で作成した速度パターンと列車２の速度と照合して列車２の速度が制限速度以下になるように制御する。
【００２２】
この地上装置１の送信器４ｂから軌道回路２Ｔを介して列車２に送信するときの処理を図４のデジアナ信号波の波形遷移図を参照して説明する。
【００２３】
軌道回路２Ｔに接続された送信器４ｂのアナログ変調波発生部６は速度制限情報等に応じたアナログ断続変調波を生成してデジタル変調波切換手段９と振幅変調部１０に出力する。第１のデジタル変調波発生部７は誤りが発生しても列車２の運行に支障が生じないデジタル情報Ａによりデジタル変調して第１のデジタル変調波を生成してデジタル変調波切換手段９に出力する。第２のデジタル変調波発生部８は誤りが発生すると列車２の運行に支障が生じるような安全度が要求されるデジタル情報Ｂによりデジタル変調して第２のデジタル変調波をデジタル変調波切換手段９に出力する（信号波生成）。
【００２４】
デジタル変調波切換手段９はアナログ変調波発生部６から入力するアナログ断続変調波がオフのタイミングのとき、第１のデジタル変調波発生部７から出力するデジタル情報Ａを有する第１のデジタル変調波の情報領域Ａ１，Ａ２，Ａ３を順次切り出して振幅変調部１０に出力し、アナログ断続変調波がオンのタイミングのとき、第２のデジタル変調波発生部８から出力するデジタル情報Ｂを有する第２のデジタル変調波の情報領域Ｂ１，Ｂ２を順次切り出して振幅変調部１０に出力する（タイミング合せ）。
【００２５】
振幅変調部１０はデジタル変調波切換手段９から入力する第１のデジタル変調波の情報領域Ａ１，Ａ２，Ａ３と第２のデジタル変調波の情報領域Ｂ１，Ｂ２をアナログ変調波発生部６から入力するアナログ断続変調波により振幅変調してレベル合せを行ってデジアナ信号波を生成して送信部１１に出力する（レベル合せと信号波合成）。このデジアナ信号波を生成するとき、情報領域Ａ１，Ａ２，Ａ３はアナログ断続変調波のオフのタイミングに合せ、情報領域Ｂ１，Ｂ２はアナログ断続変調波のオフのタイミングに合わせて合成される。送信部１１は振幅変調部１０から入力するデジアナ信号波を軌道回路２Ｔに送信する。
【００２６】
軌道回路２Ｔに接続された受信器５ｂは軌道回路２Ｔに送信されているデジアナ信号波を受信することにより軌道回路２Ｔに列車２が在線していないことを検知し、軌道回路２Ｔに列車２が進入して送信されているデジアナ信号波を受信しなくなると軌道回路２Ｔに列車２が在線したことを検知する。
【００２７】
軌道回路２Ｔに列車２が進入して軌道回路２Ｔに送信されているデジアナ信号波を受電器２４を介して受信器１３の受信部１６で受信すると、受信部１６は受信したデジアナ信号波をアナログ変調波復調部１７とデジタル変調波切換手段１９に出力する。アナログ変調波復調部１７は入力したデジアナ信号波の振幅変調成分を検出してアナログ情報を演算処理部１４に出力するとともにアナログ断続変調波を切換タイミング抽出部１８に出力する（ＡＭ復調）。
【００２８】
切換タイミング抽出部１８は入力するアナログ断続変調波のオンのタイミングとオフのタイミングをそれぞれ抽出してオンのタイミング信号とオフのタイミング信号をデジタル変調波切換手段１９に出力する。デジタル変調波切換手段１９はデジタル変調波切換手段１９からオフのタイミング信号を入力しているとき、受信部１６から入力するデジアナ信号波の第１のデジタル変調波に対応する情報領域Ａ１，Ａ２，Ａ３を順次抽出して第１の波形データ結合部２０に出力し、切換タイミング抽出部１８からオンのタイミング信号を入力しているとき、受信部１６から入力するデジアナ信号波の第２のデジタル変調波に対応する情報領域Ｂ１，Ｂ２を順次抽出して第２の波形データ結合部２１に出力する（信号切り出し分解）。
【００２９】
第１の波形データ結合部２０はデジタル変調波切換手段１９から入力するデジアナ信号波の情報領域Ａ１，Ａ２，Ａ３を結合してデジタル変調波復調部２２に出力する。第２の波形データ結合部２１はデジタル変調波切換手段１９から入力するデジアナ信号波の情報領域Ｂ１，Ｂ２を結合してデジタル変調波復調部２３に出力する（波形結合）。
【００３０】
第１のデジタル変調波復調部２２は第１の波形データ結合部２０から入力するデジアナ信号波のデジタル変調波を復調してデジタル情報Ａを演算処理部１４に出力する。第２のデジタル変調波復調部２３は第２の波形データ結合部２１から入力するデジアナ信号波のデジタル変調波を復調してデジタル情報Ｂを演算処理部１４に出力する。演算処理部１４は入力したアナログ情報又はデジタル情報Ａとデジタル情報Ｂを参照して列車２の速度パターンを作成し、速度制御部１５は作成した速度パターンと列車２の速度とを照合して列車２の速度が制限速度以下になるように制御する。
【００３１】
このように地上の送信器４ｂから列車２に送信するデジアナ信号波としてアナログ断続変調波のオンのタイミングとオフのタイミングに応じて異なる変調パラメータの第１のデジタル変調波と第２のデジタル変調波を合成して情報を伝送するようにしたから、情報の伝送の高信頼性と伝送速度の高速化を図ることができる。
【００３２】
また、第１のデジタル変調波と第２のデジタル変調波の変調パラメータを異ならせることにより第１のデジタル変調波発生部７と第２のデジタル変調波発生部８の設計の自由度を高めることができる。
【００３３】
さらに、第１のデジタル変調波は誤りが発生しても列車２の運行に支障が生じないデジタル情報Ａによりデジタル変調し、第２のデジタル変調波は誤りが発生すると列車２の運行に支障が生じるような安全度が要求されるデジタル情報Ｂによりデジタル変調することにより、情報伝送時に雑音が加わってもアナログ断続変調波のオンのタイミングとオフのタイミングで区別して評価することができ、雑音に対する対応を適切に行うことができる。
【符号の説明】
【００３４】
１；地上装置、２；列車、３；車上装置、４；送信器、５；受信器、
６；アナログ変調波発生部、７；デジタル変調波発生部、
８；デジタル変調波発生部、９；デジタル変調波切換手段、１０；振幅変調部、
１１；送信部、１２；条件連絡回路、１３；受信器、１４；演算処理部、
１５；速度制御部、１６；受信部、１７；アナログ変調波復調部、
１８；切換タイミング抽出部、１９；デジタル変調波切換手段、
２０；波形データ結合部、２１；波形データ結合部、２２；デジタル変調波復調部、
２３；デジタル変調波復調部、２４；受電器。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３５】
【特許文献１】特許第３５３７５２４号公報
【特許文献２】特開２００１−２１９８４９号公報
【図１】
2011088556.tif 000003
【図２】
2011088556.tif 000004
【図３】
2011088556.tif 000005
【図４】
2011088556.tif 000006