(57)【要約】【課題】小型で、消費電力が少なく、出荷時調整コストの安価で、出力調整が容易な車上装置１、及び、それを用いた車両制御装置を提供すること。【解決手段】第１送信処理ステップでは、周波数の異なる複数種の周波数信号Ｆ１〜ｆｎを重畳して重畳信号Ｓ２１を生成する。第２送信処理ステップでは、重畳信号Ｓ２１を、基準信号Ｓ２２と比較して、パルス幅変調信号Ｓ３に変換する。  第３送信処理ステップでは、パルス幅変調信号Ｓ３，Ｓ４をアナログ信号Ｓ５に変換して送信する。【選択図】図１
2015050858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３つの送信処理ステップを含む車上装置であって、
第１送信処理ステップでは、周波数の異なる複数種の周波数信号を重畳して重畳信号を生成し、
第２送信処理ステップでは、前記重畳信号を、基準信号と比較して、パルス幅変調信号に変換し、
第３送信処理ステップでは、パルス幅変調信号をアナログ信号に変換して送信する、
車上装置。
【請求項２】
車上装置を含む車両制御装置であって、前記車上装置は、請求項１に記載されたものである、車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車両制御装置（ＡＴＳ）を構成するのに好適な車上装置、及び、それを用いた車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＴＳ装置を構成する車上装置として、地上子に対応した周波数ｆ１〜ｆnを安定して常時発生させる信号発生器を有し、これら信号発生器から発生された各信号（ｆ１〜ｆn）を重畳した信号を車上子に供給されるように構成された方式のものも知られている（特許文献１）。
【０００３】
しかし、この従来のＡＴＳ装置は、全ての処理をアナログ回路で実現していたため次の４つの問題があった。
（ａ）装置のサイズが大きい。
（ｂ）装置の消費電力が大きい。
（ｃ）アナログ部品の性能バラツキがあるため調整コストがかかる。
（ｄ）熱によりアナログ部品の特性が変化する。
【０００４】
そこで、前述の車上装置を改善したものとして、ＳＳ（スペクトル拡散）波を用いて広帯域の周波数を出力し、その中から周波数ｆ１〜ｆnを含む特定の周波数帯域だけをバンドパス・フィルタ（ＢＰＦ）で抽出して車上子に供給されるように構成された方式のものが知られている（特許文献２）。この方式においては、アナログ設計箇所の削減によって、装置の消費電力について従来の方式より低減された。
【０００５】
しかし、この方式で用いるＢＰＦは、ＬＣ回路を用いたアナログフィルタであったためサイズ、調整コスト、熱による特性の変化については従来と同様の問題が残っていた。さらに、特定の帯域をカットするような調整が必要になった場合に、ノッチフィルタの追加採用について別途考慮する必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−５８５８８号公報
【特許文献２】特開２００９−１７１６５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、小型で、消費電力が少なく、出荷時調整コストが安価で、出力調整が容易な車上装置、及び、それを用いた車両制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係る車上装置は、少なくとも３つの送信処理ステップを含む。
【０００９】
第１送信処理ステップでは、周波数の異なる複数種の周波数信号を重畳して重畳信号を生成する。第２送信処理ステップでは、前記の重畳信号を、基準信号と比較して、パルス幅変調信号に変換する。第３送信処理ステップでは、パルス幅変調信号をアナログ信号に変換して送信する。
【００１０】
第１送信処理ステップと第２送信処理ステップは、デジタル的信号処理形態である。この後の第３送信処理ステップは、パルス幅変調信号を送信するために、アナログ信号に変換しているだけである。
【００１１】
本発明に係る車上装置は、地上装置と組み合わされて車両制御装置を構成する。この車両制御装置において、車上装置からの送信信号を受信した地上子（地上装置）は、地上子毎に定められた共振周波数（ｆ１〜ｆnのいずれか）に対応した周波数の信号を車上側に送り返す。
【００１２】
地上子からの信号を受信した車上装置では、受信したアナログ信号を、フーリエ変換する。フーリエ変換後の周波数スペクトラムから、地上子の共振周波数に対応する周波数信号を抽出することができる。車上装置は、周波数スペクトラムから抽出された周波数信号を、自己の制御動作に反映し、車両制御に用いることができる。
【００１３】
本発明に係る車上装置及びこれを用いた車両制御装置では、従来装置との対比において、アナログ回路の利用箇所を大きく削減することができるため、アナログ回路に起因していた前述の（ａ）〜（ｄ）の課題を解消することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上に述べたように、本発明によれば、アナログ回路に起因する問題を持たず、小型で、消費電力が少なく、出力調整が容易で、出荷時調整コストが安価な車上装置、及び、それを用いた車両制御装置を提供することができる。
【００１５】
本発明の構成、及び、利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面は、単に、例示に過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る車上装置及び車両制御装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示した車上装置の信号源の波形図である。
【図３】図１に示した車上装置における重畳信号Ｓ２１の波形図である。
【図４】図１に示した車上装置におけるアナログ信号Ｓ５の波形図である。
【図５】フーリエ変換後の周波数スペクトラムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１を参照すると、車上装置１と、地上装置９が図示されている。車上装置１は、レール４上を、矢印Ｆの方向に走行する車両（列車）２に搭載されている。
【００１８】
車上装置１は、少なくとも３つの送信処理ステップを含む。第１送信処理ステップでは、周波数の異なる複数種ｎの周波数信号ｆ１〜ｆｎを重畳して重畳信号Ｓ２１を生成する。周波数信号ｆ１〜ｆｎは、信号源１１１〜１１ｎから供給されるもので、図２（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、例えば、４種の周波数の異なる周波数信号（ｆ１〜ｆ４)である。４種の周波数の異なる周波数信号（ｆ１〜ｆ４)は、信号重畳部３で重畳され、信号重畳部３から、図３に示すような重畳信号Ｓ２１が出力される。なお、この明細書では、符号ｆ１〜ｆｎが、周波数そのものを表現する場合もある。
【００１９】
第２送信処理ステップでは、重畳信号Ｓ２１を、基準信号Ｓ２２と比較して、パルス幅変調信号Ｓ３を生成する。具体的には、重畳信号Ｓ２１は、信号比較部７１に供給され、信号源５から信号比較部７１に供給された基準信号Ｓ２２と比較される。基準信号Ｓ２２は、振幅一定の高周波信号（正弦波または三角波）である。信号比較部７１は、重畳信号Ｓ２１のレベル（電圧）と基準信号Ｓ２２のレベル（電圧）とを比較し、Ｓ２１＞Ｓ２２が成立するとき論理値１、Ｓ２１＞Ｓ２２が成立しないときは論理値０というように、デジタル変換する。
【００２０】
パルス幅変調信号Ｓ３は、第３送信処理ステップにおいて、周知のスイッチング・アンプ７２により、アナログ信号Ｓ４に変換される。このアナログ信号Ｓ４は、ロー・パス・フィルタ７３に供給され、高周波分が除去される。これにより、図４に示すように、図３に示されたアナログ重畳信号Ｓ２１とよく近似するアナログ信号Ｓ５が得られる。アナログ信号Ｓ５は、車上アンテナ７５を通して、送信される。
【００２１】
第１送信処理ステップと第２送信処理ステップは、デジタル的信号処理形態である。この後の第３送信処理ステップは、パルス幅変調信号を送信するために、アナログ信号に変換しているだけである。
【００２２】
地上装置９は、ｎ個の地上子９２１〜９２ｎを含んでいる。地上子９２１〜９２ｎは、レール４に沿い、互いに適当な配置距離を置いて順次に配置されている。これらの地上子９２１〜９２ｎは、車両２の走行により車上アンテナ７５と電磁結合したとき、車上アンテナ７５との間で信号の送受信を行うとともに、前述した周波数（ｆ１〜ｆｎ)の信号の何れかに共振する。その共振周波数の信号は、地上子９２１〜９２ｎから車上装置１の車上アンテナ７５に送信される。
【００２３】
車上装置１は、地上子９２１〜９２ｎのうち、車上アンテナ７５と電磁結合した地上子から受信したアナログ信号を、フーリエ変換する。図５はフーリエ変換後の周波数スペクトラムを示している。図５において、周波数ｆ１〜ｆ４がほぼ同じレベルで示されているが、実施例に示された地上子９２１〜９２４のそれぞれは、周波数ｆ１〜ｆ４の何れか一つを共振周波数とするものである。例えば、地上子９２１は周波数ｆ１の信号に共振し、地上子９２２は周波数ｆ２の信号に共振し、地上子９２３は周波数ｆ３の信号に共振し、地上子９２４は周波数ｆ４の信号に共振する。従って、地上子９２１〜９２４のそれぞれでは、フーリエ変換後の周波数スペクトラムが互いに異なり、自己の共振周波数（ｆ１〜ｆ４）にピークを持つ周波数スペクトラムとなる。
【００２４】
車上装置１は、この周波数スペクトラムから、地上子９２１〜９２ｎの共振周波数（ｆ１〜ｆｎ）のいずれかに対応する周波数信号を抽出し、これを自己の制御動作に反映させ、車両制御に用いる。
【００２５】
本発明に係る車上装置及び車両制御装置では、従来装置が備えるアナログ回路の利用箇所を大きく削減することができるため、当該アナログ回路に起因していた問題を解消することが出来る。
【００２６】
以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想、及び、教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
【符号の説明】
【００２７】
１１１〜１１ｎ      信号源
３              信号重畳部
７１                信号比較部
７２                スイッチング・アンプ
７３                ロー・パス・フィルタ
【図１】
2015050858.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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