(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の符号化信号を所定の多周波利用変調方式で変調して送信信号を生成し、左右一対のレールの一方レールに定められた信号入力点に当該送信信号を出力する信号生成部と、
前記一方レールに定められた信号出力点からの受信信号に対して、前記多周波利用変調方式に対応する復調方式による復調を試行し、当該受信信号を前記符号化信号に復号可能な状態に達する以前の、所定の復調成功条件に達した時点で、信号捕捉に成功したことを検出する信号捕捉検出部と、
前記信号捕捉検出部の検出結果に基づいて、前記一方レールのレール破断を判定する破断判定部と、
を備えたレール破断検知装置。
【請求項２】
前記信号生成部は、並行する２つの軌道それぞれの一方レール同士を接続して設けられた前記信号入力点に前記送信信号を出力し、
前記信号捕捉検出部は、前記２つの軌道それぞれの一方レール同士を接続して設けられた前記信号出力点からの信号を前記受信信号として入力し、
前記破断判定部は、前記２つの軌道それぞれの一方レール同士のうち、少なくともどちらかに発生したレール破断を判定する、
請求項１に記載のレール破断検知装置。
【請求項３】
前記信号生成部は、所定の拡散符号を用いて前記符号化信号を拡散符号化するスペクトラム拡散により前記多周波利用変調方式での一次変調を行い、当該一次変調した信号で所定の搬送波を変調させる二次変調を行って前記送信信号を生成し、
前記信号捕捉検出部は、前記受信信号に対して前記二次変調に対応する復調を行った信号に対して、前記拡散符号を用いて逆拡散復号することで、前記多周波利用変調方式に対応する復調方式による復調の試行を行う、
請求項１又は２に記載のレール破断検知装置。
【請求項４】
前記信号生成部は、前記符号化信号をサブキャリア数分のパラレル信号に変換した上でサブキャリア変調および逆フーリエ変換を行って各信号を合成するＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）により前記多周波利用変調方式での一次変調を行い、当該一次変調した信号で所定の搬送波を変調させる二次変調を行って前記送信信号を生成し、
前記信号捕捉検出部は、前記受信信号に対して前記二次変調に対応する復調を行った信号に対して、フーリエ変換およびサブキャリア復調を行って得られるサブキャリア数分のパラレル信号をシリアル信号に変換することで、前記多周波利用変調方式に対応する復調方式による復調の試行を行う、
請求項１又は２に記載のレール破断検知装置。
【請求項５】
列車が走行する軌道を区切った各区間を順次切り替えて選択することで、当該区間の前記一方レールに定められた前記信号入力点および前記信号出力点を選択する切替制御部と、
前記信号生成部から出力された前記送信信号を、前記切替制御部によって選択された信号入力点に出力させる送信切替部と、
前記切替制御部によって選択された信号出力点から入力された信号を前記受信信号として前記信号捕捉検出部に出力する受信切替部と、
を更に備え、
前記破断判定部は、前記信号捕捉検出部の検出結果、および、前記切替制御部によって選択された区間に基づいて、区間毎の前記一方レールのレール破断を判定する、
請求項１〜４の何れか一項に記載のレール破断検知装置。
【請求項６】
前記信号生成部は、前記変調を行って周波数の異なる複数の前記送信信号を生成し、列車が走行する軌道を区切った各区間のうち、隣接する区間で周波数が異なるように各区間の前記一方レールに定められた前記信号入力点に当該送信信号を出力し、
前記信号捕捉検出部は、各区間の前記一方レールに定められた前記信号出力点から入力した前記受信信号それぞれに対して前記復調を試行し、当該受信信号を前記符号化信号に復号可能な状態に達する以前の、所定の復調成功条件に達した時点で、信号捕捉に成功したことを区間毎に検出し、
前記破断判定部は、前記信号捕捉検出部の検出結果に基づいて、区間毎の前記一方レールのレール破断を判定する、
請求項１〜４の何れか一項に記載のレール破断検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レールの破断を検知するレール破断検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道において、レール破断の検知は軌道回路の副次的な機能として実現されていた。軌道回路は、列車の輪軸で左右のレール間が短絡されることにより軌道回路の送信側から送出された信号の受信側での受信レベルが低下することを利用して、軌道回路内に列車が在線していることを検出する装置である。レール破断が発生した場合も受信レベルが低下することから、軌道回路はレール破断を副次的に検知することができるのである。
【０００３】
近年では、コスト削減や高密度な列車運行を実現可能とした地上・車上間の無線通信を利用した列車制御システムの開発が進められている。かかるシステムは、列車位置を車上で取得することから軌道回路が設置されないことが多い。このため、レール破断検知装置を別途設けることが求められている。この要求に応えるため、例えば特許文献１には、コストを低減したレール破断検知装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２２５１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１に開示されているような軌道回路を利用したレール破断検知装置は、レールに検知信号を送信し、その受信レベルの低下によってレール破断を検知している。この場合、軌道回路には検知信号の信号電流よりはるかに大きな電車電流が流れているが、電車電流は並行する２本のレールにほぼ同じ大きさに分流して同一方向に流れる。レール破断が生じていない状態においては、レール破断の検知信号は軌道回路の並行するレールに還流して流れるため、検知信号に対する電車電流の影響は、同一方向に並行して流れる電流の差分となる。しかしながら、レール破断時においては、レール破断が生じていない健全なレールだけに電車電流が流れ、これが全て検知信号に対する妨害波となることからＳ／Ｎ（Signal-to-Noise）比が大幅に悪化し、レール破断の検知能力が低下するおそれがある。
【０００６】
また、レール破断の発生頻度は低いことから、コスト削減のため、駅間といった比較的長い区間を１つの検知対象区間とする場合が考えられる。しかしその場合には、レールを流れる検知信号の減衰が大きくなるため、上述した電車電流による雑音や妨害波の影響が更に強まり、更なるレール破断の検知能力の低下につながることが考えられる。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、電車電流の影響を受けることのない、レール破断の検知能力を高めた新たなレール破断検知装置の技術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の第１の発明は、
所定の符号化信号を所定の多周波利用変調方式で変調して送信信号を生成し、左右一対のレールの一方レールに定められた信号入力点に当該送信信号を出力する信号生成部と、
前記一方レールに定められた信号出力点からの受信信号に対して、前記多周波利用変調方式に対応する復調方式による復調を試行し、当該受信信号を前記符号化信号に復号可能な状態に達する以前の、所定の復調成功条件に達した時点で、信号捕捉に成功したことを検出する信号捕捉検出部と、
前記信号捕捉検出部の検出結果に基づいて、前記一方レールのレール破断を判定する破断判定部と、
を備えたレール破断検知装置である。
【０００９】
第１の発明によれば、レールに送信する送信信号を所定の多周波利用変調方式で変調して生成し、レールからの受信信号に対する復調を試行して信号捕捉に成功したかを検出することにより、レール破断を検知することが可能となる。つまり、受信信号を元の符号化信号にまで復号しなくとも、送信時の多周波利用変調方式に対応する復調方式で復調成功条件に達する復調ができたこと、すなわち信号捕捉に成功したことの検出でもって、受信した信号は適正な信号に違いないことを確認できる。これにより、電車電流による雑音や妨害波の影響を受けても符号化信号の捕捉が可能となり、耐雑音および耐妨害波特性が大幅に向上して、レール破断の検知能力の高いレール破断検知装置を実現できる。また、左右一対のレールの一方レールに信号入力点および信号出力点が定められるので、信号入力点と信号出力点の間のレールに列車が在線している場合であっても受信信号を捕捉できるので、レール破断を列車在線と区別して検知する必要がない。なお、発明の最小限の構成要素の説明として、左右一対の一方レールを対象としたレール破断検知装置について説明したものであり、左右一対のレールそれぞれを対象としたレール破断検知装置を設けることとしてもよいのは勿論である。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、
前記信号生成部は、並行する２つの軌道それぞれの一方レール同士を接続して設けられた前記信号入力点に前記送信信号を出力し、
前記信号捕捉検出部は、前記２つの軌道それぞれの一方レール同士を接続して設けられた前記信号出力点からの信号を前記受信信号として入力し、
前記破断判定部は、前記２つの軌道それぞれの一方レール同士のうち、少なくともどちらかに発生したレール破断を判定する、
レール破断検知装置である。
【００１１】
第２の発明によれば、信号入力点および信号出力点が２つの軌道それぞれの一方レール同士を接続して設けられる。このため、信号入力点に出力された送信信号の伝搬経路は、２つの軌道それぞれの一方レール同士を、あたかも接地側・非接地側とする２本の電線のように伝搬する経路となる。このため、信号出力点からの受信信号に基づいてレール破断を判定することで、２つの軌道それぞれの一方レール同士のうちのどちらかに発生したレール破断を判定できる。
【００１２】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記信号生成部は、所定の拡散符号を用いて前記符号化信号を拡散符号化するスペクトラム拡散により前記多周波利用変調方式での一次変調を行い、当該一次変調した信号で所定の搬送波を変調させる二次変調を行って前記送信信号を生成し、
前記信号捕捉検出部は、前記受信信号に対して前記二次変調に対応する復調を行った信号に対して、前記拡散符号を用いて逆拡散復号することで、前記多周波利用変調方式に対応する復調方式による復調の試行を行う、
レール破断検知装置である。
【００１３】
第３の発明によれば、符号化信号に対する多周波利用変調方式としてスペクトラム拡散変調を行うことで、送信信号を生成することができる。
【００１４】
第４の発明は、第１又は第２の発明において、
前記信号生成部は、前記符号化信号をサブキャリア数分のパラレル信号に変換した上でサブキャリア変調および逆フーリエ変換を行って各信号を合成するＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）により前記多周波利用変調方式での一次変調を行い、当該一次変調した信号で所定の搬送波を変調させる二次変調を行って前記送信信号を生成し、
前記信号捕捉検出部は、前記受信信号に対して前記二次変調に対応する復調を行った信号に対して、フーリエ変換およびサブキャリア復調を行って得られるサブキャリア数分のパラレル信号をシリアル信号に変換することで、前記多周波利用変調方式に対応する復調方式による復調の試行を行う、
レール破断検知装置である。
【００１５】
第４の発明によれば、符号化信号に対する多周波利用変調方式としてＯＦＤＭ変調を行うことで、送信信号を生成することができる。
【００１６】
第５の発明は、第１〜第４の何れかの発明において、
列車が走行する軌道を区切った各区間を順次切り替えて選択することで、当該区間の前記一方レールに定められた前記信号入力点および前記信号出力点を選択する切替制御部と、
前記信号生成部から出力された前記送信信号を、前記切替制御部によって選択された信号入力点に出力させる送信切替部と、
前記切替制御部によって選択された信号出力点から入力された信号を前記受信信号として前記信号捕捉検出部に出力する受信切替部と、
を更に備え、
前記破断判定部は、前記信号捕捉検出部の検出結果、および、前記切替制御部によって選択された区間に基づいて、区間毎の前記一方レールのレール破断を判定する、
レール破断検知装置である。
【００１７】
第５の発明によれば、列車が走行する軌道を区切った複数の区間毎にレール破断の判定を行うことができるため、１台のレール破断検知装置で広範囲に亘るレール破断の判定が可能となる。
【００１８】
第６の発明は、第１〜第４の何れかの発明において、
前記信号生成部は、前記変調を行って周波数の異なる複数の前記送信信号を生成し、列車が走行する軌道を区切った各区間のうち、隣接する区間で周波数が異なるように各区間の前記一方レールに定められた前記信号入力点に当該送信信号を出力し、
前記信号捕捉検出部は、各区間の前記一方レールに定められた前記信号出力点から入力した前記受信信号それぞれに対して前記復調を試行し、当該受信信号を前記符号化信号に復号可能な状態に達する以前の、所定の復調成功条件に達した時点で、信号捕捉に成功したことを区間毎に検出し、
前記破断判定部は、前記信号捕捉検出部の検出結果に基づいて、区間毎の前記一方レールのレール破断を判定する、
レール破断検知装置である。
【００１９】
第６の発明によれば、列車が走行する軌道を区切った複数の区間毎にレール破断の判定を行うことができるため、１台のレール破断検知装置で広範囲に亘るレール破断の判定が可能となる。また、複数の区間それぞれに対して並列に信号入力点に送信信号を出力し、信号出力点から受信信号を入力するが、隣接する区間で周波数が異なるように複数の区間それぞれに送信信号を出力するので、各区間の受信信号を判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態におけるレール破断検知装置の構成図。
【図２】信号生成部の構成図。
【図３】信号捕捉検出部の構成図。
【図４】破断判定部によるレール破断の判定の一例。
【図５】破断判定部によるレール破断の判定の一例。
【図６】第２実施形態におけるレール破断検知装置の構成図。
【図７】第３実施形態におけるレール破断検知装置の構成図。
【図８】破断判定部によるレール破断の判定の一例。
【図９】破断判定部によるレール破断の判定の一例。
【図１０】第４実施形態におけるレール破断検知装置の構成図。
【図１１】信号生成部の構成図。
【図１２】信号捕捉検出部の構成図。
【図１３】破断判定部によるレール破断の判定の一例。
【図１４】破断判定部によるレール破断の判定の一例。
【図１５】ＯＦＤＭを用いて送信信号を生成する場合の信号生成部の構成図。
【図１６】ＯＦＤＭを用いて送信信号を生成する場合の並列捕捉検出部の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態によって本発明が限定されるものではなく、本発明を適用可能な形態が以下の実施形態に限定されるものでもない。また、図面の記載において、同一要素には同一符号を付す。
【００２２】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態のレール破断検知装置１Ａの構成図である。レール破断検知装置１Ａは、区間Ｔにおける並行して敷設された２つの軌道Ｌ１，Ｌ２のレール破断を検知する装置である。区間Ｔの中央には信号入力点ｓ（ｓａ，ｓｂ）が定められ、区間Ｔの両端には信号出力点ｒ（ｒ１ａ，ｒ１ｂ，ｒ２ａ，ｒ２ｂ）が定められている。信号入力点ｓおよび信号出力点ｒは、レールとレール破断検知装置１Ａとの電気的接点であり、整合変成器ＭＴを介して信号が入出力される。レール破断検知装置１Ａは、信号入力点ｓからレールに送信信号Ｓを出力し、信号出力点ｒから入力される受信信号Ｒに基づいて、区間Ｔのレール破断を判定する。
【００２３】
軌道Ｌ１，Ｌ２はともに左右一対の２本のレールを有しており、信号入力点ｓおよび信号出力点ｒは、軌道Ｌ１，Ｌ２間でレール同士を接続して構成されている。つまり、信号入力点ｓとして、軌道Ｌ１，Ｌ２それぞれの左右一対の２本のレールのうちの一方レール同士を接続して構成した一方側信号入力点ｓａと、他方レール同士を接続して構成した他方側信号入力点ｓｂとが設けられている。また、信号出力点ｒとして、軌道Ｌ１，Ｌ２それぞれの左右一対の２本のレールのうち、一方側信号入力点ｓａと同じ一方レール同士を接続して構成した一方側信号出力点ｒ１ａ，ｒ２ａと、他方側信号入力点ｓｂと同じ他方レール同士を接続して構成した他方側信号出力点ｒ１ｂ，ｒ２ｂとが設けられている。一方側信号出力点ｒ１ａと他方側信号出力点ｒ１ｂとは、例えば軌道の起点側に設けられ、一方側信号出力点ｒ２ａと他方側信号出力点ｒ２ｂとは、例えば軌道の終点側に設けられる。
【００２４】
レール破断検知装置１Ａは、信号生成部１０Ａと、信号捕捉検出部３０Ａと、破断判定部５０Ａとを備える。
【００２５】
信号生成部１０Ａは、所定の符号化信号であるレール破断検知信号を、多周波利用変調方式の１つであるスペクトラム拡散による変調を行った上で送信信号Ｓ（Ｓａ，Ｓｂ）を生成する。図２に示すように、信号生成部１０Ａは、検知信号生成部２１と、変調部２９Ａとを有する。変調部２９Ａは、拡散符号生成部２２と、拡散符号化部２３と、搬送波生成部２４Ａと、搬送波変調部２５とを有する。検知信号生成部２１は、符号化信号であるレール破断検知信号を生成する。拡散符号生成部２２は、不図示のクロック信号に従って、拡散符号である疑似雑音符号（以下、「ＰＮ符号」という）を生成する。拡散符号化部２３は、検知信号生成部２１により生成されたレール破断検知信号と、拡散符号生成部２２により生成されたＰＮ符号とを乗算することで、スペクトラム拡散による一次変調を行って拡散符号化信号を生成する。搬送波生成部２４Ａは、所定周波数の搬送波を生成する。搬送波変調部２５は、拡散符号化部２３により生成された拡散符号化信号と搬送波生成部２４Ａにより生成された搬送波を乗算することで、拡散符号化信号で搬送波を変調させる二次変調を行って送信信号Ｓを生成する。
【００２６】
搬送波変調部２５により生成された送信信号Ｓは、送信信号Ｓａ，Ｓｂとして、信号入力点ｓ（ｓａ，ｓｂ）それぞれに並列に出力される。信号入力点ｓからレールに出力された信号は、区間Ｔの両端それぞれに向かって伝搬する。例えば、２つの軌道Ｌ１，Ｌ２の一方レールに対して一方側信号入力点ｓａから出力された信号は、当該一方レール同士を、あたかも接地側・非接地側とする２本の電線のように、一方レールの両端それぞれの一方側信号出力点ｒ１ａ，ｒ２ａに向けて伝搬していく。同じく、２つの軌道Ｌ１，Ｌ２の他方レールに対して他方側信号入力点ｓｂから出力された信号は、当該他方レール同士を、あたかも接地側・非接地側とする２本の電線のように、他方レールの両端それぞれの他方側信号出力点ｒ１ｂ，ｒ２ｂに向けて伝搬していく。一方レールに係る伝搬経路と他方レールに係る伝搬経路とは電気的に絶縁されている。このため、信号入力点ｓａ，ｓｂそれぞれに、同じ送信信号Ｓａ，Ｓｂを出力することができる。
【００２７】
図１に戻り、信号捕捉検出部３０Ａは、信号出力点ｒから入力した受信信号Ｒに対してスペクトラム拡散による復調を試行し、受信信号Ｒをレール破断検知信号に復号可能な状態に達する以前の、所定の復調成功条件に達した時点で、信号捕捉に成功したことを検出する。受信信号Ｒからレール破断検知信号を復号する必要はない。
【００２８】
図３に示すように、信号捕捉検出部３０Ａは、信号出力点ｒ（ｒ１ａ，ｒ１ｂ，ｒ２ａ，ｒ２ｂ）それぞれから入力される受信信号Ｒ（Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ）それぞれに対応する複数の並列捕捉検出部４０Ａ（４０Ａ−１，４０Ａ−２，４０Ａ−３，４０Ａ−４）を有する。区間Ｔの一方の端部には、一方レール同士を接続して構成された一方側信号出力点ｒ１ａと、他方レール同士を接続して構成された他方側信号出力点ｒ１ｂとが定められている。また、当該区間Ｔの他方の端部には、一方レール同士を接続して構成された一方側信号出力点ｒ２ａと、他方レール同士を接続して構成された他方側信号出力点ｒ２ｂとが定められている。信号捕捉検出部３０Ａは、これらの４つの信号出力点ｒ１ａ，ｒ１ｂ，ｒ２ａ，ｒ２ｂから入力される受信信号Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂそれぞれに対応する、４つの並列捕捉検出部４０Ａ−１〜４０Ａ−４を有する。
【００２９】
並列捕捉検出部４０Ａ−１〜４０Ａ−４は、同一構成であり、搬送波生成部４１Ａと、搬送波信号除去部４２と、拡散符号生成部４３と、逆拡散復号部４４と、同期捕捉部４５とを有する。搬送波生成部４１Ａは、信号生成部１０Ａの搬送波生成部２４Ａが生成する搬送波と同じ周波数の搬送波を生成する。搬送波信号除去部４２は、入力された受信信号Ｒと搬送波生成部４１Ａにより生成された搬送波とを乗算することで、受信信号Ｒに対する復調を行う機能部であり、この復調によって搬送波信号が除去される。除去された後の信号を復調信号と呼称する。搬送波信号除去部４２が行う復調は、信号生成部１０Ａの搬送波変調部２５による二次変調に対応する復調である。
【００３０】
拡散符号生成部４３は、不図示のクロック信号に従って、信号生成部１０Ａの拡散符号生成部２２が生成するＰＮ符号と同じ符号であるＰＮ符号を生成する。逆拡散復号部４４は、搬送波信号除去部４２により搬送波信号が除去された後の復調信号と拡散符号生成部４３により生成されたＰＮ符号とを乗算することで、復調信号に対してＰＮ符号を用いた逆拡散復号を行う。この逆拡散復号はスペクトラム拡散による復調の試行ということができる。
【００３１】
同期捕捉部４５は、拡散符号生成部４３に対して、生成するＰＮ符号の位相を指示する信号を出力して、拡散符号生成部４３が生成するＰＮ符号の位相と、受信信号Ｒに含まれているＰＮ符号の位相とを一致させる受信信号Ｒの同期捕捉を行う。具体的には、逆拡散復号部４４によって逆拡散復号された信号の値を積算し、この積算値（相関値ともいえる）ができるだけ高い値となるように、拡散符号生成部４３に対して、生成するＰＮ符号の位相をずらす指示をする。積算は、いわゆる相互相関演算に相当する。また、同期捕捉部４５は、逆拡散復号された信号の積算値（相関値）が所定のピーク値条件を満たす場合、復調成功条件に達したとして、受信信号Ｒの信号捕捉に成功したことを検出する。信号捕捉の成否の検出結果は、捕捉信号Ｄ（Ｄ１ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂ）として出力する。すなわち、並列捕捉検出部４０Ａ−１は、受信信号Ｒ１ａの信号捕捉の成否の検出結果として捕捉信号Ｄ１ａを出力する。並列捕捉検出部４０Ａ−２は、受信信号Ｒ１ｂの信号捕捉の成否の検出結果として捕捉信号Ｄ１ｂを出力する。並列捕捉検出部４０Ａ−３は、受信信号Ｒ２ａの信号捕捉の成否の検出結果として捕捉信号Ｄ２ａを出力する。並列捕捉検出部４０Ａ−４は、受信信号Ｒ２ｂの信号捕捉の成否の検出結果として捕捉信号Ｄ２ｂを出力する。
【００３２】
復調成功条件は、受信信号Ｒがレール破断検知信号を含むとみなせる条件である。本実施形態では、スペクトラム拡散によりレール破断検知信号の変調を行っているので、受信信号Ｒ（より正確には逆拡散復号された信号）とＰＮ符号との積算値（相関値）が所定のピーク値条件を満たすことを復調成功条件としている。ＰＮ符号は所定長（例えば、６４ビット）の符号であるので、ＰＮ符号全体ではなく、その一部（例えば、符号長を６４ビットとした場合、５０％である３２ビット、２０％である１２ビット、１０％である６ビット、などである）が合致した場合に積算値（相関値）として表れ得る閾値に達したことを所定のピーク値条件を満たすこととし、復調成功条件に達したと判定することができる。
【００３３】
図１に戻り、破断判定部５０Ａは、信号捕捉検出部３０Ａの検出結果に基づいて、区間Ｔのレール破断を判定する。区間Ｔにレール破断が生じると、当該レール破断の部分で送信信号Ｓの伝搬が遮断されるため、当該区間Ｔでの受信信号Ｒの信号捕捉が失敗する。破断判定部５０Ａは、信号捕捉検出部３０Ａから出力される捕捉信号Ｄから信号捕捉の失敗、すなわち信号捕捉の成功の未検出を判定して、当該区間Ｔのレール破断を判定する。
【００３４】
上述のように、区間Ｔには４つの信号出力点ｒ１ａ，ｒ１ｂ，ｒ２ａ，ｒ２ｂが定められ、これらの４つの信号出力点ｒ１ａ，ｒ１ｂ，ｒ２ａ，ｒ２ｂそれぞれからの受信信号Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂに対する捕捉信号Ｄ１ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂが、信号捕捉検出部３０Ａから出力される。つまり、捕捉信号Ｄ１ａは軌道Ｌ１，Ｌ２の一方レール（より詳細には信号入力点ｓａから信号出力点ｒ１ａの間）に対応し、捕捉信号Ｄ２ａは軌道Ｌ１，Ｌ２の一方レール（より詳細には信号入力点ｓａから信号出力点ｒ２ａの間）に対応する。また、捕捉信号Ｄ１ｂは軌道Ｌ１，Ｌ２の他方レール（より詳細には信号入力点ｓｂから信号出力点ｒ１ｂの間）に対応し、捕捉信号Ｄ２ｂは軌道Ｌ１，Ｌ２の他方レール（より詳細には信号入力点ｓｂから信号出力点ｒ２ｂの間）に対応する。
【００３５】
従って、破断判定部５０Ａは、４つの捕捉信号Ｄから、軌道Ｌ１，Ｌ２を構成する左右一対のレールのどちらのレール（一方レール／他方レール）にレール破断が生じたかを区別するとともに、信号入力点ｓを境界として区間Ｔを分けたどちら側のレール部分にレール破断が生じたかを区別して判定することができる。例えば、捕捉信号Ｄ１ａ，Ｄ２ａのどちらかが信号捕捉の失敗を示す信号であれば、軌道Ｌ１の一方レールと軌道Ｌ２の一方レールとのうちの少なくともどちらかにレール破断が発生したことを判定できる。さらに、捕捉信号Ｄ１ａが信号捕捉の失敗を示す信号であり、捕捉信号Ｄ２ａが信号捕捉の失敗を示す信号ではなかった場合には、信号入力点ｓａから信号出力点ｒ１ａの間にレール破断が発生したと判定することができる。また、捕捉信号Ｄ１ｂ，Ｄ２ｂのどちらかが信号捕捉の失敗を示す信号であれば、軌道Ｌ１の他方レールと軌道Ｌ２の他方レールとのうちの少なくともどちらかにレール破断が発生したことを判定できる。さらに、捕捉信号Ｄ１ｂが信号捕捉の失敗を示す信号であり、捕捉信号Ｄ２ｂが信号捕捉の失敗を示す信号ではなかった場合には、信号入力点ｓｂから信号出力点ｒ１ｂの間にレール破断が発生したと判定することができる。
【００３６】
図４，図５は、破断判定部５０Ａによるレール破断の判定の一例である。図４は、レール破断が生じていない通常時の判定結果の一例であり、図５は、レール破断が生じた場合の判定結果の一例である。また、破断判定部５０Ａによる判定結果とともに、信号捕捉検出部３０Ａによる検出結果として、各時刻ｔにおける捕捉信号Ｄ１ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂが表す成否を示す。また、各捕捉信号Ｄに対応するレール破断の判定可能なレール部分を示す。上述のように、区間Ｔでは、信号入力点ｓに対する信号出力点ｒ１と信号出力点ｒ２との位置が逆となるため、信号入力点ｓを境界として区間Ｔを２つに分けることができる。図４，図５では、信号出力点ｒ１側を“前半”、信号出力点ｒ２側を“後半”として示している。
【００３７】
図４に示すように、通常時には、全てのレール部分について、受信信号Ｒの信号捕捉は成功となり、破断判定部５０Ａは“通常（レール破断無し）”と判定する。
【００３８】
また、図５に示すように、レール破断が生じた場合には、レール破断が生じたレール部分（図５では“一方レールの後半”）のみが受信信号Ｒの信号捕捉が失敗となり、且つ、継続して信号捕捉に失敗した状態となる。破断判定部５０Ａは“一方レールの後半でレール破断”と判定する。
【００３９】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態を説明する。第２実施形態では、上述の第１実施形態と同一要素については同符号を付して詳細な説明を省略する。第２実施形態は、上述の第１実施形態のレール破断検知装置１Ａによるレール破断の検知対象を、１つの軌道を区切った区間Ｔとした実施形態である。
【００４０】
図６は、第２実施形態におけるレール破断検知装置１Ｂの適用例である。図６に示すように、第２実施形態において、レール破断検知装置１Ｂは、１つの軌道Ｌ１の区間Ｔのレール破断を検知する。区間Ｔの中央に信号入力点ｓ（ｓａ，ｓｂ）が定められ、区間Ｔの両端に信号出力点ｒ（ｒ１ａ，ｒ１ｂ，ｒ２ａ，ｒ２ｂ）が定められていることは、第１実施形態と同様である。第２実施形態では、信号入力点ｓおよび信号出力点ｒは、軌道Ｌ１が有する左右一対のレールのうちの１本のレールを接地接続（地面（大地）に接続）して、いわば接地電位に対する対地電圧の信号を伝搬する電線として構成されている点が、第１実施形態と異なる。すなわち、信号入力点ｓとして、軌道Ｌ１が有する左右一対の２本のレールのうちの一方レールの中央に一方側信号入力点ｓａが定められ、他方レールの中央に他方側信号入力点ｓｂが定められている。また、信号出力点ｒとして、一方側信号入力点ｓａと同じ一方レールの区間Ｔの端部に一方側信号出力点ｒ１ａ，ｒ２ａが定められ、他方側信号入力点ｓｂと同じ他方レールの区間Ｔの端部に他方側信号出力点ｒ１ｂ，ｒ２ｂが定められている。そして、信号入力点ｓと大地間に整合変成器ＭＴが設けられて信号入力点ｓからレールに送信信号Ｓが出力される。各信号出力点ｒそれぞれと大地間に整合変成器ＭＴが設けられて各信号出力点ｒから受信信号Ｒ（Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ）が入力される。
【００４１】
第２実施形態のレール破断検知装置１Ｂが備える信号生成部１０Ａ、信号捕捉検出部３０Ａ、破断判定部５０Ａは、第１実施形態と同じであり、対象とする軌道が１つの軌道Ｌ１となっただけである。信号捕捉検出部３０Ａは、受信信号Ｒ（Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ）の信号捕捉の成功を検出し、その検出結果を示す捕捉信号Ｄ（Ｄ１ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂ）に基づいて破断判定部５０Ａが区間Ｔのレール破断を判定する。レール破断の判定に当たっては、一方レールにレール破断が発生したか、他方レールにレール破断が発生したかを捕捉信号Ｄ（Ｄ１ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂ）に基づいて判定することができ、更には、信号入力点ｓから見て区間Ｔのどちら側でレール破断が発生したかを判定することができる。
【００４２】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態を説明する。第３実施形態では、上述の第１又は第２実施形態と同一要素については同符号を付して詳細な説明を省略する。第３実施形態は、レール破断検知装置によるレール破断の検知対象を、軌道を区切った複数の区間とした実施形態である。
【００４３】
図７は、第３実施形態のレール破断検知装置１Ｃの構成図である。図７に示すように、第３実施形態におけるレール破断検知装置１Ｃは、列車が走行する軌道Ｌを区切った複数の区間Ｔｉ（ｉ＝１，２，・・，ｎ）それぞれのレール破断を検知する装置である。各区間Ｔには、上述の第１および第２実施形態と同様に、区間Ｔの中央に信号入力点ｓ（ｓａ，ｓｂ）が定められ、区間Ｔｉの両端に信号出力点ｒ（ｒ１ａ，ｒ１ｂ，ｒ２ａ，ｒ２ｂ）が定められている。信号入力点ｓおよび信号出力点ｒは、第１実施形態のように、２つの軌道の一方レール同士を接続するとともに、他方レール同士を接続して構成するようにしてもよいし（図１参照）、或いは、第２実施形態のように、１つの軌道の一方レールを接地接続するとともに、他方レールを接地接続して構成するようにしてもよい（図６参照）。
【００４４】
レール破断検知装置１Ｃは、複数の区間Ｔｉのうちから１つの区間Ｔを検知対象として順次切り替えて選択し、選択した区間Ｔの信号入力点ｓからレールに送信信号Ｓを出力し、当該区間Ｔの信号出力点ｒから入力される受信信号Ｒに基づいて、当該区間Ｔのレール破断を判定する。レール破断検知装置１Ｃは、切替制御部６０と、信号生成部１０Ｃと、送信切替部７０と、受信切替部８０と、信号捕捉検出部３０Ｃと、破断判定部５０Ｃとを有する。
【００４５】
切替制御部６０は、各区間Ｔを順次切り替えて選択し、選択した区間Ｔを指示する信号を送信切替部７０および受信切替部８０に出力することで、当該区間Ｔのレールに定められた信号入力点ｓおよび信号出力点ｒを選択する。図７では、区間Ｔ１を選択している状態を示しており、区間Ｔ１に対応する送信切替部７０のスイッチＰ１と、受信切替部８０のスイッチＱ１１〜Ｑ１４とがオンとなっている。
【００４６】
信号生成部１０Ｃは、第１実施形態におけるレール破断検知装置１Ａの信号生成部１０Ａと同一構成であり、所定の符号化信号であるレール破断検知信号を、多周波利用変調方式の１つであるスペクトラム拡散変調による変調を行った上で送信信号Ｓを生成する（図２参照）。
【００４７】
送信切替部７０は、各区間Ｔｉの信号入力点ｓそれぞれに接続された複数のスイッチＰｉ（ｉ＝１，２，・・，ｎ）を有し、切替制御部６０によって指示された区間Ｔの信号入力点ｓに接続されたスイッチＰをオン（接続）し、それ以外のスイッチＰをオフ（非接続）することで、信号生成部１０Ｃから出力された送信信号Ｓを、切替制御部６０によって選択された信号入力点ｓに出力させる。各区間Ｔには２つの信号入力点ｓ（一方側信号入力点ｓａ、他方側信号入力点ｓｂ）が定められており、各スイッチＰｉは、対応する区間Ｔｉの２つの信号入力点ｓａ，ｓｂに並列に接続されている。これにより、送信切替部７０は、区間Ｔに定められた２つの信号入力点ｓそれぞれに、送信信号Ｓを並列に出力することになる。
【００４８】
受信切替部８０は、各区間Ｔｉの信号出力点ｒそれぞれに接続された複数のスイッチＱｉ１〜Ｑｉ４（ｉ＝１，２，・・，ｎ）を有し、切替制御部６０によって指示された区間Ｔの信号出力点ｒに接続されたスイッチＱをオンし、それ以外のスイッチＱをオフすることで、切替制御部６０によって選択された信号出力点ｒから入力された信号を受信信号Ｒとして信号捕捉検出部３０Ｃに出力する。各区間Ｔには４つの信号出力点ｒ（一方側信号出力点ｒ１ａ，ｒ２ａ、他方側信号出力点ｒ１ｂ，ｒ２ｂ）が定められ、各信号出力点ｒそれぞれにスイッチＱが接続されるから、受信切替部８０は、区間数ｎの４倍の４ｎ個のスイッチＱを有する。
【００４９】
信号捕捉検出部３０Ｃは、受信切替部８０により入力された受信信号Ｒに対してスペクトラム拡散による復調を試行し、受信信号Ｒをレール破断検知信号に復号可能な状態に達する以前の、所定の復調成功条件に達した時点で、信号捕捉に成功したことを検出する。受信信号Ｒからレール破断検知信号を復号する必要はない。切替制御部６０は各区間Ｔを順次切り替えて選択することから、信号捕捉検出部３０Ｃは、この選択に従い、各区間Ｔを順次切り替えて当該区間Ｔからの受信信号Ｒの信号捕捉に成功したことを検出することになる。信号捕捉検出部３０Ｃは、第１実施形態におけるレール破断検知装置１Ａの信号捕捉検出部３０Ａと同一構成であり、入力される４つの受信信号Ｒ（Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ）それぞれに対して信号捕捉の成功を検出したかの検出結果である４つの捕捉信号Ｄ（Ｄ１ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂ）を出力する（図３参照）。
【００５０】
破断判定部５０Ｃは、信号捕捉検出部３０Ｃの検出結果、および、切替制御部６０によって選択された区間Ｔに基づいて、区間Ｔ毎の一方レールおよび他方レールを区別してレール破断を判定する。切替制御部６０は各区間Ｔを順次切り替えて選択することから、破断判定部５０Ｃは、この選択に従って、信号捕捉検出部３０Ｃの検出結果である捕捉信号Ｄが何れの区間Ｔについてであるかを特定する。ある区間Ｔにレール破断が生じると、当該レール破断の部分で送信信号Ｓの伝搬が遮断されるため、当該区間Ｔでの受信信号Ｒの信号捕捉が失敗する。破断判定部５０Ｃは、信号捕捉検出部３０Ｃによる信号捕捉の成功が未検出の区間に基づいてレール破断を判定する。
【００５１】
図８，図９は、破断判定部５０Ｃによるレール破断の判定の一例である。図８は、レール破断が生じていない通常時の判定結果の一例であり、図９は、レール破断が生じた場合の判定結果の一例である。図８では、上側に、信号捕捉検出部３０Ｃが出力する捕捉信号Ｄが表す信号捕捉の成否、および、切替制御部６０による区間Ｔの選択を示し、下側に、破断判定部５０Ｃによる判定結果を示している。また、図９では、破断判定部５０Ｃによる判定結果を示している。
【００５２】
各区間Ｔｉに４つの信号出力点ｒ（ｒａ１，ｒ１ｂ，ｒ２ａ，ｒ２ｂ）が定められ、送信切替部７０には４つの受信信号Ｒ（Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ）が入力されるから、信号捕捉検出部３０Ｃは、この４つの受信信号Ｒ（Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ）それぞれについての信号捕捉の成否を示す捕捉信号Ｄ（Ｄ１ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂ）を出力する。破断判定部５０Ｃは、時刻ｔから区間Ｔと捕捉信号Ｄとの対応を特定し、区間Ｔ毎に特定した捕捉信号Ｄから、上述の第１実施形態と同様に、信号捕捉の失敗を判定してレール破断を判定することができる。
【００５３】
図８に示すように、切替制御部６０によって、区間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，・・の順に切り替えて選択されている。通常時には、すべての区間Ｔについて受信信号Ｒの信号捕捉は成功となり、破断判定部５０Ｃは“通常（レール破断無し）”と判定する。
【００５４】
また、図９に示すように、レール破断が生じた場合には、レール破断が生じたレール部分のみが受信信号Ｒの信号捕捉が失敗となり、同じレール部分で継続して信号捕捉に失敗した状態となる。破断判定部５０Ｃは、“区間Ｔ１の後半の一方レールでレール破断”と判定する。
【００５５】
［第４実施形態］
次に、第４実施形態を説明する。第４実施形態では、上述の第１〜第３実施形態と同一要素については同符号を付して詳細な説明を省略する。第４実施形態は、レール破断検知装置によるレール破断の検知対象を、軌道を区切った複数の区間であることは第３実施形態と同じであるが、全ての区間に対して並列にレール破断を判定することが、第３実施形態との主な相違点である。
【００５６】
図１０は、第４実施形態のレール破断検知装置１Ｄの適用例である。図１０に示すように、第４実施形態におけるレール破断検知装置１Ｄは、列車が走行する軌道Ｌを区切った複数の区間Ｔｉ（ｉ＝１，２，・・，ｎ）それぞれのレール破断を検知する装置である。各区間Ｔには、上述の第１〜第３実施形態と同様に、区間Ｔの中央に信号入力点ｓ（ｓａ，ｓｂ）が定められ、区間Ｔの両端に信号出力点ｒ（ｒ１ａ，ｒ１ｂ，ｒ２ａ，ｒ２ｂ）が定められている。信号入力点ｓおよび信号出力点ｒは、第１実施形態のように、２つの軌道の一方レール同士を接続するとともに、他方レール同士を接続して構成するようにしてもよいし（図１参照）、或いは、第２実施形態のように、１つの軌道の一方レールを接地接続するとともに、他方レールを接地接続して構成するようにしてもよい（図６参照）。レール破断検知装置１Ｄは、複数の区間Ｔそれぞれに対して、当該区間Ｔの信号入力点ｓからレールに送信信号Ｓを出力し、当該区間Ｔの信号出力点ｒから入力される受信信号Ｒに基づいて、当該区間Ｔのレール破断を判定する。
【００５７】
レール破断検知装置１Ｄは、信号生成部１０Ｄと、信号捕捉検出部３０Ｄと、破断判定部５０Ｄとを有する。
【００５８】
信号生成部１０Ｄは、多周波利用変調方式の１つであるスペクトラム拡散による変調を行った上で、周波数の異なる複数の送信信号Ｓを生成し、列車が走行する軌道を区切った各区間Ｔのうち、隣接する区間Ｔで周波数が異なるように各区間Ｔの一方レールおよび他方レールそれぞれに定められた信号入力点ｓに送信信号Ｓを出力する。上述の第１実施形態と同様に、信号生成部１０Ｄは、各区間Ｔｉに定められた２つの信号入力点ｓ（一方側信号入力点ｓａおよび他方側信号入力点ｓｂ）それぞれに対して同じ送信信号Ｓａ，Ｓｂを並列に出力する。
【００５９】
図１１に示すように、信号生成部１０Ｄは、複数の並列信号生成部２０Ｄ（２０Ｄ−１〜２０Ｄ−ｍ）を有する。並列信号生成部２０Ｄの数ｍは、区間数ｎ以下である。並列信号生成部２０Ｄは、上述の第１実施形態におけるレール破断検知装置１Ａの信号生成部１０Ａに相当し、検知信号生成部２１と、変調部２９Ｄとを有する。変調部２９Ｄは、拡散符号生成部２２と、拡散符号化部２３と、搬送波生成部２４Ｄと、搬送波変調部２５とを有する。
【００６０】
搬送波生成部２４Ｄは、並列信号生成部２０Ｄ毎に異なる周波数ｆ（ｆ１，ｆ２，・・，ｆｍ）の搬送波を生成する。各搬送波生成部２４Ｄが生成する搬送波の周波数ｆ（ｆ１，ｆ２，・・，ｆｍ）は、搬送波変調部２５による変調後の変調信号Ｈ（Ｈ１，Ｈ２，・・，Ｈｍ）の周波数帯域が、周波数において隣り合う変調信号Ｈの周波数帯域と少なくとも所定の周波数帯域Δｆをおいて重畳しないように定められている。より具体的には、並列信号生成部２０Ｄそれぞれの拡散符号生成部２２が生成するＰＮ符号は同じ符号であり、且つ、ＰＮ符号の信号は同じ周波数である。そのため、ＰＮ符号の信号周波数帯域幅より広い周波数帯域Δｆをおいて、搬送波の周波数ｆ（ｆ１，ｆ２，・・，ｆｍ）を設定することで、隣り合う変調信号Ｈ（Ｈ１，Ｈ２，・・，Ｈｍ）の周波数が重ならないように定められる。
【００６１】
そして、信号生成部１０Ｄは、各並列信号生成部２０Ｄが生成した変調信号Ｈを送信信号Ｓとして、各区間Ｔに出力する送信信号Ｓの周波数ｆが軌道Ｌに沿って所定順に繰り返すように、送信信号Ｓを各区間Ｔの信号入力点ｓからレールに並列的に出力する。図１１では、区間Ｔ１，Ｔｍ＋１，Ｔ２ｍ＋１，・・・、に周波数ｆ１の搬送波の変調信号Ｈ１が送信信号Ｓとして出力され、区間Ｔ２，Ｔｍ＋２，Ｔ２ｍ＋２，・・・、に周波数ｆ２の搬送波の変調信号Ｈ２が送信信号Ｓとして出力され、といったように、ｍ種類の周波数ｆｊ（ｊ＝１，２，・・，ｍ）の変調信号Ｈが、送信信号Ｓとして軌道Ｌに沿って繰り返すように各区間Ｔに出力されている。
【００６２】
図１０に戻り、信号捕捉検出部３０Ｄは、各区間Ｔの一方レールおよび他方レールそれぞれに定められた信号出力点ｒから入力した受信信号Ｒそれぞれに対してスペクトラム拡散による復調を試行し、受信信号Ｒを符号化信号であるレール破断検知信号に復号可能な状態に達する以前の、所定の復調成功条件に達した時点で、信号捕捉に成功したことを区間Ｔ毎に検出する。受信信号Ｒからレール破断検知信号を復号する必要はない。
【００６３】
図１２に示すように、信号捕捉検出部３０Ｄは、複数の並列捕捉検出部４０Ｄ−ｋ（ｋ＝１，２，・・，４ｎ）を有する。各区間Ｔｉに４つの信号出力点ｒ（ｒ１ａ，ｒ１ｂ，ｒ２ａ，ｒ２ｂ）が定められており、各信号出力点ｒから受信信号Ｒが並列に入力されるから、区間数ｎの４倍である４ｎ個の並列捕捉検出部４０Ｄを有することになる。
【００６４】
並列捕捉検出部４０Ｄは、搬送波生成部４１Ｄと、搬送波信号除去部４２と、拡散符号生成部４３と、逆拡散復号部４４と、同期捕捉部４５とを有する。搬送波生成部４１Ｄは、並列信号生成部２０Ｄの搬送波生成部２４Ｄが生成する搬送波と同じ周波数の搬送波を生成する。すなわち、搬送波生成部４１Ｄに入力される受信信号Ｒの信号出力点ｒと同じ区間Ｔの信号入力点ｓに出力される送信信号Ｓの生成の際に用いられた搬送波と同じ周波数の搬送波を生成する。
【００６５】
図１０に戻り、破断判定部５０Ｄは、信号捕捉検出部３０Ｄの検出結果に基づいて、区間毎の一方レールおよび他方レールを区別してレール破断を判定する。
【００６６】
図１３，図１４は、破断判定部５０Ｄによるレール破断の判定の一例である。図１３は、レール破断が生じていない通常時の判定結果の一例であり、図１４は、レール破断が生じた場合の判定結果の一例である。図１３，図１４では、何れも、破断判定部５０Ｄによる判定結果とともに、信号捕捉検出部３０Ｄによる検出結果として、各時刻ｔにおける各区間Ｔについての捕捉信号Ｄが表す信号捕捉の成否を示している。
【００６７】
信号捕捉検出部３０Ｄは、各区間Ｔに定められた４つの信号出力点ｒ（ｒ１ａ，ｒ１ｂ，ｒ２ａ，ｒ２ｂ）からの４つの受信信号Ｒ（Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ）それぞれについての信号捕捉の成否を示す捕捉信号Ｄ（Ｄ１ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂ）を並列に出力する。破断判定部５０Ｄは、各区間Ｔについて、上述の第１実施形態と同様に、信号捕捉の失敗を判定してレール破断を判定することができる。
【００６８】
図１３に示すように、通常時には、すべての区間Ｔについて受信信号Ｒの信号捕捉は成功となり、破断判定部５０Ｄは“通常（レール破断無し）”と判定する。
【００６９】
また、図１４に示すように、レール破断が生じた場合には、レール破断が生じたレール部分のみが受信信号Ｒの信号捕捉が失敗となり、同じレール部分で継続して信号捕捉に失敗した状態となる。破断判定部５０Ｄは“区間Ｔ１の後半の一方レールでレール破断”と判定する。
【００７０】
［作用効果］
幾つかの実施形態を説明したが、各実施形態のレール破断検知装置１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）によれば、レールに送信する送信信号Ｓをスペクトラム拡散により変調して生成し、レールからの受信信号Ｒに対する復調を試行して信号捕捉に成功したかを検出することにより、レール破断を検知することが可能となる。つまり、受信信号Ｒを元の符号化信号であるレール破断検知信号にまで復号しなくとも、送信時の多周波利用変調方式に対応する復調方式で復調成功条件に達する復調ができたこと、すなわち信号捕捉に成功したことの検出でもって、受信した信号は適正な信号であるレール破断検知信号に違いないことを確認できる。これにより、電車電流による雑音や妨害波の影響を受けてもレール破断検知信号の捕捉が可能となり、耐雑音および耐妨害波特性が大幅に向上して、レール破断の検知能力の高いレール破断検知装置１を実現できる。
【００７１】
なお、本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
【００７２】
（Ａ）多周波利用変調方式
上述の実施形態では、送信信号Ｓの生成の際に用いる多周波利用変調方式をスペクトラム拡散による変調としたが、これ以外でもよく、例えば、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数多重分割）を用いることにしてもよい。この場合、上述の各実施形態のレール破断検知装置１Ａ（図１参照），１Ｂ（図６参照），１Ｃ（図７参照），１Ｄ（図１０参照）において、信号生成部１０Ａ，１０Ｃ、信号生成部１０Ｄの並列信号生成部２０Ｄを、図１５に示す信号生成部１０Ｅに、信号捕捉検出部３０Ａ，３０Ｃ，３０Ｄの並列捕捉検出部４０Ａ，４０Ｄを、図１６に示す並列捕捉検出部４０Ｅに置き替えることで実現できる。
【００７３】
図１５に示すように、ＯＦＤＭを用いたレール破断検知装置における信号生成部１０Ｅは、検知信号生成部２１と、変調部２９Ｅとを備える。変調部２９Ｅは、検知信号生成部２１により生成されたレール破断検知信号を一次変調するＯＦＤＭ変調部２６と、搬送波生成部２４と、搬送波変調部２５とを備える。ＯＦＤＭ変調部２６は、検知信号生成部２１により生成されたシリアル信号であるレール破断検知信号を、所定のサブキャリア数分のパラレル信号に変換するＳ／Ｐ変換部と、複数のパラレル信号それぞれを変調してサブキャリア信号を生成するサブキャリア変調部と、複数のサブキャリア信号に対して逆フーリエ変換を行って合成するＩＦＦＴ部とを有する。
【００７４】
また、並列捕捉検出部４０Ｅは、図１６に示すように、復調部４９Ｅと、捕捉検出部４８とを備える。復調部４９Ｅは、搬送波生成部４１と、搬送波信号除去部４２と、信号生成部１０ＥのＯＦＤＭ変調部２６による一次変調に対応する復調の試行を行うＯＦＤＭ復調部４７を備える。ＯＦＤＭ復調部４７は、搬送波信号除去部４２により搬送波が除去された信号に対してフーリエ変換を行って複数のサブキャリア信号に再生するＦＦＴ部と、複数のサブキャリア信号それぞれを復調するサブキャリア復調部と、復調されたパラレル信号をシリアル信号に変換して捕捉検出部４８に出力するＰ／Ｓ変換部とを有する。
【００７５】
捕捉検出部４８は、ＯＦＤＭ復調部４７により復調された信号と符号化信号であるレール破断検知信号とを比較し、復調成功条件に達した時点で受信信号Ｒの信号捕捉に成功したことを検出する。復調成功条件は、例えば、復調された信号とレール破断検知信号との合致度合（復調率ともいえる）であり、具体的には、所定長の符号化信号であるレール破断検知信号の全体が合致する（つまり、復調率が１００％）としてもよいが、復調率が５０％以上、２０％以上、１０％以上などといったように、レール破断検知信号の一部が復調されたことを復調成功条件に達したと判定してもよい。捕捉検出部４８は、復調成功条件に達したと判定した場合には信号捕捉に成功したと判定して、その判定結果を示す捕捉信号Ｄを出力する。
【００７６】
（Ｂ）信号入力点ｓおよび信号出力点ｒ
また、上述の各実施形態では、区間Ｔの中央に信号入力点ｓ（ｓａ，ｓｂ）を定め、区間の両端に信号出力点ｒ（ｒ１１，ｒ１ｂ，ｒ２ａ，ｒ２ｂ）を定めているが、次のようにしてもよい。すなわち、区間Ｔの両端のうちの一方側の端部に信号入力点ｓを定め、他方側の端部に信号出力点ｒを定める。つまり、信号入力点ｓとして、軌道Ｌが有する左右一対の２本のレールのうちの一方レールの区間Ｔの一方側の端部に一方側信号入力点ｓａを定め、他方レールの区間Ｔの一方側の端部に他方側信号入力点ｓｂを定める。また、信号出力点ｒとして、軌道Ｌが有する左右一対の２本のレールのうちの一方レールの区間Ｔの他方側の端部に一方側信号出力点ｒａを定め、他方レールの区間Ｔの他方側の端部に他方側信号出力点ｒｂを定める。そして、レール破断検知装置は、区間Ｔの２つの信号入力点ｓ（ｓａ，ｓｂ）それぞれからレールに送信信号Ｓを出力し、２つの信号出力点ｒ（ｒａ，ｒｂ）それぞれから入力される受信信号Ｒに基づいて、当該区間Ｔのどちらのレール（一方レール／他方レール）にレール破断が生じたかを判定する。この場合、図４，図５，図８，図９，図１３，図１４に示したように、信号入力点ｓを境界として区間Ｔを“前半／後半”に分けてレール破断を判定することはできないことになる。
【００７７】
（Ｃ）検知対象のレール
また、上述の各実施形態では、軌道が有する一方レールと他方レールとの２本のレール両方を対象としてレール破断を判定することにしたが、一方レールのみをレール破断の対象としてもよい。この場合、対象とする一方レールにのみ、信号入力点ｓおよび信号出力点ｒを定めればよい。
【符号の説明】
【００７８】
１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）…レール破断検知装置
１０（１０Ａ，１０Ｃ，１０Ｄ）…信号生成部
２０Ｄ…並列信号生成部
２１…検知信号生成部
２９（２９Ａ，２９Ｄ）…変調部
２２…拡散符号生成部、２３…拡散符号化部
２４（２４Ａ，２４Ｄ）…搬送波生成部、２５…搬送波変調部
３０（３０Ａ，３０Ｃ，３０Ｄ）…信号捕捉検出部
４０（４０Ａ，４０Ｄ）…並列捕捉検出部
４１（４１Ａ，４１Ｄ）…搬送波生成部、４２…搬送波信号除去部
４３…拡散符号生成部、４４…逆拡散復号部、４５…同期捕捉部
５０（５０Ａ，５０Ｃ，５０Ｄ）…破断判定部
６０…切替制御部
７０…送信切替部、Ｐ（Ｐｉ）…スイッチ
８０…受信切替部、Ｑ（Ｑｉ１〜Ｑｉ４）…スイッチ
Ｌ（Ｌ１，Ｌ２）…軌道、Ｔ（Ｔｉ）…区間
ｓ…信号入力点、ｒ…信号出力点
Ｓ…送信信号、Ｒ…受信信号
【要約】
【課題】電車電流の影響を受けることのない、レール破断の検知能力を高めたレール破断検知装置の技術の提供。
【解決手段】レール破断検知装置１Ａは、符号化信号をスペクトラム拡散により変調して生成した送信信号Ｓを信号入力点ｓからレールに出力する信号生成部１０Ａと、信号出力点ｒからの受信信号Ｒに対してスペクトラム拡散による復調を試行し、受信信号Ｒの捕捉に成功したことを検出する信号捕捉検出部３０Ａと、信号捕捉検出部３０Ａの検出結果に基づいてレール破断を判定する破断判定部５０Ａとを備える。
【選択図】図１【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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