(57)【要約】  【課題】基地局における移動局からの信号の受信レベルの向上を図ることができる誘導無線通信システムを提供する。  【解決手段】鉄道車両に設けられた二つの移動局車上装置により、音声圧縮情報がディジタル変調された信号が第１の誘導無線周波数の搬送波でＦＭ変調された第１の信号ＤＳ１と、上記音声圧縮情報がディジタル変調された信号が第２の誘導無線周波数の搬送波でＦＭ変調された第１の信号ＤＳ１と相互に干渉しない第２の信号ＤＳ２とが同時に送信される。第１の信号ＤＳ１と第２の信号ＤＳ２との一方は、鉄道車両の先頭から送信され、他方は後尾から送信される。【選択図】図２
2005318448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両に設置された移動局と基地局との間で誘導無線による通信を行う誘導無線通信システムであって、
ディジタル変調された信号が第１の誘導無線周波数の搬送波でさらに変調された第１の信号と、ディジタル変調された信号が第２の誘導無線周波数の搬送波でさらに変調された前記第１の信号と干渉しない第２の信号とを鉄道車両の先頭及び後尾のそれぞれから送信可能な少なくとも第１及び第２の移動局車上装置を備え、
前記第１の移動局車上装置が前記先頭及び後尾の一方から前記第１の信号を送信するときに、前記第２の移動局車上装置が前記先頭及び後尾の他方から前記第１の信号に含まれる情報と同じ情報を含む前記第２の信号を送信する
ことを特徴とする誘導無線通信システム。
【請求項２】
前記第１及び第２の信号は、ディジタル圧縮された音声情報とデータ情報との何れか一方又は双方を含む
請求項１記載の誘導無線通信システム。
【請求項３】
前記基地局で受信される前記第１及び第２の信号にそれぞれ含まれる前記音声情報のアナログ信号のうち、音声品質が高いと判断されるアナログ信号が前記鉄道車両の運転指令所に配置される指令所装置の音声出力に接続される
請求項２記載の誘導無線通信システム。
【請求項４】
前記第１及び第２の信号が複数の基地局で受信される場合に、複数の基地局で受信された前記第１及び第２の信号にそれぞれ含まれる前記音声情報のアナログ信号の中から最も音声品質が高いと判断されるアナログ信号が前記鉄道車両の運転指令所に配置された指令所装置の音声出力に接続される
請求項２記載の誘導無線通信システム。
【請求項５】
前記第１及び第２の移動局車上装置の少なくとも一方は、少なくとも１つの基地局から、ディジタル変調された信号が第３の誘導無線周波数の搬送波でさらに変調された第３の信号と、前記ディジタル変調された信号が第４の誘導無線周波数の搬送波でさらに変調された前記第３の信号と相互に干渉しない第４の信号とを受信し、これらの第３及び第４の信号にそれぞれ含まれる同一の音声情報のアナログ信号から音声品質が高い方のアナログ信号を選択する
請求項１〜４の何れかに記載の誘導無線通信システム。
【請求項６】
前記第１及び第２の移動局車上装置から送信される第１及び第２の信号は、前記鉄道車両の軌道に沿って設けられた導線に誘導結合した後、前記導線に沿って設けられ区間分割された複数の誘導線の少なくとも１つに誘導結合し、各誘導線に接続された基地局で受信される
請求項１〜５の何れかに記載の誘導無線通信システム。
【請求項７】
前記第１及び第２の移動局車上装置から送信される第１及び第２の信号は、撚架された二線式の誘導線に密結合され、誘導線に接続された基地局で受信される
請求項１〜５の何れかに記載の誘導無線通信システム。
【請求項８】
前記第１の信号は、移動局から基地局への通話送信に適用されている第１の誘導無線周波数及び誘導無線周波数帯域幅を用いて生成され、前記第２の信号は移動局から基地局への非常発報の送信に適用されている第２の誘導無線周波数及び誘導無線周波数帯域幅を用いて生成される
請求項１〜７の何れかに記載の誘導無線通信システム。
【請求項９】
第１及び第２の移動局車上装置は、
入力された音声情報から音声圧縮信号を生成する音声圧縮信号生成手段と、
音声圧縮信号及び／又は入力されたデータ情報をディジタル変調するディジタル変調手段と、
ディジタル変調手段によってディジタル変調された信号を第１の誘導無線周波数の搬送波で変調して第１の信号を生成する第１信号生成手段と、
ディジタル変調手段によってディジタル変調された信号を第２の誘導無線周波数の搬送波で変調して第２の信号を生成する第２の信号生成手段と、
第１及び第２の信号を送信する送信手段と、
第１及び第２の移動局車上装置の一方に入力された音声情報及びデータ情報を他方に伝達する手段と、
第１の信号と第２の信号とのいずれを前記送信手段で送信するかを選択する選択手段とを備え、
前記選択手段は、第１の移動局車上装置で第１及び第２の信号の一方が選択されたときに、第２の移動局車上装置で第１及び第２の信号の他方が選択されるように構成される
請求項１〜８の何れかに記載の誘導無線通信システム。
【請求項１０】
前記基地局は、第１及び第２の信号を受信する手段と、
第１及び第２の信号をそれぞれディジタル変調された信号に復調する手段と、
ディジタル変調された信号に含まれる音声圧縮信号から音声情報のアナログ信号を生成する手段と、
生成された音声情報のアナログ信号の信号対雑音比を求め、信号対雑音比が良い方を選択する信号選択手段とを備え、
前記指令所装置は、選択された音声情報のアナログ信号を音声出力に接続するように構成される
請求項３記載の誘導無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道等で使用される誘導無線通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
誘導無線通信は、地上設備の誘導線路と列車移動局装置の車上アンテナとの間で電磁誘導結合を利用する通信手段であり、主に列車移動局車上アンテナと地上誘導線を直接に結合する直接結合方式と、移動局車上アンテナと地上誘導線との間に別の導線(例えば、電
車線)を介在させて高周波電流の２次結合(間接結合)で通信を行う間接結合方式とがあり
、地上鉄道、地下鉄道に広く利用されている。
【０００３】
図８は、従来技術における誘導無線通信システムの概略構成図であり、電車線(トロリ
ー線)を介在させた間接結合方式による通信システムが示されている。図３に示すように
、通信システムは、例えば、運転指令所の指令所装置１０と、指令所装置１０に通信回線９を介して接続される基地局装置(固定局装置ともいう)７と、サテライト受信局５５と、電車線２に沿って敷設される誘導線路４と、鉄道線路上を走行する鉄道列車(電車)１に搭載された移動局車上装置１１及び移動局車上装置１１に付随する送信アンテナ２３及び受信アンテナ２４を備えている。
【０００４】
今、電車１から指令所装置１０に音声が伝達される場合、移動局車上装置１１の送話器１２で発せられた乗務員の音声は、通話送信器１９での変調により誘導無線周波数ｆ１(
例えば１８０ｋＨｚ)の高周波信号(移動局通話送信波：以下、「信号Ｓ１」という)に変
換され、送信アンテナ２３から電磁放射される。  これによって、信号Ｓ１は一旦電車線２に誘導結合され(一次結合)、続いて誘導線４に誘導結合される(二次結合)。信号Ｓ１は、誘導線４に誘導結合されると、基地局側で受信された誘導無線波という意味で「基地局受信波」と呼ばれる。
【０００５】
信号Ｓ１(二次結合波であるため図面ではＳ１´として示す)は、線路結合器５から接続ケーブル８を通じて基地局装置７が備える整合器３５からＨＹＢ(ハイブリッド)３６及び３６´を経て通話受信器３７に入力され、通話の音声信号に復調される。復調された通話の音声信号は、音声信号比較選択回路５８から制御装置５９を介して、基地局装置７と指令所装置１０との間の接続ケーブル９を経て指令所装置１０に伝達される。但し、音声信号比較選択回路５８には、誘導線４の終端結合器６に接続されたサテライト受信局５５内の受信器５６で受信された信号Ｓ１の復調により得られた音声信号がケーブル５７を通じて入力されており、基地局装置７の受信器３７とサテライト受信局５５の受信器５６とで受信復調された各々の音声信号を音声信号比較選択回路５８で比較選択し、通話品質の良い方が運転指令所１０に接続されるように構成されている。
【０００６】
ケーブル９で指令所装置１０に伝達された音声信号は、整合器６０，ＨＹＢ６１及び６２を経て通話増幅器４５で音声増幅された後、指令制御器４７を経て、スピーカ４８を動作させ、列車乗務員の音声が出力される。
【０００７】
一方、運転指令員の通話音声が指令所装置１０から列車１へ伝達される場合、指令所装置１０の送受話器４９に入力された通話の音声信号は、指令制御器４７より音声増幅器５０に入力され、ＨＹＢ６１を経て、整合器６０から接続ケーブル９を経て、基地局装置７に伝達される。基地局装置７に入力される指令所装置１０からの音声信号は制御回路５９から通話送信器４２に入力され、通話送信器４２で変調されることにより誘導無線周波数ｆ３(例えば１３０ｋＨｚ)の高周波信号(基地局通話送信波：以下、「信号Ｓ３」という)
に変換された後、ＨＹＢ３６から整合器３５を経て接続ケーブル８から線路結合器５を通じて誘導線４に送出される。
【０００８】
誘導線４に送出された信号Ｓ３は、一旦電車線２に電磁誘導(誘導結合)される(一次結
合)。電車線２に誘導された信号Ｓ３は、受信アンテナ２４に誘導結合され(二次結合)、
通話受信器２６で音声信号に復調されスピーカ３０を動作させ、運転指令員の音声が出力される。以上の構成により、列車乗務員と運転指令員との間で音声による相互通話(双方
向通話)を行うことができる。
【０００９】
また、列車１には、通常、列車で何らかの非常事態が発生した場合、指令所装置１０及び図示されていない対向列車への防護発報を含む、非常発報(非常警報)用として、誘導無線通話送信周波数ｆ１(信号Ｓ１)とは別の１波の誘導無線周波数ｆ２(例えば１４３ｋＨ
ｚ)の高周波信号(移動局非常送信波：以下、「信号Ｓ２」という)を送出するための装置
が設備されている。
【００１０】
今、列車１で非常事態が発生し、乗務員が列車１の発報押釦３１を押すことにより非常発報信号(例えば４８７．５Ｈｚ)が発せられると、非常発報送信器２０で変調されることで誘導無線周波数ｆ２(例えば１４３ｋＨｚ)の高周波信号に変換され、図示しない切り替えスイッチを通って、非常発報周波数(例えば１４３ｋＨｚ)に同調された送信アンテナ２３から、電車線２に電磁放射され、誘導線４に誘導結合する。
【００１１】
誘導線４に誘導結合した信号Ｓ２は、基地局装置７の非常受信器３８で音声帯域の非常信号音(例えば、４８７．５Ｈｚ)に復調された後、ケーブル９から指令所装置１０に伝達される。
【００１２】
指令所装置１０に入力された非常発報信号(４８７．５Ｈｚ)は、非常警報増幅器６３で信号増幅された後、スピーカ４８を動作させて非常信号音を出力させ、外部機器、例えば運行表示盤５４に非常警報の各種の情報表示を行うとともに、双方向ケーブル５２，５３を介して関連設備に非常警報発生の情報伝達を行う。
【００１３】
指令所装置１０で電車１からの非常警報音の受信が確認されると、送信器５０を経て図示されない発信器から、自動で非常発報応答確認信号音(例えば、３５２．５Ｈｚ)が基地局装置７の通話送信器４２で変調され、基地局通話送信周波数ｆ３(例えば１３０ｋＨｚ)の信号Ｓ３となり、誘導線路４に出力される。
【００１４】
誘導線路４に出力された信号Ｓ３は、一旦電車線２を介して列車１の受信アンテナ２４に電磁誘導される。受信アンテナ２４で受信された非常発報応答確認信号音を含む誘導無線通話受信波の信号Ｓ３は、通話受信器２６で復調され、非常発報応答確認音(３５２．
５Ｈｚ)として、スピーカ３０から出力される。乗務員は非常発報応答確認音を聞くこと
で、非常発報が正常に確立したことを確認することができる。
【００１５】
本発明に関連する先行技術として、例えば、特許文献１に記載された技術がある。
【特許文献１】特開２００２−２４６９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
前述したそれぞれの機能を満足させるためには、電車１の送信アンテナ２３から高周波信号が電車線２に電磁輻射され、電車線２からさらに誘導線路４に電磁誘導されて基地局装置７に到達する高周波受信レベルが常に安定していることが要求される。
【００１７】
しかし、誘導無線の間接結合方式では、電車１の送信アンテナ２３で送信した場合、図８に示す如く、電車１の進行方向(図３では紙面の左方向)には、誘導無線高周波電流ｉｔは矢印ａの如く流れやすい。
【００１８】
一方、列車１の後方に向けては、電車線２から列車１のパンタグラフ３４により電車線２寄りの接続線６４を介して、誘導無線周波数に対して極めて低インピーダンスになる例えばモータ６５のような機器がアースとして機能する鉄道線路(レール)３間に接続線６６で負荷される状態となる。このため、電車１の後方に向けては、誘導無線高周波電流ｉｔは流れにくく、点線で示した矢印ｂからの基地局装置７Ａに対する電磁誘導は殆ど期待できない。したがって、基地局装置７Ａでの信号の受信レベルが不十分となることがあった。
【００１９】
さらに、電車線２は誘導無線周波数(例えば１０〜２５０ｋＨｚ)に対して低インピーダンスとなる変電所６７，６８のような、所定間隔で配置される変電所間に架け渡されており、このような変電所が電車線２から誘導線４に対する二次輻射をさらに複雑にし、或る特定区間(場所)では、基地局装置７の受信レベルが極端に落ち込み、通信に支障を来す場合があった。
【００２０】
また、一般に、複数の車両からなる列車(編成)では、進行方向に対して先頭及び最後尾となる車両のそれぞれに上述したような移動局車上装置１１，送信アンテナ２３及び受信アンテナ２４が搭載されている。しかし、指令所装置への送信においては、通常先頭車両に搭載された移動局車上装置１１のみが使用され、最後尾車両に搭載された移動局車上装置１１Ａは使用されない。
【００２１】
ここで、移動局車上装置１１と移動局車上装置１１Ａの各送信器を同時に使用して、電車１の後方における高周波信号の電磁誘導から基地局受信レベルを改善することが考えられる。しかしながら、各送信器から送信される信号の送信周波数を全く同じにできないことからビート音の発生を招来するため、適用することはできなかった。
【００２２】
本発明の目的は、基地局における移動局からの信号の受信レベルの品質の向上を図ることができる誘導無線通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、鉄道車両に設置された移動局と基地局との間で誘導無線による通信を行う誘導無線通信システムであって、
ディジタル変調された信号が第１の誘導無線周波数の搬送波でさらに変調された第１の信号と、ディジタル変調された信号が第２の誘導無線周波数の搬送波でさらに変調された前記第１の信号と干渉しない第２の信号とを鉄道車両の先頭及び後尾のそれぞれから送信可能な少なくとも第１及び第２の移動局車上装置を備え、
前記第１の移動局車上装置が前記先頭及び後尾の一方から前記第１の信号を送信するときに、前記第２の移動局車上装置が前記先頭及び後尾の他方から前記第１の信号に含まれる情報と同じ情報を含む前記第２の信号を送信する
ことを特徴とする。
【００２４】
鉄道車両は、少なくとも１つの車両から編成され、複数の車両で編成される場合には、先頭及び最後尾車両から第１及び第２の信号がそれぞれ送信される場合と、任意の車両における先頭と後尾とにおいて第１及び第２の信号が送信される場合とを含む。
【００２５】
「ディジタル変調された信号」とは、ディジタル信号が、ＦＳＫ(Frequency Shift Keying)、ＭＳＫ(Minimum Shift Keying)、ＧＭＳＫ(Gaussian Minimum Shift Keying)、Ｐ
ＳＫ(Phase Shift Keying)、ＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying)、ＢＰＳＫ(Bye Phase Shift Keying)のようなディジタル変調方式によりできるだけ占有周波数帯域幅が
狭くされた信号を指す。「さらなる変調」として、例えば、ＡＭ(振幅変調)，ＦＭ(周波
数変調)，ＰＭ(位相変調)，ＰＣＭ(パルス符号変調)，ＰＷＭ(パルス変調)，ＰＰＭ(パルス位相変調)等を適用することができる。
【００２６】
第１及び第２の誘導無線周波数は、誘導無線に適用される周波数帯の周波数であれば任意に選択できるが、第１の誘導無線周波数として、例えば、従来から移動局通話送信波として使用されている誘導無線周波数(例えば１８０ｋＨｚ)を適用し、第２の誘導無線周波数として、従来から移動局非常送信波として使用されている誘導無線周波数(例えば１４
３ｋＨｚ)を適用することができる。このようにすれば、既存の移動局車上装置の送信器
や送信アンテナを適用することができ、コスト低減を図ることができる。
【００２７】
また、本発明によれば、ディジタル変調により帯域圧縮された信号を誘導無線周波数の搬送波で変調して送信するようにしている。このため、ディジタル変調される信号に音声情報の他にテキストや画像のようなデータ情報を含めることができる。このように、信号に含まれる情報が増加しても、ディジタル変調で帯域が圧縮されるため、第１及び第２の信号の占有周波数帯域幅として、従来の移動局から基地局への送信波で適用されている周波数帯域幅(例えば、送信周波数に対して±３〜４ｋＨｚ)を適用することができる。これによって、周波数範囲が非常に狭い誘導無線(１０〜２５０ｋＨｚ、通常１００〜２５０
ｋＨｚが使用される)の周波数(帯域)を有効に利用することができる。
【００２８】
本発明は、例えば、第１及び第２の移動局車上装置が、入力された音声情報から音声圧縮信号を生成する音声圧縮信号生成手段と、音声圧縮信号及び入力されたデータ情報をディジタル変調するディジタル変調手段と、ディジタル変調手段によってディジタル変調された信号を第１の誘導無線周波数の搬送波で変調して第１の信号を生成する第１信号生成手段と、ディジタル変調手段によってディジタル変調された信号を第２の誘導無線周波数の搬送波で変調して第２の信号を生成する第２の信号手段と、第１及び第２の信号を送信する送信手段と、第１及び第２の移動局車上装置の一方に入力された音声情報及びデータ情報を他方に伝達する手段と、音声情報及びデータ情報を第１の信号と第２の信号とのいずれで送信するかを選択する選択手段とを備え、前記選択手段は、第１の移動局車上装置で第１及び第２の信号の一方が選択されたときに、第２の移動局車上装置で第１及び第２の信号の他方が選択されるように構成される。  また、好ましくは、本発明における前記第１及び第２の信号は、ディジタル圧縮された音声情報とデータ情報との何れか一方又は双方を含むように構成される。  また、好ましくは、本発明は、前記基地局で受信される前記第１及び第２の信号にそれぞれ含まれる前記音声情報のアナログ信号のうち、音声品質が高いと判断されるアナログ信号が前記鉄道車両の運転指令所に配置される指令所装置の音声出力に接続されるように構成される。このようにすれば、指令所装置の音声出力に接続される音声の品質を高めることが可能となる。
【００２９】
また、好ましくは、本発明は、前記第１及び第２の信号が複数の基地局で受信される場合に、複数の基地局で受信された前記第１及び第２の信号にそれぞれ含まれる前記音声情報のアナログ信号の中から最も音声品質が高いと判断されるアナログ信号が前記鉄道車両の運転指令所に配置された指令所装置の音声出力に接続されるように構成される。このようにすれば、指令所装置の音声出力に接続される音声の品質を高めることができる。
【００３０】
アナログ信号の選択は、信号の受信レベルで判断しても良く、信号の信号対雑音比から判断しても良い。判断は、基地局、複数の基地局の何れか、指令所装置の何れで行われるようにしても良い。また、サテライト受信局が用意され、第１及び第２の信号の少なくとも一方が受信され、基地局にサテライト受信局で受信された第１及び第２の信号の少なく
とも一方に含まれる音声情報のアナログ信号が与えられ、音声品質の判断が行われるようにしても良い。
【００３１】
例えば、基地局は、第１及び第２の信号を受信する手段と、第１及び第２の信号をそれぞれディジタル変調された信号に復調する手段と、ディジタル変調された信号に含まれる音声圧縮信号から音声情報のアナログ信号を生成する手段と、生成された音声情報のアナログ信号の信号対雑音比(Ｓ／Ｎ比)を求め、信号対雑音比が良い方を選択する信号選択手段とを備え、指令所装置は、選択された音声情報のアナログ信号を音声出力に接続するように構成される。
【００３２】
また、好ましくは、本発明は、前記第１及び第２の移動局車上装置の少なくとも一方は、少なくとも１つの基地局から、ディジタル変調された信号が第３の誘導無線周波数の搬送波でさらに変調された第３の信号と、前記ディジタル変調された信号が第４の誘導無線周波数の搬送波でさらに変調された前記第３の信号と相互に干渉しない第４の信号とを受信し、これらの第３及び第４の信号にそれぞれ含まれる同一の音声情報のアナログ信号から音声品質が高い方のアナログ信号を選択するように構成することができる。
【００３３】
例えば、移動局車上装置は、第３及び第４の信号を受信する手段と、第３及び第４の信号の受信レベルを比較し、受信レベルが良い方を選択する手段と、選択された信号から音声情報のアナログ信号を生成して移動局車上装置の音声出力に接続する手段とを含むように構成される。
【００３４】
第１〜４の信号は、搬送波の誘導無線周波数が相互に異なるように選択される。例えば、第３の誘導無線周波数として、従来基地局から移動局への通話の送信波として使用されている基地局通話送信波(例えば１３０ｋＨｚ)の誘導無線周波数を適用することができる。この場合、第４の誘導無線周波数として、上記の１８０ｋＨｚ、１４３ｋＨｚ、１３０ｋＨｚのいずれとも干渉しない誘導無線周波数(例えば、１６０や２００ｋＨｚ)が選択される。また、第４の誘導無線周波数として、従来の移動局車上装置が有している送信周波数１４３ｋＨｚの信号を受信する構成を使用できるように、１４３ｋＨｚを適用しても良い。但し、この場合は、第２の信号の送信と第４の信号の送信とが重ならないようにする必要がある。
【００３５】
また、好ましくは、本発明は、前記第１及び第２の移動局車上装置から送信される第１及び第２の信号は、前記鉄道車両の軌道に沿って設けられた導線に誘導結合した後、前記導線に沿って設けられ区間分割された複数の誘導線に誘導結合し、各誘導線に接続された基地局で受信されるように構成される。
【００３６】
また、好ましくは、本発明は、前記第１及び第２の移動局車上装置から送信される第１及び第２の信号は、撚架された二線式の誘導線に密結合され、誘導線に接続された基地局で受信されるように構成される。
【００３７】
また、本発明は、上述した誘導無線通信システムと同様の特徴を持つ、誘導無線通信方法として特定することができる。
【００３８】
また、本発明は、通話送信波と非常送信波の送信周波数の異なる２波に対応した送受信装置を、地上及び列車に設備して、必要に応じて何れかの１波を使用して、地上指令所装置と列車車上送受信装置との間で、例えば通話送受信波では車上乗務員と地上運転指令員との連絡通話、非常発報応答確認、列車乗客と運転指令員との非常通報連絡通話、運転指令員から列車車内放送装置を介して、列車乗客に車内案内放送等の音声情報伝達を行い、非常送信波では列車からの非常発報、防護発報、デッドマン情報、列車搭載機器の状態情
報・故障情報等の信号情報伝達を行う誘導無線式列車無線装置において、
前記音声情報信号と前記各種データ信号情報をそれぞれディジタル化して一体とし、列車の先頭車両及び後部車両に設備された、前記車上送受信装置の通話送信器及び非常送信器に同時に変調入力し、且つ前記前後部の車上送受信装置の通話送信波及び非常送信波を同時に送信することを特徴とした
ディジタル変調式誘導無線通信システムとして特定可能である。
【００３９】
また、本発明は、前記指令所と列車間の情報伝達用の無線連絡音声通話、非常通報音声連絡通話、車内放送音声、自動案内放送音声のディジタル音声信号は適度に音声圧縮を行うことにより、ディジタル符号化された各種制御信号とを、同一送信周波数の同一送信変調器に入力して、従来の誘導無線周波数及び周波数帯域を変えることなく、通信を行うことを特徴とした誘導無線通信システムとして特定可能である。
【００４０】
また、本発明は、前記列車の前後部の車上送信器からそれぞれ異なる送信周波数でアンテナから送信された車上送信波を、誘導線を介して地上に設備された１局以上の固定局で２周波を同時受信し、ディジタル音声信号を復調し、アナログ音声信号に変換した後、音声信号と雑音とを比較して、通話音声品質の高い通話音声に接続することを特徴とした、誘導無線通信システムとして特定可能である。
【００４１】
また、本発明は、前記列車の前後部の車上送信器からそれぞれ異なる送信周波数でアンテナから送信された車上送信波を、誘導線を介して地上の例えば数キロメートル以上離れて設備された複数局の固定局で２周波を同時受信し、ディジタル音声信号を復調し、アナログ音声信号に変換した後、複数局のアナログ信号と雑音とを比較して、通話音声品質の高い通話音声に接続することを特徴とした、誘導無線通信システムとして特定可能である。
【００４２】
また、本発明は、前記地上に設備された特定の通信区間を受け持つ誘導線に接続された複数の固定局から、前記周波数の異なる例えば通話送信波と非常送信波を同時に車上受信装置に向け送信し、車上受信装置でディジタル音声信号を復調し、アナログ音声信号に変換した後、前記前後部のアナログ音声信号と雑音とを比較して、通話音声品質の高い通話音声に接続することを特徴とした、誘導無線通信システムとして特定可能である。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、基地局における移動局からの信号の受信レベルの向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。実施形態は例示であり、実施形態で示される構成は、本発明の構成を限定しない。
【００４５】
〔第１実施形態〕
図１及び図２は、本発明による誘導無線通信システムの第１実施形態の構成例を示す図である。図３は、誘導無線通信システムの作用説明図である。
【００４６】
図１において、誘導無線通信システムは、地上設備として、鉄道車両の運転指令所に設置される指令所装置１００と、指令所装置に通信回線を介して接続される複数の基地局装置１１０(図１では基地局装置１１０Ａ及び１１０Ｂを例示)とを備える。また、誘導無線通信システムは、基地局装置と誘導無線により通信を行う、電車線２から電力を受電して線路３上を走行する鉄道車両(この例では、電車１)内に設置された、複数の移動局車上装置１２０を備えている。
【００４７】
電車１は、複数台の車両(図１では、車両１−１，１−２，・・・１−６を例示)から編成されており、電車１の進行方向に対して先頭となる車両１−１に移動局車上装置１２０Ａ(第１の移動局車上装置に相当)が設けられ、最後尾となる車両１−６に移動局車上装置１２０Ｂ(第２の移動局車上装置に相当)が設けられている。
【００４８】
移動局車上装置１２０Ａ及び１２０Ｂは、同じ構成を有している。移動局車上装置１２０Ａを例として説明すると、移動局車上装置１２０Ａは、指令所との連絡通話を行うためのマイク１２１Ａ及びスピーカ１２１Ｂを有する送受話器１２１と、モニタスピーカ１２２と、非常信号を通報するための非常信号発報スイッチ１２３と、受報表示灯１２４と、電車１に係る様々なディジタルデータ(例えば、列車番号等)を出入力する外部機器１２５とを有している。
【００４９】
これらの装置は、移動局制御装置１２６に接続されている。移動局制御装置１２６は、送話増幅器１２７、受話増幅器１２８、及びデータ線１２９を介してモデムモジュール１３０に接続されている。移動局制御装置１２６は、自身に接続された機器からの信号の接続処理を行う。
【００５０】
モデムモジュール１３０は、通話の音声信号や非常発報信号を音声圧縮した後にディジタル変調したり、列車外部装置からのディジタルデータをディジタル変調したり、基地局側から受信される信号を復調したりする。
【００５１】
具体的には、モデムモジュールは、図２に示すように、アナログ−ディジタル変換器(
Ａ／Ｄ及びＤ／Ａ変換器)１３０１と、Ａ／Ｄ及びＤ／Ａ変換器１３０１からのディジタ
ル信号を圧縮／伸張する(音声圧縮／伸張を行う)ＣＯＤＥＣ(Coder-Decoder)１３０２と
、ＣＯＤＥＣ１３０２及び４値ＦＳＫ(Frequency Shift Keying)モデム１３０４とが接続される制御部１３０３とを有している。Ａ／Ｄ及びＤ／Ａ変換器１３０１及びＣＯＤＥＣ１３０２が、音声圧縮信号生成手段(音声情報のアナログ信号生成手段)に相当し、４値ＦＳＫモデム１３０４がディジタル変調手段(ディジタル変調された信号の復調手段)に相当する。
【００５２】
制御部１３０３は、ＣＯＤＥＣ１３０２からのディジタル圧縮された音声信号や、データ線１２９からのデータ信号を４値ＦＳＫモデム１３０４に接続する。また、４値ＦＳＫモデム１３０４からのデータ信号をデータ線１２９に送出し、音声信号をＣＯＤＥＣ１３０２に送出する。
【００５３】
４値ＦＳＫモデム１３０４は、制御部１３０３からのディジタル信号に対するディジタル変調(４値ＦＳＫ)を行い、ディジタル信号の伝送帯域幅を圧縮し、送信器１３１及び１３２へ出力する。また、４値ＦＳＫモデム１３０４は、受信器１３３及び１３４からの信号を復調し、制御部１３０３へ出力する。
【００５４】
モデムモジュール１３０には、通話音声信号、非常発報信号、データ信号を基地局(指
令所)へ送るための送信器１３１及び送信器１３２が接続されている。送信器１３１及び
送信器１３２は、切替スイッチ１３５及び１３６をそれぞれ介して、送信アンテナ１３７に接続されている。送信器１３１が第１の信号生成手段に相当し、送信器１３２が第２の信号生成手段に相当し、切替スイッチ１３５及び１３６が第１及び第２の信号の選択手段に相当し、送信アンテナ１３７が送信手段に相当する。
【００５５】
送信器１３１は、フィルタ、ＦＭ変調器、増幅器などからなり、モデムモジュール１３０から出力されるディジタル変調信号を、第１の誘導無線周波数である、例えば１８０ｋ
Ｈｚの搬送波(第１の搬送波)でＦＭ変調(Frequency Moderation)し、増幅して出力する。なお、１８０ｋＨｚは、従来、通話音声のアナログ信号を基地局へ送信するために使用される移動局通話送信波としての送信周波数である。
【００５６】
一方、送信器１３２は、フィルタ、ＦＭ変調器、増幅器を有しており、モデムモジュール１３０から出力されるディジタル変調信号を、第２の誘導無線周波数である、例えば１４３ｋＨｚの搬送波(第２の搬送波)でＦＭ変調し、増幅して出力する。なお、１４３ｋＨｚは、従来、非常警告音などの非常発報に係る信号を基地局へ送信するために使用される移動局非常送信波としての送信周波数である。
【００５７】
第１及び第２の信号は、その占有周波数帯域幅は、移動局通話送信波及び移動局非常送信波の周波数帯域幅として使用されていた送信周波数に対して±３〜４ｋＨｚになるように生成される。
【００５８】
本実施形態では、第１の誘導無線周波数(１８０ｋＨｚ)を用いて、電車(列車)１の乗務員から地上の運転指令所員への連絡通話、電車１の乗客との非常連絡通話、電車１の車内案内放送を行う。また、第２の誘導無線周波数(１４３ｋＨｚ)を用いて、非常発報、防護発報、デッドマン情報、列車搭載機器の状態情報・故障情報を電車１から運転指令所に伝達するために使用する。切替スイッチ１３５及び１３６は、例えば、移動局制御装置１２６による制御によって、一方のみが閉じるように構成されている。例えば、移動局制御装置１２６は、送受話器１２１がフックオンにされたことを示す信号や、送受話器１２１からの音声信号を検出したときに切替スイッチ１３５を閉じて切替スイッチ１３６を開き、非常信号発報スイッチ１２３がオンにされたことを示す信号(非常発報信号)を検出したときに切替スイッチ１３６を閉じて切替スイッチ１３５を開くように構成される。
【００５９】
或いは、切替スイッチ１３５及び１３６は、乗務員の手動操作によって、一方が閉じて他方が開いた状態にされる。これによって、送信器１３１及び１３２の一方の出力のみが、送信アンテナ１３７に伝達され、電磁輻射される。
【００６０】
送信アンテナ１３７から送出される第１の搬送波による誘導無線信号(以下、ディジタ
ル信号が変調された信号という意味で「信号ＤＳ１」と呼ぶ：第１の信号に相当)と、第
２の搬送波による誘導無線信号(以下、「信号ＤＳ２」と呼ぶ：第２の信号に相当)とは、送信周波数が異なり、相互に干渉しない性質を持つ。
【００６１】
電車線２の近傍には、導線としての電車線２に沿って、所定の距離で区間分割された誘導線４(４ａ、４ｂ)が設けられており、各誘導線４の両端には、線路結合器５と終端結合器６とが設けられている。各線路結合器５は、接続ケーブル８を介して基地局装置１１０Ａ、１１０Ｂに接続されている。
【００６２】
信号ＤＳ１及びＤＳ２のそれぞれは、送信アンテナ１３７から電磁輻射されると、一旦電車線２に誘導結合し(一次結合)、さらに、電車線２から誘導線４に誘導結合し(二次結
合)、誘導結合した誘導線４に接続された線路結合器５を介して基地局装置１１０で受信
される。このような、いわゆる間接結合方式による誘導無線通信で、各移動局車上装置１１０Ａ、１１０Ｂからの信号ＤＳ１及び信号ＤＳ２が少なくとも１つの基地局装置１１０に伝達されるように構成されている。
【００６３】
一方、各基地局装置１１０からは、第３の誘導無線周波数の搬送波(第３の搬送波)でＦＭ変調された信号(以下、「信号ＤＳ３」と呼ぶ)、及び第４の誘導無線周波数の搬送波でＦＭ変調された信号(以下、「信号ＤＳ４」と呼ぶ)が出力され、誘導線４から電磁放射され、電車線２に誘導結合した後、移動局車上装置１２０で受信されるように構成されてい
る。
【００６４】
また、移動局車上装置１２０は、基地局装置１１０からの誘導無線信号を受信するための受信アンテナ１３９を有している。受信アンテナ１３９には、ハイブリッド(ＨＹＢ)を介して受信器１３３及び１３４が接続されている。受信器１３３及び１３４は、信号選択回路１３３Ａに接続されており、信号選択回路１３３Ａは、モデムモジュール１３０に接続されている。
【００６５】
受信アンテナ１３９は非同調で、電車線２との間の誘導結合により、複数の送信周波数の誘導無線信号を同時に受信可能となっている。受信器１３３は、信号ＤＳ３を検波し、復調し、増幅して信号選択回路１３３Ａに入力する。一方、受信器１３４は、信号ＤＳ４を検波し、復調し、増幅して信号選択回路１３３Ａに入力する。
【００６６】
信号選択回路１３３Ａは、受信器１３３及び１３４から入力される信号の受信レベルを比較し、受信レベルが高い方の信号のみをモデムモジュール１３０に入力する。
【００６７】
通常、移動局車上装置１２０が先頭車両と最後尾車両との双方に設けられている場合では、先頭車両の移動局車上装置１２０(ここでは１２０Ａ)が乗務員によって使用される。
【００６８】
移動局車上装置１２０Ａと移動局車上装置１２０Ｂとの間は、例えば、電車１の車両１−１〜１−６間に亘って引き通された引き通し線１０１で接続されている。移動局車上装置１２０Ａの送受話器１２１のマイクに入力された通話音声信号、非常信号発報スイッチ１２３の押し下げによって生成される音声域の非常発報信号、列車外部装置１２５から入力されるデータ信号は、移動局制御装置１２６から引き通し線１０１を通じて移動局車上装置１２０Ｂの移動局制御装置１２６に入力される。
【００６９】
このとき、移動局車上装置１２０Ａからの通話音声信号及び非常発報信号は、増幅器１２７Ａを通じてモデムモジュール１３０Ａに入力され、データ信号はデータ線１２９Ａを通じてモデムモジュール１３０Ａに入力される。これによって、移動局車上装置１２０Ａからの信号は、４値ＦＳＫ変調された信号に変換され、送信器１３１Ａ及び１３２Ａに入力され、信号ＤＳ１及びＤＳ２が生成される。
【００７０】
このとき、切替スイッチ１３５Ａ及び１３６Ａの状態は、移動局車上装置１２０Ａにおける切替スイッチ１３５及び１３６の状態と逆の状態にされる。例えば、手動でスイッチの状態が逆になるように操作しても良く、一方の移動局車上装置の移動局制御装置から切替スイッチの状態を示す信号が一方の移動局制御装置から引き通し線１０１を通じて他方の移動局車上装置の移動局制御装置に伝達され、切替スイッチの状態が制御される(移動
局車上装置間で切替スイッチの状態が逆になるように連動する)ようにしても良い。
【００７１】
したがって、移動局車上装置１２０Ａの送信アンテナ１３７から信号ＤＳ１及びＤＳ２の一方が出力される場合には、移動局車上装置１２０Ｂの送信アンテナ１３７Ａからは、信号ＤＳ１及びＤＳ２の他方が電磁輻射される。
【００７２】
基地局装置１１０Ａ、１１０Ｂは、同じ構成を有している。基地局装置１１０Ａを例に説明すると、基地局装置１１０Ａは、線路結合器５と接続ケーブル８を介して接続される整合器１４０と、整合器１４０に接続されるハイブリッド１４１と、ハイブリッド１４１にハイブリッド１４２Ａを介して接続される受信器１４３及び１４４と、ハイブリッド１４１にハイブリッド１４２Ｂを介して接続される送信器１４５Ａ及び１４５Ｂと、受信器１４３及び１４４，並びに送信器１４５Ａ及び１４５Ｂと接続されるモデムモジュール１４６と、モデムモジュール１４６に接続される光メディアコンバータ(ＯＭＣ)１４７とを
備えている。
【００７３】
受信器１４３は、ハイブリッド１４１及び１４２Ａを通じて入力される信号ＤＳ１を復調し、増幅してモデムモジュール１４６に出力する。一方、受信器１４４は、ハイブリッド１４１及び１４２Ａを通じて入力される信号ＤＳ２を復調し、増幅してモデムモジュール１４６に出力する。受信器１４３及び１４４が第１及び第２の信号をそれぞれディジタル変調された信号に復調する手段に相当する。
【００７４】
送信器１４５Ａは、モデムモジュール１４６から出力されるディジタル変調信号に対して第３の誘導無線周波数である、例えば１３０ｋＨｚの搬送波(第３の搬送波)でＦＭ変調し、増幅して出力する。送信器１４５Ａから出力される信号が上記した信号ＤＳ３である。送信器１４５Ａが第３の信号生成手段に相当する。なお、１３０ｋＨｚは、従来、基地局から移動局へ通話を送信するために使用されていた基地局通話送信波の誘導無線周波数である。
【００７５】
送信器１４５Ｂは、モデムモジュール１４６から出力されるディジタル変調信号に対して、第４の誘導無線周波数である、例えば、１６０や２００ｋＨｚの搬送波(第４の搬送
波)でＦＭ変調し、増幅して出力する。送信器１４５Ｂから出力される信号が上記した信
号ＤＳ４である。送信器１４５Ｂが第４の信号生成手段に相当する。
【００７６】
信号ＤＳ３及びＤＳ４は、ハイブリッド１４２Ｂ及び１４１を通じて線路結合器５から誘導線４にから電磁放射され、電車線２に一旦誘導結合した後、移動局車上装置１２０の受信アンテナ１３９で受信される。なお、第３及び第４の信号は、周波数帯域幅が、第１及び第２の信号と同様に、送信周波数に対して±３〜４ｋＨｚとなるように生成される。
【００７７】
モデムモジュール１４６は、図２に示すように、４値ＦＳＫモデム１４０１Ａ，１４０１Ｂ，１４０１Ｃと、制御部１４０２と、ＣＯＤＥＣ(Coder-Decoder)１４０３Ａ及び１
４０３Ｂと、ディジタル−アナログ変換器(Ｄ／Ａ)１４０４Ａ及び１４０４Ｂと、信号選択回路１４０５と、ＣＯＤＥＣ１４０６とを備えている。
【００７８】
４値ＦＳＫモデム(以下、単に「モデム」と表記する)１４０１Ａ〜Ｃは、上述したモデム１３０４と同様の構成を持つ。制御部１４０２は、ＯＭＣ１４７から入力される信号をモデム１４０１Ａに入力する。また、制御部１４０２は、モデム１４０１Ｃから入力される音声圧縮信号(モデムで復調された通話音声及び非常警報音のディジタル信号)をＣＯＤＥＣ１４０３Ａへ出力し、データ信号をＯＭＣ１４７へ出力する。また、制御部１４０２は、モデム１４０１Ｂから入力される音声圧縮信号をＣＯＤＥＣ１４０３Ｂへ出力し、データ信号をＯＭＣ１４７へ出力する。
【００７９】
ＣＯＤＥＣ１４０３Ａ及び１４０３Ｂは、音声圧縮信号を伸張してＤ／Ａ変換器１４０４Ａ及び１４０４Ｂにそれぞれ出力する。Ｄ／Ａ変換器１４０４Ａ及び１４０４Ｂは、伸張された音声のディジタル信号をアナログ信号に変換し、信号選択回路１４０５に入力する。
【００８０】
信号選択回路１４０５は、Ｄ／Ａ変換器１４０４Ａ及び１４０４Ｂから入力される音声のアナログ信号の信号対雑音比(Ｓ／Ｎ比)を比較し、Ｓ／Ｎ比が良い方のアナログ信号のみをＡ／Ｄ変換器１４０６に入力する。Ａ／Ｄ変換器１４０６は、音声のアナログ信号をディジタル信号に変換し、ＣＯＤＥＣ１４０７は音声のディジタル信号を音声圧縮してＯＭＣ１４７に入力する。
【００８１】
なお、モデム１４０１Ｂ及び１４０１Ｃ，ＣＯＤＥＣ１４０３Ａ及び１４０３Ｂ，Ｄ／
Ａ変換器１４０４Ａ及び１４０４Ｂが、ディジタル変調された信号に含まれる音声圧縮信号から音声情報のアナログ信号を生成する手段に相当し、信号選択回路１４０５が信号選択手段に相当する。また、Ａ／Ｄ変換器１４０６及びＣＯＤＥＣ１４０７は、選択された音声情報のアナログ信号を音声圧縮信号に変換する手段として機能する。  ＯＭＣ１４７は、光−電気変換モジュールと、電気−光変換モジュールとを有しており、光ケーブル１４８を介して入力される光信号を光−電気変換モジュールで電気信号に変換して制御部１４０２に与える。一方、ＯＭＣ１４７は、制御部１４０２からのデータ信号とＣＯＤＥＣ１４０７の音声のディジタル信号とを電気−光変換モジュールで光信号に変換し、光ケーブル１４８に送出する。
【００８２】
指令所装置１００は、マイク１５１Ａ及びスピーカ１５１Ｂを有する送受話器１５１と、指令制御器１５２と、送話増幅器１５３と、Ａ／Ｄ及びＤ／Ａ変換器１５４と、ＣＯＤＥＣ１５５と、ＯＭＣ１５７と、受信増幅器１５８と、スピーカ１５９とを備えている。
【００８３】
以上の誘導無線通信システムでは、図１に示す如く、電車１の車両１−１に搭載された移動局車上装置１２０Ａと、車両１−６に搭載された移動局車上装置１２０Ｂとの間を、車両間の引き通し線１０１で接続している。これにより、例えば、移動局制御装置１２６−１２６Ａ間が接続される。
【００８４】
例えば車両１−１の移動局車上装置１２０Ａを用いて通話送信及び非常送信を行う場合には、音声通話の音声(例えば３００〜２７００Ｈｚ)のアナログ信号と非常発報(例えば
４８７．５Ｈｚ)の非常警報音などのアナログ信号は、移動局制御装置１２６から送話増
幅器１２７で音声増幅された後、モデムモジュール１３０に与えられる。
【００８５】
外部機器１２５等からのディジタル外部信号(データ情報のディジタル信号：データ信
号)は、移動局制御装置１２６により、直接モデムモジュール１３０に加えられる。モデ
ムモジュール１３０は、音声通話の音声のアナログ信号(音声アナログ信号)及び非常発報の非常警報音などのアナログ信号(非常発報アナログ信号)を音声圧縮信号に変換し、音声圧縮信号及びデータ信号を４値ＦＳＫ変調されたディジタル変調信号に変換し、送信器１３１及び１３２に出力する。送信器１３１は、ディジタル変調信号を第１の搬送波でＦＭ変調した信号ＤＳ１を生成し、送信器１３２は、ディジタル変調信号を第２の搬送波でＦＭ変調した信号ＤＳ２を生成する。このとき、切替スイッチ１３５及び１３６の状態に応じて、信号ＤＳ１及びＤＳ２の一方のみが送信アンテナ１３７から電磁輻射される。
【００８６】
ところで、移動局制御装置１２６に入力される音声アナログ信号，非常発報アナログ信号，データ信号は、引き通し線１０１を通じて車両１−６に搭載された移動局車上装置１２０Ａの移動局制御装置１２６Ａに入力される。すると、移動局車上装置１２０Ａでは、移動局車上装置１２０と同様の動作が行われ、信号ＤＳ１及びＤＳ２の他方が送信アンテナ１３７Ａから電磁輻射される。
【００８７】
図１及び３に示す例では、移動局車上装置１２０で切替スイッチ１３５のみが閉じられて信号ＤＳ１が送出され、移動局車上装置１２０Ａで切替スイッチ１３６Ａのみが閉じられて信号ＤＳ２が送出された例が示されている。もちろん信号ＤＳ１とＤＳ２とは逆であっても良い。
【００８８】
このように、先頭の車両１−１からは、第１の搬送波で変調された信号ＤＳ１が送信され、最後尾の車両１−６からは、第２の搬送波で変調された信号ＤＳ２が送信される。
【００８９】
図３において、先頭の車両１−１からの信号ＤＳ１は、電車線２に一次結合すると、紙面の左側に高周波電流ｉｔとして流れ、矢印ａで示すように、電車１の前方に位置する変
電所６７を伝って線路３に流れる。そして、線路を流れる高周波電流ｉｔは、モータ６４Ａを伝ってパンタグラフ３４Ａからその前方への電車線２に回り込む状態となる。したがって、信号ＤＳ１は、変電所６７とパンタグラフ３４Ａとの間における電車線２の範囲で、誘導線４ａにのみ二次結合する状態となる。
【００９０】
一方、最後尾の車両１−６からの信号ＤＳ２は、電車線２に一次結合すると、紙面の左方向に高周波電流ｉｅとして流れる。このとき、高周波電流ｉｅは、パンタグラフ３４Ｂからモータ６４Ｂを伝わって線路３に短絡し、パンタグラフ３４Ｂよりも前方には殆ど流れない。しかし、線路３に流れた高周波電流ｉｅは、矢印ｃに示すように、電車１の後方に位置する変電所６８を伝って電車線２に回り込み、電車線２を紙面の左方向へ向かって流れる。これによって、信号ＤＳ２は、パンタグラフ３４Ｂと変電所６８との間における電車線２の範囲で、誘導線４に二次結合する。図３では、誘導線４ａ及び４ｂに二次結合する。
【００９１】
これによって、パンタグラフ３４Ａの後方における電車線２に対し、先頭の車両１−１から送信される情報と同一の情報を含む誘導無線信号を結合することができ、誘導線４ｂ(基地局装置１１０Ｂ)における音声信号や非常発報信号の受信レベルの向上を図ることができる。
【００９２】
また、誘導線４ａに誘導結合される信号ＤＳ１及びＤＳ２は、相互に送信周波数が異なる信号であるので、誘導線４ａに同時に結合しても、相互に干渉せず、基地局装置１１０Ａにて受信されることになる。
【００９３】
基地局装置１１０で信号ＤＳ１及びＤＳ２が受信された場合には、基地局装置１１０は、信号ＤＳ１及びＤＳ２に含まれる通話音声や非常警報音のような音声情報のうち、音声品質の良いもののみが指令所装置１００に伝送される。
【００９４】
図２に示すように、基地局装置１１０に入力された信号ＤＳ１及びＤＳ２は、受信器１４３及び１４４でそれぞれ復調されてモデム１４０１Ｃ及び１４０２Ｂに入力され、モデム１４０１Ｃ及び１４０２Ｂで音声圧縮信号及びデータ信号に復調される。
【００９５】
モデム１４０１Ｃで復調された信号ＤＳ１の音声圧縮信号は、制御部１４０２を介して、ＣＯＤＥＣ１４０３Ａ及びＤ／Ａ変換器１４０４Ａにより通話音声や非常警報音などの音声のアナログ信号に変換されて信号選択回路１４０５に入力される。モデム１４０１Ｂで復調された信号ＤＳ２の音声圧縮信号は、制御部１４０２を介して、ＣＯＤＥＣ１４０３Ｂ及びＤ／Ａ変換器１４０４Ｂにより通話音声や非常発報音などの音声のアナログ信号に変換されて信号選択回路１４０５に入力される。
【００９６】
信号選択回路１４０５は、入力された各アナログ信号のＳ／Ｎ比を比較し、Ｓ／Ｎ比の良い方のアナログ信号をＡ／Ｄ変換器１４０６に出力する。アナログ信号は、Ａ／Ｄ変換された後、ＣＯＤＥＣ１４０７で音声圧縮信号に変換され、ＯＭＣ１４７で光信号に変換され、光ケーブル１４８を通って指令所装置１００へ伝送される。なお、復調されたデータ信号も、ＯＭＣ１４７で光信号に変換されて指令所装置１００へ伝送される。
【００９７】
なお、信号ＤＳ１及びＤＳ２の少なくとも一方が複数の基地局装置１１０に受信された場合には、何れか一つの基地局装置１１０で各信号ＤＳ１及びＤＳ２に含まれる音声のアナログ信号のうち、Ｓ／Ｎ比の最も良いものが選択されて指令所装置１００に伝送されるようにしても良い。例えば、図２に示すように、他の基地局(サテライト受信局)からの音声のアナログ信号が信号選択回路１４０５に入力されるようにしても良い。
【００９８】
指令所装置１００では、ＯＭＣ１５７での光電変換により電気信号に変換されたデータ信号は、指令所装置１００から外部の機器に伝達される。一方、ＯＭＣ１５７での光電変換により電気信号に変換された音声圧縮信号は、ＣＯＤＥＣ１５５で伸張され、Ｄ／Ａ及びＡ／Ｄ変換器１５４で音声のアナログ信号に変換され、受話増幅器１５８で増幅された後、指令制御器１５２に入力される。
【００９９】
指令制御器１５２は、通話音声のアナログ信号を送受話器１５１のスピーカ１５１Ｂに接続する。これによって、通話音声がスピーカ１５１Ｂから出力され、乗務員の音声が運転指令所の運転指令員に伝達される。一方、指令制御器１５２は、非常警報音などのアナログ信号を非常警報のスピーカ１５９に接続する。これによって、非常警報音などがスピーカ１５９から出力され、電車１からの非常発報が運転指令員に通知される。
【０１００】
一方、運転指令員の音声が指令所装置１００から電車１へ伝達される場合、指令所装置１００の送受話器１５１のマイク１５１Ａから入力された音声信号は、送話増幅器１５３で増幅され、Ｄ／Ａ及びＡ／Ｄ変換器１５４でディジタル信号に変換され、ＣＯＤＥＣ１５５で音声圧縮信号に変換された後、ＯＭＣ１５７から光ケーブル１４８を通じて基地局装置１１０に伝達される。
【０１０１】
基地局装置１１０では、ＯＭＣ１４７から制御部１４０２を介してモデム１４０１Ａに接続され、ディジタル変調された後、送信器１４５Ａ及び１４５Ｂに入力され、それぞれ信号ＤＳ３、ＤＳ４に変換され、ハイブリッド１４２Ｂ，１４１及び線路結合器５を経て誘導線４から電磁放射される。
【０１０２】
信号ＤＳ３及びＤＳ４は、一旦電車線２に誘導結合した後、電車１の例えば移動局車上装置１２０の受信アンテナ１３６にて受信される。受信された信号ＤＳ３及びＤＳ４は、ハイブリッド１３８を経て受信器１３３及び１３４にそれぞれ入力され、復調されて信号選択回路１３３Ａに入力される。
【０１０３】
信号選択回路１３３Ａは、入力された信号ＤＳ３及びＤＳ４の復調信号のうち、受信レベルが良い方の復調信号をモデムモジュール１３０のモデム１３０４に入力する。
【０１０４】
モデム１３０４に入力された復調信号は、モデム１３０４での復調処理により、音声圧縮信号に変換され、ＣＯＤＥＣ１３０２で伸張された後、Ａ／Ｄ及びＤ／Ａ変換器１３０１で音声のアナログ信号に変換され、受話増幅器で増幅された後、移動局制御装置１２６により送受話器１２１のスピーカ１２１Ａに接続され、音声として出力される。これによって、乗務員は運転指令員の音声を聞くことができる。以上の構成により列車乗務員と運転指令員との間で音声による相互通話が出来る。このとき、移動局車上装置１２０の信号選択回路１３３Ａで受信レベルの良い方の信号が選択されることで、音声品質の良い信号をスピーカ１２１Ａに接続することができる。
【０１０５】
また、指令所装置１００は、上記した非常警報音のような非常発報信号が受信の受信が確認されると、非常発報応答確認信号音(例えば、３５２．５Ｈｚ)を移動局車上装置１２０宛に送信する。この非常発報応答確認信号音は、指令所装置１００，基地局装置１１０，及び移動局車上装置１２０で運転指令所員の音声と同様に取り扱われる。即ち、基地局装置１１０は、非常発報応答確認信号音を含む第３及び第４の信号を生成し、移動局車上装置１２０へ送信する。移動局車上装置１２０では、第３及び第４の信号のうちの受信レベルの良い方が選択され、これに対する復調処理により、非常発報応答確認信号音のアナログ信号が生成される。移動局制御装置１２６は、当該アナログ信号をスピーカ１２２に接続する。これによって、スピーカ１２２から非常発報応答確認信号音が出力され、乗務員は非常発報が正常に確立したことを確認できる。
【０１０６】
上述した実施形態では、一方の移動局車上装置に入力された通話音声や非常警報音などの音声のアナログ信号を他方の移動局車上装置に引き通し線１０１を介して伝達する構成とした。この構成に代えて、図２に示すように、モデムモジュール内のＣＯＤＥＣ１３０２で生成された音声圧縮信号が制御部１３０３から引き通し線１０１を介して他方の移動局車上装置の制御部１３０３に伝送するようにしても良い。この場合には、ノイズに対する品質の向上を期待できる。
【０１０７】
また、引き通し線１０１は、例えば電車１に通常設備されている、運転士と車掌間の、いわゆる乗務員連絡装置のケーブルと兼用しても良い。
【０１０８】
また、実施形態では、従来使用されていた通話及び非常発報の送信周波数(例えば１８
０ｋＨｚと１４３ｋＨｚ)と周波数帯域幅(±３〜４ｋＨｚ)を使用するので、送信器１３
１及び１３２，受信器１３３及び１３４，並びに送信アンテナ１３７及び受信アンテナ１３９として、従来の移動局車上装置に適用されていたものをそのまま使用することができる。
【０１０９】
また、信号ＤＳ１と信号ＤＳ２とに同じ情報を含めてほぼ同時に送信することによって、上述したように基地局装置の受信レベルの改善を図ることができるとともに、移動局車上装置を二重系とすることになるので、機器の信頼度を向上させることができる。
【０１１０】
また、本実施形態によれば、音声情報とともに画像情報のようなデータを車上と地上との間で送受信することができる。
【０１１１】
また、上述した実施形態では、基地局装置１１０にて、第３の誘導無線周波数(１４３
ｋＨｚ)と第４の誘導無線周波数(１６０又は２００ｋＨｚ)を用意し、これらで第３及び
第４の信号を送信するようにしている。このような構成に代えて、第４の誘導無線周波数として、移動局車上装置に防護発報用として従来から設備されている１４３ｋＨｚの受信装置を適用することができる。但し、この場合には、第２の誘導無線周波数と第４の誘導無線周波数とが同じ周波数となるため、基地局と移動局との間で同時に第２及び第４の信号が送信されないようにする必要がある。このため、例えば、移動局車上装置１２０で第４の信号(１４３ｋＨｚ)が受信されている間は、移動局車上装置１２０は第２の信号(１
４３ｋＨｚ)を送出しないように構成される。
【０１１２】
また、上述した実施形態では、基地局装置１１０が第３及び第４の信号を送出しているが、次のような変形が可能である。例えば、移動局車上装置１２０Ａ及び１２０Ｂがそれぞれ第３及び第４の信号を受信した場合に、受信された信号が移動局車上装置１２０Ａ及び１２０Ｂの一方に伝達され、受信レベルが比較され、受信レベルの良い方が選択されて音声出力に接続されるようにしても良い。或いは、移動局車上装置１２０Ａ及び１２０で受信された第３及び第４の信号に含まれる音声圧縮信号又は音声圧縮信号が伸張及びＤ／Ａ変換されたアナログ信号が移動局車上装置１２０Ａと１２０Ｂとの一方に伝達され、伝達された側の移動局車上装置１２０で信号のＳ／Ｎ比が比較され、Ｓ／Ｎ比の良い方の信号が音声出力に接続されるようにしても良い。このような変形が行われる場合、基地局装置１１０は、移動局車上装置１２０に対し、第３及び第４の信号の一方のみを送信するように構成することができる。また、移動局車上装置１２０も、第３及び第４の信号の一方のみを受信する構成を備えていれば良い。
【０１１３】
また、基地局装置１１０において、第１及び第２の信号の受信レベルが比較されて、受信レベルが良い方の信号が指令所装置１００に伝達されるように構成しても良い。
【０１１４】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態は、第１実施形態と同様の構成を有するので、異なる構成についてのみ説明する。第２実施形態は、基地局と移動局車上装置とが密結合方式により送受信を行う構成である点で、第１実施形態と異なる。
【０１１５】
図４及び図５は、第２実施形態と比較される従来の密結合方式による地上誘導線布設方法を示す図である。密結合方式では、地上誘導線として、鉄道車両の軌道(線路)に沿って、結合器間に２本の誘導線を張り渡している。そして、保守用ガソリンカーの収容場所，扉，通路等の誘導線を設けることができない区間がある場合には、当該区間と隣接する区間の結合器同士を同軸ケーブルで接続している。
【０１１６】
このような地上誘導線の構成を持つ場合には、電車の一車両に対し、先頭の両側面と、後尾の両側面とに、２つずつ送信アンテナが設けられる。一方の側面に設けられた二つのアンテナ(図４ではアンテナＡ及びＢ)は、上りと下りとの一方において使用され、他方の側面に設けられた二つのアンテナ(図４ではＣ及びＤ)は、上りと下りの他方において使用される。
【０１１７】
各側面に設けられた二つのアンテナＡ及びＢと、アンテナＣ及びＤとは、それぞれ、ハイブリッド(ＨＹＢ)２０１，２０２を介して移動局車上装置２０３Ａ，２０３Ｂに接続される。そして、例えば上り方向においては、移動局車上装置２０３Ａが使用され、基地局へ送信すべき信号が各アンテナＡ及びＢから誘導線へ送信されるようにし、下り方向においては、移動局車上装置２０３Ｂが使用され、基地局へ送信すべき信号が各アンテナＣ及びＤから誘導線へ送信されるようにしている。
【０１１８】
車両２００−ｎの一側面の先頭と後尾とに二つのアンテナが設けられているのは次の理由による。もし仮に、車両２００−ｎの一側面に対するアンテナが先頭側の１つだけ(例
えば送信アンテナＡだけ)であり、アンテナＡと誘導線との位置関係が図４に示すような
状態であったとすると、アンテナＡから区間１の誘導線には信号を誘導結合することができるが、区間２の誘導線には信号を誘導結合することができない。
【０１１９】
また、誘導線を布設できない区間に設けられている同軸ケーブルは、アンテナからの信号を受信できないので、アンテナが一つだけであったとすると、布設不能区間ではアンテナからの信号を基地局側で受信できないことになる。このため、車両の一側面の先頭と後尾とに２つのアンテナを設け、少なくとも一方のアンテナからの信号が誘導線で受信できるようにしている。
【０１２０】
一方、密結合方式では、二本の誘導線を撚架すれば、ノイズを除去できることが知られている。しかしながら、上記したような構成においては、以下の理由により誘導線を撚架することができなかった。
【０１２１】
即ち、図５に示すように、密結合方式では、アンテナは、二本の誘導線にそれぞれ接近するアンテナループを持つように構成される。このとき、各アンテナループと誘導線との誘導結合により、二本の誘導線に逆方向の電流が流れるようにアンテナループが配置される。
【０１２２】
例えば、図５に示すアンテナＡは、アンテナループＡ１とＡ２とにおいて対向する向きに電流が流れるように構成され、アンテナループＡ１と誘導結合する誘導線には紙面の左側に向かって電流が流れ、アンテナループＡ２と誘導結合する誘導線には紙面の右側に向かって電流が流れる。アンテナＢは、アンテナループＢ１と、アンテナループＢ２とを有する。
【０１２３】
アンテナＡ及びＢには、移動局車上装置２０３(図５では２０３Ａ)からは、同じ送信周波数の誘導無線信号(高周波電流)が流れるように構成されている。ここで、図５に示すように、二つのアンテナＡ及びＢ間に、撚架点が位置している場合を想定する。
【０１２４】
この場合、撚架点を境として、各アンテナＡ及びＢのアンテナループと誘導線との位置関係が逆になる。即ち、アンテナループＡ１と誘導結合する誘導線がアンテナＢ２と誘導結合するようになり、アンテナループＡ２と誘導結合する誘導線がアンテナループＢ１と誘導結合する状態となる。
【０１２５】
すると、アンテナループＡ２との誘導結合によって誘導線を右向きに流れる受信電流と、アンテナループＢ１との誘導結合によって誘導線を左向きに流れる受信電流とが生じる。これらの受信電流は送信周波数が同じであるので、受信電流の位相をキャンセルしてしまう。このように、二本のアンテナに同じ送信周波数の信号を流す場合には、撚架を行うことができなかった。
【０１２６】
第２実施形態は、このような問題に鑑みなされたものである。図６及び図７は、誘導無線通信システムの第２実施形態に係る構成例を示す図である。図６において、地上誘導線の構成は、図４に示したものとほぼ同様である。但し、区間１及び２に設けられた誘導線には、それぞれ１回ずつ撚架が行われている(破線の楕円で囲まれた部分を参照)。
【０１２７】
電車２００の車両２００−ｎには、従来と同様に、両側面における先頭と後尾とのそれぞれに、アンテナＡ〜Ｄが設けられている。また、車両２００−ｎには、本発明に係る二つの移動局車上装置２１３Ａ及び２１３Ｂが搭載されている。
【０１２８】
移動局車上装置２１３Ａは、スイッチ２１２Ａを介して、アンテナＡ及びＣの一方に送信信号を接続するように構成されており、移動局車上装置２１３Ｂは、アンテナＢ及びＤの一方に送信信号を接続するように構成されている。
【０１２９】
スイッチ２１２Ａとスイッチ２１２Ｂとは切替動作が連動するように構成されており、スイッチ２１２ＡがアンテナＡを選択しているときは、スイッチ２１２ＢがアンテナＢを選択し、スイッチ２１２ＡがアンテナＣを選択しているときは、スイッチ２１２ＢがアンテナＤを選択するように構成されている。ここでは、アンテナＡ及びＢが選択されている。
【０１３０】
移動局車上装置２１３Ａ及び２１３Ｂは、それぞれ、第１実施形態で説明したような、ディジタル変調された音声圧縮信号やデータ信号が、相互に干渉しない２種類の誘導無線周波数の搬送波で変調(例えばＦＭ変調)された信号ＤＳ１及びＤＳ２と同様の信号をそれぞれアンテナへ向けて出力することができる。二種類の誘導無線周波数として、例えば、第１実施形態で説明した１８０ｋＨｚと１４３ｋＨｚとを選択することができる。
【０１３１】
信号ＤＳ１及びＤＳ２と同様の信号を出力する構成として、第１実施形態で説明した移動局車上装置１２０の構成を適用することが可能である。例えば、移動局車上装置２１３Ａに通話音声が入力されると、移動局車上装置２１３Ａは信号ＤＳ１及びＤＳ２の一方(
例えばＤＳ１)と同様の信号を生成し、アンテナＡへ出力する。
【０１３２】
このとき、移動局車上装置２１３Ａに入力された通話音声のアナログ信号又はその音声圧縮信号が、信号線２１４を通じて移動局車上装置２１３Ｂに入力される。すると、移動局車上装置２１３Ｂは、信号ＤＳ１及びＤＳ２の他方(例えばＤＳ２)と同様の信号を生成し、アンテナＢへ出力する。
【０１３３】
すると、図７に示すように、アンテナＡのアンテナループＡ１及びＡ２に信号ＤＳ１の高周波電流が送信電流として流れるとともに、アンテナＢのアンテナループＢ１及びＢ２に信号ＤＳ２の高周波電流が送信電流として流れる。基地局は、結合器を介して誘導線へ誘導無線信号を送信する送信器と、結合器を介して誘導線から誘導無線信号を受信する受信器２１５とを備えている。
【０１３４】
この場合、信号ＤＳ１とＤＳ２とは、送信周波数が異なり、相互に干渉しない性質を持つ。このため、図７に示すように、アンテナＡとアンテナＢとの間に撚架箇所が位置するようになっても、アンテナＡから誘導結合により誘導線を流れる電流と、アンテナＢからの誘導結合により誘導線を流れる電流とが互いを打ち消し合うことがない。したがって、撚架によるノイズ除去によって、基地局の受信器２１５での受信ノイズの減少を図ることができ、通信品質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】図１は、本発明による誘導無線通信システムの第１実施形態の一例を示すブロック構成図である。
【図２】図２は、本発明による誘導無線通信システムの第１実施形態の一例(移動局車上装置、基地局装置、指令所装置)を示すブロック構成図である。
【図３】図３は、第１実施形態の作用説明図である。
【図４】図４は、本発明による誘導無線通信システムの第２実施形態と比較すべき従来の密結合方式による誘導無線通信システムの構成例を示す図である。
【図５】図５は、図４に示した密結合方式において、誘導線を撚架した場合の問題を示す図である。
【図６】図６は、本発明による誘導無線通信システムの第２実施形態の構成例を示す図である。
【図７】図７は、第２実施形態の作用説明図である。
【図８】技術の背景(従来技術)を示す図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１  電車
２  電車線(導線)
４  誘導線
１００  指令所装置
１１０Ａ，１１０Ｂ  基地局装置
１２０Ａ，１２０Ｂ  移動局車上装置
１２６  移動局車上装置
１３０，１４６  モデムモジュール
１３１，１３２  送信器
１３３，１３４  受信器
１３３Ａ  信号選択回路
１３５，１３６  切替スイッチ
１３７  送信アンテナ
１３９  受信アンテナ
１３０１  Ｄ／Ａ及びＡ／Ｄ変換器
１３０２，１４０３Ａ，１４０３Ｂ  ＣＯＤＥＣ
１３０３，１４０２  制御部
１３０４，１４０１Ａ，１４０１Ｂ，１４０１Ｃ  ４値ＦＳＫモデム
１４０４Ａ，１４０４Ｂ  ディジタル−アナログ変換器
１４０５  信号選択部
【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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