(57)【要約】【課題】  通信線を敷設することなく直流き電線を通信の伝送路として使用した直流き電線通信システムを構築する。【解決手段】  直流き電線２と大地間を信号伝送路とする直流き電線通信システムにおいて、信号送信側装置と信号受信側装置の双方に高電圧を遮断しき電線通信に最適な周波数帯の信号を透過する結合回路１１と、それぞれの結合回路１１に直流き電線用通信装置１２を接続し、さらに信号受信側装置に直流き電線に含まれる交流高調波成分を抽出して回路電源を作り出す直流電源１３を備え、相互に送受信を行う。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流き電線と大地間を信号伝送路とする直流き電線通信システムにおいて、
信号送信側装置と信号受信側装置の双方に高電圧を遮断し直流き電線通信に最適な周波数帯の信号を透過する結合回路を設置し、
それぞれの結合回路に直流き電線用通信装置を接続し、相互に送受信を行うことを特徴とする直流き電線通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の直流き電線通信システムにおいて、
直流き電線に含まれる交流成分を取り出して、整流して回路電源を作り出すことを特徴とする直流き電線通信システム。
【請求項３】
請求項１に記載の直流き電線通信システムにおいて、
直流き電線に含まれる高調波成分を抽出してシステムに必要な同期信号を生成することを特徴とする直流き電線通信システム。
【請求項４】
直流き電線と大地間を信号伝送路とする直流き電線通信システムを構成する直流き電線通信装置において、
直流き電線に接続され直流電圧を遮断し直流き電線通信に最適な周波数帯の信号を透過する結合回路と、
該結合回路の後段に直流き電線を用いて通信する通信装置とを
有することを特徴とする直流き電線通信装置。
【請求項５】
請求項４に記載の直流き電線通信装置において、
直流き電線の交流高調波成分を抽出する高調波抽出手段と、
抽出した高調波を整流する整流回路と
を有することを特徴とする直流き電線通信装置。
【請求項６】
請求項４に記載の直流き電線通信装置において、
直流き電線の交流高調波成分を抽出して同期信号を生成する同期信号生成回路
を有することを特徴とする直流き電線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道線路における通信システムおよび直流き電線通信装置に関する。本発明は、特に変電所から電車線に電力を供給するための直流き電線を通信線路として利用した通信システムおよびこの通信システムを構成する直流き電線通信装置に関する。
【０００２】
本発明は、電車運行に必要な遠隔監視システム、電車運行に必要な遠隔制御システム、電車運行に必要なデータ伝送システム、線路近傍の施設間におけるデータ通信システム等に用いることが可能な直流き電線を通信線路として利用した通信システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
従来、電車運行の安全性確保および設備保全を目的とした遠隔監視・制御システムでは、遠隔地に置いた機器の状態情報の収集や遠隔制御などを、専用の通信線を敷設して行っている。
【０００４】
例えば、鉄道における交流ＢＴ（吸上変圧器）き電回路において発生するトロリ線と負き電線あるいはレールとの短絡（故障）発生点の変電所からの距離を標定する交流ＢＴき電回路故障点標定装置において、専用の通信線を使用して正確に故障点を標定することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、鉄道電力管理装置と被制御個所との間で制御指令やデータを伝送する通信ネットワークにおいて、通信装置間をネットワーク伝送路で結んだ鉄道電力制御管理システムが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
さらに、列車間の衝突・追突を回避する固定閉塞システムにおいて、変電所と電力制御所を専用の通信線で結んだ鉄道線路における列車の衝突・追突を回避するためのき電固定閉塞システム用制御装置が提案されている。ここには、電力制御所間または電力制御所と変電所との間に通信線が併設され、両方向への通信が可能とされること、通信線によって変電所が列車の移動の状態をモニタし、事故時には列車に対する指令を行うことが提案されている。（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
従来の鉄道施設における通信システムの構成の概要を、図８を用いて説明する。従来の通信システムは、電力区などに設けた中央装置９０から通信回線９１を介して駅変電所などに設けた通信装置（親局）９２が接続され、親局９２から通信線９３を介して線路沿線の装置に設けた通信装置（子局）９４‐１〜９４−ｎが接続され、さらに子局９４−１〜９４ｎにはそれぞれ通信線９５‐１〜９５−ｎを介して各種の設備９６−１〜９６−ｎが接続されている。すなわち鉄道施設では、線路沿線に敷設された設備の保守や管理のための状態監視システムを備えており、各種設備（例えば、ケーブル故障検出、変圧器２次電圧、絶縁破壊、開閉器、排水ポンプなど）９６‐１〜９６‐ｎの状態情報を子局９５‐１〜９５‐ｎが通信線９４‐１〜９４‐ｎを介して駅変電所その他電気室などに設置された親局９２で収集し、中央装置９０へ送っている。
【０００８】
このような通信システムは、比較的情報量の少ない通信にもかかわらず親局９２と子局９４‐１〜９４ｎの間に専用の通信線９３を敷設することが必要となることから、対費用効果が低いという問題がある。
【０００９】
【特許文献１】特許第３３７０８７７号公報
【特許文献２】特開２００１−１９１８２２号公報
【特許文献３】特公平６−８１３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、通信線を敷設することなく直流き電線を通信の伝送路として使用した直流き電線通信システムを構築することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記問題を解決するために、本発明は、電車の動力線である直流き電線を通信線として利用する。すなわち、本発明は、直流き電線と大地間を信号伝送路とする直流き電線通信システムにおいて、信号送信側装置と信号受信側装置の双方に高電圧を遮断し直流き電線通信に最適な周波数帯の信号を透過する結合回路を設置し、それぞれの結合回路に直流き電線用通信装置を接続し、相互に送受信を行うようにした。
【００１２】
本発明は、上記通信システムにおいて、直流き電線に含まれる交流成分を取り出し、整流して回路電源を作り出して、商用電源を必要としない直流き電線用通信システムを構成する。
【００１３】
さらに、本発明は、上記直流き電線通信システムにおいて、直流き電線に含まれる高調波成分を取り出し、直流き電線通信システムに必要な同期信号源として利用する直流き電線通信システムとした。
【００１４】
本発明は、直流き電線と大地間を信号伝送路とする直流き電線通信システムを構成する直流き電線通信装置において、直流き電線に接続され直流電圧を遮断し直流き電線通信に最適な周波数帯の信号を透過する結合回路と、該結合回路の後段に直流き電線を用いて通信する直流き電線通信装置とを設けた。
【００１５】
上記直流き電線通信装置において、直流き電線の交流高調波成分を抽出する高調波抽出手段と、抽出した高調波を整流する整流回路を備えた。また、上記直流き電線通信装置において、直流き電線の交流高調波成分を抽出して同期信号を生成する同期信号生成回路を備えた。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、送信側・受信側双方に高電圧を遮断する結合回路を設置し、それぞれに直流き電線用通信装置を接続したので、既設の直流き電線を通信線路として利用することができ、専用の通信線を敷設することなく、機器の遠隔監視・制御を行うことが可能な通信システムを構築することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を用いて、本発明にかかる直流き電線を利用した通信システムを説明する。まず、電気車への電力供給方式について図９を用いて説明する。電気車への電力は変電所から直流で給電する場合（直流き電方式）と、交流で給電する場合（交流き電方式）がある。直流き電方式では、数ｋｍ間隔で設備された電鉄用変電所７で電力会社からの特別高圧（例えば６６ｋＶ）送電線を受電して、変圧器７１で適当な電圧（ＡＣ１２００Ｖ）に変換後、シリコンまたはサイリスタなどを用いた整流器７２により直流（ＤＣ１５００Ｖ）に変換して、直流き電線２を介してトロリ線３にき電している。電気車６５に供給された電力はレール４を経由して変電所７へ帰還する。
【００１８】
このような直流き電方式における直流き電線を使用した通信システムの構成の概要を、図１を用いて説明する。この直流き電線を使用した通信システムは、直流き電線２と大地間に、高圧の直流成分を減衰させ通信のための信号周波数成分を通過させるハイパスフィルタとなる結合回路１１を介して通信装置（直流き電線通信装置）１２を接続して構成され、通信装置１２には電源１３から直流電圧が供給される。結合回路１１は、直列に接続された直流遮断用コンデンサ１１１と直流遮断用コンデンサ１１２、両コンデンサの接続点と大地間に接続したリアクタンス１１３とから構成される。通信装置１２は、送信回路１２１と、受信回路１２２と、制御回路１２３と、電源回路１２４を有して構成される。直流遮断用コンデンサ１１１，１１２は、直流高電圧を遮断し、直流き電線通信に最適な周波数帯の信号を透過する。
【００１９】
図２、図３を用いて、本発明の通信システムにおける電源１３の構成を説明する。三相交流を全波整流した直流電圧が直流き電線に印加されている。この直流電圧は、図２（Ａ）に示すように、電源高調波が重畳されている。電源高調波は、交流電源が５０Ｈｚの場合３００Ｈｚとなる。全波整流波形のスペクトルは、図２（Ｂ）に示すように６次、１２次、１８次の高調波成分が重畳されている。本発明は、電源高調波である交流成分を抽出して回路電源を作り出すことによって、商用電源を必要とせずに直流き電線通信装置を動作させることができる。
【００２０】
この直流き電線通信装置は、図９に示した直流き電方式における変電所側に設けられた通信装置および線路沿線に設けられた設備側通信装置の双方に用いることができる。
【００２１】
図３に、直流き電線から直流電源を生成する直流電源の第１の例を示す。この直流電源１３は、直流き電線２に接続された直流遮断用のコンデンサ１３１と、このコンデンサ１３１に１次巻線の一端が接続された絶縁トランス１３２と、絶縁トランス１３２の２次巻線に接続された全波整流回路１３３と、全波整流回路１３３の出力を平滑する平滑コンデンサ１３４と、平滑コンデンサ１３４の端子間電圧を所定の直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ１３５とから構成される。コンデンサ１３１を介して直流き電線２から交流成分を取り出し、絶縁トランス１３２、全波整流回路１３３、平滑コンデンサ１３４、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３５により通信装置１２に必要な回路電源を生成する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１３５の出力電圧は、通信装置１２の電源回路１２４へ供給される。
【００２２】
図４を用いて、直流き電線から直流電源を生成する直流電源の第２の例を示す。この直流電源１３は、直流電源１３および結合回路１１の直流遮断用コンデンサを共通としている。直流電源１３は、直流き電線２に接続された直流遮断用のコンデンサ１３１と、このコンデンサ１３１に１次巻線の一端が接続された絶縁トランス１３２と、絶縁トランス１３２の２次巻線に接続された全波整流回路１３３と、全波整流回路１３３の出力を平滑する平滑コンデンサ１３４と、平滑コンデンサ１３４の端子間電圧を所定の直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ１３５とから構成される。さらに、直流遮断用コンデンサ１３１の出力はハイパスフィルタ１３６を介して通信装置１２の送信回路１２１および受信回路１２２へ供給される。
【００２３】
このように、直流遮断コンデンサ１３１を結合回路１１および直流電源１３に共通して使用することによって、回路の簡素化を図ることができる。
【００２４】
図５を用いて、直流き電線の高調波成分を抽出してシステムの同期を行う同期信号を生成する回路の例を説明する。この例は、直流遮断用コンデンサ１３１を介して直流き電線２から交流成分を取り出し、狭帯域のバンドパスフィルタ１２５により必要とする周波数成分のみを抽出する。この例では、通信装置１２の電源回路１２４と直流電源１３は、図示を省略している。また、通信装置１２の制御回路１２３には、図６に示すＰＬＬ（ｐｈａｓｅ  ｌｏｃｋｅｄ  ｌｏｏｐ）回路１２６、および、図７に示すパルス回路１２７を備えているが、図示を省略している。
【００２５】
狭帯域のバンドパスフィルタ１２５で高調波成分から抽出した特定の周波数信号は、図６に示すように、通信装置１２のＰＬＬ回路１２６の信号源として用い、通信における送信回路１２１の変調回路１２１１や受信回路１２２の復調回路１２２１の同期信号を生成する方法や、図７に示すように、通信装置１２のパルス回路１２７の駆動信号として用い、生成したパルス信号を通信システムにおける親機と子機との間でタイムシェアリングを行うための共通のタイマとする方法など、様々な用途に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】直流き電線通信装置の構成を説明する図。
【図２】直流き電線の電圧を説明する図。
【図３】直流き電線から直流電源を生成する電源回路の構成を説明する図。
【図４】直流き電線から直流電源を生成する電源回路の構成を説明する図。
【図５】直流き電線から電源高調波成分を抽出して同期信号を生成する回路の構成を説明する図。
【図６】電源高調波成分を抽出して変復調の同期信号とする例を説明する図。
【図７】電源高調波成分を抽出してシステム用のタイマとする例を説明する図。
【図８】従来の設備監視システムの構成を説明する図。
【図９】直流き電線方式を説明する図。
【符号の説明】
【００２７】
２：直流き電線
３：トロリ線
４：レール
５：電気車
７：変電所
１１：結合回路
１２：通信装置（直流き電線通信装置）
１３；直流電源
７１：変圧器
７２：整流器
１２１：送信回路
１２２：受信回路
１２３：制御回路
１２４：電源回路
１２５：狭帯域バンドパスフィルタ
１２６：ＰＬＬ回路
１２７：パルス回路
１３１：直流遮断用コンデンサ
１３２：絶縁トランス
１３３：全波整流器
１３４：平滑コンデンサ
１３５：ＤＣ／ＤＣコンバータ
１３６：通信用ハイパスフィルタ
【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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