(57)【要約】【課題】インバータノイズが発生する環境下において、簡易な構成で列車制御情報を車上側に伝達することができる列車制御装置を提供する。【解決手段】搬送波を振幅変調した信号を送信する地上装置ａと、受信した振幅変調信号の変調波の周波数情報から列車制御情報を抽出して列車を制御する車上装置ｂとを備えた列車制御装置において、車上装置ｂを、振幅変調信号と、搬送波と同じ周波数の内部搬送波を少なくとも含む内部波と、の相関値を算出するデジタル相関器１４（相関値算出手段）と、デジタル相関器１４によって算出された相関値に基づいて、振幅変調信号の変調波の周波数情報を検出する周波数情報検出手段１５と、を備えて構成する。【選択図】図１
2013207995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送波を振幅変調した信号を送信する地上装置と、受信した振幅変調信号の変調波の周波数情報から列車制御情報を抽出して列車を制御する車上装置とを備えた列車制御装置において、
前記車上装置は、前記振幅変調信号と、前記搬送波と同じ周波数の内部搬送波を少なくとも含む内部波と、の相関値に基づき前記変調波の周波数情報を検出する構成としたことを特徴とする列車制御装置。
【請求項２】
前記車上装置を、
前記振幅変調信号と前記内部波との相関値を算出する相関値算出手段と、
前記相関値算出手段によって算出された相関値に基づいて、前記振幅変調信号の変調波の周波数情報を検出する周波数情報検出手段と、
を備えて構成することを特徴とする請求項１に記載の列車制御装置。
【請求項３】
前記相関値算出手段は、使用される異なる複数の変調波周波数に対応させた複数の内部振幅変調波を前記内部波として予め設定し、前記振幅変調信号と前記各内部振幅変調波との相関値をそれぞれ算出する複数の相関器から成り、
前記周波数情報検出手段は、前記複数の相関器からそれぞれ出力される相関値の極大値のうち最大となる内部振幅変調波を検出し、当該最大極大値の出力周期が前記検出した内部振幅変調波における変調波の周波数に基づく周期と一致している場合に、その変調波の周波数を前記振幅変調信号の変調波の周波数情報として検出するように構成したことを特徴とする請求項２に記載の列車制御装置。
【請求項４】
前記相関値算出手段は、使用される異なる複数の変調波周波数に対応させた複数の内部振幅変調波を前記内部波として予め設定し、前記振幅変調信号と前記各内部振幅変調波との相関値をそれぞれ算出する複数の相関器から成り、
前記周波数情報検出手段は、前記複数の相関器からそれぞれ出力される相関値の極大値のうち最大の極大値を検出し、当該検出した極大値が所定の閾値以上である場合に、当該極大値を出力する相関器の前記内部振幅変調波における変調波の周波数を前記振幅変調信号の変調波の周波数情報として検出するように構成したことを特徴とする請求項２に記載の列車制御装置。
【請求項５】
前記相関値算出手段は、前記内部搬送波を前記内部波として予め設定し、前記振幅変調信号と前記内部搬送波との相関値を算出する相関器から成り、
前記周波数情報検出手段は、前記相関器から出力される相関値を合計する所定長の区間を所定時間ずつシフトさせて相関値の合計値をシフト毎に出力する加算器を、前記使用される各変調波周波数に基づく周期の半周期に一致させた前記所定長毎に備え、前記複数の加算器からそれぞれ出力される相関値の前記シフト毎の合計値の最小極大値を比較し、当該比較した各最小極大値の中から一番大きな最小極大値を検出し、当該検出した最小極大値を出力する加算器の前記所定長の２倍周期に基づく周波数を、前記振幅変調信号の変調波の周波数情報として検出するように構成したことを特徴とする請求項２に記載の列車制御装置。
【請求項６】
前記車上装置は、前記受信した前記振幅変調信号の周波数帯域内の信号を通過させるバンドパスフィルタを備え、該バンドパスフィルタ通過後の信号を用いて前記相関値の演算を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の列車制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、列車制御装置に関し、特に、インバータ制御の電動機を搭載する列車に好適な列車制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の列車制御装置は、地上側に設けられる地上装置と、列車側に搭載される車上装置とから構成され、地上装置から列車に向けて所定の列車制御信号を送信し、送信された列車制御信号を車上装置で受信して速度制御等の所定の列車制御を行うように構成されている。
【０００３】
この種の列車制御装置としては、特許文献１に記載されているものが知られている。この特許文献１に記載された列車制御装置は、地上側から車上側へ送信する列車制御信号の搬送波を列車制御情報に対応させた所定の周波数の変調波で振幅変調処理して得た列車制御信号を車上側に送信することにより、その変調波の周波数に対応する列車制御情報を車上側に伝達するよう構成したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−７６９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、列車の誘導電動機の制御にインバータ制御機器（ＶＶＶＦ制御機器）を使用するものが増えている。このインバータ制御機器等から発生するインバータノイズは、列車速度に応じてノイズの周波数帯域が変化するため、インバータノイズの周波数帯域と列車制御信号の周波数帯域が重なる可能性がある。そのため、特許文献１に記載の従来の列車制御装置においては、列車制御信号の出力レベルがインバータノイズのレベルより高くなるように、列車制御信号の出力を高くして列車制御信号とインバータノイズのＳ／Ｎを十分確保できるようにしている。また、列車制御信号の出力を高くしても、十分なＳ／Ｎを確保できない場合は、列車制御信号の受電器の位置をインバータ制御機器等のノイズ発生源から遠ざけたり、受電器の周囲にノイズ遮蔽用の金属カバーを設けたりしている。
【０００６】
このように、従来の列車制御装置においては、上記のようにインバータノイズに対する対策が行われているが、列車制御信号の出力を高くする場合、出力能力の高い送信器を用意しなればならず、また、金属カバーの設置や受電器の配置変更が容易にできない場合もある。このため、インバータノイズが発生する環境下において、簡易な構成で列車制御情報を車上側に伝達するための工夫が求められている。
【０００７】
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、列車速度に応じて周波数帯域が変化するインバータノイズが発生する環境下において、簡易な構成で列車制御情報を車上側に伝達することができる列車制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このため、本発明は、搬送波を振幅変調した信号を送信する地上装置と、受信した振幅変調信号の変調波の周波数情報から列車制御情報を抽出して列車を制御する車上装置とを備えた列車制御装置において、前記車上装置は、前記振幅変調信号と、前記搬送波と同じ周波数の内部搬送波を少なくとも含む内部波と、の相関値に基づき前記変調波の周波数情報を検出する構成としたことを特徴とする。
【０００９】
かかる構成では、地上装置によって、搬送波を振幅変調した信号を送信し、車上装置によって、受信した振幅変調信号と、搬送波と同じ周波数の内部搬送波を少なくとも含む内部波との相関値に基づき変調波の周波数情報を検出して、検出した変調波の周波数情報から列車制御情報を抽出して列車の走行を制御する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の列車制御装置によれば、受信した振幅変調信号と、内部搬送波を少なくとも含む内部波との相関値に基づいて、変調波の周波数情報を検出するよう構成したので、振幅変調信号の相関処理によってインバータノイズ等の不要な信号成分の影響を除去できる。したがって、インバータノイズが混入する状況でも、地上装置の信号送信出力を高める必要がなく、ノイズ除去用の金属カバーの設置や信号の受電器等の配置変更が不要となり、インバータノイズが発生する環境下において、簡易な構成で列車制御情報を車上側に伝達することができる。
【００１１】
また、地上装置の信号送信出力を従来の様に高めれば、従来よりも遠くの地点まで列車制御情報を伝達することができるため、振幅変調信号の伝送経路である軌道回路の回路長を従来よりも長くできる。これにより、一つの路線に必要な軌道回路数を減らすことができるため軌道回路に対応して設置される地上装置等の設備を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る列車制御装置の第１実施形態を示す概略構成図である。
【図２】搬送波を変調波で振幅変調した信号の波形例のイメージを示す図である。
【図３】第１実施形態の相関値算出手段及び周波数情報検出手段の構成を示すブロック図である。
【図４】上記第１実施形態のデジタル相関器の構成図である。
【図５】上記第１実施形態の各相関器の出力結果の一例を示す図である。
【図６】本発明に係る列車制御装置の第２実施形態の相関値算出手段及び周波数情報検出手段の構成を示すブロック図である。
【図７】上記第２実施形態の相関器の出力結果の一例を示す図である。
【図８】図７に示す相関器の出力結果に対する加算器の演算結果の一例を示す図である。
【図９】図７に示す相関器の出力結果に対する別の加算器における相関値の合計演算方法を説明する概念図である。
【図１０】上記別の加算器の演算結果の一例を示す図である。
【図１１】上記相関器の別の出力結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の列車制御装置の第１実施形態の概略構成図を示す。
図１において、本実施形態の列車制御装置は、地上側に設けられている地上装置ａと、列車イに搭載した車上装置ｂと、を備えて構成されている。そして、地上装置ａから、先行列車との間隔及び進路の条件に応じた列車制御情報（例えば列車の許容速度情報等）に対応させたＡＴＣ信号を、図中右方向に進行している列車イが在線する軌道回路Ｔのレールの図中右端側から送信し、このＡＴＣ信号を車上装置ｂが受信すると、ＡＴＣ信号から前記列車制御情報を抽出し、抽出した列車制御情報に基づいて列車イの走行を制御するよう構成されている。軌道回路Ｔは、レールにより形成されていて、前後の軌道回路Ｔ′，Ｔ″を形成するレールとは、交流信号に対してそれぞれ電気的絶縁が図られている。なお、軌道回路Ｔのレールに送信する列車検知用の信号電流周波数と前後の軌道回路Ｔ′，Ｔ″のレールに送信する列車検知用の信号電流周波数を異ならせることで、軌道回路Ｔと前後の軌道回路Ｔ′，Ｔ″との電気的絶縁を不要とした無絶縁軌道回路であってもよい。
【００１４】
前記地上装置ａは、搬送波を振幅変調した信号を送信するものであり、所定の周波数ｆ０を有する搬送波を発生させる搬送波発生回路１を有している。搬送波発生回路１から発生された搬送波は、変調回路２に入力される。前記変調回路２は、搬送波を列車制御情報選択回路３から入力された列車制御情報に対応させた所定の周波数（ｆ１又はｆ２）の変調波で振幅変調処理し、この振幅変調信号をＡＴＣ信号として出力するように構成されている。変調波周波数ｆ１に対応した第１情報Ｆ１と変調波周波数ｆ２に対応した第２情報Ｆ２は、例えば、列車イに対する許容速度情報である。例えば、第１情報Ｆ１を、列車イに対して許容速度４５ｋｍ／ｈを示す情報とし、第２情報Ｆ２を列車イに対して許容速度１５ｋｍ／ｈを示す情報とする。また、変調波周波数は、例えば、高い周波数側を低速度側の速度情報に割当てている。つまり、低速側の速度情報に対応するｆ２の方がｆ１より高い周波数になるように設定されている。ここでは、説明を簡単にするために、地上から車上に送信される列車制御情報を２個としているが、この情報数は２個に限らず、例えば、０ｋｍ／ｈ、１５ｋｍ／ｈ、２５ｋｍ／ｈ、４５ｋｍ／ｈ、５５ｋｍ／ｈ、・・・・、１２０ｋｍ／ｈ等の許容速度等に対応して３個以上であってもよい。
【００１５】
図２は、地上装置ａから送信される列車制御情報を付加したＡＴＣ信号の波形例である。図２の波形は、第１情報Ｆ１を付加したＡＴＣ信号の一例である。即ち、周波数ｆ０の搬送波を周波数ｆ１の変調波で振幅変調したＡＴＣ信号であり、その周期は周波数ｆ１の変調波の周期と一致する。図２において、破線でそれぞれ囲ったＡは、ＡＴＣ信号（振幅変調信号）の断続する信号部分（マーク部）を示し、この信号部分における波形の周期は、搬送波の周波数ｆ０に基づいて定まる周期である。また、Ｂで示した部分は、信号無し部分（スペース部）である。なお、このＡＴＣ信号を車上装置ｂ側で受信する際には、上記マーク部Ａ及びスペース部Ｂにノイズが重畳されている。
【００１６】
変調回路２で振幅変調処理して得たＡＴＣ信号は、パワーアンプ４で増幅処理され、接続トランス５を介して軌道回路Ｔを形成するレールに供給される。尚、このような地上装置ａは、隣接する軌道回路Ｔ′，Ｔ″にもそれぞれ設けられているが、ここでは省略する。
【００１７】
次に、車上装置ｂについて説明する。
車上装置ｂは、地上装置から送信されたＡＴＣ信号（振幅変調信号）を受信し、この受信したＡＴＣ信号の変調波の周波数情報（ｆ１又はｆ２）から列車制御情報を抽出して列車を制御するものであり、受電器１０と、増幅回路１１と、Ａ／Ｄ変換器１２と、バンドパスフィルタ１３と、デジタル相関器１４と、周波数情報検出手段１５と、を備えて構成されている。車上装置ｂは、地上装置ａからレールに送信されたＡＴＣ信号を、列車イの前部でレールに対向して設けられている受電器１０を介して受信し、受信したＡＴＣ信号を増幅回路１１で増幅処理できるように構成されている。上記デジタル相関器１４は、本発明に係る相関値算出手段に相当するものである。
【００１８】
前記Ａ／Ｄ変換器１２は、増幅回路１１で増幅されたアナログのＡＴＣ信号（振幅変調信号）を所定間隔でサンプリングしてデジタル信号に変換して出力する。
【００１９】
前記バンドパスフィルタ１３は、Ａ／Ｄ変換器１２からのデジタルＡＴＣ信号を入力し、この入力信号のうちＡＴＣ信号の周波数帯域内の信号を通過させるものであり、例えば、列車制御情報に対応して用いられる周波数のうち一番高い周波数の変調波成分を検出可能に、搬送波周波数ｆ０±最大変調波周波数ｆmax（本実施形態においては、ｆmax=ｆ２）の範囲の周波数成分の信号を通過させるように設定されている。なお、一般的には、最大変調波周波数ｆmaxは、８０Ｈｚ程度であるため、バンドパスフィルタ１３の通過帯域は、ｆ０±８０Ｈｚ程度にするとよい。
【００２０】
前記デジタル相関器１４は、搬送波発生回路１から発生される搬送波と同じ周波数ｆ０の内部搬送波を少なくとも含む内部波と、ＡＴＣ信号（振幅変調信号）との相関値を算出するものである。本実施形態において、デジタル相関器１４は、ＡＴＣ信号の変調波周波数として使用される異なる複数の変調波周波数に対応させた複数の内部振幅変調波を内部波として予め設定し、例えば、図３に示すように、ＡＴＣ信号と各内部振幅変調波との相関値をそれぞれ算出する相関器１４−１，１４−２から成る。この内部波としての内部振幅変調波は、受信するＡＴＣ信号と同様に振幅変調信号であるが、受信するＡＴＣ信号と区別するため内部振幅変調波と呼ぶ。相関器１４−１には、搬送波発生回路１から発生される搬送波と同じ周波数ｆ０の内部搬送波を周波数ｆ１の変調波で振幅変調した内部振幅変調波が予め設定されており、相関器１４−２には、前記内部搬送波を周波数ｆ２の変調波で振幅変調した内部振幅変調波が予め設定されている。各相関器は、バンドパスフィルタ１３から入力する信号に基づいて、図２に示すＡＴＣ信号（振幅変調信号）と、変調波周波数（ｆ１、ｆ２）に対応する内部振幅変調波との相関値を算出する。なお、前述したように、地上から車上に送信される列車制御情報の個数を３個以上にする場合は、相関器と、周波数情報検出手段１５の後述する極大値検出器及び受信リレーをそれぞれ列車制御情報の情報数に合わせて設ければよい。
【００２１】
各相関器１４−１，１４−２は、具体的には、例えば、図４に示すように、それぞれ、シフトレジスタ１４Ａと、係数格納部１４Ｂと、乗算器１４Ｃ−１〜１４Ｃ−Ｎと、加算器１４Ｄと、を備えている。前記シフトレジスタ１４Ａは、ＡＴＣ信号（振幅変調信号）の１周期分の波形データを構成するサンプリングデータを格納できる数のシフト段Ｉ（１）〜Ｉ（Ｎ）を有して順次シフトするように構成される。係数格納部１４Ｂは、内部振幅変調波１周期分の波形データを、シフトレジスタ１４Ａのシフト段数に対応させた数の乗算係数（タップ係数）Ａ（１）〜Ａ（Ｎ）として格納する。例えば、シフト段数を３６とした場合、乗算係数（Ａ１）〜Ａ（Ｎ）の数（タップ数）も３６であり、この場合、乗算係数Ａ（１）〜Ａ（Ｎ）として、内部振幅変調波の１周期（２π）における１０°毎の振幅値を格納するようにする。乗算器１４Ｃ−１〜１４Ｃ−Ｎは、シフトレジスタ１４Ａのシフト段数Ｎに対応してＮ個設けられ、シフトレジスタ１４Ａの各シフト段Ｉ（１）〜Ｉ（Ｎ）のサンプリングデータに係数格納部１４Ｂの対応する乗算係数Ａ（１）〜Ａ（Ｎ）をそれぞれ乗算する。加算器１４Ｄは各乗算器１４Ｃ−１〜１４Ｃ−Ｎの乗算結果を加算して入力するＡＴＣ信号と内部振幅変調波の相関度合を示す相関値を出力する。従って、入力するＡＴＣ信号の１周期分のサンプリングデータを順次シフトし、入力するＡＴＣ信号の位相と内部振幅変調波の位相が一致したとき相関値が極大値となる。例えば、ＡＴＣ信号の変調波の周波数がｆ１である場合、相関器１４−１から出力される相関値の極大値の出力周期は、図５の出力イメージ図に示すように、変調波の周波数ｆ１に基づく周期と一致する。また、ＡＴＣ信号の変調波の周波数がｆ２である場合、相関器１４−２から出力される相関値の極大値の出力周期は、図示省略するが、変調波の周波数ｆ２に基づく周期と一致する。
【００２２】
前記周波数情報検出手段１５は、デジタル相関器１４によって算出された相関値に基づいて、ＡＴＣ信号（振幅変調信号）の変調波の周波数情報を検出するように構成されており、相関器１４−１，１４−２からそれぞれ出力される相関値の極大値のうち最大となる内部振幅変調波を検出し、この最大極大値の出力周期が検出した内部振幅変調波における変調波の周波数ｆ１、ｆ２に基づく周期と一致している場合に、その変調波の周波数をＡＴＣ信号の変調波の周波数情報として検出する。
【００２３】
周波数情報検出手段１５は、具体的には、例えば、図３に示すように、相関器１４−１から出力される相関値の極大値とその出力タイミングを検出する極大値検出器１５Ａ−１と、相関器１４−２から出力される相関値の極大値とその出力タイミングを検出する極大値検出器１５Ａ−２と、検出された各極大値のうち最大となる内部振幅変調波を検出し、この最大極大値の出力周期が検出した内部振幅変調波における変調波の周波数（ｆ１、ｆ２）に基づく周期と一致しているか否かを判定し、一致していると判定した場合に、その変調波の周波数をＡＴＣ信号の変調波の周波数情報として検出する変調周波数判定回路１５Ｂとを備えて構成する。これにより、ＡＴＣ信号受信時にレベルの高いノイズが混入した場合や、ＡＴＣ信号が受信されていない時にノイズのみ受信した場合に、これらのノイズ部分のレベルを最大極大値として検出してしまう場合でも、その最大極大値の出力周期期が変調波周波数の周期と一致するか否かを判定する構成であるため、ＡＴＣ信号の変調波の周波数情報の誤検出を防止することができる。
【００２４】
変調周波数判定回路１５Ｂは、例えば、周波数ｆ１を検出したときに、第１情報受信リレー１６を動作させ、周波数ｆ２を検出したときに、第２情報受信リレー１７を動作させることができるように構成されている。
【００２５】
次に、上記第１実施形態の列車制御装置における変調波の周波数情報の検出動作を説明する。なお、車上装置ａからは、第１情報Ｆ１に対応する周波数ｆ１の変調波で振幅変調されたＡＴＣ信号が送信されているものとして以下説明する。
【００２６】
まず、ＡＴＣ信号が受電器１０で受信され、増幅回路１１で増幅されたアナログのＡＴＣ信号をサンプリングしてデジタル信号に変換し、変換後のＡＴＣ信号をバンドパスフィルタ１３へ出力する。バンドパスフィルタ１３は、ＡＴＣ信号の周波数帯域内の信号のみ通過させる。
【００２７】
次に、バンドパスフィルタ１３通過後のＡＴＣ信号は、各相関器１４−１，１４−２に入力される。相関器１４−１は、ＡＴＣ信号と変調波周波数ｆ１の内部振幅変調波との相関値を演算して演算結果を極大値検出回路１５Ａ−１に出力する。相関器１４−２は、ＡＴＣ信号と変調波周波数ｆ２の内部振幅変調波との相関値を演算して演算結果を極大値検出回路１５Ａ−２に出力する。
【００２８】
そして、各極大値検出回路１５Ａ−１、１５Ａ−２は、相関値の極大値とその出力周期をそれぞれ検出し、検出結果を変調周波数判定回路１５Ｂにそれぞれ出力する。
【００２９】
変調周波数判定回路１５Ｂは、変調波周波数ｆ１用の極大値検出回路１５Ａ−１から出力される極大値の方が変調波周波数ｆ２用の極大値検出回路１５Ａ−２から出力される極大値より大きいことを検出し、この極大値検出回路１５Ａ−１からの極大値の出力周期が周波数ｆ１に基づく周期と一致していると判定し、変調波周波数ｆ１をＡＴＣ信号の変調波の周波数情報として検出する。そして、変調周波数判定回路１５Ｂは、例えば、第１情報受信リレー１６を動作させる。
【００３０】
かかる本実施形態の列車制御装置によれば、受信した振幅変調信号と複数の内部振幅変調波との相関値に基づいて、変調波の周波数情報を検出するよう構成したので、振幅変調信号の相関処理によってインバータノイズ等の不要な信号成分の影響を除去できる。したがって、インバータノイズが混入する状況でも、地上装置の信号送信出力を高める必要がなく、ノイズ除去用の金属カバーの設置や信号の受電器等の配置変更が不要となり、インバータノイズが発生する環境下において、簡易な構成で列車制御情報を車上側に伝達することができる。
【００３１】
また、地上装置の信号送信出力を従来の様に高めれば、従来よりも遠くの地点まで列車制御情報を伝達することができるため、振幅変調信号の伝送経路である軌道回路の回路長を従来よりも長くできる。これにより、一つの路線に必要な軌道回路数を減らすことができるため軌道回路に対応して設置される地上装置等の設備を少なくすることができる。
【００３２】
なお、周波数情報検出手段１５における変調波の周波数情報の検出方法としては、上述の実施形態のように、相関値の最大極大値の出力周期が検出した内部振幅変調波における変調波の周波数に基づく周期と一致している場合に、その変調波の周波数を振幅変調信号の変調波の周波数情報として検出するという構成に限らず、複数の相関器からそれぞれ出力される相関値の極大値のうち最大の極大値を検出し、検出した極大値が所定の閾値以上である場合に、その極大値を出力する相関器の内部振幅変調波における変調波の周波数を振幅変調信号の変調波の周波数情報として検出するという構成でもよい。この場合、前述した変調周波数判定回路１５Ｂは、各極大値検出回路から出力される極大値の中から最大極大値を検出すると共に、その最大極大値が受信されるＡＴＣ信号の想定されるレベル等を考慮して予め定める閾値以上である場合に、その相関器の変調周波数をＡＴＣ信号の変調波の周波数情報として検出するようにする。
【００３３】
これにより、例えば、ＡＴＣ信号が受信されていない時にノイズのみ受信した場合、各相関器からノイズと内部振幅変調波との相関値は、予め設定する閾値より小さい値になるので、ＡＴＣ信号の変調波の周波数情報の誤検出を防止することができる。
【００３４】
図６は、本発明に係る列車制御装置の第２実施形態のデジタル相関器（相関値算出手段）１４及び周波数情報検出手段１５の構成図である。本実施形態の列車制御装置は、デジタル相関器１４及び周波数情報検出手段１５の構成が異なるだけで、その他の構成は前述した第１実施形態と同様である。
【００３５】
本実施形態におけるデジタル相関器１４は、搬送波発生回路１から発生される搬送波と同じ周波数ｆ０の内部搬送波を内部波として予め設定し、ＡＴＣ信号とこの内部搬送波との相関値を算出する相関器１４−１から成る。相関器１４−１には、上記内部搬送波が予め設定されている。相関器１４−１は、バンドパスフィルタ１３から入力する信号に基づいて、受信したＡＴＣ信号（振幅変調信号）と内部搬送波との相関値を算出する。
【００３６】
相関器１４−１は、例えば、第１実施形態と同様に、シフトレジスタ１４Ａと、係数格納部１４Ｂと、乗算器１４Ｃ−１〜１４Ｃ−Ｎと、加算器１４Ｄと、を備えて構成する。この場合、シフトレジスタ１４Ａは、ＡＴＣ信号（振幅変調信号）のサンプリングデータのうち搬送波の１周期（１／ｆ０）分の波形データを格納できる数のシフト段Ｉ（１）〜Ｉ（Ｎ）を有して順次シフトするように構成する。係数格納部１４Ｂは、内部搬送波１周期分の波形データを、シフトレジスタ１４Ａのシフト段数に対応させた数（タップ数）の乗算係数（タップ係数）Ａ（１）〜Ａ（Ｎ）として格納するように構成する。
【００３７】
ここで、図２に示すように、マーク部Ａには複数周期の搬送波が含まれているため、このマーク部Ａの一部の信号がシフトレジスタ１４に入力されている間に、その信号の位相と内部搬送波の位相が複数回一致し、その一致の度に極大値が現れる。そして、シフトレジスタ１４Ａに、スペース部Ｂが入力されている間は、相関値は略０となる。相関器１４−１の出力は、図７に示すように、相関値が正方向と負方向に振幅し、極大値が複数回現れる区間（マーク部）と、相関値が略０である区間（スペース部）に区分される。スペース部は、図２に示すこの相関値の出力の一周期は、ＡＴＣ信号の変調波の周波数がｆ１である場合、図７に示すように、周波数ｆ１に基づいて定まる周期Ｔ１と一致する。そして、後述する図１１に示すように、ＡＴＣ信号の変調波の周波数がｆ２である場合、相関器１４−１から出力される相関値の出力の一周期は、変調波の周波数ｆ２に基づく周期Ｔ２と一致する。
【００３８】
周波数情報検出手段１５は、例えば、図６に示すように、加算器１５Ａ’−１、１５Ａ’−２と変調周波数判定回路１５Ｂとを備えて構成されている。加算器１５Ａ’−１は、変調波周波数ｆ１に基づく周期Ｔ１の半周期に一致させた長さ（Ｔ１／２）の区間を所定時間ずつシフトさせて得た合計区間（図７、図９、図１１に点線両矢印で示す区間Ｓ１，Ｓ２・・・Ｓｎ）毎に、相関器１４−１から出力される相関値の合計値を算出して出力するように構成されている。加算器１５Ａ’−２は、変調波周波数ｆ２に基づく周期Ｔ２の半周期に一致させた長さ（Ｔ２／２）の区間を所定時間ずつシフトさせて得た合計区間（Ｓ１，Ｓ２・・・Ｓｎ）毎に、相関器１４−１から出力される相関値の合計値を算出して出力するように構成されている。変調周波数判定回路１５Ｂは、加算器１５Ａ’−１、１５Ａ’−２からそれぞれ出力される相関値の合計値の最小極大値を比較し、この各最小極大値の中から一番大きな最小極大値を検出し、その最小極大値を出力する加算器の上記合計区間の長さの２倍周期（Ｔ１，Ｔ２）に基づく周波数（ｆ１、ｆ２）を、ＡＴＣ信号の変調波の周波数情報として検出する。なお、前述したように、地上から車上に送信される列車制御情報の個数を３個以上にする場合は、加算器及び受信リレーをそれぞれ情報数に合わせて設ければよい。
【００３９】
次に、第２実施形態の列車制御装置における変調波の周波数情報の検出動作を図７〜図１１に基づいて説明する。なお、デジタル相関器１４にＡＴＣ信号が入力されるまでの動作については第１実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００４０】
まず、車上装置ａから第１情報Ｆ１に対応する周波数ｆ１の変調波で振幅変調されたＡＴＣ信号が送信されている場合について説明する。
【００４１】
デジタル相関器１４は、周波数ｆ１の変調波で振幅変調されたＡＴＣ信号が入力されると、相関器１４−１によって、ＡＴＣ信号と内部搬送波との相関値を演算して加算器１５Ａ’−１と加算器１５Ａ’−２にそれぞれ出力する。この相関器１４−１から出力される相関値の出力周期は、図７及び図９に示すように、変調周波数ｆ１に基づいて定まる周期Ｔ１と一致する。ＡＴＣ信号受信時には、図２のマーク部Ａ及びスペース部Ｂにはノイズが重畳されているため、信号無し部であるスペース部Ｂに対する相関値は０にはならず、図７にＣで示すように、ノイズ状に現れる。
【００４２】
加算器１５Ａ’−１は、図７に示すように、周波数ｆ１の変調波の周期Ｔ１の半分の長さの合計区間（Ｓ１，Ｓ２・・・Ｓｎ）毎に、相関器１４−１から出力される相関値の合計値を算出して出力する。図７、図９及び図１１においては、図の簡略化のため、合計区間のシフト時間を粗くして示されているが、実際のシフト時間は図に示すよりも細かく設定されている。加算器１５Ａ’−１からの相関値の合計値の出力波形は、図８に示すように、正方向と負方向に振幅し、合計値の極大値が周期的に現れる。そして、図７にＳｎ／２で示した合計区間のように、マーク部Ａに対する相関値とスペース部Ｂに対する相関値の両方が含まれる合計区間においては、その合計区間に対応する合計値の極大値は、スペース部Ｂの影響を受け、図８にａ１、ａ２、ａ３で示すように、他の極大値に比べて小さくなる。変調周波数判定回路１５Ｂは、加算器１５Ａ’−１からの合計結果を入力し、図８にａ２で示す極大値を加算器１５Ａ’−１の最小極大値として検出する。
【００４３】
加算器１５Ａ’−２は、図９に示すように、周波数ｆ２の変調波の周期Ｔ２の半分の長さの合計区間（Ｓ１，Ｓ２・・・Ｓｎ）、つまり、周期Ｔ１の半分の長さより短い合計区間毎に、相関器１４−１から出力される相関値の合計値を算出して出力する。加算器１５Ａ’−２からの相関値の合計値の出力波形は、図１０に示すように、正方向と負方向に振幅し、合計値の極大値が周期的に現れる。そして、図９にＳmで示した合計区間のように、スペース部Ｂに対する相関値だけが含まれる区間に対応する合計値の極大値は、図１０にａ１’、ａ２’、ａ３’で示すように、他の極大値に比べて極端に小さくなる。変調周波数判定回路１５Ｂは、加算器１５Ａ’−１から合計結果を入力し、図１０にａ２’で示す極大値を最小極大値として検出する。
【００４４】
変調周波数判定回路１５Ｂは、最小極大値ａ２と最小極大値ａ２’とを比較し、大きい方の最小極大値であるａ２を検出する。変調周波数判定回路１５Ｂは、この最小極大値ａ２を出力する加算器１５Ａ’−１の合計区間の長さの２倍周期Ｔ１に基づく周波数ｆ１を、ＡＴＣ信号の変調波の周波数情報として検出する。そして、変調周波数判定回路１５Ｂは、例えば、第１情報受信リレー１６を動作させる。
【００４５】
次に、車上装置ａから第２情報Ｆ２に対応する周波数ｆ２の変調波で振幅変調されたＡＴＣ信号が送信されている場合について、簡単に説明する。
【００４６】
相関器１４−１は、ＡＴＣ信号と内部搬送波との相関値を演算して各加算器１５Ａ’−１、１５Ａ’−２にそれぞれ出力する。この相関器１４−１から出力される相関値の出力周期は、図１１に示すように、周波数ｆ２に基づいて定まる周期Ｔ２と一致する。加算器１５Ａ’−１は、図１１に示すように、周波数ｆ１の変調波の周期Ｔ１の半分の長さの合計区間、つまり、周期Ｔ２の半分の長さより長い合計区間毎に、相関器１４−１から出力される相関値の合計値を算出して出力する。図１１にＳn-1で示した合計区間のように、マーク部Ａに対する相関値の全体を含む区間に対応する合計値の極大値は、マーク部Ａの値が略相殺されるため、図１０と同様に、他の極大値に比べて極端に小さくなる。変調周波数判定回路１５Ｂは、加算器１５Ａ’−１から合計結果を入力し最小極大値を検出する。一方、加算器１５Ａ’−２は、周期Ｔ２の半分の長さの合計区間毎に、相関器１４−１から出力される相関値の合計値を算出して出力する。マーク部Ａに対する相関値とスペース部Ｂに対する相関値の両方が含まれる合計区間においては、その合計区間に対応する合計値の極大値は、図７に示した合計結果と同様に、他の極大値に比べて小さくなる。変調周波数判定回路１５Ｂは、加算器１５Ａ’−２からの合計結果を入力し最小極大値を検出する。そして、変調周波数判定回路１５Ｂは、加算器１５Ａ’−２から出力された相関値の最小極大値を最も大きい最小極大値として検出する。この最小極大値を出力する加算器１５Ａ’−２の上記合計区間の長さの２倍周期Ｔ２に基づく周波数ｆ２を、ＡＴＣ信号の変調波の周波数情報として検出する。そして、変調周波数判定回路１５Ｂは、例えば、第２情報受信リレー１７を動作させる。
【００４７】
かかる第２実施形態の列車制御装置によれば、第１実施形態において複数必要であった相関器が１つだけでよくなる。また、搬送波一波の波形データの個数を同じにすれば、第２実施形態の相関器では、搬送波一波分のタップ係数を設定するだけであるため、振幅変調波の１周期分のタップ係数を設定する第１実施形態と比較して、タップ数を減らすことができる。
【００４８】
なお、上述した第１及び第２実施形態においては、バンドパスフィルタ１３でＡＴＣ信号の周波数帯域外のノイズを除去した信号に対して相関処理して、相関値に基づき変調波の周波数情報を検出する構成で説明したが、ＡＴＣ信号の周波数帯域外のノイズ除去前の信号に対して相関処理して得た相関値に基づいて変調波の周波数情報を検出することが可能であるため、バンドパスフィルタ１３は設けなくてもよい。この場合、Ａ／Ｄ変換器１２からの信号は直接デジタル相関器１４に入力されるようにする。
【００４９】
また、第１及び第２実施形態においては、列車制御装置としてＡＴＣ装置の例を示したが、地上側と車上側との間で列車制御に関連する情報を通信する、例えばＡＴＳ装置等の列車制御装置にも適用することができることは言うまでもない。
【００５０】
なお、第１及び第２実施形態では、搬送波を振幅変調した信号を送信する地上装置と、振幅変調信号と内部波（内部搬送波又は複数の内部振幅変調波）との相関値を算出する相関値算出手段、相関値算出手段によって算出された相関値に基づいて振幅変調信号の変調波の周波数情報を検出する周波数情報検出手段とを有する車上装置とを備える構成としたが、この構成に限るものではなく、本発明は、搬送波を振幅変調した信号を送信する地上装置と、受信した振幅変調信号の変調波の周波数情報から列車制御情報を抽出して列車を制御する車上装置と、を備えた列車制御装置において、車上装置は、振幅変調信号と、搬送波と同じ周波数の内部搬送波を少なくとも含む内部波と、の相関値に基づき変調波の周波数情報を検出する構成であればよい。
【符号の説明】
【００５１】
１３                        バンドパスフィルタ
１４                        デジタル相関器（相関値算出手段）
１４−１，１４−２          相関器
１５                        周波数情報検出手段
１５Ａ’−１、１５Ａ’−２  加算器
イ                    列車
ａ                    地上装置
ｂ                    車上装置
【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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