(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変周コイルに、デジタル情報送信コイルを併設したデジタル情報送信機能付変周式ＡＴＳ地上子であって、
前記変周コイルは、車上子に変周周波数信号を出力するものであり、数字の０の字を象って巻かれ、
前記デジタル情報送信コイルは、ブレーキパターンを車上に形成させるデジタル情報波を出力するものであり、数字の８の字を象って巻かれ、変周コイルの０の字上に、外形をあわせて、重ねられて地上子のケース内に収容されたものであることを特徴とするデジタル情報送信機能付変周式ＡＴＳ地上子。
【請求項２】
前記変周コイルは、外側面が開放された０型の形枠内に巻かれ、形枠には、０の字を横切って８の字を形成する横桟が取付けられ、
前記デジタル情報送信コイルは、ループを形成する隣り合う巻線を、同一平面に並列に並べつつ一定回数巻いて８の字の一方のループを作り、同様に隣り合う巻線を同一平面に並列に並べつつ一定回数巻いて他方のループを作り、ループの巻線は、形枠の上面及び横桟の上面に横並びに配列され、変周コイルが巻かれた形枠とともに地上子のケース内に収納されていることを特徴とする請求項１に記載のデジタル情報送信機能付変周式ＡＴＳ地上子。
【請求項３】
前記デジタル情報送信コイルの８の字の中心は、列車の進行方向に対し、変周コイルのＱの変化が許範囲内での横方向のずれを許容して変周コイルの０の字の中心に合致させて重ねられていることを特徴とする請求項１に記載のデジタル情報送信機能付変周式ＡＴＳ地上子。
【請求項４】
デジタル情報送信コイルの巻線が８の字にクロスする位置を０の字の変周コイルとともに車上子の中心に対して軌道の中心線寄りにずらせることによって、列車の横揺れの大小に関わらず、デジタル情報送信コイルから発信されるデジタル情報波が車上子の二次コイルに受信されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のデジタル情報送信機能付変周式ＡＴＳ地上子。
【請求項５】
車上に警報機能指令を発信するＡＴＳ地上子の変周コイルに加え、車上に防護機能指令を送信するデジタル情報波送信コイルを付加したデジタル情報送信機能付変周式ＡＴＳ地上子であって、電源回路にリレー動作用電源部と、デジタル情報送信用電源部とを有し、
警報機能は、進行する列車の前方信号機の現示が停止現示であることを車上に警報する機能であり、
防護機能は、警報機能が解除されても、車上にブレーキパターンを作成させ、列車がこのパターン速度を超過して引き続き走行を続けるときには、ブレーキ動作指令信号となるデジタル情報を車上に送信する機能であり、
リレー動作用電源部は、外部から供給された交流電源を整流して信号機器具箱から主ケーブルを通して地上子に送電し、地上子の変周コイルの共振回路切替用リレーに給電するものであり、
デジタル情報送信用電源部は、外部から供給された交流電源を降圧して信号機器具箱から主ケーブルを通して地上子に送電し、地上子側で分岐させた分岐配線上で整流し、デジタル情報送信コイルにデジタル情報を発信するデジタル情報送信器に、直流電源を給電するものであり、主ケーブルに通ずる信号機器具箱内のリレー動作用電源部の配線には、信号機内のリレーによって制御され、信号現示が停止（赤）現示のときに接点を開放するリレー接点が接続され、デジタル情報送信用電源部の配線には、信号機内のリレーによって制御され、信号現示が停止（赤）現示のときに接点を閉じるリレー接点が接続されていることを特徴とするデジタル情報送信機能付変周式ＡＴＳ地上子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転手の注意力には頼らない運転保安システムを実現するデジタル情報送信機能付変周式ＡＴＳ地上子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現行のＪＲ各社の殆どの区間においては、変周式ＡＴＳ−Ｓ形システム（ＡＴＳ−Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｒａｉｎ  Ｓｔｏｐ自動列車停止装置）が列車運行の保安装置として使用されている。
【０００３】
変周式ＡＴＳ−Ｓ形システムは、地上子−車上子間の変周作用を利用し、列車の前方信号機の現示が停止現示であることを運転手に警報する機能を有するものである。本発明において、以下この機能を警報機能と云う。
【０００４】
変周式ＡＴＳ−Ｓ形システムの警報機能が実行されたにも関わらず、運転手がその警報に気が付かず、停止信号機の内方に進入しようとした場合には、自動的に非常ブレーキが作動する。
【０００５】
この変周式ＡＴＳ−Ｓ形システムの導入により、列車の追突事故は激減した、といわれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような変周式ＡＴＳ−Ｓ形のシステムでは、警報に対し、運転手が確認扱いを行った後は、もはやＡＴＳとしての警報機能は失われ、列車の停止扱いは、専ら運転手の注意力に委ねられることになる。
【０００７】
したがって、運転手が、確認扱いをしたにも関わらず、うっかりブレーキ操作を失念した時や、不測の事態が発生して運転手にブレーキ操作が出来ないようなときには、列車を止めることができず、その結果、列車が停止信号の内方区間に暴走し、追突事故を引き起こすというような大きな危険がある。
【０００８】
この様な危険な事態の発生を回避するために、トランスポンダ式のＡＴＳ−Ｐ形システム（以下トランスポンダ式ＡＴＳという）が新しく開発された。
【０００９】
このシステムは、トランスポンダを用い、地上から車上に対し、停止信号機までの距離情報をデジタル符号として送信し、停止信号機までの距離情報をもとに、車上にてブレーキパターンを作成し、列車速度がこのパターン速度を超過したときに、自動的にブレーキ指令を出力する、というものである。
【００１０】
このように、トランスポンダ式ＡＴＳは、運転手の注意力には頼らないという運転保安システムである。トランスポンダ式ＡＴＳは、変周式ＡＴＳ−Ｓ形システムに比べ、システムとしての機能は勿論優れている。
【００１１】
しかし、トランスポンダ式ＡＴＳは、その地上設備および車上設備の導入コストが変周式ＡＴＳ−Ｓ形システムに比べて高いという問題があって、いまだ、このシステムについては、広域的な拡張には至っていないのが実状である。
【００１２】
これに対し、変周式ＡＴＳ−Ｓ形システムは、現在、ＪＲ各社の在来線の殆どの区間に設置されているにも関わらず、システムとしてトランスポンダ式ＡＴＳにみられるような運転保安システムは、確立されていない。
【００１３】
トランスポンダ式のＡＴＳのシステムと、変周式のＡＴＳ−Ｓ形システムとは、情報送信方式および使用周波数帯域が全く異なるため、各々の地上設備設置区間に跨って運行される列車に対しては、トランスポンダ式のＡＴＳのシステムと、変周式のＡＴＳ−Ｓ形システムとの２種類の車上子および、車上装置を搭載しなければならない。
【００１４】
本発明の目的は、在来線の大部分を占める変周式ＡＴＳ−Ｓ形システムにおいて、既存の設備を有効に活用しながらデジタル情報を車上に送信して運転手の注意力に頼らない運転保安システムを構築するデジタル情報送信機能付変周式ＡＴＳ地上子を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明によるデジタル情報送信機能付変周式ＡＴＳ地上子においては、変周コイルに、デジタル情報送信コイルを併設したデジタル情報送信機能付変周式ＡＴＳ地上子であって、
前記変周コイルは、車上子に変周周波数信号を出力するものであり、数字の０の字を象って巻かれ、
前記デジタル情報送信コイルは、ブレーキパターンを車上に形成させるデジタル情報波を出力するものであり、数字の８の字を象って巻かれ、変周コイルの０の字上に、外形をあわせて、重ねられて地上子のケース内に収容されたものである
【００１９】
また、変周コイルは、外側面が開放された０型の形枠内に巻かれ、形枠には、０の字を横切って８の字を形成する横桟が取付けられ、
デジタル情報送信コイルは、ループを形成する隣り合う巻線を、同一平面に並列に並べつつ一定回数巻いて８の字の一方のループを作り、同様に隣り合う巻線を同一平面に並列に並べつつ一定回数巻いて他方のループを作り、ループの巻線は、形枠の上面及び横桟の上面に横並びに配列され、変周コイルが巻かれた形枠とともに地上子のケース内に収納されているものである。
【００２０】
また、前記デジタル情報送信コイルの８の字の中心は、列車の進行方向に対し、変周コイルのＱの変化が許範囲内での横方向のずれを許容して変周コイルの０の字の中心に合致させて重ねられているものである。
【００２１】
また、デジタル情報送信コイルの巻線が８の字にクロスする位置を０の字の変周コイルとともに車上子の中心に対して軌道の中心線寄りにずらせることによって、列車の横揺れの大小に関わらず、デジタル情報送信コイルから発信されるデジタル情報波が車上子の二次コイルに受信されるようにしたものである。
【００２２】
また、車上に警報機能指令を発信するＡＴＳ地上子の変周コイルに加え、車上に防護機能指令を送信するデジタル情報波送信コイルを付加したデジタル情報送信機能付変周式ＡＴＳ地上子であって、電源回路にリレー動作用電源部と、デジタル情報送信用電源部とを有し、
警報機能は、進行する列車の前方信号機の現示が停止現示であることを車上に警報する機能であり、
防護機能は、警報機能が解除されても、車上にブレーキパターンを作成させ、列車がこのパターン速度を超過して引き続き走行を続けるときには、ブレーキ動作指令信号となるデジタル情報を車上に送信する機能であり、
リレー動作用電源部は、外部から供給された交流電源を整流して信号機器具箱から主ケーブルを通して地上子に送電し、地上子の変周コイルの共振回路切替用リレーに給電するものであり、
デジタル情報送信用電源部は、外部から供給された交流電源を降圧して信号機器具箱から主ケーブルを通して地上子に送電し、地上子側で分岐させた分岐配線上で整流し、デジタル情報送信コイルにデジタル情報を発信するデジタル情報送信器に、直流電源を給電するものであり、主ケーブルに通ずる信号機器具箱内のリレー動作用電源部の配線には、信号機内のリレーによって制御され、信号現示が停止（赤）現示のときに接点を開放するリレー接点が接続され、デジタル情報送信用電源部の配線には、信号機内のリレーによって制御され、信号現示が停止（赤）現示のときに接点を閉じるリレー接点が接続されているものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図によって説明する。図１は、本発明によるデジタル情報送信機能付変周式ＡＴＳ地上子を組み込んだＡＴＳ−Ｓ形システムの構成を示す図である。図１において、列車は、車上子１を搭載し、その車上子１からは常時、１０５ｋＨｚの周波数信号が帰還発振されている。
【００２４】
一方地上子（デジタル情報送信機能付変周式ＡＴＳ地上子）２は、信号機３から一定距離の地点（通常、地上子の設置場所は、信号機の手前約８００メートルの地点である）に設置されており、当該信号機３が停止現示である時に地上子２は、１３０ｋＨｚの共振周波数を発振し、それ以外の現示の場合は、１０３ｋHz共振周波数を発振している。
【００２５】
信号機３にさしかかる列車５の車上子１が地上子２から発振された１３０ｋＨｚの変周周波数信号を受信すると、１０５ｋＨｚ常時発振周波数が変周されることになり、１０５ｋＨｚ信号用フィルタ４の出力がなくなり、リレー６が落下する。これをトリガとし、車内警報が鳴り、前方信号機３が停止現示であることを報知する。このような警報機能は、従来と同じである。
【００２６】
図２において、運転手がこの警報に気付かず、５秒以上確認扱いをしなかった場合には、ＡＴＳ−Ｓ形車上装置から非常ブレーキ指令が出力され、列車５は、信号機３の手前で自動停車する。この機能が、ＡＴＳ機能と云われるものである。
【００２７】
しかし、運転手が確認扱いをした時には、前述のようにその後、ＡＴＳ機能は解除され、運転手がブレーキ操作を行わない限り、列車を止めることができない。
【００２８】
本発明においては、変周式ＡＴＳ−Ｓ形地上子の警報機能が解除されても、列車が一定以上の速度で走行を続ける限り、車上子１にブレーキパターンを作成し、列車５がこのパターン速度を超過した時には、ＡＴＳ機能を復活させ、自動的にブレーキ指令を出力させるものである。本発明において、この機能を防護機能という。
【００２９】
本発明は、変周式ＡＴＳ−Ｓ形システムの地上子２の有する警報機能指令の発信機能に加え、デジタル情報波発信による防護機能指令の発信機能を付加したものである。
【００３０】
防護機能指令に用いるデジタル情報は、たとえば、信号機種別情報、信号現示情報および信号機までの距離情報などの情報であり、これらの情報は、デジタル信号を用いて車上に送信される。
【００３１】
したがって、本発明による地上子２上を列車５が通過した場合には、従来通りの変周波による警報機能指令の発信とは別に、防護機能指令が発信され、車上においては、その指令をうけて、防護機能を実行するための照査ブレーキパターンを車上に作成することが可能となる。
【００３２】
図１において、地上装置の地上子２は、変周コイル７と、変周コイル７に並列に結線されたコンデンサＣ1、又はコンデンサＣ1及びＣ2との共振回路であり、リレーＲを有し、リレーＲは共振回路切替用であり、制御信号によって動作し、そのリレー接点Ｃｒの開放時は、変周コイル７とコンデンサＣ1との共振回路が構成され、リレー接点Ｃｒが構成された時に、コンデンサＣ1及びＣ2と変周コイル７との共振回路が形成される。
【００３３】
車上装置の車上子１は、１０５ｋＨｚで常時発振し、フィルタ４を通してリレー６を動作させているのは、前述の通りである。本発明においては、地上装置にデジタル情報送信器８を設置し、デジタル情報送信コイル９を変周コイル７に併設したものである。
【００３４】
デジタル情報送信コイル９は、変調器１０を介してデジタル情報送信器８に接続されている。一方、車上装置には、車上子１のコイルを通じてデジタル情報送信コイル９から発振された情報を受信するデジタル情報受信器１１が装備されている。
【００３５】
デジタル情報送信コイル９は、変周コイル７のＱに影響を与えないようにコイルの巻線を「８の字」に巻いて変周コイル７の上にセットしている。図３に地上子のコイル部の構造を示す。変周コイル７は、外側面が開放された０型の形枠１２内に「０の字」を象って巻かれ、形枠１２には、「０の字」を横切って８の字を形成する横桟１３が取付けられている。
【００３６】
図３（ｄ）において、デジタル情報送信コイル９の巻線は、「８の字」の右側のループと左側のループとに渡り、「８の字」を象って巻かれるが、その巻き方については、例えば「８の字」の左側から巻き始め、隣り合う線は、同一平面に並列に並べつつ一定回数（たとえば１５回）巻いて左側のループを作り、次いで右側に移り、同様に隣り合う線を同一平面に並列に並べつつ一定回数（たとえばＴ＝１５回）巻いて右側のループを作るように巻かれ、図３（ｂ）および（ｃ）に示すように、コイルの巻線は、形枠１２の上面及び横桟１３の上面に横並びに配列され、形枠１２と共に地上子２のケース１４内に収納される。
【００３７】
また、デジタル情報送信コイル（８の字コイルという）９の巻き方を変えたときに、変周コイル（０の字コイルという）７のＱに影響を与えることがある。図４において、８の字コイルの交差する部分を列車の進行方向右にずらせて行くことによって、０の字コイルのＱの変化が大きくなる。Ｑの低下の許容限界を９３％としたときには、実用上のずれの限界は５ｃｍである。
【００３８】
図５に、本発明によるデジタル情報送信機能付変周式ＡＴＳ地上子に用いる電源回路１７の一例を示す。電源回路１７は、共振回路切替用リレーＲに制御信号を給電する既存のリレー動作用電源部１７ａと、新たに増設したデジタル情報送信用電源部１７ｂとからなっている。
【００３９】
リレー動作用電源部１７ａは、外部から供給された交流電源２０を整流し、直流電源を地上子２に送電して共振回路切替用リレーＲに給電するものであり、新たに増設したデジタル情報送信用電源部１７ｂは、外部から供給された交流電源２０を降圧して地上子２に送電し、地上子側で整流してデジタル情報送信器８に、直流電源を給電するものである。
【００４０】
信号機器具箱１８内には、リレー動作用電源部１７ａの整流器１９と、デジタル情報送信用電源部１７ｂのトランス２１が収容されている。既存のリレー動作用電源部１７ａの配線２２は、主ケーブル２３に接続して信号機器具箱１８から引き出されており、信号機器具箱１８と地上子２間は、主ケーブル２３で接続され、主ケーブル２３には、前記リレーＲが結線されている。
【００４１】
新たに増設したデジタル情報送信用電源部１７ｂの配線２４は、信号機器具箱１８内で主ケーブル２３に接続され、地上子２内で分岐してその分岐配線２５に、整流器２６を介し、前記デジタル情報送信器８が接続されている。
【００４２】
前述のように、新たに増設したデジタル情報送信用電源部１７ｂに供給される交流電源２０は、降圧されて交流のまま地上子２に送電される。地上子２内に送電された交流電源は、整流器２６で整流され、その直流電源をもって、デジタル情報送信器８が駆動され、デジタル情報信号を発し、そのデジタル情報信号は、デジタル情報送信コイル９より空中に発振される。
【００４３】
信号機器具箱１８内の電源部１７ａの配線２２には、信号機内のリレー（図示略）によって制御されるリレーＨＲの定位接点（ＨＲ1）が接続されている。リレーＨＲの定位接点（ＨＲ1）は、信号機３の現示が停止（赤）現示以外のときに動作して接点を構成し、共振回路切替用リレーＲへ直流電源を供給するが、信号機３の現示が停止（赤）現示のときに接点を開放して、地上子２側への通電を絶つものである。
【００４４】
一方、新たに増設したデジタル情報送信用電源部１７ｂの配線２４には、信号機内のリレー（図示略）によって制御されるリレーＨＲの反位接点（ＨＲ2）が接続されている。
【００４５】
リレーＨＲの反位接点（ＨＲ2）は、信号機３の現示が停止（赤）現示以外のときに接点を開放し、地上子２側への交流電源の供給を停止しているが、信号機３の現示が停止（赤）現示のときに接点を閉じて、地上子２側へ交流電源を通電する。交流電源は、地上子２内の整流器２６で整流され、直流電源をデジタル情報送信器８に給電する。
【００４６】
信号機３の現示が停止（赤）現示のときには、リレーＨＲの定位接点（ＨＲ1）は開放され、共振回路切替用リレーＲへの通電は遮断されるが、デジタル情報送信用電源部１７ｂに供給された交流電源電圧は、地上子２に送電され、地上子２内で整流されてデジタル情報送信器８に給電されるため、信号機が赤信号のときに、デジタル情報送信器８は、給電された直流電圧で動作し、必要なデジタル情報をデジタル情報送信コイル９に送り込む。
【００４７】
信号機３の現示が停止（赤）現示のとき、共振回路切替用リレーＲには、交流電源が供給されるが、デジタル情報送信用電源部１７ｂの交流電源電圧を共振回路切替用リレーＲの許容値以下に降圧しておくことによって、共振回路切替用リレーRの不正動作を防止できる。
【００４８】
デジタル情報送信器８に記憶させる情報は、防護機能指令である。防護機能指令は、デジタル情報波として、デジタル情報送信コイルからデジタル情報波として発信される。発信されたデジタル情報波は、地上子２上を通過する列車５の車上子１のコイルに受信され、デジタル情報受信器１１で復調され、防護機能を実行する列車５の制御指令信号として出力される。
【００４９】
防護機能指令は、地上から車上に照査用ブレーキパターンを発生させさせる情報であり、この防護機能指令は、このパターンを車上に送信し、車上においては、運転手が確認扱いをした後においても、列車が予め定められたブレーキパターンを越えるときに、ブレーキ動作指令信号となるデジタル情報を出力し、車上では、自動的にブレーキ指令が出力されて防護機能が実行される。
【００５０】
本発明において、地上子２上を通過する列車５に対して、変周コイル７から発せられる警報機能指令と共に、デジタル情報波による防護機能指令を発信するために、車上においては、この指令をうけて防護機能を実行することによって、運転手の注意力に頼らない運転保安システムが実現される。
【００５１】
なお、本発明において、防護機能のブレーキ動作指令信号となるデジタル情報の符合伝送仕様の一例を以下に示す。
【００５２】
デジタル符合伝送の仕様
搬送波          ：４６５ｋHｚ
偏移周波数      ：±１２ｋHz
変調方式        ：ＦＳＫ変調
伝送速度        ：４８ｋｂｐｓ
電文フォーマット：ＨＤＬＣ準拠
伝送情報内容    ：１電文長５４ｂｉｔ、情報部２２ｂｉｔ（図７参照）
【００５３】
なお、列車には、走行中に横揺れが生じる。横揺れの幅は、最大８０ｍｍと言われている。図６において、車上子１が左に８０ｍｍ変位したとき、地上子２のデジタル情報送信コイル９の信号は、車上子１の二次コイル１５には受からなくなる。
【００５４】
このようなときに、デジタル情報送信コイル９の信号を車上子１の一次コイル１６に受け取らせることも考えられるが、一次コイル１６から常時発振される信号用の高調波に妨げられて一次コイル１６で受信することは困難にになる。
【００５５】
この様な問題は、デジタル情報送信コイルが象る８の字がクロスする位置を調節することによって解決できる。車上子１及び地上子２は、軌道の中心線から、２１０±１０ｍｍの位置に中心がくるように設置される。
【００５６】
デジタル情報送信コイル９から車上子１の二次コイル１５に信号を確実に伝えるには、デジタル情報送信コイルの８の字がクロスする位置を軌道の中心線ＣＬ寄りに例えば１０ｍｍずらせることによって、列車の横揺れの大小に関わらず、車上子１は、防護機能を実行するためのデジタル情報の受信を確実に行うことが出来る。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によるときには、変周式ＡＴＳの設備を有効に生かしながら地上からデジタル情報を車上に送信し、そのデジタル情報を用いて、車上に速度照査パターンを作成し、列車速度がこのパターン速度を超過した場合に、自動的にブレーキ指令を出力することが可能となり、変周式ＡＴＳ−Ｓシステムにおいても運転手の注意力には頼らない運転保安システムを構築できる効果を有する。
【００５８】
また、本発明において、変周式地上子には、変周コイルのＱに影響を殆ど与えることなくデジタル情報送信コイルを組合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すシステムの構成図である。
【図２】ＡＴＳ保安システムのもとでの運転パターンを示す図である。
【図３】地上子のコイル部を示す図であり、（ａ）は、形枠の平面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線断面図、（ｄ）は、デジタル情報送信コイルの巻き方を示す図である。
【図４】デジタル情報送信コイル（８の字コイル）の巻方を変えたときに変周コイル（０の字コイル）に与えるＱの影響を調べるときの両コイルの配置関係を示す図である。
【図５】本発明によるデジタル情報送信機能付変周式ＡＴＳ地上子に用いる電源回路の一例を示す図である。
【図６】地上子と、車上子との配置関係を示す図である。
【図７】デジタル情報送信に用いるデジタル符合伝送仕様の一例を示す図である。
【符号の説明】
１  車上子
２  地上子
３  信号機
４  信号用フィルター
５  列車
６  リレー
７  変周コイル
８  デジタル情報送信器
９  デジタル情報送信コイル
１０  変調器
１１  デジタル情報受信器
１２  枠体
１３  横桟
１４  地上子のケース
１５  車上子の二次コイル
１６  車上子の一次コイル
１７  電源回路
１７ａ  リレー動作用電源部
１７ｂ  デジタル情報送信用電源部
１８  信号機器具箱
１９  整流器
２０  交流電源
２１  トランス
２２  信号機器具箱内のリレー動作用電源部の配線
２３  主ケーブル
２４  信号機器具箱内のデジタル情報送信用電源部
２５  分岐配線
２６  整流器
【図１】
0004140038.tif 000002
【図２】
0004140038.tif 000003
【図３】
0004140038.tif 000004
【図４】
0004140038.tif 000005
【図５】
0004140038.tif 000006
【図６】
0004140038.tif 000007
【図７】
0004140038.tif 000008