(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の軌道回路からなる路線上で、列車が在線している各軌道回路を特定しながら、それぞれの列車に適切な許容速度を配信して、複数の列車の安全な運転速度を制御する自動列車制御装置の地上装置において、
架線電源に付随した高調波を避ける狭い周波数帯域を設定し、この周波数帯域の搬送波により列車の許容速度をデジタル形式の制御信号として軌道回路に送信する送信手段と、
軌道回路を介して受信した制御信号に基づいて列車の在線を判定する在線判定手段と、
この在線判定手段による列車の在線判定結果に基づいて異なる変電系統の交流電源を架線に供給させて、架線電源におけるキ電の切替制御を行なう切替判定手段とを有した自動列車制御装置の地上装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新幹線鉄道の一部区間の軌道回路において、複数の変電設備から得られた異なる交流電源を列車の進行に合わせて切り替えながら架線に供給させるとともに、列車を安全な運転速度で走行させる自動列車制御装置の地上装置（以下、ＡＴＣ地上装置という）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、新幹線鉄道では、複数の変電設備から得られた異なる変電系統の交流電源を用い、これら変電系統を路線の途中から列車の進行に合わせて切り替えながら、架線に各交流電源を供給させるために列車の検知を行なうキ電区分制御軌道回路装置が知られている。このキ電区分制御軌道回路装置では、路線に沿った一連の自動列車制御装置の軌道回路のうち、その一部に専用の軌道回路を構成して列車検知機能をもたせる。また、上空に架設した架線の一部を前後の架線から切り離し、列車の走行位置に合わせて前方および後方の架線に順に接続を切り換えさせている。
【０００３】
図４は一従来例によるキ電区分制御軌道回路装置を説明する図である。
このキ電区分制御軌道回路装置２００は、一連の軌道回路Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3のうち電源切り替え区間となる軌道回路Ｒ2に独立して付設されるタイプである。それぞれの軌道回路Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3には、列車制御を行なうＡＴＣ地上装置１００を併設してあり、キ電区分制御軌道回路装置２００とは別に列車制御のための列車検知を行なう構成にしてある。
【０００４】
中央の軌道回路Ｒ2は、前後の軌道回路Ｒ1、Ｒ3と絶縁された有絶縁の軌道回路である。軌道回路Ｒ2の前後端には、後述する各種信号のための二つの受電端子Ｔ1、Ｔ2を、また、中央部に送電端子を設けてある。これら全後端を、それぞれの分波器２４０Ａ、２４０Ｂを介して、前述したＡＴＣ地上装置１００およびキ電区分制御軌道回路装置２００に接続してある。
【０００５】
キ電区分制御軌道回路装置２００は、列車Ｃに対する検知信号Ｓ1を軌道回路Ｒ2に送信するキ電区分送信器２２０と、この検知信号Ｓ1を両受電端子Ｔ1、Ｔ2を介して受信するキ電区分受信器２３０とを有している。キ電区分受信器２３０には、架線におけるキ電の切り替えを通知するキ電区分切替制御部２４０が併設され、軌道回路Ｒ2上の列車Ｃの在線をキ電区分切替装置２９０に報告させ、架線の接続を切り替えさせている。
【０００６】
ＡＴＣ地上装置１００は、軌道回路Ｒ2に対応させた軌道回路送受信部１１０が設けてある。この軌道回路送受信部１１０には、前述した分波器２４０Ｂを介して軌道回路Ｒ2にＡＴＣ信号Ｓ2を送信するＡＴＣ送信器１２０と、このＡＴＣ信号Ｓ2を分波器２４０Ａを介して受信するＡＴＣ受信器１３０とを有している。ＡＴＣ受信器１３０には、自動列車制御のための列車検知機能を有し、軌道回路Ｒ2上における列車Ｃの在線を列車位置情報として報告させている。
【０００７】
また、ＡＴＣ地上装置１００では、軌道回路Ｒ2に接近中の列車Ｃに対するＡＴＣ情報Ｓ3を編成しておく。このＡＴＣ情報Ｓ3には、列車Ｃの進路条件などが含まれる。また、ＡＴＣ信号Ｓ2の搬送波を発生させるためのパイロット信号Ｓ4を導入させておく。パイロット信号Ｓ4は、路線上の架線から図示しない電圧変成器を介して得られた交流電圧である。
【０００８】
このとき、ＡＴＣ地上装置１００が、電車電源の交流電流による高調波の混信を避けながら、いわゆる電源同期によってＡＴＣ信号Ｓ2を生成できる。このため、この高調波が軌道回路に誘導されても良好な耐ノイズ性を有する列車制御および列車検知を行なうことができる。また、架線に停電が生じると、パイロット信号Ｓ4が無くなってＡＴＣ信号Ｓ2が送信されず、列車検知が行なえなくなる。このため、ＡＴＣ信号Ｓ2をキ電区分制御の列車検知に用いることができない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来例によるＡＴＣ地上装置を用い、路線上の架線の接続を列車の進行に合わせて切り替えると、通常は、ＡＴＣ地上装置とほぼ同様の列車検知を重複して行なうことになる。つまり、列車検知だけについてみれば、一つの軌道回路にＡＴＣ地上装置の送受信器と、キ電区分制御軌道回路装置の送受信器が重複設備となっており冗長に過ぎる。この重複設備の解消が重要な技術上の課題であった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、前述したパイロット信号によらなくてもＡＴＣ信号が編成できるとともに、一組の送受信器によってキ電区分制御軌道回路装置と共用できる自動列車制御装置の地上装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明による自動列車制御装置の地上装置は、複数の軌道回路からなる路線上で、列車が在線している各軌道回路を特定しながら、それぞれの列車に適切な許容速度を配信して、複数の列車の安全な運転速度を制御する自動列車制御装置の地上装置において、
架線電源に付随した高調波を避ける狭い周波数帯域を設定し、この周波数帯域の搬送波により列車の許容速度をデジタル形式の制御信号として軌道回路に送信する送信手段と、軌道回路を介して受信した制御信号に基づいて列車の在線を判定する在線判定手段と、この在線判定手段による列車の在線判定結果に基づいて異なる変電系統の交流電源を架線に供給させて、架線電源におけるキ電の切替制御を行なう切替判定手段とを有したものである。
【００１２】
この自動列車制御装置の地上装置によれば、架線電源が停電しても所定の搬送波が供給される。この搬送波は、架線電源の周波数に伴う高調波群を避けた周波数であるため、この高調波群による混信が生じない。また、架線電源が停電しても、送信手段によって列車の制御信号が軌道回路に送出される。このため、軌道回路を介して在線判定手段により制御信号が受信され、この制御信号に基づいて、切替判定部でキ電の切替制御が行なわれる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は一実施形態による自動列車制御装置の地上装置の一構成例のブロック図である。
この自動列車制御装置の地上装置（以下、ＡＴＣ地上装置という）１００では、前述したＡＴＣ信号Ｓ2が、特定の軌道回路Ｒ2で列車Ｃの在線を検知するための列車検知信号であるとともに、架線電源におけるキ電の切替を行なうためのキ電切替制御における列車検知にも提供される。また、前述した従来例によるパイロット信号Ｓ4を架線Ｌ1などから導入しない構成であるため、架線電源の停電の有無にかかわらずＡＴＣ信号Ｓ2によって列車Ｃの在線を判定することができる。
【００１４】
ＡＴＣ地上装置１００は、列車Ｃが走行する一連の軌道回路Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3において特定の軌道回路Ｒ3にＡＴＣ信号Ｓ2を送信するＡＴＣ送信器２０と、さらに軌道回路Ｒ3を介してＡＴＣ信号Ｓ2を受信するＡＴＣ受信器３０とを有した構成である。このＡＴＣ送信器２０から本発明による送信手段を構成する。
【００１５】
一連の架線Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3では、これらのうち一部の架線Ｌ2が軌道回路Ｒ1に対応させて架設してある。そして、この架線Ｌ2を前後の架線Ｌ1、Ｌ3から切り離すとともに、電力スイッチとなる切替遮断機ｎｒ1、ｎｒ2を介して電気的に接続させる。常時は、一方の切替遮断機ｎｒ1を閉成して架線Ｌ1と架線Ｌ2を接続しておくが、このとき切替遮断機ｎｒ2を開放させて架線Ｌ2と架線Ｌ3とを切り離しておく。これら切替遮断機ｎｒ1、ｎｒ2は、前述したキ電区分所２９０内のキ電切替リレーＮＲにより制御される。
【００１６】
列車Ｃとしては、一定の運行ルートに沿って各軌道回路Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3上を走行しながら、前述したＡＴＣ情報Ｓ3により運行される車両であればよく、以下、鉄道の列車を一例として述べる。また、これら軌道回路Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3上方に架け渡した一連の架線Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3から列車Ｃに、二つの変電所から得られた異なる変電系統の交流電流を切り替えながら供給させる構成にしてある。
【００１７】
図２は図１に示す軌道回路送受信部の一具体例のブロック図である。
軌道回路Ｒ2の両端部には、前述した受電端子Ｔ1と送電端子Ｔ2を設けてある。このうち送電端子Ｔ2を介して、ＡＴＣ送信器２０から特定の軌道回路Ｒ２にＡＴＣ信号Ｓ2を送信し、受電端子Ｔ1から、このＡＴＣ信号Ｓ2をＡＴＣ受信器３０に受信させている。
【００１８】
軌道回路送受信部１０には、ＡＴＣ信号Ｓ2を軌道回路Ｒ2に送出するＡＴＣ送信器２０、このＡＴＣ信号Ｓ2を軌道回路Ｒ2から受信するＡＴＣ受信器３０、路線上の他の軌道回路における列車Ｃの位置情報などを伝送する伝送制御部４０、キ電区分所２９０にキ電の切替信号を送出するキ電区分切替制御部５０が設けてある。
【００１９】
さらに、このような軌道回路送受信部１０に、路線に併設した鉄道用のローカルエリアネットワーク（以下、ＬＡＮという）と、軌道回路Ｒ2によってキ電区分制御を行なうキ電区分所２９０とが併設してある。また、このＬＡＮに、複数の他の軌道回路送受信装置１０、複数の軌道回路について相互に連動させながら列車の進路を制御する連動装置１２０のいずれかまたは両方が接続してある。キ電区分所２９０は、架線電源の切り替えのためのリレーであるキ電切替リレーＮＲを有している。
【００２０】
図３は図１に示す軌道回路送受信装置の一具体例のブロック図である。
ＡＴＣ送信器２０は、伝送制御部４０から各軌道回路Ｒ1などの列車Ｃの位置情報を導入し、これらから軌道回路Ｒ2のＡＴＣ信号Ｓ2をデジタル信号として編成する編成部２１、このＡＴＣ信号Ｓ2を電源非同期の変調方式で変調して増幅する変調増幅部２２を有している。この変調方式は、シフト周波数を小さくした変調方式であればいずれの方式を用いてもよい。
【００２１】
たとえば、本例に用いたＭＳＫ（Ｍinimum Ｓift Ｋeying）方式があり、ＡＴＣ信号Ｓ2の周波数帯域を電車電源の高調波の間に配置させることができる。また、電源周波数がわずかに変動しても（たとえば、＋／−１％程度）、電源による高調波が信号帯域に入り込まないことが特徴である。この他、ＰＳＫ変調方式を用いてもよく、ＭＳＫ変調方式には限定されない。
【００２２】
ＡＴＣ受信器３０は、受信したＡＴＣ信号Ｓ2をＭＳＫ方式で復調する復調部３１、このＡＴＣ信号Ｓ2の受信レベルを判定するレベル判定部３２、復調したをＡＴＣ送信器２０による情報と照合する情報照合部３３、情報照合部３３の照合結果とレベル判定部３２による判定結果とを導入し、これらから軌道回路Ｒ2における列車制御のための列車Ｃの在線を判定する第１受信判定部３４、同じく軌道回路Ｒ2におけるキ電の切替制御のための在線を判定する第２受信判定部３５を有している。この第１受信判定部３４から本発明による在線判定手段を、また、第２受信判定手段３５から本発明による切替判定手段を構成する。
【００２３】
第２受信判定部３４では、軌道回路Ｒ2から導入したＡＴＣ信号Ｓ2によって軌道回路Ｒ2における列車Ｃの在線または非在線が検知される。キ電区分切替制御部５０は、第２受信判定部３５で判定した判定結果に基づき、キ電区分所２９０に架線電源におけるキ電の切り替えを指示する。その結果、キ電区分所２９０にあるキ電切替リレーＮＲが制御され、架線Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3におけるキ電の切り換えが行なわれる。
【００２４】
このため、キ電区分制御にとっては、ＡＴＣ送信器２０によるＡＴＣ信号Ｓ2に基づいて、異なる変電系統の交流電源を列車Ｃの在線状況の推移に合わせて切り替えながら架線に供給できる。また、架線電源によるパイロット信号を用いずに、受信したＡＴＣ信号Ｓ2によってキ電区分制御を行なわせるので、万一架線に停電が生じてもキ電区分制御を継続させることができる。
【００２５】
このとき、架線の停電に伴って、いわゆるフェイルセーフによる安全策をとるため、列車Ｃを停止させる所定様式の情報を軌道回路Ｒ2に送出することはあっても、この軌道回路Ｒ2における列車の検知に必要な送受信機能を継続させる。また、キ電区分制御のための列車検知に関係しない部位（たとえば、第１受信判定部３４など）に何らかの故障が生じても、キ電区分制御の列車検知の機能を継続させる。
【００２６】
この場合、第１受信判定部３４、第２受信判定部３５がそれぞれ独立させて設けてあり、タイマ処理および情報出力処理が個別に行なわれるため、それぞれの制御に時間差が生じても各制御を独立に遂行できる。また、前述したＬＡＮとの接続制御ができなかった場合でも、伝送制御部４０ではＡＴＣ信号Ｓ2を編成し、該当する軌道回路Ｓ2に出力して列車Ｃを停止させる情報とする。この場合には、予め用意した列車Ｃを停止させるＡＴＣ情報Ｓ3だけが導入される。
【００２７】
変調増幅部２２では、架線電源に伴う高調波を避けた狭い周波数帯域で所定の搬送波を発振させており、この狭い周波数帯域に合わせて予め発振器の発振条件が設定されている。ＡＴＣ送信器２０では、この発振させた搬送波でＡＴＣ信号Ｓ2を形成して軌道回路Ｒ2に送信する。このため従来例のように電源同期を行なわなくても、架線電源の高調波に対して従来と同等の耐ノイズ特性が得られる。
【００２８】
なお、ＡＴＣ受信器３０では、受信機能の正しさを確認するため復調した情報の照査を行なっている。また、伝送制御部４０からＬＡＮを介して他の軌道回路送受信部１０、１０・・・および連動装置１２０と通信し、列車が軌道回路Ｒ2に在線していることを報告させている。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、従来例では、ＡＴＣ地上装置のパイロット信号と無関係な列車検知信号をキ電区分制御に用いていた。しかし、本発明によれば、ＡＴＣ信号によりキ電区分制御が行なわれるため、従来例による列車検知信号に頼らなくても異なる変電系統の交流電流を切り替えながら架線に供給できる。また、キ電区分制御軌道回路装置と共用できるＡＴＣ地上装置を提供でき、従来装置における設備の重複を解消させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による自動列車制御装置の地上装置の一構成例のブロック図
【図２】図１に示すキ電回路送受信部の一具体例のブロック図
【図３】図１に示す軌道回路送受信装置の一具体例のブロック図
【図４】一従来例による自動列車制御装置の地上装置を説明する図
【符号の説明】
１００・・・ＡＴＣ地上装置、１０，１１０・・・軌道回路送受信部、２０・・・ＡＴＣ送信器、３０・・・ＡＴＣ受信器、４０・・・伝送制御部、５０・・・キ電区分切替制御部、１２０・・・連動装置、２９０・・・キ電区分所、ＬＡＮ・・・ローカルエリアネットワーク、Ｃ・・・列車、Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3・・・架線、ＮＲ・・・キ電切替リレー、ｎｒ1，ｎｒ2・・・切替遮断機、Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3・・・軌道回路、Ｓ2・・・ＡＴＣ信号。
【図１】
0004145456.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004145456.tif 000004
【図４】
0004145456.tif 000005