(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信器と受信器とを有し、
前記送信器は、交流電化区間の基本周波数とその高次調波の間の周波数ｆ０を基本周波数としたＦＳＫ方式により変調して周波数離隔の少ない２種類の周波数ｆ１＝（ｆ０−Δｆ）と周波数ｆ２＝（ｆ０＋Δｆ）の信号に低周期で交互に切替えるＦＳＫ波の信号を生成し、生成したＦＳＫ波の信号を電力増幅した列車検知信号をレールに送信し、
前記受信器は、２組の帯域フィルタと相補正検定部を有し、
前記２組の帯域フィルタは、レールに送信された列車検知信号を２種類の周波数ｆ１，ｆ２の信号に分離し、
前記相補正検定部は、前記２組の帯域フィルタで分離した２種類の周波数ｆ１，ｆ２の信号に対して変調周期と周期的に交互であるかどうかを確認する相補性検定を行ない、２種類の周波数ｆ１，ｆ２の信号に相補性を有する場合、軌道回路に列車なしと判定し、列車検知信号を受信しないとき軌道回路に列車有りと判定し、この状態でチョッパー制御車等の周期性がある雑音やＶＶＶＦ車等の周波数が連続して変化する雑音等の各種の雑音を受信して、周波数ｆ１の信号又は周波数ｆ２の信号のいずれかがある場合、相補性がなしと判定して列車検知信号有りとはみなさず軌道回路に列車有りの判定を保持することを特徴とする低周波軌道回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レールを用い列車の在線を検知する低周波軌道回路装置、特に耐雑音性能の向上と軌道回路長の延長に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の低周波軌道回路は、送信信号との位相差と受信レベルの双方を検定する２元式軌道回路と、特許文献１に示すように、低周期で断続した信号の断続周期とそのレベルを検定するコード式軌道回路が使用されている。
【０００３】
これらの低周波軌道回路を使用して制御区間における列車を検知するとき、従来からの抵抗制御車のノッチ変化等の過度雑音や車輪短絡によるホィールアーキング雑音等の電気車雑音による誤動作がある。また、近年急速に普及しているインバータ制御車からのインバータ制御雑音の影響を受けた誤動作が報告されている。この誤動作はいずれも制御区間に列車が在線しているときの車両雑音による誤動作のため、列車在線を非在線とする危険側誤動作である。
【０００４】
また、軌道回路の両側の境界で両レールを絶縁し、制御区間を明確に区分して信号電流を隣接する軌道回路に流れないようにした複軌条軌道回路においては、片側レールが破断した場合、他方のレールにだけ全電流が流れることを想定した100％不平衡状態で誤動作が生じないようにする必要があり、列車検知信号の受信電圧を高くしなければならず、このため制御距離が短くなり実用性が損なわれてしまう。
【特許文献１】特開平６−１２７３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
抵抗車やインバータ制御車等の電気車は、牽引力や走行速度、加減速度等には一定の範囲があり、これらの要因から発生する電気車雑音の周波数特性、時間特性等にも一定の範囲がある。これまで得られた電気車雑音の特性からは、図５（ａ）に示すように、車輪短絡時のホィールアーキング等の周期性がない雑音や、図５（ｂ）に示すように、チョッパー制御車等の周期性がある雑音、ＶＶＶＦ車等の周波数が連続して変化する雑音等の各種の雑音が報告されている。列車在線を非在線とする危険側誤動作を確実に防止するためには、これらの全ての雑音の影響を排除する必要がある。
【０００６】
この発明は、これらの電気車雑音を排除して耐雑音性を飛躍的に高めるとともに現状以上に軌道回路長を伸ばすことができる低周波軌道回路装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の低周波軌道回路装置は、送信器と受信器とを有し、前記送信器は、交流電化区間の基本周波数とその高次調波の間の周波数ｆ０を基本周波数としたＦＳＫ方式により変調して周波数離隔の少ない２種類の周波数ｆ１＝（ｆ０−Δｆ）と周波数ｆ２＝（ｆ０＋Δｆ）の信号に低周期で交互に切替えるＦＳＫ波の信号を生成し、生成したＦＳＫ波の信号を電力増幅した列車検知信号をレールに送信し、前記受信器は、２組の帯域フィルタと相補正検定部を有し、前記２組の帯域フィルタは、レールに送信された列車検知信号を２種類の周波数ｆ１，ｆ２の信号に分離し、前記相補正検定部は、前記２組の帯域フィルタで分離した２種類の周波数ｆ１，ｆ２の信号に対して変調周期と周期的に交互であるかどうかを確認する相補性検定を行ない、２種類の周波数ｆ１，ｆ２の信号に相補性を有する場合、軌道回路に列車なしと判定し、列車検知信号を受信しないとき軌道回路に列車有りと判定し、この状態でチョッパー制御車等の周期性がある雑音やＶＶＶＦ車等の周波数が連続して変化する雑音等の各種の雑音を受信して、周波数ｆ１の信号又は周波数ｆ２の信号のいずれかがある場合、相補性がなしと判定して列車検知信号有りとはみなさず軌道回路に列車有りの判定を保持することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明は、送信器から交流電化区間の基本周波数とその高次調波の間の周波数を基本周波数として周波数離隔の少ない２種類の周波数の信号に交互に低周期で切替えたＦＳＫ波の信号を軌道回路のレールに送信し、受信器は、レールに送信された列車検知信号を２種類の周波数の信号に分離し、分離した２種類の周波数の信号に相補性があるかどうかの相補性検定を行ない、２種類の周波数の信号に相補性を有する場合、軌道回路に列車なしと判定し、列車検知信号を受信しないとき及び受信した２種類の周波数の信号に相補性を有しない場合は軌道回路に列車有りと判定して電気車雑音を排除することができ、耐雑音性を飛躍的に向上して軌道回路に列車が在線しているときに雑音による誤動作のため、列車在線を非在線とする危険側誤動作が生じることを防止することができる。
【００１０】
また、列車在線を非在線とする危険側誤動作が生じることを防止することができるから、複軌条軌道回路において片側レールの破断を想定した100％不平衡状態を考える必要がなくなり、現状以上に軌道回路長を伸ばすことができる。
【００１１】
さらに、分離した２種類の周波数の信号の受信レベルがレベル適正領域内に入るように制御してから相補性を検定することにより、天候等に起因する受信レベルの変動を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、この発明の低周波軌道回路装置の構成を示すブロック図である。図に示すように、低周波軌道回路装置は、列車１が走行するレール２を利用した各軌道回路ＡＴ，ＢＴ，ＣＴに設けられた送信器３と受信器４を有する。送信器３は各軌道回路ＡＴ，ＢＴ，ＣＴの列車進出側に設けられ、整合変成器５と共振コンデンサ６を介して各軌道回路ＡＴ，ＢＴ，ＣＴの列車進出側境界点に設けられたインピーダンスボンド７の３次コイル８に接続されている。受信器４は各軌道回路ＡＴ，ＢＴ，ＣＴの列車進入側に設けられ、整合変成器９と共振コンデンサ１０を介して各軌道回路ＡＴ，ＢＴ，ＣＴの列車進入側境界点に設けられたインピーダンスボンド１１の３次コイル１２に接続されている。
【００１３】
送信器３は、図２のブロック図に示すように、ＦＳＫ波生成部１３と増幅部１４及びフィルタ１５を有する。ＦＳＫ波生成部１３は、リレーＹＲを介して入力した列車１の在線位置を示す信号に基づいて交流電化区間の基本周波数50Ｈｚ又は60Ｈｚとその高次調波の間の周波数ｆ０、例えば図３の波形図（ａ）に示すように、ｆ０＝30Ｈｚとｆ０＝80Ｈｚ及びｆ０＝135Ｈｚのいずれかを基本周波数とし、基本周波数ｆ０と偏移周波数Δｆ＝±２Ｈｚで生成される周波数ｆ１＝（ｆ０−２Ｈｚ）と周波数ｆ２＝（ｆ０＋２Ｈｚ）を搬送波周波数としてキーイング周波数2.0Ｈｚと1.5Ｈｚで低周期ＦＳＫ方式により変調して図３（ｂ）に示すように周波数ｆ１＝（ｆ０−２Ｈｚ）の信号と周波数ｆ２＝（ｆ０＋２Ｈｚ）の信号を一定周期で交互に繰り返す列車検知信号を出力する。この低周期ＦＳＫ波の列車検知信号を増幅部１４で電力増幅した後、フィルタ１５を通して整合変成器５に出力し、共振コンデンサ６とインピーダンスボンド７の３次コイル８からなる共振回路を介してレール２に送信する。
【００１４】
受信器４は、図４のブロック図に示すように、２組の帯域フィルタ１６ａ，１６ｂとパルス幅検定部１７ａ，１７ｂ及び相補性検定部１８を有する。帯域フィルタ１６ａ，１６ｂは、共振コンデンサ１０とインピーダンスボンド１１の３次コイル１２からなる共振回路と整合変成器９を介してレール２から受信したキーイング周波数2.0Ｈｚと1.5Ｈｚ、周波数ｆ１＝（ｆ０−２Ｈｚ）と周波数ｆ２＝（ｆ０＋２Ｈｚ）の低周期ＦＳＫ波の列車検知信号を入力して周波数ｆ１＝（ｆ０−２Ｈｚ）の信号と周波数ｆ２＝（ｆ０＋２Ｈｚ）の信号に分離する。パルス幅検定部１７ａ，１７ｂは、分離した周波数ｆ１＝（ｆ０−２Ｈｚ）の信号と周波数ｆ２＝（ｆ０＋２Ｈｚ）の信号のパルス幅を検定し、受信した周波数ｆ１の信号と周波数ｆ２の信号の受信レベルがレベル適正領域内に入るように制御する。相補性検定部１８は周波数ｆ１＝（ｆ０−２Ｈｚ）の信号と周波数ｆ２＝（ｆ０＋２Ｈｚ）の信号が交互に、かつ周期的であるかどうかを確認する相補性検定を行ない、周波数ｆ１の信号と周波数ｆ２の信号に相補性を有する場合は列車検知信号を受信していると判定してリレーＧＲ，ＹＲを介して列車在線なしの信号を出力する。
【００１５】
この低周波軌道回路装置で軌道回路ＢＴに列車が在線しているか否を検知するときの処理を説明する。
【００１６】
送信器１はリレーＹＲを介して入力した列車１の在線位置を示す信号に基づいてキーイング周波数2.0Ｈｚと1.5Ｈｚとし、周波数ｆ１＝（ｆ０−２Ｈｚ）の信号と周波数ｆ２＝（ｆ０＋２Ｈｚ）の信号が一定周期で交互に繰り返す低周期ＦＳＫ波の列車検知信号を軌道回路ＢＴの列車進出側からレール２に送信する。この軌道回路ＢＴに列車１が在線していないとき、レール２に送信された列車検知信号を受信器４で受信する。受信器４は受信した信号を帯域フィルタ１６ａ，１６ｂで周波数ｆ１＝（ｆ０−２Ｈｚ）の信号と周波数ｆ２＝（ｆ０＋２Ｈｚ）の信号に分離し、分離した周波数ｆ１の信号と周波数ｆ２の信号のパルス幅を検定して受信した周波数ｆ１の信号と周波数ｆ２の信号の受信レベルがレベル適正領域内に入るように制御して天候等に起因する受信レベルの変動を防止してリレーＧＲ，ＹＲの不正落下を防止する。この受信レベルが制御された周波数ｆ１＝（ｆ０−２Ｈｚ）の信号と周波数ｆ２＝（ｆ０＋２Ｈｚ）の信号に対して相補性検定部１８で変調周期と周期的に交互であるかどうかの相補性検定を行ない、周波数ｆ１＝（ｆ０−２Ｈｚ）の信号と周波数ｆ２＝（ｆ０＋２Ｈｚ）の信号に相補性を有する場合は列車検知信号を受信していると判定してリレーＧＲ，ＹＲのコイルの励磁を保持して軌道回路ＢＴに列車在線なしの信号を出力する。
【００１７】
この状態で列車１が軌道回路ＢＴに進入して軌道回路ＢＴのレール２に送信している列車検知信号を車輪短絡により受信器４で受信しなくなると、受信器４はリレーＧＲ，ＹＲのコイルを非励磁にして軌道回路ＢＴに列車１が在線していることを示す信号を出力する。この状態で、図５（ａ）に示すように、列車１の車輪短絡時のホィールアーキング等の周期性がない雑音や、図５（ｂ）に示すように、チョッパー制御車等の周期性がある雑音、ＶＶＶＦ車等の周波数が連続して変化する雑音等の各種の雑音が受信器４に侵入した場合、受信器４の相補性検定部１８で相補性を検定することにより、本来、周波数ｆ１＝（ｆ０−２Ｈｚ）の信号又は周波数ｆ２＝（ｆ０＋２Ｈｚ）の信号がないタイミングで周波数ｆ１の信号又は周波数ｆ２の信号のいずれかがあることになる。このような場合、相補性検定部１８の相補性検定により相補性がなしと判定されて信号有りとはみなさず、リレーＧＲ，ＹＲのコイルの非励磁を保持する。
【００１８】
このようにして電気車雑音を排除することにより耐雑音性を飛躍的に向上することができ、軌道回路ＢＴに列車１が在線しているときに雑音による誤動作のため列車１が在線している軌道回路ＢＴを非在線とする危険側誤動作が生じることを防止することができる。
【００１９】
また、危険側誤動作のおそれを解消することにより、複軌条軌道回路において片側レールの破断を想定した100％不平衡状態を考える必要がなくなり、通常使用状態で信号波が抑圧されないように安定動作の面から列車検知信号の受信電圧を決めることが可能となる。すなわち、複軌条軌道回路は、左右２本のレールの電気的性能を合わせた平衡状態で使用されるが、左右２本のレールの長さや途中の信号ボンド等の挿入数量が相違することや護輪レールの取り付け状態等により平衡がくずれ、この許容差は通常10％とされる。これに対して、従来、片側レールの破断を想定して考慮された100％不平衡状態を考える必要がないから、通常10％とされる不平衡率を考慮すれば良く、電気車等の雑音レベルの誘起レベルは１／10となり、列車検知信号の受信電圧を１／10にすることができ、現状以上に軌道回路長を伸ばすことが可能になる。
【００２０】
また、交流電化区間では、軌道回路に電源周波数とその高次調波が流れて軌道回路装置の妨害波となることから、その妨害波の間隙に信号周波数帯を設定する必要があるため、従来方式に比べて信号周波数帯域が広がるＦＳＫ方式は使用されていないが、この発明の低周波軌道回路装置のように、ＦＳＫ波の周波数ｆ１と周波数ｆ２の偏移量と周波数切替周期、周波数検定方式、検定時間特性を適切にすることにより、妨害波の間隙に信号周波数帯を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の低周波軌道回路装置の構成を示すブロック図である。
【図２】送信器の構成を示すブロック図である。
【図３】送信器から送信する低周期ＦＳＫ波の列車検知信号を示す波形図である。
【図４】受信器の構成を示すブロック図である。
【図５】電気車により発生する雑音を示す波形図である。
【符号の説明】
【００２２】
１；列車、２；レール、３；送信器、４；受信器、１３；ＦＳＫ波生成部、
１４；増幅部、１５；フィルタ、１６；帯域フィルタ、１７；パルス幅検定部、
１８；相補性検定部。
【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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