(57)【要約】【課題】車体傾斜時における電車線への誘導結合を抑えることができる電車用の誘導無線アンテナを提供する。【解決手段】電車の屋根上に、電車の車体幅方向に間隔を空けて並べて配置された第１及び第２送信アンテナを含み、第１及び第２送信アンテナのそれぞれは、平面矩形の枠状の導体を有し、各導体は、電車の水平配置状態において、電車の上方に架設された電車線の中心軸線を含む仮想鉛直面に対して導体を構成する二辺が平行となる状態で面対称となるように配置され、仮想鉛直面と対向する側の一辺をなす内側縁部と、この内側縁部と平行な一辺をなす外側縁部とを含み、電車の水平配置状態における各導体の地上高が、内側縁部において最も低く、内側縁部から外側縁部に向かうに従って徐々に高くされているとともに、各導体とその下方に位置する磁性体の屋根部材との距離が内側縁部において最も近接する。【選択図】図４
2009260667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電車の近傍に配置された誘導線との誘導結合により信号の送受信を行う電車の誘導無線アンテナであって、
電車の屋根上に、電車の車体幅方向に間隔を空けて並べて配置された第１送信アンテナ及び第２送信アンテナを含み、
前記第１送信アンテナ及び前記第２送信アンテナのそれぞれは、平面矩形の枠状の導体を有し、
各導体は、少なくとも前記電車の水平配置状態において、前記電車の上方に架設された電車線の中心軸線を含む仮想鉛直面に対して該導体を構成する二辺が平行となる状態で面対称となるように固定配置され、この仮想鉛直面と対向する側の一辺をなす内側縁部と、この内側縁部と平行な一辺をなす外側縁部とを含み、
前記電車の水平配置状態における各導体の地上高が、前記内側縁部において最も低く、前記内側縁部から前記外側縁部に向かうに従って徐々に高くされているとともに、前記各導体とその下方に位置する磁性体の屋根部材との距離が前記内側縁部において最も近接するようにされている
ことを特徴とする電車用の誘導無線アンテナ。
【請求項２】
前記各導体に対してそれぞれ規定された基準点が前記電車線を中心とする円周上を前記電車の傾斜に応じて移動する
ことを特徴とする請求項１記載の電車用の誘導無線アンテナ。
【請求項３】
電車の近傍に配置された誘導線との誘導結合により信号の送受信を行う電車の誘導無線アンテナに含まれる、該電車の屋根上に該電車の車体幅方向に間隔を空けて並べて配置された第１送信アンテナ及び第２送信アンテナと、
前記第１送信アンテナ及び前記第２送信アンテナから放射される誘導無線電波の送信レベルの調整手段と、を備え、
前記第１送信アンテナ及び前記第２送信アンテナのそれぞれは、平面矩形の枠状の導体を有し、
各導体は、少なくとも前記電車の水平配置状態において、前記電車の上方に架設された電車線の中心軸線を含む仮想鉛直面に対して該導体を構成する二辺が平行となる状態で面対称となるように固定配置され、この仮想鉛直面と対向する側の一辺をなす内側縁部と、この内側縁部と平行な一辺をなす外側縁部とを含み、
前記電車の水平配置状態における各導体の地上高が、前記内側縁部において最も低く、前記内側縁部から前記外側縁部に向かうに従って徐々に高くされているとともに、前記各導体とその下方に位置する磁性体の屋根部材との距離が前記内側縁部において最も近接するようにされており、
前記調整手段は、前記電車の水平配置状態において、前記第１送信アンテナ及び前記第２送信アンテナからの送信レベルが等しくなるように調整する一方で、前記電車の車体幅方向の傾斜に応じて、その傾斜側と反対側に位置する前記第１送信アンテナ及び前記第２送信アンテナの一方からの送信レベルが前記傾斜側に位置する第１送信アンテナ及び第２送信アンテナの他方の送信レベルよりも小さくなるように調整する
ことを特徴とする移動局車上システム。
【請求項４】
前記誘導無線アンテナは、前記仮想鉛直面に対して面対称となる状態で配置された第１受信アンテナ及び第２受信アンテナをさらに含み、
前記調整手段は、前記電車の水平配置状態において、前記第１送信アンテナ及び前記第２送信アンテナからの送信レベルが等しくなるように調整する一方で、前記電車の車体幅方向の傾斜に応じて、その傾斜側と反対側に位置する前記第１送信アンテナ及び前記第２送信アンテナの一方からの受信レベルが前記傾斜側に位置する前記第１送信アンテナ及び
前記第２送信アンテナの他方の受信レベルよりも小さくなるように調整する
ことを特徴とする請求項３記載の移動局車上システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電車に搭載された車上設備と地上設備との間で誘導無線方式により信号を送受信するために使用される電車用の誘導無線アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
電車が基地局指令所装置のような地上設備との間で通信を行うために、誘導無線を用いる誘導無線通信システムがある。通常、誘導無線通信システムでは、電車が走行する線路に沿って誘導線が配設され、この誘導線に基地局装置が接続される。基地局装置は、通信線を介して運転指令所装置に接続される。一方、電車には、移動局車上装置が搭載され、移動局車上装置は、電車に設けられた送受信アンテナと接続される。このような誘導無線通信システムを用いて、運転指令所装置と移動局車上装置との間で音声やデータの様な情報の通信が行われる。
【０００３】
例えば、電車内の音声を運転指令所に伝達する場合には、移動局車上装置が備える送受話器から音声が入力されると、移動局車上装置内で音声信号が誘導無線周波数の信号に変調され、送信アンテナから電磁放射される。電磁放射された誘導無線電波は、誘導結合(
電磁誘導)により誘導線に結合し、誘導線を流れる信号が基地局装置で復調処理されて運
転指令所装置に伝達される。そして、運転指令所装置で、信号や音声が増幅されて出力される。
【０００４】
一方、運転指令所の音声を電車内に伝達する場合には、運転指令所装置に入力された音声信号が基地局装置に伝達され、基地局装置で変調された誘導無線信号が誘導線上に出力される。すると、誘導線上を流れる信号を電車の受信アンテナが電磁誘導により受信し、移動局車上装置に入力する。移動局車上装置は受信信号の復調処理を行い、運転指令所からの音声が電車内に出力される。
【０００５】
上記したような誘導無線通信システムにおいて、誘導線に対して誘導無線電波を送信する送信アンテナは、例えば電車の屋根上に設置される。
【０００６】
図７Ａ及び図７Ｂは、従来における送信アンテナの構成例を示す図である。図８Ａは、電車の一部を平面視した模式図である。図８Ｂは、図８Ａに示した送信アンテナが設置された車両の上部を正面視した模式図である。
【０００７】
図８Ａ及び図８Ｂに示すように、電車５０の屋根５１上には、一組の送信アンテナＡ及びＢが設置される。送信アンテナＡ及びＢは、同一形状及び同一構成を持つ平面枠状の導体(エレメント)を有し、電車５０の車体の短手方向(幅方向：図８の左右方向)に、間隔を空けて並べた状態で、支持部材を介して屋根上に固定配置される。このとき、各送信アンテナＡ及びＢは、図８Ｂに示すように、水平配置された電車の屋根上で略水平となる状態で設置される。
【０００８】
電車５０は、線路上に架設された電車線(架線)Ｐから、図示せぬパンタグラフを介して駆動用電力を受電する。電車線Ｐは、線路上を走行する電車の上方に架設される。このとき、電車線Ｐは、図８Ｂに示すように、水平配置状態の電車５０に対して、その車体の長手方向を縦方向に二等分する仮想平面Ｆ上に位置するように架設される。この水平配置状態では、送信アンテナＡと送信アンテナＢとは、仮想平面Ｆに対して面対称となり、各送信アンテナＡ及びＢと電車線Ｐとの距離は、どの位置においても等距離となる状態(均衡
状態)にされる。例えば、図８Ａ及び図８Ｂにおいて矢印線で示す送信アンテナＡと電車
線Ｐとの距離Ｄ１と、送信アンテナＡと電車線Ｐとの距離Ｄ２とは等しい。
【０００９】
電車５０の少なくとも一方の側方には、送信アンテナからの誘導無線電波を誘導結合により受信する誘導線５２が架設される。移動局車上装置からの送信時には、誘導無線電波が送信アンテナＡ及びＢの双方から放射される。このとき、主に、誘導線５２との距離が近い側の送信アンテナ(図８Ａでは送信アンテナＡ)からの誘導無線電波が誘導線５２に誘導結合する。
【００１０】
送信時において、送信アンテナＡ及びＢの夫々には、逆方向に電流が流れるように構成される。このため、各送信アンテナＡ及びＢと電車線Ｐとの距離が均衡状態にある場合には、送信アンテナＡ及びＢの、電車５０の幅方向において相互に対向する内側部分から放射される誘導無線電波が相互にうち消し合うことで、誘導無線電波が可能な限り電車線Ｐに誘導結合されないようになっている。一方、送信アンテナＡ及びＢの、電車５０の幅方向において外側に配置された外側部分から放射される誘導無線電波は、電車の側方に架設された誘導線５２に誘導結合する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、電車は、常に水平面上を走行する(直進する)訳ではなく、カーブや、線路の切替ポイントを走行する際には車体が傾く。すると、図９に示すように、送信アンテナＡ及びＢの、電車線Ｐに対する距離が不均衡となる。例えば、図９に示すように、車体が送信アンテナＡ側へ傾いた場合には、送信アンテナＢと電車線Ｐとの距離Ｄ４が送信アンテナＡと電車線Ｐとの距離Ｄ３よりも短くなる。この場合、送信アンテナＢから放射される誘導無線電波を送信アンテナＡからの誘導無線電波でうち消しきれず、誘導無線電波が電車線Ｐに誘導結合してしまう虞があった。
【００１２】
通常、誘導無線通信システムでは、誘導線は所定の区間毎に設けられ、各区間の誘導線を流れる信号は、その区間内で終端される。一方、電車線Ｐは、複数の区間に亘って架設されている。このため、上記したような電車線Ｐへの誘導結合が生じると、信号が所定の区間を超えた他の区間に到達し(オーバーリーチ)、その他の区間での通信に影響を与える虞があった。
【００１３】
本発明は、上述したような、車体の傾斜時における電車線への誘導結合を抑えることができる電車用の誘導無線アンテナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上記した目的を達成するために、以下の手段を採用する。
【００１５】
即ち、本発明は、電車の近傍に配置された誘導線との誘導結合により信号の送受信を行う電車の誘導無線アンテナであって、
電車の屋根上に、電車の車体幅方向に間隔を空けて並べて配置された第１送信アンテナ及び第２送信アンテナを含み、
前記第１送信アンテナ及び前記第２送信アンテナのそれぞれは、平面矩形の枠状の導体を有し、
各導体は、少なくとも前記電車の水平配置状態において、前記電車の上方に架設された電車線の中心軸線を含む仮想鉛直面に対して該導体を構成する二辺が平行となる状態で面対称となるように固定配置され、この仮想鉛直面と対向する側の一辺をなす内側縁部と、この内側縁部と平行な一辺をなす外側縁部とを含み、
前記電車の水平配置状態における各導体の地上高が、前記内側縁部において最も低く、前記内側縁部から前記外側縁部に向かうに従って徐々に高くされているとともに、前記各
導体とその下方に位置する磁性体の屋根部材との距離が前記内側縁部において最も近接するようにされている
ことを特徴とする。
【００１６】
本発明によると、例えば、電車線の位置を変えない状態で、電車の傾きのみを変えた場合には、傾いた側と反対側の導体が電車線に接近する状態となる。しかし、電車の水平配置状態において、各導体の内側縁部の地上高が最も低くなるように構成されているので、内側縁部と電車線の距離が従来技術に比べて長くなる。また、内側縁部から電磁放射される誘導無線電波がその下方に位置する磁性体の屋根部材に吸収される。これらによって、車体の傾斜時に誘導無線電波が電車線に誘導結合するのを抑えることができる。
【００１７】
屋根部材は、電車の屋根を構成する部材のみならず、内側縁部の下方において電車の屋根上に配置される磁性体も含む。
【００１８】
また、本発明は、前記各導体に対してそれぞれ規定された基準点が前記電車線を中心とする円周上を前記電車の傾斜に応じて移動するように構成するのが好ましい。このようにすれば、電車の傾きに拘わらず、各導体と電車線の距離とを一定に保つことができる。これによって、水平配置時と同様に、双方の送信アンテナから送信される誘導無線電波同士の打ち消し合いにより、誘導無線電波が電車線に誘導結合するのを抑えることが可能となる。
【００１９】
また、本発明は、電車の近傍に配置された誘導線との誘導結合により信号の送受信を行う電車の誘導無線アンテナに含まれる、該電車の屋根上に該電車の車体幅方向に間隔を空けて並べて配置された第１送信アンテナ及び第２送信アンテナと、
前記第１送信アンテナ及び前記第２送信アンテナから放射される誘導無線電波の送信レベルの調整手段と、を備え、
前記第１送信アンテナ及び前記第２送信アンテナのそれぞれは、平面矩形の枠状の導体を有し、
各導体は、少なくとも前記電車の水平配置状態において、前記電車の上方に架設された電車線の中心軸線を含む仮想鉛直面に対して該導体を構成する二辺が平行となる状態で面対称となるように固定配置され、この仮想鉛直面と対向する側の一辺をなす内側縁部と、この内側縁部と平行な一辺をなす外側縁部とを含み、
前記電車の水平配置状態における各導体の地上高が、前記内側縁部において最も低く、前記内側縁部から前記外側縁部に向かうに従って徐々に高くされているとともに、前記各導体とその下方に位置する磁性体の屋根部材との距離が前記内側縁部において最も近接するようにされており、
前記調整手段は、前記電車の水平配置状態において、前記第１送信アンテナ及び前記第２送信アンテナからの送信レベルが等しくなるように調整する一方で、前記電車の車体幅方向の傾斜に応じて、その傾斜側と反対側に位置する前記第１送信アンテナ及び前記第２送信アンテナの一方からの送信レベルが前記傾斜側に位置する第１送信アンテナ及び第２送信アンテナの他方の送信レベルよりも小さくなるように調整する
ことを特徴とする移動局車上システムである。
【００２０】
本発明による移動局車上システムによれば、上述した誘導無線アンテナに係る作用効果に加えて、電車の車体傾きに応じて、傾き側と反対側の送信レベルが抑えられるので、電車の傾斜によって電車線に接近する側の送信アンテナからの電磁放射量を低減できる。これによって、電車線への誘導結合を抑えることができる。
【００２１】
また、本発明による移動局車上システムにおける前記誘導無線アンテナは、前記仮想鉛直面に対して面対称となる状態で配置された第１受信アンテナ及び第２受信アンテナをさ
らに含み、
前記調整手段は、前記電車の水平配置状態において、前記第１送信アンテナ及び前記第２送信アンテナからの送信レベルが等しくなるように調整する一方で、前記電車の車体幅方向の傾斜に応じて、その傾斜側と反対側に位置する前記第１送信アンテナ及び前記第２送信アンテナの一方からの受信レベルが前記傾斜側に位置する前記第１送信アンテナ及び前記第２送信アンテナの他方の受信レベルよりも小さくなるように調整するように構成することができる。
【００２２】
このようにすれば、電車線に結合した誘導無線信号が各第１及び第２受信アンテナに再結合し、ノイズ成分として受信された場合において、調整手段により各受信アンテナからのノイズ成分のレベルを揃えることができ、両者間でキャンセル可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明による電車用の誘導無線アンテナによれば、車体の傾斜時における電車線への誘導結合を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。
〈第１実施形態〉
図１は、第１実施形態に係る誘導無線アンテナが適用される誘導無線通信システムの概要説明図である。
【００２５】
図１において、誘導無線通信システムは、大略して、地上設備と、車上設備とからなる。地上設備は、電車１０が走行する線路Ｒの側方に架設された誘導線１１１と、誘導線１１に結合器１２を介して接続される基地局装置１３と、各基地局装置１３と通信線を介して接続される運転指令所装置１４とを備える。
【００２６】
地上設備は、運転指令所装置１４を中心として、複数の区間毎の設備に区分けすることができる。図１に示す例では、区間Ｎ内に位置し、紙面の左側へ向かって進行する電車１０が図示されている。電車１０の先頭側には、区間Ｎに隣接する区間Ｎ＋１があり、電車１０の最後尾側には、区間Ｎに隣接する区間Ｎ−１がある。
【００２７】
そして、区間Ｎ向けの地上設備として、区間Ｎに亘って架設された誘導線１１Ａと、誘導線１１Ａの両端に設置された結合器１２Ａ及び１２Ｂと、各結合器１２Ａ及び１２Ｂに接続された基地局装置１３Ａ及び１３Ｂが設けられている。区間Ｎに対する他の区間に相当する区間Ｎ＋１には、区間Ｎ＋１用の誘導線１１Ｂと、誘導線１１Ｂを終端する結合器１２Ｃと、結合器１２Ｃに接続された基地局装置１３Ｃを含む区間Ｎ＋１向けの地上設備が設けられている。また、図示しないが、区間Ｎ−１にも、区間Ｎと同様の区間Ｎ−１向けの地上設備が設けられる。
【００２８】
このようにして、運転指令所装置１４は、電車１０との通信を区間毎に管理可能となっている。このため、誘導線を流れる信号は、その区間内で終端され、誘導線を通じて他の区間に到達しないように構成されている。
【００２９】
一方、車上設備は、電車１０の先頭車両の屋根上に固定配置された誘導無線アンテナとしての一組の送受信アンテナ１５Ａ及び１５Ｂと、送受信アンテナ１５Ａ及び１５Ｂが接続される移動局車上装置１６(図２参照)とを備える。移動局車上装置１６は、電車１０に搭載された車内放送装置，乗務員間連絡装置，非常通報装置(いずれも図示せず)等と接続される。
【００３０】
電車１０は、線路Ｒ上に架設された電車線(架空電車線：架線)Ｐから駆動用電力を受電するパンタグラフ１７を備えており、車載モータがパンタグラフ１７より受電された電力を用いて駆動輪を駆動させることで、電車１０は線路Ｒ上を走行する。電車線Ｐは、電車１０の直進区間では、電車１０の長手方向の中心線上を通過するように架設される。
【００３１】
図２は、車上設備の回路構成を模式的に示す図である。図２において、移動局車上装置１６は、送受話器１８と、送受話器１８にハイブリッド１９を介して接続された送信器２０及び受信器２１を備える。送信器２０は、ハイブリッド２２を介して、送受信アンテナ１５Ａ及び１５Ｂを構成する送信アンテナエレメント(導体)２３Ａ及び２３Ｂに夫々接続されている。受信器２１は、ハイブリッド２４を介して、送受信アンテナ１５Ａ及び１５Ｂを構成する受信アンテナエレメント(導体)２５Ａ及び２５Ｂに夫々接続されている。
【００３２】
図３Ａは、図１に示した電車１０の先頭車両の一部を平面視した模式図であり、図３Ｂは、図１に示した電車１０の先頭車両の上部を正面視した模式図である。送受信アンテナ１５Ａは、図３Ａに示すような、誘導無線送信波長に同調した平面矩形の枠状(環状)に形成された送信アンテナエレメント(導体)２３Ａと、誘導無線受信波長に同調した平面矩形の枠状(環状)に形成された受信アンテナエレメント(導体)２５Ａとを電車１０の長手方向にずらした状態で重ねて接続することによって構成されている。
【００３３】
一方、送受信アンテナ１５Ｂは、送受信アンテナ１５Ａと同様の形状及び構成を有し、送信アンテナエレメント２３Ｂと受信アンテナエレメント２５Ｂとを備える。
【００３４】
送受信アンテナ１５Ａ及び１５Ｂは、電車１０の屋根上に、電車１０の車体幅方向に並べて設置される。詳細には、送受信アンテナ１５Ａ及び１５Ｂは、送信アンテナエレメント２３Ａ及び２３Ｂが電車の先頭側に配置される状態で、枠状の長辺をなす二辺を電車１０の長手方向に合わせて配置されている。ここで、各導体としての各送信アンテナエレメント２３Ａ及び２３Ｂは、少なくとも電車１０の水平配置状態において、電車１０の上方に架設された電車線Ｐの中心軸線を含む仮想鉛直面に対して各送信アンテナエレメント２３Ａ及び２３Ｂを構成する二辺が平行となる状態で面対称に固定配置される。
【００３５】
ここでは、送受信アンテナ１５Ａ及び１５Ｂ(送信アンテナエレメント２３Ａ及び２３
Ｂ)は、水平配置状態の電車１０をその長手方向で二等分する(電車１０の長手方向中心軸線を含む)仮想平面(仮想鉛直面)Ｆ１に対して面対称となるように固定配置される。
【００３６】
この状態において、送信アンテナエレメント２３Ａ及び２３Ｂは、仮想平面Ｆ１に対して平行な状態で対向する長辺部分(内側縁部)３０Ａ及び３０Ｂと、内側縁部３０Ａ及び３０Ｂに対して平行な長辺部分(外側縁部)３１Ａ及び３１Ｂとを有する。
【００３７】
送信アンテナエレメント２３Ａ及び２３Ｂは、各内側縁部３０Ａ及び３０Ｂが最も低くなり、外側縁部３１Ａ及び３１Ｂに向かって徐々に高くなり、外側縁部３１Ａ及び３１Ｂにおいて最も高くなるように、取り付け高さ(地上高)が規定されている。言い換えれば、送信アンテナエレメント２３Ａ及び２３Ｂは、仮想平面Ｆ１に対して面対称な逆ハの字状に配置されている。
【００３８】
送信アンテナエレメント２３Ａは、支持部材(ステー)２８Ａ及び２８Ｂにより電車１０の屋根２９上に固定設置され、送信アンテナエレメント２７Ｂは、支持部材(ステー)２８Ｃ及び２８Ｄにより電車１０の屋根２９上に固定設置されている。また、受信アンテナエレメント２５Ａ及び２５Ｂも、図示せぬ支持部材を介して屋根２９に固定配置されている。
【００３９】
このようにして、対向状態となる内側縁部３０Ａと内側縁部３０Ｂとが、その下方に位置する、金属性(磁性体)の電車１０の屋根２９に対して最も近接した状態とされる。なお、送受信アンテナ１５Ａ及び１５Ｂは、樹脂製の保護カバー３２Ａ，３２Ｂで被覆される。
【００４０】
図３Ｂに示すように、電車線Ｐは、上記した仮想平面Ｆがその中心軸を通過するように架設される。これにより、電車１０の水平配置状態では、送信アンテナエレメント２３Ａと電車線Ｐとの距離と、送信アンテナエレメント２３Ｂとの距離とはどの位置においても等しくなる。例えば、内側縁部３０Ａと電車線Ｐとの距離ｄ１と、内側縁部３０Ｂと電車線Ｐとの距離ｄ２とは等しくなる。
【００４１】
次に、図１〜図３に示した誘導無線通信システムにおいて、移動局車上装置１６から運転指令所装置１４との間で通信(例えば音声通話)を実施する際の動作について説明する。
【００４２】
送受話器１８(図２)は、例えば、電車１０内の乗務員室に設置される。送受話器１８が備えるマイクロフォンから音声が入力されると、送受話器１８に入力された音声信号は、ハイブリッド１９を経て送信器２０に入力され、送信器２０内で、誘導無線送信周波数を有する信号に変調されて出力される。信号は、ハイブリッド２２を介して各送信アンテナエレメント２３Ａ及び２３Ｂから電磁放射される。このとき、各送信アンテナエレメント２３Ａ及び２３Ｂに対して、相互に逆向きとなる電流(信号)が流される。
【００４３】
図１に示す例では、送受信アンテナ１５Ａ側に誘導線１１(１１Ａ)が架設されている。このため、送受信アンテナ１５Ａ(送信アンテナエレメント２３Ａ)から放射された誘導無線電波が誘導線１１Ａに誘導結合する。
【００４４】
誘導線１１Ａに誘導結合された信号は、結合器１２Ａ，１２Ｂを介して基地局１３Ａ，１３Ｂによって受信されることができ、信号を受信した基地局１３Ａ，１３Ｂは、信号の復調処理をして運転指令所装置１４に送信する。運転指令所装置１４では、信号の増幅を行い、これによって得られた音声信号に基づく音声をスピーカから運転指令所内に出力することができる。
【００４５】
一方、運転指令所装置１４にマイクロフォンを介して入力された、区間Ｎ内の電車１０向けの音声信号は、区間Ｎに対応する基地局１３Ａ，１３Ｂに送信され、例えば、基地局１３Ａ，１３Ｂで誘導無線周波数を有する信号に変調され、誘導線１１Ａに送出される。
【００４６】
これにより、誘導線１１Ａから誘導無線電波が電磁放射される、この誘導無線電波は、電車１０の送受信アンテナ１５Ａが備える受信アンテナエレメント２５Ａで受信することができる。受信された信号は、ハイブリッド２４を介して受信器２１に入力され、受信器２１で音声信号に復調され、ハイブリッド１９を介して送受話器１８に入力される。これにより、送受話器１８のスピーカから運転指令所の音声が出力される。
【００４７】
上記した動作において、移動局車上装置１６からの送信時には、送信アンテナエレメント２３Ａ及び２３Ｂの双方から、誘導無線電波が送信される。このとき、電車１０が直進区間を走行しており、電車１０が水平配置状態にあれば、内側縁部３０Ａ及び３０Ｂの夫々から電磁放射される誘導無線電波は相互にうち消し合う。また、誘導無線電波は、磁性体の屋根２９に吸収される。これによって、誘導無線電波が電車線Ｐに誘導結合することが抑えられる。
【００４８】
図４は、電車１０がカーブを走行することにより、電車１０の車体が傾いた状態を示す
。図４では、車体が送受信アンテナ１５Ａ側に傾いた様子を示す。もし、電車線Ｐの位置が変更されない状態で、電車１０の車体の傾きのみが変更されたとすると、図４に示すように、送受信アンテナ１５Ｂ(送信アンテナエレメント２３Ｂ)と電車線Ｐとの距離ｄ２が送受信アンテナ１５Ａ(送信アンテナエレメント２３Ａ)と電車線Ｐとの距離ｄ１よりも短くなり、不均衡な状態となる。
【００４９】
しかしながら、内側縁部３０Ａは、金属製の(磁性体である)屋根２９に近接した状態で配置されている。このため、内側縁部３０Ａからの誘導無線電波の大半は屋根２９に吸収される。また、内側縁部３０Ａは、水平配置時の取り付け高さ(地上高)が最も低くなるように配置されているので、車体の傾斜時における電車線Ｐとの距離ｄ２が、送信アンテナエレメントを水平配置した場合よりも長くなる。したがって、送信アンテナエレメント２３Ｂから電磁放射された誘導無線電波が電車線Ｐに誘導結合することが抑えられる。
【００５０】
区間Ｎを走行する電車１０から送信される誘導無線電波(信号)は、誘導線１１Ａのみで受信(誘導結合)され、他の区間に伝搬すべきものではない。しかしながら、電車線Ｐに誘導無線電波が誘導結合すると、その隣接区間である区間Ｎ＋１や区間Ｎ−１に伝搬してしまい、これらの他の区間での通信に影響を与える(干渉する)おそれがあった。
【００５１】
上述した誘導無線アンテナ(送受信アンテナエレメント２３Ａ及び２３Ｂ)の構成によれば、電車１０の傾斜時における電車線Ｐへの誘導結合を完全に、或いは他の区間に影響を与えないレベルまで抑えることが可能となる。よって、区間Ｎを走行する電車１０から送信された誘導無線電波(信号)が電車線Ｐを介して他の区間Ｎ＋１や区間Ｎ−１に伝搬してしまい(オーバーリーチ)、他の区間での通信に影響(干渉)を与えることが抑止される。
【００５２】
オーバーリーチが抑止されることにより、通信区間が明確化される。また、他の区間における、基地局装置１３及び移動局車上装置１６の受信器２１の受信感度(スケルチレベ
ル)の向上を図ることができる。受信器の感度が向上することで、各区間で安定した通信
を行うことが可能となる。
【００５３】
なお、電車１０の水平配置状態における送信アンテナエレメント２３Ａ及び２３Ｂの水平面に対する傾斜角度は、予め規定されたアンテナの地上高を超えない範囲で適宜設定可能である。このとき、内側縁部３０Ａ，３０Ｂが可能な限り屋根２９に近接するように傾斜角度を規定することが、内側縁部３０Ａ，３０Ｂから放射される誘導無線電波を好適に屋根２９に吸収させる点で望ましい。
【００５４】
また、内側縁部３０Ａや３０Ｂの下方における屋根上に、誘導無線電波を吸収するための磁性体(金属製の部材(鉄板等))を配置しても良い。
【００５５】
〈第２実施形態〉
次に、第２実施形態に係る誘導無線アンテナについて説明する。第２実施形態は第１実施形態と共通の構成を含むので、主として相違点について説明し、共通点については説明を省略する。
【００５６】
図５は、第２実施形態に係る誘導無線アンテナを備える電車１０Ａの水平状態(直進状
態)を正面視した場合の模式図を示し、図６は、図５に示した電車１０Ａがカーブや線路
の切替ポイントを走行する状態(車体傾斜時)を示す模式図である。
【００５７】
第２実施形態に係る誘導無線アンテナの構造自体は、第１実施形態で説明した送受信アンテナ１５Ａ及び１５Ｂと同様である。但し、第２実施形態における送受信アンテナ１５Ａ及び１５Ｂでは、これらが備える送信アンテナエレメント２３Ａ及び２３Ｂについて規
定された基準点(厳密には基準点を含む水平線)が、電車線Ｐを中心とした仮想円Ｃ(厳密
には仮想円柱)の円周上を電車１０Ａの傾きに応じて移動するように構成されている。
【００５８】
図５及び図６に示す例では、内側縁部３０Ａ及び３０Ｂの上側のコーナーが基準点Ｐ１及びＰ２として規定されている。基準点Ｐ１及びＰ２は、電車線Ｐの中心軸線と、電車１０Ａの長手方向中心軸線とを含む仮想平面Ｆ２に対して面対称となっている。基準点Ｐ１及びＰ２は、電車１０Ａの水平配置時及び車体の傾斜時の双方において、仮想円Ｃの円周上に位置し、電車１０Ａの車体の傾斜時には、仮想円Ｃの円周上を移動する。
【００５９】
これによって、電車１０Ａの傾斜時においても、内側縁部３０Ａと電車線Ｐとの距離ｄ１と、内側縁部３０Ｂと電車線Ｐとの距離ｄ２とが等しくなる。従って、電車１０Ａの傾斜時においても、各内側縁部３０Ａ及び３０Ｂと電車線Ｐとの距離に不均衡が生じない。よって、送受信アンテナ１５Ａ及び１５Ｂ(送信アンテナエレメント２３Ａ及び２３Ｂ)からの誘導無線電波の送信時において、内側縁部３０Ａから電磁放射される誘導無線電波と内側縁部３０Ｂから電磁放射される誘導無線電波とが相互に打ち消しあい、電車線Ｐに誘導無線電波が誘導結合してしまうことを抑止することができる。
【００６０】
また、第１実施形態と同様に、内側縁部３０Ａ及び３０Ｂが、電車１０Ａの屋根２９に近接して配置されているので、これらから電磁放射される誘導無線電波の大半は屋根２９に吸収される。これによっても、電車線Ｐへの誘導結合が抑止される。
【００６１】
なお、図５及び図６に示した基準点Ｐ１及びＰ２の位置は例示であり、基準点Ｐ１及びＰ２は、仮想平面Ｆ２に対して面対称となる限り、送受信アンテナ１５Ａ及び１５Ｂ(送
信アンテナエレメント２３Ａ及び２３Ｂ)の任意の位置を規定することができる。例えば
、送受信アンテナ１５Ａ及び１５Ｂ(送信アンテナエレメント２３Ａ及び２３Ｂ)の電車１０Ａの長手方向の中心を、基準点Ｐ３及びＰ４として規定しても良い。
【００６２】
第２実施形態によれば、電車１０Ａの傾斜時において各送信アンテナエレメント２３Ａ及び２３Ｂと電車線Ｐとの間の各距離が異ならないようにされているので、第１実施形態に比べて適正に誘導無線電波が電車線Ｐに誘導結合することを抑えることができる。なお、第２実施形態の構成は、電車１０Ａの車両本体(車体)との傾きが台車の傾きに依存する車両と、電車１０Ａの車両本体の傾きが台車の傾きから独立して制御される車両(いわゆ
る振り子式車両)との双方に適用可能である。特に、電車線Ｐを中心として車体を揺動可
能な振り子式の車両に適用するのが好ましい。
【００６３】
〈第３実施形態〉
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第１実施形態と同様の構成を有するので、共通点については説明を省略し、相違点について説明する。
【００６４】
第１及び第２実施形態では、第１及び第２送信アンテナエレメント２３Ａ及び２３Ｂからの誘導無線電波が電車線Ｐに誘導結合することを可能な限り抑えることができる。但し、電車線に対する電車の位置や、電車の走行時の振動等によって、送信アンテナエレメント２３Ａ及び２３Ｂの一方の誘導無線電波が電車線Ｐに結合してしまう可能性がある。この場合には、電車線Ｐに誘導結合した信号が、電車線Ｐから自局基地局誘導線並びに他局基地局誘導線に再結合し、この再結合された誘導信号が生じると、信号が所定の区間を超えた他の区間に到達(オーバーリーチ)したことになり、その区間での通信に影響を与える虞があるとともに、各送受信アンテナの受信アンテナエレメントに再結合する虞がある。
【００６５】
例えば、図４に示すように、電車５０の車体が送受信アンテナ１５Ａ側に傾いた場合に、送信アンテナエレメント２３Ｂから送信される誘導無線電波が電車線Ｐに誘導結合して
しまい、電車線Ｐに誘導結合した信号が、電車線Ｐから自局基地局誘導線１１Ａ並びに他局基地局誘導線１１Ｂに再結合し、他局の基地局誘導線１１Ｂに再結合された誘導信号が生じると、信号が所定の区間を超えた他の区間に到達(オーバーリーチ)したことになり、その区間での通信に影響を与える虞があり、さらに、各受信アンテナエレメント２５Ａ及び２５Ｂに受信(再結合)されてしまう可能性があった。
【００６６】
第３実施形態では、上述した問題を解決するための、車上設備の構成について説明する。図７は、第３実施形態に係る車上設備の回路構成を模式的に示す図である。図７において、各送信アンテナエレメント２３Ａ及び２３Ｂとハイブリッド２２との間には、図示しない可変抵抗器を含む送信レベル可変回路４０Ａ及び４０Ｂが挿入されている。
【００６７】
また、各受信アンテナエレメント２５Ａ及び２５Ｂとハイブリッド２４との間には、図示しない可変抵抗器を含む受信レベル可変回路４１Ａ及び４１Ｂが挿入されている。
【００６８】
送信レベル可変回路４０Ａ及び４０Ｂと、受信レベル可変回路４１Ａ及び４１Ｂとは、制御回路４２に接続されている。制御回路４２は、電車１０(図１)に搭載された図示しない車体の傾斜センサからの出力信号を受信する。当該出力信号は、例えば、車体の水平配置時を基準(傾きゼロ)とし、電車１０の長手方向の中心軸を中心として、電車１０の車体が進行方向右側(送受信アンテナ１５Ａ側：例えば正方向)又は進行方向左側(送受信アン
テナ１５Ｂ側：例えば負方向)に、仮想鉛直面Ｆ１に対してどの程度傾いているか(傾斜角度)を示す信号を含む。
【００６９】
制御回路４２は、出力信号に含まれる傾斜角度を元に、送信レベル可変回路４０Ａ及び４０Ｂ，並びに受信レベル可変回路４１Ａ及び４１Ｂの可変抵抗器の抵抗値を制御する。
【００７０】
例えば、制御回路４２は、出力信号に含まれる傾斜角度が正方向の傾き(ここでは右側)を示す場合には、左側の送受信アンテナに係る送信レベル可変回路及び受信レベル可変回路に制御信号を与え、各可変抵抗器の抵抗量を傾斜角度に応じた値に調整する。これに対し、傾斜角度が負方向の傾き(ここでは左側)を示す場合には、右側の送受信アンテナ係る送信レベル可変回路及び受信レベル可変回路に制御信号を与え、各可変抵抗器の抵抗量を傾斜角度に応じた値に調整する。
【００７１】
即ち、各可変回路内の可変抵抗器は、電車１０の水平配置時において、所定の抵抗値を有するように設定されている。各送信及び受信レベル可変回路において、可変抵抗器の抵抗量(抵抗値)は、傾斜角度が大きくなる程、大きくなるように制御信号に基づき調整される。
【００７２】
また、制御回路４２は、電車１０の車体がいずれかの方向に傾いている場合において、その傾き方向と逆方向の送信及び受信レベル可変回路の可変抵抗器の抵抗値が水平状態における抵抗値となるための制御信号を供給する。よって、車体が傾いている場合には、傾き方向と反対側の可変抵抗器の抵抗量のみが水平状態時よりも増加するように制御される。
【００７３】
例えば、電車１０の車体が、水平状態から右側(送受信アンテナ１５Ａ側)に傾いた場合(図４)を想定する。この場合、制御回路４２は、傾斜センサからの出力信号から得られる傾斜角度に応じた可変抵抗器の制御量を含む制御信号を送信レベル可変回路４１Ｂ及び受信レベル可変回路４１Ｂに供給する。
【００７４】
送信レベル可変回路４１Ｂでは、可変抵抗値の抵抗値が傾斜角度に応じて増加する。これによって、車体の傾斜によって電車線Ｐに接近する側の送信アンテナエレメント２３Ｂ
(図４)からの誘導無線電波の送信レベルが低減される。このように、送信アンテナエレメントからの誘導無線電波の放射量が低減されることで、電車線Ｐへの誘導結合量を抑えることができる。
【００７５】
一方、受信レベル可変回路４０Ｂでは、制御信号に基づき可変抵抗器の抵抗値が増加する。これにより、以下の作用が生じる。即ち、送信アンテナエレメント２３Ｂから電磁放射された誘導無線電波が電車線Ｐに誘導結合すると、さらに、各受信アンテナエレメント２５Ａ及び２５Ｂに再結合する場合が起こりえる。この再結合により受信された信号は、受信器２１(移動局車上装置１６)から見てノイズ成分となる。
【００７６】
ここで、電車１０が水平状態であれば、電車線Ｐから各受信アンテナエレメント２５Ａ及び２５Ｂのそれぞれへの再結合量は、両者間の距離が等しいためほぼ同量となる(受信
レベルがほぼ同じとなる)。この場合、各受信アンテナエレメント２５Ａ及び２５Ｂから
のノイズ成分は、相互に逆の位相を持つため、ハイブリッド２４でキャンセル可能である。
【００７７】
しかしながら、電車５０が傾いている場合には、電車線Ｐに接近している側の受信アンテナエレメントでの再結合量(受信レベル)が、反対側の受信アンテナエレメントの再結合量よりも大きくなる。この場合には、ハイブリッド２４でノイズ成分がキャンセルしきれず、受信器２１に達してしまう虞があった。
【００７８】
上述した例では、受信レベル可変回路４０Ｂの可変抵抗器の抵抗量が増加することで、受信レベル可変回路４０Ｂを通過するノイズ成分のレベルが、受信アンテナエレメント２５Ａで受信されたノイズ成分によりキャンセル可能な程度まで低減される。これにより、再結合により生じたノイズ成分を適正にキャンセル(除去)することができる。
【００７９】
上述した第３実施形態に係る構成は、第２実施形態の構成と適宜組み合わせることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明による誘導無線アンテナの実施形態を適用可能な誘導無線通信システムの構成例を示す図である。
【図２】図１に示した車上設備、すなわち送受信アンテナ及び移動局車上装置の構成例を示す図である。
【図３Ａ】図１に示した電車の先頭車両の一部を平面視した模式図である。
【図３Ｂ】図１に示した電車の先頭車両の上部を正面視した模式図である。
【図４】図１に示した電車の傾斜時における先頭車両の一部を正面視した模式図である。
【図５】第２実施形態に係る誘導無線アンテナを備える電車の水平状態(直進状態)を正面視した場合の模式図である。
【図６】図５に示した電車がカーブを走行する状態(車体傾斜時)を示す模式図である。
【図７】第３実施形態に係る車上設備の構成例を示す図である。
【図８Ａ】従来における送信アンテナの構成を示す図であり、図７Ａに示した電車の一部を平面視した模式図である。
【図８Ｂ】従来における送信アンテナの構成を示す図であり、送信アンテナが設置された車両の上部を正面視した模式図である。
【図９】従来における送信アンテナの構成を示す図であり、車体傾斜時を示す。
【符号の説明】
【００８１】
Ｃ・・・仮想円
Ｆ１，Ｆ２・・・仮想平面
Ｐ・・・電車線
Ｒ・・・線路
１０，１０Ａ・・・電車
１１・・・誘導線
１２・・・結合器
１３・・・基地局装置
１４・・・運転指令所装置
１５Ａ，１５Ｂ・・・送受信アンテナ(誘導無線アンテナ)
１６・・・移動局車上装置
１７・・・パンタグラフ
１８・・・送受話器
１９，２２，２４・・・ハイブリッド
２０・・・送信器
２１・・・受信器
２３Ａ，２３Ｂ・・・送信アンテナエレメント
２５Ａ，２５Ｂ・・・受信アンテナエレメント
２７Ａ，２７Ｂ・・・枠状部材
２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄ・・・支持部材
２９・・・屋根
３０Ａ，３０Ｂ・・・内側縁部
３１Ａ，３１Ｂ・・・外側縁部
３２Ａ，３２Ｂ・・・カバー
４０Ａ，４０Ｂ・・・送信レベル可変回路
４１Ａ，４１Ｂ・・・受信レベル可変回路
４２・・・制御回路
【図１】
2009260667.tif 000003
【図２】
2009260667.tif 000004
【図３Ａ】
2009260667.tif 000005
【図３Ｂ】
2009260667.tif 000006
【図４】
2009260667.tif 000007
【図５】
2009260667.tif 000008
【図６】
2009260667.tif 000009
【図７】
2009260667.tif 000010
【図８Ａ】
2009260667.tif 000011
【図８Ｂ】
2009260667.tif 000012
【図９】
2009260667.tif 000013