JP5198330B2 - 電源ケーブルレス地上子 - Google Patents

Description

本発明は、車上速度照査式ＡＴＳシステムに用いられる電源ケーブルレス地上子に関する。

ＡＴＳシステムは、運転士が停止信号を誤認して進行するなどのヒューマンエラーが発生したときに、自動的に列車のブレーキを動作させて列車を停止信号手前までに停止させる機能を有する。また、線路の曲線などの速度制限箇所に対し、列車が許容速度以上で進入した場合においても、列車を停止させる機能を有する。車上速度照査式ＡＴＳシステムは、現行のＡＴＳ−Ｓシステムの機能に車上−地上間デジタル情報伝送機能を付加し、車上速度度照査の実現により保安度を高めた列車制御システムである。

ＡＴＳシステムなどの列車制御システムにおいて、車上子に情報を送信する地上子に電力を供給するために電源ケーブルを敷設することは、システムの導入コストが上がるという問題がある。鉄道保安信号システムの導入には、ケーブル敷設コストが大きな割合を占めるからである。そこで、従来から、列車制御システムに用いられる種々の電源ケーブルレス地上子が開発されてきた。

例えば、ＡＴＳ−Ｐシステムに用いられる電源ケーブルレス地上子には、特開２００４−８２８１８号公報（特許文献１）などに記載されている如く、車上子から送信される電力波を受信して駆動電力を生成し、前記駆動電源を用いて地上から車上に所定の情報を送信するように構成されたものがある。また、電池を電源とする電源ケーブルレス地上子は、例えば特開平６−１４４２２７号公報（特許文献２）などに記載されている。

ところで、車上速度照査式ＡＴＳシステムでは、既存のＡＴＳ−Ｓシステムで使用されている車上子を流用するため、ＡＴＳ−Ｐシステムのような車上子から電力波を送信できない。よって、ＡＴＳ−Ｐシステムで用いられている特許文献１や特許文献２に記載する電源ケーブルレス地上子は使用できない。そこで、車上速度照査式ＡＴＳシステムに用いられる電池を電源とする電源ケーブルレス地上子の開発が求められている。

特開２００４−８２８１８号公報 特開平６−１４４２２７号公報

財団法人鉄道総合技術研究所のホームページ 「主な研究成果（２００５年度） 安全性・信頼性 ８．現行ＡＴＳと互換性のある車上速度照査式ＡＴＳ」

本発明が解決しようとする第１の課題は、地上子の共振コイルを検出するためにスペクトラム拡散波（以下、本明細書ではＳＳ波と記載する。）を常時送信する車上子を備えた車上速度照査式ＡＴＳシステムに用いられ、電池を電源とする電源ケーブルレス地上子において、大きなコストを要しないで前記電池の寿命を長くすることである。
本発明が解決しようとする第２の課題は、地上子の共振コイルを検出するためにＳＳ波を常時送信する車上子を備えた車上速度照査式ＡＴＳシステムに用いられ、電池を電源とする電源ケーブルレス地上子において、前記電源ケーブルレス地上子からの固定情報を車上子が確実に受信できるようにすることである。

上記第１の課題を解決する電源ケーブルレス地上子は、ＳＳ波受信コイルを含むＳＳ波検出部、情報波送信コイルを含む情報送信部及び電池電源部とで構成され、ＳＳ波を常時送信する車上子を備えた車上速度照査式ＡＴＳシステムに用いられる電源ケーブルレス地上子であって、前記ＳＳ波検出部は、前記ＳＳ波受信コイルを介してＳＳ波を検出し、閾値を超えた場合には前記電池電源部から前記情報送信部への駆動電力供給路をオンにし、閾値以下になった場合には前記駆動電力供給路をオフにするものであり、前記情報送信部は所定の固定情報を前記送信コイルから前記車上子に送信し、所定の固定情報の送信が終了したら待機状態に復帰するものであることを特徴とするものである。
また、上記第１の課題を解決するために、前記地上子の情報送信部は、電源ケーブルレス地上子上に車上子が停止した場合やゆっくりと通過した場合においても、車上子と地上子の１回の結合時に固定情報を８フレームだけ送信するよう構成した。
更にまた、上記第２の課題を解決するために、電源ケーブルレス地上子と車上子間の情報伝送可能な応動範囲よりもＳＳ波の受信応動範囲を狭くするように、電源ケーブルレス地上子の送信部とＳＳ波検出部を構成した。

本発明の車上速度照査式ＡＴＳシステムに用いられる電池を電源とする電源ケーブルレス地上子においては、情報送信部は所定の固定情報を送信コイルから車上子に送信し、所定の固定情報の送信が終了したら、駆動電力供給路がオフになる前に待機状態に復帰するように構成されているから、待機状態に復帰した時点から駆動電力供給路がオフになるまでの時間の電池電源部の電力消費が実質的に発生しない。また、車上速度照査式ＡＴＳシステムは、既存のＡＴＳ−Ｓシステムの車上子をそのまま使って構成されている。
それ故、本発明により、車上速度照査式ＡＴＳシステムに用いられる電池を電源とする電源ケーブルレス地上子において、大きなコストを要することなく前記電池の長寿命化を実現することができた。」というものであります。
また、「電池を電源とする電源ケーブルレス地上子を備えた車上速度照査式ＡＴＳシステムにおいて、前記地上子と車上子間の情報伝送可能な応動範囲よりもＳＳ波の受信応動範囲を狭くするように前記電源ケーブルレス地上子の情報送信部とＳＳ波検出部を構成したので、駆動電力供給路がオンする地上子と車上子の位置関係において、前記電源ケーブルレス地上子からの固定情報を車上子が確実に受信できるようになり、電池の消耗低減と情報伝送の信頼性の両立が実現できた。

本発明の実施例１のブロック構成図である。 本発明の実施例１の動作説明図である。 本発明の実施例１における電源ケーブルレス地上子と車上子間の情報伝送可能な応動範囲よりもＳＳ波の受信応動範囲の関係の説明図である。

本発明は、地上子の共振コイルを検出するためにスペクトラム拡散波（ＳＳ波）を常時送信する車上子を備えた車上速度照査式ＡＴＳシステムに用いられる電源ケーブルレス地上子であって、ＳＳ波受信コイルを含むＳＳ波検出部、情報波送信コイルを含む情報送信部及び電池電源部とで構成され、前記ＳＳ波検出部は前記ＳＳ波受信コイルを介してＳＳ波を検出し、閾値を超えた場合には前記電池電源部から前記情報送信部へ駆動電力を供給し、前記情報送信部は所定の固定情報を前記送信コイルから前記車上子に送信する。

本発明に係る電源ケーブルレス地上子は、既存のＡＴＳ−Ｓシステムと同様に、地上子の共振コイルを検出するための電波を常時送信している車上子を備えた車上速度照査式ＡＴＳシステムに用いられるものである。この電波は、車上速度照査式ＡＴＳシステムでは１１５±２６．２５ｋＨｚのＳＳ波である。因みに、既存のＡＴＳ−Ｓシステムでは１０３ｋＨｚの単一周波数信号である。

実施例１の電源ケーブルレス地上子１０は、図１に示す如く、ＳＳ波受信コイル１１、帯域フィルタ１２、リレー駆動回路１３及びリレー１４、電文送信回路１６、固有情報を記憶しているＲＯＭの如き記憶部１７、送信コイル１８、及び電池電源部１５で構成されている。一方、車両に搭載されたＡＴＳ車上装置２０は、図１に示す如く、車上送受信器２２と車上子２１を含んで構成されている。

ＳＳ波受信コイル１１、帯域フィルタ１２、リレー駆動回路１３及びリレー１４は、電源ケーブルレス地上子１０のＳＳ波検出部を構成している。電文送信回路１６、記憶部１７及び送信コイル１８は情報送信部を構成している。

電池電源部３０は安定性に優れた二酸化マンガンリチウム電池の如き一次電池を含む。前記ＳＳ波検出部のリレー１４は常開接点を有するリレーであって、電池電源部１５から前記情報送信部の電文送信回路１６に駆動電力を供給する駆動電力供給路をオン／オフするように配置されている。

上述の如く構成された実施例１の電源ケーブルレス地上子１において、車上送受信器２２を含むＡＴＳ車上装置２０を搭載した車両が電源ケーブルレス地上子１に接近し、そのＳＳ波受信コイル１１がＡＴＳ車上装置２０の車上子２１と電磁的に結合すると、ＳＳ波受信コイル１１は車上子２１が送信しているＳＳ波を受信する。

図２に示す如く、ＳＳ波受信コイル１１が受信し、帯域フィルタ１２で濾波されたＳＳ波受信コイル出力（ａ）は、リレー駆動回路１３の入力信号となる。リレー駆動回路１３は、ＳＳ波受信コイル出力（ａ）を予め設定されている閾値と比較し、閾値を超えたらリレー１４を付勢する。すると、リレー１４は（ｂ）に示す如く、その常開接点を閉じ、電池電源１５から電文送信回路１６への電力供給路をオンする。この時刻は図２の時刻ｔ0である。なお、電池電源１５からは電文送信回路１６を含む情報送信部の待機状態を維持するための最小限の電力が常時供給されるように構成されていることは言うまでもない。

電池電源部１５から電文送信回路１６への電力供給路がオンされ駆動電力が供給されると、電文送信回路１６は記憶部２３から固定情報を呼び出し、送信コイル１８を介して前記固定情報を車上子２１に送信する。電文送信回路１６は、前記固定情報の送信が終了した時刻ｔ1で、電文送信回路１６を含む情報送信部は直ちに待機状態になる。従って、電池電源部１５の消費電流は電文送信回路１６を含む情報送信部を待機状態に維持するだけの最小限の少ないものである。

ところで、一般に車上送受信器２２を含むＡＴＳ車上装置２０の電文処理能力は１回の受信で最低３電文必要である。そこで、実施例１においては、図２の（ｃ）に示す如く、送信する固定情報は１電文１フレームとし、４フレームでもよいところを、余裕を見込んで８フレームだけ送信することにした。

さて、車上子２１を含むＡＴＳ車上装置２０を搭載した車両が地上子１０から遠ざかると、ＳＳ波受信コイル１１のＳＳ波受信コイル出力（ａ）は減少し、図２の時刻ｔ2において閾値以下となる。すると、リレー駆動回路１３はリレー１４への励磁電流を遮断し、リレー接点（ｂ）はオフにする。従って、この時点で電池電源部１５から電文送信回路１６への電力供給路がオフとなり、電文送信回路１６への駆動電力の供給がなくなる。

このようにして、実施例１の車上速度照査式ＡＴＳシステムに用いられる電源ケーブルレス地上子１は、そのＳＳ波受信コイル１１が車両２の車上子４１と電磁的に結合し、ＳＳ波受信コイル出力（ａ）が閾値を超えた時刻ｔ0で電池電源部１５から電文送信回路１６を含む情報送信部への駆動電力供給路をオンし、閾値以下になった時刻ｔ2で電池電源部１５から前記情報送信部への駆動電力供給路をオフするように構成され、且つ、電文送信回路１６を含む情報送信部は所定の固定情報を送信コイル１８から車上子２１に送信し、所定の固定情報の送信が終了した時刻ｔ1から待機状態に復帰するように構成されている。

従って、実施例１の車上速度照査式ＡＴＳシステムに用いられる電源ケーブルレス地上子１０は、常時は待機電力だけ消費し、所定の固定情報を車上子に送信するのに必要な最低限の時間だけ情報送信部１０の電文送信回路１６が駆動電力を消費するものである。それ故、車上速度照査式ＡＴＳシステムに用いられる電源ケーブルレス地上子１０の電池電源部１５の電池の寿命を長くすることができるものである。電源ケーブルレス地上子１０が瞬時に立ち上がるようにするための待機電力が消費されているが、電源ケーブルレス地上子１から固定情報を送信する場合に電文送信回路１６で消費される駆動電力に比較すると極めて少ないものである。

ところで、車上子２１とＳＳ波受信コイル１１との電磁的結合が長時間続く場合がある。例えばＡＴＳ車上装置２０を搭載した車両が停車し、その車上子２１がＳＳ波受信コイル１１との電磁的結合が可能な位置に維持される場合、或いは、ＡＴＳ車上装置２０を搭載した車両が電源ケーブルレス地上子１上をゆっくりと通過し、その車上子２１とＳＳ波受信コイル１１との電磁的結合が通常よりも長い場合である。ところが、このような場合においても、ＳＳ波受信コイル出力（ａ）が閾値を超えた時刻ｔ0で電池電源部１５から電文送信回路１６への駆動電力供給路をオンし、閾値以下になった時刻ｔ2で前記駆動電力供給路をオフするように構成され、且つ、電文送信回路１６は所定の固定情報を送信コイル１８から車上子２１に送信し、所定の固定情報の送信が終了した時刻ｔ0で待機状態に復帰するように構成されている。従って、このような場合であっても、車上速度照査式ＡＴＳシステムに用いられる電源ケーブルレス地上子１０の電池電源部１５の電池の寿命を短くすることはないのである。

更に、実施例１の電源ケーブルレス地上子１０においては、固定情報を車上子２１で確実に受信できるようにするために、電源ケーブルレス地上子１０と車上子２１間の情報伝送可能な応動範囲（Ｐ）よりもＳＳ波の受信応動範囲（Ｑ）を狭くするようにした。このようにすることによって、車上子４１が電源ケーブルレス地上子１０のＳＳ波受信コイル１１と電磁的結合していない図３（Ａ）の位置においては、当然ながら電源ケーブルレス地上子１０から車上子２１への情報伝送はなされないが、車上子２１が電源ケーブルレス地上子１０のＳＳ波受信コイル１１と電磁的結合した図３（Ｂ）の位置においては、電源ケーブルレス地上子１０から車上子２１への情報伝送は確実に行われるのである。図３（Ｂ）の位置においては、電源ケーブルレス地上子１０と車上子２１の間隔は情報伝送可能な応動範囲に確実に入っているからである。

１０ 電源ケーブルレス地上子
１１ ＳＳ波受信コイル
１２ 帯域フィルタ
１３ リレー駆動回路
１４ リレー
１５ 電池電源部
１６ 電文送信回路
１７ 記憶部
１８ 送信コイル
２０ ＡＴＳ車上装置
２１ 車上子
２２ 車上送受信器

Claims (2)

1. ＳＳ波受信コイルを含むＳＳ波検出部、情報波送信コイルを含む情報送信部、及び駆動電源供給路を介して前記情報送信部に電力を供給する電池電源部とで構成され、ＳＳ波を常時送信する車上子を備えた車上速度照査式ＡＴＳシステムに用いられる電源ケーブルレス地上子であって、
   前記ＳＳ波検出部は、前記ＳＳ波受信コイルを介してＳＳ波を検出し、閾値を超えた場合には前記駆動電力供給路をオンにし、閾値以下になった場合には前記駆動電力供給路をオフにするものであり、
   前記情報送信部は所定の固定情報を前記送信コイルから前記車上子に送信し、所定の固定情報の送信が終了したら、前記駆動電力供給路がオフになる前に待機状態に復帰するものであることを特徴とする電源ケーブルレス地上子。
2. 前記電源ケーブルレス地上子と車上子間の情報伝送可能な応動範囲よりもＳＳ波の受信応動範囲を狭くするように前記電源ケーブルレス地上子の情報送信部とＳＳ波検出部を構成したことを特徴とする請求項１に記載の電源ケーブルレス地上子。
   

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