JP5952566B2 - 連続式列車伝送装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＡＦ(Audio Frequency)多周波方式無絶縁軌道回路を用いて、列車に連続して信号を伝送する連続式列車伝送装置に関する。

ＡＦ多周波方式無絶縁軌道回路を用いた列車伝送装置は、例えば、特許文献１に記載されており、軌道周りの構成品が少ない利点がある。しかしながら、無絶縁軌道回路にＡＴＣ装置を設備したとき、軌道境界から軌道に打ち込まれたＡＴＣ信号は、打ち込み点の前後に、軌道のインピーダンスに反比例して分流する。先行列車後尾が、軌道境界を内方軌道に進出して、当該軌道が非在線となったとき、当該軌道に、後続列車に向けたＡＴＣ信号を流そうとしても、ＡＴＣ信号電流の多くは、先行列車があって軌道インピーダンスの低い内方軌道側に多く流れてしまい、外方の後続列車側の軌道に、十分に有意なＡＴＣ信号電流を流すことができない。

このため、システムとして、列車が在線している軌道に隣接する後方軌道は無信号とし、通常時は列車を進入させない制御方式とせざるを得ず、列車間隔を詰められないという欠点を持っている。

特許文献２は、無絶縁軌道回路の境界から列車検知信号を送信する一方、この境界から所定距離を隔てた位置にＡＴＣ信号の送信点を設定し、ＡＴＣ送信ケーブルを送信点から軌道境界まで添わせ、境界及び送信点の両地点で見た軌道インダクタンスの違いを利用して、列車検知信号が送信されているにもかかわらず、ＡＴＣ信号を送信できるようにした無絶縁軌道回路方式を開示している。

しかし、特許文献２は、列車検知信号が送信されているにもかかわらず、ＡＴＣ信号を送信できるようにしたものであって、先行列車が在線している内方軌道回路に隣接する後方の外方軌道回路に十分なＡＴＣ信号電流を流すことを意図したものではない。

特開昭４８-６３４１２号公報 特開昭５５−８９４７号公報

本発明の課題は、列車在線軌道に隣接する後方軌道にも、有意な列車制御信号を送信し、無信号軌道をなくして、列車間隔を詰めることができる連続式列車伝送装置を提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明に係る連続式列車伝送装置は、１対の信号伝送線と、無絶縁軌道回路と、地上送信装置とを含み、前記信号伝送線は、前記地上送信装置に導かれ、前記信号伝送線の打ち込み点と軌道回路境界との間で、軌条及び先行列車の車軸と共に閉回路を形成し、前記軌条と電磁誘導結合を生じさせる閉回路電流を流す。すなわち、前記信号伝送線は、列車進出側の軌道回路境界から距離をおいて、前記無絶縁軌道回路を構成する左右の軌条にそれぞれ接続され、自己が接続された軌条とは異なる他の軌条と電磁誘導結合を生じるように、前記他の軌条に添設されて列車進出側の前記無絶縁軌道回路の境界まで導かれ、更に、前記地上送信装置に導かれている。

上述したように、本発明では、信号伝送線は、自己が接続された軌条とは異なる他の軌条と電磁誘導結合を生じるように、他の軌条に添設されて列車進出側の無絶縁軌道回路の境界まで導かれている。即ち、軌条に添わせた信号伝送線を、信号の軌条への打ち込み点(接続点)の付近でクロスさせた上で、左右反対側の軌道に打ち込む。この構成により、打ち込み点から内方軌道回路側に流れる信号電流は、軌条に添わせた信号伝送線に流れる信号電流と同じ方向になり、軌条と信号伝送線があたかも２ターンのコイルとして作用するようになる。

コイルのインダクタンスはターン数の２乗に比例するため、打ち込み点より内方側の信号伝送線を添えた部分では、距離あたりのインダクタンスが、通常の軌道回路の距離あたりのインダクタンスの概ね２×２＝４倍になる。即ち、本発明は、軌条に、同じ向きの電流が流れる信号伝送線を添えることによって、軌道回路のインダクタンスを増大させる仕組みに、その特徴がある。

これにより、打ち込み点より内方側を見た軌道回路インピーダンスは、車両までの実距離を、４倍した距離に相当する値になり、内方側に先行列車が在線していても、わずかな距離で高い値になり、打ち込み点の外方側にも多くの信号電流を流すことができる。

進出側境界から打ち込み点までの距離Ｌは、好ましくは、軌条長の１／５とする。このようにすれば、進出側境界で先行列車が短絡していて、同時に進入側境界で後続列車が短絡しているときに、打ち込み点から両側軌条端を見たインピーダンスがほぼ同じになるから、列車が在線している軌道回路に隣接する後方の軌道回路にも、同じ送信電力で有意な信号電流を送信することができ、無信号区間をなくして、列車間隔を詰めることができる。

１対の信号伝送線は、更に、地上送信装置に導かれている。この構成によれば、一対の信号伝送線を、往路及び復路として、地上送信装置から軌道回路にＡＴＣ信号を送信することができる。車上装置は、列車先頭に設けられた受電器により、軌条に流れる信号電流の発生する磁界によって、信号を受信することができる。

列車が打ち込み点を越えた後は、車上装置の受電器は、軌条に沿わせた信号伝送線に流れる電流による磁界によって、信号を受信することができるから、軌条への打ち込み点を軌道回路境界から外方に移設しても、信号受信の連続性は損なわれない。

なお、特許文献１には、一対の信号伝送線を軌条に電磁誘導結合させて打ち込み点より内方側を見た軌道回路のインピーダンスを増大させる技術思想は開示されていない。

以上述べたように、列車在線軌道に隣接する後方軌道にも、有意な列車制御信号を送信し、無信号軌道をなくして、列車間隔を詰めることができる連続式列車伝送装置を提供することができる。

本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面は、単に、例示に過ぎない。

本発明に係る連続式列車伝送装置の構成を示す図である。 本発明に係る連続式列車伝送装置における軌条と信号伝送線との関係を示す図である。

図１を参照すると、本発明に係る連続式列車伝送装置は、１対の信号伝送線１１、１２と、無絶縁軌道回路３と、地上送信装置５とを含んでいる。無絶縁軌道回路３は、左右２本の軌条３１、３２で構成され、複数の軌道回路１Ｔ、２Ｔ及び３Ｔに分かれている。図１は、軌道回路３Ｔに先行列車７Ａが在線し、軌道回路１Ｔに後続列車７Ｂが在線している状態を示している。軌道回路１Ｔ〜３Ｔのうち、例えば、軌道回路２Ｔに着目すると、長さＬ１の軌道長を有する。先行列車７Ａ及び後続列車７Ｂは、車上装置７１と、受電器７３、７４を有しており、受電器７３、７４によって受信した信号を車上装置７１で解析し、列車制御を行う。

一対の信号伝送線１１、１２は、軌道回路２Ｔに着目してみると、列車進出側となる軌道回路境界Ｐ２１から距離Ｌ２をおいた打ち込み点ＰＬ２で、左右の軌条３１、３２にそれぞれ接続されている。そして、自己が接続された軌条３１、３２とは異なる他の軌条３１、３２と電磁誘導結合を生じるように、他の軌条３１、３２に添設されて列車進出側の軌道回路境界Ｐ２１まで導かれ、更に、地上送信装置５に導かれている。

具体的には、信号伝送線１１は、一端が軌条３２に接続され、自己が接続された軌条３２とは異なる軌条３１と電磁誘導結合を生じるように、軌条３１に添設されている。信号伝送線１２は、軌条３１に接続され、軌条３２と電磁誘導結合を生じるように、軌条３２に添設されている。軌条３１、３２への信号伝送線１１、１２の添設に当たっては、例えば、図２に示すように、ケーブル等でなる信号伝送線１１、１２を、軌条３１、３２の側面に添わせる。これにより、信号伝送線１１、１２と軌条３１、３２との間に電磁誘導結合を生じさせることができる。

一般論として、ＡＦ多周波方式の無絶縁軌道回路では、軌道に打ち込まれたＡＴＣ信号は、打ち込み点ＰＬ２の前後に、軌道回路のインピーダンスに反比例して分流する。列車が存在するときの軌道回路のインピーダンスは、左右軌条３１、３２を、列車７Ａまたは７Ｂの車軸７２によって短絡したときの短絡インピーダンスで評価できる。

短絡インピーダンスは、軌道回路の４つの電気定数、すなわち、単位距離あたりの抵抗Ｒ、単位距離あたりの漏れコンダクタンスＧ、単位距離あたりのインダクタンスＬ、単位距離あたりの静電容量Ｃで算出されるが、ＡＴＣ搬送波として一般的な４ｋＨｚ帯で、軌道長２００ｍ程度までの範囲では、ほぼインダクタンスによって決まることが一般的に認識されている。これは、軌条３１、３２に打ち込まれたＡＴＣ信号は、打ち込み点ＰＬ２の前後に、軌道回路のインダクタンスに反比例して分流すると言い換えることもできる。

本発明は、上述した理論的背景をもとに、軌道回路に手を加えることなく、打ち込み点ＰＬ２の内方の軌道回路のインダクタンスを増大させて、外方の後続列車に十分な信号電流を流すものである。

その手段として、本発明では、前述したように、信号伝送線１１、１２は、自己が接続された軌条３１、３２とは異なる他の軌条３１、３２と電磁誘導結合を生じるように、他の軌条３１、３２に添設されて列車進出側の無絶縁軌道回路３の境界まで導かれている。即ち、軌条３１、３２に添わせた信号伝送線１１、１２を、信号の軌条３１、３２への打ち込み点ＰＬ２の付近でクロスさせた上で、左右反対側の軌条３１、３２に打ち込む。この構成により、打ち込み点ＰＬ２からみて、先行列車７Ａの在線する内方の軌道回路３Ｔ側に流れる信号電流Ｉ２２の流れる方向が、軌条３１、３２に添わせた信号伝送線１１、１２に流れる信号電流Ｉ２と同じ方向になり、軌条３１、３２と信号伝送線１１、１２があたかも２ターンのコイルとして作用するようになる。なお、信号電流の漏れはないものとする。

コイルのインダクタンスはターン数の２乗に比例するため、打ち込み点ＰＬ２より内方側において、信号伝送線１１、１２を添えた軌道回路３Ｔの部分では、距離あたりのインダクタンスが、通常の軌道回路の単位距離あたりのインダクタンスの概ね２×２＝４倍になる。即ち、軌条３１、３２に流れる電流Ｉ２２と、同じ方向の電流Ｉ２が流れる信号伝送線１１、１２を添えることによって、軌道回路３Ｔのインダクタンスを増大させる仕組みが新規であり、特徴のある部分である。

これにより、打ち込み点ＰＬ２より内方側を見た軌道回路インピーダンスは、先行列車７Ａまでの実距離を、４倍した距離に相当する値になり、列車進出側境界Ｐ２１の直近の内方側に先行列車７Ａが在線していても、わずかな距離で高い値になり、打ち込み点ＰＬ２よりも外方側に、多くの信号電流Ｉ２１を流すことができる。

進出側境界Ｐ２１から打ち込み点ＰＬ２までの距離Ｌ２は、好ましくは、軌道回路２Ｔの長さＬ１の１／５とする。このようにすれば、打ち込み点ＰＬ２の前と後の軌条端までの距離の比は１：４となり、進出側境界Ｐ２１で先行列車が短絡していて、同時に進入側境界で後続列車が短絡しているときに、打ち込み点ＰＬ２から両側軌条端を見たインピーダンスがほぼ同じになる。

ＡＦ多周波方式無絶縁軌道回路３にＡＴＣ信号電流等を流すシステムでは、打ち込み点ＰＬ２の前後の軌道回路インピーダンスがほぼ等しく、信号電流が１／２ずつに分流するとしてレベルダイアを設定しているため、移設した距離Ｌ２を、軌道長Ｌ１の１／５とすれば、後続列車７Ｂに対しても、システムで当初想定した信号電流が確保されることになり、先行列車７Ａが在線している軌道回路３Ｔに隣接する後方の軌道回路２Ｔにも、同じ送信電力で有意な信号電流を送信することができ、無信号区間をなくして、列車間隔を詰めることができる。

一対の信号伝送線１１、１２は、更に、地上送信装置５に導かれている。この構成によれば、一対の信号伝送線１１、１２を、往路及び復路として、地上送信装置５から軌道回路にＡＴＣ信号を送信することができる。車上装置７１は、列車先頭に設けられた受電器７３、７４により、軌条３１、３２に流れる信号電流Ｉ２１の発生する磁界によって、信号を受信することができる。

後続列車７Ｂが打ち込み点ＰＬ２を越えた後は、車上装置７１の受電器７３、７４は、軌条３１、３２に沿わせた信号伝送線１１、１２に流れる電流Ｉ２による磁界によって、信号を受信することができるから、軌条３１、３２への打ち込み点ＰＬ２を軌道回路境界Ｐ２１から外方に移設しても、信号受信の連続性は損なわれない。なお、軌道回路境界Ｐ２１の付近には、地上受信装置が接続される。

以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種種の変形態様を採り得ることは自明である。

１１、１２ 一対の信号伝送線
３ 無絶縁軌道回路
３１、３２ 軌条
５ 地上送信装置

Claims (4)

1. １対の信号伝送線と、無絶縁軌道回路と、地上送信装置とを含み、
   前記信号伝送線は、前記地上送信装置に導かれ、前記信号伝送線の打ち込み点と軌道回路境界との間で、軌条及び先行列車の車軸と共に閉回路を形成し、前記軌条と電磁誘導結合を生じさせる閉回路電流を流す、連続式列車伝送装置。
2. 請求項１に記載の連続式列車伝送装置であって、前記信号伝送線は、列車進出側の軌道回路境界から距離をおいて、前記無絶縁軌道回路を構成する左右の軌条にそれぞれ接続され、自己が接続された軌条とは異なる他の軌条と電磁誘導結合を生じ、前記軌条において列車進出側の隣接軌道と同じ向きの電流が流れるように前記他の軌条に添設されて列車進出側の前記無絶縁軌道回路の境界まで導かれる、連続式列車伝送装置。
3. 請求項１又は２に記載された連続式列車伝送装置であって、列車に搭載された車上装置を含み、前記車上装置は、前記無絶縁軌道回路及び前記信号伝送線との間で信号の授受を行う、連続式列車伝送装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載された連続式列車伝送装置であって、前記距離は、当該軌道回路の長さの１／５程度の長さである、連続式列車伝送装置。

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