変周式ＡＴＳ車上受信装置、変周式ＡＴＳ車上装置、および変周式ＡＴＳ車上受信装置の健全性診断方法
【課題】フィルタ回路の健全性を確認することができる変周式ＡＴＳ車上受信装置、変周式ＡＴＳ車上装置、および変周式ＡＴＳ車上受信装置の健全性診断方法を得ること。
【解決手段】変周式ＡＴＳ車上装置は、電源投入時に照査信号１１を生成し送出する照査信号部１と、照査信号１１または通常の常時発振信号のいずれかを選択する選択器２と、増幅器３と、帰還回路を形成する車上子４と、増幅器５と、増幅器５の出力信号の位相を制御する位相制御部６と、位相制御部６の出力信号の振幅を制御する振幅制御部７と、各所定周波数の信号成分を通過させるフィルタ回路８と、前記信号成分のレベルを検出するレベル検出部９と、前記レベルから信号の周波数を判別する信号判別部１０と、信号判別部１０による判別結果と共振周波数とを比較してフィルタ回路８の健全性を確認する制御部と、を備える。
【解決手段】変周式ＡＴＳ車上装置は、電源投入時に照査信号１１を生成し送出する照査信号部１と、照査信号１１または通常の常時発振信号のいずれかを選択する選択器２と、増幅器３と、帰還回路を形成する車上子４と、増幅器５と、増幅器５の出力信号の位相を制御する位相制御部６と、位相制御部６の出力信号の振幅を制御する振幅制御部７と、各所定周波数の信号成分を通過させるフィルタ回路８と、前記信号成分のレベルを検出するレベル検出部９と、前記レベルから信号の周波数を判別する信号判別部１０と、信号判別部１０による判別結果と共振周波数とを比較してフィルタ回路８の健全性を確認する制御部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道用の列車保安に使用する変周式自動列車停止（ＡＴＳ：Automatic Train Stop）装置に関し、特に変周式ＡＴＳ車上受信装置、変周式ＡＴＳ車上装置、および変周式ＡＴＳ車上受信装置の健全性診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＴＳ装置は、列車の安全運行を確保するために、列車が停止信号を無視し、あるいは誤認して進行を続ける場合、自動的にブレーキをかけて列車を停止させ、衝突事故を防止する装置である。
【０００３】
かかるＡＴＳ装置の一例として、変周式ＡＴＳ装置が採用されている。変周式ＡＴＳ装置では、路線上の各信号機の位置から一定距離外方の地上に、信号機情報に応じて共振周波数が制御される共振回路を内蔵した地上子が設置される。他方、車上にはＡＴＳ車上装置が設けられ、このＡＴＳ車上装置には一定周波数の信号を常時発振する発振回路が含まれている。
【０００４】
ここで、ＡＴＳ車上装置の発振周波数と地上子の共振周波数とが一致しているような場合には何等の変化も生じないが、もし地上子の共振周波数が車上の発振周波数と異なる場合は、車上の発振回路が地上子の上方を通過するに際し、その発振周波数が一時的に地上子の共振周波数に引き込まれて変化する。この周波数変化を変周といい、この変周により車両に対して制御をかける方式が変周式である。
【０００５】
従来のＡＴＳ車上受信装置としては例えば特許文献１に開示された車上用変周式ＡＴＳ受信装置があり、この装置は、入力回路、フィルタ、位相回路、アンプ、および出力回路から構成されている。
【０００６】
また、上述のように、従来のＡＴＳ車上受信装置では、車上子を帰還回路とした発振回路が常時一定周波数で発振しており、その発振周波数よりも高い共振周波数と結合することにより、発振周波数が共振周波数に変周する。また、従来のＡＴＳ車上受信装置では、共振周波数用のフィルタ回路を用いて変周時における共振周波数の信号を検出することにより、地上からの情報を受信している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３０４５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の技術によれば、共振周波数用のフィルタ回路は地上子と車上子とが電磁的に結合した時のみ機能することとなり、その時点まではフィルタ回路が正常に動作するか否かは不明であり、従って予めフィルタ回路の健全性を確認できないという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、フィルタ回路の健全性を確認することができる変周式ＡＴＳ車上受信装置、変周式ＡＴＳ車上装置、および変周式ＡＴＳ車上受信装置の健全性診断方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる変周式ＡＴＳ車上受信装置は、帰還回路としての車上子との間で発振回路を構成する増幅回路を有し、前記車上子と地上子とが電磁的に結合していないときには一定の発振周波数の発振信号を常時出力するとともに、前記車上子が前記地上子と電磁的に結合しているときには前記発振周波数から前記地上子の共振周波数へ変周された変周信号を前記車上子を介して受信する変周式ＡＴＳ車上受信装置であって、前記共振周波数の照査信号を生成しこの照査信号を前記増幅回路へ出力する照査信号部と、前記増幅回路の帰還出力をそのまま帰還入力として前記増幅回路に入力させるか、または前記帰還出力を遮断して前記照査信号を前記増幅回路へ入力させるかの選択を行う選択器と、前記増幅回路の前記帰還出力が入力され前記共振周波数の信号成分のみを通過させる共振周波数用フィルタ回路と、この共振周波数用フィルタ回路を通過した信号のレベルを検出するレベル検出部と、このレベル検出部による信号レベルの検出結果に基づき、前記帰還出力の信号の周波数成分を判別する信号判別部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、常時発振されている発振信号の代わりに照査信号部にて生成された共振周波数の照査信号を選択器により選択して増幅回路に入力させることで、共振周波数用フィルタ回路に共振周波数の照査信号を入力させることができるので、信号判定部にて共振周波数の信号成分を検出できるか否かを確認することにより、共振周波数用フィルタ回路の健全性を確認することができる、という効果を奏する。また、同時に、発振回路に断線などの不具合が発生していないかなど、発振回路のぎ装の確認も行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる変周式ＡＴＳ車上装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施の形態２にかかる変周式ＡＴＳ車上装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる変周式ＡＴＳ車上受信装置、変周式ＡＴＳ車上装置、および変周式ＡＴＳ車上受信装置の健全性診断方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態にかかる変周式ＡＴＳ車上装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、変周式ＡＴＳ車上装置は、帰還回路を形成する車上子４と、この車上子４との間で発振回路を構成する増幅回路２０と、例えば電源投入時に照査信号を生成し出力する照査信号部１と、増幅回路２０の帰還出力１２または照査信号部１からの照査信号１１のいずれかを選択して増幅回路２０への帰還入力１３とする選択器２と、増幅回路２０の帰還出力１２が入力されそれぞれ所定の周波数成分のみを通過させるフィルタ回路８−１〜８−Ｎと、フィルタ回路８−１〜８−Ｎにそれぞれ接続され各出力の信号レベルの検出を行うレベル検出器９−１〜９−Ｎと、レベル検出器９−１〜９−Ｎの各出力の信号レベルを解析し、フィルタ回路８に入力された信号（帰還出力１２）の周波数を判別する信号判別部１０と、信号判別部１０の判別結果に基づいてフィルタ回路の健全性を判定する制御部１５と、を備えて構成される。
【００１５】
また、本実施の形態にかかる変周式ＡＴＳ車上受信装置は、増幅回路２０と、照査信号部１と、選択器２と、フィルタ回路８と、レベル検出器９と、信号判別部１０と、を備えて構成される。なお、変周式ＡＴＳ車上受信装置および変周式ＡＴＳ車上装置はともに図示しない列車に設置されている。
【００１６】
増幅回路２０は、帰還入力１３を増幅して車上子４に出力する増幅器３(第１の増幅器）と、車上子４の出力信号を増幅する増幅器５（第２の増幅器）と、増幅器５の出力信号の位相を調整する位相制御部６と、位相制御部６の出力信号の振幅を制御する振幅制御部７と、を備えて構成される。図１に示すように、選択器２は、車上子４と増幅回路２０とからなる発振回路の信号経路において、振幅制御部７と増幅器３との間に介在している。
【００１７】
車上子４は、増幅回路２０とともに発振回路を構成し、一定の発振周波数ｆ１（例えば、８０ｋＨｚ）の発振信号を常時発振している。以下、発振周波数ｆ１にて常時発振されている信号を常時発振信号といい、この周波数を常時発振周波数という。他方、鉄道の信号機の外方一定距離には地上子（図示せず）が設置されており、この地上子はコイルとコンデンサとを含む共振回路を内蔵している。地上子の共振回路の共振周波数は、常時発振周波数ｆ１よりも高周波の周波数であり、信号機の状態に応じて例えば複数の共振周波数を切り替えて設定可能である。本実施の形態では、地上子の共振周波数をｆ２〜ｆＮのいずれかとする。共振周波数ｆ２〜ｆＮにはそれぞれ列車の制限速度情報が対応づけられている。
【００１８】
車上子４が地上子の上方を通過し、車上子４と地上子とが電磁的に結合すると、車上子４の帰還特性が変化し、常時発振周波数が地上子の共振周波数に変周される。車上子の共振周波数を例えばｆ２とすると、車上子４は共振（変周）周波数ｆ２の信号を受信することとなる。
【００１９】
位相制御部６は、常時発振周波数で位相特性が正帰還となるように位相を調整する。また、振幅制御部７は、発振条件を満たすように増幅量を調整している。
【００２０】
照査信号部１は、後述のようにフィルタ回路８−１〜８−Ｎの健全性を確認するために、例えば電源投入時に共振周波数ｆ２〜ｆＮの照査信号１１を順次生成してこれらを増幅回路２０に出力することができる。照査信号部１は、例えばＤＤＳ（Direct Digital Synthesizer）の機能を有し、発振制御および周波数の選別を行う。
【００２１】
選択器２は、増幅回路２０の帰還出力１２をそのまま帰還入力１３として増幅回路２０に入力させるか、または帰還出力１２を遮断して照査信号１１を帰還入力１３として増幅回路２０（具体的には、増幅器３）へ入力させるかの選択を行う。特に、選択器１は、変周式ＡＴＳ車上受信装置の電源起動時に、照査信号部１からの照査信号１１を選択して増幅器３へ出力する。
【００２２】
フィルタ回路８−１は、発振周波数用フィルタ回路であり、常時発振周波数ｆ１の信号成分のみを通過させる周波数フィルタとして機能する。フィルタ回路８−２〜８−Ｎは、いずれも共振周波数用フィルタ回路であり、それぞれ共振周波数ｆ２〜ｆＮの信号成分のみを通過させる周波数フィルタとして機能する。なお、詳細には、フィルタ回路８−１〜８−Ｎは、各所定の周波数（ｆ１〜ｆＮ）を中心として一定の幅の信号成分を通過させる。
【００２３】
レベル検出器９−１〜９−Ｎはそれぞれフィルタ回路８−１〜８−Ｎに接続され、フィルタ回路８−１〜８−Ｎを通過した各信号成分のレベルを検出する。
【００２４】
信号判別部１０は、レベル検出部９−１〜９−Ｎの各出力の信号レベルを解析し、帰還出力１２の信号の周波数を判別する。
【００２５】
次に、上述のように構成された本実施の形態の動作について、図１を参照して説明する。常時発振時および変周時における動作は従来と同様であるので、以下では例えば電源投入時に照査信号１１を用いてフィルタ回路８−１〜８−Ｎの健全性を確認する際の動作について説明する。
【００２６】
電源投入時に、照査信号部１にて照査信号１１が生成され、この照査信号１１は選択器２に出力される。選択器２では、通常運用時は常時発振信号である帰還出力１２を選択して増幅器３に出力するが、電源投入時はフィルタの健全性を確認するために共振周波数と同じ周波数を有する照査信号１１を選択して増幅器３に出力する。つまり、照査信号１１を発振回路に送出することにより、車上子４が共振周波数を有する地上子と電磁的に結合した状態を模擬している。なお、照査信号部１は、共振周波数ｆ２〜ｆＮの照査信号１１をそれぞれ一定時間生成して順次出力するものとする。したがって、共振周波数ｆ２〜ｆＮの照査信号１１が順次増幅器３に入力される。
【００２７】
続いて、選択器２で選択された照査信号１１は、増幅器３にて増幅され、車上子４に送られる。さらに、照査信号１１は、車上子４を経て増幅器５にて増幅され、位相制御部６と振幅制御部７を経た後に、フィルタ回路８へと送信される。
【００２８】
次に、フィルタ回路８−１〜８−Ｎでは、振幅制御部７からの出力に対して、それぞれ周波数がｆ１〜ｆＮの信号成分のみを通過させる。さらに、レベル検出部９−１〜９−Ｎでは、フィルタ回路８−１〜８−Ｎを通過した各信号成分のレベルが検出され、各々の検出結果は信号判別部１０に出力される。
【００２９】
信号判別部１０では、レベル検出部９における信号レベルの検出結果に基づき、信号に含まれている周波数成分を判別する。照査信号１１が例えば共振周波数ｆ２の信号である場合に、フィルタ回路８−１〜８〜Ｎが正常に機能していれば、フィルタ回路８−２を通過した信号成分のみが一定のレベルに達して信号判別部１０にて検出されるはずである。従って、信号判別部１０による信号判別結果からフィルタ回路８の健全性、この場合はとりわけフィルタ回路８−２の健全性を確認することができる。さらに、制御部１５では、照査信号部１から取得した照査信号１１の共振周波数に関する情報に基づき、その共振周波数と信号判別結果とを比較することにより、双方が一致する場合はフィルタ回路８が正常であると判定し、双方が一致しない場合は故障が発生していると判定する。
【００３０】
以上の動作を共振周波数ｆ２〜ｆＮについて順次行い、フィルタ回路８−２〜８−Ｎの健全性を直接確認した後に、選択器２を切り替えて常時発振信号を増幅回路２０および車上子４からなる発振回路に生成させる。すなわち、本実施の形態では、電源投入時に、共振周波数ｆ２〜ｆＮの信号をそれぞれフィルタ回路８−２〜８−Ｎにて認識できるか否かを確認する。
【００３１】
なお、常時発振信号が発振されている通常運用時は、常時発振周波数ｆ１の信号がフィルタ回路８に入力されることになるので、信号判別部１０にて周波数ｆ１の成分が検出されるか否かを確認することにより、フィルタ回路８−１の健全性も直接確認することができる。
【００３２】
本実施の形態によれば、常時発振信号の代わりに照査信号部１にて生成された共振周波数の照査信号１１を選択器２により選択して増幅回路２０に入力させ、信号判定部１０にて共振周波数の信号成分を検出できるか否かを確認することにより、共振周波数用フィルタ回路であるフィルタ回路８−２〜８−Ｎの健全性を確認することができる。
【００３３】
特に、電源投入時に、照査信号１１を生成してフィルタ回路８−２〜８−Ｎの健全性を確認することで、列車の通常の運行動作に影響を与えることなく、列車の走行開始前に機能確認をすることができ、ＡＴＳ装置の信頼性が高まる。
【００３４】
また、本実施の形態では、照査信号１１を通常運用時に使用する回路構成である増幅器３、車上子４、増幅器５、位相制御部６、および振幅制御部７を経てフィルタ回路８に入力させるようにしたので、フィルタ回路の健全性を確認するための回路構成が簡単で済むとともに、発振回路内に断線などの不具合が発生していないかなど、発振回路のぎ装の確認も行うことができる。
【００３５】
また、本実施の形態によれば、通常運用時に、信号判別部１０にて常時発振信号を検出できるか否かを確認することで、フィルタ回路８−１の健全性および発振回路のぎ装の確認を行うことができる。
【００３６】
なお、フィルタ回路８−２〜８−Ｎの健全性の確認は、制御部１５にて詳細に行うことができる。制御部１５は、信号判別部１０の判別した周波数と照査信号部１から情報を取得して予め既知の照査信号１１の共振周波数とを比較し、双方が一致するか否かにより健全性の確認を行う。
【００３７】
また、本実施の形態では、増幅回路２０の構成例として図１の例を示したがその他の構成も可能である。
【００３８】
実施の形態２．
図２は、本実施の形態にかかる変周式ＡＴＳ車上装置の構成を示すブロック図である。図２では、図１と比較して選択器２が設けられておらず、照査信号部１にて生成された照査信号１１がフィルタ回路８−１〜８−Ｎに直接入力される構成である。図２におけるその他の構成は図１と同様であり、そのため図１と同一の構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３９】
本実施の形態では、例えば電源投入時に照査信号部１にて生成された照査信号１１が
フィルタ回路８−１〜８−Ｎに入力される。また、照査信号部１は、実施の形態１と同様に、共振周波数ｆ２〜ｆＮの信号を順次生成して出力する。また、車上子４および増幅回路２０からなる発振回路から出力された常時発振信号も、照査信号１１と同時にフィルタ回路８−１〜８−Ｎに入力される。
【００４０】
従って、フィルタ回路８には照査信号１１と常時発振信号の畳重信号が入力され、フィルタ回路８−１〜８〜Ｎが正常に機能している限り、信号判別部１０により共振周波数と常時発振周波数の両方の周波数成分の存在を確認できることになる。
【００４１】
本実施の形態によれば、フィルタ回路８−１〜８−Ｎの健全性を確認することができる。例えば、共振周波数ｆ２の照査信号１１を発生させた場合に、信号判定部１０にて周波数ｆ２の信号を判別したときには、フィルタ回路８−２の健全性が確認される。また、信号判定部１０にて周波数ｆ１の信号を判別したときには、フィルタ回路８−１の健全性が確認される。仮に、周波数ｆ１、ｆ２のいずれかまたは両方の周波数を判別できなかった場合には、フィルタ回路８−１、８−２のいずれかまたは両方が故障していると判定することができる。
【００４２】
また、本実施の形態によれば、フィルタ回路８−１を介して常時発振信号を検出することにより、発振回路のぎ装も確認することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、本発明にかかる変周式ＡＴＳ車上受信装置、変周式ＡＴＳ車上装置、および変周式ＡＴＳ車上受信装置の健全性診断方法は、鉄道用の列車保安に有用であり、かつ自己診断に適している。
【符号の説明】
【００４４】
１ 照査信号部
２ 選択器
３，５ 増幅器
４ 車上子
６ 位相制御部
７ 振幅制御部
８ フィルタ回路
９ レベル検出部
１０ 信号判別部
１１ 照査信号
１２ 帰還出力
１３ 帰還入力
１５ 制御部
２０ 増幅回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道用の列車保安に使用する変周式自動列車停止（ＡＴＳ：Automatic Train Stop）装置に関し、特に変周式ＡＴＳ車上受信装置、変周式ＡＴＳ車上装置、および変周式ＡＴＳ車上受信装置の健全性診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＴＳ装置は、列車の安全運行を確保するために、列車が停止信号を無視し、あるいは誤認して進行を続ける場合、自動的にブレーキをかけて列車を停止させ、衝突事故を防止する装置である。
【０００３】
かかるＡＴＳ装置の一例として、変周式ＡＴＳ装置が採用されている。変周式ＡＴＳ装置では、路線上の各信号機の位置から一定距離外方の地上に、信号機情報に応じて共振周波数が制御される共振回路を内蔵した地上子が設置される。他方、車上にはＡＴＳ車上装置が設けられ、このＡＴＳ車上装置には一定周波数の信号を常時発振する発振回路が含まれている。
【０００４】
ここで、ＡＴＳ車上装置の発振周波数と地上子の共振周波数とが一致しているような場合には何等の変化も生じないが、もし地上子の共振周波数が車上の発振周波数と異なる場合は、車上の発振回路が地上子の上方を通過するに際し、その発振周波数が一時的に地上子の共振周波数に引き込まれて変化する。この周波数変化を変周といい、この変周により車両に対して制御をかける方式が変周式である。
【０００５】
従来のＡＴＳ車上受信装置としては例えば特許文献１に開示された車上用変周式ＡＴＳ受信装置があり、この装置は、入力回路、フィルタ、位相回路、アンプ、および出力回路から構成されている。
【０００６】
また、上述のように、従来のＡＴＳ車上受信装置では、車上子を帰還回路とした発振回路が常時一定周波数で発振しており、その発振周波数よりも高い共振周波数と結合することにより、発振周波数が共振周波数に変周する。また、従来のＡＴＳ車上受信装置では、共振周波数用のフィルタ回路を用いて変周時における共振周波数の信号を検出することにより、地上からの情報を受信している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３０４５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の技術によれば、共振周波数用のフィルタ回路は地上子と車上子とが電磁的に結合した時のみ機能することとなり、その時点まではフィルタ回路が正常に動作するか否かは不明であり、従って予めフィルタ回路の健全性を確認できないという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、フィルタ回路の健全性を確認することができる変周式ＡＴＳ車上受信装置、変周式ＡＴＳ車上装置、および変周式ＡＴＳ車上受信装置の健全性診断方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる変周式ＡＴＳ車上受信装置は、帰還回路としての車上子との間で発振回路を構成する増幅回路を有し、前記車上子と地上子とが電磁的に結合していないときには一定の発振周波数の発振信号を常時出力するとともに、前記車上子が前記地上子と電磁的に結合しているときには前記発振周波数から前記地上子の共振周波数へ変周された変周信号を前記車上子を介して受信する変周式ＡＴＳ車上受信装置であって、前記共振周波数の照査信号を生成しこの照査信号を前記増幅回路へ出力する照査信号部と、前記増幅回路の帰還出力をそのまま帰還入力として前記増幅回路に入力させるか、または前記帰還出力を遮断して前記照査信号を前記増幅回路へ入力させるかの選択を行う選択器と、前記増幅回路の前記帰還出力が入力され前記共振周波数の信号成分のみを通過させる共振周波数用フィルタ回路と、この共振周波数用フィルタ回路を通過した信号のレベルを検出するレベル検出部と、このレベル検出部による信号レベルの検出結果に基づき、前記帰還出力の信号の周波数成分を判別する信号判別部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、常時発振されている発振信号の代わりに照査信号部にて生成された共振周波数の照査信号を選択器により選択して増幅回路に入力させることで、共振周波数用フィルタ回路に共振周波数の照査信号を入力させることができるので、信号判定部にて共振周波数の信号成分を検出できるか否かを確認することにより、共振周波数用フィルタ回路の健全性を確認することができる、という効果を奏する。また、同時に、発振回路に断線などの不具合が発生していないかなど、発振回路のぎ装の確認も行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる変周式ＡＴＳ車上装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施の形態２にかかる変周式ＡＴＳ車上装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる変周式ＡＴＳ車上受信装置、変周式ＡＴＳ車上装置、および変周式ＡＴＳ車上受信装置の健全性診断方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態にかかる変周式ＡＴＳ車上装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、変周式ＡＴＳ車上装置は、帰還回路を形成する車上子４と、この車上子４との間で発振回路を構成する増幅回路２０と、例えば電源投入時に照査信号を生成し出力する照査信号部１と、増幅回路２０の帰還出力１２または照査信号部１からの照査信号１１のいずれかを選択して増幅回路２０への帰還入力１３とする選択器２と、増幅回路２０の帰還出力１２が入力されそれぞれ所定の周波数成分のみを通過させるフィルタ回路８−１〜８−Ｎと、フィルタ回路８−１〜８−Ｎにそれぞれ接続され各出力の信号レベルの検出を行うレベル検出器９−１〜９−Ｎと、レベル検出器９−１〜９−Ｎの各出力の信号レベルを解析し、フィルタ回路８に入力された信号（帰還出力１２）の周波数を判別する信号判別部１０と、信号判別部１０の判別結果に基づいてフィルタ回路の健全性を判定する制御部１５と、を備えて構成される。
【００１５】
また、本実施の形態にかかる変周式ＡＴＳ車上受信装置は、増幅回路２０と、照査信号部１と、選択器２と、フィルタ回路８と、レベル検出器９と、信号判別部１０と、を備えて構成される。なお、変周式ＡＴＳ車上受信装置および変周式ＡＴＳ車上装置はともに図示しない列車に設置されている。
【００１６】
増幅回路２０は、帰還入力１３を増幅して車上子４に出力する増幅器３(第１の増幅器）と、車上子４の出力信号を増幅する増幅器５（第２の増幅器）と、増幅器５の出力信号の位相を調整する位相制御部６と、位相制御部６の出力信号の振幅を制御する振幅制御部７と、を備えて構成される。図１に示すように、選択器２は、車上子４と増幅回路２０とからなる発振回路の信号経路において、振幅制御部７と増幅器３との間に介在している。
【００１７】
車上子４は、増幅回路２０とともに発振回路を構成し、一定の発振周波数ｆ１（例えば、８０ｋＨｚ）の発振信号を常時発振している。以下、発振周波数ｆ１にて常時発振されている信号を常時発振信号といい、この周波数を常時発振周波数という。他方、鉄道の信号機の外方一定距離には地上子（図示せず）が設置されており、この地上子はコイルとコンデンサとを含む共振回路を内蔵している。地上子の共振回路の共振周波数は、常時発振周波数ｆ１よりも高周波の周波数であり、信号機の状態に応じて例えば複数の共振周波数を切り替えて設定可能である。本実施の形態では、地上子の共振周波数をｆ２〜ｆＮのいずれかとする。共振周波数ｆ２〜ｆＮにはそれぞれ列車の制限速度情報が対応づけられている。
【００１８】
車上子４が地上子の上方を通過し、車上子４と地上子とが電磁的に結合すると、車上子４の帰還特性が変化し、常時発振周波数が地上子の共振周波数に変周される。車上子の共振周波数を例えばｆ２とすると、車上子４は共振（変周）周波数ｆ２の信号を受信することとなる。
【００１９】
位相制御部６は、常時発振周波数で位相特性が正帰還となるように位相を調整する。また、振幅制御部７は、発振条件を満たすように増幅量を調整している。
【００２０】
照査信号部１は、後述のようにフィルタ回路８−１〜８−Ｎの健全性を確認するために、例えば電源投入時に共振周波数ｆ２〜ｆＮの照査信号１１を順次生成してこれらを増幅回路２０に出力することができる。照査信号部１は、例えばＤＤＳ（Direct Digital Synthesizer）の機能を有し、発振制御および周波数の選別を行う。
【００２１】
選択器２は、増幅回路２０の帰還出力１２をそのまま帰還入力１３として増幅回路２０に入力させるか、または帰還出力１２を遮断して照査信号１１を帰還入力１３として増幅回路２０（具体的には、増幅器３）へ入力させるかの選択を行う。特に、選択器１は、変周式ＡＴＳ車上受信装置の電源起動時に、照査信号部１からの照査信号１１を選択して増幅器３へ出力する。
【００２２】
フィルタ回路８−１は、発振周波数用フィルタ回路であり、常時発振周波数ｆ１の信号成分のみを通過させる周波数フィルタとして機能する。フィルタ回路８−２〜８−Ｎは、いずれも共振周波数用フィルタ回路であり、それぞれ共振周波数ｆ２〜ｆＮの信号成分のみを通過させる周波数フィルタとして機能する。なお、詳細には、フィルタ回路８−１〜８−Ｎは、各所定の周波数（ｆ１〜ｆＮ）を中心として一定の幅の信号成分を通過させる。
【００２３】
レベル検出器９−１〜９−Ｎはそれぞれフィルタ回路８−１〜８−Ｎに接続され、フィルタ回路８−１〜８−Ｎを通過した各信号成分のレベルを検出する。
【００２４】
信号判別部１０は、レベル検出部９−１〜９−Ｎの各出力の信号レベルを解析し、帰還出力１２の信号の周波数を判別する。
【００２５】
次に、上述のように構成された本実施の形態の動作について、図１を参照して説明する。常時発振時および変周時における動作は従来と同様であるので、以下では例えば電源投入時に照査信号１１を用いてフィルタ回路８−１〜８−Ｎの健全性を確認する際の動作について説明する。
【００２６】
電源投入時に、照査信号部１にて照査信号１１が生成され、この照査信号１１は選択器２に出力される。選択器２では、通常運用時は常時発振信号である帰還出力１２を選択して増幅器３に出力するが、電源投入時はフィルタの健全性を確認するために共振周波数と同じ周波数を有する照査信号１１を選択して増幅器３に出力する。つまり、照査信号１１を発振回路に送出することにより、車上子４が共振周波数を有する地上子と電磁的に結合した状態を模擬している。なお、照査信号部１は、共振周波数ｆ２〜ｆＮの照査信号１１をそれぞれ一定時間生成して順次出力するものとする。したがって、共振周波数ｆ２〜ｆＮの照査信号１１が順次増幅器３に入力される。
【００２７】
続いて、選択器２で選択された照査信号１１は、増幅器３にて増幅され、車上子４に送られる。さらに、照査信号１１は、車上子４を経て増幅器５にて増幅され、位相制御部６と振幅制御部７を経た後に、フィルタ回路８へと送信される。
【００２８】
次に、フィルタ回路８−１〜８−Ｎでは、振幅制御部７からの出力に対して、それぞれ周波数がｆ１〜ｆＮの信号成分のみを通過させる。さらに、レベル検出部９−１〜９−Ｎでは、フィルタ回路８−１〜８−Ｎを通過した各信号成分のレベルが検出され、各々の検出結果は信号判別部１０に出力される。
【００２９】
信号判別部１０では、レベル検出部９における信号レベルの検出結果に基づき、信号に含まれている周波数成分を判別する。照査信号１１が例えば共振周波数ｆ２の信号である場合に、フィルタ回路８−１〜８〜Ｎが正常に機能していれば、フィルタ回路８−２を通過した信号成分のみが一定のレベルに達して信号判別部１０にて検出されるはずである。従って、信号判別部１０による信号判別結果からフィルタ回路８の健全性、この場合はとりわけフィルタ回路８−２の健全性を確認することができる。さらに、制御部１５では、照査信号部１から取得した照査信号１１の共振周波数に関する情報に基づき、その共振周波数と信号判別結果とを比較することにより、双方が一致する場合はフィルタ回路８が正常であると判定し、双方が一致しない場合は故障が発生していると判定する。
【００３０】
以上の動作を共振周波数ｆ２〜ｆＮについて順次行い、フィルタ回路８−２〜８−Ｎの健全性を直接確認した後に、選択器２を切り替えて常時発振信号を増幅回路２０および車上子４からなる発振回路に生成させる。すなわち、本実施の形態では、電源投入時に、共振周波数ｆ２〜ｆＮの信号をそれぞれフィルタ回路８−２〜８−Ｎにて認識できるか否かを確認する。
【００３１】
なお、常時発振信号が発振されている通常運用時は、常時発振周波数ｆ１の信号がフィルタ回路８に入力されることになるので、信号判別部１０にて周波数ｆ１の成分が検出されるか否かを確認することにより、フィルタ回路８−１の健全性も直接確認することができる。
【００３２】
本実施の形態によれば、常時発振信号の代わりに照査信号部１にて生成された共振周波数の照査信号１１を選択器２により選択して増幅回路２０に入力させ、信号判定部１０にて共振周波数の信号成分を検出できるか否かを確認することにより、共振周波数用フィルタ回路であるフィルタ回路８−２〜８−Ｎの健全性を確認することができる。
【００３３】
特に、電源投入時に、照査信号１１を生成してフィルタ回路８−２〜８−Ｎの健全性を確認することで、列車の通常の運行動作に影響を与えることなく、列車の走行開始前に機能確認をすることができ、ＡＴＳ装置の信頼性が高まる。
【００３４】
また、本実施の形態では、照査信号１１を通常運用時に使用する回路構成である増幅器３、車上子４、増幅器５、位相制御部６、および振幅制御部７を経てフィルタ回路８に入力させるようにしたので、フィルタ回路の健全性を確認するための回路構成が簡単で済むとともに、発振回路内に断線などの不具合が発生していないかなど、発振回路のぎ装の確認も行うことができる。
【００３５】
また、本実施の形態によれば、通常運用時に、信号判別部１０にて常時発振信号を検出できるか否かを確認することで、フィルタ回路８−１の健全性および発振回路のぎ装の確認を行うことができる。
【００３６】
なお、フィルタ回路８−２〜８−Ｎの健全性の確認は、制御部１５にて詳細に行うことができる。制御部１５は、信号判別部１０の判別した周波数と照査信号部１から情報を取得して予め既知の照査信号１１の共振周波数とを比較し、双方が一致するか否かにより健全性の確認を行う。
【００３７】
また、本実施の形態では、増幅回路２０の構成例として図１の例を示したがその他の構成も可能である。
【００３８】
実施の形態２．
図２は、本実施の形態にかかる変周式ＡＴＳ車上装置の構成を示すブロック図である。図２では、図１と比較して選択器２が設けられておらず、照査信号部１にて生成された照査信号１１がフィルタ回路８−１〜８−Ｎに直接入力される構成である。図２におけるその他の構成は図１と同様であり、そのため図１と同一の構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３９】
本実施の形態では、例えば電源投入時に照査信号部１にて生成された照査信号１１が
フィルタ回路８−１〜８−Ｎに入力される。また、照査信号部１は、実施の形態１と同様に、共振周波数ｆ２〜ｆＮの信号を順次生成して出力する。また、車上子４および増幅回路２０からなる発振回路から出力された常時発振信号も、照査信号１１と同時にフィルタ回路８−１〜８−Ｎに入力される。
【００４０】
従って、フィルタ回路８には照査信号１１と常時発振信号の畳重信号が入力され、フィルタ回路８−１〜８〜Ｎが正常に機能している限り、信号判別部１０により共振周波数と常時発振周波数の両方の周波数成分の存在を確認できることになる。
【００４１】
本実施の形態によれば、フィルタ回路８−１〜８−Ｎの健全性を確認することができる。例えば、共振周波数ｆ２の照査信号１１を発生させた場合に、信号判定部１０にて周波数ｆ２の信号を判別したときには、フィルタ回路８−２の健全性が確認される。また、信号判定部１０にて周波数ｆ１の信号を判別したときには、フィルタ回路８−１の健全性が確認される。仮に、周波数ｆ１、ｆ２のいずれかまたは両方の周波数を判別できなかった場合には、フィルタ回路８−１、８−２のいずれかまたは両方が故障していると判定することができる。
【００４２】
また、本実施の形態によれば、フィルタ回路８−１を介して常時発振信号を検出することにより、発振回路のぎ装も確認することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、本発明にかかる変周式ＡＴＳ車上受信装置、変周式ＡＴＳ車上装置、および変周式ＡＴＳ車上受信装置の健全性診断方法は、鉄道用の列車保安に有用であり、かつ自己診断に適している。
【符号の説明】
【００４４】
１ 照査信号部
２ 選択器
３，５ 増幅器
４ 車上子
６ 位相制御部
７ 振幅制御部
８ フィルタ回路
９ レベル検出部
１０ 信号判別部
１１ 照査信号
１２ 帰還出力
１３ 帰還入力
１５ 制御部
２０ 増幅回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帰還回路としての車上子との間で発振回路を構成する増幅回路を有し、
前記車上子と地上子とが電磁的に結合していないときには一定の発振周波数の発振信号を常時出力するとともに、前記車上子が前記地上子と電磁的に結合しているときには前記発振周波数から前記地上子の共振周波数へ変周された変周信号を前記車上子を介して受信する変周式ＡＴＳ車上受信装置であって、
前記共振周波数の照査信号を生成しこの照査信号を前記増幅回路へ出力する照査信号部と、
前記増幅回路の帰還出力をそのまま帰還入力として前記増幅回路に入力させるか、または前記帰還出力を遮断して前記照査信号を前記増幅回路へ入力させるかの選択を行う選択器と、
前記増幅回路の前記帰還出力が入力され、前記共振周波数の信号成分のみを通過させる共振周波数用フィルタ回路と、
この共振周波数用フィルタ回路を通過した信号のレベルを検出するレベル検出部と、
このレベル検出部による信号レベルの検出結果に基づき、前記帰還出力の信号の周波数成分を判別する信号判別部と、
を備えることを特徴とする変周式ＡＴＳ車上受信装置。
【請求項２】
前記選択器は、電源投入時に、前記照査信号を選択して前記増幅回路へ入力させることを特徴とする請求項１に記載の変周式ＡＴＳ車上受信装置。
【請求項３】
前記増幅回路の前記帰還出力が入力され、前記発振周波数の信号成分のみを通過させる発振周波数用フィルタ回路を備え、
前記レベル検出部は、前記発振周波数用フィルタ回路を通過した信号のレベルも検出することを特徴とする請求項１または２に記載の変周式ＡＴＳ車上受信装置。
【請求項４】
前記増幅回路は、前記帰還入力を増幅して前記車上子に出力する第１の増幅器と、前記車上子の出力信号を増幅する第２の増幅器と、この第２の増幅器の出力信号の位相を調整する位相制御部と、この位相制御部の出力信号の振幅を制御する振幅制御部と、を備え、 前記選択器は、前記発振回路の信号経路において、前記振幅制御部と前記第１の増幅器との間に介在していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の変周式ＡＴＳ車上受信装置。
【請求項５】
前記車上子と、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の変周式ＡＴＳ車上受信装置と、
前記選択器が前記照査信号を選択したときに、前記信号判別部の判別した周波数と前記共振周波数とを比較して前記共振周波数用フィルタ回路の健全性を判定する制御部と、
を備えることを特徴とする変周式ＡＴＳ車上装置。
【請求項６】
帰還回路としての車上子との間で発振回路を構成する増幅回路を有し、
前記車上子と地上子とが電磁的に結合していないときには一定の発振周波数の発振信号を常時出力するとともに、前記車上子が前記地上子と電磁的に結合しているときには前記発振周波数から前記地上子の共振周波数へ変周された変周信号を前記車上子を介して受信する変周式ＡＴＳ車上受信装置の健全性診断方法であって、
照査信号部にて前記共振周波数の照査信号を生成し、この照査信号を前記増幅回路の帰還出力の代わりに帰還入力として前記増幅回路へ入力させるステップと、
前記共振周波数の信号成分のみを通過させる共振周波数用フィルタ回路に前記増幅回路の前記帰還出力を入力させるステップと、
前記共振周波数用フィルタ回路を通過した信号成分のレベルをレベル検出部にて検出するステップと、
前記レベル検出部による信号レベルの検出結果に基づき、前記帰還出力の信号の周波数成分を判別するステップと、
を含むことを特徴とする変周式ＡＴＳ車上受信装置の健全性診断方法。
【請求項７】
帰還回路としての車上子との間で発振回路を構成する増幅回路を有し、
前記車上子と地上子とが電磁的に結合していないときには一定の発振周波数の発振信号を常時出力するとともに、前記車上子が前記地上子と電磁的に結合しているときには前記発振周波数から前記地上子の共振周波数へ変周された変周信号を前記車上子を介して受信する変周式ＡＴＳ車上受信装置であって、
前記増幅回路の出力信号が入力され、前記共振周波数の信号成分のみを通過させる共振周波数用フィルタ回路と、
前記増幅回路の出力信号が入力され、前記発振周波数の信号成分のみを通過させる発振周波数用フィルタ回路と、
前記共振周波数の照査信号を生成しこの照査信号を前記共振周波数用フィルタ回路および前記発振周波数用フィルタ回路へ出力する照査信号部と、
前記共振周波数用フィルタ回路および前記発振周波数用フィルタ回路をそれぞれ通過した各信号のレベルを検出するレベル検出部と、
このレベル検出部による信号レベルの検出結果に基づき、前記増幅回路の出力信号の周波数成分を判別する信号判別部と、
を備えることを特徴とする変周式ＡＴＳ車上受信装置。
【請求項１】
帰還回路としての車上子との間で発振回路を構成する増幅回路を有し、
前記車上子と地上子とが電磁的に結合していないときには一定の発振周波数の発振信号を常時出力するとともに、前記車上子が前記地上子と電磁的に結合しているときには前記発振周波数から前記地上子の共振周波数へ変周された変周信号を前記車上子を介して受信する変周式ＡＴＳ車上受信装置であって、
前記共振周波数の照査信号を生成しこの照査信号を前記増幅回路へ出力する照査信号部と、
前記増幅回路の帰還出力をそのまま帰還入力として前記増幅回路に入力させるか、または前記帰還出力を遮断して前記照査信号を前記増幅回路へ入力させるかの選択を行う選択器と、
前記増幅回路の前記帰還出力が入力され、前記共振周波数の信号成分のみを通過させる共振周波数用フィルタ回路と、
この共振周波数用フィルタ回路を通過した信号のレベルを検出するレベル検出部と、
このレベル検出部による信号レベルの検出結果に基づき、前記帰還出力の信号の周波数成分を判別する信号判別部と、
を備えることを特徴とする変周式ＡＴＳ車上受信装置。
【請求項２】
前記選択器は、電源投入時に、前記照査信号を選択して前記増幅回路へ入力させることを特徴とする請求項１に記載の変周式ＡＴＳ車上受信装置。
【請求項３】
前記増幅回路の前記帰還出力が入力され、前記発振周波数の信号成分のみを通過させる発振周波数用フィルタ回路を備え、
前記レベル検出部は、前記発振周波数用フィルタ回路を通過した信号のレベルも検出することを特徴とする請求項１または２に記載の変周式ＡＴＳ車上受信装置。
【請求項４】
前記増幅回路は、前記帰還入力を増幅して前記車上子に出力する第１の増幅器と、前記車上子の出力信号を増幅する第２の増幅器と、この第２の増幅器の出力信号の位相を調整する位相制御部と、この位相制御部の出力信号の振幅を制御する振幅制御部と、を備え、 前記選択器は、前記発振回路の信号経路において、前記振幅制御部と前記第１の増幅器との間に介在していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の変周式ＡＴＳ車上受信装置。
【請求項５】
前記車上子と、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の変周式ＡＴＳ車上受信装置と、
前記選択器が前記照査信号を選択したときに、前記信号判別部の判別した周波数と前記共振周波数とを比較して前記共振周波数用フィルタ回路の健全性を判定する制御部と、
を備えることを特徴とする変周式ＡＴＳ車上装置。
【請求項６】
帰還回路としての車上子との間で発振回路を構成する増幅回路を有し、
前記車上子と地上子とが電磁的に結合していないときには一定の発振周波数の発振信号を常時出力するとともに、前記車上子が前記地上子と電磁的に結合しているときには前記発振周波数から前記地上子の共振周波数へ変周された変周信号を前記車上子を介して受信する変周式ＡＴＳ車上受信装置の健全性診断方法であって、
照査信号部にて前記共振周波数の照査信号を生成し、この照査信号を前記増幅回路の帰還出力の代わりに帰還入力として前記増幅回路へ入力させるステップと、
前記共振周波数の信号成分のみを通過させる共振周波数用フィルタ回路に前記増幅回路の前記帰還出力を入力させるステップと、
前記共振周波数用フィルタ回路を通過した信号成分のレベルをレベル検出部にて検出するステップと、
前記レベル検出部による信号レベルの検出結果に基づき、前記帰還出力の信号の周波数成分を判別するステップと、
を含むことを特徴とする変周式ＡＴＳ車上受信装置の健全性診断方法。
【請求項７】
帰還回路としての車上子との間で発振回路を構成する増幅回路を有し、
前記車上子と地上子とが電磁的に結合していないときには一定の発振周波数の発振信号を常時出力するとともに、前記車上子が前記地上子と電磁的に結合しているときには前記発振周波数から前記地上子の共振周波数へ変周された変周信号を前記車上子を介して受信する変周式ＡＴＳ車上受信装置であって、
前記増幅回路の出力信号が入力され、前記共振周波数の信号成分のみを通過させる共振周波数用フィルタ回路と、
前記増幅回路の出力信号が入力され、前記発振周波数の信号成分のみを通過させる発振周波数用フィルタ回路と、
前記共振周波数の照査信号を生成しこの照査信号を前記共振周波数用フィルタ回路および前記発振周波数用フィルタ回路へ出力する照査信号部と、
前記共振周波数用フィルタ回路および前記発振周波数用フィルタ回路をそれぞれ通過した各信号のレベルを検出するレベル検出部と、
このレベル検出部による信号レベルの検出結果に基づき、前記増幅回路の出力信号の周波数成分を判別する信号判別部と、
を備えることを特徴とする変周式ＡＴＳ車上受信装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−３１８１６（Ｐ２０１１−３１８１６Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８１７８３（Ｐ２００９−１８１７８３）
【出願日】平成２１年８月４日（２００９．８．４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月４日（２００９．８．４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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