JPH04137837A - 鉄道用情報伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は鉄道用情報伝送装置に関する。

〈従来の技術〉 従来、鉄道において例えばＡＴＣ（自動列車制御装置）
等には交流電化区間における情報伝送装置として電源同
期方式か採用されている。この方式は、送信装置におい
て電源周波数の高調波から搬送波を作成し、これを５０
Ｈｚ以下の周波数信号にて振幅変調を施して送信する。

受信装置においても同様に電源周波数の高調波から復調
用局部信号を作成して同期検波を行う。この方式である
と電源周波数か変動しても妨害波と搬送波の相対間隔を
一定にすることかでき、錯誤動作のおそれかなくなる。

〈発明か解決しようとする課題〉 ところで、従来の鉄道用情報伝送装置に使用されている
電源同期方式では、装置か複雑になり、地上及び車上の
スペース、コストか増大していた。

また使用する電源の周波数か変わると周波数に対応させ
て装置を備えなければならず、例えば使用している電源
周波数か異なる地域にまたかって鉄道車両か通過する場
合、電源同期方式によって情報伝送を行うことは非常に
困難であった。

本発明ではこのような従来の課題に鑑みてなされたもの
で、小型で電源の妨害波の影響を受けないてしかも十分
な伝送速度の得られる鉄道用情報伝送装置を提供するこ
とを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 このため本発明は、鉄道における電源周波数及びその高
調波雑音妨害の高い所で地上と車上間で情報伝送を行う
鉄道用情報伝送装置において、前記送信データをディジ
タルの送信データに変換して所定の順に分割し、分割し
た送信データを同期させて同時に出力するデータ作成手
段と、該データ作成手段により分割された送信データの
分割数に対応して設けられ、前記データ作成手段から出
力された送信データを互いに異なる伝送チャンネルに分
けて変調する変調手段と、該変調手段の各出力信号を加
算する加算手段と、を送信側に備え、該加算手段の出力
信号を互いに異なる各伝送チャンネル毎に分離する分離
手段と、前記各伝送チャンネルの数に対応して設けられ
、前記分離手段からの出力信号を各伝送チャンネル毎に
復調させる復調手段と、該復調手段から出力された各信
号を前記データ作成手段で作成された状態に合成する合
成手段と、を受信側に備えた。

〈作用〉 上記の構成によれば、送信側においてデータ作成手段に
より送信データはディジタルの送信データに変換され、
所定の順に分割され、同期して出力される。変調手段は
データ作成手段の出力信号を互いに異なる伝送チャンネ
ルに分けて変調し、変調された信号は加算手段により加
算されて受信側に出力される。受信側に出力された信号
は、各伝送チャンネル毎に設けられた復調手段により、
各伝送チャンネル毎に分離され、復調される。そして各
復調手段の出力信号は合成手段によりデータ作成手段て
作成された状態に合成され、元の送信データか復元され
る。これにより分割された伝送チャンネルの数に対応し
て伝送速度か増す。

〈実施例〉 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

本実施例においては、ディジタル入力信号で搬送波の周
波数を変化させる変調方式であり、回路構成か簡潔な周
波数偏移変調（以下、ＦＳＫと記す）方式を用いる。

本実施例を示す第１図において、送信側の送信装置ｌは
、入力条件、例えば先行列車の状態に基づいた許容速度
情報等を入力するデータ入力装置１１と、データ入力装
置１１の出力信号を後述する一連のフレーム構成のディ
ジタルの送信データに変換し、さらに作成したフレーム
を分割するデータ作成手段であるデータ作成器１２と、
変調手段てあって分割されたフレームの前半を例えば５
５０〜６００　Ｈｚの範囲内の第１伝送チヤンネル（以
後、チャンネル１と記す）てＦＳＫ変調する第１　ＦＳ
Ｋ変調器１３と、同しく変調手段であって分割されたフ
レームの後半を例えは６００〜６５０市の範囲内の第２
伝送チヤンネル（以後、チャンネル２と記す）でＦＳＸ
変調する第２ＦＳＫ変調器１４と、ＦＳＫ変調された信
号を加算する加算手段である加算器１５と、加算器１５
の出力信号を増幅する増幅器１６と、増幅器１６の出力
信号の交流成分を出力するトランス１７と、によって構
成され、送信装置ｌから出力された送信信号はレール３
に出力される。受信側の受信装置２は、トランス２Ｉを
介してレール３から入力した受信信号から使用している
伝送チャンネルの周波数帯域のみを抽出するキャリアフ
ィルタ２２と、キャリアフィルタ２２の出力信号からさ
らに電源周波数の高調波である妨害波を除去するフィル
タであるバンドエリミネーションフィルタ（以後、ＢＥ
Ｆと記す）２３と、復調手段てあってＢＥＦ２３から出
力された信号を例えばフィルタ等の分離手段によりチャ
ンネル１の周波数帯域に分離してＦＳＫ復調する第１　
ＦＳＫ復調器２４と、同じく復調手段てあってＢＥＦ２
３から出力された信号を例えばフィルタ等によりチャン
ネル２の周波数帯域に分離してＦＳＫ復調する第２ＦＳ
Ｋ復調器２５と、第１ＦＳＫ復調器２４と第２ＦＳＸ復
調器２５との出力信号を合成して元のディジタルの送信
データを作成する合成手段であるデータ合成器２６と、
データ合成器２６の出力信号の誤りチエツク等を行って
データ合成器２６の出力信号を解読する信号解読器２７
と、によって構成される。

次に動作を説明する。

電源の周波数か５０Ｈｚである場合、第２図のように電
源からは一般に電源周波数の高調波も出力され、この高
調波は信号を妨害する妨害波になる。

この妨害波は周波数が上がるにしたがって振幅か小さく
なり、信号への妨害波の影響か少なくなって有利である
か、逆に電源の周波数か変動した場合、周波数か上がる
と妨害波の周波数変動範囲も広がり、使用する信号の周
波数帯域が狭くなる。

したかって使用する信号の周波数帯域は３００〜６００
市程度か適当てあり、本実施例では第３図のように６０
０　Ｈｚ近傍のチャンネル１．２を使用する。

ＦＳＫ方式を用いた場合、伝送帯域と伝送速度の間に次
の制限か存在する。

Ｗ≧２ｆｍ・（１＋ｍ）＝Ｂ　・（１＋ｍ）但し、Ｗは
使用する周波数帯域であり、ｆｍは最高変調周波数であ
り、ｍは変調度であり、Ｂは伝送速度である。ここで一
般に使用されている変調度０．６７を用いると伝送速度
と使用する周波数帯域との関係は次のようになる。

Ｗ≧１．６７Ｂ したかって例えば上記チャンネルｌを使用して周波数帯
域か５５５〜５９４１−１ｚである場合の伝送速度は以
下のようになる。

この伝送速度を向上させる為、送信データを２つに分割
して分割した送信データを同期させて一度に送受信する
。

送信装置１のデータ作成器１２はデータ入力装置１１か
ら送信データか入力されると、第４図Ａのようなディジ
タルの送信データに変換する。即ち、データ作成器１２
は送信データの先頭に送信開始を示す開始フラグを付加
し、送信データの末尾に誤りチエツク用のＣＲＣコード
を付加し、送信データのフレームを形成する。尚、フレ
ームには末尾にエンドコードを付加するのか一般的であ
るか、本実施例では省略している。形成されたフレーム
はさらにデータ作成器１２にて第４図Ｂのような所定の
順に、即ち開始フラグと送信データの前半部とからなる
第１フレームと、送信データの後半部とＣＲＣコードと
からなる第２フレームとに分割される。第１．２フレー
ムは其々第１、第２ＦＳＫ変調器１４に同期して出力さ
れ、別々にＦＳＫ変調が行われる。その際、例えば第１
．２フレームは其々第３図のチャンネル１．２に割り当
てられる。また割り当てられたフレームの各ビットの「
１」、「０」に其々のチャンネルの２つの周波数を対応
させ、対応した周波数だけを出力させて「１」、「０」
を表す。例えばチャンネル１において送信データの「１
」、「０」は周波数ｆ１、ｆ２に対応させ、周波数ｆ１
か出力されていれば「１」を示し、周波数ｆ２か出力さ
れていれば「０」を示す。同じようにチャンネル２にお
いては「１」、「０」に周波数ｆ３、ｆ４を対応させる
。尚、ここて周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の値は第３
図のす、ｃ内て変動するか、変動しても妨害波の変動範
囲ａに入らないように各周波数を設定しておく。別々に
ＦＳＫ変調されたデータは加算器１５で合成され、増幅
器１６、トランス１７を介してレール３に送信信号とし
て出力される。この送信信号はレール３を介して受信装
置２に受信信号として入力される。入力された受信信号
はトランス２１を介してキャリアフィルタ２２にて、使
用する伝送チャンネルの周波数帯域のみが抽出され、Ｂ
ＥＦ２３でさらに妨害波が除去され、其々第１　ＦＳＸ
復調器２４、第２ＦＳＫ復調器２５てＦＳＫ復調されて
第４図Ｂのような第１．２フレームが復元される。デー
タ合成器２６は第１フレームの開始フラグを検出すると
第１、２フし一ムを共通の同期情報として所定の順、即
ち第１フレームの後ろに第２フレームを連結して第４図
Ａのような元のフレームに合成して信号解読器２７に出
力する。信号解読器２７は第４図Ａのフレームの末尾に
付加されたＣＲＣコードで誤りチエツクを行った後、フ
レームのディジタルの送信データか解読される。

かかる構成によれば、回路構成か簡潔なＦＳＫ変調方式
を用いて電源周波数の高調波である妨害波の周波数帯域
を避けた信号帯域で送受信を行うことにより、妨害波の
影響を受けることなく、送信装置ｌ、受信装置２を小型
化することか出来、またコストも低減出来る。さらに２
つの電源周波数にも容易に対応させることか出来る。即
ち２つの電源周波数の公倍数の周波数帯域近傍を使用す
ることにより、例えば車両か５０／　６０Ｈｚの切り換
え区間を通過する場合ても、特に２種類の送信装置、受
信装置を設ける必要もなく、送信装置、受信装置を共用
することか出来る。またディジタルデータのフレームを
２つに分割し、２つの周波数帯域を使用して同期させて
送受信を行うことにより、伝送速度を向上させることが
出来る。

またＢＥＦは容易に急峻な特性か得られ、妨害波除去用
として有効であるか、従来の鉄道用伝送装置では、ＢＥ
Ｆは故障時には全周波数帯域の信号を通過させてしまう
為、フェールセーフ性からＡＴＣ等では妨害波除去とし
て使用出来なかった。

しかしディジタル伝送を行うことにより、ＣＲＣコード
により高度の誤り検出機能を持っている為、妨害波によ
って伝送の途絶か発生しても、誤ったデータを受信しな
い様に出来るのて、ＢＥＦを使用することか可能となる
。

尚、実施例では通信方式としてＦＳＫ方式を用いたか、
これに限らずＰＳＫ　（位相偏移変調）方式を用いても
構わない。ＰＳＫ方式を用いた場合、第５図のようにｒ
ｏＯＪ、ｒｏｌＪ、　　ｒｌＯＪ、「１１」を其々Ｏ０
，９００，１８０°、２７０°に割り当てれば、フレー
ムを分割し、分割したフレームを同期させて送受信する
ことにより、同しように伝送速度を向上させることか出
来る。

また本実施例では送受信データのフレームを２つに分割
したか、３つ以上に分割しても構わない。

その場合、伝送速度は分割した数に応して増大する。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、ディジタルの情報
伝送を行い、ディジタルの送信データのフレームを分割
し、分割したフレームを同期させて伝送チャンネルを分
けて同時に送信することにより、電源同期方式を用いな
くても、電源の妨害波の影響を受けずに十分な伝送速度
を得ることか出来、鉄道用情報伝送装置の性能を向上さ
せることか出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
電源の妨害波の周波数分布図、第３図は第１図の信号説
明図、第４図は第１図の送信データの説明図、第５図は
第２実施例としてＰＳＫ方式を用いた場合の説明図であ
る。 Ｉ・・・送信装置　　２・・・受信装置　　３・・・レ
ール１２・・・データ作成器　　１３．１４・・・第１
、第２　ＦＳＫ変調器　　１５・・・加算器　　２３・
・・ＢＥＦ　　　２４．２５・・第１、第２ＦＳＫ復調
器　　２６・・・データ合成器特許比願人　東日本旅客
鉄道株式会社 日本信号株式会社 代理人　弁理士　　笹　島　　富二雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 鉄道における電源周波数及びその高調波雑音妨害の高い
   所で地上と車上間で情報伝送を行う鉄道用情報伝送装置
   において、 前記送信データをディジタルの送信データに変換して所
   定の順に分割し、分割した送信データを同期させて同時
   に出力するデータ作成手段と、該データ作成手段により
   分割された送信データの分割数に対応して設けられ、前
   記データ作成手段から出力された送信データを互いに異
   なる伝送チャンネルに分けて変調する変調手段と、 該変調手段の各出力信号を加算する加算手段と、を送信
   側に備え、 該加算手段の出力信号を互いに異なる各伝送チャンネル
   毎に分離する分離手段と、 前記各伝送チャンネルの数に対応して設けられ、前記分
   離手段からの出力信号を各伝送チャンネル毎に復調させ
   る復調手段と、 該復調手段から出力された各信号を前記データ作成手段
   で作成された状態に合成する合成手段と、を受信側に備
   えたことを特徴とする鉄道用情報伝送装置。