列車制御装置
【課題】地上側から車上側へ送信されるＡＴＣ信号の列車制御情報に対応させた位相変化の検出を容易化する。
【解決手段】地上装置から送信された振幅変調信号の搬送波の位相を検出して位相情報を出力する位相検出手段を、振幅変調信号を所定間隔でサンプリングするＡ／Ｄ変換器３１と、Ａ／Ｄ変換器３１から出力されるサプリングデータに基づいて、振幅変調信号の断続する各信号部分における搬送波と基本搬送波の相関値を算出するディジタル相関器３２と、ディジタル相関器３２で算出した相関値に基づいて、断続する各信号部分の相関値極大位置を検出し、互いに隣合う信号部分間の相関値極大位置の差から隣合う信号部分間の搬送波の相対的位相差を検出し、検出した位相差に基づいて位相情報を出力する位相差検出回路３３と、を備えて構成した。
【解決手段】地上装置から送信された振幅変調信号の搬送波の位相を検出して位相情報を出力する位相検出手段を、振幅変調信号を所定間隔でサンプリングするＡ／Ｄ変換器３１と、Ａ／Ｄ変換器３１から出力されるサプリングデータに基づいて、振幅変調信号の断続する各信号部分における搬送波と基本搬送波の相関値を算出するディジタル相関器３２と、ディジタル相関器３２で算出した相関値に基づいて、断続する各信号部分の相関値極大位置を検出し、互いに隣合う信号部分間の相関値極大位置の差から隣合う信号部分間の搬送波の相対的位相差を検出し、検出した位相差に基づいて位相情報を出力する位相差検出回路３３と、を備えて構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、列車制御情報に関し、特に、ＡＴＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）に好適な列車制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の列車制御装置は、地上側に設けられる地上装置と、列車側に搭載される車上装置とから構成され、地上装置から列車に向けて所定の列車制御信号を送信し、送信された列車制御信号を車上装置で受信して速度制御等の所定の列車制御を行うように構成されている。
【０００３】
この種の列車制御装置として、特許文献１に記載されているように、地上側から車上側へ送信する列車制御信号の搬送波の位相を列車制御情報と対応させ、地上側から搬送波の位相を所定の位相に変化させた列車制御信号を車上側に送信することにより、その位相に対応する列車制御情報を車上側に伝達するよう構成したものがある。
【０００４】
特許文献１に記載された列車制御装置は、所定周波数の搬送波を所定の列車制御情報に対応させた所定の位相で位相変調処理し、その位相変調信号を振幅変調処理して地上装置から車上装置へ送信する。車上装置は、受信した振幅変調信号における搬送波の位相を、ＰＬＬ回路を用いて検出し、検出した位相から列車制御情報を抽出し、抽出した列車制御情報に基づいて列車を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１３０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された従来の列車制御装置のように、振幅変調信号の搬送波の位相検出にＰＬＬ回路を用いる場合、入力信号に対して同期をとる必要がある。また、振幅変調信号の搬送波の位相変化を検出するためには、同期の捕捉、保持が必要である。更に、振幅変調信号のように搬送波のある部分が断続する信号の場合、同期の保持が難しい。このため、振幅変調信号の搬送波の位相を変化させて所定の列車制御情報を送信する機能を備えた列車制御装置において、搬送波の位相検出処理をより容易に行えるものが求められている。
【０００７】
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、振幅変調信号の搬送波の位相検出処理として相関処理を用いることにより、位相検出処理を容易化した列車制御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】
【０００８】
このため、本発明は、所定の周波数からなる基本搬送波を所定の列車制御情報に対応させた所定の位相に変化させる位相変調手段を備え、位相変調信号を振幅変調処理して車上装置に送信する地上装置と、該地上装置から送信された振幅変調信号における搬送波の位相を検出して位相情報を出力する位相検出手段を有し、該位相検出手段の位相情報から抽出した前記列車制御情報に基づいて列車を制御する列車制御手段を有する車上装置と、を備えた列車制御装置において、前記位相検出手段を、前記振幅変調信号を所定間隔でサンプリングして得られたサンプリングデータに基づいて、前記振幅変調信号の断続する各信号部分における搬送波と前記基本搬送波の相関値を算出する相関値算出手段と、該相関値算出手段から出力される各相関値に基づいて、断続する各信号部分の相関値極大位置を検出し、前記振幅変調信号の互いに隣合う信号部分間の相関値極大位置の差から前記隣合う信号部分間の搬送波の相対的位相差を検出し、検出した位相差に基づいて前記位相情報を出力する位相差検出手段と、を備えて構成したことを特徴とする。
【０００９】
かかる構成では、地上装置側において、所定の周波数からなる基本搬送波を位相変調手段で位相変調し、所定の列車制御情報に対応させた所定の位相に変化させ、その後、この位相変調信号を振幅変調処理して地上装置から送信する。車上装置側は、地上装置から送信された振幅変調信号を受信して位相検出手段へ入力する。位相検出手段では、相関値算出手段が、振幅変調信号を所定間隔でサンプリングして得られたサンプリングデータに基づいて、振幅変調信号の断続する各信号部分における搬送波と基本搬送波の相関値を算出する。位相差検出手段は、相関値算出手段から出力される各相関値に基づいて、断続する各信号部分の相関値極大位置を検出する。この相関値極大位置は、各信号部分における搬送波の位相が基本搬送波の位相と一致する位置であり、相関値極大位置の検出により各信号部分における搬送波の位相を知ることができる。その後、位相差検出手段は、振幅変調信号の互いに隣合う信号部分間の相関値極大位置の差（ずれ）から隣合う信号部分間の搬送波の相対的位相差を検出し、検出した位相差に基づいて位相情報を出力する。列車制御手段は、位相検出手段から出力される位相情報から列車制御情報を抽出し、その列車制御情報に基づいて列車の走行を制御する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の列車制御装置によれば、相関値算出手段を用いて、振幅変調信号の断続する各信号部分の搬送波と基本搬送波の相関値を算出し、位相差検出手段が、得られた各相関値に基づいて断続する各信号部分の相関値極大位置を検出し、振幅変調信号の互いに隣合う信号部分間の相関値極大位置の差（ずれ）から隣合う信号部分間の搬送波の相対的位相差を検出するよう構成したので、従来のＰＬＬ回路を用いる場合に比べて入力信号に対する同期の捕捉や保持処理が不要となり、搬送波の位相変化検出処理が容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る列車制御装置の第１実施形態を示す概略構成図である。
【図２】搬送波に副情報を付加した振幅変調波の波形例を示す図である。
【図３】第１実施形態の位相検出回路の構成を示すブロック図である。
【図４】ディジタル相関器の構成図である。
【図５】位相差算出動作の説明図である。
【図６】本発明に係る列車制御装置の第２実施形態の位相検出回路の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明に係る列車制御装置の第３実施形態の位相検出回路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】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の列車制御装置の第1実施形態の概略構成図を示す。
図１において、本実施形態の列車制御装置は、地上側に設けられている地上装置ａと、列車イに搭載した車上装置ｂと、を備えて構成されている。そして、地上装置ａから、先行列車との間隔及び進路の条件に応じた列車制御情報（例えば列車の許容速度情報等）に対応させたＡＴＣ信号を、図中右方向に進行している列車イが在線する軌道回路Ｔのレールの図中右端側から送信し、このＡＴＣ信号を車上装置ｂが受信すると、ＡＴＣ信号から前記列車制御情報を抽出し、抽出した列車制御情報に基づいて列車イの走行を制御するよう構成されている。軌道回路Ｔは、レールにより形成されていて、前後の軌道回路Ｔ′，Ｔ″を形成するレールとは、交流信号に対してそれぞれ電気的絶縁が図られている。尚、軌道回路Ｔのレールに送信する列車検知用の信号電流周波数と前後の軌道回路Ｔ′，Ｔ″のレールに送信する列車検知用の信号電流周波数を異ならせることで、軌道回路Ｔと前後の軌道回路Ｔ′，Ｔ″との電気的絶縁を不要とした無絶縁軌道回路であってもよい。
【００１３】
前記地上装置ａは、所定の周波数を有する基本搬送波ｆ０を発生させる搬送波発生回路１を有している。搬送波発生回路１から発生された基本搬送波ｆ０は、後述する移相回路４を介して変調回路２に入力される。前記変調回路２は、主情報選択回路３から入力された列車制御情報に対応させた変調波ｆ１又は変調波ｆ２で基本搬送波ｆ０を振幅変調処理するように構成されている。変調波ｆ１に対応した第１主情報Ｆ１と変調波ｆ２に対応した第２主情報Ｆ２は、例えば、列車イに対する許容速度情報を示すＡＴＣ信号である。例えば、第１主情報Ｆ１を、列車イに対して許容速度４５ｋｍ／ｈを示すＡＴＣ信号とし、第２主情報Ｆ２を列車イに対して許容速度１５ｋｍ／ｈを示すＡＴＣ信号とするようにする。尚、ここでは、説明を簡単にするために、地上から車上に送信される主情報を２個としているが、主情報数は２個に限らないことは言うまでもない。
【００１４】
前記移相回路４は、主情報選択回路３と同期をとりながら第１主情報Ｆ１及び第２主情報Ｆ２と異なる列車制御情報である副情報を選択する副情報選択回路５で選択された副情報に対応させた位相で搬送波発生回路１からの基本搬送波ｆ０を位相変調処理するように構成されている。副情報として、本実施形態では、例えば、搬送波ｆ０の位相を＋π／２（＋９０°）進めた第１副情報（＋π／２）と、搬送波ｆ０の位相を無変形とした第２副情報（０）と、搬送波ｆ０の位相を−π／２（−９０°）進めた第３副情報（−π／２）の３つの副情報を例示している。これら第１副情報（＋π／２）、第２副情報（０）及び第３副情報（−π／２）は、例えば、列車イに対する信号現示情報を示すＡＴＣ信号である。例えば、第１副情報（＋π／２）は列車イの複数個先の軌道回路（図１において右側の図外の軌道回路）が進行現示であることを示すＡＴＣ信号とし、第２副情報（０）はその軌道回路が注意現示であることを示すＡＴＣ信号とし、第３副情報（−π／２）はその軌道回路が停止現示であることを示すＡＴＣ信号とするようにする。ここで、移相回路４が、所定の周波数からなる基本搬送波を所定の列車制御情報に対応させた所定の位相に変化させる位相変調手段に相当する。
【００１５】
図２は、地上装置ａから送信される主情報と副情報を付加したＡＴＣ信号の波形例である。図２の波形は、第１主情報Ｆ１（変調波ｆ１）と第１副情報（＋π／２）を付加したＡＴＣ信号の例である。即ち、基本搬送波ｆ０に対して断続する信号部分毎に位相を＋π／２（＋９０°）進めた位相変調信号を変調波ｆ１で振幅変調したＡＴＣ信号である。尚、図２において、Ａ、Ｂ、Ｃは、ＡＴＣ信号（振幅変調信号）の断続する信号部分を示す。
【００１６】
変調回路２で振幅変調処理されたＡＴＣ信号は、パワーアンプ６で増幅処理され、接続トランス７を介して軌道回路Ｔを形成するレールに供給される。尚、このような地上装置ａは、隣接する軌道回路Ｔ′，Ｔ″にもそれぞれ設けられているが、ここでは省略する。
【００１７】
次に、車上装置ｂについて説明する。
車上装置ｂは、地上装置ａからレールに送信されたＡＴＣ信号を、列車イの前部でレールに対向して設けられている受電器１０を介して受信し、受信したＡＴＣ信号を増幅回路１１で増幅処理できるように構成されている。
【００１８】
車上装置ａは、主情報受信部１２と副情報受信部１３とを備える。主情報受信部１２は、受信した信号中に第１主情報Ｆ１に相当する信号がフィルタ回路１４を介して受信できたときに、第１主情報受信リレー１５を動作させ、受信した信号中に第２主情報Ｆ２に相当する信号がフィルタ回路１６を介して受信できたときに、第２主情報受信リレー１７を動作させることができるように構成されている。
【００１９】
前記副情報受信部１３は、後述する本発明の特徴である位相検出手段である位相検出回路３０から出力される位相情報に基づいて列車制御情報（副情報）を抽出し、抽出した列車制御情報（副情報）に対応する副情報受信リレーを動作させることができるように構成されている。具体的には、位相検出回路３０から受信した位相情報が＋π／２（第１副情報）のときには第１副情報受信リレー１８を動作させ、位相検出回路３０から受信した位相情報が０（第２副情報）のときには第２副情報受信リレー１９を動作させ、位相検出回路３０から受信した位相情報が−π／２（第３副情報）のときには第３副情報受信リレー２０を動作させることができるように構成されている。ここで、前記主情報受信部１２、副情報受信部１３、第１及び第２主情報受信リレー１５、１７、第１〜第３副情報受信リレー１８、１９、２０が列車制御手段を構成する。
【００２０】
次に、本発明の特徴である上述の位相検出回路３０について説明する。
図３は、本実施形態の位相検出回路３０の構成を示すブロック図である。
図３において、本実施形態の位相検出回路３０は、Ａ／Ｄ変換器３１と、ディジタル相関器３２と、位相差検出回路３３と、を備えて構成されている。
【００２１】
前記Ａ／Ｄ変換器３１は、増幅回路１１で増幅されたアナログのＡＴＣ信号（振幅変調信号）を所定間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換する。変換したディジタルＡＴＣ信号（振幅変調信号）をサンプリングデータとして出力する。
【００２２】
前記ディジタル相関器３２は、Ａ／Ｄ変換器３１から入力するサンプリングデータに基づいて、図２に示すＡＴＣ信号（振幅変調信号）の断続する各信号部分Ａ、Ｂ、Ｃ（図２に示す）における各搬送波と基本搬送波ｆ０の相関値を算出するもので、相関値算出手段に相当する。具体的には、ディジタル相関器３２は、図４に示すように、シフトレジスタ３２Ａと、係数格納部３２Ｂと、乗算器３２Ｃ−１〜３２Ｃ−Ｎと、加算器３２Ｄと、を備えている。前記シフトレジスタ３２Ａは、基本搬送波ｆ０の１周期分の波形データを構成するサンプリングデータを格納できる数のシフト段Ｉ（１）〜Ｉ（Ｎ）を有して順次シフトするように構成される。従って、（２π／シフト段数）が検出可能な最小位相差であり、シフト段数が位相差の検出分解能に影響を与える。係数格納部３２Ｂは、内部搬送波１周期分の波形データを、シフトレジスタ３２Ａのシフト段数に対応させた数の乗算係数Ａ（１）〜Ａ（Ｎ）として格納する。例えば、シフト段数を３６とした場合、乗算係数（Ａ１）〜Ａ（Ｎ）の数も３６であり、この場合、乗算係数Ａ（１）〜Ａ（Ｎ）として、内部搬送波の１周期（２π）における１０°毎の振幅値を格納するようにする。乗算器３２Ｃ−１〜３２Ｃ−Ｎは、シフトレジスタ３２Ａのシフト段数Ｎに対応してＮ個設けられ、シフトレジスタ３２Ａの各シフト段Ｉ（１）〜Ｉ（Ｎ）のサンプリングデータに係数格納部３２Ｂの対応する乗算係数Ａ（１）〜Ａ（Ｎ）をそれぞれ乗算する。加算器３２Ｄは各乗算器３２Ｃ−１〜３２Ｃ−Ｎの乗算結果を加算して入力する位相変調された搬送波と内部搬送波（基本搬送波ｆ０）の相関度合を示す相関値を出力する。従って、入力する搬送波の１周期分のサンプリングデータを順次シフトし、入力する搬送波の位相と内部搬送波の位相が一致したとき相関値が極大値となる。これにより、入力する搬送波の１周期毎に相関値極大位置が存在する。
【００２３】
前記位相差検出回路３３は、ディジタル相関器３２から出力される相関値に基づいて、断続する各信号部分Ａ、Ｂ、Ｃ（図２に示す）における相関値極大位置を検出する極大位置検出部３３Ａと、この極大位置検出部３３Ａが検出した各信号部分Ａ、Ｂ、Ｃの極大位置データに基づいて互いに隣合う信号部分間の極大位置の差（ずれ）を算出して隣合う信号部分間の搬送波の相対的位相さを検出し、検出した位相差を位相情報として副情報受信部１３へ出力する位相差算出部３３Ｂと、を備える。ここで、位相差検出回路３３が位相差検出手段に相当する。
【００２４】
次に、本実施形態の列車制御装置における位相検出回路３０の動作を説明する。
受電器１０で受信され、増幅回路１１を介して図２に示すような振幅変調信号が位相検出回路３０に入力すると、Ａ／Ｄ変換器３１により所定間隔でサンプリングされ、ディジタル信号のサンプリングデータが相関器３２に順次入力する。相関器３２では、入力したサンプリングデータ（振幅変調信号の搬送波波形データ）はシフトレジスタ３２Ａで順次シフトされ、乗算器３２Ｃ−１〜３２Ｃ−Ｎで、シフトレジスタ３２Ａの各シフト段のサンプリングデータＩ（１）〜Ｉ（Ｎ）と係数格納部３２Ｂに格納された乗算係数Ａ（１）〜Ａ（Ｎ）を乗算する。そして、乗算器３２Ｃ−１〜３２Ｃ−Ｎの乗算結果を加算器３２Ｄで加算して相関値が演算され、演算された相関値は位相差検出回路３３の極大位置検出部３３Ａに入力する。相関値の演算は、サンプリングデータの入力によりシフトレジスタ３２Ａがシフト動作する毎に実行される。
【００２５】
相関器３２による相関値演算は、図２に示す振幅変調信号における信号部分の有無に関係なく連続して行われる。図２に示す振幅変調信号の信号部分Ａのサンプリングデータが相関器３２に入力されると、相関値出力が発生し、信号部分Ａの搬送波の位相と内部搬送波の位相が一致すると相関値の極大値が得られる。極大位置検出部３３Ａは、相関値の極大値を検出してその位置をａ１として記憶する。信号部分Ａのサンプリングデータが入力してから最初に極大値が発生すると、その後は、信号部分Ａにおいて搬送波の１周期毎に極大値が発生し、極大位置検出部３３Ａは、これを順次検出してその位置ａ２、ａ３、・・・として記憶する。
【００２６】
信号部分Ａが終わり次の信号部分Ｂの搬送波データが相関器３２に入力すると、前述の信号部分Ａの場合と同様に、信号部分Ｂの最初の極大位置が検出され、これをｂ１として記憶する。そして、位相差算出部３３Ｂで、図５に示すように、信号部分Ａで得られた最初の極大位置ａ１と信号部分Ｂの最初の極大位置ｂ１の位相差θab1を算出する。その後、信号部分Ｂで極大位置ｂ２、ｂ３、・・・が得られる毎に、これらを記憶すると共に、位相差算出部３３Ｂで、信号部分Ａで得られた極大位置ａ２、ａ３、・・・と信号部分Ｂで得られた極大位置ｂ２、ｂ３、・・・の位相差θab2、θab3、・・・を算出する。ここで、信号部分Ｂの相関値が極大となるタイミングは、信号部分Ａの搬送波に対して、付加された副情報に応じた位相差分だけずれる。従って、信号部分Ａの極大位置をａｉ（ｉ＝１、２、・・・）とし、信号部分Ｂの極大位置をｂｉとすると、ｂｉ−ａｉ＝「１周期分のシフト段数の整数倍＋位相変化分のシフト段数」となる。
【００２７】
極大位置検出部３３Ａは、例えば、最初の相関値極大位置を検出すると、この位置を基準としてその後のシフトレジスタ３２Ａのシフト動作毎に発生する相関値出力の数をカウントするよう構成されている。従って、極大位置を検出した時のカウント値をその極大位置として記憶する。これにより、ｂｉ−ａｉのカウント差を搬送波１周期分のカウント値（シフト段数）で割ったときの余りのカウント値（シフト段数）に基づいて、（（２π／シフト段数）×カウント値）として位相差θabiが算出できる。
【００２８】
本実施形態では、図２に示す互いに隣合う信号部分Ａ、Ｂ間の前記位相差θabiを、最初に検出されたそれぞれの極大位置について順次算出し、算出結果が予め定めた所定数一致したら、一致した位相差を信号部分Ａ、Ｂ間の相対的位相差として確定するよう構成されている。
【００２９】
信号部分Ｂが終わり次の信号部分Ｃの搬送波データが相関器３２に入力すると、信号部分Ｃについても、信号部分Ａ、Ｂの場合と同様の動作を繰り返して信号部分Ｃにおける相関値の極大位置を検出し、信号部分Ｃの極大位置ｃｉが検出される毎に、信号部分Ｂ、Ｃ間の位相差θbciを算出する。算出結果が予め定めた所定数一致したら、その位相差を信号部分Ｂ、Ｃ間の相対的位相差として確定する。そして、位相差算出部３３Ｂは、確定した互いに隣合う信号部分間の相対的位相差が所定数連続して一致したとき、例えば２回連続して一致したとき、即ち、信号部分Ａ、Ｂ間の相対的位相差と信号部分Ｂ、Ｃ間の相対的位相差が一致したとき、その相対的位相差（図２では＋（π／２））を位相情報として確定して副情報受信部１３に出力する。尚、前記位相情報の確定方法としては、隣合う信号部分間の搬送波の相対的位相差を、複数（例えば１０）の互いに隣合う信号部分間で検出し、これら複数（例えば１０）のうち、連続するしないに拘わらず予め定めた所定数（例えば５）以上一致したとき、この一致した相対的位相差を位相情報として確定するようにしてもよい。
【００３０】
かかる本実施形態の列車制御装置によれば、ディジタル相関器３２を用いて振幅変調信号の断続する各信号部分の搬送波と基本搬送波の相関値極大位置を検出し、隣合う信号部分間の極大位置の差（ずれ）に基づいて相対的位相差を検出するようにしたので、従来のＰＬＬ回路を用いる場合に比べて入力信号に対する同期の捕捉や保持処理が不要となり、搬送波の位相変化検出処理が容易に行える。また、ディジタル相関器３２で検出した相関値極大位置を用いるので、軌道回路Ｔに進入した列車イがＡＴＣ信号の受信端から送信端側に向けて進行するにつれて、受電器１０で受信する振幅変調信号レベルが増大しても、この振幅変調信号レベルの変化の影響を受け難いという利点がある。
【００３１】
図６は、本発明に係る列車制御装置の第２実施形態の位相検出回路３０の構成図である。
本実施形態の列車制御装置の位相検出回路３０は、位相差検出回路３３の位相差算出部３３Ｂの構成が異なるだけで、その他の構成は前述した第１実施形態と同様である。
【００３２】
本実施形態の位相差検出回路３３における位相差算出部３３Ｂは、図中点線で示すように平均化処理回路を備える。本実施形態の位相差算出部３３Ｂは、断続する各信号部分について全ての相関値極大位置を検出し、互いに隣合う信号部分間の全ての相関値極大位置の差を算出して平均値を算出し、算出した平均値を、隣合う信号部分間の搬送波の相対的位相差とする構成である。具体的には、信号部分Ａで検出された全ての極大位置と信号部分Ｂで検出された全ての極大位置について、その位相差θabiを順次算出し、算出された全ての位相差θabiの平均値を平均化処理回路で算出し、この平均値を信号部分Ａ、Ｂ間の相対的位相差として確定する。信号部分Ｂ、Ｃ間の相対的位相差についても同様とする。その後は、第１実施形態と同様に、確定した互いに隣合う信号部分間の相対的位相差が所定数連続して一致した場合、又は、連続するしないに拘わらず予め定めた所定数以上一致した場合に、この一致した相対的位相差を位相情報として確定する。
【００３３】
かかる構成によれば、第１実施形態と比較して、位相差算出部３３Ｂにおいて位相差が確定されるまでの時間は長くなるが、確定された相対的位相差の信頼性が高まる。尚、各信号部分について全ての極大位置を検出するのではなく、最初の極大位置から所定数だけ検出し、検出した極大位置数だけ、互いに隣合う信号部分間の相関値極大位置の差を算出して平均値を算出するか、又は、多数決処理により前記所定数の中で最大数の値を抽出し、前記平均値又は前記最大数の値を、その信号部分間の相対的位相差として確定するようにしてもよい。更に、各信号部分について極大値が一定値以上となる極大位置だけを検出し、検出した極大位置について互いに隣合う信号部分間の相関値極大位置の差を算出し、平均化処理又は多数決処理により得られた値を、その信号部分間の相対的位相差として確定するようにしてもよい。
【００３４】
図７は、本発明に係る列車制御装置の第３実施形態の位相検出回路３０の構成図である。
本実施形態は、基本搬送波として、周波数の異なる複数の搬送波を用いる場合に適用する位相検出回路の構成例である。
図７において、この位相検出回路３０は、周波数の異なる複数、例えばｎ個の基本搬送波に対応させた複数（ｎ個）のディジタル相関器３２−１〜３２−ｎと、各ディジタル相関器３２−１〜３２−ｎに対応させた複数（ｎ個）の位相差検出回路３３−１〜３３−ｎと、を備え、更に、周波数の異なる複数の基本搬送波をフィルタリングするための複数のバンドパスフィルタ３４−１〜３４−ｎを備える。前記バンドパスフィルタ３４−１〜３４−ｎは、Ａ／Ｄ変換器３１から出力されるサンプリングデータが周波数の異なる複数の搬送波が重畳されたものである場合に、これらをフィルタリングしてそれぞれの搬送波周波数に対応させたディジタル相関器へサンプリングデータを入力させるものである。
【００３５】
前記ディジタル相関器３２-１〜３２−ｎは、図３のディジタル相関器３２と同様に、シフトレジスタ３２Ａ、係数格納部３２Ｂ、乗算器３２Ｃ−１〜３２Ｃ−Ｎ及び加算器３２Ｄを備える。ただし、対応する極大位置検出対象の搬送波の周波数に応じてシフトレジスタの段数が異なり、これに伴い乗算器の数及び係数格納部に格納する乗算係数の数が異なる。例えば、最も高い周波数の基本搬送波を基準としてＡ／Ｄ変換器３１のサンプリング周波数（サンプリングデータの出力間隔）を設定すると、対応する搬送波の周波数が低いほど隣合うサンプリング間の位相差が小さい。従って、ディジタル相関器３２-１が最も高い周波数の基本搬送波に対応し、順次対応する搬送波周波数が低くなりディジタル相関器３２-ｎが搬送波の周波数が最も低いとした場合、ディジタル相関器３２−ｎのシフトレジスタのシフト段数が最も多く、これに伴い乗算器の数及び係数格納部の乗算係数の数も多くなるよう構成される。
【００３６】
かかる構成によれば、周波数の異なる複数の基本搬送波の位相変化を並列処理して検出することができるので、同時に複数の位相情報（本実施形態では副情報）を識別することが可能となる。従って、地上側から車上側へより一層多くのＡＴＣに関連する情報を提供することができるようになる。また、最も高い周波数の基本搬送波を基準としてＡ／Ｄ変換器３１のサンプリング周波数（サンプリングデータの出力間隔）を設定することで、周波数の低い搬送波ほど、位相の分解能が高くなり、位相変化の検出精度が高くなる。
【００３７】
尚、地上装置ａでは、複数の搬送波発生回路から周波数の異なる基本搬送波をそれぞれ発生して重畳し、位相変調処理及び振幅変調処理をしてＡＴＣ信号としてレールに供給する。ここで、前記複数の基本搬送波及び位相変調する位相は、受信した副情報に基づいて副情報選択回路によって選択されるようにすればよい。
【００３８】
上述した実施形態は、振幅変調の変調波周波数も列車制御情報に対応させる構成の列車制御装置であるが、変調波周波数は一定として位相変調による位相変化だけを列車制御情報に対応させる構成であってもよい。また、列車制御装置としてＡＴＣ装置の例を示したが、地上側と車上側との間で列車制御に関連する情報を通信する、例えばＡＴＳ装置等の列車制御装置にも適用することができることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３９】
１ 搬送波発生回路
２ 変調回路
４ 移相回路
１２ 主情報受信部
１３ 副情報受信部
１５ 第１主情報受信リレー
１７ 第２主情報受信リレー
１８ 第１副情報受信リレー
１９ 第２副情報受信リレー
２０ 第３副情報受信リレー
３０ 位相検出回路
３１ Ａ／Ｄ変換器
３２ ディジタル相関器
３３ 位相差検出回路
イ 列車
ａ 地上装置
ｂ 車上装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、列車制御情報に関し、特に、ＡＴＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）に好適な列車制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の列車制御装置は、地上側に設けられる地上装置と、列車側に搭載される車上装置とから構成され、地上装置から列車に向けて所定の列車制御信号を送信し、送信された列車制御信号を車上装置で受信して速度制御等の所定の列車制御を行うように構成されている。
【０００３】
この種の列車制御装置として、特許文献１に記載されているように、地上側から車上側へ送信する列車制御信号の搬送波の位相を列車制御情報と対応させ、地上側から搬送波の位相を所定の位相に変化させた列車制御信号を車上側に送信することにより、その位相に対応する列車制御情報を車上側に伝達するよう構成したものがある。
【０００４】
特許文献１に記載された列車制御装置は、所定周波数の搬送波を所定の列車制御情報に対応させた所定の位相で位相変調処理し、その位相変調信号を振幅変調処理して地上装置から車上装置へ送信する。車上装置は、受信した振幅変調信号における搬送波の位相を、ＰＬＬ回路を用いて検出し、検出した位相から列車制御情報を抽出し、抽出した列車制御情報に基づいて列車を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１３０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された従来の列車制御装置のように、振幅変調信号の搬送波の位相検出にＰＬＬ回路を用いる場合、入力信号に対して同期をとる必要がある。また、振幅変調信号の搬送波の位相変化を検出するためには、同期の捕捉、保持が必要である。更に、振幅変調信号のように搬送波のある部分が断続する信号の場合、同期の保持が難しい。このため、振幅変調信号の搬送波の位相を変化させて所定の列車制御情報を送信する機能を備えた列車制御装置において、搬送波の位相検出処理をより容易に行えるものが求められている。
【０００７】
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、振幅変調信号の搬送波の位相検出処理として相関処理を用いることにより、位相検出処理を容易化した列車制御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】
【０００８】
このため、本発明は、所定の周波数からなる基本搬送波を所定の列車制御情報に対応させた所定の位相に変化させる位相変調手段を備え、位相変調信号を振幅変調処理して車上装置に送信する地上装置と、該地上装置から送信された振幅変調信号における搬送波の位相を検出して位相情報を出力する位相検出手段を有し、該位相検出手段の位相情報から抽出した前記列車制御情報に基づいて列車を制御する列車制御手段を有する車上装置と、を備えた列車制御装置において、前記位相検出手段を、前記振幅変調信号を所定間隔でサンプリングして得られたサンプリングデータに基づいて、前記振幅変調信号の断続する各信号部分における搬送波と前記基本搬送波の相関値を算出する相関値算出手段と、該相関値算出手段から出力される各相関値に基づいて、断続する各信号部分の相関値極大位置を検出し、前記振幅変調信号の互いに隣合う信号部分間の相関値極大位置の差から前記隣合う信号部分間の搬送波の相対的位相差を検出し、検出した位相差に基づいて前記位相情報を出力する位相差検出手段と、を備えて構成したことを特徴とする。
【０００９】
かかる構成では、地上装置側において、所定の周波数からなる基本搬送波を位相変調手段で位相変調し、所定の列車制御情報に対応させた所定の位相に変化させ、その後、この位相変調信号を振幅変調処理して地上装置から送信する。車上装置側は、地上装置から送信された振幅変調信号を受信して位相検出手段へ入力する。位相検出手段では、相関値算出手段が、振幅変調信号を所定間隔でサンプリングして得られたサンプリングデータに基づいて、振幅変調信号の断続する各信号部分における搬送波と基本搬送波の相関値を算出する。位相差検出手段は、相関値算出手段から出力される各相関値に基づいて、断続する各信号部分の相関値極大位置を検出する。この相関値極大位置は、各信号部分における搬送波の位相が基本搬送波の位相と一致する位置であり、相関値極大位置の検出により各信号部分における搬送波の位相を知ることができる。その後、位相差検出手段は、振幅変調信号の互いに隣合う信号部分間の相関値極大位置の差（ずれ）から隣合う信号部分間の搬送波の相対的位相差を検出し、検出した位相差に基づいて位相情報を出力する。列車制御手段は、位相検出手段から出力される位相情報から列車制御情報を抽出し、その列車制御情報に基づいて列車の走行を制御する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の列車制御装置によれば、相関値算出手段を用いて、振幅変調信号の断続する各信号部分の搬送波と基本搬送波の相関値を算出し、位相差検出手段が、得られた各相関値に基づいて断続する各信号部分の相関値極大位置を検出し、振幅変調信号の互いに隣合う信号部分間の相関値極大位置の差（ずれ）から隣合う信号部分間の搬送波の相対的位相差を検出するよう構成したので、従来のＰＬＬ回路を用いる場合に比べて入力信号に対する同期の捕捉や保持処理が不要となり、搬送波の位相変化検出処理が容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る列車制御装置の第１実施形態を示す概略構成図である。
【図２】搬送波に副情報を付加した振幅変調波の波形例を示す図である。
【図３】第１実施形態の位相検出回路の構成を示すブロック図である。
【図４】ディジタル相関器の構成図である。
【図５】位相差算出動作の説明図である。
【図６】本発明に係る列車制御装置の第２実施形態の位相検出回路の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明に係る列車制御装置の第３実施形態の位相検出回路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】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の列車制御装置の第1実施形態の概略構成図を示す。
図１において、本実施形態の列車制御装置は、地上側に設けられている地上装置ａと、列車イに搭載した車上装置ｂと、を備えて構成されている。そして、地上装置ａから、先行列車との間隔及び進路の条件に応じた列車制御情報（例えば列車の許容速度情報等）に対応させたＡＴＣ信号を、図中右方向に進行している列車イが在線する軌道回路Ｔのレールの図中右端側から送信し、このＡＴＣ信号を車上装置ｂが受信すると、ＡＴＣ信号から前記列車制御情報を抽出し、抽出した列車制御情報に基づいて列車イの走行を制御するよう構成されている。軌道回路Ｔは、レールにより形成されていて、前後の軌道回路Ｔ′，Ｔ″を形成するレールとは、交流信号に対してそれぞれ電気的絶縁が図られている。尚、軌道回路Ｔのレールに送信する列車検知用の信号電流周波数と前後の軌道回路Ｔ′，Ｔ″のレールに送信する列車検知用の信号電流周波数を異ならせることで、軌道回路Ｔと前後の軌道回路Ｔ′，Ｔ″との電気的絶縁を不要とした無絶縁軌道回路であってもよい。
【００１３】
前記地上装置ａは、所定の周波数を有する基本搬送波ｆ０を発生させる搬送波発生回路１を有している。搬送波発生回路１から発生された基本搬送波ｆ０は、後述する移相回路４を介して変調回路２に入力される。前記変調回路２は、主情報選択回路３から入力された列車制御情報に対応させた変調波ｆ１又は変調波ｆ２で基本搬送波ｆ０を振幅変調処理するように構成されている。変調波ｆ１に対応した第１主情報Ｆ１と変調波ｆ２に対応した第２主情報Ｆ２は、例えば、列車イに対する許容速度情報を示すＡＴＣ信号である。例えば、第１主情報Ｆ１を、列車イに対して許容速度４５ｋｍ／ｈを示すＡＴＣ信号とし、第２主情報Ｆ２を列車イに対して許容速度１５ｋｍ／ｈを示すＡＴＣ信号とするようにする。尚、ここでは、説明を簡単にするために、地上から車上に送信される主情報を２個としているが、主情報数は２個に限らないことは言うまでもない。
【００１４】
前記移相回路４は、主情報選択回路３と同期をとりながら第１主情報Ｆ１及び第２主情報Ｆ２と異なる列車制御情報である副情報を選択する副情報選択回路５で選択された副情報に対応させた位相で搬送波発生回路１からの基本搬送波ｆ０を位相変調処理するように構成されている。副情報として、本実施形態では、例えば、搬送波ｆ０の位相を＋π／２（＋９０°）進めた第１副情報（＋π／２）と、搬送波ｆ０の位相を無変形とした第２副情報（０）と、搬送波ｆ０の位相を−π／２（−９０°）進めた第３副情報（−π／２）の３つの副情報を例示している。これら第１副情報（＋π／２）、第２副情報（０）及び第３副情報（−π／２）は、例えば、列車イに対する信号現示情報を示すＡＴＣ信号である。例えば、第１副情報（＋π／２）は列車イの複数個先の軌道回路（図１において右側の図外の軌道回路）が進行現示であることを示すＡＴＣ信号とし、第２副情報（０）はその軌道回路が注意現示であることを示すＡＴＣ信号とし、第３副情報（−π／２）はその軌道回路が停止現示であることを示すＡＴＣ信号とするようにする。ここで、移相回路４が、所定の周波数からなる基本搬送波を所定の列車制御情報に対応させた所定の位相に変化させる位相変調手段に相当する。
【００１５】
図２は、地上装置ａから送信される主情報と副情報を付加したＡＴＣ信号の波形例である。図２の波形は、第１主情報Ｆ１（変調波ｆ１）と第１副情報（＋π／２）を付加したＡＴＣ信号の例である。即ち、基本搬送波ｆ０に対して断続する信号部分毎に位相を＋π／２（＋９０°）進めた位相変調信号を変調波ｆ１で振幅変調したＡＴＣ信号である。尚、図２において、Ａ、Ｂ、Ｃは、ＡＴＣ信号（振幅変調信号）の断続する信号部分を示す。
【００１６】
変調回路２で振幅変調処理されたＡＴＣ信号は、パワーアンプ６で増幅処理され、接続トランス７を介して軌道回路Ｔを形成するレールに供給される。尚、このような地上装置ａは、隣接する軌道回路Ｔ′，Ｔ″にもそれぞれ設けられているが、ここでは省略する。
【００１７】
次に、車上装置ｂについて説明する。
車上装置ｂは、地上装置ａからレールに送信されたＡＴＣ信号を、列車イの前部でレールに対向して設けられている受電器１０を介して受信し、受信したＡＴＣ信号を増幅回路１１で増幅処理できるように構成されている。
【００１８】
車上装置ａは、主情報受信部１２と副情報受信部１３とを備える。主情報受信部１２は、受信した信号中に第１主情報Ｆ１に相当する信号がフィルタ回路１４を介して受信できたときに、第１主情報受信リレー１５を動作させ、受信した信号中に第２主情報Ｆ２に相当する信号がフィルタ回路１６を介して受信できたときに、第２主情報受信リレー１７を動作させることができるように構成されている。
【００１９】
前記副情報受信部１３は、後述する本発明の特徴である位相検出手段である位相検出回路３０から出力される位相情報に基づいて列車制御情報（副情報）を抽出し、抽出した列車制御情報（副情報）に対応する副情報受信リレーを動作させることができるように構成されている。具体的には、位相検出回路３０から受信した位相情報が＋π／２（第１副情報）のときには第１副情報受信リレー１８を動作させ、位相検出回路３０から受信した位相情報が０（第２副情報）のときには第２副情報受信リレー１９を動作させ、位相検出回路３０から受信した位相情報が−π／２（第３副情報）のときには第３副情報受信リレー２０を動作させることができるように構成されている。ここで、前記主情報受信部１２、副情報受信部１３、第１及び第２主情報受信リレー１５、１７、第１〜第３副情報受信リレー１８、１９、２０が列車制御手段を構成する。
【００２０】
次に、本発明の特徴である上述の位相検出回路３０について説明する。
図３は、本実施形態の位相検出回路３０の構成を示すブロック図である。
図３において、本実施形態の位相検出回路３０は、Ａ／Ｄ変換器３１と、ディジタル相関器３２と、位相差検出回路３３と、を備えて構成されている。
【００２１】
前記Ａ／Ｄ変換器３１は、増幅回路１１で増幅されたアナログのＡＴＣ信号（振幅変調信号）を所定間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換する。変換したディジタルＡＴＣ信号（振幅変調信号）をサンプリングデータとして出力する。
【００２２】
前記ディジタル相関器３２は、Ａ／Ｄ変換器３１から入力するサンプリングデータに基づいて、図２に示すＡＴＣ信号（振幅変調信号）の断続する各信号部分Ａ、Ｂ、Ｃ（図２に示す）における各搬送波と基本搬送波ｆ０の相関値を算出するもので、相関値算出手段に相当する。具体的には、ディジタル相関器３２は、図４に示すように、シフトレジスタ３２Ａと、係数格納部３２Ｂと、乗算器３２Ｃ−１〜３２Ｃ−Ｎと、加算器３２Ｄと、を備えている。前記シフトレジスタ３２Ａは、基本搬送波ｆ０の１周期分の波形データを構成するサンプリングデータを格納できる数のシフト段Ｉ（１）〜Ｉ（Ｎ）を有して順次シフトするように構成される。従って、（２π／シフト段数）が検出可能な最小位相差であり、シフト段数が位相差の検出分解能に影響を与える。係数格納部３２Ｂは、内部搬送波１周期分の波形データを、シフトレジスタ３２Ａのシフト段数に対応させた数の乗算係数Ａ（１）〜Ａ（Ｎ）として格納する。例えば、シフト段数を３６とした場合、乗算係数（Ａ１）〜Ａ（Ｎ）の数も３６であり、この場合、乗算係数Ａ（１）〜Ａ（Ｎ）として、内部搬送波の１周期（２π）における１０°毎の振幅値を格納するようにする。乗算器３２Ｃ−１〜３２Ｃ−Ｎは、シフトレジスタ３２Ａのシフト段数Ｎに対応してＮ個設けられ、シフトレジスタ３２Ａの各シフト段Ｉ（１）〜Ｉ（Ｎ）のサンプリングデータに係数格納部３２Ｂの対応する乗算係数Ａ（１）〜Ａ（Ｎ）をそれぞれ乗算する。加算器３２Ｄは各乗算器３２Ｃ−１〜３２Ｃ−Ｎの乗算結果を加算して入力する位相変調された搬送波と内部搬送波（基本搬送波ｆ０）の相関度合を示す相関値を出力する。従って、入力する搬送波の１周期分のサンプリングデータを順次シフトし、入力する搬送波の位相と内部搬送波の位相が一致したとき相関値が極大値となる。これにより、入力する搬送波の１周期毎に相関値極大位置が存在する。
【００２３】
前記位相差検出回路３３は、ディジタル相関器３２から出力される相関値に基づいて、断続する各信号部分Ａ、Ｂ、Ｃ（図２に示す）における相関値極大位置を検出する極大位置検出部３３Ａと、この極大位置検出部３３Ａが検出した各信号部分Ａ、Ｂ、Ｃの極大位置データに基づいて互いに隣合う信号部分間の極大位置の差（ずれ）を算出して隣合う信号部分間の搬送波の相対的位相さを検出し、検出した位相差を位相情報として副情報受信部１３へ出力する位相差算出部３３Ｂと、を備える。ここで、位相差検出回路３３が位相差検出手段に相当する。
【００２４】
次に、本実施形態の列車制御装置における位相検出回路３０の動作を説明する。
受電器１０で受信され、増幅回路１１を介して図２に示すような振幅変調信号が位相検出回路３０に入力すると、Ａ／Ｄ変換器３１により所定間隔でサンプリングされ、ディジタル信号のサンプリングデータが相関器３２に順次入力する。相関器３２では、入力したサンプリングデータ（振幅変調信号の搬送波波形データ）はシフトレジスタ３２Ａで順次シフトされ、乗算器３２Ｃ−１〜３２Ｃ−Ｎで、シフトレジスタ３２Ａの各シフト段のサンプリングデータＩ（１）〜Ｉ（Ｎ）と係数格納部３２Ｂに格納された乗算係数Ａ（１）〜Ａ（Ｎ）を乗算する。そして、乗算器３２Ｃ−１〜３２Ｃ−Ｎの乗算結果を加算器３２Ｄで加算して相関値が演算され、演算された相関値は位相差検出回路３３の極大位置検出部３３Ａに入力する。相関値の演算は、サンプリングデータの入力によりシフトレジスタ３２Ａがシフト動作する毎に実行される。
【００２５】
相関器３２による相関値演算は、図２に示す振幅変調信号における信号部分の有無に関係なく連続して行われる。図２に示す振幅変調信号の信号部分Ａのサンプリングデータが相関器３２に入力されると、相関値出力が発生し、信号部分Ａの搬送波の位相と内部搬送波の位相が一致すると相関値の極大値が得られる。極大位置検出部３３Ａは、相関値の極大値を検出してその位置をａ１として記憶する。信号部分Ａのサンプリングデータが入力してから最初に極大値が発生すると、その後は、信号部分Ａにおいて搬送波の１周期毎に極大値が発生し、極大位置検出部３３Ａは、これを順次検出してその位置ａ２、ａ３、・・・として記憶する。
【００２６】
信号部分Ａが終わり次の信号部分Ｂの搬送波データが相関器３２に入力すると、前述の信号部分Ａの場合と同様に、信号部分Ｂの最初の極大位置が検出され、これをｂ１として記憶する。そして、位相差算出部３３Ｂで、図５に示すように、信号部分Ａで得られた最初の極大位置ａ１と信号部分Ｂの最初の極大位置ｂ１の位相差θab1を算出する。その後、信号部分Ｂで極大位置ｂ２、ｂ３、・・・が得られる毎に、これらを記憶すると共に、位相差算出部３３Ｂで、信号部分Ａで得られた極大位置ａ２、ａ３、・・・と信号部分Ｂで得られた極大位置ｂ２、ｂ３、・・・の位相差θab2、θab3、・・・を算出する。ここで、信号部分Ｂの相関値が極大となるタイミングは、信号部分Ａの搬送波に対して、付加された副情報に応じた位相差分だけずれる。従って、信号部分Ａの極大位置をａｉ（ｉ＝１、２、・・・）とし、信号部分Ｂの極大位置をｂｉとすると、ｂｉ−ａｉ＝「１周期分のシフト段数の整数倍＋位相変化分のシフト段数」となる。
【００２７】
極大位置検出部３３Ａは、例えば、最初の相関値極大位置を検出すると、この位置を基準としてその後のシフトレジスタ３２Ａのシフト動作毎に発生する相関値出力の数をカウントするよう構成されている。従って、極大位置を検出した時のカウント値をその極大位置として記憶する。これにより、ｂｉ−ａｉのカウント差を搬送波１周期分のカウント値（シフト段数）で割ったときの余りのカウント値（シフト段数）に基づいて、（（２π／シフト段数）×カウント値）として位相差θabiが算出できる。
【００２８】
本実施形態では、図２に示す互いに隣合う信号部分Ａ、Ｂ間の前記位相差θabiを、最初に検出されたそれぞれの極大位置について順次算出し、算出結果が予め定めた所定数一致したら、一致した位相差を信号部分Ａ、Ｂ間の相対的位相差として確定するよう構成されている。
【００２９】
信号部分Ｂが終わり次の信号部分Ｃの搬送波データが相関器３２に入力すると、信号部分Ｃについても、信号部分Ａ、Ｂの場合と同様の動作を繰り返して信号部分Ｃにおける相関値の極大位置を検出し、信号部分Ｃの極大位置ｃｉが検出される毎に、信号部分Ｂ、Ｃ間の位相差θbciを算出する。算出結果が予め定めた所定数一致したら、その位相差を信号部分Ｂ、Ｃ間の相対的位相差として確定する。そして、位相差算出部３３Ｂは、確定した互いに隣合う信号部分間の相対的位相差が所定数連続して一致したとき、例えば２回連続して一致したとき、即ち、信号部分Ａ、Ｂ間の相対的位相差と信号部分Ｂ、Ｃ間の相対的位相差が一致したとき、その相対的位相差（図２では＋（π／２））を位相情報として確定して副情報受信部１３に出力する。尚、前記位相情報の確定方法としては、隣合う信号部分間の搬送波の相対的位相差を、複数（例えば１０）の互いに隣合う信号部分間で検出し、これら複数（例えば１０）のうち、連続するしないに拘わらず予め定めた所定数（例えば５）以上一致したとき、この一致した相対的位相差を位相情報として確定するようにしてもよい。
【００３０】
かかる本実施形態の列車制御装置によれば、ディジタル相関器３２を用いて振幅変調信号の断続する各信号部分の搬送波と基本搬送波の相関値極大位置を検出し、隣合う信号部分間の極大位置の差（ずれ）に基づいて相対的位相差を検出するようにしたので、従来のＰＬＬ回路を用いる場合に比べて入力信号に対する同期の捕捉や保持処理が不要となり、搬送波の位相変化検出処理が容易に行える。また、ディジタル相関器３２で検出した相関値極大位置を用いるので、軌道回路Ｔに進入した列車イがＡＴＣ信号の受信端から送信端側に向けて進行するにつれて、受電器１０で受信する振幅変調信号レベルが増大しても、この振幅変調信号レベルの変化の影響を受け難いという利点がある。
【００３１】
図６は、本発明に係る列車制御装置の第２実施形態の位相検出回路３０の構成図である。
本実施形態の列車制御装置の位相検出回路３０は、位相差検出回路３３の位相差算出部３３Ｂの構成が異なるだけで、その他の構成は前述した第１実施形態と同様である。
【００３２】
本実施形態の位相差検出回路３３における位相差算出部３３Ｂは、図中点線で示すように平均化処理回路を備える。本実施形態の位相差算出部３３Ｂは、断続する各信号部分について全ての相関値極大位置を検出し、互いに隣合う信号部分間の全ての相関値極大位置の差を算出して平均値を算出し、算出した平均値を、隣合う信号部分間の搬送波の相対的位相差とする構成である。具体的には、信号部分Ａで検出された全ての極大位置と信号部分Ｂで検出された全ての極大位置について、その位相差θabiを順次算出し、算出された全ての位相差θabiの平均値を平均化処理回路で算出し、この平均値を信号部分Ａ、Ｂ間の相対的位相差として確定する。信号部分Ｂ、Ｃ間の相対的位相差についても同様とする。その後は、第１実施形態と同様に、確定した互いに隣合う信号部分間の相対的位相差が所定数連続して一致した場合、又は、連続するしないに拘わらず予め定めた所定数以上一致した場合に、この一致した相対的位相差を位相情報として確定する。
【００３３】
かかる構成によれば、第１実施形態と比較して、位相差算出部３３Ｂにおいて位相差が確定されるまでの時間は長くなるが、確定された相対的位相差の信頼性が高まる。尚、各信号部分について全ての極大位置を検出するのではなく、最初の極大位置から所定数だけ検出し、検出した極大位置数だけ、互いに隣合う信号部分間の相関値極大位置の差を算出して平均値を算出するか、又は、多数決処理により前記所定数の中で最大数の値を抽出し、前記平均値又は前記最大数の値を、その信号部分間の相対的位相差として確定するようにしてもよい。更に、各信号部分について極大値が一定値以上となる極大位置だけを検出し、検出した極大位置について互いに隣合う信号部分間の相関値極大位置の差を算出し、平均化処理又は多数決処理により得られた値を、その信号部分間の相対的位相差として確定するようにしてもよい。
【００３４】
図７は、本発明に係る列車制御装置の第３実施形態の位相検出回路３０の構成図である。
本実施形態は、基本搬送波として、周波数の異なる複数の搬送波を用いる場合に適用する位相検出回路の構成例である。
図７において、この位相検出回路３０は、周波数の異なる複数、例えばｎ個の基本搬送波に対応させた複数（ｎ個）のディジタル相関器３２−１〜３２−ｎと、各ディジタル相関器３２−１〜３２−ｎに対応させた複数（ｎ個）の位相差検出回路３３−１〜３３−ｎと、を備え、更に、周波数の異なる複数の基本搬送波をフィルタリングするための複数のバンドパスフィルタ３４−１〜３４−ｎを備える。前記バンドパスフィルタ３４−１〜３４−ｎは、Ａ／Ｄ変換器３１から出力されるサンプリングデータが周波数の異なる複数の搬送波が重畳されたものである場合に、これらをフィルタリングしてそれぞれの搬送波周波数に対応させたディジタル相関器へサンプリングデータを入力させるものである。
【００３５】
前記ディジタル相関器３２-１〜３２−ｎは、図３のディジタル相関器３２と同様に、シフトレジスタ３２Ａ、係数格納部３２Ｂ、乗算器３２Ｃ−１〜３２Ｃ−Ｎ及び加算器３２Ｄを備える。ただし、対応する極大位置検出対象の搬送波の周波数に応じてシフトレジスタの段数が異なり、これに伴い乗算器の数及び係数格納部に格納する乗算係数の数が異なる。例えば、最も高い周波数の基本搬送波を基準としてＡ／Ｄ変換器３１のサンプリング周波数（サンプリングデータの出力間隔）を設定すると、対応する搬送波の周波数が低いほど隣合うサンプリング間の位相差が小さい。従って、ディジタル相関器３２-１が最も高い周波数の基本搬送波に対応し、順次対応する搬送波周波数が低くなりディジタル相関器３２-ｎが搬送波の周波数が最も低いとした場合、ディジタル相関器３２−ｎのシフトレジスタのシフト段数が最も多く、これに伴い乗算器の数及び係数格納部の乗算係数の数も多くなるよう構成される。
【００３６】
かかる構成によれば、周波数の異なる複数の基本搬送波の位相変化を並列処理して検出することができるので、同時に複数の位相情報（本実施形態では副情報）を識別することが可能となる。従って、地上側から車上側へより一層多くのＡＴＣに関連する情報を提供することができるようになる。また、最も高い周波数の基本搬送波を基準としてＡ／Ｄ変換器３１のサンプリング周波数（サンプリングデータの出力間隔）を設定することで、周波数の低い搬送波ほど、位相の分解能が高くなり、位相変化の検出精度が高くなる。
【００３７】
尚、地上装置ａでは、複数の搬送波発生回路から周波数の異なる基本搬送波をそれぞれ発生して重畳し、位相変調処理及び振幅変調処理をしてＡＴＣ信号としてレールに供給する。ここで、前記複数の基本搬送波及び位相変調する位相は、受信した副情報に基づいて副情報選択回路によって選択されるようにすればよい。
【００３８】
上述した実施形態は、振幅変調の変調波周波数も列車制御情報に対応させる構成の列車制御装置であるが、変調波周波数は一定として位相変調による位相変化だけを列車制御情報に対応させる構成であってもよい。また、列車制御装置としてＡＴＣ装置の例を示したが、地上側と車上側との間で列車制御に関連する情報を通信する、例えばＡＴＳ装置等の列車制御装置にも適用することができることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３９】
１ 搬送波発生回路
２ 変調回路
４ 移相回路
１２ 主情報受信部
１３ 副情報受信部
１５ 第１主情報受信リレー
１７ 第２主情報受信リレー
１８ 第１副情報受信リレー
１９ 第２副情報受信リレー
２０ 第３副情報受信リレー
３０ 位相検出回路
３１ Ａ／Ｄ変換器
３２ ディジタル相関器
３３ 位相差検出回路
イ 列車
ａ 地上装置
ｂ 車上装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数からなる基本搬送波を所定の列車制御情報に対応させた所定の位相に変化させる位相変調手段を備え、位相変調信号を振幅変調処理して車上装置に送信する地上装置と、該地上装置から送信された振幅変調信号における搬送波の位相を検出して位相情報を出力する位相検出手段を有し、該位相検出手段の位相情報から抽出した前記列車制御情報に基づいて列車を制御する列車制御手段を有する車上装置と、を備えた列車制御装置において、
前記位相検出手段を、
前記振幅変調信号を所定間隔でサンプリングして得られたサンプリングデータに基づいて、前記振幅変調信号の断続する各信号部分における搬送波と前記基本搬送波の相関値を算出する相関値算出手段と、
該相関値算出手段から出力される各相関値に基づいて、断続する各信号部分の相関値極大位置を検出し、前記振幅変調信号の互いに隣合う信号部分間の相関値極大位置の差から前記隣合う信号部分間の搬送波の相対的位相差を検出し、検出した位相差に基づいて前記位相情報を出力する位相差検出手段と、
を備えて構成したことを特徴とする列車制御装置。
【請求項２】
前記位相差検出手段は、断続する各信号部分について全ての相関値極大位置を検出し、前記互いに隣合う信号部分間の全ての相関値極大位置の差を算出して平均値を算出し、算出した平均値を、前記隣合う信号部分間の搬送波の相対的位相差とする構成である請求項１に記載の列車制御装置。
【請求項３】
前記位相差検出手段は、断続する各信号部分について最初の相関値極大位置から所定数だけ相関値極大位置を検出し、前記互いに隣合う信号部分間の相関値極大位置の差を前記所定数算出して平均値を算出し、算出した平均値を、前記隣合う信号部分間の搬送波の相対的位相差とする構成である請求項１に記載の列車制御装置。
【請求項４】
前記位相差検出手段は、検出した前記隣合う信号部分間の搬送波の相対的位相差が、所定回数連続して一致したとき、この一致した相対的位相差に基づいて前記位相情報を出力する構成である請求項１〜３のいずれか１つに記載の列車制御装置。
【請求項５】
前記位相差検出手段は、検出した前記隣合う信号部分間の搬送波の相対的位相差を、複数検出し、これら複数のうちから予め定めた所定数以上一致したとき、この一致した相対的位相差に基づいて前記位相情報を出力する構成である請求項１〜３のいずれか１つに記載の列車制御装置。
【請求項６】
前記位相検出手段は、周波数の異なる複数の基本搬送波に対応させた複数の前記相関値算出手段と、これら複数の相関値算出手段に対応させた複数の前記位相差検出手段と、を備える構成とした請求項１〜５のいずれか１つに記載の列車制御装置。
【請求項７】
前記振幅変調処理は、搬送波を変調する変調波の周波数の変化を、前記列車制御情報とは別の列車制御情報に対応させている請求項１〜６のいずれか１つに記載の列車制御装置。
【請求項１】
所定の周波数からなる基本搬送波を所定の列車制御情報に対応させた所定の位相に変化させる位相変調手段を備え、位相変調信号を振幅変調処理して車上装置に送信する地上装置と、該地上装置から送信された振幅変調信号における搬送波の位相を検出して位相情報を出力する位相検出手段を有し、該位相検出手段の位相情報から抽出した前記列車制御情報に基づいて列車を制御する列車制御手段を有する車上装置と、を備えた列車制御装置において、
前記位相検出手段を、
前記振幅変調信号を所定間隔でサンプリングして得られたサンプリングデータに基づいて、前記振幅変調信号の断続する各信号部分における搬送波と前記基本搬送波の相関値を算出する相関値算出手段と、
該相関値算出手段から出力される各相関値に基づいて、断続する各信号部分の相関値極大位置を検出し、前記振幅変調信号の互いに隣合う信号部分間の相関値極大位置の差から前記隣合う信号部分間の搬送波の相対的位相差を検出し、検出した位相差に基づいて前記位相情報を出力する位相差検出手段と、
を備えて構成したことを特徴とする列車制御装置。
【請求項２】
前記位相差検出手段は、断続する各信号部分について全ての相関値極大位置を検出し、前記互いに隣合う信号部分間の全ての相関値極大位置の差を算出して平均値を算出し、算出した平均値を、前記隣合う信号部分間の搬送波の相対的位相差とする構成である請求項１に記載の列車制御装置。
【請求項３】
前記位相差検出手段は、断続する各信号部分について最初の相関値極大位置から所定数だけ相関値極大位置を検出し、前記互いに隣合う信号部分間の相関値極大位置の差を前記所定数算出して平均値を算出し、算出した平均値を、前記隣合う信号部分間の搬送波の相対的位相差とする構成である請求項１に記載の列車制御装置。
【請求項４】
前記位相差検出手段は、検出した前記隣合う信号部分間の搬送波の相対的位相差が、所定回数連続して一致したとき、この一致した相対的位相差に基づいて前記位相情報を出力する構成である請求項１〜３のいずれか１つに記載の列車制御装置。
【請求項５】
前記位相差検出手段は、検出した前記隣合う信号部分間の搬送波の相対的位相差を、複数検出し、これら複数のうちから予め定めた所定数以上一致したとき、この一致した相対的位相差に基づいて前記位相情報を出力する構成である請求項１〜３のいずれか１つに記載の列車制御装置。
【請求項６】
前記位相検出手段は、周波数の異なる複数の基本搬送波に対応させた複数の前記相関値算出手段と、これら複数の相関値算出手段に対応させた複数の前記位相差検出手段と、を備える構成とした請求項１〜５のいずれか１つに記載の列車制御装置。
【請求項７】
前記振幅変調処理は、搬送波を変調する変調波の周波数の変化を、前記列車制御情報とは別の列車制御情報に対応させている請求項１〜６のいずれか１つに記載の列車制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１０２５８５（Ｐ２０１３−１０２５８５Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４４１８２（Ｐ２０１１−２４４１８２）
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
【Ｆターム（参考）】
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