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技術 列車制御装置

出願人 日本信号株式会社
発明者 菅原淳和久津拓也中野貴文岩上顕夫
出願日 2013年3月29日 (6年8ヶ月経過) 出願番号 2013-074208
公開日 2014年10月23日 (5年1ヶ月経過) 公開番号 2014-199987
状態 特許登録済
技術分野 雑音の除去 車両の電気的な推進・制動 鉄道交通の監視、制御、保安 移動無線通信システム
主要キーワード 基本搬送波 インバータノイズ 可変ノッチフィルタ 振幅変調処理 逆周波数 許容速度 受電器 位相変換
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この項目の情報は公開日時点(2014年10月23日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

列車制御信号非同期ノイズを低減させることができ、その結果、地上装置からの送信出力を低減させることのできる列車制御装置を提供する。

解決手段

地上装置から送信された列車制御信号を受信して列車の制御を行う車上装置を備え、車上装置は、受信した列車制御信号を一定の波形範囲ごと切り出して信号成分を抽出して当該信号成分を極小値にし、その結果を時間軸上の波形に戻して位相反転するノイズ取出回路と、受信した列車制御信号をノイズ取出し回路による処理時間分遅延させる遅延回路9と、ノイズ取出し回路による処理信号と遅延回路9による信号とを加算する加算回路10と、を備えている。

概要

背景

従来から、ATCに係る列車制御装置において、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。

ここで、近年、列車の誘導電動機の制御にインバータ制御(VVVF制御)を使用する列車が増加する傾向にあり、このインバータ制御機器から発生するインバータノイズ(以下、非同期ノイズという)が列車制御受電器を介して列車制御車上装置で受信されてしまうという問題があった。

このようなノイズを低減させる手段として、従来、例えば、信号抑制回路により、希望信号と非希望信号(非同期ノイズ)とを含む受信信号フーリエ変換して周波数領域の信号に変換し、計測した振幅変動または位相誤差を用いて周波数領域の信号に含まれる非希望信号を補正し、信号抑制回路により、その補正した非希望信号を用いて受信信号に含まれる非希望信号を抑制するとともに、AGCにより、信号抑制回路によって非希望信号が抑制された受信信号を増幅するようにした技術が開示されている(例えば、特許文献1を参照。)。

概要

列車制御信号の非同期ノイズを低減させることができ、その結果、地上装置からの送信出力を低減させることのできる列車制御装置を提供する。 地上装置から送信された列車制御信号を受信して列車の制御を行う車上装置を備え、車上装置は、受信した列車制御信号を一定の波形範囲ごと切り出して信号成分を抽出して当該信号成分を極小値にし、その結果を時間軸上の波形に戻して位相反転するノイズ取出回路と、受信した列車制御信号をノイズ取出し回路による処理時間分遅延させる遅延回路9と、ノイズ取出し回路による処理信号と遅延回路9による信号とを加算する加算回路10と、を備えている。

目的

本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、列車制御信号の非同期ノイズを低減させることができ、その結果、地上装置からの送信出力を低減させることのできる列車制御装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

地上装置から送信された列車制御信号を受信して列車の制御を行う車上装置を備え、前記車上装置は、受信した列車制御信号を一定の波形範囲ごと切り出して信号成分を抽出して当該信号成分を極小値にし、その結果を時間軸上の波形に戻して位相反転するノイズ取出回路と、受信した列車制御信号を前記ノイズ取出し回路による処理時間分遅延させる遅延回路と、前記ノイズ取出し回路による処理信号と前記遅延回路による信号とを加算する加算回路と、を備えていることを特徴とする列車制御装置

請求項2

前記ノイズ取出し回路は、列車制御信号を一定の波形範囲ごとに切り出して信号成分を抽出し、当該信号成分を極小値にする周波数解析部と、その結果を時間軸上の波形に戻す逆周波数解析部と、その結果の時間軸上の波形を位相反転する位相変換部と、から構成されていることを特徴とする請求項1に記載の列車制御装置。

請求項3

前記車上装置は、前記列車制御信号のうち列車制御信号の周波数帯域外の雑音を除去して前記周波数解析部に送るフィルタ回路をさらに備えていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の列車制御装置。

技術分野

0001

本発明は列車制御装置係り、特に、列車制御信号非同期ノイズを低減させることができ、地上装置からの送信出力を低減させることを可能とした列車制御装置に関する。

背景技術

0002

従来から、ATCに係る列車制御装置において、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

ここで、近年、列車の誘導電動機の制御にインバータ制御(VVVF制御)を使用する列車が増加する傾向にあり、このインバータ制御機器から発生するインバータノイズ(以下、非同期ノイズという)が列車制御受電器を介して列車制御車上装置で受信されてしまうという問題があった。

0004

このようなノイズを低減させる手段として、従来、例えば、信号抑制回路により、希望信号と非希望信号(非同期ノイズ)とを含む受信信号フーリエ変換して周波数領域の信号に変換し、計測した振幅変動または位相誤差を用いて周波数領域の信号に含まれる非希望信号を補正し、信号抑制回路により、その補正した非希望信号を用いて受信信号に含まれる非希望信号を抑制するとともに、AGCにより、信号抑制回路によって非希望信号が抑制された受信信号を増幅するようにした技術が開示されている(例えば、特許文献1を参照。)。

先行技術

0005

特開2011−205411号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、前記従来の技術においては、周波数領域が異なる非同期ノイズを低減させることは可能であるが、同一周波数領域における非同期ノイズを低減させることができないという問題を有している。そのため、非同期ノイズが残っていた場合に、列車制御信号と非同期ノイズのS/N比を確保できる程度に、地上装置からの列車制御信号を高出力で出力し、それでもS/N比が確保されない場合は、車上側の受電器の位置を雑音源から遠ざけて設置したり、受電器の周囲に金属のカバーなどを設けて雑音遮蔽する必要があるという問題を有している。

0007

本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、列車制御信号の非同期ノイズを低減させることができ、その結果、地上装置からの送信出力を低減させることのできる列車制御装置を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

0008

本発明は前記目的を達成するために、請求項1の発明に係る列車制御装置は、地上装置から送信された列車制御信号を受信して列車の制御を行う車上装置を備え、
前記車上装置は、受信した列車制御信号を一定の波形範囲ごと切り出して信号成分を抽出して当該信号成分を極小値にし、その結果を時間軸上の波形に戻して位相反転するノイズ取出回路と、受信した列車制御信号を前記ノイズ取出し回路による処理時間分遅延させる遅延回路と、前記ノイズ取出し回路による処理信号と前記遅延回路による信号とを加算する加算回路と、を備えていることを特徴とする。

0009

請求項2に係る発明は、請求項1において、前記ノイズ取出し回路は、列車制御信号を一定の波形範囲ごとに切り出して信号成分を抽出し、当該信号成分を極小値にする周波数解析部と、その結果を時間軸上の波形に戻す逆周波数解析部と、その結果の時間軸上の波形を位相反転する位相変換部と、から構成されていることを特徴とする。

0010

請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2において、前記車上装置は、前記列車制御信号のうち列車制御信号の周波数帯域外の雑音を除去して前記周波数解析部に送るフィルタ回路をさらに備えていることを特徴とする。

発明の効果

0011

請求項1に係る発明によれば、車上装置に、受信した列車制御信号を一定の波形範囲ごとに切り出して信号成分を抽出して当該信号成分を極小値にし、その結果を時間軸上の波形に戻して位相反転するノイズ取出し回路と、受信した列車制御信号を前記ノイズ取出し回路による処理時間分遅延させる遅延回路と、前記ノイズ取出し回路による処理信号と前記遅延回路による信号とを加算する加算回路とを設けるようにしているので、列車制御信号に含まれる非同期ノイズを適正に低減させることができ、その結果、ノイズを遮蔽する構造が不要となり、軌道回路長が同一の場合には、地上装置からの送信出力を低減させることができ、地上装置からの送信出力が同一の場合には、軌道回路長を長くすることが可能となる。

0012

請求項2に係る発明によれば、ノイズ取出し回路を、列車制御信号を一定の波形範囲ごとに切り出して信号成分を抽出し、当該信号成分を極小値にする周波数解析部と、その結果を時間軸上の波形に戻す逆周波数解析部と、その結果の時間軸上の波形を位相反転する位相変換部とから構成するようにしているので、周波数解析部により、列車制御信号を一定の波形範囲ごとに切り出して信号成分を抽出し、当該信号成分を極小値し、逆襲は数階席部により、その結果を時間軸上の波形に戻した後、位相変換部により、その結果の時間軸上の波形を位相反転することにより、非同期ノイズを適正に抽出することにができ、これにより、非同期ノイズの低減を図ることができる。その結果、ノイズを遮蔽する構造が不要となり、軌道回路長が同一の場合には、地上装置からの送信出力を低減させることができ、地上装置からの送信出力が同一の場合には、軌道回路長を長くすることが可能となる。

0013

請求項3に係る発明によれば、車上装置に、列車制御信号のうち列車制御信号の周波数帯域外の雑音を除去して周波数解析部に送るフィルタ回路を設けるようにしているので、列車制御信号の周波数帯域外のノイズを適正に除去することができ、ノイズ取出し回路による処理を適正に行うことができる。

図面の簡単な説明

0014

本発明に係る列車制御装置の実施形態を示す概略構成図である。
本発明に係る列車制御装置の実施形態における車上装置を示す概略構成図である。
本発明に係る列車制御装置の実施形態における列車制御信号の例を示す説明図である。
本発明に係る列車制御装置の実施形態におけるフレームFFT処理を行って抽出された周波数成分の例を示す説明図である。
本発明に係る列車制御装置の実施形態におけるフレームのFFT処理結果から信号成分を0または極小にした結果の例を示す説明図である。

実施例

0015

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

0016

図1は、本発明に係る列車制御装置の実施形態を示す概略構成図であり、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1と、列車2に搭載した車上装置3と、を備えて構成されている。そして、地上装置1から、例えば、列車2の許容速度情報などの列車制御情報に対応させた列車制御信号を、図中右方向に進行している列車2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、この列車制御信号を車上装置3が受信すると、列車制御信号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2の走行を制御するよう構成されている。軌道回路は、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。

0017

また、地上装置1は、所定の周波数を有する基本搬送波振幅変調処理して変調波を生成し、所定の列車制御情報を示す列車制御信号を形成するように構成されている。そして、このように、振幅変調処理された列車制御信号は、増幅処理されて軌道回路Tを形成するレールに供給されるように構成されている。なお、このような地上装置1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。

0018

次に、車上装置3について説明する。

0019

車上装置3は、列車2の前部においてレールに対向して設けられ地上装置1からレールに送信された列車制御信号を受信する受電器4を備えている。また、車上装置3は、図2に示すように、フィルタ回路としてのバンドパスフィルタ5と、周波数解析部としてのFFT処理部6と、逆周波数解析部としての逆FFT処理部7と、位相変換部8と、遅延回路9と、加算回路10と、信号復調処理回路11とをそれぞれ備えている。なお、本実施形態においては、FFT処理部6、逆FFT処理部7および位相変換部8により、本発明のノイズ取出し回路を構成するようになっている。

0020

バンドパスフィルタ5は、列車制御信号の周波数帯域外のノイズを除去するものである。また、FFT処理部6は、バンドパスフィルタ5で周波数帯域外のノイズが除去された列車制御信号を入力し、FFT高速フーリエ変換)処理を行うように構成されている。このFFT処理は、まず、図3に示すような波形の列車制御信号が入力された場合に、この受信した列車制御信号を所定のフレームL1で取り出し、FFT処理を行うことにより、このフレームL1における周波数成分を求める。これは、フレーム長が512の場合に、各フレームごとに、次式によりFFT処理を行い周波数成分を求めるものである。
x(n),n=0,1,2,・・・,511
|X(k)|ejθx(k) ・・・(1)
これにより、図4に示すように、列車制御信号と非同期ノイズとを抽出することができるものである。そして、FFT処理部6は、抽出した列車制御信号および非同期ノイズのうち、列車制御信号の信号成分のみを抽出し、この信号成分の値を0または極小にするように構成されている。

0021

また、逆FFT処理部7は、FFT処理部6により、信号成分が0または極小値とされた周波数成分を逆FFT処理し、信号成分を時間軸上の波形に戻すものである。また、位相変換部8は、逆FFT処理部7により、逆FFT処理して求めた時間軸上の波形の位相反転させるように構成されている。これにより、非同期ノイズを逆位相とした波形を得ることができるものである。

0022

また、遅延回路9は、バンドパスフィルタ5から出力される列車制御信号を、FFT処理部6から位相変換部8までの処理にかかる時間だけ遅延させるように構成されている。加算回路10は、遅延回路9から出力される列車制御信号に対して、位相変換部8により非同期ノイズを逆位相とした波形を加算することにより、列車制御信号に含まれる非同期ノイズを低減するように構成されている。

0023

信号復調処理回路11は、可変ノッチフィルタ部10により非同期ノイズが低減された信号を入力して、列車制御信号の信号復調処理が行われ、列車制御情報を得るように構成されている。

0024

次に、本実施形態の動作について説明する。

0025

地上装置1からレールに送信された列車制御信号を受電器4により受信したら、車上装置3のバンドパスフィルタ5により、列車制御信号の周波数帯域外のノイズを除去し、FFT処理部6に送るようになっている。

0026

そして、FFT処理部6において、所定のフレームL1におけるFFT処理を行って周波数成分を求めることにより、列車制御信号と非同期ノイズとを抽出し、この抽出した列車制御信号および非同期ノイズのうち、列車制御信号の信号成分のみを抽出し、この信号成分の値を0または極小にする。

0027

続いて、逆FFT処理部7により、FFT処理部6により信号成分が0または極小値とされた周波数成分を逆FFT処理し、位相変換部8により、逆FFT処理部7により逆FFT処理して求めた時間軸上の波形の位相を反転させて、加算回路10に送る。

0028

また、遅延回路9は、バンドパスフィルタ5から出力される列車制御信号を、FFT処理部6から位相変換部8までの処理にかかる時間だけ遅延させるように構成されている。加算回路10は、遅延回路9から出力される列車制御信号に対して、位相変換部8により非同期ノイズを逆位相とした波形を加算することにより、列車制御信号に含まれる非同期ノイズを低減するように構成されている。

0029

一方、遅延回路9により、バンドパスフィルタ5から送られた列車制御信号を、FFT処理部6から位相変換部8までの処理にかかる時間だけ遅延させて加算回路10に送る。

0030

そして、加算回路10により、遅延回路9から出力される列車制御信号に対して、位相変換部8により非同期ノイズを逆位相とした波形を加算することにより、列車制御信号に含まれる非同期ノイズを低減させる。このように非同期ノイズが低減された信号は、信号復調処理回路11に送られ、この信号復調回路により、列車制御信号の信号復調処理が行われ、列車制御情報を得るようになっている。

0031

以上述べたように、本実施形態においては、FFT処理部6により、所定のフレームL1におけるFFT処理を行って周波数成分を求めることにより、列車制御信号と非同期ノイズとを抽出し、この抽出した列車制御信号および非同期ノイズのうち、列車制御信号の信号成分のみの値を0または極小にし、逆FFT処理部7により周波数成分を逆FFT処理し、位相変換部8により逆FFT処理して求めた時間軸上の波形の位相を反転させ、加算回路10により遅延回路9から出力される列車制御信号に対して、位相変換部8により非同期ノイズを逆位相とした波形を加算することにより、列車制御信号に含まれる非同期ノイズを低減させるようにしているので、非同期ノイズを適正に低減させることが可能となり、その結果、ノイズを遮蔽する構造が不要となり、軌道回路長が同一の場合には、地上装置からの送信出力を低減させることができ、地上装置からの送信出力が同一の場合には、軌道回路長を長くすることが可能となる。

0032

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能である。

0033

1地上装置
2列車
3車上装置
4受電器
5バンドパスフィルタ
6FFT処理部
7 逆FFT処理部
8位相変換部
9遅延回路
10加算回路
11信号復調処理回路

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