专利名称：列车控制车载装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动列车停止(Automatic Train Stop :ATS)的列车控制车载装置。
背景技术：
以往在自动列车停止(Automatic Train Stop =ATS)车载装置中，已知有使用了所谓频率捕捉现象(frequency entrainment)的变频方式，即，在地面器与车载器耦合时，检测平时振荡频率变化为地面器中设定的谐振频率这一情况。然而，由于变频式ATS车载装置使用反馈振荡电路，所以需要将电路设计成在平时和变频时分别满足振荡条件，在这种结构下，由于振荡电路中使用的模拟电路元件偏差及周边金属等的影响，振荡状态不稳定。 因此提出了一种不使用反馈振荡电路而无需使恒定振荡频率变频的ATS装置。对此，在一个提案(现有技术1)中采用如下方式来实现使振荡器产生与在地面器中使用的谐振频率fi fn分别对应的频率信号，从车载器1次绕组输出将各个频率信号相加而得的信号，当车载器与地面器电磁耦合时，加法信号中包含的频率信号中的一个信号与地面器的谐振频率同步，从而该频率的信号电平增大。另外，在另一个提案(现有技术2、中通过产生包括 fn的频谱扩散信号并从车载器1次绕组输出该信号来实现。像这样，从车载器1次绕组输出具有包括了在地面器中使用的所有谐振频率的频谱的信号，以便在与地面器电磁耦合时谐振(同步)，从而能够实现不采用反馈振荡电路的ATS车载装置。专利文献1 日本特开平8-58588号公报专利文献2 日本特开2005-2^789号公报但是，上述现有的不采用反馈振荡电路的自动列车控制车载装置存在如下问题。由于经时劣化及制造时的误差，导致地面器所具有的谐振频率发生变动(偏移)。 因此，像上述现有技术1那样，在从车载器发送与地面器的谐振频率对应的信号的方法的情况下，若相对于来自车载器的发送信号，地面器的谐振频率发生偏移，则在车载器2次绕组中感应的信号电平的大小下降。地面器的谐振锐度⑴值)越大，其影响越大。有时，无论车载器是否通过了地面器，车载器2次绕组中的接收信号电平都不感应。由于车载装置中的谐振频率检测精度对在车载器2次绕组中感应的信号电平产生较大影响，所以在上述现有的方法中，在地面器谐振频率上产生了偏移的情况下，存在谐振频率检测精度下降的问题。并且，通常为了提高检测精度，有时还将使用在车载器2次绕组中接收到的信号计算出的Q值用于判断，在上述现有方法中，由于只是将与谐振频率对应的各个正弦波(单一频率)相加，所以不能够使用车载器2次绕组中的接收信号计算Q值。另一方面，在利用了频谱扩散信号的上述现有技术2的情况下，由于发送伪噪声， 所以发送频谱的振幅的分布不是均一分布，而是瑞利分布(Rayleigh Distribution)。当然，车载器2次绕组中的接收频谱振幅是以发送频谱振幅为基础感应的，所以当地面器与车载器电磁耦合时，地面器的谐振频率不一定是峰值频率，有可能误检测谐振频率。由于具有至少包括 fn的频带宽，所以可以计算Q值，然而所计算出的Q值的精度较低。像这样，在现有方法中，由车载装置检测地面器的谐振频率时，存在导致谐振频率的检测精度下降的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种列车控制车载装置，能够不使用反馈振荡电路且防止地面器的谐振频率的误检测，并提高谐振频率检测精度。作为本发明的实施方式的列车控制车载装置，使用包括谐振器的地面器进行列车控制，所述列车控制车载装置具备信号生成部、车载器、及信号检测部。所述信号生成部以某一特定的时间周期，在包含所述谐振器的谐振频率的允许变动范围内对频率进行扫描，生成频率扫描信号。所述车载器具有接受所述频率扫描信号的第1绕组和通过与所述第1绕组的电磁耦合而得到信号的第2绕组，当车载器与所述地面器电磁耦合时，所述第2绕组通过所述地面器得到由所述第1绕组接受到的所述频率扫描信号之中的与所述谐振器的谐振频率对应的信号成分。所述信号检测部以与所述某一特定的时间周期相同的时间周期，对由所述车载器的所述第2绕组得到的信号进行傅立叶变换，根据傅立叶变换后的信号，进行所述地面器的检测处理。
图1是表示本发明的实施方式的列车控制车载装置的结构例的框图。图2是表示施加到车载器1次绕组上的频谱波形的例子的图。图3是表示信号生成部的其他结构例的框图。图4是表示由FFT运算部输出的频率波形的例子的图。图5是表示在频率扫描周期与FFT周期的不同关系下产生的FFT输出结果的例子的图。
具体实施例方式
下面，参照附图，详细说明本发明的实施方式。(第1实施方式)图1是表示本发明的实施方式的列车控制车载装置的构成例的框图。图1的列车控制车载装置至少具有车载器11、信号生成部12、信号检测部13及控制部14。车载器11随着列车行驶，与设置在地面上的地面器15电磁耦合。地面器15由谐振器(在图1的例子中示出了将绕组和电容器串联连接的LC谐振器的例子，然而地面器不限于此)来构成，具有1个谐振频率。在本实施方式中，地面器15所具有的谐振频率为频率 fn的任意一个(例如，103kHz、108kHz、123kHz、130kHz等中的任意一个)。在此，列车是指在线路等轨道上行驶的车辆，例如电车、新干线、单轨车 (monorail)、线性电动机车(linear motor car)。本实施方式的列车控制车载装置被搭载在该列车上。上述地面器15被设置在轨道的预定部位。设定地面器15的部位可以是一个，也可以是多个。在本实施方式中示出在多个部位设置地面器的情况。信号生成部12以某一特定的时间周期，在分别包含各地面器的谐振频率的各个允许变动范围内对频率进行扫描，生成频率扫描信号。信号生成部12将各个生成的频率扫描信号相加，对加法信号进行D/A转换及放大。车载器11由1次绕组1 Ia和2次绕组1 Ib构成。1次绕组1 Ia和2次绕组1 Ib被配置成能够电磁耦合。例如，1次绕组Ila和2次绕组lib被配置成相互电磁弱耦合(loose coupling)。由信号生成部12生成的信号被施加到1次绕组Ila上。另一方面，2次绕组 lib将通过与1次绕组Ila和地面器15的至少前者之间的电磁耦合得到的信号输入到信号检测部13。当车载器11 (1次绕组Ila和2次绕组lib)没有与地面器15电磁耦合时，即，2次绕组lib仅与一次绕组Ila耦合时，2次绕组lib通过与1次绕组Ila的耦合而得到1次绕组Ua所接受到的频率扫描信号的全部频带。另一方面，当车载器11与地面器15进行了电磁耦合时，即，车载器11的绕组11a、 lib与地面器15的绕组进行了电磁耦合时，对于地面器15的谐振频率及其附近的信号成分，由于绕组Ila-地面器15-绕组lib的谐振器耦合，经由地面器15的信号接收(地面器 15的谐振信号的接收)成为主导，对于除此之外的频率的信号成分，与1次绕组Ila的电磁耦合产生的信号接收成主导。其结果，在与地面器15耦合时，由2次绕组lib接受的信号，因在谐振器中的谐振现象，相比于非耦合时，谐振频率附近的信号成分的振幅电平有较大的上升。在信号检测部13中，通过FFT等傅立叶变换，将2次绕组所接受到的信号转换成频带信号，进行地面器的检测处理。在检测处理中，根据转换后的信号，检测地面器的存在 (通过地面器)，并且对检测到的地面器的谐振频率进行检测。信号检测部13将检测到的谐振频率输出到控制部14。控制部14按照从信号检测部13通知来的谐振频率，进行速度核查模式的制作等、 对每个频率制定的控制处理。速度核查是指，核实列车速度是否在允许的速度范围内。若在速度范围外，则控制部14也可以对列车速度进行控制，以收敛为该范围内的速度。下面，详细说明信号生成部12。信号生成部12至少由频率扫描信号生成部 121(12^ 121n)、加法电路122、D/A转换器123及电力放大器124构成。在频率扫描信号生成部121(121i 121n)中，以某一确定的恒定周期，在分别以地面器15中使用的各个谐振频率 fn为中心频率的、针对由经时劣化及制造时的误差引起的谐振频率偏移的允许变动范围(设为士XkHz)内进行频率扫描，分别生成频率扫描信号。即，每隔恒定周期进行如下动作在1个周期期间内、在该范围内进行频率扫描，生成信号。另外，针对地面器中的谐振频率偏移的允许变动范围通常作为保护基准水平被制定保护。对于进行频率扫描的周期，将在后面进行叙述。由各个频率扫描信号生成部Ul1 121n分别生成的信号由加法电路122相加，被 D/A转换器123转换成模拟信号。转换后的模拟信号被电力放大器IM放大，输出到车载器 11的1次绕组11a。以上说明了针对各个谐振频率的允许变动范围相同(士XkHz)的情况。在每个谐振频率分别具有不同的容许偏移范围的情况下(士X1IcHz 士XnkHz)，由各个频率扫描信号生成部Ul1 121n生成的频率扫描信号是在1个周期内分别对从(fi-X^kHz到(Α+Χ》 kHz[i = 1 η]的频谱范围进行了频率扫描的信号。因此，假设在地面器15中使用的谐振频率为4种(103kHz、108kHz、123kHz、130kHz)，针对各个谐振频率的允许变动范围相同，均为士2kHz的情况下，向车载器11的1次绕组Ila输出具有图2所示的频谱的信号(频率扫描周期Tms)。在此，各个频率扫描信号生成部121i 121n*的频率扫描信号的生成方法也可以采用任意的方法实现。例如，可以采用如下方法实现将以各个谐振频率为中心的频率扫描信号的波形数据预先存储到未图示的ROM中，通过指定存储有各个频率扫描信号的ROM的地址号码，从而分别读出存储在ROM内的各个频率扫描信号，将从各个地址号码读出的波形数据相加。或者，也可以采用如下方法预先将各个频率扫描信号相加得到的信号作为波形数据存储到ROM，从存储有波形数据的ROM的地址号码读出波形数据。在这种情况下，由于波形数据是将各个谐振频率扫描信号相加得到的信号，所以无需加法电路122，只要从ROM 读出波形数据即可。或者，还也可以采用如下方法如图3所示，对每个频率扫描信号生成部分别构成 V/F (Voltage/Frequency)转换器125i 12 ，利用移位寄存器1 将由D/A转换器123输出的电压值控制成线性增加之后，各个V/F转换器125i 12 将从D/A转换器123输出的电压转换成与电压成正比的频率信号，分别生成对从(fi-XjkHz到(fi+XjkHzti = 1 η〕 的频谱范围进行了频率扫描的信号，等方法。接着，详细说明信号检测部13。信号检测部13至少由A/D转换器131、作为傅立叶变换部的一个实施方式的FFTO^ast Fourier ^Transform 快速傅立叶变换)运算部132 和谐振频率检测部I33构成。在本实施方式中，作为傅立叶变换部使用FFT运算部，然而不限于FFT，只要能够将时域信号转换成频带信号(频谱)即可，可以是采用了傅立叶变换的任意方法。在信号检测部13中，利用A/D转换器131将通过车载器11的2次绕组lib输入的接收信号转换成数字信号之后，为了进行频率解析，通过FFT运算部132将数字信号转换成频带信号。在谐振频率检测部133中，基于阈值，对由FFT运算部132得到的频带信号进行解析，从而检测车载器11是否已经与地面器15电磁耦合、以及确定判断为检测到的地面器15 的谐振频率。下面，为了便于说明，采用将频率 fn之中的f3作为谐振频率的例子说明地面器15。在车载器11没有位于地面器15附近的情况下，即、车载器11未与地面器15电磁耦合的情况下，如图4(a)所示，FFT运算部132的输出频谱只具有信号生成部12施加到车载器11的1次绕组上的信号衰减后的频谱波形(输入到1次绕组的信号的衰减信号被赋予给2次绕组)。即，以各个谐振频率 fn为中心的各个扫描信号的频谱为恒定电压。在该状态下，当车载器11与地面器15接近时(例如，通过地面器15之上时)，车载器11与地面器15电磁耦合，由于地面器15谐振，所以地面器15所具有的谐振频率f3附近的接收电平上升。因此，成为如图4(b)所示的频谱波形。因此，谐振频率检测部133对 FFT运算部132的输出频谱的各个频率的信号电平进行监视，通过检测到相比于未电磁耦合的情况，峰值频率的电压电平(该情况下的f3的电压电平)上升到预定的电平以上、或电压电平大于阈值，从而判断为车载器11已与地面器15电磁耦合。在判断为已检测到的情况下，将峰值频率确定为地面器15的谐振频率。另外，考虑到谐振频率会存在偏移，即使在峰值频率与任何谐振频率均不一致的情况下，只要峰值频率在允许变动范围内，谐振频率检测部133就可以将峰值频率作为该谐振频率处理。反之，不管接收电压电平的上升多大，在峰值频率处于变动范围外的情况下，都可以不作为因与地面器15电磁耦合而引起的接收电平上升，而作为输入了脉冲噪声性的外部噪声而引起的接收电平上升来处理，对于外部噪声，不会进行误检测，能够稳定地动作。并且，在本发明的实施方式中，由于从信号生成部12发送的信号是将以各个谐振频率 fn为中心频率的频率扫描信号相加的信号，所以谐振频率检测部133可以利用 FFT运算部132的输出信号计算Q值。地面器15的谐振频率所具有的Q值被保护检测 检修为保持某一恒定值以上的值。因此，谐振频率检测部133使用FFT输出结果来计算已确定的峰值频率处的Q值，进一步增加仅在计算出的Q值大于某一阈值的情况下判断为已与地面器15电磁耦合的条件，从而能够进一步防止因噪声等导致地面器误检测判断。另外，将谐振信号的峰值频率设为jl、将振幅为峰值频率的1/2的两侧的频率设为j2、j3(j2 < j3) 时，能够通过jl/(j3-j2)来计算Q值。在此，说明由FFT运算部132实施的FFT处理。为了使谐振频率检测部133正确地确定地面器15的谐振频率，而不会将相邻的谐振频率误判断为地面器15的谐振频率，由FFT实现的频率分辨率至少要为f\ fn的最低频率间隔以上的精细度。例如，谐振频率为103kHz、108kHz、123kHz、130kHz的情况下，由于最低频率间隔为103kHz与108kHz之间的5kHz，所以需要采用具有至少5kHz以上的较精细的频率分辨率的FFT处理。这是因为，在该情况下，若进行仅具有比5kHz差的频率分辨率的FFT处理，则无法分辨出由FFT输出得到的峰值频率是由谐振频率103kHz产生的、还是由108kHz产生的，导致无法确定哪个是谐振频率。将FFT频率分辨率设定为最低谐振频率间隔以上的精细度是必要最低限的下限值，例如，如上所述，在若峰值频率在允许变动范围内则看做是该谐振频率的情况下，需要判断峰值频率是否收敛在允许变动范围内，所以至少要将FFT频率分辨率设定为允许变动范围的最大值以上的精细度。由于允许变动范围一定比谐振频率间隔小，所以在该情况下， 频率偏移的最大允许变动值为FFT频率分辨率的下限。当然，若从峰值频率的确定精度、Q值的计算精度的观点考虑，优选将上述2个FFT 频率分辨率之中的一个设为下限，以尽可能精细的频率分辨率进行FFT输出。为了提高FFT 中的频率分辨率，需要降低FFT所需的时间分辨率(增长FFT周期)。S卩，为了进行1次FFT 处理，需要相应长度时间的信号数据。另一方面，在车载器11与地面器15电磁耦合的期间，优选FFT运算部132输出多次FFT结果。即，这是指提高FFT所需的时间分辨率(缩短FFT周期)。还有可能被输入具有与谐振频率 fn相等的频率的瞬间脉冲噪声性的外部噪声。若FFT的时间分辨率大 (FFT周期长)，则有可能无法根据FFT输出结果判断出是由于瞬间脉冲性噪声的输入而具有峰值频率，还是由于实际与地面器15电磁耦合而具有峰值频率。于是，在经过1个地面器时的最短耦合时间(后述)内，以能够输出多次(在此，设为N次)FFT结果的时间分辨率(FFT周期)进行FFT处理，从而能够在谐振频率检测部133中进行下面的判断。S卩，在连续N次以上检测到具有某一 Q值且某一电压电平以上的峰值频率的情况下，判断为已与地面器15电磁耦合，在小于N次的情况下，判断为因瞬间噪声而导致电平上升。即，利用在与地面器15电磁耦合时必定以最短耦合时间连续的谐振频率持续接收具有恒定值电平以上的峰值频率的信号这一特性，在该最短耦合时间内进行多次(N次)FFT输出，从而通过N次输出结果来区分地面器耦合和地面器非耦合(脉冲性噪声)，能够进一步防止地面器误检测。另外，车载器11与地面器15的最短耦合时间是根据车载器11与地面器15之间的最小响应距离和列车的最高速度唯一决定的时间。最小响应距离是沿着车载器轨道前进的车载器能够与地面器之间耦合的距离的最小值。例如，在最小响应距离为300mm，列车速度为最高140km/h的情况下，最短耦合时间为约8ms。因此，需要以FFT周期为8/Nms的方式实施FFT处理(决定采样率或FFT点数等)。另外，该情况下的FFT频率分辨率为N/8kHz。 在最短耦合时间内输出的FFT次数由能够想到的噪声的种类、最短耦合时间、电路规模、使用谐振频率的频带等来决定。以上，作为在本发明的实施方式中的FFT运算部132，实施如下FFT处理，该FFT处理的频率分辨率满足满足谐振频率的最低频率间隔(或频率最大允许变动值)以上的精细度、且N/最短耦合时间(其中，N为预先设定的2以上的自然数)以下的粗度的范围内。并且，这相当于，作为FFT周期，使用1/谐振频率的最低频率间隔(或1/频率最大允许变动值)以上的长度、且最短耦合时间/N以下的短时间范围的时间信号来实施FFT。接着，说明信号生成部12的频率扫描周期。如上所述，在频率扫描信号生成部121中，每隔某一决定的恒定周期，分别生成对以各个谐振频率为中心的、针对谐振频率偏移的允许变动范围进行了频率扫描的信号。此时，用于进行各个频率扫描的时间周期采用与利用FFT运算部132进行的FFT 处理的FFT周期相等的时间周期。在此，相等的时间周期并不一定表示完全一致的值，可以包括设计上的误差等，例如，可以允许时间周期的10%以内的偏移。在本发明的实施方式中，如上所述作为FFT周期的制约，设定为1/谐振频率的最低频率间隔(或1/频率最大允许变动值)以上的长度、且最短耦合时间/N以下的短时间范围，所以在信号生成部12中的频率扫描信号的时间周期也为1/谐振频率的最低频率间隔(或1/频率最大允许变动值)以上的长度、且最短耦合时间/N以下的短时间范围。作为例子，在假设谐振频率的允许变动值为士2kHz、最短耦合时间为8ms、最短耦合时间内FFT输出的次数N为4次的情况下，只要FFT周期及频率扫描周期为ans，就能收敛在上述条件范围内。因此，在频率扫描信号生成部121中，每隔2ms周期，对以各个谐振频率、例如103kHz为中心的士2kHz的范围，S卩IOlkHz 105kHz的频率范围进行扫描。下面叙述将FFT周期和各频率扫描周期设为相等的理由及效果。图5表示在频率扫描周期与FFT周期的不同关系下产生的FFT输出结果的例子。分别为FFT周期与频率扫描周期相等的情况(曲线Gl)、频率扫描周期比FFT周期短的情况赚倍)(曲线G2)、频率扫描周期比FFT周期长的情况O倍)(曲线G3)的输出结果的例子。在频率扫描周期比FFT周期短的情况下，S卩，在FFT周期比频率扫描周期长的情况下，相对于1次FFT输出结果，包括多次频率扫描的结果，如图5的曲线G2所示，成为定期缺少特定频率的FFT输出结果。这是由于，相对于在FFT运算部132进行的FFT处理中能够实现的时间分辨率，信号生成部12的频率扫描周期变动较快，其结果，作为FFT输出频谱， 得到不能完全表现分辨率较快的频率扫描的FFT输出结果。若使用这种FFT输出结果确定谐振频率或计算Q值，则有可能造成地面器15的谐振频率是在FFT输出结果中缺失的频率等，给峰值频率的确定精度带来影响。此外，同样地Q值计算的精度也变低。像这样，在频率扫描周期比FFT周期短的情况下，作为FFT输出结果，不能完全地表现分辨率较快的频率扫描，给峰值频率的确定及Q值计算的精度带来影响。当然，相比于FFT周期，频率扫描周期越短(速度越快)，给FFT输出结果带来的影响越大，所以峰值频率的确定及Q值计算的精度越差。另一方面，在频率扫描周期比FFT周期长的情况下，即，FFT周期比频率扫描周期短的情况下，通过多个FFT输出结果得到1个频率扫描的结果，各个FFT输出结果不一定是在包括地面器15的谐振频率的范围内进行了频率扫描的结果。例如，频率扫描周期为FFT 周期的2倍长的情况下，2次中的1次FFT输出结果是反映了不包括谐振频率的频率扫描范围内的结果的频谱。在图5的情况下，如曲线G3所示，相对于地面器谐振频率80kHz，为不包括80kHz的范围的定时的频率扫描结果输出。因此，虽然得到某一电压电平以上的峰值，然而得到的峰值频率是在该FFT定时进行了频率扫描的范围的输出结果，所以在该情况下，在比实际的谐振频率80kHz低的频率处得到峰值频率。这表示，由各个FFT输出得到的峰值频率根据频率扫描范围不同得到不同的峰值频率。并且，根据地面器所具有的谐振频率的Q值的不同，在不包括谐振频率的范围的定时的频率扫描的FFT输出中，接收信号电平有时不充分感应。像这样，在频率扫描周期比FFT周期长，得到了针对在不包括地面器谐振频率的范围内的频率扫描信号的FFT输出结果的情况下，根据地面器的Q值不同，有时无法保证接收信号电平充分感应，即使假设得到了某一电压电平以上的感应，仍比在包括谐振频率的频率扫描时由FFT输出结果得到的峰值频率的电压电平小，并且，根据频率扫描范围不同， 每次峰值频率值也不同。由于谐振频率检测精度与在车载器11的2次绕组lib中感应的信号电平关系较大，感应电压的下降即使较小，仍会给地面器检测精度、谐振频率检测精度带来不良影响。并且，在接收信号电平未充分感应的情况下，即使处于车载器11与地面器 15电磁耦合的期间，仍无法连续N次得到具有某一电压电平以上的峰值频率的FFT输出结果，所以无法采用如上所述的、仅在N次以上连续检测到的情况下判断为已与地面器15电磁耦合的方法。当然，相比于FFT周期，频率扫描周期越长(越慢)，这些影响越大。像这样，在频率扫描周期比FFT周期长的情况下，还是短的情况下，其结果，都会给地面器检测精度、谐振频率确定精度带来影响。于是，通过将FFT周期和频率扫描频率周期设定为相等，得到曲线Gl所示的FFT输出结果，能够防止地面器的谐振频率的误检测，并实现频率检测精度的提高。基于上述理由，优选将FFT周期和频率扫描频率周期设定为相等。然而，将频率扫描周期设定为比FFT周期大时，至少能够解决频率扫描周期比FFT周期短时出现的问题，所以也可以采用将频率扫描周期设定为FFT周期以上的方法。并且，相反地将频率扫描周期设定为比FFT周期短时，至少能够解决频率扫描周期比FFT周期长时出现的问题，所以也可以采用将频率扫描周期设定为比FFT周期短的方法。CN 102530023 A
在此，可以想到在利用频率扫描信号生成部121生成以各个谐振频率为中心的频率扫描信号的情况下，通常跨过频率扫描周期时的信号的相位不连续。
例如，以某一周期对以频率103kHz为中心的范围IOlkHz 105kHz进行频率扫描的情况下，频率偏移到105kHz之后，在下一周期重新从IOlkHz开始进行频率扫描时，在频率从105kHz切换到IOlkHz的定时，因振荡器等的关系，通常相位不连续。
若信号生成部12与信号检测部13不同步动作，则即使FFT周期与频率扫描周期相同，由信号检测部13内的FFT运算部132实施的FFT处理在大部分的情况下相当于利用跨过周期的频率扫描信号的1个周期进行运算。因此，在进行FFT运算时，使用相位不连续的频率扫描信号的1个周期(例如，102kHz — 105kHz、IOlkHz — 102kHz)，与在谐振频率检测部133中使用利用相位连续的信号进行FFT输出的结果的情况相比，有可能导致检测精度下降。因此，优选以跨过频率扫描周期时的信号的相位连续的方式生成频率扫描信号。具体讲，在跨过频率扫描周期时，保持频率扫描结束时的相位，用作下一频率扫描周期的初始相位。
例如，对10IkHz 105kHz进行频率扫描的情况下，若设105kHz处的相位为 α [radian]，则将下一次频率扫描周期开始频率IOlkHz处的初始相位设为α [radian]，开始扫描，从而能够生成即使在跨过扫描周期的情况下相位仍连续的信号。
并且，作为频率扫描方向，在以IOlkHz — 105kHz的方向进行了扫描的下一周期中，直接将105kHz作为扫描开始频率，以105kHz — IOlkHz的方向进行扫描，也能够实现即使在跨过扫描周期的情况下相位仍连续的信号。即，在允许变动范围内，以特定的时间周期交替反复进行从第1频率向第2频率的频率扫描和从第2频率到第1频率的频率扫描。第 1频率例如是允许变动范围的最小值或最大值，第2频率是该最大值或最小值。
或者，即使在跨过频率扫描周期时的信号的相位不连续的情况下，通过使信号生成部12与信号检测部13同步，从而能够使频率扫描周期开始定时与FFT开始定时一致。因此，由于在该情况下能够通过不跨过频率扫描周期的信号进行FFT运算，所以能够得到与跨过频率扫描周期时的信号相位连续的情况相同的FFT输出结果。然而，在使信号生成部 12与信号检测部13同步的情况下，虽未示出到图1上，需要从信号生成部12输入用于与信号检测部13同步的某种同步信号。
像这样，在本发明实施方式中，频率扫描信号生成部121生成以各个谐振频率为中心的频率扫描信号时，通过控制成以使跨过扫描周期时的相位连续的方式进行制作控制，或者，使信号生成部12与信号检测部13同步，从而在FFT运算部132的FFT运算中能够使用相位连续的信号，能够进一步防止地面器的谐振频率的误检测，并能够实现频率检测精度的提高。
像这样，在本发明的实施方式中，作为向车载器的1次绕组输出的发送信号，使用以某一特定的时间周期对以地面器中使用的各个谐振频率为中心的、谐振频率的允许变动范围进行了频率扫描的信号相加得到的信号，从而即使在车载器与地面器电磁耦合时、在地面器谐振频率上产生了偏移的情况下，也不会使车载器的2次绕组lib感应的信号电平的大小降低，所以能够在不影响地面器检测精度和谐振频率检测精度的情况下进行检测。 并且，与通过频谱扩散将凝似噪声信号用作发送信号的情况相比，能够通过各个频率频谱发送稳定的恒定电压电平的信号，所以包括Q值计算在内，能够实现地面器检测精度及谐振频率检测精度的提高。
此外，考虑在地面器检测及谐振频率检测中使用的FFT运算中的输出结果，将生成频率扫描信号时的扫描周期设定为与FFT运算的时间周期相等，从而能够进一步提高使用FFT输出实施地面器检测精度、谐振频率检测时的精度。
并且，通过将该时间周期设定为1/谐振频率的最低频率间隔(或1/频率最大允许变动值)以上的长度、且最短耦合时间/N(N为2以上的自然数)以下的短时间范围，从而FFT输出结果能够保持不误检测为相邻谐振频率的频率分辨率，能够在与1个地面器耦合时进行多次的FFT输出，通过利用多次的连续FFT输出结果，能够进一步防止由瞬间脉冲性噪声等引起的地面器误检测。
并且，通过以跨过频率扫描周期时的相位连续的方式进行制作控制，或者，使信号生成部12与信号检测部13同步，从而能够在FFT运算中使用相位连续的信号，所以能够进一步提高使用FFT输出结果来实施地面器检测精度、谐振频率检测时的精度。
另外，本发明不限于上述实施方式，在实施过程中，能够在不脱离发明宗旨的范围内对构成要件进行变形。并且，可以将上述实施方式中公开的多个构成要件适当组合来形成各种发明。例如，也可以从实施方式中使出的构成要件中删除某些构成要件。此外，也可以将不同实施方式中的构成要件适当组合。
权利要求
1.一种列车控制车载装置，使用包括谐振器的地面器来进行列车控制，其特征在于，具备信号生成部，以某一特定的时间周期，在包括所述谐振器的谐振频率的允许变动范围内对频率进行扫描，生成频率扫描信号；车载器，具有接受所述频率扫描信号的第1绕组和通过与所述第1绕组的电磁耦合而得到信号的第2绕组，当车载器与所述地面器电磁耦合时，所述第2绕组通过所述地面器得到所述第1绕组接受到的所述频率扫描信号之中的与所述谐振器的谐振频率对应的信号成分；以及信号检测部，以与所述某一特定的时间周期相同的时间周期，对由所述车载器的所述第2绕组得到的信号进行傅立叶变换，基于傅立叶变换后的信号进行所述地面器的检测处理。
2.根据权利要求1所述的列车控制车载装置，其特征在于，使用多个地面器进行列车控制，该多个地面器分别具有谐振频率不同的谐振器， 所述信号生成部对每个所述谐振频率生成所述频率扫描信号，将生成的各个频率扫描信号相加，所述车载器的所述第1绕组接受相加后的频率扫描信号。
3.根据权利要求2所述的列车控制车载装置，其特征在于， 所述傅立叶变换的时间周期为下述值以上1/所述各个谐振频率之间的间隔之中的最短谐振频率间隔， 且为下述值以下所述车载器与所述地面器电磁耦合的最短时间/N， N为2以上的自然数。
4.根据权利要求2所述的列车控制车载装置，其特征在于， 所述傅立叶变换的时间周期为下述值以上1/所述各个谐振频率的所述允许变动范围的最大值， 且为下述值以下所述车载器与所述地面器电磁耦合的最短时间/N， N为2以上的自然数。
5.根据权利要求1 4的任意一项所述的列车控制车载装置，其特征在于，所述信号生成部在以所述某一特定的时间周期生成所述扫描信号时，将在上一个的时间周期生成的扫描信号的最终相位用作在下一个时间周期生成的扫描信号的初始相位。
6.根据权利要求1 4的任意一项所述的列车控制车载装置，其特征在于，所述信号生成部以所述某一特定的时间周期，在所述允许变动范围中交替反复进行从第1频率到第2频率的频率扫描和从所述第2频率到所述第1频率的频率扫描。
7.根据权利要求6所述的列车控制车载装置，其特征在于， 所述第1频率是包含在所述允许变动范围中的最小频率或最大频率， 所述第2频率是包含在所述允许变动范围中的最大频率或最小频率。
8.根据权利要求1 4的任意一项所述的列车控制车载装置，其特征在于，通过使所述信号生成部和所述信号检测部同步，使所述信号生成部的频率扫描周期开始定时和所述傅立叶变换部的傅立叶变换周期开始定时一致。
9.一种列车控制车载装置，使用地面器来进行列车控制，其特征在于，具备信号生成部，以某一特定的时间周期，在包括所述地面器的谐振频率的允许变动范围内对频率进行扫描，生成频率扫描信号；车载器，具有接受所述频率扫描信号的第1绕组和通过与所述第1绕组的电磁耦合而得到信号的第2绕组，当车载器与所述地面器电磁耦合时，所述第2绕组通过所述地面器得到与所述第1绕组接受到的所述频率扫描信号之中的所述谐振器的谐振频率对应的信号成分；以及信号检测部，以比所述某一特定的时间周期大的时间周期，对由所述车载器的所述第2 绕组得到的信号进行傅立叶变换，基于傅立叶变换后的信号进行所述地面器的检测处理。
10.根据权利要求9所述的列车控制车载装置，其特征在于，使用多个所述地面器进行列车控制，该多个地面器具有多个不同的谐振频率，所述信号生成部对所述多个地面器的每个所述谐振频率生成所述频率扫描信号，将各个生成的频率扫描信号相加，将相加后的频率扫描信号提供给车载器。
11.一种列车控制车载装置，使用由谐振器构成的地面器来进行列车控制，其特征在于，具备信号生成部，以某一特定的时间周期，在包括所述地面器的谐振频率的允许变动范围内对频率进行扫描，生成频率扫描信号；车载器，具有接受所述频率扫描信号的第1绕组和通过与所述第1绕组的电磁耦合而得到信号的第2绕组，当车载器与所述地面器电磁耦合时，所述第2绕组通过所述地面器得到所述第1绕组接受到的所述频率扫描信号之中的与所述谐振器的谐振频率对应的信号成分；以及信号检测部，以比所述某一特定的时间周期小的时间周期，对由所述车载器的所述第2 绕组得到的信号进行傅立叶变换，基于傅立叶变换后的信号进行所述地面器的检测处理。
12.根据权利要求11所述的列车控制车载装置，其特征在于，使用多个所述地面器进行列车控制，该多个地面器具有多个不同的谐振频率，所述信号生成部对所述多个地面器的每个所述谐振频率生成所述频率扫描信号，将各个生成的频率扫描信号相加，将相加后的频率扫描信号提供给所述1次绕组。
全文摘要
一种列车控制车载装置，能够不使用反馈振荡电路而防止地面器的谐振频率的误检测，并提高谐振频率检测精度。本发明的列车控制车载装置具备信号生成部、车载器、及信号检测部。信号生成部以某一特定的时间周期，在包括谐振器的谐振频率的允许变动范围内进行频率扫描，生成频率扫描信号。车载器具有接受频率扫描信号的第1绕组和通过与第1绕组电磁耦合而得到信号的第2绕组，当与地面器电磁耦合时，第2绕组通过地面器得到与第1绕组接受到的频率扫描信号之中的谐振器的谐振频率对应的信号成分。信号检测部以与某一特定的时间周期相同的时间周期，对由车载器的第2绕组得到的信号进行傅立叶变换，基于傅立叶变换后的信号进行地面器的检测处理。
文档编号B61L3/12GK102530023SQ20111023450
公开日2012年7月4日 申请日期2011年8月16日 优先权日2010年12月7日
发明者北川裕之, 锅谷寿久 申请人:株式会社东芝