地上子
- 【要約】
【目的】 地上子における共振回路の選択度の低下を防止する。
【構成】 共振回路１の同調コイルＬ３の下部に高透磁率材Ｆを敷設し、高透磁率材Ｆで地上子下部の金属体による影響を抑えることにより、共振回路１の選択度Ｑ値の低下を防止する。
- 【特許請求の範囲】
【請求項１】 共振回路と、高透磁率材とを有する地上子であって、共振回路は、同調コイルとコンデンサとからなり、共振現象を生じるものであり、高透磁率材は、前記共振回路の同調コイル下部に敷設され、地上子下部の金属体による共振回路の選択度（Ｑ）低下を防止するものであることを特徴とする地上子。
【請求項２】 前記高透磁率材は、前記同調コイルと一体にモールド成型されたものであることを特徴とする請求項１に記載の地上子。
【請求項３】 前記高透磁率材は、フェライトから構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の地上子。
- 【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動列車停止装置（ＡＴＳ），自動列車制御装置（ＡＴＣ），自動列車運転装置（ＡＴＯ）あるいは車内警報などに用いる地上子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＡＴＳは、地上信号機の条件を示す地上の部分（地上装置）と、地上の条件を図８にＡＴＳ地上子の基本的な回路構成を示す。図８において、地上子Ｅは、同調コイルＬと、２つのコンデンサＣ１，Ｃ２とを含む共振回路であり、両コンデンサＣ１，Ｃ２を切替えるスイッチＳを設けたものである。スイッチＳが閉（オン）のときには、同調コイルＬ１と両コンデンサＣ２との並列回路によって１０３ＫＨｚに共振する共振回路が構成される。１０３ＫＨｚの共振回路が形成された地上子Ｅ上を通常の列車の車上子Ｔが通過しても車上装置は何等の動作も行わないが、スイッチＳが開（オフ）のときに、地上子Ｅは、同調コイルＬとコンデンサＣ１とによって１２３ＫＨｚに共振する共振回路が構成され、この上を列車の車上子が通過すると、車上子Ｔのコイルと電磁結合し、車上装置の発振周波数は、Ｚｉｅｈｅｎ現象により、１２３ＫＨｚは、１３０ＫＨｚに変周され、リレー（図示略）が動作し、自動的にブレーキをかけて列車を停止させるものである。ちなみに、前記１０３ＫＨｚは、検測車の車上装置を動作させるための共振周波数である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、地上子の共振回路における選択度（Ｑ）値は、地上子下部の金属体の影響を受けて低下する。一般にコンクリート枕木上やスラブ道床上に設置すると、Ｑ値が数１０％低下することが知られている。このため、地上子を枕木上に近接したり、スラブ道床に接着して設備することはできなかった。
【０００４】本発明の目的は、磁束低下の少ないＱ値低下を防止した地上子を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため、本発明に係る地上子は、共振回路と、高透磁率材とを有する地上子であって、共振回路は、同調コイルとコンデンサとからなり、共振現象を生じるものであり、高透磁率材は、前記共振回路の同調コイル下部に敷設され、地上子下部の金属体による共振回路の選択度（Ｑ）低下を防止するものである。
【０００６】また、前記高透磁率材は、前記同調コイルと一体にモールド成型されたものである。
【０００７】また、前記高透磁率材は、フェライトから構成されたものである。
【０００８】
【作用】共振回路の同調コイル下部に高透磁率材を敷設し、該高透磁率材で地上子下部の金属体による影響を抑えることにより、共振回路の選択度Ｑ値の低下を防止する。
【０００９】
【実施例】以下に本発明をＡＴＳの地上子に適用した場合の実施例を図によって説明する。図１において、本発明に係る地上子Ｅは、共振回路１と、半導体スイッチ素子２と、制御入力回路３と、帰還発振回路４とを有している。
【００１０】共振回路１は、同調コイルＬ３と、コンデンサＣ１又はコンデンサＣ２との組合せによって形成される回路である。同調コイルＬ３とコンデンサＣ１との組合せは、車上装置に動作指令を与える１２３ＫＨｚの共振周波数を発生させる回路であり、同調コイルＬ３にコンデンサＣ２が接続されたときには、通常の列車の車上装置は反応しない１０３ＫＨｚの共振周波数の共振回路を構成する。１０３ＫＨｚの共振周波数は、検測車の車上装置を動作させるための周波数であることは前述のとおりである。
【００１１】さらに、共振回路１には図１〜図３に示すように高透磁率材Ｆが備え付けてある。実施例で高透磁率材Ｆは厚味４ｍｍのフェライト板からなり、フェライト板Ｆは、後述の一対の誘導結合用コイルＬ１，Ｌ２を含めて同調コイルＬ３の下部に敷設されている。またコイルＬ１〜Ｌ３とフェライト板Ｆとは図２及び図３に示すように、一体にモールド成型されて一体構造になっている。また一部にモールドする際にガラスクロスＧを介装して補強している。
【００１２】半導体スイッチ素子２は、例えばフォト・ＭＯＳＴであり、共振回路１の同調コイルＬ３とコンデンサＣ２間に組込まれ、制御入力回路３の信号を入力とし、同調コイルＬ３とコンデンサＣ１又はＣ２との組合せを切替えることにより、共振回路１の共振周波数を切替えるものである。尚、実施例では、半導体スイッチ素子２として２個のフォト・ＭＯＳＴ２ａ，２ｂを用い、故障モードの短絡でも、停止現示値となるように考慮している。
【００１３】制御入力回路３は、前記半導体スイッチ素子２に共振回路１の共振周波数を切替えるための制御指令信号を入力する回路である。制御指令信号は、構内の信号機の動作に連動して入力するものである。
【００１４】帰還発振回路４は、共振回路１の同調コイルＬ３と誘導結合し、共振回路１の共振周波数に同調した周波数で常時帰還発振を行うものである。
【００１５】図１に示す帰還発振回路４は、共振回路１の同調コイルＬ３に誘導結合させて組込んだ一対の誘導結合用コイルＬ１，Ｌ２と、発振用電源５から常時電源供給を受け、誘導結合用コイルＬ１を通して帰還させ、共振回路１の共振周波数に同調した周波数で帰還発振を行うものである。尚、本発明においては、帰還発振回路４の発振を監視して共振回路１の故障を検出する監視回路６を付加してもよい。以下、実施例では監視回路６を付加した回路構成のものについて説明する。
【００１６】図１に示す実施例に係る帰還発振回路６は、以下の構成になっている。発振用電源５から電源供給を受けて駆動するトランジスタ４ｇは、自己調整機能をもった時定数回路をなす抵抗器４ｆ及びコンデンサ４ｃをエミッタ側に有し、ベース側にはコンデンサ４ａと誘導結合用コイルＬ２とからなる共振回路がコンデンサ４ｂを介して接続され、誘導結合用コイルＬ２は、共振回路１の同調コイルＬ３に誘導結合している。４ｄ，４ｅは分圧用の抵抗器である。またトランジスタ４ｇのコレクト側には、トランス４ｈの２次側コイル４ｊとコンデンサ４ｉとからなるコレクタ同調形の共振回路が接続されている。また共振回路１の同調コイルＬ３に誘導結合した誘導結合用コイルＬ１は、トランス４ｈの一次側コイル４ｋに接続され、コイルＬ１とコイル４ｋとにより、共振回路１からコイル４ｊ及びコンデンサ４ｉの共振回路への帰還回路を構成している。
【００１７】さらに、本発明に係る帰還発振回路４は、コイルＬ１とコイル４ｋとからなる帰還回路に可変抵抗器７を有しており、可変抵抗器７により共振回路１からの帰還量を調整させている。
【００１８】また図１に示す実施例に係る監視回路６は、トランス４ｈの一次側コイル４ｌに接続した整流回路６ａと、整流回路６ａの出力側に接続され、扛上接点６ｃから故障検知出力を発するリレー６ｂとからなっている。
【００１９】実施例において、制御入力回路３の端子間に制御指令信号例えば、信号機の現示が進めである場合の信号が入力すると、半導体スイッチ素子２が導通し、共振回路１は、同調コイルＬ３と、コンデンサＣ２との組合せにより、１０３ＫＨｚの周波数の共振回路を構成し、通常の列車に対しては、地上子Ｅ上をそのまま通過させる。
【００２０】制御指令信号の入力を断ったとき、例えば信号機の現示が停止に切替ったときに、半導体スイッチ素子２は非導通となり、共振回路１は、同調コイルＬ３と、コンデンサＣ１との組合せとなり、１２３ＫＨｚの共振周波数の回路に切替えられ、地上子Ｅ上を通過する通常の列車の車上子を動作させて制動指令が発せられ、列車を停車させる。
【００２１】一方、帰還発振回路４は、誘導結合用コイルＬ１，Ｌ２が共振回路１の同調コイルＬ３に誘導結合しており、トランジスタ４ｇをＯＮさせて誘導結合用コイルＬ１に電流を流すと、相互誘導結合している共振回路１の同調コイルＬ３に電圧が生じ、共振回路１には共振現象が発生し、半導体スイッチ素子２が導通状態では１０３ＫＨｚの共振周波数で共振し、半導体スイッチ素子２が非導通状態では１２３ＫＨｚの共振周波数で共振している。
【００２２】また共振回路１の出力の一部は、コイルＬ１及びコイル４ｋを介してコイル４ｊ及びコンデンサ４ｉの共振回路に帰還されており、コイル４ｊ及びコンデンサ４ｉの共振回路は、共振回路１からの帰還を受けて、共振回路１の共振周波数（例えば１０３ＫＨｚ，１２３ＫＨｚ）に同調した周波数で常時帰還発振を行っている。
【００２３】次にフェライト板を挿入しない従来の空心方式Ｂの地上子と、フェライト板を挿入した本発明のフェライト方式Ａの地上子との比較を図４〜図７に示す。
【００２４】図４，図５はコンクリート（ＰＣ）枕木による影響を調べたものであり、ＰＣ枕木に対する地上子の高さを変化させた場合の選択度Ｑ値を比較してある。図５から明らかなように地上子をＰＣ枕木に接着した場合に従来の地上子はＱ低下が約４０％であったが、本発明でのＱ低下が約１０％に抑えられていることがわかる。
【００２５】図６，図７はスラブ道床による影響を調べたものであり、スラブ道床に対する地上子を高さを変化させて選択度Ｑ値を比較してある。図７から明らかなように本発明は選択度Ｑ値の低下がＰＣ枕木と同様に約１０％以内に抑えられていることがわかる。
【００２６】以上の結果から明らかなように本発明は同調コイルＬ２の下部にフェライト板を敷設したため、共振回路１の選択度Ｑの低下が抑えられ、地上子の性能を向上させることが可能となる。また帰還発振回路４のコイルＬ１，Ｌ２の下部に渡ってフェライト板Ｆを敷設させることにより帰還発振回路４を用いて経年変化による共振回路１の選択度Ｑの低下を監視する際の精度を向上させることができる。
【００２７】以上、実施例では本発明をＡＴＳ（自動列車停止装置）の地上子に適用した例を説明したが、車内警報装置，自動列車制御装置，自動列車運転装置の地上子についても全く同様に適用できる。また、高透磁率材としてフェライトを用いたが、これ以外の高透磁率性を示す酸化鉄を用いてもよい。
【００２８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、コンクリート枕木を対象とした結果において、枕木に接着した場合でもＱの低下は約１０％であり、Ｑの低下を低く抑えることができ、地上子の性能を向上させることができ、しかも地上子の設置高さを低くすることができる。また枕木構造を変えて、地上子を枕木内に埋め込む構造としても鉄筋からの隔りが現状通りであれば問題はなく、地上子を枕木と一体に取扱うことができ、設置作業が容易となる。
- 【公開番号】特開平８−９１２１７
【公開日】平成８年（１９９６）４月９日
【発明の名称】地上子
- 【出願番号】特願平６−２２８１４０
【出願日】平成６年（１９９４）９月２２日
【出願人】
【識別番号】０００２２１６１６
【氏名又は名称】東日本旅客鉄道株式会社
【識別番号】０００１４４３４８
【氏名又は名称】株式会社三工社
- 【代理人】
【弁理士】
【氏名又は名称】菅野 中
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