JPH03265404A - データ伝送システム - 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、データ伝送システムに係り、特に、シールド
等のノイズ対策の施されていない通常の引き通し緑を利
用してデータ伝送を行うデータ伝送システムに関する。

し従来の技術］ 近年、車上におけるデータ伝送、例えば、列車の各種機
器のモニタリング、各種情報サービスの要求の高まりに
苅忠するための、車上多重伝送システムの需要は、特定
の新造車両ばかりでなく既存の列車においても増加しつ
つある。

しかし、既に稼働中の車両に新たにケーブルを追加施設
することは、工事のコスト及び列車運用の時間的な制約
のため非常に困難である４ここでもし、列車製造時に施
設された通常の電線からなる引き通し線を伝送路として
利用できるならば、前述の様な困難を解消することがで
きる。

実際、予備の引き通し線（通常数本の引き通し線を予備
として製造時に引き通しておく）を利用して伝送を行う
ことが一部で行われている。

一方、新造車の場合にも、伝送路ケーブルとして光ファ
イバ、ツイストペア線等を用いるよりも、従来からの引
き通し線を利用できるならば、車体間のジャンパカブラ
の構造を、従来通りのままとすることができ、やはりコ
ストの上昇を抑えることができ、列車の連結作業時の取
扱い方法も変更する必要がないという利点を得ることが
できる。

ところが、列車上には大きな電磁的雑音な発生する機器
が多数搭載されており、これらもまた同一の束に含まれ
る他の引き通し線を利用して、データの伝送を行ってい
るため、伝送用引き通し線は、平行するこれら他の機器
の引き通し線から大ぎな誘導ノイズを受けることになる
。

、二のため、従来技術によるこの種データ伝送方式は、
データの伝送速度を通常の有線伝送路より低速に抑え、
伝送信号電圧を高くするといった対策が行われている。

しかし、列車上のデータ伝送で取り扱うべき情報量が今
後増加の一途な辿ることは確実である９これに対応する
には、データの伝送速度を高めなければならないが、引
き通し線を利用する限り従来のノイズ対策方法では伝送
速度の向上を図ることが困難である。

ところで、伝送トランス回路の同相ノイズ対策に関する
従来技術として、列車上データ伝送装置テハないが、「
新ノイズ対策、１１　Ｈｅｎ１ｙ−Ｗ−ＯＴＴ著、日本
技術経済センタ（１９７７年２月発行）に記載され、広
く用いられている技術が知られている。

以下、従来技術によるデータ伝送方式を図面により説明
する。

第１１図は従来技術を示す図である９第１１図において
、５１はマイク、５２は音声信号装置、５３．５４は伝
送トランス、５７は伝送路である。

第１１図に示す従来技術において、スタジオにあるマイ
ク５１を通して取り込まれた音声信号は、伝送！・ラン
ス５３を介して伝送路５７に送出される７伝送路５７は
、スタジオと調整室とを結ぶもので、５０ｍ−□１００
ｍの長さを有する。そして、この伝送路上に送出された
前記音声信号は、伝送トランス５４を介して、音声信号
装置５２に入力される。このとき、伝送路５７の２本の
ケーブルには、ノイズ源５８がら同相のノイズが加わる
９よく知られているように、第１１図に示す差動方式の
伝送の場合、同相性のノイズは、伝送トランス５３の巻
線の中点５５がら接地点５６へ排流される。′：′とに
より、巻線中でギャンセルされ、装置内部には、ノイズ
による電圧が誘起されない。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、前記従来技術は、本発明が対象とするデジタル
信号の多重伝送で、特に、高速の伝送を行おうとする場
合には、事情が異なり使用する二とができないものであ
る。

すなわち、前記従来技術は、同相ノイズ対策の対象とな
る信号が、音声信号であるため、高速伝送用の伝送デー
タの周波数より格段に低く、また、地面と伝送路５７と
の間に電圧を誘起させる誘導ノイズが、音声信号がマイ
ク５１から音声信号装置５２に伝わるより早く、接地点
５６に吸収されてしまうので、音声信号に対するノイズ
の低減を行うことができるものである。

ところで、より高速の伝送においてはデータ信号の時間
幅が狭くなってくるため、ノイズ電圧の伝送路上での残
留時間は、なるべく短くする方が信号の信頼性上好まし
い。しかし、前記従来技術は、伝送トランス５４の直近
において同相ノイズが伝送路５７に加わった場合、遠地
点への排流に時間がかかり、ノイズの残留時間が長くな
る恐れがある。前記従来技術は、これにより、伝送路５
７上のデータを破壊してしまうという問題点を有してい
る。

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決し、耐ノ
イズ性のある高速なデータ伝送を行うことが可能なデー
タ伝送システムを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、前記従来技術の問題点を解
決し、通常の引き通し線を利用して高速なデータ伝送を
行うことが可能なデータ伝送システムを提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば前記目的は、データ信号の送受信に伝送
トランスを使用して伝送装置と伝送路のと間を絶縁し、
伝送路を伝わって来る同相ノイズを低減するため、各伝
送装置において伝送トランスの伝送路側巻線の中点を車
体に接地する差動方式を用いることにより達成される。

また、その際、接地点と中点の間にコンデンサを挿入す
ることにより達成される。

［作　用］ 各伝送トランスの伝送路側巻線の中点が接地されている
ので、ノイズ源から送受信両方向に伝送されたノイズ電
圧波は、それぞれの伝送トランスから接地点に排流され
る。本発明は、これにより、ノイズ信号が短い時間で消
失し、伝送路上のデータ信号に悪影響をおよぼすことを
防止することができる、 また、コンデンサを介して接地しているので、車体間の
電位差によって接地から流入する不用電流（後述）をコ
ンデンサにより阻止することができる。

［実施例］ 以下、本発明によるデータ伝送方式の実施例をを図面に
より詳細に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例の構成を示す図であ。第
１図において、１，２は伝送装置、３．４は伝送トラン
ス、５．９は中点、６．１ｏは接地点、７は伝送路、８
はノイズ源である。

第１図に示す本発明の第１の実施例は、通常の引き通し
線を用いて、デジタル信号の高速伝送を行う伝送システ
ムである。

本発明の第１の実施例において、伝送装置１及び伝送装
置２相互間で、デジタル高速伝送を行う場合、例えば、
伝送装置１がら出力されたデジタル信号は、伝送トラン
ス３を介し、伝送路７を通って伝送トランス４に入力さ
れ、伝送装置２により受信される。

このような伝送システムが、れ列車に適用される場合、
伝送路７の伝送路長は、３５０ｍ〜４００ｍに及ぶ。こ
の伝送路により、データの伝送中に、ノイズ源８により
伝送路７に加わった同相のノイズ電圧波は、最寄りの、
または、双方の伝送トランス３．４の伝送路側巻線の中
点５，９を介して接地点６，１０に排流される。従って
、図示本発明の第１の実施例は、より短い時間でノイズ
の影響をなくすことができる。

ところで、差動方式の伝送システムでは、ノイズの同相
性が高いことが前提となるが、例えば、列車の引き通し
線は、多数の電線を束ねたものであるため、引き通し線
の任意の２本の組の間の特性インピーダンスはどの組を
とっても極端なバラツキはない。

従って、前述のように信号伝送時間を問題にするような
短い時間内においては、ノイズを受ける側、すなわち、
列車の引き通し線から見ると、ノイズ源８は、あたかも
一定の内部インピーダンスを有する信号源のように振舞
う。このため、伝送路フな構成する２本のケーブルに誘
起されるノイズ電圧波は、同相性が十分にあり差動方式
が有効に作用することができる。

次に、列車特有の問題である車体接地間の電位差対策に
ついて説明する。

電気鉄道においては、自軍あるいは他車から変電所に戻
る電流により列車の前後方向に電位差（第１図の１１）
が発生する。この電位差は、カ行時には、５０〜６０Ｖ
にもなる。このため、２力所以上で接ｊｔ！！＆とって
構成されている前述の差動伝送回路には、この電位差に
基づくに電流が流入することになる。この電流は、伝送
トランスの差動作用により磁気的にキャンセルされてノ
イズにはならないが、電流容量の小さい伝送トランスの
巻線を発熱させてしまう。

次に、この問題点を解決することのできる本発明の詳細
な説明する。

第２図は本発明の第２の実施例の構成を示す図である。

第２図において、１２はコンデンサであり、他の符号は
第１図の場合と同一である。

図示本発明の第２の実施例は、電気鉄道の電源が直流、
または、商用周波数（低周波）の交流である点に着目し
、接地からの流入電流をコンデンサ１２にＪ：リカット
するようにしたものである。

この実施例は、伝送路７上を伝送するデータ信号を、充
分高い伝送信号周波数に選択することにより、挿入した
コンデンサのリアクタンスをデータ信号に対し小さく、
一方、架線の周波数に対しては大きな値となるようにし
たものである。

このような構成の本発明の第２の実施例によれば、前述
した差電位による影響を受けることなく、前述した本発
明の第１の実施例と同様な効果、すなわち、高速なデー
タ信号の安定な伝送と伝送トランスの保護とを両立させ
るという効果を得ることができる。

第３図は本発明を実際に列車に適用した本発明の第３の
実施例の構成を示す図である。第３図において、２１〜
２３は伝送装置、２５〜２７は伝送トランス、２８は連
結部、２９は車体であり、他の符号は第２図の場合と同
一である。

第３図に示す本発明の第３の実施例は、マルチドロップ
型の伝送システムであり、伝送装置２］〜２３のいずれ
かを親局とし、各伝送装置２１〜２３が伝送トランス２
５〜２７を介してデータ信号の送受信を行うものである
。そして、各伝送装置２１〜２３の伝送トランス２５〜
２７の伝送路側の中点は、コンデンサ１２を介して接地
されている。

この本発明の第３の実施例は、各伝送装置毎に接地を行
っており、また、−船釣に、電車の長さは２０メートル
であるから、はぼ２５メートルおきに接地点が得られる
ことになる。通常、電線を束ねた場合、その電線の信号
伝搬速度は、約２０万一毎秒であるから、前記本発明の
第３の実施例は、０．１マイクロ秒強でノイズが排流さ
れ、例えば、１マイクロ秒幅の高速なデータ信号でもエ
ラーの確率を小さなものとすることができる。

第４図は本発明の第４の実施例の構成を示す図である。

第４図において、３１〜３４は伝送装置、３６〜４３は
伝送トランスであり、他の符号は第３図の場合と同一で
ある。

この本発明の第４の実施例は、ループ形伝送システムに
本発明を適用したものである。このように伝送装置３１
〜３４をループの両側で交互に配置した本発明の実施例
の場合、５０メー［・ルおきにノイズの排流点を得るこ
とができる。

通常の有線データ伝送において、比較的高速の、９６０
０ビット毎秒の伝送速度を例にとると、１ビツトの時間
幅は約１０４マイクロ秒である。

一方、この本＠明の実施例によるノイズの影響の滞留時
間は、前述したように極めて短いため、１ビットに対す
る伝送装置受信部のサンプリングのタイミングにノイズ
が合致する確率が充分小さなり、この実施例によれば、
高い伝送信頼性を得ることができる。

また、前記本発明の第４の実施例は、複数の伝送装置の
各位置で、伝送トランスの中点が接地されているので、
万一１カ所で接地が切れる故障が発生しても、他の接地
点でバックアップされるためシステム的耐久性の向上を
図ることができる。

次に、システム的耐久性をさらに高める手段について、
各種実施例について説明する。

第５図は本発明の第５の実施例の構成を示す図である。

第５図において、４５は抵抗器であり、他の符号は第２
図の場合と同一である。

この本発明の第５の実施例は、中点接地方法を改良した
例であり、伝送トランスの中点を、コンデンサ１２と抵
抗器４５の直列回路により接地するようにしたものであ
る。

この本発明の第５の実施例によれば、抵抗器４５の値を
適当に選ぶことにより、至近距離のノイズ源からの強力
なサージ電流を抑制してコンデンサ１２を保護しつつ、
本発明の第４の実施例と同様な効果を発揮することがで
き、部品信頼度の面でも好ましい。また、万一コンデン
サ１２が短絡しても、車体間型位差による流入電流を抑
制することができ、伝送トランスの焼損事故を防止する
ことができる。

第６図は本発明の第６の実施例の構成を示す図であり、
図の符号は第５図の場合と同一である。

この第６図に示す実施例は、引き通し線の混触事故から
伝送装置を保護する手段を備えた実施例である。

電車内には、通常ＤＣ１００Ｖが各種制御装置の電源と
して用いられている。従って、万一、配線の混触事故が
起きた場合、伝送トランスの巻線間に直流電圧が印加さ
れ、最悪の場合、やはり焼損事故につながりかねない。

そこで、本発明の第６の実施例は、引き通し線と伝送ト
ランスとの接続にコンデンサ回路を設けて構成されてい
る。直列に挿入された抵抗器４５は、第５図に示した第
５の実施例と同一の目的を達成させるものであるが、抵
抗器の作用を必要としない場合にはコンデンサのみでよ
い。抵抗器４５は、全て同じものを使用しているが、製
造上の都合だけであり、その値を変えても良い。

また、前述のコンデンサ１２は、前述の接地点６からの
不要電流の流入阻止にも効果があり、接地側に設けたコ
ンデンサ１２の機能を補助し、多重安全というシステム
的効果を得ることができる。

第５図、第６図に示す、伝送装置の伝送路への接続方式
は、第３図に示したマルチドロップ構成、第４図のルー
プ構成のどちらの場合にも適用することができる。この
ように、全ての伝送装置の伝送路へのインターフェース
を統一することは、製造工程を単純化する上でも効果的
である。

以上説明した実施例は、いずれも専用の電線を用いるも
のである。しかし、すでに実用に供されている列車の場
合、それまでの改造により予備の電線が少ないか、全く
なくなっている場合が少なからずある。

以下、その様な場合に本発明を適用した伝送方式の実施
例を説明する。

第７図（ａ）は本発明の第７の実施例の構成を示す図で
ある。第７図（ａ）において、６０は車載機器、６１は
電源線、６２はインタフェースユニットであり、他の符
号は第５図の場合と同一である。

第７図（ａ）において、伝送線のうち１本は専用線７、
他の１本は他の車載機器６０の電源線６１である。また
、この図では、伝送トランスとコンデンサ及び直列抵抗
器の回路は、インターフェースユニット６２としてまと
めて示している。

この本発明の第７の実施例は、適当な機器、例えば、ブ
レーキ用引き通し線を先駆して用いれば、対接地インピ
ーダンスの高い電源ｆｉ［６１を使用して、損失の少な
いデータ伝送が可能である。

第７図（ｂ）は、本発明の第８の実施例の構成を示す図
である。第７図において、６３はインピーダンス整合器
であり、他の符号は第７図（ａ）の場合と同一である。

この実施例は、前述の本発明の第７の実施例において、
専用線７側と電ＩＫｉａ６１側とのインピーダンスマツ
チングがとれない場合に、これらの間のインピーダンス
マツチングを図ることのできる実施例である。

すなわち、この実施例は、第７図（ａ）に示すように、
インピーダンス整合器６３をいずれかの伝送線との間に
挿入してバランスをとるようにしたものである。整合器
６３は、抵抗器であることが適している。何故なら、イ
ンダクタンス分を入れると、デジタル信号がなまってし
まい、デジタル信号の伝送に悪影響を与えるからである
。

第８図は本発明の第９の実施例の構成を示す図である。

第８図において、６４は伝送装置自体の電ＷＡ線であり
、他の符号は第７図（ａ）の場合と同一である。

この本発明の第９の実施例は、伝送装置自体の電源１ｉ
１６４を伝送線として利用した実施例であり、この場合
、伝送装置の製造段階で電源ラインにインダクタンスを
入れて高周波インピーダンスを意図的に高めておくこと
ができ、伝送専用の電源線６４が確保される場合に有効
な方法である。

第９図、第１０図は本発明の第１０、第１１の実施例の
構成を示す図である。第９図、第１０図において、６５
．６７は車載制御装置の制御信号線、６６．６８は車載
制御装置であり、他の符号は第７図（ａ）の場合と同一
である。

この本発明の第１０、第１１の実施例は、伝送専用の電
線が全くない場合の実施例であり、車載制御装置６６の
制御信号１ａ６５．他の車載制御装置６８の制御信号線
６７を信号電源線として用い、伝送信号電圧を既に他の
目的に用いている電線に重畳するものである。このよう
な実施例を用いれば、どの様な種類の列車にも多重伝送
システムの搭載が可能になる。

第１０図はいずれの電線も対接地インピーダンスが高く
とれない場合のシステム構成の実施例である。

この実施例は、電源線６１や６４等が、その電位が安定
であるところからこれを接地と見なして伝送トランスの
中点を接続して構成されている。

さらに、高周波的に電源線の対接地インピーダンスを下
げる必要がある場合、図のようにコンデンサ６９七接地
点との間に付加すればよい。

これら電源線６１，６４．６７は、その電源の周波数が
低いことが望ましい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、列車上の極めてノ
イズの大きな環境で、特にシールドを施されていない、
通常の電線からなる引き通し線を用いて、充分に高い信
頼度のデータ伝送を高速に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図、第５図、第６図、第
７図（ａ）、第７図（ｂ）、第８図、第９図、第１Ｏ図
は、それぞれ、本発明の第１〜第１１の実施例を示す図
、第１１図は従来技術を示す図である。 １．２，２１，２２，２３，３１，３２，３３゜３４・
・・・・・伝送装置、３．４．２５〜２７．３６〜４３
．５３．５４・・・・・・伝送トランス、５．９・・・
・・伝送トランスの伝送路側巻線の中点、６、ｌＯ・・
・・・・接地点、７・・・・・・伝送路、８・・・・・
・ノイズ源、１２・・・・・・コンデンサ、４５・・・
・・・抵抗器、６２・・・・・・インターフェイスユニ
ット。 第１図 第２図 第 ５ 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の直列多重伝送装置の間を電線からなる伝送路
   で接続したものにおいて、前記伝送装置と前記伝送路と
   の接続を、伝送トランスを介して行い、各伝送トランス
   の伝送路側巻線の中点を接地することを特徴とするデー
   タ伝送システム。 ２、前記伝送トランスの少なくとも１つの伝送トランス
   の前記中点の接地接続を、第１のコンデンサを介して行
   うことを特徴とする請求項１項記載のデータ伝送システ
   ム。 ３、前記第１のコンデンサと直列に第１の抵抗器を挿入
   することを特徴とする請求項２項記載のデータ伝送シス
   テム。 ４、前記伝送トランスの少なくとも１つの伝送トランス
   と前記伝送路用電線との接続を、それぞれ第２のコンデ
   ンサを介して行うことを特徴とする請求項２項または３
   項記載のデータ伝送システム。 ５、前記第２のコンデンサと直列に第２の抵抗器を挿入
   することを特徴とする請求項４項記載のデータ伝送シス
   テム。 ６、前記伝送路用電線は、シールド、もしくはツイスト
   処理されていない電線であることを特徴とする請求項１
   項ないし５項のうち１項記載のデータ伝送システム。 ７、列車上の複数の直列多重伝送装置の間を電線からな
   る伝送路で接続したものにおいて、前記伝送装置と前記
   伝送路の接続を、伝送トランスを介して行い、各伝送ト
   ランスの伝送路側巻線の中点を電線に接地し、前記伝送
   路用電線及び伝送トランスの中点を接地する電線のうち
   少なくとも１本は、列車において他の目的に使用されて
   いる電線であることを特徴とする列車用データ伝送シス
   テム。 ８、前記伝送トランス中点を接続する電線と前記列車の
   車体との間に第３のコンデンサを接続することを特徴と
   する請求項７項記載の列車用データ伝送システム。 ９、前記伝送路用電線と伝送トランスとの接続が、イン
   ピーダンス整合回路を介して行われることを特徴とする
   請求項８項記載の列車用データ伝送システム。