JPS606582B2 - 情報信号伝送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一定走行路上を移動する移動体と地上固定設備
（以下地上局という）間の情報信号の伝送装置に関する
もので、特に誘導結合による非接触形態で任意地点で随
時情報信号の伝送が可能なことが特長の１つである。

従来の上記目的の伝送装置には特定地点のみで情報信号
の伝送を行う定点式（断続制御式ともいう）と走行路上
の任意地点において情報信号の伝送が可能な連続式の２
つの方式のいずれかが用いられている。

この２つの方式共主として電磁誘導が利用されているが
、定点式にはたとえば情報送出側には情報内容に対して
あらかじめ設定してある周波数で鋭く共振するたとえば
ィンダクタンスＬと容量Ｃで構成した共振回路を、情報
検知側にはこの共振回路と結合するループコイルと増幅
器によるループ回路をそれぞれ設けてあってループコイ
ルに上記共振回路が結合したときループ回路は帰還発振
回路を構成し、上記帰還発振回路が発振するために必要
な条件としてよく知られているＡ８＞１、の＝０（こ）
でｒ‘ま帰還発振回路内の増幅器の増幅度、８は帰還回
路の帰還率、のま帰還位相すなわち帰還信号の位相差と
する。）の条件を満して共振回路の共振周波数すなわち
情報の種類に対応した周波数の発振が行われる。そして
情報検知側では別に設けた発振周波数選別検知回路で発
振周波数を検知し情報を受信するものがある。また連続
式では伝送路に軌道あるいは走行路に沿って展張した平
行２線式誘導線を用い、情報送出側は低周波または誘導
無線周波帯の搬送波を音声周波（トーン）の信号やパル
スで変調し、あるいは情報に対応した符号化を行って直
接変調形式または副搬送波変調形式によって変調した出
力を発生する送信機にて情報送出を行い、情報受信側は
伝送路から情報を受信検知する受信機を設けて情報伝送
を行うものがある。しかし定点式では情報伝達位置の間
隔が大きく、移動体の通過頻度が小さい場合には走行路
上の設備が経済的であるが、逆に移動体の数が多くかつ
移動体の間隔が小さい場合には地上設備費は急速に増大
する。

また多数の移動体を自動走行制御する場合には特に多数
の固定地点にて情報の授受が必要となるためこの方式の
地上設備費はさらに高価なものとなる。他方連続式でも
伝送路を含む送受信機器が高価であるから、移動体の数
が多く移動体間隔が小さい場合は地上設備の送信機や受
信機の所要数が増加して地上設備費が著しく高価になる
という問題がある。さらに近年実用化されつ）あるゴム
タィャを使用した車両では軌道は伝送線に利用できない
こと、移動体間隔を小さくした自動走行制御では地上局
と各移動体間の情報量は従来に比べて著しく増大してい
るので、従来の定点式および連続式ではいずれも機能お
よび経済性の面で好ましくないものになりつ）ある。本
発明はゴムタィャを用いた複数移動体を使用する場合や
移動体間隔の小さい場合においても連続式の情報信号送
受信を行うに適する装置であって、特に情報送出装置が
簡略化されて設備費が低下することが特長である。以下
図面によって本発明を詳細に説明する。第１図は本発明
に用いる誘導線と結合ループコイルの構成原理図である
。

図中の１，１′，２は平行３線式誘導線、３，４は（結
合用）変成器、５，５′は誘導線の終端抵抗器、６，７
は結合用ループコイル、ＣＳは譲導結合区間である。図
のａのように１，１′，２の議導線はたとえば３０伽の
一定間隔で同一平面に展張する。また結合用変成器（Ｔ
，）３は誘導線２の一端と変成器（Ｔ２）４の１次側中
点間に、結合用変成器（Ｔ２）４は誘導線１と１′の一
端間にそれぞれ接続し、各誘導線のもう一方の端には終
端抵抗器５および５′を接続する。図のｂに示した結合
ループコイル６は交差形の例で、このときコイル６は破
線で示した譲導線と結合して図ａの実線矢印方向の電流
によって譲起電圧を発生する（換言すれば誘導線と結合
する）、しかし破線矢印方向の電流によっては相殺され
誘起電圧はゼロすなわち誘導線との結合はない。また結
合ループコイル７はループコイル６とは逆に破線矢印方
向の電流に対しては結合され、実線矢印方向の電流に対
しては結合がないという特性をもっている。従って第１
図から容易に理解されるように結合用変成器３の入力＠
は結合ループ６に出力づを発生して誘導結合による信号
の伝達が行われ、結合用変成器４の入力■は結合ループ
７に出力６を発生して信号の伝達が行われる。また＠，
■両入力による電流の位相はそれぞれ図ａの実線矢印と
破線矢印のようであり、結合ループコイル６と７は一方
が交差形他方が非交差形で同等寸法形状であるから結合
がなく、＠−オと■−６間の結合損失は誘導線の区間長
ＣＳの大さ、信号周波数等によって相違があるが約６の
Ｂが得られる。

なお本発明では結合コイル６と７にはループコイルを用
いているが、これは磁性心（バー）コイルでもよく、コ
イル６と７は重ね合わせて置くこともできる。また■−
すと■−８間の結合抑圧をさらに強化するために結合用
変成器３，４の接続部分と端子間や終端抵抗器６，５′
に平衡用可変抵抗器を接続し、あるいは各誘導線間に平
衡用コンデンサを接続するなど公知の平衡手段を施して
おくものとする。このようにして誘導線のＣＳ区間を平
行３線誘導線路として結合コイル６および７それぞれに
対する信号伝送路を構成することができる。第２図は本
発明装置の構成例図で、図中の２点鎖線から上は情報信
号受信側の装置、下は情報債号送出側装置をそれぞれ構
成する。

１，１′，２，３，４，５，５′，６，７は第１図と共
通の部分で、８は増幅器、９は信号検出器、１０‘ま情
報属号送出器、１１は増幅器、１２（１２−１〜１２一
ｎ）は情報信号切替スイッチ（ＳＷ）、１３（１３−１
〜１３−ｎ）は電気的機械共振子のような高Ｑ共振体ま
たは共振回路、１４（１４一１〜１４−ｎ）は位相シフ
タ（移相器、ＰＳ）、１５（１５一１〜１５−ｎ）は帯
城炉波器（ＢＰＦ）、１６（１６−１〜１６一ｎ）は増
幅器、１７（１７一１〜１７−ｎ）は信号検波器風であ
る。

次にこれらの動作を説明する。まず情報層号送出側にお
いて増幅器１１の出力は結合変成器３を経て議導線１，
１′と２で構成される平行３線譲導線路に信号電流を流
す。

他方誘導線１と１′で構成される平行２線誘導線路に流
れる信号電流は結合変成器４を経て情報信号送出器１０
に入力する。情報信号送出器１０では送ろうとする情報
すなわち原情報に対応してスイッチ１２のいずれか１つ
が閉じられる。たとえばスイッチ１２一１が閉じた場合
には共振子１３−Ｉが入力信号中その共振周波数ＬＩこ
一致するものを抽出して次段の位相シフタ（ＰＳ）１４
一１に出力する。ＰＳについては後に説明するがｆ，波
はこの１４−１を経て上記の増幅器１１に送り込まれる
。このように信号送出装置では１，１′，２の平行３線
によるものと１，１′の平行２線によるものとは結合が
なく（前記のように６世旧程度の結合損失あり）Ｍｏを
上記平行３線誘導線路と平行２線誘導線路間の結合を表
わすものとして１１‐３−鳩‐４−１０‐１１のループ
回路では増幅器１１の利得山と帰還率８間に山８＜１か
つ帰還位相のミ０が成立するように設定しておＬくので
発振しない。次に情報信号受信側において増幅器８の出
力は結合ループコイル７に送入されまた信号検出器９に
も送入される。

また増幅器８の入力は結合ループコイル６の出力が与え
られる。この２つの結合コイル６と７は重ね合うように
置かれてもその結合損失は約６のＢ程度であるから増幅
器８の利得Ａ′と８−７一６−８のループ回路の帰還率
８′の間にｒ′Ｂ′く１が成立するように設定しておく
ので発振しない。さて譲導線のＣＳ区間において２つの
結合ループコイル６と７のうちコイル６は平行３線誘導
線と結合し、コイル７は１，１′の平行２線誘導線と結
合するためいまＭ，を結合ループコイル６と１，１′，
２の平行３線誘導線間の結合損失とし、Ｍ２を結合ルー
プコイル７と１，１′の平行２線譲導線間の結合損失と
すれば、情報債号送出装置と受信装置の結合による帰還
ループ回路８一地‐４−１０一１１−３−Ｍ，−８が形
成される。

この回路中８と１１は利得ム′とりを与えその他は帰還
率を決定するものである。いま増幅器８の増幅度仏′、
結合ループコイル６と７の結合損失８′の間には前記の
ように４′Ｂく１………‘１’また増幅器１１の増幅度
り、平行３線誘導線と平行２線誘導線の結合損失８，の
間には次式が成立するものとし山８１＜・………（２１
さらに８一Ｍ２一１ １−Ｍ，一８の上記帰還ループ回
路では（変成器３，４および情報債号送出器Ｉ０の損失
は仏８，に共通で無視する）上記のように結合損失がＭ
，×Ｍ２＝８であるから仏仏′８２ ２一・………｛３
Ｉ となるようにして発振の条件を満足させる。

このとき帰還回路の位相は回路の素子が固有の移相量を
持っているのでの＝０を一般に満足しない。そこで情報
信号送出器１０中の位相シフタ１４によってそれぞれの
周波数ｆ，「ｆ２〜・・……・について位相補正を行っ
ての＝０にする。８２ ＝Ｍ，−Ｍ２の右辺のそれぞれ
はＢ，、８′より４・さし、結合損失であるように各ル
ープコイルと誘導線とは結合するので、（１他（３’の
各条件が成立し、情報債号送出器１０中のスイッチ１２
によって設定された周波数の発振が上記帰還ループ回路
において得られる。

たとえばＭ．、Ｍ２が共に約４ＭＢの結合損失、８，、
８′は前記のように６比旧の結合損失とすれば｛１）お
よび■の仏′および〃は４ＭＢまたはそれ以上で６比旧
以下であることが必要である。

さて情報信号送出器１０には情報（内容）に対応してあ
らかじめ定められた発振周波数が設定してあり、かつス
イッチ１２一１〜１２−ｎのいずれか１つを閉じて結合
変成器４と増幅器１１の間に接続され、前記８一Ｍ２一
４−１０一１１一３−Ｍ，一８１こよる８−８帰還発振
ループ回路が構成されれば設定周波数の発振が行われる
。

そしてこのとき情報信号受信側の信号検出器９では、あ
らかじめ設定されている発振周波数のいずれであるかを
選択抽出するＢＰＦ１５と各周波数毎の増幅器１６と検
波器１７で発振周波数を検出し発振周波数別に出力を発
生する。たとえばスイッチ１２−１が閉じられると共振
子１３一１、位相シフタ１４ーーによって発振周波数ｆ
，が決定され、増幅器８からの発振出力は１５−１，１
６一１，１７−１にてｆ，波に対応する検知出力を発生
する。次に第３図は第２図の装置を実用する場合の走行
路に沿った譲導線と情報信号送出装置の構成例図である
。図中のＣＳｏ，ＣＳ，．ＣＳ２，……・・・は走行線
に沿って区切られた区間（長）で、１８は誘導線路の終
端抵抗器（５，５′等よりなる）、１９は情報信号送出
装置で、第２図の３，４，１０，１１にて構成される。
２川ま情報入力ｉ，，ｊ２，…・・・・・・で、この入
力によって情報信号送出器１０内のスイッチ１２のいず
れか１つを閉じる制御が行われる。

さて移動体は走行路上を移動するとき第２図の６〜９よ
りなる情報信号受信装置を搭載し、ループコイル６，７
を誘導線に結合させて移動すれば、ＣＳｏ，ＣＳ，，・
・・・・…・の各区間毎に情報入力２川こ対応する発振
周波数を移動体側で検出できる。この検出は連続して行
われるから情報入力２０‘こよって任意随時に情報の変
更を行うことができる。なお以上の説明では地上局側に
情報信号送出回路１０を、また移動体側に情報信号受信
回路９をそれぞれ設けた場合であったが、これとは逆に
移動体側の結合ループコイルの両端に情報信号送出回路
亀０と増幅器１１の直列回路を接続し、地上局側では各
区間の誘導線端に結合変成器３，４と増幅器８よりなる
ル−フ。

回路を接続すると共に、情報信号受信回路９を第２図同
様発振周波数を検知するように接続して移動体の情報を
検知することができることも明らかである。以上詳細に
説明したように本発明は移動体の走行路の必要区間に第
１図のような誘導線を辰張し、移動体には誘導線と結合
する結合ル−プコィルまたは磁陣○バーコィルを設置し
ていずれか一方に情報債号送出装置を、他方に情報信号
受信装置をそれぞれ装備することによって必要区間の任
意地点で随時情報信号の伝送を可能としたもので、移動
体の自動走行用制御信号の伝達あるいは移動体情報信号
等の伝達を安価に実施できること「特に情叢送出側の回
路は簡単、低廉でしかも高信頼性が得られることが特長
である。

特に上記の構成はゴムタィャ車輪を用いた車両などの自
動走行制御に通し、また複数の車両等を地上局の集中自
動制御装置より個別に制御したり、自動制御のための移
動体の位置検知を含む移動体情報の収集を低廉、高信頼
度で行うことができることは実用上著しく有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いる誘導線と結合ループコイルの構
成原理図、第２図は本発明装置の構成例図、第３図は走
行路に沿って布設した誘導線と情報債号送出装置の構成
例図である。 １，１′，２・・・…誘導線、３，４・・・・・・変成
器、５，５′，１８・・…・終端抵抗器、６，７……ル
ープコィル、８，１１・・・・・・増幅器、９……情報
信号受信回路、１０・・・・・・情報信号送出回路、１
２（１２一１〜１２一ｎ）……スイツチ、１３（１３−
１〜１３−ｎ）・・・…高Ｑ共振体または共振回路、１
４（１４一１〜１４一ｎ）…・・・位相シフタ、Ｉ５（
１５−１〜１５−ｎ）・・・・・・ＢＰＦ、１６（１６
−１〜１６一ｎ）・・・・・・増幅器、１７（１７−１
〜１７−ｎ）・・・・・・信号検出器、１９・・・・・
・情報信号送出装置、２０・・・・・・情報入力。 外１図 才２図 汁５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一定走行路上を移動する移動体と、地上固定局間の
   情報信号伝送装置として、走行路の所要区間毎に走行路
   に沿つて敷設し、一端を終端抵抗等で平衡終端した同一
   平面内平行３線式誘導線と、上記誘導線の他端に設けら
   れ平行３線中の外側２線に１次側コイルの両端を接続し
   た第１の変成器と、上記中央の誘導線の他端と第１の変
   成器１次コイルの中点タツプ間に、１次側コイルを接続
   した第２の変成器と、上記第１および第２の変成器の２
   次側コイル間に接続した情報信号送出器と、その出力の
   増幅器との直列回路より成り、上記情報信号送出器には
   地上固定局の情報別の制御入力によつて開閉されるスイ
   ツチと、情報に対応して定められた周波数に対する高Ｑ
   共振回路と、位相シフタの直列回路を情報別の数だけ並
   列に設けた地上固定局設備と、相互にはほとんど結合が
   なく上記平行３線誘導線の３線および外側２線のみにそ
   れぞれ結合する２つのアンテナコイルと、これをそれぞ
   れ入力側と出力側に接続した増幅器と、この増幅器出力
   より情報別の上記特定周波数成分を抽出する帯域濾波器
   と、その出力の増幅検波器の直列回路を１個以上並列に
   接続した情報信号検出回路より成る移動局設備をそれぞ
   れ設けると共に、この移動局設備の増幅器とアンテナコ
   イルおよびこれらのアンテナコイルとそれぞれ結合する
   誘導線を含む地上固定局設備より構成される帰還ループ
   発振回路が、上記情報信号送出回路のスイツチに接続さ
   れた高Ｑ共振回路の共振周波数にて決まる発振周波数に
   て発振するように設定し、地上固定局よりの情報を移動
   局に伝送することを特徴とする情報信号伝送装置。 ２ 一定走行路上を移動する移動体と、地上固定局間の
   情報信号伝送装置として、走行路の所要区間毎に走行路
   に沿つて敷設した同一平面内平行３線式平衡誘導線と、
   上記誘導線の一端に設けられ、平行３線中の外側２線を
   １次コイルの両端に接続した第１の変成器と、上記中央
   誘導線の一端と、第１の変成器の１次コイルの中点タツ
   プ間に１次コイルを接続した第２の変成器と、上記第１
   、第２の変成器２次コイルを入力および出力にそれぞれ
   接続した信号増幅器と、この増幅器出力よりそれぞれの
   情報に対して定められた周波数成分をそれぞれ抽出する
   帯域濾波器と、その出力の増幅検波器の直列回路の並列
   接続よりなる情報信号検出回路を設けた地上固定局設備
   と、相互にはほとんど結合がなく、上記平行３線誘導線
   の３線および外側２線のみにそれぞれ結合する２つのア
   ンテナコイルと、その間に接続された情報信号送出器と
   、その出力増幅器の直列回路にて構成され、かつその情
   報信号送出回路には移動局の情報別の制御入力にて開閉
   されるスイツチと、情報別に設定された周波数に対する
   高Ｑ共振回路と、位相シフタの直列回路を情報数だけ並
   列に設けた移動局設備をそれぞれ設け、上記アンテナコ
   イルと誘導線の結合を介して移動局設備と固定局設備に
   て構成される帰還ループ発振回路が、上記スイツチ接続
   された高Ｑ共振回路の共振周波数にて決まる発振周波数
   にて発振するように設定し、移動局よりの情報を地上固
   定局に伝送する情報信号伝送装置。