JP2005123960A - Communication system using dc electromotive cable and dc electromotive cable communication apparatus - Google Patents
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本発明は、鉄道線路における通信システムおよび直流き電線通信装置に関する。本発明は、特に変電所から電車線に電力を供給するための直流き電線を通信線路として利用した通信システムおよびこの通信システムを構成する直流き電線通信装置に関する。 The present invention relates to a communication system and a DC feeder communication device in a railway line. The present invention particularly relates to a communication system using a DC feeder for supplying electric power from a substation to a train line as a communication line, and a DC feeder communication apparatus constituting the communication system.
本発明は、電車運行に必要な遠隔監視システム、電車運行に必要な遠隔制御システム、電車運行に必要なデータ伝送システム、線路近傍の施設間におけるデータ通信システム等に用いることが可能な直流き電線を通信線路として利用した通信システムに関する。 The present invention relates to a remote monitoring system necessary for train operation, a remote control system necessary for train operation, a data transmission system necessary for train operation, a DC feeder that can be used for a data communication system between facilities in the vicinity of a track, etc. The present invention relates to a communication system using as a communication line.
従来、電車運行の安全性確保および設備保全を目的とした遠隔監視・制御システムでは、遠隔地に置いた機器の状態情報の収集や遠隔制御などを、専用の通信線を敷設して行っている。 Conventionally, remote monitoring and control systems aimed at ensuring the safety of train operations and maintenance of facilities have been using dedicated communication lines for collecting status information and remote control of equipment in remote locations. .
例えば、鉄道における交流BT(吸上変圧器)き電回路において発生するトロリ線と負き電線あるいはレールとの短絡(故障)発生点の変電所からの距離を標定する交流BTき電回路故障点標定装置において、専用の通信線を使用して正確に故障点を標定することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 For example, an AC BT feeder circuit failure point that determines the distance from a substation of a short-circuit (fault) point between a trolley wire and a negative wire or rail that occurs in an AC BT (suction transformer) feeder circuit in a railway In the orientation device, it has been proposed to correctly locate the failure point using a dedicated communication line (see, for example, Patent Document 1).
また、鉄道電力管理装置と被制御個所との間で制御指令やデータを伝送する通信ネットワークにおいて、通信装置間をネットワーク伝送路で結んだ鉄道電力制御管理システムが提案されている(例えば、特許文献2参照)。 Further, in a communication network that transmits control commands and data between a railway power management apparatus and a controlled location, a railway power control management system in which communication apparatuses are connected by a network transmission path has been proposed (for example, Patent Documents). 2).
さらに、列車間の衝突・追突を回避する固定閉塞システムにおいて、変電所と電力制御所を専用の通信線で結んだ鉄道線路における列車の衝突・追突を回避するためのき電固定閉塞システム用制御装置が提案されている。ここには、電力制御所間または電力制御所と変電所との間に通信線が併設され、両方向への通信が可能とされること、通信線によって変電所が列車の移動の状態をモニタし、事故時には列車に対する指令を行うことが提案されている。(例えば、特許文献3参照)。 Furthermore, in a fixed blockage system that avoids collisions and rear-end collisions between trains, control for feeder fixed block systems to avoid train collisions and rear-end collisions on railway lines connecting substations and power control stations with dedicated communication lines A device has been proposed. Here, there is a communication line between power control stations or between the power control station and the substation, communication in both directions is possible, and the substation monitors the state of train movement with the communication line. In the event of an accident, it has been proposed to give instructions to the train. (For example, refer to Patent Document 3).
従来の鉄道施設における通信システムの構成の概要を、図8を用いて説明する。従来の通信システムは、電力区などに設けた中央装置90から通信回線91を介して駅変電所などに設けた通信装置(親局)92が接続され、親局92から通信線93を介して線路沿線の装置に設けた通信装置(子局)94‐1〜94−nが接続され、さらに子局94−1〜94nにはそれぞれ通信線95‐1〜95−nを介して各種の設備96−1〜96−nが接続されている。すなわち鉄道施設では、線路沿線に敷設された設備の保守や管理のための状態監視システムを備えており、各種設備(例えば、ケーブル故障検出、変圧器2次電圧、絶縁破壊、開閉器、排水ポンプなど)96‐1〜96‐nの状態情報を子局95‐1〜95‐nが通信線94‐1〜94‐nを介して駅変電所その他電気室などに設置された親局92で収集し、中央装置90へ送っている。
An outline of a configuration of a communication system in a conventional railway facility will be described with reference to FIG. In a conventional communication system, a communication device (parent station) 92 provided in a station substation or the like is connected from a
このような通信システムは、比較的情報量の少ない通信にもかかわらず親局92と子局94‐1〜94nの間に専用の通信線93を敷設することが必要となることから、対費用効果が低いという問題がある。
Such a communication system requires a dedicated communication line 93 between the
本発明は、通信線を敷設することなく直流き電線を通信の伝送路として使用した直流き電線通信システムを構築することを目的とする。 An object of the present invention is to construct a DC feeder communication system using a DC feeder as a communication transmission line without laying a communication wire.
上記問題を解決するために、本発明は、電車の動力線である直流き電線を通信線として利用する。すなわち、本発明は、直流き電線と大地間を信号伝送路とする直流き電線通信システムにおいて、信号送信側装置と信号受信側装置の双方に高電圧を遮断し直流き電線通信に最適な周波数帯の信号を透過する結合回路を設置し、それぞれの結合回路に直流き電線用通信装置を接続し、相互に送受信を行うようにした。 In order to solve the above problem, the present invention uses a DC feeder, which is a train power line, as a communication line. That is, the present invention is a DC feeder communication system in which a signal transmission path is between a DC feeder and the ground, and a high voltage is cut off at both the signal transmission side device and the signal reception side device, and the optimum frequency for the DC feeder communication. Coupling circuits that transmit the band signals were installed, and DC feeders were connected to each coupling circuit to transmit and receive each other.
本発明は、上記通信システムにおいて、直流き電線に含まれる交流成分を取り出し、整流して回路電源を作り出して、商用電源を必要としない直流き電線用通信システムを構成する。 In the above communication system, the present invention extracts an AC component contained in a DC feeder, rectifies it to create a circuit power supply, and constitutes a DC feeder communication system that does not require a commercial power supply.
さらに、本発明は、上記直流き電線通信システムにおいて、直流き電線に含まれる高調波成分を取り出し、直流き電線通信システムに必要な同期信号源として利用する直流き電線通信システムとした。 Furthermore, the present invention provides a DC feeder communication system that takes out the harmonic component contained in the DC feeder and uses it as a synchronization signal source necessary for the DC feeder communication system.
本発明は、直流き電線と大地間を信号伝送路とする直流き電線通信システムを構成する直流き電線通信装置において、直流き電線に接続され直流電圧を遮断し直流き電線通信に最適な周波数帯の信号を透過する結合回路と、該結合回路の後段に直流き電線を用いて通信する直流き電線通信装置とを設けた。 The present invention relates to a DC feeder communication apparatus that constitutes a DC feeder communication system that uses a DC transmission line and the ground as a signal transmission line, and is connected to the DC feeder to cut off the DC voltage and is the optimum frequency for the DC feeder communication. A coupling circuit that transmits the band signal and a DC feeder communication device that communicates using a DC feeder after the coupling circuit are provided.
上記直流き電線通信装置において、直流き電線の交流高調波成分を抽出する高調波抽出手段と、抽出した高調波を整流する整流回路を備えた。また、上記直流き電線通信装置において、直流き電線の交流高調波成分を抽出して同期信号を生成する同期信号生成回路を備えた。 The DC feeder communication device includes a harmonic extraction means for extracting an AC harmonic component of the DC feeder and a rectifier circuit that rectifies the extracted harmonic. The DC feeder communication device further includes a synchronization signal generation circuit that extracts an AC harmonic component of the DC feeder and generates a synchronization signal.
本発明は、送信側・受信側双方に高電圧を遮断する結合回路を設置し、それぞれに直流き電線用通信装置を接続したので、既設の直流き電線を通信線路として利用することができ、専用の通信線を敷設することなく、機器の遠隔監視・制御を行うことが可能な通信システムを構築することが可能となる。 In the present invention, since a coupling circuit that cuts off the high voltage is installed on both the transmission side and the reception side, and a DC feeder communication device is connected to each, an existing DC feeder can be used as a communication line. It is possible to construct a communication system capable of remotely monitoring and controlling devices without laying a dedicated communication line.
以下、図面を用いて、本発明にかかる直流き電線を利用した通信システムを説明する。まず、電気車への電力供給方式について図9を用いて説明する。電気車への電力は変電所から直流で給電する場合(直流き電方式)と、交流で給電する場合(交流き電方式)がある。直流き電方式では、数km間隔で設備された電鉄用変電所7で電力会社からの特別高圧(例えば66kV)送電線を受電して、変圧器71で適当な電圧(AC1200V)に変換後、シリコンまたはサイリスタなどを用いた整流器72により直流(DC1500V)に変換して、直流き電線2を介してトロリ線3にき電している。電気車65に供給された電力はレール4を経由して変電所7へ帰還する。
Hereinafter, a communication system using a DC feeder according to the present invention will be described with reference to the drawings. First, a method for supplying power to an electric vehicle will be described with reference to FIG. There are cases where electric power is supplied to the electric vehicle from a substation by direct current (direct current feeding method) and when alternating current is fed (AC feeding method). In the DC feeding system, an extra high voltage (for example, 66 kV) transmission line from an electric power company is received at an electric railway substation 7 installed at intervals of several kilometers, and converted into an appropriate voltage (AC 1200 V) by a transformer 71. It is converted into a direct current (
このような直流き電方式における直流き電線を使用した通信システムの構成の概要を、図1を用いて説明する。この直流き電線を使用した通信システムは、直流き電線2と大地間に、高圧の直流成分を減衰させ通信のための信号周波数成分を通過させるハイパスフィルタとなる結合回路11を介して通信装置(直流き電線通信装置)12を接続して構成され、通信装置12には電源13から直流電圧が供給される。結合回路11は、直列に接続された直流遮断用コンデンサ111と直流遮断用コンデンサ112、両コンデンサの接続点と大地間に接続したリアクタンス113とから構成される。通信装置12は、送信回路121と、受信回路122と、制御回路123と、電源回路124を有して構成される。直流遮断用コンデンサ111,112は、直流高電圧を遮断し、直流き電線通信に最適な周波数帯の信号を透過する。
An outline of a configuration of a communication system using a DC feeder in such a DC feeding system will be described with reference to FIG. The communication system using this DC feeder is connected to a communication device (a communication device) via a
図2、図3を用いて、本発明の通信システムにおける電源13の構成を説明する。三相交流を全波整流した直流電圧が直流き電線に印加されている。この直流電圧は、図2(A)に示すように、電源高調波が重畳されている。電源高調波は、交流電源が50Hzの場合300Hzとなる。全波整流波形のスペクトルは、図2(B)に示すように6次、12次、18次の高調波成分が重畳されている。本発明は、電源高調波である交流成分を抽出して回路電源を作り出すことによって、商用電源を必要とせずに直流き電線通信装置を動作させることができる。
The configuration of the
この直流き電線通信装置は、図9に示した直流き電方式における変電所側に設けられた通信装置および線路沿線に設けられた設備側通信装置の双方に用いることができる。 This DC feeder communication device can be used for both a communication device provided on the substation side and a facility-side communication device provided along the line in the DC feeding system shown in FIG.
図3に、直流き電線から直流電源を生成する直流電源の第1の例を示す。この直流電源13は、直流き電線2に接続された直流遮断用のコンデンサ131と、このコンデンサ131に1次巻線の一端が接続された絶縁トランス132と、絶縁トランス132の2次巻線に接続された全波整流回路133と、全波整流回路133の出力を平滑する平滑コンデンサ134と、平滑コンデンサ134の端子間電圧を所定の直流電圧に変換するDC/DCコンバータ135とから構成される。コンデンサ131を介して直流き電線2から交流成分を取り出し、絶縁トランス132、全波整流回路133、平滑コンデンサ134、DC/DCコンバータ135により通信装置12に必要な回路電源を生成する。DC/DCコンバータ135の出力電圧は、通信装置12の電源回路124へ供給される。
FIG. 3 shows a first example of a DC power source that generates a DC power source from a DC feeder. This
図4を用いて、直流き電線から直流電源を生成する直流電源の第2の例を示す。この直流電源13は、直流電源13および結合回路11の直流遮断用コンデンサを共通としている。直流電源13は、直流き電線2に接続された直流遮断用のコンデンサ131と、このコンデンサ131に1次巻線の一端が接続された絶縁トランス132と、絶縁トランス132の2次巻線に接続された全波整流回路133と、全波整流回路133の出力を平滑する平滑コンデンサ134と、平滑コンデンサ134の端子間電圧を所定の直流電圧に変換するDC/DCコンバータ135とから構成される。さらに、直流遮断用コンデンサ131の出力はハイパスフィルタ136を介して通信装置12の送信回路121および受信回路122へ供給される。
The 2nd example of the DC power supply which produces | generates DC power supply from a DC feeder is shown using FIG. This
このように、直流遮断コンデンサ131を結合回路11および直流電源13に共通して使用することによって、回路の簡素化を図ることができる。
Thus, the circuit can be simplified by using the
図5を用いて、直流き電線の高調波成分を抽出してシステムの同期を行う同期信号を生成する回路の例を説明する。この例は、直流遮断用コンデンサ131を介して直流き電線2から交流成分を取り出し、狭帯域のバンドパスフィルタ125により必要とする周波数成分のみを抽出する。この例では、通信装置12の電源回路124と直流電源13は、図示を省略している。また、通信装置12の制御回路123には、図6に示すPLL(phase locked loop)回路126、および、図7に示すパルス回路127を備えているが、図示を省略している。
The example of the circuit which extracts the harmonic component of a DC feeder and produces | generates the synchronizing signal which synchronizes a system is demonstrated using FIG. In this example, an AC component is extracted from the DC feeder 2 via the
狭帯域のバンドパスフィルタ125で高調波成分から抽出した特定の周波数信号は、図6に示すように、通信装置12のPLL回路126の信号源として用い、通信における送信回路121の変調回路1211や受信回路122の復調回路1221の同期信号を生成する方法や、図7に示すように、通信装置12のパルス回路127の駆動信号として用い、生成したパルス信号を通信システムにおける親機と子機との間でタイムシェアリングを行うための共通のタイマとする方法など、様々な用途に適用可能である。
As shown in FIG. 6, the specific frequency signal extracted from the harmonic component by the narrow-
2:直流き電線
3:トロリ線
4:レール
5:電気車
7:変電所
11:結合回路
12:通信装置(直流き電線通信装置)
13;直流電源
71:変圧器
72:整流器
121:送信回路
122:受信回路
123:制御回路
124:電源回路
125:狭帯域バンドパスフィルタ
126:PLL回路
127:パルス回路
131:直流遮断用コンデンサ
132:絶縁トランス
133:全波整流器
134:平滑コンデンサ
135:DC/DCコンバータ
136:通信用ハイパスフィルタ
2: DC feeder 3: Trolley wire 4: Rail 5: Electric car 7: Substation 11: Coupling circuit 12: Communication device (DC feeder communication device)
13: DC power supply 71: Transformer 72: Rectifier 121: Transmission circuit 122: Reception circuit 123: Control circuit 124: Power supply circuit 125: Narrow-band bandpass filter 126: PLL circuit 127: Pulse circuit 131: DC blocking capacitor 132: Insulation transformer 133: Full-wave rectifier 134: Smoothing capacitor 135: DC / DC converter 136: High-pass filter for communication
Claims (6)
信号送信側装置と信号受信側装置の双方に高電圧を遮断し直流き電線通信に最適な周波数帯の信号を透過する結合回路を設置し、
それぞれの結合回路に直流き電線用通信装置を接続し、相互に送受信を行うことを特徴とする直流き電線通信システム。 In a DC feeder communication system that uses a DC transmission line and the ground as a signal transmission path,
A coupling circuit that cuts off the high voltage and transmits the signal in the optimal frequency band for DC feeder communication is installed on both the signal transmission device and the signal reception device
A DC feeder communication system, characterized in that a DC feeder communication device is connected to each coupling circuit to transmit and receive each other.
直流き電線に含まれる交流成分を取り出して、整流して回路電源を作り出すことを特徴とする直流き電線通信システム。 In the DC feeder communication system according to claim 1,
A DC power line communication system characterized in that an AC component contained in a DC power line is taken out and rectified to create a circuit power supply.
直流き電線に含まれる高調波成分を抽出してシステムに必要な同期信号を生成することを特徴とする直流き電線通信システム。 In the DC feeder communication system according to claim 1,
A DC feeder communication system, wherein a harmonic signal contained in a DC feeder is extracted to generate a synchronization signal necessary for the system.
直流き電線に接続され直流電圧を遮断し直流き電線通信に最適な周波数帯の信号を透過する結合回路と、
該結合回路の後段に直流き電線を用いて通信する通信装置とを
有することを特徴とする直流き電線通信装置。 In a DC feeder communication device constituting a DC feeder communication system using a DC feeder and the ground as a signal transmission path,
A coupling circuit that is connected to a DC feeder and cuts off the DC voltage and transmits a signal in a frequency band optimal for DC feeder communications;
A DC feeder communication device comprising a communication device that communicates using a DC feeder after the coupling circuit.
直流き電線の交流高調波成分を抽出する高調波抽出手段と、
抽出した高調波を整流する整流回路と
を有することを特徴とする直流き電線通信装置。 In the DC feeder communication device according to claim 4,
Harmonic extraction means for extracting the AC harmonic components of the DC feeder,
A DC feeder communication device comprising: a rectifier circuit that rectifies the extracted harmonics.
直流き電線の交流高調波成分を抽出して同期信号を生成する同期信号生成回路
を有することを特徴とする直流き電線通信装置。
In the DC feeder communication device according to claim 4,
A DC feeder communication apparatus comprising a synchronization signal generation circuit that extracts an AC harmonic component of a DC feeder and generates a synchronization signal.
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