技術 列車検知装置及び残留電圧検知装置

（ｃ）危険な事象となる残留電圧を検知した場合に、危険を回避する手段を容易に付加し得る列車検知装置及び残留電圧検知装置を提供することができる。

0001

本発明は、列車検知装置及び残留電圧検知装置に関する。

0002

一般に、列車検知装置は、軌道回路の一端側に列車検知信号を供給すると共に、軌道回路の他端側において列車検知信号を受信し、受信される受信電圧値より列車の有無を検知する。軌道回路に列車が在線していない場合、軌道回路の他端側において受信される受信電圧値が高レベルなる。受信電圧値が高レベルになると、軌道リレーが励磁（扛上）される。

0003

軌道回路に列車が進入すると、軌道回路が列車の車軸によって短絡（軌間短絡）されるので、軌道回路の他端側において受信される受信電圧値が低レベルなる。受信電圧値が低レベルになると、軌道リレーが無励磁（落下）の状態となる。

0004

従って、軌道リレーの扛上及び落下から、当該軌道回路における列車の有無を検知することができることになる。

0005

上述したように、この種の列車検知装置では、軌道回路の他端側において受信される受信電圧値に基づいて、列車の有無を検知しているので、列車検知の信頼性は受信電圧値の信頼性にかかっている。

0006

ところが、受信電圧値は軌道回路条件によって変化する。受信電圧値を変化させる軌道回路条件のうちの代表的な要因として、車軸による軌間短絡時の短絡不足がある。軌道回路を構成する軌道は、鉄を主成分とする鉄路であり、大気に晒されるため、短時間のうちに、表面に酸化鉄皮膜が形成される。酸化鉄皮膜は半導体皮膜であるため、車軸による軌間短絡が不充分になり、軌間（車軸の両端）に電圧が残る。この電圧は、通常、残留電圧と称されている。しかも、最近は、列車の軽量化が進んでいるため、残留電圧が発生し易くなっている。

0007

残留電圧がある値以上である場合は、列車が在線するにもかかわらず、列車無しの判定結果が生じてしまうために、列車運行上、極めて危険である。従って、残留電圧を検知することは、列車運行の安全性を確保する観点から、極めて重要になる。

0008

残留電圧を検知する機能を有する列車検知装置は、既に実用化されている。従来の残留電圧検知方式は、当該軌道回路に列車が在線（進入）したことを検知してから、一定時間経過後の受信電圧値が、ある一定値以上である状態が、一定時間以上経過したとき、残留電圧があると判定し、警報を出力するようになっていた。

0009

この従来の残留電圧検知方式の問題点の一つは、ある長さを持つ軌道回路のうち、ある地点における受信電圧値をもって、当該軌道回路の残留電圧値を判定する点検知判定方式であるため、ある長さを持つ軌道回路の全体にわたって、残留電圧特性を把握できないことである。

0010

もう一つの問題点は、当該軌道回路に列車が在線したことを検知してから、一定時間を経過した後の受信電圧値から残留電圧を判定するので、短い編成の列車が高速で通過する場合には、残留電圧を検知できないことである。

0011

更にもう一つの問題点は、危険な事象となる残留電圧を検知した場合に、警報を出力する機能を有するのみで、危険を回避する手段を持たないことである。

0012

本発明の課題は、軌道回路の任意長さにわたって、残留電圧を検知し得る列車検知装置及び残留電圧検知装置を提供することである。

0013

本発明ももう一つの課題は、短い編成の列車が高速で通過する場合にも、残留電圧を検知し得る列車検知装置及び残留電圧検知装置を提供することである。

0014

本発明の更にもう一つの課題は、危険な事象となる残留電圧を検知した場合に、危険を回避する手段を容易に付加し得る列車検知装置及び残留電圧検知装置を提供することである。

0015

上述した課題解決のため、本発明に係る列車検知装置は、列車検知機能と、残留電圧検知機能とを有する。列車検知機能は、軌道回路の一端側に列車検知信号を供給し、前記軌道回路の他端側において受信される受信電圧値より列車の有無を検知する機能である。この列車検知機能は、従来の列車検知装置における列車検知機能と同じである。即ち、軌道回路に列車が在線していない場合、軌道回路の他端側において受信される受信電圧値が高レベルになる。受信電圧値が高レベルになると、軌道リレーが励磁（扛上）される。

0016

軌道回路に列車が進入すると、軌道回路が列車の車軸によって短絡（軌間短絡）されるので、軌道回路の他端側において受信される受信電圧値が低レベルなる。受信電圧値が低レベルになると、軌道リレーが無励磁（落下）の状態となる。従って、軌道リレーの扛上及び落下から、当該軌道回路における列車の有無を検知することができる。

0017

電圧検知機能は、前記受信電圧を、定められた時間間隔でサンプリングし、サンプリング結果から、残留電圧の有無を判定するものである。この残留電圧検知機能によれば、軌道回路の任意長さ、例えば、軌道回路の全長にわたって、残留電圧を検知することができる。従って、従来の点検知判定方式と異なって、残留電圧検知の信頼性を著しく向上させることができる。

0018

しかも、列車検知とは別に、受信電圧を、定められた時間間隔でサンプリングし、サンプリング結果から、残留電圧の有無を判定するので、短い編成の列車が高速で通過する場合にも、残留電圧を検知し得る。

0019

更に、上述した残留電圧検知機能によれば、危険な事象となる残留電圧を検知した場合に、危険を回避する手段を付加する構成も、容易に実現し得る。

0020

残留電圧の有無を判定する手段としては、受信電圧値が所定値以上であるサンプリング回数（Ｃ）が、全サンプリング回数（Ｓ）に対して所定の割合以上である場合に、残留電圧があると判定する手法を用いることができる。この場合、前記残留電圧の有無の判定は、一定のサンプリング回数毎に区切った監視単位毎に行われることが好ましい。

0021

更に、前記監視単位は、サンプリング点毎に始まるようにすることが好ましい。この手法によれば、移動平均の手法を採用し、残留電圧の有無の判定を、高精度及び高信頼度をもって、連続的に実行することができるようになる。

0022

残留電圧があると判定された場合、警報信号を出力する他、列車が当該軌道回路を進出したと判定するための動作時素を延伸する手法を採用することができる。動作時素延伸手法によれば、列車運行の安全性を向上させることができる。

0023

また、列車進入の検知時から時間をカウントし、一定時間以内に次の列車が進入しない場合には列車が当該軌道回路を進出したと判定するための動作時素を延伸する手法を採用することもできる。この手法によれば、列車進入前に、予め、列車進入判定を、安全側にセットすることができる。

0024

残留電圧検出機能によって得られたサンプリング値を外部に出力し得るようにしてもよい。この場合には、外部でも残留電圧の有無を判定することができる。

0025

更に、複数の軌道回路において、残留電圧検知機能を共用することもできる。

0026

本発明は、更に、残留電圧検知装置を開示する。この残留電圧検知装置は、上述した残留電圧検知機能を有するものであって、軌道回路の一端側に供給された列車検知信号を、前記軌道回路の他端側において受信し、受信電圧を、定められた時間間隔でサンプリングし、サンプリング結果から、残留電圧の有無を判定する。

0027

この残留電圧検知装置によれば、既設の列車検知装置に当該残留電圧検出装置を付加することにより、列車検知機能と、残留電圧検知機能とを合わせ持つ列車検知装置を実現できる。

0028

本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。

0029

図１は本発明に係る列車検知装置を用いた列車検知システムのブロック図である。軌道１には、所定の距離を有する複数の軌道回路１Ｔ、２Ｔ、３Ｔ．．．が順次に設定されている。軌道回路１Ｔ、２Ｔ、３Ｔ．．．は、電気的に絶縁された有絶縁軌道回路であってもよいし、軌道回路間が絶縁されていない無絶縁軌道回路の何れであってもよい。有絶縁軌道回路の場合は、軌道回路境界にインピーダンスボンド（図示しない）等が備えられる。列車３は、軌道回路１Ｔ、２Ｔ、３Ｔ．．．によって構成される軌道１の上を矢印ａで示す方向に走行する。軌道回路１Ｔ、２Ｔ、３Ｔ．．．は構成及び作用が同じであるので、軌道回路２Ｔについて、代表的に説明する。

0030

列車検知装置２は、列車検知機能及び残留電圧検知機能を有し、軌道回路２Ｔに接続されている。図示は、列車検知装置２をコンピュータシステムの一部として構成した例を示す。

0031

列車検知装置２に含まれる列車検知機能は、従来の列車検知装置における列車検知機能と同じである。即ち、軌道回路２Ｔに列車３が在線していない場合、軌道回路２Ｔの他端側において受信される受信電圧値Ｖｒが高レベルになる。受信電圧値Ｖｒが高レベルになると、軌道リレー（図示しない）が扛上する。

0032

軌道回路２Ｔに列車３が進入すると、軌道回路２Ｔが列車３の車軸３１によって短絡（軌間短絡）されるので、軌道回路２Ｔの他端側において受信される受信電圧値Ｖｒが低レベルなる。受信電圧値Ｖｒが低レベルになると、軌道リレーが落下する。従って、軌道リレーの扛上及び落下から、当該軌道回路２Ｔにおける列車３の有無を検知することができる。

0033

本発明に係る列車検知装置２の特徴は、残留電圧検知機能の点にある。残留電圧検知機能は、受信電圧値Ｖｒを、定められた時間間隔でサンプリングし、サンプリング結果から、残留電圧の有無を判定する。従って、軌道回路２Ｔの任意長さ、例えば、軌道回路２Ｔの全長にわたって、残留電圧を検知し、残留電圧検知の信頼性を著しく向上させることができる。

0034

しかも、列車検知とは独立する形態で、受信電圧値Ｖｒを、定められた時間間隔でサンプリングするので、短い編成の列車３が高速で通過する場合にも、残留電圧を検知し得る。

0035

更に、上述した残留電圧検知機能によれば、危険な事象となる残留電圧を検知した場合に、危険を回避する手段を付加する構成も、容易に実現し得る。

0036

図２は残留電圧の有無を判定する手法を説明する図である。図２において、最上部の線図はサンプリングサイクルを示し、中段の波形図はサンプリングされた受信電圧Ｖｒを示し、最下部の図形は監視単位の詳細を示している。横軸は時間軸である。時間軸は列車３（図１参照）の進行時刻に対応している。説明の簡単化のため、列車３が等速で矢印ａで示す方向に走行するものとする。

0037

列車３がｔｏ時に軌道回路２Ｔに進入すると、前述した列車検知機能により、列車３の進入が検知される。列車検知装置２は残留電圧検知機能を有するので、列車検知とともに、残留電圧検知が開始され、受信電圧値Ｖｒを、定められた時間間隔でサンプリングする。図２の実施例の場合、残留電圧の検知は、サンプリングサイクルの３サイクル（ｎ＋２）から開始するようになっている。これは、列車進入時は受信電圧値Ｖｒが不安定になる傾向があるので、それをデータとして用いないようにするためである。

0038

３サイクル目（ｎ＋２）から開始された残留電圧の検知は、基本的には、列車３が軌道回路２Ｔから進出したときに、停止される。これとは異なって、在線状態になってから、所定時間（例えば８０秒）を経過しても、軌道回路２Ｔから列車３が進出したとする列車検知信号が得られないとときは、停車と看做して、残留電圧の検知を停止してもよい。

0039

残留電圧の有無の判定に当たっては、まず、予め、しきい値Ｖｔｈを設定しておき、サンプリング受信電圧値Ｖｒがしきい値Ｖｔｈを越えたか、否かを判定する。サンプリング受信電圧値Ｖｒがしきい値Ｖｔｈを越えたか否かの判定は、一定のサンプリング回数毎に区切った監視単位毎に行う。図２は、６サイクル毎に区切った監視単位No.１〜No.（ｍ−１）のそれぞれにおいて、残留電圧の判定を行う場合を示している。

0040

例えば、監視単位No.１では、サンプリングサイクル（ｎ＋２）〜（ｎ＋７）において、残留電圧を判定する。監視単位No.１では、サンプリングサイクル（ｎ＋３）、（ｎ＋４）及び（ｎ＋７）において、サンプリング受信電圧値Ｖｒがしきい値Ｖｔｈを越えている。

0041

監視単位No.２では、サンプリングサイクル（ｎ＋３）〜（ｎ＋８）において、残留電圧を判定する。監視単位No.２では、サンプリングサイクル（ｎ＋３）、（ｎ＋４）、（ｎ＋７）、（ｎ＋８）において、サンプリング受信電圧値Ｖｒがしきい値Ｖｔｈを越えている。

0042

残留電圧の有無を判定する手法としては、サンプリング受信電圧値Ｖｒがしきい値Ｖｔｈ以上であるサンプリング回数（Ｃ）が、全サンプリング回数（Ｓ）に対して所定の割合以上である場合に、残留電圧があると判定する手法を用いる。監視単位No.１では受信電圧値Ｖｒがしきい値Ｖｔｈ以上であるサンプリング回数（Ｃ）＝３であるから、Ｃ／Ｓ＝３／６である。この割合の場合は、残留電圧なしとする。

0043

監視単位No.２では、受信電圧値Ｖｒがしきい値Ｖｔｈ以上であるサンプリング回数（Ｃ）＝４であるから、Ｃ／Ｓ＝４／６である。この割合の場合は、残留電圧ありとする。

0044

更に、図２の実施例では、監視単位No.１〜No.（ｍ−１）が、サンプリング点毎に始まるようしてある。具体的には、監視単位No.１では、サンプリングサイクル（ｎ＋２）から始まり、監視単位No.２では、サンプリングサイクル（ｎ＋２）の次のサンプリングサイクル（ｎ＋３）から始まり、監視単位No.３では、サンプリングサイクル（ｎ＋４）から始まる、と言う具合である。この手法によれば、移動平均の手法を採用し、残留電圧の有無の判定を、高精度及び高信頼度をもって、連続的に実行することができるようになる。

0045

上述のようにして、残留電圧があると判定された場合は、警報信号を出力する（図１参照）ほか、列車運行の安全確保手法として、列車３が当該軌道回路２Ｔを進出したと判定するための動作時素を延伸する手法が有効である。

0046

既に述べたように、軌道回路２Ｔに列車３が在線しているにもかかわらず、軌道回路条件により、受信電圧値Ｖｒが一時的に高くなることがあり、このような場合は、列車３が在線しないと判定される危険性がある。そのような状態が生じないようにするために、受信電圧値Ｖｒが高くなっても、直ちには列車なしとはせずに、ある時間の間は列車ありの状態を維持し、この時間が経過したときに、列車なしとする。上述した時間が動作時素である。

0047

残留電圧があると判定された場合は、軌道回路条件が悪く、列車ありにも関わらず、列車なしとされる危険性が高い。残留電圧があると判定された場合に、動作時素を延伸すれば、このような危険性を回避し、列車運行の安全性を確保することができる。

0048

また、列車進入の検知時から時間をカウントし、一定時間以内に次の列車３が進入しない場合には列車３が当該軌道回路２Ｔを進出したと判定するための動作時素を延伸する手法を採用することもできる。この手法によれば、列車進入前に、予め、列車進入判定を、安全側にセットすることができる。

0049

更に、残留電圧検出機能によって得られたサンプリング値を外部に出力（図１参照）し得るようにしてもよい。この場合には、外部でも残留電圧の有無を判定することができる。

0050

図３は上述した本発明に係る列車検知装置の動作を説明するフローチャートである。このフローチャートは、上述した本発明に係る残留検知動作及び残留電圧ありと判定された場合の処理等をまとめたものである。

0051

図４は本発明に係る列車検知装置の別の実施例による列車検知システムのブロック図である。図において、図１に示された構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。この実施例に示された列車検知装置２は、列車検知部２１、２２と、残留電圧検出装置２３とを有する。列車検知部２１、２２は列車検知機能を実現する回路部分であって、送信部２１と、受信部２２とを含んでいる。送信部２１は軌道回路２Ｔの一端側に列車検知信号Ｓ１を供給する。受信部２２は軌道回路２Ｔの他端側において、列車検知信号Ｓ１を受信し、受信される受信電圧値Ｖｒより列車３の有無を検知する．残留電圧検出装置２３は、残留電圧検知機能を実現する部分であって、受信電圧Ｖｒを、定められた時間間隔でサンプリングし、サンプリング結果から、残留電圧の有無を判定する。

0052

図４に示した実施例は、列車検知部２１、２２と、残留電圧検出装置２３とが回路的に独立している点を除けば、図１〜図３を参照して説明した実施例と異なるところはない。図４に示した実施例の利点は、残留電圧検出装置２３が列車検知部２１、２２から回路的に独立しているため、既設の列車検知装置に残留電圧検出装置２３を付加することにより、列車検知機能と、残留電圧検知機能とを合わせ持つ列車検知装置を実現できることである。

0053

残留電圧があると判定された場合に、動作時素を延伸する手段としては、残留電圧検出装置２３から、受信部２２に信号Ｓ２を供給し、それによって、動作時素を延伸させる。また、サンプリング開始のために、受信部２２から、残留電圧検出装置２３に、列車検知信号を供給してもよい。

0054

図５は本発明に係る列車検知装置の更に別の実施例による列車検知システムのブロック図である。図において、図４に示された構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。この実施例の特徴は、１つの残留電圧検出装置２３により、複数ｎの軌道回路１Ｔ、２Ｔ、３Ｔ．．．を監視するようにしたことである。残留電圧検出装置２３に対しては、軌道回路１Ｔ、２Ｔ、３Ｔ．．．のそれぞれに接続された受信部２２から、受信信号Ｖｒ１〜Ｖｒｎが入力される。残留電圧検出装置２３は、これらの受信信号Ｖｒ１〜Ｖｒｎのそれぞれについて、個別に、定められた時間間隔でサンプリングし、サンプリング結果から、残留電圧の有無を判定する。

0055

図５に示した列車検知システムにおいて、１つの残留電圧検出装置２３により、複数の軌道回路１Ｔ、２Ｔ、３Ｔ．．．を監視するようにした点を除けば、図１〜図４を参照して説明した実施例と異なるところはない。図５に示した実施例の利点は、複数ｎの軌道回路１Ｔ、２Ｔ、３Ｔ．．．において、残留電圧検出装置２３を共用しているため、設備コストが安価になることである。

0056

残留電圧があると判定された場合に、動作時素を延伸する手段としては、残留電圧検出装置２３から、軌道回路１Ｔ、２Ｔ、３Ｔ．．．のそれぞれに備えられた列車検知用受信部２２に信号Ｓ２１〜Ｓ２ｎを供給し、それによって、動作時素を延伸させる。また、サンプリング開始のために、軌道回路１Ｔ、２Ｔ、３Ｔ．．．のそれぞれに備えられた列車検知用受信部２２から、残留電圧検出装置２３に列車検知信号を供給してもよい。

0057

以上述べたように、本発明によれば、以下のような効果が得られる。
（ａ）軌道回路の任意長さにわたって、残留電圧を検知し得る列車検知装置及び残留電圧検知装置を提供することができる。
（ｂ）短い編成の列車が高速で通過する場合にも、残留電圧を検知し得る列車検知装置及び残留電圧検知装置を提供することができる。

0058

図１本発明に係る列車検知装置を用いた列車検知システムのブロック図である。
図２本発明に係る列車検知装置における残留電圧の有無を判定する手法を説明する図である。
図３本発明に係る列車検知装置の動作を説明するフローチャートである。
図４本発明に係る列車検知装置の別の実施例による列車検知システムのブロック図である。
図５本発明に係る列車検知装置の更に別の実施例による列車検知システムを示すブロック図である。

0059

１軌道
２列車検知装置
３列車
２Ｔ 軌道回路