(57)【要約】【課題】車軸検知器の故障検知に関して、列車が車軸検知器を通らなくても車軸検知器の故障を発見する技術を提供する。【解決手段】２系統の車軸検知装置において、送受信装置１２０ａの判定回路１４１による検知子１５０ｂのバースト発振の検知により、第１チャネル（ＣＨ１）の車軸検知装置１６０ａ（ＣＨ１）の車輪９２を検知する機能が正常であることが分かる。また、送受信装置１２０ｂの判定回路１４１による検知子１５０ａのバースト発振の検知により、第２チャネル（ＣＨ２）の車軸検知装置１６０ｂ（ＣＨ２）の車輪９２を検知する機能が正常であることが分かる。したがって、車両９０が検知対象の閉そく区間を通過していない場合であっても、車軸検知装置が正常であるか否かを判断することができる。【選択図】図２
2020075540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１送信コイルと第１受信コイルが対になってレールを挟んで配置される第１検知子と、
前記第１送信コイルへ第１周波数の送信信号を送信する第１送信部と、前記第１受信コイルから受信信号を取得し前記レールに車両が存在するか判断する第１受信部と、を有する第１送受信装置と、
を有する第１車軸検知装置と、
第２送信コイルと第２受信コイルが対になってレールを挟んで配置される第２検知子と、
前記第２送信コイルへ前記第１周波数と異なる第２周波数の送信信号を送信する第２送信部と、前記第２受信コイルから受信信号を取得し前記レールに車両が存在するか判断する第２受信部と、を有する第２送受信装置と、
を有する第２車軸検知装置と、
を具備し、
前記第１車軸検知装置、前記第２車軸検知装置のうちの一方は、自身の周波数の送信信号をバースト発振させたバースト信号を出力し、他方が前記バースト信号を受信した場合は、前記他方は車両が存在する判断をすることを特徴とする車軸検知システム。
【請求項２】
前記他方は、前記バースト信号の位相をもとに、車両が存在するか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載の車軸検知システム。
【請求項３】
前記第１車軸検知装置及び前記第２車軸検知装置と接続する故障検知装置を有し、
前記故障検知装置は、前記一方が前記バースト信号を送信している間に前記第１車軸検知装置又は前記第２車軸検知装置が故障しているか否かの判断することを特徴とする請求項１又は２に記載の車軸検知システム。
【請求項４】
前記故障検知装置の故障の判断は、前記一方が前記バースト信号を出力している間に車両が存在する判定結果を受信した場合に、故障なしの判断することを特徴とする請求項３に記載の車軸検知システム。
【請求項５】
請求項１の車軸検知システムと、
列車運行を管理する連動制御装置と、
を有し、
前記連動制御装置は、前記第１車軸検知装置及び前記第２車軸検知装置が設置される閉そく区間と隣接する閉そく区間に車両が存在するか否かを判断し、
前記車軸検知システムは、前記隣接する閉そく区間に車両が存在しない場合に、バースト発振された送信信号に基づく車両が存在するか否かの判断を行う
ことを特徴とする運行管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道の列車制御軌道に設置した検知子の交流磁界をもとに車軸を検知する車軸検知システムおよび運行管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車軸検知器（「アクセルカウンタ」ともいう）は、ＣＢＴＣ（無線式列車制御）のバックアップとしても利用され、簡易な構成での列車検知を実現する。列車検知は、閉そく境界にセンサ（送信検知子／受信検知子）を敷設させ、車軸検出を行っている。簡単に説明すると、検知子（送信検知子及び受信検知子）が軌道近傍に配置され、それらの間の交流磁界の変化をもとに、車両の車軸（車輪）を検知する。
【０００３】
鉄道の安全運行において、車軸検知装置は重要な役割を果たしており、装置故障の際には迅速な対応が求められる。そこで、故障検知技術について各種の技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２２３４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述のようなセンサ（送信検知子／受信検知子）を用いたアクセルカウンタの故障検出能力を向上させる要望が強くなっている。この際、列車が車軸検知器を通過した際に、列車（車輪）を検知できなかったことで車軸検知器の故障を発見することが可能である。しかしながら、この場合には、走行中の列車の在線位置を正確に把握することができず安全運行に支障をきたす。このため、列車が車軸検知器を通過する前、列車が車軸検知器を通らなくても車軸検知器の故障を発見する技術が求められていた。
【０００６】
本発明は、以上のような状況に鑑みなされたものであって、上記課題を解決する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の車軸検知システムは、第１送信コイルと第１受信コイルが対になってレールを挟んで配置される第１検知子と、前記第１送信コイルへ第１周波数の送信信号を送信する第１送信部と、前記第１受信コイルから受信信号を取得し前記レールに車両が存在するか判断する第１受信部と、を有する第１送受信装置と、を有する第１車軸検知装置と、第２送信コイルと第２受信コイルが対になってレールを挟んで配置される第２検知子と、前記第２送信コイルへ前記第１周波数と異なる第２周波数の送信信号を送信する第２送信部と、前記第２受信コイルから受信信号を取得し前記レールに車両が存在するか判断する第２受信部と、を有する第２送受信装置と、を有する第２車軸検知装置と、を具備し、前記第１車軸検知装置、前記第２車軸検知装置のうちの一方は、自身の周波数の送信信号をバースト発振させたバースト信号を出力し、他方が前記バースト信号を受信した場合は、前記他方は車両が存在する判断をする。
本発明の運行管理システムは、上述の車軸検知システムと、列車運行を管理する連動制御装置と、を有し、前記連動制御装置は、前記第１車軸検知装置及び前記第２車軸検知装置が設置される閉そく区間と隣接する閉そく区間に車両が存在するか否かを判断し、前記車軸検知システムは、前記隣接する閉そく区間に車両が存在しない場合に、バースト発振された送信信号に基づく車両が存在するか否かの判断を行う。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、車軸検知器の故障検知に関して、列車が車軸検知器を通らなくても車軸検知器の故障を発見することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る、車軸検知システムの概要を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係る、各車軸検知装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態に係る、通常検出処理時の出力波形と受信信号の周波数成分を示した図である。
【図４】本実施形態に係る、バースト発振による故障検出処理時の出力波形と受信信号の周波数成分を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。本実施形態の概要は次の通りである。すなわち、２系統の車軸検知装置において、隣接軌道に列車非在線時、送信信号を間欠出力（バースト発振）させることでインパルス的な照査信号を発生させ、受信回路が予測したレベル、位相変化を確認することで、送信・受信機能の健全性を確認する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る、車軸検知システム１０１の概要を示すブロック図である。車軸検知システム１０１は、軌道９９上の車両９０の車輪９２を検知し、信号制御システム１１０に通知された検知結果は、例えば、列車運行を管理する連動制御装置に通知され、車両９０の運行制御に利用される。
【００１２】
車軸検知システム１０１は、二重化された車軸検知系統（ＣＨ１、ＣＨ２）を有する。すなわち、第１チャネル（ＣＨ１）の車軸検知装置１６０ａ（ＣＨ１：第１車軸検知装置）として、検知子１５０ａ（ＣＨ１：第１検知子）と、送受信装置１２０ａ（ＣＨ１：第１送受信装置）とを備える。第２チャネル（ＣＨ２）の車軸検知装置１６０ｂ（ＣＨ２：第２車軸検知装置）として、検知子１５０ｂ（ＣＨ２：第２検知子）と、送受信装置１２０ｂ（ＣＨ２：第２送受信装置）とを備える。また、車軸検知装置１６０ａと車軸検知装置１６０ｂが車輪９２を検知した結果を通知する信号制御システム１１０を備える。
【００１３】
車軸検知装置１６０ａと車軸検知装置１６０ｂの構成要素は、基本的には同一の装置で構成される。すなわち、検知子１５０ａと検知子１５０ｂ、送受信装置１２０ａと送受信装置１２０ｂ等は、それぞれ基本的に同一の構成要素である、あるいは同一の構成要素に対して異なる設定を施したものである。
対して異なる設定を施したものである。
【００１４】
図２は、図１における車軸検知装置１６０ａ、１６０ｂの機能ブロックを詳細に示す図である。検知子１５０ａ、１５０ｂは、それぞれ送信検知子１５１ａ（第１送信コイル）、送信検知子１５１ｂ（第２送信コイル）と受信検知子１５２ａ（第１受信コイル）、受信検知子１５２ｂ（第２受信コイル）とを備え、これらは一方の軌道９９（レール）を挟んで対向した位置に配置され、送信検知子１５１ａ、１５１ｂから送信される信号（交流磁界）を受信検知子１５２ａ、１５２ｂがそれぞれ受信する。一対の送信検知子１５１ａ、１５１ｂと受信検知子１５２ａ、１５２ｂとは、それぞれ固定用ステイと一体化されている。
【００１５】
第１チャネル（車軸検知装置１６０ａ：ＣＨ１）では、第１周波数Ｆ１による交流磁界の変化（主に位相変化）を用いて車軸検知が行われる。第２チャネル（車軸検知装置１６０ｂ：ＣＨ２）では、第２周波数Ｆ２による交流磁界の変化（主に位相変化）を用いて車軸検知処理が行われる。
【００１６】
車軸検知装置１６０ａ、車軸検知装置１６０ｂ（検知子１５０ａ、１５０ｂ）は、隣接して配置されるため、第１周波数Ｆ１と第２周波数Ｆ２は、通常の車軸検知処理において、それぞれ他の系統に影響が無い値に設定される。例えば、対となっている送信信号と対となっていない送信信号を、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Ｂａｎｄ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）等を用いて適切に分離できるような異なる周波数に設定される。
【００１７】
本実施形態では、隣接する軌道（閉そく区間）に車両９０が無い場合に、故障検知処理を行う。列車運行を管理する連動制御装置は、車軸検知装置１６０ａ、車軸検知装置１６０ｂ（検知子１５０ａ、１５０ｂ）が設置されている閉そく区間及びその閉そく区間に隣接する閉そく区間に車両９０が存在しないことを条件として、信号制御システム１１０へ点検開始の信号を送信する。信号制御システム１１０は、点検開始の信号を受信すると故障検知処理を開始する指令を車軸検知装置１６０ａ、１６０ｂのうち一方に送信する。故障検知処理は、送信信号をバースト発振させることで、対となっていないチャネルの送受信装置において、受信可能範囲に位相変化させた信号を出現させ、送受信系統が正常に機能しているか否かを判断する。
【００１８】
例えば、車軸検知装置１６０ａ（ＣＨ１）で第１周波数Ｆ１のバースト発振信号を出力すると、車軸検知装置１６０ｂ（ＣＨ２）で第２周波数Ｆ２の直ぐそばに位相変化した高調波信号が出現する。したがって、この高調波信号をＢＰＦの通過範囲内に含まれるようにすることで、車輪９２を検知する機能を動作させることができる。同様に、車軸検知装置１６０ｂ（ＣＨ２）のバースト発振させた信号により、車軸検知装置１６０ａ（ＣＨ１）で車輪９２を検知する機能を動作させることができる。
【００１９】
図２において、送受信装置１２０ａ、検知子１５０ａを具備する車軸検知装置１６０ａ（ＣＨ１）と、送受信装置１２０ｂ、検知子１５０ｂを具備する車軸検知装置１６０ｂ（ＣＨ２）とは、使用する周波数に違いがあるが、同一構成であるので、各構成に対して同一符号を付し、車軸検知装置１６０ａ（ＣＨ１）について、代表して説明する。
【００２０】
送受信装置１２０ａは、送信検知子１５１ａへの出力系統である送信部１３０ａ（第１送信部）と、受信検知子１５２ａからの入力系統である受信部１４０ａ（第１受信部）と、送受信制御部１２１ａと、を備える。
【００２１】
送受信制御部１２１ａは、送受信装置１２０ａの構成要素を統括的に制御する。また、送受信制御部１２１ａは、通常の車軸検知処理の場合には、後述する発振部１３１ａを制御して所定周波数の交流信号を連続的に出力する。また、信号制御システム１１０からの指令により故障検知処理を行う場合には、送信信号をバースト発振するように、後述の発振部１３１ａを制御する。
【００２２】
送信部１３０ａは、上流側から順に、発振部１３１ａと、ゲイン調整部１３２と、送信アンプ１３３と、送信トランス１３４とを備える。
【００２３】
発振部１３１ａは、設定された周波数（第１周波数Ｆ１）で交流信号をゲイン調整部１３２へ出力する。すなわち、送受信装置１２０ａでは第１周波数Ｆ１の交流信号が出力される。また、発振部１３１ａは、受信部１４０ａの位相検波部１４２へ基準位相として出力する。
【００２４】
ゲイン調整部１３２は、交流信号の出力ゲインを設定値に調整したうえで、送信アンプ１３３へ出力する。送信アンプ１３３は、ゲイン調整部１３２から取得した信号を所定の増幅処理し、いわゆるマッチングトランスである送信トランス１３４に出力する。この構成によって、送信検知子１５１ａの「Ｌ（コイル成分）」と共振コンデンサの「Ｃ（容量）」とで所定の発振周波数で発振する。
【００２５】
受信部１４０ａは、上流側から順に、受信トランス１４４と、受信アンプ１４３と、位相検波部１４２と、判定回路１４１とを備える。
【００２６】
受信トランス１４４は、いわゆるマッチングトランスであって、受信検知子１５２ａから接続端子を介して取得した受信信号のインピーダンスを整合し、受信アンプ１４３へ受信入力電圧として出力する。受信アンプ１４３は、その信号を所定の増幅処理し、位相検波部１４２へ出力する。
【００２７】
位相検波部１４２は、発振部１３１ａから取得する基準位相と、受信アンプ１４３から取得した信号を所定の周波数帯域のみを取り出すＢＰＦを通過させた後の信号とを比較し、受信電圧として出力する。判定回路１４１は、その受信電圧をもとに、車軸検知処理を行う。また、判定回路１４１は、故障検知処理時には、他の検知子でバースト発振された信号を受信して車軸検知処理を行う。なお、判定結果は、判定回路１４１から信号制御システム１１０に通知される。
【００２８】
前記の通り、 車軸検知装置１６０ｂ（ＣＨ２）も車軸検知装置１６０ａ（ＣＨ１）と同様の構成を具備する。ただし、発振部１３１ｂの発する交流信号の周波数（第２周波数Ｆ２）は第１周波数Ｆ１とは異なる。
【００２９】
図３は、通常の車軸検知処理時の出力波形と受信信号の周波数成分を示した図である。図３（ａ）は検知子１５０ａの送信検知子１５１ａの出力波形を示している。ここでは、振幅Ｖ（＋Ｖ〜−Ｖ）で第１周波数Ｆ１（例えば２７ｋＨｚ）で出力されている。図３（ｂ）は検知子１５０ａの受信検知子１５２ａの受信信号の周波数成分を示し、実線は検知子１５０ａの送信検知子１５１ａの出力信号を受信した第１周波数Ｆ１を示している。また、一点破線で示す波形は、検知子１５０ｂの送信検知子１５１ｂから第２周波数Ｆ２（例えば３０ｋＨｚ）で出力された場合に、軌道９９を伝わり検知子１５０ａの受信検知子１５２ａで第２周波数Ｆ２を受信した信号の周波数成分を示している。送受信装置１２０ａの受信部１４０ａでは、第１周波数Ｆ１を中心に、所定周波数幅のＢＰＦ（例えば、Ｆ１±２ｋＨｚ）が位相検波部１４２の入力部に構成されているため、フィルタリング後では、第２周波数Ｆ２による受信信号の周波数成分は略ゼロとなる。
【００３０】
図４はバースト発振による故障判定処理時の出力波形と受信信号の周波数成分を図３に対応させて示している。図４（ａ）は、送受信装置１２０ｂの送信部１３０ｂでバースト発振させた信号が、検知子１５０ｂの送信検知子１５１ｂから５００μｓ毎に第２周波数Ｆ２（３０ｋＨｚ）で出力している信号で、バースト発振している波形（一点破線）を示している。ここでは、矩形波ＳＢで変調されたバースト発振となる例を示しているが、これに限る趣旨では無く、例えば三角波形で変調してもよい。
【００３１】
図４（ｂ）は、この場合の検知子１５０ａの受信検知子１５２ａにおける受信信号の周波数成分を示している。図４（ａ）に示すようなバースト発振させたバースト信号を隣接のチャネルである検知子１５０ｂから出力することで、高調波信号が生じ、検知子１５０ａの受信検知子１５２ａでは、本来では受信可能な範囲（例えば、Ｆ１±２ｋＨｚ）に、高調波信号が受信される。
【００３２】
例えば、バースト発振することにより、第１周波数Ｆ１（２７ｋＨｚ）より僅かにずれた２７．５ｋＨｚの高調波信号が発生する。送受信装置１２０ａの位相検波部１４２は、発振部１３１ａから取得する基準位相と、受信アンプ１４３から取得した信号とを比較し、受信電圧として出力する。すなわち、隣のチャネルのバースト信号によって生じる位相変化により高調波信号が発生し、位相検波部１４２は入力部分に構成されるＢＰＦを通過した高調波信号を受信電圧として出力する。その結果、送受信装置１２０ａの判定回路１４１は、検知子１５０ｂのバースト信号による高調波信号の発生を検知すると、検知子１５０ａの軌道９９に車両９０の車輪９２があると判断することになる。
【００３３】
すなわち、故障検知処理は、連動制御装置からの指令により信号制御システム１１０が送受信装置１２０ｂの送受信制御部１２１ｂへ処理開始の信号を送信する。信号制御システム１１０からの指令により、送受信装置１２０ｂでバースト発振させたバースト信号が検知子１５０ｂから送信され、軌道９９を介して検知子１５０ａではバースト信号による高調波信号を受信する。バースト信号による高調波信号を受信すると送受信装置１２０ａの判定回路１４１は、検知子１５０ａの軌道９９に車両９０の車輪９２が存在しないのにもかかわらず、車輪９２が存在すると判断して、信号制御システム１１０に車両９０の存在ありの判定結果を送信する。そして、信号制御システム１１０は車両９０を検知したことを連動制御装置に送信する。
【００３４】
ここで、送受信装置１２０ａの判定回路１４１による検知子１５０ｂのバースト発振の検知により、車軸検知装置１６０ａ（ＣＨ１）の車輪９２を検知する機能が正常であり、車軸検知装置１６０ｂ（ＣＨ２）の送信機能が正常であることが分かる。反対に、送受信装置１２０ｂの判定回路１４１による検知子１５０ａのバースト発振の検知により、車軸検知装置１６０ｂ（ＣＨ２）の車輪９２を検知する機能が正常であり、車軸検知装置１６０ａ（ＣＨ１）の送信機能が正常であることが分かる。したがって、車両９０が検知対象の閉そく区間を通過していない場合であっても、各車軸検知装置が正常であるか否かを判断することができる。また、位相を見て判断するため、従来と同一構成で実現できるため、追加投資が不要である。すなわち、この車軸検知システムを安価に得ることができる。
【００３５】
例えば、信号制御システム１１０に故障検知装置を構成して、この故障検知装置から車軸検知装置１６０ａ（ＣＨ１）の送受信装置１２０ａと車軸検知装置１６０ｂ（ＣＨ２）の送受信装置１２０ｂの送受信制御部１２１ａ、１２１ｂ及び判定回路１４１に接続して、送受信制御部１２１ａ、１２１ｂにバースト発信の開始と終了を指示する指令信号を送信し、これに応じた判定回路１４１の判定結果を受信して車軸検知装置の故障の診断をする。
【００３６】
この場合、故障検知装置は、一方の車軸検知装置の送受信制御部（送受信制御部１２１ａ、１２１ｂの一方）にバースト発信する指令を送信している間に、他方の車軸検知装置の判定回路１４１から車両９０の車輪９２が存在する判定結果を受信した場合は、他方の車軸検知装置は故障していないと判断し、車両９０の車輪９２が存在する判定結果を受信しない場合は、他方の車軸検知装置は故障していると判断して連動制御装置に通知する。これにより車軸検知装置の故障発生を監視することができる。
【００３７】
なお、故障検知装置は、送受信制御部にバースト発信する指令信号を送信していない間も故障判定をしてもよい。例えば、車軸検知装置１６０ａ、１６０ｂ（検知子１５０ａ、１５０ｂ）を設置している軌道９９に車両９０の通過が無く、バースト発信する指令信号を送信していないにもかかわらず、何れかの車軸検知装置の判定回路１４１から車両９０の車輪９２が存在する判定結果を受信した場合は、その判定結果を送信している車軸検知装置は故障していると判断することができる。
【００３８】
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、また、そうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００３９】
９０  車両
９２  車輪
９９  軌道
１０１  車軸検知システム
１１０  信号制御システム
１２０ａ  送受信装置（ＣＨ１：第１送受信装置）
１２０ｂ  送受信装置（ＣＨ２：第２送受信装置）
１２１ａ、１２１ｂ  送受信制御部
１３０ａ  送信部（第１送信部）
１３０ｂ  送信部（第２送信部）
１３１ａ、１３１ｂ  発振部
１３２  ゲイン調整部
１３３  送信アンプ
１３４  送信トランス
１４０ａ  受信部（第１受信部）
１４０ｂ  受信部（第２受信部）
１４１  判定回路
１４２  位相検波部
１４３  受信アンプ
１４４  受信トランス
１５０ａ  検知子（ＣＨ１：第１検知子）
１５０ｂ  検知子（ＣＨ２：第２検知子）
１５１ａ  送信検知子（第１送信コイル）
１５１ｂ  送信検知子（第２送信コイル）
１５２ａ  受信検知子（第１受信コイル）
１５２ｂ  受信検知子（第２受信コイル）
１６０ａ  車軸検知装置（ＣＨ１：第１車軸検知装置）
１６０ｂ  車軸検知装置（ＣＨ２：第２車軸検知装置）
【図１】
2020075540.tif 000003
【図２】
2020075540.tif 000004
【図３】
2020075540.tif 000005
【図４】
2020075540.tif 000006