(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
線路を切換える分岐器の分岐状態によってスイッチ信号を出力するスイッチ手段と、
線路内に埋設され、前記スイッチ手段のスイッチ信号に応じた信号を線路上の保守用車両に送信する地上子と、を有する保守用車割出防止装置の地上装置において、
前記地上子は、
共振回路を有し、保守用車両からの電磁誘導による断続信号を受信し、整流して電源とする電源手段と、
断続された信号を検波してクロック信号とする検波手段と、
前記スイッチ手段のスイッチ信号によって進路開通のときは開通コード信号を生成し、進路非開通のときは非開通コードを生成するコード生成手段と、
前記コード生成手段によって生成されたコード信号によって前記断続された信号の残響を制御する残響制御手段と、を有するものであり、
前記スイッチ手段は、
前記分岐器の分岐状態によって１次側への通電が制御されるトランスと、
前記トランスの２次側に更に３次巻線を加え、この３次巻線に前記トランスへの通電による電圧誘起によって作動するリレーと、を有し、
前記リレーのリレー接点によってスイッチ信号を出力するものであることを特徴とする保守用車割出防止装置の地上装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉄道線路を走行する保守用車両の割出事故を防止し、安全確保に用いられる保守用車割出防止装置の地上装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道線路においては、本線と側線との間に保守用車両の進行方向を制御するために分岐器が設けられている。分岐器は鉄道保守用車両の進行方向を規定し、所定の方向にのみ保守用車両を進行させるものである。このような分岐点においては本線を保守用車両が通過する際には本線側に、側線から本線へ、又は本線から側線へ保守用車両が出ていく際には分岐器が側線側に切換えられる。しかし分岐器が本線側に切換えられているにもかかわらず側線から保守用車両が誤って分岐器に進入すると、割出事故が発生し、その保守用車両は脱線したり分岐器や線路を破損することとなる。従って誤った方向から保守用車両が進入しないようにする必要があり、このような事故を未然に防ぐため、誤って保守用車両が進入したときに保守用車両を非常停止させるための保守用車割出防止装置が用いられている。
【０００３】
このような従来の保守用車割出防止装置としては、例えば分岐器の手前に光電変換器や超音波探知器を用いて進行方向の保守用車両を検出し、分岐器が保守用車両の進行方向に分岐していないときに保守用車両に非常停止をかけるものや、地上に設けた接触片に車体の接触片が接触したときに非常停止するようにした装置が知られている。
【０００４】
又特開平９−４８３４８号公報に示されるように、分岐器の手前に地上子を埋設し、保守用車両上の車上子から電波を地上子に向けて送信し、地上子からの応答を受信して分岐器が進行方向に分岐していない方向からの保守用車両の進入を禁止するようにした装置も用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら光電変換器や超音波探知器等を地上に設置して保守用車両を非常停止させる従来の保守用車割出防止装置によれば、地上の光電変換器等に電源を供給するために配線を施す必要がある。多数の分岐器に夫々このような配線をすると、工事費用が高くなるという欠点があった。又悪天候下で使用した場合の信頼性が劣るという欠点があった。更に接触片と摺動子を用いる保守用車割出防止装置においては機械的な接触を伴うため、信頼性が低く、機械的な寿命を配慮する必要があるという欠点があった。
【０００６】
又特開平９−４８３４８号の保守用車割出防止装置ではこのような問題点は解決できるが、一定の通信エリアを確保する必要がある。又長距離通信において地上子に十分な電源を供給しようとすると大電力で送信信号を伝送する必要があり、他の設備への影響が問題になるという欠点があった。
【０００７】
本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであって、地上の装置に地上から電源を供給する必要がなく、他の設備に影響を及ぼすことなく、安全で確実に動作することができる保守用車割出防止装置の地上装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１の発明は、線路を切換える分岐器の分岐状態によってスイッチ信号を出力するスイッチ手段と、線路内に埋設され、前記スイッチ手段のスイッチ信号に応じた信号を線路上の保守用車両に送信する地上子と、を有する保守用車割出防止装置の地上装置において、前記地上子は、共振回路を有し、保守用車両からの電磁誘導による断続信号を受信し、整流して電源とする電源手段と、断続された信号を検波してクロック信号とする検波手段と、前記スイッチ手段のスイッチ信号によって進路開通のときは開通コード信号を生成し、進路非開通のときは非開通コードを生成するコード生成手段と、前記コード生成手段によって生成されたコード信号によって前記断続された信号の残響を制御する残響制御手段と、を有するものであり、前記スイッチ手段は、前記分岐器の分岐状態によって１次側への通電が制御されるトランスと、前記トランスの２次側に更に３次巻線を加え、この３次巻線に前記トランスへの通電による電圧誘起によって作動するリレーと、を有し、前記リレーのリレー接点によってスイッチ信号を出力することを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図２は本発明の実施の形態による保守用車割出防止装置の全体構成を示す概略図、図３は鉄道の軌道と軌道上を走行する保守用車両を示す図である。これらの図に示すように本線１と側線２との分岐部分には保守用車両を分岐するための分岐器３が設けられる。分岐器３は図示のように本線上で分岐器３の位置をそのまま通過する位置と、側線２から本線１へ、又は本線１から側線２へ進行する位置とを切換えるものである。分岐器３には保守用車両の進行方向を変化させる転換検知スイッチ４が取付けられる。転換検知スイッチ４は切換えによって矢印方向に移動する永久磁石５と、その側方に永久磁石５の接近によって接点を閉成するためのリードスイッチ６，７を有するスイッチ手段である。８，９は夫々本線１，側線２を矢印方向に走行してくる保守用車両を示している。リードスイッチ６，７はライン１１，１２を介して、地上子１３，１４に連結される。地上子１３，１４は分岐器３とは所定距離だけ隔たった本線１及び側線２に埋設され、後述するように保守用車両からの信号を受けて接点の開閉によって異なるコード信号を発生させるものである。図３の状態ではリードスイッチ６はオンとなって本線１上を通過する方向が開通状態、リードスイッチ７はオフとなって側線２から本線１へ進行する保守用車両９に対して非開通状態となる。
【００１３】
地上子１３，１４は同一の構成であるので、以下地上子１３の構成を図１のブロック図を用いて説明する。本図において地上子１３は地上の面に向けてコイルＬ１が設けられ、このコイルＬ１とコンデンサＣ１と共に並列共振回路２１が構成される。並列共振回路２１には整流回路２２及び検波回路２３が接続される。並列共振回路２１及び整流回路２２は共振回路２１に得られる交流信号を整流・平滑して地上子１３の各部に電源として供給する電源手段である。又検波回路２３は共振回路２１に得られる信号を検波してクロック信号として各部に供給する検波手段である。地上子１３には更に検波回路２３からのクロック信号に基づいてリードスイッチ６の接点の開閉状態により所定のコードを生成するコード生成回路２４と、コード生成回路２４によって生成された信号により共振回路２１の両端を短絡又は開放し、残響を短時間で停止又は残響を維持するため残響制御手段としてシャント回路２５が設けられている。ここでリードスイッチ６の接点が閉成状態では、コード生成回路２４により発生するコードは例えば「１０１０」とし、リードスイッチ６の接点が開放状態では、コード生成回路２４の発生コードは「１１００」とする。
【００１４】
さて保守用車両８には車上装置が設けられる。車上装置は、保守用車両の床下に設けられ地上子と交信するための車上子３１と、コントローラ３２，非常停止ブレーキ装置（ＥＢ装置）３３，警報ユニット３４を有している。車上子３１は一定周波数のキャリアを所定の周期で断続し、送信コイルを介して電磁結合により地上子にこの信号を送信する送信部と、地上子からの残響振動を受信する受信部が設けられる。受信部は残響振動の有無のパターンによって分岐器３が開通状態と非開通状態のいずれかを判別するものであり、判別出力はコントローラ３２に与えられる。コントローラ３２はこの判別信号に基づいて運行の停止又は走行を出力するものである。非常停止ブレーキ装置３３は進入禁止状態のとき保守用車両がその分岐器３に向けて進行している場合に、保守用車両を非常停止させるものであり、警報ユニット３４はブザーや表示器で非常停止状態を報知するものである。
【００１５】
図４は地上子の詳細な構成を示す回路図である。この実施の形態による地上子１３は受信用のコイルＬ１に複数のコンデンサが接続されて共振回路２１を構成しており、共振回路２１の両端にツェナダイオードＤ１，Ｄ２が接続され、整流・検波回路４１に接続される。整流・検波回路４１は共振回路２１の両端に得られる断続した高周波を整流・平滑して各部に電源として供給する電源手段と、高周波を検波し出力端子よりクロック信号を出力する検波手段の機能を有するＩＣ回路である。整流・検波回路４１のクロック信号はインバータ４２を介して積分回路４３，インバータ４４に入力され、更にＤフリップフロップ４５に与えられる。Ｄフリップフロップ４５はこのクロック信号を分周するものであり、そのＱバー出力は更にＤフリップフロップ４６に与えられる。一方リードスイッチ６の接点信号は一端が接地されており、他端はダイオードＤ３，Ｄ４の中点に接続され、プルアップ抵抗を介して電源Ｖccに接続され、更にインバータ４７の入力端に接続されている。インバータ４７，４８はリードスイッチ６のスイッチ信号を論理回路のロジック信号とするものである。インバータ４７の出力はナンド回路４９の一方の入力端に、インバータ４８の出力はＤフリップフロップ４６のクリア入力端に入力される。ナンド回路４９の他方の入力端にはＤフリップフロップ４５のＱ出力が与えられ、その論理積出力がノア回路５０に入力される。ノア回路５０の他方の入力端にはＤフリップフロップ４６のＱバー出力が入力されている。一方インバータ４４の出力は直接及び積分回路５１を介してナンド回路５２に入力される。ナンド回路５２はクロック信号に同期した幅の狭いパルスを形成するものであり、その出力はインバータ５３を介してナンド回路５４の一方の入力端に与えられる。ナンド回路５４の他方の入力端はノア回路５０の出力が接続されており、その論理積信号はインバータ５５を介してシャント回路２５に与えられる。シャント回路２５は図示のように２つのＭＯＳＦＥＴによって構成されており、導通時に共振回路２１の両端を短絡するものである。
【００１６】
次にこの実施の形態の動作について図５，図６のタイムチャートを参照しつつ説明する。図５（ａ）〜（ｏ），図６（ａ）〜（ｏ）は図１，図４のａ〜ｏの波形を示している。図５はリードスイッチがオン、図６はリードスイッチがオフ状態のタイムチャートである。保守用車両の車上子は一定のキャリア周波数、例えば２４５ＫＨｚを４．９ＫＨｚの低周波で断続して図示しない送信コイルを駆動している。図５（ａ）は車上子より出力される信号を示しており、保守用車両８が地上子１３の位置に到来すると、保守用車両の車上子３１よりキャリアが断続された信号が地上子１３内に送信される。地上子１３の共振回路２１にこの誘導磁界を受けると、整流・検波回路４１はこの波形を整流して各部に電源として供給し、そのクロック出力端子より図５（ｂ）に示すクロック信号を出力する。この信号はインバータ４２によって反転され、図５（ｄ）に示すように積分回路４３によって積分される。更にこの信号をインバータ４４によって反転することによってＤフリップフロップ４５には図５（ｅ）に示す波形が入力される。そしてＤフリップフロップ４５はこれを分周し、そのＱバー出力がＤフリップフロップ４６のクロックとして加わる。
【００１７】
さてリードスイッチ６がオン、即ち分岐器３が開通状態では、インバータ４７の入力側は接地されているためＬレベルとなっている。従ってインバータ４８の出力もＬレベルであり、Ｄフリップフロップ４７のクリア入力端にはＬレベルが入力される。そのためＤフリップフロップ４６は動作せず、そのＱバー出力は図５（ｈ）に示すように常にＨレベルとなる。又図５（ｅ），（ｉ）に示すようにインバータ４４の出力とその積分後の出力との論理積をとることにより、図５（ｊ）に示す信号が得られる。これをインバータ５３によって図５（ｋ）のように反転して、ナンド回路５４の一方の入力端に入力する。一方ノア回路５０の一方の入力側は図５（ｈ）に示すように常にＨレベルであり、他方の入力端にはＤフリップフロップ４５のＱバー出力が反転して入力されるので、ノア回路５０の出力は図５（ｌ）のようになる。この論理積によりナンド回路５４は図５（ｍ）のような信号を出力し、これを反転して図５（ｎ）に示すシャントパルスが生成される。シャントパルスがＨレベルのときには共振回路２１の両端が短絡されるため、コイルの両端の出力波形は図５（ｏ）に示すように残響が１周期毎にが交互に生じ、これをコード信号「１０１０」として車上子側に伝送することができる。
【００１８】
次に分岐器３が非開通のとき、即ちリードスイッチ６がオフ状態のときの動作について図６を用いて説明する。この場合にも、共振回路２１の両端に入力があれば図６（ａ）〜（ｇ）に示すように前述の場合とほぼ同様の動作を行う。インバータ４７の入力はプルアップ抵抗によってＨレベルとなり、インバータ４８の出力もＨレベルとなる。従ってＤフリップフロップ４６のクリア入力端も常にＨレベルとなり、Ｄフリップフロップ４６のＱバー出力端からは図６（ｈ）に示すように基準クロックの４分周波形が出力される。この場合にはインバータ４７の出力はＬレベルであり、ナンド回路４９の出力は常にＨレベルであるため、Ｄフリップフロップ４６のＱバーの反転出力がノア回路５０の出力側に得られる。従ってこの出力とインバータ５３の出力の論理積によってナンド回路５４には図６（ｍ）に示す信号が得られ、これを反転してシャントパルスが生成される。従って共振回路のコイルの両端の出力波形は図６（ｏ）に示すものとなり、残響の有無が２周期毎に交互に生じる。こうしてコード信号「１１００」が電源が供給されている限り連続して出力されることとなる。このように残響の出力パターンを変化させることにより、保守用車両側の車上子は分岐器の開通又は非開通のいずれかを判別することができる。
【００１９】
尚この実施の形態ではリードスイッチの接点信号を入力とし、フリップフロップとゲート回路から成る論理回路によって所定の出力パターンを発生させて残響制御のシャントパルスを生成しているが、接点信号に基づいてあらかじめ設定されたいずれかのパターンを出力してクロック信号に同期したシャントパルスを生成するものであれば足りる。例えば２種類のシャントパルスのパターンを保持したメモリや、シャントパルスのパターンをプリセットしたシフトレジスタ等を用いて、クロック信号に応じてこれを読出すことにより、シャントパルスを形成することができる。又２種類のコード信号もこの実施の形態に示したものだけでなく、他のコード信号を用いてもよいことはいうまでもない。
【００２０】
尚この実施の形態ではリードスイッチの接点のオンオフの情報のみをコード化して地上子側に伝送するようにしているが、入力端子及びデータのパターン数を増加させることによって地上設備の種々の情報を車上子側に伝送するように構成することもできる。
【００２１】
又この実施の形態ではスイッチ手段としてリードスイッチを用いている。リードスイッチを用いた場合には、真空のガラス内に接点が封入されているため、空気の不純物により劣化せず、信頼性が高く長寿命であるという利点がある。スイッチ手段としてリードスイッチだけでなく、リミットスイッチ等他の形態のスイッチを用いることもできる。
【００２２】
尚この実施の形態において車両を保守用車両として説明しているが、客車や列車，電車に置き換えてもよいことはいうまでもない。又この実施の形態では、転換検知スイッチとしてマグネット及びリードスイッチを用い、分岐器の切換信号をリードスイッチによって得るようにしているが、分岐器の定位／反位用の表示回路用の絶縁トランスに３次巻線をほどしたものを用い、その３次巻線の電圧誘起をリレー等によって検知して分岐器の位置信号を地上子に転送するようにしてもよい。
【００２３】
図７はこの転換検知スイッチの絶縁トランスを示す図であり、分岐器の切換えによってトランス６０の１次側に交流電圧が通電される。このトランス６０の２次側には本来の転換完了信号を用いる図示しない回路が接続されている。この実施の形態ではこのトランス６０に更に２次側に３次巻線を加えリレー６１を接続する。そしてこのリレー６１の接点信号を前述した地上子１３又は１４に転送するものとする。こうすればリードスイッチを用いることなく分岐器の切換信号を伝送することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本願の請求項１の発明によれば、分岐器の近傍に地上子を敷設する際にも地上子に電源を供給する必要がなく、保守用車両が地上子が埋設された位置に達したときにだけ、保守用車両の車上子から電力を伝送することができる。地上子は電力が供給されると、分岐器の状態をコード化して返送するため、保守用車両上で分岐器の状態を高精度で認識することができる。そして保守用車両側で保守用車両が進行している方向の分岐器が非開通状態と判断すれば保守用車両を非常停止することができる。又電磁誘導による非接触データ通信であるため、耐ノイズ性に優れているという効果がある。又分岐器の信号を接点入力信号としているため、地上子とスイッチ手段のインターフェースの構成を簡略化することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による地上子の構成を示すブロック図である。
【図２】この実施の形態による保守用車割出防止装置の全体構成を示す概略図である。
【図３】この実施の形態による保守用車割出防止装置の鉄道の軌道を示す図である。
【図４】地上子の構成を示す回路図である。
【図５】この実施の形態の各部の波形を示すタイムチャート（その１）である。
【図６】この実施の形態の各部の波形を示すタイムチャート（その２）である。
【図７】本発明の第２の実施の形態のスイッチ手段を示す図である。
【符号の説明】
１  本線
２  側線
３  分岐器
４  転換検知スイッチ
５  永久磁石
６，７  リードスイッチ
８，９  保守用車両
１１，１２  ライン
１３，１４  地上子
２１，４６，４８  共振回路
２２  整流回路
２３，４９  検波回路
２４  コード生成回路
２５  シャント回路
３１  車上子
３２  コントローラ
３３  非常停止ブレーキ装置
３４  警報ユニット
４１  整流・検波回路
４２，４４，４７，４８，５５  インバータ
４３，５１  積分回路
４５，４６  Ｄ型フリップフロップ
４９，５４  ナンド回路
５０  ノア回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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