(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
踏切制御子が列車を検知する区間の長さである制御区間長を測定する踏切制御区間長測定器であって、
光又は電波を出射して距離を測定する距離測定部と、
前記距離測定部を制御する制御部と、
踏切制御子による列車有無の検知状態を前記制御部に入力する入力部とを備え、
前記制御部は、前記検知状態が列車無しから列車有りへ変化した時、列車の先頭部までの距離を前記距離測定部によって測定し、該検知状態が列車有りから列車無しへ変化した時、該列車の後尾部までの距離を前記距離測定部によって測定することを特徴とする踏切制御区間長測定器。
【請求項２】
前記距離測定部は、赤外線レーザーを出射して距離を測定するレーザー距離計であることを特徴とする請求項１に記載の踏切制御区間長測定器。
【請求項３】
前記距離測定部による距離測定の方向を換える換向部を有し、
前記制御部は、列車の先頭部までの前記距離を前記距離測定部によって測定した後、前記換向部によって距離測定の方向を換え、該列車の後尾部までの前記距離を該距離測定部によって測定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の踏切制御区間長測定器。
【請求項４】
前記距離測定部を２つ有し、
前記制御部は、列車の先頭部までの前記距離を一方の前記距離測定部によって測定し、該列車の後尾部までの前記距離を他方の前記距離測定部によって測定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の踏切制御区間長測定器。
【請求項５】
前記距離測定部によって測定された列車の先頭部までの距離及び該列車の後尾部までの距離に基づいて制御区間長を算出する演算部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の踏切制御区間長測定器。
【請求項６】
前記演算部は、前記距離測定部が距離を測定した方向と線路に直交する方向との成す角度に応じて、算出する制御区間長を補正することを特徴とする請求項５に記載の踏切制御区間長測定器。
【請求項７】
前記演算部は、列車の先頭部から先頭台車の前輪までの長さに基づいて、算出する制御区間長を補正することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の踏切制御区間長測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、踏切制御子が列車を検知する区間の長さである制御区間長を測定する踏切制御区間長測定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から踏切において、道路交通を遮断する遮断機や、踏切通行者に列車の通過を警報する踏切警報機等が設けられている。遮断機や踏切警報機は、踏切制御装置によって制御される。踏切制御装置は、列車が警報区間に進入したとき、遮断機による遮断や踏切警報機による警報を開始し、列車が警報区間から進出したとき、遮断機による遮断や踏切警報機による警報を終止する。図９に示されるように、警報区間の両端、すなわち始動点及び終止点には、それぞれ踏切制御子が設けられている。各々の踏切制御子は、列車の車軸でレールＲが短絡されたことによって列車を検知し、列車有無の検知状態を踏切制御装置に出力する。フェールセーフ性を保つため、踏切制御子は、列車有無の検知状態を示すリレーを有する。始動点には、レールＲが短絡されたときにリレーの接点が落下する閉電路式の踏切制御子が用いられる。終止点には、レールＲが短絡されたときにリレーの接点が扛上する開電路式の踏切制御子が用いられる。
【０００３】
各々の踏切制御子が列車を検知する区間の長さは、制御区間長として、所定の長さ範囲内になるように管理される。制御区間長は、軌道漏れ抵抗や踏切制御子の電源電圧等の変動によって変化するため、定期的に測定される。制御区間長の測定は、電気検測車の走行によって行われ、電気検測車が走行しない側線での測定や踏切制御子の取替直後等の測定は、測定者によって行われる。測定者は、レールＲを軌道短絡器で短絡し、踏切制御子の動作を確認することをレール方向に所定間隔、例えば１ｍ間隔で繰り返して制御区間長を測定する。このような測定は、測定者が線路内に立ち入って軌道回路を短絡するので、列車が走行しない時間帯に行う必要がある。
【０００４】
測定者の線路内立入を不要にするものとして、線路外から測定した列車速度と、踏切制御子が列車を検知した時間等に基づいて制御区間長を算出するシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このシステムは、制御区間長の算出に、列車の編成両数等のデータを用いるので、列車の違いや増結・減車によって編成両数が変わると、データ変更の作業が必要となる。また、列車が踏切通過時に加減速すると、算出した制御区間長に、列車速度の変化による誤差が生じる。特に、停車駅の近くにある踏切では、この誤差が大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−７３６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するものであり、列車の編成両数及び速度に測定値が影響されない踏切制御区間長測定器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の踏切制御区間長測定器は、踏切制御子が列車を検知する区間の長さである制御区間長を測定するものであって、光又は電波を出射して距離を測定する距離測定部と、前記距離測定部を制御する制御部と、踏切制御子による列車有無の検知状態を前記制御部に入力する入力部とを備え、前記制御部は、前記検知状態が列車無しから列車有りへ変化した時、列車の先頭部までの距離を前記距離測定部によって測定し、該検知状態が列車有りから列車無しへ変化した時、該列車の後尾部までの距離を前記距離測定部によって測定することを特徴とする。
【０００８】
この踏切制御区間長測定器において、前記距離測定部は、赤外線レーザーを出射して距離を測定するレーザー距離計であることが好ましい。
【０００９】
この踏切制御区間長測定器において、前記距離測定部による距離測定の方向を換える換向部を有し、前記制御部は、列車の先頭部までの前記距離を前記距離測定部によって測定した後、前記換向部によって距離測定の方向を換え、該列車の後尾部までの前記距離を該距離測定部によって測定することが好ましい。
【００１０】
この踏切制御区間長測定器において、前記距離測定部を２つ有し、前記制御部は、列車の先頭部までの前記距離を一方の前記距離測定部によって測定し、該列車の後尾部までの前記距離を他方の前記距離測定部によって測定してもよい。
【００１１】
この踏切制御区間長測定器において、前記距離測定部によって測定された列車の先頭部までの距離及び該列車の後尾部までの距離に基づいて制御区間長を算出する演算部を有することが好ましい。
【００１２】
この踏切制御区間長測定器において、前記演算部は、前記距離測定部が距離を測定した方向と線路に直交する方向との成す角度に応じて、算出する制御区間長を補正することが好ましい。
【００１３】
この踏切制御区間長測定器において、前記演算部は、列車の先頭部から先頭台車の前輪までの長さに基づいて、算出する制御区間長を補正することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、光又は電波を出射して列車の先頭部までの距離及び列車の後尾部までの距離を測定するので、測定値が列車の編成両数及び速度に影響されない。距離測定部によって測定された距離に基づいて制御区間長を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る踏切制御区間長測定器のブロック構成図。
【図２】同測定器の斜視図。
【図３】同測定器の配置を示す平面図。
【図４】同測定器による列車の先頭部までの距離測定を示す平面図。
【図５】同測定器による列車の後尾部までの距離測定を示す平面図。
【図６】列車の先頭部と先頭台車の位置関係を示す側面図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る踏切制御区間長測定器のブロック構成図。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る踏切制御区間長測定器のブロック構成図。
【図９】踏切制御子の制御区間長を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る踏切制御区間長測定器を図１及び図２を参照して説明する。踏切制御区間長測定器１は、踏切制御子２の制御区間長を測定するものである。制御区間長は、踏切制御子２が列車Ｔを検知する区間である踏切制御区間の長さである。踏切制御区間長測定器１は、距離測定部３と、距離表示部３１と、制御部４と、入力部５と、換向部６とを備える。距離測定部３は、光を出射して距離を測定する。距離表示部３１は、距離測定部３が測定した距離を表示する。制御部４は、距離測定部３を制御する。入力部５は、踏切制御子２による列車有無の検知状態を制御部４に入力する。換向部６は、距離測定部３による距離測定の方向を換える。
【００１７】
列車Ｔが踏切制御区間に進入した時、踏切制御子２による列車有無の検知状態が列車無しから列車有りへ変化する。制御部４は、入力部５から入力された検知状態が列車無しから列車有りへ変化した時、列車Ｔの先頭部までの距離を距離測定部３によって測定する。制御部４は、換向部６によって距離測定の方向を換える。列車Ｔが踏切制御区間から進出した時、踏切制御子２による列車有無の検知状態が列車有りから列車無しへ変化する。制御部４は、入力部５から入力されたこの検知状態が列車有りから列車無しへ変化した時、列車Ｔの後尾部までの距離を距離測定部３によって測定する。距離測定部３によって測定されたこれらの距離に基づいて制御区間長を算出することができる。
【００１８】
各構成をさらに詳述する。距離測定部３は、距離を測定する対象物に光を出射し、対象物で反射された光を受光し、光を出射してから反射光を受光するまでの時間に基づいて対象物までの距離を測定するものである。距離測定部３から出射される光は、略水平である。距離測定部３は、三脚６１によって列車Ｔの車両床面よりも高く、列車Ｔの車窓よりも低い高さに支持される。本実施形態では、距離測定部３は、レーザー距離計であり、赤外線レーザーを出射して距離を測定する。赤外線レーザーの出力は、レーザー光が人の目に入っても問題無いレベルとされる。距離測定部３は、電波を出射して距離を測定するものであってもよく、例えば、ミリ波を出射して距離を測定するミリ波レーダーであってもよい。距離表示部３１は、液晶表示装置であり、本実施形態では、レーザー距離計の筐体上に設けられる。
【００１９】
制御部４は、ＣＰＵ等から成り、入力部５の筐体内に収容される。制御部４をリレー等で構成してもよい。
【００２０】
入力部５は、２対の入力端子５１と、踏切制御子２のリレー接点と入力端子５１との間に接続される電線５２と、測定者による入力操作を受けるスイッチ５３、５４とを有する。入力部５の筐体上には、踏切制御区間長測定器１の電源スイッチ５５が設けられる。２対の入力端子５１のうち１対は、閉電路式の踏切制御子２との接続に用いられ、他の１対は、開電路式の踏切制御子２との接続に用いられる。１対の入力端子５１をスイッチ等によって閉電路式用と開電路式用に切換えるように構成してもよい。踏切制御子２が列車有無の検知状態を表示するランプを有する場合、入力部５は、そのランプの発光を受光素子によって光電変換して入力してもよい。また、入力部５は、フォトカプラを介して踏切制御子２のリレー接点と入力端子５１とを接続してもよい。このような光の利用により、踏切制御子２と入力部５とが電気的に絶縁される。スイッチ５３は、踏切制御区間長測定器１の状態をリセットするリセットスイッチであり、スイッチ５４は、踏切制御区間長測定器１による測定を開始するスタートスイッチである。
【００２１】
換向部６は、距離測定部３を三脚６１に対して換向するモータ６２を有する。モータ６２の動作は、制御部４によって制御される。列車Ｔが踏切を通過する方向を入力するスイッチ６３を操作することによって、モータ６２による距離測定部３の換向方向が切り替えられる。手動で距離測定部３を換向する場合には、ストッパ６４による距離測定部３の固定を解除するスイッチ６５が操作される。三脚６１は、正面を示すマーク６６を有し、設置の際には、マーク６６が線路に向けられる。
【００２２】
踏切制御区間長測定器１の配置を図３を参照して説明する。踏切制御区間長測定器１は、踏切制御区間の中心線Ｃ上の軌道中心線からＹ［ｍ］離れた位置に配置される。踏切制御区間長測定器１の位置は、列車の通過に支障しないように線路の建築限界外とされる。踏切制御区間長測定器１を使用する測定者の安全を考慮して、軌道中心線との離隔距離Ｙは、例えば３ｍとされる。離隔距離Ｙは、通過する列車の車体側面までの距離を距離測定部３によって測定し、その測定値に基づいて算出してもよい。踏切制御区間長測定器１は、線路に正面を向けて配置される。踏切制御区間長測定器１の向きを調整するため、踏切制御区間長測定器１に照準器を設けてもよい。
【００２３】
踏切制御区間長測定器１で距離を測定するとき、距離測定部３は、列車が来る方向に換向される。距離測定部３による距離測定の方向、すなわち、距離測定部３が光を出射する方向は、レールＲに直交する方向（マクラギ方向）と角度θを成す。距離測定部３による最小測定距離を中心線Ｃからレール方向にＸｍｉｎ［ｍ］、列車の車幅をＷ［ｍ］とすると、次式で示される関係がある。
【００２４】
（Ｙ−Ｗ／２）ｔａｎθ＝Ｘｍｉｎ
【００２５】
したがって、角度θは次式により求められる。
【００２６】
θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｘｍｉｎ／（Ｙ−Ｗ／２））
【００２７】
Ｘｍｉｎ＝７．５、Ｙ＝３、Ｗ＝３とすると、θ≒７８．７°となる。
【００２８】
閉電路式の踏切制御子においては、踏切制御区間の中心線Ｃからレール方向に約７．５ｍの位置のレールＲに着送電施設（図示せず）が設けられている。距離測定部３にレーザーポインタのような可視光レーザー照射器を所定の俯角をつけて設け、着送電施設の近傍に可視光レーザーを一時的に照射することによって、距離測定部３の向きを目視で確認してもよい。
【００２９】
距離測定部３による最大測定距離を中心線Ｃからレール方向にＸｍａｘ［ｍ］とすると、Ｘｍａｘは次式により求められる。
【００３０】
Ｘｍａｘ＝（Ｙ＋Ｗ／２）ｔａｎθ
【００３１】
この式に、Ｙ＝３、Ｗ＝３、θ≒７８．７°を代入すると、Ｘｍａｘ≒２２．４５［ｍ］となる。
【００３２】
すなわち、距離測定部３は、踏切制御区間の中心線Ｃから７．５ｍ〜２２．４５ｍの範囲３２において、踏切制御区間に進入する列車の先頭部までの距離を測定する。また、対称性により、距離測定部３は、踏切制御区間の中心線Ｃから反対側に７．５ｍ〜２２．４５ｍの範囲において、踏切制御区間から進出する列車の後尾部までの距離を測定する。距離を測定する範囲は、これに限定されず、踏切制御区間に応じて適宜設定してもよい。
【００３３】
踏切制御区間長測定器１による制御区間長の測定について、図４及び図５を参照して説明する。図４に示されるように、列車Ｔが図の右から左に走行する場合（白抜き矢印の方向）、距離測定部３は、踏切制御区間の中心線Ｃから右に角度θの方向に向けられる。列車Ｔが踏切制御区間に進入した時、踏切制御子２による列車有無の検知状態が列車無しから列車有りへ変化する。制御部４は、入力部５から入力された検知状態の変化をトリガーとして、距離測定部３に光を出射させる。出射された光は、列車Ｔの先頭部によって反射され、距離測定部３によって受光される。距離測定部３は、光を出射してから反射光を受光するまでの時間に基づいて列車Ｔの先頭部までの距離ｒ１を測定する。測定された距離ｒ１は、距離表示部３１に表示される。
【００３４】
次に、図５に示されるように、制御部４は、換向部６によって距離測定部３を踏切制御区間の中心線Ｃから左に角度θの方向に換向する。列車Ｔが踏切制御区間から進出した時、踏切制御子２による列車有無の検知状態が列車有りから列車無しへ変化する。制御部４は、入力部５から入力された検知状態の変化をトリガーとして、距離測定部３に光を出射させる。出射された光は、列車Ｔの後尾部によって反射され、距離測定部３によって受光される。距離測定部３は、光を出射してから反射光を受光するまでの時間に基づいて列車Ｔの後尾部までの距離ｒ２を測定する。測定された距離ｒ２は、距離表示部３１に表示される。
【００３５】
踏切制御子の制御区間長Ｌは、次式により算出される。制御区間長Ｌの算出は、測定者が行ってもよく、測定データを入力したコンピュータ等によって行ってもよい。
【００３６】
Ｌ＝Ｘ１＋Ｘ２＝（ｒ１＋ｒ２）ｓｉｎθ
【００３７】
θ＝７８．７°を代入すると、制御区間長Ｌは、次のようになる。
【００３８】
Ｌ≒（ｒ１＋ｒ２）×０．９８
【００３９】
Ｘ１＋Ｘ２と、（ｒ１＋ｒ２）との差の約２％は、許容誤差範囲内であるので、角度θに応じた補正（ｓｉｎθ倍）を省略し、Ｌ≒Ｘ１＋Ｘ２と近似してもよい。
【００４０】
図４乃至図６に示されるように、列車Ｔの先頭部が距離測定部３から出射された光を反射する位置と、先頭台車の前輪Ｆが軌道回路を短絡する位置は、レール方向に長さＸ３だけ異なる。同様に、列車Ｔの後尾部が距離測定部３から出射された光を反射する位置と、後尾台車の後輪が軌道回路を短絡する位置は、レール方向に長さＸ３だけ異なる。このため、制御区間長Ｌを長さ２×Ｘ３だけ長くなるように補正してもよい。列車の先頭部から先頭台車までの長さＸ３は列車による相違が小さく、この補正を省略してもデータの一貫性が確保されるので、この補正を省略してもよい。
【００４１】
本実施形態に係る踏切制御区間長測定器１によれば、光を出射して列車の先頭部までの距離及び列車の後尾部までの距離を測定するので、測定値が列車の編成両数及び速度に影響されない。
【００４２】
距離測定部３としてのレーザー距離計が赤外線レーザーを出射するので、レーザー光が人の目に入っても眩しくならない。また、レーザー距離計は、ミリ波レーダーよりも一般的に低コストである。
【００４３】
換向部６が距離測定部３を換向し、列車の先頭部までの距離及び列車の後尾部までの距離を測定するので、距離測定部３が１つ有ればよく、踏切制御区間長測定器１が低コストとなる。
【００４４】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る踏切制御区間長測定器を図７を参照して説明する。第１の実施形態と同等の箇所には同じ符号を付している。本実施形態の踏切制御区間長測定器１は、第１の実施形態と同様の構成に加え、演算部７と、表示部８と、記憶部９とを有し、制御区間長Ｌを演算部７によって算出する点が第１の実施形態と異なる。距離測定部３によって測定された距離は、演算部７に入力される。表示部８は、演算部７によって算出された制御区間長Ｌを表示する。記憶部９は、演算部７によって算出された制御区間長Ｌを保存する。距離表示部３１は、省略しても構わない。
【００４５】
演算部７は、ＣＰＵ等から成る。制御部４がＣＰＵを有する場合、制御部４と演算部７がＣＰＵを共用してもよい。表示部８は、液晶表示装置等の文字表示装置である。記憶部９は、半導体メモリ又はハードディスク等の記憶装置である。記憶部９に保存されたデータを外部のパソコン等から読み出せるようにインターフェースを設けてもよい。
【００４６】
本実施形態の踏切制御区間長測定器１において、演算部７は、距離測定部３によって測定された列車Ｔの先頭部までの距離ｒ１及び列車Ｔの後尾部までの距離ｒ２に基づいて制御区間長Ｌを算出する。演算部７は、距離測定部３が距離を測定した方向と線路に直交する方向との成す角度θに応じて算出する制御区間長Ｌを補正する。この補正を含む制御区間長Ｌの算出式は、次式の通りである。角度θは、予め記憶部９に保存され、演算部７によって参照される。
【００４７】
Ｌ＝Ｘ１＋Ｘ２＝（ｒ１＋ｒ２）ｓｉｎθ
【００４８】
演算部７は、列車の先頭部から先頭台車の前輪までの長さＸ３に基づいて、算出する制御区間長Ｌを次式で示されるように補正する。長さＸ３は、予め記憶部９に保存され、演算部７によって参照される。
【００４９】
Ｌ＝（ｒ１＋ｒ２）ｓｉｎθ＋２×Ｘ３
【００５０】
本実施形態の踏切制御区間長測定器１によれば、演算部７が制御区間長Ｌを算出するので、制御区間長Ｌの測定が省力化される。また、演算部７が制御区間長Ｌを補正するので、人手をかけずに制御区間長Ｌの測定精度が向上する。
【００５１】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る踏切制御区間長測定器を図８を参照して説明する。第２の実施形態と同等の箇所には同じ符号を付している。本実施形態の踏切制御区間長測定器１は、第２の実施形態と同様の構成を有し、２つの距離測定部３ａ、３ｂを有するとともに、換向部６を有しない点が相違する。距離測定部３ａ、３ｂによって測定された距離は、それぞれ距離表示部３１ａ、３１ｂに表示されるとともに、演算部７に入力される。距離表示部３１ａ、３１ｂは、省略しても構わない。
【００５２】
本実施形態の踏切制御区間長測定器１において、制御部４は、列車Ｔの先頭部までの距離を一方の距離測定部３ａによって測定し、列車Ｔの後尾部までの距離を他方の距離測定部３ｂによって測定する。
【００５３】
本実施形態の踏切制御区間長測定器１によれば、２つの距離測定部３ａ、３ｂを有するので、第２の実施形態よりもコストが高くなるが、換向部６を有しないので、可動部分が減り、信頼性が向上する。
【００５４】
なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、距離測定部３と入力部５とを一体構成にしてもよい。また、制御区間長Ｌは、三角関数を用いて補正する代わりに、ピタゴラスの定理を用いて補正してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１  踏切制御区間長測定器
３、３ａ、３ｂ  距離測定部
４  制御部
５  入力部
６  換向部
７  演算部
【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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【図８】
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【図９】
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