(57)【要約】【課題】電気転轍機における電動アクチュエータがトングレールを確実に転換せしめたか否かを監視する転換監視方法を提供する。【解決手段】基本レール２と、この基本レール２に不動に連結された電動アクチュエータ１１と、電動アクチュエータ１１の可動部に連結されたトングレール４とを備える電気転轍機１において、トングレール転換時前後のトングレール４の静的状態と、トングレール転換作動時のトングレール４の動的挙動を、電動アクチュエータ１１とトングレール４を連結する力伝達要素に加わる力の大きさにより観測し、電気転轍機の稼働状況および稼動経歴を監視すること。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本レールと、この基本レールに不動に連結された電動アクチュエータと、電動アクチュエータの可動部に連結されたトングレールとを備える電気転轍機において、
トングレール転換時前後のトングレールの静的状態と、トングレール転換作動時のトングレールの動的挙動を、電動アクチュエータとトングレールを連結する力伝達要素に加わる力の大きさにより観測し、電気転轍機の稼働状況および稼動経歴を監視することを特徴とする電気転轍機における転換監視方法。
【請求項２】
力伝達要素に加わる力の大きさを、その力伝達要素に設けた歪みセンサにより計測される電気信号として求めることを特徴とする、請求項１に記載の電気転轍機における転換監視方法。
【請求項３】
稼働状況が、電気転轍機における転換動作の直前から直後に至る転換動作状態である、請求項１記載の電気転轍機における転換監視方法。
【請求項４】
稼働経歴が、稼働状況における力伝達要素に加わる力の大きさ、もしくは、それに対応する電気信号の記録情報である、請求項１記載の電気転轍機における転換監視方法。
【請求項５】
基本レールと、この基本レールに不動に連結された電動アクチュエータと、電動アクチュエータの可動部に連結されたトングレールとを備える電気転轍機において、
電動アクチュエータの可動部の動きを、トングレールに伝達する力伝達機構における複数の力伝達要素のいずれかに設けられた、その力伝達要素に加わる力の大きさを計測する電気センサと、その電気センサの実時間出力信号をもって、トングレール転換作動時の稼働状況を監視するとともに、実時間電気信号の記録信号をもって、トングレール転換作動時の稼動経歴を監視する、電気転轍機稼働監視手段とを設けたことを特徴とする電気転轍機における転換監視装置。
【請求項６】
力伝達要素が、基本レールと電動アクチュエータを不動に連結する連結部材である、請求項５記載の電気転轍機における転換監視装置。
【請求項７】
力伝達要素が、電動アクチュエータの可動部とトングレールを連結する連結部材である、請求項５記載の電気転轍機における転換監視装置。
【請求項８】
連結部材が、電動アクチュエータにおける出力軸である動作杆である、請求項７記載の電気転轍機における転換監視装置。
【請求項９】
連結部材が、電動アクチュエータにおける出力軸とトングレールを連結する連結杆、もしくはその延長杆である、請求項７記載の電気転轍機における転換監視装置。
【請求項１０】
連結杆部材が、力伝達機構内におけるトングレール静止時に、トングレールを基本レールに押圧する弾性部材をなしている、請求項５〜９のいずれかに記載の電気転轍機における転換監視装置。
【請求項１１】
電気センサーが、力伝達要素に加わる力の大きさに応じた電気信号を出力する歪みゲージである、請求項５〜１０のいずれかに記載の電気転轍機における転換監視装置。
【請求項１２】
歪みゲージが、力伝達要素の軸線に軸線を合致させた円孔の周面に設けられている、請求項１１に記載の電気転轍機における転換監視装置。
【請求項１３】
歪みゲージが、力伝達要素の軸線と板面と直交し、かつその板面の中心と周縁に、力伝達要素の軸線に加わる荷重を加えるようになっている歪み板の板面に設けられている、請求項１１に記載の電気転轍機における転換監視装置。
【請求項１４】
歪みゲージが、複数の歪みゲージを相補的に組み合わせて、力伝達要素の軸線に加わる荷重のみに応じた電気信号を出力するようになっている、請求項１２〜１３のいずれかに記載の電気転轍機における転換監視装置。
【請求項１５】
電気転轍機稼働監視手段が、電気センサの出力信号を実時間処理して、トングレール転換作動時の稼働状況を監視制御するとともに、電気センサーの出力信号を不揮発メモリーに記録してトングレール転換作動時の稼動経歴を監視制御する、マイクロプロセッサーと不揮発メモリーを備えたデジタル制御回路である、請求項５〜１４のいずれかに記載の電気転轍機における転換監視装置。
【請求項１６】
デジタル制御回路が、電気転轍機に接続して、トングレール転換作動時の稼働状況を監視制御する制御回線と、電気センサーの出力信号を受信する制御回線と、トングレール転換作動時の稼働状況と稼動経歴を監視し、中央監視制御装置と通信する通信手段を備えてなる請求項１５に記載の電気転轍機における転換監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気転轍機における転換監視方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電気転轍機においては、その駆動部をトングレールに連結して、トングレールを転換駆動するとともに、転換後のトングレールを、カム機構などを介して、適正位置に保持した後、トングレールを、基本レールに移動不能に仮錠する駆動用の鎖錠機構と、別途設けた不動の計測部とトングレールを連結して、トングレールの位置情報を伝達する位置計測用の鎖状機構を備えている。
【０００３】
トングレールに連結された計測用の鎖状機構には、従来の電気転轍機における転換監視手段として一般的な位置検出用のリミットスイッチや、リニアセンサ、リニアエンコーダ等の長さ測定電気センサを設け、計測固定部とのトングレールとの相対位置を検出して、確実な転換動作が行われたかどうかの転換状態を監視している。
【０００４】
電気転轍機における転換動作時のトングレールの挙動を、マイクロホンを利用して監視する転換監視手段も提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３９７９２号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
転轍機を手動式から電気式に移行するに際しては、電気転轍機における電動アクチュエータが、トングレールを確実に転換させたた否かを監視する必要がある。
【０００７】
手動式転轍機においては、トングレールと転換操作用の手動レバーとが、直結的に鎖状機構を形成しており、遠方に位置しているトングレールの挙動は、実時間で手動レバーの挙動に反映されるので、手動レバー側において、転換操作したにも拘わらず、トングレール側において転換がなされていないというような、転換誤動作を生じる恐れはない。
【０００８】
しかし、電動アクチュエータによりトングレールを転換させる場合には、転換時のトングレールの挙動を、電動アクチュエータの作動状況とは別個に監視する必要がある。
【０００９】
例えば、従来は、トングレールを駆動する駆動用の鎖状機構とは別に、トングレールと基本レールの相対位置を、トングレールの位置情報として、電動アクチュエータのケースの個所に伝達する計測用の鎖状機構により、電動アクチュエータに並設したリニアエンコーダ等により、実時間で検出して、確実な転換動作を得るべく監視している。
【００１０】
しかし、トングレールの転換前後における静的状態の情報や、転換中の動的状態の挙動情報等は、リニアエンコーダの出力する相対位置情報の計測によっては得ることはできない。
また、経時変化を伴う静的設定値等の変化の履歴は、リニアエンコーダが出力する電気値の記録からは得ることができないので、機構部の磨耗や緩み、並びに摺動抵抗の増加等に基づく保守予定や部品交換時期の予測を行うことはできない。
【００１１】
手動操作のものにおいて、手動レバーに感じ取れるようなトングレールの転換動作時の摺動面の摩擦抵抗などの挙動状況を、別途電気信号として得るべく、電動アクチュエータからトングレールを結ぶ鎖状機構の動作音を、マイクロホンを用いて検出する監視手段も、特許文献１には記載されている。
【００１２】
しかし、マイクロホンによって検出される駆動用の鎖状機構の動作音には、鎖状機構が動作している能動的な状態においてのみ、音響信号が得られるもので、鎖状機構の動作前や動作後の静止時の鎖状機構の力の伝達状況等は、音響信号には反映されず、また、ここで計測される音響信号からは、転換動作時のトングレールの定性的挙動情報を得ることはできても、高精度の定量的な挙動情報を得ることは、きわめて困難である。
【００１３】
さらに、列車が分岐点を通過しているときの、トングレールの挙動をマイクロホンで計測することは、バックグランドの音響ノイズレベルが大きすぎるため、不可能である。
【００１４】
本発明は、電気転轍機において、電動アクチュエータとトングレールと基本レールを連結する鎖状機構の力の伝達系内に、力（荷重）の大きさを計測する電気センサーを設け、トングレールの静的および動的状況におけるトングレールの静的状態および動的挙動を観測して、トングレールが確実に転換動作したか否かを監視しうるようにした、電気転轍機における転換監視方法および装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によると、上記課題は次のようにして解決される。
（１）基本レールと、この基本レールに不動に連結された電動アクチュエータと、電動アクチュエータの可動部に連結されたトングレールとを備える電気転轍機において、トングレール転換時前後のトングレールの静的状態と、トングレール転換作動時のトングレールの動的挙動を、電動アクチュエータとトングレールを連結する力伝達要素に加わる力の大きさにより観測し、電気転轍機の稼働状況および稼動経歴を監視することを特徴とする方法。
【００１６】
（２）上記(１)項において、力伝達要素に加わる力の大きさを、その力伝達要素に設けた歪みセンサにより計測される電気信号として求める。
【００１７】
（３）上記(１)項において、稼働状況が、電気転轍機における転換動作の直前から直後に至る転換動作状態である。
【００１８】
（４）上記(１)項において、稼働経歴が、稼働状況における力伝達要素に加わる力の大きさ、もしくは、それに対応する電気信号の記録情報である。
【００１９】
（５）基本レールと、この基本レールに不動に連結された電動アクチュエータと、電動アクチュエータの可動部に連結されたトングレールとを備えた電気転轍機において、電動アクチュエータの可動部の動きを、トングレールに伝達する力伝達機構における複数の力伝達要素のいずれかに設けられた、その力伝達要素に加わる力の大きさを計測する電気センサと、その電気センサの実時間出力信号をもって、トングレール転換作動時の稼働状況を監視するとともに、実時間電気信号の記録信号をもって、トングレール転換作動時の稼動経歴を監視する、電気転轍機稼働監視手段とを設けたことを特徴とする装置。
【００２０】
（６）上記(５)項において、力伝達要素が、基本レールと電動アクチュエータを不動に連結する連結部材である。
【００２１】
（７）上記(５)項において、力伝達要素が、電動アクチュエータの可動部とトングレールを連結する連結部材である。
【００２２】
（８）上記(７)項において、連結部材が、電動アクチュエータにおける出力軸をなす動作杆である。
【００２３】
（９）上記(７)項において、連結部材が、電動アクチュエータにおける出力軸とトングレールを連結する連結杆の延長杆である。
【００２４】
（１０）上記(５)〜(９)項のいずれかにおいて、連結部材が、力伝達機構内におけるトングレール静止時に、トングレールを基本レールに押圧する弾性部材をなしている。
【００２５】
（１１）上記(５)〜(１０)項のいずれかにおいて、電気センサーが、力伝達要素に加わる力の大きさに応じた電気信号を出力する歪みゲージである。
【００２６】
（１２）上記(１１)項において、歪みゲージが、力伝達要素の軸線に軸線を合致させた円孔の周面に設けられている。
【００２７】
（１３）上記(１１)項において、歪みゲージが、力伝達要素の軸線と板面と直交し、かつその板面の中心と周縁に、力伝達要素の軸線に加わる荷重を加えるようになっている歪み板の板面に設けられている。
【００２８】
（１４）上記(１２)〜(１３)項のいずれかにおいて、歪みゲージが、複数の歪みゲージを相補的に組み合わせて、力伝達要素の軸線に加わる荷重のみに応じた電気信号を出力するようになっている。
【００２９】
（１５）上記(５)〜(１４)項のいずれかにおいて、電気転轍機稼働監視手段が、電気センサの出力信号を実時間処理して、トングレール転換作動時の稼働状況を監視制御するとともに、電気センサーの出力信号を不揮発メモリーに記録してトングレール転換作動時の稼動経歴を監視制御する、マイクロプロセッサーと不揮発メモリーを備えたデジタル制御回路である。
【００３０】
（１６）上記(１５)項において、デジタル制御回路が、電気転轍機に接続して、トングレール転換作動時の稼働状況を監視制御する制御回線と、電気センサーの出力信号を受信する制御回線と、トングレール転換作動時の稼働状況と稼動経歴を監視し、中央監視制御装置と通信する通信手段を備えている。
【発明の効果】
【００３１】
請求項１に記載の発明によると、トングレールの静止状態における基本レールにトングレールを押圧する静的荷重、及びトングレール上を列車が通過するときの動的荷重が観測測定できるとともに、トングレールの転換時におけるトングレールの挙動を、トングレール移動に係る負荷変動に伴う動的荷重として観測測定することができ、この観測測定情報を、実時間で利用することにより、高精度の帰還制御を可能とし、また記録して利用することにより、稼働履歴を調べて、電気転轍機、トングレール、力伝達機構等の、磨耗、損傷、緩み等の現在状況、および、これから起きうる磨耗、損傷、緩み等の規定値に達する時期等の予測を行うことができ、もって、実際に故障などの不具合を生じる以前に、保守点検の適正時期を予測して、事故等を未然に回避することができる。
【００３２】
請求項２に記載の発明によると、力伝達要素に加わる力を、Ｓ／Ｎ比を大きくして、高精度で計ることができるとともに、出力レベルを適正に較正することにより、絶対値としての力を計ることができるので、複数の電気転轍機の稼働状況の統計的情報を高精度に得ることができる。
【００３３】
請求項３に記載の発明によると、トングレールを実際に移動している状態における負荷変動を、実時間で観測測定しているから、その観測測定情報の信頼度は高く、かつその蓄積情報は、電気転轍機に加わった荷重の集積となり、高精度の疲労度を算出できるとともに、予測も高精度で行うことができる。
【００３４】
請求項４に記載の発明によると、稼働状況として、トングレールを実際に移動している状態における負荷変動を、実時間で観測測定しているから、その観測測定情報の信頼度は高く、かつそれによる稼働経歴の蓄積情報は、電気転轍機に加わった荷重の集積となり、高精度の疲労度を算出できるとともに、予測も高精度に行うことができる。
【００３５】
請求項５に記載の発明によると、トングレールの静止状態における基本レールにトングレールを押圧する静的荷重、及びトングレール上を列車が通過するときの動的荷重を観測測定し、かつトングレールの転換時におけるトングレールの挙動を、トングレール移動に係る負荷変動に伴う動的荷重として観測測定し、この観測測定情報を、実時間で利用して、高精度の帰還制御を可能とした電気転轍機を提供しうるとともに、観測測定情報を記録して稼働履歴を保存し、電動アクチュエータ、トングレール、力伝達機構等の、磨耗、損傷、緩み等の現在状況、および、これから起きうる磨耗、損傷、緩み等の規定値に達する時期等の予測して、故障などの不具合を生じる以前に、事故を未然に回避しうる電気転轍機を提供することができる。
【００３６】
請求項６に記載の発明によると、電動アクチュエータとトングレールを連結する力伝達要素に加わる力の大きさを、基本レールと電動アクチュエータを不動に連結する連結部材の個所で測ることにより、トングレールが基本レールを押圧する静的荷重を、連結部材に加わる反作用力として測ることができる。
【００３７】
請求項７に記載の発明によると、既設の電気転轍機に電気センサを取る付けることが容易であり、かつ、電動アクチュエータの可動部とトングレールを連結する連結部材は、規格寸法をもつ交換部品として提供されるため、予め電気センサを取り付けた連結部材を用意することができ、連結部材に加わる力と電気センサの出力を、工場や試験場で較正しておくことができる。
【００３８】
請求項８に記載の発明によると、既製の電気転轍機および既設の電気転轍機において、それらの電気転轍機の作動杆と互換性のある作動杆に、力伝達要素に加わる力の大きさを計測する電気センサを内蔵させることにより、既設の規格や設計寸法を変更することなく、本発明を容易に適用することができる。
【００３９】
請求項９に記載の発明によると、延長杆に電気センサを内蔵することにより、電気センサ部分を、個別に作ることができ、荷重試験や校正を、高精度の設備をもつ試験場や工場で、単一部品として製造することができ、測定データの信頼性と、電気センサの互換性、および測定値の高精度絶対値化により、データの共通性を高めることができる。
【００４０】
請求項１０に記載の発明によると、連結部材を弾性部材とすることにより、トングレールが基本レールを静的に押圧する力を発生する弾性材を、連結部材で兼用するので、構成部品の数が減り、構造を簡潔にして信頼性を高めうるとともに、安価になる。
【００４１】
請求項１１に記載の発明によると、荷重を高精度に計ることができる。
【００４２】
請求項１２に記載の発明によると、力伝達要素を、軸径の細いものとすることができる。
【００４３】
請求項１３に記載の発明によると、歪み量を大きくして感度を高めることができる。
【００４４】
請求項１４に記載の発明によると、軸線方向に加わる荷重のみを、精度良く計ることができる。
【００４５】
電請求項１５に記載の発明によると、気転轍機稼働監視手段にマイクロプロセッサーと不揮発メモリを設けることにより、電源を遮断しても、稼働履歴情報を保持することができる。
【００４６】
請求項１６に記載の発明によると、気転轍機稼働監視手段と中央監視制御装置を通信手段で接続することにより、従来の切換開始指令を電線で送信する信号回線とは別に、無線を利用した通信回線が利用できるようになるので、無線回線を既設の商用電話回線を利用して、稼働履歴情報を収集することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００４８】
図１〜図７は、本発明方法の実施要領と、本発明装置の第１の実施形態を示すものである。
【００４９】
図１は、鉄道における分岐路に設けられた電気転轍機(１)の平面図、図２は、図１におけるII−II線縦断正面図、図３は、同じく図１におけるIII−III線縦断正面図、図４は、電気転轍機(１)の稼働状況、および稼働経歴を監視するための電気信号を得る電気センサを設けた部材の拡大図、図５は、本発明方法の実施要領の一例を示すブロック図、図６は、電気転轍機(１)における往復切換の稼働状況を示す動作図、図７は、稼働状況と稼働履歴の関係を示すもので、各監視を要する稼働履歴項目毎の動作図を示している。
【００５０】
以下の説明において、図１の上方を前、同じく下方を後とし、左右は図１におけるものを言うものとする。
【００５１】
図１において、電気転轍機(１)における２本の基本レール(２)(２)は、標準枕木(３)に、所定の間隔を設けて止着されている。
【００５２】
各基本レール(２)の内側には、トングレール(４)が、基本レール(２)とほぼ平行に、かつその先端部(4a)側を側方移動可能として設けられている。
【００５３】
２本のトングレール(４)(４)は、基本レール(２)(２)の間隔より、切り換え余裕の範囲だけ調節しうるトングレール連結杆(５)をもって、トングレール(４)の先端部(4a)より若干後側において連結されている。
【００５４】
トングレール連結杆(５)は、各トングレール(４)の内側に固着された連結具(６)に、垂直の連結ピン(７)を介して連結され、連結杆(５)の両端は、両端(８)が水平方向に回転自在となっている。
【００５５】
トングレール連結杆(５)の中央部には、後方に突出し、かつその後端に軸線が左右を向く下向止輪(９)を備える水平腕(10)が固着されている。
【００５６】
図２に示す如く、下向止輪(９)には、電動アクチュエータ(11)の動作杆(12)に連結されている伝力杆(13)の先端の調節ねじ部(14)が螺合され、かつ調節ねじ部(14)が螺合されている下向止輪(９)の左右両側には、トングレール(４)を基本レール(２)に押圧する押圧力を調節するダブルナット式の調節ナット(15)が設けられている（図４参照）。
【００５７】
電動アクチュエータ(11)の動作杆(12)と、それに連結された連結杆(13)、および連結杆(13)に連結されたトングレール連結杆(５)は、電動アクチュエータ(11)の可動部の動きをトングレール(４)に伝達する力伝達機構の一部をなし、作動杆(12)、伝力杆(13)、およびトングレール連結杆(５)は、力伝達機構における各力伝達要素をなしている。
【００５８】
トングレール(４)の先端部(4a)の近くには、トングレール連結杆(５)と平行をなし、かつ両端を２本のトングレール(４)の内側において垂直ピンで枢支した連動杆(16)が設けられている。
【００５９】
図３に示すように、連動杆(16)には、その長さを、２本のトングレール(４)(４)間の幅に調節するための長さ調節用ナット(17)と、連動杆(16)に対する取付位置を左右方向に調節するための位置調節用ナット(18)が設けられている。
【００６０】
位置調節用ナット(18)は、電気転轍機(１)における電動アクチュエータ(11)のケース(11a)から左右方向に突出している位置検出用操作杆(19)に連結された位置検出用連結杆(20)に連結されて、位置検出用の鎖状機構をなしている。
【００６１】
図１に示す如く、上記２本のトングレール(４)(４)同士を連結するトングレール連結杆(５)と連動杆(16)が設けられている個所より前後にある２本の長寸枕木(3a)(3a)は、標準枕木(３)より、一側方(図１においては左側)に長く延びている。
【００６２】
２本の長寸枕木(3a)の上面には、電動アクチュエータ(11)と基本レール(２)を不動に連結する取付板(21)が垂合されており、基本レール(２)は、取付板(21)上に固着され、電動アクチュエータ(11)は、長寸枕木(3a)の延長部(3b)側において、固定脚片(22)を介して、取付板(21)に固着されている。
【００６３】
電動アクチュエータ(11)は、鋳鉄製の枠状のケース(11a)を備え、固定脚片(22)は、ケース(11a)と一体になっている。
この電動アクチュエータ(11)の出力軸をなす動作杆(12)は、ケース(11a)に、左右方向に滑らかに摺動しうるように支持され、ケース(11a)内に設けた、図示を省略した駆動モータにより、ケース(11a)に対して左右方向に駆動される。
【００６４】
かくして、電動アクチュエータ(11)の動作杆(12)が、トングレール(４)(４)を左右方向に駆動し、トングレール(４)(４)が基本レール(２)に対して力を与えたとき、その反作用は、ケース(11a)を介して、取付板(21)から基本レール(２)へ伝達される。従って、ケース(11a)ならびに取付板(21)は、力伝達機構の一部をなすとともに、それらは、力伝達機構における各力伝達要素をなしている。
【００６５】
図４は、電動アクチュエータ(11)における動作杆(12)とトングレール(４)(４)を連結する伝力杆(13)の拡大図である。
伝力杆(13)は、両トングレール(４)(４)間を連結するトングレール連結杆(５)の中央に固着された水平腕(10)の下向止輪(９)に、右側の調節ねじ部(14)が連係し、左側の端部に設けた二又係合部(23)が、動作杆(12)の右側における角軸の係合孔(24)に連結ピン(25)を介して連結している。
【００６６】
伝力杆(13)は、直径を例えば４４ｍｍとした鋼の丸棒からなり、その左右両端と軸線を、互いに平行として、若干、例えば約８０ｍｍ備位させるとともに、左側における二又係合部(23)の端部近くに、なだらかな曲線をもって、両軸線をＳ字型に湾曲させて連結する変曲部(26)を設けてある。
【００６７】
変曲部(26)は、左端の二又係合部(23)からほぼ１９０ｍｍの所に、第１の湾曲部(26b)を、そこから１９０ｍｍ内側方に、反転湾曲部(26b)を設けてあり、その反転湾曲部(26b)において、曲率が大きな湾曲面(27)の外面に、歪みゲージ(28)を貼着してある。
【００６８】
電動アクチュエータ(11)における動作杆(12)は、図４に矢印で示す如く、左右方向に操作力を働かすべく移動し、その操作力は、二又係合部(23)の軸線に沿って、伝力杆(13)を、右方向に押したり、左方向に引いたりする。
【００６９】
その際の操作力は、変曲部(26)を介して、調節ねじ部(14)側に伝達され、その変曲部(26)に加わる力に応じて、湾曲部(26a)および反転湾曲部(26b)に弾性歪みが生じる。
【００７０】
歪みゲージ(28)は、反転湾曲部(26b)における弾性歪みを検出し、その部分に加わる力を計測する。
【００７１】
この歪みゲージ(28)が計測した力に関する情報は、電動アクチュエータ(11)が動作して、トングレール(４)(４)を移動する動的状態、電動アクチュエータ(11)が静止して、トングレール(４)(４)のいずれかが、基本レール(２)に圧接している静的状態、および、列車が基本レール(２)(２)を通過しているとき、その基本レール(２)(２)に加わる振動を、それに接しているトングレール(４)を介して伝達される稼働状態等の、動作確認や監視に係る情報、および保守点検に係る部品の磨耗や破損に係る情報として実時間に検出され、実時間の監視制御に利用される。この力に関する情報は、外乱が少なく、Ｓ／Ｎ比の高い高品質の情報として得られる。
【００７２】
さらに、その力に関する情報を記録して、実時間情報と過去の情報を比較したり、その情報を経過時間で微積分することにより、部品の磨耗の度合や破損時期の予測、及び各種のパラメータが所要の基準値から外れる時期を予測するための情報として利用できる。
【００７３】
図５は、上記トングレール(４)(４)の転換時における実時間の監視制御、および稼働履歴の監視制御に係る本発明方法の一実施要領を示すブロック図である。
なお、図１〜図４におけるのと同一符号を付した同一の要素についての詳細な説明は省略する。
【００７４】
電気転轍機(１)における、電動アクチュエータ(11)のケース(11a)には、トングレール(４)(４)の転換動作を駆動制御するモータ(29)が内蔵され、モータ(29)は、動作杆(12)を往復駆動するとともに、図示を省略した、転換動作の往復各終点において、動作杆(12)の逆方向への移動を阻止するロック機構を内蔵している。
【００７５】
またケース(11a)には、リニアセンサ(30)が内蔵され、このリニアセンサ(30)は、位置検出用操作杆(19)に連動して、前記位置検出用連結杆(20)により駆動されて、トングレール(４)(４)の位置を計るようになっている。
【００７６】
さらにケース(11a)内には、位置検出用操作杆(19)に連動するリミットスイッチ(31)が設けられ、トングレール(４)(４)の駆動停止位置を制限するようになっている。
【００７７】
さらに、ケース(11a)内には、転換動作の開始と同時に計時を開始して、転換に要する予定時間を超えても、リミットスイッチ(31)が所定位置を検出しない場合に、動作時間のタイムアウトを検出するタイマー(32)が設けられている。
【００７８】
上記電気転轍機(１)は、従来の電気転轍機と同様の構造のものである。
本発明方法においては、動作杆(12)がトングレール(４)(４)を駆動する伝力杆(13)に、それに加わる力を検出する電気センサ(33)を設けて、その出力信号(Ｇ)を、電気転轍機稼働監視手段(34)に送るようになっている。
【００７９】
電気転轍機稼働監視手段(34)は、電気転轍機(１)へ転換開始信号（Ｓ）を送るとともに、電気転轍機(１)から、モータ(29)の駆動電流（Ａ）、リニアセンサ(30)の出力信号（Ｌ）、リミットスイッチ(31)の出力信号（Ｐ）、およびタイマー(32)の出力信号（Ｔ）を受信している。
【００８０】
電気転轍機稼働監視手段(34)は、マイクロプロセッサー（以下ＣＰＵと略称する）(35)と、作業メモリ(36)と不揮発メモリ(37)を備えるデジタル制御回路からなり、ＣＰＵ(35)は、通信手段(38)を介して、中央監視システム(39)に接続されている。
【００８１】
通信手段(38)は、双方向の通信を可能とした回線で接続され、電気転轍機(１)に対して転換開始信号（Ｓ）を出力する時期は、中央監視システム(39)から送られてくる。
【００８２】
電気転轍機稼働監視手段(34)は、中央監視システム(39)から送られてくる転換開始信号（Ｓ）に従って、電気転轍機(１)による転換動作中のシーケンス制御を、前記各出力信号（Ｐ）、（Ｌ）、（Ｔ）に基づいて実時間処理する。
【００８３】
また、電気転轍機稼働監視手段(34)は、中央監視システム(39)からの転換開始指令の伝達制御とは別に、電気センサ(33)の出力信号（Ｇ）を常時受信して、その出力信号（Ｇ）のデータを監視（観測）し、電気転轍機(１)のシーケンス制御に、割り込みをかけて、帰還制御を行うとともに、中央監視システム(39)からの緊急的割り込み制御も可能としている。
【００８４】
この際、電気転轍機稼働監視手段(34)から電気転轍機(１)への制御信号は、転換開始信号（Ｓ）を送る回線を利用して送っても、別途信号送信回線を用いて送っても良い。なお、電気転轍機稼働監視手段(34)における作業目メモリ(36)には、稼働状況を監視して実時間処理するためのデータが記録され、不揮発メモ(37)には、稼動履歴を処理するためのデータが記録される。
【００８５】
このように、上記電気転轍機稼働監視手段(34)は、電気転轍機(１)に接続して、トングレール転換作動時の稼働状況を監視制御する制御回線と、電気センサ(33)の出力信号（Ｇ）を受信する制御回線と、トングレール転換作動時の稼働状況と稼動経歴を監視し、中央監視システム(39)と通信する通信手段を備えている。
【００８６】
電気転轍機稼働監視手段(34)における不揮発メモリ(37)には、電気転轍機(１)を設置したときの、各監視パラメータの初期データが記録され、かつ各転換動作毎に出力される電気センサ(33)の出力信号（Ｇ）、およびトングレール(４)(４)静止時の出力信号（Ｇ）が、適宜サンプリングして記録されている。
【００８７】
図６における（ａ）〜（ｄ）は、トングレール(４)(４)の切り換え動作を、電気転轍機(１)における電動アクチュエータ(11)の動作杆(12)が１往復する状態を、各信号毎に示す動作図である。
【００８８】
図６における横軸（Ｘ）は、動作杆(12)のストロークに相当し、左から右に進むときは、トングレール(４)(４)を力伝達用連結杆(13)が押しているとき（以下押し状態とする）であり、その逆に、右から左へ進むときは、トングレール(４)(４)を伝力杆(13)が引いているとき（以下引き状態とする）である。
【００８９】
なお、電動アクチュエータ(11)の動作に伴う時間経過は、各部の動作図において、動作杆(12)の移動方向と同じ方向として示してある。例えば、センサー出力の動作図においては、歪みゲージ(28)を力検出センサとしているため、横軸(Ｘ)は時間軸であり、縦軸（Ｙ）は出力信号の大きさを示している。そのため、動作杆(12)が止まっても、時間経過は続くため、信号の波形図は、時間軸に沿って延びている。
よって、電気信号に係る動作図の時間軸は、動作杆(12)の移動方向に応じたものとしてある。
【００９０】
なお、動作杆(12)の進む方向は、図中右側に進む押し状態のとき、実線の矢印で示し、同じく左側に進む引き状態のとき、点線の矢印で示してある。
【００９１】
図６における（ａ）は、電動アクチュエータ(11)における動作杆(12)を駆動するモータ(29)の駆動電流波形である。
【００９２】
同じく（ｂ）は、歪みゲージ(28)を電気センサ(33)として、伝力杆(13)に加わる力を、動作杆(12)の１往復について計測した電気センサ(33)の出力信号（Ｇ）の波形図である。
【００９３】
同じく（ｃ）は、トングレール(４)(４)間を連結する連動杆(16)と連結され、位置検出用操作杆(19)を介して位置検出用連結杆(20)に連結されている位置検出用の鎖状機構における、リニアセンサ(30)の出力信号（Ｌ）の波形図である。
【００９４】
同じく（ｄ）は、リミットスイッチ(31)の出力信号（Ｐ）と、点線で示すタイマー(32)の出力信号（Ｔ）の動作波形図である。
【００９５】
なお、リミットスイッチは、リニアセンサ(30)の出力信号（Ｌ）に応じて、限動動作するようにしてもよい。
【００９６】
タイマー(32)の出力信号（Ｔ）の波形は、転換動作に必要とされる所定の時間を越えても転換動作を完了しない場合に、駆動力を強制的に遮断するため、予測される動作完了時間より、長い時間に設定されている。
【００９７】
図６の（ｂ）において、力伝達用連結杆(13)に加わる静的力は、図１において、左側の基本レール(２)に、左側のトングレール(４)が圧着しているとき、所定の引張力が働くように、同じく右側の基本レール(２)に右側のトングレール(４)が圧着しているとき、所定の圧縮力が動作するように、伝力杆(13)の調節ねじ部(14)に設けた、ダブルナットからなる２組の調節ナット(15)によって、予め初期設定時に、初期密着力として設定されている。
【００９８】
伝力杆(13)に加わる動的力は、動作杆(12)が、押しまたは引き方向に作動して、トングレール(４)(４)を移動するとき、最初は、密着力を減少しながら、中立点まで応力を減少し、その後、トングレール(４)(４)の摺動面の摩擦抵抗により、摺動抵抗を生じて、押し方向なら圧縮力を、引き方向なら引張力を生じ、さらに転換を要するトングレール(４)が、対応する基本レール(２)に当接すると、その後密着力を増し、所定の密着力に達すると、動作杆(12)の移動は停止する。
【００９９】
この伝力杆(13)に加わる動的力の変動を、歪みゲージ(28)により、電気センサ(33)の出力信号（Ｇ）として測定観測することにより、トングレール(４)(４)の移動中の挙動を監視することができる。
【０１００】
また、動作杆(12)の停止後におけるトングレール(４)(４)の静的状態も、伝力杆(13)に加わる静的力として測定し、それを監視することにより、トングレール(４)と基本レール(２)の密着力を監視することができる。また、転換部を列車が通過する際に、密着部の振動を計測することにより、密着部の動的特性を検出し、それを監視することもできる。
【０１０１】
この、密着部の動的特性は、列車の種類や、連結長さ、重量、通過速度等による伝力杆(13)の異常振動や共振現象を、観測して監視することができる。
【０１０２】
図７は、リニアセンサ(30)の出力信号（Ｇ）により、観測や監視しうる監視項目を示すものである。
【０１０３】
図７の（ａ）のように、トングレール(４)(４)の転換動作中における中央部分の値を、初期設定時の値と比較することにより、摺動抵抗の増加分を検出することができ、その摺動抵抗の経時的変動傾向を求めることにより、保守点検を要する時期を予測することができる。
【０１０４】
図７の（ｂ）のように、転換動作の度に、転換動作の終端における密着力を、初期設定時の値と比較することにより、調節ナット(15)の磨耗や緩み、及び下向止輪(９)の磨耗や破損を検出することができる。
さらに、トングレール(４)(４)の静止時に、大きな振動波形を観測した場合は、トングレール(４)(４)の上を列車が通過しているときで、そのときの振動波形（Ｇ'）で、調節ナット(15)の緩みや、伝力杆(13)の連結の不具合を検出することができ、その振動波形（Ｇ'）の経時的変動傾向を求めることにより、保守点検を要する時期を予測することができる。
【０１０５】
図７の（ｃ）のように、トングレール(４)(４)の転換動作中における中央部分の変動を観測することにより、摺動面の荒れを知ることができ、その摺動面の荒れの経時的変動傾向を求めることにより、保守点検を要する時期を予測することができる。
【０１０６】
図７の（ｄ）のように、トングレール(４)(４)の転換動作中における中央において、急激に抵抗分が増加して、伝力杆(13)に加わる力が増すことを観測することにより、異物の噛み込みを知ることができ、実時間処理において、タイムアウトを検出するよりも、速やかな対応を可能とすることができる。また、一旦駆動を遮断して、若干の時間経過後に再投入し、その再投入を複数回実行した後、転換不可能の信号を出すなどの制御をすることができる。
【０１０７】
このように、図７の（ａ）〜（ｄ）のように、電気センサ(33)の出力信号（Ｇ）から、密着力の計測値の履歴、および初期値からのずれの履歴から、それぞれの監視項目毎に、時間当たりの変化率を求め、その変化率から所定の仕様値から外れる時期を求めて、保守点検の必要時期を予測したり、警報を出したりすることができる。
【０１０８】
換言すると、これらの制御は、電気転轍機稼働監視手段(34)におけるＣＰＵ(35)を介して、実時間による帰還制御を行ったり、次回の転換動作のために、予測などの演算を予め行っておいたり、各監視項目毎に設定した警報値に、観測値が達したとき、所要とする項目（パラメータ）の予測演算（シュミレーション）を行ったり、その結果を中央監視システム(39)に報告したりすることである。
【実施例２】
【０１０９】
図８〜図１０は、力伝達系をなす鎖状機構における力伝達要素の１つである伝力杆(13)に直列に連結されて、伝力杆(13)の長さを延長させている延長杆(40)に、その延長杆(40)を介して伝達される力を測定する電気センサ(33A)を設けた第２の実施形態を示すものである。
【０１１０】
図８は、図１と同様の電気転轍機(１)の平面図であり、図１と同一の部分には、同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
【０１１１】
図８において、トングレール連結杆(５)と電動アクチュエータ(11)における動作杆(12)は、伝力杆(13)と、それと直列に連結される延長杆(40)により連結されている。
【０１１２】
動作杆(12)と延長杆(40)は、連結ピン(25)により、また延長杆(40)と伝力杆(13)は、連結ピン(41)により、それぞれ結合されている。
【０１１３】
図８および図９は、電気センサ(33A)を内蔵した延長杆(40)の一実施例を示す。
【０１１４】
延長杆(40)は、動作杆(12)の係合孔(24)に連結ピン(25)を介して連結された２又状の連結片(42)を、軸線方向の底部外側に突出する有底円筒軸(43)と、その有底円筒軸(43)の開口部内周に設けた雌ねじ(44)に、雄ねじ(45)を螺合させるとともに、有底円筒軸(43)の外周と同径の拡径軸(46)と貫通孔(47)を軸心に備えるねじ軸(48)と、有底円筒軸(43)の雌ねじ(44)の終端に設けられた縮径段部(49)と雄ねじ(45)の先端により周縁が挾持された円盤状の撓み板(50)と、ねじ軸(48)の貫通孔(47)を軸(51)が軸線方向に摺動自在に貫通し、軸線方向外端に、連結杆(13)の二又状連結片(23)と係合する連結片(53)備えるとともに、軸線方向内端に雄ねじ(54)とナット(55)を設けて、前記撓み板(50)の中心孔(50a)に固着された摺動軸(56)からなる。
【０１１５】
ねじ軸(48)における雄ねじ(45)の先端には、内側に凹む段部(57)を設けて、撓み板(50)の周縁外端部を挾持するようし、撓み板(50)は、軸線両方向に撓みや易くなっている。
【０１１６】
撓み板(50)の軸線方向を向く板面(58)には、４個の歪みゲージ(28A)が添着されて、電気センサ(33A)をなしている。
【０１１７】
上記電気センサ(33A)を内蔵した延長杆(40)は、力伝達系をなす鎖状機構における力伝達要素のいずれかに、直列的に連結して使用することにより、鎖状機構に加わる荷重を、容易に電気信号として検出できる。
【０１１８】
電気転轍機(１)の転換時には、電動アクチュエータ(11)の可動部によって生じた移動力は、力伝達系をなす鎖状機構を介して、トングルレール(４)(４)に伝達される。
【０１１９】
また、電気転轍機(１)の静止時には、基本レール(２)にトグルレール(４)(４)を押圧する押圧力が、鎖状機構に生じている。
【０１２０】
この、鎖状機構内における動的荷重と静的荷重を、鎖状機構内に設けた電気センサ(33A)により、力を単位とする電気値として計測することができ、この計測値の精度は、きわめて高いものである。
【０１２１】
すなわち、電気センサ(33A)により計測される力の値は、定性的な傾向や相対的値を示す電気信号としてではなく、信頼性の高い絶対値を示すこととなり、定量的計測器としての機能を果たすものである。
【０１２２】
これにより、トングレール(４)(４)の転換時の滑り負荷抵抗や、雪などの夾雑物による抵抗によって変動するトングレール(４)(４)の挙動の情報を、鎖状機構内に生じる伝達力として、電気信号に変換して得ることができる。
【０１２３】
また、転換時前後の静的状態における鎖状機構内の静荷重の情報を、電気信号として得ることができる。
【０１２４】
これにより、電気センサ(33A)の出力信号に基づき、電気転轍機(１)の転換動作が適正に行われたか否かを監視することができる。
【実施例３】
【０１２５】
図１１は、力伝達系をなす鎖状機構における力伝達要素の１つである電動アクチュエータ(11)の出力軸である動作杆(12)に、その動作杆(12)を介して伝達される力を測定する電気センサ(33B)を設けた一実施態様を示す。
【０１２６】
動作杆(12)は、電動アクチュエータ(11)を基本レール(２)に対して、右側に設置する場合もしくは左側に設置する場合のいずれにも適用しうる左右対称構造をなしている。しかし、実際に使用するに際しては、左右いずれか一方のみが使用され、両方を同時に使用することはない。
【０１２７】
動作杆(12)は、モータ(29)により左右方向に駆動される連結部材と回転不能に係合する角軸(12a)を中央部に備え、その角軸(12a)の両側に、ケース(11a)に対して軸線方向に摺動自在に嵌合する円形軸(59)が設けられている。
この動作杆(12)における両円形軸(59)の端部には、円形軸(59)と軸線を合致させた円孔(60)を穿設するとともに、その円孔(60)の底部に、同じく円形軸(59)と軸線を合致させた拡径円孔(61)が設けてられている。
【０１２８】
拡径円孔(61)の周壁(62)には、４個の歪みゲージ(28B)が添着され、歪みゲージ(28B)は、周壁(62)の機械的歪みを計測し、周壁(62)の軸線方向に加わる荷重を測定する電気センサ(33B)をなしている。
【０１２９】
４個の歪みゲージ(28B)は、ブリッヂ接続されて、拡径円孔(61)の周壁(62)の軸線方向に係る歪みを検出するとともに、周壁(62)を曲げるように働く歪みに対しては、互いの歪みゲージ(28B)の出力特性が相補的に作用して、曲げ応力には感応しないようになっている。
【０１３０】
歪みゲージ(28B)の配線（図示略）は、円形軸(59)の軸心に設けた細い通孔(63)と、角軸(12a)の軸線と直交して通孔(63)と交差する通孔(64)を介して、外部に導出される。
【０１３１】
円孔(60)の開口部には、雌ねじ(65)が刻設され、雌ねじ(65)には、雄ねじ(66)を螺合するとともに、その雄ねじ(66)の頭部には、円形軸(59)と同径のフランジ(67)を、また、フランジ(66)の外方軸線方向には、孔(29)を穿設した連結片(68)を、それぞれ設けてある。
【０１３２】
円孔(60)の底部に拡径円孔(61)を別途設けるのは、周壁(62)の肉厚を、他の部分より若干薄くすることにより、軸線方向の応力による歪みを集中させて、歪みゲージ(28B)の感度を上げるためである。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す、電気転轍機の平面図である。
【図２】図１におけるII−II線縦断正面図である。
【図３】図１におけるIII−III線縦断正面図である。
【図４】伝力杆拡大図である。
【図５】本発名方法の実施要領の一例を示すブロック図である。
【図６】電気転轍機における往復切換の稼働状況を示す動作図である。
【図７】稼働状況と稼働履歴の関係を示す、各監視を要する稼働履歴項目毎の動作図をそれぞれに示すものである。
【図８】第２の実施形態を示す図１と同様の電気転轍機の平面図である。
【図９】図８に示す延長杆の拡大縦断面図である。
【図１０】図９におけるＸ−Ｘ線縦断側面図である。図７における延長杆の拡大縦断正面図である。
【図１１】第３の実施形態を示す電気センサを内蔵した作動杆の縦断面図である。
【符号の説明】
【０１３４】
(１)    電気転轍機
(２)    基本レール
(３)    標準枕木
(3a)    長寸枕木
(４)    トングレール
(4a)    トングレールの先端部
(５)    トングレール連結杆
(６)    連結具
(７)    連結ピン
(８)    両端
(９)    下向止輪
(10)    水平腕
(11)    電動アクチュエータ
(11a)    ケース
(12)    動作杆
(12a)    角軸
(13)(13Ａ)    伝力杆
(14)    調節ねじ部
(15)    調節ナット
(16)    連動杆
(17)    長さ調節用ナット
(18)    位置調節用ナット
(19)    操作杆
(20)    連結杆
(21)    取付板
(22)    固定脚片
(23)    二又係合部
(24)    係合孔
(25)    連結ピン
(26)    変曲部
(26a)   湾曲部
(26b)   反転湾曲部
(27)    湾曲面
(28)(28A)(28B)    歪みゲージ
(29)    モータ
(30)    リニアセンサ
(31)    リミットスイッチ
(32)    タイマー
(33)(33A)(33B)    電気センサ
(34)    電気転轍機稼働監視手段
(35)    ＣＰＵ
(36)    作業メモリ
(37)    不揮発メモリ
(38)    通信手段
(39)    中央監視システム
(40)    延長杆
(41)    連結ピン
(42)    連結片
(43)    有底円筒軸
(44)    雌ねじ
(45)    雄ねじ
(46)    拡径軸
(47)    貫通孔
(48)    ねじ軸
(49)    縮径段部
(50)    撓み板
(51)    軸
(52)    二又状連結片
(53)    連結片
(54)    雄ねじ
(55)    ナット
(56)    摺動軸
(57)    凹む段部
(58)    板面
(59)    円形軸
(60)    円孔
(61)    拡径円孔
(62)    周壁
(63)    通孔
(64)    通孔
(65)    雌ねじ
(66)    雄ねじ
(67)    フランジ
(68)    連結片
転換開始信号（Ｓ）
出力信号（Ｇ）
出力信号（Ｌ）
出力信号（Ｔ）
出力信号（Ｐ）
駆動電流（Ａ）
横軸（Ｘ）
縦軸（Ｙ）
【図１】
2006125133.tif 000003
【図２】
2006125133.tif 000004
【図３】
2006125133.tif 000005
【図４】
2006125133.tif 000006
【図５】
2006125133.tif 000007
【図６】
2006125133.tif 000008
【図７】
2006125133.tif 000009
【図８】
2006125133.tif 000010
【図９】
2006125133.tif 000011
【図１０】
2006125133.tif 000012
【図１１】
2006125133.tif 000013