(57)【要約】【課題】入力接点が開放されている場合と閉成されている場合のいずれでも故障が生じているか否を正しく検出して信頼性を高める。【解決手段】接点信号入力部１は、制御論理部４から入力制御信号を出力しているとき、外部接点６からの接点信号に基づく接点入力信号を制御論理部４に出力する。接点信号入力部１は、制御論理部４から入力制御信号と検査制御信号を出力しているとき、入力制御信号とＬ側故障検査部３で検査制御信号により生成した検査出力信号に基づく接点入力信号を制御論理部４に出力する。制御論理部４は、入力制御信号を出力しているとき及び入力制御信号と検査制御信号を出力しているとき、読み込んだ接点入力信号により外部接点からの接点信号の入力の有無とＬ側故障及びＨ側故障の有無を判定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｌ側故障検査部と接点信号入力部及び制御論理部を有し、
前記Ｌ側故障検査部は、前記制御論理部から入力する検査制御信号により検査出力信号を生成して前記接点信号入力部に出力し、
前記接点信号入力部は、外部接点からの接点信号を入力し、前記制御論理部から入力制御信号を入力したとき、外部接点からの接点信号に基づく接点入力信号を前記制御論理部に出力し、前記制御論理部から入力制御信号を入力するとともに前記Ｌ側故障検査部から検査出力信号を入力したとき、検査出力信号に基づく接点入力信号を前記制御論理部に出力し、
前記制御論理部は、入力制御信号を出力しているとき及び入力制御信号と検査制御信号を出力しているとき、読み込んだ接点入力信号により外部接点からの接点信号の入力の有無とＬ側故障及びＨ側故障の有無を判定することを特徴とする入力制御装置。
【請求項２】
前記接点信号入力部は、第１のフォトカプラと第２のフォトカプラを有し、
前記第１のフォトカプラのＬＥＤと前記第２のフォトカプラのフォトトランジスタが直列に接続され、前記第１のフォトカプラのＬＥＤと前記第２のフォトカプラのフォトトランジスタの直列回路を介して前記外部接点からの接点信号を入力するとともに前記Ｌ側故障検査部からの検査出力信号を入力し、
前記第２のフォトカプラのＬＥＤを介して入力制御信号を入力し、前記第１のフォトカプラのフォトトランジスタを介して接点入力信号を出力することを特徴とする請求項１記載の入力制御装置。
【請求項３】
前記制御論理部は、一定の処理周期で検査処理と入力処理の順に制御処理を行い、前記検査処理では入力制御信号を出力するとともに検査制御信号を出力して接点入力信号を読み込み、前記入力処理では入力制御信号を出力して接点入力信号を読み込むことを特徴とする請求項１又は２記載の入力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉄道信号保安制御用の電子連動システムなどの入力制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道の分野では列車を安全かつ効率的に運行するため、信号機や転てつ機などの相互間で、その取扱いについて一定の順序と制限をつける電子連動装置が使用されている。この電子連動装置に対して信号機や転てつ機などの現場機器の動作状態をリレーを介して取り込むため、特許文献１に示すように入力装置が使用されている。
【０００３】
特許文献１に示された入力装置３０は、図６に示すように、現場機器の動作状態を直流電源５に接続された入力接点６を介して取り込む入力端子間には、第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２と第１のフォトカプラＰ１のフォトトランジスタと第２のフォトカプラＰ２のＬＥＤが直列に接続されているとともに、第１の抵抗Ｒ１と第３の抵抗Ｒ３と第２のフォトカプラＰ２のフォトトランジスタと第３のフォトカプラＰ３のＬＥＤが直列に接続されている。第１のフォトカプラＰ１のＬＥＤのアノードには正電源電圧が印加され、カソードは電子連動装置２０からのフェールセーフ検査信号であるオン／オフ信号を入力する入力端子に接続されている。第３のフォトカプラＰ３のフォトトランジスタのコレクタは電子連動装置２０に対する出力信号を送り出す出力端子に接続され、エミッタは接地されている。
【０００４】
そして入力接点６が閉成しているとき、フェールセーフ検査信号がオンになると第１のフォトカプラＰ１をオンにし、第２のフォトカプラＰ２をオンにさせる。第２のフォトカプラＰ２がオンになると第３のフォトカプラＰ３をオンにして出力端子を介して電子連動装置２０に出力信号を出力する。また、フェールセーフ検査信号をオフにすると第１のフォトカプラＰ１はオフになり、第２のフォトカプラＰ２と第３のフォトカプラＰ３をオフにして出力信号を遮断する。
【０００５】
この入力装置３０で、入力接点６が閉成した状態で例えば第３の抵抗Ｒ３が故障して開放状態に固定されると、フェールセーフ検査信号をオンにしたときとオフにしたときのいずれでも第３のフォトカプラＰ３はオフになって電子連動装置２０は入力なしと判定する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示された入力装置３０は、入力接点６が閉成されている場合は、フェールセーフ検査信号をオン・オフすることにより、第３のフォトカプラＰ３の出力信号が呼応してオン・オフすることで電子連動装置２０は「入力あり」と判定し、呼応しない場合、電子連動装置２０は「入力なし」又は「入力の固定故障」と判定する。入力接点６が開放されている場合は、フェールセーフ検査信号のオン・オフにかかわらず第３のフォトカプラＰ３がオフになっており、いずれの場合も、接点電流の入力側に固定故障が発生したのか入力接点６が開放して接点入力なしの状態であるのかを判別することはできなかった。すなわち、入力装置３０が情報「１」側で「入力あり」側の状態（Ｈ側という）の場合は、固定故障を検出しているが、情報「０」側で「入力なし」側の状態（Ｌ側という）の場合は固定故障と入力なしを区別して検出することはできなかった。
【０００７】
この発明は、このような問題を解消し、入力接点が開放されている場合と閉成されている場合のいずれでも故障が生じているか否を正しく検出して信頼性を高める入力制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の入力制御装置は、Ｌ側故障検査部と接点信号入力部及び制御論理部を有し、
前記Ｌ側故障検査部は、前記制御論理部から入力する検査制御信号により検査出力信号を生成して前記接点信号入力部に出力し、前記接点信号入力部は、外部接点からの接点信号を入力し、前記制御論理部から入力制御信号を入力したとき、外部接点からの接点信号に基づく接点入力信号を前記制御論理部に出力し、前記制御論理部から入力制御信号を入力するとともに前記Ｌ側故障検査部から検査出力信号を入力したとき、検査出力信号に基づく接点入力信号を前記制御論理部に出力し、前記制御論理部は、入力制御信号を出力しているとき及び入力制御信号と検査制御信号を出力しているとき、読み込んだ接点入力信号により外部接点からの接点信号の入力の有無とＬ側故障及びＨ側故障の有無を判定することを特徴とする。
【０００９】
前記接点信号入力部は、第１のフォトカプラと第２のフォトカプラを有し、前記第１のフォトカプラのＬＥＤと前記第２のフォトカプラのフォトトランジスタが直列に接続され、前記第１のフォトカプラのＬＥＤと前記第２のフォトカプラのフォトトランジスタの直列回路を介して前記外部接点からの接点信号を入力するとともに前記Ｌ側故障検査部からの検査出力信号を入力し、前記第２のフォトカプラのＬＥＤを介して入力制御信号を入力し、前記第１のフォトカプラのフォトトランジスタを介して接点入力信号を出力することを特徴とする。
【００１０】
前記制御論理部は、一定の処理周期で検査処理と入力処理の順に制御処理を行い、前記検査処理では入力制御信号を出力するとともに検査制御信号を出力して接点入力信号を読み込み、前記入力処理では入力制御信号を出力して接点入力信号を読み込むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明は、制御論理部から入力制御信号を出力しているとき、接点信号入力部は外部接点からの接点信号に基づく接点入力信号を制御論理部に出力するとともに、制御論理部から入力制御信号と検査制御信号を出力しているとき、接点信号入力部は、入力制御信号とＬ側故障検査部で検査制御信号により生成した検査出力信号に基づく接点入力信号を制御論理部に出力するから、制御論理部は接点信号入力部に外部接点からの接点信号が入力していない場合であっても、接点信号入力部の故障の有無を正しく検出することができるとともに、外部接点からの接点信号の入力の有無を検出することができ、信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の入力制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】接点信号入力部とＬ側故障検査部の構成を示す回路図である。
【図３】制御論理部の処理手順を示す処理手順図である。
【図４】入力接点が開放して接点信号入力部が正常な状態のときの処理を示すタイムチャートである。
【図５】入力接点が閉成して接点信号入力部が正常な状態のときの処理を示すタイムチャートである。
【図６】従来の入力装置の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、この発明の入力制御装置の構成を示すブロック図である。図に示すように、入力制御装置１は、接点信号入力部２とＬ側故障検査部３及び制御論理部４を有し、信号機や転てつ機などの現場機器の動作状態を直流電源５に接続された入力接点６を介して取り込み電子連動装置２０に出力する。
【００１４】
接点信号入力部２は、図２の回路図に示すように、第１のフォトカプラＰ１と第２のフォトカプラＰ２を有し、入力接点６と直流電源５に接続される入力端子７ａ，７ｂと、制御論理部４に接点入力信号を出力する出力端子８と、制御論理部４から出力される入力制御信号を入力する制御信号入力端子９と、Ｌ側故障検査部３から出力される検査出力信号を入力する検査信号入力端子１０ａ，１０ｂが設けられている。
【００１５】
第１のフォトカプラＰ１のＬＥＤは、アノードが入力端子７ａに抵抗Ｒ１とダイオードＤ１及び抵抗Ｒ２を介して接続され、カソードが第２のフォトカプラＰ２のフォトトランジスタのコレクタに接続されている。第２のフォトカプラＰ２のフォトトランジスタのエミッタはダイオードＤ２を介して入力端子７ｂに接続されている。抵抗Ｒ１とダイオードＤ１の接続点と入力端子７ｂの間には分圧抵抗Ｒ３が接続され、第１のフォトカプラＰ１のＬＥＤに加えられるノイズを低減している。また、第１のフォトカプラＰ１のＬＥＤと第２のフォトカプラＰ２のフォトトランジスタと並列に逆方向電流をバイパスさせるためのダイオードＤ３が接続されている。さらに、ダイオードＤ１と抵抗Ｒ２の接続点には検査信号入力端子１０ａが接続され、第２のフォトカプラＰ２のフォトトランジスタのエミッタには検査入力端子１０ｂが接続されている。
【００１６】
第１のフォトカプラＰ１のフォトトランジスタのコレクタは反転素子ＩＣ１を介して出力端子８に接続されているとともに抵抗Ｒ４を介して正電源電圧が印加されている。第２のフォトカプラＰ２のＬＥＤのアノードには抵抗Ｒ５を介して正電源電圧が印加され、カソードは反転素子ＩＣ２を介して制御信号入力端子９に接続されている。
【００１７】
Ｌ側故障検査部３は、入力接点６が開放した状態の場合に、接点信号の入力なしの状態であるのか、接点信号入力部２のＬ側が固定故障状態であるのかを検出するためのものであり、図２に示すように、２つの排他的論理和素子ＩＣ３と排他的論理和素子ＩＣ４と、反転素子ＩＣ５とコンデンサＣ１〜Ｃ４及び極性が同相のパルストランスＰＴを有し、制御論理部４から出力される検査制御信号を入力する検査制御信号入力端子１１と接点信号入力部２に検査出力信号を出力する検査信号出力端子１２ａ，１２ｂが設けられている。
【００１８】
反転素子ＩＣ５の入力側は検査制御信号入力端子１１に接続され、出力側は排他的論理和素子ＩＣ３と排他的論理和素子ＩＣ４の一方の入力側に接続されている。排他的論理和素子ＩＣ３の他方の入力側には正電源電圧が印加され、排他的論理和素子ＩＣ４の他方の入力側は接地されている。排他的論理和素子ＩＣ３の出力側はコンデンサＣ３を介してパルストランスＰＴの１次側の一方に接続され、排他的論理和素子ＩＣ４の出力側はコンデンサＣ４を介してパルストランスＰＴの１次側の他方に接続されている。パルストランスＰＴの２次側はコンデンサＣ１，Ｃ２を介して検査信号出力端子１２ａ，１２ｂに接続されている。このコンデンサＣ１，Ｃ２は接点信号入力部２から直流電圧が回り込むことを防止する。パルストランスＰＴはパルス状の信号を直流絶縁して検査出力信号として出力する。
【００１９】
制御論理部４は、図３の処理手順図に示すように、一定の処理周期で検査処理と入力処理と他の処理の順に制御処理を行う。検査処理では接点信号入力部２に入力制御信号を出力するとともにＬ側故障検査部３に検査制御信号を出力して接点信号入力部２から接点入力信号を読み込み、接点信号入力部２に接点入力なしの状態でも接点信号入力部２に固定故障が生じているか否を検査する。入力処理では接点信号入力部２に入力制御信号を出力して接点入力信号を読み込む。
【００２０】
この入力制御装置１で入力接点６からの接点信号を取り込むときの処理を図４のタイムチャートと図５のタイムチャートを参照して説明する。図４は入力接点６が開放している状態で正常な場合、図５は入力接点６が閉成している状態で正常な場合を示す。
【００２１】
制御論理部４は一定の処理周期Ｔ毎に検査処理と入力処理と他の処理の順に制御処理を実行する。検査処理では、図４と図５に示すように、入力制御信号と検査制御信号を同時に「０」から「１」にして接点信号入力部２とＬ側故障検査部３に出力し、「１」の入力制御信号と検査制御信号の出力後、Ｌ側故障検査部３と接点信号入力部２における回路遅延を考慮したタイミングで接点信号入力部２から出力している接点入力信号を読み込む。
【００２２】
接点信号入力部２は制御信号入力端子９に入力制御信号として「１」が入力すると、制御信号入力端子９に接続された反転素子ＩＣ２は出力を「０」にして第２のフォトカプラＰ２のＬＥＤに電流を流して発光させてフォトトランジスタをオンにする。一方、Ｌ側故障検査部３の検査制御信号入力端子１１に検査制御信号として「１」が入力すると、検査制御信号入力端子１１に接続された反転素子ＩＣ５は出力を「０」にする。反転素子ＩＣ５の出力が「０」になると排他的論理和素子ＩＣ３の出力が「１」になり、排他的論理和素子ＩＣ４の出力が「０」になってパルストランスＰＴで「０」から「１」にした検査出力信号を接点信号入力部２に出力する。接点信号入力部２に検査出力信号が入力すると、図４に示すように、入力接点６が開放された状態で接点信号入力部２に入力接点６からの接点信号が入力しなくても、接点信号入力部２に入力した検査出力信号が抵抗Ｒ２と第１のフォトカプラＰ１のＬＥＤ及び第２のフォトカプラＰ２のフォトトランジスタを介して流れ、第１のフォトカプラＰ１のＬＥＤを発光させてフォトトランジスタをオンにする。第１のフォトカプラＰ１のフォトトランジスタがオンになると反転素子ＩＣ１の出力は「０」から「１」になり、出力端子８から接点入力信号として「１」を制御論理部４に出力する。制御論理部４は入力制御信号と検査制御信号を同時に「０」から「１」にして出力した後、Ｌ側故障検査部３と接点信号入力部２における回路遅延を考慮したタイミングで接点信号入力部２から出力している接点入力信号を読み込み、入力制御信号と検査制御信号を「１」にして出力しているとき、接点入力信号として「１」を読み込むと、接点信号入力部２は「Ｌ側故障なし」と判定する。
【００２３】
また、接点信号入力部２の抵抗Ｒ２と第１のフォトカプラＰ１のＬＥＤ及び第２のフォトカプラＰ２のフォトトランジスタの回路あるいは第２のフォトカプラＰ２のＬＥＤ等に固定故障が生じていると、Ｌ側故障検査部３から検査出力信号として「１」を入力しても第１のフォトカプラＰ１のフォトトランジスタはオンにならず、反転素子ＩＣ１の出力は「０」のままになっている。制御論理部４は入力制御信号と検査制御信号を「１」にして出力してから所定のタイミングをおいて接点入力信号として「０」を読み込むと、接点信号入力部２に「Ｌ側故障が生じている」と判定する。
【００２４】
このように制御論理部４は入力制御信号と検査制御信号を「０」から「１」にして出力してから所定のタイミングをおいて接点入力信号を読み込むことにより、接点信号入力部２に接点信号の入力がない場合でも、接点信号入力部２のＬ側に故障が生じているか否を判定することができる。
【００２５】
制御論理部４は入力制御信号と検査制御信号を「１」にして出力しているとき、接点入力信号として「１」を読み込み、接点信号入力部２は「Ｌ側故障なし」と判定すると入力制御信号と検査制御信号を「１」から「０」にして出力し、その後、所定のタイミングをおいて接点信号入力部２から出力している接点入力信号を読み込む。Ｌ側故障検査部３に入力している検査制御信号が「１」から「０」になると、検査出力信号は「１」から「０」になる。また、接点信号入力部２に入力している入力制御信号が「１」から「０」になると、第２のフォトカプラＰ２のＬＥＤに流れる電流は遮断され、フォトトランジスタをオフにする。第２のフォトカプラＰ２のフォトトランジスタがオフになると第１のフォトカプラＰ１のＬＥＤに流れている電流を遮断してフォトトランジスタをオフにする。第１のフォトカプラＰ１のフォトトランジスタがオフになると反転素子ＩＣ１から出力している接点入力信号は「１」から「０」になる。制御論理部４は入力制御信号と検査制御信号を「１」から「０」にして出力してから所定のタイミングをおいて接点入力信号として「０」を読み込むと、接点信号入力部２は「Ｈ側故障なし」と判定する。
【００２６】
また、制御論理部４は入力制御信号と検査制御信号を「１」から「０」にして出力してから所定のタイミングをおいて読み込んだ接点入力信号が「１」の場合、接点信号入力部２に例えば第１のフォトカプラＰ１のフォトトランジスタの短絡等によるＨ側故障が生じていると判定する。
【００２７】
また、制御論理部４は入力制御信号と検査制御信号を「１」から「０」にして出力してから所定のタイミングをおいて接点入力信号として「０」を読み込み、接点信号入力部２は「Ｈ側故障なし」と判断すると入力処理を行う。入力処理では検査制御信号を「０」にした状態で入力制御信号を「０」から「１」にして出力する。接点信号入力部２は入力制御信号として「１」を入力すると第２のフォトカプラＰ２のＬＥＤが発光してフォトトランジスタをオンにする。この状態で入力接点６が開放された状態で接点信号入力部２に接点信号の入力がないと、図４に示すように、反転素子ＩＣ１から出力している接点入力信号は「０」になっている。制御論理部４は入力制御信号を「０」から「１」にして出力しているとき、接点入力信号として「０」を読み込むと「接点入力なし」と判定し、電子連動装置２０に出力する信号を安全側の「０」に制御する。
【００２８】
また、制御論理部４から入力制御信号を「０」から「１」にして出力しているとき、入力接点６が閉成されていて接点信号入力部２に接点信号の入力があると、接点信号入力部２の第１のフォトカプラＰ１のＬＥＤに電流が流れて、フォトトランジスタをオンにし、図５に示すように、反転素子ＩＣ１から出力している接点入力信号を「０」から「１」にする。制御論理部４は入力制御信号として「１」を出力しているとき、接点入力信号として「１」を読み込むと「接点入力あり」及び「Ｌ側故障なし」と判定する。
【００２９】
また、制御論理部４は入力制御信号を「０」から「１」にして出力しているとき、接点入力信号として「０」を読み込むと、「接点入力なし」及び「Ｈ側故障なし」と判定する。
【００３０】
制御論理部４は入力制御信号を「０」から「１」にして出力しているとき、接点入力信号として「１」を読み込み「接点入力あり」と判定した後、入力制御信号を「１」から「０」にして所定のタイミングをおいて接点信号入力部２から出力している接点入力信号を読み込む。制御論理部４は読み込んだ接点入力信号が「０」のときは、「接点信号入力正常」と判定し、接点入力信号が「１」のときは、接点信号入力部２に例えば第１のフォトカプラＰ１のフォトトランジスタの短絡等によるＨ側故障が生じていると判定し、電子連動装置２０に出力する信号を安全側の「０」に制御する。
【００３１】
このようにして入力接点６が開放及び閉成のいずれの状態でも接点信号入力部２の故障の有無を判定することができるとともに、接点信号入力部２に故障が生じているのか入力接点６が開放されて接点信号の入力がないのかを判別することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１；入力制御装置、２；接点信号入力部、３；Ｌ側故障検査部、４；制御論理部、
５；直流電源、６；入力接点、Ｐ１，Ｐ２；フォトカプラ、ＩＣ１，ＩＣ２；反転素子、
ＩＣ３，ＩＣ４；排他的論理和素子、ＩＣ５；反転素子、ＰＴ；パルストランス、
Ｒ１〜Ｒ５；抵抗、Ｄ１〜Ｄ３；ダイオード、Ｃ１〜Ｃ４；コンデンサ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３３】
【特許文献１】特開平８−８０８５１号公報
【図１】
2011051539.tif 000003
【図２】
2011051539.tif 000004
【図３】
2011051539.tif 000005
【図４】
2011051539.tif 000006
【図５】
2011051539.tif 000007
【図６】
2011051539.tif 000008