(57)【要約】      （修正有）【課題】低コストで高性能な磁気浮上列車運行安全システムを提供する。【解決手段】超高速列車が走行する軌道を含み側壁パネル内を走行する磁気浮上列車の異常を検知する磁気浮上列車運行安全システムにおいて、異常を検知するセンサとして、光ファイバ歪みセンサを用いた。その結果、多数のセンサを必要とせず、側壁パネルに沿って光ファイバを敷設するだけで、側壁パネルの歪みや地震等により発生した軌道の振動を検知することができ、低コストで高性能な安全システムを構築することが出来る。【選択図】図１
2011211833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超高速列車が走行する軌道を含み側壁パネル内を走行する磁気浮上列車の異常を検知する磁気浮上列車運行安全システムにおいて、
異常を検知するセンサとして、光ファイバ歪みセンサを用いたことを特徴とする磁気浮上列車運行安全システム。
【請求項２】
前記光ファイバ歪みセンサとして、ブリルアン散乱を利用した光リフレクトメータ（B-OTDR）またはファイバブラッググレーティング（FBG）方式を利用した歪みセンサの少なくとも一方を用いたことを特徴とする請求項１記載の磁気浮上列車運行安全システム。
【請求項３】
光ファイバ歪みセンサの測定結果を、側壁の位置、振動及び歪みを含む物理情報に変換し異常が発生しているかどうかを判断する信号処理部を備えたことを特徴とする請求項１または2に記載の磁気浮上列車運行安全システム。
【請求項４】
前記信号処理部で異常が発生したと判断した場合、減速や停止を含む制御を行う運行管制システムを備えたことを特徴とする請求項１乃至3に記載の磁気浮上列車運行安全システム。
【請求項５】
前記運行管制システムの制御結果に基づいて、異常が発生した運行管制エリアを含む沿線にある他の運行管制システムにも減速や停止を含む指令を出力する中央管制システムを備えたことを特徴とする請求項4に記載の磁気浮上列車運行安全システム。
【請求項６】
前記光ファイバ歪みセンサを光通信にも使用すると共に、歪みセンサ用と通信用とで異なる光の波長を用いることを特徴とする請求項1乃至3に記載の磁気浮上列車運行安全システム。
【請求項７】
前記両側壁パネル沿いに敷設された歪みセンサの通信用の波長を用いてリングネットワークを構成したことを特徴とすることを特徴とする請求項6に記載の磁気浮上列車運行安全システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば超高速で走行するリニア新幹線の安全システムに関し、光ファイバ歪みセンサの技術を用いて線路の歪みを瞬時に測定し、走行中の列車を減速し、列車の安全を確保する磁気浮上列車運行安全システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図3は、ユレダス、あるいは、フレックルと呼ばれる早期地震警報システムの概念図である。この早期地震警報システムは、新幹線用に開発され、現在では在来線や地下鉄などでも使用されている。
【０００３】
図3において、地震波解析装置1は、地震計と波形解析装置を備え、地震計が検知したＰ波、Ｓ波を解析し、警報を発生する。地震は、一般的に振動が小さいＰ波の方が、振動の大きいＳ波より速度が早いため、震源より離れた地点では、最初にＰ波、遅れてＳ波が到達する。この時間差を利用して列車運行の安全を確保するのが、このシステムの目的である。
【０００４】
地震解析装置1で生成した警報は、中央管制システム2に伝えられ、中央管制システム2から、伝送システム3を通じて運航中の各列車4に減速などの指令が出される。
地震波解析システム1は、線路5の沿線以外にも設置され中央管制システム2に伝えられる。
【０００５】
図4（ａ，ｂ）は、実験中のリニア新幹線の構成図である。図4（ａ，ｂ）に示すように、リニア新幹線は、車両12側に搭載された超伝導磁石(図示せず)が高速移動すると、側壁パネル11内の浮上案内コイル15に誘導電流が生じ、誘導電流により生じる磁力と超電導磁石とで反発力・吸引力が生じて浮上する。
【０００６】
図4（c）は側壁パネル11と車両12との距離により反発力・吸引力が変化している状態を示すもので、車両12は２つの側壁パネル11の真ん中に位置するようにガイドされる。
そして、図４（ｂ）に示す推進コイル13に加える電流の向き、大きさを地上にある変圧施設(図示せず)から制御することで、図4（d）に示すように車両を推進させることができる。
【０００７】
推進時と逆に推進コイル13に電流を流すと、ブレーキとして動作する。このようなリニアシステムでは、側壁パネル11に実装された浮上案内コイル15の位置にミリメートル単位の精度が要求される。地盤沈下や地震による歪みがあると本来の性能を発揮できないため、運行速度を落としたり、運行を停止したりする必要がある。歪みを検知するために、側壁パネル11にはユニット毎に歪み検知センサ14が設置され、常時モニタされており、安全運行するようになっている。
【０００８】
また、歪み検知の方法としては、軌道に埋め込んだ光ファイバの透過率が、変化することにより軌道の歪みを検知する方式も提案されている（特開平6-217421）。
図5は特開平6-217421号公報の「磁気浮上列車用軌道」に開示された技術を示すもので、磁気浮上列車走行全区間を複数の区間に分割したときの一区間を示している。
【０００９】
各区間毎に軌道内に複数本の光ファイバ21を埋め込み、光源12により光ファイバ21に光を入射し、軌道内の光ファイバを通ってきた光量を光量計13で計測するようにしたものである。
光ファイバ11の近くに亀裂や剥離があると光がその場所で散乱するため、光量計13で計測される光量が減少することにより、軌道の異常を検知することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０６−２１７４２１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、側壁パネル11のユニットは、幅2〜3m程度であり、１ユニット毎に歪みセンサを搭載するため、実用化のため長距離にわたって建設する場合には、センサが膨大な数必要とされる。センサだけでなく、センサへの配線やその工事、配線に確認・点検を考えると高コストとなる。
【００１２】
また、列車の安全を確保するため高速で処理する必要があるが、センサ数が膨大な数となると、処理装置も高性能な並列処理を用いる必要があり、高コストなる。また、センサ信号を並列処理し、センサ間相互の関係を把握する場合に、信号数が多くなればなるほど、バグが生じやすくなるという欠点もある。
【００１３】
また、特開平6-217421に開示された方法では、光ファイバの透過率で異常発生を検知するので、歪みが発生した位置が光ファイバ沿線のどこであるかを知る手段がない。あるいは、この方法で位置を検知できるようにするためには、多数の独立した光ファイバを、必要な位置分解能ごとに設置する必要が生じる。
【００１４】
また本来測定する必要のない、測定ポイントまで往復する光ファイバに生じる透過率変化をキャンセルしたり、あるいは無視できるようにする必要があり、システムが複雑・高コストになり光ファイバを利用するメリットが失われるという課題があった。
【００１５】
従って本発明は、低コストで高性能な磁気浮上列車運行安全システムを提供することを
目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
このような課題を達成するために、本発明の請求項１の磁気浮上列車運行安全システムは、
超高速列車が走行する軌道を含み側壁パネル内を走行する磁気浮上列車の異常を検知する磁気浮上列車運行安全システムにおいて、
異常を検知するセンサとして、光ファイバ歪みセンサを用いたことを特徴とする。
請求項2においては、請求項１記載の磁気浮上列車運行安全システムにおいて、
前記光ファイバ歪みセンサとして、ブリルアン散乱を利用した光リフレクトメータ（B-OTDR）またはファイバブラッググレーティング（FBG）方式を利用した歪みセンサの少なくとも一方を用いたことを特徴とする。
請求項3においては、請求項１または2に記載の磁気浮上列車運行安全システムにおいて、
光ファイバ歪みセンサの測定結果を、側壁の位置、振動及び歪みを含む物理情報に変換し異常が発生しているかどうかを判断する信号処理部を備えたことを特徴とする。
請求項4においては、請求項１乃至3に記載の磁気浮上列車運行安全システムにおいて、
前記信号処理部で異常が発生したと判断した場合、減速や停止を含む制御を行う運行管制システムを備えたことを特徴とする。
請求項5においては、請求項4に記載の磁気浮上列車運行安全システムにおいて、
前記運行管制システムの制御結果に基づいて、異常が発生した運行管制エリアを含む沿線にある他の運行管制システムにも減速や停止を含む指令を出力する中央管制システムを備えたことを特徴とする。
請求項6においては、請求項1乃至3に記載の磁気浮上列車運行安全システムにおいて、
光ファイバ歪みセンサを光通信にも使用すると共に、歪みセンサ用と通信用とで異なる光の波長を用いることを特徴とする。
請求項7においては、請求項6に記載の磁気浮上列車運行安全システムにおいて、
両側壁パネル沿いに敷設された歪みセンサの通信用の波長を用いてリングネットワークを構成したことを特徴とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば以下のような効果がある。
請求項１乃至7によれば、
多数のセンサを必要とせず、側壁パネルに沿って光ファイバを敷設するだけで、側壁パネルの歪みや地震等により発生した軌道の振動を検知することができ、低コストで高性能な安全システムを構築することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態の一例を示すブロック構成図である。
【図２】他の実施例を示すブロック構成図である。
【図３】従来例を示すブロック構成図である。
【図４】従来例磁気浮上車両の原理を示す説明図である。
【図５】他の実施例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の実施形態の一例を示すブロック構成図である。
図１において、側壁パネル11は車両12が通過する両側面の全域にわたって設けられており、それぞれの側壁パネルに沿って光ファイバ21が敷設されている。
【００２０】
光ファイバ21は光ファイバ歪みセンサとして用いる。変圧施設25には光ファイバ歪みアナライザ22を設置し、側壁パネルの歪みを測定する。光ファイバとしては、B-OTDR用、FBG歪みセンサ用のどちらか、またはその両方を使用する。
なお、光ファイバ歪みセンサの原理や構成は公知なのでここでの説明は省略する。
【００２１】
光ファイバ歪みアナライザ22は、光ファイバ21に沿った位置と歪み量を測定する装置である。信号処理部23はその測定結果を、側壁パネル11の位置と歪み量に変換する。測定速度が十分速ければ、数Hz以下である地震による震動も検知することが可能である。
【００２２】
信号処理部23は、歪みあるいは振動量が許容値内であるかどうかを判断し、許容値を超えた場合、その位置情報と共に運行管制システム24に通知する。
運行管制システム24は、通知された情報をもとに、列車の減速、停止などの指示を行う。さらに、情報を中央管制システム26に伝えることにより、中央管制システム26が、当該管制エリアに接続する沿線の他の運行管制システムに管制指令を出す。
【００２３】
図では省略するが、光ファイバ歪みアナライザ22、信号処理部23運行管制システム24から構成される変圧施設25は車両12が運行される全線に渡って複数個所（例えば数十キロ毎に）設置されており、それぞれが中央管理システムに接続されている。
【００２４】
図2は他の実施例を示すブロック構成図である。この実施例では、中央管制システム26、変圧施設25に光伝送装置27を備え、光ファイバ歪みセンサとして敷設した光ファイバ21を光通信用ファイバとしても使用する。矢印ａ〜ｆは通信用として接続した光ファイバ21ａに対する光伝送装置27からの光通信の方向を示している。
【００２５】
即ち、歪み測定用に用いる光源と光通信に用いる光源とで異なる波長を使用することで、お互いの性能に影響を与えることなくシステム構築が可能である。さらに、両サイドの側壁パネル11沿いに敷設された２本のファイバを使用することで、リングネットワークを構築することができ、信頼性の高い光通信システムとすることができる。図2では光伝送装置27を含む変圧施設25を2箇所設置しているが、実際には全線に渡って数十キロごとに設置される
【００２６】
ここで、リングネットワークとは、一本のケーブルに複数の端末がつながれるバス型ネットワークの、ケーブルの始点と終点の両端を結んだものであり、信号の流れを1方向に定めて巡回させるものである。これによって信号の衝突や停滞を回避することができる。
【００２７】
なお、ケーブルに接続されてある端末や接続機器が1つでも故障すると、そこで情報の流れが途絶えてしまうので、ケーブルは普通、双方向に通信できるようにあらかじめ2本用意する。トークンリングやFDDIなどの方式が代表的なリング型ネットワークであり、ケーブルの総延長を増設することが比較的容易である。
【００２８】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。
【符号の説明】
【００２９】
１      地震波解析装置
２      中央管理システム
３      管理情報伝送システム
４      走行中の電車
５      線路
11      側壁パネル
12      車両
13      推進コイル
14      歪み検知センサ
15      浮上案内コイル
16      光源
17      光量計
21      光ファイバ
22      光ファイバ歪みアナライザ
24      運行管制システム
25      変圧施設
26      中央管制システム
【図１】
2011211833.tif 000003
【図２】
2011211833.tif 000004
【図３】
2011211833.tif 000005
【図５】
2011211833.tif 000006
【図４】
2011211833.tif 000007