(57)【要約】【課題】軌道回路を利用しないでレール破断を検知するレール破断検知装置を提供する。【解決手段】レール破断検知装置１００は、複数の送信器１１０ａ〜１１０ｊと、一つの受信器１２０とを備えており、送信器１１０ａ〜１１０ｊ及び受信器１２０はそれぞれ、破断検知対象となるレール１の異なる位置に接続される。各送信器１１０ａ〜１１０ｊは、それぞれ異なる周波数の信号をレール１に対して送信する。受信器１２０は、レール１を介して受信する受信信号から、各送信器１１０ａ〜１１０ｊが送信した信号を抽出し、各送信器１１０ａ〜１１０ｊからの信号の受信の有無を判別する。判別の結果、送信器１１０ａ〜１１０ｊが送信した信号のうちいずれか一つでも受信していないものが存在する場合は、レール破断が発生したものと判断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信器と、一つの受信器とを備え、
前記複数の送信器及び受信器はそれぞれ、破断検知対象となるレールの異なる位置に接続され、
前記複数の送信器はそれぞれ、異なる周波数の信号を送信し、
前記受信器は、前記複数の送信器それぞれが送信した各周波数の信号の受信の有無に基づいて、レール破断を検知する
ことを特徴とするレール破断検知装置。
【請求項２】
前記受信器は、更に、前記複数の送信器それぞれが送信した各周波数の信号の受信の有無に基づいて、レール破断の位置を特定する
ことを特徴とする請求項１に記載のレール破断検知装置。
【請求項３】
前記受信器は、
レールを介して受信した信号から前記複数の送信器それぞれの送信周波数に対応する信号を抽出する信号抽出部と、
前記信号抽出部によって抽出された信号に基づいて、前記複数の送信器それぞれからの信号を受信しているか否かを判別する受信判別部と、
前記受信判別部による判別結果に基づいて、レール破断の有無を判断する破断判定部と
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のレール破断検知装置。
【請求項４】
前記信号抽出部は、周波数解析を行うことにより、前記複数の送信器それぞれの送信周波数に対応する信号を抽出する
ことを特徴とする請求項３に記載のレール破断検知装置。
【請求項５】
前記信号抽出部は、高速フーリエ変換を行うことにより、前記複数の送信器それぞれの送信周波数に対応する信号を抽出する
ことを特徴とする請求項４に記載のレール破断検知装置。
【請求項６】
前記受信判別部は、前記信号抽出部によって抽出された信号のレベルと、予め決められた閾値との比較を行うことにより、前記複数の送信器それぞれからの信号を受信しているか否かを判別する
ことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載のレール破断検知装置。
【請求項７】
前記破断判定部は、前記複数の送信器すべてからの信号を受信しているか否かを定期的に判別し、
予め決められた回数連続して、前記複数の送信器すべてからの信号を受信してはいないと判別した場合、レール破断が発生したと判定する
ことを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載のレール破断検知装置。
【請求項８】
前記受信器は、前記破断判定部による判定結果を外部に出力する破断判定結果出力部を
更に備えることを特徴とする請求項３〜７のいずれか一項に記載のレール破断検知装置。
【請求項９】
前記受信器は、前記複数の送信器それぞれからの信号の受信状態を示す受信状態表示部を
更に備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のレール破断検知装置。
【請求項１０】
前記受信状態表示部は、前記複数の送信器それぞれに対応する複数の表示要素部を備え、
各表示要素部は、対応する送信器からの信号の受信の有無を示す
ことを特徴とする請求項９に記載のレール破断検知装置。
【請求項１１】
前記複数の表示要素部は、前記複数の送信器の前記レールに沿った並び順に対応するように配置されている
ことを特徴とする請求項１０に記載のレール破断検知装置。
【請求項１２】
前記受信器は、前記受信判別部による判別結果に基づいて、レール破断が発生している位置を判別する破断位置判別部を
更に備えることを特徴とする請求項３〜８のいずれか一項に記載のレール破断検知装置。
【請求項１３】
前記受信器は、前記破断位置判別部による判別結果に基づいて、レール破断が発生している位置を表示する破断位置表示部を
更に備えることを特徴とする請求項１２に記載のレール破断検知装置。
【請求項１４】
前記破断位置表示部は、隣接する前記複数の送信器及び前記受信器の間の区間それぞれに対応する複数の表示要素部を備え、
各表示要素部は、対応する区間でのレール破断の発生の有無を示す
ことを特徴とする請求項１３に記載のレール破断検知装置。
【請求項１５】
前記複数の表示要素部は、前記区間の前記レールに沿った並び順に対応するように配置されている
ことを特徴とする請求項１４に記載のレール破断検知装置。
【請求項１６】
前記複数の表示要素部は、直線状に配置されている
ことを特徴とする請求項１０、１１、１４又は１５に記載のレール破断検知装置。
【請求項１７】
前記複数の表示要素部はそれぞれ、発光素子によって構成されている
ことを特徴とする請求項１０、１１、１４〜１６のいずれか一項に記載のレール破断検知装置。
【請求項１８】
前記送信器は、踏切制御子によって構成されている
ことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項に記載のレール破断検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道のレールの破断を検知する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道で使用されるレールは、日々の列車の走行によって劣化し、ついには破断を生じる。レール破断が発生した場合は、列車の安全運行を阻害しないよう、その事実を速やかに把握することが必要となる。
【０００３】
従来は、通常、列車検知に用いる軌道回路を利用してレール破断を検知している。しかしながら、軌道回路がない閑散線区においては、軌道回路を利用したレール破断検知は行えない。また、ＣＢＴＣ（Communication-Based Train Control）などの無線式列車制御システムにおいても、軌道回路を使用しないので、軌道回路を利用したレール破断検知は行えない。
【０００４】
なお、特開平６−３２１１１０号公報には、軌道回路によらないで、レール破断を検知するためのレール破断検知方法として、左右一対のレールに流れる各々の帰線電流を検知し、各々の該帰線電流から不平衡を求めて、該不平衡が予め設定した値を越えたことにより、レール破断を検知することを特徴とするレール破断検知方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３２１１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、軌道回路を利用しないでレール破断を検知するレール破断検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るレール破断装置は、複数の送信器と、一つの受信器とを備え、前記複数の送信器及び受信器はそれぞれ、破断検知対象となるレールの異なる位置に接続され、前記複数の送信器はそれぞれ、異なる周波数の信号を送信し、前記受信器は、前記複数の送信器それぞれが送信した各周波数の信号の受信の有無に基づいて、レール破断を検知することを特徴とする。
【０００８】
この場合において、前記受信器は、更に、前記複数の送信器それぞれが送信した各周波数の信号の受信の有無に基づいて、レール破断の位置を特定するようにしてもよい。
【０００９】
以上の場合において、前記受信器は、レールを介して受信した信号から前記複数の送信器それぞれの送信周波数に対応する信号を抽出する信号抽出部と、前記信号抽出部によって抽出された信号に基づいて、前記複数の送信器それぞれからの信号を受信しているか否かを判別する受信判別部と、前記受信判別部による判別結果に基づいて、レール破断の有無を判断する破断判定部とを備えるようにしてもよい。
【００１０】
更に、この場合において、前記信号抽出部は、周波数解析を行うことにより、前記複数の送信器それぞれの送信周波数に対応する信号を抽出するようにしてもよい。更に、前記信号抽出部は、高速フーリエ変換を行うことにより、前記複数の送信器それぞれの送信周波数に対応する信号を抽出するようにしてもよい。
【００１１】
また、以上の場合において、前記受信判別部は、前記信号抽出部によって抽出された信号のレベルと、予め決められた閾値との比較を行うことにより、前記複数の送信器それぞれからの信号を受信しているか否かを判別するようにしてもよい。
【００１２】
また、前記破断判定部は、前記複数の送信器すべてからの信号を受信しているか否かを定期的に判別し、予め決められた回数連続して、前記複数の送信器すべてからの信号を受信してはいないと判別した場合、レール破断が発生したと判定するようにしてもよい。
【００１３】
また、前記受信器は、前記破断判定部による判定結果を外部に出力する破断判定結果出力部を更に備えるようにしてもよい。
【００１４】
また、前記受信器は、前記複数の送信器それぞれからの信号の受信状態を示す受信状態表示部を更に備えるようにしてもよい。
【００１５】
この場合において、前記受信状態表示部は、前記複数の送信器それぞれに対応する複数の表示要素部を備え、各表示要素部は、対応する送信器からの信号の受信の有無を示すようにしてもよい。更に、前記複数の表示要素部は、前記複数の送信器の前記レールに沿った並び順に対応するように配置されているようにしてもよい。
【００１６】
また、前記受信器は、前記受信判別部による判別結果に基づいて、レール破断が発生している位置を判別する破断位置判別部を更に備えるようにしてもよい。更に、この場合において、前記受信器は、前記破断位置判別部による判別結果に基づいて、レール破断が発生している位置を表示する破断位置表示部を更に備えるようにしてもよい。
【００１７】
この場合において、前記破断位置表示部は、隣接する前記複数の送信器及び前記受信器の間の区間それぞれに対応する複数の表示要素部を備え、各表示要素部は、対応する区間でのレール破断の発生の有無を示すようにしてもよい。更に、前記複数の表示要素部は、前記区間の前記レールに沿った並び順に対応するように配置されているようにしてもよい。
【００１８】
また、前記複数の表示要素部は、直線状に配置されているようにしてもよい。また、前記複数の表示要素部はそれぞれ、発光素子によって構成されているようにしてもよい。
【００１９】
また、以上の場合において、前記送信器は、踏切制御子によって構成されているようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、軌道回路を利用しないでレール破断を検知することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明によるレール破断検知装置の概要を説明するための図である。
【図２】レール１からの受信信号を周波数解析した結果を示す図（その１）である。
【図３】レール１からの受信信号を周波数解析した結果を示す図（その２）である。
【図４】レール破断検知装置１００を構成する各送信器１１０の構成を説明するための図である。
【図５】レール破断検知装置１００を構成する受信器１２０の機能構成を説明するための図である。
【図６】レール破断検知装置１００を構成する受信器１２０のハードウェア構成例を説明するための図である。
【図７】マイコン６３２が実行するレール破断判定処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図８】表示部６５０の構成例を説明するための図である。
【図９】レール破断が発生した場合の表示部６５０の状態を説明するための図（その１）である。
【図１０】レール破断が発生した場合の表示部６５０の状態を説明するための図（その２）である。
【図１１】受信器１２０の第二実施形態の機能構成を説明するための図である。
【図１２】受信器１２０の第二実施形態のハードウェア構成例を説明するための図である。
【図１３】表示部６７０の構成例を説明するための図である。
【図１４】レール破断が発生した場合の表示部６７０の状態を説明するための図（その１）である。
【図１５】レール破断が発生した場合の表示部６７０の状態を説明するための図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明によるレール破断検知装置の概要を説明するための図である。
【００２４】
同図に示すように、本発明によるレール破断検知装置１００は、複数の送信器１１０ａ〜１１０ｊと、一つの受信器１２０とを備えており、送信器１１０ａ〜１１０ｊ及び受信器１２０はそれぞれ、破断検知対象となるレール１の異なる位置に接続される。本実施形態においては、送信器１１０ａ〜１１０ｊ及び受信器１２０は、隣接する機器の間隔が等間隔（例えば、２００ｍ間隔）になるように配置されている。また、同図に示した例では、送信器１１０ａが接続された箇所と送信器１１０ｊが接続された箇所との間が破断検知対象区間となる。
【００２５】
各送信器１１０ａ〜１１０ｊは、それぞれ異なる周波数の信号をレール１に対して送信する。受信器１２０は、レール１を介して受信する受信信号から、各送信器１１０ａ〜１１０ｊが送信した信号を抽出し、各送信器１１０ａ〜１１０ｊからの信号の受信の有無を判別する。判別の結果、複数の送信器１１０ａ〜１１０ｊすべてからの信号を受信している場合は、正常（レール破断が発生していない）と判断する。一方、複数の送信器１１０ａ〜１１０ｊすべてからの信号を受信してはいない場合、すなわち、送信器１１０ａ〜１１０ｊが送信した信号のうち、いずれか一つでも受信していないものが存在する場合は、レール破断が発生したものと判断する。
【００２６】
なお、破断検知対象区間内を列車が通過する際も、列車の車軸によってレール間が短絡される結果、各送信器１１０ａ〜１１０ｊからの信号が受信器１２０によって受信されない状態（送信信号未受信状態）が一時的に発生する。本実施形態においては、後述するように、各送信器１１０ａ〜１１０ｊからの信号の受信の有無の判別を定期的に行い、複数回連続して、送信信号未受信状態が発生した場合に初めて、レール破断が発生したと判断するようにしているので、列車通過時の一時的な送信信号未受信状態を、レール破断が発生したと判断することを防止することが可能となっている。
【００２７】
また、本実施形態においては、受信器１２０は、レール１からの受信信号の周波数解析を行うことにより、各送信器１１０ａ〜１１０ｊが送信した信号の抽出を行う。
【００２８】
図２及び図３は、レール１からの受信信号を周波数解析した結果（線スペクトル）を示す図である。図２は、レール破断が発生していない場合の例を示し、図３は、レール破断が発生した場合（より具体的には、送信器１１０ｈが接続された箇所と、送信器１１０ｉが接続された箇所との間の区間で破断が発生した場合）の例を示している。
【００２９】
図２及び図３において、横軸は周波数を示し、縦軸は周波数成分の大きさ（電圧）を示している。また、ｆ１は、送信器１１０ａの送信周波数を示し、ｆ２は、送信器１１０ｂの送信周波数を示し、ｆ３は、送信器１１０ｃの送信周波数を示し、ｆ４は、送信器１１０ｄの送信周波数を示し、ｆ５は、送信器１１０ｅの送信周波数を示し、ｆ６は、送信器１１０ｆの送信周波数を示し、ｆ７は、送信器１１０ｇの送信周波数を示し、ｆ８は、送信器１１０ｈの送信周波数を示し、ｆ９は、送信器１１０ｉの送信周波数を示し、ｆ１０は、送信器１１０ｊの送信周波数を示している。
【００３０】
破断検知対象となるレール１に破断が発生していない場合は、すべての送信器１１０ａ〜１１０ｊからの送信信号を受信できるので、図２に示すように、各送信器１１０ａ〜１１０ｊの送信周波数に対応する周波数成分の受信レベル（電圧レベル）は一定の値以上になる。
【００３１】
一方、破断検知対象となるレール１に破断が発生している場合は、破断発生箇所より先（受信器１２０から見て遠い位置）でレール１に接続されている送信器（図３の例では、送信器１１０ｉ及び１１０ｊ）からの送信信号は受信できなくなるので、図３に示すように、送信器１１０ｉ及び１１０ｊの送信周波数ｆ９及びｆ１０に対応する周波数成分の受信レベル（電圧レベル）は一定の値未満（０）になる。
【００３２】
なお、後述するように、レール破断検知装置１００は、レール破断箇所（レール破断区間）をユーザに示すための表示部を備えており、レール破断を検知するのみならず、レール破断箇所（レール破断区間）を示すことも可能になっている。
【００３３】
次に、レール破断検知装置１００の詳細について説明する。
【００３４】
まず、レール破断検知装置１００を構成する各送信器１１０（１１０ａ〜１１０ｊ）の詳細について説明する。
【００３５】
図４は、レール破断検知装置１００を構成する各送信器１１０（１１０ａ〜１１０ｊ）の構成を説明するための図である。
【００３６】
同図に示すように、各送信器１１０は、発振器１１１と、波形成形フィルタ１１２と、電力増幅器１１３と、出力トランス１１４と、送信フィルタ１１５とを備える。なお、簡単のため、同図では省略しているが、各送信器１１０は、外部から供給される電力（例えば、ＡＣ１００Ｖ）に基づいて、各構成要素が必要とする電圧（例えば、ＤＣ２４Ｖ）を生成するための電源部を更に備えている。
【００３７】
発振器１１１は、水晶発振器を備えており、予め決められた所定の周波数で発振するものである。前述したように、各送信器１１０ａ〜１１０ｊはそれぞれ異なる送信周波数を有するので、各送信器１１０ａ〜１１０ｊの各発振器１１１も、各送信周波数に対応する所定の周波数で発振する。
【００３８】
波形成形フィルタ１１２は、発振器１１１が発生した矩形波を、正弦波（sin波）に波形成形するものであり、ＬＣ回路で構成される。
【００３９】
電力増幅器１１３は、波形成形フィルタ１１２からの信号を増幅するためのものであり、トランジスタで構成される。
【００４０】
出力トランス１１４は、軌道（レール）との絶縁を図るために設けられるものである。送信フィルタ１１５は、出力インピーダンスを確保するためのものであり、ＬＣ回路によって構成される。
【００４１】
同図に示したような構成を有する各送信器１１０は、予め決められた所定の周波数の信号をレール１に対して常時送信することになる。本実施形態においては、各送信器１１０ａ〜１１０ｊの送信周波数として、本出願人製の踏切制御子で使用している各周波数（具体的には、８５００Ｈｚ、８７００Ｈｚ、８９１０Ｈｚ、９１２０Ｈｚ、９３４０Ｈｚ、９５６０Ｈｚ、９７９０Ｈｚ、１００２０Ｈｚ、１０２６０Ｈｚ、１０５００Ｈｚ）近辺の周波数を使用する。この際、受信器１２０からの距離が近い送信器１１０には、高い周波数を割り当て、受信器１２０からの距離が遠い送信器１１０には、低い周波数を割り当るようにする。例えば、送信器１１０ａの送信周波数ｆ１＝８５００Ｈｚ近辺、送信器１１０ｊの送信周波数ｆ１０＝８７００Ｈｚ近辺、送信器１１０ｂの送信周波数ｆ２＝８９１０Ｈｚ近辺、送信器１１０ｉの送信周波数ｆ９＝９１２０Ｈｚ近辺、送信器１１０ｃの送信周波数ｆ３＝９３４０Ｈｚ近辺、送信器１１０ｈの送信周波数ｆ８＝９５６０Ｈｚ近辺、送信器１１０ｄの送信周波数ｆ４＝９７９０Ｈｚ近辺、送信器１１０ｇの送信周波数ｆ７＝１００２０Ｈｚ近辺、送信器１１０ｅの送信周波数ｆ５＝１０２６０Ｈｚ近辺、送信器１１０ｆの送信周波数ｆ６＝１０５００Ｈｚ近辺というように割り当てる。また、本実施形態においては、各送信器１１０ａ〜１１０ｊの送信出力は１０Ｗとする。
【００４２】
次に、レール破断検知装置１００を構成する受信器１２０の詳細について説明する。
【００４３】
《第一実施形態》
図５は、レール破断検知装置１００を構成する受信器１２０の機能構成を説明するための図である。
【００４４】
同図に示すように、受信器１２０は、信号抽出部１２１と、受信判別部１２２と、破断判定部１２３と、破断判定結果出力部１２４と、受信状態表示部１２５とを備える。
【００４５】
信号抽出部１２１は、レール１からの受信信号から、各送信器１１０ａ〜１１０ｊの送信周波数に対応する信号を抽出するものである。
【００４６】
受信判別部１２２は、信号抽出部１２１が抽出した信号のレベルに基づいて、各送信器１１０ａ〜１１０ｊからの信号を受信しているか否かを判別するものである。
【００４７】
破断判定部１２３は、受信判別部１２２による判別結果に基づいて、レール破断の有無を判断するものである。
【００４８】
破断判定結果出力部１２４は、破断判定部１２３による判定結果を外部に出力するものである。
【００４９】
受信状態表示部１２５は、受信判別部１２２による判別結果に基づいて、各送信器１１０ａ〜１１０ｊからの信号の受信状態（受信の有無）を表示するものである。
【００５０】
図６は、レール破断検知装置１００を構成する受信器１２０のハードウェア構成例を説明するための図である。
【００５１】
同図に示すように、受信器１２０は、入力フィルタ６０１と、入力トランス６０２と、Ａ／Ｄ変換器６１１と、ＦＦＴ解析回路６１２と、選択回路６１３と、レベル判定回路６２０と、アンド回路６３１と、マイコン６３２と、破断リレー６４０と、表示部６５０とを備える。なお、簡単のため、同図では省略しているが、受信器１２０は、外部から供給される電力（例えば、ＡＣ１００Ｖ）に基づいて、各構成要素が必要とする電圧（例えば、ＤＣ５ＶやＤＣ３．３Ｖ）を生成するための電源部を更に備えている。
【００５２】
入力フィルタ６０１は、後段での処理のために帯域制限をするためのフィルタであって、ローパスフィルタによって構成される。入力トランス６０２は、軌道（レール）との絶縁を図るために設けられるものである。
【００５３】
Ａ／Ｄ変換器６１１は、ＦＦＴ解析回路６１２及び選択回路６１３と共に、信号抽出部１２１を構成するものであり、入力フィルタ６０１及び入力トランス６０２を介してレール１から入力されたアナログ信号をデジタルデータに変換するためのものである。Ａ／Ｄ変換器６１１は、所定のサンプリング周期でサンプリング（デジタルデータへの変換）を行う。
【００５４】
ＦＦＴ解析回路６１２は、Ａ／Ｄ変換器６１１及び選択回路６１３と共に、信号抽出部１２１を構成するものであり、Ａ／Ｄ変換器６１１によって変換されたデジタルデータに基づいて、周波数解析（高速フーリエ変換処理）を行うものである。ＦＦＴ解析回路６１２は、ＦＦＴ解析結果として、所定の周波数間隔で、各周波数成分のレベルを出力する。本実施形態においては、ＦＦＴ解析回路６１２は、各周波数成分のレベルを示すデータとして、Ｎ（例えば、１０２４）個のデジタルデータをそれぞれ独立に出力する。
【００５５】
選択回路６１３は、Ａ／Ｄ変換器６１１及びＦＦＴ解析回路６１２と共に、信号抽出部１２１を構成するものであり、ＦＦＴ解析回路６１２の解析結果から、各送信器１１０ａ〜１１０ｊの送信周波数に対応する周波数成分のデータを選択するためのものである。選択回路６１３は、ＦＦＴ解析回路６１２から出力されるＮ個のデータから、各送信器１１０ａ〜１１０ｊの送信周波数に対応する複数（１０個）のデータを選択して、複数（１０個）のデジタルデータとして独立に出力する。
【００５６】
レベル判定回路６２０は、受信判別部１２２を構成するものであり、選択回路６１３によって選択された複数（１０個）の周波数成分のレベル判定を行うためのものである。本実施形態においては、レベル判定回路６２０は、複数（１０個）のマグニチュード・コンパレータによって構成されており、各マグニチュード・コンパレータによって、対応する周波数成分のレベルと、予め決められた閾値との比較が行われ、各比較結果についてはそれぞれ独立したデジタル信号として出力される。本実施形態においては、周波数成分のレベルが閾値以上であった場合は、当該周波数成分に対応する送信器１１０からの信号を受信していると判断して、Ｈレベルの信号を出力する。一方、周波数成分のレベルが閾値未満であった場合は、当該周波数成分に対応する送信器１１０からの信号を受信していないと判断して、Ｌレベルの信号を出力する。すなわち、レベル判定回路６２０から出力される複数（１０本）の信号は、対応する送信器１１０からの送信信号の受信の有無を示す信号となっている。
【００５７】
上述したＡ／Ｄ変換器６１１、ＦＦＴ解析回路６１２、選択回路６１３及びレベル判定回路６２０は、例えば、一つのＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）として実装される。
【００５８】
アンド回路６３１は、マイコン６３２と共に、破断判定部１２３を構成するものであり、レベル判定回路６２０から出力される複数（１０本）のデジタル信号の論理積（ＡＮＤ）をとるものである。アンド回路６３１の出力は、マイコン６３２のデジタル入力端子に接続されている。
【００５９】
アンド回路６３１は、複数（１０本）のデジタル信号すべてがＨレベルの場合は、Ｈレベルの信号を出力し、複数（１０本）のデジタル信号のうちのいずれかひとつでもＬレベルのものがある場合は、Ｌレベルの信号を出力する。すなわち、複数の送信器１１０ａ〜１１０ｊのすべてから送信信号を受信している場合はＨレベルの信号がマイコン６３２に対して出力され、複数の送信器１１０ａ〜１１０ｊのうちのいずれかひとつでも送信信号を受信していないものがある場合は、Ｌレベルの信号がマイコン６３２に対して出力されることになる。
【００６０】
マイコン６３２は、アンド回路６３１と共に、破断判定部１２３を構成するものであり、アンド回路６３１からの出力に基づいて、レール破断の有無を判断するためのものである。マイコン６３２は、内部にメモリ（ＲＯＭ及びＲＡＭ）を備えており、内部のＲＯＭに予め記録されたプログラムを実行することで、レール破断判定処理を行う。マイコン６３２が実行するレール破断判定処理の詳細については後述する。
【００６１】
破断リレー６４０は、破断判定結果出力部１２４を構成するものであり、マイコン６３２による判定結果を外部に出力するためのものである。破断リレー６４０は、リレーコイル６４１及びリレー接点６４２を備えた電磁リレーによって構成される。リレー接点６４２は、リレーコイル６４１が励磁された際、非導通状態から導通状態に移行する接点（ａ接点）である。リレーコイル６４１の一方の端子は、マイコン６３２の出力端子に接続されており、マイコン６３２によって、励磁状態が制御可能なように構成されている。また、リレー接点６４２は、受信器１２０の出力端子６０３に接続されており、破断検知結果は、接点情報として外部に出力される。破断リレー６４０は、正常時（レール破断を検知していない間）は動作し、レール破断を検知した際に落下（励磁状態から無励磁状態に移行）するように制御される。
【００６２】
表示部６５０は、受信状態表示部１２５を構成するものであり、レベル判定回路６２０による判定結果に基づいて、各送信器１１０ａ〜１１０ｊからの送信信号の受信状態を示すためのものである。本実施形態においては、表示部６５０は、複数（１０個）の発光ダイオード（ＬＥＤ）によって構成されており、レベル判定回路６２０からの各出力によって、各ＬＥＤの点灯状態が制御されるように構成されている。
【００６３】
すなわち、レベル判定回路６２０からの出力がＨレベルの場合は、対応するＬＥＤが点灯し、レベル判定回路６２０からの出力がＬレベルの場合は、対応するＬＥＤが滅灯するように構成される。
【００６４】
表示部６５０をこのように構成することで、各ＬＥＤの点灯状態を見るだけで、各送信器１１０ａ〜１１０ｊからの送信信号の受信状態（受信の有無）を容易に認識することができるようになる。表示部６５０の更なる詳細については後述する。
【００６５】
次に、マイコン６３２が実行するレール破断判定処理の詳細について説明する。
【００６６】
図７は、マイコン６３２が実行するレール破断判定処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【００６７】
同図に示すように、マイコン６３２は、まず、アンド回路６３１の出力が入力されている入力ポートの読み取りを行う（Ｓ７０１）。なお、本実施形態においては、アンド回路６３１の出力がＨレベルの場合、入力ポートの読み取り値（入力ポート値）が「１」となり、アンド回路６３１の出力がＬレベルの場合、入力ポート値が「０」となるように構成されているものとする。
【００６８】
次に、マイコン６３２は、入力ポート値が「０」であるか否かを判別する（Ｓ７０２）。すなわち、送信器１１０ａ〜１１０ｊのうち、送信信号を受信していないものが一つでも存在するか否かを判別する。
【００６９】
判別の結果、入力ポート値が「０」の場合（Ｓ７０２：Ｙｅｓ）、すなわち、送信器１１０ａ〜１１０ｊのうちに、送信信号を受信していないものが存在する場合は、送信信号未受信状態が発生した回数をカウントするための変数ｃｔをインクリメント（＋１）する（Ｓ７０３）。なお、変数ｃｔは、処理開始時等に予め０に初期化されているものとする。
【００７０】
次に、マイコン６３２は、変数ｃｔが予め決められた閾値（本実施形態においては、３）に達しているか否かを判別する（Ｓ７０４）。
【００７１】
判別の結果、変数ｃｔが予め決められた閾値（３）に達している場合は（Ｓ７０４：Ｙｅｓ）、レール破断が発生したと判断し、破断リレー６４０への出力信号を制御して、破断リレー６４０を落下させることで、外部にレール破断の発生を通知して（Ｓ７０５）、処理を終了する。
【００７２】
一方、変数ｃｔが予め決められた閾値（３）に達していない場合は（Ｓ７０４：Ｎｏ）、次に、予め決められた一定時間が経過するのを待つ（Ｓ７０６）。そして、予め決められた一定時間が経過したら（Ｓ７０６：Ｙｅｓ）、再度、上述したＳ７０１以降の処理を繰り返す。
【００７３】
また、Ｓ７０２での判別の結果、入力ポート値が「１」の場合（Ｓ７０２：Ｎｏ）、すなわち、送信器１１０ａ〜１１０ｊすべてから送信信号を受信している場合は、変数ｃｔを０にクリアした上で（Ｓ７０７）、予め決められた一定時間が経過するのを待ち（Ｓ７０６）、予め決められた一定時間が経過したら（Ｓ７０６：Ｙｅｓ）、再度、上述したＳ７０１以降の処理を繰り返す。
【００７４】
以上のような処理を行うことにより、アンド回路６３１の出力の読み取りが定期的に行われると共に、読み取り値が予め決められた回数（本実施形態においては、３回）連続して「０」であった場合に、レール破断が発生したと判断して、レール破断の発生が外部に通知されることになる。
【００７５】
本実施形態においては、一回の送信信号未受信状態の発生ではなく、複数回連続して送信信号未受信状態が発生した場合に初めて、レール破断が発生したと判断するようにしているので、一時的な要因（例えば、列車通過）によって送信信号未受信状態が発生した場合等に、レール破断が発生したと誤検知することを防止することが可能となっている。
【００７６】
次に、表示部６５０の詳細について説明する。
【００７７】
図８は、表示部６５０の構成例を説明するための図である。
【００７８】
同図に示すように、表示部６５０は、複数（本実施形態においては、１０個）のＬＥＤ６５１ａ〜６５１ｊを備えている。各ＬＥＤ６５１ａ〜６５１ｊは、対応する送信器１１０ａ〜１１０ｊからの信号の受信の有無を示す表示要素部を構成するものである。各ＬＥＤ６５１ａ〜６５１ｊは、対応する送信器１１０ａ〜１１０ｊからの信号を受信している間は点灯し、対応する送信器１１０ａ〜１１０ｊからの信号を受信しなくなると、滅灯する。
【００７９】
更に、表示部６５０は、各ＬＥＤ６５１ａ〜６５１ｊと各送信器１１０ａ〜１１０ｊとの対応関係が容易に認識できるように、各送信器１１０ａ〜１１０ｊを識別可能な識別子を表示したラベル部６５２を備えている。同図に示した例では、複数の送信器１１０ａ〜１１０ｊのそれぞれを示す識別子として、「ＴＸ１」〜「ＴＸ１０」の表示が使用されている。
【００８０】
更に、複数のＬＥＤ６５１ａ〜６５１ｊは、対応する複数の送信器１１０ａ〜１１０ｊ（のレール１との接続箇所）のレール１に沿った並び順に対応するような並びで配置されている。同図に示した例においては、複数のＬＥＤ６５１ａ〜６５１ｊは、一直線状に配置されており、複数のＬＥＤ６５１ａ〜６５１ｊの並び順は、対応する送信器１１０ａ〜１１０ｊのレール１に沿った並びと同じ順番になっている（図９等参照）。
【００８１】
更に、ラベル部６５２には、レール１に沿った並びにおいて、送信器１１０ｅと送信器１１０ｆとの間に配置される受信器１２０を示す識別子である「ＲＸ」が、送信器１１０ｅを示す「ＴＸ５」と、送信器１１０ｆを示す「ＴＸ６」との間に表示されている。
【００８２】
本実施形態においては、表示部６５０が以上のような構成を有しているので、ユーザは、レール破断が発生した箇所（区間）を直感的に認識することができるようになる。
【００８３】
図９及び図１０は、レール破断が発生した場合の表示部６５０の状態を説明するための図である。図９は、送信器１１０ｂ（とレール１との接続箇所）と送信器１１０ｃ（とレール１との接続箇所）との間でレール破断が発生した場合の例を示し、図１０は、送信器１１０ｆ（とレール１との接続箇所）と受信器１２０（とレール１との接続箇所）との間でレール破断が発生した場合の例を示している。
【００８４】
図９（ａ）に示すように、送信器１１０ｂと送信器１１０ｃとの間でレール破断９０１が発生すると、受信器１２０は、送信器１１０ａ及び１１０ｂからの送信信号を受信できなくなる。その結果、同図（ｂ）に示すように、送信器１１０ａ及び１１０ｂに対応するＬＥＤ６５１ａ及び６５２ｂが滅灯する。なお、同図（ｂ）及び図１０（ｂ）においては、ハッチングを付すことで滅灯状態を表している。一方、送信器１１０ｃ〜１１０ｊに対応するＬＥＤ６５１ｃ〜６５２ｊは点灯したままとなる。
【００８５】
また、図１０（ａ）に示すように、送信器１１０ｆと受信器１２０との間でレール破断１００１が発生すると、受信器１２０は、送信器１１０ｆ〜１１０ｊからの送信信号を受信できなくなる。その結果、同図（ｂ）に示すように、送信器１１０ｆ〜１１０ｊに対応するＬＥＤ６５１ｆ〜６５１ｊが滅灯する。一方、送信器１１０ａ〜１１０ｅに対応するＬＥＤ６５１ａ〜６５２ｅは点灯したままとなる。
【００８６】
本実施形態においては、表示部６５０において以上のような表示がされるので、レール破断が検知された際、レール破断の位置（区間）を容易に認識することが可能になっている。
【００８７】
《第二実施形態》
次に、受信器１２０の別の実施形態（第二実施形態）について説明する。以下では、基本的に、前述した第一実施形態と相違する部分についてのみ説明する。第一実施形態と同様の構成要素については、同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８８】
図１１は、受信器１２０の第二実施形態の機能構成を説明するための図である。
【００８９】
同図に示すように、受信器１２０（第二実施形態）は、信号抽出部１２１と、受信判別部１２２と、破断判定部１２３と、破断判定結果出力部１２４と、破断位置判別部１２６と、破断位置表示部１２７とを備える。
【００９０】
第二実施形態においては、第一実施形態における受信状態表示部１２５の代わりに、破断位置判別部１２６と、破断位置表示部１２７とが設けられている。
【００９１】
破断位置判別部１２６は、受信判別部１２２による判別結果に基づいて、レール破断が発生している位置（区間）を判別するものである。
【００９２】
破断位置表示部１２７は、破断位置判別部１２６による判別結果に基づいて、レール破断が発生している位置（区間）を表示するものである。
【００９３】
図１２は、受信器１２０の第二実施形態のハードウェア構成例を説明するための図である。
【００９４】
同図に示すように、受信器１２０（第二実施形態）は、入力フィルタ６０１と、入力トランス６０２と、Ａ／Ｄ変換器６１１と、ＦＦＴ解析回路６１２と、選択回路６１３と、レベル判定回路６２０と、アンド回路６３１と、マイコン６３２と、破断リレー６４０と、破断位置判別回路６６０と、表示部６７０とを備える。
【００９５】
第二実施形態においては、第一実施形態における表示部６５０の代わりに、破断位置判別回路６６０と、表示部６７０とが設けられている。
【００９６】
まず、破断位置判別回路６６０の詳細について説明する。
【００９７】
破断位置判別回路６６０は、破断位置判別部１２６を構成するものであり、レベル判定回路６２０による判定結果に基づいて、レール破断が発生した位置（区間）を判別する回路である。
【００９８】
破断位置判別回路６６０は、組合せ回路によって構成されており、レベル判定回路６２０から出力される複数（１０本）のデジタル信号（対応する送信器１１０からの送信信号の受信の有無を示す信号）に基づいて、レール破断が発生した位置（区間）を判別し、判別結果を、複数（１０本）のデジタル信号として出力する。
【００９９】
すなわち、送信器１１０ａの送信信号は受信していない（対応する入力信号がＬレベル。以下、同様）が、送信器１１０ｂ〜１１０ｅの送信信号は受信している（対応する入力信号がＨレベル。以下、同様）場合は、送信器１１０ａと送信器１１０ｂとの間で破断が発生していると判断し、送信器１１０ａと送信器１１０ｂとの間で破断が発生していることを示す信号（本実施形態においては、Ｈレベルの信号。以下、同様）を出力する。また、送信器１１０ａ、１１０ｂの送信信号は受信していないが、送信器１１０ｃ〜１１０ｅの送信信号は受信している場合は、送信器１１０ｂと送信器１１０ｃとの間で破断が発生していると判断し、送信器１１０ｂと送信器１１０ｃとの間で破断が発生していることを示す信号を出力する。また、送信器１１０ａ〜１１０ｃの送信信号は受信していないが、送信器１１０ｄ、１１０ｅの送信信号は受信している場合は、送信器１１０ｃと送信器１１０ｄとの間で破断が発生していると判断し、送信器１１０ｃと送信器１１０ｄとの間で破断が発生していることを示す信号を出力する。また、送信器１１０ａ〜１１０ｄの送信信号は受信していないが、送信器１１０ｅの送信信号は受信している場合は、送信器１１０ｄと送信器１１０ｅとの間で破断が発生していると判断し、送信器１１０ｄと送信器１１０ｅとの間で破断が発生していることを示す信号を出力する。また、送信器１１０ａ〜１１０ｅの送信信号を受信していない場合は、送信器１１０ｅと受信器１２０との間で破断が発生していると判断し、送信器１１０ｅと受信器１２０との間で破断が発生していることを示す信号を出力する。
【０１００】
一方、送信器１１０ｊの送信信号は受信していないが、送信器１１０ｆ〜１１０ｉの送信信号は受信している場合は、送信器１１０ｉと送信器１１０ｊとの間で破断が発生していると判断し、送信器１１０ｉと送信器１１０ｊとの間で破断が発生していることを示す信号を出力する。また、送信器１１０ｉ、１１０ｊの送信信号は受信していないが、送信器１１０ｆ〜１１０ｈの送信信号は受信している場合は、送信器１１０ｈと送信器１１０ｉとの間で破断が発生していると判断し、送信器１１０ｈと送信器１１０ｉとの間で破断が発生していることを示す信号を出力する。また、送信器１１０ｈ〜１１０ｊの送信信号は受信していないが、送信器１１０ｆ、１１０ｇの送信信号は受信している場合は、送信器１１０ｇと送信器１１０ｈとの間で破断が発生していると判断し、送信器１１０ｇと送信器１１０ｈとの間で破断が発生していることを示す信号を出力する。また、送信器１１０ｇ〜１１０ｊの送信信号は受信していないが、送信器１１０ｆの送信信号は受信している場合は、送信器１１０ｆと送信器１１０ｇとの間で破断が発生していると判断し、送信器１１０ｆと送信器１１０ｇとの間で破断が発生していることを示す信号を出力する。また、送信器１１０ｆ〜１１０ｊの送信信号を受信していない場合は、送信器１１０ｆと受信器１２０との間で破断が発生していると判断し、送信器１１０ｆと受信器１２０との間で破断が発生していることを示す信号を出力する。
【０１０１】
上述したように、破断位置判別回路６６０からは、それぞれ、対応する区間でレール破断が発生しているか否かを示す複数（１０本）のデジタル信号が出力されることになる。
【０１０２】
次に、表示部６７０の詳細について説明する。
【０１０３】
表示部６７０は、破断位置表示部１２７を構成するものであり、破断位置判別回路６６０による判別結果に基づいて、レール破断位置（区間）を示すためのものである。本実施形態においては、表示部６７０は、複数（１０個）のＬＥＤによって構成されており、破断位置判別回路６６０からの各出力によって、各ＬＥＤの点灯状態が制御されるように構成されている。
【０１０４】
すなわち、破断位置判別回路６６０からの出力がＨレベルの場合は、対応するＬＥＤが点灯し、破断位置判別回路６６０からの出力がＬレベルの場合は、対応するＬＥＤが滅灯するように構成される。
【０１０５】
図１３は、表示部６７０の構成例を説明するための図である。
【０１０６】
同図に示すように、表示部６７０は、複数（本実施形態においては、１０個）のＬＥＤ６７１ａ〜６７１ｊと、第一実施形態におけるラベル部６５２と同様のラベル部６７２とを備えている。各ＬＥＤ６７１ａ〜６７１ｊは、対応する区間におけるレール破断の有無を示す表示要素部を構成するものである。各ＬＥＤ６７１ａ〜６７１ｊは、対応する区間においてレール破断が発生している時は点灯し、対応する区間においてレール破断が発生していない時は、滅灯する。すなわち、破断検知対象区間内においてレール破断が発生していない時は、すべてのＬＥＤ６７１ａ〜６７１ｊが滅灯していることになる。
【０１０７】
第二実施形態においては、各ＬＥＤ６７１ａ〜６７１ｊは、各送信器１１０ａ〜１１０ｊではなく、隣接する送信器１１０ａ〜１１０ｊ及び受信器１２０の間の各区間に対応しているので、ラベル部６７２に表示された識別子「ＴＸ１」〜「ＴＸ１０」、「ＲＸ」の直下ではなく、隣接する識別子の間に来るように配置されている。
【０１０８】
本実施形態においては、表示部６７０が以上のような構成を有しているので、ユーザは、レール破断が発生した箇所（区間）を直感的に認識することができるようになる。
【０１０９】
図１４及び図１５は、レール破断が発生した場合の表示部６７０の状態を説明するための図である。図１４は、送信器１１０ｂ（とレール１との接続箇所）と送信器１１０ｃ（とレール１との接続箇所）との間でレール破断が発生した場合の例を示し、図１５は、送信器１１０ｆ（とレール１との接続箇所）と受信器１２０（とレール１との接続箇所）との間でレール破断が発生した場合の例を示している。
【０１１０】
図１４（ａ）に示すように、送信器１１０ｂと送信器１１０ｃとの間でレール破断９０１が発生すると、受信器１２０は、送信器１１０ａ及び１１０ｂからの送信信号を受信できなくなる一方で、送信器１１０ｃ〜１１０ｊからの送信信号は受信できることになる。その結果、同図（ｂ）に示すように、送信器１１０ｂと送信器１１０ｃとの間の区間に対応するＬＥＤ６７１ｂが点灯する。一方、他の区間に対応するＬＥＤ６７１ａ、６７１ｃ〜６７１ｊは滅灯したままとなる。なお、同図（ｂ）及び図１５（ｂ）においては、ハッチングを付すことで滅灯状態を表している。
【０１１１】
また、図１５（ａ）に示すように、送信器１１０ｆと受信器１２０との間でレール破断１００１が発生すると、受信器１２０は、送信器１１０ｆ〜１１０ｊからの送信信号を受信できなくなる一方で、送信器１１０ａ〜１１０ｅからの送信信号は受信できることになる。その結果、同図（ｂ）に示すように、送信器１１０ｆと受信器１２０との間の区間に対応するＬＥＤ６７１ｆが点灯する。一方、他の区間に対応するＬＥＤ６７１ａ〜６７１ｅ、６７１ｇ〜６７１ｊは滅灯したままとなる。
【０１１２】
第二実施形態においては、表示部６７０において以上のような表示がされるので、レール破断が検知された際、レール破断の位置（区間）を容易に認識することが可能になっている。
【０１１３】
なお、図１に示した例では、複数の送信器１１０ａ〜１１０ｊ及び受信器１２０を等間隔に配置するようにしていたが、複数の送信器１１０ａ〜１１０ｊ及び受信器１２０は、各種設置条件等に応じて、任意の間隔で配置することができる。各送信器１１０ａ〜１１０ｊ同士の間隔や、送信器１１０ｅ及び送信器１１０ｆそれぞれと受信器１２０との間隔を適宜設定することで、所望の精度で、レール破断位置（区間）の特定が可能になる。
【０１１４】
また、各送信器１１０ａ〜１１０ｊとしては、専用の機器を用意して新規に設置するようにしてもよいし、異なる周波数の信号をレールに対して送信する既存の地上設備（例えば、踏切制御子）を利用することも考えられる。
【０１１５】
以上説明したように、上述したレール破断検知装置１００によれば、軌道回路を利用しないでレール破断を検知することが可能となる。
【０１１６】
また、各送信器１１０ａ〜１１０ｊ及び受信器１２０を適当な間隔で配置することで、所望の精度で、レール破断位置（区間）の特定が可能になる。
【０１１７】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、当然のことながら、本発明の実施形態は上記のものに限られない。例えば、上述した実施形態においては、ＦＦＴ解析回路６１２をハードウェアで構成するようにしていたが、ＦＦＴ解析回路６１２を、デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）等のハードウェアとソフトウェアとの組合せで実現することも考えられる。
【０１１８】
また、上述した実施形態においては、信号抽出部１２１を、ＦＦＴ解析回路６１２及び選択回路６１３等によって構成するようにしていたが、信号抽出部１２１を、各送信器１１０ａ〜１１０ｊの送信周波数の信号のみを通過させる複数（１０個）のフィルタで構成することも考えられる。
【符号の説明】
【０１１９】
１    レール
１００    レール破断検知装置
１１０，１１０ａ〜１１０ｊ    送信器
１１１    発振器
１１２    波形成形フィルタ
１１３    電力増幅器
１１４    出力トランス
１１５    送信フィルタ
１２０    受信器
１２１    信号抽出部
１２２    受信判別部
１２３    破断判定部
１２４    破断判定結果出力部
１２５    受信状態表示部
１２６    破断位置判別部
１２７    破断位置表示部
６０１    入力フィルタ
６０２    入力トランス
６１１    Ａ／Ｄ変換器
６１２    ＦＦＴ解析回路
６１３    選択回路
６２０    レベル判定回路
６３１    アンド回路
６３２    マイコン
６４０    破断リレー
６４１    リレーコイル
６４２    リレー接点
６５０    表示部
６５１ａ〜６５１ｊ    ＬＥＤ
６５２    ラベル部
６６０    破断位置判別回路
６７０    表示部
６７１ａ〜６７１ｊ    ＬＥＤ
６７２    ラベル部
９０１，１００１    レール破断箇所
【図１】
2019207178.tif 000003
【図２】
2019207178.tif 000004
【図３】
2019207178.tif 000005
【図４】
2019207178.tif 000006
【図５】
2019207178.tif 000007
【図６】
2019207178.tif 000008
【図７】
2019207178.tif 000009
【図８】
2019207178.tif 000010
【図９】
2019207178.tif 000011
【図１０】
2019207178.tif 000012
【図１１】
2019207178.tif 000013
【図１２】
2019207178.tif 000014
【図１３】
2019207178.tif 000015
【図１４】
2019207178.tif 000016
【図１５】
2019207178.tif 000017