(57)【要約】【課題】対象となる距離に制限のない測定を行い得る信号線検査装置を提供する。【解決手段】試験信号を逆位相に反転させた反転信号を生成する反転増幅部２０と、その反転増幅部２０により生成された反転信号を信号線からの反射信号に合成する反転信号合成部２２と、その反転信号合成部２２により反転信号が合成された反射信号を出力させる表示装置２４とを、備えたものであることから、試験信号を逆位相に反転させた反転信号を合成することにより、反射信号に含まれる試験信号が好適に抑制され、対象である信号線の距離が比較的短い場合であっても反射信号を好適に識別することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号線に対して所定の試験信号を送出すると共に、該試験信号に対応して反射出力される反射信号を受信し、前記試験信号の送信から反射信号の受信までの時間を検出することで前記信号線を検査する信号線検査装置であって、
前記試験信号を逆位相に反転させた反転信号を生成する反転信号生成部と、
該反転信号生成部により生成された反転信号を前記反射信号に合成する反転信号合成部と、
該反転信号合成部により反転信号が合成された反射信号を出力させる出力装置と
を、備えたものであることを特徴とする信号線検査装置。
【請求項２】
信号線に対して所定の試験信号を送出すると共に、該試験信号に対応して反射出力される反射信号を受信し、前記試験信号の送信から反射信号の受信までの時間を検出し、該時間に基づいて前記信号線における絶縁体の劣化の度合いを検査するものであることを特徴とする信号線検査装置。
【請求項３】
前記信号線は、所定の電源に接続されて該電源からの電力の供給を受け得るものであり、前記信号線検査装置は、前記電源からの電力の流入を阻止するための流入阻止装置を備えたものである請求項２の信号線検査装置。
【請求項４】
前記信号線は、所定の負荷に接続されて電力を伝搬することにより該負荷を駆動するためのものであり、前記信号線検査装置は、該負荷を駆動し得る電力より十分に小さな電力に相当する前記試験信号により前記検査を行うものである請求項２又は３の信号線検査装置。
【請求項５】
信号線に対して所定の試験信号を送出すると共に、該試験信号に対応して反射出力される反射信号を受信し、前記試験信号の送信から反射信号の受信までの時間を検出することで前記信号線を検査する信号線検査装置であって、
前記反射信号を増幅する反射信号増幅部と、
該反射信号増幅部により増幅された反射信号の波形をより急峻な波形に変換する波形変換部と、
該波形変換部により波形が変換された反射信号を出力させる出力装置と
を、備えたものであることを特徴とする信号線検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道信号線の故障点検出等に用いられる信号線検査装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
信号を伝送するための信号線の検査方法として、ＴＤＲ（Time Domain Reflectometry）法が知られている。図１は、このＴＤＲ法の原理を説明する図である。この図１に示すように、上記ＴＤＲ法は、例えば、信号線の始点から受電端へ向けてパルス信号等の試験信号Ｐ1を送出し、その試験信号Ｐ1が上記受電端で反射されて戻ってきた反射信号Ｐ2を受信して、上記試験信号Ｐ1の送信から反射信号Ｐ2の受信までに要した時間ｔに基づいて上記信号線の距離（長さ）を検査する技術である。例えば、上記始点と受電端との間の距離をＤとすると、対象となる信号線におけるパルス伝搬速度をＣとして以下の（１）式のように表すことができ、このような関係から、上記時間ｔに基づいて対象となる信号線の距離Ｄを測定することができる。
【０００３】
Ｄ＝Ｃ・ｔ／２      ・・・（１）
【０００４】
上記ＴＤＲ法を用いて信号線の検査を行うための信号線検査装置が提案されている。例えば、特許文献１に記載された伝送線路伝搬遅延時間測定装置がそれである。この技術によれば、伝送線路における減衰を考慮して、測定された結果を予め算出してある測定誤差に基づいて補正することにより、誤差の発生を減少させて精度の高い伝送線路伝搬遅延時間の測定を行うことができるとされている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２９２５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前述したような従来の信号線検査装置では、始点から受電端までの距離が比較的短い場合には、試験信号を送信している間に反射信号が戻ってきてしまい、その反射信号の識別が困難になるという不具合があった。例えば、送信パルスの底辺を１０μｓ、その伝搬速度を１５０ｍ／μｓとすると、７５０ｍ以下の距離では好適な距離計測を行うことができない。斯かる不具合を解消するため、試験信号であるパルス信号の幅を狭めること等が考えられるが、そのようにした場合、試験信号が比較的高い周波数成分を含むようになることから、信号線における減衰が大きくなってしまい実用的ではなかった。このため、対象となる距離に制限のない測定を行い得る信号線検査装置の開発が求められていた。
【０００７】
また、前述したような従来の測定装置は、前記試験信号の送信から反射信号の受信までの時間を検出することで、その時間に対応する距離を測定するためのものであったが、信号線の経時的変化を簡便に測定し得るものではなかった。本発明者等は、ＴＤＲ法を用いて信号線を検査する信号線検査装置について鋭意研究を継続した一結果として、対象となる信号線の経時的変化を簡便に測定し得る信号線検査装置を発明するに至った。
【０００８】
また、前述したような従来の測定装置では、反射信号は信号線における減衰やひずみを受けて戻ってくるため、その反射信号の波形が確認し難いものになるという問題があった。このため、反射信号の確認が容易な信号線検査装置の開発が求められていた。
【０００９】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、対象となる距離に制限のない測定を行い得る信号線検査装置を提供することにある。また、対象となる信号線の経時的変化を簡便に検査し得る信号線検査装置を提供することにある。また、反射信号の確認が容易な信号線検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
斯かる目的を達成するために、本第１発明の要旨とするところは、信号線に対して所定の試験信号を送出すると共に、その試験信号に対応して反射出力される反射信号を受信し、前記試験信号の送信から反射信号の受信までの時間を検出することで前記信号線を検査する信号線検査装置であって、前記試験信号を逆位相に反転させた反転信号を生成する反転信号生成部と、その反転信号生成部により生成された反転信号を前記反射信号に合成する反転信号合成部と、その反転信号合成部により反転信号が合成された反射信号を出力させる出力装置とを、備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、前記目的を達成するために、本第２発明の要旨とするところは、信号線に対して所定の試験信号を送出すると共に、その試験信号に対応して反射出力される反射信号を受信し、前記試験信号の送信から反射信号の受信までの時間を検出し、その時間に基づいて前記信号線における絶縁体の劣化の度合いを検査することを特徴とするものである。
【００１２】
また、前記目的を達成するために、本第３発明の要旨とするところは、信号線に対して所定の試験信号を送出すると共に、その試験信号に対応して反射出力される反射信号を受信し、前記試験信号の送信から反射信号の受信までの時間を検出することで前記信号線を検査する信号線検査装置であって、前記反射信号を増幅する反射信号増幅部と、その反射信号増幅部により増幅された反射信号の波形をより急峻な波形に変換する波形変換部と、その波形変換部により波形が変換された反射信号を出力させる出力装置とを、備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
このように、前記第１発明によれば、前記試験信号を逆位相に反転させた反転信号を生成する反転信号生成部と、その反転信号生成部により生成された反転信号を前記反射信号に合成する反転信号合成部と、その反転信号合成部により反転信号が合成された反射信号を出力させる出力装置とを、備えたものであることから、前記試験信号を逆位相に反転させた反転信号を合成することにより、前記反射信号に含まれる試験信号が好適に抑制され、対象である信号線の距離が比較的短い場合であっても前記反射信号を好適に識別することができる。すなわち、対象となる距離に制限のない測定を行い得る信号線検査装置を提供することができる。
【００１４】
また、前記第２発明によれば、信号線に対して所定の試験信号を送出すると共に、その試験信号に対応して反射出力される反射信号を受信し、前記試験信号の送信から反射信号の受信までの時間を検出し、その時間に基づいて前記信号線における絶縁体の劣化の度合いを検査するものであることから、ＴＤＲ法を用いて信号線の経時的変化を簡便に検査し得る信号線検査装置を提供することができる。
【００１５】
ここで、前記第２発明において、好適には、前記信号線は、所定の電源に接続されてその電源からの電力の供給を受け得るものであり、前記信号線検査装置は、前記電源からの電力の流入を阻止するための流入阻止装置を備えたものである。このようにすれば、対象である信号線に接続された電源からの電力の流入を抑えてその信号線の経時的変化を好適に検査することができる。
【００１６】
また、好適には、前記信号線は、所定の負荷に接続されて電力を伝搬することによりその負荷を駆動するためのものであり、前記信号線検査装置は、その負荷を駆動し得る電力より十分に小さな電力に相当する前記試験信号により前記検査を行うものである。このようにすれば、所定の負荷を駆動するための信号線の検査に際して、その負荷への影響を好適に抑えることができる。
【００１７】
また、前記第３発明によれば、前記反射信号を増幅する反射信号増幅部と、その反射信号増幅部により増幅された反射信号の波形をより急峻な波形に変換する波形変換部と、その波形変換部により波形が変換された反射信号を出力させる出力装置とを、備えたものであることから、前記反射信号を増幅すると共にその波形を変換することで、その反射信号を確認し易い形で出力させることができる。すなわち、反射信号の確認が容易な信号線検査装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
図２は、本第１発明の一実施例である信号線検査装置１０の構成を説明する図である。この信号線検査装置１０は、ＴＤＲ（Time Domain Reflectometry）法により信号線（例えば、鉄道信号線）の距離測定等を行うための装置であり、図１に示すように、対象となる信号線に送出するための試験信号としてのパルス信号（例えば、電圧パルス）を発生させる試験信号発生部１２と、その試験信号発生部１２により発生させられた試験信号を増幅する増幅部１４と、その増幅部１４により増幅された試験信号を端子１８を介して信号線１９に送出するための緩衝部（バッファ）１６と、上記試験信号発生部１２により発生させられた試験信号を逆位相に反転させた反転信号を生成すると共に、その反転信号を上記増幅器１４と略等しい増幅率で増幅する反転信号生成部としての反転増幅部２０と、上記試験信号に対応して対象となる信号線において反射返信され上記端子１８から入力される反射信号及び上記反転増幅部２０から出力される反転信号を合成する反転信号合成部２２と、その反転信号合成部２２により反転信号が合成された反射信号の波形を出力表示させる出力装置としての表示装置２４とを、備えて構成されている。上記信号線１９は、例えば鉄道の信号灯等の制御のために鉄道のレールに沿って敷設される数十ｍ乃至数十ｋｍの長さを有する導電線である。
【００２０】
上記信号線検査装置１０による信号線１９の検査では、上記試験信号発生部１２により発生させられた試験信号が上記増幅部１４において増幅され、上記緩衝部１６を介して端子１８から対象となる信号線１９へ送出される。そのようにして、対象となる信号線１９へ試験信号が送出されると、図１を用いて前述したように、その信号線１９において上記試験信号が反射（反覆）され、反射信号として上記端子１８を介して受信される。そして、上記試験信号の送信から反射信号の受信までに要した（経過した）時間に基づいて上記信号線１９の距離（長さ）等の性状が検査される。
【００２１】
図３は、前記信号線検査装置１０による信号線１９の検査における各部の波形を例示する図である。この図３における波形ａは、前記端子１８を介して受信される信号線からの反射信号の波形を例示している。この反射信号には、対象となる信号線に送出された試験信号の直接成分が含まれている。また、図３における波形ｂは、前記反転増幅部２０から出力される反転信号の波形を例示している。これらの波形ａ、ｂで示される反射信号及び反転信号が前記反転信号合成部２２において合成されることにより、反射信号に含まれる試験信号の直接成分が抑制（相殺）され、前記反転信号合成部２２からの出力波形は、図３における波形ｃに示すようなものとされる。このようにして、前記試験信号の直接成分が抑制されることで、対象となる信号線１９における始点から受電端までの距離が比較的短い場合であっても、その信号線１９において反射返信される反射信号を好適に識別でき、従来の技術では困難であった距離０メートルからの測定が可能とされる。
【００２２】
このように、本実施例によれば、前記試験信号を逆位相に反転させた反転信号を生成する反転信号生成部としての反転増幅部２０と、その反転増幅部２０により生成された反転信号を前記反射信号に合成する反転信号合成部２２と、その反転信号合成部２２により反転信号が合成された反射信号を出力させる出力装置としての表示装置２４とを、備えたものであることから、前記試験信号を逆位相に反転させた反転信号を合成することにより、前記反射信号に含まれる試験信号が好適に抑制され、対象である信号線１９の距離が比較的短い場合であっても前記反射信号を好適に識別することができる。すなわち、対象となる距離に制限のない測定を行い得る信号線検査装置１０を提供することができる。
【００２３】
続いて、本発明の他の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において、実施例相互に共通する部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【実施例２】
【００２４】
図４は、本第２発明の一実施例である信号線検査装置２６が検査の対象となる回路に接続された様子を示す図である。この図４に示すように、本実施例の信号検査装置２６は、検査対象となる回路３２における絶縁体の誘電率或いは絶縁抵抗等の劣化の度合いを検査することにより、その回路３２における障害を予防するための検査装置（診断装置）である。その回路３２は、電力を供給するための電源３４と、その電源３４に接続された継電器３６と、その継電器３６を介して上記電源３４に接続されてその電源３４からの電力の供給を受け得る信号線３８、４０と、上記継電器３６、信号線３８、４０等を介して上記電源３４に接続された負荷４２とを、備えて構成されている。上記電源３４は、商用電源（交流電源）又は直流電源等の一般的な電源である。また、上記負荷４２は、例えば鉄道信号用ランプやＬＥＤ等の照明機器、或いは踏切を構成する踏切保安装置等である。
【００２５】
上記信号検査装置２６は、前記試験信号発生部１２、増幅部１４、緩衝部１６、端子１８、反転増幅部２０、及び反転信号合成部２２等から成る検出装置２８と、その検出装置２８により検出された検出結果に基づいて信号の伝搬速度ＳＶを算出すると共に、その伝搬速度ＳＶから誘電率ε等を算出する演算装置２９と、その演算装置２９による算出結果を出力させる出力装置としての前記表示装置２４と、上記電源３４から上記検出装置２８への電力の流入を阻止するための流入阻止装置３０とを、備えて構成されており、検査対象である回路３２に並列に接続されて上記信号線３８、４０等における絶縁体の誘電率或いは絶縁抵抗等の劣化の度合いを検査する。すなわち、前記検出装置２８における試験信号発生部１２により発生させられた試験信号が前記増幅部１４において増幅され、前記緩衝部１６を介して端子１８から上記回路３２へ送出される。そのようにして、対象となる回路３２へ試験信号が送出されると、図１を用いて前述したように、その回路３２において前記試験信号が反射され、反射信号として上記検出装置２８において受信される。そして、前記試験信号の送信から反射信号の受信までに要した（経過した）時間に基づいて上記回路３２における絶縁体の誘電率或いは絶縁抵抗等の劣化の度合いが検査される。
【００２６】
図５は、前記回路３２における前記試験信号の伝搬速度ＳＶと、その回路３２における絶縁体の誘電率εとの、試験信号の各周波数に対応する関係を例示する図である。検査対象である信号線３８、４０の長さＬが予めわかっている場合、前記試験信号の送信から反射信号の受信までに要した時間ｔを検出することで、その信号線における信号の伝搬速度ＳＶ（＝Ｌ／２ｔ）を算出することができる。従って、前述した図４に示すような構成において、一定距離の信号線３８、４０における前記試験信号の送信から反射信号の受信までに要する時間を観察することで、その信号線３８、４０における信号の伝搬速度ＳＶの変化を検査することができ、更にはその伝搬速度ＳＶから上述した図５に示すような関係に基づいて前記信号線３８、４０間の絶縁体の誘電率εすなわち絶縁抵抗を検査することができる。例えば、前記信号線３８、４０の一部における絶縁体が劣化する等して絶縁抵抗に変化があった場合、その絶縁抵抗の変化が前記試験信号の送信から反射信号の受信までに要する時間ｔに反映されることから、前記信号線３８、４０における経時的な劣化を好適に監視することができる。
【００２７】
前記信号検査装置２６に備えられた流入阻止装置３０は、例えば、波形用ピーク値を所定値以下とするためのブロッキングフィルタであり、この流入阻止装置３０が設けられていることで、前記電源３４からの電力の前記検出装置２８及び表示装置２４等への流入が好適に阻止され、試験信号又は反射信号としてのパルス信号のみが通過させられる。また、前記信号線３８、４０は、前記負荷４２に接続されて電力を伝搬することによりその負荷４２を駆動するためのものであり、その負荷４２は、所定値以上の電力により駆動（作動）させられるように構成されたものであるが、本実施例の信号線検査装置２６は、好適には、前記負荷４２を駆動し得る電力より十分に小さな電力に相当する前記試験信号により前記検査を行うものである。斯かる構成により、ＴＤＲ法を用いてＡＣ電源の重畳線、ＤＣ電源の重畳線、及びそれらに接続された各種の負荷を含めた回路３２における絶縁体の誘電率或いは絶縁抵抗等の劣化の度合いを無人にて監視する監視装置を実現することができる。また、上記流入阻止装置３０が設けられていることで、前記回路３２を空線状態にすることなくその回路３２の定常的な監視を実現することができる。
【００２８】
このように、本実施例によれば、回路３２に対して所定の試験信号を送出すると共に、その試験信号に対応して反射出力される反射信号を受信し、前記試験信号の送信から反射信号の受信までの時間を検出し、その時間に基づいて前記回路３２における絶縁体の誘電率或いは絶縁抵抗等の劣化の度合いを検査するものであることから、ＴＤＲ法を用いて回路３２における信号線３８、４０等の経時的変化（経時劣化）を簡便に検査し得る信号線検査装置２６を提供することができる。
【００２９】
また、前記信号線３８、４０は、所定の電源３４に接続されてその電源３４からの電力の供給を受け得るものであり、前記信号線検査装置２６は、前記電源３４からの電力の流入を阻止するための流入阻止装置３０を備えたものであるため、対象である信号線３８、４０に接続された電源３４からの電力の流入を抑えてその信号線３８、４０の経時的変化を好適に検査することができる。
【００３０】
また、前記信号線３８、４０は、所定の負荷４２に接続されて電力を伝搬することによりその負荷４２を駆動するためのものであり、前記信号線検査装置２６は、その負荷４２を駆動し得る電力より十分に小さな電力に相当する前記試験信号により前記検査を行うものであるため、所定の負荷４２を駆動するための信号線の検査に際して、その負荷４２への影響を好適に抑えることができる。
【実施例３】
【００３１】
図６は、本第３発明の一実施例である信号線検査装置４４の構成を説明する図である。この信号線検査装置４４は、前述した試験信号発生部１２、増幅部１４、緩衝部１６、端子１８、反転増幅部２０、反転信号合成部２２、及び表示装置２４等の構成に加えて、前記反転信号合成部２２と表示装置２４との間に、その反転信号合成部２２から出力される反射信号を増幅する反射信号増幅部４６と、その反射信号増幅部４６により増幅された反射信号の波形をより急峻な波形に変換する波形変換部４８とを、備えて構成されている。また、この信号検査装置４４に備えられた表示装置２４は、上記波形変換部４８により波形が変換された反射信号を出力させる出力装置として機能する。
【００３２】
図７は、上記波形変換部４８における反射信号の波形変換を例示する図である。この図７に示すように、本実施例の信号線検査装置４４における波形変換部４８は、前記反射信号増幅部４６から出力される（ａ）に示すような波形の信号を、（ｂ）に示すようなより急峻な（単位時間に相当する変化勾配が急である）波形に変換する回路である。一般的なＴＤＲ法による反射波形では立ち上がり点の電圧レベルが小さく、雑音等の影響も受け易いが、このように急峻な波形とすることで測定誤差を少なくすることができる。なお、上記波形変換装置４８としては、例えば１乃至数回の微分演算処理を含む波形処理を施す微分回路等が好適に用いられる。
【００３３】
このように、本実施例によれば、前記反射信号を増幅する反射信号増幅部４６と、その反射信号増幅部４６により増幅された反射信号の波形をより急峻な波形に変換する波形変換部４８と、その波形変換部４８により波形が変換された反射信号を出力させる出力装置としての表示装置２４とを、備えたものであることから、前記反射信号を増幅すると共にその波形を変換することで、その反射信号を確認し易い形で出力させることができる。すなわち、反射信号の確認が容易な信号線検査装置４４を提供することができる。
【００３４】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。
【００３５】
例えば、前述の実施例では、第１発明、第２発明、第３発明が図２、図４、図６の実施例にそれぞれ個別に適用された例を説明したが、前述した図２、図４、図６の実施例は、共通の装置に対して同時に適用されてもよい。すなわち、第１発明、第２発明、第３発明が共通の装置に対して同時に適用されても構わない。また、図６に示す信号検査装置４４は、必ずしも前記反転増幅部２０及び反転信号合成部２２を備えたものでなくともよい。
【００３６】
また、前記信号線検査装置１０等に備えられた出力装置は、その信号線検査装置１０による検査結果としての波形そのものを出力（表示）させるものであってもよいし、その波形に対応する前記試験信号の送信から反射信号の受信までの時間を出力させるものであってもよい。或いは、その時間に相当する信号線の距離や絶縁体の絶縁抵抗を出力させるものであっても構わない。すなわち、図４に示す信号線検査装置２６は、必ずしも演算装置２９を備えたものでなくともよく、また、斯かる演算装置２９が図２に示す信号線検査装置１０や図６に示す信号線検査装置４４に備えられたものであってもよい。
【００３７】
その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】ＴＤＲ法の原理を説明する図である。
【図２】本第１発明の一実施例である信号線検査装置の構成を説明する図である。
【図３】図２の信号線検査装置による信号線の検査における各部の波形を例示する図である。
【図４】本第２発明の一実施例である信号線検査装置が検査の対象となる回路に接続された様子を示す図である。
【図５】図４の回路における試験信号の伝搬速度と、その回路における絶縁体の誘電率との、各周波数に対応する関係を例示する図である。
【図６】本第３発明の一実施例である信号線検査装置の構成を説明する図である。
【図７】図６の信号検査装置に備えられた波形変換部における反射信号の波形変換を例示する図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０、２６、４４：信号線検査装置
１９、３８、４０：信号線
２０：反転増幅部（反転信号生成部）
２２：反転信号合成部
２４：表示装置（出力装置）
３０：流入阻止装置
３４：電源
４２：負荷
４６：反射信号増幅部
４８：波形変換部
【図１】
2008157897.tif 000003
【図２】
2008157897.tif 000004
【図３】
2008157897.tif 000005
【図４】
2008157897.tif 000006
【図５】
2008157897.tif 000007
【図６】
2008157897.tif 000008
【図７】
2008157897.tif 000009