(57)【要約】【課題】構造物に損傷等が生じる大きな外力が付加された場合に列車を停止させることが可能な鉄道信号システム、及び鉄道信号制御方法を提供する。【解決手段】鉄道構造物の損傷検知箇所に所定値を越える外力が付加された場合には、外力応答体１の中の第２容器が破断して内部の封入体が漏出して混合し電解質溶液が生成し、軌道回路の２本のレールＲ１、Ｒ２が電気的に短絡することにより、地上信号機６１の赤色灯６２が点灯して停止信号を現示する。【選択図】　　　　図３
2004106767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レールと、軌道回路電源と、軌道リレーを備える軌道回路と、地上信号機を有する自動閉そく式信号システムと、
鉄道構造物損傷検出手段を備えた鉄道信号システムであって、
前記鉄道構造物損傷検出手段は、
可撓性材料からなり第１封入体が封入された第１容器と、脆性材料からなり前記第１封入体と混合することにより電解質溶液を生成する第２封入体が封入され前記第１容器に収容される第２容器を有し、鉄道構造物の損傷検知箇所に配置される外力応答手段と、
導電体からなり一端が前記第１容器又は第２容器の内部の第１挿入箇所に挿入された第１導体部材と、
導電体からなり一端が前記第１容器又は第２容器の内部の前記第１挿入箇所とは異なる第２挿入箇所に挿入された第２導体部材を有し、
前記第１導体部材の他端は前記軌道回路の２本のレールのうちの一方に電気的に接続するとともに、前記第２導体部材の他端は前記軌道回路の２本のレールのうちの他方に電気的に接続し、
前記鉄道構造物の損傷検知箇所に所定値を越える外力が付加された場合には、前記第２容器が破断して前記第２封入体が前記第１封入体内に漏出し、前記第２封入体と前記第１封入体が混合して電解質溶液が生成し、前記軌道回路の２本のレールが電気的に短絡することにより、前記地上信号機が停止信号を現示すること
を特徴とする鉄道信号システム。
【請求項２】
請求項１記載の鉄道信号システムにおいて、
前記可撓性材料は、合成樹脂材料を含むこと
を特徴とする鉄道信号システム。
【請求項３】
請求項１記載の鉄道信号システムにおいて、
前記脆性材料は、ガラス、又は陶磁材料、若しくはセラミックス系材料を含むこと
を特徴とする鉄道信号システム。
【請求項４】
請求項１記載の鉄道信号システムにおいて、
前記第１封入体は液体状の第１物質であるとともに、前記第２封入体は液体状の第２物質であり、前記第１物質と前記第２物質の少なくとも一方に電解質物質が含まれること
を特徴とする鉄道信号システム。
【請求項５】
請求項１記載の鉄道信号システムにおいて、
前記第１封入体は固体状の第３物質であるとともに、前記第２封入体は液体状の第４物質であり、前記第３物質は電解質物質を含み、かつ前記第４物質は水を含むこと
を特徴とする鉄道信号システム。
【請求項６】
レールと、軌道回路電源と、軌道リレーを備える軌道回路と、地上信号機を有する自動閉そく式信号システムと、鉄道構造物損傷検出手段を備えた鉄道信号システムを用いて前記地上信号機に現示させる鉄道信号を制御する方法であって、
前記鉄道構造物損傷検出手段は、
可撓性材料からなり第１封入体が封入された第１容器と、脆性材料からなり前記第１封入体と混合することにより電解質溶液を生成する第２封入体が封入され前記第１容器に収容される第２容器を有し、鉄道構造物の損傷検知箇所に配置される外力応答手段と、
導電体からなり一端が前記第１容器又は第２容器の内部の第１挿入箇所に挿入された第１導体部材と、
導電体からなり一端が前記第１容器又は第２容器の内部の前記第１挿入箇所とは異なる第２挿入箇所に挿入された第２導体部材を有し、
前記第１導体部材の他端は前記軌道回路の２本のレールのうちの一方に電気的に接続するとともに、前記第２導体部材の他端は前記軌道回路の２本のレールのうちの他方に電気的に接続し、
前記鉄道構造物の損傷検知箇所に所定値を越える外力が付加された場合には、前記第２容器が破断して前記第２封入体が前記第１封入体内に漏出し、前記第２封入体と前記第１封入体が混合して電解質溶液が生成し、前記軌道回路の２本のレールが電気的に短絡することにより、前記地上信号機が停止信号を現示すること
を特徴とする鉄道信号制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軌道回路を用いた鉄道信号システム及び鉄道信号制御方法に関し、特に、構造物に所定値を越える外力が作用した場合に軌道回路を短絡させて地上信号機に停止信号を現示させる鉄道信号システム及び鉄道信号制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉄道においては、列車の安全運行を確保するため、軌道回路を用いた鉄道信号システムが採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
鉄道信号システムにおいては、大地震等が発生し、地震の震度又は加速度等が所定値を超えた場合には、まず、停止信号の現示等を行い、列車を停止させ、その後、保安要員が現地に急行し、構造物に損傷等が発生しているか否かを調査し、列車運行を再開しても安全かどうかを確認していた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２１７４０３号公報（第２−３頁、図６）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の方法においては、地上からの観察等では目視確認できない杭や地下構造物に損傷が発生した場合に、判断が困難である、という問題があった。
【０００６】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、本発明の解決しようとする課題は、構造物に損傷等が生じる大きな外力が付加された場合に列車を停止させることが可能な鉄道信号システム、及び鉄道信号制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る鉄道信号システムは、
レールと、軌道回路電源と、軌道リレーを備える軌道回路と、地上信号機を有する自動閉そく式信号システムと、
鉄道構造物損傷検出手段を備えた鉄道信号システムであって、
前記鉄道構造物損傷検出手段は、
可撓性材料からなり第１封入体が封入された第１容器と、脆性材料からなり前記第１封入体と混合することにより電解質溶液を生成する第２封入体が封入され前記第１容器に収容される第２容器を有し、鉄道構造物の損傷検知箇所に配置される外力応答手段と、
導電体からなり一端が前記第１容器又は第２容器の内部の第１挿入箇所に挿入された第１導体部材と、
導電体からなり一端が前記第１容器又は第２容器の内部の前記第１挿入箇所とは異なる第２挿入箇所に挿入された第２導体部材を有し、
前記第１導体部材の他端は前記軌道回路の２本のレールのうちの一方に電気的に接続するとともに、前記第２導体部材の他端は前記軌道回路の２本のレールのうちの他方に電気的に接続し、
前記鉄道構造物の損傷検知箇所に所定値を越える外力が付加された場合には、前記第２容器が破断して前記第２封入体が前記第１封入体内に漏出し、前記第２封入体と前記第１封入体が混合して電解質溶液が生成し、前記軌道回路の２本のレールが電気的に短絡することにより、前記地上信号機が停止信号を現示すること
を特徴とする。
【０００８】
上記の鉄道信号システムにおいて、好ましくは、前記可撓性材料は、合成樹脂材料を含む。
【０００９】
また、上記の鉄道信号システムにおいて、好ましくは、前記脆性材料は、ガラス、又は陶磁材料、若しくはセラミックス系材料を含む。
【００１０】
また、上記の鉄道信号システムにおいて、好ましくは、前記第１封入体は液体状の第１物質であるとともに、前記第２封入体は液体状の第２物質であり、前記第１物質と前記第２物質の少なくとも一方に電解質物質が含まれる。
【００１１】
また、上記の鉄道信号システムにおいて、好ましくは、前記第１封入体は固体状の第３物質であるとともに、前記第２封入体は液体状の第４物質であり、前記第３物質は電解質物質を含み、かつ前記第４物質は水を含む。
【００１２】
また、本発明に係る鉄道信号制御方法は、
レールと、軌道回路電源と、軌道リレーを備える軌道回路と、地上信号機を有する自動閉そく式信号システムと、鉄道構造物損傷検出手段を備えた鉄道信号システムを用いて前記地上信号機に現示させる鉄道信号を制御する方法であって、
前記鉄道構造物損傷検出手段は、
可撓性材料からなり第１封入体が封入された第１容器と、脆性材料からなり前記第１封入体と混合することにより電解質溶液を生成する第２封入体が封入され前記第１容器に収容される第２容器を有し、鉄道構造物の損傷検知箇所に配置される外力応答手段と、
導電体からなり一端が前記第１容器又は第２容器の内部の第１挿入箇所に挿入された第１導体部材と、
導電体からなり一端が前記第１容器又は第２容器の内部の前記第１挿入箇所とは異なる第２挿入箇所に挿入された第２導体部材を有し、
前記第１導体部材の他端は前記軌道回路の２本のレールのうちの一方に電気的に接続するとともに、前記第２導体部材の他端は前記軌道回路の２本のレールのうちの他方に電気的に接続し、
前記鉄道構造物の損傷検知箇所に所定値を越える外力が付加された場合には、前記第２容器が破断して前記第２封入体が前記第１封入体内に漏出し、前記第２封入体と前記第１封入体が混合して電解質溶液が生成し、前記軌道回路の２本のレールが電気的に短絡することにより、前記地上信号機が停止信号を現示すること
を特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（１）第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態である鉄道信号システムの構成を示す図である。また、図２は、図１に示す鉄道信号システムにおける外力応答体のさらに詳細な構成を示す断面図である。
【００１５】
図１（Ａ）に示すように、この鉄道信号システム１０１は、鉄道線路３００を支持する高架橋２００の基礎である場所打ちコンクリート杭２０３のコンクリート内部に設置されている外力応答体１と、接続部材２を備えて構成されている。
【００１６】
接続部材２は、その一端部が場所打ちコンクリート杭２０３のコンクリート内部や、高架橋２００のフーチング２０２等の内部に設置され、その残部が高架橋２００の外部に配置されている。また、図２（Ｂ）に示すように、接続部材２は、その内部にリード線２２を有しており、リード線２２の外側が保護部材２１によって包囲された構造となっている。リード線２２の内部には、図２（Ｃ）に示すように、第１導体部材２２ａと第２導体部材２２ｂが収容されており、第１導体部材２２ａと第２導体部材２２ｂのそれぞれの一端は、外力応答体１に接続され、他端は、高架橋２００に設置されたレールＲ１、Ｒ２にそれぞれ溶接等により接続されている。なお、外力応答体１と、接続部材２の一部は、場所打ちコンクリート杭２０３やフーチング２０２のコンクリート打設前に所定箇所に配置され、コンクリート中に埋設されて設置される。
【００１７】
次に、上記した外力応答体１のさらに詳細な構成について、図２を参照しながら説明する。図２（Ａ）に示すように、外力応答体１は、第１容器１１と、第２容器１２と、第１液１３と、第２液１４を有して構成されている。
【００１８】
第１容器１１は、プラスチックス系材料やゴム系材料などの可撓性を有する材料（以下、「可撓性材料」という。）からなり、内部が中空状となった円筒形状に形成されている。また、第１容器１１の下端と上端は、それぞれ円板状の部材により閉塞されている。第１容器１１の略円筒状の外側部には、外側部を環状に取り巻く溝状の凹部１１ｅが複数形成されている。これらの複数の環状凹部１１ｅにより、場所打ちコンクリート杭２０３の内部に埋設される外力応答体１の表面部に凹凸が形成され、コンクリートに対する外力応答体１の付着性を向上させ、杭内の応力が外力応答体１に伝達される性能を向上させる効果を有している。なお、第１容器１１の上端となる円板には、後述するリード線２２を挿通するための挿通孔１１ａが開設されている。この第１容器１１の内部には、第１液１３が封入されるとともに、第２容器１２が収容されている。
【００１９】
ここに、プラスチックス系材料としては、いわゆる合成樹脂材料のほか、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　Ｐｌａｓｔｉｃｓ：繊維強化プラスチックス）等のプラスチックを用いた複合材料を含む。また、ゴム系材料としては、天然ゴム、人造ゴムのほか、ゴムを用いた複合材料も含む。
【００２０】
また、第２容器１２は、ガラス系材料や陶磁材料やセラミックス系材料などの脆性を有する材料（以下、「脆性材料」という。）からなり、内部が中空状となった円筒形状に形成されている。また、第２容器１２の下端と上端は、それぞれ円板状の部材により閉塞されている。この第２容器１２の内部には、第２液１４が封入されている。
【００２１】
ここに、ガラス系材料としては、いわゆるガラスのほか、ガラスを用いた複合材料を含む。また、陶磁材料としては、陶器、磁器のほか、これらを用いた複合材料を含む。また、セラミックス系材料としては、いわゆるセラミックスのほか、これらを用いた複合材料も含む。
【００２２】
また、第１容器１１の上端の円板に設けられた挿通孔１１ａには、環状の固定部材１５が嵌め込まれている。この固定部材１５は、プラスチックス系材料やゴム系材料などの可撓性を有する材料から形成されており、中央部に円柱状の開口部を有し、この開口部に後述するリード線２２が挿通されている。リード線２２の外径は、固定部材１５の開口部の内径よりもわずかに大きな値となっており、リード線２２を固定部材１５の開口部に押し込むことにより、固定部材１５の可撓性を利用してリード線２２が嵌め込まれ、リード線２２の導体露出端部２２ｃが第１容器１１内の第１液１３の中に差し込まれた状態となっている。
【００２３】
また、第１液１３としては、蒸留水が用いられている。また、第２液１４としては、塩（塩化ナトリウム：ＮａＣｌ）の水溶液が用いられている。
【００２４】
図３は、図１に示す鉄道信号システム１０１における外力応答体１と自動閉そく式信号システムの接続状態を示す図である。一方のレールＲ１には、絶縁継目Ｅ１とＥ３が設けられている。これにより、レールＲ１のうち、Ｅ１からＥ３までの区間は、前後のレールＲ１から電気的に絶縁された状態となっている。また、他方のレールＲ２には、絶縁継目Ｅ２とＥ４が設けられている。これにより、レールＲ２のうち、Ｅ２からＥ４までの区間は、前後のレールＲ２から電気的に絶縁された状態となっている。また、レールＲ１の絶縁継目Ｅ１が設けられているレール長手方向位置は、レールＲ２の絶縁継目Ｅ２が設けられているレール長手方向位置と、ほぼ等しい位置となっている。同様に、レールＲ１の絶縁継目Ｅ３が設けられているレール長手方向位置は、レールＲ２の絶縁継目Ｅ４が設けられているレール長手方向位置と、ほぼ等しい位置となっている。
【００２５】
また、レールＲ１には、接続点Ｔ１に、軌道変圧器７１からの導線の一方が溶接等により接続されている。また、レールＲ２には、接続点Ｔ２に、軌道リレー５１からの導線の一方が溶接等により接続されている。また、軌道変圧器７１からの導線の他方と、軌道リレー５１からの導線の他方は、符号５９に図示するように互いに接続されている。また、軌道変圧器７１の導線７２及び７３には、図示はしていないが、電源が接続されている。この電源は、直流電源であってもよいし、交流電源であってもよい。
【００２６】
また、軌道リレー５１の動作接点５２の一方は、導線５６により、地上信号機６１のうちの赤色灯６２に接続されている。また、軌道リレー５１の動作接点５２の一方は、導線５５により、地上信号機６１のうちの緑色灯６３に接続されている。また、軌道リレー５１の動作接点に接続する導線５３は、図示はしていないが、信号機用電源に接続されている。また、地上信号機６１に接続する導線５４は、図示はしていないが、信号機用電源に接続されている。
【００２７】
また、レールＲ１には、接続点Ｔ３に、外力応答体１からの第１導体部材２２ａの一端が溶接等により接続されている。また、レールＲ２には、接続点Ｔ４に、外力応答体１からの第２導体部材２２ｂの一端が溶接等により接続されている。
【００２８】
次に、図４を参照しつつ、従来の鉄道の自動閉そく式信号システムの作用を説明する。図４において、符号４０１及び４０３は、鉄道車両の車輪を示しており、符号４０２は、鉄道車両の車軸を示している。車輪４０１及び４０３と、車軸４０２は、鋼等により形成されている。また、車輪４０１及び４０３を有する鉄道車両は、図４の左から右へ向かう方向に移動している。
【００２９】
図４において、レールＲ１の区間Ｅ１〜Ｅ３間と、レールＲ２の区間Ｅ２〜Ｅ４間で構成される線路の区間を「閉そく区間」という。この閉そく区間に、鉄道車両が存在しない場合には、交流電源（図示せず）から軌道変圧器７１を経て接続点Ｔ１からレールＲ１の区間Ｅ１〜Ｅ３間に流された信号電流ｉは、軌道リレー５１には流れない。このため、軌道リレー５１の動作接点５２は、図４に図示された状態とは逆に、図の上側の接点に接続しており、信号機用電源（図示せず）からの電流は、導線５５から緑色灯６３に流れ、地上信号機６１には、緑色灯、すなわち、列車の進行を許容する信号（以下、「進行信号」という。）が現示される。
【００３０】
地上信号機６１は、レールＲ１の区間Ｅ１〜Ｅ３間と、レールＲ２の区間Ｅ２〜Ｅ４間で構成される閉そく区間への進入端部よりも図４における左側で、かつ図４の左方向へ向けて設置されているため、後続する列車は、レールＲ１の区間Ｅ１〜Ｅ３間と、レールＲ２の区間Ｅ２〜Ｅ４間で構成される閉そく区間へ進入することができる。
【００３１】
次に、図４の左側から鉄道車両が進入してきた場合には、交流電源（図示せず）から軌道変圧器７１を経て接続点Ｔ１からレールＲ１の区間Ｅ１〜Ｅ３間に流された信号電流ｉは、鋼等からなる車輪４０１から車軸４０２に流れ、車輪４０３に伝達される。その後、レールＲ２を流れ、接続点Ｔ２から軌道リレー５１に流れ、導線５９を経て軌道変圧器７１に戻る。このため、軌道リレー５１の動作接点５２は、図４に図示された状態となり、図の下側の接点に接続し、信号機用電源（図示せず）からの電流は、導線５６から赤色灯６２に流れ、地上信号機６１には、赤色灯、すなわち、列車の停止を指示する信号（以下、「停止信号」という。）が現示される。
【００３２】
地上信号機６１は、レールＲ１の区間Ｅ１〜Ｅ３間と、レールＲ２の区間Ｅ２〜Ｅ４間で構成される閉そく区間への進入端部よりも図４における左側で、かつ図４の左方向へ向けて設置されているため、後続する列車は、レールＲ１の区間Ｅ１〜Ｅ３間と、レールＲ２の区間Ｅ２〜Ｅ４間で構成される閉そく区間への進入が禁止され、この地上信号機６１の手前で停止しなければならない。
【００３３】
第１実施形態の鉄道信号システム１０１においては、図３に示すように、図４の自動閉そく式信号システムに、第１導体部材２２ａと第２導体部材２２ｂにより、外力応答体１が電気的に接続されている。
【００３４】
以下、上記した場所打ちコンクリート杭２０３に、大きな外力、例えば地震動による力が作用し、場所打ちコンクリート杭２０３の内部にき裂等の損傷が発生した場合を例にとって、この第１実施形態の鉄道信号システム１０１の詳細な構成とその作用を説明する。
【００３５】
上記のように、場所打ちコンクリート杭２０３の内部にき裂等の損傷が発生するような大きな外力が場所打ちコンクリート杭２０３に作用すると、そのコンクリートの内部のいずれかの箇所に埋設されている外力応答体１の第１容器１１は、可撓性材料により形成されているため、例えば、弓状に曲がるように変形する。一方、第１容器１１の内部に収容されている第２容器１２は、脆性材料で形成されているため、ある程度以上の変形には耐えられず、破断する。
【００３６】
この結果、第２容器１２の内部に収容されていた塩化ナトリウム水溶液からなる第２液１４が、蒸留水である第１液１３の中に漏出し、第１液１３と第２液１４の両者が互いに混合し、希釈塩化ナトリウム水溶液となる。
【００３７】
希釈塩化ナトリウム水溶液は、電解質溶液である。希釈塩化ナトリウム水溶液においては、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）が電離しており、溶媒である水の中に、正電荷を帯びた陽イオンであるナトリウムイオンＮａ＋と、負電荷を帯びた陰イオンである塩素イオンＣｌ−が存在している。このため、希釈塩化ナトリウム水溶液は、電気伝導性を示す。
【００３８】
図２（Ｄ）に示すように、第１容器１１の内部に差し込まれたリード線２２は、第１導体部材２２ａと、第２導体部材２２ｂと、絶縁部材２２ｃを有して構成されている。第１導体部材２２ａ及び第２導体部材２２ｂは、電気の導体（導電体）、例えば銅（Ｃｕ）等により形成された線状部材である。また、絶縁部材２２ｃは、電気の不導体、例えば合成樹脂材料又はゴム系材料等により形成され、第１導体部材２２ａと第２導体部材２２ｂの間に所定間隔を配するとともにこれらを取り囲むように配置され、第１導体部材２２ａと第２導体部材２２ｂ、第１導体部材２２ａとその周囲、及び第２導体部材２２ｂとその周囲を電気的に絶縁している。
【００３９】
このような構成により、外力応答体１に外力が作用して第２容器１２が破断し、第１液１３と第２液１４の両者が互いに混合して希釈塩化ナトリウム水溶液となると、この希釈塩化ナトリウム水溶液は電気伝導性を示す。したがって、図２（Ｄ）あるいは図３（Ａ）において波線で示すように、第１導体部材２２ａが第１液中に露出している端部２２ａ１と、第２導体部材２２ｂが第１液中に露出している端部２２ｂ１の間にレールからの信号電流ｉが流れる。
【００４０】
この電流ｉは、図３に示すように、第２導体部材２２ｂを通ってレールＲ２の接続点Ｔ４に伝達され、レールＲ２を流れた後、接続点Ｔ２から軌道リレー５１に流れ、導線５９を経て軌道変圧器７１に戻る。このため、軌道リレー５１の動作接点５２は、図３に図示された状態となり、図の下側の接点に接続し、信号機用電源（図示せず）からの電流は、導線５６から赤色灯６２に流れ、地上信号機６１には、赤色灯、すなわち、列車の停止を指示する信号である停止信号が現示される。
【００４１】
上記した第１実施形態の鉄道信号システム１０１によれば、以下のような利点がある。
【００４２】
ａ）鉄道の構造物等に大きな外力（例えば地震動等）が付加されて損傷が発生した場合に、損傷した部分の付近の線路閉そく区間への列車進入を禁止する停止信号がリアルタイムで現示されるため、列車の安全性を確保することができる。
【００４３】
ｂ）杭等の地下構造物のように、地盤Ｇの内部に構築されているため、そのままでは目視が不可能な箇所の損傷についても、支障なく検出し、停止信号を現示することができる。
【００４４】
上記した第１実施形態において、軌道変圧器７１と、導線７２及び７３に接続する電源は、特許請求の範囲における軌道回路電源に相当している。また、レールの閉そく区間（レールＲ１の区間Ｅ１〜Ｅ３間と、レールＲ２の区間Ｅ２〜Ｅ４間で構成される閉そく区間）と、軌道回路電源と、軌道リレーは、特許請求の範囲における軌道回路を構成している。また、外力応答体１は、特許請求の範囲における外力応答手段に相当している。また、第１液１３は、特許請求の範囲における第１封入体及び第１物質に相当し、第２液１４は、特許請求の範囲における第２封入体及び第２物質に相当している。また、第１導体部材２２ａの露出端部２２ａ１は、特許請求の範囲における第１挿入箇所に相当し、第２導体部材２２ｂの露出端部２２ｂ１は、特許請求の範囲における第２挿入箇所に相当している。
【００４５】
また、上記した地上信号機６１は、緑色と赤色の２灯式信号機であったが、これは、緑色と赤色と黄色（注意信号）の３灯式信号機であってもよい。また、外力応答体１の配置状態を適宜に工夫することにより、例えば、杭２０３における鉛直方向の高さ位置が異なる複数の位置に外力応答体１を配置したり、杭の中心付近とその周囲の異なる位置に外力応答体１を配置することにより、杭２０３の内部の損傷状態から逆算することにより、損傷の程度が軽微と判別される場合には黄色灯（注意信号）を現示するように構成することも可能である。
【００４６】
（２）第２実施形態
本発明は、上記した第１実施形態以外の構成によっても実現可能である。図５は、本発明の第２実施形態である鉄道信号システムの構成を示す図である。また、図６は、図５に示す鉄道信号システムにおける構造物内挿入部材のさらに詳細な構成を示す断面図である。
【００４７】
図５に示すように、第２実施形態の鉄道信号システム１０２は、鉄道線路３００を支持する高架橋２００の基礎である場所打ちコンクリート杭２０３のコンクリート内部に設置された構造物内挿入部材３と、この構造物内挿入部材３の内部に設置されている外力応答体１Ａと、接続部材２を備えて構成されている。
【００４８】
この第２実施形態の鉄道信号システム１０２が、第１実施形態の鉄道信号システム１０１と異なる点は、場所打ちコンクリート杭２０３のコンクリート内部に外部から構造物内挿入部材３が挿入され、この構造物内挿入部材３の内部に外力応答体１Ａが配置されている点である。したがって、第２実施形態の鉄道信号システム１０２は、すでに構築されている場所打ちコンクリート杭２０３の内部に、後から外力応答体１Ａを設置する場合に好適である。なお、接続部材２は、第１実施形態の場合と同様であるので、その説明は省略する。
【００４９】
次に、第２実施形態の場合の、構造物内挿入部材３と、外力応答体１Ａの設置方法について、図５及び図６を参照しつつ詳細に説明する。
【００５０】
まず、削孔機等（図示せず）により、地上から場所打ちコンクリート杭２０３に向けて、削孔を行い、円柱状の挿入孔２０４を形成する。次に、挿入孔２０４の中に挿入管３１を挿入する。挿入管３１は、プラスチックス系材料やゴム系材料などの可撓性を有する可撓性材料からなり、内部が中空状となった円筒形状に形成されている。これは、場所打ちコンクリート杭２０３に大きな外力が付加されても、挿入管３１を形成する材料の強度や剛性が大きいと、挿入管３１の内部の外力応答体１Ａに作用する力が減殺され、外力応答体１Ａ内部の第２容器１２が破断せず、第２液１４が第１液１３中へ漏出しない場合があるからである。
【００５１】
また、挿入管３１の外径は挿入孔２０４の内径よりもわずかに小さい値に設定されている。この場合、挿入孔２０４と挿入管３１とを接着剤等により接着すれば、挿入孔２０４と挿入管３１との間で「滑り」が生じることが防止され、場所打ちコンクリート杭２０３に加わった外力に応じた変形が支障なく挿入管３１に作用する。
【００５２】
次に、挿入管３１の内部における外力応答体１Ａの位置を所定箇所に設定するため、挿入管３１の内部の空洞部に、位置決め部材３２ａを挿入し、先端までの長さがあらかじめ計測された所定長さの棒状の定規部材等（図示せず）によって背後から押し込む等の方法で所定箇所まで挿入し、その後、接着剤等により挿入管３１の内部に固定する。位置決め部材３２ａは、挿入管３１の強度や剛性をあまり増加させない材料、例えば、発泡性合成樹脂材料などが用いられる。
【００５３】
次に、外力応答体１Ａを地上の外部から挿入管３１内に挿入し、棒状部材等（図示せず）により背後から押し込むことにより、あらかじめ位置決め部材３２ａが設置された箇所まで移動させる。その後、接着剤等により、外力応答体１Ａを挿入管３１の内部に固定する。次に、挿入管３１内の外力応答体１Ａの背後に、上記と同様にして、他の位置決め部材３２ｂを挿入する。この場合、外力応答体１Ａの外表面には、外力応答体１に設けられていたような環状凹部（１１ｅ）は設けられていない。これは、第２実施形態においては、外力応答体１Ａの外表面には、杭のコンクリートとの付着性は必要ないからである。なお、外力応答体１Ａの背後（地上に近い方）の位置決め部材３２ｂについては、後述するように、現存の外力応答体を引き抜いて新たな外力応答体と交換し、再度挿入する作業が予想されるため、接着剤等による挿入管３１への固定は行わない。これにより、外力応答体１Ａが挿入管３１の内部の所定箇所に位置決めされて設置される。
【００５４】
第２実施形態の鉄道信号システム１０２によれば、上記した第１実施形態の場合と同様の利点に加え、以下のような利点がある。
【００５５】
ｃ）すでに構築された構造物の内部に、外部（例えば地上）から外力応答体１Ａを設置し、その後に構造物に大きな外力（例えば地震動等）が付加されて損傷が発生した場合にも、赤色灯表示（停止信号現示）を、アルタイムに行うことができる。
【００５６】
ｄ）外力応答体１Ａが使用されて第１液と第２液の混合が済んでしまった場合や、外力応答体１Ａの設置後に外力が作用せずに長期間が経過し外力応答体１Ａ内の物質の性能劣化が予想される場合などに、外力応答体１Ａの新品との交換を容易に行うことが可能である。
【００５７】
なお、挿入管３１内の既存の外力応答体１Ａを新品と交換する時には、既存の外力応答体１Ａに取り付けられている接続部材２を引っ張って地上まで引き上げることになる。このため、接続部材２のうち、リード線２２の外側に配置される保護部材２１としては、アラミド樹脂（例えばケブラー繊維）等の引張り強度の高い材料を用いることが望ましい。また、図２（Ｃ）に示すように、接続部材２の保護部材２１の端部は、接着剤等の接合部材１６によって、外力応答体１Ａの固定部材１５と接合している。このため、この接合部材１６も、引張り強度の高い材料を用いることが望ましい。
【００５８】
また、挿入管３１の内部の空洞は、外力、変形、挿入管自体の経年変化等により、当初の大きさよりも縮小する可能性がある。このように、挿入管３１の内部の空洞が縮小すると、接続部材２の保護部材２１を引っ張っても、外力応答体１Ａを外部に引き出すことができなくなるおそれがある。このため、図６に示すように、挿入管３１の内部空洞に、内部空洞保持部材３３を挿入し、内部空洞のつぶれを防止する。
【００５９】
内部空洞保持部材３３の材料としては、プラスチックス系材料やゴム系材料などの可撓性を有する可撓性材料が望ましい。また、挿入管３１内の既存の外力応答体１Ａを新品と交換する時には、まず内部空洞保持部材３３を引き出す必要があるから、内部空洞保持部材３３と挿入管３１との間の摩擦は小さいことが望ましい。このため、挿入管３１と内部空洞保持部材３３との間には、油脂やグリース等の潤滑材を配置するとよい。
【００６０】
なお、本発明は、上記した各実施形態に限定されるものではない。上記各実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００６１】
例えば、上記各実施形態においては、第１封入体として蒸留水を用い、第２封入体として塩化ナトリウム水溶液を用いる例について説明したが、本発明はこれには限定されず、他の構成、例えば、第１封入体と第２封入体を逆にしてもよい。
【００６２】
また、第１封入体と第２封入体の組み合わせは、他の物質の組み合わせによっても可能である。要は、第２容器が破断して第２封入体が第１封入体内に漏出して両者が混合した際に電解質溶液が生成すればよいのである。したがって、例えば、第１封入体が水（蒸留水、純水等）で、第２封入体が電解質の固体又は電解質溶液となる組み合わせが挙げられる。
【００６３】
また、第１封入体が電解質の固体で、第２封入体が水（蒸留水、純水等）又は電解質水溶液となる組み合わせも可能である。この場合、第１封入体は、特許請求の範囲における第３物質に相当し、第２封入体は、特許請求の範囲における第４物質に相当している。電解質としては、硫酸等の酸、水酸化ナトリウム等のアルカリ物質、酸とアルカリとの反応によって生じる塩、その他の化合物等が含まれる。
【００６４】
また、第１容器、第２容器の形状は、上記した円筒形状には限定されず、他の形状、例えば、楕円断面の筒状、多角形断面の筒状などであってもよい。また、第１容器の外表面に形成される凹凸の形状は、環状凹部以外に、環状凸部、螺旋状の凸部又は凹部、多数のイボ状の凸部、多数の穴状の凹部等であってもよい。
【００６５】
また、図２（Ｃ）及び図２（Ｄ）においては、第１導体部材２２ａが第１液中に露出している端部２２ａ１（特許請求の範囲における第１挿入箇所）と、第２導体部材２２ｂが第１液中に露出している端部２２ｂ１（特許請求の範囲における第２挿入箇所）の位置に段差があるように図示されているが、本発明はこの例には限定されず、他の構成、例えば、露出端部２２ａ１と２２ｂ１の間に段差のないような構成（例えば、図２（Ｃ）及び図２（Ｄ）において両者がともに同じ水平位置となるような配置）であってもよい。
【００６６】
また、第１導体部材と第２導体部材を外力応答体に挿入する第１挿入箇所と第２挿入箇所の構成は、図２（Ｃ）及び図２（Ｄ）に図示した構成に限定されず、他の構成でもよい。要は、第２容器の破断前の状態では、第１導体部材と第２導体部材の間に電解質溶液が存在せず、第２容器の破断後の状態では、第１導体部材と第２導体部材の間に電解質溶液が満たされるように構成されればよい。したがって、第１導体部材の露出端部は、第１容器の内部に挿入されてもよいし、第２容器の内部に挿入されてもよい。また、第２導体部材の露出端部は、第１容器の内部に挿入されてもよいし、第２容器の内部に挿入されてもよい。したがって、第１導体部材の露出端部が第１容器の内部に挿入され、第２導体部材の露出端部が第２容器の内部に挿入されるように構成してもよい。このような構成の場合には、第１封入体と第２封入体のいずれもが電解質溶液であってもよい。これは、第２容器の電気的絶縁を十分に行っておけば、第２容器が破断する前には、第１導体部材と第２導体部材の間には電流は流れないからである。
【００６７】
また、第１容器の可撓性の程度、第２容器の脆性の程度は、適宜に設定可能である。これらの値をどのように設定するかにより、検出しようとする構造物の外力、損傷の程度を調整することができる。また、第２容器の外径を第１容器の内径よりもわずかに小さく設定しておけば、小さい外力でも容易に第２容器を破断させることができる。
【００６８】
また、外力を検出する対象である構造物は、杭に限定されず、他の基礎構造物であってもよい。あるいは基礎構造物以外の構造物であってもよい。
【００６９】
また、外力応答手段である外力応答体の配置位置、配置状態は、上記した第１実施形態の例、すなわち外力応答体の長手方向が鉛直上下方向に平行となる状態、あるいは、第２実施形態の例、すなわち外力応答体の長手方向が鉛直上下方向に対して傾斜した状態には限定されない。その他の状態、例えば、外力応答体の長手方向が水平方向に平行となる状態、あるいは外力応答体の長手方向が杭の断面における円の接線の方向となる状態などであってもよい。
【００７０】
また、図３、４に示した自動閉そく式信号システムは、「開電路式」と呼ばれる自動閉そく式信号システムであった。これは、他の形式の自動閉そく式信号システムであってもよい。例えば、図７の第３実施形態に示すような「閉電路式」と呼ばれる自動閉そく式信号システムであっもよい。この閉電路式自動閉そく式信号システムにおいては、レールＲ１には、接続点Ｔ１１に、軌道変圧器７１からの導線の一方が溶接等により接続され、接続点Ｔ１２に、軌道リレー５１からの導線の一方が溶接等により接続されている。また、レールＲ２には、接続点Ｔ１４に、軌道変圧器７１からの導線の他方が溶接等により接続され、接続点Ｔ１３に、軌道リレー５１からの導線の他方が溶接等により接続されている。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、レールと、軌道回路電源と、軌道リレーを備える軌道回路と、地上信号機を有する自動閉そく式信号システムと、鉄道構造物損傷検出手段を設けて鉄道信号システムを構成し、鉄道構造物損傷検出手段を、外力応答手段と第１導体部材と第２導体部材を設けて構成し、外力応答手段には、可撓性材料からなり第１封入体が封入された第１容器と、脆性材料からなり第１封入体と混合することにより電解質溶液を生成する第２封入体が封入され第１容器に収容される第２容器を設け鉄道構造物の損傷検知箇所に配置し、第１導体部材は導電体により形成し一端が第１容器又は第２容器の内部の第１挿入箇所に挿入されるようにし、第２導体部材は導電体により形成し一端が第１容器又は第２容器の内部の第１挿入箇所とは異なる第２挿入箇所に挿入されるようにし、第１導体部材の他端を軌道回路の２本のレールのうちの一方に電気的に接続するとともに、第２導体部材の他端を軌道回路の２本のレールのうちの他方に電気的に接続するように構成したので、鉄道構造物の損傷検知箇所に所定値を越える外力が付加された場合には、第２容器が破断して第２封入体が前記第１封入体内に漏出し、第２封入体と第１封入体が混合して電解質溶液が生成し、軌道回路の２本のレールが電気的に短絡することにより、地上信号機に停止信号を現示させることができる、という利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である鉄道信号システムの構成を示す図である。
【図２】図１に示す鉄道信号システムにおける外力応答体のさらに詳細な構成を示す断面図である。
【図３】図１に示す鉄道信号システムにおける外力応答体と自動閉そく式信号システムの接続状態を示す図である。
【図４】鉄道の自動閉そく式信号システムの構成と作用を説明する図である。
【図５】本発明の第２実施形態である鉄道信号システムの構成を示す図である。
【図６】図５に示す鉄道信号システムにおける構造物内挿入部材のさらに詳細な構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態である鉄道信号システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
１、１Ａ　外力応答体
２　接続部材
３　構造物内挿入部材
１１　第１容器
１１ａ　挿通孔
１１ｅ　環状凹部
１２　第２容器
１３　第１液
１４　第２液
１５　固定部材
１６　接合部材
２１　保護部材
２２　リード線
２２ａ　第１導体部材
２２ａ１　導体露出端部
２２ｂ　第２導体部材
２２ｂ１　導体露出端部
２２ｃ　絶縁部材
３１　挿入管
３２ａ、３２ｂ　位置決め部材
３３　内部空洞保持部材
５１　軌道リレー
５２　動作接点
５３〜５９　導線
６１　地上信号機
６２　赤色灯
６３　緑色灯
７１　軌道変圧器
７２、７３　導線
１０１、１０２　鉄道信号システム
２００　高架橋
２０１　柱
２０２　フーチング
２０３　場所打ちコンクリート杭
２０４　挿入孔
３００　鉄道線路
４０１　車輪
４０２　車軸
４０３　車輪
Ｅ１〜Ｅ４　絶縁継目
Ｇ　地盤
ｉ　信号電流
Ｒ１、Ｒ２　レール
Ｔ１〜Ｔ２４　接続点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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