(57)【要約】【課題】非動作中（消灯中）の信号灯の断芯または出力配線の断線を検知するに当って、断芯および断線の誤検知を防止し、正常に断芯および断線検知を可能とすることにある。【解決手段】電源７と、断芯検知用診断電流供給回路１と、診断電流検知回路２と、電圧検知回路３からなる信号灯断芯検知回路であって、スイッチ１３、１４をオン設定して診断電流供給回路より信号灯４が点灯しない微少の診断電流６を流し、信号灯の断芯または出力配線５の断線がなければ、電圧検知回路に印加される電圧は小さく、フォトカプラ１７がオン状態、フォトカプラ１５がオフ状態となり、信号灯の断芯または出力配線の断線があれば、電圧検知回路に印加される電圧が大きく、フォトカプラ１７、１５がいずれもオン状態となり、この検知パターンから非動作中（消灯中）の信号灯の断芯または出力配線の断線の有無を検知する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断芯検知用の検知回路電源と、非動作中（消灯中）の信号灯に断芯検知の診断電流を前記信号灯への出力配線を経由して供給する断芯検知用診断電流供給回路と、前記診断電流供給回路から供給される断芯検知の診断電流を検知する診断電流検知回路と、前記信号灯と並列に接続される電圧検知回路とからなる信号灯断芯検知回路であって、
前記診断電流供給回路より前記信号灯が点灯しない微少の診断電流を流すことによって前記電圧検知回路に印加される電圧の大小を検知し、非動作中（消灯中）の前記信号灯の断芯または出力配線の断線の有無を検知することを特徴とする信号灯断芯検知回路。
【請求項２】
請求項１において、前記電圧検知回路に印加される電圧は、前記信号灯の断芯または出力配線の断線がなければ小さく、前記信号灯の断芯または出力配線の断線があれば大きくなることを特徴とする信号灯断芯検知回路。
【請求項３】
請求項１において、前記診断電流供給回路に診断電流供給スイッチ、前記電圧検知回路に検知選択スイッチを設けると共に、前記診断電流供給回路および前記電圧検知回路にそれぞれ診断電流検知素子を設け、前記両スイッチをオン設定し、このときの前記それぞれの診断電流検知素子のオン状態とオフ状態の検知パターンから前記信号灯の断芯または出力配線の断線の有無、前記診断電流供給回路および前記電圧検知回路の故障を検知することを特徴とする信号灯断芯検知回路。
【請求項４】
請求項３において、前記診断電流供給回路および前記電圧検知回路のそれぞれの診断電流検知素子間に強制断芯スイッチを有する模擬断芯回路を付加し、前記診断電流供給スイッチと前記検知選択スイッチをオフ設定すると共に、前記強制断芯スイッチをオン設定し、このときの前記それぞれの診断電流検知素子のオン状態とオフ状態の検知パターンから前記診断電流検知回路および前記電圧検知回路のそれぞれの診断電流検知素子の故障を検知することを特徴とする信号灯断芯検知回路。
【請求項５】
請求項１において、前記電圧検知回路にツェナーダイオードを設け、前記ツェナーダイオードのツェナー電圧を動作中（点灯中）の信号灯に流れる電流によって発生する信号灯の両端電圧より高く設定することによって、多灯信号機における他の信号灯が動作中（点灯中）である場合においても、前記電圧検知回路に電流が流れないとき、非動作中（消灯中）の前記信号灯は正常であり、一方、前記電圧検知回路に電流が流れるとき、非動作中（消灯中）の前記信号灯は断芯しているとして検知することを特徴とする信号灯断芯検知回路。
【請求項６】
請求項５において、前記断芯検知用の検知回路電源と直列に昇圧回路を設け、前記断芯検知用の検知回路電源の電圧が前記ツェナーダイオードのツェナー電圧より低い場合に、前記断芯検知回路に印加される電圧を前記ツェナー電圧よりも高い電圧に昇圧し、前記信号灯の断芯または出力配線の断線の有無を正常に検知することを特徴とする信号灯断芯検知回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道信号機の信号灯断芯検知回路に係り、非動作中（消灯中）の信号灯の断芯および信号灯と検知装置間の出力配線の断線を検知する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、非動作時（信号灯消灯時）の信号灯の断芯を検知する断芯検知回路としては、非動作時の信号灯に微少電流を流し、この微少電流で励滋する検知リレーの接点信号により信号灯の断芯を検知する技術がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
実公平７−３７１８７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術では、断芯検知中に検知リレーを励滋する電源が喪失した場合や検知回路がオープン故障した場合でも、検知結果は実際に断芯した場合と同じになり、検知装置の故障と断芯との判別がつかない。このため、信号灯が正常でありながら、誤って断芯と検知される場合がある。
【０００５】
本発明の課題は、非動作中（消灯中）の信号灯の断芯または出力配線の断線を検知するに当って、断芯および断線の誤検知を防止し、正常に断芯および断線検知が可能な信号灯断芯検知回路を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、断芯検知用診断電流供給回路と、診断電流検知回路と、電圧検知回路からなる信号灯断芯検知回路であって、断芯検知用診断電流供給回路より信号灯が点灯しない微少の診断電流を流すことによって電圧検知回路に印加される電圧の大小を検知し、非動作中（消灯中）の信号灯の断芯または出力配線の断線の有無を検知する。
ここで、断芯検知用診断電流供給回路に診断電流供給スイッチ、電圧検知回路に検知選択スイッチを設けると共に、診断電流検知回路および電圧検知回路にそれぞれ診断電流検知素子を設け、両スイッチをオン設定し、このときのそれぞれの診断電流検知素子のオン状態とオフ状態の検知パターンから信号灯の断芯または出力配線の断線の有無、診断電流供給回路および電圧検知回路の故障を検知する。
ここで、診断電流検知回路および電圧検知回路のそれぞれの診断電流検知素子間に強制断芯スイッチを有する模擬断芯回路を付加し、診断電流供給スイッチと検知選択スイッチをオフ設定すると共に、強制断芯スイッチをオン設定し、このときのそれぞれの診断電流検知素子のオン状態とオフ状態の検知パターンから診断電流検知回路および電圧検知回路のそれぞれの診断電流検知素子の故障を検知する。
ここで、電圧検知回路にツェナーダイオードを設け、ツェナーダイオードのツェナー電圧を動作中（点灯中）の信号灯に流れる診断電流によって発生する信号灯の両端電圧より高く設定することによって、多灯信号機における他の信号灯が動作中（点灯中）である場合においても、電圧検知回路に電流が流れないとき、非動作中（消灯中）の信号灯は正常であり、一方、電圧検知回路に電流が流れるとき、非動作中（消灯中）の信号灯は断芯しているとして検知する。
ここで、断芯検知用の検知回路電源と直列に昇圧回路を設け、断芯検知用の検知回路電源の電圧がツェナーダイオードのツェナー電圧より低い場合に、断芯検知回路に印加される電圧を前記ツェナー電圧よりも高い電圧に昇圧し、信号灯の断芯または出力配線の断線の有無を正常に検知する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明による信号灯断芯検知回路の一実施形態を示す。
図１において、断芯検知用の検知回路電源（信号灯電源）７に出力配線５と出力素子（トライアック）８を介して信号灯４を接続する。出力素子（トライアック）８と並列に診断電流検知回路２と断芯検知用診断電流供給回路１の直列回路を接続し、出力素子（トライアック）８の出力端に電圧検知回路３を信号灯４と並列に接続する。また、断芯検知用診断電流供給回路１と診断電流検知回路２の接続点と電圧検知回路３の間に模擬断芯回路９を接続する。
ここで、断芯検知用診断電流供給回路１は、診断電流供給スイッチ１３と抵抗２４からなり、診断電流検知回路２はフォトカプラ１７を有する。電圧検知回路３は、検知選択スイッチ１４、フォトカプラ１５および抵抗２６からなる。模擬断芯回路９は、強制断芯スイッチ１６と抵抗２５からなる。また、抵抗２４、抵抗２５≫抵抗２６の関係にある。
本実施形態の動作時（信号灯点灯時）には、出力素子（トライアック）８がゲート信号１２によってオンされ、信号灯４に電源７が供給され、信号灯４を点灯する。本実施形態の非動作時（信号灯消灯時）つまり出力素子（トライアック）８がオフ状態の時には、非動作中の信号灯４に断芯検知の診断電流６を流し、断芯検知を行う。
【０００８】
信号灯４の断芯を検知する動作を説明する。
まず、断芯検知用診断電流供給回路１の診断電流供給スイッチ１３と、電圧検知回路３の検知選択スイッチ１４をオンにする。このとき、信号灯４が正常（断芯していない状態）でかつ出力配線５が断線していなければ（以下、単に「信号灯４の正常」ともいう）、断芯検知の診断電流６は抵抗２４を介して信号灯４側に流れる。このとき信号灯４のインピーダンスｒ１と出力配線５のインピーダンスｒ２は抵抗２４に比べて非常に小さいため、電圧検知回路３に印加される電圧は小さいものとなる。この結果、診断電流検知回路２のフォトカプラ１７はオンし、電圧検知回路３のフォトカプラ１５はオフであり、信号灯４が正常（断芯していない状態）でかつ出力配線５が断線していないことが分かる。
一方、信号灯４が断芯または出力配線５が断線していれば（以下、単に「信号灯４の断芯」ともいう）、信号灯４のインピーダンスｒ１または出力配線５のインピーダンスｒ２は抵抗２４に比べて非常に大きな値となるため、診断電流６は電圧検知回路３の方へ流れ、電圧検知回路３には高い電圧が印加されることになり、フォトカプラ１５がオンし、またフォトカプラ１７もオンし、この結果、信号灯４の断芯または出力配線５の断線を検知する。
ここで、診断電流検知回路２は、断芯検知中に診断電流６が流れていることを検知するものであり、断芯検知中に診断電流検知回路２のフォトカプラ１７がオンしていれば、断芯検知が正常に行われていることを表し、オフであれば、検知回路電源７の喪失を含めて断芯検知用診断電流供給回路１の回路がオープン故障であるか、または電圧検知回路３の回路がオープン故障（信号灯４が断芯していることを前提にして）であると判別する。
【０００９】
本実施形態では、模擬断芯回路９を付加しており、この強制断芯スイッチ１６を用いて診断電流検知回路２のフォトカプラ１７と電圧検知回路３のフォトカプラ１５の故障（オープン／ショート）を判別する。
診断電流供給スイッチ１３、検知選択スイッチ１４および強制断芯スイッチ１６が全てオフの状態にあり、かつ、診断電流供給スイッチ１３と検知選択スイッチ１４をオフし、強制断芯スイッチ１６をオンにしたとき、フォトカプラ１５とフォトカプラ１７がいずれもオン状態であれば、フォトカプラ１７とフォトカプラ１５はいずれも正常であると判別する。
しかし、診断電流供給スイッチ１３と検知選択スイッチ１４をオフし、強制断芯スイッチ１６をオンにしたとき、フォトカプラ１７がオン状態であり、フォトカプラ１５がオフ状態であれば、フォトカプラ１５はオープンまたはショート故障であると判別する。
また、フォトカプラ１７がオフ状態であり、フォトカプラ１５がオン状態であれば、フォトカプラ１７はオープン又はショート故障であると判別する。
さらに、フォトカプラ１７とフォトカプラ１５がいずれもオフ状態であれば、フォトカプラ１７とフォトカプラ１５はいずれもオープンまたはショート故障であると判別する。
【００１０】
図２に、以上説明した各スイッチの設定と検知パターンと判定の関係を示す。
図２において、例えばＮＯ．１の診断電流供給スイッチ１３と検知選択スイッチ１４がオンであり、強制断芯スイッチ１６がオフであるとき、フォトカプラ１７がオン状態、フォトカプラ１５がオフ状態のとき、信号灯４は正常であると判定するが、これは、フォトカプラ１５がオープンまたはショート故障であっても同様の判定を行うことになる。そこで、ＮＯ．６のように強制断芯スイッチ１６を用いてこれをオンとし診断電流供給スイッチ１３と検知選択スイッチ１４をオフにして、その検知パターンであるフォトカプラ１７がオン状態であり、フォトカプラ１５がオフ状態であることをみることによって、そのフォトカプラ１５がオープンまたはショート故障を起こしていると判別することができる。
また、ＮＯ．３の診断電流供給スイッチ１３と検知選択スイッチ１４がオンであり、強制断芯スイッチ１６がオフであるとき、フォトカプラ１７とフォトカプラ１５がいずれもオフ状態のとき、検知回路電源７の喪失を含めて断芯検知用診断電流供給回路１の回路がオープン故障であるか、または、電圧検知回路３の回路がオープン故障（信号灯４が断芯していることを前提にして）であると判別するが、さらに、ＮＯ．８のように強制断芯スイッチ１６を用いてこれをオンとし、診断電流供給スイッチ１３と検知選択スイッチ１４をオフにして、その検知パターンであるフォトカプラ１５とフォトカプラ１７がいずれもオフ状態であることをみることによって、そのフォトカプラ１５とフォトカプラ１７がオープンまたはショート故障を起こしていると判別することができる。
また、ＮＯ．４のように診断電流供給スイッチ１３と検知選択スイッチ１４と強制断芯スイッチ１６がオフであるとき、フォトカプラ１７とフォトカプラ１５がいずれもオフ状態にあり、かつ、ＮＯ．５のように診断電流供給スイッチ１３と検知選択スイッチ１４がオフ、強制断芯スイッチ１６がオンであるとき、フォトカプラ１７とフォトカプラ１５がいずれもオン状態にあるとき、フォトカプラ１５とフォトカプラ１７は正常であると判別することができる。
【００１１】
図３は、本発明の他の実施形態を示す。本実施形態は、多灯信号機である３現示信号機に本発明を適用した例である。
本実施形態では、電流検知回路２のフォトカプラ１７と電圧検知回路３のフォトカプラ１５を共通とし、断芯検知は、断芯検知用診断電流供給回路１の断芯検知したい信号灯４に対応する診断電流供給スイッチ１３と、電圧検知回路３の対応する検知選択スイッチ１４をオンすることにより、対応する信号灯４の断芯検知を可能とするものである。
ここで、本実施形態の断芯検知の原理は、図１に示す実施形態と同じである。
ただ、本実施形態では、電圧検知回路３にツェナーダイオード１１を付加し、また、断芯検知用診断電流供給回路１と電圧検知回路３に並列に昇圧回路（倍電圧回路）２７を接続する。
【００１２】
ここでは、図４を用いて、３現示信号機において他の信号灯１９の動作中（点灯中）に非動作中（消灯中）の信号灯４を断芯検知する場合の断芯検知動作について説明する。
出力素子（トライアック）１８がオンすると、信号灯１９は動作状態（点灯中）となり、信号灯１９の点灯電流２０はコモン側配線１０に流れる。このとき信号灯側のコモン側と電圧検知回路３のコモン側間の電圧（Ｖ１）２２は、点灯電流（Ｉ１）２０とした場合、Ｉ１×コモン側配線インピーダンスｒ２＝Ｖ１となる。また、断芯検知中の非動作中（消灯中）の信号灯４が正常（断芯していない）である場合には、信号灯４に微少な断芯検知の診断電流６が流れるが、信号灯４のインピーダンスｒ１が極めて小さいため、信号灯４の両端電圧は非常に小さく、電圧検知回路３に印加される電圧（Ｖ２）２３は、Ｖ２≧Ｖ１となる。なお、電圧検知回路３の一端をアース電位２１とする。
本実施形態では、電圧検知回路３に付加したツェナーダイオード１１のツェナー電圧ＶＺをＶ２≦ＶＺとし、他の信号灯１９が動作中（点灯中）に電圧検知回路３にＶ２程度の電圧が印加されても、電圧検知回路３のフォトカプラ１５に電流が流れないようにする。このことで信号灯４が正常（断芯していない状態）であると判別できる。ここで、ツェナーダイオード１１を設けないときは、信号灯４が正常でも電圧検知回路３のフォトカプラ１５に電流が流れてオンするので、断芯と誤検知することになる。ツェナーダイオード１１によってこの誤検知を防止している。
ここで、検知回路電源（信号灯電源）７の電圧は、出力配線５のインピーダンスｒ２を考慮したうえで、信号灯４を動作（点灯）させるに当たってその定格電圧が印加されるように電圧を設定するため、検知回路電源（信号灯電源）７の電圧は信号灯４の定格電圧＋出力配線５の電圧降下分となる。信号灯４までの配線長を最大配線長Ｘｍまで使用可能とした場合に、前記の付加するツェナーダイオード１１のツェナー電圧ＶＺは、最大配線長時Ｘｍ時のＶ２≦ＶＺとする必要があるが、信号灯４までの配線長が短く、検知回路電源（信号灯電源）７の電圧がツェナー電圧ＶＺ以下であったとすると、信号灯４が断芯しているとき、断芯検知の診断電流が流れなくなり、電源喪失と誤検知する。
このため、検知回路電源（信号灯電源）７と直列に昇圧回路（倍電圧回路）２７を設けることによって、断芯検知用診断電流供給回路１と診断電流検知回路２と電圧検知回路３と模擬断芯回路９からなる断芯検知回路に印加される電圧（Ｖ３）２８を検知回路電源（信号灯電源）７の約２倍に上げることで、検知回路電源（信号灯電源）７の電圧がツェナーダイオード１１のツェナー電圧ＶＺより小さい場合にも断芯検知を可能としている。
【００１３】
図５に、信号灯４が断芯しているときの昇圧回路（倍電圧回路）２７の動作について示す。検知回路電源７の電圧（ＶＰ）２９とツェナ−ダイオ−ド１１のツェナ−電圧（ＶＺ）３２がＶＰ＜ＶＺの関係である場合、昇圧回路２７が挿入されていないと、断芯検知用診断電流供給回路１と診断電流検知回路２と電圧検知回路３と模擬断芯回路９からなる断芯検知回路に電流が流れず、電源喪失と誤検知する。昇圧回路２７を挿入することにより、断芯検知回路に印加される電圧３０は２ＶＰに昇圧され、２ＶＰ＞ＶＺとなることにより、電圧３１による診断電流が流れ、断芯検知が可能となる。
【００１４】
本実施形態では、多灯信号機における他の信号灯１９を動作中（点灯中）に非動作中（消灯中）の信号灯４の断芯検知を行う場合に、点灯中の信号灯１９に流れる電流により電圧検知回路３に電圧が印加され、断芯検知を行っている信号灯４が正常であるにもかかわらず、断芯と誤検知する事象に対しては、電圧検知回路３にツェナーダイオード１１を挿入し、点灯中の信号灯１９に流れる電流により電圧検知回路３に電圧が印加されても、電圧検知回路３に電流を流さないようにすることで誤検知を防止することができる。
また、ツェナーダイオード１１を挿入することにより、断芯検知用診断電流供給回路１と診断電流検知回路２と電圧検知回路３と模擬断芯回路９からなる断芯検知回路に印加される電圧はツェナー電圧以上の電圧が必要となることから、断芯検知用の検知回路電源７の電圧がツェナー電圧未満である場合には、信号灯４が断芯していると、断芯検知の診断電流が流れなくなり、電源喪失と誤検知する。このため、検知回路電源７と直列に昇圧回路２７を挿入して断芯検知回路に印加される電圧を昇圧することにより、検知回路電源７の電圧がツェナー電圧未満の場合にも正常な検知を可能とすることができる。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、断芯検知用診断電流供給回路と、診断電流検知回路と、電圧検知回路を設けることにより、消灯している信号灯の断芯または出力配線の断線を検知し、長期間点灯していない信号灯を点灯しようとした時に信号灯の断芯または出力配線の断線により点灯できないという事象を未然に回避することができる。
また、電圧検知回路に印加される電圧の大小を検知することにより、信号灯の断芯または出力配線の断線の有無を検知することができ、電源の喪失した場合や断芯検知用診断電流供給回路および電圧検知回路がオープン故障した場合でも、信号灯が正常でありながら、誤って断芯と検知されることを防止することができる。
また、診断電流供給スイッチと検知選択スイッチおよび強制断芯スイッチのオンオフの組み合せ、診断電流検知回路と電圧検知回路のそれぞれに設けたフォトカプラの検知パターンから容易かつ確実に信号灯の断芯または出力配線の断線、断芯検知用診断電流供給回路および電圧検知回路の故障を検知することができ、さらに、検知パターンを呈するフォトカプラの故障を検知することができる。
また、本発明によれば、信号灯と検知装置間の出力配線の抵抗値が大きい場合や、電源電圧が低い場合においても、昇圧回路（倍電圧回路）とツェナ−ダイオ−ドを設けることにより、正常に信号灯の断芯または出力配線の断線を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の信号灯断芯検知回路の一実施形態
【図２】本発明の断芯検知の判定結果を説明する表図
【図３】本発明の他の実施形態（３現示信号機の場合）
【図４】本発明の他の実施形態における断芯検知を説明する図
【図５】本発明における昇圧回路を説明する図
【符号の説明】
１…断芯検知用診断電流供給回路、２…診断電流検知回路、３…電圧検知回路、４…信号灯、５…出力配線、７…検知回路電源（信号灯電源）、８…出力素子（トライアック）、９…模擬断芯回路、１０…多灯信号機配線時のコモン側共通配線、１１…ツェナ−ダイオ−ド、１２…ゲ−ト信号、１３…断芯検知用診断電流供給回路の診断電流供給スイッチ、１４…電圧検知回路の検知選択スイッチ、１５…電圧検知回路のフォトカプラ、１６…模擬断芯回路の強制断芯スイッチ、１７…診断電流検知回路のフォトカプラ、１８…出力素子（トライアック）、１９…動作中（点灯中）の信号灯、２４…電流を制限するための抵抗、２５…電流を制限するための抵抗、２６…短絡電流を防止する保護抵抗（抵抗２４、抵抗２５≫抵抗２６）、２７…昇圧回路（倍電圧回路）
【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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