(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性のレールの両側方にそれぞれ配置される受信コイル及び送信コイルを含み、該送信コイルから発せられてレールの上方を迂回する磁力線の磁界の変化により受信コイルに発生する誘導電圧の低下を検出することで、前記受信コイルの近傍の前記レール上に車輪があることを検出する車輪検知装置において、
前記レールの側方であって前記送信コイルから発せられる磁力線の及ばない位置に配置されるノイズ検出コイルと、
前記受信コイルで検出される磁界変化から該ノイズ検出コイルで検出される磁界変化を打ち消すことで前記レールに流れる電流に起因する磁界の影響を排除し、前記受信コイルの近傍の前記レール上に車輪があることを検出する検出手段と、
をさらに含むことを特徴とする車輪検知装置。
【請求項２】
導電性のレールの両側方にそれぞれ配置される受信コイル及び送信コイルを含み、該送信コイルから発せられてレールの上方を迂回する磁力線の磁界の変化により受信コイルに発生する誘導電圧の低下を検出することで、前記受信コイルの近傍の前記レール上に車輪があることを検出する車輪検知装置において、
前記レールの側方であって前記送信コイルから発せられる磁力線の及ばない位置に配置されるノイズ検出コイルと、該ノイズ検出コイルで検出される磁界変化と前記受信コイルで検出される磁界変化とに基づき、前記受信コイルの近傍の前記レール上に車輪があるか否かを検出する検出手段と、をさらに含み、
前記ノイズ検出コイルは、他の車輪検知装置に含まれる他の受信コイルと共用されることを特徴とする車輪検知装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の車輪検知装置において、前記検出手段は、前記ノイズ検出コイルで検出される、前記レールに流れる電流に起因する磁界変化に対応する磁界変化だけが前記受信コイルで検出される場合に、前記受信コイルの近傍の前記レール上に車輪がないと判断することを特徴とする車輪検知装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１に記載の車輪検知装置において、前記検出手段は、前記ノイズ検出コイルで生じる誘導電圧を前記受信コイルで生じる誘導電圧から打ち消して出力側には誘導電圧が現われないようにするためのハイブリッドトランスを含み、該ハイブリッドトランスの出力電圧の低下を検知すると、前記受信コイルの近傍の前記レール上に車輪があることを検出することを特徴とする車輪検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車輪検知装置に関し、特にレールを流れる電流の影響を受けないようにした車輪検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道レールの両側方に送信コイルと受信コイルを設置しておき、送信コイルによって生成される磁界を受信コイルで検出し、その検出される磁界の変化から両コイル間に鉄道車輪が存在しているか否かを検出するようにした車輪検知装置が知られている。特公昭６２−２４３０６号公報や特公昭５８−４４２２９号公報には、同種の車輪検知装置が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電気鉄道のレールには、パンタグラフより列車に取り入れられた駆動電流が帰線電流として流れている。その他、鉄道のレールは、軌道回路の一部として用いられる等して、各種の電流が流れている。
【０００４】
このようにレールに電流が流れるとレール近傍に磁界が発生する。このため、上述した車輪検知装置では、受信コイルがレールを流れる電流によって生じる磁界の影響を受けてしまい、誤検出が生じる虞がある。この点、送信コイルにおいて比較的早い周期で変動する磁界を生成し、それを受信コイルで検出するようにして、送信コイルによって生じる磁界を、レールを流れる電流によって生じる磁界から区別できるようにすれば、ある程度このような影響を少なくできる。しかしながら、帰線電流等には高調波成分が含まれことが多く、このような策にも限界がある。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、レールを流れる電流の影響を排することにより検出精度を高めることができる車輪検知装置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、本発明に係る車輪検知装置は、導電性のレールの両側方にそれぞれ配置される受信コイル及び送信コイルを含み、該送信コイルから発せられてレールの上方を迂回する磁力線の磁界の変化により受信コイルに発生する誘導電圧の低下を検出することで、前記受信コイルの近傍の前記レール上に車輪があることを検出する車輪検知装置において、前記レールの側方であって前記送信コイルから発せられる磁力線の及ばない位置に配置されるノイズ検出コイルと、前記受信コイルで検出される磁界変化から該ノイズ検出コイルで検出される磁界変化を打ち消すことで前記レールに流れる電流に起因する磁界の影響を排除し、前記受信コイルの近傍の前記レール上に車輪があることを検出する検出手段と、をさらに含むことを特徴とする。また、上記課題を解決するために、導電性のレールの両側方にそれぞれ配置される受信コイル及び送信コイルを含み、該送信コイルから発せられてレールの上方を迂回する磁力線の磁界の変化により受信コイルに発生する誘導電圧の低下を検出することで、前記受信コイルの近傍の前記レール上に車輪があることを検出する車輪検知装置において、前記レールの側方であって前記送信コイルから発せられる磁力線の及ばない位置に配置されるノイズ検出コイルと、該ノイズ検出コイルで検出される磁界変化と前記受信コイルで検出される磁界変化とに基づき、前記受信コイルの近傍の前記レール上に車輪があるか否かを検出する検出手段と、をさらに含み、前記ノイズ検出コイルは、他の車輪検知装置に含まれる他の受信コイルと共用されることを特徴とする。
【０００７】
本発明では、レール側方に配置される受信コイルによって該受信コイルの近傍に生じている磁界の変化が検出される。そして、レール上に車輪が存在する場合と存在しない場合とでは周囲の磁界に変化が生じることから、その検出結果に基づいて、受信コイルの近傍のレール上に車輪があるか否かが検出されるようになっている。本発明では、特にノイズ検出コイルがレールの側方にて受信コイルとは離隔して配置されている。この場合、受信コイルの近傍のレール上に車輪が存在していて該受信コイルで磁界変化が検出された場合でも、ノイズ検出コイルでは車輪が受信コイルの近傍のレール上に存在していることに起因する磁界変化は検出されない。一方で、レールに電流が流れる場合、ノイズ検出コイルと受信コイルとで対応する磁界変化が検出される。本発明では、この点に着目して、ノイズ検出コイルで検出される磁界変化と受信コイルで検出される磁界変化とに基づき、受信コイルの近傍のレール上に車輪があるか否かを検出するようにしている。こうすれば、レールを流れる電流の影響を排して、検出精度を高めることができるようになる。また、ノイズ検出コイルは、他の車輪検知装置に含まれる他の受信コイルと共用される。こうすれば、車両検知装置のコストダウンを図ることができる。
【０００８】
本発明の一態様では、前記検出手段は、前記ノイズ検出コイルで検出される磁界変化に対応する磁界変化だけが前記受信コイルで検出される場合に、前記受信コイルの近傍の前記レール上に車輪がないと判断する。レールに流れる電流によって生じる磁界は受信コイルに影響を及ぼすとともに、ノイズ検出コイルにも対応する影響を及ぼす。この態様では、受信コイルで検出される磁界変化がノイズ検出コイルで検出される磁界変化に対応するものだけである場合に、受信コイルの近傍のレール上に車輪がないと判断し、ノイズ検出コイルで検出される磁界変化に対応しない磁界変化が受信コイルで検出される場合に、受信コイルの近傍のレール上に車輪があると判断する。こうすれば、より高精度に車輪を検知できるようになる。
【０００９】
この態様においては、前記検出手段に、前記ノイズ検出コイルで生じる誘導電圧を前記受信コイルで生じる誘導電圧から打ち消して出力側には誘導電圧が現われないようにするためのハイブリッドトランスを含めるようにし、該ハイブリッドトランスの出力電圧の低下を検知すると、前記受信コイルの近傍の前記レール上に車輪があることを検出するようにしてもよい。こうすれば、簡単な構成で、ノイズ検出コイルで検出される磁界変化に対応する磁界変化だけが受信コイルで検出される場合、受信コイルの近傍のレール上に車輪がないと判断できるようになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面に基づき詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施の形態に係る車輪検知装置の構成を示す図である。同図に示すように、この車輪検知装置１０は、送受信装置１２と、受信コイル１４と、送信コイル１６と、ノイズ検出コイル１８と、ハイブリッドトランス２２と、を含んで構成されている。送受信装置１２の受信部１２ａは、抵抗減衰器２４と、バンドパスフィルタ２６と、増幅器２８と、整流器３０と、検知処理部３２と、を含んでいる。一方、送受信装置１２の送信部１２ｂは、発振器３８と、増幅器３６と、トランス３４と、を含んでいる。
【００１４】
受信コイル１４と送信コイル１６は列車が走行するレール２０の両側方に設置されている。図２は、図１のII−II切断線における断面図であり、受信コイル１４、送信コイル１６及びレール２０の関係を示している。同図に示すように、受信コイル１４及び送信コイル１６は、それらのコイル軸がレール２０の踏面と略垂直となるよう設置されている。そして、送信コイル１６から発せられる磁力線はレール２０の上方を迂回して受信コイル１４により捕捉されるようになっている。こうして、送信コイル１６と受信コイル１４とが電磁結合するようになっている。また車輪検知装置１０は、ノイズ検出コイル１８も備えている。このノイズ検出コイル１８は、受信コイル１４とは離れた位置に設置されている。ノイズ検出コイル１８は、レール２０を流れる電流、特に帰線電流に起因する磁界を検出することができるよう、送信コイル１６から発せられる磁力線の及ばない範囲、すなわち受信コイル１４から離れた位置に設置されている。また、帰線電流に起因する磁界を受信コイル１４とほぼ同様の状態で受けるようにするため、ノイズ検出コイル１８の構成及び設置状況は受信コイル１４とほぼ等しくなっている。
【００１５】
送信部１２ｂにおいて、発振器３８はレール２０に流れる電流等、送信コイル１６から発せられるもの以外の磁界の影響を、車輪検知装置１０が出来るだけ受けないよう、比較的高い周波数（例えば３０ｋＨｚ以上）の交流電圧を発生する。この交流電圧は増幅器３６により増幅されトランス３４に供給される。トランス３４の二次側は送信コイル１４に接続されており、これにより送信コイル１４からは所定周波数の変動磁界が発せられるようになっている。この変動磁界を受けて受信コイル１４には誘導電圧が発生する。
【００１６】
受信コイル１４で発生する誘導電圧はハイブリッドトランス２２に印加されている。このハイブリッドトランス２２にはノイズ検出コイル１８も接続されている。この際、受信コイル１４とノイズ検出コイル１８とは逆極性でハイブリッドトランス２２に接続されており、受信コイル１４とノイズ検出コイル１８とに同時期にほぼ同じ大きさの誘導電圧が発生すると、ハイブリッドトランス２２にて両電圧が打ち消し合い、出力側には電圧が現れないようになっている。このため、レール２０に帰線電流が流れて受信コイル１４及びノイズ検出コイル１８にて該帰線電流に起因する誘導電圧が発生しても、送受信装置１２側にはそれが伝わらないようになっている。
【００１７】
図３は、ハイブリッドトランス２２の回路構成が示されている。同図に示されるように、ハイブリッドトランス２２では、ノイズ検出コイル１８と直列にコイルＬ１及びＬ２が接続されている。また、送受信装置１２の受信部１２ａ側にはコイルＬ８が直列に接続されている。このコイルＬ８にはコイルＬ７が対向配置されており、両者が電磁誘導結合している。コイルＬ７には、コイルＬ３，Ｌ４、抵抗Ｒ、コイルＬ６，Ｌ５がこの順で直列に接続されており、最後のコイルＬ５の一端は再びコイルＬ７に接続され、閉回路を構成している。コイルＬ１とコイルＬ３、コイルＬ２とコイルＬ４、は共に電磁誘導結合している。また、コイルＬ３とコイルＬ４との中点、及びコイルＬ５とコイルＬ６との中点には、受信コイル１４の両端子が接続されている。抵抗Ｒは、受信コイル１４で生じる誘導電流のコイルＬ４，Ｌ６への分流量とコイルＬ３，Ｌ７，Ｌ５への分流量とのバランスを調整するものであり、レール２０に帰線電流が流れて受信コイル１４及びノイズ検出コイル１８にて該帰線電流に起因する誘導電圧が発生した場合に、両誘導電圧が打ち消し合い、コイルＬ７やコイルＬ８の両端には電圧が現れないよう、その値が設定されている。
【００１８】
送受信装置１２の受信部１２ａでは、ハイブリッドトランス２２の出力が抵抗減衰器２４にて減衰された後、バンドパスフィルタ２６に入力されている。抵抗減衰器２４の減衰量はバンドパスフィルタ２６の動作域に応じて設定される。バンドパスフィルタ２６では発振器３８の発振周波数付近の信号を取り出す。その後、増幅器２８で信号増幅を受け、増幅出力が整流器３０で整流される。整流器０の出力は検知処理部３２に供給されている。検知処理部３２は、例えばコンピュータと所定制御ソフトウェアにより構成されており、整流器３０の出力から受信コイル１４の近傍のレール２０上に列車の車輪が存在しているか否かを判断する。具体的には、電圧レベルが所定しきい値以上である場合には車輪が存在しないと判断し、電圧レベルが所定しきい値を下回る場合には車輪が存在すると判断する。その他、検知処理部３２は、車輪が検知された回数を計数し、受信コイル１４が設置されている位置を幾つの車輪が通過したかを判断する。これにより、列車を構成する各車両が通過したか否か、列車が通過したか否かを判断する。
【００１９】
以上説明した車輪検知装置１０によれば、受信コイル１４とノイズ検出コイル１８とでそれぞれ検出される帰線電流に起因する磁界変動はハイブリッドトランス２２でキャンセルされ、それが送受信装置１２の受信部１２ａに伝わらないようになっているので、帰線電流の影響により車輪検知の精度が劣化することを防止することができる。
【００２０】
なお、本発明は以上説明した車輪検知装置１０に限定されるものではない。
【００２１】
例えば、以上の説明では車輪検知装置１０に専用のノイズ検出コイル１８を設けるようにしたが、他の車輪検知装置１０に設けられた受信コイル１４を共用するようにしてもよい。図４は、この様子を説明する図である。同図において、車輪検知装置１０Ａと車輪検知装置１０Ｂは異なる周波数の変動磁界を利用して車輪検知をするようになっている。例えば車輪検知装置１０Ａの発振器３８に３３ｋＨｚの発信周波数が設定されている場合、車輪検知装置１０Ｂの発振器３８には３６ｋＨｚの発信周波数が設定される。そして、車輪検知装置１０Ａのバンドパスフィルタ２６では３３ｋＨｚ付近の磁界変動を取り出し、車輪検知装置１０Ｂのバンドパスフィルタ２６では３６ｋＨｚ付近の磁界変動を取り出す。そして、車輪検知装置１０Ｂに設けられた受信コイル１４を車輪検知装置１０Ｂに接続するとともに、並列してハイブリッドトランス２２にもノイズ検出コイル１８として接続するようにする。こうすれば、車輪検知装置１０Ａの検知処理部３２において、車輪検知装置１０Ｂの送信コイル１６の影響を受けないようにできるため、車輪検知装置１０Ｂに設けられた受信コイル１４を車輪検知装置１０Ａのノイズ検出コイル１８として共用できるようになる。
【００２２】
また、以上の説明ではハイブリッドトランス２２によって受信コイル１４及びノイズ検出コイル１８で得られた誘導電圧を打ち消すようにしたが、ノイズ検出コイル１８で検出される磁界変化に対応しない磁界変化を受信コイル１４で検出した場合に近傍に車輪があると判断し、ノイズ検出コイル１８で検出される磁界変化に対応する磁界変化だけが受信コイル１４で検出される場合に近傍に車輪があると判断するようにすれば、どのような手段を採用してもよい。例えば受信コイル１４及びノイズ検出コイル１８で各々独立して所定周波数の磁界変動を捕らえたか否かを判断し、その判断結果に上記基準を用いたソフトウェア処理を施すことにより車輪を検知するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係る車輪検知装置の構成を示す図である。
【図２】  図１のII−II切断線における断面図である。
【図３】  ハイブリッドトランスの回路図である。
【図４】  変形例に係る車輪検知装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０，１０Ａ，１０Ｂ  車輪検知装置、１２  送受信装置、１２ａ  受信部、１２ｂ  送信部、１４  受信コイル、１６  送信コイル、１８  ノイズ検出コイル、２０  レール、２２  ハイブリッドトランス、２４  抵抗減衰器、２６  バンドパスフィルタ、２８，３６  増幅器、３０  整流器、３２  検知処理部、３４  トランス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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