(57)【要約】【課題】従来の電流検出とは異質の検出手法を導入して検出能力を向上させる。【解決手段】一次側に交流送信信号Ｉ１が流されるトランス３２と、その二次側に分けて設けられオンオフの制御信号Ｓ１を共通にする一対の切替素子３３ａ，３３ｂと、この切替素子対３３に係る故障の有無を判別する故障判別部５７とを備えた切替素子故障検出回路５０において、切替素子３３ａ，３３ｂが何れも並列ダイオードＤ１を有するものであるとき、切替素子３３ａ，３３ｂを通りトランス３２と負荷３５を外して一巡する照査用経路に直流の照査電流Ｉａ，ＩｂをダイオードＤ１の逆方向へ流そうとする照査回路５１〜５３，５４〜５６を切替素子３３ａ，３３ｂそれぞれに設け、故障判別部５７が照査電流Ｉａ，Ｉｂの検出値Ｊ３，Ｊ４と制御信号Ｓ１に基づいて故障判別を行うようにする。【選択図】        図１
2007083932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流送信信号を出力する交流信号源が一次側に接続されたトランスと、このトランスの二次側に分けて設けられ何れも前記トランスの二次側に一端が接続され他端が負荷側に接続されオンオフの制御信号が共通している一対の切替素子と、この切替素子対に係る故障の有無を判別する故障判別部とを備えた切替素子故障検出回路において、前記切替素子が何れも並列ダイオードを有するものであり、前記切替素子を通り前記トランス及び前記負荷を外して一巡する経路に直流の照査電流を前記並列ダイオードの逆方向へ流そうとする照査回路が前記切替素子それぞれに対して設けられ、前記故障判別部が前記照査電流の検出値と前記制御信号の指令値とに基づいて故障判別を行うものであることを特徴とする切替素子故障検出回路。
【請求項２】
前記照査電流が前記トランスの二次側へ回り込んで流れたらそのときの前記照査電流については前記トランスの励磁インダクタンスによる過渡電流の電流変化率が時間の経過に連れて大きくなるように且つ前記照査電流が前記交流送信信号の周期よりも長い時間に亘って前記閾値を下回っているように抵抗値が定められている減流抵抗が、前記照査回路それぞれに設けられており、前記故障判別部が、前記照査電流について前記閾値以上の電流の継続する一定状態と前記閾値を上下して電流の流れる交番状態と電流のほとんど流れないゼロ状態とを検出するのに加えて、前記制御信号がオフからオンに遷移したときに前記照査電流が前記閾値を超えるまでの時間が前記交流送信信号の周期よりも長いという遅延状態をも検出し、これらの状態に応じて故障判別を行うものであることを特徴とする請求項１記載の切替素子故障検出回路。
【請求項３】
前記故障判別部が、故障判別に際して前記切替素子のうち何れが故障したかの切り分けを行うものであることを特徴とする請求項２記載の切替素子故障検出回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉄道の時分割送受信形軌道回路装置の送信部などに組み込まれて送信回線の切替素子の故障を検出するのに好適な故障検出回路に関し、詳しくは、ダイオードが並設された状態の切替素子の対について故障検出を行う切替素子故障検出回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は、鉄道の時分割送受信形軌道回路装置の概要構成図であり、このような装置は、軌道回路を用いた列車検知装置などに組み込まれている（例えば非特許文献１や特許文献１を参照）。
この時分割送受信形軌道回路装置２０は、鉄道の軌道１０を走行する列車１１が軌道１０の各区間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，…のうち何れの区間に進入しているのかを検知するために、軌道１０の各区間にケーブル等で接続された送信部２１及び受信部と、それらの動作制御を行う制御部とを備えている。
【０００３】
そのうち送信部２１には、交流信号源３１を有する増幅部２２と、トランス３２と切替素子対３３とトランス３４とを有する切替部２３とが設けられている。
交流信号源３１は、交流送信信号Ｉ１を継続的に出力するものであり、交流送信信号Ｉ１の典型例は、波形が正弦波状で、周波数が１２０Ｈｚで、電圧が１００Ｖ〜２００Ｖの何れかで、電流が２００ｍＡ〜４００ｍＡの何れかになっている。
トランス３２は、一次側に交流信号源３１が接続されて交流送信信号Ｉ１が流れるようになっており、一次側と二次側とは絶縁されていて、その典型的な巻数比は一対一であり、その場合、二次側の回線電流Ｉ２の典型例は上述の交流送信信号Ｉ１と同じになる。トランス３２の典型的な特性は、インダクタンスが数Ｈで、純抵抗が数十Ωである。
【０００４】
トランス３２の二次側には一対のライン（回線）を介して負荷側トランス３４の一次側が接続され、このトランス３４の二次側には負荷３５となる軌道１０の例えば区間Ｔ１がケーブルを介して接続され、回線電流Ｉ２に対応する負荷電流Ｉ３が負荷３５に流されるようになっている。トランス３４と負荷３５とを纏めた等価回路の典型的な特性は、インピーダンスが１００〜３００Ω∠７０゜〜８０゜（＠１２０Ｈｚ）であるが、抵抗値は列車進入の有無によって大きく変化する。
上記のライン対には切替素子対３３が介挿接続されており、切替素子対３３がオンして導通状態になったときにはトランス３２と切替素子対３３とトランス３４とを一巡して回線電流Ｉ２が流れると共に負荷３５に負荷電流Ｉ３が流れ、切替素子対３３がオフして遮断状態になったときには切替素子対３３によってトランス３４がトランス３２から切り離されてトランス３２に回線電流Ｉ２が流れず負荷３５にも負荷電流Ｉ３が流れないようになっている。
【０００５】
トランス３２の二次側に接続されている切替素子対３３とトランス３４と負荷３５は、複数組が設けられ、軌道１０の各区間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，…に振り分けられ、制御部からの制御信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，…に従って時分割で作動するようになっている。例えば（図８の短波線を参照）、区間Ｔ１を負荷３５とする組の切替素子対３３は制御信号Ｓ１の指令値がオンであるかオフであるかに対応してオン（導通）かオフ（遮断）するようになっており、区間Ｔ２を負荷３５とする組の切替素子対３３は制御信号Ｓ２の指令値のオンオフに対応してオンオフするようになっており、区間Ｔ３を負荷３５とする組の切替素子対３３は制御信号Ｓ３の指令値のオンオフに対応してオンオフするようになっており、さらに制御信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，…は隣接区間や近接区間のもの同士が同時にオンしないようオンのものが順に切り替わるようになっている。
【０００６】
そして、区間Ｔ１に負荷電流Ｉ３が流れているとき、区間Ｔ１に列車１１が進入していなければ十分大きな負荷電流Ｉ３が受信部に到達するのに対し（図８の長波線を参照）、区間Ｔ１に列車１１が進入していると、区間Ｔ１内で左右のレールが列車１１の車軸等で短絡されるため、受信部に到達する負荷電流Ｉ３が減衰するので、区間Ｔ１における列車の有無を検知することができる。他の軌道区間についても同様にして列車の有無が検知されるが、時分割により、区間を混同することなく列車を検知することができる。
【０００７】
図９は、このような時分割送受信形軌道回路装置２０に組み込んで用いられている従来の切替素子故障検出回路３０に関するものであり、（ａ）が基本回路図、（ｂ）が判別表である。
【０００８】
切替素子故障検出回路３０は（図９（ａ）参照）、上述した交流信号源３１とトランス３２と切替素子対３３とトランス３４と負荷３５に加えて、電流検出回路３６と故障判別部３７も具えている。電流検出回路３６は、切替素子対３３の介挿ラインに付設されたカレントトランスに接続されており、そのカレントトランスで回線電流Ｉ２を検出し、その検出電流に全波整流や平滑化等のフィルタリングを施して平均電流を求め、さらに、この電流値と閾値との大小比較を行って二値の検出値Ｊ２を得るようになっている。
【０００９】
故障判別部３７は、上述した回線電流Ｉ２の検出値Ｊ２と制御信号Ｓ１の指令値とを入力し、これらの入力値に基づいて切替素子対３３が正常か故障かの故障判別を行うものであり、例えば、制御信号Ｓ１の指令値がＯＦＦなのかＯＮなのか及び検出値Ｊ２が電流無しなのか電流有りなのかで場合分けし、予めそれぞれの場合について正常か故障かを定めておいた判別表を参照することにより、故障の有無を判別するようになっている（図９（ｂ）参照）。
【００１０】
そして、このような故障判別は、トランス３２の二次側に分けて設けられ何れもトランス３２の二次側に一端が接続され他端が負荷側に接続されオンオフの制御信号Ｓ１が共通している一対の切替素子３３ａ，３３ｂがリレー等の開閉部材からなり、しかも切替素子３３ａ，３３ｂを切り分けることなく両者を纏めて切替素子対３３に係る故障検出を行うのであれば、的確になされていた。
【００１１】
【特許文献１】特開平２−２３４８７５号公報
【非特許文献１】吉村寛著「信号１７版」株式会社交友社発行、p.732〜p.733
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、鉄道分野でも回路素子にリレーでなく半導体素子を採用することが多くなっており、上述した従来の切替素子故障検出回路３０の切替素子３３ａ，３３ｂにもＭＯＳ−ＦＥＴ等の半導体素子を採用することが考えられる。ところが、このような半導体素子にはボディダイオードＤ１が寄生・随伴しており、切替素子３３ａ，３３ｂは何れも並列ダイオードを有するものとなる（図１０（ａ）の要部回路図を参照）。
ボディダイオードＤ１（並列ダイオード）の存在は、オン故障（ショート故障、オン状態・閉状態・導通状態を採り続ける故障）のときには導通状態の切替素子に隠されて回線電流Ｉ２の流れ方に影響しないが、オフ故障（オープン故障、オフ状態・開状態・遮断状態を採り続ける故障）のときには顕在化して回線電流Ｉ２の流れ方に影響を及ぼす。
【００１３】
例えば、制御信号Ｓ１の指令値がオンのときに切替素子３３ａは正常にオンするが切替素子３３ｂがオフ故障（遮断継続）でオンしない場合（図１０（ａ）参照）、切替素子３３ｂのボディダイオードＤ１を介して半波の回線電流Ｉ２が流れる（図１０（ｂ）参照）。このため、ボディダイオードＤ１が無ければ回線電流Ｉ２の流れ方が「全波」か「無」の何れかで電流の有無判別が容易であったのに、ボディダイオードＤ１の存在により、回線電流Ｉ２の流れ方が半波のときも含めて電流の有無を判別しなければならないので、判別し辛く、判別が可能であっても判別の信頼性が低下する。
【００１４】
詳述すると、回線電流Ｉ２が「半波」のとき検出値Ｊ２が「無」になるよう電流検出回路３６の閾値設定等を行っておけば、従来の判別表（図９（ｂ）参照）でも、一通りの故障を検知できる。すなわち（図１０（ｃ）参照）、交流送信信号Ｉ１が「有」るものとして、切替素子３３ａ，３３ｂが何れも正常で制御信号Ｓ１の指令値がオン（ＯＮ）のとき（状態１）、回線電流Ｉ２は「全波」になり、検出値Ｊ２が「有」なので、切替素子対３３は「正常」と判別される。切替素子３３ａ，３３ｂが何れも正常で制御信号Ｓ１の指令値がオフ（ＯＦＦ）のとき（状態２）、回線電流Ｉ２は「無」になり、検出値Ｊ２が「無」なので、切替素子対３３は「正常」と判別される。
【００１５】
切替素子３３ａがオン故障（導通継続）で切替素子３３ｂが正常で制御信号Ｓ１の指令値がオン（ＯＮ）のとき（状態３）、回線電流Ｉ２は「全波」になり、検出値Ｊ２が「有」なので、切替素子対３３は故障でなく「正常」と判別されてしまうが、この場合（注記１）、指令値がオンなので切替素子対３３がオンしたままでも回路の機能上は問題が無く、後述するように制御信号Ｓ１の指令値がオフになったときに（状態６）故障が検出される。
切替素子３３ａがオフ故障（遮断継続）で切替素子３３ｂが正常で制御信号Ｓ１の指令値がオン（ＯＮ）のとき（状態４）、回線電流Ｉ２は「半波」になり、検出値Ｊ２が「無」なので、切替素子対３３は「故障」と判別される。
【００１６】
切替素子３３ａがオフ故障（遮断継続）で切替素子３３ｂが正常で制御信号Ｓ１の指令値がオフ（ＯＦＦ）のとき（状態５）、回線電流Ｉ２は「無」になり、検出値Ｊ２が「無」なので、切替素子対３３は故障でなく「正常」と判別されてしまうが、この場合（注記２）、指令値がオフなので切替素子対３３がオフしたままでも回路の機能上は問題が無く、制御信号Ｓ１の指令値がオンになったときに（状態４）故障が検出される。
切替素子３３ａがオン故障（導通継続）で切替素子３３ｂが正常で制御信号Ｓ１の指令値がオフ（ＯＦＦ）のとき（状態６）、回線電流Ｉ２は「半波」になり、検出値Ｊ２が「無」なので、切替素子対３３は「故障」と判別される。
【００１７】
このように回線電流Ｉ２が本当に「無」のときだけでなく「半波」のときにも検出値Ｊ２が「無」になるようにしておけば、一通りの故障を検知することはできるが、電流検出回路３６の閾値設定等に際して、中途半端な電流の流れる半波の状態も「有」でなく「無」になるよう全波の状態と半波の状態とを区別しなければならないので、全波の状態と無の状態とを区別すれば良かった従来と比べて設定値の許容範囲が狭くなり、負荷変動や経年変化など種々の変動要因をも考慮すると、期待に適う設定が確実にできるとは言えず、そのため判別の信頼性が低下する。
【００１８】
このように切替素子対３３の片側がオフ故障（遮断継続）したような場合にボディダイオードＤ１を介して「半波」の回線電流Ｉ２が流れるため故障状態が把握し難くなるということが、従来の切替素子故障検出回路３０の切替素子３３ａ，３３ｂに半導体素子を採用したときの問題点である。そこで、切替素子３３ａ，３３ｂに並列ダイオードＤ１が付いていて、回線電流Ｉ２の流れ方が「半波」状態になることがあっても、故障検出を確実に行えるように改良することが、第１課題となる。
【００１９】
また、従来の切替素子故障検出回路３０には、交流の信号を整流やフィルタリングの処理によって検出していたため、回路規模が大きくなるうえ、故障検出の応答が遅くなる、といった不満な点もある。そこで、回路規模を削減するとともに故障検出の応答を速くすることが、第２課題となる。
さらに、軌道１０の該当区間における列車１１の進入状況によって負荷３５が変動し、これに伴って負荷電流Ｉ３さらには回線電流Ｉ２が変動するため、精度の高い故障検出が難しい、という問題もある。そこで、負荷変動の影響を排除・緩和して故障検出の精度を向上させることが、第３課題となる。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の切替素子故障検出回路は（解決手段１）、このような課題を解決するために創案されたものであり、交流送信信号を出力する交流信号源が一次側に接続されたトランスと、このトランスの二次側に分けて設けられ何れも前記トランスの二次側に一端が接続され他端が負荷側に接続されオンオフ（オン状態／オフ状態、閉状態／開状態、導通状態／遮断状態）の制御信号が共通している（即ち制御信号が同じか等価な）一対の切替素子と、この切替素子対に係る故障の有無を判別する故障判別部とを備えた切替素子故障検出回路において、前記切替素子が何れも並列ダイオードを有するものであり、前記切替素子を通り前記トランス及び前記負荷を外して一巡する経路に直流の照査電流を前記並列ダイオードの逆方向へ流そうとする（即ち少なくとも前記切替素子がオン状態のときには前記照査電流が前記の逆向に流れて前記経路を一巡するようになっている）照査回路が前記切替素子それぞれに対して設けられ、前記故障判別部が前記照査電流の検出値と前記制御信号の指令値とに基づいて故障判別を行うようになっている、というものである。
【００２１】
また、本発明の切替素子故障検出回路は（解決手段２）、上記解決手段１の切替素子故障検出回路であって、前記照査回路それぞれに減流抵抗が設けられており、その減流抵抗と前記故障判別部が以下のようになっている、というものである。
すなわち、前記故障判別部は、前記照査電流について前記閾値以上の電流の継続する一定状態と前記閾値を上下して電流の流れる交番状態と電流のほとんど流れないゼロ状態とを検出するのに加えて、前記制御信号がオフからオンに遷移したときに前記照査電流が前記閾値を超えるまでの時間が前記交流送信信号の周期よりも長いという遅延状態をも検出し、これらの状態に応じて故障判別を行うようになっている。
【００２２】
また、前記減流抵抗は、その抵抗値が次の二条件を満たすように定められている。その二条件のうち一つは、前記照査電流が前記トランスの二次側へ回り込んで流れたら、そのときの前記照査電流については前記トランスの励磁インダクタンスによる過渡電流の電流変化率が時間の経過に連れて大きくなるように、前記減流抵抗の抵抗値が定められているということである。さらに、上記二条件のうち残りは、前記照査電流が前記トランスの二次側へ回り込んで流れたら、そのときの前記照査電流が前記交流送信信号の周期よりも長い時間に亘って前記閾値を下回っているように、前記減流抵抗の抵抗値が定められているということである。
【００２３】
その他、本発明の切替素子故障検出回路にあっては、前記故障判別部が故障判別に際して前記切替素子のうち何れが故障したかの切り分けを行うようにしても良く、そうすることにより従来よりも木目細かな種々の判別結果が得られる。
【発明の効果】
【００２４】
このような本発明の切替素子故障検出回路にあっては（解決手段１）、従来の切替素子故障検出回路の切替素子それぞれに並列ダイオードを有するものを採用する際、さらに従来の交流信号検出用電流検出回路に代えて並列ダイオードと逆方向の直流印加方式の照査回路を切替素子毎に設け、故障検出対象の切替素子の部分の重複は別として基本的には切替対象回線の一巡経路とは別の照査用一巡経路を流れる照査電流の検出値を故障判別に用いるようにしたことにより、上述した第２課題，第３課題を解決している。
【００２５】
すなわち、交流送信信号や回線電流から独立した直流電源を照査に使用していることから、負荷や回線電流が変動しても、照査電流の変化は少ないので、安定した照査が可能であり、負荷変動の影響を排除・緩和して故障検出の精度を向上させるという第３課題を解決することができる。また、照査回路では検出対象電流が交流でなく直流になっていることから、整流もフィルタリングも必要がないので、回路規模が小さくなり、応答も速くなり、回路規模を削減するとともに故障検出の応答を速くするという第２課題を解決することができる。さらに、独立の経路を持った照査回路を切替素子毎に設けるとともに各々に直流電流を独立して流すようにしたことにより、故障判別に際して切替素子対のうち何れの切替素子が故障したかを切り分けることもできる。
【００２６】
また、本発明の切替素子故障検出回路にあっては（解決手段２）、故障判別に際して電流状態を「一定」と「ゼロ」に加えて「交番」でも場合分けするようになっているため、並列ダイオードの存在に起因する半波状態の回線電流が故障時に流れ、その影響で本来は直流の照査電流が交番電流状態になったとしても、その状態が峻別して検出される。そのため、並列ダイオードに回線電流が流れても的確に故障を検出するという第１課題を解決することができる。
【００２７】
さらに、トランスの存在と直流の照査電流との組み合わせに起因して生じる照査電流の回り込み（後述の実施例１で詳述）が発現したときにも、故障を検出することができる。すなわち、回り込んだときの照査電流については過渡電流の電流変化率が時間の経過に連れて大きくなるように且つ長時間に亘って閾値を下回っているようにしたことにより、照査電流の立ち上がり時の遅延状態が検出可能となり、そのうえ、故障判別に際して電流状態を「一定」と「ゼロ」と「交番」に加えて「遅延」でも場合分けされるようにもしたことにより、照査電流が照査回路から出てトランスの二次側を経て流れた場合にも、その現象の発現を的確に捉えることができる。また、交流送信信号や回線電流から独立した直流電源を照査に使用していることと相俟って、交流送信信号が有るときも無いときも故障を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
このような本発明の切替素子故障検出回路について、これを実施するための具体的な形態を、以下の実施例１〜４により説明する。
図１〜図４に示した実施例１は、上述した解決手段を総て具現化したものであり、図５に示した実施例２や、図６に示した実施例３、図７に示した実施例４は、その変形例である。
なお、それらの図示に際し従来と同様の構成要素には同一の符号を付して示したので、重複する再度の説明は割愛し、以下、従来との相違点を中心に説明する。
【実施例１】
【００２９】
本発明の切替素子故障検出回路の実施例１について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１は、切替素子故障検出回路５０の構造を示し、（ａ）が基本回路図、（ｂ）が判別表である。また、図２は、（ａ）が照査回路５４〜５６の詳細回路図であって正常時の照査電流Ｉａ，Ｉｂそれぞれの一巡経路（照査用一巡経路）を二点鎖線で示し、（ｂ）が切替素子３３ａオフ故障時の照査電流Ｉａの回り込み経路を二点鎖線で示し、（ｃ）が切替素子３３ａオフ故障時の照査電流Ｉａ及び検出値Ｊ３の波形例である。
【００３０】
この切替素子故障検出回路５０が既述した従来例の切替素子故障検出回路３０と相違するのは、切替素子対３３の切替素子３３ａ，３３ｂが何れもボディダイオードＤ１（並列ダイオード）を有する半導体素子になっている点と、切替素子３３ａに対して新たに照査回路５１〜５３が設けられた点と、切替素子３３ｂに対し電流検出回路３６に代えて照査回路５４〜５６が設けられた点と、故障判別部３７が拡張されて故障判別部５７になった点である。なお、既述した交流信号源３１とトランス３２と切替素子対３３とトランス３４と負荷３５とを具えており制御信号Ｓ１に従って選択的に交流送信信号を伝送するようになっている点は、切替素子故障検出回路３０と同じである。
【００３１】
照査回路５１〜５３は（図１（ａ）参照）、絶縁型直流電源５１と電流検出回路５２と減流抵抗５３を具えたものであり、切替素子３３ａに対して設けられ、絶縁型直流電源５１と切替素子３３ａと減流抵抗５３と電流検出回路５２とをその順に通って一巡する電流経路も具えている。その照査用一巡経路から、トランス３２と負荷３５と負荷側トランス３４は、外れている。また、絶縁型直流電源５１の電圧印加方向が切替素子３３ａのボディダイオードＤ１の順方向とは逆になっており、そのため、切替素子３３ａがオンして導通状態になれば、直流の照査電流Ｉａが上記経路を一巡して流れる（二点鎖線参照）。電流検出回路５２はその照査電流Ｉａを検出して二値化することで検出値Ｊ３を生成するようになっている。
【００３２】
照査回路５４〜５６は（図１（ａ）参照）、絶縁型直流電源５４と電流検出回路５５と減流抵抗５６を具えたものであり、切替素子３３ｂに対して設けられ、絶縁型直流電源５４と切替素子３３ｂと減流抵抗５６と電流検出回路５５とをその順に通って一巡する電流経路を具えている。その照査用一巡経路からも、トランス３２と負荷３５と負荷側トランス３４は、外れている。やはり絶縁型直流電源５４の電圧印加方向が切替素子３３ｂのボディダイオードＤ１の順方向とは逆なので、切替素子３３ｂがオンして導通状態になっていれば直流の照査電流Ｉｂが上記経路を一巡して流れる（二点鎖線参照）。電流検出回路５５はその照査電流Ｉｂを検出して二値化することで検出値Ｊ４を生成するようになっている。
【００３３】
このように照査回路５１〜５３と照査回路５４〜５６は付設先こそ異なれ同一構造の回路なので、照査回路５４〜５６について更に詳述すると（図２（ａ）参照）、トランス３２，３４間を流れる回線電流Ｉ２が照査電流Ｉｂの経路に流入するのを防止するために、照査電流Ｉｂの経路が回線電流Ｉ２の経路から分岐したところに、逆流防止ダイオードＤ２，Ｄ３が設けられる。また、電流検出回路５５は、例えば、分圧や絶縁等のため分流抵抗５５ａとフォトカプラ５５ｂとの直列回路を減流抵抗５６に並列接続し、その電流出力をフォトカプラ負荷抵抗５５ｃで電圧信号にして取り出し、それをコンパレータ５５ｅで故障検出閾値電流Ｉｅ対応の故障検出閾値電圧Ｖｒと比較して二値化することで、照査電流Ｉｂの検出値Ｊ４を生成するようになっている。また、フォトカプラ５５ｂのＣＴＲ（電流伝達率）の温度変化や経年変化が懸念される場合は抵抗５５ｃとコンパレータ５５ｅとの間に適宜なＣＴＲ追従回路５５ｄが設けられる。
【００３４】
ところで、これらの照査回路が流す照査電流Ｉａ，Ｉｂについては、切替素子対３３が正常であれば（図２（ａ）参照）照査電流Ｉａは照査回路５１〜５３の一巡経路を流れ（二点鎖線参照）照査電流Ｉｂは照査回路５４〜５６の一巡経路を流れ（二点鎖線参照）それぞれの照査回路にとどまるが、故障状態によっては各照査回路から出てトランス３２，３４を流れることもある（照査電流の回り込み現象）。この現象を具体例で説明するため、切替素子３３ｂは正常であるが切替素子３３ａがオフ故障（遮断継続）したとすると（図２（ｂ）参照）、制御信号Ｓ１の指令値がオンになると切替素子３３ｂはオン（ＯＮ）して導通状態になるが切替素子３３ａは遮断状態のままなので、照査電流Ｉａが絶縁型直流電源５１からトランス３２の二次側へ回り込んで流れ更に切替素子３３ｂやトランス３４の一次側を経て減流抵抗５３を流れる。このような照査電流の回り込みを検出可能とするために、切替素子故障検出回路５０では、照査回路５１〜５３の照査電流Ｉａ及び照査回路５４〜５６の照査電流Ｉｂの遷移状態を次のように規制している。
【００３５】
先ず、照査電流Ｉａについては、切替素子３３ａがオフ故障した状況下で制御信号Ｓ１の指令値に応じて切替素子３３ｂが導通したときに照査電流Ｉａが絶縁型直流電源５１からトランス３２の二次側へ回り込んで流れ更に切替素子３３ｂやトランス３４の一次側を経て戻り減流抵抗５３を流れたら（図２（ｂ）参照）、そのとき（図２（ｃ）参照）、トランス３２の励磁インダクタンスによる過渡電流（過渡状態の照査電流Ｉａ）の電流変化率が時間の経過に連れて大きくなるように（時刻ｔ１〜ｔ３参照）、減流抵抗５３の抵抗値が定められている。更に、その過渡状態ではそのときの照査電流Ｉａが交流送信信号Ｉ１の周期よりも（望ましくは数周期よりも）長い時間に亘って故障検出閾値電流Ｉｅを下回っているように（時刻ｔ１〜ｔ２参照）、減流抵抗５３の抵抗値が定められている。
【００３６】
回り込み時の照査電流Ｉａについて更に詳述すると（図２（ｃ）参照）、この電流は、トランス３２，３４の並列抵抗分による初期電流と（時刻ｔ１近傍）、トランス３２，３４の励磁インダクタンスをＬとし減流抵抗５３の抵抗値をＲとしたとき時定数τ＝Ｌ／Ｒで増加する過渡応答電流と（時刻ｔ１〜ｔ２近傍）、トランス３２，３４の飽和による急激な上昇電流と（時刻ｔ２〜ｔ３近傍）に大別されるが、故障検出閾値電流Ｉｅと標準電流Ｉｓとの差を十分に確保するために初期電流はなるべく小さく抑えたいので、並列抵抗分は大きくし減流抵抗５３の抵抗値Ｒは小さくするのが望ましい。また、時定数τを大きくすることが求められるので、励磁インダクタンスＬは大きくし減流抵抗５３の抵抗値Ｒは小さくするのが望ましい。さらに、照査電流Ｉａが故障検出閾値電流Ｉｅを下回っている時間を十分に確保するため、上昇電流に至るまでの時間を長くするには、トランス３２，３４に磁束飽和密度の高いものを採用したり、減流抵抗５３の抵抗値Ｒを大きくして照査電流Ｉａを小さくのが望ましい。これらの条件を勘案して減流抵抗５３の抵抗値が定められている。
【００３７】
また、照査電流Ｉｂについては、切替素子３３ｂがオフ故障した状況下で制御信号Ｓ１の指令値に応じて切替素子３３ａが導通したときに照査電流Ｉｂが絶縁型直流電源５４からトランス３２の二次側へ回り込んで流れ更に切替素子３３ａやトランス３４の一次側を経て戻り減流抵抗５６を流れたら、そのとき、トランス３２の励磁インダクタンスによる過渡電流（過渡状態の照査電流Ｉｂ）の電流変化率が時間の経過に連れて大きくなるように、減流抵抗５６の抵抗値が定められている。さらに、その過渡状態ではそのときの照査電流Ｉｂが交流送信信号Ｉ１の周期よりも（望ましくは数周期よりも）長い時間に亘って故障検出閾値電流Ｉｅを下回っているように、減流抵抗５６の抵抗値が定められている。照査電流Ｉｂに関するこれらの条件は照査電流Ｉａのと同様なので、減流抵抗５３，５６の抵抗値は同じに定められる。
【００３８】
要するに、次に述べる故障判別部６１での遅延状態検出を有効にするような照査電流Ｉａ，Ｉｂを流せるよう、照査回路５１〜５３，５４〜５６における絶縁型直流電源５１，５４の電圧や減流抵抗５３，５６の抵抗値さらには故障検出閾値電流Ｉｅの値が設定されている。
このような照査電流Ｉａ，Ｉｂの典型例は、トランス３２，３４が従来のままとした場合、電圧が６Ｖ〜１２Ｖの何れかで、電流が５０ｍＡ〜１００ｍＡの何れかとなる。また、そのとき、減流抵抗５３，５６の典型的な抵抗値は、５０Ω〜１００Ωとなる。
【００３９】
故障判別部５７は、上述の検出値Ｊ３，Ｊ４と制御信号Ｓ１の指令値とを入力し、これらの入力値に基づいて切替素子対３３が正常か故障かの故障判別を行うものであるが（図１（ａ）参照）、その故障判別に際して切替素子３３ａ，３３ｂのうち何れが故障したか等の切り分けを行うために、照査電流Ｉａの検出値Ｊ３や照査電流Ｉｂの検出値Ｊ４の状態を「一定」状態と「交番」状態と「ゼロ」状態と「遅延」状態との何れかに分類するとともに、切替素子３３ａ，３３ｂそれぞれについて「正常」（判別表では○）か，「故障」（判別表では×）か，「他の異常」（判別表では−）かといった判別結果を出すようになっている（図１（ｂ）の判別表を参照）。
【００４０】
検出値Ｊ３，Ｊ４の「一定」状態は、照査電流Ｉａ，Ｉｂについて故障検出閾値電流Ｉｅ以上の電流が継続する状態に該当し、検出値Ｊ３，Ｊ４の「ゼロ」状態は、照査電流Ｉａ，Ｉｂがほとんど流れない状態に該当し、検出値Ｊ３，Ｊ４の「交番」状態は、照査電流Ｉａ，Ｉｂが故障検出閾値電流Ｉｅを上下しながら流れる状態に該当し、検出値Ｊ３，Ｊ４の「遅延」状態は、制御信号Ｓ１の指令値がオフからオンに遷移したときに照査電流Ｉａ，Ｉｂが故障検出閾値電流Ｉｅを超えるまでの時間が交流送信信号Ｉ１の周期よりも長いという状態に該当している（図２（ｃ）の波形Ｊ３参照）。
【００４１】
故障判別部５７の判別表では（図１（ｂ）参照）、制御信号Ｓ１の指令値がオン（ＯＮ）で検出値Ｊ３も検出値Ｊ４も「一定」のとき切替素子３３ａも切替素子３３ｂも「○正常」と判定され、制御信号Ｓ１の指令値がオン（ＯＮ）で検出値Ｊ３が「一定」で検出値Ｊ４が「交番」のとき切替素子３３ａは「○正常」だが切替素子３３ｂは「×故障」と判定され、制御信号Ｓ１の指令値がオン（ＯＮ）で検出値Ｊ３が「交番」で検出値Ｊ４が「一定」のとき切替素子３３ａは「×故障」と判定され切替素子３３ｂは「○正常」と判定され、制御信号Ｓ１の指令値がオン（ＯＮ）で検出値Ｊ３も検出値Ｊ４も「交番」のとき切替素子３３ａも切替素子３３ｂも「×故障」と判定され、制御信号Ｓ１の指令値がオン（ＯＮ）で検出値Ｊ３も検出値Ｊ４も「ゼロ」のとき切替素子３３ａも切替素子３３ｂも「×故障」と判定され、制御信号Ｓ１の指令値がオン（ＯＮ）で検出値Ｊ３が「遅延」で検出値Ｊ４が「一定」のとき切替素子３３ａは「×故障」と判定され切替素子３３ｂは「○正常」と判定されるようになっている。
【００４２】
また、制御信号Ｓ１の指令値がオフ（ＯＦＦ）で検出値Ｊ３も検出値Ｊ４も「一定」のとき切替素子３３ａも切替素子３３ｂも「×故障」と判定され、制御信号Ｓ１の指令値がオフ（ＯＦＦ）で検出値Ｊ３が「一定」で検出値Ｊ４が「交番」のとき切替素子３３ａは「×故障」と判定され切替素子３３ｂは「○正常」と判定され、制御信号Ｓ１の指令値がオフ（ＯＦＦ）で検出値Ｊ３が「交番」で検出値Ｊ４が「一定」のとき切替素子３３ａは「○正常」だが切替素子３３ｂは「×故障」と判定され、制御信号Ｓ１の指令値がオフ（ＯＦＦ）で検出値Ｊ３も検出値Ｊ４も「交番」のとき切替素子３３ａも切替素子３３ｂも「×故障」と判定され、制御信号Ｓ１の指令値がオフ（ＯＦＦ）で検出値Ｊ３も検出値Ｊ４も「ゼロ」のとき切替素子３３ａも切替素子３３ｂも「○正常」と判定されるようになっている。その他の場合には、「−他の異常」と判定されるようになっている。
【００４３】
この実施例１の切替素子故障検出回路５０について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。
【００４４】
図３は、交流送信信号Ｉ１が有るときの動作を示し、（ａ）が切替素子ＯＦＦ時の照査電流Ｉａとデジタル検出値Ｊ３の波形例、（ｂ）が切替素子ＯＮ時の照査電流Ｉａとデジタル検出値Ｊ３の波形例、（ｃ）が片側の切替素子３３ａオフ故障時の回路図、（ｄ）が片側の切替素子３３ａオフ故障時の照査電流Ｉａとデジタル検出値Ｊ３の波形例、（ｅ）が判別状況を典型例について纏めた表である。また、図４は、交流送信信号Ｉ１が無いときの動作等を示し、（ａ）が切替素子ＯＦＦ時の照査電流Ｉａと検出値Ｊ３の波形例、（ｂ）が切替素子ＯＮ時の照査電流Ｉａと検出値Ｊ３の波形例、（ｃ）が片側の切替素子３３ａオフ故障時の照査電流Ｉａと検出値Ｊ３の波形例、（ｄ）が判別状況を典型例について纏めた表である。
【００４５】
先ず、図３を参照しながら交流送信信号Ｉ１が有るときの動作等を説明する。
切替素子３３ａ，３３ｂが何れも正常で制御信号Ｓ１の指令値がオフ（ＯＦＦ）のとき、回線電流Ｉ２は流れない。照査電流Ｉａ，Ｉｂも流れないので検出値Ｊ３，Ｊ４が「ゼロ」になり（図３（ａ）参照）、切替素子３３ａ，３３ｂは何れも「正常」と判別される（図３（ｅ）の状態２）。
切替素子３３ａ，３３ｂが何れも正常で制御信号Ｓ１の指令値がオン（ＯＮ）のとき、回線電流Ｉ２は正常に流れる。照査電流Ｉａ，Ｉｂも流れ、これらは何れも故障検出閾値電流Ｉｅを超える標準電流Ｉｓを維持するので検出値Ｊ３，Ｊ４が「一定」になり（図３（ｂ）参照）、切替素子３３ａ，３３ｂは共に「正常」と判別される（図３（ｅ）の状態１）。
【００４６】
切替素子３３ａがオフ故障（遮断継続、オープン故障、オフ状態・開状態・遮断状態を採り続ける故障）で切替素子３３ｂが正常で制御信号Ｓ１の指令値がオン（ＯＮ）のとき、回線電流Ｉ２は、オフ（ＯＦＦ）している切替素子３３ａ側のボディダイオードＤ１を介して流れるので（図３（ｃ）参照）半波状態になる。その影響を受けて照査電流Ｉａは回線電流Ｉ２と同じ周期で故障検出閾値電流Ｉｅを上下するので検出値Ｊ３が「交番」になる（図３（ｄ）参照）。これに対し、オン（ＯＮ）している切替素子３３ｂ側の照査電流Ｉｂは、標準電流Ｉｓを維持するので検出値Ｊ４が「一定」になる。そして、このような制御信号Ｓ１の指令値，検出値Ｊ３，Ｊ４から判別表に基づいて切替素子３３ａ，３３ｂがそれぞれ「故障」，「正常」と切り分けて判別される（図３（ｅ）の状態４）。切替素子３３ａが正常で切替素子３３ｂがオフ故障で制御信号Ｓ１の指令値がオン（ＯＮ）のときも同様にして的確に切り分け判別される。
【００４７】
切替素子３３ａがオン故障（導通継続、ショート故障、オン状態・閉状態・導通状態を採り続ける故障）で切替素子３３ｂが正常で制御信号Ｓ１の指令値がオフ（ＯＦＦ）のとき（図３（ｅ）の状態６）、回線電流Ｉ２は「半波」になり、照査電流Ｉａ及び検出値Ｊ３が「一定」になり、照査電流Ｉｂ及び検出値Ｊ４が「交番」になるので、この場合も判別表に基づき切替素子３３ａ，３３ｂがそれぞれ「故障」，「正常」と切り分けて判別される。切替素子３３ａが正常で切替素子３３ｂがオン故障で制御信号Ｓ１の指令値がオフ（ＯＦＦ）のときも同様にして的確に切り分け判別される。
【００４８】
切替素子３３ａがオン故障（導通継続）で切替素子３３ｂが正常で制御信号Ｓ１の指令値がオン（ＯＮ）のとき（図３（ｅ）の状態３）、回線電流Ｉ２は全波状態で流れ、照査電流Ｉａ，Ｉｂが何れも標準電流Ｉｓレベルで流れるので検出値Ｊ３，Ｊ４が「一定」になり、切替素子３３ａ，３３ｂは何れも故障でなく「正常」と判別されてしまうが、この場合（注記１）、指令値がオンなので切替素子３３ａ，３３ｂがオンしたままでも回路の機能上は問題が無く、上述したような制御信号Ｓ１の指令値がオフになったときに（図３（ｅ）の状態６）故障が検出される。
【００４９】
切替素子３３ａがオフ故障（遮断継続）で切替素子３３ｂが正常で制御信号Ｓ１の指令値がオフ（ＯＦＦ）のとき（図３（ｅ）の状態５）、回線電流Ｉ２は流れず、照査電流Ｉａ，Ｉｂも流れないので検出値Ｊ３，Ｊ４が「ゼロ」になり、切替素子３３ａ，３３ｂは何れも「正常」と判別されてしまうが、この場合（注記２）、指令値がオフなので切替素子３３ａ，３３ｂがオフしたままでも回路の機能上は問題が無く、上述したような制御信号Ｓ１の指令値がオンになったときに（図３（ｅ）の状態４）故障が検出される。
その他の故障状態である両素子同時故障や切替素子３３ｂ単独故障については繰り返しとなる説明を割愛するが、切替素子対３３の故障判別が的確に行われ、その際、切替素子３３ａ，３３ｂのうち何れが故障したかの切り分けもなされる。
【００５０】
次に、図４を参照しながら交流送信信号Ｉ１が無いときの動作等を説明する。この場合、何れの状態でも回線電流Ｉ２は流れないが、照査電流Ｉａ，Ｉｂは状況に応じて流れるので、切替素子対３３の故障検出が可能である。
切替素子３３ａ，３３ｂが何れも正常で制御信号Ｓ１の指令値がオフ（ＯＦＦ）のとき（図４（ｄ）の状態２）、照査電流Ｉａ，Ｉｂが流れないので検出値Ｊ３，Ｊ４が「ゼロ」になり（図４（ａ）参照）、切替素子３３ａ，３３ｂは何れも「正常」と判別される。
切替素子３３ａ，３３ｂが何れも正常で制御信号Ｓ１の指令値がオン（ＯＮ）のとき（図４（ｄ）の状態１）、照査電流Ｉａ，Ｉｂが何れも標準電流Ｉｓレベルを維持して流れるので検出値Ｊ３，Ｊ４が「一定」になり（図４（ｂ）参照）、切替素子３３ａ，３３ｂは共に「正常」と判別される。
【００５１】
切替素子３３ａがオフ故障（遮断継続）で切替素子３３ｂが正常で制御信号Ｓ１の指令値がオン（ＯＮ）のとき（図４（ｄ）の状態４）、オンしている切替素子３３ｂ側の照査電流Ｉｂは、標準電流Ｉｓを維持するので検出値Ｊ４が「一定」になる。
これに対し、故障でオフしている切替素子３３ａ側の照査電流Ｉａは、本来の経路上の切替素子３３ａを通ることができず、迂回経路に回り込む。すなわち（図３（ｃ）参照）、交流信号源側トランス３２と切替素子３３ｂと負荷側トランス３４を通る不所望な迂回経路を通って照査電流Ｉａが流れる。このとき、トランス３２等のインダクタンスによって照査電流Ｉａの立ち上がりが大きく鈍らされる。
【００５２】
そのため（図４（ｃ）左側部分を参照）、制御信号Ｓ１の指令値がオフからオンになったとき、照査電流Ｉａの立ち上がり波形では、負荷側の並列抵抗成分などによって開始時ｔ１に発現する僅かな急速立上りは別として（もとよりそれが故障検出閾値電流Ｉｅを超えることがないよう絶縁型直流電源５１，５４の電圧や減流抵抗５３，５６の抵抗値が設定されているので）、ゆっくり上昇し、故障検出閾値電流Ｉｅに達するのは、交流送信信号Ｉ１の一周期以上が過ぎた頃ｔ２になる。その後は故障検出閾値電流Ｉｅを下回ることなく標準電流Ｉｓまで上昇する（ｔ３）。
【００５３】
そして、制御信号Ｓ１の指令値のオフからオンへの遷移タイミングと検出値Ｊ４の対応遷移タイミングとの遅延時間が交流送信信号Ｉ１の周期よりも長くなって、検出値Ｊ３が「遅延」になる（図４（ｃ）右側部分を参照）。
このため、故障判別部５７の入力状態は、制御信号Ｓ１の指令値がオン（ＯＮ）で検出値Ｊ３が「遅延」で検出値Ｊ４が「一定」となるが、そのとき、故障判別部５７の判別表に基づいて、切替素子３３ａは「故障」で切替素子３３ａは「正常」と切り分けて判別される。
【００５４】
切替素子３３ａがオン故障（導通継続）で切替素子３３ｂが正常で制御信号Ｓ１の指令値がオフ（ＯＦＦ）のとき（図４（ｄ）の状態６）、故障でオンしたままの切替素子３３ａ側の照査電流Ｉａが標準電流Ｉｓを維持するので検出値Ｊ３が「一定」になる。切替素子３３ｂは正常にオフするので、照査電流Ｉｂが流れないので、検出値Ｊ４は「ゼロ」になる。そして、故障判別部５７の判別表に基づき切替素子３３ａ，３３ｂがそれぞれ「故障」，「正常」と切り分けて判別される。
【００５５】
切替素子３３ａがオン故障（導通継続）で切替素子３３ｂが正常で制御信号Ｓ１の指令値がオン（ＯＮ）のとき（図４（ｄ）の状態３）、照査電流Ｉａ，Ｉｂが何れも標準電流Ｉｓレベルで流れるので検出値Ｊ３，Ｊ４が「一定」になり、切替素子３３ａ，３３ｂは何れも故障でなく「正常」と判別されてしまうが、この場合（注記１）、指令値がオンなので切替素子３３ａ，３３ｂがオンしたままでも回路の機能上は問題が無く、上述したような制御信号Ｓ１の指令値がオフになったときに（図３（ｅ）の状態６）故障が検出される。
【００５６】
切替素子３３ａがオフ故障（遮断継続）で切替素子３３ｂが正常で制御信号Ｓ１の指令値がオフ（ＯＦＦ）のとき（図４（ｄ）の状態５）、照査電流Ｉａ，Ｉｂが何れも流れないので検出値Ｊ３，Ｊ４が「ゼロ」になり、切替素子３３ａ，３３ｂは何れも「正常」と判別されてしまうが、この場合（注記２）、指令値がオフなので切替素子３３ａ，３３ｂがオフしたままでも回路の機能上は問題が無く、上述したような制御信号Ｓ１の指令値がオンになったときに（図４（ｄ）の状態４）故障が検出される。
【００５７】
このように、この切替素子故障検出回路５０にあっては、交流送信信号Ｉ１の有無に左右されることなく総ての状態について切替素子対３３の故障判別が的確に行われ、その際、切替素子３３ａ，３３ｂのうち何れが故障したかの切り分けもなされる。また、切替素子対３３の故障としては想定されないような制御信号Ｓ１の指令値，検出値Ｊ３，Ｊ４の組み合わせについては、「−他の異常」と判定されるので、照査回路や故障判別部の方に問題のあることが分かる。
【実施例２】
【００５８】
本発明の切替素子故障検出回路の実施例２について、その具体的な構成等を、図面を引用して説明する。図５は、切替素子故障検出回路の構造や動作を示し、（ａ）が故障判別部５７の判別表、（ｂ）が制御信号Ｓ１の指令値オフ時に交流送信信号Ｉ１の無い状態で過電圧を印加されたときの照査電流Ｉｂと検出値Ｊ４の波形例、（ｃ）は制御信号Ｓ１の指令値オン時に交流送信信号Ｉ１が過大に流れたときの照査電流Ｉｂと検出値Ｊ４の波形例である。
【００５９】
この切替素子故障検出回路が上述した実施例１の切替素子故障検出回路５０と相違するのは、故障判別部５７の判別表が一部変更された点であり、その他は上述したのと同じである。この新たな判別表では（図５（ａ）参照）、制御信号Ｓ１の指令値がオンの場合、検出値Ｊ３が「一定」で検出値Ｊ４が「交番」のとき切替素子３３ｂについて「△故障か過電流」の判別結果を出し、検出値Ｊ３が「交番」で検出値Ｊ４が「一定」のとき切替素子３３ａについて「△故障か過電流」の判別結果を出し、検出値Ｊ３が「交番」で検出値Ｊ４が「交番」のとき切替素子３３ａ，３３ｂについて「△故障か過電流」の判別結果を出すようになっている。
【００６０】
また、制御信号Ｓ１の指令値がオフの場合、検出値Ｊ３が「一定」で検出値Ｊ４が「交番」のとき切替素子３３ａについて「▲故障か過電圧」の判別結果を出し、検出値Ｊ３が「交番」で検出値Ｊ４が「一定」のとき切替素子３３ｂについて「▲故障か過電圧」の判別結果を出し、検出値Ｊ３が「交番」で検出値Ｊ４が「交番」のとき切替素子３３ａ，３３ｂについて「▲故障か過電圧」の判別結果を出すようになっている。その他の場合については上述したのと同じである（図１（ｂ）参照）。
【００６１】
上述したような構成の切替素子故障検出回路５０では、交流送信信号Ｉ１が無く制御信号Ｓ１の指令値がオフのとき、切替素子対３３は正常であっても、それ以外の何らかの不具合によって、切替素子対３３の逆耐圧をこえる電圧が回線電流Ｉ２の経路に印加されると、切替素子対３３にブレークダウンが生じる。切替素子対３３はボディダイオードＤ１の向きの異なる２個の切替素子３３ａ，３３ｂからなるので、それらで交互にブレークダウンが生じる。照査電流Ｉｂは、切替素子３３ａのブレークダウン時に流れ、切替素子３３ｂのブレークダウン時には流れない。そして、検出値Ｊ４が「交番」になる（図５（ｂ）参照）。照査電流Ｉａは、切替素子３３ａのブレークダウン時には流れず、切替素子３３ｂのブレークダウン時に流れる。そして、検出値Ｊ３が「交番」になる。
【００６２】
このような無信号時の「交番」検出状態は、過電圧印加時だけでなく、上述したような切替素子３３ａ，３３ｂのオン故障時にも発現するが、新たな判別表に基づいて「故障か過電圧」状態と判別される。そのため、そのような自動判別がなされたとき、エンジニア等の作業者は、故障と速断して修理や交換等を行う前に、回路が過電圧印加状態になっていないか確認し、過電圧印加状態になっていたときにはその原因を除去することにより、不要な修理や交換等を回避することができる。
【００６３】
また、切替素子故障検出回路５０では、交流送信信号Ｉ１が有り制御信号Ｓ１の指令値がオンのとき、切替素子対３３は正常であっても、それ以外の何らかの不具合によって例えば交流送信信号Ｉ１が異常に大きくなったり或いは負荷３５側から回線電流Ｉ２の経路に大きなノイズ電流が紛れ込んだりして、回線電流Ｉ２の定常電流たとえば既述の２００ｍＡ〜４００ｍＡを大きく上回る異常電流が回線電流Ｉ２の経路に流れ、その影響で照査電流Ｉｂに重畳するリップル電流が過大となって、照査電流Ｉｂが故障検出閾値電流Ｉｅを下回るようになると、検出値Ｊ４が「交番」になる（図５（ｃ）参照）。
【００６４】
このような信号印加時の「交番」検出状態は、過電流が流れた時だけでなく、上述したような切替素子３３ａ，３３ｂのオン故障時にも発現するが、新たな判別表に基づいて「故障か過電流」状態と判別される。そのため、そのような自動判別がなされたとき、エンジニア等の作業者は、故障と速断して修理や交換等を行う前に、回路が過電流状態になっていないか確認し、過電流状態になっていたときにはその原因を除去することにより、不要な修理や交換等を回避することができる。
【実施例３】
【００６５】
本発明の実施例３としての切替素子故障検出回路８０について、その具体的な構成等を、図面を引用して説明する。図６は、鉄道の時分割送受信形軌道回路装置の送信部への適用例を示す回路図である。
既述した時分割送受信形軌道回路装置２０では一組の交流信号源３１とトランス３２が複数組・多数組の切替素子対３３とトランス３４と負荷３５とで共用されているが、このような回路に本発明を適用する場合、照査回路のうち絶縁型直流電源５１，５４は共用可能なためトランス３２の二次側にそれぞれ一つだけ設けられ、照査回路の残り５２＋５３，５５＋５６や故障判別部５７は切替素子対３３に対応して複数・多数が設けられる。
このように絶縁型直流電源の共用化を図ることで回路規模や原価の増加が抑制される。
【実施例４】
【００６６】
図７に基本回路を示した本発明の切替素子故障検出回路９０が上述した各実施例のものと相違するのは、負荷側のトランス３４が省かれて回線電流Ｉ２の経路に対して直に負荷３５が介挿されている点である。
繰り返しとなる詳細な説明は割愛するが、この場合も、上述したのと同じ判別結果が得られる。
【００６７】
［その他］
上記実施例では、電流検出回路５２，５５にフォトカップラ５５ｂを用いたが、直流電流の検出は、ホール素子を用いた電流センサや、減流抵抗と絶縁アンプを組み合わせた電流検出回路などで、行うようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明の切替素子故障検出回路は、上述した鉄道の時分割送受信形軌道回路装置の他、数１０Ｈｚ〜数１００Ｈｚを用いた交流回線において数１０ｍｓ以上の中速の切替をするという条件を満たすものであれば適用が可能であり、例えば高い信頼性を要求する電源切替装置や各種制御機器にも適用できる。そのような制御機器としては、昇降機や，ドアの開閉装置，プラント機器などが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施例１について、切替素子故障検出回路の構造を示し、（ａ）が基本回路図、（ｂ）が判別表である。
【図２】（ａ）が照査回路の詳細回路図、（ｂ）が切替素子片側故障時の照査電流の回り込み経路、（ｃ）が切替素子片側故障時の照査電流および検出値の波形例である。
【図３】交流送信信号が有るときの動作を示し、（ａ）が切替素子ＯＦＦ時の照査電流と検出値の波形例、（ｂ）が切替素子ＯＮ時の照査電流と検出値の波形例、（ｃ）が切替素子の片側故障時の回路図、（ｄ）が故障時の照査電流と検出値の波形例、（ｅ）が判別状況を典型例について纏めた表である。
【図４】交流送信信号が無いときの動作等を示し、（ａ）が切替素子ＯＦＦ時の照査電流と検出値の波形例、（ｂ）が切替素子ＯＮ時の照査電流と検出値の波形例、（ｃ）が切替素子の片側故障時の照査電流と検出値の波形例、（ｄ）が判別状況を典型例について纏めた表である。
【図５】本発明の実施例２について、切替素子故障検出回路の構造や動作を示し、（ａ）が判別表、（ｂ）が交流送信信号の無い状態で過電圧を印加されたときの照査電流と検出値の波形例、（ｃ）は交流送信信号が過大に流れたときの照査電流と検出値の波形例である。
【図６】本発明の切替素子故障検出回路の実施例３について、鉄道の時分割送受信形軌道回路装置の送信部への適用例を示す回路図である。
【図７】本発明の実施例４について、切替素子故障検出回路の回路図である。
【図８】鉄道の時分割送受信形軌道回路装置について、概要構成図である。
【図９】従来の切替素子故障検出回路について、（ａ）が基本回路図、（ｂ）が判別表である。
【図１０】従来の切替素子故障検出回路に並列ダイオード付き切替素子を採用したものについて、（ａ）が切替素子の片側故障時の回路図、（ｃ）が故障時の信号電流の波形例、（ｄ）が交流送信信号の有るときの判別状況を典型例について纏めた表である。
【符号の説明】
【００７０】
１０…軌道、１１…列車、
２０…時分割送受信形軌道回路装置、２１…送信部、２２…増幅部、２３…切替部、
３０…切替素子故障検出回路、３１…交流信号源、
３２…トランス、３３…切替素子対、３３ａ，３３ｂ…切替素子、
３４…トランス、３５…負荷、３６…電流検出回路、３７…故障判別部、
５０…切替素子故障検出回路、
５１…絶縁型直流電源、５２…電流検出回路、５３…減流抵抗、
５４…絶縁型直流電源、５５…電流検出回路、５６…減流抵抗、５７…故障判別部、
８０…切替素子故障検出回路、９０…切替素子故障検出回路、
Ｄ１…ボディダイオード（並列ダイオード）、Ｄ２，Ｄ３…逆流防止ダイオード
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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