(57)【要約】      （修正有）【課題】省メンテナンス、省設置スペースを目的としたハンドル位置検出機構を有した主幹制御器を提供する。【解決手段】逆転ハンドル１０と連結した回転軸１１に検出体１２を取り付け、逆転ハンドルの位置「前（Ｆ）」、「切（０）」、「後（Ｒ）」に回転した時の検出体の位置に合わせて、非接触近接型位置検出器１３ａ、１３ｂ、１３ｃ（電磁誘導を利用した高周波発振型）を円周の延長線上に設置する。各ハンドル位置に設置する位置検出器は、２個並列とし、一方が故障し検知動作不能となった場合でも他方で検知動作可能とするために２重系構成とする。検出体１２は、誘導電流が流せる金属製とし、検出信号の組合せにより「前」、「切」、「後」のハンドル位置を認識させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に連結されたハンドルを複数の所定位置に操作することにより、それぞれのハンドル位置に対応した指令を出力可能な主幹制御器であって、
前記回転軸に取り付けられた検知体と、
前記ハンドルが複数の所定位置に操作されたときの前記回転軸の軸中心と前記検出体を結ぶ直線の延長線上にそれぞれ配置されて、前記検知体と接近した場合に検出信号を発生する複数の位置検出器と、を備え、
前記複数の位置検知器から発生される検出信号の組み合わせに応じて、指令を出力することを特徴とする主幹制御器。
【請求項２】
請求項１に記載の主幹制御器において、
前記複数の位置検知器の内の、一つの位置検知器から検出信号が発生し、他の位置検知器から検出信号が発生しない場合に、主幹制御器から新たな指令を出力することを特徴とする主幹制御器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の主幹制御器において、
前記検知体は、前記位置検出器から発生する高周波磁界により位置検知のための誘導電流を生じさせることのできる金属で構成され、
前記複数の位置検出器は、前記ハンドルが複数の所定位置に操作されたときの前記回転軸の軸中心と前記検出体を結ぶ直線の延長線上に、それぞれ発生する高周波磁界の周波数が異なる前記位置検知器が配置されることを特徴とする主幹制御器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の運転台に搭載する機器であり、車両の加速または制動、及び車両の進行方向を決定する指令を他の車上制御機器へ与える主幹制御器に係り、特に、ハンドルの位置を検知する機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
主幹制御器の構成の一例を図１に示す。主幹制御器は、キー、主ハンドル、逆転ハンドルから構成される。キーによるロック解除操作をすることにより、主ハンドルまたは逆転ハンドルを操作することができる。また、主ハンドルを操作することにより、移動したハンドルの位置に基づいた、力行またはブレーキの強さを指令情報として送ることができる。また、逆転ハンドルを操作することにより、移動したハンドルの位置に基づいた、車両の進行方向（前進または後退）を指令情報として送ることができる。
【０００３】
主幹制御器は、ハンドル位置の検知方式によって、機械式と電子式に分かれる。機械式の構造の一例を図２に示す。ハンドルと連結した回転軸に、カムを１枚ないし複数枚回転軸に沿って垂直に配置する。カムには、円周上に一定の角度の切り欠きを設けてある。カムの円周方向上に接触器を配置する。接触器には、ローラがついた可動接点と固定接点を設けてあり、カムの切り欠きに連動して可動接点が固定接点に接触、または可動接点が固定接点から離れる。
【０００４】
すなわち、ハンドルを回転操作することにより、接触器に設けた接点が導通状態になる『ＯＮ』条件または遮断状態になる『ＯＦＦ』条件が決まる。１枚のカムに対して接触器は１個付き、複数個の接触器により接触器各々の『ＯＮ』条件または『ＯＦＦ』条件を組合せることによって、ハンドルの位置を検知する。
【０００５】
次に、電子式の構造を図３に示す。ハンドルと連結した回転軸の円周上に検出体を設け、検出体が回転移動する範囲に非接触型の検出器を配置した構造である。検出器により検知した検出体の角度情報をソフトによりデータ変換・制御することで、ハンドルの位置を検知する。
【０００６】
機械式主幹制御器と電子式主幹制御器の特徴を下記する。
【０００７】
＜機械式主幹制御器＞
・接触器から得られる情報は、『ＯＮ』または『ＯＦＦ』の２通りである。
・指令を同時に複数の制御機器へ与える必要があるため、多数の接触器を使用する。
・接触器は固定接点および可動接点を接触する動作をする。
【０００８】
＜電子式主幹制御器＞
・接触器の代わりに非接触型の検出器を使用する無接点式ゆえ、検出器の寿命に至る
までメンテナンスが不要である。
・角度情報は検出器から出力される連続したアナログ信号を変換して得る必要がある
。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−０２０３８０号公報
【特許文献２】特開２００１−１９７６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
機械式主幹制御器と電子式主幹制御器の課題を下記する。
【００１１】
＜機械式主幹制御器＞
・指令を同時に複数の制御機器へ与える必要があるため、多数の接触器を使用するが
、これに伴い、カムの数が増加し、主幹制御器の外形寸法及び装置自体の質量が増
大する。
・接触器は固定接点および可動接点を接触する動作により接点部が磨耗するため、定
期的にメンテナンスとして接点部を交換しなければならない。
【００１２】
＜電子式主幹制御器＞
角度情報は検出器から出力される連続したアナログ信号を変換して得る必要がある。
【００１３】
すなわち、主幹制御器において、従来技術では、「小型化および軽量化の妨げになり、省メンテナンスできない。かつ特別な信号変換装置を介さなければ位置情報を得ることができない。」という課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、回転軸に取り付けられた検知体と、ハンドルが複数の所定位置に操作されたときの回転軸の軸中心と検出体を結ぶ直線の延長線上にそれぞれ配置されて、検知体と接近した場合に検出信号を発生する複数の位置検出器と、を備え、複数の位置検知器から発生される検出信号の組合せに応じて、指令を出力することにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【００１５】
位置検出器は、接触器や角度検出器に比べて、外形が小さく、質量が軽いので、接触器の代わりに他の制御機器へ指示を与えるために位置検出器を使用することで、主幹制御器の外形寸法と質量の増加を抑止できる。
【００１６】
位置検出器の出力は、検出体が位置検出器に近づき検知する『ＯＮ』条件と、検出体が位置検出器から離れて検知しない『ＯＦＦ』条件の２通りあり、背景技術で述べたとおり、接触器の出力である『ＯＮ』条件と『ＯＦＦ』条件の同じ２通りなので、従来の接触器と類似した方法で出力を組合せて指令を作ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】主幹制御器の全体構成の一例を示す説明図である。
【図２】機械式主幹制御器のハンドル位置検知機構の構成要素を示す説明図である。
【図３】電子式主幹制御器のハンドル位置検知機構の構成要素を示す説明図である。
【図４】非接触近接型位置検出器を使用した電子式主幹制御器の逆転ハンドル位置検知機構の構成要素を示す説明図である。
【図５】図４において、矢印Ａの方向から見た位置検出器の配置を示す説明図である（但し、回転軸を除く）。
【図６】電子式逆転ハンドル位置検知機構の検知組合せを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００１９】
主幹制御器の構成の一例を図１に示す。主幹制御器は、キー、主ハンドル、逆転ハンドルから構成される。キーによるロック解除操作をすることにより、主ハンドルまたは逆転ハンドルを操作することができる。また、主ハンドルを操作することにより、移動したハンドルの位置に基づいた、力行またはブレーキの強さを指令情報として送ることができる。また、逆転ハンドルを操作することにより、移動したハンドルの位置に基づいた、車両の進行方向（前進または後退）を指令情報として送ることができる。
【００２０】
図４は、本発明の電子式ハンドル位置検知構造の一例として、逆転ハンドルの位置検知構造を示す図である。
【００２１】
１０は逆転ハンドル、１１は回転軸、１２は検出体、１３ａ、１３ｂ、１３ｃは位置検出器をそれぞれ示している。逆転ハンドル１０は回転軸１１に連結されて固定されており、逆転ハンドル１０は、「前（Ｆ）」位置、「切（０）」位置、「後（Ｒ）」位置の３か所相互間を可動範囲として操作することができる。
【００２２】
逆転ハンドル１０の操作に連動して、回転軸１１が「前」位置、「切」位置、「後」位置の相互間を回転運動する。
【００２３】
検出体１２は、位置検出器１３ａ、１３ｂ、１３ｃから発生する高周波磁界により位置検知のための誘導電流を生じさせることのできる金属製とする。検出体１２は、逆転ハンドル１０の位置を基準にして、一定の角度範囲を覆うように回転軸１１の回転面に取り付けてある。
【００２４】
検出体１２も逆転ハンドル１０の操作に連動して、回転軸１１を介して「前」位置、「切」位置、「後」位置の相互間を回転運動する。
【００２５】
逆転ハンドル１０を「前（Ｆ）」位置、「切（０）」位置、「後（Ｒ）」位置にそれぞれ操作したときの検出体１２の位置に対応して、「前（Ｆ）」位置、「切（０）」位置、「後（Ｒ）」位置をそれぞれ検出する３つの位置検出器を設置する。具体的には、逆転ハンドル１０を「前（Ｆ）」位置に操作したときの回転軸１１の軸中心と検出体１２を結ぶ直線の延長線上の位置に「前（Ｆ）」位置を検出する位置検出器１３ａを設け、逆転ハンドル１０を「切（０）」位置に操作したときの回転軸１１の軸中心と検出体１２を結ぶ直線の延長線上の位置に「切（０）」位置を検出する位置検出器１３ｂを設け、逆転ハンドル１０を「後（Ｒ）」位置に操作したときの回転軸１１の軸中心と検出体１２を結ぶ直線の延長線上の位置に「後（Ｒ）」位置を検出する位置検出器１３ｃを設ける。
【００２６】
逆転ハンドル１０を操作し、検出体１２が３つの位置検出器１３ａ、１３ｂ、１３ｃのいずれかに近づき、位置検出器１３が検知信号を発することで逆転ハンドルの現在の位置（「前（Ｆ）」位置、「切（０）」位置、「後（Ｒ）」位置のいずれか）を示すことができる。
【００２７】
図５は、位置検出器の配置を説明する図である。
【００２８】
１３ａ、１３ｂ、１３ｃは位置検出器、１４ａ、１４ｂ、１４ｃは１３ａ、１３ｂ、１３ｃと検知周波数が異なる他の位置検出器である。
【００２９】
逆転ハンドル１０の各ハンドル位置（「前（Ｆ）」位置、「切（０）」位置、「後（Ｒ）」位置）に対応して設置する位置検出器は、以下の通りとする。
「前」位置に位置検出器１３ａ、および位置検出器１３ａと検知する周波数（発生する高周波磁界の周波数）が異なる他の位置検出器１４ａを並列配置（隣接して配置）する。
「切」位置に位置検出器１３ｂ、および位置検出器１３ｂと検知する周波数（発生する高周波磁界の周波数）が異なる他の位置検出器１４ｂを並列配置する。
「後」位置に位置検出器１３ｃ、および位置検出器１３ｃと検知する周波数（発生する高周波磁界の周波数）が異なる他の位置検出器１４ｃを並列配置する。
【００３０】
逆転ハンドル１０の「前」位置、「切」位置、「後」位置を検知する各位置検出器は、１３ａ、１３ｂ、１３ｃを一つの系とし、１４ａ、１４ｂ、１４ｃをもう一つの系と考え、ある一方の系が故障し検知動作不能な状態となった場合でも他方の系が検知動作可能な状態を維持するために、それぞれの系を並列配置とする、いわゆる２重系のバックアップ構成とすることで、位置検知機構が故障による動作不良状態になることを防止することができる。また、上記のように位置検出器１３ａ、１３ｂ、１３ｃと、他の位置検出器１４ａ、１４ｂ、１４ｃが、異なる検知周波数を有しているため、一方の系の検知周波数がノイズの影響を受けて信号を検知できない場合においても、他方の系では検出体１２を検知可能となり、同時に２つの系の位置検出器が検出体１２を検知できなくなることを防止できる。
【００３１】
図６は、位置検出器のある一方の系が検出体１２を検知し、発生させた信号の組合せにより逆転ハンドルの検出した位置を示す図である。
【００３２】
図４において、検出体１２が（１）の位置に存在する場合、位置検出器１３ｂにより高周波磁界が発生する。検出体１２に誘導電流が流れ、磁界が変化した状態を位置検出器１３ｂが検知し、検出信号を発生する。位置検出器１３ａおよび１３ｃは、検出体１２が近くに存在しないため、位置検出器１３ｂによる磁界の変化した状態を検知しない。ここで、位置検知器で磁界の変化を検知しない状態とは、磁界の変化を全く検知しない場合だけでなく、磁界の変化が検知閾値以下である場合も含むものとする。以上の記述により、主幹制御器は、位置検出器１３ａおよび１３ｃが検知信号を発生させず、位置検知器１３ｂが検知信号を発生するため、図６における〔状態（１）〕逆転ハンドルの「切」位置に逆転ハンドルが操作されたことを判断し、「切」位置に対応した指令を発生させることが可能である。
【００３３】
図４において、検出体１２が（２）の位置に存在する場合、位置検出器１３ａにより高周波磁界が発生する。検出体に誘導電流が流れ、磁界が変化した状態を位置検出器１３ａが検知し、検出信号を発生する。位置検出器１３ｂおよび１３ｃは、検出体１２が近くに存在しないため、位置検出器１３ａによる磁界の変化した状態を検知しない。以上の記述により、主幹制御器は、位置検出器１３ｂおよび１３ｃが検知信号を発生させず、位置検知器１３ａが検知信号を発生するため、図６における〔状態（２）〕逆転ハンドルの「前」位置に逆転ハンドルが操作されたことを判断し、「前」位置に対応した指令を発生させることが可能である。
【００３４】
図４において、検出体１２が（３）の位置に存在する場合、位置検出器１３ｃにより高周波磁界が発生する。検出体１２に誘導電流が流れ、磁界が変化した状態を位置検出器１３ｃが検知し、検出信号を発生する。位置検出器１３ａおよび１３ｂは、検出体１２が近くに存在しないため、位置検出器１３ｃによる磁界の変化した状態を検知しない。以上の記述により、主幹制御器は、位置検出器１３ａおよび１３ｂが検知信号を発生させず、位置検知器１３ｃが検知信号を発生するため、図６における〔状態（３）〕逆転ハンドルの「後」位置に逆転ハンドルが操作されたことを判断し、「後」位置に対応した指令を発生させることが可能である。
【００３５】
図４において、検出体１２が（１）の位置から（２）の位置へ回転移動している場合、または（２）の位置から（１）の位置へ回転移動している場合、位置検出器１３ａおよび１３ｂにより高周波磁界が発生する。検出体１２に誘導電流が流れ、磁界が変化した状態を位置検出器１３ａおよび１３ｂが検知し、検出信号を発生する。位置検出器１３ｃは、検出体が近くに存在しないため、位置検出器による磁界の変化した状態を検知しない。以上の記述により、主幹制御器は、位置検出器１３ｃが検知信号を発生させず、位置検出器１３ａおよび１３ｂが検知信号を発生させるため、図６における〔状態（４）〕逆転ハンドルの「前」位置と「切」位置との間に逆転ハンドルが操作されたことを判断し、新たな指令を発生しない。
【００３６】
図４において、検出体１２が（１）の位置から（３）の位置へ回転移動している場合、または（３）の位置から（１）の位置へ回転移動している場合、位置検出器１３ｂおよび１３ｃにより高周波磁界が発生する。検出体１２に誘導電流が流れ、磁界が変化した状態を位置検出器１３ｂおよび１３ｃが検知し、検出信号を発生する。位置検出器１３ａは、検出体が近くに存在しないため、位置検出器による磁界の変化した状態を検知しない。以上の記述により、主幹制御器は、位置検出器１３ａが検知信号を発生させず、位置検出器１３ｂおよび１３ｃが検知信号を発生させるため、図６における〔状態（５）〕逆転ハンドルの「切」位置と「後」位置との間に存在することを判断し、新たな指令を発生しない。
【００３７】
以上により、図６に記載したように、検出体１２を検知した位置検出器１３ａ、１３ｂ、１３ｃの検知状態（検知信号の発生の有無）の組合せにより、主幹制御器は、逆転ハンドルの位置を正確に検知することが可能となり、逆転ハンドルが「前」位置、「切」位置、「後」位置のいずれかに完全に操作された場合にのみ、各操作位置に対応した指令を出力することが可能となる。そのため、運転士が意図せずにハンドルを少し動かしてしまった場合であっても、逆転ハンドルが完全に「前」位置、「切」位置、「後」位置のいずれかに完全に操作されなければ、主幹制御器から新たな指令が出力されないため、安全性が向上するという効果がある。
【符号の説明】
【００３８】
１  主幹制御器
２、８、１１  回転軸
３  カム
４  接触器
５  ローラ
６  固定接点
７  可動接点
９  角度検出器
１０  逆転ハンドル
１２  検出体
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ  位置検出器
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ  位置検出器（１３ａ、１３ｂ、１３ｃと検出周波数が異なるもの）
【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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