(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械式リレーによって構成され、列車運行状態で信号保安装置を鎖錠条件にしたがって連動動作させるバイタル処理を行うバイタル回路と、
プログラマブルロジックコントローラによって構成され、前記バイタル処理以外のノンバイタル処理を行うノンバイタル回路と、
前記ノンバイタル回路内に設けられ、前記バイタル回路の少なくとも一部と同じ回路構成がシーケンス回路として構成される模擬回路と、を備え、
前記模擬回路は、前記機械式リレーの動作状態に基づいて該バイタル回路の動作状態を模擬的に再現することを特徴とする鉄道信号システム用の連動装置。
【請求項２】
前記模擬回路は、前記バイタル回路における機械式リレーの複数の接点のうちのいずれかの接点の開閉状態を示す信号が入力されると、対応するリレーを開閉させることを特徴とする請求項１に記載の連動装置。
【請求項３】
前記模擬回路における回路構成及びその回路構成における通電経路を表示する表示部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の連動装置。
【請求項４】
前記バイタル回路とは前記ノンバイタル回路を介して接続される制御盤を備え、前記制御盤は、その一部がプログラマブルロジックコントローラによって構成され、前記ノンバイタル回路のノンバイタル処理の一部を分散処理することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１に記載の連動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道信号システムにおいて、信号装置、転てつ装置、および閉そく装置等の信号保安装置を連動制御するための連動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
鉄道の駅構内における列車の停車、通過、入れ換え等の運転に際しては、列車の進路に関する複数の信号保安装置を安全かつ確実に連動させる必要がある。連動装置はそれら複数の信号保安装置を連動させるための装置である。
【０００３】
連動装置には、継電連動装置と電子連動装置とがある。このうち継電連動装置は、信号機、転てつ器などの相互間の連鎖を、信号リレー（機械式リレー）を用いて電気的に行うものである。継電連動装置は、多数の信号リレーを備えており、その信号リレーのサイズおよび信号リレー間の配線のために、装置構成が大型化してしまうという問題がある。
【０００４】
他方、電子連動装置は、信号機、転てつ器などの相互間の連鎖を、マイクロコンピュータなどの電子回路で行うものである。信号リレーをより小型の電子回路に置き換えて備える分、一般に電子連動装置は継電連動装置に比べて小型である。しかしながら、電子連動装置では、信頼性確保のため一度に一系統の処理が実行されるいわゆるシングルスレッド方式が採用されており、かつ処理毎に検証処理が実行されているため、処理速度が遅いという問題がある。また、実際に故障が生じた際に、プログラムのどの部分でエラーが生じたのかを検証するのが難しいという問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる鉄道信号システム用の連動装置は、機械式リレーによって構成され、列車運行状態で信号保安装置を鎖錠条件にしたがって連動動作させるバイタル処理を行うバイタル回路と、プログラマブルロジックコントローラによって構成され、前記バイタル処理以外のノンバイタル処理を行うノンバイタル回路と、前記ノンバイタル回路内に設けられ、前記バイタル回路の少なくとも一部と同じ回路構成がシーケンス回路として構成される模擬回路と、を備え、前記模擬回路は、前記機械式リレーの動作状態に基づいて該バイタル回路の動作状態を模擬的に再現する。
【０００６】
また本発明にかかる連動装置は、前記模擬回路は、前記バイタル回路における機械式リレーの複数の接点のうちのいずれかの接点の開閉状態を示す信号が入力されると、対応するリレーを開閉させ、また、前記模擬回路における回路構成及びその回路構成における通電経路を表示する表示部をさらに備える。
【０００７】
さらに本発明にかかる連動装置では、前記バイタル回路とは前記ノンバイタル回路を介して接続される制御盤を備え、前記制御盤は、その一部がプログラマブルロジックコントローラによって構成され、前記ノンバイタル回路のノンバイタル処理の一部を分散処理する。
【０００８】
ここでノンバイタル回路とは、列車運行の保安を確保しなければならない列車運行状態で信号機、転てつ器および閉そく装置等の信号保安装置を少なくとも鎖錠条件を含む所定の前提条件にしたがって連動動作させる処理に該当しない処理（ノンバイタル処理）を行う回路であって、列車の進路を選別するための進路選別系回路、外部装置とのインタフェース部や装置内部における構成要素間のインタフェース部などを含むインタフェース系回路、信号機や転てつ器等の動作確認や故障監視あるいは信号リレー等の動作履歴の取得等を行う保守系回路、および旅客案内のための音声出力や表示出力を行う案内系回路などを含む。より具体的には、進路選別回路、てこリレー回路、あるいは反位保持リレー回路や、自動進路制御機能、ＣＴＣ制御・表示機能、転てつ器順序転換機能、始業時一斉試引き機能、案内放送・表示機能、トラブルレコーダ機能等を実現するための回路を含む。
【０００９】
一方バイタル回路とは、列車運行の保安を確保しなければならない列車運行状態において信号機、転てつ器および閉そく装置等の信号保安装置を少なくとも鎖錠条件を含む所定の前提条件にしたがって連動動作させる処理（バイタル処理）を行う回路であって、連動装置の鎖錠・解錠などの保安系回路などを含む。より具体的には、例えば、転てつ制御回路、接近鎖錠回路、時素リレー回路、進路鎖錠回路、信号制御回路、転てつ表示回路、および軌道リレー回路などを含む。
【００１０】
また、プログラマブルロジックコントローラ（以下ＰＬＣと記す）は、サイクリック・スキャン方式によってコンピュータ上でシーケンス・プログラムを実行することでシーケンス回路として機能する計算回路である。ＰＬＣは、プログラム・カウンタ方式とは異なり、基本的には条件分岐や待機にかかる処理が無く、また複数箇所を並列制御できるため、信頼性が高く、処理速度も速い。またＰＬＣは、実装形態は異なるものの、基本的にはリレー回路であり、異常発生箇所の特定が容易であるという利点を有する。
【００１１】
本発明にかかる連動装置では、上記ノンバイタル回路をＰＬＣによって構成し、また上記バイタル回路を従来の機械式リレーによって構成することを特徴とする。こうすることで、連動装置を、従来の電子連動装置より処理速度が高くかつ従来の継電連動装置より小型な形態で構成することができる。また、保安に関わるバイタル回路を信号リレー回路によって構成することで、高い信頼性を確保できる。さらに本発明にかかる連動装置では、上記模擬回路を備えることで、バイタル回路の異常箇所もより容易にかつより迅速に把握することができるようになる。
【００１２】
【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て説明する。図１は、本実施形態にかかる連動装置１０のブロック図である。
【００１３】
連動装置１０は、てこ入力や押しボタン入力等の各種入力操作を行うとともに信号機や転てつ器の動作状態あるいは列車の運行状況を表示する制御盤１２と、ＰＬＣ１３を含む形態で構成されるノンバイタル回路１４と、信号リレー回路として構成されるバイタル回路１６と、を備える。制御盤１２およびバイタル回路１６は、ノンバイタル回路１４を介して接続されている。また、ノンバイタル回路１４には情報処理端末２４を接続することができるように構成されている。バイタル回路１６は、信号機１８あるいは転てつ器２０の動作を制御する制御信号や、ＡＴＳ（Automatic Train Stop）システム用の制御信号、あるいは踏切制御信号を、外線端子架２２を介して対象装置に出力する。ノンバイタル回路１４はＣＴＣ伝送回路に接続され、ＣＴＣ（Center Train Control）システムからの情報がここに入力される。
【００１４】
また、制御盤１２にもＰＬＣを設け、ノンバイタル処理を分散させることもできる。従来、継電連動装置のリレー回路群を備える機器室と制御盤との間には、多数のケーブルを設置する必要があったが、このような構成とすることで、制御盤１２とノンバイタル回路１４を含む機器室との間を、より少ない数のより細い配線ケーブルで接続することができるようになり、ケーブル設置にかかる手間および費用を大幅に削減することができるという効果がある。また、この場合には、制御盤１２（に設けられるＰＬＣ）に情報処理端末２４を接続することができる。
【００１５】
バイタル回路１６は、転てつ器２０を転換したりあるいは鎖錠（ロック）したりするための転てつ制御回路、接近鎖錠を実行するための接近鎖錠回路、所定時間経過後に動作する時素リレー回路、進路鎖錠を実行するための進路鎖錠回路、信号扱いに対する最終的な処理を行う信号制御回路、転てつ器２０の定位／反位によって切り替わる転てつ表示回路、および軌道回路２６における列車の有無によって切り替わる軌道リレー回路を含む。これら回路は、それぞれ、列車運行状態での信号機１８あるいは転てつ器２０の連動動作（信号現示あるいは定位／反位）の前提条件（前提となる論理；少なくとも鎖錠・解錠の条件を含む）を決定付けている回路であり、これらの誤動作あるいは不良が列車運行の安全性低下に結びつく回路である。
【００１６】
他方、ノンバイタル回路１４は、発点と着点との間の進路選別を行うための進路選別回路、てこ（信号てこ、転てつてこ、進路てこ等）の状態を示すためのてこリレー回路、転てつ器の開通方向を決定する転てつ転換指令リレー回路を含み、さらに自動進路制御機能、ＣＴＣ（列車集中制御装置）制御および表示に関する機能、転てつ器を順序転換させる機能、始業時の一斉試引きを行う機能、案内放送や案内表示を行う機能、あるいはトラブルレコーダ機能等をそれぞれ実現するための回路を含む。これら回路は、いずれも、列車運行状態での信号機１８あるいは転てつ器２０の動作には直接的には影響しない。例えば、所望の進路選別が行われない状態であったとしても、実際の進路確保のための信号機１８あるいは転てつ器２０の動作はその後段のバイタル回路１６によって制御されるため、列車運行の安全性には影響しない。また、列車が運行されていない場合に信号機１８や転てつ器２０を動作させる回路については、これをノンバイタル回路１４として構成することができる。
【００１７】
特に、ノンバイタル回路１４に転てつ器の順序転換機能を持たせることによって得られる効果は大きい。複数の転てつ器を一斉に動作させると消費電力が大きくなるため、複数の転てつ器の転換をタイミングをずらして行うことが考えられる。しかし、これを実行させるための回路を信号リレーによって構成すると、その回路、およびそれにともなう配線ケーブルの設置スペースが大きくなるとともに、回路設置およびケーブル配線にかかる手間および費用が増大してしまうという問題があった。本実施形態のように、転てつ器の順序転換機能をＰＬＣを含むノンバイタル回路１４に持たせることで、この問題を解消することができる。
【００１８】
ノンバイタル回路１４に含まれるＰＬＣ１３は、シーケンス・プログラムに従ってサイクリック・スキャン方式でノンバイタル回路１４の信号処理にかかる演算処理を行う演算部（例えばＣＰＵ等；図示せず）と、そのシーケンス・プログラムおよび演算処理で利用されるデータを保持する記憶部（例えばＲＯＭ、ＲＡＭ等；図示せず）と、入力側の機器（例えば制御盤１２、情報処理端末２４、バイタル回路１６［より詳しくはその内部の信号リレー］等）からの入力情報を処理可能な形態で演算部に入力するための入力側インタフェース（図示せず）と、出力側の機器（例えば制御盤１２、情報処理端末２４、バイタル回路１６の上流側の回路等）において処理可能な形態で出力情報を出力するための出力側インタフェース（図示せず）と、を含む。
【００１９】
ここで、図２および図３を参照して、ＰＬＣ１３における信号処理の一例について説明する。図２は、ＰＬＣ１３に構成されたシーケンス回路の一例を示すラダー図、また図３は、制御盤１２の図２のラダー図に関する部分を示す図である。図２では、平行な一対の縦線は動作時閉の（コイル通電時に構成される）接点を示し、平行な一対の縦線とその間の斜線は落下時閉の（コイル非通電時に構成される）接点を示している。また図３の制御盤１２は、押しボタン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）、表示灯（３２ａ，３２ｂ；例えばＬＥＤ）などを含み、所定区間の線路の状況を示している。
【００２０】
図２のラダー図の上段は、図３の押しボタン３０ａ，３０ｂの操作および押しボタン３０ａに内蔵される表示灯の出力に関わるシーケンス回路を示す。押しボタン３０ａ，３０ｂの操作を示す情報等、制御盤１２の操作情報は、ＰＬＣ１３の入力側インタフェースを介して演算部に入力される。また、ＰＬＣ１３の演算部によって生成された、表示灯の表示出力指令を示す情報等の制御盤１２の制御情報は、ＰＬＣ１３の出力側インタフェースを介して制御盤１２出力される。この図において、押しボタン３０ａの表示灯の表示出力は「p5LS」（上段右端）、押しボタン３０ａの押圧操作により閉じるまたは開く接点は「pP#5L」、取り消し用の押しボタン３０ｂの押圧操作により閉じる接点は「pCA」として示されている。また、「p5LTPR」、「p5LOTPR」、および「p下り連続Ｒ」は、軌道区間（5LT,5LOT；図３）における列車の有無によって開閉する接点（p5LTPR,p5LOTPR）を含む自動リセット機能用の接点である。なお、左側から三列目の接点「p5LS」は、表示出力「p5LS」を自己保持するための接点である。
【００２１】
図２の上段からわかるように、p5LSの表示出力は、p5LTPRの左側から上段右端のp5LSまでが閉じた通電経路となったときに行われる。より詳しくは、最も左側の列の自動リセット機能用の接点（p5LTPR、p5LOTPR、およびp下り連続R）のうち少なくとも一つが閉じ、かつ左から二列目の押しボタンの接点（pP#5LおよびpCA）のうち少なくとも一つが閉じ、かつ左から三列目の押しボタンの接点（pP#5Lおよびp5LS）のうち少なくとも一つが閉じたときに、p5LSの表示出力が行われる。すなわち、これら接点は、p5LSにおいて表示出力が行われるための前提条件を示している。ＰＬＣ１３では、ノンバイタル回路１４に含まれる各回路が、この例のようなシーケンス回路として構成されている。このため、信号リレーによって構成されていた従来の継電連動装置に比して装置が小型化されるとともに、従来の電子連動装置に比して信号処理が高速化される。
【００２２】
ＰＬＣ１３を用いることによるもう一つの利点として、通電経路の追跡が容易であるという点がある。これはＰＬＣ１３では各リレーの開閉によって回路の通電状態を容易に把握できるからである。これについて再び図２を参照して説明すると、この図２において、太い線は通電状態にある経路を、また細い線は通電されていない経路を示す。この例では、通電経路と非通電経路との境界が左から四段目のリレーとなっている。
【００２３】
また、図２に示すようなラダー図（通電経路と非通電経路とを区別した表示を含む）を、情報処理端末２４において表示出力することができる。この場合、情報処理端末２４は、ＰＬＣ１３からその回路構成および各リレーの開閉状態（または通電経路）を示す情報を受け取り、これをディスプレイ（図示せず）に表示出力する。これにより、オペレータは、ＰＬＣ１３に構成されたシーケンス回路における各接点の開閉状態を容易に確認することができる。
【００２４】
再度図１を参照し、ノンバイタル回路１４に含まれるＰＬＣ１３には、さらに、バイタル回路１６の少なくとも一部と同じ回路構成を有し、バイタル回路１６内の信号リレーの実際の動作状態に基づいてバイタル回路１６の動作状態を模擬的に再現する模擬回路３４が構成される。この模擬回路３４は、図２と同様のシーケンス回路として構成され、さらに情報処理端末２４においてその回路構成および通電経路が表示可能とされるため、バイタル回路１６についても、より迅速に故障部位の特定を行うことができるようになる。なお、このとき、バイタル回路１６の信号リレーは並列に複数の接点を備え、そのうち一つの接点の開閉状態を示す信号（例えば電圧信号）が模擬回路３４に入力されることで、模擬回路３４内で対応するリレーを開閉させることができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、ノンバイタル回路をＰＬＣによって構成したため、この部分を信号リレーとして備えていた従来の継電連動装置に比してより小型な連動装置が得られる。また、信号リレー数の削減とともに配線の本数も減らすことができるため、連動装置の保守にかかる手間および費用が軽減されるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態にかかる連動装置のブロック図である。
【図２】  本発明の実施形態にかかる連動装置のプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）に構成されるシーケンス回路の一例を示す図である。
【図３】  図２のシーケンス回路に対応する制御盤の一部を例示する図である。
【符号の説明】
１０  連動装置、１２  制御盤、１３  プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、１４  ノンバイタル回路、１６  バイタル回路、１８  信号機、２０  転てつ器、２４  情報処理端末、３４  模擬回路。
【図１】
0004005804.tif 000002
【図２】
0004005804.tif 000003
【図３】
0004005804.tif 000004