(57)【要約】【課題】鉄道における非常報知灯の不点故障を容易に検知する。【解決手段】非常報知灯故障検知装置１は、報知灯回路４に接続される。報知灯回路４は、非常報知灯２を有する。非常報知灯故障検知装置１は、信号発生器１１と、測定部１２とを備える。信号発生器１１は、非常報知灯２を点灯しない検定信号Ｓを報知灯回路４に出力する。測定部１２は、検定信号Ｓに対する応答信号Ｒを測定する。検定信号Ｓは、複数の測定周波数の正弦波が重畳された電気信号である。測定部１２は、各測定周波数ごとの応答信号Ｒの振幅及び位相を出力する。これにより、列車の運転に影響を与えずに、非常報知灯の不点故障が検知することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駅に設けられた非常ボタンの操作によって点灯する非常報知灯の不点故障を検知するための非常報知灯故障検知装置であって、
非常報知灯を有する報知灯回路に接続され、
前記非常報知灯を点灯しない検定信号を前記報知灯回路に出力する信号発生器と、
前記検定信号に対する応答信号を測定する測定部とを備え、
前記検定信号は、複数の測定周波数の正弦波が重畳された電気信号であり、
前記測定部は、前記各測定周波数ごとの前記応答信号の振幅及び位相を出力することを特徴とする非常報知灯故障検知装置。
【請求項２】
前記測定部は、前記応答信号を周波数帯域を制限して取得するフィルタと、入力をフーリエ変換して前記各測定周波数ごとの振幅及び位相を出力するフーリエ変換部とを有することを特徴とする請求項１に記載の非常報知灯故障検知装置。
【請求項３】
前記非常報知灯の不点故障の有無を判定する判定部を備え、
前記判定部は、前記各測定周波数ごとの、検定信号の振幅及び位相と、応答信号の振幅及び位相とから、検定信号に対する応答信号のゲイン及び位相差を算出し、前記ゲイン及び位相差の少なくとも一方に基づいて、不点故障の有無を判定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の非常報知灯故障検知装置。
【請求項４】
前記判定部は、報知灯回路の固有周波数における前記位相差が、一定期間以上、所定の角度以上のとき、前記報知灯回路の配線が短絡していると判定することを特徴とする請求項３に記載の非常報知灯故障検知装置。
【請求項５】
前記判定部は、所定の周波数帯域における前記ゲインが、一定期間以上、所定の閾値より大きいとき、前記報知灯回路の配線が開放していると判定することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の非常報知灯故障検知装置。
【請求項６】
前記判定部は、前記検定信号に対する応答信号のゲインの正常値が記憶された記憶部を有し、特定の周波数帯域において、測定した前記ゲインと前記正常値との差が、一定期間以上、所定の値より大きいとき、前記非常報知灯が故障していると判定することを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載の非常報知灯故障検知装置。
【請求項７】
前記判定部が判定した不点故障の有無を表示する表示部を有することを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか一項に記載の非常報知灯故障検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道における非常報知灯の不点故障を検知するための非常報知灯故障検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道において、列車を緊急に抑止するための非常ボタンが設けられた駅がある（例えば、特許文献１参照）。非常ボタンは、非常時に駅員又は旅客によって押されるものであり、駅のプラットホームの各番線の上屋柱及び照明柱等に設置される。特許文献１に記載されている非常ボタン（列車非常停止スイッチ）は、ＡＴＣ（自動列車制御装置）に信号を送り、ＡＴＣの停止信号によって列車を抑止する。
【０００３】
在来線は、ＡＴＣが導入されていない線区が多い。図８に示されるように、ＡＴＣが導入されていない線区の駅に非常ボタンを設ける場合、非常ボタン３の操作によって点灯する非常報知灯２が設けられる。非常報知灯２は、駅構内における場内信号機の信号柱及びプラットホームの手前等に設置される。非常ボタン３が押されると、非常報知灯２が点灯する。列車乗務員は、非常報知灯２の点灯を視認したとき、列車を緊急に抑止する。
【０００４】
しかしながら、非常報知灯２は、常時消灯しているため、点灯しない故障（不点故障）を容易に検知できない。非常ボタン３を押して非常報知灯２の点灯を確認する検査は、列車の運転に影響を与えるおそれ等があり、容易に実施できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２９７１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するものであり、非常報知灯の不点故障を容易に検知することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の非常報知灯故障検知装置は、駅に設けられた非常ボタンの操作によって点灯する非常報知灯の不点故障を検知するためのものであって、非常報知灯を有する報知灯回路に接続され、前記非常報知灯を点灯しない検定信号を前記報知灯回路に出力する信号発生器と、前記検定信号に対する応答信号を測定する測定部とを備え、前記検定信号は、複数の測定周波数の正弦波が重畳された電気信号であり、前記測定部は、前記各測定周波数ごとの前記応答信号の振幅及び位相を出力することを特徴とする。
【０００８】
この非常報知灯故障検知装置において、前記測定部は、前記応答信号を周波数帯域を制限して取得するフィルタと、入力をフーリエ変換して前記各測定周波数ごとの振幅及び位相を出力するフーリエ変換部とを有することが好ましい。
【０００９】
この非常報知灯故障検知装置において、前記非常報知灯の不点故障の有無を判定する判定部を備え、前記判定部は、前記各測定周波数ごとの、検定信号の振幅及び位相と、応答信号の振幅及び位相とから、検定信号に対する応答信号のゲイン及び位相差を算出し、前記ゲイン及び位相差の少なくとも一方に基づいて、不点故障の有無を判定することが好ましい。
【００１０】
この非常報知灯故障検知装置において、前記判定部は、報知灯回路の固有周波数における前記位相差が、一定期間以上、所定の角度以上のとき、前記報知灯回路の配線が短絡していると判定することが好ましい。
【００１１】
この非常報知灯故障検知装置において、前記判定部は、所定の周波数帯域における前記ゲインが、一定期間以上、所定の閾値より大きいとき、前記報知灯回路の配線が開放していると判定することが好ましい。
【００１２】
この非常報知灯故障検知装置において、前記判定部は、前記検定信号に対する応答信号のゲインの正常値が記憶された記憶部を有し、特定の周波数帯域において、測定した前記ゲインと前記正常値との差が、一定期間以上、所定の値より大きいとき、前記非常報知灯が故障していると判定することが好ましい。
【００１３】
この非常報知灯故障検知装置において、前記判定部が判定した不点故障の有無を表示する表示部を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の非常報知灯故障検知装置によれば、非常報知灯を点灯しない検定信号が報知灯回路に出力されるので、列車の運転に影響を与えずに、容易に非常報知灯の不点故障を検知することができる。非常報知灯故障検知装置が報知灯回路に接続されるので、報知灯回路自体を改造する必要は無く、容易に非常報知灯の不点故障を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る非常報知灯故障検知装置のブロック構成図及び非常報知灯を点灯する回路の回路構成図。
【図２】同装置の斜視図。
【図３】同装置が出力する検定信号の波形を例示する図。
【図４】報知灯回路が正常なときに同装置が取得する応答信号の検定信号に対するゲイン及び位相差を例示する図。
【図５】報知灯回路の配線が短絡しているときに同装置が取得する応答信号の検定信号に対するゲイン及び位相差を例示する図。
【図６】報知灯回路の配線が開放しているときに同装置が取得する応答信号の検定信号に対するゲイン及び位相差を例示する図。
【図７】非常報知灯が１灯故障しているときに同装置が取得する応答信号の検定信号に対するゲイン及び位相差を例示する図。
【図８】従来の非常報知灯を点灯する回路の回路構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の一実施形態に係る非常報知灯故障検知装置を図１乃至図３を参照して説明する。図１に示されるように、非常報知灯故障検知装置１は、非常報知灯２の不点故障を検知するためのものである。非常報知灯２は、駅に設けられた非常ボタン３の操作によって点灯する。非常報知灯故障検知装置１は、報知灯回路４に接続される。報知灯回路４は、非常報知灯２を有する。非常報知灯故障検知装置１は、信号発生器１１と、測定部１２とを備える。信号発生器１１は、非常報知灯２を点灯しない検定信号Ｓを報知灯回路４に出力する。測定部１２は、検定信号Ｓに対する応答信号Ｒを測定する。
【００１７】
検定信号Ｓは、複数の測定周波数の正弦波が重畳された電気信号である。測定部１２は、各測定周波数ごとの応答信号Ｒの振幅ＡＲ及び位相θＲを出力する。
【００１８】
測定部１２は、フィルタ１２１と、フーリエ変換部１２２とを有する。フィルタ１２１は、応答信号Ｒを周波数帯域を制限して取得する。フーリエ変換部１２２は、フィルタ１２１からの入力をフーリエ変換して各測定周波数ごとの振幅ＡＲ及び位相θＲを出力する。
【００１９】
非常報知灯故障検知装置１は、信号発生器１１及び測定部１２以外に、判定部１３と、表示部１４と、入出力インタフェース１５とを有する。判定部１３は、記憶部１３１を有する。記憶部１３１は、判定部１３が参照するパラメータ等が記憶される。判定部１３は、非常報知灯２の不点故障の有無を判定する。この判定部１３は、検定信号Ｓに対する応答信号ＲのゲインＧ及び位相差θに基づいて、不点故障の有無を判定する。
【００２０】
表示部１４は、判定部１３が判定した不点故障の有無を表示する。
【００２１】
入出力インタフェース１５は、非常報知灯故障検知装置１のデータ等を入出力するためのものである。
【００２２】
各構成をさらに詳述する。駅には、複数の非常ボタン３が設けられる。非常ボタン回路５は、それら複数の非常ボタン３を有し、常時通電されている。各非常ボタン３は、筐体の前面にボタンが配置され、筐体内に電気接点を有する。いずれかの非常ボタン３のボタンが押された場合、電気接点が開き、非常ボタン回路５の電流が遮断される。非常ボタン回路５の電流が遮断されると、点灯装置６は、内部の継電器（リレー）のコイルが消磁し、継電器の接点が動いて（重力によって接点が落下）、報知灯回路４を加圧する。報知灯回路４の加圧によって、非常報知灯２が点灯する。
【００２３】
このように、非常ボタン回路５は、常時通電され、継電器を用いてフェールセーフに構成される。非常報知灯２及び報知灯回路４は、通常時に無加圧であるので、非常報知灯２の不点故障を検知する必要性が生じる。
【００２４】
図２に示されるように、本実施形態の非常報知灯故障検知装置１は、筐体１０に収容され、筐体１０の表面に、表示部１４としての複数のランプ、入出力インタフェース１５のコネクタ、及び、電源ランプ１６等が配置される。
【００２５】
非常報知灯故障検知装置１の信号発生器１１は、図３に示されるような検定信号Ｓを発生する。図３において、横軸は時間軸、縦軸は信号の大きさである。信号発生器１１は、複数の測定周波数の正弦波を生成して重畳することによって、検定信号Ｓを発生している。測定周波数は、例えば、１５０Ｈｚ〜３７５０Ｈｚの１５０Ｈｚ間隔である。測定周波数は、これに限定されない。
【００２６】
検定信号Ｓは、報知灯回路４に出力されたときに非常報知灯２を点灯しない電力の大きさとされる。なお、検定信号Ｓが非常報知灯２を点灯しないとは、非常報知灯２が消灯していると認識できればよく、非常報知灯２が放射する光のエネルギーを完全に０にする必要はない。
【００２７】
非常報知灯故障検知装置１から報知灯回路４に出力された検定信号Ｓは、報知灯回路４を伝播し、インピーダンスが不均一な箇所で一部又は全部が反射され、応答信号Ｒとして非常報知灯故障検知装置１に戻ってくる（図１参照）。例えば、報知灯回路４が完全に短絡した場合、検定信号Ｓは、短絡箇所において逆位相で反射される。報知灯回路４が完全に開放した場合、検定信号Ｓは、開放箇所において同位相で反射される。応答信号Ｒは、非常報知灯故障検知装置１の測定部１２によって取得される。
【００２８】
検定信号Ｓと、応答信号Ｒは、ハイブリッド回路１７によって分離される。ハイブリッド回路は、２線−４線変換回路とも呼ばれ、送信する信号と受信する信号に別々の回線を用いる４線式伝送路と、同じ回線を用いる２線式伝送路とを結合する回路である。ハイブリッド回路１７の２線側が報知灯回路４に接続される。
【００２９】
測定部１２のフィルタ１２１は、例えば、ローパスフィルタであり、測定周波数より高い周波数成分をカットする。フィルタ１２１は、測定周波数より低い周波数成分もカットするバンドパスフィルタであってもよい。応答信号Ｒにおける測定周波数の周波数帯域成分が、フィルタ１２１を通過し、測定部１２のフーリエ変換部１２２に入力される。
【００３０】
フーリエ変換部１２２は、高速フーリエ変換によって、応答信号Ｒを時間領域から周波数領域に変換する。この変換によって、各測定周波数ごとの応答信号Ｒの振幅ＡＲ及び位相θＲが出力される。なお、本実施形態では、測定周波数ごとの振幅ＡＲは、電力の単位で表される。
【００３１】
本発明における故障検知の原理について説明する。非常報知灯２の不点故障の主な故障モードとして、報知灯回路４の配線の絶縁不良等による短絡故障、報知灯回路４の配線の断線や接続不良等による開放故障、及び、非常報知灯２自体の故障がある。これらの故障が発生すると、故障前と比べて、報知灯回路４における故障箇所のインピーダンスが変化する。故障箇所のインピーダンスが変化すると、応答信号Ｒの振幅ＡＲ及び位相θＲの周波数特性が変化する。本発明では、この変化を利用して、非常報知灯２の不点故障を検知する。
【００３２】
本実施形態の非常報知灯故障検知装置１では、判定部１３が、非常報知灯２の不点故障の有無を判定する。なお、判定部１３は省略してもよい。判定部１３を省略する場合、例えば、各測定周波数ごとの、検定信号Ｓ及び応答信号Ｒの振幅ＡＳ、ＡＲ及び位相θＳ、θＲを入出力インタフェース１５から出力し、出力された振幅ＡＳ、ＡＲ及び位相θＳ、θＲの周波数特性を、非常報知灯故障検知装置１外部の表示装置に表示する。非常報知灯故障検知装置１のユーザは、その表示を見て、非常報知灯２の不点故障の有無を判断する。
【００３３】
判定部１３は、例えば、マイクロコントローラを有し、マイクロコントローラのメモリに格納された判定プログラムをマイクロコントローラのＣＰＵコアで実行する。フーリエ変換部１２２及び判定部１３を１つのマイクロコントローラで構成してもよい。
【００３４】
非常報知灯故障検知装置１による非常報知灯２の不点故障の検知について説明する。測定部１２は、各測定周波数ごとの、検定信号Ｓの振幅ＡＳ及び位相θＳと、応答信号Ｒの振幅ＡＲ及び位相θＲとを出力する。なお、検定信号Ｓの振幅ＡＳ及び位相θＳの値を固定し、記憶部１３１に記憶しておき、測定部１２による検定信号Ｓの振幅ＡＳ及び位相θＳの出力を省略しても構わない。
【００３５】
判定部１３は、各測定周波数ごとの、検定信号Ｓの振幅ＡＳ及び位相θＳと、応答信号Ｒの振幅ＡＲ及び位相θＲとから、検定信号Ｓに対する応答信号ＲのゲインＧ及び位相差θを算出する。
【００３６】
Ｇ＝１０・ｌｏｇ１０（ＡＲ／ＡＳ）  ［ｄＢ］
【００３７】
θ＝θＲ−θＳ  ［ｄｅｇｒｅｅ（°）］
【００３８】
判定部１３は、ゲインＧ及び位相差θの少なくとも一方に基づいて、不点故障の有無を判定する。
【００３９】
図４は、正常状態、すなわち、非常報知灯２の不点故障が無いときの、検定信号Ｓに対する応答信号ＲのゲインＧ及び位相差θの例を示す。図４において、横軸は周波数［Ｈｚ］、左の縦軸はゲインＧ［ｄＢ］、右の縦軸は位相差θ［ｄｅｇｒｅｅ（°）］である（図５〜図７においても同様）。報知灯回路４は、受動回路であるので、振幅の増幅は無く、減衰のみであるので、ゲインＧ（利得）は、マイナスのデシベル値になる。なお、このようなゲインＧ及び位相差θの周波数特性を示す図（図４〜図７）は、説明のための図であり、非常報知灯故障検知装置１は、このような図を作図する機能を有する必要は無い。
【００４０】
非常報知灯故障検知装置１による短絡故障の検知について説明する。図５は、報知灯回路４の配線が短絡し、非常報知灯２の不点故障が発生したとき、すなわち短絡故障における、検定信号Ｓに対する応答信号ＲのゲインＧ及び位相差θの例を示す。
【００４１】
正常状態では、３ｋＨｚ〜５ｋＨｚにおいて位相差θが小さい（図４参照）。これに対して、短絡故障では、３ｋＨｚ〜５ｋＨｚにおいて位相差θが大きい（図５参照）。報知灯回路４の固有周波数は、予め測定されており、この例では、４ｋＨｚ付近である。
【００４２】
判定部１３は、報知灯回路４の固有周波数における位相差θが、一定期間以上、所定の角度以上のとき、前記報知灯回路の配線が短絡していると判定する。所定の角度は、例えば４５°であり、報知灯回路４ごとに測定等に基づいて予め設定される。ノイズ等に起因する誤判定を防ぐため、判定条件として一定期間の条件を有する。
【００４３】
非常報知灯故障検知装置１による開放故障の検知について説明する。図６は、報知灯回路４の配線が開放し、非常報知灯２の不点故障が発生したとき、すなわち開放故障における、検定信号Ｓに対する応答信号ＲのゲインＧ及び位相差θの例を示す。
【００４４】
正常状態（図４参照）と比べて、開放故障では（図６参照）、８０Ｈｚ以下の周波数帯域において、ゲインＧが大きく、すなわち、減衰量が小さい。これは、報知灯回路４の配線が開放しているとき、開放箇所より遠方が無負荷となるからである。
【００４５】
判定部１３は、所定の周波数帯域におけるゲインＧが、一定期間以上、所定の閾値より大きいとき、報知灯回路４の配線が開放していると判定する。所定の閾値は、報知灯回路４ごとに測定等に基づいて予め設定される。ノイズ等に起因する誤判定を防ぐため、判定条件として一定期間の条件を有する。
【００４６】
非常報知灯故障検知装置１による非常報知灯の故障の検知について説明する。図７は、非常報知灯２が１灯故障し、非常報知灯２の不点故障が発生したとき、すなわち１灯故障における、検定信号Ｓに対する応答信号ＲのゲインＧ及び位相差θの例を示す。
【００４７】
正常状態（図４参照）と比べて、１灯故障では（図７参照）、５ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの周波数帯域において、ゲインＧの正常値との差が大きい。
【００４８】
検定信号に対する応答信号のゲインＧの正常値は、予め記憶部１３１に記憶される。記憶部１３１は、例えば、不揮発性メモリである。判定部１３は、記憶部１３１に記憶されている正常値を参照し、特定の周波数帯域において、測定したゲインＧと正常値との差が、一定期間以上、所定の値より大きいとき、非常報知灯２が故障していると判定する。所定の値は、報知灯回路４ごとに測定等に基づいて予め設定される。なお、複数の非常報知灯２が故障しているときも、特定の周波数帯域において、測定したゲインＧの正常値との差が大きくなり、同様に故障が検知される。ノイズ等に起因する誤判定を防ぐため、判定条件として一定期間の条件を有する。測定したゲインＧは、移動平均値をとってもよく、それにより、誤判定がさらに防止される。
【００４９】
判定部１３が判定した不点故障の有無は、表示部１４に表示される。表示部１４は、正常の場合に点灯するランプと、各故障種別ごとに点灯するランプとを有する。
【００５０】
以上、本実施形態に係る非常報知灯故障検知装置１によれば、非常報知灯２を点灯しない検定信号Ｓが報知灯回路４に出力されるので、列車の運転に影響を与えずに、容易に非常報知灯２の不点故障を検知することができる。非常報知灯故障検知装置１が報知灯回路４に接続されるので、報知灯回路４自体を改造する必要は無く、容易に非常報知灯２の不点故障を検知することができる。
【００５１】
非常報知灯故障検知装置１が非常報知灯２の不点故障の有無を判定する判定部１３を備えることにより、非常報知灯２の不点故障の検知が一層容易になる。
【００５２】
なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、表示部１４は、ランプに限定されず、液晶表示装置等であってもよい。また、非常報知灯故障検知装置１は、検査時のみ報知灯回路４に接続しても、常時接続してもよく、点灯装置６と一体に構成してもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１  非常報知灯故障検知装置
１１  信号発生器
１２  測定部
１２１  フィルタ
１２２  フーリエ変換部
１３  判定部
１３１  記憶部
１４  表示部
２  非常報知灯
３  非常ボタン
４  報知灯回路
ＡＲ  応答信号の振幅
ＡＳ  検定信号の振幅
Ｇ  ゲイン
Ｒ  応答信号
Ｓ  検定信号
θ  位相差
θＲ  応答信号の位相
θＳ  検定信号の位相
【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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