(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行して敷設された第１及び第２の無絶縁軌道回路の境界点に接続され、前記第１の無絶縁軌道回路上に流れる信号波を抽出する抽出回路と、前記第１及び第２の無絶縁軌道回路間に生じる過大な異常電圧を抑制して過大な異常電流を放流する第１の防護デバイスとを有する第１の保安器と、
前記第１の保安器に接続され、前記抽出回路で抽出された前記信号波を、第１のケーブルを介して装置側の自動列車制御用送受信器へ転送する第２の保安器と、
を備えたことを特徴とする無絶縁軌道回路用保安器。
【請求項２】
前記第１の保安器は、
前記第１の無絶縁軌道回路の境界点に接続された前記抽出回路と、
前記抽出回路と前記第２の無絶縁軌道回路との間に接続された前記第１の防護デバイスとにより構成され、
前記第２の保安器は、
前記第１の防護デバイスに接続され、前記抽出回路で抽出された前記信号波を、前記第１のケーブルを介して前記装置側の前記自動列車制御用送受信器へ転送すると共に、前記第１及び第２の無絶縁軌道回路側と前記装置側とのインピーダンスを整合する１段又は並列接続された複数段の変成器を有することを特徴とする請求項１記載の無絶縁軌道回路用保安器。
【請求項３】
前記第１の保安器は、
前記第１及び第２の無絶縁軌道回路の境界点間に接続された前記第１の防護デバイスと、前記第１の無絶縁軌道回路の境界点に接続された前記抽出回路とにより構成され、
前記第２の保安器は、
前記抽出回路と前記第２の無絶縁軌道回路とに接続され、前記抽出回路で抽出された前記信号波を、前記第１のケーブルを介して前記装置側の前記自動列車制御用送受信器へ転送すると共に、前記第１及び第２の無絶縁軌道回路側と前記装置側とのインピーダンスを整合する１段又は並列接続された複数段の変成器を有することを特徴とする請求項１記載の無絶縁軌道回路用保安器。
【請求項４】
請求項１記載の無絶縁軌道回路用保安器は、更に、
前記第１の保安器に接続され、前記第１及び第２の無絶縁軌道回路に流れる電車電流の差及び送受信される自動列車制御電流を検知してこの検知電流を電圧変換し、第２のケーブルを介してモニタ装置へ送出する変流器を有する第３の保安器、
を備えたことを特徴とする無絶縁軌道回路用保安器。
【請求項５】
前記第１の保安器は、
前記第１の無絶縁軌道回路の境界点に接続された前記抽出回路と、
前記抽出回路と前記第２の無絶縁軌道回路との間に接続された前記第１の防護デバイスとにより構成され、
前記第３の保安器における前記変流器は、
前記第１の防護デバイスに接続された１次巻線と、
前記１次巻線に対応する２次巻線とを有し、
前記第２の保安器は、
前記変流器の前記１次巻線を介して前記第１の防護デバイスに接続され、前記抽出回路で抽出された前記信号波を、前記第１のケーブルを介して前記装置側の前記自動列車制御用送受信器へ転送すると共に、前記第１及び第２の無絶縁軌道回路側と前記装置側とのインピーダンスを整合する１段又は並列接続された複数段の変成器を有することを特徴とする請求項４記載の無絶縁軌道回路用保安器。
【請求項６】
前記第１の保安器は、
前記第１及び第２の無絶縁軌道回路の境界点間に接続された前記第１の防護デバイスと、前記第１の無絶縁軌道回路の境界点に接続された前記抽出回路とにより構成され、
前記第３の保安器における前記変流器は、
前記抽出回路と前記第２の無絶縁軌道回路とに接続された１次巻線と、
前記１次巻線に対応する２次巻線とを有し、
前記第２の保安器は、
前記変流器の前記１次巻線を介して前記抽出回路と前記第２の無絶縁軌道回路とに接続され、前記抽出回路で抽出された前記信号波を、前記第１のケーブルを介して前記装置側の前記自動列車制御用送受信器へ転送すると共に、前記第１及び第２の無絶縁軌道回路側と前記装置側とのインピーダンスを整合する１段又は並列接続された複数段の変成器を有することを特徴とする請求項４記載の無絶縁軌道回路用保安器。
【請求項７】
前記第１の保安器は、
前記第１の無絶縁軌道回路の境界点に接続された前記抽出回路と、
前記第３の保安器における前記変流器の１次巻線を介して、前記抽出回路と前記第２の無絶縁軌道回路との間に接続された前記第１の防護デバイスとにより構成され、
前記第３の保安器における前記変流器は、
前記１次巻線と、前記１次巻線に対応する２次巻線とを有し、
前記第２の保安器は、
前記第１の防護デバイスに接続され、前記抽出回路で抽出された前記信号波を、前記第１のケーブルを介して前記装置側の前記自動列車制御用送受信器へ転送すると共に、前記第１及び第２の無絶縁軌道回路側と前記装置側とのインピーダンスを整合する１段又は並列接続された複数段の変成器を有することを特徴とする請求項４記載の無絶縁軌道回路用保安器。
【請求項８】
前記抽出回路は、
コンデンサ及びコイルが直列接続されたＬＣ共振子により構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の無絶縁軌道回路用保安器。
【請求項９】
前記第１の防護デバイスは、
直列接続された複数の避雷管により構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の無絶縁軌道回路用保安器。
【請求項１０】
前記第２の保安器は、
前記変成器の２次巻線に並列接続された第２の防護デバイスを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の無絶縁軌道回路用保安器。
【請求項１１】
前記第２の防護デバイスは、
避雷管により構成されていることを特徴とする請求項１０記載の無絶縁軌道回路用保安器。
【請求項１２】
前記第３の保安器は、
前記変流器の２次巻線に並列接続された第３の防護デバイスを有することを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の無絶縁軌道回路用保安器。
【請求項１３】
前記第３の防護デバイスは、
避雷管により構成されていることを特徴とする請求項１２記載の無絶縁軌道回路用保安器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新幹線等のような無絶縁軌道回路に接続される無絶縁軌道回路用保安器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、在来線等の低速列車では、地上に信号機を設けて運転手が信号を確認しながら手動で速度を制御する方法等が採用されている。これに対し、新幹線等の高速列車では、危険を防止して安全を確保するために、信号を運転台に表示する車内信号方式と、ブレーキ制御等を自動的に行う自動列車制御装置（Automatic  Train  Control、以下「ＡＴＣ装置」という。）とが採用されている。ＡＴＣ装置は、例えば、次の（１）〜（３）のような機能を有している。
【０００３】
（１）車内信号現示機能
先行列車との間隔及び線路の条件等に応じて列車の許容運転速度を示す信号を連続して運転台に現示する。
【０００４】
（２）自動減速制御機能
信号の指示する速度と列車速度とを常に比較し、列車速度が信号の指示する速度以上になれば自動的にブレーキを動作させて減速させ、所定の速度以下になるとブレーキを緩解する。
【０００５】
（３）駅停車時等の減速制御機能
分岐器への接近、停車場への進入等に応じ、自動的に減速、停止制御を行う。
ＡＴＣ装置は、列車の有無を検知し、そのデータを基に列車間隔、線路条件や前方進路の状態を連動装置を通して知り、その結果によって必要な許容速度信号を列車へ伝達する地上装置と、それらの信号を解読して車両の速度制御を行う車上装置とから構成されている。地上装置は、軌道回路、及び送受信器等で構成され、ＡＴＣ信号電流をレールに流す軌道回路方式が用いられている。軌道回路には、有絶縁軌道回路と無絶縁軌道回路とがある。
【０００６】
有絶縁軌道回路は、例えば、送受信器によって列車の検知とＡＴＣ信号の伝送が同時に行われている。隣接軌道回路との境界には、レール絶縁継目とインピーダンスボンドが設けられている。インピーダンスボンドは、信号電流は流さずに、車両から変電所に帰る帰線電流を流す機能を有している。各インピーダンスボンドには、保安装置及び変圧器がそれぞれ接続されている。複数の保安装置及び変圧器は、遠隔に集中設置されたＡＴＣ送受信器に、ケーブルにより接続されている。
【０００７】
有絶縁軌道回路において、軌道回路に列車がない場合は、電源側から送られた信号電流は反対側の受電端まで流れ、軌道継電器を励磁している。この状態が「列車なし」の状態で、列車がこの区間に進入すると車輪・車軸によって左右レールが短絡されるため信号電流は軌道継電器まで流れず、消磁する。この状態が「列車あり」の状態で、継電器が動作しない場合は前方に列車があるものとして、後方には所定周波数の信号を送信する。この方法では、列車検知用と信号用の電流を共通にでき、更に、レールが折損した場合には消磁されるので「列車あり」となって安全側に働くという利点があるが、レール絶縁継目が必要で保守、強度上の弱点になり易いという欠点がある。
【０００８】
このような有絶縁軌道回路の技術が下記の特許文献１に記載され、更に、有絶縁軌道回路用地上受信装置及び列車制御装置の技術が下記の特許文献３に記載されている。
【０００９】
これに対し、無絶縁軌道回路は、インピーダンスボンドやレール絶縁物等がなくなるため、経費節減とメンテナンスを簡素化できるという利点がある。ところが、下記の特許文献２に記載されているように、軌道回路の境界に信号を阻止する機能がないため、隣接区間に送信した信号が流入し、その区間の信号との混信が生じる。そのため、常時送信が必要な列車検知信号と、列車が軌道回路に進入して在線している時だけその軌道回路に送信が必要なＡＴＣ信号とを、切り替えて軌道回路に流す等の工夫をしている。
【００１０】
【特許文献１】特開平９−２２７０号公報
【特許文献２】特開平９−３０１１７３号公報
【特許文献３】特開２００２−３３７６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来技術として、有絶縁軌道回路用保安器は存在するが、無絶縁軌道回路用保安器としては適切なものが無かった。
【００１２】
無絶縁軌道回路用保安器としては、例えば、次のような責務がある。
列車在線検知や列車との情報送受信に使用する軌道回路は、レールを電車電流のための電気回路の帰線に使用しているため、列車運行時には列車在線検知や列車との情報送受信に使用する正規の信号波以外に電車電流の影響等で、電車電流基本波や高調波等の各種ノイズが多く混入されている。このため、一定の許容値以上のノイズが混入した場合には、遠隔に集中設置されるＡＴＣ送受信器等へ接続されるケーブル側に、異常電圧や異常電流が流れ込まないように無絶縁軌道回路用保安器でノイズをブロックする責務がある。一方、一定の許容値以下のノイズが混入した場合には、無絶縁軌道回路用保安器は保護動作を行わないで、正規の信号の送受信を正常に行う責務がある。
【００１３】
無絶縁軌道回路用保安器には、このような責務があるため、従来の有絶縁軌道回路用保安器の技術をそのまま適用することができず、ケーブル側の焼損を的確に防止することができる信頼性の高い無絶縁軌道回路用保安器を実現することが困難であった。
【００１４】
又、前述の通り、有絶縁軌道回路には、レールと保安器との間にインピーダンスボンドが設けられている。そのため、地絡事故の際にレール側から信号ケーブル側へ侵入する異常電流は、その大部分がインピーダンスボンドによって抑制されることとなり、従って、インピーダンスボンドの後段に配設する保安器は、電流耐量については所定の性能を有していれば良く、特段の高性能を有する必要はなかった。例えば、地絡事故の際には、レール側から信号ケーブル側に向かって１００００Ａ程度の異常電流が生じる場合があるが、異常電流の大部分はインピーダンスボンドによって抑制されることとなるので、保安器は５００Ａ程度の電流耐量を有していれば良かった。
【００１５】
他方、前述の通り、無絶縁軌道回路にはインピーダンスボンドが設けられていない。そのため、例えば、地絡事故によりレール側から信号ケーブル側に向かって１００００Ａ程度の異常電流が生じた場合、５０００Ａ程度（２分の１程度）の大きな異常電流が保安器に向かって侵入してくる可能性がある。ここで、この問題に対する一方策として、保安器自体や付随構成要素であるインダクタンス及びキャパシタンス等に関し、電流耐量が高性能なもの（例えば５０００Ａ程度のもの）をそれぞれ適用することが考えられる。しかしながら、電流耐量が高性能なものをそれぞれ適用するとなると、保安器が全体として非常に大型になり、製作費用も大幅にアップするという弊害が生じる。また、保安器全体が大型となるため、広い設置スペースを確保しなければならないという問題も生じる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の目的は、構造が比較的簡単で、小型で、メンテナンスが容易な、ケーブル側の焼損を的確に防止することができる信頼性の高い無絶縁軌道回路用保安器を提供することにある。
【００１７】
前記目的を達成するために、第１の発明の無絶縁軌道回路用保安器は、第１及び第２の保安器を備えたことを特徴とする。ここで、前記第１の保安器は、平行して敷設された第１及び第２の無絶縁軌道回路の境界点に接続され、前記第１の無絶縁軌道回路上に流れる信号波を抽出する抽出回路と、前記第１及び第２の無絶縁軌道回路間に生じる過大な異常電圧を抑制して過大な異常電流を放流する第１の防護デバイスとを有している。更に、前記第２の保安器は、前記第１の保安器に接続され、前記抽出回路で抽出された前記信号波を、第１のケーブルを介して装置側のＡＴＣ用送受信器へ転送するものである。
【００１８】
又、第２の発明の無絶縁軌道回路用保安器は、前記第１の発明の無絶縁軌道回路用保安器に、第３の保安器を設けている。ここで、前記第３の保安器は、前記第１の保安器に接続され、前記第１及び第２の無絶縁軌道回路に流れる電車電流の差及び送受信されるＡＴＣ電流を検知してこの検知電流を電圧変換し、第２のケーブルを介してモニタ装置へ送出する変流器を有している。
【発明の効果】
【００１９】
第１及び第２の発明によれば、無絶縁軌道回路の境界点側の第１の保安器内に設けた第１の防護デバイスにより、き電系事故時の異常電流や異常電圧を放流、抑制することによって、第２及び第３の保安器を保護でき、この結果、これらの第２及び第３の保安器に接続された第１及び第２のケーブル側の焼損を的確に防止することができる。従って、構造が比較的簡単で、小型で、メンテナンスが容易な、ケーブル側の焼損を的確に防止することができる信頼性の高い無絶縁軌道回路用保安器を実現でき、無絶縁起動回路を用いた列車の安定、安全輸送に貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。但し、以下の図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
【００２１】
（実施例１の構成）
図１は、本発明の実施例１を示す無絶縁軌道回路用保安器の概略の構成図である。
この無絶縁軌道回路用保安器は、列車ＴＲが通過する２本の平行なレールからなる第１、第２の無絶縁軌道回路１−ｉ，２−ｊ（但し、ｉ＝１〜ｎ、ｊ＝１〜ｎ、ｎは複数）の境界点毎に接続された第１及び第２の保安器１０，２０によりそれぞれ構成されている。第１及び第２の保安器１０，２０の内、第１の保安器１０は、２対の入出力端子１１−１，１１−２及び入出力端子１４−１，１４−２を有し、その一方の対の入出力端子１１−１，１１−２が、第１、第２の軌道回路１−ｉ，２−ｊの境界点に対して電気的に接続され、他方の対の入出力端子１４−１，１４−２に、第２の保安器２０が電気的に接続されている。
【００２２】
即ち、第１の保安器１０は、第１の無絶縁軌道回路（以下単に「第１の軌道回路」という。）１−ｉの境界点に接続された入出力端子１１−１と、第２の無絶縁軌道回路（以下単に「第２の軌道回路」という。）２−ｊの境界点に接続された入出力端子１１−２とを有し、その入出力端子１１−１に、抽出回路（例えば、ＬＣ共振子）１２を介して、入出力端子１４−１が接続され、その入出力端子１１−２に、入出力端子１４−２が接続されている。入出力端子１４−１と入出力端子１４−２との間には、放電ギャップ等を有する第１の防護デバイス１３が接続されている。
【００２３】
ＬＣ共振子１２は、列車在線検知や列車ＴＲとの情報送受信に使用する信号波周波数に共振して、信号波を選択すると共に、必要以外の波は除去、減衰させるものであり、コンデンサ１２ａ及びコイル１２ｂの直列回路により構成されている。このＬＣ共振子１２の内部配線は例えば２ｓｑ程度であり、耐電圧は例えば交流（ＡＣ）５ＫＶ／１分間程度である。第１の防護デバイス１３は、例えば、放電ギャップを有する２個の避雷管（これは「アレスタ」とも言われる。）１３ａ，１３ｂの直列回路により構成され、電車動力電源に使用するき電系統の地絡事故時や軌道回路（レール）破断時に発生する第１及び第２の軌道回路１−ｉ，２−ｊ間の過大な異常電圧を抑制し、過大な異常電流を放流することによって、第２の保安器２０側へ異常電圧や異常電流が侵入しないようにブロックする機能を有している。この防護デバイス１３の耐電圧は、例えば、ＡＣ５ＫＶ／１分間程度である。このような防護デバイス１３を有する第１の保安器１０は、特に第１及び第２の軌道回路１−ｉ，２−ｊの境界点に近い側の保護装置であり、異常電圧や異常電流の影響を受けやすい位置にあるため、例えば、５０Ｈｚ１００００Ａ以上の放電が可能な高電流耐量の避雷管１３ａ，１３ｂを２個直列に接続して高信頼性を確保している。
【００２４】
第２の保安器２０は、２対の入出力端子２１−１，２１−２及び入出力端子２４−１，２４−２と、整合用変成器２２と、第２の防護デバイス（例えば、放電ギャップを有する避雷管）２３とにより構成されている。入出力端子２１−１，２１−２は、第１の保安器１０の入出力端子１４−１,１４−２にそれぞれ接続されている。この入出力端子２１−１及び２１−２間には、整合用変成器２２の１次巻線が接続され、この整合用変形器２２の２次巻線に対して並列に避雷管２３が接続されると共に、その２次巻線の両端に入出力端子２４−１，２４−２が接続されている。入出力端子２４−１，２４−２は、第１のケーブル２５−１，２５−２を介して、ＡＴＣ送受信器２６に接続されている。
【００２５】
整合用変成器２２は、第１、第２の軌道回路１−ｉ，２−ｊ側のインピーダンスと第１のケーブル２５−１，２５−２側のインピーダンスとの整合を行い、列車在線検知や列車ＴＲとの情報送受信に使用する信号波の減衰を最小限にするものである。この整合用変成器２２の保護機能としては、第１のケーブル２５−１，２５−２側と第１、第２の軌道回路１−ｉ，２−ｊ側及び大地間の耐電圧を、電車動力電源のき電系統事故時に発生する異常電圧以上に確保して、第１のケーブル２５−１，２５−２側の大地間の耐圧破壊による焼損を防止することと、防護デバイス１３で保護できなかった第１、第２の軌道回路１−ｉ，２−ｊ間の一定値以下の異常電流に耐えられる配線を使用することで、整合用変成器２２が容易に破壊しない構造になっている。この整合用変成器２２の耐圧は、例えば、ＡＣ５ＫＶ／１分間程度である。整合用変成器２２の２次巻線に対して並列に接続された避雷管２３は、第１のケーブル２５−１，２５−２側に侵入するノイズの最終段の保護を行っている。
【００２６】
（実施例１の動作）
第１の軌道回路１−ｉ及び第２の軌道回路２−ｊの境界点には、電流差が許容値（例えば、約１００Ａ程度）以下のほぼ等しい電車電流が流れている。この電車電流には、列車在線検知や列車ＴＲとの情報送受信に使用する信号波も含まれている。ＬＣ共振子１２は、その信号波周波数に共振してＡＴＣに必要な信号波を選択する。選択された信号波は、整合用変成器２２、及びケーブル２５−１，２５−２を介してＡＴＣ送受信器２６へ送られ、自動的に列車ＴＲの速度制御や減速、停止制御等が行われる。
【００２７】
電車動力電源に使用するき電系統に地落事故が発生したり、軌道回路（レール）破断等が発生すると、第１及び第２の軌道回路１−ｉ，２−ｊ間に過大な異常電圧が発生したり、過大な異常電流が流れる。すると、ＬＣ共振子１２を通して防護デバイス１３が放電して入出力端子１４−１及び１４−２間が短絡し、過大な異常電流が放電されて過大な異常電圧が抑制される。これにより、異常電圧や異常電流が、整合用変成器２２からケーブル２５−１，２５−２側へ侵入しないので、ケーブル２５−１，２５−２及びＡＴＣ送受信器２６が焼損等から保護される。
【００２８】
もし、防護デバイス１３を設けない場合には、電車動力電源のき電系統の地絡事故時に発生する異常電流対策を行うために、整合用変成器２２の構造を過大な電流耐量とする必要があるが、大きさの制約やコストの制約の他、異常電流が過大なために技術的に電流耐量を確保できないので、整合用変成器２２の破壊は避けられないと考えられる。その他、整合用変成器２２が過大な電流耐量を確保できないため、ヒューズに相当する箇所を設けて異常電流を遮断する方法も採用せざるを得ない。
【００２９】
しかし、本実施例１では、防護デバイス１３を設けているので、この防護デバイス１３の故障時以外の正常状態では、回線の遮断を無くすことが可能となり、列車運行への影響を非常に少なくすることが可能となる。
【００３０】
更に、整合用変成器２２は、防護デバイス１３で保護できなかった第１及び第２の軌道回路１−ｉ，２−ｊ間の一定値以下の異常電流に耐えられる配線を使用することで、この整合用変成器２２が容易に破壊しない構造を採用している。これにより、ケーブル２５−１，２５−２側と第１、第２の軌道回路１−ｉ，２−ｊ側及び大地間の耐電圧を、電車動力電源のき電系統事故時に発生する異常電圧以上に確保して、ケーブル２５−１，２５−２側の大地間の耐圧破壊による焼損を的確に防止できる。しかも、整合用変成器２２の２次巻線に対して並列に避雷管２３が接続されているので、ケーブル２５−１，２５−２側に侵入するノイズの最終段の保護が行える。
【００３１】
（実施例１の効果）
本実施例１によれば、第１、第２の軌道回路１−ｉ，２−ｊの境界点側に防護デバイス１３を接続しているので、き電系事故時の異常電流や異常電圧を放流、抑制することによって、ＬＣ共振子１２及び整合用変成器２２等を保護できる。更に、防護デバイス１３で保護できないレベルの異常電流に対して、電流は整合用変成器２２及びＬＣ共振子１２における内部配線に耐量や開放機能を持たせて、整合用変成器２２の損傷を最小限にできるように協調を持たせている。しかも、整合用変成器２２の２次巻線側に、最終的な保護装置である避雷管２３が設けられているので、仮に整合用変成器２２まで地絡電流等の影響が及んだ場合においても、その放電管２３が放電することにより、整合用変成器２２の機器側に接続される長大な第１のケーブル２５−１，２５−２の焼損を的確に防止することができる。
【００３２】
このように、本実施例１では、構造が比較的簡単で、小型で、メンテナンスが容易な、ケーブル側の焼損を的確に防止することができる信頼性の高い無絶縁軌道回路用保安器を実現できる。従って、無絶縁軌道回路を用いた列車ＴＲの安定、安全輸送に貢献できる。
【実施例２】
【００３３】
（実施例２の構成）
図２は、本発明の実施例２を示す無絶縁軌道回路用保安器の概略の構成図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００３４】
本実施例２の無絶縁軌道回路用保安器では、実施例１の第１の保安器１０に対して、第３の保安器３０が接続されている。第３の保安器３０は、２個の１次巻線３１ａ，３１ｂ及び１個の２次巻線３１ｃからなる変流器３１と、第３の防護デバイス（例えば、放電ギャップを有する避雷管）３２と、１対の入出力端子３３−１，３３−２とにより構成されている。
【００３５】
変流器３１の１次巻線３１ａ，３１ｂは、第１の保安器１０の入出力端子１４−１，１４−２に接続されている。この１次巻線３１ａ，３１ｂを介して、第２の保安器２０の入出力端子２１−１，２１−２が、第１の保安器１０の入出力端子１４−１，１４−２にそれぞれ接続されている。変流器３１の２次巻線３１ｃの両端には、避雷管３２が並列に接続されると共に、入出力端子３３−１，３３−２がそれぞれ接続されている。入出力端子３３−１，３３−２は、第２のケーブル３４−１，３４−２を介して、機器室のモニタ装置３５に接続されている。
【００３６】
変流器３１は、第１、第２の軌道回路１−ｉ，２−ｊに流れる電車電流の差及び送受信されるＡＴＣ電流を検知して機器室のモニタ装置３５に表示させるものである。変流器３１の保護機能としては、第２のケーブル３４−１，３４−２側と第１、第２の軌道回路１−ｉ，２−ｊ側及び大地間の耐電圧を電車動力電源のき電系統事故時に発生する異常電圧以上に確保して、第２のケーブル３４−１，３４−２側の大地間の耐圧破壊による焼損を防止することと、防護デバイス１３で保護できなかった第１、第２の軌道回路１−ｉ，２−ｊ間の一定値以下の異常電流に耐えられる配線を使用することで、この変流器３１が容易に破壊しない構造になっている。変流器３１の耐電圧は、例えば、ＡＣ５ＫＶ／１分間程度である。変流器３１の２次巻線３１ｃに対して並列に接続された避雷管３２は、第２のケーブル３４−１，３４−２側に侵入するノイズの最終段の保護を行っている。
その他の構成は、実施例１と同様である。
【００３７】
（実施例２の動作）
第１の軌道回路１−ｉ及び第２の軌道回路２−ｊの境界点に流れる電車電流の差及び送受信されるＡＴＣ電流は、変流器３１により検知され、この検知結果がケーブル３４−１，３４−２を介して機器室のモニタ装置３５に表示され、その電車電流の差が許容値以下か否かが監視されると共に、レールに流入出するＡＴＣ電流等も監視される。
【００３８】
電車動力電源に使用するき電系統に地落事故が発生したり、軌道回路の破断等が発生すると、第１、第２の軌道回路１−ｉ，２−ｊ間に過大な異常電圧が発生したり、過大な異常電流が流れる。すると、ＬＣ共振子１２を通して防護デバイス１３が放電して入出力端子１４−１及び１４−２間が短絡し、過大な異常電流が放電されて過大な異常電圧が抑制される。これにより、異常電圧や異常電流が、整合用変成器２２からケーブル２５−１，２５−２側、及び変流器３１からケーブル３４−１，３４−２側へ侵入しないので、ケーブル２５−１、２５−２，３４−１，３４−２及びＡＴＣ送受信器２６が焼損等から保護される。
【００３９】
もし、防護デバイス１３を設けない場合には、電車動力電源のき電系統の地絡事故時に発生する異常電流対策を行うために、整合用変成器２２及び変流器３１の構造を過大な電流耐量とする必要があるが、大きさの制約やコストの制約の他、異常電流が過大なために技術的に電流耐量を確保できないので、整合用変成器２２や変流器３１の破壊は避けられないと考えられる。その他、整合用変成器２２及び変流器３１が過大な電流耐量を確保できないため、ヒューズに相当する箇所を設けて異常電流を遮断する方法も採用せざるを得ない。
【００４０】
しかし、本実施例２では、実施例１と同様に、防護デバイス１３を設けているので、この防護デバイス１３の故障時以外の正常状態では、回線の遮断を無くすことが可能となり、列車運行への影響を非常に少なくすることが可能となる。
【００４１】
更に、変流器３１は、防護デバイス１３で保護できなかった第１及び第２の軌道回路１−ｉ，２−ｊ間の一定値以下の異常電流に耐えられる配線を使用することで、この変流器３１が容易に破壊しない構造を採用している。これにより、ケーブル３４−１，３４−２側と第１、第２の軌道回路１−ｉ，２−ｊ側及び大地間の耐電圧を、電車動力電源のき電系統事故時に発生する異常電圧以上に確保して、ケーブル３４−１，３４−２側の大地間の耐圧破壊による焼損を的確に防止できる。しかも、変流器３１の２次巻線３１ｃに対して並列に避雷管３２が接続されているので、ケーブル３４−１，３４−２側に侵入するノイズの最終段の保護が行える。
【００４２】
（実施例２の効果）
本実施例２によれば、実施例１と同様に、第１、第２の軌道回路１−ｉ，２−ｊの境界点側に防護デバイス１３を接続しているので、き電系事故時の異常電流や異常電圧を放流、抑制することによって、ＬＣ共振子１２、整合用変成器２２、及び変流器３１等を保護できる。更に、防護デバイス１３で保護できないレベルの異常電流に対して、電流は整合用変成器２２、変流器３１及びＬＣ共振子１２における内部配線に耐量や開放機能を持たせて、整合用変成器２２及び変流器３１の損傷を最小限にできるように協調を持たせている。しかも、整合用変成器２２の２次巻線側と変流器３１の２次巻線３１ｃ側とに、最終的な保護装置である避雷管２３，３２がそれぞれ設けられているので、仮に整合用変成器２２や変流器３１まで地絡電流等の影響が及んだ場合においても、その放電管２３，３２が放電することにより、整合用変成器２２や変流器３１の機器側に接続される長大な第１のケーブル２５−１，２５−２や第２のケーブル３４−１，３４−２の焼損を的確に防止することができる。
【００４３】
このように、本実施例２では、構造が比較的簡単で、小型で、メンテナンスが容易な、ケーブル側の焼損を的確に防止することができる信頼性のより高い無絶縁軌道回路用保安器を実現できる。
【実施例３】
【００４４】
（実施例３の構成）
図３は、本発明の実施例３を示す無絶縁軌道回路用保安器の概略の構成図であり、実施例２を示す図２中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００４５】
本実施例３の無絶縁軌道回路用保安器では、実施例２の第１の保安器１０に代えて、これとは回路構成の異なる保安器１０Ａが設けられている。保安器１０Ａは、第１、第２の軌道回路１−ｉ，２−ｊの境界点に接続される１対の入出力端子１１−１，１１−２と、この入出力端子１１−１，１１−２間に接続された防護デバイス１３と、入出力端子１１−１に一方の電極が接続されたＬＣ共振子１２と、このＬＣ共振子１２の他方の電極に接続された入出力端子１４−１と、入出力端子１１−２に接続された入出力端子１４−２とにより構成されている。つまり、本実施例３の保安器１０Ａでは、第１、第２の軌道回路１−ｉ，２−ｊの境界点側に防護デバイス１３が接続され、この防護デバイス１３の第２、第３の保安器２０，３０側にＬＣ共振子１２が接続されている。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００４６】
（実施例３の作用・効果）
電車動力電源に使用するき電系統に地落事故が発生したり、軌道回路破断等が発生すると、第１、第２の軌道回路１−ｉ及び２−ｊ間に過大な異常電圧が発生したり、過大な異常電流が流れる。すると、防護デバイス１３が放電して入出力端子１１−１及び１１−２間が短絡し、過大な異常電流が放電されて過大な異常電圧が抑制される。これにより、異常電圧や異常電流がＬＣ共振子１２、整合用変成器２２、及び変流器３１側へ侵入しないので、これらのＬＣ共振子１２、整合用変成器２２、及び変流器３１を焼損等から保護できると共に、ケーブル２５−１，２５−２，３４−１，３４−２及びＡＴＣ送受信器２６も焼損等から保護できる。しかも、防護デバイス１３により、ＬＣ共振子１２、整合用変成器２２、及び変流器３１を保護できるので、このＬＣ共振子１２、整合用変成器２２、及び変流器３１の耐電圧及び耐電流特性を小さくでき、これにより、無絶縁軌道回路用保安器を小型化できる。
【実施例４】
【００４７】
（実施例４の構成）
図４は、本発明の実施例４を示す無絶縁軌道回路用保安器の概略の構成図であり、実施例２を示す図２中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００４８】
本実施例４の無絶縁軌道回路用保安器では、実施例２の第１の保安器１０に代えて、これとは回路構成の異なる保安器１０Ｂが設けられている。保安器１０Ｂは、第１、第２の軌道回路１−ｉ，２−ｊの境界点に接続される１対の入出力端子１１−１，１１−２と、この入出力端子１１−１に一方の電極が接続されたＬＣ共振子１２と、このＬＣ共振子１２の他方の電極に、変流器３１の１次巻線３１ａを介して接続された入出力端子１４−１と、前記入出力端子１１−２に、変流器３１の１次巻線３１ｂを介して接続された入出力端子１４−２と、この入出力端子１４−１，１４−２間に接続された防護デバイス１３とにより構成されている。その他の構成は、実施例２と同様である。
【００４９】
（実施例４の作用・効果）
電車動力電源に使用するき電系統に地落事故が発生したり、軌道回路の破断等が発生すると、軌道回路１−ｉ及び２−ｊ間に過大な異常電圧が発生したり、過大な異常電流が流れる。すると、ＬＣ共振子１２及び変流器３１の１次巻線３１ａ，３１ｂを介して、防護デバイス１３が放電して入出力端子１４−１及び１４−２間が短絡し、過大な異常電流が放電されて過大な異常電圧が抑制される。これにより、異常電圧や異常電流が整合用変成器２２側へ侵入しないので、この整合用変成器２２を焼損等から保護できると共に、ケーブル２５−１，２５−２及びＡＴＣ送受信器２６も焼損等から保護できる。
【００５０】
但し、過大な異常電圧や異常電流が発生すると、ＬＣ共振子１２及び変流器３１の１次巻線３１ａ，３１ｂを介して、防護デバイス１３が放電し、過大な異常電圧が抑制される構成であるので、ＬＣ共振子１２、変流器３１及び防護デバイス１３の耐電圧及び耐電流特性を大きく設定して安全性を確保する必要がある。
【実施例５】
【００５１】
（実施例５の構成）
図５は、本発明の実施例５を示す無絶縁軌道回路用保安器の概略の構成図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００５２】
本実施例５の無絶縁軌道回路用保安器では、実施例１の第２の保安器２０の入出力端子２４−１，２４−２に、新たな第２の保安器２０Ａが接続され、この保安器２０Ａが第１のケーブル２５−１，２５−２を介してＡＴＣ送受信器２６に接続されている。保安器２０Ａは、２対の入出力端子２１−１Ａ，２１−２Ａ及び入出力端子２４−１Ａ，２４−２Ａと、整合用変成器２２Ａと、複数個の第２の防護デバイス（例えば、放電ギャップをそれぞれ有する２個の避雷管）２３−１Ａ，２３−２Ａとにより構成されている。
【００５３】
入出力端子２１−１Ａ，２１−２Ａは、保安器２０の入出力端子２４−１，２４−２にそれぞれ接続されている。この入出力端子２１−１Ａ及び２１−２Ａには、避雷管２３−１Ａ及び整合用変成器２２Ａの１次巻線がそれぞれ並列に接続されている。整合用変形器２２Ａの２次巻線には、避雷管２３−２Ａが並列に接続されると共に、その２次巻線の両端に入出力端子２４−１Ａ，２４−２Ａが接続されている。避雷管２３−２Ａは、第１のケーブル２５−１，２５−２側に侵入するノイズの最終段の保護を行っている。入出力端子２４−１Ａ，２４−２Ａは、第１のケーブル２５−１，２５−２を介して、ＡＴＣ送受信器２６に接続されている。
【００５４】
例えば、第１のケーブル２５−１，２５−２の接続点と第１及び第２の軌道回路１−ｉ，２−ｊへの接続点とが長距離（例えば、１００ｍ程度）離れている場合、実施例１の構成では、低インピーダンスの箇所に長いケーブルが入ってしまい、列車在線検知や列車ＴＲとの情報送受信に使用する信号波の伝送損失が増大する。そこで、本実施例５では、第１及び第２の軌道回路１−ｉ，２−ｊの近傍に保安器１０及び２０を設置し、この保安器２０に対し、長いケーブルを介して保安器２０Ａを接続し、この保安器２０Ａを第１のケーブル２５−１，２５−２の分岐点に接続している。保安器２０Ａにより、保安器１０及び２０の出力インピーダンスとケーブルインピーダンスとを整合して信号波の伝送損失を最小化している。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００５５】
（実施例５の作用・効果）
電車動力電源に使用するき電系統に地落事故が発生したり、軌道回路の破断等が発生すると、第１及び第２の軌道回路１−ｉ，２−ｊ間に過大な異常電圧が発生したり、過大な異常電流が流れる。すると、第１の保安器１０内において、ＬＣ共振子１２を介して防護デバイス１３が放電し、入出力端子１４−１及び１４−２間が短絡して、過大な異常電流が放電されて過大な異常電圧が抑制される。これにより、異常電圧や異常電流が第２の保安器２０，２０Ａ側へ侵入しないので、これらの保安器２０，２０Ａを焼損等から保護できると共に、ケーブル２５−１，２５−２及びＡＴＣ送受信器２６も焼損等から保護できる。しかも、防護デバイス１３により、第２の保安器２０，２０Ａを保護できるので、これらの保安器２０，２０Ａの耐電圧及び耐電流特性を小さくでき、これにより、無絶縁軌道回路用保安器を小型化できる。
【００５６】
特に、第２の保安器２０及び２０Ａ側において、２段の整合用変成器２２，２２Ａを有しているので、実施例１に比べて、異常電圧や異常電流からの防護能力が向上し、確実にケーブル２５−１，２５−２等を保護できる。その上、変成器２２Ａにより、信号波の伝送損失を最小化可能となる。
【実施例６】
【００５７】
（実施例６の構成）
図６は、本発明の実施例６を示す無絶縁軌道回路用保安器の概略の構成図であり、実施例２の図２及び実施例５の図５中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００５８】
本実施例６の無絶縁軌道回路用保安器では、実施例２の第２の保安器２０に、実施例５の第２の保安器２０Ａが接続され、この保安器２０Ａが、第１のケーブル２５−１，２５−２を介してＡＴＣ送受信器２６に接続されている。その他の構成は、実施例２と同様である。
【００５９】
（実施例６の作用・効果）
電車動力電源に使用するき電系統に地落事故が発生したり、軌道回路の破断等が発生すると、第１及び第２の軌道回路１−ｉ，２−ｊ間に過大な異常電圧が発生したり、過大な異常電流が流れる。すると、第１の保安器１０内において、ＬＣ共振子１２を介して防護デバイス１３が放電し、入出力端子１４−１及び１４−２間が短絡して、過大な異常電流が放電されて過大な異常電圧が抑制される。これにより、異常電圧や異常電流が第２の保安器２０，２０Ａ及び第３の保安器３０側へ侵入しないので、これらの保安器２０，２０Ａ，３０を焼損等から保護できると共に、ケーブル２５−１，２５−２，３４−１，３４−２及びＡＴＣ送受信器２６も焼損等から保護できる。しかも、防護デバイス１３により、第２の保安器２０，２０Ａ及び第３の保安器３０を保護できるので、これらの保安器２０，２０Ａ，３０の耐電圧及び耐電流特性を小さくでき、これにより、実施例２及び実施例５と同様に、無絶縁軌道回路用保安器を小型化できる。
【実施例７】
【００６０】
（実施例７の構成）
図７は、本発明の実施例７を示す無絶縁軌道回路用保安器の概略の構成図であり、実施例３の図３及び実施例５の図５中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００６１】
本実施例７の無絶縁軌道回路用保安器では、実施例３の第２の保安器２０に、実施例５の第２の保安器２０Ａが接続され、この保安器２０Ａが、第１のケーブル２５−１，２５−２を介してＡＴＣ送受信器２６に接続されている。その他の構成は、実施例３と同様である。
【００６２】
（実施例７の作用・効果）
本実施例７の無絶縁軌道回路用保安器では、実施例３及び実施例５とほぼ同様の作用、及び効果を奏する。特に、第２の保安器２０，２０Ａ側において、２段の整合用変成器２２，２２Ａを有しているので、実施例３及び実施例５と同様に、異常電圧や異常電流からの防護能力が向上し、確実にケーブル２５−１，２５−２等を保護できる。
【実施例８】
【００６３】
（実施例８の構成）
図８は、本発明の実施例８を示す無絶縁軌道回路用保安器の概略の構成図であり、実施例４の図４及び実施例５の図５中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００６４】
本実施例８の無絶縁軌道回路用保安器では、実施例４の第２の保安器２０に、実施例５の第２の保安器２０Ａが接続され、この保安器２０Ａが、第１のケーブル２５−１，２５−２を介してＡＴＣ送受信器２６に接続されている。その他の構成は、実施例４と同様である。
【００６５】
（実施例８の作用・効果）
本実施例８の無絶縁軌道回路用保安器では、実施例４及び実施例５とほぼ同様の作用、及び効果を奏する。特に、第２の保安器２０，２０Ａ側において、２段の整合用変成器２２，２２Ａを有しているので、実施例４及び実施例５と同様に、異常電圧や異常電流からの防護能力が向上し、確実にケーブル２５−１，２５−２等を保護できる。
【００６６】
（変形例）
本発明は、上記実施例に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の（ａ）〜（ｄ）のようなものがある。
【００６７】
（ａ）  図９は、図１〜図８に示す第１の保安器１０，１０Ａ，１０Ｂ内に設けられる防護デバイスの構成図である。この防護デバイス１３Ａは、２個の避雷管１３ａ，１３ｂが直列に接続され、これらの各避雷管１３ａ，１３ｂに続流遮断用の抵抗器１３ｃ，１３ｄがそれぞれ並列に接続されている。続流とは、異常電圧で避雷管が動作した際、異常電圧消滅後も接続された供給電圧によって放電が継続する現象をいう。このような防護デバイス１３Ａを使用しても、実施例の防護デバイス１３とほぼ同様の作用効果を奏する上に、抵抗器１３ｃ，１３ｄにより続流を遮断できるという効果がある。
【００６８】
（ｂ）  図１０は、図１〜図８に示す第１の保安器１０，１０Ａ，１０Ｂ内に設けられる防護デバイスの他の構成図である。この防護デバイス１３Ｂは、３個の避雷管１３ａ，１３ｂ，１３ｅが直列に接続され、これらの各避雷管１３ａ，１３ｂ，１３ｅに続流遮断用の抵抗器１３ｃ，１３ｄ，１３ｆがそれぞれ並列に接続されている。
【００６９】
第１及び第２の軌道回路１−ｉ，２−ｊの境界点の近くに設けられる第１の保安器１０，１０Ａ，１０Ｂにおいて、防護デバイス１３は直列接続された２個の避雷管１３ａ，１３ｂにより構成されている。しかし、第１の保安器１０，１０Ａ，１０Ｂは、異常電圧や異常電流の影響を受けやすい位置に設けられるため、高電流耐量の避雷管を複数個（例えば、２個〜５個程度、図１０では３個）使用することにより、高信頼性を確保することができる。
【００７０】
（ｃ）  図１及び図５に示す第１の保安器１０を、図３、図４、図７及び図８に示す第１の保安器１０Ａ，１０Ｂに置き換えてもよい。
【００７１】
（ｄ）  実施例では、防護デバイスとして、放電ギャップを有する避雷管１３ａ，１３ｂ，２３，２３−１Ａ，２３−２Ａ，３２を使用しているが、これに代えて、高速応答可能な半導体防護素子（ＳＳＰＤ）等の他の防護素子を使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施例１を示す無絶縁軌道回路用保安器の概略の構成図である。
【図２】本発明の実施例２を示す無絶縁軌道回路用保安器の概略の構成図である。
【図３】本発明の実施例３を示す無絶縁軌道回路用保安器の概略の構成図である。
【図４】本発明の実施例４を示す無絶縁軌道回路用保安器の概略の構成図である。
【図５】本発明の実施例５を示す無絶縁軌道回路用保安器の概略の構成図である。
【図６】本発明の実施例６を示す無絶縁軌道回路用保安器の概略の構成図である。
【図７】本発明の実施例７を示す無絶縁軌道回路用保安器の概略の構成図である。
【図８】本発明の実施例８を示す無絶縁軌道回路用保安器の概略の構成図である。
【図９】図１〜図８に示す第１の保安器内に設けられる防護デバイスの構成図である。
【図１０】図１〜図８に示す第１の保安器内に設けられる防護デバイスの他の構成図である。
【符号の説明】
【００７３】
１−ｉ，２−ｊ      第１、第２の無絶縁軌道回路
１０，１０Ａ，１０Ｂ      第１の保安器
１２      ＬＣ共振子
１３，１３Ａ，１３Ｂ      防護デバイス
２０，２０Ａ      第２の保安器
２２，２２Ａ      変成器
２３，２３−１Ａ，２３−２Ａ，３２      放電管
２５−１，２５−２      第１のケーブル
２６      ＡＴＣ送受信器
３０      第３の保安器
３１      変流器
３４−１，３４−２      第２のケーブル
３５      モニタ装置
【図１】
0004975589.tif 000002
【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】
0004975589.tif 000007
【図７】
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【図８】
0004975589.tif 000009
【図９】
0004975589.tif 000010
【図１０】
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