(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主ハンドルを有し、鉄道車両の運転台に設置される主幹制御装置において、前記主ハンドルの絶対位置に応じたアナログ信号であって前記主ハンドルの絶対位置の変化に従って連続的に変化するアナログ信号を出力するハンドル位置検出器と、前記アナログ信号に応じたノッチ信号を出力するノッチ信号出力部と、を備え、
前記ハンドル位置検出器が、静電容量センサであることを特徴とする主幹制御装置。
【請求項２】
主ハンドルを有し、鉄道車両の運転台に設置される主幹制御装置において、前記主ハンドルの絶対位置に応じたアナログ信号であって前記主ハンドルの絶対位置の変化に従って連続的に変化するアナログ信号を出力するハンドル位置検出器と、前記アナログ信号に応じたノッチ信号を出力するノッチ信号出力部と、を備え、
前記主ハンドルの１つ又は複数のノッチ位置における前記アナログ信号のレベルに応じた、前記アナログ信号の前記ノッチ信号への割付パターンを記憶した割付パターン記憶手段と、基準値記憶手段と、前記主ハンドルの前記１つ又は複数のノッチ位置における前記アナログ信号のレベルを基準値として前記基準値記憶手段に記憶させる基準値設定手段と、を更に備え、
前記ノッチ信号出力部は、前記割付パターン及び前記基準値に基づいて得られる、前記アナログ信号と前記ノッチ信号との対応関係を示す割付情報に従って、前記アナログ信号に応じた前記ノッチ信号を出力する、
ことを特徴とする主幹制御装置。
【請求項３】
主ハンドルを有し、鉄道車両の運転台に設置される主幹制御装置において、前記主ハンドルの絶対位置に応じたアナログ信号であって前記主ハンドルの絶対位置の変化に従って連続的に変化するアナログ信号を出力するハンドル位置検出器と、前記アナログ信号に応じたノッチ信号を出力するノッチ信号出力部と、を備え、
前記アナログ信号のレベルが所定範囲内にあるか否かを判定し、前記アナログ信号のレベルが前記所定範囲内にない場合に故障と判定する判定手段を更に備えたことを特徴とする主幹制御装置。
【請求項４】
主ハンドルを有し、鉄道車両の運転台に設置される主幹制御装置において、前記主ハンドルの絶対位置に応じたアナログ信号であって前記主ハンドルの絶対位置の変化に従って連続的に変化するアナログ信号を出力するハンドル位置検出器と、前記アナログ信号に応じたノッチ信号を出力するノッチ信号出力部と、を備え、
前記主ハンドルが力行側に位置するほど前記アナログ信号のレベルがアースレベルから離れ、前記主ハンドルがブレーキ側に位置するほど前記アナログ信号のレベルがアースレベルに近くなることを特徴とする主幹制御装置。
【請求項５】
前記ハンドル位置検出器が、静電容量センサであることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の主幹制御装置。
【請求項６】
前記ハンドル位置検出器が、前記主ハンドルの絶対位置の変化に従ってリニアに変化するアナログ信号を出力するリニアセンサであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の主幹制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主ハンドルを有し、鉄道車両の運転台に設置され、運転士による前記主ハンドルの操作に応じたノッチ信号を前記鉄道車両の運転制御指令として出力する主幹制御装置（いわゆるマスコン）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の主幹制御装置では、主ハンドルに連動したカムスイッチからノッチ信号を得るようにしたものがある。このカムスイッチ方式では機構部が複雑で、またスイッチ部の磨耗など定期的に保守が必要であり、保守を必要としない主幹制御装置が望まれていた。そこで、この無保守化と高信頼度化を実現するものとして、ハンドル位置検出器としてカムスイッチに代えてロータリエンコーダを用いた主幹制御装置が提供されるに至っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本件発明者の研究の結果、前記従来の主幹制御装置では、初期調整が困難であり、ノッチ位置の設定の自由度及び変更の自由度が小さく、得られた信号の信頼性が必ずしも高くないなどの欠点があることが見出された。
【０００４】
すなわち、カムスイッチやロータリエンコーダなどのハンドル位置検出器は、主ハンドルの位置の変化に従って離散的に変化するデジタル信号（コード信号）を出力するものであるので、このようなハンドル位置検出器を用いた前記従来の主幹制御装置では、各ビット信号を出力するカムや遮光板の開口等をハンドル位置に関して重なり合うように配置しない場合には、当該位置を示す適正な信号が得られるハンドル位置と当該位置を示す適正な信号が得られないハンドル位置（いわゆる不感帯）とが交互に存在することになる。一方、各ビット信号を出力するカムや遮光板の開口等をハンドル位置に関して重なり合うように配置した場合には、このような不感帯は生じないものの、やはり、得られるデジタル信号が切り替わるハンドル位置は所定間隔をあけて離散的にならざるを得ない。
【０００５】
したがって、カムや開口等を重なり合うように配置しない場合には、主ハンドルのノッチ位置が不感帯と一致しないように、ノッチ位置及びカムや開口等の位置を設計しなければならず、また、そのように設計した上で組立時にノッチ位置とカムや開口等の位置との間の機械的な相対位置を厳密に調整しなければならない欠点があった。また、一旦ノッチ位置等を決めてしまうと、ノッチ位置を変更する場合には、カムや遮光板等を交換して再度組立調整を行わなければならず、著しく手数及びコストを要する欠点があった。したがって、使用者の要求に応じて種々のノッチ位置を有する主幹制御装置を製造する場合にも、著しく手数及びコストを要する欠点があった。また、カムや開口等を重なり合うように配置しない場合には、主ハンドルの位置が不感帯にあるときにはハンドル位置検出器から適正な信号が得られないのでその直前の信号をラッチせざるを得ず、得られた信号の信頼性は必ずしも高くない。
【０００６】
一方、カムや開口等を重なり合うように配置した場合には、得られるデジタル信号が主ハンドルのノッチ位置付近で切り替わってしまうと、主ハンドルがノッチ位置に位置している際にノッチ信号が不安定になるおそれがある。したがって、この場合においても、得られるデジタル信号が切り替わるハンドル位置が主ハンドルのノッチ位置付近に位置しないように、ノッチ位置及びカムや開口等の位置を設計しなければならず、また、そのように設計した上で組立時にノッチ位置とカムや開口等の位置との間の機械的な相対位置を厳密に調整しなければならない欠点があった。また、この場合においても、一旦ノッチ位置等を決めてしまうと、ノッチ位置を変更する場合には、カムや遮光板等を交換して再度組立調整を行わなければならず、著しく手数及びコストを要する欠点があった。したがって、使用者の要求に応じて種々のノッチ位置を有する主幹制御装置を製造する場合にも、著しく手数及びコストを要する欠点があった。
【０００７】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、初期調整が容易であり、主ハンドルのノッチ位置の設定の自由度及び変更の自由度が大きく、得られたノッチ信号の信頼性の高い主幹制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の第１の態様による主幹制御装置は、主ハンドルを有し、鉄道車両の運転台に設置される主幹制御装置において、前記主ハンドルの絶対位置に応じたアナログ信号であって前記主ハンドルの絶対位置の変化に従って連続的に変化するアナログ信号を出力するハンドル位置検出器と、前記アナログ信号に応じたノッチ信号を出力するノッチ信号出力部と、を備えたものである。
【０００９】
この第１の態様による主幹制御装置によれば、前記従来の主幹制御装置と異なり、ハンドル位置検出器は、主ハンドルの絶対位置に応じたアナログ信号であって主ハンドルの絶対位置の変化に従って連続的に変化するアナログ信号を出力する。したがって、ハンドル位置検出の不感帯が全くないとともに、各ビット信号を出力するカムや遮光板の開口等をハンドル位置に関して重なり合うように配置した場合に生ずるような、信号が切り替わる離散的なハンドル位置は存在しない。このため、前記第１の態様による主幹制御装置によれば、主ハンドルのノッチ位置とハンドル位置検出器の位置との間の相対位置に従来生じていたような制約がなくなり、主ハンドルとハンドル位置検出器とを組み付ける際に機械的な位置調整を厳密に行う必要がなく、初期調整として、その組立後にハンドル位置検出器から得られるアナログ信号とノッチ信号との間の対応関係を所望の任意のノッチ位置に応じて電気的に設定しておけばよい。このような電気的な設定は厳密な機械的な調整に比べてはるかに容易に行うことができるので、前記第１の態様による主幹制御装置によれば、従来に比べて初期調整を容易に行うことができる。また、ノッチ位置を変更する場合には、ハンドル位置検出器から得られるアナログ信号とノッチ信号との間の対応関係を当該ノッチ位置に応じて変更するだけでよいので、従来に比べて手数及びコストを要しない。したがって、使用者の要求に応じて種々のノッチ位置を有する主幹制御装置を製造する場合にも、従来に比べて手数及びコストを要しない。このように、前記第１の態様による主幹制御装置によれば、ノッチ位置の設定の自由度及び変更の自由度が著しく大きくなる。さらに、前記第１の態様による主幹制御装置によれば、ハンドル位置検出の不感帯が全くないので、ノッチ信号の信頼性を高めることができる。
【００１０】
本発明の第２の態様による主幹制御装置は、前記第１の態様による主幹制御装置において、前記ハンドル位置検出器が、前記主ハンドルの絶対位置の変化に従ってリニアに変化するアナログ信号を出力するリニアセンサであるものである。前記第１の態様では、ハンドル位置検出器はリニアセンサに限定されるものではないが、前記第２の態様のようにハンドル位置検出器としてリニアセンサを用いれば、ハンドル位置検出器から得られるアナログ信号とノッチ信号との間の対応関係を当該ノッチ位置に応じて設定する（すなわち、アナログ信号をノッチ信号へ割り付ける）際に、その設定が容易になる利点が得られる。
【００１１】
本発明の第３の態様による主幹制御装置は、前記第１又は第２の態様による主幹制御装置において、前記ハンドル位置検出器が、静電容量センサであるものである。前記第１及び第２の態様ではハンドル位置検出器は静電容量センサに限定されるものではないが、例えば、前記第３の態様のように静電容量センサを用いることができる。
【００１２】
本発明の第４の態様による主幹制御装置は、前記第１乃至第３のいずれかの態様による主幹制御装置において、前記主ハンドルの１つ又は複数のノッチ位置における前記アナログ信号のレベルに応じた、前記アナログ信号の前記ノッチ信号への割付パターンを記憶した割付パターン記憶手段と、基準値記憶手段と、前記主ハンドルの前記１つ又は複数のノッチ位置における前記アナログ信号のレベルを基準値として前記基準値記憶手段に記憶させる基準値設定手段と、を更に備え、前記ノッチ信号出力部は、前記割付パターン及び前記基準値に基づいて得られる、前記アナログ信号と前記ノッチ信号との対応関係を示す割付情報に従って、前記アナログ信号に応じた前記ノッチ信号を出力するものである。
【００１３】
前記第１乃至第３の態様による主幹制御装置では、前記アナログ信号と前記ノッチ信号との対応関係を示す割付情報自体を初期調整時に設定してもよいが、その場合には、ノッチ位置の数（＝ノッチ信号の種類の数）が比較的多い（例えば、１５）ので、その設定に比較的手数を要する。この点、前記第４の態様のように、予め割り付けパターンを割付パターン記憶手段に記憶させておけば、主ハンドルの１つ又は複数のノッチ位置におけるアナログ信号のレベルを基準値設定手段により設定するだけで、割付情報を得ることができ、初期調整が一層容易になる。また、前記割付パターンを書き換えるだけで、ノッチ位置の変更などを容易に行うことができる。
【００１４】
本発明の第５の態様による主幹制御装置は、前記第１乃至第４のいずれかの態様による主幹制御装置において、前記アナログ信号のレベルが所定範囲内にあるか否かを判定し、前記アナログ信号のレベルが前記所定範囲内にない場合に故障と判定する判定手段を更に備えたものである。
【００１５】
ハンドル位置検出器は主ハンドルの絶対位置の変化に従って連続的に変化するアナログ信号を出力するので、ハンドル位置検出器が正常であればアナログ信号のレベルが所定範囲内に必ずあることになる。したがって、前記第５の態様のようにアナログ信号のレベルが所定範囲内にあるか否かを判定することによって、ハンドル位置検出器の故障を容易に診断することができ、その故障の場合には、故障表示を行ったり、非常ブレーキ指令に相当するノッチ信号を強制的に出力したりするなどの対処を行うことが可能となる。
【００１６】
本発明の第６の態様による主幹制御装置は、前記第１乃至第５のいずれかの態様による主幹制御装置において、前記主ハンドルが力行側に位置するほど前記アナログ信号のレベルがアースレベルから離れ、前記主ハンドルがブレーキ側に位置するほど前記アナログ信号のレベルがアースレベルに近くなるものである。
【００１７】
何らかの異常が生じた場合には、通常、ハンドル位置検出器からのアナログ信号のレベルはアースレベルに向かうものである。このため、主ハンドルが力行側に位置するほどアナログ信号のレベルがアースレベルに近くなり、主ハンドルがブレーキ側に位置するほど前記アナログ信号のレベルがアースレベルから離れるように設定すると、異常が生じた場合に、力行側のノッチ信号が出力されて車両が加速していくことになり危険である。これに対し、前記第６の態様のように、逆に設定しておけば、異常が生じた場合に、ブレーキ側のノッチ信号が出力されて車両が減速していくことになり、フェイルセーフ性が確保され、好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態による主幹制御装置について、図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本実施の形態による主幹制御装置を示す概略構成図である。図２は該主幹制御装置の操作部を示す図であり、図２（ａ）はその要部平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ矢視図である。
【００２０】
本実施の形態による主幹制御装置は、図１及び図２に示すように、主ハンドル１と、前後進ハンドル２と、キースイッチ３と、主ハンドル１の絶対位置に応じたアナログ信号であって前記主ハンドルの絶対位置の変化に従って連続的に変化するアナログ信号を出力する同一の２つのハンドル位置検出器としての、静電容量センサ４ａ，４ｂ（以下、静電容量センサ４ａを「正センサ４ａ」といい、静電容量センサ４ｂを「補センサ４ｂ」という。）と、を備えている。もっとも、本発明では、正センサ４ａ及び補センサ４ｂは静電容量センサに限定されるものではない。また、本発明では、必ずしもハンドル位置検出器を２つ設ける必要はないが、主幹制御装置としての冗長性を高めて信頼性を高める上で好ましい。
【００２１】
主ハンドル１は、図２に示すように、支持体５に取り付けられたスライダックガイド６ａ，６ｂにより案内されるハンドルスライダック７に固定され、直線状に移動可能となっている。主ハンドル１の各ノッチ位置「Ｐ５」〜「Ｐ１」、「切（中立）」、「抑」、「Ｂ１」〜「Ｂ７」、「ＥＢ」において操作者がノッチ感覚が得られるように、図示しないノッチ機構が採用されている。なお、図２（ｂ）中、８は化粧板である。
【００２２】
本実施の形態では、正センサ４ａ及び補センサ４ｂはそれぞれ、図１に示すように、主ハンドル１の位置を静電容量に変換する容量部９ａ，９ｂと、容量部９ａ，９ｂの容量を直流電圧に変換する検出回路１０ａ，１０ｂと、から構成されている。容量部９ａ，９ｂは、図２に示すように、ハンドルスライダック７に連結され容量部９ａの可動部及び容量部９ｂの可動部として兼用されるセンサスライダック１１と、固定部１２ａ，１２ｂとから構成されている。
【００２３】
ここで、センサ４ａ，４ｂの基本原理について、図３を参照して説明する。図３はセンサ４ａ，４ｂの基本原理の説明図であり、図３（ａ）は対向する２つの電極板２１，２２を示す平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）中のＢ−Ｂ矢視図である。図３に示す例では、電極板２１は長方形、電極板２２は直角三角形である。電極板２１と電極板２２との重なり部分Ｋがコンデンサとして有効に作用し、重なり部分Ｋの面積は電極板２１の図３（ａ）中のＸ方向の位置に応じて連続的に変化するので、電極板２１と電極板２２との間の静電容量が電極板２１のＸ方向の位置に応じて連続的に変化することがわかる。このような原理に従って、容量部９ａ，９ｂは主ハンドル１の位置を静電容量に変換する。検出回路１０ａ，１０ｂとしては、例えば、静電容量を計測する周知の回路を用いればよい。もっとおも、容量部９ａ，９ｂは、図３に示すような単一コンデンサのみを用いた構成ではなく複数のコンデンサを組み合わせた構成としてもよく、その場合には、検出回路１０ａ，１０ｂは、その構成に応じて可動部１１の位置に応じた信号が得られるような演算回路を含むように構成すればよい。
【００２４】
本実施の形態では、図４に示すように、検出回路１０ａ，１０ｂからは、主ハンドル１の位置に比例して５Ｖ〜１Ｖまで直流電圧が出力されるようになっている。すなわち、本実施の形態では、センサ４ａ，４ｂは、主ハンドル１の絶対位置の変化に従ってリニアに変化するアナログ信号を出力するリニアセンサとなっている。もっとも、センサ４ａ，４ｂは必ずしもリニアセンサでなくてもよい。なお、図４は、ノッチ位置を含む主ハンドル１の位置と、ノッチ信号と、検出回路１０ａ，１０ｂの出力電圧との間の関係を示す図である。また、図４からわかるように、本実施の形態では、主ハンドル１が力行側に位置するほど検出回路１０ａ，１０ｂの出力電圧のレベルがアースレベル（本実施の形態では、０Ｖ）から離れ、主ハンドル１がブレーキ側に位置するほど検出回路１０ａ，１０ｂの出力電圧のレベルがアースレベルに近くなるように設定されている。何らかの異常が生じた場合には、通常、検出回路１０ａ，１０ｂの出力電圧のレベルがアースレベルに向かうので、異常が生じた場合に、ブレーキ側のノッチ信号が出力されて車両が減速していくことになり、フェイルセーフ性が確保され、好ましい。
【００２５】
本実施の形態では、図４からわかるように、センサ４ａ，４ｂが正常に動作していれば、検出回路１０ａ，１０ｂの出力電圧が１Ｖ〜５Ｖの範囲をはずれることはないとともに、検出回路１０ａ，１０ｂの出力電圧の差が所定の許容範囲（例えば、フルスケールの５％）をはずれることがない。そこで、この点を利用し、本実施の形態では、図１に示すように、センサ４ａ，４ｂの故障を検出するためのセンサ監視回路１３が設けられている。センサ監視回路１３は、検出回路１０ａ，１０ｂの出力電圧に基づいて、検出回路１０ａの出力電圧が１Ｖ〜５Ｖの範囲内にない（例えば、１Ｖ以下としてもよい）場合及び前記出力電圧の差が所定の許容範囲にない場合に、正センサ４ａの故障を示す正センサ故障検出信号を１系制御部１００及び２系制御部２００に与える。同様に、センサ監視回路１３は、検出回路１０ｂの出力電圧が１Ｖ〜５Ｖの範囲内にない（例えば、１Ｖ以下としてもよい）場合及び前記出力電圧の差が所定の許容範囲にない場合に、補センサ４ｂの故障を示す補センサ故障検出信号を制御部１００，２００に供給する。
【００２６】
検出回路１０ａ，１０ｂの出力電圧は、Ｖ／Ｆ変換回路１４ａ，１４ｂによりそれぞれＶ／Ｆ変換されることにより検出回路１０ａ，１０ｂの出力電圧のレベルに応じた周波数を有するパルス信号に変換され、これらのパルス信号がそれぞれ正センサデータ信号及び補センサデータ信号として制御部１００，２００に供給される。なお、初期調整時に、例えば、主ハンドル１をノッチ位置「Ｐ５」に位置させ、Ｖ／Ｆ変換回路１４ａ，１４ｂからの正センサデータ信号及び補センサデータ信号が同一の所定周波数となるように、Ｖ／Ｆ変換回路１４ａ，１４ｂに設けられた可変抵抗器（図示せず）を調整しておく。
【００２７】
前記前後進ハンドル２は、図２（ａ）に示すように「前進」、「切（中立）」及び「後進」の３つの位置に移動可能となっており、前後進ハンドル２が「前進」位置にあることを検出するマイクロスイッチ等の前進スイッチ１５（図１参照）からの前進スイッチ信号、及び、前後進ハンドル２が「後進」位置にあることを検出する後進スイッチ１６（図１参照）からの前進スイッチ信号が、制御部１００，２００に供給される。また、前記キースイッチ３は、キー１７により主ハンドル１の移動の開錠及び鎖錠できるようになっているとともに、開錠及び鎖錠に応じてキースイッチ３の接点３−１がオンオフし、この接点３−１によるキースイッチ信号が制御部１００，２００に供給される。また、図面には示していないが、キースイッチ３が開錠されたときにのみ主幹制御装置の全体に電源が給電されるようになっている。さらに、後述する基準値設置スイッチ部１８からの設定指令信号が制御部１００，２００に供給される。
【００２８】
前記１系制御部１００及び２系制御部２００には、ノッチ信号（コード信号）の各ビット信号を生成するためのＤＣ１００Ｖラインが接続されている。前記１系制御部１００及び２系制御部２００は、基本的には同一構成とされていわゆる待機２重系を構成しており、入力された前記各信号に基づいて、前記正センサデータ信号及び補センサデータに応じた（すなわち、センサ４ａ，４ｂからの検出信号に応じた）ノッチ信号及び前記前進スイッチ信号及び後進スイッチ信号に応じた前後信号を出力する機能と、故障検出を行う機能と、故障検出時に系の切り替え等の故障処理を行う機能と、を有している。系の切り替え等のため、制御部１００，２００間で自系動作信号（負論理をとれば自系故障検出信号であって、後述する図５中の監視回路７１及びこれに相当する監視回路の出力信号）が互いに入力されるようになっている。なお、電源投入時には、１系制御部１００が優先されるようになっている。
【００２９】
本実施の形態では、制御部１００，２００は、具体的には、図５に示すように構成されている。図５は、制御部１００，２００の一例を示す概略構成図である。制御部１００も制御部２００も基本的には同一構成とされているので、ここでは、図５を参照して制御部１００について説明し、制御部２００については制御部１００と異なる点のみを説明する。
【００３０】
制御部１００は、ＣＰＵ３０と、ＣＰＵ３０の処理内容を示すプログラムや後述する割付パターンが予め記憶されたＲＯＭ３１と、ＲＡＭ３２と、ＣＰＵ３０への入力信号及びＣＰＵ３０からの出力信号を入出力する入出力ポートとしての入力ＩＣ３３、出力ＩＣ３４及び入力ＩＣ３５と、デコーダ３６と、前記各要素３０〜３５間に接続されたデータバス３７と、前記各要素３０，３１，３２，３６間に接続されたアドレスバス３８と、を有している。なお、ＣＰＵ３０からＲＯＭ３１、ＲＡＭ３２及びデコーダ３６に読み書きやデコードを許可する許可信号が図示しない信号線を介してそれぞれ与えられるようになっている。デコーダ３６は、前記許可信号が与えられた場合に、ＣＰＵ３０からアドレスバス３８を介して与えられたアドレスセレクタ信号に応答してアドレス信号をそれぞれ信号線４１〜４４を介してＲＡＭ３２、入力ＩＣ３３、出力ＩＣ３４、入力ＩＣ３５及び後述するアドレス信号を与える。ＣＰＵ３０は、アドレスバス３８を介してアドレス信号やアドレスセレクタ信号を各要素３１，３２，３６に時分割的に与えるとともに、前記許可信号を各要素３１，３２，３６に時分割的に与え、データバス３８を介して、ＲＯＭ３１及びＲＡＭ３２にデータの読み書きを行ったり出力入力ＩＣ３３，３５を介して各入出力信号の入出力を行ったりする。
【００３１】
以上の説明からわかるように、本実施の形態では、入力ＩＣ３３，３５、出力ＩＣ３４、デコーダ３６、データバス３７及びアドレスバス３８が、ＣＰＵ３０による制御下でＣＰＵ３０に対する信号の入出力を行う入出力インターフェース部を構成している。
【００３２】
また、制御部１００は、図５に示すように、ノッチ信号及び前後信号（前進又は後進を示す信号）の駆動とその出力信号の検出とを行う信号駆動検出部５０を備えている。各ビット信号用のＤＣ１００Ｖラインに設けられたリレー５１（図５中では当該リレーのコイル部に符号「５１」を付している）の接点５１−１・・・５１−Ｎと、ＣＰＵ３０から出力ＩＣ３４を介して与えられる制御信号（ノッチ信号制御信号及び前後信号制御信号からなる）に応答してスイッチング動作を行ってノッチ信号及び前後信号を出力する信号駆動部５２と、該信号駆動部５２から出力されたノッチ信号及び前後信号を検出する信号検出部５３と、信号の回り込み等を防ぐダイオード５４−１・・・５４−Ｎと、から構成されている。信号検出部５３からの検出信号は、入力ＩＣ３３を介してＣＰＵ３０にフィードバックされるようになっている。信号駆動検出部５０は、具体的には、例えば、図６に示すように構成することができる。図６は、信号駆動検出部５０の１ビット分の構成を示す回路図である。図６において、５５はフォトモスリレー、５６は駆動用ゲート、５７はフォトカプラ、５８は電流制限抵抗、５９は出力用ゲートである。リレー５１のコイル部５１は、図５に示すように、制御電極が出力ＩＣ３４に接続された駆動トランジスタ６０とリレードライブ用電源ＶC2（例えば、２４Ｖ）との間に、リレー５１に相当する２系制御部２００のリレー２５１の接点２５１−１０（リレー２５１のコイル部２５１が通電されると開く接点）とキースイッチ３の接点３−２とを介して接続されている。接点５１−１・・・５１−Ｎは、コイル部５１が通電されると閉じる接点である。
【００３３】
なお、入力ＩＣ３３には、前述したキースイッチ信号、前進スイッチ信号及び後進スイッチ信号が入力されるとともに、後述する監視回路７１からの自系動作信号がリレー５１の接点５１−１１（コイル部５１が通電されると閉じる）を介して、自系がノッチ信号及び前後信号を出力中であることを示す自系出力動作信号として、入力ＩＣ３３に入力されている。また、入力ＩＣ３５には、前述した正センサデータ信号、補センサデータ信号、正センサ故障検出信号、補センサセンサ故障検出信号及び設定指令信号が入力されている。なお、正センサデータ信号、補センサデータ信号の取り込みは、ＣＰＵ３０が所定時間においてこれらのデータ信号のパルス数をカウントし、そのカウント値をデータとして取り込むことにより行う。
【００３４】
さらに、本実施の形態では、制御部１００は、故障の検出及び故障の対処を行う監視回路７０，７１を有している。監視回路７０は、当該１系制御部２００の制御用電源電圧ＶC1（例えば、５Ｖ）のレベルを監視し、そのレベルが所定レベル以下となったときに故障検出信号としてリセット信号を出力する。また、監視回路７０はウォッチドックタイマ機能を有している。すなわち、ＣＰＵ３０から直接に信号線７３を介して定期的にトリガ信号が監視回路７０に入力されるようにプログラミングされ、監視回路７０は前記トリガ信号が所定期間内に得られたか否かを順次判定し、前記トリガ信号が所定期間内に得られない場合にも、故障（この場合はＣＰＵ３０の暴走等）が生じたものとして、故障検出信号として前記リセット信号を出力する。そして、このリセット信号がＣＰＵ３０のリセット端子に供給され、ＣＰＵ３０がリセットされるようになっている。また、監視回路７０からの前記リセット信号は、監視回路７１にも入力されている。監視回路７１には、監視回路７０からの前記リセット信号の他、前述したようにＣＰＵ３０からデコーダ４４及び信号線４４を介してアドレス信号が入力され、また、制御部２００の監視回路７１の出力信号である自系動作信号（負論理をとれば、自系故障検出信号）が入力されている。監視回路７１の動作については、後述する。
【００３５】
なお、図面には示していないが、制御部１００，２００は、それぞれ自系のための電源回路を備えている。また、センサ監視回路１３及びＶ／Ｆ変換回路１４ａ，１４ｂへの電源電圧の供給は、制御部１００用の電源回路の出力電圧と制御部２００用の電源電圧の出力電圧とがダイオードによりワイヤードオアがとられることによりなされており、いずれか一方の電源電圧が故障しても適正な電源電圧がセンサ監視回路１３及びＶ／Ｆ変換回路１４ａ，１４ｂへ供給されるようになっている。
【００３６】
次に、本実施の形態による主幹制御装置の動作について、説明する。
【００３７】
まず、初期調整について説明する。本実施の形態では、ＲＯＭ３１には、一方端のノッチ位置「Ｐ５」と他方端のノッチ位置「ＥＢ」における検出回路１０ａ，１０ｂの出力信号のレベル（前記正センサデータ信号及び補センサデータ信号の前記カウント値に対応）に応じた、検出回路１０ａ，１０ｂの出力信号のノッチ信号の割付パターンが予め記憶されている。この割付パターンとしては、本実施の形態では図４に示すように検出回路１０ａ，１０ｂの出力電圧が主ハンドルの位置に対してリニアであるので、具体的には、ノッチ位置「Ｐ５」とノッチ位置「ＥＢ」との間の距離に対する、隣り合うノッチ信号間の各境界位置（この境界位置は、所望のノッチ位置に応じて予め設計されており、図４図中破線で示している）までのノッチ位置「Ｐ５」又は「ＥＢ」からの距離の比を用いればよい。この比を用いて、主ハンドル１をノッチ位置「Ｐ５」，「ＥＢ」にそれぞれ実際に位置させたときの正センサデータ信号及び補センサデータ信号のカウント値に基づいて演算することにより、隣り合うノッチ信号間の各境界位置に対応する正センサデータ信号及び補センサデータ信号のカウント値（これが、正センサデータ信号及び補センサデータ信号のカウント値とノッチ信号との対応関係を示す割付情報となる）を求めることができ、これらのカウント値を判別の基準として用いることにより正センサデータ信号及び補センサデータ信号のカウント値に対応するノッチ信号を求めることができる。初期調整時には、主ハンドル１をノッチ位置「Ｐ５」、「ＥＢ」にそれぞれ位置させ、基準値設定スイッチ部１８（これは初期調整時にのみ操作されるので、例えば、プリント基板上に配置される。）を操作してＣＰＵ３０に所定の設定指令信号を与える。これにより、主ハンドル１をノッチ位置「Ｐ５」，「ＥＢ」にそれぞれ実際に位置させたときの正センサデータ信号及び補センサデータ信号のカウント値が、それぞれ基準値としてＲＡＭ３２に記憶される。この記憶が完了すると、ＣＰＵ３０は、ＲＯＭ３１に予め記憶されている割付パターンとＲＡＭ３２に記憶された前記基準値に基づいて演算により前記割付情報を求め、これをＲＡＭ３２に記憶させる。以後、ＣＰＵ３０は、正センサデータ信号及び補センサデータ信号のカウント値に対応するノッチ信号を求める際には、ＲＡＭ３２に記憶された前記割付情報を用いる。なお、前記割付情報は、図示しない不揮発性のメモリに格納することが好ましい。
【００３８】
次に、故障が発生していない通常の動作について説明する。
【００３９】
この場合には、制御部１００が優先しており、制御部１００において、図５中の駆動トランジスタ６０がオン、接点３−２がオン、接点２５１−１０がオン、コイル部５１が通電、接点５１−１・・・５１−Ｎ，５１−１１がオンしている。ＣＰＵ３０は、定期的に正センサデータ信号及び補センサデータ信号をカウントしてそれらのカウント値を得て、対応するノッチ信号を前記割付情報に従って求め、両者を照合する。両者が合致しなければ、ノッチ信号として認識せず、信号駆動部５２への制御信号は前回の状態を維持する。両者が合致した場合、当該対応するノッチ信号を今回のノッチ信号として認識し、さらに、前回サンプリングしたノッチ信号と照合する。両者が合致しなければ、信号駆動部５２への制御信号は前回の状態を維持する。両者が合致した場合、信号駆動部５２への制御信号を当該ノッチ信号に相当するものに書き換える。なお、ＣＰＵ３０は、前進スイッチ信号又は後進スイッチ信号が得られていない場合には、このようなノッチ信号出力制御は行わない。
【００４０】
なお、本実施の形態では、正センサデータ故障検出信号及び補センサデータ故障検出信号のいずれか一方のみが得られた場合には、制御部１００から制御部２００に切り替わり、制御部２００において、故障検出信号が得られていない方のセンサデータ信号を定期的にカウントしてそのカウント値を得て、対応するノッチ信号を前記割付情報に従って求め、これを今回のノッチ信号として認識し、さらに、前回サンプリングしたノッチ信号と照合する。両者が合致しなければ、信号駆動部５２への制御信号は前回の状態を維持する。両者が合致した場合、信号駆動部５２への制御信号を当該ノッチ信号に相当するものに書き換える。
【００４１】
次に、故障検出とその処理の動作について説明する。
【００４２】
（１）センサの故障検出
既に説明したように、センサ監視回路１３が、検出回路１０ａ，１０ｂの出力電圧に基づいて、検出回路１０ａの出力電圧が所定範囲内にない場合及び前記出力電圧の差が所定の許容範囲にない場合に、正センサ４ａの故障を示す正センサ故障検出信号を入力ＩＣ３５に与え、検出回路１０ｂの出力電圧が所定範囲内にない場合及び前記出力電圧の差が所定の許容範囲にない場合に、補センサ４ｂの故障を示す補センサ故障検出信号を入力ＩＣ３５に与える。ＣＰＵ３０は、定期的な故障検出処理の一つとして、正センサ故障検出信号及び補センサ故障検出信号を定期的に監視し、センサ４ａ，４ｂの故障を認識する。
【００４３】
（２）正補センサデータ信号間の照合による故障検出
前述したように、ＣＰＵ３０は、定期的に正センサデータ信号及び補センサデータ信号をカウントしてそれらのカウント値を得て、対応するノッチ信号を前記割付情報に従って求め、両者を照合するが、その照合が比較的長期間（例えば、５ｓｅｃ）とれない場合には、故障として検出する。
【００４４】
ただし、正センサデータ故障検出信号及び補センサデータ故障検出信号のいずれか一方のみが得られた場合には、制御部１００から制御部２００に切り替わるとともに、制御部２００においてはＣＰＵ３０は故障検出信号が得られていない方のセンサデータ信号のみに基づいてノッチ信号出力制御を行うので、正補センサデータ信号間の照合による故障検出は行われない。
【００４５】
（３）ノッチ信号のフィードバックによる故障検出
ＣＰＵ３０は、信号駆動部５２への制御信号と信号検出部５３からの検出信号とを照合して両者が対応していないときに故障として検出する。
【００４６】
（４）キースイッチ条件の異常による故障検出
既に説明したようにＣＰＵ３０はキースイッチ３が鎖錠されている場合にのみ電源が投入されるので、本来、ＣＰＵ３０がキースイッチ信号が鎖錠状態となっていないことを認識することはあり得ない。そこで、ＣＰＵ３０は、定期的な故障検出処理の一つとして、キースイッチ信号を定期的に監視し、キースイッチ信号が鎖錠状態となっていない場合に故障として検出する。
【００４７】
（５）前後条件の異常による故障検出
前進スイッチ及び後進スイッチはそれぞれ前後進ハンドル２が「前進」位置又は「後進」位置にあることを検出するものであるので、本来、前進スイッチ信号と後進スイッチ信号とが同時にオンとなっていることはあり得ない。そこで、ＣＰＵ３０は、定期的な故障検出処理の一つとして、前進スイッチ信号と後進スイッチ信号を定期的に監視し、両者が同時にオンとなっている場合に故障として検出する。
【００４８】
（６）制御用電源電圧の監視による故障検出
既に説明したように、監視回路７０は、制御用電源電圧ＶC1のレベルを監視し、そのレベルが所定レベル以下となったときに故障を検出し、故障検出信号としてリセット信号を出力する。
【００４９】
（７）ウォッチドックタイマ機能による故障検出
既に説明したように、監視回路７０は、ウォッチドックタイマ機能を有し、ＣＰＵ３０からトリガ信号が所定期間内に得られない場合にも、故障を検出し、故障検出信号として前記リセット信号を出力する。このリセット信号は、ＣＰＵ３０のリセット端子に供給されてＣＰＵ３０がリセットされる他、監視回路７１にも入力されている。
【００５０】
（８）入出力インターフェース部の一部の故障検出と、故障検出時の処理
監視回路７１は、入出力インターフェース部の一部の故障検出と、故障時の一元的な処理と、更には系切り替えのインターロック的な処理と、を行う。
【００５１】
ＣＰＵ３０は前記（１）〜（５）の故障検出を行わなかった場合にのみ定期的にアドレスバス３８、デコーダ３６及び信号線４４を経由してアドレス信号を監視回路７１に与えるようにプログラミングされている。したがって、監視回路７１が所定期間内に信号線４４からアドレス信号を受け取れば、アドレスバス３８及びデコーダ３６に故障がないこと、ＣＰＵ３０は前記（１）〜（５）の故障検出を行わなかったことが検証されることになる。換言すれば、監視回路７１が所定期間内に信号線４４からアドレス信号を受け取らないことにより、アドレスバス３８及びデコーダ３６の故障を、前記（１）〜（５）の故障検出と分離することなく検出することになる。
【００５２】
また、監視回路７１が所定期間内に監視回路７０からリセット信号を受け取らなければ、監視回路７０は前記（６）（７）の故障検出を行わなかったことになる。
【００５３】
このようなことから、監視回路７１は、所定期間内に信号線４４からアドレス信号を受け取らないか、所定期間内に監視回路７０からリセット信号を受け取ったか、あるいは、所定期間内に他系の監視回路７１から他系動作信号を受け取った場合には、自系が故障していること又は他系とのインターロックがかけられていることを示す自系故障検出信号を出力し、それ以外の場合には、自系が故障していないとともに他系からのインターロックがかけられておらずに自系が動作していることを示す自系動作信号（自系故障検出信号の負論理）を出力する。
【００５４】
そして、監視回路７１からの自系故障検出信号は出力ＩＣ３４にも供給され、監視回路７１からの自系故障検出信号が得られた場合には、出力ＩＣ３４がリセットされ、自系のコイル部５１の通電が解除されて接点５１−１・・・５１−Ｎが開くとともに、ノッチ信号「ＥＢ」（非常ブレーキ指令に相当）に相当する制御信号が信号制御部５２に供給され、自系が離脱する。なお、制御部１００，２００が両方とも離脱した場合には、結局、両方の系の接点５１−１・・・５１−Ｎが開くことにより、主幹制御装置からノッチ信号「ＥＢ」が出力された状態と等価となる。
【００５５】
なお、ＣＰＵ３０は前記（１）〜（５）の故障検出を行わなかった場合にのみ信号を定期的に直接に監視回路７１に与えるようにし、また、ＣＰＵ３０は常に定期的にアドレスバス３８、デコーダ３６及び信号線４４を経由してアドレス信号を監視回路７１に与えるようにプログラミングしてもよい。
【００５６】
また、故障が検出された場合には、表示器で表示したり、視覚や聴覚などによる警報を発するようにしてもよい。
【００５７】
以上説明した本実施の形態による主幹制御装置によれば、センサ４ａ，４ｂは、主ハンドル１の絶対位置に応じたアナログ信号であって主ハンドル１の絶対位置の変化に従って連続的に変化するアナログ信号を出力する。したがって、ハンドル位置検出の不感帯が全くないとともに、各ビット信号を出力するカムや遮光板の開口等をハンドル位置に関して重なり合うように配置した場合に生ずるような、信号が切り替わる離散的なハンドル位置は存在しない。本実施の形態によれば、主ハンドル１のノッチ位置とセンサ４ａ，４ｂの位置との間の相対位置に従来生じていたような制約がなくなり、主ハンドル１とセンサ４ａ，４ｂとを組み付ける際に機械的な位置調整を厳密に行う必要がなく、初期調整として、その組立後にハンドル位置検出器から得られるアナログ信号とノッチ信号との間の対応関係を所望の任意のノッチ位置に応じて前述したようにして電気的に設定しておけばよい。このような電気的な設定は厳密な機械的な調整に比べてはるかに容易に行うことができるので、本実施の形態によれば、従来に比べて初期調整を容易に行うことができる。また、ノッチ位置を変更する場合には、センサ４ａ，４ｂから得られるアナログ信号とノッチ信号との間の対応関係を当該ノッチ位置に応じて変更するだけでよいので、従来に比べて手数及びコストを要しない。したがって、使用者の要求に応じて種々のノッチ位置を有する主幹制御装置を製造する場合にも、従来に比べて手数及びコストを要しない。このように、本実施の形態によれば、ノッチ位置の設定の自由度及び変更の自由度が著しく大きくなる。さらに、本実施の形態によれば、ハンドル位置検出の不感帯が全くないので、ノッチ信号の信頼性を高めることができる。
【００５８】
以上、本発明の一実施の形態による主幹制御装置について説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、初期調整が容易であり、主ハンドルのノッチ位置の設定の自由度及び変更の自由度が大きく、得られたノッチ信号の信頼性の高い主幹制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による主幹制御装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態による主幹制御装置の操作部を示す図であり、図２（ａ）はその要部平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ矢視図である。
【図３】静電容量センサの基本原理の説明図である。
【図４】主ハンドル１の位置と、ノッチ信号と、検出回路の出力電圧との間の関係を示す図である。
【図５】制御部の一例を示す概略構成図である。
【図６】信号駆動検出部の１ビット分の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１  主ハンドル
２  前後進ハンドル
３  キースイッチ
４ａ，４ｂ  静電容量センサ
９ａ，９ｂ  容量部
１０ａ，１０ｂ  検出回路
１３  センサ監視回路
１４ａ，１４ｂ  Ｖ／Ｆ変換回路
１８  基準値設置スイッチ部
３０  ＣＰＵ
３１  ＲＯＭ
３２  ＲＡＭ
３３，３５  出力ＩＣ
３４  入力ＩＣ
３６  デコーダ
３７  データバス
３８  アドレスバス
５０  信号駆動検出部
５２  信号駆動部
５３  信号検出部
７０，７１  監視回路
１００  １系制御部
２００  ２系制御部
【図１】
0003844144.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】
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