JP2000052988A - 鉄道用色灯式信号機およびその灯器ならびに制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光強度を自動計測しうる信号システムを
実現する。 【解決手段】多数の発光素子９６が送光方向を揃えて設
けられた光源と、この光源をその送光方向側から囲う透
光性の蓋９４とを具備した鉄道用色灯式信号機の灯器９
において、光源側に設けられ入光部が蓋９４に向けられ
た導光部材１００を備える。この導光部材は、器内に設
けられた光コネクタ１０３を介して器外へ延びる（１０
５）。蓋９４は内面の反射率が部分的に強化される（２
００）。導光部材１００で反射光を受光することがで
き、しかも視認性や生産性を損なうことも無い。灯器９
外で光電変換された検出値は、ノイズが少なく、制御装
置によって劣化検知や光度調節の処理に供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鉄道用色灯式信
号機に関し、さらに、その灯器の部分や、それを遠隔制
御する制御装置にも関する。鉄道用色灯式信号機の具体
例としては、鉄道の踏切道における特殊信号発光機や、
踏切警報灯、多灯形色灯式信号機、出発反応標識などが
挙げられる。

【０００２】

【従来の技術】鉄道用色灯式信号機の典型例である電気
三位式多灯形色灯式信号機を用いた鉄道信号システムは
（図６（ａ）参照）、所定区間における線路１に沿って
設置された信号機４（鉄道用色灯式信号機）と、ケーブ
ル３を介して信号機４を遠隔制御する制御装置２（鉄道
用色灯式信号機の制御装置）とからなり、昼夜を分かた
ず、制御装置２が線路１上の列車運行等に応じて各信号
機４を集中制御し、これに従って何れか適宜の色の灯が
点灯することで、信号の現示が行われるようになってい
る。

【０００３】信号機４は（図６（ｂ）及び（ｃ）参
照）、線路脇の地面等に立設された支柱５に対して取り
付けられるが、作業し易い低位部に装着される接続箱６
と、列車等から見易い高位部に装着される灯箱８と、両
者間を結ぶケーブル７とを具えたものである。制御装置
２からのケーブル３は接続箱６内の端子板のところでケ
ーブル７に接続される。

【０００４】灯箱８には、一例として、３個の灯器９
（鉄道用色灯式信号機の灯器）が縦一列に設けられてい
る（図６参照）。具体的には、進行して来る列車を迎え
る方向に面して設けられた背面板８ａに対し、それぞれ
フード８ｂで囲われた打ち抜き穴のところへ、上から順
に、緑色灯器９ｇ、黄色灯器９ｙ、赤色灯器９ｒが填め
込まれる。また、この灯箱８に至ったケーブル７は、灯
箱８内で３つに分岐し、それぞれが該当する灯器９に接
続されている。

【０００５】このような信号機４は、灯器９の光源に電
球を用いた電球式のものと、ＬＥＤ（発光ダイオード）
を用いたＬＥＤ式のものが実用化されている。ＬＥＤ式
信号機は、長年用いられてきた電球式信号機の定期的な
電球交換作業の省力化と省エネルギー化とを図るべく開
発されたものである（特公平７−２３０９７号公報、特
開平９−２２６５８２号公報など参照）。先ず、図７〜
図９を引用しながら電球式信号機利用の鉄道信号システ
ムについて説明し、次に図１０〜図１３を引用しながら
ＬＥＤ式信号機利用の鉄道信号システムについて説明す
る。

【０００６】電球式信号機の灯器の光源に用いられる電
球は（図７参照）、フィラメントが二重に設けられてい
て、寿命が来ると一方のフィラメントが断線するように
なっている。また、制御装置２も含めたシステムでは
（図８参照）、ケーブル３，接続箱６，及びケーブル７
を介して制御装置２から灯箱８の各灯器９に光源駆動電
圧が選択的に印加されるようになっている。

【０００７】すなわち、制御装置２には（図８参照）、
各灯器９への給電を担う電源２１に加えて、リレーやマ
イクロプロセッサー等からなる制御回路２４が組み込ま
れており、この制御回路２４は列車の在線状況または進
路構成条件により予め定められた信号制御回路または信
号制御ルーチン２５が組み込まれていて、そのハードウ
ェア処理またはプログラム処理により、電源２１から各
灯器９への各給電線に介挿されたリレー２２及びリレー
２３が列車の運行状況等に応じて適宜開閉動作させられ
て、緑色灯器９ｇへの給電線に印加される緑色灯駆動電
圧Ｖｇが有意になると緑色灯器９ｇが点灯し（図９
（ａ）参照）、黄色灯器９ｙへの給電線に印加される黄
色灯駆動電圧Ｖｙが有意になると黄色灯器９ｙが点灯し
（図９（ｂ）参照）、赤色灯器９ｒへの給電線に印加さ
れる赤色灯駆動電圧Ｖｒが有意になると赤色灯器９ｒが
点灯する（図９（ｃ）参照）ようになっている。

【０００８】この制御装置２から各灯器９に供給された
電流は、共通の給電線を介してコモン電流Ｉｃとなって
戻り、正常時は概ね一定レベルのものとなるが（図９
（ｄ）参照）、制御装置２には、そのコモン電流Ｉｃを
検出するコモン電流検出回路２６も設けられている（図
８参照）。コモン電流検出回路２６は、コモン電流Ｉｃ
の振幅レベルに対応した電流検出信号Ａと所定の閾値Ｂ
とを比較し、その結果を断線アラーム信号Ｃとして出力
するものである。

【０００９】そして、何れかの灯器９に断線・断芯が生
じると、例えば黄色灯器９ｙの電球が断線すると、黄色
灯駆動電圧Ｖｙが有意になっているときには、コモン電
流Ｉｃのレベルがほぼ半減し（図９（ｅ）参照）、これ
に対応して電流検出信号Ａが閾値Ｂを下回るので（図９
（ｆ）参照）、コモン電流検出回路２６から有意の断線
アラーム信号Ｃが出力される（図９（ｇ）参照）。そし
て、信号機４における断線の発生が制御装置２のところ
で居ながらにして検知されれると、残った他方のフィラ
メントが断線する前に、その信号機４の該当する灯器９
が良品と交換される。こうして、遠隔での断線検出に応
じた不定期の保守作業も随時行われることで、定期的な
点検や保守作業によって得られる確実性を超えた鉄道信
号システムの確実な稼動が確保される。

【００１０】これに対し、ＬＥＤ式信号機の灯器９は
（図１０参照）、灯箱８に取り付けられるフレーム９１
と、その後方に延びて灯箱８内に収まるケース９２と、
ケース９２から延びてケーブル７に集まるケーブル９３
と、フレーム９１に対しケース９２の反対側から装着さ
れるカバー９４と、フレーム９１によって支持されケー
ス９２及びカバー９４によって囲まれた基板９５と、基
板９５に植設された多数のＬＥＤ９６とを具えており、
これらのＬＥＤ９６を光源とするものである。

【００１１】緑色灯器９ｇの光源には緑色に発光するＬ
ＥＤ９６が用いられ、黄色灯器９ｙの光源には黄色に発
光するＬＥＤ９６が用いられ、赤色灯器９ｒの光源には
赤色に発光するＬＥＤ９６が用いられるが、何れの灯器
９でも、ＬＥＤ９６は、発光部をカバー９４側に向け
て、基板９５の片面に対し同心円状やマトリクス状に分
散して植設される。そして、各ＬＥＤ９６から発した光
は、拡散成分は別として、基板９５から垂直な方向（図
１０では右側）に進行する。これにより、ＬＥＤ式信号
機の灯器９は、多数の発光素子が送光方向を揃えて設け
られた光源を具えたものとなっている。また、基板９５
は、アルミニウム板で補強されたプリント基板等からな
るが、カバー９４は、ガラス等の透明な部材または少な
くとも半透明なものから形成され、透光性が具わってい
る。これにより、灯器９は、その光源をその送光方向側
から囲う透光性の蓋も具えたものとなっている。

【００１２】各灯器９ごとに多数のＬＥＤ９６は（図１
１参照）、同数ずつ直列接続されてから更にそれらが並
列接続されて、二端子網と等価な回路となり、その端子
間に制御装置２から光源駆動電圧Ｖｇ，Ｖｙ，Ｖｒを受
けると一斉に点灯するようになっている。なお、電源２
１の出力が交流で動作可能なように、ＬＥＤ９６の直並
列回路には、逆方向のダイオード９６ａが並列接続され
たり（図１１（ａ）参照）、全波整流を行うダイオード
ブリッジ９６ｃが並列接続されたり更には適宜の電流制
限用抵抗９６ｂが介挿接続されることもある（図１１
（ｂ）参照）。

【００１３】このようにして光源にＬＥＤを採用した信
号機の灯器９は、寿命が延びて、定期・不定期での交換
が少なくて済むようになった。さらに、消費電力の低減
も達成できた。ところが、ＬＥＤには、電流が或る程度
になるとそれ以上増えても光度等の発光強度はその割に
増えないという発光特性がある（図１２（ａ）参照）。
また、ＬＥＤの電流（Ｉｃ）が一定レベルで安定してい
たとしても、輝度等の発光強度は、数千時間といった長
期間についてみると、徐々に低下してくる（図１２
（ｂ）参照）。これらの特性は、フィラメントを用いた
電球の場合と異なる。

【００１４】そこで、ＬＥＤ式信号機を制御する場合、
制御装置２からは、電球式信号機の制御に際して併用さ
れていたコモン電流検出回路２６が取り除かれているか
（図１３参照）、残っていても検出回路２６は役に立た
ないので使用されない。このような鉄道用色灯式信号機
の制御装置は、鉄道用色灯式信号機の光源に対する給電
の制御だけは行うが、断線検知・断芯検出の如き信号機
の異常検出は容易には行えないものとなっている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のＬＥ
Ｄ式信号機を用いた鉄道用信号システムの場合、光源交
換作業の頻度が下がったという点では、電球式信号機の
場合に比べて保守作業の負担軽減が進んだが、光源のそ
の他の故障や不良などの異常が自動検出されないので、
そのような異常を見いだすために交換期間より短期間に
繰り返される点検作業については、それほどでも無い。
そして、鉄道用の信号機の場合、多数の者や車が通行す
る道路用の信号機と異なり、第三者による異常発見は期
待できないので、保守員等の点検作業者に掛かる負担
は、むしろ増し気味とも言える。

【００１６】また、経年変化による劣化にも発光素子ご
と或いはユニットごとにバラツキが有るため、光源の安
全な交換時期を確実に予測するは必ずしも容易では無
い。さらに、作業者が巡回して行う点検では、不慮の故
障や予期しない突然の劣化を迅速に検知するのが難しい
うえ、点灯状態を目視するには軌道内に入り込む必要も
あり困難が伴うばかりか、目視測定には個人差も有って
判断が一定しない。そこで、電球に代えて光源に多数の
発光素子を用いた鉄道用色灯式信号機についても、光源
の劣化を自動検出することが要請される。

【００１７】しかしながら、ＬＥＤを光源とした信号機
は、ＬＥＤを多数直列に接続し、さらにその直列のＬＥ
Ｄ群を複数並列に接続した回路構成のものであることか
ら、一列のＬＥＤ群が断線したとしてもその灯器全体の
電流の変化量は微々たるものに過ぎないので、電源変動
や温度変動の存在も考慮すると、電球式信号機のように
送電端に設けたセンサにより電流の変化をとらえて光度
の低下を検知するというのは難しい。既述したＬＥＤの
非直線的な電流−光度特性（図１２（ａ）参照）や、発
光強度の漸減する経年変化特性（図１２（ｂ）参照）の
存在も、光源劣化の自動検出を阻んでいる。

【００１８】このため、従来の電球式信号機やＬＥＤ式
信号機には無かった機能、具体的には信号機自身で光度
を測定するという機能を付加することも考えられるが、
単純に光源の直前等に測定部材を置いたのでは、受光は
容易にできても、照明が遮られたり、灯器の製造や保守
作業が厄介になったり、追加の設備負担が重すぎるよう
なことがあっては、却って不都合である。そこで、多数
の発光素子からなる光源の劣化故障を的確に予測・検知
して、速やかな事前保守が行えるようにすべく、鉄道用
色灯式信号機の発光強度を自動計測可能にするととも
に、その際、信号機の基本性能である視認性や、コスト
に大きく影響する生産性、作業性などを損なわないよう
に工夫することが、技術的な課題となる。

【００１９】また、従来の鉄道用色灯式信号機の制御装
置は、光源駆動電圧を変化させるとコモン電流も変化し
て断線検知の信頼性が損なわれるので、制御回路の複雑
化や処理の煩雑さを回避する等の観点から、夜間も昼間
と同じ電力を信号機に供給している。このため、鉄道用
色灯式信号機の灯器が昼夜とも一定の光度で輝くので、
昼間であれば適切な光度であっても、夜間は、ＬＥＤ式
信号機ばかりか電球式信号機でも遠方から必要以上に見
えてしまうこともあった。さらに、ＬＥＤを光源とした
ものでは、夜間においては電力を無駄に消費し、ＬＥＤ
の劣化を促進しているという問題点もあった。そこで、
鉄道用色灯式信号機の発光強度を自動計測可能とするに
際し、これらの問題点も併せて解決することが、さらな
る課題となる。

【００２０】この発明は、このような課題を解決するた
めになされたものであり、発光強度を自動計測しうる鉄
道用色灯式信号機およびその灯器ならびに制御装置を実
現することを目的とする。また、本発明は、発光強度の
自動計測を利用して簡便に、発光強度の自動調節を実現
することも目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために発明された第１乃至第８の解決手段について、
その構成および作用効果を以下に説明する。

【００２２】［第１の解決手段］第１の解決手段の鉄道
用色灯式信号機の灯器は（、出願当初の請求項１に記載
の如く）、多数の発光素子が送光方向を揃えて設けられ
た光源と、この光源をその送光方向側から囲う透光性の
蓋とを具備した鉄道用色灯式信号機の灯器において、前
記光源側に設けられ入光部が前記蓋に向けられた導光部
材を備えたものである。

【００２３】このような第１の解決手段の鉄道用色灯式
信号機の灯器にあっては、光源から発した光は、大部分
が蓋を通過して信号の現示に供されるが、一部は蓋の内
面で反射して光源側に戻って来る。そして、導光部材の
入光部に達した反射光は、導光部材によって、適宜の光
電変換素子等へと導かれる。この反射光の強度は光源の
発光強度にほぼ比例するので、光源からの光を直接受光
して発光強度を計測したのと等価な測定結果が得られ
る。

【００２４】また、送光先には、受光素子など送光を遮
る不透明なものを設けないですむので、信号の現示が損
なわれることも無い。灯器の組立時に蓋を装着させる際
に、また、点検や交換等の保守作業時に蓋の着脱を行う
際に、作業の邪魔になるようなものも無い。さらに、光
源のところに発光素子と並べて設けるものは、ファイバ
等を用いて通常細く形成される導光部材だけで良く、そ
れより大きな光電変換素子や増幅回路などは、発光素子
の間に割り込ませる必要が無いので、発光素子の個数を
減じたり発光素子を不均一に配設したりして見辛くなる
という不都合も無い。

【００２５】このように蓋での反射光を光源側から導き
出すようにしたことにより、間接的ながら光源の発光強
度を検出することが可能となり、しかも、直接受光の場
合と異なり、視認性や、蓋など送光側部材に関する生産
性・作業性が悪化するのを回避することができる。した
がって、この発明によれば、視認性等を損なうこと無く
発光強度を自動計測しうる鉄道用色灯式信号機の灯器を
実現することができる。

【００２６】［第２の解決手段］第２の解決手段の鉄道
用色灯式信号機の灯器は（、出願当初の請求項２に記載
の如く）、上記の第１の解決手段の鉄道用色灯式信号機
の灯器であって、前記導光部材は、器内に設けられた光
コネクタを介して器外へ延びたものであることを特徴と
する。

【００２７】このような第２の解決手段の鉄道用色灯式
信号機の灯器にあっては、適宜の光電変換素子や増幅回
路などの電子回路部を器外に設けることが可能となり、
その場合、電子回路部は、光源から遠くに位置するの
で、発光素子のスイッチングノイズや電車線ノイズ等の
電磁ノイズの影響が緩和される。そこで、高比率の増幅
を行ってもノイズの少ない検出信号が得られるので、直
接光より弱い反射光を検出する間接的な測定手法であっ
ても、正確な測定を行うことができる。

【００２８】しかも、導光部材の延伸部分が光コネクタ
のところで入光部と分離可能になっているので、光源を
含んだ発光ユニットは、導光部材の延伸部分を灯器に残
して、灯器から送光方向側へ取り外したり、逆に装着し
たりすることが可能である。そこで、灯器の組立時に発
光ユニットを装着させる際に、また、点検や交換等の保
守作業時に発光ユニットの着脱を行う際に、作業が容易
に行える。

【００２９】このように蓋での反射光を光源側から導き
出す際に光源からの影響を緩和するとともに光源部分も
蓋と同じ方向に着脱可能なようにしたことにより、間接
的ながら光源の発光強度を正確に検出することが可能と
なり、しかも、蓋ばかりか光源周りの部材に関する生産
性・作業性が悪化するのを回避することもできる。した
がって、この発明によれば、作業性等を損なうこと無く
発光強度を正確に自動計測しうる鉄道用色灯式信号機の
灯器を実現することができる。

【００３０】［第３の解決手段］第３の解決手段の鉄道
用色灯式信号機の灯器は（、出願当初の請求項３に記載
の如く）、上記の第１，第２の解決手段の鉄道用色灯式
信号機の灯器であって、前記蓋は内面の反射率が部分的
に強化されたものであることを特徴とする。

【００３１】このような第３の解決手段の鉄道用色灯式
信号機の灯器にあっては、導光部材の入光部が蓋のうち
特に強化部分に向けられ、より多くの反射光が検出され
るので、測定精度が向上する。一方、反射率強化部分
は、狭い範囲で間に合ううえ、透明度の高い部材は透過
率をほんの少し下げるだけで反射率が大きな割合で増加
するので、灯器全体としての光量は、ほどんど低下しな
いで済む。また、反射率強化部分は、蓋の内面に設けら
れることから、雨や風などに直接曝されないので、部材
の付加や表面の加工などの簡便な付設・形成の手法で容
易に具現化することができる。蓋の着脱容易性を損なう
ことも無い。

【００３２】このように蓋での反射光を光源側から導き
出す際に反射光が多く検出されるようにしたことによ
り、間接的ながら光源の発光強度を正確に検出すること
が可能となり、しかも、蓋に関する生産性・作業性が悪
化するのを回避することもできる。したがって、この発
明によれば、作業性等を損なうこと無く発光強度を正確
に自動計測しうる鉄道用色灯式信号機の灯器を実現する
ことができる。

【００３３】［第４の解決手段］第４の解決手段の鉄道
用色灯式信号機は（、出願当初の請求項４に記載の如
く）、多数の発光素子が送光方向を揃えて設けられた光
源と、この光源をその送光方向側から囲う透光性の蓋と
を具備した鉄道用色灯式信号機において、入光部が前記
蓋に向けられ導光先が前記光源側から灯器外へ延びた導
光部材と、前記導光先に設けられた光電変換手段の出力
信号をデジタル変調して前記光源への給電線に送出する
送信手段とを備えたものである。

【００３４】このような第４の解決手段の鉄道用色灯式
信号機にあっては、その灯器に関して上記の第１解決手
段と同様の作用効果が発揮される、すなわち蓋での反射
光を光源側から導き出すようにしたことにより視認性等
を損なうこと無く発光強度を自動計測することができる
が、これに加えて、発光強度の検出信号は、既設の給電
線を介して給電電流又は給電電圧に重畳して送出され
る。しかも、その信号は、デジタル変調されているの
で、信号の現示内容の変更等に伴って給電状態がしばし
ば切り換っても、そのスイッチングノイズの影響を受け
にくい。

【００３５】これにより、信号機と給電側との間に新た
なケーブルを敷設する等の大きな設備追加を行わなくて
も、給電側での遠隔計測が可能となる。したがって、こ
の発明によれば、少ない設備負担で発光強度を自動的に
遠隔計測しうる鉄道用色灯式信号機を実現することがで
きる。

【００３６】［第５の解決手段］第５の解決手段の鉄道
用色灯式信号機の制御装置は（、出願当初の請求項５に
記載の如く）、鉄道用色灯式信号機の光源に対する給電
を制御する鉄道用色灯式信号機の制御装置において、前
記光源への給電線に接続されデジタル変調信号を分離す
るとともにその復調を行う受信手段と、この受信手段に
て得られたデジタルデータを前記光源に対する給電情報
とともに処理する情報処理手段とを備えたものである。

【００３７】このような第５の解決手段の鉄道用色灯式
信号機の制御装置にあっては、上記の第４解決手段の鉄
道用色灯式信号機を制御する際に、信号機から給電線に
重畳して制御装置側に送られて来た発光強度の検出信号
は、受信手段によってデジタルデータにされ、それから
情報処理手段によって給電情報とともに処理される。発
光強度情報だけでなくそれに給電情報も組み合わせる
と、発光素子の発光特性が、非直線的な電流−光度特性
を示したり、発光強度の漸減する経年変化特性を持って
いたりしても、既成の統計処理プログラムパッケージ等
を利用して比較的容易に且つ正確に、光源劣化やその他
の判別処理を自動で行うことができる。

【００３８】これにより、制御装置と信号機との間に新
たなケーブルを敷設する等の大きな設備追加を行わなく
ても、制御装置での遠隔計測が可能になるとともに、光
源劣化等の自動検出も確実に行うことができる。したが
って、この発明によれば、少ない設備負担で発光強度を
自動的に遠隔計測しうる鉄道用色灯式信号機を実現する
ことができる。

【００３９】［第６の解決手段］第６の解決手段の鉄道
用色灯式信号機の制御装置は（、出願当初の請求項６に
記載の如く）、上記の第５解決手段の鉄道用色灯式信号
機の制御装置であって、前記光源の発光強度が（予め設
定してある基準光度などの所定の閾値以下に）低下した
ことを前記デジタルデータに基づいて判別するとともに
警報を発する手段を備えたものである。

【００４０】このような第６の解決手段の鉄道用色灯式
信号機の制御装置にあっては、発光強度情報および給電
情報に基づいて光源劣化の判別およびその旨の発報が自
動的に行われるが、上述したように、発光素子の特性が
電球の場合と異なっていても、正確な判別がなされる。
したがって、この発明によれば、発光強度を自動的に遠
隔計測するとともに保守者等に光源劣化を確実に報知す
る鉄道用色灯式信号機の制御装置を実現することができ
る。

【００４１】［第７の解決手段］第７の解決手段の鉄道
用色灯式信号機の制御装置は（、出願当初の請求項７に
記載の如く）、上記の第５，第６の解決手段の鉄道用色
灯式信号機の制御装置であって、前記情報処理手段は前
記デジタルデータの入力を夜間に行うものである。

【００４２】このような第７の解決手段の鉄道用色灯式
信号機の制御装置にあっては、太陽光の弱い又は無い時
に検出された発光強度情報が劣化判別等の処理に供され
ることから、信号機側での発光強度の検出に際して、特
別な弁別手段を付加する必要が無く、また、そこで用い
られる光電変換素子の感度が太陽光や直接光より弱い反
射光に適合してさえいれば足りるので高性能素子を使う
必要も無くなる。そこで、制御装置の機能追加で制御装
置側のコストが多少上がってしても、一般に制御装置よ
り多くの台数が設置される信号機側の重要部材のコスト
が下がるので、全体としては可成りのコストを低減する
ことができる。

【００４３】これにより、経年変化に基づいてゆっくり
進行する劣化等の判別は、比較的安価な部品や簡素な回
路構成で具現化されることとなる。したがって、この発
明によれば、発光強度を自動計測しうる鉄道用色灯式信
号機についてのコストアップを抑制する鉄道用色灯式信
号機の制御装置を実現することができる。

【００４４】［第８の解決手段］第８の解決手段の鉄道
用色灯式信号機およびその灯器ならびに制御装置は（、
出願当初の請求項８に記載の如く）、上記の第５〜第７
の解決手段の鉄道用色灯式信号機の制御装置であって、
屋外の照度を検出する屋外照度検出手段を備え、その照
度情報と時刻情報とに基づき夜間等の所定時間帯にはそ
の照度に応じて前記光源に対する給電電圧および給電電
流のうち何れか一方または双方を低減する制御も行うも
のである。

【００４５】このような第８の解決手段の鉄道用色灯式
信号機の制御装置にあっては、発光強度情報が給電情報
とともに処理されることから、給電電圧や給電電流とい
った給電状態が変わり、そのことに伴う発光強度の変化
が劣化判別等に及んでも、その影響分は給電情報に基づ
いて劣化判別等の結果から排除されるので、電球の断線
検知の場合と異なり、給電状態を変更しても判別処理や
その結果報知は的確に行える。そして、かかる発光強度
の自動計測における特質を踏まえて、夜間等には屋外照
度に応じて光源に対する給電電力が低減されるので、必
要以上に見えてしまったり電力を無駄に消費したりしな
いで済む。

【００４６】しかも、単に、屋外照度に応じて可変制御
するだけでなく時刻情報による縛りもかけているので、
予期しえないトラブル等によって屋外照度の値が不所望
に低下したような場合であっても、昼間等の必要時には
充分な給電が維持され、信号の現示機能が確保される。
したがって、この発明によれば、発光強度の自動計測を
利用して簡便に、しかも信号の信頼性を損なうことな
く、発光強度の自動調節を行うことができる。

【００４７】

【発明の実施の形態】このような解決手段で達成された
本発明の鉄道用色灯式信号機の灯器について、これを実
施するための形態を説明する。

【００４８】［第１の実施の形態］本発明の第１の実施
形態は、上述した解決手段の鉄道用色灯式信号機の灯器
であって、前記導光部材が前記発光素子と同じ高さかそ
れより低く設けられていることを特徴とする。この場
合、導光部材が多数の発光素子の間に隠れたかの如き状
態となることから、発光ユニットを灯器に組み込んだり
逆に取り外したりする際に、導光部材を損傷させる虞が
少ないので、生産性・作業性を損なうこと無く発光強度
を自動計測しうる鉄道用色灯式信号機の灯器を実現する
ことができる。

【００４９】［第２の実施の形態］本発明の第２の実施
形態は、上述した解決手段および実施形態の鉄道用色灯
式信号機の灯器であって、前記蓋は、内面に受けた平行
光が前記導光部材の入光部に焦点を結ぶ形状に形成され
たものである。この場合、発光素子から発して蓋の内面
で反射した反射光は、何れの発光素子に関しても、ピー
クのところが導光部材によって受光される。これによ
り、多数の発光素子が分散して設けられていて個々には
微々たる反射光であっても、より多くの反射光を検出す
ることができる。

【００５０】以下、本発明の具体的な実施形態を第１，
第２実施例により説明するが、図１〜図３に図示した第
１実施例は、上述した第１〜第３解決手段の灯器および
それを用いた信号システムを具現化したものであり、図
４〜図５に図示した第２実施例は、上述した第４〜第８
解決手段の信号機およびその制御装置をも具現化したも
のである。なお、図示等に際し従来と同様の構成要素に
は同一の符号を付して示したので、重複する再度の説明
は割愛し、以下、従来例との相違点を中心に述べる。

【００５１】

【第１実施例】本発明の鉄道用色灯式信号機等の第１実
施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説
明する。図１は、（ａ）がその灯器の断面構造図であ
り、（ｂ）及び（ｃ）が導光部材の側面図である。図１
（ａ）は従来例の図１０（ａ）に対応している。また、
図２は、制御装置も含めたシステムのブロック図であ
り、従来例の図１３に対応している。

【００５２】この灯器９は（図１参照）ＬＥＤ式信号機
であるが、これが従来のもの（図１０参照）と相違する
のは、基板９５の中央に貫通して光ファイバ１００（導
光部材）が装着されている点と、カバー９４（蓋）の内
面中央に反射膜２００（反射強化部）が付加されている
点である。なお、信号機やその制御装置の相違について
は、後述する。

【００５３】光ファイバ１００は（図１（ｂ）及び
（ｃ）参照）、その入光部となる先端に集光レンズ１０
１が装着された石英ファイバ１０２と、石英ファイバ１
０２の後端に接続された光コネクタ１０３と、光コネク
タ１０３に適合して対をなす光コネクタ１０４と、光コ
ネクタ１０４に一端が接続された長めの石英ファイバ１
０５とを具えたものであり、光コネクタ１０３，１０４
のところで分離または結合しうるとともに、結合時には
集光レンズ１０１で受光した光を石英ファイバ１０５の
他端側へ伝達するようになっている。

【００５４】この光ファイバ１００のうち石英ファイバ
１０２の部分は、側周面が金属筒等で補強されると同時
に遮光された堅いものであり、灯器９への装着に際し、
基板９５の中央に穿孔された貫通孔に集光レンズ１０１
の端部から挿入され、光コネクタ１０３が基板９５に当
接したところで基板９５に対しネジ止めや接着等にて固
定される。これにより、光ファイバ１００は、光源９６
側に設けられ入光部１０１が蓋９４に向けられた導光部
材となる。

【００５５】また、石英ファイバ１０２の部分は、その
長さが、集光レンズ１０１を合わせても、基板９５の厚
さとＬＥＤ９６頭部の高さとの和より、僅かに小さくな
るように、形成される。これにより、光ファイバ１００
は灯器９への装着に際して発光素子９６より少しだけ低
く設けられることとなり、多数植設されている発光素子
９６の隙間に植設されて発光素子９６より上へ突き出る
ことも無く発光素子９６の合間に受光しにくいほど埋も
れてしまうことも無いようになっている。

【００５６】さらに、光ファイバ１００のうち石英ファ
イバ１０５の部分は、側周面の保護および遮光がプラス
チック等の柔らかいものでなされた可撓性のものであ
り、光コネクタ１０４から延びた他端は、ケーブル９３
さらにケーブル７を介して接続箱６に達し、そこで別の
光コネクタに接続されている。これにより、光ファイバ
１００は、器内に設けられた光コネクタを介して器外へ
延びたものとなっている。

【００５７】カバー９４は、各ＬＥＤ９６から内面に受
けた平行光が何れも集光レンズ１０１のところに焦点を
結ぶよう断面形状における内面の線が滑らかな放物線を
描く形状に形成されたうえで、石英ファイバ１０２の指
す先すなわち内面のうち中央のところに小さな反射膜２
００が貼付される。反射膜２００は、透明に近いがカバ
ー９４よりは反射率が高いプラスチック等の薄膜であ
り、カバー９４だけでは９７％〜９８％程度の透過率を
９１％〜９６％程度に少しだけ引き下げることで、その
局所における反射率についてみれば２倍〜３倍に大きく
引き上げる。これにより、反射膜２００の付いたカバー
９４は、内面の反射率が部分的に強化された蓋となって
いる。

【００５８】次に、このような灯器９が緑色灯器９ｇ，
黄色灯器９ｙ，赤色灯器９ｒとして複数個装着された鉄
道用色灯式信号機（６＋７＋８）では（図２参照）、緑
色灯器９ｇから延びた石英ファイバ１０５即ち緑色灯器
用ファイバ１０５ｇは接続箱６に至り、黄色灯器９ｙか
ら延びた石英ファイバ１０５即ち黄色灯器用ファイバ１
０５ｙも接続箱６に至り、赤色灯器９ｒから延びた石英
ファイバ１０５即ち赤色灯器用ファイバ１０５ｒも接続
箱６に至る。その接続箱６内で、これらは、光ケーブル
１０６に接続され、光ケーブル１０６は遠隔の制御装置
２まで延びており、各灯器９ｇ，９ｙ，９ｒの光ファイ
バ１００にて受光された反射光は、光のまま、制御装置
２（鉄道用色灯式信号機の制御装置）へと導かれるよう
になっている。

【００５９】制御装置２は、光ケーブル１０６で送られ
てきた検出光をフォトダイオードやフォトトランジスタ
で受けこれを光電変換して光量検出信号Ｄを生成すると
ともにＡ／Ｄ変換して制御回路２４に送出する光電変換
ユニット１０７が追加されていて、各灯器９ｇ，９ｙ，
９ｒごとに光源９６の発光強度を示す検出信号Ｄが得ら
れるようになっている。また、制御装置２の制御回路２
４には、輝度情報処理ルーチン１０８が追加インストー
ルされており、そのプログラム処理によって、予め設定
されている閾値Ｅと光電変換ユニット１０７から取り込
んだ光量検出信号Ｄとを比較して、光量検出信号Ｄが閾
値Ｅを下回ると、有意のアラーム信号Ｆが出力されるよ
うに、処理機能が拡張されている。図示は割愛したが、
制御回路２４にはブザーや赤ランプさらにはメッセージ
表示装置なども接続されていて、アラーム信号Ｆが有意
になると、それらが適宜作動する。これにより、制御装
置２は、光源の発光強度が低下したことを検出信号に基
づいて判別するとともに警報を発する手段を具えたもの
となっている。

【００６０】この第１実施例の鉄道用信号システムにつ
いて、その使用態様及び動作を、図３の信号波形例を参
照しながら説明する。信号を現示させる際の制御や点灯
動作は従来同様なので、以下、光源の発光強度検出およ
び劣化検知について説明する。

【００６１】信号機の各灯箱８に光ファイバ１００等を
有する灯器９が装着され、光ケーブル１０６が信号機と
制御装置２との間に敷設されて、制御装置２の光電変換
ユニット１０７と各灯器９ｇ，９ｙ，９ｒとが光伝送可
能な状態になると、光源駆動電圧Ｖｇ，Ｖｙ，Ｖｒのう
ち有意のもので駆動された灯器９では、各ＬＥＤ９６か
ら発した光は、ほぼ平行にカバー９４に向かって進行
し、そのうち９７％〜９８％の光はカバー９４を透過し
て、信号の現示に供される。ただし、反射膜２００のと
ころでは、９１％〜９６％の光だけしか透過しないが、
その差は、人間の目では認めることができない程、僅少
である。

【００６２】これに対し、カバー９４の内面で反射した
残りの光は、乱反射して拡散してしまうものもあるが、
可成りの割合で光ファイバ１００の集光レンズ１０１に
集められる。特に反射膜２００からは多く集められる。
それから、光ファイバ１００の石英ファイバ１０５を
出、さらに光ケーブル１０６を経由して、制御装置２の
光電変換ユニット１０７に伝送され、そこで光信号から
電気信号である光量検出信号Ｄに変換される。こうし
て、ＬＥＤ式信号機における光源の発光強度が検出され
て遠隔の制御装置に伝送される。

【００６３】そして、制御装置２の制御回路２４では、
輝度情報処理ルーチン１０８によって随時、光量検出信
号Ｄがサンプリングされ、その検出値Ｄと閾値Ｅとの比
較処理等が行われる。この検出値Ｄは（図３（ａ）参
照）、最初は閾値Ｅより大きく２倍程度の値を示すが、
ＬＥＤ９６の劣化に伴って数千時間かけて徐々に低下す
るので、やがて閾値Ｅを下回る時がやって来る。する
と、そのことに応じて、そのタイミングで、輝度低下ア
ラーム信号Ｆが有意となり（図３（ｂ）参照）、ブザー
鳴動等の警報も発せられる。この警報は、灯器９のＬＥ
Ｄ９６が予定されていた交換時期よりも早く劣化してし
まったような場合でも、光量検出信号Ｄの低下に基づい
て確実に発せられる。こうして、発光強度の検出に基づ
くＬＥＤ式信号機の光源劣化が遠隔の制御装置側で検知
される。

【００６４】それから、劣化の判明した灯器９について
は、以下のようにして、発光ユニット（９５＋９６）の
交換が行われる。すなわち、作業は総て送光方向側から
行われるが、先ずカバー９４が外され、次に基板９５が
外され、光ファイバ１００が光コネクタ１０３，１０４
のところで分離されて、劣化した発光ユニット（９５＋
９６）が取り出される。それから、逆順に、別の良品の
発光ユニット（９５＋９６）の光コネクタ１０３に光コ
ネクタ１０４を結合させて、基板９５を装着し、さらに
カバー９４を戻す。

【００６５】なお、信号機の設置された現場では、発光
ユニットを収容している灯器９を丸ごと交換し、灯器９
内の発光ユニット交換は工場など別の作業場で行う場合
も、その作業場で同様のことを行えば良い。いずれの場
合であっても、光ファイバ１００のうち基板９５に組み
込まれている部分（１０１＋１０２＋１０３）は、ＬＥ
Ｄ９６の頭部やリード線などから突き出ないようになっ
ているので、ＬＥＤ９６等の他の部品を傷めないように
取り扱えば、光ファイバ１００も安全である。こうし
て、光ファイバ１００が組み込まれている灯器９であっ
ても、そうでないものとほぼ同様にして発光ユニットの
交換が行える。そのため、保守員等の作業者が戸惑った
り気疲れしたりすることも無いので、作業が楽に行え
る。

【００６６】

【第２実施例】本発明の鉄道用色灯式信号機等の第２実
施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説
明する。図４は、鉄道用色灯式信号機（６＋７＋８）と
制御装置２（鉄道用色灯式信号機の制御装置）とがケー
ブル３を介して結ばれたシステムのブロック図であり、
上述した図２に対応している。

【００６７】この信号システムが、上述した第１実施例
のものと相違するのは、第１に、光電変換ユニット１０
７に代えて送信回路３００及び受信回路４００が導入さ
れた点である。これによって、光ケーブル１０６は不要
となっている。第２の相違点は、夜間における光度調整
機能を具現化するために、光センサ５０１及び光度調節
ルーチン５０２が追加された点である。これに伴って電
源２１０や輝度情報処理ルーチン４０６にも機能追加の
変更がなされている。

【００６８】送信回路３００は、光ファイバ１００で導
出した発光強度の検出信号を設置済みのケーブル３内の
給電線に重畳させて制御装置２へ送出するためのもので
あり、各信号機ごとにその接続箱６内に設けられる。す
なわち、送信回路３００は（図４参照）、電源回路３０
１と、石英ファイバ１０５（１０５ｇ，１０５ｙ，１０
５ｒ）による検出光をアナログの電気信号に変換するフ
ォトセンサ３０２と（光電変換手段）、そのアナログ信
号をデジタル信号に変えるＦＭ変調回路３０３と（デジ
タル変調手段）、そのデジタル信号を電磁結合によって
コモン電流Ｉｃに重畳させるために給電線６ｃに介挿さ
れたカーレントトランス３０４と（伝送手段）を具えて
いる。これにより、送信回路３００は、導光先に設けら
れた光電変換手段の出力信号をデジタル変調して光源へ
の給電線に送出する送信手段となっている。

【００６９】電源回路３０１は、給電線６ｇと給電線６
ｃとの対、給電線６ｙと給電線６ｃとの対、給電線６ｒ
と給電線６ｃとの対を合わせれば常に有意の駆動電圧が
印加されていることを利用して（図９（ａ）〜（ｃ）参
照）、フォトセンサ３０２やＦＭ変調回路３０３の動作
に必要な電力も、既設の給電線から引き出すようになっ
ている。また、ＦＭ変調回路３０３は、Ａ／Ｄ変換器
と、電文生成を行うマイクロプロセッサーと、ＦＳＫ変
調回路とを有して、定期的にアナログ信号をサンプリン
グしてデジタル信号を出力するものである。ＦＭとは言
っても、弁別可能な程度に周波数の異なる第１，第２周
波数だけを用いるＰＣＭ方式となっており、詳しくは後
の動作説明の際に例示する。

【００７０】受信回路４００は、ケーブル３を介して給
電線６ｃに繋がる給電線からコモン電流Ｉｃの電流波形
を検出して電圧信号に変換するＩ／Ｖ変換回路４０１
と、その電圧信号から第１周波数成分だけを抽出するＢ
ＰＦ４０２と、それを振幅レベルの大小で二値化する二
値化回路４０３と、Ｉ／Ｖ変換回路４０１の出力電圧信
号から第２周波数成分だけを抽出するＢＰＦ４０４と、
それを振幅レベルの大小で二値化する二値化回路４０５
とを具えて、ＦＭ変調回路３０３からコモン電流Ｉｃの
給電線を介して送られてきたデジタル信号を、第１周波
数成分についてはＢＰＦ４０２及び二値化回路４０３に
よって復調デジタル信号Ｇとし、第２周波数成分につい
てはＢＰＦ４０２及び二値化回路４０３によって復調デ
ジタル信号Ｈとして、制御回路２４に送出する。これに
より、受信回路４００は、光源への給電線に接続されデ
ジタル変調信号を分離するとともにその復調を行う受信
手段となっている。

【００７１】光センサ５０１は、屋外照度検出手段とし
て屋外の照度を検出するために屋上など日当たりの良い
ところに設置され、検出した照度の情報を制御回路２４
に送出するようになっている。電源２１０は、出力固定
の電源２１に代えて出力可変機能付きのものが用いられ
ており、制御回路２４からの制御信号に従って出力電圧
を上げ下げできるようになっている。また、その出力電
圧を光源駆動電圧信号Ｖとして制御回路２４に送出する
ようにもなっている。

【００７２】光度調節ルーチン５０２は、制御回路２４
にインストールされており、プログラム処理により、制
御回路２４に内蔵の時計４０７から時刻情報を受けると
ともに、光センサ５０１から照度の情報を受けて、電源
２１０の出力電圧を制御する。これによる可変制御は、
太陽の隠れている夜間たとえば午後９時から午前３まで
に限られ、その夜間には、照度の低下に比例して出力電
圧も低下させられ、照度がゼロのとき出力電圧はほぼ半
減する。なお、それ以外の昼間には、従前の電源２１の
ときと同じ出力電圧で固定される。これにより、制御回
路２４は、照度情報と時刻情報とに基づき夜間等の所定
時間帯にはその照度に応じて光源に対する給電電圧を低
減する制御も行うものとなっている。

【００７３】輝度情報処理ルーチン４０６は、既述した
ように光源の発光強度が低下したことを判別するととも
に警報を発するものであるが、光量検出信号Ｄの代わり
に復調デジタル信号Ｇ，Ｈを入力しこれらのデジタルデ
ータに基づいて判別処理等を行うようになっている。ま
た、輝度情報処理ルーチン４０６は、時計４０７からの
時刻情報に基づいて、復調デジタル信号Ｇ，Ｈの取り込
みを夜間の一定時刻に行う。例えば午後１０時から始め
て３０分おきに１０回ほど繰り返えす。さらに、そのと
き、光源駆動電圧信号Ｖも入力し、復調デジタル信号
Ｇ，Ｈと組にして、メモリ等に記憶しておくとともに、
適宜の図示しないデータロガー等にも記録させる。そし
て、ＬＥＤの特性（図１２参照）に基づく劣化判別を行
うに際し、一日分のデータが蓄積されたところで、復調
デジタル信号Ｇ，Ｈの示すデータ値と、光源駆動電圧信
号Ｖの値との相関関係をとり、日毎に統計処理すること
によって、推定の確度を高めている。これにより、制御
回路２４は、デジタルデータの入力を夜間に行うととも
に、受信手段にて得られたデジタルデータを光源に対す
る給電情報とともに処理する情報処理手段となってい
る。

【００７４】この第２実施例の鉄道用信号システムにつ
いて、その使用態様及び動作を、図５の信号波形例等を
参照しながら説明する。なお、第１実施例と相違する発
光強度検出信号の送受信および夜間の光度調節を中心に
説明する。

【００７５】信号機の灯箱８において各灯器９（９ｇ，
９ｙ，９ｒ）内で検出された反射光は、石英ファイバ１
０５（１０５ｇ，１０５ｙ，１０５ｒ）を出たあとフォ
トセンサ３０２によってアナログの電気信号にされ、続
くＦＭ変調回路３０３においてデジタル信号に変換され
る。この変換処理は一定周期で繰り返し行われるが、具
体例で述べると、アナログ信号がＡ／Ｄ変換により８ビ
ットバイナリデータにされ（図５（ａ）におけるＶＡＬ
ＵＥ欄参照）、それに検出対象が灯器９ｇ，９ｙ，９ｒ
のいずれなのかを示す２ビットのナンバーが付加され
（図５（ａ）におけるＧＹＲ欄参照）、エラー訂正のた
めの冗長データも付加され（図５（ａ）におけるＥＣＣ
欄参照）、さらに受信開始のタイミングを示す同期コー
ドなども付加されて（図５（ａ）におけるＳＹＮＣ欄参
照）、“０”又は“１”のビット列からなる電文が生成
され（図５（ｂ）参照）、その“０”に第１周波数の発
振信号が割り付けられ、その“１”に第２周波数の発振
信号が割り付けられて、ＦＳＫ変調信号が生成される
（図５（ｃ）参照）。

【００７６】このデジタル変調された信号は、カーレン
トトランス３０４を介してコモン電流Ｉｃに重畳され、
コモン電流Ｉｃと共に制御装置２の受信回路４００まで
届く（図５（ｄ）参照）。こうして、検出されたＬＥＤ
式信号機における光源の発光強度は、敷設済みのケーブ
ル３を利用して、遠隔の制御装置に伝送される。

【００７７】制御装置２の受信回路４００では、コモン
電流Ｉｃから第１，第２周波数成分が分離抽出されて、
第１周波数すなわち“０”に対応して有意となる復調デ
ジタル信号Ｇと（図５（ｅ）参照）、第２周波数すなわ
ち“１”に対応して有意となる復調デジタル信号Ｈとに
なる（図５（ｆ）参照）。これらは、電文の受信時には
互いに反転しているが、電文の伝送が無いとその関係が
崩れることから、それらを輝度情報処理ルーチン４０６
が常時監視していて、所定の期間以上に亘って電文の伝
送が無いときには、送信回路３００が送信機能を喪失し
たとの判断がなされて、輝度低下アラーム信号Ｆとは別
の装置異常アラームが出る。

【００７８】そして、夜間には、復調デジタル信号Ｇ，
Ｈが制御装置２の制御回路２４に取り込まれ、輝度情報
処理ルーチン４０６によって、デジタルの電文が復元さ
れ（図５（ｇ）参照）、そのうち８ビットのバイナリデ
ータ部分が、光源の発光強度の検出値を示すデジタルデ
ータとして用いられる。こうして、制御装置２に収集さ
れた発光強度のデータは、光源駆動電圧信号Ｖのデータ
と共に蓄積され、毎日、それらに所定の統計処理や演算
が施されてから劣化しているか否かの判別処理が行われ
る。

【００７９】また、夜間には、光センサ５０１にて検出
された照度も制御装置２の制御回路２４に取り込まれ、
光度調節ルーチン５０２によって、電源２１０の出力電
圧がその照度に対応した適宜の値になるよう可変制御さ
れる。そうすると、緑色灯駆動電圧Ｖｇ，黄色灯駆動電
圧Ｖｙ，赤色灯駆動電圧Ｖｒの電圧が低下し、これに伴
って緑色灯器９ｇ，黄色灯器９ｙ，赤色灯器９ｒの駆動
電流が減少して、それらのＬＥＤ９６の発光強度が弱ま
る。こうして、夜間は、信号が見えすぎないよう、周囲
の明るさに応じた光度調整が行われる。

【変形例】

【００８０】上記の実施例では、導光部材に石英ファイ
バを用いたが、導光部材は、これに限られるものでな
く、形成可能であって充分な透光性を具えていれば、ガ
ラスやプラスチック等でも良い。また、蓋内面の部分的
な反射強化は、貼着に限らず、適当な接着剤を薄く塗布
したり、アルミニウムを微かに蒸着したりして、具現化
するのも良い。さらに、電源は、交流のものを例示した
が、直流のものでもほぼ同様に使用可能である。

【００８１】給電の切換手段は、リレー２２，２３を例
示したが、それに代えて又はそれと併用して、半導体ス
イッチング素子などを使用するのも可能である。また、
制御装置は、制御装置２に一体化したが、これに限られ
るものでなく、協動する複数ユニットに分けて具現化し
ても良い。制御回路２４も、シングルプロセッサーに限
らず、複数台のコンピュータで分散処理させたり、コン
ピュータとシーケンサとの結合システムにしても良い。
デジタル変調は、ＦＳＫを例に挙げたが、送信と受信と
が対応していれば、ＰＳＫやＡＳＫなど他の通信方式で
あっても良い。

【００８２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の第１の解決手段の鉄道用色灯式信号機の灯器にあって
は、蓋での反射光を光源側から導き出すようにしたこと
により、視認性等を損なうこと無く発光強度を自動計測
しうる鉄道用色灯式信号機の灯器を実現することができ
たという有利な効果が有る。

【００８３】また、本発明の第２の解決手段の鉄道用色
灯式信号機の灯器にあっては、蓋での反射光を光源側か
ら導き出す際に光源からの影響を緩和するとともに光源
部分も蓋と同じ方向に着脱可能なようにしたことによ
り、作業性等を損なうこと無く発光強度を正確に自動計
測しうる鉄道用色灯式信号機の灯器を実現することがで
きたという有利な効果を奏する。

【００８４】さらに、本発明の第３の解決手段の鉄道用
色灯式信号機の灯器にあっては、蓋での反射光を光源側
から導き出す際に反射光が多く検出されるようにしたこ
とにより、作業性等を損なうこと無く発光強度を正確に
自動計測しうる鉄道用色灯式信号機の灯器を実現するこ
とができたという有利な効果が有る。

【００８５】また、本発明の第４の解決手段の鉄道用色
灯式信号機にあっては、既設の給電線に重畳して検出信
号が信号機から給電側へ伝送されるようにしたことによ
り、少ない設備負担で発光強度を自動的に遠隔計測しう
る鉄道用色灯式信号機を実現することができたという有
利な効果を奏する。

【００８６】また、本発明の第５の解決手段の鉄道用色
灯式信号機の制御装置にあっては、既設の給電線に重畳
して送られた来た検出信号が給電情報と組み合わせて処
理されるようにしたことにより、少ない設備負担で発光
強度を自動的に遠隔計測しうる鉄道用色灯式信号機を実
現することができたという有利な効果を奏する。

【００８７】また、本発明の第６の解決手段の鉄道用色
灯式信号機の制御装置にあっては、発光素子の特性が電
球のと異なっていても正確な判別がなされるようにした
ことにより、発光強度を自動的に遠隔計測するとともに
保守者等に光源劣化を確実に報知する鉄道用色灯式信号
機の制御装置を実現することができたという有利な効果
を奏する。

【００８８】また、本発明の第７の解決手段の鉄道用色
灯式信号機の制御装置にあっては、制御装置側で太陽光
の無い時等に検出された発光強度情報を用いるようにし
たことにより、信号機側では高性能部品の使用や回路規
模の増大を回避でき、その結果、発光強度を自動計測し
うる鉄道用色灯式信号機についてのコストアップを抑制
する鉄道用色灯式信号機の制御装置を実現することがで
きたという有利な効果が有る。

【００８９】また、本発明の第８の解決手段の鉄道用色
灯式信号機の制御装置にあっては、屋外照度に応じて光
源への給電電力を可変制御するとともにその時間帯を時
刻情報に基づいて限定するようにしたことにより、発光
強度の自動計測を利用して簡便に、しかも信号の信頼性
を損なうことなく、発光強度の自動調節を行うことがで
きるようになったという有利な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の鉄道用色灯式信号機等の第１実施例
について、その灯器の断面構造図（ａ）、及び導光部材
の側面図（ｂ，ｃ）である。

【図２】 制御装置も含めたシステムのブロック図で
ある。

【図３】 その信号の波形例である。

【図４】 本発明の鉄道用色灯式信号機等の第２実施例
について、システムのブロック図である。

【図５】 その信号の波形例等である。

【図６】 鉄道用色灯式信号機等の一般的な設置図およ
び外観図である。

【図７】 従来の鉄道用色灯式信号機に用いられる電球
である。

【図８】 その信号機を用いたシステムのブロック図
である。

【図９】 その信号の波形例である。

【図１０】ＬＥＤを用いた従来の灯器について、その断
面構造図（ａ）、及び側面図（ｂ）である。

【図１１】 そのＬＥＤ周りの回路図である。

【図１２】 ＬＥＤの特性を示す図である。

【図１３】 ＬＥＤを用いた従来の鉄道用色灯式信号シ
ステムである。

【符号の説明】

１ 線路（軌道、鉄道線路） ２ 制御装置（集中監視装置、鉄道用色灯式信号機の
制御装置） ３ ケーブル（給電ケーブル、遠隔ケーブル、長ケー
ブル） ４ 信号機（電気三位式多灯形色灯式信号機、鉄道用
色灯式信号機） ５ 支柱（支持部材） ６ 接続箱（中継ユニット） ６ｇ、６ｙ、６ｒ、６ｃ 給電線 ７ ケーブル（中継ケーブル、短ケーブル） ８ 灯箱（灯器設置ユニット） ８ａ 背面板（灯器設置盤） ８ｂ フード（日除け、日覆い、幌） ９ 灯器（照明ユニット、点灯部、鉄道用色灯式
信号機の灯器） ９ｇ 緑色灯器 ９ｙ 黄色灯器 ９ｒ 赤色灯器 ２１ 電源 ２２ リレー（継電器、切換手段） ２３ リレー（継電器、切換手段） ２４ 制御回路（ＭＰＵ、マイクロプロセッサー、演算
制御ユニット） ２５ 信号制御ルーチン（信号制御手段） ２６ コモン電流検出回路（断線検知手段） ９１ フレーム（灯器における枠部） ９２ ケース（灯器における箱部） ９３ ケーブル（灯器ごとの短ケーブル） ９４ カバー（灯器における防護蓋、透光性の蓋） ９５ 基板（灯器における配線基板、発光素子支持部
材、発光ユニット） ９６ ＬＥＤ（発光ダイオード、灯器における発光素
子、光源） ９６ａ ダイオード（灯器における発光ユニット） ９６ｂ 電流制限用抵抗（灯器における発光ユニッ
ト） ９６ｃ ダイオードブリッジ（灯器における発光ユニ
ット） １００ 光ファイバ（導光部材、発光強度検出手段、劣
化検知手段） １０１ 集光レンズ（受光部、入光部） １０２ 石英ファイバ（堅固部） １０３ 光コネクタ（固定部） １０４ 光コネクタ（着脱部） １０５ 石英ファイバ（可撓部） １０５ｇ 緑色灯器用ファイバ １０５ｙ 黄色灯器用ファイバ １０５ｒ 赤色灯器用ファイバ １０６ 光ケーブル（長ケーブル、発光強度検出手段、
劣化検知手段） １０７ 光電変換ユニット（発光強度検出手段、劣化検
知手段） １０８ 輝度情報処理ルーチン（発報手段、劣化検知手
段） ２００ 反射膜（反射強化部） ２１０ 電源（出力電圧可変電源） ３００ 送信回路（送信手段） ３０１ 電源回路（送信電力自給手段） ３０２ フォトセンサ（光電変換手段） ３０３ ＦＭ変調回路（デジタル変調手段） ３０４ カーレントトランス（伝送部の電磁結合素
子、重畳送出手段） ４００ 受信回路（受信手段） ４０１ Ｉ／Ｖ変換回路（電流電圧変換回路、デジ
タル復調手段） ４０２ ＢＰＦ（バンドパスフィルタ、デジタル復
調手段） ４０３ 二値化回路（デジタル復調手段） ４０４ ＢＰＦ（別帯域のバンドパスフィルタ、デ
ジタル復調手段） ４０５ 二値化回路（デジタル復調手段） ４０６ 輝度情報処理ルーチン（発報手段、劣化検知手
段、異常検知手段） ４０７ 時計 ５０１ 光センサ（照度計、屋外照度検出手段） ５０２ 光度調節ルーチン（発光強度可変手段） Ｖ 光源駆動電圧信号（送電電圧信号、給電情報） Ｖｇ 緑色灯駆動電圧 Ｖｙ 黄色灯駆動電圧 Ｖｒ 赤色灯駆動電圧 Ｉｃ コモン電流 Ａ 電流検出信号 Ｂ 閾値 Ｃ 断線アラーム信号 Ｄ 光量検出信号 Ｅ 閾値 Ｆ 輝度低下アラーム信号 Ｇ，Ｈ 復調デジタル信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 弘光 勉 東京都大田区仲池上２丁目20番２号 大同 信号株式会社内 Ｆターム(参考） 5H161 AA01 TT11 TT16 TT22 TT34

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多数の発光素子が送光方向を揃えて設けら
   れた光源と、この光源をその送光方向側から囲う透光性
   の蓋とを具備した鉄道用色灯式信号機の灯器において、
   前記光源側に設けられ入光部が前記蓋に向けられた導光
   部材を備えたことを特徴とする鉄道用色灯式信号機の灯
   器。
2. 【請求項２】前記導光部材は、器内に設けられた光コネ
   クタを介して器外へ延びたものであることを特徴とする
   請求項１に記載された鉄道用色灯式信号機の灯器。
3. 【請求項３】前記蓋は内面の反射率が部分的に強化され
   たものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に
   記載された鉄道用色灯式信号機の灯器。
4. 【請求項４】多数の発光素子が送光方向を揃えて設けら
   れた光源と、この光源をその送光方向側から囲う透光性
   の蓋とを具備した鉄道用色灯式信号機において、入光部
   が前記蓋に向けられ導光先が前記光源側から灯器外へ延
   びた導光部材と、前記導光先に設けられた光電変換手段
   の出力信号をデジタル変調して前記光源への給電線に送
   出する送信手段とを備えたことを特徴とする鉄道用色灯
   式信号機。
5. 【請求項５】鉄道用色灯式信号機の光源に対する給電を
   制御する鉄道用色灯式信号機の制御装置において、前記
   光源への給電線に接続されデジタル変調信号を分離する
   とともにその復調を行う受信手段と、この受信手段にて
   得られたデジタルデータを前記光源に対する給電情報と
   ともに処理する情報処理手段とを備えたことを特徴とす
   る鉄道用色灯式信号機の制御装置。
6. 【請求項６】前記光源の発光強度が低下したことを前記
   デジタルデータに基づいて判別するとともに警報を発す
   る手段を備えたことを特徴とする請求項５に記載された
   鉄道用色灯式信号機の制御装置。
7. 【請求項７】前記情報処理手段は前記デジタルデータの
   入力を夜間に行うものであることを特徴とする請求項５
   又は請求項６に記載された鉄道用色灯式信号機の制御装
   置。
8. 【請求項８】屋外の照度を検出する屋外照度検出手段を
   備え、その照度情報と時刻情報とに基づき夜間等の所定
   時間帯にはその照度に応じて前記光源に対する給電電圧
   および給電電流のうち何れか一方または双方を低減する
   制御も行うものであることを特徴とする請求項５乃至請
   求項７の何れかに記載された鉄道用色灯式信号機の制御
   装置。