JP2006160017A - 踏切制御子の高周波誘導防止装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レール及び電源線が空中線となって開電路形踏切制御子に発生する高周波誘導を低コストで防止する。
【解決手段】開電路形踏切制御子１の各軌道端子１７及び電源端子３６にそれぞれ直列に接続され、開電路形踏切制御子の信号周波数より高い周波数を減衰させるフィルタを有し、該フィルタを、鉄−珪素−アルミニウムの磁心にコイルを巻いたもので構成している。
【選択図】図１

Description

本発明は、踏切警報の終止点における列車検知を行う開電路形踏切制御子での高周波誘導障害を防止する踏切制御子の高周波誘導防止装置及びその方法に関するものである。

踏切制御子（Ｈ形、８．５〜１０．５ｋＨｚ）は、図５に示されるように、始動点に設置される閉電路形踏切制御子１０１と、終止点に設置される開電路形踏切制御子１０２と、踏切１０３に設置される電源変換器１０４、ＭＲリレー（受信リレー）１０５，１０６と、整流器１０７、蓄電池１０８などから成る。

閉電路形踏切制御子１０１は、送着ケーブル１１０を経てレール１０９と接続された軌道（送）端子から送信電圧（８．５〜９．３ｋＨｚ）を出力し、送着ケーブル１１０を経てレール１０９と接続された軌道（受）端子から受信電圧を入力する。列車がいない場合にはレール１０９により閉電路が形成されるので、リレー端子から所定値以上の電圧が出力され、ＭＲリレー１０６が常時動作している。列車が始動点近傍に進入すると、列車の車軸により軌道（送）端子の間或いは軌道（受）端子の間が短絡されることにより受信電圧が低くなり、リレー端子の出力電圧も下がり、ＭＲリレー１０６は不動作となって、警報（及び踏切遮断）を開始する条件を作る（特許文献１）。

開電路形踏切制御子１０２は、送着ケーブル１１１を経てレール１０９と接続された軌道端子から送信電流（９．５〜１０．５ｋＨｚ）を出力する。列車がいない場合にはレール１０９の間は開電路を形成するので、送信電流を検出する電流検出器の出力は小さく、リレー端子の電圧は小さく、ＭＲリレー１０５は常時不動作である。列車が終止点近傍に進入する（列車が踏切１０３を通過する）と、列車の車軸により軌道端子の間が短絡されることにより送信電流が大きくなり、リレー端子の出力電圧が所定値以上となって、ＭＲリレー１０５は動作して、警報（及び踏切遮断）を終止する条件を作る。
特許第２６１３５８２号公報

開電路形踏切制御子の誤動作は、列車が踏切を通過していないのに警報（及び踏切遮断）を終止することになるので、絶対にあってはならない。ところが、Ｈ形開電路形踏切制御子については、高周波誘導障害によるものと推定される遮断不具合障害が現実に発生した。隣接する国道を走行する大型車両の違法市民無線（以下違法ＣＢと記す）によるものと思われ、複数回同一事象が発生した。

この高周波誘導障害の原因を究明するための試験を行った。図６はその試験結果である誤動作電界強度レベルを示す。灰色の範囲が誤動作した範囲である。障害が発生したのは、違法ＣＢの２７ＭＨｚの基本波ではなく、８１ＭＨｚの３次高調波である。当該周波数の電界強度１２８．６６ｄＢμＶ／ｍに対し、踏切制御子の耐性は１２０．６６ｄＢμＶ／ｍしかなく、明白に障害が発生する。図６から分かるように、２７ＭＨｚ以下と１７２ＭＨｚ以上においては全く問題がない。実際には違法ＣＢの基本波、２次高調波、３次高調波の３波がそれぞれ影響し、その複合結果として遮断不具合障害が発生したと結論される。ただし、その中で悪性の障害を主として発生させたのは３次高調波である。

（発明の目的）
本発明の目的は、レール及び電源線が空中線となって開電路形踏切制御子に発生する高
周波誘導を低コストで防止することができる踏切制御子の高周波誘導防止装置及びその方法を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の本発明は、開電路形踏切制御子の各軌道端子及び電源端子にそれぞれ直列に接続され、開電路形踏切制御子の信号周波数より高い周波数を減衰させるフィルタを有し、該フィルタを、鉄−珪素−アルミニウムの磁心にコイルを巻いたもので構成した踏切制御子の高周波誘導防止装置とするものである。

また、請求項２に記載の本発明は、開電路形踏切制御子の各軌道端子及び電源端子に、開電路形踏切制御子の信号周波数より高い周波数を減衰させるフィルタをそれぞれ直列に接続し、該フィルタを、鉄−珪素−アルミニウムの磁心にコイルを巻くことにより構成した踏切制御子の高周波誘導防止方法とするものである。

本発明によれば、レール及び電源線が空中線となって開電路形踏切制御子に発生する高周波誘導を低コストで防止することができる。

本発明を実施するための最良の形態は、後述する実施例に記載の通りである。

図１は本発明の一実施例である高周波誘導防止装置を有する開電路形踏切制御子を示す図である。開電路形踏切制御子１の軌道端子及びＤＣ電源端子には高周波誘導防止装置２が接続される。高周波誘導防止装置２の軌道端子は送着ケーブル３を経てレール４に電気的に接続するように取り付けられ、ＤＣ電源端子は制御ケーブル５を介して踏切器具箱（不図示）内のＤＣ電源に接続される。送着ケーブル３のレール４への取付点は踏切６から列車進行方向へ例えば２０ｍ以上離れた点である。開電路形踏切制御子１及び高周波誘導防止装置２は踏切制御子用外箱７に収められる。

開電路形踏切制御子１の構成例を図２に示す。開電路形踏切制御子１は送信器８と受信器９とならなる。送信器８においては、発振器１０は例えば９．５〜１０．５ｋＨｚの範囲の所定周波数の信号を出力し、発振器１０の方形波信号を等価正弦波に整形する波形整形フィルタ１１、出力切替器１２（１／１又は１／２のいずれかに切り替えられる）、電力増幅器１３、出力トランス１４及び送信フィルタ１５を通り、例えば変流器などの電流検出器１６を経て軌道端子１７からレール４に対して送信電流の形で出力される。電流検出器16を通る送信電流は、列車が近くにいる程大きくなる。したがって、電流検出器１６による検出電流の値も大きくなる。

電流検出器１６による検出電流は受信器９へ送られる。受信器９においては、検出電流は、入力減衰器１８、ケーブル長に応じた感度の補正を含む感度調整器１９、アクティブフィルタ２０、増幅器２１、ヒステリシス特性を有するシュミット回路２２、電力増幅器２３、出力トランス２４及び整流器２５を経てリレー端子２６に直流電圧を出力すると同時に、表示灯２７（例えば緑の発光ダイオード）を点灯してリレー端子２６に出力があることを表示させる。鉄道用の信号保安装置は故障方向の非対称性を確保するため、リレーを使用している。そして、シュミット回路２２はリレー端子２６に接続されるリレー（図５のＭＲリレー１０５）を安定して駆動するために使用されているものである。もし、違法ＣＢの高周波誘導によりシュミット回路２２に所定以上の電圧が入力されれば、リレーを誤動作させてしまう。

故障検知回路２８はアクティブフィルタ２０の健全性を判別し、故障を検知したときには増幅器２１への電源供給を停止する。アクティブフィルタ２０の出力の大きさは、指示計駆動回路２９により受信レベル指示計３０で表示される。

高周波誘導防止装置２の構成例を図３に示す。開電路形踏切制御子１側の各軌道端子３１とレール４側の各軌道端子３２との間、及び開電路形踏切制御子１側の各ＤＣ電源端子３３と電源及び制御ケーブル５側の各ＤＣ電源端子３４との間には、開電路形踏切制御子１の信号周波数より高い周波数を減衰させる４つのローパスフィルタ３５が直列にそれぞれ接続される。すなわち、ローパスフィルタ３５は開電路形踏切制御子１の各軌道端子１７及び各ＤＣ電源端子３６に直列に接続されることになる。ローパスフィルタ３５は、鉄−珪素−アルミニウムの磁心（鉄、珪素、アルミニウムを粉末にして焼結した磁心：商品名センダストコア）にコイルを巻いたもの（例えば２ターン）で構成されたものである。

ローパスフィルタ３５は、１０ｋＨｚ程度の開電路形踏切制御子１の信号を通過し、違法ＣＢの基本波（２７ＭＨｚ）、２次高調波（５４ＭＨｚ）、３次高調波（８１ＭＨｚ）によりレール４及びＤＣ電源線などが空中線となって開電路形踏切制御子１に発生する高周波誘導を遮断する。また、ローパスフィルタ３５は鉄−珪素−アルミニウムの磁心を用いたもののみであるので、低コストにすることができる。

図４は本発明による高周波誘導防止装置２を有する開電路形踏切制御子１の誤動作電界強度レベルの試験結果を示す。これによれば、開電路形踏切制御子１の誤動作電界強度レベルは、違法ＣＢの基本波（２７ＭＨｚ）、２次高調波（５４ＭＨｚ）、３次高調波（８１ＭＨｚ）の電界強度レベルより格段に大きいので、高周波誘導を十分に防止することができる。

通常、高周波誘導防止対策はフェライトコアを用いたフィルタによって行われている（こういった対策の９８％は高品質のフェライトコアを用いたフィルタによって行われている）。しかし、これまでの試験において、踏切制御子の軌道端子の±の線をまとめてそれに一般的なクランプ型のフェライトコアを装着する対策は、Ｈ形踏切制御子の信号周波数（９．５〜１０．５ｋＨｚ）をも大きく減衰させるため、レールの電流自体が減少し、踏切制御子の正常な動作を阻害することが判明した。通常のパソコンなどの高周波誘導防止対策では、±の線をまとめてそれにクランプ型のフェライトコアを装着している。この対策は、パソコンなどのように同相電流（コモンモード）による高周波誘導障害の発生に対しては有効であるが、踏切制御子のように主に２本のレールが異相電流（ノーマルモード）にて高周波誘導障害を発生する場合に対しては効果が低い。踏切制御子の場合には、軌道端子及び電源端子のラインの一本一本にローパスフィルタ３５を直列に接続しなければ効果は期待できない。

また、鉄−珪素−アルミニウムの磁心を用いたローパスフィルタは、踏切制御子の使用周波数帯域における抵抗分が極めて低い特性を有するので、踏切制御子の高周波誘導防止用のローパスフィルタとして有用である。

本発明の一実施例である高周波誘導防止装置を有する開電路形踏切制御子を示す図である。 図１における開電路形踏切制御子の構成例を示すブロック図である。 図１における高周波誘導防止装置の構成例を示す回路図である。 本発明による高周波誘導防止装置を有する開電路形踏切制御子の誤動作電界強度レベルの試験結果を示す図である。 従来の閉電路形踏切制御子と開電路形踏切制御子を含む踏切制御設備のシステム構成の一例を示す図である。 従来の開電路形踏切制御子の誤動作電界強度レベルの試験結果を示す図である。

符号の説明

１ 開電路形踏切制御子
２ 高周波誘導防止装置
４ レール
５ 電源及び制御ケーブル
６ 踏切
８ 送信器
９ 受信器
１６ 電流検出器
１７ 軌道端子
２６ リレー端子
３１，３２ 軌道端子
３３，３４ ＤＣ電源端子
３５ ローパスフィルタ
３６ ＤＣ電源端子

Claims (2)

1. 開電路形踏切制御子の各軌道端子及び電源端子にそれぞれ直列に接続され、開電路形踏切制御子の信号周波数より高い周波数を減衰させるフィルタを有し、該フィルタを、鉄−珪素−アルミニウムの磁心にコイルを巻いたもので構成したことを特徴とする踏切制御子の高周波誘導防止装置。
2. 開電路形踏切制御子の各軌道端子及び電源端子に、開電路形踏切制御子の信号周波数より高い周波数を減衰させるフィルタをそれぞれ直列に接続し、該フィルタを、鉄−珪素−アルミニウムの磁心にコイルを巻くことにより構成したことを特徴とする踏切制御子の高周波誘導防止方法。
   

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