JP2007034538A

JP2007034538A - 信号制御バックアップ装置

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Publication number: JP2007034538A
Application number: JP2005215135A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Honda; 恵一本田; Yoshiharu Ozaki; 芳春尾崎
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 2005-07-25
Filing date: 2005-07-25
Publication date: 2007-02-08

Abstract

【課題】本来の信号灯器をそのまま利用して点灯させると共に、バックアップ電源の消費電力を抑制するために、停電時のみに動作するバックアップ用の制御回路を備え、且つ信号灯器の点灯方法を変えることにより消費電力を極力抑制して長時間の停電にも耐えうる信号制御バックアップ装置を提供する。
【解決手段】この信号制御バックアップ装置４は、図１の信号制御機６に備えられた主電源に供給される入力電圧が所定の電圧値以下になった場合に稼動するバックアップ電源２０と、信号制御機６に替えて信号灯器１の点灯及び滅灯を制御するためのバックアップ制御信号を出力するバックアップ制御回路２１と、主制御信号及びバックアップ制御信号の切替制御とバックアップ電源２０からの出力電力の断接を制御する入出力切替回路２２と、電力ケーブル２５に混入したノイズを除去するノイズフィルタボックス（ＮＦＢ）２３と、全体を収納する筐体２６と、を備えて構成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、信号制御バックアップ装置に関し、さらに詳しくは、交通信号の灯器を制御する信号制御機の供給電力がダウンした場合のバックアップ技術に関するものである。

道路の交差点に設置されている交通信号機は、歩行者及びドライバにとって唯一絶対的に信頼すべき存在である。そのため、信号機は信頼性の高い部品により構成され、且つ異常事態が発生した場合には安全方向に働くように制御される。例えば、本来同色を同時に表示する筈のない複数の信号灯器が何らかの原因により同時に同色、例えば「青」「青」を表示した場合、交差する異方向から交差点内に車両が同時に進入することが許容された状態となるため、最も危険な状況が発生する。従って、信号機はこの状態が絶対に発生しないように、「青」「青」の同時点灯状態を検出すると、強制的に信号灯器を閃光動作（メイン道路側の信号を黄色に点灯させ、サブ道路側の信号を赤色に点灯させる動作を所定の時間間隔にて交互に行なうこと）に切り替わるように回路が構成されている。
また、信頼性確保のためにランプの断線の如何に関わらず定期的に信号灯器のランプを新品に交換したり、最近では、ランプをＬＥＤタイプに切り替えて寿命の長期化を図っている。
しかし、信号機の信頼性を如何に高めても、信号機には一般の商用電源が供給されているため、地震などの災害による停電等のアクシデントが発生すると全ての灯器が滅灯して交通に大混乱を来たす虞がある。このような状況を回避するために、主要な交差点に設置されている信号機には、発動発電機によるバックアップ電源が設置され、停電時に発動発電機を稼動して信号機を作動させていることがあるが、コストが高いためあまり設置されていないのが現状である。また、停電時に各交差点に警察官を派遣して、手信号により交通整理する手段もあるが、人員的な限界があり現実的でない。即ち、信号機が電気により稼動する限り、停電した場合はそれに替わる何らかの手段により電気を発電して信号機を再び稼動させることが必要である。
そこで停電対策に関する従来技術として特許文献１には、商用電源により点灯する赤、黄、青の信号灯に加えて停電時に動作する停電対策用信号灯を設け、停電時にバックアップ電源により停電対策用信号灯を点灯させる停電対策用信号機について開示されている。
また特許文献２には、常時太陽電池によりバッテリに充電しておき、停電時に太陽電池又はバッテリを電源として信号機を稼動する信号機の制御装置について開示されている。
また特許文献３には交通用信号機の主電源停電時に、予め充電しておいた電力に自動的に切り替え、制御回路にて電気量の消費を最小限に押さえながら、赤色又は黄色の高輝度発光ダイオードの点滅を行い、道路、鉄道における交通の円滑と安全を図り、発動発電機に頼らない自立型の、非常時の信号機の電源を確保する方式について開示されている。
実開平３−３４１９８号公報特開平４−３３４９３３号公報特開２００２−１９７５９０公報

しかしながら、特許文献１に開示されている従来技術は、本来の信号灯器以外に停電対策用信号灯が必要となり、その分信号機のコストが高くなるばかりでなく、停電対策用信号灯が点灯した場合、ドライバはその灯器の持つ意味を理解できずにかえって混乱を招くといった問題がある。
また特許文献２に開示されている従来技術は、停電時に太陽電池又はバッテリを電源として信号機を稼動するので、信号機の稼働時間が天候に左右されたり、信号機の電力抑制を行なっていないので、長く停電状態が続くとバッテリがもたないといった問題がある。
また特許文献３に開示されている従来技術は、バッテリの代わりに安価なコンデンサを使用して信号機を稼動する方式であるが、コンデンサの充電量に限界があるので、信号機を稼動する時間が短いといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑み、本来の信号灯器をそのまま利用して点灯させると共に、バックアップ電源の消費電力を抑制するために、停電時のみに動作するバックアップ用の制御回路を備え、且つ信号灯器の点灯方法を変えることにより消費電力を極力抑制して長時間の停電にも耐えうる信号制御バックアップ装置を提供することを目的とする。

本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、主電源と、該主電源によって駆動されて信号灯器の点灯及び点滅を制御するための主制御信号を出力する信号制御機と、前記主電源からの出力電圧が所定の電圧値以下になった場合に稼動するバックアップ電源と、前記バックアップ電源によって駆動されて前記信号灯器の点灯及び滅灯を制御するためのバックアップ制御信号を出力するバックアップ制御手段と、前記信号制御機と前記バックアップ制御手段の何れか一方を選択する入出力切替手段と、を備え、前記バックアップ電源が稼動することにより、前記入出力切替手段は前記主制御信号を前記バックアップ制御信号に切り替えると共に、前記バックアップ電源からの出力電力を前記バックアップ制御手段へ供給して当該バックアップ制御手段を稼動させ、前記バックアップ制御信号により前記信号灯器を制御することを特徴とする。
本発明は停電時に主電源からバックアップ電源に切り替え、バックアップ電源からの電力によりバックアップ制御手段を稼動させる。即ち、停電時は全ての信号灯器の制御はバックアップ制御手段から行われ、信号制御機にバックアップ電源の電力を供給することはない。
請求項２は、前記バックアップ制御手段は、当該バックアップ制御手段が消費する消費電力が前記信号制御機の消費電力より少なくなるように構成されていることを特徴とする。
本発明の大きな特徴は、バックアップ電源の消費電力を極力抑えるために、バックアップ制御手段の消費電力が必ず信号制御機の消費電力より少なくなるように構成されている点である。これにより、バックアップ電源の稼働時間を極力長くすることができる。
請求項３は、前記信号制御機はスイッチ若しくはブレーカを介して前記バックアップ電源に電力を供給する構成を備えていることを特徴とする。
バックアップ電源には正常時にバッテリに電力を蓄電するために主電源が供給されている。しかし、何らかの原因によりバックアップ電源に過電流が流れた場合に回路を遮断して、火災等の異常事態を防止するためにブレーカが備えられている。またメンテナンスの場合も電力を切断するために必要である。

請求項４は、前記バックアップ電源は、少なくとも電力を蓄電するバッテリと、当該バッテリの直流電圧を交流電圧に変換するインバータとを備え、前記主電源に供給される入力電圧が所定の電圧値以上である場合は、前記バッテリに電力を充電する構成を備えたことを特徴とする。
バッテリによるバックアップ電源は、正常時に交流電力を整流してバッテリに充電しておく。そして停電を検出するとバッテリに充電されたＤＣ電力をＡＣ電力に変換するためにインバータを駆動する。インバータは例えばチョッパのように所定の周波数でＤＣ電力をＡＣに変換し、それを整形して正規の商用周波数（５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）に変換する。
請求項５は、前記バックアップ制御手段は、前記バックアップ電源が稼動して前記入出力切替手段により前記主制御信号が前記バックアップ制御信号に切り替えられ、前記バックアップ電源からの出力電力が当該バックアップ制御手段に供給された場合、前記信号灯器を閃光動作させるように前記バックアップ制御信号を出力することを特徴とする。
バックアップ電源が稼動することは主電源が供給されなくなった状態（停電等）である。従って、その時点から入出力切替手段が主制御信号からバックアップ制御信号に切り替わり、バックアップ電源からの出力電力がバックアップ制御手段に供給される。それによりバックアップ制御手段が稼動して信号灯器に対して閃光動作の制御信号を出力する。尚、閃光動作とはメイン道路側の信号を黄色に点灯させ、サブ道路側の信号を赤色に点灯させる動作を所定の時間間隔にて交互に行なうことである。
請求項６は、前記バックアップ制御手段は、前記バックアップ電源が稼動して前記入出力切替手段により前記主制御信号が前記バックアップ制御信号に切り替えられ、前記バックアップ電源からの出力電力が当該バックアップ制御手段に供給された場合、前記信号灯器を簡易３色動作させるように前記バックアップ制御信号を出力することを特徴とする。
バックアップ電源が稼動することは主電源が供給されなくなった状態（停電等）である。従って、その時点から入出力切替手段が主制御信号からバックアップ制御信号に切り替わり、バックアップ電源からの出力電力がバックアップ制御手段に供給される。それによりバックアップ制御手段が稼動して信号灯器に対して簡易３色動作の制御信号を出力する。尚、簡易３色動作とは基本的に通常の３色動作と同じであるが、点灯間隔が異なったり、歩行者用の信号灯器を滅灯させる動作が含まれる。

請求項７は、前記バックアップ制御手段は、前記バックアップ電源が稼動して前記入出力切替手段により前記主制御信号が前記バックアップ制御信号に切り替えられ、前記バックアップ電源からの出力電力が当該バックアップ制御手段へ供給された場合、前記閃光動作又は前記簡易３色動作の何れかを選択して出力することを特徴とする。
本発明は閃光動作又は簡易３色動作の何れかを選択できるものである。どちらの動作にするかは、交差点の交通事情により決定される。また、これにより交通事情が変化した場合はそれに合わせて変更することが容易に可能となる。
請求項８は、前記バックアップ制御手段は、前記信号灯器の動作を前記簡易３色動作にした場合、当該簡易３色動作の継続時間が所定の時間に達するか、又は前記バックアップ電源の残容量に応じて当該信号灯器の動作を前記閃光動作に切り替えることを特徴とする。
閃光動作と簡易３色動作の消費電力を比較すると、閃光動作は交差する信号灯器の点灯タイミングは重複することがない。それに対して簡易３色動作は赤の点灯時に必ず交差する信号灯器の点灯タイミングはある時間重複するので、その分消費電力が多くなる。従って、消費電力を抑制するために簡易３色動作の継続時間が所定の時間に達するか、又は前記バックアップ電源の残容量に応じて閃光動作に切り替えるものである。
請求項９は、前記バックアップ制御手段は、前記バックアップ電源が稼動して前記入出力切替手段により前記主制御信号が前記バックアップ制御信号に切り替えられ、前記バックアップ電源からの出力電圧が当該バックアップ制御手段に供給された場合、前記信号灯器を閃光動作させ、当該閃光動作の継続時間が所定の時間に達するか、又は前記バックアップ電源の残容量に応じて当該信号灯器の動作を前記閃光動作のまま減光することを特徴とする。
消費電力は簡易３色動作、閃光動作の順で低くなる。本発明では閃光動作より更に消費電力を抑制するために、その動作のまま灯器に流す電力(電流)を減らして減光するものである。減光の手段として交流波形の半波のみを取り出す調光という手段が一般的である。尚、減光とは信号灯器に流す電流を減少させて信号灯器が持つ本来の照度より暗くすることである。

請求項１０は、前記バックアップ制御手段は、前記信号灯器の動作を前記簡易３色動作にした場合、当該簡易３色動作が第１の所定時間継続するか、又は前記バックアップ電源の残容量に応じて当該信号灯器の動作を前記閃光動作に切り替え、更に第２の所定時間継続した場合、又は前記バックアップ電源の残容量に応じて当該信号灯器の動作を前記閃光動作のまま減光することを特徴とする。
請求項９から消費電力は簡易３色動作、閃光動作、減光の順で低くなることがわかる。本発明では時間毎に簡易３色動作、閃光動作、減光の順で動作を切り替えるものである。これにより、バックアップ電源の容量が少なくなっていくに従って消費電力を減少することができる。
請求項１１は、前記第２の所定時間は前記第１の所定時間より長いことを特徴とする。
時間毎に簡易３色動作、閃光動作、減光の順に切り替えるためには、後の動作に移行するまでに時間を要するので、減光動作に移行するまでの第２の所定時間は第１の所定時間より長くする必要がある。
請求項１２は、前記バックアップ制御手段は、外光の照度を検知する光センサを更に備え、当該光センサの照度に基づいて前記バックアップ電源のＯＮ／ＯＦＦを制御することを特徴とする。
バックアップ電源に搭載したバッテリの消費を極力少なくするには、最小限の点灯時間にする必要がある。そこで本発明では、センサにより外光の照度を検出して、昼間の明るい時間帯にはバックアップ電源をＯＦＦにし、夜間のみＯＮにするように制御する。

請求項１の発明によれば、停電時に主電源からバックアップ電源に切り替え、バックアップ電源からの電力によりバックアップ制御手段を稼動させるので、従来ある信号制御機を変更することなく、信号機を無停電タイプに変更することができる。
また請求項２では、バックアップ制御手段の消費電力が必ず信号制御機の消費電力より少なくなるように構成されているので、バックアップ電源の稼働時間を極力長くすることができる。
また請求項３では、信号制御機はスイッチ若しくはブレーカを介してバックアップ電源に電力を供給するので、過電流による異常事態を回避することができるばかりでなく、信号制御機のメンテナンス又は更新時にバックアップ電源を稼動して信号灯器を点灯することができる。
また請求項４では、バックアップ電源は、少なくとも電力を蓄電するバッテリと、当該バッテリの直流電圧を交流電圧に変換するインバータとを備えているので、容易に所望の周波数の交流電力を生成することができる。
また請求項５では、バックアップ電源が稼動してバックアップ電源からの出力電力がバックアップ制御手段に供給された場合、信号灯器を閃光動作させるようにバックアップ制御信号を出力するので、消費電力を抑えながら異常事態に対する対応を確実に行うことができる。
また請求項６では、バックアップ電源が稼動してバックアップ電源からの出力電力がバックアップ制御手段に供給された場合、信号灯器を簡易３色動作させるようにバックアップ制御信号を出力するので、異常事態が発生しても通常の信号制御を確実に行うことができる。

また請求項７では、バックアップ電源が稼動してバックアップ電源からの出力電力がバックアップ制御手段に供給された場合、閃光動作又は簡易３色動作の何れかを選択して出力するので、交差点の交通状況に応じて最適な信号制御を行うことができる。
また請求項８では、簡易３色動作の継続時間が所定の時間に達するか、又は前記バックアップ電源の残容量に応じて信号灯器の動作を閃光動作に切り替えるので、更に消費電力が減少されてバックアップ電源の動作時間を長くすることができる。
また請求項９では、バックアップ電源が稼動してバックアップ電源からの出力電力がバックアップ制御手段に供給された場合、信号灯器を閃光動作させ、閃光動作の継続時間が所定の時間に達するか、又は前記バックアップ電源の残容量に応じて信号灯器の動作を閃光動作のまま減光するので、閃光動作より更に消費電力が減少されてバックアップ電源の動作時間を更に長くすることができる。
また請求項１０では、時間毎に簡易３色動作、閃光動作、減光の順で動作を替えるので、バックアップ電源の容量が少なくなっていくに従って消費電力を減少することができる。
また請求項１１では、第２の所定時間は第１の所定時間より長いので、信号機として一番見易い順序で動作を切り替えることができる。
また請求項１２では、バックアップ制御手段は、外光の照度を検知する光センサを更に備え、当該光センサの照度に基づいてバックアップ電源のＯＮ／ＯＦＦを制御するので、最も信号が必要な夜間に灯器を点灯することができる。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の実施形態に係る信号機の外観を示す図である。以下、本実施形態では交通信号機を例にとり説明する。この信号機１００は、大地８に固定された支柱２と、その支柱２に取り付けられ主電源によって駆動されて信号灯器１の点灯及び滅灯を制御するための主制御信号を出力する信号制御機６と、主電源の入力電圧が所定の電圧値以下になった場合に稼動する信号制御バックアップ装置４と、信号灯器１を備えて構成される。尚、本実施形態では信号制御機６に供給する主電源は大地８に埋設された電力ケーブル７から供給される。また信号制御機６と信号灯器１の間に信号制御バックアップ装置４を追加してケーブル３及び５により接続することで、既存の信号機を改造することができる。
図２は交差点に本発明の信号制御バックアップ装置４を備えた信号機と信号灯器との位置関係を表す模式図である。同じ構成要素には同じ参照番号を付して説明する。例えば、図１の信号機１００が交差点の（Ａ）領域に設置されている場合、信号灯器１ａは進行方向１２から来る車両用であり、（Ｂ）領域に設置されている信号灯器１ｂは進行方向１３から来る車両用であり、（Ｃ）領域に設置されている信号灯器１ｃは進行方向１０から来る車両用であり、（Ｄ）領域に設置されている信号灯器１ｄは進行方向１１から来る車両用である。そして信号制御バックアップ装置４からは各信号灯器１ｂ、１ｃ、１ｄに対して３ａ、３ｂ、３ｃのケーブルで接続されて点灯される。尚、通常は信号制御機６により点灯される。従って、信号機１００の信号制御機６に供給される主電源が停電すると信号灯器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの全てが滅灯するが、その時点から信号制御バックアップ装置４に切り替わって制御が続行される。
図３は本発明の信号制御バックアップ装置の内部の構成を表す斜視図である。同じ構成要素には同じ参照番号を付して説明する。この信号制御バックアップ装置４は、図１の信号制御機６に供給される主電源７の入力電圧が所定の電圧値以下になった場合に稼動するバックアップ電源２０と、信号制御機６に替えて信号灯器１の点灯及び滅灯を制御するためのバックアップ制御信号を出力するバックアップ制御回路（バックアップ制御手段）２１と、信号制御機６とバックアップ制御回路２１の何れか一方を選択する入出力切替回路（入出力切替手段）２２と、電力ケーブル２５に混入したノイズを除去するノイズフィルタボックス（ＮＦＢ）２３と、全体を収納する筐体２６と、を備えて構成される。尚、バックアップ電源２０は、少なくとも電力を蓄電するバッテリと、バッテリの直流電圧を交流電圧に変換するインバータとを備え、主電源に供給される入力電圧が所定の電圧値以上の場合は、バッテリに電力を充電する構成を備えている。また、入出力切替回路２２からは図１のケーブル３により信号灯器１と接続されている。また信号制御機６からは図１のケーブル５により主制御信号２４とＡＣ１００Ｖ２５が夫々入出力切替回路２２とＮＦＢ２３に接続されている。

図４は本発明の信号制御バックアップ装置、信号制御機及び信号灯器との接続を表す模式的なブロック図である。同じ構成要素には同じ参照番号を付して説明する。主電源７は信号制御機６に入り、過電流を防止するブレーカ３０を介して内部の電源ユニット３１に供給される。電源ユニット３１は信号制御機６の各部に直流電力を供給するために交流電力を直流電力に変換する機能を備えている。またブレーカ３０の出力からＡＣ１００Ｖ２５（主電源７と同じ電源）がＮＦＢ２３を介してバックアップ電源２０に供給され、常時バックアップ電源２０内のバッテリを充電する。更にＡＣ１００Ｖ２５は電源ユニット３１に供給される主電源７（ＡＣ１００Ｖ２５と同じ電圧）が所定の電圧値以下（停電等）になったことを検出する電圧検出回路３３に供給され、その制御信号３５は入出力切り替え回路２２に接続されている。またバックアップ電源２０の出力電力（ＡＣ１００Ｖ）３６は入出力切り替え回路２２の切替ＳＷ３７の接点ｂに接続されている。そして切替ＳＷ３７の中点ａからＡＶ１００Ｖ３８がバックアップ電源２１に供給される。また信号制御機６からは通常時に信号灯器１を制御する主制御信号２４が出力され、入出力切り替え回路２２の切替ＳＷ４０の接点ｃに接続されている。また入出力切り替え回路２２の切替ＳＷ４０の中点ａと信号灯器１がケーブル３により接続されている。また入出力切り替え回路２２の切替ＳＷ４０の接点ｂには、バックアップ制御回路２１から出力されるバックアップ制御信号３９が接続されている。尚、本発明実施形態では説明を簡略化するためにケーブルを１本として記載している。また、電圧検出回路３３をバックアップ電源２０の外側に備えているが、バックアップ電源２０内に備えても構わない。また入出力切り替え回路２２の切替ＳＷ３７、４０の実線矢印は通常時の接点の位置であり、破線矢印はバックアップ電源２０が稼動したときの接点の位置である。即ち、矢印が実線のときは主制御信号２４が切替ＳＷ４０の接点ｃ、中点ａを介してケーブル３により信号灯器１に接続され、切替ＳＷ３７はバックアップ電源２０の出力３６と切断されておりバックアップ制御回路は動作しない。また矢印が破線のときはバックアップ制御信号３９が切替ＳＷ４０の接点ｂ、中点ａを介してケーブル３により信号灯器１に接続され、切替ＳＷ３７はバックアップ電源２０の出力電力３６と接点ｂ、中点ａを介して接続されており、バックアップ制御回路２１にＡＣ１００Ｖ３８が供給されてバックアップ制御回路２１が稼動する。

本発明は停電時に主電源７からバックアップ電源２０に切り替え、バックアップ電源２０からの電力によりバックアップ制御回路２１を稼動させる。即ち、停電時は全ての信号灯器１の制御はバックアップ制御回路２１から行われ、信号制御機６にバックアップ電源２０の電力を供給することはない。また本発明の大きな特徴は、バックアップ電源２０の消費電力を極力抑えるために、バックアップ制御回路２１の消費電力が必ず信号制御機６の消費電力より少なくなるように構成されている点である。これにより、バックアップ電源２０の稼働時間を極力長くすることができる。またバックアップ電源２０には正常時にバッテリに電力を蓄電するために主電源７より電力が供給されている。しかし、何らかの原因によりバックアップ電源２０に過電流が流れた場合に回路を遮断して、火災等の異常事態を防止するためにブレーカ３０が備えられている。またメンテナンスの場合も電力を切断するためにブレーカ３０が必要である。またバッテリによるバックアップ電源２０は、正常時に交流電力を整流してバッテリに充電しておく。そして停電を検出するとバッテリに充電されたＤＣ電力をＡＣ電力に変換するためにインバータを駆動する。インバータは例えばチョッパのように所定の周波数でＤＣ電力をＡＣに変換し、それを整形して正規の商用周波数（５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）に変換する。また、バックアップ電源２０に搭載したバッテリの消費を極力少なくするためには、最小限の点灯時間にする必要がある。そこで本実施形態では、バックアップ制御回路２１に光センサ４１を備え、この光センサ４１により外光の照度を検出して、昼間の明るい時間帯にはバックアップ電源２０をＯＦＦにし、夜間のみＯＮにするように制御線４２により制御するようにしてもよい。

次に本発明の信号制御バックアップ装置４を備えた信号機の動作について各フローチャートを参照して説明する。
図５は本発明の第１の実施形態に係る信号機の動作を説明するフローチャートである。尚、以下の説明では図４の主電源７のＡＣ１００Ｖが停電した場合について説明する。電圧検出回路３３は常時主電源７のＡＣ１００Ｖ２５の状態を監視し（Ｓ１）、正常であれば（Ｓ１でＮＯのルート）バックアップ電源２０のバッテリに電力を充電する（Ｓ５）。そして信号制御機６の主制御信号２４により信号灯器１を制御する（Ｓ６）。一方、ステップＳ１によりＡＣ１００Ｖ２５の状態が所定の電圧以下になると（Ｓ１でＹＥＳのルート）バックアップ電源２０に切り替え（Ｓ２）、バックアップ制御回路２１にバックアップ電源２０の出力電力を供給する（Ｓ３）。それによりバックアップ制御回路２１はバックアップ制御信号３９により信号灯器１を閃光動作又は簡易３色動作して（Ｓ４）ステップＳ１に戻って繰り返す。尚、ステップＳ４では閃光動作にするか簡易３色動作にするかを予め決定しておく。
即ち、バックアップ電源２０が稼動することは主電源７が供給されなくなった状態（停電等）である。従って、その時点から入出力切替回路２２が主制御信号２４からバックアップ制御信号３９に切り替わり、バックアップ電源２０からの出力電力３６がバックアップ制御回路２１に供給される。それによりバックアップ制御回路２１が稼動して信号灯器１に対して閃光動作又は簡易３色動作の制御信号を出力する。

図６は本発明の第２の実施形態に係る信号機の動作を説明するフローチャートである。電圧検出回路３３は常時主電源７のＡＣ１００Ｖの状態を監視し（Ｓ１１）、正常であれば（Ｓ１１でＮＯのルート）バックアップ電源２０のバッテリに電力を充電する（Ｓ１５）。そして信号制御機６の主制御信号２４により信号灯器１を制御する（Ｓ１６）。一方、ステップＳ１１によりＡＣ１００Ｖ２５の状態が所定の電圧以下になると（Ｓ１１でＹＥＳのルート）バックアップ電源２０に切り替え（Ｓ１２）、バックアップ制御回路２１にバックアップ電源２０の出力電力を供給する（Ｓ１３）。次に閃光動作か否かをチェックし（Ｓ１４）、閃光動作が選択されていれば（Ｓ１４でＹＥＳのルート）、バックアップ制御回路２１はバックアップ制御信号３９により信号灯器１を閃光動作して（Ｓ１７）、ステップＳ１１に戻って繰り返す。一方、ステップＳ１４で閃光動作でなければ（Ｓ１４でＮＯのルート）簡易３色動作が選択されたと判断して、バックアップ制御回路２１はバックアップ制御信号３９により信号灯器１を簡易３色動作して（Ｓ１８）ステップＳ１１に戻って繰り返す。
本実施形態は閃光動作又は簡易３色動作の何れかを選択できるものである。どちらの動作にするかは、交差点の交通事情により決定される。また、これにより交通事情が変化した場合はそれに合わせて変更することが容易に可能となる。

図７は本発明の第３の実施形態に係る信号機の動作を説明するフローチャートである。電圧検出回路３３は常時主電源７のＡＣ１００Ｖの状態を監視し（Ｓ２１）、正常であれば（Ｓ２１でＮＯのルート）バックアップ電源２０のバッテリに電力を充電する（Ｓ２５）。そして信号制御機６の主制御信号２４により信号灯器１を制御する（Ｓ２６）。一方、ステップＳ２１によりＡＣ１００Ｖの状態が所定の電圧以下になると（Ｓ２１でＹＥＳのルート）バックアップ電源２０に切り替え（Ｓ２２）、バックアップ制御回路２１にバックアップ電源２０の出力電力を供給する（Ｓ２３）。次に閃光動作か否かをチェックし（Ｓ２４）、閃光動作が選択されていれば（Ｓ２４でＹＥＳのルート）、バックアップ制御回路２１はバックアップ制御信号３９により信号灯器１を閃光動作する（Ｓ２７）。一方、ステップＳ２４で閃光動作でなければ（Ｓ２４でＮＯのルート）簡易３色動作が選択されたと判断して、バックアップ制御回路２１はバックアップ制御信号３９により信号灯器１を簡易３色動作する（Ｓ２８）。その後、この簡易３色動作が所定の時間ｂ経過したか又はバックアップ電源の容量少か否かをチェックし（Ｓ２９）、経過していないか又はバックアップ電源の容量が多ければステップＳ２１に戻って繰り返し、経過しているか又はバックアップ電源の容量が少なければ簡易３色動作から閃光動作に切り替えて（Ｓ３０）ステップＳ２１に戻る。
閃光動作と簡易３色動作の消費電力を比較すると、閃光動作は交差する信号灯器の点灯タイミングは重複することがない。それに対して簡易３色動作は赤の点灯時に必ず交差する信号灯器も赤となり両者の点灯タイミングはある時間重複するので、その分消費電力が多くなる。従って、消費電力を抑制するために簡易３色動作の継続時間ａが所定の時間に達するか、又はバックアップ電源の容量が少なければ閃光動作に切り替えるものである。

図８は本発明の第４の実施形態に係る信号機の動作を説明するフローチャートである。電圧検出回路３３は常時主電源７のＡＣ１００Ｖの状態を監視し（Ｓ３１）、正常であれば（Ｓ３１でＮＯのルート）バックアップ電源２０のバッテリに電力を充電する（Ｓ３５）。そして信号制御機６の主制御信号２４により信号灯器１を制御する（Ｓ３６）。一方、ステップＳ３１によりＡＣ１００Ｖの状態が所定の電圧以下になると（Ｓ３１でＹＥＳのルート）バックアップ電源２０に切り替え（Ｓ３２）、バックアップ制御回路２１にバックアップ電源２０の出力電力を供給する（Ｓ３３）。それによりバックアップ制御回路２１はバックアップ制御信号３９により信号灯器１を閃光動作する（Ｓ３４）。その後、この閃光動作が所定の時間ｂ経過したか又はバックアップ電源の容量少かをチェックし（Ｓ３７）、経過していないか又はバックアップ電源の容量が多ければステップＳ３１に戻って繰り返し、経過しているか又はバックアップ電源の容量が少なければ閃光動作から減光する調光動作に切り替えて（Ｓ３８）ステップＳ３１に戻る。
即ち、消費電力は簡易３色動作、閃光動作の順で低くなる。本実施形態では閃光動作より更に消費電力を抑制するために、その動作のまま灯器に流す電力(電流)を減らして減光するものである。減光の手段として交流波形の半波のみを取り出す調光という手段が一般的である。

図９は本発明の第５の実施形態に係る信号機の動作を説明するフローチャートである。電圧検出回路３３は常時主電源７のＡＣ１００Ｖの状態を監視し（Ｓ４１）、正常であれば（Ｓ４１でＮＯのルート）バックアップ電源２０のバッテリに電力を充電する（Ｓ４５）。そして信号制御機６の主制御信号２４により信号灯器１を制御する（Ｓ４６）。一方、ステップＳ４１によりＡＣ１００Ｖの状態が所定の電圧以下になると（Ｓ４１でＹＥＳのルート）バックアップ電源２０に切り替え（Ｓ４２）、バックアップ制御回路２１にバックアップ電源２０の出力電力を供給する（Ｓ４３）。次に閃光動作か否かをチェックし（Ｓ４４）、閃光動作が選択されていれば（Ｓ４４でＹＥＳのルート）、バックアップ制御回路２１はバックアップ制御信号３９により信号灯器１を閃光動作する（Ｓ４７）。その後、この閃光動作が所定の時間ｂ経過したか否かをチェックし（Ｓ４８）、経過していなければステップＳ４１に戻って繰り返し、経過しているか又はバックアップ電源の残容量に応じて閃光動作から減光する調光動作に切り替えて（Ｓ４９）ステップＳ４１に戻る。一方、ステップＳ４４で閃光動作でなければ（Ｓ４４でＮＯのルート）簡易３色動作が選択されたと判断して、バックアップ制御回路２１はバックアップ制御信号３９により信号灯器１を簡易３色動作する（Ｓ５０）。その後、この簡易３色動作が所定の時間ａ経過したか又はバックアップ電源の容量少かをチェックし（Ｓ５１）、経過していないか又はバックアップ電源の容量が多ければステップＳ４１に戻って繰り返し、経過しているか又はバックアップ電源の容量が少なければ簡易３色動作から閃光動作に切り替えて（Ｓ５２）、ステップＳ４８に進み、この閃光動作が所定の時間ｂ経過したか又はバックアップ電源の容量少かをチェックし（Ｓ４８）、経過していないか又はバックアップ電源の容量が多ければステップＳ４１に戻って繰り返し、経過しているか又はバックアップ電源の容量が少なければ閃光動作から減光する調光動作に切り替えて（Ｓ４９）ステップＳ４１に戻る。
以上の通り消費電力は簡易３色動作、閃光動作、減光の順で低くなることがわかる。本実施形態では時間毎に簡易３色動作、閃光動作、減光の順で動作を替えるものである。これにより、バックアップ電源２０の容量が少なくなっていくに従って消費電力を減少することができる。また時間毎に簡易３色動作、閃光動作、減光の順に切り替えるためには、後の動作に移行するまでに時間を要するので、減光動作に移行するまでの所定時間ｂは所定時間ａより長くする必要がある。

以上で説明したとおり、本発明によれば、停電時に主電源７からバックアップ電源２０に切り替え、バックアップ電源２０からの電力によりバックアップ制御回路２１を稼動させるので、従来ある信号制御機を変更することなく、信号機を無停電タイプに変更することができる。
また、バックアップ制御回路２１の消費電力が必ず信号制御機６の消費電力より少なくなるように構成されているので、バックアップ電源２０の稼働時間を極力長くすることができる。
また、信号制御機６はスイッチ若しくはブレーカを介してバックアップ電源２０に電力を供給するので、過電流による異常事態を回避することができるばかりでなく、メンテナンス時にバックアップ電源２０を稼動して信号灯器１を点灯することができる。
また、バックアップ電源２０は、少なくとも電力を蓄電するバッテリと、当該バッテリの直流電圧を交流電圧に変換するインバータとを備えているので、容易に所望の周波数の交流電力を生成することができる。
また、バックアップ電源２０が稼動してバックアップ電源２０からの出力電力３６がバックアップ制御回路２１に供給された場合、信号灯器１を閃光動作又は簡易３色動作させるようにバックアップ制御信号３９を出力するので、通常の信号制御を確実に行うと共に、消費電力を抑えながら異常事態に対する対応を確実に行うことができる。
また、バックアップ電源２０が稼動してバックアップ電源２０からの出力電力３６がバックアップ制御回路２１に供給された場合、閃光動作又は簡易３色動作の何れかを選択して出力するので、交差点の交通状況に応じて最適な信号制御を行うことができる。

また、簡易３色動作の継続時間が所定の時間に達するか、又はバックアップ電源２０の残容量に応じて信号灯器１の動作を閃光動作に切り替えるので、更に消費電力が減少されてバックアップ電源２０の動作時間を長くすることができる。
また、バックアップ電源２０が稼動してバックアップ電源２０からの出力電力がバックアップ制御回路２１に供給された場合、信号灯器１を閃光動作させ、閃光動作の継続時間が所定の時間に達するか、又はバックアップ電源２０の残容量に応じて信号灯器１の動作を閃光動作のまま減光するので、閃光動作より更に消費電力が減少されてバックアップ電源２０の動作時間を更に長くすることができる。
また、時間毎に簡易３色動作、閃光動作、減光の順で動作を替えるので、バックアップ電源２０の容量が少なくなっていくに従って消費電力を減少することができる。
また、所定時間ｂは所定時間ａより長いので、信号機として一番見易い順序で動作を切り替えることができる。
また、バックアップ制御回路２１は、外光の照度を検知する光センサ４１を更に備え、当該光センサ４１の照度に基づいてバックアップ電源２０のＯＮ／ＯＦＦを制御するので、最も信号が必要な夜間に灯器を点灯することができる。

本発明の実施形態に係る信号機の外観を示す図。交差点に本発明の信号制御バックアップ装置４を備えた信号機と信号灯器との位置関係を表す模式図。本発明の信号制御バックアップ装置の内部の構成を表す斜視図。本発明の信号制御バックアップ装置、信号制御機及び信号灯器との接続を表す模式的なブロック図。本発明の第１の実施形態に係る信号機の動作を説明するフローチャート。本発明の第２の実施形態に係る信号機の動作を説明するフローチャート。本発明の第３の実施形態に係る信号機の動作を説明するフローチャート。本発明の第４の実施形態に係る信号機の動作を説明するフローチャート。本発明の第５の実施形態に係る信号機の動作を説明するフローチャート。

符号の説明

１信号灯器、２支柱、４信号制御バックアップ装置、６信号制御機、８大地、２０バックアップ電源、２１バックアップ制御回路、２２入出力切替回路、２３ノイズフィルタボックス（ＮＦＢ）、２５電力ケーブル、２６筐体、３０ブレーカ、３１電源ユニット、３３電圧検出回路、４１光センサ、１００信号機

Claims

主電源と、該主電源によって駆動されて信号灯器の点灯及び点滅を制御するための主制御信号を出力する信号制御機と、前記主電源からの出力電圧が所定の電圧値以下になった場合に稼動するバックアップ電源と、前記バックアップ電源によって駆動されて前記信号灯器の点灯及び滅灯を制御するためのバックアップ制御信号を出力するバックアップ制御手段と、前記信号制御機と前記バックアップ制御手段の何れか一方を選択する入出力切替手段と、を備え、
前記バックアップ電源が稼動することにより、前記入出力切替手段は前記主制御信号を前記バックアップ制御信号に切り替えると共に、前記バックアップ電源からの出力電力を前記バックアップ制御手段へ供給して当該バックアップ制御手段を稼動させ、前記バックアップ制御信号により前記信号灯器を制御することを特徴とする信号制御バックアップ装置。
前記バックアップ制御手段の消費電力は、前記信号制御機の消費電力より少なくなるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の信号制御バックアップ装置。
前記信号制御機は、スイッチ若しくはブレーカを介して前記バックアップ電源に電力を供給する構成を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の信号制御バックアップ装置。
前記バックアップ電源は、少なくとも電力を蓄電するバッテリと、当該バッテリの直流電圧を交流電圧に変換するインバータとを備え、前記主電源に供給される入力電圧が所定の電圧値以上である場合は、前記バッテリに電力を充電する構成を備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の信号制御バックアップ装置。
前記バックアップ制御手段は、前記バックアップ電源が稼動して前記入出力切替手段により前記主制御信号が前記バックアップ制御信号に切り替えられ、前記バックアップ電源からの出力電力が当該バックアップ制御手段に供給された場合、前記信号灯器を閃光動作させるように前記バックアップ制御信号を出力することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の信号制御バックアップ装置。
前記バックアップ制御手段は、前記バックアップ電源が稼動して前記入出力切替手段により前記主制御信号が前記バックアップ制御信号に切り替えられ、前記バックアップ電源からの出力電力が当該バックアップ制御手段に供給された場合、前記信号灯器を簡易３色動作させるように前記バックアップ制御信号を出力することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の信号制御バックアップ装置。
前記バックアップ制御手段は、前記バックアップ電源が稼動して前記入出力切替手段により前記主制御信号が前記バックアップ制御信号に切り替えられ、前記バックアップ電源からの出力電力が当該バックアップ制御手段へ供給された場合、前記閃光動作又は前記簡易３色動作の何れかを選択して出力することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の信号制御バックアップ装置。
前記バックアップ制御手段は、前記信号灯器の動作を前記簡易３色動作にした場合、当該簡易３色動作の継続時間が所定の時間に達するか、又は前記バックアップ電源の残容量に応じて当該信号灯器の動作を前記閃光動作に切り替えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項又は請求項６又は７に記載の信号制御バックアップ装置。
前記バックアップ制御手段は、前記バックアップ電源が稼動して前記入出力切替手段により前記主制御信号が前記バックアップ制御信号に切り替えられ、前記バックアップ電源からの出力電圧が当該バックアップ制御手段に供給された場合、前記信号灯器を閃光動作させ、当該閃光動作の継続時間が所定の時間に達するか、又は前記バックアップ電源の残容量に応じて当該信号灯器の動作を前記閃光動作のまま減光することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項又は請求項５又は７に記載の信号制御バックアップ装置。
前記バックアップ制御手段は、前記信号灯器の動作を前記簡易３色動作にした場合、当該簡易３色動作が第１の所定時間継続するか、又は前記バックアップ電源の残容量に応じて当該信号灯器の動作を前記閃光動作に切り替え、更に第２の所定時間継続した場合、又は前記バックアップ電源の残容量に応じて当該信号灯器の動作を前記閃光動作のまま減光することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項又は請求項７、８又は９に記載の信号制御バックアップ装置。
前記第２の所定時間は前記第１の所定時間より長いことを特徴とする請求項１０に記載の信号制御バックアップ装置。
前記バックアップ制御手段は、外光の照度を検知する光センサを更に備え、当該光センサの照度に基づいて前記バックアップ電源のＯＮ／ＯＦＦを制御することを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の信号制御バックアップ装置。