JP2007038792A - 軌道回路による列車在線検知方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レールの錆による列車短絡抵抗の増加の影響を受けることなく、列車在線検知を確実に行うことができ、降雨時の受信レベル低下に基づく誤検知を防止する。
【解決手段】レールに錆が多く発生する区間においては、隣接する軌道回路のうち列車の進行方向後方の軌道回路からの列車検知信号に基づいて、当該軌道回路の列車検知判定レベルを上げるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、軌道回路を用いる列車在線検知方法及びその装置に関する。

軌道回路による列車在線検知装置は、図６に示すように、レール１を一定区間に区切り、その一端から送信器２で送信し、他端で受信器３で受信しており、その区間に列車がいないときは受信器３が信号電流を受信して動作しているが、その区間に列車４が進入すると、車軸５によりレール間が短絡して信号電流が受信器３まで流れなくなるため、受信器３は復旧するので、この受信器の動作・復旧により列車の在線を検知するようにしたものである。

軌道回路における受信器の受信レベルは、列車の有無のほか、レール間電圧や天候（雨天）や錆の有無などの様々な原因により種々変動する。雨天時は、レール間の電流の漏れが大きくなり、受信する信号電流の減衰も大きくなるため、列車が存在しなくても列車在線と誤検知する可能性がある。これを回避するため、一般的に、雨天時の信号電流の減衰により受信器が復旧しないように受信器の列車検知判定レベルを設定している。

ところで、レールに錆が多く発生した場合は、列車短絡抵抗が高くなる。この列車短絡抵抗が短絡感度（受信器を復旧させることができるレール間短絡抵抗の最大値）を超える状態になると、図７に示すように、列車が在線するにもかかわらず、受信器の受信レベルＬ２が前記列車検知判定レベルＬ５より下方まで低下しないため、列車検知が不能である。

そこで、従来、錆による列車短絡抵抗の増大による列車検知不能に対して、種々の対策が提案されている。例えば、非特許文献１及び特許文献１参照。
鉄道と電気技術 １９９３．１０ ＶＯＬ．４ Ｎｏ．１０ 特開平５−８７２７号公報

非特許文献１には、高電力軌道回路化、レール間電圧上昇対策、他周波重畳の３つの対策が開示されている。しかし、これらは、いずれも軌道回路に新たな電気回路などの設備を付加する必要があり、また、各軌道回路に高電力又はレール間電圧を常時印加し、あるいは、他周波を常時重畳する必要があるため、設備コストと運用コストがかかるという問題がある。

また、特許文献１のものは、次の構成を有する。すなわち、隣接する軌道回路のうち列車の進行方向後方の軌道回路の送電電流、前方の軌道回路の軌道リレー電圧を測定し、その測定値がそれぞれ定格電流、定格電圧に対してどの程度増減しているかを表示するディスプレイを有する第１列車在線検知用監視部を、それぞれ順次隣接する軌道回路に沿って複数個設置し、それら複数個の第１列車在線検知用監視部からのそれぞれの測定値を表示するディスプレイを有する第２列車在線検知用監視部を第１列車在線検知用監視部と伝送端末機を介して接続して保守区に設置してなるものである（特許文献１段落０００４）。

その動作は、次のとおりである。すなわち、列車が前方の軌道回路に進入すると、隣接する軌道回路間で列車の進行方向後方の軌道回路の送電電流が定格電流より増加し、かつ前方の軌道回路の軌道リレー電圧より減少する。列車が前方の軌道回路に在線していると、前方の軌道回路の軌道リレー電圧が定格電圧より減少し、かつ送電電流が定格電流より増加する。さらに、列車が前方の軌道回路を進出すると、前方の軌道回路の軌道リレー電圧が定格電圧に復帰し、かつ送電電流が定格電流に復帰する。これらの電流、電圧は第１列車在線検知用監視部で測定され、ディスプレイに表示される。また、第２列車在線検知用監視部にも表示されるので、保守員はディスプレイに表示された測定電流、電圧を監視することにより、列車がどの軌道回路に在線しているかを検知することができる（特許文献１段落０００５）。

この先行技術による効果は、次の通りである。すなわち、従来どおりの駅構内、駅中間の軌道回路の軌道リレーの動作、復旧による列車在線検知に加え、第１検知用監視部及び第２検知用監視部のディスプレイ表示を監視することによっても、列車在線を検知することができるので、軌道リレーが動作、復旧に至らなくても、それを補い、列車在線を確実に検知することができる。列車の運行回数が少なく、レールに錆が発生するところでは、列車短絡による軌道リレー電圧の減少が少なく、復旧電圧まで減少しなくてリレーが復旧しないことがあるが、この先行技術では列車在線を確実に検知することができる（特許文献１段落００１７）。

この先行技術は、列車の進行方向後方の軌道回路の送電電流と前方の軌道回路の軌道リレー電圧とを測定する必要があり、その測定値が定格電流、定格電圧に対してどの程度増減しているかを表示するディスプレイを有する第１列車在線検知用監視部を、それぞれ順次隣接する軌道回路に沿って複数個設置するほか、それら複数個の第１列車在線検知用監視部からのそれぞれの測定値を表示するディスプレイを有する第２列車在線検知用監視部を第１列車在線検知用監視部と伝送端末機を介して接続して保守区に設置する必要があるので、高額の設備コストがかかる。また、送電電流及び軌道リレー電圧の測定値を定格電流及び定格電圧とを監視し、比較し、その変動状態から列車がどの軌道回路に在線するかを判断しなければならないので、保守員の負担が大きく、とくに軌道回路への進入時点と軌道回路からの進出時点を誤判断するおそれがある。

本発明は、上記の点に鑑みてなさたものである。レールの錆に基づく列車短絡抵抗の増加により、車軸短絡によっても受信器の受信レベルが前記列車検知判定レベル以下に低下しない場合の対策として、列車検知判定レベルを上げてやれば、検知はしやすくなるが、降雨時は、レールから大地に信号電流が漏れるため受信レベルが下がるので、列車が在線しないにもかかわらず、在線を誤検知する状況が発生しやすい。そのため、いたずらに列車検知判定レベルを上げるのは好ましくない。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、レールの錆発生による列車短絡抵抗の増加の影響を受けることなく、列車在線検知を確実に行うことができ、しかも、降雨時の受信レベル低下に基づく誤検知を防止することができる列車在線検知方法及び列車在線検知装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明方法は、レールに錆が多く発生する区間においては、隣接する軌道回路のうち列車の進行方向後方の軌道回路が列車の在線を検知しているときに限り、当該軌道回路の列車検知判定レベルを上げることを特徴としている（請求項１）。
後方の軌道回路が列車在線を検知していることを条件として当該軌道回路の列車検知判定レベルを上げるので、錆により列車短絡抵抗が増加しているために車軸短絡に伴う受信レベル低下の程度が少なくても、在線を検知することができる。すなわち、後方の軌道回路が列車を検知したことと、当該軌道回路の受信レベルが上げられた列車検知判定レベル以下になったこととが論理積条件を満たすときに、列車の在線が検知される。

後方の軌道回路が列車在線を検知したことを条件として当該軌道回路の列車検知判定レベルを通常レベルから高レベルに切り替える機能を常時用いる場合は、降雨時は、レール間の電流の漏れにより信号電流が減衰し、受信レベルが容易に列車検知判定レベルまで低下しやすいので、後方に隣接する軌道回路が列車の在線を検知したときは、当該軌道回路に列車が進入してなくとも、列車在線を誤検知する虞がある。これを防止するため、雨天時は、列車検知判定レベルを通常レベルから高レベルに切り替える機能を休止し、通常レベルを維持するように構成することが望ましい（請求項２）。
これにより、雨天時も、錆対策の機能に関係なく、確実に列車在線検知を行うことができる。

上記方法は、少なくとも錆が多く発生する区間の各軌道回路の受信器に、後方の軌道回路の受信器から列車検知信号を受信したときに列車検知判定レベルを上げる手段と、列車在線を検知したときに列車検知信号を前方の軌道回路の受信器に送信する手段とを備えることにより、実現することができる（請求項３）。

請求項１の発明によれば、当該軌道回路の後方に隣接する軌道回路が列車在線を検知している時に限り当該軌道回路の列車検知判定レベルを上げるので、錆により列車短絡抵抗が増加しているために車軸短絡に伴う受信レベル低下の程度が少なくても、在線を確実に検知することができ、後方の軌道回路で在線を検知していないときは、当該軌道回路の列車検知判定レベルは通常のレベルに復帰されているので、雨天時に列車在線を誤検知されることはない。

また、請求項２の発明によれば、雨天時には後方の軌道回路が列車を検知しても、当該軌道回路の列車検知判定レベルを上げる機能が休止され、通常の列車検知判定レベルが用いられるので、後方の軌道回路が列車を検知しているが、当該軌道回路には列車が在線しないのに、雨によるレール間電流漏れにより受信レベルが低下したために列車が在線すると誤検知することが防止される。

請求項３の発明によれば、簡単な構成により本発明方法を実現することができる。そして、受信器が電子回路で構成されている場合、電子軌道リレーを用いるものである場合のいずれにおいても、本発明方法を使用することができる。

続いて、本発明の実施の形態について、図面を用いながら説明する。
図１は、本発明方法による新しい列車検知論理の概要を示す説明図、図２は軌道回路が電子軌道リレーを用いる場合の実施例の基本的作用を概略的に説明する概念図、図３は受信器が電子回路で構成されている場合に、本発明を実施するための付加構成の一例を示すブロック図、図４は軌道回路で用いられている一般的な直流軌道リレーの構成の一例及び作用を示す図、図５は同直流軌道リレーを用いる場合の列車検知判定レベルを上げるための構成の一例を示す回路図である。

図１において、２ａ、３ａは当該軌道回路の送信器と受信器であり、２ｂ、３ｂは当該軌道回路の列車進行方向の後方に隣接する軌道回路の送信器と受信器である。そして、各受信器３ａ，３ｂは、それぞれ当該軌道回路の後方の軌道回路の受信器が列車検知信号を出力した場合にそれをも受信できるように構成されている。従って、当該軌道回路が設けられている区間に列車が進入すると、その列車の後尾部がまだ後方に隣接する軌道回路に残っているから、後方の軌道回路の受信器から当該軌道回路の受信器に列車検知信号が入力されて、その軌道回路の受信器の列車検知判定レベルが図７のＬ２よりも高いレベルに上げられる。そのため、当該軌道回路に列車が進入したときにレールから受信器３ａに入力する信号電流の受信レベルの低下が錆により少なくても、その受信レベルが上げられた列車検知判定レベル以下であれば、列車の進入を検知することができる。

当該軌道回路の後方の軌道回路のレールにも多くの錆が発生している場合は、その後方の軌道回路はさらに後方の軌道回路の列車検知条件を順次取り込む必要があるが、通常は、錆が多く発生する区間は長距離に渡ることはないので、その錆発生が多い区間の後方に隣接する軌道回路の受信器から前方の軌道回路の受信器への列車検知信号の送信を開始させるようにしても良い。
また、列車が停車する駅の軌道回路では、列車短絡抵抗が少なく、通常の列車検知判定レベルで確実に列車在線を検知できるので、その駅の軌道回路の受信器から錆による影響が発生しやすい軌道回路まで、列車検知信号を順次前方の軌道回路の受信器に送信するようにしてもよい。

軌道回路が電子軌道リレーを用いる場合は、本発明を実施するために、図２に示すように、電子軌道リレーＴＲには、次のような基本的構成が備えられる。電源Ｐから入力する定電圧電源に基づいてレール１から入力する軌道電圧と大小比較判定するための３種類の基準入力が作成されるように構成されている。このうち２つは列車検知の判定に用いるものであり、１つは、従来と同様の通常の列車検知判定レベル（基準入力１）であり、もう１つは、本発明の目的達成のために通常の列車検知判定レベルよりも高く設定された列車検知判定レベル（基準入力２）である。そして、二つの基準入力は、当該軌道回路の後方の軌道回路から列車検知信号ｔｒ１を受信したか否かにより、使用されるものが決定されるようになっている。すなわち、後方の軌道回路から列車検知信号を受信しないときは基準入力１が用いられ、受信したときは基準入力２が用いられて、軌道電圧と比較され、軌道電圧がその基準電圧以下である場合に、列車検知信号ｔｒ２を出力するようになっている。また、基準入力２が用いられているとき、一度軌道電圧が基準入力２以下となった場合には、軌道電圧が基準入力２より大きくなるまで列車検知信号ｔｒ２を出力し続ける。さらに、雨天時等のために列車検知レベルを上げる機能を停止するための選択機能停止判定レベル（基準入力３）が作成される。軌道リレーが列車を検知していない間には、軌道電圧と基準入力３を比較し、軌道電圧が基準入力３より低い場合には基準入力２を選択しないようにする。

図３は、受信器が電子回路で構成されている場合に、本発明方法を実現するための列車在線検知装置の構成の一例を示すブロック図である。
受信器３ａは、軌道回路のレール１から信号電流を受信するための既存の受信器と同一機能を有する第１受信部３１及び受信レベル測定部３２のほかに、後方の軌道回路の受信器３ｂからの列車検知信号を受信して出力する第２受信部３３と、列車検知信号の出力を保持する保持部３４とを有する。また、受信器３ａは、レールに錆が発生していない場合に用いられる通常の列車検知判定レベル（基準値１）と、レールに錆が発生している場合に用いられる高い列車検知判定レベル（基準値２）と、雨天時等において列車検知レベルを上げる機能を停止するための判定レベル（基準値３）とを記録したレジスタ３５と、保持部３４が列車検知信号を出力していない場合は、レジスタ３５から基準値１を読み出して出力し、保持部３４が列車検知信号を出力受信している場合は、レジスタ３５から基準値２を読み出して出力する選択部３６と、受信レベル測定部３２が出力する測定値と選択部３６が出力する基準値とを比較する比較部３７と、その比較部による比較の結果、測定値が基準値よりも低い（受信レベルが判定レベルよりも低い）場合に、列車検知信号を前方の軌道回路の受信器、保持部３４及び選択機能停止部３９に送信する送信部３８と、送信部３８から列車検知信号を受信していない場合にレジスタ３５より基準値３を読み出してこれを受信レベル測定部３２の測定値と比較し、その結果により選択部３６による列車検知レベルを上げる機能を停止する選択機能停止部３９を備えている。

上記構成において、いま、図１（ａ）に示すように、列車４が当該軌道回路の後方の区間に在線しているとすると、この区間の軌道回路の受信器３ｂは列車検知信号を当該軌道回路の受信器３ａの第２受信部３３にも送信している。従って、第２受信部３３に受信された列車検知信号は保持部３４により出力を維持され、これに基づいて選択部３６はレジスタ３５から基準値２を読み出して比較部３７に与える。一方、当該軌道回路の第１受信部３１はレールからの信号電流を受信し、受信レベル測定部３２はその受信電流の受信レベルを測定し、その測定値を比較部３７に与える。これにより、受信器３ａでは、当該軌道回路（レール）から受信する受信レベルが常時、錆対策のために列車検知判定レベルが上げられた基準値２と比較されることとなる。

この状態で、列車４が図１（ａ）に示すように、列車が後方の区間に在線すると、当該軌道回路の第２受信部３３に列車検知信号が入力し、保持部３４で保持されて選択部３６に対する選択指令が維持される。選択部３６は選択指令に基づき基準値２を選択させ、その状態が保持される。

列車４が図１（ｂ）に示すように、当該軌道回路に進入すると、後方の軌道回路からの列車検知信号が、保持部３４により維持されている状態で、当該軌道回路の送信器からレールに送信される信号電流は第１受信部３１の受信時においてレールの錆により図５のＬ２で示される比較的高いレベルを維持する。その信号電流は当該軌道回路の受信器３ａの受信レベル測定部３２により測定され、その測定値は、比較部３７で基準値２と比較される。基準値２は、錆による列車短絡抵抗に基づき維持される受信レベルよりも高めに設定されているので、比較部３７は、測定値が基準値以下であると判定したときに列車検知信号を出力する。その信号は送信部３８により前方の軌道回路の受信器及び保持部３４に送信される。

保持部３４は選択部３６にレジスタ３５の基準値２を選択させている間に、一旦送信部３８から列車検知信号を受信すると、送信部３８から列車検知信号を受信しなくなるまで基準値２の選択を保持し続ける。すなわち、この自己保持機能により、列車が後方の軌道回路から脱出しても当該軌道回路において高い列車検知判定レベルを持続し、当該区間からの列車脱出に基づいて選択部３６はレジスタ３５の基準値１を読出して比較部３７に与えるように工夫されている。
当該軌道回路の受信器が列車検知信号を出力した場合は、その列車検知信号は前方の軌道回路の受信器に送信される。従って、前方の軌道回路のレールの錆による列車短絡抵抗の増加に対処することができる。
選択機能停止部３９は、送信部３８が列車検知信号を出力していない場合においてレジスタ３５から選択機能停止判定のための基準値３を読み出し、これを受信レベル測定部３２の測定値と比較して、受信レベルが基準値３を下回る場合には、選択部３６による基準値２の選択を停止する。これにより雨天等により列車不在時の受信レベルが低下する場合において、列車検知レベルを通常レベルから高レベルに上げる機能を休止することができる。また、この停止機能が動作している間に送信部３８から列車検知信号を受信した場合には列車検知信号を受信しなくなるまで停止機能を保持し続ける。これにより、列車が軌道回路に在線している場合においても選択機能停止の機能を維持することができる。

図４は、直流軌道回路、ＡＦ軌道回路、Ｈ・ＤＣ軌道回路及び長大軌道回路において受信器として用いられる直流軌道リレーの一例を示し、（ａ）は動作時の状態、（ｂ）は落下時の状態を示す。４１は永久磁石、４２は鉄心、４３は軌道コイル、４４ａ，４４ｂはヨーク、４６は支点４５で枢支された接極子、４７は接点、４８は接点を下方に付勢する接点ばねである。

軌道コイル４３に信号電流が流れるときは、図４（ａ）に示すように、鉄心４２とヨーク４４ａ，４４ｂに発生する磁界が永久磁石４１による磁束を打ち消して主磁束による接極子吸引力が接点ばね４８の力にうち勝ってリレーが動作する。動作した状態では、永久磁石の磁気回路は開放され、落下方向の磁気吸引力は働かない。また、軌道コイル４２に信号電流が流れないときは、図４（ｂ）に示すように、主磁束が発生しないので、接極子４６が落下して永久磁石４１の磁気回路が構成され、落下方向に磁気吸引力が働く。

このような構成において、本発明思想に基づいてレールの錆により列車短絡時のレール間電圧の低下が少ない場合でも軌道リレーを確実に落させるには、図５に示すように、軌道コイル４３の全長を若干伸長するとともに、その軌道コイルの一端と中点にそれぞれ接続された二つの端子ａ，ｂと共通端子ｃとの間に可動接点ｄを設けてなるコイル巻数切替部５１を備えるとともに、後方の軌道回路からの列車検知信号を受信する受信部５２と、その受信部が列車検知信号を受信した場合は、これを保持する保持部５３と、保持部が列車検知信号を出力している間のみコイル巻数切替部５１に切替動作をさせる駆動部５４とを備えるとよい。

受信部５２が列車検知信号を受信したときは、駆動部５４がコイル巻数切替部５１の可動接点ｄを中点の端子ｂに接触させることにより、軌道コイルの巻数が減少し、また、受信部５２が列車検知信号を受信しないときは、駆動部５がコイル巻数切替部５１の可動接点ｄを末端の端子ａに接触させることにより、軌道コイルの巻数が多くなるように動作する。
列車短絡による信号減衰量が少ない時は、軌道コイル４３に流れる若干の電流により接極子４６が落下しない状態が発生しやすいが、軌道コイル巻数が減らされた場合は、主磁束による接極子吸引力が接点ばね４８の力にうち勝つことができないので、接極子４６が落下する。

これと反対に、受信部５２が列車検知信号を受信しなくなると、駆動部５４はコイル巻数切替部５１に可動接点ｄを軌道コイル４３の末端に接触させるので、軌道リレーはその後は、巻数の多いコイルを用いるので、軌道コイルに流れる信号電流が列車短絡により所定の列車検知判定レベル以下に低下するときに限り、接極子が落下する。

本発明による新しい列車在線検知の論理を説明する概念図。 軌道回路が電子軌道リレーを用いる場合の実施例の基本的作用を概略的に説明する概念図。 列車在線検知装置が電子回路で構成される場合の具体的な構成を示すブロック図。 軌道回路で用いられている一般的な直流軌道リレーの構成の一例及び作用を示す図。 同じく直流軌道リレーを用いる場合の列車検知判定レベルを上げるための構成の一例を示す回路図。 軌道回路の基本的構成及び作用を説明する図。 レールに錆が発生した場合の問題点を説明する図。

符号の説明

１ レール
２，２ａ，２ｂ 送信器
３，３ａ，３ｂ 受信器
４ 列車

Claims (3)

1. レールに錆が多く発生する区間においては、隣接する軌道回路のうち列車の進行方向後方の軌道回路からの列車検知信号に基づいて、当該軌道回路の列車検知判定レベルを上げることを特徴とする列車在線検知方法。
2. 雨天時は、後方の軌道回路からの列車検知信号に基づいて当該軌道回路の列車検知判定レベルを上げる機能を休止し、通常の列車検知判定レベルを用いることを特徴とする請求項１に記載の列車在線検知方法。
3. 少なくとも錆が多く発生する区間の各軌道回路の受信器に、後方の軌道回路の受信器から列車検知信号を受信したときに列車検知判定レベルを上げる手段と、列車在線を検知したときに列車検知信号を前方の軌道回路の受信器に送信する手段とを備えたことを特徴とする列車在線検知装置。

Images