JP2010090446A - 選択排流器の異常動作検知方法及び異常動作検知システム - Google Patents

Abstract

【課題】選択排流器の異常動作を速やかに検知して即座に交換作業を行うことができるようにする。
【解決手段】埋設金属パイプラインから選択排流器を介して直流電気鉄道のレールに流れる排流電流をモニタするとともに、選択排流器と埋設金属パイプラインとの接続点における管対地電位をモニタするモニタリング工程Ｓ１と、排流電流が負である場合、又は排流電流が正又はゼロであり且つ管対地電位が防食基準電位よりプラスよりの場合に、選択排流器の異常ありと判定する選択排流器異常判定工程Ｓ２と、選択排流器異常判定工程Ｓ２で異常ありと判定された場合に、その異常を報知する異常報知工程Ｓ３とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、選択排流器の異常動作検知方法及び異常動作検知システムに関するものである。

直流電気鉄道車両のレール下に埋設された金属パイプラインには、直流電気鉄道車両運行時にレールから大地に流出する電流（レール漏れ電流という）が流入することがあり、流入した電流が金属パイプラインを流れて接地抵抗の低い箇所で流出すると、そこで直流迷走電流腐食が生じることになる。このようなレール漏れ電流の流出による直流迷走電流腐食を防止する方法の一つに選択排流法がある。ここでいう金属パイプラインとは、ガス導管，水道管，通信配線保護管等を含んでおり、カソード防食がなされているものとカソード防食がなされていないものを両方含んでいる。

選択排流法は、図１に示すように、埋設金属パイプラインＰの管対地電位Ｐ／Ｓ（埋設金属パイプラインＰと大地Ｓとの電位差）に対してレール対地電位（レールＲと大地Ｓとの電位差）が低い場合に、選択排流器１を介して埋設金属パイプラインＰとレールＲ（或いはレールから変電所への引込線）とを電気的に接続し、埋設金属パイプラインＰを流れる電流を直接大地に流出させずに一括してレールＲに帰流させる方法である（非特許文献１参照）。図中のＤ１は直流電気鉄道車両、Ｄ２は電車線、Ｄ３は変電所を示している。選択排流法は、変電所Ｄ３の近傍や回生制動車両の制動が頻繁になされる箇所でレールＲに電流が吸い上げられる現象が生じることを利用したもので、このような現象が生じる箇所を選択して埋設金属パイプラインＰとレールＲを電線で接続し、埋設金属パイプラインＰからレールＲに向かう電流のみを許容することで、埋設金属パイプラインＰから大地に流出する電流を低減させるものである。

選択排流器１としては、シリコンダイオードと抵抗とを直列に接続したものが一般に用いられ、シリコンダイオードのカソード側を防食対象の埋設金属パイプラインＰに接続している。この選択排流器１の保守点検は、通常１年に１回程度で行われる定期点検によって行われており、そこでは選択排流器１の電気特性確認等が行われている。
電気学会 電食防止研究委員会編「新版 電食・土壌腐食ハンドブック」電気学会発行，昭和５２年５月，ｐ．２３９

選択排流器は、レールに接続されるので、通常、電鉄用地内に設置されており、この選択排流器の保守点検を行うには、電鉄用地内に入るために電鉄管理者の許可が必要になる。したがって、選択排流器に対して落雷等が懸念される場合、速やかに点検確認を行うことができない事情がある。近年問題視されている異常気象によって、都市部等で落雷が増えているが、落雷は接地されている導電施設に対して起こり易いので、接地されているレールに雷が落ちて選択排流器を破損する事故の多発が懸念されている。

落雷等による選択排流器の破損としては絶縁破壊と導通破壊が考えられる。選択排流器に絶縁破壊が生じた場合には、本来、変電所近傍や回生制動車両の制動が発生しやすい箇所のように、大地からレールに電流が吸い上げられる現象が生じるところに選択排流器が接続されているので、その周辺で埋設金属パイプラインから大地に流出する電流を増長することになり、短期間で埋設金属パイプラインに致命的な欠陥が生じることがある。また、選択排流器に導通破壊が生じた場合には、選択排流器の接続点上を直流電気鉄道車両が通過する場合等にレールから積極的に埋設金属パイプラインに電流が流入されることになり、流入された電流が流出する箇所での腐食リスクを高めることになる。

このように、選択排流器の破損は、これを早期に発見して速やかに新たな選択排流器に交換する必要があるにも拘わらず、選択排流器が電鉄用地内に設置されている状況下では、破損の早期発見が困難であった。これに対処するためには、選択排流器の動作状態を遠隔監視することが考えられるが、選択排流器を流れる電流は、直流電鉄車両の運行状況に応じて頻繁に変化し、計測器の温度変化による計測ドリフトもあるので、確実に排流電流の逆流現象が確認できる場合を除けば、排流電流の遠隔監視のみでは損傷の如何が明確に把握できない問題があった。

本発明は、このような事情に対処するために提案されたものであって、選択排流器の異常動作を速やかに検知して即座に交換作業を行うことができるようにすること、選択排流器の異常動作を適正に知らせることができること、電鉄用地への出入りを行うことなく、選択排流器の異常を遠隔監視できること、等が本発明の目的である。

このような目的を達成するために、本発明は、一つには、直流電気鉄道のレールと該レール下に埋設された埋設金属パイプラインとの間に接続された選択排流器の異常動作を検知する方法であって、前記埋設金属パイプラインから前記選択排流器を介して前記レールに流れる排流電流をモニタするとともに、前記選択排流器と前記埋設金属パイプラインとの接続点における管対地電位をモニタするモニタリング工程と、前記排流電流が負である場合、又は前記排流電流が正又はゼロであり且つ前記管対地電位が防食基準電位よりプラスよりの場合に、前記選択排流器の異常ありと判定する選択排流器異常判定工程と、前記選択排流器異常判定工程で異常ありと判定された場合に、その異常を報知する異常報知工程とを有することを特徴とする。

また一つには、直流電気鉄道のレールと該レール下に埋設された埋設金属パイプラインとの間に接続された選択排流器の異常動作を検知するシステムであって、前記埋設金属パイプラインから前記選択排流器を介して前記レールに流れる排流電流をモニタする排流電流モニタリング手段と、前記選択排流器と前記埋設金属パイプラインとの接続点における管対地電位をモニタする管対地電位モニタリング手段と、前記排流電流が負である場合、又は前記排流電流が正又はゼロであり且つ前記管対地電位が防食基準電位よりプラスよりの場合に、前記選択排流器の異常ありと判定する選択排流器異常判定手段と、前記選択排流器異常判定手段で異常ありと判定された場合に、前記選択排流器の異常を報知する異常報知手段とを有することを特徴とする。

このような特徴によると、埋設金属パイプラインから選択排流器を介してレールに流れる排流電流をモニタするとともに、選択排流器と埋設金属パイプラインとの接続点における管対地電位をモニタするので、変動が頻繁に生じる排流電流のモニタ値だけでなく、パイプラインの防食状況の変化を踏まえて、客観的に選択排流器の異常動作検知を行うことができる。これによって、信頼性の高い異常動作検知情報を報知することが可能になる。

また、モニタされた排流電流が負である場合、又は排流電流が正又はゼロであり且つ管対地電位が防食基準電位よりプラスよりの場合に、選択排流器の異常ありと判定するので、排流電流がゼロで管対地電位が防食基準電位よりプラスよりの場合に選択排流器の絶縁破壊が検知でき、排流電流が負である場合に選択排流器の導通破壊が検知できる。これによって、選択排流器の各種異常を適正に判定することが可能になる。

更には、前述した選択排流器の異常判定結果を報知することで、例えば、遠隔的に選択排流器の異常状態を把握することができることになり、電鉄用地内に入らなくても早期に異常発生を検知して、それに対する適正な対処を行うことができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図２は、本発明の実施形態に係る選択排流器の異常動作検知方法を示す説明図（工程フロー）である。本発明の実施形態に係る選択排流器の異常動作検知方法は、主要な工程として、モニタリング工程Ｓ１、選択排流器異常判定工程Ｓ２、異常報知工程Ｓ３を有しており、これらの工程によって直流電気鉄道のレールと該レール下に埋設された埋設金属パイプラインとの間に接続された選択排流器の異常動作を検知するものである。

モニタリング工程Ｓ１は、埋設金属パイプラインから選択排流器を介してレールに流れる排流電流Ｉをモニタするとともに、選択排流器と埋設金属パイプラインとの接続点における管対地電位Ｐ／Ｓをモニタする工程である。これは選択排流器の異常検知開始後に常時行われており、２４時間、排流電流Ｉと管対地電位Ｐ／Ｓをモニタして、このモニタ値が選択排流器異常判定工程Ｓ２で判定処理される。

選択排流器異常判定工程Ｓ２は、モニタされた排流電流Ｉが負である場合、又はモニタされた排流電流Ｉが正又はゼロであり且つモニタされた管対地電位Ｐ／Ｓが防食基準電位よりプラスよりの場合に、選択排流器の異常ありと判定する工程である。これによると、モニタされた排流電流Ｉが正，ゼロ，負の何れであるかの極性判定に加えて、埋設金属パイプラインの管対地電位Ｐ／Ｓが防食基準電位よりプラスよりの値になって防食管理上不適正な値になっていないかを判定して、選択排流器の異常動作が判定される。ここでの防食基準電位は、対象となる埋設金属パイプラインがカソード防食されていない場合は自然腐食電位（例えば、飽和硫酸銅電極（ＣＳＥ）基準で−５００ｍＶ_CSE）であり、対象となる埋設金属パイプラインがカソード防食されている場合は、そのベースとなる防食管理基準値（例えば−１０００ｍＶ_CSE）になる。

異常報知工程Ｓ３は、選択排流器異常判定工程Ｓ２で異常ありと判定された場合に、その異常を報知する工程である。この工程は、後述する遠隔的なデータ送信工程を含むものだけでなく、発音、発光表示等による各種の報知を採用することが可能である。

このような各工程を有する本発明の実施形態に係る選択排流器の異常動作検知方法は、常時、排流電流Ｉと管対地電位Ｐ／Ｓをモニタしているので、選択排流器が適正な動作から外れた場合に、直ちにこの異常動作を検知して、これを報知することが可能になる。これによって、選択排流器の絶縁破壊や導通破壊を早期に発見し、それらの異常事態に迅速に対応することが可能になる。また、選択排流器の絶縁破壊や導通破壊の何れであっても、これらを異常と判定して速やかにこれを報知することが可能になる。更には、この報知を遠隔的に行うことで、立ち入り許可が必要な電鉄用地内に設置された選択排流器においても、この電鉄用地に立ち入ることなく、選択排流器の異常動作を認識して、これに対処することが可能になる。

図３は、本発明の実施形態に係る選択排流器の異常動作検知方法の更に具体的な実施形態を示した説明図（工程フロー）である。この実施形態では、前述したモニタリング工程Ｓ１と選択排流器異常判定工程Ｓ２とを実行するためのアナログ処理工程Ｓ１０と前述した異常報知工程Ｓ３を実行するためのデジタル処理工程Ｓ２０とを有している。

アナログ処理工程Ｓ１０は、排流電流Ｉと管対地電位Ｐ／Ｓの常時モニタ、モニタされた排流電流Ｉと管対地電位Ｐ／Ｓをしきい値と比較する比較処理、前述した比較処理の結果で異常判定がなされた場合にアラームを発生させるアラーム発生処理を含んでいる。アナログ処理工程Ｓ１０はアナログ回路の演算処理によって行われる。常時行われるモニタリング工程Ｓ１と選択排流器異常判定工程Ｓ２をアナログ回路で実行することで、消費電力を抑えることができ、乾電池等の小型電源で定期点検が行われる期間の連続実行が可能になる。

一方、デジタル処理工程Ｓ２０は、デジタル演算処理手段（ＣＰＵ等）の処理によって実行され、前述したアナログ処理工程Ｓ１０でのアラーム発生によって起動する場合と自身のタイマ割り込みによって起動する場合がある。

アナログ処理工程Ｓ１０の工程例を図３に従って説明すると、異常検知開始から、排流電流Ｉのモニタリング（Ｓ１１）と管対地電位Ｐ／Ｓのモニタリング（Ｓ１２）が常時行われ、タイマ割り込みが無く（Ｓ１３）、アラーム発生のトリガーが無ければ（Ｓ１４）、モニタされた排流電流Ｉとしきい値（ゼロ）との比較がなされ、排流電流Ｉが負の場合（Ｓ１５：「ＮＯ」）にはアラーム発生のトリガーがかかる（Ｓ１７）。また、モニタされた排流電流Ｉがゼロ又は正の場合（Ｓ１５：「ＹＥＳ」）には、管対地電位Ｐ／Ｓとしきい値（防食基準電位Ｅ₀）との比較がなされ、管対地電位Ｐ／Ｓがしきい値より大（防食基準電位Ｅ₀よりプラスより）の場合（Ｓ１６：「ＹＥＳ」）にもアラーム発生のトリガーがかかる（Ｓ１７）。そして、モニタされた排流電流Ｉがゼロ又は正の場合（Ｓ１５：「ＹＥＳ」）で管対地電位Ｐ／Ｓがしきい値以下（防食基準電位Ｅ₀以下）の場合（Ｓ１６：「ＮＯ」）には、前述したモニタリングが継続される（モニタ継続：Ｓ１８）ことになる。

選択排流器異常判定工程Ｓ２においては、排流電流Ｉ＞０の場合には、排流電流の逆流は生じていないが、選択排流器は正常動作しているか導通破壊しているかがそれ自体では不明である。この場合には、対象となる埋設金属パイプラインの管対地電位Ｐ／Ｓを防食基準電位Ｅ₀と比較して、管対地電位Ｐ／Ｓが防食基準電位Ｅ₀よりプラスよりになっているか否かで判定する。管対地電位Ｐ／Ｓが防食基準電位Ｅ₀よりプラスよりになっている場合には、仮に選択排流器自体が正常動作していても排流効果が十分でないと判断できるので、この場合を異常ありと判断する。

また、排流電流Ｉ＝０の場合には、レール漏れ電流が埋設金属パイプラインに流入していなければＩ＝０になるので、これだけで異常・正常の判定はできない。管対地電位Ｐ／Ｓが防食基準電位Ｅ₀以下であれば、排流電流Ｉ自体が無い場合と判断してモニタ継続にし、管対地電位Ｐ／Ｓが防食基準電位Ｅ₀よりプラスよりの場合に絶縁破壊による異常発生と判断している。

排流電流Ｉ＜０の場合には、排流電流の逆流現象が検知されているので、これのみで異常と判断できる。落雷等で選択排流器のダイオードが導通破壊すると、排流点の管対地電位Ｐ／Ｓがレール対地電位Ｒ／Ｓよりもマイナスになった場合、Ｐ／Ｓの値にかかわらずレールから埋設金属パイプラインに電流が流れ、この電流が大地に放出される箇所で腐食が発生する。排流電流Ｉの逆流は排流電流Ｉとしきい値（ゼロ）との比較でこれを速やかに検知して、異常ありと判定する。

アラーム発生（Ｓ１７）によってトリガーがかかると、異常報知工程Ｓ３を実行するデジタル処理工程Ｓ２０が起動する。そして、一端アラーム発生のトリガーがかかると、デジタル処理工程Ｓ２０が実行された後に再びアナログ処理工程Ｓ１０に戻ったときに、排流電流Ｉモニタリング工程Ｓ１１と管対地電位Ｐ／Ｓモニタリング工程Ｓ１２後の工程Ｓ１４が「ＹＥＳ」となり、モニタされた排流電流Ｉと管対地電位Ｐ／Ｓによってデジタル処理工程Ｓ２０における計測データの演算処理が行われる。

異常報知工程Ｓ３における具体的な特徴は、一つには、異常検知情報を予め設定された遠隔監視先に送信することで選択排流器の異常を報知すること、また一つには、選択排流器異常判定工程Ｓ２で異常ありと判定された後に、設定された計測時間だけ排流電流Ｉと管対地電位Ｐ／Ｓの計測データをデータ保存するデータ保存工程Ｓ２３と、保存された計測データを遠隔監視先に送信するデータ送信工程Ｓ２５とを有することにある。

これによると、異常検知情報を予め設定された遠隔監視先に送信することで、選択排流器が電鉄用地等の許認可が必要なところに設置されていたとしても、そこに立ち入ることなく選択排流器の異常検知を行うことができる。また、異常検知情報として排流電流Ｉと管対地電位Ｐ／Ｓの計測データを遠隔監視先に送信することで、遠隔監視先でその計測データを分析して、異常の具体的な内容を把握し、それに対する対策を検討することができる。排流電流Ｉと管対地電位Ｐ／Ｓの計測データを送信する前に一旦データ保存することで、選択排流器が設置されている現場でも保存されたデータを分析して対応を検討することが可能になる。

異常報知工程Ｓ３が実行されるデジタル処理工程Ｓ２０を図３に基づいて更に具体的に説明する。先ず、アラーム発生（Ｓ１７）のトリガーによって演算処理手段（ＣＰＵ）が起動する（Ｓ２１）。演算処理手段は、常時は休止状態（スリープ状態）になっており、アナログ処理工程Ｓ１０でのアラーム発生（Ｓ１７）を受けて休止状態から起動状態（ウエイクアップ状態）になる。起動した演算処理手段は、モニタされた排流電流Ｉと管対地電位Ｐ／Ｓをサンプリングし、計測・演算処理を施して計測データを生成する（計測・演算処理工程Ｓ２２）。

計測・演算処理工程Ｓ２２で生成された計測データは、演算処理手段内でのデータ記憶手段に随時データ保存される（データ保存工程Ｓ２３）。排流電流Ｉと管対地電位Ｐ／Ｓのサンプリングと計測・演算処理工程Ｓ２２及びデータ保存工程Ｓ２３は、演算処理手段で設定されている計測時間が終了するまで繰り返し実行され（Ｓ２４：「ＮＯ」）、設定された計測時間が終了すると（Ｓ２４：「ＹＥＳ」）、データ送信がなされる（データ送信工程Ｓ２５）。

図３に示した実施形態では、排流電流Ｉと管対地電位Ｐ／Ｓのサンプリングと計測・演算処理工程Ｓ２２及びデータ保存工程Ｓ２３は、アラーム発生がトリガーされたときだけでなく、タイマ割り込みによっても行われる。すなわち、選択排流器の異常時だけでなく、平常時にも、例えば１日１回等の定期的に、モニタされた計測電流Ｉと管対地電位Ｐ／Ｓのサンプリングと計測演算処理によって生成された計測データのデータ保存が行われ、データ保存された計測データが予め設定された遠隔監視先にデータ送信される。

この動作は、デジタル処理回路におけるタイマ割り込みによって実行される。定期的に動作するタイマ割り込みによってデジタル処理工程Ｓ２０における工程Ｓ２１〜Ｓ２３が実行され、設定された計測時間を経過するまで工程Ｓ１１〜Ｓ２３が繰り返し実行されて（Ｓ２４：「ＮＯ」，Ｓ１３：「ＹＥＳ」）、設定時間が経過した後に（Ｓ２４：「ＹＥＳ」）、データ送信される（Ｓ２５）。

図４は、計測・演算処理工程Ｓ２２の具体例を示した説明図である。図示の例では、時刻ｈｈ：ｍｍ：００にタイマ割り込みが開始されるか（Ｓ１３：「ＹＥＳ」）、或いはアラーム発生のトリガーがかかった（Ｓ１７）とすると、その後１０分間の計測時間が設定されており、計測時間終了までの間（Ｓ２４：「ＮＯ」）、排流電流Ｉのモニタリング（Ｓ１１）と管対地電位Ｐ／Ｓのモニタリング（Ｓ１２）が同時に行われて、１／２⁸ｓのサンプリング間隔で１ｓ毎に計測・演算処理工程Ｓ２２が実行される。計測・演算処理工程Ｓ２２は、ここでは、１ｓ間で得た２５０個のサンプリング値から１ｓ単位の平均値（Ｉ^aveと（Ｐ／Ｓ）^ave）を求めている。

先ず、時刻ｈｈ：ｍｍ：００から時刻ｈｈ：ｍｍ：０１までの１ｓ間における排流電流Ｉの平均値（Ｉ^ave）₁と管対地電位Ｐ／Ｓの平均値（Ｐ／Ｓ）^ave ₁を求め、これをデータ保存工程Ｓ２３で仮保存する。そして、次の時刻ｈｈ：ｍｍ：０１から時刻ｈｈ：ｍｍ：０２までの１ｓ間における排流電流Ｉの平均値（Ｉ^ave）₂と管対地電位Ｐ／Ｓの平均値（Ｐ／Ｓ）^ave ₂を求め、これらを（Ｉ^ave）₁，（Ｐ／Ｓ）^ave ₁とそれぞれ照査して、大きい方を最大値Ｉ_max，（Ｐ／Ｓ）_max、小さい方を最小値Ｉ_min，（Ｐ／Ｓ）_minとして、これらをデータ保存工程Ｓ２３で仮保存する。

このような工程を繰り返し、時刻ｈｈ：ｍｍ：００から時刻ｈｈ：（ｍｍ＋１）：００までの間のＩ_ave，Ｉ_max，Ｉ_min及び（Ｐ／Ｓ）_ave，（Ｐ／Ｓ）_max，（Ｐ／Ｓ）_minを求める。最終的には、時刻ｈｈ：ｍｍ：００から時刻ｈｈ：（ｍ＋１０）：００までのＩ_ave，Ｉ_max，Ｉ_min及び（Ｐ／Ｓ）_ave，（Ｐ／Ｓ）_max，（Ｐ／Ｓ）_minを求め、これらをデータ保存工程Ｓ２３でデータ保存する。その際に、最大値と最小値は出現時刻とともに保存する。ここで、Ｉ_ave，Ｉ_max，Ｉ_minは排流電流Ｉの平均値，最大値，最小値を示しており、（Ｐ／Ｓ）_ave，（Ｐ／Ｓ）_max，（Ｐ／Ｓ）_minは、管対地電位Ｐ／Ｓの平均値，最大値，最小値を示している。

ここで、タイマ割り込みにおける設定時刻ｈｈ：ｍｍ：００は、直流電気鉄道車両のラッシュアワー時（例えば、ａｍ８：００頃）に行うのが好ましい。直流電気鉄道車両の運行が頻繁に行われるラッシュアワー時にはレール漏れ電流の発生が大きいと考えられるので、排流電流Ｉや管対地電位Ｐ／Ｓの変化を顕著に把握することができる。設定計測時間は、直流電気鉄道運行の影響が把握できる時間であればよいが、一例としては、前述したように１０分間を採用することができる。

データ送信工程Ｓ２５としては、各種の通信手段を利用して前述したようにデータ保存された計測データを遠隔監視先に送信する。この工程の一例としては、インターネット等のネットワーク回線上に設定されたセンターサーバーに無線遠隔回線で接続して、センターサーバーの受信手段に向けてデータ送信する（Ｓ２５）。

その後は、アラーム発生で無い場合（Ｓ２６：「ＮＯ」）、すなわちタイマ割り込みの場合には、演算処理手段（ＣＰＵ）を休止させて、再びアナログ処理工程Ｓ１０のモニタ継続Ｓ１８に移行する。また、アラーム発生の場合には（Ｓ２６：「ＹＥＳ」）、例えば、センターサーバーとの接続を維持し、センターサーバーからの指示待ち状態にする（センターサーバー指示待機工程Ｓ２８）。

図５は、本発明の実施形態に係る選択排流器の異常動作検知システムを示す説明図である。このシステムは前述した選択排流器の異常動作検知方法を実行するためのシステムである。直流電気鉄道Ｄ１のレールＲとレールＲの下に埋設された埋設金属パイプラインＰとの間に選択排流器１が接続されている。選択排流器１はダイオード１０にシャント抵抗１１が直列接続されており、選択排流器１と埋設金属パイプラインＰとの接続点Ｐ１とレールＲとが接続される電線Ｌ１，Ｌ２間に選択排流器１が接続されている。

シャント抵抗１１の両側には電圧計１２が並列接続されており、この電圧計１２でシャント抵抗１１の両端電圧を常時計測している。この両端電圧Ｖをシャント抵抗１１の抵抗値Ｒ_Sで除する演算回路によって、埋設金属パイプラインＰから選択排流器１を介してレールＲに流れる排流電流Ｉをモニタする排流電流モニタリング手段１３が構成されている。

また、前述した接続点Ｐ１と地面に設置された照合電極１４とを接続する電線Ｌ３，Ｌ４の間に管対地電位Ｐ／Ｓを常時計測する電圧計１５が接続されており、この電圧計１５によって、選択排流器１と埋設金属パイプラインＰとの接続点Ｐ１における管対地電位Ｐ／Ｓをモニタする管対地電位モニタリング手段（電圧計１５）が構成されている。ここでの照合電極１４は管対地電位Ｐ／Ｓを常時計測するために金属電極（亜鉛電極、マグネシウム電極等）が用いられる。

排流電流モニタリング手段１３と管対地電位モニタリング手段（電圧計１５）は選択排流器異常判定手段１６に接続されており、この選択排流器異常判定手段１６にモニタされた排流電流Ｉと管対地電位Ｐ／Ｓが常時入力されている。選択排流器異常判定手段１６は、排流電流Ｉが負である場合、又は排流電流Ｉが正又はゼロであり且つ管対地電位Ｐ／Ｓが防食基準電位Ｅ₀よりプラスよりの場合に、選択排流器１の異常ありと判定するものである。この選択排流器異常判定手段１６はアナログ演算処理回路によって構成することができ、排流電流Ｉとしきい値（ゼロ）とを比較する比較回路と管対地電位Ｐ／Ｓとしきい値（防食基準電位Ｅ₀）とを比較する比較回路の組み合わせによって構成することができる。

排流電流モニタリング手段１３と管対地電位モニタリング手段（電圧計１５）は前述したモニタリング工程Ｓ１を実行するものであり、選択排流器異常判定手段１６は前述した選択排流器異常判定工程Ｓ２を実行するものである。

そして、選択排流器異常判定手段１６で異常ありと判定された場合に、選択排流器１の異常を報知する異常報知手段１７を備える。異常報知手段１７は前述した異常報知工程Ｓ３を実行するものであり、デジタル演算処理手段（ＣＰＵ）を備えた電子機器によって構成することができる。

異常報知手段１７は、異常検知情報を予め設定された遠隔監視先に送信する情報送信手段を備えている。より具体的には、異常報知手段１７は、異常検知時にインターネット等のネットワーク回線２上に設定されたセンターサーバー２０に接続され、センターサーバー２０に異常検知情報を送信する。センターサーバー２０ではこの異常検知情報が蓄積され、センターサーバーに接続された遠隔監視先の情報端末３，４にセンターサーバー２０からネットワーク回線２を介して異常検知情報が送信される。情報端末３，４としては、ネットワーク回線２に接続可能な携帯電話や携帯情報端末を用いることができる。

図６は、異常報知手段１７の具体的な機能構成例を示した説明図である。異常報知手段１７は、データサンプリング手段１７Ａ，計測・演算処理手段１７Ｂ，データ保存手段１７Ｃ，データ送信手段１７Ｄ，計測時間計時手段１７Ｅ等を必要に応じて備えている。更には、異常検知時だけでなく平常時にも定期的にデータ送信を行うために、タイマ割り込み手段１７Ｆを必要に応じて備えている。

データサンプリング手段１７Ａは、モニタされている排流電流Ｉと管対地電位Ｐ／Ｓを設定されたサンプリング間隔（例えば、１／２⁸ｓ）でサンプリングするための手段である。計測・演算処理手段１７Ｂは、データサンプリング手段１７Ａによってサンプリングされた排流電流Ｉと管対地電位Ｐ／Ｓに対して前述した計測・演算処理工程Ｓ２２を実行するための手段である。例えば、図４に示した工程を実行する場合には、計測時間内でのＩ_ave，Ｉ_max，Ｉ_min及び（Ｐ／Ｓ）_ave，（Ｐ／Ｓ）_max，（Ｐ／Ｓ）_minが求められる。

データ保存手段１７Ｃは、計測・演算処理手段１７Ｂの演算処理結果を記憶手段に保存する手段である。図４に示した工程を実行した場合には、計測時間内で求められたＩ_ave，Ｉ_max，Ｉ_min及び（Ｐ／Ｓ）_ave，（Ｐ／Ｓ）_max，（Ｐ／Ｓ）_minがデータ保存されると共に、Ｉ_max，Ｉ_min及び（Ｐ／Ｓ）_max，（Ｐ／Ｓ）_minに関しては、その出現時刻が保存される。

データ送信手段１７Ｄは、データ保存手段１７Ｃに保存されたＩ_ave，Ｉ_max，Ｉ_min及び（Ｐ／Ｓ）_ave，（Ｐ／Ｓ）_max，（Ｐ／Ｓ）_min等の計測データを選択排流器１の特定情報と共に遠隔監視先にデータ送信する手段である。ここで、選択排流１の特定情報とは、一つの埋設金属パイプラインＰ或いは複数の埋設金属パイプラインＰに対して複数設置されている選択排流器１の何れを対象として計測されたデータであるかを特定するためのものであり、例えば、前述したセンターサーバー２０では、この特定情報によって、送られてきた計測データがどの埋設金属パイプラインのどの箇所に設置されている選択排流器１の計測データであるかが識別できるようになっている。データ送信手段１７Ｄの具体例は、データ送信時に前述したセンターサーバー２０と通信接続して、データ保存手段１７Ｃに保存されたＩ_ave，Ｉ_max，Ｉ_min及び（Ｐ／Ｓ）_ave，（Ｐ／Ｓ）_max，（Ｐ／Ｓ）_min等の計測データと選択排流器１の特定情報を異常検知情報としてセンターサーバー２０に送信する。

計測時間計時手段１７Ｅは、設定された計測時間を計時しながら異常報知手段１７の動作を制御するため機能である。異常報知手段１７は個々に電源を備えているが、消費電力を抑えて電源寿命を確保するために、常時は休止状態にしておき、必要時にのみ起動するシステム構成にすることが好ましく、計測時間計時手段１７Ｅは、異常報知手段１７が起動した後に設定された計測時間を計時して、計測時間経過後に再び異常報知手段１７を休止状態にする機能を有する。

タイマ割り込み手段１７Ｆは、異常報知手段１７を異常時だけでなく平常時にも定期的にデジタル演算処理手段を作動させるための機能であり、設定されたタイマ時刻になると休止状態の異常報知手段１７を起動させる。起動後は計測時間計時手段１７Ｅの機能によって計測時間が経過すると再び休止状態になる。

異常報知手段１７は、デジタル演算処理手段を実行するプログラムによって構成することができる。図６に示すように、メインプログラムである異常報知手段１７によって、サブプログラムであるデータサンプリング手段１７Ａ，計測・演算処理手段１７Ｂ，データ保存手段１７Ｃ，データ送信手段１７Ｄ，計測時間計時手段１７Ｅ，タイマ割り込み手段１７Ｆの各機能が実行されることになる。

図７は、センターサーバー２０の構成例を示した説明図である。ネットワーク回線上に設定されたセンターサーバー２０は、異常情報報知手段１７のデータ送信手段１７Ｄから送信された計測データ及び特定情報を受信するデータ受信手段２１と、受信した計測データを特定情報に基づいて個別の選択排流器毎に保存してデータベース２２Ａを構築するデータベース構築手段２２と、ネットワーク回線２を介してセンターサーバー２０に接続可能な情報端末を管理する情報端末管理手段２３と、情報端末管理手段によって管理されており、センターサーバー２０に接続されている情報端末３に対して、データベース２２Ａに構築されたデータを出力する情報端末接続手段２４を備える。

異常情報報知手段１７のデータ送信手段１７Ｄとデータ受信手段２１とは、無線電話回線等を用いた通信接続がなされており、センターサーバー２０は、データ受信手段２１が信号受信することで以後の動作を開始する。データ受信手段２１が計測データと特定情報を受信すると、データベース構築手段２２は、受信した特定情報に基づいて、送られてきた計測データがどの埋設金属パイプラインのどこに設置された選択排流器１のデータであるかを識別し、個別の選択排流器１毎にデータベース２２Ａを構築する。データベース２２Ａには平常時と異常時の計測データが蓄積されるので、選択排流器１の遠隔監視情報が全て蓄積されることになる。

情報端末管理手段２３は、例えば、ネットワーク回線２を介して情報端末３から送られてくる識別情報に基づいて、その情報端末３がセンターサーバー２０にアクセス可能な情報端末であるか否かを判断する。情報端末管理手段２３がセンターサーバー２０へのアクセスを認めた場合には、情報端末３は情報端末接続手段２４を介してデータベース２２Ａに接続することができ、情報端末３からの要求に基づいて情報端末接続手段２４はデータベース２２Ａに構築されたデータを情報端末３に出力することができる。すなわち、このような情報端末３によると、ネットワーク回線２に接続できる環境であれば、何時でも何処でも選択排流器１の遠隔監視情報を取得することができる。

また、センターサーバー２０は、情報端末管理手段２３によって管理されており且つセンターサーバー２０に接続されている情報端末３に対して、データ受信手段２１の受信時に異常検知情報をメール送信する異常検知メール送信手段２５を備える。異常検知メール送信手段２５は、データ受信手段２１に送られてきた計測データ及び特定情報がアラーム発生時のものであるか否かを判断して、アラーム発生時のものである場合には、選択排流器１の異常動作検知による計測データの受信であると認識して異常検知情報を情報端末３にメール送信する。これによると、遠隔監視先にある情報端末３に対して、選択排流器１の異常発生を早期に知らせることが可能になる。

選択排流法の説明図である。 本発明の実施形態に係る選択排流器の異常動作検知方法を示す説明図（工程フロー）である。 本発明の実施形態に係る選択排流器の異常動作検知方法の更に具体的な実施形態を示した説明図（工程フロー）である。 本発明の実施形態に係る選択排流器の異常動作検知方法における計測・演算処理工程の具体例を示した説明図である。 本発明の実施形態に係る選択排流器の異常動作検知システムを示す説明図である。 本発明の実施形態に係る選択排流器の異常動作検知システムにおける異常報知手段の具体的な構成例を示した説明図である。 本発明の実施形態に係る選択排流器の異常動作検知システムにおけるセンターサーバーの構成例を示した説明図である。

符号の説明

１：選択排流器，２：ネットワーク回線，３，４：情報端末，
１０：ダイオード，１１：シャント抵抗，１２，１５：電圧計，
１３：排流電流モニタリング手段，１４：照合電極，
１６：選択排流器異常判定手段，
１７：異常報知手段，
１７Ａ：データサンプリング手段，１７Ｂ：計測・演算処理手段，
１７Ｃ：データ保存手段，１７Ｄ：データ送信手段，
１７Ｅ：計測時間計時手段，１７Ｆ：タイマ割り込み手段，
２０：センターサーバー，
２１：データ受信手段，２２：データベース構築手段，２２Ａ：データベース，
２３：情報端末管理手段，２４：情報端末接続手段，
Ｐ：埋設金属パイプライン，Ｐ１：接続点，
Ｒ：レール，Ｄ１：直流電気鉄道車両，Ｌ１〜Ｌ４：電線

Claims (8)

1. 直流電気鉄道のレールと該レール下に埋設された埋設金属パイプラインとの間に接続された選択排流器の異常動作を検知する方法であって、
   前記埋設金属パイプラインから前記選択排流器を介して前記レールに流れる排流電流をモニタするとともに、前記選択排流器と前記埋設金属パイプラインとの接続点における管対地電位をモニタするモニタリング工程と、
   前記排流電流が負である場合、又は前記排流電流が正又はゼロであり且つ前記管対地電位が防食基準電位よりプラスよりの場合に、前記選択排流器の異常ありと判定する選択排流器異常判定工程と、
   前記選択排流器異常判定工程で異常ありと判定された場合に、その異常を報知する異常報知工程とを有することを特徴とする選択排流器の異常動作検知方法。
2. 前記異常報知工程は、異常検知情報を予め設定された遠隔監視先に送信することで前記選択排流器の異常を報知することを特徴とする請求項１に記載された選択排流器の異常動作検知方法。
3. 前記異常報知工程は、前記選択排流器異常判定工程で異常ありと判定された後に、設定された計測時間だけ前記排流電流と前記管対地電位の計測データをデータ保存するデータ保存工程と、保存された前記計測データを遠隔監視先に送信するデータ送信工程とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載された選択排流器の異常動作検知方法。
4. 直流電気鉄道のレールと該レール下に埋設された埋設金属パイプラインとの間に接続された選択排流器の異常動作を検知するシステムであって、
   前記埋設金属パイプラインから前記選択排流器を介して前記レールに流れる排流電流をモニタする排流電流モニタリング手段と、
   前記選択排流器と前記埋設金属パイプラインとの接続点における管対地電位をモニタする管対地電位モニタリング手段と、
   前記排流電流が負である場合、又は前記排流電流が正又はゼロであり且つ前記管対地電位が防食基準電位よりプラスよりの場合に、前記選択排流器の異常ありと判定する選択排流器異常判定手段と、
   前記選択排流器異常判定手段で異常ありと判定された場合に、前記選択排流器の異常を報知する異常報知手段とを有することを特徴とする選択排流器の異常動作検知システム。
5. 前記異常報知手段は、異常検知情報を予め設定された遠隔監視先に送信する手段を備えることを特徴とする請求項４に記載された選択排流器の異常動作検知システム。
6. 前記異常報知手段は、前記選択排流器異常判定手段で異常ありと判定された後に、設定された計測時間だけ前記排流電流と前記管対地電位の計測データを保存するデータ保存手段と、保存された前記計測データを前記選択排流器の特定情報と共に遠隔監視先に送信するデータ送信手段とを有することを特徴とする請求項４又は５に記載された選択排流器の異常動作検知システム。
7. ネットワーク回線上に設定されたセンターサーバーを備え、
   該センターサーバーは、
   前記データ送信手段から送信された前記計測データ及び前記特定情報を受信するデータ受信手段と、
   受信した前記計測データを前記特定情報に基づいて個別の選択排流器毎に保存してデータベースを構築するデータベース構築手段と、
   ネットワーク回線を介して前記センターサーバーに接続可能な情報端末を管理する情報端末管理手段と、
   該情報端末管理手段によって管理されており、前記センターサーバーに接続されている情報端末に対して、前記データベースに構築されたデータを出力する情報端末接続手段を備えることを特徴とする請求項６に記載された選択排流器の異常動作検知システム。
8. 前記センターサーバーは、
   前記情報端末管理手段によって管理されており且つ前記センターサーバーに接続されている情報端末に対して、前記データ受信手段の受信時に異常検知情報をメール送信する異常検知メール送信手段を備えることを特徴とする請求項７に記載された選択排流器の異常動作検知システム。

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