JP2011001026A - 列車検知方法及び列車検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】受信電圧に基づく列車在線の判定に他の判定方法を補助的に行うことにより、短絡不良による問題を解決し、在線判定をより確実に行うことができるようにする。
【解決手段】列車検知方法は、軌道回路の受信電圧が所定の列車検知判定レベルよりも低下したことを検知したときに在線判定をする手順に加えて、軌道回路の受信電圧に変動があるか否かを調べ、所定レベル以上の変動を検知したときは、受信電圧が所定の列車検知判定レベルよりも低下したか否かに関わりなく在線と判定させるようにした。
列車検知装置は、軌道回路の受信電圧が所定の列車検知判定レベルよりも低下したときに復旧して在線判定信号を出力する軌道リレーのほかに、前記受信電圧に変動があるか否かを検出する変動検出手段と、その変動検出手段が受信電圧に一定の判定レベルよりも大きい変動を検出したときは、前記軌道リレーの状態如何に関わりなく在線判定信号を出力する補助手段とを付加した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、軌道回路を用いる列車検知方法及び列車検知装置に関する。

列車が走行する線路を一定長の区間（閉塞区間）毎に分け、１閉塞区間に１列車のみを運転し、他の列車を運転させないようにする閉塞方式においては、線路上を運転している列車の存在を検知し、その条件により他の列車の運転条件を生成するための列車検知装置が必要である。

軌道回路を用いる列車検知装置は、図６に示すように、列車が走行するレール１，１を一定区間（閉塞区間）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、その閉塞区間に列車が無いときは受信器３が信号電流を受信して受信器３に含まれる軌道リレーが動作しているが、その閉塞区間に列車４が進入すると、列車の輪軸（車輪５と車軸６）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の軌道リレーが復旧するので、その軌道リレーの接点出力（復旧信号）に基づき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（受信電圧レベル）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、列車が在線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の軌道リレー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。列車短絡抵抗が短絡感度（軌道リレー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拘わらず、受信器の受信レベルＬ２が列車検知判定レベルＬ５より下方まで低下しないという問題がある。すなわち、レールの錆などにより短絡不良が発生し、受信レベルＶが列車検知判定レベルＬ５以下に低くならないため、非在線検知となる。

従来、このような短絡不良の対策の一つとして、レール間の電圧を上げることが行われてきている（特許文献１）。しかしながら、在線判定の本質は、電圧の高低による判定に止まっていた。そのため、在線判定の確実性に問題があった。

また、短絡不良の他の対策として、軌道回路上で受信する信号波の波形又は波形特徴に基づいて列車の在線・非在線を判断する列車検知方法が提案されている（特許文献２）。しかしながら、この方法では、軌道回路上で受信する信号波の波形から基準波形と相似な波形だけを抽出する変換手段、予め設定した位相とパラメータを用いる逆変換、平常時受信信号との比較、あるいは各種の変換手段、記憶手段や照合手段を必要とするので、列車検知装置の構成が複雑で高価なものとなるほか、適用可能性が基準波形が予め設定された特定の列車に限定されるという問題がある。

特開２００７−３８７９２号公報 特開２００３−２２０９４７号公報

本発明の目的は、軌道回路を用いる列車検知装置において、受信電圧に基づく列車在線の判定に他の判定方法を補助的に行うことにより、短絡不良による問題を解決し、在線判定をより確実に行うことができるようにすることにある。

本発明は、上記目的を達成するため、受信電圧だけで列車の在線を判定するのではなく、短絡不良時に受信電圧が安定しないことを利用して、在線判定をより確実に行おうとするものである。
列車が閉塞区間を進行するときは、図３に示すように、受信器の受信電圧波形に非在線時の受信電圧波形と比較して明確に異なる変動が生じる。短絡不良時においても、レールの錆は一様ではないため、列車通過時には受信電圧が短時間に大きく変動する（図２のＰ部）。本発明は、この点に着目してなされたものである。すなわち、本発明は、受信器の受信電圧が所定の列車検知判定レベルよりも低下したことを検知したときに在線判定をする列車検知方法において、軌道回路の受信電圧に変動があるか否かを調べ（受信レベル判定）、所定レベル以上の変動を検知（変動検出）したときは、受信電圧が所定の列車検知判定レベルよりも低下したか否か（軌道リレーの復旧・動作）に関わりなく、在線と判定するようにしたことを特徴とする（請求項１）。

本発明は、軌道回路を用いる列車検知装置において、上記目的を達成する基本的構成として、軌道回路の受信電圧が所定の列車検知判定レベルよりも低下したときに復旧して所定の接点情報を出力する軌道リレーのほかに、前記受信電圧に変動があるか否かを検出する変動検出手段と、その変動検出手段が受信電圧に一定の判定レベルよりも大きい変動を検出したときは、前記軌道リレーの状態の如何に関わりなく強制的に所定の接点情報を出力させる補助手段とを付加したことを特徴としている（請求項２）。

軌道回路が直流電圧を印加される直流軌道回路である場合には、前記変動検出手段は、軌道リレーの入力電圧を印加されるバンドパスフィルタと、そのバンドパスフィルタを通過した電流（交流成分）を増幅する増幅器と、増幅された電流を整流する全波整流器とから構成し、前記補助手段は、前記全波整流器の出力レベルを予め設定した判定レベルと比較して前記出力レベルがその判定レベルよりも大きい場合に出力する比較回路と、前記軌道リレーの動作接点の接点情報出力線に直列に接続され、前記比較回路の出力により開放される開閉器又は前記軌道リレーの落下接点の接点情報出力線に並列に接続され、前記比較回路の出力により接続される開閉器とからなることを特徴としている（請求項３）。

軌道回路が交流電圧を印加される交流軌道回路である場合には、前記変動検出手段は、軌道リレーの交流入力電圧を印加される包絡線検波器と、その包絡線検波器の出力を入力されるバンドパスフィルタと、そのバンドパスフィルタを通過した電流（交流成分）を増幅する増幅器と、増幅された電流を整流する全波整流器とからなり、前記補助手段は、前記全波整流器の出力レベルを予め設定した判定レベルと比較して前記出力レベルがその判定レベルよりも大きい場合に出力する比較回路と、前記軌道リレーの動作接点の接点情報出力線に直列に接続され、前記比較回路の出力により開放される開閉器又は前記軌道リレーの落下接点の接点情報出力線に並列に接続され、前記比較回路の出力により接続される開閉器とからなることを特徴としている（請求項４）。

列車が通過するときの軌道回路の受信電圧の波形には、レールと車輪の短絡抵抗の大小により多かれ少なかれ交流成分が含まれる。その受信電圧は、短絡不良が無いときは列車検知判定レベルよりも低いが、短絡不良により列車検知判定レベルよりも高くなるときがある。いずれの場合も、請求項１の発明によれば、受信電圧に一定レベル以上の変動が検知された場合に在線と判定するので、短絡不良の影響を受けずに、確実に在線判定を行うことができる。

請求項２の発明によれば、短絡不良の影響を受けずに、確実に在線判定を行う列車検知装置を提供することができる。

請求項３の発明によれば、直流軌道回路を用いる列車検知装置において、波形分析などのインテリジェンスを用いずにアナログ回路だけで確実に在線判定を行うことができる。

請求項４の発明によれば、交流軌道回路を用いる列車検知装置において、波形分析などのインテリジェンスを用いずにアナログ回路だけで確実に在線判定を行うことができる。

本発明に係る列車検知方法を概念的に示すブロック図である。 本発明の一実施の形態に係る列車検知装置の構成を示す回路図である。 同列車検知装置の作用を説明するための受信電圧波形図である。 本発明の他の実施の形態に係る列車検知装置の構成を示す回路図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係る列車検知装置の構成を示す回路図である。 一般的な直流軌道回路の構成を示す図である。 従来の列車検知装置の問題点を説明する図である。

次に、本発明の実施の形態について図１ないし図４を用いて説明する。
本発明による列車検知方法は、軌道回路の受信電圧が列車検知判定レベルよりも低下したことを検知するだけで列車の在線を判定するのではなく、軌道回路の受信電圧に変動があるか否かを調べ、所定レベル以上の変動を検知したときは、受信電圧が列車検知判定レベルよりも低下したか否かに関わりなく、在線と判定するようにしたことを特徴としている。

本発明方法は、図１に示すように、受信レベル判定ステップＳ１と、変動検出ステップＳ２と、変動検出ステップＳ２において一定レベル以上の変動を検出した場合に軌道リレーの接点情報を強制的に所定の接点情報にする補助ステップＳ４とを含む。
受信レベル判定ステップＳ１は、受信器３の軌道回路からの受信電圧Ｖのレベル、すなわち、受信レベルが列車検知判定レベルＬ５よりも低下したか否かを判定する。そして、受信レベルＶが軌道リレーの復旧条件として設定した列車検知判定レベルＬ５よりも低下したとき（ａ）は、軌道リレーを復旧させ（Ｓ３）、その接点情報出力線に所定の接点情報（ｂ）を出力する。
変動検出ステップＳ２は、受信器３の受信電圧Ｖに一定レベル以上の変動（交流成分）があったか否かを検出し、一定レベル以上の変動（交流成分）があった場合は出力する（ｃ）。
補助ステップＳ４では、変動検出ステップＳ２から出力がない間は、軌道リレーの接点情報（ｂ）をそのまま信号機制御装置７に出力（ｂ＝ｄ）するが、変動検出ステップＳ２から出力がある場合は、その時の軌道リレーの状態如何に関わらず、所定の接点情報（ｄ）を信号機制御装置７に出力する、

すなわち、本発明方法においては、軌道回路の受信電圧が列車検知判定レベルよりも低下したときに軌道リレーを復旧させることを従来同様に行うとともに、新たに追加された手順として、軌道回路の受信電圧に一定レベル以上の変動があったきに、前記軌道リレーの接点情報を強制的に在線時の接点情報に変更する手順とを含む。

上記列車検知方法を実施する列車検知装置は、図２，４に示すように、受信器３の受信電圧Ｖが所定の列車検知判定レベルＬ５よりも低下したときに復旧して在線判定信号を出力する軌道リレー３Ａと、前記受信電圧に変動があるか否かを検出する変動検出手段３Ｂと、前記変動検出手段３Ｂが受信電圧に一定の判定レベルよりも大きい変動を検出したときの出力に基づき、前記軌道リレー３Ａの出力する接点情報を強制的に所定の接点情報（在線時の接点情報）に変更させる補助手段３Ｃとから構成することができる。

軌道リレーの接点には、在線により落下（復旧）した時に構成し、動作した時に開放する落下接点（従って、在線時に接続し、非在線時に開放する。）と、動作時に構成し、在線により落下した時に開放する動作接点（従って、在線時に開放し、非在線時に接続する。）とがある。また、軌道回路には、直流電圧を印加される直流軌道回路と、交流電圧を印加される交流軌道回路とがある。

そして、軌道回路が直流電圧を印加される直流軌道回路である場合であって、信号機制御装置７が軌道リレーの動作接点の接点情報を用いる場合に上記列車検知方法を実施する場合は、図２に示すように、前記変動検出手段３Ｂは、軌道リレー３Ａの入力電圧を印加されるバンドパスフィルタ３１と、そのバンドパスフィルタを通過した電流（交流成分）を増幅する増幅器３２と、増幅された電流を整流する全波整流器３３とから構成し、前記補助手段３Ｃは、前記全波整流器の出力レベルを予め設定した判定レベルと比較して前記出力レベルがその判定レベルよりも大きい場合に出力する比較回路３４と、前記軌道リレー３Ａの動作接点の接点出力線３５に直列に接続され、比較回路３４の出力により開放される開閉器３６、例えば、スイッチ又はリレー接点とで構成することができる。

上記構成により、当該閉塞区間に列車が進入して入力電圧Ｖが列車検知判定レベルＬ５よりも低下したときは、軌道リレー３Ａが復旧し、所定の接点情報（動作信号）が信号機制御装置７に与えられる。これにより、信号機制御装置７は所定の接点情報を検知することにより列車在線を判定することができる。

列車がその閉塞区間を通過中は、短絡抵抗の違いにより入力電圧波形に変動があり、その変動は変動検出手段３Ｂにより検出され、その変動が一定の判定レベルよりも大きいときは、補助手段３Ｃが接点出力線３５に挿入した開閉器３６を強制的に開放する。

従って、列車がその閉塞区間を通過中に短絡不良により入力電圧Ｖが列車検知判定レベルＬ５よりも低下しない場合は、軌道リレー３Ａが動作するが、図３に示すように、短絡不良部分Ｐにおいては受信電圧波形の変動が大きいので、その変動が変動検出手段３Ｂにより検出され、補助手段３Ｃが開閉器３６を開放するため、短絡不良により軌道リレー３Ａが一時的に動作することがあっても、その接点出力（動作信号）が信号機制御装置７に供給されることはない。すなわち、列車非在線と誤検知することが予防される。

また、軌道回路が直流電圧を印加される直流軌道回路である場合であって、信号機制御装置７が軌道リレーの落下接点の接点情報を用いる場合に上記列車検知方法を実施する場合は、図４に示すように、前記変動検出手段３Ｂは、軌道リレー３Ａの入力電圧を印加されるバンドパスフィルタ３１と、そのバンドパスフィルタを通過した電流（交流成分）を増幅する増幅器３２と、増幅された電流を整流する全波整流器３３とから構成し、前記補助手段３Ｃは、前記全波整流器の出力レベルを予め設定した判定レベルと比較して前記出力レベルがその判定レベルよりも大きい場合に出力する比較回路３４と、前記軌道リレー３Ａの落下接点の接点出力線３５に並列に接続され、比較回路３４の出力により接続される開閉器３６とで構成することができる。

上記構成により、当該閉塞区間に列車が進入して入力電圧Ｖが列車検知判定レベルＬ５よりも低下したときは、軌道リレー３Ａが復旧し、所定の接点情報（落下信号）が信号機制御装置７に与えられる。これにより、信号機制御装置７は所定の接点情報を検知することにより列車在線を判定することができる。

列車がその閉塞区間を通過中は、短絡抵抗の違いにより入力電圧波形に変動があり、その変動は変動検出手段３Ｂにより検出され、その変動が一定の判定レベルよりも大きいときは、補助手段３Ｃが接点出力線に挿入した開閉器３６を強制的に接続する。

従って、列車がその閉塞区間を通過中に短絡不良により入力電圧Ｖが列車検知判定レベルＬ５よりも低下しない場合は、軌道リレー３Ａが動作するが、図３に示すように、短絡不良部分Ｐにおいては受信電圧波形の変動が大きいので、その変動が変動検出手段３Ｂにより検出され、補助手段３Ｃが開閉器３６を接続するため、短絡不良により軌道リレー３Ａが一時的に動作することがあっても、その接点出力（復旧信号）が信号機制御装置７に供給されることはない。すなわち、列車非在線と誤検知することが予防される。

さらに、軌道回路が交流電圧を印加される交流軌道回路である場合には、図５に示すように、前記変動検出手段３Ｂは、軌道リレーの交流入力電圧を印加される包絡線検波器３７と、その包絡線検波器の出力を入力されるバンドパスフィルタ３１と、そのバンドパスフィルタを通過した電流（交流成分）を増幅する増幅器３２と、増幅された電流を整流する全波整流器３３とから構成され、前記補助手段３Ｃは、信号機制御装置７が軌道リレー３Ａの動作接点の接点情報を用いる場合は、前記全波整流器の出力レベルを予め設定した判定レベルと比較して前記出力レベルがその判定レベルよりも大きい場合に出力する比較回路３４と、前記軌道リレー３Ａの動作接点の接点出力線３５に直列に接続され、比較回路３４の出力により接続される開閉器３６とで構成することができる。

信号機制御装置７が軌道リレー３Ａの落下接点の接点情報を用いる場合は、前記補助手段３Ｃは、図４の補助手段３Ｃと同様の構成となる。

図５の列車検知装置は、包絡線検波器３７が受信器の交流入力電圧波形の包絡線を検波して出力する点以外は、図２のものと同様の作用効果を奏する。

図２、図４及び図５の実施の形態は、いずれも波形分析などの高価なインテリジェンスを用いずに、構成が簡単で安価なアナログ回路だけで確実に在線判定を行うことができる。

Ｖ 受信器の受信電圧
３Ａ 軌道リレー
３Ｂ 変動検出手段
３１ フィルタ
３２ 増幅器
３３ 全波整流器
３６ 包絡線検波器
３Ｃ 補助手段
３４ 比較回路
３５ スイッチ、リレーなどの開閉器

Claims (4)

1. 軌道回路の受信電圧が所定の列車検知判定レベルよりも低下したことを検知したときに在線判定をする列車検知方法において、
   軌道回路の受信電圧に変動があるか否かを調べ、所定レベル以上の変動を検知したときは、前記受信電圧が所定の列車検知判定レベルよりも低下したか否かに関わりなく、強制的に在線と判定することを特徴とする列車検知方法。
2. 軌道回路の受信電圧が所定の列車検知判定レベルよりも低下したときに復旧して在線判定信号を出力する軌道リレーに、前記受信電圧に変動があるか否かを検出する変動検出手段と、その変動検出手段が受信電圧に一定の判定レベルよりも大きい変動を検出したときは、前記軌道リレーの状態の如何に関わりなく強制的に所定の接点情報を出力させる補助手段とを付加したことを特徴とする列車検知装置。
3. 変動検出手段は、軌道リレーの入力電圧を印加されるバンドパスフィルタと、そのバンドパスフィルタを通過した電流を増幅する増幅器と、増幅された電流を整流する全波整流器とから構成し、前記補助手段は、前記全波整流器の出力レベルを予め設定した判定レベルと比較して前記出力レベルがその判定レベルよりも大きい場合に出力する比較回路と、前記軌道リレーの動作接点の接点情報出力線に直列に接続され、前記比較回路の出力により開放される開閉器又は前記軌道リレーの落下接点の接点情報出力線に並列に接続され、前記比較回路の出力により接続される開閉器とからなることを特徴とする請求項２に記載の列車検知装置。
4. 変動検出手段は、軌道リレーの交流入力電圧を印加される包絡線検波器と、その包絡線検波器の出力を入力されるバンドパスフィルタと、そのバンドパスフィルタを通過した電流（交流成分）を増幅する増幅器と、増幅された電流を整流する全波整流器とからなり、前記補助手段は、前記全波整流器の出力レベルを予め設定した判定レベルと比較して前記出力レベルがその判定レベルよりも大きい場合に出力する比較回路と、前記軌道リレーの動作接点の接点情報出力線に直列に接続され、前記比較回路の出力により開放される開閉器又は前記軌道リレーの落下接点の接点情報出力線に並列に接続され、前記比較回路の出力により接続される開閉器とからなることを特徴とする請求項２に記載の列車検知装置。

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