JP2012153179A - 故障装置特定システム - Google Patents

Abstract

【課題】地上子の自己診断結果の出力がオンオフ信号であっても直列接続の抵抗回路を診断結果伝送用信号線として利用することで少数の信号線でも故障地上子を特定可能に診断結果を伝送しうる故障装置特定システムを実現する。
【解決手段】それぞれ抵抗Ｒ１〜Ｒ３の何れかに並列接続されていて地上子３０の何れかの自己診断結果に応じて導通状態か遮断状態になる短絡擬制リレーＮＲＭ１〜ＮＲＭ３を設け、抵抗回路Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３の通電に係る電圧(２４Ｖ)と電流に基づいて地上子３０の故障有無を判定するとともに故障判定時には故障地上子を特定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、複数の自己診断結果出力装置のうち何れが故障したのかを特定する故障装置特定システムに関し、詳しくは、各装置に対応した複数の抵抗を直列接続した抵抗回路を利用することで少数の信号線でも故障装置を特定可能に診断結果を伝送しうる故障装置特定システムに関する。特に、本発明は、鉄道線路の軌道に設置されるＡＴＳ−Ｐ地上子であって自装置内の回路等の故障を検知するようになった故障検知機能付きＡＴＳ−Ｐ地上子を対象として故障装置を特定するのに好適な故障装置特定システムに関する。

鉄道各社で、運転保安度の向上のため、ＡＴＳ−Ｐシステムの導入が多くなっている。例えば東日本旅客鉄道株式会社の場合、首都圏の高密度線区には符号処理器（ＥＣ）と中継器（ＲＰ）と有電源地上子を組み合わせたシステムを設備している。このシステムでは符号処理器（ＥＣ）にフェールセーフコンピュータを用いており、符号処理器（ＥＣ）自体の故障診断の他に情報回線を介したＦＳＫ信号での電文の送受信で中継器（ＲＰ）や有電源地上子の故障検知ができる。この故障情報は信号指令センターの保全区所等に出力されている。本システムは、設備費の高いのが難点であるが、列車から列車番号や減速度などの情報を３．０ＭＨｚの情報波で受信できるため、運行管理や踏切制御にも利用されている（例えば非特許文献１参照）。ここでは、そのようなシステムＡＴＳ−ＰＩ〜ＡＴＳ−ＰＩＶ（Ｎ）を中継器故障検出機能付きＡＴＳ−Ｐシステムと呼ぶことにする。

図４（ａ）は、従来の中継器故障検出機能付きＡＴＳ−Ｐシステムの構造を示す概要ブロック図である。なお、中継器は地上子と一体化されることもあるが、ここでは別体とする。このような中継器故障検出機能付きＡＴＳ−Ｐシステムは、鉄道線路の軌道１１を走行する列車１２に搭載されている車上装置と、地上側に設置されている中継器故障検出機能付きＡＴＳ−Ｐ地上装置とからなる。地上装置は、信号機１３及び器具箱１４（信号機器具箱）に対応して設けられ、軌道１１に沿って設置されている。このＡＴＳ−Ｐ地上装置は、一台の符号処理器と、一組または複数組の中継器および地上子とからなり、符号処理器は、中継器に電力ＤＣ１３５Ｖ（ＡＴＳ−ＰＩＶの場合、ＡＴＳ−ＰＩ〜ＡＴＳ−ＰＩＩＩではＡＣ１００Ｖ）を供給するとともに、ＦＳＫ（周波数シフトキーイング）方式の通信で中継器と交信するようになっている。中継器と地上子は、一対一で組にされ、信号機１３から適宜な離隔位置に設置されている。

そして、符号処理器が器具箱１４からリレー信号にて信号機現示ＧＲ，ＹＲを入力してその現示情報や信号機１３までの距離情報などを中継器へ送り、その情報を中継器が地上子を介して１．７ＭＨｚの電波で送信するので、そこへ走行して来た列車１２の車上装置が速度照査パターンＰの発生に役立つ情報を受信して列車停止制御を行う。
また、各地上子が正常か否かはフェールセーフな符号処理器が中継器へ電文を送受信して判定するようになっているので、個々の地上子が自己診断を行う必要がなく自己診断結果を出力する必要もない。そのため、それぞれの地上子から符号処理器へ自己診断結果を知らせる信号線（回線）を敷設する必要もない。

一方、首都圏の高密度線区以外の線区では、符号処理器や中継器が不要で経済性が高いＡＴＳ−Ｐ地上子であるＡＴＳ−Ｐ（Ｎ）地上子を用いたシステムが設備されている。ＡＴＳ−Ｐ（Ｎ）地上子は、列車から２４５ｋＨｚの電力波を受信したときのみ、信号機の現示に対応した電文を列車に送信する、という無電源地上子である（例えば非特許文献２参照）。電文照査に基づいて地上子自体の要部の故障検知（自己診断）を行うようになった電文照査機能付地上子もあるが（例えば特許文献１参照）、電力波を受信したときのみ動作する機器であるため、検知結果の保全区所などへの出力はない。上述した符号処理器や有電源地上子を具備する中継器故障検出機能付きＡＴＳ−Ｐ地上装置に比べて、ＡＴＳ−Ｐ（Ｎ）地上子は設備費用が半分以下である。ここでは、そのような電文照査機能付地上子を電文照査機能付きＡＴＳ−Ｐ（Ｎ）地上子と呼ぶことにする。

図４（ｂ），（ｃ）は、従来の電文照査機能付きＡＴＳ−Ｐ（Ｎ）地上子２０の構造を示し、（ｂ）がＡＴＳ−Ｐ（Ｎ）システムの地上設備の概要ブロック図、（ｃ）が電文照査機能付きＡＴＳ−Ｐ（Ｎ）地上子２０のブロック図である。
ＡＴＳ−Ｐ（Ｎ）システムも（図４（ｂ）参照）、鉄道線路の軌道１１を走行する列車１２に搭載されている車上装置と、地上側に設置されているＡＴＳ−Ｐ（Ｎ）地上装置とからなるが、地上装置には符号処理器や中継器が無く、器具箱１４とケーブルで接続されてリレー信号伝送可能になっているＡＴＳ−Ｐ（Ｎ）地上子が軌道１１に沿って地上側に設置されている。

ＡＴＳ−Ｐ（Ｎ）地上子も、信号機１３に対応して一台か複数台が設けられ、複数台の場合は信号機１３から適宜な離隔位置に分散配置されて（図４（ｂ）では３個の地上子２０，２０，２０を例示）、器具箱１４から直接リレー信号にて信号機現示ＧＲ，ＹＲを入力し、その現示情報や信号機１３までの距離情報などを１．７ＭＨｚの電波で送信するようになっている。また、ＡＴＳ−Ｐ（Ｎ）地上子は無電源地上子になっており、そこへ走行して来た列車１２の車上装置から２４５ｋＨｚの電力波が届くと、それを受信して動作電力を発生するようになっている。そして、列車１２が軌道１１を走行して例えば地上子２０に接近すると、地上子２０は、２４５ｋＨｚの電力波から電力を得て、信号機現示ＧＲ，ＹＲの入力と情報の電波送信とを行う。そのため、車上装置から地上装置への情報伝達が不要な路線では、ＡＴＳ−Ｓ地上子と同じ感覚で使用されている。

電文照査機能付きＡＴＳ−Ｐ（Ｎ）地上子２０は、そのような基本構成のＡＴＳ−Ｐ（Ｎ）地上子に故障検知機能を付加したものであり、具体的には（図４（ｃ）参照）、信号機現示ＧＲ，ＹＲに基づき信号機１３の現示がＧ現示かＹ現示かＲ現示かを判別して対応する送信用電文Ｍａを電文ＲＯＭから読み出して生成するとともに同一内容の非送信電文Ｍｃを別の電文ＲＯＭから読み出して生成する電文生成手段と、それら複数の電文ＲＯＭから出力される２つの同一の電文同士Ｍａ，Ｍｂを照合する照合回路２１と、１．７ＭＨｚの電波に適合した上述の変調回路及び送信コイルと、照合一致時には送信用電文Ｍａを変調回路にて車上へ送出するのを許容するが、照合不一致時には電文送出を変調回路に禁止させる故障処理回路とを具えている。また、地上子２０は、無電源化のために、２４５ｋＨｚの電波の受信に適合した受信コイルと、その受信信号から整流等で動作電力を発生させて各部へ供給する電源回路も、具えている。

このような電文照査機能付きＡＴＳ−Ｐ（Ｎ）地上子２０にあっては、複数の電文ＲＯＭから同一内容の電文を多重に生成して、一方は送信の対象になる送信用電文Ｍａにするが他方は送信の対象にならない非送信電文Ｍｃとしたうえで、それらの送信用電文Ｍａと非送信電文Ｍｃとの照合を照合回路２１で行うことにより、自装置の故障とりわけ電文記憶部の故障を検知（自己診断）することができるようになっている。そのため、コストの嵩むフェールセーフコンピュータを用いないでも、自装置の故障を検知する機能が実現できるので、簡便かつ安価に安全性が確保されるが、個々の地上子が行った自己診断結果を器具箱１４へ出力するようにはなっていなかったため、故障情報などの診断結果を器具箱経由で信号指令センターに収集することもできなかった。

これに対し、電文記憶部ばかりか送信部まで故障を検知しうる故障検知機能付きＡＴＳ−Ｐ地上子であって簡素なものも案出されている（特許文献２参照）。図５（ａ）は、そのような地上子３０を１台だけ設置した地上設備の概要ブロック図、図５（ｂ）は、地上子３０を３台設置して複数並設した地上設備の概要ブロック図である。
地上子３０は（図５（ａ）参照）、何れも、送信用電文Ｍａの送信電波を受信して受信電文Ｍｂを得るとともに、その受信電文Ｍｂと非送信電文Ｍｃとを照合回路３１で比較することにより、電文記憶部ばかりか送信部まで故障を検知できるものとなっている。

また、その検知結果（自己診断結果）を出力回路３２にてリレーＮＲＭ１を駆動しうるリレー信号（リレー駆動信号）にしてから器具箱１４へ送出するようになっている。
さらに、器具箱１４から電力供給を受けて各部の動作電力を生成する電源回路を具備して有電源地上子となっているので、自己診断も診断結果出力も常に行うことができる。
リレーＮＲＭ１は器具箱１４に設けられるところ、器具箱１４には定常状態監視装置１５が標準設置されており、定常状態監視装置１５は、リレーＮＲＭ１などの出力するリレー信号（リレー接点信号）を入力して収集し、その情報を通信にて外部の信号指令センターの保全区所などへ送信するようになっている。

そのような器具箱１４に複数の例えば３台の地上子３０が接続されている場合（図５（ｂ）参照）、それぞれの地上子３０から自己診断結果がリレー駆動信号で器具箱１４に送られてくるので、器具箱１４には各地上子３０からのリレー駆動信号で駆動される合計３個のリレーＮＲＭ１，ＮＲＭ２，ＮＲＭ３が設けられ、それらのリレー接点信号が定常状態監視装置１５に入力されることとなる。このような謂わば診断結果出力機能付きＡＴＳ−Ｐシステムにあっては、地上子３０が正常か否かを個々の地上子３０について信号指令センターで把握することができる代わり、地上子３０と器具箱１４とを繋ぐリレー信号伝送可能な診断結果伝送用信号線３３，３３，３３をそれぞれの地上子３０，３０，３０毎に敷設することが必要である。

もっとも（図５（ｃ）参照）、そのような診断結果伝送用信号線３３を共用化・少数化することは可能であり、例えば、リレーＮＲＭ１，ＮＲＭ２，ＮＲＭ３を器具箱１４から地上子３０，３０，３０かその直近の接続箱へ一つずつ移して分散設置したうえで、それらのリレー接点を直列接続の形で共通の診断結果伝送用信号線３４に介挿するのが、安直である。ただし、この場合、診断結果の伝送中に、正常状態を正とする論理で見れば論理積がとられ、故障状態を正とする論理で見れば論理和がとられるので、その論理演算結果を入力する器具箱１４の定常状態監視装置１５では、総ての地上子３０が正常であることと、何れかの地上子３０が故障していることは判別できても、故障と判別したとき更に故障した地上子３０がどれなのかを特定することまではできない。

なお、同じ鉄道分野で軌道回路の故障検出技術を見ると（特許文献３，４参照）、二端子間の電圧と電流を測定してその二端子の先のレールや信号線における断線や短絡などの故障部位を特定するようになったケーブル混触検知装置や軌道回路故障部位特定装置が開発されている。この手法では、抵抗網内の抵抗値変化が二端子間の測定値に対し変化部位によって量の異なる変化を引き起こすことに基づいて故障部位が判別されるので、抵抗網をなしているレールや信号線が実際に断線や短絡あるいはそれに近い故障状態にならなければ故障部位を特定することができない。

さらに、異分野まで範囲を広げて見ると、伝送回線上に複数の信号発信器を接続したマルチドロップ配線システムにおいて回線の断線個所や故障機器を特定する手法が知られている（例えば特許文献５参照）。この手法では（図６参照）、信号線に対する装置Ｄｅｖの接続点と他の装置Ｄｅｖの接続点との間に、一つずつ、値の異なる抵抗Ｒｂ〜Ｒｄを介挿させて、複数の抵抗を直列接続した抵抗回路を信号発信器接続先の伝送回線に組み込み、この抵抗回路を利用することで少数の信号線でも故障装置を特定できるようになっているが、抵抗Ｒａ〜Ｒｄの断線や短絡に応じて検知がなされるものでなく、各々の装置Ｄｅｖが伝送回線に一定値の直流電流を出力することで検知が可能になる。

特開２００１−１９９３３５号公報 特願２０１１−００８２９９号 特開２００５−１９９８３８号公報 特願２０１０−０７９６４１号 特開２００４−０６１４４８号公報

鉄道電気技術者のための信号概論「ＡＴＳ・ＡＴＣ」５１−７３頁 社団法人 日本鉄道電気技術協会 平成１７年６月２８日 改訂版２刷発行 鉄道電気技術者のための信号概論「ＡＴＳ・ＡＴＣ」７３−７４頁 社団法人 日本鉄道電気技術協会 平成１７年６月２８日 改訂版２刷発行

このような状況の下で、検知結果を出力するようになった故障検知機能付きＡＴＳ−Ｐ地上子などの自己診断結果出力装置を対象として、装置台数より診断結果伝送用信号線の本数を少なくしても、故障装置を特定できるようにするには、各装置に対応した複数の抵抗を直列接続した抵抗回路を導入して、それを診断結果伝送用信号線に組み込んでおき、その抵抗回路の抵抗値変化に基づいて故障装置を特定するのが良いと思われる。

しかしながら、上述したようにＡＴＳ−Ｐ地上子は検知結果をリレー信号で出力するようになっており、リレー信号は、リレー接点信号であればリレー接点の開閉状態がそのまま信号になる開閉対応のオンオフ信号であり、リレー駆動信号であれば例えば２４Ｖや１００Ｖといった所定電圧の給電を受けて信号状態として所定電圧と無電圧とのうち何れか一方の電圧値をとることでリレー接点を開閉させるのでやはり開閉対応のオンオフ信号であり、このような開閉対応の二値状態を示すオンオフ信号は、リレー接点やスイッチといった電路開閉部材の駆動や制御には単独使用できて使い易いが、電流制御には不向きであり電流制御に敢えて使用する場合は定電流回路等を付加することが必要である。

このため、複数の装置がそれぞれ出力について定電流制御を行うことが肝要な上述のマルチドロップ配線故障検知手法は、そのまま導入するには適さない。
また、抵抗素子そのものを切ったり繋いだりするのも無理なので、上述したケーブル混触検知手法や軌道回路故障部位特定手法も、そのまま導入することはできない。
そこで、複数の自己診断結果出力装置が自己診断結果をオンオフ信号で出力するものであっても各装置に対応させた抵抗を直列接続した抵抗回路を診断結果伝送用信号線として利用することで少数の信号線でも故障装置を特定可能に診断結果を伝送しうる故障装置特定システムを実現することが技術的な課題となる。

本発明の故障装置特定システムは（解決手段１）、このような課題を解決するために創案されたものであり、それぞれ自己の状態が正常か故障かを調べて自己診断結果をオンオフ信号で出力する複数の自己診断結果出力装置と、値の異なる複数の抵抗を直列に接続した抵抗回路と、それぞれ前記抵抗の何れかに並列接続されていて前記自己診断結果出力装置の何れかの自己診断結果に応じて導通状態か遮断状態になる複数の短絡擬制回路と、前記抵抗回路に通電する通電回路と、その通電に係る電圧と電流に基づいて前記自己診断結果出力装置に係る故障の有無を判定するとともに故障判定時には故障装置を特定する判定手段とを備えている。

また、本発明の故障装置特定システムは（解決手段２）、上記解決手段１の故障装置特定システムであって、前記自己診断結果出力装置が自己診断結果をリレー（短絡擬制リレー）で出力するものであり、前記短絡擬制回路が導通遮断の状態切替を前記リレー（短絡擬制リレー）のリレー接点で行うものであることを特徴とする。

さらに、本発明の故障装置特定システムは（解決手段３）、上記解決手段１，２の故障装置特定システムであって、前記判定手段が、前記通電回路の通電状態に対応した電圧にて抵抗経由で駆動される判別用リレーを複数具備していて判定及び特定の結果をリレー信号で出力するようになっていることを特徴とする。

このような本発明の故障装置特定システムにあっては（解決手段１）、診断結果伝送用信号線の本数が少なくても済むよう、自己診断結果出力装置と短絡擬制回路と抵抗とが一つずつ対応づけられたうえで、各装置に対応させた抵抗を直列接続した抵抗回路が共通の診断結果伝送用信号線として利用されるが、短絡擬制回路が導通状態か遮断状態か何れかになる電路開閉形のものなので、自己診断結果が開閉対応のオンオフ信号であっても、定電流回路等は不要で、上記の対応づけが簡便に具現化される。

そして、対応する自己診断結果出力装置と短絡擬制回路と抵抗とについて、自己診断結果が故障のときには、短絡擬制回路が遮断状態になるので、抵抗が断線も短絡もしていない状態で抵抗回路の抵抗値の積み上げに参加するが、自己診断結果が正常のときには、短絡擬制回路が導通するので、抵抗が短絡したのと同等の状態が擬似的に作り出されて、抵抗が抵抗回路の抵抗値の積み上げから外れることとなる。
あるいは、対応する自己診断結果出力装置と短絡擬制回路と抵抗とについて、自己診断結果が正常のときには、短絡擬制回路が遮断状態になるので、抵抗が断線も短絡もしていない状態で抵抗回路の抵抗値の積み上げに参加するが、自己診断結果が故障のときには、短絡擬制回路が導通するので、抵抗が短絡したのと同等の状態が擬似的に作り出されて、抵抗が抵抗回路の抵抗値の積み上げから外れることとなる。

このように各自己診断結果出力装置の正常故障状態または故障正常状態に各抵抗の導通短絡状態を対応させる擬制がなされるようにしたことにより、判定手段からは恰も抵抗そのものが変化したかのように見倣せることになるため、抵抗回路の全抵抗の変化に基づく判定手法が有効となり、既述した従来の故障部位特定手法やそれに準じた簡便な手法で判定手段を具現化することも可能となる。
したがって、この発明によれば、複数の自己診断結果出力装置が自己診断結果をオンオフ信号で出力するものであっても各装置に対応させた抵抗を直列接続した抵抗回路を診断結果伝送用信号線として利用することで少数の信号線でも故障装置を特定可能に診断結果を伝送しうる故障装置特定システムを実現することができる。

また、本発明の故障装置特定システムにあっては（解決手段２）、自己診断結果出力装置の自己診断結果を出力するリレーの接点で短絡擬制回路が構成されるようにしたことにより、厳しい環境下の鉄道沿線に設置される信号保安設備との相性が良いうえ、不所望な回路規模の増大を抑制することができる。

本発明の実施例１について、三現示情報切替形の故障検知機能付きＡＴＳ−Ｐ地上子を自己診断結果出力装置とする故障装置特定システムのブロック図である。 （ａ）が通電回路の回路図、（ｂ）が判定基準の表である。 本発明の実施例２について、リレーを利用した判定手段の具体例を示す回路図である。 （ａ）が従来の中継器故障検出機能付きＡＴＳ−Ｐシステムの地上設備の概要ブロック図、（ｂ）が従来の電文照査機能付きＡＴＳ−Ｐ（Ｎ）システムの地上設備の概要ブロック図、（ｃ）が従来の三現示情報切替形の電文照査機能付きＡＴＳ−Ｐ（Ｎ）地上子のブロック図である。 （ａ）が三現示情報切替形の故障検知機能付きＡＴＳ−Ｐ地上子のブロック図、（ｂ）が直截的な故障装置特定システムのブロック図、（ｃ）が直截的な診断結果伝送用信号線共用化回路のブロック図である。 公知になっている故障機器特定可能なマルチドロップ配線システムのブロック図である。

このような本発明の故障装置特定システムについて、これを実施するための具体的な形態を、以下の実施例１〜２により説明する。
図１〜２に示した実施例１は、上述した解決手段１〜２（出願当初の請求項１〜２）を具現化したものであり、図３に示した実施例２は、上述した解決手段３（出願当初の請求項３）を具現化したものである。
なお、それらの図示に際しては、簡明化等のため、機械的構造や，電気回路の詳細，電子回路の詳細などは図示を割愛し、発明の説明に必要なものや関連するものを中心にブロック図で示した。
さらに、それらの図示に際し従来と同様の構成要素には同一の符号を付して示したので、また、それらについて背景技術の欄で述べたことは以下の各実施例についても共通するので、重複する再度の説明は割愛し、以下、従来との相違点を中心に説明する。

本発明の故障装置特定システムの実施例１について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１は、三現示情報切替形の故障検知機能付きＡＴＳ−Ｐ地上子３０を自己診断結果出力装置とするシステムのブロック図であり、図２は、（ａ）が通電回路３６と抵抗回路Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４の回路図、（ｂ）が判定基準の表である。
この故障装置特定システムは（図１参照）、軌道１１に沿って分散設置された器具箱１４と複数の地上子３０（図１では３個だけ図示したが４個目も存在する）とを具えている点で、既述した従来システムを踏襲しているが、以下の点で従来システムと相違する。

この故障装置特定システムが従来と相違する主な点は、診断結果伝送用信号線の共通化のために、個別の診断結果伝送用信号線３３を介して駆動されるリレーＮＲＭ１〜ＮＲＭ４が短絡擬制リレー（短絡擬制回路）になって夫々地上子３０の直近の接続箱３５に移設された点と、抵抗値の異なる複数の抵抗Ｒ１〜Ｒ４を直列に接続した抵抗回路Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４を組み込んだ共通の診断結果伝送用信号線３４が器具箱１４と各地上子３０とに亘って配線された点と、抵抗回路Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４に通電する通電回路３６が器具箱１４に設けられた点と、その通電に係る電圧と電流に基づいて地上子３０に係る故障の有無を判定するとともに故障判定時には故障装置を特定する判定手段３７が器具箱１４に設けられた点である。

詳述すると（図１参照）、一番目(No.1)の地上子３０用の接続箱３５には短絡擬制リレーＮＲＭ１と抵抗Ｒ１が設けられ、二番目(No.2)の地上子３０用の接続箱３５には短絡擬制リレーＮＲＭ２と抵抗Ｒ２が設けられ、三番目(No.3)の地上子３０用の接続箱３５には短絡擬制リレーＮＲＭ３と抵抗Ｒ３が設けられ、四番目(No.4)の地上子３０用の接続箱３５には短絡擬制リレーＮＲＭ４と抵抗Ｒ４が設けられている。また、通電回路３６と判定手段３７は器具箱１４に設けられている。なお、地上子３０がそれぞれ自己の状態を調べて正常か故障かの自己診断結果をリレー駆動信号（オンオフ信号）で出力することや、それぞれのリレー駆動信号が診断結果伝送用信号線３３を介して対応する短絡擬制リレーＮＲＭ１〜ＮＲＭ４を動作させるようになっていることは、既述した通りである。

通電回路３６は（図１，図２（ａ）参照）、例えばＤＣ２４Ｖの電源と診断結果伝送用信号線３４とを繋ぐ給電線が有れば最小限の役目を果たすが、ノイズ低減のため地上子３０の動作電力供給用のＤＣ０Ｖの帰還線とは別に配線された診断結果伝送用信号線３４の帰還線をＤＣ０Ｖの所に繋いでいる。このような通電回路３６は、判定に必要な抵抗回路Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４の全抵抗値の変化を反映した物理量として、その通電に係る電圧と電流を把握するようにもなっており、そのために診断結果伝送用信号線３４への給電電圧と診断結果伝送用信号線３４の電流Ｉとの両方を測定しても良いが、この例では、電圧が２４Ｖであって既知の固定値なので、変動する電流Ｉを把握するために、ＤＣ２４Ｖの給電線に抵抗Ｒｖを介挿接続しておいて、その両端の電位差である電圧Ｖを測定するものとなっている。このような電流電圧変換機能の具体化に用いられる抵抗Ｒｖは、小抵抗で良く、この例では１００Ωである。

抵抗回路Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４における抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、複数の地上子３０の同時故障を想定しない場合には単に総ての抵抗の値が異なってさえいれば良いが、複数の地上子３０の同時故障時に総ての故障装置を特定したい場合は、総ての部分集合についても合計抵抗値が異なるものを採択することになる。ここでは（図２（ａ）参照）、２倍以上の比率で変化するものという条件で、「Ｒ１＝３ｋΩ、Ｒ２＝６ｋΩ、Ｒ３＝１２ｋΩ、Ｒ４＝２４ｋΩ」が採用されている。このような抵抗Ｒ１〜Ｒ４のうち（図１，図２（ａ）参照）、抵抗Ｒ１には短絡擬制リレーＮＲＭ１のリレー接点が並列接続され、抵抗Ｒ２には短絡擬制リレーＮＲＭ２のリレー接点が並列接続され、抵抗Ｒ３には短絡擬制リレーＮＲＭ３のリレー接点が並列接続され、抵抗Ｒ４には短絡擬制リレーＮＲＭ４のリレー接点が並列接続されている。

抵抗Ｒ１〜Ｒ４に並列接続された上記のリレー接点は、それぞれ対応する地上子３０の自己診断結果に応じて導通状態か遮断状態になるが、ここでは、何れのリレー接点も、自己診断結果が正常検知の時は導通状態になり、自己診断結果が故障検知の時は遮断状態になることで、短絡擬制回路として機能するようになっている。
なお、一番目(No.1)の地上子３０の接続箱３５の中の短絡擬制リレーＮＲＭ１には、時定数が例えば６０ｍｓ程度の充放電回路が組み合わされて、短絡擬制リレーＮＲＭ１が、無視可能な短時間の故障検知，例えば照合回路３１での短時間不一致や，電源リップルその他の微小なノイズ等には、応動しないようになっている。他の短絡擬制リレーＮＲＭ２〜ＮＲＭ４についても繰り返しとなる説明は割愛するが同様である。

判定手段３７は（図２（ｂ）参照）、抵抗回路Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４の通電に係る既知の電圧２４Ｖと電流Ｉ対応の測定電圧Ｖとに基づいて地上子３０それぞれが正常か故障かを判定するとともに故障判定時には故障地上子を特定するようになっている。具体的には、抵抗回路Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４の抵抗Ｒに抵抗Ｒｖの１００Ωと診断結果伝送用信号線３４のケーブル抵抗Ｒｃたとえば３４．２Ωを加えたものが電流Ｉを決める全抵抗（Ｒ＋Ｒｖ＋Ｒｃ）になるので、抵抗Ｒ１〜Ｒ４が短絡(０Ω)短絡(０Ω)短絡(０Ω)短絡(０Ω)の場合は全抵抗が１３４．２Ωで電流が１７８．８ｍＡで電圧Ｖが１７８８３．８ｍＶになって閾値判別等で総て正常と判定され、抵抗Ｒ１〜Ｒ４が有効(３０００Ω)短絡(０Ω)短絡(０Ω)短絡(０Ω)の場合は全抵抗が３１３４．２Ωで電流が７６５．７ｍＡで電圧Ｖが７６５．７ｍＶになってやはり閾値判別等で一番目(No.1)の地上子３０だけ故障と判定され、以下、繰り返しとなる説明は省くが、電圧Ｖの閾値判別等で故障地上子が特定される。

この実施例１の故障装置特定システムについて、その使用態様及び動作を説明する。複数台の地上子３０が情報提供対象の信号機１３と同じ軌道１１に沿って他の地上子３０と適宜離れて設置され（図１参照）、それらの接続箱３５と信号機１３の器具箱１４とがケーブルで接続されるのは従来と同様であるが、地上子３０から故障検知結果（自己診断結果）を接続箱３５へ伝送する個別の診断結果伝送用信号線３３が接続箱３５の所で共通の診断結果伝送用信号線３４に纏められて、それが接続箱３５と器具箱１４との接続ケーブルに含まれていれば良くなっているので、ケーブルの信号線の本数が従来より少なくて済むうえ、地上子３０の台数に左右されることなくケーブルを準備することができる。

そして、電源が投入されて、ＤＣ２４ＶやＤＣ１３５Ｖの供給電圧が立ち上がると、各地上子３０は、列車１２へ向けて無線送信する電文を信号機現示ＧＲ，ＹＲ等に基づいて生成するとともに、自己診断結果出力装置として自己の状態が正常か故障かを調べて自己診断結果（故障検知結果）をオンオフ信号で出力する。具体的には、一番目(No.1)の地上子３０は自己診断結果に応じて専用の診断結果伝送用信号線３３の先の短絡擬制リレーＮＲＭ１を駆動し、同様に二番目(No.2)，三番目(No.3)，四番目(No.4)，の地上子３０はそれぞれ自己診断結果に応じて専用の診断結果伝送用信号線３３の先の短絡擬制リレーＮＲＭ２〜ＮＲＭ４を駆動する。

そして、総ての地上子３０が正常と自己診断したときには、抵抗Ｒ１に並列な短絡擬制リレーＮＲＭ１のリレー接点も、抵抗Ｒ２に並列な短絡擬制リレーＮＲＭ２のリレー接点も、抵抗Ｒ３に並列な短絡擬制リレーＮＲＭ３のリレー接点も、抵抗Ｒ４に並列な短絡擬制リレーＮＲＭ４のリレー接点も、総てが導通して、抵抗Ｒが０Ωになり、通電回路３６の通電対象回路の全抵抗が１３４．２Ωになり（図２（ｂ）参照）、その通電の電流Ｉが１７８．８ｍＡになり、抵抗Ｒｖの両端電位差が１７８８３．８ｍＶになり、これが電圧Ｖとして計測されるので、判定手段３７によって地上子３０が総て正常であると判定され、その判定結果が定常状態監視装置１５に通知される。

また、例えば一番目(No.1)の地上子３０が故障したと自己診断し他の地上子３０が正常と自己診断したときには、抵抗Ｒ１に並列な短絡擬制リレーＮＲＭ１のリレー接点が遮断状態になる一方、他の抵抗Ｒ２〜Ｒ４に並列なリレー接点は何れも導通状態になって、抵抗Ｒｖの電圧Ｖが７６５．７ｍＡになるので（図２（ｂ）参照）、判定手段３７によって一番目(No.1)の地上子３０だけが故障していると判定される。
さらに、例えば一番目(No.1)と二番目(No.2)の地上子３０が故障したと自己診断し他の地上子３０が正常と自己診断したときには、抵抗Ｒ１，Ｒ２に並列な短絡擬制リレーＮＲＭ１，ＮＲＭ２のリレー接点が遮断状態になる一方、他の抵抗Ｒ３，Ｒ４に並列なリレー接点は導通状態になり、抵抗Ｒｖの電圧Ｖが２６２．７ｍＡになるので（図２（ｂ）参照）、一番目(No.1)と二番目(No.2)の地上子３０だけが故障していると判定される。

このようにして、繰り返しとなる他の故障状況の説明は割愛するが、一番目(No.1)から四番目(No.4)まで四台の地上子３０のうち何れかが故障すると、単独故障であれ複数同時故障であれ、故障した地上子３０が総て判定手段３７によって特定され、その判定結果が定常状態監視装置１５に通知される。

本発明の故障装置特定システムの実施例２について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図３は、リレーを用いて回路構成した判定手段３７の具体例を示す回路図である。

この故障装置特定システムでは、判定手段３７が、抵抗Ｒｖの両端の電位差（電圧Ｖ）を演算増幅器（Ａｍｐ．）で増幅することで、通電回路３６の通電状態に対応した電圧を発生し、この電圧で、２２６０Ωの抵抗を介して判別用リレーＡＢＮ１を駆動し、７６０Ωの抵抗を介して判別用リレーＡＢＮ２を駆動し、２５０Ωの抵抗を介して判別用リレーＡＢＮ３を駆動し、０Ωの抵抗を介して判別用リレーＡＢＮ４を駆動するようになっている。判別用リレーＡＢＮ１〜ＡＢＮ４のコイル抵抗は何れも８００Ωであり、それと接続抵抗との抵抗比に基づいて、電圧Ｖを切り分ける四つの閾値が定まり、四つの判別用リレーＡＢＮ１〜ＡＢＮ４の動作状態によって電圧Ｖが１６の場合に分けられる。

さらに、そのような場合分けが、判別用リレーＡＢＮ１〜ＡＢＮ４のリレー接点にて組まれた論理演算回路によって、四つの故障有無リレーＴＲＢ１〜ＴＲＢ４の駆動ひいては動作状態に転化される。そして、故障有無リレーＴＲＢ１は短絡擬制リレーＮＲＭ１に対応した動作を行って一番目(No.1)の地上子３０の故障検知結果（自己診断結果）をリレー接点信号で定常状態監視装置１５に通知し、同様に故障有無リレーＴＲＢ２，ＴＲＢ３，ＴＲＢ４はそれぞれ短絡擬制リレーＮＲＭ２，ＮＲＭ３，ＮＲＭ４に対応した動作を行って二番目(No.2)，三番目(No.3)，四番目(No.4)，の地上子３０の故障検知結果をリレー接点信号で定常状態監視装置１５に通知する。こうして、判定及び特定が的確に行われ、その結果が判定手段３７からリレー信号で出力され定常状態監視装置１５に入力される。

［その他］
上記実施例では、抵抗Ｒ１〜Ｒ４や短絡擬制リレーＮＲＭ１〜ＮＲＭ４が、地上子３０の近くの接続箱３５に設けられていたが、地上子３０と一体的に実装しても良い。
また、上記実施例では、短絡擬制回路が遮断状態か導通状態になることの具体例として、短絡擬制回路が何れも正常検知時は導通状態になり故障検知時は遮断状態になる場合を述べたが、短絡擬制回路が何れもが正常検知時は遮断状態になり故障検知時は導通状態になるようにしても良く、あるいは夫々の短絡擬制回路によって対応関係がまちまちであっても良く、何れであっても対応関係が判定手段に適切に反映されていれば問題ない。なお、短絡擬制回路が正常検知時は導通状態になり故障検知時は遮断状態になる構成の方が、短絡擬制回路が正常検知時は遮断状態になり故障検知時は導通状態になる構成に比べて、故障のない定常状態で抵抗回路が消費する電力が少ない。

本発明の故障装置特定システムは、上述した三現示情報切替形のＡＴＳ−Ｐ地上子に適用が限定されるものでなく、固定情報形や他の個数の情報切替形の故障検知機能付きＡＴＳ−Ｐ地上子にも適用することができ、さらには、自己の状態が正常か故障かを調べて自己診断結果をオンオフ信号で出力する自己診断結果出力装置に適用することができる。

１１…軌道（鉄道線路）、１２…列車（車上装置）、
１３…信号機、１４…器具箱、１５…定常状態監視装置、
２０…地上子、２１…照合回路、
３０…地上子（自己診断結果出力装置）、３１…照合回路、
３２…出力回路、３３…診断結果伝送用信号線（個別）、
３４…診断結果伝送用信号線（共通）、３５…接続箱、
３６…通電回路、３７…判定手段、
ＮＲＭ１〜ＮＲＭ４…短絡擬制リレー、Ｒ１〜Ｒ４…抵抗（抵抗回路）

Claims (3)

1. それぞれ自己の状態が正常か故障かを調べて自己診断結果をオンオフ信号で出力する複数の自己診断結果出力装置と、値の異なる複数の抵抗を直列に接続した抵抗回路と、それぞれ前記抵抗の何れかに並列接続されていて前記自己診断結果出力装置の何れかの自己診断結果に応じて導通状態か遮断状態になる複数の短絡擬制回路と、前記抵抗回路に通電する通電回路と、その通電に係る電圧と電流に基づいて前記自己診断結果出力装置に係る故障の有無を判定するとともに故障判定時には故障装置を特定する判定手段とを備えている故障装置特定システム。
2. 前記自己診断結果出力装置が自己診断結果をリレーで出力するものであり、前記短絡擬制回路が導通遮断の状態切替を前記リレーのリレー接点で行うものであることを特徴とする請求項１記載の故障装置特定システム。
3. 前記判定手段が、前記通電回路の通電状態に対応した電圧にて抵抗経由で駆動される判別用リレーを複数具備していて判定及び特定の結果をリレー信号で出力するようになっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載された故障装置特定システム。

Images