JP2024068512A - 模型列車用自動踏切制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】進行方向が定められている鉄道模型において、模型車両を逆方向に走行させた場合であっても適切なタイミングで踏切装置を動作させる模型列車用自動踏切制御装置を提供する。【解決手段】模型車両Jを走行させる軌道(L1、L2)、踏切に配置される警報機(C1~C4)、遮断機(B1~B4)、順方向で踏切に対する接近を検出する踏切接近センサ(S1、S3)、踏切の通過を検出する踏切通過センサ(S2、S4)、模型車両Jの位置を検出する軌道上に配置した複数の位置検出センサ(Ra、Rb)、模型車両Jの走行を制御する走行制御手段40を有する。模型車両Jが逆方向に走行した場合に走行制御手段40から進行方向を取得し、位置検出センサ(Ra、Rb)を踏切接近センサおよび踏切通過センサの代替センサとして使用することで、逆方向に走行した場合であっても適切なタイミングで遮断機(B1~B4)や警報機(C1~C4)を制御する。【選択図】図1

Description

本発明は、模型列車用自動踏切制御装置に関するものである。
縮小した模型列車を敷設した軌道上で走行させる鉄道模型がある。鉄道模型には、縮尺によってNゲージやHOゲージといった呼称の各種の規格があり、規格に応じた模型列車を手作りして軌道を走らせるといったことが行われている。例えば、特許文献1には、列車の走行状態に基づいて遮断機を開閉駆動する鉄道模型用踏切装置が記載されており、遮断機の閉塞時間を本物の鉄道の遮断機の閉塞時間により近づけて高度でリアルな踏切制御を行わせることを課題としている。
上記のような模型列車を走行させる鉄道模型を、不特定の利用者に対して提供する施設がある。風景のジオラマ等とともに踏切や信号機といった動作模型も同時に設けられており、利用者が操作して走行させる列車の走行に応じて踏切の警報や遮断機が動作したり、信号機の発光色を変化させたりしている。利用者が行うことができる列車の走行制御以外は、制御システムによって自動化されており、踏切等については列車の接近に伴って警報と遮断機が駆動し、列車の通過に伴って警報が止み遮断機が上がるようになっている。
特開2013-215235号公報
順方向として進行方向が定められている鉄道模型では、順方向で進行することを前提として、模型列車の踏切に対する接近と通過を検出するセンサが設けられている。すなわち、接近を検出するセンサは踏切から少し手前の位置に配置されており、模型列車を検出した時点から少しあとに踏切を通過させるようになっている。また、通過を検出するセンサは模型列車が通過した後の踏切の直近に設けられており、踏切の通過完了を即座に判定するようになっている。
このような仕様の鉄道模型において、前提としている進行方向(順方向)とは逆の方向(逆方向)に車両を進行させた場合には、遮断機の開閉や警報の発動が正常に行われなくなる。一つの方法として、接近を検出するセンサと通過を検出するセンサの役割を逆にすることも考えられるが、両センサの配置位置は踏切からの距離が異なるため、遮断機の開閉や警報の発動のタイミングが模型列車の走行状態と連携しなくなってしまう。
本発明はこのような事情に鑑み発明されたものであって、順方向として基本となる進行方向が定められている軌道を設けた鉄道模型において、模型車両を逆方向に進行させた場合であっても、適切なタイミングで踏切装置や警報装置が動作する模型列車用自動踏切制御装置の提供を課題とするものである。
上記課題を解決するために本発明は以下の構成を有する。すなわち、模型列車用自動踏切制御装置であって、
鉄道の模型車両を走行させる軌道と、
前記軌道中に設けた踏切に配置される一対の警報機および遮断機と、
順方向で走行する前記模型車両の前記踏切に対する接近を検出する前記踏切の入口から距離を隔てた手前側に配置した踏切接近センサおよび前記模型車両の前記踏切の通過を検出する前記踏切の出口直近に配置した踏切通過センサと、
前記模型車両の位置を検出する前記軌道上に沿って配置された複数の位置検出センサと
前記模型車両の走行を制御する走行制御手段と、
前記各センサが検出した信号若しくは当該信号を処理した検出情報に基づいて生成された制御情報によって前記警報機および遮断機に駆動信号を送信する踏切制御手段を有し、
前記踏切制御手段は、前記走行制御手段から前記模型車両の進行方向を取得するとともに、
前記模型車両の進行方向が順方向で走行する場合には、前記踏切接近センサおよび踏切通過センサの検出情報に基づいて前記警報機および遮断機を駆動し、
前記模型車両の進行方向が逆方向で走行する場合には、前記踏切に進入側の軌道に配置されている位置検出センサの検出情報に基づいて接近を判断するとともに、前記踏切に対する反進入側の軌道に配置されている位置検出センサの検出情報に基づいて通過を判断することにより、前記警報機および遮断機を駆動するよう構成したことを特徴とする。
また本発明は、上記課題を解決するために本発明は以下の構成を有する。すなわち、模型列車用自動踏切制御装置であって、
鉄道の模型車両を走行させる軌道と、
前記軌道中に設けた踏切に配置される一対の警報機および遮断機と、
順方向で走行する前記模型車両の前記踏切に対する接近を検出する前記踏切の入口から距離を隔てた手前側に配置した踏切接近センサおよび前記模型車両の前記踏切の通過を検出する前記踏切の出口直近に配置した踏切通過センサと、
前記模型車両の位置を検出する前記軌道上に沿って配置された複数の位置検出センサと
前記模型車両の走行を制御する走行制御手段と、
前記各センサが検出した信号若しくは当該信号を処理した検出情報に基づいて生成された制御情報によって前記警報機および遮断機に駆動信号を送信する踏切制御手段を有し、
前記踏切制御手段は、前記複数の位置検出センサによって取得された検出情報に基づいて前記模型車両の進行方向を取得するとともに、
前記模型車両の進行方向が順方向で走行する場合には、前記踏切接近センサおよび踏切通過センサの検出情報に基づいて前記警報機および遮断機を駆動し、
前記模型車両の進行方向が逆方向で走行する場合には、前記踏切に進入側の軌道に配置されている位置検出センサの検出情報に基づいて接近を判断するとともに、前記踏切に対する反進入側の軌道に配置されている位置検出センサの検出情報に基づいて通過を判断することにより、前記警報機および遮断機を駆動するよう構成したことを特徴とする。
本発明に係る模型列車用自動踏切制御装置は、順方向での走行を前提として構成された鉄道模型システムにおいて、模型車両を逆方向に走行させた場合であっても適切なタイミングで踏切の遮断機や警報装置を駆動することができるという効果を有している。
本実施の形態に係る装置の概略図および説明図である。 本実施の形態に係る装置を構成する各種の手段を表した構成図である。 本実施の形態に係る装置を構成する各手段の制御・判断のタイムシーケンスである。 本実施の形態に係る装置が有する遮断機の説明図である。 本実施の形態に係る装置が有する遮断機の動作の説明図である。 遮断機制御に関するパラメータ設定画面の一例である。 警報関連の設定を行うパラメータ設定画面の一例である。 遮断機の動作設定に関するパラメータ設定画面の一例である。 その他の動作設定に関するパラメータ設定画面の一例である。
以下本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
図1(a)は本実施の形態に係る模型列車用自動踏切制御装置(以下「装置」という)1を用いた鉄道の模型車両Jを走行させる軌道L(L1、L2)の概略図であり、図1(b)は図1(a)に示した踏切領域Gの説明図である。なお、同図に示した軌道Lは説明のために単純化して示したものであり、周回軌道に限らず様々に分岐させた軌道を有するように構成してもよい。
装置1は道路Kが横切る軌道L1の踏切に配置される一対の警報機C(C1、C2)、方向表示器H(H1、H2)および遮断機B(B1、B2)を有している。また、装置1は道路Kが横切る軌道L2の踏切に配置される一対の警報機C(C3、C4)、方向表示器H(H3、H4)および遮断機B(B3、B4)を有している。
なお、軌道の本数は2本(複線)に限らず1本(単線)でもよく、3本以上設けてもよい。
装置1は、日本の鉄道システムに準じて模型車両Jの進行方向を定めており、本実施の形態では、一つの軌道について標準的に定められた進行方向を順方向N、同一軌道上を順方向Nとは逆に進む方向を逆方向Mとして説明する。
例示した装置1の場合、軌道L1には順方向Nで走行する模型車両Jの踏切に対する接近を検出する踏切接近センサS1と踏切に対する模型車両Jの通過を検出する踏切通過センサS2が設けられ、軌道L2には順方向Nで走行する模型車両Jの踏切に対する接近を検出する踏切接近センサS3と踏切に対する模型車両Jの通過を検出する踏切通過センサS4が設けられている。各センサS1~S4は、照射した赤外線の反射光を検出する反射型センサを用いており、軌道を設けた部位の床面に装着して模型車両Jが上方を通過している場合にHigh、模型車両Jが存在しない場合にLowとして検出可能な電位差の信号を出力するようになっている。
踏切接近センサS1、S3は、模型車両Jが順方向Nで走行する場合に進入する踏切の入り口Ginの手前であって、入り口Ginから一定の距離隔てた位置に設置されるものである。装置1の標準仕様では、踏切接近センサS1、S3が模型車両Jを検出した場合に警報機C、方向表示器Hおよび遮断機Bを動作させるようになっている。このため、模型車両Jが入り口Ginに到達するまでの時間的猶予を得るために入り口Ginから距離隔てた位置に踏切接近センサS1、S3を配置している。踏切通過センサS2、S4は踏切の出口Gout直近に配置されている。
なお本明細書では日本の鉄道規格に合わせて二本の軌道を左右平行に敷設した複線の場合において、進行方向に向かって左側が走行軌道であることを「標準仕様」として説明しており、この場合の進行方向を順方向Nとしている。
軌道L1には、適所に模型車両Jを検出する位置検出センサRa(Ra1、Ra2・・・Ra(n))が設けられている。位置検出センサRaは、照射した赤外線の反射光を検出する反射型センサであり模型車両Jを検知している場合にHigh、非検知の場合にLowとして検出可能な信号を出力するものである。また、軌道L2にも同様に、適所に模型車両Jを検出する位置検出センサRb(Rb1、Rb2・・・Rb(n))が設けられている。位置検出センサRa、Rbによって検出された情報は、CTC集中制御システム2に集約され、模型車両Jの軌道L1、軌道L2上における位置が取得されるようになっている。CTC集中制御システム2は、軌道上における模型車両Jの走行を制御する走行制御手段であり、模型車両Jの運転状況、各種センサからの信号を取得して制御情報を生成し出力するものである。CTC集中制御システム2は、演算装置、プログラム、記憶手段、各種入出力手段を有したコンピュータ機器によって構成される。
図2は、装置1を構成する各種の手段を表した構成図である。装置1が有している警報機C(C1~C4)、方向表示器H(H1~H4)および遮断機B(B1~B4)は踏切制御装置3が出力する制御信号によって駆動されるようになっている。踏切制御装置3は、CPU4、メモリ5、各種信号の入出力部を有したコンピュータ手段として構成されている。メモリ5には、踏切制御装置3の動作プログラム、装置1を構成する各手段のドライバ情報や各種の設定情報が記録されている。
CPU4は、動作プログラムによって動作開始判断(手段)20、車両検知判断(手段)21、車両接近・通過判断(手段)22、警報灯点灯制御(手段)23、方向指示灯点灯制御(手段)24、動作反応灯点灯制御(手段)25、警報音再生停止音量制御(手段)26、遮断機回転制御(手段)27、動作終了判断(手段)28、車両進行判断(手段)29の各制御および判断を行う手段を構成する。
また、警報機C(C1~C4)が出力する警報音は、SDカード、USBメモリ等の警報音記録媒体6によって取得できるようになっており、CPU4の処理によってスピーカSPを鳴動させる。また、この際、警報灯を構成するLED等の光源を点滅させるようになっている。なお、踏切制御装置3は、CTC集中制御システム2が有する機能として設けてもよく同一筐体のコンピュータによって構成してもよい。
動作反応灯点灯D(D1、D2)はLED等の光源を有した信号灯であり、警報機C(C1~C4)、方向表示器H(H1~H4)および遮断機B(B1~B4)と連動して駆動されるようになっている。
なお、特に図示していないが装置1内で行われる通信は信号線を使用した有線方式によって行われるが、無線方式を使用してもよい。
図3は各手段(20~29)によって行われる制御・判断のタイムシーケンスである。踏切制御装置3は、車両検知信号入力部10、警報灯制御部11、方向指示灯制御部12、動作反応灯制御部13、モータ回転制御部14を有しており、各手段(20~29)による制御・判断に基づいて信号入力および駆動が行われるようになっている。
車両検知信号入力部10は、踏切接近センサS1、S3および踏切通過センサS2、S4によって検知した情報を取得するインターフェイスであり、取得した情報は車両検知判断手段21によって車両検知判断が行われるようになっている。
車両検知判断では、踏切の入り口Gin側から模型車両Jが侵入する順方向Nで走行している場合には、踏切接近センサS1若しくは踏切接近センサS3の車両検出に基づいて、警報灯点灯制御、方向指示灯点灯制御、動作反応灯点灯制御、警報音再生停止音量制御、遮断機回転制御が行われる。
図4は、車道等の通行を規制する遮断機Bを構成するための遮断棒30、遮断棒30を装着した回転部材31、回転部材を回転させる駆動軸32、駆動軸32を出力軸として設けたギアボックス33、ギアボックス33に駆動力を入力する駆動モータ34からなる駆動部を表している。
また、図5は遮断機Bを構成する駆動部および回転部材31に当接して回動範囲を制限するストッパー部材35を搭載した台座36を表したものであり、図5(a)は遮断棒30が上昇した状態を表しており、図5(b)は遮断棒30が下降した状態を表している。
遮断棒30を装着した回転部材31は、駆動軸32を遊嵌する装着孔37を有している。駆動軸32は、装着孔37の内面によって適度な摩擦力で保持されるようになっており、回転部材31の回転がストッパー部材35によって停止された状態で駆動軸32が回転を続けた場合に装着孔37の内面で滑るようになっている。この滑りによって、過剰な回転トルクを逃がすようになっている。
図3のシーケンスに示したように、駆動モータ34はPWM制御されるようになっており、一定時間パルス的な駆動信号をモータ回転制御部14に出力することで、駆動モータ34に対して駆動電流を印加するようになっている。このため遮断棒30が回転停止位置に到達した時点で駆動モータ34が僅かに回転を継続している場合があるが、このような場合に駆動軸32が滑ることで機器の破損を生じさせないようになっている。また、回転停止の検出を行う必要がなく、簡略化した制御機器を構成することができるようになっている。
[逆方向走行の場合]
装置1は車両が順方向Nで走行している場合には、上記において説明した通り踏切接近センサS1(S3)若しくは踏切通過センサS2(S4)が検出した情報に基づいて動作反応灯点灯D(D1、D2)はLED等の光源を有した信号灯、警報機C(C1~C4)、方向表示器H(H1~H4)および遮断機B(B1~B4)を駆動する。
しかしながら、外国仕様の模型車両Jを走行させたい利用者の場合には順方向Nとは反対の方向である逆方向Mで模型車両Jを進行させる場合がある。模型車両Jは軌道から電力を取得して内蔵のモータによって走行するように構成されているが、軌道に対する給電の極性を反対にすると走行方向が逆になる。
なお、ラジオコントロール、赤外線コントロールのような無線操縦によって走行する模型車両を使用できるように構成してもよい。
軌道に対する給電によって模型車両Jの走行方向を制御する方式の場合、模型車両Jの走行制御は利用者によって操作される走行制御手段(コントローラ)40によって行われる。走行制御手段40による進行方向に関する操作情報は、CTC集中制御システム2を経由して踏切切制御装置3に伝達されるとともに、給電手段41を駆動して模型車両Jを走行させるための給電を行う。この際、模型車両Jの走行方向が走行制御手段40から取得できるようになっている。
走行制御手段40から取得した模型車両Jの走行方向が逆方向Mである場合、踏切接近センサS1(S3)若しくは踏切通過センサS2(S4)のみを使用した踏切制御は出来ない。このため、踏切接近センサS1、S3に代替可能なセンサを使用する逆走モードを自動的に適用する。
逆走モードは、図1に示した軌道L1を例に説明すると、逆走によって踏切に接近する側に配置されている踏切に最も近い位置検出センサRa2を踏切接近センサS1の代替センサとして使用する。また、逆走によって踏切から遠ざかる側に配置されている踏切に最も近い位置検出センサRa1を踏切通過センサS2の代替センサとして使用する。この場合、双方の代替センサが踏切から離れすぎていると、踏切に設けた各装置の動作が模型車両Jの走行と連携していないように見えてしまうので、代替センサについては踏切近傍の軌道上に設けることが好ましい。
なお、位置検出センサRa1の踏切からの距離が踏切接近センサS1よりも極端に遠い場合には、踏切接近センサS1を踏切通過センサとして代替してもよく、両者の何れかを選択できるように構成してもよい。
[他の例]
上記の例では、模型車両Jの走行方向を利用者によって操作される走行制御手段(コントローラ)40から取得するように構成している。一方、軌道に設けた位置検出センサRa、Rbは、軌道上における模型車両Jの位置を検出するものであるから、位置検出センサRa、Rbによって検出される模型車両Jの存在位置を時間軸に沿って取得すると、模型車両Jの走行方向を把握することができる。
したがって、模型車両Jの走行方向を走行制御手段(コントローラ)40から取得する方法に変えて、位置検出センサRa、Rbによる検出信号から模型車両Jの走行方向を取得することで、順方向N又は逆方向Mを判断することが可能になる。この判断結果に基づいて、逆方向Mに進行している場合に踏切に近接して配置されている位置検出センサRa、Rbを、踏切接近センサ若しくは踏切通過センサに代替させることで、走行制御手段40から走行方向を取得する場合と同様の制御を行うことが可能になる。
装置1は、踏切の動作に必要なパラメータを設定する設定手段として入力手段7および設定画面を表示する表示手段8を有している。設定手段によって設定された情報はメモリ5に保存される。
図6は表示手段8に表した遮断機制御設定を行うための画面の一例を表している。この画面では、個々の遮断棒30の動作タイミングである遮断開始時間タイミング(遮断機遮断開始)を設定することができる。
この開始タイミングの起因となるものが順方向で進行する車両については踏切接近センサによる車両の検知であり、逆方向で進行する車両については、踏切接近センサの代替センサとして使用される位置検出センサである。この設定画面で入力したパラメータは、踏切を構成する各手段の制御に使用される。
また、図に示した画面では「通過完了判定時間」を設定することができるようになっており、個々の遮断棒30の遮断解除(遮断機上昇)のタイミングが設定される。順方向で進行する模型車両については踏切通過センサの検出タイミング(HighからLowに切り替わったタイミング)を基準として設定されるものである。また、逆方向で進行する車両については、踏切通過センサの代替センサとして使用される位置検出センサを使用した通過終了判断を基準として設定されるものである。
また、警報音や警報灯の制御に関する詳細な設定は図7に示した設定画面によって行うことができるようになっている。また、図8は遮断棒の回動動作についてのパラメータを設定する画面であり、図8はその他のパラメータを設定する画面である。図9に示した設定画面では「検知判定受光時間」が設定できるようになっている。これは、車両を検出すべき状況であるにも関わらず車両の形状によって信号レベルが瞬間的に落ちた場合や、車両間の隙間などによって生じる信号レベルの変動を無視する時間を設定するものである。
以上説明したように、本発明に係る模型列車用自動踏切制御装置は、順方向での走行を前提として構成された鉄道模型システムにおいて、模型車両を逆方向に走行させた場合であっても適切なタイミングで踏切の遮断機や警報装置を駆動できるという特徴を有している。
以上、本発明に係る実施の形態を説明したが、これは一例として示したものであって、発明の技術的範囲の限定を意図したものではない。また、例示した各例および技術的要素は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲において適宜組み合わせ、省略、置き換え、変更、追加を伴って使用することができるものであり、これらについても本明細書に記載されているものであり本発明の技術的範囲に属するものである。
本発明は、模型列車を走行させる軌道に適用する模型列車用自動踏切制御装置に利用可能である。
1 模型列車用自動踏切制御装置(装置)
2 CTC集中制御システム
3 踏切制御装置
4 CPU
5 メモリ
6 警報音記録媒体
7 入力手段
8 表示手段
9 方向選択手段
10 車両検知信号入力部
11 警報灯制御部
12 方向指示灯制御部
13 動作反応灯制御部
14 モータ回転制御部
20 動作開始判断(手段)
21 車両検知判断(手段)
22 車両接近・通過判断(手段)
23 警報灯点灯制御(手段)
24 方向指示灯点灯制御(手段)
25 動作反応灯点灯制御(手段)
26 警報音再生停止音量制御(手段)
27 遮断機回転制御(手段)
28 動作終了判断(手段)
29 車両進行判断(手段)
30 遮断棒
31 回転部材
32 駆動軸
33 ギアボックス
34 駆動モータ
35 ストッパー部材
36 台座
37 装着孔
40 走行制御手段(コントローラ)
41 給電手段
B(B1~B4) 遮断機
C(C1~C4) 警報機
D(D1、D2) 動作反応灯点灯
G 踏切領域
Gin 入り口
Gout 出口
H(H1~H4) 方向表示器
J 模型車両J
K 道路
L(L1、L2) 軌道
M 逆方向
N 順方向
Ra(Ra1、Ra2・・・Ra(n)) 位置検出センサ
Rb(Rb1、Rb2・・・Rb(n)) 位置検出センサ
S1、S3 踏切接近センサ
S2、S4 踏切通過センサ
SP スピーカ

Claims (2)

  1. 鉄道の模型車両を走行させる軌道と、
    前記軌道中に設けた踏切に配置される一対の警報機および遮断機と、
    順方向で走行する前記模型車両の前記踏切に対する接近を検出する前記踏切の入口から距離を隔てた手前側に配置した踏切接近センサおよび前記模型車両の前記踏切の通過を検出する前記踏切の出口直近に配置した踏切通過センサと、
    前記模型車両の位置を検出する前記軌道上に沿って配置された複数の位置検出センサと
    前記模型車両の走行を制御する走行制御手段と、
    前記各センサが検出した信号若しくは当該信号を処理した検出情報に基づいて生成された制御情報によって前記警報機および遮断機に駆動信号を送信する踏切制御手段を有し、
    前記踏切制御手段は、前記走行制御手段から前記模型車両の進行方向を取得するとともに、
    前記模型車両の進行方向が順方向で走行する場合には、前記踏切接近センサおよび踏切通過センサの検出情報に基づいて前記警報機および遮断機を駆動し、
    前記模型車両の進行方向が逆方向で走行する場合には、前記踏切に進入側の軌道に配置されている位置検出センサの検出情報に基づいて接近を判断するとともに、前記踏切に対する反進入側の軌道に配置されている位置検出センサの検出情報に基づいて通過を判断することにより、前記警報機および遮断機を駆動するよう構成したことを特徴とする模型列車用自動踏切制御装置。
  2. 鉄道の模型車両を走行させる軌道と、
    前記軌道中に設けた踏切に配置される一対の警報機および遮断機と、
    順方向で走行する前記模型車両の前記踏切に対する接近を検出する前記踏切の入口から距離を隔てた手前側に配置した踏切接近センサおよび前記模型車両の前記踏切の通過を検出する前記踏切の出口直近に配置した踏切通過センサと、
    前記模型車両の位置を検出する前記軌道上に沿って配置された複数の位置検出センサと
    前記模型車両の走行を制御する走行制御手段と、
    前記各センサが検出した信号若しくは当該信号を処理した検出情報に基づいて生成された制御情報によって前記警報機および遮断機に駆動信号を送信する踏切制御手段を有し、
    前記踏切制御手段は、前記複数の位置検出センサによって取得された検出情報に基づいて前記模型車両の進行方向を取得するとともに、
    前記模型車両の進行方向が順方向で走行する場合には、前記踏切接近センサおよび踏切通過センサの検出情報に基づいて前記警報機および遮断機を駆動し、
    前記模型車両の進行方向が逆方向で走行する場合には、前記踏切に進入側の軌道に配置されている位置検出センサの検出情報に基づいて接近を判断するとともに、前記踏切に対する反進入側の軌道に配置されている位置検出センサの検出情報に基づいて通過を判断することにより、前記警報機および遮断機を駆動するよう構成したことを特徴とする模型列車用自動踏切制御装置。
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