JP3971828B2

JP3971828B2 - 回線障害対策装置

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Publication number: JP3971828B2
Application number: JP29115697A
Authority: JP
Inventors: 幸軌若杉; 松夫冨田; 喜久男森山; 秀夫渡辺; 公一河辺
Original assignee: Meidensha Corp; Hokkaido Railway Co
Current assignee: Meidensha Corp; Hokkaido Railway Co
Priority date: 1997-10-23
Filing date: 1997-10-23
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2017-10-23
Also published as: JPH11127176A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、遠方監視制御装置における回線障害対策装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の監視制御対象設備を、順次遠方監視制御装置に設置して無人化する場合、技術の進展により遠方監視制御装置も進歩してくる。その結果、複数種類の遠方監視制御装置が混在することになる。
【０００３】
遠方監視制御装置が複数混在するケースを掲げると次の５つがある。
ケース１；遠方監視制御装置の種類が複数であっても、操作員から見れば“監視操作方式”は同じケースの場合。“監視操作方式”が同じであるから、この場合には問題はない。なお、近年コンピュータ技術の進歩により、“操作員の負担を軽くする自動化”が普及して来た。このことは、“操作員から見れば”を“コンピュータのソフト処理から見れば”と読み替えることに相当してくる。すなわち、“ソフト処理から見ても同じであるかどうか”も重要となる。
【０００４】
ケース２；上記の“監視操作方式”は異なるが、操作員（ソフト処理）が判断可能なケースの場合。しかし操作員（ソフト処理）に負担がかかる。更に操作員の判断ミス（ソフト処理ミス）の危険が潜在する。
【０００５】
ケース３；上記操作員（ソフト処理）の対応は不可能のため、“旧遠方監視制御装置”は廃棄し、“新遠方監視制御装置”に置換する。この場合、“旧遠方監視制御装置”が未だ使用できるのに、廃棄しなければならない問題が有る。
【０００６】
ケース４；“旧遠方監視制御装置”の廃棄も不可能なため、新と旧の遠方監視制御装置を図１２に示すように、新制御卓１、新親局２、新子局３、旧親局４および旧子局５のように２段接続する手段が取られる。この場合、次のような３つの問題がある。
【０００７】
（１）；新子局３と旧親局４間の結合（図中符号Ｃで示す）が成立するかどうか。
【０００８】
（２）；親側のスペースが増加（図１２では親側のブロック数が４つ）する。
【０００９】
（３）；連絡所要時間が増加する（旧方式の連絡所要時間＋新方式の連絡所要時間であるから）。
【００１０】
ケース５；上記図１２のような２段接続の適用も不可能の場合には、図１３に示すような新旧親局６を新設しなければならない。すなわち、制御卓側には新方式を、子局側には旧方式で対応するための新旧親局が必要になる。この新旧親局が必要になる判定条件のフローチャートを図１４に示す。
【００１１】
図１４において、まず、遠方監視制御装置が複数混在する場合、監視操作方式が同じであるかを判断（Ｓ１）し、「Ｙ」なら次にソフト方式が同じであるかを判断する（Ｓ２）。ステップＳ２の判断で、「Ｙ」なら新旧遠方監視制御装置併用運用が可能であるから前記ケース１の場合を適用する。前記ステップＳ１、Ｓ２で「Ｎ」なら、監視操作判断ミスの危険性があるかどうかを判断（Ｓ３）し、「Ｎ」ならケース２の場合を適用し、「Ｙ」なら旧方式の遠方監視制御装置を廃棄可能であるかを判断（Ｓ４）する。
【００１２】
ステップＳ４で「Ｙ」ならケース３で示したように旧方式の遠方監視制御装置を廃棄し、「Ｎ」なら新と旧の遠方監視制御装置の結合が可能であるかを判断（Ｓ５）し、「Ｎ」ならケース５の場合を適用する。ステップＳ５で「Ｙ」なら新旧遠方監視制御装置２組設置可能スペースがあるかどうかを判断（Ｓ６）し、スペースがないときにはケース５の場合を適用する。ステップＳ６で「Ｙ」なら連絡時間延長の運用が可能かどうかを判断（Ｓ７）し、「Ｙ」ならケース４の場合を適用し、「Ｎ」ならケース５の場合を適用する。
【００１３】
上記フローチャートはケース１〜５の適用選択において、特にケース５の必要となる判定条件を示したものであるが、通常は、標準品の組み合わせで構成可能なケース１〜４が実用的である。しかし、ケース１が不可能で、ケース２も危険で採用不可能であれば、ケース３かケース４となる。そして、ケース３も適用不可能な場合はケース４となる。従来は、ケース４が一般的であったけれども、図１２に示すＣ部の結合が不可能な場合、すなわち子局の状態を転送できない方式のときには、（旧遠方監視制御装置の方式によっては存在する）ケース４が適用不可能な場合がある。このため、ケース５の場合が適用されることになる。
【００１４】
ここで、ケース５の場合における新旧親局を新設するための条件を列挙する。
（１）見かけを（操作員及びソフト処理）新方式にする。すなわち、子局が旧遠方監視制御装置であっても操作員（ソフト処理）からは新遠方監視制御装置に見えることにする。この条件は、操作員からは絶対条件であるが、ソフト処理からは絶対条件ではなく、単純に変換容易であれば良い。（基本条件）
（２）親側の省スペース化。旧親局から新旧親局切り替え時、一時的に双方共存するため。
（３）検証期間の短縮。旧親局から新旧親局切り替え時の検証期間を極力短縮すること。
（４）供給事情の変化対応。旧親局から新旧親局切り替え時の年月においての供給事情の変化に対応できること（例えば、旧方式に使用した部品が供給停止になっている場合があるから）。
（５）増設、改造時の影響範囲を拡大しないこと（例えば、１子局の増設改造時、他子局の運用に支障を与えないこと）。
（６）新旧適用時もフェールセーフ機能を確保することである。これは、新方式適用部、新旧変換適用部、旧方式適用部の３カ所の適用指定にミスがあっても、重大障害に至らないようにするためである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、実施上の問題例と対策として、例えば、旧遠方監視制御装置がＢ−Ｗ型遠方監視制御装置（（株）日本鉄道電気技術協会発行の“遠方監視制御装置”冨中昭三著）で、かつ新遠方監視制御装置がトークン型遠方監視制御装置（特願昭６２−３６９１号）で新旧親局を構成した場合には、以下のような問題がある。
【００１６】
（１）見かけをＢ−Ｗ→トークンを実施する場合の問題点
ａ．ポジション体系の相違点問題
Ｂ−Ｗは物理（ハードウエア）対応、トークンは用途（ソフトウエア）対応と異なっていること、
ｂ．連絡順位の相違点問題
Ｂ−Ｗは優先制御連絡＞表示連絡＞普通制御連絡であるが、先発優先もからみ正確ではない。トークンは発言許可信号であるトークン信号の巡回により正確である。不正確な連絡順位を正確にしなければならない。
【００１７】
（２）親側の省スペース化
この点においては、マイクロコンピュータの進歩により、新旧親局の機能の小型化を実現できる。
【００１８】
（３）連絡回線の負担増加（検証期間の短縮にともなう）
旧→新切替期間の短縮には、旧と新の整合性の検証が必要、そのためには、旧方式を新方式でモニタしたい。ところが、このようにすると、連絡回線に、旧親局と新親局が一時的に共存し、伝送負担が増加する。
【００１９】
（４）供給事情の変化対応
ａ．ＦＳ電信方式の供給停止
この場合、時分割多重伝送（ＴＤＭ）方式で対応することになるが、伝送遅れが増大する。
【００２０】
ｂ．高感度水銀リレーの供給停止
この対策には、フォトモスリレーで対応することになるが、その場合“フォトモスリレーの適用方式”の問題と、“伝送遅れ増加”の問題がある。
【００２１】
ｃ．伝送遅れの増加の影響
符号割れとなって連絡不能になること、優先順位の確保が困難になることおよび連絡時間の増加になることなどがある。
【００２２】
上記のような問題があるため、新旧親局を構成するには、これら問題点を解決しなければならない。特にフォトモスリレーの適用方式において、新旧親局と旧子局間の回線構成上の問題がある。
【００２３】
遠方監視制御装置における回線構成の代表的な構成には、スター形（放射状；子局毎に親局間の回線を設置する）、バス形（母線形；一組の回線を複数の子局と親局で共用する）及びループ形（環状形；一組の回線を１局毎に受信信号を再生中継して、複数の子局と親局とで共用する）の３方式がある。前述した旧遠方監視制御装置ではバス形が使用され、新遠方監視制御装置ではループ形が使用されていたため、新旧親局と子局間で使用される回線構成はバス形となる。
【００２４】
バス形回線構成は図１５に示すように構成されているため、回線信号には次のような特徴がある。すなわち、遠方からの着信信号電圧は図１６に示すように子局１と親局間、親局と子局２間や各子局間の回線抵抗ｒにより、低下する。これは、伝送距離が長いほど（長距離程）着信信号電圧は一段と低下する。また、途中局への受信部抵抗Ｒへの分流によっても着信信号電圧は低下する。従って、接続局数が多いほど、分流が多くなり着信信号電圧は低下する。受信部抵抗Ｒの抵抗値は大きいほど分流は少なくて済むが、自身への着信電流も少なくなってしまう。
【００２５】
さらに、バス形回線構成では、回線部と接続局の送受信部における「インダクタンス（Ｌ）、静電容量（Ｃ）、直列抵抗（Ｒ）、コンダクタンス（漏洩抵抗の逆数；Ｇ）により波形の歪みが図１７に示すように発生する。波形歪みが残留している時間は、次の信号に影響を与えるため、伝送速度を低下させる。
【００２６】
波形の歪みは次のａ〜ｃの特徴がある。ａ；回線の距離が長いほど歪みは大となる（静電容量の増加で）。ｂ；パルス幅が短いほどそれは大となる（伝送速度が早いほど率として歪みは大となる）。ｃ；運用条件としては、距離は長いほど良く、伝送速度も早いほど良い。（ａ，ｂと逆）；運用条件と矛盾する。
【００２７】
次にバス形回線構成における回線信号の検出について述べる。回線信号の特徴から検出部の責務は図１８に示すように近接局からの信号と遠方局からの信号レベルから次のようになる。
【００２８】
責務１；信号有りの検出レベルは低いほど良い（着信信号低下用）、
責務２；信号消滅の検出レベルは高いほど良い（波形歪み用）、
当然信号有りの検出レベル＞信号消滅の検出レベルであるから、責務１と責務２は矛盾することになる。このため、次のようなバス方式の運用制約が生じる。
制約１；長距離になるほど伝送速度は遅くなる。
制約２；接続局数が多いほど伝送距離は短くなる。
【００２９】
ここで検出方式について述べるに、まず、説明の便宜上通常の検出方式から述べる。通常の検出方式は、論理状態「１」、「０」を電圧の「有り」、「無し」に対応させ、一組の巻線を有する電磁石の吸引力で接点を開閉し、「開」、「閉」も「１」、「０」に対応させていた。しかし、通常の検出方法では、以下の理由で、バス回線構成の回線信号検出には適用できない。
【００３０】
これは、信号有りの検出（電磁石を吸引させる）電流レベルに対し、信号消滅の検出（電磁石の吸引を解除）電流レベルは大幅に低下するため（通常１／１０程度）、前記責務２を達成できないからである。
【００３１】
この責務２を達成するために図１９に示すような検出方式を用いる。図１９はリレーの鉄心ＲＹＩに第１、第２巻き線Ｗ１、Ｗ２を設け、第１巻き線Ｗ１をバス回線ＢＵＳに接続し、第２巻き線Ｗ２には逆方向の一定電流（以下バイアス電流と称す）を流したものである。
【００３２】
例えば、信号有り検出電流；１ｍＡ
信号消滅検出電流；０.１ｍＡ
バイアス電流；２ｍＡ
とすれば、逆方向の第２巻き線の電流分を打ち消した後の分が、総合電流となるため、第１巻き線Ｗ１の信号有り検出電流＝３ｍＡ（１ｍＡ（信号有り検出電流）＋２ｍＡ（バイアス電流））
また、信号消滅検出電流＝２．１ｍＡ（０．１ｍＡ（信号消滅検出電流）＋２ｍＡ（バイアス電流））
よって信号消滅検出電流／信号有り検出電流＝２．１／３≒２／３≫１／１０になり、これにより責務２は１／１０から２／３と改善されることが判明する。しかし、責務１は１ｍＡから２．１ｍＡと増加することになる。
【００３３】
このことから、バイアス電流を低めれば、責務１は向上し、責務２は低下し、バイアス電流を高めれば、責務１は低下し、責務２は向上する。このため、上記検出方式で使用されるリレーは責務１を達成するため、電磁石関係に工夫を凝らした高感度方式であった。
【００３４】
上記検出方式で使用されるリレーは電磁石方式のために次のような速度と耐久性の限界がある。速度限界は電磁石動作時間制約から高速化には対応できないし、耐久性の限界は可動部分から消耗があり、高速化から派生する高頻度に対応できない。
【００３５】
以上のことから伝送距離は１００ｋｍ以下、接続局数は６局以下（子局５局＋親局または中継局）で、かつパルス幅（伝送速度対応）は７０ｍＳ以上と低速度のために、高速需要には別方式が採用されるようになり、上述した高感度電磁石方式のリレー部品の供給が停止されてしまった。この電磁石方式に変わるものに半導体フォトモスリレーがある。これを回線信号検出用に適用する場合、通常は図２０になる。図２０において、ＰＭＲが半導体フォトモスリレーで、このフォトモスリレーＰＭＲは電流制限用の抵抗Ｒと直列接続されて直送回線Ｌ１１，Ｌ１２に接続される。
【００３６】
このフォトモスリレーＰＭＲを使用した方式では、電磁石方式より感度が良いので、上記した責務１は十分満足している。しかし、責務２は次のような理由で達成できない。すなわち、前記電磁石方式とは異なり、半導体フォトモスリレーＰＭＲ方式は、信号有り検出電流レベルと信号消滅検出レベルの差が少ない点は優れているが、部品のばらつき、温度変動により、上記検出レベルが変動してしまう点が電磁石方式より劣る。これにより、実用上、上記変動の上限が信号有り検出電流レベルとなり、上記変動の下限が信号消滅検出電流レベルとなる。すると、上記変動が大きいため、“信号消滅検出電流レベル／信号有り検出電流レベル”≒１／１０となって、先に述べたバイアス無しの電磁石方式と同等となり、責務２を達成できない。
【００３７】
なお、上述において、部品のばらつき対策のみであれば、図２１に示すように電流制限抵抗を可変抵抗ＶＲに代えることにより、部品のばらつきを抵抗値の変化で補償することができる。しかし、この場合でも、温度変動は補償することができないとともに、波形歪みの影響を少なくするべく、検出電圧レベルを高めようと電流制限抵抗値を大にすると、回線の静電容量に蓄えられた電気の放電時定数が大となり、波形歪みを増加させてしまう恐れが有る。
【００３８】
次にバス形方式における回線障害対策について述べる。図１５は１００ｋｍ以下に適用される、バス形方式の回線構成の基本形である。図２２は１００ｋｍをを超過する場合に適用される構成図である。すなわち、１００ｋｍ超過分に搬送回線を挿入する。搬送回線には搬送端局ＣＴ１、ＣＴ２が両端につき、それと中継部ＣＲを親局と直送回線間に設ける。
【００３９】
回線障害対策は、図１５における直送回線部の障害と、図２２における直送回線部と搬送回線部の障害（両側の搬送端局ＣＴ１，ＣＴ２と中継部ＣＲを含む）、を対象とする。図２３は、図１５の直送回線部が短距離（２組の直送回線Ｌ３，Ｌ４の合計距離が１００ｋｍ以下）の場合の、回線障害対策用である。すなわち、直送回線Ｌ４がバックアップ回線になっている。
【００４０】
直送回線Ｌ３，Ｌ４の親局側には近端切替部ＳＷが設けられる。通常、近端切替部ＳＷは、直送回線Ｌ３（図示下段側）で運用されるように切り替えられている。このような運用形態のとき直送回線Ｌ３の親局と子局１間で断線障害が発生したとき、一時的に全子局の監視制御が不能になる。しかし、近端切替部ＳＷを直送回線Ｌ４（図示上段側）に切り替えることにより、全子局の監視制御機能が回復可能となる。
【００４１】
次に子局１と子局２間の断線障害が発生したとき、一時的には子局２以降の監視制御が不能になる。しかし、近端切替部ＳＷを直送回線Ｌ４に切り替えることにより、子局２以降の監視制御機能の回復が可能となる。このとき、子局１は監視制御機能は不可能になる。子局２以降の断線障害も同様に行われる。
【００４２】
子局５と直送回線Ｌ４との断線障害の発生の場合には、全子局の監視制御機能は可能である。しかし、直送回線Ｌ３，Ｌ４のいずれかで短絡障害が発生した場合には近端切替部ＳＷの切り替えを行っても全子局の監視制御は不能のままである。しかし、短絡障害の発生頻度は、断線障害発生頻度に比較して遥かにすくない。
【００４３】
図２４は図２２の搬送回線付き回線の場合の、回線障害対策用である。搬送回線２組方式の構成となり、全子局は直送回線Ｌで接続され、親局と子局１間には搬送回線ＣＬ１が設けられるとともに、親局と子局５間には近端切替部ＳＷ１を介して搬送回線ＣＬ２が設けられたものである。搬送回線ＣＬ１は搬送端局ＣＴ１，ＣＴ２及び中継部ＣＲ１で構成され、搬送回線ＣＬ２は搬送端局ＣＴ３，ＣＴ４及び中継部ＣＲ２で構成される。この搬送回線２組形では、中継部ＣＲ１，ＣＲ２の２組が直送回線に接続され、子局数５ケの場合１ケ分超過する。よって中継部を、１組のみを直送回線に接続するための、遠端切替部ＳＷ２が必要になる。従って、近端切替と遠端切替の双方で、搬送回線ＣＬ１，ＣＬ２の選択を行う。なお、障害部位別の監視制御の可能／不可能は上記図２３の場合と同様である。
【００４４】
図２５は、図１５の直送回線にバックアップ回線を接続すると１００ｋｍを超過する場合の、回線障害対策用である。直送回線１組と搬送回線１組形に構成したもので、この構成の場合にも遠端切替部ＳＷ２が必要になる。なお障害部位別の監視制御の可能／不可能は上記図２３の場合と同様である。
【００４５】
上記のように遠端切替部が必要な場合には別の通信回線で切替指令を伝達しなければならない問題がある。
【００４６】
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、遠端切替を不要にして回線構成の単純化を図った回線障害対策装置を提供することを課題とする。
【００４７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を達成するために、第１発明は、複数の子局からなる監視制御対象設備を親局からの回線信号により監視制御するようにした遠方監視制御装置において、
子局が接続される直送回線と、この直送回線の親局近端側および遠端側それぞれ接続される第１、第２の搬送回線と、この第１、第２の搬送回線の両端に設けられる搬送端局と、これら搬送端局のうち直送回線と搬送端局とを結ぶ電路に介挿される中継装置と、前記搬送端局のうち親局側に近い搬送端局間に設けられ、回線障害時に第１、第２の搬送回線のうちどちらかの回線を選択切替する近端切替部とから構成され、
前記中継装置は、搬送端局と直送回線との信号の授受を行う一対の送信部および受信部と、搬送端局からの信号を受信する受信部からの出力信号を直送回線に送信する送信部との電路間に設けられたゲート回路と、前記搬送端局からの信号を受信する受信部からの出力信号が入力され、この出力信号の状態から回線障害が生じたことを検出して、前記ゲート回路のゲートを閉じる出力を送出する回線障害検出部とからなるように構成したことを特徴とするものである。
【００５１】
第２発明は、前記第１の搬送回線とこの回線の搬送端局および中継装置を直送回線に代えたものである。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の第１形態を示すフォトモスリレーによる回線信号検出回路図で、ＰＭＲは図示極性のアノード側を直送回線Ｌ１１に接続した半導体フォトモスリレーで、このフォトモスリレーＰＭＲの図示極性のカソード側と直送回線Ｌ１２間にはリレー感度調整部となる直列接続したツェナーダイオードＺＤ群と電流制限用の抵抗Ｒの直列回路を接続する。図中、Ｖ_Lは直送回線受信電圧、Ｖ_Z0はフォトモス順電圧、Ｖ_ZXは合計ツェナー電圧、Ｖ_Rは抵抗Ｒ間の電圧、Ｉ_Lは直送回線受信電流である。
【００５３】
ツェナーダイオードＺＤの特性としては次のようなことが知られている。
ツェナーダイオード特有のツェナー電圧以下の電圧には抵抗値≒∞、
ツェナーダイオード特有のツェナー電圧以上の電圧には抵抗値≒０
上記のようにフォトモスリレーＰＭＲとツェナーダイオードＺＤ群を用いると、電磁石方式による２巻き線バイアス方式と等価な方式が実現できる。ここで、次のような特性例を基にした総合特性を取って見る。
【００５４】
特性例がフォトモスリレーＰＭＲの信号有り検出電流値（信号有り検出レベル変動の上限値）＝０．５ｍＡ、フォトモスリレーＰＭＲの信号消滅検出電流値（信号有り検出レベル変動の下限値）＝０．１ｍＡ、最小着信電圧＝３０Ｖ、最大着信電圧＝１２０Ｖ、電流制限抵抗値＝１６ｋΩ、１ケのツェナー電圧＝５Ｖ、静電容量放電時定数＝１０ｍＳであるとき、総合特性は次のようになる。
【００５５】
まず、ツェナーダイオードＺＤが有る場合
ａ；最小着信電圧３０Ｖより、合計ツェナー電圧をそれより低い１５Ｖとする。
ｂ；合計ツェナー電圧１５Ｖ用にツェナーダイオード（以下ＺＤと称す）を３ケ分とするために、３ケのＺＤを残し他のＺＤは短絡する。（ツェナー電圧５Ｖ×３）
ｃ；フォトモスリレーと電流制限抵抗に印加される最低電圧は、前述のＺＤの特性から、ＺＤの抵抗値を∞→０とする限界電圧１５Ｖ（３ケ分の合計ツェナー電圧値）を、感度調整部で費やすので、３０Ｖ（最小着信電圧）−１５Ｖ（合計ツェナー電圧）＝１５Ｖとなる。
【００５６】
ｄ；最小着信電圧によるフォトモスリレーの電流値は、フォトモスリレー順電圧Ｖ_Z0として、１５Ｖ／１６ｋΩ≒０．９４ｍＡとなり、信号有り検出電流上限値の０．５ｍＡより大きくなる。すなわち、最小着信電圧でも信号有りと検出できる。
【００５７】
ｅ；信号消滅検出電圧＝１５Ｖとなる。ツェナー特性より、合計ツェナー電圧１５Ｖ以下の場合ＺＤの抵抗値≒∞となり、フォトモスリレーへの電流≒０となるため。
【００５８】
ｆ；最大着信電圧／信号消滅検出電圧＝１２０Ｖ／１５Ｖ＝８
ｇ；最大着信電圧時の信号の等価残留時間＝１０ｍＳ（静電容量放電時定数）×ｌｎ（自然対数）８≒２０ｍＳ。
【００５９】
次にＺＤが有る場合と比較するためにＺＤがない場合、すなわち前述の図２０、の総合特性を見てみる。
【００６０】
ａ；最小着信電圧は３０Ｖであるが、合計ツェナー電圧は０Ｖである。
ｂ；合計ツェナー電圧０Ｖ用にＺＤが０ケ分となる。（ツェナー電圧５Ｖ×０）
ｃ；フォトモスリレーと電流制限抵抗に印加される最低電圧は合計ツェナー電圧＝０Ｖなので、３０Ｖ−０Ｖ＝３０Ｖとなる。
【００６１】
ｄ；最小着信電圧によるフォトモスリレーの電流値は、３０Ｖ／１６ｋΩ≒１．９ｍＡとなり、信号有り検出電流上限値の０．５ｍＡより大きいので、やはり最小着信電圧でも信号有りと検出できる。
【００６２】
ｅ；信号消滅検出電圧＝１６ｋΩ×０．１ｍＡ＝１．６Ｖ
ｆ；最大着信電圧／信号消滅検出電圧＝１２０Ｖ／１．６Ｖ＝７５
ｇ；最大着信電圧時の信号の等価残留時間＝１０ｍＳ（静電容量放電時定数）×ｌｎ（自然対数）７５≒４３ｍＳ。
【００６３】
以上より、ＺＤの効果をまとめると、ＺＤが無い場合よりもＺＤを付けた方が、ノイズに強くなる。これは信号消滅検出電圧値以下のノイズには応答しないので、１．６Ｖ→１５Ｖとなるから約１０倍すなわちＳ／Ｎ比の改善効果が２０ｄＢとなる。
【００６４】
波形歪みの影響が改善される。最大信号の等価残留時間が短縮されるため、４３ｍＳ→２０ｍＳとなる。すなわち次の信号を２３ｍＳ分（４３ｍＳ−２０ｍＳ＝２３ｍＳ）早く送信できる。
【００６５】
また、ＺＤの数を可変としたので、合計ツェナー電圧が容易に設定できるため、次のような効果もある。従来方式の適用状態より条件の良い場合、Ｓ／Ｎ比や波形歪みの影響を改善できる。例えば、伝送距離２０ｋｍ、接続局数４局で最小着信電圧が３０Ｖ→５０Ｖとなれば、合計ツェナー電圧を、さらに２０Ｖ高められる。このとき信号消滅検出電圧は１５Ｖ→３５Ｖに、最大着信電圧／信号消滅検出電圧は１２０Ｖ／３５Ｖ≒３．４に、最大信号の等価残留時間は１０ｍＳ×自然対数ｌｎ３．４≒１２ｍＳになる。
【００６６】
この結果、ＺＤ有りに対して、Ｓ／Ｎ比改善効果＝２０ｌｏｇ（３５Ｖ／１５Ｖ）ｄＢ≒７．２ｄＢ、波形歪み影響改善効果＝２０ｍｓ→１２ｍＳになる。
【００６７】
また、電磁石方式からフォトモスリレーに変更した効果は次のようになる。
より高感度となり、責務１が向上し（１ｍＡ→０．５ｍＡ）、動作回数制限がない。電磁石方式では機械的可動部分があり、動作回数上限値に寿命がある。
【００６８】
図２はこの発明の実施の第２形態を示すフォトモスリレーによる回線信号検出回路図で、第１形態と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。図２に示す第２形態は、電流制限抵抗Ｒを可変抵抗ＶＲに変更したもので、例えば、電流制限抵抗値を１６ｋΩから３２ｋΩにしたとすると、流入電流分が半減する。その結果、末端での最小着信電圧が高くなる。しかし、受信電流値も半減し、静電容量放電時定数も増加する。そのため波形歪みも増加する。
【００６９】
従って、受信電流値と静電容量放電時定数を許容できる条件であれば（伝送距離や接続局数において）、最小着信電圧が高くなるので、接続局数を増加でき、伝送距離を長くでき、しかもノイズにさらに強くなるなどの効果が得られる。
【００７０】
図３はこの発明の実施の第３形態を示すフォトモスリレーによる回線信号検出回路図で、第１形態と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。図３に示す第３形態は、第１形態で述べた感度調整部を構成するツェナーダイオードＺＤに代えて図示極性のように直列接続したダイオードＤに置き換えて構成したものである。
【００７１】
ダイオードの順方向特性としては次のようなことが知られている。
ダイオード特有の堰層電圧以下の電圧には抵抗値≒∞
ダイオード特有の堰層電圧以上の電圧には抵抗値≒０
すなわち、ダイオードの堰層電圧はＺＤのツェナー電圧に相当する。しかも、ツェナー電圧は数Ｖ〜十数Ｖであるのに対して堰層電圧は１Ｖ前後である。このため、第１、第２形態より低い電圧領域（１００Ｖ領域を数Ｖ領域）に適用できる利点がある。
【００７２】
図４はこの発明の実施の第４形態を示すフォトモスリレーによる回線信号検出回路図で、第１形態〜第３形態と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。図４に示す第４形態は、電流制限抵抗Ｒを可変抵抗ＶＲに変更したもので、その作用効果は第２形態と同等である。
【００７３】
図５はこの発明の実施の第５形態を示す回線障害対策装置における搬送回線２組方式の構成説明図で、図５において、ＭＡは親局、ＳＵ１〜ＳＵ５は子局１〜５で、子局１〜５ＳＵ１〜ＳＵ５は直送回線Ｌに接続される。親局ＭＡと子局１〜５ＳＵ１〜ＳＵ５間は搬送回線ＣＬ１，ＣＬ２で接続される。搬送回線ＣＬ１，ＣＬ２はそれぞれ、搬送端局ＣＴ１〜ＣＴ４および中継装置ＣＲＥ１，ＣＲＥ２から構成される。ＳＷは近端切替部で、この近端切替部ＳＷは親局ＭＡ側に設けられ、搬送回線ＣＬ１，ＣＬ２を選択切り替えるものである。
【００７４】
中継装置ＣＲＥ１，ＣＲＥ２にはフォトモスリレーによる第１形態から第４形態の回線信号検出装置を使用するとともに、中継装置ＣＲＥ１，ＣＲＥ２は図６に示すような搬送回線障害時不要送信を防止するブロック構成に形成する。すなわち、図６において、搬送端局ＣＴ２には受信部ＲＸ１と送信部ＴＸ１が接続され、受信部ＲＸ１の出力はゲート回路ＧＡに入力されるとともに、障害検出部ＤＥＴに入力される。障害検出部ＤＥＴの出力はゲート回路ＧＡの禁止入力に供給されるとともに、送信部ＴＸ１に入力される。ゲート回路ＧＡの出力は送信部ＴＸ２を介して直送回線Ｌに供給される。直送回線Ｌに接続された受信部ＲＸ２が、前述のフォトモスリレーによる回線信号検出部で、この受信部ＲＸ２の出力は送信部ＴＸ１に入力される。
【００７５】
上記のように構成された中継装置ＣＲＥ１，ＣＲＥ２の、直送回線受信部ＲＸ２に適用された、フォトモスリレーの感度が電磁石方式より高いため、受信部抵抗Ｒに相当する電流制限抵抗Ｒの抵抗値を従来の２倍にできる。これにより従来方式の適用条件の接続局数６局以下において、中継装置ＣＲＥは１／２局相当になる。その結果、中継装置ＣＲＥの受信回路は２組分常時接続しても良くなった。
【００７６】
すなわち、子局数が最大の５個所であっても受信側の遠端切替が不要になった。
図６に示すように構成すると、親局ＭＡから中継装置ＣＲＥ１方向の回線障害を常時監視し、障害を検出した場合、逆方向に（親局←中継装置）ルートで親局ＭＡに知らせる。親局ＭＡ←中継装置ＣＲＥ１方向の回線障害は親局ＭＡ側で監視しているので、搬送回線ＣＬ１を双方向とも中継装置ＣＲＥ１の受信部ＲＸ１，ＲＸ２と送信部ＴＸ１，ＴＸ２を含めて常時監視可能となる。
【００７７】
また、中継装置ＣＲＥ１，ＣＲＥ２では、近端切替で搬送回線ＣＬ１側（図示下段側）に切り替えて、搬送回線ＣＬ２側（図示上段側）へ親局ＭＡからの送信信号を送らないようにしても、上段側の搬送回線ＣＬ２の障害で親局送信信号相当の不要信号を発生することがある。これを防止するには（遠端切替を行わずに）、図６に示すように障害検出部ＤＥＴで搬送回線の障害を検出した場合は、ゲート回路ＧＡの出力を禁止して、送信部ＴＸ２から直送回線Ｌへの不要信号の送信を防止する。この結果、送信側も遠端切替が不要になる。
【００７８】
上述のように、受信側も送信側も遠端切替が不要であれば、当然図５に示す第５形態のように遠端切替部は不要になる。
【００７９】
図７はこの発明の実施の第６形態を示す回線障害対策装置における直送回線１組と搬送回線１組方式の構成説明図で、この図７の第６形態においても、第５形態と同様に遠端切替部を不要とすることができる。
【００８０】
ここで、第５形態と第６形態における近端切替の実施方式を、従来方式と比較して述べる。従来方式は遠端切替も必要なので、図８に示すように近端切替部には回線切替用の制御卓と近端切替用の実行部を、また、親局に監視制御用の制御卓と監視制御用の論理部をそれぞれ必要とした。一方、図９に示す方式では、近端切替部の制御卓を省いて親局の制御卓と共用したものであるが、制御卓と実行部間の連絡ルートが必要になる。
【００８１】
しかし、この発明の実施の第５形態および第６形態のように遠端切替部を省くと、回線切替制御部と親局との構成が図１０に示すように、近端切替部の実行部と親局の論理部とを接続することになるため、以下に述べるような特徴が得られるようになる。
【００８２】
ａ；回線切替用の制御卓が不要になること、
ｂ；制御卓と実行部間の連絡ルートが不要になること、
ｃ；論理部と実行部間の連絡ルートが追加になるが、実行部は論理部と近接しているので、負担にならない（双方回線に結合しているため）。
【００８３】
制御卓と論理部間の回線切替連絡方法、特に上記ｂ項を可能にするための連絡方法を次に示す。
【００８４】
ａ；ポジション番号の１ケを回線切替用に充当した。
回線切替指令を回線切替用ポジションの制御連絡に、
回線切替表示を回線切替用ポジションの表示連絡にそれぞれ充当した。すなわち、図５の場合では、回線切替用ポジションの入り状態を搬送回線ＣＬ１、切り状態を搬送回線ＣＬ２に対応させた。
【００８５】
ｂ；論理部では、
制御連絡では「回線切替用ポジション番号」を検出して、子局へは連絡せず、実行部用出力を送出する。実行部からの近端切替状態を監視し、変化があればその状態を「回線切替用ポジション番号」の表示連絡とする。なお、変化がなくとも、当ポジション番号の制御連絡を受けた場合は、当ポジション番号の表示連絡を行う。
【００８６】
旧親局方式から新旧親局方式に切り替える場合、切替時の検証期間の短縮を図りたい。このためには、検証対象として重要な事項として、旧親局方式における各監視制御対象の認識と、新旧親局方式における各監視制御対象の認識とが一致していることである。これには、旧親局方式における連絡信号を新旧親局方式でモニタし、旧親局方式で連絡した対象機器と、新旧親局方式でモニタして認識した対象機器が、一致していることを検証すれば良い。すなわち、モニタが容易に行えることが重要である。
【００８７】
図１１は直送回線１組の場合のモニタ時の回線構成説明図で、ＢＭＡは旧親局、ＮＭＡは新旧親局、ＳＵ１〜ＳＵ５は子局１〜５、Ｌは直送回線である。このように構成された回線構成におけるモニタ時の問題点は、２組の親局の送信信号が同時に送出しないことと、受信局が１局分増加することである。この対策として、前者は２組の親局の送信信号の同時発生防止法により防止し、後者は流入電流分が半減することから、１／２局分の増加に減少することにより対処する。なお、通常は、余裕があるので、１／２局分程度の増加には適用できる場合が多い。
【００８８】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、回線障害対策においては、回線構成の単純化を図ることができるとともに、検証期間の短縮化も図ることが可能となり、しかも遠端切替部を省いて回線切替制御部などの簡素化を図ることができるなどの利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の第１形態を示すフォトモスリレーによる回線信号検出回路図。
【図２】発明の実施の第２形態を示すフォトモスリレーによる回線信号検出回路図。
【図３】発明の実施の第３形態を示すフォトモスリレーによる回線信号検出回路図。
【図４】発明の実施の第４形態を示すフォトモスリレーによる回線信号検出回路図。
【図５】発明の実施の第５形態を示す回線障害対策装置における搬送回線２組方式の構成説明図。
【図６】中継装置の詳細を示すブロック構成図。
【図７】発明の実施の第６形態を示す回線障害対策装置における直送回線１組と搬送回線１組方式の構成説明図。
【図８】従来方式の回線切替制御部と親局との構成説明図。
【図９】制御卓を共用した従来方式の回線切替制御部と親局との構成説明図。
【図１０】この発明の実施の形態による回線切替制御部と親局との構成説明図。
【図１１】直送回線１組の場合のモニタ時の回線構成説明図。
【図１２】新旧遠方監視監視制御装置の２段接続構成図。
【図１３】新旧親局設置構成図。
【図１４】新旧親局が必要になる判定条件のフローチャート。
【図１５】バス形回線構成図。
【図１６】着信信号低下状態説明図。
【図１７】波形歪み状態説明図。
【図１８】検出部責務説明図。
【図１９】従来のリレー検出方式を述べる構成図。
【図２０】従来のフォトモスリレーによる回線信号検出回路図。
【図２１】従来のフォトモスリレーによる回線信号検出回路図。
【図２２】従来の搬送回線１組方式における構成説明図。
【図２３】従来の直送回線２組方式における構成説明図。
【図２４】従来の搬送回線２組方式における構成説明図。
【図２５】従来の直送回線２組と搬送回線１組方式における構成説明図。
【符号の説明】
ＰＭＲ…半導体フォトモスリレー
ＺＤ…ツェナーダイオード
Ｒ…電流制限抵抗
ＶＲ…可変抵抗
Ｄ…ダイオード
ＭＡ…親局
ＳＵ１〜ＳＵ５…子局
ＣＴ１〜ＣＴ４…搬送端局
ＳＷ…近端切替部
ＣＬ１，ＣＬ２…搬送回線
ＣＲＥ１、ＣＲＥ２…中継装置
Ｌ…直送回線
ＲＸ１，ＲＸ２…受信部
ＴＸ１，ＴＸ２…送信部
ＧＡ…ゲート回路
ＤＥＴ…回線障害検出部

Claims

複数の子局からなる監視制御対象設備を親局からの回線信号により監視制御するようにした遠方監視制御装置において、
子局が接続される直送回線と、この直送回線の親局近端側および遠端側それぞれ接続される第１、第２の搬送回線と、この第１、第２の搬送回線の両端に設けられる搬送端局と、これら搬送端局のうち直送回線と搬送端局とを結ぶ電路に介挿される中継装置と、前記搬送端局のうち親局側に近い搬送端局間に設けられ、回線障害時に第１、第２の搬送回線のうちどちらかの回線を選択切替する近端切替部とから構成され、
前記中継装置は、搬送端局と直送回線との信号の授受を行う一対の送信部および受信部と、搬送端局からの信号を受信する受信部からの出力信号を直送回線に送信する送信部との電路間に設けられたゲート回路と、前記搬送端局からの信号を受信する受信部からの出力信号が入力され、この出力信号の状態から回線障害が生じたことを検出して、前記ゲート回路のゲートを閉じる出力を送出する回線障害検出部とからなるように構成したことを特徴とする回線障害対策装置。
前記第１の搬送回線とこの回線の搬送端局および中継装置を直送回線に代えたことを特徴とする請求項１記載の回線障害対策装置。