JP4467991B2

JP4467991B2 - ケーブル混触検知装置

Info

Publication number: JP4467991B2
Application number: JP2004007742A
Authority: JP
Inventors: 将利山本; 幹博永野; 友章前; 敏広渡辺
Original assignee: East Japan Railway Co
Current assignee: East Japan Railway Co
Priority date: 2004-01-15
Filing date: 2004-01-15
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2024-01-15
Also published as: JP2005199838A

Description

この発明は、鉄道信号用のケーブル混触検知装置に関し、詳しくは、軌道回路を用いた列車検知装置やＡＴＣ地上装置などの鉄道用機器と共に設置されて、それらの機器と軌道との間のケーブルに回線同士の混触が生じているかいないかの検知を行うケーブル混触検知装置に関する。

図３のブロック図に概要構成を示した列車検知システムは、ケーブル混触検知装置の典型的な設置例である。このシステムでは、鉄道のレール３０（軌道）が適宜長さの軌道回路１Ｔ，２Ｔ，３Ｔ，…に区分けされ、各軌道回路と列車検知装置とがケーブルで信号送受可能に繋がれている。具体的には、それぞれの軌道回路１Ｔ，２Ｔ，３Ｔ，…に対して軌道側整合変成器３１，３１，…が信号伝達可能に接続され、それぞれの軌道側整合変成器３１に一端の接続された一対の信号線からなる回線３３が、ケーブル部３２を経て機器室に至っている。また、機器室には、列車検知回路３７（列車検知装置）が設置されており、これには多数（図では計四個）の送信回路３５（送信器）及び受信回路３６（受信器）が付設されている。さらに、送信回路３５及び受信回路３６には、それぞれ、機器側整合変成器３４が信号伝達可能に接続されており、それぞれの機器側整合変成器３４に対して回線３３の他端が接続されている。

そして、列車検知回路３７から送信回路３５及び機器側整合変成器３４を介して交流の送信信号が回線３３に送出されると、その回線３３の接続先の軌道側整合変成器３１を介して軌道回路たとえば３Ｔに送信信号が伝達され、それから、その軌道回路３Ｔの先の軌道側整合変成器３１を介して別の回線３３に送信信号が伝達され、その回線３３の接続先の機器側整合変成器３４及び受信回路３６を介して列車検知回路３７に信号が戻ってくる。このように信号が戻ってくるのは軌道回路に列車が進入していないときだけであり、列車進入時には軌道回路が短絡して信号伝達が阻止され戻ってこなくなるので、軌道回路における列車の進入有無を状態把握することができる。

このようなケーブル部３２の回線３３間に混触が生じると、伝達すべき信号が伝達されなかったり、信号が伝達先でないところへ誤って伝達されたり、不都合が生じるので、機器室には、ケーブルの回線３３間の混触を検知するケーブル混触検知装置３９も設置されている。照査信号を送るためケーブル混触検知装置３９と検査対象の各回線３３はそれぞれ計測線３８で接続されるが、標準的なケーブル混触検知装置の場合、計測線３８は、何れも、一端がケーブル混触検知装置３９に接続され、他端が何れか該当する機器側整合変成器３４のケーブル接続側の中点に接続されている。

図４に示した従来の電圧加算形混触検知装置４０は（例えば非特許文献１や特許文献１図１を参照）、そのような標準的装置の具体例であり、機器側整合変成器３４のケーブル部３２接続側の中点に接続された計測線３８に対し、照査信号として測定用直流電圧を印加するようになっている。すなわち、このケーブル混触検知装置４０は、直流電圧印加回路４１にて測定用直流電圧を生成するとともにこれをリレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３，…のコイル経由で計測線３８，３８，…に印加しておき、ケーブル部３２に混触が生じて何れかのリレー例えばＲ２に電流が流れると、そのリレーＲ２が動作してその接点がオンし、この接点を含む混触検知出力回路４２の混触検知出力が有意になる、というものである。

図５に示した従来のスキャニング形混触検知装置５０も、ケーブル混触検知装置３９の具体例であるが、これは、出願人が実用に供しているものであり、測定用直流電圧の印加方式や混触検知能力が上述のものと異なっている。具体的には、機器側整合変成器３４のケーブル部３２接続側の中点に接続された計測線３８に対し直流電圧発生回路５１から測定用直流電圧を印加するのは上述したのと同じであるが、その電圧印加ラインに限流抵抗５２やサージノイズフィルタ５３と共に介挿接続されたリレー１Ｒ，２Ｒ，…，３０Ｒをスキャン制御回路５４にて順に一つずつ動作させて測定用直流電圧の印加先３８を切り替えながら混触の検知を行うようになっている。そのため、直流電圧発生回路５１が共用化されて装置が小型になるとともに、混触した回線３３を特定することまでもできる。

その他、混触の検知を行う際、機器側整合変成器３４のケーブル部３２接続側の中点に照査信号を印加するのでなく、機器側整合変成器３４のケーブル部３２接続側コイルに両端から直流電流を流すようになったものが、知られている（例えば特許文献１の図２，図３を参照）。このケーブル混触検知装置では、混触発生時にリレーのコイル電流が断たれてリレーがオフ動作することにより、混触の検知が行われる。
また、受信器の受信レベルを監視して、受信レベルが所定値以上になったり、受信レベルの上昇変化が混触状態を示したときに、混触を検知するようになったものも、知られている（例えば特許文献２参照）。これも、機器側整合変成器３４のケーブル部３２接続側の中点に照査信号を印加するものではない。

さらに、多数の軌道回路における列車検知をスキャンニング方式で行うのを利用して軌道回路間の絶縁不良までも検知するようになったものが、知られている（例えば特許文献３参照）。これは、ケーブル混触検知装置の設置を必要とせず、しかもケーブル混触検知装置の設置を排除もしない。混触検知装置が設置されていないときには、列車の検知と共にケーブル混触の検知もそれなりに行い、混触検知装置が設置されているときには、それとは異なる原理で混触の検知を行うことで、混触検知装置の機能を強化する。

特開昭５４−２６６１８号公報（図１〜図３）特開２００１−１７１５２０号公報（図１）特開２００１−３２８５３３号公報電気局信通課「ＡＴＣ（１Ｄ形）システム設計資料集」、昭和５８年３月、ｐ−２１８

もっとも、このような従来のケーブル混触検知装置には、それぞれ一長一短があった。例えば、図４の電圧加算形混触検知装置４０の場合、機器側整合変成器３４の中点に測定用直流電圧を印加する手法を採用していることから、常態では機器側整合変成器３４や回線３３に照査電流は流れないので、回線３３に交流を通して信号伝送を行う鉄道信号の分野に良く適合している、という利点がある一方、リレーを電流センサとしているので、検出感度・精度を上げるが難しく、混触の程度も分からない。また、複数の異なる回線間で同時に絶縁抵抗が低下したとき、並列合成抵抗のみでしか検出できないため、個々には混触状態に至っていなくても、混触検知を出してしまう。さらに、加算されて高くなった電圧が回線３３にかかることや、多数の直流電圧印加回路４１を共用化しきれず小型化しにくい、といった不満もある。

また、図５のスキャニング形ケーブル混触検知装置５０の場合、変成器中点への電圧印加手法の利点を維持しながら、直流電圧発生回路５１を共用化して小型化を図り、さらには混触回線を特定する、といった利点までも追加獲得しているが、その一方、測定用直流電圧の印加先の回線を切り替えるときの過渡的状態に深い注意を払って十分な対策をとらなければならない。過渡的状態では、例えば、ケーブル間静電容量への充放電が行われる。また、回線に不平衡が生じている場合には、回線に過渡的ノイズが発生しやすいので、それを抑制する必要がある。さらに、スキャンニングの機能を実現する際、接点信頼性の高い水銀リレーが多用されるが、水銀リレーは保護や処分に注意と対策が要る。

さらに、特許文献１のケーブル混触検知装置の場合、自故障の発生まで検知できるようになった一方で、変成器中点への電圧印加手法の利点を喪失している。そのため、鉄道信号の標準的な規格に則った列車検知装置であっても安直に付設できるとは限らない。また、上述したケーブル混触検知装置４０の不満も殆どそのまま引き継いでいる。
また、特許文献２の混触検知装置の場合、受信機ごとに多数を設置しなければならないうえ、変成器中点への電圧印加手法の利点を欠いている。そもそも、照査信号を用いる直接的な手法でなく、受信レベルを監視するという間接的手法なので、補強的な意味合いの濃いものである。

特許文献３の列車検知方法に伴う軌道回路間の絶縁不良検知も、間接的な手法であり、スキャンニング方式の列車検知を前提とするが、ハードウェアの追加が不要なうえ、ケーブル混触検知装置を並置すればその機能を強化するものである。
他方、半導体の技術進歩に伴い、鉄道分野でも、半導体製の電子部品の採用が進んでおり、例えば、電磁式のリレーを半導体リレーで置き換えることや、リレー回路を等価な又は高性能な電子回路で置き換えることが、行われつつある。

そこで、ケーブル混触検知装置についても、電磁式のリレーの使用をやめて半導体部品を採用することにより小型化や低電圧化を図ることが、技術面での趨勢となる。
しかしながら、単に半導体部品での置換を従来のケーブル混触検知装置に適用しただけでは、上述した一長一短がほぼそのまま引き継がれることになるので、性能面の魅力は増えない。
そこで、なるべく多くの長所を兼備するよう回路構成等に工夫を凝らすことが技術的な課題となる。

具体的には、鉄道信号の分野への適合性を確保するよう機器側整合変成器の中点に測定用直流電圧を印加する標準的手法を採用し、このことと半導体部品の採用とを前提として更に、回線切り替えにて電圧発生回路の共用化や混触回線の特定が可能になるといったスキャニング形ケーブル混触検知装置の利点と、回線を切り替えないので測定用直流電圧の印加に過渡的状態が発生しないという電圧加算形混触検知装置の利点と、ケーブル回線に高い測定用直流電圧が印加されないといった他の混触検知装置の利点も、兼備するように改良することが課題となる。また、混触抵抗値や自故障が分かるようにすることも更なる課題となる。

本発明のケーブル混触検知装置は、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、次のようになっている。

鉄道の延線に設置された複数組の軌道側整合変成器と機器側整合変成器のうち軌道側に設置された軌道側整合変成器に一端が接続され、列車検知装置等の機器側に設置された機器側整合変成器に他端が接続されたケーブルの回線間の混触を検知する際、前記機器側整合変成器の前記ケーブル接続側の中点に接続された計測線に測定用直流電圧を印加するケーブル混触検知装置において、前記測定用直流電圧より高い定電圧を発生する定電圧発生回路と、一端が前記定電圧発生回路の出力端に接続され、他端が前記計測線の何れかに接続された複数のシャント抵抗と、前記シャント抵抗に対応して複数設けられ、一端が対応シャント抵抗の他端に接続され、他端が前記定電圧発生回路の基準端に接続されたアイドリング抵抗と、前記シャント抵抗を順に選択する選択切換回路と、前記選択切換回路により選択されたシャント抵抗の他端側の電圧と前記定電圧とに基づいて混触の有無，前記シャント抵抗の故障，前記アイドリング抵抗の故障，及び前記選択切換回路の故障を判定する処理部とを備えたことを特徴とするケーブル混触検知装置。

また、上記の更なる課題も解決すべく、混触抵抗の値を算出する手段を前記処理部に設けたものである。
あるいは、前記シャント抵抗での降下電圧が大きいときに混触と判定し、前記シャント抵抗での降下電圧が小さいときに前記シャント抵抗の故障，前記アイドリング抵抗の故障，及び前記選択切換回路の故障と判定するよう、前記処理部の機能を拡張したものである。
さらには、混触と判定したとき、混触抵抗の値を算出し、それに応じた警告を発するよう、前記処理部の機能を更に拡張したものである。

このような本発明のケーブル混触検知装置にあっては、機器側整合変成器の中点に測定用直流電圧を印加する標準的手法を引き継ぐことで鉄道信号の分野への適合性を確保するとともに、電磁式のリレーを必須としない抵抗回路や半導体化に適した電圧測定手段を採用することで小型化や低電圧化が図られている。また、測定用直流電圧を印加するケーブル回線それぞれに対応させてシャント抵抗を設け、それらに常時通電しておき、その電流変化を降下電圧の測定にて検出できるようにもしたことから、回線に対して並列に且つ継続して電圧印加を行いながら、スキャンニングまで行うことが可能となる。すなわち、シャント抵抗を順に選択してその降下電圧を測定することにより、回線への電圧印加そのものを切り替えなくても、回線箇所まで特定して混触の有無判定や程度把握まで行うことが可能になる。

そして、そのような回路構成にしたことにより、混触回線の特定が可能になり、しかも測定用直流電圧の印加に過渡的状態が発生するのは回避することができる。さらに、電圧発生回路を多数のシャント抵抗等で共用化することができるうえ、ケーブル回線に印加する測定用直流電圧が、加算されないので、さほど高くならないで済む。
このような回線特定や程度把握により混触検知の機能や性能が向上し、過渡的状態がケーブル回線に及ばないようにしたことにより、ノイズ耐性が向上して、動作が安定するとともに混触検知の信頼性が増す。また、回線への印加電圧が低いことは、エネルギー消費の削減ばかりか、感電時など万一のときの安全性確保にも、寄与する。
したがって、この発明によれば、混触検知の機能も性能も高く安定性や安全性にも優れたケーブル混触検知装置をコンパクトに実現することができる。

このような本発明のケーブル混触検知装置について、これを実施するための具体的な形態を、図１，２を引用して説明するが、先ず、本発明のケーブル混触検知装置１０の構成を詳細に説明する。図１（ａ）は、全体回路のブロック図、同図（ｂ）は、そのうち処理部のブロック図である。なお、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、背景技術の欄で図３を引用して述べたことは以下の実施形態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。

このケーブル混触検知装置１０は（図１（ａ）参照）、既述したケーブル混触検知装置３９を外部配線等の変更なしで置き換えられるものであり、ケーブル部３２における回線３３間の混触を検知するに際して、機器側整合変成器３４のケーブル接続側の中点に接続された計測線３８に測定用直流電圧を印加するようになっている。図示の例では、五個の外部端子Ｃ１Ｓ〜Ｃ５Ｓにそれぞれ計測線３８で接続された送信用回線３３と、五個の外部端子Ｃ１Ｒ〜Ｃ５Ｒにそれぞれ計測線３８で接続された受信用回線３３とを対象にして、混触の検知を行う。具体的には混触の有無判定と混触のおそれ判定と混触抵抗値の算出と自故障の有無判定とを行うようになっている。この例では、与えられた要求仕様により、外部端子Ｃ１Ｓ〜Ｃ５Ｓの先の送信用回線３３については混触した回線を特定しなければならないが、外部端子Ｃ１Ｒ〜Ｃ５Ｒの先の受信用回線３３については回線特定の必要がないとの想定で、具体的な回路構成は以下のようになっている。

すなわち、ケーブル混触検知装置１０は、図示した定電圧発生回路１１と電流センサ回路１２と選択切換回路１３とアイドリング回路１４と選択リレー制御回路１５と図示しないアラームブザーやステータス表示器などを具えたものであり、そのうち定電圧発生回路１１は、例えば２４Ｖ程度の定電圧を発生するようになっている。この電圧は、電流センサ回路１２で降圧されて測定用直流電圧となり送信側外部端子Ｃ１Ｓ〜Ｃ５Ｓを介して各計測線３８に印加されるので、測定用直流電圧より高いが、従来の直流電圧印加回路４１，５１で発生していた１００Ｖ〜２００Ｖの電圧よりは低い。

電流センサ回路１２は、複数（図示の例では五個）のシャント抵抗１２ａと、後で詳述する処理部１２ｂとからなる。そのうち、シャント抵抗１２ａは、何れも、一端が定電圧発生回路１１の出力端（即ち２４Ｖ電位部）に接続され、他端が送信側外部端子Ｃ１Ｓ〜Ｃ５Ｓを介して計測線３８の何れかに接続されている。これに対し、混触検知時に回線特定の必要がない受信側外部端子Ｃ１Ｒ〜Ｃ５Ｒは、シャント抵抗へ直に接続されることはなく、定電圧発生回路１１の基準端（即ち０Ｖ電位部）に接続されている。このシャント抵抗１２ａは例えば数ｋΩである。

アイドリング回路１４には、シャント抵抗１２ａと同じ個数だけアイドリング抵抗１４ａが設けられている。アイドリング抵抗１４ａは、シャント抵抗１２ａと一対一で対応づけられ、直列に接続される。すなわち、アイドリング抵抗１４ａの一端が、対応するシャント抵抗１２ａの他端および送信側外部端子（Ｃ１Ｓ〜Ｃ５Ｓの何れか）に接続され、アイドリング抵抗１４ａの他端は、定電圧発生回路１１の基準端に接続される。このアイドリング抵抗１４ａについても一例を挙げると１００ｋΩである。このようなアイドリング抵抗１４ａとシャント抵抗１２ａとの直列抵抗によって、常態での即ち混触のない正常状態でのシャント抵抗１２ａの通電量すなわちアイドリング電流が決まり、両者の抵抗比によって、定電圧発生回路１１の出力する定電圧から常態でのシャント抵抗１２ａの降下電圧および測定用直流電圧が決まる。

選択リレー制御回路１５は、シャント抵抗１２ａと同じ個数だけリレー１Ｒ〜５Ｒが付設されており、これらのリレーを所定周期たとえば１０００ｍｓ毎に一つずつ決まった順番で動作させるようになっている。リレー１Ｒ〜５Ｒには半導体リレーが採用され、それらの接点部は、選択切換回路１３を構成している。何れのリレー接点も、シャント抵抗１２ａと一対一で対応づけられ、一端が対応シャント抵抗１２ａの他端と送信側外部端子（Ｃ１Ｓ〜Ｃ５Ｓのうち何れか対応するもの）とアイドリング抵抗１４ａの一端との接続点に接続され、他端が共通接続されたうえで処理部１２ｂの入力に接続される。これにより、選択切換回路１３は、シャント抵抗１２ａから一つずつ順に選択してそのシャント抵抗１２ａの他端側の電圧を処理部１２ｂへ出力するもの（マルチプレクサ構成の回路）となる。

処理部１２ｂは、シャント抵抗１２ａの一端側の電圧すなわち定電圧発生回路１１の出力する定電圧も入力するようになっており、さらに（図１（ｂ）参照）、選択されたシャント抵抗１２ａと共に電流−電圧変換部（Ｉ／Ｖ変換）を構成する絶縁アンプ１２ｃと、電圧−デジタル値変換部（Ａ／Ｄ変換）を構成するＶ／Ｆ変換回路１２ｄ及び波形整形回路１２ｅと、デジタル処理部を構成する計数回路１２ｆ及び判定回路１２ｇとを具えている。Ｖ／Ｆ変換回路１２ｄはＶＣＯ（電圧制御発振回路）等で具体化され、波形整形回路１２ｅはヒステリシス特性のフリップフロップ等で具体化され、計数回路１２ｆはデジタルカウンタ等で具体化され、判定回路１２ｇはマイクロプロセッサやデジタル論理回路等で具体化される。

絶縁アンプ１２ｃは、シャント抵抗１２ａの両端の電圧を入力して、その差電圧をとることで、シャント抵抗１２ａでの降下電圧を測定するものであるが、回線系とセンサ系との電気絶縁を確保するため、内部にトランスが組み入れられている。
Ｖ／Ｆ変換回路１２ｄは、デジタル的な処理を簡易化するため、直流電圧に重畳する交流ノイズや瞬時的なノイズの影響を少なくすべく、降下電圧を周波数情報に変換するようになっている。
波形整形回路１２ｅは、周波数情報を担っている信号を、計数しやすくするため、波形を整えて例えば矩形波にするようになっている。

計数回路１２ｆは、周波数情報を担っている信号について、単位時間当たりの波数をカウントすることにより、周波数情報すなわちシャント抵抗１２ａでの降下電圧を得、それからシャント抵抗１２ａの通電電流を算出するようになっている。
シャント抵抗１２ａの降下電圧と通電電流は一対一で対応しているので、どちらか一方があれば混触の検知など必要な処理を遂行できるが、この例では便宜のため両方を使えるようにしている。

判定回路１２ｇは、この降下電圧または通電電流と所定の閾値とを比較して混触の有無を判定するが、その際、選択リレー制御回路１５の選択情報も利用して、どの回線３３が混触したのか、少なくとも送信側外部端子Ｃ１Ｓ〜Ｃ５Ｓの先の回線３３のうち何れが他の回線３３と混触したのかを、明確にするようになっている。
具体的には、選択したシャント抵抗１２ａの降下電圧が所定の第一閾値より大きいときには混触が生じていると判定し、その第一閾値よりは小さい第二閾値より降下電圧が大きいときには混触のおそれが有ると判定するようになっている。

しかも、そのような判定を行ったときには更に、混触抵抗の値を算出し、その値やシャント抵抗１２ａの番号をステータス表示器で表示したり、アラームブザーを鳴らしたりする。その際、混触抵抗の値に応じて、アラームブザーの音色を変えたり、表示色を変えたりするようにもなっている。さらに、第二閾値よりも小さい第三閾値よりシャント抵抗１２ａの降下電圧が小さいときには、シャント抵抗１２ａかリレー１Ｒ〜５Ｒに故障が発生したものと判定して、上述したものと異なるアラーム発報やエラー表示を行うようになっている。シャント抵抗１２ａの降下電圧が第二閾値と第三閾値との間にあるときは正常状態と判定する。

このような構成のケーブル混触検知装置１０について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図２は、その動作状態を示し、（ａ）が正常状態、（ｂ）が混触状態である。なお、これにはサージノイズフィルタ５３も図示したが、これは、回路をサージから保護するとともに、列車検知回路３７の送受信号やＡＴＣシステムではＡＴＣ波（１．５ｋＨｚ程度）等の不所望な伝搬を断って回線間の分離を確実にしておくためのものであり、常態での動作や混触検知の動作には影響しない。

常態では（図２（ａ）参照）、リレー１Ｒ〜５Ｒから一つずつ順に選択され、その選択されたリレーｉＲの接点だけが導通して、その先のシャント抵抗１２ａの他端側の電圧Ｖｍが絶縁アンプ１２ｃの例えば反転入力とされる。絶縁アンプ１２ｃの非反転入力にはシャント抵抗１２ａの一端側の電圧Ｖｐが入力され、この電圧Ｖｐと電圧Ｖｍとの差電圧（Ｖｐ−Ｖｍ）がシャント抵抗１２ａでの降下電圧Ａであるが、この降下電圧Ａがそのまま又は適宜増幅され測定値として絶縁アンプ１２ｃから出力される。降下電圧Ａは、アナログからデジタルに形態を変えながら、判定回路１２ｇに伝送されて、判定に供される。

そして、降下電圧Ａが第二閾値と第三閾値との間にあれば、そのときに選択されていたシャント抵抗１２ａの接続先の計測線３８及び回線３３は、正常状態と判定される。定電圧発生回路１１や，該当するシャント抵抗１２ａ及びリレーｉＲも正常と判定される。
正常状態では、計測線３８及び回線３３に測定用直流電圧が印加されてもそこには問題になるような電流は流れず、シャント抵抗１２ａの通電電流はそのままアイドリング抵抗１４ａを流れるので、電圧Ｖｍは、電圧Ｖｐをシャント抵抗１２ａとアイドリング抵抗１４ａとで分圧した値となる。

これに対し（図２（ｂ）参照）、送信側外部端子Ｃ１Ｓ〜Ｃ５Ｓの先の計測線３８及び回線３３が、何れか他の回線３３例えば受信側外部端子Ｃ１Ｒ〜Ｃ５Ｒの先の計測線３８及び回線３３の何れか一つ又は複数と混触すると、あるいは混触とはいえないまでもその近くまで絶縁抵抗が低下してくると、そのような回線３３間の混触抵抗２０（これには混触のおそれのあるときの絶縁抵抗も含まれる）がアイドリング抵抗１４ａに比して無視できなくなり又はアイドリング抵抗１４ａより小さくなって、混触抵抗２０とアイドリング抵抗１４ａとの並列抵抗が小さくなり、それに伴ってシャント抵抗１２ａでの降下電圧Ａが大きくなる。

そして、降下電圧Ａが第二閾値を上回ったときには、そのときに選択されていたシャント抵抗１２ａの接続先の計測線３８及び回線３３に混触のおそれ有りと判定される。さらに、降下電圧Ａが第一閾値をも上回ったときには、そのときに選択されていたシャント抵抗１２ａの接続先の計測線３８及び回線３３に混触が生じていると判定される。混触抵抗２０が小さくなると、降下電圧Ａが単調に増加し、混触抵抗２０の値を決めると降下電圧Ａの値が一位に定まるので、回線３３での信号伝送に影響する混触抵抗２０の値に基づいて第一，第二閾値が予め定められている。

例えば、混触抵抗２０が１０ｋΩを下回ったら混触とし、混触抵抗２０が１０ｋΩ〜１００ｋΩのとき混触のおそれ有りとし、１００ｋΩを上回っていれば正常とするのであれば、混触抵抗２０が１０ｋΩのとき降下電圧Ａとして得られるはずの値が第一閾値とされ、混触抵抗２０が１００ｋΩのとき降下電圧Ａとして得られるはずの値が第二閾値とされる。このように第一，第二閾値が可成り自由に設定できるのに対し、第三閾値は、シャント抵抗１２ａとアイドリング抵抗１４ａとの抵抗比に基づいて電圧Ｖｐからほぼ自動的に決まる。

そして、降下電圧Ａが第二閾値を上回って混触のおそれ有り或いは混触が有ると判定されたときには、さらに、混触抵抗２０の算出も行われる。混触抵抗２０は、アイドリング抵抗１４ａと並列になっている抵抗網モデルに基づいて降下電圧Ａから一意に求まる。この場合、算出した混触抵抗値や選択したシャント抵抗１２ａの番号がステータス表示器に表示され、混触抵抗の値に応じた音色でアラームブザーが鳴る。
また、降下電圧Ａが第三閾値を下回ったときには、そのときに選択されていたシャント抵抗１２ａとその先のアイドリング抵抗１４ａとリレーｉＲとの何処かに不具合（特にオープン故障）が発生したものと判定される。この場合、更に自故障発見時のアラーム発報やエラー表示も行われる。

こうして、このケーブル混触検知装置１０にあっては、ケーブル部３２における回線３３間の混触について、有無ばかりか、おそれや、混触抵抗も、検知することができる。さらに、自装置の発生した故障までも、検出することができる。しかも、機器側整合変成器３４の中点に測定用直流電圧を印加する標準的手法を引き継いでいるが、電磁式のリレーを使わないで抵抗部品や半導体部品で回路が具体化されており、小型化や低電圧化が図られている。しかも、混触発生時には、シャント抵抗１２ａが、限流抵抗としても働く。

また、シャント抵抗１２ａを介して回線３３に対し並列に且つ継続して電圧印加を行いながら、シャント抵抗１２ａを順に選択してその降下電圧を測定するようになったので、回線３３への測定用直流電圧の印加に過渡的状態を生じさせることなく、混触回線を特定することができる。
さらに、測定用直流電圧によって混触抵抗２０に電流が流れていることを、電磁式のリレーで検出するのでなく、電流センサ回路１２を用いて検出するようになったことで、微少電流でも検出することができるばかりか、電流値ひいては混触抵抗２０の値を計測することができる。

［その他］
上記実施形態では、五個の送信用回線３３及び五個の受信用回線３３とを対象にして混触の検知を行ったが、これは一例であり、五個に限られる訳でなく、送信用と受信用とで回線数が違っていても良い。また、送信用回線３３同士の混触や受信用回線３３同士の混触は、伝文の不一致等に基づき列車検知装置のソフトウェア改造で検出可能であったり、フェールセーフであったりするので、そのような条件を取り込むことにより、ケーブル混触検知装置１０単独で徒に完全化を求めるよりも、コンパクト且つ安価に実現することができる。

上記実施形態で、電流−電圧変換部は、絶縁アンプ１２ｃを用いて構成されていたが、それに限られる訳でなく、例えば、ホール素子を用いた直流増幅器や、フォトカプラ等で構成しても良い。もっとも、ホール素子を用いた場合には、製造時にオフセット調整が必要であり、長期的運用による磁気的オフセットも無視できない。また、電流センサにフォトカプラを用いた場合も、製造時のオフセットがあり、光素子特有の長期的運用による経年変化がある。
さらに、電圧−デジタル値変換部は、コンパレータや、Ａ／Ｄコンバータ等を用いて構成しても良い。

本発明のケーブル混触検知装置の構造を示し、（ａ）が全体回路のブロック図、（ｂ）が処理部のブロック図である。その動作状態を示し、（ａ）が正常状態、（ｂ）が混触状態である。ケーブル混触検知装置を付設した列車検知システムの概要構成を示すブロック図である。従来の電圧加算形混触検知装置である。従来のスキャニング形混触検知装置である。

符号の説明

１０…ケーブル混触検知装置、
１１…定電圧発生回路、１２…電流センサ回路、
１２ａ…シャント抵抗、１２ｂ…処理部、
１２ｃ…絶縁アンプ、１２ｄ…Ｖ／Ｆ変換回路、
１２ｅ…波形整形回路、１２ｆ…計数回路、
１２ｇ…判定回路、１３…選択切換回路、
１４…アイドリング回路、１４ａ…アイドリング抵抗、
１５…選択リレー制御回路、２０…混触抵抗、
３０…レール（軌道）、
３１…軌道側整合変成器、３２…ケーブル部、３３…回線、
３４…機器側整合変成器、３５…送信回路、
３６…受信回路、３７…列車検知回路、３８…計測線、
３９…ケーブル混触検知装置、
４０…ケーブル混触検知装置、
４１…直流電圧印加回路、４２…混触検知出力回路、
５０…ケーブル混触検知装置、
５１…直流電圧発生回路、５２…限流抵抗、
５３…サージノイズフィルタ、５４…スキャン制御回路、
１Ｒ，２Ｒ…リレー

Claims

鉄道の延線に設置された複数組の軌道側整合変成器と機器側整合変成器のうち軌道側に設置された軌道側整合変成器に一端が接続され、列車検知装置等の機器側に設置された機器側整合変成器に他端が接続されたケーブルの回線間の混触を検知する際、前記機器側整合変成器の前記ケーブル接続側の中点に接続された計測線に測定用直流電圧を印加するケーブル混触検知装置において、
前記測定用直流電圧より高い定電圧を発生する定電圧発生回路と、
一端が前記定電圧発生回路の出力端に接続され、他端が前記計測線の何れかに接続された複数のシャント抵抗と、
前記シャント抵抗に対応して複数設けられ、一端が対応シャント抵抗の他端に接続され、他端が前記定電圧発生回路の基準端に接続されたアイドリング抵抗と、
前記シャント抵抗を順に選択する選択切換回路と、
前記選択切換回路により選択されたシャント抵抗の他端側の電圧と前記定電圧とに基づいて混触の有無，前記シャント抵抗の故障，前記アイドリング抵抗の故障，及び前記選択切換回路の故障を判定する処理部と
を備えたことを特徴とするケーブル混触検知装置。
前記処理部が混触抵抗の値を算出する手段を具備したものであることを特徴とする請求項１記載のケーブル混触検知装置。
前記処理部は、前記シャント抵抗での降下電圧が大きいときに混触と判定し、前記シャント抵抗での降下電圧が小さいときに前記シャント抵抗の故障，前記アイドリング抵抗の故障，及び前記選択切換回路の故障と判定するものであることを特徴とする請求項１記載のケーブル混触検知装置。
前記処理部は、混触と判定したとき、混触抵抗の値を算出し、それに応じた警告を発するものであることを特徴とする請求項３記載のケーブル混触検知装置。