JP4648731B2 - 踏切遮断機制御装置、踏切遮断機制御システム及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、踏切遮断機の制御技術に関する。

従来、鉄道の軌道と道路とが平面で交差する箇所に設けられる踏切では、列車が通過する際、踏切遮断機の遮断桿を下降制御して道路側の往来を遮断し、車両や歩行者が踏切内へ進入することを防止している。そして、列車通過後、遮断桿を上昇制御して踏切の通行を可能にする。

この種の踏切においては、特許文献１の段落「０００５」に記載のように、車両が進入する側の踏切遮断機と進出する側の踏切遮断機とで遮断桿を下降させるタイミングがずれるような制御が行われている。具体的には、図２（ａ）に示すように、車両進入側の遮断桿３０ａ、３０ｂを進出側の遮断桿よりも先に降下させ、踏切内の車両が踏切から抜けるのに十分な時間差を設けてから進出側の遮断桿３０ｃ、３０ｄを降下させることで、進入側の遮断桿降下開始直前に踏切内に進入した車両が降下してきた進出側の遮断桿によって踏切内に閉じ込められる等といった事態を未然に防いでいる。

一方、列車通過後に遮断桿を上昇させる際には、道路をなるべく速やかに通行可能にするといった観点や、列車が通過したにもかかわらず、遮断桿が一斉に上昇しないことで歩行者及び車両の運転者に違和感を与えないようにするといった観点から、図２（ｂ）に示すように、進入側の遮断桿及び進出側の遮断桿３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄが同時に上昇を開始するように制御されている。
特開２００１−１９９３４３号公報

しかしながら、踏切遮断機の動力源である電動機は、遮断桿上昇時の消費電流が大きく、とりわけ始動時に瞬間的に流れる突入電流のピークが突出して大きいため、複数の踏切遮断機において一斉に遮断桿を上昇させる場合、消費電流の合計は瞬間的に大きな値になる。このため、遮断桿上昇時の消費電流の瞬間的なピークに対応するのに必要な電力容量を確保するために、踏切遮断機や他の踏切設備に電力を供給するための整流器及び蓄電池等からなる電源設備が大型化してしまうという問題がある。

踏切遮断機等の電源設備が大型化すると、それを設置するためのスペースが多く必要である点や、機器及びそれを設置するためのコストが増大する点といった様々な問題が生じる。

本発明は、上記のような問題を鑑みてなされており、遮断桿上昇時の踏切遮断機の消費電流を小さくすることで、電源設備の小容量化を可能にするための踏切遮断機制御装置、踏切遮断機制御システム及びプログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の踏切遮断機制御装置は、踏切の車両進入側及び進出側に設けられた遮断機の遮断桿の下降及び上昇を制御する制御手段を備える踏切遮断機制御装置であって、車両進入側の遮断機が遮断桿の上昇を開始するタイミングと、車両進出側の遮断機が遮断桿の上昇を開始するタイミングとが２００〜５００ｍｓずれるように制御手段がそれぞれ遮断機を制御することを特徴とする。

なお、ここでいう踏切遮断機制御装置は、リレー回路によって遮断機の動作を制御するいわゆるリレー式の踏切制御装置であってもよいし、電子計算機によって遮断機の動作を制御するいわゆる電子踏切制御装置であってもよい。

このように、車両進入側の遮断機が遮断桿の上昇を開始するタイミングと、車両進出側の遮断機が遮断桿の上昇を開始するタイミングとを所定の時間ずらすことで、それぞれの遮断機の消費電流のピークをずらすことができる。これにより、遮断桿の上昇を同時に開始する場合よりも消費電流の合計のピークを低く抑えることができる。このため、遮断機や他の踏切設備に電力を供給する電源設備に必要な電力容量を低く抑えることができ、電力設備の小型化を実現することができる。したがって、電源設備の設置コストや設置スペースを削減することができる。

従来、列車通過後に遮断桿を上昇させる場合においては、全ての遮断機で同時に上昇を開始していた。したがって、踏切の前で列車の通過するのを待っている車両の運転者や歩行者（以下、通行者と称する。）は、列車通過後には遮断桿が同時に上昇を開始し速やかに通行可能になるものであると思っていると考えられる。このため、遮断桿の上昇を開始するタイミングをずらす踏切遮断機の制御方法においては、上昇開始のタイミングの時間差があまりに大きすぎる（例えば、数秒程度。）のでは、通行者に何らかの違和感や戸惑いを与えてしまうおそれがある。かといって、逆に時間差が小さすぎると遮断機同士の消費電流のピークが重なり合ってしまい、その結果、合計の消費電流のピークを十分低減することができない。

そこで、本発明では車両進入側の遮断桿の上昇を開始するタイミングと、車両進出側の遮断桿の上昇を開始するタイミングとをずらす所定の時間を２００〜５００ｍｓとした。

実際の遮断機を用いて行った実験（詳細は後述する。）によれば、遮断桿の上昇開始のタイミングの時間差が２００ｍｓ以上であれば消費電流を十分に低減することができるといった実験結果が得られた。また、時間差が５００ｍｓ以下であれば遮断桿の動作に何らかの違和感を覚える被験者の割合（違和率）が十分に低いといった実験結果が得られた（図４参照）。即ち、遮断桿の上昇を開始するタイミングの時間差を２００〜５００ｍｓに設定することで、遮断桿上昇時の消費電流を十分に低減することができ、かつ、通行者に違和感を与えない踏切遮断機の制御方法を実現することができる。

また、請求項２に記載の踏切遮断機制御装置は、車両進入側の遮断機が遮断桿の上昇を開始した２００〜５００ｍｓ後に車両進出側の遮断機が遮断桿の上昇を開始するように制御手段がそれぞれの遮断機を制御することを特徴とする。

このような踏切遮断機制御装置によれば、進入側の遮断桿が先に上昇することで、列車通過後に通行者がより速やかに踏切に進入することができる。このとき、進入側の遮断桿に遅れて進出側の遮断桿が上昇を開始する時間差は、進入側及び進出側の遮断桿同士の間隔及び通行者が踏切を通行する際の速度等を考慮して設定されることが望ましく、進入側の遮断桿が通行者の進入が可能な程度にまで上昇した直後に踏切内へ進入した通行者が遅れて上昇する進出側の遮断桿に接触することがないように設定される必要がある。

一方、請求項３に記載の踏切遮断機制御装置は、車両進出側の遮断桿が遮断桿の上昇を開始した２００〜５００ｍｓ後に車両進入側の遮断機が遮断桿の上昇を開始するように制御手段がそれぞれの遮断機を制御することを特徴とする。

このような制御方法によれば、進出側の遮断桿が先に上昇することで、進入側の遮断桿が通行者の進入が可能な程度にまで上昇した直後に通行者が踏切内へ進入した場合であっても、先に上昇した進出側の遮断桿に接触するおそれがなく、より安全な踏切遮断機の制御方法を実現することができる。

一方、請求項４に記載の踏切遮断機制御装置は、制御手段が電子計算機によって構成されることを特徴とする。即ち、この踏切遮断機制御装置は電子計算機によって遮断機の動作を制御するいわゆる電子踏切制御装置である。

このような構成の踏切遮断機制御装置によれば、プログラムによって遮断機の動作手順指定することができる。そのため、遮断桿の上昇を開始する順序や、時間差等をプログラムによって設定でき、遮断機や制御装置の回路を改修することなくこれらの設定を行うことができるので利便性が高い。

請求項５に記載の踏切遮断機制御システムは、請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の踏切遮断機制御装置と、踏切の車両進入側及び進出側にそれぞれ設けられ、踏切遮断機制御装置から制御信号に基づいて遮断桿を下降及び上昇動作させる遮断機とを備えることを特徴とする。これによれば、請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の踏切遮断機制御装置と同様の作用及び効果を奏する踏切遮断機制御システムを実現することができる。

請求項６に記載のプログラムは、電子計算機を請求項４に記載の踏切遮断機制御装置が備える制御手段として機能させるためのものである。このようなプログラムによれば、上記制御手段としての機能を電子計算機に持たせることができる。

なお、上記プログラムには、フレキシブルディスク等の磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等、電子計算機によって読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態のものも含まれる。

以下、本発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。
［踏切遮断機制御システムの構成］
図１は、本発明の実施形態である踏切遮断機制御システム１の概略構成を示す図である。

踏切遮断機制御システム１は、電子踏切制御装置１０、遮断機１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、電源部１２、警報音発生器１３、警報灯１４等を備える。
電子踏切制御装置１０は、図示しない踏切制御子又は軌道回路等から得られる列車検知情報に基づき、制御部１０ａによって遮断機１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、警報音発生器１３、警報灯１４等の作動を制御する機能を有する。なお、制御部１０ａは、プログラムに沿って作動する電子計算機を中心に構成されており、上記各部の制御は、この電子計算機によるソフトウエア上の処理によって実行される。なお、本実施形態における電子踏切制御装置１０が、特許請求の範囲における踏切遮断機制御装置に相当する。

踏切の車両進入側には、遮断機１１ａ、１１ｂがそれぞれ配置されており、進出側には遮断機１１ｃ、１１ｄがそれぞれ配置されている。これらの４基の遮断機１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、電子踏切制御装置１０の制御部１０ａからの指令に基づいて、それぞれの電動機を駆動し遮断桿を下降及び上昇させる。

電源部１２は、商用電源の交流電流を蓄電池１２ｂの充電用及び踏切遮断機制御システム１駆動用の直流電流に変換するための整流器１２ａ及び停電時の電源補償用の蓄電池１２ｂ等を備える。これらは、ユニット化された状態でハウジング内に収容され、踏切近傍の鉄道敷地内に設置される。整流器１２ａと蓄電池１２ｂの容量は、踏切遮断機制御システム１駆動時の消費電流等に基づいて決められる。

警報音発生器１３は、電子踏切制御装置１０の制御部１０ａからの指令に基づいてスピーカや電鈴等で警報音を発生し、通行者に対して列車の接近を報知する。
警報灯１４は、電球やＬＥＤ等で構成されており、電子踏切制御装置１０の制御部１０ａからの指令に基づいて点滅し、通行者に対して列車の接近を報知する。

踏切から線路に沿って６００〜１０００ｍ手前の地点にある軌道回路あるいは踏切制御子が列車の接近を検知すると、この情報はケーブル（図示なし）等を通して電子踏切制御装置１０の制御部１０ａへ入力される。制御部１０ａは、まず警報音発生器１３により警報音を発生させるとともに警報灯１４を点滅させることで警報を開始する。続いて制御部１０ａは、警報発生から数秒後に車両進入側の遮断機１１ａ、１１ｂを駆動し、それぞれの遮断桿の降下を開始させる。次に制御部１０ａは、遮断機１１ａ、１１ｂの遮断桿の降下開始後から鉄道線路数に基づく所定時間（例えば、６〜１２秒程度。）遅らせて車両進出側の遮断機１１ｃ、１１ｄを駆動し、それぞれの遮断桿の降下を開始させる。そして、列車通過後、制御部１０ａは、警報音発生器１３及び警報灯１４による警報を停止し、車両進入側の遮断機１１ａ、１１ｂが遮断桿の上昇を開始するタイミングと、車両進出側の遮断機１１ｃ、１１ｄが遮断桿の上昇を開始するタイミングとを所定の時間ずらして各遮断機に遮断桿を上昇させる。

［遮断桿上昇時の遮断機制御方法］
ここで、実施形態の踏切遮断機制御システム１における遮断桿上昇時の遮断機制御方法について、図３を用いて説明する。

図３（ａ）は、列車通過後の遮断桿上昇時において車両進入側の遮断機１１ａ、１１ｂが先に遮断桿を上昇させる制御方法を示す図である。列車通過後、まず車両進入側の遮断機１１ａ、１１ｂを駆動して遮断桿の上昇を開始する。そして、車両進入側の遮断桿の上昇開始から２００〜５００ｍｓ後、車両進出側の遮断機１１ｃ、１１ｄを駆動して遮断桿の上昇を開始する。

このように、車両進入側の遮断機１１ａ、１１ｂが遮断桿の上昇を開始するタイミングと、車両進出側の遮断機１１ｃ、１１ｄが遮断桿の上昇を開始するタイミングとを所定の時間ずらすことで、それぞれの遮断機の消費電流のピークをずらすことができる。その結果、消費電流の合計のピークを低減することができる。

また、進入側の遮断桿が先に上昇することで、列車通過後に通行者がより速やかに踏切に進入することができる。このとき、進入側の遮断桿に遅れて進出側の遮断桿が上昇を開始する時間差が２００〜５００ｍｓであるので、進入側の遮断桿が通行者の進入が可能な程度にまで上昇した直後に踏切内へ進入した通行者が、遅れて上昇する進出側の遮断桿に接触するおそれがない。

図３（ｂ）は、列車通過後の遮断桿上昇時において車両進出側の遮断機１１ｃ、１１ｄが先に遮断桿を上昇させる制御方法を示す図である。列車通過後、まず車両進出側の遮断機１１ｃ、１１ｄを駆動して遮断桿の上昇を開始する。そして、車両進出側の遮断桿の上昇開始から２００〜５００ｍｓ後、車両進入側の遮断機１１ａ、１１ｂを駆動して遮断桿の上昇を開始する。

このように、進出側の遮断桿が先に上昇することで、進入側の遮断桿が通行者の進入が可能な程度にまで上昇した直後に通行者が踏切内へ進入した場合であっても、先に上昇した進出側の遮断桿に接触するおそれがなく、より安全に踏切を運用することができる。

なお、図３（ａ）、（ｂ）に示す遮断機制御方法において、車両進入側の遮断桿の上昇を開始するタイミングと、車両進出側の遮断桿の上昇を開始するタイミングとの時間差を２００〜５００ｍｓとした根拠は、実験によって得られた結果に基づくものである。この実験の結果から、上記のように時間差を２００〜５００ｍｓに設定することで、遮断桿上昇時の消費電流を十分に低減することができ、かつ、通行者に違和感を与えないことが実証されている。

［実験結果］
以下、車両進入側の遮断桿の上昇を開始するタイミングと、車両進出側の遮断桿の上昇を開始するタイミングの時間差について、好適な時間差の条件を検証するために行った実験の結果について説明する。

上記実験の概要は、実施形態の踏切遮断機制御システム１において、車両進入側の遮断桿の上昇を開始するタイミングと、車両進出側の遮断桿の上昇を開始するタイミングとの時間差（以下、上昇遅延時間ともいう。）の設定を０〜１０００ｍｓの範囲で１００ｍｓずつ変更し、それぞれの上昇遅延時間において踏切遮断桿の上昇を行うというものである。なお、進入側の遮断桿又は進出側の遮断桿の何れを先に上昇させてもよい。このとき、各上昇遅延時間において遮断桿の上昇を行った際の踏切遮断機制御システム１の消費電流を測定し、更に、踏切で列車の通過を待つ通行者を想定した複数の被験者を遮断桿の前に配置し、この被験者のうち遮断桿の上昇時に遮断桿の動作について何らかの違和感を覚えた被験者の割合を示す「違和率」を求めた。

図４は、上記実験によって得られた、上昇遅延時間に対する遮断桿上昇時の消費電流の最大値及び違和率を示すグラフである。
図４のグラフで示されているように、消費電流値は、上昇遅延時間０〜２００ｍｓの間で約３４Ａから約２６Ａ程度まで急激に低下しており、３００ｍｓ以降では２２〜２３Ａ程度でほぼ横ばいで推移していることが分かる。即ち、踏切遮断機の消費電流のピーク値を低減するには、上昇遅延期間が２００ｍｓ以上であれば十分効果が得られるということが実証された。

一方、違和率は、上昇遅延時間０〜５００ｍｓの間で０〜約１０％程度の低い水準で推移し、５００ｍｓ以降から急激に上昇していることが分かる。即ち、上昇遅延時間が５００ｍｓ以下であれば、踏切遮断桿の上昇時に遮断桿の動作について何らかの違和感を覚える通行者が少ないということが実証された。

以上のような実験結果から、消費電流の低減及び通行者に違和感を与えないといった観点での上昇遅延時間として好適な条件は２００〜５００ｍｓであることが確認された。
［効果］
本実施形態の踏切遮断機制御システム１によれば、以下のような効果を奏する。

（１）車両進入側の遮断機１１ａ、１１ｂが遮断桿の上昇を開始するタイミングと、車両進出側の遮断機１１ｃ、１１ｄが遮断桿の上昇を開始するタイミングとを所定の時間ずらすことで、それぞれの遮断機の消費電流のピークをずらすことができる。これにより、遮断桿の上昇を同時に開始する場合よりも消費電流の合計のピークを低く抑えることができる。このため、遮断機や他の踏切設備に電力を供給する電源部１２の整流器１２ａ、蓄電池１２ｂ等に必要な電力容量を低く抑えることができ、これらを小容量化することで電源部１２の小型化を実現することができる。したがって、電源部１２の設置コストや設置スペースを削減することができる。

（２）上昇遅延時間を２００〜５００ｍｓに設定することで、遮断桿上昇時の消費電流を十分に低減することができ、かつ、通行者に違和感を与えない遮断機の制御方法を実現することができる。

（３）電子踏切制御装置１０の制御部１０ａは、プログラムによって遮断機の動作手順等を設定することが可能である。そのため、遮断桿の上昇を開始する順序や、上昇遅延時間をプログラムによって設定でき、遮断機１１ａ〜１１ｄや電子踏切制御装置１０の回路を改修することなくこれらの設定を行うことができるので利便性が高い。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り様々な態様にて実施することが可能である。

本発明の実施形態である踏切遮断機制御システムの概略構成を示す図である。 従来の踏切遮断機における遮断桿の降下・上昇方法を示す図である。 本発明の実施形態における遮断桿の上昇方法を示す図である。 上昇遅延時間の好適な条件を検証するために行った実験の結果を示すグラフである。

符号の説明

１…踏切遮断機制御システム、１０…電子踏切制御装置、１０ａ…制御部、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…遮断機、１２…電源部、１２ａ…整流器、１２ｂ…蓄電池、１３…警報音発生装置、１４…警報灯

Claims (6)

1. 踏切の車両進入側及び進出側にそれぞれ設けられた遮断機の遮断桿の下降及び上昇を制御する制御手段を備える踏切遮断機制御装置であって、
   前記制御手段は、車両進入側の前記遮断機が遮断桿の上昇を開始するタイミングと、車両進出側の前記遮断機が遮断桿の上昇を開始するタイミングとが２００〜５００ｍｓずれるようにそれぞれの遮断機を制御すること
   を特徴とする踏切遮断機制御装置。
2. 請求項１に記載の踏切遮断機制御装置において、
   前記制御手段は、車両進入側の前記遮断機が遮断桿の上昇を開始した２００〜５００ｍｓ後に車両進出側の前記遮断機が遮断桿の上昇を開始するようにそれぞれの遮断機を制御すること
   を特徴とする踏切遮断機制御装置。
3. 請求項１に記載の踏切遮断機制御装置において、
   前記制御手段は、車両進出側の前記遮断桿が遮断桿の上昇を開始した２００〜５００ｍｓ後に車両進入側の前記遮断機が遮断桿の上昇を開始するようにそれぞれの遮断機を制御すること
   を特徴とする踏切遮断機制御装置。
4. 請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の踏切遮断機制御装置において、
   前記制御手段は、電子計算機によって構成されること
   を特徴とする踏切遮断機制御装置。
5. 請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の踏切遮断機制御装置と、
   前記踏切の車両進入側及び進出側にそれぞれ設けられ、前記踏切遮断機制御装置からの制御信号に基づいて遮断桿を下降及び上昇動作させる遮断機とを備えること
   を特徴とする踏切遮断機制御システム。
6. 電子計算機を、請求項４に記載の踏切遮断機制御装置が備える前記制御手段として機能させるためのプログラム。

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