JP4726866B2 - 信号灯制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、信号灯の現示状態を切り替え制御する信号灯制御装置に関する。
駅構内などで列車運行の安全を確保する電子連動システムにおいて使用される信号灯制御装置は、電子連動装置からの制御情報に従って信号灯の点灯/滅灯を制御すると共に、信号灯が指示通りに点灯/滅灯するかの故障診断を行ない、その診断結果を電子連動装置に通知するようになっている。
たとえば、図2に示す信号灯制御装置では、赤、黄、緑の3つの信号灯LG、LY、LRの共通線に電流センサCTを設け、通常のオン/オフ制御とは別に交流の半サイクルもしくは数サイクル毎の周期で信号灯を瞬間的にオン/オフ制御し、該瞬間的なオン/オフ制御に応じて電流センサの出力が変化するか否かを監視することで、信号灯のオン/オフ制御中に故障診断を同時に行なうようになっている(特許文献1参照)。
特開昭61-13400号公報
上記技術のように瞬間的に信号灯をオン/オフ制御した場合でも、信号灯がフィラメント電球の場合には応答速度が比較的遅いので、ちらつきが生じたり、オフ中の瞬時点灯が運転士に視認されたりすることはなかった。しかしながら、近年、信号灯の発光体は電球から「長寿命で視認性に優れ、応答性がよく高輝度で低消費電力」などの特徴を備えたLED(Light Emitting Diode)に切り替わりつつあり、かかるLEDを使用した信号灯に対して周期的に瞬間的なオン/オフ制御を行なうと、オン制御中の瞬間的なオフ制御で一瞬のちらつきが発生したり、オフ制御中の瞬間的なオン制御による一瞬の点灯が視認されたりするといった問題が生じるほか、制御ケーブルに誘導ノイズ電圧が発生してオフ制御中の信号灯が薄点灯するという問題があった。
本発明は、上記の問題を解決しようとするものであり、LEDのような高輝度で応答速度の速い発光体を用いた信号灯に対しても、ちらつきや瞬時点灯が視認されることなく故障診断の可能な信号灯制御装置を提供することを目的としている。
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
[1]複数の信号灯の中から電源供給回路に接続する信号灯を切り替える複数の現示制御リレーと、
前記複数の信号灯の共通線に介挿され半導体スイッチと、
前記複数の現示制御リレーの接点の動作/復旧を照査する接点照査部と、
前記複数の信号灯の共通線に介挿された電流センサと、
前記現示制御リレーのオン/オフ切り替えを、前記半導体スイッチをオフにした後、前記切り替えを行い、前記半導体スイッチをオンにする手順で行うと共に、前記接点照査部によって確認された前記複数の現示制御リレーの各接点の動作/復旧状態から前記複数の信号灯による現示内容を特定しかつ前記電流センサによって検出される通電状態から前記現示内容による現示の有無を確認することで前記複数の信号灯の現示状態を判別する制御部と、
を有する
ことを特徴とする信号灯制御装置。
上記発明では、電磁リレーである現示制御リレーにより信号灯の現示状態の切り替えを行い、その接点の動作/復旧状態の照査結果と電流センサの通電状態とから、信号灯の現示が正常に制御されているか否かを判別する。これにより、複雑な検査回路を用いることなく、信号灯の現示が正常か否かを判別することができる。また、現示制御リレーの切り替えは、半導体スイッチをオフ制御して通電のない状態で行うので、接点復旧時のアーク発生がなく、現示制御リレーとして小型のリレーを使用することができる。
[2]前記制御部は、前記半導体スイッチをオフにした後、前記電源供給回路に通電のないことが前記電流センサによって確認された後に前記切り替えを行う
ことを特徴とする[1]に記載の信号灯制御装置。
上記発明では、半導体スイッチをオフにし、通電が遮断されたことを電流センサによって確認してから現示制御リレーを切り替えるので、半導体スイッチをオフ制御しても故障などにより通電がオフされない場合は、現示制御リレーの切り替えが阻止される。
[3]前記制御部は、前記切り替えを行った後、その切り替えが完了したことを前記接点照査部によって確認してから前記半導体スイッチをオンにする
ことを特徴とする[1]または[2]に記載の信号灯制御装置。
上記発明では、現示制御リレーの切り替えが正常に完了したことを接点照査部で確認してから半導体スイッチをオン制御して信号灯に通電するので、故障などにより切り替え不良が発生した場合には通電が防止される。
[4]前記現示制御リレーは、少なくとも前記信号灯の現示数より1つ少ない数だけ設けられ、これらの現示制御リレーの接点回路の組み合わせにより前記信号灯の現示状態を切り替える現示表示回路が構成される
ことを特徴とする[1]乃至[3]のいずれか1つに記載の信号灯制御装置。
本発明に係る信号灯制御装置によれば、LEDのような高輝度で応答速度の速い発光体を用いた信号灯に対しても、ちらつきや瞬時点灯が視認されることなく通常の制御中に故障診断を行なうことができ、フェールセーフで視認性の安定した点灯/滅灯制御が実現される。
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る信号灯制御装置10の構成と、この信号灯制御装置10が制御対象とする3現示(G(緑),Y(黄),R(赤))の信号灯(信号機)5と、信号灯5へ電源を供給する信号灯電源6との接続を示すブロック図である。信号灯5は発光体として電球を使用したものでもLEDを使用したものでもよい。
信号灯制御装置10は、制御部11と、現示制御リレー部12と、現示制御リレー接点照査部13と、現示表示部14とを有して構成される。制御部11は、図示省略したCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access
Memory)などを主要部として構成される。制御部11はROMに格納されたプログラムに従って各種の制御動作を実行する。
信号灯制御装置10は、駅構内などで列車運行の安全を確保する図示省略の電子連動装置と接続されており、制御部11は、電子連動装置から入力される制御情報fに基づいて信号灯5の点灯/滅灯制御を行なうと共に、信号灯5の点灯/滅灯に関する故障診断を行ない、その診断結果を表示情報gとして電子連動装置に通知する機能を果たす。
現示制御リレー部12は、少なくとも信号灯5の現示数より1つ少ない数の現示制御リレーを有している。ここでは、3現示の信号灯5に対して、第1現示制御リレーHYRと、第2現示制御リレーHRの2個を設けてある。第1現示制御リレーHYRのオン/オフは制御部11が出力するHYR現示制御出力a1によって制御される。第2現示制御リレーHRのオン/オフは制御部11が出力するHR現示制御出力a2によって制御される。現示制御リレーHYR、HRはそれぞれ2極(2接点回路)の電磁リレーであり、第1現示制御リレーHYRの第1極P1(HYR)と、第2現示制御リレーHRの第1極Q1(HR)は現示制御リレー接点照査部13を構成している。また第1現示制御リレーHYRの第2極P2(HYR)と第2現示制御リレーHRの第2極Q2(HR)とは現示表示部14に組み込まれている。
現示制御リレー接点照査部13は、第1現示制御リレーHYRおよび第2現示制御リレーHRの動作接点(N接点)が構成されているか、復旧接点(R接点)が構成されているかを、N接点照査出力b1とR接点照査出力b2とで照査する回路である。具体的には、照査時に、制御部11は第1現示制御リレーHYRの第1極P1(HYR)のN接点と第2現示制御リレーHRの第1極Q1(HR)のN接点とにN接点照査出力b1を出力すると共に、第1現示制御リレーHYRの第1極P1(HYR)のR接点と第2現示制御リレーHRの第1極Q1(HR)のR接点とにR接点照査出力b2を出力する。N接点照査出力b1とR接点照査出力b2とは両者を区別可能な異なる信号であり、たとえば周波数の異なるパルス列信号などが使用される。
制御部11は、N接点照査出力b1およびR接点照査出力b2を出力した状態下で、第1現示制御リレーHYRの第1極P1(HYR)の共通接点(C接点)から制御部11に入力されるHYR接点照査入力s1がN接点照査出力b1とR接点照査出力b2のいずれと同じ信号であるかに基づいて第1現示制御リレーHYRの第1極P1(HYR)が動作接点(N接点)の構成された状態にあるか復旧接点(R接点)の構成された状態であるかを認識する。同様に、制御部11は、N接点照査出力b1およびR接点照査出力b2を出力した状態下で、第2現示制御リレーHRの第1極Q1(HR)のC接点から制御部11に入力されるHR接点照査入力s2がN接点照査出力b1とR接点照査出力b2のいずれと同じ信号であるかに基づいて第2現示制御リレーHRの第1極Q1(HR)が動作接点(N接点)の構成された状態にあるか復旧接点(R接点)の構成された状態であるかを認識する。
なお、N接点照査出力b1とR接点照査出力b2とを排他的タイミングで出力するようにし、いずれを出力しているタイミングでHYR接点照査入力s1やHR接点照査入力s2が入力されるかに基づいて、第1現示制御リレーHYRの第1極P1(HYR)、第2現示制御リレーHRの第1極Q1(HR)の接点の構成状態を判別するようにされてもよい。この場合、N接点照査出力b1とR接点照査出力b2とは同一形式の信号でかまわない。
現示表示部14は、信号灯5への電源供給回路に介挿される第1現示制御リレーHYRの第2極P2(HYR)および第2現示制御リレーHRの第2極Q2(HR)を備えて現示の切り替え条件を構成する現示表示回路15と、半導体スイッチSWと、電流センサCTとから構成されている。
詳細には、第1現示制御リレーHYRの第2極P2(HYR)のC接点は半導体スイッチSWを介して信号灯電源6の第1端子BXに接続され、第1現示制御リレーHYRの第2極P2(HYR)のN接点は第2現示制御リレーHRの第2極Q2(HR)のC接点に接続され、第2現示制御リレーHRの第2極Q2(HR)のN接点は信号灯5のG色灯5gの一端に、第2現示制御リレーHRの第2極Q2(HR)のR接点は信号灯5のY色灯5yの一端に、第1現示制御リレーHYRの第2極P2(HYR)のR接点は信号灯5のR色灯5rの一端にそれぞれ接続されている。信号灯5の各色灯5g、5y、5rの他端は共通線COMにまとめられた後、電流センサCTを介して信号灯電源6の第2端子CXに接続されている。
半導体スイッチSWは制御部11が出力する灯電源制御出力dによってオン/オフ制御される。また電流センサCTのセンサ出力eは制御部11に入力されている。
現示表示回路15は第1現示制御リレーHYRの第2極P2(HYR)と第2現示制御リレーHRの第2極Q2(HR)の各接点の動作復旧状態の組み合わせにより信号灯5の現示状態を切り替える機能を果たす。詳細には、半導体スイッチSWがオンであることを前提に、第1現示制御リレーHYRの第2極P2(HYR)、第2現示制御リレーHRの第2極Q2(HR)が共に動作接点(N接点)を構成するときはG色灯5gが点灯し、第1現示制御リレーHYRの第2極P2(HYR)が動作接点(N接点)を構成し、第2現示制御リレーHRの第2極Q2(HR)が復旧接点(R接点)を構成するときはY色灯5yが点灯し、第1現示制御リレーHYRの第2極P2(HYR)が復旧接点(R接点)を構成するときはR色灯5rが点灯するように条件構成されている。
なお、R色灯5rが点灯する条件においては第2現示制御リレーHRの第2極Q2(HR)が動作/復旧状態のいずれにあるかは無関係となる。電源落下などによる現示制御リレーHYR、HRの異常時には復旧接点が構成されてR色灯5rが点灯し、列車運行の安全が確保されるようになっている。
次に信号灯制御装置10による信号灯5の制御動作を説明する。
信号灯制御装置10の電源立ち上げ時に制御部11は図示省略したメモリの故障診断、現示制御出力a1、a2のオフ制御、灯電源制御出力dのオフ制御、N接点照査出力b1およびR接点照査出力b2による現示制御リレーHYR、HRに関する接点照査入力s1、s2の確認、センサ出力eの入力状態の確認などの立ち上げ処理を行い、信号灯制御装置10に異常がないことを検査し確認した後、図示しない装置正常リレーを動作させる。
立ち上げ処理が正常完了した後、制御部11は図示しない電子連動装置から受信した制御情報fに基づいて作成した現示制御出力a1、a2の出力制御を行い、第1現示制御リレーHYRおよび第2現示制御リレーHRをオン/オフ制御する。
先に説明したように、G色灯5gの点灯時は第1現示制御リレーHYR、第2現示制御リレーHRを共にオン制御する(第1現示制御リレーHYRの第2極P2(HYR)、第2現示制御リレーHRの第2極Q2(HR)が共にN接点構成となる)。Y色灯5yの点灯時は第1現示制御リレーHYRをオン制御しかつ第2現示制御リレーHRをオフ制御する(第1現示制御リレーHYRの第2極P2(HYR)はN接点構成、第2現示制御リレーHRの第2極Q2(HR)はR接点構成となる)。R色灯5rの点灯時は第1現示制御リレーHYRをオフ制御する(第1現示制御リレーHYRの第2極P2(HYR)はR接点構成となる)。ここでは、R色灯5rの点灯時には第2現示制御リレーHRもオフ制御している。
現示制御リレーHYR、HRをオン/オフ制御した後、N接点照査出力b1およびR接点照査出力b2を出力し、このときの接点照査入力s1、s2の入力状況から現示制御リレーHYR、HRの各接点の動作/復旧状態を確認する。制御部11は、現示制御出力a1、a2の出力状態と接点照査入力s1、s2の入力状態とが整合する場合に現示制御リレーHYR、HRの制御が正常であると判別する。
上記制御の異常時は、図示しない装置正常リレーを復旧させて信号灯電源6の遮断などを行う。なお、信号灯制御装置10は2重系で構成されており、一方の系に異常が生じた場合は他系で信号灯5を点灯/滅灯させるようになっている。
上記制御の正常時は、灯電源制御出力dをオン制御し、センサ出力eの入力状況により電流センサCTに通電があるか否か、すなわち信号灯5に通電があるか否かをチェックする。通電がない場合は、異常と判断し、その異常内容を表す異常データを作成し、これを表示情報gとして図示しない電子連動装置に出力する。ここでは、制御出力a1、a2の状態と接点照査入力s1、s2やセンサ出力eなどの監視入力に基づく各種データのうち、上位の電子連動装置などに必要なデータを表示情報gとして出力する。
制御部11は、制御情報fに応じて信号灯5の現示状態を切り替える(変更制御する)場合は、変更制御を行う前に灯電源制御出力dをオフ制御し、センサ出力eの入力状況から電流センサCTに通電がなくなったこと、すなわち、信号灯5への電流が遮断されたことを確認する。
上記の確認で異常時(電流が遮断されない場合)は、その異常内容を表す異常データを作成し、これを表示情報gとして図示しない電子連動装置に出力する。また通電状態で現示制御リレーHYR、HRをオフ制御することによるアークの発生および当該アークによる接点溶着を防止するために、現示制御リレーHYR、HRのオン/オフの変更制御は行わないで、図示しない装置正常リレーを復旧させて信号灯電源6の遮断などを行う。
正常時は(電流が遮断された場合)は、非通電状態であるため現示制御リレーHYR、HRのオフ制御に伴うアーク発生がないので、現示制御リレーHYR、HRのオン/オフの変更制御を行う。
上記変更制御を行った後、制御部11は、N接点照査出力b1およびR接点照査出力b2を出力し、このときの接点照査入力s1、s2の入力状況から現示制御リレーHYR、HRの各接点の動作/復旧状態を確認する。制御部11は、現示制御出力a1、a2の出力状態と接点照査入力s1、s2の入力状態とが整合する場合に現示制御リレーHYR、HRの制御が正常であると判別する。
上記制御の異常時は、図示しない装置正常リレーを復旧させて信号灯電源6の遮断などを行う。上記制御の正常時は、灯電源制御出力dをオン制御し、センサ出力eの入力状況により電流センサCTに通電があるか否か、すなわち信号灯5に通電があるか否かをチェックする。通電がない場合は、異常と判断し、その異常内容を表す異常データを作成し、これを表示情報gとして図示しない電子連動装置に出力する。
このように、信号灯制御装置10では、信号灯5の現示を切り替えるための現示表示回路15を、電磁リレー(現示制御リレーHYR、HR)の接点回路で構成すると共に、その接点を照査することで現示制御リレーHYR、HRが正常に制御されているか否かを確認するので、制御情報fの通りに現示が行われているか否かを簡易な回路構成で確実に確認することができる。すなわち、半導体部品のみで現示表示回路を構成した場合には、半導体部品の健全性の確認や信号灯5が指示通りに点灯/滅灯するかを故障診断するために瞬時点灯制御などの複雑な制御を要し、LED灯を使用する場合には一瞬の点灯やチラツキが視認されるといった問題を生じるが、本発明では電磁リレー(現示制御リレーHYR、HR)で現示を切り替えるので、チラツキ発生などの問題は根本的に解消されると共に、簡易な回路構成で確実な故障診断を可能にしている。
また、電磁リレーは、故障が生じた場合に復旧接点が構成される確率が高いので、復旧接点が構成された場合にR色灯5rが点灯するように現示表示回路15を構成することにより、オン/オフいずれの状態で故障するかの確率がほぼ5分5分の半導体スイッチで現示表示回路を構成する場合に比べて、高いフェールセーフ性を確保することができる。
また、現示制御リレーHYR、HRのオン/オフ状態を変更制御するに先立って半導体スイッチSWをオフにし、通電のない状態で現示制御リレーHYR、HRのオン/オフ状態を変更した後、半導体スイッチSWをオンするので、現示制御リレーHYR、HRのオフ制御によるアーク発生がなく、接点溶着が防止されて接点の消耗を回避することができる。これにより、接点負荷を最大にしても長寿命の動作が可能となるため、アーク発生に耐え得る大型のリレーを使用する必要がなくなり、小型のリレーを使用することができる。
また、電流センサCTによって通電の有無を確認し、通電の遮断を確認してから現示制御リレーのオン/オフ状態を変更制御するので、半導体スイッチSWをオフ制御しても電流が遮断されないといった異常が発生した場合でも、通電状態で現示制御リレーがオフ制御されることは回避される。
さらに、現示制御リレーに対する変更制御を行った後、その変更制御による接点のオン/オフ切り替えが完了したことを現示制御リレー接点照査部13によって照査し確認してから半導体スイッチSWをオン制御するので、その切り替えの途中や切り替え不良の状態で通電が開始されることはない。
このように本発明によれば、電球、LEDのいずれの信号灯に対しても、フェールセーフで視認性の安定した制御を行うことのできる小型の信号灯制御装置10が提供される。
以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は実施の形態に示したものに限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
たとえば、実施の形態では現示数より1つ少ない数の現示制御リレーで現示切り替えの条件を構成するように現示表示回路15を構成したが、現示数と同数の現示制御リレーを使用し、1つの現示制御リレーで1つの信号灯の点灯/滅灯を切り替えするように構成されてもよい。
また、半導体スイッチSWおよび電流センサCTは実施の形態に例示した配置に限定されず、たとえば、共通線COM側に半導体スイッチSWと電流センサCTとを直列に配置してもよい。半導体スイッチSWや電流センサCTは共通線に設けてそれぞれ1つとすることが好ましいが、各灯5g、5y、5rあるいは現示状態毎に個別に設けられてもよい。
実施の形態では3現示の信号灯5を制御する場合を例に説明したが、3現示以外の現示数の信号灯5を制御対象としてもよく、信号灯制御装置10の回路構成を、現示数に応じて拡張あるいは縮小すればよい。
本発明の実施の形態に係る信号灯制御装置の構成と、制御対象の信号灯と信号灯電源との接続例を示すブロック図である。 従来の信号灯制御装置の構成を示すブロック図である。
符号の説明
5…信号灯
5g…G色灯
5y…Y色灯
5r…R色灯
6…信号灯電源
10…信号灯制御装置
11…制御部
12…現示制御リレー部
13…現示制御リレー接点照査部
14…現示表示部
15…現示表示回路
N…動作接点
R…復旧接点
C…共通接点
a1…HYR現示制御出力
a2…HR現示制御出力
b1…N接点照査出力
b2…R接点照査出力
BX…信号灯電源の第1端子
COM…共通線
CT…電流センサ
CX…信号灯電源の第2端子
d…灯電源制御出力
e…センサ出力
f…制御情報
g…表示情報
HR…第2現示制御リレー
HYR…第1現示制御リレー
P1(HYR)…第1現示制御リレーHYRの第1極
P2(HYR)…第1現示制御リレーHYRの第2極
Q1(HR)…第2現示制御リレーHRの第1極
Q2(HR)…第2現示制御リレーHRの第2極
s1…HYR接点照査入力
s2…HR接点照査入力
SW…半導体スイッチ

Claims (4)

  1. 複数の信号灯の中から電源供給回路に接続する信号灯を切り替える複数の現示制御リレーと、
    前記複数の信号灯の共通線に介挿され半導体スイッチと、
    前記複数の現示制御リレーの接点の動作/復旧を照査する接点照査部と、
    前記複数の信号灯の共通線に介挿された電流センサと、
    前記現示制御リレーのオン/オフ切り替えを、前記半導体スイッチをオフにした後、前記切り替えを行い、前記半導体スイッチをオンにする手順で行うと共に、前記接点照査部によって確認された前記複数の現示制御リレーの各接点の動作/復旧状態から前記複数の信号灯による現示内容を特定しかつ前記電流センサによって検出される通電状態から前記現示内容による現示の有無を確認することで前記複数の信号灯の現示状態を判別する制御部と、
    を有する
    ことを特徴とする信号灯制御装置。
  2. 前記制御部は、前記半導体スイッチをオフにした後、前記電源供給回路に通電のないことが前記電流センサによって確認された後に前記切り替えを行う
    ことを特徴とする請求項1に記載の信号灯制御装置。
  3. 前記制御部は、前記切り替えを行った後、その切り替えが完了したことを前記接点照査部によって確認してから前記半導体スイッチをオンにする
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の信号灯制御装置。
  4. 前記現示制御リレーは、少なくとも前記信号灯の現示数より1つ少ない数だけ設けられ、これらの現示制御リレーの接点回路の組み合わせにより前記信号灯の現示状態を切り替える現示表示回路が構成される
    ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1つに記載の信号灯制御装置。
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