JP4762300B2 - 信号機制御システム - Google Patents

Description

この発明は、常用フィラメントと予備フィラメントを有する信号灯の常用フィラメント断芯時に、断芯検出リレーの復旧接点で予備フィラメントに切換えて使用する鉄道信号システムの信号機制御システム、特に常用フィラメントの断芯検出に関するものである。

一般に、日本の鉄道信号システムにおいては、特許文献１や特許文献２に示すように、信号灯の信号電球は寿命差を有するメインフィラメントとサブフィラメントの二重フィラメントを有し、常時、並列接続して使用されている。この信号灯の点灯／滅灯を制御する信号機制御装置は、信号灯に流れる電流が所定の値に減少したことを検知して一方のフィラメントが断芯したことを検出している。

一方、海外の鉄道信号システムにおいては、信号灯は常用フィラメントが断芯時に、内蔵している断芯検出リレーの復旧接点で予備フィラメントに切換えて使用する構成を備えているものがある。この場合、信号機制御装置は、信号灯に内蔵している断芯検出リレーの第２復旧接点からの信号を入力して常用フィラメントの断芯を検出している。

例えば図５のブロック図に示すように、信号機制御装置１ａは、常用フィラメント５と予備フィラメント６が設けられた信号電球７を有する信号灯８ａを点灯／滅灯させる指令を灯制御入力とし、信号灯交流電源９からの電圧により信号灯８ａを制御する。また、信号灯８ａ内の断芯検出器１０で常用フィラメント５の断芯を検出したとき、断芯検出器１０の出力リレーＦＤＲのコイル電流が遮断されて出力リレーＦＤＲの第１復旧接点ＦＤＲ１と第２復旧接点ＦＤＲ２が導通すると、第２復旧接点ＦＤＲ２からの信号を入力して灯制御入力条件と照合して常用フィラメント断芯と判定し、信号灯８ａの制御状態等とともに常用フィラメント５の断芯警報を表示出力する。一方、信号灯８ａは断芯検出器１０の出力リレーＦＤＲの第１復旧接点ＦＤＲ１を介して予備フィラメント６を通電して再点灯する。
特開平５−８７２９号公報 特開平１０−２６４８１５号公報

前記のように、信号電球７の常用フィラメント５が断芯したときに、断芯検出器１０の出力リレーＦＤＲの第２復旧接点ＦＤＲ２の導通を条件として信号機制御装置１ａで常用フィラメント５の断芯を判定していると、第２復旧接点ＦＤＲ２からの信号を入力するための制御ケーブル１３ａ，１３ｂと入力回路が必要になり、装置全体の構成が複雑になるとともに施工が容易でないという短所がある。

この発明は、このような短所を改善し、信号灯から常用フィラメントが断芯したことを示す信号を信号機制御装置に送る制御ケーブルや入力回路を必要としないで簡単な構成で常用フィラメントの断芯を検出して経済性を高めた信号機制御システムを提供することを目的とするものである。

この発明の信号機制御システムは、断芯検出器と、該断芯検出器と直列接続した常用フィラメントと前記断芯検出器の出力リレーの復旧接点と直列接続した予備フィラメントとを並列接続した信号電球とを有し、常時は常用フィラメントを使用し、常用フィラメント断芯時は前記断芯検出器の出力リレーの復旧接点で予備フィラメントに切換える信号灯を有する信号機と、該信号機を制御する信号灯制御部を有する信号機制御装置とからなる信号機制御システムにおいて、前記信号灯は、前記断芯検出器の出力リレーの復旧接点を復旧させる復旧動作に所定の復旧時間を要する緩放特性を持たせ、前記信号機制御装置の信号灯制御部は、前記信号灯を点灯する交流電源の電源周期信号と、前記信号灯に流れる電流を検出する電流センサ信号と、前記信号灯の点灯／滅灯制御指令を入力し、電源周期信号が正常であることを検出しているときに、前記信号灯の点灯／滅灯制御指令が点灯指令になっている状態で電流センサ信号がオフになると、このオフ時間を計数し、電流センサ信号のオフ状態の継続時間が、前記信号灯の断芯検出器の出力リレーの復旧時間と一致したときに前記常用フィラメントが断芯したと判断することを特徴とする。前記断芯検出器の出力リレーの復旧接点を復旧させる復旧時間を前記交流電源の系統切換時の電源切換時間より長くなるように緩放特性を持たせると良い。

この発明は、常用フィラメントと予備フィラメントを有する信号灯の断芯検出器の出力リレーの復旧接点を復旧させる復旧動作に電源切換時間より長い所定の復旧時間を要する緩放特性を持たせ、信号機制御装置の信号灯制御部は、信号灯を点灯する交流電源の電源周期信号と、信号灯に流れる電流を検出する電流センサ信号と、信号灯の点灯／滅灯制御指令を入力し、電源周期信号が正常であることを検出しているときに、信号灯の点灯／滅灯制御指令が点灯指令になっている状態で電流センサ信号がオフになると、このオフ時間を計数し、電流センサ信号のオフ状態の継続時間が、電源切換時間を越えて信号灯の断芯検出器の出力リレーの復旧時間と一致したときに前記常用フィラメントが断芯したと判断することにより、信号機制御装置の信号灯制御部と信号灯の間を１対の電源ケーブルで接続するだけですみ、信号灯から信号灯制御部との間に、信号灯の断芯検出器の出力リレーの復旧接点条件を入力するための制御ケーブルを設ける必要がないとともに、信号灯制御部に信号灯からの断芯検出信号を入力する入力回路を設ける必要はなく、経済性の高い信号機制御装置を得ることができる。

図１は、この発明の信号機制御システムの構成を示すブロック図である。図に示すように、信号機制御装置１は、信号灯制御部２と電源周期検出部３及び灯電流検出部４を有し、常用フィラメント５と予備フィラメント６が設けられた信号電球７を有する信号灯８を制御する。信号灯制御部２は、信号灯８を点灯／滅灯させる指令を灯制御入力とし、信号灯交流電源９から出力される電圧を制御して信号灯８に供給して信号灯８の点灯／滅灯を制御する。電源周期検出部３は、例えばフォトカプラからなり、常時、信号灯交流電源９の電源周期を検出して電源周期信号を信号灯制御部２に送る。灯電流検出部４は、常時、信号灯制御部２から信号灯８に供給する灯電流を検出して灯電流検出信号を信号灯制御部２に送る。

信号灯８は、信号電球７の常用フィラメント５の断芯を検出する断芯検出器１０と断芯検出器１０の出力リレーＦＤＲとコンデンサＣを有し、１対の電源ケーブル１１ａ，１１ｂを介して信号灯制御部２に接続されている。信号電球７の常用フィラメント５は、一方の電源ケーブル１１ａが接続された入力端子１２ａと他方の電源ケーブル１１ｂが接続された入力端子１２ｂに接続されている。断芯検出器１０は入力端子１２ａと常用フィラメント５との間に設けられ、常用フィラメント５の断芯を検出する。断芯検出器１０の出力リレーＦＤＲのコイルとコンデンサＣは、断芯検出器１０の出力端子に並列に接続されている。この出力リレーＦＤＲのコイルとコンデンサＣを並列に接続することにより、出力リレーＦＤＲの復旧動作に復旧時間Ｔｄを要するように緩放特性を持たせている。予備フィラメント６は出力リレーＦＤＲの第１復旧接点ＦＤＲ１を介して入力端子１２ａと入力端子１２ｂに接続されている。

前記のように構成した信号機制御装置１で信号灯８を制御するときの動作を説明する。

まず、信号電球７の常用フィラメント５の断芯がなく、全てが正常な通常時の動作を図２のタイムチャートを参照して説明する。

信号灯交流電源９から信号灯制御部２に供給される交流周波数が50Ｈｚの場合、電源周期検出部３で検出している電源周期Ｔｐは20ｍｓである。電源周期検出部３は信号灯交流電源９から信号灯制御部２に供給している交流電圧に応じて電源周期Ｔｐの矩形波の電源周期信号を信号灯制御部２に送る。信号灯制御部２は送られた電源周期信号の立ち上り又は立下りを検出してあらかじめ設定されている電源周期Ｔｐと照合して信号灯交流電源９から供給する交流電圧が正常であること、すなわち信号灯交流電源９から交流電圧が正常に供給されていることを確認する。そして信号灯制御部２は、電源周期検出部３から送られる電源周期信号が正常で、図示しない連動論理装置から出力される灯制御入力に応じて信号灯８に供給する灯制御出力をオン／オフ制御する。この灯制御出力をオフにしているとき、信号灯制御部２は灯電流検出部４から送られる灯電流検出信号がオフであると、常用フィラメント７の断芯検出なしと判定する。また、電源周期信号が正常で、灯制御入力がオンで信号灯８に供給する灯制御出力をオンにしたとき、灯電流検出部４から送られる灯電流検出信号がオンの場合、常用フィラメント７の断芯検出なしと判定する。

次に、信号灯交流電源９の受電系統を何らかの理由で切り替える信号灯交流電源９の系統切換時の動作を図３のタイムチャートを参照して説明する。

一般に信号灯交流電源９は２系統から給電されるように冗長化されており、切換部を介して選択された系統から信号機制御装置１に給電される。この系統を切換える時に、電源切換時間Ｔｓの電源瞬断が発生する。この電源切換時間Ｔｓは通常150ｍｓ程度である。この信号灯交流電源９の系統切換時の電源瞬断時には、図３に示すように、信号灯制御部２に送られる電源周期信号はオフになり、灯電流検出信号もオフになる。信号灯制御部２は、電源周期検出部３から送られる電源周期信号が正常で、灯制御入力として点灯を示す信号が送られて信号灯８に灯制御出力を送っている状態で、電源周期検出部３から送られる電源周期信号がオフになって灯電流検出信号がオフになると、オフ状態の継続時間を計数し、あらかじめ設定されている電源切換時間Ｔｓと照合し、灯電流検出信号のオフ状態の継続時間が電源切換時間Ｔｓ程度であるときは信号灯交流電源９の系統切換と判定する。そして信号制御部２は信号灯８に送る灯制御出力がオンの状態で電源周期信号と灯電流検出信号がオフになって信号灯交流電源９の系統切換と判定したときは常用フィラメント７の断芯検出なしと判定する。なお、電源周期信号と灯電流検出信号のオフ状態の継続時間が電源切換時間Ｔｓより所定時間をオーバしたときは信号灯交流電源９に異常が発生したと判断し、その旨を表示出力する。

次に、信号灯交流電源９から信号機制御装置１に供給する交流電圧が正常で、信号灯制御部２に送られている灯制御入力が点灯を示す信号であって、信号灯制御部２から信号灯８に送っている灯制御出力がオンのときに常用フィラメント５が断芯した場合の動作を図４のタイムチャートを参照して説明する。

信号灯制御部２で灯制御出力をオンにして常用フィラメント７に電流を供給しているとき、常用フィラメント７が断芯して、断芯検出器１０で常用フィラメント断芯を検出すると、断芯検出器１０の出力リレーＦＤＲのコイルに並列に接続されたコンデンサＣによる復旧時間Ｔｄを経過後に出力リレーＦＤＲは復旧する。この出力リレーＦＤＲの復旧時間Ｔｄは電源切換時間Ｔｓより長くなるようにコンデンサＣの容量があらかじめ選択されている。

したがって信号灯制御部２は電源周期検出部３から送られる電源周期信号が正常で、連動論理装置から出力される灯制御入力がオンで信号灯８に供給する灯制御出力をオンにしている状態で灯電流検出器４から入力する灯電流検出信号がオンからオフになると、灯電流検出信号がオフになっている状態の継続時間を計数し、計数している灯電流検出信号のオフ状態の継続時間とあらかじめ設定された電源切換時間Ｔｓと出力リレーＦＤＲの復旧時間Ｔｄを照合し、灯電流検出信号がオンになったときの灯電流検出信号のオフ状態の継続時間が電源切換時間Ｔｓを越えて出力リレーＦＤＲの復旧時間Ｔｄに達した直後に電源周期信号が正常で灯制御出力がオンになっていることを確認すると信号灯８の信号電球７は常用フィラメント５から予備フィラメント６に切り換わったと判断する。そして常用フィラメント５の断芯検出有りと判定して、その旨を示す表示信号を連動論理装置に出力し、断芯回復指令などでリセットされるまで記憶する。

このように断芯検出器１０の出力リレーＦＤＲに復旧時間Ｔｄの緩放特性を持たせ、信号灯制御部２は、電源周期信号が正常であることを検出しているときに、灯制御出力がオンになっている状態で灯電流検出器４から入力する灯電流検出信号がオフになると、このオフ時間を計数し、灯電流検出信号のオフ状態の継続時間が電源切換時間Ｔｓを越えて断芯検出器１０の出力リレーＦＤＲに復旧時間Ｔｄと一致したときに常用フィラメント５が断芯したことを検出するから、信号機制御装置１の信号灯制御部２と信号灯８の間を１対の電源ケーブル１１ａ，１１ｂで接続するだけですみ、信号灯８から信号灯制御部２との間に、信号灯８の断芯検出器１０の出力リレーの復旧接点条件を入力するための制御ケーブルを設ける必要がないとともに、信号灯制御部２に信号灯８からの断芯検出信号を入力する入力回路を設ける必要はなく、経済性の高い信号機制御装置を得ることができる。

この発明の信号機制御システムの構成を示すブロック図である。 全てが正常な通常時の動作を示すタイムチャートである。 信号灯交流電源の系統切換時の動作を示すタイムチャートである。 常用フィラメントが断芯した場合の動作を示すタイムチャートである。 従来の信号機制御システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１；信号機制御装置、２；信号灯制御部、３；電源周期検出部、４；灯電流検出部、
５；常用フィラメント、６；予備フィラメント、７；信号電球、８；信号灯、
９；信号灯交流電源、１０；断芯検出器、１１；電源ケーブル、
ＦＤＲ；断芯検出器の出力リレー，Ｃ；コンデンサ、
ＦＤＲ１；出力リレーの第１復旧接点。

Claims (2)

1. 断芯検出器と、該断芯検出器と直列接続した常用フィラメントと前記断芯検出器の出力リレーの復旧接点と直列接続した予備フィラメントとを並列接続した信号電球とを有し、常時は常用フィラメントを使用し、常用フィラメント断芯時は前記断芯検出器の出力リレーの復旧接点で予備フィラメントに切換える信号灯を有する信号機と、該信号機を制御する信号灯制御部を有する信号機制御装置とからなる信号機制御システムにおいて、
   前記信号灯は、前記断芯検出器の出力リレーの復旧接点を復旧させる復旧動作に所定の復旧時間を要する緩放特性を持たせ、
   前記信号灯制御部は、前記信号灯を点灯する交流電源の電源周期信号と、前記信号灯に流れる電流を検出する電流センサ信号と、前記信号灯の点灯／滅灯制御指令を入力し、電源周期信号が正常であることを検出しているときに、前記信号灯の点灯／滅灯制御指令が点灯指令になっている状態で電流センサ信号がオフになると、このオフ時間を計数し、電流センサ信号のオフ状態の継続時間が、前記信号灯の断芯検出器の出力リレーの復旧時間と一致したときに前記常用フィラメントが断芯したと判断することを特徴とする信号機制御システム。
2. 前記断芯検出器の出力リレーの復旧接点を復旧させる復旧時間を前記交流電源の系統切換時の電源切換時間より長くなるように緩放特性を持たせた請求項１記載の信号機制御システム。

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