JP4869800B2 - 転轍制御回路、転轍制御装置及び鉄道運行管理システム - Google Patents

転轍制御回路、転轍制御装置及び鉄道運行管理システム Download PDF

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Description

本発明はフェールセーフスイッチの溶着／落下検知機能を付加した転轍制御回路、転轍制御装置及び鉄道運行管理システムに関する。
転轍機は、転轍制御リレーに印加される電圧が正電圧の場合と、負電圧の場合で動作方向が１８０度異なる性質を有している。そのため、従来の転轍機制御装置では半導体スイッチ、センサ、フェールセーフスイッチを使用して、転轍機を正しい方向に動作させるように構成されていた。
特許文献１には、互いに独立した転極回路と接続回路から構成し、転極回路の単純化を図るとともに、フォトカップラを用い消費電力を少なくすることを可能とし、制御回路の２重化が簡単に出来、稼動率を向上することを可能とした転轍機制御回路が記載されている。また、非特許文献１には、転轍制御に関する一般的な技術が開示されている。
特開２０００−３０２０４３号公報 「鉄道電気技術者のための信号概論 連動装置」（日本鉄道電気技術協会）
しかし、従来技術では、フェールセーフスイッチの溶着／落下を検知する手段がなく、万一、フェールセーフスイッチが溶着した場合、この故障が潜在してしまう問題があった。
したがって、本発明が解決しようとする問題点は、転轍制御回路においてフェールセーフスイッチの溶着／落下を検知するという点である。
本発明の転轍制御回路は、センサを使用して構成され、フェールセーフスイッチの溶着／落下を検知することができる手段を備えたことを特徴とする。
フェールセーフスイッチの溶着／落下検知機能を付加した転轍制御回路を構成することができるようになったため、制御装置の故障の潜在を防ぐことができるようになった。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施例１の転轍制御回路の回路図である。転轍制御回路は２つの電源側端子１，２を持ち、２つの出力側端子３，４を持つ。電源側端子１は配線２５により、半導体スイッチ１１に接続されている。半導体スイッチ１１のもう一方は配線２６によりフェールセーフスイッチ１５のａ接点に接続されている。フェールセーフスイッチ１５のａ接点のもう一方は配線２７により出力側端子３に接続されている。電源側端子１は配線２８により半導体スイッチ１２に接続されている。半導体スイッチ１２のもう一方は配線２９によりフェールセーフスイッチ１６のａ接点に接続されている。フェールセーフスイッチ１６のａ接点のもう一方は配線３０により出力側端子４に接続されている。
電源側端子２は配線３１により、半導体スイッチ１３に接続されている。半導体スイッチ１３のもう一方は配線３２によりフェールセーフスイッチ１７のａ接点に接続されている。フェールセーフスイッチ１７のａ接点のもう一方は配線３３により出力側端子３に接続されている。電源側端子２は配線３４により半導体スイッチ１４に接続されている。半導体スイッチ１４のもう一方は配線３５によりフェールセーフスイッチ１８のａ接点に接続されている。フェールセーフスイッチ１８のａ接点のもう一方は配線３６により出力側端子４に接続されている。
出力側端子３は配線４５により、フェールセーフスイッチ１７のｂ接点に接続されている。フェールセーフスイッチ１７のｂ接点のもう一方は配線４６によりフェールセーフスイッチ１８のｂ接点に接続されている。フェールセーフスイッチ１８のｂ接点のもう一方は配線４７により出力側端子４に接続されている。
半導体スイッチ１１は配線４１によりセンサ１９に接続されている。センサ１９のもう一方は配線４２により半導体スイッチ１４に接続されている。半導体スイッチ１２は配線４３によりセンサ２０に接続されている。センサ２０のもう一方は配線４４により半導体スイッチ１３に接続されている。
電源側端子１は配線３７により、フェールセーフスイッチ１６のｂ接点に接続されている。フェールセーフスイッチ１６のｂ接点のもう一方は配線３８によりフェールセーフスイッチ１５のｂ接点に接続されている。フェールセーフスイッチ１５のｂ接点のもう一方は配線３９によりセンサ２１に接続されている。センサ２１のもう一方は配線４０により電源側端子２に接続されている。
フェールセーフスイッチ１５，１７またはフェールセーフスイッチ１６，１８はお互いにメカニカルに結合された構造となっており、一方のａ接点が溶着した場合、フェールセーフスイッチを励磁から無励磁に変化しても、すべてのｂ接点は接続されない。また、一方のｂ接点が溶着した場合、フェールセーフスイッチを無励磁から励磁に変化しても、すべてのａ接点は接続されない特性を有している。
フェールセーフスイッチ１５，１６，１７，１８は同一電源で駆動されているため、４つが同一の動きをする。通常状態では、フェールセーフスイッチ１５，１６のｂ接点により、センサ２１は有電圧状態となり、フェールセーフスイッチ１７，１８のｂ接点により、出力側端子３と出力側端子４は短絡状態となる。
出力側端子３，４に正電圧を印加する場合、半導体スイッチ１１と半導体スイッチ１４を動作させ、センサ１９で電圧を計測し、正しい電圧であることを確認後、フェールセーフスイッチ１５，１６，１７，１８を動作させ、出力側端子３，４に正電圧を印加する。無電圧状態時はフェールセーフスイッチ１５，１６，１７，１８は動作させず、出力側端子３，４は短絡状態を維持する。
出力側端子３，４に負電圧を印加する場合、半導体スイッチ１２と半導体スイッチ１３を動作させ、センサ２０で電圧を計測し、正しい電圧であることを確認後、フェールセーフスイッチ１５，１６，１７，１８を動作させ、出力側端子３，４に負電圧を印加する。無電圧状態時はフェールセーフスイッチ１５，１６，１７，１８は動作させず、出力側端子３，４は短絡状態を維持する。
転轍制御回路が正常な場合、転轍制御回路が通常状態から出力状態に切り換わると、センサ２１は有電圧状態から無電圧状態に変化し、出力側端子３，４に電圧が印加される。出力状態から通常状態に切り換わると、センサ２１は無電圧状態から有電圧状態に変化するので、フェールセーフスイッチ１５，１６，１７，１８が正常に落下したことが確認でき、出力側端子３，４は短絡する。
転轍制御回路が通常状態でフェールセーフスイッチ１５，１６，１７，１８のいづれかのｂ接点が溶着した場合、転轍制御回路が通常状態から出力状態に切り換わると、センサ２１は有電圧状態から無電圧状態に変化するが、出力側端子３，４には電圧が印加されないので溶着が検知できる。
転轍制御回路が出力状態でフェールセーフスイッチ１５，１６，１７，１８のいづれかのａ接点が溶着した場合、転轍制御回路が出力状態から通常状態に切り換わっても、センサ２１は無電圧状態のままなので溶着が検知できる。
転轍制御回路が出力状態でフェールセーフスイッチ１５，１６，１７，１８のいづれかのａ接点が落下した場合、出力側端子３，４には電圧が印加されないので落下が検知できる。このように、センサ２１を用いることでフェールセーフスイッチの溶着／落下が確認できる。
図２は、本発明の実施例２の転轍制御回路を利用した鉄道信号用連動制御システムである。本発明の実施例１の転轍制御回路は、転轍制御装置５１内で利用されている。この例では半導体スイッチ６１，６２，６３，６４とフェールセーフスイッチ６５，６６，６７，６８は転轍制御装置５１内のＣＰＵ８１によって制御される。
電源側端子には電源装置５２が接続され、この例では出力側には転轍制御リレー５３が接続されている。転轍制御装置５１は連動論理部５４により制御される。連動論理部５４は連動論理を記憶したＨＤ９１と連動論理に基づいて各機器の制御を行うＣＰＵ９２により構成される。ここでいう連動論理とは鉄道の運行に必要となる転轍機の制御法を記述したデータのことである。
連動論理部５４のＣＰＵ９２はＨＤ９１内に記憶された連動論理に基づいて各転轍制御装置に制御指令を出力する。半導体スイッチ６１，６２，６３，６４とフェールセーフスイッチ６５，６６，６７，６８はその制御指令に従って出力側に接続された転轍制御リレー５３に対し電源を供給もしくは電源を遮断する。加えて、連動論理部５４は自駅の情報をＣＴＣ中央指令所に報告し、ＣＴＣ中央指令所から他駅情報や運行管理情報を受取る役目も果たす。
通常状態ではフェールセーフスイッチ６５，６６のｂ接点により、センサ７１は有電圧状態となり、フェールセーフスイッチ６７，６８のｂ接点により、転轍制御リレー５３は短絡状態となる。
転轍制御リレー５３に正電圧を印加する場合、半導体スイッチ６１と半導体スイッチ６４を動作させ、センサ６９で電圧を計測し、正しい電圧であることを確認後、フェールセーフスイッチ６５，６６，６７，６８を動作させ、転轍制御リレー５３に正電圧を印加する。無電圧状態時は転轍制御装置５１内のＣＰＵ８１から連動論理部５４に対し異常が報告される。異常が報告された場合には連動論理部５４のＣＰＵ９２は警報を発し、フェールセーフスイッチ６５，６６，６７，６８は動作させず、転轍制御リレー５３は短絡状態を維持する。
転轍制御リレー５３に負電圧を印加する場合、半導体スイッチ６２と半導体スイッチ６３を動作させ、センサ７０で電圧を計測し、正しい電圧であることを確認後、フェールセーフスイッチ６５，６６，６７，６８を動作させ、転轍制御リレー５３に負電圧を印加する。無電圧状態時は転轍制御装置５１内のＣＰＵ８１から連動論理部５４に対し異常が報告される。異常が報告された場合には連動論理部５４のＣＰＵ９２は警報を発し、フェールセーフスイッチ６５，６６，６７，６８は動作させず、転轍制御リレー５３は短絡状態を維持する。
センサ７１で異常を検知した時は転轍制御装置５１内のＣＰＵ８１から連動論理部５４に対し異常が報告される。異常が報告された場合には連動論理部５４のＣＰＵ９２は警報を発し、フェールセーフスイッチ６５，６６，６７，６８は動作させず、転轍制御リレー５３は短絡状態を維持する。
本発明は、鉄道運行管理システムの転轍機制御に適用でき、制御装置の故障の潜在を防ぐのに有効である。
本発明の実施例１の転轍制御回路の回路図である。 本発明の実施例２の転轍制御回路を利用したシステムの概略図である。
符号の説明
１ 電源側端子
２ 電源側端子
３ 出力側端子
４ 出力側端子
１１ 半導体スイッチ
１２ 半導体スイッチ
１３ 半導体スイッチ
１４ 半導体スイッチ
１５ フェールセーフスイッチ
１６ フェールセーフスイッチ
１７ フェールセーフスイッチ
１８ フェールセーフスイッチ
１９ センサ
２０ センサ
２１ センサ
２５ 配線
２６ 配線
２７ 配線
２８ 配線
２９ 配線
３０ 配線
３１ 配線
３２ 配線
３３ 配線
３４ 配線
３５ 配線
３６ 配線
３７ 配線
３８ 配線
３９ 配線
４０ 配線
４１ 配線
４２ 配線
４３ 配線
４４ 配線
４５ 配線
４６ 配線
４７ 配線
５１ 転轍制御装置
５２ 電源装置
５３ 転轍制御リレー
５４ 連動論理部
６１ 半導体スイッチ
６２ 半導体スイッチ
６３ 半導体スイッチ
６４ 半導体スイッチ
６５ フェールセーフスイッチ
６６ フェールセーフスイッチ
６７ フェールセーフスイッチ
６８ フェールセーフスイッチ
６９ センサ
７０ センサ
７１ センサ
８１ 転轍制御装置内のＣＰＵ
９１ 連動論理部内のハードディスク
９２ 連動論理部内のＣＰＵ

Claims (4)

  1. 第１の電源側端子と、第２の電源側端子と、第１の出力側端子と、第２の出力側端子と、
    前記第１の電源側端子と前記第１の出力側端子の間に接続される第１のスイッチと、前記第１の電源側端子と前記第１の出力側端子の間にａ接点で接続される第１のフェールセーフスイッチと、
    前記第１の電源側端子と前記第２の出力側端子の間に接続される第２のスイッチと、前記第１の電源側端子と前記第２の出力側端子の間にａ接点で接続される第２のフェールセーフスイッチと、
    前記第２の電源側端子と前記第１の出力側端子の間に接続される第３のスイッチと、前記第２の電源側端子と前記第１の出力側端子の間にａ接点で接続される第３のフェールセーフスイッチと、
    前記第２の電源側端子と前記第２の出力側端子の間に接続される第４のスイッチと、前記第２の電源側端子と前記第２の出力側端子の間にａ接点で接続される第４のフェールセーフスイッチと、を備え、
    前記第１と第２の電源側端子は、前記第１のフェールセーフスイッチのｂ接点および前記第２のフェールセーフスイッチのｂ接点および電圧センサを介して配線で接続されており、
    前記第１と第２の出力側端子は、前記第３のフェールセーフスイッチのｂ接点および前記第４のフェールセーフスイッチのｂ接点を介して配線で接続されており、
    前記第１と第２の出力側端子の間に印加される電圧を検出する手段を備え、
    前記電圧センサによる出力結果または前記出力側端子に印加される電圧状態によって、前記フェールセーフスイッチの溶着／落下を検出することを特徴とする転轍制御回路。
  2. 請求項１記載の転轍制御回路において、
    前記第１と第４、または前記第２と第３のスイッチが接続状態になった際に、前記出力側端子に電圧が印加されないことを検出して、いずれかのフェールセーフスイッチのｂ接点の溶着を検知することを特徴とする転轍制御回路。
  3. 請求項１記載の転轍制御回路において、
    前記第１と第４、または前記第２と第３のスイッチが、接続状態から開放状態になった場合に、前記電圧センサが無電圧状態のままであることを検出して、いずれかのフェールセーフスイッチのａ接点の溶着を検知することを特徴とする転轍制御回路。
  4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の転轍制御回路と、前記転轍制御回路の前記スイッチおよび前記フェールセーフスイッチを制御するＣＰＵと、を有する転轍制御装置と、
    前記転轍制御装置の前記電源側端子に接続された電源装置と、
    前記転轍制御装置の前記ＣＰＵに接続された連動論理部と、
    前記転轍制御装置の前記出力側端子に接続された転轍制御リレーと、から構成された鉄道信号用連動制御システム。
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