JP4874638B2 - 安全管理装置 - Google Patents

Description

本発明は、坑内において使用する走行台車の安全管理装置に関する。

トンネル等の坑内におけるバッテリーロコ等の走行台車の走行は、限られた空間内において行われるため、歩行中または作業中の入坑者や各種坑内設備等との接触に対する安全管理に十分に配慮する必要がある。

従来、走行台車の走行は、運転者が目視により安全を確認しながら行っていたため、運転者にかかる負担が大きかった。

そのため、運転手の目視に加え、走行台車の前方に赤外線カメラを設置し、カメラの映像をモニタ画面で監視しながら運転する場合や、走行台車の前方に設置された超音波センサにより障害物を感知すると警報をならす警報装置を併用する場合があった。
ところが、赤外線カメラや超音波センサは、撮影または検知の範囲が、一定の角度による範囲に限定されているという問題点を有していた。また、前者のモニタ画面による確認を併用した走行台車の運転は、目視とともに行う必要があるため、運転者に熟練した技術が要求されて、負担が大きかった。

特許文献１では、運転者にかかる負担を低減させることを目的として、さらに無線モデムを併用した坑内監視システムが開示されている。特許文献１に記載の坑内監視システムは、ローカルマイクロコンピュータに接続されて所定の間隔で坑内に配置された坑内モデムが、入坑者が携帯する無線モデムおよび走行台車に取り付けられた無線モデムを検知して、互いの位置関係をローカルマイクロコンピュータにより処理をするものである。そして、入坑者に走行台車が近づいた場合には、入坑者に作業台車が近づいていることを、無線モデムを介して知らせることで、入坑者に退避を促し、走行台車との接触を防止するものである。
特開平５−１１９８３４号公報（［０００７］−［００１２］、図１）

ところが、特許文献１に記載の坑内監視システムは、坑内に所定の間隔により配置する坑内モデムや、坑内モデムの配線や、ローカルマイクロコンピュータ等を要し、付帯設備が多いため費用が嵩むという問題点を有していた。また、トンネルの施工が進行するたびに坑内モデムを追加するために手間がかかるという問題点も有していた。
さらに、音声による入坑者への警報は、多数の機器設備が作動している施工中の坑内において、把握できない場合があった。

本発明は、前記の問題点を解決することを目的とするものであり、簡易かつ安価な設備により、運転者の負担を軽減することを可能とした、走行台車の安全管理装置を提案することを課題とする。

前記の課題を解決するために、本発明の安全管理装置は、坑内への入坑者が携帯する発信機と、走行台車に取り付けられて、前記走行台車の進行方向前方に存在する障害物を検知して作動するセンサと、前記走行台車に取り付けられて、前記入坑者が携帯する前記発信機から発信された信号を受信することで、前記走行台車の周囲に存在する入坑者を検知して作動する受信機と、前記走行台車に取り付けられて、前記センサが作動することにより点灯する第一の警告灯と、前記走行台車に取り付けられて、前記受信機が作動することにより点灯する第二の警告灯と、を備える安全管理装置であって、前記センサと前記受信機とのいずれか一方の検知範囲の半径が、他方の検知範囲の半径よりも長いことを特徴としている。

かかる安全管理装置は、センサが走行台車の進行方向に存在する障害物を検知し、かつ、受信機が、センサの死角等にいる入坑者を検知するため、走行台車の走行時の安全性が向上している。また、センサと前記受信機とのいずれか一方の検知範囲の半径が、他方の検知範囲の半径よりも長いため、運転者は、第一の警告灯または第二の警告灯の点灯により走行台車の進行方向に障害物が存在することを早い段階で把握し、さらに、その障害物に近づいたことをもう一方の警告灯の点灯で把握することを可能としているため、走行台車の軌道上の障害物を２段階で把握することを可能としている。また、センサおよび受信機による障害物や入坑者の検知は、警告灯が点灯することにより運転者に知らせるため、騒音の大きいトンネル坑内であっても、障害物の存在に気付くことができる。また、当該安全管理装置は、入坑者が携帯する小型の発信機と、走行台車に設置されたセンサ、受信機および警告灯のみで、簡易なため、安価な設備で安全性が確保される。

また、前記安全管理装置において、前記センサが、前記走行台車の進行方向前方２０ｍ以内に存在する障害物を検知し、前記受信機が、半径１０ｍ以内に存在する前記発信機から発信された信号を受信すれば、走行台車の軌道上に存在する障害物を早い段階で把握することを可能としているとともに、センサの死角であって走行台車から半径１０ｍ以内にいる入坑者の存在を受信機により検知することを可能としているため、安全性に優れている。

また、前記安全管理装置において、前記第一の警告灯および前記第二の警告灯が、確認手段を操作しなければ消灯できないように構成されていれば、運転者が障害物（入坑者）と走行台車との位置関係を把握して安全を確認した後に消灯するため、各警告灯の点灯を見落とすことにより生じる事故を防止することが可能となり、好適である。
また、前記センサが障害物を検知している間は前記確認手段を操作しても前記第一の警告灯が消灯せず、また、前記受信機が前記信号を受信している間は前記確認手段を操作しても前記第二の警告灯が消灯しないように構成されていれば、確認ミスや操作ミスによる事故を防止することが可能となり好適である。

本発明の安全管理装置によれば、坑内における走行台車の走行に対し、簡易かつ安価な設備により、入坑者の安全性を確保することが可能となる。

本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
ここで、図１は、本実施形態に係る安全管理装置を備えた走行台車を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。また、図２は、本実施形態に係る安全管理装置の使用状況を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

本実施形態に係る安全管理装置は、図１に示すように、例えば、シールドトンネル施工などにおいて、立坑等（図示省略）から切羽Ｋまで、セグメント等の施工に必要となる資材（図示省略）の運搬に走行台車Ｃを利用する場合において、走行台車Ｃの安全な走行を確保するために使用する装置である。

かかる安全管理装置は、図１および図２に示すように、走行台車Ｃの切羽Ｋ側先端部に取り付けられて、走行台車Ｃの切羽Ｋ側前方に存在する遠距離の入坑者Ｐ（障害物）を検知し作動するパッシブセンサ（センサ）１と、走行台車Ｃの周囲の近距離に存在する入坑者Ｐが携帯する発信機３から発信された信号３ａを受信して作動する受信機２と、走行台車Ｃに取り付けられて、パッシブセンサ１が作動することにより第一の警告灯４ａが点灯し、受信機２が作動することにより第二の警告灯４ｂが点灯する警告灯４と、運転者が安全を確認した後、警告灯４の消灯操作を行うリセットボタン（確認手段）５と、から構成されている。

ここで、本実施形態では、パッシブセンサ１および受信機２を、台車Ｃ２や台車Ｃ２に積載された資材等により生じる運転手の死角を補うことを目的として、走行台車Ｃの切羽Ｋ側先端（台車Ｃ２の先端）に設置し、運転者の視界を遮るものがない坑口Ｅ側にはパッシブセンサ１や受信機２等を設置しないものとするが、走行台車Ｃの前後に設置して、進行方向に関わらず、本発明の安全管理装置を使用可能な構成としてもよい。

走行台車Ｃは、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、坑内に設置されたレールＲ上を走行するバッテリーロコＣ１と、バッテリーロコＣ１の切羽Ｋ側に連結された台車Ｃ２とから構成されており、バッテリーロコＣ１と台車Ｃ２とは、連結手段Ｃ３を介して連結されている。なお、本実施形態では、台車Ｃ２を１台のみバッテリーロコＣ１に連結するものとしたが、台車Ｃ２の連結数は限定されないことはいうまでもなく、２台以上の台車Ｃ２を連結する場合や、台車Ｃ２が連結されていない場合もある。
なお、連結手段Ｃ３の形式は限定されるものではなく、適宜公知の形式の中から選定して使用すればよい。

バッテリーロコＣ１は、電力により回転するモーターを利用した電気機関車であって、パッシブセンサ１、受信機２および警告灯４を制御する制御盤Ｃ４や電力源としてのバッテリーを備えている。また、バッテリーロコＣ１の坑口Ｅ側端部の運転席Ｃ５近傍には、警告灯４が設置されている。なお、バッテリーロコＣ１の形式等は限定されないことはいうまでもない。また、走行台車Ｃの運搬機械がバッテリーロコＣ１に限定されないことはいうまでもない。

台車Ｃ２は、バッテリーロコＣ１の切羽Ｋ側に連結されて、バッテリーロコＣ１の動力によりレールＲ上を走行し、上載された資材、入坑者、掘削土砂等を運搬するものである。そして、台車Ｃ２の切羽Ｋ側先端には、パッシブセンサ１および受信機２が設置されている。なお、台車Ｃ２の形状は、図１（ａ）および（ｂ）に示すものに限定されるものではなく、目的に応じて適宜変更が可能である。

パッシブセンサ１は、入坑者Ｐから放出される熱線を検知し、入坑者（熱線）Ｐを検知した際には、信号出力を２秒間保持する。そして、パッシブセンサ１の信号出力中は、走行台車Ｃの切羽Ｋ側先端に設置された表示灯６が点灯する。さらに、パッシブセンサ１から出力された信号は、制御盤Ｃ４を介して、バッテリーロコＣ１の運転席Ｃ５近傍に設置された警告灯４に送られ、第一の警告灯４ａが点灯する。なお、信号出力の保持時間は２秒に限定されるものではなく、例えば、２秒から５分の間で変更するなど、適宜変更が可能である。また、表示灯６の構成は限定されるものではなく、適宜公知の表示灯から選定して採用すればよい。

パッシブセンサ１による検知範囲１ａは、図１（ａ）に示すように、検知距離（検知範囲の半径）Ｌ１が１０ｍ〜２０ｍ以内で、水平角φ１が６４°以内、かつ、検知鉛直角φ２が約１０°以内の楕円錐状の範囲内である。つまり、パッシブセンサ１による検知エリア１ａの検知水平角φ１を６４°として最大とすると、検知距離Ｌ１は１０ｍ以内となり、検知水平角φ１を狭めることにより検知距離Ｌ１が２０ｍまで延長することが可能となる。本実施形態では、検知水平角φ１を、走行台車Ｃの全幅を確保することが可能な幅となるように設定して、検知距離Ｌ１を２０ｍに設定するものとする。なお、パッシブセンサ１の検知エリア１ａの変更は、パッシブセンサ１のレンズ（図示省略）を変更することにより行う。

受信機２は、入坑者Ｐが携帯する発信機３から送信された信号３ａを検知するものである（図２（ｂ）参照）。受信機２の検知範囲２ａは、検知半径（検知範囲の半径）Ｌ２が１０ｍ以内の略球状範囲である。なお、受信機２の検知範囲２ａは検知半径Ｌ２が１０ｍ以内に限定されるものではなく、適宜設定が可能であることはいうまでもない。
受信機２が作動することにより、制御盤Ｃ４を介して警告灯４に信号が出力されて、第二の警告灯４ｂが点灯する。

発信機３は、坑内へ入坑する運転者以外の全入坑者Ｐが携帯する小型発信機であって、所定の間隔（本実施形態では０．７秒に１回）で信号３ａを発信する。なお、発信機３の形式や形状等は限定されるものではなく、例えば、入坑者Ｐがポケット等に入れて携帯するタイプや入坑者Ｐのヘルメット等に設置するタイプ等、適宜、公知のものを選定して使用すればよい。

警告灯４は、第一の警告灯４ａと第二の警告灯４ｂとが上下２段に配置されており、本実施形態では、下段の第一の警告灯４ａが黄色、上段の第二の警告灯４ｂが赤色に点灯するものとする。なお、第一の警告灯４ａおよび第二の警告灯４ｂの色および配置は、限定されるものではなく、適宜設定すればよい。

第一の警告灯４ａは、パッシブセンサ１が入坑者Ｐを検知することにより点灯し、運転者（図示省略）が、運転席Ｃ５に設置されたリセットボタン５を介してリセット操作をするまで点灯する。なお、パッシブセンサ１が入坑者Ｐを検知している間は、リセット操作をすることはできない。

第二の警告灯４ｂは、入坑者Ｐが所有する発信機３からの信号を受信機２が検知することにより点灯し、運転者が運転席Ｃ５に設置されたリセットボタン５を介してリセット操作をするまで点灯する。なお、受信機２が入坑者Ｐの発信機３の信号を検知している間は、リセット操作をすることはできない。

ここで、警告灯（第一の警告灯４ａおよび第二の警告灯４ｂ）４の形式は限定されるものではなく、適宜公知のものを使用すればよいが、本実施形態では、第一の警告灯４ａおよび第二の警告灯４ｂとして、ＬＥＤ式（発光ダイオード）表示灯を使用するものとする。なお、警告灯４として、回転灯や点滅灯を使用してもよい。

リセットボタン５は、運転席Ｃ５に設置されて、第一の警告灯４ａまたは第二の警告灯４ｂの消灯操作を行うスイッチである。つまり、パッシブセンサ１または受信機２が入坑者Ｐを検知して警告灯４が点灯した際には、運転者が入坑者Ｐの安全を確認した後、リセットボタン５を操作することで警告灯（第一の警告灯４ａおよび第二の警告灯４ｂ）４の消灯を行う。

次に、図面を参照して、本実施形態に係る安全管理装置による安全管理方法について説明する。

パッシブセンサ１は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、走行台車Ｃの前方２０ｍ以内の軌道線上に入坑者Ｐ１がいる場合に、入坑者Ｐ１の熱線を検知して作動する。そしてパッシブセンサ１が作動すると、運転席Ｃ５の近傍に設置された警告灯４の第一の警告灯４ａ（図１（ｂ）参照）が点灯して、運転者に警告する。これにより、運転者は、走行台車Ｃの進行方向に、入坑者Ｐ１が存在することを把握することができ、走行台車Ｃの走行速度を減速させたり、走行台車Ｃを停止させるなどして、安全を確認しながら走行することができる。

また、パッシブセンサ１が入坑者Ｐ１の熱線を検知して作動すると、走行台車Ｃの切羽Ｋ側に設置された表示灯６が点灯するため、入坑者Ｐ１に走行台車Ｃが近づいていることを知らせる。

そして、走行台車Ｃの進行方向１０ｍ以内に入坑者Ｐが近づいた時（走行台車Ｃが入坑者Ｐ１の１０ｍ以内に近づいた時）には、入坑者Ｐが携帯する発信機３の信号を受信機２が検知して作動する。受信機２が作動すると、警告灯４の第二の警告灯４ｂ（図１（ｂ）参照）が点灯して、運転者に警告する。運転者は、一旦走行台車Ｃを停止して、走行台車Ｃと入坑者Ｐとの位置関係を確認し、入坑者Ｐが受信機２の検知範囲２ａの外へ退避したら、リセット操作を行い、再び走行台車Ｃを発進させる。

つまり、安全管理装置を利用した走行台車Ｃの運転は、走行台車Ｃの軌道上にいる入坑者Ｐ１を２０ｍ離れた位置からパッシブセンサ１が検知して第一の警告灯４ａが点灯することにより運転者に注意を促した後、さらに、走行台車Ｃが入坑者Ｐ１に１０ｍ以内の距離まで近づくと第二の警告灯４ｂが点灯することで、２段階で運転者に注意を促す。

また、パッシブセンサ１の死角や、パッシブセンサ１の検知範囲１ａ以外から近づいてきた入坑者Ｐ２については、入坑者Ｐ２が携帯する発信機３の信号を受信機２が検知して、第二の警告灯４ｂが点灯するため、運転者は、入坑者Ｐ２の存在を確認することができる。

例えば、図２（ｂ）に示すように、インバートの清掃作業等により、走行台車Ｃのレールの下で作業しているために、パッシブセンサ１の検知範囲１ａ外で作業する入坑者Ｐ２に関しても、受信機２が入坑者Ｐ２の発信機３からの信号３ａを検知するため、走行台車Ｃの運転者はその存在を確認することができる。

また、警告灯４による警告は、入坑者Ｐが安全な場所まで退避するまではリセットすることができないため、確認ミスや操作ミス等による接触事故の発生を防止することを可能としている。

したがって、本発明に係る安全管理装置によれば、入坑者Ｐが携帯する発信機３と、走行台車Ｃに設置されたセンサ（パッシブセンサ１）、受信機２、警告灯４のみで、安全な走行台車Ｃの運航を可能としているため、簡易かつ安価な設備により、入坑者Ｐの安全性を確保することを可能としている。

なお、入坑者Ｐがパッシブセンサ１の検知範囲１ａおよび受信機２の検知範囲２ａの重複部分である重複検知範囲２ｂ（図２（ａ）および（ｂ）参照）にいる場合には、走行台車Ｃが停止する構成として、より安全性を向上させる場合もある。

以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、本発明の安全管理装置をシールドトンネルの施工工事に使用するものとしたが、当該安全管理装置は、走行台車を利用するあらゆる場面に使用可能であることはいうまでもなく、例えば、山岳トンネル施工工事等にも使用可能である。

また、前記実施形態では、パッシブセンサが受信機よりも遠距離の入坑者を検知する構成としたが、受信機がパッシブセンサよりも遠距離の入坑者を検知する構成としてもよい。つまり、パッシブセンサと受信機とのいずれか一方が、遠距離から入坑者を検知することで早い段階で警告し、他方が入坑者にさらに近づいた段階で知らせるため、２段階の警告により安全な走行台車の運転が可能となる。
また、前記実施形態では、パッシブセンサの検知距離（検知範囲の半径）を２０ｍ以内としたが、パッシブセンサの検知距離は、坑内の条件や使用するパッシブセンサの能力等に応じて、適宜設定可能であることはいうまでもない。同様に、受信機の検知範囲も適宜設定可能であり、検知範囲の半径が１０ｍ以内に限定されないことはいうまでもない。

また、前記実施形態では、パッシブセンサと受信機により入坑者を検知した場合に警告灯を点灯するものとしたが、これに限定されるものではなく、警告灯に加えて、適宜、公知の安全管理手段を付加してもよい。例えば、受信機により走行台車の近傍に入坑者がいることが確認された場合には、走行台車を自動的に停止するように制御してもよい。

また、前記実施形態では、パッシブセンサを利用して走行台車の進行方向前方にいる入坑者の存在を検知する構成としたが、例えば、超音波センサ等を利用して、その他の障害物を検知する構成とするなど、センサの形式は限定されるものではない。

また、前記実施形態では、第一の警告灯と第二の警告灯とがいずれもリセットボタンを操作しなければ消灯しない構成としたが、警告灯の消灯操作の設定はこの構成に限定されるものではなく、例えば、第一の警告灯は一定時間点灯し自然に消灯するのに対し、第二の警告灯はリセットボタンを操作することにより消灯する構成とするなど、適宜、設定すればよい。

また、前記実施形態では、走行台車の切羽側に設置された表示灯が、パッシブセンサと連動してパッシブセンサが信号出力している間点灯する構成としたが、第一の警告灯と同様に、リセットボタンの操作により表示灯が消灯する構成としてもよい。

また、前記実施形態では、走行台車を運転者により操作する構成としたが、自動運転式の走行台車に本願発明の安全管理装置を適用してもよい。この場合には、例えば、パッシブセンサにより入坑者を検知した際には、第一の警告灯が点灯するとともに警告音を発し、受信機により入坑者を検知した際には、第二の警告灯が点灯するとともに走行台車が停止する構成として、走行台車の近傍にいる入坑者が安全を確認した上でリセットボタンを操作することにより各警告灯が消灯し、走行台車が再発進する構成とすればよい。

本実施形態に係る安全管理装置を備えた走行台車を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 本実施形態に係る安全管理装置の使用状況を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

符号の説明

１ パッシブセンサ（センサ）
２ 受信機
３ 発信機
４ 警告灯
４ａ 第一の警告灯
４ｂ 第二の警告灯
５ リセットボタン（確認手段）
Ｃ 走行台車
Ｐ 入坑者

Claims (4)

1. 坑内への入坑者が携帯する発信機と、
   走行台車に取り付けられて、前記走行台車の進行方向前方に存在する障害物を検知して作動するセンサと、
   前記走行台車に取り付けられて、前記入坑者が携帯する前記発信機から発信された信号を受信することで、前記走行台車の周囲に存在する入坑者を検知して作動する受信機と、
   前記走行台車に取り付けられて、前記センサが作動することにより点灯する第一の警告灯と、
   前記走行台車に取り付けられて、前記受信機が作動することにより点灯する第二の警告灯と、を備える安全管理装置であって、
   前記センサと前記受信機とのいずれか一方の検知範囲の半径が、他方の検知範囲の半径よりも長いことを特徴とする、安全管理装置。
2. 前記センサが、前記走行台車の進行方向前方２０ｍ以内に存在する障害物を検知し、
   前記受信機が、半径１０ｍ以内に存在する前記発信機から発信された信号を受信することを特徴とする、請求項１に記載の安全管理装置。
3. 前記第一の警告灯および前記第二の警告灯が、確認手段を操作することにより消灯されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の安全管理装置。
4. 前記センサが障害物を検知している間は前記確認手段を操作しても前記第一の警告灯が消灯せず、また、前記受信機が前記信号を受信している間は前記確認手段を操作しても前記第二の警告灯が消灯しないことを特徴とする、請求項３に記載の安全管理装置。

Images