JP4928493B2 - 踏切しゃ断機のしゃ断かん折損検知装置、及び踏切しゃ断機 - Google Patents

Description

本発明は、踏切しゃ断機のしゃ断かん折損検知装置、及びこれを備える踏切しゃ断機に関する。

従来、踏切しゃ断機では、主に自動車によるしゃ断かんの折損が度々発生している。これは、例えば、自動車がしゃ断かんの降下完了の直前に踏切を強引に通過しようとしたり、しゃ断かんによって閉じ込められた踏切内から脱出しようとしたりして発生する。このようなしゃ断かんの折損は、踏切への侵入防止の機能が失われて非常に危険であるため、速やかに検知される必要がある。

このしゃ断かんの折損を検知する技術としては、例えば、電動のしゃ断機においてモータに流れる電流の変化等をしゃ断かんの折損も含めたしゃ断機の異常として検知する技術（例えば、特許文献１参照）や、しゃ断かんの全長にわたって光ファイバを内蔵させて、この光ファイバの湾曲による伝送損失の増大を利用する技術（例えば、特許文献２参照）等が提案されている。
特開平４−５５１６３号公報 特開平９−２７２４４０号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載の技術では、モータの異常としゃ断かんの異常とが区別できないうえ、そもそもモータを駆動してみないと異常の検知自体ができない。したがって、いわゆる開かずの踏切において、しゃ断かんが長時間折損したまま放置されるといった事態が起こり得る。更に、モータに流れる電流はしゃ断かんの折損に伴う変化が小さいため、折損による異常の場合は検出判定が難しいという問題があった。

また、上記の特許文献２に記載の技術では、しゃ断かん折損時に光の減衰量が大きくなるよう光ファイバをしゃ断かんと一体に設ける必要があり、そのため、光ファイバの取り付けに手間がかかるので光ファイバ付きしゃ断かんが高価なものになってしまう。また、光ファイバ付きしゃ断かんは光ファイバの性能低下を起こさないよう保管に注意を払う必要があると共に、使用前の性能確認や取替えにも注意が必要となる。加えて、最近多く採用されている分割式のしゃ断かんを用いた場合には、接続部分で必要となるコネクタの分だけ更に高価なものとなってしまう。しかも、しゃ断かんの折損方向によっては、光の減衰量が大きくならない可能性もある。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、簡易な構成で、常時確実にしゃ断かんの折損を検知できる踏切しゃ断機のしゃ断かん折損検知装置、及びこれを備える踏切しゃ断機の提供を課題とする。

前記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、鉄道と交差する道路をしゃ断かんによって踏切道の手前で遮断する踏切しゃ断機における前記しゃ断かんの折損を検知する踏切しゃ断機のしゃ断かん折損検知装置であって、
しゃ断かん回動軸を中心にして回動することによって昇降する前記しゃ断かんの昇降位置を検出する位置検出手段と、
前記しゃ断かんの回動に伴って変動するトルクとして、前記回動軸に生じる当該回動軸回りの残留トルクを検出するトルク検出手段と、
前記位置検出手段で前記しゃ断かんが所定の昇降位置にあることを検出したときに、前記トルク検出手段で検出した前記残留トルクに基づいて、前記しゃ断かんの折損を判定する判定部と、を備え、
前記位置検出手段と前記トルク検出手段とは、前記判定部による判定前に、所定時間間隔で複数回にわたって前記昇降位置と前記残留トルクとの検出を行うことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の踏切しゃ断機のしゃ断かん折損検知装置であって、
前記判定部は、前記トルク検出手段により検出された前記残留トルクと、前記しゃ断かんの折損を判定するための判定トルクとの差に基づいて、前記しゃ断かんの折損を判定することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の踏切しゃ断機のしゃ断かん折損検知装置であって、
前記判定部は、前記トルク検出手段により検出された前記残留トルクと前記判定トルクとを比較して、当該残留トルクが前記判定トルク以下又は未満であるときに前記しゃ断かんが折損していると判定することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の踏切しゃ断機のしゃ断かん折損検知装置であって、
前記判定トルクは、基準トルクと、当該基準トルクに設けられた許容値とからなることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の踏切しゃ断機のしゃ断かん折損検知装置であって、
前記基準トルク及び前記許容値を変更する別体の基準トルク設定手段を備えることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項３に記載の踏切しゃ断機のしゃ断かん折損検知装置であって、
前記判定部は、前記しゃ断かんの前記昇降位置における前記残留トルクと、前記判定トルクとを複数回比較して、当該複数回の比較全てにおいて前記残留トルクが前記判定トルク以下又は未満であるときに前記しゃ断かんが折損していると判定することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の踏切しゃ断機のしゃ断かん折損検知装置であって、
前記位置検出手段は、前記昇降位置として所定の基準位置からの回転角度位置を検出し、
前記判定部は、前記位置検出手段で前記しゃ断かんが所定の回転角度位置にあることを検出したときに、前記トルク検出手段で検出した前記残留トルクに基づいて、前記しゃ断かんの折損を判定することを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の踏切しゃ断機のしゃ断かん折損検知装置であって、
前記位置検出手段は、前記回転角度位置として前記しゃ断かん回動軸の角度を検出する角度センサ又は前記しゃ断かんを駆動する歯車又はモータの回転数を検出する回転センサであり、前記所定の回転角度位置における前記角度又は前記回転数を検出することを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項７又は８に記載の踏切しゃ断機のしゃ断かん折損検知装置であって、
前記所定の回転角度位置は、前記しゃ断かんの水平位置から起立方向へ向かって０〜４５°の範囲内のいずれかの角度であることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか一項に記載の踏切しゃ断機のしゃ断かん折損検知装置であって、
前記トルク検出手段は、前記しゃ断かん回動軸に設けられたセンサを含んで構成され、当該しゃ断かん回動軸回りの前記残留トルクを検出するよう構成されることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、踏切しゃ断機であって、
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の踏切しゃ断機のしゃ断かん折損検知装置を備えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、しゃ断かん回動軸を中心にして回動することによって昇降するしゃ断かんの昇降位置を検出する位置検出手段と、しゃ断かんの回動に伴って変動するトルクとして回動軸に生じる当該回動軸回りの残留トルクを検出するトルク検出手段と、しゃ断かんが所定の昇降位置にあることを検出したときに、トルク検出手段で検出した残留トルクに基づいて、しゃ断かんの折損を判定する判定部と、を備えるので、所定の昇降位置における残留トルクの変化を捉えることで、しゃ断かんの自重の変化、ひいてはしゃ断かんの折損を検知することができる。したがって、従来と異なり、光ファイバ等を要することなく簡易な構成で、しゃ断かんの非駆動時にも検知可能であり、しゃ断かんの明確な自重変化により確実にしゃ断かんの折損を検知することができる。
また、位置検出手段とトルク検出手段とが、判定部による判定前に、所定時間間隔で複数回にわたって昇降位置と残留トルクとの検出を行うので、しゃ断かんの昇降位置及び残留トルクとして、より正確な値を検出することができる。したがって、例えばしゃ断かんが風を受けるといった折損以外の要因による残留トルクの変化が、折損として誤検知されることを防止できる。

請求項３に記載の発明によれば、判定部は、トルク検出手段により検出された残留トルクと判定トルクとを比較して、当該残留トルクが判定トルク以下又は未満であるときにしゃ断かんが折損していると判定するので、適切な判定トルクを設定しておくことで、より確実に折損の判定を行うことができる。

請求項４に記載の発明によれば、判定トルクは、基準トルクと、当該基準トルクに設けられた許容値とからなるので、例えばしゃ断かんが風を受けたり児童が掴んだりすることによる残留トルクの変動を許容値として考慮することができる。したがって、折損以外の要因による残留トルクの変化が、折損として誤検知されることを防止できる。

請求項５に記載の発明によれば、基準トルク及び許容値を変更する別体の基準トルク設定手段を備えるので、必要に応じて基準トルク及び許容値を任意に変更できる。したがって、常態では基準トルク設定手段を取り外して装置をコンパクトに構成することができる。また、しゃ断かんの交換等による基準トルク及び許容値の調整の必要に応じて、基準トルク設定手段を接続して適切な基準トルク及び許容値を設定することができる。

請求項９に記載の発明によれば、前記所定の回転角度位置は、しゃ断かんの水平位置から起立方向へ向かって０〜４５°の範囲内のいずれかの角度であるので、残留トルクがより大きい範囲において折損の判定を行うことができる。したがって、折損検知の精度を高め、より確実にしゃ断かんの折損を検知することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。

まず、本発明に係る踏切しゃ断機のしゃ断かん折損検知装置（以下、折損検知装置という）を備える踏切しゃ断機１について、図１（ａ），（ｂ）を参照して説明する。ここで、図１（ａ）は踏切しゃ断機１の正面図であり、図１（ｂ）は側面図である。

踏切しゃ断機１は、これらの図に示すように、主に、しゃ断機本体２と、しゃ断かん３と、回動機構４と、ウェイトアーム５と、バランスウェイト６と、支脚７とを備え、しゃ断かん３を昇降させることにより踏切での車両等の横断通行をコントロールする。

しゃ断機本体２は、支脚７上に一体的に設けられた筐体であるとともに、回動機構４を介してしゃ断かん３、ウェイトアーム５、及びバランスウェイト６を支持している。このしゃ断機本体２には、図示はしないが、しゃ断かん３を回動させるためのモータを含む駆動機構や、この駆動機構を制御する本体制御部等が収納されている。また、しゃ断機本体２には、後述する折損検知装置１００の制御部１１が収納されている。

しゃ断かん３は、踏切の幅に対応した長さの棒状に形成されており、基端部がしゃ断かんホルダー３１を介して回動機構４に連結されて、後述のしゃ断かん回動軸（以下、回動軸と記載）４１を中心に水平位置から垂直上方位置（起立位置）までの略９０°の範囲で回動して昇降するようになっている。

回動機構４は、回動軸４１の回動により、しゃ断機本体２の駆動機構からしゃ断かんホルダー３１へ回転トルクを伝達するためのものである。この回動機構４は、しゃ断機本体２に回動可能に支持された回動軸４１が、先端側でしゃ断かんホルダー３１に固定され、基端側でしゃ断機本体２内部の駆動機構に連結されるように構成されている。この構成により、回動機構４は、しゃ断かんホルダー３１を介してしゃ断かん３，ウェイトアーム５、及びバランスウェイト６を略９０°の範囲で回動可能に支持している。

また、回動機構４は、しゃ断かん３の折損検知に用いられるトルクセンサ１２と角度センサ１３とを備えている。
トルクセンサ１２は、回動軸４１に生じる当該回動軸４１回りのトルクＴを検出するためのセンサであり、しゃ断機本体２としゃ断かんホルダー３１との間の回動軸４１上に設けられている。したがって、本実施の形態における当該トルクセンサ１２は、本発明における残留トルクをトルクＴとして検出するためのセンサである。また、トルクセンサ１２は、特に限定はされないが、歪ゲージを回動軸４１の表面に軸心斜め４５°に貼り付けたものであり、後述する折損検知装置１００のアンプ１４と電気的に接続されている。
角度センサ１３は、本発明におけるしゃ断かん３の昇降位置、ひいては回転角度位置として、当該しゃ断かん３の水平位置から起立方向へ向かう回転角度θを検出するためのセンサであり、しゃ断かんホルダー３１の正面側へ突出するように回動軸４１先端に設けられている。この回転角度θは、後述する折損検知装置１００の比較判定部１６へ出力される。

ウェイトアーム５は、しゃ断かんホルダー３１に対してしゃ断かん３と逆方向へ向けて伸びるよう基端部を固定された、バランスウェイト６用の支持棒である。したがって、このウェイトアーム５は、回動機構４の回動により水平位置から垂直下方位置までの略９０°の範囲で回動可能になっている。また、ウェイトアーム５は、垂直下方位置にあるとき先端が地面と接触しないような長さに形成されている。

バランスウェイト６は、ウェイトアーム５上に固定された方形板状の錘であり、しゃ断かん３を上昇させる際の所要トルクを軽減するとともに回転角度θの変化に対して略一定にするためのものである。このバランスウェイト６が無い場合、しゃ断かん３の自重分による負荷トルク（図５（ａ）参照）をモータのみで賄わなければならず、しゃ断かん３を水平位置から垂直上方位置へ上昇させる際に大きなモータトルクが必要となる。しかも、しゃ断かん３が上昇するにつれてこの負荷トルクが減少するので、モータにとっては極めて効率が悪い。そこで、バランスウェイト６のウェイトアーム５上での位置を調節して、回動軸４１に生じるトルクがしゃ断かん３の回転角度θの変化に対して略一定となるようにしている。このような残留トルク、すなわち主にしゃ断かん３の自重による負荷トルクからバランスウェイト６の自重によるトルクを差し引いたトルクは、しゃ断かん３の回転角度θに関わらず略一定なので、モータの容量を抑制できるとともにモータ電源も小さくできて、効率的である。また、停電になると、この残留トルクによってしゃ断かん３が自重により降下するので、踏切の交通を遮断して事故を防止できる。

続いて、本発明に係る折損検知装置１００について説明する。
折損検知装置１００は、しゃ断かん３の折損を検知するためのものであり、装置本体１０と基準トルク設定器２０とを備えている。

まず、装置本体１０について、図２を参照して説明する。ここで、図２は折損検知装置１００の制御ブロック図である。
装置本体１０は、制御部１１と前述のトルクセンサ１２及び角度センサ１３とを備えて、踏切しゃ断機１と一体的に構成されている。

制御部１１は、アンプ１４と、ＡＤ変換器１５と、比較判定部１６と、伝送部１７とを備えている。

アンプ１４及びＡＤ変換器１５は、回動軸４１に加えられたトルクと比例関係にある当該回動軸４１表面の歪を計測するためのものであり、トルクセンサ１２として回動軸４１の表面に軸心斜め４５°に貼り付けられた歪ゲージと接続されてブリッジ回路を構成し、このブリッジ回路からの歪アンプ出力をＡＤ変換して比較判定部１６へ出力する。この歪出力からのトルク換算は比較判定部１６で行われる。このように、本発明に係るトルク検出手段は、トルクセンサ１２，アンプ１４，ＡＤ変換器１５，及び比較判定部１６から構成されている。

比較判定部１６は、回転角度θに対応付けて予め設定された判定トルクＴｄ（図３参照）を記憶する基準トルク記憶部１６１を備え、本発明における判定部として構成されている。比較判定部１６は、角度センサ１３から入力される回転角度θにおける判定トルクＴｄをこの基準トルク記憶部１６１から読み出すとともに、回転角度θにおいてＡＤ変換器１５から入力される歪出力をトルクＴへ換算して、このトルクＴと判定トルクＴｄとを比較する。そして、比較判定部１６は、トルクＴが判定トルクＴｄ以下又は未満であるときにしゃ断かん３が折損していると判定して、この判定結果を示す信号を伝送部１７へ出力する。このように、比較判定部１６は、回転角度θに対応付けて予め設定された判定トルクＴｄを用いてしゃ断かん３の折損判定を行うので、回転角度θに応じたトルクＴの変化を考慮してしゃ断かん３の折損を検知できる。

また、比較判定部１６は、後述の基準トルク設定器２０に対し、コネクタ１８を介して接続可能に構成されている。

ここで、基準トルク記憶部１６１が記憶する判定トルクＴｄは、特に限定はされないが、図３に示すように、基準トルクＴｓから下限許容トルクΔＴｌを差し引いた値となっている。図３は回転角度θに対する基準トルクＴｓ及び上限，下限許容トルクΔＴｕ，ΔＴｌの変化を示すグラフである。この図における基準トルクＴｓは、後述するように、しゃ断かん３を健全な状態で実際に昇降させ、トルクＴとして計測した前述の残留トルクである。また、この図における上限，下限許容トルクΔＴｕ，ΔＴｌは、所定のしゃ断かん３欠損量を考慮して設定したものであるが、後述するように、実際に欠損させたしゃ断かん３を昇降させて計測したトルクＴとすることもできる。
なお、上限許容トルクΔＴｕと下限許容トルクΔＴｌとは、同一の回転角度θにおいて、同一値としてもよいし異なる値としてもよい。また、上限許容トルクΔＴｕを用いて、例えばしゃ断かん３に子供がぶら下がったりした場合の異常検知を行ってもよい。この場合、風の影響等による誤検知が発生しない設定とすると、上限許容トルクΔＴｕは下限許容トルクΔＴｌとは異なる値となることが多い。

次に、基準トルク設定器２０について、図２及び図３を参照して説明する。

基準トルク設定器２０は、計測切替部２１と、入力部２２と、設定制御部２３と、表示部２４とを備え、コネクタ１８を介して装置本体１０と接続可能に構成されている。この基準トルク設定器２０は、基準トルクＴｓ及び上限，下限許容トルクΔＴｕ，ΔＴｌを変更することができる。これらの変更には、トルクＴを実測して値を入れ替える他、直接トルクの値を入力することも可能となっている。

計測切替部２１は、基準トルクＴｓを変更するためのトルクＴ計測である基準トルク計測と、上限，下限許容トルクΔＴｕ，ΔＴｌを変更するためのトルクＴ計測である許容トルク計測とが切替えられるようになっている。切替えた結果は設定制御部２３に出力される。

入力部２２は、基準トルクＴｓ及び上限，下限許容トルクΔＴｕ，ΔＴｌに値を直接入力するための操作パネルである。これらの入力の他にも、必要な入力操作は全てこの入力部２２で行えるようになっており、入力した内容は設定制御部２３に出力される。

設定制御部２３は、コネクタ１８を介して装置本体１０の比較判定部１６と接続可能になっており、回転角度θ及びトルクＴの計測を制御できるとともに、基準トルク記憶部１６１が記憶する基準トルクＴｓ及び上限，下限許容トルクΔＴｕ，ΔＴｌを書き換えることができる。また、この設定制御部２３は、基準トルクＴｓ及び上限，下限許容トルクΔＴｕ，ΔＴｌとして基準トルク記憶部１６１に記憶させる前の回転角度θ及びトルクＴの計測値を、一時的に記憶しておくことができる。トルクＴの計測内容や計測結果等は、表示部２４へ出力されるようになっている。

表示部２４は、トルクＴの計測内容や計測結果等といった設定制御部２３からの出力内容が表示されるディスプレイである。また、トルクＴの計測結果は、図３に示すようなグラフが表示可能になっている。

続いて、基準トルクＴｓ及び上限，下限許容トルクΔＴｕ，ΔＴｌを設定する際の手順について説明する。

まず、基準トルクＴｓの設定を行う。
最初に、基準トルク設定器２０をコネクタ１８を介して装置本体１０に接続する。そして、計測切替部２１を基準トルク計測側へ切替えて、入力部２２によりしゃ断かん３を上昇させるときの回転角度θ及びトルクＴを計測するよう設定する。

この条件で、しゃ断機本体２に設けられた手動昇降ボタン（図示せず）を操作して、しゃ断かん３を水平位置から垂直上方位置まで上昇させると、垂直上方位置の手前で機械的なリレーの接点がＯＦＦとなることでモータの回転は停止し、ブレーキが動作して回動軸４１が固定される。このとき、ブレーキが動作してからしゃ断かん３が固定されるまでの間に、回動軸４１には図３に示すような残留トルク、つまりトルクＴが発生する。このトルクＴは計測されて、設定制御部２３に一時的に記憶される。計測されたトルクＴは、表示部２４で確認することができる。次いで、しゃ断かん３を降下させるときの計測を同様に行う。なお、しゃ断かん３を降下させるときの計測を先に行ってもよい。

しゃ断かん３の上昇時と降下時とのトルクＴ計測が完了した後、これらの計測結果から基準トルクＴｓを設定する。このとき、上昇時と降下時との計測結果で良い一致が得られなければ、これらのうち安全側である大きいトルクＴの方を選択してもよいし、入力部２２により適宜修正して合成しても、何らかの平均化処理を行ったりしてもよい。こうして基準トルクＴｓを設定すると、基準トルク記憶部１６１にこの新たな基準トルクＴｓが記憶される。

次に、上限，下限許容トルクΔＴｕ，ΔＴｌの設定を行う。
この設定にあたり、上記で設定した基準トルクＴｓと新たに計測するトルクＴとで差異が生じるよう、しゃ断かん３に対し何らかの計測状態の変化を加える。この計測状態の変化を加えるには、例えばしゃ断かん３に風をあてたり、分割式のしゃ断かん３を用いて先端側のしゃ断かん３の一部を取り外したり、実際にしゃ断かん３の先端を欠損させたりすればよい。以下では、下限許容トルクΔＴｌが計測されるよう計測状態を変化させたとして説明する。

そして、計測切替部２１を許容トルク計測側へ切替える。この切替の後は、各回転角度θにおけるトルクＴの計測を基準トルクＴｓの設定時と同様に行う。

このトルクＴの計測が完了した後、計測結果から下限許容トルクΔＴｌを設定する。このとき、しゃ断かん３の上昇時と降下時との計測結果は、基準トルクＴｓの設定時と同様にして１つのトルクＴにまとめる。すると、このトルクＴはしゃ断かん３に対して加えた計測状態の変化分だけ基準トルクＴｓとの差異を生じているため、このトルクＴと基準トルクＴｓとの差として下限許容トルクΔＴｌが決定される。この上限，下限許容トルクΔＴｕ，ΔＴｌを設定すると、基準トルク記憶部１６１にこの新たな上限，下限許容トルクΔＴｕ，ΔＴｌが記憶される。
なお、上限許容トルクΔＴｕの設定は、下限許容トルクΔＴｌと同様に行ってもよいし、入力部２２により任意の値を入力してもよい。

このように、別体の基準トルク設定器２０を装置本体１０に接続することにより、基準トルクＴｓ及び上限，下限許容トルクΔＴｕ，ΔＴｌを変更することができるので、必要に応じて基準トルク設定器２０を接続して基準トルクＴｓ及び上限，下限許容トルクΔＴｕ，ΔＴｌを任意に変更することができる。

続いて、折損検知装置１００がしゃ断かん３の折損を検知する際の動作について説明する。

まず、踏切しゃ断機１が踏切の通行を遮断しようとすると、しゃ断かん３が常態の垂直上方位置から降下してくる。そして、しゃ断かん３の回転角度θが所定の回転角度になると、装置本体１０の比較判定部１６は、この回転角度θにおける判定トルクＴｄ、つまり基準トルクＴｓから下限許容トルクΔＴｌを引いた値を基準トルク記憶部１６１から読み出すとともに、回転角度θにおけるトルクＴを当該判定トルクＴｄと比較する。

なお、比較判定部１６がトルク比較を行う所定の回転角度としての回転角度θは、０〜４５°の範囲内のいずれかの角度であるのが好ましい。回転角度θが０〜４５°の範囲内であれば、範囲内の所定の回転角度θだけで行ってもよいし、連続的に行ってもよい。このように、回転角度θが０〜４５°の範囲内のいずれかの角度のときにトルク比較を行えば、しゃ断かん３の自重によるトルクＴがより大きい範囲において当該トルクＴと基準トルクＴｓとの比較を行うことができる。

次いで、比較判定部１６は、トルクＴが判定トルクＴｄ以下又は未満であるときに、しゃ断かん３が折損していると判定する。そして、この判定結果を示す信号を伝送部１７へ出力する。すると、伝送部１７は、保守要員が待機する事務所に置かれた警報装置８（図２参照）へ、当該信号を有線又は無線で伝送する。
また、比較判定部１６は、基準トルクＴｓに上限許容トルクΔＴｕを加えた値をトルクＴが超える又は以上となるときに、しゃ断かん３に異常があると判定して、この判定結果を示す信号を伝送部１７へ伝送する。この場合、伝送部１７からの信号は、上記同様に警報装置８へ送られてもよいし、踏切しゃ断機１の動作を停止してしゃ断かん３を水平位置にする等の動作制御に利用してもよい。

なお、回転角度θとトルクＴとは、比較判定部１６による判定前に、所定時間間隔で複数回にわたって検出されるのが好ましい。このようにすれば、回転角度θ及びトルクＴとして、より正確な値を検出することができる。したがって、例えばしゃ断かん３が風を受けるといった折損以外の要因によるトルクＴの変化が、折損として誤検知されることを防止できる。

また、比較判定部１６は、回転角度θにおけるトルクＴと判定トルクＴｄとの比較を複数回行い、当該複数回の比較全てにおいてトルクＴが判定トルクＴｄ以下又は未満であるときに、しゃ断かん３が折損していると判定するようにしてもよい。

このように、比較判定部１６は、回転角度θにおける回動軸４１に生じるトルクＴの変化を捉えることで、しゃ断かん３の自重の変化、ひいてはしゃ断かん３の折損を検知することができる。また、トルクＴを判定トルクＴｄと比較して、当該トルクＴが判定トルクＴｄ以下又は未満であるときにしゃ断かん３が折損していると判定するので、適切な判定トルクＴｄにより、より確実に折損の判定を行うことができる。

以上のように、本実施の形態における折損検知装置１００によれば、回転角度θにおけるトルクＴの変化を捉えることで、しゃ断かん３の自重の変化、ひいてはしゃ断かん３の折損を検知することができるので、従来と異なり、簡易な構成で、回転角度θが０°、すなわちしゃ断かん３の非駆動時にも検知可能であり、しゃ断かん３の明確な自重変化により確実にしゃ断かんの折損を検知することができる。

また、例えばしゃ断かんが風を受けたり児童が掴んだりすることによるトルクＴの変動を下限許容トルクΔＴｌとして考慮することができるので、折損以外の要因によるトルクＴの変化が、折損として誤検知されることを防止できる。

また、回転角度θが０〜４５°の範囲内のいずれか１つの角度のときにトルク比較を行えば、しゃ断かん３の自重によるトルクＴがより大きい範囲においてトルクＴと判定トルクＴｄとの比較を行うことができるので、折損検知の精度を高め、より確実にしゃ断かん３の折損を検知することができる。

また、必要に応じて装置本体１０に基準トルク設定器２０を接続して基準トルクＴｓ及び上限，下限許容トルクΔＴｕ，ΔＴｌを任意に変更できるので、常態では基準トルク設定器２０を取り外して装置本体１０をコンパクトに構成することができる。また、しゃ断かん３の交換等による基準トルクＴｓ及び上限，下限許容トルクΔＴｕ，ΔＴｌの調整の必要に応じて、基準トルク設定器２０を接続して適切な基準トルクＴｓ及び上限，下限許容トルクΔＴｕ，ΔＴｌを設定することができる。

［変形例］
続いて、上記実施の形態の変形例としての折損検知装置１０１について、図２及び図４（ａ），（ｂ）を参照して説明する。なお、上記実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

まず、折損検知装置１０１を備える踏切しゃ断機９について説明する。
踏切しゃ断機９は、上記実施の形態におけるしゃ断かんホルダー３１及びトルクセンサ１２に代えて、しゃ断かんホルダー３２及びトルクセンサ１２ａを備えている。

しゃ断かんホルダー３２は、上記実施の形態と同様にしゃ断かん３の基端を覆うようにして当該基端と回動軸４１とを連結しているが、しゃ断かん３が水平位置にあるときの上端面に、根元両側面が凹部３２ｂ，３２ｂを形成するような上方への突起３２ａが設けられている。また、しゃ断かんホルダー３２には、ウェイトアーム５が直接固定されておらず、ウェイトアーム取付部材５ａ，５ｂ，及び５ｃを介して、突起３２ａの両側面にボルト５ｄ，５ｄで固定されている。なお、突起３２ａは、しゃ断かん３の回動面、つまり回動するしゃ断かん３の軌跡を連ねた面に対し略平行な平面内で隆起するようしゃ断かんホルダー３２の外側面に形成されていればよい。

トルクセンサ１２ａは、突起３２ａの側面方向への歪が検出できるようにしゃ断かんホルダー３２の凹部３２ｂ，３２ｂに接着された歪ゲージＧ，Ｇを含んで構成されている。このようなトルクセンサ１２ａによれば、アンプ１４，ＡＤ変換器１５，及び比較判定部１６を通じて検出されるトルクＴとして、しゃ断かん３の自重により回動軸４１近傍に生じる負荷トルクを検出することができる。なお、トルクセンサ１２ａは、上記の構成に限定されず、突起３２ａの根元において、しゃ断かん３の回動面と略平行な平面内に生じる当該突起３２ａの歪が計測できるよう設けられていればよく、更には、しゃ断かんホルダー３２に作用する負荷トルクが検出できれば、直接しゃ断かんホルダー３２に設けられなくともよい。

また、本変形例における角度センサ１３は、しゃ断かん３の略水平位置を検出できればよい。この場合、角度センサ１３に代えて、しゃ断かん３の略水平位置を検出可能に構成された機械的接点，光学センサ，又は磁気センサ，或いはしゃ断かん３を駆動するモータに電流が流れなくなることを検出する電流センサを用いることができる。このうち、光学センサを用いるときは、例えばしゃ断機本体２にフォトカプラーを設け、回動軸４１には所望の位置でフォトカプラーの光線を遮るように遮蔽板を設ければよい。また、磁気センサを用いるときは、しゃ断機本体２に磁気センサを設け、回動軸４１には所望の位置で磁気センサに検知される位置へ磁石や金属片等を設ければよい。このように、角度センサ１３に代えて上記接点又はセンサを用いれば、本発明における位置検出手段を簡易な構成とすることができる。

続いて、折損検知装置１０１がしゃ断かん３の折損を検知する際に用いられる判定トルクＴｄについて、図５（ａ），（ｂ）を参照して説明する。ここで、図５（ａ）は回転角度θに対する基準トルクＴｓ及び上限，下限許容トルクΔＴｕ，ΔＴｌの変化を示すグラフであり、図５（ｂ）はしゃ断かん３の所定の欠損量を考慮した上限，下限許容トルクΔＴｕ，ΔＴｌとしたグラフである。

これらの図に示すように、本変形例における判定トルクＴｄは、図３に示す上記実施の形態と同様に基準トルクＴｓから下限許容トルクΔＴｌを差し引いた値となっているが、図３において略一定であったのに対し、回転角度θの増加に伴い大きく一様に減少している。これは、トルクセンサ１２ａで検出されるトルクＴとして、しゃ断かん３の自重による負荷トルクが検出されるためである。
なお、基準トルクＴｓ及び上限，下限許容トルクΔＴｕ，ΔＴｌは、上記実施の形態と同様に実測によって設定することができる。この実測では、まず、しゃ断かん３を上昇又は降下させると、垂直上方位置又は水平位置の手間で機械的なリレーが動作して、モータへの電流が遮断される。そして、ブレーキが動作して回動軸４１が固定される。このときトルクセンサ１２ａを通じて検出されるトルクＴは、図５（ａ）又は（ｂ）に示すようになる。

このような折損検知装置１０１がしゃ断かん３の折損を検知する際の動作は、上記実施の形態と同様である。但し、比較判定部１６は、角度センサ１３で回転角度θが略０、つまりしゃ断かん３が略水平位置にあることを検出したときに、上記実施の形態と同様なトルク比較及び折損判定を行うようになっている。

以上のように、本実施の形態の変形例における折損検知装置１０１によれば、しゃ断かん３が略水平位置にあることを検出したときに、しゃ断かん３の自重によりしゃ断かんホルダー３２の突起３２ａに生じる負荷トルクをトルクＴとして検出し、当該トルクＴに基づいてしゃ断かん３の折損を検知するので、トルクＴがより大きい値において折損の判定を行うことができる。したがって、折損検知の精度を高め、より確実にしゃ断かん３の折損を検知することができる。

なお、上記実施の形態及び実施の形態の変形例においては、トルクセンサ１２又は１２ａは、歪ゲージを用いたものに限定されず、例えば貫通形の磁歪式トルクセンサとして回動軸４１に取り付けてもよい。また、角度センサ１３は、しゃ断かん３を駆動する歯車又はモータの回転数を検出する回転センサとして、しゃ断かん３の回転角度θに対応する回転数を検出するようにしてもよい。

また、踏切しゃ断機１は、本実施の形態におけるような回動式に限定されず、しゃ断かんが数段に屈折して伸縮するような屈折式であってもよい。この場合においても、しゃ断かんの基端部分は回動するように構成されているので、この回動部分で回転角度を検知すればよい。

また、折損検知装置１００は、踏切しゃ断機１に対して一体的に構成される必要はなく、例えば脱着可能であってもよい。更に、基準トルクＴｓを変更する必要がなければ、基準トルク設定器２０を備えなくともよい。

また、上記以外の点においても、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更可能であるのは勿論である。

（ａ）実施の形態における踏切しゃ断機の正面図であり、（ｂ）側面図である。 実施の形態における折損検知装置の制御ブロック図である。 しゃ断かんの回転角度に対する残留トルクの変化の一例で、実施の形態における基準トルク及び上限，下限許容トルクの回転角度に対する変化を示す図である。 （ａ）実施の形態の変形例における踏切しゃ断機の正面図であり、（ｂ）Ａ部詳細図である。 しゃ断かんの回転角度に対する負荷トルクの変化の一例で、（ａ）実施の形態の変形例における基準トルク及び上限，下限許容トルクの回転角度に対する変化を示す図であり、（ｂ）しゃ断かんの所定の欠損量を考慮した上限，下限許容トルクとした場合の図である。

符号の説明

１、９ 踏切しゃ断機
２ しゃ断機本体
３ しゃ断かん
４ 回動機構
５ ウェイトアーム
５ａ、５ｂ、５ｃ ウェイトアーム取付部材
５ｄ ボルト
６ バランスウェイト
７ 支脚
８ 警報装置
１０ 装置本体
１１ 制御部
１２、１２ａ トルクセンサ（トルク検出手段）
１３ 角度センサ（位置検出手段）
１４ アンプ
１５ ＡＤ変換器
１６ 比較判定部（判定部）
１７ 伝送部
１８ コネクタ
２０ 基準トルク設定器（基準トルク設定手段）
２１ 計測切替部
２２ 入力部
２３ 設定制御部
２４ 表示部
３１、３２ しゃ断かんホルダー
３２ａ 突起
３２ｂ 凹部
４１ 回動軸
１００、１０１ 折損検知装置（踏切しゃ断機のしゃ断かん折損検知装置）
１６１ 基準トルク記憶部
Ｇ 歪ゲージ
Ｔ トルク
Ｔｄ 判定トルク
Ｔｓ 基準トルク
ΔＴｌ 下限許容トルク（許容値）
ΔＴｕ 上限許容トルク
θ 回転角度

Claims (11)

1. 鉄道と交差する道路をしゃ断かんによって踏切道の手前で遮断する踏切しゃ断機における前記しゃ断かんの折損を検知する踏切しゃ断機のしゃ断かん折損検知装置であって、
   しゃ断かん回動軸を中心にして回動することによって昇降する前記しゃ断かんの昇降位置を検出する位置検出手段と、
   前記しゃ断かんの回動に伴って変動するトルクとして、前記回動軸に生じる当該回動軸回りの残留トルクを検出するトルク検出手段と、
   前記位置検出手段で前記しゃ断かんが所定の昇降位置にあることを検出したときに、前記トルク検出手段で検出した前記残留トルクに基づいて、前記しゃ断かんの折損を判定する判定部と、を備え、
   前記位置検出手段と前記トルク検出手段とは、前記判定部による判定前に、所定時間間隔で複数回にわたって前記昇降位置と前記残留トルクとの検出を行うことを特徴とする踏切しゃ断機のしゃ断かん折損検知装置。
2. 前記判定部は、前記トルク検出手段により検出された前記残留トルクと、前記しゃ断かんの折損を判定するための判定トルクとの差に基づいて、前記しゃ断かんの折損を判定することを特徴とする請求項１に記載の踏切しゃ断機のしゃ断かん折損検知装置。
3. 前記判定部は、前記トルク検出手段により検出された前記残留トルクと前記判定トルクとを比較して、当該残留トルクが前記判定トルク以下又は未満であるときに前記しゃ断かんが折損していると判定することを特徴とする請求項２に記載の踏切しゃ断機のしゃ断かん折損検知装置。
4. 前記判定トルクは、基準トルクと、当該基準トルクに設けられた許容値とからなることを特徴とする請求項２又は３に記載の踏切しゃ断機のしゃ断かん折損検知装置。
5. 前記基準トルク及び前記許容値を変更する別体の基準トルク設定手段を備えることを特徴とする請求項４に記載の踏切しゃ断機のしゃ断かん折損検知装置。
6. 前記判定部は、前記しゃ断かんの前記昇降位置における前記残留トルクと、前記判定トルクとを複数回比較して、当該複数回の比較全てにおいて前記残留トルクが前記判定トルク以下又は未満であるときに前記しゃ断かんが折損していると判定することを特徴とする請求項３に記載の踏切しゃ断機のしゃ断かん折損検知装置。
7. 前記位置検出手段は、前記昇降位置として所定の基準位置からの回転角度位置を検出し、
   前記判定部は、前記位置検出手段で前記しゃ断かんが所定の回転角度位置にあることを検出したときに、前記トルク検出手段で検出した前記残留トルクに基づいて、前記しゃ断かんの折損を判定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の踏切しゃ断機のしゃ断かん折損検知装置。
8. 前記位置検出手段は、前記回転角度位置として前記しゃ断かん回動軸の角度を検出する角度センサ又は前記しゃ断かんを駆動する歯車又はモータの回転数を検出する回転センサであり、前記所定の回転角度位置における前記角度又は前記回転数を検出することを特徴とする請求項７に記載の踏切しゃ断機のしゃ断かん折損検知装置。
9. 前記所定の回転角度位置は、前記しゃ断かんの水平位置から起立方向へ向かって０〜４５°の範囲内のいずれかの角度であることを特徴とする請求項７又は８に記載の踏切しゃ断機のしゃ断かん折損検知装置。
10. 前記トルク検出手段は、前記しゃ断かん回動軸に設けられたセンサを含んで構成され、当該しゃ断かん回動軸回りの前記残留トルクを検出するよう構成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の踏切しゃ断機のしゃ断かん折損検知装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の踏切しゃ断機のしゃ断かん折損検知装置を備えることを特徴とする踏切しゃ断機。

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