JP4945338B2 - Ｌｅｄ灯器および信号機ならびに信号制御システム更新方法 - Google Patents

Description

この発明は、鉄道信号機の灯制御を行う信号制御システムを更新する信号制御システム更新方法に関し、詳しくは、制御信号を多芯ケーブルで個別に伝送する既設の信号制御システムから、制御信号を多重化してネットワークケーブルで伝送する新設の信号制御システムへ、信号制御システムを更新する信号制御システム更新方法に関する。
また、本発明は、その信号制御システムの更新に際してその一部として更新されるＬＥＤ式信号機とそれに装着されるＬＥＤ灯器にも関する。

図５（ａ）に概要構成図を示した信号制御システムは、多くの路線に設置されている旧式の個別配線システムであり、既設連動装置１１から既設信号機１５へ制御信号を伝送する際に多芯ケーブル１３を介して信号機１５の各灯Ｙ，Ｇへ制御信号を個別に伝送する。具体例を挙げると、既設の信号制御システム１１〜１５には、駅等の機器室に既に設置されている連動装置１１（既設信号制御装置）と、そこから屋外に引き出された多芯ケーブル１３と、接続箱１４を介して多芯ケーブル１３に接続される線路脇の信号機１５とが具わっている。一組の連動装置１１に対し、多数組の多芯ケーブル１３と接続箱１４と信号機１５とが設けられているが、一組だけを図示した。また、既設信号機１５には複数・多数の信号電球（灯）が装備されているが、ここではＧ形のフィラメント式信号電球を２個だけ図示した。

この信号電球Ｙ，Ｇは、２灯を同時に点灯させる複合現示の対象になっているので、直列に接続されている。また、それらの点灯／滅灯を制御および駆動するため、制御信号を生成する専用のリレーＹＧＲが既設連動装置１１に設けられるとともに、その制御信号を既設連動装置１１から直列接続の信号電球Ｙ，Ｇへ伝送する一対の電線が多芯ケーブル１３の多数の電線から割り振られて専用化されている。図示は割愛したが、複合現示対象外の信号電球については、個々に、制御信号を生成する専用リレーが既設連動装置１１に設けられるとともに、その制御信号を既設連動装置１１から信号電球へ伝送する一対の電線が多芯ケーブル１３の多数の電線から割り振られて専用化されている。

なお、上記のフィラメント式信号電球を代替するものとして、光源に多数の発光ダイオードを採用したＬＥＤ灯器（ＬＥＤユニット）やＬＥＤ式信号機が開発されている（例えば非特許文献１参照）。
また、２灯直列で使用時に一方が断線故障で滅灯したとき他方も滅灯するようになったＬＥＤ信号電球も開発されている（例えば特許文献１参照）。
さらに、信号制御装置から信号機へ伝送される制御信号を抽象化かつ多重化して伝送するようになった信号制御システムが新たに開発されている（例えば特許文献２，非特許文献２参照）。

図５（ｂ）は、そのような制御信号の伝送にネットワークシステムを採用した新式の信号制御システムの概要構成図である。
この信号制御システム２１〜２５には、駅等の機器室に設置される信号制御装置としての連動装置２１及び中央制御装置２２（新設ネットワーク信号制御装置２１，２２）と、そこから屋外に引き出されるＬＡＮ（Local Area Network）ケーブル２３と、これに接続される小型制御端末２４（制御ユニット）と、線路の脇に設置されるＬＥＤ式信号機２５とが具わっている。この信号機２５にはＬＥＤユニットＹ，Ｇ（ＬＥＤ灯器）が取り付けられている。一組の連動装置２１と中央制御装置２２に対し、一繋がりのＬＡＮケーブル２３と、多数組の小型制御端末２４とＬＥＤ式信号機２５とが設けられているが、ここでも一組だけを図示した。また、各ＬＥＤ式信号機には複数・多数のＬＥＤユニット（ＬＥＤ灯器）が装備されるが、ＬＥＤユニットはやはり２個だけ図示した。

この場合、新設ネットワーク信号制御装置２１，２２と各小型制御端末２４との間の通信がインターネットプロトコル（ＩＰ）を用いた多重化情報伝送方式により行われる。その通信を媒介するＬＡＮケーブル２３には、過酷な鉄道沿線環境でも安定して稼動しうる光ケーブルが、採用されている。
そして、連動装置２１で決定され中央制御装置２２で抽象化された制御データ（制御信号）は、ＬＡＮケーブル２３を介してＩＰアドレス指定の小型制御端末２４へ送信され、小型制御端末２４で制御用定数に基づき具体化かつ個別化されて個別伝送可能な制御信号にされ、個々にリレーＹＲ，ＧＲを駆動する。

小型制御端末２４のリレーＹＲとＬＥＤユニットＹとの間には一対の電線が専用に割り振られており、小型制御端末２４のリレーＧＲとＬＥＤユニットＧとの間にも別の一対の電線が専用に割り振られており、この信号機ではＬＥＤユニットＹ，Ｇが直列接続されていないが、小型制御端末２４の制御用定数を適切に設定しておけば、ＬＥＤユニットＹ，Ｇの接続変更を行うまでもなく、ＬＥＤユニットＹ，Ｇが複合現示の対象になっているときには２灯を同時に点灯させることができ、ＬＥＤユニットＹ，Ｇが複合現示の対象になっていないときには個別に点灯させることができる。

このような光ＬＡＮ利用の新式な信号制御システムが開発されたことから、既に設けられている個別配線の旧式な信号制御システムを、新システムに更新することが求められているが、信号制御システム更新に際しては、多大な手間が掛かる。
すなわち、駅機器室内の連動装置や現場の信号機の改良工事では、膨大な数の機器やケーブルを取り替える必要があるが、旧システムから新システムへの切替は、終電から始発までの列車運行停止時間帯である夜間の短時間に済ませなければならない。そのため、準備段階では何日にも亘って少しずつケーブルの敷設と機器の取り付けとを進め、切替の準備ができてから、分散している機器に多くの人が張り付いて配線変更を行うか、既設ケーブルと新設ケーブルとの間に切替スイッチをいれて一度に切り替えるか、といったことで短時間に信号制御システムを更新していた。
特開２００２−１７３０２８号公報 特開２００６−２８１９６０号公報 日本鉄道電気技術協会編「鉄道と電気技術」2005.2 VOL.16 No.2 pp27-30「信号機標識類のLED化」 平成１７年電気学会産業応用部門大会 論文集 [III-251〜252］ 「ネットワーク信号制御システムの開発について」JREA,Vol.48,No.5 pp.30839(2005）

もっとも、個別配線による旧式な既設の信号制御システムと、光ＬＡＮによる新式な新設候補の信号制御システムとでは、機器室と現場とを繋ぐケーブルの構造や特性が異なるため、そのような信号制御システム更新には、従来の単純な切替スイッチ方式が使えない。また、上述した従来の更新手法のうち、分散している機器に多くの人が張り付いて配線変更を行う手法は実施できないこともないが、そのような更新手法では、システム切替までの事前作業と試験項目が多いので、多くの人手と工期が必要とされ、工事費も嵩んでしまう。しかも、列車の運行を妨げないよう注意深く且つ短時間で迅速に完了させなければならない切替作業があくまでも人手に頼って遂行されるため、作業者に過大な負担が掛かってしまう。
そこで、ケーブルの構造や特性の相違している新旧信号制御システムが併存している状態で何れのシステムも不都合なく稼動しうるような信号機や灯器があれば便利であるから、そのような信号機等を開発することが要請される（第１技術課題）。

また、信号制御システム更新に際してフィラメント式信号電球を装着した旧式の信号機を新式のＬＥＤ式信号機に取り替えることも求められるが、新式の信号制御システムの小型制御端末は、上述したように複合現示対応のＬＥＤ信号電球（例えば特許文献１参照）ばかりか他のＬＥＤユニット（ＬＥＤ灯器、例えば非特許文献１参照）であっても各灯を個別に制御して不都合なく複合現示させることができるうえ、小型制御端末の使用を前提とした新式の信号機では、旧式の信号機と異なり、各灯を局所で直列接続することは行われない。さらに、新式の信号制御システムでも、複合現示に際して複合現示すべきものについて何れか一灯が断線滅灯したときには他灯も滅灯させるフェールセーフ機能を付加することが求められるが、小型制御端末を信号機側に配置した新式の信号制御システムでは、信号機側で信号電球を直列接続しなくても、複合現示にフェールセーフ性を付与することができる。

すなわち、新設ネットワーク信号制御装置２１，２２とは多重化伝送であってもＬＥＤ式信号機２５の各灯は個別制御・個別駆動するようになった小型制御端末２４にあっては、例えば（図５（ｂ）参照）、リレーＹＲの状態に応じてＬＥＤユニットＹ（一灯）に供給される電流を検出したフィードバック信号ＦＢ１や、リレーＧＲの状態に応じてＬＥＤユニットＧ（他灯）に供給される電流を検出したフィードバック信号ＦＢ２に基づき、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）等で論理判定することで、容易に、フェールセーフ機能が実現されるので、そのような小型制御端末２４の装備を前提としたＬＥＤ式信号機２５では、旧式の信号機１５と異なり、複合現示対象の信号電球にＧ形フィラメント式信号電球やその代替ＬＥＤ信号電球を用いることが必須とされない。そればかりか、各灯ごとに断線の有無を検知することができるので、小型制御端末２４を装備した信号制御システムでは、信号電球や灯器の直列接続は積極的に排除される。

そのため、既設連動装置（既設信号制御装置）の下でも新設の連動装置及び中央制御装置（新設ネットワーク信号制御装置）の下でも稼動しうるＬＥＤ式信号機では、小型制御端末が装備されるとともにＬＥＤユニット（ＬＥＤ灯器）が装着されたうえで、小型制御端末からＬＥＤユニットへは複合現示の有無にかかわらず個別に制御信号が送出される一方、既設信号制御装置からの制御信号は複合現示対象外のＬＥＤユニットへは個別に送出されるが複合現示対象のＬＥＤユニットへは直列接続を前提とした一括通電によって同時に送出されることとなる。そして、このような新設小型制御端末の制御と既設信号制御装置の制御とを共に受け入れるＬＥＤユニットでは、両制御による駆動電流を例えばワイヤードＯＲ（Wired OR）にてＬＥＤ発光部へ供給する等のことで上記の要請に応えること（第１技術課題の解決）が期待されるが、個別制御と直列制御との併存する複合現示状況下では以下のような不都合のあることも判明した（第２技術課題）。

図面を引用して、具体的に説明するが、先ず図６を参照しながら新設ネットワーク信号制御装置の制御と既設信号制御装置の制御とを共に受け入れるＬＥＤ式信号機２５及びＬＥＤユニット３０（ＬＥＤ灯器）を説明し、次に図７を参照しながら複合現示対象のＬＥＤユニット３０（Ｙ，Ｇ）の異常点灯を説明する。
図６は、（ａ）が信号制御システム更新途中の新旧システム併存状態の概要構成図、（ｂ）がＬＥＤユニット３０の回路図である。また、図７は、複合現示対象のＬＥＤユニット３０（Ｙ，Ｇ）における駆動電流Ｉ２の不所望な回り込み現象を示す回路図である。

既設の信号機１５を更新するＬＥＤ式信号機２５は（図６（ａ）参照）、一個か複数個のＬＥＤユニット３０（ＬＥＤ灯器）を着脱可能に装着するものであって、既設連動装置１１の制御を受け入れるために多芯ケーブル１３が接続されるとともに、新設ネットワーク信号制御装置２１，２２の制御を受け入れるためにＬＡＮケーブル２３が接続される。多芯ケーブル１３による個別配線はそのままＬＥＤユニット３０に接続されているが、抽象化かつ多重化された制御信号を伝送するＬＡＮケーブル２３は、制御信号を個別化かつ具体化して個別伝送可能にする小型制御端末２４に接続され、この小型制御端末２４とＬＥＤユニット３０とが個別配線にて接続されている。ＬＥＤ式信号機２５には、小型制御端末２４と共に、それに電力を供給する絶縁トランス２６なども、設けられる。

ＬＥＤユニット３０は（図６（ｂ）参照）、既設連動装置１１の制御を受け入れるため複合現示対応のＬＥＤ信号電球（例えば特許文献２参照）と同様な全波整流回路３１（第１整流回路）と複合現示対応回路３２とダイオード３３とＬＥＤ発光部３４とを具えているのに加えて、小型制御端末２４の制御も受け入れるために全波整流回路３５（第２整流回路）を具えている。
全波整流回路３１は、ダイオードスタック等からなり、既設連動装置１１から多芯ケーブル１３を介する個別配線にて伝送されてきた制御信号を入力し、それを全波整流して駆動電流Ｉ１（第１駆動電流）にし、この駆動電流Ｉ１をＬＥＤ発光部３４に供給するようになっている。

複合現示対応回路３２は、例えばツェナーダイオードやソリッドステートリレー等の組み合わせからなり、他灯すなわち他のＬＥＤユニットと直列接続された状態で他灯が断線滅灯すると駆動電流Ｉ１が少なくなることに基づき全波整流回路３１の出力する駆動電流Ｉ１が例えば１００ｍＡ以下になった状態が検出されると直列接続の他灯が断線滅灯したものとして駆動電流Ｉ１をＬＥＤ発光部３４から迂回させることによりＬＥＤ発光部３４を滅灯させるようになっている。
ダイオード３３は、駆動電流Ｉ１と逆向きに電流が流れるのを阻止する。
ＬＥＤ発光部３４は、直並列に接続されて同時駆動可能となっている多数の発光ダイオードを主体とするものであり、必要に応じて電流制限抵抗なども付加されている。

全波整流回路３５は、ダイオードスタック等からなり、小型制御端末２４から個別配線で伝送されてきた制御信号を入力し、それを全波整流して駆動電流Ｉ２（第２駆動電流）にし、この駆動電流Ｉ２をＬＥＤ発光部３４に供給するようになっている。
また、新旧の信号制御装置の制御を共に受け入れるＬＥＤユニット３０では、駆動電流Ｉ１の給電線と駆動電流Ｉ２の給電線とがワイヤードＯＲされている。
そして、このようなＬＥＤユニット３０や小型制御端末２４を装備したＬＥＤ式信号機２５では、既設連動装置１１の制御信号が駆動電流Ｉ１となってＬＥＤ発光部３４に供給されるとともに、新設ネットワーク信号制御装置２１，２２の制御信号が小型制御端末２４を経てから駆動電流Ｉ２となってＬＥＤ発光部３４に供給される。

そのため、信号制御システムの更新途中で、ケーブルの構造や特性の相違している新旧の信号制御システムを併存させても、何れのシステムも一見不都合なく稼動するように思われる。
しかしながら、ＬＥＤユニット３０が複合現示の対象となっている場合、例えば２個のＬＥＤユニット３０（Ｙ，Ｇ）が複合現示対象の場合（図７参照）、新設ネットワーク信号制御装置２１，２２や小型制御端末２４の試験等のために小型制御端末２４にて一方のＬＥＤユニット３０（Ｙ）だけを点灯させようとしたときに、他方のＬＥＤユニット３０（Ｇ）までも、うっすら点灯してしまう、という不都合な現象が発生してしまう。

詳述すると、複合現示対象のＬＥＤユニット３０（Ｙ，Ｇ）は、既設連動装置１１のリレーＹＧＲに応じて同時に点灯するべく、両者の全波整流回路３１，３１が直列に接続されている。これに対し、ＬＥＤユニット３０（Ｙ，Ｇ）のうちＬＥＤユニット３０（Ｙ）の全波整流回路３５は小型制御端末２４のリレーＹＲに接続され、ＬＥＤユニット３０（Ｙ，Ｇ）のうちＬＥＤユニット３０（Ｇ）の全波整流回路３５は小型制御端末２４のリレーＧＲに接続され、全波整流回路３５，３５同士が直列に接続されてはいないが、小型制御端末２４においてリレーＹＲ，ＧＲへの電力供給部たとえば電源トランスの二次側で並列に接続されている。

そのため、リレーＹＲが導通すると、リレーＧＲやリレーＹＧＲが遮断していても、小型制御端末２４の電力供給部からリレーＹＲとＬＥＤユニット３０（Ｙ）の全波整流回路３５とを介してＬＥＤユニット３０（Ｙ）のＬＥＤ発光部３４に駆動電流Ｉ２が供給されるにとどまらず（図７の矢付き長波線を参照）、リレーＧＲ介挿ラインよりリレーＧＲ非介挿ラインの電圧が高くなる半周期には、小型制御端末２４の電力供給部からリレーＧＲ非介挿ラインとＬＥＤユニット３０（Ｇ）の全波整流回路３５とＬＥＤ発光部３４と全波整流回路３１と全波整流回路３１，３１の直列接続ラインとＬＥＤユニット３０（Ｙ）の全波整流回路３１と複合現示対応回路３２と全波整流回路３５とリレーＹＲとを介して半波整流の電流が流れる（図７の矢付き点線を参照）。

そして、点灯対象のＬＥＤユニット３０（Ｙ）ばかりか、点灯対象でないＬＥＤユニット３０（Ｇ）までも、うっすら点灯してしまうのである。もっとも、新設ネットワーク信号制御装置２１，２２による小型制御端末２４経由の制御でも、既設連動装置１１による制御と全く同じく、ＬＥＤユニット３０（Ｙ，Ｇ）を常に複合現示する、という限定が必ず存在しているのであれば、上述の随伴点灯現象は問題にならないと言える。
しかしながら、新旧システムの併存する状態で小型制御端末２４の全機能を試験するときには、上述した随伴点灯現象の発生が不都合になることがある。

例えば、小型制御端末２４による上述の個別制御・個別駆動の機能や、電流検出フィードバックによるフェールセーフ機能、さらには複合現示から個別現示へ切り替えるのを予め可能にしておく拡張機能などを、新式の信号制御システムへの完全移行前に動作確認するといったことが、困難になる。
そこで、既設信号制御装置によって複合現示されるＬＥＤ灯器が既設信号制御装置側で直列接続されていても、それらのＬＥＤ灯器を新設の小型制御端末からは個々に単独で点灯させられるように改良することが課題となる（第１，第２技術課題）。

本発明のＬＥＤ灯器は（解決手段１）、このような課題を解決するために創案されたものであり、同時駆動可能に接続された複数の発光ダイオードを有するＬＥＤ発光部と、前記ＬＥＤ発光部への第１駆動電流を整流する第１整流回路と、直列接続された他灯の断線滅灯を前記第１整流回路の出力に基づいて検出して他灯断線時には前記第１駆動電流を迂回させることにより前記ＬＥＤ発光部を滅灯させる複合現示対応回路とを備えたＬＥＤ灯器において、前記ＬＥＤ発光部への第２駆動電流を整流する第２整流回路と、前記第１整流回路および前記複合現示対応回路と前記ＬＥＤ発光部との間に介挿接続されたスイッチを有し前記第１駆動電流の供給時だけ前記スイッチを導通させる回り込み防止回路とを備えていることを特徴とする。

また、本発明のＬＥＤ灯器は（解決手段２）、上記解決手段１のＬＥＤ灯器であって、前記スイッチが逆耐圧保護ダイオード付きソリッドステートリレーであり、順方向を前記第１駆動電流の向きにした補助ダイオードが前記スイッチに直列接続されていることを特徴とする。

さらに、本発明のＬＥＤ灯器は（解決手段３）、上記解決手段２のＬＥＤ灯器であって、前記スイッチが複数直列接続されており、前記補助ダイオードも複数直列接続されていることを特徴とする。

また、本発明のＬＥＤ式信号機は（解決手段４）、上記解決手段１〜３のＬＥＤ灯器と、個別配線にて伝送されてきた制御信号をそのまま前記ＬＥＤ灯器の前記第１整流回路へ導く手段と、ネットワークケーブルにて伝送されてきた制御信号を個別化かつ具体化して個別伝送可能にしてから前記ＬＥＤ灯器の前記第２整流回路へ送り込む小型制御端末とを備えていることを特徴とする。

また、本発明の信号制御システム更新方法は（解決手段５）、上記解決手段４のＬＥＤ式信号機を使用するものであり、具体的には、連動装置などの既設信号制御装置から多芯ケーブルを介して既設信号機の各灯へ個別に制御信号を伝送する既設の信号制御システムに対して上記解決手段４のＬＥＤ式信号機に更新するとともにこの新設のＬＥＤ式信号機に前記多芯ケーブルを接続し、新設ネットワーク信号制御装置から前記新設ＬＥＤ式信号機への制御信号を抽象化かつ多重化して伝送するネットワークケーブルを前記新設ＬＥＤ式信号機に接続し、その後、前記多芯ケーブルを前記新設ＬＥＤ式信号機から取り外すことを特徴とする。

このような本発明のＬＥＤ灯器（解決手段１）やＬＥＤ式信号機（解決手段４）を用いた信号制御システム更新方法（解決手段５）にあっては、連動装置などの既設信号制御装置から多芯ケーブルを介して既設信号機の各灯へ個別に制御信号を伝送する既設の信号制御システムから、制御信号を多重化してネットワークケーブルで伝送する新設の信号制御システムへ、信号制御システムを更新するときには、先ず準備段階で、既設信号機を解決手段４のＬＥＤ式信号機に更新するとともに、この新設信号機に多芯ケーブルを接続しておく。

この接続状態では、既設信号制御装置から多芯ケーブルでの個別配線にて伝送されてきた制御信号が、新設信号機であるＬＥＤ式信号機によってＬＥＤ灯器の第１整流回路へ導かれ、そこで整流されて第１駆動電流となってＬＥＤ発光部に供給されるので、新設信号機の各灯が既設信号制御装置の制御に従って点灯や滅灯する。しかも、ＬＥＤ灯器には複合現示対応回路も設けられているので、ＬＥＤ灯器が既設信号制御装置側で直列接続されていると、複合現示がフェールセーフに行われる。これにより、旧式の信号制御システムの適切な稼動が維持されるので、列車運行を妨げることなく信号制御システム更新を続行することができる。

それから、ネットワークケーブルを新設のＬＥＤ式信号機に接続する。そうすると、新設ネットワーク信号制御装置から制御信号を抽象化かつ多重化してネットワークへ送出すれば、その制御信号が新設信号機の小型制御端末によって個別化かつ具体化されて個別伝送可能になってからＬＥＤ灯器の第２整流回路へ送り込まれ、そこで整流されて第２駆動電流となってＬＥＤ発光部に供給されるので、新設信号機の各灯が新設ネットワーク信号制御装置の制御に従って点灯や滅灯する。これにより、新式の信号制御システムも作動可能になるので、夜間の列車運行停止中など旧式の信号制御システムの稼動に影響しない時間帯に新式の信号制御システムの動作試験等を行うことができる。

しかも、本発明のＬＥＤ灯器には回り込み防止回路が設けられているので、既設信号制御装置側で直列接続されていないＬＥＤ灯器はもちろんのこと既設信号制御装置側で直列接続されているＬＥＤ灯器についても、小型制御端末から個々に点灯／滅灯させて動作を確認することができる。
そして、更新対象の総ての信号機について確認が済み、新設ネットワーク信号制御装置やネットワークについても確認が済んで、機が熟したら、既設信号制御装置の本格稼動を停止して、新設ネットワーク信号制御装置の稼動を本格化させる。
その後、時期を見て、多芯ケーブルを新設信号機から取り外し沿線からも取り除き、既設信号制御装置を機器室から取り除けば、信号制御システムの更新が完遂する。

したがって、この発明によれば、既設信号制御装置によって複合現示されるＬＥＤ灯器が既設信号制御装置側で直列接続されていても、それらのＬＥＤ灯器を新設の小型制御端末からは個々に単独で点灯させることができる。
そして、ケーブルの構造や特性の相違している新旧信号制御システムが併存している状態で何れのシステムも不都合なく稼動させることができるので、信号制御システムを容易に更新することができる。

また、本発明のＬＥＤ灯器にあっては（解決手段２）、回り込み防止回路のスイッチに逆耐圧保護ダイオード付きソリッドステートリレーが採用されているので、回り込み防止回路を追加してもＬＥＤ灯器が不所望に大きくなるのを回避することができる。しかも、そのソリッドステートリレーには補助ダイオードが直列接続されているので、ソリッドステートリレーに逆耐圧保護ダイオードが付いていても、スイッチによる回り込み防止機能が損なわれることなく維持される。

さらに、本発明のＬＥＤ灯器にあっては（解決手段３）、スイッチも補助ダイオードも多段化されているため、回路素子に導通故障が発生しても、それが単品にとどまる限り、回り込み防止回路の機能は損なわれることなく維持されるので、信頼性が高い。

このような本発明のＬＥＤ灯器およびＬＥＤ式信号機ならびに信号制御システム更新方法について、これを実施するための具体的な形態を、以下の実施例１〜２により説明する。
図１〜３に示した実施例１は、上述した解決手段１，２，４，５（出願当初の請求項１，２，４，５）を具現化したものであり、図４に示した実施例２は、上述した解決手段３（出願当初の請求項３）をも具現化したものである。
なお、それらの図示に際し既述品と同様の構成要素には同一の符号を付して示したので、重複する再度の説明は割愛し、以下、既述事項との相違点を中心に説明する。

本発明のＬＥＤ灯器およびＬＥＤ式信号機の実施例１について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１は、新設のＬＥＤ式信号機２７等の構造を示し、（ａ）が信号制御システム更新途中の新旧システム併存状態の概要構成図、（ｂ）がＬＥＤユニット４０（ＬＥＤ灯器）の回路図である。

このＬＥＤ式信号機２７が既述した図６（ａ）のＬＥＤ式信号機２５と相違するのは、ＬＥＤユニット３０に代えてＬＥＤユニット４０が装着されている点である。
すなわち（図１（ａ）参照）、ＬＥＤ式信号機２７は、ＬＥＤユニット４０（ＬＥＤ灯器）と、既設連動装置１１（既設信号制御装置）から個別配線にて伝送されてきた制御信号をそのままＬＥＤユニット４０の全波整流回路３１（第１整流回路）へ導く手段と、新設ネットワーク信号制御装置２１，２２からＬＡＮケーブル２３（ネットワークケーブル）にて伝送されてきた制御信号を個別化かつ具体化して個別伝送可能にしてからＬＥＤユニット４０の全波整流回路３５（第２整流回路）へ送り込む小型制御端末２４とを具えていて、新設ネットワーク信号制御装置２１，２２の制御と既設連動装置１１の制御とを共に受け入れるようになっている。

また、ＬＥＤユニット４０（ＬＥＤ灯器）が既述した図６（ｂ）のＬＥＤユニット３０と相違するのは、回り込み防止回路４１が追加されている点である。
すなわち（図１（ｂ）参照）、ＬＥＤユニット４０は、同時駆動可能に接続された複数の発光ダイオードを有するＬＥＤ発光部３４と、このＬＥＤ発光部３４への駆動電流Ｉ１（第１駆動電流）を整流する全波整流回路３１（第１整流回路）と、直列接続された他灯の断線滅灯を全波整流回路３１の出力に基づいて検出して他灯断線時には駆動電流Ｉ１をＬＥＤ発光部３４から迂回させることによりＬＥＤ発光部３４を滅灯させる複合現示対応回路３２と、駆動電流Ｉ１の給電線での逆流を阻止するダイオード３３と、ＬＥＤ発光部３４への駆動電流Ｉ２（第２駆動電流）を整流する全波整流回路３５（第２整流回路）と、回り込み防止回路４１とを具えていて、複合現示の有無にかかわらず小型制御端末２４の制御と既設連動装置１１の制御とを共に受け入れるようになっている。

回り込み防止回路４１は、全波整流回路３１及び複合現示対応回路３２とダイオード３３及びＬＥＤ発光部３４との間に介挿接続されたスイッチ対４２，４３を有していて、駆動電流Ｉ１の供給時だけスイッチ対４２，４３を導通させるものである。
スイッチ対４２，４３は、駆動電流Ｉ１の一対の給電線のうち電流出流側に設けられたスイッチ４２と、電流還流側に設けられたスイッチ４３とからなる。スイッチ４２にもスイッチ４３にも逆耐圧保護ダイオード（破線参照）付きソリッドステートリレーが採用されており、何れも、全波整流回路３１とＬＥＤ発光部３４とに亘る駆動電流Ｉ１の給電線のうち、複合現示対応回路３２の接続点よりはＬＥＤ発光部３４寄りで、ダイオード３３やＬＥＤ発光部３４よりは全波整流回路３１寄りのところに、介挿接続されている。

スイッチ４２の制御側のフォトダイオードとスイッチ４３の制御側のフォトダイオードとが電流制限用抵抗Ｒ４と共に直列接続され、その両端がそれぞれ駆動電流Ｉ１の給電線対の出流側と還流側とに接続されているので、スイッチ４２もスイッチ４３も駆動電流Ｉ１の供給時だけ導通するようになっている。なお、ソリッドステートリレーの逆耐圧保護のため、スイッチ４２，４３の制御側のフォトダイオードにはそれぞれ逆向きのダイオードＤ２，Ｄ３が並列接続されている。
さらに、スイッチ４２，４３が遮断状態をとるべきときに逆耐圧保護ダイオードによって不所望に導通してしまわないよう、順方向を駆動電流Ｉ１の向きにした補助ダイオード４４がスイッチ４３に直列接続されている。なお、スイッチ４２についてはダイオード３３が補助ダイオードとなっている。

このようなＬＥＤユニット４０（ＬＥＤ灯器）及びＬＥＤ式信号機２７を使用して行う本発明の信号制御システム更新方法の実施例１を、図面を引用して説明する。
図１（ａ）は信号制御システム更新途中の新旧システム併存状態の概要構成図であり、図２は、既設連動装置１１でＬＥＤ式信号機２７の点灯／滅灯を制御している状態を示す回路図であり、図３は新設ネットワーク信号制御装置２１，２２でＬＥＤ式信号機２７の点灯／滅灯を制御している状態を示す回路図である。

既存の鉄道では多く路線に既述した既設連動装置１１（既設信号制御装置）と多芯ケーブル１３と接続箱１４と既設信号機１５とが設置されており（図６（ａ）参照）、そのような個別配線による旧式の信号制御システム１１〜１５によって、信号の点灯／滅灯を制御する信号が連動装置１１から多芯ケーブル１３を介して信号機１５の各灯へ個別に伝送されている。

このような既設の旧式な信号制御システム１１〜１５を新システムに更新するときは、先ず（図１（ａ）参照）、既設信号機１５を新式のＬＥＤ式信号機２７に更新するとともに、信号機１５から外した多芯ケーブル１３を新設ＬＥＤ式信号機２７に接続し直す。
これにより、既設連動装置１１の制御信号が多芯ケーブル１３を介してＬＥＤ式信号機２７の各灯すなわちＬＥＤユニット４０（ＬＥＤ灯器）へ個別に伝送されるので、既設の信号制御システムが復活して、既設連動装置１１の制御下で列車運行が再開可能となる。

一方で、新式の連動装置２１や中央制御装置２２を設置し、ＬＡＮケーブル２３を敷設することも行うが、これらは既設の信号制御システムによる列車運行を妨げないので、それぞれの都合で施工しておく。そして、ＬＥＤ式信号機２７が新設されたら、それにＬＡＮケーブル２３を接続する。
これにより、新設ネットワーク信号制御装置２１，２２の制御信号が、抽象化かつ多重化されてＬＡＮケーブル２３経由で小型制御端末２４に伝送され、そこで個別化かつ具体化されてから、ＬＥＤ式信号機２７の各灯すなわちＬＥＤユニット４０へ個別に伝送されるので、新設の信号制御システムの動作確認が可能となる。

新設の信号制御システム２１〜２７の動作確認は、既設連動装置１１の制御下の列車運行の無い夜間の短時間などに限って行われるが、ＬＥＤ式信号機２７やＬＥＤユニット４０が新旧システムの制御信号を何れも受け入れるので、面倒なシステム切替作業を前後に行わなくて良いため、限られた時間を無駄なく使い切ることができるうえ、人手も少なくて済む。
そして、連動装置１１の制御下にあった総ての既設信号機１５について新設ＬＥＤ式信号機２７への更新とＬＡＮケーブル２３での新設ネットワーク信号制御装置２１，２２への接続とが済めば、新旧システム切替の準備が整う。

それから、列車運行に支障のない適宜な時に、新旧システムの稼動状態を切り替える。その切替作業は、既設連動装置１１の稼動を停止して、代わりに新設ネットワーク信号制御装置２１，２２を稼動させることで、容易かつ迅速に行われる。
こうして、ＬＡＮケーブル２３で繋がれた新式の信号制御システム２１〜２７が稼動するので、不要になった信号制御システム１１〜１４は何時でも取り除くことができ、後には新式の信号制御システム２１〜２７（４０）が残されることとなる。

以上の説明より明らかなように、ＬＥＤユニット４０を装着したＬＥＤ式信号機２７をを用いた本実施例の信号制御システム更新方法にあっては、ケーブル１３，２３の構造や特性が相違していても容易に信号制御システムを更新することができる。
しかも、新設のＬＥＤ式信号機２７やＬＥＤユニット４０にあっては、既設連動装置１１によって複合現示されるＬＥＤユニット４０（Ｙ，Ｇ）が既設連動装置１１側で直列接続されていても、それらのＬＥＤユニット４０（Ｙ，Ｇ）を新設の小型制御端末２４からは個々に単独で点灯させることができる。

既述したのと同じく複合現示対象のＬＥＤユニット４０（Ｙ，Ｇ）がＬＥＤ式信号機２７に取り付けられている具体例で詳述する（図２，図３参照）。２個のＬＥＤユニット４０（Ｙ，Ｇ）は、既設連動装置１１のリレーＹＧＲに応じて同時に点灯するべく、両者の全波整流回路３１，３１が既設連動装置１１側で直列に接続されている。これに対し、ＬＥＤユニット４０（Ｙ，Ｇ）のうちＬＥＤユニット４０（Ｙ）の全波整流回路３５は小型制御端末２４のリレーＹＲに接続され、ＬＥＤユニット４０（Ｙ，Ｇ）のうちＬＥＤユニット４０（Ｇ）の全波整流回路３５は小型制御端末２４のリレーＧＲに接続され、全波整流回路３５，３５同士が直列に接続されてはいないが、小型制御端末２４においてリレーＹＲ，ＧＲへの電力供給部たとえば電源トランスの二次側で並列に接続されている。

そして、既設連動装置１１のリレーＹＧＲが導通すると（図２参照）、小型制御端末２４のリレーＹＲやリレーＧＲは遮断しているものとして、既設連動装置１１の電力供給部からリレーＹＧＲとＬＥＤユニット４０（Ｙ）の全波整流回路３１とを介してＬＥＤユニット４０（Ｙ）のＬＥＤ発光部３４に駆動電流Ｉ１が供給され、さらにその駆動電流Ｉ１がＬＥＤユニット４０（Ｙ）の全波整流回路３１とＬＥＤユニット４０（Ｇ）の全波整流回路３１との直列接続ラインを経由してＬＥＤユニット４０（Ｇ）のＬＥＤ発光部３４にも流れる（図２の矢付き長波線を参照）。これにより、ＬＥＤ式信号機２７にあっては、ＬＥＤユニット４０（Ｙ，Ｇ）が既設連動装置１１によって適切に複合現示される。

一方、小型制御端末２４のリレーＹＲが導通すると（図３参照）、小型制御端末２４のリレーＧＲや既設連動装置１１のリレーＹＧＲは遮断しているものとして、小型制御端末２４の電力供給部からリレーＹＲとＬＥＤユニット４０（Ｙ）の全波整流回路３５とを介してＬＥＤユニット４０（Ｙ）のＬＥＤ発光部３４に駆動電流Ｉ２が供給される（図３の矢付き長波線を参照）。しかも、既述したＬＥＤ式信号機２５と異なりＬＥＤ式信号機２７では、リレーＧＲ介挿ラインよりリレーＧＲ非介挿ラインの電圧が高くなっても（図３の矢付き点線を参照）、小型制御端末２４の電力供給部からリレーＧＲ非介挿ラインへ向う電流は、ＬＥＤユニット３０（Ｇ）の全波整流回路３５とＬＥＤ発光部３４は通過できても、その先のスイッチ４３によって阻止される。

繰り返しとなる説明は割愛するが、小型制御端末２４のリレーＹＲや既設連動装置１１のリレーＹＧＲが遮断しているときに、小型制御端末２４のリレーＧＲが導通すると、ＬＥＤユニット４０（Ｇ）のＬＥＤ発光部３４には駆動電流Ｉ２が供給されるが、ＬＥＤユニット４０（Ｙ）のＬＥＤ発光部３４には電流が流れない。また、既設連動装置１１のリレーＹＧＲが遮断しているときに、小型制御端末２４のリレーＹＲとリレーＧＲが導通すると、ＬＥＤユニット４０（Ｇ）のＬＥＤ発光部３４にもＬＥＤユニット４０（Ｙ）のＬＥＤ発光部３４にも駆動電流Ｉ２が供給される。
こうして、ＬＥＤ式信号機２７にあっては、既設連動装置１１の制御によって適切に複合現示がなされるとともに、新設ネットワーク信号制御装置２１，２２及び小型制御端末２４による複合現示ばかりか個別の単独現示も適切になされる。

本発明のＬＥＤ灯器およびＬＥＤ式信号機の実施例２について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図４は、（ａ）が信号制御システム更新途中の新旧システム併存状態の概要構成図、（ｂ）がＬＥＤユニット５０（ＬＥＤ灯器）の回路図である。
ＬＥＤ式信号機２７に装着されたＬＥＤユニット５０が上述した実施例１のＬＥＤユニット４０と相違するのは、回り込み防止回路４１が一部改造されて回り込み防止回路５１になっている点である。

また、回り込み防止回路５１が上述した回り込み防止回路４１と相違するのは、スイッチ４２，４３と補助ダイオード３３，４４とがそれぞれ二段化されている点である。
スイッチ４２の二段化は同様のスイッチ５２の直列接続にて行われ、スイッチ４３の二段化は同様のスイッチ５３の直列接続にて行われている。なお、スイッチ５２，５３にはダイオードＤ２，Ｄ３と同様のダイオードＤ５２，Ｄ５３がそれぞれ付設されている。また、補助ダイオード３３の二段化は同様の補助ダイオード５５の直列接続にて行われ、補助ダイオード４４の二段化は同様の補助ダイオード５４の直列接続にて行われている。

この場合、スイッチ４２，５２の何れか一方がショート故障（短絡故障）しても必要機能が喪失を免れて維持される。また、スイッチ４３，５３の何れか一方がショート故障してもやはり必要機能が喪失を免れて維持される。さらに、ダイオード３３，５５の何れか一方がショート故障しても必要機能が喪失を免れて維持される。また、ダイオード４４，５４の何れか一方がショート故障しても必要機能が喪失を免れて維持される。
このように二段化素子の一方がショート故障しただけでは回り込み防止の機能が損なわれないで正常に動作しつづけるので、信頼性が向上する。

［その他］
本発明は、鉄道信号に係る新旧システムの併存状態で複合現示対象を個別点灯させたときに発現する特異現象に鑑みて創案されたものであるが、複合現示対象でない信号機であっても灯器の直列接続状態やそれに等価な状態を既設連動装置の内部等で恒久的に又は一時的に発現するような場合にも、適用が可能であり有用である。

本発明の実施例１について、ＬＥＤ灯器および信号機の構造ならびに信号制御システム更新方法の要部を示し、（ａ）が信号制御システム更新途中の新旧システム併存状態の概要構成図、（ｂ）がＬＥＤ灯器の回路図である。 既設連動装置による制御状態を示す回路図である。 新設ネットワーク信号制御装置による制御状態を示す回路図である。 本発明の実施例２について、（ａ）が信号制御システム更新途中の新旧システム併存状態の概要構成図、（ｂ）がＬＥＤ灯器の回路図である。 従来の鉄道信号制御システムを示し、（ａ）が既設の個別配線システムの概要構成図、（ｂ）が新設のネットワークシステムの概要構成図である。 本発明の課題の前提状態を示し、（ａ）が信号制御システム更新途中の新旧システム併存状態の概要構成図、（ｂ）がＬＥＤ灯器の回路図である。 本発明の課題となる電流の不所望な回り込み状態を示す回路図である。

符号の説明

１１…連動装置（既設）、１３…多芯ケーブル、
１４…接続箱、１５…信号機（既設）、
２１…連動装置（新設）、２２…中央制御装置、
２３…ＬＡＮケーブル、２４…小型制御端末、
２５…ＬＥＤ式信号機、２６…絶縁トランス、
２７…ＬＥＤ式信号機（新設）、
３０…ＬＥＤユニット（灯器）、３１…全波整流回路、
３２…複合現示対応回路、３３…ダイオード（補助）、
３４…ＬＥＤ発光部、３５…全波整流回路、
４０…ＬＥＤユニット（灯器）、４１…回り込み防止回路、
４２，４３…スイッチ、４４…補助ダイオード、
５０…ＬＥＤユニット（灯器）、５１…回り込み防止回路、
５２，５３…スイッチ、５４，５５…補助ダイオード

Claims (5)

1. 同時駆動可能に接続された複数の発光ダイオードを有するＬＥＤ発光部と、前記ＬＥＤ発光部への第１駆動電流を整流する第１整流回路と、直列接続された他灯の断線滅灯を前記第１整流回路の出力に基づいて検出して他灯断線時には前記第１駆動電流を迂回させることにより前記ＬＥＤ発光部を滅灯させる複合現示対応回路とを備えたＬＥＤ灯器において、前記ＬＥＤ発光部への第２駆動電流を整流する第２整流回路と、前記第１整流回路および前記複合現示対応回路と前記ＬＥＤ発光部との間に介挿接続されたスイッチを有し前記第１駆動電流の供給時だけ前記スイッチを導通させる回り込み防止回路とを備えていることを特徴とするＬＥＤ灯器。
2. 前記スイッチが逆耐圧保護ダイオード付きソリッドステートリレーであり、順方向を前記第１駆動電流の向きにした補助ダイオードが前記スイッチに直列接続されていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ灯器。
3. 前記スイッチが複数直列接続されており、前記補助ダイオードも複数直列接続されていることを特徴とする請求項２記載のＬＥＤ灯器。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載されたＬＥＤ灯器と、個別配線にて伝送されてきた制御信号をそのまま前記ＬＥＤ灯器の前記第１整流回路へ導く手段と、ネットワークケーブルにて伝送されてきた制御信号を個別化かつ具体化して個別伝送可能にしてから前記ＬＥＤ灯器の前記第２整流回路へ送り込む小型制御端末とを備えていることを特徴とするＬＥＤ式信号機。
5. 連動装置などの既設信号制御装置から多芯ケーブルを介して既設信号機の各灯へ個別に制御信号を伝送する既設の信号制御システムに対して前記既設信号機を請求項４記載のＬＥＤ式信号機に更新するとともにこの新設信号機に前記多芯ケーブルを接続し、新設ネットワーク信号制御装置から前記新設信号機への制御信号を抽象化かつ多重化して伝送するネットワークケーブルを前記新設信号機に接続し、その後、前記多芯ケーブルを前記新設信号機から取り外すことを特徴とする信号制御システム更新方法。

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