JP5030301B2

JP5030301B2 - 障害物検知装置

Info

Publication number: JP5030301B2
Application number: JP2008311443A
Authority: JP
Inventors: 祥吾間々田; 直幸矢口; 実鈴木; 征則半坂
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2008-12-05
Filing date: 2008-12-05
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2028-12-05
Also published as: JP2010132192A

Description

この発明は、障害物の有無を検知する障害物検知装置に関する。

従来の障害物検知装置は、落石の危険性がある線路に沿って設置されてこの線路上に岩石が落下するのを防ぐ落石防護柵と、この落石防護柵が落石の衝撃によって倒れたときに作動するスイッチと、落石の危険性がある線路の手前に設置されてスイッチと連動して点灯する通報灯などを備えている（例えば、特許文献１参照）。このような従来の障害物検知装置では、落石の衝撃によって落石防護柵が倒れると、この落石防護柵とスイッチとを連結する綱状体が引っ張られてスイッチが作動し、通報灯が通電状態になって点灯するため、線路を走行する車両の運転士に緊急事態の発生を知らせることができる。

特開2001-004413号公報

従来の障害物検知装置では、落石の危険性がある線路に沿って設置した落石防護柵にスイッチを設置する必要があり、コストが高くなってしまう問題点がある。また、従来の障害物検知装置では、落石の危険性が比較的高い山間部に落石防護柵を優先的に設置しているため、落石の危険性が比較的低い沿線については土砂崩れや倒木などを常時監視することができず、災害の発見が遅れるとともに巡回労力を要するなどの問題点がある。さらに、従来の障害物検知装置では、落石防護柵とスイッチとが綱状体によって連結されているため、落石防護柵が僅かに傾いただけでスイッチが作動し、落石の危険性が少ないにもかかわらず車両の運転士に緊急事態であると誤って通報してしまう問題点がある。

この発明の課題は、低コストで障害物を常時監視することができるとともに障害物を正確に検知することができる障害物検知装置を提供することである。

この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図１、図２、図４及び図５に示すように、障害物（１）の有無を検知する障害物検知装置であって、前記障害物の軌道（６）への衝突を検出する検出手段（１２）と、前記検出手段の検出結果に基づいて前記障害物の有無を判定する判定手段（１３）とを備え、前記検出手段は、列車（３）の車輪（４Ｒ，４Ｌ）が走行するレール（７Ｒ，７Ｌ）とこのレールを支持する支持体（８）との間に挿入されており、前記障害物が前記軌道に衝突したときに発生する振動を圧電効果によって電気信号に変換して出力する圧電軌道パッドであり、前記判定手段は、前記検出手段が出力する電気信号に基づいて前記障害物の有無を判定することを特徴とする障害物検知装置（１１）である。

請求項２の発明は、図７及び図８に示すように、障害物（１）の有無を検知する障害物検知装置であって、前記障害物の軌道（６）への衝突を検出する検出手段（１２）と、前記検出手段の検出結果に基づいて前記障害物の有無を判定する判定手段（１３）とを備え、前記検出手段は、列車（３）の車輪（４Ｒ，４Ｌ）が走行するレール（７Ｒ，７Ｌ）を支持する支持体（８）とこの支持体を支持する路盤（５）との間に挿入されており、前記障害物が前記軌道に衝突したときに発生する振動を圧電効果によって電気信号に変換して出力し、前記判定手段は、前記検出手段が出力する電気信号に基づいて前記障害物の有無を判定することを特徴とする障害物検知装置（１１）である。

請求項３の発明は、請求項２に記載の障害物検知装置において、前記検出手段は、前記振動を前記電気信号に変換する圧電スラブマットであることを特徴とする障害物検知装置である。

請求項４の発明は、請求項２又は請求項３に記載の障害物検知装置において、前記検出手段は、列車の車輪が走行するレールとこのレールを支持する支持体との間に挿入されていることを特徴とする障害物検知装置である。

請求項５の発明は、請求項４に記載の障害物検知装置において、前記検出手段は、前記振動を前記電気信号に変換する圧電軌道パッドであることを特徴とする障害物検知装置である。

請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の障害物検知装置において、前記検出手段は、ゴム中に圧電材料を分散させた圧電ゴム部（１２ａ）を備えることを特徴とする障害物検知装置である。

この発明によると、低コストで障害物を常時監視することができるとともに障害物を正確に検知することができる。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の第１実施形態に係る障害物検知装置の障害物の衝突前の状態を模式的に示す平面図である。図２は、この発明の第１実施形態に係る障害物検知装置の障害物の衝突後の状態を模式的に示す平面図である。図３は、図１のIII-III線で切断した状態を示す断面図である。図４は、図１のIV-IV線で切断した状態を示す断面図である。

図１及び図２に示す区間Ｓ₁は、障害物検知装置１１によって障害物１の有無を検出する検出区間である。区間Ｓ₁は、例えば、土砂崩壊、落石、雪崩又は倒木などの災害の発生が予測される監視区間である。障害物１は、図２に示す列車３の走行の支障となる軌道６上の物体であり、例えば土砂、落石、雪崩又は倒木などである。

図１及び図２に示す信号機２は、信号を現示する装置である。信号機２は、例えば、列車３を緊急に防護する必要があるときに、障害物検知装置１１と連動して停止信号を現示し接近する列車３に警報する発光信号機（特殊信号発光機）などである。信号機２は、例えば、正五角形に並んだ５つの赤色灯を左回りに循環移動するように点灯させて停止信号を現示する。信号機２は、電源部２ａと制御部２ｂなどを備えている。電源部２ａは、信号機２に電力を供給する信号機用電源であり制御部２ｂに電流を流す。制御部２ｂは、信号機２の種々の動作を制御する部分であり、障害物検知装置１１と連動して信号機２の動作開始及び動作停止などを制御する特殊信号発光機用制御器などである。制御部２ｂは、図２に示すように、区間Ｓ₁内に障害物１が存在するときには、信号機２を停止信号（赤信号）に現示し、図１に示すように区間Ｓ₁に障害物１が存在しないときには、信号機２を進行信号（青信号）に現示する。信号機２は、図２に示すように、列車３が障害物１の手前で停止可能なように区間Ｓ₁の前方に設置されている。

図２に示す列車３は、軌道６上を運転する目的で組成された車両であり、電車又は気動車などの鉄道車両である。列車３は、１両又は複数両の車両によって編成されている。車輪４Ｒ，４Ｌは、車両を支持する部材であり、左右一対のレール７Ｒ，７Ｌとそれぞれ回転接触する。車輪４Ｒ，４Ｌは、図３及び図４に示すように、レール頭部７ａの頭頂面７ｄと接触して摩擦抵抗を受ける踏面４ａと、脱輪を防止するために車輪４Ｒ，４Ｌの外周部に連続して形成されたフランジ面４ｂとを備えている。

路盤５は、軌道６を支持する基盤であり、図２に示す列車３が通過するときに発生する荷重を支持する構造物である。図３及び図４に示す路盤５は、例えば、良質な自然土などを用いて締め固められた土路盤などである。

図１〜図４に示す軌道６は、列車３が走行する通路（線路）であり、図１及び図２に示すレール７Ｒ，７Ｌと、支持体８と、図３及び図４に示す道床９と、レール締結装置１０などを備えている。図１〜図４に示す軌道６は、砂利又は砕石などの粒状体によって構成された道床９上にレール７Ｒ，７Ｌと支持体８とによって構成された軌きょうを敷設した有道床軌道である。

図１及び図２に示すレール７Ｒ，７Ｌは、列車３の車輪４Ｒ，４Ｌを支持し案内して列車３を走行させる部材であり、図３及び図４に示すようにレール頭部７ａと、レール底部（フランジ部）７ｂと、レール腹部（ウェブ部）７ｃなどを備えている。レール頭部７ａは、鉄道車両の車輪４Ｒ，４Ｌと接触する部分であり、車輪４Ｒ，４Ｌを直接支持する頭頂面（頭部上面）７ｄなどを備えている。レール底部７ｂは、支持体８上に設置されて取り付けられる部分であり、レール締結装置１０の締結ばね１０ｂによって押さえ付けられる底部上面７ｅと、支持体８上に設置される底部下面７ｆと、レール底部７ｂの左右の側面部分を構成する底部側面７ｇなどを備えている。レール腹部７ｃは、レール頭部７ａとレール底部７ｂとを繋ぐ部分であり、レール頭部７ａに作用する輪重及び横圧をレール底部７ｂに伝達する。

図１〜図４に示す支持体（支承体）８は、レール７Ｒ，７Ｌを支持する部材である。支持体８は、左右のレール７Ｒ，７Ｌを固定して軌間を正確に保持し、レール７Ｒ，７Ｌから伝達される列車荷重を道床９に分散させるために、図３及び図４に示すようにレール７Ｒ，７Ｌと道床９との間に設置されるまくらぎである。図１〜図４に示す支持体８は、レール７Ｒ，７Ｌに対して直角に並べて敷設される横まくらぎ（一般区間で使用される並まくらぎ）であり、例えば緊張材として使用される鋼材（Prestressing Steel(PC))によってプレストレスが与えられたプレストレスコンクリート製まくらぎ（PCまくらぎ）である。支持体８は、図１及び図２に示すように、レール７Ｒ，７Ｌの長さ方向に所定の間隔をあけて配置されており、レール７Ｒ，７Ｌを離散的に支持している。

図３及び図４に示す道床９は、支持体８を支持し路盤５に荷重を分散し伝達する構造体である。道床９は、支持体８と路盤５との間に敷き詰められる砂利又は砕石などの粒状体からなるバラスト９ａを備えており、このバラスト９ａによって構成されたバラスト道床である。

図１〜図４に示すレール締結装置１０は、レール７Ｒ，７Ｌを支持体８に締結する装置であり、図２に示す列車３が通過する際に発生する振動を吸収する緩衝機能を有する。レール締結装置１０は、図３及び図４に示すように、軌道パッド１０ａと、締結ばね１０ｂと、ばね受台１０ｃと、埋込栓１０ｄと、締結ボルト１０ｅと、座金１０ｆなどを備えている。レール締結装置１０は、レール底部７ｂと支持体８との間に軌道パッド１０ａを挟み込み、締結ばね１０ｂによってレール７Ｒ，７Ｌを支持体８に締結する。軌道パッド１０ａは、レール７Ｒ，７Ｌと支持体８との間に挿入する弾性体である。軌道パッド１０ａは、列車３が通過する際に発生する衝撃荷重を緩和する機能と、レール７Ｒ，７Ｌが長手方向に移動するふく進に対する抵抗力を確保する機能と、レール７Ｒ，７Ｌと支持体８とを電気的に絶縁する機能とを有する加硫ゴム製やウレタン製の板状部材である。締結ばね１０ｂは、レール７Ｒ，７Ｌを押さえ付けて締結するばねであり、底部上面７ｅ及び底部側面７ｇを押さえ付ける押さえ金（ばねクリップ）として機能する。ばね受台１０ｃは、締結ばね１０ｂを支持する部材であり、レール７Ｒ，７Ｌと支持体８とを電気的に絶縁するくさび状の部材である。ばね受台１０ｃは、支持体８と締結ばね１０ｂとの間に挿入する挿入量を調節することによってレール７Ｒ，７Ｌの左右方向の位置を調節する。埋込栓１０ｄは、締結ボルト１０ｅを締結するために支持体８に埋め込まれる部材であり、レール７Ｒ，７Ｌと支持体８とを電気的に絶縁する。締結ボルト１０ｅは、締結ばね１０ｂを締め付ける部材であり、締結ばね１０ｂの貫通孔を貫通して埋込栓１０ｄの雌ねじ部にねじ込まれて固定される。座金１０ｆは、締結ボルト１０ｅと締結ばね１０ｂとの間に挟み込まれる部材である。

図１及び図２に示す障害物検知装置１１は、障害物１の有無を検出する装置である。障害物検知装置１１は、図１に示すように、区間Ｓ₁内に障害物１が存在しないときには、信号機２が進行信号（青信号）を現示するように制御部２ｂに指令する。一方、障害物検知装置１１は、図２に示すように、区間Ｓ₁内に障害物１が存在するときには、信号機２が停止信号（赤信号）を現示するように制御部２ｂに指令する。障害物検知装置１１は、図１及び図２に示すように、検出部１２と判定部１３などを備えている。

図５は、この発明の第１実施形態に係る障害物検知装置の検出部の縦断面図である。
図１及び図２に示す検出部１２は、障害物１の軌道６への衝突を検出する手段である。検出部１２は、障害物１が軌道６に衝突したときに発生する振動を圧電効果によって電気信号（障害物検知信号）に変換して出力する圧電材である。検出部１２は、障害物１が軌道６に衝突したときに発生する衝撃を緩和し、振動の大きさに応じた電力を発生する弾性を有する圧電素子などである。検出部１２は、障害物１が軌道６に衝突したときに発生する機械的な振動を電気信号に変換する機械電気変換部として機能するとともに、障害物１の衝突によって衝撃力が作用したときに電力を発生して障害物１を検出するセンサとしても機能する。検出部１２は、図４に示すように、レール７Ｒ，７Ｌと支持体８との間に挿入されており、振動を電気信号に変換する圧電軌道パッドである。検出部１２は、図３に示すレール締結装置１０の軌道パッド１０ａと同様にレール締結装置１０の一部を構成しており、軌道パット１０ａと同様の機能を有するとともに圧電材としての機能も有する。検出部１２は、例えば、図１及び図２に示す区間Ｓ₁の入口側と区間Ｓ₁の出口側との間に所定の間隔をあけて複数配置されている。検出部１２は、図５に示すように、圧電ゴム部１２ａと、電極部１２ｂ，１２ｃと、絶縁部１２ｄ，１２ｅと、導電部１２ｆ，１２ｇなどを備えている。

図５に示す圧電ゴム部１２ａは、ゴム中に圧電材料を分散させた部材である。圧電ゴム部１２ａは、例えば、ニトリルゴムなどのゴム材とチタン酸ジルコン酸鉛(商品名PZT)などの圧電セラミック粉末とを混合する混合工程と、この混合工程後の混合物を加硫する加硫工程と、この加硫工程後の混合物の両端部に電圧を印加してこの混合物を分極させる分極工程とによって製造される。

電極部１２ｂ，１２ｃは、圧電ゴム部１２ａに電気的に接続された接点部分である。電極部１２ｂ，１２ｃは、圧電ゴム部１２ａの両面にそれぞれ積層されており、圧電ゴム部１２ａの両面全域を被覆するように形成されている。電極部１２ｂ，１２ｃは、例えば、金属、金属酸化物又はカーボンなどの導電性材料を蒸着、シルクスクリーン印刷又はイオンスパッタリングなどの方法によって圧電ゴム部１２ａの両面に形成されたり、導電性材料を含有する樹脂又は導電性高分子などの導電性樹脂を圧電ゴム部１２ａの両面に多層化して形成されたりする。

絶縁部１２ｄは、レール底部７ｂと電極部１２ｂとの間を電気的に絶縁する部分であり、絶縁部１２ｅは支持体８と電極部１２ｃとの間を電気的に絶縁する部分である。絶縁部１２ｄ，１２ｅは、電極部１２ｂ，１２ｃの表面に積層されており、電極部１２ｂ，１２ｃの表面全域を被覆するように形成されている。絶縁部１２ｄ，１２ｅは、例えば、電極部１２ｂ，１２ｃの表面に接着剤などによって接合された絶縁性のゴム又は合成樹脂である。

導電部１２ｆ，１２ｇは、圧電ゴム部１２ａが発生する電流が流れる部分であり、導電材の表面を絶縁材によって被覆された電線などである。導電部１２ｆ，１２ｇは、一方の端部が電極部１２ｂ，１２ｃにそれぞれ接続されており、他方の端部が判定部１３に接続されている。

図１及び図２に示す判定部１３は、検出部１２の検出結果に基づいて、障害物１の有無を判定する手段であり、検出部１２が出力する電気信号に基づいて障害物１の有無を判定する。判定部１３は、図１に示すように、障害物１が軌道６に衝突する前には検出部１２がOFF状態であるため、区間Ｓ₁内に障害物１が存在しないと判定する。判定部１３は、図２に示すように、障害物１が軌道６に衝突すると検出部１２がON状態になるため、区間Ｓ₁内に障害物１が存在すると判定する。判定部１３は、列車３が走行しているときに検出部１２が出力する電気信号を、障害物１が軌道６に衝突したときに検出部１２が出力する電気信号と誤判定するのを防ぐために、列車３の走行によって振動が発生したか、障害物１の衝突によって振動が発生したかを判定する。

図６は、この発明の第１実施形態に係る障害物検知装置の判定部の判定原理を模式的に説明するための図であり、図６（Ａ）は列車通過時に検出部が出力する出力信号を模式的に示す波形図であり、図６（Ｂ）は障害物衝突時に検出部が出力する出力信号を模式的に示す波形図である。
例えば、図６（Ａ）に示すように、列車３が軌道６上を走行したときには比較的長い時間Ｔ₁の振動が発生するため、検出部１２から継続的に電気信号が出力される。一方、図６（Ｂ）に示すように、障害物１が軌道６と衝突したときには比較的短い時間Ｔ₂(Ｔ₂＜Ｔ₁)の振動が発生するため、検出部１２から瞬間的に電気信号が出力される。判定部１３は、検出部１２が電気信号を継続して出力する時間Ｔを測定し、判定基準値（しきい値）Ｔ_thとこの時間Ｔとを比較することによって、区間Ｓ₁内に障害物１が存在しないにもかかわらず、列車３の走行によって発生する振動により区間Ｓ₁内に障害物１が存在すると誤判定するのを防ぐ。判定部１３は、検出部１２が電気信号を出力する時間Ｔが判定基準値Ｔ_thを超えているときには、障害物１が軌道６と衝突しておらず列車３が通過しているだけであり、障害物１が区間Ｓ₁内に存在しないと判定する。一方、判定部１３は、検出部１２が電気信号を出力する時間Ｔが判定基準値Ｔ_th以下であるときには、列車３が軌道６上を走行しておらず障害物１が軌道６と衝突しており、障害物１が区間Ｓ₁内に存在すると判定する。判定部１３は、区間Ｓ₁内に障害物１が存在すると判定したときには、図２に示すように信号機２が停止信号（赤信号）を現示するように信号機２の制御部２ｂに指令する。一方、判定部１３は、区間Ｓ₁内に障害物１が存在しないと判定したときには、図１に示すように、信号機２が進行信号（青信号）を現示するように信号機２の制御部２ｂに指令する。

次に、この発明の第１実施形態に係る障害物検知装置の動作を説明する。
図１に示すように、障害物１が軌道６上に存在しないときには、信号機２が進行信号（青信号）を現示している。このため、区間Ｓ₁内をＤ方向に列車３が走行すると、列車３の車輪４Ｒ，４Ｌがレール７Ｒ，７Ｌ上を転がりながら移動するため、区間Ｓ₁内のレール７Ｒ，７Ｌが衝撃力を受けて振動する。区間Ｓ₁内のレール７Ｒ，７Ｌが振動すると検出部１２がこの振動を検出して電気信号を判定部１３に出力する。このとき、図６（Ａ）に示すように、列車３の走行によって発生する振動が比較的長時間で継続的であるため、検出部１２から電気信号が継続して出力する時間Ｔ₁が判定基準値Ｔ_thよりも大きくなる。このため、区間Ｓ₁に障害物１が存在せず区間Ｓ₁を列車３が通過しているだけであると判定部１３が判定して、信号機２が進行信号（青信号）を現示するように信号機２の制御部２ｂに判定部１３が指令する。

図２に示すように、土砂崩壊、落石、雪崩又は倒木などによって障害物１が軌道６に衝突すると、区間Ｓ₁内のレール７Ｒ，７Ｌが衝撃力を受けて振動する。区間Ｓ₁内のレール７Ｒ，７Ｌが振動すると、検出部１２がこの振動を検出して電気信号を判定部１３に出力する。このとき、図６（Ｂ）に示すように、障害物１の衝突によって発生する振動が比較的短時間で瞬間的であるため、検出部１２から電気信号が継続して出力する時間Ｔ₂が判定基準値Ｔ_thよりも小さくなる。このため、区間Ｓ₁を列車３が通過せず区間Ｓ₁に障害物１が存在すると判定部１３が判定して、信号機２が停止信号（赤信号）を現示するように信号機２の制御部２ｂを判定部１３が指令する。

この発明の第１実施形態に係る障害物検知装置は、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、障害物１が軌道６に衝突したときに発生する振動を圧電効果によって検出部１２が電気信号に変換して出力し、検出部１２が出力する電気信号に基づいて障害物１の有無を判定部１３が判定する。このため、土砂崩壊、落石、雪崩又は倒木などの危険性のある線路に沿って検出部１２を配置して災害の発生を常時監視することができるとともに、作業員が巡回せずに判定部１３によって低コストで迅速に障害物１を検知することができる。

(2) この第１実施形態では、列車３が走行するレール７Ｒ，７Ｌと支持体８との間に検出部１２が挿入されている。このため、障害物１が軌道６に衝突するときに発生するレール７Ｒ，７Ｌの振動を検出部１２によって検出して、軌道６上の障害物１の有無を簡単に検知することができる。また、従来の障害物検知装置のような落石防護柵とスイッチとを綱状体によって連結する複雑な構造を採用せずに、レール７Ｒ，７Ｌと支持体８との間に検出部１２を挟み込むだけで簡単に取り付けることができる。

(3) この第１実施形態では、検出部１２が振動を電気信号に変換する圧電軌道パッドである。このため、障害物１が軌道６に衝突するときに発生するレール７Ｒ，７Ｌの機械的な振動を電気信号に圧電軌道パッドによって変換して、軌道６上に障害物１が存在するか否かを簡単に検知することができる。また、圧電軌道パッド自体が圧電性を有し電圧を発生するため、検出部１２からの出力信号を増幅するためのアンプなどの増幅器を省略することができ、装置全体を安価に製造することができる。

(4) この第１実施形態では、ゴム中に圧電材料を分散させた圧電ゴム部１２ａを検出部１２が備えている。このため、構造が簡単で製造が容易な圧電方式の圧電ゴム部１２ａを利用して検出部１２を簡単に取り付けることができる。また、圧電ゴム部１２ａに障害物１から衝撃力が作用しても、圧電ゴム部１２ａが弾力性と可撓性を有するため検出部１２が破損することがなく、検出部１２の耐久性を向上させることができる。

（第２実施形態）
図７は、この発明の第２実施形態に係る障害物検知装置の障害物発生時の状態を模式的に示す平面図である。図８は、図７のVIII-VIII線で切断した状態を示す断面図である。以下では、図１〜図５に示す部分と同一の部分については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図８に示す路盤５は、スラブ軌道区間に設置される路盤コンクリートであり、図７に示すように支持体８の水平力を支えるために所定の間隔をあけて突起（突起コンクリート）５ａが形成されている。軌道６は、路盤コンクリート上に軌道スラブを敷設したスラブ軌道であり、有道床軌道の保守作業を軽減するために開発された省力化軌道の一種である。支持体８は、矩形平板状のプレキャストのコンクリート版からなるスラブ版（軌道スラブ）であり、レール７Ｒ，７Ｌと道床９との間に設置されている。検出部１２は、列車３が走行するレール７Ｒ，７Ｌを支持する支持体８とこの支持体８を支持する路盤５との間に挿入されており、振動を電気信号に変換する圧電スラブマットである。検出部１２は、スラブ軌道において列車３が走行したときに発生する振動及び騒音の拡散を低減するために支持体８と路盤５との間に挿入されるゴム製のスラブマットとしての機能を有するするとともに、圧電材としての機能も有する。検出部１２は、図７に示す区間Ｓ₁の入口側から区間Ｓ₁の出口側に向かって連続して配置されている。

この発明の第２実施形態に係る障害物検知装置には、第１実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第２実施形態では、レール７Ｒ，７Ｌを支持する支持体８とこの支持体８を支持する路盤５との間に検出部１２が挿入されている。その結果、支持体８と路盤５との間の広範囲にわたって検出部１２が挟み込まれるため、障害物１が軌道６に衝突するときに発生するレール７Ｒ，７Ｌの振動を高感度で検出して、障害物１の有無を正確に検出することができる。

(2) この第２実施形態では、検出部１２が振動を電気信号に変換する圧電スラブマットである。その結果、路盤５上に支持体８を設置するときに、この路盤５上に圧電スラブマットを敷設して支持体８を設置することができるため、圧電スラブマットの敷設作業が容易になって作業時間を短縮化することができる。また、圧電スラブマットが支持体８と路盤５とに広範囲で接触するため、圧電スラブマットからの出力電圧が大きくなり検出精度を向上させることができる。

（第３実施形態）
図９は、この発明の第３実施形態に係る障害物検知装置の障害物発生時の状態を模式的に示す平面図である。図１０は、図９のX-X線で切断した状態を示す断面図である。
図９に示す区間Ｓ₂は、障害物検知装置１６によって障害物１の有無を検出する検出区間であり、例えば土砂崩壊、落石、雪崩又は倒木などの災害の発生が予測される監視区間である。図９及び図１０に示す移動体１４は、通路１５上を移動する物体であり、例えば自動車又は自動二輪車などの車両である。移動体１４は、通路１５及び検出部１７と回転接触する車輪１４ａなどを備えている。通路１５は、移動体１４が通過する道路であり、図１０に示すように、アスファルト混合物の表層（路面）１５ａと、この表層１５ａから伝達される交通荷重を分散させて路床１５ｃに伝達する路盤１５ｂと、交通荷重を支持する路床１５ｃなどを備えている。

図９に示す障害物検知装置１６は、障害物１の有無を検知する装置であり、図１及び図２に示す障害物検知装置１１と同様の検出部１７と判定部１８とを備えている。検出部１７は、障害物１の通路１５への衝突を検出する手段であり、障害物１が通路１５に衝突したときに発生する振動を圧電効果によって電気信号（障害物検知信号）に変換して出力する圧電ゴムマットである。検出部１７は、障害物１が衝突したときに発生する衝撃を緩和し、振動の大きさに応じた電力を発生する弾性を有する圧電素子などの圧電材であり、表層１５ａの表面に接着剤などによって取り付けられている。検出部１７は、図９に示す区間Ｓ₂の入口側（移動体１４が進入する側）からこの区間Ｓ₂の出口側（移動体１４が進出する側）に向かって、通路１５の幅員（道幅）と略同一の幅で連続して配置されている。検出部１７は、図１、図２及び図５に示す検出部１２と同一構造であり詳細な説明を省略する。判定部１８は、検出部１７の検出結果に基づいて、障害物１の有無を判定する手段であり、検出部１７が出力する電気信号に基づいて障害物１の有無を判定する。判定部１８は、図１、図２及び図５に示す判定部１３と同一構造であり、障害物１が存在すると判定したときには、図９及び図１０に示す警告発生装置１９に警告を発生するように指令する。

警告発生装置１９は、障害物検知装置１６の検知結果に基づいて所定の警告を発生する装置である。警告発生装置１９は、例えば、区間Ｓ₂の入口に設置されており、障害物１が通路１５上に存在するときには自動的に停止信号（赤信号）を指示し、障害物１が通路１５上に存在しないときには自動的に進行信号（青信号）を指示する信号機などである。警告発生装置１９は、障害物検知装置１６と連動して信号を指示し、電源部１９ａと制御部１９ｂなどを備えている。電源部１９ａは、警告発生装置１９に電力を供給する電源であり、制御部１９ｂに電流を流す。制御部１９ｂは、警告発生装置１９の種々の動作を制御する部分であり、障害物検知装置１６と連動して警告発生装置１９の動作を制御する。制御部１９ｂは、区間Ｓ₂内に障害物１が存在するときには、警告発生装置１９に停止信号（赤信号）を指示させ、区間Ｓ₂内に障害物１が存在しないときには、警告発生装置１９に進行信号（青信号）を指示させる。警告発生装置１９は、移動体１４が障害物１の手前で停止可能なように区間Ｓ₂の前方に設置されている。

この発明の第３実施形態に係る移動体検知装置には、第１実施形態及び第２実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第３実施形態では、障害物１が通路１５に衝突したときに発生する振動を検出部１７が圧電効果によって電気信号に変換して出力し、この検出部１７が出力する電気信号に基づいて障害物１の有無を判定部１８が判定する。このため、障害物１が通路１５に衝突したときに発生する振動を利用して障害物１の有無を簡単に検知することができる。

(2) この第３実施形態では、ゴム中に圧電材料を分散させた圧電ゴム部を検出部１７が備えている。このため、移動体１４が繰り返し通路１５上を通過して検出部１７に繰り返し荷重が作用しても、圧電ゴム部が可撓性と弾力性を有するため検出部１７が破損するのを防ぐことができる。

（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、支持体８がまくらぎ又はスラブ版である場合を例に挙げて説明したが、レール７Ｒ，７Ｌを長さ方向に連続して支持しレール７Ｒ，７Ｌの長さ方向に沿って敷設される梯子状のラダーまくらぎのような縦まくらぎについても、この発明を適用することができる。また、この実施形態では、レール締結装置１０として締結ばね１０ｂを使用した締結装置を例にあげて説明したが、支持体８とレール７Ｒ，７Ｌとの間にタイプレートを挿入した締結装置や、線ばねを使用した締結装置などについてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、障害物１として土砂、落石、雪崩又は倒木を例に挙げて説明したが、軌道６上に落下した自動車又は自動二輪車などの車両についてもこの発明を適用することができる。

(2) この第１実施形態では、区間Ｓ₁の入口側から出口側に向かって所定の間隔をあけて検出部１２を配置する場合を例に挙げて説明したが、区間Ｓ₁の両端部である入口側と出口側のみに検出部１２を配置することもできる。また、この第２実施形態では、路盤５と支持体８との間に検出部１２を挿入する場合を例に挙げて説明したが、レール７Ｒ，７Ｌと支持体８との間に検出部１２を挿入するとともに路盤５と支持体８との間に検出部１２を挿入することもできる。

(3) この第３実施形態では、移動体１４が車両である場合を例に挙げて説明したが、通路１５上を通行する人間又は動物などの移動体についてもこの発明を適用することができる。また、この第３実施形態では、区間Ｓ₂の入口側から出口側に向かって検出部１７を連続して配置する場合を例に挙げて説明したが、区間Ｓ₂に所定の間隔をあけて検出部１７を配置することもできる。

この発明の第１実施形態に係る障害物検知装置の障害物の衝突前の状態を模式的に示す平面図である。この発明の第１実施形態に係る障害物検知装置の障害物の衝突後の状態を模式的に示す平面図である。図１のIII-III線で切断した状態を示す断面図である。図１のIV-IV線で切断した状態を示す断面図である。この発明の第１実施形態に係る障害物検知装置の検出部の縦断面図である。この発明の第１実施形態に係る障害物検知装置の判定部の判定原理を模式的に説明するための図であり、（Ａ）は列車通過時に検出部が出力する出力信号を模式的に示す波形図であり、（Ｂ）は障害物衝突時に検出部が出力する出力信号を模式的に示す波形図である。この発明の第２実施形態に係る障害物検知装置の障害物発生時の状態を模式的に示す平面図である。図７のVIII-VIII線で切断した状態を示す断面図である。この発明の第３実施形態に係る障害物検知装置の障害物発生時の状態を模式的に示す平面図である。図９のX-X線で切断した状態を示す断面図である。

符号の説明

１障害物
２信号機
３列車
４Ｒ，４Ｌ車輪
５路盤
６軌道
７Ｒ，７Ｌレール
８支持体
９道床
１０レール締結装置
１０ａ軌道パッド
１１障害物検知装置
１２検出部（検出手段）
１２ａ圧電ゴム部
１２ｂ，１２ｃ電極部
１２ｄ，１２ｅ絶縁部
１２ｆ，１２ｇ導電部
１３判定部（判定手段）
１４移動体
１４ａ車輪
１５通路
１６障害物検知装置
１７検出部（検出手段）
１８判定部（判定手段）
１９警告発生装置
Ｓ₁，Ｓ₂ 区間

Claims

障害物の有無を検知する障害物検知装置であって、
前記障害物の軌道への衝突を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて前記障害物の有無を判定する判定手段とを備え、
前記検出手段は、列車の車輪が走行するレールとこのレールを支持する支持体との間に挿入されており、前記障害物が前記軌道に衝突したときに発生する振動を圧電効果によって電気信号に変換して出力する圧電軌道パッドであり、
前記判定手段は、前記検出手段が出力する電気信号に基づいて前記障害物の有無を判定すること、
を特徴とする障害物検知装置。
障害物の有無を検知する障害物検知装置であって、
前記障害物の軌道への衝突を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて前記障害物の有無を判定する判定手段とを備え、
前記検出手段は、列車の車輪が走行するレールを支持する支持体とこの支持体を支持する路盤との間に挿入されており、前記障害物が前記軌道に衝突したときに発生する振動を圧電効果によって電気信号に変換して出力し、
前記判定手段は、前記検出手段が出力する電気信号に基づいて前記障害物の有無を判定すること、
を特徴とする障害物検知装置。
請求項２に記載の障害物検知装置において、
前記検出手段は、前記振動を前記電気信号に変換する圧電スラブマットであること、
を特徴とする障害物検知装置。
請求項２又は請求項３に記載の障害物検知装置において、
前記検出手段は、列車の車輪が走行するレールとこのレールを支持する支持体との間に挿入されていること、
を特徴とする障害物検知装置。
請求項４に記載の障害物検知装置において、
前記検出手段は、前記振動を前記電気信号に変換する圧電軌道パッドであること、
を特徴とする障害物検知装置。
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の障害物検知装置において、
前記検出手段は、ゴム中に圧電材料を分散させた圧電ゴム部を備えること、
を特徴とする障害物検知装置。