JP5039685B2 - 列車検知装置 - Google Patents

Description

この発明は、所定区間内の列車の有無を検知する列車検知装置に関する。

図１２は、従来の列車検知装置の原理を説明するための模式図であり、図１２（Ａ）は閉そく区間内に列車が存在しない状態を示す模式図であり、図１２（Ｂ）は閉そく区間内に列車が存在する状態を示す模式図である。
現在、列車運転の安全を確保するための信号保安装置（信号システム）では、列車検知装置として軌道回路方式が多く採用されている。例えば、図１２に示す従来の列車検知装置１１１は、軌道を構成する左右のレール１０７Ｒ，１０７Ｌを電気回路の一部として利用しており、閉そく区間Ｂに列車１０３が存在すると左右のレール１０７Ｒ，１０７Ｌを車輪１０４Ｒ，１０４Ｌと車軸１０４Ａとが短絡することによって電流の流れが変化しこの閉そく区間Ｂ内の列車１０３を検知している。ここで、閉そく区間Ｂとは、列車の衝突を防ぐために、一定の区間に一列車のみを占有させ、他の列車がこの区間に進入するのを禁止するために区間である。絶縁継目１０１は、隣接する軌道回路との境界に設置してレール１０７Ｒ，１０７Ｌを電気的に絶縁する構造のレール継目である。この従来の列車検知装置１１１では、左右のレール１０７Ｒ，１０７Ｌに軌道回路用電源１０２ｃから軌道回路電流を流している。従来の列車検知装置１１１では、閉そく区間Ｂ内に列車１０３が存在しないときには、軌道継電器（軌道リレー）１０２ｂに軌道回路電流が流れて軌道リレーを扛上させ信号機１０２を進行信号（青）に現示する。一方、従来の列車検知装置１１１は、閉そく区間Ｂ内に列車１０３が進入してこの列車１０３の車軸１０４Ａによって左右のレール１０７Ｒ，１０７Ｌが短絡すると軌道継電器（軌道リレー）１０２ｂに軌道回路電流が流れず軌道リレーを落下させ信号機１０２を停止信号（赤）に現示する。

従来の列車検知装置１１１では、軌道回路電流の短絡による焼損事故が発生したり、短絡不良によって検知不良などの障害が発生したりする問題点があった。また、近年、列車が走行する軌道と自動車が走行する道路の双方を走行可能な車両（デュアル・モード・ビークル(Dual Mode Vehicle(以下、DMVという))）や、コンクリート軌道上をゴムタイヤ車両が走行する新交通システムなどが開発されている。しかし、従来の列車検知装置１１１では、DMVや新交通システムがゴムタイヤによって軌道上を走行する車両であるため、ゴムタイヤが絶縁体となって左右のレール１０７Ｒ，１０７Ｌを短絡することができず、列車１０３の検知が不可能である。このため、従来の列車検知装置１１１では、DMVのような列車１０３を検知するためには高価な検知方式を導入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。

このような従来の列車検知装置の問題点を解決するために、軌道回路を使用せずに列車を検知する方式が提案されている。従来の列車検知装置は、上側外部層に取り付けられた上側磁石と、下側外部層に取り付けられて上側磁石との間に磁界を形成する下側磁石と、上側外部層と下側外部層との間に挟み込まれた中央層と、この中央層に取り付けられて上側磁石と下側磁石との間の磁界を横切る可動コイルとを備えている（例えば、特許文献１参照）。このような従来の列車検知装置は、線路に取り付けられており、列車が通過して電磁誘導作用によって可動コイルが磁界を横切るときに発生する誘導起電力によって列車を検知している。

このような従来の列車検知装置では、上側外部層、下側外部層及び中央層の三層構造であり、中央層に可動コイルを駆動可能に配置する必要があるため、構造が複雑になり製造コストが高くなる問題点がある。また、従来の列車検知装置では、可動コイルが磁界を横切る構造であるため、列車の通過によって繰り返し駆動すると可動部分が破損するおそれがあり、耐久性に欠けメンテナンスに手間がかかる問題点がある。

特表2007-504789号公報

この発明の課題は、構造が簡単で低コスト化を図ることができるとともに安全性を向上させることができる列車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３、図５、図６及び図１１に示すように、所定区間（ＢＴ；ＦＴ，ＧＴ）内の列車（３）の有無を検知する列車検知装置であって、前記所定区間内の前記列車の進入及び進出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所定区間内の前記列車の有無を判定する判定手段（１３；１８）とを備え、前記検出手段は、前記列車の車輪（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、前記列車が軌道（６）上を走行するときに前記所定区間内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所定区間内の前記列車の有無を判定することを特徴とする列車検知装置（１１；２１）である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の列車検知装置において、図１〜図３に示すように、前記検出手段は、前記所定区間が一列車の占有を許可し他の列車の進入を禁止する閉そく区間（ＢＴ）であるときに、この閉そく区間内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、前記閉そく区間内の前記列車の有無を判定することを特徴とする列車検知装置である。

請求項３の発明は、図７及び図８に示すように、所定区間（ＢＴ）内の列車（３）の有無を検知する列車検知装置であって、前記所定区間内の前記列車の進入及び進出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所定区間内の前記列車の有無を判定する判定手段（１３）とを備え、前記検出手段は、前記列車の車輪（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、前記列車が軌道上を走行するときに前記所定区間内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所定区間内の前記列車の有無を判定することを特徴とする列車検知装置（１１）である。

請求項４の発明は、請求項３に記載の列車検知装置において、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列車検知装置である。

請求項５の発明は、請求項３又は請求項４に記載の列車検知装置において、図５に示すように、前記検出手段は、前記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列車検知装置である。

請求項６の発明は、請求項５に記載の列車検知装置において、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している列車検知装置である。

請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の列車検知装置において、図５に示すように、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している列車検知装置である。

この発明によると、構造が簡単で低コスト化を図ることができるとともに安全性を向上させることができる。

（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実施形態に係る列車検知装置の列車進入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実施形態に係る列車検知装置の列車進入中の状態を模式的に示す平面図である。図３は、この発明の第１実施形態に係る列車検知装置の列車進出後の状態を模式的に示す平面図である。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５は、図１のV-V線で切断した状態を示す断面図である。

図１〜図３に示す区間ＡＴ，ＢＴ，ＣＴは、列車検知装置１１によって列車３の有無を検出する検出区間である。区間ＡＴ，ＢＴ，ＣＴは、例えば、列車３の衝突を防止するために、一列車の占有を許可し他の列車の進入を禁止する閉そく区間である。区間ＡＴは、信号機２が防護する区間の外方（列車３から見て信号機２が見える方向）の軌道回路であり、区間ＢＴは信号機２が防護する区間の内方の軌道回路である。

絶縁継目１は、レール７Ｒ，７Ｌを電気的に絶縁する構造のレール継目であり、隣接する区間ＡＴ，ＢＴ，ＣＴの境界に設置されている。絶縁継目１は、レール７Ｒ，７Ｌと左右一対の継目板との間、レール７Ｒの端部とレール７Ｌの端部との間、及び左右一対の継目板を連結する継目板ボルトとレール７Ｒ，７Ｌとの間に絶縁材を挟み込み継目部分を電気的に絶縁する継目構造である。

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、区間ＢＴに進入する列車３に対して信号現示する閉そく信号機であり、区間ＢＴの入口に設置され、列車３の先頭が区間ＢＴに進入したときに自動的に停止を指示し、列車３の後尾が区間ＢＴから進出すると進行を指示する。ここで、信号現示とは、信号が示す符号の意味であり、図１〜図３に示すような２現示の場合には停止信号(赤)及び進行信号(青)の２種類である。信号機２は、列車検知装置１１と連動して信号現示し、電源部２ａと軌道継電器（軌道リレー）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軌道継電器２ｂに電流を流す。軌道継電器２ｂは、信号機２の信号現示を変化させるための継電器（リレー）であり、電源部２ａと直列に接続されている。軌道継電器２ｂは、図２に示すように、区間ＢＴに列車３が存在するときには、信号機２の信号現示を停止信号（赤信号）に現示しており、図１及び図３に示すように区間ＢＴに列車３が存在しないときには、接点が切り替わり信号機２の進行現示を進行信号（青信号）に現示する。

図１〜図３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４及び図５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１〜図３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。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５に示す軌道６は、列車３が走行する通路（線路）であり、図１〜図３に示すレール７Ｒ，７Ｌと、支持体８と、図４及び図５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５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〜図３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４及び図５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５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４及び図５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５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〜図３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４及び図５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５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１〜図３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４及び図５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〜図３に示す列車検知装置１１は、区間ＢＴ内の列車３の有無を検出する装置であり、軌道６上を通過する列車３を検知する。列車検知装置１１は、図１及び図３に示すように、区間ＢＴ内に列車３が存在しないときには、信号機２が進行信号（青信号）を現示するように軌道継電器２ｂの接点を切り替える。一方、列車検知装置１１は、図２に示すように、区間ＢＴ内に列車３が存在するときには、信号機２が停止信号（赤信号）を現示するように軌道継電器２ｂの接点を切り替える。列車検知装置１１は、図１〜図３に示すように、検出部１２と判定部１３などを備えている。

図６は、この発明の第１実施形態に係る列車検知装置の検出部の縦断面図である。
図１〜図３に示す検出部１２は、区間ＢＴ内の列車３の進入及び進出を検出する手段である。検出部１２は、列車３が軌道６上を走行するときに区間ＢＴ内に発生する振動を圧電効果によって電気信号（列車検知信号）に変換して出力する圧電材である。検出部１２は、列車３が通過する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、列車３が通過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、列車３の通過によって荷重が作用したときに電力を発生して列車３を検出するセンサとしても機能する。検出部１２は、図５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４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〜図３に示す区間ＢＴの入口側（列車３が進入する側の絶縁継目１寄り）と区間ＢＴの出口側（列車３が進出する側の絶縁継目１寄り）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、列車３が軌道６を走行するときに左右の車輪４Ｒ，４Ｌが同時にこれらの検出部１２上を通過して同時に電気信号を発生するように、左右のレール７Ｒ，７Ｌの下方にそれぞれ配置されている。検出部１２は、図６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〜図３に示す判定部１３は、検出部１２の検出結果に基づいて、区間ＢＴ内の列車３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区間ＢＴ内の列車３の有無を判定するとともに、検出部１２が出力する電気信号に基づいて列車３の通過を判定する。判定部１３は、図１に示すように、列車３が区間ＢＴ内に進入する前には検出部１２がOFF状態であるため、区間ＢＴ内に列車３が存在しないと判定する。判定部１３は、図２に示すように、列車３が区間ＢＴ内に進入すると検出部１２がON状態になるため、区間ＢＴ内に列車３が存在すると判定する。判定部１３は、図３に示すように、列車３が区間ＢＴ内から進出すると検出部１２がOFF状態になるため、区間ＢＴ内に列車３が存在しないと判定する。判定部１３は、区間ＡＴ，ＣＴ内を列車３が走行しているときに発生する振動が区間ＢＴ内に伝播し、検出部１２から出力される電気信号に基づいて列車３が区間ＢＴ内に存在すると誤判定するのを防ぐために、検出部１２が出力する電気信号が所定の判定基準レベル（しきい値）を超えているか否かを判定する。判定部１３は、検出部１２が出力する電気信号が判定基準レベルを超えているときには、列車３が区間ＢＴ内に存在すると判定し、検出部１２が出力する電気信号が判定基準レベル以下であるときには、列車３が区間ＢＴ内に存在しないと判定する。判定部１３は、検出部１２が出力する電気信号が判定基準レベルを超えた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の軌道継電器２ｂを切り替える。一方、判定部１３は、検出部１２が出力する電気信号が判定基準レベル以下であると判定したときには、図１及び図３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の軌道継電器２ｂを切り替る。

次に、この発明の第１実施形態に係る列車検知装置の動作を説明する。
図１に示すように、区間ＡＴ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ＡＴ内のレール７Ｒ，７Ｌが衝撃力を受けて振動し、この振動が絶縁継目１を通じて区間ＢＴ内のレール７Ｒ，７Ｌに伝播する。区間ＢＴ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に出力するが、区間ＡＴから区間ＢＴに振動が伝播するときにこの振動が減衰しているため、検出部１２が出力する電気信号のレベルが判定基準レベル以下となる。このため、区間ＢＴに列車３が存在しないと判定部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の軌道継電器２ｂを判定部１３が切り替る。

図２に示すように、列車３が絶縁継目１を通過して区間ＡＴ内から区間ＢＴ内に進入すると、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ＢＴ内のレール７Ｒ，７Ｌが衝撃力を受けて振動する。レール７Ｒ，７Ｌが振動すると検出部１２の圧電ゴム部１２ａが外力を受けて機械的に変位するため、電極部１２ｂと電極部１２ｃとの間に電位差が生じ、導電部１２ｆ，１２ｇに電流が流れる。その結果、区間ＢＴ内に列車３が進入したときに発生する振動を検出部１２が電気信号に変換し、この電気信号が判定部１３に入力する。区間ＢＴ内を列車３が走行するときには区間ＡＴ内を列車３が走行するときに比べて振動が大きくなるため、検出部１２が出力する電気信号のレベルが判定基準レベルを超える。このため、区間ＢＴ内に列車３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の軌道継電器２ｂを判定部１３が切り替る。

図３に示すように、列車３が絶縁継目１を通過して区間ＢＴ内から区間ＣＴ内に進入すると、区間ＣＴ内のレール７Ｒ，７Ｌが衝撃力を受けて振動し、この振動が絶縁継目１を通じて区間ＢＴ内のレール７Ｒ，７Ｌに伝播する。区間ＢＴ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に出力するが、区間ＣＴ内から区間ＢＴ内に振動が伝播するときにこの振動が減衰しているため、検出部１２が出力する電気信号のレベルが判定基準レベル以下となる。このため、区間ＢＴ内に列車３が存在しないと判定部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の軌道継電器２ｂを判定部１３が切り替る。

この発明の第１実施形態に係る列車検知装置には、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、列車３が軌道６上を走行するときに区間ＢＴ内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区間ＢＴ内の列車３の有無を判定部１３が判定する。その結果、図１２に示す従来の列車検知装置１１１のような軌道回路電流を使用せずに区間ＢＴ内の列車３を検知することができるため、安全性を向上させることができる。また、DMVや新交通システムのようなゴムタイヤによって走行する車両であっても、列車３が走行するときに発生する振動を利用して列車３を検知することができるため、高価な検知システムを使用せずに安価に列車３を検知することができる。

(2) この第１実施形態では、閉そく区間内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、この閉そく区間内の列車３の有無を判定部１３が判定する。このため、軌道回路電流の短絡による焼損事故が発生したり、短絡不良によって検知不良などの障害が発生したりするのを防ぐことができる。また、DMVや新交通システムのようなゴムタイヤを使用する車両であっても、軌道回路電流によって左右のレール７Ｒ，７Ｌを短絡させずに列車３を簡単に検知することができる。さらに、図１２に示すような絶縁継目１０１によってレール１０７Ｒ，１０７Ｌを電気的に絶縁して軌道回路電流を流し列車１０３を検知する必要がなくなるため、図１〜図３に示す絶縁継目１を構造が簡単で取付作業が容易な普通継目に置き換えて列車３を簡単に検知することができる。

(3) この第１実施形態では、列車３の車輪４Ｒ，４Ｌ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、従来の移動体検知装置のような取り付けが困難な可動コイルとは異なり、レール７Ｒ，７Ｌと支持体８との間に圧電材１２を挟み込むだけで簡単に取り付けることができる。

(4) 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、列車３が走行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、区間ＢＴ内に列車３が存在するか否かを簡単に検知することができる。また、軌道回路電流を常時流す必要がなくなり、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、図１２に示すような軌道回路用電源１０２ｃを省略することができる。さらに、レール７Ｒ，７Ｌと車輪４Ｒ，４Ｌとの接触点に作用する垂直方向の荷重（輪重）から、列車３が通過するときに発生する衝撃力を考慮すると、圧電軌道パッドが数kV程度の電圧を発生する可能性がある。このため、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。

(5) 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、従来の列車検知装置のような可動コイルを利用した複雑で取り付けが困難な電磁誘導方式の構造ではなく、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にレール７Ｒ，７Ｌ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実施形態に係る列車検知装置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６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７及び図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ＢＴの入口側（列車３が進入する側の絶縁継目１寄り）から区間ＢＴの出口側（列車３が進出する側の絶縁継目１寄り）に向かって連続して配置されている。

この発明の第２実施形態に係る列車検知装置には、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、列車３が走行するときに発生するレール７Ｒ，７Ｌの振動を平均化して、区間ＢＴ内の列車３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実施形態に係る移動体検知装置の移動体進入中の状態を模式的に示す平面図である。図１０は、図９のIX-IX線で切断した状態を示す断面図である。
図９に示す区間ＤＴは、移動体検知装置１６によって移動体１４の有無を検出する検出区間であり、例えば移動体１４の通行が禁止されている通行禁止区間、又は移動体１４の通行を監視する通行監視区間などである。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。

移動体検知装置１６は、区間ＤＴ内の移動体１４の有無を検知する装置であり、通路１５上を移動する移動体１４を検知する。移動体検知装置１６は、図１〜図３に示す列車検知装置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、区間ＤＴ内の移動体１４の進入及び進出を検出する手段であり、移動体１４が通路１５上を走行するときに区間ＤＴ内に発生する振動を圧電効果によって電気信号（移動体検知信号）に変換して出力する圧電ゴムマットである。検出部１７は、移動体１４が通過する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ＤＴの入口側（移動体１４が進入する側）と、この区間ＤＴの出口側（移動体１４が進出する側）とに、通路１５の幅員（道幅）と略同一の長さでこの通路１５の幅方向に沿って配置されている。検出部１７は、図１〜図３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、区間ＤＴ内の移動体１４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区間ＤＴ内の移動体１４の有無を判定するとともに、検出部１７が出力する電気信号に基づいて移動体１４の通過を判定する。判定部１８は、図１〜図３及び図５に示す判定部１３と同一構造であり、区間ＤＴ内に移動体１４が存在すると判定したときには、移動体１４の通行量を監視する監視装置や移動体１４に警告を発生する警告発生装置などに判定結果を送信する。

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、移動体１４が通路１５上を移動するときに区間ＤＴ内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区間ＤＴ内の移動体１４の有無を判定部１８が判定する。このため、移動体１４が通過するときに発生する振動を利用して区間ＤＴ内の移動体１４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。

（第４実施形態）
図１１は、この発明の第４実施形態に係る移動体検知装置の移動体進入時の状態を模式的に示す平面図である。
図１１に示す区間ＥＴは、移動体検知装置１６によって移動体（障害物）１４の有無を検出する検出区間であり、例えば列車３が通過するときには通行が禁止され列車３が通過しないときには通行が許可されている踏切区間などである。区間ＥＴは、軌道６を中心として両側にそれぞれ配置された踏切遮断機２３間の距離であり、一方の踏切遮断機２３の遮断かんと他方の踏切遮断機２３の遮断かんとの間の距離である。通路１５は、軌道６を挟むと道路とが平面交差する踏切（踏切道）である。

踏切保安装置１９は、踏切の通行の安全を図るために設備される装置であり、移動体検知装置２０と、列車検知装置２１と、踏切警報機２２と、踏切遮断機２３と、信号機２４などを備えている。踏切保安装置１９は、列車３と移動体１４との衝突を防ぐために、踏切内で移動体１４が動けなくなるなどの支障が発生したときには、踏切内の移動体１４を自動的に検知して信号機２４によって列車３に停止信号を現示し、列車３の安全な運行を確保する。

移動体検知装置２０は、区間ＥＴ内の移動体１４の有無を検知する装置であり、図９に示す移動体検知装置１６と同様の検出部１７と判定部１８などを備えている。図１１に示す検出部１７は、区間ＥＴ内の移動体１４の進入及び進出を検出する手段であり、移動体１４が踏切道上を移動するときにこの区間ＥＴ内に発生する振動を圧電効果によって電気信号（移動体検知信号）に変換して出力する圧電ゴムマットである。検出部１７は、踏切道の幅員（道幅）と略同一の幅であり、かつ、この踏切道の長さ（道路方向の長さ）と略同一の長さであり、列車３の走行に支障のない範囲内で連続して配置されている。判定部１８は、列車検知装置２１の検出部１２の検出結果と移動体検知装置２０の検出部１７の検出結果とに基づいて、区間ＥＴ内の移動体１４の有無を判定する手段である。判定部１８は、検出部１２，１７が出力する電気信号に基づいて区間ＥＴ内の移動体１４の有無を判定する。判定部１８は、列車３の踏切への進入を検出部１２が検知した後に、区間ＥＴ内への移動体１４の進入を検出部１７が検出したときには、区間ＥＴ内に移動体１４が存在すると判定し、信号機２４が停止信号を現示するように制御部２４ｂに指令する。

列車検知装置２１は、区間ＦＴ，ＧＴ内の列車３の有無を検出する装置であり、図１〜図３に示す列車検知装置１１と同様の検出部１２などを備えている。検出部１２は、区間ＦＴ，ＧＴ内の列車３の進入及び進出を検出する手段であり、列車３の踏切への接近とこの列車３の踏切からの進出とを検出する。検出部１２は、列車３が軌道６上を走行するときに区間ＦＴ，ＧＴ内に発生する振動を圧電効果によって電気信号（列車検知信号）に変換して出力する。検出部１２は、列車３の踏切への進入（チェックイン）を検知する警報始動点（列車３から見て踏切よりも手前側の地点）と、列車３の踏切からの進出（チェックアウト）を検知する警報終止点（列車３から見て踏切よりも遠方側の地点）とにそれぞれ配置されている。

踏切警報機２２は、踏切道を通行する通行者に列車３の通過を警報する装置であり、交互に点灯する２灯の閃光式赤色灯（踏切警報灯）と音響とによって警告する。踏切警報機２２は、警報始動点側の検出部１２が列車３の踏切への進入を検知すると警報を開始し、警報終止点側の検出部１２が列車３の踏切からの進出を検知すると警報を終了する。

踏切遮断機２３は、踏切道を遮断する装置であり、軌道６の両側において遮断かんなどによって道路交通を遮断する。踏切遮断機２３は、踏切警報機２２と同様に、警報始動点側の検出部１２が列車３の踏切への進入を検知すると踏切の遮断を開始し、警報終止点側の検出部１２が列車３の踏切からの進出を検知すると踏切の遮断を終了する。

信号機２４は、信号を現示する装置である。信号機２４は、例えば、列車３を緊急に防護する必要があるときに、移動体検知装置２０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２４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２４は、電源部２４ａと制御部２４ｂなどを備えている。電源部２４ａは、信号機２４に電力を供給する信号機用電源であり制御部２４ｂに電流を流す。制御部２４ｂは、信号機２４の種々の動作を制御する部分であり、移動体検知装置２０と連動して信号機２４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２４ｂは、区間ＥＴ内に移動体１４が存在するときには、信号機２４を停止信号（赤信号）に現示し、区間ＥＴ内に移動体１４が存在しないときには、信号機２４を進行信号（青信号）に現示する。信号機２４は、列車３が踏切の手前で停止可能なように区間ＥＴの前方に設置されている。

次に、この発明の第４実施形態に係る移動体検知装置の動作を説明する。
図１１に示すように、列車３がＤ方向に走行して警報始動点側の検出部１２をこの列車３の車輪４Ｒ，４Ｌが通過すると、列車３の踏切への進入をこの警報始動点側の検出部１２が検知して、検出部１２が電気信号を判定部１８に出力する。その結果、踏切警報機２２に警報動作の開始を判定部１８が指令するとともに、踏切遮断機２３に遮断かんの下降動作の開始を判定部１８が指令する。踏切警報機２２が警報動作を開始し踏切遮断機２３が遮断かんを下降したにもかかわらず、移動体１４が踏切内に進入すると列車３と衝突する危険性がある。移動体１４が踏切内に進入すると、通路１５上を移動体１４が走行するときに発生する衝撃を検出部１２が検出して、検出部１２が電気信号を判定部１５に出力する。このため、列車３の踏切への進入を検出部１２が検知した後に、区間ＥＴ内への移動体１４の進入を検出部１７が検出したときには、区間ＥＴ内に移動体１４が存在していると判定部１８が判定し、信号機２４が停止信号を現示するように制御部２４ｂに判定部１８が指令する。

この発明の第４実施形態に係る移動体検知装置には、第１実施形態〜第３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。
この第４実施形態では、移動体１４が踏切道上を移動するときに、この踏切道の区間ＥＴ内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区間ＥＴ内の移動体１４の有無を判定部１８が判定する。このため、移動体１４が踏切道を通過するときに発生する振動を利用して区間ＥＴ内の移動体１４の有無を簡単に検知することができる。その結果、踏切警報機２２が警報動作を開始しているにもかかわらず、移動体１４が踏切内に進入して列車３と衝突するような踏切障害事故の発生を未然に防止することができる。

（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、区間ＢＴが閉そく区間である場合を例に挙げて説明したが閉そく区間に限定するものではなく、列車３の通行を検出する必要がある所定の検出区間についても、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、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。さらに、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。

(2) この第１実施形態では、区間ＢＴ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ＢＴ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実施形態及び第４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４実施形態では、列車３の踏切への接近とこの列車３の踏切からの進出とを圧電効果を利用して検出部１２によって検出する場合を例に挙げて説明したが、このような検出方法に限定するものではない。例えば、区間ＦＴ，ＧＴ内のレール７Ｒ，７Ｌに所定周波数の信号を流し、レール７Ｒ，７Ｌ間を列車３の車軸によって短絡させて列車３を検知する踏切制御子を利用して、列車３の踏切への接近とこの列車３の踏切からの進出とを検出することもできる。さらに、この第４実施形態では、踏切道に検出部１７を配置して移動体１４を検知する場合を例に挙げて説明したが、踏切道と交差するレール７Ｒ，７Ｌの下方に検出部１２を配置して検出部１７とともに移動体１４を検知することもできる。

この発明の第１実施形態に係る列車検知装置の列車進入前の状態を模式的に示す平面図である。 この発明の第１実施形態に係る列車検知装置の列車進入中の状態を模式的に示す平面図である。 この発明の第１実施形態に係る列車検知装置の列車進出後の状態を模式的に示す平面図である。 図１のIV-IV線で切断した状態を示す断面図である。 図１のV-V線で切断した状態を示す断面図である。 この発明の第１実施形態に係る列車検知装置の検出部の縦断面図である。 この発明の第２実施形態に係る列車検知装置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実施形態に係る移動体検知装置の移動体進入中の状態を模式的に示す平面図である。 図９のIX-IX線で切断した状態を示す断面図である。 この発明の第４実施形態に係る移動体検知装置の移動体進入時の状態を模式的に示す平面図である。 従来の列車検知装置の原理を説明するための模式図であり、（Ａ）は閉そく区間内に列車が存在しない状態を示す模式図であり、（Ｂ）は閉そく区間内に列車が存在する状態を示す模式図である。

符号の説明

１ 絶縁継目
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 列車検知装置
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 移動体検知装置
１７ 検出部（検出手段）
１８ 判定部（判定手段）
１９ 踏切保安装置
２０ 移動体検知装置
２１ 列車検知装置
２２ 踏切警報機
２３ 踏切遮断機
２４ 信号機
ＡＴ，ＢＴ，ＣＴ 区間（閉そく区間）
ＤＴ，ＥＴ，ＦＴ，ＧＴ 区間

Claims (7)

1. 所定区間内の列車の有無を検知する列車検知装置であって、
   前記所定区間内の前記列車の進入及び進出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所定区間内の前記列車の有無を判定する判定手段とを備え、
   前記検出手段は、前記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、前記列車が軌道上を走行するときに前記所定区間内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ること、
   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所定区間内の前記列車の有無を判定すること、
   を特徴とする列車検知装置。
2. 請求項１に記載の列車検知装置において、
   前記検出手段は、前記所定区間が一列車の占有を許可し他の列車の進入を禁止する閉そく区間であるときに、この閉そく区間内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、前記閉そく区間内の前記列車の有無を判定すること、
   を特徴とする列車検知装置。
3. 所定区間内の列車の有無を検知する列車検知装置であって、
   前記所定区間内の前記列車の進入及び進出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所定区間内の前記列車の有無を判定する判定手段とを備え、
   前記検出手段は、前記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、前記列車が軌道上を走行するときに前記所定区間内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所定区間内の前記列車の有無を判定すること、
   を特徴とする列車検知装置。
4. 請求項３に記載の列車検知装置において、
   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、
   を特徴とする列車検知装置。
5. 請求項３又は請求項４に記載の列車検知装置において、
   前記検出手段は、前記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、
   を特徴とする列車検知装置。
6. 請求項５に記載の列車検知装置において、
   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、
   を特徴とする列車検知装置。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の列車検知装置において、
   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、
   を特徴とする列車検知装置。

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