JP5269678B2 - 選択排流器の異常動作検知方法及び異常動作検知システム - Google Patents

Description

本発明は、選択排流器の異常動作検知方法及び異常動作検知システムに関するものである。

直流電気鉄道車両のレール下に埋設された金属パイプラインには、直流電気鉄道車両運行時にレールから大地に流出する電流（レール漏れ電流という）が流入することがあり、流入した電流が金属パイプラインを流れて接地抵抗の低い箇所で流出すると、そこで直流迷走電流腐食が生じることになる。このようなレール漏れ電流の流出による直流迷走電流腐食を防止する方法の一つに選択排流法がある。ここでいう埋設金属パイプラインとは、ガス導管，水道管，通信配線保護管等を含んでおり、カソード防食がなされているものとカソード防食がなされていないものを両方含んでいる。

選択排流法は、図１に示すように、埋設金属パイプライン（以下単にパイプラインという）Ｐの管対地電位Ｐ／Ｓ（パイプラインＰと大地Ｓとの電位差）に対してレール対地電位（レールＲと大地Ｓとの電位差）がよりマイナス側の場合に、選択排流器１を介してパイプラインＰとレールＲ（或いはレールから変電所への引込線）とを電気的に接続し、パイプラインＰを流れる電流を直接大地に流出させずに電線を通してレールＲに帰流させる方法である（非特許文献１参照）。図中のＤ１は直流電気鉄道車両、Ｄ２は電車線、Ｄ３は変電所を示している。選択排流法は、変電所Ｄ３の近傍や回生制動車両の制動が頻繁になされる箇所でレールＲに電流が吸い上げられる現象が生じることを利用したもので、このような現象が生じる箇所を選択してパイプラインＰとレールＲを電線で接続し、パイプラインＰからレールＲに向かう電流のみを許容することで、パイプラインＰから大地に電流を流出させないものである。

選択排流器１としては、シリコンダイオードと抵抗とを直列に接続したものが一般に用いられ、シリコンダイオードのアノード側を防食対象のパイプラインＰに接続している。この選択排流器１の保守点検は、通常１年に１回程度で行われる定期点検によって行われており、そこでは選択排流器１の電気特性確認等が行われている。
電気学会 電食防止研究委員会編「新版 電食・土壌腐食ハンドブック」電気学会発行，昭和５２年５月，ｐ．２３９

選択排流器は、レールに接続されるので、電鉄用地内に設置されることがあり、この選択排流器の保守点検を行うには、電鉄用地内に入るために電鉄管理者の許可が必要になる。したがって、選択排流器に対して落雷等が懸念される場合であっても、速やかに点検確認を行うことができない事情がある。近年問題視されている異常気象によって、都市部等で落雷が増えているが、落雷は接地されている導電施設に対して起こり易いので、接地されているレールに落雷し選択排流器を破損する事故の多発が懸念されている。

落雷等による選択排流器の破損としては絶縁破壊と導通破壊が考えられる。選択排流器に絶縁破壊が生じた場合には、本来、大地からレールに電流が吸い上げられる現象が生じるところに選択排流器が接続されているので、排流電流が途絶えるとその周辺でパイプラインから大地に流出する電流を増長することになり、短期間でパイプラインに致命的な欠陥が生じることがある。また、選択排流器に導通破壊が生じた場合には、選択排流器の接続点上を直流電気鉄道車両が通過する場合等にレールから積極的にパイプラインに電流が流入されることになり、流入された電流が流出する箇所での腐食リスクを高めることになる。また、大電流から機器を保護するため或いは選択排流器が導通破壊した場合に大電流がレールからパイプラインに流入するのを防ぐために、選択排流器には速断ヒューズが設けられているが、速断ヒューズが切断した状態を放置すると、やはりその周辺でパイプラインから大地に流出する電流を増長することになり、パイプラインの腐食リスクを高めることになる。

このように、選択排流器の破損やヒューズの切断といった異常状態は、これを早期に発見して速やかに修復・交換する必要があるにも拘わらず、選択排流器が電鉄用地内に設置されている状況下では、異常の早期発見が困難であった。これに対処するためには、選択排流器の動作状態を遠隔監視することが考えられる。しかしながら、排流電流をモニタするだけでは、選択排流器が導通破壊して排流電流が選択排流器の順方向に流れている状況やレール漏れ電流のパイプラインへの流入が無くて排流電流が流れていない状況に関して、異常の有無を判別することができず、確実に排流電流の逆流現象が確認できる場合を除いて、異常の有無を明確に把握できない問題があった。

本発明は、このような事情に対処するために提案されたものであって、選択排流器の異常動作を速やかに検知して即座に交換作業を行うことができるようにすること、選択排流器の異常動作を適正に知らせることができること、電鉄用地への出入りを行うことなく選択排流器の異常を遠隔監視できること、また、レール漏れ電流によって大地に形成される電場の影響を受けることなく速やかに選択排流器の異常動作を検知できること、等が本発明の目的である。

このような目的を達成するために、本発明による選択排流器の異常動作検知方法及び異常動作検知システムは、以下の各独立請求項に係る構成を少なくとも具備するものである。

［請求項１］直流電気鉄道のレールと該レール下に埋設された埋設金属パイプラインとの間に接続された選択排流器の異常動作を検知する方法であって、前記埋設金属パイプラインから前記選択排流器を介して前記レールに流れる方向をプラスとする排流電流をモニタするとともに、前記排流電流を流す駆動力となる前記レールと前記埋設金属パイプラインとの間の電位差をモニタするモニタリング工程と、前記排流電流のモニタ値のプラス・マイナス・ゼロの状況と前記電位差に基づく前記選択排流器の稼働状況の整合性に基づいて前記選択排流器の異常判定を行う異常判定工程と、前記異常判定工程で異常有りと判定した場合に、その異常を報知する異常報知工程とを有することを特徴とする選択排流器の異常動作検知方法。

［請求項６］直流電気鉄道のレールと該レール下に埋設された埋設金属パイプラインとの間に接続された選択排流器の異常動作を検知するシステムであって、前記埋設金属パイプラインから前記選択排流器を介して前記レールに流れる方向をプラスとする排流電流をモニタする排流電流モニタリング手段と、前記排流電流を流す駆動力となる前記レールと前記埋設金属パイプラインとの間の電位差をモニタする駆動力モニタリング手段と、前記排流電流のモニタ値のプラス・マイナス・ゼロの状況と前記電位差に基づく前記選択排流器の稼働状況の整合性に基づいて前記選択排流器の異常判定を行う異常判定手段と、前記異常判定手段で異常有りと判定した場合に、その異常を報知する異常報知手段とを有することを特徴とする選択排流器の異常動作検知システム。

このような特徴によると、パイプラインから選択排流器を介してレールに流れる排流電流をモニタするとともに、排流電流を流す駆動力となるレールとパイプラインとの間の電位差をモニタするので、選択排流器の稼働状況と排流電流のモニタ値との矛盾を把握することができる。すなわち、排流電流を流す駆動力が無いにも拘わらず排流電流が選択排流器の順方向に流れている状況や、排流電流を流す駆動力が有るにも拘わらず排流電流が流れていない状況を把握することができ、排流電流のモニタのみでは得られない状況把握によって、信頼性の高い異常動作検知を行うことができる。

また、排流電流を流す駆動力が無いにも拘わらず排流電流が選択排流器の順方向に流れている状況では、選択排流器の導通破壊による異常であることが予測でき、排流電流を流す駆動力が有るにも拘わらず排流電流が流れていない状況では、選択排流器の絶縁破壊による異常であるか、或いは選択排流器のヒューズ切断による異常であることが予測できるように、異常判定においてある程度の異常状態を把握することが可能になる。

レールとパイプライン間の電位差をモニタすることで、埋設金属パイプラインへの電流流入状況をリアルタイムで把握することができる。これによって、選択排流器の異常状態を速やかに検知することが可能になる。また、レールとパイプライン間の電位差は、パイプラインが埋設されている箇所のレール漏れ電流によって形成される電場に影響されない。したがって、どのような設置環境であっても選択排流器を正確に把握することが可能になる。

更には、前述した選択排流器の異常判定結果を報知することで、例えば、遠隔的に選択排流器の異常状態を把握することができるので、電鉄用地内に入らなくても早期に異常発生を検知して、それに対する適正な対処を行うことができる。

選択排流法の説明図である。 本発明の実施形態に係る選択排流器の異常動作検知方法を示す説明図（工程フロー）である。 本発明の実施形態に係る選択排流器の異常動作検知方法の更に具体的な実施形態を示した説明図（工程フロー）である。 本発明の実施形態に係る選択排流器の異常動作検知方法を実行するためのシステム処理フローを示した説明図である。 本発明の実施形態におけるモニタリング工程の具体例を示した説明図である。 本発明の実施形態に係る選択排流器の異常動作検知システムを示す説明図である。 本発明の実施形態における異常報知手段の具体的な機能構成例を示した説明図である。 本発明の実施形態におけるセンターサーバーの構成例を示した説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図２は、本発明の実施形態に係る選択排流器の異常動作検知方法を示す説明図（工程フロー）である。本発明の実施形態に係る選択排流器の異常動作検知方法は、主要な工程として、モニタリング工程Ｓ１、異常判定工程Ｓ２、異常報知工程Ｓ３を有しており、これらの工程によって直流電気鉄道のレールと該レール下に埋設された埋設金属パイプラインとの間に接続された選択排流器の異常動作を検知するものである。

モニタリング工程Ｓ１は、パイプラインから選択排流器を介してレールに流れる排流電流Ｉ_UDDをモニタするとともに、レールとパイプラインとの間の電位差として、例えばパイプラインに対するレールの電位（レール対管電位Ｒ／Ｐ）をモニタする。これは選択排流器の異常検知開始後に常時行われており、２４時間、排流電流Ｉ_UDDとレール対管電位Ｒ／Ｐをモニタして、このモニタ値が異常判定工程Ｓ２で判定処理される。

ここでのレール対管電位Ｒ／Ｐは排流電流を流す駆動力を把握するために計測されるものであり、実際の計測は、選択排流器に含まれるダイオード、排流電流制限抵抗、シャント抵抗（排流電流Ｉ_UDDをモニタするための抵抗）による電圧降下に相当する電圧が計測されることになり、電圧計の接続端子はこれら構成要素の外側になる。

異常判定工程Ｓ２は、排流電流Ｉ_UDDのモニタ値のプラス・マイナス・ゼロの状況と前述したレール対管電位Ｒ／Ｐに基づく選択排流器の稼働状況の整合性に基づいて選択排流器の異常判定を行う。排流電流Ｉ_UDDがプラスであるというのはパイプラインからレールに向けて電流が流れている状況であり、レール対管電位Ｒ／Ｐによって把握される選択排流器の稼働状況とモニタされた排流電流Ｉ_UDDのプラス・マイナス・ゼロの状況との間に矛盾が有るかどうかで選択排流器の異常動作の有無を判定する。

異常報知工程Ｓ３は、選択排流器異常判定工程Ｓ２で異常ありと判定された場合に、その異常を報知する工程である。この工程は、後述する遠隔的なデータ送信工程を含むものだけでなく、発信、発音、発光表示等による各種の報知を採用することが可能である。

このような各工程を有する本発明の実施形態に係る選択排流器の異常動作検知方法のより具体的はフローを図３によって説明する。前述したモニタリング工程Ｓ１で排流電流Ｉ_UDDのモニタリング（Ｓ１１）とレール対管電位Ｒ／Ｐのモニタリング（Ｓ１２）が行われる。そして、前述した異常判定工程Ｓ２では、例えば先ず、モニタされた排流電流Ｉ_UDDがＩ_UDD＞０であるか否かが判断され（Ｓ２１）、Ｉ_UDD＞０である場合には（Ｓ２１：「ＹＥＳ」）、レール対管電位Ｒ／ＰがＲ／Ｐ＜−Ｖ_Fであるか否かが判断される（Ｓ２２）。ここで、Ｖ_Fは選択排流器を構成するダイオードの動作電圧（順方向立ち上がり電圧）であり、Ｒ／Ｐ＜−Ｖ_Fであれば排流電流を流す駆動力があると言える。すなわち、Ｉ_UDD＞０の状況が、Ｒ／Ｐ＜−Ｖ_Fで排流電流を流す駆動力が有る状況（Ｓ２２：「ＹＥＳ」）でモニタされたのであれば、選択排流器は正常であると判定することができ、引き続きモニタ継続がなされる（Ｓ１０）。

一方、Ｉ_UDD＞０の状況（Ｓ２１：「ＹＥＳ」）が、Ｒ／Ｐ≧−Ｖ_Fすなわち排流電流を流す駆動力がない状況（Ｓ２２：「ＮＯ」）でモニタされた場合には、排流電流を流す駆動力がないにも拘わらず選択排流器の順方向に排流電流Ｉ_UDDが流れていることになり、選択排流器が導通破壊等の異常状態にあると判定できるので、異常報知を行う（Ｓ３１）。

モニタされた排流電流Ｉ_UDDがＩ_UDD＞０でない場合には（Ｓ２１：「ＮＯ」）、Ｉ_UDD＝０であるか否かが判断され（Ｓ２３）、Ｉ_UDD＝０であると判断された場合には（Ｓ２３：「ＹＥＳ」）、Ｒ／Ｐ＜−Ｖ_Fであるか否かが判断される（Ｓ２４）。そして、Ｒ／Ｐ＜−Ｖ_Fでない、すなわち、排流電流を流す駆動力が無いと判断された場合には（Ｓ２４：「ＮＯ」）、Ｉ_UDD＝０の状況が排流電流を流す駆動力がない状況（Ｓ２４：「ＮＯ」）でモニタされたことになり、選択排流器は正常であると判定することができ、引き続きモニタ継続がなされる（Ｓ１０）。

これに対して、Ｉ_UDD＝０の状況（Ｓ２３：「ＹＥＳ」）が、Ｒ／Ｐ＜−Ｖ_Fすなわち排流電流を流す駆動力が有る状況（Ｓ２４：「ＹＥＳ」）でモニタされた場合には、排流電流を流す駆動力があるにも拘わらず排流電流Ｉ_UDDが流れていないことになり、選択排流器が絶縁破壊している等の異常状態にあると判定できるので、異常報知を行う（Ｓ３２）。

モニタされた排流電流Ｉ_UDDがＩ_UDD＞０でなく（Ｓ２１：「ＮＯ」）、更に、Ｉ_UDD＝０でもない場合には（Ｓ２３：「ＮＯ」）、Ｉ_UDD＜０すなわち排流電流Ｉ_UDDがレールからパイプラインに向けて流れていることが検知されているので、この場合には、レール対管電位Ｒ／Ｐの如何に関わらず異常報知を行う（Ｓ３３）。

排流電流Ｉ_UDD＞０の場合には、排流電流の逆流は生じていないが、選択排流器は正常動作しているか導通破壊しているかがそれ自体では不明である。前述したようにレール対電位Ｒ／Ｐをしきい値と比較することで排流電流を流す駆動力が有るか否かを判断し、駆動力が無い状態で排流電流が選択排流器の順方向に流れている状況を把握して、この場合を異常ありと判断している。

また、排流電流Ｉ_UDD＝０の場合には、レール漏れ電流が埋設金属パイプラインに流入していなければＩ_UDD＝０になるので、これだけで異常・正常の判定はできない。前述したようにレール対電位Ｒ／Ｐをしきい値と比較することで排流電流を流す駆動力が有るか否かを判断し、駆動力が有る状態で排流電流が流れていない状況を把握して、この場合を異常ありと判断している。

排流電流Ｉ_UDD＜０の場合には、排流電流の逆流現象が検知されているので、これのみで異常と判断できる。落雷等で選択排流器のダイオードが導通破壊すると、電車の通過状況によってレールからパイプラインに電流が流れ、この電流が大地に放出される箇所でパイプラインに腐食が発生する。排流電流Ｉ_UDDの逆流は排流電流Ｉ_UDDとしきい値（ゼロ）との比較でこれを速やかに検知して、異常ありと判定する。

図４は、本発明の実施形態に係る選択排流器の異常動作検知方法を実行するためのシステム処理フローを示した説明図である。この実施形態では、前述したモニタリング工程Ｓ１と選択排流器異常判定工程Ｓ２と異常報知工程Ｓ３を実行するための具体的な各処理工程を有している。

図４に従って説明すると、異常検知開始から、排流電流Ｉ_UDDのモニタリングＳ１０１（Ｓ１１）とレール対管電位Ｒ／ＰのモニタリングＳ１０２（Ｓ１２）が常時行われ、モニタリングされた値に計測・演算処理が加えられ（Ｓ１０３）、所定時間毎に排流電流の最大値（Ｉ_UDD）_maxとレール対管電位Ｒ／Ｐの最小値（Ｒ／Ｐ）_minが求められ、これらの計測データが記憶手段にデータ保存される（Ｓ１０４）。

そして、タイマ割り込みが無く（Ｓ１０５：「ＮＯ」）、アラーム発生のトリガーが無ければ（Ｓ１０６：「ＮＯ」）、異常判定工程Ｓ２に移行し、計測・演算処理によって求めた排流電流の最大値（Ｉ_UDD）_maxとしきい値（ゼロ）との比較がなされ、更にレール対管電位の最小値（Ｒ／Ｐ）_minとしきい値（−Ｖ_F）との比較がなされて、前述した処理Ｓ２１〜Ｓ２４によって異常判定が行われ（Ｓ２００）、異常がある場合には（Ｓ２００：「ＹＥＳ」）、異常報知工程Ｓ３に移行して、アラーム発生のトリガーがかかる（Ｓ３０１（Ｓ３１〜Ｓ３３））。そして、異常なしが判定された場合には（Ｓ２００：「ＮＯ」）、前述したモニタリングが継続される（Ｓ１０８（Ｓ１０））。

異常判定工程Ｓ２で異常ありと判定されると、アラーム発生（Ｓ３０１）によってトリガーがかかり、一端アラーム発生のトリガーがかかると、排流電流Ｉ_UDDモニタリング工程Ｓ１０１とレール対管電位Ｒ／Ｐモニタリング工程Ｓ１０２後の工程Ｓ１０６が「ＹＥＳ」となり、設定された計測時間だけＳ１０１〜Ｓ１０７が実行されて、設定された計測時間が終了すると（Ｓ１０７：「ＹＥＳ」）、データ保存された所定時間毎の（Ｉ_UDD）_maxと（Ｒ／Ｐ）_minがデータ送信される（Ｓ３０２）。

この実施形態では、異常報知工程Ｓ３における具体的な特徴は、一つには、異常検知情報を予め設定された遠隔監視先に送信することで選択排流器の異常を報知すること、また一つには、異常判定工程Ｓ２で異常ありと判定された後に、設定された計測時間だけ排流電流Ｉ_UDDとレール対管電位Ｒ／Ｐの計測データをデータ保存し（Ｓ１０４）、保存されたデータを一括して遠隔監視先に送信するデータ送信工程Ｓ３０２を有することにある。

これによると、異常検知情報を予め設定された遠隔監視先に送信することで、選択排流器が電鉄用地等の許認可が必要なところに設置されていたとしても、そこに立ち入ることなく選択排流器の異常検知を行うことができる。また、異常検知情報として排流電流Ｉ_UDDとレール対管電位Ｒ／Ｐの計測データを遠隔監視先に送信することで、遠隔監視先でその計測データを分析して、異常の具体的な内容を把握し、それに対する対策を検討することができる。排流電流Ｉ_UDDとレール対管電位Ｒ／Ｐの計測データを送信する前に一旦データ保存することで、選択排流器が設置されている現場でも保存されたデータを分析して対応を検討することが可能になる。

計測・演算処理工程Ｓ１０３で生成された計測データ（（Ｉ_UDD）_max，（Ｒ／Ｐ）_min）は、演算処理手段内でのデータ記憶手段に随時データ保存される（データ保存工程Ｓ１０４）。排流電流Ｉ_UDDとレール対管電位Ｒ／Ｐのサンプリングと計測・演算処理工程Ｓ１０３及びデータ保存工程Ｓ１０４は、演算処理手段で設定されている計測時間が終了するまで繰り返し実行され（Ｓ１０７：「ＮＯ」）、設定された計測時間が終了すると（Ｓ１０７：「ＹＥＳ」）、その間に保存された計測データが一括してデータ送信される（データ送信工程Ｓ３０２）。

図４に示した実施形態では、データ送信はアラーム発生がトリガーされたときだけでなく、タイマ割り込みによっても行われる。すなわち、選択排流器の異常時だけでなく、平常時にも、例えば１日１回等の定期的に、モニタされた計測電流Ｉ_UDDとレール対管電位Ｒ／Ｐのサンプリングと計測演算処理によって生成された計測データのデータ保存が行われ、データ保存された計測データが予め設定された遠隔監視先にデータ送信される。

この動作は、デジタル処理回路におけるタイマ割り込みによって実行される。定期的に動作するタイマ割り込みによって、設定された計測時間を経過するまで工程Ｓ１０１〜Ｓ１０７が繰り返し実行されて（Ｓ１０５：「ＹＥＳ」，Ｓ１０７：「ＮＯ」）、設定時間が経過した後に（Ｓ１０７：「ＹＥＳ」）、データ送信される（Ｓ３０２）。

図５は、モニタリング工程Ｓ１の具体例を示した説明図である。図示の例では、１０ｓｅｃ単位でモニタリング工程Ｓ１が行われる。１０ｓｅｃの一工程で２０ｍｓｅｃ単位のモニタリングが排流電流Ｉ_UDDとレール対管電位Ｒ／Ｐのそれぞれにおいて５００回実行される。２０ｍｓｅｃ単位のモニタリングでは、０．１ｍｓｅｃ毎にＩ_UDDとＲ／Ｓが同時サンプリングされ、２０ｍｓｅｃ毎の２００個のサンプリング値の平均値によって一つの（Ｉ_UDD）_aveと（Ｒ／Ｐ）_aveが求められ、１０ｓｅｃ間で求められる５００個の（Ｉ_UDD）_aveと（Ｒ／Ｐ）_aveから、一つの（Ｉ_UDD）_maxと（Ｒ／Ｐ）_minが求められる。そして、この（Ｉ_UDD）_maxと（Ｒ／Ｐ）_minが１０ｓｅｃ毎に演算処理手段の記憶手段にデータ保存される。

データ送信工程Ｓ３０２としては、各種の通信手段を利用して前述したようにデータ保存された計測データを遠隔監視先に送信する。この工程の一例としては、インターネット等のネットワーク回線上に設定されたセンターサーバーに無線遠隔回線で接続して、センターサーバーの受信手段に向けてデータ送信する（Ｓ３０２）。

図６は、本発明の実施形態に係る選択排流器の異常動作検知システムを示す説明図である。このシステムは前述した選択排流器の異常動作検知方法を実行するためのシステムである。直流電気鉄道Ｄ１のレールＲとレールＲの下に埋設されたパイプラインＰとの間に選択排流器１が接続されている（１Ｒ：レール側端子、１Ｐ：パイプ側端子）。パイプ側端子１ＰとパイプラインＰとの接続点Ｐ１間は電線Ｌ１で接続され、レール側端子１ＲとレールＲ間は電線Ｌ２で接続されている。選択排流器１はパイプラインＰからレールＲに向けた方向を順方向とするダイオード１０を備え、そのダイオード１０にシャント抵抗１１が直列接続されている。

具体的な構成例を示すと、前述したダイオード１０にはコンデンサ１２とバリスタ１３が並列接続されて高電圧（サージ）からダイオード１０を保護している。また、排流電流制限抵抗１４がダイオード１０とシャント抵抗１１の間に挿入され、排流電流制限抵抗１４の設定によって排流電流Ｉ_UDDの最大値を制限してパイプラインＰの過防食や他埋設管への直流干渉を抑制している。シャント抵抗１１よりレールＲ側に速断ヒューズ１５が直列接続されている。速断ヒューズ１５をシャント抵抗１１とレール側端子１Ｒとの間に設置することで、速断ヒューズ１５が過電流によって溶断した場合には、排流電流Ｉ_UDDがゼロになり、レール対管電位Ｒ／Ｐもゼロになる。この速断ヒューズ１５を設けることで、過電流が後述するＲ／Ｐ計測用電圧計２１Ａに流れ込まないので、電圧計の故障を誘起しない。

このような選択排流器１に対して、２つのモニタリング手段を組み込んでいる。一つは、シャント抵抗１１の両端電圧を計測するＩ_UDD計測用電圧計２０Ａであり、もう一つは、レール側の接続点をシャント抵抗１１のマイナス端子側に接続すると共にパイプ側の接続点をダイオード１０よりパイプ側に接続したＲ／Ｐ計測用電圧計２１Ａである。Ｉ_UDD計測用電圧計２０Ａで計測された電圧Ｖは、排流電流モニタリング手段２０に入力され排流電流Ｉ_UDD（＝Ｖ／Ｒ_S（Ｒ_Sはシャント抵抗））に変換される。Ｒ／Ｐ計測用電圧計２１Ａは、排流電流を流す駆動力の有無を判断するための電位差を計測するものであるから、シャント抵抗１１の電圧降下を計測値に含めるように、シャント抵抗１１のマイナス端子側にレール側の接続点を設けている。Ｒ／Ｐ計測用電圧計２１Ａで計測された電圧は駆動力モニタリング手段２１に入力される。

排流電流モニタリング手段２０と駆動力モニタリング手段２１は異常判定手段２２に接続されており、この異常判定手段２２にモニタされた排流電流Ｉ_UDDとレール対管電位Ｒ／Ｐが常時入力されている。排流電流モニタリング手段２０と駆動力モニタリング手段２１は前述したモニタリング工程Ｓ１を実行するものである。異常判定手段２２は、前述した異常判定工程Ｓ２を実行するもので、図３に示した各工程の処理を行い、選択排流器１の異常の有無を判定している。この異常判定手段２２はアナログ演算処理回路によって構成することができ、排流電流Ｉ_UDDとしきい値（ゼロ）とを比較する比較回路とレール対管電位Ｒ／Ｐとしきい値（ダイオード１０の動作電圧（順方向立ち上がり電圧）Ｖ_F）とを比較する比較回路の組み合わせによって構成することができる。

そして、異常判定手段２２で異常ありと判定された場合に、選択排流器１の異常を報知する異常報知手段２３を備える。異常報知手段２３は前述した異常報知工程Ｓ３を実行するものであり、デジタル演算処理手段（ＣＰＵ）を備えた電子機器によって構成することができる。

異常報知手段２３は、異常検知情報を予め設定された遠隔監視先に送信する情報送信手段を備えている（異常時でない場合は定期的な情報送信手段として機能する）。より具体的には、異常報知手段２３は、異常検知時にインターネット等のネットワーク回線３上に設定されたセンターサーバー２に接続され、センターサーバー２に異常検知情報を送信する。センターサーバー２ではこの異常検知情報が蓄積され、センターサーバー２に接続された遠隔監視先の情報端末４，５にセンターサーバー２からネットワーク回線３を介して異常検知情報が送信される。情報端末４，５としては、ネットワーク回線３に接続可能な携帯電話や携帯情報端末を用いることができる。

図７は、異常報知手段２３の具体的な機能構成例を示した説明図である。異常報知手段２３は、データサンプリング手段２３Ａ，計測・演算処理手段２３Ｂ，データ保存手段２３Ｃ，データ送信手段２３Ｄ，計測時間計時手段２３Ｅ等を必要に応じて備えている。更には、異常検知時だけでなく平常時にも定期的にデータ送信を行うために、タイマ割り込み手段２３Ｆを必要に応じて備えている。

データサンプリング手段２３Ａは、モニタされている排流電流Ｉとレール対管電位Ｒ／Ｐを設定されたサンプリング間隔（例えば、０．１ｍｓｅｃ）でサンプリングするための手段である。計測・演算処理手段２３Ｂは、データサンプリング手段２３Ａによってサンプリングされた排流電流Ｉ_UDDとレール対管電位Ｒ／Ｐに対して前述した計測・演算処理工程Ｓ１０３を実行するための手段である。

データ保存手段２３Ｃは計測・演算処理手段２０Ｂで処理された計測データを保存する手段であり、データ送信手段２３Ｄは、データ保存手段２３Ｃに保存された計測データを選択排流器１の特定情報と共に遠隔監視先にデータ送信する手段である。ここで、選択排流１の特定情報とは、一つのパイプラインＰ或いは複数のパイプラインＰに対して複数設置されている選択排流器１の何れを対象として計測されたデータであるかを特定するためのものであり、例えば、前述したセンターサーバー２では、この特定情報によって、送られてきた計測データがどのパイプラインのどの箇所に設置されている選択排流器１の計測データであるかが識別できるようになっている。データ送信手段２３Ｄの具体例は、データ送信時に前述したセンターサーバー２と通信接続して、データ保存手段２３Ｃに保存された計測データと選択排流器１の特定情報を異常検知情報としてセンターサーバー２に送信する。

計測時間計時手段２３Ｅは、設定された計測時間を計時しながら異常報知手段２３の動作を制御するため機能である。異常報知手段２３は個々に電源を備えているが、消費電力を抑えて電源寿命を確保するために、常時は休止状態にしておき、必要時にのみ起動するシステム構成にすることが好ましく、計測時間計時手段２３Ｅは、異常報知手段２３が起動した後に設定された計測時間を計時して、計測時間経過後に再び異常報知手段２３を休止状態にする機能を有する。

タイマ割り込み手段２３Ｆは、異常報知手段２３を異常時だけでなく平常時にも定期的に作動させるための機能であり、設定されたタイマ時刻になると休止状態の異常報知手段２３を起動させる。起動後は計測時間計時手段２３Ｅの機能によって計測時間が計時され、計測時間が経過すると再び異常報知手段２３が休止状態になる。

また、前述した接続点Ｐ１と地面に設置された照合電極２４Ａとを接続する電線の間に、管対地電位Ｐ／Ｓを常時計測する電圧計２４を接続してもよい。この電圧計２４によって、選択排流器１とパイプラインＰとの接続点Ｐ１における管対地電位Ｐ／Ｓをモニタし、この情報を異常報知手段（情報送信手段）２３からセンターサーバー２に送信する。ここでの照合電極２４Ａは管対地電位Ｐ／Ｓを常時計測するために金属電極（亜鉛電極、マグネシウム電極等）が用いられる。管対地電位Ｐ／Ｓのモニタは、排流電流Ｉ_UDDが過剰に流れて、パイプラインＰが過防食になっていないか、或いは他の金属埋設物に対しての直流干渉を引き起こしていないかの評価に用いることができる。

図８は、センターサーバー２の構成例を示した説明図である。ネットワーク回線上に設定されたセンターサーバー２は、異常情報報知手段２３のデータ送信手段２３Ｄから送信された計測データ及び特定情報を受信するデータ受信手段２Ａと、受信した計測データを特定情報に基づいて個別の選択排流器毎に保存してデータベース２Ｆを構築するデータベース構築手段２Ｂと、ネットワーク回線３を介してセンターサーバー２に接続可能な情報端末を管理する情報端末管理手段２Ｃと、情報端末管理手段によって管理されており、センターサーバー２に接続されている情報端末４，５に対して、データベース２Ｆに構築されたデータを出力する情報端末接続手段２Ｄを備える。

異常情報報知手段２３のデータ送信手段２３Ｄとデータ受信手段２Ａとは、無線電話回線等を用いた通信接続がなされており、センターサーバー２は、データ受信手段２Ａが信号受信することで以後の動作を開始する。データ受信手段２Ａが計測データと特定情報を受信すると、データベース構築手段２Ｂは、受信した特定情報に基づいて、送られてきた計測データがどの埋設金属パイプラインのどこに設置された選択排流器１のデータであるかを識別し、個別の選択排流器１毎にデータベース２Ｆを構築する。データベース２Ｆには平常時と異常時の計測データが蓄積されるので、選択排流器１の遠隔監視情報が全て蓄積されることになる。

情報端末管理手段２Ｃは、例えば、ネットワーク回線３を介して情報端末４，５から送られてくる識別情報に基づいて、その情報端末４，５がセンターサーバー２にアクセス可能な情報端末であるか否かを判断する。情報端末管理手段２Ｃがセンターサーバー２へのアクセスを認めた場合には、情報端末４，５は情報端末接続手段２Ｄを介してデータベース２Ｆに接続することができ、情報端末４，５からの要求に基づいて情報端末接続手段２Ｄはデータベース２Ｆに構築されたデータを情報端末４，５に出力することができる。すなわち、このような情報端末４，５によると、ネットワーク回線３に接続できる環境であれば、何時でも何処でも選択排流器１の遠隔監視情報を取得することができる。

また、センターサーバー２は、情報端末管理手段２Ｃによって管理されており且つセンターサーバー２に接続されている情報端末４，５に対して、データ受信手段２Ａの受信時に異常検知情報をメール送信する異常検知メール送信手段２Ｅを備える。異常検知メール送信手段２Ｅは、データ受信手段２Ａに送られてきた計測データ及び特定情報がアラーム発生時のものであるか否かを判断して、アラーム発生時のものである場合には、選択排流器１の異常動作検知による計測データの受信であると認識して異常検知情報を情報端末４，５にメール送信する。これによると、遠隔監視先にある情報端末４，５に対して、選択排流器１の異常発生を早期に知らせることが可能になる。

１：選択排流器，２：センターサーバー，３：ネットワーク回線，
４，５：情報端末，
１０：ダイオード，１１：シャント抵抗，
１２：コンデンサ，１３：バリスタ，
１４：排流電流制限抵抗，１５：速断ヒューズ，
２０：排流電流モニタリング手段，２０Ａ：Ｉ_UDD計測用電圧計，
２１：駆動力モニタリング手段，２１Ａ：Ｒ／Ｐ計測用電圧計，
２２：異常判定手段，
２３：異常報知手段（情報送信手段），
２３Ａ：データサンプリング手段，２３Ｂ：計測・演算処理手段，
２３Ｃ：データ保存手段，２３Ｄ：データ送信手段，
２３Ｅ：計測時間計時手段，２３Ｆ：タイマ割り込み手段，
２Ａ：データ受信手段，２Ｂ：データベース構築手段，２Ｆ：データベース，
２Ｃ：情報端末管理手段，２Ｄ：情報端末接続手段，
Ｐ：パイプライン，Ｐ１：接続点，
Ｒ：レール，Ｄ１：直流電気鉄道車両，Ｌ１〜Ｌ４：電線

Claims (12)

1. 直流電気鉄道のレールと該レール下に埋設された埋設金属パイプラインとの間に接続された選択排流器の異常動作を検知する方法であって、
   前記埋設金属パイプラインから前記選択排流器を介して前記レールに流れる方向をプラスとする排流電流をモニタするとともに、前記排流電流を流す駆動力となる前記レールと前記埋設金属パイプラインとの間の電位差をモニタするモニタリング工程と、
   前記排流電流のモニタ値のプラス・マイナス・ゼロの状況と前記電位差に基づく前記選択排流器の稼働状況の整合性に基づいて前記選択排流器の異常判定を行う異常判定工程と、
   前記異常判定工程で異常有りと判定した場合に、その異常を報知する異常報知工程とを有することを特徴とする選択排流器の異常動作検知方法。
2. 前記異常判定工程は、前記排流電流のモニタ値がマイナスの場合、前記排流電流のモニタ値がプラスの場合で且つ前記電位差が駆動力無しの場合、前記排流電流のモニタ値がゼロの場合で且つ前記電位差が駆動力有りの場合を異常と判定することを特徴とする請求項１記載に記載された選択排流器の異常動作検知方法。
3. 前記異常判定工程は、前記電位差と前記選択排流器を構成するダイオードの動作電圧との比較で駆動力の有無を判断することを特徴とする請求項２に記載された選択排流器の異常動作検知方法。
4. 前記異常報知工程は、異常検知情報を予め設定された遠隔監視先に送信することで前記選択排流器の異常を報知することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載された選択排流器の異常動作検知方法。
5. 前記異常報知工程は、前記異常判定工程で異常有りと判定された後に、設定された計測時間だけ前記排流電流と前記電位差の計測データをデータ保存するデータ保存工程と、保存された前記計測データを遠隔監視先に送信するデータ送信工程とを有することを特徴とする請求項４に記載された選択排流器の異常動作検知方法。
6. 直流電気鉄道のレールと該レール下に埋設された埋設金属パイプラインとの間に接続された選択排流器の異常動作を検知するシステムであって、
   前記埋設金属パイプラインから前記選択排流器を介して前記レールに流れる方向をプラスとする排流電流をモニタする排流電流モニタリング手段と、
   前記排流電流を流す駆動力となる前記レールと前記埋設金属パイプラインとの間の電位差をモニタする駆動力モニタリング手段と、
   前記排流電流のモニタ値のプラス・マイナス・ゼロの状況と前記電位差に基づく前記選択排流器の稼働状況の整合性に基づいて前記選択排流器の異常判定を行う異常判定手段と、
   前記異常判定手段で異常有りと判定した場合に、その異常を報知する異常報知手段とを有することを特徴とする選択排流器の異常動作検知システム。
7. 前記異常判定手段は、前記排流電流のモニタ値がマイナスの場合、前記排流電流のモニタ値がプラスの場合で且つ前記電位差が駆動力無しの場合、前記排流電流のモニタ値がゼロの場合で且つ前記電位差が駆動力有りの場合を異常と判定することを特徴とする請求項６記載に記載された選択排流器の異常動作検知システム。
8. 前記異常判定手段は、前記電位差と前記選択排流器を構成するダイオードの動作電圧との比較で駆動力の有無を判断することを特徴とする請求項７に記載された選択排流器の異常動作検知システム。
9. 前記異常報知手段は、異常検知情報を予め設定された遠隔監視先に送信することで前記選択排流器の異常を報知することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載された選択排流器の異常動作検知システム。
10. 前記異常報知手段は、前記異常判定手段で異常有りと判定された後に、設定された計測時間だけ前記排流電流と前記電位差の計測データをデータ保存するデータ保存手段と、保存された前記計測データを前記選択排流器の特定情報と共に遠隔監視先に送信するデータ送信手段とを有することを特徴とする請求項９に記載された選択排流器の異常動作検知システム。
11. ネットワーク回線上に設定されたセンターサーバーを備え、
    該センターサーバーは、
    前記データ送信手段から送信された前記計測データ及び前記特定情報を受信するデータ受信手段と、
    受信した前記計測データを前記特定情報に基づいて個別の選択排流器毎に保存してデータベースを構築するデータベース構築手段と、
    ネットワーク回線を介して前記センターサーバーに接続可能な情報端末を管理する情報端末管理手段と、
    該情報端末管理手段によって管理されており、前記センターサーバーに接続されている情報端末に対して、前記データベースに構築されたデータを出力する情報端末接続手段を備えることを特徴とする請求項１０に記載された選択排流器の異常動作検知システム。
12. 前記センターサーバーは、
    前記情報端末管理手段によって管理されており且つ前記センターサーバーに接続されている情報端末に対して、前記データ受信手段の受信時に異常検知情報をメール送信する異常検知メール送信手段を備えることを特徴とする請求項１１に記載された選択排流器の異常動作検知システム。

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