JP5461357B2

JP5461357B2 - Ａｔｃモニタ

Info

Publication number: JP5461357B2
Application number: JP2010223497A
Authority: JP
Inventors: 健太朗稲田; 英司水谷; 剛竹原; 尚弘池田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2010-10-01
Filing date: 2010-10-01
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2030-10-01
Also published as: JP2012076588A

Description

本発明は、鉄道用保安装置システムの故障検知を行うＡＴＣモニタに関する。

ＡＴＣ（自動列車制御装置）システムは、鉄道保安装置システムの一種である。ＡＴＣシステムは、軌道回路毎に設置された特定の周波数成分の信号を送受する機器を用いて、軌道回路に信号を伝送している。そして、軌道回路上の列車車両の有無により変化する列車検知信号（ＴＤ信号）レベルを利用して列車の在線状況を検出し、列車が進入した軌道回路には列車制御信号（ＡＴＣ信号）を送信して鉄道運行の安全性を確保している。

ＡＴＣシステムは、列車運行の安全確保のため冗長系で構成され、万が一機器故障が発生しても安全側（多くの場合、列車を停止させること）に働く設計になっている。また、すみやかに復旧が可能となるよう、機器の故障検知及び故障箇所の特定が要求されている。さらに、経年劣化による装置故障の予防保全が要求されている。

従来のＡＴＣシステムの故障検知装置には、ＡＴＣモニタがある。ＡＴＣモニタは、ＡＴＣシステムの現場装置から収集した信号レベルと、軌道回路の時間的な状態変化の組合せ論理によって、ＡＴＣシステムの故障検知を実現している。

これを具体的に説明する。ＡＴＣシステム及びＡＴＣモニタの構成図を図４に示す。１は列車、２は軌道回路（レール）、３は送信器、４は送信側機器室保安器、５は送信側現場保安器、６は受信側現場保安器、７は受信側機器室保安器、８は受信器、９は列車検知装置、１０は論理部、１１はＬＡＮ、１２はモニタ受信部、１３はモニタ論理部、１４は端末である。

まず、有絶縁軌道回路用のＡＴＣシステムは、図４に示すように、論理部１０がＬＡＮ１１と列車検知装置９を伝ってＴＤ信号出力指示を送信器３に出力する。送信器３は、ＴＤ信号出力指示をもとにＴＤ信号を作成し、信号を変調して送信側機器室保安器４にＴＤ信号を出力する。次にＴＤ信号は、送信側現場保安器５、軌道回路２の該当区間、受信側現場保安器６、受信側機器室保安器７を伝って受信器８に入力される。ここで、当該閉塞区間の軌道回路２に列車１が進入すると、これの車軸によりＴＤ信号が短絡され、その結果、受信側現場保安器６、受信側機器室保安器７を介してＴＤ信号を入力されていた受信器８が入力を絶たれる。受信器８は、一定の時間間隔で受信側機器室保安器７から出力される信号の受信レベル計算・復調を行ない、演算結果を列車検知装置９に出力する。列車検知装置９は、受信器８が演算を行なった受信レベルと、自身が持つ閾値との比較を以って、当該閉塞区間の列車在線状態を判定する。

ＡＴＣモニタは、このＡＴＣシステムを構成する装置のうち、送信側機器室保安器４、送信側現場保安器５、受信側現場保安器６、受信側機器室保安器７内部の信号を収集し、モニタ受信部１２がこれを入力する構成をとっている。モニタ受信部１２は、送信側機器室保安器４から電流・１と電圧Ｖ１、送信側現場保安器５から電流Ｉ２、受信側現場保安器６から電流Ｉ３、受信側機器室保安器７から電流Ｉ４及び電圧Ｖ４を収集する。ＡＴＣモニタは、これらＡＴＣシステムの現場装置からの信号を復調し、演算結果をモニタ論理部１３に出力する。モニタ論理部１３は、モニタ受信部１２の処理結果から、軌道回路２に列車が存在している在線状態か、列車が存在していない非在線状態であるかの判定を行なう。次に、モニタ論理部１３は、軌道回路２の在線状態の時系列変化を監視する軌道回路追跡を行ない、在線状態が連続的に変化すれば軌道回路２の在線状態が列車１によるもの、在線状態が非連続的に変化すれば現場装置の故障によるものとして、軌道回路故障の判定を行なう。

ＡＴＣモニタは、現場装置からモニタ信号として電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４と、電圧Ｖ１，Ｖ４を収集する。モニタ論理部１３は、標準値とする正常時に測定したモニタ信号のレベルと、収集したモニタ信号のレベルとを比較して、故障区間を特定する。Ｉ１，Ｖ１がともに、標準値に対して閾値以上減衰している場合、区間１を故障と判定する。次に、区間１が正常であり、かつＩ２が標準値に対して閾値以上減衰している場合、区間２を故障と判定する。次に、区間１，２が正常であり、かつＩ３が標準値に対して閾値以上減衰している場合、区間３を故障と判定する。次に、区間１〜３が正常であり、かつＩ４，Ｖ４がともに標準値に対して閾値以上減衰している場合、区間４を故障と判定する。最後に、区間１〜４が正常であり、かつＩ４，Ｖ４のいずれか一方が標準値に対して閾値以上減衰している場合、区間５を故障と判定する。

本システムにより、現場装置の故障を特定し、速やかな復旧が可能となり、機器の故障検知及び故障箇所の特定を実現している。

図４を複数軌道回路２に展開したＡＴＣモニタの構成図が、図５である。１７は送受信器である。図４に示したものは、ＡＴＣシステムの四つの現場装置とモニタ受信部１２を接続する構成であるが、図５では、送信側機器室保安器４とモニタ受信部１２、送信側現場保安器５とモニタ受信部１２の信号線を、送信側モニタ信号として一つの信号線に表記している。また、受信側機器室保安器６とモニタ受信部１２、受信側現場保安器７とモニタ受信部１２の信号線をも、受信側モニタ信号として一つの信号線に表記している。モニタ受信部［１］は、軌道回路１Ｔの受信側モニタ信号と送信側モニタ信号を受信しており、モニタ受信部［２］は、軌道回路２Ｔの受信側モニタ信号と送信側モニタ信号を受信している。

図５では、故障装置の特定を行なうために、一つの軌道回路に対し一つのモニタ受信部１２が必要となる。しかし、多数の軌道回路２の閉塞区間を対象にした場合、軌道回路故障の判定及び故障装置の特定を行なうためには、相当数のモニタ受信部１２が必要になる。１００〜２００の閉塞区間を持つ軌道回路２に対して故障判定を行なう際は、１００〜２００のモニタ受信部１２が必要となり、装置が大規模となるという問題があった。

鉄道用保安装置（ＡＴＣ装置）に用いる軌道回路用送受信器に関し、２台のＣＰＵで電力増幅回路の出力電圧・電流を監視し、電力増幅回路の出力レベルが規定の範囲外になった場合は、前記送受信器の故障と判断し、ＡＴＣ信号及び前記ＴＤ信号の出力を停止させることで、送信器の出力の増大故障を誤り無く検知することができ、安全性の高いフェールセーフを得ることを図ることが提案されている（特許文献１参照）。また、ＡＴＣモニタ装置において、軌道回路に障害が発生すると、送信端電流レベル変化推定部が送信端電流のレベル変化を測定し、前後の軌道回路の列車在線情報から、障害が発生した軌道回路を走行した列車の列車位置を推定し、測定した送信端電流のレベル変化と対応させ、また表示制御部が故障発生時の送信端電流のレベル変化と正常なときの送信端電流のレベル変化とを同一列車位置で対応させた表示をし、オペレータがこの表示を確認して障害が発生した地点を推定することが提案されている（特許文献２参照）。

特開２００４−２３７９０３号公報特開平０９−２４９１２６号公報

そこで、解決しようとする課題は、多数の軌道回路の閉塞区間をモニタするＡＴＣモニタにおいて、モニタ受信部の構成を最小限にするＡＴＣモニタを提供することである。

本発明によるＡＴＣモニタは、従来のＡＴＣモニタの構成にリレーとリレー制御部を追加し、モニタ論理部がリレー制御部を介してリレーを制御することによって、モニタ受信部が対象とするモニタ対象軌道回路を切替えることを可能とするスキャニング方式を採用し、モニタ受信部の構成を最小限にしながら、有絶縁軌道回路と無絶縁軌道回路双方に対応させて軌道回路の故障判定を行なうことを可能にすることを主要な特徴とする。

しかしながら、従来のＡＴＣモニタと異なり、スキャニング方式によるＡＴＣモニタは、全ての軌道回路を常時監視することができない。最悪の場合、現場装置の故障が検知できないという問題がある。特に、列車の在線時のみ、あるいは列車の非在線時のみにしか測定できない信号が存在するため、列車の在線状態に合わせてモニタ対象軌道回路を切替えることが必要となる。

そこで、手段の一つとして、列車の在線状態に合わせてモニタ対象軌道回路を切替えるリレー制御を行なうこととする。これにより、列車在線の軌道回路においては、不平衡電流（・３の５０Ｈｚ成分）を監視し、列車非在線の軌道回路２においては、現場装置の電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４と、電圧Ｖ１，Ｖ４を監視することが可能となる。

上記のリレー制御方法により、列車の在線する軌道回路あるいは非在線の軌道回路を対象として、現場装置の電圧・電流を収集するようリレーを制御することが可能となった。しかしながら、中には列車が在線する頻度の少ない軌道回路が存在することがある。このような軌道回路については、上記のリレー制御方法では、現場装置の故障が検知できないという問題がある。そこで、列車の在線状態によらず、全軌道回路をモニタ対象軌道回路とし、順次切替えるリレー制御を行なう。これにより、列車が在線する頻度の少ない軌道回路２を監視することが可能となる。

この２種類のリレー制御の組合せによって、スキャニングであっても、網羅性の高いＡＴＣモニタを実施することが可能となる。

本発明のＡＴＣモニタは、モニタ論理部が上記の手段にてリレーを制御することによって、従来のＡＴＣモニタと変わらない機能を持ちつつ、モニタ受信部の構成を最小限にできるという利点がある。

本発明によるＡＴＣモニタの有絶縁軌道回路に対して適用した一実施例を示す構成図である。本発明によるＡＴＣモニタの有絶縁軌道回路に対して適用した別の実施例の構成図である。本発明によるＡＴＣモニタの無絶縁軌道回路に対して適用した実施例を示す構成図である。従来のＡＴＣモニタの機能ブロック図である。従来のＡＴＣモニタの構成図である。

以下、図１〜図３を参照して、本発明によるＡＴＣモニタの実施例の説明をする。

図１に示す実施例は、図５に示す従来のＡＴＣモニタの構成にリレー１５とリレー制御部１６を追加したＡＴＣモニタの構成を示している。モニタ論理部１３は、リレー制御部１６に対し、リレー制御指示を出力する。リレー制御指示により作動するリレー１５が限られるので、必要となるモニタ受信部１２は一つで済み、その構成を最小限とすることができる。リレー制御については、列車１の在線状態に合わせる、あるいは、列車１の在線状態に依らず全軌道回路を順次切替える、という、二通りの方法がある。なお、列車在線の判断は、接続する列車検知装置９の情報に基づいて行なう。

まず、列車１の在線状態に合わせてモニタ対象軌道回路を切替えるリレー制御について説明する。モニタ論理部１３は、ＬＡＮ１１を介して論理部１０、あるいは列車検知装置９から受信する列車在線情報に基づいて、列車在線検知を行なう。これにより、モニタ論理部１３は、列車１が在線する軌道回路２の認識が可能となり、当該軌道回路２をモニタ対象軌道回路とするために、当該軌道回路２と接続されているリレー１５を閉じ、それ以外のリレー１５を開けるよう、リレー制御部１６に指示を出力する。例えば、軌道回路１Ｔに列車１が在線していた場合、モニタ論理部１３は、軌道回路１Ｔの送信側モニタ信号と受信側モニタ信号を収集するため、リレー制御部１６に対して、リレー［１］とリレー［２］を閉じ、これ以外のリレーを開けるよう指示を行なう。リレー制御部１６は、この指示に従いリレー［１］及び［２］を制御し、列車１が在線する軌道回路１Ｔのモニタ信号がリレー［１］及びリレー［２］を介してモニタ受信部１２に入力される。

次に、列車１の在線状態によらず、全軌道回路２を順次切替えるリレー制御について説明する。モニタ論理部１３は、自身がモニタ対象軌道回路とする全ての軌道回路２に識別番号を付加する。これにより、モニタ論理部１３は、この識別番号の順序に軌道回路１Ｔ，２Ｔ，…を切替えることが可能となり、当該軌道回路をモニタ対象軌道回路とするために、当該軌道回路と接続されているリレー１５を閉じ、それ以外のリレーを開けるよう、リレー制御部１６に指示を出力する。以上により、従来のＡＴＣモニタの機能を持ちつつ、モニタ受信部１２の構成を最小限とするＡＴＣモニタを説明した。

図１のＡＴＣモニタは、各軌道回路１Ｔ，２Ｔ，…毎、また、送信側モニタ信号及び受信側モニタ信号毎にリレー１５が接続されており、リレー１５及びリレー制御部１６〜リレー間の信号線の物量が多い構成となっている。

図１に示すように、有絶縁軌道回路対応ＡＴＣシステムのＴＤ信号の送信方向は、どの軌道回路２においても同一であり、列車１の進行方向とは逆方向である。モニタ論理部１３は、軌道回路１Ｔをモニタするとき、モニタ受信部１２に対してリレー［１］及びリレー［２］が軌道回路２と接続するようにリレー制御部１６を制御する。リレー［１］は、軌道回路１Ｔの受信側モニタ信号Ｉ３，Ｉ４，Ｖ４を収集し、リレー［２］は、軌道回路１Ｔの送信側モニタ信号Ｉ１，Ｖ１，Ｉ２を収集する。同様に、軌道回路２Ｔをモニタするときは、リレー［３］及びリレー［４］を制御し、軌道回路３Ｔをモニタするときは、リレー［５］及びリレー［６］を制御する構成となる。このように、有絶縁軌道回路におけるＡＴＣモニタは、対象軌道回路とリレーの組合せは一対一であり、一つの軌道回路２をモニタするときに制御するリレーは一つである。

リレー１５及びリレー制御部１６〜リレー１５間の信号線の物量を削減するため、図２に示すとおり、同一軌道回路１Ｔ，２Ｔ，…のモニタ信号を接続するリレー同士を一つとし、リレーの個数及びリレー制御部〜リレー間の信号線の物量を削減する。例えば、軌道回路１Ｔについて、送信側と受信側で一つのリレー［１］に接続している。

無絶縁軌道回路対応ＡＴＣシステムのＴＤ信号の方向は、図３に示すように、軌道回路２によって異なり、列車１の進行方向と順方向の軌道回路２と逆方向の軌道回路２がある。例えば、軌道回路１Ｔと２Ｔについては、境界は互いに絶縁されておらず、一つの送信器［１］が隣の境界に配置されている受信器［１］と［２］に接続されており、ＴＤ信号の方向は互いに逆になっている。モニタ論理部１３は、軌道回路１Ｔをモニタするとき、リレー制御部１６に対してリレー［１］とリレー［２］が軌道回路と接続するよう制御する。リレー［１］は、軌道回路１Ｔの送信側モニタ信号Ｉ１，・１，Ｉ２を取り込み、リレー［２］は、軌道回路１Ｔの受信側モニタ信号Ｉ３、Ｉ４、Ｖ４を取り込む。軌道回路２Ｔをモニタするときは、リレー［２］とリレー［３］を制御し、このときのリレー［２］は軌道回路２Ｔの送信側モニタ信号・１，Ｖ１，Ｉ２を取り込む構成となる。このように、無絶縁軌道回路におけるＡＴＣモニタは、同じリレー１５でも異なる軌道回路のモニタ信号を取り込むことがある。

以上のことから、無絶縁軌道回路のＡＴＣモニタは、軌道回路上を流れるＡＴＣ信号及びＴＤ信号又はＴＤ信号の方向が異なるために、リレーの制御方法が異なる。この課題において、モニタ受信部１２が送信側モニタ信号を取込むリレーと受信側モニタ信号を取込むリレーを、それぞれ個別に制御可能な構成とした。これにより、ＡＴＣモニタは、有絶縁軌道回路と無絶縁軌道回路の双方に対応可能な装置構成となった。

１列車２軌道回路（レール）
３送信器４送信側機器室保安器
５送信側現場保安器６受信側現場保安器
７受信側機器室保安器８受信器
９列車検知装置１０論理部
１１ＬＡＮ１２モニタ受信部
１３モニタ論理部１４端末
１５リレー１６リレー制御部
１７送受信器

Claims

軌道回路毎に設置された送受信機器を用いて前記軌道回路に伝送された列車検知信号のレベルが前記軌道回路上の列車の有無により変化することを利用して前記列車の在線状況を検出し、前記列車が進入した前記軌道回路に列車制御信号を送信するＡＴＣシステムに用いられ、現場装置から収集された前記列車制御信号及び前記列車検知信号を入力・処理するモニタ受信部と、当該モニタ受信部の処理結果を集約するモニタ論理部とから構成されており、前記ＡＴＣシステムの故障検知を行なうＡＴＣモニタにおいて、
前記モニタ受信部の前記送受信機器との接続側である前段にリレーを付加し、前記リレーの切替えによりモニタ対象軌道回路をスキャニング方式で切替え可能とするとともに、任意の前記軌道回路の送信側と受信側とを個別にスキャニング可能なリレー構成とすることで、有絶縁軌道回路と無絶縁軌道回路の双方に対応可能とすることを特徴とするＡＴＣモニタ。
請求項１に記載のＡＴＣモニタにおいて、
前記モニタ論理部からのリレー制御を受けて、前記列車の移動に伴って順次前記モニタ対象軌道回路をスキャニング方式で切替えるリレー制御部を備えていることを特徴とするＡＴＣモニタ。
請求項１に記載のＡＴＣモニタにおいて、
前記モニタ論理部からのリレー制御を受けて、前記列車の在線状態に依ることなく、全ての前記軌道回路を前記モニタ対象軌道回路とし、順次切替えるリレー制御部を備えていることを特徴とするＡＴＣモニタ。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のＡＴＣモニタにおいて、
前記有絶縁軌道回路に対応して、前記リレーは、前記軌道回路毎に設置された送信機器及び受信機器のそれぞれに対応して設けられていることを特徴とするＡＴＣモニタ。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のＡＴＣモニタにおいて、
前記有絶縁軌道回路に対応して、前記リレーは、前記軌道回路毎に設置された前記送受信機器に対応して設けられていることを特徴とするＡＴＣモニタ。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のＡＴＣモニタにおいて、
前記無絶縁軌道回路に対応して、前記リレーは、隣り合う前記軌道回路毎に設置された送信機器又は受信機器にそれぞれ対応して設けられていることを特徴とするＡＴＣモニタ。