JP5922954B2 - 列車検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、レール上を走行する列車を検知する列車検知装置に関する。

従来、列車を検知する列車検知装置としては、例えば、特許文献１に記載されているように、平行に敷設される２本のレールの振動を測定することにより列車を検知する列車検知装置が知られている。

この特許文献１に記載の列車検知装置は、列車の走行する２本のレールの振動を測定する振動センサを、列車走行方向に沿って所定の長さに区分された各区間に設け、この振動センサからの測定結果に基づいて、各区間における列車の在線を検知するように構成されている。

特開２０１０−１３２１９３号公報

ところで、例えば列車の運行本数の少ない路線等では、列車の退避箇所を各駅等に設けて、相対する方向への列車を２本のレールで運行させる単線の区間がある。このような単線の区間において、列車の在線を検知する場合、列車の走行方向も検知したほうがよい。

しかしながら、特許文献１に記載の従来の列車検知装置においては、列車が在線しているか否かを検知するだけであるため、列車の走行方向を検知するための工夫が求められている。

本発明は上記課題に着目してなされたもので、各区間における列車の在線の検知に加えて、列車の走行方向も検知可能な列車検知装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による列車検知装置は、列車の走行方向と交差する方向に振り分けられて３個以上配置され、そのうちの少なくとも一つが前記列車の走行方向に位置をずらして配置され、走行する列車の振動を測定する振動センサと、前記振動センサの測定結果に基づいて前記列車の在線を検知し、各振動センサの出力タイミングパターンに基づいて前記列車の走行方向を検知すると共に前記振動センサによって測定された振動が隣接線から伝播した振動であるか否かを判定する検知手段と、を備えることを特徴とする。

かかる構成では、走行する列車の振動を測定する振動センサを、列車の走行方向と交差する方向に振り分けて３個以上配置するとともに、そのうちの少なくとも一つを前記列車の走行方向に位置をずらして配置し、検知手段によって、各振動センサからの出力タイミングパターンに基づいて列車の走行方向を検知すると共に前記振動センサによって測定された振動が隣接線から伝播した振動であるか否かを判定する。

本発明の列車検知装置によれば、少なくとも一つが列車の走行方向に位置をずらして配置された３個以上の振動センサからの出力タイミングパターンに基づいて列車の走行方向を検知する構成としたので、単に列車の在線を検知するだけでなく、列車の走行方向も検知することができる列車検知装置を提供することができる。また、３個以上の振動センサは、列車の走行方向と交差する方向に振り分けて配置され、検知手段は、各振動センサの出力タイミングパターンに基づいて、各振動センサによって測定された振動が隣接線から伝播した振動であるか否かを判定するように構成したので、隣接線から伝播した振動により、自線に列車が在線していると検知してしまう誤検知を防止することができる。

本発明に係る列車検知装置の一実施形態を示す概略構成図である。 上記実施形態の列車検知装置の設置例を示す概略図である。 図２の走行方向Ａの場合の出力タイミングパターンの一例を示す図である。 図２の走行方向Ｂの場合の出力タイミングパターンの一例を示す図である。 隣接線から伝播する振動を測定した場合の出力タイミングパターンの一例を示す図である。 上記実施形態の列車検知装置の別の設置例を示す概略図である。 図６の走行方向Ａの場合の出力タイミングパターンの一例を示す図である。 図６の走行方向Ｂの場合の出力タイミングパターンの一例を示す図である。

以下、本発明に係る列車検知装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の列車検知装置の一実施形態の概略構成図を示す。図２は、本実施形態の列車検知装置の設置例を示す概略図である。
図１において、本実施形態の列車検知装置１は、平行にそれぞれ敷設されるレール２ａ，２ｂ（図２参照）の振動を測定する３個の振動センサ３ａ，３ｂ，３ｃと、検知手段４と、送信手段５と、電源部６とを備えて構成されている。

前記振動センサ３ａ，３ｂ，３ｃは、列車の走行する上記レール２ａ，２ｂの振動を測定するものであり、振動の強度（例えば、加速度等）を電気信号に変換して、レール振動のデータとして、出力する一般的なものである。振動センサ３ａ，３ｂ，３ｃは、レール振動のデータを検知手段４にそれぞれ出力する。本実施形態において、振動センサ３ａ，３ｂ，３ｃは、それぞれ列車の走行方向に位置をずらして、レール２ａ，２ｂの底面等に配置されると共に、列車の走行方向と交差する方向に振り分けて配置される。例えば、図２に示すように、同一区間Ｔ１の一方のレール２ａに、列車の走行方向に位置をずらして２個の振動センサ３ａ、３ｃを配置し、他方のレール２ｂ側であって振動センサ３ａと振動センサ３ｃの略中間に対応する位置に１個の振動センサ３ｂを設置する。振動センサ３ａ，３ｂ，３ｃは、例えば、レール２ａ，２ｂを列車走行方向（Ａ又はＢ）に沿って所定の長さに区分された各区間（区間Ｔ０、区間Ｔ１、区間Ｔ２・・・）に設置される。図の簡略化のため図２には、区間Ｔ１の振動センサ３ａ，３ｂ，３ｃだけ示したが、実際には、他の区間（Ｔ０、Ｔ２等）にも同様に振動センサ３ａ，３ｂ，３ｃがそれぞれ設置されている。

検知手段４は、振動センサ３ａ，３ｂ，３ｃによる測定結果に基づいて、列車の在線及び走行方向の検知をする機能を有している。検知手段４は、例えば、送信手段５と共に、一つのユニット７として構成され、図２に示すように、枕木上等に設置されている。このユニット７は、例えば、図示省略するが、複数の区間の振動センサ３ａ，３ｂ，３ｃからのデータが入力可能になっており、検知手段４の処理能力等を考慮した所定の区間数毎に設けられている。

検知手段４は、具体的には、３個の振動センサ３ａ，３ｂ，３ｃの出力タイミングパターンに基づいて列車の走行方向を検知する。検知手段４は、例えば、図３及び図４に一例を示した各振動センサの出力ピーク時刻（ｔａ、ｔｂ、ｔｃ）を出力タイミングとしてそれぞれ検出し、この各ピーク時刻の順番、つまり、出力タイミングパターンによって列車の走行方向（図２に示す走行方向Ａ又はＢ）を検知するように構成されている。検知手段４は、例えば、検出した出力ピーク時刻ｔａ、ｔｂ、ｔｃの順番が、図３に示すように、早い方から振動センサ３ａ，振動センサ３ｂ，振動センサ３ｃの順番である出力タイミングパターンの場合に、走行方向Ａを検知し、図４に示すように、早い方から振動センサ３ｃ，振動センサ３ｂ，振動センサ３ａの順番である出力タイミングパターンの場合に、走行方向Ｂを検知する。検知手段４は、例えば、列車の在線情報（在線を検知した区間）と共に、列車の走行方向情報（Ａ又はＢ）を送信手段５に出力する。

本実施形態においては、検知手段４は、３個の振動センサ３ａ，３ｂ，３ｃの出力タイミングパターンに基づいて、振動センサ３ａ，３ｂ，３ｃによって測定された振動が隣接線から伝播した振動であるか否かを判定する機能も有している。検知手段４は、例えば、各振動センサの出力ピーク時刻（ｔａ、ｔｂ、ｔｃ）を出力タイミングとしてそれぞれ検出し、振動センサ３ａ，３ｂ，３ｃの出力ピーク時刻の順番が、図３及び図４に示すように列車の走行方向に沿った順番である出力タイミングパターンの場合、各振動センサによって測定された振動が隣接線から伝播した振動ではないと判定し、振動センサの出力ピーク時刻の順番が図５に示すように列車の走行方向に沿う順番でない出力タイミングパターンの場合、測定された振動が隣接線から伝播した振動であると判定する。検知手段４は、例えば、測定された振動が隣接線から伝播した振動ではないと判定、つまり、自線を走行する列車によるレール振動で有ると判定する場合に、送信手段５への列車の在線情報及び走行方向情報を送信するように構成する。また、検知手段４は、例えば、一部の振動センサからのみ振動が測定された場合、測定された振動は、自線のレールへの異物落下やいたずら等によるものであると判定し、例えば、その判定結果を送信手段５に送信する。

前記送信手段５は、検知手段４からの列車の在線情報及び走行方向情報等を無線により外部のシステム等へ送信するものであり、例えば、アンテナ部５ａ等を備えて構成されている。これにより、外部のシステムとの配線施工をする必要がない。なお、送信手段５は、無線式に限らず、有線で各情報を外部へ送信する構成としてもよい。

前記電源部６は、レール振動により発電して各部（振動センサ３ａ，３ｂ，３ｃ、検知手段４、送信手段５）へ電源を供給するものである。これにより、電源部６は、自ら発電することができるため、受電したり電池を内蔵したりする必要がないため、受電用の配線や電池交換の手間もなくなる。なお、電源部６は、発電可能な構成としたが、これに限らず、例えば、外部から受電したり、電池を内蔵したりして構成してもよい。また、電源部６は、例えば、各ユニット７共通のものとしてもよいし、ユニット７毎に設けてもよい。

次に、本実施形態に係る列車検知装置１の動作について、列車が図２に示すＡの方向から走行する場合、Ｂの方向から走行する場合、並びに、列車が自線ではなく隣接線を走行する場合について、図２〜図５を参照してそれぞれ説明する。

まず、列車が図２に示すＡの方向から走行する場合について説明する。
列車が区間Ｔに進入し各振動センサ上をそれぞれ通過する。このとき、振動センサ３ａ，３ｂ，３ｃは、レール振動を検知し、振動の強度（例えば、振幅等）を電圧に変換し、レール振動のデータを検知手段４にそれぞれ出力する。そして、検知手段４は、図３に示すように、振動センサ３ａ，３ｂ，３ｃの出力ピーク時刻ｔａ，ｔｂ，ｔｃをそれぞれ検出し、これら出力ピーク時刻ｔａ，ｔｂ，ｔｃの順番が、早い方から振動センサ３ａ，振動センサ３ｂ，振動センサ３ｃの順番であることを検出し、この出力タイミングパターンにより列車は走行方向Ａで区間Ｔを走行していると判定し、走行方向Ａを検知する。加えて、検知手段４は、振動センサ３ａ，３ｂ，３ｃの出力ピーク時刻ｔａ，ｔｂ，ｔｃの順番が列車の走行方向に沿った順番であることを検出し、各振動センサによって測定された振動が隣接線から伝播した振動ではないと判定、つまり、自線を走行する列車によるレール振動で有ると判定する。そして、検知手段４は、区間Ｔ１に在線している列車は走行方向Ａで走行しているという情報（在線情報及び走行方向情報）を送信手段５に出力する。そして、送信手段５は、検知手段４によるこれらの在線情報及び走行方向情報を無線により外部のシステム等へ送信する。

次に、列車が図２に示すＢの方向から走行する場合について説明する。
この場合、検知手段４は、図４に示すように、これら出力ピーク時刻ｔａ，ｔｂ，ｔｃの順番が、早い方から振動センサ３ｃ，振動センサ３ｂ，振動センサ３ａの順番であることを検出し、この出力タイミングパターンにより列車は走行方向Ｂで区間Ｔを走行していると判定し、走行方向Ｂを検知する。加えて、検知手段４は、各振動センサによって測定された振動が自線を走行する列車によるレール振動で有ると判定し、区間Ｔ１に在線している列車は走行方向Ｂで走行しているという情報（在線情報及び走行方向情報）を、送信手段５を介して外部のシステム等に送信する。

複線区間等において、列車が、自線ではなく、例えばレール２ｂ側に隣接する隣接線（図示省略）を走行する場合について説明する。
列車が、例えば、区間Ｔ１のレール２ｂ側に隣接する路線（図示省略）に在線すると、その隣接線を走行する列車の振動が自線に伝播する。そして、隣接線から伝播する振動を振動センサ３ａ，３ｂ，３ｃが検出すると、そのデータは検知手段４にそれぞれ出力される。そして、検知手段４は、図５に示すように、出力ピーク時刻ｔａ，ｔｂ，ｔｃの順番が、早い方から振動センサ３ｂ、振動センサ３ａ及び３ｃ（略同時刻）の順番であることを検出する。検知手段４は、この出力タイミングパターンにより、各振動センサの出力ピーク時刻の順番が列車の走行方向に沿った順番ではないことを検出し、各振動センサによって測定された振動が隣接線から伝播した振動であると判定する。この場合、検知手段４は、例えば、在線及び走行方向等の情報を送信手段５に出力しない。

このように、本実施形態による列車検知装置によれば、少なくとも一つは列車の走行方向に位置をずらして配置された複数の振動センサからの出力タイミングパターンに基づいて列車の走行方向を判定する構成としたので、単に列車の在線を検知するだけでなく、列車の走行方向も検知することができる列車検知装置を提供することができる。

本実施形態では、振動センサは、３個であり、列車の走行方向と交差する方向に振り分けて配置され、検知手段は、３個の振動センサの出力タイミングパターンに基づいて、各振動センサによって測定された振動が隣接線から伝播した振動で有るか否かを判定するように構成したので、隣接線から伝播した振動により、自線に列車が在線していると検知してしまう誤検知を防止することができる。また、例えば出力ピーク時刻の順番等の出力タイミングパターンに基づいて、前記誤検知を防止する構成であるため、隣接線を走行する列車の重量が自線を走行する列車より重い場合や、隣接線を走行する列車の速度が自線を走行する列車より速い場合等において、各振動センサの出力値の大小だけでは検知した振動が自線の列車によるものなのか、隣接線の列車によるものなのか判定が困難な場合であっても、出力タイミングパターンに基づいて、容易に判定することができる。

なお、本実施形態においては、全ての振動センサが列車の走行方向に位置をずらして配置された場合で説明したが、これに限らず、振動センサは、少なくとも１つは列車の走行方向に位置をずらして配置されていればよい。例えば、図６に示すように、同一区間Ｔ１の一方のレール２ａに、列車の走行方向に位置をずらして２個の振動センサ３ａ、３ｃを配置し、加えて、他方のレール２ｂ側であって振動センサ３ｃに対応する位置に１個の振動センサ３ｂを設置する。

例えば、振動センサを図６に示すように配置し、列車が図６に示すＡの方向から走行する場合、検知手段４は、図７に示すように、出力ピーク時刻ｔａ，ｔｂ，ｔｃの順番が、早い方から振動センサ３ａ、振動センサ３ｂ及び３ｃ（略同時刻）の順番であることを検出する。この出力タイミングパターンにより、走行方向Ａを検知する。加えて、検知手段４は、各振動センサによって測定された振動が自線を走行する列車によるレール振動で有ると判定し、区間Ｔ１に在線している列車は走行方向Ａで走行しているという情報を送信手段５に出力する。

また、列車が図６に示すＢの方向から走行する場合、検知手段４は、図８に示すように、出力ピーク時刻ｔａ，ｔｂ，ｔｃの順番が、早い方から振動センサ３ｂ及び振動センサ３ｃ（略同時刻）、振動センサ３ａの順番であることを検出する。この出力タイミングパターンにより、走行方向Ｂを検知する。加えて、検知手段４は、各振動センサによって測定された振動が自線を走行する列車によるレール振動で有ると判定し、区間Ｔ１に在線している列車は走行方向Ｂで走行しているという情報を送信手段５に出力する。

そして、列車が、自線ではなく、例えばレール２ｂ側に隣接する隣接線（図示省略）を走行する場合、検知手段４は、図示省略するが、出力ピーク時刻ｔａ，ｔｂ，ｔｃの順番が、早い方から振動センサ３ｂ、振動センサ３ａ及び振動センサ３ｃ（略同時刻）の順番であることを検出する。この出力タイミングパターンにより、検知手段４は、各振動センサによって測定された振動が隣接線から伝播した振動であると判定する。この場合、検知手段４は、例えば、在線及び走行方向等の情報を送信手段５に出力しない。

また、上記本実施形態においては、振動センサは、３個の場合で説明したが、３個以上であってもよい。また、振動センサは、列車の走行方向と交差する方向に振り分けて配置される場合で説明したが、これに限らず、振動センサは、複数配置され、少なくとも一つは列車の走行方向に位置をずらして配置されていれば、列車の走行方向の判定をすることは可能である。この場合、振動センサは、２個以上であればよい。例えば、図２においては、振動センサ３ａ，３ｂだけでもよいし、振動センサ３ａ，３ｃ、若しくは、振動センサ３ｂ，３ｃだけでもよいし、図６においては、振動センサ３ａ，３ｃだけでもよいし、振動センサ３ａ，３ｂだけでもよい。

また、上記全ての実施形態において、ユニット７は、所定の区間数毎に設けられるものとして説明したが、これに限らず、区間毎に設けてもよい。ユニット７を区間毎に設ける場合、電源部６はユニット７に対応して区間毎に設けてもよい。この場合、複数の区間をまたいだ電源配線をする必要がないため、配線コストを抑制することができる。

なお、上記全ての実施形態において、振動センサ３ａ，３ｂ，３ｃは、レール振動により発電する電源部６を兼用する構成としてもよい。この場合、振動センサ３ａ，３ｂ，３ｃとしては、例えば、圧電素子や超磁歪素子等を用いる。これにより、別途電源部を設ける必要がない。また、電源部６と振動センサ３ａ，３ｂ，３ｃ間の電源配線が不要となるため、さらに配線コストを低減することができる。

また、上記全ての実施形態において、振動センサ３ａ，３ｂ，３ｃは、レール２ａ，２ｂに取り付ける場合で説明したが、これに限らず、枕木に取り付けてもよい。

１ 列車検知装置
２ａ，２ｂ レール
３ａ，３ｂ，３ｃ 振動センサ
４ 検知手段
５ 送信手段
６ 電源部

Claims (4)

1. 列車の走行方向と交差する方向に振り分けられて３個以上配置され、そのうちの少なくとも一つが前記列車の走行方向に位置をずらして配置され、走行する列車の振動を測定する振動センサと、
   前記振動センサの測定結果に基づいて前記列車の在線を検知し、各振動センサの出力タイミングパターンに基づいて前記列車の走行方向を検知すると共に前記振動センサによって測定された振動が隣接線から伝播した振動であるか否かを判定する検知手段と、
   を備える列車検知装置。
2. 前記検知手段からの列車の在線情報及び走行方向情報を外部に送信する送信手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の列車検知装置。
3. 前記走行する列車の振動により発電して各部へ電源を供給する電源部を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の列車検知装置。
4. 前記振動センサは、前記電源部を兼用することを特徴とする請求項３に記載の列車検知装置。