JP6133747B2 - 警報装置、警報装置の故障検出方法および踏切警報機ならびに踏切警報機の故障検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、警報装置、警報装置の故障検出方法および踏切警報機ならびに踏切警報機の故障検出方法に関する。

鉄道の踏切等に設置される警報装置は、鉄道の安全運行の観点から故障しづらいことが最も重要である。このため、警報装置における踏切警報音発生器は、警報音を送出する音源を少なくとも２系統有する。

たとえば、非特許文献１では、２系統の音源で互いに発振周波数を異なるようにし、２系統が共に正常であるときと、いずれか１系統が故障したときとで、警報音が変化するようにしている。

また、２系統の音源は同じ音響信号を発生するものとし、１系統のみの場合に比べて信頼性を向上させ、故障の検出は、別途に故障検出用の回路を設ける構成とすることもできる。

日本国有鉄道規格（ＪＲＳ２２５０１−１Ｃ−１３ＡＲ６Ｅ）

非特許文献１の警報装置では、警報音の変化によって故障の有無を判断できるのは、所定の訓練を受けた作業員や鉄道乗務員に限定され、踏切周辺の一般人が故障の有無を判断することは難しい。

また、警報装置内に、別途に故障検出用の回路を設ける構成では、故障表示手段も別途に設ける必要があり、構成が複雑化する。このとき、故障検出用の回路や故障表示手段についても２系統設けて信頼性を向上させるとすれば、回路構成はさらに複雑化する。

本発明は、所定の訓練を受けない一般人であっても故障の有無を認識できると共に、故障の表示のための比較的簡単な回路構成を有する警報装置、警報装置の故障検出方法および踏切警報機ならびに踏切警報機の故障検出方法を提供することを目的とする。

本発明の第一の観点は、第１の音響信号を送出する第１の音源と、第２の音響信号を送出する第２の音源と、第１の音響信号および第２の音響信号とは異なる音響信号である故障検出用の第３の音響信号を送出する第３の音源と、第３の音響信号を分岐する分岐部と、分岐された一方の第３の音響信号を第１の音響信号と重畳する第１の合波部と、分岐された他方の第３の音響信号を位相反転させる位相反転部と、位相反転された第３の音響信号を第２の音響信号と重畳する第２の合波部と、第１の合波部の出力と第２の合波部の出力とを合成し位相が反転する二つの第３の音響信号をキャンセルする第３の合波部とを備えたものである。

本発明の第二の観点は、第１の音源と第２の音源とを有し、第１の音源から送出される第１の音響信号と、第２の音源から送出される第２の音響信号とを合成して出力する警報装置の故障検出方法において、第１の音源または第２の音源から送出される音響信号とは異なる音響信号である故障検出用の第３の音響信号を第３の音源から送出し、第３の音響信号を分岐してその一方の音響信号を第１の音響信号と重畳し、他方の第３の音響信号の位相を反転させて第２の音響信号と重畳し、この第３の音響信号が重畳された第１の音響信号と第２の音響信号とを重畳して位相が反転する二つの第３の音響信号をキャンセルするものである。

本発明の第三の観点は、踏切遮断時の警報音の第１の音響信号を送出する第１の音源と、踏切遮断時の警報音の第２の音響信号を送出する第２の音源と、第１の音響信号および第２の音響信号とは異なる音響信号である故障検出用の第３の音響信号を送出する第３の音源と、第３の音響信号を分岐する分岐部と、分岐された一方の第３の音響信号を第１の音響信号と重畳する第１の合波部と、分岐された他方の第３の音響信号を位相反転させる位相反転部と、位相反転された第３の音響信号を第２の音響信号と重畳する第２の合波部と、第１の合波部の出力と第２の合波部の出力とを合成し位相が反転する二つの第３の音響信号をキャンセルする第３の合波部とを備えたものである。

本発明の第四の観点は、踏切遮断時の第１の音源と第２の音源とを有し、第１の音源から送出される第１の音響信号と、第２の音源から送出される第２の音響信号とを合成して出力する踏切警報器の故障検出方法において、第１の音源または第２の音源から送出される音響信号とは異なる音響信号である故障検出用の第３の音響信号を第３の音源から送出し、第３の音響信号を分岐してその一方の音響信号を第１の音響信号と重畳し、他方の第３の音響信号の位相を反転させて第２の音響信号と重畳し、この第３の音響信号が重畳された第１の音響信号と第２の音響信号とを重畳して位相が反転する二つの第３の音響信号をキャンセルするものである。

本発明によれば、所定の訓練を受けない一般人であっても故障の有無を認識できると共に、故障の表示のための比較的簡単な回路構成を有する警報装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る警報装置のブロック構成図である。 実施例４の警報装置の要部構成図である。 実施例５の警報装置の要部構成図である。

本発明の実施の形態に係る警報装置１を図１〜図３を参照しながら説明する。警報装置１は、たとえば鉄道の踏切に設置される。警報装置１は、踏切の遮断時に、特定の音響信号「カン、カン、カン、…」等を送出することで、踏切の近傍にいる歩行者や車の運転者の注意を喚起する。

警報装置１の全体構成について、図１を参照しながら説明する。警報装置１は、図１に示すように、１系および２系の２系統の音響信号発生部１１ａ，１１ｂ、故障検出用発振回路１２、合波部１３、およびスピーカ１４を有する。

音響信号発生部１１ａの発振回路２１は、連続音である音響信号ｆ１を発振する。変調回路２２は、音響信号ｆ１を変調して断続音である音響信号ｆ１ａを生成する。増幅回路２３の前段にある合波器２４は、変調回路２２で生成された音響信号ｆ１ａと故障検出用発振回路１２が発振する所定の音響信号ｆ３とを合波して音響信号（ｆ１ａ＋ｆ３）を生成する。音響信号（ｆ１ａ＋ｆ３）は、増幅回路２３で増幅されて合波部１３に出力される。

音響信号発生部１１ｂの発振回路３１は、連続音である音響信号ｆ２を発振する。変調回路３２は、音響信号ｆ２を変調して断続音である音響信号ｆ２ａを生成する。増幅回路３３の前段にある合波器３６は、変調回路３２で生成された音響信号ｆ２ａと故障検出用発振回路１２が発振する音声信号ｆ３の位相が位相反転部３５により反転した音響信号ｆｒ３とを合波して音響信号（ｆ２ａ＋ｆｒ３）を生成する。音響信号（ｆ２ａ＋ｆｒ３）は、増幅部３３で増幅されて合波部１３に出力される。

合波部１３は、音響信号発生部１１ａ，１１ｂからそれぞれ出力される音響信号を合波する。スピーカ１４は、合波部１３から送出される音響信号を空中に送出する。

次に、音響信号発生部１１ａおよび音響信号発生部１１ｂの構成について、図１を参照しながら説明する。音響信号発生部１１ａは、第１の音源としての発振回路２１、変調回路２２および増幅回路２３を有している。発振回路２１は、連続音である音響信号ｆ１を発振し、変調回路２２に送出する。

変調回路２２は、発振回路２１から送出された連続音である音響信号ｆ１に変調を施すことで、たとえば「カン、カン、カン、…」などの断続音の音響信号ｆ１ａを生成する。さらに合波器２４は、変調した音響信号ｆ１ａと故障検出用発振回路１２から送出された音響信号ｆ３とを重畳して音響信号（ｆ１ａ＋ｆ３）を生成し、増幅回路２３に送出する。

増幅回路２３は、合波器２４から送出された音声信号（ｆ１ａ＋ｆ３）を増幅し、合波部１３に送出する。

音響信号発生部１１ｂは、第２の発振回路としての発振回路３１と、変調回路３２、増幅回路３３、分岐部３４、および位相反転部３５を有する。発振回路３１は、連続音である音響信号ｆ２を発振し、変調回路３２に送出する。分岐部３４は、故障検出用発振回路１２から送出される音響信号ｆ３を２つに分岐し、位相反転部３５および音響信号発生部１１ａの合波器２４に送出する。位相反転部３５は、分岐部３４で分岐された音響信号ｆ３の位相を反転させて音響信号ｆｒ３とし、合波器３６に送出する。

変調回路３２は、発振回路３１から送出された連続音である音響信号ｆ２に変調を施すことで、たとえば「カン、カン、カン、…」などの断続音である音響信号ｆ２ａを生成する。さらに合波器３６は、変調した音響信号ｆ２ａと位相反転部３５から送出された位相が反転された音響信号ｆｒ３とを重畳して音響信号（ｆ２ａ＋ｆｒ３）を生成し、増幅回路３３に送出する。

増幅回路３３は、合波器３６から送出された音響信号（ｆ２ａ＋ｆｒ３）を増幅し、合波部１３に送出する。

次に、警報装置１の動作について、図１を参照しながら説明する。発振回路２１は、音響信号ｆ１を送出し、発振回路３１は、音響信号ｆ２を送出し、故障検出用発振回路１２は、音響信号ｆ３を送出する。このとき、ｆ１＝ｆ２≠ｆ３であってもｆ１≠ｆ２≠ｆ３であってもよい。

分岐部３４は、故障検出用発振回路１２から送出される音響信号ｆ３を２つに分岐する。位相反転部３５は、分岐部３４で分岐された音響信号ｆ３の一方の位相を反転させて音響信号ｆｒ３とする。

合波器２４は、分岐部３４で分岐された音響信号ｆ３の一方を変調回路２２から送出される音響信号ｆ１ａに重畳して音響信号（ｆ１ａ＋ｆ３）を生成する。

合波器３６は、位相反転部３５で位相が反転された音響信号ｆｒ３を変調回路３２から送出される音響信号ｆ２ａに重畳して音響信号（ｆ２ａ＋ｆｒ３）を生成する。

上述したように、音響信号発生部１１ａにおいて、音響信号ｆ１ａと音響信号ｆ３が重畳された音響信号（ｆ１ａ＋ｆ３）が増幅されて、合波部１３に送出される。音響信号発生部１１ｂにおいて、音響信号ｆ２ａと位相が反転した音響信号ｆｒ３が重畳された音響信号（ｆ２ａ＋ｆｒ３）が増幅されて、合波部１３に送出される。合波部１３において、音響信号（ｆ１ａ＋ｆ３）と音響信号（ｆ２ａ＋ｆｒ３）とが合波される。

音響信号ｆ３と音響信号ｆｒ３とは、互いに逆位相になっている。すなわち合波部１３で音響信号（ｆ１ａ＋ｆ３）と音響信号（ｆ２ａ＋ｆｒ３）が合波されると、音響信号ｆ３と音響信号ｆｒ３が相殺されて合波部１３から送出されない。すなわちスピーカ１４からは音響信号（ｆ１ａ＋ｆ２ａ）が出力される。なお音響信号発生部１１ａの増幅回路２３と音響信号発生部１１ｂの増幅回路３３の増幅率は、音響信号ｆ３と音響信号ｆｒ３が合成されることによって相殺される増幅率となっている。

したがって、音響信号発生部１１ａ、音響信号発生部１１ｂが正常に作動しているときには、合波部１３からは音響信号（ｆ１ａ＋ｆ２ａ）のみがスピーカ１４に送出される。これにより、警報装置１が正常に作動しているときには、スピーカ１４からは音響信号ｆ１と音響信号ｆ２とが合波された音響信号（ｆ１ａ＋ｆ２ａ）が空中に送出される。なお、音響信号（ｆ１ａ＋ｆ２ａ）は、たとえば、「カン、カン、カン、…」などの警報音である。

ここで、仮に、音響信号発生部１１ａまたは音響信号発生部１１ｂのいずれか一方が故障した場合を想定する。たとえば、音響信号発生部１１ａが故障した場合には、合波部１３には、音響信号（ｆ２ａ＋ｆｒ３）のみが入力される。このとき、音響信号ｆｒ３を相殺する相手となる音響信号ｆ３が合波部１３に入力されないため、音響信号（ｆ２ａ＋ｆｒ３）がそのままスピーカ１４から空中に送出される。

同様に、音響信号発生部１１ｂが故障した場合には、合波部１３には、音響信号（ｆ１ａ＋ｆ３）のみが入力される。このとき、音響信号ｆ３を相殺する相手となる音響信号ｆｒ３が合波部１３に入力されないため、音響信号（ｆ１ａ＋ｆ３）がそのままスピーカ１４から空中に送出される。

ここで、変調回路２２と変調回路３２で変調された音響信号ｆ１ａと音響信号ｆ２ａは、共に警報音であり、たとえば踏切遮断時に耳にする「カン、カン、カン、…」という音である。よって、音響信号（ｆ１ａ＋ｆ３）または音響信号（ｆ２ａ＋ｆｒ３）を耳にした人には、「カン、カン、カン、…」という警報音と共に、故障検出用発振回路１２から送出される異なる音響信号が聞こえることになる。なお、音響信号ｆ１ａ，ｆ２ａは、ｆ１ａ＝ｆ２ａであってもよいし、非特許文献１のように、ｆ１ａ≠ｆ２ａであってもよい。これに対し、音響信号ｆ３は、故障であることを人に報知するための音響信号である。音響信号ｆ３の実施例１〜５を以下に説明する。

（実施例１）
上述したように、変調された音響信号ｆ１ａ，ｆ２ａは、「カン、カン、カン、…」などの一般的な警報音であるので、音響信号ｆ３は、これとは全く異なる種類の音にすることにより、警報装置１の故障を人に気付かせることができる。たとえば、音響信号ｆ３を「ブー」という連続的なブザー音にしたり、または、「ピッ、ピッ、ピッ、ピッ、…」という短い周期の高音にすることで、これを聞いた人は、明らかにいつもと違う音であることに気付くことができる。さらに、警報装置１の近傍に、これらの異常な音が警報装置１の故障を表すものであることと、これらの異常な音を聞いた人に連絡を促すための連絡先を書いた看板を設置したほうがよい。

（実施例２）
音響信号ｆ３を故障時の連絡先情報を含めた音声信号とすることにより、実施例１のような連絡先を書いた看板を不要とすることができる。たとえば、音響信号ｆ３を「警報装置に故障が発生しました。○○○○番に電話をかけてください。」などとする。

（実施例３）
音響信号ｆ３を故障時の連絡先の電話番号に相当するＤＴＭＦ(Dual-Tone Multi-Frequency)信号を含むものとする。たとえば、音響信号ｆ３を「警報装置に故障が発生しました。お近くの鉄道電話機を警報装置に近づけてください。ピッ、ポッ、パッ…」などとする。これによれば、警報装置１の近傍に立つ人が警報装置１の近傍にある鉄道電話機のマイクでＤＴＭＦ信号を集音することで、連絡先に電話をかけることができる。

（実施例４）
実施例４を、図２を参照しながら説明する。図２は、実施例４の警報装置の要部構成図であり、合波部１３の前段の構成は省略してある。実施例４は、図２に示すように、合波部１３から送出される音響信号を分岐部４０によって分岐し、一方をフィルタ部４１に入力する。フィルタ部４１は、音響信号ｆ３またはｆｒ３を選択的に通過させる帯域通過フィルタを有する。すなわち音響信号ｆ３と音響信号ｆｒ３とは、互いに逆位相ではあるが、周波数は同じであるので、帯域通過フィルタは、音響信号ｆ３およびｆｒ３については、いずれも通過させることができる。

このようにしてフィルタ部４１を通過した音響信号ｆ３またはｆｒ３は、パイロットランプ４２に送出される。パイロットランプ４２は、音響信号ｆ３またはｆｒ３の電力で点灯するものであり、警報装置１の近傍にいる人は、パイロットランプ４２の点灯によって、警報装置１の故障を認識することができる。さらに、警報装置１の近傍に、パイロットランプ４２の点灯が警報装置１の故障を表すものであることと、パイロットランプ４２の点灯に気付いた人に連絡を促すための連絡先を書いた看板を設置したほうがよい。なお、音響信号ｆ３またはｆｒ３の電力がパイロットランプ４２を点灯させるには小さい場合には、フィルタ部４１に電力増幅器を設けてもよい。あるいは、音響信号ｆ３またはｆｒ３の電力がパイロットランプ４２を点灯させるには小さい場合には、フィルタ部４１にパイロットランプ４２を点灯させるためのバッテリまたは外部電源を設置し、音響信号ｆ３またはｆｒ３の入力を契機としてパイロットランプ４２にバッテリまたは外部電源から電力を供給する構成としてもよい。

（実施例５）
実施例５を、図３を参照しながら説明する。図３は、実施例５の警報装置の要部構成図であり、合波部１３の前段の構成は省略してある。実施例５は、図３に示すように、合波部１３から送出される音響信号を分岐部４０によって分岐し、一方をフィルタ部４１ａに入力する。フィルタ部４１ａは、音響信号ｆ３またはｆｒ３を選択的に通過させる帯域通過フィルタと、音響信号ｆ３またはｆｒ３が帯域通過フィルタを通過したことを、通信回線４３を介して遠隔地にある集中監視センタ４４に通知する通信機能とを有する。すなわち、音響信号ｆ３またはｆｒ３がフィルタ部４１ａを通過する状況とは、図１に示す音響信号発生部１１ａまたは音響信号発生部１１ｂのいずれか一方に故障が発生した状況なので、フィルタ部４１ａは、故障情報を集中監視センタ４４に送信することができる。

これにより、警報装置１から離れた場所に設定された集中監視センタ４４で、警報装置１の故障情報を受信することができる。なお、通信回線４３は、専用回線の他に、電話回線やインターネットなどの公衆ネットワークを利用することができる。あるいは、通信回線４３は、無線回線であってもよい。通信回線４３が無線回線である場合には、集中監視センタ４４の他にも走行中の鉄道車両の運転室内等にフィルタ部４１ａから送信される故障情報を表示することができる。

（その他の実施の形態）
上述した実施の形態は、その要旨を逸脱しない限りにおいて、様々に変更が可能である。たとえば、図１の例では、音響信号発生部１１ｂ側に位相反転部３５を設けたが、位相反転部３５は音響信号発生部１１ａ側に設けてもよい。あるいは、位相反転部３５の機能を故障検出用発振回路１２の内部に設け、故障検出用発振回路１２から音響信号ｆ３と音響信号ｆｒ３とが出力されるようにしてもよい。

また、上述の実施の形態では、１対の音響信号発生部１１ａおよび音響信号発生部１１ｂを有する警報装置１を示したが、音響信号発生部１１ａおよび音響信号発生部１１ｂの対をさらに有し、各対間を並列に接続する構成としてもよい。この場合、各対毎に故障検出用発振回路１２を有してもよいし、各対共通に１個の故障検出用発振回路１２を有してもよい。

また、図２に示すパイロットランプ４２に代えて、あるいは、パイロットランプ４２と併せて回転灯を設置してもよい。または、図２に示すパイロットランプ４２に代えて、あるいは、パイロットランプ４２と併せて電光掲示板を設置し、その電光掲示板に、故障時の連絡先情報等を表示するようにしてもよい。その他にもパイロットランプ４２に代えて、あるいは、パイロットランプ４２と併せて電気信号により作動する様々な機器を設けることができる。たとえば、このような機器として、電気信号により発火する発炎筒や信号赤炎筒などでもよい。

上述の実施の形態では、踏切の警報装置１として説明したが、警報装置１の適用範囲を踏切に限定するものではない。たとえば視覚障害者用の道路上の信号機の音響信号発生装置として警報装置１の構成を適用してもよい。あるいは、自治体の防災警報装置やダムの放水警報装置として警報装置１の構成を適用してもよい。

１…警報装置、１１ａ，１１ｂ…音響信号発生部、２１…発振回路（第１の音源）、３１…発振回路（第２の音源）、２２，３２…変調回路（重畳する手段）、２３，３３…増幅回路、１３…合波部、１４…スピーカ、１２…故障検出用発振回路（第３の音源）、３４…分岐部、３５…位相反転部

Claims (6)

1. 第１の音響信号を送出する第１の音源と、
   第２の音響信号を送出する第２の音源と、
   前記第１の音響信号および第２の音響信号とは異なる音響信号である故障検出用の第３の音響信号を送出する第３の音源と、
   前記第３の音響信号を分岐する分岐部と、
   分岐された一方の前記第３の音響信号を第１の音響信号と重畳する第１の合波部と、
   分岐された他方の第３の音響信号を位相反転させる位相反転部と、
   位相反転された第３の音響信号を第２の音響信号と重畳する第２の合波部と、
   前記第１の合波部の出力と前記第２の合波部の出力とを合成し位相が反転する二つの前記第３の音響信号をキャンセルする第３の合波部と
   を備えた警報装置。
2. 請求項１記載の警報装置において、
   前記第３の音響信号は、故障連絡先の情報を含む音声信号である、
   ことを特徴とする警報装置。
3. 第１の音源と第２の音源とを有し、前記第１の音源から送出される第１の音響信号と、前記第２の音源から送出される第２の音響信号とを合成して出力する警報装置の故障検出方法において、
   前記第１の音源または前記第２の音源から送出される音響信号とは異なる音響信号である故障検出用の第３の音響信号を第３の音源から送出し、
   前記第３の音響信号を分岐してその一方の音響信号を前記第１の音響信号と重畳し、
   他方の第３の音響信号の位相を反転させて前記第２の音響信号と重畳し、
   この第３の音響信号が重畳された第１の音響信号と第２の音響信号とを重畳して位相が反転する二つの第３の音響信号をキャンセルする
   ことを特徴とする警報装置の故障検出方法。
4. 踏切遮断時の警報音の第１の音響信号を送出する第１の音源と、
   踏切遮断時の警報音の第２の音響信号を送出する第２の音源と、
   前記第１の音響信号および第２の音響信号とは異なる音響信号である故障検出用の第３の音響信号を送出する第３の音源と、
   前記第３の音響信号を分岐する分岐部と、
   分岐された一方の前記第３の音響信号を第１の音響信号と重畳する第１の合波部と、
   分岐された他方の第３の音響信号を位相反転させる位相反転部と、
   位相反転された第３の音響信号を第２の音響信号と重畳する第２の合波部と、
   前記第１の合波部の出力と前記第２の合波部の出力とを合成し位相が反転する二つの前記第３の音響信号をキャンセルする第３の合波部と
   を備えた踏切警報機。
5. 請求項４記載の踏切警報機において、
   前記故障検出用の第３の音響信号は、故障連絡先の情報を含む音声信号である、
   ことを特徴とする踏切警報機。
6. 踏切遮断時の第１の音源と第２の音源とを有し、前記第１の音源から送出される第１の音響信号と、前記第２の音源から送出される第２の音響信号とを合成して出力する踏切警報器の故障検出方法において、
   前記第１の音源または前記第２の音源から送出される音響信号とは異なる音響信号である故障検出用の第３の音響信号を第３の音源から送出し、
   前記第３の音響信号を分岐してその一方の音響信号を前記第１の音響信号と重畳し、
   他方の第３の音響信号の位相を反転させて前記第２の音響信号と重畳し、
   この第３の音響信号が重畳された第１の音響信号と第２の音響信号とを重畳して位相が反転する二つの第３の音響信号をキャンセルする
   ことを特徴とする踏切警報機の故障検出方法。

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