JP6268048B2 - 踏切警報機故障検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、踏切警報機の故障を検出する踏切警報機故障検出装置に関する。

鉄道と道路が平面交差する踏切（道）には、通常、踏切通行者に光や音によって列車の接近を知らせる踏切警報機が設置されている。踏切警報機は、列車が接近した際に光を発するための断続部（断続リレー及び警報灯）と、音を発するための音発部（踏切警報音発生器及びスピーカ）を備えている。

従来、踏切警報機の断続部と音発部の故障の有無については、作業者が定期的に踏切警報機の設置場所に行き、作業者の目及び耳で確認するのが一般的であった。

しかしながら、踏切警報機の設置場所は広範囲にわたるため、各設置場所に行っての確認作業は大きな手間がかかるものとなっており、すべての踏切警報機について、断続部と音発部の故障の確認を頻繁に行うのは困難であった。

なお、特開２００７−２６１５４４号公報には、スピーカから実際に警報音が発生しているか否かを検知するため、遮断かん取付部近くの遮断かんに音圧センサを固定した踏切遮断機が開示されている。

特開２００７−２６１５４４号公報（段落００２９〜００３５、図８，９）

本発明の目的は、作業者が設置場所に行かなくても、踏切警報機の断続部と音発部の故障の検出を自動で行うことができる踏切警報機故障検出装置を提供することにある。

本発明に係る踏切警報機故障検出装置は、踏切警報機の故障を検出する踏切警報機故障検出装置であって、前記踏切警報機の断続部の電流を測定するためのクランプ式電流センサと、前記踏切警報機の音発部の電流を測定するためのクランプ式電流センサと、前記電流センサによって測定された電流値に基づいて、前記踏切警報機に故障が発生しているか否かを判別する故障判別部と、前記故障判別部による判別結果に基づいて、前記踏切警報機に故障が発生しているか否かを外部に通知する故障出力処理部とを備えることを特徴とする。

この場合において、前記故障判別部は、前記電流センサによって測定された電流値が、予め決められた時間継続して、予め決められた値以下であった場合、故障が発生していると判別するようにしてもよい。また、前記故障判別部は、更に、前記電流センサによって測定された断続部の電流値が、予め決められた時間継続して、予め決められた値以上であった場合、前記断続部に故障が発生していると判別するようにしてもよい。

また、前記故障判別部は、前記電流センサによって測定された断続部の電流値が、予め決められた時間継続して、予め決められた第一の値以下であった場合、前記断続部に部分故障が発生していると判別し、前記電流センサによって測定された断続部の電流値が、予め決められた時間継続して、予め決められた第二の値以下であった場合、前記断続部に全体故障が発生していると判別するようにしてもよい。この場合において、前記第一の値を設定するための設定部を更に備え、前記第一の値が変更可能であるようにしてもよい。

また、以上の場合において、前記故障出力処理部は、前記断続部及び前記音発部のいずれかに故障が発生している場合に、軽故障の発生を外部に通知し、前記断続部及び前記音発部のすべてに故障が発生している場合に、重故障の発生を外部に通知するようにしてもよい。この場合において、前記故障出力処理部は、前記断続部に部分故障が発生しているか、又は、前記音発部に故障が発生している場合に、軽故障の発生を外部に通知し、前記断続部に全体故障が発生し、かつ、前記音発部に故障が発生している場合に、重故障の発生を外部に通知するようにしてもよい。

また、以上の場合において、前記断続部の複数の系統それぞれの電流を測定するための複数の前記クランプ式電流センサと、前記音発部の複数の系統それぞれの電流を測定するための複数の前記クランプ式電流センサとを備え、前記故障出力処理部は、前記断続部の複数の系統及び前記音発部の複数の系統のいずれかに故障が発生している場合に、軽故障の発生を外部に通知し、前記断続部の複数の系統及び音発部の複数の系統のすべてに故障が発生している場合に、重故障の発生を外部に通知するようにしてもよい。

この場合において、前記故障出力処理部は、前記断続部の複数の系統のいずれかに部分故障が発生しているか、又は、前記音発部の複数の系統のいずれかに故障が発生している場合に、軽故障の発生を外部に通知し、前記断続部の複数の系統のすべてに全体故障が発生し、かつ、前記音発部の複数の系統のすべてに故障が発生している場合に、重故障の発生を外部に通知するようにしてもよい。

また、以上の場合において、前記故障出力処理部は、軽故障の発生を外部に通知するため、軽故障出力信号を外部に出力し、重故障の発生を外部に通知するため、重故障出力信号を外部に出力するようにしてもよい。

また、以上の場合において、故障発生状態を表示するための状態表示部を更に備え、前記故障出力処理部は、軽故障の発生を外部に通知するため、前記状態表示部に軽故障の発生を表示し、重故障の発生を外部に通知するため、前記状態表示部に重故障の発生を表示するようにしてもよい。

本発明によれば、踏切警報機の断続部と音発部の故障の検出を自動で行うことができる踏切警報機故障検出装置を提供することができる。

本発明による踏切警報機故障検出装置１００の外観を説明するための図である。 踏切警報機故障検出装置１００の拡大正面図である。 踏切警報機故障検出装置１００のハードウェア構成を説明するための図である。 クランプ式電流センサを説明するための図である。 踏切警報機故障検出装置１００の機能構成を説明するための図である。 故障判別部における断続部の電流低下故障判別処理の流れを説明するためのフローチャート（その１）である。 故障判別部における断続部の電流低下故障判別処理の流れを説明するためのフローチャートで（その２）ある。 故障判別部における断続部の常時オン故障判別処理の流れを説明するためのフローチャートである。 故障判別部における音発部の電流低下故障判別処理の流れを説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

本発明による踏切警報機故障検出装置は、踏切鳴動時に断続部の電流（断続リレーから警報灯に供給される電流）及び音発部の電流（踏切警報音発生器からスピーカに供給される電流）を測定し、測定された電流値に基づいて、断続部及び音発部の故障の有無を判断するものである。

また、以下に示す実施形態は、断続部及び音発部それぞれについて２系統分の電流を測定できるように構成されている。踏切警報機は、通常、線路を挟んで線路の両側に、２つの踏切警報機が、それぞれ道路側を向くように設置されるので、ひとつの踏切に対して、断続部及び音発部がそれぞれ２系統ずつ存在することになる。以下に示す実施形態は、このような場合に、線路の両側に配置された２つの踏切警報機の断続部及び音発部の故障の検出を１台で行うことができるものである。

図１は、本発明による踏切警報機故障検出装置の外観を説明するための図である。同図（ａ）は正面図を示し、同図（ｂ）は側面図を示し、同図（ｃ）は背面図を示す。

同図に示すように、本発明による踏切警報機故障検出装置１００は、概ね直方体状の形状を有し、正面側に、各種設定のためのスイッチや各種状態を表示するため発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えている。また、背面側には、電流測定用の電流センサ等を接続するためのコネクタを備えている。本実施形態においては、背面側のコネクタを介して、４つの電流センサが接続されることになる。また、本実施形態では、踏切警報機故障検出装置１００は、各踏切の近くに設けられている踏切器具箱内への設置に適した形状に形成されている。

図２は、踏切警報機故障検出装置１００の拡大正面図である。

同図に示すように、踏切警報機故障検出装置１００は、各種状態を表示するための表示部として、電源ＬＥＤ２１０と、重故障ＬＥＤ２２１と、軽故障ＬＥＤ２２２と、レベルＬＥＤ２３１〜２３４と、履歴ＬＥＤ２４１〜２４４とを備える。また、踏切警報機故障検出装置１００は、各種設定のための設定部として、検出レベル設定スイッチ２５０と、復帰スイッチ２６０と、検出停止スイッチ２７０と、レベル表示選択スイッチ２８１，２８２と、レベル調整ボリューム２９１〜２９４とを備える。

電源ＬＥＤ２１０は、踏切警報機故障検出装置１００の電源が入っているときに点滅するものである。

重故障ＬＥＤ２２１は、踏切警報機故障検出装置１００が踏切警報機（断続部及び音発部）の重故障を検出した場合に点灯するものである。本実施形態において重故障とは、警報灯に供給される２系統分の電流及びスピーカに供給される２系統分の電流のすべてが、予め決められた値（本実施形態では、正常時の２０％）以下になっている状態をいう。

軽故障ＬＥＤ２２２は、踏切警報機故障検出装置１００が踏切警報機（断続部及び音発部）の軽故障を検出した場合に点灯するものである。本実施形態において軽故障とは、警報灯に供給される２系統分の電流のいずれかが、予め設定された値（検出レベル設定スイッチ２５０で設定された値）以下になっているか、または、スピーカに供給される２系統分の電流のいずれかが、予め決められた値（本実施形態では、正常時の２０％）以下になっている状態をいう。

レベルＬＥＤ２３１〜２３４は、各電流センサで測定した電流のレベルを表示するためのものであり、表示対象となる電流センサは、レベル表示選択スイッチ２８１，２８２によって選択される。レベルＬＥＤ２３１〜２３４は、本実施形態においては、４つのＬＥＤで構成されている。より具体的には、レベル表示選択スイッチ２８１，２８２によって選択された電流センサで測定した電流のレベルが、予め決められた値との比較で、１１０％以上の時に点灯するレベルＬＥＤ２３１と、１００％以上の時に点灯するレベルＬＥＤ２３２と、９０％以上の時に点灯するレベルＬＥＤ２３３と、６０％以上の時に点灯するレベルＬＥＤ２３４とによって構成されている。

履歴ＬＥＤ２４１〜２４４は、軽故障検出の原因を表示するためのものであり、断続部第一系統（Ｌ１）の電流低下等が原因である場合に点灯する履歴ＬＥＤ２４１と、断続部第二系統（Ｌ２）電流低下等が原因である場合に点灯する履歴ＬＥＤ２４２と、音発部第一系統（ＳＰ１）の電流低下が原因である場合に点灯する履歴ＬＥＤ２４３と、音発部第二系統（ＳＰ２）の電流低下が原因である場合に点灯する履歴ＬＥＤ２４４とから構成されている。

検出レベル設定スイッチ２５０は、断続部の故障判別に使用される閾値を設定するためのスイッチである。検出レベル設定スイッチ２５０は、本実施形態においては、ロータリースイッチで構成されており、「５０（％）」、「６０（％）」、「７０（％）」及び「８０（％）」のいずれかを選択可能に構成されている。踏切警報機故障検出装置１００は、検出レベル設定スイッチ２５０によって設定された閾値に基づいて、断続部の故障を検出する。例えば、検出レベル設定スイッチ２５０が「５０（％）」に設定された場合、踏切警報機故障検出装置１００は、警報灯に供給される電流が、正常時の５０％以下になると、断続部に故障が発生していると判断する。

踏切警報機故障検出装置１００は、検出レベル設定スイッチ２５０を備えているので、軽故障の検出条件を、使用環境等に応じて柔軟に変更することが可能となっている。例えば、断続リレーの一系統に２灯の警報灯が接続されているような使用環境においては、いずれか１灯が断線した場合、警報灯に供給される電流は正常時の５０％となるので、このような使用環境において、１灯断線を軽故障として検出したい場合は、検出レベル設定スイッチ２５０を、「５０（％）」あるいは測定誤差を考慮して「６０（％）」と設定する。また、断続リレーの一系統に３灯の警報灯が接続されているような使用環境においては、いずれか１灯が断線した場合、警報灯に供給される電流は正常時の約６７％となるので、このような使用環境において、１灯断線を軽故障として検出したい場合は、検出レベル設定スイッチ２５０を「７０（％）」あるいは測定誤差を考慮して「８０（％）」と設定する。

復帰スイッチ２６０は、踏切警報機故障検出装置１００を、故障を検出した故障検出状態から、通常状態（故障非検出状態）に復帰させるための押しボタンスイッチである。故障検出状態において、復帰スイッチ２６０を押すと、踏切警報機故障検出装置１００は、通常状態に復帰し、故障ＬＥＤ２２１，２２２が消灯し、故障発生を外部に通知するための故障出力信号（後述）が正常状態に復帰する。

また、本実施形態においては、復帰スイッチ２６０を予め決められた時間（例えば、５秒）押し続けると、踏切警報機故障検出装置１００は、正常時の電流値を設定するモード（正常電流値設定モード）に移行し、正常電流値設定モード移行後の最初の踏切鳴動時の電流値を正常時の電流値として、内部的に記憶する。

正常時の電流値は、一般に、各踏切警報機の設置場所等によって異なるので、踏切警報機の各設置場所で、踏切警報機故障検出装置１００の使用を開始する際には、まず、当該設置場所における正常時の電流値を踏切警報機故障検出装置１００に設定することが必要となる。正常電流値設定モードにおいては、踏切警報機故障検出装置１００は、正常電流値設定モード移行後の最初の踏切鳴動開始後、予め決められた監視時間（例えば、１０秒）の間、各電流センサによって測定される電流値を監視し、監視時間内に測定された最大電流値を正常時の電流値として、内部（具体的には、後述するＥＥＰＲＯＭ）に記憶する。正常電流値の設定がされた以降は、設定された正常電流値を基準に、電流の低下状態の判別（判別のための閾値の算出）が行われることになる。

検出停止スイッチ２７０は、踏切警報機故障検出装置１００の故障検出機能の有効無効を設定するためのトグルスイッチである。スイッチのレバーを「検出」側に倒すと、故障検出機能が有効となり、スイッチのレバーを「停止」側に倒すと、故障検出機能が無効となる。

レベル表示選択スイッチ２８１，２８２は、レベルＬＥＤ２３１〜２３４の表示対象となる電流センサを選択するためのトグルスイッチである。前述したように、踏切警報機故障検出装置１００には、断続部用２系統分の電流センサ及び音発部用２系統分の電流センサ、合計４つの電流センサが接続されるが、レベル表示選択スイッチ２８１，２８２の設定によって、４つある電流センサのいずれかが、レベルＬＥＤ２３１〜２３４の表示対象として選択される。すなわち、レベル表示選択スイッチ２８１のレバーを「断続」側に倒すと、断続部用の電流センサが選択され、「音発」側に倒すと、音発部用の電流センサが選択される。更に、レベル表示選択スイッチ２８２のレバーを「１」側に倒すと、レベル表示選択スイッチ２８１で選択されたもの用のうち、第１系統のものが選択され、「２」側に倒すと、レベル表示選択スイッチ２８１で選択されたもの用のうち、第２系統のものが選択される。

レベル調整ボリューム２９１〜２９４は、各電流センサから入力された信号のレベルを調節するための可変抵抗器である。より具体的には、レベル調整ボリューム２９１は、断続部第１系統（Ｌ１）用の電流センサから入力された信号のレベルを調節するためのものであり、レベル調整ボリューム２９２は、断続部第２系統（Ｌ２）用の電流センサから入力された信号のレベルを調節するためのものであり、レベル調整ボリューム２９３は、音発部第１系統（ＳＰ１）用の電流センサから入力された信号のレベルを調節するためのものであり、レベル調整ボリューム２９４は、音発部第２系統（ＳＰ２）用の電流センサから入力された信号のレベルを調節するためのものである。各レベル調整ボリューム２９１〜２９４の調節軸を回転させると、各電流センサから入力された信号を増幅する増幅器（後述）の増幅率が変更されて、踏切警報機故障検出装置１００内のＡ／Ｄ変換器（後述）に入力される信号のレベル（電圧）が変化することになる。

前述したように、正常時の電流値は、一般に、各踏切警報機の設置場所等によって異なるので、踏切警報機の各設置場所で、踏切警報機故障検出装置１００の使用を開始する際は、最初に（前述した正常電流値設定モードにおける正常電流値設定処理の前に）、各レベル調整ボリューム２９１〜２９４を調節することによって、各電流センサから入力された信号のレベルが、予め決められたレベル（内部のＡ／Ｄ変換器によるＡ／Ｄ変換に最も適したレベル）になるように調整を行う。

次に、踏切警報機故障検出装置１００のハードウェア構成について説明する。

図３は、踏切警報機故障検出装置１００のハードウェア構成を説明するための図である。

同図に示すように、踏切警報機故障検出装置１００は、ＣＰＵ（マイクロコントローラ）３１０と、ＥＥＰＲＯＭ３２０と、電流センサ３３１〜３３４と、増幅部３４０と、コンパレータ部３５０と、外部条件入力部３６０と、故障出力部３７０と、設定部３８０と、状態表示部３９０とを備える。

ＣＰＵ３１０は、踏切警報機故障検出装置１００の動作を制御するためのものであり、内部にメモリ（ＲＯＭ３１１及びＲＡＭ３１２）及びＡ／Ｄ変換器３１３を備えている。ＣＰＵは、内部のＲＯＭ３１１に予め記録されたプログラムを実行することで、踏切警報機故障検出装置１００の各種機能を実現する。

ＥＥＰＲＯＭ３２０は、電気的に書き換え可能なメモリであって、ＣＰＵ３１０の外部メモリとして使用される。ＥＥＰＲＯＭ３２０には、踏切警報機故障検出装置１００の電源がオフにされた場合にも保持しておきたい各種データ（例えば、正常電流値設定モードにおいて設定された正常時の電流値データ）が格納される。

電流センサ３３１〜３３４は、踏切警報機が備える警報灯及びスピーカそれぞれに供給される電流を測定するためのものである。より具体的には、警報灯に供給される直流電流を測定するためのクランプ式直流電流センサ３３１，３３２と、スピーカに供給される交流電流を測定するためのクランプ式交流電流センサ３３３，３３４とによって構成される。踏切警報機故障検出装置１００では、各電流センサ３３１〜３３４として、クランプ式の電流センサを利用しているので、既存の設備への設置が容易となっている。クランプ式電流センサの詳細については後述する。

増幅部３４０は、電流センサ３３１〜３３４の出力信号を増幅するためのものである。増幅部３４０は、各電流センサ３３１〜３３４毎に増幅器を有しており、各増幅器は、対応するレベル調整ボリューム２９１〜２９４の設定（抵抗値）に応じて増幅率を変更できるように構成されている。

コンパレータ部３５０は、増幅部３４０の出力信号の値（電圧）と、予め設定された値（電圧）との比較を行うものである。コンパレータ部３５０は、比較対象とすべき信号を切り換えるための切り換え回路を備えており、レベル表示選択スイッチ２８１，２８２によって選択された電流センサに対応する増幅器の出力信号の値と、予め設定された値との比較を行うように構成されている。また、コンパレータ部３５０は、増幅部３４０（レベル表示選択スイッチ２８１，２８２によって選択された電流センサに対応する増幅器）の出力信号の値が、予め設定された複数の値（具体的には、予め決められた値の６０％、９０％、１００％及び１１０％の値）との比較を行い、各値以上であるか否かを判別できるよう構成されている。ＣＰＵ３１０は、コンパレータ部３５０の判別結果に基づいて、電流センサによって測定された電流のレベルを、レベルＬＥＤ２３１〜２３４を使って表示する。

すなわち、ＣＰＵ３１０は、定期的（例えば、１０ｍｓ毎）に、コンパレータ部３５０の出力（判別結果）を読み取り、増幅部３４０の出力信号の値が、予め決められた値の６０％以上であれば、レベルＬＥＤ２３４を点灯させ、更に、予め決められた値の９０％以上であれば、レベルＬＥＤ２３３を点灯させ、更に、予め決められた値の１００％以上であれば、レベルＬＥＤ２３２を点灯させ、更に、予め決められた値の１１０％以上であれば、レベルＬＥＤ２３１を点灯させる。

踏切警報機故障検出装置１００は、コンパレータ部３５０を備えており、コンパレータ部３５０の判別結果が、レベルＬＥＤ２３１〜２３４によって表示されるので、踏切警報機の各設置場所において、踏切警報機故障検出装置１００の使用を開始するにあたって、各電流センサから入力された信号のレベルが、予め決められたレベル（Ａ／Ｄ変換器３１３によるＡ／Ｄ変換に最も適したレベル）になるようにする調整する際、調整が容易に行えるようになっている。すなわち、レベルＬＥＤ２３１〜２３４の表示を見ながら、「１００（％）」に対応するレベルＬＥＤ２３２がぎりぎり点灯するように、各レベル調整ボリューム２９１〜２９４を調節するようにすれば、各電流センサから入力された信号のレベルが、Ａ／Ｄ変換器３１３によるＡ／Ｄ変換に最も適したレベルになるようにコンパレータ部３５０の設定がされている。

外部条件入力部３６０は、踏切警報機故障検出装置１００の故障検出動作を制御するための外部信号を内部に取り込むためのものであって、フォトカプラ等で構成される。

本実施形態においては、故障検出動作を制御するための外部信号として、故障検出指示信号と、断続部故障検出マスク信号と、音発部故障検出マスク信号とが入力可能に構成されている。

故障検出指示信号は、踏切警報機故障検出装置１００に故障検出処理の実行を指示するための信号であって、踏切警報機故障検出装置１００は、故障検出指示信号が入力されると、故障検出処理を開始し、故障検出指示信号が入力されている間、故障検出処理を継続する。故障検出指示信号としては、例えば、踏切の警報制御区間内に列車が存在していることを示す信号（Ｒリレー出力）が入力される。

断続部故障検出マスク信号は、踏切警報機故障検出装置１００の断続部故障検出機能を無効にするための信号であって、踏切警報機故障検出装置１００は、断続部故障検出マスク信号が入力されると、断続部の故障検出を行わない。断続部故障検出マスク信号としては、例えば、踏切システムの制御系において異常が発生していることを示す信号（故Ｒリレー出力）が入力される。踏切システムの制御系においてなんらかの異常が発生した場合、踏切の故障を示す表示灯の点灯等がされることがあるが、このような場合に、断続部故障検出マスク信号として、故Ｒリレー出力を入力することで、踏切の故障を示す表示灯の点灯等による電源電圧変動に伴う断続部の電流の低下を断続部の故障と誤検出することを防止することが可能となる。

音発部故障検出マスク信号は、踏切警報機故障検出装置１００の音発部故障検出機能を無効にするための信号であって、踏切警報機故障検出装置１００は、音発部故障検出マスク信号が入力されると、音発部の故障検出を行わない。音発部故障検出マスク信号としては、例えば、踏切遮断機が降下していることを示す信号が入力される。沿線住民に対する騒音対策として、踏切遮断機が完全に降下した後は、警報音の音量を自動的に低下させるような制御を行っていることがあるが、このような場合に、音発部故障検出マスク信号として、踏切遮断機が完全に降下していることを示す信号を入力することで、警報音の自動減音に伴う音発部の電流の低下を音発部の故障と誤検出することを防止することが可能となる。

故障出力部３７０は、踏切警報機に故障が発生したことを外部の監視装置等に通知するための信号を出力するものであって、リレー等によって構成される。具体的には、故障出力部３７０は、前述した軽故障が発生したことを示す軽故障出力信号と、前述した重故障が発生したことを示す重故障出力信号とを出力する。

設定部３８０は、踏切警報機故障検出装置１００の動作を指示するための各種設定等を行うためのものである。具体的には、設定部３８０は、前述した検出レベル設定スイッチ２５０と、復帰スイッチ２６０と、検出停止スイッチ２７０と、レベル表示選択スイッチ２８１，２８２と、レベル調整ボリューム２９１〜２９４とを備える。

更に、踏切警報機故障検出装置１００は、設定部３８０として、踏切警報機故障検出装置１００内部の基板上にディップスイッチ（不図示）を備えており、当該ディップスイッチの設定によって、自動復帰機能の有効／無効及び常時オン確認機能の有効／無効を切り換えることが可能となっている。

ディップスイッチの設定により自動復帰機能が有効に設定されると、最初の鳴動で故障が検出された場合であっても、次の鳴動時に、故障状態が解消されている場合は、踏切警報機故障検出装置１００は、前回の鳴動時に出力された軽故障出力信号（軽故障出力リレー）を正常状態に復帰させる。自動復帰機能を有効にすることで、一時的な軽微な異常については、踏切の運用を継続させることが可能となる。なお、自動復帰させる場合であっても、重故障出力信号（重故障出力リレー）及び各種ＬＥＤ（重故障ＬＥＤ２２１、軽故障ＬＥＤ２２２、履歴ＬＥＤ２４１〜２４４）の状態については前回の検出結果を反映した状態がそのまま維持される。

一方、ディップスイッチの設定により常時オン確認機能が有効に設定されると、警報灯に供給されている電流が予め決められた時間（例えば、５秒）以上低下しない場合についても、断続部の故障として検出されるようになる。

通常、警報灯は、例えば、２灯を１組として、１分間に５０回程度交互に点滅するが、警報灯の交互点滅は、断続リレーが、警報灯に供給する電流を断続させることによって制御されている。そのため、警報灯に供給される電流は、正常時でも所定の周期で変動していることになる。従って、警報灯に電流が常時供給されている状態（断続無し状態）は、断続部になんらかの異常が発生している状態であると言える。そこで、本実施形態においては、警報灯に供給される電流が、予め決められた時間（例えば、５秒）以上継続して、予め決められた値（本実施形態では、検出レベル設定スイッチ２５０によって設定された値）以下に低下しなかった場合についても、断続部の故障として検出することができるようになっている。常時オン確認機能が有効に設定された際の処理の詳細については後述する。

状態表示部３９０は、踏切警報機故障検出装置１００によって検出された踏切警報機の故障状態その他の踏切警報機故障検出装置１００の状態を表示するためのものである。具体的には、状態表示部３９０は、前述した電源ＬＥＤ２１０と、重故障ＬＥＤ２２１と、軽故障ＬＥＤ２２２と、レベルＬＥＤ２３１〜２３４と、履歴ＬＥＤ２４１〜２４４とを備える。

次に、踏切警報機故障検出装置１００において、電流センサとして利用されるクランプ式電流センサの詳細について説明する。

図４は、クランプ式電流センサを説明するための図である。同図（ａ）は、上部の可動部を閉じた状態を示し、同図（ｂ）は、上部の可動部を開いた状態を示している。また、同図（ｃ）は、測定対象となる電線を挟んだ状態を示している。

同図（ａ）に示すように、クランプ式電流センサ４００は、本体部４０１と可動部４０２とを備えており、本体部４０１と可動部４０２との間に形成されたトンネル状の空洞部分４０３に測定対象となる電線を挟み込むことで、測定対象となる電線を流れる電流を測定することが可能となるものである。なお、クランプ式電流センサ４００を踏切警報機故障検出装置１００に接続するための配線については図示を省略している。

クランプ式電流センサ４００は、まず、同図（ｂ）に示すように、可動部４０２を開いてから、測定対象となる電線（本実施形態の場合、断続リレーと警報灯とを接続する電線、又は、踏切警報音発生器とスピーカとを接続する電線）４１０を空洞部分４０３を通るように配置した上で、同図（ｃ）に示すように、可動部４０２を閉じることで、空洞部分４０３を通る電線４１０を流れる電流を測定することが可能となる。そのため、既存の電線（すなわち、断続リレーと警報灯とを接続する電線、及び、踏切警報音発生器とスピーカとを接続する電線）を流れる電流を、当該電線を切断することなく測定することができる。

警報機故障検出装置１００においては、電流センサとして、同図に示したようなクランプ式のものを利用しているので、既存の設備への設置が容易となっている。

次に、踏切警報機故障検出装置１００の機能構成について説明する。

図５は、踏切警報機故障検出装置１００の機能構成を説明するための図である。

同図に示すように、踏切警報機故障検出装置１００は、入力条件確認処理部５１０と、電流値入力処理部５２０と、故障判別部５３０と、故障出力処理部５４０とを備える。各部５１０〜５４０は、基本的に、ＣＰＵ３１０が、内部のＲＯＭ３１１に予め記録されたプログラムを実行することによって実現される。

入力条件確認処理部５１０は、外部から入力される故障検出指示信号、断続部故障検出マスク信号及び音発部故障検出マスク信号を監視して、断続部及び音発部それぞれの故障検出処理を行うか否かを判別するものである。

具体的には、故障検出指示信号が入力されており、かつ、断続部故障検出マスク信号が入力されていない場合は、断続部の故障検出を行うと判断し、ＲＡＭ３１２上に設けられた断続部故障検出フラグをセットする。また、故障検出指示信号が入力されており、かつ、音発部故障検出マスク信号が入力されていない場合は、音発部の故障検出を行うと判断し、ＲＡＭ３１２上に設けられた音発部故障検出フラグをセットする。

また、入力条件確認処理部５１０は、故障検出指示信号が入力されて、故障検出処理の開始が指示されると、故障判別部５３０によって使用される各種変数（後述する電流低下時間データ、断続無し時間データ等）の初期化（０にクリア）を行う。

電流値入力処理部５２０は、予め決められた所定の周期で定期的（例えば、１０ｍｓ毎）に、Ａ／Ｄ変換器３１３を動作させ、各電流センサ３３１〜３３４の出力（アナログデータ）を、各電流センサ３３１〜３３４で測定された電流値を示すデジタルデータ（電流値データ）に変換し、ＲＡＭ３１２上に予め確保された領域（電流値格納領域）に格納するものである。

故障判別部５３０は、入力条件確認処理部５１０の判別結果（断続部故障検出フラグ及び音発部故障検出フラグ）、及び、電流値入力処理部５２０によって電流値格納領域に格納された電流値データに基づいて、断続部及び音発部に故障が発生しているか否かを判別するものである。故障判別部５３０における処理の詳細については後述する。

故障出力処理部５４０は、故障判別部５３０による判別結果に基づいて、踏切警報機に故障が発生しているか否かを示す故障出力信号を出力すると共に、故障状態を示す各種ＬＥＤを点灯させるものである。

具体的には、まず、故障判別部５３０によって、断続部の２系統のいずれかで故障（本実施形態の場合、後述する部分故障）が発生しているか、または、音発部の２系統のいずれかで故障が発生していると判別された場合は、軽故障が発生したことを示す軽故障出力リレーを動作（落下）させ、軽故障出力信号を出力する。更に、軽故障ＬＥＤ２２２を点灯させると共に、該当する履歴ＬＥＤ２４１〜２４４を点灯させる。次に、故障判別部５３０によって、断続部の２系統の両方に故障（本実施形態の場合、後述する全体故障）が発生し、かつ、音発部の２系統の両方にも故障が発生していると判別された場合は、重故障が発生したことを示す重故障出力リレーを動作（落下）させ、重故障出力信号を出力する。更に、重故障ＬＥＤ２２１を点灯させる。

次に、故障判別部５３０における処理の詳細について説明する。

まず、故障判別部５３０における断続部の故障判別処理について説明する。当該故障判別処理は、入力条件確認処理部５１０により断続部故障検出フラグがセットされた場合に実行されるものである。

図６及び図７は、故障判別部５３０における断続部の電流低下故障判別処理の流れを説明するためのフローチャートである。同図に示す処理は、予め決められた所定の周期で定期的に（例えば、１０ｍｓ毎に）実行される。なお、以下では、簡単のため、断続部が１系統のみ存在する場合を想定して説明する。実際は、断続部の第１系統及び第２系統それぞれについて同図に示す処理が行われる。

図６に示すように、まず、断続部の電流測定値が、部分故障レベルであるか否か、すなわち、部分故障レベルの閾値として検出レベル設定スイッチ２５０で設定された値以下であるか否かが判別される（Ｓ６０１）。判別の結果、断続部の電流測定値が、部分故障レベルであった場合は（Ｓ６０１：Ｙｅｓ）、断続部の電流低下状態（部分故障レベル状態）の継続時間を計数するための部分故障レベル電流低下時間データｐｔの値が、予め決められた検出時素Ｔ（例えば、５秒に相当する値）未満であるか否かが判別される（Ｓ６０２）。なお、部分故障レベル電流低下時間データｐｔの値は、故障検出処理の開始が指示された際に、入力条件確認処理部５１０によって、予め０にクリアされている。判別の結果、部分故障レベル電流低下時間データｐｔの値が、検出時素Ｔ未満であった場合は（Ｓ６０２：Ｙｅｓ）、部分故障レベル電流低下時間データｐｔの値を一単位分（例えば、１０ｍｓに相当する値）増加させる（Ｓ６０３）。

次に、部分故障レベル電流低下時間データｐｔの値が、検出時素Ｔに達しているか否かが判別され（Ｓ６０４）、判別の結果、部分故障レベル電流低下時間データｐｔの値が、検出時素Ｔに達している場合は（Ｓ６０４：Ｙｅｓ）、断続部（の該当する系統）に部分故障が発生していると判別する（Ｓ６０５）。

一方、断続部の電流測定値が部分故障レベルでない場合、すなわち、検出レベル設定スイッチ２５０で設定された値を超えている場合は（Ｓ６０１：Ｎｏ）、部分故障レベル電流低下時間データｐｔの値を０にクリアする（Ｓ６０６）。

次に、図７に示すように、断続部の電流測定値が、全体故障レベルであるか否か、すなわち、全体故障レベルの閾値として予め決められた値（本実施形態では、正常時の２０％）以下であるか否かが判別される（Ｓ７０１）。判別の結果、断続部の電流測定値が、全体故障レベルであった場合は（Ｓ７０１：Ｙｅｓ）、断続部の電流低下状態（全体故障レベル状態）の継続時間を計数するための全体故障レベル電流低下時間データｃｔの値が、予め決められた検出時素Ｔ（例えば、５秒に相当する値）未満であるか否かが判別される（Ｓ７０２）。なお、全体故障レベル電流低下時間データｃｔの値は、故障検出処理の開始が指示された際に、入力条件確認処理部５１０によって、予め０にクリアされている。判別の結果、全体故障レベル電流低下時間データｃｔの値が、検出時素Ｔ未満であった場合は（Ｓ７０２：Ｙｅｓ）、全体故障レベル電流低下時間データｃｔの値を一単位分（例えば、１０ｍｓに相当する値）増加させる（Ｓ７０３）。

次に、全体故障レベル電流低下時間データｃｔの値が、検出時素Ｔに達しているか否かが判別され（Ｓ７０４）、判別の結果、全体故障レベル電流低下時間データｃｔの値が、検出時素Ｔに達している場合は（Ｓ７０４：Ｙｅｓ）、断続部（の該当する系統）に全体故障が発生していると判別する（Ｓ７０５）。

一方、断続部の電流測定値が、全体故障レベルでない場合、すなわち、全体故障レベルの閾値として予め決められた値（本実施形態では、正常時の２０％）を超えている場合は（Ｓ７０１：Ｎｏ）、全体故障レベル電流低下時間データの値を０にクリアする（Ｓ７０６）。

以上のような処理を定期的（例えば、１０ｍｓ毎）に繰り返すことにより、断続部が部分故障状態又は全体故障状態にあるか否かを判別することができるようになる。

次に、故障判別部５３０における断続部の常時オン故障判別処理について説明する。当該故障判別処理は、ディップスイッチの設定で常時オン確認機能が有効にされた場合に実行されるものである。

図８は、故障判別部５３０における断続部の常時オン故障判別処理の流れを説明するためのフローチャートである。同図に示す処理は、前述した断続部の電流低下故障判別処理と同じタイミングで（例えば、図６に示した処理と図７に示した処理の間や、図７に示した処理の直後に）実行される。なお、以下では、簡単のため、断続部が１系統のみ存在する場合を想定して説明する。実際は、断続部の第１系統及び第２系統それぞれについて図８に示す処理が行われる。

同図に示すように、まず、断続部の電流測定値が部分故障レベルか否か、すなわち、検出レベル設定スイッチ２５０で設定された値以下であるか否かが判別される（Ｓ８０１）。判別の結果、断続部の電流測定値が部分故障レベルでない場合、すなわち、検出レベル設定スイッチ２５０で設定された値を超えていた場合は（Ｓ８０１：Ｎｏ）、断続部の断続無し状態（部分故障レベル超状態）の継続時間を計数するための断続無し時間データｈｔの値が、予め決められた検出時素Ｔ（例えば、５秒に相当する値）未満であるか否かが判別される（Ｓ８０２）。なお、断続無し時間データｈｔの値は、故障検出処理の開始が指示された際に、入力条件確認処理部５１０によって、予め０にクリアされている。判別の結果、断続無し時間データｈｔの値が、検出時素Ｔ未満であった場合は（Ｓ８０２：Ｙｅｓ）、断続無し時間データｈｔの値を一単位分（例えば、１０ｍｓに相当する値）増加させる（Ｓ８０３）。

次に、断続無し時間データｈｔの値が検出時素Ｔに達しているか否かが判別され（Ｓ８０４）、判別の結果、断続無し時間データｈｔの値が検出時素Ｔに達している場合は（Ｓ８０４：Ｙｅｓ）、断続部（の該当する系統）に常時オン故障（断続無し故障）が発生していると判別する（Ｓ８０５）。

一方、断続部の電流測定値が部分故障レベルである場合、すなわち、検出レベル設定スイッチ２５０で設定された値以下である場合は（Ｓ８０１：Ｙｅｓ）、断続無し時間データｈｔの値を０にクリアする（Ｓ８０６）。

以上のような処理を定期的（例えば、１０ｍｓ毎）に繰り返すことにより、断続部が常時オン故障（断続無し故障）状態にあるか否かを判別することができるようになる。なお、断続部について常時オン故障（断続無し故障）状態が検出された場合は、断続部について部分故障状態が検出された場合と同様の扱いがされる。

次に、故障判別部５３０における音発部の故障判別処理について説明する。当該故障判別処理は、入力条件確認処理部５１０により音発部故障検出フラグがセットされた場合に実行されるものである。

図９は、故障判別部５３０における音発部の電流低下故障判別処理の流れを説明するためのフローチャートである。同図に示す処理は、前述した断続部の電流低下故障判別処理と同じタイミングで（例えば、図７に示した処理の直後に）実行される。なお、以下では、簡単のため、音発部が１系統のみ存在する場合を想定して説明する。実際は、音発部の第１系統及び第２系統それぞれについて図９に示す処理が行われる。

同図に示すように、まず、音発部の電流測定値が故障レベルであるか否か、すなわち、故障レベルの閾値として予め決められた値（本実施形態の場合、正常時の２０％）以下であるか否かが判別される（Ｓ９０１）。判別の結果、音発部の電流測定値が故障レベルであった場合は（Ｓ９０１：Ｙｅｓ）、音発部の電流低下状態（故障レベル状態）の継続時間を計数するための電流低下時間データｆｔの値が、予め決められた検出時素Ｔ（例えば、５秒に相当する値）未満であるか否かが判別される（Ｓ９０２）。なお、電流低下時間データｆｔの値は、故障検出処理の開始が指示された際に、入力条件確認処理部５１０によって、予め０にクリアされている。判別の結果、電流低下時間データｆｔの値が検出時素Ｔ未満であった場合は（Ｓ９０２：Ｙｅｓ）、電流低下時間データｆｔの値を一単位分（例えば、１０ｍｓに相当する値）増加させる（Ｓ９０３）。

次に、電流低下時間データｆｔの値が検出時素Ｔに達しているか否かが判別され（Ｓ９０４）、判別の結果、電流低下時間データｆｔの値が検出時素Ｔに達している場合は（Ｓ９０４：Ｙｅｓ）、音発部（の該当する系統）に故障が発生していると判別する（Ｓ９０５）。

一方、音発部の電流測定値が故障レベルでない場合、すなわち、故障レベルの閾値として予め決められた値（本実施形態の場合、正常時の２０％）を超えている場合は（Ｓ９０１：Ｎｏ）、電流低下時間データｆｔの値を０にクリアする（Ｓ９０６）。

以上のような処理を定期的（例えば、１０ｍｓ毎）に繰り返すことにより、音発部が故障状態にあるか否かを判別することができるようになる。

以上説明したように、本発明による踏切警報機故障検出装置１００によれば、断続部及び音発部の電流を電流センサで監視し、電流値が継続的に正常値より低下した場合に、故障が発生したと判断するようにしているので、踏切警報機の故障を自動で検出することができるようになっている。

また、電流センサとしてクランプ式のものを利用しているので、既存の設備への設置が容易となっている。

また、電流を監視することで故障を検出するようにしているので、電流低下による故障検出のみならず、断続部の常時オン状態（断続無し状態）についても故障として検出することが可能となっている。

更に、上述した実施形態においては、断続部及び音発部それぞれの故障検出機能を無効とするマスク信号を備えているので、断続部及び音発部の電流が故障以外の原因で低下した場合について、断続部及び音発部の故障と誤検出してしまうことを防止することが可能となっている。

また、断続部の部分故障を検出するための閾値を設定するための検出レベル設定スイッチ２５０を備えているので、軽故障（部分故障）の検出条件を、使用環境等に応じて柔軟に変更することが可能となっている。

１００ 踏切警報機故障検出装置
２１０ 電源ＬＥＤ
２２１ 重故障ＬＥＤ
２２２ 軽故障ＬＥＤ
２３１〜２３４ レベルＬＥＤ
２４１〜２４４ 履歴ＬＥＤ
２５０ 検出レベル設定スイッチ
２６０ 復帰スイッチ
２７０ 検出停止スイッチ
２８１，２８２ レベル表示選択スイッチ
２９１〜２９４ レベル調整ボリューム
３１０ ＣＰＵ（マイクロコントローラ）
３１１ ＲＯＭ
３１２ ＲＡＭ
３１３ Ａ／Ｄ変換器
３２０ ＥＥＰＲＯＭ
３３１〜３３４ 電流センサ
３４０ 増幅部
３５０ コンパレータ部
３６０ 外部条件入力部
３７０ 故障出力部
３８０ 設定部
３９０ 状態表示部
４００ クランプ式電流センサ
４０１ 本体部
４０２ 可動部
４０３ 空洞部分
４１０ 電線
５１０ 入力条件確認処理部
５２０ 電流値入力処理部
５３０ 故障判別部
５４０ 故障出力処理部

Claims (12)

1. 踏切警報機の故障を検出する踏切警報機故障検出装置であって、
   前記踏切警報機の断続部の電流を測定するためのクランプ式電流センサと、
   前記踏切警報機の音発部の電流を測定するためのクランプ式電流センサと、
   前記電流センサによって測定された電流値に基づいて、前記踏切警報機に故障が発生しているか否かを判別する故障判別部と、
   前記故障判別部による判別結果に基づいて、前記踏切警報機に故障が発生しているか否かを外部に通知する故障出力処理部と
   を備え、
   前記故障判別部は、前記電流センサによって測定された電流値が、予め決められた時間継続して、予め決められた値以下であった場合、故障が発生していると判別する
   ことを特徴とする踏切警報機故障検出装置。
2. 前記故障判別部は、更に、前記電流センサによって測定された断続部の電流値が、予め決められた時間継続して、予め決められた値以上であった場合、前記断続部に故障が発生していると判別する
   ことを特徴とする請求項１に記載の踏切警報機故障検出装置。
3. 正常電流値設定モードを有しており、当該正常電流値設定モードにおいては、予め決められた監視時間の間、前記電流センサによって測定される電流値を監視し、監視時間内に測定された最大電流値を正常電流値として内部に記憶し、
   前記予め決められた値は、前記正常電流値を基準に算出される
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の踏切警報機故障検出装置。
4. 断続部故障検出マスク信号及び音発部故障検出マスク信号が入力可能に構成されており、
   前記断続部故障検出マスク信号が入力されると、前記断続部の故障検出を行わず、
   前記音発部故障検出マスク信号が入力されると、前記音発部の故障検出を行わない
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の踏切警報機故障検出装置。
5. 前記故障判別部は、
   前記電流センサによって測定された断続部の電流値が、予め決められた時間継続して、予め決められた第一の値以下であった場合、前記断続部に部分故障が発生していると判別し、
   前記電流センサによって測定された断続部の電流値が、予め決められた時間継続して、予め決められた第二の値以下であった場合、前記断続部に全体故障が発生していると判別する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の踏切警報機故障検出装置。
6. 前記第一の値を設定するための設定部を更に備え、
   前記第一の値が変更可能である
   ことを特徴とする請求項５に記載の踏切警報機故障検出装置。
7. 前記故障出力処理部は、
   前記断続部及び前記音発部のいずれかに故障が発生している場合に、軽故障の発生を外部に通知し、
   前記断続部及び前記音発部のすべてに故障が発生している場合に、重故障の発生を外部に通知する
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の踏切警報機故障検出装置。
8. 前記故障出力処理部は、
   前記断続部に部分故障が発生しているか、又は、前記音発部に故障が発生している場合に、軽故障の発生を外部に通知し、
   前記断続部に全体故障が発生し、かつ、前記音発部に故障が発生している場合に、重故障の発生を外部に通知する
   ことを特徴とする請求項７に記載の踏切警報機故障検出装置。
9. 前記断続部の複数の系統それぞれの電流を測定するための複数の前記クランプ式電流センサと、
   前記音発部の複数の系統それぞれの電流を測定するための複数の前記クランプ式電流センサと
   を備え、
   前記故障出力処理部は、
   前記断続部の複数の系統及び前記音発部の複数の系統のいずれかに故障が発生している場合に、軽故障の発生を外部に通知し、
   前記断続部の複数の系統及び音発部の複数の系統のすべてに故障が発生している場合に、重故障の発生を外部に通知する
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の踏切警報機故障検出装置。
10. 前記故障出力処理部は、
    前記断続部の複数の系統のいずれかに部分故障が発生しているか、又は、前記音発部の複数の系統のいずれかに故障が発生している場合に、軽故障の発生を外部に通知し、
    前記断続部の複数の系統のすべてに全体故障が発生し、かつ、前記音発部の複数の系統のすべてに故障が発生している場合に、重故障の発生を外部に通知する
    ことを特徴とする請求項９に記載の踏切警報機故障検出装置。
11. 前記故障出力処理部は、
    軽故障の発生を外部に通知するため、軽故障出力信号を外部に出力し、
    重故障の発生を外部に通知するため、重故障出力信号を外部に出力する
    ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の踏切警報機故障検出装置。
12. 故障発生状態を表示するための状態表示部を更に備え、
    前記故障出力処理部は、
    軽故障の発生を外部に通知するため、前記状態表示部に軽故障の発生を表示し、
    重故障の発生を外部に通知するため、前記状態表示部に重故障の発生を表示する
    ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の踏切警報機故障検出装置。

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