JP7312714B2 - 信号情報送信装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道用信号機や軌道回路から情報を取得して外部に送信する信号情報送信装置に関する。

自動閉塞式の信号機は、軌道回路の状態に基づいて点灯する信号を決定している。そのため、信号機に異常が発生した場合、信号機に異常があるのか軌道回路に異常があるのかを確認する必要がある。

例えば、特許文献１には、発光源にＬＥＤを使用した各信号灯の監視回線に電流センサが接続される断線検出装置が記載されている。また、特許文献２には、処理装置が、軌道回路毎に、送信トランスの送信電圧に対する送信電流の位相差である送信電流位相差が、送信機に係る異常、レールに係る異常、及び、受信機に係る異常の３箇所の異常箇所毎に定められた閾値条件である判定範囲内であるか否かによって、異常箇所を判定することが記載されている。

特許第５４９９８７４号公報 特開２０１９－１４２７８号公報

特許文献１や２に記載の方法は、信号灯や軌道回路についてそれぞれ個別に監視して異常を検出するものである。そのため、例えば信号機に異常が発生した時点の軌道回路の状態を把握することができず、例えば作業員が現場に赴いて故障の原因調査のため別途測定する必要があった。

そこで、本発明は、信号機や軌道回路の情報を取得して送信することができる信号情報送信装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた発明は、鉄道用信号機の近傍の器具箱に設けられる信号情報送信装置であって、前記鉄道用信号機から信号機情報を取得する信号機情報取得部と、軌道回路から軌道回路情報を取得する軌道回路情報取得部と、前記信号機情報取得部が取得した前記信号機情報に基づく第１情報及び前記軌道回路情報取得部が取得した前記軌道回路情報に基づく第２情報を外部へ送信する送信部と、前記信号機情報に基づいて前記鉄道用信号機の異常の有無を判定し、前記軌道回路情報に基づいて前記軌道回路の異常の有無を判定し、これらの判定の結果異常がある場合は、異常のあった前記信号機情報に基づく前記第１情報及び異常のあった前記軌道回路情報に基づく第２情報を前記送信部に送信させる送信制御部と、を備えることを特徴とする。

また、前記第１情報及び前記第２情報を蓄積する蓄積部をさらに備え、前記送信制御部は、前記蓄積部に蓄積された前記第１情報及び前記第２情報を定期的に前記送信部に送信させることを特徴とすることが好ましい。

また、前記信号機情報は、前記鉄道用信号機に設けられた電流センサが出力した電流値及び前記鉄道用信号機から取得した電圧値のうち、少なくとも１つを含むことを特徴とすることが好ましい。

また、前記軌道回路情報は、鉄道信号用軌道リレーから取得した電圧値を含むことを特徴とすることが好ましい。

本発明によれば、信号情報送信装置は、駅中間等に設置される信号機の信号機情報や軌道回路の軌道回路情報を同時に取得して送信することができる。

本発明の一実施形態にかかる信号情報送信装置を備えるシステムの概略構成図である。 図１に示された信号情報送信装置の概略構成図である。 図２に示された信号情報送信装置の定期送信動作を示したフローチャートである。 図２に示された信号情報送信装置の情報取得時の動作を示したフローチャートである。

本発明の一実施形態に係る信号情報送信装置を説明する。図１は、本実施形態に係る信号情報送信装置１を備えるシステム１００の概略構成図である。システム１００は、図１に示したように、信号情報送信装置１と、信号灯電流電圧センサ２と、軌道リレー電圧センサ３と、電源７と、接点入力部８と、無線モジュール９と、電流センサ１０と、を備えている。

信号情報送信装置１は、信号灯電流電圧センサ２及び軌道リレー電圧センサ３が収集した情報を取得して無線モジュール９を介して監視センター５０へ送信する。

信号情報送信装置１は、図２に示したように、論理部１ａと、ネットワーク部１ｂと、リレーＩ／Ｆ部１ｃと、ＲＳ４８５伝送部１ｅと、ＲＳ２３２Ｃ伝送部１ｆと、電源回路１ｇと、を備えている。

論理部１ａは、取得した各情報の送信タイミングの制御や各情報に基づいて異常の有無を判定する。これらの制御や判定が本実施形態における送信判定制御となる。また、論理部１ａは、取得した各情報を送信タイミングまで蓄積するためメモリ等の蓄積部１ａ１を備えている。論理部１ａの動作の詳細は後述する。論理部１ａは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を有するマイクロプロセッサで構成してもよいし、ＦＰＧＡ（Field Programable Gate Array）等のハードウェアで構成してもよい。

ネットワーク部１ｂは、論理部１ａから出力された情報を無線モジュール９へ出力する。本実施形態では、ネットワーク部１ｂと無線モジュール９とは例えばイーサネット（登録商標）により接続されているが、他の通信規格であってもよい。

リレーＩ／Ｆ部１ｃは、接点入力部８から、設置されている信号機の上り/下りの方向の設定、信号機故障の異常情報の解除などの設定の入力、内部時計の時刻補正等に用いられるインターフェース（Ｉ／Ｆ）である。

ＲＳ４８５伝送部１ｅは、信号灯電流電圧センサ２から入力された情報を取得して論理部１ａに出力する。本実施形態では、信号情報送信装置１と信号灯電流電圧センサ２との間、信号灯電流電圧センサ２と軌道リレー電圧センサ３との間はＲＳ４８５規格により通信を行っている。

ＲＳ４８５は周知のようにデイジー・チェーンネットワークを構成することができるので、直接信号情報送信装置１に接続した機器以外の機器であってもデイジー・チェーンネットワークを構成する機器からのデータ（情報）を取得することができる。つまり、ＲＳ４８５伝送部１ｅは、直接接続されている信号灯電流電圧センサ２が取得した信号灯の電流情報（以下、信号灯電流情報とする）及び信号灯の電圧情報（以下、信号灯電圧情報とする）だけでなく、軌道リレー電圧センサ３が取得した軌道リレーの電圧情報（以下、軌道リレー電圧情報とする）も入力される。

また、デイジー・チェーンネットワークにすることで、信号灯電流電圧センサ２や軌道リレー電圧センサ３を複数接続することも容易となる。なお、本実施形態のようなデイジー・チェーンネットワークでなく軌道リレー電圧センサ３を直接信号情報送信装置１に接続してもよいし、その際にはＲＳ４８５以外の通信規格を採用してもよい。

ＲＳ２３２Ｃ伝送部１ｆは、メンテナンス用のＰＣ３０が接続される。ＰＣ３０は、一般的なパーソナルコンピュータであり、例えば論理部１ａにおける判定条件等の変更等を行うことができる。更に、ＰＣ３０は、作業員が現地で行うメンテナンス作業時など、必要に応じて信号情報送信装置1が取得して蓄積部１ａ１に記憶した信号灯電流情報、信号灯電圧情報、軌道リレー電圧情報等の各情報を読み出すこともできる。本実施形態では、ＰＣ３０との接続はＲＳ２３２Ｃ規格により通信を行っているが、他の通信規格であってもよい。

電源回路１ｇは、電源部７から供給された電力を上述した各ブロックが必要とする電圧等に変換して供給する。

以上説明したように、信号灯電流情報及び信号灯電圧情報が本実施形態における信号機情報であり、ＲＳ４８５伝送部１ｅが信号機情報取得部として機能する。また、軌道リレー電圧情報が本実施形態における軌道回路情報であり、ＲＳ４８５伝送部１ｅが軌道回路情報取得部として機能する。また、ネットワーク部１ｂが送信部として機能する。また、論理部１ａが送信制御部として機能する。

図１の説明に戻る。信号灯電流電圧センサ２は、鉄道用信号機の信号灯に流れる電流を検出する電流センサ１０の検出結果（電流値）を取得し、信号灯電流情報として信号情報送信装置１へ出力する。また、信号灯電流電圧センサ２は、鉄道用信号機の信号灯の電圧値を取得し、信号灯電圧情報として信号情報送信装置１へ出力する。なお、図１では、信号灯電流電圧センサ２には、電流センサ１０が１つのみ接続されているが、複数接続できるようにしてもよい。複数接続できるようにすることで、１台の信号灯電流電圧センサ２で複数の信号灯の電流値を取得することができる。電圧値も同様に複数取得できるようにしてもよい。

軌道リレー電圧センサ３は、鉄道信号用軌道リレーの電圧値を取得し、軌道リレー電圧情報として信号情報送信装置１へ出力する。ここで、本実施形態では、軌道リレーの電圧情報としては、軌道側から検出した電圧値（軌道電圧）と、送信側の電圧である電源から供給される局部電圧の双方を含む１組の電圧で構成されている。本実施形態において、軌道電圧および局部電圧はともに交流である交流軌道回路である。局部電圧は電源から供給されるため位相が安定していることから、これが基準となる。局部電圧と軌道電圧との位相差を測定することにより軌道リレー電圧情報が構成される。なお、図１では、軌道リレー電圧センサ３には、１つ（１組）の電圧値のみを取得しているが、複数取得できるようにしてもよい。複数取得できるようにすることで、１台の軌道リレー電圧センサ３で複数の鉄道信号用軌道回路の電圧値を取得することができる。

電源７は、外部から例えば商用電源等の電力供給を受けて、信号情報送信装置１、信号灯電流電圧センサ２、軌道リレー電圧センサ３、接点入力部８、無線モジュール９の各ブロックへ電力供給を行う。

接点入力部８は、設置されている信号機の上り/下りの方向の設定、信号機故障の異常情報の解除などの設定、内部時計の時刻補正等の情報が入出力される。

無線モジュール９は、信号情報送信装置１が送信すべく出力した情報をネットワークＮを介して監視センター５０へ送信する。本実施形態では、無線モジュール９とネットワークＮ間は無線通信としている。無線通信の規格としては、ＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）の一種であるＬｏＲａ（Long Range）を用いることができる。勿論Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）等の他の無線通信規格を用いてもよい。また、有線通信としてもよい。また、ネットワークＮは伝送する情報の性質上専用回線が好ましいが、ＶＰＮ（Virtual Private Network）等セキュリティ上の安全性が確保できれば公衆回線でもよい。

上述した信号情報送信装置１と、信号灯電流電圧センサ２と、軌道リレー電圧センサ３と、電源７と、接点入出力部８と、無線モジュール９と、は、例えば駅中間に設置された鉄道用信号機の近傍に設けられた器具箱２０に設置されている。なお、信号情報送信装置１等は、駅中間に限らず、駅構内に設置された鉄道用信号機の近傍に設けられた器具箱に設置してもよい。即ち、駅中間に設置された信号機や軌道リレーを対象にするに限らず、駅構内に設置された信号機や軌道回路を対象にしてもよい。

次に、上述した構成の信号情報送信装置１の動作を図３及び図４のフローチャートを参照して説明する。図３は、信号情報送信装置１が取得した情報を定期的に送信する場合のフローチャートである。

まず、信号情報送信装置１の論理部１ａは、情報の送信タイミングか否か判定する（ステップＳ１１）。つまり、ステップＳ１１では送信判定をしている。ステップＳ１１は、信号情報送信装置１が取得した信号灯電流情報、信号灯電圧情報、軌道リレー電圧情報の各情報を定期的に送信するタイミングを判定している。論理部１ａは、ＲＴＣ等の時計機能を有し、予め定めた送信タイミングの時刻になったか否かで判定すればよい。また、送信タイミングとする時刻は例えば、午前０時等適宜定めればよい。勿論１日１回に限らず複数回であってもよいし、数日に１回であってもよい。また、ステップＳ１１では、全情報を同時に送信するため同一のタイミングで判定している。

ステップＳ１１の判定の結果送信タイミングであると判定された場合は（ステップＳ１１；ＹＥＳ）、論理部１ａは、蓄積部１ａ１に蓄積された情報をネットワーク部１ｂに出力して送信させる（ステップＳ１２）。一方、ステップＳ１１の判定の結果送信タイミングでないと判定された場合は（ステップＳ１１；ＮＯ）、論理部１ａは送信タイミングまでステップＳ１１を繰り返し判断する。

ここで、上述したフローチャートの説明では、信号情報送信装置１が取得した各情報をそのまま送信している。したがって、信号機情報が第１情報となり、軌道回路情報が第２情報となる。また、例えば所定期間における各情報の最大値や最小値あるいは平均値といった代表値を送信するようにしてもよい。その場合は、信号機情報と第１情報は異なることがあり、軌道回路情報と第２情報は異なることがある。

次に、信号灯電流電圧センサ２、軌道リレー電圧センサ３の各センサから情報を取得した際の動作について図４のフローチャートを参照して説明する。まず、論理部１ａは、各センサから取得する信号灯電流情報、信号灯電圧情報、軌道リレー電圧情報のいずれかを取得（受信）したか否か判定する（ステップＳ２１）。本実施形態では、各センサから情報を受信するＲＳ４８５伝送部１ｅから論理部１ａに情報が入力されたか否かで判定すればよい。

ステップＳ２１の判定の結果情報を取得していないと判定された場合は（ステップＳ２１；ＮＯ）、論理部１ａは情報を取得するまでステップＳ２１を繰り返し判断する。一方、ステップＳ２１の判定の結果情報を取得したと判定された場合は（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、取得した情報が異常な値か否か判定する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２における判定は、例えば予め定めた所定の閾値と比較して判定すればよい。例えば、信号灯電流電圧センサ２が取得した信号灯電流情報が示す電流値が閾値未満である場合は信号灯が切れている異常が疑われる。上記した所定の閾値は情報毎に適宜設定される。

ここで、本実施形態における異常とは故障に限らない。例えば故障には至っていないものの劣化が進行して近い将来故障するおそれがあるもの等作業員の点検を要するものであればよい。

次に、論理部１ａは、取得した情報を蓄積部１ａ１に蓄積する（ステップＳ２３）。なお、代表値を第１情報や第２情報として送信する場合は代表値を蓄積部１ａ１に蓄積する。そして、第１情報及び第２情報を送信すべくネットワーク部１ｂに出力して（ステップＳ２４）ステップＳ２１に戻る。また、ステップＳ２４では、ステップＳ２２の判定結果、即ち、取得した情報が異常か否かを示す情報を第１情報又は第２情報として含める。このようにすることにより、異常有りだけでなく異常無しの情報も送信できるので、異常検出時のみでなく、異常回復時にも情報を送信することができる。なお、図４のフローチャートで、異常検出が連続して検出された場合は、最初の検出のみ送信するようにしてもよい。つまり、異常検出中常時送信しなくてもよい。

また、上記したフローチャートにおいて、ステップＳ２２で、異常が検出された場合にそれが初回なのか頻発しているのかを判定してもよい、あるいは異常からの回復も判定してもよい。そして、これらの判定結果をステップＳ２４で送信する情報に含めてもよい。

本実施形態によれば、信号情報送信装置１は、ＲＳ４８５伝送部１ｅが鉄道用信号機の信号灯電流情報と、信号灯電圧情報と、鉄道信号用軌道リレーの軌道リレー電圧情報と、を取得する。そして、ネットワーク部１ｂが信号灯電流情報と、信号灯電圧情報と、軌道リレー電圧情報と、を送信する。信号情報送信装置１をこのように構成することにより、信号機情報や軌道回路情報を取得して同時に送信することができる。したがって、鉄道用信号機と軌道回路の状態を同時に測定することができるため、故障の原因の特定を容易にすることができる。

例えば、鉄道用信号機の点灯が不安定であったとき、軌道回路の出力が正常範囲内であった場合も代表的な値からは外れているということが把握できれば、鉄道用信号機と軌道回路の組合せ上の問題があるということを原因として挙げることができる。

また、論理部１ａが、ネットワーク部１ｂによる信号灯電流情報と、信号灯電圧情報と、軌道リレー電圧情報と、をネットワーク部１ｂが送信するタイミングの制御をしているので、鉄道用信号機や軌道回路の情報を能動的に適切なタイミングで送信することができる。

また、信号灯電流情報、信号灯電圧情報及び軌道リレー電圧情報は蓄積部１ａ１に蓄積され、論理部１ａは、蓄積部１ａ１に蓄積された情報を定期的にネットワーク部１ｂに送信させている。このようにすることにより、鉄道用信号機や軌道回路の動作に関する情報を定期的に送信することが可能となり、監視センター５０からの操作が不要となる。

また、論理部１ａは、信号灯電流情報、信号灯電圧情報及び軌道リレー電圧情報に基づいて鉄道用信号機や軌道回路の異常の有無を判定し、判定の結果異常がある場合は、異常のあった情報をネットワーク部１ｂに送信させている。このようにすることにより、取得した情報から、信号情報送信装置１側で鉄道用信号機や軌道回路の故障や劣化等の異常の有無を判定し、異常と判定された旨を速やかに通知することが可能となる。

また、信号情報送信装置１が信号灯電流情報や信号灯電圧情報を取得することで、信号灯の玉切れ等の異常を検出することができる。信号情報送信装置１が軌道リレー電圧情報を取得することで、軌道回路の異常を検出することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の信号情報送信装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

１ 信号情報送信装置
１ａ 論理部（送信制御部）
１ｂ ネットワーク部（送信部）
１ｅ ＲＳ４８５伝送部（信号機情報取得部、軌道回路情報取得部）
２ 信号灯電流電圧センサ
３ 軌道リレー電圧センサ
９ 無線モジュール
１０ 電流センサ

Claims (4)

1. 鉄道用信号機の近傍の器具箱に設けられる信号情報送信装置であって、
   前記鉄道用信号機から信号機情報を取得する信号機情報取得部と、
   軌道回路から軌道回路情報を取得する軌道回路情報取得部と、
   前記信号機情報取得部が取得した前記信号機情報に基づく第１情報及び前記軌道回路情報取得部が取得した前記軌道回路情報に基づく第２情報を外部へ送信する送信部と、
   前記信号機情報に基づいて前記鉄道用信号機の異常の有無を判定し、前記軌道回路情報に基づいて前記軌道回路の異常の有無を判定し、これらの判定の結果異常がある場合は、異常のあった前記信号機情報に基づく前記第１情報及び異常のあった前記軌道回路情報に基づく第２情報を前記送信部に送信させる送信制御部と、
   を備えることを特徴とする信号情報送信装置。
2. 前記第１情報及び前記第２情報を蓄積する蓄積部をさらに備え、
   前記送信制御部は、前記蓄積部に蓄積された前記第１情報及び前記第２情報を定期的に前記送信部に送信させることを特徴とする請求項１に記載の信号情報送信装置。
3. 前記信号機情報は、前記鉄道用信号機に設けられた電流センサが出力した電流値及び前記鉄道用信号機から取得した電圧値のうち、少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の信号情報送信装置。
4. 前記軌道回路情報は、鉄道信号用軌道リレーから取得した電圧値を含むことを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載の信号情報送信装置。

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